可换镜头和摄像装置的制作方法

专利名称：可换镜头和摄像装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及与可换镜头和摄像装置有关的技术领域。具体说，本发明涉及能够在 不操作切换操作单元的情况下，实现自动聚焦操作和手动聚焦操作，从而在不导致成本大 幅上升的情况下增强可用性的技术领域。
背景技术：
在例如摄录机和照相机等各种摄像装置中，存在构造成能够在调焦和变焦时进行 自动聚焦操作和手动聚焦操作两者的装置。例如，它们构造成能够在调焦时选择性地进行通过驱动马达的驱动实现的自动聚 焦操作和通过手动操作操作单元实现的手动聚焦操作。通过使用这种摄像装置进行摄影时，在一些情况下，在自动聚焦模式中自动进行 自动聚焦操作，然后摄影者操作切换操作单元，以设定手动聚焦模式，并基于手动聚焦操作 的细微调节来进行调焦。此外，当自动聚焦操作发生故障时，在一些情况下，摄影者会操作 切换操作单元，并通过手动聚焦操作进行调焦。然而，如果摄影者操作切换操作单元以试图在自动聚焦操作后进行手动聚焦操 作，则由于对切换操作单元的操作而导致快速拍摄性能的降低，因此摄影者可能错过摄影 机会。为了解决该问题，作为现有技术摄像装置之一，人们已经提出了采用超声波马达 作为自动聚焦操作的驱动源、以在不需要操作切换操作单元的情况下、实现自动聚焦操作 和手动聚焦操作的摄像装置(参考例如日本专利No. 3205031 (以下称为专利文献1))。然而，专利文献1中所描述的摄像装置具有制造成本高的问题，因为它采用超声 波马达作为驱动源，而超声波马达及其驱动电路非常昂贵。此外，该摄像装置构造成在手动聚焦操作时，通过转子与定子之间的摩擦力，来阻 止设计成在自动聚焦操作时旋转的齿轮发生旋转。因此，在手动聚焦操作时，需要通过大于 转子与定子之间所生成的摩擦力的作用力来操作操作单元，这导致另一个问题，即对可动 透镜的重量以及可动透镜发生移动时的加速度施加了限制。

发明内容
本发明的目的是提供一种能够克服上述问题并在不导致成本大幅上升的情况下 增强可用性的可换镜头和摄像装置。根据本发明一实施例，提供了一种可换镜头，其包括凸轮构件，构造成具有凸轮 驱动部，并且能够沿围绕光轴的方向旋转；多个透镜，构造成设置在光轴上，并包括能够沿 光轴方向移动的至少一个可动透镜，通过可动透镜沿光轴方向的移动来实现聚焦调节或变 焦调节；和透镜保持框，构造成具有与凸轮构件的凸轮驱动部可滑动地接合的接合部，并保 持可动透镜。所述透镜保持框随同凸轮构件沿围绕光轴的方向的旋转，与可动透镜一体地 沿光轴方向移动。所述可换镜头还包括驱动马达，构造成用作沿光轴方向移动可动透镜的驱动源；蜗杆，构造成固定到驱动马达的马达轴上；蜗轮，构造成与蜗杆啮合；和行星辊，构 造成被凸轮构件沿围绕与光轴垂直的轴线的方向可旋转地支承，并随同凸轮构件的旋转， 围绕光轴公转。所述可换镜头还包括第一旋转构件，构造成在沿能够被压靠到行星辊的 外周面的方向上受到偏压的状态下，与行星辊的外周面发生接触，并通过经由蜗杆和蜗轮 传来的驱动马达的驱动力，沿围绕光轴的方向旋转；和第一轴承座，构造成在与行星辊相反 的一侧接收第一旋转构件。所述可换镜头还包括第二旋转构件，构造成在沿能够被压靠 到行星辊的外周面的方向上受到偏压的状态下、从与第一旋转构件相反的一侧、与行星辊 的外周面发生接触，并通过手动操作沿围绕光轴的方向旋转；和第二轴承座，构造成在与行 星辊相反的一侧接收第二旋转构件，并在驱动马达进行驱动时，限制第二旋转构件沿围绕 光轴的方向发生旋转。在所述可换镜头中，所述蜗杆和锅轮构造成满足条件μ - cos α > sina，其中α是蜗杆的导程角，μ是蜗杆与蜗轮之间的接触面上的摩擦系数。
因此，在该可换镜头中，不需要操作切换操作单元来在自动聚焦操作与手动聚焦 操作之间进行切换。此外，在手动聚焦操作中，第一旋转构件的旋转受到蜗杆与蜗轮之间生 成的摩擦力的限制。在上述可换镜头中，蜗杆的螺纹数优选小于等于三个。通过将蜗杆的螺纹数设置成小于等于三个，能够将导程角α做小。在上述可换镜头中，第一轴承座优选为滚珠轴承座。通过使用滚珠轴承座作为第一轴承座，第一旋转构件与第一轴承座之间生成的摩 擦力变小。在上述可换镜头中，第二轴承座优选为滑动轴承座。通过使用滑动轴承座作为第二轴承座，第二旋转构件与第二轴承座之间生成的摩 擦力变大。在上述可换镜头中，第二轴承座的半径优选大于第一轴承座的半径。