專利名稱：機械式變焦鏡頭裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變焦鏡頭裝置，更具體地說，涉及一種機械式變焦鏡頭 裝置。
背景技術(shù)：
在數(shù)碼照相機、具有照相功能的移動蜂窩電話機、攝像機當中廣泛使用 了機械式鏡頭。這些鏡頭中，有些是具有變焦功能的鏡頭，往往機械結(jié)構(gòu)復(fù) 雜、部件多、體積較大，使得產(chǎn)品的生產(chǎn)成本高，產(chǎn)品的重量、體積均較大， 消費者使用不方便，而且其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)也使得產(chǎn)品易在使用時受到損壞，而 且維護也比較困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體 積大、成本高、容易損壞的缺陷，提供一種機械結(jié)構(gòu)簡單、部件少、體積小、 耐用的機械式變焦鏡頭裝置。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種機械式變焦鏡頭 裝置，包括設(shè)有第一通孔的支架、側(cè)壁設(shè)有變焦曲線線槽和補償曲線線槽的 第一圓筒、側(cè)壁設(shè)有直線線槽的第二圓筒、外側(cè)分別設(shè)有第一栓孔和第二栓 孔的第一圓環(huán)和第二圓環(huán)、變焦透鏡、補償透鏡組，所述第一圓筒嵌入支架 的第一通孔，第二圓筒嵌入第一圓筒的內(nèi)腔，第一圓環(huán)、第二圓環(huán)嵌入在第 二圓筒內(nèi)腔；固定在第一栓孔內(nèi)的第一栓子卡在第一圓筒上的變焦曲線線槽 內(nèi)和第二圓筒上的直線線槽內(nèi)；固定在第二栓孔內(nèi)的第二栓子卡在第一圓筒 上的補償曲線線槽和第二圓筒上的直線線槽內(nèi)，以限制第一圓環(huán)和第二圓環(huán) 沿第一圓筒、第二圓筒軸向運動的路徑，變焦透鏡嵌入在第一圓環(huán)的內(nèi)腔，補償透鏡組嵌入在第二圓環(huán)的內(nèi)腔，變焦透鏡和補償透鏡組沿軸向運動時， 像平面的位置不變。
在本發(fā)明所述的機械式變焦鏡頭裝置中，所述第一圓筒和第二圓筒一端 還分別設(shè)有第一凸臺和第二凸臺，第一凸臺和第二凸臺限制第一圓筒和第二 圓筒在支架的第一通孔內(nèi)沿其軸向的運動。
在本發(fā)明所述的機械式變焦鏡頭裝置中，所述變焦透鏡和補償透鏡組為
凸透鏡，所述變焦透鏡和補償透鏡組沿所述變焦曲線線槽和補償曲線線槽而 軸向滑動時，所述變焦透鏡的焦距/2'、放大率&和補償透鏡組的焦距/3'、放
大率^滿足下列變焦微分方程，/2'^+，//^=0。
在本發(fā)明所述的機械式變焦鏡頭裝置中，所述第一圓筒側(cè)壁上的變焦曲 線線槽和補償曲線線槽在第一圓筒橫截面上的投影其切向繞過第一圓筒橫截 面的角度范圍都為0 80度。
在本發(fā)明所述的機械式變焦鏡頭裝置中，所述支架上還設(shè)有第二通孔， 用于放置驅(qū)動第一圓筒或第二圓筒轉(zhuǎn)動的直流電動機或步進電機。
在本發(fā)明所述的機械式變焦鏡頭裝置中，所述補償透鏡組包括第一凸透 鏡和第二凸透鏡，兩個凸透鏡之間用墊圈隔開，兩個凸透鏡和墊圈固定在第 二圓環(huán)內(nèi)。
在本發(fā)明所述的機械式變焦鏡頭裝置中，所述第二圓筒的側(cè)壁上的直線 線槽與第二圓筒的母線平行，且直線線槽的長度小于第二圓筒的長度。
在本發(fā)明所述的機械式變焦鏡頭裝置中，所述第一圓筒上的變焦曲線線 槽和補償曲線線槽在第一圓筒的橫截面上的投影相互重疊。
在本發(fā)明所述的機械式變焦鏡頭裝置中，所述第二圓環(huán)內(nèi)還固定有兩個 濾光透鏡。
實施本發(fā)明的機械式變焦鏡頭裝置，具有以下有益效果機械結(jié)構(gòu)簡單， 部件少，生產(chǎn)時裝配容易，生產(chǎn)成本低；產(chǎn)品的體積小，重量輕，產(chǎn)品運輸、
使用時不易損壞，維修容易。


