CN101770062B - 变焦镜头 - Google Patents

Abstract

一种变焦镜头，其包括基座、成像装置、固定筒、凸轮筒、导向筒、多个镜片组。所述成像装置固设在所述基座上。所述固定筒设置在所述基座上并环绕所述成像装置。所述凸轮筒容置在所述固定筒内，并可在固定筒内沿所述变焦镜头的光轴方向旋转移动。所述导向筒设置在所述凸轮筒内并可随所述凸轮筒的移动在所述变焦镜头的光轴方向移动。所述多个镜片组依次沿光轴设置在所述变焦镜头的光路中并可随所述凸轮筒的转动沿所述变焦镜头的光轴移动。该变焦镜头通过一个固定筒、一个凸轮筒、一个导向筒配合多个镜片组便可实现变焦镜头的变焦功能，从而使得变焦镜头的结构简化，同时降低了变焦镜头的整体体积。

Description

变焦镜头

技术领域

本发明涉及一种变焦镜头。

背景技术

变焦镜头广泛的应用于数码相机中，传统的变焦镜头一般采用将多组镜片可滑动地设置在组合镜筒内，通过旋转镜筒从而实现变焦功能。然而，现有的变焦镜头中的元件较多且结构复杂，如一个具有3倍变焦功能的变焦镜头需要至少六个组合镜筒才可实现相应的变焦功能，多元件结构的变焦镜头不仅结构复杂而且占据相当大的空间，从而很难实现变焦镜头的小型化。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种小体积的变焦镜头。

一种变焦镜头，其包括基座、成像装置、固定筒、凸轮筒、导向筒、多个镜片组。所述成像装置固设在所述基座上。所述固定筒设置在所述基座上并环绕所述成像装置。所述凸轮筒容置在所述固定筒内，并可在固定筒内沿所述变焦镜头的光轴方向旋转移动。所述导向筒设置在所述凸轮筒内并可随所述凸轮筒的移动在所述变焦镜头的光轴方向移动。所述多个镜片组依次沿光轴设置在所述变焦镜头的光路中并可随所述凸轮筒的转动沿所述变焦镜头的光轴移动。

相较现有技术，该变焦镜头通过一个固定筒、一个凸轮筒、一个导向筒配合多个镜片组便可实现变焦镜头的变焦功能，从而使得变焦镜头的结构简化，同时降低了变焦镜头的整体体积，此外节省了原材料、简化了制造工艺同时降低了成本。

附图说明

图1是本发明变焦镜头的剖视图；

图2是图1中变焦镜头的分解图；

图3是图2中变焦镜头另一方向的分解示意图；

图4是图2中变焦镜头的固定筒、凸轮筒、及导向筒的分解示意图；

图5为图4中变焦镜头的固定筒、凸轮筒、及导向筒的另一方向的分解示意图；

图6为图1中变焦镜头一使用状态示意图；

图7为图1中变焦镜头另一使用状态示意图。

具体实施方式

请参阅图1，本发明较佳实施方式提供的一种变焦镜头100。该变焦镜头100包括基座10、成像装置20、固定筒30、凸轮筒40、导向筒50、第一镜片组60、第二镜片组70、第三镜片组80。所述成像装置20固设在所述基座10上，所述固定筒30设置在所述基座10上并环绕所述成像装置20。所述凸轮筒40容置在所述固定筒30内，并在所述固定筒30内沿所述变焦镜头100的光轴方向旋转移动。所述导向筒50设置在所述凸轮筒40内并可随所述凸轮筒40的旋转移动在所述变焦镜头100的光轴方向移动。所述第一镜片组60及第二镜片组70依次设置在所述导向筒50内并可随所述凸轮筒40的旋转移动沿所述变焦镜头100的光轴方向移动。所述第三镜片组80正对所述成像装置20通过一个可滑动的镜片支架设置在所述基座10上且可沿所述变焦镜头100的光轴方向移动。

请参阅图2及图3，所述基座10用以承载所述变焦镜头100的各个部件并将该变焦镜头100固设在一个电子装置如数码相机内。所述基座10中部凸设有一个内空的圆形凸台12，该内空的圆形凸台12用以容置所述成像装置20。在所述圆形凸台12的顶端开设有一个方形空窗14，该方形空窗14用以使所述成像装置20暴露于所述变焦镜头100的光路中。在所述基座10的圆形凸台12的外围间隔均匀地设置有多个穿孔16。

