TWI510807B - 變焦鏡頭及其應用的電子設備 - Google Patents

Description

變焦鏡頭及其應用的電子設備

本發明涉及一種變焦鏡頭及其應用的電子設備。

先前的變焦鏡頭通常為在光軸方向上設置多片可移動的光學鏡片，或者藉由潛望鏡頭的方式來實現變焦。然而，前者需要在光軸方向上移動光學鏡片，當變焦鏡頭設置於有限的移動空間內時，例如裝設於手機內時，移動空間會受到極大的限制；後者需要增加折彎光路的元件，也會增大變焦鏡頭的體積，不利於將所述變焦鏡頭應用於小型化的電子設備，如手機上。

有鑒於此，有必要提供一種小型化的變焦鏡頭及其應用的電子設備。

一種變焦鏡頭，其包括：基座鏡頭，其設置在一電路基板上，所述基座鏡頭包括一鏡群及一鏡座，所述鏡群中心形成一光軸，所述鏡群收容在所述鏡座內，所述鏡座遠離所述電路基板的一端設置有多個呈弧形狀的發射器；調節板，其藉由一旋轉軸限定在一所述電路基板上所述調節板藉由所述旋轉軸相對於所述基座鏡頭旋轉，所述調節板上圍繞所述旋轉軸開設有至少一第二通孔，所述調節板對應所述弧形突起設置有多個凹陷，所述旋轉軸藉由一馬達固定在所述電路基板上；以及至少一調焦透鏡，其收容於所 述第二通孔內，當所述調焦透鏡的中心圍繞所述旋轉軸移動預定的弧度之後，到達所述光軸的位置，且對應的彈性突起收容在所述凹陷內，所述凹陷內設置有傳感元件，所述傳感元件與一控制器電性連接，所述馬達與所述控制器連接，當所述發射器收容在所述凹陷內時，所述傳感元件發出控制訊號至所述控制器，所述控制器控制所述馬達停止旋轉當調節板相對於基座鏡頭旋轉時，所述至少一調焦透鏡的中心軸可旋轉至與所述光軸重疊的位置，使得所述變焦鏡頭的變焦倍率等於所述基座鏡頭與所述調焦透鏡的合成變焦倍率，所述合成變焦倍率根據公式：β=β1 β2來計算，其中，β1為基座鏡頭的變焦倍率，β2為調焦透鏡的變焦倍率；當所述至少一第二通孔中的未收容所述調焦透鏡的一第二通孔的中心軸旋轉至與所述光軸重疊的位置時，所述變焦鏡頭的變焦倍率等於所述基座鏡頭的變焦倍率。

一種電子設備，其包括：電路基板；用於收容所述電路基板的一外殼，該外殼包括一與所述電路基板平行設置的蓋板；以及變焦鏡頭。該變焦鏡頭包括：基座鏡頭，其設置在所述電路基板上，所述基座鏡頭包括一鏡群，所述鏡群中心形成一光軸；調節板，其藉由一旋轉軸限定在所述蓋板上，所述調節板與所述基座鏡頭相面對的表面之間形成有一間隙，所述調節板藉由所述旋轉軸可相對於所述基座鏡頭旋轉，所述調節板上圍繞所述旋轉軸開設有至少一第二通孔；以及至少一調焦透鏡，其收容於所述第二通孔內，當調節板相對於基座鏡頭旋轉時，所述至少一調焦透鏡的中心軸可旋轉至與所述光軸重疊的位置，使得所述變焦鏡頭的變焦倍率等於所述基座鏡頭與所述調焦透鏡的合成變焦倍率，所述合成變焦倍率根據公式：β=β1 β2來計算，其中，β1為基座鏡頭 的變焦倍率，β2為調焦透鏡的變焦倍率；當所述至少一第二通孔中的未收容所述調焦透鏡的一第二通孔的中心軸旋轉至與所述光軸重疊的位置時，所述變焦鏡頭的變焦倍率等於所述基座鏡頭的變焦倍率。

本發明的電子設備藉由旋轉調節板，能夠不斷更換設置在基座鏡頭前的調焦透鏡，從而能夠控制其採用的變焦鏡頭的變焦倍率，實現變焦操作。此種方式無需在光軸方向上移動鏡群，節省了移動空間，而且也未增加折彎元件，保證了電子設備具有較低的成本以及緊湊的結構。

