專利名稱：透鏡裝置和攝像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及透鏡裝置(例如變焦透鏡)，以及具有這種透鏡裝置的攝像裝置，例如數(shù)碼照相機(jī)和攝像機(jī)。
背景技術(shù)：
常規(guī)的攝像裝置例如數(shù)碼照相機(jī)和攝像機(jī)是公知的，可更換的后焦點(diǎn)變焦透鏡可安裝在這樣的裝置上，或者將后焦點(diǎn)變焦透鏡整體配置在這樣的裝置上。后焦點(diǎn)變焦透鏡(或內(nèi)焦點(diǎn)變焦透鏡)包括放大倍率可變的透鏡，和置于比放大倍率可變的透鏡更靠近圖像平面的位置的聚焦透鏡。聚焦透鏡校正(或補(bǔ)償)由于放大倍率可變的透鏡的運(yùn)動(dòng)而造成的圖像平面的位移，并進(jìn)行聚焦。
上述后焦點(diǎn)變焦透鏡通常是由前透鏡單元(或第一透鏡單元)、用于改變放大倍率的變化器(variator)透鏡單元(或第二透鏡單元)、無焦點(diǎn)透鏡單元(或第三透鏡單元)和具有補(bǔ)償功能的聚焦透鏡單元(或第四透鏡單元)構(gòu)成，這些透鏡單元按照從目標(biāo)側(cè)到圖像側(cè)的順序設(shè)置。
在具有這樣后焦點(diǎn)變焦透鏡的透鏡裝置中，聚焦透鏡單元、無焦點(diǎn)透鏡單元、光闌(stop)單元和變化器透鏡單元以此順序組裝在后鏡筒上，后鏡筒是基本部件，其上安裝有圖像拾取部件例如CCD傳感器。最終，前透鏡單元組裝到后鏡筒上。
圖5表示出這種常規(guī)后焦點(diǎn)變焦透鏡的一個(gè)實(shí)例。在圖5中，61代表第一透鏡單元，62代表第二透鏡單元，63代表第三透鏡單元，64代表第四透鏡單元。
第一透鏡單元61、第二透鏡單元62、第三透鏡單元63和第四透鏡單元64分別由第一透鏡保持部件65-1、第二透鏡保持部件65-2、第三透鏡保持部件623和第四透鏡保持部件627保持著。
第二透鏡單元62隨著第二透鏡保持部件65-2的移動(dòng)而移動(dòng)，后者由配置在固定透鏡筒610上的直進(jìn)鍵611引導(dǎo)。第四透鏡單元64隨著第四透鏡保持部件627的移動(dòng)而移動(dòng)，后者由配置在固定透鏡筒610上的直進(jìn)鍵625引導(dǎo)。
第一透鏡保持部件65-1和第三透鏡保持部件623，由固定透鏡筒610保持著。
在日本待公開專利申請H7-120663中公開的變焦透鏡裝置中，第一透鏡單元和第二透鏡單元單元化的第一透鏡筒單元以及第三透鏡單元和第四透鏡單元單元化的第二透鏡筒單元，彼此組裝起來，以便容易對透鏡裝置進(jìn)行組裝和光學(xué)調(diào)節(jié)。
然而，在圖5所示的常規(guī)變焦透鏡裝置中，引導(dǎo)保持第二和第四透鏡單元的透鏡保持部件直行的直進(jìn)鍵，配置在保持第一和第三透鏡單元的固定透鏡筒上。因此，難以使每個(gè)透鏡單元與其它透鏡單元分開單獨(dú)進(jìn)行光學(xué)調(diào)節(jié)(例如，相對于光軸進(jìn)行傾斜和偏心調(diào)節(jié))。
此外，由于保持第一到第四透鏡單元的固定透鏡筒在光軸方向上具有較長的長度，因此將第三和第四透鏡單元安裝到固定透鏡筒內(nèi)就需要額外的努力，并且維修起來困難。
而且，在日本待公開專利申請H7-120663中公開的變焦透鏡裝置中，由于透鏡筒單元是由兩個(gè)透鏡單元構(gòu)成的，因此難以使每個(gè)透鏡單元與另一個(gè)透鏡單元分開單獨(dú)進(jìn)行光學(xué)調(diào)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是，提供這樣一種透鏡裝置和具有這種透鏡裝置的攝像裝置即，這種裝置允許每個(gè)透鏡單元與其它透鏡單元分開單獨(dú)進(jìn)行光學(xué)調(diào)節(jié)，并容易進(jìn)行組裝和維修。
