TWI432871B - 自動對焦鏡頭模組及其校準的方法 - Google Patents

Description

自動對焦鏡頭模組及其校準的方法

本發明是有關於一種鏡頭模組及其校準的方法，且特別是一種有關於自動對焦鏡頭模組及其校準的方法。

傳統用於微型相機自動對焦鏡組驅動時，若音圈馬達之線圈為一移動件，則音圈馬達定位裝置可包含一裝置外罩，一鏡組安裝移動座，一音圈馬達，一位置回授感測器，以及一定位控制器。音圈馬達包括一移動線圈，固定於鏡組安裝移動座之一面，並電連接於一設置於鏡組安裝移動座另一面由軟性電路板所構成之板狀漩渦形供電電纜。此外，音圈馬達亦包括一由磁石及軛鐵所組成之磁路部件，其固定於裝置外罩之內環部，並使移動線圈恰置於其所形成之磁路氣隙中。位置回授感測器包括一光遮斷器，固定於一印刷電路板，且嵌合於裝置外罩之底部。光源反射板固定於鏡組安裝移動座面向光遮斷器之一面。偏壓電路設置於裝置外罩外部之電路模組中。定位控制器可由離散元件或積體電路所構成，亦包含於該電路模組中。

若，音圈馬達之線圈為一固定件時，則音圈馬達定位裝置則可包含一裝置外罩，一鏡組安裝移動座，一音圈馬達，一位置回授感測器，以及一定位控制器。詳細而言，音圈馬達可包括一固定線圈，固定於裝置外罩之內環部，並電連接於一固定供電電纜。另外，音圈馬達亦可包括一 由磁石及軛鐵所組成之磁路部件，其固定於鏡組安裝移動座之一面，並使固定線圈恰置於其所形成之磁路氣隙中。位置回授感測器包括一光遮斷器，固定於一印刷電路板，且嵌合於裝置外罩之底部。光源反射板固定於鏡組安裝移動座面向光遮斷器之一面。偏壓電路設置於裝置外罩外部之電路模組中。定位控制器可由離散元件或積體電路所構成，亦包含於電路模組中。

本發明提供一種自動對焦鏡頭模組，其具有較佳的對焦能力。

本發明另提供一種校準的方法，其適用於上述的鏡頭模組。

本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。

為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明之一實施例提出一種自動對焦鏡頭模組，包括一殼體、一光遮斷元件以及一鏡片承載件。殼體具有一容置空間。光遮斷元件固設於殼體上並具有一出光面與一相對出光面的感光面。鏡片承載件設置於容置空間內並具有一第一遮擋部與一第二遮擋部。第一遮擋部與第二遮擋部之間保持一校準間距。鏡片承載件適於沿著一軸向上往返移動而帶動第一遮擋部、校準間距或第二遮擋部至出光面與感光面之間。

本發明之一實施例另提出一種校準的方法，適用於前述的自動對焦鏡頭模組，此校準的方法至少包括下列步驟。首先，移動鏡片承載件，其中當第一遮擋部被移動至出光面與感光面之間，定義出一起始位置。接著，持續移動鏡片承載件，以使校準間距與第二遮擋部依序通過出光面與感光面之間，其中當第二遮擋部被移動至出光面與感光面之間時，計數校準間距，以獲得一計數數值。之後，比較計數數值與一預設數值，以校準並設定鏡片承載件移動時的一移動尺度。

本發明之一實施例又提出一種自動對焦鏡頭模組，其包括一殼體、一光遮斷元件以及一鏡片承載件。殼體具有一容置空間。光遮斷元件固設於殼體上並具有一出光面與一相對出光面的感光面。鏡片承載件設置於容置空間內，且光遮斷元件位於鏡片承載件於容置空間內之一移動範圍的中間位置上。鏡片承載片具有一校準遮擋部，且校準遮擋部之一校準寬度實質上大於等於2毫米。鏡片承載件適於沿著一軸向上往返移動而帶動校準遮擋部往返通過出光面與感光面之間。

