專利名稱：小型數(shù)字變焦照相機和具有這種照相機的便攜式電話的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及變焦照相機，尤其涉及能安裝在諸如便攜式電話的便攜式電子裝置中的小型數(shù)字變焦照相機模塊，以及具有這種照相機的電子裝置。
背景技術(shù)：
能夠攝影的數(shù)字照相機或變焦照相機模塊(在本發(fā)明中稱為變焦照相機或數(shù)字變焦照相機)能安裝在諸如便攜式電話或PDAs(個人數(shù)字助手)的小型便攜式裝置中。因為安裝在便攜裝置中的數(shù)字照相機具有非常小的尺寸來與便攜裝置相配，所以需要簡化數(shù)字照相機的結(jié)構(gòu)。因此，采用結(jié)構(gòu)相對簡單的短焦照相機。
使用這種短焦的照相機拍攝的圖像可用數(shù)字變焦放大。可是，如果使用數(shù)字變焦來放大圖像，圖像的分辨率降低，圖像質(zhì)量變差。
為了解決上述問題，已經(jīng)提出在便攜裝置中安裝小型數(shù)字變焦照相機的方案。例如，本受讓人在2002年5月24日的韓國專利申請No.2002-29031公開了一種裝入便攜式裝置中的小型數(shù)字變焦照相機。可是，因為便攜式裝置的結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，而且變焦鏡頭的末端突出到裝置外面，當(dāng)照相機鏡筒受到撞擊時，變焦鏡頭可能滑出裝置或凸輪銷可能被折斷。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述和其它問題，本發(fā)明提供一種用于便攜式裝置的新的小型數(shù)字變焦照相機。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，小型數(shù)字變焦照相機包括連接有圖像傳感器的基座件；包括至少兩組沿圓筒導(dǎo)向件縱向形成的線性導(dǎo)向槽的圓筒導(dǎo)向件；用于提供旋轉(zhuǎn)力的驅(qū)動電機；與圓筒導(dǎo)向件的外圓周連接的凸輪筒，包括至少兩組在其內(nèi)形成的凸輪槽，凸輪筒和圓筒導(dǎo)向件適合響應(yīng)于驅(qū)動電機的驅(qū)動力，相互之間相對旋轉(zhuǎn)；至少兩個鏡頭座，各自至少具有兩個徑向地朝外延伸的線性導(dǎo)向部分，分別插入圓筒導(dǎo)向件上相應(yīng)的線性導(dǎo)向槽中，用于引導(dǎo)鏡頭座，鏡頭座具有多個從線性導(dǎo)向部分徑向地朝外延伸的凸輪銷，分別插入凸輪筒上相應(yīng)的凸輪槽中，用于引導(dǎo)鏡頭座移動；和至少兩個鏡頭，分別固定在相應(yīng)的鏡頭座內(nèi)。
在基座件電機安裝部分形成廣角限制凸起部分和遠攝限制凸起部分，通過接觸凸輪筒凸起部分限制凸輪筒的旋轉(zhuǎn)。
驅(qū)動電機優(yōu)選DC電機。
施加到驅(qū)動電機上的電源電壓信號波形優(yōu)選具有施加電壓部分和不施加電壓部分的脈沖波形，適合時間限制施加電壓，用于在全遠攝變焦位置和全廣角變焦位置之間移動鏡頭。
至少兩組形成于圓筒導(dǎo)向件上的線性導(dǎo)向槽圍繞圓筒導(dǎo)向件以120°的間隔形成。
形成于凸輪筒中的凸輪槽包括第一到第三凸輪槽組，第一凸輪槽組的凸輪槽與第二凸輪槽組的凸輪槽方向相反，第三凸輪槽組的凸輪槽具有倒V字形。
當(dāng)凸輪筒分別處于遠攝和廣角變焦?fàn)顟B(tài)時，在各個凸輪槽的末端部分和相應(yīng)凸輪銷之間形成公差。
至少兩個鏡頭分別安裝在它們相應(yīng)的鏡頭固定座內(nèi)，鏡頭固定座分別安裝在它們相應(yīng)的鏡頭座內(nèi)。
至少兩個鏡頭罩分別粘接在它們相應(yīng)的鏡頭上，用于限制光路和保護鏡頭。
變焦照相機還包括與基座件連接的齒輪系，齒輪系包括與驅(qū)動電機旋轉(zhuǎn)軸連接的電機齒輪；至少一個減速齒輪，以降低驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速，和與至少一個減速齒輪嚙合的傳輸齒輪，用以旋轉(zhuǎn)凸輪筒。優(yōu)選齒輪系插入在基座件上表面形成的槽中。
