專利名稱：帶滾動支承式線性引導結(jié)構(gòu)和機動式驅(qū)動裝置的光學組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學組件，包括至少一個光學部件一一尤其是透鏡支
承件/透鏡架一一和定子/定件(Stator)。
背景技術(shù)：
在照相技術(shù)或攝影技術(shù)中，圖像質(zhì)量尤其與兩個因素有關(guān)。其一是， 聚焦平面沿著光學軸線精確地定位在成像元件(例如膠巻或數(shù)字傳感器) 的像平面上。其二是，聚焦平面與成像平面盡可能平面平行。所需精度越 高，成像區(qū)域就越小。對于現(xiàn)代的數(shù)字傳感器來說，允許偏差的范圍僅為 幾微米。
主要是在結(jié)構(gòu)非常小的光學系統(tǒng)或相機結(jié)構(gòu)中，尤其在移動電話相機 中，在實現(xiàn)光學組件的可調(diào)整性時會產(chǎn)生顯著的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此基于上述問題，本發(fā)明提供了一種光學組件，該光學組件可設計 得盡可能小并能使可動部件相對于成像元件高度精確地定位。
為解決所述問題提出了一種光學組件，該光學組件包括至少一個光學 部件一一尤其是透鏡支承件一一和定子，其中光學部件一一尤其是透鏡支 承件——通過一滾動支承式線性引導結(jié)構(gòu)(Waizlagerlinearftihrung)支承 在定子上，該滾動支承式線性引導結(jié)構(gòu)具有在光學部件上一一尤其是在透 鏡支承件上一一和在定子上形成的滾動體導軌。在該線性引導結(jié)構(gòu)的范圍 內(nèi)， 一機動式/電動式調(diào)整件作用在光學部件尤其是透鏡支承件一一 上，使得光學部件一一尤其是透鏡支承件一一可沿一與攝像裝置的攝像平
6面垂直的軸線、相對于定子運動。
本發(fā)明改善了在光學組件的光程中對透鏡、或鏡頭(物鏡)、或單個 光學部件的引導和定位，還實現(xiàn)了可內(nèi)置在非常小的可用空間中的、結(jié)構(gòu) 非常小的光學系統(tǒng)，例如移動電話相機的光學系統(tǒng)。本發(fā)明在很大程度上 實現(xiàn)了所需的精度要求。制造簡單、構(gòu)件可構(gòu)造得非常小、以及高精度的 必要時無間隙的定位是本發(fā)明的優(yōu)點。
按本發(fā)明規(guī)定，將光學部件一一尤其是透鏡支承件的形式一一 (利用) 滾動體支承在定子上，其中透鏡支承件可具有一光學透鏡。但其它光學部 件如光闌、遮光器或類似物也可被布置在一合適的支承件上或包括這種支 承件，或者所述其它光學部件可布置在所述透鏡支承件上。通過一作用在 線性引導結(jié)構(gòu)的范圍內(nèi)一一即直接作用在機械式引導結(jié)構(gòu)自身上一一的機 動式調(diào)整件可沿著運動軸線實現(xiàn)精確的定位。滾動體支承結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了各可 動構(gòu)件相互間的無間隙、精確的支承，這些構(gòu)件在運動時具有確定的相對 位置。僅允許沿著標示/明確的運動軸線的運動，從而確保始終滿足主要的 光學邊界條件，即聚焦平面與成像平面的平面平行性。
在本發(fā)明的擴展方案中，可在光學部件一一尤其是透鏡支承件一一上 設置一側(cè)向突出部/附件，在該突出部上形成兩個側(cè)向的、彼此相對的導軌， 該突出部嵌入到一設置在定子上的接納空間中，該接納空間具有兩個彼此 相對的導軌，其中突出部和接納空間的彼此相對的導軌互補成為兩個引導 通道。所述支承結(jié)構(gòu)亦即一種利用兩個引導通道的雙側(cè)支承結(jié)構(gòu)，這種結(jié)
構(gòu)可以這樣簡單地實現(xiàn)在設計成例如環(huán)狀或中空柱體構(gòu)件的透鏡支承件 上設置一側(cè)向突出部，在該突出部的外側(cè)上設置兩個彼此精確相對的、部 件導軌或透鏡支承件導軌，而在優(yōu)選為中空柱體的定子上設置一例如形式 為斷口的接納空間，其中在該接納空間中設有兩個定子導軌，從而在插入 突出部的狀態(tài)中形成兩個引導通道，滾動體在此引導通道中運行。導軌、 進而引導通道的幾何當然與滾動體的幾何相協(xié)調(diào)?？梢允褂脻L珠、滾柱或 滾針。
