CN100401128C - 变焦镜头 - Google Patents

Abstract

一种变焦镜头，其包括前基座、后基座、导引件、多个光学元件以及弧形凸轮片。导引件固定于前基座与后基座之间。光学元件可滑动地设置于导引件上，各光学元件的边缘具有凸起。弧形凸轮片可移动地设置于前基座与后基座之间，且具有多个导引结构。其中，各光学元件分别通过凸起与导引结构的配合而沿导引件滑动。该弧形凸轮片的曲率半径大于这些光学元件的半径，该弧形凸轮片的曲率轴心平行但不重合该些光学元件的光轴，并且该弧形凸轮片移动时以其曲率轴心为转轴而旋转。

Description

变焦镜头

技术领域

本发明涉及一种镜头，且特别涉及一种变焦镜头。

背景技术

具有变焦功能的镜头一直以来皆为追求摄影质量的消费者所青睐。传统变焦镜头的变焦驱动方式可分为两大类，一是将变焦镜头中的每个运动镜组都以一个马达驱动，一是采用凸轮一次驱动所有运动镜组。然而，若要每个运动镜组都以一个马达驱动，则必然需要占用许多空间，这对于以轻薄短小为设计趋势的电子产品而言相当不实用。

图1为美国专利第4974949号所提出的变焦镜头的分解图。请参照图1，此专利所提出的变焦镜头中，主要是在镜组10、20与30以及驱动凸轮筒40上装配凸轮销12、22、32与42，并通过互相套合的筒状凸轮50与55的开槽52与57而限制凸轮销12、22、32与42的移动。如此一来，当筒状凸轮50与55做相对旋转时，凸轮销12、22、32与42将随着开槽52与57的交会点的变化而移动，进而达到移动镜组10、20与30以进行变焦的目的。然而，这种变焦镜头在体积缩小后存在组装非常困难的缺点。

图2为美国专利第5140468号所提出的变焦镜头的示意图。请参照图2，此专利所提出的变焦镜头中，主要是将三个镜组60组装于两个镜筒70内，并利用镜筒70的开槽72限制镜组60的转动。此外，镜组60还可滑动地装设于导杆80上，且各镜组60上装配有凸轮销62。另外，镜组60上方则设置有两个平板凸轮90，各平板凸轮90上还具有开槽92，其用以限制凸轮销62的移动。当平板凸轮90沿A-B方向移动时，各开槽92将驱动位于其中的凸轮销62的移动，由此达到移动各镜组60以进行变焦的目的。然而，由于需要预留平板凸轮90沿A-B方向移动所需的空间，所以这种变焦镜头的体积不易缩小。

承上所述，由于目前已知的变焦镜头都存在体积庞大或是体积缩小后不易组装的问题，因此如何将变焦镜头微小化且易于组装以因应电子产品轻薄短小的设计趋势，已成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种变焦镜头，其具有体积小且容易组装的优点，适于应用在轻薄短小的电子产品中。

本发明提出一种变焦镜头，其包括前基座、后基座、导引件、多个光学元件以及弧形凸轮片。导引件固定于前基座与后基座之间。光学元件可滑动地设置于导引件上，各光学元件的边缘具有凸起。弧形凸轮片可移动地设置于前基座与后基座之间，且具有多个导引结构。其中，各光学元件分别通过凸起与导引结构的配合而沿导引件滑动，该弧形凸轮片的曲率半径大于这些光学元件的半径，该弧形凸轮片的曲率轴心平行但不重合该些光学元件的光轴，并且该弧形凸轮片移动时以其曲率轴心为转轴而旋转。

