專利名稱：透鏡鏡筒和攝像設備的制作方法
對相關專利申請的交叉引用這種透鏡鏡筒被設計成使得針對某個被攝對象的拍攝光學系統(tǒng)的焦 點位置(后焦點位置或聚焦位置)可以變成預定設計值(換言之，拍攝光學系 統(tǒng)形成的被攝對象圖像的像平面的位置可以變成預定設計值)。然而，在 實際制造的透鏡鏡筒中，存在在制造構成拍攝光學系統(tǒng)的透鏡或透鏡固定 機械部件時產生的制造誤差，或在裝配透鏡和機械部件時產生的裝配誤 差。因此，上述焦點位置表現(xiàn)出以設計值為中心的變化。圖3是圖解透鏡鏡筒16的結構的輪廓的說明性視圖； [20圖4是從前方觀看第二鏡筒50的透視21圖5是圖解后焦點調整透鏡組40、第二鏡筒50和后焦點調整機構54 的透視圖；控制器40由根據(jù)操作開關26或快門掩組22的操作控制圖像處理器 34、顯示處理器36和驅動器38的CPU等等組成。后焦點調整透鏡組40構成拍攝光學系統(tǒng)14的一部分。在后焦點調整 透鏡組40的沿拍攝光學系統(tǒng)14的光軸L方向的位置被后焦點調整M 54(圖5)調整之后，后焦點調整透鏡組40被不可移動地固定。在環(huán)板5004內部，提供開口 5006以形成拍攝光學系統(tǒng)14的光路。如果假定后焦點調整透鏡組的可移動范圍是從-T到T，后焦點調整 透鏡組的焦點靈敏度(縱向放大倍率)是p，并且聚焦透鏡組的焦點靈敏度 是pf,則可以粗略地估計焦點波動的最大可補償范圍是士(T x p/pf)。假定以光學設計值PO為中心的范圍N=0是可以通過移動聚焦透鏡 組進行焦點調整的范圍，則有必要通過執(zhí)行后焦點調整，使沿光軸方向前 后偏離處于中心的范圍N一的范圍(N二2， -1， 1, 2)的變化回到以光學i殳 計值PO為中心的范圍N=0。根據(jù)拍攝光學系統(tǒng)的結構，隨著范圍N與攝像平面30A更加隔開， 范圍N的大小可以相反地逐漸變小。
[105換言之，當透鏡嚙合構件58所嚙合的鏡筒嚙合構件56'的鄰接嚙合表 面5602'的高度差Ah被設置成一樣時，對應于每個Ah的后焦點可調范圍 的大小不會一樣。
[106因此，如圖9B中的箭頭所示，有必要將聚焦透鏡組的焦點調整范圍 設置成對應于變化最大的范圍N=2的大小。
[107即，當后焦點調整通it^目同大小的Ah執(zhí)行時，像在當前比較例子中 那樣，如圖9B的箭頭所示，可以降低對應于范圍N=-2， -1， l和2的拍 攝光學系統(tǒng)的焦點位置的變化。然而，最終焦點波動的范圍會取決于最大 后焦點可調范圍。
[1081換言之，如圖9B所示，通過范圍N=2中的后焦點可調范圍調節(jié)最終 焦點波動的范圍，另一方面，在范圍N;2中，后聚焦可調范圍變小。
[109因此，為了使聚焦透鏡通過其焦點調整來吸收對應于范圍N=2的后 焦點可調范圍和范圍N=-2的后焦點可調范圍之間的差的拍攝光學系統(tǒng)的 焦點位置變化，沿光軸方向的聚焦透鏡組的充分移動范圍變得有必要得到 保證。因此，出現(xiàn)上述差變成作為后焦點可調范圍的無用可調范圍的不使_ 之處。
[110另一方面，如圖7的符號B所示，即4吏相對后焦點調整透鏡組的位 置X的變化存在后焦點調整透鏡組的焦點靈敏度p的某種程度的變化量 (波動量)，當拍攝光學系統(tǒng)的焦點位置的變化范圍不是那么大時，以及當 可以執(zhí)行后焦點調整而無需明顯移動后焦點調整透鏡組的位置時，后焦點 調整透鏡組的少量位移^L夠的。