所述成像装置20设置在所述基座10上，并容置在所述圆形凸台12内。所述成像装置20包括一个承载板22，一个电连接在所述承载板22上的影像感测芯片24，以及一个罩设在所述影像感测芯片24表面上的透光板26。所述承载板22用以承载所述影像感测芯片24并为所述影像感测芯片24提供电连接至外部的电路(图未标)。所述影像感测芯片24与所述承载板22上的电路相互电连接，用以将感测到的光线转化为电信号，并将所述电信号从所述电路输出。所述透光板26用以保护所述影像感测芯片24，同时可过滤被感测光线中的红外线。

请参阅图4及图5，所述固定筒30固设在所述基座10上，该固定筒30内侧间隔均匀的设置有多个凸轮筒滑槽32以及多个导向筒滑槽34。所述多个凸轮筒滑槽32以及多个导向筒滑槽34交错分布在所述固定筒30的内侧。所述凸轮筒滑槽32包括一个上升区32a以及一个与所述上升区32a连通的滑动区32b。所述上升区32a由所述固定筒30邻近所述基座10的后端以一定斜率沿所述固定筒30内侧延伸至邻近所述固定筒30的前端的位置处。所述滑动区32b邻近且平行于所述固定筒30远离所述基座10的前端。所述多个导向筒滑槽34与所述固定筒30的轴线大致平行。

所述凸轮筒40设置在所述固定筒30内。所述凸轮筒40内侧间隔均匀地设置有多个第一导向槽42以及多个第二导向槽44。所述第一导向槽42及第二导向槽44交错分布，且所述第一、二导向槽42、44由所述凸轮筒40邻近所述基座10的后端延伸至邻近所述凸轮筒40远离所述基座10的前端位置处。在所述凸轮筒40的后端外侧环设有一排齿条46，所述齿条46所覆盖的区域对应于凸轮筒40的轴心的圆心角小于120度。所述齿条46用以与一外部驱动装置相啮合，并在所述外部驱动装置的驱动下绕所述固定筒30旋转。在所述齿条46两侧设置有多个与所述固定筒30的凸轮筒滑槽32相对应的凸轮销48。所述凸轮销48容置在所述固定筒30的凸轮筒滑槽32内，用以在该凸轮筒40转动时沿着所述凸轮筒滑槽32的上升区32a旋转上升至所述凸轮筒滑槽32的滑动区32b，并在所述滑动区32b内旋转。在所述凸轮筒40的内侧中部位置处设置有多个凸轮筒滑块43用以与所述导向筒50配合。为增加所述凸轮筒40的第一导向槽42及第二导向槽44的槽壁承载强度，可在所述第一导向槽42以及第二导向槽44应力突变的位置处设置加强块45。

所述导向筒50设置在所述凸轮筒40内。所述导向筒50上设置有多个贯穿该导向筒50的第一滑槽52以及多个第二滑槽54。所述第一滑槽52及所述第二滑槽54交错分布在所述导向筒50上且均与所述凸轮筒40的轴线相平行。所述第二滑槽54的一端贯穿导向筒50的端部，且在该端部对应所述第二滑槽54的位置处沿该导向筒50的径向向外延伸出多个与所述固定筒30的导向筒滑槽34相对应的导向筒滑块56，该导向筒滑块56由所述凸轮筒40的后端伸出并卡置在所述固定筒30的导向筒滑槽34内，用以使所述导向筒50随着所述凸轮筒40的转动沿所述导向筒滑槽34做直线运动。当所述变焦镜头100处于关闭状态时，所述导向筒滑块56容置在所述基座10的穿孔16内。环绕所述导向筒50的外侧设置有多个相互平行且垂直于所述导向筒50的轴线的周向滑槽58，该周向滑槽58与所述凸轮筒40内的凸轮筒滑块43相对应，并将所述凸轮筒滑块43容置在其内使所述凸轮筒40可绕所述导向筒50转动。在所述导向筒50外侧沿其轴向设置有多个从所述导向筒50远离所述基座10的端部延伸至所述周向滑槽58并与所述周向滑槽58相互连通的径向开槽53，所述开槽53用以使所述凸轮筒滑块43可由该径向开槽53卡入所述周向滑槽58内。

