CN104678678A - 一种拍摄设备及其自动对焦模组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种拍摄设备的自动对焦模组，包括镜筒、模组装配筒，所述镜筒设置于所述模组装配筒内并固定，且所述镜筒的轴向与所述模组装配筒的轴向互相平行，且所述镜筒的横向中心线与所述模组装配筒的横向中心线重合；所述模组装配筒的外壁上设置有用于驱动自身运动的直线运动机构。本发明所公开的拍摄设备的自动对焦模组，镜筒在模组装配筒内的初始安装位置即在成像中景位置，如此可在直线运动机构的带动下，使模组装配筒和镜筒同步进行双向运动，进行双向搜索对焦。理论上，本发明相比于现有技术的自动对焦模组，对焦速度提升一倍，完成拍照所需时间能够减少一半。本发明还公开了一种包括上述自动对焦模组的拍摄设备，其有益效果如上所述。

Description

一种拍摄设备及其自动对焦模组

技术领域

本发明涉及光电及半导体技术领域，特别涉及一种拍摄设别的自动对焦模组。本发明还涉及一种包括上述自动对焦模组的拍摄设备。

背景技术

随着中国工业技术的发展，高新技术产品层出不穷，同时人们对电子产品的要求也越来越极致。

比如手机的摄像头，目前手机上自动对焦模组技术一般采用的是爬坡算法。请参考图1，图1为现有技术中的自动对焦模组结构示意图。即从远景开始单方向搜索到近景(一般10cm左右)，通常拍摄一个清晰的景物大概要花费1s左右的时间。每一次拍摄镜筒都要严格按照爬坡算法单方向运动一次，直到搜索到最清晰拍摄位置。

如此可见，通过爬坡算法技术虽然比较方便地实现了拍摄设备的自动对焦技术，但是由于每次拍摄都有较大部分时间浪费在对焦搜索过程上面，对焦速度较慢，因此在一些需要快速抓拍的场合则可能无法拍出清晰的照片，不利于拍摄设备的普及发展。另外，现有的拍摄设备的自动对焦模组为了克服在向下拍摄的特殊情况下可能产生的镜头受重力影响问题，镜头自动对焦时需要首先克服内部的弹片结构的预变形，因此耗电量较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种拍摄设备的自动对焦模组，能够使拍摄设备迅速完成自动对焦过程，减少自动对焦所需时间，缩短拍照所需时间。本发明的另一目的是提供一种包括上述自动对焦模组的拍摄设备。

为解决上述技术问题，本发明提供一种拍摄设备的自动对焦模组，包括镜筒、模组装配筒，所述镜筒设置于所述模组装配筒内并固定，且所述镜筒的轴向与所述模组装配筒的轴向互相平行，且所述镜筒的横向中心线与所述模组装配筒的横向中心线重合；所述模组装配筒的外壁上设置有用于驱动自身运动的直线运动机构。

优选地，所述直线运动机构包括磁铁、螺线管和双向电流芯片，所述磁铁紧贴在所述模组装配筒的外壁，所述螺线管与所述磁铁紧贴并正对，所述双向电流芯片的输出端与所述螺线管相连。

优选地，还包括平底安装部和金属挡板，所述平底安装部设置在所述模组装配筒的外壁，且所述磁铁紧贴在所述平底安装部的表面；所述金属挡板紧贴所述螺线管，并与所述磁铁分处所述螺线管的两侧。