[111因此，在這種情況下，即使最終焦點波動的范圍取決于最大后焦點可
調范圍，可以忽視上面參考圖9B說明的不便之處。
[112因此，為了得到后焦點調整的效率的提高，本發(fā)明的一個實施例的目 的S一抑制后焦點可調范圍的無用性，如圖7的符號C所示，當后焦點調 整透鏡組的焦點靈敏度p的變化量(波動量)相對后焦點調整透鏡組的位置 X的變化較大時，以及當拍攝光學系統(tǒng)的焦點位置的變化相對較大時，可 產生這種無用性。
[113接著，說明本實施例的操作效果。
[114在本實施例的透鏡鏡筒16中，如圖6A所示，形成后焦點調整機構 54的鏡筒嚙合構件56的復數(shù)個嚙合表面5602,使得鄰接嚙合表面5602 的高度差Ah可以沿圓周方向之一增加或降低。通過這個方案，高度差Ah 被設置為使得即使在將后焦點調整透鏡組40移動任何一個高度差Ah(即， 任何一對鄰接嚙合表面5602的高度差Ah)時，后焦點調整量仍然幾乎相 同。
[115因此，可以通過逐個改變后焦點調整機構54的透鏡嚙合構件58所嚙 合的鏡筒嚙合構件56的嚙合表面5602,使要調整的后焦點可調范圍相同。 在與圖8B所示的情況相同的方式中，當沿光軸L的方向以對應于范圍N 的距離為單位調整后焦點調整透鏡組40時，如圖8B所示，可以使在光 軸方向前后偏離中心范圍N-0的范圍(N二2， -1， 1, 2)的變化回到以光學 設計值PO為中心的范圍N=0。這個事實導致的優(yōu)點在于適當和有效地執(zhí) 行后焦點調整，并且抑制后焦點可調范圍的無用性。
[116由于聚焦透鏡組44的移動范圍因抑制后焦點可調范圍的無用性而可 以縮減，所以這個事實還導致這樣的優(yōu)點通過增加構成拍攝光學系統(tǒng) 14的透鏡組的折射系數(shù)，得到拍攝光學系統(tǒng)14和透鏡鏡筒16的小型化。
[117由于后焦點調整透鏡組40沿光軸L的方向的移動造成焦點靈敏度p 改變，所以，調整拍攝光學系統(tǒng)的焦點位置的變化所需的后焦點可調范圍 才艮據(jù)在光軸方向上的位置而變化。
[118當后焦點調整透鏡組的嚙合表面在光軸方向上的參考位置在光學設 計中被確定并且被定義成設計位置時，由于在比較例子中如

圖10所示將 鏡筒嚙合構件56'的鄰接嚙合表面5602'的高度差Ah設置成相同，所以如 圖9B所示，比較例子遇到以光學設計值PO為中心的每個后焦點可調范 圍的寬度(變化寬度)變得非對稱的不便之處。
[119另一方面，根據(jù)本實施例，如圖10所示，通過形成嚙合表面5602 使得鏡筒嚙合構件56的鄰接嚙合表面5602的高度差Ah可以沿圓周方向 之一增加或降低，并且喻合表面5602間的高度差Ah可以相對作為中心 的設計位置沿光軸L的方向變得非對稱，如圖6B所示，可以在光軸方向 上作為中心的光學設計值PO的附近使后焦點可調范圍的寬度對稱。這 里，通過沿光軸方向在光學^L計中確定的嚙合表面5602的位置來限定既 不包含加工誤差也不包含裝配誤差的設計位置(換言之，通過嚙合表面 5602在光軸L的方向上的位置限定既不包含加工誤差又不包含裝配誤差 的設計位置，其中在拍攝光學系統(tǒng)14的焦點位置應與沿光軸方向在光學 設計中確定的焦點位置一致的狀態(tài)下，透鏡嚙合構件58應與所述喑合表 面5602嚙合)。
