CN101369043B - 透镜镜筒和摄像设备 - Google Patents

Abstract

透镜镜筒和摄像设备。透镜镜筒包含：拍摄光学***，在镜筒中且能将对象图像引到图像传感器；后焦点调整透镜组，构成部分该光学***，且能在沿光学***光轴方向调整该透镜组的位置后被固定不动地固定；该调整机构能沿光轴方向调整该透镜组的位置。该调整机构包含镜筒啮合构件，具有在镜筒中沿以光轴为中心的圆周方向排列的多个啮合表面，每个啮合表面在与光轴平行的方向上具有不同高度，和排列在支撑该透镜组的透镜支架框架中的透镜啮合构件，该构件能有选择地与啮合表面啮合。该透镜组通过改变与该构件啮合的啮合表面沿光轴方向调整位置。该调整机构的邻接啮合表面被形成为具有在高度上提高差异和沿圆周方向在高度上降低差异中的一个。

Description

透镜镜筒和摄像设备

对相关专利申请的交叉引用

本发明包含与2007年8月17日向日本专利局提交的日本专利申请JP 2007-212772有关的主题，这里通过参考引用来合并该专利申请的全部内容。 

技术领域

本发明涉及透镜镜筒和摄像设备。

背景技术

例如数码相机和摄像机的摄像设备配有透镜镜筒，其包含将被摄对象图像引导到图像传感器的拍摄光学***。

这种透镜镜筒被设计成使得针对某个被摄对象的拍摄光学***的焦点位置(后焦点位置或聚焦位置)可以变成预定设计值(换言之，拍摄光学***形成的被摄对象图像的像平面的位置可以变成预定设计值)。然而，在实际制造的透镜镜筒中，存在在制造构成拍摄光学***的透镜或透镜固定机械部件时产生的制造误差，或在装配透镜和机械部件时产生的装配误差。因此，上述焦点位置表现出以设计值为中心的变化。

另一方面，由于在图像传感器上形成的被摄对象图像的聚焦通过移动构成拍摄光学***的聚焦透镜(聚焦组)来执行，所以可以在聚焦透镜能够沿光轴方向以满边界量前后移动时，通过聚焦组吸收焦点位置变化。然而，当焦点位置的变化量极大时，或当聚焦组之前和后面的边界量不足时，有必要在制造阶段在除了聚焦组之外的某些部分中调整后焦点位置(调整后聚焦量)。

这种后聚焦量的调整方法包含沿光轴方向移动图像传感器(摄像平面)的方法，或沿光轴方向移动作为后焦点调整透镜的、构成拍摄光学***的 一些透镜。

作为沿光轴方向移动图像传感器和后焦点调整透镜的结构，已经提出这样的结构，其中例如在镜筒中形成沿光轴方向具有不同高度的若干逐步啮合表面，并且这些啮合表面被有选择地用于确定光轴方向上后焦点调整透镜的位置(参考JP-2002-303776A)。

发明内容

近年来，由于对透镜镜筒进一步小型化和更高放大倍率的要求，具有高屈光力的透镜被用作后焦点调整透镜。

当光轴方向上拍摄光学***中的焦点位置的移动量与后焦点调整透镜的移动量的比值被定义成焦点灵敏度时，包含具有这种高屈光力的后焦点调整透镜的拍摄光学***中的焦点灵敏度往往根据沿光轴方向的后焦点调整透镜的位置而产生大的变化。

因此，当焦点灵敏度低时，拍摄光学***中焦点位置的移动量相对后焦点调整透镜的移动量较小；相反，当焦点灵敏度高时，拍摄光学***中焦点位置的移动量相对后焦点调整透镜的移动量较大。

然而，在通过选择性地使用复数个啮合表面来确定光轴方向上后焦点调整透镜的位置的上述技术中，假定邻近啮合表面的高度差相同；因此，后焦点调整透镜的移动量通常相同，与焦点灵敏度无关。

