镜筒、照相机和移动信息终端的制作方法

专利名称：镜筒、照相机和移动信息终端的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种镜筒，它形成其中多个透镜组的至少一部分折叠以便将透镜组存放在其中的折叠状态，并且通过使多个透镜组的至少一部分朝着物体侧运动而形成拍摄状态。更具体地说，本发明涉及适用于用于照相机例如所谓的数码相机的拍摄透镜的镜筒，并且涉及使用了该镜筒的照相机和移动信息终端。
背景技术：
近年来已经普及了所谓的数码相机，例如它用固态图像拾取器件例如(XD(电荷耦合器件)等固态图像摄像器件拍摄所要拍摄的物体图像，获取拍摄物体的静态图像(静止图像)或动态图像(运动图像)，并且以数字的方式将所获取的图像存储到记录介质例如非易失性半导体存储介质等。在普通数码相机中的镜筒通常具有变焦机构，该机构采用了由凹形沟槽或贯穿沟槽构成的凸轮槽以及通常由销状凸起部分构成的凸轮随动件。凸轮槽形成在作为旋转框架的凸轮框架上，并且凸轮随动件突出设在保持多个透镜组的至少一部分的透镜框架的外圆周部分上。由此，形成了这样一种结构，其中透镜框架通过与凸轮槽接合并且随着具有凸轮槽的凸轮框架转动而沿着凸轮槽运动的凸轮随动件沿着光轴方向运动。由这种结构引起的问题包括凸轮随动件与凸轮槽脱开、由于在凸轮随动件和凸轮槽之间的游隙或间隙而引起的光学性能变差、出现漏光等。为了解决这些问题，可以考虑通过具有采用了所谓螺旋面作为凸轮机构的恒定斜度的螺杆进给型螺旋驱动装置来进行线性螺杆进给驱动的结构。另一方面，在普通数码相机中，在多个透镜组中最靠近物体侧的第一透镜组通常需要非线性运动，从而在许多情况中在完成线性驱动之后需要通过单独的凸轮机构对第一透镜组进行补偿和运动。因此，由于数码相机的机构在采用螺旋驱动装置时变得复杂，所以在数码相机中往往不采用螺旋驱动装置。考虑到上面情况，日本专利公开说明书No. 2004-109299披露了这样一种结构，其中形成有具有两个部分的螺旋面作为凸轮槽，其中一个部分进行线性运动，并且另一个部分进行旋转运动。由此，在JP2004-10^99A使得第一透镜组能够在采用螺旋驱动装置的同时被非线性驱动。但是在JP2004_10^99A中所披露的结构中，采用相对于光轴方向具有恒定位移的螺旋面来实现在进行旋转运动且没有沿着光轴方向进行任何运动的部分中与凸轮随动件接合。因此，作为凸轮槽的这些螺旋面相对于光轴方向形成在相同位置上，即沿着与光轴垂直相交的平面形成。在这种情况中，在试图增加螺旋面数量或增大旋转角度时，作为进行旋转运动且没有沿着光轴方向进行运动的那部分的凸轮槽的螺旋面沿着与光轴垂直相交的相同平面位于相同的圆周位置上，因此这些螺旋面相对于彼此重叠。因此，存在这样的问题，即在试图增大旋转角度时限制了螺旋面的数量，由此由于透镜框架的不稳定支撑而导致出现在镜筒的游隙、倾斜等方面的其它问题。另一方面，在增大作为凸轮槽的螺旋面的数量时，不能增大旋转角度，因此限制了进行光学控制的自由度。

发明内容
本发明的至少一个目的在于提供一种镜筒、照相机和移动信息终端，其能够在实际中使用足够数量的凸轮随动件和凸轮槽，同时也可以增大通过那些凸轮随动件和凸轮槽获得的旋转角度。根据本发明的镜筒、照相机和移动信息终端也可以实现在光学控制方面的高自由度并且实现可靠的驱动装置。(1)为了实现这些和其它优点并且根据本发明的目的，如在这里所体现并且广义说明的一样，本发明根据第一方面提供了一种镜筒，其中多个透镜组中的至少一部分折叠以在折叠状态下存放多个透镜组，并且多个透镜组中的至少一部分在拍摄状态下朝着物体运动，该镜筒包括透镜框架，它保持着多个透镜组中的至少一部分；第一透镜圆筒，它在其内部支撑着透镜框架并且在其外圆周部分上包括多个凸轮随动件；以及第二透镜圆筒， 它在其内圆周部分中包括相互平行的多个凸轮槽并且在折叠状态中在其中存放着所述第一透镜圆筒，所述多个凸轮槽与多个凸轮随动件接合并且构成为通过所述第一透镜圆筒的相对转动而使所述第一透镜圆筒沿着光轴方向前进和回撤，多个凸轮槽具有第一凸轮槽和第二凸轮槽，多个凸轮随动件具有第一凸轮随动件和第二凸轮随动件，第一凸轮随动件和第二凸轮随动件分别与第一凸轮槽和第二凸轮槽接合，并且第一凸轮随动件和第二凸轮随动件设置在相对于光轴方向相互不同的位置中，第一凸轮槽和第二凸轮槽中的每一个具有包括这样一种结构的凸轮结构它倾斜以使第一透镜圆筒从折叠位置基本上线性运动到第一透镜圆筒的最大延伸位置；并且沿着与光轴基本上垂直相交的平面在第二透镜圆筒的圆周方向上延伸，从而在最大延伸状态到拍摄状态下，只是允许第一透镜圆筒在最大延伸位置处转动并且限制第一透镜圆筒沿着光轴方向前进和回撤，并且第一透镜圆筒构成为在由第一透镜圆筒支撑的透镜框架从折叠状态到达拍摄状态之前运动到最大延伸位置。(2)为了实现这些和其它优点并且根据本发明的目的，如在这里所体现并且广义说明的一样，本发明根据第二方面提供了一种镜筒，其中多个透镜组的至少一部分折叠成在折叠状态下存放多个透镜组，并且多个透镜组的至少一部分在拍摄状态下朝着物体运动，该镜筒包括透镜框架，它保持着多个透镜组中的至少一部分；第一透镜圆筒，它在其内部支撑着透镜框架并且在其外圆周部分上包括多个凸轮随动件；以及第二透镜圆筒，它在其内圆周部分中包括相互平行的多个凸轮槽并且在折叠状态中在其中存放着所述第一透镜圆筒，所述多个凸轮槽与多个凸轮随动件接合并且构成为通过所述第一透镜圆筒的相对转动而使所述第一透镜圆筒沿着光轴方向前进和回撤，多个凸轮槽具有第一凸轮槽和第二凸轮槽，多个凸轮随动件具有第一凸轮随动件和第二凸轮随动件，第一凸轮随动件和第二凸轮随动件分别与第一凸轮槽和第二凸轮槽接合，并且第一凸轮槽和第二凸轮槽设置成在相对于光轴方向相互不同的位置中偏离且相互平行，第一凸轮槽和第二凸轮槽中的每一个具有包括这样一种结构的凸轮结构它倾斜以使第一透镜圆筒从折叠位置基本上线性运动到第一透镜圆筒的最大延伸位置；并且沿着与光轴基本上垂直相交的平面在第二透镜圆筒的圆周方向上延伸，从而在最大延伸状态到拍摄状态下，只是允许第一透镜圆筒在最大延伸位置处转动并且限制第一透镜圆筒沿着光轴方向前进和回撤，并且第一透镜圆筒构成为在由第一透镜圆筒支撑的透镜框架从折叠状态到达拍摄状态之前运动到最大延伸位置。(3)根据本发明的实施方案，分别与第一凸轮随动件和第二凸轮随动件接合的第一凸轮槽和第二凸轮槽彼此相交。(4)根据本发明的实施方案，第一凸轮随动件和第二凸轮随动件中的每一个包括 一对倾斜部分，它们相对于光轴方向倾斜并且相互平行面对；以及一对垂直表面部分，它们形成与光轴基本上垂直相交的平面并且彼此平行面对，其中倾斜部分在其中第一透镜圆筒朝着光轴方向运动的凸轮表面范围中分别与第一凸轮槽和第二凸轮槽的凸轮表面滑动接触，并且垂直表面部分在其中第一透镜圆筒在与光轴基本上垂直相交的平面中转动的凸轮表面范围内分别与第一凸轮槽和第二凸轮槽的凸轮表面滑动接触。(5)根据本发明的实施方案，设有三组或更多组凸轮槽和凸轮随动件，并且至少三组凸轮槽和凸轮随动件至少在其中第一透镜圆筒在与光轴基本上垂直相交的平面中转动且没有沿着光轴前进或回撤的范围内相互接合。(6)根据本发明的实施方案，第一透镜圆筒的所有凸轮随动件在其中第一透镜圆筒沿着光轴方向被驱动的范围和其中第一透镜圆筒在与光轴基本上垂直相交的平面中转动且不会沿着光轴前进或回撤的范围之间的邻接部分附近与第二透镜圆筒的所有凸轮槽接合。(7)根据本发明的实施方案，第二透镜圆筒还包括允许保持着多个透镜组中的其它至少一部分的透镜框架的至少一部分从其中穿过的切口部分，以便将保持着多个透镜组中的其它至少一部分的透镜框架的至少一部分基本上位于第二透镜圆筒外侧，以形成折叠状态，第一透镜圆筒包括与多个凸轮随动件分开设置的其它至少一个凸轮随动件，第二透镜圆筒包括与多个凸轮槽分开设置并且与所述其它至少一个凸轮随动件对应的其它至少一个凸轮槽，并且所述其它至少一个凸轮随动件的至少一部分构成为在第二透镜圆筒的与切口部分对应的部分中与所述其它至少一个凸轮槽的至少一部分接合。