CN100478727C - 手机用照相机调焦装置 - Google Patents

Abstract

一种手机用照相机调焦装置。其包括柔性电路板、传感器、红外滤光片、底座、4个线圈、镜筒、磁铁保持架、6片磁铁、上盖和2个霍尔元件。本发明提供的手机用照相机调焦装置是由相对设置的磁铁和线圈及贯通设置在底座外筒壁上的霍尔元件构成驱动部，而由与底座的内筒螺纹配合的镜筒、磁铁保持架和磁铁构成进给部，其利用霍尔元件输出的电平接通线圈的电流而在线圈和磁铁之间产生电磁力，从而使磁铁、磁铁保持架及镜筒一同旋转的同时沿光轴方向进行移动而自动完成调焦动作。该装置具有结构简单、传动精度及传动效率高、能耗低、能够实现微调节，并且光轴方向和径向尺寸小等特点，因而非常适合应用在带有照相功能的手机中。

Description

手机用照相机调焦装置

技术领域

本发明涉及一种调焦装置，特别是涉及一种能够使镜筒沿光轴方向移动而完成自动调焦动作的手机用照相机调焦装置。

背景技术

目前，随着手机设计技术的不断发展和用户对手机功能多样化要求的不断增加以及小型化趋势，具有照相功能已成为手机的基本功能之一，因此必然需要在手机上安装具有高传动精度、高传动效率、能耗低、能够微调且光轴方向和径向尺寸小等特点的调焦装置。调焦装置通常由步进电机和进给机构组成。日本特开2002-51524号专利公报就公开了一种调焦装置。图1为这种已有技术的调焦装置部分结构剖视图。如图1所示，这种调焦装置上的空心步进电机是利用作为转子的磁铁31s上向外凸出形成的销80与镜筒71下端面上形成的销槽相结合，而设置在电机的一端且具有内螺纹的镜筒保持架70则与具有外螺纹的镜筒71构成进给机构。当空心电机旋转时，转子上的销80通过与镜筒71上的销槽结合而带动镜筒71进行旋转，从而使镜筒71沿光轴方向移动的同时完成调焦动作，在此过程中镜筒需伸出到主体的外部，待调焦动作结束后回到主体内。但是，这种已有技术的调焦装置存在下列问题：如上所述，由于这种调焦装置上电机和镜筒71之间的传动是通过转子上的销80和镜筒71上的销槽来完成，这样不可避免会产生传动间隙，从而降低传动精度，而且销80和销槽还会因相对运动而产生摩擦，进而降低传动效率。另外，电机上转子即磁铁的光轴方向和径向的约束是通过环绕在磁铁外周面上的约束环来实现的，由于该约束环位于磁铁的外周面即转子的最大力臂处，这样无疑会加大电机的摩擦阻力，从而降低传动效率。此外，该调焦装置中的电机为步进电机，其步距决定镜筒71沿光轴方向移动的距离，因而不能进行小于步距的微小调节。特别是这种调焦装置中的进给机构是沿光轴方向设置在电机的一端，而且进行调焦时镜筒需伸出到主体外，而且需要用于设置电机的支撑体，因而整个装置的光轴方向及径向尺寸过大，所以，不适于在手机上应用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种结构简单、传动精度高及传动效率高、具有微调功能、并且光轴方向和径向尺寸小的手机用照相机调焦装置。

为了达到上述目的，本发明提供的手机用照相机调焦装置包括：柔性电路板、传感器、红外滤光片、底座、4个线圈、镜筒、磁铁保持架、6片磁铁、上盖和2个霍尔元件；其中柔性电路板安装在位于手机内部的主电路板上；传感器设置在柔性电路板的表面一侧；设置在柔性电路板上部的底座呈通过底面相连的双层筒状，其中外筒的高度大于内筒的高度，且内筒的内周面上形成有内螺纹，底面中心部件向内凹陷形成有一个用于容纳传感器的第一方形凹槽，从第一方形凹槽的顶端向内凹陷形成另一个用于容纳红外滤光片的第二方形凹槽，而内筒的底面中心部位形成有一个矩形透光窗，且外筒的圆周壁中部沿圆周方向形成有2个相距90°的矩形孔；红外滤光片设置在底座上透光窗下部的第二方形凹槽内，其能够封闭住透光窗，且与传感器相隔距离而设置在传感器的上方；4个线圈均呈带有弧度的口字形状，其弧度与底座上外筒的内周面弧度相同，并且等间距设置在外筒的内周面上，而且相对的2个线圈成为一组；内部能够放置多片镜片的镜筒呈倒置的圆筒状，其外径与底座上内筒的内径相同，外周面上形成有能够与底座上内筒的内螺纹相配合的外螺纹，顶面中心部位形成有一个圆形透光孔，透光孔的周围向外凸出形成有一个凸环，而凸环的外部则沿圆周方向形成有6个等间距分布的圆柱形凸起；磁铁保持架呈草帽状，其内周面直径大于底座上内筒的外径，而其边沿的外径则小于线圈的内表面直径，且顶面中心部位形成有一个直径与镜筒上凸环的外径相同的圆孔，而圆孔的周围则形成有6个分别与镜筒上6个凸起的位置及大小相对应的小圆孔，并且其与镜筒间通过各自的顶面刚性连接；沿径向着磁的6片磁铁均呈弧形片状，每片所对应的圆心角为60°，且内周面直径与磁铁保持架的外周面直径相同，而且以N、S极交替的方式粘接在磁铁保持架的外周面上；上盖的顶面中心部位形成有一个透光圆孔，并且内周面的直径与底座上外筒的外径相同，因而能够固定在底座的外部；而2个霍尔元件则贯通设置在底座的外筒上相距90°的2个矩形孔内。

