專利名稱：變焦透鏡裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)置對應于變倍而變化光闌開口直徑的光闌機構(gòu)的變焦透鏡裝置。
背景技術：
內(nèi)置光闌機構(gòu)的變焦透鏡裝置，用于照相(camera)機和投影儀中。在變焦透鏡裝置中，對應于變倍，變焦透鏡的亮度變化。對于在照相機等攝影系統(tǒng)中利用這種變焦透鏡裝置的情況，將變倍時由被拍攝體亮度所決定的F值保持為一定，并對應于變倍而變化光闌機構(gòu)的光闌口徑(專利文獻1、2)。
另一方面，對于在投影儀等投影系統(tǒng)中使用變焦透鏡裝置的情況下，以顯示屏面上的照度不依賴于變焦透鏡的投影倍率而成為大致一定的方式變化光闌機構(gòu)的光闌口徑，以便使，在將攝影透鏡置為投影倍率高的高倍率(廣角端側(cè))時將光闌口徑收縮，并在將攝影透鏡置為投影倍率低的低倍率側(cè)時使光闌開口打開(專利文獻3)。
另外，作為組裝在變焦透鏡裝置中的光闌機構(gòu)，已經(jīng)周知有安裝于變倍時沿光軸方向移動的透鏡保持殼體上，與該透鏡保持殼體一起移動的類型(專利文獻4)，以及與變倍時移動的透鏡組獨立而設計的、在與該透鏡組不同的軌跡上移動的類型(專利文獻5、6)。
作為光闌機構(gòu)的構(gòu)造，例如，在保持環(huán)和菊座之間重疊并保持多數(shù)枚的光闌葉片，各光闌葉片搖動自如地由保持環(huán)所定位，并通過導向孔而由菊座所導向，通過搖動菊座使所光闌葉片隨著所述導向孔而搖動，從而使光闌擴縮(專利文獻7)。
作為與變倍動作聯(lián)動而使該光闌機構(gòu)的光闌開口直徑連續(xù)變化的機械機構(gòu)，可以考慮如下機構(gòu)在機座的外周設有凸起部，并在變倍時旋轉(zhuǎn)的凸輪(cam)筒上，設置所述凸起部所卡合的倍率控制用的凸輪部，并使該光闌控制用凸輪部光軸方向的長度為與變倍時光闌機構(gòu)的移動量相對應的長度，從而將凸起部和凸輪部恒常地卡合。如此，借助于凸輪筒旋轉(zhuǎn)，借助于凸輪筒旋轉(zhuǎn)，凸輪部相對于該旋轉(zhuǎn)量在圓周方向產(chǎn)生變位，菊座與該變位相對應地在光軸圓周方向上旋轉(zhuǎn)，因此能夠?qū)⒐怅@機構(gòu)的光闌口徑變更為與變倍相對應的開口徑。
〔專利文獻1〕特開平3-107132號公報〔專利文獻2〕特開2000-352657號公報〔專利文獻3〕特開平5-107503號公報〔專利文獻4〕特開2001-235679號公報〔專利文獻5〕特開2005-84406號公報〔專利文獻6〕特開平2005-84186號公報〔專利文獻7〕特開平6-265972號公報然而，在凸輪筒上除了光闌控制用凸輪部，還需要設置用以將所述透鏡組沿光軸方向移動的透鏡組用凸輪部。通常，透鏡組用凸輪部，設于圓周方向的3分割位置，并且若以它們之間的任何一個也不重疊的方式形成控制用凸輪部，則需要能增大凸輪筒的直徑，因此變焦透鏡變得大型化。
另外，近年來，正尋求變焦透鏡的高倍率化。因此，若將變焦時的透鏡組的移動量加長，則透鏡組移動用的凸輪部的傾斜將成為接近于光軸的傾斜，在凸輪筒上施加負荷而使凸輪筒的旋轉(zhuǎn)困難，因此需要增大凸輪筒的旋轉(zhuǎn)角。若如此增大凸輪筒的旋轉(zhuǎn)角，則需要將光闌機構(gòu)的凸起部即菊座的旋轉(zhuǎn)角與凸輪筒的旋轉(zhuǎn)角一致，并且為了將光闌葉片的移動量與菊座的旋轉(zhuǎn)角一致而需要使導向孔的長度也增長。如此，若在菊座上加工長度較長的導向孔，則需要加工與光闌葉片數(shù)量相當?shù)膶蚩?，因此光闌強度變?nèi)?。另外，由于為了?guī)定光闌葉片的開口直徑而需要利用高精度的精加工制作導向孔，因此若較長地加工導向孔，則成本提高。
