TWI359293B - Lens structure with zooming and focusing function - Google Patents

Description

13.59293 100年10月h日核正替換頁 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 [〇〇〇1] 本發明係關於一種鏡頭變焦與對焦結構，尤其係關於一 種體積較小、驅動速度快之鏡頭變焦與對焦結構及應用 其之數位相機模組。 【先前技術】 [0002] 數位相機通常為提高成像品質，一般配有變焦結構及對 焦結構。該數位相機變焦及對焦結構之鏡頭由可動之變 焦鏡群及可動之對焦鏡群組合而成。該變焦及對焦之功 能係藉由可動鏡群之移動，以改變可動鏡群及固定鏡群 於光軸上之間隔距離來完成。其中，變焦鏡群移動以改 變鏡頭倍率，對焦鏡群移動以補償倍率變化並且對焦。 [0003] 無論是變焦結構還是對焦結構，均需藉由驅動機構推拉 或旋轉鏡頭，習知驅動機構通常採用驅動器帶動齒輪機 構，該種數位相機變焦鏡頭結構於工作時，驅動器帶動 圓柱齒輪轉動，同時帶動齒條做直線運動，從而使鏡頭 組於套筒内沿光軸作直線運動，改變鏡頭組與套筒内固 定鏡頭之間相對位置，實現光學變焦，惟，該變焦相機 之變焦鏡頭結構佔有較大之體積，且傳動時，動力損耗 大，驅動速度較慢，光學精度低。 【發明内容】 [0004] 有鑒於此，有必要提供一種體積較小、驅動速度較快之 鏡頭變焦與對焦結構。 [0005] 另，有必要提供一種具小體積、驅動快之鏡頭變焦與對 焦結構之數位相機模組。 094140602 表單編號A0101 第5頁/共18頁 1003395453-0 1359293 [0006] [0007] [0008] 100年10月25日修正替換頁 一種鏡頭變焦與對焦結構，其包括：一第一套筒、一第 一步進馬達、一第一鏡筒、一第二套筒、—第二步進馬 達及一第二鏡筒，該第一步進馬達容置於該第一套筒内 ，該第一鏡筒内設有至少一鏡片，該第一步進馬達與該 第一鏡筒配合並驅動該第一鏡筒相對該第—套筒轴向移 動·’該第二套筒與該第一套筒相對固定；該第二步進馬 達谷置於該第二套筒内；該第二鏡筒内設有至少一鏡片 ，該第二步進馬達與該第二鏡筒配合並驅動該第二鏡筒 相對該第二套筒軸向移動。 一種數位相機模組，其包括：一第一套筒、一第一步卑 馬達、一第一鏡筒、一第二套筒、一第二步進馬達、一 第二鏡筒及一影像感測元件◊該第一步進馬達容置於該 第一套筒内；該第一鏡筒内設有至少一鏡片，該第一步 進馬達與該第一鏡筒配合並驅動該第一鏡筒相對該第一 套筒軸向移動；該第二套筒與該第一套筒相對固定；該 第二步進馬達容置於該第二套筒内；該第二鏡筒内設有 至少一鏡片，該第二步進馬達與該第二鏡筒配合並驅動 . 該第二鏡筒相對該第二套筒轴向移動；該影像感測元件 設於該第二鏡筒一側，並位於被攝物光線可接收之位置 與習知技術相比’所述之鏡頭變焦與對焦結構藉由設置 第一步進馬達及第二步進馬達分別驅動第一鏡筒及第二 鏡筒轴向直線移動，不僅驅動裝置較小，且驅動速度快 ，噪音小，較好滿足了消費者之需求。 [0009] 094140602 該數位相機模組因該鏡頭變焦與對焦結構體積小 ，驅動 表單編號A0101 第6頁/共18頁 1003395453-0 13,59293

