专利名称：镜头机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种镜头机构，且特别涉及一种多套筒的镜头机构。
背景技术：
随着科技的进步，数码摄像机构已广泛应用于各种数码产品，例如，数码相机、数码摄影机、移动电话、个人数码助理(PDA)等。数码摄像机构包含一镜头机构与一影像传感器。镜头机构可将影像聚焦于影像传感器，再由影像传感器将光学影像信号转换成电子信号。传统的镜头机构包括第一套筒及第二套筒，其中，第一套筒包括一导销，而第二套筒具有一导槽，通过导销滑动于导槽，使第一套筒进行一直线运动以改变焦距。然而，第一套筒的导销必须与第二套筒的导槽保持连接，以规范第一套筒的运动路径。由于导销必须与导槽保持连接，因此也受限了第一套筒的运动路径，使光学变焦路径的长度无法进一步增长。
发明内容
本发明的目的在于提供一种镜头机构及应用其的影像撷取装置，一实施例中，在增长光学变焦路径的情况下，套筒的运动路径仍可受到规范。根据本发明的一实施例，提出一种镜头机构。镜头机构包括一第一套筒、一第二套筒及一第三套筒。第二套筒具有一第一导槽且包括一第一导销。第三套筒具有一第二导槽及一第二导销。其中，第一套筒可转动地套设于第三套筒外，第二套筒相对第三套筒可直进但不可转动地设于第三套筒内且第二套筒的第一导销沿第三套筒的第二导槽滑动，第三套筒的第二导销沿第二套筒的第一导槽滑动。当第二套筒的第一导销脱离第三套筒的第二导槽时，第三套筒的第二导销沿第二套筒的第一导槽滑动。当第三套筒的第二导销脱离第二套筒的第一导槽时，第二套筒的第一导销沿第三套筒的第二导槽滑动，使第二套筒相对第三套筒可直进但不可转动地设于第三套筒内。以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
图1绘示依照本发明一实施例的影像撷取装置的剖视图；图2绘示图1的镜头机构的分解图；图3绘示图2的第二套筒及第三套筒处于收合状态的示意图；图4绘示图2的第二套筒及第三套筒处于广角状态的示意图；图5绘示图2的第二套筒及第三套筒处于望远状态的示意图；图6绘示图2的第二套筒的展开示意图；图7绘示图2的第一套筒的展开示意图；图8绘示图7的第三导槽与图6的第四导槽所定义的光学变焦路径的示意图9A绘示图2的镜头机构组装于一收合状态的剖视图；图9B绘示图9A的第一导销位于图7的第三导槽的示意图；图1OA绘示图9A的镜头机构处于一广角状态的剖视图；图1OB绘示图1OA的第一导销位于图7的第三导槽的示意图；图1lA绘示图1OA的镜头机构变换至望远状态的中间过程的剖视图；图1lB绘示图1lA的第一导销位于图7的第三导槽的示意图；图1lC绘示图1lA的第三导销位于图6的第四导槽的示意图；图12A绘示图1lA的镜头机构变换至望远状态的剖视图；图12B绘示图12A的第三导销位于图6的第四导槽的示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述请参照图1，其绘示依照本发明一实施例的影像撷取装置的剖视图。影像撷取装置100’是各种具有光学取像镜头功能的电子装置，例如，数码相机、数码摄影机、移动电话、个人数码助理(Personal Digital Assistant,PDA)等。影像撷取装置100’包括镜头机构100及至少一透镜140。透镜140例如是凹透镜或凸透镜。如图1所示，镜头机构100包括第一套筒110、第二套筒120及第三套筒130。透镜140可配置于第二套筒120内。通过转动第一套筒110，可带动第二套筒120改变透镜140的位置,使第二套筒120变换于收合(close)位置、广角(wide)位置与望远(tele)位置之间。其中，第一套筒110可绕Z轴向转动，Z轴向例如是光轴方向。此外，镜头机构100可包括其它多个套筒151、152、153及154，套筒151至154可进行直进与转动运动至少一者；或者，套筒151可为固定套筒，其固定于机壳上或为机壳的一部分。相连接的二套筒各具有导槽及/或导销，通过导槽及导销的相对运动，使相连接的二套筒进行预定的转动及/或直进运动。一实施例中，镜头机构100的运动自由度(DOF)为I。套筒151至154的运动方式可视镜头机构100的设计而定，本发明并不加以限制。