透镜镜筒以及摄像装置 【技术领域】
本发明涉及一种透镜镜筒以及摄像装置。
背景技术
在下述的专利文献1中，记载有改变多个透镜的间隔来改变光学系统的放大倍数并移动该光学系统的中间的透镜来改变该光学系统的焦点位置的内焦式变焦透镜的构造。
专利文献1：日本特开2000-089086号公报
上述的构造具有组合多个部件的复杂构造，组装工时多，因此难以说其生产率高。另外，部件精度、组装精度等对透镜镜筒的性能影响很大，因此性能提高将直接导致成本上升。
【发明内容】
为了解决上述问题，作为本发明的第一方式提供一种透镜镜筒，其特征在于，具备：光学系统，其包括相对固定筒而移动的光学部件；保持架；其保持光学部件；引导轴，其结合在保持架上，并与光学系统的光轴平行而延伸；变焦驱动部，其能够相对固定筒而移动，在光学系统变焦的情况下使保持架向光轴方向移动；以及对焦驱动部，其至少一部分被固定在固定筒上，与引导轴的至少一部分相对并使引导轴向光轴方向移动。
此外，上述发明的概要并没有列举出本发明的全部必要特征。这些特征群的子组合也能够构成发明。
【附图说明】
图1是变焦为广角侧的透镜镜筒100的截面图。
图2是变焦为长焦侧的透镜镜筒100的截面图。
图3是说明透镜镜筒100的对焦动作的截面图。
图4是表示透镜镜筒100的其它构造的截面图。
图5是照相机系统300的示意截面图。
符号说明
70，80，90，160，190 透镜架
100 透镜筒
102，104 导杆
110 固定筒
111、146、156、176 直进槽
112 凸轮销
113 支架
114 支持部
115 支架面
116 嵌合孔
118 U字槽
120 聚焦环
121 旋转量检测部
123 镜筒控制部
125，126 直线运动执行元件
127，128 移动量检测部
130 变焦环(zoom ring)
132 引导槽
140 内筒
142，152，162，172，182，192 凸轮从动件
144 放出孔
148 卡合突起
150 中筒
154，171，173，184 凸轮槽
158 卡合环槽
161 外筒
165 套筒
170 凸轮筒
174 连接部件
180 传递环
191 连接部
200 撮像部
210 摄像元件
212 滤光器
220 快门
222 光圈装置
230 焦点检测装置
240 主镜
242 副镜
250 主控制部
260 支架部
270 五棱镜
272 聚焦屏
280 测光部
290 目镜光学系统
292 半透半反镜
294 取景LCD
296 主LCD
300 照相机系统
【具体实施方式】
以下，通过发明的实施方式说明本发明，不过，以下的实施方式并不限定权利要求所涉及的发明，另外，在实施方式中说明的特征组合并非全部都是发明的解决手段所必需的。
图1是透镜镜筒100的截面图。透镜镜筒100在共通的光轴X上具备依次配列的五组的透镜L1、L2、L3、L4、L5。透镜L1、L2、L3、L4、L5分别被透镜架160、190、70、80、90保持。
此外，透镜镜筒100是内焦式变焦透镜，图1表示透镜镜筒100变焦为广角侧的状态。另外，用于保持透镜L4的透镜架80还保持用于改变包括透镜L4的光学系统的光路径的光圈装置。
透镜镜筒100具有相对于包括图像传感器等的摄像部200固定的固定筒110。在固定筒110的外周侧，从内侧按顺序配置有相互同轴的内筒140、中筒150、外筒161以及变焦环(zoom ring)130。
在固定筒110内侧配置有相对固定筒110自由旋转的凸轮筒170。另外，在凸轮筒170的更内侧配置有与固定筒110同轴配置的传递环180、与光轴X平行配置的一对导杆102、104。
