专利名称：照相机镜头与其聚焦定位机构的制作方法
技术领域：
本发明提供一种聚焦定位机构，特别是一种用于照相机镜头的聚焦定位机构。
背景技术：
请参考图1，图1为传统照相机的镜头驱动装置10的俯视图。镜头驱动装置10是披露于美国专利编号5,680,649号，名称为“具有自动对焦功能的照相机的镜头驱动装置”。镜头驱动装置10包含有一基座12其包含有一圆柱形的垂直圆孔16，一聚焦镜片14以可旋转的方式固定于圆孔16内，一驱动环40以可沿基座12的圆孔16外侧旋转的方式固定于基座12上，一快门连动环44其是以与驱动环40相卡合的方式固定于基座12上，一定位元件42，一镜头连动环18其是以与驱动环40及定位元件42相卡合的方式固定于基座12上，一第一双向驱动马达20以及一第二双向驱动马达30分别地固定于基座12上，一弹性元件34固定于基座上，以及一电磁阀22设于基座12上。此外，驱动环40上设有一圆柱形的凸起46其是与镜头连动环18上之一传动元件19相嵌合，使得当驱动环40被带动转动时，镜头连动环18也会跟着被推动进而带动聚焦镜片14的旋转。第二双向驱动马达30是用来带动快门连动环44以控制快门(未显示)的开启及关闭。第一双向驱动马达20是用来驱动电磁阀22以使定位元件42得以固定于一预设位置上，并进而连动聚焦镜片14使其旋转至一相对应的位置上。另外，定位元件42与电磁阀22之间的传动关系经由一中间齿轮70以及一第一棘轮50来达成。
如图1所示，当第二双向驱动马达30经由一第二棘轮32来带动快门连动环44朝正向转动以控制该快门的开启位置时，快门连动环44会推动驱动环40连动镜头连动环18带动聚焦镜片14旋转，同时，驱动环40也会推动定位元件42使得定位元件42的多个棘齿43会逐一地与一快门开放柄60卡合。定位元件42会经由与中间齿轮70的齿部相嵌合而带动一棘轮50转动。
当第二双向驱动马达30继续带动快门连动环44朝正向转动至一预设位置时(此预设位置即为使用者所欲对焦的适当位置)，第一双向驱动马达20会控制电磁阀22以制止第一棘轮50继续转动，此时，由于电磁阀22的制止作用会阻止弹性元件34对于定位元件42所产生的回拉作用，因此，镜片连动环18及快门连动环44均不会产生回转的动作，而使镜头驱动装置10达到聚焦及定位的目的。此时，快门连动环44则会到达预设开放快门的位置而开放快门，镜头连动环18亦会驱动聚焦镜片14使其旋转至该相对应的位置上。
第二双向驱动马达30会继续朝正向转动并带动快门连动环44至一极限位置45，第一双向驱动马达20则同时会驱动电磁阀22转动第一棘轮50，使第一棘轮50以及定位元件42会分别地转动至其所相对应的极限位置。此时第二双向驱动马达30不会对镜头驱动装置10提供任何的电力，也就是说当第二双向驱动马达30带动快门连动环44至极取位置45后，镜头驱动装置10仅需由第一双向驱动马达20来提供些微的电力以使镜头驱动装置10的聚焦定位机构(如第一棘轮50、定位元件42、镜头连动环18、快门连动环44以及弹性元件34等)回复至起始位置上。当第一双向驱动马达驱动电磁阀22使第一棘轮50转动至其极限位置后，第一棘轮50的棘齿部会脱离与电磁阀22的接触，而设于基座12上之一回位拉簧62则会朝反向将快门开放柄60弹性地拉回至其起始位置，此动作即为快门的关闭动作。此外，弹性元件34亦会朝反向弹性地将定位元件42拉回至其起始位置，并连动地将快门连动环44、镜头连动环18以及第一棘轮50带动至其起始位置。
由上述可知，传统照相机的镜头驱动装置10具有繁杂的聚焦定位机构，且需要一电磁装置以及一齿轮组合，因此会使复杂度和元件成本提高，而这种高复杂度的结构使组装成本也无法降低。此外，电磁装置虽能有效地达到精密定位的功能，但也同时减少了照相机的镜头驱动装置10中的使用空间。
发明内容
因此，本发明提供一种用于照相机镜头内的聚焦定位机构，其简单的设计方式使照相机的聚焦定位机械得以大幅的简化。
