CN2760610Y - 用于拍摄设备的微型超薄自动和电动对焦装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及拍摄设备上的微型超薄自动和电动对焦装置，它安装在普通定焦或变焦镜头和拍摄设备之间，组成自动和电动对焦镜头。包括移动镜头座和引导它移动的导轨、驱动移动镜头座的微型马达，由蜗杆、蜗轮、转数传感器、丝杆和异型丝扣组成的旋转－直线转换机械减速传动机构。微型马达转轴与移动镜头座上光学镜头光轴相互垂直，装置高度取决于微型马达壳体直径，可制作微型超薄电动和自动对焦系统。如用外形φ5×10mm的通规格微型马达可以制造高度＜8mm的微型超薄电动和自动对焦装置。包括异型丝扣与移动镜头座之间的自适应动力传递方式，可明显降低产品模具制作难度和制造成本。适用的拍摄设备包括数码相机、摄象机、摄像头、PC CAMERA、胶卷照相机等产品。

Description

用于拍摄设备的微型超薄自动和电动对焦装置

技术领域

本实用新型涉及拍摄设备的电动和自动对焦系统，尤其是涉及一种用于拍摄设备的微型超薄自动和电动对焦装置，适用于数码照相机、数码像摄机、摄像头、PCCAMERA、胶卷照相机等类似产品。

背景技术

现有拍摄设备的电动和自动对焦装置，为整体平衡设备的平面面积和高度，通常将驱动光学镜头移动的微型马达转轴，设置与光学镜头的光轴平行。常用的微型马达圆柱状壳体的直径是ф4～8mm，高度为8～15mm。在微型马达转轴与移动镜头座之间设有旋转-直线移动精密传动机构，微型马达通过该旋转-直线移动精密传动机构驱动移动镜头座和其上的光学镜头沿着光轴并在导轨的引导下进行直线精密移动和定位。采用这种机构设置，由于微型马达和镜头的高度往往在10mm以上，导致电动和自动对焦装置的高度通常在15mm以上。新近出现的一些体积纤巧的拍摄设备，例如移动电话机上的数码相机，光学镜头的高度降低至4～6mm，要求电动和自动对焦装置的高度在＜8mm，如果沿用上述的机构，就需要配置壳体高度在5mm以下的微型电动机，这样有可能影响微型马达的性能和效率，增加拍摄设备的成本。

微型马达和机械减速传动子系统与镜头精密移动子系统之间的动力传递也是电动和自动对焦装置的关键技术。

通常采用丝杆和丝扣结构完成旋转-直线运动转换，其间丝杆往往采用三角形齿型。众所周知，如此设计存在着丝杆与丝扣锁死的可能。为此提供锁死的信息，使拍摄设备在出现机械锁死时采取措施排除故障，就能提高系统可靠性，增加冗余度。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是，提出一种用于拍摄设备的微型超薄自动和电动对焦装置，它的装置高度在马达高度不能降低的情况下仍可以降低。

对于本实用新型的用于拍摄设备的微型超薄自动和电动对焦装置来说，上述技术问题是这样加以解决的：

一种用于拍摄设备的微型超薄自动和电动对焦装置，包括移动镜头座和至少一根引导它移动的导轨、驱动移动镜头座的微型马达、旋转-直线转换机械减速传动机构，其特征在于：所述微型马达的转轴与移动镜头座上的光学镜头光轴相互垂直；所述旋转-直线转换机械减速传动机构由相互配合的蜗杆、蜗轮和相互配合的丝杆和异型丝扣组成，所述丝杆与所述蜗轮固定连接；所述微型马达通过该旋转-直线转换机械减速传动机构自适应地传递动力，驱动移动镜头座和光学镜头沿着镜头光轴进行直线精密移动与精密定位；所述异型丝扣是带有可嵌入移动镜头座的凸头，与移动镜头座对应部位做直线移动方向无间隙，与之垂直平面上做间隙可变和适当旋转的自适应动力传递。

由于所述微型马达的转轴与移动镜头座上的光学镜头光轴相互垂直，电动和自动对焦镜头的系统高度取决于微型马达的直径；所述机械传动机构是在微型马达转轴与移动镜头座之间设有旋转-直线精密传动机构和自适应动力传递结构，微型马达通过上述传动机构和自适应动力传递结构，驱动移动镜头座沿着光学镜头光轴进行直线精密移动与精密定位。

所述自适应动力传递结构是采用可嵌入移动镜头座的凸头的精密直线移动异型丝扣，两者在直线移动方向实现无间隙配合，在平面位置方向可以大间隙而且一定角度范围内自适应连接，既保证良好传递动力，又便于系统设计、模具制作和产品生产。

所述转数传感器是在蜗杆同轴的光电调制片作用下，检测微型马达转数、根据整个减速机构传递函数、微型马达的转向，可以得到移动镜头座和光学镜头的直线移动方向和距离。

所述镜头直线移动限位传感器由光电传感器和移动镜头座上的遮光片组成，遮光片的两个端点与直线限位传感器的敏感位置关系，代表移动镜头座和光学镜头到达直线移动极限位置。镜头直线移动限位传感器可以实时提供移动镜头座是否到达前、后两个极限位置的信号。