固定筒110具有直进槽111、凸轮销112、支架113以及支持部114。直进槽111向透镜镜筒100的光轴X方向延伸。凸轮销112从固定筒110的内周面向径向内侧突出，与后述的凸轮筒170的凸轮槽173卡合。
支架113配置在图中接触右端的后端。通过将支架113卡合在摄像部200上，固定筒110相对摄像部200被固定。在固定在摄像部200上的固定筒110上，固定筒110后端的支架面115与摄像部200的前面密接。由此，透镜镜筒100的整体相对摄像部200被定位。
支持部114从固定筒110的内周面向径向内侧突起，用于支持导杆102、104。用于支持配置在图中上侧的导杆102的支持部114，分别具有与导杆102的外周形状相辅的形状的嵌合孔116。通过插通嵌合孔116来支持导杆102。由此，允许导杆102向光轴X方向移动，但是限制其他方向的变位。
与此相对，用于支持配置在图中下侧的导杆104的支持部114，具有包括与导杆104的直径相同间隔的平行面的U字槽118。导杆104插通在U字槽118，允许导杆104向光轴X方向移动，但是限制与光轴X垂直的方向的变位。
如后所述，一对导杆102、104固定设置在连接部191，在连接部191上一体结合有透镜架190。由此，导杆102、104协同引导用于保持透镜L2的透镜架190向光轴X方向移动。另外，导杆104限制被透镜架190保持的透镜L2以导杆102为轴进行旋转。
内筒140具有凸轮从动件142、放出孔144、直进槽146以及卡合突起148。凸轮从动件142在内筒140的后端附近向透镜镜筒100的径向内侧突出。直进槽146向透镜镜筒100的光轴X方向延伸。卡合突起148也向透镜镜筒100的径向外侧突出。
凸轮从动件142贯通直进槽111，卡合在后述的凸轮筒170的凸轮槽171上。由此，在凸轮筒170旋转的情况下，内筒140围绕光轴X的旋转被限制。另外，使内筒140向光轴X方向移动的驱动力从凸轮槽171向凸轮从动件142传递。
放出孔144配置在透镜镜筒100的圆周方向上不同于直进槽146的位置上。在放出孔144中插通有后述的凸轮筒170的凸轮从动件172。
中筒150具有凸轮从动件152、凸轮槽154、直进槽156以及卡合环槽158。凸轮从动件152向透镜镜筒100的径向外侧突出，卡合在变焦环130的引导槽132上。凸轮槽154相对光轴X倾斜而延伸。
直进槽156配置在透镜镜筒100的圆周方向上不同于凸轮槽154的位置上。直进槽156向光轴X方向延伸，卡合在后述的凸轮筒170的凸轮从动件172上。
卡合环槽158沿着与光轴X垂直的面形成在中筒150的内周面。卡合环槽158与内筒140的卡合突起148卡合。由此，中筒150在光轴X方向上与内筒140一体地移动，而区别于内筒140地围绕光轴X自由旋转。
外筒161具有凸轮从动件162。凸轮从动件162向透镜镜筒100的径向内侧突出，卡合在中筒150的凸轮槽154和内筒140的直进槽146上。由此，在中筒150围绕光轴X旋转的情况下，凸轮从动件162限制外筒161围绕光轴X的旋转，并向外筒161传递光轴X方向的驱动力。
另外，外筒161接合在用于保持透镜L1的透镜架160上。由此，在外筒161向光轴X方向移动的情况下，透镜L1也沿着光轴X移动。
凸轮筒170自由旋转地配置在固定筒110的内侧。凸轮筒170具有多个凸轮槽171、173、凸轮从动件172以及直进槽176。凸轮槽171、173分别相对光轴X倾斜而形成。凸轮槽171与内筒140的凸轮从动件142卡合。凸轮槽173与固定筒110的凸轮销112卡合。直进槽176和后述的传递环180具有的凸轮从动件182卡合。
凸轮从动件172通过连接部件174向径向外侧突出，通过内筒140的放出孔144卡合在中筒150的直进槽156上。由此，在中筒150围绕光轴X旋转的情况下，使凸轮筒170旋转的驱动力从凸轮从动件172向凸轮筒170传递。