紅外線屏蔽濾光片設(shè)置在基座模塊中的圖像傳感器前面。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，數(shù)字變焦照相機包括具有圖像傳感器在內(nèi)的基座模塊；設(shè)置在基座模塊中圖像傳感器前面的紅外線屏敝濾光片；插入在基座模塊上表面形成的槽中的齒輪系；設(shè)置在基座模塊上面并與圓筒導(dǎo)向件一體形成的鏡頭導(dǎo)向座，圓筒導(dǎo)向件具有至少兩組沿縱向形成的線性導(dǎo)向槽；安裝在鏡頭導(dǎo)向座上以旋轉(zhuǎn)齒輪系的驅(qū)動電機；旋轉(zhuǎn)地連接在圓筒導(dǎo)向件外面的凸輪筒，具有與齒輪系嚙合的凸輪筒齒輪部分，和至少兩組圍繞凸輪筒形成的凸輪槽；至少兩個鏡頭座，各自具有至少兩個徑向地朝外延伸的線性導(dǎo)向部分，分別插入圓筒導(dǎo)向件上相應(yīng)的線性導(dǎo)向槽中，用于引導(dǎo)鏡頭座，鏡頭座具有多個從線性導(dǎo)向部分徑向地朝外延伸的凸輪銷，分別插入凸輪筒上相應(yīng)的凸輪槽中，用于移動鏡頭座；和至少兩個鏡頭分別固定在它們相應(yīng)的鏡頭座中。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，數(shù)字變焦照相機包括連接有圖像傳感器的基座模塊；安裝在基座模塊上的齒輪系；用于控制驅(qū)動電機的驅(qū)動IC(集成電路)；設(shè)置在基座模塊上的鏡頭導(dǎo)向座，并有圓筒導(dǎo)向件設(shè)置在鏡頭導(dǎo)向座上，圓筒導(dǎo)向件包括沿縱向形成的線性導(dǎo)向槽；安裝在鏡頭導(dǎo)向座以旋轉(zhuǎn)齒輪系的驅(qū)動電機；旋轉(zhuǎn)地連接在圓筒導(dǎo)向件外面的凸輪筒，具有與齒輪系嚙合的凸輪筒齒輪部分和至少兩組繞凸輪筒形成的凸輪槽；至少兩個鏡頭座，各自具有至少兩個徑向地朝外延伸的線性導(dǎo)向部分，分別插入圓筒導(dǎo)向件上相應(yīng)的線性導(dǎo)向槽中，用于引導(dǎo)鏡頭座，每個鏡頭座具有多個從線性導(dǎo)向部分徑向地朝外延伸的凸輪銷，分別插入凸輪筒上相應(yīng)的凸輪槽中，用于移動鏡頭座；和至少兩個鏡頭分別固定在它們相應(yīng)的鏡頭座上。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，含有小型數(shù)字變焦照相機的便攜式電話或便攜式電子裝置，其中，變焦照相機包括連接有圖像傳感器的基座件；包括至少兩組沿圓筒導(dǎo)向件縱向形成的線性導(dǎo)向槽的圓筒導(dǎo)向件；用于提供旋轉(zhuǎn)力的驅(qū)動電機；與圓筒導(dǎo)向件的外圓周連接的凸輪筒，包括至少兩組在其內(nèi)形成的凸輪槽，凸輪筒和圓筒導(dǎo)向件適合響應(yīng)于驅(qū)動電機的驅(qū)動力，相互之間相對旋轉(zhuǎn)；至少兩個鏡頭座，各自至少具有兩個徑向地朝外延伸的線性導(dǎo)向部分，分別插入圓筒導(dǎo)向件上相應(yīng)的線性導(dǎo)向槽中，用于引導(dǎo)鏡頭座，因此，鏡頭座具有多個從線性導(dǎo)向部分徑向地朝外延伸的凸輪銷，分別插入凸輪筒上相應(yīng)的凸輪槽中，用于引導(dǎo)鏡頭座的移動；和至少兩個鏡頭分別固定在相應(yīng)的鏡頭座內(nèi)。
對附圖的簡要說明通過參考附圖對優(yōu)選實施例的詳細描述，本發(fā)明上述和其它特征以及優(yōu)點會更加清楚。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的具有小型數(shù)字變焦照相機的便攜式電話透視圖；圖2是從圖1中的便攜式電話分離出的數(shù)字變焦照相機透視圖；圖3是圖2所示的數(shù)字變焦照相機平面圖；圖4和圖5是在不同變焦?fàn)顟B(tài)、沿圖3中剖面線A-A的剖面圖；
圖6-19是圖2所示的數(shù)字變焦照相機根據(jù)本發(fā)明的各個裝配步驟的透視圖、平面圖或剖面圖；圖20是本發(fā)明裝入鏡頭的鏡頭座分解透視圖；圖21是圖20所示的鏡頭座在拆開狀態(tài)的前視圖；圖22是沿圖21中剖面線D-D的剖面圖；圖23和24是本發(fā)明凸輪筒在展開狀態(tài)的圖示，其中，凸輪筒出于圖解的目的被展開；圖25-27是相應(yīng)于各個變焦?fàn)顟B(tài)第一到第三鏡頭的相對位置截面圖；圖28是本發(fā)明數(shù)字變焦照相機的驅(qū)動電機控制方法流程圖；圖29是施加在本發(fā)明的數(shù)字變焦照相機驅(qū)動電機的電信號波形圖；圖30示出本發(fā)明的小型數(shù)字變焦照相機安裝在便攜式電話狀態(tài)的框圖。
對本發(fā)明的詳細說明參考圖1，便攜式電話通常由主體1和相對主體1通過樞軸3旋轉(zhuǎn)地安裝的折疊器2組成。在主體1中設(shè)置了多個希臘數(shù)字輸入按鈕4。在主體1合適的位置設(shè)置麥克風(fēng)，在折疊器2的上側(cè)設(shè)置揚聲器6。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的數(shù)字變焦照相機或變焦照相機模塊8安裝在鄰接折疊器2的樞軸3的一側(cè)。控制數(shù)字變焦照相機變焦操作的“遠攝”按鈕9和“廣角”按鈕10設(shè)置在主體1上。激活攝影操作的釋放按鈕11設(shè)置在主體1上。
