CN103149659A - 镜筒驱动系统及其背隙校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭露了一种镜筒驱动系统及其背隙校正方法，在此系统中，变焦计数光遮断器用以侦测变焦镜筒的位移并产生一第一计数值，而对焦镜筒的位移与变焦镜筒的位移有相对应关系，且当变焦镜筒由初始位置移动至第一变焦位置，或是从第一变焦位置移动至第二变焦位置时，该对焦镜筒可分别触发一定位光遮断器而产生一第二计数值，进而根据该第二计数值将一预设值取代变焦计数光遮断器的计数值，以达到校正背隙的效果。本发明使用单一定位光遮断器便可校正镜筒背隙的功效，能够提高变焦操作与对焦操作的准确度。

Description

镜筒驱动系统及其背隙校正方法

技术领域

本发明涉及一种镜筒驱动系统及其背隙校正方法，特别是涉及一种用于变焦系统的镜筒驱动系统及其背隙校正方法。

背景技术

变焦镜筒的结构是由多组镜筒所组成，其至少包含一驱动筒、一变焦镜筒以及一对焦镜筒，其均为中空筒状结构，驱动筒的内周缘壁具有一第一筒沟以及一第二筒沟，而变焦镜筒的外周缘壁具有一第一凸点，而对焦镜筒的外周缘壁具有一第二凸点。组装时，变焦镜筒与对焦镜筒组装于驱动筒内，且第一凸点嵌于第一筒沟中，而第二凸点嵌于第二筒沟中。

当驱动筒因马达的驱动而进行转动时，第一凸点与第二凸点分别被迫沿着第一筒沟与第二筒沟移动，进而带动变焦镜筒与对焦镜筒沿着光轴移动。而变焦镜筒内设置一变焦镜群，而对焦镜筒内设置一对焦镜群，这样，通过控制马达驱使驱动筒正转或逆转，带动变焦镜筒与对焦镜筒向前或向后移动，而达到变焦与对焦的效果。

为了确定镜筒移动到了正确位置，多数变焦镜筒会配置一变焦计数光遮断器(Zoom PI)与一定位光遮断器(Home PI)。变焦计数光遮断器用于侦测马达的转动而决定一计数值，通过该计数值可了解马达转动的距离，而推断出镜筒的实际位置。而定位光遮断器用于定位镜筒的收回的初始位置，以避免镜筒收回时撞上影像感应器。

为了让凸点可在筒沟内移动，凸点与筒沟的结合关系并非是紧配合，而是有背隙(backlash)存在。然而，当镜筒多次来回移动后，该背隙会造成上述的计数值与镜筒的实际位置之间出现误差，致使变焦操作与对焦操作的准确度降低。

发明内容

有鉴于上述已知技术问题，本发明的其中一目的就在于提供一种镜筒驱动系统及其背隙校正方法，以达到使用单一定位光遮断器便可校正镜筒背隙的功效。

根据本发明的目的，本发明采用以下技术方案：

一种镜筒驱动系统，包含一驱动模组、一变焦镜筒、一第一位置侦测单元、一第一暂存器、一第二位置侦测单元、一第二暂存器、一对焦镜筒、一储存单元、以及一处理单元。由驱动模组控制变焦镜筒位移，移动至一初始位置、一第一变焦位置或一第二变焦位置；第一位置侦测单元侦测驱动模组，并输出一第一侦测信号；第一暂存器根据第一侦测信号而储存一第一计数值；由驱动模组控制对焦镜筒位移，且对焦镜筒的位移对应变焦镜筒，致使变焦镜筒由初始位置移动至第一变焦位置，或是从第一变焦位置移动至第二变焦位置时，对焦镜筒可分别触发第二位置侦测单元产生一第二侦测信号；第二暂存器根据第二侦测信号而储存一第二计数值；储存单元储存若干个预设值，其分别对应若干个第二侦测信号；当第二位置侦测单元被触发时，处理单元从储存单元中读取对应第二计数值的预设值，并将此预设值储存于第一暂存器，以取代第一暂存器原储存的第一计数值。