请参阅图2及图3，所述第一镜片组60设置在所述导向筒50内。所述第一镜片组60包括一个第一镜筒62以及多个设置在该第一镜筒62内的第一镜片64。所述第一镜筒62包括一个用以固定所述第一镜片64的第一固定部622，一个环绕所述第一固定部622并沿所述第一固定部622径向向外延伸出的第一连接部624，一个环绕所述第一连接部624并沿所述第一镜筒62的轴向向该第一镜片组60远离所述基座10的前端延伸出的前端支撑壁626，以及一个沿与所述前端支撑壁626相反方向延伸并与所述前端支撑壁626相连接的后端支撑壁628。在所述后端支撑壁628内侧沿该第一镜筒62的轴向均匀设置有多个凸条621，在每一凸条621远离所述第一连接部624的一端设置有一个贯穿该凸条621以及所述后端支撑壁628的螺纹孔623。多个第一导滑柱625的一端由所述后端支撑壁628的外侧螺设于对应的螺纹孔623中。所述每一第一导滑柱625凸出于所述后端支撑壁628外侧的一端穿过所述导向筒50的第一滑槽52卡设在所述凸轮筒40的第一导向槽42内。当所述凸轮筒40沿着所述固定筒30的凸轮筒滑槽32的滑动区32b转动时，所述第一导滑柱625在所述凸轮筒40的第一导向槽42内滑动从而带动所述第一镜片组60沿着所述导向筒50的第一滑槽52做轴向移动。在所述后端支撑壁628形成有螺纹孔623一端的端壁上沿该第一镜筒62的轴向开设有多个间隔均匀的卡槽627，该多个卡槽627与所述多个螺纹孔623交错分布。

所述第二镜片组70设置在所述导向筒50内，并容置在所述第一镜片组60内。所述第二镜片组70包括一个第二镜筒72以及多个容置在所述第二镜筒72内的第二镜片74。所述第一镜筒72包括一个用以固定所述第二镜片74的第二固定部722，一个环绕所述第二固定部722并沿所述第二固定部722径向向外延伸出的第二连接部724，以及一个环绕所述第二连接部724并沿所述第二镜筒72的轴向向该第二镜片组70远离所述基座10的前端延伸出的第一支撑壁726。所述第一支撑壁726的所形成的圆柱的外径小于所述第一筒60的后端支撑壁628所围成的圆柱的内径，因此，所述第二镜片70可容置在所述第一镜片组60的第一镜筒62朝向所述基座10的后端内。在所述第一支撑壁726的外侧开设有多个对应于所述第一镜筒62的凸条621的凹槽721，所述每一凹槽721将对应的凸条621收容于其中。在所述第一支撑壁726靠近所述第二连接部724的端部设置有多个与所述第一镜筒60的后端支撑壁628的卡槽627相对应的悬臂727，所述悬臂727分别卡设在所述对应的卡槽627内。在所述每一悬臂727的端部设置有一个第二导滑柱728。所述第二导滑柱728穿过所述导向筒50的第二滑槽54卡设在所述凸轮筒40的第二导向槽44内。当所述凸轮筒40沿着所述固定筒30的凸轮筒滑槽32的滑动区32b转动时，所述第二导滑柱728在所述凸轮筒40的第二导向槽44内滑动从而带动所述第二镜片组70沿着所述导向筒50的第二滑槽54做轴向移动。

所述第三镜片组80正对所述成像装置20设置在所述基座10上且与所述第一、二镜片组60、70的光轴相对正。所述第三镜片组80包括一个镜片支架82，一个设置在所述镜片支架82上的第三镜片84，多个引导所述镜片支架82滑动的导引杆86以及一个与外部驱动装置相啮合的传动部88。所述镜片支架82套设在所述导引杆86上，且通过与外部驱动装置相啮合的传动部88限制该镜片支架82的位置。所述导引杆86间隔设置在所述基座10的空窗14相对两侧的位置处。所述传动部88设置在所述镜片支架82的一侧，该传动部88为内设螺纹的U形开口卡块，其通过内设的螺纹与外部驱动装置的驱动杆螺接，并随所述驱动杆的转动而带动所述镜片支架82沿着所述导引杆86在变焦镜头100的光轴方向移动。