因此，焦点灵敏度根据光轴方向上后焦点调整透镜的位置而产生大的变化的拍摄光学***在适当地执行后焦点调整方面是有缺点的。

鉴于上述情况做出了本发明，并且本发明提供有利于适当和有效地执行后焦点调整的透镜镜筒和摄像设备。

鉴于上述情况，本发明的一个实施例提供透镜镜筒，包含：拍摄光学***，其被包含在镜筒中，并且能够将被摄对象图像引导到图像传感器；后焦点调整透镜组，其构成拍摄光学***的一部分，并且能够在沿拍摄光学***的光轴方向调整后焦点调整透镜组的位置之后被不可移动地固定；和后焦点调整机构，其能够沿后焦点调整透镜组的光轴方向调整后焦点调整透镜组的位置。透镜镜筒的后焦点调整机构包含：镜筒啮合构件，其具有以光轴为中心沿圆周方向布置在镜筒中的复数个啮合表面，复数个啮合表面的每个在与光轴平行的方向上具有不同高度，和透镜啮合构件，其被布置在支撑后焦点调整透镜组的透镜支架中，该透镜啮合构件能够有选择地与啮合表面啮合。通过改变透镜啮合构件所啮合的啮合表面，调整透镜镜筒的后焦点调整透镜组在光轴方向上的位置。后焦点调整机构的邻接啮合表面被形成为具有沿圆周方向增加的高度差和降低的高度差之一。高度差被设置为使得在后焦点调整透镜组被移动任何一对邻接啮合表面的高度差时，后焦点调整量变得基本相同，后焦点调整量由在拍摄光学***中形成的像平面沿光轴方向移动的移动量来限定。

本发明的另一个实施例提供具有透镜镜筒的摄像设备，透镜镜筒包含：拍摄光学***，其被包含在镜筒中，并且能够将被摄对象图像引导到图像传感器；后焦点调整透镜组，其构成拍摄光学***的一部分，并且能够在沿拍摄光学***的光轴方向调整后焦点调整透镜组的位置之后被不可移动地固定；和后焦点调整机构，其能够沿后焦点调整透镜组的光轴方向调整后焦点调整透镜组的位置。透镜镜筒的后焦点调整机构包含：镜筒啮合构件，其具有以光轴为中心沿圆周方向布置在镜筒中的复数个啮合表面，复数个啮合表面的每个在与光轴平行的方向上具有不同高度，和透镜啮合构件，其被布置在支撑后焦点调整透镜组的透镜支架中，该透镜啮合构件能够有选择地与啮合表面啮合。通过改变透镜啮合构件所啮合的啮合表面，调整透镜镜筒的后焦点调整透镜组在光轴方向上的位置。后焦点调整机构的邻接啮合表面被形成为具有沿圆周方向增加的高度差和降低的高度差之一。高度差被设置为使得在后焦点调整透镜组被移动任何一对邻接啮合表面的高度差时，后焦点调整量变得基本相同，后焦点调整量由在拍摄光学***中形成的像平面沿光轴方向移动的移动量来限定。

根据本发明的一个实施例，通过形成镜筒啮合构件的复数个啮合表面以使得邻近啮合表面的高度差可以沿圆周方向之一增加或降低，高度差被设置为使得即使在将后焦点调整透镜组被移动任何一个高度差的情况下，后焦点调整量可以变得几乎相同。因此，本发明能够享有的有利效果在于适当和有效地执行后焦点调整，并且降低后焦点可调范围的无用性。

附图说明

图1是图解根据本发明的一个实施例的摄像设备的透视图；

图2是图解根据上述实施例的摄像设备的结构的方框图；

图3是图解透镜镜筒16的结构的轮廓的说明性视图；

图4是从前方观看第二镜筒50的透视图；

图5是图解后焦点调整透镜组40、第二镜筒50和后焦点调整机构54的透视图；

图6A是图解镜筒啮合构件56的啮合表面5602的说明性视图；

图6B是图解在对比例子中的啮合表面的说明性视图；

图7是图解沿光轴方向的后焦点调整透镜组的位置X和拍摄光学***中的后焦点调整透镜组的焦点灵敏度p之间的关系的示意图；

图8A是图解对比例子中在制造透镜镜筒时产生的拍摄光学***中的焦点位置(后焦点)的变化的示意图；

图8B是图解在实行后焦点调整之后可调范围的跨度的示意图；

图9A是图解当每个透镜组的屈光力高时，在制造透镜镜筒时产生的焦点位置(后焦点)的变化的示意图；

图9B是图解在实行后焦点调整之后可调范围的跨度的示意图；和

图10是图解本实施例的透镜镜筒和对比例子的透镜镜筒之间的差异的说明性视图。

具体实施方式

参考附图描述本发明的一个实施例。

图1是图解根据本实施例的摄像设备的透视图。图2是图解本实施例的摄像设备的结构的方框图。

如图1所示，本实施例的摄像设备10是数码相机，并且具有构成照相机主体的外部的壳体12。假定在本说明书中被摄对象侧为前并且相对侧为后。

在壳体12的右前侧提供包含拍摄光学***14的透镜镜筒16。在透镜镜筒16的后端提供对由拍摄光学***14引导的被摄对象图像进行影像化的图像传感器30。

在壳体12的前顶部提供发射闪光的闪光灯18、光学取景器的物镜20等等。在本说明书中，假定前为被摄对象侧并且后为图像形成侧。

在壳体12的上端表面提供快门按钮22。在壳体12的后表面提供光学取景器的目镜窗24、用于执行例如电源开/关、切换拍摄模式和重放模式的各种操作的复数个操作开关26、显示被影像化的图像的显示器28(图2)。

