CN108063896A - 一种调焦装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种调焦装置，包括图像传感器组件；导向机构，支承所述图像传感器组件；传动机构，驱动所述导向机构线性运动；所述导向机构包括推板和固定板，所述推板设有空心导向体，所述固定板设有导轨，所述空心导向体与所述导轨相配合地滑动连接。本发明的调焦装置，具有对焦精度高、稳定性高的优点。

Description

一种调焦装置

技术领域

本发明涉及光学调焦技术领域，尤其涉及一种调焦装置。

背景技术

随着数字电子技术的发展，市场对于具有成像功能的消费类电子产品(例如监控相机、手机相机、运动相机等)的成像要求以及使用条件在不断的提高。

相机产品中的光学镜头以及相关组件在运输的过程中会受到振动、冲击、碰撞、过载的影响，在使用过程中会受到压力、温度、冲击等环境条件变化以及拍摄的距离变化引起的影响，这些影响往往会使光学镜头与图像传感器组件产生相对位移，导致成像质量的下降。

因此，为了保证产品的成像质量，设计光学镜头模组时，需要使用可以调整光学镜头与图像传感器距离的调焦装置。目前的成像产品大多都有手动或自动调焦功能，其结构往往是采用蜗轮蜗杆、丝杠螺母、VCM马达等方式来实现。但是随着光学镜头应用范围的拓展以及性能指标的提高，现有技术中的调焦装置已经不能满足高对焦精度、高可靠性的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高精度、高稳定性的调焦装置。

为实现上述目的，本发明提供一种调焦装置，包括：

图像传感器组件；

导向机构，支承所述图像传感器组件；

传动机构，驱动所述导向机构线性运动；

所述导向机构包括推板和固定板，所述推板设有空心导向体，所述固定板设有导轨，所述空心导向体与所述导轨相配合地滑动连接。

根据本发明的一个方面，所述空心导向体为中空圆柱体，所述导轨为圆形通孔。

根据本发明的一个方面，所述空心导向体为花键，所述导轨为花键孔。

根据本发明的一个方面，所述空心导向体为矩形柱状体，所述导轨为矩形孔，所述矩形柱状体沿着水平方向设有凸起，所述矩形孔沿水平方向设有凹槽。

根据本发明的一个方面，所述传动机构包括：

传动齿轮；

齿轮轴，与所述传动齿轮连接，外圆周表面设有螺纹；

螺母，与所述齿轮轴通过所述螺纹滑动连接。

根据本发明的一个方面，所述螺母固定位于所述空心导向体内。

根据本发明的一个方面，所述齿轮轴、所述螺母与所述空心导向体同轴设置。

根据本发明的一个方面，所述齿轮轴远离所述传动齿轮的一端设有螺纹压盖。

根据本发明的一个方面，所述推板和所述固定板之间设有弹簧。

根据本发明的一个方面，所述传动机构和所述固定板之间设有滚珠导套。

根据本发明的一个方面，所述推板设有辅助导向体，所述固定板设有与所述辅助导向体相配合的辅助导轨。

根据本发明的一个方面，所述调焦装置还包括：

马达，与所述传动机构连接；

识别机构，包括感应体和感应器，用于识别所述导向机构的初始位置；

壳体，内部设有容置空间，所述图像传感器组件、所述导向机构、所述传动机构、所述马达和所述识别机构位于所述容置空间中，所述壳体外固定连接光学镜头。

根据本发明的调焦装置，推板设有空心导向体，固定板设有导轨，空心导向体与导轨相互配合地滑动连接，即本发明的空心导向体的形状与导轨的形状是相互配合地，例如空心导向体为中空圆柱体，导轨为圆形通孔，实现空心导向体与导轨的孔轴配合，或者空心导向体为花键，导轨为花键孔，花键与花键孔滑动配合，或者空心导向体为矩形柱状体，导轨为矩形孔，矩形柱状体沿着水平方向设有凸起，矩形孔沿水平方向设有凹槽。通过空心导向体与导轨形状相互配合的滑动，使得推板在运动过程中，导轨作为推板的运动向导，保证了推板在运动过程中的倾斜量被固定板的导轨所限制，从而能够保证在推板带动图像传感器组件移动的过程中始终沿着中心光轴的方向进行，十分有效地保证了调焦的精度。

此外，根据本发明的调焦装置，导向机构和传动机构进行分离，调焦装置的调焦精度完全依靠导向机构来保证，避免了现有调焦装置传动机构运动时对调焦精度的影响，即在整个推板在移动过程中，其倾斜量只会受导向机构的推板与固定板之间配合精度的影响，不会受到传动机构的尺寸公差影响，能够更好地保证调焦装置的调焦精度。

