专利名称：微小型光学变焦镜头装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是一种微小型光学变焦镜头装置，特别涉及的是一种运用电流磁场为动力源的光学变焦镜头组上，且通过驱动线圈与设置在其至少一镜群上的永久磁石之间的电磁作用，来提供不同的镜群能在导引杆上做线性运动，使能达到变焦目的。
背景技术：
请参阅图1，在现有摄影装置中所使用的机械传动式对焦机构90，其使用高成本的精密驱动组件91作为驱动设有镜头组92的承载座93的动力来源(例如步进马达、超音波马达、压电致动器等等)以及相当多的传动组件。不仅使得机械架构复杂，而具有组装步骤繁琐不易、体积大还有成本高昂的缺陷，同时还有耗电量大的严重缺点。
早期的照相技术非常复杂，必须仰赖人工测光、手动对焦、自助卷片，大量使用人力的结果，往往也是最容易出错的环节。特别是重要的场景，一旦错过就不再重来，摄影师的素质成为这个时期拍照的重要因素。随着50、60年代大幅度机械自动化的发展，越来越多人相信自动化是未来世界的指标。先一步完成的自动测光技术和电动卷片机，充分指明了摄影技术确实有可能迈向自动化，而其中最为关键的部分，也是决定拍照的速率决定步骤的重点自动对焦系统，也成为当时各家相机制造商的指针研发项目。
而随着科技的日新月益，传统专用摄影装置不仅不断的提高画质并朝着轻、薄、短、小的目标迈进，以便在适合多元化的信息时代的新产品，而利用步进马达机械式带动的变焦镜头有着体积无法进一步减少的缺点，导致影响整体产品无法轻薄化的因素的一。在另一方面，业者运用电磁技术，运用VCM电子回授系统监控其线圈偏移量，来取代传统步进马达，更能进一步的减少驱动结构的体积。同时也针对各种不同功能产品进行整合，例如将摄影功能与行动通讯功能的手机结合、将摄影功能与个人数字助理(PDA)结合或是将摄影功能与笔记型计算机结合，令其具有更强大的视讯功能。因此，在共享同一电源供应装置的设计上，如何缩小体积以及降低成本还有如何降低电源的消耗，通过以在使用相同容量大小的电源供应装置时，可以有效提升产品的待机以及使用时间就成为业者所要研发改良的重点。
发明内容
本实用新型的第一目的在于，提供一种微小型光学变焦镜头装置，相较在前述现有技术，本实用新型的微小型光学变焦镜头装置可具有更小型化、结构更简单、且更低耗电的功效。
本实用新型的第二目的在于，提供一种微小型光学变焦镜头装置，主要是在一前盖与后盖内侧边方式缠绕一驱动线圈，并由一导引杆将至少一镜群及连接板分别卡固在该前盖与后盖之间。利用电磁感应的原理，当对驱动线圈施加电流时，由驱动线圈与永久冰石之间的磁力作用，可致使其两者之间产生相互位移运动，进而带动各个镜群做一线性位移，且同时该导引杆并可提供导引位移方向的功能。如此一来，该导引驱动装置将可不必另外设置传统的步进马达，故可进一步减少组件数量、缩小体积、简化结构。
本实用新型的第三目的在于，提供一种微小型光学变焦镜头装置，利用组装在该前盖与该后盖、以及该连结板的一定位组件与组装在承载座上的永久磁石之间的吸力，当将两线圈的电流关闭，可以将镜群稳固吸附在特定位置，节省功率的消耗，达到省电的目的。
本实用新型的第四目的是在于提供一种微小型光学变焦镜头装置，其中一镜群可为对焦镜头机构，可在各镜群间大幅位移变焦后，其中的一镜群内的对焦镜头机构可做除了变焦以外，更可进行细微幅度的对焦调整，达到使影像更清晰的目的。
