CN1955832B - 数码相机模组 - Google Patents
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Abstract
一种数码相机模组，包括：一镜头、一影像感测装置及一音圈激励器，影像感测装置连接于该音圈激励器并与上述镜头相对准，其包括一影像传感器，通过音圈激励器驱动改变影像感测装置的影像传感器与镜头之间的距离。该数码相机模组采用音圈激励器驱动进行对焦，其结构小巧、能耗小、迟滞小，便于应用于便携式电子装置。
Description
【技术领域】
本发明是关于一种数码相机模组，特别是关于一种用于便携式电子装置的数码相机模组。
【背景技术】
随着数码技术的不断发展，数码相机已被人们广泛应用，特别是近年来移动电话及PDA(Personal Digital Assistant，个人数字助理)等便携式电子装置也在快速向高性能、多功能化方向发展，数码相机与该等便携式电子装置的结合已成为发展移动多媒体技术的关键。与便携式电子装置结合的数码相机体需要体积较小且结构简单，因此常采用定焦结构，即其透镜组与影像传感器的距离保持不变。然而，定焦结构的数码相机模组仅能就一定距离范围内的景像进行清晰聚焦成像，对该范围外的景像不能通过对焦机构使其清晰成像。采用定焦结构的数码相机已经不能满足消费者对高性能的需求，故，将对焦机构引入携带式电子装置将具有很广泛的应用前景。
请参照图11，中国专利第92104988.9号揭示一种相机用自动对焦机构，其利用电磁机构来实现自动对焦功能。该自动对焦机构9包括镜头90，导引臂92a、92b，导引支柱94a、94b，螺旋弹簧96，电磁机构98和驱动板99，导引臂92a、92b与镜头90的环状部固连为一体，导引支柱94a、94b自相机基板(未标示)向上延伸，电磁机构98固接在相机基板上。其中，镜头90在螺旋弹簧96的压力作用下位于近距离对焦位置。当电磁机构98通电而驱动板99压下导引臂92a时，镜头90向相机基板移动，直到其移至远距离对焦位置。惟，上述利用电磁原理实现对焦功能的对焦机构，因利用电磁机构98、驱动板99和弹簧96等元件的原因，其结构复杂，且因弹簧易老化等原因，随着利用频率的提高，影响对焦精确度。
又一种现有自动对焦机构，其一般包括距离传感器、信号处理单元、马达驱动芯片及马达，该距离传感器设置于相机的观景窗内，其可侦测出距离被摄物体的距离并进行处理后传输至马达驱动芯片以驱动马达通过齿轮等传动装置带动对焦镜片群组，移动至指定位置，完成自动对焦。惟，该自动对焦机构是采用马达驱动，其体积与重量均较大，不便应用于行动电话等携带式电子装置中，且随着消费者需求的提升，为达到较高性能，一般数码相机镜头的镜片已较过去增多，其重量较过去增加，传动装置带动该镜片组也有一定困难。另一方面，马达驱动时电能消耗较大，而携带式电子装置的电能储备又较为有限，因而将极大缩短携带式电子装置的使用时间，从而影响其基本功能的运用。
【发明内容】
鉴于此，有必要提供一种体积小，功耗低且可运用于行动电话等便携式电子装置的自动对焦数码相机模组。
一种数码相机模组，包括：一镜头、一影像感测装置及一音圈激励器，影像感测装置连接于该音圈激励器并与上述镜头相对准，其包括一影像传感器，该音圈激励器包括一磁体、一穿插于该磁体内的音圈及一轭铁，该轭铁包括相连的一外轭铁及一中心轭铁，该外轭铁围绕磁体设置，该中心轭铁贯穿音圈设置；音圈通过电流而产生驱动力，使该音圈在磁体与中心轭铁之间运动，从而改变所述影像感测装置的影像传感器与镜头之间的距离以实现光学对准。
所述数码相机模组，采用音圈激励器驱动影像传感器。影像传感器的重量小，该影像传感器无须后座，可直接装设于音圈激励器，其重量将进一步减小，运动状态易发生改变，响应快，迟滞小且能耗低。另外，音圈激励器是将电能直接转变成驱动影像传感器移动所需要的机械动力，无传动机械，更无传动机械的磨损，只要向音圈中输入电流即可驱动其运动，体积小、能源利用率高。
