CN100529945C - 自动对焦装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自动对焦装置，包括镜头筒，其中镜头筒中含有第一镜片组、第二镜片组及一透镜，该第一镜片组、第二镜片组及该透镜之组合可实现对焦功能。所述自动对焦装置还包括一压电元件，其安装于镜头筒内。该压电元件为圆环形结构，且内圈上开设一环形凹槽。该透镜容置于该压电元件的环形凹槽内，压电元件电性连接一可变电压电路。所述自动对焦装置结构简单，其通过将所述第一镜片组、第二镜片组和透镜设置于同一镜头筒内，所述压电元件安装于该镜头筒内且所述透镜容置于该压电元件中，从而使得所述自动对焦装置更加小型化。

Description

自动对焦装置
【技术领域】
本发明涉及一种数码相机之自动对焦装置，尤其是涉及电子装置用数码相机之自动对焦装置。
【背景技术】
一般电子装置(如手机、PDA等)用数码相机之光学模块大都为定焦设计类型因而无法实现变焦功能。而为拍摄到更远之物体需要改变物距，因而需要调整镜头之位置，传统数码相机之对焦机构一般采用马达及传动机构带动镜片移动进行对焦动作，其需要配置复杂的传动机构才能实施，无法使用在体积较小的电子装置上。
现有技术中，采用压电元件驱动透镜以实现相机之聚焦，如美国专利第4,601,539号，其揭示一种利用压电元件之透镜驱动装置(lens moving deviceusing piezoelectric material)，该透镜驱动装置在镜筒之一端设压电元件、另一端设弹性元件或两端均设压电元件，该压电元件具使光线通过之中心通孔。当一定电压施加至压电元件时，压电元件产生机械形变推动透镜在镜筒中移动实现聚焦功能，当无电压施加在压电元件上时，在弹性元件之作用下透镜恢复初始位置，或者，电压施加于另一压电元件上，该压电元件发生机械形变推动透镜反向移动回到初始位置。
但是，现有技术之透镜驱动装置藉由压电元件之作用使透镜之位置发生变化，以实现对焦功能，因该装置需在镜筒之两端设置压电元件或一端设置压电元件、另一端设弹性元件，从而使该透镜驱动装置之结构复杂、体积较大，不利于整个装置的小型化。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、体积小型化、压电效应实现对焦功能之自动对焦装置。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种自动对焦装置，包括镜头筒，其中镜头筒中含有第一镜片组、第二镜片组及一透镜，该第一镜片组、第二镜片组及该透镜之组合可实现对焦功能；所述自动对焦装置还包括一压电元件，其安装于镜头筒内；该压电元件为圆环形结构，且内圈上开设一环形凹槽；该透镜容置于该压电元件的环形凹槽内，压电元件电性连接一可变电压电路。
与现有技术相比，本发明之自动对焦装置通过压电元件之机械形变使透镜之几何形状发生改变，从而使第一镜片组、第二镜片组及透镜之组合实现焦距之改变以实现自动对焦功能，因而该自动对焦装置结构简单。同时，本发明通过将所述第一镜片组、第二镜片组和透镜设置于同一镜头筒内，所述压电元件安装于该镜头筒内且所述透镜容置于该压电元件中，从而所述自动对焦装置更加小型化。
【附图说明】
下面将结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明自动对焦装置之原始状态示意图。
图2是本发明自动对焦装置之对焦状态示意图。
【具体实施方式】
请参阅图1、图2所示，本发明自动对焦装置100包括镜头筒10、压电元件14。
该镜头筒10内设有第一镜片组11、第二镜片组12及透镜13，该透镜13位于第一镜片组11与第二镜片组12之间，透镜13与第一镜片组11、第二镜片组12亦可为其它位置关系。