(8)根据本发明的实施方案，镜筒还包括设在第二透镜圆筒中的切口部分，它允许保持着多个透镜组的其它至少一部分的透镜框架的至少一部分将保持着多个透镜组中的其它至少一部分的透镜框架的至少一部分基本上位于第二透镜圆筒外侧，从而形成折叠状态；以及盖板，它构成用来阻挡第二透镜圆筒的切口部分以在第一透镜圆筒沿着光轴前进和回撤时提供相对于第二透镜圆筒的内圆周部分基本上连续的圆柱形表面，其中所述盖板包括至少一个盖板凸轮槽，它们相对于与多个凸轮随动件对应的穿过切口部分的多个凸轮槽中的至少一个延续，并且多个凸轮随动件构成为在第二透镜圆筒的与切口部分对应的部分中与至少一个盖板凸轮槽的至少一部分接合。(9)根据本发明的实施方案，其中其至少一部分穿过切口部分并且基本上位于第二透镜圆筒外侧的透镜框架保持着在多个透镜组中的其它至少一个透镜组。(10)为了实现这些其它优点并且根据本发明的目的，如在这里所体现的并且广义描述的一样，本发明根据第三方面提供了一种镜筒，其中多个透镜组的至少一部分折叠成在折叠状态下存放多个透镜组，并且多个透镜组的至少一部分在拍摄状态下朝着物体运动，该镜筒包括透镜框架，它保持着多个透镜组中的至少一部分；第一透镜圆筒，它在其内部支撑着透镜框架并且包括在其外圆周部分上的多个凸轮随动件和齿轮部分；以及第二透镜圆筒，它在其内圆周部分中包括相互平行的多个凸轮槽并且在折叠状态下在其中存放着所述第一透镜圆筒，并包括对应于所述齿轮部分设置的开口，多个凸轮槽与多个凸轮随动件接合并且构成为通过所述第一透镜圆筒的相对转动而使所述第一透镜圆筒沿着光轴方向前进和回撤；驱动齿轮，它通过第二透镜圆筒的开口与第一透镜圆筒的齿轮部分啮合， 以向第一透镜圆筒传递驱动力；以及驱动源，构成用来驱动和旋转驱动齿轮，第二透镜圆筒的多个凸轮槽的至少一部分设置成穿过所述开口。(11)根据本发明的实施方案，驱动齿轮包括与多个凸轮槽的穿过开口的至少那个部分的通道相对应的齿轮省去部分，其中省去了其齿轮，从而避免在驱动齿轮和多个凸轮槽的穿过开口的至少那个部分之间出现干涉。另外，本发明提供了一种照相机，它包括根据上述镜筒(1)至(11)中任一个所述的镜筒作为用于拍摄的光学系统。而且，本发明提供了一种移动信息终端，它包括照相机功能部分和光学系统，该光学系统使用根据上述镜筒(1)至(11)中任一个所述的镜筒作为用于照相机功能部分拍摄的光学系统。因此，本发明提供了镜筒、照相机和移动信息终端，它们能够实际使用足够数量的凸轮随动件和凸轮槽，同时也可以增大通过那些凸轮随动件和凸轮槽获得的旋转角度。根据本发明的镜筒、照相机和移动信息终端也可以实现在光学控制方面的高自由度并且实现可靠的驱动装置。更具体地说，根据镜筒(1)，可以实际使用足够数量的凸轮随动件和凸轮槽，同时也可以提高由那些凸轮随动件和凸轮槽所实现的旋转角度。通过镜筒O)，也可以实际使用足够数量的凸轮随动件和凸轮槽，同时也可以提高由那些凸轮随动件和凸轮槽所实现的旋转角度。根据镜筒(3)，具体地说，可以有效提高旋转角度，并且实现稳定的驱动装置。根据镜筒，具体地说，可以实现稳定的驱动装置并且有效避免在光轴方向上的倾斜和位移。根据镜筒(5)，具体地说，可以在最大延伸位置有效抑制在光轴方向上的倾斜和位移。根据镜筒(6)，具体地说，可以在最大延伸位置有效抑制在线性运动和转动之间的边界部分附近的倾斜和阻碍(catch)。根据镜筒(7)，具体地说，在其中保持着多个透镜组的至少一部分的透镜框架的至少一部分穿过透镜圆筒的切口部分以基本上设置在透镜圆筒外侧从而形成折叠状态的情况中，可以有效避免由于透镜圆筒的切口部分而导致支撑不稳定。根据镜筒(8)，具体地说，在其中保持着多个透镜组的至少一部分的透镜框架的至少一部分穿过透镜圆筒的切口部分以基本上设置在透镜圆筒外侧从而形成折叠状态的情况中，可以进一步有效避免由于透镜圆筒的切口部分而导致支撑不稳定。根据镜筒(9)，具体地说，在其中保持着多个透镜组的至少一部分的透镜框架的至少一部分穿过透镜圆筒的切口部分以基本上设置在透镜圆筒外面从而形成折叠状态的情况中，也可以有效避免由于透镜圆筒的切口部分而导致支撑不稳定。根据镜筒(10)，具体地说，即使在外部透镜圆筒中设有用于将驱动力传递给内部透镜圆筒的开口时也可以增大旋转角度。根据镜筒(11)，具体地说，可以有效避免用于将旋转驱动力传递给内部透镜圆筒的驱动齿轮与内部透镜圆筒的凸轮随动件干涉。根据本发明的照相机，可以实际使用足够数量的凸轮随动件和凸轮槽，同时也可以增大通过那些凸轮随动件和凸轮槽获得的旋转角度。根据本发明的移动信息终端，对于照相机功能本发明的用于拍摄的光学系统而言，可以实际使用足够数量的凸轮随动件和凸轮槽，同时也可以增大通过那些凸轮随动件和凸轮槽获得的旋转角度。


下面的附图用来提供对本发明的进一步理解，并且结合在其中构成本说明书的一部分。这些附图显示出本发明的实施方案，并且与说明书一起用来说明本发明的原理。图1为示意性透视图，显示出从物体方面看在透镜组折叠的情况下根据本发明第一优选实施方案的包括镜筒的光学系统装置的主要部分的结构。图2为示意性透视图，显示出从成像平面看在图1中所示的镜筒的主要部分。图3为示意性透视图，显示出从物体方面看光学系统装置的主要部分的结构，它包括其中在透镜组折叠情况下将透镜挡板关闭的镜筒。图4为示意性透视图，显示出从成像平面看到的在图3中所示的镜筒的主要部分的结构。图5为示意性透视图，显示出从成像平面看处于其中透镜挡板在透镜组延伸情况下在拍摄状态下打开的状态中镜筒的主要部分的结构。图6为示意性透视图，显示出从成像平面看在透镜组延伸的拍摄状态中镜筒的主要部分的结构。图7为示意性透视图，显示出从物体方面看处于其中透镜组处于折叠位置中的状态中第三框架、防碰撞构件合第四框架的布局，用来说明用来保持第三透镜组和防碰撞构件的第三框架的操作。图8为示意性透视图，显示出从物体方面看第三框架、防碰撞构件和第四框架的布局，用来说明在透镜组伸出的拍摄状态中用来保持第三透镜组的第三框架和防碰撞构件的操作。图9A为示意性垂直剖视图，显示出在镜筒中的透镜组、透镜框架和各个透镜圆筒的主要部分，其中在相对于光轴的上半部和下半部中分别显示出其不同状态，并且其中上半部显示出其中透镜组延伸的拍摄状态，并且下半部显示出其中透镜组回撤以折叠的折叠状态。图9B为示意性垂直剖视图，显示出上半部的状态，其中透镜组在与图9A类似的拍摄状态中延伸至广角位置。图10为示意性展开图，显示出从光轴看成螺旋面结构的凸轮槽和形成在固定圆筒上的线性沟槽的形状。
图11为示意性展开图，显示出从光轴看成螺旋面结构的凸轮随动件和形成在第一旋转圆筒上的齿轮部分的形状。图12A为示意性前视图，显示出从物体方面看固定框架的形状。图12B为沿着线连接箭头A-A剖开并且沿着在图12A中所示的箭头A方向看的示意性剖视图。图12C为沿着线连接箭头B-B剖开的并且沿着在图12A中所示的箭头B看的剖视图。图12D为图12A的示意性底视图。图13A为示意性透视图，显示出从图像平面侧的左上部看固定框架的形状。图13B为示意性透视图，显示出从图像平面侧的右上部看固定框架。图13C为示意性透视图，显示出从物体侧的右下部看的固定框架。图14A为示意性前视图，显示出从物体侧看的第一旋转圆筒的形状。图14B为图14A的示意性右侧视图。图14C为图14A的示意性左侧视图。图15A为示意性透视图，显示出从物体侧的左上部看的第一旋转圆筒的形状。图15B为示意性透视图，显示出从物体侧的右上部看的第一旋转圆筒。图16为示意性侧视图，显示出第一框架及其传动系统的结构。图17为图16的示意性透视图。图18为示意性透视图，显示出第三框架及其驱动系统的结构。图19为从图像平面侧看的第三框架部分的示意性后视图，用于说明第三框架的操作。图20为用于说明第三框架的操作的示意性透视图，主要显示出快门释放部分。图21为示意性透视图，显示出第四框架和与其驱动系统的部分的结构。图22为示意性透视图，显示出从与图21不同的角度看到的第四框架和其驱动系统的主要部分。图23A为示意性透视图，显示出在其中拍摄透镜折叠在照相机主体中的状态中从物体方面看根据本发明第二优选实施方案的照相机的外观和结构。图23B为示意性局部透视图，显示出其中在图23A中所示的照相机的拍摄透镜从照相机主体伸出或延伸出的状态。图M为透视图，示意性地显示出从摄影师方面看在图23A中所示的照相机的外观和结构。图25为方框图，示意性地显示出在图23A中所示的照相机的功能结构。图沈为透视图，示意性地显示出根据本发明第三优选实施方案的固定框架和在镜筒中包括盖板的第三框架部分的结构。图27为透视图，示意性地显示出包括在图沈中所示的盖板的第三框架和其驱动系统的结构。图观为从物体方面看固定框架和第三框架部分的结构的示意性前视图，用于说明包括在图26中所示的盖板的第三框架的操作。附图标记说明
