CN205942052U - 一种模组调焦机构及使用该机构的大视场模组调焦系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种大视场模组调焦系统，包括升降模块和固定于所述升降模块的调焦模块；调焦模块包括调焦转轮和调焦手轮，通过设置调焦转轮的内径和调焦转轮调焦手轮的高度比，以及调焦手轮的锥角，可以有效提高能够进行模组调焦的视场角。本实用新型可提升大视场模组的调焦效率，同时避免调焦设备本身对视场干涉的问题，通用于大小视场模组的调焦，需调焦的手机模组的视场角可以达到135度以上。

Description

一种模组调焦机构及使用该机构的大视场模组调焦系统

技术领域

本实用新型涉及手机摄像头模组调焦的设备领域，特别涉及一种模组调焦机构及使用该机构的大视场模组调焦系统。

背景技术

手机摄像模组，包括光学镜头、图像传感器、印刷线路板、连接器、周边电子器件等组件，采用非球面镜头技术，是一种新型的光电输入设备。基本工作原理是光电转换，如拍照、摄像，将图像实时呈现在手机显示屏上，使得手机具备相机的功能。

随着技术的发展和市场的需求，越来越多的消费者看中手机的拍照、摄像功能，具体体现如高像素、大视场，体现手机拍照、摄像的高质量和效果。

手机模组在配置在手机上之前，需要进行一个关键的工序——调焦，将模组的最佳清晰点投至感光元件上，以确保模组正常使用，视场效果最佳，所显示图像更加清晰。

以设备镜头为顶点，以被测目标的物像可通过镜头的最大范围的两条边缘构成的夹角，称为视场角。视场角的大小决定了视野范围，视场角越大，视野就越大。而决定视场角大小有两个重要的参数，一个是调焦设备的透光部分最大径向尺寸，另一个是调焦设备的调焦部件高度，

现有技术中的自动调焦设备由于设计之初是为了满足小视场模组的调焦，其设备结构具有如下特点：1.调焦设备中透光部分内径小且轴向厚度大，另所使用的轴承为由两个轴承叠加，导致轴向尺寸较大，调焦视场受限，调焦视场角通常不超过90度；2.调焦机构中升降电机、调焦电机、调焦模块的位置结构设置为Z轴方向(俯视视角)成L型，升降电机和调焦电机分别位于L型的两臂端点，调焦模块位于L型中间的拐点位置，这种结构配置使得调焦电机对调焦视场造成干涉，对光路造成干涉，模组开图后会出现黑边，同时与升降电机的距离较远，导致力臂较大；3.调焦手轮与调焦转轮连接采用若干个大小直径不同的定位销进行定位，调焦手轮与调焦转轮之间的同轴度偏差大。4.调焦手轮表面的反光特性，使得光源系统增大后调焦手轮会反光，对光源系统的均匀性及测试环境均造成影响。

发明内容

为解决现有技术中的技术问题，本实用新型提供一种用于模组调焦的机构，包括调焦转轮和与之连接的调焦手轮，所述调焦转轮的内径宽度与所述调焦转轮和所述调焦手轮的轴向厚度总和之比在1.5以上。优选的，调焦手轮包括圆台部，前述比为1.5以上时，所述圆台部的锥角在74度以上。锥角的角度越大，对视场角的干涉影响越小。当前述比确定之后，根据视场角(β)、调焦转轮的内径宽度(m)、以及调焦转轮和调焦手轮的轴向厚度总和(n)的关系公式计算可以得出，该比例(m/n＝1.5)之下的视场角β为74度，而锥角必须大于或等于视场角β(74度)才不会对视场角造成干扰。通常，为了节约器械成本，锥角的角度设置在大于视场角10度以内，优选为大于视场角5度。

优选的，所述调焦转轮的内径宽度与所述调焦转轮和所述调焦手轮的轴向厚度总和之比在4.8以上。优选的，调焦手轮包括圆台部，前述比为4.8以上时，所述圆台部的锥角在135度以上。根据前述公式，该比例(4.8)之下的视场角β为135度，而锥角必须大于或等于视场角β(135度)才不会对视场角造成干扰。