通过将第二轴承座的半径设置为大于第一轴承座的半径，第二旋转构件与第二轴 承座之间生成的摩擦力变大。根据本发明另一实施例，提供了一种摄像装置，其包括通过在外壳内外设置预定 部件而形成的装置本体、和相对于装置本体可装卸的可换镜头。该可换镜头包括凸轮构 件，构造成具有凸轮驱动部，并且能够沿围绕光轴的方向旋转；多个透镜，构造成设置在光 轴上，并包括能够沿光轴方向移动的至少一个可动透镜，通过可动透镜沿光轴方向的移动 来实现聚焦调节或变焦调节；和透镜保持框，构造成具有与凸轮构件的凸轮驱动部可滑动 地接合的接合部，并保持可动透镜。所述透镜保持框随同凸轮构件沿围绕光轴的方向的旋 转，与可动透镜一体地沿光轴方向移动。所述可换镜头还包括驱动马达，构造成用作沿光 轴方向移动可动透镜的驱动源；蜗杆，构造成固定到驱动马达的马达轴上；蜗轮，构造成与 蜗杆啮合；和行星辊，构造成被凸轮构件沿围绕与光轴垂直的轴线的方向可旋转地支承，并 随同凸轮构件的旋转，围绕光轴公转。所述可换镜头还包括第一旋转构件，构造成在沿能 够被压靠到行星辊的外周面的方向上受到偏压的状态下，与行星辊的外周面发生接触，并 通过经由蜗杆和蜗轮传来的驱动马达的驱动力，沿围绕光轴的方向旋转；和第一轴承座，构 造成在与行星辊相反的一侧接收第一旋转构件。所述可换镜头还包括第二旋转构件，构造 成在沿能够被压靠到行星辊的外周面的方向上受到偏压的状态下、从与第一旋转构件相反
5的一侧、与行星辊的外周面发生接触，并通过手动操作沿围绕光轴的方向旋转；和第二轴承 座，构造成在与行星辊相反的一侧接收第二旋转构件，并在驱动马达进行驱动时，限制第二 旋转构件沿围绕光轴的方向发生旋转。在所述摄像装置中，所述蜗杆和蜗轮构造成满足条 件μ - cos α > sina，其中α是蜗杆的导程角，μ是蜗杆与蜗轮之间的接触面上的摩擦 系数。因此，在该摄像装置中，不需要操作切换操作单元来在自动聚焦操作与手动聚焦 操作之间进行切换。此外，在手动聚焦操作中，第一旋转构件的旋转受到蜗杆与蜗轮之间生 成的摩擦力的限制。根据本发明另一实施例，提供了另一种摄像装置，其包括通过在外壳内外设置预 定部件而形成的装置本体、和设置于装置本体的透镜镜筒。该透镜镜筒包括凸轮构件，构 造成具有凸轮驱动部，并且能够沿围绕光轴的方向旋转；多个透镜，构造成设置在光轴上， 并包括能够沿光轴方向移动的至少一个可动透镜，通过可动透镜沿光轴方向的移动来实现 聚焦调节或变焦调节；和透镜保持框，构造成具有与凸轮构件的凸轮驱动部可滑动地接合 的接合部，并保持可动透镜。所述透镜保持框随同凸轮构件沿围绕光轴的方向的旋转，与可 动透镜一体地沿光轴方向移动。所述透镜镜筒还包括驱动马达，构造成用作沿光轴方向 移动可动透镜的驱动源；蜗杆，构造成固定到驱动马达的马达轴上；蜗轮，构造成与蜗杆啮 合；和行星辊，构造成被凸轮构件沿围绕与光轴垂直的轴线的方向可旋转地支承，并随同凸 轮构件的旋转，围绕光轴公转。所述透镜镜筒还包括第一旋转构件，构造成在沿能够被压 靠到行星辊的外周面的方向上受到偏压的状态下，与行星辊的外周面发生接触，并通过经 由蜗杆和蜗轮传来的驱动马达的驱动力，沿围绕光轴的方向旋转；和第一轴承座，构造成在 与行星辊相反的一侧接收第一旋转构件。所述透镜镜筒还包括第二旋转构件，构造成在 沿能够被压靠到行星辊的外周面的方向上受到偏压的状态下、从与第一旋转构件相反的一 侧、与行星辊的外周面发生接触，并通过手动操作沿围绕光轴的方向旋转；和第二轴承座， 构造成在与行星辊相反的一侧接收第二旋转构件，并在驱动马达进行驱动时，限制第二旋 转构件沿围绕光轴的方向发生旋转。在所述摄像装置中，所述蜗杆和蜗轮构造成满足条件 μ - cos α > sina，其中α是蜗杆的导程角，μ是蜗杆与蜗轮之间的接触面上的摩擦系 数。因此，在该摄像装置中，不需要操作切换操作单元来在自动聚焦操作与手动聚焦 操作之间进行切换。此外，在手动聚焦操作中，第一旋转构件的旋转受到蜗杆与蜗轮之间生 成的摩擦力的限制。根据本发明一实施例的上述可换镜头包括凸轮构件，其具有凸轮驱动部，并且能 够沿围绕光轴的方向旋转；多个透镜，其设置在光轴上，并包括能够沿光轴方向移动的至少 一个可动透镜，通过可动透镜沿光轴方向的移动来实现聚焦调节或变焦调节；和透镜保持 框，其具有与凸轮构件的凸轮驱动部可滑动地接合的接合部，并保持可动透镜。所述透镜 保持框随同凸轮构件沿围绕光轴的方向的旋转，与可动透镜一体地沿光轴方向移动。