圖2示出從諸如圖1中所示的便攜式電話的便攜式電子設(shè)備分離的數(shù)字變焦照相機8。參考圖2，數(shù)字變焦照相機8是模塊形式。多個鏡頭(前面一個用附圖標記21表示)、驅(qū)動電機(未示出)、和驅(qū)動電路(未示出)設(shè)置在位于蓋模塊25和基座件模塊26之間的空間中，由此形成完整的模塊。連接柔性印刷電路板(PCB)27從模塊中伸出，以將模塊化的數(shù)字變焦照相機電連接到諸如便攜式電話的便攜式裝置中。連接器28安裝在連接柔性PCB27的一側(cè)，并連接到設(shè)置在便攜裝置中的另一連接器(未示出)上。
圖3是圖2所示數(shù)字變焦照相機的平面圖。圖4和5是沿圖3中剖面線A-A的剖面圖。
參考圖4和圖5，至少兩個鏡頭(例如，三個)設(shè)置在數(shù)字變焦照相機8的蓋模塊25上。在本發(fā)明優(yōu)選實施例中，第一鏡頭21、第二鏡頭22、和第三鏡頭23可移動地沿光軸設(shè)置，以便相對彼此調(diào)整它們之間的間隔。透過第一到第三鏡頭21、22和23的入射光通過紅外線屏敝濾光片31被過濾。在入射到公知的圖像傳感器32上之后，過濾后的光被轉(zhuǎn)換成電信號。圖像傳感器32諸如CCD傳感器或CMOS傳感器固定在傳感器PCB 33上。在圖4中，第一鏡頭21放置在遠離第二鏡頭22、朝向蓋模塊25的前側(cè)處，此時處于廣角狀態(tài)。圖5中，第一鏡頭21鄰近第二鏡頭22定位，因此，放置在遠離蓋模塊25的前側(cè)處，此時處于遠攝狀態(tài)。
圖4中，在蓋模塊25的內(nèi)表面形成凸輪筒凸起止擋臺階25a。當(dāng)凸輪筒161旋轉(zhuǎn)并前進時，凸輪筒凸起止擋臺階25a阻止凸輪筒161突出到外面。凸輪筒凸起止擋臺階25a的形狀通常與凸輪筒161末稍部分的圓形邊緣相對應(yīng)。
圖6-19是上述數(shù)字變焦照相機根據(jù)本發(fā)明的各個裝配步驟的透視圖、平面圖或剖面圖。下面參考圖6-19描述本發(fā)明數(shù)字變焦照相機的整個結(jié)構(gòu)。
參考圖6，在基座模塊61的一側(cè)形成齒輪系安裝部分62。齒輪系安裝部分是在基座模塊61的表面上形成的具有預(yù)定形狀的槽，因此多個齒輪能安裝在內(nèi)。通過在基座模塊61中形成齒輪系安裝部分62，能夠限制照相機模塊的整個厚度。連接柔性PCB27與設(shè)置在基座模塊61底面的傳感器PCB 33的一側(cè)連接(圖4和圖8)。連接器柔性PCB 63與傳感器PCB的另一側(cè)連接。連接器柔性PCB63依次與設(shè)置在基座模塊61上的電機驅(qū)動IC 142的印刷電路板(PCB)143(圖14)連接。即，電機驅(qū)動IC 142的驅(qū)動能經(jīng)由連接柔性PCB 27、在基座模塊61底面的傳感器PCB 32和連接器柔性PCB 63控制。
圖7是圖6所示的基座模塊61的平面圖。圖8是沿圖7的剖面線B-B的剖面圖。
參考圖8，紅外線屏敝濾光片31設(shè)置于在基座模塊61一側(cè)上形成的槽中，傳感器PCB 33設(shè)置在基座模塊61的底面。因為紅外線屏蔽濾光片31緊湊地設(shè)置在基座模塊內(nèi)，整個照相機模塊的厚度能被限制。因為圖像傳感器32安裝在傳感器PCB 33上，透過紅外線屏敝濾光片31的光能入射到圖像傳感器32上。基座模塊61的底面蓋有壓蓋88。
圖9示出多個齒輪被安裝于圖6中在基座模塊61的一側(cè)形成的齒輪系安裝部分62中。如圖10所示，齒輪系包括第一減速齒輪101、第二減速齒輪102、第三減速齒輪103、第四減速齒輪104、第五減速齒輪105和傳輸齒輪106。附圖標記100表示插入圖14所示的驅(qū)動電機141的驅(qū)動旋轉(zhuǎn)軸端部的電機齒輪。由電機齒輪100傳輸?shù)男D(zhuǎn)驅(qū)動力經(jīng)過第一減速齒輪101到第五減速齒輪105傳輸，最后旋轉(zhuǎn)傳輸齒輪106。傳輸齒輪106與凸輪筒161(圖16)上的凸輪筒齒輪部分175(圖17)嚙合，以旋轉(zhuǎn)凸輪筒161。從圖11中可以看出，部分第五齒輪105設(shè)置在模塊61的上平面之上并與傳輸齒輪106嚙合。還有，因為傳輸齒輪106設(shè)置在基座模塊61上平面之上的位置，所以它能與凸輪筒齒輪部分175嚙合。
圖12示出位于圖9所示的基座模塊61上的鏡頭導(dǎo)向座121。圓筒導(dǎo)向件122與鏡頭導(dǎo)向座121形成一體。而且驅(qū)動電機安裝部分129位于鏡頭導(dǎo)向座121的一側(cè)。