此外，以产生移动用于保持其它透镜L3、L4、L5的透镜架70、80、90的驱动力为目的，凸轮筒170有还具备未图示的其它凸轮槽等的情况。另外，以减轻重量等为目的，凸轮筒170有去掉未形成凸轮槽等的区域等的情况。因此，未必形成完整的圆筒。
传递环180配置在固定筒110以及凸轮筒170的前端(图中的左侧)附近。传递环180具有凸轮从动件182以及凸轮槽184。凸轮从动件182配置在传递环18的外周面侧，并向径向突出，卡合在凸轮筒170的直进槽176上。由此，在凸轮筒170围绕光轴X旋转的情况下，传递环180也一起围绕光轴X旋转。凸轮槽184被配置在传递环180的内周面，相对于光轴X既不是直角也不是平行地倾斜。
连接部191具有凸轮从动件192。凸轮从动件192被配置在连接部191的外表面，与传递环180的凸轮槽184卡合。另外，连接部191中固定设置有导杆102、104，限制围绕光轴X的旋转。
由此，在传递环180围绕光轴X旋转的情况下，连接部191向光轴X方向移动。连接部191与用于保持透镜L2的透镜架190一体结合，因此在连接部191移动的情况下，透镜L2也移动。
此外，在如上所述的驱动机构的构造中，凸轮从动件182、192优选分别配置在传递环180或者连接部191的圆周方向中导杆102的附近。由此，能够将凸轮从动件182、192所受的驱动力高效地利用于传递环180的旋转和透镜L2的移动。
变焦环130沿着固定筒110的外周面，绕光轴X转动地安装。另外，变焦环130在内周面具有引导槽132。引导槽132与光轴X方向平行地以直线状延伸。引导槽132卡合在中筒150的凸轮从动件152上。由此，在变焦环130旋转操作的情况下，中筒150也围绕光轴X旋转。
另外，在透镜镜筒100的外周面中，变焦环130的后方(图中的右方)配置有聚焦环120。聚焦环120沿着固定筒110的外周面安装成围绕光轴X自由旋转。
在聚焦环120的内侧配置有旋转量检测部121以及镜筒控制部123。旋转量检测部121检测根据来自外部的旋转操作而旋转的聚焦环120的旋转量，发送与旋转量相应的旋转量信号。镜筒控制部123接收从旋转量检测部121发送的旋转量信号。
旋转量检测部121例如能够使用与聚焦环120一起旋转的旋转角度检测器、和对旋转角度检测器的刻度进行计数的光学传感器来形成。另外，还能够使用与聚焦环120一起旋转的磁性体、和测量根据该磁性体的移动所产生的磁场变化的磁传感器来形成。此外，这些构造不过是一个例子，也可以是其它构造。
另外，透镜镜筒100在固定筒110的内侧具备移动量检测部127以及直线运动执行元件125。直线运动执行元件125驱动导杆102使其向光轴X方向移动。移动量检测部127在直线运动执行元件125使导杆102移动的情况下动作，检测导杆102相对于固定筒110的光轴X方向的移动量，将与移动量相应的移动量信号发送给镜筒控制部123。
镜筒控制部123产生根据从旋转量检测部121接收的旋转量信号进行了增减的驱动信号，并将该驱动信号提供给直线运动执行元件125。直线运动执行元件125以与所接收的驱动信号相应的驱动量进行动作，使导杆102向光轴X方向移动。此外，没有动作的直线运动执行元件125不限制导杆102的X方向移动。
这样，直线运动执行元件125直接驱动导杆102。换句话说，导杆102构成以光学系统整体对焦的目的使透镜L2移动的情况下的驱动机构的一部分。由此，不增加部件数量就能够形成导杆102的驱动机构。
另外，镜筒控制部123参照从移动量检测部127接收的移动量信号来修正所产生的驱动信号。由此，修正干扰引起的导杆102的移动量误差，使透镜L2正确地移动，能够使透镜镜筒100迅速且高精度地对焦。