此夕卜，套筒151至154可连动地或固定地连接于第一套筒110、第二套筒120与第三套筒130中至少一者。请参照图2，其绘示图1的镜头机构的分解图。第二套筒120具有至少一第一导槽120r且包括至少一第一导销120p。第三套筒130具有至少一第二导槽130r及至少一第二导销I30p。其中，第一套筒110可转动地套设于第三套筒130外，第二套筒120相对第三套筒130可直进但不可转动地设于第三套筒130内且第二套筒120的第一导销120p沿第三套筒130的第二导槽130r滑动，第三套筒130的第二导销130p沿第二套筒120的第一导槽120r滑动。此外，第三套筒130可固设于光学取像镜头装置的机壳上。请参照图3，其绘示图2的第二套筒120及第三套筒130处于收合状态的示意图。当镜头机构100处于收合状态时，虽然第二套筒120的第一导销120p脱离第三套筒130的第二导槽130r，然由于第三套筒130的第二导销130p仍滑动于第二套筒120的第一导槽120r内，故第二套筒120相对第三套筒130为无法转动。请参照图4，其绘示图2的第二套筒120及第三套筒130处于广角状态的示意图。当镜头机构100处于广角状态时，虽然第三套筒130的第二导销130p脱离第二套筒120的第一导槽120r，然第二套筒120的第一导销120p仍沿第三套筒130的第二导槽130r滑动(第一导销120p受到第二导槽130r的限制)，故第二套筒120相对第三套筒130为无法转动。请参照图5，其绘示图2的第二套筒120及第三套筒130处于望远状态的示意图。当镜头机构100处于望远状态时，虽然第二套筒120的第一导销120p脱离第三套筒130的第二导槽130r，然由于第二导销130p仍滑动于第一导槽120r内，故第二套筒120相对第三套筒130为无法转动。如图5所示，第二套筒120具有相对的一第一面120sl与一第二面120s2，第二套筒120的第一导槽120r从第一面120sl延伸至第二套筒120的第二面120s2。本实施例中，第一导槽120r包括第一直进槽120rl、第二直进槽120r2及第一转动槽120r3。第一直进槽120rl从第二套筒120的第一面120sl延伸至第一转动槽120r3，第一转动槽120r3沿第二套筒120的外周面方向延伸至第二直进槽120r2，第二直进槽120r2延伸至第二套筒120的第二面120s2。此外，第一导槽120r的延伸方式并不受本发明实施例所限制。如图5所示，当镜头机构100处于望远状态，第二导销130p可位于第一导槽120r的第一直进槽120rl及第一转动槽120r3的交接处，例如是位于第一直进槽120rl内。本实施例中，第二导销130p可从第二直进槽120r2进入,使第三套筒130便利地装设于第二套筒120上。综合上述，在第二套筒120相对第三套筒130运动的过程中，不是第二套筒120的第一导销120p沿第三套筒130的第二导槽130r滑动，就是第三套筒130的第二导销130p沿第二套筒120的第一导槽120r滑动。另一实施例中，第二套筒120的第一导销120p沿第三套筒130的第二导槽130r滑动以及第三套筒130的第二导销130p沿第二套筒120的第一导槽120r滑动可同时发生。此外，第一导槽120r及第二导销130p的数目是相对应，例如是三个或其它任意数目。请参照图6，其绘示图2的第二套筒的展开示意图。第二套筒120还具有至少一第四导槽120r’，第一套筒110的第三导销IlOp (图7)可沿第二套筒120的第四导槽120r’滑动。为具体说明本实施例，此处以“直进槽”表示可让套筒进行直线动作的槽结构，而“转动槽”指的是可让套筒进行转动动作的槽结构。例如，第一直进槽120rl及第二直进槽120r2仅沿Z轴向延伸，因此可引导与其连接的套筒进行直线运动，其中，Z轴向例如是套筒的中心轴向；又例如，第一子转动槽110r3(图6)环绕Z轴向延伸，因此可引导与其连接的套筒进行旋转运动，其中，“环绕Z轴向延伸”也可说是“沿套筒的外周面方向延伸”，但不用以限制本发明。请参照图7，其绘示第2图的第一套筒的展开示意图。第一套筒110具有至少一第三导槽IlOr且包括至少一第三导销110p，第二套筒120的第一导销120p沿第三套筒130的第二导槽130r及第一套筒110的第三导槽IlOr滑动。