根据本发明的调焦装置，齿轮轴、螺母、空心导向体的中心轴向与镜头的中心光轴重合设置，如此能够保证，传动机构提供的传动力沿着中心光轴的方向，作用在推板的中心位置，换言之，推板在沿着中心光轴方向移动时，传动机构提供的传动力不会产生分力，也就是说，推板在移动过程中不会受到偏心推力的影响，有利于保证对焦精度和对焦过程的稳定性。

此外，推板和固定板之间设置弹簧，可以更好的保证调焦装置的抗振性能以及对焦过程的稳定性。另外，推板除了设有空心导向体之外还设有辅助导向体，在推板移动过程中，不仅限制了推板绕轴向旋转，同时辅助导向体和空心导向体构成了一个移动平面，从而使得推板沿着轴向移动更为稳定，即使得调焦更为稳定。

根据本发明的齿轮轴与螺母的齿距可以根据调焦精度的需求进行设置，当马达齿轮每步转动角度、传动齿轮传动比不变时，通过改变传动齿轮与螺母的齿距，可以改变步进马达每走一步时，推板移动的距离，即可以满足不同敏感度的光学镜头对不同调焦精度的需求，使得本发明的调焦装置可以应用于多种类型的光学镜头，适用范围广。

附图说明

图1是示意性表示根据本发明的光学调焦装置组装图；

图2是示意性表示根据本发明的光学调焦装置的分解图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

在针对本发明的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。

图1是示意性表示根据本发明的调焦装置的组装图。图2是示意性表示根据本发明的调焦装置的分解图。参照图1、图2所示，根据本发明的调焦装置包括图像传感器组件1、导向机构2、传动机构3、壳体9。在本实施方式中，壳体9具有容置空间，图像传感器组件1、导向机构2、传动机构3均设置在壳体9中，其中传感器组件1包括常规的PCB板、传感器等各种电子元件，图像传感器组件1固定支承在导向机构2上，驱动机构3可驱动导向机构2沿轴向做线性往复运动，进而带动图像传感器组件1沿轴向移动，从而实现调整图像传感器组件1与镜头10之间距离的目的，即实现调焦目的。

如图1、图2所示，本发明的导向机构2包括推板21和固定板22。其中固定板22固定在壳体10的容置空间中，推板21支承在固定板22上，推板21与固定板22相互配合地滑动连接。

在本实施方式中，推板21设有空心导向体211，固定板22设有导轨221，推板21的空心导向体211与固定板22的导轨221的形状相互配合地设置，空心导向体211在导轨221中滑动。具体地，在本实施方式中，空心导向体211为中空圆柱体状(未图示)，导轨221为设置在固定板22上的通孔，中空圆柱体与通孔的尺寸、形状相互配合。通孔作为中空圆柱体运动的导向限制，使得中空圆柱体带动推板21移动时，保证推板21沿着通孔的轴向移动，从而能够有效地保证对焦精度，即能够保证在推板21带动图像传感器组件1的移动过程中始终沿着轴向进行。

在另一种实施方式中，空心导向体211为设置在推板1上的花键(未图示)，导轨221为设置在固定板22上的花键孔，花键与花键孔形状、尺寸相互配合。在推板21的移动过程中，花键孔作为花键移动的导向限制，限制了推板21在移动过程中的倾斜量，有利于保证调焦精度。需要指出的是，此种花键与花键孔的配合形式与中空圆柱体和圆形通孔的配合形式所能达到的调焦精度是不一样的，例如，花键与花键孔的配合形式能够达到的调焦精度更高，但对于花键与花键孔的配合精度要求也相对较高。空心导向体211与导轨221的具体配合形式可以根据不同敏感度的光学镜头的调焦需要来进行选择。换言之，根据本发明的调焦装置，可以根据不同的光学镜头对于调焦精度要求的不同，合理选择空心导向体211与导轨221的具体配合形式，使得本发明的调焦装置适用范围较广。

根据本发明的第三种实施方式，推板21上的空心导向体211为矩形柱状体(未图示)，导轨221为矩形通孔，矩形柱状体沿着水平设有凸起，矩形通孔沿着水平方向相应地设有凹槽，具有凸起的矩形柱状体与具有凹槽的矩形通孔相互配合地滑动，具有凹槽的矩形通孔作为具有凸起的矩形柱状体运动时的导向限制，保证调焦精度。当然，此种空心导向体211与导轨212的配合形式与上述两种形式所能达到的调焦精度也是不同，具体根据实际需要进行选择。另外，可以理解，空心导向体211与导轨221的配合形式也不局限于上述布置方式。