在此变焦镜头的一实施例中，前基座具有第一弧形槽，后基座具有第二弧形槽，而弧形凸轮片的前缘与后缘分别适于沿第一弧形槽与第二弧形槽滑动。

在此变焦镜头的一实施例中，前基座具有第一弧形槽，而弧形凸轮片的前缘适于沿第一弧形槽滑动。

在此变焦镜头的一实施例中，后基座具有第二弧形槽，而弧形凸轮片的后缘适于沿第二弧形槽滑动。

在此变焦镜头的一实施例中，还包括多根限位杆，其固定于前基座与后基座之间，而弧形凸轮片可滑动地设置于限位杆之间。

在此变焦镜头的一实施例中，还包括驱动马达，其具有驱动齿轮。其中，弧形凸轮片的表面上具有齿状结构，驱动马达通过驱动齿轮与齿状结构的啮合而驱动弧形凸轮片。

在此变焦镜头的一实施例中，导引件为两根导杆，而光学元件可滑动地设置于两根导杆之间。

在此变焦镜头的一实施例中，导引件具有两个导轨，而光学元件可滑动地设置于两个导轨之间。

在此变焦镜头的一实施例中，还包括外壳，其连接前基座与后基座，且包覆导引件、光学元件以及弧形凸轮片。其中，外壳例如与前基座或后基座一体成形。

在此变焦镜头的一实施例中，导引结构为导引槽，而光学元件的凸起适于在导引结构内滑动。

在此变焦镜头的一实施例中，还包括至少一个弹簧，其连接于光学元件之间。其中，导引结构为导引面，弹簧施于光学元件的力量使凸起保持紧抵于导引结构上。

在此变焦镜头的一实施例中，还包括多个弹簧，其分别连接于光学元件与前基座或后基座之间。其中，导引结构为导引面，弹簧施于光学元件的力量使凸起保持紧抵于导引结构上。

综上所述，本发明的变焦镜头中，是以弧形凸轮片上的导引结构来驱动光学元件移动以进行变焦。此弧形凸轮片不需预留很大的移动空间，且组装极为容易。换言之，本发明的变焦镜头完全可符合电子产品轻薄短小的设计趋势。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为美国专利第4974949号所提出的变焦镜头的分解图。

图2为美国专利第5140468号所提出的变焦镜头的示意图。

图3为本发明一实施例的变焦镜头的示意图。

图4为图3的变焦镜头移除前基座后的示意图。

图5为图3中一个光学元件的示意图。

图6为图3中弧形凸轮片的示意图。

图7为图3的变焦镜头移除前基座后的前视图。

图8为本发明另一实施例的变焦镜头移除前基座后的示意图。

图9为本发明再一实施例的变焦镜头的导引件的示意图。

图10为本发明又一实施例的变焦镜头的外壳的示意图。

图11A为本发明还一实施例的变焦镜头的弧形凸轮片的示意图。

图11B为图11A的弧形凸轮片与光学元件的配合的剖面示意图。

图12A为本发明再一实施例的变焦镜头的弧形凸轮片的示意图。

图12B为图12A的弧形凸轮片与光学元件的配合的剖面示意图。

主要元件标记说明

10、20、30、60：镜组

12、22、32、42：凸轮销

40：驱动凸轮筒

50、55：筒状凸轮

52、57、72、92：开槽

70：镜筒

80：导杆

62：凸轮销

90：平板凸轮

A-B：方向

300：变焦镜头

310：前基座

312：开口

320：后基座

324：弧形槽

330、900：导引件

340、1130、1230：光学元件

342、344：凸耳

346、1132、1232：凸起

342a、344a：开孔

350、1110、1210：弧形凸轮片

352、1112、1212：导引结构

354：齿状结构

360：驱动马达

362：驱动齿轮

364：传动齿轮

380：限位杆

390：外壳

910：导轨

1120、1220：弹簧

具体实施方式

图3为本发明一实施例的变焦镜头的示意图，图4为图3的变焦镜头移除前基座后的示意图，图5为图3中一个光学元件的示意图，而图6为图3中弧形凸轮片的示意图。

请参照图3与图4，本实施例的变焦镜头300包括前基座310、后基座320、导引件330、多个光学元件340以及弧形凸轮片350。其中，前基座310例如具有开口312，以使外界图像能够通过开口312而进入到变焦镜头300内部。后基座320同样可具有开口(图中未示出)，以使图像在通过变焦镜头300内部后可到达后基座320后方的图像感测元件(图中未示出)上。

导引件330固定于前基座310与后基座320之间。在本实施例中，导引件330由两根导杆所组成，但本发明的导引件并不局限为导杆。各光学元件340可滑动地设置于导引件330上。具体而言，如图5所示，本实施例的光学元件340在其两端分别具有凸耳342与344。其中，凸耳342具有开孔342a，凸耳344具有卡口344a。请参照图4与图5，导引件330中的一根导杆贯穿各光学元件340的凸耳342的开孔342a，而导引件330中的另一根导杆则卡入各光学元件340的凸耳344的卡口344a内。以此，各光学元件340即可沿导引件330滑动。同样，本发明中光学元件与导引件的结构与组装方式并不局限如上述，只要光学元件可滑动地设置于导引件上即可。另外，各光学元件340的边缘具有凸起346。凸起346可一体成形于光学元件340上，或是另外组装于光学元件340上。