本發(fā)明針對上述問題點而提出，其目的在于緊湊地提供一種透鏡裝置，其使用與凸輪筒的旋轉(zhuǎn)量無關地將菊座的旋轉(zhuǎn)量置為一定的光闌機構(gòu)并與變倍相對應地變化光闌開口直徑。

發(fā)明內(nèi)容
為實現(xiàn)上述目的，在本發(fā)明的變焦透鏡裝置中，備有光闌殼體，其以所述凸起部向外部凸出的方式保持所述光闌機構(gòu)，并在變倍時在所述固定筒的內(nèi)側(cè)沿光軸方向直進地移動；光闌控制用凸輪構(gòu)件，其固定于所述固定筒的內(nèi)面而設置，并在變倍時恒常地與所述凸起部卡合，且與所述光闌殼體的移動相對應地將所述凸起部沿光闌圓周方向移動。
變焦透鏡光學系統(tǒng)由多組構(gòu)成，其中，在變倍時沿光軸方向移動的移動透鏡組也是多數(shù)。也可以將保持光闌機構(gòu)的光闌殼體安裝于對移動透鏡組中的一透鏡組進行保持的保持殼體，也可以按照與這些移動透鏡組不同的移動的方式獨立地配置。
作為在對一透鏡組進行保持的透鏡保持殼體上一體地安裝光闌機構(gòu)，并在變倍時與透鏡保持殼體一起使光闌機構(gòu)移動的變焦透鏡裝置，也可以構(gòu)成為，在固定筒的外側(cè)旋轉(zhuǎn)自如地設置凸輪筒，在變倍時使凸輪筒相對于固定筒旋轉(zhuǎn)，從而通過設于凸輪筒上的凸輪部和設于固定筒上的直進導向開口之間的協(xié)動，而利用固定筒的內(nèi)部使透鏡保持殼體在光軸方向上直進地移動。在裝置情況下，至少具有透鏡保持殼體在沿光軸方向移動期間凸起部所卡合的長度，并且具有與所述透鏡保持殼的移動相對應地使所述凸起部沿光軸周向的變位。
作為凸輪筒，由于在光軸方向上僅僅移動安裝了光闌機構(gòu)的透鏡保持殼體，因此不限于具有凸輪部的構(gòu)件，例如，也可以具有使構(gòu)成變焦透鏡光學系統(tǒng)的全部或一部分的多個透鏡組在光軸方向移動的多個凸輪部。
按照本發(fā)明的的變焦透鏡裝置，由于備有保持殼體，其以所述凸起部向外部凸出的方式保持所述光闌機構(gòu)，并在變倍時在所述固定筒的內(nèi)側(cè)沿光軸方向直進地移動；以及光闌控制用凸輪構(gòu)件，其固定于所述固定筒的內(nèi)面而設置，并在變倍時恒常地與所述凸起部卡合，且與所述光闌殼體的移動相對應地將所述凸起部沿光闌圓周方向移動，因此沒有必要在凸輪筒等的上面設置光闌控制用凸輪，因此能夠?qū)で缶o湊化。
另外，按照在固定筒外使凸輪筒旋轉(zhuǎn)而使透鏡保持殼體移動的其他的發(fā)明，即使凸輪筒旋轉(zhuǎn)量增大，凸起部的旋轉(zhuǎn)量也不變大，因此能夠維持光闌機構(gòu)的菊座的強度，并且由于沒有必要在凸輪筒上制作光闌控制用凸輪部，因此能夠?qū)で笞兘雇哥R的緊湊化。


圖1是表示使用變焦透鏡鏡筒的投影儀的構(gòu)成的說明圖，上段表示廣角端的狀態(tài)，下段表示望遠端的狀態(tài)。
圖2是表示變焦透鏡鏡筒的要部的橫剖面圖。
圖3是表示變焦透鏡的鏡筒的要部的縱剖面圖，表示在望遠端時光闌機構(gòu)成為最小光闌開口直徑的狀態(tài)。