11第一透镜组12第二透镜组13第三透镜组14第四透镜组15快门/光圈组件16固态图像感测器件17第一框架18防护玻璃罩19低通滤波器21固定框架21a固定圆筒21k线性沟槽21m凸轮槽(主螺旋面)21η凸轮槽(主螺旋面)21s凸轮槽(副螺旋面)22第一旋转圆筒22a凸轮随动件(主螺旋面)22b凸轮随动件(主螺旋面)22s凸轮随动件(副螺旋面)22g齿轮部分23 第一衬垫(liner)M第二旋转圆筒25第二衬垫26凸轮圆筒27线性运动圆筒31第三框架32第三组主导轴33第三框架副导轴；34第三组导螺杆35第三框架内螺纹构件36防碰撞构件37压缩扭簧38第三框架光遮断器(位置检测装置)41第四框架42第四框架副导轴43第四框架弹簧44第四框架主导轴45第四框架导螺杆46第四框架内螺纹构件
47第四组光遮断器51变焦马达52第三框架驱动马达53第四框架驱动马达61挡板控制构件62透镜挡板63挡板驱动系统71 齿轮72 齿轮73 齿轮74 齿轮75驱动齿轮81固定板82镜筒底座101拍摄透镜102快门释放按钮103变焦杠杆104取景器105闪光灯106液晶显示器(LCD)107操作按钮108电源开关109存储卡插槽110扩展卡插槽201光接收元件(区域传感器)
202信号处理单元203图像处理单元204中央处理单元(CPU)205半导体存储器206扩展卡301挡板操作元件
具体实施例方式现在将详细参照本发明的优选实施方案，其实施例显示在这些附图中。只要可能， 在这些附图和说明书中使用了相同参考标号来表示相同或类似的部分。但是，本发明的范围不限于这些实施方案。在本发明的范围内，可以对下面所述的任意结构和材料进行适当改变。图1至22显示出根据本发明第一优选实施方案的主要部分的结构和包括镜筒的光学系统装置的各种操作状态。
在图1至22中，镜筒包括具有固定圆筒21a的固定框架21、安装在固定框架21上的伸缩式圆筒组件或伸缩式圆筒以及设置在伸缩式圆筒中的多个透镜组。伸缩式圆筒可以沿着多个透镜组的光轴X运动和折叠。透镜组例如包括第一透镜组11、第二透镜组12、第三透镜组13和第四透镜组14， 它们设置在伸缩式圆筒中(参见图9A和9B)。伸缩式圆筒例如包括第一旋转圆筒22、第一衬垫23、第二旋转圆筒M、第二衬垫 25、凸轮圆筒沈、线性运动圆筒27和用于固定第三透镜组13的第三框架31 (参见图5和 8)。如下所述，第一旋转圆筒22等与多个透镜组11至14 一起相对于彼此沿着光轴运动。如图9A和9B所示，第一、第二、第三和第四透镜组11、12、13和14从物体(未示出)开始顺序布置并且设置在光轴X上。快门/光圈组件15设置在第二透镜组12和第三透镜组13之间。第一、第二、第三和第四透镜组11、12、13和14以及快门/光圈组件15构成为在伸缩式圆筒沿着光学方向运动时可以沿着光轴方向运动。为了将镜筒用于成像设备或光学装置例如数码相机等，如下面所述，例如将包括 CCD(电荷耦合器件)等的固态图像感测器件16设置在第四透镜组14的成像平面侧附近。参照图9A和9B，第一透镜组11安装在第一框架17上，并且必要的话将各种光学滤波器例如低通滤波器、防护玻璃罩、其它光学元件等设置在CCD 16的图像接收表面附近。一般来说，如图9A和9B所示，镜筒如此构成，从而第一至第四透镜组可以在存放在固定圆筒21a中的折叠位置S和从固定圆筒21a延伸出的延伸位置D之间运动以便实现变焦，并且第一和第四透镜组的至少一个透镜组可以从光轴回缩到如在图9A和9B中的R 处所示的回缩位置中。在优选实施方案中，第三透镜组13的至少一部分穿过设在固定圆筒 21a中的通孔从光轴回缩到设在固定圆筒21a中并且与如上所述的回缩位置对应的存放部分中。要指出的是，代替固定圆筒21a，可以采用任意形状或结构。例如，可以采用多个圆周间隔开的可滑动杆或条，或者可以将至少三根每根都成立柱结构的梁连续设置或插入在固定框架21上，从而将第一旋转圆筒22固定在由这些梁包围的内部空间中，而不会受到固定圆筒21a的圆筒形状的限制，并且这些形状和结构也构成圆筒的发明构思。下面将对这方面进行更详细说明。如下面所述一样，第一透镜组11至第四透镜组14具有变焦透镜功能，其中焦距是可变的。第一透镜组11包括一个或多个透镜，并且通过第一框架17固定在线性运动圆筒 27上，第一框架一体地保持着第一透镜组11。第二透镜组12包括一个或多个透镜。形成在用于一体地保持着第二透镜组12的第二框架(未具体说明)上的凸轮随动件插入到在图11中所示的形成在凸轮圆筒沈上的用于第二透镜组12的凸轮槽中，并且与第二衬垫25的线性沟槽2 接合，并且第二透镜组 12由凸轮圆筒沈和第二衬垫25支撑。快门/光圈组件15包括快门和光圈，并且与快门/光圈组件15形成为一体的凸轮随动件插入到在图11中所示的凸轮圆筒26的用于快门/光圈组件的凸轮槽中，并且与在第二衬垫25上的线性沟槽2 接合，从而快门/光圈组件由凸轮圆筒沈和第二衬垫25 支撑。
固定框架21包括具有沿着轴向方向形成有线性沟槽21k和螺旋凸轮槽21m、21n 和21s的内表面的圆柱形部分，如图10、图12A至12D和图13A至13C所示一样。螺旋凸轮随动件22a、22b和2 形成在第一旋转圆筒22的基座部分的外圆周表面上，并且与螺旋凸轮槽21m、21n和21s接合，如图11、图14A至14C和图15A和15B所示一样。形成在第一衬垫23的基底部分的内表面上的键部分与固定框架21的固定圆筒21a的线性沟槽21k接通 第一旋转圆筒22的内表面形成有沿着与光轴(拍摄光路)X垂直的平面延伸的导槽。与导槽接合的是随动件或键，该随动件或键形成在第一衬垫23的基座部分附近从该第一衬垫23的外圆周表面伸出并且用作线性元件。第一衬垫23的内表面沿着光轴X形成有线性沟槽和螺旋面。第一衬垫23也形成有间隙槽，凸轮随动件插入在其中，该凸轮随动件形成为在第二旋转圆筒M的基座部分附近从第二旋转圆筒M的基座部分的外圆周表面伸出的。在第二旋转圆筒M的基座部分的外圆周表面上形成有螺旋面，并且该螺旋面与第一衬垫23的螺旋面接合。形成为在基座部分附近从第二旋转圆筒M的外圆周表面伸出的凸轮随动件通过在第一衬垫23上的凸轮随动件的间隙沟槽与形成在第一旋转圆筒22的内周边中的线性沟槽接合。形成为从第二衬垫25的基座部分的外圆周表面突出的键部分与设在第一衬垫23的内圆周表面上的线性沟槽接合。第二旋转圆筒M的内表面沿着与光轴X垂直的平面设有引导件，设置成从第二衬垫25的外圆周表面伸出的随动件或键接合在第二旋转圆筒的导槽中。采用这种结构，第二衬垫25在沿着光轴X的运动中与第二旋转圆筒M —起运动，同时第二旋转圆筒M可以相对于第二衬垫25转动。装配在第二衬垫25的内周边上的凸轮圆筒沈按照这样一种方式构成，从而形成在基座部分的外圆周表面上的接合凸起装配在第二旋转圆筒M的基座部分上并且与之接合，以便与第二旋转圆筒M —体地转动。第二衬垫25的内表面沿着与光轴X垂直的表面设有导槽，并且设在凸轮圆筒26的外圆周表面(前侧)上的随动件或键与凸轮槽接合。