变焦镜头.pdf

本发明提供一种变焦镜头，该变焦镜头包含复数透镜群。于变焦操作时，复数透镜群位于一共同光轴，并使一第一平面与一第二平面藉由该变焦镜头互为共轭面；当该变焦镜头进行收纳时，至少一透镜群以垂直于共同光轴的轴翻转至共同光轴外且朝向第一平面运动，至少一剩余的透镜群以平行于共同光轴的方向自第一平面朝向第二平面移动。故而使得此变焦镜头收纳时的总长缩短而达到超薄化。

1、  一种变焦镜头，该变焦镜头包括复数透镜群，其特征在于，当该变焦镜头进行变焦操作时，复数透镜群位于一共同光轴，并使一第一平面与一第二平面藉由该变焦镜头互为共轭面，当该变焦镜头进行收纳时，至少一个透镜群以垂直于共同光轴的轴翻转至共同光轴外且朝向第一平面运动，以及至少一个剩余的透镜群以平行于共同光轴的方向自第一平面朝向第二平面移动。

2、  如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，所述至少一个透镜群是除最靠近所述第一平面的透镜群以外的任一透镜群。

3、  如权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，进一步包括：
基座，邻近第二平面设置，且其具有自该基座凸出而朝向第一平面延伸且与该共同光轴平行的突出柱；
承载上述至少一个透镜群的框架；
转动轴，可活动地设置于上述框架上且与该共同光轴垂直地转动；以及
齿轮组，设置于上述转动轴上并具有凸轮，并于该变焦镜头进行收纳时，该凸轮与该突出柱相抵，使得该至少一个透镜群以该转动轴翻转并朝向第一平面运动。

4、  如权利要求3所述的变焦镜头，其特征在于，更包括：
弹性组件，设置于该转动轴上，当该变焦镜头进行变焦操作时，使该至少一透镜群翻转至共同光轴上。

5、  如权利要求3或4所述的变焦镜头，其特征在于，更包括：
镜群外框，与上述转动轴结合，当该变焦镜头进行收纳时，该镜群外框朝向该基座不转动地移动，并带动该凸轮与该突出柱相抵。

6、  如权利要求5所述的变焦镜头，其特征在于，该弹性元件是扭簧，并与该镜群外框相抵。

7、  如权利要求5所述的变焦镜头，其特征在于，更包括：
固定筒，与该基座结合，其筒内壁具有不与该共同光轴平行的第一凸轮槽；
回转筒，设置于该固定筒内，并藉由该第一凸轮槽绕该共同光轴旋转以及沿该共同光轴移动，且其筒内壁具有不与该共同光轴平行的第二凸轮槽；
直进筒，不转动地设置于该回转筒内，藉由该回转筒带动该直进筒沿该共同光轴移动，且其筒壁具有与该共同光轴平行的第三凸轮槽。