圖4是表示變焦透鏡鏡筒的要部的縱剖面圖，表示在望遠端時光闌機構(gòu)成為開放開口直徑的狀態(tài)。
圖5是表示光闌機構(gòu)的構(gòu)成的分解立體圖。
圖6是表示望遠端時的光闌葉片的狀態(tài)的說明圖。
圖7是表示望遠端時的光闌葉片的狀態(tài)的說明圖。
圖中10-投影儀，11-顯示屏，12-變焦透鏡裝置，14-變焦透鏡光學系統(tǒng)，15-光闌機構(gòu)，23-固定筒，24-凸輪筒，27-凸輪花(flower)，28-直進導向開口，29-凸輪部，30-凸起部，31-光闌控制用凸輪構(gòu)件，32-凹部。
實施方式如圖1所示那樣，投影儀10是將圖像光投映于顯示屏11上的投射型投影儀，備有變焦透鏡裝置12和圖像光生成部13。圖像光生成部13，對利用柱狀積分儀等導光機構(gòu)將從光源照射的照明光的能量分布均勻化后的照明光，進行受光，并通過光調(diào)制而生成圖像光。變焦透鏡裝置12，由變焦透鏡光學系14和光闌機構(gòu)15構(gòu)成，將由圖像光生成部13所生成的圖像光投射到顯示屏11上。在該投影儀10中，應答于設于外部的變焦桿或變焦按鈕的操作，而驅(qū)動變焦用電機，并利用該驅(qū)動將變焦透鏡光學系統(tǒng)12在廣角(ワイド)端(投影倍率較高的高倍率側(cè))與望遠(テレ)端(投影倍率較低的定倍率側(cè))之間，進行變焦，從而調(diào)整透鏡畫面尺寸。另外，在投影儀10中，若在廣角端則投映于顯示屏11上的畫面尺寸變大，若位于望遠端，則畫面尺寸變小。
作為聚焦透鏡光學系統(tǒng)14，成為例如前端(前玉)聚焦式的四組透鏡機構(gòu)，各透鏡組17～20沿光軸光學移動。在從顯示屏11起第二號的第2透鏡組18和第3透鏡組19之間內(nèi)置光闌機構(gòu)15。光闌機構(gòu)15與第三透鏡組19一起移動，并且從廣角端向望遠端連續(xù)變焦時從小光闌開口直徑向開放開口直徑，緩緩地將光闌開口直徑打開，而對光量進行校正。該光闌通過瞳孔(ひとみ)型的光闌進行光量校正。
第3透鏡組19，如圖2所示那樣，保持于透鏡保持殼22。在透鏡保持殼22中，在顯示屏11側(cè)安裝光闌機構(gòu)15。并在透鏡保持殼22的外周配置固定筒23，在固定筒23的外周配置凸輪筒24。
在透鏡保持殼22中，詳細地如圖3和圖4所示那樣，在外周的3分割位置突出地設置凸輪花(cam flower)27。各凸輪花27，與設于固定筒23上的直進導向開口28、以及設于凸輪筒24上凸輪部29的凸輪面卡合。若凸輪筒24旋轉(zhuǎn)，則凸輪花27追隨凸輪部29的凸輪面和直進導向開口28的交點，而使透鏡保持殼體沿光軸方向直進移動。
另外，在凸輪筒24上備有用于將其他透鏡組沿光軸方向移動的多個凸輪部。此時，在固定部23，也可以設置用于將其他透鏡組沿光軸方向?qū)虻闹边M導向開口，或者將設置于固定筒23上的直進導向開口28，兼用作將其他透鏡組沿光軸方向?qū)虻闹边M導向開口。