此外，第一导销120p、第二导槽130r及第三导槽IlOr的数目是相对应，例如是三个或其它任意数目。本实施例中，第一套筒110的第三导槽IlOr及第二套筒120的第一导槽120r定义一连续光学变焦路径。进一步地说，第三导槽IlOr与第一导槽120r为彼此独立的二曲线导槽。在变焦过程中、第一套筒110与第二套筒120会相对旋转及/或直进。在第一套筒110与第二套筒120处于一预定的角度与位置下，第三导槽IlOr与第一导槽120r可连接为一连续曲线导槽，以形成光学变焦路径。请参照图8，其绘示图7的第三导槽与图6的第四导槽所定义的光学变焦路径的示意图。当把第一套筒110的第一面IlOsl连接于第二套筒120的第一面120sl时，第三导槽IlOr可连接于第四导槽120r’而定义出光学变焦路径。较佳但非限定地，第三导槽IlOr与第四导槽120r’的连接处是平顺地(smoothly)连接，即第三导槽IlOr与第四导槽120r’的连接处非剧烈转折处，然此非用以限制本发明实施例。由于连续光学变焦路径是由不同套筒的导槽所定义。由于该连续光学变焦路径可由不同套筒的导槽所定义，使连续光学变焦路径的长度增长。此外，可在增长或维持原光学变焦路径的情况下，设计薄度更薄的第一套筒110、第二套筒120及第三套筒130，使镜头机构100的体积缩小且重量减轻。请参照图9A，其绘示图2的镜头机构组装于一收合状态的剖视图。第一套筒110可转动地套设于第三套筒130外。第二套筒120设于第三套筒130内且第二套筒120的第一导销120p可沿第一套筒110的第三导槽IlOr与第三套筒130的第二导槽130r滑动。如图9A所示，第一套筒110包括一旋转部111，第三套筒130包括一旋转部131，旋转部111可转动地连接于旋转部131，使第一套筒110与第三套筒130可绕Z轴向相对转动。本实施例中，旋转部111例如是滑槽，而旋转部131例如是滑轨。另一实施例中，旋转部111可以是滑轨，而旋转部131可以是滑槽。通过旋转部111与旋转部131的卡合，使第一套筒110与第三套筒130无法沿Z轴向相对平移。此外，第二套筒120的第一导销120p沿第三套筒130的第二导槽130r及第一套筒110的第三导槽IlOr是可滑动，故当第一套筒110绕Z轴向转动时，第二套筒120可沿Z轴向直进。如图9A所示，第二套筒120具有至少一缺口 121。当镜头机构处于收合状态时，第一套筒110的第三导销IlOp可位于缺口 121内。由于缺口 121的设计，可使第二套筒120不会与第三导销IlOp干涉。另一实施例中，也可省略缺口 121，例如，第一套筒110与第二套筒120之间相隔一间距，第三导销IIOp可位于该间距内，如此一来，即使省略缺口 121，第二套筒120也不会与第三导销IlOp干涉。此外，缺口 121及第三导销IlOp的数量相对应，例如是三个或其它任意数值。请参照图9B，其绘示图9A的第一导销位于图7的第三导槽的示意图。第一套筒110具有相对的第一面IlOsl与第二面110s2，第二套筒120的第一面120sl (图2)与第一套筒110的第一面IlOsl实质上面向同一方向。第三导槽IlOr从第一面IlOsl延伸至第二面110s2。第三导槽IlOr可来回地延伸于第一面IlOsl与第二面110s2之间。本实施例中，第三导槽IlOr包括第三直进槽IlOrl及第二转动槽110r2，第三直进槽IlOrl从第一套筒110的第二面110s2延伸至第二转动槽110r2，第二转动槽110r2延伸至第一套筒110的第一面llOsl。此外，第三导槽IlOr的延伸方式并不受本发明实施例所限制。如图9B所示，第二转动槽110r2包括第一子转动槽110r3、第二子转动槽110r4、第三子转动槽110r5及第四子转动槽110r6。本实施例中，第三子转动槽110r5连接第一子转动槽110r3与第三直进槽I IOrI，使第三直进槽I IOrl通过第三子转动槽110r5连接于第一子转动槽110r3。另一实施例中，第二转动槽110r2也可省略第三子转动槽110r5，如此，可使第三直进槽IlOrl从第一套筒110的第二面110s2直接延伸至第一子转动槽110r3。本实施例中，第四子转动槽110r6连接第一子转动槽110r3与第二子转动槽110r4，使第一子转动槽110r3通过第四子转动槽110r6连接于第二子转动槽110r4。