变焦镜头镜筒组件的制作方法

专利名称：变焦镜头镜筒组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可以改变来自被摄体的入射图像光的方向后在改向后的光轴上进行变焦及调焦的变焦镜头组件，尤其是一种变焦镜头镜筒组件，其强度足以承受外部冲击，提供更加准确的变焦功能，可以毫无勉强地长时间运转作为驱动源的变焦电机，而且还提高了作为基本骨架的框架的内部空间应用程度。
背景技术：
本发明涉及一种安装在具有相机功能的移动设备(手机、PDA)或数码相机的变焦镜头镜筒组件及具备该部件的摄影装置。
数码相机或手机用相机之类的数码摄影机通常包括具有镜头单元的光学系统、位于镜头单元的一面的摄像器、可以针对来自摄像器的电信号进行处理的图像处理器、以及可以把拍摄的图像加以储存的内存等，其运行动作如下。
拍摄者拍摄后，被摄体的图像光穿过镜头单元后射入CCD/CM0S之类的摄像器，摄像器把入射的图像光转换成图像电信号，图像处理器则处理该图像信号，然后由内存把拍摄的图像加以储存。
相机还需要具备变焦镜头光学系统以提高使用者的便利性，如此即可把距离远于标准状态的被摄体拉到近处后进行拍摄。
上述变焦镜头光学系统具有可以执行变焦(zoom)功能的才几械片几构，该机构可以改变构成变焦镜头光学系统的变焦镜头之间的距离。
现有变焦镜头光学系统中可以改变变焦镜头组之间距离的上述机械机构通常是位于圓筒形镜筒(barrel)里的立体凸轮。但上述立体凸轮加工较难，变焦驱动时变焦镜头组会随着镜筒里的立体凸轮移动，限制了周围变焦电机及调焦电机的配置位置，无法有效地利用空间，从而增加了变焦镜头镜筒的整体体积。

发明内容
发明需要解决的技术课题本发明的目的是提供一种摄影机用变焦镜头镜筒组件及具备该组件的摄影
机，可以针对数码相机及手机等便携式摄影机的小型(compact)化趋势而简化结构并更加有效地应用有限空间。
本发明的另一个目的是提供一种变焦镜头镜筒组件，其强度足以承受外部冲击，可以在作为驱动源的变焦电机维持一定动力的情形下更加迅速而准确地发挥出变焦功能，可以毫无勉强地长时间运转作为驱动源的变焦电机。
本发明的再一个目的是提供一种变焦镜头镜筒组件，修改了可以把驱动源与旋转凸轮件加以结合的齿轮单元的结构，不仅提高驱动源的旋转增益，还可以提高作为基本骨架的框架的内部空间应用程度。
解决课题的技术方案
可以解决上述技术课题的本发明变焦镜头镜筒组件，其光学系统中至少2个以上的变焦镜头组位于第一光轴上，在上述第一光轴上改变各镜头组之间的间隔而调整光学系统的倍率，包括变焦电机；旋转驱动件，连接到上述变焦电机的一側尾端，可以提供旋转动力源以驱使第二变焦镜头组按照变焦比率进行移动；传动齿轮，在上述变焦电机与上述旋转驱动件之间至少配置一个以上；第二变焦镜头组部件，结合在上述旋转驱动件上并且沿着上述第 一 光轴方向进行直进移动，可以支持沿着上述第一光轴方向配置的第二变焦镜头组，其一侧具有第二从动件；第一变焦镜头组部件，可以支持沿着上述第一光轴方向配置的第一变焦镜头组，其一侧具有第一从动件；凸轮件，具有分别收容上述第一、第二从动件的第一、第二凸轮槽，通过上述第二凸轮槽接受上述第二变焦镜头组的动力后沿着垂直于第一光轴的方向滑动，并且通过上述第一凸轮槽把动力传达给上述第一变焦镜头组部件的同时，改变上述第一、第二变焦镜头组部件之间的间隔；凸轮盖，位于上述凸轮件的外侧并与上述框架结合，可以防止上述凸轮件脱离；以及框架，可以安装上述凸轮件；以上述光轴方向为基准，上述变焦电机位于上述反射光学元件的上述第 一光轴方向的前方，上述变焦电机的旋转轴朝外突出地形成了突出部，上述突出部以允许旋转的方式插入上述框架上的槽，上述第一凸轮槽的形状为"U"形。
上述旋转驱动件包括螺旋(screw)部件，受到上述变焦电机动力的驱动而进行旋转运动；夹持件，可以把上述螺旋(screw)部件的旋转运动转换成直进运动。
上述旋转驱动件是旋转凸轮件，在其圆柱表面形成了槽，受到上述变焦电机动力的驱动而进行旋转驱动，从而驱使上述第二变焦镜头组部件在第 一光轴上进4t往复运动。
上述旋转凸轮件的槽倾斜度在每个区段不同，可以在每个区段调整基于变焦的第二变焦镜头组的移动速度。
本发明还包括弹性件，位于上述第一、第二变焦镜头组之间并且随着变焦而压缩或伸长。
上述传动齿轮包括蜗轮(worra gear),结合在上述变焦电机的旋转轴上；螺旋齿轮(worra wheel)或伞齿轮，与上述蜗轮啮合后旋转。