为达上述的目的，本实用新型的微小型光学变焦镜头装置的一较佳实施例是包括有一前盖、一后盖、一连接板、一导引驱动模块、及一镜头模块。该前盖及该后盖分别固接在该连接板的上，内部形成两互通的容置空间，且通过至少一导引杆将其容置空间内的至少一镜群相互串接并固定在该前盖与后盖之间。该镜头模块包括至少一镜群，其该镜群的一承载座上是设有一镜头承座可供一镜头组螺合固定其上，且在该承载座四个侧边设有一永久磁石。该驱动模块更包括有若干定位组件、一驱动线圈、以及一导引杆。该驱动线圈是包括有一第一驱动线圈与一第二驱动线圈分别缠绕在该前盖与该后盖内部周缘，并与各镜群的该承载座上的永久磁石保持一定适当距离。通过对该驱动线圈施以电流，该通电的线圈与该永久磁石之间将发生相互作用力，使至少一镜群被电磁力推动而沿着该导引杆移动至该定位组件所固定的位置。该定位组件是为一轭铁材料，可与该永久磁石相互吸引，在驱动线圈未通电时，亦可将镜群稳固吸附在定位组件所固定的特定位置，不仅能达到镜头定位的功能，且更节省电流功率的消耗，达到省电的目的。
又另一较佳实施例，该镜头模块其中一镜群的镜头组可为一对焦镜头机构，并利用该对焦镜头机构上的驱动线圈带动一镜头组承座，可令一镜头组做更细微幅度的对焦调整，达到使影像更清晰的目的。
以下结合附图，对本新型上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
图1是现有对焦镜头的立体分解示意图；图2为具有本实用新型微小型光学变焦镜头装置一较佳实施例；图3为本实用新型如图2所示的微小型光学变焦镜头装置在第一视角下的立体分解图；图4为本实用新型驱动线圈绕线模式与永久磁石的相对位置立体图与前视图；图5为本实用新型如图5所示的驱动线圈与永久磁石的立体分解图；图6与图7分别为本实用新型微小型光学变焦镜头装置动作示意图；图8为本实用新型微小型光学变焦镜头装置的对焦机构立体分解图。
附图标记说明90-机械传动式对焦机构；91-驱动组件；92-镜头；93-承载座；10-前盖；11-开口端；12-螺纹导孔；13-固定座；14-凹座；20-后盖；21-开口端；22-开孔；23-固定座；24-凹座；30-连接板；31-通孔；32、33-固定座；34-导引孔；40-导引驱动模块；41a～41d-定位组件；42-驱动线圈；421-第一驱动线圈；422-第二驱动线圈；43-导引杆；50-镜头模块；51-第一镜群；511-第一镜头组；52-第二镜群；521-第一承载座；5211-第二镜头组承座；5212-磁石固定槽；5213-导引孔；522-第二镜头组；523-第一永久磁石；53-第三镜群；531-第二承载座；5311-第三镜头组承座；5312-磁石固定槽；5313-导引孔；532-第三镜头组；533-第二永久磁石；60-自动对焦机构；61-承载座；611-磁石固定槽；612～导引孔；62-镜头组承座；621～第三驱动线圈；63-对焦镜头组；64-永久磁石(第二永久磁石)；65-减震机构；651-上盖；652-第一弹性组件；653-第二弹性组件；654-底座。
具体实施方式
本实用新型的微小型光学变焦镜头装置的主要原理，是利用电磁感应的原理，由驱动线圈与永久磁石之间的磁力作用，致使永久磁石产生移动的效果。当施加电流在驱动线圈后，其所感应出的电磁力若与永久磁石的磁力相吸时，将顺着导引杆往其中一方向移动；反的，施加反向电流在驱动线圈后，其所感应出的电磁力将与永久磁石的磁力互斥，此时可通动永久磁石将沿着导引杆往另一方向移动。根据此一现象，由于驱动线圈是分别组装在前盖与后盖内侧壁上，而永久磁石则设在承载座上，承载座将被驱动线圈所带动，达到移动承载座上所搭载的镜头组。通过前、后盖适当位置设有定位组件，使镜头组到达变焦距离位置时，能利用永久磁石与定位组件有相吸引的能力，进而将镜头组稳固的固定其上，并可切掉电流达到节省功率能的目的。更可将一承载座置入一组自动对焦机构，使的具有大幅变焦的同时，更能精确细微对焦。
请参阅图2至图8，其揭露有本实用新型的微小型光学变焦镜头装置的一较佳实施例。其中，图2是为具有本实用新型微小型光学变焦镜头装置一较佳实施例，在组合状态下的立体外观图。图3是为本实用新型如图2所示的微小型光学变焦镜头装置在第一视角下的立体分解图。图4是为本实用新型驱动线圈绕线模式与永久磁石的相对位置立体图与前视图。图5是为本实用新型如图3所示的驱动线圈与永久磁石的立体分解图。图6、图7是为本实用新型微小型光学变焦镜头装置动作示意图。图8是为本实用新型微小型光学变焦镜头装置的对焦机构立体分解图。