所述外部驱动装置包括一个用以驱动所述凸轮筒40的第一驱动装置90以及一个用以驱动所述第三镜片组80的第二驱动装置110。所述第一驱动装置90及第二驱动装置110间隔地设置在所述固定筒30的外侧，且所述第一、二驱动装置90、110对应所述固定筒30的中心轴大致间隔90至180度以便有效减小该变焦镜头100所占用的空间。所述第一驱动装置90通过一个可转动地设置在所述固定筒30外侧的柱状传动齿轮120与设置在所述固定筒30内的凸轮筒40的齿条46动力连接。所述第二驱动装置110包括一个驱动杆112，该驱动杆112与所述第三镜片组80的镜片支架82上的传动部88相啮合，并可驱动所述传动部88在所述驱动杆112上移动。

此外，请参阅图1至图4，该变焦镜头100还包括一个镜头盖130，以及一个密封圈140。所述镜头盖130罩设在所述第一镜片组60的第一镜筒62的前端支撑壁626的端部用以保护所述第一镜片组60中间的第一镜片64。所述密封圈140设置在所述固定筒30的前端，以防止灰尘及杂物落入所述固定筒30、凸轮筒40及导向筒50之间。

可以理解，该变焦镜头100还可以包括一个光圈装置(图未示)，该光圈装置可设置在所述第二镜片组70上，并位于所述第一镜片组60与第二镜片组70之间用以控制进入所述第二镜片组70中的第二镜片74中的光通量，从而控制该变焦镜头100的成像品质。

请参阅图1至图5，当该变焦镜头100处于关闭状态时间，所述导向筒50的导向筒滑块56可收容在所述基座10的穿孔16中，从而可降低整个变焦镜头100的高度。由于所述凸轮筒40外侧的齿条46所对应的圆心角小于120度，因此所述凸轮销48可与所述齿条46位于同一平面内，如此便可有效的节约空间并降低了所述凸轮筒40的高度从而使整个变焦镜头100的高度降低。同时，所述凸轮筒40与所述导向筒50之间采用凸轮筒滑块42及周向滑槽58相互滑动配合从而可有效减小所述变焦镜头的径向尺寸。

请参阅图1至7，当使用时，所述第一驱动装置90通过所述柱状传动齿轮120带动所述凸轮筒40沿所述固定筒30转动，此时所述凸轮筒40的凸轮销48将沿着所述凸轮筒滑槽32的上升区32a滑动，从而使所述凸轮筒40绕所述固定筒30转动的同时沿所述固定筒30的轴向向前移动。当所述凸轮筒40沿所述固定筒30的轴向向前移动时，导向筒50随所述凸轮筒40一起运动，由于所述导向筒50的导向筒滑块56从所述凸轮筒40的底部伸出并卡置于沿轴向设置在所述固定筒30内的导向筒滑槽34内，从而使得导向筒50只能沿着所述导向筒滑槽34在所述固定筒30内做轴向运动。所述凸轮筒40在所述固定筒30及所述导向筒50之间转动同时带动所述导向筒50沿所述固定筒30做轴向运动，在此同时，设置在导向筒50内的第一、二镜片组60、70将随所述凸轮筒40一同沿所述固定筒30的轴向向前移动。当所述凸轮筒40由所述固定筒30的凸轮筒滑槽32的上升区32a进入所述滑动区32b后，所述凸轮筒40将停止轴向移动而仅仅沿所述固定筒30的轴线转动，此时导向筒50停止运动，而所述第一镜筒62上的第一导滑柱625及第二镜筒70的第二导滑柱728将沿着各自所在的第一导向槽42及第二导向槽44滑动，所述导向筒50的第一、二滑槽52、54将限制所述第一导滑柱625及第二导滑柱728随所述凸轮筒40转动，从而使得所述第一、二导滑柱625、728只能随着所述凸轮筒40的转动在所述第一、二滑槽52、54沿所述导向筒50的做轴向移动，并使第一、二镜片组60、70随所述凸轮筒40的转动而沿所述变焦镜头100的轴向展开从而实现变焦。当所述第一、二镜片组60、70沿轴向展开实现变焦功能后，所述第三镜片组80将在第二驱动装置110的驱动下沿所述变焦镜头100的轴向移动从而实现整个变焦镜头100的对焦功能。

该变焦镜头100通过一个固定筒30、一个凸轮筒40、一个导向筒50配合第一、二镜片组60便可实现变焦镜头100的变焦功能，从而使得变焦镜头100的结构简化，同时降低了变焦镜头100的整体体积，此外节省了原材料、简化了制造工艺同时降低了成本。

应该指出，上述实施方式仅为本发明的较佳实施方式，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (12)