本发明还包括反射光学元件，沿着上述第一光轴方向配置于上述第一变焦镜头组的物体侧方向，可以使沿着垂直于上述第 一 光轴的第二光轴方向入射的光转变成上述第一光轴方向；以及固定镜头组，沿着面向被摄体的上述第二光轴方向配置于上述反射光学元件的物体侧方向；来自被摄体的入射图像光依次经过上述固定镜头组、上述反射光学元件、上述第一变焦镜头组及上述第二变焦镜头组。
本发明另外包括第三变焦镜头驱动电机；以及第三变焦镜头组，由上述第三变焦镜头驱动电机驱动，和上述第 一变焦镜头组及上述第二变焦镜头組在同一光轴上并且和上述第一变焦镜头组及上述第二变焦镜头组联动；上述第三变焦镜头组比上述第二变焦镜头組接近像侧方向，进行变焦动作时朝相反于上述第二变焦镜头组的方向移动，可以根据变焦而执行焦点调整功能。
上述变焦电机及旋转驱动件平行于第 一光轴。
发明效果
如前所述，本发明变焦镜头镜筒组件可以解决使用上述立体凸轮的现有变焦镜头镜筒时出现的问题，本发明可以提供结构简单的变焦镜头驱动机构，通过设计、加工及组装性的提升而降低生产成本并有效地运用空间。因此实现了符合数码相机及手机等便携式摄影机的小型(compact)化趋势的薄型摄影机。
本发明变焦镜头镜筒组件通过旋转凸轮件把变焦电机的动力传达到第二变焦镜头组部件的同时，还通过凸轮件把第二变焦镜头组部件的动力传达到第一变焦镜头组，从而可以根据变焦而引起第一、第二变焦镜头组之间的间隔变化，把弹性件连接在各变焦镜头组之间并且联动于凭借一定动力进行旋转运动的旋转凸轮件，可以使沿着光轴进行直进运动的变焦镜头组在各个区段拥有不同的速度，因此其强度足以承受外部冲击，可以提供准确的变焦功能，针对变焦所需时间及旋转凸轮件的旋转数进行优化而可以亳无勉强地长时间运转作为驱动 源的变焦电机。
转凸轮件加以结合的齿轮单元的结构，不仅提高变焦电机的旋转增益，还可以 提高作为基本骨架的框架的内部空间应用程度。


图1是本发明一较佳实施例的变焦镜头镜筒组件的概略立体图2是图1所示A-A线的剖面图3是图1所示变焦镜头镜筒组件清除框架后的立体图； 图4是图1所示变焦镜头镜筒组件的分解立体图5是图2所示变焦镜头镜筒组件的变焦电机、齿轮列、螺旋(screw)部件、 夹持件及凸轮件的正视图，变焦镜头镜筒位于广角(Wide)端； 图6是图5的侧视图7是图2所示变焦镜头镜筒转换到中间(middle)时的状态图； 图8是图2所示变焦镜头镜筒转换到远端(Tele)时的状态图； 图9及图10是图2所示变焦镜头镜筒组件中螺旋部件、夹持件及第二变焦 镜头组部件的结合/分解关系图11是图2所示变焦镜头镜筒组件的变焦电机部件结构的后视立体图； 图12是沿着图11所示变焦电机单元中心剖切的剖面图； 图13是从图2所示变焦镜头镜筒组件的第二光轴方向看的框架部件图； 图14是从图2所示变焦镜头镜筒組件的第一光轴方向看的框架部件图； 图15是本发明其它较佳实施例的变焦镜头镜筒组件(2 00)的立体图； 图16是本发明第二实施例的变焦镜头組装体的概略立体图； 图17是沿着图16所示A-A线剖切的剖面图； 图18是清除了图16所示框架后的立体图19是图16所示旋转凸轮件与第二变焦镜头组部件的结合联动结构的立 体图20是清除了图18所示滑动凸轮件后的立体图； 图21是图20所示齿轮单元的变形例立体图22是安装了本发明变焦镜头镜筒组件的数码摄影机一实施例的方块图；图23是内置了本发明变焦镜头镜筒组件的数码摄影装置的一例示图； 图24是图23所示各种构成部件的相机内部电路及机构部件的内置图； 图25是图23及24所示数码摄影装置的背面结构的一例示图。 附图标记说明
0P1第一光轴0P2:第二光轴
101固定镜头组102:反射光学元件
103、 104:第一变焦镜头组105、 106、 107:第二变焦镜头组
108第三变焦镜头组111:第一变焦镜头组部件
112第一导引肋113:第一从动件
121第二变焦镜头组部件122:第二导引肋
123第二从动件130:变焦电积j
131电才几万走转轴132、 133:齿轮件
132':蜗轮133。伞齿轮
141螺旋(screw)部件142:夹持件
143夹持用导轴144:旋转凸轮件
145槽146:旋转凸轮毂
149弹性件150:导轨
151凸轮件152:第一凸轮槽
153第二凸轮槽155:凸轮盖
161、162:凸轮件导引单元163、 164:量测导引单元
171、172:直线导轴180:第三镜头组部件
181:第三镜头组驱动电机190、 192:框架
191:变焦电机旋转轴槽
具体实施例方式
下面结合附图对本发明变焦镜头镜筒组件及较佳实施例做进一步说明。 首先结合附图对本发明的第 一 实施例做进 一 步说明。
图1是本发明一较佳实施例的变焦镜头镜筒组件100的概略立体图，图2 是图l所示光轴面的剖面图，图3是图1所示变焦镜头镜筒组件清除框架后的 立体图，图4是图1所示变焦镜头镜筒组件的分解立体图。