其中，变焦镜筒还可移动至一第三变焦位置，且变焦镜筒由第二变焦位置移动至第三变焦位置时，对焦镜筒对应触发第二位置侦测单元产生第二侦测信号。

其中，第一变焦位置为一最短焦距位置(WIDE)，第二变焦位置为一中间焦距位置(MID)，第三变焦位置为一最长焦距位置(TELE)。

其中，对焦镜筒触发第二位置侦测单元的位置是介于一变焦完成位置与一对焦起始位置之间。

其中，第一位置侦测单元为一变焦计数光遮断器(Zoom PI)，而第二位置侦测单元为一定位光遮断器(Home PI)。

其中，变焦镜筒由初始位置移动至第一变焦位置而触发第二位置侦测单元输出的第二侦测信号所对应的预设值为0。

根据本发明的目的，再提出一种背隙校正方法，适用于一镜筒驱动系统，镜筒驱动系统包含一驱动模组、一变焦镜筒与一对焦镜筒；驱动模组控制变焦镜筒与对焦镜筒位移，变焦镜筒移动至一初始位置、一第一变焦位置或一第二变焦位置；而对焦镜筒的位移对应该变焦镜筒，该背隙校正方法包含下列步骤：提供一第一位置侦测单元以侦测驱动模组，并输出一第一侦测信号，并以一第一暂存器计数根据该第一侦测信号储存一第一计数值；提供一第二位置侦测单元，当变焦镜筒由初始位置移动至第一变焦位置，或是从第一变焦位置移动至第二变焦位置时，第二位置侦测单元分别被触发而产生一第二侦测信号，并以一第二暂存器计数根据第二侦测信号储存一第二计数值；提供分别对应若干个第二计数值的若干个预设值；当第二位置侦测单元被触发时，判断第二计数值所对应的该预设值，并将预设值储存第一暂存器，以取代第一暂存器原储存的第一计数值。

其中，变焦镜筒还可移动至一第三变焦位置，且变焦镜筒由第二变焦位置移动至第三变焦位置时，对焦镜筒对应移动且触发第二位置侦测单元产生第二侦测信号，而第一变焦位置为一最短焦距位置(WIDE)，第二变焦位置为一中间焦距位置(MID)，第三变焦位置为一最长焦距位置(TELE)。

其中，对焦镜筒触发第二位置侦测单元的位置是介于一变焦完成位置与一对焦起始位置之间。

其中，当变焦镜筒由初始位置移动至第一变焦位置时，第二位置侦测单元被触发而输出的第二侦测信号所对应的预设值为0。

本发明的优点在于：

使用单一定位光遮断器便可校正镜筒背隙的功效，能够提高变焦操作与对焦操作的准确度。

附图说明

图1是本发明的镜筒驱动系统的示意图；

图2是本发明的镜筒驱动系统的实施例的结构图；

图3是本发明的对焦镜筒对应于变焦镜筒的初始位置，与定位光遮断器的相对位置示意图；

图4是本发明的对焦镜筒对应于变焦镜筒的最短焦距位置，与定位光遮断器的相对位置示意图；

图5是本发明的对焦镜筒对应于变焦镜筒的中间焦距位置，与定位光遮断器的相对位置示意图；

图6是本发明的对焦镜筒对应于变焦镜筒的最长焦距位置，与定位光遮断器的相对位置示意图；以及

图7是本发明的背隙校正方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。

请参阅图1，其为本发明的镜筒驱动系统的示意图。为方便说明，以下以两筒的变焦镜结构来进行说明，但不以此为限，三筒的变焦镜结构也适用于本发明。如图所示，镜筒驱动系统1包含一驱动模组、一变焦镜筒11、一第一位置侦测单元21、一第一暂存器33、一第二位置侦测单元22、一第二暂存器34、一对焦镜筒12、一储存单元32、一处理单元31以及影像感应器19。图中，驱动模组包含一驱动筒13、一马达14与一齿轮15。

