CN1300616C - 一体化变焦镜头 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种一体化变焦镜头，尤其是数码拍摄设备的变焦镜头，包含变焦镜组、变焦装置、取景变焦装置和对焦装置。特别是直接移动(安装CCD/CMOS等图象传感器的)移动图象传感器座，调整与变焦镜头之间的距离实现对焦功能；变焦定向筒和变焦镜(片)组上分别具有控制镜头光轴、直线移动的槽和棱，保证各变焦镜(片)组平稳地按照变焦凸轮提供的规律，沿光轴均匀地直线移动；取景筒变焦凸轮筒与变焦凸轮筒定位、连动，保证镜头与取景器同步动作。采取积木化、集成化方式，将所有部件安装、定位在变焦定向筒上；将变焦和对焦机械传动机构集成、定位在其中，形成一体化变焦镜头。

Description

一体化变焦镜头

技术领域：

本发明涉及一种用于数码拍摄(即采用CCD/CMOS等图象传感器获取图象信息的)设备的一体化变焦镜头。特别提出移动图象获取部件的对焦操作机构。

背景技术：

受胶片照相机对焦机构设计模式的影响，目前数码拍摄设备(如数码相机、数码摄象机等)的变焦镜头或采取移动一组镜(片)组、或移动整个变焦镜头实现拍摄设备的(整个镜头)对焦操作。胶片照相机之所以采用这种方式是由于胶片难以移动，不得已而为之。由于具有AF功能的变焦镜头结构复杂、机构互相牵连，移动镜头进行自动/电动对焦操作，虽能良好完成功能所需，但具有结构复杂、增高成本的缺点，不利于批量生产。

另一方面，为获取良好的成像质量，保证变焦镜头内各镜(片)组沿光轴平稳移动十分关键。现有技术中解决这一问题的方案各有千秋，但一般都比较复杂。

再一方面，同步获取变焦镜头的变焦信息和对焦信息，对数码拍摄设备内部图象处理、变焦和对焦的闭环控制至关重要。现有技术多采用接触式设计，增加了诸多意外故障。

再一方面，使用拍摄设备(如数码相机和数码摄象机)进行变焦取景时，取景器必须同步变焦。变焦取景器与变焦镜头的连接和同步取景方式值得关注。

再一方面，变焦镜头设计，必须兼顾性能、成本和可生产性，为降低成本，产业化大量生产成品提供方便。

发明内容：

本发明的目的就是为了解决现有技术结构不合理、成本高等问题，提供一种适于数码拍摄设备的一体化变焦镜头。

本发明实现上述目的的方案是：一种一体化变焦镜头，包括变焦镜组和与其相连的变焦装置，其特征是：还包括对焦装置，所述对焦装置包括移动图象传感器座及与其相连的传动机构，所述传动机构包括对焦带动钉、对焦凸轮筒、对焦微型电机、对焦减速传动机构，移动图象传感器座用于放置拍摄图象的CCD/CMOS等图象传感器；对焦带动钉穿过对焦凸轮筒，固定在移动图象传感器座上；对焦微型电机用于驱动对焦减速传动机构，旋转对焦凸轮筒，经过对焦带动钉使移动图象传感器座直线移动，所述对焦装置与图象传感器相连，改变图象传感器与变焦镜头的距离以实现对焦。

所述对焦装置还包括非接触式对焦移动位置传感器，用于同步提供移动图象传感器座的移动参数，供自动或电动对焦闭环控制用。

所述变焦装置包括变焦定向筒、变焦凸轮筒、变焦带动钉、变焦参数传感器、变焦微型电机、变焦减速传动机构；变焦带动钉穿过变焦凸轮筒和变焦定向筒直线槽并固定在变焦镜组上；变焦微型电机也安装在变焦定向筒上，变焦减速传动机构集成在变焦定向筒上，变焦微型电机经过变焦减速传动机构驱动变焦凸轮筒旋转；变焦凸轮筒旋转时带动变焦带动钉，变焦带动钉带动变焦镜组并在变焦定向筒直线槽的限制下直线移动。