基於上述，本發明藉由計數校準間距的計數數值，並將已知的校準間距之實際物理量除以所計數的計數數值，如此便可校正當下每單位數值所對應之鏡片承載件的移動物理量，從而可使得自動對焦鏡頭模組在長時間的使用下或是在整體尺寸逐漸微縮化下，仍可呈現出較佳的影像對焦能力。另外，本發明亦提供一種適用上述鏡頭模組的校正方法， 以提升鏡頭模組的對焦能力。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1為本發明一實施例之自動對焦鏡頭模組的局部示意圖，而圖2繪示圖1之殼體的示意圖，圖3則繪示圖1之光遮斷元件、鏡片承載件與傳動裝置的示意圖。請同時參考圖1、圖2與圖3，本實施例之自動對焦鏡頭模組100包括一殼體110、一光遮斷元件120以及一鏡片承載件130。殼體110具有一容置空間112。在本實施例中，殼體110主要是用來裝載鏡頭模組100中的鏡片組、光遮斷元件120、鏡片承載件130及後續提及的傳動裝置150，其中鏡片組、光遮斷元件120、鏡片承載件130、傳動裝置150至少部分是位於殼體110的容置空間112內。

另外，光遮斷元件120固設於殼體110上並具有一出光面S1與一相對出光面S1的感光面S2。在本實施例中，光遮斷元件120可由一個光發射器(未標示)和一個光接收器(未標示)所組成，其中光發射器可使用波長在800nm以上的紅外線發光二極體，而光接收器可為光電晶體，且光發射器的出光面S1與光接收器的感光面S2通常會面對面安裝在一起。具體而言，光發射器的出光面S1與光接收器的感光面S2二者之間會留有一道隙縫，如此一來，當出光面S1與感光面S2之間無障礙時，意即出光面S1與 感光面S2之間沒有遮擋部，紅外線發射二極體所發射的光線便會直接地傳遞給光電晶體，以使光電晶體可感受光訊號而輸出一電訊號；反之，當出光面S1與感光面S2之間被一遮斷物所遮擋時，光電晶體所接收的光線之強度便會有所改變，而相對地輸出另一電訊號。

請繼續參考圖1、圖2與圖3，鏡片承載件130設置於容置空間112內並具有一第一遮擋部132與一第二遮擋部134，其中第一遮擋部132與第二遮擋部134之間保持一校準間距136。在自動對焦鏡頭模組100中，為了對一物側(未繪示)的一目標物(未繪示)進行自動對焦，鏡片承載件130便適於沿著一軸向A1上往返移動，以使得位於其上的至少一鏡片140可有效地成像於一像側(未繪示)，其中至少一鏡片140，設置於鏡片承載件130的一鏡片座131上，如圖1所繪示。以下將詳細說明本實施例之自動對焦鏡頭模組100進行自動對焦與校正移動尺度的機制。

首先，在啟動自動對焦鏡頭模組100的電源後，鏡片承載件130便適於沿著軸向A1上移動，以使帶動第一遮擋部132至出光面S1與感光面S2之間，藉以定義出一起始位置(home position)。在本實施例中，判斷起始位置的方法通常是透過判斷光遮斷元件120所感測的電壓值是否不同於預設電壓，例如當光遮斷元件120所感測的電壓值小於或大於預設電壓時，則定義鏡片承載件130移動至起始位置。以光遮斷元件120所感測的電壓值小於預設電壓作為舉例說明，由於第一遮擋部132在往出光面S1與感光 面S2之間逐漸靠近並遮擋出光面S1時，感光面S2所接收之光強度便會逐漸地變小，意即光遮斷元件120所感測的電壓值(或光壓)便會逐漸變小，因此透過使用者所定義的預設電壓，便可定義出鏡片承載件130移動至使用者所設計的起始位置。

