TW201321827A - 變焦鏡頭機構及其攝像裝置 - Google Patents

Abstract

本發明係揭露一種變焦鏡頭機構及其攝像裝置，變焦鏡頭機構包含：一移動筒、一變焦驅動環、一固定筒及一對焦驅動環。移動筒外緣周壁具有一第一引導凸點。變焦驅動環設於移動筒之周邊，變焦驅動環之外緣周壁具有一槽洞及一第一驅動部。固定筒設於變焦驅動環之周邊，固定筒之內緣周壁具有一第一溝槽；第一引導凸點穿過槽洞，而嵌入第一溝槽。對焦驅動環鄰接於變焦驅動環之一端，對焦驅動環之外緣周壁具有一第二驅動部；藉由一驅動模組同時驅動第一驅動部與第二驅動部，以使變焦驅動環與對焦驅動環順向或逆向旋轉，而進行變焦或對焦。

Description

變焦鏡頭機構及其攝像裝置

本發明是有關於一種變焦鏡頭機構及其攝像裝置，特別是有關於一種使用同一驅動模組以達到鏡頭變焦及對焦之變焦鏡頭機構及其攝像裝置。

目前，市面上大部份的相機皆具有變焦及對焦的功能，而以目前的大部份相機來說，其鏡頭的變焦及對焦分別是利用二顆馬達來進行驅動控制，而相機亦同時需要兩組控制電路在進行計算及驅動馬達，因此相機的建構成本較高，且於產品設計時，更需要較多的元件配置空間，對目前產品日漸小型化的今日而言，使用二顆馬達進行變焦及對焦之設計無疑為一大障礙。

由於此，為改善上述原因，便有一部份相機是採用在鏡筒內周緣設有特殊型式之溝槽，以使得鏡頭在進行變焦動作完成後之特定位置時，使變焦鏡片固定，而方可進行只有對焦鏡片移動而達到對焦之目的。然，使用特殊型式之溝槽設計，因其需同時包含對焦及變焦，所以在有限的旋轉角度下，而使得變焦的段數受到限制，所以目前採用特殊型式之溝槽設計，大多為3段式之變焦設計。

綜觀前所述，本發明之發明人思索並設計一種變焦鏡頭機構及其攝像裝置，以針對現有技術之缺失加以改善，進而增進產業上之實施利用。

有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之目的就是在提供一種變焦鏡頭機構及其攝像裝置，以解決習知技術之攝像裝置於變焦及對焦動作時，需分別使用二顆馬達來驅動所造成之成本較高，或者是使用特殊型式之溝槽所帶來的變焦段數受限之問題。

根據本發明之目的，提出一種變焦鏡頭機構。其包含：一移動筒、一變焦驅動環、一固定筒及一對焦驅動環。移動筒為中空筒狀結構，其外緣周壁具有一第一引導凸點。變焦驅動環為中空筒狀結構，套設於移動筒之周邊，變焦驅動環之外緣周壁具有一槽洞及一第一驅動部。固定筒為中空筒狀結構，套設於變焦驅動環之周邊，固定筒之內緣周壁具有一第一溝槽，第一引導凸點穿過槽洞，而嵌入第一溝槽。對焦驅動環為中空筒狀結構，鄰接於變焦驅動環之一端，對焦驅動環之外周緣具有一第二驅動部，並藉由一驅動模組同時嵌合於第一驅動部與與第二驅動部，以使變焦驅動環與對焦驅動環順向或逆向旋轉，而進行變焦或對焦。

其中，當驅動模組驅動變焦驅動環旋轉時，槽洞之一側推抵第一引導凸點，使第一引導凸點沿著第一溝槽位移，進而帶動移動筒位移。

其中，槽洞具有一預定寬度，以致使驅動模組驅動變焦驅動環及對焦驅動環旋轉時，第一引導凸點於槽洞中相對移動，而不碰觸到槽洞之側壁。

其中，驅動模組驅動對焦驅動環而進行對焦時，第一引導凸點於槽洞中移動且不碰觸到槽洞之側壁。

其中，更可包含一對焦支架，其設置於對焦驅動環內，對焦支架具有一第二引導凸點，其中對焦驅動環之內周緣設有一第二溝槽，第二引導凸點嵌入第二溝槽，使對焦支架隨第二溝槽引導做位移。