请参阅图2、图3所示，本实用新型的微小型光学变焦镜头装置，其主要包括有一中空的前盖10、一中空的后盖20、一连接板30、一导引驱动模块40、以及一镜头模块50所组合而成。其中，该导引驱动模块40更包括有由导磁材料(例如轭铁)所构成的若干定位组件41a～41d、至少一驱动线圈42、以及至少一导引杆43。该镜头模块50更包括有一第一镜群51、一第二镜群52、以及一第三镜群53。
该前盖10是为中空盒体，在一侧面设有一开口端11，并可固接在该连接板30上，而位在相对的顶面则设有一螺纹导孔12，可提供该第一镜群51的一第一镜头组511置入；并在该前盖10内部底面设有一固定座13及若干凹座14，可将其该定位组件41a置入其该固定座13内。
该后盖20是为中空盒体，在顶面设为一开口端21，可固接在连接板30的上，相对另一侧底面则设有一开孔22，可供光影通过；并在该后盖20内部底面设有一固定座23及若干凹座24，可将其定位组件41b置入其该固定座23内。该后盖20可与前盖10相结合，并在该前、后盖10、20之间形成一内部容置空间。
该连接板30中央设有一通孔31，并在该连接板30正、反两面皆设有一固定座32、33，可将定位组件41b、41c分别置入其该固定座32、33内。且该连接板30任一对角处设有相对的两导引孔34，可利用该两导引杆43经由该导引孔34，分别将该第二镜群52与该第三镜群53串起，分别固定在该前盖10与该后盖20的凹座14、24内，进而可使该第二镜群52与该第三镜群53分别置入该前盖10与该后盖20以及该连接板30所分隔出的两相通的容置空间内，并令该第一镜群51、该第二镜群52、以及该第三镜群53的轴心成直线纵向排列。
该第二镜群52更包括有一第一承载座521、一第二镜头组522、以及至少一第一永久磁石523。该第一承载座521中央设有一第二镜头组承座5211，可供该第二镜头组522置入并与第一承载座521固定成一体。在该承载座521四个侧面皆设有一磁石固定槽5212可供该第一永久磁石523置入。又该第一承载座521在其中预设对角处设有相对的导引孔5213，以供导引杆43所穿入，并使该第一承载座521连同该第二镜头组522可受到该导引杆43的导引而沿着其延伸方向进行线性位移。
该第三镜群53更包括有一第二承载座531、一第三镜头组532、以及至少一第二永久磁石533。该第二承载座531中央设有一第三镜头组承座5311，可供该第三镜头组532置入。并在该承载座531四个侧面皆设有一磁石固定槽5312可供该第二永久磁石533置入。又该第二承载座531在其中预设对角处设有相对的导引孔5313，以供导引杆43穿入，并使第二承载座531连同第三镜头组532可受到导引杆43的导引而沿着其延伸方向进行线性位移。
请参阅图3、图4、图5所示，该导引驱动模块40的驱动线圈42是更包括一第一驱动线圈421以及一第二驱动线圈422，且是分别缠绕在该前盖10与该后盖20的内部侧表面边缘。并且，第一驱动线圈421与第二驱动线圈422是分别和该第一承载座521与该第二承载座531上的该若干第一及第二永久磁石523、533位置相对应但相隔一预定间隙。通过对该第一与第二驱动线圈421、422施以电流，则该第一与第二驱动线圈421、422与该第一承载座521与该第二承载座531上所设的该若干第一及第二永久磁石523、533之间将产生一作用力，进而促使该第一承载座521与该第二承载座531的该若干第一及第二永久磁石523、533与该第一驱动线圈421以及该第二驱动线圈422两者之间可以进行相互位移运动。