CN1786808A - 光学自动对焦装置 - Google Patents

Abstract

一种用于数码相机的光学自动对焦装置，其镜头模组由镜座和安装镜片组的镜架组成，镜座内安装有电磁铁结构和对应的永久磁体，在电磁铁结构和永久磁体外围套装有弹簧，该弹簧在镜座和电路板之间呈拉伸或压缩状态；该光学自动对焦装置还包括二阻挡件。给电磁铁结构通电，其产生的磁力带动镜头模组克服弹簧回复力作轴向运动，直到受阻挡件的阻挡而停止。此种结构节省空间，并且制造方便。

Description

光学自动对焦装置

【技术领域】

本发明涉及光学自动对焦装置，尤其涉及用于数码相机的光学自动对焦装置。

【背景技术】

最初出现的数码相机多采用固定焦距的镜头，即镜片组之间以及镜片组与影像感测器之间的距离是定值，根据光学公式1/p+1/q＝1/f，拍摄目标的物距也是固定的。如果拍摄目标的位置超出镜头预设的物距范围，那么拍摄的图像将变得模糊不清，因此大大限制了取景的范围。

针对上述固定镜头的不足，部份数码相机的解决办法是采用一种放大插值方法对信号做放大处理，但这样仅使原来较小的区域放大而已，并不会有新的信息增加，因此实用性不大。

相对而言，从透镜的原理出发，通过改变数码相机镜头的焦距或像距在很大程度上解决了这一问题。当拍摄目标超出物距范围时，通过改变焦距或像距得到一个新的适于该目标的物距，因而可保证图像的品质。当然，焦距或像距的改变也是有限的，对于不同的镜片组，其变化的范围是不同的。

如图1所示，第一镜片316和第二镜片322分别安装在外框314和磁性材质的第二圆柱体320中，在外框314和第二圆柱体320之间设置一弹簧324，并在位于外框314上的第一圆柱体312表面环绕一线圈318。给线圈318通电，在第二圆柱体320和线圈318之间产生一克服弹簧324的磁力，带动第二圆柱体320作轴向运动，因而可改变第一镜片316和第二镜片322之间的距离，达到调焦的目的。相关专利可参阅公开于2004年8月4目的中国专利申请第CN1517775A号。

以上调焦装置虽然达到了自动调焦的目的，但是线圈以及弹簧的驱动结构都设置在镜片组之间，使得镜头内部的结构较为复杂，加大了生产组装的难度；支撑镜片的第二圆柱体320的整体或局部需要用高磁性金属或磁铁制造，并且其内部还要安装镜片，因而制造不方便。

【实用新型内容】

本发明要解决的技术问题是：提供一种光学自动对焦装置，可利用常用的定焦镜片模组和一驱动结构就可进行光学调焦，不需增加额外空间，并可降低生产及组装难度。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于数码相机的光学自动对焦装置，包括一镜头模组，一驱动结构，一连接于电路板的影像感测器，所述镜头模组由镜座和安装镜片组的镜架组成；该驱动结构包括电磁铁结构、永久磁体以及弹簧；该电磁铁结构和永久磁体中任一个固定在镜座或电路板上，另一个固定在镜座和电路板的另外一个上；该弹簧安装在镜座和电路板之间，并且呈拉伸或压缩状态；所述光学自动对焦装置还包括两个在轴向具有不同高度之阻挡件；给电磁铁结构通电，其产生的磁力带动镜头模组克服弹簧回复力而作轴向运动，直到受阻挡件的阻挡而停止。

由于本发明光学自动对焦装置可以采用常用的固定镜片模组，用于对焦的驱动结构安装在镜座的内部，因而不需另行设计镜片模组，也不需要增加额外的空间就可实现自动对焦的功能，同时可降低制造和组装的难度。

【附图说明】

图1是现有技术中的自动对焦装置剖示图。

图2是本发明自动对焦装置第一实施方式剖示图。

图3是本发明的一种电磁铁结构示意图。

图4是本发明自动对焦装置第二实施方式剖示图。

【具体实施方式】

本发明自动对焦装置为两段式对焦装置，既可使镜头处于近距离对焦位置，也可以处于远距离对焦位置。本发明采用电磁铁结构和弹簧驱动镜头作轴向运动，以实现镜头的近距离对焦和远距离对焦。