优选地，还包括滚珠，所述金属挡板的两侧设置有柱状沟槽，所述柱状沟槽的长度方向平行于所述模组装配筒的轴向，且所述滚珠设置于所述柱状沟槽内。

优选地，所述模组装配筒上还设置有用于检测所述镜筒位置信息的距离传感器。

优选地，所述模组装配筒上还设置有用于检测所述镜筒运动信息的速度传感器。

本发明还提供一种拍摄设备，包括机身和设置于所述机身内的自动对焦模组，其中，所述自动对焦模组为上述任一项所述的自动对焦模组。

优选地，所述拍摄设备具体为手机摄像头。

本发明所提供的拍摄设备的自动对焦模组，主要包括镜筒、模组装配筒和直线运动机构。其中，镜筒主要用于进行自动对焦成像，其设置在模组装配筒内部，并固定在模组装配筒上，因此能够随着模组装配筒的运动而运动。镜筒在模组装配筒的设置方式需要保证镜筒的轴向方向与模组装配筒的轴向方向互相平行，并且镜筒的横向中心线与模组装配筒的横向中心线互相重合。若俯视该模组装配筒，则可以确定镜筒的顶端到模组装配筒的顶端，以及镜筒的底端到模组装配筒的底端都存在一段距离(该距离也即镜筒的***最大行程)，并且该两段距离都相等。另外，直线运动机构设置在模组装配筒的外壁上，主要用于驱动模组装配筒进行运动，由于直线运动机构的运动方向可进可退，因此能够驱动模组装配筒前进或后退，进行双向运动。本发明所提供的拍摄设备的自动对焦模组，由于在初始状态下，镜筒在模组装配筒内的位置保证了轴向互相平行，且横向中心线互相重合，因此实际上处于成像中景位置。然后在直线运动机构的带动下，就可驱动模组装配筒随意往两个方向进行移动，在移动的同时带动镜筒同步运动，而通过镜筒的伸缩即可实现自动对焦。重要的是，在其过程中，镜筒从成像中景位置处开始进行双向搜索，当检测到一个方向上的清晰度上升时，则继续方向不变地移动；而当检测到一个方向上的清晰度下降时，则直线运动机构立刻改变驱动方向，使镜筒反向移动。如此反复调整镜筒的位置，最终使镜筒搜索到最佳拍摄位置，完成自动对焦，并拍摄最清晰的照片。因此，本发明所提供的拍摄设备的自动对焦模组，通过从成像中景位置处开始进行双向搜索，相比于现有技术中的爬坡算法技术(即从成像远景处开始，单向逐渐往成像近景处搜索)，理论上平均自动对焦速度能够提高一倍，快速完成自动对焦，减少自动对焦所需时间，缩短拍照所需时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的第一种具体实施方式的整体结构***图；

图2为本发明所提供的第二种具体实施方式的整体结构***图。

其中，图1中：

镜筒—1，模组装配筒—2，平底安装部—201，直线运动机构—3，磁铁—301，螺线管—302，双向电流芯片—303，金属挡板—4，柱状沟槽—401，滚珠—5。

图2中：

距离传感器—6，速度传感器—7。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明所提供的第一种具体实施方式的整体结构***图。

在本发明所提供的第一种具体实施方式中，拍摄设备的自动对焦模组主要包括镜筒1、模组装配筒2以及直线运动机构3。

其中，模组装配筒2主要用于安装和带动镜筒1，具有外壁和内部空腔，呈筒状，比如圆筒或方筒都可以。镜筒1就设置在该内部空腔内，而外壁主要用于安装直线运动机构3和其余零部件，这将在后续内容中详细论述。

镜筒1是自动对焦模组的核心部件，一般在镜筒1内部设置有各式各样的镜片。镜筒1设置在模组装配筒2内部并固定，由于镜筒1和模组装配筒2两者都是筒状部件，因此两者安装时轴向互相平行——当然也可以同轴安装，同样若不同轴安装也一样可行。镜筒1内部的镜片在拍照前的主要作用是对焦，或者说搜索景物最清晰点——当刚打开拍摄设备时，镜筒1中所成的像往往是不清晰的，这是因为成像焦点没对正。为此，镜筒1需要伸缩运动来实现自动对焦。重要的是，本发明中的自动对焦模组，镜筒1在模组装配筒2中的初始安装位置是在模组装配筒2的“中心位置”——即镜筒1的横向中心线与模组装配筒2的横向中心线重合。也就是说，镜筒1的顶端到模组装配筒2的顶端存在一段距离a，而同时镜筒1的底端到模组装配筒2的底端也存在一段距离b，并且该距离a与距离b相等。

上面提到，镜筒1在模组装配筒2中的初始位置时往往成像不清晰，需要伸缩运动来调节对焦位置。为此，本实施例在模组装配筒2的外壁上设置了直线运动机构3。该直线运动机构3用于直接驱动模组装配筒2进行运动，由于镜筒1设置在模组装配筒2内且与其固定连接，因此直线运动机构3就能够间接驱动镜筒1进行移动——当然，由于镜筒1的自动对焦需要，因此直线运动机构3的运动方向是与镜筒1的轴向方向平行的。