1.一种变焦镜头，其包括基座、成像装置、固定筒、凸轮筒、导向筒、多个镜片组，所述成像装置固设在所述基座上，所述固定筒设置在所述基座上并环绕所述成像装置，所述凸轮筒容置在所述固定筒内，并可在固定筒内沿所述变焦镜头的光轴方向旋转移动，所述导向筒设置在所述凸轮筒内并可随所述凸轮筒的所述旋转移动在所述变焦镜头的光轴方向移动，所述多个镜片组依次沿光轴设置在所述变焦镜头的光路中并可随所述凸轮筒的所述旋转移动沿所述变焦镜头的光轴移动，所述多个镜片组包括第一镜片组、第二镜片组及第三镜片组，所述第一镜片组及第二镜片组依次设置在所述导向筒内并与所述凸轮筒滑动连接，所述第三镜片组正对所述成像装置设置在所述基座上且可沿所述变焦镜头的光轴方向移动，所述固定筒内侧间隔均匀的设置有多个交错分布的凸轮筒滑槽及导向筒滑槽，在所述凸轮筒邻近所述基座的后端设置有多个容置在所述凸轮筒滑槽内的凸轮销，在所述导向筒邻近所述基座的后端径向向外延伸出多个与所述导向筒滑槽相对应的导向筒滑块，所述导向筒滑块由所述凸轮筒邻近所述基座的后端伸出并卡置在所述固定筒的导向筒滑槽内。

2.如权利要求1所述变焦镜头，其特征在于：所述基座间隔均匀地设置有多个穿孔，当所述变焦镜头关闭时，所述导向筒的导向筒滑块容置在所述穿孔内。

3.如权利要求1所述变焦镜头，其特征在于：所述固定筒的凸轮筒滑槽包括一个上升区以及一个与所述上升区连通的滑动区，所述上升区由所述固定筒的后端以一定斜率沿所述固定筒内侧延伸至邻近所述固定筒的前端，所述固定筒的后端邻近所述基座，所述固定筒的前端远离所述基座；所述滑动区邻近且平行于所述固定筒远离所述基座的前端。

4.如权利要求3所述的变焦镜头，其特征在于：所述凸轮筒的凸轮销之间环设有一排齿条。

5.如权利要求4所述的变焦镜头，其特征在于：所述齿条所覆盖的区域对应于凸轮筒的轴心的圆心角小于120度。

6.如权利要求3所述的变焦镜头，其特征在于：所述凸轮筒内侧间隔均匀的设置有多个交错分布第一导向槽以及多个第二导向槽，在所述第一导向槽以及第二导向槽应力突变的位置处设置有加强块。

7.如权利要求3所述的变焦镜头，其特征在于：所述凸轮筒的内侧中部位置处设置有多个凸轮筒滑块，环绕所述导向筒的外侧设置有多个相互平行且垂直于所述导向筒的轴线的周向滑槽，该周向滑槽与所述凸轮筒内的凸轮筒滑块相对应，并收容所述凸轮筒滑块。

8.如权利要求7所述的变焦镜头，其特征在于：所述导向筒外侧沿其轴向设置有多个由所述导向筒远离所述基座的前端延伸至所述周向滑槽并与所述周向滑槽相互连通的径向开槽。

9.如权利要求6所述变焦镜头，其特特征在于：所述导向筒上设置有多个贯穿该导向筒的第一滑槽以及多个第二滑槽，所述第一滑槽及所述第二滑槽交错分布在所述导向筒上且均与所述凸轮筒的轴线相平行，所述第一镜片组及第二镜片组分别包括多个第一导滑柱以及多个第二导滑柱，所述第一、二导滑柱分别穿过相应的第一、二滑槽并卡设在所述凸轮筒的第一、二导向槽内。

10.如权利要求3所述变焦镜头，其特特征在于：所述变焦镜头还包括一个用以驱动所述凸轮筒的第一驱动装置以及一个用以驱动所述第三镜片组的第二驱动装置，所述第一驱动装置及第二驱动装置间隔地设置在所述固定筒的外侧。

11.如权利要求10所述变焦镜头，其特特征在于：所述第一、二驱动装置对应所述固定筒的中心轴间隔90至180度。

12.如权利要求11所述的变焦镜头，其特征在于：所述变焦镜头还包括一个镜头盖，该镜头盖罩设在所述第一镜片组上。

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