【附图说明】
图1是本发明数码相机模组一实施方式的立体示意图。
图2是图1II-II向的剖视图。
图3是图1III-III向的剖视图。
图4是图1IV-IV向的剖视图。
图5是图3采用不同磁体的剖视图。
图6是是本发明数码相机模组又一实施方式的立体示意图。
图7是图6VII-VII向的剖视图。
图8是图6VIII-VIII向的剖视图。
图9是本发明数码相机模组再一实施方式的一剖视图。
图10是本发明数码相机模组再一实施方式的另一剖视图。
图11是现有数码相机模组示意图。
【具体实施方式】
请参阅图1，其是本发明一实施方式的数码相机模组，其适合应用于便携式电子装置，如行动电话、PDA(Personal Digital Assistant，个人数字助理)等。该数码相机模组包括一镜头1、一影像感测装置2、一音圈激励器3及一伺服控制装置4。该影像感测装置2连接于音圈激励器3并与上述镜头1相对准，通过伺服控制装置4控制音圈激励器3驱动改变影像感测装置2与镜头1之间的距离从而完成对焦。
请参阅图2，镜头1包括一镜筒10及设置于镜筒10中的至少一镜片11及红外截止滤光片12。该镜筒包括凸缘101与筒身102，凸缘101位于镜筒10的顶部，其上开设有一圆形开口103，凸缘101下部的筒身102为中空圆筒状，其外部设置有外螺纹104，圆形开口103与筒身102相贯通。该至少一镜片11一般情况下为多个镜片11，多个镜片11设置于镜筒10内用以将被摄物的影像汇聚成像，其外径与镜筒10的筒身102的内径相当，该多个镜片11以一定间隔排布于镜筒10内并通过间隔环13相互隔离固定于镜筒10内部。多个镜片11的外形可为球面透镜或非球面透镜，一般是非球面透镜，其材质可以是玻璃或塑料，一般是由玻璃透镜及塑料透镜组合构成，设置于两端的镜片因与外界接触较多，通常是采用温度稳定性好、光学性能佳且硬度高的玻璃镜片。红外截止滤光片12用以滤除光线中的红外光以提高成像质量，其包括一固定在镜筒10内的透明基板121及镀覆于该透明基板121上的红外截止膜122。为提高光线的穿透率，镜筒10内的多个镜片11及红外截止滤光片12的表面均镀覆有抗反射膜(图未示)。可以理解，镜头1的红外截止滤光片12亦可将红外截止膜122直接镀覆于其中一镜片11的表面以减小镜头1的重量及体积。
请复参阅图1，影像感测装置2与镜头1同轴对准设置，其包括一影像传感器21及一连接影像传感器21与便携式电子装置电路板(图未示)的柔性电路22。该影像传感器21用于将外部被摄物发射的光线经镜头1成像的光学影像信号转换为电信号，其可为一补充性氧化金属半导体(ComplementaryMetal-Oxide Semeconductor，下称CMOS)或一电荷耦合装置(Charge CoupledDevice，下称CCD)。
请参阅图1、图3及图4，音圈激励器3是一线性音圈激励器，其包括一筒状磁体31、一音圈32、一滑架33及轭铁34构成。该筒状磁体31为空心矩形体，其一侧具有一狭槽310，通常是一整体结构，亦可由多个条形磁铁311堆栈形成(图5参照)。音圈32穿插于筒状磁体31内，其是由线状导体直接缠绕或缠绕于工程塑料、轻金属等形成的非磁性骨架上并渗透清漆、树脂等形成，形状与筒状磁体31的内部形状相应，亦呈矩形体。音圈32还具有用以与伺服控制装置4相连的导线321。滑架33包括一固定部331、一连接部332及一安装部333，该固定部331与音圈31相固定，一般是固定于音圈31内且可增强音圈32的刚性，连接部332可穿过狭槽310连接固定部331及安装部333，安装部333用以安装影像感测装置2。轭铁34包括相连接的外轭铁341及中心轭铁342。