请参照图3与图4，弧形凸轮片350可移动地设置于前基座310与后基座320之间，且具有多个导引结构352。具体而言，弧形凸轮片350相当于一个圆筒的一部分壳体，其移动时以其曲率轴心为转轴而旋转。在本实施例中，导引结构352为导引槽，而光学元件340的凸起346则适于沿导引结构352滑动。换言之，当弧形凸轮片350以其曲率轴心为转轴而旋转时，光学元件340将因为导引结构352对凸起346的推移而沿导引件330滑动。以此，弧形凸轮片350可分别驱动各光学元件340，以达到光学变焦的目的。当然，本发明中弧形凸轮的导引结构并不局限为导引槽，只要能与光学元件的凸起配合而驱动光学元件即可。此外，本实施例的弧形凸轮片350的曲率半径例如是大于光学元件340的半径，而弧形凸轮片350的曲率轴心例如是平行但不重合光学元件340的光轴。

请参照图3与图4，在本实施例的变焦镜头300中，由于弧形凸轮片350移动时是以其曲率轴心为转轴而旋转，因此不需要预留很大的移动空间，而可达到缩小体积的目的。此外，弧形凸轮片350与光学元件340间的组装方式也远比公知筒状凸轮简单，因此可达到简化组装的目的。另外，弧形凸轮片350在缩小后其刚性会大幅提高，因此可精确地以预设方式驱动各光学元件340。换言之，本实施例的变焦镜头300完全可符合电子产品轻薄短小的设计趋势。

请参照图3与图4，本实施例的后基座320具有弧形槽324，而弧形凸轮片350的后缘适于卡置在弧形槽324内并沿弧形槽324滑动。其中，弧形槽324的曲率半径与弧形凸轮片350的曲率半径相同。同时，通过弧形槽324可将弧形凸轮片350的运动范围做适当的限制。当然，前基座310也可具有对应于弧形槽324的弧形槽，但在此图中并未示出。或者，前基座310与后基座320两者任何一个具有弧形槽也可。

图7为图3的变焦镜头移除前基座后的前视图。请参照图7，本实施例的变焦镜头300还可包括驱动马达360，其具有驱动齿轮362。弧形凸轮片350的表面上具有齿状结构354，此齿状结构354可位于弧形凸轮片350的前缘部分或后缘部分，且可位于弧形凸轮片350的内表面或外表面。换言之，齿状结构354的位置可依设计需求而做更动，并不局限于上述的位置。驱动马达360通过驱动齿轮362与齿状结构354的啮合而驱动弧形凸轮片350沿弧形槽324移动。此外，在驱动齿轮362与齿状结构354之间还可设置一个至多个传动齿轮364。当然，弧形凸轮片350也可采用手动方式移动，并不限定需由驱动马达360驱动。

图8为本发明另一实施例的变焦镜头移除前基座后的示意图。本实施例与前一实施例的差异在于弧形凸轮片350的支撑方式，故相同构件将以相同标号表示。本实施例的变焦镜头还包括多根限位杆380，其固定于前基座(图中未示出)与后基座320之间，而弧形凸轮片350则可滑动地设置于各限位杆380之间。通过限位杆380对于弧形凸轮片350的限位，可使弧形凸轮片350以其曲率轴心为转轴而旋转。另外，前基座310与后基座320上同样可选择性地搭配弧形槽的设计。

图9为本发明再一实施例的变焦镜头的导引件的示意图。请参照图3与图9，在本实施例的导引件900具有两个导轨910。此导引件900可取代图3中导引件300的两根导杆，而光学元件340的两个凸耳342与344经适当变化后可滑动地设置于两个导轨910内。由上述可知，本发明的变焦镜头的导引件还可做许多变化设计，只要能让光学元件340适于沿其光轴滑动即可。

图10为本发明又一实施例的变焦镜头的外壳的示意图。请参照图3与图10，在本发明的变焦镜头的一实施例中，还可包括外壳390，其连接前基座310与后基座320，且包覆导引件330、光学元件340以及弧形凸轮片350。通过外壳390的设计，可避免外界光线、灰尘与异物接触内部的构件。此外，外壳390也可与前基座310或后基座320一体成形。

图11A为本发明还一实施例的变焦镜头的弧形凸轮片的示意图，而图11B为图11A的弧形凸轮片与光学元件的配合的剖面示意图。请参照图11A与11B，在本实施例中，弧形凸轮片1110的导引结构1112是采用导引面的形式。而本实施例的变焦镜头还包括至少一个弹簧1120，其连接于两个光学元件1130之间。其中，弹簧1120施于光学元件1130的力量使凸起1132保持紧抵于导引结构1112上。具体而言，本实施例中两个导引结构1112的导引面是互相背对的，而弹簧1120则是施加拉力于两个光学元件1130上，故弧形凸轮片1110旋转时凸起1132将紧抵于导引结构1112上，并随着导引结构1112而改变两个光学元件1130之间的距离以进行变焦。另一方面，若两个导引结构1112的导引面是互相面对的，则弹簧1120应施加推力于两个光学元件1130上，以使凸起1132保持紧抵于导引结构1112上。

