TWI428685B - 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)等可擕式電子裝置亦在快速向高性能、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。

習知相機之鏡頭模組一般採用包括遠近焦兩段式或無段式自動對焦結構。遠近焦兩段式自動對焦結構由於只能在遠焦與近焦兩個位置對焦，在相機之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。而習知無段式自動對焦結構仍較複雜，體積相對較大，不利於小型化。由上述可知，相機自動對焦結構之設計仍有進一步改進空間。

有鑒於此，實有必要提供一種結構簡單並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，所述轉子組包括一鏡頭組及環設於該鏡頭組外圍之磁 石，所述定子組包括一上定子座、一下定子座及分別環設於該上、下定子座上之上、下線圈，該相機自動對焦結構還包括設於上、下定子座之間並環設於該鏡頭組外圍之一彈性件，該彈性件包括至少一彈片，所述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，當上、下線圈通電激磁後分別產生之磁場與磁石之磁場相互作用，推動轉子組相對於定子組運動對焦之過程中，彈片之運動端跟隨轉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中設有一彈性件，該彈性件具有至少一彈片，所述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，當上、下線圈通電激磁後分別產生之磁場與磁石之磁場相互作用，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。藉由控制輸入上、下線圈中電流之大小，可使得彈性件之彈片發生不同程度之變形時所產生之彈力與線圈中通入不同大小之電流產生之磁場及磁石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。該相機自動對焦結構僅靠設置一彈性件即可實現連接對焦，結構較簡單。另外，由於定子組包括上、下定子座，該上、下定子座上分別設有上、下線圈，藉由上、下線圈通電激磁後所產生之磁場共同作用於磁石，可減小對焦過程中上、下線圈中所需要通入之電流量，對焦過程啟動快，另外由於採用上、下兩線圈共同作用於磁石，連續對焦時通入上、下線圈內之電流量與彈片之變形量之間呈現出較佳之線性關係，從而使得對連續對焦過程之控制更加容易。

10‧‧‧外殼

12‧‧‧側壁

13‧‧‧容置空間

14‧‧‧頂壁

15‧‧‧缺口

20‧‧‧定子組

21a‧‧‧上定子座

21b‧‧‧下定子座

211a、215b‧‧‧頂板

211b‧‧‧底座

212a、212b、336‧‧‧圓孔

213a、213b‧‧‧環形壁

214、313‧‧‧台階部

215a‧‧‧底板

216‧‧‧導引槽

217a、217b‧‧‧導引壁

218a、218b‧‧‧繞線端子

219‧‧‧空間

22a‧‧‧上線圈

22b‧‧‧下線圈

26‧‧‧收容空間

30‧‧‧轉子組

31‧‧‧鏡頭組

310‧‧‧鏡筒

312‧‧‧鏡頭

32‧‧‧磁石

33、33a、33b‧‧‧彈性件

331、331a‧‧‧內環

333、333a、333b‧‧‧外環

332‧‧‧導引塊

335、335a、335b‧‧‧彈片

圖1為本發明相機自動對焦結構一較佳實施例之立體組裝示意圖。

圖2係圖1之立體分解圖。

圖3係圖1沿III-III線之剖視圖。

圖4係圖1中彈性件之放大圖。

圖5係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6係圖5中彈性件之正視圖。

圖7係圖5中彈性件應用於本發明相機自動對焦結構之剖視圖。

圖8係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9係圖8中彈性件之正視圖。

下面參照附圖，結合實施例作進一步說明。

請參考圖1至圖3，為本發明相機自動對焦結構之一較佳實施例，可適用於數位照相機、照相手機、照相監視器材或其它照相鏡頭產品。該相機自動對焦結構包括一外殼10、一置於該外殼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。

如圖2所示，外殼10呈方柱形，包括一側壁12及一從側壁12頂端向內延伸之頂壁14，該外殼10之內部形成一方柱形之容置空間13，以收容該定子組20及轉子組30於其內。該側壁12之底端相鄰之 兩角處分別形成一缺口15。

請一併參閱圖3，該定子組20包括上、下定子座21a、21b及分別纏繞於該上、下定子座21a、21b上之上、下線圈22a、22b。上、下定子座21a、21b之結構相似，且均選用塑膠材料，如LCP(Liquid Crystaline Polymer)製成。上、下定子座21a、21b對接後，共同形成一可將轉子組30收容於其內之中空區域(未標示)。

