CN100445860C - 光学装置 - Google Patents

Abstract

一种光学装置，包括一镜头套筒、一镜头模组、一驱动结构以及一制动结构。该镜头模组是以移动的方式设置于该镜头套筒之中，并且具有一光轴。该驱动结构是连接于该镜头模组，用以驱使该镜头模组沿该光轴移动。该制动结构是设置于该镜头套筒与该镜头模组之间，并且是沿垂直于该光轴的一方向移动，用以固定及释放该镜头模组。当该制动结构释放该镜头模组时，该镜头模组是沿该光轴移动。通过本发明所述的光学装置，可大幅降低光学装置的耗电量，进而可使光学装置的携带使用性大幅提升。

Description

光学装置

技术领域

本发明是有关于一种光学装置，特别是有关于一种可降低电力消耗的光学装置。

背景技术

在目前应用于小型镜头模组的自动位移驱动装置中，其驱动器依运动方向可大致分为两种，第一种驱动器可提供旋转动力，且其旋转轴是平行于镜头模组的光轴，而第二种驱动器则可提供平移动力，且其移动方向是平行于镜头模组的光轴。

第一种驱动器(例如，步进马达)的旋转运动通常需要额外的传动方向转换机构，以使镜头模组能进行平行于光轴的移动。就运用第一种驱动器的自动位移驱动装置而言，其特点在于当镜头模组到达定位时，不需要增加额外的电力来维持镜头模组的位置。然而，含有第一种驱动器的自动位移驱动装置会具有非常多的构成零件，且其构造复杂度相当高，因而不利于缩小自动位移驱动装置的体积。

而第二种驱动器(例如，音圈马达)可直接将力量应用于位置调节上。相较于运用第一种驱动器的自动位移驱动装置，运用第二种驱动器的自动位移驱动装置可具有较少的构成零件以及较小的体积。然而，当镜头模组到达定位时，需要持续不断的电力供应与反复控制，以维持镜头模组在特定位置，故会耗费相当大的电力，而此对于需长时间携带使用的相机或光学装置而言是非常不利的。

此外，请参阅图5，在美国专利第6,856,469号中所揭露的公知镜头驱动装置中，其磁性元件9、间隔元件12以及弹簧元件50的排列方向为平行于镜头2的光轴。公知镜头驱动装置是利用磁性元件9和驱动磁铁6间的磁力作用，并搭配弹簧元件50来对镜头2进行暂停时的夹持动作。然而，在维持镜头2定位时仍须耗费电力，以及磁力元件间的移动位置对磁力变化是呈非线性的关系，因此，公知镜头驱动装置在镜头2的定位控制上有一定的困难性。

有鉴于此，本发明的目的是要提供一种光学装置，其可以简单的构造来固定及释放一镜头模组，以减少电力消耗以及减小整体体积。

发明内容

本发明基本上采用如下所详述的特征以为了要解决上述的问题。也就是说，本发明包括一镜头套筒；一镜头模组，是以移动的方式设置于该镜头套筒之中，并且具有一光轴；一驱动结构，连接于该镜头模组，是用以驱使该镜头模组沿该光轴移动；以及一制动结构，设置于该镜头套筒与该镜头模组之间，并且是沿垂直于该光轴的一方向移动，用以固定及释放该镜头模组，其中，当该制动结构释放该镜头模组时，该镜头模组是沿该光轴移动。

同时，根据本发明的光学装置，其更包括至少一导引杆，是连接于该镜头套筒，其中，该导引杆平行于该光轴，以及该镜头模组是穿设及滑动于该导引杆之上。

又在本发明中，该驱动结构包括一第一磁性元件以及一第一线圈，该第一磁性元件具有一第一表面以及一第二表面，该第一表面是相对于该第二表面，该第一线圈是设置于该镜头模组与该第一磁性元件的该第一表面之间，该第一磁性元件是提供一第一磁场，该第一磁场是通过该第一线圈，以及当该第一线圈被通以一电流并与该第一磁场相互作用而产生平行于该光轴的一作用力时，该镜头模组、该第一线圈以及该第一磁性元件是沿该光轴移动。