采用这种结构，凸轮圆筒沈在沿着光轴X的运动中与第二衬垫25 —起运动，同时可以相对于第二衬垫25转动。线性运动圆筒27的基座部分插入在第二旋转圆筒M和第二衬垫25之间，并且凸轮随动件形成为在基座部分附近从线性运动圆筒27的外圆周表面伸出，并且凸轮随动件与形成在第二旋转圆筒M的内圆周表面中的凸轮槽接合。线性沟槽沿着轴向方向形成在线性运动圆筒27的内圆周表面上，并且形成在第二衬垫25的外圆周表面上的键部分与线性沟槽接合。在第一旋转圆筒22的基座部分的外圆周上形成有齿轮部分22g。齿轮部分75 (图 13C)与由变焦马达51(图1)驱动的一个或多个齿轮啮合，从而变焦马达51的驱动力通过齿轮传递给齿轮部分75。驱动齿轮75设置在固定圆筒21a的一个侧面部分处，并且如此由固定框架21可转动支撑，从而一部分驱动齿轮75从形成在固定圆筒21a上的开口出现。 因此，驱动齿轮75通过形成在固定圆筒21a上的开口与第一旋转圆筒22的齿轮部分22g 接合。因此，齿轮部分22g由驱动齿轮75的转动而驱动，由此第一透镜组11、第二透镜组12和快门/光圈组件15按照预定的方式变焦。同时，在图10中显示出形成在固定框架21的固定圆筒21a的内圆周表面中的线性沟槽21k以及凸轮槽21m、21n和21s，即与第一衬垫23的键部分接合的线性沟槽21k以及与第一旋转圆筒22的螺旋凸轮随动件22a、22b和2 接合的螺旋凸轮槽21m、21n和21s。 而且，在图11中显示出形成在第一旋转圆筒22的外圆周表面中的齿轮部分22g以及螺旋凸轮随动件22a、22b和22s，即与驱动齿轮75接合的齿轮部分22g以及与固定圆筒21a的螺旋凸轮槽21m、21n和21s接合的螺旋凸轮随动件22a、22b和22s。一般来说，位于最靠近固定圆筒的位置处并且设置在最外面圆周面上的旋转圆筒通常通过螺旋面拧入到固定圆筒上，并且螺旋面构成为使旋转圆筒相对于固定框架以恒定的速度运动。因此，旋转圆筒在旋转圆筒从折叠位置通过短焦/广角位置逐渐运动到长焦 /远距位置的过程中在短焦/广角中处于在短焦/广角下从固定框架半延伸出的状态中。相反，在上述结构中，在固定圆筒21a附近的第一旋转圆筒22通过螺旋状凸轮槽 21m、21n与固定框架21的固定圆筒21a螺纹接合在一起，而没有采用简单螺旋连接。第一旋转圆筒22通过从折叠位置驱动到短焦/广角位置而完全运动到最大延伸位置。之后，如图10所示，因为凸轮槽21m、21n的物体侧端平行于与光轴垂直相交的平面，所以在从短焦 /广角位置向长焦/远距位置驱动期间第一旋转圆筒22在恒定位置处转动，而不会沿着光轴X运动。详细地说，如图10所示，作为主螺旋面的凸轮槽21m和21η形成在固定框架21的固定圆筒21a上，并且作为第一旋转圆筒22的主螺旋面的凸轮随动件2 和22b分别与凸轮槽21m和21η接合。从图11、图14Α至14C以及图15Α和15Β可以看出，在当前优选实施方案中，作为第一旋转圆筒22的主螺旋面的两个凸轮随动件2 和两个凸轮随动件22b在圆周上通常以接近平均的间隔交替设置，并且两个凸轮随动件2 和两个凸轮随动件22b 布置成沿着光轴方向相互间隔预定距离。更具体地说，两个凸轮随动件2 在第一旋转圆筒22的图像侧中与底端表面实质接触，并且大致设置在彼此在圆周上间隔180度的不同位置处。两个凸轮随动件22b与凸轮随动件2 间隔开，并且以预定的距离设置在比凸轮随动件2 更靠近物体侧的位置处，并且在圆周方向上大致分别设置在两个凸轮随动件2 之间相互分开180度的不同位置处。 因此，分别与两个凸轮随动件2 和两个凸轮随动件22b接合的两个凸轮槽2 !和两个凸轮槽22η布置在沿着光轴方向间隔预定距离并且相对于圆周方向大体上偏移90度的位置处。凸轮槽21m和21η每一个都包括从图像平面侧的端部延伸至与光轴垂直相交的平面并且相对于光轴倾斜以从图像平面侧的端部延伸出的倾斜部分和在靠近物体侧的端部的区域中平行于与光轴垂直相交的平面的横向部分。因此，在第一旋转圆筒22转动时，第一旋转圆筒22通过主螺旋面的凸轮随动件2 和22b在倾斜部分的作用下在折叠位置和拍摄位置之间沿着光轴运动，之后在第一旋转圆筒22到达最大延伸位置时，第一旋转圆筒 22转动而不朝着光轴方向运动。因此，由于凸轮槽21m和21η设置成沿着光轴方向相互偏移，所以如在这些附图中所示一样凸轮槽21m的横向部分只是与凸轮槽21η的倾斜部分相交，因此即使在凸轮槽21m 和21η的转动角度增大时在凸轮槽21m和21η之间也几乎没有任何操作干涉。
另外，在当前优选实施方案中，两个凸轮槽21m设置在彼此大致间隔180度的不同位置处，而两个凸轮槽21η也设置在彼此大致间隔180度的不同位置处，从而通过凸轮随动件2 和凸轮随动件22b总共四个随动件来保持第一旋转圆筒22的可靠支撑。而且，在因此避免了第一旋转圆筒22的倾斜的同时，可以通过利用基本上180度的圆周范围来设置凸轮槽2Im和21η的每一个。同时，从图10、图12Α至12D和图13Α至13C中可以看出，固定框架21的固定圆筒 21a难以形成为完全圆柱形形状，并且具体地说，在除了物体侧的端部之外的区域上形成有切口部分和开口，以便使得第三框架31能够运动进出光路，使得驱动齿轮75能够与齿轮部分22g啮合以便旋转驱动第一旋转圆筒22等，在凸轮槽21m、21n和凸轮随动件22a、22b之间的接合可以相对于除了形成有切口部分和开口的物体侧的端部之外的这种区域脱开，因此第一旋转圆筒22的支撑会变得不稳定。因此，对于倾斜部分而言，在作为主螺旋面的凸轮槽21m和凸轮槽21η之间形成有多个凸轮槽21s作为副螺旋面。作为副螺旋面的这些凸轮槽21s与作为副螺旋面的凸轮随动件2 接合，它们例如在作为主螺旋面的凸轮随动件 22a和凸轮随动件22b之间在齿轮部分22g中适当设置在第一旋转圆筒22的与之相邻的位置处，以便用多个支撑点支撑第一旋转圆筒22，从而使得能够可靠支撑第一旋转圆筒22。 在此，由于第一旋转圆筒22包括一体操作的凸轮随动件22a、22b和22s，所以作为主螺旋面的凸轮槽21m和21η以及作为副螺旋面的凸轮槽21s都形成为相互平行。还有，如图12D和13C所示，驱动齿轮75沿着光轴设置在固定圆筒21a的上述一个侧面部分中，并且驱动齿轮75通过设在固定圆筒21a上的开口 21w(参见图10)与第一旋转圆筒22的齿轮部分22g接合。因此，如图10所示，凸轮槽21m的横向部分例如跨过开口 21w并且通过该开口。因此，由于作为主螺旋面的凸轮随动件2 与驱动齿轮75干涉， 所以其中去除了齿轮以提供孔隙的齿轮省去部分75a(图12D)形成在与凸轮槽21m对应的一部分驱动齿轮75中。由此，防止了例如沿着凸轮槽21η行进的凸轮随动件2 在第一旋转圆筒通过作为主螺旋面的凸轮槽21m和21η的横向部分在最大延伸位置中转动而没有沿着光轴方向运动时与驱动齿轮75干涉。要指出的是，虽然上面的说明基于其中凸轮槽21m的横向部分越过驱动齿轮75的那部分的情况，但是可以将类似的结构应用于其中凸轮槽21m的倾斜部分例如穿过驱动齿轮75的那部分的情况。但是，在这种情况中，其中去除了齿轮以成为驱动齿轮75的孔隙的齿轮省去部分7 沿着光轴方向的尺寸可以小于第一旋转圆筒22的齿轮部分22g沿着光轴方向的尺寸。因此，第一旋转圆筒22的齿轮部分22g沿着光轴方向的尺寸可以增大，或者可以根据例如穿过驱动齿轮75的那部分的凸轮槽21m的倾角采用其它适当的措施。固定框架21的固定圆筒21a的线性沟槽21k与光轴平行地设置，并且第一衬垫23 的键部分与线性沟槽21k接合，从而第一衬垫23笔直前进而没有转动。因此，随着第一旋转圆筒22从折叠位置运动到短焦/广角位置，它朝着物体延伸， 同时在延伸出动作的早期阶段转动并且在它到达最大延伸位置时，设在固定框架21上并且包括光反射器、光遮断器、叶片开关灯的变焦位置检测器例如产生出变焦位置基准信号。 因此，在产生变焦位置基准信号时，因为可以确定第一旋转圆筒22到达最大延伸位置，所以可以开始使可回缩透镜固定框架即在当前优选实施方案中的第三框架31运动到光轴X 上。
