專利名稱：用于控制光學元件位置的機構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在光學設備中用于控制光學元件位置的機構，更確切 地說，涉及提供光學元件保持部件的結構，該結構通過在光學元件保 持部件的移動方向上的偏置力可沿光軸方向移動。
背景技術：
在例如照相機的光學設備中，經常出現這樣的情況，即光軸方向 的偏置力被施予光學元件保持部件，該光學元件保持部件支撐光學元 件并能夠在光軸方向移動，從而使光學元件保持部件具有作為驅動光 學元件保持部件的驅動機構的一部分的功能、消除驅動機構中的間隙
(backlash)或穩(wěn)定光學元件保持部件的位置。用于偏置光學元件保持 部件的偏置裝置通常由拉伸或壓縮彈簧制成，該彈簧被安裝為使其軸 沿光軸方向延伸。該配置被公開在例如日本未審查專利公開 2000-206391中。
在廣泛用作偏置光學元件保持部件的偏置裝置的拉伸或壓縮彈簧 的安裝結構中，彈簧的兩端分別嚙合光學元件保持部件和單獨的支撐 部件(即固定部件)，其中該支撐部件不隨光學元件保持部件移動， 從而使得光學元件保持部件的移動量直接影響彈簧的拉伸量。隨著彈 簧拉伸量的增加，彈簧負載的可變范圍也增加。
同時，作為光學元件保持部件的驅動機構的元件的電機或執(zhí)行器 的輸出被確定為能夠容納偏置裝置用于偏置光學元件保持部件的最大 負載。換言之，彈簧部件的最大負載越大，用于光學元件保持部件的 所需的驅動源也就越強，這對于包含驅動源的裝備的功率消耗、制造 成本和最小化是不利的。然而，在用于光學元件保持部件的拉伸或壓 縮彈簧的傳統(tǒng)安裝結構中，根據彈簧拉伸量變化的彈簧負載趨向于具 有大的變化范圍，從而難以最小化最大彈簧負載。
在拉伸或壓縮彈簧中，通過采用具有更長的長度的拉伸或壓縮彈簧，有可能得到用于光學元件保持部件的特定移動量的彈簧的減小的 負載變化。然而，在近些年制造的光學設備中，具有強烈的小型化的 需求，但是增加彈簧的長度與空間的節(jié)省相互矛盾，從而不易被采納。 特別是，在變焦透鏡筒中，非常需要在不進行圖像采集的透鏡筒容納 狀態(tài)使其更加緊湊，并且通常采用可回縮透鏡筒結構，其中在光軸方 向上多個光學元件之間的距離盡可能最小化，從而在透鏡筒處于容納 狀態(tài)時減小透鏡筒的長度。這樣，光學元件保持部件在其移動方向上 的長度受到可回縮透鏡筒長度的限制，從而當偏置裝置偏置光學元件 保持部件時難以采用長彈簧。結果是，很容易出現具有大的可變范圍 的彈簧負載的上述問題。
此外，雖然可以通過減小光學元件保持部件的移動量來減小彈簧 負載的可變范圍，但是光學元件保持部件的移動量(即，由光學元件 保持部件所支撐的光學元件的移動量)從一開始就被確定以滿足光學 性能的需要，而如果光學元件保持部件的移動量受到限制就無法得到 所述光學性能。例如，在光軸方向構建的盡可能小的變焦透鏡筒中， 當變焦透鏡筒被設計為高倍率透鏡并處于上述的透鏡筒容納狀態(tài)時， 光學元件保持部件的移動量往往很大。
發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種光學元件位置控制機構，其中通過光學元件保 持部件的移動引起的用于偏置光學元件保持部件的彈簧的負載變化 小，即使該機構可以以節(jié)省空間的方式被構造，并且其中以很高程度 獲得最小化和低功耗。
此外，本發(fā)明提供了一種光學元件位置控制機構，其包括這樣一 種已經減小了負載變化的偏置裝置，其中偏置裝置被安全的保護而免 于受到損壞，所述損壞可能來自于其它元件的外部的或者內部的接觸， 或者是接觸偏置裝置的安裝工人的手。
根據本發(fā)明的一個方面，提供了一種光學元件位置控制機構，包 括光學元件保持部件，其支撐攝影系統(tǒng)的光學元件并在光軸方向上 被引導；驅動機構，其用于在所述光軸方向上移動所述光學元件保持 部件；和偏置裝置，其包括能夠繞擺動軸擺動的臂，所述擺動軸基本上與所述光軸正交，而所述臂基本上與所述擺動軸正交延伸、并具有 與所述光學元件保持部件嚙合的自由端部分以便在所述光軸方向上偏 置所述光學元件保持部件。
理想情況是，偏置裝置包括扭轉彈簧，其包括由與光學元件保 持部件分開提供的支撐部件支撐的盤繞部分，其中盤繞部分的中心軸 與擺動軸基本上一致；第一臂部分，其構成所述臂，并從在其自由端 部分與光學元件保持部件嚙合的盤繞部分向外徑向延伸；第二臂部分， 其從與所述支撐部件嚙合的盤繞部分向外徑向延伸。其中，根據光學 元件保持部件的移動，扭轉彈簧繞盤繞部分的中心軸在扭轉彈簧的轉 動方向上改變其彈性形變的量。
理想情況是，從所述第一臂部分的自由狀態(tài)直到當所述第一臂部 分進入施力狀態(tài)的、所述第一臂部分在其轉動方向上的角位移的量， 大于在施力狀態(tài)下所述光學元件保持部件的向前移動極限和向后移動 極限之間的、所述第一臂部分在其轉動方向上的角位移的量，其中， 在所述第一臂部分的自由狀態(tài)下，所述第一臂部分和所述光學元件保 持部件脫開，在第一臂部分進入施力狀態(tài)下，所述第一臂部分和所述 光學元件保持部件嚙合。
理想情況是，偏置裝置的臂包括桿，桿的一端在與光學元件保持 部件分開提供的支撐部件上轉動，桿的另一端與光學元件保持部件嚙 合；以及所述偏置裝置包括用于繞擺動軸在正向和反向的轉動方向上 偏置所述桿的桿偏置部件。
理想情況是，所述桿偏置部件包括扭轉彈簧，所述彈簧包括通 過所述支撐部件支撐的盤繞部分，所述盤繞部分的中心軸基本上與所 述擺動軸一致；第一臂部分，其從所述盤繞部分向外徑向延伸，從而 與所述桿嚙合；以及第二臂部分，其從所述盤繞部分向外徑向延伸， 從而與所述支撐部件的彈簧鉤部分嚙合。根據所述桿的擺動移動，圍 繞所述盤繞部分的中心軸、在所述扭轉彈簧的轉動方向上，所述扭轉 彈簧改變其彈性形變的量。
理想情況是，所述桿偏置部件包括拉伸彈簧，所述拉伸彈簧的一 端和另一端分別與所述桿和所述支撐部件嚙合，所述拉伸彈簧的長度 根據所述桿的擺動移動而變化。理想情況是，桿從擺動軸到所述桿與所述拉伸彈簧嚙合的嚙合部 分之間的距離小于從擺動軸到所述桿與所述光學元件保持部件嚙合的 嚙合部分之間的距離。
理想情況是，光學元件位置控制機構包括轉動環(huán)，其通過轉動所 述轉動環(huán)移動至少一個與光學元件分開提供的光學元件，以及所述驅 動機構和所述偏置裝置位于所述轉動環(huán)的徑向外側。根據這一結構， 偏置裝置可以被構造成不限制例如轉動環(huán)的可移動部件。
理想情況是，擺動軸以及偏置裝置的臂的自由端部分位于轉動環(huán) 以外，分別在平面兩側提供的兩個空間的兩者中，所述平面基本上平 行于所述擺動軸并位于所述光軸上。因此，偏置裝置的負載變化有效 減小，并且能夠提高空間利用率。
理想情況是，所述驅動機構包括螺桿軸，其繞平行于所述光軸 的軸轉動；以及螺母，其和所述螺桿軸螺旋嚙合，并通過所述螺桿軸 的向前和向后轉動而在光軸方向上向前和向后移動。通過所述螺母與 所述光學元件保持部件相接觸來確定所述光學元件保持部件在所述光 軸方向上的位置。所述偏置裝置在引導所述光學元件保持部件接觸所 述螺母的方向上偏置所述光學元件保持部件。
理想情況是，驅動機構包括引導部件，其包括至少一個引導表 面，而所述引導表面相對所述光軸方向傾斜；和跟隨件，其從所述光 學元件保持部件突出，以在所述引導表面上滑動。所述跟隨件通過所 述偏置裝置的偏置力壓在所述引導部件的引導表面上。
理想情況是，引導部件包括在光軸方向上延伸的凸輪桿，其中引 導槽作為凸輪槽，在該凸輪槽中所述跟隨件被能夠滑動地嚙合，該凸 輪槽形成于所述凸輪桿的圓周表面上，并且所述引導表面位于所述引 導槽的內部。
理想情況是，位置控制機構包括固定圓柱形部分，其位于所述 偏置裝置的內部，并環(huán)繞所述攝影光學系統(tǒng)；以及保護壁部件，其作 為與所述固定圓柱形部分相獨立的元件而被提供，并且被固定在所述 固定圓柱形部分上以產生所述固定圓柱形部分的外圓周表面與所述保 護壁部件之間的容納空間，所述偏置裝置被容納于所述容納空間中。
理想情況是，保護壁部件和圖像拾取裝置保持架是一體的，所述圖像拾取裝置保持架保持圖像拾取裝置，從而所述圖像拾取裝置處在 圖像形成位置。
理想情況是，固定圓柱形部件或保護壁部件包括擺動移動支撐突 起，所述擺動移動支撐突起支撐所述偏置裝置的擺動中心部分，從而 允許所述臂繞所述擺動軸擺動移動。
理想情況是，保護壁部件包括基本上平行于擺動平面的側壁部分， 在所述擺動平面中所述偏置裝置的所述臂繞所述擺動軸擺動。
理想情況是，固定圓柱形部件包括轉動環(huán)引導機構，其裝備在所 述固定圓柱形部件的內圓周表面上、幾乎在所述固定圓柱形部件的整 個圓周范圍上引導，用于轉動地引導轉動環(huán)，位于所述固定圓柱形部 件的內部，從而在所述光軸方向上控制所述轉動環(huán)的位置。通過所述 轉動環(huán)的轉動，所述轉動環(huán)移動與光學元件獨立提供的至少一個光學 元件。