所述的镜筒、磁铁保持架及磁铁的高度均小于底座上外筒的高度，因而镜筒、磁铁保持架及磁铁可在上盖与底座之间形成的空间内沿光轴方向进行移动。

所述的底座和镜筒由电气绝缘材料注塑而形成，磁铁保持架由导磁材料板材冲压而制成，而磁铁则由稀土类高磁能积磁性材料烧结而制成。

本发明提供的手机用照相机调焦装置是由相对设置的磁铁和线圈及贯通设置在底座外筒壁上的霍尔元件构成驱动部，而由与底座的内筒螺纹配合的镜筒、磁铁保持架和磁铁构成进给部，其利用霍尔元件输出的电平接通线圈的电流而在线圈和磁铁之间产生电磁力，从而使磁铁、磁铁保持架及镜筒一同旋转的同时沿光轴方向进行移动而自动完成调焦动作。由于该装置中的进给部是与镜筒结合成一体，因而驱动部和镜筒之间无传动机构，所以不存在相对摩擦和传动间隙，因此结构简单、传动精度及传动效率高且能耗低。另外，进给部中的镜筒可在光轴方向的任意位置上停止，因而能够实现微调节。此外，进行调焦时镜筒不会伸出到上盖之外，因而可以大大缩小光轴方向的尺寸，而底座则同时具有移动部的支撑作用及外壳作用，所以能够缩小径向尺寸，因而非常适合应用在带有照相功能的手机中。

