CN101010613A - 上托棱镜透镜组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有上托棱镜透镜组件(11)的上托棱镜照相机(10)。第一透镜组件(14)、第二透镜组件(18)、和棱镜组件(21)通过凸轮管(20)的控制而相对于照相机壳体(12)移动。当上托棱镜透镜组件(10)为可操作结构时，棱镜组件(21)突出到照相机壳体(12)外面。棱镜组件(21)的棱镜(100)使光路(48)改变方向。第一凸轮槽(30)的非角度部分(44)使棱镜组件(21)相对照相机壳体(12)保持固定，而凸轮管(20)的继续旋转使得第一透镜组件(14)和第二透镜组件(18)继续移动从而实现了透镜变焦功能。

Description

上托棱镜透镜组件

技术领域

本发明总体涉及一种照相机装置和用于照相机装置的透镜组，更具体地说，涉及一种主要用于数字照相机的新颖的可隐蔽的透镜组。上托棱镜透镜组件的主流应用是高质量数字照相机产品，其中，小尺寸、坚固的结构和成本都是重要因素。

背景技术

在本领域已知使用一个或多个棱镜来改变照相机的光路。在其它优点中，使用棱镜经常使得设计者可将照相机装置设计成比完全线性光路所允许的更紧凑。因为在数字照相机中，与其它透镜元件相关的棱镜定位非常严格，已经想到棱镜应该严格地固定在照相机壳体内。同样，相信在本发明之前，使棱镜在照相机壳体内可移动没有明显优点。

已知在现有技术中，当不使用照相机时，提供手工和/或自动盖上照相机透镜的装置。通常，这种装置包括某种透镜盖。电子照相机的现代化改进包括在照相机关闭时自动收缩的透镜，这种装置经常附有盖上透镜收缩的开口的某种自动关闭机构。

已知在现有技术中，需要时在照相机内使用鼓型凸轮装置来移动透镜。Kawanishi等提出的美国专利No.6,670,989给出了这种装置的实例。

当不使用照相机时，有保护照相机透镜的方法和/或装置是有利的，这种照相机有助于使照相机更小、更轻，而不是需要额外的元件，从而使照相机形成为更大、更重和更贵。对于为透镜***中光学元件表面之间提供可靠关系的照相机，当不使用照相机时，有保护照相机透镜的方法和/或装置也是有利的。具有以下这样的照相机装置也是有利的，这种照相机更简单、更结实、更便宜和/或比现有技术已知的装置光学性能更优良。

据发明者所知，现有技术没有装置成功地实现上述目的。现有技术中所有收回和/或保护透镜组的装置对照相机的尺寸、重量和/或复杂性具有负面影响，或者没有像期望的那样坚固和可靠。现有技术中的所有装置将照相机光学元件停在“准备”位置和/或定位摄远透镜元件需要相对复杂、大和昂贵的机构，并且需要分离的机构来实现每一个功能。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种照相机透镜装置，当照相机不使用时被保护得很好。

本发明的另一目的是提供一种照相机透镜装置，其既快速又容易从储存位置到达操作位置。

本发明的又一目的是提供一种照相机透镜装置，其既快速又容易从操作位置到达储存位置。

本发明的又一目的是提供一种照相机透镜装置，其尺寸紧凑、重量轻。

本发明的又一目的是提供一种照相机透镜装置，其坚固又操作可靠。

本发明的又一目的是提供一种照相机透镜装置，其制造相当便宜。

本发明的又一目的是提供一种照相机透镜装置，当透镜装置在储存位置时，对光学元件提供高度的保护。

本发明的又一目的是提供一种照相机透镜装置，其提供光学元件之间一致和准确的连接关系。

简要地说，本发明的实例具有物镜组件，其通过鼓形凸轮装置的旋转移入和移出照相机。物镜组件沿着多个导杆移动。在物镜组件的远端，棱镜改变光路的方向。棱镜定位成这样，当物镜组件和连接的棱镜缩进照相机时，只有暴露到外面的棱镜的表面是不在照相机的光路中的。可选的，一另外的盖可以固定到棱镜上来遮蔽棱镜收回的开口。鼓形凸轮装置的旋转控制光学透镜元件和棱镜的移动。凸轮槽的形状设置成使得棱镜能够到达完整操作位置，且即使当凸轮继续旋转以提供透镜元件的摄远变焦功能时，棱镜仍停止在那里。根据本发明描述的实施例，凸轮通常由两个纵向划分部分组成，一个凸轮部分用于选择性地将照相机光学元件带入“准备”位置并将光学元件返回到储存位置。另一凸轮部分用于将某些部分光学元件保持在准备位置、而其它部分选择性地移动，以按照用户的期望改变透镜***的放大系数。