可在預緊的情況下接納滾動體，從而在整體上實現(xiàn)一種完全無間隙的
7支承結(jié)構(gòu)。這可通過將定子的導軌i殳計成彈性的來實現(xiàn)，這在結(jié)構(gòu)上可以 簡單地通過將導軌設置在定子的彈性設計的部段上來實現(xiàn)。這樣所述接納 空間便設置在該彈性部段上，該接納空間在本設計方案中優(yōu)選設計成斷口 ， 因而可使該部段具有一定的彈性，該部段優(yōu)選與定子底部相距一狹小的間 隙以實現(xiàn)所述彈性。
此外可規(guī)定，光學部件一一尤其是透鏡支承件一一通過至少三個滾動 體引導，其中在一個引導通道中設置兩個滾動體，在另一個引導通道中設 置一個滾動體。由此形成一在軸向上看足夠的線性支承結(jié)構(gòu)，該支承結(jié)構(gòu) 尤其是結(jié)合透鏡支承件中給出的預緊、實現(xiàn)了精確的相對運動。還可考慮 的是，例如設置四個滾動體，即每個引導通道兩個滾動體。
在本發(fā)明的優(yōu)選設計方案中，為了使光學部件一一尤其是透鏡支承 件一一相對于定子進行運動，在設置于光學部件一一尤其是透鏡支承 件一一上的側(cè)向突出部上設有齒部，該齒部與機動式調(diào)整件的小齒輪相嚙 合。優(yōu)選為具有導軌的突出部設置齒部，但也可考慮為此設置單獨的突出 部。在機動式調(diào)整件一_位置固定地設置在定子上的微型馬達一一上設置 有與所述齒部相嚙合的、相應的小齒輪。通過合適的控制裝置對調(diào)整件進 行相應地控制，以實現(xiàn)希望的光學調(diào)節(jié)，所述控制裝置例如內(nèi)置在移動電 話中并形成該處的相機裝置的一部分。還可考慮使用機電式馬達一一例如 壓電馬達，該馬達以一壓電式運動的調(diào)整件作用在相應形成于光學部 件一一尤其是透鏡支承件一一上的部段上。
本發(fā)明的最簡單的設計方案包括僅一個光學部件一一尤其是僅一個透 鏡支承件一一和一定子，即光學部件一一如透鏡一一相對于成像元件是可 調(diào)節(jié)的，此成像元件設置在定子上，例如是一數(shù)字傳感器。按本發(fā)明的一 種尤其合理的設計方案，設置有兩個或多個光學部件一一尤其是透鏡支承 件一一和一公共的定子。本發(fā)明的一可選方案設有兩個或多個光學部 件一一優(yōu)選透鏡支承件，所述各光學部件被配屬給一公共的定子并可相對 此定子運動。因此可實現(xiàn)具有各種不同光學性能的不同光學系統(tǒng)。
每個光學部件一一尤其是每個透鏡支承件一一都可通過自己的機動式調(diào)整件獨立地相對于定子運動。按本發(fā)明的這種可選方案，例如每個單獨 的透鏡支承件也都通過自己的滾動支承結(jié)構(gòu)支承在定子上，每個透鏡支承 件都通過自己的齒部和自己的才幾動式調(diào)整件而#皮獨立地相對定子進4亍調(diào) 節(jié)。 一可選方案規(guī)定，所述光學部件一一尤其是透鏡支承件一一中至少一 部分(或全部)相互運動耦合，并可通過一公共的機動式調(diào)整件運動，而 其它的光學部件一一尤其是其它的透鏡支承件一一必要時可分別通過自己 的機動式調(diào)整件相對于定子運動。在本發(fā)明的這種設計方案中，例如兩個 或多個運動耦合的、即相對位置關(guān)系固定的部件及其支承件或透鏡支承件 一起通過一公共的機動式調(diào)整件運動。這個例如設計成透鏡支承件組的單 元具有僅一個單一的齒部和一個單一的部段，經(jīng)該部段可將該運動耦合組 通過一合適的滾動體-線性引導結(jié)構(gòu)支承在定子上。非運動耦合的透鏡支承 件或其它光學部件通過自己的滾體-線性引導結(jié)構(gòu)獨立地支承在定子上，并 可通過各自的突出部上的單獨齒部和自己的機動式調(diào)整件運動。
由這些不同的基本構(gòu)造出發(fā)可以設想出構(gòu)造不同的光學組件。按本發(fā) 明的第一可選方案，設置有兩個或多個光學部件一一例如透鏡支承件，所 述各光學部件的突出部相互重疊并嵌入一公共的接納空間中。這些部件中 的每一個——即每個透鏡支承件——都可獨立運動，亦即為每個部件都配 備一單獨的機動式調(diào)整件，該調(diào)整件分別與一部件支承件或透鏡支承件固 有的齒部相嚙合。這些部件或透鏡支承件重疊，所述各部件的突出部嵌入 一公共的、設置在定子側(cè)的接納空間中，在該區(qū)域中實現(xiàn)每個單獨的光學 部件或每個單獨的透鏡支承件的滾動體-線性引導結(jié)構(gòu)。
