TWI437352B - 焦平面調整方法 - Google Patents

Description

焦平面調整方法

本發明係關於一種相機之裝置，特別是一種關於焦平面調整方法。

隨著數位相機的技術發展，數位相機的應用也逐漸普及化。其特色在於即時將拍攝的影像透過數位的方式進行資料儲存或傳輸。

對於固定焦平面之數位相機而言，若發生有鏡片模組之焦平面的震動偏移時，或更換不同鏡片模組，亦或變換夜視濾片(紅外線)，均需要於使用時進行數位相機的對焦微調，也就是焦平面調整。此種問題對於相機生產與銷售廠商來說相當困擾。

過去，焦平面調整技術(包括焦距與背焦調整)，為移動鏡片模組中的鏡片與鏡片之間的距離，或移動鏡片模組來調整其與感測模組之間的距離，以達到焦距調整目的。由於採取開放式調整，較難調整於正確位置。

為了改善先前技術，對於焦平面偏移現象的微調需求，本專利提出一種新的架構，以達成可動態調整焦平面之目的。

本發明提供一種焦平面調整方法，包含：提供一載具，固設一感測模組於該載具上，該載具裝設於一基座上，且該載具可於該基座上平移；調整一鏡頭模組，使該鏡頭模組構成一焦平面距離；平移該載具，以調整該感測模組與該鏡頭模組之距離，使該感測模組座落於該焦平面。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉數個較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

本發明提供了一種焦平面調整的替代性技術，將一般固定於機殼的感測模組變更設計為可與鏡頭(一般鎖定於外殼)進行相對運動的移動式感測模組，即可達到以感測模組的微移動來使感測模組可座落於鏡頭模組所構成的焦平面。

以往的做法為由鏡頭本身進行調整。本發明的創作點在於以感測模組本身進行平移的方式來使感測模組可座落於焦平面(微對焦)。具體的作法為：將感測模組固定於載具上，並藉由載具的平移來與鏡頭達成相對運動。載具如何與鏡頭作相對運動，則有許多種作法。以下，將列舉數個實施例以茲說明。

請參考第1~2B圖，其為本發明之焦平面調整裝置10之第一實施例之功能方塊圖、側視圖、剖視圖，其為將載具直接裝置於殼體的實施例。其中，焦平面調整相機10A有以下幾個主要的組件：殼體11、鏡頭座12、感測模組13、導軌槽14、螺桿15、螺帽16、載具17、馬達模組18、控制模組19、彈力輔助器20與連接器21等。

其中，鏡頭座12固定於殼體11，用以裝設鏡頭模組30，如第3圖所示者。螺桿15固定於殼體11，且可進行順時針或逆時針方向旋轉。馬達模組18固定於殼體11，與螺桿15結合而控制螺桿15之旋轉方向與轉速。控制模組19，固定於殼體11，電連接馬達模組18，接受控制指令以控制馬達模組18使之產生旋轉方向與轉速。

其中，載具17與殼體11形成可移動式固定關係。感測模組13固定於載具17，感測模組13包含影像感測單元，依據物件產生影像感測信號。螺帽16固定於載具17並套設於螺桿15上，當螺桿15旋轉時，帶動載具17平移而調整鏡頭模組30與感測模組13的距離，亦即，可使感測模組進行微調而座落於鏡頭模組30所構成的焦平面。

由第1圖、第2B圖可知，螺桿15、馬達模組18與控制模組19係屬於固定的機構。控制模組19藉由連接器21傳送來外部的控制指令來控制馬達模組18的轉速與轉動的方向，即可控制螺桿15以順時針旋轉或逆時針旋轉，以及其轉速。如此，套設於螺桿15的螺帽16即可進行平移，進而控制載具17的平移，以及其平移的速度與方向。如此，當鏡頭模組30裝設於鏡頭座12時，其所構成的焦平面，即可以載具17的平移而使感測模組移往焦平面。調整的速度則依據控制模組19控制馬達模組18的轉速與轉動方向而定，亦即，外部控制指令的內容。

此外，另可增設軸承，套設於螺帽16與載具17之間，藉以固定螺帽16。

此外，連接器21係電連接感測模組13與控制模組19，用以傳輸影像感測訊號與控制指令。藉由單一連接器21的設計，可讓本發明的裝置易於控制與進行訊號的傳輸。

此外，請參考第2B圖，其中的彈力輔助器20係固定於殼體11與載具17，用以輔助載具17之定位。彈力輔助器20可以彈簧類的彈性體來進行設計。

此外，殼體11與載具17之間的可移動固定關係，可採取以下的設計方式。例如，將殼體11設計導軌槽14，而載具17設計導軌，導軌係套設於導軌槽14，藉以固定載具17並使載具17可進行平移。

另外一種實施例為，將導軌槽與導軌反過來設計至載具17與殼體11。亦即，載具17包含導軌槽，且殼體11包含導軌，導軌係套設於導軌槽，藉以固定載具17並使載具17可進行平移。