理想情況是，所述光學元件保持部件不繞所述光軸轉動而被線性 引導。
理想情況是，所述驅動機構包括電機和減速齒輪傳動機構。 根據本發(fā)明得到光學元件位置控制機構，其中通過光學元件保持 部件的移動引起的、用于偏置光學元件保持部件的彈簧的負載變化小， 即使機構可以節(jié)省空間的方式被構造，并且其中最小化和低功耗兩者 達到很高程度。
此外，不依賴于固定圓柱形部件的形狀，偏置裝置被安全地保護， 因為通過繞基本上正交于與光軸平行的平面的軸擺動、偏置光學元件 保持部件的偏置裝置被安裝在固定圓柱形部件和保護壁部件之間，所 述保護壁部件是獨立于固定圓柱形部件的部件。
以下將參考附圖對本發(fā)明進行詳細描述，其中
圖l是應用了本發(fā)明所述的用于控制光學元件位置的機構的變焦 透鏡筒的剖面圖，圖中變焦透鏡鏡筒處于透鏡筒容納狀態(tài)(完全回縮 狀態(tài))；
圖2是處于預備攝影狀態(tài)的變焦透鏡筒的剖面圖，其中圖2給出的變焦透鏡筒的上半部分和下半部分別表示處于廣角端和遠攝端的變焦 透鏡鏡筒；
圖3是處于透鏡筒容納狀態(tài)的變焦透鏡筒的前透視圖； 圖4是處于透鏡筒容納狀態(tài)的變焦透鏡筒后透視圖； 圖5是處于預備攝影狀態(tài)的變焦透鏡筒的前透視圖6是處于預備攝影狀態(tài)的變焦透鏡筒的后透視圖，其中變焦透鏡 筒的圖像拾取裝置保持架被移開；
圖7是變焦透鏡筒的分解后透視圖，其中與第三透鏡組的位置控制 相關聯(lián)的元件被移開；
圖8是用于第三透鏡組框架的位置控制機構(光學元件控制機構) 的前分解透視圖9是第三透鏡組框架及其位置控制機構的主要部分的前透視圖10是第三透鏡組框架及其位置控制機構的主要部分的后透視
圖ll是變焦透鏡筒的前視圖，主要顯示第三透鏡組框架及其位置 控制機構；
圖12是圖1 l所示的第三透鏡組框架及其位置控制機構的前視圖13是第三透鏡組框架及其位置控制機構的側視圖，顯示了用于 偏置第三透鏡組框架的位置控制機構的扭轉彈簧的操作；
圖14是在采用了拉伸彈簧作為用于偏置第三透鏡組框架的偏置裝 置的對比實例中，第三透鏡組框架及其位置控制機構的側視圖15A和15B是圖13所示實施例中的彈簧荷載變化與圖14所示對 比實例中的彈簧荷載變化之間的對比圖表，其中圖15A給出了圖13所示 實施例中的彈黃荷載變化，圖15B給出了圖14中所示對比實例中的彈簧 荷載變化；
圖16是光學元件位置控制機構的第二實施例的側視圖，用于控制 透鏡框架的位置，其中使用引導凸輪軸(lead cam shaft)取代圖1到13 中給出的在光學元件位置控制機構的第一實施例中使用的引導螺桿機 構；
圖17是圖16所示光學元件位置控制機構的第二實施例的前視圖； 圖18是光學元件位置控制機構的第三實施例的前視圖，主要給出第三透鏡組框架及其位置控制機構，其中使用桿和扭轉彈簧的組合作 為用于偏置第三透鏡組框架的偏置裝置；
圖19是圖18所示的第三透鏡組框架及其位置控制機構的前視圖20是光學元件位置控制機構的第三實施例的側視圖，用來控制 第三透鏡組框架的位置，顯示了桿和扭轉彈簧的操作；
圖21是光學元件位置控制機構的第四實施例的側視圖，用來控制 第三透鏡組框架的位置，其中使用桿和拉伸彈簧的組合作為用于偏置 第三透鏡組框架的偏置裝置；
圖22是光學元件位置控制機構的第五實施例的側視圖，用來控制 第三透鏡組框架的位置，其中使用桿和拉伸彈簧的組合作為用于偏置 第三透鏡組框架的偏置裝置；
圖23是光學元件位置控制機構的第一實施例主要部分的后視圖， 顯示了保護用于偏置第三透鏡組框架的扭轉彈簧的保護結構的實施
圖24是光學元件位置控制機構的第一實施例的機架和凸輪環(huán)的圓 柱形部分的展開平面圖；以及
圖25是與圖24中所示結構不同的機架和凸輪環(huán)的圓柱形部分的 另一實施例的展開平面圖。
具體實施例方式
首先，以下將主要根據圖1到圖7論述應用了本發(fā)明的光學元件位 置控制機構的變焦透鏡鏡筒l的整體結構。圖1和圖2分別給出了變焦透 鏡鏡筒l的剖面圖，圖l顯示了變焦透鏡鏡筒l處于透鏡鏡筒收回狀態(tài)， 在此狀態(tài)中不拍攝照片，圖2中的剖面圖的上半部分顯示變焦透鏡鏡筒 l處于廣角端，圖2中的剖面圖的下半部分顯示變焦透鏡鏡筒1處于遠攝 端。圖3和圖4是處于透鏡鏡筒收回狀態(tài)的變焦透鏡鏡筒1的透視圖，圖 5和圖6是處于預備攝影狀態(tài)的變焦透鏡鏡筒1的透視圖。
變焦透鏡鏡筒l具有攝影光學系統(tǒng)，攝影光學系統(tǒng)按從目標側開始 的順序，包括第一透鏡組LG1、第二透鏡組LG2、 一組快門葉片(機械 快門，也用作光圈)S、第三透鏡組LG3、低通濾光器(光學濾波器) LPF以及圖像拾取裝置(成像傳感器)24，例如CCD或CMOS。此攝影光學系統(tǒng)被配置為變焦光學系統(tǒng)。通過按照預定的移動方式，沿攝影
光學系統(tǒng)的光軸0移動第一透鏡組LG1和第二透鏡組LG2來執(zhí)行焦距 改變操作(變焦操作)，通過沿光軸0移動第三透鏡組LG3來執(zhí)行聚焦 操作。在以下描述中，"光軸方向"的表達包括與攝影光學系統(tǒng)的光軸O 平行的方向。
變焦透鏡鏡筒l具有機架(支撐部件)22，在此機架22內部支撐光 學系統(tǒng)的第一透鏡組LG1到第三透鏡組LG3，以允許這些透鏡組在光軸 方向上移動。變焦透鏡鏡筒l具有圖像拾取裝置保持架(圖像拾取裝置 保持部件)23，固定在機架22的背部。在圖像拾取裝置保持架23的中 心位置形成開口，圖像拾取裝置24通過圖像拾取裝置框架62固定在該 開口中。固定在圖像拾取裝置框架62前方的濾光器框架21保持低通濾 光器LPF。用于防塵的封裝件(密封件)61緊密的保持在低通濾光器LPF 與圖像拾取裝置24之間。圖像拾取裝置框架62由圖像拾取裝置保持架 23支撐，從而能夠相對圖像拾取裝置保持架23對圖像拾取裝置框架62 作傾斜調整。
機架22圍繞其圓柱形部分(固定圓柱形部分)22a設有變焦馬達支 撐部分22b， AF機構安裝部分22c和前壁部分22d。圓柱形部分22a包圍 光軸O，變焦馬達支撐部分22b支撐變焦馬達32， AF機構安裝部分22c 支撐AF馬達(驅動機構的元件)30，前壁部分22d位于AF機構安裝部 分22c之前。圓柱形部分22a支撐上述光學元件(例如每個位于圓柱形 部分22a內的透鏡組)并形成變焦透鏡鏡筒l的實質外觀。變焦馬達支 撐部分22b、 AF機構安裝部分22c和前壁部分22d徑向地位于圍繞光軸0 的圓柱形部分22a的外側。如圖3到圖7所示，AF機構安裝部分22c在圓 柱形部分22a的后端部分附近形成，AF機構安裝部分22c的后表面部分 由圖像拾取裝置保持架23接近包圍。前壁部分22d在沿光軸方向向前遠 離AF機構安裝部分22c的位置形成在機架22上，面向AF機構安裝部分 22c。
變焦透鏡鏡筒l具有第三透鏡組框架(光學元件保持部件)51，用 于保持第三透鏡組LG3。第三透鏡組框架51具有一對引導臂部分51b和 51c，從第三透鏡組框架51的中心透鏡保持部分51a延伸出來，相對光 軸O基本上成反徑向對稱。引導臂部分51b在其徑向外側端附件具有一對引導孔(沿光軸方向上排列的前引導孔和后引導孔)51d，第三透鏡 組引導軸(進/退移動引導部件)52被插入其中，以便能夠相對這對引
導孔51d自由滑動。第三透鏡組引導軸52的前端和后端分別固定在機架 22和圖像拾取裝置保持架23上。如圖6、 11和23所示，第三透鏡組引導 軸52位于機架22的圓柱形部分22a的外側，且第三透鏡組引導軸52的前 端部分由前壁部分22d支撐。第三透鏡組引導軸52的后端部分從AF機構 安裝部分22c的下面通過，并與形成在圖像拾取裝置保持架23中的軸支 撐孔23a (見圖8)嚙合。為了被第三透鏡組引導軸52引導，形成第三 透鏡組框架51的引導臂部分51b，使得引導臂部分51b在其徑向外側端 附近的部分從機架22的圓柱形部分22a向外凸出，且圓柱形部分22a具 有開口22e (見圖7)，允許引導臂部分51b從圓柱形部分22a向外凸出。 第三透鏡組框架51在另一引導臂部分51c的徑向外端具有抗轉動突起 51e，機架22在其內圓周表面具有沿光軸方向延伸的直線引導槽22f，抗 轉動突起51e被嚙合在其中以能夠自由地滑動。該抗轉動突起51e和直 線引導槽22ft間的嚙合防止第三透鏡組框架51轉動。從而，第三透鏡 組框架51以如下方式被引導僅能夠沿著第三透鏡組引導引導軸52在 光軸方向上線性移動，并且第三透鏡組框架51能夠通過AF馬達30在光 軸方向上向前和向后移動。后面將論述第三透鏡組框架51的驅動機構。 變焦透鏡鏡筒l在機架22的變焦馬達支撐部分22b內部具有減速齒 輪鏈，用于將變焦馬達32的驅動力傳遞給變焦齒輪31 (見圖6和7)。 如圖24所示，以凸輪環(huán)(轉動環(huán))11在圓柱形部分22a內部被支撐的方 式，變焦透鏡筒l裝備在圓柱形部分22a中，以及凸輪環(huán)ll在其后端具 有與變焦齒輪31嚙合的內齒輪lla。凸輪環(huán)ll通過內齒輪lla與變焦齒 輪31的嚙合，由變焦馬達32驅動轉動。凸輪環(huán)ll在內齒輪lla上具有一 組三個引導突起llb，機架22在圓柱形部分22a的內圓周表面上具有凸 輪環(huán)控制槽(轉動環(huán)引導機構的元件)22g (見圖24)，其中一組三個 引導突起llb分別地可滑動地嚙合于凸輪環(huán)控制槽22g中。每個凸輪環(huán) 控制槽22g由引導槽部分22g-l和圓周槽部分22g-2構成，其中引導槽部 分22g-l相對光軸0方向傾斜，而圓周槽部分22g-2位于引導槽部分22g-l 之前并由圍繞光軸0的圓周形部件單獨構成。當變焦透鏡鏡筒1處于圖1 所示的收回(完全回縮)狀態(tài)和圖2上半部分所示的廣角端狀態(tài)之間時，通過由變焦馬達32向凸輪環(huán)11施加扭矩，使得凸輪環(huán)11在轉動的同時 沿光軸方向移動，其中引導突起llb分別由上述凸輪環(huán)控制槽22g的引 導槽部分22g-l引導。更明確地，當變焦透鏡鏡筒l從透鏡鏡筒收回狀態(tài)