所述提高机械传递系统可靠性冗余度，是这样实现的：倘若控制系统驱动微型马达转动，转数传感器没有出现转数信号，直线移动限位传感器也没有提供信号表示移动镜头座和定焦镜头直线移动到两个极限位置中的任何一个位置，就表示丝杆和丝扣传动系统出现意外锁死现象，此时可以由拍摄设备的对焦控制计算机对微型马达实行相应控制和驱动，使机械传动机构摆脱锁死，恢复正常状态，提高机械系统可靠性冗余度。

所述移动镜头座设有标准的或自定义标准的镜头接口内螺纹，与定焦或变焦镜头外螺纹对接。所述标准的或自定义标准的镜头接口内螺纹，包括M6×0.35mm或M7×0.35mm或M8×0.35mm或M8.5×0.35mm或M12×0.5mm。

所述微型马达是微型电动机，所述微型马达是微型电动机，所述微型电动机包括微型直流马达或微型步进马达或微型超声波马达。

当采用微型步进马达或类似性能电动机时，若无关丝杆与丝扣锁死可能性，则可以省去光电调制片和转数传感器。

采用这些不必经过特别设计与制造的普通微型马达，可以显著地降低产品的设计成本与制造成本，扩展元器件来源。

本实用新型的微型超薄自动和电动对焦装置主要用于数码照相机、数码像摄机、摄像头、PC CAMERA、胶卷照相机等类似产品上，最适合用于诸如移动电话机、PDA等便携式电子信息产品上的微型数码相机。

附图说明

下面对照附图并结合具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

图1是本实用新型的具体实施方式的爆炸分解示意图。

具体实施方式：

这种用于拍摄设备的微型超薄自动和电动对焦装置，包括移动镜头座4、两端分别固定在顶盖1和底盖3上引导移动镜头座4移动的二根导轨5、直线移动限位光电传感器6以及微型马达8、机械传动机构和光电调制片14、转数传感器7。

所述定焦镜头2(图中只画出螺纹部分)旋入移动镜头座4，移动镜头座4和光学镜头2采取同样标准的直径和内(外)螺纹。

所述移动镜头座4设有标准的镜头接口内螺纹M8×0.35mm，是本电动和自动对焦镜头的标准镜头接口部件。

所述微型马达8壳体直径为ф5mm、高度是10mm的微型直流马达，其转轴与移动镜头座4上的光学镜头2轴线相互垂直。

所述机械传动机构是在微型马达8的转轴与移动镜头座4之间设有旋转-直线精密传动机构。

所述微型马达8和丝杆11轴固定在顶盖1和底盖3上，形成微型马达8-蜗杆9与蜗轮10-丝杆11，异型丝扣12与移动镜头座4之间的位置关系。

所述旋转-直线传动机构属于直线移动动力子系统，它以丝杆11中心轴为参考轴。包括蜗杆9、蜗轮10、丝杆11、异型丝扣12、光电调制片14、和转数传感器7。微型马达8依次带动蜗杆9、光电调制片14、蜗轮10、丝杆11和异型丝扣12，在丝杆11和异型丝扣12的作用下，变丝杆11旋转为异型丝扣12直线移动。光电调制片14和转数传感器7实时提供微型马达8的旋转脉冲信号。

所述光电调制片14安装在蜗杆9上并同步旋转，由转数传感器7输出微型马达8转数信号，根据旋转-直线机械传动机构的传动函数可以得到移动镜头座及其上的光学镜头的直线位移参数。例如，机械减速传动函数确定，微型马达8旋转一转，转数传感器7输出1个光电脉冲，移动镜头座4和光学镜头1直线移动0.01毫米。当需要光学镜头1移动0.03毫米时，只要微型马达8旋转并从转数传感器得到3个光电脉冲，就制动微型马达8，此时移动镜头座4和光学镜头2直线移动距离为0.03毫米。直线移动的方向由微型马达的转向决定。

所述镜头直线移动子系统是直线移动从动子系统，包括光学镜头2、镜头移动座4、移动导轨5和移动限位传感器6，在移动过程中，由移动导轨5有效地引导移动镜头座4和其中的定焦镜头1平稳、准确移动，保证光学镜头2的光轴，与底盖3的平面，即半导体图象传感器件或胶片等图象接收媒体平面垂直，以获得最佳拍摄效果。

设置在顶盖1上的移动限位传感器6，在设置在移动镜头座4上的直线移动限位遮光板15配合下，在光学镜头2直线移动至顶端和底端的极限位置时，实时输出限位信号。所述直线移动限位遮光板15、直线移动限位传感器6与镜头移动座4、移动导轨5共同组成以移动导轨5为基准直线移动的镜头精密直线移动子系统。