100‧‧‧電子設備

10‧‧‧外殼

11‧‧‧主體

13，13’‧‧‧蓋板

15‧‧‧第一通孔

17‧‧‧盲孔

19‧‧‧透明蓋體

20，20’‧‧‧電路基板

20a‧‧‧第一基板

20b‧‧‧第二基板

30‧‧‧變焦鏡頭

31，31’‧‧‧基座鏡頭

311‧‧‧鏡群

313‧‧‧影像感測器

315‧‧‧鏡座

317‧‧‧發射器

33，33’‧‧‧調節板

331‧‧‧第二通孔

333‧‧‧凹陷

335‧‧‧傳感元件

337‧‧‧控制器

337a‧‧‧初始化模組

337b‧‧‧設定模組

337c‧‧‧轉動控制模組

35‧‧‧調焦透鏡

37，37’‧‧‧旋轉軸

39，39’‧‧‧馬達

391‧‧‧定子

393‧‧‧轉子

40‧‧‧顯示幕

OO’‧‧‧光軸

圖1為本發明第一實施方式提供的電子設備的剖面示意圖；圖2為沿圖1的電子設備的變焦鏡頭的II-II方向的俯視圖；圖3為圖1的電子設備在另一實施方式中的控制器的功能模組圖；圖4為本發明第二實施方式提供的電子設備的剖面示意圖。

下面將結合附圖，對本發明實施方式作進一步的詳細說明。

第一實施方式

請參閱圖1與圖2，本發明第一實施方式提供的一種電子設備100，其包括一外殼10、一收容在所述外殼10內的電路基板20、一變焦鏡頭30以及一顯示幕40。所述變焦鏡頭30固定設置在所述電路基板20上且收容在外殼10內。所述變焦鏡頭30藉由調整其變焦倍率而獲取清晰的影像，所述顯示幕40即時顯示所述變焦鏡頭30獲取的影像。本實施方式中，所述電子設備100為手機。

所述外殼10包括一主體11以及一固定在主體11上的蓋板13，所述蓋板13與所述電路基板20平行設置。所述蓋板13上開設有一第一通孔15以及一與第一通孔15相鄰的盲孔17。所述第一通孔15內蓋合有一透明蓋體19，用於供光線進入所述變焦鏡頭30，所述盲孔17的開口朝向所述電路基板20。本實施方式中，所述透明蓋體19由塑膠製成。

本實施方式中，所述電路基板20為所述電子設備100的主電路板，其上佈設有控制電路(圖未示)。

所述變焦鏡頭30包括一基座鏡頭31、一調節板33以及至少一調焦透鏡35。所述基座鏡頭31藉由所述第一通孔15獲取外界的光訊號，所述調節板33平行設置於所述基座鏡頭31一端，所述至少一調焦透鏡35固定設置在所述調節板33上，所述調節板33可帶動所述調焦透鏡35相對於基座鏡頭31旋轉。本實施方式中，所述調焦透鏡35的數量為三個。

具體的，所述基座鏡頭31固定設置在所述電路基板20上。所述基座鏡頭31包括一鏡群311、一影像感測器313以及一用於收容所述鏡群311的鏡座315，所述鏡群311的中心形成所述基座鏡頭31的光軸OO’，所述影像感測器313與所述鏡群311對正設置，且與所述電路基板20上的電路電連接，以將從鏡群311輸入的光訊號轉化為影像訊號。本實施方式中，所述基座鏡頭31為定焦鏡頭，其變焦倍率為3倍。所述鏡座315遠離所述電路基板20的一端面上設置有兩個呈弧形狀的發射器317，所述發射器317用於垂直發射紅外訊號。