移动量检测部127例如能够由与导杆102一体移动的直线刻度和对该刻度进行计数的光学传感器来形成。另外，还能够由与导杆102一起移动的磁性体、和计测因该磁性体的移动所产生的磁场变化的磁传感器来形成。但是，这些只不过是一个例子，也可以采用其他构造。
此外，在透镜镜筒100通过自动聚焦系统进行对焦的情况下，聚焦环120不进行旋转操作。在这种情况下，为了使透镜镜筒100对焦所求出的透镜L2的移动量，从摄像部200的控制部作为请求移动量信号发送给镜筒控制部。接收到请求移动量信号的镜筒控制部123产生与请求移动量相应的驱动信号，并提供给直线运动执行元件125。
图2是透镜镜筒100的截面图，表示透镜镜筒100变焦为长焦侧的状态。另外，对于与图1共通的要素标记相同的参考符号，省略重复说明。因此，下面的记载主要说明透镜镜筒100的动作。
此外，在图1中能够看到的部件的一部分，由于该部件围绕光轴X进行旋转运动而移动，从而在图2中则看不到。因而，还希望随时参照图1。
在透镜镜筒100中，变焦环130根据来自外部的旋转操作而围绕光轴X旋转的情况下，旋转驱动力通过卡合在引导槽132上的凸轮从动件152传递给中筒150。中筒150旋转时，(在图2中看不到通过旋转而移动的凸轮从动件152)从凸轮槽154向外筒161的凸轮从动件162传递驱动力。
受到驱动力的凸轮从动件162被内筒140的直进槽146引导而向光轴X方向移动。由此，结合在外筒161的前端上的透镜架160、和被透镜架160保持的透镜L1，向光轴X方向一体移动。
另外，在中筒150旋转的情况下，卡合在直进槽156上的凸轮从动件172也传递旋转驱动力(在图2中看不到通过旋转而移动的直进槽156以及凸轮从动件172)。由此，凸轮筒170沿着固定筒110的内周面围绕光轴X旋转。
在凸轮筒170旋转的情况下，向卡合在凸轮槽171上的凸轮从动件142传递驱动力。凸轮从动件142受固定筒110的直进槽111的引导，向光轴X方向移动。这样，内筒140和通过卡合环槽158与内筒140卡合的中筒150向光轴X方向移动。
另外，在凸轮筒170旋转的情况下，驱动卡合在凸轮槽173上的固定筒110的凸轮销112，使凸轮筒170自身向X方向移动。并且，在凸轮筒170旋转的情况下，通过直进槽176向传递环180的凸轮从动件182传递旋转驱动力。
被旋转驱动的传递环180从凸轮槽184向连接部191的凸轮从动件192传递驱动力。由此，连接部191被导杆102、104引导而向光轴X方向移动。由此，结合在连接部191上的透镜架190、和被透镜架190保持的透镜L2也向光轴X方向移动。
这里，在从凸轮槽184向凸轮从动件192传递驱动力的情况下，希望传递环180相对固定筒110静止，连接部191相对固定筒向光轴X方向移动。由此，传递环180相对凸轮筒170具有足以克服驱动力的反作用而限制光轴X方向的移动的摩擦。
这种摩擦，也可以依赖于凸轮筒170的内面和传递环180的外面之间的环的滑动摩擦。然而，这种摩擦对于凸轮筒170的旋转操作也是阻抗。因而，该摩擦优选是例如通过提高直进槽176和凸轮从动件182之间的滑动摩擦来生成。另外，也可以使用包括压电材料的电气机械变换元件等，设置临时提高凸轮从动件182相对于直进槽176的滑动阻抗的离合(clutch)部件。
在变焦环130进行旋转操作的情况下，透镜L1通过外筒161的移动也进行移动。另外，在透镜镜筒100的变焦动作中，其它透镜L3、L4、L5也移动，从而相互的间隔将变化。通过这些一系列的动作，透镜镜筒100延伸或者缩短，透镜L1、L2、L3、L4以及透镜L5的间隔发生变化，光学系统整体的焦点距离发生变化。