作為本發(fā)明一個(gè)方面的透鏡裝置包括多個(gè)透鏡單元，這些透鏡單元構(gòu)成形成目標(biāo)圖像的成像光學(xué)系統(tǒng)；以及分別保持多個(gè)透鏡單元的多個(gè)透鏡保持部件。使每個(gè)透鏡單元和保持該透鏡單元的透鏡保持部件單元化。通過使多個(gè)透鏡保持部件的每一個(gè)與其它透鏡保持部件中的至少一個(gè)連接，而形成透鏡裝置。
從參照附圖對優(yōu)選實(shí)施例的以下描述中，本發(fā)明的其它目的和進(jìn)一步特征將變得更加清晰易懂。


圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的變焦透鏡裝置的透視圖。
圖2是包括該實(shí)施例的變焦透鏡的攝像機(jī)的截面圖。
圖3是構(gòu)成該實(shí)施例的變焦透鏡裝置的移動(dòng)透鏡筒單元的分解透視圖。
圖4是構(gòu)成該實(shí)施例的變焦透鏡裝置的聚焦透鏡筒單元的分解透視圖。
圖5是常規(guī)變焦透鏡裝置的截面圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
圖1和2表示出本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的變焦透鏡筒(透鏡裝置)的結(jié)構(gòu)。
如圖1和2所示，此實(shí)施例的變焦透鏡筒保持作為成像光學(xué)系統(tǒng)的后焦點(diǎn)變焦光學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)按照從目標(biāo)側(cè)(圖的右側(cè))開始的順序由分別是凸(正)、凹(負(fù))、凸(正)和凹(正)的四個(gè)透鏡單元L1-L4構(gòu)成。
L1代表作為第一透鏡單元的固定前透鏡單元，L2代表作為第二透鏡單元的變化器透鏡單元，該透鏡單元在光軸方向上移動(dòng)，以改變放大倍率。
L3代表圖像穩(wěn)定透鏡單元，該單元在與光軸正交的方向上移動(dòng)，以便光學(xué)校正由照相機(jī)抖動(dòng)造成的圖像抖動(dòng)。圖像穩(wěn)定透鏡單元L3由固定透鏡單元L3a和移動(dòng)透鏡單元L3b構(gòu)成。
L4代表作為第四透鏡單元的聚焦透鏡單元，該單元在光軸方向上移動(dòng)，以便進(jìn)行聚焦。
在此實(shí)施例中，形成分別保持這些透鏡單元L1-L4的四個(gè)透鏡筒單元U1-U4；每個(gè)透鏡筒單元獨(dú)立于其它透鏡筒單元。
雖然透鏡單元L1-L4中的每一個(gè)似乎是由圖中的一個(gè)透鏡部件構(gòu)成的，但是每個(gè)透鏡單元實(shí)際上是由一個(gè)或多個(gè)透鏡部件構(gòu)成的。
U1代表保持前透鏡單元L1的前透鏡筒單元，U2代表保持在光軸方向上移動(dòng)的變化器透鏡單元L2的變化器透鏡筒單元。
U3代表保持圖像穩(wěn)定透鏡單元L3的圖像穩(wěn)定透鏡筒單元，U4代表保持在光軸方向上移動(dòng)的聚焦透鏡單元L4的聚焦透鏡筒單元。
U5代表改變通過變焦透鏡筒的光量的光闌單元，U6代表驅(qū)動(dòng)變化器透鏡筒單元U2內(nèi)的變化器透鏡單元L2的變化器電機(jī)單元。
在此實(shí)施例中，由于透鏡筒單元U1-U4中的每一個(gè)獨(dú)立于其它透鏡筒單元，因此每個(gè)透鏡單元的光學(xué)調(diào)節(jié)能夠在不影響其它透鏡單元的情況下獨(dú)立進(jìn)行。因此，將這些透鏡筒單元U1-U6組合及連接，使得組裝包括構(gòu)成成像光學(xué)系統(tǒng)的四個(gè)透鏡單元L1-L4的變焦透鏡筒成為可能。
