镜筒及摄像装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种镜筒及摄像装置。该镜筒包括固定管、凸轮环以及直进管。直进管通过凸轮环的旋转沿光轴方向移动。保持镜头的镜头框通过驱动单元(进给螺杆和电机)沿光轴方向移动。固定管包括在光轴方向上配置的主导杆。直进管包括在光轴方向上配置的另一主导杆。镜头框包括通过主导杆以在光轴方向上可滑动的方式支撑的第一和第二配合部，第一和第二配合部在光轴方向上被分开布置，并且主导杆被布置在绕光轴的不同位置。
【专利说明】镜筒及摄像装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于诸如数字摄像机的照相机的可伸缩镜头结构的镜筒、以及摄像装置。
【背景技术】
[0002]在数字摄像机中，已知这样一种结构，其中使用导杆来保持镜头框，从而尽可能降低变焦时的镜头倾斜。镜头框的保持部可以沿导杆的纵向被分离地布置。结果是，能够限制镜头的倾斜并且能够避免图像的偏移。然而，长导杆使得镜筒的小型化受到限制。日本特开平8-94905号公报公开了一种用于摄像机的可伸缩镜筒中的、针对利用多个导轴和线性电机的可移动部件的驱动机构。
[0003]在日本特开平8-94905号公报中公开的结构中，保持变焦镜头的导杆的长度被限制在处于缩回状态的镜筒的全长内。因此，与不可伸缩镜筒相比较，变焦时镜头的移动范围以及光学元件保持精度受到限制。
【发明内容】
[0004]本发明旨在提供一种包括沿光轴方向可移动的光学元件以及该光学元件的驱动机构的镜筒，该镜筒能够在拍摄图像时保持光学元件的移动范围以及光学元件保持精度，并且能够在不拍摄图像时缩小镜筒的全长。
[0005]根据本发明的一方面，一种镜筒，其包括:镜头保持部件；保持第一引导部件的第一镜筒；以及保持第二引导部件的第二镜筒，其中，所述镜头保持部件的一端被所述第一引导部件保持，并且所述镜头保持部件的另一端被所述第二引导部件保持，其中，伴随从缩回状态向准备摄像状态的转移，所述第二引导部件在光轴方向上相对所述第一引导部件向被摄体侧突出，其中，在所述准备摄像状态下，所述镜头保持部件被所述第一引导部件以及相对所述第一引导部件向所述被摄体侧突出的所述第二引导部件引导沿所述光轴方向移动。
[0006]根据本发明，当拍摄图像时，能够维持光学元件的移动范围以及光学元件保持精度，而当不拍摄图像时，能够缩小镜筒的全长。
[0007]通过以下参照附图对示例性实施例的描述，本发明的其他特征将变得清楚。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是与图2A、图2B、图2C至图9协作例示根据本发明的第一示例性实施例的拍摄图像时的镜筒的截面图。
[0009]图2A是镜筒的主视图，图2B和图2C是例示导杆的配合状态的截面图。
[0010]图3A和图3B是例示镜筒的缩回操作的镜筒的截面图。
[0011]图4是例示拍摄图像时的凸轮结构的截面图。
[0012]图5A和图5B是例示镜筒的缩回操作的凸轮结构的截面图。
[0013]图6A和图6B是例示凸轮和直进管的图。[0014]图7A和图7B例示了机架部。
[0015]图8A和图8B例示了锁定部。
[0016]图9是例示缩回操作的流程图。
[0017]图1OA和图1OB是例示根据本发明的第二示例性实施例的镜筒的截面图。
[0018]图11是例示根据本发明的第二示例性实施例的镜筒的主视图。
[0019]图12是根据本发明的第三示例性实施例的、拍摄图像时的包括光轴的镜筒的截面图。
[0020]图13是根据本发明的第三示例性实施例的镜筒的主视图。
[0021]图14是根据本发明的第三示例性实施例的、拍摄图像时的包括光轴的凸轮结构的截面图。
[0022]图15A和图15B是例示根据本发明的第三示例性实施例的凸轮环和导杆的配合状态的截面图。
[0023]图16A和图16B是详细例示根据本发明的第三示例性实施例的机架附近的部分的图。
[0024]图17A和图17B是详细例示根据本发明的第三示例性实施例的锁簧附近的部分的图。
[0025]图18A和图18B是例示根据本发明的第三示例性实施例的伸展和缩回操作的流程图。
[0026]图19A和图19B是例示根据本发明的第三示例性实施例的缩回操作的包括光轴的凸轮结构的截面图。
[0027]图20A和图20B是例示根据第三示例性实施例的缩回操作的包括光轴的镜筒的截面图。
[0028]图21A、图21B和图21C是例示根据本发明的第三示例性实施例的凸轮槽与凸轮从动件(follower)之间的关系的展开图。
[0029]图22是详细例示根据本发明的第四示例性实施例的锁簧附近的部分的图。
[0030]图23A、图23B和图23C是例示根据本发明的第四示例性实施例的凸轮槽与凸轮从动件之间的关系的展开图。
[0031]图24A和图24B是例示根据本发明的第五示例性实施例的锁定时的力的关系的图。
