专利名称：镜头装置和摄像设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及构造为沿光轴方向移动透镜的镜头装置及包括 该镜头装置的诸如数字式照相机等摄像设备。
背景技术：
如在例如日本特开2008-058581号公报中所公开的，在用 于数字式照相机的镜筒(镜头装置)中均沿着光轴方向移动透 镜的机构一般包括具有凸轮槽的凸轮筒；以及透镜保持件， 其保持透镜并具有与凸轮槽接合的凸轮销。
更具体的说，凸轮筒可转动地布置在直进筒内侧，并且透 镜保持件的凸轮销与形成在凸轮筒的内周面上的凸轮槽及形成 在直进筒上的直槽接合。在直槽的引导下且由于凸轮槽的升程， 凸轮筒的转动使得透镜保持件的凸轮销沿光轴方向移动，该移 动使透镜与透镜保持件沿着光轴方向 一 起移动。
此外，日本特开2006-189617号公报公开了 一种镜筒，其 中，钢球被布置在沿光轴方向相对移动的筒构件之间以消除筒 构件之间的沿径向的游隙(backlash )。
然而，在日本特开2008-058581号公报中公开的镜筒中， 凸轮筒的内周面和直进筒的外周面相对滑动。在该情况中，滑 动面积增大，从而在驱动镜筒时所产生的滑动噪音变大。
另外，有必要在凸轮筒和直进筒之间给出径向间隙以容许 制造误差。该间隙使得透镜的位置精度变差。为了改进透镜的 位置精度而减小间隙会增大驱动载荷，从而导致转动凸轮筒的 诸如马达等致动器的尺寸增大。
发明内容
本发明提供了一种镜头装置，该镜头装置能够降低如下机 构中产生的驱动噪音并能够在抑制驱动载荷的增大的同时提高 透镜的位置精度，在该机构中，直进筒和凸轮筒的相对转动使 透镜沿光轴方向移动，并且本发明提供了包括该镜头装置的摄 像设备。
作为本发明的一个方面，本发明提供了 一种镜头装置，该
镜头装置包括第一筒构件；第二筒构件；第一滚动轴承；及 第二滚动轴承。第二筒构件包括用于沿着光轴方向移动镜头单 元的凸轮，并被设置在第一筒构件的内侧或者外侧并且能相对 于第 一 筒构件绕光轴转动。第 一 滚动轴承被构造成阻止第 一 和 第二筒构件沿光轴方向和沿径向的相对位移。第 一 滚动轴承能
在第 一和第二筒构件之间转动。第二滚动轴承被构造成阻止第 一和第二筒构件沿径向的相对位移。第二滚动轴承能在第 一 和 第二筒构件之间转动。第一和第二滚动轴承被配置在第一和第 二镜筒构件之间的沿着光轴方向相互分开的位置处。
作为本发明的另一个方面，本发明提供了包括该镜头装置 的摄像设备。
本发明的其他方面依据下面的描述和附图将变得清楚明了 。
图l是示出了作为本发明的实施方式的镜筒中的凸轮筒驱 动凸轮槽部分以及固定筒球从动件的配置的放大截面图。 图2是具有该实施方式的镜筒的照相机的立体图。 图3是图2中所示的照相机的正视图。 图4是该实施方式的镜筒的立体图。
6图5是示出了处于缩回状态的该实施方式的镜筒的A-A截
面的截面图。
图6是示出了处于缩回状态的该实施方式的镜筒的B-B截 面的截面图。
图7是示出了处于缩回状态的该实施方式的镜筒的C-C截 面的截面图。
图8是示出了处于广角状态的该实施方式的镜筒的A-A截 面的截面图。
图9是示出了处于广角状态的该实施方式的镜筒的B-B截
面的截面图。
图IO是示出了处于广角状态的该实施方式的镜筒的C-C截