接著，當鏡片承載件130移動至起始位置後，使用者便可透過一計數器170來計數之後鏡片承載件130沿著軸向A1上所移動的距離，以順利地移動鏡片承載件130至適當的對焦位置上，從而使得自動對焦鏡頭模組100可進行物側的對焦，其中計數器170可為一種能記錄硬體發射脈衝到步進馬達次數的程式，如圖1所示。在本實施例中，驅使鏡片承載件130沿著軸向A1上移動的方式可以是透過一傳動裝置150來進行，其中傳動裝置150是固設於殼體110上並透過至少一傳動構件160與鏡片承載件130連接，如此一來，傳動裝置150便可驅動鏡片承載件130沿著軸向A1移動。在本實施例中，傳動裝置150例如是一步進馬達，而傳動構件160例如是複數個互相嵌合連接的齒輪162，如圖1與圖3所示。

詳細而言，當位於起始位置的鏡片承載件130欲被移動至適當的對焦位置時，計數器170便會先計算出一移動數值，而傳動裝置150則會根據此移動數值而驅動位於起始位置的鏡片承載件130至正確的對焦位置。舉例來說，當位於起始位置的鏡片承載件130欲被移動至第一對焦位置進行對焦時，計數器170便會計算出一第一移動數值， 如：數值300，而後傳動裝置150則會根據此第一移動數值而驅動位於起始位置的鏡片承載件130至第一對焦位置上。在本實施例中，計數器170所計數的移動數值實質上便是傳動裝置150所移動或轉動的刻度，也就是說，計數器170所計數的移動數值便可換算成鏡片承載件130於軸向A1所移動的單位數值實際物理量，例如，移動數值為1時，可代表鏡片承載件130移動0.01mm。

然而，隨著鏡頭模組100的體積越做越小、傳動構件160與傳動裝置150的移動公差，或是移動構件150與傳動構件160經過反覆使用而有損耗之種種原因，在在都會影響移動數值換算成鏡片承載件130於軸向A1所移動的單位數值實際物理量，如：原本移動數值為1即代表鏡片承載件130移動0.01mm，可能因為上述原因而導致鏡片承載件130移動了0.012mm或0.008mm，換言之，計數器170所計數的移動數值與實際移動的單位數值物理量便有了誤差，因此，傳動裝置150便無法準確地將鏡片承載件130移動至第一對焦位置上而產生失焦，從而使得鏡頭模組100的成像品質不佳。

有鑑於此，在鏡頭模組100中，當第一遮擋部132移動至出光面S1與感光面S2之間，且於定義鏡片承載件130位於起始位置之後，便可持續移動鏡片承載件130，以帶動校準間距136與第二遮擋部134依序往出光面S1與感光面S2之間移動，其中當第二遮擋部134被移動至出光面S1與感光面S2之間時，便可利用前述的計數器170來 計數校準間距136，以獲得一計數數值。詳細來說，在校準間距136在通過出光面S1與感光面S2之間的過程中，由於出光面S1與感光面S2之間並未被鏡片承載件130的遮擋部所遮擋，因此，光遮斷元件120所感測的電壓值便會大於預設電壓值。換言之，在第一遮擋部132被移動至出光面S1與感光面S2之間後，以及在第二遮擋部134被移動至出光面S1與感光面S2之間前，則可透過前述的計數器170來計數校準間距136，從而獲得前述的計數數值。接著，利用校準間距136的實際物理量除以此計數數值，即可獲得新的移動數值。

舉例來說，若已知校準間距136的實際物理量為2mm，且計數器170所計數的計數數值為200，則可代表計數數值為1時，其所轉換的單位數值移動物理量便為0.01mm。如此一來，即便因上述原因而導致計數數值所轉換的單位數值移動物理量發生變化時，計數數值所轉換的單位數值移動物理量亦可隨時透過上述的校正機制而隨時更正最為正確的數值。例如，若因上述原因而導致計數器170所計數之校準間距136的計數數值為190，此時便代表計數數值為1時，其所轉換的單位數值移動物理量便為2mm÷210≒0.0105mm。如此一來，由於單位數值物理量已發生改變，從而之後的對焦計數亦會隨之更動，以確保鏡片承載件130可移動至正確的對焦位置上。

值得一提的是，本實施例之光遮斷元件120是以設置於鏡片承載件130於容置空間112內之移動範圍的中間位置 P101上，如圖1所示，但本發明並不以此為限。於其他實施例中，本實施例之光遮斷元件120主要是可讓第一遮擋部132、校準間距136與第二遮擋部134依序通過出光面S1與感光面S2之間，而其固設於殼體110上的位置只要是不在鏡片承載件130之移動範圍的邊緣上，皆為本發明所欲保護的範圍。

