照相机的电子变焦装置及方法

摘要

本发明公开一种照相机的电子变焦装置及方法，其中一变焦用杆件由径向充磁磁铁制成，并以两电流感生磁性体之一接收电流信号进而提供磁力，该磁力吸引该杆件以使杆件移动而实现焦距调整的功能。在另一实施例中，一压电元件与一阻力件相接，该阻力件与该杆件以静摩擦力相接触而固定；当压电元件响应一电压信号而改变体积时，该阻力件被带动而移动，随后压电元件上电压信号被移除，该杆件因该静摩擦力而固定于原处，因此焦距获得调整而实现电子变焦的功能。

权利要求

1.一种照相机的电子变焦装置，包含：

一镜筒，具有一内部镜头及一外表面；

一杆件，与该镜筒的外表面相接，为一径向充磁磁铁，并可在一特定弪度范围对应的特定路径上移动，该特定路径具有二侧，分别为第一侧及第二侧；及一电致杆件移动机构，用以响应一电流信号而移动该杆件，以使该杆件自该第一侧位置移动至该第二侧位置，其中该电致移动杆件机构包含：一阻力件，与该杆件相接触，并提供一静摩擦力以使在移动时与该杆件同时运动，该阻力件位于该镜筒以外的区域；及一压电元件，与该阻力件相接，

其中该压电元件在接收该电流信号的一对应电压信号后迅速改变体积，并带动该阻力件及该杆件同时移动，以实现变焦功能。

2.如权利要求1所述的照相机的电子变焦装置，其中：若该对应电压信号为一正向电压信号，则该压电元件变大或变小，若该对应电压信号为一负向电压信号，则该压电元件往相反方向变小或变大，以使该杆件往两个方向移动。

3.如权利要求1所述的照相机的电子变焦装置，其中：该电压信号在加至该压电元件后即被移除；或

该阻力件为一具有夹具的块体，并以该夹具夹住该压电元件，其中：当该杆件应往该第一侧移动时，该压电元件的对应电压信号为一正向电压信号；当该杆件应往该第二侧移动时，该压电元件的对应电压信号为一负向电压信号；或该电流信号及该对应电压信号具有多个电平，以使该压电元件具有多个体积。

4.如权利要求1所述的照相机的电子变焦装置，其中该照相机为一手机相机。

5.一种照相机的电子变焦方法，以一电压信号致动一杆件，以使该杆件自一第一焦距位置即第一侧位置移动至一第二焦距位置即第二侧位置，以达到自动变焦功能，其中由电压信号移动该杆件的步骤包含下列步骤：提供一阻力件，与该杆件接触，并提供一静摩擦力以在移动时与该杆件同时移动；

提供一压电元件，与该阻力件相接，使该电压信号产生该压电元件的体积变化；及利用该压电元件带动该杆件移动。

6.如权利要求5所述的照相机的电子变焦方法，其中该电压信号具有多个电平。

7.如权利要求5所述的照相机的电子变焦方法，其中该杆件是由一径向充磁磁铁形成。

8.如权利要求5所述的照相机的电子变焦方法，其中利用该压电元件带动该杆件移动包括：将该电压信号加至该压电元件，以迅速改变该压电元件，其中当该杆件应往该第一侧移动时，该电压信号为一正向电压信号，当该杆件应往该第二侧移动时，该电压信号为一负向电压信号；或该电压信号具有多个电平，以使该压电元件具有多个体积。

9.如权利要求5所述的照相机的电子变焦方法，其中由电压信号移动该杆件的步骤包含下列步骤：利用该电压信号产生一力以带动该杆件移动。

10.如权利要求9所述的照相机的电子变焦方法，其中若该电压信号为一正向电压信号，则该压电元件变大或变小，若该电压信号为一负向电压信号，则该压电元件往相反方向变小或变大，以使该杆件往两个方向移动。

11.如权利要求9所述的照相机的电子变焦方法，其中：该使该电压信号产生该压电元件的体积变化后包含下列步骤：停止该电压信号。

12.如权利要求9所述的照相机的电子变焦方法，其中该阻力件为一具有夹具的块体，且该利用该压电元件带动该杆件移动的步骤还包含下列步骤：以该夹具夹住该压电元件。

13.如权利要求9所述的照相机的电子变焦方法，其中当该杆件应往一第一侧移动时，该电压信号为一正向电压信号；当该杆件应往一第二侧移动时，该电压信号为一负向电压信号。