面的截面图。
图ll是示出了处于远摄状态的该实施方式的镜筒的A-A截 面的截面图。
图12是示出了处于远摄状态的该实施方式的镜筒的B-B截 面的截面图。
图13是示出了处于远摄状态的该实施方式的镜筒的C-C截 面的截面图。
图14是示出了处于缩回状态的该实施方式的镜筒的D-D截 面的截面图。
图15是示出了处于广角状态的该实施方式的镜筒的D-D截
面的截面图。
图16是示出了该实施方式的镜筒中的图像传感器保持件 沖击接受部分的立体图。
图17是形成在该实施方式的镜筒中的凸轮筒上的球确认 窗口的立体图。
图18是该实施方式中的固定筒球从动件和固定筒球弹簧的立体图。
具体实施例方式
将在下文中参照
本发明的示例性实施方式。
图2示出了照相机(摄像设备)l的总体视图，在该照相机 上安装了本发明的实施方式的镜头装置。图3是该照相机的正 视图。
可缩回的镜筒(镜头装置)2被安装到照相机1的前表面。 镜筒2容纳摄像光学系统，如图5所示，该摄像光学系统沿从被 摄体侧到像平面侧的顺序包括第一透镜单元L1;第二透镜单 元L2;第三透镜单元L3;及第四透镜单元L4。第四透镜单元 L4沿摄像光学系统的光轴延伸的方向(在下文中称为光轴方 向)移动以用于聚焦。
图5、图6以及图7分别示出了处于缩回状态的镜筒2的由图 3中所示的A-A、 B-B以及C-C线截取的内部结构的截面。图8、 图9以及图10分别示出了处于广角状态的镜筒2的由A-A、 B-B 以及OC线截取的内部结构的截面，该广角状态是摄像状态的 初始状态。图ll、图12以及图13分别示出了处于远摄状态的镜 筒2的由A-A、 B-B以及OC线截取的内部结构的截面。摄像状 态包括从广角状态到远摄状态的状态。
图14和图15分别示出了处于缩回状态和处于广角状态的 镜筒2由图3中示出的D-D线所截取的内部结构的截面。
在这些图中，第一透镜单元L1由第一透镜保持件3保持。 第一透镜保持件3包括配置在或形成在周向上的三个位置处的 第一球从动件3a、第一球弹簧3b、第一冲击销3c以及第一直槽 部分3d。
第二透镜单元L2由第二透镜保持件4保持。第二透镜保持件4设置有第二凸轮销4a。第二透镜保持件4保持沿着光轴方向 延伸的两个导杆4b中的每一个的一端。
第三透镜单元L3由第三透镜保持件5保持。第三透镜保持 件5包括第三凸轮销5a;以能沿着光轴方向移动的方式与一 个导杆4b接合的套筒部分5b;及与另 一个导杆4b接合以防止第 三透镜保持件5绕 一 个导杆4 b转动的U形槽部分5 c 。
第四透镜单元L4由第四透镜保持件6保持。
快门单元7包括SH(快门，Shutter)凸轮销7a;以能 沿着光轴方向移动的方式与一个导杆4b接合的套筒部分7b;及 与另 一个导杆4b接合以防止快门单元7绕一个导杆4b转动的U 形槽部分7c。
凸轮筒8和作为直线引导筒的固定筒9被布置在第 一透镜 保持件3的内部和第二透镜保持件4的外部。固定筒9对应于第 一镜筒构件，而凸轮筒8对应于第二镜筒构件。固定筒9对应于 第 一 和第二镜筒构件中的 一 个镜筒构件，并且凸轮筒8对应于 第 一 和第二镜筒构件中的另 一 个镜筒构件。
