DE102006040779A1

DE102006040779A1 - Optische Vorrichtungen

Info

Publication number: DE102006040779A1
Application number: DE102006040779A
Authority: DE
Inventors: Li-Te Kuo; Chau-Shin Jang; Cheng-Yang Hsieh; Mei-Lin Lai; Shyh-Jier Wang
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Wah Hong Industrial Corp
Priority date: 2005-11-03
Filing date: 2006-08-31
Publication date: 2007-06-21
Also published as: JP2007128072A; KR20070048114A; KR20080011639A; US20070097532A1

Abstract

Eine optische Vorrichtung. Mindestens eine Führungsstange ist mit einer Basis verbunden. Eine Spule ist in der Basis angeordnet. Eine sich in Richtung einer optischen Achse der optischen Vorrichtung erstreckende Mittelachse der Spule ist parallel zu einer sich in Richtung der optischen Achse erstreckenden Mittelachse der Führungsstange angeordnet. Ein Linsengehäuse ist auf der Führungsstange gleitend angebracht. Eine sich in Richtung der optischen Achse erstreckende Mittelachse des Linsengehäuses ist parallel zu der Mittelachse der Führungsstange angeordnet. Das Linsengehäuse gleitet entlang der Mittelachse der Führungsstange. Ein Magnetelement ist gegenüberliegend der Spule mit dem Linsengehäuse verbunden und erzeugt ein erstes Magnetfeld. Wenn die Spule erregt wird, um ein zweites Magnetfeld zu erzeugen, gleitet das Linsengehäuse durch die Anziehungs- oder Abstoßungskraft zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetfeld auf der Führungsstange.

Description

Hintergrund der Erfindung
Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft optische Vorrichtungen und insbesondere optische Vorrichtungen mit Linsen, die dazu geeignet sind, eine schnelle Fokussierungsbewegung und eine präzise Positionierung auszuführen.
Beschreibung der verwandten Technik
In einigen herkömmlichen Kameras wird die Fokussierungsbewegung von Linsen durch Schrittmotoren gesteuert. Die durch die Schrittmotoren angetriebenen Linsen werden leicht gesteuert, und es ist keine zusätzliche elektrische Leistung oder Energie erforderlich, um ihre Position aufrechtzuerhalten. Durch die Schrittmotoren wird jedoch eine geringe Positionierungsgenauigkeit und eine langsame Antriebsgeschwindigkeit erhalten. Außerdem sind Schrittmotoren ziemlich großformatig. Dadurch wird ihre Anwendbarkeit eingeschränkt, und die Größe von Kameras, in denen sie angeordnet sind, nimmt zu.

Um die vorstehend erwähnten Probleme zu lösen, wird die Fokussierungsbewegung von Linsen in anderen herkömmlichen Kameras durch Voice-Coil- oder Schwingspulenmotoren gesteuert, wie beispielsweise in der US-A-5,939,804 beschrieben ist. Durch Schwingspulenmotoren werden eine höhere Antriebsgeschwindigkeit, eine höhere Positionierungsgenauigkeit und eine geringere Größe ermöglicht.

Im Allgemeinen wird für den Betrieb von Schwingspulenmotoren das Biot-Savart-Gesetz angewendet. Das Biot-Savart-Gesetz besagt, dass ein leitfähiger Draht mit einer Länge L eine Kraft F erfährt, wenn er durch einen elektrischen Strom I durchflossen wird und in einem Magnetfeld mit einem magnetischen Fluss B angeordnet ist. Die Richtung des Magnetfeldes ist senkrecht zu derjenigen des elektrischen Stroms I. Die Größe der Kraft F ist gleich IL × B, und ihre Richtung erstreckt sich senkrecht zu derjenigen des elektrischen Stroms und derjenigen des Magnetfeldes. Ein herkömmlicher Schwingspulenmotor oder eine optische Vorrichtung, in dem/der das Biot-Savart-Gesetz angewendet wird, ist in der US-A-5,939,804 beschrieben.

In der US-A-4,678,951 und in der US-A-5,939,804 sind Schwingspulenmotoren bzw. optische Vorrichtungen beschrieben, in denen das Biot-Savart-Gesetz angewendet wird und die eine lineare Führungsstruktur aufweisen. In den in der US-A-6,560,047 beschriebenen Schwingspulenmotoren oder optischen Vorrichtungen wird das Biot-Savart-Gesetz angewendet, und die Schwingspulenmotoren oder optischen Vorrichtungen weisen einen vorgespannten elastischen Mechanismus (d.h. einen Federmechanismus) auf. Außerdem sind in einer in der US-A-6,856,469 beschriebenen Linsenantriebsvorrichtung ein Magnet (bewegliches Element) und eine Spule (feststehendes Element) eines Schwingspulenmotors in einer Umfangsrichtung angeordnet. Die Spule umschließt den Magnet, und der Magnet bewegt sich im Inneren der Spule auf- und abwärts.

Daher besitzen herkömmliche Kameras oder optische Vorrichtungen, in denen Schwingspulenmotoren verwendet werden, folgende Nachteile. Je weiter die Linsen bewegt werden, desto höher ist die für die Schwingspulenmotoren erforderliche Spannung. Wenn die Linsen zu einer Fokus-Sollposition bewegt werden, ist für die Schwingspulenmotoren zusätzliche elektrische Leistung oder Energie (oder zusätzlicher Strom) erforderlich, um die Linsen auf der Fokus-Sollposition zu halten. Daher verbrauchen die herkömmlichen Kameras oder optischen Vorrichtungen, in denen Schwingspulenmotoren verwendet werden, eine große Menge Energie, wodurch ihre Mobilität und ihre Anwendungsmöglichkeiten nachteilig beeinflusst werden.

Ein herkömmliches Linsenmodul 1 weist, wie in 14 dargestellt ist, einen feststehenden Magneten 11, eine bewegliche Spule 12, ein Linsengehäuse (oder eine Linse) 13, einen elastischen Arm 14 und ein Gehäuse 15 auf. Der feststehende Magnet 11 ist in der beweglichen Spule 12 angeordnet. Eine mittige Magnetisiserungsachse des feststehenden Magneten 11 ist mit einer Mittelachse der beweglichen Spule 12 ausgerichtet, wie durch die Linie A in 14 dargestellt ist. Das Linsengehäuse 13 ist mit der beweglichen Spule 12 verbunden. Der elastische Arm 14 ist zwischen dem Gehäuse 15 und der beweglichen Spule 12 verbunden und hält die bewegliche Spule 12 und das Linsengehäuse 13. Wenn die bewegliche Spule 12 durch Zuführen eines Stroms erregt wird, wird durch eine Wechselwirkung zwischen einem durch den feststehenden Magnet 11 erzeugten Magnetfeld und dem Strom eine magnetische Kraft erzeugt, wodurch die bewegliche Spule 12 entlang ihrer Mittelachse (Linie A) bewegt wird. Dadurch wird das mit der beweglichen Spule 12 verbundene Linsengehäuse 13 bewegt, wodurch eine Fokussierungs- oder Zoomoperation ausgeführt werden kann.

Trotzdem weist das Linsenmodul 11 einige Nachteile auf. Wenn die bewegliche Spule 12 und das Linsengehäuse 13 zu einer bestimmten Position bewegt werden, wird der elastische Arm 14 elastisch verformt, wodurch eine Spannkraft erzeugt wird. Um das Linsengehäuse 13 in der bestimmten Position zu halten, muss die bewegliche Spule 12 durch Zuführen eines Haltestroms kontinuierlich erregt werden, wodurch eine magnetische Kraft erzeugt wird, um die Spannkraft zu überwinden. Infolgedessen ist der Leistungsverbrauch des Linsenmoduls 1 erheblich.

Außerdem ist die Bewegung der beweglichen Spule 12 während des Betriebs des Linsenmoduls 1 eingeschränkt. D.h., die bewegliche Spule 12 kann sich nicht zu einer bestimmten Position bewegen. Insbesondere wird, wenn eine Mittel-Höhenachse der beweglichen Spule 12 mit derjenigen des feststehenden Magneten 11 übereinstimmt, wie in 14 durch das Bezugszeichen B dargestellt ist, keine magnetische Kraft zwischen diesen erzeugt. Dadurch können die bewegliche Spule 12 und das Linsengehäuse 13 nicht in der bestimmten Position gehalten werden, in der die Mittel-Höhenachsen der beweglichen Spule 12 und des feststehenden Magneten 11 miteinander übereinstimmen. Dadurch werden eine universelle Fokussierungs- und Zoomoperation des Linsenmoduls 1 nachteilig beeinflusst.

Außerdem gilt: je größer der Bewegungsweg der beweglichen Spule 12 ist (je größer der Zoombereich der Linse ist), desto größer ist die Länge des feststehenden Magneten 11, wodurch die Größe des Linsenmoduls 1 zunimmt.

Daher besteht Bedarf für eine linear geführte optische Vorrichtung mit einer Linse, die dazu geeignet ist, bei einem verminderten Leistungsverbrauch eine schnelle Fokussierungsbewegung und eine präzise Positionierung auszuführen.

Kurze Beschreibung der Erfindung

Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben.

Durch eine exemplarische Ausführungsform der Erfindung wird eine optische Vorrichtung mit einer Basis, mindestens einer Führungsstange, einer Spule, einem Linsengehäuse und einem Magnetelement bereitgestellt. Die Führungsstange ist mit der Basis verbunden. Die Spule ist in der Basis angeordnet. Eine sich in Richtung der optischen Achse der optischen Vorrichtung erstreckende Mittelachse der Spule ist parallel zu einer sich in Richtung der optischen Achse erstreckenden Mittelachse der Führungsstange angeordnet. Das Linsengehäuse ist auf der Führungsstange gleitend angebracht (angepasst). Eine sich in Richtung der optischen Achse erstreckende Mittelachse des Linsengehäuses ist ebenfalls parallel zur sich in Richtung der optischen Achse erstreckenden Mittelachse der Führungsstange angeordnet. Das Linsengehäuse gleitet entlang der Mittelachse der Führungsstange. Das Magnetelement ist gegenüberliegend der Spule mit dem Linsengehäuse verbunden und erzeugt ein erstes Magnetfeld. Wenn die Spule erregt ist und ein zweites Magnetfeld erzeugt, gleitet das Linsengehäuse durch eine durch das erste und das zweite Magnetfeld erzeugte Anziehungs- oder Abstoßungskraft auf der Führungsstange.

Die optische Vorrichtung weist ferner ein in der Spule angeordnetes magnetisch permeables Element zur Erhöhung der Anziehungs- oder Abstoßungskraft zwischen dem Magnetelement und der Spule auf.

Die optische Vorrichtung weist ferner ein gegenüberliegend dem Magnetelement auf der Basis angeordnetes Magnetfelderfassungselement zum Erfassen einer Bewegung des Magnetelements auf.

Die optische Vorrichtung weist ferner ein gegenüberliegend dem Magnetelement auf der Basis angeordnetes Positionierungselement auf. Das Positionierungselement zieht das Magnetelement an, um das Linsengehäuse mit der Führungsstange in Kontakt zu bringen.

Das Positionierungselement weist ein Metall oder ein magnetisches Material auf.

Das Positionierungselement weist eine Spule auf, die erregbar ist, um ein mit dem Magnetelement wechselwirkendes Magnetfeld zu erzeugen.

