本發(fā)明涉及光學(xué)制品領(lǐng)域，特別是涉及小型、低成本且高性能的透鏡鏡筒。

背景技術(shù)：
以往，人們知道有如下問題：溫度變化所導(dǎo)致的透鏡、透鏡室的熱膨脹及透鏡的折射率變化會使得透鏡鏡筒的焦點位置發(fā)生變動從而導(dǎo)致光學(xué)性能劣化。特別是透鏡的一部分或是透鏡室在由塑料材料形成的情況下，熱膨脹、折射率變化會變大，光學(xué)性能的劣化也會變大。如果設(shè)置用于抑制此透鏡鏡筒的焦點位置發(fā)生變動的機(jī)構(gòu)(例如自動對焦機(jī)構(gòu))，則雖然能解決光學(xué)性能劣化的問題，但是會導(dǎo)致透鏡鏡筒變大，增加制造成本。另外，即使透鏡鏡筒內(nèi)有自動變焦的機(jī)構(gòu)，當(dāng)透鏡鏡筒的焦點位置伴隨溫度變化而發(fā)生變動時，自動對焦機(jī)構(gòu)的控制范圍會增大，結(jié)果同樣會導(dǎo)致透鏡鏡筒的大型化。例如圖4所示，透鏡鏡筒由多個透鏡、透鏡室和多個隔圈(Spacer)構(gòu)成，透鏡通過位于各透鏡之間的各隔圈來在光軸方向上進(jìn)行定位，并被保持于壓環(huán)和透鏡室之間。A是后焦距(BF，BackFocus)，P是焦點深度(Depthoffocus)。通過規(guī)定的調(diào)整裝置，對透鏡鏡筒和圖像傳感器進(jìn)行相對定位并固定，從而使得圖像傳感器面處在透鏡鏡筒的焦點深度P的范圍內(nèi)。在此狀態(tài)下，伴隨著環(huán)境溫度變化，會發(fā)生透鏡、透鏡室的熱膨脹及透鏡的折射率變化，從而導(dǎo)致透鏡鏡筒的后焦距A變動，圖像傳感器面偏移出透鏡鏡筒的焦點深度P的范圍，在該情況下，透鏡鏡筒的光學(xué)性能就會劣化，從而無法維持常溫時的性能。為了解決以上因環(huán)境溫度變化導(dǎo)致的透鏡鏡筒后焦距變動所引起的光學(xué)性能劣化的問題，人們考慮采用如下透鏡鏡筒，該透鏡鏡筒具有能夠機(jī)械式地修正透鏡鏡筒的后焦距和圖像傳感器的相對位置的機(jī)構(gòu)(例如：自動對焦機(jī)構(gòu))，但是，此類機(jī)構(gòu)會導(dǎo)致透鏡鏡筒的大型化及制造成本上升的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
鑒于以往技術(shù)的以上問題點，本發(fā)明的目的是提供一種小型，低成本且高性能的透鏡鏡筒。本發(fā)明第一技術(shù)方案的透鏡鏡筒結(jié)構(gòu)如下：具有由多枚透鏡構(gòu)成的透鏡組、以及用于保持透鏡組的透鏡室，上述透鏡組中的相鄰的一組透鏡間設(shè)置有彈性構(gòu)件，該彈性構(gòu)件用于在該一組透鏡的光軸方向上對該一組透鏡加載；通過彈性構(gòu)件使上述一組透鏡的間隔伸縮，使得透鏡鏡筒的焦點位置朝向與因溫度變化導(dǎo)致的透鏡組、透鏡室的熱膨脹、收縮及透鏡組的折射率變化所引起的透鏡鏡筒的焦點位置的變動方向相反的方向移動。由此，通過彈性構(gòu)件端的透鏡在光軸方向上的間隔增減來抑制透鏡鏡筒的焦點位置的變動，如此，就能解決上述的問題。