100年10月25日梭正替換頁 速度快，噪音小，從而相應使該數位相機模組體積易於 小型化，便於攜帶。另，該鏡頭變焦及對焦結構驅動速 度快，使該數位相機模組可快速調整至滿意拍攝效果。 【實施方式】 [0010] 本發明鏡頭變焦與對焦結構應用於數位相機模組内，請 參見第一圖，該數位相機模組100較佳實施例包括一鏡頭 變焦與對焦結構（圖未標）、一影像感測元件70及一基座 80。該鏡頭變焦及對焦結構包括：一第一套筒10、一第 一步進馬達20、一第一鏡筒30、一第二套筒40、一第二 步進馬達50、一第二鏡筒60。 [0011] 該第一套筒10大致為階梯筒狀，其包括一容置部12及一 與其連接之凸緣部14，該容置部12之外徑小於該凸緣部 14之外徑，而於兩者相接處形成台階。該容置部12為圓 柱體，其中部具有一通孔122 »於該通孔122内設有複數 鏡片124。該凸緣部14亦為一·圓柱體，其一端開有一容置 孔142。該容置孔142與該通孔122共軸線。該通孔122之 直徑小於容置孔142之直徑，並與容置孔142相貫通。鄰 近容置部12 —端並於容置孔142之底壁上，延伸有二止轉 部144,每一止轉部144大致為一長方形條狀，其自由端 垂直延伸至與該凸緣部14遠離容置部12之一端相平齊。 [0012] 該第一步進馬達20設於該第一套筒10之容置孔142内，其 包括一線圈22，一磁石24及一驅動轉環26。該線圈22由 多組導線圍成一中空筒狀，其固定於該容置孔142之内周 壁，並與該數位相機之電源電連接。於通電時，該線圈 22產生一磁場。該磁石24容置於該線圈22内且可相對線 094140602 表單編號 A0101 第 7 頁/共 18 頁 1003395453-0 1359293 100年.10月2—5日核正替換頁 圈22轉動，其大致為中空圓柱體。該驅動轉環26亦為一 中空圓柱體，其内壁設有内螺紋262，其外壁與該磁石之 内壁24相固定。於通電線圈22之磁場作用下，該磁石24 可帶著驅動轉環26—起旋轉。 [0013] 該第一鏡筒30設於該驅動轉環26内，其為一中空圓柱體 ，該第一鏡筒30内裝設有複數鏡片32，該複數鏡片32之 光軸與該第一套筒10之容置部12之複數鏡片124之光軸對 齊。該第一鏡筒30之外周壁設有外螺紋34，該外螺紋34 與該驅動轉環26之内螺紋262螺紋配合。該第一鏡筒30於 外周壁與内周壁之間對稱開有二長槽36，該長槽36大致 為條狀空腔，其軸向貫通第一鏡筒30，而與該第一套筒 10之止轉部144可滑動配合。 [0014] 該第二套筒40大致為中空柱體，其外徑大致與第一套筒 10之凸緣部14之外徑相當，結構亦與第一套筒10之凸緣 部14相同。該第二套筒40設於該第一套筒10之容置部12 之相對端，並與該第一套筒10之凸緣部14相固定連接。 該第二套筒40—端亦開有一開孔42，另一端開有一容置 孔44，該開孔42與該容置孔44同軸並相貫通。鄰近開孔 42—端且於該容置孔44之底壁延伸有二止轉部46，該止 轉部46大致呈長方形條狀，其自由端垂直延伸至與該第 二套筒40遠離開孔42之一端相平齊。 [0015] 該第二步進馬達50設於該容置孔44内，其亦包括一線圈 52，一磁石54及一驅動轉環56，該驅動轉環内壁設有内 螺紋562。