在第 一 实施例中，旋转驱动件由后述的螺旋部件及夹持件构成。
8如图1到图4所示，本发明变焦镜头镜筒组件包括第 一变焦镜头组部件111、
第二变焦镜头组部件121、变焦电机130、螺旋部件141、夹持件142、凸轮件 151、固定镜头组部件IOI、反射光学元件102及框架190、 192。此时，本发明 变焦镜头镜筒组件也可以除去固定镜头组部件101与反射光学元件102后从第 一光轴方向直接入射被摄体的图像光。
首先，说明可以实现变焦功能的第一变焦镜头组部件111、第二变焦镜头组 部件121、变焦电机130及凸轮件151。在具有固定镜头组部件101与反射光学 元件102的变焦镜头组件结构中，第二光轴0P2方向指的是面向被摄体的方向， 第一光轴方向0P1指的是垂直于第二光轴方向0P2并且贯穿第一变焦镜头组
103、 104、第二变焦镜头组105、 106、 107等的方向。来自被摄体的入射图像 光依次经过固定镜头组101、反射光学元件102、第一变焦镜头组103、 104及 第二变焦镜头組105、 106、 107后入射到图像传感器(CCD, CMOS)。
第一变焦镜头组103、 104由至少一个以上的镜头组成，并且沿着第一光轴 方向0P1配置，第一变焦镜头组部件111可以围绕并支持第一变焦镜头组103、
104。
第一变焦镜头组部件111的一侧具有第一导引肋112,参考图3,第一导引 肋112的一端则沿着凸轮件151的安装方向形成了第一从动件113。凸轮件151 允许第一从动件113与第二从动件123分别进入第一凸轮槽152与第二凸轮槽 153并且可以结合在框架190、 192上，凸轮盖155 (参考图1和图4)则隔着凸轮 件151与框架190、 192结合固定而得以把凸轮件151固定住。凸轮盖155位于 凸轮件151的外侧并且与框架190结合而阻止凸轮件151脱离。
虽然本实施例的第一变焦镜头组部件111具有第一导引肋112,第一从动件 113形成于第一导引肋112上，但本发明不限于本实施例。也就是说，本发明可 以允许第一变焦镜头组部件111不具备第一导引肋112而使第一从动件113直 接形成于第一变焦镜头组部件111。
第二变焦镜头组部件121沿着第一光轴方向0P1与第一变焦镜头组部件111 隔离配置。第二变焦镜头组105、 106、 107至少具有一个镜头并且沿着第一光 轴方向0P1配置，第二变焦镜头组部件121则围绕并支持第二变焦镜头组105、 106、 107。
第二变焦镜头组部件121的一侧具有第二导引肋122，第二导引肋122的一 端则沿着凸轮件151的安装方向形成了第二从动件123。虽然本实施例的第二变焦镜头组部件121具有第二导引肋122,第二从动件 123形成于第二导引肋122上，但本发明不限于本实施例。也就是说，本发明可 以允许第二变焦镜头组部件121不具备第二导引肋122而使第二从动件123直 接形成于第二变焦镜头组部件121上。
变焦电机130可以提供动力以改变第一变焦镜头组部件111与第二变焦镜 头组部件121之间的距离。以第一光轴方向0P1为基准，上述变焦电机(130)位 于反射光学元件102的前方，变焦电机130的旋转轴131的配置方向则平行于 第二光轴方向0P2(垂直于第一光轴方向0P1的方向)。
电机旋转轴131组装在变焦电机130上并与其成为一体后进行旋转运动， 变焦电机:旋转轴131的尾端突出于变焦齿轮132的外部。从而以允许旋转的方 式把变焦电机旋转轴131插入框架190 —侧的变焦电机旋转轴槽191，当变焦电 机130旋转时，旋转轴131的尾端受到槽191的支撑而减弱振动，从而得以降 低噪音。而且还能事先防止电机旋转轴131因为受到外部物体下落的冲击而出 现弯曲等现象，大幅增强驱动机构的耐久性而足以承受消费者在使用过程中不 慎造成的外部冲击。
上述齿轮单元132、 133接受来自变焦电机130的动力后，可以把动力传达 给螺旋(screw)部件141。接受了来自变焦电机130的动力后，螺旋部件141将 进行旋转运动，而该旋转运动则把动力传达到夹持件142。虽然夹持件142接受 了来自上述螺旋(screw)部件141的旋转动力后欲进行旋转运动，但受到夹持用 导轴143的影响而进行直进运动。受到夹持用导轴143的影响而进行直进运动 的夹持件142可以促使第二变焦镜头组部件121沿着第一光轴方向0P1进行直 进移动。第二变焦镜头组部件121的一侧具有第二导引肋122，第二导引肋122 的一端则在凸轮件151的安装方向形成了第二从动件123。上述第二从动件123 沿着第一光轴方向0P1进行直进移动而促使凸轮件151进行滑动运动。