又在本发明中，该第一线圈是围绕该镜头模组，该第一磁性元件是围绕该第一线圈，以及该第一线圈与该第一磁性元件的中心轴是与该光轴重合。

又在本发明中，该驱动结构更包括一第一轭铁，是连接于该第一磁性元件，并且是围绕该第一磁性元件的该第一表面以及该第一线圈，用以增进通过该第一线圈的该第一磁场的强度。

又在本发明中，该制动结构包括一第二轭铁、一第二线圈、一位移元件以及一弹性元件，该第二轭铁以及该第二线圈是设置于该第一磁性元件的该第二表面之上，该第二轭铁是设置于该第二线圈之中，该位移元件是连接于该第二线圈，并且是围绕该第一磁性元件、该第一线圈以及该第一轭铁，该弹性元件是连接于该位移元件与该镜头套筒之间，该弹性元件提供一预定弹力于该位移元件，以使该位移元件抵接该镜头模组，该第一磁性元件是与该第一轭铁及该第二轭铁作用而产生一第二磁场，该第二磁场是通过该第二线圈，以及当该第二线圈被通以一电流并与该第二磁场相互作用而产生垂直于该光轴的一作用力时，该位移元件是沿垂直于该光轴的该方向移动，以分离于该镜头模组。

又在本发明中，该制动结构更包括一阻力元件，是设置于该位移元件之上，并且是相对于该镜头模组。

又在本发明中，该阻力元件是由摩擦材料所制成。

又在本发明中，该光学装置更包括一第二磁性元件以及一导磁元件，其中，该第二磁性元件是设置于该位移元件之上，以及该导磁元件是设置于该镜头模组之上，并且是相对于该第二磁性元件。

又在本发明中，该光学装置更包括一第二磁性元件以及一导磁元件，其中，该第二磁性元件是设置于该镜头模组之上，以及该导磁元件是设置于该位移元件之上，并且是相对于该第二磁性元件。

又在本发明中，该第一磁性元件包括一永久磁石。

又在本发明中，该弹性元件包括一弹簧。

又在本发明中，该第二磁性元件包括一永久磁石，并且该第二磁性元件的磁场强度是小于该第一磁性元件的磁场强度。

通过本发明所述的光学装置，可大幅降低光学装置的耗电量，进而可使光学装置的携带使用性大幅提升。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例并配合所附图式做详细说明。

附图说明

图1是显示本发明的第一实施例的光学装置的立体示意图；

图2A是显示本发明的第一实施例的光学装置的一部分剖面示意图；

图2B是显示本发明的第一实施例的光学装置的另一部分剖面示意图；

图3是显示本发明的第二实施例的光学装置的立体示意图；

图4A是显示本发明的第二实施例的光学装置的一部分剖面示意图；

图4B是显示本发明的第二实施例的光学装置的另一部分剖面示意图；以及

图5是显示一种公知的镜头驱动装置的部分立体示意图。

具体实施方式

兹配合图式说明本发明的较佳实施例。

第一实施例

请参阅图1，本实施例的光学装置100主要包括有一镜头套筒110、一镜头模组120、两导引杆130、两对称的驱动结构140以及两对称的制动结构150。

如图1所示，镜头模组120具有一光轴O，并且镜头模组120是以可移动的方式设置于镜头套筒110之中。更详细地来说，两导引杆130是连接于镜头套筒110，并且两导引杆130平行于光轴O，而镜头模组120则是穿设及滑动于两导引杆130之上。

驱动结构140是连接于镜头模组120，并且包括有一第一磁性元件141、一第一线圈142以及一第一轭铁143。第一线圈142是围绕着镜头模组120，而第一磁性元件141是围绕着第一线圈142。同时，第一线圈142与第一磁性元件141的中心轴是与镜头模组120的光轴O重合。第一轭铁143则是连接于第一磁性元件141。

更详细地来说，第一磁性元件141具有一第一表面141a以及一第二表面141b，第一表面141a是相对于第二表面141b。第一线圈142是设置于镜头模组120与第一磁性元件141的第一表面141a之间。特别地是，如图2A以及图2B所示，第一磁性元件141可提供一第一磁场B1，而第一磁场B1的磁力线会通过第一线圈142。如图1、图2A以及图2B所示，第一轭铁143是围绕着第一磁性元件141的第一表面141a以及第一线圈142，在此，第一轭铁143可用来增进通过第一线圈142的第一磁场B1的强度。