代替該方案，可設置有兩個或多個光學部件或透鏡支承件，其中重疊 設置的部件或透鏡支承件的突出部相對轉(zhuǎn)過一角度，優(yōu)選交替地、(先)
朝一側(cè)定向、(再)轉(zhuǎn)過180°朝向另一側(cè)定向。其中突出部的位置相應 地偏置，優(yōu)選在定子的相對兩側(cè)上設置用于各突出部的接納空間。即并非 多個光學部件一一尤其是透鏡支承件一一的所有突出部都i殳置在共同的一 側(cè)上，而是交替地設置在一側(cè)和另一側(cè)上，在這種設計方案中必須設置兩 個定子側(cè)接納空間。如果在本發(fā)明的這種設計方案中設置有例如三個透鏡支承件，則可使下透鏡支承件和上透鏡支承件的突出部重疊并嵌入一公共的接納空間中，而將中透鏡支承件的突出部設置在相對的一側(cè)上并嵌入一
設置在相對的定子側(cè)上的接納空間中。亦即中透鏡支承件轉(zhuǎn)過180° ，總共設置有三個機動式調(diào)整驅(qū)動裝置，因而在本實施形式中每個透鏡支承件都可被獨立調(diào)節(jié)。也可考慮其它偏置角度，例如120。、卯°或60。，代替轉(zhuǎn)過180° 。
本發(fā)明一種可選設計方案提出，設置三個或多個光學部件一一尤其是透鏡支承件，其中只有從下方數(shù)的第一部件和緊隨的第二部件一一尤其是相應的透鏡支承件一一具有這樣的突出部所述突出部以轉(zhuǎn)過一角度一一優(yōu)選180° —一的方式相對定位并設置在定子的相應的接納空間中，其中第三和可能緊隨的部件一一尤其是相應的透鏡支承件一一與從下方數(shù)的第一部件或緊隨的第二部件一一尤其是相應的透鏡支承件一一通過一連接臂運動耦合。根據(jù)本發(fā)明的這種設計方案，所述多個透鏡支承件或其它光學部件中只有兩個透鏡支承件具有突出部，其中所述突出部優(yōu)選相對轉(zhuǎn)過180。。在定子上以相應的方式設置有兩個以相同的偏置角度——即優(yōu)選180。一一偏置的接納空間，以實現(xiàn)滾動體-線性引導結(jié)構(gòu)。其它光學部件一一例如透鏡支承件一一通過連接臂與第一或第二部件一一尤其是相應的透鏡支承件一一運動耦合，所述第一或第二部件如上所述以滾動體支承的方式i殳置在定子上。在本實施方式中，經(jīng)所述連接臂保持固定位置關(guān)系的部件組或透鏡支承件組，可通過一馬達一起運動，其中在此必須使用兩個單獨的調(diào)整馬達。在透鏡支承件為例如四個時，可構(gòu)成兩個透鏡支承件組。在此也可以實現(xiàn)其它的偏置角度，例如120° 、卯°或60。，代替轉(zhuǎn)過180° 。
如上所述，可以構(gòu)造出不同的光學部件。 一種核心部件是設置有透鏡的透鏡支承件，所述透鏡可通過透鏡支承件運動。也可設想，設置一光閘和/或光闌作為光學部件，通過所述光閘控制攝像芯片的曝光，所述光闌例如設置在一合適的專用支承件上。通過這些支承件使所述部件可獨立運動，為此這種支承件一一例如透鏡支承件一一具有相應的齒部或者是與所用的調(diào)整驅(qū)動裝置的類型相一致的運動耦合部段。光閘和光闌也可集成在一公共的構(gòu)件中，從而僅需使一個構(gòu)件運動。還可設想將所述部件"~一即例如光閘或光闌或包含二者的構(gòu)件_ —與透鏡一起設置在透鏡支承件上，而不是為所述部件使用自己的部件支承件、進而使部件相對于其它部件具有獨自的運動能力。這可有利地避免可能由于例如光閘/光闌與透鏡間的距離過大而導致的圖像錯誤。光閘或光闌在此隨透鏡一起運動。
較為合理的是，使用多個機動式調(diào)整件，所述調(diào)整件通過一公共的控制裝置一一例如移動電話的控制裝置一一進行控制。
此外，可在定子上設置一個或多個固定元件，以將光學組件固定在一第三物體上。這些固定元件可以是螺紋連接件或扣合-卡鎖連接結(jié)構(gòu)。這些固定元件優(yōu)選可實現(xiàn)簡單的可安裝性，尤其可自動地將光學組件安裝在所述第三物體上一一優(yōu)選移動電話上。還可考慮的是，設置粘合面作為固定元件，通過該粘合面可將定子、進而整個光學組件粘接在第三物體上。
一種改進方案提出，設置可與外部的控制裝置一一優(yōu)選是移動電話的
控制裝置一一連接的柔性印制電路板(所謂的Flexband),該印制電路板可與攝像裝置、機動式調(diào)整件、包括待運動部分的、可能的待控制光學部件——如光閘或光闌——相連。在此也可應用加工簡單的電路板，該電路板具有所有用于驅(qū)動和控制攝像單元的連接導線，因而能夠通過外部的控