如本文所述和几个附图所示，根据本发明进行的描述模式，本领域的普通技术人员很清楚本发明的这些和其它目的和优点，及其工业适用性。在本文中所列出或讨论的目的和优点不是本发明所有可能的目的或优点的全部列举。而且，即使在应用中缺少或不需要一个或多个预期目的和/或优点，也可能实施本发明。

另外，本领域的普通技术人员公认本发明的不同实施例可以实现一个或多个上述目的和/或优点，而不必是全部。因此，在本文中所列出和/或讨论的目的和优点不是本发明的基本要素，不应该构成限制。

附图说明

图1是根据本发明的具有上托棱镜透镜组实例的照相机的侧视剖面图，其示出装置在打开位置的情况；

图2是图1的上托棱镜透镜组的透视图，表示透镜组在准备位置的情况；

图3是图1的上托棱镜透镜组的透视图，表示透镜组在关闭位置的情况；

图4是照相机的侧视剖面图，除了表示装置在关闭位置的情况之外，该图与图1相似。

具体实施方式

在下面的描述中，参照附图描述本发明，其中相同的附图标记表示相同或相似的元件。虽然本发明以实现本发明为目的来描述，本领域的普通技术人员应该理解：在不脱离本发明的精神或范围的情况下，根据这些教导可以进行变化。在本文中描述和/或在附图中图示的本发明的实施例和变化仅仅作为实例，并且不限制本发明的范围。除非有别的特殊陈述，本发明的单个特征和元件可以省略或修改，或被已知的等同物来代替，或还不知道的替代物，诸如可以在未来研制或者可以发现在未来可接受的替代物。本发明还可以改变各种应用，同时保持在本发明要求的精神和范围内，因为潜在的应用范围很大，还因为意味着本发明适于许多这种变化。

实施本发明的已知模型是上托棱镜(pop up prism)照相机。本发明的上托棱镜照相机10在图1的侧视图中描述并且用总的附图标记10表示。上托棱镜照相机10包括在照相机壳体12中的上托棱镜透镜组11的实例。照相机壳体12包括共同实现照相机的功能的其它元件，诸如取景器或电子用户显示器、操作员控制装置等。所有这些元件本领域的普通技术人员很熟悉。除了在本文中的具体讨论之外，这些其它元件与本发明不相关，为了清楚起见，在图1的视图中没有示出。图2和3是图1中采用的上托棱镜透镜组11的不同透视图，表示上托棱镜透镜组11分别在“准备”和“关闭”位置的情况。下面参照图1-3描述上托棱镜透镜组11，因为期望从这三个视图看出本发明的一些特征。

如图1所示，上托棱镜透镜组11具有第一(远端)透镜组件14、传感器16和第二(近端)透镜组件18。第一透镜组件14和第二透镜组件18分别是摄远透镜的前、后元件，这些将在下文中更详细地描述。传感器16是数字式托棱镜照相机10的电子传感器阵列。场镜15是最靠近传感器16的透镜，场镜15将图像从上托棱镜透镜组件11投影到传感器16。本领域的普通技术人员应认识到传感器16实际上可以是现在已知或还在研制的任何类型。在图1的实例中，传感器16是CCD图像传感器。在本发明的范围内，传感器16也可以是感光胶片等。

第一透镜组件14和第二透镜组件18在凸轮管20的控制下至少沿一个(在本发明的实例中是两个)导杆19移动，在下文中将更详细地描述。棱镜组件21也沿导杆19可移动地安装。应该注意，旋转凸轮管20的机械装置一般是常规的，为了清楚起见，在图1的示出中省略。可以预期凸轮管20可以手工(例如，拨轮)旋转，或通过在照相机壳体12上的开/关切换和/或“变焦”按钮控制的电机而旋转。在图1-3的实例中，凸轮管20通过高速电机(未示出)带动的齿轮组件来驱动，虽然在本发明的范围内凸轮管20可以用步进电机来驱动，或实际上任何其它类型的移动装置都可以用于该目的。

第一透镜组件14通过第一导向组件22沿内导杆19a和外导杆19b被引导。第一导向组件22的第一内导向轴衬24可滑动地安装在内导杆19a上，第一导向组件22的第一外导向轴衬26可滑动地安装在外导杆19b上。第一凸轮从动件28安装到凸轮管20的第一凸轮槽30内并且沿着它移动。