本实用新型进一步提供一种大视场模组调焦系统，包括用于模组调焦的机构，所述用于模组调焦的机构包括调焦转轮和与之连接的调焦手轮，所述调焦转轮的内径宽度与所述调焦转轮和所述调焦手轮的轴向厚度总和之比在1.5以上。该比例(1.5)之下的视场角β为74度，而锥角必须大于或等于视场角β(74度)才不会对视场角造成干扰。故优选的，所述调焦手轮包括圆台部，所述圆台部的锥角在74度以上。

优选的，所述调焦转轮的内径宽度与所述调焦转轮和所述调焦手轮的轴向厚度总和之比在4.8以上。锥角的角度越大，对视场角的干涉影响越小。该比例(4.8)之下的视场角β为135度，而锥角必须大于或等于视场角β(135度)才不会对视场角造成干扰。故优选的，所述调焦手轮包括圆台部，所述圆台部的锥角在135度以上。

优选的，所述用于模组调焦的机构进一步包括底板、轴承、光电感应盘；其中，所述光电感应盘设置在所述底板上方并与所述调焦转轮固定连接；所述调焦转轮在所述轴承中转动；

所述轴承外圈与所述底板固定连接；所述光电感应盘转动，进而带动所述调焦转轮和所述调焦手轮同时转动。

优选的，所述调焦系统还包括传动机构，所述传动机构包括调焦电机、与调焦电机连接的主动轮、从动轮、以及连接主动轮和从动轮的传送带，其中，所述从动轮与所述光电感应盘固定连接，所述调焦手轮、调焦转轮、轴承、从动轮和所述底板依次由中心向外设置；所述光电感应盘设置在所述底板上方并与所述从动轮固定连接；所述光电感应盘通过调焦转轮与所述调焦手轮固定连接；所述调焦转轮在所述轴承中转动；所述轴承外圈与所述底板固定连接；在所述调焦电机的驱动下，所述主动轮带动从动轮转动，所述从动轮带动与所述光电感应盘转动，进而带动所述调焦转轮和所述调焦手轮同时转动。

优选的，所述轴承为一个。与现有调焦设备采用多个轴承叠加的方式不同，本实用新型所述调焦设备采用单个大内径轴承，一方面减少了调焦机构整体的厚度，另一方面也减少了调焦手轮的轴向尺寸，大内径增加了调焦电机与调焦手轮之间的距离，增加了调焦手轮的径向尺寸，避免了模组视场被调焦机构干涉，从而增大了视场。

优选的，所述调焦转轮的下表面设有凹陷，以便所述调焦手轮嵌入所述凹陷。

优选的，所述调焦手轮的外圈上设有用于将所述调焦手轮嵌入所述凹陷进行定位的定位件和用于与所述调焦转轮固定连接的固定件。调焦手轮包括一体成型的两部分，其中一部分为圆台部，另一部分接圆台部的底边部分，为水平的一外圈，整体形状如带有外沿的帽子。该外圈嵌入调焦转轮所设凹陷部分，并与所述凹陷部分吻合，所述外圈上设有用于定位的销钉和用于固定的螺钉，螺钉穿过所述外圈和所述凹陷的底面，将调焦手轮与调焦转轮固定连接。在调焦手轮设置外圈，可以保证调焦手轮与调焦转轮的同心度，通过销钉和螺钉，则保证了调焦手轮和调焦转轮在旋转时的同轴度。

优选的，所述调焦手轮中心为中空，所述中空内壁设有穿过所述中空的空心圆柱体，所述空心圆柱体内侧设有调焦齿。在设置调焦齿之前先在中空内壁设置一个空心圆柱体，再将调焦齿设置在所述空心圆柱体内壁，相当于用空心圆柱体将调焦齿包起来，这种齿可以称为外包齿，将调焦齿设置成外包齿，和直接将调焦齿设置在手轮中空的内壁相比较而言，圆柱体对调焦齿进行了加固保护，增加了调焦手轮工作的稳定性。