8、  如权利要求7所述的变焦镜头，其特征在于，该镜群外框具有凸轮插销，同时与第二凸轮槽与第三凸轮槽啮合，使得该镜群外框可于第一平面与第二平面之间不转动地移动。

9、  如权利要求7所述的变焦镜头，其特征在于，更包括马达，驱动该回转筒旋转与移动。

10、  如权利要求1所述的变焦镜头，其中该至少一个透镜群翻转后，其光轴与该共同光轴垂直。

变焦镜头
技术领域
本发明涉及一种变焦镜头，特别是一种适用于电子装置上、经收纳后薄型化的变焦镜头。
背景技术
随着科技的不断发展，携带型电子装置，如笔记型计算机、移动电话、个人数字助理器(PDA)或掌上型投影机等，与光电技术互相整合已成为当今科技发展的趋势之一。例如，可拍照移动电话就是将移动电话与镜头整合在一起，这可做为此整合技术潮流的典型代表。可拍照手机的镜头不仅需要具有良好的成像质量，还需要有较小的体积及较低的成本。
为了减小镜头体积及制造成本，目前的镜头设计中，常会采用非球面透镜。非球面透镜可以避免球面透镜所产生的球面像差，而且单片非球面透镜可以取代多片球面透镜来补偿像差，能够非常明显地简化镜头的光学设计，减小镜头的体积和重量。但是光学设计来缩小镜头的体积有它的极限；特别是当镜头的变焦范围大时。
另外，日本专利第3742645号中，在收纳状态时，变焦透镜的一部份从摄影光轴转移而被拉入以沉胴，以达到在收纳状态下的镜头镜筒的薄型化。又，在日本公开专利申请第2004-341154号，也有为了不牺牲透镜群的移动量，而将透镜伸出用的凸轮筒薄型化的方法。
虽然已有公开的文献揭露变焦镜头薄型化的方法，但是从光学性能的角度来看，并不能说是一个好的手段。因此，仍需要一种能进一步缩小变焦镜头的方法，并要避免变焦镜头使用时的镜头偏心的情形发生。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种变焦镜头，采用新的结构来进一步缩小变焦镜头的长度。
根据本发明的变焦镜头，该变焦镜头包括复数透镜群，于变焦操作时，复数透镜群位于一共同光轴，并使一第一平面与一第二平面藉由该变焦镜头互为共轭面。当该变焦镜头进行收纳时，至少一个透镜群以垂直于共同光轴的轴翻转至共同光轴外且朝向第一平面运动，至少一个剩余的透镜群以平行于共同光轴的方向自第一平面朝向第二平面移动。
根据本发明的变焦镜头，该变焦镜头包括N个透镜群，依序为第1透镜群至第N透镜群；当该变焦镜头进行变焦操作时，N个透镜群位于一共同光轴，并使一第一平面与一第二平面藉由该变焦镜头互为共轭面，当该变焦镜头进行收纳时，除第1透镜群以外的任一透镜群以垂直于共同光轴的轴翻转至共同光轴外且朝向第一平面运动，以及至少一个剩余的透镜群以平行于共同光轴的方向自第一平面朝向第二平面移动。
根据本发明的变焦镜头，该变焦镜头具有邻近第二平面设置的基座，自该基座凸出而朝向第一平面延伸且与该共同光轴平行的凸出柱，所述至少一个透镜群的框架外设置与该共同光轴垂直的转动轴，以及于该转动轴上具有包含凸轮的齿轮组。当变焦镜头进行收纳时，该凸轮与该凸出柱相抵，使得该透镜群以该转动轴翻转并朝向第一平面运动。
根据本发明的变焦镜头，该变焦镜头更具有镜群外框，与上述转动轴结合，当该变焦镜头进行收纳时，该镜群外框朝向该基座不转动地移动，并使该凸轮与该凸出柱相抵。
根据本发明的变焦镜头，该变焦镜头更具有弹性组件，当上述透镜群以垂直于共同光轴的轴翻转至共同光轴外，藉由该弹性组件储存弹性位能。当该变焦镜头欲进行变焦操作时，上述至少一个透镜群藉由该弹性组件翻转至共同光轴上。较佳地，该弹性组件是钮簧，设置于转动轴上并与该镜群外框相抵，于该变焦镜头进行收纳且该至少一个透镜群以该转动轴翻转朝向第一平面运动时，该扭簧储存弹性位能，使得变焦镜头进行变焦操作时，迫使上述至少一个透镜群翻转至共同光轴上。