制动结构150是设置于镜头套筒110与镜头模组120之间，并且包括有一第二轭铁151、一第二线圈152、一位移元件153、一弹性元件154以及一阻力元件155。如图2A以及图2B所示，第二轭铁151以及第二线圈152是设置于第一磁性元件141的第二表面141b之上，并且第二轭铁151是设置于第二线圈152之中。位移元件153是连接于第二线圈152，并且位移元件153是围绕着第一磁性元件141、第一线圈142以及第一轭铁143。弹性元件154是连接于位移元件153与镜头套筒110之间。在此，弹性元件154可提供一预定弹力(例如一压缩弹力)于位移元件153，以使位移元件153抵接镜头模组120，如图2A所示。特别地是，如图2A以及图2B所示，第一磁性元件141可与第一轭铁143及第二轭铁151作用而产生一第二磁场B2，第二磁场B2的磁力线会通过第二线圈152。阻力元件155是设置于位移元件153之上，并且阻力元件155是相对于镜头模组120。在本实施例之中，阻力元件155可由一摩擦材料所制成，因此，当位移元件153抵接镜头模组120时，通过阻力元件155所提供的摩擦力，即可使得位移元件153紧紧地抵接镜头模组120。

此外，在本实施例之中，第一磁性元件141可以采用一永久磁石，而弹性元件154可以采用一弹簧。

接下来将说明光学装置100的运作方式。

如图2A所示，当镜头模组120处于静止状态时，位移元件153是抵接着镜头模组120。当欲使镜头模组120进行对焦移动时，第二线圈152即会被通以一电流来与第二磁场B2相互作用，因而可产生垂直于光轴O的一作用力F2，而此作用力F2即可迫使位移元件153沿垂直于光轴O的方向移动，并迫使弹性元件154被压缩。此时，如图2B所示，位移元件153即已分离于镜头模组120，或者换句话说，镜头模组120已被释放。

在另一方面，在第二线圈152被通以一电流的同时，第一线圈142亦被通以一电流来与第一磁场B1相互作用，因而可产生平行于光轴O的另一作用力F1，而此作用力F1即可迫使镜头模组120、第一线圈142以及第一磁性元件141同时沿光轴O移动，进而可达成镜头模组120对焦移动的目的。此外，第一线圈142还可配合一外部控制装置(未显示)来调整通入其内的电流方向与大小，以控制镜头模组120的移动方向、速度及位置。

如上所述，当镜头模组120移动至一目标对焦位置后，即同时停止对第二线圈152以及第一线圈142通入电流，此时，镜头模组120、第一线圈142以及第一磁性元件141会因作用力F1的消失而无法继续沿光轴O移动，而位移元件153亦会因作用力F2的消失以及弹性元件154所提供的弹性回复力之故而立即朝镜头模组120的光轴O移动，并再次抵接镜头模组120，如图2A所示。如上所述，镜头模组120即可被固定在该目标对焦位置上。

此外，本实施例的光学装置100并不局限于具有两对称的驱动结构140以及两对称的制动结构150，也就是说，光学装置100亦可以仅具有一镜头套筒110、一镜头模组120、两导引杆130、一驱动结构140以及一制动结构150，而同样可达成以上所述的镜头模组120对焦移动及固定等功效。

第二实施例

在本实施例中，与第一实施例相同的元件均标示以相同的符号。

请参阅图3、图4A以及图4B，本实施例与第一实施例最大的差别在于本实施例的光学装置100’的阻力元件155是由一第二磁性元件155’所取代，同时，在镜头模组120之上还设置有一导磁元件121，导磁元件121乃是相对于第二磁性元件155’。特别地是，第二磁性元件155’可以采用一永久磁石，并且第二磁性元件155’的磁场强度是远小于第一磁性元件141的磁场强度。

如上所述，当位移元件153抵接镜头模组120时，通过第二磁性元件155’与导磁元件121之间的相吸作用，即可使得位移元件153紧紧地抵接镜头模组120。

此外，第二磁性元件155’与导磁元件121的设置位置亦可以互相对调，换句话说，第二磁性元件可设置于镜头模组120之上，而导磁元件可相对地设置于位移元件153之上，其同样可达成当位移元件153抵接镜头模组120时，位移元件153紧紧地抵接镜头模组120的目的。

至于本实施例的其他元件构造或特征均与第一实施例相同，故为了使本案的说明书内容能更清晰易懂起见，在此省略其重复的说明。

综上所述，在本发明的光学装置中，透过驱动结构的运作，即可达成镜头模组对焦移动的目的，同时，透过制动结构的运作，在不需保持电流的情形下，即可获致将镜头模组保持于目标对焦位置上的功效，因而可大幅降低光学装置的耗电量，进而可使光学装置的携带使用性大幅提升。

以上所述仅为本发明较佳实施例，然其并非用以限定本发明的范围，任何熟悉本项技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可在此基础上做进一步的改进和变化，因此本发明的保护范围当以本申请的权利要求书所界定的范围为准。