图12A为本发明再一实施例的变焦镜头的弧形凸轮片的示意图，而图12B为图12A的弧形凸轮片与光学元件的配合的剖面示意图。请参照图12A与12B，在本实施例中，弧形凸轮片1210的导引结构1212是采用导引面的形式。而本实施例的变焦镜头还包括多个弹簧1220，其连接于各个光学元件1230与前基座(图中未示出)或后基座(图中未示出)之间。其中，弹簧1220施于光学元件1230的力量使凸起1232保持紧抵于导引结构1212上。具体而言，本实施例中弹簧1220是施加拉力于两个光学元件1230上，故弧形凸轮片1210旋转时凸起1232将紧抵于导引结构1212上，并随着导引结构1212而移动两个光学元件1130以进行变焦。由此可知，本发明的变焦镜头中弧形凸轮片的导引结构还可采用许多变化设计。

综上所述，本发明的变焦镜头是以弧形凸轮片上的导引结构来驱动光学元件移动以进行变焦。其中，弧形凸轮片相当于一个圆筒的一部分，其移动时以其曲率轴心为转轴而旋转，因此不会如公知平板凸轮需要预留很大的移动空间，而有利于缩小体积。此外，由于弧形凸轮片不需如公知筒状凸轮般以套合方式进行组装，也不需在光学元件与筒状凸轮套合后再将凸轮销锁附于光学元件上，因此即使微型化后组装仍极为容易。换言之，本发明的变焦镜头完全可符合电子产品轻薄短小的设计趋势，还可应用于手机等便携式电子产品且极具市场竞争力。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许之更动与改进，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (14)

1.一种变焦镜头，其特征是包括：

前基座；

后基座；

导引件，固定于该前基座与该后基座之间；

多个光学元件，可滑动地设置于该导引件上，各该光学元件的边缘具有凸起；以及

弧形凸轮片，可移动地设置于该前基座与该后基座之间，该弧形凸轮片具有多个导引结构，其中上述这些光学元件分别通过上述这些凸起与上述这些导引结构的配合而沿该导引件滑动，该弧形凸轮片的曲率半径大于这些光学元件的半径，该弧形凸轮片的曲率轴心平行但不重合该些光学元件的光轴，并且该弧形凸轮片移动时以其曲率轴心为转轴而旋转。

2.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征是该前基座具有第一弧形槽，该后基座具有第二弧形槽，而该弧形凸轮片的前缘与后缘分别适于沿该第一弧形槽与该第二弧形槽滑动。

3.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征是该前基座具有第一弧形槽，而该弧形凸轮片的前缘适于沿该第一弧形槽滑动。

4.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征是该后基座具有第二弧形槽，而该弧形凸轮片的后缘适于沿该第二弧形槽滑动。

5.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征是还包括多根限位杆，其固定于该前基座与该后基座之间，而该弧形凸轮片可滑动地设置于上述这些限位杆之间。

6.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征是还包括驱动马达，其具有驱动齿轮，其中该弧形凸轮片的表面上具有齿状结构，该驱动马达通过该驱动齿轮与该齿状结构的啮合而驱动该弧形凸轮片。

7.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征是该导引件为两根导杆，上述这些光学元件可滑动地设置于上述这些导杆之间。

8.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征是该导引件具有两个导轨，上述这些光学元件可滑动地设置于上述这些导轨之间。

9.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征是还包括外壳，其连接该前基座与该后基座，且包覆该导引件、上述这些光学元件以及该弧形凸轮片。

10.根据权利要求9所述的变焦镜头，其特征是该外壳与该前基座为一体成形。

11.根据权利要求9所述的变焦镜头，其特征是该外壳与该后基座为一体成形。

12.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征是上述这些导引结构为导引槽，上述这些凸起适于在上述这些导引结构内滑动。

13.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征是还包括至少一个弹簧，其连接于上述这些光学元件之间，其中上述这些导引结构为导引面，该弹簧施于上述这些光学元件的力量使上述这些凸起保持紧抵于上述这些导引结构上。

14.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征是还包括多个弹簧，其分别连接于上述这些光学元件与该前基座或该后基座之间，其中上述这些导引结构为导引面，上述这些弹簧施于上述这些光学元件的力量使上述这些凸起保持紧抵于上述这些导引结构上。

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