如图2所示，摄像设备10具有图像传感器30、存储介质32、图像处理器34、显示处理器36、驱动器38、控制器40等等。图像传感器30具 有摄像平面30A(图3)，并且由CCD传感器、CMOS传感器或类似器件组成，这些传感器能够影像化由拍摄光学***14在摄像平面30A上形成的被摄对象图像，并且产生图像信号。

图像处理器34基于从图像传感器30输出的图像信号产生图像数据，并且将该图像数据记录在存储介质32上。

存储介质32由以可拆卸方式***到照相机主体12中提供的存储器插槽的存储器卡或照相机主体12中安装的存储器组成。

显示处理器36在显示器28上显示从图像处理器34提供的图像数据。

驱动器38沿光轴方向移动后面提及的聚焦透镜(参考图3)。

控制器40由根据操作开关26或快门按钮22的操作控制图像处理器34、显示处理器36和驱动器38的CPU等等组成。

接着，说明透镜镜筒16的结构的轮廓。

图3是图解透镜镜筒16的结构的轮廓的说明性视图。

如图3所示，本实施例的拍摄光学***14具有后焦点调整透镜组40、中间透镜组42和聚焦透镜组44。

根据本实施例，后焦点调整透镜组40具有负屈光力，中间透镜组42具有正屈光力，并且聚焦透镜组44具有正屈光力。

透镜镜筒16具有第一镜筒48和第二镜筒50。

第一镜筒48以圆形截面形成。第一镜筒48具有具有中央开口48C的后壁48A，和从后壁48A的外部圆周向前竖立的外壁48B。

第二镜筒50附接在外壁48B的前端，并且容纳后焦点调整透镜组40。

本实施例的后焦点调整透镜组40由第一透镜40A和位于第一透镜40A后面的第二透镜40B的两个透镜组成。第一透镜40A和第二透镜40B由附接到第二镜筒50的环形透镜支架52支撑。后面会详细说明将透镜支架52附接到第二镜筒50的方式。

后焦点调整透镜组40构成拍摄光学***14的一部分。在后焦点调整透镜组40的沿拍摄光学***14的光轴L方向的位置被后焦点调整机构54(图5)调整之后，后焦点调整透镜组40被不可移动地固定。

在第一镜筒48内部和后焦点调整透镜组40后面，按从前到后的这个顺序排列中间透镜组42和聚焦透镜组44。

如前面描述的，由在驱动器38的控制下操作的透镜移动机构(未示出)沿拍摄光学***14的光轴L方向移动聚焦透镜组44。通过聚焦透镜组44的移动，执行由拍摄光学***14在图像传感器30的摄像平面30A上形成的被摄对象图像的焦点调整。

即，拍摄光学***14具有布置在最接近被摄对象的部分的后焦点调整透镜组40，布置在后焦点调整透镜组40和图像传感器30之间的中间透镜组42，和布置在中间透镜组42和图像传感器30之间的聚焦透镜组44。

图像传感器30附接到后壁48A的开口48C。在聚焦透镜组44和图像传感器30之间，布置例如红外截止滤波器的众所周知类型的光学滤波器46。

接着，说明作为本发明的主要部分的后焦点调整机构54。

图4是从前端观看第二镜筒50的透视图。图5是图解后焦点调整透镜组40、第二镜筒50和后焦点调整机构54的透视图。图6A是镜筒啮合构件56的啮合表面5602的示意图，并且图6b是对比例子的啮合表面的示意图。

在本说明书中，术语″后焦点调整″表示用于调整在制造/装配拍摄光学***14(透镜镜筒16)时在拍摄光学***14中产生的焦点位置变化的焦点调整，但是不表示用于在摄影时将被摄对象图像聚焦在图像传感器30的摄像平面30A的焦点调整。