其中，第二溝槽之外形可為斜線溝槽，且第二引導凸點沿著第二溝槽斜向位移。

其中，槽洞之外形為可直線溝槽，且第一溝槽之外形可為直線溝槽連接斜線溝槽，再連接直線溝槽或為斜線溝槽，而第一引導凸點沿著第一溝槽垂直與斜向位移。

此外，根據本發明之目的，再提出一種攝像鏡頭，其包含：一變焦鏡頭機構、一變焦驅動環、一固定筒、一對焦驅動環、一變焦鏡群及一對焦鏡群。其中變焦鏡頭機構，其包含：一移動筒、一變焦驅動環、一固定筒及一對焦驅動環。移動筒為中空筒狀結構，其外緣周壁係具有一第一引導凸點。變焦驅動環為中空筒狀結構，套設於移動筒之周邊，變焦驅動環之外周壁係具有一槽洞及一第一驅動部。固定筒為中空筒狀結構，套設於變焦驅動環之周邊，固定筒之內周壁係具有一第一溝槽，第一引導凸點穿過槽洞，而嵌入第一溝槽。對焦驅動環為中空筒狀結構，鄰接於變焦驅動環之一端，對焦驅動環之周緣設有一第二溝槽，且對焦驅動環之外周緣具有一第二驅動部，並藉由一驅動模組同時嵌合於第一驅動部與第二驅動部，以使變焦驅動環與對焦驅動環順向或逆向旋轉，而進行變焦或對焦。變焦鏡群設置於移動筒中，並具有一第一鏡群及一第二鏡群。對焦鏡群設置於對焦驅動環中，且具有一對焦支架，對焦支架具有一第二引導凸點，第二引導凸點嵌入第二溝槽。

其中，藉由驅動模組驅動變焦驅動環順向旋轉時，利用槽洞之一側推抵第一引導凸點，使第一引導凸點沿著第一溝槽位移，進而帶動移動筒位移，並使第一鏡群及第二鏡群產生相對運動。

其中，槽洞具有一預定寬度，以致使驅動模組驅動變焦驅動環及對焦驅動環旋轉時，第一引導凸點於槽洞中相對移動，而不碰觸到槽洞之側壁。

其中，驅動模組驅動對焦驅動環而進行對焦時，第一引導凸點於槽洞中移動且不碰觸到槽洞之側壁。

其中，對焦驅動環旋轉時，第二引導凸點隨第二溝槽引導做位移，並使變焦鏡群與對焦鏡群產生相對運動。

承上所述，依本發明之變焦鏡頭機構及其攝像裝置，其可具有一或多個下述優點：
(1) 此變焦鏡頭機構及其攝像裝置可藉由使用一驅動模組以進行變焦及對焦，藉此可減少產品之元件及元件所需之空間，以降低成本及增加競爭力。
(2) 此變焦鏡頭機構及其攝像裝置可藉由槽洞之設置，可於變焦完成不需受限於特定位置，以提高變焦的段數，且保有對焦之功能。

為利貴審查員瞭解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍，合先敘明。

本發明之變焦鏡頭機構，主要是可利用單一驅動模組（如馬達）來進行鏡頭變焦及對焦，其可適用於數位相機、智慧型照相手機、類單眼相機等攝像裝置或可換鏡頭式相機之攝像鏡頭，但實際可運用之範疇仍不僅以此所限制。