Die optische Vorrichtung weist ferner eine Linse und ein Bilderfassungselement auf. Die Linse ist im Linsengehäuse angeordnet. Das Bilderfassungselement ist gegenüberliegend der Linse in der Basis angeordnet.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird anhand der nachstehenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit Beispielen unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert; es zeigen:

1 eine schematische Teil-Querschnittansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen optischen Vorrichtung;

2 eine schematische Teil-Querschnittansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen optischen Vorrichtung;

3 eine schematische Teil-Querschnittansicht einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen optischen Vorrichtung;

4 eine schematische Teil-Querschnittansicht einer vierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen optischen Vorrichtung;

5 eine schematische Teil-Querschnittansicht einer fünften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen optischen Vorrichtung;

6 eine schematische Teil-Querschnittansicht einer sechsten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen optischen Vorrichtung;

7 eine schematische Teil-Querschnittansicht einer siebenten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen optischen Vorrichtung;

8 eine schematische Teil-Querschnittansicht einer achten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen optischen Vorrichtung;

9 eine schematische Teil-Querschnittansicht einer neunten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen optischen Vorrichtung;

10 eine schematische Teil-Querschnittansicht einer zehnten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen optischen Vorrichtung;

11 eine schematische Teil-Querschnittansicht einer elften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen optischen Vorrichtung;

12 eine schematische Teil-Querschnittansicht einer zwölften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen optischen Vorrichtung;

13 eine schematische Teil-Querschnittansicht einer dreizehnten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen optischen Vorrichtung; und