如图1所示，在本实施方式中，本发明的传动机构3包括传动齿轮31、齿轮轴32和螺母33。齿轮轴32与传动齿轮31连接，齿轮轴32的外圆周表面设有螺纹，齿轮轴32穿过螺母33，与螺母33通过螺纹连接。本发明的螺母33固定设置在推板21的空心导向体211中。在本实施方式中，螺母33的外圆周上设有限位凸起(图中未示出)，空心导向体211的内表面上设有与限位凸起相配合的限位凹陷(图中未示出)，通过限位凸起和限位凹陷的配合，将螺母33固定在空心导向体211中，如此可限制螺母33的绕轴向旋转运动。空心导向体211通过螺母33与传动机构3连接，实现导向机构2与传动机构3的连接。

因为螺母33通过螺纹套设在齿轮轴32上，并且螺母33又被空心导向体211限制了旋转，所以，当传动齿轮31带动齿轮轴32绕轴向旋转运动时，螺母33会沿着齿轮轴32延伸的方向移动，从而带动空心导向体211沿着轴向移动，最终实现调焦目的。

在本实施方式中，齿轮轴32、螺母33、空心导向体211同轴地设置，即，齿轮轴32、螺母33、空心导向体211的中心轴与镜头10的中心光轴重合设置，如此能够保证，传动机构3提供的传动力沿着中心光轴的方向，作用在推板21的中心位置，换言之，推板21在沿着中心光轴方向移动时，传动机构3提供的传动力不会产生分力，也就是说，推板21在移动过程中不会受到偏心推力的影响，有利于保证对焦精度和对焦过程的稳定性。

此外，在齿轮轴32远离传动齿轮31的一端(图1中齿轮轴32的上端)设有螺纹压盖4，螺母33套设在螺纹压盖4和传动齿轮31之间的齿轮轴32上，起到限制螺母33移动位置的作用。

如图1、图2所示，在推板21和固定板22之间还设置有弹簧6，在本实施方式中，弹簧5设置在推板21和固定板22之间，使得推板21与螺母33始终处于向上顶起的状态。在本实施方式中，弹簧5为波形弹簧，使用波形弹簧可以更好的保证产品的抗振性能以及对焦过程的稳定性。具体地，可以根据实际使用中的抗振要求，调整波形弹簧的弹性系数，使得产品在特定的振动冲击下，调焦装置仍然能够稳定的使用，不会受到影响。

另外，根据本发明的调焦装置，在传动机构3和固定板22之间设置有滚珠导套6，用于在传动机构3工作时，降低传动齿轮31与固定板22之间的摩擦阻力，有利于提高调焦装置的持久稳定性。

如图1、图2所示，根据本发明的调焦装置，推板21上还设有辅助导向体212，固定板22上设置有与辅助导向体212相配合的辅助导轨222。在本实施方式中，辅助导向体212为圆柱体状，辅助导向体212铆合在推板21上，辅助导轨222为设置在固定板22上的通孔。在本实施方式中，辅助导向体212设置有两个，两个辅助导向体212设置在空心导向体211的两侧，并且关于空心导向体211对称设置。如此，通过辅助导向体212与辅助导轨22的配合，能够很好地限制推板21的位置，使得推板21在沿着轴向移动时，不会绕轴向旋转。同时，两辅助导向体212和空心导向体211构成一个移动平面，从而使得推板21沿着轴向移动更为稳定。当然，辅助导向体212的个数与设置形式不限于上述实施方式，能够达到上述效果的其他实施方式均可，具体根据实际要求进行布置。

如图2所示，根据本发明的调焦装置，还包括马达7和识别机构8，马达7和识别机构8同样设置在壳体9的容置空间内。在本实施方式中，马达7为步进马达，马达7设置在传动机构3的下方，通过马达齿轮与传动机构3中的传动齿轮31啮合，提供驱动力给传动齿轮31，具体可根据需要增设齿轮箱改变马达齿轮的相关参数。本发明的识别机构8包括81和感应器82，在本实施方式中，感应器82为马达PI，用于识别调焦装置的初始位置。感应体81为方形柱状体，感应体81铆合在推板21上，用于对感应器82进行感应。具体来说，当需要将图像传感器组件1回到初始位置时，马达接受到信号后，推板21沿着轴向反向运动，直到感应体81与感应器82发生作用时，即可自动识别图像传感器组件1的初始位置，并停止运动。