第二透镜组件18通过第二导向组件32沿内导杆19a和外导杆19b被引导。第二导向组件32的第二内导向轴衬34可滑动地安装在内导杆19a上，第二导向组件32的第二外导向轴衬36可滑动地安装在外导杆19b上。第二凸轮从动件38安装到凸轮管20的第二凸轮槽40内并且沿着它移动。

棱镜组件21通过第三导向组件42沿内导杆19a和外导杆19b被引导。第三导向组件42的第三内导向轴衬44可滑动地安装在内导杆19a上，第三导向组件42的第三外导向轴衬46可滑动地安装在外导杆19b。第三凸轮从动件48安装到凸轮管20的第三凸轮槽50内并且沿着它移动。

根据上述上托棱镜照相机10可以看出当凸轮管20旋转时，第一透镜组件14选择性地朝向传感器16或远离传感器16移动，另外，当凸轮管20旋转时，第二透镜组件18也选择性地朝向传感器16或远离传感器16移动。通过比较图1-3的视图还可以看出，第三凸轮槽50具有角度部分52(图1)和非角度部分54(图2和3)。因此，如上所述，当第三凸轮从动件48沿第三凸轮槽50的角度部分52移动时，棱镜组件21将向内和向外移动。然而，当第三凸轮从动件48到达第三凸轮槽50的非角度部分54时，即使凸轮管20继续旋转，棱镜组件21与照相机壳体12的关系保持相对固定。应该注意，在图3的视图中也可以看见第三凸轮槽角度部分52的一小部分具有在其中的第三凸轮从动件48。

在图1的视图中可以看出，第二凸轮槽40也具有非角度部分54a，使得当第二凸轮从动件38位于第二凸轮槽40的那部分中时，即使凸轮管20继续旋转，第二透镜组件18也会停止沿后移动箭头62的前进。这样当第二透镜组件18到达第二凸轮槽40的端部时，易于防止第二透镜组件18突然停止。

类似地，当凸轮管20旋转时，第一透镜组件14随棱镜组件21选择性地移到操作位置(如图1和2所示)中。同样，当凸轮管20继续旋转时，第二透镜组件18将选择性地朝向或远离第一透镜组件14而移动，以实现变焦功能。在本发明目前描述的实施中，第二透镜组件18相对第一透镜组件14的移动大致实现了上托棱镜透镜组件11的放大倍率的四倍变化，换句话说，已知为4X变焦功能。本领域的普通技术人员可认为第一透镜组件14和第二透镜组件18相对彼此和相对固定的场镜15的配合移动会实现变焦功能，同时图像聚焦在传感器16上。通过比较图1-3的视图可以看出，在本发明的这个实施例中，第一凸轮槽30沿凸轮管20的长度比第二凸轮槽40长得多，当凸轮管20旋转时，第一透镜组件14比第二透镜组件18移动更远的距离。

上托棱镜透镜组件11的聚焦可以通过旋转聚焦环56(图1)来随意实现。聚焦环56与现有技术装置的同类机构没有明显的不同。聚焦环56可以随意手工(通过随意手工调整机构，未示出)移动，或通过由在照相机壳体12外面的聚焦控制所控制的电机来旋转聚焦环56。

在图1的视图中还示出光路58，沿着这条光路，光穿过棱镜组件21、穿过第一透镜组件14、穿过第二透镜组件18、穿过场镜15并进入传感器16。如上所述，第一透镜组件14的移动是向内和向外，如前移动箭头60所示，第二透镜组件18的移动是向内和向外，如后移动箭头62所示。

根据上面的描述可以理解，在图1的视图中，示出上托棱镜照相机10位于打开(准备)位置的情况，棱镜组件21通常在照相机壳体12的限制外面。图4是上托棱镜照相机10的侧视剖面图，与图1的视图类似，除了在图4的视图中表示照相机10在存储(关闭)位置之外，棱镜组件21一般在照相机壳体12的限制内部，并把第一透镜组件12和第二透镜组件18拉得彼此相当近。

在图3的视图中，可以看出棱镜组件21具有用棱镜座102保护的棱镜100。当棱镜组件21缩进照相机壳体12(图4)时，棱镜座102通常遮蔽照相机壳体12的开口104，棱镜组件21可以通过开口104移动，以突出到照相机壳体12外面，从而保护棱镜100，并防止外部物体进入照相机壳体12。