说明书

技术领域

本发明涉及一种变焦机构，特别是涉及一种手机相机用电子变焦机构。

背景技术

照相机都有变焦机构，以使其镜头能以适当焦距拍摄待摄物，目前流行的数码照相机及手机相机也是如此。图1所示为一常用照相机的变焦装置的示意图。当使用者调整变焦装置10镜头11上所附的拨杆12时，变焦机构即能自动调整出对应的焦距，由此实现镜头的变焦功能。
对一般的数码照相机而言，其变焦机构利用步进马达作为传动拨杆移动量成焦距调整量的工具，然而手机却不适使用相同的传动工具，因为手机相机的体积不如一般的数码相机大，步进马达并不适于置入手机中。再者，拨杆并不适于设在手机上，因手机为使用者随时携带或时常握于手中之物，拨杆的存在不利于携带及存放，在外观上也较不为使用者所接受，因其拨杆的存在须对镜头外壳加以破孔，又因须以手动方式操作，手机的高质感产品形象将有受损。
目前已有手机相机以电子机制进行变焦，如图2所示。在该变焦装置20上，镜筒21上被绕以线圈22；当线圈22上通以电流时，镜头21的焦距便会与原先线圈22未通电流时不同，故能达到以磁力控制方式调整焦距的功能，此种变焦方式称作电磁阀变焦或音圈马达(VCM)变焦。由于手机相机不以步进马达为焦距传动媒介，故须配以弹片等设置方能达到无段式变焦功能。此种设计虽不须由使用者手动操控，但绕以线圈的方式会使镜筒的尺寸及截面积变大，并不适为手机类轻薄短小产品所用。
鉴于上述常用手机相机的缺点，目前确有提出一种手机相机的自动变焦功能的必要性，以符合手机产品的特殊性所需。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的即在于提出照相机的电子变焦技术。
本发明的一方案为一种照相机的电子变焦装置，其包含一镜筒，具有一内部镜头及一外表面；
一杆件，与该镜筒的外表面相接，为一径向充磁磁铁，并可在一特定弪度范围对应的特定路径上移动，该特定路径具有二侧，分别为第一侧及第二侧；及
一电致杆件移动机构，用以响应一电流信号而移动该杆件，以使该杆件自该第一侧位置移动至该第二侧位置，其中该电致移动杆件机构包含：
一阻力件，与该杆件相接触，并提供一静摩擦力以使在移动时与该杆件同时运动，该阻力件位于该镜筒以外的区域；及
一压电元件，与该阻力件相接，
其中该压电元件在接收该电流信号的一对应电压信号后迅速改变体积，并带动该阻力件及该杆件同时移动，以实现变焦功能。
在一优选实施例中，若该对应电压信号为一正向电压信号，则该压电元件变大或变小，若该对应电压信号为一负向电压信号，则该压电元件往相反方向变小或变大，以使该杆件往两个方向移动。
在一优选实施例中，该电压信号在加至该压电元件后即被移除；或
该阻力件为一具有夹具的块体，并以该夹具夹住该压电元件，其中：
当该杆件应往该第一侧移动时，该压电元件的对应电压信号为一正向电压信号；当该杆件应往该第二侧移动时，该压电元件的对应电压信号为一负向电压信号；或
该电流信号及该对应电压信号具有多个电平，以使该压电元件具有多个体积。
在一优选实施例中，该照相机为一手机相机。
本发明的另一方案为一种照相机的电子变焦方法，由一电压信号致动一杆件，以使该杆件自一第一焦距位置(即第一侧位置)移动至一第二焦距位置(即第二侧位置)，从而实现自动变焦功能，其中由电压信号移动该杆件的步骤包含下列步骤：
提供一阻力件，与该杆件接触，并提供一静摩擦力以在移动时与该杆件同时移动；
提供一压电元件，与该阻力件相接，使该电压信号产生该压电元件的体积变化；及
利用该压电元件带动该杆件移动。
在一优选实施例中，该电压信号具有多个电平。
在一优选实施例中，该杆件是由一径向充磁磁铁形成。
在一优选实施例中，利用该压电元件带动该杆件移动包括：
将该电压信号加至该压电元件，以迅速改变该压电元件，其中当该杆件应往该第一侧移动时，该电压信号为一正向电压信号，当该杆件应往该第二侧移动时，该电压信号为一负向电压信号；或
该电压信号具有多个电平，以使该压电元件具有多个体积。
在一优选实施例中，由电压信号移动该杆件的步骤包含下列步骤：
利用该电压信号产生一力以带动该杆件移动。
在一优选实施例中，若该电压信号为一正向电压信号，则该压电元件变大或变小，若该电压信号为一负向电压信号，则该压电元件往相反方向变小或变大，以使该杆件往两个方向移动。
在一优选实施例中，该使该电压信号产生该压电元件的体积变化后包含下列步骤：停止该电压信号。
在一优选实施例中，该阻力件为一具有夹具的块体，且该利用该压电元件带动该杆件移动的步骤还包含下列步骤：以该夹具夹住该压电元件。
在一优选实施例中，当该杆件应往一第一侧移动时，该电压信号为一正向电压信号；当该杆件应往一第二侧移动时，该电压信号为一负向电压信号。
在一优选实施例中，该照相机为一手机相机。
通过实施上述装置及方法，照相机的电子变焦装置得变为小型化、内置化及低廉化，同时镜头品质不受影响，并更适用于手机相机中。

