专利名称：可变焦度的透镜筒和照相机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种透镜筒，以及更具体地说，本发明涉及一种透镜筒，它借助变焦距环在光学轴上的转动操作移动透镜组以及在变焦距环的一系列位置使它们停止，以及与此同时，它能够进行由无限远至近距离的调节。按照本发明的透镜筒适用于装35mm宽胶卷的照相机和数字照相机等。
图13和图14是日本专利No.平6-100707提出的放大率可变的装置的主要部件图。它们示出变焦距环的转动角度和透镜组在光学轴上移动量的相互关系。焦度改变装置由两个透镜组构成；以及能够改变焦距环的位置；以及借助变焦距环的转动操作进行聚焦调节。
图号101表示正透镜单元，102表示光阑，它同时用作快门叶片，103表示负透镜单元，以及104表示影象摄取平面。在这里，箭头C指示正透镜单元101在光学轴上相对于变焦距环的转动角度的移动量。同样，箭头M1至M4和箭头N1至N3相应指示负透镜单元103在光学轴上相对于变焦聚环的转动角度的移动量。
当变焦距环位于转动角度0°的位置时，正透镜单元101，快门叶片102和负透镜单元103处于图1至图13上部所示的相互关系，这就是说，焦度改变单元处于短焦距(下文称广角)(“WIDE”)以及透镜聚焦调节至无限远(下文称“∞”)。
同样，当变焦距环位于转动角度180°的位置时，正透镜单元101，快门叶片102和负透镜单元103处于图13下部所示的相互关系，并相对于影象摄取平面104，这就是说，焦度改变单元处于长焦距(下文称远距(“TELE”)，以及与此同时，透镜聚焦调节至∞。
如果变焦距环沿着光学轴由透镜聚焦被调节至变焦距环的广角位置上的∞转动30°，则正透镜单元101按照箭头C在光学轴的方向上移动，以及负透镜单元103根据箭头M1在光学轴方向上移动，这就是说，当变焦距环的转动角度在由0°至30°的范围内时，正透镜单元101和负透镜单元103在光学轴方向撤出和以固定的间距条件固定，而仅进行聚焦调节至透镜组的近距离，并保持广角条件。在这里当变焦距环位于转动角度30°时，透镜聚焦在近距离。
如果变焦距环沿着光学轴继续转动，则正透镜单元101按照箭头C在光学轴的方向上移动，以及与此同时，负透镜单元103根据箭头N1，在光学轴方向上移动，而当变焦距环的转动角度调节至60°时，透镜组的焦度改变至高一级的焦度。
如果单元的操作者改变模式至正常(NOM)，以便轻微地继续增加透镜组的放大率，则变焦距环继续转动至120°位置。在这里，当变焦距环的转动角度在120°位置时，透镜调节至∞。以及，当变焦距环由120°位置继续转动时，聚焦调节至近距离，其范围由转动角度120°至150°，而变焦距环透镜位于这样的位置，在这里转动角度为150°，以及透镜聚焦调节至近距离平摄位置(point blank position)。
进一步，如果变焦距环转动至180°转动角度位置，则焦度改变单元调节至远距离照相端。在此时，透镜聚焦至∞。当变焦距环继续由180°转动角度位置转动时，正透镜单元101根据箭头C，在光学轴方向上移动，以及与此同时，负透镜单元103根据箭头M4，在光学轴方向上移动，而这时实现聚焦调节至透镜组的近距离。在这里，当变焦距环的转动角度在240°位置时，透镜聚焦至近距离。
按照上述的结构，放大改变单元进行改变焦度和聚焦调节仅借助于单独的变焦距环的转动。
在日本专利No.平6-100707中提出的焦度改变装置和日本待审专利No.平9-80291中提出的变焦距环位置改变装置中，透镜组(例如正透镜单元101和负透镜单元103)在透镜聚焦由∞改变至远距离照相端的近距离时，它的伸出量是很大的。在这里，如果伸出量大，则在光学轴方向上引导透镜组的凸轮槽在光学轴方向上也变得较长，在这里由于内部制有凸轮槽的凸轮筒在光学轴方向上的长度增加，透镜筒的尺寸也随之增加。再者，如果透镜组的伸出量太大，它变得不便于手持透镜筒。
为了达到上述目的，根据本发明的一个方面的可变焦度透镜筒具有第一透镜单元，它位于最接近物体一边，以及具有带有第一凸轮的凸轮筒，而第一凸轮交替地和连续地具有一组可变焦度的凸轮部分，它驱动上述第一透镜单元以便改变其在光学轴上的焦度，以及一组聚焦凸轮部分，它驱动被相应的可变焦度凸轮部分驱动的上述第一透镜单元以便在光学轴方向上聚焦。
在这里，上述第一凸轮(它驱动远距离照相端上在光学轴方向上的上述第一透镜组)的聚焦凸轮部分的升起量小于上述第一凸轮(它驱动其它可变焦度位置上在光学轴方向上的上述第一透镜组)的聚焦凸轮部分的升起量。
按照本发明上述方面的可变焦度透镜筒还具有第二透镜单元，它位于比上述第一透镜单元更接近影象平面一边。
在上述凸轮筒内制成第二凸轮。
第二凸轮交替地和连续地具有一组可变焦度的凸轮部分，它驱动上述第二透镜单元以便在光学轴方向上改变其焦度，以及一组聚焦凸轮部分，它驱动被相应的可变焦度凸轮部分驱动的上述第二透镜单元，以便在光学轴方向上聚焦。
在这里，上述第二凸轮(它驱动远距离照相端上在上述光学轴方向上的上述第二透镜单元)的聚焦凸轮的升起量小于上述第二凸轮(它驱动其它可变焦度位置上在光学轴方向上的上述第二透镜单元)的聚焦凸轮的升起量。
此外，按照本发明上述方面的可变焦度透镜筒还具有第二透镜单元，它位于比上述第一透镜单元更接近影象平面一边。
在上述凸轮筒内制成第二凸轮。
第二凸轮交替地和连续地具有一组可变焦度的凸轮部分，它驱动上述第二透镜单元以便在光学轴方向上改变其焦度，以及一组聚焦凸轮部分，它驱动被相应的可变焦度凸轮部分驱动的上述第二透镜单元，以便在光学轴方向上聚焦。
