专利名称：自动对焦镜头模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种镜头模块，尤其涉及具有自动对焦机构的镜头模块。
背景技术：
一般数字相机、数字摄影机的取像环境及影像内容具有相当大的变化范围，而撷取影像的完整步骤包含(1)利用成像镜头撷取欲拍摄影像；(2)藉自动对焦电控模块判断影像是否对焦；(3)实时彩色影像处理使影像更清晰；(4)透过可视化色域对映及影像关联彩色适应性处理，自动做最佳的彩色适应处理；(5)运用数字影像震动补偿器将拍摄到不稳定的动态影像进行补偿，使画面的稳定度更佳。另外也可透过对象影像萃取技术，将所需要的影像分割出来做进一步的处理。
常见的自动对焦镜头模块，请参阅图1所示，主要组成包含一镜头组11、一驱动马达12及一镜座13。传统的驱动马达12是由侧壁伸出一输出轴15，并利用该输出轴15所配设的传动构造16(例如螺纹段)带动一输出齿轮17及一该镜头组11据以改变对焦位置。
但上述改变对焦位置所使用的组件具有以下特征及缺点(1)为了由该驱动马达12侧边的输出齿轮17带动该镜头组11改变对焦位置，故需经过二至三个齿轮传动组件才能使机构到达适当位置以带动该镜头组11改变对焦位置，如此传递过程间会造成能量的损耗及背隙，而背隙又是造成对焦不准的主要问题点；(2)上述所揭露的结构因使用的传动组件数量较多，加上该输出轴15与该输出齿轮17的啮合位置远离该驱动马达12，所以会使正投影面的面积增加，相对需要较大空间供各组件组装，如此组态与轻、薄、短、小的产品趋势而言是相违背的。
实用新型内容本实用新型的目的是针对现有技术的上述不足，提供一种创新的自动对焦镜头模块，以有效简化对焦机构组件并改善对焦精度，据以达到小型化目的。
为了实现上述目的，本实用新型提供的自动对焦镜头模块包含一成像镜头组、一步进马达组和一镜座组，该步进马达组由二固定线圈组、一转子及一输出齿轮所构成，该转子上配设永久磁铁，且该转子轴心两端通过位在两端的该二固定线圈的中央；该转子的中央置设有一螺纹构造，该转子的轴心与该成像镜头的光轴互相垂直。
该镜头组内含有一成像镜头及一对焦环，该成像镜头前端外缘设置有一齿型结构，侧壁设置有一螺纹结构，而该对焦环为内外皆具齿型结构且底部设置有定位结构。
该镜头座前端内缘设置螺纹结构，该螺纹结构与镜头组相搭接；此外，该镜头座上包含感测组件。进一步而言，感测组件也可以为一定位结构，利用限制镜头旋转角度后，步进马达组无法转动，使马达电流激增，以感测马达电流方式来感测镜头组的停止位置。
组装时，使用螺纹结构旋转镜头组使远程焦点位置对准，又将对焦环定位结构与感测组件位置对正后，利用对焦环内侧的齿型结构组立并抓持镜头组。又将步进马达组输出齿轮齿形结构与对焦环外侧齿形结构相结合，并利用螺丝使驱动马达组锁附固定于镜座上。
使用时将电气控制组件与马达及感知组件相连结，当给予步进马达组前进或后退讯号，则推动马达转子转动，藉由转子上的螺纹结构驱动输出齿轮而控制输出齿轮旋转，再藉由输出齿轮上的齿型结构驱动成像镜头组控制成像镜头组旋转，最后藉由镜头组上与镜座相搭接得螺纹结构将镜头旋转的力量转变为控制成像镜头组对镜座相对做举升或下降的动作，如此便可使成像镜头对焦于远距或近处位置。再藉由位置感知组件输出电气讯号使控制程序检测镜头位置，回馈控制马达停止于正确对焦位置。
相对于现有技术，本实用新型可有效缩小镜头模块正投影面积达到小型化目标；另外该步进马达由中央输出直接带动镜头组旋转对焦，可减少作动组件的数量，进而减少因传递造成的能量损耗以及减少传递造成的背隙问题，据以提升镜头组对焦精度或降低控制程序处理的困难度。
图1是常见自动对焦镜头模块的结构示意图。
图2是本实用新型第一实施例结构示意图一。
图3是本实用新型步进马达组结构示意图。
图4是本实用新型第一实施例结构示意图二。
图5是本实用新型第一实施例结构示意图三。
图6是本实用新型第二实施例结构示意图一。
图7是本实用新型第二实施例结构示意图二。
图8是本实用新型第二实施例结构示意图三。