另一实施例中，第一子转动槽110r2也可省略第四子转动槽110r6，如此，可使第一子转动槽110r3直接连接于第二子转动槽110r4。图9B中，当镜头机构处于收合状态时，第二套筒120的第一导销120p位于第一套筒110的第三直进槽IlOrl或第二转动槽110r2内，本实施例是以位于第三子转动槽110r5为例说明。图9B中，第二子转动槽110r4延伸至第一套筒110的第一面llOsl，其中，第一子转动槽110r3与第二子转动槽110r4间夹一锐角Al。进一步地说，第一子转动槽110r3与第二子转动槽110r4构成一 V型导槽。另一实施例中，第一子转动槽110r3可实质上平行于第二子转动槽110r4，而与第二子转动槽110r4构成一 U型导槽。图9B中，第三导槽IlOr具有第一端IlOel及第二端110e2。第一端IlOel与第三导销IlOp邻近于第一套筒110的同一侧面，如第一面llOsl。图9B中，第三导槽IlOr的第一端IlOel及第二端110e2分别延伸至第一套筒110的第一面IlOsl及第二面110s2，而于第一面IlOsl及第二面110s2露出开口。进一步地说，第三导槽IlOr是二端开放的导槽。由于第三导槽IlOr的二端是开放，第一导销120p可通过第三导槽IlOr的开口进入第三导槽110r，使第二套筒120便利地装设于第一套筒110。请参照图1OA及图10B，图1OA绘示图9A的镜头机构处于一广角状态的剖视图，图1OB绘示图1OA的第一导销位于图7的第三导槽的示意图。如图1OA所示，在图9A的第一套筒110绕Z轴向转动至图1OA的位置的过程中，第二套筒120的第一导销120p沿第三套筒130的第二导槽130r及第一套筒110的第三导槽IlOr滑动，而带动第二套筒120往负Z轴向直进。此时(图10A)的镜头机构100是处于广角状态。在第二套筒120从图9A的位置移动至图1OA的位置的过程中，第一导销120p从第三子转动槽110r5(图9A)滑动至第一子转动槽110r3与第二子转动槽110r4的交接处，例如是第四子转动槽110r6(图10B)。请参照图1lA至图11C，图1lA绘示图1OA的镜头机构变换至望远状态的中间过程的剖视图，图1lB绘示图1lA的第一导销位于图7的第三导槽的示意图，图1lC绘示图1lA的第三导销位于图6的第四导槽的示意图。如图1lA所示，在图1OA的第一套筒110转动至图1lA的位置的过程中，第二套筒120的第一导销120p沿第三套筒130的第二导槽130r及第一套筒110的第三导槽IlOr滑动，而带动第二套筒120往正Z轴向直进至图1lA的位置。在第二套筒120从图1OA的位置移动至图1lA的位置的过程中，第一导销120p (图10B)从第四子转动槽110r6滑动至第三导槽IlOr的第一端llOel，如图1lB所示。当第二套筒120继续转动，如图1lC所示，第一套筒110的第三导销IlOp则开始进入第二套筒120的第四导槽120r’，此时，图1lA的第一导销120p可脱离第三导槽IlOr (例如第一导销120p滑出第一套筒110外)，然另一实施例中第一导销120p也可保持与第三导槽IlOr连接。如图1lC所示，第四导槽120r’可延伸至第一面120sl与第二面120s2的一者，本实施例中，第四导槽120r’是以延伸至第一面120sl为例说明。也就是说，第四导槽120r’的一端可从第一面120sl露出一开口。如图1lC所示，第四导槽120r’包括第三转动槽120rl’及第四转动槽120r2’，其中第三转动槽120rl’连接于第四转动槽120r2’。第三转动槽120rl’从第二套筒120的第一面120sl往第二面120s2的方向延伸至。另一实施例中，第四导槽120r’也可省略第四转动槽120r2’。请参照图12A及图12B，图12A绘示图1lA的镜头机构变换至望远状态的剖视图，图12B绘示图12A的第三导销位于图6的第四导槽的示意图。由于图12A的第三导销IlOp被第二套筒120遮住，故图12A未绘示第三导销110p。如图12A所示，在图1lA的第一套筒110绕Z轴向转动至第12A图的位置的过程中，虽然第二套筒120的第一导销120p脱离第一套筒110的第三导槽I IOr (例如第一导销120p滑出第一套筒110外)，然而此时(图11C)第一套筒110的第三导销IlOp进入第二套筒120的第四导槽120r’而可沿第四导槽120r’，如此，使第二套筒120可继续沿Z轴向直进至图12A所示的望远位置。