[0032]图25A、图25B、图25C和图2?是例示根据本发明的第五示例性实施例的凸轮从动件与锁簧之间的关系的图。
【具体实施方式】
[0033]下面将参照附图详细描述本发明的各种示例性实施例、特征和方面。本发明适用于包括能够将诸如变焦镜头和聚焦镜头的光学元件沿光轴方向移动的机构的镜筒、以及包括该镜筒的光学装置和摄像装置。
[0034]下面参照图1至图9来描述根据本发明的第一示例性实施例的镜筒。
[0035]图1是例示根据本示例性实施例的处于可使用状态(准备图像拍摄)的镜筒沿光轴方向的截面图。在下文中，沿光轴方向可移动的光学元件伸展到被摄体侧的位置被定义为准备摄像位置，该光学元件在缩回状态下缩回到像平面侧的位置被定义为缩回位置。被摄体侧(即，图1中的左侧)被定义为光轴方向前侧，像平面侧(即，图1中的右侧)被定义为光轴方向后侧，光轴的附近侧被定义为内侧。将基于该定义来描述光学元件的位置关
系O
[0036]镜筒包括固定管(第一镜筒)和可移动单元。相对固定管I可移动的可移动单元包括凸轮部件(凸轮环2)、直进部件(直进管3，即第二镜筒)、以及保持部件(镜头框4)。凸轮环2是附装到固定管I的可绕光轴移动的第三镜筒，并且凸轮环2被诸如电机(未例示)的驱动源驱动旋转。例如，当使用步进电机作为驱动源时，通过对脉冲计数来控制凸轮环2的旋转量。
[0037]图2A是从光轴方向前侧看到的镜筒的主视图。图3A和图3B是例示镜筒的缩回操作的截面图。图4是例示凸轮结构的截面图。如图4中所示，在凸轮环2内置于摄像装置的状态下(该状态包括不拍摄图像时镜筒的缩回状态以及拍摄图像时镜筒的伸展状态)，凸轮环2沿光轴方向的移动被固定管I的卡口爪13限制。
[0038]直进导轨11 (参照图2A和图4)被设在固定管I的内周表面上，并且是沿根据本示例性实施例的光轴方向设置的凹槽部。直进管3通过凸轮环2的旋转沿光轴方向移动。在直进管3的后端侧的外周表面上，设有多个凸轮从动件31。凸轮从动件31向外突出。直进导轨11限制凸轮从动件31绕光轴的旋转。如图2A中所示，在绕光轴的圆周方向上的三个位置设有多个直进导轨11，以限制直进管3在除光轴方向外的所有方向上的移动。三个凸轮从动件31分别与直进导轨11相对应地设在直进管3上。凸轮从动件31抵接凸轮槽21以通过凸轮环2的旋转使直进管3沿凸轮槽21在光轴方向上前后移动。
[0039]图1所不的三个导杆6a、导杆6b及导杆6c是构成针对镜头框4的引导部的引导部件。在本不例性实施例中，使用主导杆6a和主导杆6b、及副导杆6c。在下文中，主导杆6a(第一导杆)也称为固定导杆，主导杆6b (第二导杆)也称为可移动导杆。固定导杆6a、可移动导杆6b、以及副导杆(第三导杆)6c中的各个由金属材料(例如，不锈钢)以圆柱形制成。
[0040]构成第一引导部的固定导杆6a和构成第三引导部的副导杆6c被附装到固定管I并保持，以使得与光轴方向平行地伸展。构成第二引导部的可移动导杆6b被附装到直进管3并保持，以使得与光轴方向平行地伸展。如图2A中所示，可移动导杆6b和固定导杆6a按照不同的相位关系布置在围绕光轴的圆周上。换言之，包括可移动导杆6b的中心轴和光轴的平面、与包括固定导杆6a的中心轴和光轴的平面之间以预定角度布置。该布置的原因在于，为了构成可伸缩结构，难以将这两个主导杆布置为在图2A中的主视图中交叠。另外，由于可移动导杆6b和固定导杆6a被固定在不同部分，因此它们距光轴的距离不同。
[0041]通过将副导杆6c布置在距可移动导杆6b和固定导杆6a尽可能远的位置，能够减小绕光轴的旋转侧隙(rotational backlash)。如图2A中所示,副导杆6c位于跨越光轴与固定导杆6a的相对侧。
[0042]分别针对固定导杆6a、可移动导杆6b以及副导杆6c在镜头框4上设有第一配合部9a、第二配合部9b、第三配合部9c。第一配合部9a是由固定导杆6a引导的第一被引导部。第二配合部9b是由可移动导杆6b引导的第二被引导部。第三配合部9c是由副导杆6c引导的第三被引导部。[0043]镜头框4是保持镜头5的保持部件。第二配合部9b与可移动导杆6b配合以限制镜头框4在与光轴正交的平面上的移动，使得镜头框4能够沿光轴方向前后移动。第一配合部9a与固定导杆6a配合以限制镜头框4在与光轴正交的平面内的移动，使得镜头框4能够沿光轴方向前后移动。图2B是通过与光轴正交的平面切割的第一配合部9a和第二配合部9b的截面图。第一配合部9a和第二配合部9b设有分别与固定导杆6a和可移动导杆6b配合的轴孔部。镜头框4的移动在与光轴正交的平面内被限制，并且镜头框4沿光轴方向被引导。另外，如图1中所示，第一配合部9a与第二配合部9b的位置沿光轴方向彼此分开。第一配合部9a与第二配合部9b之间的分开距离(参见图1中的LI)越长，由镜头框4保持的镜头5相对固定导杆6a和可移动导杆6b的倾斜越不容易。