根据本发明的变焦镜头，该变焦镜头更包括与该基座结合的固定筒、设置于该固定筒内且绕该共同光轴旋转以及沿该共同光轴移动的回转筒、以及不转动地设置于该回转筒内且沿该共同光轴移动的直进筒。其中，上述固定筒内壁具有不与该共同光轴平行的第一凸轮槽，并藉由该第一凸轮槽使该回转筒旋转与移动；上述回转筒内壁具有不与该共同光轴平行的第二凸轮槽；上述直进筒内壁具有与该共同光轴平行的第三凸轮槽。
根据本发明的变焦镜头，该镜群外框更具有凸轮插销，同时与第二凸轮槽与第三凸轮槽啮合，使得该镜群外框可于第一平面与第二平面之间沿共同光轴不转动地移动。
根据本发明的变焦镜头，该变焦镜头更包括马达，其间接地驱动该回转筒旋转与移动。
根据本发明的变焦镜头，其中该至少一透镜群绕该转动轴朝第一平面翻转后，其光轴与该共同光轴垂直。
与现有技术相比较，本发明的变焦镜头中，至少一个透镜群朝第一平面翻转后，可使得变焦镜头收纳时的厚度变小；达到轻薄短小的功效，由此可获得低成本、低公差敏感度、短总长及高分辨率等特点的薄型变焦镜头。。
附图说明
图1A与图1B是显示本发明的变焦镜头，分别处于变焦操作及收纳状态的概要示意图。
图2概要显示本发明的一个实施例的变焦镜头的爆炸图。
图3是自第一平面端朝第二平面端的概要示图，其中本发明实施例的变焦镜头仅保留基座、第二透镜群及孔径光阑。
图4A是将图3沿A-A’剖面后，自B’端朝B端观察变焦镜头即将进行收纳的概要视图；图4B是将图3沿B’-B剖面后，自A’端朝A端观察变焦镜头即将进行收纳的概要视图；图4C是将图3沿A-A’剖面后，自B端朝B’端观察变焦镜头即将进行收纳的概要视图。
图5A是将图3沿A-A’剖面后，自B’端朝B端观察变焦镜头进行收纳中的概要视图；图5B是将图3沿B’-B剖面后，自A’端朝A端观察变焦镜头进行收纳中的概要视图；图5C是将图3沿A-A’剖面后，自B端朝B’端观察变焦镜头进行收纳中的概要视图。
图6A是将图3沿A-A’剖面后，自B’端朝B端观察变焦镜头完成收纳的概要视图；图6B是将图3沿B’-B剖面后，自A’端朝A端观察变焦镜头完成收纳的概要视图；图6C是将图3沿A-A’剖面后，自B端朝B’端观察变焦镜头完成收纳的概要视图。
具体实施方式
图1A与图1B是显示本发明的变焦镜头，分别处于变焦操作及收纳状态的概要示意图。请参照图1A与图1B所示，该变焦镜头具有四个透镜群，依序为第一透镜群1、第二透镜群2、孔径光阑S、第三透镜群3及第四透镜群4。当该变焦镜头进行变焦操作时，这些透镜群位于一共同光轴OA，并使一第一平面P1与一第二平面P2藉由该变焦镜头互为共轭面。举例而言，当该变焦镜头使用于一照相装置时，第一平面P1为物端且第二平面P2为像端；当该变焦镜头使用于一投影装置时，第一平面P1为放大端且第二平面P2为缩小端。当该变焦镜头进行变焦操作时，至少一个透镜群可沿共同光轴OA移动。
当本发明的变焦镜头进行收纳时，至少一透镜群以垂直于共同光轴的轴翻转至共同光轴外且朝向第一平面运动，至少一个剩余的透镜群以平行于共同光轴的方向自第一平面朝向第二平面移动。请参照图1A，第三透镜群3先移动至该共同光轴OA外，接着以垂直于共同光轴OA的轴翻转后，再朝向第一平面P1移动。或者，请参照图1B，第三透镜群3直接以垂直于共同光轴OA的轴翻转，并同时朝向第一平面P1运动。
请参照图1A与图1B，本发明的变焦镜头进行收纳时，因为第三透镜群3已翻转至共同光轴OA外且朝向第一平面P1运动，使得第一透镜群1、第二透镜群2、孔径光阑S可朝向第二平面P2移动，并使第二透镜群2与第四透镜群4毗邻。因此，本发明的变焦镜头可大幅减少收纳时的厚度。