其中11镜头组 12驱动马达13镜座 15输出轴16传动构造 17输出齿轮20镜头组 22成像镜头222齿型构造 24对焦环242齿型构造 244齿型构造246、248凸块 30步进马达组32固定线圈组 322上铁板极爪324下铁板极爪34固定线圈组342上铁板极爪344下铁板极爪36转子 362永久磁铁364螺纹构造 38输出齿轮39固定金属壳 392轴承394轴承 40镜座组42镜座 422螺纹结构424弹簧 426方形孔44感测组件 442位置感测组件(弹片)444PCB板 46压板462压板定位凸块具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。
<第一实施例>
请参阅图2所示，图中揭示本实用新型包含一成像镜头组20、一步进马达组30及一镜座组40。其中成像镜头组20包含一成像镜头22及一对焦环24。成像镜头22前端外侧制设成齿型构造222，齿型构造222外径为7.6mm且齿数为36齿。
对焦环24为一圆环结构。对焦环24的厚度为1.8mm，内侧制设有齿型构造242，而外侧也制设有齿型构造244。其中内侧的齿型构造242的齿型为缺齿形状，依本实用新型设计为每三齿有两齿为缺齿，且齿型构造242内径为6.gmm、齿数为12齿。而位在对焦环24外侧的齿型构造244的齿型，其外径为11.0mm、齿数(N)为42齿、倾斜角为5.71度。又请参阅图4所示，对焦环24底部设置有一凸块246，凸块246的凸起高度为0.7mm。
请参阅图3所示，步进马达组30包含二固定线圈组32、34、一转子36及一输出齿轮38。步进马达组30的外型为一圆柱结构，其外径为6.0mm、长度12.8mm。
固定线圈组32、34皆为一中空圆柱结构且分别组设在步进马达组30的两端。固定线圈组32、34的内径2.9mm、外径6.0mm、长度4.0mm。其中内径由上铁板极爪322、342及下铁板极爪324、344所构成，内含有漆包线圈，其线圈阻抗为40ohms。
转子36为一实心两段式圆柱结构。转子36的前、后两端金属轴外径为1.0mm，而中段位置的外径为2.6mm并且被制成为永久磁铁362，设在一永久磁铁362中。又转子36中心轴向3.0mm长度处制设有一螺纹构造364，螺纹构造364与输出齿轮38啮合，且齿型构造364的外径为3.1mm、齿形节距P＝0.65、齿形倾斜角A＝5.71度。
上述转子36的两端通过二固定线圈组32、34的中心，且分别固定于固定金属壳39两端的轴承392、394上。又输出齿轮38为圆柱结构，其外径为3.0mm，齿数为10齿，齿形倾斜角A＝5.71度，输出齿轮38的轴心固定于固定金属壳39。固定金属壳39的外径为6.0mm，其由三件组件构成，其中两件乃包覆于固定线圈组32、34的外缘，而另一件位于两固定线圈组32、34的中央，此三件组件利用焊接方式结合，用以固定线圈组32、34、转子36及输出齿轮38。又步进马达组30作动时，马达的每转步数为4步。
请参阅图2所示，镜座组40包含一镜座42及一感测组件44。其中
请参阅图5所示，镜座42由不含玻璃纤维的塑料材料所构成。镜座42的前端为一圆柱结构，其外径为8.0mm，内孔为M7且设置有螺纹结构422，螺纹结构422的螺纹节距P＝0.35mm，并在上方放置一弹簧424。镜座42的后端为一方形结构，内孔为一方形孔426用以以容纳感光模块，镜座42后端有一红外光滤除镜片428。
又请参阅图4所示，感测组件44由金属弹片442与PCB板444所构成。金属弹片442为一金属薄片，厚度0.1mm、长度8.0mm，并且是经由折弯三处而构成的零件，平面部长度为2.5mm、折弯角度30度、折弯高度2.08mm，向下折弯成夹角90度、折弯高度1.03mm，再向上折弯90度、高度0.3mm。PCB板444厚度1.0mm，含有两块1.7×0.9的铜箔接触区域，此区域与外部电子组件相导通。
以上所述为本实用新型第一实施例的各部件结构。而上述各部件的组配关系如下请参阅图2所示，成像镜头22与对焦环24组配在同一轴线，且利用齿型构造222、242互相搭接。而对焦环24位外侧所制设的齿型构造244与步进马达组40的输出齿轮38互相搭接。又镜头组30组设在镜座组40上。又请参阅图5所示，得注意的是，成像镜头22的焦点距离为EFL＝4.8mm，其侧壁设置有螺纹构造224，螺纹构造224外径为M7且螺纹节距P＝0.35mm，并使螺纹构造224与镜座42内侧的螺纹构造422互相搭接。此外镜头螺纹节距P＝0.35，而对焦环外侧齿型齿数N＝42，满足N≥50P的条件。请参阅图4所示，对焦环24底面所制设的凸块246于对焦环24旋转时，可藉凸块246触动组设在镜座42上的位置感应组件弹片442以判别感测镜头是否回归对焦于远程焦点位置。换言之，当弹片442两端被对焦环24的凸块246压附变型后，弹片442两端与PCB板444上铜箔接触成导通状态，则外部电子组件感应到镜头回归对焦于远程焦点位置。平时无压附时动作，弹片442两端为断路状态，依此检测镜头是否镜头回归对焦于远程焦点位置。