变焦镜筒11、对焦镜筒12与驱动筒13均为中空筒状结构。驱动筒13的内周缘壁具有一第一筒沟(groove)131以及一第二筒沟132，而变焦镜筒11的外周缘壁具有一第一凸点111，而对焦镜筒12的外周缘壁具有一第二凸点121。图中，变焦镜筒11与对焦镜筒12套设于驱动筒13内，且第一凸点111嵌于第一筒沟131中，而第二凸点121嵌于第二筒沟132中，而凸点与筒沟的结合并非是紧配合，而是有背隙(backlash)存在，以便于凸点于筒沟中移动。请注意，在此仅为举例说明并不用于限制本发明，其他变焦镜头的镜筒结构也可用于本发明，例如对焦镜筒12上无凸点而是有筒沟，而对应的凸点改设置于驱动筒13上；或是用以驱动变焦镜筒11与对焦镜筒12的是若干个镜筒组。上述筒沟可为直线筒沟、斜向筒沟、曲线筒沟或上述形状的组合。

变焦镜筒11与对焦镜筒12的移动驱动方式如下。处理单元31以控制信号驱动马达14转动，进而带动齿轮15。齿轮15与驱动筒13的外表面上的齿痕(图中未显示)相嵌合，所以齿轮15转动时便带动驱动筒13转动。当驱动筒13转动时，迫使第一凸点111与第二凸点121分别沿着第一筒沟131与第二筒沟132移动，进而带动变焦镜筒11与对焦镜筒12沿着光轴移动。而变焦镜筒11内设置一变焦镜群161，而对焦镜筒12内设置一对焦镜群162，以此可通过控制马达14驱使驱动筒13正转或逆转，来带动变焦镜筒11与对焦镜筒12向前或向后移动，改变变焦镜群161与对焦镜群162之间的距离，进而达到变焦与对焦的效果。

在变焦镜筒11与对焦镜筒12的移动过程中，为了提高变焦与对焦的准确率，必须即时知道镜筒的位置或移动距离，以便处理单元31对马达14下达准确的指令。为达此目的，第一位置侦测单元21用以侦测驱动模组，在图1中即为侦测齿轮15的转动。其中，第一位置侦测单元21可用一光遮断器来实现，例如此技术领域已广泛使用的变焦计数光遮断器(Zoom PI)。第一位置侦测单元21输出一第一侦测信号211。第一暂存器33根据第一侦测信号211而储存一第一计数值331。对于计数的实施，第一侦测信号211为一二进制数据，当处理单元31接收到数值为1的第一侦测信号211时，若此时马达14为正转，则处理单元31将第一暂存器33目前储存的第一计数值331累加；反之，若此时马达14为反转，则处理单元31将第一暂存器33目前储存的第一计数值331递减，以此使第一暂存器33可根据第一侦测信号211而储存一第一计数值331。

如此，假设在此例中马达14正转会导致变焦镜筒11向前移，即变焦镜群161与影像感应器19之间的距离增加，当齿轮15转动时第一位置侦测单元21持续输出一二进制数据，则第一暂存器33的第一计数值331不断增加，所以可以利用第一计数值331来推断出镜筒的位置。然而，由于背隙的存在，当镜筒经过多次往返位移，其实际位置与第一计数值331之间会产生误差，且镜筒位移操作的次数越多，此误差越大。因此，需要利用第二位置侦测单元22来进行背隙校正。