請一併參閱第1圖及第2圖，第1圖係為本發明之變焦鏡頭機構之爆炸圖；第2圖係為本發明之變焦鏡頭機構之組合圖。如圖所示，變焦鏡頭機構1包含：一移動筒10、一變焦驅動環11、一固定筒12及一對焦驅動環13。其中，移動筒10為一中空筒狀結構，其外緣周壁101具有一第一引導凸點102。變焦驅動環11為中空筒狀結構，套設於移動筒10之周邊，且其外周壁具111有一槽洞112及一第一驅動部113，且槽洞112可為直線溝槽。固定筒12為中空筒狀結構，套設於變焦驅動環11之周邊，且其內緣周壁121具有一第一溝槽122；第一引導凸點102穿過槽洞112，而嵌入第一溝槽122。對焦驅動環13為中空筒狀結構，鄰接於變焦驅動環11之一端，且其之外緣周壁131具有一第二驅動部132，並藉由一驅動模組14同時嵌合於第一驅動部113與與第二驅動部132，以使變焦驅動環11與對焦驅動環13順向或逆向旋轉，而進行變焦或對焦。其中，驅動模組14可為直流馬達或步進馬達，並可透過一控制單元（未繪示於圖中）以控制馬達之作動，進而驅動變焦驅動環11與對焦驅動環13順向或逆向旋轉，而進行變焦或對焦。

上述中，當驅動模組14驅動變焦驅動環11及對焦驅動環13順向旋轉時，變焦驅動環11之槽洞112之一側推抵移動筒10之第一引導凸點102，並因第一引導凸點102嵌入固定筒12之第一溝槽122，故可使第一引導凸點102沿著第一溝槽122之形狀而位移，進而帶動移動筒10位移，以進行變焦。而當變焦完成後，驅動模組14驅動變焦驅動環11及對焦驅動環13逆向旋轉，因變焦驅動環11之槽洞洞112具有一預定寬度，致使第一引導凸點102於槽洞112中相對移動時，而可不碰觸到槽洞112之側壁之側壁，而維持其變焦完成之狀態，而對焦驅動環13則可進行進一步對焦。更詳細的說，進行對焦狀態時，移動筒10之第一引導凸點102之位置係為不變的，僅只有變焦驅動環11及對焦驅動環13進行旋轉位移，且槽洞112之側壁不碰觸到第一引導凸點102。

再者，變焦鏡頭機構1更可包含一對焦支架15，其設置於對焦驅動環13內，並於對焦支架15上可設置對焦時所需之光學透鏡組。對焦支架15具有一第二引導凸點151，其中對焦驅動環13之內緣周壁133設有一第二溝槽134，而第二引導凸點151嵌入第二溝槽134，使對焦支架15隨第二溝槽134之外形引導，以進行位移。

請一併參閱第3圖及第4圖，第3圖係為本發明之變焦鏡頭機構之第一實施例之第一示意圖；第4圖係為本發明之變焦鏡頭機構之第二實施例之第二示意圖。如圖所示，變焦鏡頭機構1係可適用於一攝像鏡頭2中。於本實例中變焦鏡頭機構1之連結及作動關係，與前述類似，於此不再贅述。攝像鏡頭2可為一可換鏡頭式相機之攝像鏡頭2，攝像鏡頭2包含一變焦鏡群20、一對焦鏡群21及複數個控制接點22。其中變焦鏡群20設置於移動筒10中，並具有一第一鏡群201及一第二鏡群202。於實際之設計需求而言，第一鏡群201及第二鏡群202其中之一（如第二鏡群202）可設置為固定式，而另一鏡群（如第一鏡群201）則可隨著移動筒10位移；當驅動模組14驅動變焦驅動環11及對焦驅動環13順向旋轉時，變焦驅動環11之槽洞112之一側推抵移動筒10之第一引導凸點102，且第一引導凸點102嵌入固定筒12之第一溝槽122，而使第一引導凸點102沿著第一溝槽122之外形而位移，進而帶動移動筒10位移，並使二鏡群產生相對運動，而改變第一鏡群201及第二鏡群202之鏡群間距，以調整攝像鏡頭2之焦距，藉以變更影像成像之遠近。其中第一溝槽122之外形可為直線溝槽連接斜線溝槽，再連接直線溝槽或斜線溝槽，而第一引導凸點102沿著第一溝槽122之斜線溝槽位移時，即可使移動筒10產生軸向位移。較佳的，固定筒12可設置一手動環123，其內周壁可對應第一驅動部113及第二驅動部132設有一第三驅動部（未繪示於圖中），且第三驅動部同時與第一驅動部113及第二驅動部132嵌合，可供使用者利用手動環132手動順向旋轉以進行變焦後，再手動逆向旋轉以完成對焦。