另外，本实施例的凸轮件151具有平面板状(plate)结构，其中央部位则形 成了第一凸轮槽152与第二凸轮槽153。虽然本实施例的凸轮件151是平面板状 结构，但本发明不限于本实施例。也就是说，本发明可以根据发明的实际用途 而采取平面之外的曲面等各种形态。垂直于凸轮件151平面的方向将面向被摄 体而得以尽量减少变焦镜头镜筒的体积。
第一凸轮槽152上插入了第一从动件113后可以进行滑动运动。
第二凸轮槽153上插入了第二从动件122后可以使凸轮151从第二变焦镜头组部件lll接受动力。
虽然本实施例的第一凸轮槽152具有"U"字形状而第二凸轮槽153具有直 线形状，但本发明不限于本实施例。也就是说，本发明的第一凸轮槽152与第 二凸轮槽153的形状只要能够妥善地反映出凸轮件151的滑动移动量及第一变 焦镜头组部件111与第二变焦镜头组部件121之间的距离后进行必要的变焦动 作即可，除此之外的具体形状是不受限制的。
也就是说，设计人员先决定了变焦所需的第一变焦镜头组部件111与第二 变焦镜头组部件121之间的距离变化量后，再根据该变化量而决定第一凸轮槽 152与第二凸轮槽153的曲率及形状。第二变焦镜头组部件121可以根据螺旋部 件141的旋转数而直接决定光学位置，第一变焦镜头组部件111与第二变焦镜 头组部件121的光学距离也可以根据凸轮件151的第一凸轮槽152决定。
在本实施例的变焦镜头镜筒的下部，即第二变焦镜头组部件121的像侧方 向，沿着第一光轴方向0P1配置了第三变焦镜头组部件180。
第三变焦镜头组部件180具有第三变焦镜头组108,变焦(zooming)时被第 三变焦镜头组驱动电机181驱动并且按照设定值进行移动。此时第三变焦镜头 组108还可以执行自动调焦(Auto Focus)功能，从远端(Tele)变焦到广角(Wide) 端时，第二变焦镜头组部件121与第三变焦镜头组部件180分别往相反方向移 动。
本实施例在第一变焦镜头组部件111及第二变焦镜头组部件121之外还具 备了通过其它驱动装置执行变焦及自动调焦功能的第三变焦镜头组部件18 0,但 本发明不限于本实施例。也就是说，本发明可以在变焦时让第三变焦镜头组部 件180固定而通过第一变焦镜头组部件111与第二变焦镜头组部件121执行变 焦驱动。
两个导轴171、 172以左右对称的方式沿着平行于第一光轴方向0P1的方向 安装在框架190、 192上，可以引导第一变焦镜头组部件111与笫二变焦镜头组 部件121沿着第一光轴方向0P1移动。
图5是变焦镜头镜筒的广角端(Wide)状态图，图7是变焦镜头镜筒的中间 (Middle)状态图，图8是远端(Tele)状态图。图6是图5的侧视图。从图5 (远 端)到图7(中间)及图9(远端)为止的第一变焦镜头组111与第二变焦镜头组121 的移动动作通过变焦电机130 —蜗轮132 —螺旋齿轮133 —螺旋部件141 —夹持 件142 —第二镜头组部件121 —笫二从动件123 —第二凸轮槽153—凸轮件151
11—第一凸轮槽152 —第一从动件113 —第一导引肋112 —第一镜头组部件111的
传动结构实现。
下面结合图3、图9及图10对动力从变焦电机130传达到凸轮件151后驱 使变焦镜头镜筒动作的过程做进一步说明。
在变焦电机130的旋转轴131上插入蜗轮132。螺旋齿轮(worm wheel) 133 与蜗轮13 2啮合并且垂直于变焦电机(13 0)的旋转轴(131)方向。
在螺旋齿轮133的轴上以压入方式组装了螺旋(screw)部件141,螺旋 (screw)部件141与丝杆形成一体，该丝杆可以在变焦电机130旋转一圏时沿着 直线驱动一定量。
如图3、图9及图IO所示，螺旋(screw)部件141上组装了夹持件142,该 夹持件142上具有其形状相反于螺旋部件141的丝杆(lead screw)。优选地， 上述夹持件142上另外形成了键(key)槽144，参考图IO，键槽144上插入夹持 用导轴143后把夹持件142的旋转运动转换成直进运动。
如图3与图IO所示，转换成直进运动的夹持件142将驱使第二变焦镜头组 部件121沿着第一光轴方向0P1进行直进移动，此时第二变焦镜头组部件121 上的第二从动件123则把动力传达给凸轮件151。
凸轮件151接受了来自第二从动件123的动力后，由于第二凸轮槽153相 对于第一光轴0P1倾斜了一定角度而促使力量分散，因此倾向于进行旋转运动 或沿着第一光轴方向0P1进行直进移动，但受到框架部件190 —侧的凸轮件导 引单元161、 162(参考图4和图13)的影响而沿着垂直于第一光轴0P1的方向进 行滑动运动。