[120在本實施例中，構造所謂的負正正光學系統(tǒng)，其中后焦點調整透鏡組 40具有負屈光力，中間透鏡組42具有正屈光力，聚焦透鏡組44具有正 屈光力，聚焦透鏡組44執(zhí)行聚焦并且后焦點調整透鏡組40執(zhí)行后焦點調 整。
[121由于負正正光學系統(tǒng)具有聚焦組的低焦點靈潮:度，所以有必要保證聚 焦組的可調范圍的大跨度以補償加工誤差或裝配誤差。然而，這里的負正 正光學系統(tǒng)具有由本發(fā)明提出的后焦點調整透鏡組，并且聚焦組的可移動
范圍可以通過使光軸方向上的可調范圍的跨度Ah可變來降低。因此，這 里的負正正光學系統(tǒng)可以執(zhí)行最有效的補償以達到小型化。
[122在本實施例中，說明了將拍攝光學系統(tǒng)14的透鏡組中的后焦點調整 透鏡組40布置在沿光軸L方向最接近被攝對象的位置的情況。然而，可 以將后焦點調整透鏡組40布置在沿光軸L方向的任意位置。
[123然而，當像在本實施例中那樣將后焦點調整透鏡組40布置在最接近 被攝對象的位置時，與將后焦點調整透鏡組40布置在構成拍攝光學系統(tǒng) 14的復數(shù)個透鏡組的中間位置相比，可以簡化后焦點調整機構54并且可 以方便和簡單地執(zhí)行后焦點調整工作。
124在本實施例中，說明了拍攝光學系統(tǒng)14包含三個透鏡組后焦點調 整透鏡組40、中間透鏡組42和聚焦透鏡組44的情況。然而，拍攝光學 系統(tǒng)14的透鏡組可以被任意構造。
[125在本實施例中，盡管將數(shù)碼相機圖解為攝像設備，但顯然本發(fā)明適用 于例如^HI^和電視攝H^的各種攝像設備。 [126本領域的技術人員應當理解，根據(jù)設計需求和其它因素，可以進行各 種修改，組合，子組合和變化，只要它們在所附權利要求書或其等同表述 的范圍內。
權利要求
1.一種透鏡鏡筒，包括拍攝光學系統(tǒng)，其被包含在鏡筒中，該拍攝光學系統(tǒng)能夠將被攝對象圖像引導到圖像傳感器；后焦點調整透鏡組，其構成拍攝光學系統(tǒng)的一部分，并且能夠在沿拍攝光學系統(tǒng)的光軸方向調整后焦點調整透鏡組的位置之后被不可移動地固定；和后焦點調整機構，其能夠沿后焦點調整透鏡組的光軸方向調整后焦點調整透鏡組的位置，其中，后焦點調整機構包含鏡筒嚙合構件，其具有以光軸為中心沿圓周方向布置在鏡筒中的復數(shù)個嚙合表面，復數(shù)個嚙合表面的每個在與光軸平行的方向上具有不同高度，和透鏡嚙合構件，其被布置在支撐后焦點調整透鏡組的透鏡支架中，該透鏡嚙合構件能夠有選擇地與嚙合表面嚙合，其中，通過改變透鏡嚙合構件所嚙合的嚙合表面，調整后焦點調整透鏡組在光軸方向上的位置，并且其中，鄰接嚙合表面被形成為具有沿圓周方向增加的高度差和降低的高度差之一。
2. 如權利要求1所述的透鏡鏡筒，其中，作為通過將透鏡嚙合構件所嚙合的嚙合表面改變到鄰接嚙合表 面從而將后焦點調整透鏡組移動鄰接嚙合表面的高度差的結果，后焦點調 整量由在拍攝光學系統(tǒng)中形成的像平面沿光軸方向移動的移動量來限定，并且其中，所述高度差被設置為使得在后焦點調整透鏡組被移動任何一對 鄰接嚙合表面的高度差時，后焦點調整量變得基;M目同。