此外，其它透镜L3、L4、L5仅在透镜镜筒100变焦的情况下移动即可，因此能够任意选择使用已有的驱动机构。即，可以通过凸轮筒170以及设置在固定筒的凸轮槽和直槽引导透镜架70，80，90使之移动。还可以采用利用导杆102，104引导透镜架70，80，90的构造。
另外，在外筒161以及变焦环130之间，配置有相对固定筒100同轴安装的套筒165。套筒165从动于外筒161而进退，并对外筒161以及变焦环130之间进行密封。由此，防止尘埃向透镜镜筒100的内部侵入。
图3是说明透镜镜筒100的对焦动作的截面图，对照图2进行了描绘。对于图1以及图2共通的要素标记相同的参照符号，省略重复的说明。
聚焦环120转动而从旋转量检测部121发送旋转量信号的情况下，或者从摄像部200发送对焦所需的请求移动量信号的情况下，接收到旋转量信号或者请求移动量信号的镜筒控制部123产生驱动信号并提供给直线运动执行元件125。
由此，直线运动执行元件125使导杆102向光轴X方向移动。这里，直线运动执行元件125将足以克服凸轮筒170和传递环180之间的摩擦使传递环180移动的驱动力传递给导杆102。
在直线运动执行元件125动作从而使导杆102移动的情况下，结合在导杆102上的连接部191、与连接部191一体的透镜架190以及导杆104、被透镜架190保持的透镜L2也向X方向移动。由此，透镜镜筒100的光学系统对焦。
此时，通过凸轮槽184向连接部191的凸轮从动件192卡合的传递环180也与连接部191一起向光轴X方向移动。然而，传递环180的凸轮从动件182使凸轮筒170的直进槽176的内部向光轴X方向移动，而不向凸轮筒170传递驱动力。
由此，从传递环180也不会向凸轮筒170、内筒140、中筒150等传递驱动力。因而，除了透镜L2以外的透镜L1、L3、L4、L5不移动，透镜镜筒100的光学系统的焦点距离也不变化。
图4是表示透镜镜筒100的其它构造的截面图。透镜镜筒100除了下面说明的部分，具有与图1以及图2所示的透镜镜筒100共通的构造。对于与图1以及图2共通的要素标记相同的参照符号，省略重复的说明。
透镜镜筒100在除了插通导杆102的直线运动执行元件125之外，还具备插通导杆104的直线运动执行元件126以及移动量检测部128的点上具有固有的构造。附加的直线运动执行元件126与已有的直线运动执行元件125并行动作。即，直线运动执行元件126与直线运动执行元件125同时受镜筒控制部123控制，在直线运动执行元件125动作或停止时，同时动作或停止。
此时导杆102、104被透镜架190的上端侧和下端侧同时驱动，因此透镜L2圆滑地移动。另外，直线运动执行元件125、126同时动作，分别驱动导杆102、104。由此，用于保持透镜L2的透镜架190被图中的上下两端同时驱动从而圆滑地移动。
在直线运动执行元件125、126没有动作的情况下，不妨碍导杆102、104向光轴X方向移动。由此，在变焦环130进行旋转操作、中筒150、凸轮筒170以及传递环180旋转的情况下，根据从凸轮槽184向凸轮从动件192传递的驱动力，连接部191、透镜架190以及透镜L2一起向光轴X方向移动。
此外，在上述的例子中，说明了一对直线运动执行元件125、126同时动作或者停止的情况。然而，通过使一对直线运动执行元件125、126单独地动作，还能够改变透镜架190以及透镜L2相对于光轴X的倾斜度。由此，还能够使用直线运动执行元件125、126来补偿透镜L2倾斜度所引起的光学系统的特性。
图5是示意性地表示具备透镜镜筒100的照相机系统300的构造的图。此外，以避免附图记载变得复杂为目的，在图5中简要记载透镜镜筒100。然而，图5中的透镜镜筒100具有例如与图1至图3所示的透镜镜筒100相同的构造。因此，对于共通的结构要素标记相同的参照符号，省略重复的说明。