后焦点调整机构54具有镜筒啮合构件56和透镜啮合构件58。

在本实施例中，如图4所示，第二镜筒50具有以光轴L(图3)为中心的圆筒5002，和在圆筒5002内部提供的、具有与圆筒5002的轴相同的轴并且在与光轴L正交的平面延伸的环板5004。

在环板5004内部，提供开口5006以形成拍摄光学***14的光路。

镜筒啮合构件56在正对前面的环板5004的表面上形成。

在本实施例中，在沿圆周方向以120度的间隔在相同圆周上提供三个镜筒啮合构件56。

每个镜筒啮合构件56具有复数个啮合表面5602，每个啮合表面5602沿圆周方向以光轴L为中心布置，并且每个啮合表面5602在平行于光轴L的方向上具有相互不同的高度。

在本实施例中，每个镜筒啮合构件56具有7个啮合表面5602，并且三个镜筒啮合构件56中位于120度的间隔处的三个啮合表面5602被形成为具有相同高度。

如图6A所示，在每个镜筒啮合构件56中，形成复数个啮合表面5602，使得邻接啮合表面5602的高度差Δh可以沿圆周方向之一提高或降低。

如图5所示，透镜支架52具有环板5202，其沿后焦点调整透镜组40的外圆周延伸，并且沿径向位置比镜筒啮合构件56更靠内的部分环状延伸。

形成沿着从环板5202径向向外的方向突出的透镜啮合构件58，使得透镜啮合构件58可以与镜筒啮合构件56啮合。在本实施例中，沿环板5202的圆周方向以120度的间隔提供三个透镜啮合构件58。

如图5和图6A所示，每个透镜啮合构件58被形成为有选择地与镜筒啮合构件56的啮合表面5602啮合。

在本实施例中，每个透镜啮合构件58共享与光轴L正交地延伸的公共平面。在这个平面，进行与啮合表面5602的啮合。

因此，通过将透镜支架52的三个透镜啮合构件58分别压向第二镜筒50的三个镜筒啮合构件56的啮合表面5602，来实现沿光轴L的方向的后焦点调整透镜组40的定位。通过改变透镜啮合构件58被压向的啮合表面5602，可以沿光轴L方向将后焦点调整透镜组40移动邻接啮合表面5602的高度差Δh。

即，沿光轴L的方向的后焦点调整透镜组40的位置可以通过后焦点调整机构54来调整。

通过这种方式，在本实施例中，通过将透镜啮合构件58当前所啮合的啮合表面5602改变到邻接啮合表面5602，将后焦点调整透镜组40移动邻接啮合表面5602的高度差Δh。当通过由拍摄光学***14形成的像平面沿光轴方向移动的移动量来限定后焦点调整量时，本实施例的高度差Δh被设置为使得即使在将后焦点调整透镜组40移动任何一对邻接啮合表面5602的高度差Δh时，后焦点调整量可以变得几乎相同。

在本实施例中，当通过比值L2/L1定义后焦点调整透镜组40的焦点灵敏度p时，焦点灵敏度p在后焦点调整透镜组40沿光轴方向从一端移动到另一端时增加或降低，其中L1是后焦点调整透镜组40沿光轴L方向移动的移动量，并且L2是由拍摄光学***14形成的像平面沿光轴方 向移动的移动量。将邻接啮合表面5602的高度差Δh设置为对应于焦点灵敏度p的变化量的大小。换言之，将邻接啮合表面5602的高度差Δh设置为对应于焦点灵敏度p的变化量的大小，使得高度差Δh与焦点灵敏度p的增加成比例地变小，并且与焦点灵敏度p的降低成比例地变大。

例如，以下述方式使用上述后焦点调整机构54沿光轴L的方向定位后焦点调整透镜组40。

将聚焦透镜组44定位在光轴L的方向上的预定参考位置处，位于相对图像传感器30的摄像平面30A的预定被摄对象距离处的被摄对象被呈现，以通过拍摄光学***14在摄像平面30A上提供其图像。

在这种情况下，由于引入到构成拍摄光学***14的透镜和支撑透镜自身的机械部件的制造误差，或由于在装配它们时产生的装配误差，拍摄光学***14的焦点位置(后焦点或调焦位置)沿光轴L的方向以预定设计值(即，参考值)为中心前后变化。

因此，使用后焦点调整机构54，通过将后焦点调整透镜组40沿光轴L方向移动啮合表面5602的高度差Δh来执行调整，使得可以以参考值为中心以预定容差设置拍摄光学***14的焦点位置(在通过聚焦透镜组44可以进行焦点调整的极限内)。

