TWI405023B - 相機自動對焦結構 - Google Patents

Description

相機自動對焦結構

本發明涉及一種相機自動對焦結構，尤係涉及一種可以運用於手機等可擕式電子裝置中之相機自動對焦結構。

隨著數位技術之不斷發展，電子技術廣泛應用於照相機領域，數位影像技術得以迅速發展，照相機智能化程度越來越高。特別是近年來附有數位照相功能之移動電話及PDA(個人數位助理)等可擕式電子裝置也在快速向高性能、多功能方向發展，數碼相機鏡頭模組輕薄短小和高性能之設計要求成為發展趨勢。

一般相機對焦結構包括鏡頭及驅動鏡頭移動之馬達，該馬達包括與鏡頭連為一體之環形磁鐵及分設於環形磁鐵上下兩側之上、下線圈座，該上、下線圈座上分別纏有上、下線圈。工作時，上、下線圈與電源連通，線圈激磁產生交變之磁場，與環形磁鐵之磁場相互作用而推動鏡頭沿軸向於上、下線圈之間做伸縮運動，使鏡頭分別與上、下線圈座相抵靠而對焦。然而，該相機對焦結構驅動鏡頭分別與上、下線圈座相抵靠而對焦，在拍攝過程中並不能進行連續自動對焦，從而影響所拍攝影像之品質。

有鑒於此，有必要提供一種可實現連續對焦之相機自動對焦結構。

一種相機自動對焦結構，包括一定子組及一相對於該 定子組運動之轉子組，定子組包括一定子座及環設於該定子座上之線圈，轉子組包括一鏡頭組及環設於鏡頭組外圍之磁鐵，該相機自動對焦結構還包括一彈性件，該彈性件包括一彈片，彈片包括一與定子組連接之固定端及一與轉子組連接之運動端，當磁鐵之磁場與線圈通電激磁後產生之磁場相互作用，推動轉子組相對於定子組運動對焦之過程中，彈片之運動端跟隨定子組相對於其固定端運動而使彈片發生變形。

與習知技術相比，該相機自動對焦結構包括一彈性件，彈性件具有至少一彈片，彈片包括一與定子組連接之固定端及一與轉子組連接之運動端，當磁鐵之磁場與線圈通電激磁後產生之磁場相互作用，推動轉子組相對於定子組運動對焦之過程中，彈片之運動端相對於其固定端運動而發生變形。通過控制輸入該線圈中電流之大小，可使得彈性件之彈片發生不同程度之變形時產生之彈力與線圈中通入不同大小之電流產生之磁場與磁鐵之磁場作用力處於平衡狀態，從而使得轉子組中之鏡頭組可分別停留在不同之對焦位置，實現鏡頭組之連續對焦之目的。

請參照圖1至圖3，所示為本發明相機自動對焦結構之第一實施例，可適用於數位照相機、照相手機、照相監視器材或其他照相鏡頭產品。該相機自動對焦結構包括一殼體10、一置於該殼體10內部之定子組20及一可相對該定子組20運動對焦之轉子組30。

該殼體10內部中空以收容所述定子組20及轉子組30於其內部。殼體10包括一大致呈中空方柱狀之側壁12及一從側壁頂端向內延伸之頂壁14。該頂壁14之中央形成一穿孔。該側壁12之底端相鄰之兩角處分別形成一缺口15。

該定子組20包括一定子座21及纏繞於定子座21上之一線圈23。該定子座21包括一中央設有一圓孔之方形底座212、從底座212之內周緣水平向內延伸之環形台階214、從底座212之內周緣垂直向上延伸之環形壁216。所述底座212、台階214及環形壁216共同形成一可容納所述轉子組30之中空區域24。

底座212之相鄰之兩角分別形成一缺口，從缺口內向外水平延伸形成兩個矩形之導線端子2123。底座212之下方形成一空間2125(圖3)，以收容一感光元件(圖未示)於其內。

環形壁216之頂端設有一上、下極爪元件218a、218b組合。每一極爪元件218a、218b包括一片體2181a、2181b及從片體2181a、2181b之外周緣延伸出之四個方形之極爪2183a、2183b。每一片體2181a、2181b之形狀為中央具有一圓孔之八邊形。每一極爪元件218a、218b之極爪2183a、2183b沿其片體2181a、2181b之外周緣之相互間隔之四條邊向另一極爪元件218b、218a所在之方向垂直延伸。該下極爪元件218b之極爪2183b之中央分別形成一方形之導引槽2185b。組裝時，上極爪元件218a之極爪2183a可恰好包覆於下極爪元件218b之極爪2183b外圍，該上、下極爪 元件218a、218b之極爪2183a、2183b與片體2181a、2181b共同形成一收容空間26。本實施例中，該下極爪元件218b與環形壁216為一體成型，從環形壁216之頂端向外水平延伸形成片體2181b，並沿片體2181b之外周緣之相互間隔之四條邊向上極爪元件218a所在方向垂直延伸形成極爪2183b。