下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中 圖1是本發(fā)明機械式變焦鏡頭裝置的優(yōu)選實施例的爆炸圖； 圖2A是本發(fā)明機械式變焦鏡頭裝置的優(yōu)選實施例的總體結(jié)構(gòu)示意圖2B是本發(fā)明機械式變焦鏡頭裝置的優(yōu)選實施例的第一圓筒的結(jié)構(gòu)示 意圖2C是本發(fā)明機械式變焦鏡頭裝置的優(yōu)選實施例的第二圓筒的結(jié)構(gòu)示 意圖3是本發(fā)明機械式變焦鏡頭裝置的優(yōu)選實施例的光學(xué)原理示意圖； 圖4是本發(fā)明機械式變焦鏡頭裝置的優(yōu)選實施例的變焦曲線和補償曲線 的示意圖5是本發(fā)明機械式變焦鏡頭裝置的優(yōu)選實施例的透鏡組的結(jié)構(gòu)示意
圖6是將本發(fā)明機械式變焦鏡頭裝置的優(yōu)選實施例用于近距離實際拍攝 所得到的照片；
圖7是將本發(fā)明機械式變焦鏡頭裝置的優(yōu)選實施例用于長焦距實際拍攝 所得到的照片；
圖8是將本發(fā)明機械式變焦鏡頭裝置的優(yōu)選實施例用于短焦距實際拍攝 所得到的照片。
具體實施例方式
圖1是本發(fā)明機械式變焦鏡頭裝置的優(yōu)選實施例的爆炸圖。本裝置包括 設(shè)有第一通孔102的支架101、沿其側(cè)壁設(shè)有變焦曲線線槽117和補償曲線 線槽116的第一圓筒103、沿其側(cè)壁設(shè)有直線線槽115的第二圓筒104、外側(cè) 設(shè)有第一栓孔111的第一圓環(huán)105和外側(cè)設(shè)有第二栓孔112的第二圓環(huán)106、 變焦透鏡107、第一補償透鏡108和第二補償透鏡110、圖像傳感器118。支 架101上還設(shè)有與第一通孔102相平行的第二通孔121。第一圓筒103的靠近圖像傳感器118的一端設(shè)有凸臺122。第二圓筒101的靠近圖像傳感器118 的一端設(shè)有凸臺123。
圖2A是本發(fā)明機械式變焦鏡頭裝置的優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。參考 圖1和圖2，在本發(fā)明的機械式變焦鏡頭裝置中，第一圓筒103嵌入在支架 101的第一通孔102中，第二圓筒104嵌入在第一圓筒103的內(nèi)腔中，第一 圓環(huán)105、第二圓環(huán)106嵌入在第二圓筒104的內(nèi)腔，固定在第一圓環(huán)105 上的第一栓孔111和第二圓環(huán)106上第二栓孔112內(nèi)的第一栓子113和第二 栓子114分別卡在第一圓筒103上的變焦曲線線槽117和補償曲線線槽116 和(參考圖2B)第二圓筒104上的直線線槽115 (參考圖2C)內(nèi)，以限制 第一圓環(huán)105和第二圓環(huán)106沿第一圓筒103、第二圓筒104軸向運動的路 徑，變焦透鏡107嵌入在第一圓環(huán)105的內(nèi)腔，補償透鏡組(包括第一補償 透鏡108和第二補償透鏡110)嵌入在第二圓環(huán)106的內(nèi)腔。
支架101上還設(shè)有與第一通孔102相平行的第二通孔121，第二通孔121 用于放置驅(qū)動第一圓筒103或第二圓筒104轉(zhuǎn)動的直流電動機或步進電機(圖 2A中為了構(gòu)圖簡潔，未畫出電機)。
補償透鏡組包括第一凸透鏡108和第二凸透鏡110，兩個凸透鏡之間用 墊圈109隔開，第一凸透鏡108、第二凸透鏡IIO和墊圈109固定在第二圓 環(huán)106內(nèi)(參考圖1)。
圖2B是本發(fā)明機械式變焦鏡頭裝置的優(yōu)選實施例的第一圓筒的結(jié)構(gòu)示 意圖。第一圓筒103上的變焦曲線線槽117和補償曲線線槽116在第一圓筒 103的橫截面上的投影相互重疊。
圖2C是本發(fā)明機械式變焦鏡頭裝置的優(yōu)選實施例的第二圓筒的結(jié)構(gòu)示 意圖。第二圓筒104的側(cè)壁上的直線線槽115與第二圓筒104的母線平行， 且直線線槽115的長度小于第二圓筒104的長度。從圖2B和圖2C可知，第 一圓筒103和第二圓筒104 —端還分別設(shè)有凸臺122和凸臺123，這兩個凸 臺限制第一圓筒103和第二圓筒104在支架101的第一通孔102內(nèi)沿第一通 孔102的軸向的運動。
