透鏡筒的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種成像裝置的透鏡筒，更具體而言，涉及一種用于移動(驅動)在拍攝光學系統的光軸方向上構成拍攝光學系統的透鏡組的驅動機構。
【背景技術】
[0002]在拍攝光學系統的設置有至少一個透鏡組的透鏡筒(所述透鏡組在拍攝光學系統的光軸方向上移動以進行變焦操作和/或聚焦操作)中，已經采用了很多應對措施以便即使在透鏡組的驅動(移動)期間發生某種機械或控制誤差的情況下也能夠防止透鏡組和用于透鏡組的驅動機構的損壞和/或破損。
[0003]在設置有第一驅動系統和第二驅動系統的透鏡筒中，此類應對措施的一個已知的示例是這樣一種布置，其防止由通過第一和第二驅動系統驅動的透鏡組(和/或其透鏡支撐框架)之間的干擾而造成的過載，所述第一驅動系統通過凸輪機構(其設置有通過電動機旋轉地驅動的凸輪環)控制透鏡支撐框架的位置，所述第二驅動系統通過進給螺桿和螺母(其通過另一個電動機旋轉地驅動)控制另一個透鏡支撐框架的位置。
[0004]第一驅動系統通常用于在變焦透鏡系統筒中驅動(移動)透鏡組以進行變焦操作，并且基于旋轉地驅動凸輪環，透鏡支撐框架根據凸輪槽的輪廓在光軸方向上移動(前進和收縮)，所述變焦透鏡系統筒在透鏡支撐框架(或支撐透鏡支撐框架的構件)上設置有凸輪從動件，所述透鏡支撐框架與形成在凸輪環的邊緣表面的凸輪槽(除了內凹外形的凸輪槽，還包括導槽(lead groove)等)接合。
[0005]第二驅動系統通常用于驅動(移動)聚焦透鏡組，并且包括進給螺桿，所述進給螺桿形成在電動機的旋轉軸上并且沿光軸方向延伸，并且在光軸方向上可移動地得以引導的(聚焦透鏡組的)透鏡支撐框架偏置，以便接觸與進給螺桿螺旋接合的螺母。通過沿著進給螺桿的螺紋的向前/向后移動螺母，螺母在對抗偏置力的方向上按壓并移動透鏡支撐框架，并且透鏡支撐框架通過偏置力在另一個方向上跟隨螺母。
[0006]如果采取應對措施以使第一驅動系統的透鏡組的操作(移動)范圍和第二驅動系統的透鏡組的操作(移動)范圍不相互重疊，則即使在第二驅動系統中發生螺母的意外失控移動，由第一和第二驅動系統分別驅動的透鏡組(以及其透鏡支撐框架)也不彼此相互干擾。然而，在該布置中存在這樣的問題，透鏡筒尺寸(特別是光軸方向的長度)增加以便獲得用于每個透鏡組的大量的移動空間；因此，該布置尤其不適應于在全收縮狀態下收縮(其長度縮短)以便安置在相機機身中的透鏡筒。此外，存在從光學設計的角度的許多實例，第一和第二驅動系統的透鏡組移動范圍不能夠關于光軸方向完全彼此排除(也即，不能使其不同以便彼此不重疊)。
[0007]因此，在透鏡筒(其中在第一和第二驅動系統之間的透鏡組的移動范圍部分地彼此重疊)中，配置透鏡筒同時關注這樣事實:在第二驅動系統中，透鏡支撐框架的移動不機械地限制在遠離螺母的方向(對抗偏置力的方向)上，從而透鏡支撐框架可以在發生操作故障等的情況下在遠離螺母的方向上避開。換言之，由第一驅動系統所驅動(移動)的透鏡支撐框架(指定為第一透鏡支撐框架)設置在由第二驅動系統所驅動(移動)的透鏡支撐框架(指定為第二透鏡支撐框架)的偏置方向側面上的位置處，在第一和第二透鏡支撐框架彼此接觸的情況下，由第一透鏡支撐框架在對抗偏置力的方向上推動第二透鏡支撐框架。由于在該方向(對抗偏置力)上的第二透鏡支撐框架的移動不受螺母的限制，因此可以避免在第一驅動系統和第二驅動系統上施加過度的負荷。