优选的，所述调焦手轮包括不锈钢层和亚光喷砂层。避免调焦手轮本身的颜色反光问题。

优选的，所述底板一侧设有与所述光电感应盘处于同一平面的光电开关，所述光电感应盘为环状盘，所述光电感应盘上设有缺口，使得当所述光电感应盘在旋转至所述缺口对准所述光电开关时，光能够穿过所述缺口。调焦之前，将光能够穿过所述缺口时，缺口所在的位置作为原点，待调焦电机带动调焦机构进行调焦使模组达到最佳清晰点之时，调焦手轮所旋转的角度，也即调焦电机所旋转的角度。

优选的，所述调焦系统还包括驱动所述用于模组调焦的机构升降移动的升降电机，其中，所述调焦电机设置在所述升降电机和所述调焦机构之间。在调焦设备自上往下看，三者在一个轴向方向上，从调焦设备侧面看，所述调焦电机设置在所述调焦模块所处的轴向空间以外，并处于所述调焦模块所处平面之下的空间，相当于处于调焦模块的斜下方，同时调焦电机设置在靠近升降电机一端。从调焦设备的侧面可以看出，调焦电机与调焦机构呈形状，其中，该形状水平的上部右侧相当于调焦机构，该形状的竖直左边部分相当于调焦电机。与现有技术不同的是，本技术方案调焦电机靠近升降电机一端，大大减少了升降电机的力臂，增大了升降电机的传动效率；调焦电机处于调焦模块的斜下方，远离了所述调焦模块所处的轴向空间，使得调焦电机不再对调焦模块在调焦时对模组的光路带来的任何干涉或阻挡，有效增大了可调模组的视场角。

本实用新型的有益效果是，提升大视场模组的调焦效率，同时避免调焦设备本身对视场干涉的问题，通用于大小视场模组的调焦，需调焦的手机模组的视场角可以达到135度以上。

附图说明

图1为本实用新型立体图；

图2为调焦模块示意图；

图3为升降模块示意图；

图4为调焦机构示意图；

图5为图4调焦机构的截面图；

图6为调焦手轮和调焦转轮连接示意图；

图7为调焦手轮示意图；

图8为现有技术中调焦齿示意图；

图9为图5调焦手轮和调焦转轮连接的截面局部放大图；

图10为调焦手轮和调焦转轮连接的截面局部放大图。

具体实施方式：

为了使本实用新型的创作特征、技术手段与达成目的易于明白理解，以下结合具体实施例进一步阐述本实用新型。

参看图10，本实用新型提供一种用于模组调焦的机构，包括调焦转轮206和与之连接的调焦手轮208，所述调焦转轮206的内径宽度m与所述调焦转轮206和所述调焦手轮208的轴向厚度总和n之比在1.5以上，根据视场角(β)、调焦转轮的内径宽度(m)、以及调焦转轮和调焦手轮的轴向厚度总和(n)的关系公式计算可以得出，该比例(1.5)之下的视场角β为74度。调焦手轮208包括圆台部2081，所述圆台部2081的锥角θ的角度越大，对视场角的干涉影响越小。当前述比确定之后，而锥角必须大于或等于视场角β(74度)才不会对视场角造成干扰。

同理，该比例优选为当m/n为2时，该比例(2)之下的视场角β为90度，因而锥角θ大于90度。该比例优选为在4.8以上时，视场角β为135度以上，因而锥角θ优选为大于135度。本实用新型通过这种设置，使得模组调焦的视场角能够达到135度以上。通常，为了节约器械成本，锥角的角度θ设置在大于视场角β10度以内，优选为大于视场角5度。当然，能够适用大视场模组调焦的同时也同样适用于小视场模组的调焦。

参看图1-5，本实用新型提供一种使用前述用于模组调焦的机构的大视场模组调焦系统的实施例，包括升降模块10和固定于所述升降模块10的调焦模块20，其中，所述调焦模块20用于调焦；所述升降模块10用于上下升降所述调焦模块20。所述升降模块10包括升降电机101、升降导轨104、设置在所述升降导轨104上的升降模组103、分别连接所述升降电机101和所述升降模组103的传动部件102，其中，所述调焦模块20设置在所述升降模组103上；所述升降电机101通过传动部件102驱动所述升降模组103在所述升降导轨104上的上下升降移动进而带动所述调焦模块20升降移动。升降导轨104的设置与升降电机101并联(平行间隔开)设置，并且各自的顶部通过传动部件102连接，调焦模块20可以通过卡扣式、螺钉等方式可拆卸地连接在升降模组103上。

