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CN101546093B - 相机自动对焦结构 - Google Patents

相机自动对焦结构 Download PDF

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Abstract

一种相机自动对焦结构，包括一定子组及一相对于该定子组运动的转子组，定子组包括一定子座及环设于该定子座上的线圈，转子组包括一镜头组及环设于镜头组外围的磁铁，该相机自动对焦结构还包括一弹性件，该弹性件包括一弹片，弹片包括一与定子组连接的固定端及一与转子组连接的运动端，当磁铁的磁场与线圈通电激磁后产生的磁场相互作用，推动转子组相对于定子组运动对焦的过程中，弹片的运动端跟随定子组相对于其固定端运动而使弹片发生变形。

Description

相机自动对焦结构
技术领域
本发明是涉及一种相机自动对焦结构，尤指一种可以运用于手机等便携式电子装置中的相机自动对焦结构。
背景技术
随着数字技术的不断发展，电子技术广泛应用于照相机领域，数字影像技术得以迅速发展，照相机智能化程度越来越高。特别是近年来附有数字照相功能的移动电话及PDA(个人数字助理)等便携式电子装置也在快速向高性能、多功能方向发展，数码相机镜头模组轻薄短小和高性能的设计要求成为发展的趋势。
一般相机对焦结构包括镜头及驱动镜头移动的马达，该马达包括与镜头连为一体的环形磁铁及分设于环形磁铁上下两侧的上、下线圈座，该上、下线圈座上分别缠有上、下线圈。工作时，上、下线圈与电源连通，线圈激磁产生交变的磁场，与环形磁铁的磁场相互作用而推动镜头沿轴向于上、下线圈之间做伸缩运动，使镜头分别与上、下线圈座相抵靠而对焦。然而，该相机对焦结构驱动镜头分别与上、下线圈座相抵靠而对焦，在拍摄过程中并不能进行连续自动对焦，因此影响所拍摄影像的质量。
发明内容
有鉴于此，实有必要提供一种可实现连续对焦的相机自动对焦结构。
一种相机自动对焦结构，包括一定子组及一相对于该定子组运动的转子组，定子组包括一定子座及环设于该定子座上的线圈，转子组包括一镜头组及环设于镜头组外围的磁铁，该相机自动对焦结构还包括一弹性件，该弹性件包括一内环、一外环及一弹片，所述外环与内环相互间隔，所述内环或者外环其中之一与定子组连接，其中另一与磁铁连接，弹片包括一通过所述内环或者外环其中之一与定子组连接的固定端及一通过所述内环或者外环其中另一与磁铁连接的运动端，该定子座包括设于线圈上方的上、下极爪元件，上、下极爪元件之间形成一收容空间，该收容空间的高度大于磁铁的厚度，弹性件与磁铁共同收容于该收容空间内，当磁铁的磁场与线圈通电激磁后产生的磁场相互作用，推动转子组相对于定子组运动对焦的过程中，弹片的运动端跟随转子组相对于其固定端运动而使弹片发生变形。
与现有技术相比，该相机自动对焦结构包括一弹性件，弹性件具有至少一弹片，弹片包括一与定子组连接的固定端及一与转子组连接的运动端，当磁铁的磁场与线圈通电激磁后产生的磁场相互作用，推动转子组相对于定子组运动对焦的过程中，弹片的运动端相对于其固定端运动而发生变形。通过控制输入该线圈中电流的大小，可使得弹性件的弹片发生不同程度的变形时产生的弹力与线圈中通入不同大小的电流产生的磁场与磁铁的磁场作用力处于平衡状态，从而使得转子组中的镜头组可分别停留在不同的对焦位置，实现镜头组的连续对焦的目的。
附图说明
图1是本发明相机自动对焦结构的第一实施例的立体组装图。
图2是图1的立体分解图。
图3是图1沿III-III线的剖视图。
图4是图1中弹性件的放大图。
图5是图4中弹性件的俯视图。
图6是本发明相机自动对焦结构的弹性件的第二实施例的立体图。
图7是图6中弹性件的正视图。
图8是图6中弹性件应用于本发明相机自动对焦结构的剖视图。
图9是本发明相机自动对焦结构的弹性件的第三实施例的立体图。
图10是图9中弹性件的正视图。
具体实施方式
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步说明。
请参照图1至图3，所示为本发明相机自动对焦结构的第一实施例，可适用于数字照相机、照相手机、照相监视器材或其它照相镜头产品。该相机自动对焦结构包括一壳体10、一置于该壳体10内部的定子组20及一可相对该定子组20运动对焦的转子组30。
该壳体10内部中空以收容所述定子组20及转子组30于其内部。壳体10包括一大致呈中空方柱状的侧壁12及一从侧壁顶端向内延伸的顶壁14。该顶壁14的中央形成一穿孔。该侧壁12的底端相邻的两角处分别形成一缺口15。