现在参照图2的视图，在本发明所述的实施例中，可以看出凸轮管20具有第一操作部分110和第二操作部分112，在这个目前描述的实施例中，它们中的每一个大致占据凸轮管20的半周。当然，凸轮槽30、40和50的斜度可以做得更大，从而只需要小于凸轮管20的360度的一整圈的转动就可以移过它的整个操作范围。在这个实施例中，第一操作部分110和第二操作部分112中的每一个通常占据小于凸轮管30的半周。类似地，凸轮槽30、40和50的斜度可以做成使得需要大于凸轮管20的一整圈的转动就可以移过上托棱镜透镜组件11的整个操作范围。在这个实例中，第一操作部分110和第二操作部分112在凸轮管的圆周上重叠。但是，采用的凸轮管20和凸轮槽30、40和50的形状有可能变化，以使本发明适于具体应用。在这些结构的任何一个中，本发明的特征在于：有一部分凸轮管20使凸轮从动件28、38和48沿着其移动时，上托棱镜透镜组件的元件到达“准备”位置，如上所述。另外，有一部分凸轮管20使凸轮从动件28、38和48沿着其移动时，棱镜组件21停留在“准备”位置，而上托棱镜透镜组件11根据需要继续移动，以改变透镜结构(诸如改变放大系数，如本文所述)。

在图3的视图中可以看出，为了节省空间和重量，凸轮管20做成具有空的中心120。在这种应用中，空的中心120根据需要可以随便用于装电池122、闪光灯电容(未示出)或其它照相机元件。

在不改变价值或范围的情况下可以对本发明进行各种变型。例如，根据具体应用的需要或方便，可以分别或全部改变关于在本文中讨论的实例所图示和描述的元件的尺寸、形状和数量。

上面所有实例仅仅是本发明可利用实施例的一些实例。本领域的普通技术人员很容易注意到，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以作出许多其它变型和变化。因此，在本文中的公开不作为限制，所附权利要求被认为包括发明的整个范围。

工业适用性

本发明的上托棱镜照相机10和相关的上托棱镜透镜组件11广泛用于各种照相机应用。具体的使用是在中等价格的数字照相机，其中紧凑的尺寸、寿命、图像质量、和经济都是重要因素。

根据本发明目前预期的实施例，凸轮管20不会占据大量的空间。然而，空间完全用于附加的元件，诸如电池、闪光灯的电容器等可以任选地装在凸轮管20内。

在本文中描述的本发明的装置具有这样的优点，在上托棱镜透镜组件11变焦过程中不会将视差引入光路。另外，所述的装置有助于形成长度和总体尺寸都最小的小型照相机，另外，有助于形成元件移动量最小且便宜和可靠的照相机。

因为本发明的上托棱镜透镜组件11容易生产，容易与现有的照相机传感器和数字照相机图像记录存储***集成一体，且因为具有本文所述的优点，预计会很容易在工业上采纳。由于这些和其它原因，预期本发明的实用性和工业适用性范围广、寿命长。

Claims (39)