制裝置來控制光學組件。
通過一金屬外殼對外封裝所述光學組件，并保護其免受外部影響。此外，本發(fā)明還涉及一種具有所述類型的光學組件的移動電話。


借助附圖、從對實施例的以下描述中得出本發(fā)明的其它優(yōu)點、特征和細節(jié)。其中
圖1示出透鏡支承件的透一見圖2示出圖1中的透鏡支承件的轉(zhuǎn)過(一角度)的視圖；圖3示出定子的透視圖4示出包括圖l和2中的透鏡支承件和圖3中的定子的光學組件的第一實施例的視圖5示出圖4中的光學組件的側(cè)視圖；圖6示出圖4中的光學組件的俯視圖7示出在圖6中的線E-E的方向上的剖視圖，以及線性引導結(jié)構(gòu)的放大視圖8示出圖4中的光學組件的轉(zhuǎn)動的透視圖9示出具有兩個透鏡組的光學組件的第二個按本發(fā)明的實施例的視圖，這兩個透鏡組可通過兩個馬it^目互獨立地運動；圖IO示出圖9中的光學組件的縱向剖視圖11示出具有三個透鏡組的光學組件的第三實施例，這三個透鏡組可通過三個馬勤目互獨立地運動；
圖12示出圖11中的光學組件的轉(zhuǎn)動的視圖13示出第四實施例，其中兩個透鏡支承件運動耦合并同時運動，而另一個透鏡支承件在所述兩個透鏡支承件之間獨立運動；圖14示出圖13中的光學組件的轉(zhuǎn)過(一角度)的視圖；圖15示出圖13中的光學組件的仰視圖；圖16示出圖13中的光學組件的側(cè)視圖17-20以四個不同的側(cè)透視圖中示出按本發(fā)明的光學單元的另一實施例；
圖21示出已完成的、封裝的光學單元的側(cè)視圖22示出圖21中的光學單元的側(cè)透視圖23示出按本發(fā)明的移動電話，其具有按本發(fā)明的光學組件；
圖24以;故大的側(cè)視圖示出圖23中的移動電話連同光學組件的剖面。
具體實施例方式
圖l至8示出用于帶集成芯片的移動電話的鏡頭的第一實施例，還示
12出了透鏡支承件和定子的各零件以及組裝而成的組件。圖1-8中示出的基本組件用于形成光學系統(tǒng)、或相機、或攝像單元，并主要由兩個構(gòu)件組成，即所謂的鏡筒或透鏡支承件1和定子2。透鏡支承件1具有兩個或多個沿著光學軸線的導軌A和B,這些導軌適合當作滾動體的滾道。導軌A、 B相對地形成在側(cè)向突出部5上。
在定子2上設置有一用于攝像的數(shù)字芯片4，定子同樣具有沿光學軸線延伸的導軌C和D，在所述導軌之間設置有一可供透鏡支承件的突出部5接合的接納空間12，見圖4。導軌A、 B、 C、 D的幾何和布置結(jié)構(gòu)設計成，使所述導軌可在所述各構(gòu)件被組裝起時相互對置地形成引導通道13，滾動體3_—此處是滾珠一_可在此引導通道中滾動。
如果利用至少三個——必要時也可如此處所示地利用四個——滾動體3來安裝所述各構(gòu)件，則兩個構(gòu)件_一透鏡支承件1和定子2—一可相對運動。滾動體在導軌A、 B、 C、 D上滾動。存在滾動磨擦，與通常的滑動磨擦式引導相比具有明顯的優(yōu)勢。在本發(fā)明中，即使位置移動很小也不會產(chǎn)生滑動(面)粘附現(xiàn)象。必要的驅(qū)動力減少到滾動磨擦(力)，因此非常小。
在突出部5上設置有一齒部6以進行驅(qū)動。使用一非常小的、帶一小齒輪8的馬達7 (微型馬達)以使透鏡支承件1相對于定子2進行運動，透鏡支承件1在安裝后部分地或全部地容納在所述定子2中，所述小齒輪8與齒部6相嚙合(參看圖4-8)。在這方面，透鏡支承件l與安裝在它內(nèi)部的、此處未詳細示出的透鏡可在軸向上沿著滾動支承式引導結(jié)構(gòu)、進而沿著與芯片像平面精確垂直的運動軸線進行運動。馬達7由一合適的控制裝置控制。
優(yōu)選存在著使所有滾動體穩(wěn)定的預緊。但這不是絕對必須的，因為也可以考慮引導單個滾動體(類似球軸承)的保持架結(jié)構(gòu)。也可以考慮其它的滾動體作為滾珠(例如滾柱或滾針)，然后對導軌進行相應的設計。此
預緊確保，盡可能好地實現(xiàn)圖像和成像平面(芯片平面)的平面度的精度。在已知的解決方案中，尤其在較小的數(shù)字鏡頭中，滑動引導結(jié)構(gòu)中的間隙會導致圖像中存在很大的錯誤。
在本解決方案中，在定子2中直接安裝和定位成像裝置(芯片4)。通過使該成像裝置與透鏡支承件1對準相同的構(gòu)件，使在成像裝置與光學系統(tǒng)之間產(chǎn)生的定位誤差最小。精度也只與很小的構(gòu)件公差有關(guān)。