动力^^人变焦电坤几130的旋转轴131经过螺旋部件141、夹持件142及第二变 焦镜头组部件121传达到凸轮件151后，凸轮件151将沿着图示的箭头(B)方向 进行滑动运动，从而驱使第一从动件113沿着第一凸轮槽152滑动并改变第一 变焦镜头组部件111与第二变焦镜头组部件121之间的距离后得以执行变焦功 能。
图11是图2所示变焦镜头镜筒组件的变焦电机结构的后视立体图。图12 是沿着图11所示变焦电机单元中心剖切的剖面图。
如图11与图12所示，电机旋转轴131组装在变焦电机130上并与其成为 一体后进行旋转运动，变焦电机旋转轴131的尾端134则突出于变焦齿轮132 的外部。从而以允许旋转的方式把变焦电机旋转轴131的尾端134插入框架190一侧的变焦电机旋转轴131槽191上，当变焦电机130旋转时，旋转轴131受 到槽191的支持而减弱振动并降低噪音。而且还能事先防止电机旋转轴131因 为受到外部物体下落的冲击而出现的弯曲等现象，大幅增强驱动机构的耐久性 而足以承受消费者在使用过程中不慎造成的外部冲击。
另外，框架190具有可以在第一光轴方向0P1与第二光轴方向0P2进行观 察的量测导引单元163、 164，可以用来量测第一光轴0P1与第二光轴0P2的直 交程度。也就是说，从第一光轴方向0P1观察时很难得知第二光轴0P2的中心， 在第二光轴方向0P2观察时则很难得知第一光轴0P1的中心。因此为了量测第 一光轴0P1的中心与第二光轴0P2的中心，形成了可以在第一光轴0P1方向量 测到的第二光轴0P2中心，再形成了可以在第二光轴0P2方向量测到的第一光 轴0P1中心，从而可以互相量测对方的中心。
如前所述，本实施例的变焦镜头镜筒不仅设计、生产加工及组装工序容易， 还可以有效地利用空间，进而构成薄型摄像装置。
图15是本发明其它较佳实施例的变焦镜头镜筒组件200的立体图。该实施 例的变焦驱动结构省略了齿轮133、 132，变焦电机130直接连接螺旋部件141。 图15的实施例与图1-图14的实施例相比，在第一光轴0P1方向的整体外观差 异等于螺旋齿轮133与变焦电机130的长度差异。
下面结合图16到图21说明本发明的第二实施例。
图16是本发明第二实施例的变焦镜头镜筒组件的概略立体图，图17是沿 着图16所示AA'线剖切的剖面图，图18是清除了图16所示框架后的立体图， 图19是图16所示旋转凸轮件与第二变焦镜头组部件的结合联动结构的立体图， 图20是清除了图18所示滑动凸轮件后的立体图，图21是图20所示齿轮单元 的变形例立体图。
此时，在包含上述整体结构并作为基本骨架的框架190、 192的外侧安装了 量测导引槽(未图示)，该量测导引槽可以和一般技术一样量测第一、第二光轴 0P1， 0P2的相互直交程度。
而且，本发明变焦镜头镜筒组件100还可以包括调节图像光的焦点的第三 变焦镜头组108。优选地，此时上述第三变焦镜头组108在第一光轴0P1上配置 于上述第一、第二变焦镜头组103到107与图像传感器(未图示)之间。
对于其结构和第一实施例相同的框架及凸轮盖等，下面将不予详细说明。
第二实施例的旋转驱动件是旋转凸轮件，下面针对第二实施例的旋转驱动件及联动于旋转驱动件的组件要素之间的动作内容做进一步说明。
第一变焦镜头组具有突出于外侧表面的第一从动件113,上述第一从动件
113可以支持位于第一光轴0P1上并至少包含一个以上镜头的第一变焦镜头组 103、 104。
上述第二变焦镜头组具有互相沿着不同方向突出于外侧表面的第一从动件 113及旋转凸轮毂146,第一从动件113与旋转凸轮毂146可以支持位于第一光 轴0P1上并至少包含一个以上镜头的第二变焦镜头组105到107。
上述旋转凸轮毂146插入图19所示旋转凸轮件144的槽145后，可以使上 述第二变焦镜头组与上述旋转凸轮件144结合并联动。
上述第一、第二从动件113, 123突出于上述凸轮件151的安装方向并且分 别直接形成于上述第一、第二变焦镜头组，上述第一、第二从动件113, 123也 可以根据其和上述凸轮件151之间的位置关系而通过上述第一、第二变焦镜头 组延伸出来的第一、第二导引肋以间接方式形成。
导轨150可以导引上述第一、第二变焦镜头组，也就是说可以限制上述第 一、第二变焦镜头组的路径以使其沿着第一光轴0P1进行双向移动。作为一例， 上述导轨150可以是安装了上述第一、第二变焦镜头组并且平行于第一光轴0P1 的两个棒状物。
附图中的上述导轨150虽然由两个棒状物组成，但不限于此，可以在不造 成上述第一、第二变焦镜头组倾斜的范围内改变其数量。
作为驱动源的变焦电机130可以通过蜗轮132'及伞齿轮133M吏上述旋转凸 轮件144联动。