所述 可换镜头还包括驱动马达，用作沿光轴方向移动可动透镜的驱动源；蜗杆，固定到驱动马 达的马达轴上；蜗轮，与蜗杆啮合；和行星辊，被凸轮构件沿围绕与光轴垂直的轴线的方向 可旋转地支承，并随同凸轮构件的旋转，围绕光轴公转。所述可换镜头还包括第一旋转构 件，在沿能够被压靠到行星辊的外周面的方向上受到偏压的状态下，与行星辊的外周面发生接触，并通过经由蜗杆和蜗轮传来的驱动马达的驱动力，沿围绕光轴的方向旋转；和第 一轴承座，在与行星辊相反的一侧接收第一旋转构件。所述可换镜头还包括第二旋转构 件，在沿能够被压靠到行星辊的外周面的方向上受到偏压的状态下、从与第一旋转构件相 反的一侧、与行星辊的外周面发生接触，并通过手动操作沿围绕光轴的方向旋转；和第二 轴承座，在与行星辊相反的一侧接收第二旋转构件，并在驱动马达进行驱动时，限制第二旋 转构件沿围绕光轴的方向发生旋转。在所述可换镜头中，所述蜗杆和蜗轮构造成满足条件 μ - cos α > sina，其中α是蜗杆的导程角，μ是蜗杆与蜗轮之间的接触面上的摩擦系 数。因此，能够在不大幅增加成本的情况下，确保摄影时的快速拍摄性能，并且增强可 用性。此外，没有采用在手动聚焦操作时、通过转子与定子之间生成的摩擦力、来阻止设 计成在自动聚焦操作时旋转的齿轮发生旋转的构造。因此，能够降低对可动透镜的重量以 及可动透镜发生移动时的加速度的限制。根据本发明另一实施例，蜗杆的螺纹数小于等于三个。因此，导程角α能够做小。 因此，有助于蜗杆的小型化，并且能够实现可换镜头的小型化。根据本发明另一实施例，第一轴承座是滚珠轴承座。这能降低驱动马达的转矩。根据本发明另一实施例，第二轴承座是滑动轴承座。因此，第二轴承座与第二旋转 构件之间生成的摩擦力变大，这能够在自动聚焦操作时通过小作用力确实地限制第二旋转 构件的旋转。根据本发明另一实施例，第二轴承座的半径大于第一轴承座的半径。因此，能够在 第二轴承座与第二旋转构件之间生成大摩擦力。因此，能够在自动聚焦操作时通过较小的 作用力确实地限制第二旋转构件的旋转。根据本发明另一实施例的上述摄像装置包括通过在外壳内外设置预定部件而形 成的装置本体、和相对于装置本体可装卸的可换镜头。所述可换镜头包括凸轮构件，其具 有凸轮驱动部，并且能够沿围绕光轴的方向旋转；多个透镜，其设置在光轴上，并包括能够 沿光轴方向移动的至少一个可动透镜，通过可动透镜沿光轴方向的移动来实现聚焦调节或 变焦调节；和透镜保持框，其具有与凸轮构件的凸轮驱动部可滑动地接合的接合部，并保持 可动透镜。所述透镜保持框随同凸轮构件沿围绕光轴的方向的旋转，与可动透镜一体地沿 光轴方向移动。所述可换镜头还包括驱动马达，用作沿光轴方向移动可动透镜的驱动源； 蜗杆，固定到驱动马达的马达轴上；蜗轮，与蜗杆啮合；和行星辊，被凸轮构件沿围绕与光 轴垂直的轴线的方向可旋转地支承，并随同凸轮构件的旋转，围绕光轴公转。所述可换镜头 还包括第一旋转构件，在沿能够被压靠到行星辊的外周面的方向上受到偏压的状态下，与 行星辊的外周面发生接触，并通过经由蜗杆和蜗轮传来的驱动马达的驱动力，沿围绕光轴 的方向旋转；和第一轴承座，在与行星辊相反的一侧接收第一旋转构件。所述可换镜头还 包括第二旋转构件，在沿能够被压靠到行星辊的外周面的方向上受到偏压的状态下、从与 第一旋转构件相反的一侧、与行星辊的外周面发生接触，并通过手动操作沿围绕光轴的方 向旋转；和第二轴承座，在与行星辊相反的一侧接收第二旋转构件，并在驱动马达进行驱动 时，限制第二旋转构件沿围绕光轴的方向发生旋转。在所述摄像装置中，所述蜗杆和蜗轮构 造成满足条件μ - cos α > sina，其中α是蜗杆的导程角，μ是蜗杆与蜗轮之间的接触面上的摩擦系数。因此，能够在不大幅增加成本的情况下，确保摄影时的快速拍摄性能，并且增强可 用性。此外，没有采用在手动聚焦操作时、通过转子与定子之间生成的摩擦力、来阻止设 计成在自动聚焦操作时旋转的齿轮发生旋转的构造。因此，能够降低对可动透镜的重量以 及可动透镜发生移动时的加速度的限制。根据本发明另一实施例的上述另一摄像装置包括通过在外壳内外设置预定部件 而形成的装置本体、和设置于装置本体的透镜镜筒。所述透镜镜筒包括凸轮构件，其具有 凸轮驱动部，并且能够沿围绕光轴的方向旋转；多个透镜，其设置在光轴上，并包括能够沿 光轴方向移动的至少一个可动透镜，通过可动透镜沿光轴方向的移动来实现聚焦调节或变 焦调节；和透镜保持框，其具有与凸轮构件的凸轮驱动部可滑动地接合的接合部，并保持可 动透镜。