凸轮筒8在固定筒9的外侧能绕光轴转动。齿轮部分8a、第 一凸轮槽部分(凸轮)8b以及第一冲击接受槽部分8h形成在凸 轮筒8的外周部上。第二凸轮槽部分(凸轮)8c、第三凸轮槽 部分(凸轮)8d、 SH凸轮槽部分8e、凸轮筒驱动凸轮槽部分 8g以及滚柱(roller)引导部分8i形成在凸轮筒8的内周部上。
在图12中，凸轮筒8包括凸轮筒冲击接受部分8j,该凸轮 筒冲击接受部分8j形成于凸轮筒8的面对摄像元件保持件14的 部分。
在图17中，在凸轮筒驱动凸轮槽部分8g的底面中，形成有 固定筒球从动件(ball follower )窗口 8k。
另外，在图6中，凸轮筒防脱限动件8L形成在凸轮筒8的外周部上。
由每个第一球弹簧3b的施力来偏压(bias)的每个第一球 从动件3 a与每个第 一 凸轮槽部分8 b接合。在通常的驱动状态 下，每个第 一 冲击销&以该第 一冲击销与第 一 冲击接受槽部分
之间具有预定间隙的方式插入到每个第 一 冲击接受槽部分8h中。
在固定筒9的周壁(circumferential wall)上，沿光轴方 向延伸并且沿垂直于光轴方向的径向穿透周壁的三个第二直槽 部分9a形成在周向上的三个位置处。在固定筒9的外周部上的 具有与第二直槽部分9a的相位相等的相位的三个被摄体侧端 部位置处，形成有第一直线引导键9c。每个第二凸轮销4a与每 个第二直槽部分9a接合。每个第一直线引导键9c与第一透镜保 持件3的第一直槽部分3d接合。
如图14到图18所示，三个固定筒球从动件9b被可转动地安 装到固定筒9的外周部上的周向上的三个位置。三个固定筒球 从动件9b中的至少一个被作为施力构件的固定筒球弹簧部分 9d施力以被压靠在凸轮筒8的凸轮筒驱动凸轮槽部分8g，并且 其他的固定筒球从动件9b由其反作用力而被压靠在凸轮筒驱 动凸轮槽部分8g。
附图标记9i表示用例如聚缩醛的弹性材料制成的滚柱。每 个滚柱9 i具有形成在该滚柱的纵向上的两侧的 一 对轴部分9 i a 以及直径大于轴部分9ia的直径的鼓(drum)部分9ib。轴部分 9ia以能转动的方式由固定筒9支撑。鼓部分9ib接触于凸轮筒8 的滚柱引导部分8 i从而以凸轮筒8在固定筒9的外侧能绕光轴转 动的方式支撑凸轮筒8。
如图l中放大并且示出的，朝向凸轮筒8的被摄体侧部分， 固定筒球从动件9b被设置为用于凸轮筒8的用于光轴方向(推力方向)和径向(直径方向)的球轴承(第一滚动轴承)。换言
之，每个固定筒球从动件9 b沿光轴方向和径向接合于凸轮筒驱 动凸轮槽部分8g，并且以凸轮筒8能相对于固定筒9绕光轴转动 的方式支撑凸轮筒8，同时防止在凸轮筒8和固定筒9之间的沿 光轴和径向的游隙(backlash)(相对^f立移)。
另外，在凸轮筒8的像平面(image plane)侧部分,滚柱 9i被设置为用于凸轮筒8的用于径向的滚柱轴承(第二滚动轴 承)。换言之，每个滚柱9i以凸轮筒8能相对于固定筒9绕光轴转 动的方式支撑凸轮筒8,同时防止在凸轮筒8和固定筒9之间的 沿径向的游隙(相对位移)。
如上所述，该实施方式在凸轮筒8和固定筒9之间配置位于 光轴方向上相互分开的位置处的一组固定筒球从动件9b和一 组滚柱9i。在该配置中，凸轮筒8被支撑在固定筒9的外侧，使 得在凸轮筒8相对于固定筒9的在光轴方向和径向的游隙被抑 制的状态下，凸轮筒8能绕光轴转动并且能沿光轴方向移动。
