变焦镜头驱动装置和变焦镜头的制作方法_2

文档序号:8444932阅读:来源:国知局
于硬板,例如印刷电路板(PCB, Print Circuit Board),也可制作于软板,例如柔性印刷电路板(FPC,Flexi ble Printed Circuit)。每一块PCB或FPC可以具有单层电路,也可以由两层以上电路组成,例如两层、四层、六层、八层、十层、十二层电路等。采用印刷电路来制作定子绕组,一方面彻底解除了困难、精细的微型电机的绕线工作,另一方面还可以将印制有绕组的PCB或FPC作为变焦镜头的基板,将感光芯片、控制电路等设置于其上,使得镜头的结构更加紧凑。
[0020]基于成熟的印刷电路制作技术,可以按照预定的线圈构造对印刷电路的结构进行排布,以整体(一块PCB或FPC)或多块拼装(端部需要连接的线路进行焊接)的方式来实现所需要的绕组。参见图3和图4,示出了两种典型的印刷电路排布方式,图中箭头为示例的电流方向,本领域技术人员容易理解,可以根据线圈需要的构造相应设计印刷电路的排布和/或拼装方式。其中,图3中示出了轴向多层重叠的平面螺旋绕线方式,先在单层进行螺旋绕线然后通过穿孔进入另一层继续进行螺旋绕线,每一层螺旋电路可以是一块单层的PCB或FPC,也可以是多层PCB或FPC中的一层,层间通过导电通孔进行连接(下同)。图4中示出了径向多层嵌套的立体螺旋绕线方式,先在不同的层间螺旋绕线,再从内到外(或从外到内)进行立体螺旋绕线,可视为多个不同直径的立式线圈的嵌套。
[0021]本发明所使用的超声电机可米用公开号为CN1873455A,名称为“一种一体化光学设备调焦/变焦系统”的中国专利中所描述的原理和结构,其一种结构示意图可参考图5,包括具有中空结构的定子301和动子302,超声电机的动子的转轴与盘式电磁电机的动子的转轴一致。具体地,超声电机的定子或动子之一上附着有压电材料309,可采用FPC为每一片压电材料粘接或焊接金属导线(未图示),以此传递用于激励压电材料的电信号,这些压电材料能够在电信号的激励下振动所附着的定子或动子产生行波,从而通过定子与动子之间的配合(例如螺纹配合或圆周面摩擦配合)驱动动子旋转。图5所示为一种多面体超声电机,即定子或动子附着压电材料的表面为多面体,每一面上固定有压电材料,所使用的压电材料例如可以是压电陶瓷。图5中,定子套设在动子之外,定子的内壁与动子的外壁之间通过螺纹进行配合,定子的外壁为多面体;也可以采用相反的设置,即,动子套设在定子之夕卜,动子的内壁与定子的外壁之间通过螺纹进行配合,定子的内壁为多面体。用于附着压电材料的定子一般可采用金属材质,例如铜或铝,而被螺纹驱动的动子可采用任意材质,例如塑胶或金属。上述多面体超声电机优选采用行波驱动方式。
[0022]本发明所使用的对焦电机和变焦电机的动子可采用各种适当的传动结构来驱动镜头组的轴向移动。通常,镜头组固定安装于相应的镜头支撑件,例如镜筒,动子通过传动镜头支撑件来驱动镜头组的运动。镜头支撑件径向固定,使得镜头组只能轴向移动。可以在镜头支撑件上设置沿轴向的限位机构,例如轴向延伸的限位滑杆,来实现镜头支撑件的径向固定,限位滑杆可穿过镜头支撑件的侧壁,使得镜头支撑件能够沿滑杆进行轴向滑动,或者也可以在镜头支撑件的侧壁设置轴向延伸的凹槽或突起并使之与相应的固定件配合,以限定镜头支撑件仅在轴向移动。当然,若动子具有螺旋或直线运动轨迹,镜头组也可以直接固定于动子。
[0023]为精确测量变焦电机的动子的位置,可进一步设置霍尔磁环和霍尔感应器件,霍尔磁环与霍尔感应器件之一固定于变焦电机(例如盘式电磁电机)的动子,另一个相对于变焦电机的定子固定,霍尔感应器件输出测量信号,该测量信号用于表示霍尔磁环相对于霍尔感应器件的旋转角度。由于动子的旋转与所驱动的镜头支撑件的轴向移动具有对应关系,因此通过测量动子的旋转即可确定镜头支撑件的位置,该测量数据可用于提供给主机进行相关的光学计算和/或控制镜头组的移动。当然,由于盘式电磁电机很适合采用步进控制方式来实现精确的移动,因此在使用步进控制方式的盘式电磁电机作为变焦电机时,也可以省去霍尔位置测量系统。