很小的力便足以使透鏡變形，這會提高圖像的質(zhì)量損失。如果按本發(fā)明預設并實現(xiàn)的引導幾何設計成，使預緊力不會傳遞到透鏡支承件1上，則透鏡完全不受外力作用。這在靜態(tài)和動態(tài)方面都大大改善了圖像的質(zhì)量。在此實施例中，通過導軌的布置結(jié)構(gòu)消除了透鏡支承件l上的預緊力。因此該透鏡支承件1可以無應力地安裝和定位。
定子2中或也在透鏡支承件l中的導軌A、 B、 C、 D可被預緊，或者還彈性地構(gòu)成。因此將滾動體3壓在軌道上的壓緊力是可調(diào)節(jié)和可微調(diào)/重調(diào)的。在所示的實施例中，定子軌道C、 D是有彈性的，也就是說，具有定子側(cè)導軌C、 D的部段14在底部并不與芯片4的支承件固定連接，而是通過短小而狹窄的間隙8a與之分離以實現(xiàn)彈性。
如果運動元件一一此處是透鏡支承件1 ——在軸承的附近被驅(qū)動，如按本發(fā)明地通過馬達小齒輪8與軸承側(cè)齒部6的直接嚙合進行驅(qū)動，則驅(qū)動力不會對運動元件產(chǎn)生影響。驅(qū)動力被引導結(jié)構(gòu)吸收，可以最小偏差實現(xiàn)非常精確的定位。尤其從圖6和圖7中的放大視圖中可見線性引導結(jié)構(gòu)的構(gòu)造。其中示出了滾動體3、在突出部5和定子2上的導軌A、 B、 C、D、以及齒部6和小齒輪8。導軌A和B在此實施例中不是貫穿的，而是分別分成兩個部段，為此也可參看圖1和2。
圖9和10示出了具有兩個透鏡組的光學組件的第二實施例，這兩個透鏡組可通過兩個馬&目互獨立地運動，二者在定子的同一個導軌中運行。圖9和剖開的圖IO示出了分別具有一個(未示出的)透鏡的兩個透鏡支承件1，所述透鏡支承件1容納在一公共的定子2中。如上述實施例，每個透鏡支承件1在各自的突出部5上都具有兩個導軌A、 B，在定子2上同樣具有兩個導軌C、 D，用來形成滾動體通道13。每個突出部5都具有自己的齒部6，此外，可獨立運行的、優(yōu)選可通過一個公共的控制裝置來獨立控制的兩個馬達7分別設置有小齒輪8，所述小齒輪中的每一個分別與 透鏡支承件1的齒部6中的一個相嚙合。兩個透鏡支承件可相互獨立地運 動，可相對于設置在定子側(cè)的芯片4 (此處未示出)沿軸向調(diào)整成與該芯 片的攝像平面精確地垂直。
圖11和12示出具有三個透鏡組的光學組件的第三實施例，所述三個 透鏡組可通過三個馬^目互獨立地運動。在按圖ll和圖12 (轉(zhuǎn)過180。) 所示實施例中設有三個按上述方式設計的透鏡支承件1。所述透鏡支承件 共同容納在一定子2中。此定子在相對兩側(cè)上具有一縱向斷口 (接納空間 12)，在該縱向斷口的邊緣上形成兩個導軌C、 D。上、下透鏡支承件1 以相同的定向相互重疊地布置，而中透鏡支承件1布置成相對轉(zhuǎn)過180。， 并以其突出部5接合在另外兩個導軌C、 D之間。相應地，在定子的一側(cè) 設置有兩個馬達7用以使上、下透鏡支承件1獨立地運動，而在另一側(cè)上 設置一馬達7用以使中支承件1運動。所有的透鏡支承件1、進而透鏡或 透鏡組(在一個透鏡支承件l中原則上可設置僅一個透鏡，但也可設置多 個透鏡)都可相互獨立地運動。在此也通過齒部6和馬達側(cè)小齒輪8進行 驅(qū)動。
圖13至16示出了第四實施例，其中兩個透鏡支承件運動耦合并同時 運動，而另一個在二者之間的透鏡支承件獨立運動，這與變焦鏡頭的原理 結(jié)構(gòu)是一致的。圖13至16示出了按本發(fā)明的(微型)光學系統(tǒng)，其中三 個透鏡支承件1也分別具有一個或多個透鏡。此處也只設置有一個定子2， 但該定子并非與三個透鏡支承件1的總高度一樣高，而是只有下透鏡支承 件1接納在定子2中。下透鏡支承件1和上透鏡支承件1通過一連接臂9 相連，因此所述上、下透鏡支承件可通it^目應的馬達7a和在下透鏡支承件 上的、具有齒部6的突出部5,相對于中透鏡支承件1及其透鏡(組)運 動，或相對于(未示出的)攝像芯片(例如CCD芯片4) 一起運動。中透 鏡支承件1也可通過自己的馬達7b運動。因為定子2不包圍中透鏡支承件 1，所以該中透鏡支承件設有一形成為突出部5的支承臂10，在此支承臂 上形成齒部6和導軌A、 B。定子2也具有兩個彼此相對的斷口 (接納空
15間12)，在所述斷口上設置有導軌C、 D用以支承下透鏡支承件l和中透 鏡支承件l。兩個馬達7a、 7b位于一個平面內(nèi)。借助這種構(gòu)造方式，可實 現(xiàn)變焦光學系統(tǒng)或變焦相機。
