一种微型变焦镜头结构模组的制作方法

1.本发明属于相机变焦模组领域，更具体地，涉及一种微型变焦镜头结构模组。


背景技术：

2.随着现代手机镜头技术的发展，使得手机的成像效果越来越好，使用手机拍照既方便又便于携带，因而越来越多的人通过手机处理照片。
3.但是，现有的技术导致手机的有效拍照效果限制在五米以内，超过五米的距离会导致手机成像模糊，因而在远距离拍摄的时候不得不使用专用的含有变焦设备的机器来代替手机，但是现有的变焦设备变焦控制比较麻烦，零件比较复杂。


技术实现要素：

4.针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种微型变焦镜头结构模组，结构简单，整体机构十分微小精密，可广泛应用于手机或智慧屏等带微型镜头的机构上。
5.为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种微型变焦镜头结构模组，其特征在于，包括机壳、减速电机、主动齿轮、从动齿轮、旋转筒和升降台，其中：
6.所述机壳的顶部竖直设置有导柱；
7.所述减速电机安装在所述机壳的顶部，所述减速电机的输出轴朝下设置并且伸入所述机壳内；
8.所述主动齿轮固定安装在所述减速电机的输出轴上；
9.所述升降台具有用于安装变焦镜头的镜头安装孔和用于安装对焦组件的凹槽，该升降台放置在所述机壳的顶部，并且所述升降台上竖直设置有导向滑槽，所述导向滑槽内滑动安装所述导柱，以便升降台沿着所述导柱上下移动，所述升降台上还设置有滚动件；
10.所述旋转筒可转动安装在所述机壳上，并且所述旋转筒的旋转中心线与所述减速电机的输出轴平行；
11.所述从动齿轮位于所述机壳内，所述从动齿轮固定安装在所述旋转筒上，所述从动齿轮的旋转中心线与所述旋转筒的旋转中心线共线，所述从动齿轮与所述主动齿轮啮合，以用于带动所述旋转筒转动；
12.所述旋转筒的侧壁上设置有升降滑道，所述升降滑道承接所述升降台的滚动件，以在旋转筒转动时让所述滚动件在所述升降滑道上滚动来实现升降台的升降。
13.优选地，还包括上盖和弹性元件，所述上盖固定安装在所述机壳上，所述弹性元件穿装在所述导柱的上端，所述弹性元件的上端施加弹力在所述上盖上，所述弹性元件的下端施加弹力在所述升降台上，以保证所述升降台上的滚动件始终压在所述升降滑道上。
14.优选地，所述旋转筒上安装有挡圈，所述挡圈搁置在所述机壳体的顶端，从而使所述旋转筒可转动安装在所述机壳上。
15.优选地，所述滚动件包括固定台、滑环和铰轴，所述固定台设置在所述升降台上，
所述滑环通过所述铰轴可转动安装在所述固定台上。
16.优选地，所述从动齿轮为扇形齿轮。
17.优选地，还包括扭簧，所述扭簧的两端分别安装在所述安装支架上的第一卡口和所述从动齿轮底部的第二卡口处，以让从动齿轮压紧主动齿轮，消除主动齿轮的从动齿轮游隙。
18.优选地，所述升降滑道为螺旋形。
19.优选地，所述机壳包括固定安装在一起的底座和安装支架，所述底座和安装支架均为上下贯通的结构，所述底座上设置有多个定位孔，所述这安装支架上设置多个有与所述定位孔配合的定位台。
20.优选地，所述底座上设置有圆柱销，所述主动齿轮在对应于所述圆柱销的位置设置有定位圆孔。
21.优选地，所述升降台伸入所述旋转筒的内腔，所述滚动件和所述导向滑槽均设置在所述升降台的外壁上。
22.总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
23.1)本发明的升降台上安装有滚动件，通过滚动件在升降滑道上的滚动使得升降台上下直线运动来实现变焦，控制比较方便，结构也比较简单。
24.2)本发明的滚动件的滑环可以减少升降台和旋转筒之间的摩擦力，使得升降台的上下运动更加平稳顺畅。
25.3)本发明提供一种微型变焦镜头结构模组，通过加扭簧的方式，消除主动齿轮和扇形齿轮之间的间隙，消除误差，使得变焦结构微调更加精准。
26.4)本发明的升降台的外侧开设有滑动槽，使得滑动槽和导柱互相配合，导柱的存在会约束升降台的升降在其方位内，不会发生偏移，使得本发明的运行更加精准。