所述透镜保持框随同凸轮构件沿围绕光轴的方向的旋转，与可动透镜一体地沿光 轴方向移动。所述透镜镜筒还包括驱动马达，用作沿光轴方向移动可动透镜的驱动源；蜗 杆，固定到驱动马达的马达轴上；蜗轮，与蜗杆啮合；和行星辊，被凸轮构件沿围绕与光轴 垂直的轴线的方向可旋转地支承，并随同凸轮构件的旋转，围绕光轴公转。所述透镜镜筒 还包括第一旋转构件，在沿能够被压靠到行星辊的外周面的方向上受到偏压的状态下，与 行星辊的外周面发生接触，并通过经由蜗杆和蜗轮传来的驱动马达的驱动力，沿围绕光轴 的方向旋转；和第一轴承座，在与行星辊相反的一侧接收第一旋转构件。所述透镜镜筒还 包括第二旋转构件，在沿能够被压靠到行星辊的外周面的方向上受到偏压的状态下、从与 第一旋转构件相反的一侧、与行星辊的外周面发生接触，并通过手动操作沿围绕光轴的方 向旋转；和第二轴承座，在与行星辊相反的一侧接收第二旋转构件，并在驱动马达进行驱动 时，限制第二旋转构件沿围绕光轴的方向发生旋转。在所述摄像装置中，所述蜗杆和蜗轮构 造成满足条件μ - cos α > sina，其中α是蜗杆的导程角，μ是蜗杆与蜗轮之间的接触 面上的摩擦系数。因此，能够在不大幅增加成本的情况下，确保摄影时的快速拍摄性能，并且增强可 用性。此外，没有采用在手动聚焦操作时、通过转子与定子之间生成的摩擦力、来阻止设 计成在自动聚焦操作时旋转的齿轮发生旋转的构造。因此，能够降低对可动透镜的重量以 及可动透镜发生移动时的加速度的限制。


图1与图2 8 —起示出了本发明的一个实施例，图1是摄像装置的前视图；图2是摄像装置的后视图；图3是示出透镜驱动机构和透镜保持框所保持的可动透镜的分解透视图；图4是示出透镜驱动机构和透镜保持框所保持的可动透镜的放大透视图；图5是示出自动聚焦操作时第一旋转构件、行星辊和第二旋转构件的操作的概念 图；图6是示出手动聚焦操作时第一旋转构件、行星辊和第二旋转构件的操作的概念 图7是用于说明与蜗杆有关的条件式的示意图；图8是示出第一轴承座与第二轴承座的半径之间的关系的分解透视图。
具体实施例方式下面将参考附图描述本发明的实施例。作为本发明的实施例，将描述数码相机和该数码相机所采用的可换镜头 (exchangeable lens)0然而，本发明的应用范围并不局限于数码相机和数码相机所采用的可换镜头。本 发明可广泛应用于例如摄录机(video camcorder)等其它摄像装置(imaging device)、以 及这些种类的摄像装置所采用的可换镜头。在以下描述中，前后上下左右顶底等方向是从使用数码相机进行摄影时的摄影者 (用户)的角度观察到的方向。因此，被摄体侧定义为前侧，而摄影者侧定义为后侧。以下所使用的前后上下左右顶底等方向只是为了方便描述，本发明的实施例并不 受限于这些方向。[整体构造]如图1和2所示，摄像装置(数码相机)1包括装置本体2。可换镜头3设置于装 置本体2的前表面。可换镜头3相对于装置本体2是可装卸的。[装置本体的构造]装置本体2通过在外壳4上设置必要部件而形成。在外壳4的前表面上设置有用 于安装可换镜头3的圆环状安装部4a。在安装部4a附近设置有相对于装置本体2装卸可 换镜头3的装卸按钮4b。在装置本体2的顶面上设置有操作盘5。操作操作盘5能实现设置各种模式，例如 各种摄影模式、再现所摄图像的再现模式、和与外部装置进行数据相互通信的通信模式。装置本体2的右端部设置为供摄影者把持的把持部6。在把持部6内形成有电池 容纳部和卡容纳部。电池容纳部中能够容纳例如锂离子电池等电池，而卡容纳部中能够容 纳用于记录所摄图像的数据的记忆卡等介质。在装置本体2中，在把持部6上方设置有摄影按钮7。作为摄影按钮7的状态，能 够检测到半按压状态和全按压状态这两个状态。当摄影按钮7进入半按压状态时，进行用 于获得关于被摄体的待记录静态图像的准备操作，例如自动聚焦操作。当摄影按钮7进入 全按压状态时，进行通过使用摄像元件对被摄体图像的曝光操作，从而使被摄体成像。在装置本体2的后表面上，沿垂直方向彼此独立地设置有取景窗8和监视器9。摄 影者能够通过经由取景窗8或监视器9从视觉上确认被摄体的图像，来决定摄影构图。监视器9是例如彩色液晶显示器。它能够显示用于设置摄影条件等的菜单屏幕， 还能在再现模式中再现显示记录在记忆卡中的所摄图像。在装置本体2的后表面上设置有电源开关10。在装置本体2的后表面上设置有方向选择键11。例如，能够对方向选择键11进行 上下左右这四个方向上的按压操作。[可换镜头的构造]可换镜头3通过在外筒12内外设置必要的部件而形成，外筒12具有沿着前后方