其中，該上定子座21a包括一中央設有圓孔212a之方形頂板211a、從頂板211a之內周緣之底端垂直向下延伸之環形壁213a、從環形壁213a之底端水平向外延伸之底板215a及從底板215a之外周緣朝向下定子座21b垂直延伸之四個導引壁217a。該底板215a之外周緣呈八邊形，該四個導引壁217a分別對應地形成於底板215a之外周緣之相互間隔之四條邊上，底板215a之外緣水平向外另延伸有分別與上線圈22a之兩端相對應之兩繞線端子218a，該兩繞線端子218a係從相鄰兩個導引壁217a上向外延伸形成。

該下定子座21b包括一中央設有圓孔212b之方形底座211b、從底座211b之內周緣水平向內延伸之環形台階部214、從底座211b之內周緣之頂端向上垂直延伸之環形壁213b、從環形壁213b之頂端水平向外延伸之頂板215b及從頂板215b之外周緣朝上定子座21a垂直延伸之四個導引壁217b。同樣，該頂板215b之外周緣呈八邊形，該四個導引壁217b分別對應地形成於頂板215b之外周緣相互間隔之四條邊上。每一導引壁217b之中央分別形成一方形之導引槽216。底座211b之相鄰兩角形成兩缺口，所述兩缺口處對應下線圈22b之兩端各設有一繞線端子218b。底座211b之底部形成一 空間219(圖3所示)，以收容一感光元件(圖未示)於其內。

請參閱圖2及圖3，該轉子組30包括鏡頭組31及環設於該鏡頭組31外圍之磁石32及彈性件33。鏡頭組31包括一鏡筒310及收容於鏡筒310內之一鏡頭312。彈性件33包括一內環331、一外環333及連接於內環331與外環333間之複數彈片335。請參圖4，彈性件33之形狀與上定子座21a之底板215a及下定子座21b之頂板215b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之中央設有一圓孔336，且該圓孔336之直徑與磁石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333之間的間隔內，並連接於內環331之外周緣與外環333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。與運動端相連之內環331、與固定端相連之外環333及彈片335位於與同一平面上。該外環333之外周緣之相互間隔之四條邊上分別沿水平向外延伸形成一導引塊332。

當將彈性件33與定子組20及轉子組30組裝在一起時，轉子組30收容於定子組20之中空區域內，鏡筒310之底端與下定子座21b之台階部214之上表面相互抵觸，磁石32和彈性件33套設於鏡筒310之外圍，共同收容於上定子座21a之底板215a與下定子座21b之頂板215b之間形成之一收容空間26內，且該收容空間26之高度大於磁石32及彈性件33之高度和，彈性件33上設有導引塊332之四條邊分別與下定子座21b之頂板215b上設有導引壁217b之四條邊相對應，導引塊332則對應地收容於下定子座21b之導引壁217b上所設 之導引槽216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的100倍。

鏡筒310於底部之外周環設有台階部313，本實施例中，所述台階部313為凸出於鏡筒310外周面之一環台。彈性件33之內環331設於該台階部313上，磁石32設於彈性件33之上方，將彈性件33之內環331夾設在該台階部313及磁石32之間，彈性件33之內環331與磁石32之間粘合連接，且磁石32之內表面與鏡筒310之外表面之間相互粘合固定，因此，彈片335連接於內環331之運動端藉由內環331與磁石32、鏡頭組31連接形成一個可相對該定子組20運動之整體。彈性件33之外環333與下定子座21b之頂板215b連接固定，因此，彈片335連接於外環333之固定端藉由該外環333與定子組20之間連接固定。上、下線圈22a、22b以一定方向分別纏繞於上、下定子座21a、21b之環形壁213a、213b之外表面，所述上線圈22a位於上定子座21a之頂板211a與底板215a之間，所述下線圈22b位於下定子座21b之頂板215b與底座211b之間，上、下線圈22a、22b之兩末端分別纏繞於上、下定子座21a、21b所設之繞線端子218a、218b上，並經所述繞線端子218a、218b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，控制供電電源分別輸入一對應大小之電流至上、下線圈22a、22b中，上、下線圈22a、22b通電激磁分別產生磁場，與磁石32之磁場相互作用，驅動鏡頭組31隨同磁石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，因此，在磁石32之磁場強度不變之情況下，藉由改變流經上、下線圈22a、22b中電流之大小，以改變彈片335之運動端相對於其固定端發生變形之長度，從而控制鏡頭組31之軸向運動距離，當該彈性件33因彈片335變形所產生之彈力與上、下線圈22a、22b藉由電流所產生之磁場以及磁石32之磁場處於一種平衡狀態時，鏡頭組31即可停留在相應之對焦位置，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，假設該磁石32之上端為N極、下端為S極。感光元件感測成像後，假定控制電源分別輸入0.2安培(A)之電流至上、下線圈22a、22b中，使上線圈22a激磁產生一上為N極、下為S極之磁場，而下線圈22b激磁則產生一上為S極、下為N極之磁場，上線圈22a之磁場與磁石32之磁場相互吸引，而下線圈22b之磁場與磁石32之磁場相互排斥，從而共同驅動鏡頭組31隨同磁石32一起沿軸向向上運動，此時，彈性件33之彈片335之運動端亦隨同磁石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與磁石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與上、下線圈22a、22b藉由該0.2A之電流所產生之磁場以及磁石32之磁場處於一種平衡之狀態，鏡頭組31即停留在該對焦位置。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，可以避免磁石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，彈性件之結構可以變化。如圖5及圖6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間之複數彈片335a，所述內環331a與外環333a相互間隔，不同之處在於：所述彈片335a沿從外環333a之內周緣至內環331a之外周緣之方向向上螺旋延伸，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之上、下定子座20a、20b其中之一連接固定，彈片335a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)與磁石32之間連接，彈片335a連接於該內環331a(或者外環333a)之一端為運動端。上、下線圈22a、22b通電激磁後產生之磁場與磁石32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之運動端跟隨轉子組30相對於其固定端運動而使彈片335a發生不同程度之變形，從而實現連續對焦。

