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CN101571659B - 相机自动对焦结构 - Google Patents

相机自动对焦结构 Download PDF

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CN101571659B
CN101571659B CN200810066694.3A CN200810066694A CN101571659B CN 101571659 B CN101571659 B CN 101571659B CN 200810066694 A CN200810066694 A CN 200810066694A CN 101571659 B CN101571659 B CN 101571659B
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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，所述转子组包括一镜头组及环设于该镜头组外围的磁石，所述定子组包括一上定子座、一下定子座及分别环设于该上、下定子座上的上、下线圈，该相机自动对焦结构还包括设于上、下定子座之间并环设于该镜头组外围的一弹性件，该弹性件包括至少一弹片，所述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，当上、下线圈通电激磁后分别产生的磁场与磁石的磁场相互作用，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。

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。
现有相机中的镜头模组一般采用包括远近焦两段式或无段式自动对焦结构。远近焦两段式自动对焦结构由于只能在远焦与近焦两个位置对焦，在相机的拍摄过程中并不能进行连续自动对焦，从而影响所拍摄影像的质量。而现有的无段式自动对焦结构仍较复杂，体积相对较大，不利于小型化。由上述可知，相机自动对焦结构的设计仍有进一步改进的空间。
发明内容
有鉴于此，实有必要提供一种结构简单并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，所述转子组包括一镜头组及环设于该镜头组外围的磁石，所述定子组包括一上定子座、一下定子座及分别环设于该上、下定子座上的上、下线圈，该相机自动对焦结构还包括设于上、下定子座之间并环设于该镜头组外围的一弹性件，该弹性件包括至少一弹片，所述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，当上、下线圈通电激磁后分别产生的磁场与磁石的磁场相互作用，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中设有一弹性件，该弹性件具有至少一弹片，所述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，当磁石的磁场与上、下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。通过控制输入上、下线圈中电流的大小，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石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。该相机自动对焦结构仅靠设置一弹性件即可实现连接对焦，结构较简单。另外，由于定子组包括上、下定子座，该上、下定子座上分别设有上、下线圈，通过上、下线圈通电激磁后所产生的磁场共同作用于磁石，可减小对焦过程中上、下线圈中所需要通入的电流量，对焦过程启动快，采用上、下两线圈共同作用于磁石，连续对焦时通入上、下线圈内的电流量与弹片的变形量之间呈现出较佳的线性关系，从而使得对连续对焦过程的控制更加容易。
附图说明
图1为本发明相机自动对焦结构一较佳实施例的立体组装示意图。
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6是图5中弹性件的正视图。
图7是图5中弹性件应用于本发明相机自动对焦结构的剖视图。
图8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9是图8中弹性件的正视图。
具体实施方式
下面参照附图，结合实施例作进一步说明。
请参考图1至图3，为本发明相机自动对焦结构的一较佳实施例，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外壳10、一置于该外壳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。
如图2所示，外壳10呈方柱形，包括一侧壁12及一从侧壁12顶端向内延伸的顶壁14，该外壳10的内部形成一方柱形的容置空间13，以收容该定子组20及转子组30于其内。该侧壁12的底端相邻的两角处分别形成一缺口15。