圖2表示出包括變焦透鏡筒的攝像機(jī)的一般結(jié)構(gòu)。
105代表圖像拾取部件例如CCD傳感器或CMOS傳感器。來自圖像拾取部件105的輸出信號輸入到圖像處理器101中。圖像處理器101執(zhí)行輸入信號的圖像處理，從而產(chǎn)生圖像信號。圖像信號被記錄在記錄電路102中的記錄介質(zhì)例如半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、光盤或磁帶上。此外，圖像信號被顯示在照相機(jī)后部或側(cè)面的顯示器103上。
104代表透鏡控制器。透鏡控制器104用從圖像處理器101獲取的圖像信號和亮度信號產(chǎn)生AF評估信號，并控制配置在光闌單元U5上的光闌致動(dòng)器51和配置在聚焦透鏡筒單元U4上的聚焦電機(jī)(圖中未示出)的驅(qū)動(dòng)，以便進(jìn)行自動(dòng)光量調(diào)節(jié)和自動(dòng)聚焦。
110代表加速傳感器。透鏡控制器104根據(jù)來自加速傳感器110的振動(dòng)信號控制包括圖像穩(wěn)定透鏡單元L3的光學(xué)圖像穩(wěn)定機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)。
透鏡控制器104按照變焦開關(guān)(圖中未示出)的操作方向驅(qū)動(dòng)變化器電機(jī)單元U6，以改變放大倍率，變焦開關(guān)操作是由攝像師來實(shí)施的。此時(shí)，透鏡控制器104控制聚焦電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，以便校正與放大倍率改變有關(guān)的圖像平面的位移，從而維持聚焦?fàn)顟B(tài)。
其次，將參照圖2-4對透鏡筒單元U1-U4以及光闌單元U5每一個(gè)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述。
首先，參照圖2對前透鏡筒單元U1進(jìn)行描述。1代表作為保持前透鏡單元L1的第一透鏡保持部件的第一透鏡筒。前透鏡筒單元U1被單元化為獨(dú)立的透鏡保持單元。
其次，對變化器透鏡筒單元U2進(jìn)行描述。3代表保持變化器透鏡單元L2的變化器保持部件。2代表固定透鏡筒。凸輪環(huán)4設(shè)置在固定透鏡筒2的內(nèi)部。變化器保持部件3和固定透鏡筒2構(gòu)成第二透鏡保持部件。
凸輪環(huán)具有凸輪槽部4a，配置在變化器保持部件3上的凸輪從動(dòng)件3a與該凸輪槽部4a嚙合。
固定透鏡筒2的內(nèi)四周表面具有在光軸方向上延伸的直進(jìn)槽部2a。凸輪從動(dòng)件3a與直進(jìn)槽部2a嚙合。
安裝在固定透鏡筒2上的變化器電機(jī)單元U6的輸出齒輪與固定在凸輪環(huán)4的外四周表面上的齒輪件6嚙合。由變化器電機(jī)單元U6的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力而導(dǎo)致的凸輪環(huán)4的轉(zhuǎn)動(dòng)，在光軸方向上驅(qū)動(dòng)變化器保持部件3(即，變化器透鏡單元L2)，變化器保持部件3的轉(zhuǎn)動(dòng)由直進(jìn)槽部2a來避免。
此時(shí)，變化器保持部件3在光軸方向上由導(dǎo)桿(圖中未示出)來引導(dǎo)。此導(dǎo)桿的兩端由固定透鏡筒2和固定在固定透鏡筒2的后端(圖像平面?zhèn)壬系亩瞬?上的保持部件5來保持。
變化器透鏡單元L2的位置由線性電位計(jì)(圖中未示出，是可變電阻器)來檢測。
變化器透鏡筒單元U2作為單獨(dú)的透鏡保持單元是利用上述部件構(gòu)成的。