進入廣角端狀態(tài)(預備攝影狀態(tài))時，凸輪環(huán)ll在轉動的同時沿光軸 方向前進(朝向目標側)。相反地，當變焦透鏡鏡筒l從廣角端狀態(tài)(預 備攝影狀態(tài))進入透鏡鏡筒收回狀態(tài)時，凸輪環(huán)ll在轉動的同時沿光 軸方向回縮。另一方面，當變焦透鏡鏡筒l處于廣角端狀態(tài)與遠攝端狀 態(tài)之間的預備攝影狀態(tài)(在變焦范圍內)時，凸輪環(huán)ll的引導突起llb
位于前面所說的凸輪環(huán)控制槽22g的圓周槽部分22g-2之內，從而凸輪環(huán) 1 l在光軸方向的固定位置上轉動，也就是不沿光軸方向移動。
變焦透鏡鏡筒l在機架22的圓柱形部分22a的內部具有被支撐在圓 柱形部分22a內部的第一推進鏡鏡筒13和直線引導環(huán)10，且凸輪環(huán)ll位 于第一推進鏡筒13與直線引導環(huán)10之間。通過從第一推進鏡筒13徑向 地向外突出的直線引導突起13a分別與在圓柱形部分22a的內圓周表面 上形成的直線引導槽22h之間的嚙合，對第一推進鏡筒13沿光軸方向進 行直線地引導，通過從直線引導環(huán)10徑向地向外突出的直線引導突起 10a分別與在圓柱形部分22a的內圓周表面上形成的直線引導槽22i之間 的嚙合，對直線引導環(huán)10沿光軸方向進行直線地引導。第一推進鏡筒 13和直線引導環(huán)10每個都與凸輪環(huán)11耦合，從而能夠相對凸輪環(huán)ll轉 動并與凸輪環(huán)11 一起沿光軸方向移動。
通過位于凸輪環(huán)ll內部的直線引導環(huán)10的直線引導栓10b (見圖 2)，直線引導環(huán)10在光軸方向直線地引導第二透鏡組移動框架8。變 焦透鏡鏡筒1在第二透鏡組移動框架8的內部提供第二透鏡保持框架6， 用以保持第二透鏡組LG2。第二透鏡保持框架6與第二透鏡組移動框架8 構成整體。此外，第一推進鏡筒13在其內圓周表面上提供沿平行于光 軸0方向延伸的直線引導槽13b，第二推進鏡筒12具有徑向地向外突出 的直線引導突起12a，直線引導突起12a可滑動地嚙合在直線引導槽13b 中，因此第二推進鏡筒12也被沿光軸方向被直線地引導。變焦透鏡鏡 筒1在第二推進鏡筒12內提供第一透鏡組保持框架4，用以保持第一透 鏡組LG1。
凸輪環(huán)ll在其內圓周表面上提供第二透鏡組控制凸輪llc，第二透鏡組移動框架8在其外圓周表面提供凸輪從動件8a，用以移動第二透鏡 組LG2，且分別地可滑動地嚙合在第二透鏡組控制凸輪llc中。由于第 二透鏡組移動框架8通過直線引導環(huán)10沿光軸方向被直線地引導，凸輪 環(huán)11的轉動導致第二透鏡組移動框架8 (第二透鏡組LG2)依照第二透 鏡組控制凸輪槽llc的輪廓，按預定移動方式沿光軸方向移動。
第二推進鏡筒12具有徑向地向內突出的凸輪從動件12b，用以移動 第一透鏡組LG1，凸輪環(huán)11在其外圓周表面提供第一透鏡組控制凸輪槽 lld，凸輪從動件12b分別地可滑動地嚙合在其中。由于第二推進鏡筒 12通過第一推進鏡筒13在光軸方向被直線地引導，凸輪環(huán)ll的轉動導 致第二推進鏡筒12 (第一透鏡組LG1)依照第一透鏡組控制凸輪槽lld 的輪廓，按預定的移動方式沿光軸方向移動。
第二透鏡組移動框架8和第二推進鏡筒12由透鏡組間偏置彈簧27 沿相反的彼此遠離的方向偏置，從而改善每個凸輪從動件8a與相關的 第二透鏡控制凸輪槽llc之間的嚙合精度，以及每個凸輪從動件12b與 相關的第一透鏡組控制凸輪槽11 d之間的嚙合精度。
變焦透鏡鏡筒1在第二透鏡組移動框架8內提供快門單元15，包括 一組由第二透鏡組移動框架8支撐的快門葉片S。變焦透鏡鏡筒l在第二 透鏡組移動框架8后面提供后置式限制部件5，第二透鏡組移動框架8和 后置式限制部件5具有引導突起8b和引導突起5a，作為在沿平行于光軸 0方向的彼此朝向方向上突出的一對突起?？扉T單元15由兩個引導突起 8b和5a支撐，以便可在其上沿光軸方向滑動。
具有攝影孔16a的裝飾板16固定在第二推進鏡筒12的前端，變焦透 鏡鏡筒1和一組保護柵片17緊跟在裝飾板16的后面，其中保護柵片用來 打開和關閉位于第一透鏡組LGl之前的攝影孔16a。
以下將討論具有以上結構的變焦透鏡鏡筒l的操作。在圖l、 3和4 所示的透鏡鏡筒收回狀態(tài)下，光學系統(tǒng)沿光軸方向的長度(從第一透 鏡組LG1的前表面(目標側表面)到圖像拾取裝置24的成像表面的距離) 比其在圖2、 5和6中所示的預備攝影狀態(tài)下的長度要短。在透鏡鏡筒收 回狀態(tài)，當傳統(tǒng)的從透鏡鏡筒收回狀態(tài)變換到預備攝影狀態(tài)的狀態(tài)變 換信號(例如，打開安裝了變焦透鏡鏡筒l的照相機的主開關)被開啟 時，變焦馬達32沿透鏡鏡筒前進方向被驅動。這使得變焦齒輪31轉動，因此導致凸輪環(huán)ll沿光軸方向向前移動，同時隨分別由凸輪環(huán)控制槽 22g的引導槽部分22g-l引導的引導突起llb而轉動。直線引導環(huán)10和第
一推進鏡筒13隨凸輪環(huán)11直線地向前移動。通過凸輪從動件8a與第二 透鏡組控制凸輪槽llc之間的嚙合，凸輪環(huán)ll的轉動導致第二透鏡組移 動框架8按預定移動方式沿光軸方向移動。此外，通過凸輪從動件12b 與第一透鏡組控制凸輪槽lld之間的嚙合，凸輪環(huán)ll的轉動導致第二推 進鏡筒12按預定移動方式沿光軸方向移動，其中第二推進鏡筒12通過 第一推進鏡筒13沿光軸方向被直線地引導。
艮口，第一透鏡組LG1從透鏡鏡筒收回狀態(tài)向前推進的量，由凸輪環(huán) 11相對于機架22向前移動的量與第二推進鏡筒12相對于凸輪環(huán)11向前 推進的量之和決定，而第二透鏡組LG2從透鏡鏡筒收回狀態(tài)向前推進的 量，由凸輪環(huán)11相對于機架22向前移動的量與第二透鏡組移動框架8相
對于凸輪環(huán)ii向前推進的量之和決定。通過在光軸o上移動第一透鏡組
LG1和第二透鏡組LG2，同時改變第一透鏡組LG1與第二透鏡組LG2之 間的空氣距離來執(zhí)行變焦操作。在鏡筒推進方向上驅動變焦馬達32， 從而使變焦透鏡鏡筒從圖l所示的透鏡鏡筒收回狀態(tài)前進，首先導致變 焦透鏡鏡筒1移動到圖2剖面圖的上半部分所示的廣角端，然后進一步 沿同樣方向驅動變焦馬達32，導致變焦透鏡鏡筒1移動到圖2剖面圖的 下半部分所示的遠攝端。在遠攝端和廣角端之間的變焦范圍內，當引 導突起llb分別嚙合在機架22的凸輪環(huán)控制槽22g的圓周槽部分22g-2之 內時，凸輪環(huán)ll只執(zhí)行上述固定位置轉動操作，因此在光軸方向既不 向前移動也不向后移動。當主開關關閉時，變焦馬達32沿透鏡鏡筒回 縮方向被驅動，使得變焦透鏡鏡筒1執(zhí)行與上述透鏡鏡筒推進操作相反 的透鏡鏡筒回縮操作，因此變焦透鏡鏡筒l返回到圖l所示的透鏡鏡筒 收回狀態(tài)。
當變焦透鏡鏡筒1處于圖2所示的預備攝影狀態(tài)時，該組快門葉片S 位于第二透鏡組LG2后面。當變焦透鏡鏡筒1從預備攝影狀態(tài)移動到圖1 所示的透鏡鏡筒收回狀態(tài)時，快門單元15在第二透鏡組移動框架8內， 相對第二透鏡組移動框架8沿光軸方向向前移動，從而第二透鏡組LG2 的一部分和該組快門葉片S處于與光軸O垂直的平面內。此外，當變焦 透鏡鏡筒l處于透鏡鏡筒收回狀態(tài)時，該組保護柵片17關閉。該組保護柵片17在變焦透鏡鏡筒1的推進操作時打開，其中變焦透鏡鏡筒l進入 預備攝影狀態(tài)。