请再参阅图4-5所示，镜头模块组装时，将红外光滤除镜片428固定于镜座42上，该位置感知组件弹片442与该镜座42相连结将弹簧424放置于镜座42，再将后焦检知仪器与该镜座相连结42，再转动镜头组20，将远程焦点对准，将对焦环24底部凸块246结构对弹片442折弯处。又再参阅图2所示，对焦环24内部齿型构造242与镜头22外侧的齿型构造222组装。接着步进马达组30利用中央的输出齿轮38与对焦环24外侧的齿型构造244相搭接，而使马达转子36的轴心与成型镜头22的光轴相垂直，最后再与镜座42相连结并固定。
镜头模块使用时，系将电气控制组件与马达及感知组件相连结后，给予步进马达组30前进或后退讯号以驱动马达转子36转动。藉由转子36上的齿型构造364驱动输出齿轮38，藉以控制输出齿轮38旋转。再藉由输出齿轮38驱动成像镜头组20，藉以控制该成像镜头组20旋转。再藉由镜头组20上与镜座42相搭接的螺纹结构将镜头22旋转的力量转变为控制成像镜头组20对镜座42相对做举升或下降的动作，使得成像镜头22对焦于远距或近处位置。再藉由位置感知组件442输出电气讯号，使控制程序检测镜头22位置并回馈控制马达停止于正确对焦位置。
<第二实施例>
请参阅图6所示，图中揭示本实用新型包含一成像镜头组20、一步进马达组30及一镜座组40。其中成像镜头组20包含一成像镜头22及一对焦环24。成像镜头22前端外侧制设成螺纹构造，螺纹构造为M9，且螺纹节距P＝0.3，具双螺纹结构。
对焦环24为一圆环结构。对焦环24的厚度为1mm，内侧制设有螺纹构造，而外侧也制设有齿型构造244。其中螺纹构造为M9，螺纹节距P＝0.3，双螺纹结构。而位在该对焦环24外侧的齿型构造244的齿型，其外径为12.0mm、齿数(N)为46齿、倾斜角为5.71度。
又请再参阅图6所示，对焦环24中段设置有两凸块248，两凸块248位于对焦环24的相对称位置，凸块248之高度凸0.85mm，宽度2.5mm。
步进马达组30与第一实施例所揭露的马达组完全相同，在此不予赘述。
请参阅图7-8所示，镜座组40包含一镜座42及一压板46。其中镜座42由不含玻璃纤维的塑料材料所构成。镜座42的前端为一圆柱结构，其外径为M9，螺纹节距P＝0.3，双螺纹的螺纹结构，内孔为直径7.3的圆孔，并在上方放置一弹簧424。镜座42的后端为一方形结构，内孔为一方形孔426用以容纳感光模块，镜座42后端有一红外光滤除镜片428。
压板46为一金属薄板，厚度0.3mm，外型为12mm×12mm的方型结构，中央为一直径11.0的圆型开孔，圆型开孔上制设有两处位置相对称，宽度1.0mm，凸出1.0mm的压板定位凸块462。
以上所述为本实用新型第二实施例的各部件结构。而上述各部件的组配关系如下
镜座42系与对焦环24以螺纹结构旋入相互搭接。而成像镜头22以外侧螺纹结构与对焦环24旋入相互搭接。对焦环24以位外侧所制设的齿型构造244与步进马达组30的输出齿轮38互相搭接。再将压板46与镜座42以特定角度相互组装固定。又镜头组30组设在镜座组40上。
对焦环24侧壁所制设的凸块248旋转时，可藉由凸块248与压板定位凸块462相互阻挡，限制对焦环24的旋转角度，并藉由对焦环24停止转动，造成步进马达组30的电流上升，检知镜头的停止点。
请参阅图8所示，镜头模块组装时，将红外光滤除镜片428固定于镜座42上，将对焦环24以螺纹结构与镜座42组装，将成像镜头22，以螺纹结构与对焦环24相组装，将对焦环24转至特定角度后，将压板46与镜座42相互组装，并点胶固定，将后焦检知仪器与镜座42相连结，再转动成像镜头22，将远程焦点对准。接着步进马达组30利用中央的输出齿轮38与对焦环24外侧的齿型构造244相搭接，而使马达转子36的轴心与成型镜头22的光轴相垂直，最后再与镜座42相连结并固定。