所述調節板33藉由一旋轉軸37限定在所述蓋板13上，所述旋轉軸 37的中心軸延伸方向與所述基座鏡頭31的光軸OO’大致平行，所述調節板33藉由所述旋轉軸37可相對於所述基座鏡頭31旋轉。本實施方式中，所述調節板33呈圓形平板狀，所述旋轉軸37呈圓柱形。所述調節板33的半徑稍大於所述鏡座315的內徑。所述調節板33與所述基座鏡頭31相面對的表面之間形成有一間隙(圖未示)，以使得調節板33在轉動過程避免與基座鏡頭31產生摩擦。所述旋轉軸37與所述調節板33固定連接，也可藉由一體成型的方式連接，使得當旋轉軸37旋轉時，所述調節板33能夠同時旋轉。所述調節板33上圍繞所述旋轉軸37所在的位置開設有至少一第二通孔331。本實施方式中，所述第二通孔331為三個，所述三個第二通孔331的尺寸相等，而且等距設置，即三個第二通孔331的中心連線形成一等邊三角形，且所述等邊三角形的中心為所述旋轉軸37的中心。另外，當所述第二通孔331的數量為兩個或者多於三個時，該第二通孔331仍然為等尺寸以及等距設置。所述調節板33對應所述鏡座315的發射器317設置有多個凹陷333，每個所述凹陷333內設置有傳感元件335，所述傳感元件335用於感測所述發射器317發射的紅外訊號。本實施方式中，每個第二通孔331周圍均勻分佈有兩個相對的所述凹陷333，兩個所述凹陷333之間的連線距離等於發射器317之間的連線距離，且當所述調節板33旋轉時，每個凹陷333到達對應發射器317所經過的弧長彼此相等，從而保證當所述調焦透鏡35的中心旋轉至所述光軸OO’的位置時，對應的發射器317發射的紅外訊號能夠被所述傳感元件335感測到。所述傳感元件335與一控制器337通信連接，所述控制器337設置在所述電路基板20上且與所述控制電路電連接。

可以理解，在其他實施方式中，所述發射器317可以為彈性突起 ，當所述調節板33旋轉至適當位置時，所述發射器317收容在所述凹陷333內，使得所述傳感元件335能夠感測彈性突起的作用力，從而輸出對應訊號至所述控制器337。

所述旋轉軸37藉由一馬達39設置在蓋板13上，所述馬達39與所述控制器337連接。具體的，所述馬達39包括定子391和轉子393，定子391固定在蓋板13的盲孔17內，轉子393相對於定子391旋轉，轉子393與旋轉軸37固定，使得旋轉軸37可相對於定子391轉動。所述控制器337根據用戶的操作(例如輸入對應的變焦倍率數值)，而輸出對應的控制命令至所述馬達39，使得所述轉子393能夠獲得驅動電流而帶動所述旋轉軸37旋轉；當所述鏡座315的發射器317發射的信號被傳感元件335感測到時，所述傳感元件335發出控制訊號至所述控制器337，所述控制器337控制所述轉子393停止旋轉。

請參閱圖3，在另外的實施方式中，所述發射器317、凹陷333以及所述傳感元件335均可省略，而所述控制器337包括一初始化模組337a、一設定模組337b以及一轉動控制模組337c。所述初始化模組337a用於驅動所述旋轉軸37在每次轉動之前恢復至預先設定的初始位置；所述設定模組337b用於預先設定每個調焦透鏡35能夠旋轉至與基座鏡頭31同心時應該旋轉的角度；所述轉動控制模組337c用於根據用戶操作以及所述設定模組337b設定的轉動角度，驅動所述旋轉軸37帶動所述調節板33根據設定的轉動角度轉動，使得所述調焦透鏡35的中心位於所述光軸OO’的位置。

所述調焦透鏡35對應收容於所述調節板33的第二通孔331內，當調節板33相對於基座鏡頭31旋轉時，每個所述調焦透鏡35的中心 均可旋轉至所述光軸OO’的位置，且所述變焦鏡頭30的變焦倍率等於所述基座鏡頭31與所述調焦透鏡35的合成變焦倍率。具體的，所述合成變焦倍率根據公式：β=β1 β2來計算，其中，β1為基座鏡頭31的變焦倍率，β2為調焦透鏡35的變焦倍率。本實施方式中，三個所述調焦透鏡35的中心設置在同一圓周上，所述旋轉軸37固定在所述圓周的圓心位置。三個所述調焦透鏡35分別具有不同的變焦倍率，例如分別為2倍、3倍以及4倍，當具有2倍變焦倍率的調焦透鏡35與基座鏡頭31組合時，所述調焦透鏡35的合成變焦倍率為6倍，其他可根據上述公式類推。

在其他實施方式中，所述第二通孔331的數量可多於一，且其中一所述第二通孔331內未收容有調焦透鏡35，當不需要變焦操作時，所述未收容有調焦透鏡35的所述第二通孔331的中心在所述光軸OO’上。

