专利名称：照相机镜头装置,包括这种镜头装置的照相机及其制造方法
技术领域：
本发明涉及拍摄或照相装置，例如照相机或电视摄像机用的镜头装置。
这种镜头装置包括框架和至少一个透镜，后者的一个表面形成该镜头装置的外表面。
在当前使用的镜头装置中，为了避免被硬物刮伤，对外表面的保护非常重视。这种保护措施非常重要，因为透镜表面的缺陷相当严重地降低拍摄的质量。
这种镜头装置的框架一般呈圆柱形，并向外延伸而超过透镜外表面。框架与透镜的连接面所形成的角度一般接近90°。因此，透镜受到框架端部的保护。
在这种类型的结构中，框架与透镜的连接面形成凹槽，其中会堆积灰尘。为了避免这一点，镜头装置通常用可以摘除的镜帽盖住。这样的保护措施可以使灰尘的堆积过程减慢，但总不能避免。另外，凹槽的清洁要求小心谨慎，故难以彻底完成。
在例如装在准备结合到手表中的微型照相机中的小直径镜头装置上，这一缺点特别有害。
这样的照相机特别易于积累灰尘。已经发现，在使用过程中，空洞很快堆积灰尘。
另外，很难给这种类型的照相机装上一种拍照时很容易摘下的可摘除的镜帽。
本发明的主要目的是在不必冒被刮伤危险的情况下，防止在透镜的外表面上堆积灰尘。
因此，本发明涉及一种照相机用的镜头装置，它包括框架和至少一个透镜，后者的一个表面形成所述镜头装置的外表面，所述镜头装置具有如下特征所述表面与框架形成其值大于或等于120°的连接角度，以及所述透镜由其硬度大于或等于钢化玻璃的硬度的透明材料制成。
由于这些特征，镜头装置保持清洁，由于没有空洞，故可以避免灰尘的堆积。另外，由于形成镜头装置外表面的透镜材料的硬度大于或等于钢化玻璃的硬度，故它实际上是抗刮伤的。
按照本发明一个有利的特征，镜头装置包括第一前透镜、第二中间透镜和第三后透镜。前、后透镜都是会聚透镜，由折射率和阿贝数尽可能高的材料制成。中间透镜是发散透镜，由阿贝数尽可能低的材料制成。这样的结构使色差可以得到补偿。
因此，可以制造出长度小而且光学质量高的镜头装置。
本发明的另一个目的是制造一种特别坚固耐用而且质量高的照相机。
因此，本发明还涉及一种包括外壳并且包括固定地安装在该外壳壁内的镜头装置的照相机，它具有如下特征至少其中安装了所述镜头装置的外壳的一部分与所述镜头装置的前表面一起形成基本上呈球形的表面。
本发明还涉及这样一种照相机的制造方法，按照该方法，尽管外壳上有镜头装置，仍能得到完美地连续的表面。
本发明还涉及一种照相机的制造方法，该照相机包括外壳并且包括固定地安装在该外壳壁内的镜头装置，该方法具有如下特征其上安装了所述镜头装置的外壳的表面在安装了所述镜头装置之后用一种其硬度小于形成前透镜的材料的硬度的颗粒来研磨。
最后，本发明涉及一种尺寸非常小的照相机，其外壳是手表外壳，所述手表后面还将用举例的方式详细描述，并为方便起见称其为“手表照相机”。
阅读以下参考附图对用说明性的而非限制性的实例给出的实施例所作的详细描述，将会看到本发明的其他优点和特征，附图中
图1表示按照先有技术的镜头装置的剖面图；图2表示按照本发明的镜头装置的剖面图；图3表示按照本发明的手表照相机的透视图；图4是图3镜头装置的、沿着与手表平行的平面Ⅳ-Ⅳ并经过光轴的剖面图；图5表示按照本发明的手表照相机第二替代的实施例的透视图；以及图6是图5镜头装置的、沿着与手表平行的平面Ⅵ-Ⅵ并经过光轴的剖面图。
在所有描述中，位于镜头装置前面在照相机外面的部分称为<前>部。反之，<后>部则位于照相机内部镜头装置的后面。另外，术语<径向>和<轴向>涉及镜头装置的光轴。
如图1所示，已知的镜头装置包括圆柱形管状的框架1，装于框架1中的是一组透镜，后者包括例如其一个面3a形成镜头装置2的前表面的会聚前透镜3、会聚的后透镜4和发散的中间透镜5。这种镜头装置2可以把光线18聚焦在光敏表面19上。
框架1的内部具有平的和圆柱形的表面。带有标号6,7和8的各圆柱形表面分别保证透镜3,4和5的径向定位。具有标号9,10和11的各平面形成分别用来给透镜3,4和5定位的轴向定位面。
透镜3,4和5用图中未示出的已知的方法，例如粘结或螺纹环与加工在框架内的内螺纹的配合固定在框架内。