如图12B所示，当镜头机构100处于望远状态时，第三导销IlOp例如是位于第四导槽120r’的第四转动槽120r2’内。本发明上述实施例所揭露的镜头机构及应用其的影像撷取装置，在第二套筒相对第三套筒运动的过程中，不是第二套筒的第一导销沿第三套筒的第二导槽130r滑动，就是第三套筒的第二导销沿第二套筒的第一导槽120r滑动。另一实施例中，第二套筒的第一导销沿第三套筒的第二导槽滑动以及第三套筒的第二导销沿第二套筒的第一导槽滑动可同时发生。当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种镜头机构，其特征在于，包括 一第一套筒； 一第二套筒，具有一第一导槽及一第一导销；以及 一第三套筒，具有一第二导槽及一第二导销； 其中，该第一套筒套设于该第三套筒外，该第二套筒设于第三套筒内，且该第二套筒的该第一导销沿该第三套筒的该第二导槽滑动，该第三套筒的该第二导销沿该第二套筒的该第一导槽滑动； 其中，当该第二套筒的该第一导销脱离该第三套筒的该第二导槽时，该第三套筒的该第二导销沿该第二套筒的该第一导槽滑动；当该第三套筒的该第二导销脱离该第二套筒的该第一导槽时，该第二套筒的该第一导销沿该第三套筒的该第二导槽滑动。
2.根据权利要求1所述的镜头机构，其特征在于，该第二套筒具有相对的一第一面与一第二面，该第一导槽从该第二套筒的该第一面延伸至该第二套筒的该第二面，且该第一导槽包括一第一直进槽、一第二直进槽及一第一转动槽，该第一直进槽从该第二套筒的该第一面延伸至该第一转动槽，该第一转动槽沿该第二套筒的周面方向延伸至该第二直进槽，该第二直进槽延伸至该第二套筒的该第二面。
3.根据权利要求1所述的镜头机构，其特征在于，该第一套筒具有一第三导槽，该第二套筒的该第一导销沿该第三套筒的该第二导槽及该第一套筒的该第三导槽滑动。
4.根据权利要求1所述的镜头机构，其特征在于，该第二套筒还具有一第四导槽，该第一套筒包括一第三导销，该第一套筒的该第三导销沿第二套筒的该第四导槽滑动。
5.根据权利要求4所述的镜头机构，其特征在于，该第四导槽包括一第三转动槽及一第四转动槽，该第三转动槽连接于该第四转动槽，该第三转动槽从该第一面往该第二面的方向延伸至该第四转动槽。
6.根据权利要求3所述的镜头机构，其特征在于，该第一套筒包括一第三导销，当该第二套筒的该第一导销脱离该第一套筒的该第三导槽，该第一套筒的该第三导销进入该第二套筒的该第一导槽。
7.根据权利要求1所述的镜头机构，其特征在于，该第一套筒具有一第三导槽，该第一套筒具有相对的一第一面与一第二面，该第三导槽从该第一面延伸至该第二面，且该第一导槽包括一第三直进槽及一第二转动槽，该第三直进槽从该第一套筒的该第二面延伸至该第二转动槽，该第二转动槽延伸至该第一套筒的该第一面。
8.根据权利要求7所述的镜头机构，其特征在于，该第二转动槽包括一第一子转动槽及一第二子转动槽，该第三直进槽从该第一套筒的该第二面延伸至该第一子转动槽，该第一子转动槽连接于该第二子转动槽，该第二子转动槽延伸至该第一套筒的该第一面，且该第一子转动槽与该第二子转动槽间夹一锐角。
9.根据权利要求8所述的镜头机构，其特征在于，该第二转动槽还包括一第三子转动槽及一第四子转动槽，该第三子转动槽连接该第一子转动槽与该第三直进槽，该第四子转动槽连接该第一子转动槽与该第二子转动槽。
10.根据权利要求1所述的镜头机构，其特征在于，该第二套筒具有相对的一第一面与一第二面，该第一导槽延伸至该第一面或该第二面。
全文摘要
镜头机构，包括第一套筒、第二套筒及第三套筒。第二套筒具有第一导槽且包括第一导销。第三套筒具有第二导槽及第二导销。第一套筒可转动地套设于第三套筒外，第二套筒相对第三套筒可直进但不可转动地设于第三套筒内。第二套筒的第一导销沿第三套筒的第二导槽滑动，第三套筒的第二导销沿第二套筒的第一导槽滑动。
文档编号G02B7/04GK103048763SQ20111030837
公开日2013年4月17日 申请日期2011年10月12日 优先权日2011年10月12日
发明者江政南 申请人:佳能企业股份有限公司