在这里，第二凸轮(它驱动上述第二透镜单元至远距照相端)的聚焦凸轮部分位于可变焦度透镜筒内，它驱动上述第二透镜单元至比被上述第二凸轮的可变焦度凸轮部分驱动至远距照相端的上述第二透镜单元的位置更接近影象平面一边。
此外，上述凸轮筒可在光学轴方向上移动。
透镜筒具有带有第三凸轮的驱动元件。
第三凸轮交替地和连续地具有一组可变焦度凸轮部分，它驱动上述凸轮筒，以便在光学轴方向上改变焦度，以及一组聚焦凸轮部分，它驱动被相应的可变焦度凸轮部分驱动的上述凸轮筒，以便在光学轴方向上聚焦。
在这里，在光学轴方向上上述第三凸轮的聚焦凸轮部分的升起量(它驱动远距离照相端的上述凸轮筒)小于上述第三凸轮的聚焦凸轮部分的升起量(它驱动其它焦度改变位置的上述凸轮筒)。
进一步的特点将通过下列附图和说明而明确表示出来。
图4(B)示出按照第二实施例的透镜筒的局部剖面图和电路图(远距)；图5(A)是取景器透镜移动机构19的解释图(广角)；图5(B)是取景器透镜移动机构19的解释图(远距)；图6是变焦距信号处理电路15的电路图；图7是按照本发明第三实施例的透镜筒的分解透视图；图8是按照第三实施例的透镜筒的纵剖面图；图9是按照第三实施例的透镜筒的横剖面图；图10是第一直线引导筒43的展开图；图11是第二差动凸轮筒44的展开图；图12是第二差动凸轮筒44的局部展开图；图13是按照现有技术的摄影透镜的移动的解释图；以及图14是按照现有技术的摄影透镜的移动的解释图。
箭头C1和C2指示在光学轴方向上正透镜单元1相对于变焦距环的转动角度的移动量。此外，箭头D至H指示在光学轴方向上负透镜单元3相对于变焦距环的转动角度的移动量。
当变焦距环位于转动角度0°时，正透镜单元1，快门叶片2和负透镜单元3处于这样的关系，如图1中部图的图相对于影象平面4所示。在此时，变焦距位置是广角和透镜的聚焦调节至∞。
如果变焦距环转动，正透镜在光学轴方向上根据箭头C移动，直到转动角度变成30°，以及与此同时，负透镜单元3在光学轴方向上根据箭头D移动。当变焦距环的转动角度在由0°至30°的范围内时，正透镜元件1和负透镜元件3伸出，并以固定的间距在光学轴方向上固定。这就是说，当变焦距环的转动角度在0°至30°的范围内时，透镜组的聚焦调节在进行。在这里，当变焦距环位于转动角度30°时，变焦距环的位置是广角，以及透镜的焦点调节至近距离。
如果变焦距环由转动角度30°的位置继续转动，则正透镜单元1在光学轴方向上根据箭头C1移动，以及与此同时，负透镜单元3在光学轴方向上根据箭头E移动，而当变焦距环转动至转动角度90°的位置时，透镜组的焦度改变至一级较高焦度边。在这里，当变焦距环位于转动角度90°的位置时，变焦距环的位置是“正常”(在“远距”和“广角”端之间的中间的焦度比)以及透镜的聚焦调节至∞。
如果变焦距环由位于转动角度90°继续转动，则正透镜单元1在光学轴方向上根据箭头C1移动，直至变焦距环的转动角度变成135°，以及与此同时，负透镜单元3在光学轴方向上根据箭头F移动。在这里，当变焦距环的转动角度在由90°至135°的范围内时，正透镜单元1和负透镜单元3之间的中间位置被固定在光学轴方向上，而这时透镜组进行聚焦调节。
如果变焦距环由位于转动角度135°继续转动，则正透镜单元1在光学轴方向上根据箭头C1移动，以及同时，负透镜单元3在光学轴方向上根据箭头G移动，而这时透镜组借助变焦距环转动至转动角度180°的位置而改变至“远距”端焦度。在这里，当变焦距环位于转动角度180°位置时，变焦距位置是“远距”，以及透镜的聚焦调节至∞。
如果变焦距环由转动角度180°位置继续转动，则正透镜单元1在光学轴方向上根据箭头C2移动，以及伸出至图1内的位置1’，以及同时，负透镜单元3在光学轴方向上根据箭头H移动，以及收缩进入图1内的位置3’。在这里，正透镜单元1位于透镜筒的最前位置，它在光学轴方向上的移动量小于箭头C1在光学轴方向上的移动量。此外，负透镜单元3在光学轴方向上箭头H处的移动量是这样调节的，使透镜的聚焦调节至相对于正透镜单元1在光学轴方向上的移动量(在箭头C2处)近距离一边。这就是说，在本实施例中，负透镜单元3位于远距端以及在负透镜单元3的位置之外收缩至影象平面4一边，而这时聚焦调节可以借助稍稍伸出正透镜单元1进行。如上所述，第一凸轮槽6b和第二凸轮槽6c交替地和连续地具有一组焦度改变区和焦距调节区，它驱动被相应的焦度改变区驱动的透镜单元。
以下，参见图2说明按照本实施例的透镜筒的结构。
正透镜单元1保持在正透镜框架1a内，以及在正透镜框架1a上制出缺口部分1b，以及与此同时，凸起形状的销钉1c制在正透镜框架1a的外周边上。销钉1c穿过制在固定筒5(详见下文)上制成的直线槽5b，以及与变焦距环6(详见下文)上制成的第一凸轮槽6b啮合。
负透镜单元3保持在负透镜框架3a内，在光学轴方向上延伸的凸台3b制成在负透镜框架3a上，以及与此同时，凸起形状的销钉3c制成在负透镜框架3a的外周边上。销钉3c穿过制在固定筒5(详见下文)上制成的直线槽5b，以及与在变焦距环6(详见下文)上制成的第二凸轮槽6c啮合。在这里，虽然销钉1c和销钉3c穿过一个直线槽5b，在固定筒5上制成两个直线槽5b，以及销钉1c和3c也可以分别穿过相应的直线槽。再者，借助在正透镜框架1a上制成的缺口部分1b，有可能防止正透镜框架1a与负透镜框架3a的凸台3b干扰。
图号5表示固定筒，在其中设置正透镜框架1a和负透镜框架3a，以及制成在其光学轴方向上延伸的直线槽5b。
