CN1936642A - 变焦镜头装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种变焦镜头装置，其包括承座、可转动的组接于承座的调焦环、收容定位于调焦环中的镜室、弹性垫圈以及盖体。其中，调焦环与承座之间设有相互配合的位移导轨和滑移部，滑移部可沿位移导轨运动，从而带动调焦环相对承座运动，并产生相对于承座的轴向位移，同时，镜室可跟随调焦环运动并也产生相对于承座的轴向位移。盖体是与承座相扣合，弹性垫圈被夹持于盖体与调焦环之间。本发明变焦镜头装置机构尺寸小，且方便操作，并使得调焦环相对于承座运动平稳，从而保证镜头伸缩平稳，镜头的成像质量良好。

Description

变焦镜头装置

【技术领域】

本发明涉及一种变焦镜头装置，尤其是指一种适用于可拍照手机及数码相机中、既可进行一般状态拍摄又可进行近拍拍摄的变焦镜头装置。

【背景技术】

伴随多媒体技术的发展，人们对个人数码消费品追求轻薄化、小型化的同时，也对其实用功能提出了更多的要求。以手机为例，单纯的通话功能早已不能满足人们的需求，越来越多的手机厂商开始研究集合数码相机拍照功能的新型手机，即在手机内部增加镜头及相应的电路控制系统，从而实现手机拍照的功能。早期的具有照相功能的手机安装的均为定焦镜头，其可拍摄的范围尤其是近距离拍摄有一定限制，无法像传统照相机那样通过调焦、变焦而获取最佳拍摄效果。美国专利公告第6,650,486号即公开了一种适用于照相手机的定焦镜头结构。

为了满足人们站在同一位置而拍摄远近不同物体的需要，业界出现一种变焦镜头装置，在预定范围内改变镜头焦点的位置而以不同放大率拍摄物体。一般而言，变焦镜头的变焦方式分为数字变焦与光学变焦两种。数字变焦是利用影像传感器的电荷耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)局部成像，即于原来拍摄的照片中取出一块区域来放大，从而实现被摄影像的放大。光学变焦是依靠镜头内透镜的移动来改变镜头焦距，从而实现影像的放大或缩小。数字变焦是以牺牲分辨率与图像质量为代价的变焦，而通过光学变焦所获得的影像不但可以放大被摄物体，同时使图像更加清晰。

中国专利公告第2689264号揭示了一种光学变焦镜头装置，如图1所示，其主要包括镜头、收容镜头的镜头座90、螺钉91、弹簧92及影像传感器93。该镜头包括镜筒94、若干个镜片95及顶盖96。螺钉91的下端抵靠于镜头，弹簧92的上端亦抵靠于镜头，通过螺钉91与弹簧92的配合，可使镜头在镜头座90内做直线移动。当被摄物在远处时，物体的成像点刚好位于影像传感器93处，此时弹簧92呈压缩状态；当被摄物在近处时，欲在影像传感器93上得到被摄物的清晰影像，需调整镜片95与影像传感器93之间的距离，使被摄物的成像点刚好位于影像传感器93处，此时，旋动螺钉91使得镜筒94在弹簧92的弹力作用下在镜头座90内做直线移动，从而调节成像点的位置。

上述光学变焦镜头装置，其镜头的轴向定位由螺钉91及弹簧92来实现，由于螺钉91设置在偏离光轴的位置，旋动螺钉91容易使弹簧92各处受力不均，从而使镜头产生倾斜，影响成像质量；其次，弹簧92在镜头的移动方向必然留有一定的可伸缩空间，而造成该光学变焦镜头装置的轴向长度偏大，装置的整体机构尺寸难以得到有效的缩小；再者，镜头与镜头座90之间的连接是通过镜头外壁与镜头座内壁相配合，由于是精密仪器，故对各配合平面的光滑度要求极高，而实际加工过程中，不易加工出理想的光滑平面，因此会影响镜头座90带动镜头移动时的平稳性，同样会影响成像质量。

鉴于上述原因，非常有必要提供一种机构尺寸小、操作方便、使镜头移动平稳的变焦镜头装置，以解决上述问题。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种机构尺寸小、操作方便、使镜头移动平稳的变焦镜头装置。