9向的轴线方向，并大致呈圆筒形状。呈圆环形状的聚焦环(f0CuSring)12a被可旋转地支承 在外筒12的外周面上。通过对聚焦环12a的手动旋转操作，能够实现聚焦操作。在外筒12内沿前后方向彼此独立地设置有多个透镜，这些透镜中的至少一个透 镜被设置为可动透镜13 (见图3和4)。可动透镜13能够沿前后方向(光轴方向)移动，并 被透镜保持框14保持。通过沿光轴方向移动可动透镜13，能实现例如调焦操作。在透镜保持框14的外周面上，沿圆周方向彼此独立地设置有向外突出的接合部 14a。在透镜保持框14中设置有被支承部14b。被支承部14b被沿光轴方向延伸的引导 轴15可滑动地支承。各个引导轴15的轴线方向上的两个端部固定至固定部(未示出)。可动透镜13通过透镜驱动机构16沿光轴方向移动。透镜驱动机构16具有凸轮 构件(cam member) 17和被凸轮构件17可旋转地支承的行星辊(planetary roller) 18。凸轮构件17形成为大致圆筒形状，并具有沿圆周方向彼此独立地形成且形成为 凸轮驱动部的凸轮沟17a。凸轮沟17a各自形成为沿圆周方向在前后方向上逐渐发生变化 的形状。在凸轮构件17的外周面上，沿圆周方向彼此独立地设置有向外突出的支承轴19。行星辊18各自被支承轴19的末端支承，并且能够围绕与光轴垂直的轴线方向旋转。透镜保持框14的接合部14a各自从凸轮构件17的内侧插入凸轮构件17中的相 应一个凸轮沟17a中，并与凸轮沟17a可滑动地接合。因此，如果凸轮构件17沿围绕光轴 的方向旋转，可动透镜13和透镜保持框14基于旋转的方向，以被引导轴15引导的方式，沿 前方或后方，即沿光轴方向，发生移动。在行星辊18的后侧设置有呈圆筒形状的第一旋转构件20。第一旋转构件20能够 沿围绕光轴的方向旋转。第一旋转构件20的前表面20a从后侧与行星辊18的外周面发生 接触。第一旋转构件20的外周面形成为齿轮部20b。在第一旋转构件20的后侧设置有大致形成为呈圆筒形状的第一轴承座21。例如， 使用滚珠轴承座(ball bearing seat)作为第一轴承座21。第一轴承座21具有保持部21a、和在保持部21a中沿圆周方向彼此独立地设置的 球状部21b。球状部21b能够相对于保持部21a发生旋转(自转)，各个球状部21b的一部 分从保持部21a的前表面朝前侧突出。第一轴承座21被第一偏压部(未示出)朝前侧偏 压，使得球状部21b压靠在第一旋转构件20的后表面20c上。因此，通过从第一轴承座21 接收到的前向偏压力，第一旋转构件20的前表面20a从后侧压靠在行星辊18的外周面上。第一旋转构件20的齿轮部20b与第一减速齿轮22啮合。第一减速齿轮22通过 在同轴上一体地形成较大齿轮22a和较小齿轮22b而制成。第一减速齿轮22的较小齿轮 22b与第一旋转构件20的齿轮部20b啮合。第二减速齿轮23与第一减速齿轮22啮合。第二减速齿轮23通过在同轴上一体 地形成直径较大的蜗轮23a和直径较小的传动齿轮23b而制成。第二减速齿轮23的传动 齿轮23b与第一减速齿轮22的较大齿轮22a啮合。例如，螺纹数(number of threads)设定成小于等于3的蜗杆24与第二减速齿轮23啮合。蜗杆24固定至驱动马达25的马达轴25a，并与第二减速齿轮23的蜗轮23a啮合。 使用例如直流(DC)马达或步进马达作为驱动马达25。因为蜗杆24与蜗轮23a啮合，所以蜗杆24沿旋转轴方向受到载荷。然而，设置了 用于接收该载荷的轴承。因为沿旋转轴方向受到的载荷能够被轴承接收，所以能够确保蜗 杆24的平稳旋转操作。在行星辊18的前侧设置有呈圆筒形状的第二旋转构件26。第二旋转构件26能够 沿围绕光轴的方向旋转。第二旋转构件26的内径设定成大于凸轮构件17的外径，并且第 二旋转构件26的后表面26a从前侧与行星辊18的外周面发生接触。第二旋转构件26随 同被外筒12的外周面支承的聚焦环12a的旋转，沿围绕光轴的方向旋转。在第二旋转构件26的前侧设置有形成为呈圆筒形状的第二轴承座27。例如，使用 滑动轴承座(slide bearing seat)作为第二轴承座27。第二轴承座27被第二偏压部(未示出)朝后侧偏压，使得第二轴承座27的后表 面压靠在第二旋转构件26的前表面26b上。