該第二步進馬達50之結構大致與第一步進馬達 20結構相當，其不同僅在於該第二步進馬達50功率較小 094140602 表單编號A0101 第8頁/共18頁 1003395453-0 13,59293 100年10月2匕日修正替換頁 ，其他相同之處在此不詳述。 [0016] 該第二鏡筒60設於該驅動轉環56内，其大致為一中空圓 柱體，該第二鏡筒60内設有複數鏡片62，該複數鏡片62 之光軸與該第一鏡筒30之複數鏡片32之光軸對齊。該第 二鏡筒60外周壁設有外螺紋64，該外螺紋64與該驅動轉 環56之内螺紋562螺纹配合。該第二鏡筒60於外周壁與内 周壁之間對稱開有二長槽66，該長槽66大致為條狀空腔 ，其軸向貫通第二鏡筒60，而與該第二套筒40之止轉部 ▲ 4 6滑動配合。 [0017] 該影像感測元件70通常可為電荷耦合器（Charge Coupled Device，下稱CCD)，或者補充性氧化金屬半 導體（Complementary Metal-Oxide Semiconductor ，下稱CMOS)。該影像感測元件用以將影像之光訊號轉變 為電訊號。 [0018] 該基座80大致為一長方體，其上開有一容置腔82，用以 容置影像感測元件70。 [0019] 組裝時，先將第一步進馬達20裝於該第一套筒10内，該 線圈22固定於該第一套筒10之容置孔142内。再將該第一 鏡筒30之長槽36對準第一套筒10之止轉部144，之後將 該第一鏡筒30穿過第一套筒10内之止轉部144，並使第一 鏡筒30之外螺紋34與該驅動轉環26之内螺紋262相螺旋 配合。因第一步進馬達20之驅動轉環26於通電線圈22之 磁場作用下，僅於原地旋轉，而不能軸向移動，該驅動 轉環26進一步帶動第一鏡筒30有旋轉趨勢，然，該第一 094140602 表單編號A0101 第9頁/共18頁 1003395453-0 1359293 100年10月25日梭正巷&頁 鏡筒30被第一套筒10之止轉部144限制而不能旋轉’故於 螺紋作用下，該第一鏡筒30僅相對第一套筒1〇轴向移動 ，從而將第一步進馬達20之旋轉運動藉由螺紋結構轉換 為第一鏡筒30之直線運動。之後將第二步進馬達5〇及第 —鏡肖60裝於該第一套筒40内，其安裝方式與第一套筒 W内之元件安裝方式相同，在此不詳述。 [0020] 將上述裝配好之第一套筒10之凸緣部14與該第二套筒40 具有開孔42之一端藉由粘膠固定連接，使第一套筒1〇及 第〜套筒40連接為一體。之後將影像感測元件7〇固定於 | 基座80之容置腔82内，再將第一套筒1〇連同第二套筒4〇 整體置於該基座80上，該影像感測元件70設於被攝物光 線可接收之位置’至此，該數位相機模組組裝完畢。 [0021] 〇94l4〇6〇2 工作時，於需要變焦時，將線圈22通電，該線圈22產生 場場，其驅動磁石24旋轉，該磁石24之旋轉進一步帶動 驅動轉環26旋轉，該驅動轉環26旋轉進一步帶動第一鏡 筒30旋轉’因該第一鏡筒30被第一套筒10之止轉部144 制’不能旋轉，而僅沿該第一套筒1 〇之止轉部14 4向上 '月動’從而改變第一鏡筒30之複數鏡片32與該第一套筒 10之複數鏡片124及第二鏡筒60之複數鏡片62之間距離 ’實現變焦。於變焦後，會導致成像影像清晰度發生改 變’該數位相機控制器會將測距裝置所偵測之數據，傳 遞給第二步進馬達50，該第二步進馬達50再驅動第二鏡 筒6〇滑動到所需位置，從而實現對焦。該第一步進馬達 2〇及該第二步進馬達50體積小，驅動速度快，可較好完 成變焦及對焦功能。