如圖7所示，為彈性件33a應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中上定子座21a之底板215a相互粘合固定，該彈性件33a之內環331a與磁石32之頂端相互粘合固定，彈性件33a設於磁石32之上端，磁石32設於鏡筒310之台階部313上並夾設於彈性件33a之內環331a與台階部313之間。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。假設該磁石32之上 端為N極、下端為S極，工作時，控制電源分別輸入電流至上、下線圈22a、22b中，使上線圈22a激磁產生一上為N極、下為S極之磁場，而下線圈22b激磁則產生一上為S極、下為N極之磁場，上線圈22a之磁場與磁石32之磁場相互吸引，而下線圈22b之磁場與磁石32之磁場相互排斥，從而共同驅動鏡頭組31隨同磁石32一起沿軸向向上運動並對焦，彈片335a之運動端(連接於內環331a之一端)跟隨轉子組30相對於其固定端(連接於外環333a之一端)向上運動而使彈片335a沿軸向發生不同程度之變形，實現連續對焦之目的。

在其他實施例中，彈性件33、33a設置時還可以為：將彈性件33、33a之內環331、331a與定子組20之上、下定子座20a、20b其中之一連接固定，而外環333、333a與磁石32連接固定，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8及圖9，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，所述彈片335b沿圓周方向均勻分佈在該外環333b之內側。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之另一端為自由端且與磁石32連接以形成運動端。

本發明之相機自動對焦結構中設有一彈性件，該彈性件具有至少一彈片，所述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，當磁石之磁場與上、下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。藉由控制輸入上、下線圈中電流之大小，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及磁石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。該相機自動對焦結構僅靠設置一彈性件即可實現連接對焦，結構較簡單。定子組包括上、下定子座，該上、下定子座上分別設有上、下線圈，藉由上、下線圈通電激磁後所產生之磁場共同作用於磁石，與僅在定子組中設一個線圈相比，連續對焦時上、下線圈中所需要通入之電流將減小，對焦過程啟動快。另外，僅在定子組中設一個線圈時，連續對焦時通入線圈內之電流量與彈片之變形量之間之線性關係並不明顯，自動對焦過程之控制比較麻煩，而本發明之相機自動對焦結構藉由在上、下定子座上分別設置上、下線圈，連續對焦時通入上、下線圈內之電流量與彈片之變形量之間呈現出較佳之線性關係，從而使得對連續對焦過程之控制更加容易。

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。

10‧‧‧外殼

20‧‧‧定子組

21a‧‧‧上定子座

21b‧‧‧下定子座

211a、215b‧‧‧頂板

211b‧‧‧底座

213a、213b‧‧‧環形壁

214、313‧‧‧台階部

215a‧‧‧底板

219‧‧‧空間

22a‧‧‧上線圈

22b‧‧‧下線圈

26‧‧‧收容空間

30‧‧‧轉子組

31‧‧‧鏡頭組

310‧‧‧鏡筒

312‧‧‧鏡頭

32‧‧‧磁石

33‧‧‧彈性件

Claims (18)