[0044]第三配合部9c以小间隙与副导杆6c配合，使得镜头框4能够沿光轴方向前后移动。为了避免与第一配合部9a和第二配合部9b的多重配合，第三配合部9c处于使得限制镜头框4绕光轴的旋转方向的配合状态。具体地，如图2C中所示，第三配合部9c具有仅沿限制与光轴正交的平面内的旋转的方向引导镜头框4的凹口部。利用该结构，抑制了镜头框4在与光轴正交的平面内的偏心。
[0045]如上所述，通过利用三个导杆，不容易发生由镜头框4保持的镜头5相对光轴方向的偏心和倾斜，从而能够维持镜头5相对光轴方向的保持精度并且能够仅沿光轴方向前后移动镜头5。
[0046]接着，以下将参照图7A和图7B来描述用于沿光轴方向前后移动镜头框4的驱动单元。图7A例示了从光轴方向看到的驱动单元，图7B例示了从与光轴正交的方向看到的机架41。
[0047]镜头框4上配设的机架41以转轴41a为支点绕光轴可旋转。机架41设在镜头框4上以与镜头框4 一起沿光轴方向可移动。扭转弹簧42的线圈部附装到转轴41a。扭转弹簧42的臂部的一只臂部附装到机架41的弹簧钩部41b，另一只臂部附装到镜头框4上配设的弹簧钩部43。扭转弹簧42是用于对机架41施加图7A的纸面中的顺时针旋转力的施力部件。
[0048]在机架41与进给螺杆7的接触部，如图7B中所示，形成螺纹部41c。螺纹部41c的节距被设置为与进给螺杆7的螺距相同，并且机架41与进给螺杆7被螺纹连接在一起。进给螺杆7设在电机8 (参见图1、图3A和图3B)的转轴上，进给螺杆7随着电机8的旋转一起旋转。利用上述结构，机架41构造了一种用于不限制镜头框4沿与光轴正交的平面内方向移动以使得镜头框4仅沿光轴方向移动的驱动机构。结果是，镜头框4能够沿光轴方向前后移动而不被通过与导杆的配合的限制干预。
[0049]例如，当使用步进电机作为电机8时，可以通过对脉冲计数来检测镜头框4沿光轴方向的相对移动量。利用光斩波器的位置检测单元15(参见图1、图3A和图3B)例如被安装在固定管I的后端侧的内周上。遮光部45被附装在镜头框4的后端面上。位置检测单元15检测在光轴方向上遮光部45与位置检测单元15交叠的位置。利用位置检测单元15和遮光部45，驱动控制单元(未例示)管理镜头框4在光轴方向上的绝对位置。驱动控制单元在检测镜头框4在光轴方向上的绝对位置后对电机8的脉冲数量计数，以在任意时间检测镜头框4在光轴方向上的位置。
[0050]接着，将描述用于在直进管3的伸展状态下禁止直进管3的移动的锁定结构。镜筒包括针对直进管3的用以稳定固定导杆6a与可移动导杆6b之间的相对位置精度的锁定机构。将参照图8A和图8B详细描述锁定机构。图8A是沿光轴方向例示直进管3被锁定在准备摄像状态下的状态的截面图。图8B是从由图8A中的箭头T表示的方向看到的向视图。
[0051]通过螺纹连接或焊接将锁簧25附装在凸轮环2的凸轮槽21中。在凸轮环2上设有通孔部22，使得能够容易插入锁簧25。如图SB中所示，锁簧25形成为U形，并沿U形的开口方向对凸轮从动件31施力。越接近锁簧25的U形前端，锁簧25就分得越开。锁簧25被附装处于其端部(更靠近凸轮槽21)向图8B中的左侧开口的状态。在准备摄像状态下，凸轮从动件31不与凸轮槽21接触，并且通过锁簧25的力对凸轮从动件31向图8B的左侧施力。被施力的凸轮从动件31被压靠在直进导轨11的抵接面部12上。抵接面部12是形成直进导轨11的前端侧的端面部。不将凸轮从动件31形成为圆柱形，如图SB中所示，凸轮从动件31在与固定管I的抵接面部12接触的一侧具有平面部。凸轮从动件31的平面部和固定管I的抵接面部12被预先处理以确保相对精度。在凸轮从动件31通过锁簧25的力被压靠在抵接面部12的状态下，能够充分确保可移动导杆6b与固定导杆6a之间的相对精度。在本示例性实施例中，这三个凸轮从动件31绕光轴沿圆周方向布置(参见图2A)，锁簧25被布置在与这三个凸轮从动件31相对应的相位的三个位置处。如上所述，在准备摄像状态下，由于可移动导杆6b与固定导杆6a之间的相对位置精度被确保，因此能够高精度地沿光轴方向前后移动镜头框4。
[0052]接着，将参照图9描述镜筒的缩回操作。假设在序列的起始时间点，镜筒处于准备摄像状态，镜头5位于摄像位置。在下文中，将描述当从准备摄像状态转移至非准备摄像状态时的缩回操作。
[0053]在步骤SlOl中，驱动控制单元控制电机8操作，并将镜头框4移动到像平面侧的端部位置。镜筒已进入图3A和图5A所示的状态。由于驱动控制单元通过电机8的脉冲计数值掌握了镜头框4的位置，因此，驱动控制单元能够根据移动镜头框4所需的脉冲计数值的数量来进行电机8的操作控制。在本示例性实施例中，位置检测单元15布置在像平面的附近侧(参见图1和图3A和图3B)。因此，即使由于某种原因发生了电机8的脉冲计数信息中的任何偏差，脉冲计数值与绝对位置之间的关系也可以通过驱动控制单元在镜头框4靠近像平面侧时识别镜头框4在光轴方向上的绝对位置来被校正。