&單坞號A0101 第10頁/共18頁 1003395453-0 13.59293 100年10月2’5日修正替換頁 [0022] 可以理解，該第一套筒10之止轉部144與該第二套筒40之 止轉部46可採用其他結構，如可作為一獨立結構與該第 一套筒10或第二套筒40相固定。 [0023] 可以理解，該第一套筒10及該第二套筒40可一體成型。 [0024] 可以理解，該複數鏡片142、32、62可分別包括至少一鏡 片。 [0025] 綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利 • 申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，本發 明之範圍並不以上述實施例為限，舉凡熟習本案技藝之 人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵 蓋於以下申請專利範圍内。 [0026] 【圖式簡單說明】 第一圖係本發明優選實施方式數位相機變焦及對焦結構 之剖面示意圖。 鲁 [0027] 【主要元件符號說明】 數位相機模組：100 [0028] 第一套筒：10 [0029] 容置部：12 [0030] 凸緣部：14 [0031] 通孔：122 [0032] 複數鏡片：124 [0033] 容置孔：142 094140602 表單編號A0101 第11頁/共18頁 1003395453-0 1359293 [0034] 止轉部：144 [0035] 第一步進馬達：20 [0036] 線圈：22 [0037] 磁石：24 [0038] 驅動轉環：26 [0039] 内螺紋：262 [0040] 第一鏡筒：30 [0041] 複數鏡片：32 [0042] 外螺紋：34 [0043] 第二套筒：40 [0044] 開孔：42 [0045] 容置孔：44 [0046] 止轉部：46 [0047] 第二步進馬達：50 [0048] 線圈：52 [0049] 磁石：54 [0050] 驅動轉環：56 [0051] 内螺紋：562 [0052] 第二鏡筒：60 094140602 表單编號A0101 第12頁/共18頁 100年10月25日核正替换頁 1003395453-0