圖3是本發(fā)明機械式變焦鏡頭裝置的優(yōu)選實施例的光學(xué)原理示意圖。圖3中，A是物，A'是像，光路中的實線表示的是變焦透鏡107 (圖中用L1表 示變焦透鏡107的運動范圍)和補償透鏡組(圖中用L2表示補償透鏡組的運 動范圍)均未移動時的光路，虛線表示的是變焦透鏡107和補償透鏡組(108、 IIO)移動后的光路。當變焦透鏡107沿著光軸向像(圖中用A表示此方向) 移動x,遠的距離時，像平面也會向物的方向移動X2遠的距離，這將導(dǎo)致圖像 傳感器118 (參見圖1)上得到的像模糊。為了使像平面的移動得到補償而保 持不動，則需要將補償透鏡組向物(圖中用A表示此方向)移動力遠的距 離，這樣，像平面就不會移動，圖像傳感器118上得到的就仍然是清晰的像。 在本發(fā)明的裝置中，變焦透鏡107和補償透鏡組(包括第一補償透鏡108和 第二補償透鏡110)為凸透鏡，變焦透鏡107和補償透鏡組分別沿變焦曲線 線槽117和補償曲線線槽116而軸向滑動時，變焦透鏡的焦距/2'、橫向放大 率^和補償透鏡組的焦距/3'、橫向放大率A滿足下列變焦微分方程
，/2/銀+1^//^=0 (1)
變焦透鏡107、變焦曲線線槽117、補償透鏡組、補償曲線線槽116的位 置關(guān)系如果滿足上述式(1)，則變焦透鏡107的沿光軸的移動所導(dǎo)致的像平 面的移動由于補償透鏡組沿光軸的移動而得到補償，總效果是焦距/2'發(fā)生改 變的同時，像平面不動，圖像傳感器118上得到的始終是清晰的像。
圖4是本發(fā)明機械式變焦鏡頭裝置的優(yōu)選實施例的變焦曲線和補償曲線 的示意圖。變焦曲線即是第一圓筒上的變焦曲線線槽117平面展開后的示意 圖，補償曲線即是第一圓筒上的補償曲線線槽116展開后的示意圖。其中， 橫坐標的單位是度(。)，縱坐標是沿第一圓筒103中軸移動的距離(單位是 mm)。從圖中可見，當?shù)谝粓A筒103相對于第二圓筒104旋轉(zhuǎn)一定角度時，變 焦透鏡107沿第一圓筒103的中軸的位移呈非線性變化，而第一補償透鏡 108、第二補償透鏡110構(gòu)成的補償透鏡組(參見圖5)沿第一圓筒103的中 軸的位移呈線性變化。
圖5是本發(fā)明機械式變焦鏡頭裝置的優(yōu)選實施例的透鏡組的結(jié)構(gòu)示意 圖。透鏡組主要包括變焦透鏡107、第一補償透鏡108和第二補償透鏡110構(gòu)成的補償透鏡組、第一濾光透鏡119、第二濾光透鏡120。在實施時，第一 濾光透鏡119、第二濾光透鏡120可以固定在第二圓環(huán)106內(nèi)。入射光線124 依次通過變焦透鏡107、第一補償透鏡108、第一濾光透鏡119、第二濾光透 鏡120到達圖像傳感器118。
圖6是將本發(fā)明機械式變焦鏡頭裝置的優(yōu)選實施例用于近距離實際拍攝 所得到的照片。從圖6可知，本發(fā)明可以用于照相機等具有照相功能的產(chǎn)品 中，作為鏡頭使用。
圖7是將本發(fā)明機械式變焦鏡頭裝置的優(yōu)選實施例用于長焦距實際拍攝 所得到的照片。從圖7可知，本發(fā)明可以用于長焦距拍攝。
圖8是將本發(fā)明機械式變焦鏡頭裝置的優(yōu)選實施例用于短焦距實際拍攝 所得到的照片。從圖8可知，本發(fā)明可以用于短焦距拍攝。
權(quán)利要求
1、一種機械式變焦鏡頭裝置，其特征在于，包括設(shè)有第一通孔(102)的支架(101)、側(cè)壁設(shè)有變焦曲線線槽(117)、補償曲線線槽(116)的第一圓筒(103)、側(cè)壁設(shè)有直線線槽(115)的第二圓筒(104)、外側(cè)分別設(shè)有第一栓孔(111)和第二栓孔(112)的第一圓環(huán)(105)和第二圓環(huán)(106)、變焦透鏡(107)、補償透鏡組(108、110)，第一圓筒(103)嵌入支架(101)的第一通孔(102)，第二圓筒(104)嵌入第一圓筒(103)的內(nèi)腔，第一圓環(huán)(105)、第二圓環(huán)(106)嵌入在第二圓筒(104)內(nèi)腔；固定在第一栓孔(111)內(nèi)的第一栓子(113)卡在第一圓筒(103)上的變焦曲線線槽(117)內(nèi)和第二圓筒(104)上的直線線槽(115)內(nèi)；固定在第二栓孔(112)內(nèi)的第二栓子(114)卡在第一圓筒(103)上的補償曲線線槽(116)和第二圓筒(104)上的直線線槽(115)內(nèi)，以限制第一圓環(huán)(105)和第二圓環(huán)(106)沿第一圓筒(105)、第二圓筒(106)軸向運動的路徑，變焦透鏡(107)嵌入在第一圓環(huán)(105)的內(nèi)腔，補償透鏡組(108、110)嵌入在第二圓環(huán)(106)的內(nèi)腔，變焦透鏡(107)和補償透鏡組(108、110)沿軸向運動時，像平面的位置不變。