[0054]接着，在步骤S102中，利用凸轮环2的旋转来进行锁定解除操作。如图6A中所示，在准备摄像状态下，凸轮从动件31的位置位于通孔部22 (参见实线部)。当利用驱动机构(未例示)使凸轮环2旋转时，锁簧25也与凸轮环2 —起旋转。结果是，锁簧25引起的压力被释放，凸轮从动件31被移动到由虚线例示的位置31a。在该阶段，镜头框4处于解锁状态，而不沿光轴方向前后移动。图6B例示了凸轮从动件31在直进导轨11中的位置。从与光轴正交的方向看，实线所示的凸轮从动件31的位置与位置31a交叠。
[0055]在步骤S103中，当凸轮环2被进一步旋转时，凸轮从动件31根据凸轮槽21向像平面侧沿光轴方向移动，并且到达图6B中的虚线所示的缩回位置31b。通过以上操作，缩回操作完成，并且镜筒进入了图3B和图5B所示的状态。
[0056]在本示例性实施例中，将直进管3锁定在摄像位置以提高镜头框4的位置精度的功能、以及将直进管3沿光轴方向缩回到缩回位置的功能可以仅通过凸轮环2的旋转力来实现。另外，镜头框4已经通过缩回操作预先缩回。因此，能够避免直进管3与镜头框4之间的干涉。结果是，能够防止发生诸如机架41越过进给螺杆7的螺纹的故障。
[0057]根据本示例性实施例，当拍摄图像时，直进管3的全长被沿光轴方向伸展以通过锁定机构锁定。结果是，更不易于发生镜头的倾斜，并且在能够充分确保镜头的行进距离的同时，能够提高镜头保持精度。此外，当不拍摄图像时，进行缩回操作以将镜筒贮藏在摄像装置主体中。结果是，提高了便携性。
[0058]接着，将参照图10A、图1OB和图11来描述本发明的第二示例性实施例。与第一示例性实施例中描述的类似的部件或部用相同的附图标记表示，并且以下不详细描述。将主要描述与第一示例性实施例的不同点。
[0059]图1OA是例示根据第二示例性实施例的镜筒的沿光轴切割的截面图，图1OB是从图1OA所示的箭头W方向看到的向视图。
[0060]固定管I的内周面上形成的第一引导槽26a是沿与光轴方向平行的方向伸展的第一引导部。直进管3的内周面上形成的第二引导槽26b是沿与光轴方向平行的方向伸展的第二引导部。通过第二引导槽26b引导的第二被引导部29b在其前端部从镜头框4的外周面的前端部向外突出。第二被引导部29b是与第二引导槽26b之间小间隙地配合到第二弓I导槽26b的配合部,使得镜头框4可以在光轴方向上前后移动。通过第一引导槽26a引导的第一被引导部29a从镜头框4的外周面的后端部向外突出。第一被引导部29a是与第一引导槽26a之间小间隙地配合到第一引导槽26a的配合部，使得镜头框4可以在光轴方向上前后移动。
[0061]图1OB例示了第二引导槽26b与第二被引导部29b之间的示例配合关系。第二被引导部29b是圆柱形的辊，第二被引导部29b沿图1OB的画面中的上下方向的移动被第二引导槽26b限制。参照图10A，第二被引导部29b沿与图1OA的画面正交的方向的移动被限制。第一被引导部29a类似地具有圆柱形(未例示)，第一被引导部29a沿与图1OA的画面正交的方向的移动被第一引导槽26a限制。镜头框4沿第一引导槽26a和第二引导槽26b在光轴方向上可移动。如图1OA中所不，第一被引导部29a和第二被引导部29b具有沿光轴方向分开的位置关系。第一被引导部29a与第二被引导部29b之间的距离越长(参见L2)，通过镜头框4保持的镜头5越不容易沿围绕与图1OA的画面正交的轴的方向倾斜。
[0062]图11是根据本示例性实施例的镜筒的主视图。图11例示了第一引导槽26a与第二引导槽26b之间的在绕光轴的圆周方向上的相位关系，还例示了第三引导槽26c与第四引导槽26d之间的相位关系。从光轴方向看到，第三引导槽26c和第四引导槽26d被布置在圆周方向上、分别距离第一引导槽26a和第二引导槽26b被布置的角度位置近90度相位角的分开的位置。直进管3的内周面上形成的第三引导槽26c是沿与光轴方向平行的方向伸展的引导部。通过第三引导槽26c引导的第三被引导部29c从镜头框4的外周面的前端部向外突出，并且是与第三引导槽26c之间小间隙地配合到第三引导槽26c的配合部，使得镜头框4可以沿光轴方向前后移动。另外，固定管I的内周面上形成的第四引导槽26d是沿与光轴方向平行的方向伸展的引导部。通过第四引导槽26d引导的第四被引导部29d从镜头框4的外周面的后端部向外突出，并且是与第四引导槽26d之间小间隙地配合到第四引导槽26d的配合部，使得镜头框4可以沿光轴方向前后移动。
[0063]如上所述，从光轴方向看到，第三引导槽26c和第四引导槽26d被布置为分别相对第一引导槽26a和第二引导槽26b绕光轴方向彼此正交的相位关系。镜头框4上配设的这四个被引导部别通过四个引导槽引导。因此，镜头5可以在与光轴正交的平面内前后移动而不倾斜。
[0064]根据第二示例性实施例，无需利用沿光轴方向伸展的多个导杆，而能够获得与第一示例性实施例类似的效果。
