CN100412594C - 自动焦点调节系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种甚至可应用于小型器材的自动焦点调节系统，并且当使用压电驱动器来控制镜头的位置时获得对镜头位置的测量精度的改善。自动焦点调节系统包括：照相机镜头支架、压电驱动器、止动件以及压力传感器，其中所述照相机镜头支架支承照相机镜头，所述压电驱动器移动所述照相机镜头支架以进行自动调焦，所述止动件防止通过所述压电驱动器移动的照相机镜头的过度移动，所述压力传感器被设置在所述止动件附近，并探测与通过所述压电驱动器移动的照相机镜头的碰撞。

Description

自动焦点调节系统
技术领域
本发明涉及一种自动焦点调节系统，尤其涉及一种使用压电驱动器的自动焦点调节系统。
背景技术
大多数较大的器材(譬如摄像机)配备有自动焦点调节系统作为标准系统。近年来，已经开始尝试将这种自动焦点调节系统应用到较小的器材中，譬如配有照相机的便携式电话以及个人数字助理(PDA)。为了实现该自动焦点调节系统中的自动调焦，通常将诸如步进电机或压电驱动器之类的装置用作目前可获得的作为用于移动照相机镜头的驱动器的装置。
使用步进电机的优点在于精确的脉冲控制。换言之，通过步进电机移动镜头的距离(每脉冲的移动距离)是极其精确的。然而，因为步进电机需要诸如导螺杆和齿轮等驱动部件、电路以及传感器来移动镜头，所以这种步进电机必须是较大的装置(通常，其直径是6～8mm，其长度是6～10mm)。此外，由于步进电机的机械传动，所以它消耗非常大量的电力(通常是150mA或更高)。
同时，压电驱动器(使用压电元件的驱动器)具有以下优点：它比步进电机小而且薄、具有高的抗冲击性并消耗少量的电力。然而，目前还没有将这种压电驱动器运用在诸如配有照相机的便携式电话等小型器材中。其原因在于压电驱动器不可靠的脉冲控制。换言之，通过压电驱动器移动镜头的距离容易由于环境改变或机械改变(譬如负载变化)而改变。由于存在这一问题，所以尽管已经在诸如摄像机等器材中将压电驱动器用于对移动对象进行连续调焦(如例如在日本已公开专利申请No.97379/1991中所披露的)，但是压电驱动器还从未运用在要求高度精确调焦的用于静止图像的照相机中。然而，如果在使用压电驱动器时具有一种能够补偿镜头位置控制的绝对位置传感器，那么就可以考虑在用于静止图像的照相机中使用压电驱动器。但是，对于在譬如便携式电话等小型器材中使用的照相机组件，具备这种传感器的自动焦点调节系统至今尚不存在。因此，压电驱动器被认为不适于在小型器材中使用。
同时，例如在装配有照相机的便携式电话的领域中，分辨率的提高已经得以迅速发展，并且越来越多地要求实现更高精度的调焦。因此，在配有照相机的便携式电话中以及在摄像机中需要自动焦点调节系统的标准安装。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种甚至可应用于小型器材的自动焦点调节系统。本发明的另一个目的在于，当使用压电驱动器来控制镜头的位置时，获得对镜头位置的测量精度的改善。
本发明通过给照相机组件增加压力传感器，使得压电驱动器能够用作用于控制镜头位置的驱动器。
本发明的自动焦点调节系统包括：
照相机镜头支架，
压电驱动器，
止动件；以及
压力传感器，
其中
所述照相机镜头支架支承照相机的镜头，
所述压电驱动器移动所述照相机镜头支架以进行自动调焦，所述止动件防止通过所述压电驱动器移动的照相机镜头的过度移动，以及
所述压力传感器被设置在所述止动件附近，并探测与通过所述压电驱动器移动的照相机镜头的碰撞。
在上述自动焦点调节系统中，所述压力传感器被设置在一超近位置(macro position)以及一无限远位置(infinite position)，并探测照相机镜头是处在所述超近位置、所述无限远位置还是两者之间的一个位置上。上述自动焦点调节系统可以安装在各种便携式电子装置中。
附图说明
图1是显示按照本发明的自动焦点调节系统的示意图。
具体实施方式