基於上述可知，本實施例之自動對焦鏡頭模組100可透過隨時計數校準間距136的計數數值，並將已知的校準間距136之實際物理量除以所計數的計數數值，如此便可校正當下每單位數值所對應之鏡片承載件130的移動物理量，從而可使得自動對焦鏡頭模組100在長時間的使用下或是在整體尺寸逐漸微縮化下，仍可呈現出較佳的影像對焦能力。

基於上述，本發明亦可提出一種適用於校準上述自動對焦鏡頭模組100之移動尺度的方法，如圖4所示。圖4為本發明一實施例之校準自動對焦鏡頭模組之移動尺度的流程示意圖。請同時參考圖1與圖4，本實施例之校準移動尺度的方法至少包括下列步驟。首先，移動前述的鏡片承載件130，其中當第一遮擋部132被移動至出光面S1與感光面S2之間且光遮斷元件120所感測的電壓(光壓)小於前述的預定電壓時，便可判斷並定義出前述的起始位置，如圖4之步驟S101、S102、S103所示。

接著，於第一遮擋部132被移動至出光面S1與感光面S2之間之後，持續移動鏡片承載件130，以使校準間距 136與第二遮擋部134依序通過出光面S1與感光面S2之間，其中當第二遮擋部134被移動至出光面S1與感光面S2之間且光遮斷元件120所感測的電壓(光壓)小於前述的預定電壓時，計數校準間距136，以獲得前述的計數數值，如圖4之步驟S105、S107、S104、S109所示。此外，校準間距136於出光面S1與感光面S2之間移動時，由於出光面S1與感光面S2之間並不存在遮擋部，因此光遮斷元件120所感測的電壓(光壓)便會大於前述的預定電壓。

之後，比較計數數值與前述的預設數值，以校準並設定鏡片承載件130移動時的移動尺度，如圖4之步驟S201、S202所示。具體而言，由於計數數值是計數校準間距136的距離，其中校準間距136之實際物理距離為已知，因此透過將校準間距136的距離除以計數數值，便可獲得更為精確之單位數值所對應移動鏡片承載件130之實際物理距離。換言之，本實施例之方法可透過比較計數數值與原始的預設數值，便可同時校正鏡片承載件130移動時的移動尺度，從而可呈現出較佳的對焦能力。

值得一提的是，本實施例是以光遮斷元件120所感測的電壓(光壓)小於前述的預定電壓時，來定義出前述的起始位置以及計數校準間距作為舉例說明，於其他實施例中，定義出前述的起始位置以及計數校準間距亦可以光遮斷元件120所感測的電壓(光壓)大於前述的預定電壓時定義及計數之。誠如前述所言，此部份的判定準則選用取決於使用者的需求與設計，圖4僅為舉例說明，但不限於此。

圖5為本發明另一實施例之自動對焦鏡頭模組的局部示意圖，而圖6繪示圖5之殼體的示意圖，圖7則繪示圖5之光遮斷元件、鏡片承載件與傳動裝置的示意圖。請同時參考圖1~圖6，本實施例之自動對焦鏡頭模組300與前述的對焦鏡頭模組100所採用的概念與原理相似，二者不同處在於，本實施例之自動對焦模組300之鏡片承載件330具有一校準遮擋部332，且校準遮擋部332之一校準寬度W1實質上大於等於2毫米。類似地，鏡片承載件330適於沿著一軸向A1上往返移動而帶動校準遮擋部332往返通過光遮斷元件320之出光面S1與感光面S2之間。

在本實施例中，校準遮擋部332在往出光面S1與感光面S2之間逐漸靠近並遮擋出光面S1時，感光面S2所接收之光強度便會逐漸地變小，意即光遮斷元件320所感測的電壓值(或光壓)便會逐漸變小，此時可透過使用者所定義的預設電壓，而定義出鏡片承載件330移動至使用者所設計的起始位置。接著，當鏡片承載件330持續移動而離開起始位置後，使用者可透過計數器370來計數之後鏡片承載件330沿著軸向A1上所移動的距離，以順利地移動鏡片承載件330至適當的對焦位置上，使得自動對焦鏡頭模組100可進行物側的對焦。