27.5)本发明的整体高度可以控制在13mm以内，外部尺寸控制在16mm*16mm以内，通光孔满足7mm以上的微小镜头，整体机构十分微小精密，可广泛应用于手机或智慧屏等带微型镜头的结构上。
28.6)本发明可实现伸出4mm以内的调焦距离，从而实现长距离摄影。
附图说明
29.图1为本发明的分解示意图；
30.图2为本发明撤去上盖后的结构示意图；
31.图3为本发明的爆炸图；
32.图4为变焦镜头、对焦组件和图像传感器安装在本发明上的立体图；
33.图5a为本发明调焦过程中在镜头焦距最小情况下的主视图；
34.图5b为本发明调焦过程中在镜头焦距最小情况下的剖视图；
35.图6a为本发明在调焦过程中的主视图；
36.图6b为本发明在调焦过程中的剖视图；
37.图7a为本发明在镜头焦距最大情况下的主视图；
38.图7b为本发明在镜头焦距最大情况下的剖视图。
具体实施方式
39.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
40.参照各附图，一种微型变焦镜头结构模组100，包括机壳、减速电机、主动齿轮、从动齿轮41、旋转筒40和升降台30，其中：
41.所述机壳的顶部竖直设置有导柱21，导柱21设置有多个，优选设置三个并且它们周向均匀布置。所述机壳上安装相机的图像传感器600。所述机壳包括固定安装在一起的底座80和安装支架20，所述底座80和安装支架20均为上下贯通的结构，它们分别贯通的第一中心圆孔和第二中心圆孔25，所述底座80上设置有多个定位孔，所述这安装支架20上设置多个有与所述定位孔配合的定位台，优选三个定位台，分别为第一定位台26a、第二定位台26b和第三定位台26c。
42.所述减速电机安装在所述机壳的顶部，所述减速电机的输出轴朝下设置并且伸入所述机壳内；所述减速电机的电机10优选为步进电机。所述减速电机包括电机和行星齿轮减速箱，减速电机的电机10前端安装行星齿轮箱，并整体固定在机壳的安装支架20上。
43.所述主动齿轮固定安装在所述减速电机的输出轴上。
44.所述升降台30具有用于安装变焦镜头500的镜头安装孔35和用于安装对焦组件400的凹槽36，凹槽36在镜头安装孔35的上方，该升降台30放置在所述机壳的顶部，并且所述升降台30上竖直设置有导向滑槽31，导向滑槽31也相应设置三个。所述导向滑槽31内滑动安装所述导柱21，所述升降台30上还设置有滚动件。所述导向滑槽31和均匀分布在安装支架20的中心圆孔边缘的导柱21配合安装，使得升降台30可沿着导柱21升降，导柱21需保证升降台21的正常升降，导柱21可优选为方形，导柱21限制了升降台30的移动方位，防止升降台30在升降过程中发生偏移和转动，使得升降台30的微小移动更加精准到位。
45.所述旋转筒40可转动安装在所述机壳上，所述旋转筒40的旋转中心线与所述减速电机的输出轴平行。
46.所述从动齿轮41位于所述机壳内，所述从动齿轮41与所述旋转筒40固连，所述从动齿轮41的旋转中心线与所述旋转筒40的旋转中心线共线，所述从动齿轮41与所述主动齿轮啮合，以用于带动所述旋转筒40转动；所述从动齿轮41优选为扇形齿轮，可以节省空间。
47.所述旋转筒40的侧壁上设置有升降滑道43，所述升降滑道43承接所述升降台30的滚动件，以在旋转筒40转动时让所述滚动件在所述升降滑道43上滚动来实现升降台的升降。旋转筒40的升降滑道43从安装支架20的中心圆孔处伸出，升降台30的外圆壁38位于在旋转筒40的内孔48内。升降滑道43优选设置有三条，则滚动件也设置有三个。由于旋转筒40上设置了升降滑道43，使得旋转筒40类似于一个凸轮，可起到凸轮的作用。
48.进一步，本发明还包括上盖65和弹性元件，弹性元件优选为压缩弹簧，所述上盖65固定安装在所述机壳上，优选安装在所述安装支架20的顶部，所述弹性元件穿装在所述导柱21的上端，所述弹性元件的上端施加弹力在所述上盖65上，所述弹性元件的下端施加弹力在所述升降台30上，以保证所述升降台30上的滚动件始终压在所述升降滑道43上。
49.所述上盖65上周向均匀分布有三个圆形孔，导柱21伸入圆形孔内，圆形孔和导柱