而且，该实施方式允许固定筒球从动件9b和滚柱9i相对于 凸轮筒8和固定筒9转动。另外，由于滚柱9i的轴部分9ia的直径 比鼓部分9 i b的直径小，所以该实施方式能够减小滚柱9 i和固定 筒9之间的转动摩擦。因此，该实施方式能够减小当凸轮筒8相 对于固定筒9转动时产生的转动驱动载荷和滑动噪音(驱动噪 音)。
此外，作为比鼓部分9ib细的施力构件的轴部分9ia弹性地 变形，以通过由该变形产生的施力(或偏压力，biasing force ) 将鼓部分9ib压靠在滚柱引导部分8i,这可以吸收由于固定筒9 和凸轮筒8的制造误差造成的在固定筒9和凸轮筒8之间的沿径 向的游隙。
另外，在滚柱9i的轴部分9ia上涂布油使得能够抑制由于轴部分9ia和固定筒9之间的摩擦引起的驱动载荷的增大。
凸轮筒8通过固定筒球从动件9b所接合到的凸轮筒驱动凸 轮槽部分8g的升程而在绕光轴转动时沿光轴方向在图14中所 示的缩回状态和图15中所示的广角状态之间移动。以允许凸轮 筒8和鼓部分9ib沿光轴方向的相对移动的方式，凸轮筒8的滚 柱引导部分8i与滚柱9i的鼓部分9ib接触，这使得可以减小镜筒 在缩回状态中沿光轴方向的长度。
凸轮筒8在远摄状态和广角状态之间在光轴方向上不移 动，并且凸轮筒驱动凸轮槽部分8g在这些状态之间相对于光轴 方向的导程角(在下文中称为"凸轮筒导程角")为90度。由 于滚柱9i的纵轴(转动中心轴)沿着与在远摄状态和广角状态 之间的凸轮筒导程角的方向垂直的方向延伸，凸轮筒8的转动 使得滚柱9i转动，但是并不引起凸轮筒8和滚柱9i沿光轴方向的 带有摩擦的相对移动。这能够抑制对于凸轮筒8的驱动载荷的 增大。 像元件保持件。附图标记 15表示沿光轴方向移动第四透镜保持件6的音圏马达。
如图12和图16中所示，摄像元件保持件冲击接受部分14a 形成在摄像元件保持件14上。此外，如图6所示，摄像元件保 持件限动件14b形成在摄像元件保持件14上。
摄像元件保持件14保持固定筒9、驱动齿轮IO、变焦马达 11以及音圏马达15,并被固定到照相机l的主才几架(未示出)。
主基板12经由配线(未示出)而连接到被安装在摄像元件 板25上的摄像元件26。 CCD传感器或者CMOS传感器可以被用 作摄像元件26。摄像元件26对由摄像光学系统形成的被摄体像进行光电转换以输出摄像信号。基于摄像信号而生成图像数据。
接下来，将对如此构造的镜筒2的操作进行描述。由从主 基板12经由柔性印制板13来的电流供能的变焦马达ll转动驱 动齿轮IO。驱动齿轮10与凸轮筒8的齿轮部分8a接合，驱动齿 轮10在固定筒9的外侧转动凸轮筒8。
当凸轮筒8转动时，第一透镜保持件3在由固定筒9的第一 直线引导键9c引导的状态下由于第 一 凸轮槽部分8b的升程而 沿光轴方向移动，其中，该第一透镜保持件3的第一球从动件 3a与凸轮筒8的第一凸轮槽部分8b接合。
第二透镜保持件4在由固定筒9的第二直槽部分9a引导的 状态下由于第二凸轮槽部分8 c的升程而沿光轴方向移动，其中， 该第二透镜保持件4的第二凸轮销4a与凸轮筒8的第二凸轮槽 部分8c接合。第三透镜保持件5在被一个导杆4b引导的状态下 由于第三凸轮槽部分8d的升程而沿光轴方向移动，其中，该第 三透镜保持件5的第三凸轮销5a与凸轮筒8的第三凸轮槽部分 8d接合。