設(shè)置在鏡頭導(dǎo)向座121上的圓筒導(dǎo)向件122圓周面上形成至少兩組線性導(dǎo)向槽。圖12所示的實施例中，形成第一線性導(dǎo)向槽131、第二線性導(dǎo)向槽132和第三線性導(dǎo)向槽133。第一、第二和第三線性導(dǎo)向槽131、132和133在圓柱導(dǎo)向件圓周面上122沿縱向(光軸)形成，以引導(dǎo)第一、第二和第三鏡頭21、22和23。從附圖中可以看出，第一線性導(dǎo)向槽131從圓柱導(dǎo)向件122中部延伸到上部，第二線性導(dǎo)向槽132從中部延伸到上部，第三線性導(dǎo)向槽133從中部延伸到下部。圖22中第一、第二和第三鏡頭座201、202和203分別安裝第一、第二和第三鏡頭21、22和23。在第一、第二和第三鏡頭座201、202和203外面分別形成第一、第二和第三導(dǎo)向部分211、212和213。第一、第二和第三導(dǎo)向部分211、212和213分別插入第一到第三線性導(dǎo)向槽131、132和133中。因此，第一、第二和第三鏡頭21、22和23可沿圓柱導(dǎo)向件122前進或后退，以便調(diào)整鏡頭之間的間隔。在圓柱導(dǎo)向件122中，第一到第三線性導(dǎo)向槽131、132和133各自形成為一組，每組有三條槽，因此，總共設(shè)有9條槽。
鏡頭導(dǎo)向座121用螺釘127固定在基座模塊61上(圖9)，驅(qū)動電機141(圖14)安裝在鏡頭導(dǎo)向座121的電機安裝部分129上。驅(qū)動電機141的旋轉(zhuǎn)軸伸出在電機安裝部分129上形成的孔，與圖10所示的電機齒輪100連接。
廣角限制凸起部分125在電機安裝部分129的一側(cè)形成，其作為制動器以阻檔如圖17所示形成于凸輪筒161外圓周的凸輪筒齒輪部分175。即，當(dāng)凸輪筒齒輪部分175的側(cè)面175a與廣角限制突起部分125接觸時，阻止凸輪筒161沿一個方向(圖中為反時針方向)旋轉(zhuǎn)。如圖13和17所示，遠攝限制突起部分126在鏡頭導(dǎo)向座121的側(cè)邊形成。當(dāng)遠攝限制突起部分126與圖17所示的凸輪筒齒輪部分175中的另一側(cè)面接觸時，阻止凸輪筒161沿另一個方向(圖中為順時針方向)旋轉(zhuǎn)。
參考圖14和15，驅(qū)動電機141安裝在電機安裝部分129中，PCB 143和電機驅(qū)動IC 142安裝在鏡頭導(dǎo)向座121上。電機驅(qū)動IC 142安裝在PCB 143上并與連接器柔性PCB 63連接，如圖6所示。在傳統(tǒng)技術(shù)中，電機驅(qū)動IC不是安裝到照相機模塊的PCB上，而是安裝到諸如便攜式電話的便攜式裝置上。在這種情況下，照相機不可能模塊化，并且電流達不到有效使用。在本發(fā)明中，當(dāng)電機驅(qū)動IC 142安裝到照相機模塊中，便攜式裝置中的剩余空間便能有效地利用，并且電流能有效地使用。
步進電機或DC電機能用作驅(qū)動電機141。優(yōu)選使用可獲得更大驅(qū)動力、價格便宜的DC電機。如果使用步進電機，因為能計算相應(yīng)于驅(qū)動脈沖的轉(zhuǎn)動數(shù)或轉(zhuǎn)動量，所以能精確確定廣角模式與遠攝模式之間的變焦位置?？墒?，步進電機具有驅(qū)動力不強的缺點。利用DC電機，變焦鏡頭的位置能用諸如光傳感器的探測器來識別。
圖16和17示出凸輪筒161位于鏡頭導(dǎo)向座圓筒件122的外側(cè)。凸輪筒161是圓筒形并旋轉(zhuǎn)地與鏡頭導(dǎo)向座121連接。凸輪筒齒輪部分175設(shè)置在凸輪筒161外圓周的預(yù)定位置。即，從圖17中可以看出，設(shè)置在凸輪筒161外圓周面上的凸輪筒齒輪部分175與參照圖10描述的傳輸齒輪106嚙合。因此，當(dāng)傳輸齒輪106通過驅(qū)動電機141旋轉(zhuǎn)時，凸輪筒161相應(yīng)地旋轉(zhuǎn)。
在凸輪筒161上至少能形成兩組(套)凸輪槽。在附圖所示的實施方案中，凸輪筒161上形成三套凸輪槽，即第一凸輪槽181、第二凸輪槽182和第三凸輪槽183。如圖20所示，在至少兩個(例如，三個)鏡頭座上設(shè)置的至少兩套(例如，三套)凸輪銷分別插入相應(yīng)的凸輪槽181，182和183中。在附圖所示的示例中，設(shè)置在各個鏡頭座201、202和203中的第一到第三凸輪銷216、217和218分別插入相應(yīng)的凸輪槽181、182和183中。因為第一到第三凸輪槽181、182和183通常相對水平面傾斜形成，當(dāng)凸輪筒161旋轉(zhuǎn)時，凸輪槽181、182和183驅(qū)動鏡頭座201、202和203上的凸輪銷216、217和218。相應(yīng)地，通過圓筒導(dǎo)向件122中的第一到第三線性導(dǎo)向槽131、132和133導(dǎo)向，第一到第三鏡頭座201、202和203線性移動。即，通過圓筒導(dǎo)向件122上的線性導(dǎo)向槽131、132和133的線性導(dǎo)向操作與凸輪筒161上的凸輪槽181、182和183的驅(qū)動操作的聯(lián)合，鏡頭座201、202和203可線性地移動。