因此，可以通过在延伸动作的早期阶段使第一旋转圆筒22和靠近固定框架的第一衬垫23完全延伸出，从而提前确保在第二透镜组12和第四透镜组14之间用来将第三透镜组13插入到光轴X中的空间。如下所述，一旦第一旋转圆筒22到达最大延伸位置，则产生变焦位置基准信号， 确保了用于插入第三透镜组的空间，并且立即开始第三透镜组的插入。因此，从在接通电源的折叠状态到短焦/广角状态所需的时间可以大大缩短。如上所述，如图16和17所示，可回缩第三透镜组13固定在第三框架31上。第三框架31在其一个端部处保持第三透镜组13，并且第三框架31的另一个端部由第三组主导轴32支撑以便能够转动并沿着第三组主导轴32滑动，该主导轴与第三透镜组13的光轴基本上平行地延伸。第三框架31可以绕着第三组主导轴32在其中如图8所示在拍摄状态中将第三透镜组13设置到光轴上的设定位置和其中如图2所示在回缩状态中第三透镜组13 回缩到伸缩圆筒之外或者回缩到固定圆筒21a之外进入固定框架21中的回缩位置之间转动。在位于第三框架31的转动端侧上的第三透镜组13附近，在转动端上设有用于使第三透镜组13沿着与主导轴平行的方向的位置在旋转轴侧和支撑部分侧之间区分开的曲柄状弯曲部分、止动件31a(图16至18)和遮光构件31b，以从弯曲部分基本上朝着转动端伸出。在光学性能方面，为了加长在远距状态中的焦距，第三透镜组13在远距状态中的位置处于更靠近物体的延伸位置中。但是，通过限制镜筒在折叠状态中沿着光轴X的长度来确定第三框架31的可能运动量。可以通过将用于通过第三框架31将第三透镜组保持在离物体最近的位置中的位置来使在远距状态中的焦距最大。但是，如果将止动件31a沿着光轴的位置设定在与第三透镜组13大体上相同的位置上，则第三框架副导轴33的长度更长，并且镜筒在折叠状态中的尺寸变得更大。因此，需要将止动件31a设定在聚焦位置侧处，并且将第三框架31形成为具有曲柄状弯曲部分的形状。同时，第三框架31可以由两个部分形成，并且在该情况中，一个为具有曲柄状弯曲部分的构件，并且另一个为用于固定第三透镜组13的构件。这两个部分通过固定在一起而一体地操作。第三透镜组13在折叠位置中回缩到光轴X之外，其中透镜组折叠在固定框架21 中，如图9A所示。第三透镜组13在透镜组的延伸位置中运动到光轴X上。在当前优选实施方案中，在第三透镜组13从固定圆筒21a回缩到外侧时，第三透镜组13穿过设在固定圆筒 21a的壁中的切口部分。虽然在当前优选实施方案中在固定圆筒21a的壁中设有切口部分， 但是在固定圆筒21a如上所述由梁构成时，形成在这些梁之间的空间在广义上等同于切口部分。另外，固定圆筒21a的切口部分可以为窗口状切口部分，其中在图像平面侧中的端部没有打开，并且圆柱形壁封闭。而且，第三框架31不必在其中第三透镜组13回缩的折叠位置中从固定框架21完全出来。例如，第三框架31可以设置为处于在折叠位置第三框架31 不妨碍其它透镜框架的存放的状态。如图16和17所示，拧入在第三组导螺杆34上的第三框架内螺纹构件35在其中第三框架31回缩的回缩状态下设置在最靠近C⑶的图像平面的位置中。在该状态中，如图 16所示，压缩扭簧37完全加载或压缩以便如从镜筒前面看时向第三框架31恒定施加顺时针力矩(朝着光轴进入的方向)，并且也将第三框架31压向固定板81。设在用于第三框架31的主导轴32上的支撑部分31g的圆柱形外圆周表面设有阶梯部分31c，以及设置在阶梯部分31c内并且形成在倾斜表面中的凸轮部分31e，如图16所
7J\ ο从该状态开始，从镜筒前面看在第三框架驱动马达52顺时针转动时，第三组导螺杆34通过包括齿轮71至74的齿轮机构顺时针转动，并且第三框架内螺纹构件35沿着光轴X朝着物体运动。这时，第三框架31在压缩扭簧37的力矩力作用下顺时针转动，并且凸轮部分31e与设在第三框架内螺纹构件35上的第一邻接部分3 接合。由于压缩扭簧37 的扭转力，所以凸轮部分31e与第三内螺纹构件35的第一邻接部分3 恒定接触。之后，在第三框架内螺纹构件35随着导螺杆34的转动而在最靠近物体的位置中运动时，第三框架31的遮光构件31b运动到作为用于检测第三透镜组13的位置的装置的光遮断器38之外的位置上，由此光遮断器38产生出在从L(或者低)电平到H(或高)电平的范围中的基准信号。因此，根据来自光遮断器38的基准信号通过脉冲计数来控制第三透镜组13的位置。从该状态开始，在第三框架内螺纹构件35运动到第三框架31的回缩开始位置B 时，如图16所示，第三框架31进一步顺时针转动，并且止动件31a如图8和19所示开始与第三框架副导轴33邻接。因此，确定了第三框架31在光轴上的位置。因此，完成了第三透镜组13向光轴靠近的操作。在回缩开始位置B中，第三框架31可以朝着回缩位置S运动。同时，如图19中所示，遮光构件31b如此遮住光遮断器38，从而可以检测和确认第三框架是处于回缩位置S或是回缩开始位置B。在第三框架内螺纹构件35运动到在图16 中所示的回缩开始位置B时，第三框架内螺纹构件35的第一邻接部分35a与第三框架31 的阶梯部分31c的前接合部分31d接触。再者，第三框架31的阶梯部分31c具有在底端侧上形成倾斜形状的凸轮部分331e和在其前端侧上形成与第三组主导轴32大体上垂直的平面的前接合部分31e。第三框架31 —直受到偏压以在设在第三组主导轴32上的压缩扭簧37作用下朝着与光轴垂直的方向运动，即从回缩位置运动到光轴，以及朝着沿着光轴的方向运动，即从物体朝着在图像平面旁边的固定板81运动。另外，如图17所示，与压缩扭簧37接触的一部分固定框架21包括形成为用于插入压缩扭簧37的一个端部的凹形部分的台阶37a，以便防止压缩扭簧37明显偏离出第三组主导轴32的中心。接着，在第三框架内螺纹构件35运动到短焦/广角位置(在图16中所示的广角位置W)时，因为第三框架内螺纹构件35的第一邻接部分3 挤压着前接合部分31d，所以第三框架31可以沿着光轴X朝着物体运动到广角位置。而且，在第三框架内螺纹构件35如图16所示设置在回缩开始位置B和远距位置 T之间期间，因为第三框架31 —直由压缩扭簧37沿着光轴压向图像平面，所以在第三组导螺杆34、第三框架内螺纹构件35和固定板81之间产生出的所有空间都指向图像平面，从而第三框架31能够确保沿着光轴方向的位置精度。第三框架内螺纹构件35拧在基本上平行于光轴设置的第三组导螺杆34上。第三框架内螺纹构件35除了与第三框架31的上述前接合部分31d或凸轮部分31e接合的第一
16邻接部分3 之外还包括防转凸起35b。防转凸起3 可滑动地装配到与光轴平行地形成在固定框架21的圆柱形部分上的导槽中，作为用于防止第三框架内螺纹构件35随着第三导螺杆34的转动而转动的防转动装置，如图18所示。换句话说，第三框架内螺纹构件35随着第三导螺杆34的转动而沿着光轴前后运动，因为通过装配到固定框架21的导槽中的防转凸起防止了第三框架内螺纹构件35转动。如图16所详细所示一样，在第三框架内螺纹构件35从在图16中所示的回缩开始位置B进一步朝着图像平面(在该图中的左侧)运动时，第三框架内螺纹构件35与第三透镜组固定框架31的阶梯部分31c的凸轮部分31e接合。第三框架31在压缩扭簧37朝着光轴方向的偏压力作用下开始与固定板81接触，并且第三框架31克服由压缩扭簧37施加的顺时针偏压力而逆时针转动。因此，可以使第三框架31回缩。另一方面，在通过第三组导螺杆34的反向转动或逆时针转动使第三框架内螺纹构件35从远距位置T穿过广角位置W运动到回缩开始位置B期间，因为第三框架内螺纹构件35的第一邻接部分35a与第三框架31的阶梯部分31c的前接合部分31d接合，所以第三框架31逐渐运动以从物体朝着图像平面引导同时在朝着光轴的偏压力和朝着图像平面的偏压力作用下保持由第三框架副导轴33限制的在光轴上的位置。