[0065]在本示例性实施例中，例示了利用凸轮环2的可伸缩镜头结构，然而，不限于此，本发明可以应用于具有各种可伸缩镜头结构的镜筒。
[0066]将参照图12至图21A、图21B及图21C来描述根据本发明的第三示例性实施例的镜筒。该镜筒可附装到作为摄像装置的数字照相机、或从该数字照相机拆卸，或者，该镜筒可以与数字照相机一体安装。
[0067]< 结构 >
[0068]图12是根据第三示例性实施例的、使用状态下的包括光轴的镜筒的截面图。在图12的画面上，左侧是被摄体侧，右侧是像平面侧。固定管I是镜筒中的固定管。凸轮环2附装到固定管I以可绕光轴转动。凸轮环2在折叠侧制动器211与伸展侧制动器212 (参见图13)之间可旋转。在凸轮环2被插入后，通过利用例如螺丝(未例示)来将旋转制动器111附装到固定管I。通过诸如电机(未例示)的驱动源来旋转凸轮环2。例如，当使用步进电机作为驱动源时，可以利用脉冲计数值来控制凸轮环2的旋转量。凸轮环2在光轴方向上的移动在包括拍摄图像或不拍摄图像的全部时间、在包含在产品中的状态下，受到固定管I的卡口爪13 (参见图14)的限制，如图15A和图15B所示。在固定管I中设有各自构造直进导轨的直进导轨11 (参见图13和图14)。直进导轨11是沿光轴配设的槽，并且限制凸轮从动件31绕光轴旋转，所述凸轮从动件31还用作构造直进钥匙部的直进钥匙。通过沿圆周方向设置三个直进导轨11，能够限制至除光轴方向外的方向的全部移动。在第三示例性实施例中，凸轮从动件31还用作直进钥匙，然而，凸轮从动件和直进锁匙可以被构造在不同位置。构造凸轮从动件部的凸轮从动件31被设在直进管3上。凸轮从动件31被设在对应于直进导轨11的三个位置。凸轮从动件31还沿直进导轨11与构成凸轮部的各个凸轮槽21接触(接合(engage))，并且利用凸轮环2的旋转使直进管3沿凸轮槽21在光轴方向上前后移动。
[0069]构成第二引导部的主导杆6a具有由不锈钢等制成的圆柱形，被附装到直进管3，并且被保持以沿与光轴方向平行的方向伸展。主导杆6b (第一引导部)和副导杆6c (引导部)被附装到固定管1，并且被保持以沿与光轴平行的方向伸展。将参照图13来描述主导杆6a、主导杆6b、以及副导杆6c的布置。参照图13,主导杆6a和主导杆6b被布置在圆上的不同相位位置。主导杆6a和主导杆6b被固定到的部分不同，从而距离光轴中心的布置距离不同。该结构的原因在于难以将主导杆6a和主导杆6b布置为在正视图中交叠以实现可伸缩结构。通过将副导杆6c布置在距离主导杆6a和主导杆6b尽可能远的位置，能够缩小镜头框4绕光轴的旋转侧隙。第一配合部9a是与主导杆6a配合的配合部，以限制镜头框4在与光轴正交的圆形平面内的移动，使得作为光学部件的一部分的镜头框4能够沿光轴方向前后移动。类似地，第二配合部9b是与主导杆6b配合的配合部，以限制镜头框4在与光轴正交的圆形平面内的移动，使得镜头框4可以沿光轴方向前后移动。图15A例示了在与光轴正交的平面内看到的第一配合部9a和第二配合部％。第一配合部9a和第二配合部9b在与光轴正交的圆形平面内的移动被主导杆6a和主导杆6b限制，并且沿光轴方向引导镜头框4。此外，如图12中所示，第一配合部9a与第二配合部9b被布置在光轴方向上的分开的位置。随着分开距离L(参见图12)越长，作为镜头框4中设置的光学部件的一部分的镜头5越不易于相对主导杆6a和主导杆6b倾斜。第三配合部9c是与副导杆6c有小间隙地配合的配合部，使得镜头框4可以沿光轴方向前后移动。在许多情况下，为了避免与第一配合部9a和第二配合部9b的多重配合，使第三配合部9c进入镜头框4仅限于绕光轴旋转的配合状态。具体地，如图15B中所示，第三配合部9c被构造为沿用于限制与光轴正交的平面内的旋转的方向来被引导。利用该结构，能够降低与光轴正交的平面内的偏心。如上所述，通过使用三个导杆，镜头框4中配设的镜头5更不易于相对光轴方向偏心以及倾斜，并且能够在维持光轴保持精度的同时沿光轴方向前后移动。
[0070]接着，将描述用于沿光轴方向前后移动镜头框4的机构兀件。在镜头框4上设有机架41。将参照图16A和图16B详细描述机架41周围的结构。机架41可以以转轴41a为支点绕光轴转动。在光轴方向上，镜头框4与机架41可一起移动。扭转弹簧42施力以在图16A中的画面上顺时针旋转机架41。在机架41与进给螺杆7的接触部，如图16B中所示，形成螺纹部41c。螺纹部41c的节距被设置为与进给螺杆7的螺距相同，机架41与进给螺杆7被螺纹连接在一起。进给螺杆7设在电机8 (参见图12)的转轴上，进给螺杆7随着电机8的旋转一起旋转。利用上述结构，机架41构造了一种用于不限制镜头框4沿与光轴正交的平面内方向移动以使得镜头框4仅沿光轴方向前后移动的驱动机构。结果是，镜头框4能够沿光轴方向前后移动而不受通过与导杆6a至导杆6c的配合的限制干预。在本示例性实施例中，例如使用步进电机作为电机8，并且通过对脉冲数量计数，能够检测到光轴方向上的相对移动量。参照图12，诸如光斩波器的位置检测单元15能够检测遮光部45在光轴方向上与位置检测单元15交叠的位置。通过使用位置检测单元15和遮光部45，可以检测到镜头框4在光轴方向上的绝对位置。如上所述，通过在检测到镜头框4在光轴方向上的绝对位置后对电机8的脉冲数量进行计数，可以在任意时间检测镜头框4在光轴方向上的位置。