该定子组20包括一定子座21及缠绕于定子座21上的一线圈23。该定子座21包括一中央设有一圆孔的方形底座212、从底座212的内周缘水平向内延伸的环形台阶214、从底座212的内周缘垂直向上延伸的环形壁216。所述底座212、台阶214及环形壁216共同形成一可容纳所述转子组30的中空区域24。
底座212的相邻的两角分别形成一缺口，从缺口内向外水平延伸形成两个矩形的导线端子2123。底座212的下方形成一空间2125(图3)，以收容一感光元件(图未示)于其内。
环形壁216的顶端设有一上、下极爪元件218a、218b组合。每一极爪元件218a、218b包括一片体2181a、2181b及从片体2181a、2181b的外周缘延伸出的四个方形的极爪2183a、2183b。每一片体2181a、2181b的形状为中央具有一圆孔的八边形。每一极爪元件218a、218b的极爪2183a、2183b沿其片体2181a、2181b的外周缘的相互间隔的四条边向另一极爪元件218b、218a所在的方向垂直延伸。该下极爪元件218b的极爪2183b的中央分别形成一方形的导引槽2185b。组装时，上极爪元件218a的极爪2183a可恰好包覆于下极爪元件218b的极爪2183b外围，该上、下极爪元件218a、218b的极爪2183a、2183b与片体2181a、2181b共同形成一收容空间26。本实施例中，该下极爪元件218b与环形壁216为一体成型，从环形壁216的顶端向外水平延伸形成片体2181b，并沿片体2181b的外周缘的相互间隔的四条边向上极爪元件218a所在方向垂直延伸形成极爪2183b。
该转子组30包括一镜头组31及分别环设于镜头组31外围的磁铁32和弹性件33。该镜头组31包括一镜筒310及收容于该镜筒310内的一镜头312。该镜筒310为一圆柱状壳体。镜筒310顶端的外径略小于其底端的外径，从而于镜筒310顶端的外表面与底端的外表面之间形成一环形的支撑面313。镜筒310底端的内表面形成内螺纹，镜头312的外表面上形成外螺纹，组装时，镜筒310与镜头312通过内、外螺纹相互螺合固定成一体。该磁铁32的内径略大于镜筒310顶端的外径，且略小于镜筒310底端的外径。
请一并参阅图4及图5，弹性件33包括一内环331、一外环333及连接于该内环331与外环333之间的三个弹片335。弹性件33的形状与上、下极爪元件218a、218b中片体2181a、2181b的形状相对应，内环331与外环333的形状均大致为八边形，内环331的中央为一圆孔，且该圆孔的直径与磁铁32的内径相等。内环331与外环333之间相互间隔，所述弹片335均匀的分布于弹性件33的内环331与外环335之间的间隔内，连接于内环331的外周缘与外环335的内周缘之间。每一弹片335具有一固定端及一运动端。本实施例中，弹片335连接于内环331的一端为运动端，连接于外环333的一端为固定端。内环331、外环333及弹片335位于同一平面上。该外环333的外周缘的相互间隔的四条边上分别向外水平延伸形成一导引块332。弹性件33可恰好收容于上、下极爪元件218a、218b之间的收容空间26内，导引块332对应地收容于下极爪元件218b的极爪2183b上的导引槽2185b内。所述弹性件33径向的劲度系数K1大于其轴向的劲度系数K2。本实施例中，弹性件33的材料为铜，其径向的劲度系数K1大致为3*104牛/米，且弹性件33径向的劲度系数K1大致为其轴向的劲度系数K2的100倍。
如图3所示，该转子组30收容于定子组20的中空区域26内，镜筒310的底端与定子座21中台阶214的上表面相互抵触，镜筒310外围的支撑面313大致与下极爪元件218b的片体2181b相齐平。磁铁32和弹性件33套设于镜筒310顶端的外围，共同收容于上、下极爪元件218a、218b之间的收容空间26内，该收容空间26的高度大于磁铁32的高度。弹性件33上具有导引块332的四条边分别与上、下极爪元件218a、218b具有极爪2183a、2183b的四条边相对应，导引块332对应地收容于下极爪元件218b的导引槽2185b内，以导引转子组30顺沿导引槽2185b上、下运动而不会发生偏转。弹性件33的外环333与下极爪元件218b的片体2181b之间相互粘合，弹片335连接于外环333的固定端通过该外环333与定子组20之间连接固定。磁铁32的内缘与弹性件33的内环331的内缘对齐，设于内环331及弹片335的上方，且磁铁32的外径小于外环333的内径。弹性件33的内环331与磁铁32的底面之间相互粘合，且磁铁32的内表面与镜筒310的外表面之间相互粘合。因此，弹片335连接于内环331的运动端通过内环331与磁铁32、镜头组31连接形成一个可相对该定子组20运动的整体。线圈23以一定方向缠绕于环形壁216的外表面，线圈23的两末端穿设壳体10底端的缺口15后，分别缠绕于底座212的导线端子2123上，经该导线端子2123引出，以与相机内的一供电电源(图未示)相连通。