支撐第三透鏡組LG3的第三透鏡組框架51可通過AF馬達30，沿光 軸方向向前和向后移動，獨立于上述由變焦馬達32執(zhí)行的第一透鏡組 LG1和第二透鏡組LG2的驅動操作。此外，當變焦透鏡鏡筒l處于預備 攝影狀態(tài)，位從于廣角端到遠攝端的任意焦距上時，支撐第三透鏡組 LG3的第三透鏡組框架51沿光軸方向移動，根據由例如安裝了變焦透鏡 鏡筒l的照相機內提供的測距裝置(未給出)獲得的目標距離信息，通 過驅動AF馬達30執(zhí)行聚焦操作。
以下將討論用于控制第三透鏡組框架51位置的位置控制機構機構 的細節(jié)。如上所述，在機架22上形成AF機構安裝部分22c，使其位于圓 柱形部分22a的外側，而在機架22上形成前壁部分22d，使其位于AF機 構安裝部分22c之前并與之相對。AF馬達30通過固定螺絲33固定在AF 機構安裝部分22c之前，因此固定在AF馬達30的旋轉軸上的小齒輪30a 從AF機構安裝部分22c的后表面向后突出(見圖6)。與小齒輪30a嚙合 的中間齒輪34和與中間齒輪34嚙合的驅動齒輪35被可轉動地支撐在AF 機構安裝部分22c的后表面。驅動齒輪35固定在引導螺桿(螺桿軸/驅動 機構的元件)36的后端。AF馬達30的旋轉軸的轉動通過構成AF驅動機 構的減速齒輪鏈的小齒輪30a、中間齒輪34和驅動齒輪35傳導到引導螺 桿36。引導螺桿36的前端和后端分別固定在機架22的前壁部分22d中的 前軸孔和后軸孔23b (見圖8)中，由此圖像拾取裝置保持架23被可轉 動地支撐，因此引導螺桿36能在基本與光軸0平行的轉動軸上自由轉 動。
第三透鏡組框架51在引導臂部分51b的徑向外端提供螺母對接部 分51f。穿過螺母對接部分5W形成用以插入引導螺桿36的通孔。與引導 螺桿36成螺桿嚙合的AF螺母(驅動機構的元件)37安裝在螺母對接部 分5lfe前。通過AF螺母37的抗轉動凹進37a (見圖7)與第三透鏡組框 架51的抗轉動突起51g (參見圖8和圖9)之間的嚙合，以及AF螺母37 的抗轉動突起37b和機架22中形成的抗轉動凹進(未給出)之間的嚙合， 防止了AF螺母37轉動。向前和向后轉動引導螺桿36，導致AF螺母37沿 與光軸O平行的方向向前和向后移動，且不隨引導螺桿36轉動。第三透鏡組框架51在位于一對引導孔51d之間的引導臂部分51b的徑向外端附 近，提供基本上以平行于光軸0的平面形狀形成的垂直壁部分51k。第
三透鏡組框架51在垂直壁部分51k上還提供彈簧鉤51h，此彈簧鉤51h從 垂直壁部分51k橫向地突出。彈簧鉤(突出)51h成L形突起，其彎曲使 得前端沿光軸方朝后。第三透鏡組框架51在垂直壁部分51k的一側上的 彈簧鉤51h的后面，提供半圓形截面的部分51m。
在變焦透鏡鏡筒l中，提供扭轉彈簧38作為偏置裝置，沿可使第三 透鏡組框架51沿光軸0移動的方向，為第三透鏡組框架51提供偏置力。 扭轉彈簧38具有盤繞部分(擺動中心部分)38a。盤繞部分38a由形成 在機架22上的彈簧支撐突起(擺動移動支撐突起)22j支撐。彈簧支撐 突起22j為圓柱形突起，形成于圓柱形部分22a的外表面，且彈簧支撐突 起22j的軸沿與平行于光軸0的垂直平面Pl (見圖11和23，垂直平面P1 包含光軸O)基本垂直的方向延伸。扭轉彈簧38的盤繞部分38a保持在 彈簧支撐突起22j的圓柱形外表面上，并通過在穿過彈簧支撐突起22j 中心形成的螺孔中擰緊固定螺絲39，避免盤繞部分38a從彈簧支撐突起 22j上脫落。保持在彈簧支撐突起22j上的盤繞部分38a的中心軸基本上 與彈簧支撐突起22j的中心軸 一致。
扭轉彈簧38具有短支撐臂部分(第二臂部分)38b和長偏置臂部分 (臂/第一臂部分)38c，每個都從盤繞部分38a徑向地向外突出。短支 撐臂部分38b鉤在彈簧鉤(突起)22k上(見圖13)，其中彈簧鉤22k形 成在機架22上，位于彈簧支撐突起22j附近。另一方面，偏置臂部分38c 的自由端鉤在第三透鏡組框架51的彈簧鉤51h上。第三透鏡組51的垂直 壁部分51k和半圓形截面部分51m也具有在使偏置臂部分38c與彈簧鉤 51h嚙合時，防止偏置臂部分38c與附近除彈簧鉤51h外的任何部分接觸 的功能。偏置臂部分38c作為可擺動的施力部分，能夠繞與盤繞部分38a 的軸基本一致的擺動軸38x (支點)擺動(也就是，能夠在與垂直平面 Pl基本平行的擺動平面內擺動)。換言之，偏置臂部分38c能夠繞與光 軸0基本垂直的擺動軸38x擺動。
當處于自由狀態(tài)，即偏置臂部分38c沒有鉤在彈簧鉤51h上時，偏 置臂部分38c相對圖13的盤繞部分38c垂直向下延伸，如圖13中附圖標 記38c (F)標記的雙點劃線部分所示。從此狀態(tài)，將偏置臂部分38c相對圖13中的38c (F)逆時針轉動大致半圈，并將偏置臂部分38c在其自 由端的部分鉤在沿光軸方向的彈簧鉤51h的后表面上，扭轉彈簧38的彈 性形變(扭曲)量增加，扭轉彈簧38的彈力作為加載在彈簧鉤51h上的 負荷，使得偏置臂部分38c沿光軸方向向前擠壓彈簧鉤51h。也就是， 扭轉彈簧38進入施力狀態(tài)，其中扭轉彈簧38沿光軸方向向前的偏置力 通過偏置臂部分38c施加給第三透鏡組框架51。
如此，由扭曲彈簧38沿光軸方向向前施以偏置力的第三透鏡組框 架51，通過螺母對接部分51f與AF螺母37的對接，防止了向前移動。也 即是，如圖9、 10和13所示，第三透鏡組框架51通過由扭轉彈簧38的偏 置力而與AF螺母37接觸的螺母對接部分51f保持，第三透鏡組框架51在 光軸方向上的位置，由AF螺母37決定。由于通過向前和向后轉動AF馬 達30的小齒輪30a， AF螺母37通過引導螺桿36沿平行于光軸0方向向前 和向后移動，第三透鏡組框架51在光軸方向上的位置由AF馬達30的驅 動方向和驅動量控制。例如，如果AF螺母37被AF馬達30向前移動，第 三透鏡組框架51通過扭轉彈簧38的偏置力，跟隨此AF螺母37向前移動， 移動量為AF螺母37向前移動的量。反之，如果AF螺母37從其向前移動 后的位置向后移動，AF螺母37向后擠壓螺母對接部分51f，從而第三透 鏡組框架51逆著扭轉彈簧38的偏置力向后移動。
原點位置傳感器40被安裝在機架22中，用來探測被AF馬達30移動 的第三透鏡組框架51在光軸方向向后移動的界限。原點位置傳感器40 由光電遮斷器構成，其中包括U形截面主體，其上設置了具有預定間距 的彼此面對的光發(fā)射器和光接收器，當與第三透鏡組框架51整體形成 的傳感器阻斷板51i擠入光發(fā)射器和光接收器之間時，可檢測到第三透 鏡組框架51位于其向后運動的界限。AF馬達30是步進馬達。第三透鏡 組LG3在執(zhí)行聚焦操作時移動的量，被計算為以向后移動的界限作為原 點用于驅動AF馬達30的步數。
第三透鏡組框架51在其被AF馬達30控制的移動范圍內的向后移動 的界限，在圖13中由實線給出，第三透鏡組框架51在其相同的移動范 圍內向前移動的界限，在圖13中由雙點劃線給出。圖15A給出了按照第 三透鏡組51在光軸方向的位置變化的扭轉彈簧38的荷載變化。當第三 透鏡組51位于向后移動的界限時，扭轉彈簧38的偏置臂部分38c相對其處于自由狀態(tài)時的位置的擺角角度由emax表示，當第三透鏡組51位于 向前移動的界限時，扭轉彈簧38的偏置臂部分38c相對其處于自由狀態(tài) 時的位置的擺角角度由emin表示(見圖13)。此外，與擺角emin和0max 相應的扭轉彈簧38的荷載分別由Fmin和Fmax表示。如圖13所示，當扭 轉彈簧38處于前述的施力狀態(tài)時，最小擺角9min與最大擺角emax之間 的角位移量Gv比范圍從扭轉彈簧38的自由狀態(tài)到扭轉彈簧38進入施力 狀態(tài)的最小擺角emin小得多。因此，在第三透鏡組框架51的移動范圍 內，從最小載荷Fmin到最大載荷Fmax的變化可減至最小。
圖14給出了對比實例，其中扭轉彈簧38由在平行于光軸0方向伸長 和縮短的拉伸彈簧38'代替。拉伸彈簧38'的一端鉤在第三透鏡組框架51' (相當于第三透鏡組框架51)的彈簧鉤51h'上，拉伸彈簧38'的另一端鉤 在機架22'(相當于機架22)的彈簧鉤22j'上。第三透鏡組框架51'可在光 軸方向沿第三透鏡組引導軸52'(相當于第三透鏡組引導軸52)向前和 向后移動，第三透鏡組框架51'在其由AF馬達30'(相當于AF馬達30) 控制的移動范圍內，向后移動的界限和向前移動的界限分別由實線和 雙點劃線表示。此外，在圖14中，以與機架22'的彈簧鉤22j'嚙合的位置 為參考位置，當第三透鏡組框架51處于其向前移動的界限時，拉伸彈 簧38'的長度記為Lmin，并且以與機架22'的彈簧鉤22j'嚙合的位置為參 考位置，當第三透鏡組框架51處于其向后移動的界限時，拉伸彈簧38' 的長度記為Lmax。由于位置固定的彈簧鉤22j'位于光學元件位置控制機 構的前面，因此當第三透鏡組框架51'位于其向后移動的界限時，拉伸 彈簧38'變?yōu)樽铋L(Lmax)。圖14中所示的L狩旨出了拉伸彈簧38'處于自 由狀態(tài)時的長度。