特別地，一種布置是本領域已知的，其中第二透鏡支撐框架設置在光軸方向上的最后位置(最靠近圖像側)處，并且在光軸方向上向前偏置(朝向目標側)，從而第二透鏡支撐框架與螺母接觸并且第一透鏡支撐框架設置在第二透鏡支撐框架前面(在目標側)。在該布置中，在透鏡筒安置操作(透鏡筒收縮操作)期間，在第二透鏡支撐框架在其應當移動時不相應地通過螺母在光軸方向上向后移動的情況下，進行透鏡筒安置操作而在光軸方向上向后移動的第一透鏡支撐框架推動第二透鏡支撐框架，從而第一和第二透鏡支撐框架兩者均在光軸方向上向后移動。此外，在第二透鏡支撐框架以失控的方式在光軸方向上向前移動而使螺母超出其受限制的移動量的情況下，第二透鏡支撐框架的移動通過第二透鏡支撐框架與第一透鏡支撐框架接觸而受到限制，從而之后僅允許螺母向前移動，而在第一和第二透鏡支撐框架上沒有經受過度的負荷。
[0008]在日本未審查專利出版物第2007-248642和2010-191442號中公開了相關技術的示例。
[0009]在上述布置中，其中由凸輪機構驅動的第一透鏡支撐框架設置在由進給螺桿和螺母驅動的第二透鏡支撐框架的偏置方向側(從而透鏡支撐框架和螺母在發生操作故障等的情況下在光軸方向上彼此遠離)的位置處，該布置在第二透鏡支撐框架的偏置方向側上的位置的背面不存在其他干擾構件的情況下是有效的。然而，存在這樣的需求，實現變焦透鏡系統的更高的變焦比例和改進的光學性能而沒有此類限制，其中需要由凸輪機構驅動的第一透鏡支撐框架也設置在相對于偏置方向側的由進給螺桿和螺母驅動的第二透鏡支撐框架的背面。
【發明內容】
[0010]為了滿足上述要求，本發明提供了一種透鏡筒，所述透鏡筒包括使用凸輪機構的第一驅動系統(第一驅動機構)以及使用進給螺桿和螺母的第二驅動系統(第二驅動機構)，其中在分別由第一和第二驅動系統驅動的第一和第二透鏡組的布置(位置)中的自由度增加；并且防止第一和第二驅動系統在發生操作故障等的情況下在其上出現過載。
[0011]根據實施方案，提供了一種透鏡筒，包括第一驅動機構，其按照形成在凸輪環的邊緣表面上的凸輪槽的輪廓而旋轉凸輪驅動透鏡框架的凸輪環，所述凸輪環被支撐在固定筒中以改變相對于光軸方向的位置，所述凸輪驅動透鏡框架保持構成拍攝光學系統的部分的透鏡組；以及第二驅動機構，其螺旋接合螺母與在光軸方向上延伸的進給螺桿，在相對于光軸方向的偏置方向上偏置螺母驅動透鏡框架以鄰接所述螺母，所述螺母驅動透鏡框架保持與所述透鏡組不同的其他透鏡組，并且所述第二驅動機構通過經由旋轉所述進給螺桿而在光軸方向上移動所述螺母來改變所述螺母驅動透鏡框架相對于光軸方向的位置。所述螺母驅動透鏡框架和所述凸輪驅動透鏡框架布置成使得所述凸輪驅動透鏡框架位于鄰近所述螺母驅動透鏡框架處，在相對于偏置方向在所述螺母驅動透鏡框架的背面上，并且其中所述螺母驅動透鏡框架和所述凸輪驅動透鏡框架的驅動范圍在光軸方向上部分地彼此重疊。所述第一驅動機構包括凸輪驅動構件，其從所述凸輪驅動透鏡框架形成為單獨構件，所述凸輪驅動構件在光軸方向上得以線性引導并且設置有凸輪從動件，所述凸輪從動件與所述凸輪環的所述凸輪槽接合；以及偏置構件，其在光軸方向上在朝向所述螺母驅動透鏡框架并且以緊密接近所述螺母驅動透鏡框架的方向上偏置所述凸輪驅動透鏡框架，從而使得所述凸輪驅動透鏡框架鄰接所述凸輪驅動構件，以便所述凸輪驅動透鏡框架在光軸方向上與所述凸輪驅動構件一起移動。
[0012]根據該構造，在使用彼此干擾的凸輪驅動透鏡框架和螺母驅動透鏡框架執行驅動操作的情況下，由于可以通過釋放在凸輪驅動透鏡框架和凸輪驅動構件之間的接觸狀態而由第一驅動機構吸收負載，因此能夠在相對于偏置方向側的螺母驅動透鏡框架的背面上的位置處設置凸輪驅動透鏡框架，從而凸輪驅動透鏡框架和螺母驅動透鏡框架的操作(移動)范圍相對于光軸方向相互重疊。