對焦鏡群21設置於對焦驅動環13中，且對焦鏡群21於對焦支架15上。對焦支架15具有一第二引導凸點151，且第二引導凸點151嵌入第二溝槽134。當驅動模組14驅動變焦驅動環11及對焦驅動環13逆向旋轉，因變焦驅動環11之槽洞112具有一預定寬度，致使變焦驅動環11及對焦驅動環13於對焦的旋轉位移時，第一引導凸點102不碰觸到槽洞112之側壁，而維持其變焦完成之狀態；對焦驅動環13之對焦支架15之第二引導凸點151沿著第二溝槽134之外形位移，進而使變焦鏡群20與對焦鏡群21產生相對運動，以改變二鏡群之鏡群間距，以變更影像之對焦點。於實際運用中，第二溝槽134之外形可為一斜線溝槽，當第二引導凸點151沿著第二溝槽134斜向位移，即可帶動對焦鏡群21進行軸向位移。

其中，複數個控制接點22電性連接驅動模組14，可用以接收來自於可換鏡頭式相機之控制指令，以使驅動模組14驅動變焦驅動環11及對焦驅動環13進行順向或逆向旋轉。而其中驅動模組14與變焦驅動環11之第一驅動部113及對焦驅動環13之第二驅動部132的嵌合，可為齒輪組之嵌合關係，例如可將第一驅動部113與第二驅動部132設置為內凹之齒狀刻痕或外凸之齒狀結構，與驅動模組14嵌合，進而帶動變焦驅動環11及對焦驅動環13進行順向或逆向旋轉。

請一併參閱第5圖及第6圖，第5圖係為本發明之變焦鏡頭機構之第二實施例之爆炸圖；第6圖係為本發明之變焦鏡頭機構之第二實施例之組合圖。如圖所示，變焦鏡頭機構係可適用於一攝像裝置3中。於本實例中變焦鏡頭機構1之連結及作動關係，與前述類似，於此不再贅述。攝像裝置3包含一變焦鏡群20、對焦鏡群21、一影像感測元件30及一控制單元31。影像感測元件30可為電荷耦合元件(Charge-coupled Device, CCD)或互補式金屬氧化物半導體(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor, CMOS)等感測元件，可用以感測被攝物之影像光線，以將被攝物成像。控制單元31可為一微控制單元(Micro Control Unit, MCU)等元件。控制單元31係電性連接驅動模組14；若控制單元31控制驅動模組14驅動變焦驅動環11及對焦驅動環13進行順向旋轉，變焦驅動環11之槽洞112之一側推抵移動筒10之第一引導凸點102於第一溝槽122中位移，並使移動筒10位移，以改變變焦鏡群20的第一鏡群201及第二鏡群202之鏡群間距，以達到變焦。控制單元31控制驅動模組14驅動變焦驅動環11及對焦驅動環13進行逆向旋轉，而變焦驅動環11之槽洞112具有一預定寬度，致使第一引導凸點102不被槽洞112之另一側推抵（即為第一引導凸點102不碰觸到槽洞112之側壁），而保持第一引導凸點102之位置；而對焦驅動環13之對焦支架15則沿著第二溝槽134之外形位移，進而使變焦鏡群20與對焦鏡群21產生相對運動，以改變二鏡群之鏡群間距而完成對焦，以使得影像感測元件30可接受被攝物之適當的影像光線，進而成像。

提得一提的是，其中第一引導凸點102及其對應之第一溝槽122或第二引導凸點151及其對應之第二溝槽134之數量可因應實際需求而變更，如為求位移的穩定性而言，可將其數量設計為2組或3組，使用凸點於溝槽中的位移時之受力更為均勻，而達到更精確的變焦或對焦。