下面将参照图1来描述按照本发明的一个适当实施例的自动焦点调节系统的例子。图1是显示按照本发明的自动焦点调节系统的示意图。本发明的自动焦点调节系统可以运用到广泛多种具有照相功能的电子装置中，譬如数码相机、装配有照相机的电话、装配有照相机的PDA、装配有照相机的手表以及装配有照相机的计算机。但是，本发明的自动焦点调节系统被认为尤其适用于小型的便携式电子装置。
本发明的一个重要特征在于，探测与照相机镜头(调焦镜头)的碰撞的压力传感器被设置在照相机镜头停止的位置，以改善对镜头位置测量的精度。
从图1可明显看出，照相机镜头3和3′被支承在圆筒形照相机镜头支架5的两端。在照相机镜头支架5的侧面的中部，设有环形的滑动元件7。支承轴11贯穿该滑动元件的通孔9。照相机镜头3和3′在例如图1中箭头A所示的方向上沿着支承轴11滑动。所述镜头通过压电驱动器(图中未显示)滑动。也就是说，压电驱动器被用作移动镜头的驱动装置。然而，如上所述，通过压电驱动器控制镜头位置并不精确。为此，在本发明中，尤其为了防止照相机镜头的过度移动，机械式止动件13和13′被设置在相对的位置，在所述相对的位置，止动件与被所述压电驱动器移动的照相机镜头3和3′相碰撞。此外，在这些止动件13和13′的附近，譬如在这些止动件上，分别安装薄的压力传感器15和15′，以便能够高精度地测量镜头的位置。这些压力传感器15和15′并不具有特殊的构造，电视游戏机控制器中所用的普通的、市场上可买到的压力传感器也可用作压力传感器15和15′。由此，可以低成本地获得上述压力传感器。
在上述构造中，即使照相机镜头3和3′通过压电驱动器移动并与止动件13或13′相碰撞，但迄今为止还不存在用于探测照相机镜头3和3′是否处于止动件13或13′的位置的装置。然而，在本发明中，当照相机镜头3和3′通过压电驱动器移动并接触压力传感器15或15′时，通过所述压力传感器来探测由该接触所产生的压力。通过这种压力探测，本发明的自动焦点调节系统能够高精度地测量照相机镜头的位置。例如，如图1中所示的例子，在将止动件13设置在照相机镜头3的超近位置(也即用于拍摄较近对象的位置)并将止动件13′设置在照相机镜头3′的无限远位置(也即用于拍摄较远对象的位置)时，通过上述压力探测可以容易地探测到照相机镜头是否处在超近位置、无限远位置或是两者之间的位置上。所以，即使通过压电驱动器的镜头位置的控制有点不精确，但是这种不精确被压力传感器15和15′的作用所补偿，由此能够可靠地探测照相机镜头是否处于止动件13或13′的位置。因此，按照本发明，镜头的位置至少在两点可以被准确地确定，并能够用于自动调焦或微距摄像。如上所述地，按照本发明的构造，通过给照相机组件增加所述压力传感器，可以将压电驱动器用作用于控制镜头位置的驱动装置。
作为测量照相机镜头位置的方法，除了本发明的方法之外还可以设想一种计时的方法。然而，由于压电驱动器的镜头移动距离(时间)并不可靠而且实现自动调焦的时间较长，所以这种计时方法并不实用。
按照上述的本发明，由于尽管使用压电驱动器作为控制镜头位置的驱动装置也能够以高精度探测镜头的位置，所以可以提供一种甚至可应用于小型器材的自动焦点调节系统。此外，通过使用压电驱动器，可以获得系统尺寸的减小、系统结构的简化以及成本和耗电量的降低。本发明可以应用于广泛多种包含有自动焦点调节系统的较小器材中。

Claims (3)

1. 一种自动焦点调节系统，包括：
照相机镜头支架，
压电驱动器，
止动件；以及
压力传感器，
其中：
所述照相机镜头支架支承照相机镜头，
所述压电驱动器移动所述照相机镜头支架以进行自动调焦，
所述止动件防止通过所述压电驱动器移动的照相机镜头的过度移动，以及
所述压力传感器被设置在所述止动件附近，并探测所述止动件与通过所述压电驱动器移动的照相机镜头的碰撞。
2. 如权利要求1所述的自动焦点调节系统，其中所述压力传感器被设置在用于拍摄较近对象的一超近位置以及用于拍摄较远对象的一无限远位置，并探测所述照相机镜头是处在所述超近位置、所述无限远位置还是所述超近位置与所述无限远位置之间的一个位置。
3. 一种便携式电子装置，包括如权利要求1或2所述的自动焦点调节系统。
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