本發(fā)明第二技術(shù)方案的透鏡鏡筒結(jié)構(gòu)如下：透鏡室使用的材料的線膨脹系數(shù)要大于透鏡組的線膨脹系數(shù)，通過上述透鏡室和上述透鏡組因溫度變化而產(chǎn)生的膨脹或收縮量的差值來調(diào)整上述透鏡間的距離。只要透鏡室使用的材料的線膨脹系數(shù)與透鏡組的線膨脹系數(shù)不同，在溫度發(fā)生變化時，位于壓縮彈簧兩端的透鏡就會在壓縮彈簧的作用下移動而使兩透鏡距離增減。通過使透鏡室使用的材料的線膨脹系數(shù)要大于透鏡組的線膨脹系數(shù)，能夠使位于壓縮彈簧兩端的透鏡距離朝向有利于抵消透鏡折射率因溫度變化而變化所導(dǎo)致的透鏡鏡筒后焦距變化的方向增減。本發(fā)明第三技術(shù)方案的透鏡鏡筒結(jié)構(gòu)如下：相對于透鏡間的距離變化量而產(chǎn)生的透鏡鏡筒的焦點位置的變化量為透鏡間的距離變化量的一倍以上。通過使透鏡鏡筒的焦點位置的變化量大于透鏡間的距離變化量(透鏡間的距離變化量的1倍以上)，能抑制溫度變化較大時透鏡折射率變化所導(dǎo)致的透鏡鏡頭的焦點位置變化所帶來的影響。本發(fā)明第四技術(shù)方案的透鏡鏡筒結(jié)構(gòu)如下：透鏡室是由塑料材料形成。通過由塑料材料形成透鏡室，能夠使透鏡室具有較適合的熱膨脹系數(shù)，以便抑制溫度變化時透鏡折射率變化所導(dǎo)致的透鏡鏡筒后焦距的變化所帶來的影響。本發(fā)明第五技術(shù)方案的透鏡鏡筒結(jié)構(gòu)如下：透鏡組內(nèi)至少含有一枚以上的塑料透鏡。通過使透鏡組內(nèi)至少含有一枚以上的塑料透鏡，能夠便于設(shè)定透鏡組整體的熱膨脹系數(shù)，使其與透鏡室的熱膨脹系數(shù)相配合，以便更好地抑制溫度變化時透鏡折射率變化所導(dǎo)致的透鏡鏡筒后焦距的變化所帶來的影響。本發(fā)明的第六技術(shù)方案的透鏡鏡筒結(jié)構(gòu)如下：相鄰的1組鏡片是由線膨脹系數(shù)一樣的材料所形成，并且以在徑向上無法相對移動的方式相互嵌合。通過使相鄰的1組鏡片由線膨脹系數(shù)一樣的材料形成，并且以在徑向上無法相對移動的方式相互嵌合，能抑制溫度變化時，透鏡間的距離發(fā)生變化所導(dǎo)致的透鏡間的徑向上的相互偏芯。附圖說明圖1是表示本發(fā)明的透鏡鏡筒的結(jié)構(gòu)的縱剖面圖。圖2是表示本發(fā)明的透鏡鏡筒修正因溫度變化而產(chǎn)生的后焦距變動的方法的縱剖面圖。圖3是表示本發(fā)明的單焦點透鏡鏡筒的結(jié)構(gòu)的分解立體圖。圖4是表示以往的單焦點透鏡鏡筒的結(jié)構(gòu)的縱剖面圖。圖5是表示本發(fā)明的另一實施例的透鏡鏡筒的結(jié)構(gòu)的縱剖面圖。圖6是表示圖5中透鏡鏡筒繞軸向旋轉(zhuǎn)90度后的縱剖面圖。圖7是表示圖5中透鏡鏡筒的結(jié)構(gòu)的分解立體圖。圖8是表示圖5中透鏡鏡筒的彈簧的放大示意圖。圖9是表示本發(fā)明的又一實施例的透鏡鏡筒的結(jié)構(gòu)的縱剖面圖。