14 eine schematische Querschnittansicht eines herkömmlichen Linsenmoduls.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Nachstehend wird die als beste Technik zum Implementieren der Erfindung erachtete Technik beschrieben. Die Beschreibung dient lediglich zum Darstellen der allgemeinen Prinzipien der Erfindung und soll nicht im einschränkenden Sinne verstanden werden. Der Schutzumfang der Erfindung wird am besten durch die beigefügten Patentansprüche definiert.
Erste Ausführungsform
Gemäß 1 weist die optische Vorrichtung 100 eine Basis 110, zwei Führungsstangen 120, eine Spule 130, ein Linsengehäuse 140, ein Magnetelement 150, ein magnetisch permeables Element 160, ein Magnetfelderfassungselement 170, ein Positionierungselement 180, eine Linse 190 und ein Bilderfassungselement 195 auf.
Wie in 1 dargestellt ist, sind die Führungsstangen 120 mit der Basis 110 verbunden, und die Spule 130 ist in der Basis 110 angeordnet. Insbesondere ist eine sich in Richtung der optischen Achse der optischen Vorrichtung erstreckende Mittelachse A der Spule 130 parallel zu einer sich in Richtung der optischen Achse erstreckenden Mittelachse B jeder Führungsstange 120 angeordnet. Außerdem ist das magnetisch permeable Element 160 in der Spule 130 angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform ist das magnetisch permeable Element 160 ein Joch.
Das Linsengehäuse 140 ist auf die Führungsstangen 120 gleitend angebracht. Eine sich in Richtung der optischen Achse erstreckende Mittelachse A des Linsengehäuses 140 ist parallel zur sich in Richtung der optischen Achse erstreckenden Mittelachse B jeder Führungsstange 120 angeordnet. Dadurch kann das Linsengehäuse 140 entlang den Mittelachsen der Führungsstangen 120 gleiten. Außerdem ist die Linse 190 im Linsengehäuse 140 angeordnet.
Das Magnetelement 150 ist gegenüberliegend der Spule 130 mit dem Linsengehäuse 140 verbunden. Insbesondere ist eine sich in Richtung der optischen Achse erstreckende Mittelachse A des Magnetelements 150 mit derjenigen der Spule 130 ausgerichtet, und das Magnetelement 150 ist über der Spule 130 angeordnet. Das Magnetelement 150 erzeugt ein erstes Magnetfeld. Die Richtung des ersten Magnetfeldes erstreckt sich im wesentlichen parallel zur Mittelachse jeder Führungsstange 120 oder des Linsengehäuses 140. Das Magnetelement 150 kann ein Magnet sein.
Das Magnetfelderfassungselement 170 ist gegenüberliegend dem Magnetelement 150 auf der Basis 110 angeordnet. Das Magnetfelderfassungselement 170 erfasst eine Bewegung des Magnetelements 150. Beispielsweise kann das Magnetfelderfassungselement 170 ein mit einem (nicht dargestellten) Steuergerät verbundener Hall-Sensor zum Messen einer Magnetfeldstärke und -polarität sein. Die Bewegung und die Position des Magnetelements 150 können durch Erfassen von Änderungen der magnetischen Flussdichte und/oder der Polarität des durch das Magnetelement 150 erzeugten Magnetfeldes durch den Hall-Sensor erhalten werden.
Das Positionierungselement 180 ist gegenüberliegend dem Magnetelement 150 auf der Basis 110 angeordnet. Das Positionierungselement 180 kann ein Metall (z.B. eine Eisenplatte) oder ein Magnet sein.
Das Bilderfassungselement 195 ist gegenüberliegend der Linse 190 in der Basis 110 angeordnet. Das Bilderfassungselement 195 kann ein CCD- oder ein CMOS-Element sein.
Die folgende Beschreibung betrifft die Arbeits- oder Funktionsweise der optischen Vorrichtung 100 bzw. die Fokussierungsbewegung der Linse 190.
Wie in 1 dargestellt ist, erzeugt das mit dem Linsengehäuse 140 verbundene Magnetelement 150 das erste Magnetfeld, dessen Richtung sich im wesentlichen parallel zur Mittelachse jeder Führungsstange 120 oder des Linsengehäuses 140 erstreckt. Wenn die Spule 130 erregt wird, wird in der Mitte der Spule 130 ein zweites Magnetfeld erzeugt, dessen Richtung sich parallel zur Mittelachse jeder Führungsstange 120 oder des Linsengehäuses 140 erstreckt.
Wenn die Richtungen des ersten und des zweiten Magnetfeldes gleich sind, ziehen sich das Magnetelement 150 und die Spule 130 gegenseitig an. Wenn dagegen die Richtungen des ersten und des zweiten Magnetfeldes entgegengesetzt sind, stoßen sich das Magnetelement 150 und die Spule 130 gegenseitig ab. Daher kann das Linsengehäuse 140 durch die durch das erste und das zweite Magnetfeld erzeugte Anziehungs- und Abstoßungskraft auf den Führungsstangen 120 gleiten, wodurch die Fokusposition der Linse 190 (d.h. der Abstand zwischen der Linse 190 und dem Bilderfassungselement 195) eingestellt wird. Die Richtung des zweiten Magnetfeldes wird durch die Richtung des der Spule 130 zugeführten elektrischen Stroms bestimmt, und die Stärke des zweiten Magnetfeldes wird durch die Größe des der Spule 130 zugeführten elektrischen Stroms bestimmt. Außerdem kann das magnetisch permeable Element 160 die durch das erste Magnetfeld erzeugten Magnetfeldlinien effektiv in die Spule 130 leiten, wodurch die Anziehungs- oder Abstoßungskraft zwischen dem Magnetelement 150 und der Spule 130 erhöht wird.
Das Magnetfelderfassungselement 170 (Hall-Sensor) erfasst die Änderungen der magnetischen Flussdichte und/oder der Polarität des durch das Magnetelement 150 erzeugten Magnetfeldes und wandelt die erfassten Änderungen der magnetischen Flussdichte in ein Signal um. Das Signal wird dem mit dem Magnetfelderfassungselement 170 (Hall-Sensor) verbundenen Steuergerät zugeführt, wodurch die Position und die Geschwindigkeit des Magnetelements 150 erhalten werden. Das Steuergerät kann die Größe des der Spule 130 zugeführten elektrischen Stroms gemäß dem Signal einstellen, um die Bewegungsgeschwindigkeit des Linsengehäuses 140 oder der Linse 190 zu ändern. Dadurch wird die Fokussierungsgeschwindigkeit der Linse 190 eingestellt.
Außerdem können die Führungsstangen 120 eine Verstellung oder einen Versatz des Linsengehäuses 140 verhindern, die/der aufgrund des durch eine Abweichung der Magnetkraft erzeugten Drehmoments verursacht wird, wodurch eine geradlinige Bewegung des Linsengehäuses 140 gewährleistet wird. Trotzdem ist, wenn das Linsengehäuse 140 auf die Führungsstangen 120 angebracht ist, eine geringfügige Montagetoleranz dazwischen vorhanden. Durch die Anziehungskraft zwischen dem Magnetelement 150 und dem Positionierungselement 180 kann das Linsengehäuse 140 an einer der Führungsstangen 120 eng anliegen und darauf gleiten. Dadurch kann eine Neigung des Linsengehäuses 140 verhindert werden. D.h., das Linsengehäuse 140 kann durch die Anziehungskraft zwischen dem Magnetelement 150 und dem Positionierungselement 180 ohne Abweichung auf den Führungsstangen 120 gleiten.
Zweite Ausführungsform
Elemente, die denjenigen der ersten Ausführungsform entsprechen, sind durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Gemäß 2 unterscheidet sich die zweite Ausführungsform von der ersten Ausführungsform dadurch, dass die optische Vorrichtung 100' der zweiten Ausführungsform kein magnetisch permeables Element aufweist. Trotzdem kann das Linsengehäuse 140 durch die Anziehungs- oder Abstoßungskraft zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetfeld weiterhin auf den Führungsstangen 120 gleiten, so dass die Fokusposition der Linse 190 (d.h. der Abstand zwischen der Linse 190 und dem Bilderfassungselement 195) eingestellt werden kann.
Die Struktur, die Anordnung und die Funktion der anderen Elemente der optischen Vorrichtung 100' sind die gleichen wie bei der optischen Vorrichtung 100, so dass diese nicht näher erläutert werden.
Dritte Ausführungsform
Gemäß 3 weist die optische Vorrichtung 300 eine Basis 310, zwei Führungsstangen 320, zwei Spulen 330, ein Linsengehäuse 340, zwei Magnetelemente 350, ein Magnetfelderfassungselement 370, ein Positionierungselement 380, eine Linse 390 und ein Bilderfassungselement 395 auf.
Wie in 3 dargestellt ist, sind die Führungsstangen 320 mit der Basis 310 verbunden. Das Linsengehäuse 340 ist auf den Führungsstangen 320 gleitend angebracht. Eine sich in Richtung der optischen Achse der optischen Vorrichtung erstreckende Mittelachse A des Linsengehäuses 340 ist parallel zu einer Mittelachse B jeder der Führungsstangen 320 angeordnet. Dadurch kann das Linsengehäuse 340 entlang den Mittelachsen der Führungsstangen 320 gleiten. Außerdem ist die Linse 390 im Linsengehäuse 340 angeordnet.
Die Spulen 330 sind in der Basis 310 angeordnet und jeweils auf den Führungsstangen 320 angebracht. Insbesondere ist eine sich in Richtung der optischen Achse der optischen Vorrichtung erstreckende Mittelachse B jeder Spule 330 mit der sich in Richtung der optischen Achse erstreckenden Mittelachse B jeder der Führungsstangen 320 ausgerichtet.
Die Magnetelemente 350 sind mit dem Linsengehäuse 340 verbunden und jeweils gleitend auf den Führungsstangen 320 angebracht. Insbesondere sind die Magnetelemente 350 jeweils gegenüberliegend den Spulen 330 angeordnet. Eine sich in Richtung der optischen Achse erstreckende Mittelachse B jedes Magnetelements 350 ist mit derjenigen der jeweils zugeordneten Spule 330 ausgerichtet, und die Magnetelemente 350 sind über den Spulen 330 angeordnet. Jedes Magnetelement 350 erzeugt ein erstes Magnetfeld. Die Richtung des ersten Magnetfeldes erstreckt sich im wesentlichen parallel zur Mittelachse jeder der Führungsstangen 320 oder des Linsengehäuses 340. Die Magnetelemente 350 können Magnete sein.
Das Magnetfelderfassungselement 370 ist gegenüberliegend den Magnetelementen 350 auf der Basis 310 angeordnet. Das Magnetfelderfassungselement 370 erfasst eine Bewegung der Magnetelemente 350. Das Magnetfelderfassungselement 370 kann ein mit einem (nicht dargestellten) Steuergerät verbundener Hall-Sensor zum Messen der Magnetfeldstärke und -polarität sein. Die Bewegung und die Position der Magnetelemente 350 können durch Erfassen von Änderungen der magnetischen Flussdichte und/oder der Polarität der durch die Magnetelemente 350 erzeugten Magnetfelder durch den Hall-Sensor erhalten werden.
Das Positionierungselement 380 ist gegenüberliegend einem der Magnetelemente 350 auf der Basis 310 angeordnet. Das Positionierungselement 380 kann ein Metall (z.B. eine Eisenplatte) oder ein Magnet sein.
Das Bilderfassungselement 395 ist gegenüberliegend der Linse 390 in der Basis 310 angeordnet. Das Bilderfassungselement 395 kann ein CCD- oder ein CMOS-Element sein.
Die folgende Beschreibung betrifft die Arbeits- oder Funktionsweise der optischen Vorrichtung 300 bzw. die Fokussierungsbewegung der Linse 390.