综上所述，本发明所提供的拍摄设备的自动对焦模组，通过直线运动机构来带动模组装配筒2运动，然后再带动镜筒1同步运动。由于镜筒1在模组装配筒2中的初始安装位置为其轴向中心位置，因此当操作人员刚打开自动对焦模组时，镜筒1首先处于成像中景位置，然后进行双向搜索(对焦)。具体方法可为：模组装配筒2带动镜筒1沿着一个方向尝试搜索，若感应到图像清晰度上升，则继续沿着该方向搜索，直到找到最清晰点，即完成自动对焦；若模组装配筒2带动镜筒1从中景位置开始沿着一个方向搜索后发现清晰程度开始下降，那么则立刻开始反向搜索，同样直到找到最清晰点为止，完成自动对焦。如此通过直线运动机构3反复调整模组装配筒2的位置，最终使镜筒1搜索到最佳拍摄位置，拍摄最清晰的照片。

本发明所提供的拍摄设备的自动对焦模组，由于镜筒1进行的是从中景位置开始双向搜索算法，相比于现有技术的从远景开始爬坡算法，理论上自动对焦速度提高了一高，大幅缩短了自动对焦所需时间，快速完成自动对焦，减少了自动对焦所需时间，总体上缩短了拍照所需时间。另外，由于本自动对焦模组摒弃了现有技术中的预变形弹片结构，因此在直线运动机构3带动模组装配筒2进行双向移动时，只需要克服自身的重力，不需要额外克服弹片的形变量做功，因此功耗较低，实用性更强。

在一种优选实施例中，直线运动机构3包括磁铁301、螺线管302和双向电流芯片303。其中，磁铁301主要用于产生磁场，该磁铁301设置紧贴设置在模组装配筒2的外壁上——由于模组装配筒2一般也是金属材料外壳，因此磁铁301能够牢固地贴在模组装配筒2的外壁。螺线管302与磁铁301紧贴并正对，当螺线管302上有电流流过时，就形成了通电螺线管，而利用通电螺线管与磁铁301的电磁感应现象就可以带动模组装配筒2直线运动(推力或拉力可使模组装配筒2双向运动)。而要使模组装配筒2进行双向运动，则螺线管302上的电流方向必须为双向，为此，双向电流芯片303为螺线管302提供电流，即双向电流芯片303的输出端与螺线管302相连，然后就可根据镜筒1的成像清晰程度判断输出正向电流或逆向电流。

需要说明的是，直线运动机构3的机构形式很多，并不仅限于上述磁铁301、螺线管302与双向电流芯片303相配合的机构，其余比如齿轮齿条互相配合，利用齿条来带动模组装配筒2，然后再带动镜筒1运动的结构形式也同样可以采用。

此外，为了优化模组装配筒2上的零件安装机构，本实施例还在模组装配筒2的外壁上设置了平底安装部201。该平底安装部201，顾名思义，底部是平面，用于安装其余零部件——磁铁301紧贴在该平底安装部201的表面上。有了平底安装部201，就能提高磁铁301在模组装配筒2上的安装稳定性。进一步地，本实施例还增设了金属挡板4，该金属挡板4紧贴螺线管302，并与磁铁301分处于螺线管302的两侧。如此，模组装配筒2外紧贴着平底安装部201，磁铁301紧贴在平底安装部201上，在磁铁301之上则是螺线管302，最后再通过金属挡板4将前述3个零部件都压紧在模组装配筒2的外壁上。如此设置，自动对焦模组的结构得到优化，更加紧凑小巧，更加便于携带。

进一步地，为了减小自动对焦模组的功耗，本实施例还在金属挡板4的两侧设置了柱状沟槽401，然后在该柱状沟槽401内设置了若干滚珠5。由于该柱状沟槽401的长度方向平行于模组装配筒2的轴向方向，并且金属挡板4将平底安装部201、磁铁301和螺线管302等零部件压紧在模组装配筒2的外壁上，因此在模组装配筒2开始轴向直线运动时，设置在柱状沟槽401内的滚珠5将会与平底安装部201直接接触，并产生相对滚动。如此，由于柱状沟槽401和滚珠5的存在，模组装配筒2在运动时，由以前的滑动摩擦改进为滚动摩擦，摩擦阻力更小，进一步降低了自动对焦模组的功耗。