请一并参阅图3，该定子组20包括上、下定子座21a、21b及分别缠绕于该上、下定子座21a、21b上的上、下线圈22a、22b。上、下定子座21a、21b的结构相似，且均选用塑胶材料，如LCP(Liquid Crystaline Polymer)制成。上、下定子座21a、21b对接后，共同形成一可将转子组30收容于其内的中空区域(未标示)。
其中，该上定子座21a包括一中央设有圆孔212a的方形顶板211a、从顶板211a的内周缘的底端垂直向下延伸的环形壁213a、从环形壁213a的底端水平向外延伸的底板215a及从底板215a的外周缘朝向下定子座21b垂直延伸的四个导引壁217a。该底板215a的外周缘呈八边形，该四个导引壁217a分别对应地形成于底板215a的外周缘的相互间隔的四条边上，底板215a的外缘水平向外另延伸有分别与上线圈22a的两端相对应的两绕线端子218a，该两绕线端子218a从相邻的两个导引壁217a上向外延伸形成。
该下定子座21b包括一中央设有圆孔212b的方形底座211b、从底座211b的内周缘水平向内延伸的环形台阶部214、从底座211b的内周缘的顶端向上垂直延伸的环形壁213b、从环形壁213b的顶端水平向外延伸的顶板215b及从顶板215b的外周缘朝上定子座21a垂直延伸的四个导引壁217b。同样，该顶板215b的外周缘呈八边形，该四个导引壁217b分别对应地形成于顶板215b的外周缘相互间隔的四条边上。每一导引壁217b的中央分别形成一方形的导引槽216。底座211b的相邻的两角形成两缺口，所述两缺口处对应下线圈22b的两端各设有一绕线端子218b。底座211b的底部形成一空间219(图3所示)，以收容一感光元件(图未示)于其内。
请参阅图2及图3，该转子组30包括镜头组31及环设于该镜头组31外围的磁石32及弹性件33。镜头组31包括一镜筒310及收容于镜筒310内的一镜头312。弹性件33包括一内环331、一外环333及连接于内环331与外环333之间的若干弹片335。请参图4，弹性件33的形状与上定子座21a的底板215a及下定子座21b的顶板215b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的中央设有一圆孔336，且该圆孔336的直径与磁石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，并连接于内环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。与运动端相连的内环331、与固定端相连的外环333及弹片335位于与转子组30的轴向垂直的同一平面上。该外环333的外周缘的相互间隔的四条边上分别沿水平向外延伸形成一导引块332。
当将弹性件33与定子组20及转子组30组装在一起时，转子组30收容于定子组20的中空区域内，镜筒310的底端与下定子座21b的台阶部214的上表面相互抵触，磁石32和弹性件33套设于镜筒310的外围，共同收容于上定子座21a的底板215a与下定子座21b的顶板215b之间形成的一收容空间26内，且该收容空间26的高度大于磁石32及弹性件33的高度和，弹性件33上设有导引块332的四条边分别与下定子座21b的顶板215b上设有导引壁217b的四条边相对应，导引块332则对应地收容于下定子座21b的导引壁217b上所设的导引槽216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。
镜筒312于底部的外周环设有台阶部313，本实施例中，所述台阶部313为凸出于镜筒外周面的一环台。弹性件33的内环331设于该台阶部313上，磁石32设于弹性件33的上方，将弹性件33的内环331夹设在该台阶部313及磁石32之间，弹性件33的内环331与磁石32之间粘合连接，且磁石32的内表面与镜筒310的外表面之间相互粘合固定，因此，弹片335连接于内环331的运动端通过内环331与磁石32、镜头组31连接形成一个可相对该定子组20运动的整体。弹性件33的外环333与下定子座21b的顶板215b连接固定，因此，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。上、下线圈22a、22b以一定方向分别缠绕于上、下定子座21a、21b的环形壁213a、213b的外表面，所述上线圈22a位于上定子座21a之顶板211a与底板215a之间，所述下线圈22b位于下定子座21b之顶板215b与底座211b之间，上、下线圈22a、22b的两末端分别缠绕于上、下定子座21a、21b所设的绕线端子218a、218b上，并经所述绕线端子218a、218b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，控制供电电源分别输入一对应大小的电流至上、下线圈22a、22b中，上、下线圈22a、22b通电激磁分别产生磁场，与磁石32的磁场相互作用，驱动镜头组31随同磁石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，在磁石32的磁场强度不变的情况下，通过改变流过上、下线圈22a、22b中电流的大小，以改变弹片335的运动端相对于其固定端发生变形的长度，从而控制镜头组31的轴向运动距离，当该弹性件33因弹片335变形所产生的弹力与上、下线圈22a、22b通过电流所产生的磁场以及磁石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，假设该磁石32的上端为N极、下端为S极。