Wie in 3 dargestellt ist, erzeugt jedes der mit dem Linsengehäuse 340 verbundenen Magnetelemente 350 das erste Magnetfeld, dessen Richtung sich im wesentlichen parallel zur Mittelachse jeder der Führungsstangen 320 oder des Linsengehäuses 340 erstreckt. Wenn die Spulen 330 gleichzeitig erregt werden, wird in der Mitte jeder Spule 330 ein zweites Magnetfeld erzeugt, dessen Richtung sich parallel zur Mittelachse jeder der Führungsstangen 320 oder des Lin sengehäuses 340 erstreckt. Wenn die Richtungen des ersten und des zweiten Magnetfeldes gleich sind, ziehen sich die Magnetelemente 350 und die Spulen 330 gegenseitig an. Wenn dagegen die Richtungen des ersten und des zweiten Magnetfeldes entgegengesetzt sind, stoßen sich die Magnetelemente 350 und die Spulen 330 gegenseitig ab. Daher kann das Linsengehäuse 340 durch die durch das erste und das zweite Magnetfeld erzeugte Anziehungs- und Abstoßungskraft auf den Führungsstangen 320 gleiten, wodurch die Fokusposition der Linse 390 (d.h. der Abstand zwischen der Linse 390 und dem Bilderfassungselement 395) eingestellt wird. Die Richtung des zweiten Magnetfeldes wird durch die Richtung des jeder der Spulen 330 zugeführten elektrischen Stroms bestimmt, und die Stärke des zweiten Magnetfeldes wird durch die Größe des jeder der Spulen 330 zugeführten elektrischen Stroms bestimmt. In der vorliegenden Ausführungsform müssen die Richtungen der den Spulen 330 zugeführten Ströme gleich sein.
Außerdem können die Führungsstangen 320 ein magnetisch permeables Material aufweisen, so dass die durch das erste Magnetfeld erzeugten Magnetfeldlinien effektiv in die Spulen 330 oder die durch das zweite Magnetfeld erzeugten Magnetfeldlinien effektiv in die Magnetelemente 350 geführt werden können. Dadurch wird die Anziehungs- oder Abstoßungskraft zwischen den Magnetelementen 350 und den Spulen 330 erhöht.
Das Magnetfelderfassungselement 370 (Hall-Sensor) erfasst die Änderungen der magnetischen Flussdichte und/oder der Polarität der durch die Magnetelemente 350 erzeugten Magnetfelder und wandelt die erfassten Änderungen in ein Signal um. Das Signal wird zu dem mit dem Magnetfelderfassungselement 370 (Hall-Sensor) verbundenen Steuergerät übertragen, wodurch die Position und die Geschwindigkeit der Magnetelemente 350 erhalten werden. Das Steuergerät kann die Größe der den Spulen 350 zugeführten elektrischen Ströme gemäß dem Signal einstellen, wodurch die Bewegungsgeschwindigkeit des Linsenge häuses 340 oder der Linse 390 geändert wird. Dadurch wird die Fokussierungsgeschwindigkeit der Linse 390 eingestellt.
Die Führungsstangen 320 können eine Verstellung oder einen Versatz des Linsengehäuses 340 verhindern, die/der durch ein Drehmoment verursacht wird, das aufgrund einer Abweichung der Magnetkraft erzeugt wird, wodurch eine geradlinige Bewegung des Linsengehäuses 340 gewährleistet wird. Wenn das Linsengehäuse 340 auf die Führungsstangen 320 angebracht wird, treten dazwischen geringfügige Montagetoleranzen auf. Durch die Anziehungskraft zwischen einem der Magnetelemente 350 und dem Positionierungselement 380 kann das Linsengehäuse 340 an einer der Führungsstangen 320 eng anliegen und darauf gleiten. Dadurch kann eine Neigung des Linsengehäuses 340 verhindert werden. D.h., das Linsengehäuse 340 kann ohne eine durch die Anziehungskraft zwischen einem der Magnetelementen 350 und dem Positionierungselement 380 verursachte Abweichung auf den Führungsstangen 320 gleiten.
Vierte Ausführungsform
Gemäß 4 weist die optische Vorrichtung 400 eine Basis 410, zwei Führungsstangen 420, ein Linsengehäuse 430, eine Spule 440, ein erstes Magnetelement 450, ein zweites Magnetelement 455, ein drittes Magnetelement 456, ein magnetisch permeables Element 460, ein Magnetfelderfassungselement 470, ein Positionierungselement 480, eine Linse 490 und ein Bilderfassungselement 495 auf.
Wie in 4 dargestellt ist, sind die Führungsstangen 420 mit der Basis 410 verbunden, und das Linsengehäuse 430 ist auf den Führungsstangen 420 gleitend angebracht. Eine sich in Richtung der optischen Achse der optischen Vorrichtung erstreckende Mittelachse A des Linsengehäuses 430 ist parallel zu einer sich in Richtung der optischen Achse erstreckenden Mittelachse B jeder der Führungsstangen 420 angeordnet. Dadurch kann das Linsengehäuse 430 entlang den Mittelachsen der Führungsstangen 420 gleiten. Außerdem ist die Linse 490 im Linsengehäuse 430 angeordnet.
Die Spule 440 ist auf dem Linsengehäuse 430 angeordnet. Eine sich in Richtung der optischen Achse erstreckende Mittelachse A der Spule 440 ist parallel zur Mittelachse B jeder der Führungsstangen 420 angeordnet.
Das erste Magnetelement 450 ist gegenüberliegend der Spule 440 in der Basis 410 angeordnet und weist eine Durchgangsöffnung 451 auf. Insbesondere ist eine sich in Richtung der optischen Achse erstreckende Mittelachse A des ersten Magnetelements 450 mit derjenigen der Spule 440 ausgerichtet, und das erste Magnetelement 450 ist unter der Spule 440 angeordnet. Das erste Magnetelement 450 erzeugt ein erstes Magnetfeld. Die Richtung des ersten Magnetfeldes erstreckt sich im wesentlichen parallel zur Mittelachse jedes der Führungselemente 420 oder des Linsengehäuses 430. Das erste Magnetelement 450 kann ein Magnet sein.
Das zweite Magnetelement 455 und das dritte Magnetelement 456 sind mit dem Linsengehäuse 430 verbunden.
Das magnetisch permeable Element 460 ist auf dem Linsengehäuse 430 und in der Spule 440 angeordnet. Das magnetisch permeable Element 460 kann ein Joch sein.
Das Magnetfelderfassungselement 470 und das Positionierungselement 480 sind auf der Basis 410 und gegenüberliegend dem zweiten Magnetelement 455 bzw. dem dritten Magnetelement 456 angeordnet.
Das Bilderfassungselement 495 ist in der Basis 410 und unter dem ersten Magnetelement 450 angeordnet. Insbesondere ist das Bilderfassungselement 495 gegenüberliegend der Linse 490 unter der Durchgangsöffnung 451 des ersten Magnetelements 450 angeordnet. Das Bilderfassungselement 495 kann ein CCD- oder ein CMOS-Element sein.
Die folgende Beschreibung betrifft die Arbeits- oder Funktionsweise der optischen Vorrichtung 400 bzw. die Fokussierungsbewegung der Linse 490.
Wie in 4 dargestellt ist, erzeugt das in der Basis 410 angeordnete erste Magnetelement 450 das erste Magnetfeld mit einer Richtung, die sich im wesentlichen parallel zur Mittelachse jeder der Führungsstangen 420 oder des Linsengehäuses 430 erstreckt. Wenn die Spule 440 erregt wird, wird in der Mitte der Spule 440 ein zweites Magnetfeld mit einer Richtung erzeugt, die sich parallel zur Mittelachse jeder der Führungsstangen 420 oder des Linsengehäuses 430 erstreckt. Wenn die Richtungen des ersten und des zweiten Magnetfeldes gleich sind, ziehen sich das erste Magnetelement 450 und die Spule 440 gegenseitig an. Wenn dagegen die Richtungen des ersten und des zweiten Magnetfeldes entgegengesetzt sind, stoßen sich das erste Magnetelement 450 und die Spule 440 gegenseitig ab. Daher kann das Linsengehäuse 430 durch die durch das erste und das zweite Magnetfeld erzeugten Anziehungs- und Abstoßungskräfte auf den Führungsstangen 420 gleiten, so dass die Fokusposition der Linse 490 (d.h. der Abstand zwischen der Linse 490 und dem Bilderfassungselement 495) eingestellt werden kann. Die Richtung des zweiten Magnetfeldes wird durch die Richtung des der Spule 440 zugeführten elektrischen Stroms bestimmt, und die Stärke des zweiten Magnetfeldes wird durch die Größe des der Spule 440 zugeführten elektrischen Stroms bestimmt. Das magnetisch permeable Element 460 kann durch das erste Magnetfeld erzeugte Magnetfeldlinien effektiv in die Spule 440 leiten, wodurch die Anziehungs- oder Abstoßungskraft zwischen dem ersten Magnetelement 450 und der Spule 130 erhöht wird.
Ähnlicherweise kann die Bewegung des Linsengehäuses 430 durch eine Wechselwirkung zwischen dem zweiten Magnetelement 455 und dem Magnetfelderfassungselement 470 erfasst werden, und das Positionierungselement 480 zieht das dritte Magnetelement 456 an, um das Linsengehäuse 430 mit den Führungsstangen 420 in Kontakt zu bringen.
Fünfte Ausführungsform
Elemente, die denjenigen der vierten Ausführungsform entsprechen, sind durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Gemäß 5 besteht der Unterschied zwischen der fünften und der vierten Ausführungsform darin, dass die fünfte Ausführungsform einer optischen Vorrichtung 400' kein magnetisch permeables Element aufweist. Trotzdem kann das Linsengehäuse 430 durch die durch das erste und das zweite Magnetfeld erzeugte Anziehungs- und Abstoßungskraft noch immer auf den Führungsstangen 420 gleiten, so dass die Fokusposition der Linse 490 (d.h. der Abstand zwischen der Linse 490 und dem Bilderfassungselement 495) eingestellt werden kann.
Die Struktur, die Anordnung und die Funktion der anderen Elemente der optischen Vorrichtung 400' sind die gleichen wie bei der optischen Vorrichtung 400, so dass diese nicht näher beschrieben werden.
Sechste Ausführungsform
Gemäß 6 weist die optische Vorrichtung 600 eine Basis 610, zwei Führungsstangen 620, ein Linsengehäuse 630, zwei Spulen 640, zwei erste Magnetelemente 650, ein zweites Magnetelement 655, ein drittes Magnetelement 656, ein Magnetfelderfassungselement 670, ein Positionierungselement 680, eine Linse 690 und ein Bilderfassungselement 695 auf.
Wie in 6 dargestellt ist, sind die Führungsstangen 620 mit der Basis 610 verbunden, und das Linsengehäuse 630 ist auf den Führungsstangen 620 gleitend angebracht. Eine sich in Richtung der optischen Achse der optischen Vorrichtung erstreckende Mittelachse A des Linsengehäuses 630 ist parallel zu einer sich in Richtung der optischen Achse erstreckenden Mittelachse B jeder der Führungsstangen 620 angeordnet. Dadurch kann das Linsengehäuse 630 entlang den Mittelachsen der Führungsstangen 620 gleiten. Außerdem ist die Linse 690 im Linsengehäuse 630 angeordnet.
Die Spulen 640 sind auf dem Linsengehäuse 630 angeordnet und jeweils auf den Führungsstangen 620 angebracht. Insbesondere ist eine sich in Richtung der optischen Achse erstreckende Mittelachse B jeder Spule 640 mit der Mittelachse B jeder der Führungsstangen 620 ausgerichtet.
Die ersten Magnetelemente 650 sind in der Basis 610 angeordnet und jeweils auf den Führungsstangen 620 gleitend angebracht. Insbesondere ist eine sich in Richtung der optischen Achse erstreckende Mittelachse B jedes ersten Magnetelements 650 mit derjenigen jeder zugeordneten Spule 640 ausgerichtet, und die ersten Magnetelemente 650 sind unter den Spulen 640 angeordnet. Jedes erste Magnetelement 650 erzeugt ein erstes Magnetfeld. Die Richtung des ersten Magnetfeldes erstreckt sich im wesentlichen parallel zur Mittelachse jeder der Führungsstangen 620. Die ersten Magnetelemente 650 können Magnete sein.