其次，參照圖3對構(gòu)成光學(xué)圖像穩(wěn)定機(jī)構(gòu)的圖像穩(wěn)定透鏡筒單元U3進(jìn)行描述。10代表固定透鏡保持部件。固定透鏡保持部件10保持圖像穩(wěn)定透鏡單元L3的固定透鏡部件L3a。此外，固定透鏡保持部件10保持在與光軸正交的方向上移動(dòng)的移動(dòng)透鏡保持部件11。構(gòu)成用于在與光軸正交的方向上驅(qū)動(dòng)移動(dòng)透鏡保持部件11的部分致動(dòng)器的磁體18a和軛鐵18b和19，安裝到固定透鏡保持部件10上。23代表蓋件，用于避免磁體18a和軛鐵18b和19在光軸方向上從固定透鏡保持部件10中遺落。
移動(dòng)透鏡保持部件11保持移動(dòng)透鏡部件L3b。移動(dòng)透鏡保持部件11還保持構(gòu)成用于驅(qū)動(dòng)移動(dòng)透鏡保持部件11的部分致動(dòng)器的磁線圈17。第三透鏡保持部件由固定和移動(dòng)透鏡保持部件10和11構(gòu)成。
而且，用于在與光軸正交的方向上使移動(dòng)透鏡保持部件11的運(yùn)動(dòng)平滑的滑動(dòng)部件12和14，分別安裝到固定和移動(dòng)透鏡保持部件10和11的三個(gè)部分上。
移動(dòng)透鏡保持部件11通過彈簧15向前偏置(在靠近固定透鏡保持部件10的那側(cè))，彈簧15的一端固定到被設(shè)置在移動(dòng)透鏡保持部件11后部的移動(dòng)透鏡按壓部件16上，借此使滑動(dòng)部件12和14在壓力下彼此接觸。
移動(dòng)透鏡按壓部件16利用螺絲固定到固定透鏡保持部件10上。此外，用于檢測移動(dòng)透鏡保持部件11(即，移動(dòng)透鏡部件L3b)的位置的發(fā)光部件20利用粘合劑粘接到移動(dòng)透鏡保持部件11上。
另一方面，光接收部件的保持部件21利用螺絲固定到固定透鏡保持部件10上。用于檢測移動(dòng)透鏡保持部件11的位置的光接收部件22利用粘合劑粘接到光接收部件的保持部件21上。
透鏡部件L3a和L3b每個(gè)都是用一個(gè)或多個(gè)透鏡部件構(gòu)成的。
圖像穩(wěn)定透鏡筒單元U3作為單獨(dú)的透鏡保持單元是利用上述部件構(gòu)成的。
其次，參照圖4對聚焦透鏡筒單元U4進(jìn)行描述。8代表作為聚焦透鏡筒單元U4的基本部件的后透鏡筒。9代表保持圖像拾取部件105的圖像拾取部件保持器。圖像拾取部件保持器9也保持濾光器例如紅外切削濾波器(infrared cutting filter)和低通濾波器(low-pass filter)。圖像拾取部件保持器9還具有閉合后透鏡筒8的后端的蓋子作用。
后透鏡筒8和圖像拾取部件保持器9支撐兩個(gè)導(dǎo)桿25和26的兩端。
24代表保持聚焦透鏡單元L4的焦點(diǎn)移動(dòng)部件。焦點(diǎn)移動(dòng)部件24在光軸方向上被導(dǎo)桿25和26移動(dòng)支撐著。構(gòu)成部分音圈電機(jī)的磁線圈27安裝到焦點(diǎn)移動(dòng)部件24上。音圈電機(jī)是在光軸方向上驅(qū)動(dòng)焦點(diǎn)移動(dòng)部件24的致動(dòng)器。構(gòu)成部分音圈電機(jī)的磁體28安裝到后透鏡筒8的內(nèi)表面上。第四透鏡保持部件由后透鏡筒8和焦點(diǎn)移動(dòng)部件24構(gòu)成。
31代表用于檢測焦點(diǎn)移動(dòng)部件31的運(yùn)動(dòng)量的磁阻部件。30代表與磁阻部件31一起使用的磁體部件，磁體部件31用粘合劑粘接到焦點(diǎn)移動(dòng)部件31上。在磁阻部件31上，兩個(gè)磁極以預(yù)定間隔交替配置在光軸方向上。