圖18和19示出第一到第三鏡頭與圓筒導(dǎo)向件122和凸輪筒161連接的狀態(tài)。參照圖18和19，第一鏡頭21與圓筒導(dǎo)向件122連接，沒有在圖中顯示的第二和第三鏡頭22和23也與圓筒導(dǎo)向件122連接，鏡頭21、22和23裝在相應(yīng)的鏡頭座201、202和203上。凸輪銷216、217和218分別插入在凸輪筒161中形成的相應(yīng)凸輪槽181、182和183中。
圖20-22示出鏡頭21、22和23與相應(yīng)鏡頭座201、202和203連接。參照圖20，各個鏡頭安裝到相應(yīng)鏡頭固定座內(nèi)，鏡頭固定座依次定位在相應(yīng)的鏡頭座內(nèi)。各個鏡頭座上至少形成兩個線性導(dǎo)向部分。在圖中所示的優(yōu)選實施方案中，第一鏡頭21安裝在鏡頭固定座221中，鏡頭固定座221裝入第一鏡頭座201內(nèi)。三個第一線性導(dǎo)向部分211圍繞第一鏡頭座201的外圓周間隔120°形成。各個第一線性導(dǎo)向部分211從第一鏡頭座201稍向外突出，并具有一對彼此平行的平面?zhèn)让?，從第一鏡頭座201沿半徑方向延伸。第一線性導(dǎo)向部分211插入圖12所示的圓筒導(dǎo)向件122的第一線性導(dǎo)向槽131中，并由此被導(dǎo)向。即，第一鏡頭座201的第一線性導(dǎo)向部分211由圓筒導(dǎo)向件122中的第一線性導(dǎo)向槽131線性地導(dǎo)向。
在各個第一線性導(dǎo)向部分211的后端面形成插入孔，第一凸輪銷216插入到插入孔中并固定在內(nèi)。各個第一凸輪銷216插入形成于凸輪筒161中的相應(yīng)第一凸輪槽181(圖16)并受其限制。
同樣，第二線性導(dǎo)向部分212和第三線性導(dǎo)向部分213分別圍繞第二鏡頭座202和第三鏡頭座203的外圓周間隔120°形成。第二和第三線性導(dǎo)向部分212和213從各自的鏡頭座向外突出，并具有一對彼此平行的平面?zhèn)让?，從鏡頭座沿半徑方向延伸。第二線性導(dǎo)向部分212和第三線性導(dǎo)向部分213分別插入與它們相應(yīng)的第二和第三線性導(dǎo)向槽132和133中，如圖12所示。
各個第二線性導(dǎo)向部分212具有在其端面形成的插入孔，與它相應(yīng)的第二凸輪銷217插入到插入孔中并固定在內(nèi)。第二凸輪銷217的末端部分插入圖16描述的第二凸輪槽182，并受其限制。
在圖21中第二鏡頭座202和第三鏡頭座203彼此緊貼著定位，但它們又能彼此分開。
圖22是沿圖21中剖面線D-D的剖面圖。如圖22所示，第一鏡頭21固定在鏡頭固定座221的內(nèi)圓周面內(nèi)，鏡頭固定座221擰入第一鏡頭座201的內(nèi)部空間。第一鏡頭罩226粘在第一鏡頭21的前面，既用于限制光路又用于保護第一鏡頭21。
第二鏡頭22安裝在第二鏡頭座202的內(nèi)圓周面內(nèi)。第二鏡頭罩227粘在第二鏡頭22的前面，既用于限制光路又用于保護第二鏡頭22。
第三鏡頭23固定在鏡頭固定座223的內(nèi)圓周面內(nèi)，鏡頭固定座223擰入第一鏡頭座203的內(nèi)部空間。第三鏡頭罩228粘在第三鏡頭23的前面，既用于限制光路又用于保護第三鏡頭23。
圖23和24是圖16中凸輪筒表面的示圖，該表面被平面展開僅僅是出于解釋的目的。圖23表示凸輪筒處于廣角變焦?fàn)顟B(tài)，而圖24表示凸輪筒處于遠攝變焦?fàn)顟B(tài)。
參照圖23和24，第一到第三凸輪槽181、182和183形成于凸輪筒161內(nèi)。第一凸輪槽181和第二凸輪槽182彼此沿相反的方向傾斜。即，第一凸輪槽181傾斜成左端比右端高，而第二凸輪槽182傾斜成右端比左端高。第三凸輪槽183通常為倒V字形。
第一到第三凸輪銷216、217和218分別插入第一到第三凸輪槽181、182和183中。在廣角變焦?fàn)顟B(tài)(圖23)，各個凸輪銷216、217和218分別靠近各個凸輪槽181、182和83的左端部。這里，形成于凸輪筒161外圓周面下部的凸輪筒齒輪部分175的側(cè)面175a與廣角限制突起部分125接觸，所以，阻止凸輪筒161再往前旋轉(zhuǎn)。
相反，在遠攝變焦?fàn)顟B(tài)(圖24)，各個凸輪銷216、217和218分別靠近各個凸輪齒部分181、182和183的右端部。這里，形成于凸輪筒161外圓周面下部的凸輪筒齒輪部分175的側(cè)面175b與遠攝限制突起部分126接觸，所以，阻止凸輪筒161再往前旋轉(zhuǎn)。
實際上，當(dāng)凸輪筒齒輪部分175的側(cè)面175a或175b分別與廣角限制突起部分125或遠攝限制突起部分126接觸時，即，處于全廣角或全遠攝變焦?fàn)顟B(tài)時，分別在各個凸輪銷216、217和218與凸輪槽181、182和183的最左端之間存在公差“W”。由于形成的凸輪槽181、182和183具有這樣的公差，從而防止凸輪銷216、217和218撞擊和脫離插入孔。
圖25-27表示第一到第三鏡頭對應(yīng)于變焦?fàn)顟B(tài)的相對位置和根據(jù)鏡頭位置的光路。