作为一例，上述蜗轮132'直接结合在上述驱动源130上，上述伞齿轮133' 则直接结合在上述旋转凸轮件144上，从而使驱动源130的动力依次传达到上 述蜗轮132'、伞齿轮133'及旋转凸轮件144。
此时，上述蜗轮132'及伞齿轮133'分别具有相互直交的二轴，上述驱动源 130的轴与上述旋转凸轮件144的旋转轴平行于第一光轴0P1，上述伞齿轮133' 的轴则垂直于第一光轴0P1,从而使上述驱动源130、蜗轮132\伞齿轮133' 及旋转凸轮件144形成"c"形状。
优选地，上述伞齿轮133'由于上述反射光学元件102具有棱镜形状而配置 在其反射面外侧的剩余空间，上述伞齿轮13 3'的轴则垂直于第 一 、第二光轴OP1, 0P2。
14与此同时，上述蜗轮132'与伞齿轮133'的轴以允许旋转的方式插入位于上 述框架190上的轴槽(未图示)，可以在遭受外部冲击时阻止上述驱动源130及 齿轮单元脱离。
一般来说，上述伞齿轮133'的变速比设定为1，使上述蜗轮132'及伞齿轮 133'的变速比和上述蜗轮132'的变速比维持一致，但本发明不限于此，也可以 为了增加上述驱动源130的旋转增益而改变上述伞齿轮133'的变速比。
上述凸轮件151接受了上述第二变焦镜头组进行往复运动所带来的动力后， 沿着垂直于第一光轴0P1的方向进行滑动运动而把动力传达给上述第一变焦镜 头组，为了与上述第一、第二变焦镜头组进行动力交换而具备了可以分別收容 上述第一、第二从动件113, 123的第一、第二凸轮槽152, 15 3。
优选地，上述第一、第二凸轮槽152, 153的形状将使其间隔随着上述凸轮 件151的滑动动作而出现非线性变化。
例如，上述第一凸轮槽152可以加工成"U，，形，上述第二凸轮槽153则加 工成倾斜于第一光轴方向0P1的直线形状。
前文所述凸轮件151与现有技术一样具有可以改变上述笫一、第二变焦镜 头组之间的间隔的第一、第二凸轮槽152, 153，但其在传动结构中的作用不是 作为对上述第一、第二变焦镜头组传达动力的主体，而是在上述第一、第二变 焦镜头组之间作为传动媒介使用。
到第一、第二变焦镜头组，本发明不仅利用上述旋转凸轮件144把驱动源的动 力传达到上述第二变焦镜头组，还能使上述第二变焦镜头组的动力通过上述凸 轮件180传达到上述第一变焦镜头组，可知其传动路径与一般技术是不同的。
图19所示，由于在上述旋转凸轮件144的圓柱表面形成了槽145，因此受 到变焦电机130的动力后进行旋转驱动时，上述旋转凸轮毂146可以沿着该槽 145在平行于第一光轴0P1的面进行往复运动，从而驱使和上述旋转凸轮毂144 成为一体的第二变焦镜头组移动。
此时，上述旋转凸轮毂146插入上述旋转凸轮件144的槽145内，可以随 着上述旋转凸轮件144的旋转驱动而沿着该槽145往第一光轴(0P1)方向行进， 因此可以作为接受上述旋转凸轮件144动力的被动物。
上述旋转凸轮毂146的槽145是本发明的技术重点之一，虽然可以在整个区 段形成具有一定倾斜度的螺旋形，但各区段的倾斜度不相同时较好。
15也就是说，上述旋转凸轮件144受到变焦电机130的动力后按照一定速度
进行旋转驱动时，沿着该槽145在第一光轴0P1方向移动的旋转凸轮毂146则 在每个区段具有不同的移动速度，从而可以调节上述第二变焦镜头组的各区段 移动速度。
因此只要把上述旋转凸轮件144的槽145中对应于精密度要求较高的变焦 区段的区段的倾斜度降低，就可以在变焦电机130的动力维持一定值的状态下 局部降低上述第二变焦镜头组的移动速度。
其结果，本发明在提供准确的变焦功能的同时，针对变焦所需时间及旋转 凸轮件14 4的旋转数进行了优化，从而可以毫无勉强地长时间运转变焦电机13 0。
优选地，本发明变焦镜头镜筒组件如图20所示另外包括位于上述笫一、第 二变焦镜头组之间并可以随着变焦而压缩伸长的弹性件149。
上述弹性件149在上述第一、第二变焦镜头组部件111， 121之间的距离拉 近时进行压缩运动而在距离拉远时进行伸长运动，因此可以使上述第一、第二 变焦镜头组部件lll, 121各自准确地紧密接触上述第一、第二凸轮槽151, 152 后移动。
上述弹性件149受到外部冲击时通过压缩作用吸收冲击，不仅可以防止上 述第一、第二变焦镜头组部件111, 121的脱离及上述第一、第二凸轮槽151, 152的破损，还可以在冲击消失后凭借复原力而回归原位，进而预防产品不良现 象。
另如图21所示，本发明变焦镜头镜筒组件100可以单独利用蜗轮132'构成 可以使上述变焦电机130与上述旋转凸轮件144互相结合联动的齿轮单元。
上述变焦电机130由于上述反射光学元件102具有棱镜形状而配置在其反 射面外侧的剩余空间，上述变焦电机130的轴则垂直于第一、第二光轴(OPl, 0P2)。