依据本发明的上述目的，本发明提供一种变焦镜头装置，其包括承座、可转动的组接于承座的调焦环、收容定位于调焦环中的镜室、盖体及被夹持于盖体与调焦环之间的弹性垫圈。其中，承座包括一基板及设于基板上的环形壁，基板上沿环形壁均匀分布有若干个突出于基板表面的位移导轨，每一位移导轨包括一高于基板的平台及一从平台均匀过渡到基板表面的斜面。调焦环包括中空筒柱状主体部及一可供操作的拨动部，另外，调焦环底部还设有若干个滑移部，分别对应于所述若干个位移导轨。承座的环形壁上还向上延伸有一第一止挡壁，其上开设有两第一凹槽，以及一第二止挡壁，其上开设有两第二凹槽，对应的在调焦环的外壁上设有两凸块，当该变焦镜头装置处于正常拍摄状态时，两凸块系分别被收容于一第一凹槽及一第二凹槽中，欲切换到近拍状态，则操作调焦环之操作部使调焦环旋转，滑移部从斜面底部滑移到平台上，同时带动镜室旋转并产生相对于承座之轴向位移，调焦环会挤压弹性垫圈，两凸块分别滑入第一止挡壁上之另一第一凹槽及第二止挡壁上之另一第二凹槽，并定位在其中，从而止挡滑移部的继续运动。

与现有技术相比，本发明的变焦镜头装置使用厚度较小的弹性垫圈代替了厚度较大的弹簧，使得变焦镜头装置的机构尺寸减小，且在调焦环上设置突出的拨动部，方便了使用者操作该变焦镜头装置，再者，调焦环与承座之间的配合处是均匀分散的若干个滑移部与位移导轨，以及对称设置的两凸块与第一及第二凹槽，这样的结构可以保证调焦环相对于承座移动时受力均匀，从而使镜头伸缩平稳，保证影像质量。

【附图说明】

图1是现有的变焦镜头装置。

图2是本发明变焦镜头装置的立体分解图。

图3是本发明变焦镜头装置的另一立体分解图。

图4是本发明变焦镜头装置的承座的立体图。

图5是本发明变焦镜头装置组装后的立体图。

图6是本发明变焦镜头装置的剖视示意图，主要揭示滑移部与位移导轨的配合。

图7是本发明变焦镜头装置的变焦成像原理示意图。

【具体实施方式】

本发明变焦镜头装置1是应用于数码相机或具有数码相机镜头的行动电话等移动式电子设备。请参照图2和图3所示，本发明变焦镜头装置1主要包括有：镜头(未标号)、承座30、调焦环40、弹性垫圈50以及盖体60。该镜头包括由若干个光学镜片所组成的光学镜片组10以及收容光学镜片组10的镜室20。该变焦镜头装置1还包括一用于成像的影像感测组件70，如电荷耦合器件(Charge-Coupled Device，CCD)或互补金属氧化物半导体(Complimentary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)等。

镜室20包括一内部大致呈阶梯状的镜片收容部22，用以收容厚度及半径不同的若干个光学镜片，以及一凸台21，其中央开设有光孔24，以供光线通过。收容部22的外壁下部设有外螺纹23，以便于镜室20旋入调焦环40内。

请一并参阅图4所示，承座30包括一方形基板31、一垂直设置于基板31上的环形壁33，以及四个固定于基板上并由环形壁33相连接的定位柱32。基板31的底部开设有收容槽38，以收容影像感测组件70，基板31的顶部开设有方形通孔39，通孔39是与收容槽38相连通，穿过光学镜片组10的光线会通过通孔39而投射到影像感测组件70的感光面(未标号)，并在感测组件上成像。每一定位柱32顶部都具有一卡持部321，其与定位柱32的支撑面322之间具有一定间隔。在上述四个定位柱32中，其特征在于：一对相邻的定位柱32之间的环形壁33上向上延伸有一第一止挡壁34，另一对相邻的定位柱32之间的环形壁33上向上延伸有一与上述第一止挡壁34相对的第二止挡壁35。该第一止挡壁34内侧开设有两第一凹槽341、342，与其对应的该第二止挡壁35内侧开设有两第二凹槽351、352。基板31的上表面沿环形壁33的内侧等间隔的凸设有三个位移导轨36，每一位移导轨36均包括一平台361及一从平台361均匀过到基板31上表面的斜面362。

调焦环40包括一中空的筒柱状主体部41及一从主体部向外延伸的拨动部42。主体部41的内壁具有内螺纹43，用以配合镜室20的外螺纹23。外壁上在相对的位置设有两凸块44，分别与承座30上的第一凹槽341、342及第二凹槽351、352相配合。主体部40的底面还具有三个等间隔分布的圆柱状滑移部45(见图3所示)，分别与承座30上的三个凸台36相配合。

弹性垫圈50可以是一由橡胶材质所制成的圆环，其外壁口径与调焦环40的主体部41的外壁口径相同，而其内壁口径基本接近并略大于镜室20的收容部22的外壁口径。

盖体60是一近似圆环状的金属片，其厚度与上述卡持部321与支撑面322之间的间隔相同。盖体60向外突伸有四个定位部61，每一定位部61上均开设有定位孔62，用来与承座30上的卡持部321相配合。盖体60的内径与收容部22的外壁口径相同。