3. 如權利要求1所述的透鏡鏡筒，其中，后焦點調整透鏡組的焦點靈朝:度由比值L2/L1限定，其中L1 是后焦點調整透鏡組沿光軸方向移動的移動量，并且L2是在拍攝光學系 統(tǒng)中形成的l象平面沿光軸方向移動的移動量，并且 其中，當后焦點調整透鏡組沿光軸方向從一端移動到另一端時，焦點 靈敏度表現(xiàn)出增加的變化和降低的變化之一。
4. 如權利要求1所述的透鏡鏡筒，其中，嚙合表面的設計位置由嚙合表面在光軸上的位置限定，嚙合表 面的位置根據(jù)排除加工誤差和裝配誤差的光學設計來確定，并且其中，鄰接嚙合表面被形成為具有在光軸方向關于設計位置非對稱的 高度差。
5. 如權利要求1所述的透鏡鏡筒，其中，后焦點調整透鏡組被布置在 拍攝光學系統(tǒng)中最接近被攝對象的位置。
6. 如權利要求1所述的透鏡鏡筒，其中，所述拍攝光學系統(tǒng)具有布置在后焦點調整透鏡組和圖像傳感器之間并且在光軸方向上可移 動的聚焦透鏡組。
7. 如權利要求1所述的透鏡鏡筒，其中，所述拍攝光學系統(tǒng)具有布置在后焦點調整透鏡組和圖像傳感器之間的中間透鏡組；和布置在中間透鏡組和圖像傳感器之間并且在光軸方向上可移動的聚 焦透鏡組。
8. 如權利要求7所述的透鏡鏡筒，其中，所述后焦點調整透鏡組被布置在拍攝光學系統(tǒng)中最接近被攝對 象的位置。
9. 如權利要求7所述的透鏡鏡筒， 其中，后焦點調整透鏡組具有負屈光力， 其中，中間透鏡組具有正屈光力，并且 其中，聚焦透鏡組具有正屈光力。
10. —種攝像i殳備，包括 透鏡鏡筒,其中，所述透鏡鏡筒包含拍攝光學系統(tǒng)，其被包含在鏡筒中，該拍攝光學系統(tǒng)能夠將被攝對象圖像引導到圖像傳感器；后焦點調整透鏡組，其構成拍攝光學系統(tǒng)的一部分，并且能夠在 沿拍攝光學系統(tǒng)的光軸方向調整后焦點調整透鏡組的位置之后被不可移動地固定；和后焦點調整機構，其能夠沿后焦點調整透鏡組的光軸方向調整后 焦點調整透鏡組的位置，其中，后焦點調整機構包含鏡筒嚙合構件，其具有以光軸為中心沿圓周方向布置在鏡筒 中的復數(shù)個嚙合表面，復數(shù)個嚙合表面的每個在與光軸平行的方向上具有 不同高度，和透鏡嚙合構件，其被布置在支撐后焦點調整透鏡組的透鏡支 架中，該透鏡嚙合構件能夠有選擇地與嚙合表面嚙合，其中，通過改變透鏡嚙合構件所嚙合的嚙合表面，調整后焦點調 整透鏡組在光軸方向上的位置，并且其中，鄰接嚙合表面被形成為具有沿圓周方向增加的高度差和降 低的高度差之一。
全文摘要
透鏡鏡筒和攝像設備。透鏡鏡筒包含拍攝光學系統(tǒng)，在鏡筒中且能將對象圖像引到圖像傳感器；后焦點調整透鏡組，構成部分該光學系統(tǒng)，且能在沿光學系統(tǒng)光軸方向調整該透鏡組的位置后被固定不動地固定；該調整機構能沿光軸方向調整該透鏡組的位置。該調整機構包含鏡筒嚙合構件，具有在鏡筒中沿以光軸為中心的圓周方向排列的多個嚙合表面，每個嚙合表面在與光軸平行的方向上具有不同高度，和排列在支撐該透鏡組的透鏡支架框架中的透鏡嚙合構件，該構件能有選擇地與嚙合表面嚙合。該透鏡組通過改變與該構件嚙合的嚙合表面沿光軸方向調整位置。該調整機構的鄰接嚙合表面被形成為具有在高度上提高差異和沿圓周方向在高度上降低差異中的一個。
文檔編號G02B7/04GK101369043SQ20081014626
公開日2009年2月18日 申請日期2008年8月14日 優(yōu)先權日2007年8月17日
發(fā)明者黑田大介 申請人:索尼株式會社