当完成上述后焦点调整时，使用粘合材料将透镜支架52固定到第二镜筒50，保持每个透镜啮合构件58和每个镜筒啮合构件56处于啮合的状态。通过该过程，将后焦点调整透镜组40不可移动地固定到透镜镜筒16。

接着，与对比例子相比较地说明根据本实施例的透镜镜筒16的操作效果。

首先，说明拍摄光学***的焦点灵敏度。

图7是图解沿光轴方向的后焦点调整透镜组的位置X和拍摄光学***中的后焦点调整透镜组的焦点灵敏度p之间的关系的示意图。

如上所述，焦点灵敏度p通过值p＝L2/L1来定义，其中L1是构成透镜镜筒的拍摄光学***的透镜组沿光轴方向移动的移动量，并且L2是对应于移动量L1，由拍摄光学***形成的像平面的移动量。

图7的符号A指示比较例子的拍摄光学***的特性，其表现出相对于后焦点调整透镜组的位置X的变化，后焦点调整透镜组的焦点灵敏度p 的小变化量(波动量)。

图7的符号B指示另一个比较例子的拍摄光学***的特性，其表现出相对于后焦点调整透镜组的位置X的变化，后焦点调整透镜组的焦点灵敏度p的某种程度的变化量(波动量)，但是此变化量允许后焦点调整透镜组的位置X的小移动量。

图7的符号C指示拍摄光学***的特性，其相对于后焦点调整透镜组的位置X的变化，具有后焦点调整透镜组的焦点灵敏度p的大变化量(波动量)。这个拍摄光学***对应于本实施例的拍摄光学***14。

如果假定后焦点调整透镜组的可移动范围是从-T到T，后焦点调整透镜组的焦点灵敏度(纵向放大倍率)是p，并且聚焦透镜组的焦点灵敏度是pf，则可以粗略地估计焦点波动的最大可补偿范围是±(T×P/pf)。

接着，说明比较例子中的后焦点调整。

图8A是图解比较例子中在制造透镜镜筒时产生的拍摄光学***的焦点位置(后焦点)变化的示意图。图8B是图解在实行后焦点调整之后可调范围的跨度的示意图。在图8A和图8B中，水平轴指示焦点位置并且垂直轴指示制造的透镜镜筒的数目。

如图8A所示，当制造透镜镜筒时，由于引入透镜球或机械部件的制造误差，装入透镜镜筒的拍摄光学***的焦点位置(后焦点)以光学设计值PO(参考值)为中心沿拍摄光学***的光轴方向前后变化。

假定以光学设计值PO为中心的范围N＝0是可以通过移动聚焦透镜组进行焦点调整的范围，则有必要通过执行后焦点调整，使沿光轴方向前后偏离处于中心的范围N＝0的范围(N＝-2，-1，1，2)的变化回到以光学设计值PO为中心的范围N＝0。

在图8A的例子中，焦点位置的变化的5个范围(N＝-2，-1，0，1，2)具有相互大小相等的变化。

如图8B所示，当通过使用后焦点调整机构以对应于范围N的距离为单位沿光轴L方向调整后焦点调整透镜组时，可以使沿光轴方向前后偏离中心范围N＝0的范围(N＝-2，-1，1，2)的变化回到以光学设计值PO为中心的范围N＝0。

如果比较例子中的拍摄光学***的特性如图7的符号A所示表现出相对于后焦点调整透镜组的位置X的变化，后焦点调整透镜组的焦点灵 敏度p的小变化量(波动量)，则与后焦点调整透镜组在光轴方向的位置无关，调整拍摄光学***的焦点位置的变化范围N的一个范围所需的后焦点调整透镜组的位移量可以相同。

即，如图6B所示，在比较例子中，与后焦点调整透镜组在光轴方向的位置无关，对应于范围N的镜筒啮合构件56′的邻接啮合表面5602′的高度差Δh相同。

通过逐个改变透镜啮合构件58所啮合的镜筒啮合构件56′的啮合表面5602′，后焦点调整透镜组沿光轴方向移位Δh，并且如图8B中的箭头所示，对应于以Δh为单位的后焦点调整透镜组的位移，拍摄光学***在偏离中心范围N＝0的范围N＝-2，-1，1和2的变化可以以范围N为单位来调整。