虽然在图1A与图1B中示出的变焦镜头具有四个透镜群，且第三透镜群可翻转到共同光轴外；但是除了第一透镜群之外的其它透镜群也可以翻转。在其它实施例中，透镜群的数量也可以是例如三个，此时第二透镜群可翻转到共同光轴外，以下参照图2-6C对这种实施例进行描述。
图2概要显示本发明的实施例的变焦镜头的爆炸图。请参照图2，该变焦镜头包括第一透镜群G1、第二透镜群G2、第三透镜群G3、一基座62、一固定筒41、一第一直进筒30、一第一回转筒29、一第二直进筒35及一第二回转筒34，孔径光阑S设置于第一透镜群G1及第二透镜群G2之间。第一透镜群G1又包括第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3及第一透镜群框架19，其中第一透镜L1、第二透镜L2及第三透镜L3藉由第一透镜群框架19承载并固定于其中。第一透镜群框架19的外缘侧壁上具有一第一凸轮插销191。
第二透镜群G2又包括第四透镜L4、第五透镜L5、第二透镜群框架24、第二透镜群外框架20、扭簧21、转动插销轴22及一齿轮组23。第四透镜L4及第五透镜L5藉由第二透镜群框架24承载并固定于其中。第二透镜群框架24具有一对支撑臂241a、b，当该第二透镜群框架24进行变焦操作时，此对支撑臂241a、b大致与共同光轴OA平行。第二透镜群外框架20的外缘侧壁上具有一第二凸轮插销201、一轴孔202及一固定臂203，转动插销轴22穿过该轴孔202与扭簧21后，与其中一支撑臂241a固定；于本发明的实施例中，另一支撑臂241b亦采取与支撑臂241a相同的方式与第二透镜群外框架20结合(未显示)，使得第二透镜群框架24可藉由该转动插销轴22，以垂直于共同光轴OA的轴进行翻转。齿轮组23包含一第一扇型齿轮231及一第二扇型齿轮232，其中第二扇型齿轮更具有一凸轮2321，且第一扇型齿轮231固定于支撑臂241b，而第二扇型齿轮232藉由一插销2322可转动地设置于固定臂203上，并使得第一扇型齿轮231与第二扇型齿轮232啮合。
第三透镜群G3又包括第六透镜L6及第一驱动模块31，藉由第一驱动模块31驱动第六透镜L6沿共同光轴OA移动并进行调焦。
基座62上具有与共同光轴OA平行延伸的突出柱621，并且固定筒41与该基座62结合。在镜头收纳过程中，突出柱621与第二扇形齿轮232的凸轮2321抵接，使第二扇形齿轮232转动。此时与第二扇形齿轮232啮合的第一齿轮232也发生转动，使得与其固定连接的第二透镜群框架24绕转动插销轴22发生偏转，朝向靠近物端的方向翻转到共同光轴OA之外。
扭簧21与第二透镜群外框架20相抵置，在镜头收纳过程中，第二透镜群G2翻转至共同光轴OA外，扭簧21被压缩，从而储存弹性位能。当镜头进行变焦操作时，第二透镜群G2在扭簧21的回复力作用下，从共同光轴OA外的位置翻转回到共同光轴OA上。
固定筒41内具有与共同光轴OA平行的第一凸轮槽411及不与共同光轴OA平行的第二凸轮槽412。第一回转筒29的邻近基座62的外侧壁底缘具有周围齿轮291，其内侧壁具有与共同光轴OA平行的第三凸轮槽292及第四凸轮槽293；此外，第一回转筒29的邻近基座62的外侧壁底缘更具有第三凸轮插销294，且第三凸轮插销294与第二凸轮槽412啮合，使得第一回转筒29于固定筒41内绕共同光轴OA转动并沿共同光轴OA移动。