圖15B給出了圖14所示對比示例中，拉伸彈簧38'的荷載變化。圖 15B中的Fmin'表示拉伸彈簧38'長度為Lmin時的彈簧荷載，圖15B中的 Fmax'表示拉伸彈簧38'長度為Lmax時的彈簧荷載。從圖14可知，最小 長度Lmin與最大長度Lmax (處于施力狀態(tài)，其中拉伸彈簧38'的沿光軸 方向向前的偏置力施加給第三透鏡組框架51')之間的位移Lv2比從長度 Lf (拉伸彈簧38'處于自由狀態(tài)時的長度)到拉伸彈簧38'進入施力狀態(tài) 的位移Lvl大得多。由于拉伸彈簧38'的荷載量與拉伸彈簧38'的長度變 化量成正比變化，因此在拉伸彈簧38'中，拉伸彈簧38'位于最小長度Lmin時的荷載Fmin，與拉伸彈簧38'位于最大長度Lmax時的荷載Fmax， 之間的差變得極大。此外，為滿足最大載荷Fmax，， AF馬達30'需為大
功率馬達。
為了減小載荷變化，也就是減小拉伸彈簧38'在最大長度Lmax與最 小長度Lmin之間的長度差，可以想象，將采用在自由狀態(tài)具有更長的 長度的拉伸彈簧作為拉伸彈簧38'。然而，如果采用這樣的長拉伸彈簧 作為拉伸彈簧38'，則相應地需要更大的空間，這與變焦透鏡鏡筒小型 化的需求相違背。除拉伸彈簧38'外，圖14給出的對比實例與圖13所示 的實施例的結構基本相同。如果采用長度更長的拉伸彈簧作為拉伸彈 簧38'，彈簧鉤22j'必須在處于收回狀態(tài)的變焦透鏡鏡筒前端的位置(基 本相當于機架22'前端的位置)之前(圖14中的右手側)。也即是，采 用長度更長的拉伸彈簧作為拉伸彈簧38'，導致變焦透鏡鏡筒在收回狀 態(tài)的長度增加。這種情況下，圖14所示對比實例中的拉伸彈簧38'被給 予了變焦透鏡鏡筒在結構上可能的最大長度，因此，在保持變焦透鏡 鏡筒在收回狀態(tài)下的當前尺寸的情況下，很難將荷載變化減小到比圖 15B所示的更小的程度，因此不可能同時滿足變焦透鏡鏡筒小型化的要 求和減小載荷變化的要求。
如果第三透鏡組框架51'的移動范圍減小(如果第三透鏡組框架51' 的向后移動的界限被設置在圖14所示的實線之前)，就能夠減小拉伸 彈簧38'的最大荷載，而無需增大拉伸彈簧38'在自由狀態(tài)下的長度；然 而，這樣減小第三透鏡組框架51'的移動范圍，不可避免地限制了第三 透鏡組LG3的移動范圍，從而可能無法獲得必須的光學性能。因此，減 小第三透鏡組框架51'的移動范圍是不實際的。
盡管圖14所示的對比實例中使用了拉伸彈簧38'，但即便用壓縮彈 簧代替拉伸彈簧38'也會產生相同的問題。也就是說，不論用于偏置第 三透鏡組框架51'的彈簧部件是拉伸彈簧還是壓縮彈簧，都難于在變焦 透鏡鏡筒小型化與減小處于特定偏置結構的彈簧部件的荷載變化之間 獲得平衡，其中沿第三透鏡組框架51'的進/退移動方向拉伸和收縮的彈 簧部件直接連接在第三透鏡組框架51'與固定部件(機架22')之間。
相反的，在上述光學元件位置控制機構的實施例中，其中使用扭 轉彈簧38作為用來偏置第三透鏡組框架51的偏置裝置，雖然扭轉彈簧38是安裝在同對比實例中大小相同的安裝空間內的偏置裝置，但扭轉 彈簧38的荷載變化比對比實例中的荷載變化小得多，彈簧的最大荷載
也比對比示例中的最大荷載小，可通過圖15A和15B中圖表之間的對比 理解。因此，驅動第三透鏡組框架51所需的能量被平均到低水平，從 而能夠降低AF馬達30的功耗。換言之，可采用節(jié)能型AF馬達作為AF 馬達30。此外，由于與第三透鏡組框架51的移動相應的荷載變化小， 第三透鏡組框架51可在其全部移動范圍內被平穩(wěn)地驅動；此外，在將 驅動力從AF馬達30傳導到第三透鏡組框架51時，驅動機構中不會輕易 出現噪聲。
如上所述，在扭轉彈簧38中，在第三透鏡組框架51的向前移動界 限和向后移動界限之間的施力狀態(tài)下，偏置臂部分38c角位移量(ev) 比范圍為從其自由狀態(tài)到扭轉彈簧38進入施力狀態(tài)的偏置臂部分38c 的最小擺動角(emin)更小，且滿足條件表達式"ev/emin<l"，這使 得施力狀態(tài)下荷載變化最小化。在圖13所示的實施例中，盡管最小擺 角的角度emin設置為接近半圈，但通過增大作為上述條件表達式中分 母的最小擺角emin的值，處于施力狀態(tài)工作段的偏置臂部分38c的角位 移量(ev)可以相當小(由于最大擺角emax隨著最小擺角emin的增加
而增加，因此角位移量ev為常量)，這使得能夠進一歩減小扭轉彈簧
38的最大荷載和最小荷載之間的差。盡管通過滿足條件表達式"ev/emin <1"，顯著地壓制了荷載變化，但如果滿足條件表達式"0v/emirKO.5"， 可獲得更好的效果。作為增大最小擺角emin值的實用技術，可將偏置 臂部分38c圍繞盤繞部分38a (圍繞擺軸38x)從偏置臂部分38c的自由狀 態(tài)扭轉360度或更多之后，鉤在彈簧鉤51h上。由于即便扭轉彈簧38圍 繞盤繞部分38a (擺動軸38x)沿轉動方向的彈性型變量增加，扭轉彈 簧38也幾乎不改變大小，因此安裝扭轉彈簧38的空間不需增加，不同 于采用了在自由狀態(tài)下長度更長的拉伸彈簧或壓縮彈簧的上述對比實 例中的情況。如果在彈簧的鋼線厚度相同的條件下，如果扭轉彈簧38 的彈性形變量(其范圍從其自由狀態(tài)到扭轉彈簧38進入施力狀態(tài))增 加，則扭轉彈簧38的荷載平均地增加，因此扭轉彈簧38的彈性型變量 被設置在其最大荷載不會非常大的范圍內。
此外，使扭轉彈簧38的荷載變量最小化的參數之一，是偏置臂部分38c的從偏置臂部分38a繞其擺動的盤繞部分38a到第三透鏡組框架51 上的施力點(工作點)的長度。偏置臂部分38從擺動軸38x到施力點的 長度越長，即扭轉彈簧38在其自由端附近的擺動部分的轉動半徑越大， 則偏置臂部分38c對應第三透鏡組框架51每位移單元的位移角(ev)越 小，從而可以抑制彈簧荷載的變化。假設一個與扭轉彈簧38的擺動軸 38x基本平行且包含光軸0的水平面P2，則將偏置臂部分38c鉤在第三透 鏡組框架51上的彈簧鉤51h位于水平面P2之上的區(qū)域，如圖11和23所 示。另一方面，支撐作為扭轉彈簧38的擺動軸的盤繞部分38a的機架22 的彈簧支撐突起22j，位于水平面P2之下的區(qū)域。因此，扭轉彈簧38的 偏置臂部分38c沿穿過水平面P2的垂直方向延伸。由于扭轉彈簧38徑向 地安裝在作為變焦透鏡鏡筒l中可轉動部件的凸輪環(huán)ll的外側，因此能 夠給予偏置臂部分38c如此的長度，而偏置臂部分38c不會妨礙與由凸 輪環(huán)11驅動的第一透鏡組LG1或第二透鏡組LG2相關的任何可移動部 件。
此外，考慮到變焦透鏡鏡筒l的前投影視圖的形狀，用以控制第三 透鏡組框架51的包含扭轉彈簧38的位置控制機構，以節(jié)省空間的方式 安裝在變焦透鏡鏡筒l中。如圖11所示，變焦透鏡鏡筒l的元件，例如 第三透鏡組引導軸52 (第三透鏡組框架51的引導機構的元件)、AF螺 母37、 AF馬達30和引導螺桿36 (第三透鏡組框架51的驅動機構的元件) 被安裝在形成在水平面P2之上的沿機架22的圓柱形部分22a的外圓周 表面的基本上三角形的空間中。扭轉彈簧38的盤繞部分38a被支撐在另 一個形成在水平面P2之下的基本上三角形的空間中，其中這兩個分別 形成在水平面P2之上和之下的基本上三角形的空間相對于水平面P2基 本上對稱。盡管光學裝置(例如安裝了變焦透鏡鏡筒l的照相機)的前 設計視圖的形狀通?；诰匦?例如，具有矩形機架)，這樣的結構 能夠有效地將用來控制第三透鏡組機架51的位置控制機構，容納在照 相機的矩形機架部分與圓柱形機架部分22a的外圍表面之間形成的靜 空間中。此外，如圖11所示，扭轉彈簧38的偏置臂部分38c緊鄰圓柱形 部分22a延伸，以扭轉彈簧38的偏置臂部分38c基本與圓柱形部分22a的 外屈表面相切的方式從下面的三角形空間延伸到上面的三角形空間。 因此，扭轉彈簧38在圓柱形部分22a外面的安裝，對變焦透鏡鏡筒l的橫向寬度影響很小。
如上所述，在光學元件位置控制機構的上述實施例中，通過扭轉
彈簧38偏置第三透鏡組框架51的機構可以減小AF馬達30上的荷載，從 而降低AF馬達30的功耗，同時為變焦透鏡鏡筒l小型化作貢獻，特別是 減小變焦透鏡鏡筒l在收回狀態(tài)下的長度。