接着，结合后焦点调整，说明比较例子遇到的不便之处。

在上述比较例子的透镜镜筒中，当将高屈光力用于构成拍摄光学***的每个透镜组以得到小型化和高放大倍率时，焦点灵敏度p随着后焦点调整透镜组40沿光轴方向从一端移动到另一端增加或降低，如图7的符号C所示。另外，后焦点调整透镜组的焦点灵敏度p的变化量(波动量)相对后焦点调整透镜组的位置X的变化而变大。因此，如果使后焦点调整透镜组沿光轴方向的位移量相同，则与后焦点调整透镜组在光轴方向上的位置无关，像在上述比较例子中那样，会遇到以下不便之处。

图9A是图解当每个透镜组的屈光力高时，在制造透镜镜筒时产生的焦点位置(后聚焦)的变化的示意图。图9B是图解在实行后焦点调整之后可调范围的跨度的示意图。在图9A和图9B中，水平轴指示焦点位置并且垂直轴指示制造的透镜镜筒的数目。

如图9A所示，拍摄光学***的焦点位置(后焦点)以光学设计值PO为中心变化，类似图8A的情况。

这里讨论这样的情况：如图6B所示，与后焦点调整透镜组在光轴方向的位置无关，对应于范围N的镜筒啮合构件56′的邻接啮合表面5602′的高度差Δh被设置为相同。

在这种情况下，通过逐个变化透镜啮合构件58所啮合的镜筒啮合构件56′的啮合表面5602′，沿光轴方向将后焦点调整透镜组移位Δh。对应于以Δh为单位的后焦点调整透镜组的位移，可以以范围N为单位调整拍摄光学***的偏离中心范围N＝0的范围N＝-2，-1，1和2的变化，如图 9B中的箭头所示。

然而，如图7的符号C所示，后焦点调整透镜组的焦点灵敏度p的变化量(波动量)相对后焦点调整透镜组的位置X的变化较大。因此，当将后焦点调整透镜组以相同大小的Δh为单位移位时，如图9B所示，范围N的大小根据后焦点调整透镜组的位置X变化。

例如，在图9B的例子中，假定范围N＝-2是最接近摄像平面30A的焦点位置的变化范围，并且范围N＝2是最远离摄像平面30A(最接近被摄对象)的焦点位置的变化范围。随着范围N与摄像平面30A更加隔开时，范围N的大小(变化量级)往往逐渐地变大。

根据拍摄光学***的结构，随着范围N与摄像平面30A更加隔开，范围N的大小可以相反地逐渐变小。

换言之，当透镜啮合构件58所啮合的镜筒啮合构件56′的邻接啮合表面5602′的高度差Δh被设置成一样时，对应于每个Δh的后焦点可调范围的大小不会一样。

因此，如图9B中的箭头所示，有必要将聚焦透镜组的焦点调整范围设置成对应于变化最大的范围N＝2的大小。

即，当后焦点调整通过相同大小的Δh执行时，像在当前比较例子中那样，如图9B的箭头所示，可以降低对应于范围N＝-2，-1，1和2的拍摄光学***的焦点位置的变化。然而，最终焦点波动的范围会取决于最大后焦点可调范围。

换言之，如图9B所示，通过范围N＝2中的后焦点可调范围调节最终焦点波动的范围，另一方面，在范围N＝-2中，后聚焦可调范围变小。

因此，为了使聚焦透镜通过其焦点调整来吸收对应于范围N＝2的后焦点可调范围和范围N＝-2的后焦点可调范围之间的差的拍摄光学***的焦点位置变化，沿光轴方向的聚焦透镜组的充分移动范围变得有必要得到保证。因此，出现上述差变成作为后焦点可调范围的无用可调范围的不便之处。

另一方面，如图7的符号B所示，即使相对后焦点调整透镜组的位置X的变化存在后焦点调整透镜组的焦点灵敏度p的某种程度的变化量(波动量)，当拍摄光学***的焦点位置的变化范围不是那么大时，以及当可以执行后焦点调整而无需明显移动后焦点调整透镜组的位置时，后焦点调整透镜组的少量位移是足够的。

因此，在这种情况下，即使最终焦点波动的范围取决于最大后焦点可调范围，可以忽视上面参考图9B说明的不便之处。

因此，为了得到后焦点调整的效率的提高，本发明的一个实施例的目的是抑制后焦点可调范围的无用性，如图7的符号C所示，当后焦点调整透镜组的焦点灵敏度p的变化量(波动量)相对后焦点调整透镜组的位置X的变化较大时，以及当拍摄光学***的焦点位置的变化相对较大时，可产生这种无用性。