框架1向前伸展形成凸缘12，后者至少向前延伸到透镜3的端部，以便保护该透镜以防可能与它接触的外物。
透镜3的表面3a和凸缘12一起形成灰尘积垢14很可能堆积在其中的槽13。其作用是减小透镜3的有效直径或产生能够影响画面质量的光散射。
由表面3a和凸缘12形成的角度α越小，积累灰尘的危险就越大。正如可以从图中看到的，一般这个角度小于90°。
图2所示的按照本发明的镜头装置也包括框架1和由同一镜头装置形成的光学系统。框架1形成用来给透镜3,4和5定位的相同的定位表面6至11。它与图1的镜头装置的差异在于它不包括凸缘。反之，框架1具有平的前表面15，它与透镜3的表面3a是连续的。
面15和表面3a一起形成接近180°的钝角α。该角度无论如何都要大于120°。很容易理解，在这种情况下，实际上是不可能积聚能够影响透镜质量的沉积物。若尽管各种原因表面3a粘上了脏物，则清除它要容易得多。如果这样的透镜安装在固定在用户腕上的照相机中，例如，当该照相机结合到手表中时，则揩擦表面3a的衣物几乎自动地完成清除工作。
显然，不再对参照图2形成的镜头装置进行防止碰撞和刮伤的保护。这一问题可通过用蓝宝石或钢化玻璃或任何其他其硬度大于当前所用的物镜因而不会刮伤的透镜的透明材料来制造前透镜3而得到解决。
除了蓝宝石所提供的硬度之外，它的其他光学性能允许以短的长度制造质量高的镜头装置。
用三个透镜可以得到有意义的折衷。前透镜3和后透镜4都是会聚透镜，由阿贝数(v)高的材料制造。中间透镜5是发散透镜，由阿贝数低的材料制造。另外，会聚透镜3和4最好具有尽可能高的折射率，而发散的透镜具有尽可能低的折射率(n)。
在一个在实际上有利的实施例中，前透镜3用蓝宝石(n=1.768,v=72.41)制造，后透镜4用PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)(n=1.492,v=57.43)制成，而中间透镜5用SAN(苯乙烯-丙烯腈)(n=1∶59,v=30)制成。尽管SAN的折射率高于PMMA的折射率，但在光学观点看来这是一种完全令人满意的折衷。此外，在变形，例如温度变化或冲击造成的变形危险方面，其力学性能提供了较高水平的保险。
下表举例说明图2所示由下列材料制成的紧凑的并且具有高的光学质量的镜头装置的特征透镜 材料 R1(mm)R2(mm)φ(mm)e(mm)d(mm)3 蓝宝石 4.69 ∞6.1 2.00 0.384 PMMA6.41 ∞4.7 1.00 4.055 SAN -23.8 -17.5 4.0 2.00 2.25在该表中，R1为透镜正面的曲率半径，R2为透镜背面的曲率半径，φ为其直径，e为其厚度，d为沿着光轴从一个透镜到下一个透镜或对于透镜4则是到光敏表面的距离。
对于表面3a和光敏表面19之间的距离11.68mm(毫米)，在此基础上制成的镜头装置具有20°的孔径角，所述光敏表面是被拍摄的物体的图象必须显现在其上的表面。焦距为10.50mm。这种镜头装置与手表的尺寸相适应。
现参照图3和4，其中示出装有按照本发明的照相机的手表。它包括矩形的表壳20，其上部用设置在表盘27上方的水晶玻璃26密封，表盘27带有显示单元28。镜头装置22安装在表壳20的壁内。它与图2所描述的镜头装置具有相同的特征。它具有前透镜23、后透镜24和中间透镜25。更准确地说，镜头装置22安装在可与图2框架1相比的框架21内，固定在表壳20内，其轴线与水晶玻璃26的前表面基本上平行。
镜头装置22具有由透镜23的表面23a形成的前表面以及与透镜23邻接的框架21的表面21a。
光电装置29设置在镜头装置22的背面。它把光转变成为电信号。这些信号由电子线路30处理，后者仅示意地示出并控制手表和照相机。具体地说，电子线路30连接到起着取景器作用的显示单元28。
如图4中所示，透镜23略微向前突出。其表面23a与框架21的表面21a形成大于120°的钝角α。很容易想象，这个角度是不允许积存灰尘的。