下面简单说明安装了上述第一及第二实施例的变焦镜头镜筒组件的设备结构。
图22是安装了本发明变焦镜头镜筒组件的数码摄影机一 实施例的方块图， 包括本发明变焦镜头镜筒组件300、摄像单元302、图像处理单元304、储存单 元306、操作单元310及控制单元308。优选地，图23的摄影装置另外还包括 显示部312。
首先，变焦镜头镜筒组件300是图1到图21所示本发明变焦镜头镜筒组件300。
在迎合数码摄影机的轻便化趋势而问世的内变焦镜头(inner zoom lens)型 数码相机(参考图23和图24)中安装了变焦镜头镜筒组件300,该变焦镜头镜筒 组件300的反射光学元件可以在被摄体方向的图像光(Image Light)入射侧把光 路转变成直角方向。因此来自数码相机外部被摄体的入射图像光将通过变焦镜 头镜筒组件300转换成直角方向后入射到摄像单元302。
摄像单元302可以把通过变焦镜头镜筒组件300入射的被摄体图像光转换 成图像信号。因此摄像单元302可以包括可以把通过变焦镜头镜筒组件300 入射的图4象光转换成电信号的CCD (charge coupled device)/CMOS传感器等光 电变换元件；可以抑制转换后的电信号噪音的CDS (correlated double sampling)电路；可以补偿电信号增益的AGC (Auto gain control)电路；以及各 种信号补偿电路等。
图像处理单元304可以对摄像单元302所拍摄的图像进行数码图像处理后 输出。图像处理单元304则针对摄像单元302所输出的图像信号进行轮廓补偿、 Y补偿及AWB(auto white balance)处理等基于产品设计规格的图像信号处理。 而且，图像处理单元304还可以把经过处理的图像转换成具有一定样式的文件， 例如JPEG (joint photographic coding experts group)文件后输出到储存单元 306。
操 作单元310通过使用者的操作而生成摄像指示信号。操作单元310具有 各种菜单设定键、电源键及变焦键等(参考图25)。
储存单元306可以储存图像处理单元304所输出的储存文件或临时储存图像。
控制单元308根据操作单元310所输入的摄像指示信号而控制摄像单元 302、控制变焦镜头镜筒组件300的驱动电机(变焦电机、第三镜头驱动电机)、 以及控制图像处理单元304的图像处理方式。
显示部312可以提供待摄图像的预览(preview)画面，播放储存单元306所 存图像等各种功能，可以使用LCD(liquid crystal di splay)等手段实现(参考 图25)。
图23与图24是内置了本发明变焦镜头镜筒组件的数码摄影装置的一例示 图，显示的是内变焦式轻便型数码相机。其包括闪光灯401、取景器(View finder) 403、镜头盖404、内置镜头单元405及电池单元402等。图24的数码摄影装置内置了构成图23所示各种要素302, 304, 306, 308 的相机内部电路406与机构物，镜头入口 407在拉下镜头盖404的状态下处于 开放状态。从数码相机外部的被摄体经过镜头入口 407入射的光线将通过内置 的变焦镜头镜筒组件408入射到摄像单元电路上的CCD/CMOS。
变焦镜头镜筒组件的制造厂商生产出如图1的100或图15的200 —样去掉 了相机本体的变焦镜头镜筒组件后交货，成品制造厂商则如图24及图25所示 把变焦镜头镜筒组件408内置于数码摄影装置后制成成品。
图25是图23及24所示数码摄影装置的背面结构的一例示图，包括取景器 210、显示部418、各种操作键414, 415, 416， 417、方向4建411, 412及变焦 键413等，可以让使用者进行拍摄并确认拍摄成果。
上述图23、 24及25的实施例作为内置了本发明变焦镜头镜筒组件的数码 摄影装置的一例示而显示了内变焦型数码相机，但本发明的摄影装置不限于此， 本发明还可以直接适用于手机相机。本发明变焦镜头镜筒组件内置于手机相机 时，可以省略图23及图24的取景器403与镜头盖404等部件，操作单元则仅 具备图25所示变焦按键412的功能键，从而得到构件简单的本发明摄影机。
前文结合附图与实施例对本发明做了详细说明，前文虽然使用特殊术语， 但其仅为说明本发明而不能限定本发明的意义或权力要求书所记载的发明范 围。因此在本发明的技术思想范畴内，可以根据本发明的详细说明而实现各种 变形及修改，这对于本领域技术人员来说是非常明显的，因此本发明真正的权 利范围应根据权利要求书的技术思想而决定。
产业上的用途