该压电元件14系圆环结构，其外径略小于镜头筒10之内径，且沿圆周整体凹陷形成一凹槽140，该透镜13用胶水固定于该凹槽140内。该压电元件14亦可用胶水固定于镜头筒10内。压电元件14内圆环、外圆环分别具有与电压产生电路20相连接之正电极、负电极，以使电压施加于压电元件14上。
其中，该压电元件14具机电转换功能，可将施加其上之电能转换为相应之机械能，因而该压电元件14于电场之作用下可发生一定形状之机械形变，该压电元件14可为压电陶瓷。因，压电元件14之机械形变与施加其上电场强度E系正比例关系，可用下述简单公式表示压电元件14之形变量与电场强度E之比例关系：S＝dE，S为压电元件14在某一电场强度E时之形变量，d为压电元件14之压电常数。由上述公式可知：如要使压电元件14发生一定形变S时可施加S/d倍数之电场。
当给压电元件14施加一与极化方向相同(或相反)电场时，由于电场方向与极化方向相同(或相反)，起着极化强度增大(或减小)之作用，使压电元件14引起沿极化方向增长(或缩短)之机械形变。
该透镜13之形状于外力作用下可发生纵向及径向之改变，其可由PMMA(polymethyl methacrylate，即聚甲基丙烯酸甲酯)、PC(phosphatidyl choline，为磷酯胆碱，磷肌酸)或PDMS(polydimethyl siloxane，即聚二甲基硅氧烷，又称硅胶)等材料制成。
组装时，首先将透镜13压缩固定于压电元件14之凹槽140中，其次将第一镜片组11、压电元件14及第二镜片组12分别放入镜头筒10中，于透镜13之初始状态下与第一镜片组11、第二镜片组12进行对焦操作，最后，用胶水固定压电元件14、第一镜片组11与第二镜片组12。
在使用时，对焦误差检测器(图未示)检测到误差信号时，电压产生电路20输出电压施加至压电元件14上，压电元件14于该电压作用下产生机械形变，由初始状态沿极化方向增长之机械形变，该形变量使容置在其中透镜13之几何外形发生径向及纵向拉伸之改变，透镜13形状之改变引起其本身之焦距发生相应变化。
透镜1 3之焦距改变可使其与第一镜片组11、第二镜片组12之组合光学***之焦距发生变化，其三者之焦距与组合之光学***之焦距有如下关系：
1 f = 1 f 1 + 1 f 2 + 1 f 3 .
其中，f系组合光学***之等效焦距、f1系第一镜片组11之焦距、f2系第二镜片组12之焦距、f3系透镜13之焦距。
当对焦误差检测器检测到一对焦信号时，电压源20保持当前电压值不变，可使得压电元件14保持当前之机械形变量，从而透镜13之几何形状固定，透镜13之焦距固定，因而透镜13之焦距发生变化从而使第一镜片组11、第二镜片组13及透镜13之光学模块实现对焦功能。
当该光学模块欲恢复原始状态时，断开电压产生电路20对压电元件14之电压输出，该压电元件14产生反向之机械形变恢复初始状态，从而可使透镜13之几何形状恢复原始尺寸。

Claims (5)

1.一种自动对焦装置，包括镜头筒，其中镜头筒中含有第一镜片组、第二镜片组及一透镜，所述第一镜片组、第二镜片组及该透镜之组合可实现对焦功能，其特征在于：所述自动对焦装置还包括一压电元件，其安装于镜头筒内；该压电元件为圆环形结构，且内圈上开设一环形凹槽；所述透镜容置于该压电元件的环形凹槽内，压电元件电性连接一可变电压电路。
2.如权利要求1所述的自动对焦装置，其特征在于：所述压电元件为压电陶瓷。
3.如权利要求1所述的自动对焦装置，其特征在于：所述透镜由PMMA、PC或PDMS材料制成。
4.如权利要求2所述的自动对焦装置，其特征在于：所述压电元件用胶水固定于镜头筒内壁上。
5.如权利要求1所述的自动对焦装置，其特征在于：所述可变电压电路连接压电元件内圆环、外圆环上的正、负电极。
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