工作时，感光元件感光成像后，控制供电电源输入一对应大小的电流至线圈23中，线圈23通电激磁产生磁场，与磁铁32的磁场相互作用，驱动镜头组31随同磁铁32共同于定子组20内部沿轴向运动并对焦。在转子组30相对于定子组20运动的过程中，弹性件33的弹片335连接于转子组30的运动端相对于其连接于定子组20的固定端沿轴向运动，由于弹性件33的弹片335沿轴向不同程度的变形时所产生的弹力的大小不同，因此，在磁铁32的磁场强度不变的情况下，通过改变通过线圈23中电流的大小，控制镜头组31的运动距离，从而改变弹片335的运动端相对于其固定端发生变形的长度，当该弹性件33因弹片335变形所产生的弹力、线圈23通过电流所产生的磁场以及磁铁32的磁场处于一种平衡的状态时，镜头组31即可停留在对应的对焦位置，从而实现镜头组31的连续对焦的目的。
下面以其中一次对焦为例进行说明，假设该磁铁32的上端为N极、下端为S极。感光元件感测成像后，假定控制电源输入0.4安培(A)的电流至线圈23中，使线圈23激磁产生一上为S极、下为N极的磁场，线圈23的磁场与磁铁32的磁场相互排斥，驱动镜头组31随同磁铁32一起沿轴向向上运动，此时，弹性件33的弹片335运动端亦随同磁铁32一起沿轴向向上运动，弹片335的运动端相对于其固定端沿轴向向上发生变形的长度逐渐增加。当该镜头组31与磁铁32沿轴向向上运动0.2厘米时，弹性件33因弹片335沿轴向向上发生0.2厘米变形所产生的弹力、线圈23通过该0.4A的电流所产生的磁场以及磁铁32的磁场处于一种平衡的状态，镜头组31停留在该对焦位置。由于弹性件33径向的劲度系数K1远大于其轴向的劲度系数K2，可以避免磁铁32沿圆周方向的磁场不均匀的情况下镜头组31运动不平衡，保证对焦精度。
在不同的实施方式中，弹性件33的结构可以变化。如图6及图7所示为本发明相机自动对焦结构中弹性件33a的第二实施例。该弹性件33a的结构与上述第一实施方式中弹性件33的结构大致相同，包括内环331a、外环333a以及连接于内环331a与外环333a之间的弹片335a，所述内环331a与外环333a相互间隔，不同的是：所述弹片335a沿内环331a的外周缘向上螺旋延伸，使内环331a与外环333a沿轴向方向形成一高度差。组装时，弹性件33a的外环333a(或者内环331a)与定子组20之间连接固定，弹片33a连接于该外环333a(或者内环331a)的一端为固定端；弹性件33a的内环331a(或者外环333a)与磁铁32之间连接，弹片33a连接于该内环331a(或者外环333a)的一端为运动端。工作时，磁铁32的磁场与线圈23通电激磁后产生的磁场相互作用，推动转子组30相对于定子组20运动对焦的过程中，弹片33a的运动端跟随转子组30相对于其固定端运动而使弹片33a不同程度的变形。
如图8所示，为弹性件33a使用于本发明相机自动对焦结构的其中一组装方式的剖视图。该弹性件33a的外环333a与定子组20中上极爪元件218a的片体2181a之间相互粘合，该弹性件33a的内环331a与磁铁32a的顶端之间相互粘合。磁铁32设于弹性件33a的下方。该弹片335a连接于外环333a的一端为固定端，弹片335a连接于内环331a的一端为运动端。工作时，线圈23通电激磁产生磁场，与磁铁32的磁场相互作用，驱动镜头组31随同磁铁32共同于定子组20内部沿轴向运动并对焦，弹片33a的运动端(连接于内环331a的一端)跟随转子组30相对于其固定端(连接于外环333a的一端)运动而使弹片33a沿轴向发生不同程度的变形。
上述第一实施例及第二实施例中，弹性件33、33a设置时还可以是弹性件33、33a的内环331、331a与定子组20之间连接，而外环333、333a与磁铁35之间连接，从而使得弹片33、33a连接于内环331、331a的一端为固定端，而连接于外环333、333a的一端为运动端。
请一并参阅图9及图10，为本发明相机自动对焦结构中弹性件33b的第三实施例。该弹性件33b的结构与上述第二实施方式中弹性件33a的结构大致相同，包括外环333b及从外环333b的内周缘向上螺旋延伸的弹片335b，其不同在于：该弹性件33b不包括内环331a。组装时，弹性件33b的外环333b与定子组20连接固定，弹片335b连接于外环333b的一端为固定端，而远离外环333b的另一端与磁铁32连接为运动端。