参看图4-7，所述调焦模块20包括调焦电机201、传动机构202和调焦机构203，所述调焦电机201通过传动机构202与调焦机构203连接，驱动调焦机构203进行调焦。所述传动机构202包括主动轮2021、同步带2022、从动轮2023；其中，所述主动轮2021与所述调焦电机201连接；所述同步带2022两端分别连接所述主动轮2021和所述从动轮2023；所述从动轮2023与所述调焦机构203连接；所述调焦电机201通过驱动所述主动轮2021旋转，在所述同步带2022的传动下，带动所述从动轮2023旋转，进而驱动所述调焦机构203进行调焦。所述调焦机构203包括底板205、轴承211、调焦转轮206、调焦手轮208、光电感应盘207；其中，所述调焦手轮208、所述调焦转轮206、所述轴承211、所述从动轮和所述底板205依次由中心向外设置；所述光电感应盘207设置在所述底板205的上方并与所述从动轮2023固定连接；所述调焦转轮206之上与所述光电感应盘207固定连接，其之下与所述调焦手轮208固定连接，即光电感应盘207通过调焦转轮206与调焦手轮208固连；所述调焦转轮206连接所述轴承211的内圈，以便在所述轴承211中转动；所述轴承211的外圈则与所述底板固定连接；所述从动轮2023带动与所述光电感应盘207转动，进而带动所述调焦转轮206和所述调焦手轮208同时转动。如图10所示，所述调焦转轮的内径宽度m与所述调焦转轮和所述调焦手轮的轴向厚度总和n之比(m/n)在1.5以上，优选为在4.8以上，调焦手轮208包括圆台部2081，对应于前述比为1.5以上时，所述圆台部2081的锥角θ大于74度，对应于前述比为4.8以上时，所述圆台部2081的锥角θ优选为大于135度。即当调焦转轮的内径宽度m为调焦转轮和调焦手轮的轴向厚度总和n的4.8倍以上时，其调焦的视场角将增大，需调焦的手机模组的视场角可以达到135度以上。如前述原理所述。

所述轴承211外圈与所述底板固定连接，所述轴承211优选为一个。与现有调焦设备采用多个轴承叠加的方式不同，轴承叠加导致轴承厚度增大，视场受限变小。本实用新型所述调焦设备采用单个轴承即可完成配合旋转，单个大内径轴承，一方面减少了调焦机构整体的厚度，另一方面也减少了调焦手轮的轴向尺寸，使得调焦转轮206避免了模组视场被调焦机构干涉，从而增大了视场。

所述调焦电机201设置在所述升降电机101和所述调焦机构203之间。调焦设备自上往下看(Z轴)，前述三者在一条线上，从调焦设备侧面看，所述调焦电机201设置在所述调焦模块20所处的轴向空间以外，并处于所述调焦模块20所处平面之下的空间，相当于处于调焦模块20的斜下方，同时调焦电机201设置在靠近升降电机101一端。从调焦设备的侧面可以看出，调焦电机与调焦机构呈形状，其中，该形状水平的上部右侧相当于调焦机构203，该形状的竖直左边部分相当于调焦电机201。与现有技术不同的是，本技术方案调焦电机靠近升降电机一端，大大减少了升降电机的力臂，增大了升降电机的传动效率；调焦电机处于调焦模块的斜下方，远离了所述调焦模块所处的轴向空间，使得调焦电机不再对调焦模块在调焦时对模组的光路带来的任何干涉或阻挡，有效增大了可调模组的视场角。如将上下升降定为Z轴，调焦机构旋转定为U轴，现有技术中通常会包含前后方向移动的模块，也即Y轴模块，本实用新型所述的调焦设备包含升降模块(Z轴模块)和调焦模块(U轴模块)即可实现调焦，取消了Y轴的设置，进而减少了Y轴模块中所需电机的设置，降低了电机瓦数，进而减少了设备成本。