在光闌機構(gòu)15的外周，凸起部30突出著。凸起部30，在以光軸為中心的圓周方向上旋轉(zhuǎn)自如。通過使凸起部在光軸周向旋轉(zhuǎn)而變更光闌機構(gòu)15的光闌開口直徑。該凸起部30的前端與設于固定筒23的內(nèi)周的光闌控制用凸輪構(gòu)件31卡合。在光闌控制用凸輪構(gòu)件31上，形成夾著凸起部30的外周中的相面對的部位、并具有一對的凸輪面的凹部32。凹部32的凸輪面以如下方式形成即對應于透鏡保持殼22沿光軸方向的移動而使凸起部30在光軸圓周方向上旋轉(zhuǎn)。具體來說，凹部32的一對的凸輪面的基端(與顯示屏11相反側(cè)的一端)位于圖3、4中以實線描繪凹部的位置。另外，凹部32的凸輪面的末端(顯示屏側(cè)一端)位于圖3、4中以虛線描繪凹部32的位置。也就是說，在這種情況下，凹部32的凸輪面并非與光軸平行而延伸。凹部32的凸輪面以如下方式從基端向末端延伸，即透鏡保持殼體22在光軸方向上移動時配置于凹部32的凸輪面之間的凸部31以光軸為中心旋轉(zhuǎn)。并且，凹部32的凸輪面的一部分與光軸平行而延伸。
另外，作為光闌控制用凸輪構(gòu)件31，也可以與固定筒23一體地形成，也可以另體制作而從固定筒23的外周旋入( め込む)螺絲而在固定筒23的內(nèi)周固定光闌控制用凸輪構(gòu)件31。若如后者那樣通過螺絲固定，則由于能夠調(diào)整光闌控制用凸輪構(gòu)件31相對于固定筒23的安裝位置，因此較為合適。另外，作為將凸起部30和控制用凸輪構(gòu)件31卡合的方式，不限于使凸起部30為銷狀并使對偶側(cè)為凹部32的凹凸嵌合的方式，也可以為如下方式即使凸起部30為Y字狀的叉狀，使對偶側(cè)為導軌部而替代凹部32，并將叉部夾持于導軌部。
光闌機構(gòu)15，如圖5所示那樣，由保持環(huán)35、多枚光闌葉片(diaphragmblade)36～41、以及菊座(菊座chrysanthemun-shaped metal fixture)42所構(gòu)成，它們由光闌殼體43所保持。保持環(huán)35、菊座42、以及光闌殼體43成為炸餅圈形狀。在光闌殼體43的內(nèi)周，以規(guī)定間隔遠離地形成一對的溝槽44、45，在所述的一對溝槽44、45中，保持環(huán)35從顯示屏11側(cè)擠入(入り込む)，菊座42從相反側(cè)擠入。另外，保持環(huán)35，通過組入一方的溝槽44而不可旋轉(zhuǎn)地被保持。多數(shù)枚的光闌葉片36～41，以在保持環(huán)35和菊座42之間不干涉的方式疊合并安裝在光闌殼體43。該光闌殼體43，由螺絲卡止等固定機構(gòu)所固定。另外，在菊座42上，在外周上突出而設置前述的凸起部30。
在光闌葉片36～41的基端部，插設軸銷50～55，這些軸銷50～55旋轉(zhuǎn)自如地安裝于形成在保持環(huán)35中的軸承孔56～61中，光闌葉片36～41搖動自如地位于保持環(huán)35內(nèi)。另外，在光闌葉片36～41中，在所述軸銷50～55的相反側(cè)面插設尖頭銷(nib pin)62～67，這些尖頭銷62～67卡合于形成在所述菊座42上的長孔狀的導向孔68～73上。
變焦透鏡裝置12處于望遠端時，如圖6所示，光闌控制用凸輪構(gòu)件31將凸起部30定位于光軸周向的上方，因此若菊座42成為該旋轉(zhuǎn)位置，則光闌葉片36～41的前端從設于菊座42上的開口42a移動到凸出的位置。由此望遠端中的光闌機構(gòu)15的光闌開口直徑90，成為由光闌36～41所決定的最小光闌開口直徑。