詳細來說，在校準遮擋部332通過出光面S1與感光面S2之間的過程中，由於出光面S1與感光面S2之間被鏡片承載件330的校準遮擋部332所遮擋，因此，光遮斷元件320所感測的電壓值便會持續小於預設電壓值。換言 之，在光遮斷元件320所感測的電壓值開始小於預設電壓值後，以及在光遮斷元件320所感測的電壓值開始大於預設電壓值前，則可透過前述的計數器370來計數校準遮擋部332，從而獲得前述的計數數值。接著，利用校準遮擋部332的實際物理量除以此計數數值，即可獲得新的移動數值。

基於上述可知，本實施例之自動對焦鏡頭模組300可透過隨時計數校準遮擋部332的計數數值，並將已知的校準遮擋部332之實際物理量除以所計數的計數數值，如此便可校正當下每單位數值所對應之鏡片承載件330的移動物理量，從而可使得自動對焦鏡頭模組300在長時間的使用下或是在整體尺寸逐漸微縮化下，仍可呈現出較佳的影像對焦能力。

綜上所述，本發明之自動對焦鏡頭模組及其校正方法至少具有下列特點。首先，自動對焦鏡頭模組可透過隨時計數校準間距的計數數值，並將已知的校準間距之實際物理量除以所計數的計數數值，如此便可校正當下每單位數值所對應之鏡片承載件的移動物理量，從而可使得自動對焦鏡頭模組在長時間的使用下或是在整體尺寸逐漸微縮化下，仍可呈現出較佳的影像對焦能力。另外，自動對焦鏡頭模組亦可透過隨時計數校準遮擋部的計數數值，並將已知的校準遮擋部之實際物理寬度量除以所計數的計數數值，如此亦可達到上述的優點。此外，本發明亦提供一種適用上述鏡頭模組的校正方法，以提升鏡頭模組的對焦能力。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，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，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、300‧‧‧自動對焦鏡頭模組

110、310‧‧‧殼體

112、312‧‧‧容置空間

120、320‧‧‧光遮斷元件

130、330‧‧‧鏡片承載件

131、331‧‧‧鏡片座

132‧‧‧第一遮擋部

134‧‧‧第二遮擋部

136‧‧‧校準間距

140、340‧‧‧鏡片

150、350‧‧‧傳動裝置

160、360‧‧‧傳動構件

162、362‧‧‧齒輪

170、370‧‧‧計數器

332‧‧‧校準遮擋部

A1‧‧‧軸向

S1‧‧‧出光面

S2‧‧‧感光面

W1‧‧‧校準寬度

S101、S102、S103、S104、S105、S107、S109、S201、S202‧‧‧步驟

圖1為本發明一實施例之自動對焦鏡頭模組的局部示意圖。

圖2繪示圖1之殼體的示意圖。

圖3則繪示圖1之光遮斷元件、鏡片承載件與傳動裝置的示意圖。

圖4為本發明一實施例之校準自動對焦鏡頭模組之移動尺度的流程示意圖。

圖5為本發明另一實施例之自動對焦鏡頭模組的局部示意圖。

圖6繪示圖5之殼體的示意圖。

圖7則繪示圖5之光遮斷元件、鏡片承載件與傳動裝置的示意圖。

100‧‧‧自動對焦鏡頭模組

110‧‧‧殼體

112‧‧‧容置空間

120‧‧‧光遮斷元件

130‧‧‧鏡片承載件

131‧‧‧鏡片座

132‧‧‧第一遮擋部

134‧‧‧第二遮擋部

136‧‧‧校準間距

140‧‧‧鏡片

150‧‧‧傳動裝置

160‧‧‧傳動構件

162‧‧‧齒輪

170‧‧‧計數器

A1‧‧‧軸向

Claims (14)