參照圖25，第一、第二和第三鏡頭21、22和23沿軸線排列，透過鏡頭的光經(jīng)過紅外線屏敝濾光片31入射到圖像傳感器32。
圖25表示廣角變焦?fàn)顟B(tài)，其中，第一鏡頭21放置在第一鏡頭21的線性移動范圍內(nèi)離傳感器32最遠的位置，而第二和第三鏡頭22和23放置在第二和第三鏡頭22和23的線性移動范圍內(nèi)最靠近圖像傳感器32的位置。
圖27表示遠攝變焦?fàn)顟B(tài)，其中，第一鏡頭21放置在第一鏡頭21的線性移動限制內(nèi)最靠近圖像傳感器32的位置，而第二鏡頭22放置在第二和第三鏡頭22和23的線性移動范圍內(nèi)離圖像傳感器32最遠的位置。第三鏡頭23放置的位置在比圖25所示的位置離傳感器32更遠。
圖26表示廣角變焦?fàn)顟B(tài)和遠攝變焦?fàn)顟B(tài)之間的中間狀態(tài)，其中，第一鏡頭21和第二鏡頭22放置在它們的線性移動范圍的中間位置。相反，第三鏡頭23放置在其線性移動范圍內(nèi)離傳感器32最遠的位置。
圖28是用于解釋驅(qū)動電機141旋轉(zhuǎn)控制方法的流程圖。優(yōu)選使用DC電機作為驅(qū)動電機，因此需要控制DC電機旋轉(zhuǎn)的部件。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，即使當(dāng)使用者未必長時間按壓圖1中的遠攝按鈕9和圖1中的廣角按鈕10，通過將DC電機的旋轉(zhuǎn)量或旋轉(zhuǎn)時間限制在預(yù)定的范圍內(nèi)，能夠防止DC電機超載。用變焦鏡頭從全遠攝狀態(tài)移動到全廣角狀態(tài)的時間可設(shè)置旋轉(zhuǎn)時間限制，反之亦然。
參照流程圖28，變焦操作通過按壓遠攝按鈕9或廣角按鈕10開始(步驟281)，判斷是從遠攝按鈕還是從廣角按鈕(步驟282和283)產(chǎn)生輸入信號。如果是從廣角按鈕產(chǎn)生輸入信號，驅(qū)動電機順時針旋轉(zhuǎn)(步驟284)。接下來，判斷驅(qū)動電機的旋轉(zhuǎn)時間是否超過時間限制(步驟285)。如果驅(qū)動電機的旋轉(zhuǎn)時間超過時間限制，運算結(jié)束(步驟288)。否則，通過反饋驅(qū)動電機繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。如果是從遠攝按鈕產(chǎn)生輸入信號(步驟283)，驅(qū)動電機反時針旋轉(zhuǎn)(步驟286)。接下來，判斷驅(qū)動電機的旋轉(zhuǎn)時間是否超過時間限制(步驟287)。如果驅(qū)動電機的旋轉(zhuǎn)時間超過時間限制，驅(qū)動電機停止旋轉(zhuǎn)(步驟288)。否則，通過反饋驅(qū)動電機繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。
圖29表示施加在本發(fā)明的驅(qū)動電機141上的電壓信號波形圖。以脈沖波形的形式施加電壓，因此，重復(fù)交替出現(xiàn)施加電壓的部分291和不施加電壓的部分292。通過施加這種交替脈沖波形的電壓來驅(qū)動DC電機，當(dāng)要求停止時，阻止驅(qū)動電機加速，且響應(yīng)速度快。
圖30表示本發(fā)明的小型變焦照相機安裝在便攜式電話中的框圖。參照圖30，便攜式電話包括通訊模塊306和小型變焦照相機模塊350。通過天線309接收的數(shù)字信號通過通訊模塊306和CPU 304傳輸?shù)綋P聲器308。由擴音器320接收到的聲音信號通過CPU 304和通訊模塊306傳輸?shù)教炀€309。CPU 304使用存儲在存儲器305中的數(shù)據(jù)進行預(yù)定操作。LCD或顯示部分307顯示對應(yīng)于來自CPU 304的命令的已處理數(shù)據(jù)。
通過遠攝按鈕301(圖1中的9)和廣角按鈕(圖1中的10)輸入的變焦照相機操作信號通過CPU 304傳輸?shù)秸障鄼C350的驅(qū)動IC 310。當(dāng)驅(qū)動電機311(圖14中的141)通過驅(qū)動IC 310驅(qū)動旋轉(zhuǎn)時，鏡頭組312的變焦?fàn)顟B(tài)被改變。通過鏡頭組312輸入的光聚焦在圖像傳感器313上并傳輸?shù)紺PU 304。當(dāng)用戶按壓釋放按鈕302時，形成于圖像傳感器313中的圖像能存儲到存儲器305中作為數(shù)字圖像。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的小型變焦照相機具有簡化的結(jié)構(gòu)，以至于出現(xiàn)故障和誤操作的可能性減少。而且，當(dāng)有外部撞擊時，損傷的可能性非常低，特別是，能防止上述的鏡頭滑出便攜裝置或凸輪銷被折斷的問題。此外，將小型變焦照相機組合到小型便攜式裝置中，照相機性能和攝影效果能有效地與便攜式裝置組合。本發(fā)明的照相機主要結(jié)合便攜式電話來描述，但發(fā)明不局限于此。任何適合的電裝置可以包含本發(fā)明的特征。