并且，所述的相互位移运动实质上是被该导引杆43的延伸方向与该若干定位组件41a～41d所固定的位置所限制。在本实施例中，该若干定位组件41a～41d是为轭铁，可与该第一及该第二永久磁石523、533相互吸引。另外，该第一驱动线圈421与第二驱动线圈422的绕线方式是可为不同方式实施，例如，当第一承载座521上的该若干第一永久磁石523为单极充磁时，其相对的该第一驱动线圈421则以一组同电流方向的线圈为的；又，当第二承载座531上的该若干第二永久磁石533为双极充磁时，其相对的该第二驱动线圈422则以二组不同电流方向的线圈为的。
请参阅图6、图7所示，当该驱动线圈42的第一驱动线圈421电流开启时，可将该第二镜群52脱离该前盖10内部所设的定位组件41a，也就是一倍光学变焦位置(如图6所示的起始位置)，并使该第二镜群52往该底盖20方向位移，进而移动且吸附至该连接板30正面所设的该定位组件41b上(如图7所示的位置)。当该驱动线圈42的第二驱动线圈422电流开启时，亦受到该第二驱动线圈422的磁力影响，将该第三镜群53脱离该后盖20内部所设的定位组件41d，也就是一倍光学变焦位置(如图6所示的起始位置)，将该第三镜群53往该前盖10方向位移，进而移动且吸附至该连接板30背面所设的该定位组件41c上(如图7所示的位置)，达到至少二倍以上的变焦效果。该第二镜群52与该第三镜群53是可以同步方式分别移动至该定位组件41b、41c定点固定。
当电流施以不同方向时，该第二镜群52与该第三镜群53则分别受到该第一驱动线圈421与第二驱动线圈422的磁力带动，回复在一倍光学变焦位置(如图6所示的起始位置)，且分别吸附固定在该前盖10与该后盖20内所设置的定位组件41a、41d上。
当该第一驱动线圈421及第二驱动线圈422未通电时，仍可通过该第二镜群52及该第三镜群53上所设有的该若干第一及该第二永久磁石523、533与该连接板30正、背面所设的该定位组件41b、41c稳固相互吸附。即使该第一驱动线圈421与该第二驱动线圈422的电流关闭时，亦可将该第二镜群52与该第三镜群53稳定的固定在该定位组件41b、41c的上，通过以节省功率的消耗，达到省电的目的。
请参阅图8所示，本实用新型的微小型光学变焦镜头装置的另一较佳实施例，在前述的结构中针对该第三镜群53可以是一自动对焦机构60(Automatic Focus)。该自动对焦机构60更包括有一承载座61、一镜头组承座62、一对焦镜头组63、若干永久磁石64、以及一减震机构65。
该承载座61上设有一可供容纳该镜头组承座62的容纳空间，且该承载座61四个侧边皆设有一磁石固定槽611可供该永久磁石64置入，并在该承载座61预设的对角处设有相对的一导引孔612，以供该导引杆43穿入。又，该对焦镜头组63可置入镜头组承座62内，并在镜头组承座62外围设有二组缠绕方式不同的第三驱动线圈621。该第三驱动线圈621可在电流通电时，与该承载座61侧边所设置的该永久磁石64产生磁力，使其该镜头组承座62能在承载座61的容纳空间内做一小幅度的移动，进而达到带动该对焦镜头组63更能精密的使成像对焦。
承上述，该减震机构65则是由一上盖651(Cover)、一第一弹性组件652(First spring)、一第二弹性组件653(Second spring)及一底座654(Base)所组成。其中，该上盖651跟该底座654是分别设置在该镜头组承座62的上方及下方并与该承载座61结合固定。该第一弹性组件652是设置在该镜头组承座62与该上盖651之间；而该第二弹性组件653则设置在该镜头组承座62与该底座654之间。因此，通过该减震机构65中设在该镜头组承座62前端及后端的该第一弹性组件652及该第二弹性组件653提供一足够的悬吊以及支撑的力量，可将该镜头组承座62悬吊支撑在其内。不论是该镜头组承座62在前、后作动位移的过程中，或是该镜头组承座62停留在固定位置却遭到外力的碰撞时，该减震机构65中所使用的该第一弹性组件652及该第二弹性组件653都可以适时提供一股减震缓冲以及支撑定位的力道。而本实用新型在前述所述的第一弹性组件652及第二弹性组件653乃是一种平面式弹片，更提供本实用新型拥有绝佳的对焦效果。