如圖13-16另外示出，設置有一固定元件ll，利用該固定元件可將光 學系統(tǒng)或相機固定在一第三物體(例如移動電話的外殼)上。固定元件可 以是螺紋連接結(jié)構(gòu)或扣合-卡鎖連接結(jié)構(gòu)等。優(yōu)選在所有的上述構(gòu)造中都設 置這種固定元件。
代替透鏡支承件，也可以使其它光學部件如遮光器、單透鏡、光闌等 這樣運動。同樣也可以考慮多個可動部件。還可以考慮多個部件相互獨立 地運動，例如用以構(gòu)造變焦鏡頭(如參照圖13-16所述那樣)。
圖17-20示出了另一按本發(fā)明的光學單元，其與由圖l-8所示的光學 單元的構(gòu)造的基礎一致。本光學單元也具有定子2和透鏡支承件1，其中 在定子和透鏡支承件之間設有按本發(fā)明的滾動支承式線性引導結(jié)構(gòu)，該結(jié) 構(gòu)具有導軌A、 B、 C和D，并設有在引導通道中引導的滾動體3。透鏡支 承件1具有第一透鏡15和第二透鏡16 (也參見圖21)，該第二透鏡通過 一三腳架狀的保持元件17固定，該保持元件能在安裝的框架內(nèi)可移動地定 位在透鏡支承件1上以對準第二透鏡16。當然也可以在對準第二透鏡16 后再固定此保持件17。
此外還示出了柔性的印制電路板18，其圍繞光學組件的三個側(cè)面。此 印制電路板1S具有所有必需的印制導線或連接導線，它們用來與光學單元 的可控構(gòu)件相接觸，所述可控構(gòu)件即攝像單元4、調(diào)整件7即馬達(它也 可以指壓電馬達)、以及在圖l孓20中未詳細示出的、可能的其它光學部 件，例如包含光閘和光闌的組合構(gòu)件19，它們也同樣可通過外部的控制裝 置來控制。為連接外部的控制裝置，借助柔性印制電路板18可實現(xiàn)一接線 片20,在該接線片加上連接移動電話的控制裝置。這里設計成使單個構(gòu) 件一—如馬達等一一不是復雜、單獨地與印制電路板18聯(lián)接，而是在"纏 繞"印制電路板18時自動地進行，從而與各個可控的電部件或機電部件的 連接部段的位置對應地將必需的接觸點定位在印制電路板18上。在柔性印制電路板18的下側(cè)上形成一粘合面27,此粘合面形成固定元件，通過該 固定元件可將光學組件粘合在例如移動電話的固定面上。還可考慮的是， 光學組件除了完整的圖像處理單元外還具有馬達控制器。圖像數(shù)據(jù)由光學 組件產(chǎn)生，與電話或其控制模塊的導線連接僅用于將相機的圖像數(shù)據(jù)傳遞 給電話的存儲器和釋放控制(Ausl6sesteuerung )。通過本身集成的馬達控 制器來控制光學組件的馬達。
如上所述，制成的光學組件還具有一內(nèi)置構(gòu)件19，該構(gòu)件包括光閘和 光闌。在按圖21所述的設計方案中，構(gòu)件19固定在一透鏡支承件1上， 因此與兩個透鏡15和16的位置關(guān)系是固定的。在此設計方案中，此光閘-光闌構(gòu)件19與透鏡支承件1、進而與透鏡15、 16—起相對于定子2、進而 相對于攝像芯片4運動。當然還可以考慮，構(gòu)件19獨立地、可動地支承在 自己的支承件上，該支承件如透鏡支承件1那樣具有相應的齒部或類似物， 通過此齒部或類似物可與單獨的調(diào)整馬W目聯(lián)接。而將構(gòu)件19緊鄰地布置 在透鏡組的附近卻有利于避免可能的圖像錯誤。
圖21和22還示出了金屬外殼21,此外殼21封裝整個光學組件，僅 接線片20從該外殼中伸出。
在圖23和24中示出了按本發(fā)明的移動電話22。在按圖23的原理圖 中，按本發(fā)明的光學組件24以已知的方式設置在一透明窗25下方，此光 學組件24可以是任意形式(當然，上述光學組件的設計方案并非窮盡的或 限制性的)。在此只示例性地示出了一外部控制器26連同移動電話22的 圖像數(shù)據(jù)存儲器，此控制器通過接線片20與光學組件24相聯(lián)接并(完全 或部分地)承擔對該光學組件的控制。按照需要，按光學組件24的設計方 案，該光學組件在才艮據(jù)圖24的實施例中與圖21所示的光學組件相一致， 可對光學透鏡連同從屬的光閘-光闌構(gòu)件進行調(diào)整。因為光學處理部件一一 在此亦即透鏡支承件連同其它從屬的光學部件一一相對于攝像裝置一一在 此亦即芯片4一一或攝像平面的高精度引導，可實現(xiàn)極其精確的定位，所 述定位是光學上無缺陷攝像的基本前提。按本發(fā)明的解決方案的優(yōu)點 -只有兩個構(gòu)件 -這些構(gòu)件同時也是引導結(jié)構(gòu) -光學元件無載荷
