专利名称：具有焦距调节机构的变焦距透镜的制作方法
技术领域：
本发明总地来说涉及一种变焦距透镜装置，尤其是涉及一种具有用于第一和第二透镜组的距离调节机构的变焦距透镜装置。
背景技术：
传统变焦距装置一般具有两个可移动的透镜组。第一透镜组一般用于倍率的目的，而第二透镜组用于聚焦校正。调节两个透镜组与胶片表面之间的距离以实现变焦效果。组1的透镜元件用于焦距调节，而组2的透镜元件用于聚焦校正，并定位在组1的透镜元件和胶片表面之间。为了实现变焦效果，组1的透镜元件远离胶片表面移动距离X，为了再次将图像聚焦到胶片上，组2的透镜元件也要远离胶片表面移动距离Y。为了实现正确聚焦，距离Y大于距离X，准确的关系可以轻易地从公知的光学原理，如Shell定律推导出。为了保持距离X和Y之间的比，在现有技术中设计了很多不同的凸轮和齿轮机构。一些传统的照相机提供一种凸轮机构，其具有带两个独立的螺旋凸轮槽的凸轮圆筒，以移动两个透镜组，其中两个凸轮槽具有不同的梯度。第一凸轮槽用于移动第一透镜组，而第二凸轮槽用于移动第二透镜组。由于距离Y大于距离X，第二槽的梯度(定义为在槽的圆筒的横截面边缘与槽之间形成的角)大于第一槽的梯度(比第一槽更陡)。较陡的梯度导致组2的透镜元件的精度差，并且机械移动不可靠。因此，需要提供一种用于变焦距透镜的改善的透镜移动机构。
发明内容
于是，本发明提供一种变焦距透镜装置，其将第二透镜组耦合到第一透镜组上，从而，一个凸轮机构能够移动两个透镜组。第二透镜组还设置有第二凸轮机构，该机构能够按正确聚焦校正所需对第二透镜组提供精细距离调节。在这里，术语“凸轮机构”用来一般地描述一种用于将旋转运动转变成平移运动的机构，其特定的细节在下面叙述。
根据本发明的变焦距装置包含第一透镜组，该透镜组具有限定一光轴的第一透镜。适于安装到照相机上的第一凸轮机构耦合到第一透镜组上，以用于沿光轴移动第一透镜组。第二透镜设置在第二透镜组之内，并具有与第一透镜光轴对齐的光轴。第二透镜组耦合到第一凸轮机构上，以便将通过操纵凸轮机构而沿光轴移动第一透镜组转换为第二透镜组沿着同一方向的移动。另外，第二凸轮机构用于进一步耦合第一凸轮机构和第二透镜组，以便操纵凸轮机构可以导致第二透镜组沿相同的光轴附加运动。
在优选实施例中，第一透镜组固定到第一凸轮圆筒内侧，从而，光轴与第一凸轮圆筒纵轴重合。适于可旋转固定到照相机安装开口上的旋转圆筒可滑动地配装在第一凸轮圆筒上，并设置有凸轮驱动器，以可滑动地与在第一凸轮圆筒上切削出来的螺旋凸轮槽啮合。
在优选实施例中，第二凸轮组配装在第二凸轮圆筒内，该第二凸轮圆筒包含一个或多个螺旋槽道以及一个或多个纵向槽道。第二透镜组也以如下方式固定到第一凸轮圆筒上，以致于第二凸轮组相对于第一凸轮圆筒没有旋转运动。凸轮驱动器啮合到纵向槽道上以便转动旋转圆筒导致第二凸轮圆筒相应地旋转。至少一个第二凸轮驱动器安装到第二凸轮组上，并可滑动地与螺旋槽道相互作用，以便旋转圆筒被用户的旋转扭动转换成第二凸轮组的附加的纵向移动。
这个组合凸轮机构的重要结果为切入第二凸轮圆筒内的螺旋槽道不需要具有陡峭的斜度，这是由于螺旋槽道的目的仅为了第二凸轮组聚焦校正所需的精确定位。两个透镜组聚焦长度调节所需的较长的移动距离由第一凸轮圆筒的螺旋槽赋予。结果，螺旋槽道具有赋予较大稳定性和可靠性的缓的梯度。
图1是根据本发明一个实施例的变焦距机构装置的分解透视图；图2是与照相机配装的本变焦距透镜装置的侧视图；
图3A是处于广角位置的组装好的图1中的变焦距装置的顶部透视图，其中具有一剖开的剖面，以示出各种零件的相对位置；图3B是处于广角位置的组装好的图1中的变焦距装置的底部透视图，其中具有一剖开的剖面，以示出各种零件的相对位置；图4A是与图1中相同的剖开的装置的顶部透视图，但其中变焦距机构处于完全延伸位置；图4B是与图1中相同的剖开的装置的底部透视图，但其中变焦距机构处于完全延伸位置；具体实施方式
