自动对焦机构及方法技术

一种自动对焦机构，其系设于相机、摄录放影机等摄像装置的机壳与镜头之间，且系利用设于机壳的电磁铁与设于镜头上的永久磁铁间的磁力移动镜头，利用设于机壳与镜头间的弹簧所提供的弹力平衡磁力，以及利用控制装置改变流过电磁铁的电流大小以改变磁力的大小，使镜头不断地改变位置，最后在所欲拍摄的景物可清晰成像时保持那个时候的电流大小，使镜头不动，而对准焦距；以及一种利用磁力移动镜头以进行自动对焦的自动对焦方法。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种利用磁力移动镜头以自动对准相机等摄像装置的拍摄焦距的。传统的摄像装置，诸如相机、摄录放影机等，为求使用者的操作方便性以及最佳的影像品质，常利用自动对焦机构来达到免除手动对焦的不便及获得清晰的影像的目的。用于摄像装置的自动对焦机构有藉由改变镜头中透镜的群与群间的距离以改变镜头的焦距，以及如附图说明图1所示的藉由移动镜头而改变拍摄的焦距等，前者的机构通常相当复杂且制作成本相当高，因此一般用于较高阶的产品；后者的构造虽然较前者简单，但仍具有下列的缺点由于如图1的自动对焦机构系使用步进马达2作为动力源，而步进马达2与一般马达相同为转动动力源，其系如图2所示，藉由定子22与转子24相互间在圆周的切线方向上的(相吸或相斥)磁力驱使转子24及转轴26转动，因此为了驱使镜头5沿着未图示的导孔作直线运动，就必须使用螺杆3及传动构件4等传动元件将旋转运动转换为直线运动。然而，由于磁力系透过传动元件驱动镜头5，因此会有许多能量耗损于传动元件上，而且因为螺杆3作用于传动构件4的力臂远小于传动构件4作用于镜头5的力臂，因此整体而言具有作功效率差的缺点。另外，透过传动元件传递动力会增加零件数目及增加组装的时间，而且可能产生噪音及元件相互间的磨耗。再者，一般步进马达有固定的步进角，因此如图1所示的自动对焦机构会因步进马达2的步进角的限制而有无法作精细对焦，或必须加装减速机构才能作精细对焦的缺点。另外，由于步进马达2系间接透过螺杆3及传动构件4而驱动镜头5，因此如图1所示的自动对焦机构还具有必须严格要求螺杆3及传动构件4的制造及组装精度才能进行精细对焦的缺点。本专利技术的目的在于提供一种无需透过传动元件的传动即可驱动镜头以进行对焦的。本专利技术的另一目的在于是提供一种能够以较简单的机构进行精细对焦的。本专利技术是这样实现的，一种自动对焦机构，其系设于摄像装置的机壳与镜头之间，且包括设于该机壳的导引部，用以导引该镜头在景物与感光元件间作直线运动；设于该镜头外围，使该镜头可沿该导引部平顺滑动的滑动机构；设于该镜头外围的永久磁铁；设于该机壳的与该永久磁铁相对的电磁铁，此电磁铁可对该永久磁铁施加磁力而使该镜头移动；设于该机壳与该镜头之间的弹性构件，用以提供与该磁力平衡的弹力；以及控制装置，用以控制流过该电磁铁的电流，使该镜头停在所欲拍摄的景物可清晰成像在该感光元件上的位置。藉由上述机构，即可在控制装置的控制下以磁力直接驱动镜头的方式进行自动对焦。而且，由于作为动力源的电磁铁与镜头间无任何传动元件，因此可免除起因于传动元件的零件数目的增加、组装时间的增加、元件运动所产生的噪音及元件相互间的磨耗。又，由于作为动力源的电磁铁所产生的磁力无最小单位的限制，因此只要精细控制流过电磁铁的电流即可作极精细的对焦。另外，本专利技术的自动对焦方法系用于摄像装置的自动对焦机构，该自动对焦机构包括驱动装置，用以使镜头在景物与感光元件间作直线运动；以及控制装置，具有处理器及记忆体，该处理器可根据来自该感光元件的影像资料，控制该驱动装置，使该镜头移动至该景物可清晰成像在该感光元件上的位置，该自动对焦方法包括以下步骤(1)由该处理器在该记忆体中设定包含左边位置、右边位置、目前位置、最大边缘数位置、目前边缘数、最大边缘数及反向移动旗标的多个叁数的初始值，并由该处理器计算出一新位置且以该新位置的值更新该记忆体中该目前位置的值；(2)由该处理器控制该驱动装置将该镜头移动至该目前位置，并取得当时来自该感光元件的影像资料，计算该影像资料的边缘数，以计算所得的边缘数值更新该记忆体中该目前边缘数的值，再判断该目前边缘数是否大于该最大边缘数，若是则进行步骤(3)，若否则进行步骤(4)；(3)由该处理器根据该记忆体中该最大边缘数位置与该目前位置的大小关系，以该最大边缘数位置的值更新