Claims (8)

1.一种相机自动对焦结构，包括一定子组及一相对于该定子组运动的转子组，定子组包括一定子座及环设于该定子座上的线圈，转子组包括一镜头组及环设于镜头组外围的磁铁，其特征在于：还包括一弹性件，该弹性件包括一内环、一外环及一弹片，所述外环与内环相互间隔，所述内环或者外环其中之一与定子组连接，其中另一与磁铁连接，该弹片包括一通过所述内环或者外环其中之一与定子组连接的固定端及一通过所述内环或者外环其中另一与磁铁连接的运动端，该定子座包括设于线圈上方的上、下极爪元件，上、下极爪元件之间形成一收容空间，该收容空间的高度大于磁铁的厚度，弹性件与磁铁共同收容于该收容空间内，当磁铁的磁场与线圈通电激磁后产生的磁场相互作用，推动转子组相对于定子组运动对焦的过程中，弹片的运动端跟随转子组相对于其固定端运动而使弹片发生变形。
2.如权利要求1所述的相机自动对焦结构，其特征在于：该弹性件的外环与定子组连接，内环与磁铁连接，弹片的固定端与外环连接，弹片的运动端与内环连接。
3.如权利要求1所述的相机自动对焦结构，其特征在于：该弹性件的内环与定子组连接，外环与磁铁连接，弹片的固定端与内环连接，弹片的运动端与外环连接。
4.如权利要求2或3项所述的相机自动对焦结构，其特征在于：该外环与内环位于同一平面上。
5.如权利要求2或3项所述的相机自动对焦结构，其特征在于：该内环与外环沿轴向形成一高度差。
6.如权利要求1所述的相机自动对焦结构，其特征在于：该定子座还包括一环形壁，线圈缠绕于环形壁上，所述上、下极爪元件设于环形壁的顶端。
7.如权利要求1所述的相机自动对焦结构，其特征在于：每一极爪元件包括一片体及从片体的周缘向另一极爪元件所在方向垂直延伸的极爪，该弹性件的外环上向外延伸形成一导引块，该下极爪元件的极爪上形成可对应收容该导引块的导引槽。
8.如权利要求1所述的相机自动对焦结构，其特征在于：该弹性件沿径向的劲度系数大于其沿轴向的劲度系数。
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