同时，在第三框架内螺纹构件35到达回缩开始位置B时，底端表面31f与固定板 81接触，并且第三框架内螺纹构件35与前接合部分31d间隔开设置，并且与阶梯部分31c 的凸轮部分31e接触。在第三框架内螺纹构件35从回缩开始位置B向折叠位置S运动期间，第三框架内螺纹构件35的第二邻接部分35c开始与第三框架31的阶梯部分31c的凸轮部分31e滑动接触，并且克服由压缩扭簧37施加的旋转偏压力而使第三框架31转动，由此第三框架31 从在光轴上的位置运动到折叠位置S。第三框架31的折叠位置S与在从光遮断器38产生出在从H至L的范围内的基准信号之后它朝着图像平面运动了预定脉冲计数的位置对应。 在第三框架31运动到折叠位置S之后，第一透镜组11、第二透镜组12和快门/光圈组件 15运动到该折叠位置。在当前优选实施方案中，在第三框架31运动到折叠位置之前，用于固定第四透镜组14的第四框架41首先运动到折叠位置。第四框架41的第一折叠位置对应于在由第四组基准检测器(第四组光遮断器47)产生出在从H到L范围内的存放基准信号之后它朝着图像平面运动了预定脉冲计数的位置。在第四框架41到达第一折叠位置之后，开始第三框架31的存放操作。也就是说，第三框架内螺纹构件35从由光遮断器38产生出从H至L的存放基准信号开始朝着图像平面运动了预定脉冲计数(参见图19)，并且完成了第三框架31的存放操作。在第三框架31的存放操作完成之后，第一旋转圆筒22和设置在该第一旋转圆筒22 内的结构部件以及第一衬垫23等在与第三框架31接触之前存放。这导致第一旋转圆筒22 等的存放不会与第三框架31干涉。例如可以通过由包括直接安装在变焦马达51的输出轴上的小齿轮并且具有设置在小齿轮附近的编码器结构和光遮断器51a (图1)的变焦计数检测器产生出的驱动脉冲计数来设定第一旋转圆筒等的位置。
同时，虽然在上述实施方案采用DC马达作为用于使第一旋转圆筒22运动的驱动源并且通过包括编码器和光遮断器的检测器来检测出第一旋转圆筒的驱动位置，但是可以通过用脉冲马达结构代替上述整个结构来实现类似的功能。为了防止第三框架31碰到其它部件，如图2和7所示，防碰撞构件36在第三组主导轴32附近可转动地支撑在固定框架21上，并且包括设置在防碰撞构件36的一个端部处的旋转部分和接合凸起36a。防碰撞构件36 —直受到弹簧等偏压以使得接合凸起36a朝着光轴X运动。在第三框架31设置在折叠位置中时，通过第三框架31的旋转力来克服弹簧的偏压力将防碰撞构件36推出，并且使之偏离到第三框架31外侧。 在第三框架31转动并且位于0光轴上时，防碰撞构件36脱离与第三框架31接合， 并且转动以使得接合凸起36a在偏压力作用下朝着拍摄光轴X伸出，由此使得接合凸起36a 从固定框架21的固定圆筒21a的内表面伸出(图6)。这时，除了第一旋转圆筒22和第一衬垫23之外，第二旋转圆筒对、第二衬垫25、凸轮圆筒沈和线性运动圆筒27都相对于接合凸起36a的凸起位置设置在物体侧上。因此，接合凸起36a设置成从第一旋转圆筒22和第一衬垫23的每一个的底部的外圆周边缘向内伸出(具体参见图5、图6和图8)。采用这种结构，即使在操作人员试图用手强制使第一旋转圆筒转动以便使之运动到折叠位置的情况下，防碰撞构件36首先与第一旋转圆筒22接触。因此，因为第一旋转圆筒22的底部不能沿着光轴X朝着图像平面运动超过防碰撞构件36的位置，所以防止了第一旋转圆筒22与第三框架31接触。因此，可以实现防止由于外力较大而导致第三框架31 的破裂、损坏等。这里，第一旋转运动只能在第三框架31正确运动到折叠位置之后运动到折叠位置。因此，在使用状态中或在镜筒的拍摄状态中，其中可动圆筒例如第一旋转圆筒22 等延伸出，当由于镜筒等的下落而在镜筒的前端等上施加很大压力时，防碰撞构件36的接合凸起36a与第一旋转圆筒22和第一衬垫23接合，因此防止了第一旋转圆筒22和第一衬垫23 (以及第二旋转圆筒对、第二衬垫25、凸轮圆筒沈和线性运动圆筒27)朝着第三透镜组13进一步回缩。因此，防止了第三框架31和第三透镜组13受损。第三组导螺杆34在第三框架驱动马达52的作用下沿着向前和反向方向转动。第三框架驱动马达52的转动通过顺序布置的齿轮71、72、73传递给第三组导螺杆34。接下来将参照图7和8对第四透镜组14的驱动结构进行说明。要指出的是，图21 和22每个都为透视图，主要显示出第四透镜组14的驱动系统。在所示实施方案中用作用于使透镜组聚焦的聚焦透镜的第四透镜组14如图22所示由第四框架41固定。第四框架41包括其中装配有与光轴X平行设置并且固定在镜筒底座82上的第四框架主导轴44的套筒部分41a以及其中装配有与光轴X平行地设置并且固定在镜筒底座82上的第四框架副导轴42的防转部分41b，从而限制了第四框架41的转动。 采用这种结构，第四框架41可以沿着第四框架主导轴44即光轴X自由运动。包括步进马达的第四框架驱动马达53在所示实施方案中用作用于驱动第四框架41的驱动源。在第四框架驱动马达53的输出轴上设有拧入到设在第四框架内螺纹构件46中的螺纹孔中的第四框架导螺杆45。第四框架41具有用于插入第四框架内螺纹构件46的开口。该开口在与位于图像平面侧中的光轴垂直的平面中具有与第四框架内螺纹构件46接合的接合部分41c。通过让第四框架41在第四框架弹簧43的作用下朝着物体偏压而使第四框架41总是与第四框架内螺纹构件46接合。第四框架内螺纹构件46具有径向伸出凸起46a。该凸起46a与设在开口的一侧中的孔道41d接合以便插入第四框架41的第四框架内螺纹构件46，从而使第四框架内螺纹构件46的转动停止。这样，在驱动例如作为步进马达的第四框架驱动马达53时，第四框架导螺杆45转动，并且因此第一框架内螺纹构件46沿着第四框架导螺杆45的轴线(即光轴X)向前和向后运动。因为第四框架41与第四框架内螺纹构件46接合，所以第四框架41随着第四框架内螺纹构件46运动而沿着光轴X运动。在该情况中，虽然第四框架导螺杆45形成在第四框架驱动马达53的输出轴上，但是可以通过单独构成第四框架驱动马达53和第四框架导螺杆45并且通过齿轮等使它们连接来使第四框架导螺杆45转动。第四框架41设有遮光件41e，它遮住设在镜筒底座82上的第四组光遮断器47的光通道。遮光件41e能够响应第四框架41的运动而遮光或者让光通过第四组光遮断器47 的光通道。在该情况中，通过将遮光件从遮光状态设定为通光状态的时间识别为基准位置并且从该基准位置开始提供任意脉冲数量的脉冲波形以使第四框架驱动马达53转动，从而可以使第四框架41在预定位置中运动。同时，第四框架41具有凹形部分41f，它设在其外圆周边缘中的凹形部分41f，并且使得用于光遮断器38的第三框架31的遮光构件31b朝着光轴X运动以避免与第四框架 41干涉，由此能够增大第四框架41的运动量，并且能够扩大能够聚焦的范围。而且，如上所述，在第四框架41和第四框架内螺纹构件46之间在光轴X方向上具有间隙，但是可以通过用第四框架弹簧43将第四框架41持续压向物体来精确控制第四框架41沿着光轴X方向的位置。根据由设置在固定框架21上的包括光反射器等的变焦位置检测器所产生出的变焦位置基准信号来控制第四旋转圆筒22、第一衬垫23、第一透镜组11、第二透镜组12和快门/光圈组件15的折叠位置。也就是说，在变焦位置存放基准信号从H改变为L之后通过使它们朝着图像平面运动由作为编码器的小齿轮和设置在小齿轮附近的变焦计数检测器所产生出的驱动脉冲的预定脉冲计数，从而完成存放操作。在存放中，第四框架41设置在如上所述的第一折叠位置中，同时在第一旋转圆筒 22运动到折叠位置时，第一旋转圆筒22或第一衬垫23的最远端表面与第四框架41接触， 并且挤压第四框架41以最终运动到第二折叠位置。通过这种操作，即使在第四组光遮断器47沿着光轴X的方向的安装位置出现变化的情况下，第一框架41也可以精确运动到折叠位置，而无需复杂的调节。