TW201314348A - 鏡頭機構 - Google Patents

Abstract

鏡頭機構包括第一套筒、第二套筒及第三套筒。第二套筒具有第一導槽且包括第一導銷。第三套筒具有第二導槽及第二導銷。第一套筒可轉動地套設於第三套筒外，第二套筒相對第三套筒可直進但不可轉動地設於第三套筒內。第二套筒之第一導銷沿第三套筒之第二導槽滑動，第三套筒之第二導銷沿第二套筒之第一導槽滑動。

Description

鏡頭機構

本發明是有關於一種鏡頭機構，且特別是有關於一種多套筒之鏡頭機構。

隨著科技的進步，數位攝像機構已廣泛應用於各種數位產品，例如，數位相機、數位攝影機、行動電話、個人數位助理(PDA)等。數位攝像機構包含一鏡頭機構與一影像感測器。鏡頭機構可將影像聚焦於影像感測器，再由影像感測器將光學影像訊號轉換成電子訊號。

傳統的鏡頭機構包括第一套筒及第二套筒，其中，第一套筒包括一導銷，而第二套筒具有一導槽，透過導銷滑動於導槽，使第一套筒進行一直線運動以改變焦距。

然而，第一套筒之導銷必須與第二套筒之導槽保持連接，以規範第一套筒的運動路徑。由於導銷必須與導槽保持連接，因此也受限了第一套筒的運動路徑，使光學變焦路徑的長度無法進一步增長。

本發明係有關於一種鏡頭機構及應用其之影像擷取裝置，一實施例中，在增長光學變焦路徑的情況下，套筒之運動路徑仍可受到規範。

根據本發明之一實施例，提出一種鏡頭機構。鏡頭機構包括一第一套筒、一第二套筒及一第三套筒。第二套筒具有一第一導槽且包括一第一導銷。第三套筒具有一第二導槽及一第二導銷。其中，第一套筒可轉動地套設於第三套筒外，第二套筒相對第三套筒可直進但不可轉動地設於第三套筒內且第二套筒之第一導銷沿第三套筒之第二導槽滑動，第三套筒之第二導銷沿第二套筒之第一導槽滑動。當第二套筒之第一導銷脫離第三套筒之第二導槽時，第三套筒之第二導銷沿第二套筒之第一導槽滑動。當第三套筒之第二導銷脫離第二套筒之第一導槽時，第二套筒之第一導銷沿第三套筒之第二導槽滑動，使第二套筒相對第三套筒可直進但不可轉動地設於第三套筒內。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

請參照第1圖，其繪示依照本發明一實施例之影像擷取裝置的剖視圖。影像擷取裝置100’係各種具有光學取像鏡頭功能的電子裝置，例如，數位相機、數位攝影機、行動電話、個人數位助理(Personal Digital Assistant,PDA)等。影像擷取裝置100’包括鏡頭機構100及至少一透鏡140。透鏡140例如是凹透鏡或凸透鏡。

如第1圖所示，鏡頭機構100包括第一套筒110、第二套筒120及第三套筒130。透鏡140可配置於第二套筒120內。透過轉動第一套筒110，可帶動第二套筒120改變透鏡140的位置，使第二套筒120變換於收合(close)位置、廣角(wide)位置與望遠(tele)位置之間。其中，第一套筒110可繞Z軸向轉動，Z軸向例如是光軸方向。

此外，鏡頭機構100可包括其它數個套筒151、152、153及154，套筒151至154可進行直進與轉動運動至少一者；或者，套筒151可為固定套筒，其固定於機殼上或為機殼的一部分。相連接的二套筒各具有導槽及/或導銷，透過導槽及導銷的相對運動，使相連接之二套筒進行預定的轉動及/或直進運動。一實施例中，鏡頭機構100的運動自由度(DOF)係1。套筒151至154的運動方式可視鏡頭機構100的設計而定，本發明並不加以限制。此外，套筒151至154可連動地或固定地連接於第一套筒110、第二套筒120與第三套筒130中至少一者。