焦點(diǎn)移動(dòng)部件24具有突起(在圖中未示出)。當(dāng)焦點(diǎn)移動(dòng)部件24移到突起掩蔽固定在后透鏡筒8的內(nèi)表面上的光電斷路器(未示出)時(shí)，光電斷路器就檢測到，焦點(diǎn)移動(dòng)部件24(即，聚焦透鏡單元L4)位于控制它的驅(qū)動(dòng)的參比位置。
聚焦透鏡筒單元U4作為單獨(dú)的透鏡保持單元是利用上述部件構(gòu)成的。
其次，對光闌單元U5進(jìn)行描述。光闌單元U5是具有六個(gè)遮光葉片(未示出)的可變光圈，所述葉片改變?nèi)∠窆饬魍ㄟ^的孔的直徑，以調(diào)節(jié)到達(dá)圖像拾取部件105的光量。遮光葉片由光闌致動(dòng)器51驅(qū)動(dòng)。
其次，對用上述筒單元U1-U4以及光闌單元U5構(gòu)成的變焦透鏡筒的組裝順序進(jìn)行描述。
首先，將前透鏡筒單元U1用螺絲固定到固定透鏡筒2上，后者構(gòu)成變化器透鏡筒單元U2。
然后，將圖像穩(wěn)定透鏡筒單元U3和光闌單元U5用螺絲固定到后筒8上，后者構(gòu)成聚焦透鏡筒單元U4。
在最后步驟，將變化器透鏡筒單元U2的固定透鏡筒2用螺絲固定到聚焦透鏡筒單元U4的后筒8上。由此組裝具有第一至第四透鏡單元L1-L4和光闌單元U5的變焦透鏡筒。
每個(gè)透鏡筒單元中的透鏡單元的偏心和傾斜是在組裝如上所述的變焦透鏡筒之前進(jìn)行調(diào)節(jié)的。由于一個(gè)透鏡筒單元在此實(shí)施例中是為一個(gè)透鏡單元構(gòu)建的，因此容易使每個(gè)透鏡筒單元與其它透鏡筒單元(或透鏡單元)分開單獨(dú)進(jìn)行此光學(xué)調(diào)節(jié)。
在為每個(gè)透鏡筒單元進(jìn)行光學(xué)調(diào)節(jié)之后，按照上述順序組裝變焦透鏡筒。然后，為整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行光學(xué)調(diào)節(jié)，例如四個(gè)透鏡單元U1-U4之間的偏心調(diào)節(jié)和傾斜調(diào)節(jié)。
作為整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)調(diào)節(jié)實(shí)例，通過從外部將工具插入保持透鏡單元的透鏡筒單元，或者通過旋轉(zhuǎn)暴露在透鏡筒單元的外表面上的調(diào)節(jié)螺絲，來調(diào)節(jié)透鏡單元在與光軸正交的方向上從其它透鏡單元偏離的位置。在這種情況下，由于調(diào)節(jié)工作是在保持應(yīng)該調(diào)節(jié)的透鏡單元的透鏡筒單元內(nèi)進(jìn)行的，因此該調(diào)節(jié)不影響其它透鏡單元或透鏡筒單元。換言之，該調(diào)節(jié)不改變由其它透鏡筒單元保持的透鏡單元的位置，不需要拆卸其它透鏡筒單元。
如上所述，按照此實(shí)施例，由于保持第一至第四透鏡單元L1-L4的透鏡筒單元U1-U4每個(gè)都完全且獨(dú)立地單元化，因此容易為每個(gè)透鏡筒單元進(jìn)行透鏡單元的光學(xué)調(diào)節(jié)。而且，可在組裝的變焦透鏡筒內(nèi)進(jìn)行光學(xué)調(diào)節(jié)，而不會(huì)影響除了應(yīng)該調(diào)節(jié)的透鏡單元之外的透鏡單元。
此外，容易組裝變焦透鏡筒和對其進(jìn)行維修。
雖然在此實(shí)施例中描述了具有透鏡的攝像機(jī)，但是本發(fā)明并不限于此。本發(fā)明能夠應(yīng)用于其它攝像裝置(例如數(shù)碼照相機(jī))和透鏡裝置(例如可變透鏡)。
權(quán)利要求