附图说明

图1为已有技术的调焦装置部分结构剖视图。

图2为本发明提供的手机用照相机调焦装置结构分解立体图。

图3为本发明提供的手机用照相机调焦装置纵向结构剖视立体图。

图4为本发明提供的手机用照相机调焦装置纵向结构剖视图。

图5为本发明提供的手机用照相机调焦装置外部结构立体图。

图6为本发明提供的手机用照相机调焦装置中底座、镜筒、磁铁保持架、磁铁和线圈组装状态纵向结构剖视立体图。

图7为本发明提供的手机用照相机调焦装置中内部安装有镜筒、磁铁保持架、磁铁和线圈而外部安装有霍尔元件的底座外部结构立体图。

图8为本发明提供的手机用照相机调焦装置中驱动部横向结构剖视图。

图9为本发明提供的手机用照相机调焦装置中第一组线圈输入反向电压时驱动部横向结构剖视图。

图10为图9中的磁铁旋转30°后驱动部横向结构剖视图。

图11本发明提供的手机用照相机调焦装置中第二组线圈输入正向电压时驱动部横向结构剖视图。

图12为图11中的磁铁旋转60°后驱动部横向结构剖视图。

图13本发明提供的手机用照相机调焦装置中第一组线圈输入正向电压时驱动部横向结构剖视图。

图14为图13中的磁铁旋转90°后驱动部横向结构剖视图。

图15为本发明提供的手机用照相机调焦装置中第二组线圈输入反向电压时驱动部横向结构剖视图。

图16为图15中的磁铁旋转120°后驱动部横向结构剖视图。

图17分别为本发明提供的手机用照相机调焦装置中第1霍尔元件输出信号、第2霍尔元件输出信号、第1组线圈电流、第2组线圈电流、第1和第2组线圈中磁通量、第1和第2组线圈中感应电动势、第1和第2组线圈产生的转矩、驱动部转矩及进行微调时线圈中输入电压波形图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明提供的手机用照相机调焦装置进行详细说明。如图1至图7所示，本发明提供的手机用照相机调焦装置包括柔性电路板1、传感器2、红外滤光片3、底座4、4个线圈5、镜筒6、磁铁保持架7、6片磁铁8、上盖9和2个霍尔元件10；其中柔性电路板1安装在位于手机内部的主电路板上；传感器2设置在柔性电路板1的表面一侧；设置在柔性电路板1上部的底座4呈通过底面相连的双层筒状，其中外筒11的高度大于内筒12的高度，且内筒12的内周面上形成有内螺纹，底面中心部件向内凹陷形成有一个用于容纳传感器2的第一方形凹槽，从第一方形凹槽的顶端向内凹陷形成另一个用于容纳红外滤光片3的第二方形凹槽，而内筒12的底面中心部位形成有一个矩形透光窗13，且外筒11的圆周壁中部沿圆周方向形成有2个相距90°的矩形孔14；红外滤光片3设置在底座4上透光窗13下部的第二方形凹槽内，其能够封闭住透光窗13，且与传感器2相隔距离而设置在传感器2的上方；4个线圈5均呈带有弧度的口字形状，其弧度与底座4上外筒11的内周面弧度相同，并且等间距设置在外筒11的内周面上，而且相对的2个线圈5成为一组；内部能够放置多片镜片的镜筒6呈倒置的圆筒状，其外径与底座4上内筒12的内径相同，外周面上形成有能够与底座4上内筒12的内螺纹相配合的外螺纹，顶面中心部位形成有一个圆形透光孔15，透光孔15的周围向外凸出形成有一个凸环16，而凸环16的外部则沿圆周方向形成有6个等间距分布的圆柱形凸起17；磁铁保持架7呈草帽状，其内周面直径大于底座4上内筒12的外径，而其边沿的外径则小于设置在外筒11内周面上的线圈5内表面直径，且顶面中心部位形成有一个直径与镜筒6上凸环16的外径相同的圆孔18，而圆孔18的周围则形成有6个分别与镜筒6上6个凸起17的位置及大小相对应的小圆孔19，并且其与镜筒6间通过各自的顶面刚性连接；沿径向着磁的6片磁铁8均呈弧形片状，每片所对应的圆心角为60°，且内周面直径与磁铁保持架7的外周面直径相同，而且以N、S极交替的方式粘接在磁铁保持架7的外周面上；上盖9的顶面中心部位形成有一个透光圆孔20，并且内周面的直径与底座4上外筒11的外径相同，因而能够固定在底座4的外部；而2个霍尔元件10则贯通设置在底座4的外筒11上相距90°的2个矩形孔14内。所述的镜筒6、磁铁保持架7及磁铁8的高度均小于底座4上外筒11的高度，因而镜筒6、磁铁保持架7及磁铁8可在上盖9与底座4之间形成的空间内沿光轴方向进行移动。所述的底座4和镜筒6由电气绝缘材料注塑而形成，磁铁保持架7由导磁材料板材冲压而制成，而磁铁8则由稀土类高磁能积磁性材料烧结而制成。可将2个霍尔元件10中任一个设定为霍尔元件1即H1，而将另一个设定为霍尔元件2即H2；另外，将包含霍尔元件1的线圈5及与其相对的线圈5设为第1组线圈A、A’，而其余2个相对的线圈5则设为第2组线圈B、B’。如图7至17所示，当用户需要用手机上的照相装置进行照相时，其首先需按下手机上的照相模式选择键而进入照相模式，然后按动快门键而开始进入自动对焦程序，此时，如图9和图17所示，H1和H2均输出低电平，第1组线圈A、A’中接通反向电流，而第2组线圈B、B’中则无输入，这时第1组线圈A、A’与磁铁8之间将产生电磁力，从而使磁铁8沿逆时针方向旋转30°而变成图10所示的状态，由于磁铁8与磁铁保持架7及镜筒6是结合成一体的，因而镜筒6将在底座4的内筒12外周面上沿光轴方向向上或向下移动。然后，如图11及图17所示，H1输出低电平，H2输出高电平，第2组线圈B、B’中接通正向电流，而第1组线圈A、A’则无输入，此时，第2组线圈B、B’与磁铁8之间将产生电磁力，从而使磁铁8沿逆时针方向继续旋转30°而变成图12所示的状态。随后，如图13和图17所示，H1和H2均输出高电平，第1组线圈A、A’中接通正向电流，第2组线圈B、B’中则无输入，这时第1组线圈A、A’与磁铁8之间将产生电磁力，从而使磁铁8沿逆时针方向再继续旋转30°而变成图14所示的状态。之后，如图15及图17所示，H1输出高电平，H2输出低电平，第2组线圈B、B’中接通反向电流，而第1组线圈A、A’中则无输入，这时第2组线圈B、B’与磁铁8之间将产生电磁力，从而使磁铁8沿逆时针方向再进一步旋转30°而变成图16所示的状态。反复进行上述4个步骤就可使磁铁8沿逆时针方向连续进行旋转，直至调焦装置自动完成调焦动作。另外，如果想要反向旋转磁铁8，只需将原输入于第1组线圈A、A’信号的相反信号输入于第2组线圈B、B’，将原输入于第2组线圈B、B’信号的相反信号输入于第1组线圈A、A’即可。此外，如果想使磁铁8进行微小角度旋转，如图17中最后一个波形图所示，可将第1组线圈A、A’及第2组线圈B、B’中接通的电压信号改成脉冲电压，这样就可使磁铁8对应于每一个电压脉冲而旋转微小角度，从而达到微调的目的。