该左边位置或该右边位置的值，并以该目前位置的值更新该最大边缘数位置的值、以该目前边缘数的值更新该最大边缘数的值，再计算出一新位置，然后进行步骤(5)；(4)由该处理器读取该记忆体中该反向移动旗标的值，若该反向移动旗标为0，则将该反向移动旗标改为1，并计算出位于该最大边缘数位置一侧(该目前位置侧)的一个新位置，然后进行步骤(5)，若该反向移动旗标为1，则将该反向移动旗标改为0，并计算出位于该最大边缘数位置另一侧的一个新位置，然后进行步骤(5)；以及(5)由该处理器计算该新位置与该目前位置的差值的绝对值，进而判断该绝对值是否小于等于预定值，若小于等于预定值则结束，若大于预定值则以该新位置的值更新该记忆体中该目前位置的值，然后回到步骤(2)。本专利技术的优点是该自动对焦机构系以磁力直接驱动镜头的方式进行自动对焦，作为动力源的电磁铁与镜头间无任何传动元件，因此可免除起因于传动元件的零件数目的增加、组装时间的增加、元件运动所产生的噪音及元件相互间的磨耗。又，由于作为动力源的电磁铁所产生的磁力无最小单位的限制，因此只要精细控制流过电磁铁的电流即可作极精细的对焦。再者，由于本专利技术的自动对焦方法，系根据远距与近距的边缘数分布特性，将镜头的可动范围分为复数等份，并以接近远距的部份包含较多等份的方式进一步将镜头的可动范围区分为多个小范围，再比较各个小范围的中点(或随机选取点)的边缘数，以决定新位置XN的初始值，因此可加快找寻最大边缘数位置的速度(对焦速度)。又，由于本专利技术的自动对焦方法，系以设定反向移动旗标F的方式，在目前位置XC的边缘数小于最大边缘数位置XMAX时，先确认最大边缘数位置XMAX的一边无其他边缘数的高点后，才搜寻最大边缘数位置XMAX的另一边，因此可确保最后找到的最大边缘数位置XMAX为具有绝对最大边缘数的位置。为了进一步了解本专利技术的特征及
技术实现思路
，请详细叁阅以下有关本专利技术的详细说明与图式，所附图式系仅供叁考说明，并非用以限制本专利技术。本专利技术的自动对焦机构系设在相机、摄录放影机等摄像装置的机壳10与镜头30之间，且包括设于机壳10的导孔(导引部)12、设于镜头30外围的滚珠轴承(滑动机构)32、设于镜头30外围的永久磁铁34、设于镜头30后方的电磁铁40、设于机壳10与镜头30之间的弹簧50、及控制装置(如图6的60或图7的80)。如图所示，滚珠轴承32系设于镜头30外围的约略中段处，使镜头30可以在机壳10的导孔12中平顺地前后(图中的左右)滑动。由于滚珠轴承32系以多数滚珠与导孔12的内面作近乎点状的接触，因此可使镜头30与机壳10间的滑动阻力降到最低。永久磁铁34系设于镜头30外围的后段处，以与设在镜头30后方的电磁铁40产生相吸或相斥的磁力(在本实施例中为相斥)。电磁铁40系固定不动(例如固定于机壳10上)，且系由呈环状的感磁材料(例如铁)42和缠绕在感磁材料42外围的线圈44所构成，其中线圈44的两端系连接至控制装置(60或80)，而由控制装置(60或80)控制流经线圈44的电流大小。在本实施例中，当线圈44通有电流时，电磁铁40与永久磁铁34间即互斥的磁力。磁力的方向系视永久磁铁34上的磁极方向及线圈44中的电流方向而定，而磁力的大小则视线圈44的圈数及通过的电流大小而定。当线圈44上通有电流时，产生于永久磁铁34与电磁铁40间的磁力即会将带有永久磁铁34的镜头30往左边推。此时，设在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动对焦机构，其系设于摄像装置的机壳与镜头之间，且包括：设于该机壳的导引部，用以导引该镜头在景物与感光元件间作直线运动；设于该镜头外围，使该镜头可沿该导引部平顺滑动的滑动机构；设于该镜头外围的永久磁铁；设于该机壳的与该永 久磁铁相对的电磁铁，此电磁铁可对该永久磁铁施加磁力而使该镜头移动；设于该机壳与该镜头之间的弹性构件，用以提供与该磁力平衡的弹力；以及控制装置，用以控制流过该电磁铁的电流，使该镜头停在该景物可清晰成像在该感光元件上的位置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张广祥，洪嘉成，林坤昌，
申请(专利权)人：力捷电脑股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]