當需要變焦時，藉由控制器337輸入對應的控制訊號驅動所述旋轉軸37旋轉，讓不同的調焦透鏡35與所述基座鏡頭31配合，從而能夠獲得不同的合成變焦倍率。且可藉由在顯示幕40上觀看影像的清晰度，可確定最適合的變焦倍率。

第二實施方式

請參閱圖4，在第二實施方式中，所述調節板33’可藉由所述旋轉軸37’固定在所述電路基板20’上。此時，所述電路基板20’由處於同一平面上的第一基板20a與第二基板20b組成，所述基座鏡頭31’固定在第一基板20a上，調節板33’藉由旋轉軸37’固定在第二基板20b上，所述馬達39’固定設置在所述第二基板20b上。

綜上所述，本發明的電子設備100藉由旋轉調節板，能夠不斷更換設置在基座鏡頭前的調焦透鏡，從而能夠控制其採用的變焦鏡頭的變焦倍率，實現變焦操作。此種方式無需在光軸OO’方向上移動鏡群，節省了移動空間，而且也未增加折彎元件，保證了電子設備100具有較低的成本以及緊湊的結構。

另外，本領域技術人員還可在本發明精神內做其他變化，當然，這些依據本發明精神所做的變化，都應包括在本發明所要求保護的範圍之內。

100‧‧‧電子設備

10‧‧‧外殼

11‧‧‧主體

13‧‧‧蓋板

15‧‧‧第一通孔

17‧‧‧盲孔

19‧‧‧透明蓋體

20‧‧‧電路基板

30‧‧‧變焦鏡頭

31‧‧‧基座鏡頭

311‧‧‧鏡群

313‧‧‧影像感測器

315‧‧‧鏡座

317‧‧‧彈性突起

33‧‧‧調節板

331‧‧‧第二通孔

333‧‧‧凹陷

335‧‧‧傳感元件

337‧‧‧控制器

35‧‧‧調焦透鏡

37‧‧‧旋轉軸

39‧‧‧馬達

391‧‧‧定子

393‧‧‧轉子

40‧‧‧顯示幕

OO’‧‧‧光軸

Claims (8)