感光元件感测成像后，假定控制电源分别输入0.2安培(A)的电流至上、下线圈22a、22b中，使上线圈22a激磁产生一上为N极、下为S极的磁场，而下线圈22b激磁则产生一上为S极、下为N极的磁场，上线圈22a的磁场与磁石32的磁场相互吸引，而下线圈22b的磁场与磁石32的磁场相互排斥，从而共同驱动镜头组31随同磁石32一起沿轴向向上运动，此时，弹性件33的弹片335的运动端亦随同磁石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与磁石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与上、下线圈22a、22b通过该0.2A的电流所产生的磁场以及磁石32的磁场处于一种平衡的状态，镜头组31即停留在该对焦位置。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，可以避免磁石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，弹性件的结构可以变化。如图5及图6所示为本发明相机自动对焦结构中弹性件的第二实施例。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之间的多个弹片335a，所述内环331a与外环333a相互间隔，不同之处在于：所述弹片335a沿从外环333a的内周缘至内环331a的外周缘的方向向上螺旋延伸，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的上、下定子座20a、20b其中之一连接固定，弹片335a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)与磁石32之间连接，弹片335a连接于该内环331a(或者外环333a)的一端为运动端。上、下线圈22a、22b通电激磁后产生的磁场与磁石32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335a发生不同程度的变形，从而实现连续对焦。
如图7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中上定子座21a的底板215a相互粘合固定，该弹性件33a的内环331a与磁石32的顶端相互粘合固定，弹性件33a设于磁石32的上端，磁石32设于镜筒310的台阶部313上并夹设于弹性件33a的内环331a与台阶部313之间。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。假设该磁石32的上端为N极、下端为S极，工作时，控制电源分别输入电流至上、下线圈22a、22b中，使上线圈22a激磁产生一上为N极、下为S极的磁场，而下线圈22b激磁则产生一上为S极、下为N极的磁场，上线圈22a的磁场与磁石32的磁场相互吸引，而下线圈22b的磁场与磁石32的磁场相互排斥，从而共同驱动镜头组31随同磁石32一起沿轴向向上运动并对焦，弹片335a的运动端(连接于内环331a的一端)跟随定子组20相对于其固定端(连接于外环333a的一端)向上运动而使弹片335a沿轴向发生不同程度的变形，实现连续对焦的目的。
在其它的实施例中，弹性件33、33a设置时还可以是：将弹性件33、33a的内环331、331a与定子组20的上、下定子座20a、20b其中之一连接固定，而外环333、333a与磁石32连接固定，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8及图9，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，所述弹片335b沿圆周方向均匀分布在该外环333b的内侧。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的另一端为自由端且与磁石32连接以形成运动端。