外轭铁341大致为一两端封闭的筒状，其围绕磁铁31设置，一侧具有对应于狭槽310的供滑架33的连接部332穿过的狭槽340，底面具有一通孔343以供穿插导线，中心轭铁342贯穿音圈32设置于音圈激励器3的中心位置，并于两端与外轭铁342相连，从而使磁场集中至磁作用空间，即筒状磁体31与中心轭铁342之间，亦即音圈32所在空间。通过导线321对位于磁场中的音圈32通以电流，音圈32将产生驱动力而于筒状磁体31与中心轭铁342之间运动，改变电流方向可改变驱动力的方向，改变电流大小则可改变驱动力的大小。
伺服控制装置4包括一位置探测器41及一控制器42，位置探测器41用以探测影像感测装置2的位置，其可装设于影像感测装置2或音圈激励器3的音圈32或滑架33上并通过导线43连接于控制器42。控制器42根据位置探测器41的探测结果控制施于音圈激励器3的音圈32的电流方向及大小，从而移动影像感测装置2改变其位置，使其移动至良好对焦状态。
请参阅图6及图7，其是本发明数码相机模组又一实施方式，该数码相机模组与前述实施方式基本相似，包括一镜头5，一影像感测装置6及一音圈激励器7以及一伺服控制装置8(图8参照)。该影像感测装置6同样连接于音圈激励器7并与镜头5相对准，通过伺服控制装置8控制音圈激励器7驱动改变影像感测装置6与镜头5之间的距离，其不同在于音圈激励器7一端开口且影像感测装置6是直接设置于音圈激励器7内。
请一并参阅图8，影像感测装置6与镜头5同轴对准设置，其包括一影像传感器61及一连接影像传感器61与便携式电子装置电路板(图未示)的柔性电路62。该影像感测装置61用于将外部被摄物反射的光线经镜头5成像的光学影像信号转换为电信号，其可为CMOS或CCD。
音圈激励器7是一线性音圈激励器，其包括一筒状磁体71、一音圈72、一安装部73及轭铁74构成。该筒状磁体71为空心矩形体，其通常是一整体结构，亦可由多个条形磁铁(图未示)堆栈形成。音圈72穿插于筒状磁体71内，其是由线状导体直接缠绕或缠绕于工程塑料、轻金属等形成的非磁性骨架上并渗透清漆、树脂等形成，形状与筒状磁体71的内部形状相应，亦呈矩形体。音圈72还具有用以与伺服控制装置8相连的导线721。安装部73设置于音圈72内用以安装固定影像感测模组6，其可以是音圈72的骨架，亦可是固定于音圈72骨架上的固持机构。轭铁74为一端开口的矩形体，其围绕磁铁71设置并于底面740设一通孔743以供穿插导线721。请一并参照图9及图10，为使磁场集中至磁作用空间，即音圈72所在空间，可自底面740向磁体71内延伸四板状中心轭铁742，该中心轭铁742呈板状，其贯穿音圈72的安装部73设置于邻近音圈72的位置。通过导线721对位于磁场中的音圈72通以电流，音圈72将产生驱动力而沿磁体71运动，改变电流方向可改变驱动力的方向，改变电流大小则可改变驱动力的大小。
伺服控制装置8与伺服控制装置4基本相同，亦包括一位置探测器81及一控制器82，位置探测器81用以探测影像感测装置6的位置，其可装设于影像感测模组6或音圈激励器7的音圈72或安装部73上并通过导线721连接于控制器82。控制器82根据位置探测器81的探测结果控制施于音圈激励器7的音圈72的电流方向及大小，从而移动影像感测装置6改变其位置，使其移动至良好对焦状态。
工作时，该数码相机模组的伺服控制装置根据被摄物距镜头的距离及位置探测器探测影像感测装置的位置控制输入音圈激励器的电流，驱动音圈激励器带动影像感测装置移动，从而改变相机模组的对焦状态直至完全对焦。当相机模组因震动或被摄物的移动，而使被摄物距镜头的距离与镜头距影像感测装置的距离不相对应，伺服控制装置即可控制向音圈激励器的电流，从而立即对相机模组的对焦状态予以修正。