該轉子組30包括一鏡頭組31及分別環設於鏡頭組31外圍之磁鐵32和彈性件33。該鏡頭組31包括一鏡筒310及收容於該鏡筒310內之一鏡頭312。該鏡筒310為一圓柱狀殼體。鏡筒310頂端之外徑略小於其底端之外徑，從而於鏡筒310頂端之外表面與底端之外表面之間形成一環形之支撐面313。鏡筒310底端之內表面形成內螺紋，鏡頭312之外表面上形成外螺紋，組裝時，鏡筒310與鏡頭312通過內、外螺紋相互螺合固定成一體。該磁鐵32之內徑略大於鏡筒310頂端之外徑，且略小於鏡筒310底端之外徑。

請一併參閱圖4及圖5，彈性件33包括一內環331、一外環333及連接於該內環331與外環333之間之三個彈片335。彈性件33之形狀與上、下極爪元件218a、218b中片體2181a、2181b之形狀相對應，內環331與外環333之形狀均大致為八邊形，內環331之中央為一圓孔，且該圓孔之直徑與磁鐵32之內徑相等。內環331與外環333之間相互間隔，所述彈片335均勻之分佈於彈性件33之內環331與外環335之間的間隔內，連接於內環331之外周緣與外環335之內周緣之間。每一彈片335具有一固定端及一運 動端。本實施例中，彈片335連接於內環331之一端為運動端，連接於外環333之一端為固定端。內環331、外環333及彈片335位於同一平面上。該外環333之外周緣之相互間隔之四條邊上分別向外水平延伸形成一導引塊332。彈性件33可恰好收容於上、下極爪元件218a、218b之間的收容空間26內，導引塊332對應地收容於下極爪元件218b之極爪2183b上之導引槽2185b內。所述彈性件33徑向之勁度係數K1大於其軸向之勁度係數K2。本實施例中，彈性件33之材料為銅，其徑向之勁度係數K1大致為3*10⁴ 牛/米，且彈性件33徑向之勁度係數K1大致為其軸向之勁度係數K2之100倍。

如圖3所示，該轉子組30收容於定子組20之中空區域26內，鏡筒310之底端與定子座21中台階214之上表面相互抵觸，鏡筒310外圍之支撐面313大致與下極爪元件218b之片體2181b相齊平。磁鐵32和彈性件33套設於鏡筒310頂端之外圍，共同收容於上、下極爪元件218a、218b之間之收容空間26內，該收容空間26之高度大於磁鐵32之高度。彈性件33上具有導引塊332之四條邊分別與上、下極爪元件218a、218b具有極爪2183a、2183b之四條邊相對應，導引塊332對應地收容於下極爪元件218b之導引槽2185b內，以導引轉子組30順沿導引槽2185b上、下運動而不會發生偏轉。彈性件33之外環333與下極爪元件218b之片體2181b之間相互粘合，彈片335連接於外環333之固定端通過該外環333與定子組20之間連接固定。 磁鐵32之內緣與彈性件33之內環331之內緣對齊，設於內環331及彈片335之上方，且磁鐵32之外徑小於外環333之內徑。彈性件33之內環331與磁鐵32之底面之間相互粘合，且磁鐵32之內表面與鏡筒310之外表面之間相互粘合。故，彈片335連接於內環331之運動端通過內環331與磁鐵32、鏡頭組31連接形成一個可相對該定子組20運動之整體。線圈23以一定方向纏繞於環形壁216之外表面，線圈23之兩末端穿設殼體10底端之缺口15後，分別纏繞於底座212之導線端子2123上，經該導線端子2123引出，以與相機內之一供電電源(圖未示)相連通。

工作時，感光元件感光成像後，控制供電電源輸入一對應大小之電流至線圈23中，線圈23通電激磁產生磁場，與磁鐵32之磁場相互作用，驅動鏡頭組31隨同磁鐵32共同於定子組20內部沿軸向運動並對焦。在轉子組30相對於定子組20運動之過程中，彈性件33之彈片335連接於轉子組30之運動端相對於其連接於定子組20之固定端沿軸向運動，由於彈性件33之彈片335沿軸向不同程度之變形時所產生之彈力之大小不同，故，在磁鐵32之磁場強度不變之情況下，通過改變通過線圈23中電流之大小，控制鏡頭組31之運動距離，從而改變彈片335之運動端相對於其固定端發生變形之長度，當該彈性件33因彈片335變形所產生之彈力、線圈23通過電流所產生之磁場以及磁鐵32之磁場處於一種平衡之狀態時，鏡頭組31即可停留在對應之對焦位置，從而實現鏡頭組31之連續對焦之目的。