在本发明中，仅使用一马达14来驱动变焦镜筒11与对焦镜筒12的位移，且通过筒沟与凸点的设计，可使变焦镜筒11的位移可相对应于对焦镜筒12的位移，两者相互关联。在变焦镜筒11移动过程中，有至少三个特定位置，包含一初始位置、一第一变焦位置或一第二变焦位置。当变焦镜筒11位于第一变焦位置或第二变焦位置，即表示完成第一段变焦操作或第二段变焦操作。由于对焦镜筒12的位移对应变焦镜筒11，所以变焦镜筒11由初始位置移动至第一变焦位置，或是从第一变焦位置移动至第二变焦位置时，对焦镜筒12的相对应位移可分别触发第二位置侦测单元22产生一第二侦测信号221。第二侦测信号221为一二进制数据，而第二暂存器34根据第二侦测信号221而储存一第二计数值341，其计数的实施与第一暂存器33相同，在此不再赘述。

储存单元32储存一查询表321，其记录若干个预设值，与其分别对应的若干个第二计数值341，例如第二计数值341为1时，对应的预设值为0；第二计数值341为3时，对应的预设值为500。

当第二位置侦测单元22被触发时，处理单元31接收到第二侦测信号221并完成更新第二计数值341，接着从储存单元32中读取对应该第二计数值341的预设值，并将该预设值储存于第一暂存器33，以取代第一暂存器33原储存的第一计数值331。例如，镜头结构设计者在制造出厂前，已经先行测试变焦镜筒11从初始位置移动到第一变焦位置，并记录此时对焦镜筒12做相对应位移而触发第二位置侦测单元22时的第一计数值331，该第一计数值即是储存于查询表321中的预设值，比如，当变焦镜筒11由初始位置移动至第一变焦位置而触发第二位置侦测单元22输出的第二侦测信号221所对应的预设值为0。因此，即使有背隙的影响使得第一计数值331与镜筒位置的相连性出现错误，仍可利用每次对焦镜筒12触发第二位置侦测单元22的时点将查询表321中的预设值取代第一暂存器33目前储存的第一计数值331，如此可回复第一计数值331与镜筒位置的相连性，达到校正背隙的效果。

上述仅为便于理解的举例说明，在其他实施例中，变焦镜筒11还可移动至一第三变焦位置，且变焦镜筒11由第二变焦位置移动至第三变焦位置时，对焦镜筒12也相对应地会触发第二位置侦测单元22产生第二侦测信号221，而处理单元31接收到第二侦测信号221后便会进行上述的计数动作以及将查询表321中的预设值存入第一暂存器33的校正背隙动作。在此实施例中，第一变焦位置为一最短焦距位置(WIDE)，第二变焦位置为一中间焦距位置(MID)，第三变焦位置为一最长焦距位置(TELE)。

此外，对焦镜筒12触发第二位置侦测单元22的位置优选的是介于一变焦完成位置与一对焦起始位置之间。而第一位置侦测单元21优选可为此技术领域已广泛应用的一变焦计数光遮断器(Zoom PI)，而第二位置侦测单元22可为一定位光遮断器(Home PI)。

请参阅图2至图6，图2为本发明的镜筒驱动系统的实施例的示意图，而图3至图6为本发明的对焦镜筒与定位光遮断器之间的相对位置的示意图。为方便解释，图2中仅显示镜头4的变焦镜筒41、对焦镜筒42、驱动筒43与定位光遮断器44。其中，对焦镜筒42的结构是延伸出一遮挡体421，在对焦镜筒42上下位移的过程中，遮挡体421可经过定位光遮断器44的感应区441(如图3所示)而触发定位光遮断器44输出信号。图中，定位光遮断器44电性连接一处理单元(图中未显示)，例如微处理器，用以接收定位光遮断器44输出的信号，并根据该信号于一第二暂存器(图中未显示)储存一第二计数值。此外，镜头4也包含一变焦计数光遮断器(图中未显示)以及相对应的第一暂存器(图中未显示)，其功能与操作已于上述内容说明，故在此不再赘述。