因此，通过从第二轴承座27接收到的后向偏 压力，第二旋转构件26的后表面26a从前侧压靠在行星辊18的外周面上。如上所述，行星辊18处于沿前后方向(光轴方向)被夹持在第二旋转构件26与 第一旋转构件20之间的状态。因此，在第一旋转构件20沿围绕光轴的方向发生旋转、而第二旋转构件26的旋转 受到限制的状态下，行星辊18通过从第一旋转构件20施加的驱动力发生旋转(自转)，并 与凸轮构件17 —体地沿围绕光轴的方向旋转(公转(revolve))(见图5)。这时，行星辊 18在第二旋转构件26的后表面26a上旋转地移动。另外，第一旋转构件20在与第一轴承 座21的球状部21b发生接触的状态下旋转，而球状部21b自转。此外，在第二旋转构件26沿围绕光轴的方向发生旋转、而第一旋转构件20的旋转 受到限制的状态下，行星辊18通过从第二旋转构件26施加的驱动力发生旋转(自转)，并 与凸轮构件17 —体地沿围绕光轴的方向旋转(公转)(见图6)。这时，行星辊18在第一旋 转构件20的前表面20a上旋转地移动，而第二旋转构件26在第二轴承座27上滑动。透镜驱动机构16由凸轮构件17、行星辊18、支承轴19、第一旋转构件20、第一轴 承座21、第一减速齿轮22、第二减速齿轮23、蜗杆24、驱动马达25、第二旋转构件26、和第 二轴承座27构成。[与蜗杆有关的条件式]如上所述，蜗杆24沿旋转轴方向受到载荷。如图7所示，如果沿旋转轴方向施加 的载荷定义为F，并且蜗杆24的导程角(lead angle)定义为α，则载荷F能够分解成与 蜗杆24和蜗轮23a之间的螺纹接合面平行的分力F · sin α、和与螺纹接合面垂直的分力 F · cos α ο如果这时在蜗轮23a与蜗杆24之间的螺纹接合面上生成的摩擦力的摩擦系数定 义为μ，则摩擦阻力为沿F · sina的相反方向生成的μ .F.cosa。在透镜驱动机构16中，蜗杆24和蜗轮23a构造成使得沿与螺纹接合面平行的方 向施加的作用力小于沿该作用力的相反方向作用的摩擦阻力，因此导程角α与摩擦系数 μ之间的关系满足以下条件式。条件式(1) μ · F · cos a > F · sin a
即条件式(2) μ · cos α > sin α因此，条件式(2)与F值无关。如果满足条件式(2)，则即使旋转作用力从第一减 速齿轮22侧传至第二减速齿轮23，第二减速齿轮23也会因为蜗杆24的旋转受到限制，而 不发生旋转。因为第二减速齿轮23的旋转如此受到阻止，所以第一减速齿轮22和第一旋 转构件20的旋转也受到阻止。具体说，当第二旋转构件26随同聚焦环12a的旋转而发生旋转时，旋转作用力经 由行星辊18施加至第一旋转构件20。然而，由于条件式(2)给出的关系，第一旋转构件20、 第一减速齿轮22、第二减速齿轮23和蜗杆24不发生旋转。相反，当蜗杆24、第二减速齿轮23、第一减速齿轮22和第一旋转构件20通过驱动 马达25的旋转发生旋转时，旋转作用力经由行星辊18施加至第二旋转构件26。然而，第二 旋转构件26受到第二旋转构件26与第二轴承座27之间的摩擦力的阻止，而不发生旋转。[透镜驱动机构的操作]在具有上述构造的透镜驱动机构16中，响应于驱动马达25的旋转而进行自动聚 焦操作。如果驱动马达25发生旋转，则其驱动力依次传输至蜗杆24、第二减速齿轮23、第 一减速齿轮22、第一旋转构件20、和行星辊18。这时，如上所述，第二旋转构件26不发生旋 转。因此，行星辊18发生旋转(自转)，并且沿围绕光轴的方向与凸轮构件17—体地旋转 (公转)(见图5)。因此，接合部14a基于凸轮构件17的旋转方向在凸轮沟17a中滑动，使 得可动透镜13和透镜保持框14通过被引导轴15引导的方式沿光轴方向移动。通过可动 透镜13沿光轴方向的移动，实现了调焦(自动聚焦操作)。另一方面，在透镜驱动机构16中，响应于对聚焦环12a的手动旋转，进行手动聚焦 操作。如果聚焦环12a发生旋转，则其旋转作用力依次传输至第二旋转构件26和行星辊 18。这时，如上所述，第一旋转构件20由于条件式(2)的关系，不发生旋转。因此，行星辊 18发生旋转(自转)，并且沿围绕光轴的方向与凸轮构件17—体地旋转(公转)(见图6)。 因此，接合部14a基于凸轮构件17的旋转方向在凸轮沟17a中滑动，使得可动透镜13和透 镜保持框14通过被引导轴15引导的方式沿光轴方向移动。通过可动透镜13沿光轴方向 的移动，实现了调焦(手动聚焦操作)。[总结]如上所述，在摄像装置1中，不需要操作切换操作单元来在自动聚焦操作与手动 聚焦操作之间进行切换。