因为形成在第四框架41中的接合空间沿着光轴X方向的长度大于第四框架内螺纹构件46的厚度，所以能够实现这种操作。用于使第一透镜组11、第二透镜组12和快门/光圈组件15运动的变焦马达51在所述实施方案中由例如如上所述的DC马达构成。用于驱动第三透镜组13的第三框架驱动马达52和用于驱动第四透镜组14的第四框架驱动马达53通常构成为例如采用脉冲马达 (图1和沈)。变焦马达51、第三框架驱动马达52和第四框架驱动马达53按照软件一样的方式相互协作驱动以便实现主要由第一至第三透镜组11-13进行的适当变焦动作和主要由第四透镜组14进行的适当聚焦动作。这里，下面将对根据当前优选实施方案的用于保护镜筒的透镜挡板62进行说明。 在图3至5所示的透镜挡板62设置成在存放状态中遮盖第一透镜组11面对着物体的一侧， 并且防止透镜组受到污染或损坏。透镜挡板62在挡板驱动系统63的作用下沿着与光轴X 垂直的前后方向运动，图3和4显示出透镜挡板62关闭的状态，并且图5显示出其中透镜挡板62几乎打开的状态。挡板驱动系统63通过挡板操作元件(参见在图23A中的挡板操作元件301)的操作在关闭位置(图3和4)和打开位置(比在图5中所示的位置更远离光轴X的位置)之间驱动透镜挡板62。挡板驱动系统63具有用来在关闭位置处沿着关闭方向偏压透镜挡板62并且在打开位置处沿着打开方向偏压透镜挡板62的功能。因此，在将处于关闭状态中的透镜挡板62朝着打开方向驱动时，在透镜挡板62通过预定位置时透镜挡板62半自动地运动到打开状态。还有，在试图从关闭状态中将透镜挡板62关闭时，在透镜挡板62通过预定位置时，透镜挡板62半自动地运动到关闭状态。处于关闭状态中的位置不必需要与在打开状态中的预定位置相同，优选的是透镜挡板在运动中具有一定程度的滞后特性，以实现透镜挡板62的平滑操作。挡板控制构件61设在固定框架21的一侧上(沿着打开透镜挡板62的方向)，以能够沿着拍摄光轴X的方向滑动，并且必要时由弹簧等朝着物体偏压。在存放状态中，形成为弯曲形状的挡板控制构件61的接合部分与第一旋转圆筒22的基底边缘表面接合，并且克服弹簧的偏压力朝着图像表面偏压，因此不会与透镜挡板62接触。在使用或拍摄状态中，透镜挡板62完全远离相应的透镜组及其固定框架。在该状态中，挡板控制构件61的接合部分的接合脱开，因此通过偏压力将挡板控制构件61压向物体，然后在远端处的挡板截取部分进入到透镜挡板62的通道中。在该状态中，在迅速操作透镜挡板62以使镜筒运动到折叠位置时，透镜挡板62可能碰到镜筒。但是，由于在挡板控制构件61的远端处的挡板截取部分与透镜挡板62的通道相交，所以防止了透镜挡板62进入到镜筒的运动通道中。在相应的透镜组存放并且完成了存放状态时，第一旋转圆筒22和第一衬垫23的基底边缘表面与挡板控制构件61的形成为弯曲形状的接合部分接合，从而克服偏压力将接合部分朝着图像表面驱动。因此，可以使透镜挡板62运动到镜筒的前部，因此将透镜挡板62正确设置到关闭位置。这样，能够有效防止在透镜挡板62和用来固定透镜组的透镜圆筒之间出现干涉。在上述优选实施方案中，已经描述了其中第三透镜组13与光轴X垂直地回缩到透镜圆筒之外的结构，但是该结构不限于此。在该结构中，回缩的第三透镜组13具有最小的外径。在具有最小外径的第三透镜组13回缩时，可以有效减小第三透镜组13在其中回缩的镜筒的伸出尺寸，因此能够减小镜筒的厚度。而且，在回缩的透镜延伸离开固定框架时，通过采取这样一种结构从而回缩的透镜不可能远离成像平面，由此减小了用于驱动回缩的透镜组(即第三透镜组)的装置(导螺杆等)的尺寸。另外，第三透镜组13的透镜固定框架或者第三透镜组13自身在沿着光轴X的长度即厚度方面大于其它透镜组11、12、14的透镜固定框架或其它透镜组11、12、14。在第三透镜组13的厚度大于其它透镜组11、12和14的厚度时，因此其它透镜组的厚度减小。因此，在镜筒处于折叠位置中时减小了镜筒的厚度。因此，镜筒的厚度或者镜筒沿着光轴X的方向的尺寸减小。另外，因为回缩透镜组或第三透镜组13设置在具有光圈功能的快门后面附近，所以镜筒的直径更小，并且简化了第三透镜组13的回缩，并且不用过分考虑快门与透镜组组件干涉以及快门的位置与透镜圆筒组件分开。现在参照图23A至25，将对本发明的第二实施方案进行说明，其中采用例如具有在上述第一优选实施方案中所述的结构的根据本发明的镜筒作为用来构成照相机的拍摄光学系统。虽然第二优选实施方案在这里描述了照相机，但是近年来已经出现了在其中安装有照相机功能或功能部分的移动信息终端例如所谓的PDA(个人数字助理)、移动电话寸。虽然外观稍微不同，但是大多数这种移动信息终端具有与照相机的功能和结构基本上相同的功能和结构。因此，在这种移动信息终端中可以采用包括根据发明的镜筒的光学系统装置。如图23A、2!3B和M所示，照相机包括图像拾取透镜101、快门释放按钮102、变焦杠杆103、取景器104、闪光灯105、液晶显示器(LCD) 106、操作按键107、电源开关108、存储卡插槽109、扩展卡插槽110、挡板操作元件301等。另外，如图25所示，照相机还包括光检测器201、信号处理单元202、图像处理单元 203、中央处理单元(CPU) 204、半导体存储器205和扩展卡206。虽然没有具体显示出，从作为电源的电池给上述部件提供电能以使这些部件操作。光检测器201用作区域传感器例如CCD (电荷耦合器件)图像拾取元件等，以读取由作为拍摄光学系统的图像拾取透镜101形成的所要拍摄物体即拍摄物体的物体图像。作为图像拾取透镜101，采用了包括根据本发明的镜筒例如在上述第一优选实施方案中所述的镜筒的光学系统装置。更具体地说，该光学系统装置包括作为光学元件的多个透镜组和用来固定透镜组的伸缩式圆筒组件，它们构成镜筒。镜筒具有用来将相应的透镜组固定在镜筒中从而透镜组能够沿着透镜组的光轴随着透镜圆筒的运动而运动的机构。结合在照相机中的图像拾取透镜101通常以这种光学系统装置的形式结合在一起。来自光检测器201的输出通过由中央处理单元204控制的信号处理单元202处理，并且转换成数字图像信息。由信号处理单元202数字化的图像信息在也由中央处理单元204控制的图像处理单元203中受到预定的图像处理，然后存储在半导体存储器205中例如非易失性存储器中。在该情况中，半导体存储器205可以为插入在存储卡插槽109中的存储卡，或者可以为结合在照相机主体中的半导体存储器。液晶显示器106可以显示出拍摄图像，或者可以显示出存储在半导体存储器205中的图像。存储在半导体存储器205 中的图像可以通过插入在扩展卡插槽110中的扩展卡206传递给照相机外面。在照相机正在运输或由用户携带时，图像拾取透镜101嵌入在照相机主体中成折叠或存放状态，并且透镜挡板62关闭，如图23A所示。在用户操作挡板操作元件301以打开透镜挡板62时，接通电源，并且镜筒从关闭位置运动到打开位置并且如图2 所示一样从照相机主体伸出，从而形成拍摄状态。这时，在镜筒内的图象拾取透镜101如此设置，从而构成变焦透镜的光学系统的相应透镜组例如布置在短焦/广角位置处。在操作变焦杠杆 103时，通过透镜组沿着光轴的运动来改变相应透镜组在光学系统中的布置，因此可以将变焦改变为远距位置。优选的是，取景器104的光学系统如此构成，从而随着图像拾取透镜101的视角变化来改变变焦。在许多情况中，通过半按压快门释放按钮102来实现聚焦。用在根据本发明的镜筒中的变焦透镜来进行聚焦主要通过使第四透镜组14运动来实现，但是不仅限于此。在进一步按压快门释放按钮102至完全按压状态时，实现拍摄，并且随后进行如上所述的处理。为了将存储在半导体存储器205中的图像显示在液晶显示器106上或者通过扩展卡206将它传送到照相机外面，按照预定的方式操作操作按钮107。半导体存储器205和通信卡206等通过插入在专用或多用途插槽例如存储卡插槽109和通信卡插槽110中来使用。