照相机系统300包括透镜镜筒100以及摄像部200。透镜镜筒100可自由装卸地安装在摄像部200的支架部260上。
安装在照相机系统300上的透镜镜筒100通过未图示的连接端子，还电结合在摄像部200。由此，从摄像部200向透镜镜筒100提供电力。另外，也从透镜镜筒100侧向摄像部200侧发送信号。
摄像部200收容包括主镜240、五棱镜270、目镜光学系统290的光学系统、和主控制部250。主镜240在倾斜于通过透镜镜筒100的光学系统入射的入射光的光路上而配置的待机位置、和避开入射光而上升的摄影位置(图中用虚线表示)之间移动。
处于待机位置的主镜240将入射光的大半导入到配置于上方的聚焦屏272。聚焦屏272配置在透镜镜筒100的光学系统对焦的情况下成像的位置上，使该像可视化。
成像在聚焦屏272上的图像，通过五棱镜270可以从目镜光学系统290观察到。由此，从目镜光学系统290能够以正像观看聚焦屏272上的影像。
在五棱镜270以及目镜光学系统290之间配置有半透半反镜292。半透半反镜292使形成在取景LCD294上的显示图像重叠在聚焦屏272的影像上。由此，在目镜光学系统290的出射端能够同时看到聚焦屏272的影像和取景LCD294的影像。另外，在取景LCD294上显示照相机系统300的摄影条件、设定条件等信息。
另外，五棱镜270的出射光的一部分被导入到测光部280。测光部280测量入射光的强度及其分布等，在决定摄影条件的情况下参照测定结果。
另一方面，在相对于入射光的入射面的主镜240的内面上配置有副镜242。副镜242将透过主镜240的入射光的一部分导入到配置于下方的焦点检测装置230。由此，在主镜240处于待机位置的情况下，焦点检测装置230检测光学系统的焦点调整状态。另外，主镜240向摄影位置移动的时候，副镜242也从光路退避。
在相对于来自透镜镜筒100的入射光的主镜240的后方，沿着光轴配置有快门220、滤光器212以及摄像元件210。在快门220被放开的情况下，在之前主镜240移动到摄像位置，因此入射光直线输入到摄像元件210。这样，入射光形成的图像在摄像元件210中转换成电信号。
另外，摄像部200在相对透镜镜筒100的背面具备面对外部的主LCD296。主LCD296除了显示对摄像部200的各种设定信息之外，在主镜240移动到摄像位置的情况下还显示形成在摄像元件210上的图像。
主控制部250总体控制如上所述的各种动作。另外，参照摄像部200侧的焦点检测装置230检测出的离被摄体的距离信息，能够形成驱动透镜镜筒100的自动对焦机构。并且，焦点检测装置230参照透镜镜筒100的动作量还能够形成对焦辅助(focus aid)机构。
并且，主控制部250与透镜镜筒100的微处理器交换信息，还控制光圈装置222的开闭等。并且，主控制部250还对曝光的自动化、情景模式(scene mode)的执行、包围曝光摄影(bracket image capturing)的执行等作出贡献。
以上，用实施方式说明了本发明，不过，本发明的技术的范围不受上述的实施方式记载的范围的限定。本领域技术人员明白，可对上述实施方式实施多种多样的变更或改良，并且根据本申请的权利要求的记载可明确，实施上述变更和改良后的方式也包含在本发明的技术范围内。
需要注意的是，权利要求的范围、说明书、和附图中表示的装置、系统、程序、和在方法中的动作、次序、步骤，和阶段等的各处理的执行顺序，只要没有特别注明「比…先」、「在…之前」等，或者只要不是后边的处理必须使用前面的处理的输出，就可以以任意的顺序实施。有关权利要求的范围、说明书和附图中的动作流程，为了说明上的方便，使用了「首先」、「其次」等字样加以说明，但即使这样也不是意味着以这个顺序实施是必须的条件。