第一直进筒30的内壁具有不与共同光轴OA平行的第五凸轮槽301及与共同光轴OA平行的第六凸轮槽302。第一直进筒30邻近基座62的外侧壁底缘具有第四凸轮插销303，其远离基座62的外侧壁顶缘具有第五凸轮插销304。第五凸轮插销304与第三凸轮槽292啮合后再与第一回转筒29之远离基座62之内侧壁顶缘部295卡合；第四凸轮插销303与固定筒41内的第一凸轮槽411啮合。因此，当第一回转筒29于固定筒41内绕共同光轴OA转动并沿共同光轴OA移动时，第一回转筒29同时带动第一直进筒30沿共同光轴OA移动。
第二回转筒34的内壁具有不与共同光轴OA平行的第七凸轮槽345与第八凸轮槽346；第二回转筒34邻近基座62的外侧壁底缘具有第六凸轮插销341。第五凸轮槽301是一通槽，使得第六凸轮插销341穿过第五凸轮槽301并与第四凸轮槽293啮合。因此，当第一回转筒29绕共同光轴OA旋转时，同时带动第二回转筒34绕共同光轴OA旋转。
第二直进筒35的内壁具有与共同光轴OA平行的第九凸轮槽353与第十凸轮槽354；第二直进筒35邻近基座62的外侧壁底缘具有第七凸轮插销352。第七凸轮插销352与第六凸轮槽302啮合，使得当第一直进筒30沿共同光轴OA移动时，可带动第二直进筒35沿共同光轴OA移动。
第九凸轮槽353是一通槽，使得第一透镜群框架19的第一凸轮插销191穿过第九凸轮槽353并与第七凸轮槽345啮合；第十凸轮槽354是一通槽，使得第二透镜群外框架20的第二凸轮插销201穿过第十凸轮槽354并与第八凸轮槽346啮合。
当该变焦镜头进行变焦操作时，第一回转筒29带动第二回转筒34绕共同光轴OA旋转，并藉由第一凸轮插销191、第九凸轮槽353及第七凸轮槽345带动第一透镜群G1沿共同光轴OA移动；此外，并藉由第二凸轮插销201、第十凸轮槽354及第八凸轮槽346带动第二透镜群G2沿共同光轴OA移动。
第二驱动模块50设置于固定筒41的外周壁上，并与第一回转筒29的周围齿轮291啮合，当变焦镜头进行变焦操作时，利用第二驱动模块50驱动第一回转筒29绕共同光轴OA旋转。第二驱动模块50可以是例如马达。
图3是自第一平面端朝第二平面端的概要示图，其中本发明实施例的变焦镜头仅保留基座62、第二透镜群G2及孔径光阑S。
图4A是将图3沿A-A’剖面后，自B’端朝B端观察变焦镜头即将进行收纳的概要视图；图4B是将图3沿B’-B剖面后，自A’端朝A端观察变焦镜头即将进行收纳的概要视图；图4C是将图3沿A-A’剖面后，自B端朝B’端观察变焦镜头即将进行收纳的概要视图。参照图4A至图4C，当本发明实施例的变焦镜头将进行收纳时，齿轮组23的第二扇型齿轮232的凸轮2321与基座62的突出柱621恰好相抵接。
图5A是将图3沿A-A’剖面后，自B’端朝B端观察变焦镜头进行收纳中的概要视图；图5B是将图3沿B’-B剖面后，自A’端朝A端观察变焦镜头进行收纳中的概要视图；图5C是将图3沿A-A’剖面后，自B端朝B’端观察变焦镜头进行收纳中的概要视图。参照图5A至图5C，当本发明实施例的变焦镜头进行收纳时，齿轮组23的第二扇型齿轮232的凸轮2321与基座62的突出柱621相抵接并使第二扇型齿轮232驱动第二透镜群框架24绕转动插销轴22朝第一平面的方向进行翻转。
图6A是将图3沿A-A’剖面后，自B’端朝B端观察变焦镜头完成收纳的概要视图；图6B是将图3沿B’-B剖面后，自A’端朝A端观察变焦镜头完成收纳的概要视图；图6C是将图3沿A-A’剖面后，自B端朝B’端观察变焦镜头完成收纳的概要视图。参照图6A至图6C，当本发明实施例的变焦镜头完成收纳时，第二透镜群框架24已翻转至共同光轴外；其中第二透镜群框架24的轴线大致与共同光轴垂直。
综上所述，本发明确已符合发明专利的要件，爰依法提出专利申请。但是，以上所述者仅为本发明的较佳实施方式，举凡熟习本案技术之人士援依本发明的精神所作的等效修饰或变化，皆涵盖于权利要求的范围内。