另外，快门单元7在被一个导杆4b引导的状态下由于SH凸 轮槽部分8e的升程而沿光轴方向移动，其中，该快门单元7的 S H凸轮销7 a与凸轮筒8的S H凸轮槽部分8 e接合。
当其凸轮筒驱动凸轮槽部分8g与由固定筒9保持的固定筒 球从动件9b接合的凸轮筒8转动时，凸轮筒8由于凸轮筒驱动凸 轮槽部分8 g的升程而沿光轴方向相对于固定筒9移动。在凸轮 筒8的转动过程中，凸轮筒8的滚柱引导部分8i由固定筒9所保 持的滚柱9i的鼓部分9ib沿转动方向引导。
第四透镜单元L4通过音圏马达15而沿光轴方向移动。
因此，各个透镜保持件、快门单元7以及凸轮筒8沿光轴方向的移动将镜筒2从图5到图7以及图14中所示的缩回状态改变 到图8到图IO以及图15中所示的广角状态。凸轮筒8的进一 步转 动将镜筒2改变到图ll到图13中所示的远摄状态。
如上所述，该实施方式利用偏压力将作为滚动轴承的固定 筒球从动件9b和滚柱9i压靠在凸轮筒8，这可以抑制在凸轮筒8 和固定筒9之间由于其制造误差而引起的沿径向的游隙的产 生。因此，该实施方式可以提高凸轮筒8相对于固定筒9的转动 精度，换言之，提高第一透镜单元L1到第三透镜单元L3及快门 单元7沿光轴方向的位置精度。另外，该实施方式通过滚动轴 承以凸轮筒8能相对于固定筒9转动的方式支撑凸轮筒8，这能 够减小当凸轮筒8被驱动转动时所产生的驱动噪音。
另外，凸轮筒8的滚柱引导部分8i以能沿光轴方向移动(滑 动)的方式与滚柱9i的鼓部分9ib接触，这使得凸轮筒8沿光轴 方向在缩回状态和广角状态之间移动。因此，该实施方式能够 减小镜筒2在缩回状态中沿光轴方向的长度。
此外，凸轮筒8在远摄状态和广角状态之间的摄像状态中 在光轴方向上不移动，并且滚柱9 i的转动中心轴线沿着与凸轮 筒导程角的方向垂直的方向延伸。因此，当凸轮筒8转动时滚 柱9i转动，这消除了滚柱引导部分8i和滚柱9i的带有摩擦的相 对运动。因此，该实施方式可以抑制对于凸4仑筒8的驱动载荷 的增大。
在上面的实施方式中，说明了如下情况对应于第二筒构 件的凸轮筒8被设置在对应于第一筒构件的固定筒9的外侧。然 而，第二筒构件可以设置在第一筒构件内。换言之，第二筒构 件可以设置在第一筒构件的内侧或者外侧中的任何一方处。
另外，说明了如下情况对应于第一和第二滚动轴承的固 定筒球从动件9b及滚柱9i以能转动的方式被对应于第 一筒构件的固定筒9保持。然而，第一和第二滚动轴承可以以能转动的
方式被第二筒构件保持。
虽然已经参照示例性实施方式描述了本发明，应当理解， 本发明不限于所公开的示例性实施方式。所附权利要求的范围 符合最宽泛的解释以包含所有变型、等同结构和功能。
权利要求
1.一种镜头装置，包括第一筒构件；第二筒构件，在所述第二筒构件上形成用于沿着光轴方向移动透镜单元的凸轮，所述第二筒构件被布置在所述第一筒构件的内侧或者外侧并且能相对于所述第一筒构件绕光轴转动；第一滚动轴承，所述第一滚动轴承被构造成阻止所述第一筒构件和所述第二筒构件沿所述光轴方向和沿径向的相对位移，所述第一滚动轴承能在所述第一筒构件和所述第二筒构件之间转动；以及第二滚动轴承，所述第二滚动轴承被构造成阻止所述第一筒构件和所述第二筒构件沿所述径向的相对位移，所述第二滚动轴承能在所述第一筒构件和所述第二筒构件之间转动，其特征在于，所述第一滚动轴承和所述第二滚动轴承被配置在所述第一筒构件和所述第二筒构件之间的在所述光轴方向上相互分开的位置处。