本发明的目的是这样实现的，即提供一种照相机镜头，其包含有一基座，其包含有一圆柱形的垂直圆孔；一聚焦镜片，安装于该圆孔内，并可沿该圆孔中心轴的轴向朝一第一方向或一第二方向移动；一定位元件，以可水平移动的方式固定于该基座之上，用来使该聚焦镜片得以在该圆孔内被定位，而该定位元件水平方向的侧边包含有一棘齿边，一平滑边，一第一端及一第二端分别位于该棘齿边及平滑边的二个端点之间；以及一卡固装置，其包含有一水平旋臂以可移动的方式固定于该基座之上，以及一垂直杆固定于该水平旋臂的下侧，该水平旋臂可水平移动于该定位元件的上方因此使固定于其下侧的垂直杆得以触接该定位元件位于水平方向的各个侧边；其中当该聚焦镜片被带动而向该第一方向移动时，该卡固装置的垂直杆会由该定位元件的第一端贴向该定位元件的棘齿边并沿该棘齿边滑动并于该聚焦镜片停止移动时与该棘齿边相卡合使该定位元件的位置得以固定，当该聚焦镜片向该第二方向移动时，该卡固装置的垂直杆会沿该定位元件的平滑边滑动直到通过该定位元件的第一端为止。
图1为传统照相机的镜头驱动装置的俯视图。
图2为本发明照相机的镜头驱动装置的第一实施例经适度简化后的俯视图。
图3为图2的镜头驱动装置中各元件的组合零件图。
图4为图3的镜头驱动装置中各元件经组装并适度简化后的斜侧视图。
图5为本发明照相机的镜头驱动装置的第二实施例经适度简化后的俯视图。符号说明100、150镜头驱动装置 102、152基座103固定轴 118推杆104、154聚焦镜片 106、156垂直圆孔143、146上齿部 141、145下齿部110、160驱动 114、164连动环116、166传动柄 120、170定位元件111、115、123齿边112、113齿边的二端 122、172棘齿边124、174平滑边 125、175滑槽126、176定位元件的第一端128、178定位元件的第二端130、180卡固装置 132、182水平旋臂134、184垂直杆 136、186弹性元件140、190步进马达142、192第一传动齿轮144、194第二传动齿轮 117镜头连动杆具体实施方式
本发明的照相机镜头驱动装置的快门连动机构以及快门关闭的连动方式均与图1所示的传统技术相同，因此以下不再以图示及文字叙述重复说明。请参考图2、图3及图4。图2为本发明照相机的镜头驱动装置100的第一实施例经适度简化后的俯视图。图3为图2的镜头驱动装置100中各元件的组合零件图。图4为图3的镜头驱动装置100中各元件经组装并适度简化后的斜侧视图。
如图2以及图3所示，镜头驱动装置100包含有一基座102，其包含有一圆柱形的垂直圆孔106，一聚焦镜片104以可旋转的方式安装于圆孔106内，一连动环114、一定位元件120以及一驱动环110依序以可沿基座102的圆孔外侧旋转的方式安装在基座102上，一卡固装置130固定于基座102上，一弹性元件136固定于基座102上，一步进马达140固定于基座102上，以及一第一传动齿轮142与一第二传动齿轮144是分别地以与驱动环110以及定位元件120的齿边相卡合的方式设于基座102上。
定位元件120是为一圆弧形元件，其水平方向的侧边包含有一棘齿边122位于定位元件120的外侧，一具有一滑槽125的平滑边124位于定位元件120的内侧，一第一端126以及一第二端128分别位于棘齿边122及平滑边124的二个端点之间。在棘齿边122的下侧另有一段齿边123，其上具有多个齿，用以作为传动介面。此外，卡固装置130包含有一水平旋臂132其是以可移动的方式固定于基座102上，以及一垂直杆134固定于水平旋臂132的下侧，而水平旋臂132及垂直杆134则可以以一具有弹性材质如金属线体以一体成型的方式而制成。金属线体的中段绕成环形，套接于基座102上的固定轴103上，而金属线体的两端则由中段的环形延伸而出形成“V”字型；其中一端形成水平旋臂132及垂直杆134，另一端则抵顶于基座102的侧边。如此一来使得水平旋臂132的一端固定于固定轴103上而得以作弹性旋动。