綜上所述，此變焦鏡頭機構及其攝像裝置可藉由僅使用一驅動模組，以驅動變焦驅動環及對焦驅動環進行順向或逆向旋轉，以完成變焦及對焦之動作，藉此可減少產品之元件數量，況且以鏡頭所需之零件而言，驅動模組（如馬達）通常為鏡頭所需之零件中之高單價零件，因此驅動模組的使用數量減少，無疑是對成本產生大幅的降低的作用。再者，驅動模組同時也佔據了整個鏡頭的大量配置空間，因此驅動模組的使用數量減少，可使得鏡頭的設計更趨向小型化之設計或更利於設計人員進行鏡頭之設計。而變焦驅動環之槽洞具有一預定寬度，致使變焦驅動環及對焦驅動環旋轉時，該第一引導凸點於該槽洞中相對移動，而不碰觸到該槽洞之側壁，可使鏡頭變焦完成的狀態不受限於固定筒之第一溝槽的特定位置，在保有鏡頭對焦功能的條件下，對於鏡頭的變焦設計具有更大的設計空間，也就是說，可提高鏡頭的變焦段數。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

1．．．變焦鏡頭機構

10．．．移動筒

101．．．移動筒之外緣周壁

102．．．第一引導凸點

11．．．變焦驅動環

111．．．變焦驅動環之外緣周壁

112．．．槽洞

113．．．第一驅動部

12．．．固定筒

121．．．固定筒之內緣周壁

122．．．第一溝槽

123．．．手動環

13．．．對焦驅動環

131．．．對焦驅動環之外緣周壁

132．．．第二驅動部

133．．．對焦驅動環之內緣周壁

134．．．第二溝槽

14．．．驅動模組

15．．．對焦支架

151．．．第二引導凸點

2．．．攝像鏡頭

20．．．變焦鏡群

201．．．第一鏡群

202．．．第二鏡群

21．．．對焦鏡群

22．．．控制接點

3．．．攝像裝置

30．．．影像感測元件

31．．．控制單元

第1圖係為本發明之變焦鏡頭機構之爆炸圖；
第2圖係為本發明之變焦鏡頭機構之組合圖；
第3圖係為本發明之變焦鏡頭機構之第一實施例之第一示意圖；
第4圖係為本發明之變焦鏡頭機構之第一實施例之第二示意圖；
第5圖係為本發明之變焦鏡頭機構之第二實施例之第一示意圖；以及
第6圖係為本發明之變焦鏡頭機構之第二實施例之第二示意圖。

1．．．變焦鏡頭機構

10．．．移動筒

101．．．移動筒之外緣周壁

102．．．第一引導凸點

11．．．變焦驅動環

111．．．變焦驅動環之外緣周壁

112．．．槽洞

113．．．第一驅動部

12．．．固定筒

121．．．固定筒之內緣周壁

122．．．第一溝槽

13．．．對焦驅動環

131．．．對焦驅動環之外緣周壁

132．．．第二驅動部

133．．．對焦驅動環之內緣周壁

134．．．第二溝槽

14．．．驅動模組

15．．．對焦支架

151．．．第二引導凸點

Claims (14)