图号6表示变焦距环，它可以改变至“广角”、“正常”和“远距”，方法是响应变焦距开关(图中未示出)的操作，摄影者以电动机(图中未示出)的驱动力转动它，以及变焦距环设置成可以沿固定筒5的外周边上的光学轴转动。凸轮槽6b和6c制在变焦距环6的内周边上。当销钉3c与第二凸轮槽6c啮合时，销钉1c与第一凸轮槽6b啮合。如果变焦距环6被摄影者在光学轴方向上转动，则销钉1c和3c分别被第一凸轮槽6b和第二凸轮槽6c引导，以及导致它们在光学轴方向上移动，而这时正透镜单元1和负透镜单元3分别在光学轴方向上移动，以及在相应的变焦距位置“广角”、“正常”和“远距”停止。再者，变焦距环6被电动机(图中未示出)驱动和在光学轴方向上转动，它是根据物体距离探测装置(图中未示出)输出的物体距离信息决定的，以及变焦距环6引起正透镜单元1和负透镜单元3相应在光学轴方向上移动，而这时聚焦调节在任何“广角”、“正常”和“远距”变焦距位置进行。
在这里，第一凸轮槽6b制成这样形状的，使正透镜元件1被导致根据箭头C1和C2在光学轴方向上移动。这就是说，第一凸轮槽6b在“远距”处具有转折点，而它是制成这样的，使在第一凸轮槽6b内“远距”处的聚焦调节区(相当于箭头C2)的升起量小于在光学轴方向上其它变焦距位置的聚焦调节区(相当于箭头C1)的升起量。再者，第二凸轮槽6c制成这样形状的，使负透镜元件3被导致根据箭头D至H在光学轴方向上移动，这就是说，第二凸轮槽6c在“远距”处具有转折点，而它是制成这样的，使负透镜单元3收缩入“远距”处的聚焦调节区(相当于箭头H的区)，与此同时，负透镜单元3在其它变焦距位置处的聚焦调节区(相当于箭头D和F的区)伸出。
图3是按照本发明另一实施例示出的变焦距环(图中未示出)的转动角度与摄影透镜(图中未示出)在透镜筒内在光学轴方向上的移动量之间的关系。此外，按照本实施例的透镜筒的结构与按照上述实施例的透镜筒的相似，而且与上述实施例相同的部件给予相同的图号。在这里图号1表示正透镜，图号2是光阑，同时用作快门叶片，图号3表示负透镜单元，以及图号4表示影象平面。在本实施例中，透镜组可以改变至7个变焦距位置(f＝35，40，45，50，57，64和70mm)，焦距(f＝35mm至70mm)。
如果变焦距环由转动角度0°位置转动至转动角度60°位置，则正透镜单元1在光学轴方向上伸出，而负透镜元件3保持在光学轴方向上的固定的位置，以及正透镜单元1，负透镜单元3动作完成，快门叶片2进入图3上部所示相对于影象平面4的位置关系。在此时，透镜聚焦调节至∞(f＝35mm)。
如果变焦距环继续转动至转动角度60°位置，则正透镜单元1和负透镜单元3以固定的间距条件在光学轴方向上伸出，这种条件一直保持至转动角度变成100°。这就是说，透镜组的聚焦调节是在变焦距环6的转动角度在60°至100°范围内进行的。在这里，当变焦距环位于转动角度100°位置时，透镜聚焦调节至近距离f＝35mm。
以及，如果变焦距环由转动角度100°位置继续转动，则正透镜单元1收缩向影象平面一边，以及与此同时，负透镜单元3伸出向物体一边(图中未示出)，而这时变焦距环转动至转动角度120°位置，焦距改变至f＝40mm。在这里，当变焦距环位于转动角度120°位置时，透镜聚焦调节至∞(f＝40mm)。
如以上操作所述，变焦距环根据变焦距环的转动角度，变焦距位置改变至f＝40，45，50，57，64和70mm，以及聚焦调节可以在相应的变焦距位置进行。
如果变焦距环转动至转动角度480°位置，则透镜聚焦调节至∞(f＝70mm)，如果变焦距环继续转动，则正透镜单元1和负透镜单元3伸出，同时开启光学轴方向上的间隔，这就是说，在聚焦调节f＝70mm时正透镜单元1在光学轴方向上的移动量小于在其它变焦距环位置(f＝35mm至64mm)聚焦调节时正透镜单元1在光学轴方向上的移动量。这就是说，在第一凸轮槽6b(它驱动正透镜单元1)和第二凸轮槽6c(它驱动负透镜单元3)内“远距”端光学轴方向上聚焦调节区的凸轮升起量小于在其它变焦距位置时聚焦调节区的凸轮升起量。再者，在光学轴方向上负透镜单元3的移动量是这样调节的，使透镜的聚焦调节至相对于在光学轴方向上正透镜单元1为由∞至近距离。因此，聚焦调节是由∞至近距离(f＝70mm)。在这里，图3的下部示出正透镜单元1’，快门叶片2’和负透镜单元3’相对于影象平面4’之间的关系，这时透镜组聚焦在近距离f＝70mm。
此外，在本实施例中，在光学轴方向上正透镜单元1和负透镜单元3的移动量与下列情况比较是有改变的，即当在f＝70mm进行聚焦调节时，聚焦调节在其它焦距进行的情况。然而，当在其它变焦距位置(f＝35mm至64mm)进行调节时，在光学轴方向上正透镜单元1和负透镜单元3的移动量可以改变。
图4示出按照本实施例的透镜筒的剖面图，以及表示带有透镜筒的照相机壳内部的方框图。其中图4(A)示出透镜组(正透镜单元1和负透镜单元3)处于变焦距位置f＝35mm的状态和图4(B)示出透镜组处于变焦距位置f＝70mm的状态。正透镜单元1保持在正透镜框架1a内，在正透镜框架1a内制成缺口部分1b，以及与此同时，在正透镜框架1a的外周边上制成凸起形状的销钉1c。销钉1c穿过在固定筒5(详见下文)上制成的直线槽5b，以及此销钉1c与在变焦距环6(详见下文)上制成的第一凸轮槽6b啮合。