請參照第2圖，其繪示第1圖之鏡頭機構的分解圖。第二套筒120具有至少一第一導槽120r且包括至少一第一導銷120p。第三套筒130具有至少一第二導槽130r及至少一第二導銷130p。其中，第一套筒110可轉動地套設於第三套筒130外，第二套筒120相對第三套筒130可直進但不可轉動地設於第三套筒130內且第二套筒120之第一導銷120p沿第三套筒130之第二導槽130r滑動，第三套筒130之第二導銷130p沿第二套筒120之第一導槽120r滑動。此外，第三套筒130可固設於光學取像鏡頭裝置的機殼上。

請參照第3圖，其繪示第2圖之第二套筒120及第三套筒130處於收合狀態之示意圖。當鏡頭機構100處於收合狀態時，雖然第二套筒120之第一導銷120p脫離第三套筒130之第二導槽130r，然由於第三套筒130之第二導銷130p仍滑動於第二套筒120之第一導槽120r內，故第二套筒120相對第三套筒130係無法轉動。

請參照第4圖，其繪示第2圖之第二套筒120及第三套筒130處於廣角狀態之示意圖。當鏡頭機構100處於廣角狀態時，雖然第三套筒130之第二導銷130p脫離第二套筒120之第一導槽120r，然第二套筒120之第一導銷120p仍沿第三套筒130之第二導槽130r滑動(第一導銷120p受到第二導槽130r的限制)，故第二套筒120相對第三套筒130係無法轉動。

請參照第5圖，其繪示第2圖之第二套筒120及第三套筒130處於望遠狀態之示意圖。當鏡頭機構100處於望遠狀態時，雖然第二套筒120之第一導銷120p脫離第三套筒130之第二導槽130r，然由於第二導銷130p仍滑動於第一導槽120r內，故第二套筒120相對第三套筒130係無法轉動。

如第5圖所示，第二套筒120具有相對之一第一面120s1與一第二面120s2，第二套筒120之第一導槽120r從第一面120s1延伸至第二套筒120之第二面120s2。本實施例中，第一導槽120r包括第一直進槽120r1、第二直進槽120r2及第一轉動槽120r3。第一直進槽120r1從第二套筒120之第一面120s1延伸至第一轉動槽120r3，第一轉動槽120r3沿第二套筒120的外周面方向延伸至第二直進槽120r2，第二直進槽120r2延伸至第二套筒120之第二面120s2。此外，第一導槽120r的延伸方式並不受本發明實施例所限制。

如第5圖所示，當鏡頭機構100處於望遠狀態，第二導銷130p可位於第一導槽120r之第一直進槽120r1及第一轉動槽120r3的交接處，例如是位於第一直進槽120r1內。本實施例中，第二導銷130p可從第二直進槽120r2進入，使第三套筒130便利地裝設於第二套筒120上。

綜合上述，在第二套筒120相對第三套筒130運動的過程中，不是第二套筒120之第一導銷120p沿第三套筒130之第二導槽130r滑動，就是第三套筒130之第二導銷130p沿第二套筒120之第一導槽120r滑動。另一實施例中，第二套筒120之第一導銷120p沿第三套筒130之第二導槽130r滑動以及第三套筒130之第二導銷130p沿第二套筒120之第一導槽120r滑動可同時發生。

此外，第一導槽120r及第二導銷130p的數目係相對應，例如是三個或其它任意數目。

請參照第6圖，其繪示第2圖之第二套筒的展開示意圖。第二套筒120更具有至少一第四導槽120r’，第一套筒110之第三導銷110p(第7圖)可沿第二套筒120之第四導槽120r’滑動。

為具體說明本實施例，此處以“直進槽”表示可讓套筒進行直線動作的槽結構，而“轉動槽”指的是可讓套筒進行轉動動作的槽結構。例如，第一直進槽120r1及第二直進槽120r2僅沿Z軸向延伸，因此可引導與其連接之套筒進行直線運動，其中，Z軸向例如是套筒的中心軸向；又例如，第一子轉動槽110r3(第7圖)環繞Z軸向延伸，因此可引導與其連接之套筒進行旋轉運動，其中，“環繞Z軸向延伸”亦可說是“沿套筒的外周面方向延伸”，但不用以限制本發明。

請參照第7圖，其繪示第2圖之第一套筒的展開示意圖。第一套筒110具有至少一第三導槽110r且包括至少一第三導銷110p，第二套筒120之第一導銷120p沿第三套筒130之第二導槽130r及第一套筒110之第三導槽110r滑動。