附图中符号的简单说明如下：

2：镜头

6：驱动磁铁

9：磁性元件

12：间隔元件

50：弹簧元件

100、100’：光学装置

110：镜头套筒

120：镜头模组

121：导磁元件

130：导引杆

140：驱动结构

141：第一磁性元件

141a：第一表面

141b：第二表面

142：第一线圈

143：第一轭铁

150：制动结构

151：第二轭铁

152：第二线圈

153：位移元件

154：弹性元件

155：阻力元件

155’：第二磁性元件

B1：第一磁场

B2：第二磁场

F1、F2：作用力

O：光轴

Claims (13)

1.一种光学装置，包括：

一镜头套筒；

一镜头模组，是以移动的方式设置于该镜头套筒之中，并且具有一光轴；

一驱动结构，连接于该镜头模组，是用以驱使该镜头模组沿该光轴移动，其中，该驱动结构包括一第一磁性元件以及一第一线圈，该第一磁性元件具有一第一表面以及一第二表面，该第一表面是相对于该第二表面，该第一线圈是设置于该镜头模组与该第一磁性元件的该第一表面之间，该第一磁性元件是提供一第一磁场，该第一磁场是通过该第一线圈，以及当该第一线圈被通以一电流并与该第一磁场相互作用而产生平行于该光轴的一作用力时，该镜头模组、该第一线圈以及该第一磁性元件是沿该光轴移动；以及

一制动结构，设置于该镜头套筒与该镜头模组之间，并且是沿垂直于该光轴的一方向移动，用以固定及释放该镜头模组，其中，当该制动结构释放该镜头模组时，该镜头模组是沿该光轴移动。

2.根据权利要求1所述的光学装置，其特征在于，更包括至少一导引杆，是连接于该镜头套筒，该导引杆平行于该光轴，以及该镜头模组是穿设及滑动于该导引杆之上。

3.根据权利要求1所述的光学装置，其特征在于，该第一线圈是围绕该镜头模组，该第一磁性元件是围绕该第一线圈，以及该第一线圈与该第一磁性元件的中心轴是与该光轴重合。

4.根据权利要求1所述的光学装置，其特征在于，该驱动结构更包括一第一轭铁，是连接于该第一磁性元件，并且是围绕该第一磁性元件的该第一表面以及该第一线圈，用以增进通过该第一线圈的该第一磁场的强度。

5.根据权利要求4所述的光学装置，其特征在于，该制动结构包括一第二轭铁、一第二线圈、一位移元件以及一弹性元件，该第二轭铁以及该第二线圈是设置于该第一磁性元件的该第二表面之上，该第二轭铁是设置于该第二线圈之中，该位移元件是连接于该第二线圈，并且是围绕该第一磁性元件、该第一线圈以及该第一轭铁，该弹性元件是连接于该位移元件与该镜头套筒之间，该弹性元件提供一预定弹力于该位移元件，以使该位移元件抵接该镜头模组，该第一磁性元件是与该第一轭铁及该第二轭铁作用而产生一第二磁场，该第二磁场是通过该第二线圈，以及当该第二线圈被通以一电流并与该第二磁场相互作用而产生垂直于该光轴的一作用力时，该位移元件是沿垂直于该光轴的该方向移动，以分离于该镜头模组。

6.根据权利要求5所述的光学装置，其特征在于，该制动结构更包括一阻力元件，是设置于该位移元件之上，并且是相对于该镜头模组。

7.根据权利要求6所述的光学装置，其特征在于，该阻力元件是由摩擦材料所制成。

8.根据权利要求5所述的光学装置，其特征在于，更包括一第二磁性元件以及一导磁元件，该第二磁性元件是设置于该位移元件之上，以及该导磁元件是设置于该镜头模组之上，并且是相对于该第二磁性元件。

9.根据权利要求5所述的光学装置，其特征在于，更包括一第二磁性元件以及一导磁元件，该第二磁性元件是设置于该镜头模组之上，以及该导磁元件是设置于该位移元件之上，并且是相对于该第二磁性元件。

10.根据权利要求1所述的光学装置，其特征在于，该第一磁性元件包括一永久磁石。

11.根据权利要求5所述的光学装置，其特征在于，该弹性元件包括一弹簧。

12.根据权利要求8所述的光学装置，其特征在于，该第二磁性元件包括一永久磁石，并且该第二磁性元件的磁场强度是小于该第一磁性元件的磁场强度。

13.根据权利要求9所述的光学装置，其特征在于，该第二磁性元件包括一永久磁石，并且该第二磁性元件的磁场强度是小于该第一磁性元件的磁场强度。

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