如图6和图9所示，优选的，调焦转轮206的下表面设有凹陷，该凹陷可以是一整圈，所述凹陷部位与调焦转轮的下表面形成台阶，凹陷部位包含内壁面2061和底面2061，该内壁面2061和底面2062成一角度2063，以便所述调焦手轮嵌入所述凹陷并与所述凹陷部分吻合，具体见图8中的A部分。

如图7所示，优选的，调焦手轮208包括一体成型的两部分，其中一部分为锥型斜面2081，另一部分接锥型斜面的底边部分，为水平的一外圈2082，该外圈2082嵌入调焦转轮所设凹陷部分，所述调焦手轮208通过外圈2082部分与所述调焦转轮206嵌合之后(图8中的A部分所示)，所述调焦手轮208的外圈2082上设有用于将所述调焦手轮208嵌入所述凹陷进行定位的定位件，例如可以是销钉214，和用于与所述调焦转轮206固定连接的固定件，例如可以是螺钉215。螺钉215穿过所述外圈和所述凹陷的底面，将调焦手轮208与调焦转轮206固定连接。在调焦手轮设置外圈2082，可以保证调焦手轮208和调焦转轮206的同心度。图6中，采用一个销钉214进行定位，并采用3颗螺215丝进行锁死，以实现固定连接，通过销钉和螺钉，则保证了调焦手轮和调焦转轮在旋转时的同轴度，也即保证了安装精度。与此同时，可以避免调焦手轮208在被装反时不致受损，即进行有效防呆。

优选的，调焦手轮和调焦转轮的连接方式还可以是通过在调焦转轮206的下表面设有若干个凹陷，而调焦手轮的外圈上则设置若干与所述若干凹陷一一对应并吻合的凸起，再通过固定件将二者固连。

优选的，如图4所示，所述底板205一侧设有与所述光电感应盘207处于同一平面的光电开关204，所述光电感应盘207为环状盘，所述光电感应盘207上设有缺口213，使得当所述光电感应盘207在旋转至所述缺口对准所述光电开关204时，光能够穿过所述缺口213而不被阻挡。调焦之前，将光能够穿过所述缺口213时，缺口213所在的位置作为原点，待调焦电机201带动调焦机构203进行调焦使模组1达到最佳清晰点之时，调焦手轮所旋转的角度，也即调焦电机所旋转的角度。

所述调焦手轮208中心为中空，所述中空内壁设有穿过所述中空的空心圆柱体209，所述空心圆柱体209内侧设有调焦齿216。如图8所示，现有技术中的调焦齿为直接设置在所述中空内壁上，这种调焦齿稳定性差，随着使用容易通过磨损调焦齿进而影响调焦手轮的精度。与现有技术不同，本实用新型如图7所示，在设置调焦齿216之前先在中空内壁设置一个空心圆柱体209，再将调焦齿216设置在所述空心圆柱体内壁，相当于用空心圆柱体将调焦齿216包起来，调焦齿216并不直接设置在所述中空内壁上，这种齿可以称为外包齿，将调焦齿设置成外包齿，和直接将调焦齿设置在手轮中空的内壁相比较而言，圆柱体对调焦齿进行了加固保护，增加了调焦手轮工作的稳定性。所述空心柱体的轴向长度大于调焦手轮的中空厚度，进而所述空心柱体凸出所述中空，外部形成凸起217，再将所述调焦齿设置在所述空心柱体的内壁，将进一步增强调焦齿的强度。

调焦手轮208包括不锈钢层和亚光喷砂层，避免调焦手轮本身的颜色反光问题，调焦手轮208为不锈钢手轮，整体加工好之后进行亚光喷砂处理，可有效避免手轮内圈的反光问题，保证调焦效果。

本实用新型工作原理：首先把待调焦模组1放入专用夹具内，运行到视觉采集处采集模组镜头花瓣的图像，分析模组花瓣当前所处的位置，然后反馈给调焦电机201，调焦电机201旋转到调焦手轮208的调焦齿216与模组镜头花瓣对应的位置，与此同时模组到达调焦的位置，调焦模块20下降至调焦位置开始调焦。在调焦机构203进行U轴旋转的同时，升降模块10进行Z轴上下相应的移动，调焦OK或者失败后，设备各个轴复位，Z轴抬升到指定位置，U轴旋转至指定位置，Z、U轴等待下一颗模组调焦。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (17)