在图8所示的本实施例中，用以驱动该自动对焦机构60(第三镜群53)内部的对焦镜头组63进行微距对焦位移所使用的永久磁石64，就是用来驱动第三镜群53本身进行较大距离对焦位移的相同的第二永久磁石533。换句话说，在本实用新型中，该组第二永久磁石533(64)不仅可与第二驱动线圈422搭配来驱动第三镜群53进行较大距离对焦运动、且同时又可和自动对焦机构60(第三镜群53)内部的第三驱动线圈621互动以驱动自动对焦机构60(第三镜群53)内部的对焦镜头组63进行微距对焦运动，不仅达到一物两用的功能，更可避免因重复设置永久磁石所造成的成本及体积的增加。
以上说明对本新型而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离以下所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改，变化，或等效，但都将落入本实用新型的保护范围内。
权利要求1.一种微小型光学变焦镜头装置，其特征在于，其包括有一中空前盖；一中空后盖，结合在该前盖，并在前、后盖之间形成一内部容置空间；一第一镜群，包括有一第一镜头组，其是固接在该前盖；一第二镜群，其包括有一第一承载座、一第二镜头组、以及至少一第一永久磁石；以及一第三镜群，其包括有一第二承载座、一第三镜头组、以及至少一第二永久磁石；其中，该第二及第三镜群中至少有一组镜群是置在该容置空间内；一导引驱动模块，其包括有由导磁材料所构成的若干定位组件，各定位组件是分别固定在该前盖与该后盖内部的若干预定位置上；以及，至少一驱动线圈，其是至少包括有一第一驱动线圈及一第二驱动线圈，该第一与第二驱动线圈是分别缠绕并定位在该前盖与该后盖的内部侧且分别对应在第一永久磁石与第二永久磁石的位置处。
2.如权利要求1所述的微小型光学变焦镜头装置，其特征在于，还包括有一连接板，该连接板中央设有一通孔，并在该连接板正、反两面皆设有一供该若干定位组件固定的固定座，且该连接板正、反两面被该前盖的一开口端与该后盖的一开口端相互夹和，形成两相通的该容置空间；并在该连接板任一对角处设有相对的一导引孔，一导引杆穿入所述导引孔，该导引杆分别将该前盖、该第二镜群、该连接板、该第三镜群、以及该后盖以同一纵向轴心串连；并且，该定位组件的材质是为轭铁。
3.如权利要求1所述的微小型光学变焦镜头装置，其特征在于，该第一承载座中央设有一第二镜头组承座，置入该第二镜头组，且该第一承载座四个侧边皆设有一供该第一永久磁石置入的磁石固定槽；其中，该磁石固定槽所置入的该第一永久磁石为一单极充磁的永久磁石。
4.如权利要求1所述的微小型光学变焦镜头装置，其特征在于，该第二承载座中央设有一第三镜头承座，置入该第三镜头组，且该第二承载座四个侧边皆设有一磁石固定槽可供该第二永久磁石置入；其中，该磁石固定槽所置入的该第二永久磁石为一双极充磁的永久磁石，并且，该第二驱动线圈更包括有二线圈，且此二线圈缠绕的方向可为相反。
5.如权利要求1所述的微小型光学变焦镜头装置，其特征在于，该第三镜群为一自动对焦机构，且该自动对焦机构更包括有一镜头组承座，其上固定有该第二镜头组，在该镜头组承座外围并设有一第三驱动线圈；在该第二承载座上设有一可供容纳该镜头组承座的容纳空间，使其镜头组承座能在该容纳空间内做微幅移动对焦，且该第二承载座侧边设有至少一磁石固定槽；其中，该至少一第二永久磁石是置入该至少一磁石固定槽内，并与该第三驱动线圈相对应，以及一减震机构，该减震机构进一步是由一上盖、一第一弹性组件、一第二弹性组件及一底座所组成，该上盖跟底座是分别设置在该镜头组承座的上方及下方并与第二承载座结合固定，而第一弹性组件则设置在该镜头组承座与该上盖之间，该第二弹性组件则设置在该镜头组承座与该底座之间。