若變焦透鏡裝置12從廣角端向望遠端變倍，則如圖7所示那樣，光闌機構(gòu)15與透鏡保持殼體22一并移動到顯示屏11側(cè)，凸起部30與光闌控制用凸輪構(gòu)件31的變位相對應地移動到光闌周圍，菊座42以光軸42為中心向反時針方向旋轉(zhuǎn)。如果菊座42旋轉(zhuǎn)，則光闌葉片36～41的尖頭銷62～67沿導向孔68～73而移動，光闌葉片36～41以軸銷50～55為旋轉(zhuǎn)軸，其前端向著遠離光軸的方向旋轉(zhuǎn)。由此，能夠?qū)⒐怅@開口直徑90連續(xù)地開放。因此，望遠端時的光闌開口直徑90，成為開放開口直徑，并通過由光闌葉片36～41形成比設于菊座42上的開口42a稍小的光闌開口直徑而決定。另外，作為開放開口直徑，也可以使光闌36～41從光闌開口42a退離而由開口42a所決定。另外，本實施方式的光闌機構(gòu)15，使用6枚的光闌葉片36～41，因此能夠利用瞳孔型的光闌開口直徑對光闌進行校正。
上述實施方式的光闌控制用凸輪構(gòu)件31，被固定于固定筒23的內(nèi)面，并與透鏡保持殼體22相對于固定筒23朝向光軸方向的變位，而使凸起部30沿光軸周向變位。為此，如前述那樣，變焦透鏡鏡筒12從廣角端向望遠端變倍時能夠從最小光闌開口直徑連續(xù)地變化為開放開口直徑，并且，其相反也是可變的，或者，僅以特定的變倍域變化光闌開口直徑，而在其他的變倍域中維持為特定的光闌開口直徑等，并能夠與變倍相對應地自由地設計光闌控制用凸輪構(gòu)件31的凹部32的相對于光軸以何種方式延伸。并且，能夠與凸輪筒24的旋轉(zhuǎn)量無關地使菊座42的旋轉(zhuǎn)量為定值，能夠在開放開口直徑和最小光闌開口直徑之間減小所旋轉(zhuǎn)的菊座42的旋轉(zhuǎn)量，因此不必要較長地加工導向孔68～73，因此，能夠?qū)で蠊怅@機構(gòu)15的緊湊化。此外，由于能夠?qū)蚩?8～73的長度縮短，因此能夠提高菊座42的強度。
在上述實施方式中，對4組變焦透鏡光學系統(tǒng)進行了說明，但是本發(fā)明也可以是由兩個的透鏡組以上構(gòu)成的光學系。另外，雖然將光闌機構(gòu)與第3透鏡組一體地移動，但是不限于第3透鏡組，主要是在變焦時在光軸方向移動的透鏡組，任何透鏡組均可以。
另外，在上述各實施方式中，將光闌機構(gòu)15安裝于透鏡保持殼體22，但是在本發(fā)明中不限于此，也可以與變倍時移動的透鏡組相獨立地設置對光闌機構(gòu)進行保持的保持殼體，也可以在與這些透鏡組不同的軌跡上移動。在這種情況下，在凸輪筒上除了用于移動透鏡保持殼體的凸輪部外，也可以設置使保持殼體移動的凸輪部。
在上述各實施方式中，雖然僅對用于投影儀10的光闌內(nèi)置的變焦透鏡裝置11進行了說明，但是本發(fā)明不限于此，也可以適用于照片用照相機和電子照相機以及復印機等光學系統(tǒng)的光學機器。
權(quán)利要求
1.一種變焦透鏡裝置，其特征在于，備有一透鏡組，其構(gòu)成變焦透鏡光學系統(tǒng)的一部分且在變倍時在固定筒的內(nèi)側(cè)在光軸方向上移動；光闌機構(gòu)，其相對于所述一透鏡組而配置于光軸方向的前或后，并通過將凸出于外部的凸起部沿光軸周向移動，而使光闌開口直徑可變，還備有光闌殼體，其以所述凸起部向外部凸出的方式保持所述光闌機構(gòu)，并在變倍時在所述固定筒的內(nèi)側(cè)沿光軸方向直進地移動；光闌控制用凸輪構(gòu)件，其固定于所述固定筒的內(nèi)面而設置，并在變倍時恒常地與所述凸起部卡合，且與所述光闌殼體的移動相對應地將所述凸起部沿光闌圓周方向移動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述變焦透鏡裝置，其特征在于，在所述光闌殼體上，一體地保持所述一透鏡組。