负透镜单元3保持在负透镜框架3a内，在光学轴方向上延伸的凸台3b制成在负透镜框架3a上，以及与此同时，凸起形状的销钉3c制成在负透镜框架3a的外周边上，销钉3c穿过制成在固定筒5(详见下文)上的直线槽5b，以及与变焦距环6(详见下文)上制成的第二凸轮槽6c啮合，在这里虽然销钉1c和销钉3c穿过一个直线槽5b，在固定筒5上制成两个直线槽5b，以及销钉1c和3c可以分别穿过每个相应的直线槽5b。
上述凸轮槽6b和6c分别引导销钉1c(正透镜单元1)和销钉3c(负透镜单元3)在光学轴方向上移动，同时使变焦距环6沿光学轴转动。第一和第二凸轮槽6b和6c分别制成这样的形状，使正透镜单元1和负透镜单元3被导致在光学轴方向上移动，其移动量如图3所示，这就是说，第一凸轮槽6b具有转折点在f＝70mm处，以及第一凸轮槽6b制成这样的，使在第一凸轮槽6b在光学轴方向上在f＝70mm处聚焦调节区的升起量小于在其它变焦距位置在光学轴方向上聚焦调节区的升起量。再者，第二凸轮槽6c具有转折点在f＝70mm处，以及第二凸轮槽6c制成这样的，使在第二凸轮槽6c在光学轴方向上在f＝70mm处聚焦调节区的升起量小于在其它变焦距位置在光学轴方向上聚焦调节区的升起量。
图号5表示固定筒，在其中容纳正透镜框架1a和负透镜框架3a，以及直线槽5b制成在其上在光学轴方向上延伸。
图号6表示变焦距环，它设置成可以在固定筒5的外周边上沿光学轴转动。第一和第二凸轮槽6b和6c制成在变焦距环6的内周边上。此外，齿轮部分6e制成在变焦距环6的外周边上，以及在其上制成的连接片6d传输变焦距环6的转动至脉冲板9(详见下文)。
图号7表示齿轮，它被齿轮轴7a可转动地支承在照相机壳体上。齿轮7与变焦距环6的齿轮部分6e啮合，以及通过减速齿轮组(图中未示出)与电动机8互锁。
图号9表示脉冲板，它制成类似于环形盘。在脉冲板9的表面上制成花样板，它与变焦距环6的连接片6d接触。
图号10表示脉冲探测电路，它探测来自脉冲板9的脉冲，以及传输探测的脉冲至比较器12a。
图号11表示电动机控制电路，它是这样设计的，借助比较器12a的输出形成电动机正常转动用的电流流动电路，以及借助比较器12b的输出形成电动机反向的电流流动电路。以及，电动机8的正常转动或反向是根据来自逻辑控制电路16(详见下文)的电动机开始信号而定的。
图号13表示变焦聚环转动用的计算电路。计算电路13根据来自物体距离探测电路14(详见下文)和变焦距信号探测电路15的接收信号进行计算，如下面表1所示。
图号14是物体距离探测电路(聚焦调节信号输出电路)。物体距离控制电路14将由测光模件17(详见下文)获得的物体距离信息数字转化和传输数字化信号至变焦距环转动计算电路13。
图号15表示变焦距信号探测电路，它将变焦距操作元件18(详见下文)的位置信号数字转化，如下面表1所示，以及输入它至计算电路13以转动变焦距环。
图16表示逻辑控制电路，它可准备好电动机控制电路11的电动机正常转动用的电流流动电路，方法是摄影者按下释放按钮(图中未示出)至第一档。再者，借助摄影者释放释放按钮的压下操作，电动机控制电路11的电动机反向用的电流流动电路可准备好。此外，当摄影者控制下释放按钮至第一档时，逻辑控制电路16发送开始信号至测光模件17，以及经过用测光模件17测光行动足以结束的时间后，传输电动机开始信号至电动机控制电路11。
图号17表示测光模件，它根据接收来自逻辑控制电路16的开始信号测量物体距离，以及传输物体距离信息至物体距离探测电路14。
图号18表示变焦距操作元件，它操作以改变变焦距位置(焦度)。
图号19表示取景器透镜驱动机构，它根据接收变焦距操作元件18的操作，移动取景器透镜进入光学轴方向(详见下文)，以及改变焦度使其相当于摄影透镜(正透镜元件1和负透镜元件3)的焦度。
图5示出变焦距操作元件18的结构和取景器透镜移动机构19的结构。在这里，图5(A)示出取景器透镜处于变焦距位置f＝35mm的状态，以及图5(B)示出取景器透镜处于变焦距位置f＝70mm的状态。
图号21表示物体透镜(物镜)，22表示可移动透镜，以及23表示接目透镜(目镜)。在可移动透镜22上制成凸起形状的变焦距销钉22a，以及变焦距销钉22a被弹簧(图中未示出)压在变焦距凸轮杆24的一边(详见下文)。
图号24表示变焦距凸轮杆，它导致可移动透镜22在光学轴方向上移动，以及它具有凸轮部分24b，空转部分24c以及端面部分24d。在变焦距凸轮杆24上垂直于光学轴的方向上(图5的上下方向)制成延伸的长狭缝24a。变焦距凸轮杆24借助在照相机壳体上制成的销钉p与长狭缝24a啮合，变焦距凸轮杆24这样保持，它可以在图中的上下方向上滑动。此外，变焦距杆24借助弹簧(图中未示出)压在图5内向上的方向上。
图号25表示变焦距操作按钮，它由摄影者操作。变焦距操作按钮可以在图5的上下方向上滑动，并带有适当的摩擦。在这里，按照本发明有可能借助变焦距操作按钮25的滑动操作的实现而在由f＝35mm至70mm范围内改变变焦距位置至7点。变焦距操作按钮25以其端部25a与变焦距凸轮杆24的端面24d接触。这样就有可能借助变焦距操作按钮25的滑动操作的实现使变焦距凸轮杆24在图5的上下方向上滑动，而这时可移动透镜22的变焦距销钉22a被变焦距凸轮杆24的凸轮部分24b引导，以及可移动透镜22被导致在光学轴方向上移动。此外，变焦距操作按钮25具有连接片25b，它随着变焦距操作按钮25的滑动直线地移动。
图号26表示电阻器花样板，它在底板上(图中未示出)制成，以及与图4所示变焦距信号处理电路15电连接。电阻器花样板26根据接收变焦距操作按钮25的滑动操作，借助连接片25b在电阻器花样板26上的滑动产生变焦距操作按钮25的位置信号。位置信号传输至变焦距信号处理电路15。