1.一种照相机，其包括：

第一透镜部分；

第二透镜部分；和

棱镜；其中

所述第一透镜部分沿光路移动；

所述第二透镜部分沿光路移动；和

所述棱镜沿光路移动。

2.如权利要求1所述的照相机，其中：

所述第一透镜部分在凸轮的控制下沿光路移动。

3.如权利要求2所述的照相机，其中：

所述凸轮是具有凹槽的鼓形凸轮，和

凸轮从动件固定至第一透镜部分，以使得当所述鼓形凸轮旋转时，第一透镜部分沿着所述凹槽移动。

4.如权利要求1所述的照相机，其中：

所述第二透镜部分在凸轮的控制下沿光路移动。

5.如权利要求4所述的照相机，其中：

所述凸轮是具有凹槽的鼓形凸轮，和

凸轮从动件固定至第二透镜部分，使得当所述鼓形凸轮旋转时，第二透镜部分沿着所述凹槽移动。

6.如权利要求1所述的照相机，其中：

所述棱镜在凸轮的控制下沿着光路移动。

7.如权利要求3所述的照相机，其中：

所述凸轮是具有凹槽的鼓形凸轮，和

凸轮从动件固定至棱镜，以使得当所述鼓形凸轮旋转时，棱镜沿着所述凹槽移动。

8.如权利要求1所述的照相机，其中

当棱镜沿光路移动时，棱镜选择性地移入和移出照相机壳体。

9.如权利要求1所述的照相机，其中，还包括：

与光路对准的图像传感器。

10.如权利要求1所述的照相机，其中：

所述照相机是数字照相机。

11.一种照相机，其包括：

传感器阵列；和

固定在照相机内的棱镜，该棱镜选择性地移入和移出照相机，当棱镜移出照相机时，棱镜朝向传感器阵列引导光路。

12.如权利要求11所述的照相机，其中：

至少部分光路大致垂直于传感器。

13.如权利要求11所述的照相机，其中，还包括：

至少部分地遮蔽棱镜的棱镜座。

14.如权利要求11所述的照相机，其中，还包括：

所述透镜组件的近端部分可以选择性地朝向和远离传感器阵列移动。

15.如权利要求14所述的照相机，其中：

所述透镜组件的近端部分的移动改变透镜组件的放大率。

16.如权利要求14所述的照相机，其中：

所述透镜组件的近端部分和透镜组件的远端部分都是通过凸轮产生移动。

17.如权利要求16所述的照相机，其中：

所述凸轮大致是鼓形；和

透镜组件的近端部分和远端部分遵循在凸轮上的大致螺旋轨迹运动。

18.如权利要求17所述的照相机，其中：

所述大致螺旋轨迹包括至少一个凹槽；和

至少一个从动件突起固定在透镜组件上，以使得随着所述从动件遵循大致的螺旋轨迹移动时，促使至少透镜组件的一部分移动。

19.如权利要求16所述的照相机，其中：

所述大致螺旋轨迹具有非前进部分，使得当凸轮旋转时，透镜的近端部分或透镜的远端部分之一停止前进，而另一部分继续前进。

20.如权利要求11所述的照相机，其中：

所述棱镜通过凸轮产生移动。

21.如权利要求20所述的照相机，其中：

所述凸轮大致是鼓形；和

所述棱镜的移动遵循凸轮上的大致螺旋轨迹。

22.如权利要求21所述的照相机，其中：

所述大致螺旋轨迹包括至少一个凹槽；和

至少一个从动件突起固定在棱镜上，以使得当从动件沿着大致螺旋轨迹移动时，促使棱镜移动。

23.如权利要求21所述的照相机，其中：

至少大致螺旋轨迹的一部分具有非前进部分，当棱镜到达非前进部分时，即使凸轮继续旋转，棱镜也停止前进。

24.一种照相机，其包括：

成像介质：

透镜装置，其用于将光路引到成像介质上；和

棱镜，其用于将光路引到透镜装置上；和

移动装置，其用于移动棱镜。

25.如权利要求24所述的照相机，其中：

移动装置还移动至少透镜装置的一部分。

26.如权利要求25所述的照相机，其中：

移动至少透镜装置的一部分使得透镜装置的放大系数变化。

27.如权利要求24所述的照相机，其中：

所述移动装置包括凸轮。

28.如权利要求24所述的照相机，其中：

所述移动装置包括用于移动棱镜和用于移动至少透镜装置的一部分的凸轮。

29.如权利要求24所述的照相机，其中：

所述移动装置包括鼓形凸轮；和

用于沿着凸轮的轨迹移动的从动件。

30.如权利要求29所述的照相机，其中：

所述轨迹是凸轮中的凹槽；和

凸轮从动件安装在凹槽内，当凸轮旋转时，凸轮从动件大致沿着至少凸轮长度的一部分移动。

31.如权利要求24所述的照相机，其中：

所述成像介质是数字传感器。

32.如权利要求24所述的照相机，其中：

所述移动装置包括凸轮；和

凸轮具有至少两个轮廓轨迹，以使得

棱镜的移动被第一轮廓轨迹控制；和

至少透镜装置的一部分的移动被第二轮廓轨迹控制。

33.如权利要求32所述的照相机，其中：

所述轮廓轨迹包括凸轮中的凹槽。

34.如权利要求32所述的照相机，其中：

所述凸轮是鼓形凸轮。

35.如权利要求32所述的照相机，其中：

所述凸轮具有第一部分，凸轮通过第一部分的旋转使棱镜到达准备位置；和

所述凸轮具有第二部分，凸轮通过第二部分的旋转使棱镜大致保持静止，而至少透镜装置的一部分移动。

36.如权利要求35所述的照相机，其中：

所述凸轮是鼓形凸轮；和

所述第一部分和所述第二部分中的每一个包括至少鼓形凸轮的圆周的一部分。

37.如权利要求35所述的照相机，其中：

所述凸轮是鼓形凸轮；和

所述第一部分大致位于凸轮圆周的第一个半周周围；和

所述第二轨迹大致位于凸轮圆周的第二个半周周围。

38.如权利要求32所述的照相机，其中：

第一轮廓轨迹包括非前进部分，当固定在棱镜上的凸轮从动件位于非前进部分中时，棱镜大致保持静止。

39.如权利要求38所述的照相机，其中：

所述第二轮廓轨迹还包括第二非前进部分，当固定在透镜装置的至少部分上的凸轮从动件位于第二非前进部分中时，所述透镜装置的该至少一部分大致保持静止。

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