变焦镜组外圆面上具有凹槽或凸棱，该凹槽或凸棱与变焦定向筒对应位置上的凸棱或凹槽做微小间隙配合。所述变焦装置还包括非接触式变焦参数传感器，用于同步地提供变焦参数，供自动或电动变焦闭环控制用。

与变焦镜头移动镜头相似，移动图象传感器座外圆面上具有凹槽，它们与变焦定向筒内对应位置上的凸棱细微间隙配合；对焦凸轮筒套在变焦定位筒外部，穿过对焦凸轮筒后并且穿过变焦定位筒，从而使移动图象传感器座移动时是在变焦定位筒内直线移动。

所述变焦微型电机、变焦减速传动机构、对焦微型电机和对焦减速传动机构集成在变焦定向筒上；还包括变焦取景器固定在变焦定向筒上。

本装置还包括取景变焦凸轮筒、变焦取景器移动组，取景变焦凸轮筒经变焦凸轮筒上两道凸棱定位并同步旋转；变焦取景器模块安装在变焦定向筒设定的平台上；取景变焦凸轮筒上突出的凸轮棱位于变焦取景器移动组钳形槽内；变焦凸轮筒旋转时，同步带动取景变焦凸轮筒，取景变焦凸轮筒凸轮棱同步带动变焦取景器移动组实现同步变焦取景。

在变焦凸轮筒和取景变焦凸轮筒还可分别设置定位凸棱和凹棱，以便旋转变焦凸轮筒时保证变焦取景器同步变焦，防止取景变焦凸轮筒垂直串动。

采用以上方案的有益效果：本发明采取固定整个变焦镜头，而移动图象接收器件的方式，同样实现了拍摄设备的自动/电动对焦功能。显然，对于数码拍摄设备而言，移动图象接收器件要比移动整个镜头组要方便得多，移动图象接收器件进行自动/电动对焦操作，在良好完成功能所需的同时，还具有结构简单、降低成本的优点，有利于批量生产。

采用非接触式对焦移动位置传感器和变焦参数传感器，可避免对对焦、变焦机构的接触，减少意外故障发生率。

凹槽和凸棱之间的微小间隙配合保证变焦镜头内部各个镜(片)组尽量沿光轴直线移动。

本装置还能保证变焦凸轮筒旋转时，同步带动取景变焦凸轮筒，取景变焦凸轮筒凸轮棱同步带动变焦取景器移动组实现同步变焦取景。

附图说明：

图1是本发明的一个变焦镜头实例立体分解图。

图2是本发明有关直线移动定位凸棱和凹槽的示意图。

图3是本发明是另一种直接移动“移动图象传感器座”实现对焦操作的变焦镜头实例立体分解图。

具体实施方式：

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述。

如图1-3，所示一体化变焦镜头包括变焦镜组1和与其相连的变焦装置，其特征是：还包括对焦装置，所述对焦装置与图象传感器相连，带动图象传感器移动以实现对焦。根据传动机构的不同，可有如下两种实施例：

实施例一：如图1所示，所述对焦装置包括移动图象传感器座10、对焦凸轮筒12、对焦微型电机13、对焦减速传动机构14，移动图象传感器座10用于放置拍摄图象的CCD/CMOS等图象传感器；对焦微型电机用于驱动对焦传动机构，旋转对焦凸轮筒12，使移动图象传感器座10直线移动，以实现对焦操作。

所述对焦装置还包括非接触式对焦移动位置传感器，用于同步提供移动图象传感器座10的移动参数，供自动/电动对焦闭环控制用。所述非接触式对焦移动位置传感器可以采用光电式传感器、磁传感器等。