本发明的相机自动对焦结构中设有一弹性件，该弹性件具有至少一弹片，所述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，当磁石的磁场与上、下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。通过控制输入上、下线圈中电流的大小，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石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。定子组包括上、下定子座，该上、下定子座上分别设有上、下线圈，通过上、下线圈通电激磁后所产生的磁场共同作用于磁石，与仅在定子组中设一个线圈相比，连续对焦时上、下线圈中所需要通入的电流将减小，对焦过程启动快。该相机自动对焦结构仅靠设置一弹性件即可实现连接对焦，结构较简单。另外，仅在定子组中设一个线圈时，连续对焦时通入线圈内的电流量与弹片的变形量之间的线性关系并不明显，自动对焦过程的控制比较麻烦，而本发明的相机自动对焦结构通过在上、下定子座上分别设置上、下线圈，连续对焦时通入上、下线圈内的电流量与弹片的变形量之间呈现出较佳的线性关系，从而使得对连续对焦过程的控制更加容易。

Claims (16)

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，所述转子组包括一镜头组及环设于该镜头组外围的磁石，所述定子组包括一上定子座、一下定子座及分别环设于该上、下定子座上的上、下线圈，其特征在于：还包括设于上、下定子座之间并环设于该镜头组外围的一弹性件，镜头组的外围设有台阶部，该磁石设于该台阶部上并与镜头组相固定，该上定子座包括一顶板、位于顶板下方的一底板及设于顶板与底板之间的一环形壁，该下定子座包括一底座、位于底座上方的一顶板及位于底座与顶板之间的一环形壁，所述上定子座的底板与下定子座的顶板之间形成一收容空间，该收容空间的高度大于磁石及弹性件的厚度和，所述弹性件与磁石共同收容于该收容空间内，该弹性件包括至少一弹片，所述弹片包括一固定端与一运动端，弹片的固定端与定子组相连接固定，弹片的运动端与所述磁石相固定，当上、下线圈通电激磁后分别产生的磁场与磁石的磁场相互作用，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：该弹性件还包括一内环及一外环，所述外环与内环相互间隔，所述弹片连接于该内环与外环之间。
3.如权利要求2所述的相机自动对焦结构，其特征在于：所述弹片与外环相连的一端为固定端，该弹性件的外环与定子组连接，所述弹片与内环相连的一端为运动端，该弹性件的内环与转子组连接。
4.如权利要求3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的上、下定子座其中之一连接固定，该弹性件的内环与转子组的磁石连接固定。
5.如权利要求2所述的相机自动对焦结构，其特征在于：所述弹片与外环相连的一端为运动端，该弹性件的外环与转子组连接，所述弹片与内环相连的一端为固定端，该内环与定子组连接。
6.如权利要求5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的上、下定子座其中之一连接固定，该弹性件的外环与转子组的磁石连接固定。 
7.如权利要求2所述的相机自动对焦结构，其特征在于：所述弹片的运动端与固定端位于同一平面上。
8.如权利要求7所述的相机自动对焦结构，其特征在于：该镜头组包括一镜筒及收容于镜筒内的一镜头，所述台阶部环设于该镜筒的外围，该磁石环设固定于该镜筒的外围，该弹性件的外环与定子组的下定子座连接固定，该弹性件的内环固定至磁石上并夹设在磁石与台阶部之间。
9.如权利要求2所述的相机自动对焦结构，其特征在于：所述弹片的运动端与固定端沿轴向形成一高度差。
10.如权利要求9所述的相机自动对焦结构，其特征在于：该镜头组包括一镜筒及收容于镜筒内的一镜头，所述台阶部环设于该镜筒的外围，该磁石环设固定于该镜筒的外围，该弹性件的外环与定子组的上定子座连接固定，该弹性件的内环固定至磁石上，该磁石夹设固定在该弹性件的内环与台阶部之间。
11.如权利要求2所述的相机自动对焦结构，其特征在于：弹片的数量为多个，所述多个弹片沿圆周方向均匀分布在内环与外环之间的间隙内。
12.如权利要求1所述的相机自动对焦结构，其特征在于：该弹性件还包括一外环，该弹片的一端与外环的内侧连接形成固定端，外环与定子组连接固定，该弹片的另一端为自由端且与转子组连接以形成运动端。
13.如权利要求12所述的相机自动对焦结构，其特征在于：弹片的数量为多个，所述多个弹片沿圆周方向均匀分布在该外环的内侧，且弹片的运动端与固定端沿轴向形成一高度差。
14.如权利要求1所述的相机自动对焦结构，其特征在于：所述弹片的固定端与定子组的上、下定子座其中之一连接固定，所述弹片的运动端与转子组的磁石连接固定。
15.如权利要求1所述的相机自动对焦结构，其特征在于：所述上定子座的底板朝向下定子座设有若干导引壁，所述下定子座的顶板朝向上定子座也设有若干导引壁，所述弹性件上于固定端的外侧设有导引块，所述下定子座的导引壁上设有可对应收容所述导引块的导引槽。
16.如权利要求1所述的相机自动对焦结构，其特征在于：所述上线圈缠绕于上定子座的环形壁上，所述下线圈缠绕于下定子座的环形壁上，该上定子座的底板的边缘上对应上线圈的两端设有两个绕线端子，该下定子座的底 座上对应下线圈的两端设有另外两个绕线端子。 
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