图6示出图4的变焦距信号处理电路15的详图。
图号31表示照相机的电源，图号32表示开关，它与释放按钮互锁，以及图号33表示可变电阻器，它是由上述电阻器花样板26和连接片25b组成。图号34表示电压探测电路，它转换来自电压探测电路34的电阻值至下面表1所示的图形，以及转换的信号被传输至计算电路13用于转动变焦距环。
在上述结构中，按照本发明及其聚焦调节的带有透镜筒的照相机的焦度改变的说明如下。
如果摄影者手持照相机，从取景器观察，以及进行变焦距操作按钮25的滑动操作，变焦距凸轮杆24滑动以引起可移动透镜22在光学轴方向上移动。这样一来，就有可能在由f＝35mm至70mm范围内改变取景器光学系统的焦度至7点。另一方面，如果变集距操作按钮25被导致滑动，则变焦距操作按钮的刷子25b在电阻器花样板26上滑动，以及可变电阻器33的电阻值被调节。
以及，如果摄影者按下释放按钮至第一档，则开关32接通，接收来自逻辑控制电路16信号的测光模件17测量物体距离。被测光模件17获取的物体距离信息被传输至物体距离探测电路14以及被转换为数字信号。在此之后，数字信号随后被传输至计算电路13用于转动变焦距环。再者，如果释放按钮被压至第一档，则开关32闭合，可变电阻器33中产生的电阻值被转换为电压探测电路34上的电压值。在此之后，电压值被传输至模拟一数字转换电路35(AD转换电路35)，以及电压值借助AD转换电路35转换为数字信号。数字信号被传送至计算电路13，作为变焦距信号处理电路15的输出，用于转动变焦距环。
以及，用于转动变焦距环的计算电路13根据接收来自物体距离探测电路14和变焦距信号处理电路15的输出信号，进行计算，如下面表1所示。例如，在下面的情况中，摄影者进行操作使变焦距操作元件18(变焦距操作按钮25)滑动至f＝50mm位置，以及物体距离用测光模件17测量为4m，用于转动变焦距环的计算电路13进行表1所示的计算，以及存储41图形，在其中两个数字被组合记忆，作为比较器12a的参考值。
另一方面，电动机控制电路11根据接收来自逻辑控制电路16的开始信号，正常转动电动机以及沿光学轴转动变焦距环6，而这时摄影透镜(正透镜单元1和负透镜单元3)在光学轴方向上移动(由“广角”至“远距”)。
变焦距环6的转动转换为脉冲和输出至脉冲探测电路10，以及脉冲被脉冲探测电路10探测。随后脉冲被传输至比较器12a。在这里，脉冲数目为10，这时正透镜单元1由可伸缩位置伸出至f＝35mm位置。
脉冲被脉冲探测电路10探测，而这时变焦距环6被电动机8的正常转动转动。如果脉冲数目变为41脉冲(比较器12a的参考值，它在用于转动变焦距环的计算电路13内计算)，借助比较电路12a的反向，结束电动机8正常转动的信号发送至控制电路11，以及电动机控制电路11借助电动机8的两端的短路，起动电动机的电制动以及停止电动机8的正常转动。与此同时，变焦距环6的转动角度改变为大致260°。
在此之后，如果摄影者按下释放按钮至第二档，快门动作以引起进行相对于位于影象平面4的含银胶片(图中未示出)的曝光行动。如果按压释放按钮被撤消，以及释放按钮重调至原始位置，则电动机控制电路11根据来自逻辑控制电路16的开始信号的反向，反向转动电动机8，而这时变焦距环6沿“广角”方向转动，以及，如果变焦距环达到f＝35mm位置(转动角度60°)则开关SW断开，而比较器12b反向以导致电动机8的转动停止(反向)。
之后，胶片被收卷起一帧，以及照相机重调至释放按钮被压下前的状态。此外，在本实施例中，虽然变焦距环是这样调节的在由f＝35mm至f＝70mm范围内变焦距位置可以改变至7点，但变焦距位置的数目也可以增加或减少。
再者，在本实施例中，借助设置脉冲板9和脉冲探测电路10，以及探测转动角度(正透镜单元1和负透镜单元3在光学轴方向上相互之间的位置关系)，确定了电动机8的转动停止时间。然而，本实施例不应局限于此。这就是说，可以使用脉冲电动机作为电动机8，它响应来自计算电路13的输出脉冲的数目转动，以转动变焦距环，以及变焦距环6转动至指定的转动角度，以及电动机8的转动停止时间可以被确定。如果这样做，则来自计算电路13的信号可以直接输入至电动机控制电路11。这样一来，就不需要在照相机壳体上设置脉冲板9，脉冲探测电路10以及比较器12a，从而就有可能使照相机小型化。
图7是按照本发明的另一实施例的透镜筒的分解透视图。再者，图8和9示出透镜筒的剖面图。此透镜筒是三级的可伸缩的透镜筒，它配置了被称为双差动凸轮筒。
图号41表示固定筒，它固定在照相机壳体59上，在固定筒41的内周边上制成阴螺纹，以及制成在光学轴方向上延伸的槽部分。
图号42表示第一差动凸轮筒。在第一差动凸轮筒42的内周边上制成在光学轴方向上延伸的直线槽，以及在第一差动凸轮筒42的外周边上在后端部分制成阳螺纹。阳螺纹与固定筒41上制成的阴螺纹啮合。第一差动凸轮筒42通过减速齿轮组与电动机(图中未示出)互锁，而这时第一差动凸轮筒42在光学轴方向上移动，同时根据接收电动机的转动力，借助固定筒41与螺纹的啮合而沿光学轴转动。
图号43表示第一直线引导筒，它是这样支持的，可以在第一差动凸轮筒42内相对于第一差动凸轮筒的转动而滑动。在第一直线引导筒43的周边方向制成第三凸轮槽43b。再者，在第一直线引导筒43的外周边的后端凸缘部分43a制成凸台43c，以及凸台43c与在光学轴上延伸的槽部分41a啮合，它是制成在固定筒41的内周边上。在这里，如果第一差动凸轮筒42在光学轴方向上移动，同时沿光学轴转动，则第一直线引导筒43仅在光学轴方向上移动，并不沿光学轴与第一差动凸轮筒42一起转动，因为凸台43c与固定筒41的槽部分啮合。