Das zweite Magnetelement 655 und das dritte Magnetelement 656 sind mit dem Linsengehäuse 630 verbunden.
Das Magnetfelderfassungselement 670 und das Positionierungselement 680 sind auf der Basis 610 und gegenüberliegend dem zweiten Magnetelements 655 bzw. dem dritten Magnetelement 656 angeordnet.
Das Bilderfassungselement 695 ist in der Basis 610 und unter den ersten Magnetelementen 650 angeordnet. Insbesondere ist das Bilderfassungselement 695 gegenüberliegend der Linse 690 unter einer Durchgangsöffnung 611 der Basis 610 angeordnet. Das Bilderfassungselement 695 kann ein CCD- oder ein CMOS-Element sein.
Außerdem können die Führungsstangen 620 optional ein magnetisch permeables Material aufweisen.
Die nachfolgende Beschreibung betrifft die Arbeits- oder Funktionsweise der optischen Vorrichtung 600 bzw. die Fokussierungsbewegung der Linse 690.
Wie in 6 dargestellt ist, erzeugt jedes der in der Basis 610 angeordnete erste Magnetelement 650 das erste Magnetfeld mit einer Richtung, die sich im wesentlichen parallel zur Mittelachse jeder der Führungsstangen 620 erstreckt. Wenn die Spulen 640 gleichzeitig erregt werden, wird in der Mitte jeder Spule 640 ein zweites Magnetfeld mit einer Richtung erzeugt, die sich parallel zur Mittelachse jeder der Führungsstangen 620 erstreckt. Wenn die Richtungen des ersten und des zweiten Magnetfeldes gleich sind, ziehen sich die ersten Magnetelemente 650 und die Spulen 640 gegenseitig an. Wenn dagegen die Richtungen des ersten und des zweiten Magnetfeldes entgegengesetzt sind, stoßen sich die ersten Magnetelemente 650 und die Spulen 640 gegenseitig ab. Daher kann das Linsengehäuse 630 durch die durch das erste und das zweite Magnetfeld erzeugten Anziehungs- und Abstoßungskräfte auf den Führungsstangen 620 gleiten, so dass die Fokusposition der Linse 690 (d.h. der Abstand zwischen der Linse 690 und dem Bilderfassungselement 695) eingestellt wird. Die Richtung des zweiten Magnetfeldes wird durch die Richtung des jeder der Spulen 640 zugeführten elektrischen Stroms bestimmt, und die Stärke des zweiten Magnetfeldes wird durch die Größe des jeder der Spulen 640 zugeführten elektrischen Stroms bestimmt. Außerdem können, wenn die Führungsstangen 620 das magnetisch permeable Material aufweisen, durch das erste Magnetfeld erzeugte Magnetfeldlinien effektiver in die Spulen 640 geleitet werden. Dadurch wird die Anziehungs- oder Abstoßungskraft zwischen den ersten Magnetelementen 650 und den Spulen 640 erhöht.
Ähnlicherweise kann die Bewegung des Linsengehäuses 630 durch eine Wechselwirkung zwischen dem zweiten Magnetelement 655 und dem Magnetfelderfassungselement 670 erfasst werden, und das Positionierungselement 680 zieht das dritte Magnetelement 656 an, um das Linsengehäuse 630 mit den Führungsstangen 620 in Kontakt zu bringen.
Siebente Ausführungsform
Gemäß 7 weist die optische Vorrichtung 700 eine Basis 710, ein Linsengehäuse 720, eine Spule 730, ein Magnetelement 750, ein Magnetfelderfassungselement 770, ein Positionierungselement 780, eine Linse 790 und ein Bilderfassungselement 795 auf.
Wie in 7 dargestellt ist, weist die Basis 710 eine Innenwand 711 auf. Das Linsengehäuse 720 ist in der Basis 710 gleitend angeordnet und liegt an ihrer Innenwand 711 an. D.h., das Linsengehäuse 720 liegt an der Innenwand 711 der Basis 710 gleitend an. Außerdem ist die Linse 790 im Linsengehäuse 720 angeordnet.
Die Spule 730 ist in der Basis 710 angeordnet. Eine sich in Richtung der optischen Achse der optischen Vorrichtung erstreckende Mittelachse A der Spule 730 ist mit einer sich in Richtung der optischen Achse erstreckenden Mittelachse A des Linsengehäuses 720 ausgerichtet.
Das Magnetelement 750 ist gegenüberliegend der Spule 730 mit dem Linsengehäuse 720 verbunden. Insbesondere ist eine sich in Richtung der optischen Achse erstreckende Mittelachse A des Magnetelements 750 mit derjenigen der Spule 730 ausgerichtet, und das Magnetelement 750 ist über der Spule 730 angeordnet. Das Magnetelement 750 erzeugt ein erstes Magnetfeld. Die Richtung des ersten Magnetfeldes erstreckt sich im wesentlichen parallel zur Mittelachse des Linsengehäuses 720. Das Magnetelement 750 kann ein Magnet sein.
Das Magnetfelderfassungselement 770 ist gegenüberliegend dem Magnetelement 750 in der Basis 710 angeordnet. Das Magnetfelderfassungselement 770 erfasst eine Bewegung des Magnetelements 750. Das Magnetfelderfassungselement 770 kann ein mit einem (nicht dargestellten) Steuergerät verbundener Hall-Sensor zum Messen der Magnetfeldstärke und -polarität sein. Die Bewegung und die Position des Magnetelements 750 können durch Erfassen von Änderungen der magnetischen Flussdichte und/oder der Polarität des durch das Magnetelement 750 erzeugten Magnetfeldes durch den Hall-Sensor erhalten werden.
Das Positionierungselement 780 ist gegenüberliegend dem Magnetelement 750 in der Basis 710 angeordnet. Das Positionierungselement 780 kann ein Metall (z.B. eine Eisenplatte) oder ein Magnet sein.
Das Bilderfassungselement 795 ist gegenüberliegend der Linse 790 in der Basis 710 angeordnet. Insbesondere ist das Bilderfassungselement 795 gegenüberliegend der Linse 790 unter einer Durchgangsöffnung 711 der Basis 710 angeordnet. Das Bilderfassungselement 795 kann ein CCD- oder ein CMOS-Element sein.
Die folgende Beschreibung betrifft die Arbeits- oder Funktionsweise der optischen Vorrichtung 700 bzw. die Fokussierungsbewegung der Linse 790.
Wie in 7 dargestellt ist, erzeugt das mit dem Linsengehäuse 720 verbundene Magnetelement 750 das erste Magnetfeld, dessen Richtung sich im wesentlichen parallel zur Mittelachse A des Linsengehäuses 720 erstreckt. Wenn die Spule 730 erregt wird, wird in der Mitte der Spule 730 ein zweites Magnetfeld erzeugt, dessen Richtung sich parallel zur Mittelachse A des Linsengehäuses 720 erstreckt. Wenn die Richtungen des ersten und des zweiten Magnetfeldes gleich sind, ziehen sich das Magnetelement 750 und die Spule 730 gegenseitig an. Wenn dagegen die Richtungen des ersten und des zweiten Magnetfeldes entgegengesetzt sind, stoßen sich das Magnetelement 750 und die Spule 730 gegenseitig ab. Daher kann das Linsengehäuse 720 durch die durch das erste und das zweite Magnetfeld verursachte Anziehungs- und Abstoßungskraft in der Basis 710 gleiten, wodurch die Fokusposition der Linse 790 (d.h. der Abstand zwischen der Linse 790 und dem Bilderfassungselement 795) eingestellt wird. Die Richtung des zweiten Magnetfeldes wird durch die Richtung des der Spule 730 zugeführten elektrischen Stroms bestimmt, und die Stärke des zweiten Magnetfeldes wird durch die Größe des der Spule 730 zugeführten elektrischen Stroms bestimmt.
Das Magnetfelderfassungselement 770 (Hall-Sensor) erfasst die Änderungen der magnetischen Flussdichte und der Polarität des durch das Magnetelement 750 erzeugten Magnetfeldes und wandelt die erfassten Änderungen in ein Signal um. Das Signal wird dem mit dem Magnetfelderfassungselement 770 (Hall-Sensor) verbundenen Steuergerät zugeführt, wodurch die Position und die Geschwindigkeit des Magnetelements 750 erhalten werden. Das Steuergerät kann die Größe des der Spule 730 zugeführten elektrischen Stroms gemäß dem Signal einstellen, wodurch die Bewegungsgeschwindigkeit des Linsengehäuses 720 oder der Linse 790 geändert wird. Dadurch wird die Fokussierungsgeschwindigkeit der Linse 790 eingestellt.
Wenn das Linsengehäuse 720 in der Basis 710 angeordnet ist, treten zwischen dem Linsengehäuse 720 und der Innenwand 711 der Basis 710 geringfügige Montagetoleranzen auf. Durch die Anziehungskraft zwischen dem Magnetelement 750 und dem Positionierungselement 780 kann das Linsengehäuse 720 an der Innenwand 711 der Basis 710 eng anliegen und darauf gleiten. Dadurch kann eine Neigung des Linsengehäuses 720 verhindert werden. D.h., das Linsengehäuse 720 kann ohne eine durch die Anziehung zwischen dem Magnetelement 750 und dem Positionierungselement 780 verursachte Abweichung in der Basis 710 gleiten.
Achte Ausführungsform
Elemente die denjenigen der siebenten Ausführungsform entsprechen, sind durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Gemäß 8 besteht der Unterschied zwischen der achten und der siebenten Ausführungsform darin, dass die optische Vorrichtung 700' der achten Ausführungsform ferner ein in der Spule 730 angeordnetes magnetisch permeables Element 760 aufweist. Das magnetisch permeable Element 760 führt durch das erste Magnetfeld erzeugte Magnetfeldlinien in die Spule 730, wodurch die Anziehungs- oder Abstoßungskraft zwischen dem Magnetelement 750 und der Spule 730 erhöht wird. Das magnetisch permeable Element 760 kann ein Joch sein.
Die Struktur, Anordnung und Funktion der anderen Elemente der optischen Vorrichtung 700' sind die gleichen wie bei der optischen Vorrichtung 700, so dass sie nicht näher erläutert werden.
Neunte Ausführungsform
Gemäß 9 weist die optische Vorrichtung 900 eine Basis 910, ein Linsengehäuse 920, eine Spule 930, ein erstes Magnetelement 950, ein zweites Magnetelement 955, ein drittes Magnetelement 956, ein Magnetfelderfassungselement 970, ein Positionierungselement 980, eine Linse 990 und ein Bilderfassungselement 995 auf.
Wie in 9 dargestellt ist, weist die Basis 910 eine Innenwand 911 auf. Das Linsengehäuse 920 ist in der Basis 910 gleitend angeordnet und liegt an ihrer Innenwand 911 an. D.h., das Linsengehäuse 920 liegt an der Innenwand 911 der Basis 910 gleitend an. Außerdem ist die Linse 990 im Linsengehäuse 920 angeordnet.
Die Spule 930 ist auf dem Linsengehäuse 920 angeordnet. Eine sich in Richtung der optischen Achse der optischen Vorrichtung erstreckende Mittelachse A der Spule 930 ist mit einer sich in Richtung der optischen Achse erstreckenden Mittelachse A des Linsengehäuses 920 ausgerichtet.
Das erste Magnetelement 950 ist gegenüberliegend der Spule 930 in der Basis 910 angeordnet. Das erste Magnetelement 950 weist außerdem eine Durchgangsöffnung 951 auf. Insbesondere ist die sich in Richtung der optischen Achse erstreckende Mittelachse A des ersten Magnetelements 950 mit derjenigen der Spule 930 ausgerichtet, und das erste Magnetelement 950 ist unter der Spule 930 angeordnet. Das erste Magnetelement 950 erzeugt ein erstes Magnetfeld. Die Richtung des ersten Magnetfeldes erstreckt sich im wesentlichen parallel zur Mittelachse des Linsengehäuses 920. Das erste Magnetelement 950 kann ein Magnet sein.