参照图5和6所示的第二实施例，可以看出，与图3和4所示的实施例相比，差别实质上在于前透镜23的表面23a被完美地结合到表壳20的表面内。结果，与手表的中间部件相当的表壳20的外圆周表面20a进入图5中虚线所示的球体31内。该球体的半径R基本上等于形成前透镜23的前表面23a的球面半径。结果是，表壳20和透镜23形成连续的表面，在表壳20携带透镜23的部分不存在可能积存灰尘的空洞、孔穴或突出物。
下表中详细说明图4中所示的满足这些条件的镜头装置的特征。
透镜 材料 R1(mm)R2(mm)φ(mm)e(mm)d(mm)23 蓝宝石 17.5 -143 4.8 1.26 0.124 PMMA 13.1 445 6.0 2.0 3.125 SAN2.64 2.15 3.5 1.74 3.3为了得到尽可能规则的表面，可以设想在把镜头装置22装入表壳之后，对表壳的外表面进行最后的机械加工。形成表壳20和框架的材料将具有低于透镜23的硬度。通过适当地选择磨料，可以在不改变表面状态的情况下消除表壳20、框架21和前透镜23之间的任何高度差。
采用这样的配置，透镜23可用钢化玻璃制成，但用蓝宝石制造更佳。因此，透镜23的硬度足以在最后机械加工过程中和在正常使用条件下避免被刮伤。可以指出，本来可以制造带平的蓝宝石制的窗的镜头装置，而且把镜头装置放在这样的窗的后面。已经完成的测试表明，价格仍基本上保持不变，但光学质量降低，镜头装置长度增长。
在所用材料是蓝宝石的情况下，显然，用晶体按照这样的取向加工透镜，所述取向不论入射光线角度如何都能保证折射率不变。换句话说，蓝宝石的光轴将与镜头装置的轴线相同。
这样，就光学和机械特性的水平而言，上述照相机具有有利的配置。因此，它可以用于特别严峻的条件，而不因此而影响其性能。
权利要求
1．一种照相机用的镜头装置，它包括框架(1；21)和由至少一个前透镜(3；23)形成的光学系统，所述透镜的一个表面(3a；23a)形成所述镜头装置的前表面，其特征在于所述表面(3a；23a)与框架(1；21)形成其值大于或等于120°的连接角(α)；以及所述前透镜(3；23)由其硬度大于或等于钢化玻璃的硬度的透明材料制成。
2．按照权利要求1的镜头装置，其特征在于所述前透镜(3；23)是会聚的。
3．按照权利要求1或2的镜头装置，其特征在于所述前透镜(3；23)的所述前表面(3a；23a)与框架(1；21)一起形成连续的表面。
4．按照权利要求1的镜头装置，其特征在于所述材料从蓝宝石和钢化玻璃中选择。
5．按照权利要求2的镜头装置，其特征在于所述镜头装置的光学系统还包括会聚的后透镜(4；24)和中间透镜(5；25)，所述透镜与所述第一透镜(3；23)对中，以及所述中间透镜(5；25)是发散的，并由阿贝数低于形成所述会聚透镜(3,4；23,24)的材料的阿贝数的材料制成。
6．一种照相机，它包括外壳(20)，并且包括按照上述权利要求中任何一个的固定地安装在所述外壳壁内的镜头装置(22)，其特征在于至少其中安装了所述镜头装置(22)的外壳的一部分和所述前透镜(23)的所述前表面(23a)一起形成基本上呈球形的表面。
7．按照权利要求6的照相机，其特征在于所述外壳(20)是手表的外壳。
8．按照权利要求6的照相机的制造方法，其特征在于至少其中安装了所述镜头装置的外壳(20)的表面，在所述镜头装置安装于其中之后用其硬度低于形成前透镜(3；23)的材料的硬度的颗粒研磨。
全文摘要
一种照相机用的镜头装置,它包括框架(1;21)和由至少一个前透镜(3;23)形成的光学系统。前透镜的一个表面(3a;23a)形成镜头装置的前表面,该镜头装置具有如下特征:表面(3a;23a)与框架(1;21)形成其值大于或等于120°的连接角(α),而且前透镜(3;23)由其硬度大于或等于钢化玻璃的硬度的透明材料制成。
文档编号G02B7/02GK1233763SQ99101779
公开日1999年11月3日 申请日期1999年2月2日 优先权日1998年2月3日
发明者J·格鲁普, C·克罗特 申请人:阿苏拉布股份有限公司