參照優(yōu)選實施方案已經(jīng)具體表示和描述了本發(fā)明，應(yīng)該理解本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在不脫離由附加權(quán)利要求限定的發(fā)明的精神和范圍內(nèi)就形式和細節(jié)作出各種變化。
權(quán)利要求
1.一種用于電子裝置的變焦照相機，其包括具有連接到傳感器PCB的圖像傳感器的基座件；包括至少兩組沿圓筒導(dǎo)向件縱向形成的線性導(dǎo)向槽的圓筒導(dǎo)向件；用于提供旋轉(zhuǎn)力的驅(qū)動電機；與圓筒導(dǎo)向件外圓周連接的凸輪筒，其包括至少兩組在其內(nèi)形成的凸輪槽，凸輪筒和圓筒導(dǎo)向件適合根據(jù)驅(qū)動電機的驅(qū)動力，相互之間相對旋轉(zhuǎn)；至少兩個鏡頭座，各自至少具有兩個徑向地朝外延伸的線性導(dǎo)向部分，分別插入圓筒導(dǎo)向件上相應(yīng)的線性導(dǎo)向槽中，用于引導(dǎo)鏡頭座，具有多個從線性導(dǎo)向部分徑向地朝外延伸的凸輪銷的鏡頭座，分別插入凸輪筒上相應(yīng)的凸輪槽中，用于引導(dǎo)鏡頭座的移動；至少兩個鏡頭，分別固定在相應(yīng)的鏡頭座內(nèi)；用于將所述變焦照相機連接到所述電子裝置的連接器。
2.如權(quán)利要求1所述的變焦照相機，其中，驅(qū)動電機是DC電機。
3.如權(quán)利要求1所述的變焦照相機，其中，施加到驅(qū)動電機上電源電壓信號波形是具有施加電壓部分和不施加電壓部分的脈沖波形，在時間限制之內(nèi)施加電壓，用于在全遠攝變焦位置和全廣角變焦位置之間移動鏡頭。
4.如權(quán)利要求1所述的變焦照相機，其中，圍繞圓筒導(dǎo)向件以120°的間隔形成的至少兩組圓筒導(dǎo)向件的線性導(dǎo)向槽。
5.如權(quán)利要求1所述的變焦照相機，其中，凸輪筒具有三組凸輪槽，其中的兩組凸輪槽彼此沿相反方向傾斜，另一組凸輪槽通常具有倒V字形。
6.如權(quán)利要求1所述的變焦照相機，其中，當(dāng)凸輪筒處于遠攝變焦?fàn)顟B(tài)時，在各個凸輪槽的第一端部和相應(yīng)凸輪銷之間形成公差，當(dāng)凸輪筒處于廣角變焦位置時，在各個凸輪槽的第二端部和相應(yīng)凸輪銷之間形成公差。
7.如權(quán)利要求1所述的變焦照相機，其中，至少兩個鏡頭罩分別粘接在它們相應(yīng)的鏡頭上，用于限制光路和保護鏡頭。
8.如權(quán)利要求1所述的變焦照相機，還包括與基座件連接的齒輪系，其中，齒輪系包括與驅(qū)動電機旋轉(zhuǎn)軸連接的電機齒輪；至少一個減速齒輪，以降低驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速，和與至少一個減速齒輪嚙合的傳輸齒輪，用以旋轉(zhuǎn)凸輪筒。
9.如權(quán)利要求8所述的變焦照相機，其中，齒輪系插入在基座件上表面形成的槽中。
10.如權(quán)利要求1所述的變焦照相機，其中，濾光片放置在基座件的背面。
11.如權(quán)利要求1所述的變焦照相機，其中，基座件包括基座模塊和鏡頭導(dǎo)向座。
12.如權(quán)利要求11所述的變焦照相機，還包括與基座模塊連接用于旋轉(zhuǎn)凸輪筒的齒輪系。
13.如權(quán)利要求12所述的變焦照相機，其中，鏡頭導(dǎo)向座設(shè)置在基座模塊上面，圓筒導(dǎo)向件與鏡頭導(dǎo)向座連接。
14.如權(quán)利要求1所述的變焦照相機，其中，圓筒導(dǎo)向件是固定的，凸輪筒相對圓筒導(dǎo)向件旋轉(zhuǎn)。
15.如權(quán)利要求1所述的變焦照相機，還包括用于驅(qū)動電機的電機驅(qū)動IC。
16.如權(quán)利要求1所述的變焦照相機，其中，基座件包括電機安裝部分，驅(qū)動電機安裝在電機安裝部分。
17.如權(quán)利要求16所述的變焦照相機，其中，至少一個用于限制凸輪筒超出預(yù)定位置旋轉(zhuǎn)的凸起，。
18.如權(quán)利要求1所述的變焦照相機，還包括用于連接變焦照相機和電子裝置的連接器。
19.一種含有變焦照相機的便攜式電話，變焦照相機包括具有連接到傳感器PCB的圖像傳感器的基座件；包括至少兩組沿圓筒導(dǎo)向件縱向形成的線性導(dǎo)向槽的圓筒導(dǎo)向件；用于提供旋轉(zhuǎn)力的驅(qū)動電機；與圓筒導(dǎo)向件外圓周連接的凸輪筒，包括至少兩組在其內(nèi)形成的凸輪槽，凸輪筒和圓筒導(dǎo)向件適合響應(yīng)于驅(qū)動電機的驅(qū)動力，相互之間相對旋轉(zhuǎn)；至少兩個鏡頭座，各自至少具有兩個徑向地朝外延伸的線性導(dǎo)向部分，分別插入圓筒導(dǎo)向件上相應(yīng)的線性導(dǎo)向槽中，用于引導(dǎo)鏡頭座，具有多個從線性導(dǎo)向部分徑向地朝外延伸的凸輪銷的鏡頭座，分別插入凸輪筒上相應(yīng)的凸輪槽中，用于引導(dǎo)鏡頭座的移動；至少兩個鏡頭，分別固定在相應(yīng)的鏡頭座內(nèi)；用于將所述變焦照相機連接到所述電子裝置的連接器。