在说明书和所附的权利要求书中，术语“由......构成”、“包括”以及“包含”意味着在它们本意上是可扩充的，并应理解为具有“而不限于”的意思。术语“耦合”指直接的机械耦合或经由机械连接或中间装置的间接机械耦合。同样，被认为是变焦距透镜装置的构件的某些元件或零件从附图中省略，以便使本发明清楚。例如，每个透镜组可以包含多个透镜，它们沿光轴固定在不同的位置。不同的变焦距透镜结构可以包括在每个透镜组中不同数量的透镜。从而，各个透镜的精确位置可以改变。应理解的是，特定透镜组的运动描述指属于该透镜组的所有透镜的运动。
首先参照图1，本发明优选实施例包含具有光轴20a的第一透镜元件20和用于安装到第一透镜板26的卡圈24上的颈部22。为了解释方便，这些零件一般被称作第一透镜组。
第一凸轮机构包括圆柱形旋转圆筒28，其具有两个其上安装并向内径向穿过两个侧孔32的凸轮销30。在最优选实施例中，旋转圆筒28的外表面也设置由圆周肋28a，用于接合到照相机的安装孔上。第一凸轮机构也包括圆柱形的第一凸轮圆筒34，该圆筒具有一对通过圆柱形结构切割成的相对的螺旋凸轮槽36。在第一凸轮圆筒内的是设置有螺纹孔的连接板(cross plate)38，用于第一透镜组经由第一安装板40的安装。凸缘38a从圆筒的胶片端延伸，以与照相机内部相互作用。
第二透镜组包括第二透镜元件42，该元件42包括聚焦校正透镜。第二透镜元件42为非圆形形状，且在优选实施例中，包含两个相对的平面侧42a。透镜框架44具有与第二透镜元件相同的非圆形形状的内部开口并带有两个平面侧44a，该开口适于其内接收第二透镜元件。透镜框架44的外部也保留有两个平面侧44a。透镜框架44在圆周上也设置有光滑孔44b，该光孔平行于光轴延伸。设置了另外一组径向延伸的螺纹孔44c，用于两个第二凸轮圆筒销46的安装。
第二凸轮机构包括圆柱形第二凸轮圆筒48，该圆筒48适于伸缩地配装到透镜框架44上。在优选实施例中，第二凸轮圆筒48包含两个通过圆柱形壁切出的螺旋槽道48a，以及两个纵向槽道48b，这两个槽道48b在平行于光轴的圆筒外壁上提供了两个凹陷。在优选实施例中，提供了第二安装板50并包含两个圆形板50a和50b，以及两个中空的透镜保护杆50c。第一圆形板为透镜保护杆固定器，并包含沿着光轴的中心开口和沿着圆周的螺纹孔50e，用于安装到第一凸轮圆筒的连接板38上。第二圆形板50b也包含沿着光轴的中心开口。另一透镜(未示出)固定在板50a和50b中间并为第一透镜组的组成零件。中空透镜保护杆50c在开口端具有螺纹。在优选实施例中的定位框架52为盘形，具有圆形外边缘和其内的空腔54。空腔54包含两个相对的平面侧54a并具有与第二透镜元件相对应的形状。还设置了两个通孔54d。
第一透镜组通过将第一透镜元件20的螺纹颈部22螺纹连接到第一透镜板26的卡圈24内而组装。第一透镜组通过第一透镜板26相对第一凸轮圆筒34的连接板38的螺纹连接并使第一透镜安装板40插于其间而耦合到第一凸轮机构中。第二透镜元件42配装到透镜框架44内，该框架44又配装到第二透镜圆筒48内。两个第二凸轮圆筒销46螺纹连接到放射螺纹孔44c上并径向向外延伸以接合螺旋槽道48a。
第二安装板50螺纹连接到连接板38上，并也适于配装到第二透镜圆筒48内，并以保护杆50c纵向通过其延伸。两个保护杆与孔44b和通孔54d配合以通过其上的螺钉56将透镜框架44锁定在定位框架52内。第二安装板50安装到第一凸轮圆筒34内的连接板38上。现在参照图2，整个装置60配装到照相机64的安装孔62内，且第一凸轮圆筒34的凸缘38a与安装孔62啮合。