21配合安装，弹性元件的数量与导柱的数量一致，此处也是三个弹性元件，分别是第一弹性元件51a、第二弹性元件51b、第三弹性元件51c，每个弹性元件的一端均限制在升降台30上而另一端均限制在上盖65上，用于限制升降台30，以施加弹力在上盖65和升降台30上，保证升降台30上的滚动件和旋转筒40上的升降通道43始终保持接触。
50.假设弹性元件的弹性系数为k，压缩行程为x，则弹性元件的弹力f
弹
＝kx。
51.假设本发明倒置摆放时，升降台30及其上的附件的整体质量为m
升
，则升降台30所受重力g
升
＝m
升
g。
52.则当本发明相对于图1所示摆放方向倒置摆放时，让f
弹
＞g
升
，可使升降台30上的滚动件与升降滑道43始终保持接触。
53.假设本发明按图1所示方向正常摆放且升降台30在旋转筒40上运动时，升降台30所受推力为f1，弹性元件所受重力为g
弹
，让f1＞g
弹
+f
弹
，升降台30就能在旋转筒40上精准的上下滑动。
54.进一步，所述旋转筒40上安装有挡圈60，所述挡圈60搁置在所述机壳体的顶端，从而使所述旋转筒40可转动安装在所述机壳上，挡圈60采用现有的e型挡圈60，使得连接和拆卸旋转筒40都比较方便。
55.进一步，所述滚动件包括固定台34、滑环90和铰轴70，所述固定台34设置在所述升降台30上，所述滑环90通过所述铰轴70可转动安装在所述固定台34上。通过滑环90在升降滑道43上的滚动使得升降台30上下直线运动，滑环90可以减少升降台30和旋转筒40之间的摩擦力，使得升降台30的上下运动更加平稳顺畅。
56.进一步，还包括扭簧50，所述扭簧50的两端分别安装在所述安装支架20上的第一卡口27和所述从动齿轮41底部的第二卡口33处，以让从动齿轮41压紧主动齿轮，消除主动齿轮的从动齿轮41游隙，可消除误差，使得变焦结构定位更精准。
57.进一步，所述升降滑道43为螺旋形，使得滚动件的滚动比较平稳。升降滑道43具有中间滑道主体和分别位于中间滑道主体上端和下端的最高平台44和最低平台42，最高平台44和最低平台42分别是升降台30停留的最高位置和最低位置。
58.进一步，所述底座80上设置有圆柱销，所述主动齿轮在对应于所述圆柱销的位置设置有定位圆孔，使得主动齿轮与从动齿轮41能精准啮合。
59.进一步，所述升降台30伸入所述旋转筒40的内腔，所述滚动件和所述导向滑槽31均设置在所述升降台30的外壁上。
60.假设减速电机的输出力为f，螺旋的升降滑道43的螺旋升角为θ，f1为升降台30的升力，f2为滚动件克服滑动的摩擦力，通过正余弦定理，可得：
61.f1＝f*(φ2/φ1)*sinθ；
62.f2＝f*(φ2/φ1)*cosθ；
63.如果减速电机的电机采用步进电机，步进电机的步距角为β，主动齿轮的外径为φ1，从动齿轮41的外径为φ2，升降台30的直线位移精度为δs，设定升降台30的升降高度为δh，则：
64.δs＝β/(n1*φ2/φ1)*(δh/θ)；
65.根据设计，β、φ1、φ2、δh均为已知，由此可获得升降台30的位移精度δs，通过本发明的传动，能够使升降台30获得更高的位置移动分辨值，对于变焦镜头500的光学参数改
变更好的实现高精度。
66.本发明的工作过程如下：
67.如果减速电机驱动主动齿轮逆时针旋转，带动与主动齿轮啮合的从动齿轮41顺时针旋转，从动齿轮41顺时针旋转推动滚动件沿着升降滑道43向上滑动，滚动件的向上滑动带动升降台30沿着导柱21向上运动，进而带动对焦组件400和变焦镜头500向上滑动，放大微型镜头的焦距。
68.当滚动件沿着升降滑道43向上滑动到升降滑道43的最高平台44的时候，此时的微型镜头是焦距最大的时候，可以用于拍摄远距离的事物。
69.如果减速电机驱动主动齿轮顺时针旋转，带动与主动齿轮啮合的从动齿轮41逆时针旋转，从动齿轮41逆时针旋转推动滚动件沿着升降滑道43向下滑动，进而带动升降台30沿着导柱21向下运动，更进一步的带动对焦组件400和变焦镜头500向下滑动，缩小微型镜头的焦距。
70.当滚动件沿着升降滑道43向下滑动到升降滑道43的最低平台42的时候，此时的微型镜头是焦距最小的时候，可以用于拍摄远距离的事物。
71.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。