以下將參考圖16和17，論述本發(fā)明所述光學元件位置控制機構的 第二實施例。在光學元件位置控制機構的第一實施例中，第三透鏡組 框架51的移動由引導螺桿36和AF螺母37控制。然而，在光學元件位置 控制機構的第二實施例中，采用引導凸輪軸(驅動機構的元件/引導部 件)136取代引導螺桿，作為驅動保持透鏡組LG的透鏡框架(光學元件 保持部件)151的驅動機構的元件。透鏡框架151被引導軸(進/退移動 引導部件)152和在與光軸0平行方向延伸的抗轉動軸153沿與光軸0平 行方向直線地引導。引導軸152滑動地插入穿過透鏡框架151的圓柱形 部分151a形成的引導孔，抗轉動軸153滑動地嚙合在形成在透鏡框架 151的與圓柱形部分151a相反一側的透鏡框架151部分上的抗轉動槽 151d中，其中，抗轉動槽151d和圓柱形部分151a相對于光軸0基本對稱。 引導銷(驅動機構的元件/跟隨件)151b從圓柱形部分151a突出，由引 導軸152引導。引導銷151b嚙合在形成在引導凸輪軸136的外圓周表面 上的引導槽136a中。引導槽136a包括一對軸向相反的引導表面，相對 于光軸O方向傾斜，且在引導銷151b與這對軸向相反的引導表面之間進 行了預先清除，使得引導銷151b能在其上滑動。引導凸輪軸136在其一 端具有齒輪135。馬達(驅動機構的元件)130通過齒輪135對引導凸輪 軸136施加扭矩，使得引導凸輪軸136繞平行于光軸0的轉動軸轉動。因 此，引導銷151b在引導槽136a的一對軸向相反的引導表面上滑動時被 引導，使得透鏡框架151在光軸方向移動。
扭轉彈簧(偏置裝置)138由圓柱形彈簧支撐突起(擺動移動支撐 部件)122j的外圓周表面支撐，扭轉彈簧138的盤繞部分(擺動中心部 分)138a固定在彈簧支撐突起122j上，且盤繞部分138a的軸沿垂直于光 軸O的方向延伸。彈簧支撐突起122j的位置是固定的。扭轉彈簧138包 括支撐臂部分(第二臂部分)138b和偏置臂部分(臂/第一臂部分)138c， 二者都從盤繞部分138a徑向地向外突出，且支撐臂部分138b與固定的突起122k嚙合，而偏置臂部分138c的自由端與透鏡框架151的彈簧鉤 (突起)151c嚙合。在此彈簧嚙合狀態(tài)，扭轉彈簧138的偏置臂部分138c 能夠繞與光軸O基本垂直，且與被彈簧支撐部分122j支撐的盤繞部分 138a的軸基本一致的擺動軸138x擺動，且沿光軸方向向前(圖16中朝 左方向)偏置透鏡框架151。此偏置力導致引導銷151b擠壓靠在引導槽 B6a的一對軸向相反的引導表面的一個中，是在光軸方向上更靠前的 一個，從而消除引導銷151b和引導槽136a之間的間隙。由于彈簧鉤151c 形成在圓柱形部分151a在其縱向上的基本中心處，因此當彈簧鉤151c 收到扭轉彈簧138的荷載時，不容易在圓柱形部分151a上產生使圓柱形 部分151 a相對于引導軸152傾斜的傾斜力矩，這保證了透鏡框架151在 光軸方向上的平滑移動。
根據扭轉彈簧138，按照與第一實施例中扭轉彈簧38類似的方式， 當通過馬達130和引導凸輪軸136沿光軸方向向前和向后移動透鏡框架 151時，可減小在施力狀態(tài)下彈簧荷載的變化并可減小馬達130上的荷 載。此外，與用于控制的第三透鏡組框架51的位置的包括扭轉彈簧38 的位置控制機構相似，當扭轉彈簧138從自由狀態(tài)被帶入施力狀態(tài)時， 即便偏置臂138c的轉動量變化，用于安裝扭轉彈簧138的空間也不增 加，因此，用于控制透鏡框架151位置的包括扭轉彈簧138的位置控制 機構，被以節(jié)省空間的方式安裝。此外，從圖16和17所示的第二實施 例可以知道，本發(fā)明中偏置裝置在光學元件保持部件上的應用，不限 于第一實施例中的與進/退移動部件的驅動操作直接相關的應用，偏置 裝置也可以用于消除間隙，就像扭轉彈簧138—樣。作為用于驅動保持 部件(例如透鏡框架151)的驅動機構，本發(fā)明不只限于上述使用像引 導槽136與引導銷151b的組合那樣的采用槽和突起的組合的特定結構； 例如，可采取使用面凸輪(端面凸輪)的或者類似的結構。簡言之， 只要驅動機構是要求消除引導表面與和與引導表面滑動接觸的從動件 之間的間隙的類型，本發(fā)明都廣泛適用。
上述第一實施例中，由單獨扭轉彈簧構成的扭轉彈簧38是用于偏 置第三透鏡組框架51的偏置裝置，在上述第二實施例中，由單獨扭轉 彈簧構成的扭轉彈簧138是用于偏置透鏡框架151的偏置裝置。然而， 如果偏置裝置滿足偏置裝置通過能夠繞擺動軸(與由光學元件保持部軸基本垂直)擺動的施力部分(臂)對光學元 件保持部件(51或151)施加偏置力的要求，則偏置裝置不限于這樣的 單獨扭轉彈簧。
以下將參考圖18到22，論述釆用不同的偏置裝置的變焦透鏡鏡筒 的第三到第五實施例。下面要論述的每個實施例除偏置裝置及其相關 結構之外，與第一實施例的結構相似，與光學元件位置控制機構的第 一實施例相似的元件，用相同的附圖標記表示，并給予相同的部件名。
在圖18到圖20所示的第三實施例中，用于偏置第三透鏡組框架51 的偏置裝置由擺動桿(臂/桿)70和扭轉彈簧(桿偏置部件)238的組合 構成。機架22具有擺動支撐凸出(擺動移動支撐部分/擺動中心部分) 22m，從機架22橫向突出(使得擺動支撐突起22m的軸沿與垂直面Pl基 本垂直的方向延伸)，擺動桿70在其一端具有軸孔70a，擺動支撐突起 22m插入其中，使得擺動桿70能夠繞擺動支撐突起22m自由轉動，且能 繞與光軸O基本垂直且與擺動支撐突起22m的軸基本一致的擺動軸70x (支點)擺動。擺動桿70的另一端(自由端)與在第三透鏡組框架51 上形成的桿嚙合突起51j嚙合。扭轉彈簧238的盤繞部分238a安裝在擺動 支撐突起22m上，被擺動支撐突起22m的外圍表面支撐。根據圖20，支 撐臂部分(桿偏置部件的第二臂部分)238b和偏置臂部分(桿偏置部 件的第一臂部分)238c分別被鉤在機架22的固定突起(彈簧鉤部分) 22n和擺動桿70接近擺動支撐突起22m的部分上，扭轉彈簧238順時針偏 置擺動桿70，其中支撐臂部分238b和偏置臂部分238c都從盤繞部分 238a徑向地向外延伸。扭轉彈簧238在擺動桿70上，以通過桿嚙合突起 51j沿光軸方向向前擠壓第三透鏡組框架51的方式施加偏置力。
擺動桿70本身在其擺動方向無彈性。然而，通過扭轉彈簧238對擺 動桿70的偏置力，扭轉彈簧238的偏置臂部分238c和擺動桿70的組合， 實質上實現可擺動施力部分的功能，與光學元件位置控制機構的第一 實施例中扭轉彈簧38的偏置臂部分38c類似，或者與光學元件位置控制 機構的第二實施例中偏置彈簧138的偏置臂部分138c類似。因此，正如 上述(第一和第二)實施例中的偏置裝置，即使偏置裝置以節(jié)省空間 的方式安裝在光軸方向，也可通過減小施力狀態(tài)下對第三透鏡組框架 51的荷載變化減小AF馬達30上的荷載。與第三實施例不同，可使扭轉彈簧238的盤繞部分238a被不同于擺動桿70的擺動支撐突起22m的支撐
部分支撐。
除扭轉彈簧238被拉伸彈簧(桿偏置部件)338代替作為用于偏置 第三實施例中采用的擺動桿70的偏置部件外，圖21所示的第四實施例 與圖18到20所示的第三實施例相似。擺動桿70具有主臂70b，主臂70b 從擺動桿70轉動部分(軸孔70a)沿與第三透鏡組框架51的桿嚙合突起 51j嚙合的方向延伸，擺動桿70進一步具有彈簧鉤臂(彈簧鉤部分)70c， 彈簧鉤臂70c從彈簧桿70的轉動部分(軸孔70a)沿與主臂70b的延伸方 向基本相反的方向延伸。安裝拉伸彈簧338使其軸沿基本平行于光軸0 的方向延伸，拉伸彈簧338的一端和另一端分別鉤在彈簧鉤臂70c和形 成在機架22上的彈簧鉤22p上。在擺動桿70中，從擺動軸70x到擺動桿 70的與桿嚙合突起51j嚙合的嚙合部分El之間的距離Dl，比從擺動軸 70x到擺動桿70的與拉伸彈簧338嚙合的嚙合部分E2之間的距離D2更 大；即D1 >D2。由于主臂70b和彈簧鉤臂70c之間長度的比率(杠桿比)， 第三透鏡組框架51沿光軸方向的每移動單位對應的主臂70b上的嚙合 部分E1的移動量(嚙合部分El繞擺動軸70x轉動的量)比第三透鏡組框 架51沿光軸方向的每移動單位對應的彈簧構臂70c上的嚙合部分E2的 移動量(嚙合部分E2繞擺動光軸70x轉動的量)更大。因此，通過對比 圖14和圖21可知，在對第三透鏡組框架51的施力狀態(tài)下，拉伸彈簧338 的最小長度Lmin和最大長度Lmax之間的位移Lv3，比圖14所示的對比 實例中的位移Lv2小，因此荷載變化可減小到比使用單獨拉伸彈簧作為 用于偏置第三透鏡組框架51的偏置裝置的情況下更小的程度，這樣可 以通過減小最大荷載來減輕AF馬達30上的荷載。
除了第四實施例中的拉伸彈簧338被與拉伸彈簧338的拉伸方向不 同的拉伸彈簧(桿偏置部件)438代替外，圖22所示的第五實施例與圖 21所示的第四實施例相似。擺動桿70具有從擺動桿70的轉動部分(軸 孔70a)上突出的彈簧構臂70d，其突出方向與主臂70b的延伸方向基本 垂直，即與主臂70b基本成直角。安裝拉伸彈簧438使其軸沿與變焦透 鏡鏡筒基本垂直，即與主臂70b延伸方向一致的方向延伸，其中拉伸彈 簧438的一端鉤在彈簧鉤臂70d上，另一端鉤在形成在機架22上的彈簧 鉤22q上。在擺動桿70中，從擺動軸70x到擺動桿70的與桿嚙合突起51j嚙合的嚙合部分E1的距離D1，比從擺動軸70x到擺動桿70的與拉伸彈 簧438嚙合的嚙合部分E3的距離D3更大，即D1〉D3。因此，當第三透 鏡組框架51沿光軸方向向前和向后移動時，主臂70b上嚙合部分El的移 動量(嚙合部分El繞擺動軸70x轉動的量)，比彈簧鉤臂70d上的嚙合 部分E3的移動量(嚙合部分E3繞擺動軸70x轉動的量)更大。因此，在 對第三透鏡組框架51的施力狀態(tài)下，拉伸彈簧438的最小長度Lmin與最 大長度Lmax之間的位移Lv4較小(比圖13所示的對比實例的位移Lv2 小)，因此荷載變化可減小到比采用單獨拉伸彈簧作為用于偏置第三 透鏡組框架51的偏置裝置的情況下更小的程度，這樣可以通過減小最 大荷載來減輕AF馬達30上的荷載。