圖10是表示圖9中透鏡鏡筒的結(jié)構(gòu)的分解立體圖。具體實施方式參照圖1、圖2的具體實施例，就本發(fā)明的第一實施方式進(jìn)行說明。本發(fā)明的透鏡鏡筒包括：塑料壓環(huán)6，塑料透鏡室7，被保持在塑料透鏡室7內(nèi)的第1透鏡1、第2透鏡2、第3透鏡3，第4透鏡4、第5透鏡5，及位于第2透鏡2和第3透鏡3之間并用于朝向使第2透鏡2和第3透鏡3向相反方向分開的方向加載的壓縮彈簧8，平行隔圈9，及用于對相鄰的兩組透鏡組在光軸方向上進(jìn)行定位的隔圈10。各透鏡組1～5和隔圈10受到壓縮彈簧8沿光軸方向的加載從而各自承靠著適當(dāng)?shù)妮d荷壓力，塑料透鏡室7、塑料壓環(huán)6、透鏡組1～5及隔圈10的線膨脹系數(shù)各有不同；伴隨著溫度的變化，各構(gòu)件尺寸也會發(fā)生變化，而累計形成一差值。依靠壓縮彈簧8的作用，使得第2透鏡2和第3透鏡3在光軸方向上的距離產(chǎn)生變化。上述透鏡鏡筒中，第2透鏡2和第3透鏡3在光軸方向上的距離變化對后焦距A的感度最高。換言之，上述透鏡鏡筒可以分成第1、2透鏡1、2和第3、4、5透鏡3～5這兩部分，并由壓縮彈簧8分隔開，隨溫度變化，各構(gòu)件尺寸發(fā)生變化而累計形成一差值，第2透鏡2和第3透鏡3的距離經(jīng)壓縮彈簧8的作用而能有效地增減。本透鏡鏡筒在常溫中進(jìn)行作為最終組裝工序的后焦距調(diào)整，使之具有優(yōu)良的光學(xué)性能。接下來參照圖1，圖2，就針對透鏡鏡筒因相對于常溫的溫度變化而導(dǎo)致的后焦距變化的修正方法進(jìn)行說明。常溫中通過規(guī)定的調(diào)整裝置對透鏡鏡筒和圖像傳感器進(jìn)行相對定位并固定，使得圖像傳感器面11處在透鏡鏡筒的焦點深度P的范圍內(nèi)。如圖1所示，常溫中第2透鏡2和第3透鏡3在光軸方向上的距離是D，塑料透鏡室7在光軸方向上的長度是B，圖像傳感器面11處在透鏡鏡筒的焦點深度P的范圍內(nèi)。在此種狀態(tài)下，溫度一發(fā)生變化，各透鏡組1～5和塑料透鏡室7的熱膨脹系數(shù)及各透鏡組1～5的折射率就會發(fā)生變化，透鏡鏡筒的后焦距A就會變動，此時，在不做任何修正，圖像傳感器面11偏移出透鏡鏡筒的焦點深度P的范圍之外的情況下，透鏡鏡筒的光學(xué)性能就會劣化，即無法維持常溫時的性能。采用本發(fā)明的透鏡鏡筒，即使溫度變?yōu)槌匾酝獾臏囟龋膊粫軠囟茸兓挠绊懀阅芫S持常溫時的性能。本發(fā)明的透鏡鏡筒參考材料的線膨脹系數(shù)來修正透鏡鏡筒的后焦距變化。假設(shè)塑料透鏡室7的線膨脹系數(shù)是αLH，溫度變化量是Δt時的尺寸變化量是b＝B＊αLH＊Δt；另一方面，假設(shè)各透鏡組1～5的線膨脹系數(shù)是αLi(i＝1，2，...)，在光軸方向上的尺寸是CLi(i＝1，2，...)，溫度變化量是Δt時的尺寸變化量是cLi＝CLi＊αLi＊Δt，另外，各隔圈10的線膨脹系數(shù)是αSi(i＝1，2，...)，在光軸方向上的尺寸為ESi(i＝1，2，...)