附图说明

图1为一常用照相机的手动变焦装置的前视剖面示意图；
图2为一常用手机相机的电子变焦装置的上视示意图；
图3为本发明的照相机的电子变焦装置第一实施例的前视示意图；
图4A为一径向充磁磁铁杆件与一磁性体的磁力作用说明图；
图4B为一般磁铁杆件与磁性体的磁力作用说明图；
图5为本发明的照相机的电子变焦装置第二实施例的上视图；
图6为本发明的照相机的电子变焦装置第三实施例的前视剖面图；
图7为本发明的照相机的电子变焦装置第四实施例的前视剖面图；
图8为本发明的照相机的电子变焦方法第一实施例的流程说明图；及
图9为本发明的照相机的电子变焦方法第二实施例的流程说明图。
其中，附图标记说明如下：
30 电子变焦装置              31 镜筒
32 杆件                      33 电致杆件移动机构
34 电流感生磁性体            35 线圈
36 挡件                      50 电子变焦装置
54 弹片                      60 电子变焦装置
65 线圈                      66 电流感生磁性体
70 电子变焦装置              71 阻力件
72 压电元件

具体实施方式

本发明公开一种照相机的电子变焦装置及方法，本申请中将以手机相机为例并通过优选实施例说明如下，本领域的技术人员可以据此而实施本发明，然而这些实施例仅为其中的优选方案，本发明的实施并非仅限于所述优选实例。
图3所示为本发明的照相机的电子变焦装置的第一实施例的前视示意图。如图所示，该装置30包含一镜筒31、一杆件32及一电致杆件移动机构33。镜筒31具有一内部镜头及一外表面。杆件32与镜筒31的外表面相接，其与一般照相机的杆件不同在于其为一径向充磁磁铁，其磁力线分布及方向与一般磁铁者不同。电致杆件移动机构33包含一电流感生磁性体34、一线圈35及挡件36，其中线圈35绕设于该电流感生磁性体34之上，用以响应一电流信号而使电流感生磁性体34产生磁性，该磁性体34移动该杆件32，以使杆件32自该电流感生磁性体34的原始位置移动至该挡件36位置。由于杆件32被移动，故焦距改变，因此该磁性体34位置在此称作一第一焦距位置，而该挡件36位置被称作一第二焦距位置。
上述说明中，杆件32的移动设计于一定弪度范围内，该特定路径的两端为电流感生磁性体34及挡件36，即杆件32的第一与第二焦距位置。当使用者欲将原始焦距调整为另一焦距时，可按下手机上专为调整相机焦距所设的按键，此时上述电流信号便产生于线圈35上，电流感生磁性体34便因此具有磁性，该磁性便使杆件32移动而使焦距获得调整。其中，电流感生磁性体34可为一绝缘体等，只要是能响应外部电流而产生明显磁性的材料均适用，此类材料一般称作软磁。杆件32为一径向充磁磁铁，其特殊的磁力线分布与方向使其较易由磁性体34往一特定方向作用，如此便能使杆件32以本发明所指定的方向移动，如图4A所示。若以一般磁铁作为杆件32材料，则杆件32受到的作用方向多，所受的净作用力弱，对于本发明所欲实现的杆件32移动方向的效果较差，如图4B所示。
此外，该自动变焦装置亦可实现多段变焦功能，只要再多设以一弹片即可，图5所示即为本发明的具有弹片的照相机电子变焦装置(第二实施例)的上视剖面示意图。如图所示，该装置50还具有一底座53，位于该镜筒31之下，镜筒31上有一杆件32，该弹片54设于底座53及镜筒31之间。请同时参阅图3所示，当使用者在手机键盘上输入一相对较低的对应电流信号，磁性体34也对杆件32提供相对较低的磁性，相当于对镜筒31提供一较小作用力，此时弹片54在镜筒31的另一侧上提供镜筒31以一平衡力，使镜筒31的位置不会过度移动至对应杆件32的第一及第二焦距位置上。其中该电流信号具有多个不同电平，只要不是最大或最小电平的电流信号皆不会使杆件32移动至该第一及第二焦距位置上，而能固定于第一及第二焦距位置之间的位置上。因此，多段变焦功能可在本发明的装置上实现。