[0013]合乎希望的是，所述凸輪槽形成在所述凸輪環的內邊緣表面上，并且被限制相對于所述固定筒旋轉的內部環在所述凸輪環內部得以支撐。所述凸輪驅動構件滑動安裝在形成在所述內部環的外邊緣表面上的底部線性引導槽中，以使所述凸輪驅動構件的凸輪從動件相對于所述內部環的外邊緣表面徑向向外突出。因此，可以以簡單且節省空間的方式配置第一驅動機構。更具體而言，所述凸輪驅動構件可以包括:長且薄的板形引導鍵槽部分(guide key part)，其在光軸方向上延長并且滑動安裝到所述內部環的線性引導槽中；以及豎立部分，其形成在相對于光軸方向的所述引導鍵槽部分的端部，并且在正交于光軸的方向上延伸。所述凸輪驅動透鏡框架通過所述偏置構件的偏置力而鄰接所述豎立部分。
[0014]合乎希望的是，所述透鏡筒包括輔助引導桿，其位于所述凸輪環的外側并且固定到所述固定筒，所述輔助引導桿的中心縱軸在光軸方向上延伸，并且合乎希望的是，所述凸輪驅動構件的豎立部分設置有引導部分，其通過所述輔助引導桿在光軸方向上滑動地得以支撐。因此，可以防止凸輪驅動構件彎曲并且可以實現實現高精度的驅動操作。
[0015]合乎希望的是，所述凸輪驅動透鏡框架包括至少一個臂，其從保持所述透鏡組的透鏡保持部分在以光軸為中心的外部徑向方向上延伸；并且合乎希望的是，引導部分形成在臂的外端部上，在透鏡框架引導桿上，在光軸方向上延伸的其中心縱軸，所述引導部分在光軸方向上得以滑動地支撐，所述透鏡框架引導桿固定到所述固定筒。所述臂通過所述偏置構件的偏置力而鄰接所述凸輪驅動構件的豎立部分。在使用此種凸輪驅動透鏡框架的情況下，合乎希望的是，所述偏置構件包括扭力彈簧，其一端部和另一端部分別接合所述固定筒和所述凸輪驅動透鏡框架，其中所述扭力彈簧在光軸方向上延伸并收縮。
[0016]雖然可以應用本發明而不管凸輪驅動透鏡框架和螺母驅動透鏡框架相對于光軸方向的向前/向后位置關系，但由凸輪驅動透鏡框架保持的透鏡組可以設置在由螺母驅動透鏡框架保持的透鏡組的相對于光軸方向的圖像側。此外，合乎希望的是，由所述凸輪驅動透鏡框架保持的透鏡組設置成接近所述拍攝光學系統的圖像側，并且合乎希望的是，由所述螺母驅動透鏡框架保持的透鏡組設置成鄰近于設置成接近圖像側的透鏡組，并且在設置成接近圖像側的透鏡組的目標側上。
[0017]合乎希望的是，所述第二驅動機構通過步進電動機旋轉所述進給螺桿，所述步進電動機安裝到所述固定筒上。
[0018]合乎希望的是，所述拍攝光學系統包括變焦光學系統，所述凸輪驅動透鏡框架以及所述螺母驅動透鏡框架在變焦操作期間分別在光軸方向上移動，并且合乎希望的是，所述螺母驅動透鏡框架在目標上的聚焦操作期間在光軸方向上獨自移動。
[0019]所述透鏡筒進一步設置有第二凸輪驅動透鏡框架，其保持構成所述拍攝光學系統的部分的另一個透鏡組，并且被控制成通過另一個凸輪槽在光軸方向上移動，所述另一個凸輪槽不同于用于驅動所述凸輪驅動透鏡框架的凸輪槽。在準備拍攝狀態下，所述凸輪驅動透鏡框架和所述第二凸輪驅動透鏡框架相對于光軸方向分別位于所述螺母驅動透鏡框架的兩側。在螺母驅動透鏡框架和第二凸輪驅動透鏡框架之間發生干擾的情況下，可以通過螺母和螺母驅動透鏡框架在光軸方向上彼此移動遠離而吸收負載。
[0020]合乎希望的是，所述透鏡筒包括第二凸輪環，其是來自所述凸輪環的單獨構件并且與所述凸輪環一起旋轉，其中驅動所述第二凸輪