1. 一種變焦鏡頭，其包括：基座鏡頭，其設置在一電路基板上，所述基座鏡頭包括一鏡群及一鏡座，所述鏡群中心形成一光軸，所述鏡群收容在所述鏡座內，所述鏡座遠離所述電路基板的一端設置有多個呈弧形狀的發射器；調節板，其藉由一旋轉軸限定在所述電路基板上，所述調節板藉由所述旋轉軸相對於所述基座鏡頭旋轉，所述調節板上圍繞所述旋轉軸開設有至少一第二通孔，所述調節板對應所述發射器設置有多個凹陷，所述旋轉軸藉由一馬達固定在所述電路基板上；以及至少一調焦透鏡，其收容於所述第二通孔內，當所述調焦透鏡的中心圍繞所述旋轉軸移動預定的弧度之後，到達所述光軸的位置，且對應的發射器收容在所述凹陷內，所述凹陷內設置有傳感元件，所述傳感元件與一控制器電性連接，所述馬達與所述控制器連接，當所述發射器收容在所述凹陷內時，所述傳感元件發出控制訊號至所述控制器，所述控制器控制所述馬達停止旋轉，當調節板相對於基座鏡頭旋轉時，至少一所述調焦透鏡的中心軸可旋轉至與所述光軸重疊的位置，使得所述變焦鏡頭的變焦倍率等於所述基座鏡頭與所述調焦透鏡的合成變焦倍率，所述合成變焦倍率根據公式：β=β1 β2來計算，其中，β1為基座鏡頭的變焦倍率，β2為調焦透鏡的變焦倍率；當至少一所述第二通孔中的未收容所述調焦透鏡的一第二通孔的中心軸旋轉至與所述光軸重疊的位置時，所述變焦鏡頭的變焦倍率等於所述基座鏡頭的變焦倍率。
2. 如申請專利範圍第1項所述的變焦鏡頭，其中，所述第二通孔以及調焦透鏡均對應為多個，多個所述第二通孔孔徑相等而且等間距設置，多個所 述調焦透鏡分別具有不同的變焦倍率，當調焦透鏡分別收容在所述第二通孔內時，多個所述調焦透鏡的中心位於同一圓周上，所述旋轉軸固定在由所述調焦透鏡的中心圍成的圓周的圓心位置。
3. 如申請專利範圍第1項所述的變焦鏡頭，其中，所述第二通孔的數量多於一，其中一所述第二通孔內未收容有調焦透鏡，當不需要變焦操作時，所述未收容有調焦透鏡的所述通孔的中心在所述光軸上。
4. 如申請專利範圍第1項所述的變焦鏡頭，其中，所述馬達包括定子和轉子，定子固定在電路基板上，轉子與旋轉軸固定，轉子相對於定子旋轉。
5. 如申請專利範圍第4項所述的變焦鏡頭，其中，所述基座鏡頭固定在電路基板上，所述調節板與所述基座鏡頭相面對的表面之間形成有一間隙，所述電路基板上開設有一收容孔用於固定收容所述馬達。
6. 一種變焦鏡頭，其包括：基座鏡頭，其設置在一電路基板上，所述基座鏡頭包括一鏡群，所述鏡群中心形成一光軸；調節板，其藉由一旋轉軸限定在所述電路基板上，所述調節板藉由所述旋轉軸相對於所述基座鏡頭旋轉，所述調節板上圍繞所述旋轉軸開設有至少一第二通孔，所述旋轉軸藉由一馬達固定在所述電路基板上，所述馬達與一控制器連接，所述控制器包括：一初始化模組，用於驅動所述旋轉軸在每次轉動之前恢復至預先設定的初始位置；一設定模組，用於預先設定每個調焦透鏡能夠旋轉至與基座鏡頭同心時應該旋轉的角度；以及一轉動控制模組，用於根據用戶操作以及所述設定模組設定的轉動角度，驅動所述馬達帶動旋轉軸及所述調節板轉動設定的轉動角度；以及至少一調焦透鏡，其收容於所述第二通孔內，當調節板相對於基座鏡頭旋轉時，所述至少一調焦透鏡的中心軸可旋轉至與所述光軸重疊的位置 ，使得所述變焦鏡頭的變焦倍率等於所述基座鏡頭與所述調焦透鏡的合成變焦倍率，所述合成變焦倍率根據公式：β=β1 β2來計算，其中，β1為基座鏡頭的變焦倍率，β2為調焦透鏡的變焦倍率；當所述至少一第二通孔中的未收容所述調焦透鏡的一第二通孔的中心軸旋轉至與所述光軸重疊的位置時，所述變焦鏡頭的變焦倍率等於所述基座鏡頭的變焦倍率。
7. 一種電子設備，其包括：電路基板；外殼，其用於收容所述電路基板，且包括一與所述電路基板平行設置的蓋板；以及變焦鏡頭，其包括基座鏡頭，其設置在所述電路基板上，所述基座鏡頭包括一鏡群，所述鏡群中心形成一光軸；調節板，其藉由一旋轉軸限定在所述蓋板上，所述調節板與所述基座鏡頭相面對的表面之間形成有一間隙，所述調節板藉由所述旋轉軸相對於所述基座鏡頭旋轉，所述調節板上圍繞所述旋轉軸開設有至少一第二通孔；以及至少一調焦透鏡，其收容於所述第二通孔內，當調節板相對於基座鏡頭旋轉時，所述至少一調焦透鏡的中心軸可旋轉至與所述光軸重疊的位置，使得所述變焦鏡頭的變焦倍率等於所述基座鏡頭與所述調焦透鏡的合成變焦倍率，所述合成變焦倍率根據公式：β=β1 β2來計算，其中，β1為基座鏡頭的變焦倍率，β2為調焦透鏡的變焦倍率；當所述至少一第二通孔中的未收容所述調焦透鏡的一第二通孔的中心軸旋轉至與所述光軸重疊的位置時，所述變焦鏡頭的變焦倍率等於所述基座鏡頭的變焦倍率。
8. 如申請專利範圍第7項所述的電子設備，其中，所述蓋板上開設有一第一通孔以及一與第一通孔相鄰的盲孔，第一通孔與所述基座鏡頭正對，盲孔的開口朝向所述電路基板，一馬達收容在盲孔內，旋轉軸一端固定在 所述馬達上，所述馬達驅動所述旋轉軸相對於所述蓋板旋轉。