此外，第一導銷120p、第二導槽130r及第三導槽110r的數目係相對應，例如是三個或其它任意數目。

本實施例中，第一套筒110之第三導槽110r及第二套筒120之第一導槽120r定義一連續光學變焦路徑。進一步地說，第三導槽110r與第一導槽120r為彼此獨立的二曲線導槽。在變焦過程中、第一套筒110與第二套筒120會相對旋轉及/或直進，在第一套筒110與第二套筒120處於一預定的角度與位置下，第三導槽110r與第一導槽120r可連接為一連續曲線導槽，以形成光學變焦路徑。

請參照第8圖，其繪示第7圖之第三導槽與第6圖之第四導槽所定義之光學變焦路徑的示意圖。當把第一套筒110之第一面110s1連接於第二套筒120之第一面120s1時，第三導槽110r可連接於第四導槽120r’而定義出光學變焦路徑。較佳但非限定地，第三導槽110r與第四導槽120r’的連接處係平順地(smoothly)連接，即第三導槽110r與第四導槽120r’的連接處非劇烈轉折處，然此非用以限制本發明實施例。

由於連續光學變焦路徑係由不同套筒之導槽所定義。由於該連續光學變焦路徑可由不同套筒之導槽所定義，使連續光學變焦路徑的長度增長。此外，可在增長或維持原光學變焦路徑的情況下，設計薄度更薄的第一套筒110、第二套筒120及第三套筒130，使鏡頭機構100的體積縮小且重量減輕。

請參照第9A圖，其繪示第2圖之鏡頭機構組裝於一收合狀態的剖視圖。第一套筒110可轉動地套設於第三套筒130外。第二套筒120設於第三套筒130內且第二套筒120之第一導銷120p可沿第一套筒110之第三導槽110r與第三套筒130之第二導槽130r滑動。

如第9A圖所示，第一套筒110包括一旋轉部111，第三套筒130包括一旋轉部131，旋轉部111可轉動地連接於旋轉部131，使第一套筒110與第三套筒130可繞Z軸向相對轉動。本實施例中，旋轉部111例如是滑槽，而旋轉部131例如是滑軌。另一實施例中，旋轉部111可以是滑軌，而旋轉部131可以是滑槽。藉由旋轉部111與旋轉部131之卡合，使第一套筒110與第三套筒130無法沿Z軸向相對平移。此外，第二套筒120之第一導銷120p沿第三套筒130之第二導槽130r及第一套筒110之第三導槽110r係可滑動，故當第一套筒110繞Z軸向轉動時，第二套筒120可沿Z軸向直進。

如第9A圖所示，第二套筒120具有至少一缺口121。當鏡頭機構處於收合狀態時，第一套筒110之第三導銷110p可位於缺口121內。由於缺口121之設計，可使第二套筒120不會與第三導銷110p干涉。另一實施例中，亦可省略缺口121，例如，第一套筒110與第二套筒120之間相隔一間距，第三導銷110p可位於該間距內，如此一來，即使省略缺口121，第二套筒120亦不會與第三導銷110p干涉。此外，缺口121及第三導銷110p的數量相對應，例如是三個或其它任意數值。

請參照第9B圖，其繪示第9A圖之第一導銷位於第7圖之第三導槽的示意圖。第一套筒110具有相對之第一面110s1與第二面110s2，第二套筒120之第一面120s1(第2圖)與第一套筒110之第一面110s1實質上面向同一方向。第三導槽110r從第一面110s1延伸至第二面110s2。第三導槽110r可來回地延伸於第一面110s1與第二面110s2之間。本實施例中，第三導槽110r包括第三直進槽110r1及第二轉動槽110r2，第三直進槽110r1從第一套筒110之第二面110s2延伸至第二轉動槽110r2，第二轉動槽110r2延伸至第一套筒110之第一面110s1。此外，第三導槽110r的延伸方式並不受本發明實施例所限制。