镜头模块使用时，给予步进马达组30前进或后退讯号以驱动马达转子36转动。藉由转子36上的齿型构造364驱动输出齿轮38，藉以控制输出齿轮38旋转。再藉由输出齿轮38驱动成像镜头组20，藉以控制成像镜头组20旋转。再藉由镜头组20上与镜座42相搭接的螺纹结构将镜头22旋转的力量转变为控制镜头组20对镜座42相对做举升或下降的动作，使得成像镜头22对焦于远距或近处位置。再藉由镜头组20旋转至特定角度，对焦环24外侧的凸块248与压板定位凸块462相互接触阻挡，使镜头组20同方向无法再旋转，使得马达组30停止转动，消耗电流激增，藉此感测镜头组的停止位置。
权利要求1.一种自动对焦镜头模块，包含一成像镜头组、一步进马达组和一镜座组，其特征是所述步进马达组由二固定线圈组、一转子及一输出齿轮所构成，该转子上配设永久磁铁，且该转子轴心两端通过位在两端的该二固定线圈的中央；该转子的中央置设有一螺纹构造，该转子的轴心与该成像镜头的光轴互相垂直。
2.根据权利要求1所述的自动对焦镜头模块，其特征是该成像镜头组侧壁设置有螺纹结构。
3.根据权利要求2所述的自动对焦镜头模块，其特征是该成像镜头组更包含有成像镜头与对焦环，该成像镜头前端具有齿型构造，而该对焦环内缘具有齿型构造，且该对焦环外缘设有齿型构造。
4.根据权利要求3所述的自动对焦镜头模块，其特征是该镜座上设置有感测组件，而对焦环上设置有定位结构。
5.根据权利要求4所述的自动对焦镜头模块，其特征是该感测组件为一金属弹片，而该对焦环上的定位结构为一凸块。
6.根据权利要求3所述的自动对焦镜头模块，其特征是该成像镜头下方与镜座间设置有弹簧。
7.根据权利要求3所述的自动对焦镜头模块，其特征是该对焦环外缘齿数为N，且成像镜头螺纹结构节距为P，其中N≥50P。
8.根据权利要求1所述的自动对焦镜头模块，其特征是该步进马达组所配设的两组固定线圈组中包含有线圈及金属极爪。
9.根据权利要求8所述的自动对焦镜头模块，其特征是该步进马达组的两组固定线圈组外侧被固定金属壳包覆，且该固定金属壳两侧设置有固定轴承。
10.根据权利要求9所述的自动对焦镜头模块，其特征是该步进马达组的固定金属壳与输出齿轮的轴心相搭接。
11.根据权利要求10所述的自动对焦镜头模块，其特征是该步进马达组的转子上的永久磁铁上设置有齿型构造与该输出齿轮相搭接。
12.根据权利要求3所述的自动对焦镜头模块，其特征是该步进马达每转步数小于等于8步。
13.根据权利要求12所述的自动对焦镜头模块，其特征是该步进马达每转步数小于等于4步。
14.根据权利要求12所述的自动对焦镜头模块，其特征是该镜座上设置有红外光滤除镜片。
15.根据权利要求3所述的自动对焦镜头模块，其特征是该对焦环内圈齿型为缺齿形状。
16.根据权利要求15所述的自动对焦镜头模块，其特征是该对焦环齿型为三齿缺二齿的缺齿形状。
17.根据权利要求1所述的自动对焦镜头模块，其特征是镜头模块包含有对焦环及镜座，镜座上设置有外螺纹结构，对焦环上设置有内螺纹结构，两者相互搭接；镜座上设置有外螺纹，与对焦环上内螺纹相搭接；对焦环上设置有齿型结构，与马达组组输出齿轮相搭接。
18.根据权利要求17所述的自动对焦镜头模块，其特征是镜头组包含有一压板，对焦环外侧设置有凸块。
19.根据权利要求17所述的自动对焦镜头模块，其特征是对焦环上内螺纹结构为双螺纹结构。
20.根据权利要求18所述的自动对焦镜头模块，其特征是步进马达的高度小于12mm。
专利摘要本实用新型公开了一种自动对焦镜头模块，包含一成像镜头组、一步进马达组和一镜座组，该步进马达组由二固定线圈组、一转子及一输出齿轮所构成，该转子上配设永久磁铁，且该转子轴心两端通过位在两端的该二固定线圈的中央；该转子的中央置设有一螺纹构造，该转子的轴心与该成像镜头的光轴互相垂直。本实用新型藉由马达输出齿轮设置于固定线圈中央的设计，有效简化对焦机构组件并改善对焦精度，据以达到小型化目的。本实用新型主要运用在手机相机或数字摄影机等数字影像撷取装置。
文档编号G03B13/36GK2758801SQ200420115740
公开日2006年2月15日 申请日期2004年11月19日 优先权日2004年11月19日
发明者邱东柏, 黄有执 申请人:大立光电股份有限公司