图6所示为本发明的照相机的电子变焦装置的第三实施例。如图所示，该装置60与图3的装置相当，但其并无挡体的存在，在图3挡体之处改设以另一电流感生磁性体66，其上并亦绕设有一线圈65。此时，视使用者所需调至的焦距而定，两个电流感生磁性体34及66中仅一个电流感生磁性体被通以电信号，如此即能移动杆件32而实现二段变焦功能。当加入图5示意说明的弹片时，多段变焦功能亦可实现，其为本发明的照相机的电子变焦装置的第四实施例。此时，弹片所设之处可为该杆件32及该电流感生磁性体34之间、杆件32及该另一电流感生磁性体66之间，也可在该杆件及该电流感生磁性体之间及该另一电流感生磁性体之间分别设一弹片。同样地，该电流信号具有多个不同电平，杆件32即响应该不同电平电流信号而移动于该第一及第二焦距位置之间。
图7所示为本发明的照相机的电子变焦装置的第五实施例。如图所示，该装置70包含一镜筒31、一杆件32、一阻力件71及一压电元件72。阻力件71与杆件32相接固定，位于该镜筒以外的区域。压电元件72与该阻力件71相接固定，并具有一特定体积。当使用者按下键盘的特定键时，压电元件72接收得一电流信号，该电流信号的对应电压信号使得压电元件72自该特定体积变为一增大体积，并推动阻力件71带动杆件32移动，由于杆件32位置被改变，从而实现变焦功能。其中，该电流信号(电压信号)在杆件32移动后可移除，以节省电力，而杆件32仍因摩擦力的存在而为阻力件71所固定。上述中，该阻力件71可为一具有夹具的块体，并由该夹具夹住压电元件72，以使压电元件72实现确实能推动阻力件71的功能。此外，上述说明是针对杆件往一方向移动而言，若欲将杆件往另一方向移动，此时提供一与上述电压反向的电压，以使压电元件的体积往反方向改变(即变大或变小)，如此即使杆件往二方向移动。
如图8所示，其为本发明的照相机的电子变焦方法的第一实施例的流程说明图，该方法包含下列步骤。首先，由一径向充磁磁铁形成一杆件(步骤81)。接着，提供一电流信号(步骤82)。接着，由该电流信号产生一磁力(步骤83)。最后，由该磁力使该杆件在一第一焦距位置及一第二焦距位置之间移动，以改变焦距(步骤84)。
在优选实施例中，该电流信号具有多个电平，且该杆件被移动至第一及第二焦距位置间的多个位置上。
如图9所示，其为本发明的照相机的电子变焦方法的第二实施例的流程说明图，该方法包含下列步骤。首先，提供一电压信号(步骤91)。接着，将该电压信号提供于一压电元件上而迅速产生一已改变体积(步骤92)。接着，由该已改变体积产生一力(步骤93)。接着，由该力带动一杆件，以改变焦距(步骤94)。接着，停止该电压信号(步骤95)，此时杆件仍因与阻力件间的摩擦力而停留在该位置上。当然，上述的电压信号在其体积已改变而达改变焦距位置后亦可继续存在，但仍以停止该信号为更佳，因为如此可以节省电力。此外，上述说明针对杆件往一方向移动而言，若欲将杆件往另一方向移动，此时提供一与上述电压反向的电压，以使压电元件的体积往反方向改变(即变大或变小)，如此即使杆件往二方向移动。
由于本方法至少适用于上述装置，故所有上述方法的优选实施例皆可由参考上述装置说明而知，在此不加赘述。
由于照相机的电子变焦装置中仅使用磁铁、线圈及电流感生磁性体，故其成本低廉；又由于杆件容置于手机外壳之内且弹片亦位于镜筒的下方，故其体积得以小型化，同时镜头品质不受到影响，因此该电子变焦装置非常适用于小型化的手机相机中。
本发明可以由本领域的技术人员作各种修改，然而都将落入所附权利要求的保护范围内。