，溫度變化量是Δt時的尺寸變化量是eSi＝ESi＊αSi＊Δt，這些尺寸變化量累計的總尺寸變化量是∑(cLi+eSi)。塑料透鏡室7的線膨脹系數(shù)和透鏡組1～5及隔圈10的關(guān)系如果設(shè)定為αLH＞＞αLi、αLH＞＞αSi，塑料透鏡室7的尺寸變化量和透鏡組1～5及隔圈10的尺寸變化量的關(guān)系就為b＞∑(cLi+eSi)。本發(fā)明的透鏡鏡筒中，第2透鏡2和第3透鏡3間的距離變化同透鏡鏡筒的后焦距A的變化成反方向，也就是第2透鏡2和第3透鏡3間的距離一變長，透鏡鏡筒的后焦距A就會變短，第2透鏡2和第3透鏡3間的距離一變短，透鏡鏡筒的后焦距A就會變長。以由常溫變至高溫的溫度變化為例，就透鏡鏡筒的后焦距的修正方法進(jìn)行說明。本透鏡鏡筒中，第2透鏡2和第3透鏡3由塑料材料形成，塑料透鏡的折射率因溫度的不同差異性較大，所以因溫度變化對后焦距的變化影響也是最大的。這種情況下，一到高溫，第2透鏡2和第3透鏡3的折射率會發(fā)生變化，使得透鏡鏡筒的后焦距A變長，此時其他的透鏡組(玻璃透鏡)的折射率也會發(fā)生變化，但因為和塑料透鏡的折射率變化相比較，對后焦距A的影響是微乎其微的，所以省略此部分的說明。透鏡鏡筒在高溫中，塑料透鏡室7、透鏡組1～5和隔圈10等同時發(fā)生膨脹，各自發(fā)生如上所述的b、∑(cLi+eSi)的尺寸變化。如上所述，本透鏡鏡筒內(nèi)分為第1、第2透鏡1、2和第3～5透鏡3～5這兩部分，由壓縮彈簧8從中分開，壓縮彈簧8對第2透鏡2和第3透鏡3朝向使其相互遠(yuǎn)離的方向加載，所以與因塑料透鏡室7和各透鏡組1～5及隔圈10的膨脹所產(chǎn)生的累計尺寸差d＝b-∑(cLi+eSi)相應(yīng)地，使得第2透鏡2和第3透鏡3間的距離變長，透鏡鏡筒的后焦距A變短。因此，高溫中透鏡鏡筒的后焦距A因第2透鏡2和第3透鏡3的折射率變化變長的部分，通過在塑料透鏡室7和透鏡組1～5及隔圈10的膨脹所發(fā)生的累計尺寸差的基礎(chǔ)上經(jīng)由第2透鏡2和第3透鏡3間的距離變長來進(jìn)行修正，從而去抑制后焦距A的變化。另外，在低溫中，第2透鏡2和第3透鏡3的折射率變化、第2透鏡2和第3透鏡3間的距離變化通過同上述的高溫中相反方向的作用，也達(dá)到相同的效果。進(jìn)一步概括而言，原本各構(gòu)件因溫度變化而影響的尺寸的收縮、膨脹是很微小的量，但是相對于該透鏡鏡筒全長尺寸B的變化而言，集中通過第2透鏡2和第3透鏡3間的間隔增減來進(jìn)行應(yīng)對，并且基于光學(xué)系的設(shè)計：通過第2透鏡2和第3透鏡3間的間隔變化來實現(xiàn)后焦距A的變化，從而能非常有效地修正因溫度變化而產(chǎn)生的后焦距A的變動。在此對透鏡的折射率變化進(jìn)行簡要說明。透鏡材料具有溫度上升折射率變小、溫度下降折射率變大的性質(zhì)，該折射率對溫度的敏感性根據(jù)材料的不同而不同，特別是塑料透鏡的折射率對溫度的敏感性很大，所以對后焦距的影響也會變大。本透鏡鏡筒中的第2透鏡2和第3透鏡3是塑料透鏡。第2透鏡2因為有負(fù)折射力，所以溫度一上升，后焦距就會變短；溫度一下降，后焦距就會變長。