弹性元件136是与一连动环114上的传动柄116相连接，用来弹性地固定连动环114并进而带动驱动环110以及定位元件120的固定作用。驱动环110具有一段凸出于环形边缘的齿边111，用来与第一传动齿轮142的上齿部143相卡合。步进马达140是经由第一传动齿轮142的下齿部141驱动第一传动齿轮142转动。由于第一传动齿轮142的上齿部143的直径是较下齿部141的直径为小，故第一传动齿轮142对驱动环110相对于步进马达140动作的转动量具有缩小的功能。第二传动齿轮144是一与第一传动齿轮142上下颠倒设置的放大齿轮，其下齿部145是与连动环114的齿边115相卡合，而其上齿部146是与定位元件120的齿边123相卡合。连动环114上另包含有一镜头连动杆117，当步进马达140驱动第一传动齿轮142转动时，驱动环110的齿边111的前端112推动连动环114上的推杆118，使得连动环114驱使第二传动齿轮144转劝而带动定位元件120，同时，连动环114上的镜头连动杆117则会带动聚焦镜片104沿圆孔106旋转下降。卡固装置130的水平旋臂132则可水平地移动于定位元件120的上方，因此使固定于水平旋臂132下侧的垂直杆134得以触接定位元件120位于水平方向的各个侧边。此外定位元件120的平滑边124上的滑槽125是用来容置卡固装置130的垂直杆134的底端。当卡固装置130的垂直杆通过定位元件120的第二端128时，垂直杆134的底端会被导入平滑边124的滑槽125，而平滑边124的滑槽125则会导引垂直杆134的底端沿着平滑边124滑向定位元件120的第一端126。
如图4所示，当步进马达140经由第一传动齿轮142带动驱动环110朝正向转动时，驱动环110会推动连动环114使得连动环114上的镜头连动杆117会带动聚焦镜片104沿着圆孔106旋转下降，同时连动环114会经由第二传动齿轮144而推动定位元件120。连动环114上的传动柄116则会受到弹性元件136的弹性作用而受到一回拉的弹力作用于其上。此时卡固装置130的垂直杆134会由定位元件120的第一端126贴向定位元件120的棘齿边122并沿棘齿边122滑动。
当步进马达140继续带动驱动环110朝正向转动至一预设位置时(此预设位置即为使用者所欲对焦的适当位置)，步进马达140则会停止利用连动环114带动聚焦镜片104下降，此时卡固装置130的垂直杆134则会与定位元件120的棘齿边122相卡合，使得定位元件120的位置得以固定而不会受弹性元件136所产生的弹力作用而被拉动，以达到聚焦及定位的作用。
棘齿边122是具有多个棘齿，每一个棘齿均可提供聚焦镜片104一个聚焦定位位置，以因应不同的聚焦位置需求。由于棘齿的数目和聚焦镜片得以对焦的段数成正比，故利用第一及第二传动齿轮142及144的缩小及放大作用，可使聚焦镜片104在步进马达的转幅及镜头有限空间等限制条件下，得到较多段数的聚焦定位位置，进而提升镜头的对焦控制性能。
当聚焦镜片104已完成聚焦及定位的动作后，步进马达140会反转。此时定位元件120及连动环114仍停留在定位位置，只有驱动环110会被带动反转而用齿边111的另一端113去推动一快门开关(图中未示)而完成摄影动作。