请参阅图2，镜头模组1包括镜架12和镜座14，镜架12用于安装镜片组(未标示)，镜座14为阶梯状，由镜筒142、基座144以及连接该镜筒142和基座144的外肩146组成，其中镜筒142的内径小于基座144的内径。镜架12套装在镜座14的镜筒142中，二者之间通过螺纹或其它方式装配在一起。

驱动结构2包括若干第一电磁铁结构22a、若干第一永久磁体24a以及若干第一弹簧26a，此三者数量相同。第一电磁铁结构22a由第一感磁体222a和环绕第一感磁体222a的第一线圈224a组成，第一感磁体222a的上端以嵌入或粘接等方式固定在镜座14的外肩146下表面。若干第一电磁铁结构22a沿圆周方向均匀地固定在镜座14上，若干第一永久磁体24a与若干第一电磁铁结构22a一一对应，沿圆周方向均匀地固定在电路板4上，并将置于电路板4上的影像感测器3包围其中；在每个第一电磁铁结构22a及其对应的第一永久磁体24a外围套装有一第一弹簧26a，该第一弹簧26a在镜座14的外肩146和电路板4之间呈压缩或者拉伸状态。

在镜座14的基座144内部有一圆筒状内框61固定在电路板4上，该内框61环绕驱动结构2；在镜座14的基座144外部有一圆筒状外框62固定在电路板4上，外框62的上部具有一内肩622，该内肩622位于镜座14的外肩146之上。在内框61和外框62靠近镜座14的基座144表面分别沿周向均匀地安装有若干簧片64，簧片64中部朝向基座144突出。内框61和外框62上的簧片64两两相对，分别抵靠在镜座14的内表面和外表面，以便精确地限定镜座14的横向位置。

当镜头模组1的初始状态设置为近距离对焦时，镜座14的外肩146与外框62的内肩622贴合，第一弹簧26a在镜座14的外肩146和电路板4之间呈压缩状态；当镜头模组1的初始状态设置为远距离对焦时，镜座14的外肩146与内框61贴合，第一弹簧26a在镜座14的外肩146和电路板4之间呈拉伸状态。磁力大小可由第一线圈224a的匝数和通过该线圈的电流大小确定，其方向由第一永久磁体24a的磁极方向和通过第一线圈224a的电流方向确定。

下面介绍本发明对焦装置的工作过程：

图2表示镜头模组1位于初始的近距离对焦位置。镜座14和电路板4之间安装有若干处于压缩状态的第一弹簧26a，每个第一弹簧26a套装在对应的第一电磁铁结构22a和第一永久磁体24a外围；镜座14受弹簧回复力的作用贴合于外框62的内肩622，即位于上限h1的位置。当需要进行远距离对焦时，给第一线圈224a通电，第一电磁铁结构22a产生与第一永久磁体24a相吸引的磁力F1，带动镜头模组1克服第一弹簧26a的回复力向下运动，直到镜座14与内框61贴合后静止于下限h2的位置，即可进行远距离对焦。镜头模组1在驱动结构2的作用下在Δh范围内运动，能够静止在上限h1和下限h2两个位置，因而可实现近距离和远距离对焦。

当然，镜头模组1也可将初始状态设置在远距离对焦位置。镜座14和电路板4之间的第一弹簧26a处于拉伸状态，镜座14受弹簧回复力的作用贴合于内框61，即位于下限h2的位置，通过改变电流方向或第一永久磁体24a的磁极方向使第一电磁铁结构22a在通电时产生与第一永久磁体24a相排斥的磁力，从而带动镜头模组1克服第一弹簧26a的回复力向上运动，直到镜座14与外框62贴合后静止于上限h1的位置，此时便可进行近距离对焦。

以上是本发明自动对焦装置第一实施方式的结构和工作过程，其驱动结构2为若干第一电磁铁结构22a沿圆周方向均匀地排布在影像感测器3的外围。进行对焦时，这些第一电磁铁结构22a配合各自对应的永磁铁24及第一弹簧26a同时作等效工作，使镜头模组1平稳运动，对焦较为精确。