-盡管如此也能實現(xiàn)預緊的引導結(jié)構(gòu)(無間隙)
-滾動磨擦，沒有滑動(面)粘附現(xiàn)象，驅(qū)動力小
-構(gòu)造方式極其緊湊，結(jié)構(gòu)高度最小(這對于手持的鏡頭是很重要的)
-光學系統(tǒng)與成像裝置之間的公差鏈非常小
-在實施例中，定子同時也是光學系統(tǒng)和圖像感應器的保護外殼
-組件和引導結(jié)構(gòu)的剛度很高，不會影響光學元件
-引導精度只與兩個構(gòu)件有關(guān)
-不同的單個部件可相互獨立地運動
-對振動不敏感 -抗扭轉(zhuǎn)
-通過使用相同的材料，使溫度波動對光學軸線位置的影響非常小 -成像元件與鏡頭安裝在相同的構(gòu)件(定子)上。
權(quán)利要求
1.一種光學組件，包括至少一個光學部件——尤其是至少一個透鏡支承件——和定子，其中所述光學部件——尤其是透鏡支承件(1)——通過一滾動支承式線性引導結(jié)構(gòu)支承在定子(2)上，該滾動支承式線性引導結(jié)構(gòu)具有形成在所述光學部件——尤其是透鏡支承件(1)——和定子(2)上的滾動體導軌(A、B、C、D)，在該線性引導結(jié)構(gòu)的范圍內(nèi)，一機動式調(diào)整件(7、7a、7b)作用在所述光學部件——尤其是透鏡支承件(1)——上，使得所述光學部件——尤其是透鏡支承件(1)——能沿一與攝像裝置(4)的攝像平面垂直的軸線、相對于定子(2)運動。
2. 按權(quán)利要求1所述的光學組件，其特征在于，在所述光學部件一一 尤其是透鏡支承件(1)— 一上設置一側(cè)向的突出部(5)，在該突出部上 形成兩個側(cè)向的、彼此相對的導軌(A、 B)，該突出部(5)嵌入到一設 置在定子(2)上的接納空間(12)中，該接納空間(12)具有兩個彼此相 對的導軌(C、 D)，其中突出部(5)和接納空間(12)的彼此相對的導 軌(A、 B、 C、 D)互補成為兩個引導通道(13)。
3. 按權(quán)利要求1或2所述的光學組件，其特征在于，在預緊的情況 下接納滾動體(3)。
4. 按權(quán)利要求3所述的光學組件，其特征在于，所述定子(2 )的導 軌(C、 D)設計成彈性的。
5. 按權(quán)利要求4所述的光學組件，其特征在于，所述導軌(C、 D) 設置在定子(2)的設計成彈性的部段(14)上。
6. 按權(quán)利要求5所述的光學組件，其特征在于，所述彈性的部段(14 ) 與定子底部相隔一狹窄的間隙(8a)。
7. 按上述權(quán)利要求之任一項所述的光學組件，其特征在于，所述光 學部件一一尤其是透鏡支承件(1) 一一由至少三個滾動體(3)引導，其 中必要時在一個引導通道(13)中設置至少兩個滾動體。
8. 按上述權(quán)利要求之任一項所述的光學組件，其特征在于，在設置于所述光學部件一一尤其是透鏡支承件(1)— 一上的側(cè)向的突出部(5) 上設有齒部(6)，該齒部與機動式調(diào)整件(7、 7a、 7b)的小齒輪(8)相 嚙合。
9. 按上述權(quán)利要求之任一項所述的光學組件，其特征在于，設置有 兩個或多個光學部件一一尤其是兩個或多個透鏡支承件(1) 一一和一個公 共的定子(2)。
10. 按權(quán)利要求9所述的光學組件，其特征在于，每個光學部件一_ 尤其是每個透鏡支承件(1) 一一都能通過自己的機動式調(diào)整件(7)獨立 地相對于定子(2 )運動，或所述光學部件一一尤其是透鏡支承件(1)— 一 中至少一部分相互運動耦合，并能通過一公共的機動式調(diào)整件(7a)運動， 而其它的光學部件一一尤其是其它透鏡支承件(1) 一一必要時能分別通過 自己的機動式調(diào)整件(7b)相對于定子(2)運動。
11. 按權(quán)利要求9或10所述的光學組件，其特征在于，設置有兩個或 多個光學部件一一尤其是兩個或多個透鏡支承件(1),所述各光學部件的 突出部(5)重疊布置，并嵌入到一公共的接納空間(12)中。