所述变焦装置包括变焦定向筒2、变焦凸轮筒3、变焦带动钉4、变焦参数传感器5、变焦微型电机6、变焦减速传动机构7；变焦带动钉4穿过变焦凸轮筒3和变焦定向筒2直线槽并固定在变焦镜组1上；变焦微型电机6安装在变焦定向筒2上，变焦减速传动机构7集成在变焦定向筒2上，变焦微型电机6经过变焦减速传动机构7驱动变焦凸轮筒3旋转；变焦凸轮筒3旋转时带动变焦带动钉4，变焦带动钉4带动变焦镜组1并在变焦定向筒2直线槽的限制下直线移动。

如图2，变焦镜组1外圆面上具有凹槽或凸棱，该凹槽或凸棱与变焦定向筒2对应位置上的凸棱或凹槽做微小间隙配合。同理，移动图象传感器座10外圆面上也具有凹槽，它们与变焦定向筒2内对应位置上的凸棱细微间隙配合；对焦凸轮筒12套在变焦定位筒2外部，对焦带动钉11穿过对焦凸轮筒12后并且穿过变焦定位筒2，从而使移动图象传感器座10移动时是在变焦定位筒2内直线移动。在本实施例中，所述凹槽和凸棱各有三条，最好采用圆头表面，以便光滑移动便于配合，但也不排除采用方形、燕尾槽等其他形状。

还可设置非接触式变焦参数传感器5(光电传感器、磁传感器等)，用于同步地提供变焦参数，供自动/电动变焦闭环控制用。

所述变焦微型电机6、变焦减速传动机构7、对焦微型电机13和对焦减速传动机构14集成在变焦定向筒2上；还包括变焦取景器固定在变焦定向筒2上。

还可设置取景变焦凸轮筒8、变焦取景器移动组9，取景变焦凸轮筒8经变焦凸轮筒3上两道凸棱定位并同步旋转；变焦取景器模块安装在变焦定向筒2设定的平台上；取景变焦凸轮筒8上突出的凸轮棱位于变焦取景器移动组9钳形槽内；变焦凸轮筒3旋转时，同步带动取景变焦凸轮筒8，取景变焦凸轮筒8凸轮棱同步带动变焦取景器移动组9实现同步变焦取景。

在变焦凸轮筒3和取景变焦凸轮筒8分别设置定位凸棱和凹棱，以便旋转变焦凸轮筒3时保证变焦取景器同步变焦，防止取景变焦凸轮筒8垂直串动。

实施例二：图3提出又一种直线驱动“移动图象传感器座10”，在实现大范围对焦操作的同时，还可以降低零件的加工难度：

如图3所示，安装在变焦定向筒2上的微型电机6驱动和减速齿轮机构7驱动丝杆旋转。随着丝杆的转动方向，移动图象传感器座10上的丝扣带动传感器座在3根导轨的作用下，前后精确直线移动。在马达加速传动机构中装有非接触式对焦移动位置传感器93，用于同步提供移动图象传感器座10的移动参数，供自动/电动对焦闭环控制用。在移动图象传感器座10直线移动方向，还安装了提供直线移动前、后端点位置信号的非接触式传感器。所述非接触式对焦移动位置传感器可以采用光电式传感器、磁传感器等。

本变焦镜头对焦方案，有利于简化零件加工难度，便于实现大范围自动对焦操控。

为降低整个变焦镜头的成本，尽量使用注塑零件，产业化大量生产成品，本发明将变焦和对焦机械传动机构的齿轮箱等部件集成在变焦定向筒上，将变焦取景器模块、自动/电动变焦模块、自动/电动对焦模块安装在变焦定向筒上，成为一体化变焦镜头。

图中，100为图象传感器或PCB板，30为定位棱对应的凹槽，40为定位棱，50为取景器模块，92为镜头盖，93为对焦移动位置传感器(或称对焦参数传感器)，94为对焦减速机构。

本发明提出的办法加工、制作简单，而且效果显著。

Claims (9)