Das zweite Magnetelement 955 und das dritte Magnetelement 956 sind im Linsengehäuse 920 angeordnet.
Das Magnetfelderfassungselement 970 und das Positionierungselement 980 sind in der Basis 910 und gegenüberliegend dem zweiten Magnetelement 955 bzw. dem dritten Magnetelement 956 angeordnet.
Das Bilderfassungselement 995 ist in der Basis 910 und unter dem ersten Magnetelement 950 angeordnet. Insbesondere ist das Bilderfassungselement 995 gegenüberliegend der Linse 990 unter der Durchgangsöffnung 951 des ersten Magnetelements 950 angeordnet. Das Bilderfassungselement 995 kann ein CCD- oder ein CMOS-Element sein.
Die folgende Beschreibung betrifft die Arbeits- oder Funktionsweise der optischen Vorrichtung 900 bzw. die Fokussierungsbewegung der Linse 990.
Wie in 9 dargestellt ist, erzeugt das in der Basis 910 angeordnete erste Magnetelement 950 das erste Magnetfeld mit einer Richtung, die sich im wesentlichen parallel zur Mittelachse des Linsengehäuses 920 erstreckt. Wenn die Spule 930 erregt wird, wird in der Mitte der Spule 930 ein zweites Magnetfeld mit einer Richtung erzeugt, die sich parallel zur Mittelachse des Linsengehäuses 920 erstreckt. Wenn die Richtungen des ersten und des zweiten Magnetfeldes gleich sind, ziehen sich das erste Magnetelement 950 und die Spule 930 gegenseitig an. Wenn dagegen die Richtungen des ersten und des zweiten Magnetfeldes entgegengesetzt sind, stoßen sich das erste Magnetelement 950 und die Spule 930 gegenseitig ab. Daher kann das Linsengehäuse 920 durch die durch das erste und das zweite Magnetfeld erzeugten Anziehungs- und Abstoßungskräfte in der Basis 910 gleiten, so dass die Fokusposition der Linse 990 (d.h. der Abstand zwischen der Linse 990 und dem Bilderfassungselement 995) eingestellt werden kann. Die Richtung des zweiten Magnetfeldes wird durch die Richtung des der Spule 930 zugeführten elektrischen Stroms bestimmt, und die Stärke des zweiten Magnetfeldes wird durch die Größe des der Spule 930 zugeführten elektrischen Stroms bestimmt.
Ähnlicherweise kann die Bewegung des Linsengehäuses 920 durch eine Wechselwirkung zwischen dem zweiten Magnetelement 955 und dem Magnetfelderfassungselement 970 erfasst werden, und das Positionierungselement 980 zieht das dritte Magnetelement 956 an, um das Linsengehäuse 920 mit der Basis 910 in Kontakt zu bringen.
Zehnte Ausführungsform
Elemente die denjenigen der neunten Ausführungsform entsprechen, sind durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Gemäß 10 besteht der Unterschied zwischen der zehnten und der neunten Ausführungsform darin, dass die optische Vorrichtung 900' der zehnten Ausführungsform ferner ein in der Spule 930 angeordnetes magnetisch permeables Element 960 aufweist. Das magnetisch permeable Element 960 führt durch das erste Magnetfeld erzeugte Magnetfeldlinien in die Spule 930, wodurch die Anziehungs- oder Abstoßungskraft zwischen dem ersten Magnetelement 950 und der Spule 930 erhöht wird. Das magnetisch permeable Element 960 kann ein Joch sein.
Die Struktur, Anordnung und Funktion der anderen Elemente der optischen Vorrichtung 900' sind die gleichen wie bei der optischen Vorrichtung 900, so dass sie nicht näher erläutert werden.
Elfte Ausführungsform
Gemäß 11 verwendet die optische Vorrichtung 1100 ein Solenoidprinzip (Spulenprinzip) und weist eine Basis 1105, eine Führungsstange 1110, eine Spule 1120, ein feststehendes Magnetelement 1130, ein Linsengehäuse 1140, ein Positionserfassungselement 1150, ein Magnetelement 1160 und eine Metallplatte 1170 auf.
Wie in 11 dargestellt ist, ist die Führungsstange 1110 mit der Basis 1105 verbunden und weist eine erste Mittelachse 1110a auf, die sich in Richtung einer optischen Achse der optischen Vorrichtung 1100 erstreckt. D.h., die erste Mittelachse 1110a erstreckt sich parallel zur Richtung der optischen Achse der optischen Vorrichtung 1100.
Die Spule 1120 gleitet auf der Führungsstange 1110 und weist eine sich in Richtung der optischen Achse erstreckende zweite Mittelachse 1120a und eine erste Mittel-Höhenachse 1120b auf. Insbesondere erstreckt sich die zweite Mittelachse 1120a senkrecht zu ersten Mittel-Höhenachse 1120b.
Das feststehende Magnetelement 1130 ist mit der Basis 1105 verbunden und in der Spule 1120 angeordnet. Das feststehende Magnetelement 1130 weist eine mittige Magnetisierungsachse 1130a und eine zweite Mittel-Höhenachse 1130b auf. Insbesondere erstreckt sich die mittige Magnetisierungsachse 1130a senkrecht zur zweiten Mittel-Höhenachse 1130b und ist mit der zweiten Mittelachse 1120a der Spule 1120 ausgerichtet. Insbesondere ist die zweite Mittel-Höhenachse 1130b von der ersten Mittel-Höhenachse 1120b beabstandet. D.h., unabhängig davon, wie die Spule 1120 sich bewegt, ist ihre erste Mittel-Höhenachse 1120b von der zweiten Mittel-Höhenachse 1130b des feststehenden Magnetelements 1130 beabstandet. Außerdem kann das feststehende Magnetelement 1130 ein Magnet mit zwei entgegengesetzten Polaritäten (einer Nord-(N) und einer Süd-(S) Polarität) sein, die sich entlang der mittigen Magnetisierungsachse 1130a ändern.
Das Linsengehäuse 1140 ist mit der Spule 1120 verbunden und trägt eine Linse (nicht dargestellt). Insbesondere ist die Verbindung zwischen dem Linsengehäuse 1140 und der Spule 1120 nicht auf die in 11 dargestellte Konfiguration beschränkt.
Das Positionserfassungselement 1150 ist mit der Spule 1120 verbunden und erfasst ihre Bewegungsposition oder Bewegung. Das Positionserfassungselement 1150 kann ein Hall-Sensor, ein Reluktanzsensor oder ein Fotounterbrecher sein. Das Magnetelement 1160 ist mit der Basis 1105 verbunden. Die Metallplatte 1170 ist selektiv mit dem Positionserfassungselement 1150 verbunden. Das Positionserfassungselement 1150 ist zwischen der Metallplatte 1170 und dem Magnetelement 1160 angeordnet. Das Magnetelement 1160 ist gegenüberliegend der Metallplatte 1170 angeordnet und kann ein Magnet sein.
Wenn das Positionserfassungselement 1150 ein Hall-Sensor ist, kann es selektiv in der Spule 1120 und gegenüberliegend dem feststehenden Magnetelement 1130 angeordnet sein, wobei das Positionserfassungselement Änderungen der magnetischen Flussdichte und/oder der Polarität des durch das feststehende Magnetelement 1130 und/oder das Magnetelement 1160 erzeugten Magnetfeldes erfasst. Dadurch kann die Bewegungsposition der Spule 1120 bestimmt werden.
Die folgende Beschreibung betrifft die Funktionsweise der optischen Vorrichtung 1100.
Wenn die Spule 1120 durch Zuführen eines Stroms erregt wird, wird durch die Wechselwirkung zwischen dem Strom und dem durch das feststehende Mag netelement 1130 erzeugten Magnetfeld 1130 eine Magnetkraft erzeugt, durch die die Spule 1120 und das Linsengehäuse 1140 entlang der ersten Mittelachse 1110a der Führungsstange 1110 bewegt werden. Die durch das Linsengehäuse 1140 getragene Linse kann dadurch eine Fokussierungs- und Zoomfunktion ausführen. Außerdem bewegt sich die Spule 1120 infolge der Erfassungsoperation des Positionserfassungselements 1150 nicht zu einer ineffektiven Position, bei der ihre erste Mittel-Höhenachse 1120b mit der zweiten Mittel-Höhenachse 1130b des feststehenden Magnetelements 1130 übereinstimmt.
Gemäß einem anderen Aspekt werden die Spule 1120 und das Linsengehäuse 1140, wenn sie sich zu einer spezifischen Position bewegen (bei der die Linse im Linsengehäuse 1140 eine Fokusposition erreicht), durch die Anziehungskraft zwischen dem Magnetelement 1160 und der Metallplatte 1170 an der Führungsstange 1110 fixiert. Zu diesem Zeitpunkt ist kein Haltestrom zum Fixieren der Spule 1120 und des Linsengehäuses 1140 erforderlich, wodurch der Leistungsverbrauch der optischen Vorrichtung 1100 vermindert wird.
Zwölfte Ausführungsform
Gemäß 12 verwendet auch die optische Vorrichtung 1200 das Solenoidprinzip (Spulenprinzip) und weist eine Basis 1205, eine Führungsstange 1210, eine Spule 1220, ein erstes feststehendes Magnetelement 1230, ein zweites feststehendes Magnetelement 1240, ein magnetisch permeables Element 1245, ein Linsengehäuse 1250, ein Positionserfassungselement 1260, ein Magnetelement 1270 und eine Metallplatte 1280 auf.
Wie in 12 dargestellt ist, ist die Führungsstange 1210 mit der Basis 1205 verbunden und weist eine sich in Richtung einer optischen Achse der optischen Vorrichtung 1200 erstreckende erste Mittelachse 1210a auf. D.h., die erste Mit telachse 1210a erstreckt sich parallel zur Richtung der optischen Achse der optischen Vorrichtung 1200.
Die Spule 1220 gleitet auf der Führungsstange 1210 und weist eine sich in Richtung der optischen Achse erstreckende zweite Mittelachse 1220a und eine erste Mittel-Höhenachse 1220b auf. Insbesondere erstreckt sich die zweite Mittelachse 1220a senkrecht zu ersten Mittel-Höhenachse 1220b.
Das erste feststehende Magnetelement 1230 ist mit der Basis 1205 verbunden und in der Spule 1220 angeordnet. Das erste feststehende Magnetelement 1230 weist eine erste mittige Magnetisierungsachse 1230a und eine zweite Mittel-Höhenachse 1230b auf. Insbesondere erstreckt sich die erste mittige Magnetisierungsachse 1230a senkrecht zur zweiten Mittel-Höhenachse 1230b und ist mit der zweiten Mittelachse 1220a der Spule 1220 ausgerichtet, und die zweite Mittel-Höhenachse 1230b ist von der ersten Mittel-Höhenachse 1220b der Spule 1220 beabstandet.
Das zweite feststehende Magnetelement 1240 ist mit dem in der Spule 1220 angeordneten magnetisch permeablen Element 1245 verbunden und vom ersten feststehenden Magnetelement 1230 um einen vorgegebenen Abstand D beabstandet. Ähnlicherweise weist das zweite feststehende Magnetelement 1240 eine zweite mittige Magnetisierungsachse 1240a und eine dritte Mittel-Höhenachse 1240b auf. Die zweite mittige Magnetisierungsachse 1240a erstreckt sich senkrecht zur dritten Mittel-Höhenachse 1240b und ist mit der zweiten Mittelachse 1220a der Spule 1220 ausgerichtet. Die dritte Mittel-Höhenachse 1240b ist von der ersten Mittel-Höhenachse 1220b der Spule 1220 beabstandet. Insbesondere erstreckt sich die erste Mittel-Höhenachse 1220b zwischen der zweiten Mittel-Höhenachse 1230b und der dritten Mittel-Höhenachse 1240b. D.h., unabhängig davon, wie die Spule 1220 sich bewegt, erstreckt sich ihre erste Mittel-Höhenachse 1220b zwischen der zweiten Mittel- Höhenachse 1230b des ersten feststehenden Magnetelements 1230 und der dritten Mittel-Höhenachse 1240b des zweiten feststehenden Magnetelements 1240. Außerdem können das erste feststehende Magnetelement 1230 und das zweite feststehende Magnetelement 1240 Magnete mit zwei entgegengesetzten Polaritäten (einer Nord-(N) und einer Süd-(S) Polarität) sein, die sich entlang der ersten mittigen Magnetisierungsachse 1230a bzw. der zweiten mittigen Magnetisierungsachse 1240a ändern. Insbesondere stehen sich, wie in 12 dargestellt ist, das erste feststehende Magnetelement 1230 und das zweite feststehende Magnetelement 1240 mit dem gleichen Magnetpol einander gegenüber.