还参照图3A和3B以及图4A和4B，在广角位置的变焦距透镜装置具有处于沿光轴完全缩回位置的两个透镜组，从而两个透镜中间的距离最短。当用户要变焦距到远处目标时，握住并旋转圆筒28的外部，其中旋转套筒28在照相机安装孔内自由旋转，肋28a使旋转套筒28接合到照相机上并防止其沿着光轴相对照相机移动。旋转运动导致凸轮销30作用为凸轮驱动器以通过沿凸轮槽34滑动而将第一凸轮圆筒34远离照相机胶片表面向外移动及朝向照相机胶片表面向内移动。由于第一和第二透镜组都耦合到第一凸轮圆筒34上，因而，两组透镜都沿其移动。然而凸轮销也接合在第二凸轮圆筒48的纵向槽道48b内。从而，用户在旋转圆筒上的扭转运动也导致第二凸轮圆筒的转动。由于透镜框架44经由杆50c耦合到非转动的第二安装板50上，就防止了第二透镜组随着转动。然而，第二透镜组也通过第二凸轮销与螺旋槽道48a的接合而耦合到旋转的第二凸轮圆筒上，从而，第二凸轮圆筒的转动导致第二透镜组纵向在螺旋槽道内并沿着保护杆滑动，将旋转运动转换为第二凸轮组附加的纵向运动。第二凸轮组也可以自由地滑过空腔54。以相同的方式，在相反方向扭转会导致第二透镜组收缩不同的距离。从而，第二凸轮圆筒48的转动增加了由销46产生的透镜组2的附加运动。由于螺旋槽道48a仅用于附加运动，其梯度小于传统结构中的梯度。
虽然已经参照上述附图以包含其内切割成槽的凸轮圆筒为重点对本发明进行具体描述，应理解的是各图只为图示目的，且不应作为本发明的限制。可以构想到本领域技术人员在不背离所述本发明的精髓和范围前提下可以作出多种变动和改进。例如，在优选实施例中描述了驱动销、以及螺旋和纵向的槽，但其他类型的驱动机构也可以用于相同的功能，如齿轮和齿轮驱动器。
权利要求
1.一种变焦距透镜装置，包括第一透镜组，其包括至少一个第一透镜，限定一光轴；第一凸轮机构，其适于安装到照相机上，并耦合到所述第一透镜组上，以用于沿着所述光轴相对所述照相机的胶片表面移动所述第一透镜组；第二透镜组，其包括至少一个第二透镜，该透镜具有与所述光轴重合的第二光轴，所述第二透镜组进一步耦合到所述第一凸轮机构上，使得通过操纵所述第一凸轮机构而沿着所述光轴移动所述第一透镜组转换成所述第二透镜组沿着所述光轴在同一方向的纵向移动；以及第二凸轮机构，其耦合到所述第一凸轮机构和所述第二透镜组上，使得操纵所述第一凸轮机构导致所述第二透镜组沿所述光轴在同一方向的附加运动。
2.如权利要求1所述的变焦距透镜装置，其特征在于，所述第一透镜机构包括具有至少一个在其中切削出螺旋凸轮槽的第一凸轮圆筒，所述第一透镜组固定到所述第一凸轮圆筒内侧，使得所述光轴与所述第一凸轮圆筒的纵轴重合；以及旋转圆筒，其适于可旋转地固定到所述照相机的安装孔上，所述旋转圆筒进一步可滑动地配装到所述凸轮圆筒上并设置有凸轮驱动器，该凸轮驱动器可滑动地与所述凸轮槽啮合。
3.如权利要求2所述的变焦距透镜装置，其特征在于，所述第二透镜组固定到所述第一凸轮圆筒上，使得第二凸轮组的独立旋转运动是不允许的。
4.如权利要求3所述的变焦距透镜装置，其特征在于，所述第二凸轮机构包括第二凸轮圆筒，其可滑动地配装到所述第二透镜组上，使得所述光轴与所述第二凸轮圆筒的纵轴重合，所述第二凸轮圆筒设置有至少一个在其中切削出的螺旋槽道和至少一个纵向槽道，所述凸轮驱动器啮合到所述纵向槽道上，使得旋转所述旋转套筒导致所述第二凸轮圆筒的相应转动；以及第二凸轮驱动器，其安装到所述第二透镜组上，用于沿所述螺旋槽道滑动接合，使得所述旋转圆筒的旋转运动被转换为所述第二透镜组沿着所述光轴的附加纵向运动。
5.如权利要求4所述的变焦距透镜装置，其特征在于，所述凸轮驱动器包括至少一个凸轮销，该凸轮销安装到所述旋转圆筒上，并从其径向向内延伸，所述凸轮销进一步通过所述螺旋凸轮槽延伸以啮合所述纵向槽道。
6.如权利要求4所述的变焦距透镜装置，其特征在于，所述第二凸轮驱动器包括至少一个第二凸轮圆筒销，该销固定到所述第二透镜组上并径向从其向外伸出，且穿过所述螺旋槽道。
全文摘要
一种变焦距透镜装置,其将一个第二透镜组耦合到所述第一透镜组上,使得一凸轮机构可以传动所述两个透镜组。第二透镜组还设置有第二凸轮机构,其可以提供第二透镜组适当的聚焦校正所需的精细距离调节。
文档编号G02B7/10GK1369725SQ02102560
公开日2002年9月18日 申请日期2002年1月28日 优先权日2001年1月31日
发明者张炳炎 申请人:张炳炎