下面以其中一次對焦為例進行說明，假設該磁鐵32之上端為N極、下端為S極。感光元件感測成像後，假定控制電源輸入0.4安培(A)之電流至線圈23中，使線圈23激磁產生一上為S極、下為N極之磁場，線圈23之磁場與磁鐵32之磁場相互排斥，驅動鏡頭組31隨同磁鐵32一起沿軸向向上運動，此時，彈性件33之彈片335運動端亦隨同磁鐵32一起沿軸向向上運動，彈片335之運動端相對於其固定端沿軸向向上發生變形之長度逐漸增加。當該鏡頭組31與磁鐵32沿軸向向上運動0.2釐米時，彈性件33因彈片335沿軸向向上發生0.2釐米變形所產生之彈力、線圈23通過該0.4A之電流所產生之磁場以及磁鐵32之磁場處於一種平衡之狀態，鏡頭組31停留在該對焦位置。由於彈性件33徑向之勁度係數K1遠大於其軸向之勁度係數K2，可以避免磁鐵32沿圓周方向之磁場不均勻之情況下鏡頭組31運動不平衡，保證對焦精度。

在不同之實施方式中，彈性件33之結構可以變化。如圖6及圖7所示為本發明相機自動對焦結構中彈性件33a之第二實施例。該彈性件33a之結構與上述第一實施方式中彈性件33之結構大致相同，包括內環331a、外環333a以及連接於內環331a與外環333a之間之彈片335a，所述內環331a與外環333a相互間隔，不同的是：所述彈片335a沿內環331a之外周緣向上螺旋延伸，使內環331a與外環333a沿軸向方向形成一高度差。組裝時，彈性件33a之外環333a(或者內環331a)與定子組20之間連接固定，彈 片33a連接於該外環333a(或者內環331a)之一端為固定端；彈性件33a之內環331a(或者外環333a)與磁鐵32之間連接，彈片33a連接於該內環331a(或者外環333a)之一端為運動端。工作時，磁鐵32之磁場與線圈23通電激磁後產生之磁場相互作用，推動轉子組30相對於定子組20運動對焦之過程中，彈片33a之運動端跟隨定子組20相對於其固定端運動而使彈片33a不同程度之變形。

如圖8所示，為彈性件33a使用於本發明相機自動對焦結構之其中一組裝方式之剖視圖。該彈性件33a之外環333a與定子組20中上極爪元件218a之片體2181a之間相互粘合，該彈性件33a之內環331a與磁鐵32a之頂端之間相互粘合。磁鐵32設於彈性件33a之下方。該彈片335a連接於外環333a之一端為固定端，彈片335a連接於內環331a之一端為運動端。工作時，線圈23通電激磁產生磁場，與磁鐵32之磁場相互作用，驅動鏡頭組31隨同磁鐵32共同於定子組20內部沿軸向運動並對焦，彈片33a之運動端(連接於內環331a之一端)跟隨定子組20相對於其固定端(連接於外環333a之一端)運動而使彈片33a沿軸向發生不同程度之變形。

上述第一實施例及第二實施例中，彈性件33、33a設置時還可以是彈性件33、33a之內環331、331a與定子組20之間連接，而外環333、333a與磁鐵35之間連接，從而使得彈片33、33a連接於內環331、331a之一端為固定端，而連接於外環333、333a之一端為運動端。

請一併參閱圖9及圖10，為本發明相機自動對焦結構中彈性件33b之第三實施例。該彈性件33b之結構與上述第二實施方式中彈性件33a之結構大致相同，包括外環333b及從外環333b之內周緣向上螺旋延伸之彈片335b，其不同在於：該彈性件33b不包括內環331a。組裝時，彈性件33b之外環333b與定子組20連接固定，彈片335b連接於外環333b之一端為固定端，而遠離外環333b之另一端與磁鐵32連接為運動端。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。