请参见图2至6所示，组装时将若干个光学镜片依次从镜室20的下方装入镜室20完成镜头的组装，然后将镜头通过镜室20外螺纹23与调焦环40内螺纹43的配合螺接于调焦环40内，此时，镜室20的收容部22部分(带有外螺纹23的部分)螺接于调焦环40内，部分(不带有外螺纹23的部分)露出于调焦环以外。将镜室20与调焦环40的组合压入承座30，使得主体部41落入环形壁33及第一止挡壁34、第二止挡壁35所界定的圆柱形空间内，且两凸块44分别沿第一凹槽341与第二凹槽351滑落到其底部、搭于环形壁33的上表面，同时拨动部42从中间无止挡壁34、35的两定位柱32之间突伸出来，以便于操作。此时，调焦环40上的三个滑移部45都刚好接触基板31的上表面，并分别定位于三个位移导轨35的斜面362底部。将弹性垫圈50自上而下套在镜室20外，由于弹性垫圈50的内径略大于收容部22的外壁口径，且其外径与主体部41的外壁口径相同，故弹性垫圈50会沿收容部22的外壁下落，直至抵压于调焦环40的主体部41的上表面，而不会落入调焦环40内或套在调焦环40外。此时，弹性垫圈50的上表面与定位柱32的支撑面322平齐。最后，将盖体60的四个定位孔62分别对准四个定位柱32上的卡持部321而按压，使盖体60与承座30相扣合。此时，弹性垫圈50被夹隔于盖体60与调焦环40之间。

上述组装后的变焦镜头装置1的镜头成像焦点刚好位于影像感测组件70表面，该状态下的变焦镜头装置1适用于一般状态的拍摄。若要拍摄近景，则需要驱动调焦环40的拨动部42，使调焦环40沿拨动方向旋转，同时三个滑移部45均沿斜面362斜向上滑移到相应的平台361上，且凸块44跟随调焦环40的旋转，顺势从该对第一及第二凹槽341、351中脱出而滑落到另一对第一及第二凹槽342、352中，并定位在其中，从而止挡了调焦环40的继续转动。调焦环40在转动的同时沿轴向移动了一段位移(对应于斜面高度)，压缩弹性垫圈50，并带动镜头沿轴向移动、远离影像感测组件70。当镜头沿轴向从初始的第一位置移动到第二位置后，镜头的成像焦点再一次落到影像感测组件70表面，此时的变焦镜头装置1适用于近拍拍摄。

请进一步参照图7以说明该变焦镜头装置1的变焦成像原理。在成像面M(亦即影像感测组件70表面)位置不变的情形下，当被拍摄物为一般距离的物A-B时，镜头位于位置L处，此时光线可在成像面M上聚焦形成清晰的影像A’-B’；而当被拍摄物变为近距离的物A1-B1时，藉由前述调整机构调整镜头的位置从L移至L1位置上，从而使近物A1-B1发出的光线仍在成像面M处聚焦而形成清晰的影像A1’-B1’。

通过上述分析可知，本发明的变焦镜头装置1使用厚度较小的弹性垫圈50代替了厚度较大的弹簧，使得变焦镜头装置的机构尺寸减小；且在调焦环上设置突出的拨动部42，方便了使用者操作该变焦镜头装置1；再者，调焦环40与承座30之间的配合处是均匀分布的三个滑移部45与三个位移导轨36，以及对称设置的两凸块44与第一及第二凹槽341、342、351、352，这样的结构可以保证调焦环40相对于承座移动时受力均匀，从而使镜头伸缩平稳，保证成像质量。

Claims (26)

1.一种变焦镜头装置，包括承座，可转动的组接于承座的调焦环，收容定位于调焦环内且可跟随调焦环运动并产生相对承座的轴向位移的镜室，以及与承座相扣合的盖体，其特征在于：调焦环与承座之间设有相互配合的滑移部和位移导轨，滑移部可沿位移导轨运动，从而带动调焦环相对承座产生轴向位移；盖体与调焦环之间设有弹性垫圈。