此外，馬達模組18可由一微型馬達與一變速箱組成。由於馬達模組18屬於習知技術領域，熟習該項技藝者容易據以實施，因此，此處不多加贅述。

第2B圖係為本發明應用於調整感測模組於水平方向移動以座落於焦平面的技術手段。另外一種常見的技術為調整鏡頭模組於垂直方向進行焦距調整以使感測模組座落於焦平面的數位相機，本發明則透過移動感測模組來使鏡頭模組座落於鏡頭模組所構成的焦平面。

請參考第3圖，其說明了本發明應用於垂直方向感測模組平移調整的技術手段。透過將裝置垂置擺設，再搭配原有數位相機的鏡頭模組50與反射鏡60的設計，即可透過本發明的焦平面調整裝置100B而調整感測模組。接著，請參考第4A~4D圖，其為本發明之焦平面調整裝置200之第三例之側視圖與三個上視圖實施例(採用固定基座而非機殼作為固定機構)，其為將載具17裝置於一固定基座22，再由固定基座22裝置於殼體的實施例。

請參考第4A圖，其為本發明之焦平面調整裝置200之第三例之側視圖。載具17透過平行配置的導軌14-1、14-2與螺桿15協同進行平移，並且，固定基座22固定於殼體上。

請參考第4B圖，其為本發明之焦平面調整裝置之第三例之上視圖，其與第2B圖的差異在於：1.導軌14-1、14-2係設計於固定基座22上，而導軌槽則設計於載具17上。2.彈力輔助器20-1、20-2則採用兩組且套設於導軌14-1、14-2(實務上1組亦可)。3.固定基座22係透過螺孔23固定於外殼。

請參考第4C圖，其為本發明之焦平面調整裝置之第三例之上視圖之第二例，其與第3B圖的差異在於：彈力輔助器20-1採用一組且套設於螺桿15。

請參考第4D圖，其為本發明之焦平面調整裝置之第二例之上視圖，其與第3B圖的差異在於：彈力輔助器20-1、20-2則採用兩組且套設於導軌14-1、14-2的另一側。

第4A、4B、4C、4D圖的實施例，係採取導軌14-1、14-2與螺桿15設計於同一平面上。實務上，亦可不設計於同一平面，而僅採取平行的設計。

使載具平移的方式有許多種，第1~4D圖為運用螺桿來進行平移的技術手段。除了以螺桿推動的機械方式外，亦有其他的推動方式，例如，採用電磁力的方式。亦即，本發明係透過驅動模組來驅動載具的移動，至於驅動的技術，則可採用現有的各種不同技術，例如，機械式驅動、電力驅動、電磁力驅動...等等。而驅動模組則可受控於外部的控制模組所輸出的控制指令來作動。

至於使載具進行移動者，則是固設於載具上的移動元件，以前述的實施例來說即為螺帽。

以下，再列舉以電磁力來驅動載具平移的實施例。

請參考第5A圖，其係為本發明之焦平面調整裝置300第二實施例之功能方塊圖。與第1圖比較發現，第5A圖係運用電磁線圈所產生的電磁力來進行。焦平面調整相機10B中，在載具17上，移動元件設計為電磁線圈26，而驅動模組則為電磁線圈25。控制模組19產生控制指令後，驅動電磁線圈25產生電磁場，以與載具17上的電磁線圈26所產生的電磁場進行交互作用(吸力或推力)，然後，使載具平移。

其中，為了要讓控制電磁線圈25的電磁場，可以可調電流源(未畫出)進行電流的控制。可調電流源連接該第一電磁線圈，並接受控制指令而輸出可調電流至電磁線圈25以控制其產生電磁場之強度。

接著，請參考第5B圖，其係為第5A圖中本發明之焦平面調整裝置之上視圖。請比較第3B圖，兩者的差異在於，第5B圖係將驅動模組變更為電磁線圈25-1、25-2，其所產生的電磁場可與載具17上的電磁線圈26的電磁場產生電磁力作用，進而可推動載具17進行平移。此外，其他組件皆如第4B圖所示，不再贅述。

接著，請參考第5C圖，其係為第5A圖中本發明之焦平面調整裝置之上視圖之另一例。請比較第5B圖，兩者的差異在於，第5C圖係將驅動模組變更為電磁線圈26與導磁鐵心27所構成的音圈馬達。電磁線圈26固定於載具17當中的固定孔28中，藉由控制指令來控制電磁線圈26的電磁場產生推進導磁鐵心27的電磁力，即可推動載具17進行平移。此外，其他組件皆如第4B、5B圖所示，不再贅述。

除了運用馬達、磁力的方式，亦可結合機械力來進行微調的控制。例如，於載具17上安裝彈片，並以電磁力吸引或斥推一柱體，讓柱體推動彈片前進或後退。此種作法，可於基座上設計可供彈片定位的複數個定位孔，定位孔即為提供彈片移動後的定位。定位孔的間距則以微調所需的精度來進行設計。