[0071]〈锁定机构〉
[0072]锁定机构包括用于锁定处于伸展状态下的直进管3以稳定主导杆6a与主导杆6b之间的相对位置精度的结构。以下将详细说明该锁定机构。图17A是在处于摄像状态的直进管3被锁定的状态下沿光轴方向的截面图。锁簧25例如是由特殊用途的不锈钢(SUS)制成、并且通过螺纹连接或焊接(未例示)附装到凸轮环2的凸轮槽21的施力部件。通孔部22被设置为穿过凸轮环2，使得锁簧25可以容易地插入。图17B是从图17A中的T方向、即从图17A中的上侧看到的俯视图。如图17B中所示，锁簧25被形成为U形，并在筒被锁定的状态下沿U形的开口方向对凸轮从动件31施力。将参照图17A来描述施力的平衡。锁簧25沿U形的开口方向生成FOl和R)2的力。FOl作用在凸轮从动件31上，凸轮从动件31与构成接触部的抵接面部12接触，并且凸轮从动件31接收来自固定管I的反作用力F03。另一方面，F02作用在凸轮环2上，并通过F02使得，凸轮环2在卡口爪13接收来自固定管I的反作用力H)4。反作用力F03和反作用力F04沿彼此相反的方向作用于固定管I以进行平衡。
[0073]如图17B所示，凸轮从动件31不是简单的圆柱形，其与抵接面部12接触的抵接面被形成为平坦的。抵接面部12被预先处理，使得与直进管3和固定管I 一样确保相对精度，并在凸轮从动件31被压靠在抵接面部12的状态下，确保主导杆6a与主导杆6b之间的相对精度。在本示例性实施例中，凸轮从动件31沿圆周方向布置在三个分开的位置，因此锁簧25分别布置在相应相位的3个位置。凸轮从动件31分别被按压到3个抵接面部12，由此，固定管I和直进管3的推力方向的位置被明确确定。利用这种结构，固定管I和直进管3之间的相对倾斜的波动能够被降低。如上所述，在摄像状态下，确保了主导杆6a和主导杆6b的倾斜和偏移中的姿态精度。结果是，镜头框4能够精确地沿光轴方向前后移动。
[0074]<伸展和锁定操作>
[0075]接着，将参照图18A所示的流程图，来描述从非摄像状态到直进管3伸展并通过锁簧25锁定的准备摄像状态的流程。在步骤Slll中，凸轮环2在第二凸轮区域(图21A、图21B和图21C中的区域202)的整个范围中，按从被摄体的相对侧看到的逆时针旋转。直进管3借助凸轮环2的旋转伸展，并进入图19A所示的状态。在这种状态下，直进管3未被锁定，因此直进管3具有相对固定管I的侧隙。在步骤S112中，凸轮环2进一步旋转，以覆盖第一凸轮区域(图21A、图21B和图21C中的区域201)的整个范围。在第一凸轮区域中，直进管3不前后移动。通过凸轮环2的旋转所引起的锁簧25的旋转，锁簧25从凸轮从动件31和锁簧25彼此不接触的状态进入与凸轮从动件31接触的状态。另外，在整个第二凸轮区域中旋转后，锁簧25承载一定量负荷。结果是，如图17A所示，生成FOl和R)2，并且固定管I和直进管3的相对位置处于锁定状态。通过上述的序列，镜头框4处于镜头框4能够沿光轴方向前后移动的保持状态。步骤S113表示可以根据例如镜筒的变焦状态和聚焦状态驱动电机8、以使镜头框4移动到期望位置的序列。如上所述，在拍摄图像时，镜头筒的全长被伸展并锁定，以改善镜头的诸如倾斜的保持精度，并且光学性能能够维持在高水平。此夕卜，在非图像拍摄状态，通过缩回镜筒以减小尺寸来提高便携性。在本示例性实施例中，通过主导杆6a和主导杆6b来支撑保持精度要被保持的镜头框4。然而，即使直进管3与镜头框4形成为一体，也能够实现类似的效果。
[0076]<锁定解除和缩回操作>
[0077]接下来，将参照图18B所示的流程图描述缩回操作。在该序列的开始点，镜筒处于准备摄像的状态。将描述直到镜筒进入非摄像状态为止的镜筒缩回操作的序列。在步骤SlOl中，操作电机8以将镜头框4移动到最接近像平面的位置。图19A和图20A是例示此时的镜筒的状态的截面图。由于通过电机8的脉冲计数值来检测镜头框4的位置，因此可以根据移动镜头框4所需的脉冲计数值来驱动电机8。另外，在本示例性实施例中，位置检测单元15被布置在像平面的附近侧。因此，即使在由于某种原因发生电机8的脉冲计数信息中的任何偏差，也可以通过驱动控制单元在镜头框4已经接近到像平面时识别镜头框4在光轴方向上的绝对位置，来校正脉冲计数值与绝对位置之间的关系。