Claims (3)

1、一种手机用照相机调焦装置，其特征在于：所述的手机用照相机调焦装置包括柔性电路板(1)、传感器(2)、红外滤光片(3)、底座(4)、4个线圈(5)、镜筒(6)、磁铁保持架(7)、6片磁铁(8)、上盖(9)和2个霍尔元件(10)；其中柔性电路板(1)安装在位于手机内部的主电路板上；传感器(2)设置在柔性电路板(1)的表面一侧；设置在柔性电路板(1)上部的底座(4)呈通过底面相连的双层筒状，其中外筒(11)的高度大于内筒(12)的高度，且内筒(12)的内周面上形成有内螺纹，底面中心部件向内凹陷形成有一个用于容纳传感器(2)的第一方形凹槽，从第一方形凹槽的顶端向内凹陷形成另一个用于容纳红外滤光片(3)的第二方形凹槽，而内筒(12)的底面中心部位形成有一个矩形透光窗(13)，且外筒(11)的圆周壁中部沿圆周方向形成有2个相距90°的矩形孔(14)；红外滤光片(3)设置在底座(4)上透光窗(13)下部的第二方形凹槽内，其能够封闭住透光窗(13)，且与传感器(2)相隔距离而设置在传感器(2)的上方；4个线圈(5)均呈带有弧度的口字形状，其弧度与底座(4)上外筒(11)的内周面弧度相同，并且等间距设置在外筒(11)的内周面上，而且相对的2个线圈(5)成为一组；内部能够放置多片镜片的镜筒(6)呈倒置的圆筒状，其外径与底座(4)上内筒(12)的内径相同，外周面上形成有能够与底座(4)上内筒(12)的内螺纹相配合的外螺纹，顶面中心部位形成有一个圆形透光孔(15)，透光孔(15)的周围向外凸出形成有一个凸环(16)，而凸环(16)的外部则沿圆周方向形成有6个等间距分布的圆柱形凸起(17)；磁铁保持架(7)呈草帽状，其内周面直径大于底座(4)上内筒(12)的外径，而其边沿的外径则小于设置在外筒(11)内周面上的线圈(5)内表面直径，且顶面中心部位形成有一个直径与镜筒(6)上凸环(16)的外径相同的圆孔(18)，而圆孔(18)的周围则形成有6个分别与镜筒(6)上6个凸起(17)的位置及大小相对应的小圆孔(19)，并且其与镜筒(6)间通过各自的顶面刚性连接；沿径向着磁的6片磁铁(8)均呈弧形片状，每片对应的圆心角为60°，且内周面直径与磁铁保持架(7)的外周面直径相同，而且以N、S极交替的方式粘接在磁铁保持架(7)的外周面上；上盖(9)的顶面中心部位形成有一个透光圆孔(20)，并且内周面的直径与底座(4)上外筒(11)的外径相同，因而能够固定在底座(4)的外部；而2个霍尔元件(10)则贯通设置在底座(4)的外筒(11)上相距90°的2个矩形孔(14)内。

2、根据权利要求1所述的手机用照相机调焦装置，其特征在于：所述的镜筒(6)、磁铁保持架(7)及磁铁(8)的高度均小于底座(4)上外筒(11)的高度，因而镜筒(6)、磁铁保持架(7)及磁铁(8)可在上盖(9)与底座(4)之间形成的空间内沿光轴方向进行移动。

3、根据权利要求1所述的手机用照相机调焦装置，其特征在于：所述的底座(4)和镜筒(6)由电气绝缘材料注塑而形成，磁铁保持架(7)由导磁材料板材冲压而制成，而磁铁(8)则由稀土类高磁能积磁性材料烧结而制成。

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