在第四實施例中，理想的是，擺動桿70的主臂70b的長度(Dl)與 彈簧構臂70c的長度(D2)之間的比滿足以下條件表達式D2<Dl/2。 同樣地，在第五實施例中，理想的是，擺動桿70的主臂70b的長度(Dl) 與彈簧鉤臂70d的長度(D3)之間的比滿足以下條件表達式D3 <Dl/2。
從第四和第五實施例可知，通過將擺動桿70作為用于偏置第三透 鏡組框架51的偏置裝置，可以通過在光軸方向上緊湊設計的結構來減 小偏置裝置的荷載變化，即便采用在軸向拉伸和收縮的拉伸彈簧代替 扭轉彈簧。由此觀點，即便通過由壓縮彈簧和擺動桿的組合構成的偏 置裝置取代第四或第五實施例中的拉伸彈簧338或438，也可獲得相似 的效果。
雖然在第一實施例中的扭轉彈簧38的支撐臂部分38b、在第三實施 例中的扭轉彈簧238的支撐臂部分238b、以及第四和第五實施例中的每 個拉伸彈簧338和438的一端中的每一個和形成在機架22上的突起 (22k， 122k， 22n， 22p或者22q)嚙合，在上面形成突起的部件不僅 限于例如機架22的固定部件，也可以是移動部件，只要是在其上形成 突起的部件和至少對應于第三透鏡組框架51的光學元件保持部件之間 在光軸方向上的相對位置變化。同樣地，在第三到第五實施例中的轉 動桿部件70的支撐部件不僅限于諸如機架22的固定部件，也可以是移 動部件，只要是在其上形成突起的部件和至少對應于第三透鏡組框架 51的光學元件保持部件之間的相對位置變化。
在每一個上述變焦透鏡筒的實施例中的偏置裝置中，隨著從擺動軸到施力部分到光學元件保持部件的距離的增加，減小偏置裝置的負 載變化的效果也隨之增加。然而，增加距離帶來了施力部分的長度的 增加，從而增加了施力部分干擾透鏡筒的其它部件的可能性。因此， 偏置裝置需要安裝在透鏡筒的徑向外側部分，而不是移動部件密集排 列的徑向中心部分。然而，如果偏置裝置被安裝在透鏡筒的徑向外側 部分，那么需要保護偏置裝置，因為偏置裝置被在其附近區(qū)域的元件 從外側接觸偏置裝置而導致變形的機會以及位置錯誤發(fā)生的機會大大 增加。然而，有時難以通過透鏡筒的機架保護偏置裝置。
例如，在光學元件保持機構的第一實施例中，通過延長偏置臂部
分38c以及將扭轉彈簧38置于機架22的圓柱形部分22a之外，可以得到 減少偏置裝置的負載變化的效果，即使如圖6所示，機架22沒有保護扭 轉彈簧38。如圖24所示， 一組三個凸輪環(huán)控制槽22g形成于機架22的圓 柱形部分22a的內圓周表面上，幾乎在其整個圓周范圍之上。由于該結 構，圓柱形部分22a需要是完整的圓柱體，在其圓周方向上沒有缺失的 部分。雖然機架22是合成樹脂的模制產品，但在制造過程中難以將機 架22制成具有雙壁結構的機架，其中所述機架進一步包括位于圓柱形 部分22a的徑向外側的壁部分，從而覆蓋扭轉彈簧38。更具體的說，為 了模制圓柱形部分22a，在圓柱形部分22a被模制后，鑄模模具在徑向 外側方向遠離光軸O被移除，從而一般來講，不可能提供具有壁部分的 機架22，該壁部分22被成型以在鑄模模具的徑向移除路徑上覆蓋扭轉 彈簧38。
為了在這種情況下保護扭轉彈簧38，在變焦透鏡筒l中，被固定在 機架22后面的圖像拾取裝置保持架23裝備有覆蓋扭轉彈簧38外側的保 護壁部分(保護壁部件)23c。如圖4、 7、 8和23所示，保護壁部分23c 裝備有平側壁部分(平碟狀部分)23d以及盒狀部分23e。側壁部分23d 基本上平行于扭轉彈簧38的偏置臂部分38c的擺動方向(擺動平面)， 以及盒狀部分23e位于環(huán)繞扭轉彈簧38的盤繞部分38a的位置，所述扭 轉彈簧38位于側壁部分23d之下。保護壁部分23c的前沿接觸前壁部分 22d，盒狀部分23e的側沿接觸更低的支撐部分22r。前壁部分22d和更低 的支撐部分22r裝備有被成型以分別和保護壁部分23c上述前沿和上述 側沿嚙合的階梯部分22d-l以及階梯部分22r-l。如圖8所示，保護壁部分23c被裝備在側壁部分23d的內側表面，其中所述側壁部分23d具有光 軸方向槽23f，而所述側壁部分23d在第三透鏡組框架51移動的時候防止 所述保護壁部分23c免于干擾彈簧構51h。此外，保護壁部分23c裝備緊 鄰于具有傳感器容納部分23g的光軸方向槽23&后，在傳感器容納部分 23g中容納原點位置傳感器40。
當圖像拾取裝置保持架23固定在機架22上，圖像拾取裝置保持架 23在機架22上向前滑行，盒狀部分23e的側沿通過更低的支撐部分22r 的階梯部分22r-l被滑動地支撐。隨后，在圖像拾取裝置保持架23與機 架22的后表面接觸的主要部分上，保護壁部分23c的前沿也接觸前壁部 分22d并且與階梯部分22d-l嚙合。于是，如圖4所示，通過將圖像拾取 裝置保持架23利用一系列螺桿固定在機架22上，保護壁部分23c完全覆 蓋了扭轉彈簧38的外側，從而變焦透鏡筒l處于被保護狀態(tài)。在該被保 護狀態(tài)，如圖23所示，扭轉彈簧38保持在機架22的圓柱形部分22a的外 圓周表面和圖像拾取裝置保持架23的保護壁部分23c之間的空間Q中， 并且通過圓柱形部分22a保護扭轉彈簧38不接觸變焦透鏡筒l內側的移 動部分，以及進一歩通過保護壁部分23c從外部保護扭轉彈簧38不接觸 變焦透鏡筒l的外側。這樣，扭轉彈簧38 (特別是偏置臂部分38c)不 可能被不可逆地型變，即不同于通過接觸變焦透鏡筒l的其他部分或者 組裝工人的手在正常使用中的彈性型變量，因而當變焦透鏡筒l在組裝 狀態(tài)，第三透鏡組框架51的位置控制的精確性不會被破壞。
在這種情況下，由于固定在機架22上的圖像拾取裝置保持架23裝 備有保護壁部分23c，該保護壁部分23c在圖像拾取裝置保持架23固定 在機架22上的狀態(tài)時覆蓋扭轉彈簧38的外側，因此位于機架22外側的 扭轉彈簧38可以被保護以不受損壞。特別是，用于保護扭轉彈簧38不 受損壞的偏置裝置保護結構，在不受機架22的形狀的限制的情況下， 在可靠保護扭轉彈簧38的能力上是突出的，即使是在難以通過塑料模 制在圓柱形部分22a的外側形成覆蓋扭轉彈簧38的壁部分的結構中。在 機架22中，前壁部分22d和更低的支撐部分22r的每一個都是從圓柱形部 分22a的外側圓周表面伸出的碟狀部分，并且能夠通過畫出與彈簧支撐 突起22j同方向的鑄模模型而被模制，其中前壁部分22d和更低的支撐部 分22r兩者都被制成接觸保護壁部分23c，從而能夠被模制為機架22的一部分，而不像保護壁部分23c。
雖然第一實施例的扭轉彈簧38在上述描述中被表示為通過圖像拾
取裝置保持架23的保護壁部分23c而保護的元件，但是使用保護壁部分 23c的偏置裝置保護結構能夠應用于上述其它實施例中的偏置裝置。如 果一些東西在外部接觸到擺動桿70，第三到第五實施例中每個的擺動 桿70都具有相比較于扭轉彈簧38的偏置臂部分38c而不易型變的優(yōu)點， 由此可知，特別是當偏置裝置是扭轉彈簧時，偏置裝置保護結構使用 保護壁部分23c是有效的。
此外，雖然圖24顯示了一類經過凸輪環(huán)控制槽22g的引導槽部分 22g-l使凸輪環(huán)ll沿光軸方向移動的透鏡筒前進結構，該凸輪環(huán)控制槽 22g形成在機架22的圓柱形部分22a的內圓周表面上，根據本申請的偏 置裝置保護結構對于如圖25所示的使用螺旋結構的透鏡筒前進結構也 是有效的。顯示在圖25中的機架522的圓柱形部分522a，在其內圓周表 面裝備有一組三個凸輪環(huán)引導槽(轉動環(huán)引導機構的元件)522b。每 個凸輪環(huán)引導槽522b由引導槽部分522b-l和圓周槽部分522b-2組成。凸 輪環(huán)511裝備在內齒輪511a上，在其上具有一組三個引導凸起511b，所 述引導凸起511b分別與一組三個凸輪環(huán)引導槽522b嚙合。與圖24中所 示的凸輪環(huán)前進結構的類型不同，當經過形成在圓柱形部分522a的內 圓周表面上的內部螺旋線(轉動環(huán)引導機構的元件)522c與在凸輪環(huán) 511的內齒輪511a的齒輪齒上形成的外螺旋線(旋轉環(huán)引導機構的元 件)5Uc的嚙合、而不經過一組三個凸輪環(huán)引導槽522b的引導槽部分 522b-l與凸輪環(huán)511的引導突起511b嚙合而進行轉動，凸輪環(huán)511在光軸 方向上前進和回縮。在凸輪環(huán)511經由外螺旋線511c和內螺旋線522c的 嚙合前進到光軸方向上其向前移動的極限位置，外螺旋線511c和內螺 旋線522c彼此脫離，而一組三個引導突起511b分別和一組三個凸輪環(huán) 引導槽522b的一組三個圓周槽部分522b-2嚙合。然后，凸輪環(huán)511在光 軸方向上的固定位置旋轉，即在光軸方向上沒有移動。在圖25所示的 凸輪環(huán)前進結構的類型中，與圖23中所示的相近似的偏置裝置保護結 構依然有效，因為機架522的圓柱形部分522a為了控制凸輪環(huán)511的移 動以形成為完整的圓柱體而在圓周方向上沒有缺失的部分。