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械式變焦鏡頭裝置，其特征在于，所述第 一圓筒(103)和第二圓筒(104) —端還分別設(shè)有第一凸臺(122)和第二凸 臺(123)，第一凸臺(122)和第二凸臺(123)限制第一圓筒(103)和第二 圓筒(104)在支架(101)的第一通孔(102)內(nèi)沿其軸向的運動。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械式變焦鏡頭裝置，其特征在于，所述變焦透鏡(107)和補償透鏡組(108、 110)為凸透鏡，所述變焦透鏡(107) 和補償透鏡組(108、 110)沿所述曲線線槽(116、 117)和直線線槽(115) 而軸向滑動時，所述變焦透鏡(107)的焦距/2'、放大率&和補償透鏡組(108、110)的焦距/3'、放大率^滿足下列微分方程^/2'瓶+^//^^。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械式變焦鏡頭裝置，其特征在于，所述第 一圓筒(103)側(cè)壁上的變焦曲線線槽(117)、補償曲線線槽(116)在第一 圓筒(103)橫截面上的投影其切向繞過第一圓筒(103)橫截面的角度范圍 都為0 80度。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械式變焦鏡頭裝置，其特征在于，所述支 架(101)上還設(shè)有第二通孔(121)，用于放置驅(qū)動第一圓筒(103)或第二 圓筒(104)轉(zhuǎn)動的直流電動機或步進電機。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械式變焦鏡頭裝置，其特征在于，所述補 償透鏡組(108、 110)包括第一凸透鏡(108)和第二凸透鏡(110)，第一凸 透鏡(108)和第二凸透鏡(110)之間用墊圈(109)隔開，第一凸透鏡(108)、 第二凸透鏡(110)和墊圈(109)固定在第二圓環(huán)(106)內(nèi)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械式變焦鏡頭裝置，其特征在于，所述第 二圓筒(104)的側(cè)壁上的直線線槽(115)與第二圓筒(104)的母線平行， 且直線線槽(115)的長度小于第二圓筒(104)的長度。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械式變焦鏡頭裝置，其特征在于，所述第 一圓筒(103)上的變焦曲線線槽(116)和補償曲線線槽(117)在第一圓筒(103)的橫截面上的投影相互重疊。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械式變焦鏡頭裝置，其特征在于，所述第 二圓環(huán)(106)內(nèi)還固定有第一濾光透鏡(119)和第二濾光透鏡(120)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種機械式變焦鏡頭裝置，包括設(shè)有變焦曲線線槽(117)、補償曲線線槽(116)的第一圓筒(103)、設(shè)有直線線槽(115)的第二圓筒(104)、設(shè)有第一栓孔(111)的第一圓環(huán)(105)和設(shè)有第二栓孔(112)的第二圓環(huán)(106)、變焦透鏡(107)、補償透鏡組(108、110)，通過栓子將第一圓環(huán)和第二圓環(huán)卡在變焦曲線線槽、補償曲線線槽、直線線槽內(nèi)以限制固定在圓環(huán)內(nèi)的變焦透鏡、補償透鏡組的軸向運動進而保持像平面的位置不變。本發(fā)明具有以下有益效果機械結(jié)構(gòu)簡單，部件少，生產(chǎn)時裝配容易，生產(chǎn)成本低；產(chǎn)品的體積小，重量輕，產(chǎn)品運輸、使用時不易損壞，維修容易。
文檔編號G02B7/04GK101551501SQ20081009185
公開日2009年10月7日 申請日期2008年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月31日
發(fā)明者張志輝, 李榮彬, 雪 杜, 王文奎, 蔣金波 申請人:香港理工大學(xué)