2.如权利要求1所述的变焦镜头装置，其特征在于：所述承座包括基板和设于基板上的环形壁，基板上沿环形壁均匀分布有若干个突出于基板表面的位移导轨。

3.如权利要求2所述的变焦镜头装置，其特征在于：所述每一位移导轨包括一高于基板的平台以及从平台均匀过渡到基板表面的斜面。

4.如权利要求3所述的变焦镜头装置，其特征在于：所述调焦环上均匀设置有若干个所述滑移部，每一滑移部对应一位移导轨。

5.如权利要求2或4所述的变焦镜头装置，其特征在于：所述环形壁向上延伸有止挡壁，其上开设有两凹槽。

6.如权利要求5所述的变焦镜头装置，其特征在于：所述调焦环外壁设有凸块，定位于所述两凹槽之一中，且操作调焦环可使该凸块滑入到所述两凹槽之另一中，并定位在其中。

7.如权利要求2或4所述的变焦镜头装置，其特征在于：所述基板上还设有若干个由环形壁相连接的定位柱。

8.如权利要求7所述的变焦镜头装置，其特征在于：所述盖体上开设有若干个定位孔，每一定位柱顶部包括一与所述定位孔相配合的卡持部，以保证镜室及调焦环不能沿轴线方向随意活动。

9.如权利要求1或4所述的变焦镜头装置，其特征在于：所述基板上开设有用以收容一影像感测组件的收容槽和用以使穿过镜室的光线投射到该影像感测组件上的通孔。

10.如权利要求9所述的变焦镜头装置，其特征在于：所述调焦环包括筒柱状主体部和从主体部向外延伸的可供操作者操作的拨动部，驱动拨动部可使镜室接近或远离影像感测组件。

11.如权利要求10所述的变焦镜头装置，其特征在于：所述调焦环的主体部内壁设有内螺纹，镜室外壁设有外螺纹，镜室螺接于调焦环的主体部内。

12.如权利要求1所述的变焦镜头装置，其特征在于：所述承座上等间隔的设有三个带有斜面的位移导轨。

13.如权利要求12所述的变焦镜头装置，其特征在于：所述调焦环底部等间隔的设有三个滑移部，分别定位于所述斜面的一端。

14.如权利要求13所述的变焦镜头装置，其特征在于：所述调焦环包括一可供操作的拨动部，驱动该拨动部可驱使滑移部沿斜面运动到斜面另一端所连接的一平台上。

15.如权利要求1或14所述的变焦镜头装置，其特征在于：所述镜室包括用来收容光学镜片的收容部，该收容部部分螺接于调焦环内，其所露出调焦环以外的部分的外壁口径略小于弹性垫圈的内径。

16.一种变焦镜头装置，包括有：

承座，其包括基板和垂直设置于基板上的环形壁，基板上沿环形壁内侧等间隔设有至少两个位移导轨，每一位移导轨上包括位于基板上的第一位置和沿轴向高于第一位置的第二位置；

调焦环，以可转动方式组接于承座，其上设有可供操作的操作部和可在第一位置与第二位置之间来回运动的滑移部；

镜室，收容定位于调焦环中，其可在调焦环的驱动下旋转，并产生相对于基板的轴向位移；以及

弹性件，抵压于调焦环的一端，当驱动操作部使调焦环转动的过程中，该弹性件将产生轴向形变。

17.如权利要求16所述的变焦镜头装置，其特征在于：所述第一位置与第二位置是由一平台和一斜面所连接。

18.如权利要求17所述的变焦镜头装置，其特征在于：当驱动操作部时，滑移部从第一位置运动到第二位置，且弹性件被调焦环压缩。

19.如权利要求18所述的变焦镜头装置，其特征在于：当反向驱动操作部时，滑移部从第二位置运动到第一位置，且弹性件被从压缩状态释放。

20.如权利要求16、17或19所述的变焦镜头装置，其特征在于：所述环形壁上的两相对位置分别向上延伸有第一止挡壁和第二止挡壁。

21.如权利要求20所述的变焦镜头装置，其特征在于：所述第一止挡壁上开设有两个第一凹槽，第二止挡壁上开设有两个第二凹槽。

22.如权利要求21所述的变焦镜头装置，其特征在于：所述调焦环包括一中空筒柱状主体部，其外壁上相对的位置设有两凸块，当滑移部位于第一位置时，两凸块是分别被收容于一对第一及第一二凹槽中，当滑移部运动到第二位置时，两凸块是分别被收容于另一对第一及第二凹槽中。

23.如权利要求22所述的变焦镜头装置，其特征在于：所述镜室包括一用来收容光学镜片的收容部，且镜室与调焦环之间以螺纹相螺接。

24.如权利要求22所述的变焦镜头装置，其特征在于：所述弹性垫圈呈圆环状，其内径略大于或等于镜室收容部的外壁口径。

25.如权利要求16、17或19所述的变焦镜头装置，其特征在于：所述承座还包括若干个定位柱，每一定位柱顶部包括一卡持部。

26.如权利要求25所述的变焦镜头装置，其特征在于：所述盖体是一近似圆环状的金属片，其周围向外突伸有对应于该定位柱的定位部，每一定位部上开设有与卡持部相配合的一定位孔，以限制镜室和调焦环不能沿轴线方向随意活动。

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