3.一種變焦透鏡裝置，其特征在于，包括保持殼體，其對構(gòu)成變焦透鏡光學系統(tǒng)的一部分的一透鏡組進行保持；固定筒，其與設于所述透鏡組保持殼體上的凸輪花進行卡合，并設有用于將所述透鏡保持殼體沿光軸方向移動直進導向開口；凸輪筒，其旋轉(zhuǎn)自如地保持于所述固定筒的外周，并設有用于與所述凸輪花相卡合而將所述透鏡保持殼體沿光軸方向移動的凸輪部，并通過在變倍時使所述凸輪筒相對于所述固定筒旋轉(zhuǎn)，而借助于所述凸輪部和所述直進導向開口之間的協(xié)動使所述透鏡保持殼體在所述固定筒的內(nèi)部沿光軸方向直徑地移動，還備有光闌機構(gòu)，其在所述透鏡保持殼體中的光軸方向的前或后所安裝，并在變倍時與所述透鏡保持殼體一起移動，并具有向著所述固定筒的內(nèi)面而凸出的凸起部，并通過使所述凸起部沿光軸周向移動而變化光闌開口直徑；光闌控制用凸輪構(gòu)件，其被固定于所述固定筒內(nèi)面，至少具有所述透鏡保持殼體在沿光軸方向移動期間所述凸起部所卡合的長度，并且具有與所述透鏡保持殼體的移動相對應地使所述凸起部沿光軸周向的變位。
4.一種變焦透鏡裝置，其特征在于，備有多組光學透鏡組，其構(gòu)成變焦透鏡光學系統(tǒng)的全部或一部分；固定筒，其用內(nèi)部移動自如地支撐所述各透鏡組，并設有直進導向部，所述直進導向部與設于各透鏡組上的各凸輪花相卡合并將所述各透鏡組沿光軸方向?qū)?；凸輪筒，其旋轉(zhuǎn)自如地保持于所述固定筒的外周，并設有用于與所速各凸輪花相卡合而使所述各透鏡組沿光軸方向移動的多個凸輪；光闌機構(gòu)，其被安裝于對所述多個透鏡組中的一透鏡組進行保持的透鏡保持殼中的光軸方向的前或后，并與所述透鏡保持殼一體地移動，并通過將向著所述固定筒的內(nèi)面而凸出的凸起部沿光軸周向移動，而使光闌開口直徑變化；光闌控制用凸輪構(gòu)件，其被固定于所述固定筒的內(nèi)面，至少具有所述透鏡保持殼體在沿光軸方向移動期間所述凸起部所卡合的長度，并且具有與所述透鏡保持殼的移動相對應地使所述凸起部沿光軸周向移動的變位。
全文摘要
本發(fā)明公開一種變焦透鏡裝置，其通過在變倍時在固定筒(23)的外周使凸輪筒(24)旋轉(zhuǎn)，而借助于設于凸輪筒(24)上的凸輪部(29)和設于固定筒(23)上的直進導向開口(28)的協(xié)動，使具有與凸輪部(29)和直進導向開口(28)卡合的凸輪花(27)的透鏡保持殼(22)沿光軸方向直進移動。在透鏡保持殼(22)上按照光闌機構(gòu)(15)。在光闌機構(gòu)(15)的外周設置凸起部(30)。通過使凸起部(30)與固定于固定筒(23)的內(nèi)面的光闌控制用凸輪構(gòu)件(31)卡合，而與透鏡保持殼(22)的移動相對應地變化光闌開口直徑。從而與凸輪筒旋轉(zhuǎn)量無關地將菊座的旋轉(zhuǎn)量置為一定。
文檔編號G02B15/14GK101038367SQ20071008851
公開日2007年9月19日 申請日期2007年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月15日
發(fā)明者松本智, 神垣哲生 申請人:富士能株式會社