1. 一種自動對焦鏡頭模組，包括：一殼體，具有一容置空間；一光遮斷元件，固設於該殼體上並具有一出光面與一相對該出光面的感光面；以及一鏡片承載件，設置於該容置空間內並具有一第一遮擋部與一第二遮擋部，該第一遮擋部與該第二遮擋部之間保持一校準間距，且該鏡片承載件適於沿著一軸向上往返移動而帶動該第一遮擋部、該校準間距或該第二遮擋部至該出光面與該感光面之間。
2. 如申請專利範圍第1項所述之自動對焦鏡頭模組，其中該光遮斷元件設置於該鏡片承載件於該容置空間內之一移動範圍的中間位置上。
3. 如申請專利範圍第1項所述之自動對焦鏡頭模組，更包括一傳動裝置，固設於該殼體上並透過至少一傳動構件與該鏡片承載件連接，以驅動該鏡片承載件沿著該軸向移動。
4. 如申請專利範圍第3項所述之自動對焦鏡頭模組，更包括一計數器，適於計算該鏡片承載件沿著該軸向上所移動的距離。
5. 一種校準的方法，適用於一自動對焦鏡頭模組，該自動對焦模組包括一殼體、一光遮斷元件以及一鏡片承載件，該光遮斷元件固設於該殼體上並具有一出光面與一相對該出光面的感光面，該鏡片承載件設置於該殼體內並 具有一第一遮擋部與一第二遮擋部，且該第一遮擋部與該第二遮擋部之間保持一校準間距，該校準的方法包括：移動該鏡片承載件，其中當該第一遮擋部被移動至該出光面與該感光面之間，定義出一起始位置；持續移動該鏡片承載件，以使該校準間距與該第二遮擋部依序通過該出光面與該感光面之間，其中當該第二遮擋部被移動至該出光面與該感光面之間時，計數該校準間距，以獲得一計數數值；以及比較該計數數值與一預設數值，以校準並設定該鏡片承載件移動時的一移動尺度。
6. 如申請專利範圍第5項所述之校準的方法，其中當該第一遮擋部被移動至該出光面與該感光面之間且該光遮斷元件所感測的一電壓小於或大於一預定電壓時，定義出該起始位置。
7. 如申請專利範圍第5項所述之校準的方法，其中當該校準間距於該出光面與該感光面之間移動時，該光遮斷元件所感測的一電壓大於或小於一預定電壓。
8. 如申請專利範圍第5項所述之校準的方法，其中當該第二遮擋部被移動至該出光面與該感光面之間，且該光遮斷元件所感測的一電壓小於或大於一預定電壓時，計數該校準間距，以獲得該計數數值。
9. 如申請專利範圍第5項所述之校準的方法，其中該移動該鏡片承載件的方法包括：利用一傳動裝置，驅動該鏡片承載件沿一軸向移動。
10. 如申請專利範圍第5項所述之校準的方法，其中計數該校準間距的方式包括：利用一計數器，以計算出該校準間距之該計數數值。
11. 一種自動對焦鏡頭模組，包括：一殼體，具有一容置空間；一光遮斷元件，固設於該殼體上並具有一出光面與一相對該出光面的感光面；以及一鏡片承載件，設置於該容置空間內，且該光遮斷元件位於該鏡片承載件於該容置空間內之一移動範圍的中間位置上，該鏡片承載件具有一校準遮擋部，且該校準遮擋部之一校準寬度實質上大於等於2毫米，其中該鏡片承載件適於沿著一軸向上往返移動而帶動該校準遮擋部往返通過該出光面與該感光面之間。
12. 如申請專利範圍第11項所述之自動對焦鏡頭模組，更包括一計數器，適於計算該校準遮擋部通過該出光面與該感光面之間時，所對應產生的一計數數值。
13. 如申請專利範圍第12項所述之自動對焦鏡頭模組，其中該校準寬度對應該計數數值。
14. 如申請專利範圍第11項所述之自動對焦鏡頭模組，更包括一傳動裝置，固設於該殼體上並透過至少一傳動構件與該鏡片承載件連接，以驅動該鏡片承載件沿著該軸向移動。