图号44表示第二差动凸轮筒，在插入第一直线引导筒43之中。在第二差动凸轮筒44的外周边制成可插入驱动销钉51的开口部分44a。插入开口部分44a的驱动销钉51穿过制成在第一直线引导筒43上的第三凸轮槽43b，以及与第一差动凸轮筒42的直线槽42b啮合。
图号45表示第一透镜组筒，它支持设置在第二直线引导筒内的第一透镜组53，在第一透镜组筒45的周边方向上制成3个第一组凸轮销钉45a，以及这些第一组凸轮销钉45a与在第二差动凸轮筒44的内周边上制成的第一凸轮槽(图8的44b)啮合。
图号46表示螺母环。螺母环这样连接，使其可以在第二直线引导筒47的卡爪部分47a和后端凸缘部分47b之间沿光学轴转动(第二直线引导筒设置在第二差动凸轮筒44内)。在螺母环46的外周边上制成在光学轴方向上延伸的螺母部分46b。在这里，驱动销钉51配合在第二凸轮筒44的开口部分44a内呈这样状态，这时驱动销钉51穿过螺母部分46b，而第二差动凸轮筒44和第二直线引导筒47相对于第一直线引导筒43(第一差动凸轮筒42)在光学轴方向上移动，而同时它们相对地转动。
图号48表示第二透镜组支持圈，它支持设置在第二直线引导筒47内的第二透镜组52。在第二透镜组支持圈48的外周边方向上制成3个第二组凸轮销钉48a。这些第二组凸轮销钉48a穿过在第二直线引导筒47上制成的槽部分47d，在光学轴方向上延伸，以及与在第二差动凸轮筒44的内周边上制成的第二凸轮槽44c啮合。
图号49表示第一闪光切断板，它阻断来自摄影光通道外面的有害光线。在第一闪光切断板49的中部制成传输摄影光通量的开口49a。此外，在第一闪光切断板49的周边方向上制成在光学轴上延伸和正向形成的接合部分49b，以及接合部分49b可以与在第一直线引导筒43的后端凸缘部分43a上制成的接合部分(图中未示出)啮合，而这时第一闪光切断板49在光学轴方向上与第一直线引导筒43一起整体移动。
图号50表示第二闪光切断板，它阻断来自摄影光通道外面的有害光线，在第二闪光切断板50的中部制成传输摄影光通量的开口部分50b。此外，在第二闪光切断板50的周边方向上制成接合部分50a，以及在第二直线引导筒47的后端凸缘部分47b上制成的卡爪部分47a与接合部分50a啮合，而这时第二闪光切断板50在光学轴方向上与第二直线引导筒47一起整体移动。
以下，参见图8至12说明按照本实施例的带有透镜筒的照相机的变焦距和聚焦。在这里，图8是位于“广角”的透镜筒的剖面图，以及图9是位于“远距”的透镜筒的剖面图。此外，图10是第一直线引导筒43的展开图，图11是第二差动凸轮筒44的展开图，以及图12是第二差动凸轮筒44的部分展开图。
首先，说明透镜筒的收藏状态。第一差动凸轮筒42用螺纹与固定筒41啮合，它不会由固定筒41的前面伸出。第二差动凸轮筒44的驱动销钉51与在第一直线引导筒43的内周边上制成的第三凸轮槽43b啮合，以及设置在第三凸轮槽43b的位置43b1。
3个第一组凸轮销钉45a制成在第一透镜组筒45的周边方向上，以支持第一透镜组，第一透镜组与在第二差动凸轮筒44的内周边上制成的第一凸轮槽44b啮合，以及位于第二凸轮槽44b的位置44b1。而在此时，第一透镜组筒45不会相对于第二差动凸轮筒44伸出。
在第二透镜组支持圈48的外周边方向上制成3个第二组凸轮销钉48a以支持第二透镜组52，第二透镜组52与在第二差动凸轮筒44的内周边上制成的第二凸轮槽44c啮合，以及设置在第三凸轮槽44c的位置44c1。
以下，说明当透镜筒由收藏状态伸出至“广角”备用状态(图8)时的动作。
当摄影者接通照相机壳体59的电源时，电动机开始转动，以及电动机的驱动力传输至差动凸轮筒42，而这时第一差动凸轮筒42在光学轴方向上伸出，同时借助与固定筒41的螺纹啮合而沿光学轴转动。在此时间，第二差动凸轮筒44的驱动销钉51被第三凸轮槽43b引导，由位置43b1移动至位置43b2。因此，第二差动凸轮筒44相对于第一直线引导筒43伸出，同时沿光学轴转动。在这里，第二差动凸轮筒44的伸出量与驱动销钉51在光学轴方向上在位置43b1和位置43b2之间的移动量相等。
当第二差动凸轮筒44伸出而同时沿光学轴转动时，第一透镜组筒45的第一组凸轮销钉45a被第一凸轮槽44b引导和由位置44b1移动至位置44b2，而这时第一透镜组筒45的伸出量与第一组凸轮销钉45a在光学轴方向上在位置44b1和位置44b2之间的相对于第二差动凸轮筒44的移动量相等。此外，第二透镜组支持圈48的第二组凸轮销48a被第二凸轮槽44c引导以及由位置44c1移动至位置44c2，而这时第二透镜组支持圈48的伸出量与第二组凸轮销钉48a在光学轴方向上在位置44c1和位置44c2之间的相对于第二差动凸轮筒44的移动量相等。使用上述的操作，透镜筒进入“广角”备用状态(图8)。在广角备用状态，如果摄影者按下释放按钮至第一档，物体距离被设置在照相机壳体59内的测光部分测量(图中未示出)，以及聚焦调节是根据物体距离进行的。
当聚焦调节进行时，首先，电动机的驱动力被传输至第一差动凸轮筒42，以及第一差动凸轮筒42在光学轴方向上伸出，同时由于与固定筒41的螺纹啮合而沿光学轴转动，而在此时，第二差动凸轮筒44的驱动销钉51被第三凸轮槽43b引导，以及被导致在光学轴方向上移动，在这里由于驱动销钉51移动至相当于电动机转动量的位置(这就是说，第一差动凸轮筒42的转动量)，它介于位置43b3(∞位置)和位置43b4(近距离)之间，第二差动凸轮筒44在光学轴方向上伸出。