請參考第6圖，其係為本發明之焦平面調整方法之流程圖。

步驟110：提供一載具，固設一感測模組於該載具上，該載具裝設於一基座上，且該載具可於該基座上平移。

步驟112：調整一鏡頭模組，使該鏡頭模組構成一焦平面。

步驟114：平移該載具，以調整該感測模組與該鏡頭模組之距離，使該感測模組座落於該焦平面。

其中，平移載具之步驟係藉由一螺桿、一馬達模組、一控制模組之組合於該殼體，以及，一螺帽固定於載具，該螺帽套設於該螺桿，藉由該控制模組控制該馬達模組旋轉該螺桿而使該螺帽帶動該載具之平移。或者，可採用其他的平移手段，例如，運用電磁力或運用微流體驅動。

其中，載具與該殼體形成該可移動式固定關係之步驟以一導軌與一導軌槽分別設計於該載具與該殼體，或以該導軌、該導軌槽分別設計於該殼體與該載具。除了導軌的設計外，亦可採用其他的方式以讓載具能準確地定位於殼體，以防止因載具的平移所可能造成的鏡頭平面與感測模組的不平行問題。

雖然本發明之較佳實施例揭露如上所述，然其並非用以限定本發明，任何熟習相關技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

10．．．焦平面調整裝置

100A、100B．．．焦平面調整裝置

200．．．焦平面調整裝置

300．．．焦平面調整裝置

11．．．殼體

12．．．鏡頭座

13．．．感測模組

14．．．導軌槽

14-1、14-2．．．導軌

15．．．螺桿

16．．．螺帽

17．．．載具

18．．．馬達模組

19．．．控制模組

20．．．彈力輔助器

20-1、20-2．．．彈力輔助器

21．．．連接器

22．．．固定基座

23．．．固定螺孔

24．．．感測模組固定孔

25-1、25-2．．．電磁線圈組

26．．．電磁線圈組

27．．．導磁鐵心

28．．．固定軸

30．．．鏡頭模組

第1圖係為本發明之焦平面調整裝置第一實施例之功能方塊圖；

第2A圖係為第1圖中本發明之焦平面調整裝置之第一例之側視圖；

第2B圖係為第1圖中本發明之焦平面調整裝置之第一例之剖面圖；

第3圖係為本發明之焦平面調整裝置之第二例之剖面圖；

第4A圖係為本發明之焦平面調整裝置之第三例之側視圖；

第4B圖係為本發明之焦平面調整裝置之第三例之上視圖中之彈力輔助裝置之第一例；

第4C圖係為本發明之焦平面調整裝置之第三例之上視圖中之彈力輔助裝置之第二例；

第4D圖係為本發明之焦平面調整裝置之第三例之上視圖中之彈力輔助裝置之第三例；

第5A圖係為本發明之焦平面調整裝置第四例之功能方塊圖；

第5B圖係為第5A圖中本發明之焦平面調整裝置之上視圖之一例；

第5C圖係為第5A圖中本發明之焦平面調整裝置之上視圖之另一例；及

第6圖係為本發明之焦平面調整方法之流程圖。

11．．．殼體

12．．．鏡頭座

13．．．感測模組

15．．．螺桿

16．．．螺帽

17．．．載具

18．．．馬達模組

19．．．控制模組

20．．．彈力輔助器

21．．．連接器

30．．．鏡頭模組

Claims (8)

1. 一種焦平面調整方法，包含：提供一載具，固設一感測模組於該載具上，該載具裝設於一基座上；提供該載具至少一導軌且提供該基座至少一導軌槽、至少一螺桿、至少一馬達模組與一控制模組，該導軌與該載具成垂直配置且該導軌槽與該基座成垂直配置，並提供一螺帽固定於該載具，該螺帽套設於該螺桿，藉由該控制模組控制該馬達模組旋轉該螺桿而使該螺帽帶動該載具之平移，使該載具可於該基座上進行出平面方向平移；調整一鏡頭模組，使該鏡頭模組構成一焦平面；及以出平面方向平移該載具，以調整該感測模組與該鏡頭模組之一出平面距離，使該感測模組座落於該焦平面。
2. 如請求項1所述之焦平面調整方法，其中該基座係為一殼體或一固定基座。
3. 如請求項如1之焦平面調整方法，其中該載具於該殼體形成平移之步驟係提供該基座該導軌且提供該載具該導軌槽。
4. 如請求項1所述之焦平面調整方法，更包含：提供輔助彈力，以輔助該載具之定位。
5. 一種焦平面調整方法，包含：提供一載具，固設一感測模組於該載具上，該載具裝設於一基座上，該載具可於該基座上進行出平面方向平移；調整一鏡頭模組，使該鏡頭模組構成一焦平面；及以電磁力使該載具以出平面方向平移，以調整該感測模組與該鏡頭模 組之一出平面距離，使該感測模組座落於該焦平面。
6. 如請求項5所述之焦平面調整方法，更包含：提供輔助彈力，以輔助該載具之定位。
7. 一種焦平面調整方法，包含：提供一載具，固設一感測模組於該載具上，該載具裝設於一基座上；提供一音圈馬達動力使該載具可於該基座上進行出平面方向平移；調整一鏡頭模組，使該鏡頭模組構成一焦平面；及以出平面方向平移該載具，以調整該感測模組與該鏡頭模組之一出平面距離，使該感測模組座落於該焦平面。
8. 如請求項7所述之焦平面調整方法，更包含：提供輔助彈力，以輔助該載具之定位。