摄影动作完成后，步进马达140恢复正转而继续利用连动环114来带动聚焦镜片104旋转下降，最后卡固装置130的垂直杆134会脱离定位元件120的棘齿边122，通过定位元件120的第二端128并贴向定位元件120的平滑边124，此时镜头驱动装置100的聚焦定位机构(如驱动环110、定位元件120、以及弹性元件136等)已达到其对应的极限位置。接着弹性元件136会拉动连动环114使得连动环114上的镜头连动杆117带动聚焦镜片104沿圆孔106旋转上升，并经由第二传动齿轮144的传动作用而使定位元件120朝反向旋转。当弹性元件136拉动连动环114使定位元件120反向旋转的同时，步进马达140本身亦需反向旋转，以免造成定位元件120反向旋转的阻力。此时卡固装置130的垂直杆134则会沿着定位元件120的平滑边124上的滑槽125滑动，直到通过定位元件120的第一端126回到其起始位置为止。同样地，镜头驱动装置100的聚焦定位机构(如驱动环110、定位元件120、以及弹性元件136等)亦会回到其起始位置上。如此即完成了照相机镜头驱动装置100的聚焦定位的程序。
请参考图5。图5为本发明照相机的镜头驱动装置150的第二实施例经适度简化后的俯视图。如同第一实施例，镜头驱动装置150亦包含有一基座152其包含有一圆柱形的垂直圆孔156，一聚焦镜片154以可旋转的方式固定于圆孔156内，一驱动环160以可沿基座152的圆孔156外侧旋转的方式固定于基座152之上，一定位元件170环接于该垂直圆孔156的周缘安装于基座152上，一弹性元件186固定于基座152上，一连动环164以与驱动环160卡合的方式固定于基座152上，一卡固装置180设于基座152上，一步进马达190固定于基座152上，以及一第一传动齿轮192与一第二传动齿轮194是分别地以与驱动环160以及连动环164的齿边相卡合的方式设于基座152上。其中定位元件170是为一环形的元件，其水平方向的一圆弧侧边包含有一棘齿边172位于定位元件170的外侧，一具有一滑槽175的平滑边174位于定位元件170的内侧，一第一端176以及一第二端178分别位于棘齿边172及平滑边174的二个端点之间。此外，卡固装置180包含有一水平旋臂182其一端固定于基座152上，以及一垂直杆184固定于水平旋臂182的下侧，而水平旋臂182及垂直杆184则可以以一具有弹性的材质如金属线体以一体成型的方式而制成。
弹性元件186是与一连动环164上的传动柄166相连接，用来弹性地固定连动环164并进而带动驱动环160以及卡固装置180的固定作用。步进马达190是用来驱动第一传动齿轮192转动使得定位元件170朝一第一旋转方向转动，而弹性元件186是用提供定位元件170朝一与该第一旋转方向相反的第二旋转方向转动的驱动力。连动环164上另包含有一镜头连动杆(图5中未显示)，当步进马达190驱动第一传动齿轮192转动时，经由驱动环160及连动环164传动作用使得第二传动齿轮194转动，同时，连动环164上的镜头连动杆则会带动聚焦镜片154沿圆孔156旋转下降。卡固装置180的水平旋臂182则可水平地移动于定位元件170的上方，因此使得固定于水平旋臂182下侧的垂直杆18得以触接定位元件170位于水平方向的各个侧边。此外，定位元件170的平滑边174上的滑槽175，是用来容置卡固装置180的垂直杆184的底端，当卡固装置180的垂直杆通过定位元件170的第二端178时，垂直杆184的底端会被导入平滑边174的滑槽175，而平滑边174的滑槽175则会导引垂直杆184的底端沿着平滑边174滑向定位元件170的第一端176。
当步进马达190经由第一传动齿轮192来带动驱动环160朝第一旋转方向转动时，驱动环160会推动连动环164并进而推动连动环164上的镜头连动杆而带动聚焦镜片154沿圆孔156旋转下降。连动环164的传动柄166则会受到弹性元件186的弹性作用而受到一回拉的弹力作用于其上。此时，位于承接座168上的卡固装置180的垂直杆184则会由定位元件170的第一端176贴向定位元件170的棘齿边172并沿棘齿边172滑动。
当步进马达190继续带动驱动环160朝第一旋转方向转动时至一预设位置时(此预设位置即为使用者所欲对焦的适当位置)，步进马达190则会停止利用连动环164带动聚焦镜片154下降，此时，卡固装置180的垂直杆184则会与定位元件170的棘齿边172相卡合，使得卡固装置180的位置得以固定而不会受弹性元件186所产生的弹力作用而被拉动，以达到聚焦及定位的作用。