12. 按權(quán)利要求10所述的光學組件，其特征在于，設置兩個或多個光 學部件一一尤其是兩個或多個透鏡支承件(1),其中重疊布置的光學部 件一一尤其是透鏡支承件(1) 一_的突出部(5)相對轉(zhuǎn)過一角度，優(yōu)選 交替地、朝向一側(cè)取向和轉(zhuǎn)過180。朝向另一側(cè)取向，其中與突出部(5) 的位置相對應地在定子(2)的相對側(cè)上設置用于各突出部(5)的接納空 間(12 )。
13. 按權(quán)利要求12所述的光學組件，其特征在于，設置有光學部 件一一尤其是三個透鏡支承件(1)，其中下光學部件和上光學部件一一尤 其是下透鏡支承件和上透鏡支承件(1)——的突出部(5)重疊布置，并 嵌入到一公共的接納空間(12)中，而中光學部件一一尤其是中透鏡支承 件(1)——的突出部(5)轉(zhuǎn)過一角度，優(yōu)選設置在相對的一側(cè)上，并嵌 入到一相應地偏置布置的、優(yōu)選設置在相對的定子側(cè)上的接納空間(12) 中。
14，按權(quán)利要求10所述的光學組件，其特征在于，設置三個或多個光 學部件一一尤其是三個或多個透鏡支承件(1),其中只有從下方數(shù)的第一 光學部件和緊接其的光學部件一一尤其是從下方數(shù)的第一透鏡支承件和緊接其的第二透鏡支承件(1) 一一具有突出部(5)，所述突出部(5)轉(zhuǎn)過 一角度一一優(yōu)選180° ——地相對定位，并布置在定子(2)的相應的接納 空間(12)中，其中第三光學部件和可能的緊接其的光學部件一一尤其是 第三透鏡支承件和可能的緊接其的透鏡支承件(1)—一與從下方數(shù)的第一 光學部件或緊接其的光學部件一一尤其是從下方數(shù)的第一透鏡支承件或緊 接其的第二透鏡支承件(1)— 一通過連接臂(9)運動耦合。
15. 按權(quán)利要求9至14之任一所述的光學組件，其特征在于，至少一 個光學部件是透鏡支承件(1)，至少一個光學部件是光閘和/或光闌。
16. 按權(quán)利要求15所述的光學組件，其特征在于，所述光閘和光闌集 成在一公共構(gòu)件(19 )中。
17. 按權(quán)利要求15或16所述的光學組件，其特征在于，光閘和/或光 闌或所述公共構(gòu)件(19 )設置在一透鏡支承件(1)上，并能隨該透鏡支承 件運動。
18. 按上述權(quán)利要求之任一項所述的光學組件，其特征在于，能通過 一公共的控制裝置控制多個機動式調(diào)整件(7、 7a、 7b)。
19. 按上述權(quán)利要求之任一項所述的光學組件，其特征在于，在定子 (2)上設置一個或多個固定元件(1)以將所述光學組件固定在一第三物 體上。
20. 按權(quán)利要求19所述的光學組件，其特征在于，所述固定元件(ll) 是螺紋連接件、或扣合-卡鎖連接結(jié)構(gòu)，或?qū)⑺龉潭ㄔO計成一粘合面(27)。
21. 按上述權(quán)利要求之任一項所述的光學組件，其特征在于，所述攝 像裝置(4)設置在定子(2)上。
22. 按上述權(quán)利要求之任一項所述的光學組件，其特征在于，設置一 能與外部的控制裝置(26)相連接的柔性印制電路板(18)，該印制電路板與纟IW象裝置(4)、機動式調(diào)整件、以及可能的其它光學部件或包含光學 部件的構(gòu)件(19)相連接。
23. 按上述權(quán)利要求之任一項所述的光學組件，其特征在于，該光學 組件具有金屬外殼(21)。
24. —種移動電話，具有按上述權(quán)利要求之任一項所述的光學組件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光學組件，包括至少一個光學元件——尤其是至少一個透鏡支承件——和定子，其中光學部件、尤其是透鏡支承件(1)通過滾動支承式線性引導結(jié)構(gòu)支承在定子(2)上，該滾動支承式線性引導結(jié)構(gòu)具有在光學部件——尤其是透鏡支承件(1)——和定子(2)上形成的滾動體導軌(A、B、C、D)，在此線性引導結(jié)構(gòu)的范圍內(nèi)，機動式調(diào)整件(7、7a、7b)作用在光學部件——尤其是透鏡支承件(1)上，因此光學部件——尤其是透鏡支承件(1)——可沿一與攝像裝置(4)的攝像平面垂直的軸線、相對于定子(2)運動。
文檔編號G02B7/02GK101652693SQ200780052155
公開日2010年2月17日 申請日期2007年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月13日
發(fā)明者馬丁·施瓦布 申請人:馬丁·施瓦布