如第9B圖所示，第二轉動槽110r2包括第一子轉動槽110r3、第二子轉動槽110r4、第三子轉動槽110r5及第四子轉動槽110r6。本實施例中，第三子轉動槽110r5連接第一子轉動槽110r3與第三直進槽110r1，使第三直進槽110r1透過第三子轉動槽110r5連接於第一子轉動槽110r3。另一實施例中，第二轉動槽110r2亦可省略第三子轉動槽110r5，如此，可使第三直進槽110r1從第一套筒110之第二面110s2直接延伸至第一子轉動槽110r3。本實施例中，第四子轉動槽110r6連接第一子轉動槽110r3與第二子轉動槽110r4，使第一子轉動槽110r3透過第四子轉動槽110r6連接於第二子轉動槽110r4。另一實施例中，第一子轉動槽110r2亦可省略第四子轉動槽110r6，如此，可使第一子轉動槽110r3直接連接於第二子轉動槽110r4。

第9B圖中，當鏡頭機構處於收合狀態時，第二套筒120之第一導銷120p位於第一套筒110之第三直進槽110r1或第二轉動槽110r2內，本實施例係以位於第三子轉動槽110r5為例說明。

第9B圖中，第二子轉動槽110r4延伸至第一套筒110之第一面110s1，其中，第一子轉動槽110r3與第二子轉動槽110r4間夾一銳角A1。進一步地說，第一子轉動槽110r3與第二子轉動槽110r4構成一V型導槽。另一實施例中，第一子轉動槽110r3可實質上平行於第二子轉動槽110r4，而與第二子轉動槽110r4構成一U型導槽。

第9B圖中，第三導槽110r具有第一端110e1及第二端110e2。第一端110e1與第三導銷110p鄰近於第一套筒110之同一側面，如第一面110s1。

第9B圖中，第三導槽110r之第一端110e1及第二端110e2分別延伸至第一套筒110之第一面110s1及第二面110s2，而於第一面110s1及第二面110s2露出開口。進一步地說，第三導槽110r係二端開放的導槽。由於第三導槽110r之二端係開放，第一導銷120p可透過第三導槽110r之開口進入第三導槽110r，使第二套筒120便利地裝設於第一套筒110。

請參照第10A及10B圖，第10A圖繪示第9A圖之鏡頭機構處於一廣角狀態的剖視圖，第10B圖繪示第10A圖之第一導銷位於第7圖之第三導槽的示意圖。

如第10A圖所示，在第9A圖之第一套筒110繞Z軸向轉動至第10A圖之位置的過程中，第二套筒120之第一導銷120p沿第三套筒130之第二導槽130r及第一套筒110之第三導槽110r滑動，而帶動第二套筒120往負Z軸向直進。此時(第10A圖)的鏡頭機構100係處於廣角狀態。在第二套筒120從第9A圖的位置移動至第10A圖的位置的過程中，第一導銷120p從第三子轉動槽110r5(第9A圖)滑動至第一子轉動槽110r3與第二子轉動槽110r4之交接處，例如是第四子轉動槽110r6(第10B圖)。

請參照第11A至11C圖，第11A圖繪示第10A圖之鏡頭機構變換至望遠狀態之中間過程的剖視圖，第11B圖繪示第11A圖之第一導銷位於第7圖之第三導槽的示意圖，第11C圖繪示第11A圖之第三導銷位於第6圖之第四導槽的示意圖。

如第11A圖所示，在第10A圖之第一套筒110轉動至第11A圖之位置的過程中，第二套筒120之第一導銷120p沿第三套筒130之第二導槽130r及第一套筒110之第三導槽110r滑動，而帶動第二套筒120往正Z軸向直進至第11A圖之位置。在第二套筒120從第10A圖的位置移動至第11A圖的位置的過程中，第一導銷120p(第10B圖)從第四子轉動槽110r6滑動至第三導槽110r之第一端110e1，如第11B圖所示。當第二套筒120繼續轉動，如第11C圖所示，第一套筒110之第三導銷110p則開始進入第二套筒120之第四導槽120r’，此時，第11A圖之第一導銷120p可脫離第三導槽110r(例如第一導銷120p滑出第一套筒110外)，然另一實施例中第一導銷120p亦可保持與第三導槽110r連接。