1. 一種變焦鏡頭機構，其包含：
   一移動筒，係為中空筒狀結構，其外緣周壁係具有一第一引導凸點；
   一變焦驅動環，係為中空筒狀結構，套設於該移動筒之周邊，該變焦驅動環之外緣周壁係具有一槽洞及一第一驅動部；
   一固定筒，係為中空筒狀結構，套設於該變焦驅動環之周邊，該固定筒之內緣周壁係具有一第一溝槽，該第一引導凸點穿過該槽洞，而嵌入該第一溝槽；以及
   一對焦驅動環，係為中空筒狀結構，鄰接於該變焦驅動環之一端，該對焦驅動環之外緣周壁具有一第二驅動部，並藉由一驅動模組同時嵌合於該第一驅動部與該第二驅動部，以使該變焦驅動環與該對焦驅動環順向或逆向旋轉，而進行變焦或對焦。
2. 如申請專利範圍第1項所述之變焦鏡頭機構，其中當該驅動模組驅動該變焦驅動環旋轉時，該槽洞之一側推抵該第一引導凸點，使該第一引導凸點沿著該第一溝槽位移，進而帶動該移動筒位移。
3. 如申請專利範圍第1項所述之變焦鏡頭機構，其中該槽洞具有一預定寬度，該預定寬度致使該驅動模組驅動該變焦驅動環及該對焦驅動環旋轉時，該第一引導凸點於該槽洞中相對移動，而不碰觸到該槽洞之側壁。
4. 如申請專利範圍第3項所述之變焦鏡頭機構，其中該驅動模組驅動該對焦驅動環而進行對焦時，該第一引導凸點係於該槽洞中移動且不碰觸到該槽洞之側壁。
5. 如申請專利範圍第1項所述之變焦鏡頭機構，更包含一對焦支架，係設置於該對焦驅動環內，該對焦支架具有一第二引導凸點，其中該對焦驅動環之內周緣設有一第二溝槽，該第二引導凸點嵌入該第二溝槽，使該對焦支架隨該第二溝槽引導做位移。
6. 如申請專利範圍第5項所述之鏡變焦頭機構，其中該第二溝槽之外形係為斜線溝槽，且該第二引導凸點沿著該第二溝槽斜向位移。
7. 如申請專利範圍第1項所述之變焦鏡頭機構，其中該槽洞之外形係為直線溝槽，且該第一溝槽之外形係為斜線溝槽或直線溝槽與斜線溝槽之組合，而該第一引導凸點沿著該第一溝槽垂直或斜向位移。
8. 一種攝像鏡頭，其包含：
   一變焦鏡頭機構，其包含：
   一移動筒，係為中空筒狀結構，其外緣周壁係具有一第一引導凸點；
   一變焦驅動環，係為中空筒狀結構，套設於該移動筒之周邊，該變焦驅動環之外周壁係具有一槽洞及一第一驅動部；
   一固定筒，係為中空筒狀結構，套設於該變焦驅動環之周邊，該固定筒之內周壁係具有一第一溝槽，該第一引導凸點穿過該槽洞，而嵌入該第一溝槽；以及
   一對焦驅動環，係為中空筒狀結構，鄰接於該變焦驅動環之一端，該對焦驅動環之周緣設有一第二溝槽，且該對焦驅動環之外周緣具有一第二驅動部，並藉由一驅動模組同時嵌合於該第一驅動部與該第二驅動部，以使該變焦驅動環與該對焦驅動環順向或逆向旋轉，而進行變焦或對焦；
   一變焦鏡群，係設置於該移動筒中，並具有一第一鏡群及一第二鏡群；以及
   一對焦鏡群，係設置於該對焦驅動環中，且具有一對焦支架，該對焦支架具有一第二引導凸點，該第二引導凸點嵌入該第二溝槽。
9. 如申請專利範圍第8項所述之攝像鏡頭，其中藉由該驅動模組驅動該變焦驅動環順向旋轉時，利用該槽洞之一側推抵該第一引導凸點，使該第一引導凸點沿著該第一溝槽位移，進而帶動該移動筒位移，並使該第一鏡群及該第二鏡群產生相對運動。
10. 如申請專利範圍第8項所述之攝像鏡頭，其中該槽洞具有一預定寬度，該預定寬度致使該驅動模組驅動該變焦驅動環及該對焦驅動環逆向旋轉時，該第一引導凸點於該槽洞中相對移動，而不碰觸到該槽洞之側壁。
11. 如申請專利範圍第10項所述之攝像鏡頭，其中該驅動模組驅動該對焦驅動環而進行對焦時，該第一引導凸點係於該槽洞中移動且不碰觸到該槽洞之側壁。
12. 如申請專利範圍第8項所述之攝像鏡頭，其中該對焦驅動環旋轉時，該第二引導凸點隨該第二溝槽引導做位移，並使該變焦鏡群與該對焦鏡群產生相對移動。
13. 如申請專利範圍第8項所述之攝像鏡頭，其中該第二溝槽之外形係為斜線溝槽，且該第二引導凸點沿著該第二溝槽斜向位移。
14. 如申請專利範圍第8項所述之攝像鏡頭，其中該槽洞之外形係為直線溝槽，且該第一溝槽之外形係為斜線溝槽或直線溝槽與斜線溝槽之組合，而該第一引導凸點沿著該槽洞垂直或斜向位移。