可以理解：所述数码相机模组的音圈激励器的筒状磁铁亦可为其它形状，如圆形等，当筒状磁铁为其它形状时，音圈的形状亦作配合设置。另外，镜头与影像感测装置亦可不直接对准，而藉助其它光学元件如反射镜、全反射棱镜等间接对准，亦即只要镜头与影像感测装置光学对准。
所述数码相机模组，采用音圈激励器驱动影像传感器。首先，影像传感器的重量远远小于镜头，特别对于高端产品，为达到相应的高性能，往往必须设置多个镜片，一般达到3-4片，此时镜头的重量将大大增加，一般马达越来越难驱动其移动，但高端产品的影像传感器在质量上与低端产品相比相差无几且远远小于镜头，且该影像传感器无须后座，可直接装设于音圈激励器，其重量将进一步减小，亦即影像传感器的惯性将远小于镜头，其运动状态较易发生改变，稍有作用力即可改变其状态，响应快，迟滞小且能耗低。其次，采用音圈激励器驱动影像传感器，因音圈激励器将电能直接转变成驱动影像传感器移动所需要的机械动力，无传动机械，更无传动机械的磨损，只要向音圈中输入电流即可驱动其运动，无强制性电压及电流要求，低压下仍可工作，其体积小，能源利用率高。简言的，所述数码相机模组采用音圈激励器作为执行机构，其体积小、响应快、能耗低，特别适合行动电话、PDA等便携式电子装置使用。
Claims (11)
1.一种数码相机模组，包括：一镜头及一影像感测装置，该影像感测装置包括一影像传感器，其特征在于：该数码相机模组还包括一音圈激励器，该音圈激励器包括一磁体、一穿插于该磁体内的音圈及一轭铁，该轭铁包括相连的一外轭铁及一中心轭铁，该外轭铁围绕磁体设置，该中心轭铁贯穿音圈设置；所述影像感测装置与该音圈激励器连接，并与上述镜头光学对准，且该影像感测装置的影像传感器装设于上述音圈激励器上；音圈通过电流而产生驱动力，使该音圈在磁体与中心轭铁之间运动，从而改变所述影像感测装置的影像传感器与镜头之间的距离以实现光学对准。
2.如权利要求1所述的数码相机模组，其特征在于：所述镜头包括一镜筒及收容固定于该镜筒内的至少一镜片，该镜筒包括一位于镜筒顶部的凸缘及一位于镜筒下部且靠近凸缘的筒身，筒身外部设有外螺纹。
3.如权利要求2所述的数码相机模组，其特征在于：所述镜片包括至少一玻璃镜片及至少一塑料镜片，该镜片以一定间隔地排布于镜筒的内部，其外形为非球面透镜。
4.如权利要求3所述的数码相机模组，其特征在于：所述镜头的镜片表面镀覆抗反射膜及红外截止膜，分别用于提高镜片的光线穿透率和滤除光线中的红外光以提高镜片的成像质量。
5.如权利要求1所述的数码相机模组，其特征在于：所述音圈激励器包括一滑架，该滑架包括一固定部、一连接部及一安装部，该固定部与音圈相固定，连接部连接固定部及安装部，影像感测装置装设于音圈激励器的安装部上，筒状磁体侧面具有一供穿插连接部的狭槽。
6.如权利要求5所述的数码相机模组，其特征在于：所述轭铁与磁体侧面的狭槽相应位置亦设置有供穿插连接部的狭槽。
7.如权利要求5所述的数码相机模组，其特征在于：所述外轭铁与磁体侧面的狭槽相应位置亦设置有供穿插连接部的狭槽。
8.如权利要求1所述的数码相机模组，其特征在于：所述筒状磁体一端开口，所述影像传感器安装固定于所述音圈。
9.如权利要求8所述的数码相机模组，其特征在于：所述音圈激励器包括一安装部，所述影像传感器安装固定于该安装部。
10.如权利要求9所述的数码相机模组，其特征在于：所述磁体由多个条形磁铁堆栈形成，该音圈由线状导体缠绕于非磁性材料上形成，且位于磁体内，所述外轭铁和中心轭铁可使磁场集中至音圈所在的空间。
11.如权利要求1所述的数码相机模组，其特征在于：所述数码相机模组还包括一伺服控制装置，该伺服控制装置包括一用以探测影像感测装置位置的位置探测器及一控制器，该控制器根据位置探测器的探测结果控制输入音圈激励器中的电流。
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