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，所述轉子組包括一鏡頭組及環設於該鏡頭組外圍之磁石，所述定子組包括一上定子座、一下定子座及分別環設於該上、下定子座上之上、下線圈，其改良在於：還包括設於上、下定子座之間並環設於該鏡頭組外圍之一彈性件，該彈性件包括至少一彈片，所述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，當上、下線圈通電激磁後分別產生之磁場與磁石之磁場相互作用，推動轉子組相對於定子組運動對焦之過程中，彈片之運動端跟隨轉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，所述彈片連接於該內環與外環之間。
3. 如申請專利範圍第2項所述之相機自動對焦結構，其中所述彈片與外環相連之一端為固定端，該彈性件之外環與定子組連接，所述彈片與內環相連之一端為運動端，該彈片件之內環與轉子組連接。
4. 如申請專利範圍第3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之上、下定子座其中之一連接固定，該彈性件之內環與轉子組之磁石連接固定。
5. 如申請專利範圍第2項所述之相機自動對焦結構，其中所述彈片與外環相連之一端為運動端，該彈性件之外環與轉子組連接，所述彈片與內環相連之一端為固定端，該彈片件之內環與定子組連接。
6. 如申請專利範圍第5項所述之相機自動對焦結構，其中該彈性件之內環與 定子組之上、下定子座其中之一連接固定，該彈性件之外環與轉子組之磁石連接固定。
7. 如申請專利範圍第2項所述之相機自動對焦結構，其中所述彈片之運動端與固定端位於同一平面上。
8. 如申請專利範圍第7項所述之相機自動對焦結構，其中該鏡頭組包括一鏡筒及收容於鏡筒內之一鏡頭，該鏡筒之外圍環設有一台階部，該磁石環設固定於該鏡筒之外圍，該彈性件之外環與定子組之下定子座連接固定，該彈性件之內環固定至磁石上並夾設在磁石與台階部之間。
9. 如申請專利範圍第2項所述之相機自動對焦結構，其中所述彈片之運動端與固定端沿軸向形成一高度差。
10. 如申請專利範圍第9項所述之相機自動對焦結構，其中該鏡頭組包括一鏡筒及收容於鏡筒內之一鏡頭，該鏡筒之外圍環設有一台階部，該磁石環設固定於該鏡筒之外圍，該彈性件之外環與定子組之上定子座連接固定，該彈性件之內環固定至磁石上，該磁石夾設固定在該彈性件之內環與台階部之間。
11. 如申請專利範圍第2項所述之相機自動對焦結構，其中彈片之數量為多個，所述多個彈片沿圓周方向均勻分佈在內環與外環之間之間隙內。
12. 如申請專利範圍第1項所述之相機自動對焦結構，其中該彈性件還包括一外環，該彈片之一端與外環之內側連接形成固定端，外環與定子組連接固定，該彈片之另一端為自由端且與轉子組連接以形成運動端。
13. 如申請專利範圍第12項所述之相機自動對焦結構，其中彈片之數量為多個，所述多個彈片沿圓周方向均勻分佈在該外環之內側，且彈片之運動端與固定端沿軸向形成一高度差。
14. 如申請專利範圍第1項所述之相機自動對焦結構，其中所述彈片之固定端與定子組之上、下定子座其中之一連接固定，所述彈片之運動端與轉子 組之磁石連接固定。
15. 如申請專利範圍第1項所述之相機自動對焦結構，其中該鏡頭組之外圍環設有台階部，該磁石設於該台階部上並與鏡頭組相固定。
16. 如申請專利範圍第1至15中任一項所述之相機自動對焦結構，其中該上定子座包括一頂板、位於頂板下方之一底板及設於頂板與底板之間之一環形壁，該下定子座包括一底座、位於底座上方之一頂板及位於底座與頂板之間之一環形壁，所述上定子座之底板與下定子座之頂板之間形成一收容空間，該收容空間之高度大於磁石及彈性件之厚度和，所述彈性件與磁石共同收容於該收容空間內。
17. 如申請專利範圍第16項所述之相機自動對焦結構，其中所述上定子座之底板朝向下定子座設有複數導引壁，所述下定子之頂板朝向上定子座亦設有複數導引壁，所述彈性件上於固定端之外側設有導引塊，所述下定子座之導引壁上設有可對應收容所述導引塊之導引槽。
18. 如申請專利範圍第16項所述之相機自動對焦結構，其中所述上線圈纏繞於上定子座之環形壁上，所述下線圈纏繞於下定子座之環形壁上，該上定子座之底板之邊緣上對應上線圈之兩端設有兩個繞線端子，該下定子座之底座上對應下線圈之兩端設有另外兩個繞線端子。