随着第二凸轮筒44的伸出，第一透镜组筒45的第一组凸轮销钉45a被第一凸轮槽44b引导和导致移动至相当于第二差动凸轮筒44伸出量的位置，它介于位置44b3(∞位置)和位置44b3(近距离)之间，而这时第一透镜组筒45在光学轴方向上伸出。再者，第二透镜组支持圈48的第二组凸轮销钉48a被第二凸轮槽44c引导和导致移动至相当于差动凸轮筒44伸出量的位置，它介于位置44c3(∞位置)和位置44c4(近距离)之间，而这时第二透镜组支持圈48在光学轴方向上伸出。
使用上述的操作时，被第一透镜组筒45支持的第一透镜组53以及被第二透镜组支持圈48支持的第二透镜组52分别在光学轴方向上移动以进行聚焦调节，以及，如果摄影者压下释放按钮至第二档，借助设置在透镜筒内的快门叶片的开启和关闭操作而进行曝光操作。曝光结束后，第一差动凸轮筒42被驱动电动机反向转动以收缩透镜筒至“广角”备用位置，以及胶片被收卷，而这时摄影已经完成，摄制好一帧胶片，以及照相机重调至开始摄影前的原始状态。
以下，说明透镜筒由收藏状态至“远距”备用状态(图9)的伸出移动。
如果摄影者借助设置在照相机壳体59上的变焦距开关调节至“远距”，则电动机开始转动，以及电动机的驱动力被传输至差动凸轮筒42，而这时第一差动凸轮筒42借助与固定筒41的螺纹啮合而在光学轴方向上伸出，同时沿光学轴转动。在此时间，第二差动凸轮筒44的驱动销钉51被第三凸轮槽43b引导，以及导致由位置43b1移动至位置43b18。而这时第二差动凸轮筒44相对于第一直线引导筒43伸出，同时沿光学轴转动。在这里，第二差动凸轮筒44的伸出量与驱动销51在光学轴上的移动量相等，它介于位置43b1和位置43b18之间。
由于第二差动凸轮筒44伸出，第一透镜组筒45的第一组凸轮销钉45a被第一凸轮槽44b引导，以及导致由位置44b1移动至位置44b18，而这时第一透镜组筒45伸出的量与第一组凸轮销钉45a在光学轴方向上的移动量相同，它介于位置44b1和位置44b18之间。再者，第二透镜组支持圈48的第二组凸轮销钉48a被第二凸轮槽44c引导，以及导致由位置44c1移动至位置44c18，而这时第二透镜组支持圈48伸出的量与第二组凸轮销钉48a在光学轴方向上相对于第二差动凸轮筒44的移动量相等，它介于位置44c1和位置44c18之间。借助于上述移动，透镜筒被调节至“远距”备用状态(图9)。
如果摄影者按下释放按钮至第一档至“远距”备用状态，则物体距离被设置在照相机壳体59内的测光部分(图中未示出)测量，以及聚焦调节根据物体距离进行。当进行聚焦调节时，首先，电动机的驱动力被传输至第一差动凸轮筒42，以及第一差动凸轮筒42借助与固定筒41的螺纹啮合在光学轴方向上伸出，同时沿光学轴转动。而在此时，第二差动凸轮筒44的驱动销钉51被第三凸轮槽43b引导，以及导致在光学轴方向上移动。由于驱动销钉被导致移动至相当于电动机转动量的位置(这就是说，第一差动凸轮筒42的转动量)它介于位置43b19(∞位置)和位置43b20之间，第二差动凸轮筒44在光学轴方向上伸出。
随着第二差动凸轮筒44的伸出，第一透镜组筒45的第一组凸轮销钉45a被第一凸轮槽44b引导，以及导致移动至相当于第二差动凸轮44伸出量的位置，它介于位置44b19和位置44b20之间，而这时第一透镜组45在光学轴方向上伸出。再者，第二透镜组支持圈48的第二组凸轮销钉48a被第二组凸轮槽44c引导，以及导致移动至相当于第二差动凸轮筒44伸出量的位置，它介于位置44c19(∞位置)和位置44c20(近距离平摄位置)，而这时第二透镜组支持圈48收缩。
使用上述的操作，支持在第一透镜组筒45内的第一透镜组53和被第二透镜组支持圈48支持的第二透镜组52分别在光学轴方向上移动，以及聚焦调节进行。以及如果摄影者按下释放按钮至第二档，借助设置在透镜筒内的快门叶片的开启和关闭操作而进行曝光操作。曝光结束后第一差动凸轮42被驱动电动机反向转动，以及透镜筒收缩至“远距”备用状态，以及同时胶片被收卷，而这时摄影已经进行，摄制好一帧胶片。以及照相机重调至开始摄影前的原始始状态。
在这里，当聚焦调节在“远距”进行时，第二差动凸轮筒44相对于第一直线引导筒43(第一差动凸轮筒42)的伸出量(这就是说，在光学轴方向上由位置43b19至位置43b20的移动量)与当聚焦调节在其它变焦距位置(“广角”，M1，M2和M3)进行时，第二差动凸轮筒44的伸出量比较进一步减少。这就是说，在“远距”处驱动第二透镜筒44的第三凸轮槽43b的聚焦调节区(44b19至44b20)在光学轴方向上凸轮的升起量，小于第三凸轮槽43b的聚焦调节区在其它变焦距位置在光学轴方向上凸轮的升起量，因此，有可能减少第一直线引导筒43在光学轴方向上的长度，在其中制成可在光学轴方向上引导第二差动凸轮筒44的第三凸轮槽43b。与此类似，当在“远距”处聚焦调节时，第一透镜组筒45的伸出量(在光学轴方向上由位置44b19至位置44b20的移动量)小于当在其它变焦距位置(“广角”，M1，M2和M3)时第一透镜组筒45的伸出量。这就是说，在远距端驱动第一透镜组筒45的第一凸轮槽44b的聚焦调节区(44b19至44b20)在光学轴方向上凸轮的升起量小于第一凸轮槽44b在其它变焦距位置在光学轴方向上凸轮的升起量，因此，有可能减少第二差动凸轮筒44在光学轴方向上的长度，在其中制成可在光学轴方向上引导第一透镜组筒45的第二凸轮槽44b。