所述主动与从动两个子系统之间自适应动力传递，包含异型丝扣12的凸头13嵌入移动镜头座4对应位置，异型丝扣12与移动镜头座4对应部位在直线移动方向做具有夹持力的无间隙配合，在与之垂直的平面上可以做间隙变化和旋转自适应配合。异型丝扣12带动移动镜头座4及其上的光学镜头2沿光轴进行直线精密移动和定位。保证两个子系统相对独立，便于各自分配尺寸链和公差链有利于系统设计和模具制造。

所述提高机械传递系统可靠性冗余度，是这样实现的：倘若接通电源后，微型马达8转动，但转数传感器7没有出现旋转信号，直线移动限位传感器6也没有提供信号表示移动镜头座和光学镜头直线移动到两个极限位置中的任何一个位置，那么表示丝杆11和丝扣12传动系统出现意外锁死现象，此时可以由拍摄设备的对焦控制计算机对微型马达8实行相应控制和驱动，使机械传动机构摆脱锁死，恢复正常状态，提高机械系统可靠性冗余度。

本具体实施方式的装置工作时，可先根据已知的拍摄距离参数，并结合光学镜头2的光学参数，确定光学镜头2应该移动的方向和距离，再根据微型马达8与旋转-直线精密传动机构的传动函数，确定需要微型马达8转动的方向和转数，在包括光电调制片14和转数传感器7的输出信号反馈控制下，控制光学镜头2到达指定位置。

由嵌入拍摄设备的CPU、外部的CPU或手动触发的电信号，电动控制光学镜头2进行对焦操作时，由光电调制片14和转数传感器7输出的脉冲信号数反映光学镜头2的直线移动距离并据此控制微型马达8转动的转数。微型马达8驱动旋转-直线精密传动机构，使移动镜头座4在移动导轨5上沿着光学镜头2轴线进行直线移动。微型马达8转动期间，记录并判断光电调制片14和转数传感器7提供的脉冲数是否达到设定值。一旦达到设定值，立即关闭微型马达8，旋转-直线精密传动机构随即停止工作。当光学镜头2移动到极限位置时，移动限位传感器6与移动镜头座4上的直线移动限位遮光板组合，输出光学镜头2直线移动至顶端和底端的极限位置信号，及时提供光学镜头2是否已达到极限位置的信息。当光电调制片14和转数传感器7不能输出脉冲，同时移动限位传感器6没有表示光学镜头2直线移动至顶端或底端的极限位置时，表明丝杆11和丝扣12发生卡死现象。此时，系统控制CPU只要驱使并控制微型马达8作正、反向转动，就可以消除移动卡死现象，恢复正常移动。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (7)

1.一种用于拍摄设备的微型超薄自动和电动对焦装置，包括移动镜头座和至少一根引导它移动的导轨、驱动移动镜头座的微型马达、旋转-直线转换机械减速传动机构，其特征在于：

所述微型马达的转轴与移动镜头座上的光学镜头光轴相互垂直；

所述旋转-直线转换机械减速传动机构由相互配合的蜗杆、蜗轮和相互配合的丝杆和异型丝扣组成，所述丝杆与所述蜗轮固定连接；

所述微型马达通过该旋转-直线转换机械减速传动机构自适应地传递动力，驱动移动镜头座和光学镜头沿着镜头光轴进行直线精密移动与精密定位；

所述异型丝扣是带有可嵌入移动镜头座的凸头，与移动镜头座对应部位做直线移动方向无间隙，与之垂直平面上做间隙可变和适当旋转的自适应动力传递。

2.按照权利要求1所述的用于拍摄设备的微型超薄自动和电动对焦装置，其特征在于：还包括光电调制片和转数传感器，所述光电调制片安装在蜗杆上并与之同步旋转，在其作用范围内设置转数传感器，检测与微型马达同轴的蜗杆转数，结合机械减速函数以及微型马达的转向以确定移动镜头座和光学镜头的直线移动方向和移动量。

3.按照权利要求1所述的用于拍摄设备的微型超薄自动和电动对焦装置，其特征在于：

旋转-直线转换机械减速传动机构中，蜗杆、蜗轮、丝杆和异型丝扣减速机构的传递函数确定了微型马达转数与移动镜头座和其中的光学镜头的直线移动关系。

4.按照权利要求1所述的用于拍摄设备的微型超薄自动和电动对焦装置，其特征在于：还包括直线移动限位传感器，所述直线移动限位传感器设置在顶盖上，直线移动位置遮光片设置在移动镜头座上，检测镜头是否到达上、下移动极限位置。

5.按照权利要求1所述的用于拍摄设备的微型超薄自动和电动对焦装置，其特征在于：所述移动镜头座设有标准的或自定义标准的镜头接口内螺纹，与定焦或变焦镜头部件接口吻合、连接。

6.按照权利要求5所述的用于拍摄设备的微型超薄自动和电动对焦装置，其特征在于：所述标准的或自定义标准的镜头接口螺纹，包括M6×0.35mm、M7×0.35mm、M8×0.35mm、M8.5×0.35mm或M12×0.5mm。

7.按照权利要求1所述的用于拍摄设备的微型超薄自动和电动对焦装置，其特征在于：所述微型马达是微型电动机，所述微型电动机包括微型直流电动机、微型步进电动机或微型超声波电动机。

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