13.59293 100年10月b日按正替換頁 [0053] 複數鏡片：62 [0054] 外螺紋：64 • [0055] 長槽：66 [0056] 影像感測元件：70 [0057] 基座：80 [0058] 容置腔：82 [0059] • 長槽：36 • 094140602 表單編號A0101 第13頁/共18頁 1003395453-0

Claims (1)

1. 七、申請專利範圍： 1 . 一種鏡頭變焦與對焦結構，其包括 25 a -g- 第一套筒； 第步進馬達，該第-步進馬達容置於該第一套筒内； ::-鏡筒’其内設有至少—鏡片，該第一步進馬達與該 鏡筒配α，並驅動該第一鏡筒相對該第一套筒轴線運 動； :第二套筒’該第二套筒與該第一套筒相對固定； H進馬達’該第二步進馬達容置於該第二套筒内； m其内設有至少_鏡片，該第二步進馬達與該 · 第-鏡筒配合並驅動該第二鏡筒相對該第二套筒轴線運動 0 如申*月專利範圍第1項所述之鏡頭變焦與對焦結構，其中 第套筒包括一容置部及一與其連接之凸緣部，該第一 步進馬達容置於該凸緣部内。 如申清專利範圍第2項所述之鏡頭變焦與對焦結構，其中 该第-套筒之容置部之中部開有—通孔，該通孔内設有i 少-鏡片。 · •如申4專利範圍第2項所述之鏡頭變焦與對焦結構，其中 该凸緣部開有_容置孔，鄰近容置部—端並於該容置孔之 底壁延伸有一止轉部，該第一步進馬達容置於該容置孔内 ，該第一鏡筒上開有二長槽，其轴向貫通該第一鏡筒，該 第套尚之止轉部與該第一鏡筒之長槽滑動配合。 .如申請專利範圍第4項所述之鏡頭變焦與對焦結構，其中 該第一步進馬達包括一線圈、一磁石及一驅動轉環，該磁 094140602 表單编號A0101 第14頁/共18頁 1003395453-0 100年.10月2与日修正替換頁 石與該驅動轉環相對固定，該驅動轉環之内周壁開有一内 螺紋’該第一鏡筒之外周壁開有外螺紋，該第一鏡筒之外 螺紋與該驅動轉環之内螺紋相螺紋配合β .如申請專利範圍第1項所述之鏡頭變焦與對焦結構，其中 該第二套筒一端開有一開孔，另一端開有一容置孔，該開 孔與s玄谷置孔同軸並相貫通，該第二步進馬達容置於該容 置孔内。 .如申請專利範圍第6項所述之鏡頭變焦與對焦結構，其中 鄰近容置部一端並於該容置孔之底壁延伸有二止轉部該 第二步進馬達容置於該容置孔内，該第二鏡筒上開有二長 槽，其軸向貫通該第二鏡筒，該第二套筒之止轉部與該第 二鏡筒之長槽滑動配合。 .如申请專利範圍第7項所述之鏡頭變焦與對焦結構，其中 該第二步進馬達包括-線圈、一磁石及—驅動轉環，該磁 石與該驅動轉環相對固定，該驅動轉環之内周壁開有一内 螺紋’該第二鏡筒之外周壁開有外螺紋，該第二鏡筒之外 螺紋與該驅動轉環之内螺紋相螺紋配合。 種數位相機模組，其包括： 一第一套筒； /<1心令第一套筒内； 一第一鏡筒，其内設有至少—鏡片，該第—步進馬達盘該 第一鏡筒配合’並驅動該第―鏡筒相對該[套筒運動； -第二套筒，該第二套筒與該第—套筒相對固定；， -第二步進馬達，該第二步進馬達容置於該第二套筒内. :第^筒，其内設有至少—鏡片，該第二步進馬達與該 第二制配合，並驅動該第二鏡筒相對該第 第15頁/共18頁 表單編號Α0101 ® ic ^ 同建動’ 1003395453-0 1359293 100年10月25日核正替^頁 一影像感測元件，該影像感測元件設於該第二鏡筒一側， 並位於被攝物光線可接收之位置。 10 .如申請專利範圍第9項所述之數位相機模組，其中該數位 相機模組進一步包括一基座，該基座上開有一容置腔，該 影像感測元件設於該容置腔内，該基座固定於該第二套筒 一側，並與該第一套筒相對設置。 11 .如申請專利範圍第9項所述之數位相機模組，其中該第一 套筒包括一容置部及一與其連接之凸緣部，該第一步進馬 達容置於該凸緣部内。 12 .如申請專利範圍第11項所述之數位相機模組，其中該第一 I 套筒之容置部之中部開有一通孔·，該通孔内設有至少一鏡 片。 13 .如申請專利範圍第11項所述之數位相機模組，其中該凸緣 部開有一容置孔，鄰近容置部一端並於該容置孔之底壁延 伸有二止轉部，該第一步進馬達容置於該容置孔内，該第 一鏡筒上開有二長槽，其軸向貫通第一鏡筒，該第一套筒 之止轉部與該第一鏡筒之長槽滑動配合。 I 14 .如申請專利範圍第13項所述之數位相機模組，其中該第一 步進馬達包括一線圈、一磁石及一驅動轉環，該磁石與該 驅動轉環相對固定，該驅動轉環之内周壁開有一内螺紋， 該第一鏡筒之外周壁開有外螺紋，該第一鏡筒之外螺紋與 該驅動轉環之内螺紋相螺紋配合。 15 .如申請專利範圍第8項所述之數位相機模組，其中該第二 套筒一端開有一開孔，另一端開有一容置孔，該開孔與該 容置孔同軸並相貫通，該第二步進馬達容置於該容置孔内 〇 094140602 表單編號A0101 第16頁/共18頁 1003395453-0 13.59293 100年.10月25日梭正替Θ頁 16 .如申請專利範圍第15項所述之數位相機模組，其中鄰近容 置部一端並於該容置孔之底壁上延伸有二止轉部，該第二 步進馬達容置於該容置孔内，該第二鏡筒上開有二長槽， 其軸向貫通該第二鏡筒，該第二套筒之止轉部與該第二鏡 筒之長槽滑動配合。 17 .如申請專利範圍第16項所述之數位相機模組，其中該第二

   步進馬達包括一線圈、一磁石及一驅動轉環，該磁石與該 驅動轉環相對固定，該驅動轉環之内周壁開有一内螺紋， 該第二鏡筒之外周壁開有外螺紋，該第二鏡筒之外螺紋與 該驅動轉環之内螺紋相螺紋配合。

   094140602 表單編號Α0101 第17頁/共18頁 1003395453-0