在图像拾取透镜101处于存储状态中时，第三透镜组13从光轴X回缩到在伸缩式圆筒组件外面的回缩位置，因此按照并置的方式与第一透镜组11和第二透镜组12 —起成一直线存放。因此，实现了照相机厚度的进一步减小。—般来说，取景器机构设置在镜筒上方以便更容易操作照相机。而且，如果镜筒包括变焦改变放大率机构，因为取景器机构也需要变焦改变放大率机构，所以优选的是，用于进行变焦改变放大率操作的驱动源(DC马达、脉冲马达等)和用于将驱动源的驱动力传递给透镜组的传动机构(齿轮连接机构等)设置在取景器机构附近。例如，如果取景器机构设置在镜筒的左上位置中，则驱动源和传动机构可以设置在镜筒的右上位置中以有效利用有限的空间。在要使用于可回缩透镜组的框架回缩时，可以考虑剩下空间将固定框架存放在镜筒下方，即设置在镜筒的右下位置或左下位置处。在当前优选实施方案中，空间设置在镜筒的右下位置处以存放回缩透镜组的剩余框架，并且用于驱动透镜组的驱动源和传动机构设置在左下位置处。因此，可以通过有效利用镜筒的四个角部即左上位置、右上位置、左下位置和右下位置来实现镜筒的小型化。接下来，将参照图沈至观对本发明的第三优选实施方案进行说明。在上述第一优选实施方案中，由于在凸轮槽21m、21n和凸轮随动件22a、22b之间的接合相对于切口部分等脱开，以便使得第三框架31能够运动进出在固定框架21的固定圆筒21a中的光路，所以对于倾斜部分而言，在作为主螺旋面的凸轮槽21m和21η之间形成有作为副螺旋面的多个凸轮槽21s，以便与作为副螺旋面的凸轮随动件2 接合。凸轮随动件2 例如适当地设置在齿轮部分22g中、在第一旋转圆筒22的作为主螺旋面的凸轮随动件2 和凸轮随动件22b之间与之邻近的位置等处，从而第一旋转圆筒22由多个支撑点支撑。由此，在保持第一旋转圆筒22的可靠支撑的同时，驱动第一旋转圆筒22前进和回撤。但是，在例如用于使得第三框架31运动进出光路的切口部分尺寸较大时，可以考虑不能通过作为副螺旋面的凸轮槽21s充分补偿第一旋转圆筒22的稳定支撑。在此，要指出的是，凸轮槽21m和21η的倾斜部分以及设在固定圆筒21a的内圆周表面上的凸轮槽21s 仅仅用在其中例如第三框架31设置在光路外面的折叠位置和第一旋转圆筒的最大延伸位置之间。因此，在本发明的当前第三优选实施方案中，在固定圆筒21a的切口部分21h尺寸较大时，设有盖板31x，它随着使第三框架31穿过切口部分21h并且使第三框架31的至少一部分基本上运动到固定圆筒21a之外而挡住或盖住切口部分21h。还有，盖板31x的内表面形成相对于固定圆筒21a的内圆周表面连续，并且盖板31x的内表面布置有凸轮槽31y， 该凸轮槽31y设置成相对于设置在固定圆筒21a的内圆周表面上的凸轮槽21m和21η以及凸轮槽21s连续。更具体地说，参照图沈至观，在当前优选实施方案中，盖板31x设置在第三框架 31的用来固定第三透镜组13的一个侧部上。在例如第三框架31回缩离开光路时，盖板31x 与固定圆筒21a的切口部分21h对应地设置。盖板31x的内表面形成为弯曲并且在回缩位置中相对于固定圆筒21a的内圆周表面连续。而且，盖板31x的内表面形成有凸轮槽31y，它们例如相对于通过切口部分21h的螺旋凸轮槽21m、21s连续。由此，第一旋转圆筒22在其中盖板31x关闭或者盖住切口部分 21h的状态中稳定可靠地延伸。在第一旋转圆筒22延伸之后，例如第三框架31转动以将第三透镜组13插入到光路中。如图观所示，使第三框架31的一部分盖板31x与第三框架副导轴33接触，以便例如将第三透镜组13设置在光轴上，并且必要时沿着光轴方向驱动第三框架31。在折叠操作中，在例如第三透镜框架31转动并且由此第三透镜组13通过固定圆筒21a的切口部分2Ih以回缩时，盖板3Ix挡住或盖住切口部分21h，因此盖板31x的内表面相对于固定圆筒21a的内圆周表面连续。通过这种状态，由于盖板31x的凸轮槽31y相对于例如固定圆筒21a的螺旋凸轮槽21m、21s连续，所以第一旋转圆筒22稳定可靠地运动并且容纳在固定圆筒21a内部。虽然已经说明了第四透镜组14在折叠状态中位于第二透镜组12的图像平面侧中，但是在一个实施方案中，第四透镜组14可以构成为与根据上述优选实施方案的第三透镜组13类似地回缩离开光路。在这种实施方案中，第四透镜组14可以回缩到与第三透镜组13类似的部分，并且沿着光轴方向布置。在其中第四透镜组14也回缩的情况中，优选的是第四透镜组14按照稍微提前的方式回缩，然后第三透镜组13回缩，但是可以互锁地驱动第四透镜组14和第三透镜组13。而且，虽然第四透镜组14的回缩部分优选与第三透镜组 13的回缩位置类似，但是第四透镜组14可以回缩到与第三透镜组13不同的位置。虽然已经在示例性实施方案方面对本发明进行了说明，但是本发明不限于此。应该理解的是，本领域普通技术人员在不脱离由下面权利要求所限定的本发明范围的情况下可以在所述实施方案中作出各种变化。在权利要求中的限制条件应该在广义基础上对在权利要求中所采用的语言进行解释，并且不限于在当前说明书中或者在进行应用期间的所述的实施例，这些实施例应该解释为非唯一的。例如，在当前内容中，术语“优选地”、“优选的” 等是非唯一的，并且表示“优选”，但是不限于此。本申请基于2005年10月18日提交的日本专利申请No. 2005-303744，并且要求了其优先权，其全部内容在这里被引用作为参考。工业实用性根据本发明的镜筒可以应用于具有安装在其中的照相机功能或功能部件的照相机和任意便携式装置，例如所谓的PDA(个人数字助理)、移动电话等，但是并不局限于此。
权利要求
1.一种镜筒，其中多个透镜组的至少一部分折叠以在折叠状态中存放多个透镜组，并且多个透镜组的至少一部分在拍摄状态中朝着物体运动，该镜筒包括透镜框架，该透镜框架保持着多个透镜组中的至少一部分；第一透镜圆筒，该第一透镜圆筒在其内侧支撑着透镜框架并且包括在其外圆周部分上的多个凸轮随动件和齿轮部分；以及第二透镜圆筒，该第二透镜圆筒在其内圆周部分中包括相互平行的多个凸轮槽并且在折叠状态中在其中存放所述第一透镜圆筒，并包括对应于所述齿轮部分设置的开口，多个凸轮槽与多个凸轮随动件接合并且构成为通过所述第一透镜圆筒的相对转动而使所述第一透镜圆筒沿着光轴方向前进和回撤；驱动齿轮，该驱动齿轮通过第二透镜圆筒的开口与第一透镜圆筒的齿轮部分啮合，以向第一透镜圆筒传递驱动力；以及驱动源，该驱动源构成用来驱动驱动齿轮旋转，第二透镜圆筒的多个凸轮槽的至少一部分设置成穿过所述开口。
2.如权利要求1所述的镜筒，其中所述驱动齿轮包括齿轮省去部分，在该齿轮省去部分中，去掉了与多个凸轮槽的穿过开口的至少那个部分的通道对应的齿轮，从而避免在驱动齿轮和多个凸轮槽的穿过开口的至少那个部分之间出现干涉。
3.一种照相机，它包括如权利要求1所述的作为用于拍摄的光学系统的镜筒。
4.一种移动信息终端，它包括照相机功能部分和光学系统，该光学系统使用了如权利要求1所述的镜筒作为用于照相机功能部分拍摄的光学系统。
全文摘要
一种镜筒、照相机和移动信息终端，镜筒包括透镜框架，它保持着多个透镜组中的至少一部分；第一透镜圆筒，在其内部支撑着透镜框架并且包括在其外圆周部分上的多个凸轮随动件；第二透镜圆筒，在其内圆周部分中包括相互平行的多个凸轮槽并且在折叠状态中在其中存放着所述第一透镜圆筒，多个凸轮槽与多个凸轮随动件接合并构成为通过所述第一透镜圆筒的相对转动而使所述第一透镜圆筒沿着光轴方向前进和回撤，多个凸轮槽具有第一凸轮槽和第二凸轮槽，多个凸轮随动件具有第一凸轮随动件和第二凸轮随动件，第一凸轮随动件和第二凸轮随动件分别与第一凸轮槽和第二凸轮槽接合，第一凸轮随动件和第二凸轮随动件设置在相对于光轴方向相互不同的位置中。
文档编号G03B17/04GK102162895SQ20111013668
公开日2011年8月24日 申请日期2006年10月17日 优先权日2005年10月18日
发明者岩崎彻也 申请人:株式会社理光