Das magnetisch permeable Element 1245 ist zwischen dem ersten feststehenden Magnetelement 1230 und dem zweiten feststehenden Magnetelement 1240 angeordnet, wodurch die Abstoßungskraft dazwischen vermindert wird. Außerdem kann das magnetisch permeable Element 1245 Magnetfeldlinien vom ersten feststehenden Magnetelement 1230 und vom zweiten feststehenden Magnetelement 1240 effektiv in die Spule 1220 leiten.
Das Linsengehäuse 1250 ist mit der Spule 1220 verbunden und trägt eine Linse (nicht dargestellt). Die Verbindung zwischen dem Linsengehäuse 1250 und der Spule 1220 ist ähnlicherweise nicht auf die in 12 dargestellte Konfiguration beschränkt.
Das Positionserfassungselement 1260 ist mit der Spule 1220 verbunden und erfasst ihre Bewegungsposition oder Bewegung. Das Positionserfassungselement 1260 kann ein Hall-Sensor, ein Reluktanzsensor oder ein Fotounterbrecher sein. Das Magnetelement 1270 ist mit der Basis 1205 verbunden. Die Metallplatte 1280 ist selektiv mit dem Positionserfassungselement 1260 verbunden. Das Positionserfassungselement 1260 ist zwischen der Metallplatte 1280 und dem Magnetelement 1270 angeordnet. Das Magnetelement 1270 ist gegenüberliegend der Metallplatte 1280 angeordnet und kann ein Magnet sein.
Wenn das Positionserfassungselement 1260 ein Hall-Sensor ist, kann es selektiv in der Spule 1220 und gegenüberliegend dem ersten feststehenden Magnetelement 1230 und/oder dem zweiten feststehenden Magnetelement 1240 angeordnet sein, wobei das Positionserfassungselement Änderungen der magnetischen Flussdichte und/oder der Polarität des durch das erste feststehende Magnetelement 1230 und/oder das zweite feststehende Magnetelement 1240 und/oder das Magnetelement 1270 erzeugten Magnetfeldes erfasst. Dadurch kann die Bewegungsposition der Spule 1220 bestimmt werden.
Die nachstehende Beschreibung betrifft die Funktionsweise der optischen Vorrichtung 1200.
Wenn die Spule 1200 durch Zuführen eines Stroms erregt wird, wird durch die Wechselwirkung zwischen dem Strom und den durch das erste feststehende Magnetelement 1230 und das zweite feststehende Magnetelement 1240 erzeugten Magnetfeldern eine Magnetkraft erzeugt, durch die die Spule 1220 und das Linsengehäuse 1250 entlang der ersten Mittelachse 1210a der Führungsstange 1210 bewegt werden. Die durch das Linsengehäuse 1250 getragene Linse kann dadurch eine Fokussierungs- und Zoomfunktion ausführen. Außerdem bewegt sich die Spule 1220 infolge der Erfassungsoperation des Positionserfassungselements 1260 nicht zu zwei ineffektiven Positionen, bei der ihre erste Mittel-Höhenachse 1220b mit der zweiten Mittel-Höhenachse 1230b des ersten feststehenden Magnetelements 1230 bzw. mit der dritten Mittel-Höhenachse 1240b des zweiten feststehenden Magnetelements 1240 übereinstimmt.
Ähnlicherweise, wenn die Spule 1220 und das Linsengehäuse 1250 sich zu einer spezifischen Position bewegen (d.h., wenn die Linse im Linsengehäuse 1250 eine Fokusposition erreicht), werden die Spule 1220 und das Linsengehäuse 1250 durch die Anziehungskraft zwischen dem Magnetelement 1270 und der Metallplatte 1280 an der Führungsstange 1210 fixiert. Zu diesem Zeitpunkt ist keine Haltestrom zum Fixieren der Spule 1220 und des Linsengehäuses 1250 erforderlich, wodurch der Leistungsverbrauch der optischen Vorrichtung 1200 reduziert wird.
Außerdem kann der vorgegebene Abstand D zwischen dem ersten feststehenden Magnetelement 1230 und dem zweiten feststehenden Magnetelement 1240 eingestellt werden. Insbesondere empfängt, wenn der vorgegebene Abstand D relativ klein ist, die Spule 1220 relativ hohe Magnetfeldstärken bzw. eine relativ große magnetische Flussdichte vom ersten feststehenden Magnetelement 1230 und vom zweiten feststehenden Magnetelement 1240, wodurch die Bewegungsleistung erhöht wird. Wenn der vorgegebene Abstand D relativ groß ist, ist jedoch der Abstand zwischen der zweiten Mittel-Höhenachse 1230b und der dritten Mittel-Höhenachse 1240b relativ groß, wodurch die Bewegungsstrecke oder der Bewegungsbereich der Spule 1220 zunimmt.
Dreizehnte Ausführungsform
Gemäß 13 verwendet auch die optische Vorrichtung 1300 das Solenoidprinzip (Spulenprinzip) und weist eine Basis 1305, eine Führungsstange 1310, eine Spule 1320, ein erstes Magnetelement 1330, ein zweites Magnetelement 1340, ein magnetisch permeables Element 1345 und ein Linsengehäuse 1350 auf.
Wie in 13 dargestellt ist, ist die Führungsstange 1310 mit der Basis 1305 verbunden und weist eine sich in Richtung einer optischen Achse der optischen Vorrichtung 1300 erstreckende erste Mittelachse 1310a auf. D.h., die erste Mit telachse 1310a erstreckt sich parallel zur Richtung der optischen Achse der optischen Vorrichtung 1300.
Die Spule 1320 ist auf der Basis 1305 angeordnet und weist eine sich in Richtung der optischen Achse erstreckende zweite Mittelachse 1320a und eine erste Mittel-Höhenachse 1320b auf. Insbesondere erstreckt sich die zweite Mittelachse 1320a senkrecht zu ersten Mittel-Höhenachse 1320b.
Das Linsengehäuse 1350 gleitet auf der Führungsstange 1310 und trägt eine Linse (nicht dargestellt).
Das erste Magnetelement 1330 ist mit dem Linsengehäuse 1350 verbunden und in der Spule 1320 angeordnet. Das erste Magnetelement 1330 weist eine erste mittige Magnetisierungsachse 1330a und eine zweite Mittel-Höhenachse 1330b auf. Insbesondere erstreckt sich die erste mittige Magnetisierungsachse 1330a senkrecht zur zweiten Mittel-Höhenachse 1330b und ist mit der zweiten Mittelachse 1320a der Spule 1320 ausgerichtet, und die zweite Mittel-Höhenachse 1330b ist von der ersten Mittel-Höhenachse 1320b der Spule 1320 beabstandet.
Das zweite Magnetelement 1340 ist mit dem in der Spule 1320 angeordneten magnetisch permeablen Element 1345 verbunden und vom ersten Magnetelement 1330 um einen vorgegebenen Abstand D beabstandet. Das zweite Magnetelement 1340 weist eine zweite mittige Magnetisierungsachse 1340a und eine dritte Mittel-Höhenachse 1340b auf. Die zweite mittige Magnetisierungsachse 1340a erstreckt sich senkrecht zur dritten Mittel-Höhenachse 1340b und ist mit der zweiten Mittelachse 1320a der Spule 1320 ausgerichtet. Die dritte Mittel-Höhenachse 1340b ist von der ersten Mittel-Höhenachse 1320b der Spule 1320 beabstandet. Insbesondere erstreckt sich die erste Mittel-Höhenachse 1320b zwischen der zweiten Mittel-Höhenachse 1330b und der dritten Mittel-Höhenachse 1340b. D.h., unabhängig davon, wie das erste Magnetelement 1330 und das zweite Magnetelement 1340 sich bewegen, erstreckt sich die erste Mittel-Höhenachse 1320b der Spule 1320 zwischen der zweiten Mittel-Höhenachse 1330b des ersten Magnetelements 1330 und der dritten Mittel-Höhenachse 1340b des zweiten Magnetelements 1340. Außerdem können das erste Magnetelement 1330 und das zweite Magnetelement 1340 Magnete mit zwei entgegengesetzten Polaritäten (einer Nord-(N) und einer Süd-(S) Polarität) sein, die sich entlang der ersten mittigen Magnetisierungsachse 1330a bzw. der zweiten mittigen Magnetisierungsachse 1340a ändern. Insbesondere stehen sich, wie in 13 dargestellt ist, das erste Magnetelement 1330 und das zweite Magnetelement 1340 mit dem gleichen Magnetpol einander gegenüber.
Das magnetisch permeable Element 1345 ist zwischen dem ersten Magnetelement 1330 und dem zweiten Magnetelement 1340 angeordnet, wodurch die Abstoßungskraft dazwischen vermindert wird. Außerdem kann das magnetisch permeable Element 1345 Magnetfeldlinien vom ersten Magnetelement 1330 und vom zweiten Magnetelement 1340 effektiv in die Spule 1320 leiten.
Die nachstehende Beschreibung betrifft die Funktionsweise der optischen Vorrichtung 1300.
Wenn die Spule 1320 durch Zuführen eines Stroms erregt wird, wird durch die Wechselwirkung zwischen dem Strom und den durch das erste Magnetelement 1330 und das zweite Magnetelement 1340 erzeugten Magnetfeldern eine Magnetkraft erzeugt, durch die das erste Magnetelement 1330, das zweite Magnetelement 1340 und das Linsengehäuse 1350 entlang der ersten Mittelachse 1310a der Führungsstange 1310 bewegt werden. Die durch das Linsengehäuse 1350 getragene Linse kann dadurch eine Fokussierungs- und Zoomfunktion ausführen.
Außerdem kann der vorgegebene Abstand D zwischen dem ersten Magnetelement 1330 und dem zweiten Magnetelement 1340 eingestellt werden. Insbesondere empfängt, wenn der vorgegebene Abstand D relativ klein ist, die Spule 1320 relativ hohe Magnetfeldstärken bzw. magnetische Flussdichte vom ersten Magnetelement 1330 und vom zweiten Magnetelement 1340, wodurch die Bewegungsleistung des ersten Magnetelements 1330 und des zweiten Magnetelements 1340 erhöht wird. Wenn der vorgegebene Abstand D jedoch relativ groß ist, ist der Abstand zwischen der zweiten Mittel-Höhenachse 1330b und der dritten Mittel-Höhenachse 1340b relativ groß, wodurch die Bewegungsstrecke oder der Bewegungsbereich des ersten Magnetelements 1330 und des zweiten Magnetelements 1340 zunimmt.
Weil durch die vorstehend beschriebene optische Vorrichtung eine Fokussierungsbewegung der Linse mit Hilfe der Anziehungs- oder Abstoßungskraft zweier Magnetfelder implementiert wird, wird der zum Halten der Linse an einer Fokus-Sollposition erforderliche elektrische Leistungs- oder Energiebedarf vermindert. Dadurch wird der Leistungsverbrauch der vorstehend beschriebenen optischen Vorrichtung vermindert. Außerdem wird durch die vorstehend beschriebene optische Vorrichtung eine schnelle Fokussierungsbewegung und eine präzise Positionierung der Linse ermöglicht.
Obwohl die Erfindung mit Hilfe von Beispielen unter Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Im Gegenteil, es ist beabsichtigt, verschiedene Modifikationen und ähnliche Anordnungen abzudecken (wie für die Fachleute ersichtlich ist). Folglich soll der durch die beigefügten Patentansprüche definierte Schutzumfang in Einklang mit der breitesten Interpretation sein, um alle diese Modifikationen und ähnliche Konfigurationen einzuschließen.