6.如权利要求5所述的微小型光学变焦镜头装置，其特征在于，该第三驱动线圈在该镜头组承座外围所缠绕至少有两组线圈，且相邻该两组线圈的缠绕方向为相反；并且，该第二永久磁石为一双极充磁的永久磁石，且该第一弹性组件及第二弹性组件均为一平面弹片。
7.一种微小型光学变焦镜头装置，其特征在于，其包括有一中空前盖；一中空后盖，结合在该前盖，并在前、后盖之间形成一内部容置空间；至少两驱动线圈，分别设置在前、后盖的内部侧边缘上；至少两镜群，以可相互位移的方式容纳在前、后盖之间的该内部容置空间内；以及至少两永久磁石，分别结合在该至少两镜群上且分别对应在该至少两驱动线圈的位置处。
8.如权利要求7所述的微小型光学变焦镜头装置，其特征在于，该驱动线圈更包括有一第一驱动线圈、以及一第二驱动线圈，分别缠绕在该前盖与该后盖的内部侧边缘；并且，该镜群更包括有一第一镜群，是为一第一镜头组，可固接在该前盖的一顶面；一第二镜群，其包括有一第一承载座、以及一第二镜头组；以及一第三镜群，其包括有一第二承载座、以及一第三镜头组。
9.如权利要求8所述的微小型光学变焦镜头装置，其特征在于，还包括有一自动对焦机构其是设置在该第三镜群上，且该自动对焦机构更包括有一镜头组承座，其上设置有该第三镜头组，在该镜头组承座外围设有一第三驱动线圈；第二承载座、以及一第三镜头组在该第二承载座上设有一容纳该镜头组承座的容纳空间，使其镜头组承座能在该容纳空间内做微幅移动对焦，且该第二承载座四个侧边皆设有一磁石固定槽以供容置至少一该永久磁石；该容置在磁石固定槽内的永久磁石的位置是与该第三驱动线圈相对应，以及一减震机构，该减震机构进一步是由一上盖、一第一弹性组件、一第二弹性组件及一底座所组成，该上盖跟底座是分别设置在该镜头组承座的上方及下方并与第二承载座结合固定，而第一弹性组件则设置在该镜头承座与该上盖之间，该第二弹性组件则设置在该镜头组承座与该底座之间。
10.一种微小型光学变焦镜头装置，其特征在于，其包括有至少两镜群，其是以可进行相互位移的方式对应设置；至少两永久磁石，包括有至少一第一永久磁石及至少一第二永久磁石，分别结合在该至少两镜群上；至少两驱动线圈，至少包括有一第一驱动线圈及一第二驱动线圈，其是分别设置在对应在该第一永久磁石与第二永久磁石的位置处；通过对该至少两驱动线圈施以预定电流，该至少两驱动线圈可与相对应的永久磁石产生作用力并带动该至少两镜群进行相互位移运动，进而达到变焦的功能；以及，一自动对焦机构，至少设置在该至少两镜群中的其中的一镜群上，该自动对焦机构更包括有一承载座、以可位移的方式容置在承载座内的一镜头组承座、以及缠绕在该镜头组承座外周围的一第三驱动线圈。
专利摘要一种微小型光学变焦镜头装置，其包括前盖、后盖、连接板、导引驱动模块、及镜头模块。该前盖及后盖分别固接在该连接板的上，内部形成两互通的容置空间，通过至少一导引杆将其容置空间内的至少一镜群相互串接并固定在该前盖与该后盖之间。该镜头模块包括至少一镜群，该镜群的承载座上设有镜头承座供镜头组螺合固定其上，且在承载座四个侧边设有一永久磁石。至少一驱动线圈缠绕在该前盖与该后盖内部周缘，并与该镜群上所对应的永久磁石保持一定距离。对该驱动线圈施以电流，该通电的线圈与该永久磁石之间将产生相互作用力，促使至少一镜群被推动沿着该导引杆轨进行线性运动产生位移。可以利用其中一该镜群设成自动对焦机构，使影像更为清晰。
文档编号G02B15/14GK2901351SQ200620116279
公开日2007年5月16日 申请日期2006年6月7日 优先权日2006年6月7日
发明者何文仁, 张吉龙, 游桓一 申请人:力相光学股份有限公司