本发明还提供一种拍摄设备，包括机身和设置在机身内的自动对焦模组，其中，该自动对焦模组跟前述内容相同，此处不再赘述。

需要说明的是，此处所述拍摄设备特指手机摄像头。当然，本发明也同样适用于其余的拍摄设备，比如安防类摄像设备或车载类摄像设备等。

请参考图2，图2为本发明所提供的第二种具体实施方式的整体结构***图。

本发明所提供的第二种具体实施方式，在第一种具体实施方式的基础上做了改进，具体为：增设了距离传感器6和速度传感器7。本发明所提供的拍摄设备的自动对焦模组的其余部分与前述内容相同，此处不再赘述。

在本发明所提供的第二种具体实施方式中，为了提高拍摄设备的自动对焦模组的自动对焦的精确性，本实施例在直线运动机构3上设置了距离传感器6，该距离传感器6能够实时检测模组装配筒2或镜筒1的位置信息，从而可以使拍摄设备主控芯片获知模组装配筒2或镜筒1的移动距离，从而更准确地定位对焦位置。

不仅如此，本实施例还在直线运动机构3上设置了速度传感器7，该速度传感器7能够实时检测出模组装配筒2或镜筒1的移动速度，从而可以使拍摄设备主控芯片获知模组装配筒2或镜筒1的移动速度，进而控制其快慢，在较大行程时加快速度，缩短对焦时间；在较小行程时，减缓对焦速度，使对焦位置更加精确。

综上所述，本实施例通过距离传感器6和速度传感器7的共同作用，实现了对自动对焦模组的闭环控制，提高了自动对焦的精确性。

本实施例还提供一种拍摄设备，包括机身和设置在机身内的自动对焦模组，其中，该自动对焦模组与前述内容相同，此处不再赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种拍摄设备的自动对焦模组，其特征在于，包括镜筒(1)、模组装配筒(2)，所述镜筒(1)设置于所述模组装配筒(2)内并固定，且所述镜筒(1)的轴向与所述模组装配筒(2)的轴向互相平行，且所述镜筒(1)的横向中心线与所述模组装配筒(2)的横向中心线重合；所述模组装配筒(2)的外壁上设置有用于驱动自身运动的直线运动机构(3)。

2.根据权利要求1所述的自动对焦模组，其特征在于，所述直线运动机构(3)包括磁铁(301)、螺线管(302)和双向电流芯片(303)，所述磁铁(301)紧贴在所述模组装配筒(2)的外壁，所述螺线管(302)与所述磁铁(301)紧贴并正对，所述双向电流芯片(303)的输出端与所述螺线管(302)相连。

3.根据权利要求2所述的自动对焦模组，其特征在于，还包括平底安装部(201)和金属挡板(4)，所述平底安装部(201)设置在所述模组装配筒(2)的外壁，且所述磁铁(301)紧贴在所述平底安装部(201)的表面；所述金属挡板(4)紧贴所述螺线管(302)，并与所述磁铁(301)分处所述螺线管(302)的两侧。

4.根据权利要求3所述的自动对焦模组，其特征在于，还包括滚珠(5)，所述金属挡板(4)的两侧设置有柱状沟槽(401)，所述柱状沟槽(401)的长度方向平行于所述模组装配筒(2)的轴向，且所述滚珠(5)设置于所述柱状沟槽(401)内。

5.根据权利要求1所述的自动对焦模组，其特征在于，所述直线运动机构(3)上还设置有用于检测所述模组装配筒(2)位置信息的距离传感器(6)。

6.根据权利要求1所述的自动对焦模组，其特征在于，所述直线运动机构(3)上还设置有用于检测所述模组装配筒(2)运动信息的速度传感器(7)。

7.一种拍摄设备，包括机身和设置于所述机身内的自动对焦模组，其特征在于，所述自动对焦模组为权利要求1—6任一项所述的自动对焦模组。

8.根据权利要求7所述的拍摄设备，其特征在于，所述拍摄设备具体为手机摄像头。