此外，在手动聚焦操作中，第一旋转构件20、第一减速齿轮22和第 二减速齿轮23的旋转受到蜗杆24与蜗轮23a之间生成的摩擦力的限制。因此，不必使用昂贵的超声波马达(ultrasonic motor)作为驱动马达25，并且不 需要对切换操作单元的操作。因此，能够在不大幅增加成本的情况下，确保摄影时的快速拍 摄性能，并且增强摄像装置1的可用性。此外，没有采用在手动聚焦操作时、通过转子与定子之间的摩擦力、来阻止设计成 在自动聚焦操作时旋转的齿轮发生旋转的构造。因此，能够降低对可动透镜13的重量以及 可动透镜13发生移动时的加速度的限制。另外，因为如上所述不必使用昂贵的超声波马达作为驱动马达25，所以能够使用 直流马达或步进马达作为驱动马达25，这能实现制造成本的降低。
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此外，因为蜗杆24的螺纹数设定成小于等于三个，所以能够将导程角α做小。因 此，有助于蜗杆24的小型化，并且能够实现可换镜头3的小型化。此外，因为将滚珠轴承座用作了接收在自动聚焦操作时发生旋转的第一旋转构件 20的第一轴承座21，所以能够减小驱动马达25的转矩。另外，因为将滑动轴承座作用了接收在手动聚焦操作时发生旋转的第二旋转构件 26的第二轴承座27，所以在第二轴承座27与第二旋转构件26之间生成的摩擦力大，因此 能够在自动聚焦操作时通过小作用力使第二旋转构件26的旋转确实地受到限制。[轴承座的尺寸之间的关系]在透镜驱动机构16中，设置了两个轴承座，即作为滚珠轴承座的第一轴承座21和 作为滑动轴承座的第二轴承座27。优选的是，第二轴承座27的半径设定成大于第一轴承座 21的半径。例如，可采用图8所示的构造。具体说，第二旋转构件26Α由位于后侧的较小半径 部26c和位于前侧的较大半径部26d构成，并且使用具有与较大半径部26d匹配的大半径 的第二轴承座27A。如果第一轴承座21的半径定义为R1，并且第二轴承座27A的半径定义 为R2，则关系R2 > Rl成立。通过这样将第二轴承座27A的半径R2设大，则能够在第二轴承座27A与第二旋转 构件26A之间生成大摩擦力。因此，在自动聚焦操作时，能够通过较小的作用力确实地限制 第二旋转构件26A的旋转。[其它]在上述实施例中，通过可动透镜13沿光轴方向的移动来进行调焦(focusing)。然 而，也可以通过可动透镜13沿光轴方向的移动来进行变焦(zooming)。本发明的上述实施例描述的是可换镜头和设置有该可换镜头的摄像装置的应用 示例。然而，本发明也可应用于包括装置本体和该装置本体所采用的透镜镜筒的所谓透镜 一体型摄像装置(lens-integrated imaging device)。在这种透镜一体型摄像装置中，在透镜镜筒中设置有多个透镜、引导轴、和透镜驱 动机构。然而，透镜驱动机构的一部分可设置在装置本体中。另外，设置有可换镜头3的摄像装置1也可具有将透镜驱动机构的一部分设置在 装置本体中的构造。在上述具体实施方式
中所描述的各部件的特定形状和结构仅仅是实施本发明的 实施例的示例，不能由此以限制性的方式来解释本发明的技术范围。本申请包含2009年6月3日在日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2009-134333所涉及的主题，其全部内容通过引用并入本文。
权利要求
一种可换镜头，包括凸轮构件，构造成具有凸轮驱动部，并且能够沿围绕光轴的方向旋转；多个透镜，构造成设置在光轴上，并包括能够沿光轴方向移动的至少一个可动透镜，通过可动透镜沿光轴方向的移动来实现聚焦调节或变焦调节；透镜保持框，构造成具有与凸轮构件的凸轮驱动部可滑动地接合的接合部，并保持可动透镜，并且随同凸轮构件沿围绕光轴的方向的旋转，与可动透镜一体地沿光轴方向移动；驱动马达，构造成用作沿光轴方向移动可动透镜的驱动源；蜗杆，构造成固定到驱动马达的马达轴上；蜗轮，构造成与蜗杆啮合；行星辊，构造成被凸轮构件沿围绕与光轴垂直的轴线的方向可旋转地支承，并随同凸轮构件的旋转，围绕光轴公转；第一旋转构件，构造成在沿能够被压靠到行星辊的外周面的方向上受到偏压的状态下，与行星辊的外周面发生接触，并通过经由蜗杆和蜗轮传来的驱动马达的驱动力，沿围绕光轴的方向旋转；第一轴承座，构造成在与行星辊相反的一侧接收第一旋转构件；第二旋转构件，构造成在沿能够被压靠到行星辊的外周面的方向上受到偏压的状态下、从与第一旋转构件相反的一侧、与行星辊的外周面发生接触，并通过手动操作沿围绕光轴的方向旋转；和第二轴承座，构造成在与行星辊相反的一侧接收第二旋转构件，并在驱动马达进行驱动时，限制第二旋转构件沿围绕光轴的方向发生旋转，其中，所述蜗杆和蜗轮构造成满足条件μ·cosα＞sinα，其中α是蜗杆的导程角，μ是蜗杆与蜗轮之间的接触面上的摩擦系数。