另外，第3透鏡3因為有正折射力，所以溫度一上升，后焦距就會變長；溫度一下降，后焦距就會變短。因折射力絕對值而言第2透鏡2＜第3透鏡3，所以本透鏡鏡筒的后焦距A隨溫度上升而變長，隨溫度下降而變短。另外，如上所述，透鏡折射率對溫度的敏感性因材料不同而不同，因此也可以通過對第2透鏡2使用比第3透鏡3材料對溫度的折射率敏感性大的材料，來減小溫度對透鏡鏡筒的后焦距A的變動影響。因此，若組合此方法和之前陳述的利用透鏡室的熱膨脹、收縮來改變透鏡間隔而減少后焦距變動的方法，則針對更廣范圍的溫度變化，也能極為有效的擬制后焦距的變動。下面參照圖5～8，對本發(fā)明的第二實施方式進(jìn)行說明，其中，對與上述第一實施方式中功能相同的部分標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記。除必要的情況外，省略對其的詳細(xì)說明。在該第二實施方式中，除將壓縮彈簧8替換為圓形的板簧8外，其余部分與上述第一實施方式中完全相同。通過采用厚度比上述第一實施方式中的壓縮彈簧8(螺旋彈簧)薄的板簧8，能夠減小光軸方向上的空間，從而有利于進(jìn)一步實現(xiàn)透鏡鏡筒的小型化。下面參照圖9、10，對本發(fā)明的第三實施方式進(jìn)行說明，其中，對與上述第二實施方式中功能相同的部分標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記。除必要的情況外，省略對其的詳細(xì)說明。在該第三實施方式中，由線膨脹系數(shù)一樣或基本一樣的塑料材料形成的第2透鏡2和第3透鏡3具有在板簧8外側(cè)相互嵌合的結(jié)構(gòu)，使得該第2透鏡2和第3透鏡3之間無法在徑向上相互移動。在僅采用以上第一實施方式和第二實施方式的情況下，雖然能夠通過第2透鏡2和第3透鏡3在光軸方向上的間隔增減來有效抑制透鏡鏡筒的焦點位置的變動，但卻可能無法避免因溫度變化所引起的透鏡在徑向上的尺寸變化所導(dǎo)致的透鏡間的偏芯現(xiàn)象。而通過該第三實施方式中的嵌合結(jié)構(gòu)，則由于能夠保持第2透鏡2和第3透鏡3間在徑向上不發(fā)生相互移動，因此能夠有效避免上述偏心現(xiàn)象。其中，對第2透鏡2和第3透鏡3之間的具體嵌合方式并無特別限定，只要能保證第2透鏡2和第3透鏡3間在徑向上不發(fā)生相互移動即可。另外，該第三實施方式中改變了平行隔圈9的設(shè)置位置并增加了第6透鏡12，但其僅為產(chǎn)品中的適應(yīng)性變換，對本實施方式的上述作用沒有直接影響。綜上所述，本發(fā)明的透鏡鏡筒因為不需要有機(jī)械式修正透鏡鏡筒后焦距和圖像傳感器相對位置的機(jī)構(gòu)等，所以就能夠在不會導(dǎo)致透鏡鏡筒的大型化及成本上升的情況下，在不同的溫度中能有效的抑制透鏡鏡筒的后焦距變動，很好的維持優(yōu)良的光學(xué)性能。產(chǎn)業(yè)上的利用效果本發(fā)明是可以利用于相機(jī)，攝像機(jī)，及手機(jī)內(nèi)的攝影透鏡鏡筒。