当步进马达190继续利用定位元件170的移动来带动聚焦镜片154旋转下降时，卡固装置180的垂直杆184会脱离定位元件170的棘齿边172，通过定位元件170的第二端178并贴向定位元件170的平滑边174，此时镜头驱动装置150的聚焦定位机构(如驱动环160、连动环164、承接座168、以及弹性元件186等)已达到其对应的极限位置。接着弹性元件186会经由连动环164而拉动定位元件170使得卡固装置180的垂直杆184会沿着定位元件170的平滑边174上的滑槽175朝反向滑动，直到通过定位元件170的第一端176回到其起始位置为止。同时连动环164上的镜头连动杆亦会带动聚焦镜片154沿圆孔156内旋转上升，如此，即完成了照相机镜头驱动装置150的聚焦定位的程序。
比较图4与图5可发现，卡固装置130及170是分别以卡钩及抵顶的方式来固定定位元件120及170。当然，卡固装置也可以其他方式来提供阻止定位元件反转的力量。不仅如此，卡固装置亦可以以可移动的方式设置于连动环或其他可沿垂直圆孔外缘旋转的元件上，此时的定位元件为固定不动的，而卡固装置为可移动的，恰与上述的实施例相反的运作原理，此亦为本发明专利范围上的修饰与应用。另外，图4及图5所示的步进马达及弹性元件可以选用其他合适的驱动装置。
图2至图5所示的定位元件的棘齿边及平滑边或导槽的方位可对调或为其他配置变化，只要能分别提供卡固装置正向及反向旋转时的滑行路径即可。卡固装置除了图2至图5所示的略为水平的弹性臂及略为垂直的卡固结构的组合之外，也可用其他材质及形状的卡固元件取代，只要其与棘齿卡固的部位于定位元件正向旋转时可弹性滑行于棘齿边即可。图2至图5的弹性元件，可为任何可提供定位元件反向旋转的驱动力的驱动元件取代。
与传统技术相比，本发明照相机的镜头驱动装置100、150与传统照相机的镜头驱动装置10的最大不同之处在于本发明的镜头驱动装置100、150的聚焦定位机构仅以一设计简单的卡固装置130、180来做为定位元件而不需要加装任何电子设备以及齿轮组，如此一来不但增加了照相机镜头驱动装置中的使用空间，也因此降低了照相机整体的制作成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
权利要求
1.一种照相机镜头，其包含有一基座，其包含有一圆柱形的垂直圆孔；一聚焦镜片，安装于该圆孔内，并可沿该圆孔中心轴的轴向朝一第一方向或一第二方向移动；一定位元件，以可水平移动的方式固定于该基座之上，用来使该聚焦镜片得以在该圆孔内被定位，而该定位元件水平方向的侧边包含有一棘齿边，一平滑边，一第一端及一第二端分别位于该棘齿边及平滑边的二个端点之间；以及一卡固装置，其包含有一水平旋臂以可移动的方式固定于该基座之上，以及一垂直杆固定于该水平旋臂的下侧，该水平旋臂可水平移动于该定位元件的上方因此使固定于其下侧的垂直杆得以触接该定位元件位于水平方向的各个侧边；其中当该聚焦镜片被带动而向该第一方向移动时，该卡固装置的垂直杆会由该定位元件的第一端贴向该定位元件的棘齿边并沿该棘齿边滑动并于该聚焦镜片停止移动时与该棘齿边相卡合使该定位元件的位置得以固定，当该聚焦镜片向该第二方向移动时，该卡固装置的垂直杆会沿该定位元件的平滑边滑动直到通过该定位元件的第一端为止。
2.如权利要求1所述的照相机镜头，其中该卡固装置的水平旋臂及垂直杆是以一具有弹性的金属线体以一体成型的方式制成。