2.如权利要求1所述的可换镜头，其中，所述蜗杆的螺纹数小于等于三个。
3.如权利要求1所述的可换镜头，其中，所述第一轴承座是滚珠轴承座。
4.如权利要求1所述的可换镜头，其中，所述第二轴承座是滑动轴承座。
5.如权利要求1所述的可换镜头，其中，所述第二轴承座的半径大于所述第一轴承座 的半径。
6.一种摄像装置，包括通过在外壳内外设置预定部件而形成的装置本体、和相对于装 置本体可装卸的可换镜头，所述可换镜头包括凸轮构件，构造成具有凸轮驱动部，并且能够沿围绕光轴的方向旋转； 多个透镜，构造成设置在光轴上，并包括能够沿光轴方向移动的至少一个可动透镜，通 过可动透镜沿光轴方向的移动来实现聚焦调节或变焦调节；透镜保持框，构造成具有与凸轮构件的凸轮驱动部可滑动地接合的接合部，并保持 可动透镜，并且随同凸轮构件沿围绕光轴的方向的旋转，与可动透镜一体地沿光轴方向移 动；驱动马达，构造成用作沿光轴方向移动可动透镜的驱动源； 蜗杆，构造成固定到驱动马达的马达轴上； 蜗轮，构造成与蜗杆啮合；行星辊，构造成被凸轮构件沿围绕与光轴垂直的轴线的方向可旋转地支承，并随同凸 轮构件的旋转，围绕光轴公转；第一旋转构件，构造成在沿能够被压靠到行星辊的外周面的方向上受到偏压的状态 下，与行星辊的外周面发生接触，并通过经由蜗杆和蜗轮传来的驱动马达的驱动力，沿围绕 光轴的方向旋转；第一轴承座，构造成在与行星辊相反的一侧接收第一旋转构件； 第二旋转构件，构造成在沿能够被压靠到行星辊的外周面的方向上受到偏压的状态 下、从与第一旋转构件相反的一侧、与行星辊的外周面发生接触，并通过手动操作沿围绕光 轴的方向旋转；和第二轴承座，构造成在与行星辊相反的一侧接收第二旋转构件，并在驱动马达进行驱 动时，限制第二旋转构件沿围绕光轴的方向发生旋转，其中，所述蜗杆和蜗轮构造成满足条件μ - cos α > sina，其中α是蜗杆的导程角， μ是蜗杆与蜗轮之间的接触面上的摩擦系数。
7. 一种摄像装置，包括通过在外壳内外设置预定部件而形成的装置本体、和设置于该 装置本体的透镜镜筒，所述透镜镜筒包括凸轮构件，构造成具有凸轮驱动部，并且能够沿围绕光轴的方向旋转； 多个透镜，构造成设置在光轴上，并包括能够沿光轴方向移动的至少一个可动透镜，通 过可动透镜沿光轴方向的移动来实现聚焦调节或变焦调节；透镜保持框，构造成具有与凸轮构件的凸轮驱动部可滑动地接合的接合部，并保持 可动透镜，并且随同凸轮构件沿围绕光轴的方向的旋转，与可动透镜一体地沿光轴方向移 动；驱动马达，构造成用作沿光轴方向移动可动透镜的驱动源； 蜗杆，构造成固定到驱动马达的马达轴上； 蜗轮，构造成与蜗杆啮合；行星辊，构造成被凸轮构件沿围绕与光轴垂直的轴线的方向可旋转地支承，并随同凸 轮构件的旋转，围绕光轴公转；第一旋转构件，构造成在沿能够被压靠到行星辊的外周面的方向上受到偏压的状态 下，与行星辊的外周面发生接触，并通过经由蜗杆和蜗轮传来的驱动马达的驱动力，沿围绕 光轴的方向旋转；第一轴承座，构造成在与行星辊相反的一侧接收第一旋转构件； 第二旋转构件，构造成在沿能够被压靠到行星辊的外周面的方向上受到偏压的状态 下、从与第一旋转构件相反的一侧、与行星辊的外周面发生接触，并通过手动操作沿围绕光 轴的方向旋转；和第二轴承座，构造成在与行星辊相反的一侧接收第二旋转构件，并在驱动马达进行驱 动时，限制第二旋转构件沿围绕光轴的方向发生旋转，其中，所述蜗杆和蜗轮构造成满足条件μ - cos α > sina，其中α是蜗杆的导程角， μ是蜗杆与蜗轮之间的接触面上的摩擦系数。
全文摘要
本发明涉及可换镜头和摄像装置，所述可换镜头包括凸轮构件、多个透镜、透镜保持框、驱动马达、蜗杆、蜗轮、行星辊、第一旋转构件、第一轴承座、第二旋转构件、和第二轴承座。
文档编号G03B17/14GK101907817SQ20101019412
公开日2010年12月8日 申请日期2010年5月27日 优先权日2009年6月3日
发明者寺井孝志 申请人:索尼公司