请接续参阅图3，当变焦镜筒41位于初始位置时，相对应地，对焦镜筒42的遮挡体421是位于定位光遮断器44的下方。请接续参阅图4，当变焦镜筒41从初始位置于方向D1移动到一最短焦距位置(WIDE)时，对焦镜筒42的遮挡体421相对应地移动到定位光遮断器44的上方，在移动过程中遮挡体421经过定位光遮断器44的感应区441，触发定位光遮断器44的输出信号产生两段变化，从0改变成1，再从1改变成0。此为光遮断器的操作特性，已为此技术领域技术人员所熟知，在此不再赘述。

遮挡体421刚遮挡到定位光遮断器44的感应区441时，定位光遮断器44的输出信号从0改变成1，处理单元便更新第二暂存器所储存的第二计数值为1；而随着遮挡体421向上移动而不再遮挡到定位光遮断器44的感应区441时，定位光遮断器44的输出信号从1改变成0时，处理单元便更新第二暂存器所储存的第二计数值为2。同理，如图5所示，当变焦镜筒41从最短焦距位置(WIDE)于方向D2移动到一中间焦距位置(MID)时，遮挡体421刚好遮挡到定位光遮断器44的感应区441，定位光遮断器44的输出信号从0改变成1，第二计数值更新为3。如图6所示，变焦镜筒41从中间焦距位置(MID)于方向D2移动到最长焦距位置(TELE)时，遮挡体421不遮挡定位光遮断器44的感应区441，定位光遮断器44的输出信号从1改变成0，第二计数值更新为4。

在此实施例中，可预先记录一查询表，其记录第二计数值1～4分别所对应的预设值。如表1所示，第二计数值为1与2时对应的预设值为0，而第二计数值为3时对应的预设值为500，第二计数值为4时对应的预设值为700。

第二计数值	预设值
		1，2	0
3	500
		4	700

表1

当镜头4操作时，只要定位光遮断器44的输出信号有数值上的变化，处理单元便从查询表中查出相对应的预设值，再将此查出的预设值取代第一暂存器所储存的第一计数值，以此达到校正背隙的效果。

请参阅图7，其为本发明的背隙校正方法的流程图。如图所示，背隙校正方法适用于图1所示的镜筒驱动系统，其包含下列步骤：

步骤71：使用一第一位置侦测单元以侦测该驱动模组，并输出一第一侦测信号，并以一第一暂存器计数根据第一侦测信号储存一第一计数值。第一计数值与变焦镜筒的位移有相关联性。

步骤72：使用一第二位置侦测单元，当变焦镜筒由初始位置移动至第一变焦位置(例如最短焦距位置)，或是从第一变焦位置移动至第二变焦位置(例如中间焦距位置)时，第二位置侦测单元分别被触发而产生一第二侦测信号，并以一第二暂存器计数根据第二侦测信号储存一第二计数值。

在其他实施例中，若变焦镜筒还可移动到第三变焦位置(例如中间焦距位置)时，则第二位置侦测单元的配置位置优选的是让变焦镜筒由第二变焦位置移动至第三变焦位置时也可以触发第二位置侦测单元。如此可以更频繁地做背隙校正，增强校正效果。

步骤73：提供分别对应若干个第二计数值的若干个预设值，例如表1。

步骤74：当第二位置侦测单元被触发时，判断第二计数值所对应的预设值，并将预设值储存于第一暂存器，以取代第一暂存器原储存的第一计数值。

以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于后附的专利保护范围中。

Claims (10)

1.一种镜筒驱动系统，其特征在于，它包含：

一驱动模组；

一变焦镜筒，由所述驱动模组控制所述变焦镜筒位移，移动至一初始位置、一第一变焦位置或一第二变焦位置；

一第一位置侦测单元，侦测所述驱动模组，并输出一第一侦测信号；

一第一暂存器，根据所述第一侦测信号而储存一第一计数值；

一第二位置侦测单元；

一对焦镜筒，由所述驱动模组控制所述对焦镜筒位移，且所述对焦镜筒的位移对应所述变焦镜筒，以使所述变焦镜筒由所述初始位置移动至所述第一变焦位置，或是从所述第一变焦位置移动至所述第二变焦位置时，所述对焦镜筒可分别触发所述第二位置侦测单元产生一第二侦测信号；