1.一种一体化变焦镜头，包括变焦镜组(1)和与其相连的变焦装置，其特征是：还包括对焦装置，所述对焦装置包括移动图象传感器座(10)及与其相连的传动机构，所述传动机构包括对焦带动钉(11)、对焦凸轮筒(12)、对焦微型电机(13)、对焦减速传动机构(14)，移动图象传感器座(10)用于放置拍摄图象的CCD/CMOS等图象传感器；对焦带动钉(11)穿过对焦凸轮筒(12)，固定在移动图象传感器座(10)上；对焦微型电机(13)用于驱动对焦减速传动机构(14)，旋转对焦凸轮筒(12)，经过对焦带动钉(11)使移动图象传感器座(10)直线移动，所述对焦装置与图象传感器相连，改变图象传感器与变焦镜头的距离以实现对焦。

2.如权利要求1所述的一体化变焦镜头，其特征是：还包括非接触式对焦移动位置传感器，它与所述对焦装置相连，用于同步提供移动图象传感器座(10)的移动参数，供自动/电动对焦闭环控制用。

3.如权利要求1或2所述的一体化变焦镜头，其特征是：所述变焦装置包括变焦定向筒(2)、变焦凸轮筒(3)、变焦带动钉(4)、变焦参数传感器(5)、变焦微型电机(6)、变焦减速传动机构(7)；变焦带动钉(4)穿过变焦凸轮筒(3)和变焦定向筒(2)直线槽并固定在变焦镜组(1)上；变焦微型电机(6)安装在变焦定向筒(2)上，变焦减速传动机构(7)集成在变焦定向筒(2)上，变焦微型电机(6)经过变焦减速传动机构(7)驱动变焦凸轮筒(3)旋转；变焦凸轮筒(3)旋转时带动变焦带动钉(4)，变焦带动钉(4)带动变焦镜组(1)并在变焦定向筒(2)直线槽的限制下直线移动。

4.如权利要求3所述的一体化变焦镜头，其特征是：变焦镜组(1)外圆面上具有凹槽或凸棱，该凹槽或凸棱与变焦定向筒(2)对应位置上的凸棱或凹槽做微小间隙配合。

5.如权利要求3所述的一体化变焦镜头，其特征是：所述变焦装置还包括非接触式变焦参数传感器(5)，用于同步地提供变焦参数，供自动/电动变焦闭环控制和数码拍摄设备校正内部参数用。

6.如权利要求3所述的一体化变焦镜头，其特征是：移动图象传感器座(10)外圆面上具有凹槽或凸棱，它们与变焦定向筒(2)内对应位置上的凸棱或凹槽细微间隙配合；对焦凸轮筒(12)套在变焦定位筒(2)外部，从而使移动图象传感器座(10)移动时是在变焦定位筒(2)内直线移动。

7.如权利要求3所述的一体化变焦镜头，其特征是：所述变焦微型电机(6)、变焦减速传动机构(7)、对焦微型电机和对焦减速传动机构集成在变焦定向筒(2)上；还包括变焦取景器固定在变焦定向筒(2)上。

8.如权利要求3所述的一体化变焦镜头，其特征是：还包括取景变焦凸轮筒(8)、变焦取景器移动组(9)，取景变焦凸轮筒(8)经变焦凸轮筒(3)上两道凸棱定位并同步旋转；变焦取景器模块安装在变焦定向筒(2)提供的平台上；取景变焦凸轮筒(8)上突出的凸轮棱位于变焦取景器移动组(9)钳形槽内；变焦凸轮筒(3)旋转时，同步带动取景变焦凸轮筒(8)，取景变焦凸轮筒(8)凸轮棱同步带动变焦取景器移动组(9)实现同步变焦取景。

9.如权利要求8所述的一体化变焦镜头，其特征是：在变焦凸轮筒(3)和取景变焦凸轮筒(8)分别设置定位凸棱和凹棱，以便旋转变焦凸轮筒(3)时保证变焦取景器同步变焦，防止取景变焦凸轮筒(8)垂直串动。

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