但是驱动结构2并不限于上述结构及排布方式，图3表示第二电磁铁结构22b，该第二电磁铁结构22b由一筒状的第二感磁体222b和一环绕第二感磁体222b的第二线圈224b组成。

图4为本发明第二实施方式的剖示图，其采用图3所示的第二电磁铁结构22b。此驱动结构2包括一第二电磁铁结构22b、一环状第二永久磁体24b以及一第二弹簧26b。第二感磁体222b的上端以嵌入或粘接等方式固定在镜座14的外肩146下表面，第二永久磁体24b正对第二感磁体222b固定在电路板4上，将影像感测器包围在其中，第二弹簧26b套装在第二线圈224b及第二永久磁体24b的外围，在镜座14的外肩146和电路板4之间为压缩或拉伸状态。

图4中设置镜头模组1的初始状态为远距离对焦位置，并且对应地设置第二弹簧26b在镜座14的外肩146和电路板4之间为拉伸状态，镜座14和内框61贴合。当需要近距离对焦时，给第二线圈224b通电，产生与第二永久磁体24b相排斥的磁力F2，镜头模组1向上作轴向运动到达h1处，即与外框62贴合后停止，实现近距离对焦。也可以设置镜头模组的初始状态为近距离对焦，其第一电磁铁结构22a和第二弹簧26b的状态布置以及在需要进行远距离对焦时的工作过程和本发明第一实施方式类同，此处不再赘述。

综上，本发明自动对焦装置的初始状态无论设置为近距离对焦还是远距离对焦，通过改变电流或磁极等相关参数都可实现两段式对焦功能，获得更大的取景范围。采用此结构，可以使用常用的镜片模组，不需额外设计，并且其镜座也为常见结构，只需在镜座内设置一驱动结构即可实现调焦功能。

Claims (9)

1.一种用于数码相机的光学自动对焦装置，包括一镜头模组，一驱动结构，一连接电路板的影像感测器，其特征在于：所述镜头模组由镜座和安装镜片组的镜架组成；该驱动结构包括电磁铁结构、永久磁体以及弹簧；该电磁铁结构和永久磁体中任一个固定在镜座或电路板上，另一个固定在镜座和电路板的另外一个上；该弹簧安装在镜座和电路板之间，并且呈拉伸或压缩状态；所述光学自动对焦装置还包括两个在轴向具有不同高度之阻挡件；给电磁铁结构通电，其产生的磁力带动镜头模组克服弹簧回复力而作轴向运动，直到受阻挡件的阻挡而停止。

2.根据权利要求1所述的光学自动对焦装置，其特征在于：所述电磁铁结构、永久磁体以及弹簧具有若干个，该等电磁铁结构围绕在影像传感器外围，永久磁体与电磁铁结构对应，每一电磁铁结构及其对应之永久磁体外围套装有弹簧。

3.根据权利要求1所述的光学自动对焦装置，其特征在于：所述电磁铁结构与永久磁体具有若干个，该等电磁铁结构围绕在影像传感器外围，永久磁体与若干电磁铁结构对应，所述弹簧将所有电磁铁结构和永久磁体套装其中。

4.根据权利要求2或3所述的光学自动对焦装置，其特征在于：所述电磁铁结构由一柱状或管状感磁体和一环绕该感磁体的线圈组成。

5.根据权利要求1所述的光学自动对焦装置，其特征在于：所述电磁铁结构与永久磁体为筒状，将影像传感器包围其中，并且二者外围套装有弹簧。

6.根据权利要求2、3、5中任一项所述的光学自动对焦装置，其特征在于：所述镜座为阶梯状，包括镜筒和基座；镜筒用于安装镜架，镜座用于容纳驱动结构。

7.根据权利要求6所述的光学自动对焦装置，其特征在于：所述二阻挡件为置于基座外围和内侧的外框和内框，该外框具有一垂直于轴向的内肩；所述镜座可在内框和外框的内肩之间作轴向运动。

8.根据权利要求7所述的光学自动对焦装置，其特征在于：所述内框和外框固定在所述的电路板上。

9.根据权利要求8所述的光学自动对焦装置，其特征在于：所述内框和外框在靠近基座的表面安装有若干簧片，簧片的中部朝向基座突出，内框和外框上的簧片一一对应。