雖然參考附圖已經討論了根據本發(fā)明的上述實施例，但是本發(fā)明并不僅限于這些實施例。例如，雖然在光軸方向上向前和向后移動的 光學元件是用于在所展示的實施例中聚焦的透鏡組，本發(fā)明也可以應 用于不是用于聚焦的透鏡組的光學元件的位置控制的位置控制機構。
此外，雖然每個上述實施例中的偏置裝置給光學元件保持部件施 加在光軸方向上向前的偏置力，但是本發(fā)明不限于所述偏置裝置的特 定的偏置方向。也就是說，偏置裝置可以是在光軸方向上施加向后的 偏置力的類型，即與光學元件保持部件的方向反向的方向。
此外，雖然在上述第一、第三、第四和第五實施例中，分別支撐
扭轉彈簧38和擺動桿70的彈簧支撐突起22j和擺動支撐突起22m形成在 機架22的圓柱形部分22a上，也可以在圖像拾取裝置保持架23的保護壁 部分23c上形成類似的擺動部件支撐突起。
在此描述的本發(fā)明的特定實施例中可以進行不同的變化，這樣的 變型是在本發(fā)明所附權利要求書的精神和保護范圍當中。需要指出的 是，這里包括的所有內容都是說明性的，而非用于限制本發(fā)明的保護 范圍。
權利要求
1、一種光學元件位置控制機構，包括光學元件保持部件，其支撐攝影系統(tǒng)的光學元件并在光軸方向上被引導；驅動機構，其用于在所述光軸方向上移動所述光學元件保持部件；偏置裝置，其包括能夠繞擺動軸擺動的臂，所述擺動軸基本上與所述光軸正交，以及所述臂基本上與所述擺動軸正交延伸、并具有與所述光學元件保持部件嚙合以在所述光軸方向上偏置所述光學元件保持部件的自由端部分。
2、 如權利要求1所述的光學元件位置控制機構，其中所述偏置裝 置包括扭轉彈簧，所述扭轉彈簧包括盤繞部分，其由與所述光學元件保持部件分開提供的支撐部件支 撐，所述盤繞部分的中心軸與所述擺動軸基本上一致；第一臂部分，其構成所述臂、并從在其自由端部分與光學元件保 持部件嚙合的盤繞部分徑向向外延伸；第二臂部分，其從與所述支撐部件嚙合的盤繞部分徑向向外延伸；其中根據所述光學元件保持部件的運動，所述扭轉彈簧在所述扭 轉彈簧的轉動方向上繞所述盤繞部分的中心軸而改變其彈性形變的
3、 如權利要求2所述的光學元件位置控制機構，其中從所述第一 臂部分的自由態(tài)直到當所述第一臂部分進入施力狀態(tài)的角位移的量， 大于處于施力狀態(tài)下所述光學元件保持部件的向前移動極限和向后移 動極限之間的、所述第一臂部分在其轉動方向上的角位移的量，其中， 在所述第一臂部分的自由態(tài)下，所述第一臂部分和所述光學元件保持 部件脫開，在第一臂部分進入施力狀態(tài)下，所述第一臂部分和所述光 學元件保持部件嚙合。
4、 如權利要求1所述的光學元件位置控制機構，其中偏置裝置的臂包括桿，其中桿的一端在與光學元件保持部件分開提供的支撐部件 上轉動，桿的另一端與光學元件保持部件嚙合；以及其中所述偏置裝置包括用于繞擺動軸在正向和反向的轉動方向上 偏置所述桿的桿偏置部件。
5、 如權利要求4所述的光學元件位置控制機構，其中所述桿偏置 部件包括扭轉彈簧，所述扭轉彈簧包括通過所述支撐部件支撐的盤繞部分，所述盤繞部分的中心軸基本 上與所述擺動軸一致；第一臂部分，其從所述盤繞部分向外徑向延伸，從而與所述桿嚙 合；以及第二臂部分，其從所述盤繞部分向外徑向延伸，從而與所述支撐 部件的彈簧鉤部分嚙合，其中根據所述桿的擺動移動，在圍繞所述盤繞部分的中心軸、在 所述扭轉彈簧的轉動方向上，所述扭轉彈簧變化其彈性形變的量。
6、 如權利要求4所述的光學元件位置控制機構，其中所述桿偏置 部件包括拉伸彈簧，所述拉伸彈簧的一端和另一端分別與所述桿和所 述支撐部件嚙合，所述拉伸彈簧的長度根據所述桿的擺動移動而變化。
7.m古i7^il面士 ^ F^:;卡iV^卑i^:/A^AV単+A4i"士n古a 甘+ ,)、+期二^$出3" /、 ^H々人T'j^cd、 u /7i處口'J兀f 乂Lii丁'i乂且:nii巾!j/i:/Li個"j， 兵丁/A:r云^yJ年出t'j所述拉伸彈簧與所述桿嚙合的嚙合部分之間的距離小于從擺動軸到所 述桿與所述光學元件保持部件嚙合的嚙合部分之間的距離。
8、 如權利要求1所述的光學元件位置控制機構，進一步包括轉動 環(huán)，通過轉動所述轉動環(huán)，所述轉動環(huán)移動至少一個與光學元件分別 提供的光學元件，以及其中所述驅動機構和所述偏置裝置位于所述轉動環(huán)的徑向外側。
9、 如權利要求8所述的光學元件位置控制機構，其中所述擺動軸 和所述偏置裝置的所述臂的所述自由端部分位于轉動環(huán)外側，分別在平面兩側提供的兩個空間的兩者中，所述平面基本上平行所述擺動軸 并在所述光軸上。
10、 如權利要求1所述的光學元件位置控制機構，其中所述驅動 機構包括螺桿軸，其在平行于所述光軸的軸上轉動；以及螺母，其和所述螺桿軸螺旋嚙合，并且通過所述螺桿軸的向前和 向后轉動而在光軸方向上向前和向后移動，其中通過所述螺母與所述光學元件保持部件相接觸而確定所述光 學元件保持部件在所述光軸方向上的位置，以及其中所述偏置裝置在引導所述光學元件保持部件接觸所述螺母的 方向上偏置所述光學元件保持部件。
11、 如權利要求1所述的光學元件位置控制機構，其中所述驅動 機構包括引導部件，其包括至少一個引導表面，所述引導表面相對所述光 軸方向傾斜；以及跟隨件，其從所述光學元件保持部件突出以在所述引導表面上滑動，其中所述跟隨件通過所述偏置裝置的偏置力壓在所述引導部件的 引導表面上。
12、 如權利要求ll所述的光學元件位置控制機構，其中所述引導 部件包括在光軸方向上延伸的凸輪桿，其中引導槽作為凸輪槽，在該凸輪槽中所述跟隨件被能夠滑動地 嚙合，該引導槽形成于所述凸輪桿的圓周表面上，以及 其中所述引導表面位于所述弓I導槽的內部。
13、 如權利要求l所述的光學元件位置控制機構，進一步包括 固定圓柱形部分，其位于所述偏置裝置的內部，并環(huán)繞所述攝影光學系統(tǒng)；以及保護壁部件，其作為與所述固定圓柱形部分相獨立的元件而被提 供，并被固定在所述固定圓柱形部分上，以產生所述固定圓柱形部分 的外圓周表面與所述保護壁部件之間的容納空間，所述偏置裝置被容 納于所述容納空間中。
14、 如權利要求13所述的光學元件位置控制機構，其中所述保護 壁部件和圖像拾取裝置保持架是一體的，所述圖像拾取裝置保持架保 持圖像拾取裝置，從而所述圖像拾取裝置處在圖像形成位置。
15、 如權利要求13所述的光學元件位置控制機構，其中所述固定 圓柱形部件和所述保護壁部件包括擺動移動支撐突起，所述擺動移動 支撐突起支撐所述偏置裝置的擺動中心部分，從而允許所述臂繞所述 擺動軸擺動移動。
16、 如權利要求13所述的光學元件位置控制機構，其中所述保護 壁部件包括基本上平行于擺動平面的側壁部分，在所述擺動平面中所 述偏置裝置的臂繞所述擺動軸擺動。
17、 如權利要求13所述的光學元件位置控制機構，其中所述固定 圓柱形部件包括轉動環(huán)引導機構，其裝備在所述固定圓柱形部件的內 圓周表面上、幾乎在所述固定圓柱形部件的整個圓周范圍上引導，用 于轉動地引導轉動環(huán)，并位于所述固定圓柱形部件的內部，從而控制 所述轉動環(huán)在所述光軸方向上的位置，其中通過所述轉動環(huán)的轉動，所述轉動環(huán)移動與所述光學元件獨 立提供的至少一個光學元件。
18、 如權利要求1所述的光學元件位置控制機構，其中所述光學 元件保持部件不繞所述光軸轉動而被線性引導。
19、 如權利要求1所述的光學元件位置控制機構，其中所述驅動 機構包括電機和減速齒輪傳動機構。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光學元件位置控制機構，其包括光學元件保持部件，其支撐攝影系統(tǒng)的光學元件并在光軸方向被引導；驅動機構，其用于在所述光軸方向上移動所述光學元件保持部件；和偏置裝置，其包括能夠繞擺動軸擺動的臂，所述擺動軸基本上和所述光軸正交，以及所述臂基本上與所述擺動軸正交延伸、并具有與所述光學元件保持部件嚙合的自由端部分以在所述光軸方向上偏置所述光學元件保持部件。
文檔編號G02B7/04GK101430414SQ20081017555
公開日2009年5月13日 申請日期2008年11月7日 優(yōu)先權日2007年11月9日
發(fā)明者野村博 申請人:Hoya株式會社