Claims

Optische Vorrichtung mit: einer Basis; mindestens einer mit der Basis verbundenen Führungsstange; einer in der Basis angeordneten Spule, wobei eine sich in Richtung der optischen Achse der optischen Vorrichtung erstreckende Mittelachse der Spule parallel zu einer sich in Richtung der optischen Achse erstreckenden Mittelachse der Führungsstange angeordnet ist; einem auf der Führungsstange gleitend angebrachten Linsengehäuse, wobei eine sich in Richtung der optischen Achse erstreckende Mittelachse des Linsengehäuses parallel zu derjenigen der Führungsstange angeordnet ist und das Linsengehäuse entlang der Mittelachse der Führungsstange gleitet; und einem gegenüberliegend der Spule mit dem Linsengehäuse verbundenen Magnetelement, das ein erstes Magnetfeld erzeugt, wobei, wenn die Spule durch Zuführen eines Stroms in eine erste Stromflussrichtung erregt wird, um ein zweites Magnetfeld zu erzeugen, das Linsengehäuse durch die Anziehungskraft zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetfeld in eine erste Richtung auf der Führungsstange gleitet, und wenn die Spule durch Zuführen eines Stroms in eine zweite Stromflussrichtung erregt wird, um ein zweites Magnetfeld zu erzeugen, das Linsengehäuse durch die Abstoßungskraft zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetfeld in eine zweite Richtung auf der Führungsstange gleitet.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einem in der Spule angeordneten magnetisch permeablen Element zum Erhöhen der Anziehungs- oder Abstoßungskraft zwischen dem Magnetelement und der Spule.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einem gegenüberliegend dem Magnetelement auf der Basis angeordneten Magnetfelderfassungselement zum Erfassen einer Bewegung des Magnetelements.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einem gegenüberliegend dem Magnetelement auf der Basis angeordneten Positionierungselement, wobei das Positionierungselement das Magnetelement anzieht, um das Linsengehäuse mit der Führungsstange in Kontakt zu bringen.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Positionierungselement ein Metall oder einen Magnet aufweist.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Positionierungselement eine Spule aufweist, die dazu geeignet ist, erregt zu werden, um ein Magnetfeld zu erzeugen, das mit dem Magnetelement wechselwirkt.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einer Linse und einem Bilderfassungselement, wobei die Linse im Linsengehäuse angeordnet ist und das Bilderfassungselement gegenüberliegend der Linse in der Basis angeordnet ist.
Optische Vorrichtung mit: einer Basis; mindestens einer mit der Basis verbundenen Führungsstange; einem auf der Führungsstange gleitend angebrachten Linsengehäuse, wobei eine sich in Richtung der optischen Achse der optischen Vorrichtung erstreckende Mittelachse des Linsengehäuses parallel zu einer sich in Richtung der optischen Achse erstreckenden Mittelachse der Führungsstange angeordnet ist und das Linsengehäuse entlang der Mittelachse der Führungsstange gleitet; mindestens einer in der Basis angeordneten Spule, wobei eine sich in Richtung der optischen Achse erstreckende Mittelachse der Spule mit der sich in Richtung der optischen Achse erstreckenden Mittelachse der Führungsstange ausgerichtet ist; und mindestens einem gegenüberliegend der Spule mit dem Linsengehäuse verbundenen Magnetelement, das ein erstes Magnetfeld erzeugt, wobei, wenn die Spule durch Zuführen eines Stroms in eine erste Stromflussrichtung erregt wird, das Linsengehäuse durch die Anziehungskraft zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetfeld in eine erste Richtung auf der Führungsstange gleitet, und wenn die Spule durch Zuführen eines Stroms in eine zweite Stromflussrichtung erregt wird, um ein zweites Magnetfeld zu erzeugen, das Linsengehäuse durch die Abstoßungskraft zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetfeld in eine zweite Richtung auf der Führungsstange gleitet.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 8, ferner mit mindestens einem gegenüberliegend dem Magnetelement auf der Basis angeordneten Magnetfelderfassungselement zum Erfassen einer Bewegung des Magnetelements.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 8, ferner mit einem gegenüberliegend dem Magnetelement auf der Basis angeordneten Positionierungselement, wobei das Positionierungselement das Magnetelement anzieht, um das Linsengehäuse mit der Führungsstange in Kontakt zu bringen.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei das Positionierungselement ein Metall oder einen Magnet aufweist.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei das Positionierungselement eine Spule aufweist, die dazu geeignet ist, erregt zu werden, um ein Magnetfeld zu erzeugen, das mit dem Magnetelement reagiert.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Führungsstange ein magnetisch permeables Material zum Erhöhen der Anziehungs- oder Abstoßungskraft zwischen dem Magnetelement und der Spule aufweist.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 8, ferner mit einer Linse und einem Bilderfassungselement, wobei die Linse im Linsengehäuse angeordnet ist und das Bilderfassungselement gegenüberliegend der Linse in der Basis angeordnet ist.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Magnetelement und die Spule auf der Führungsstange gleitend angeordnet sind.
Optische Vorrichtung mit: einer Basis; mindestens einer mit der Basis verbundenen Führungsstange; einem auf der Führungsstange gleitend angeordneten Linsengehäuse, wobei eine sich in Richtung der optischen Achse der optischen Vorrichtung erstreckende Mittelachse des Linsengehäuses parallel zu einer sich in Richtung der optischen Achse erstreckenden Mittelachse der Führungsstange angeordnet ist und das Linsengehäuse entlang der Mittelachse der Führungsstange gleitet; einer auf dem Linsengehäuse angeordneten Spule, wobei eine sich in Richtung der optischen Achse erstreckende Mittelachse der Spule parallel zu derjenigen der Führungsstange angeordnet ist; und einem gegenüberliegend der Spule in der Basis angeordneten ersten Magnetelement, das ein erstes Magnetfeld erzeugt, wobei, wenn die Spule durch Zuführen eines Stroms in eine erste Stromflussrichtung erregt wird, um ein zweites Magnetfeld zu erzeugen, das Linsengehäuse durch die Anziehungskraft zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetfeld in eine erste Richtung auf der Führungsstange gleitet, und wenn die Spule durch Zuführen eines Stroms in eine zweite Stromflussrichtung erregt wird, um ein zweites Magnetfeld zu erzeugen, das Linsengehäuse durch die Abstoßungskraft zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetfeld in eine zweite Richtung auf der Führungsstange gleitet.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 16, ferner mit einem auf dem Linsengehäuse und in der Spule angeordneten magnetisch permeablen Element zum Erhöhen der Anziehungs- oder Abstoßungskraft zwischen dem ersten Magnetelement und der Spule.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 16, ferner mit einem zweiten Magnetelement und einem Magnetfelderfassungselement, wobei das zweite Magnetelement mit dem Linsengehäuse verbunden ist und das Magnetfelderfassungselement gegenüberliegend dem zweiten Magnetelement auf der Basis angeordnet ist, um eine Bewegung des Linsengehäuses zu erfassen.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 16, ferner mit einem dritten Magnetelement und einem Positionierungselement, wobei das dritte Magnetelement mit dem Linsengehäuse verbunden ist und das Positionierungselement gegenüberliegend dem dritten Magnetelement auf der Basis angeordnet ist, und wobei das Positionierungselement das dritte Magnetelement anzieht, um das Linsengehäuse mit der Führungsstange in Kontakt zu bringen.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 16, ferner mit einer Linse und einem Bilderfassungselement, wobei das erste Magnetelement eine Durchgangsöffnung aufweist, die Linse im Linsengehäuse angeordnet ist und das Bilderfassungselement durch die Durchgangsöffnung gegenüberliegend der Linse in der Basis angeordnet ist.
Optische Vorrichtung mit: einer Basis; mindestens einer mit der Basis verbundenen Führungsstange; einem auf der Führungsstange gleitend angeordneten Linsengehäuse, wobei eine sich in Richtung der optischen Achse der optischen Vorrichtung erstreckende Mittelachse des Linsengehäuses parallel zu einer sich in Richtung der optischen Achse erstreckenden Mittelachse der Führungsstange angeordnet ist und das Linsengehäuse entlang der Mittelachse der Führungsstange gleitet; mindestens einer auf dem Linsengehäuse angeordneten Spule, wobei eine sich in Richtung der optischen Achse erstreckende Mittelachse der Spule mit derjenigen der Führungsstange ausgerichtet ist; und mindestens einem gegenüberliegend der Spule in der Basis angeordneten ersten Magnetelement, das ein erstes Magnetfeld erzeugt, wobei, wenn die Spule durch Zuführen eines Stroms in eine erste Stromflussrichtung erregt wird, um ein zweites Magnetfeld zu erzeugen, das Linsengehäuse durch die Anziehungskraft zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetfeld in eine erste Richtung auf der Führungsstange gleitet, und, wenn die Spule durch Zuführen eines Stroms in eine zweite Stromflussrichtung erregt wird, um ein zweites Magnetfeld zu erzeugen, das Linsengehäuse durch die Abstoßungskraft zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetfeld in eine zweite Richtung auf der Führungsstange gleitet.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei die Führungsstange ein magnetisch permeables Material zum Erhöhen der Anziehungs- oder Abstoßungskraft zwischen dem ersten Magnetelement und der Spule aufweist.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 21, ferner mit einem zweiten Magnetelement und einem Magnetfelderfassungselement, wobei das zweite Magnetelement mit dem Linsengehäuse verbunden ist und das Magnetfelderfas sungselement gegenüberliegend dem zweiten Magnetelement auf der Basis angeordnet ist, um eine Bewegung des Linsengehäuses zu erfassen.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 21, ferner mit einem dritten Magnetelement und einem Positionierungselement, wobei das dritte Magnetelement mit dem Linsengehäuse verbunden ist und das Positionierungselement gegenüberliegend dem dritten Magnetelement auf der Basis angeordnet ist, und wobei das Positionierungselement das dritte Magnetelement anzieht, um das Linsengehäuse mit der Führungsstange in Kontakt zu bringen.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 21, ferner mit einer Linse und einem Bilderfassungselement, wobei die Linse im Linsengehäuse angeordnet ist und das Bilderfassungselement gegenüberliegend der Linse in der Basis angeordnet ist.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei das erste Magnetelement und die mindestens eine Spule auf der Führungsstange angeordnet sind.
Optische Vorrichtung mit: einer Basis mit einer Innenwand; einem in der Basis gleitend angeordneten und an ihrer Innenwand anliegenden Linsengehäuse; einer in der Basis angeordneten Spule, wobei eine sich in Richtung der optischen Achse der optischen Vorrichtung erstreckende Mittelachse der Spule mit einer sich in Richtung der optischen Achse erstreckenden Mittelachse des Linsengehäuses ausgerichtet ist; und einem gegenüberliegend der Spule mit dem Linsengehäuse verbundenen Magnetelement, das ein erstes Magnetfeld erzeugt, wobei, wenn die Spule durch Zuführen eines Stroms in eine erste Stromflussrichtung erregt wird, um ein zweites Magnetfeld zu erzeugen, das Linsengehäuse durch die Anziehungs kraft zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetfeld in eine erste Richtung auf der Führungsstange gleitet, und wenn die Spule durch Zuführen eines Stroms in eine zweite Stromflussrichtung erregt wird, um ein zweites Magnetfeld zu erzeugen, das Linsengehäuse durch die Abstoßungskraft zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetfeld in eine zweite Richtung auf der Führungsstange gleitet.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 27, ferner mit einem in der Spule angeordneten magnetisch permeablen Element zum Erhöhen der Anziehungs- oder Abstoßungskraft zwischen dem Magnetelement und der Spule.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 27, ferner mit einem gegenüberliegend dem Magnetelement in der Basis angeordneten Magnetfelderfassungselement zum Erfassen einer Bewegung des Magnetelements.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 27, ferner mit einem gegenüberliegend dem Magnetelement in der Basis angeordneten Positionierungselement, wobei das Positionierungselement das Magnetelement anzieht, um das Linsengehäuse mit der Innenwand der Basis in Kontakt zu bringen.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 30, wobei das Positionierungselement ein Metall oder einen Magnet aufweist.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 30, wobei das Positionierungselement eine Spule aufweist, die dazu geeignet ist, erregt zu werden, um ein Magnetfeld zu erzeugen, das mit dem Magnetelement reagiert.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 27, ferner mit einer Linse und einem Bilderfassungselement, wobei die Linse im Linsengehäuse angeordnet ist und das Bilderfassungselement gegenüberliegend der Linse in der Basis angeordnet ist.
Optische Vorrichtung mit: einer Basis mit einer Innenwand; einem in der Basis gleitend angeordneten und an ihrer Innenwand anliegenden Linsengehäuse; einer auf dem Linsengehäuse angeordneten Spule, wobei eine sich in Richtung der optischen Achse der optischen Vorrichtung erstreckende Mittelachse der Spule mit einer sich in Richtung der optischen Achse erstreckenden Mittelachse des Linsengehäuses ausgerichtet ist; und einem gegenüberliegend der Spule in der Basis angeordneten ersten Magnetelement, das ein erstes Magnetfeld erzeugt, wobei, wenn die Spule durch Zuführen eines Stroms in eine erste Stromflussrichtung erregt wird, um ein zweites Magnetfeld zu erzeugen, das Linsengehäuse durch die Anziehungskraft zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetfeld in eine erste Richtung auf der Führungsstange gleitet, und, wenn die Spule durch Zuführen eines Stroms in eine zweite Stromflussrichtung erregt wird, um ein zweites Magnetfeld zu erzeugen, das Linsengehäuse durch die Abstoßungskraft zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetfeld in eine zweite Richtung auf der Führungsstange gleitet.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 34, ferner mit einem auf dem Linsengehäuse und in der Spule angeordneten magnetisch permeablen Element zum Erhöhen der Anziehungs- oder Abstoßungskraft zwischen dem ersten Magnetelement und der Spule.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 34, ferner mit einem zweiten Magnetelement und einem Magnetfelderfassungselement, wobei das zweite Magnetelement im Linsengehäuse angeordnet ist und das Magnetfelderfassungs element gegenüberliegend dem zweiten Magnetelement in der Basis angeordnet ist, um eine Bewegung des Linsengehäuses zu erfassen.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 34, ferner mit einem dritten Magnetelement und einem Positionierungselement, wobei das dritte Magnetelement im Linsengehäuse angeordnet ist und das Positionierungselement gegenüberliegend dem dritten Magnetelement in der Basis angeordnet ist, und wobei das Positionierungselement das dritte Magnetelement anzieht, um das Linsengehäuse mit der Basis in Kontakt zu bringen.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 34, ferner mit einer Linse und einem Bilderfassungselement, wobei die Linse im Linsengehäuse angeordnet ist und das Bilderfassungselement gegenüberliegend der Linse in der Basis angeordnet ist.
Optische Vorrichtung mit: einer Basis; einer mit der Basis verbundenen Führungsstange mit einer sich in Richtung einer optischen Achse der optischen Vorrichtung erstreckenden ersten Mittelachse; einer auf der Führungsstange gleitend angeordneten Spule mit einer sich in Richtung der optischen Achse erstreckenden zweiten Mittelachse und einer ersten Mittel-Höhenachse, wobei die zweite Mittelachse senkrecht zur ersten Mittel-Höhenachse angeordnet ist; einem mit der Basis verbundenen und in der Spule angeordneten feststehenden Magnetelement mit einer mittigen Magnetisierungsachse und einer zweiten Mittel-Höhenachse, wobei die mittige Magnetisierungsachse sich senkrecht zur zweiten Mittel-Höhenachse erstreckt und mit der zweiten Mittelachse der Spule ausgerichtet ist, und wobei die zweite Mittel-Höhenachse von der ersten Mittel-Höhenachse beabstandet ist; und einem mit der Spule verbundenen Linsengehäuse, wobei, wenn die Spule durch Zuführen eines Stroms erregt wird, durch die Wechselwirkung zwischen dem Strom und einem durch das feststehende Magnetelement erzeugten Magnetfeld eine Magnetkraft erzeugt wird, durch die die Spule und das Linsengehäuse entlang der ersten Mittelachse der Führungsstange bewegt werden.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 39, ferner mit einem mit der Spule verbundenen Positionserfassungselement zum Erfassen einer Bewegung der Spule.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 40, wobei das Positionserfassungselement einen Hall-Sensor, einen Reluktanzsensor oder einen Fotounterbrecher aufweist.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 39, ferner mit einem Magnetelement und einer Metallplatte, wobei das Magnetelement mit der Basis verbunden ist und der Metallplatte gegenüberliegt, und wobei die Spule durch die Anziehungskraft zwischen dem Magnetelement und der Metallplatte an der Führungsstange fixiert wird.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 40, ferner mit einem Magnetelement und einer Metallplatte, wobei die Metallplatte mit dem Positionserfassungselement verbunden ist, das Magnetelement mit der Basis verbunden ist und der Metallplatte gegenüberliegt, und die Spule durch die Anziehungskraft zwischen dem Magnetelement und der Metallplatte an der Führungsstange fixiert wird.
Optische Vorrichtung mit: einer Basis; einer mit der Basis verbundenen Führungsstange mit einer sich in Richtung einer optischen Achse der optischen Vorrichtung erstreckenden ersten Mittelachse; einer auf der Führungsstange gleitend angeordneten Spule mit einer sich in Richtung der optischen Achse erstreckenden zweiten Mittelachse und einer ersten Mittel-Höhenachse, wobei die zweite Mittelachse senkrecht zur ersten Mittel-Höhenachse angeordnet ist; einem mit der Basis verbundenen und in der Spule angeordneten ersten feststehenden Magnetelement mit einer ersten mittigen Magnetisierungsachse und einer zweiten Mittel-Höhenachse, wobei die erste mittige Magnetisierungsachse sich senkrecht zur zweiten Mittel-Höhenachse erstreckt und mit der zweiten Mittelachse der Spule ausgerichtet ist, und wobei die zweite Mittel-Höhenachse von der ersten Mittel-Höhenachse beabstandet ist; einem in der Spule angeordneten und in einem vorgegebenen Abstand vom ersten feststehenden Magnetelement angeordneten zweiten feststehenden Magnetelement mit einer zweiten mittigen Magnetisierungsachse und einer dritten Mittel-Höhenachse, wobei das erste und das zweite feststehende Magnetelement sich mit dem gleichen Magnetpol einander gegenüberliegen, die zweite mittige Magnetisierungsachse senkrecht zur dritten Mittel-Höhenachse angeordnet und mit der zweiten Mittelachse der Spule ausgerichtet ist, die dritte Mittel-Höhenachse von der ersten Mittel-Höhenachse beabstandet ist und die erste Mittel-Höhenachse zwischen der zweiten und der dritten Mittel-Höhenachse angeordnet ist; und einem mit der Spule verbundenen Linsengehäuse, wobei, wenn die Spule durch Zuführen eines Stroms erregt wird, durch die Wechselwirkung zwischen dem Strom und Magnetfeldern, die durch das erste und das zweite feststehende Magnetelement erzeugt werden, eine Magnetkraft erzeugt wird, durch welche die Spule und das Linsengehäuse entlang der ersten Mittelachse der Führungsstange bewegt werden.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 44, ferner mit einem mit der Spule verbundenen Positionserfassungselement zum Erfassen einer Bewegung der Spule.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 45, wobei das Positionserfassungselement einen Hall-Sensor, einen Reluktanzsensor oder einen Fotounterbrecher aufweist.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 44, ferner mit einem Magnetelement und einer Metallplatte, wobei das Magnetelement mit der Basis verbunden ist und der Metallplatte gegenüberliegt, und wobei die Spule durch die Anziehungskraft zwischen dem Magnetelement und der Metallplatte an der Führungsstange fixiert wird.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 45, ferner mit einem Magnetelement und einer Metallplatte, wobei die Metallplatte mit dem Positionserfassungselement verbunden ist, das Magnetelement mit der Basis verbunden ist und der Metallplatte gegenüberliegt, und die Spule durch die Anziehungskraft zwischen dem Magnetelement und der Metallplatte an der Führungsstange fixiert wird.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 44, ferner mit einem zwischen dem ersten und dem zweiten feststehenden Magnetelement angeordneten magnetisch permeablen Element.
Optische Vorrichtung mit: einer Basis; einer mit der Basis verbundenen Führungsstange mit einer sich in Richtung einer optischen Achse der optischen Vorrichtung erstreckenden ersten Mittelachse; einer auf der Basis angeordneten Spule mit einer sich in Richtung der optischen Achse erstreckenden zweiten Mittelachse und einer ersten Mittel-Höhenachse, wobei die zweite Mittelachse senkrecht zur ersten Mittel-Höhenachse angeordnet ist; einem auf der Führungsstange gleitend angeordneten Linsengehäuse; einem mit dem Linsengehäuse verbundenen und in der Spule angeordneten ersten Magnetelement mit einer ersten mittigen Magnetisierungsachse und einer zweiten Mittel-Höhenachse, wobei die erste mittige Magnetisierungsachse sich senkrecht zur zweiten Mittel-Höhenachse erstreckt und mit der zweiten Mittelachse der Spule ausgerichtet ist, und wobei die zweite Mittel-Höhenachse von der ersten Mittel-Höhenachse beabstandet ist; und einem in der Spule angeordneten und in einem vorgegebenen Abstand vom ersten Magnetelement angeordneten zweiten Magnetelement mit einer zweiten mittigen Magnetisierungsachse und einer dritten Mittel-Höhenachse, wobei das erste und das zweite Magnetelement sich mit dem gleichen Magnetpol einander gegenüberliegen, die zweite mittige Magnetisierungsachse senkrecht zur dritten Mittel-Höhenachse angeordnet und mit der zweiten Mittelachse der Spule ausgerichtet ist, die dritte Mittel-Höhenachse von der ersten Mittel-Höhenachse beabstandet ist und die erste Mittel-Höhenachse zwischen der zweiten und der dritten Mittel-Höhenachse angeordnet ist, wobei, wenn die Spule durch Zuführen eines Stroms erregt wird, durch die Wechselwirkung zwischen dem Strom und den Magnetfeldern, die durch das erste und das zweite Magnetelement erzeugt werden, eine Magnetkraft erzeugt wird, durch die das erste Magnetelement, das zweite Magnetelement und das Linsengehäuse entlang der ersten Mittelachse der Führungsstange bewegt werden.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 50, ferner mit einem zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetelement angeordneten magnetisch permeablen Element.