1.一种用于模组调焦的机构，包括调焦转轮和与之连接的调焦手轮，其特征在于，所述调焦转轮的内径宽度与所述调焦转轮和所述调焦手轮的轴向厚度总和之比在1.5以上。

2.根据权利要求1所述的用于模组调焦的机构，其特征在于，所述调焦转轮的内径宽度与所述调焦转轮和所述调焦手轮的轴向厚度总和之比在4.8以上。

3.根据权利要求1所述的用于模组调焦的机构，其特征在于，所述调焦手轮包括圆台部，所述圆台部的锥角在74度以上。

4.根据权利要求2所述的用于模组调焦的机构，其特征在于，所述调焦手轮包括圆台部，所述圆台部的锥角在135度以上。

5.一种大视场模组调焦系统，其特征在于，包括用于模组调焦的机构，所述用于模组调焦的机构包括调焦转轮和与之连接的调焦手轮，所述调焦转轮的内径宽度与所述调焦转轮和所述调焦手轮的轴向厚度总和之比在1.5以上。

6.根据权利要求5所述的大视场模组调焦系统，其特征在于，所述调焦转轮的内径宽度与所述调焦转轮和所述调焦手轮的轴向厚度总和之比在4.8以上。

7.根据权利要求5所述的大视场模组调焦系统，其特征在于，所述调焦手轮包括圆台部，所述圆台部的锥角在74度以上。

8.根据权利要求6所述的大视场模组调焦系统，其特征在于，所述调焦手轮包括圆台部，所述圆台部的锥角在135度以上。

9.根据权利要求5或6所述的大视场模组调焦系统，其特征在于，所述用于模组调焦的机构进一步包括底板、轴承、光电感应盘；其中，

所述光电感应盘设置在所述底板上方并与所述调焦转轮固定连接；

所述调焦转轮在所述轴承中转动；

所述轴承外圈与所述底板固定连接；

所述光电感应盘转动，进而带动所述调焦转轮和所述调焦手轮同时转动。

10.根据权利要求9所述的大视场模组调焦系统，其特征在于，还包括传动机构，所述传动机构包括调焦电机、与调焦电机连接的主动轮、从动轮、以及连接主动轮和从动轮的传送带，其中，

所述从动轮与所述光电感应盘固定连接，在所述调焦电机的驱动下，所述主动轮带动从动轮转动，进而带动所述光电感应盘转动。

11.根据权利要求9所述的大视场模组调焦系统，其特征在于，所述轴承为一个。

12.根据权利要求5所述的大视场模组调焦系统，其特征在于，所述调焦转轮的下表面设有凹陷，以便所述调焦手轮嵌入所述凹陷。

13.根据权利要求12所述的大视场模组调焦系统，其特征在于，所述调焦手轮的外圈上设有用于将所述调焦手轮嵌入所述凹陷进行定位的定位件和用于与所述调焦转轮固定连接的固定件。

14.根据权利要求5所述的大视场模组调焦系统，其特征在于，所述调焦手轮中心为中空，所述中空内壁设有穿过所述中空的空心圆柱体，所述空心圆柱体内侧设有调焦齿。

15.根据权利要求5所述的大视场模组调焦系统，其特征在于，所述调焦手轮包括不锈钢层和亚光喷砂层。

16.根据权利要求9所述的大视场模组调焦系统，其特征在于，所述底板一侧设有与所述光电感应盘处于同一平面的光电开关，所述光电感应盘为环状盘，所述光电感应盘上设有缺口，使得当所述光电感应盘在旋转至所述缺口对准所述光电开关时，光能够穿过所述缺口。

17.根据权利要求10所述的大视场模组调焦系统，其特征在于，还包括驱动所述用于模组调焦的机构升降移动的升降电机，其中，所述调焦电机设置在所述升降电机和所述调焦机构之间。