[0078]接着，在图18B的步骤S102中，凸轮环2被旋转以解除锁定。将参照图21A、图21B和图21C来描述解除锁定的操作。在摄像状态下，如图21A所示，凸轮从动件31被锁簧25施力并锁定。由该状态，通过从被摄体的相对侧看到凸轮环2逆时针转动，该状态返回到图21B所示的状态。凸轮从动件31与锁簧25分开，由此不被施力。在第一凸轮区域201中，凸轮槽21与光轴方向正交。因此，凸轮从动件31基本上不沿光轴方向前后移动。在第一凸轮区域201中，不需要用于将直进管前后移动的力矩，而仅需要用于抵抗由锁簧25的施力生成的摩擦力的力矩。
[0079]接着，在图18B的步骤S103中，凸轮环2被旋转以缩回直进管3。由图21B中的状态，凸轮环2进一步旋转以将凸轮从动件31沿光轴移动到被摄体的相对侧，并且凸轮环2进一步旋转以进入图21C所示的状态。结果是，在第二凸轮区域202中，直进管3被缩回。在该区域中，由于锁簧25不作用，因此仅需要用于将直进管3前后移动的力矩。
[0080]如上所述，缩回操作完成，并且镜筒进入了图19B和图20B中所示的状态。通过上述操作，将直进管3锁定在摄像位置以提高镜头框4的倾斜和偏移的姿态精度的功能、以及将直进管3沿光轴方向缩回到缩回位置的功能，可以仅通过凸轮环2的旋转来实现。通过不经由其他部件而直接按压直进管3和固定管1，能够实现更高的位置精度。此外，镜头框4已预先被缩回。因此，能够避免直进管3与镜头框4之间的干涉。作为结果，能够防止发生诸如机架41越过进给螺杆7的螺纹的故障。
[0081]接着，将参照图22描述本发明的第四示例性实施例。
[0082]省略与第三示例性实施例类似的结构的描述，并且将仅描述本示例性实施例中的特征项。图22是详细例示处于使用状态的镜筒的锁定部的截面图。锁簧25被布置在凸轮环2与卡口爪13之间，并附装到凸轮环2。此外，不提供第一示例性实施例中描述的通孔部22。因此，凸轮从动件31周围的锁定状态的结构更简单。利用该结构，在凸轮从动件31周围的空间中，各个部分不密集。因此，能够确保足够的灵活性来设计锁簧25。锁簧25在凸轮环2与设置在固定管I的卡口爪13之间产生推力，并且作用如F31和F32所示。F31在凸轮环2中与从凸轮从动件31接收的反作用力F34平衡。另一方面，F32在固定管I中与从凸轮从动件31接收到的反作用力F33平衡。在图18B中例示了缩回序列，与第三示例性实施例的一样。下面将参照图23A至图23C来描述不同点。图23A例示了使用状态，凸轮环2位于第一凸轮区域201，锁簧25和卡口爪13被锁定。图23B例示了凸轮环2少量转动的状态，并且锁定解除。当凸轮环2进一步转动时，如图23C所示，凸轮从动件31在锁定保持解除的同时移动到缩回位置，并且缩回操作完成。
[0083]通过上述操作，能够提高拍摄图像时伸展的直进管3的倾斜和偏移的姿态精度，以维持高的光学性能。此外，在非图像拍摄状态下，由于缩小的尺寸而能够提高便携性。
[0084]接着，将参照图24A、图24B、图25A、图25B、图25C和图2?来描述本发明的第五示例性实施例。
[0085]省略与第一示例性实施例类似的结构的描述，并且将仅描述本示例性实施例中的特征项。图25A是从图17A所示的T方向看到的俯视图。锁簧26不是像第三示例性实施例的简单U形，其顶端被夹尖。凸轮从动件32具有如图24A所示的两个平面部，从而凸轮从动件32能够与构成第一接触部的抵接面部12a、以及构成具有与该第一接触部不同的抵接方向的第二接触部的抵接面部12b的两个部接触。锁簧26生成沿图25A的画面中的左下方的推力，并且抵接面部12a和抵接面部12b两者与凸轮从动件32相接触。稍后将描述力的平衡。存在数量与凸轮从动件32相同的三个锁簧26。利用这种结构，直进管3不仅在光轴方向、而且在与光轴正交的平面中被固定。因此，在相对光轴的偏心方向，直进管3相对于固定管I的位置精度能够被确保。图25B和图2?各自例示了锁簧26根据凸轮环2的旋转而变形的状态。图25B例示了直进管3被锁定的状态。接着，图25C例示了凸轮环被少量转动、锁簧26变形并且越过凸轮从动件32的过程中的状态。然后，如图2?所示，锁簧26已越过凸轮从动件32，并且变形被解除为自由状态的形状。接着，将描述直进管3被锁定的状态下的力的平衡。图24A例示了锁定状态下生成的力。从锁簧26，在F20方向上生成力。力分解为FOl和Fll的分力。FOl和Fll是在对抵接面部12a和抵接面部12b的抵接方向生成的分力。像I7Ol的光轴方向上的力的平衡与第一示例性实施例的相同，因此省略其描述。以下将描述像Fll—样的与光轴正交的方向上的力的平衡。锁簧26被固定到凸轮环2以生成Fll和F12的力。Fll作用于凸轮从动件32，以使凸轮从动件32与抵接面部12b接触，并且凸轮从动件32接收来自固定管I的反作用力F13。另一方面，F12作用于凸轮环2，并且伸展侧制动器212接收来自固定管I上配设的旋转制动器111的反作用力F14，如图24B所示。反作用力F13和反作用力F14沿相反方向作用于固定管I以进行平衡。
[0086]利用上述结构，能够提高拍摄图像时伸展的直进管3在全部方向上的倾斜和偏移的姿态精度，以维持高的光学性能。此外，在非图像拍摄状态下，由于缩小的尺寸而能够提高便携性。
