[發明專利]用于成像系統中的光學部件的位置檢測的方法和設備

無效

• 申請號: 200680052421.2
• 申請日: 2006-02-06
• 公開（公告）號: CN101336391A
• 公開（公告）日: 2008-12-31
• 發明（設計）人: P·科阿南
• 申請（專利權）人: 諾基亞公司
• 主分類號: G03B13/36
• 分類號: G03B13/36;G01D5/34
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所
• 代理人: 王茂華;李輝

技術領域

本發明一般涉及成像系統中的光學位置檢測，更具體地，涉及對于成像系統中的自動聚焦光學器件和/或光學變焦模塊的位置檢測。

背景技術

自動聚焦光學系統在位置檢測時要求高精度。通常，所需精度的數量級達到幾微米。傳感器輸出線性度和對于外部干擾的抗擾性是重要的。另外，用于位置檢測的操作模式還要求無接觸操作，以避免機械磨損。當考慮在諸如移動電話的小型電子設備中使用的光學器件時，光學檢測部件的尺寸和成本以及批量生產的適合性是重要的問題。

典型地，通過對步進電機步數進行計數來實施商業自動聚焦模塊中的位置確定。為此目的，電動機可以具有嵌入式位置編碼器。為了降低光學模塊的尺寸，通常使用微型壓電電動機或者致動器。這些電動機和致動器需要獨立的位置傳感器。

在實現移動數量級為幾微米的自動聚焦光學系統或者光學變焦系統的需要時，本發明提供一種用于位置檢測的簡單的方法和設備。

發明內容

本發明使用反射表面來反射光，使用光發射器和光傳感器對來照射反射表面以及檢測來自反射表面的反射光。特別地，反射表面提供在第一安裝元件的邊沿，以及光發射器/傳感器對布置在第二安裝部件上。當第一安裝部件用于移動自動聚焦系統或光學變焦系統中的透鏡元件時，第一安裝元件和第二安裝元件相對于彼此移動。光發射器/傳感器對定位在距反射表面一距離的位置處，使得由光發射器所發射的光錐僅部分地碰撞反射表面。該光錐的部分因為其落到該邊沿之外而未到達反射表面。隨著光發射器/傳感器對和反射表面相對于彼此移動，由光發射器所照射的反射表面上的區域發生改變。因此，由光傳感器所檢測的光的量也發生改變。反射光量的改變引起在反射表面的特定行進范圍內的近似線性輸出信號響應。優選地，在被照射的區域內的反射表面的反射性基本是均勻的，并且光發射器/傳感器對與反射表面之間的距離基本固定。因此，輸出信號響應基本與固定半徑的圓形區域部分成比例，并且根據光發射器/傳感器對和反射表面相對于彼此移動的移動距離，該部分減少或者增加。

在本發明的一個實施例中，被照射的區域的直徑小于反射表面的寬度。

在本發明的另一實施例中，被照射的區域的直徑等于或者大于反射表面的寬度。

在本發明的又一實施例中，反射表面具有楔形形狀。

在本發明的不同實施例中，兩個光發射器/傳感器對布置在兩個反射表面上，用于以差分的方式來檢測相對移動。

當閱讀了結合圖2a至圖9所進行的描述后，本發明將變得更加明顯。

附圖說明

圖1是成像系統的示意性表示，其中為了聚焦或變焦目的，一個或多個透鏡元件沿著光軸相對于圖像傳感器移動。

圖2a示出了與接近安裝橫梁邊沿的反射表面相關聯定位的光發射器/傳感器對。

圖2b是光發射器/傳感器對和反射表面的另一圖示。

圖2c示出了本發明的另一實施例。

圖3a示出了具有用于安裝該光發射器/傳感器對的安裝橫梁的透鏡承載體。

圖3b示出了具有用于安裝反射表面的安裝橫梁的透鏡承載體。

圖4a是具有光發射器/傳感器對的照相機的示意性表示，其中光發射器/傳感器對固定安裝在照相機主體的固定部分上。

圖4b是具有反射表面的照相機的示意性表示，其中反射表面用于彎折光軸。

圖5示出了輸出信號相對于光發射器/傳感器對與反射表面之間的相對位置的曲線。

圖6示出了本發明的另一實施例。

圖7示出了本發明的又一實施例。

圖8示出了與接近安裝橫梁的兩個邊沿的兩個獨立的反射表面相關聯定位的兩個光發射器對。

圖9示出了根據本發明的位置檢測系統。

具體實施方式

諸如自動聚焦透鏡系統和光學變焦系統的成像應用在位置檢測時要求高精度。在這樣的應用中，至少一個透鏡元件沿著成像系統的光軸移動，以便改變透鏡的聚焦平面或者圖像傳感器上形成的圖像的放大率。如圖1所示，透鏡元件的移動基本上沿著與Z軸平行的光軸。圖像傳感器位于圖像平面內，該圖像平面基本平行于XY平面。該成像系統可以具有如以虛線示出的一個或多個固定透鏡元件。