2. 根据权利要求l所述的镜头装置，其特征在于，所述第 一 滚动轴承是球轴承，所述第二滚动轴承是滚柱轴承。
3. 根据权利要求l所述的镜头装置，其特征在于， 所述第 一滚动轴承和所述第二滚动轴承能转动地由所述第一筒构件和所述第二筒构件中的一个筒构件保持，并且所述一个筒构件包括施力构件，该施力构件对所述第一滚 动轴承和所述第二滚动轴承施加朝向所述第一筒构件和所述第二筒构件中的另一个筒构件的力。
4. 根据权利要求l所述的镜头装置，其特征在于， 所述第 一滚动轴承能转动地由所述第 一筒构件和所述第二筒构件中的一个筒构件保持，所述第 一 筒构件和所述第二筒构件中的另 一 个筒构件包 括凸轮槽部分，所述第 一 滚动轴承沿所述光轴方向和沿所述径 向与所述凸轮槽部分接合，并且所述第二筒构件绕所述光轴的转动导致所述凸轮槽部分 使所述第二筒构件沿所述光轴方向相对于所述第 一筒构件移 动。
5. 根据权利要求4所述的镜头装置，其特征在于，所述第二筒构件在所述镜头装置的摄像状态在所述光轴 方向上相对于所述第一筒构件不移动，所述第二筒构件在所述 镜头装置的缩回状态和所述摄像状态的初始状态之间在所述光 轴方向上相对于所述第一筒构件移动。
6. 根据权利要求4所述的镜头装置，其特征在于， 所述第二滚动轴承是滚柱轴承，并且当所述第二筒构件沿着所述光轴方向相对于所述第 一 筒 构件移动时，所述另 一个筒构件和所述第二滚动轴承沿光轴方 向相对滑动。
7. —种摄像设备，包括 镜头装置；和摄像部，所述摄像部被构造为通过所述镜头装置捕获被摄 体的图像，其中，所述镜头装置包括 第一筒构件；第二筒构件，在所述第二筒构件上形成用于沿着光轴方向 移动透镜单元的凸轮，所述第二筒构件被布置在所述第一筒构 件的内侧或者外侧并且能相对于所述第一筒构件绕光轴转动；第 一 滚动轴承，所述第 一 滚动轴承被构造成阻止所述第一 筒构件和所述第二筒构件沿所述光轴方向和沿径向的相对位移，所述第一滚动轴承能在所述第一筒构件和所述第二筒构件之间转动；以及第二滚动轴承，所述第二滚动轴承被构造成阻止所述第一筒构件和所述第二筒构件沿所述径向的相对位移，所述第二滚 动轴承能在所述第一筒构件和所述第二筒构件之间转动，其特征在于，所述第 一滚动轴承和所述第二滚动轴承被配 置在所述第一筒构件和所述第二筒构件之间的在所述光轴方向 上相互分开的位置处。
全文摘要
镜头装置和摄像设备，该镜头装置包括第一筒构件；第二筒构件；第一滚动轴承；及第二滚动轴承。第二筒构件包括用于沿着光轴方向移动镜头单元的凸轮，并被设置在第一筒构件的内部或者外部并且能相对于第一筒构件绕光轴转动。第一滚动轴承防止第一和第二筒构件沿光轴方向和沿径向的相对位移。第一滚动轴承能在第一和第二筒构件之间转动。第二滚动轴承防止第一和第二筒构件沿径向的相对位移。第二滚动轴承能在第一和第二筒构件之间转动。第一和第二滚动轴承被配置在沿着光轴方向相互分开的位置处。
文档编号H04N5/225GK101676757SQ20091017299
公开日2010年3月24日 申请日期2009年9月15日 优先权日2008年9月16日
发明者寺田修一 申请人:佳能株式会社