1.一種透鏡裝置，包括多個(gè)透鏡單元，這些透鏡單元構(gòu)成形成目標(biāo)圖像的成像光學(xué)系統(tǒng)；以及分別保持所述多個(gè)透鏡單元的多個(gè)透鏡保持部件，其中使每個(gè)透鏡單元和保持所述透鏡單元的透鏡保持部件單元化，以及通過使多個(gè)透鏡保持部件的每一個(gè)與其它透鏡保持部件中的至少一個(gè)連接，而形成透鏡裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透鏡裝置，其特征在于，所述多個(gè)透鏡單元中的至少一個(gè)相對于保持所述透鏡單元的所述透鏡保持部件移動(dòng)，以改變所述目標(biāo)圖像的狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透鏡裝置，其特征在于，所述多個(gè)透鏡單元按照從目標(biāo)側(cè)到圖像側(cè)的順序包括第一、第二、第三和第四透鏡單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的透鏡裝置，其特征在于，所述第一透鏡單元是固定透鏡單元，所述第二透鏡單元是放大倍率可變的透鏡單元，所述第三透鏡單元是圖像穩(wěn)定透鏡單元，所述第四透鏡單元是聚焦透鏡單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的透鏡裝置，其特征在于，所述第一透鏡單元是正透鏡單元，所述第二透鏡單元是負(fù)透鏡單元，所述第三透鏡單元是正透鏡單元，所述第四透鏡單元是正透鏡單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的透鏡裝置，其特征在于，所述第二透鏡單元在光軸方向上移動(dòng)，以及驅(qū)動(dòng)所述第二透鏡單元的致動(dòng)器單元安裝到保持所述第二透鏡單元的第二透鏡保持部件上。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的透鏡裝置，其特征在于，所述多個(gè)透鏡保持部件是分別保持第一、第二、第三和第四透鏡單元的第一、第二、第三和第四透鏡保持部件，所述第一透鏡保持部件與所述第二透鏡保持部件連接，所述第三透鏡保持部件與所述第四透鏡保持部件連接，所述第四透鏡保持部件與所述第二透鏡保持部件連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的透鏡裝置，其特征在于，所述透鏡裝置包括光闌單元，所述光闌單元位于所述第二和所述第三透鏡單元之間，并與所述第四透鏡保持部件連接。
9.一種攝像裝置，包括根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的透鏡裝置；以及獲取利用所述透鏡裝置形成的目標(biāo)圖像的圖像拾取部件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種透鏡裝置，這種裝置允許每個(gè)透鏡單元進(jìn)行光學(xué)調(diào)節(jié)，并容易進(jìn)行組裝和維修。該透鏡裝置包括多個(gè)透鏡單元，這些透鏡單元構(gòu)成形成目標(biāo)圖像的成像光學(xué)系統(tǒng)；以及分別保持所述多個(gè)透鏡單元的多個(gè)透鏡保持部件。使每個(gè)透鏡單元和保持所述透鏡單元的透鏡保持部件單元化。通過使多個(gè)透鏡保持部件的每一個(gè)與其它透鏡保持部件中的至少一個(gè)連接，而形成透鏡裝置。
文檔編號H04N5/225GK1869755SQ200610009218
公開日2006年11月29日 申請日期2006年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月25日
發(fā)明者中村英和 申請人:佳能株式會(huì)社