接着，说明本实施例的操作效果。

在本实施例的透镜镜筒16中，如图6A所示，形成后焦点调整机构54的镜筒啮合构件56的复数个啮合表面5602，使得邻接啮合表面5602的高度差Δh可以沿圆周方向之一增加或降低。通过这个方案，高度差Δh被设置为使得即使在将后焦点调整透镜组40移动任何一个高度差Δh(即，任何一对邻接啮合表面5602的高度差Δh)时，后焦点调整量仍然几乎相同。

因此，可以通过逐个改变后焦点调整机构54的透镜啮合构件58所啮合的镜筒啮合构件56的啮合表面5602，使要调整的后焦点可调范围相同。在与图8B所示的情况相同的方式中，当沿光轴L的方向以对应于范围N的距离为单位调整后焦点调整透镜组40时，如图8B所示，可以使在光轴方向前后偏离中心范围N＝0的范围(N＝-2，-1，1，2)的变化回到以光学设计值PO为中心的范围N＝0。这个事实导致的优点在于适当和有效地执行后焦点调整，并且抑制后焦点可调范围的无用性。

由于聚焦透镜组44的移动范围因抑制后焦点可调范围的无用性而可以缩减，所以这个事实还导致这样的优点：通过增加构成拍摄光学***14的透镜组的折射系数，得到拍摄光学***14和透镜镜筒16的小型化。

由于后焦点调整透镜组40沿光轴L的方向的移动造成焦点灵敏度p改变，所以，调整拍摄光学***的焦点位置的变化所需的后焦点可调范围根据在光轴方向上的位置而变化。

当后焦点调整透镜组的啮合表面在光轴方向上的参考位置在光学设计中被确定并且被定义成设计位置时，由于在比较例子中如图10所示将镜筒啮合构件56′的邻接啮合表面5602′的高度差Δh设置成相同，所以如图9B所示，比较例子遇到以光学设计值PO为中心的每个后焦点可调范围的宽度(变化宽度)变得非对称的不便之处。

另一方面，根据本实施例，如图10所示，通过形成啮合表面5602使得镜筒啮合构件56的邻接啮合表面5602的高度差Δh可以沿圆周方向之一增加或降低，并且啮合表面5602间的高度差Δh可以相对作为中心的设计位置沿光轴L的方向变得非对称，如图6B所示，可以在光轴方向上作为中心的光学设计值PO的附近使后焦点可调范围的宽度对称。这里，通过沿光轴方向在光学设计中确定的啮合表面5602的位置来限定既不包含加工误差也不包含装配误差的设计位置(换言之，通过啮合表面5602在光轴L的方向上的位置限定既不包含加工误差又不包含装配误差的设计位置，其中在拍摄光学***14的焦点位置应与沿光轴方向在光学设计中确定的焦点位置一致的状态下，透镜啮合构件58应与所述啮合表面5602啮合)。

在本实施例中，构造所谓的负正正光学***，其中后焦点调整透镜组40具有负屈光力，中间透镜组42具有正屈光力，聚焦透镜组44具有正屈光力，聚焦透镜组44执行聚焦并且后焦点调整透镜组40执行后焦点调整。

由于负正正光学***具有聚焦组的低焦点灵敏度，所以有必要保证聚焦组的可调范围的大跨度以补偿加工误差或装配误差。然而，这里的负正正光学***具有由本发明提出的后焦点调整透镜组，并且聚焦组的可移动范围可以通过使光轴方向上的可调范围的跨度Δh可变来降低。因此，这里的负正正光学***可以执行最有效的补偿以达到小型化。

在本实施例中，说明了将拍摄光学***14的透镜组中的后焦点调整透镜组40布置在沿光轴L方向最接近被摄对象的位置的情况。然而，可以将后焦点调整透镜组40布置在沿光轴L方向的任意位置。

然而，当像在本实施例中那样将后焦点调整透镜组40布置在最接近被摄对象的位置时，与将后焦点调整透镜组40布置在构成拍摄光学***14的复数个透镜组的中间位置相比，可以简化后焦点调整机构54并且可以方便和简单地执行后焦点调整工作。

在本实施例中，说明了拍摄光学***14包含三个透镜组：后焦点调整透镜组40、中间透镜组42和聚焦透镜组44的情况。然而，拍摄光学***14的透镜组可以被任意构造。

在本实施例中，尽管将数码相机图解为摄像设备，但显然本发明适用于例如摄像机和电视摄像机的各种摄像设备。

本领域的技术人员应当理解，根据设计需求和其它因素，可以进行各种修改，组合，子组合和变化，只要它们在所附权利要求书或其等同表述的范围内。

Claims (9)