3.如权利要求1所述的照相机镜头，其另包含有一弹性元件，固定于该基座之上，用来弹性地固定该定位元件；一步进马达，固定于该基座之上，用来推动该定位元件；其中当该步进马达推动该定位元件使得该聚焦镜片被带动而朝该第一方向移动时，该卡固装置的垂直杆会由该定位元件的第一端贴向该定位元件的棘齿边并沿该棘齿边滑动，当该步进马达停止推动该定位元件使得该聚焦镜片停止移动时，该卡固装置的垂直杆会与该棘齿边相卡合使该定位元件的位置得以固定而不会被该弹性元件拉动，其后当该步进马达继续推动该定位元件使得该聚焦镜片被带动朝该第一方向移动时，该卡固装置的垂直杆会脱离该定位元件的棘齿边，通过该定位元件的第二端并贴向该定位元件的平滑边，其后该弹性元件会拉动该定位元件使得该聚焦镜片会被带动而朝该第二方向移动，而该卡固装置的垂直杆则会沿该定位元件的平滑边滑动直到通过该定位元件的第一端为止。
4.如权利要求3所述的照相机镜头，其另包含有一驱动环及一连动环，以可移动的方式固定于该基座之上，而该步进马达则是利用该驱动环及该连动环来带动该定位元件。
5.如权利要求4所述的照相机镜头，其中该驱动环及该连动环是以可沿该基座的圆孔外侧旋转的方式固定于该基座之上。
6.如权利要求1所述的照相机镜头，其中该定位元件是为一圆弧形元件，其内外两侧各有一圆弧边，而该定位元件的棘齿边及平滑边是设于其内外两侧的圆弧边上。
7.如权利要求6所述的照相机镜头，其中该定位元件是以可围绕该圆孔旋转的方式固定于该基座之上。
8.如权利要求1所述的照相机镜头，其中该定位元件的平滑边上设有一滑槽，用来容置该卡固装置的垂直杆的底端，当该卡固装置的垂直杆通过该定位元件的第二端时，该垂直杆的底端会被导入该平滑边的滑槽，而该平滑边的滑槽则会导引该垂直杆的底端沿着该平滑边滑向该定位元件的第一端。
9.一种镜头定位装置，用来定位一聚焦镜片，其包含有一基座，其包含有一圆柱形的垂直圆孔；用来容置该聚焦镜片；一定位元件，环接于该垂直圆孔的周边，其是可转动以控制该聚焦镜片在该垂直圆孔中的位置，该定位元件包含有一棘齿边；一第一驱动装置，用来驱动该定位元件朝一第一旋转方向转动；一第二驱动装置，用来提供该定位元件朝一第二旋转方向转动的驱动力，其中该第二方向是与该第一方向相反；一卡固装置，当该定位元件朝该第一旋转方向转动至一特定位置时用来与该棘齿边卡合，以阻止该第二驱动装置使该定位元件朝该第二旋转方向转动，而达到定位该聚焦镜片的功能。
10.如权利要求9所述的镜头定位装置，其中该棘齿边是为一圆弧边，其上具有多个棘齿，以提供该聚焦镜片多个定位位置。
11.如权利要求9所述的镜头定位装置，其中该卡固装置包含有一水平旋臂，其一端是固定于该基座上；以及一垂直杆，是连接于该水平旋臂的另一端，用来卡固该棘齿边。
12.如权利要求10所述的镜头定位装置，其中该棘齿边是位于该定位元件的一段圆弧边的一侧，该棘齿边并包含有一第一端及一第二端。
13.如权利要求11所述的镜头定位装置，其中该定位元件朝该第一旋转方向转动时，该卡固结构是沿该棘齿边自该第一端向该第二端弹性滑动，而于该镜头就一定位位置时停止滑动而卡固住该棘齿边。
14.如权利要求12所述的镜头定位装置，其中该圆弧边的另一侧为一平滑边，当该垂直杆沿该棘齿边滑动至该第二端时，该垂直杆会滑向该平滑边，而使该第二驱动装置得以驱动该定位元件朝该第二旋转方向转动。
15.如权利要求9所述的镜头定位装置，其中该第二驱动装置为一弹性元件。
全文摘要
本发明提供一种用于照相机镜头的聚焦定位机构。该照相机镜头包含有一基座、一聚焦镜片、一定位元件以及一卡固装置。该基座包含有一圆柱形的垂直圆孔。该聚焦镜片是以可旋转的方式固定于该圆孔内。该定位元件是以可水平移动的方式固定于该基座之上，其水平方向的侧边包含有一棘齿边，一平滑边，一第一端及一第二端。该卡固装置包含有一水平旋臂及一垂直杆，该水平旋臂可水平移动于该定位元件的上方，因此，使得固定于其下侧的该垂直杆得以触接该定位元件位于水平方向的各个侧边。
文档编号G03B13/34GK1464334SQ0212136
公开日2003年12月31日 申请日期2002年6月17日 优先权日2002年6月17日
发明者蔡镇硕 申请人:致伸科技股份有限公司