按照上述实施方式，将本发明的调焦装置组装完成后，调焦实现方法如下：步进马达7通过传动齿轮31将驱动力传递至传动机构3，然后，传动齿轮31带动齿轮轴32绕中心光轴进行旋转，由于螺母33固定在空心导向体211中，被空心导向体211限制了绕轴向旋转，所以螺母33相对于齿轮轴32的位置会发生轴向的变化。由于波形弹簧5会使推板21处于沿轴向上顶起的状态，并且螺母33与空心导向体211固定的连接，所以推板21会随着螺母33的位置移动而移动。从而使固定在推板21上的图像传感器组件1的位置沿轴向移动，实现了改变图像传感器组件1与镜头10间距的功能，即调焦功能。当需要将图像传感器组件1回到初始位置时，马达接受到信号后，推板21沿着轴向反向运动，直到感应体81与感应器82发生作用时，即可自动识别图像传感器组件1的初始位置，并停止运动。

根据本发明的调焦装置，导向机构2的推板21与固定板22形状相互配合地滑动连接，即推板21的空心导向体211与固定板22的导轨221形状相互配合的滑动连接，使得推板21在运动过程中，导轨221作为推板21的运动导向限制，保证了推板21在运动过程中的倾斜量被固定板22的导轨221所限制，从而能够保证在推板21带动图像传感器组件1移动的过程中始终沿着中心光轴的方向进行，十分有效地保证了调焦的精度。

此外，根据本发明的调焦装置，导向机构2和传动机构3进行分离，调焦装置的调焦精度完全依靠导向机构2来保证，避免了现有调焦装置传动机构运动时对调焦精度的影响，即在整个推板21在移动过程中，其倾斜量只会受导向机构2的推板21与固定板22的配合精度的影响，不会受到传动机构3的尺寸公差影响，能够更好地保证调焦装置的调焦精度。

根据本发明的齿轮轴32与螺母33的齿距可以根据调焦精度的需求进行设置，当马达齿轮每步转动角度、传动齿轮传动比不变时，通过改变传动齿轮与螺母33的齿距，可以改变步进马达每走一步时，推板21移动的距离，即可以满足不同敏感度的光学镜头对不同调焦精度的需求，使得本发明的调焦装置可以应用于多种类型的光学镜头，适用范围广。

上述内容仅为本发明的具体方案的例举，对于其中未详尽描述的设备和结构，应当理解为采取本领域已有的通用设备及通用方法来予以实施。

以上所述仅为本发明的一个方案而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种调焦装置，包括：

图像传感器组件(1)；

导向机构(2)，支承所述图像传感器组件(1)；

传动机构(3)，驱动所述导向机构(2)线性运动；

其特征在于，

所述导向机构(2)包括推板(21)和固定板(22)，所述推板(21)设有空心导向体(211)，所述固定板(22)设有导轨(221)，所述空心导向体(211)与所述导轨(221)相配合地滑动连接。

2.根据权利要求1所述的调焦装置，其特征在于，所述空心导向体(211)为中空圆柱体，所述导轨(221)为圆形通孔。

3.根据权利要求1所述的调焦装置，其特征在于，所述空心导向体(211)为花键，所述导轨(221)为花键孔。

4.根据权利要求1所述的调焦装置，其特征在于，所述空心导向体(211)为矩形柱状体，所述导轨(221)为矩形孔，所述矩形柱状体沿着水平方向设有凸起，所述矩形孔沿水平方向设有凹槽。

5.根据权利要求1所述的调焦装置，其特征在于，所述传动机构(3)包括：

传动齿轮(31)；

齿轮轴(32)，与所述传动齿轮(31)连接，外圆周表面设有螺纹；

螺母(33)，与所述齿轮轴(32)通过所述螺纹滑动连接。

6.根据权利要求5所述的调焦装置，其特征在于，所述螺母(33)固定位于所述空心导向体(211)内。

7.根据权利要求6所述的调焦装置，其特征在于，所述齿轮轴(32)、所述螺母(33)与所述空心导向体(211)同轴设置。

8.根据权利要求5所述的调焦装置，其特征在于，所述齿轮轴(32)远离所述传动齿轮(31)的一端设有螺纹压盖(4)。

9.根据权利要求1所述的调焦装置，其特征在于，所述推板(21)和所述固定板(22)之间设有弹簧(5)。

10.根据权利要求1所述的调焦装置，其特征在于，所述传动机构(3)和所述固定板(22)之间设有滚珠导套(6)。

11.根据权利要求1所述的调焦装置，其特征在于，所述推板(21)设有辅助导向体(212)，所述固定板(22)设有与所述辅助导向体(22)相配合的辅助导轨(222)。

12.根据权利要求1所述的调焦装置，其特征在于，所述调焦装置还包括：

马达(7)，与所述传动机构(3)连接；

识别机构(8)，包括感应体(81)和感应器(82)，用于识别所述导向机构(2)的初始位置；

壳体(9)，内部设有容置空间，所述图像传感器组件(1)、所述导向机构(2)、所述传动机构(3)、所述马达(7)和所述识别机构(8)位于所述容置空间中，所述壳体外固定连接光学镜头。