20.一種含有變焦照相機的便攜式數(shù)字裝置，變焦照相機包括具有連接到傳感器PCB的圖像傳感器的基座件；包括至少兩組沿圓筒導(dǎo)向件縱向形成的線性導(dǎo)向槽的圓筒導(dǎo)向件；用于提供旋轉(zhuǎn)力的驅(qū)動電機；與圓筒導(dǎo)向件外圓周連接的凸輪筒，包括至少兩組在其內(nèi)形成的凸輪槽，凸輪筒和圓筒導(dǎo)向件適合響應(yīng)于驅(qū)動電機的驅(qū)動力，相互之間相對旋轉(zhuǎn)至少兩個鏡頭座，各自至少具有兩個徑向地朝外延伸的線性導(dǎo)向部分，分別插入圓筒導(dǎo)向件上相應(yīng)的線性導(dǎo)向槽中，用于引導(dǎo)鏡頭座，具有多個從線性導(dǎo)向部分徑向地朝外延伸的凸輪銷的鏡頭座，分別插入凸輪筒上相應(yīng)的凸輪槽中，用于引導(dǎo)鏡頭座的移動；至少兩個鏡頭，分別固定在相應(yīng)的鏡頭座內(nèi)；用于將所述變焦照相機連接到所述電子裝置的連接器。
21.一種數(shù)字變焦照相機，包括具有連接到傳感器PC的圖像傳感器的基座模塊；設(shè)置在基座模塊中的圖像傳感器前面的紅外線屏敝濾光片；插入在基座模塊上表面形成的槽中的齒輪系；設(shè)置在基座模塊上面并與圓筒導(dǎo)向件一體形成的鏡頭導(dǎo)向座，圓筒導(dǎo)向件具有至少兩組沿縱向形成的線性導(dǎo)向槽；安裝在鏡頭導(dǎo)向座上以旋轉(zhuǎn)齒輪系的驅(qū)動齒輪；旋轉(zhuǎn)地連接在圓筒導(dǎo)向件外面的凸輪筒，具有與齒輪系嚙合的凸輪筒齒輪部分和圍繞凸輪筒形成的至少兩組凸輪槽；至少兩個鏡頭座，各自具有至少兩個徑向地朝外延伸的線性導(dǎo)向部分，分別插入圓筒導(dǎo)向件上相應(yīng)的線性導(dǎo)向槽中，用于引導(dǎo)鏡頭座，鏡頭座具有多個從線性導(dǎo)向部分徑向地朝外延伸的凸輪銷，分別插入凸輪筒上相應(yīng)的凸輪槽中，用于移動鏡頭座；和至少兩個鏡頭，分別固定在它們相應(yīng)的鏡頭座中。
22.一種數(shù)字變焦照相機，其包括具有連接到傳感器PCB的圖像傳感器的基座模塊；安裝在基座模塊上的齒輪系；用于控制驅(qū)動電機的驅(qū)動IC；設(shè)置在基座模塊上的鏡頭導(dǎo)向座，并有圓筒導(dǎo)向件設(shè)置在鏡頭導(dǎo)向座上，圓筒導(dǎo)向件包括沿其縱向形成的線性導(dǎo)向槽；安裝在鏡頭導(dǎo)向座上以旋轉(zhuǎn)齒輪系的驅(qū)動電機；旋轉(zhuǎn)地連接在圓筒導(dǎo)向件外面的凸輪筒，具有與齒輪系嚙合的凸輪筒齒輪部分和繞凸輪筒形成的至少兩組凸輪槽；至少兩個鏡頭座，各自具有至少兩個徑向地朝外延伸的線性導(dǎo)向部分，分別插入圓筒導(dǎo)向件上相應(yīng)的線性性導(dǎo)向槽中，用于引導(dǎo)鏡頭座，鏡頭座具有多個從線性導(dǎo)向部分徑向地朝外延伸的凸輪銷，分別插入凸輪筒上相應(yīng)的凸輪槽中，用于移動鏡頭座；和至少兩個鏡頭，分別固定在它們相應(yīng)的鏡頭座上。
23.如權(quán)利要求1所述的變焦照相機，其中，所述基座件形成用于在其一邊安裝齒輪系的槽和用于安裝濾光片的另一槽，因此，能減小所述變焦照相機的厚度。
全文摘要
小型變焦照相機包括具有圖像傳感器在內(nèi)的基座模塊，安裝在基座模塊上表面?zhèn)冗叺凝X輪系，安裝在基座模塊上并與圓筒導(dǎo)向件部分一體形成的鏡頭導(dǎo)向座，其中，沿其縱向形成至少兩組線性導(dǎo)向槽，安裝在鏡頭導(dǎo)向座上的電機安裝部分、用以旋轉(zhuǎn)齒輪系的驅(qū)動電機，旋轉(zhuǎn)地安裝在鏡頭導(dǎo)向座外面的凸輪筒，其具有與齒輪系中任一齒輪嚙合的凸輪筒齒輪部分，在該凸輪筒中形成至少兩組凸輪槽，至少兩個鏡頭座，其具有至少兩組線性導(dǎo)向部分，分別插入鏡頭座的兩個線性導(dǎo)向槽中，并引導(dǎo)鏡頭座，至少兩組凸輪銷分別插入在線性導(dǎo)向部分形成的插入孔中，并安裝在線性導(dǎo)向部分內(nèi)，因此，兩組凸輪銷的末端分別插入在凸輪筒中形成的至少兩組凸輪槽中，至少兩組鏡頭分別安裝在兩個鏡頭座中。
文檔編號G02B7/10GK1550810SQ20041006316
公開日2004年12月1日 申請日期2004年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月22日
發(fā)明者徐在慶 申請人:三星Techwin株式會社