如第11C圖所示，第四導槽120r’可延伸至第一面120s1與第二面120s2之一者，本實施例中，第四導槽120r’係以延伸至第一面120s1為例說明。也就是說，第四導槽120r’之一端可從第一面120s1露出一開口。

如第11C圖所示，第四導槽120r’包括第三轉動槽120r1’及第四轉動槽120r2’，其中第三轉動槽120r1’連接於第四轉動槽120r2’。第三轉動槽120r1’從第二套筒120之第一面120s1往第二面120s2的方向延伸至。另一實施例中，第四導槽120r’亦可省略第四轉動槽120r2’。

請參照第12A及12B圖，第12A圖繪示第11A圖之鏡頭機構變換至望遠狀態的剖視圖，第12B圖繪示第12A圖之第三導銷位於第6圖之第四導槽的示意圖。由於第12A圖之第三導銷110p被第二套筒120遮住，故第12A圖未繪示第三導銷110p。

如第12A圖所示，在第11A圖之第一套筒110繞Z軸向轉動至第12A圖之位置的過程中，雖然第二套筒120之第一導銷120p脫離第一套筒110之第三導槽110r(例如第一導銷120p滑出第一套筒110外)，然而此時(第11C圖)第一套筒110之第三導銷110p進入第二套筒120之第四導槽120r’而可沿第四導槽120r’，如此，使第二套筒120可繼續沿Z軸向直進至第12A圖所示之望遠位置。

如第12B圖所示，當鏡頭機構100處於望遠狀態時，第三導銷110p例如是位於第四導槽120r’之第四轉動槽120r2’內。

本發明上述實施例所揭露之鏡頭機構及應用其之影像擷取裝置，在第二套筒相對第三套筒運動的過程中，不是第二套筒之第一導銷沿第三套筒之第二導槽130r滑動，就是第三套筒之第二導銷沿第二套筒之第一導槽120r滑動。另一實施例中，第二套筒之第一導銷沿第三套筒之第二導槽滑動以及第三套筒之第二導銷沿第二套筒之第一導槽滑動可同時發生。

綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100’．．．影像擷取裝置

100．．．鏡頭機構

110．．．第一套筒

110e1．．．第一端

110e2．．．第二端

110p．．．第三導銷

110r．．．第三導槽

110r1．．．第三直進槽

110r2．．．第二轉動槽

110r3．．．第一子轉動槽

110r4．．．第二子轉動槽

110r5．．．第三子轉動槽

110r6．．．第四子轉動槽

110s1、120s1．．．第一面

110s2、120s2．．．第二面

111、131．．．旋轉部

120．．．第二套筒

120r．．．第一導槽

120r'．．．第四導槽

120r1．．．第一直進槽

120r2．．．第二直進槽

120r3．．．第一轉動槽

120r1'．．．第三轉動槽

120r2'．．．第四轉動槽

120p．．．第一導銷

121．．．缺口

130．．．第三套筒

130r．．．第二導槽

130p．．．第二導銷

140．．．透鏡

151、152、153、154．．．套筒

A1．．．銳角

第1圖繪示依照本發明一實施例之影像擷取裝置的剖視圖。

第2圖繪示第1圖之鏡頭機構的分解圖。

第3圖繪示第2圖之第二套筒及第三套筒處於收合狀態之示意圖。

第4圖繪示第2圖之第二套筒及第三套筒處於廣角狀態之示意圖。

第5圖繪示第2圖之第二套筒及第三套筒處於望遠狀態之示意圖。

第6圖繪示第2圖之第二套筒的展開示意圖。

第7圖繪示第2圖之第一套筒的展開示意圖。

第8圖繪示第7圖之第三導槽與第6圖之第四導槽所定義之光學變焦路徑的示意圖。

第9A圖繪示第2圖之鏡頭機構組裝於一收合狀態的剖視圖。

第9B圖繪示第9A圖之第一導銷位於第7圖之第三導槽的示意圖。

第10A圖繪示第9A圖之鏡頭機構處於一廣角狀態的剖視圖。

第10B圖繪示第10A圖之第一導銷位於第7圖之第三導槽的示意圖。

第11A圖繪示第10A圖之鏡頭機構變換至望遠狀態之中間過程的剖視圖。

第11B圖繪示第11A圖之第一導銷位於第7圖之第三導槽的示意圖。

第11C圖繪示第11A圖之第三導銷位於第6圖之第四導槽的示意圖。

第12A圖繪示第11A圖之鏡頭機構變換至望遠狀態的剖視圖。

第12B圖繪示第12A圖之第三導銷位於第6圖之第四導槽的示意圖。

100．．．鏡頭機構

110．．．第一套筒

110p．．．第三導銷

110r．．．第三導槽

120．．．第二套筒

120r．．．第一導槽

120r'．．．第四導槽

120p．．．第一導銷

121．．．缺口

130．．．第三套筒

130r．．．第二導槽

130p．．．第二導銷

Claims (10)