1.一种透镜镜筒，包括：

拍摄光学***，其被包含在镜筒中，该拍摄光学***能够将被摄对象图像引导到图像传感器；

后焦点调整透镜组，其构成拍摄光学***的一部分，并且能够在沿拍摄光学***的光轴方向调整后焦点调整透镜组的位置之后被不可移动地固定；和

后焦点调整机构，其能够沿后焦点调整透镜组的光轴方向调整后焦点调整透镜组的位置，

其中，后焦点调整机构包含：

镜筒啮合构件，其具有以光轴为中心沿圆周方向布置在镜筒中的复数个啮合表面，复数个啮合表面的每个在与光轴平行的方向上具有不同高度，和

透镜啮合构件，其被布置在支撑后焦点调整透镜组的透镜支架中，该透镜啮合构件能够有选择地与啮合表面啮合，

其中，通过改变透镜啮合构件所啮合的啮合表面，调整后焦点调整透镜组在光轴方向上的位置，

其中，邻接啮合表面被形成为具有沿圆周方向增加的高度差和降低的高度差之一，并且

其中，所述高度差被设置为使得在后焦点调整透镜组被移动任何一对邻接啮合表面的高度差时，后焦点调整量变得基本相同，所述后焦点调整量由在拍摄光学***中形成的像平面沿光轴方向移动的移动量来限定。

2.如权利要求1所述的透镜镜筒，

其中，后焦点调整透镜组的焦点灵敏度由比值L2/L1限定，其中L1是后焦点调整透镜组沿光轴方向移动的移动量，并且L2是在拍摄光学***中形成的像平面沿光轴方向移动的移动量，并且

其中，当后焦点调整透镜组沿光轴方向从一端移动到另一端时，焦点灵敏度表现出增加的变化和降低的变化之一。

3.如权利要求1所述的透镜镜筒，

其中，啮合表面的设计位置由啮合表面在光轴上的位置限定，啮合表面的位置根据排除加工误差和装配误差的光学设计来确定，并且

其中，邻接啮合表面被形成为具有在光轴方向关于设计位置非对称的高度差。

4.如权利要求1所述的透镜镜筒，其中，后焦点调整透镜组被布置在拍摄光学***中最接近被摄对象的位置。

5.如权利要求1所述的透镜镜筒，其中，所述拍摄光学***具有：

布置在后焦点调整透镜组和图像传感器之间并且在光轴方向上可移动的聚焦透镜组。

6.如权利要求1所述的透镜镜筒，其中，所述拍摄光学***具有：

布置在后焦点调整透镜组和图像传感器之间的中间透镜组；和

布置在中间透镜组和图像传感器之间并且在光轴方向上可移动的聚焦透镜组。

7.如权利要求6所述的透镜镜筒，

其中，所述后焦点调整透镜组被布置在拍摄光学***中最接近被摄对象的位置。

8.如权利要求6所述的透镜镜筒，

其中，后焦点调整透镜组具有负屈光力，

其中，中间透镜组具有正屈光力，并且

其中，聚焦透镜组具有正屈光力。

9.一种摄像设备，包括：

透镜镜筒，

其中，所述透镜镜筒包含：

拍摄光学***，其被包含在镜筒中，该拍摄光学***能够将被摄对象图像引导到图像传感器；

后焦点调整透镜组，其构成拍摄光学***的一部分，并且能够在沿拍摄光学***的光轴方向调整后焦点调整透镜组的位置之后被不可移动地固定；和

后焦点调整机构，其能够沿后焦点调整透镜组的光轴方向调整后焦点调整透镜组的位置，

其中，后焦点调整机构包含：

镜筒啮合构件，其具有以光轴为中心沿圆周方向布置在镜筒中的复数个啮合表面，复数个啮合表面的每个在与光轴平行的方向上具有不同高度，和

透镜啮合构件，其被布置在支撑后焦点调整透镜组的透镜支架中，该透镜啮合构件能够有选择地与啮合表面啮合，

其中，通过改变透镜啮合构件所啮合的啮合表面，调整后焦点调整透镜组在光轴方向上的位置，

其中，邻接啮合表面被形成为具有沿圆周方向增加的高度差和降低的高度差之一，并且

其中，所述高度差被设置为使得在后焦点调整透镜组被移动任何一对邻接啮合表面的高度差时，后焦点调整量变得基本相同，所述后焦点调整量由在拍摄光学***中形成的像平面沿光轴方向移动的移动量来限定。

Images