[0024]动子与所驱动的镜头支撑件之间可通过施加预压力来保持接触,预压力的提供可采用各种可行的方式。在一种实施方式中可采用弹簧弹力,例如使用弹簧在镜头支撑件未与动子接触的一端施加压力。在另一种实施方式中可采用磁力,例如,在动子与镜头支撑件接触的一端粘接磁环,且镜头支撑件至少部分地采用磁性或受磁材料,通过磁吸引力保持动子与镜头支撑件的接触。
[0025]以下示例地举出几种动子传动镜头支撑件的方式,在【具体实施方式】中,根据动子的运动方式,对焦电机和变焦电机可以采用相同的传动方式,也可以根据实际情况分别采用不同的传动方式。
[0026](I)顶针与凹凸边缘配合的传动方式
在这种传动方式中,动子具有螺旋或圆周运动轨迹,例如盘式电磁电机或超声电机的动子。动子与所驱动的镜头支撑件,其中一者的端面固定有轴向延伸的顶针,另一者的端面具有凹凸边缘,顶针的自由端与凹凸边缘保持接触,使得通过动子的螺旋或圆周运动传动镜头支撑件轴向移动。采用这种传动方式,可以通过设计镜头支撑件的凹凸边缘的形状来满足镜头的运动曲线要求和限制顶针的转动范围,例如在转动范围的两个端点设计突起的形状以阻挡顶针的移动。
[0027]—个示例可参考图6,用作镜头支撑件的镜筒S21的端面根据光学设计具有由两段曲线组成的凹凸边缘,其中S22为镜筒收缩的终点,S23为变焦的起点,S24为变焦的终点,图中曲线形状仅为示意,具体可根据光学设计来确定。镜筒内壁还设置有限制镜筒只能轴向移动的限位滑杆S29,从而将动子的旋转运动转化为镜筒的轴向直线运动。动子S25上固定有两个对称的顶针S26,相应地,镜筒与之接触的凹凸边缘也采用对称设计,这样可使得整个结构具有更好地稳定性。此外,为测量镜筒的移动,动子表面还粘接有霍尔磁环S27,镜筒上相应地固定有霍尔感应器件S28,其中霍尔磁环同时用于提供镜筒(钢质)与动子之间的磁力连接。为便于加工,镜筒可以分成两部分制作后拼合在一起,例如,具有凹凸边缘的一段采用塑胶材质,圆筒状的一段采用磁性或受磁材料。
[0028](2)连杆与曲线滑槽配合的传动方式
在这种传动方式中,动子具有螺旋或圆周运动轨迹,动子与所驱动的镜头支撑件,其中一者上固定有轴向延伸的第一连杆,另一者的侧壁具有曲线滑槽,第一连杆的自由端嵌入曲线滑槽中,使得通过动子的螺旋或圆周运动传动镜头支撑件轴向移动。
[0029]一个示例可参考图7,用作镜头支撑件的镜筒S31的外壁(或内壁)根据光学设计具有曲线滑槽,其中S32为伸缩段,S33为变焦段,图中曲线形状仅为示意,S33的末尾出现上翘表明该镜头的光学设计具有拐点,具体曲线形状可根据光学设计来确定。镜筒内壁还设置有限制镜筒只能轴向移动的限位滑杆S35。动子(未图示)上固定的第一连杆的自由端S34嵌入到滑槽中。采用这种传动方式,由于可以方便地设置滑槽的起点和终点来限制连杆的转动范围,因此可不必额外设置动子或镜筒的限位机构。在其他实施方式中,也可对称地设置两个连杆以及滑槽以获得更稳定的结构。
[0030]图6和图7示出了变焦电机的动子传动镜头支撑件的两种优选方式,其中,凹凸边缘或曲线滑槽的形状包括两段曲线,分别对应于变焦镜头组的伸缩运动和变焦运动,使得镜头的伸缩过程和变焦过程能够一体化实现。
[0031](3)直接接触传动的方式
在这种传动方式中,动子具有螺旋或直线运动轨迹,例如盘式电磁电机或超声电机的动子可通过与定子之间的螺纹配合来产生螺旋运动轨迹,音圈电机的动子具有直线运动轨迹,动子的端面与所驱动的镜头支撑件的一端保持接触,直接传动镜头支撑件轴向移动。
[0032]需要说明的是,若变焦电机的动子同时需要传动两个以上的镜头支撑件,例如两个以上相互嵌套的变焦镜筒,该动子可同
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