殼體‧‧‧10

側壁‧‧‧12

頂壁‧‧‧14

缺口‧‧‧15

定子組‧‧‧20

定子座‧‧‧21

底座‧‧‧212

導線端子‧‧‧2123

空間‧‧‧2125

台階‧‧‧214

環形壁‧‧‧216

上、下極爪元件‧‧‧218a、218b

片體‧‧‧2181a、2181b

極爪‧‧‧2183a、2183b

導引槽‧‧‧2185b

線圈‧‧‧23

中空區域‧‧‧24

轉子組‧‧‧30

鏡頭組‧‧‧31

鏡筒‧‧‧310

鏡頭‧‧‧312

支撐面‧‧‧313

磁鐵‧‧‧32

彈性件‧‧‧33、33a、33b

內環‧‧‧331、331a

導引塊‧‧‧332

外環‧‧‧333、333a、333b

彈片‧‧‧335、335a、335b

圖1為本發明相機自動對焦結構之第一實施例之立體組裝圖。

圖2為圖1之立體分解圖。

圖3為圖1沿III-III線之剖視圖。

圖4為圖1中彈性件之放大圖。

圖5為圖4中彈性件之俯視圖。

圖6為本發明相機自動對焦結構之彈性件之第二實施例之立體圖。

圖7為圖6中彈性件之正視圖。

圖8為圖6中彈性件應用於本發明相機自動對焦結構之剖視圖。

圖9為本發明相機自動對焦結構之彈性件之第三實施例之立體圖。

圖10為圖9中彈性件之正視圖。

殼體‧‧‧10

側壁‧‧‧12

頂壁‧‧‧14

缺口‧‧‧15

定子組‧‧‧20

定子座‧‧‧21

底座‧‧‧212

導線端子‧‧‧2123

台階‧‧‧214

環形壁‧‧‧216

上、下極爪元件‧‧‧218a、218b

片體‧‧‧2181a、2181b

極爪‧‧‧2183a、2183b

導引槽‧‧‧2185b

線圈‧‧‧23

中空區域‧‧‧24

轉子組‧‧‧30

鏡頭組‧‧‧31

鏡筒‧‧‧310

鏡頭‧‧‧312

支撐面‧‧‧313

磁鐵‧‧‧32

彈性件‧‧‧33

Claims (12)

1. 一種相機自動對焦結構，包括一定子組及一相對於該定子組運動之轉子組，定子組包括一定子座及環設於該定子座上之線圈，轉子組包括一鏡頭組及環設於鏡頭組外圍之磁鐵，其改良在於：還包括一彈性件，該彈性件包括一彈片，該彈片包括一與定子組連接之固定端及一與轉子組連接之運動端，當磁鐵之磁場與線圈通電激磁後產生之磁場相互作用，推動轉子組相對於定子組運動對焦之過程中，彈片之運動端跟隨定子組相對於其固定端運動而使彈片發生變形。
2. 如申請專利範圍第1項所述之相機自動對焦結構，其中該彈性件還包括一內環及一外環，所述外環與內環相互間隔，彈片之固定端與外環連接，彈片之運動端與內環連接。
3. 如申請專利範圍第2項所述之相機自動對焦結構，其中該彈性件之外環與定子組連接，內環與磁鐵連接。
4. 如申請專利範圍第1項所述之相機自動對焦結構，其中該彈性件還包括一內環及一外環，所述外環與內環相互間隔，彈片之固定端與內環連接，彈片之運動端與外環連接。
5. 如申請專利範圍第4項所述之相機自動對焦結構，其中該彈性件之內環與定子組連接，外環與磁鐵連接。
6. 如申請專利範圍第1項至申請專利範圍第5項中任意一項所述之相機自動對焦結構，其中該外環與內環位於同 一平面上。
7. 如申請專利範圍第1項至申請專利範圍第5項中任意一項所述之相機自動對焦結構，其中該內環與外環沿軸向形成一高度差。
8. 如申請專利範圍第1項所述之相機自動對焦結構，其中該彈性件還包括一外環，該彈片之固定端與外環之內側連接，外環與定子組連接固定，該彈片之運動端設於外環之內側且與磁鐵連接。
9. 如申請專利範圍第1項所述之相機自動對焦結構，其中該定子座包括設於線圈上方之上、下極爪元件，上、下極爪元件之間形成一收容空間，該收容空間之高度大於磁鐵之厚度，彈性件與磁鐵共同收容於該收容空間內。
10. 如申請專利範圍第9項所述之相機自動對焦結構，其中該定子座還包括一環形壁，線圈纏繞於環形壁上，所述上、下極爪元件設於環形壁之頂端。
11. 如申請專利範圍第9項所述之相機自動對焦結構，其中每一極爪元件包括一片體及從片體之周緣向另一極爪元件所在方向垂直延伸之極爪，該彈性件之外環上向外延伸形成一導引塊，該下極爪元件之極爪上形成可對應收容該導引塊之導引槽。
12. 如申請專利範圍第1項所述之相機自動對焦結構，其中該彈性件沿徑向之勁度係數大於其沿軸向之勁度係數。