[0087]虽然参照示例性实施例对本发明进行了描述，但是应当理解，本发明并不限于所公开的示例性实施例。应当对所附权利要求的范围给予最宽的解释，以使其涵盖所有这些变型例以及等同的结构和功能。
[0088]本申请要求2013年I月18日提交的日本专利申请第2013-006890号以及2013年2月21日提交的日本专利申请第2013-032013号的优先权，这两个申请的全部内容通过引用并入本文。
【权利要求】
1.一种镜筒，其包括: 镜头保持部件； 保持第一引导部件的第一镜筒；以及 保持第二引导部件的第二镜筒， 其中，所述镜头保持部件的一端被所述第一引导部件保持，并且所述镜头保持部件的另一端被所述第二引导部件保持， 其中，伴随从缩回状态向准备摄像状态的转移，所述第二引导部件在光轴方向上相对所述第一引导部件向被摄体侧突出， 其中，在所述准备摄像状态下，所述镜头保持部件被所述第一引导部件以及相对所述第一引导部件向所述被摄体侧突出的所述第二引导部件引导沿所述光轴方向移动。
2.根据权利要求1所述的镜筒，其中，在所述准备摄像状态下，所述第一引导部件以及相对所述第一引导部件向所述被摄体侧突出的所述第二引导部件位于所述光轴方向。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的镜筒，该镜筒还包括限制所述镜头保持部件绕所述光轴的旋转的旋转限制部件， 其中，从所述光轴方向看，相对所述光轴、所述第一引导部件和所述第二引导部件被布置在同一侧，并且 其中，从所述光轴方向看 ，相对所述光轴、所述旋转限制部件被布置在所述第一引导部件和所述第二引导部件的相反侧。
4.一种镜筒,其包括: 镜头保持部件； 保持第一导杆的第一镜筒；以及 保持第二导杆的第二镜筒， 其中，所述镜头保持部件的一端被所述第一导杆保持，并且所述镜头保持部件的另一端被所述第二导杆保持， 其中，伴随从缩回状态向准备摄像状态的转移，所述第二导杆在光轴方向上相对所述第一导杆向被摄体侧突出， 其中，在所述准备摄像状态下，所述镜头保持部件被所述第一导杆以及相对所述第一导杆向所述被摄体侧突出的所述第二导杆引导沿所述光轴方向移动。
5.根据权利要求4所述的镜筒，其中，在所述准备摄像状态下，所述第一导杆以及相对所述第一导杆向所述被摄体侧突出的所述第二导杆位于所述光轴方向。
6.根据权利要求4或权利要求5所述的镜筒，该镜筒还包括被构造为限制所述镜头保持部件绕所述光轴的旋转的旋转限制杆， 其中，从所述光轴方向看，相对所述光轴、所述第一导杆和所述第二导杆被布置在同一侧，并且 其中，从所述光轴方向看，相对所述光轴、所述旋转限制杆被布置在所述第一导杆和所述第二导杆的相反侧。
7.一种镜筒，其包括: 镜头保持部件； 保持第一引导部件的第一镜筒；以及保持第二引导部件的第二镜筒， 其中，所述镜头保持部件的一个保持部被所述第一引导部件保持，并且所述镜头保持部件的另一保持部被所述第二引导部件保持， 其中，伴随从缩回状态向准备摄像状态的转移，所述第二引导部件在光轴方向上相对所述第一引导部件向被摄体侧突出。
8.一种包括镜筒的摄像装置，该镜筒包括: 镜头保持部件； 保持第一引导部件的第一镜筒；以及 保持第二引导部件的第二镜筒， 其中，所述镜头保持部件的一端被所述第一引导部件保持，并且所述镜头保持部件的另一端被所述第二引导部件保持， 其中，伴随从缩回状态向准备摄像状态的转移，所述第二引导部件在光轴方向上相对所述第一引导部件向被摄体侧突出， 其中，在所述准备摄像状态下，所述镜头保持部件被所述第一引导部件以及相对所述第一引导部件向所述被摄体侧突出的所述第二引导部件引导沿所述光轴方向移动。
9.一种包括镜筒的摄像装置，该镜筒包括: 镜头保持部件； 保持第一导杆的第一镜筒；以及 保持第二导杆的第二镜筒， 其中，所述镜头保持部件的一端被所述第一导杆保持，并且所述镜头保持部件的另一端被所述第二导杆保持， 其中，伴随从缩回状态向准备摄像状态的转移，所述第二导杆在光轴方向上相对所述第一导杆向被摄体侧突出， 其中，在所述准备摄像状态下，所述镜头保持部件被所述第一导杆以及相对所述第一导杆向所述被摄体侧突出的所述第二导杆引导沿所述光轴方向移动。
10.一种包括镜筒的摄像装置，该镜筒包括: 镜头保持部件； 保持第一引导部件的第一镜筒；以及 保持第二引导部件的第二镜筒， 其中，所述镜头保持部件的一个保持部被所述第一引导部件保持，并且所述镜头保持部件的另一保持部被所述第二引导部件保持， 其中，伴随从缩回状态向准备摄像状态的转移，所述第二引导部件在光轴方向上相对所述第一引导部件向被摄体侧突出。
【文档编号】G02B7/04GK103941375SQ201410023503
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年1月15日 优先权日:2013年1月18日
【发明者】泉光洋 申请人:佳能株式会社