[发明专利]镜头筒

说明书

技术领域

本发明涉及用于摄像机或类似设备中的镜头筒。

背景技术

最近，对体积缩小了的摄像机中的小型镜头筒有需求。此外，还要求能快速变焦和聚焦。

下面将描述一种传统的镜头筒。

通常，摄像机镜头筒中包含四个透镜组。这四个镜头筒中的活动镜头筒可以被引导着而沿一个用于变焦和聚焦的导柱在一个光轴方向移动。镜头筒包含一个固定透镜组、一个可以在变焦光轴上移动的透镜组、另一个固定透镜组、一个可以在聚焦光轴上移动的透镜组、一个光圈单元和一个成象平面。变焦透镜组和聚焦透镜组分别被变焦透镜架和聚焦透镜架保持着。用于沿光轴方向驱动变焦透镜架和聚焦透镜架的变焦致动器和聚焦致动器分别带有一个步进电机。变焦和聚焦步进电机分别包含一个位于相应输出轴上的螺杆。变焦透镜移动架和聚焦透镜移动架通过一个连杆而彼此相连。两个导柱用于保持变焦透镜移动架和聚焦透镜移动架，以使这些移动架能够沿光轴方向自由移动。在这样的镜头筒中，当电流通过电信号线而供应到变焦步进电机后，输出轴将旋转，以使与变焦步进电机的螺杆相咬合的连杆沿光轴方向移动。与连杆相咬合的变焦透镜移动架以及变焦透镜组将沿光轴方向移动。同样，当电流通过电信号线而供应到聚焦步进电机后，输出轴将旋转，以使与聚焦步进电机的螺杆相咬合的连杆沿光轴方向移动。与连杆相咬合的聚焦透镜移动架以及聚焦透镜组将沿光轴方向移动。

这种传统结构具有以下问题。

(1)在传统镜头筒中用作致动器的步进电机在旋转了与预定数量的脉冲相对应的角度后可以在一个预定位置停止。然而，由于步进电机的激励控制是开环的，因此存在下列问题：在停止位置上的精度较低；存在磁滞特性；旋转圈数相对较少；以及诸如此类问题。因此，当采用步进电机作为变焦或聚焦透镜移动架的传输机构的驱动源时，变焦或聚焦速度较低。日本专利公开文献No．8-266093中提出了一种带编码器的步进电机，以解决这种问题。如该文献中所公开，装有一个传感器，以探测步进电机的旋转角度。传感器使控制系统成为闭环的，从而可以实现高速驱动。日本专利公开文献No．10-225083中提出了一种直线致动器系统，其能够利用一个声控型直线致动器而改变聚焦透镜组的位置。这种直线致动器系统具有高速反应性能且能耗低。

因此，可以利用带编码器的步进电机驱动变焦透镜组，并且利用直线致动器移动聚焦透镜组，以优化透镜驱动系统，从而实现高速反应性能和低能耗的目的。这样的系统通常包含一个用作位置探测器的磁阻传感器(以下称作磁传感器)，以提高位置探测精度。

在近来的小型和轻质摄像机中需要小型和轻质的镜头筒。因此，镜头筒中所安装的元件之间的间隔日趋减小。当传统的磁传感器受到外部干扰磁场的影响时，传感器输出将失真，从而导致致动器的功能失真问题。激励磁体的磁通泄漏将出现在上述带编码器的步进电机和直线致动器中。由于零件之间的间隙狭窄，因此这种磁通泄漏在小型镜头筒中是不可忽视的问题。具体地将，直线致动器的激励磁体会对带编码器的步进电机中的磁传感器具有负面影响。通常，要添加一个诸如屏蔽罩等部件以解决磁通泄漏问题。然而，这样一个磁屏蔽罩将导致成本增加。附加的磁屏蔽罩安装空间将阻碍小型镜头筒的实现。因此，包含小型和轻质镜头筒、带编码器的步进电机以及直线致动器的系统不能实现在驱动变焦和聚焦透镜方面的高速响应能力和低能耗。

(2)小型、轻质和高倍率的镜头筒带来一个问题，即手部振动导致难以在最远焦点获得稳定的图像。这种问题的传统解决方法是采用电气手部振动补偿系统。随着小型、轻质和高倍率镜头筒中的手部振动量级增大，补偿程度需要扩展。电气补偿系统中的手部振动补偿程度取决于CCD(计算机控制显示器)中的像素数量，因此需要很多的像素。小型CCD和高画质摄像机因受限而不能够象CCD中那样增加像素数量，因此电气手部振动补偿系统不能高效工作。

现已提出了补偿程度大且能够获得高画质的光学手部振动补偿系统。作为一种光学手部振动补偿系统，日本专利公开文献No．3-186823中提出了一种所谓的内部移位系统，其中通过沿垂直于光轴方向移动一个预定的透镜组(移位透镜组)而补偿手部振动。在这种内部移位系统中，用于聚焦的透镜组也被用作手部振动补偿移位透镜组。因此，可以实现短的、小型和缺质镜头筒。