因此，由于有可能减少在光学轴方向上第一直线引导筒43和第二差动凸轮筒44的长度，透镜筒可以制成小尺寸的。此外，由于当聚焦调节在“远距”处进行时，透镜筒的伸出量减少，有可能方便地手持透镜筒。
另一方面，当在“远距”处进行聚焦调节时，第二透镜组支持圈48在光学轴方向上的移动量相对于第一透镜组筒45在光学轴方向上的移动被这样调节，使透镜聚焦由∞调节至近距离。这就是说，在本实施例中，第二透镜组支持圈48收缩(由位置44c19至位置44c20)。
按照上述相关的实施例，第一凸轮引导第一透镜组，第一透镜组位于光学轴方向上最接近物体一边，由于在“远距”端聚焦区在光学轴方向上的升起量小于在其它变焦距位置聚焦区在光学轴方向上的升起量，有可能减少凸轮筒在光学轴方向上的长度，在其中制成第一凸轮槽，因此，透镜筒可以制成小尺寸的。此外，当由无限远至“远距”处近距离进行聚焦时，有可能减少透镜筒的伸出量，以及有可能方便地手持透镜筒。
此外，在上述相关的实施例中，说明是针对胶卷式照相机，它记录物体影象到含银胶卷上。然而，本发明也适用于数字式照相机，它在影象平面处设置影象录取器件，例如电荷耦合器件(CCD)，以及物体影象可被录取。
权利要求
1.一种可变焦度的透镜筒，它具有第一透镜单元，位于最接近物体一边，以及具有带有第一凸轮的凸轮筒，而第一凸轮筒交替地和连续地具有一组可变焦度的凸轮部分，它驱动上述第一透镜单元以改变其在光学轴方向上的焦度，以及一组聚焦凸轮部分，它驱动被相应的可变焦度凸轮部分驱动的上述第一透镜单元，以便在光学轴方向上聚焦，以及上述第一凸轮(它驱动远距离照相端上在光学轴方向上的上述第一透镜单元)的聚焦凸轮的升起量小于上述第一凸轮(它驱动在其它可变焦度位置上在光学轴方向上的上述第一透镜单元)的聚焦凸轮的升起量。
2.按照权利要求1的可变焦度的透镜筒，其特征在于，它具有第二透镜单元，位于比上述第一透镜单元更接近影象平面一边，其中，第二凸轮是在上述凸轮筒内制成的，以及第二凸轮交替地和连续地具有一组可变焦度的凸轮部分，它驱动上述第二透镜单元，以便在光学轴方向上改变其焦度，以及一组聚焦凸轮部分，它驱动被相应的可变焦度凸轮部分驱动的上述第二透镜单元，以便在光学轴方向上聚焦，在这里，上述第二凸轮(它驱动远距离照相端上在光学轴方向上的上述第二透镜单元)的聚焦凸轮的升起量小于上述第二凸轮(它驱动其它可变焦度位置上在光学轴方向上的上述第二透镜单元)的聚焦凸轮部分的升起量。
3.按照权利要求1的可变焦度的透镜筒，其特征在于，它具有第二透镜单元，位于比上述第一透镜单元更接近影象平面一边，其中，上述第二凸轮是在上述凸轮筒内制成的，以及上述第二凸轮交替地和连续地具有一组可变集度的凸轮部分，它驱动上述第二透镜单元，以便在光学轴方向上改变其焦度，以及一组聚焦凸轮部分，它驱动被相应的可变焦度的凸轮部分驱动的上述第二透镜单元，以便在光学轴方向上聚焦，以及在这里，上述第二凸轮(它驱动远距离照相端上的上述第二透镜单元)的聚焦凸轮部分驱动上述第二透镜单元至比上述第二透镜单元(它被上述第二凸轮部分的可变凸轮部分驱动至远距离照相端)更接近影象平面一边。
4.按照权利要求2的可变焦度的透镜筒，其特征在于，它具有操作器件，它可以响应使用者所作的操作，改变焦度；信号输出电路，它响应物体的距离输出电信号，以便进行聚焦；以及驱动器件，它响应上述操作器件的操作以及来自上述信号输出电路的电信号，驱动上述凸轮筒；其中，上述驱动器件这样驱动上述凸轮筒，使响应上述操作器件的操作，上述第一透镜单元和上述第二透镜单元分别移动至改变焦度的位置，它相当于用上述第一凸轮和上述第二凸轮导致的上述操作器件的操作位置，以及上述驱动器件驱动上述第一凸轮筒，这样使上述第一透镜单元和上述第二透镜单元响应由上述信号输出电路输出的电信号，分别移动至聚焦位置。
5.按照权利要求1的可变焦度的透镜筒，其特征在于，上述凸轮筒可以在光学轴方向上移动，它还具有带有第三凸轮的驱动元件，而第三凸轮交替地和连续地具有一组可变焦度凸轮部分，它驱动上述凸轮部分，以便在光学轴方向上改变焦度，以及一组聚焦凸轮部分，它驱动被相应的可变焦度凸轮部分驱动的凸轮筒，以便在光学轴上聚焦，以及在这里，上述第三凸轮(它驱动在远距离照相端处的上述凸轮筒)在光学轴方向上的聚焦凸轮部分的升起量小于上述第三凸轮(它驱动在其它焦度改变位置的上述凸轮筒)的聚焦凸轮部分的升起量。
6.一种照相机，它具有摄影透镜，上述摄影透镜是上述权利要求1至5中任何一项的可变焦度的透镜筒，以及上述摄影透镜在含银胶卷或影象录取器件上形成物体影象。
全文摘要
本发明公开一种可变焦度的透镜筒和照相机,该透镜筒具有位于最接近物体一边的第一透镜单元,以及带有第一凸轮的凸轮筒,而第一凸轮交替地和连续地具有一组可变焦度的凸轮部分,它驱动第一透镜单元,以便在光学轴方向上改变其焦度,以及一组聚焦凸轮部分,它驱动被相应的可变焦度的凸轮部分驱动的第一透镜单元,以便在光学轴方向上聚焦,以及驱动第一透镜单元的第一凸轮的聚焦凸轮部分在远距离照相端在光学轴方向上的升起量小于驱动第一透镜单元的第一凸轮的聚焦凸轮部分在其它可变焦度位置在光学轴方向上的升起量。
文档编号G02B7/10GK1369738SQ0210353
公开日2002年9月18日 申请日期2002年2月5日 优先权日2001年2月6日
发明者增田晋一 申请人:佳能株式会社