一第二暂存器，根据所述第二侦测信号而储存一第二计数值；

一储存单元，储存一查询表，所述查询表记录若干个预设值以及所述若干个预设值分别对应的所述第二计数值；以及

一处理单元，当所述第二位置侦测单元被触发时，所述处理单元从所述储存单元中读取对应所述第二计数值的所述预设值，并将所述预设值储存于所述第一暂存器，以取代所述第一暂存器原储存的所述第一计数值。

2.如权利要求1所述的镜筒驱动系统，其特征在于，所述变焦镜筒还移动至一第三变焦位置，且所述变焦镜筒由所述第二变焦位置移动至所述第三变焦位置时，所述对焦镜筒对应触发所述第二位置侦测单元产生所述第二侦测信号。

3.如权利要求2所述的镜筒驱动系统，其特征在于，所述第一变焦位置为一最短焦距位置，所述第二变焦位置为一中间焦距位置，所述第三变焦位置为一最长焦距位置。

4.如权利要求1所述的镜筒驱动系统，其特征在于，所述对焦镜筒触发所述第二位置侦测单元的位置是介于一变焦完成位置与一对焦起始位置之间。

5.如权利要求1所述的镜筒驱动系统，其特征在于，所述第一位置侦测单元为一变焦计数光遮断器，所述第二位置侦测单元为一定位光遮断器。

6.如权利要求1所述的镜筒驱动系统，其特征在于，所述变焦镜筒由所述初始位置移动至所述第一变焦位置而触发所述第二位置侦测单元输出的所述第二侦测信号所对应的所述预设值为0。

7.一种背隙校正方法，适用于一镜筒驱动系统，所述镜筒驱动系统包含一驱动模组、一变焦镜筒与一对焦镜筒；所述驱动模组控制所述变焦镜筒与所述对焦镜筒位移，所述变焦镜筒移动至一初始位置、一第一变焦位置或一第二变焦位置；而所述对焦镜筒的位移对应所述变焦镜筒，其特征在于，所述背隙校正方法包含下列步骤：

使用一第一位置侦测单元以侦测所述驱动模组，并输出一第一侦测信号，并以一第一暂存器计数根据所述第一侦测信号储存一第一计数值；

使用一第二位置侦测单元，当所述变焦镜筒由所述初始位置移动至所述第一变焦位置，或是从所述第一变焦位置移动至所述第二变焦位置时，所述第二位置侦测单元分别被触发而产生一第二侦测信号，并以一第二暂存器计数根据所述第二侦测信号储存一第二计数值；

提供分别对应若干个第二计数值的若干个预设值；以及

当所述第二位置侦测单元被触发时，判断所述第二计数值所对应的所述预设值，并将所述预设值储存于所述第一暂存器，以取代所述第一暂存器原储存的所述第一计数值。

8.如权利要求7所述的背隙校正方法，其特征在于，所述变焦镜筒还移动至一第三变焦位置，且所述变焦镜筒由所述第二变焦位置移动至所述第三变焦位置时，所述对焦镜筒对应移动且触发所述第二位置侦测单元产生所述第二侦测信号，而所述第一变焦位置为一最短焦距位置，所述第二变焦位置为一中间焦距位置，所述第三变焦位置为一最长焦距位置。

9.如权利要求7所述的背隙校正方法，其特征在于，所述对焦镜筒触发所述第二位置侦测单元的位置是介于一变焦完成位置与一对焦起始位置之间。

10.如权利要求7所述的背隙校正方法，其特征在于，当所述变焦镜筒由所述初始位置移动至所述第一变焦位置时，所述第二位置侦测单元被触发而输出的所述第二侦测信号所对应的所述预设值为0。

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