本发明涉及一种可以改变来自被摄体的入射图像光的方向后在改向后的光 轴上进行变焦及调焦的变焦镜头组件，尤其是一种变焦镜头镜筒组件，其强度 足以承受外部冲击，提供更加准确的变焦功能，可以毫无勉强地长时间运转作 为驱动源的变焦电机，而且还提高了作为基本骨架的框架的内部空间应用程度。 在日益小型多功能化的电子设备中，如果设备内部模组实现了小型化，可以有 效地缩小选购产品时占有重要地位的产品尺寸，因此本发明可以适用于各式各 样的电子产品。
权利要求
1.一种变焦镜头镜筒组件，其光学系统中至少2个以上的变焦镜头组位于第一光轴上，在上述第一光轴上改变各镜头组之间的间隔而调整光学系统的倍率，包括变焦电机；旋转驱动件，连接到上述变焦电机的一侧尾端，可以提供旋转动力源以驱使第二变焦镜头组按照变焦比率进行移动；传动齿轮，在上述变焦电机与上述旋转驱动件之间至少配置一个以上；第二变焦镜头组部件，结合在上述旋转驱动件上并且沿着上述第一光轴方向进行直进移动，可以支持沿着上述第一光轴方向配置的第二变焦镜头组，其一侧具有第二从动件；第一变焦镜头组部件，可以支持沿着上述第一光轴方向配置的第一变焦镜头组，其一侧具有第一从动件；凸轮件，具有分别收容上述第一、第二从动件的第一、第二凸轮槽，通过上述第二凸轮槽接受上述第二变焦镜头组的动力后沿着垂直于第一光轴的方向滑动，并且通过上述第一凸轮槽把动力传达给上述第一变焦镜头组部件的同时，改变上述第一、第二变焦镜头组部件之间的间隔，而且上述凸轮槽中的一个以上呈“U”形；凸轮盖，位于上述凸轮件的外侧并与上述框架结合，可以防止上述凸轮件脱离；以及框架，可以安装上述凸轮件；以上述光轴方向为基准，上述变焦电机位于上述反射光学元件的上述第一光轴方向的前方，上述变焦电机的旋转轴朝外突出地形成了突出部，上述突出部以允许旋转的方式插入上述框架上的槽。
2. 根据权利要求1所述的变焦镜头镜筒组件，其特征在于 上述旋转驱动件包括螺旋(screw)部件，受到上述变焦电机动力的驱动而进行旋转运动；夹持件，可以把上述螺旋(screw)部件的旋转运动转换成直进运 动。
3. 根据权利要求1所述的变焦镜头镜筒组件，其特征在于 上述旋转驱动件是旋转凸轮件，在其圆柱表面形成了槽，受到上述变焦电机动力的驱动而进行旋转驱动，从而驱使上述第二变焦镜头组部件在第 一光轴 上进行往复运动。
4. 根据权利要求3所述的变焦镜头镜筒组件，其特征在于上述旋转凸轮件的槽倾斜度在每个区段不同，可以在每个区段调整基于变 焦的第二变焦镜头组的移动速度。
5. 根据权利要求3所述的变焦镜头镜筒组件，其特征在于 还包括弹性件，位于上述第一、第二变焦镜头组之间并且随着变焦而压缩或伸长。
6. 根据权利要求1到5的任何一项所述的变焦镜头镜筒组件，其特征在于 上述传动齿轮包括蜗轮(worm gear),结合在上述变焦电机的^走转轴上；以及螺旋齿轮(worm wheel)或伞齿轮，与上述蜗轮喷合后旋转。
7. 根据权利要求1到5的任何一项所述的变焦镜头镜筒组件，其特征在于 反射光学元件，沿着上述第一光轴方向配置于上述第一变焦镜头组的物体侧方向，可以使沿着垂直于上述第 一 光轴的第二光轴方向入射的光转变成上述 第一光轴方向；以及固定镜头组，沿着面向被摄体的上述第二光轴方向配置于上述反射光学元 件的物体侧方向；来自被摄体的入射图像光依次经过上述固定镜头组、上述反射光学元件、 上述第一变焦镜头组及上述第二变焦镜头组。
8. 根据权利要求1到5的任何一项所述的变焦镜头镜筒组件，其特征在于 另外还包括第三变焦镜头驱动电机；以及第三变焦镜头组，由上述第三变焦镜头驱动电机驱动，和上述第一变焦镜头组及上述第二变焦镜头组在同一 光轴上并且和上述第一变焦镜头组及上述第二变焦镜头组联动；上述第三变焦镜头组比上述第二变焦镜头组接近像侧方向，进行变焦动作 时朝相反于上述第二变焦镜头组的方向移动，可以根据变焦而执行焦点调整功 能。
9. 根据权利要求1到5的任何一项所述的变焦镜头镜筒组件，其特征在于 上述变焦电机及旋转驱动件平行于第一光轴。
全文摘要
一种用于摄影机的变焦镜头镜筒组件，其结构简单，并得以有效地运用空间，而符合现今携带型摄影机的小型化要求。该变焦镜头镜筒组件可稳定承受外部冲击，提供更为准确的变焦功能，并可稳定地长时间运转以作为驱动源的变焦马达。藉由对可以将驱动源与旋转凸轮件加以结合的齿轮单元的结构加以修改，该变焦镜头镜筒组件不仅可提高驱动源的旋转增益，还可以提高作为基本骨架的框架的内部空间应用程度。
文档编号G02B7/02GK101636680SQ200780048800
公开日2010年1月27日 申请日期2007年12月31日 优先权日2006年12月29日
发明者吴敏寿, 李相杰 申请人:株式会社Poweroptics