1. 一種鏡頭機構，包括：一第一套筒；一第二套筒，具有一第一導槽及一第一導銷；以及一第三套筒，具有一第二導槽及一第二導銷；其中，該第一套筒套設於該第三套筒外，該第二套筒設於第三套筒內，且該第二套筒之該第一導銷沿該第三套筒之該第二導槽滑動，該第三套筒之該第二導銷沿該第二套筒之該第一導槽滑動；其中，當該第二套筒之該第一導銷脫離該第三套筒之該第二導槽時，該第三套筒之該第二導銷沿該第二套筒之該第一導槽滑動；當該第三套筒之該第二導銷脫離該第二套筒之該第一導槽時，該第二套筒之該第一導銷沿該第三套筒之該第二導槽滑動。
2. 如申請專利範圍第1項所述之鏡頭機構，其中該第二套筒具有相對之一第一面與一第二面，該第一導槽從該第二套筒之該第一面延伸至該第二套筒之該第二面，且該第一導槽包括一第一直進槽、一第二直進槽及一第一轉動槽，該第一直進槽從該第二套筒之該第一面延伸至該第一轉動槽，該第一轉動槽沿該第二套筒的周面方向延伸至該第二直進槽，該第二直進槽延伸至該第二套筒之該第二面。
3. 如申請專利範圍第1項所述之鏡頭機構，其中該第一套筒具有一第三導槽，該第二套筒之該第一導銷沿該第三套筒之該第二導槽及該第一套筒之該第三導槽滑動。
4. 如申請專利範圍第1項所述之鏡頭機構，其中該第二套筒更具有一第四導槽，該第一套筒包括一第三導銷，該第一套筒之該第三導銷沿第二套筒之該第四導槽滑動。
5. 如申請專利範圍第4項所述之鏡頭機構，其中該第四導槽包括一第三轉動槽及一第四轉動槽，該第三轉動槽連接於該第四轉動槽，該第三轉動槽從該第一面往該第二面的方向延伸至該第四轉動槽。
6. 如申請專利範圍第3項所述之鏡頭機構，其中該第一套筒包括一第三導銷，當該第二套筒之該第一導銷脫離該第一套筒之該第三導槽，該第一套筒之該第三導銷進入該第二套筒之該第一導槽。
7. 如申請專利範圍第1項所述之鏡頭機構，其中該第一套筒具有一第三導槽，該第一套筒具有相對之一第一面與一第二面，該第三導槽從該第一面延伸至該第二面，且該第一導槽包括一第三直進槽及一第二轉動槽，該第三直進槽從該第一套筒之該第二面延伸至該第二轉動槽，該第二轉動槽延伸至該第一套筒之該第一面。
8. 如申請專利範圍第7項所述之鏡頭機構，其中該第二轉動槽包括一第一子轉動槽及一第二子轉動槽，該第三直進槽從該第一套筒之該第二面延伸至該第一子轉動槽，該第一子轉動槽連接於該第二子轉動槽，該第二子轉動槽延伸至該第一套筒之該第一面，且該第一子轉動槽與該第二子轉動槽間夾一銳角。
9. 如申請專利範圍第8項所述之鏡頭機構，其中該第二轉動槽更包括一第三子轉動槽及一第四子轉動槽，該第三子轉動槽連接該第一子轉動槽與該第三直進槽，該第四子轉動槽連接該第一子轉動槽與該第二子轉動槽。
10. 如申請專利範圍第1項所述之鏡頭機構，其中該第二套筒具有相對之一第一面與一第二面，該第一導槽延伸至該第一面與該第二面之一者。