專利名稱：光學裝置的制作方法
技術領域：
本發明是有關于一種光學裝置，特別是有關于一種可降低電力消耗的光學裝置。
背景技術：
在目前應用于小型鏡頭模組的自動位移驅動裝置中，其驅動器依運動方向可大致分為兩種，第一種驅動器可提供旋轉動力，且其旋轉軸是平行于鏡頭模組的光軸，而第二種驅動器則可提供平移動力，且其移動方向是平行于鏡頭模組的光軸。
第一種驅動器(例如，步進馬達)的旋轉運動通常需要額外的傳動方向轉換機構，以使鏡頭模組能進行平行于光軸的移動。就運用第一種驅動器的自動位移驅動裝置而言，其特點在于當鏡頭模組到達定位時，不需要增加額外的電力來維持鏡頭模組的位置。然而，含有第一種驅動器的自動位移驅動裝置會具有非常多的構成零件，且其構造復雜度相當高，因而不利于縮小自動位移驅動裝置的體積。
而第二種驅動器(例如，音圈馬達)可直接將力量應用于位置調節上。相較于運用第一種驅動器的自動位移驅動裝置，運用第二種驅動器的自動位移驅動裝置可具有較少的構成零件以及較小的體積。然而，當鏡頭模組到達定位時，需要持續不斷的電力供應與反復控制，以維持鏡頭模組在特定位置，故會耗費相當大的電力，而此對于需長時間攜帶使用的相機或光學裝置而言是非常不利的。
此外，請參閱圖5，在美國專利第6,856,469號中所揭露的公知鏡頭驅動裝置中，其磁性元件9、間隔元件12以及彈簧元件50的排列方向為平行于鏡頭2的光軸。公知鏡頭驅動裝置是利用磁性元件9和驅動磁鐵6間的磁力作用，并搭配彈簧元件50來對鏡頭2進行暫停時的夾持動作。然而，在維持鏡頭2定位時仍須耗費電力，以及磁力元件間的移動位置對磁力變化是呈非線性的關系，因此，公知鏡頭驅動裝置在鏡頭2的定位控制上有一定的困難性。
有鑒于此，本發明的目的是要提供一種光學裝置，其可以簡單的構造來固定及釋放一鏡頭模組，以減少電力消耗以及減小整體體積。
發明內容
本發明基本上采用如下所詳述的特征以為了要解決上述的問題。也就是說，本發明包括一鏡頭套筒；一鏡頭模組，是以移動的方式設置于該鏡頭套筒之中，并且具有一光軸；一驅動結構，連接于該鏡頭模組，是用以驅使該鏡頭模組沿該光軸移動；以及一制動結構，設置于該鏡頭套筒與該鏡頭模組之間，并且是沿垂直于該光軸的一方向移動，用以固定及釋放該鏡頭模組，其中，當該制動結構釋放該鏡頭模組時，該鏡頭模組是沿該光軸移動。
同時，根據本發明的光學裝置，其更包括至少一導引桿，是連接于該鏡頭套筒，其中，該導引桿平行于該光軸，以及該鏡頭模組是穿設及滑動于該導引桿之上。
又在本發明中，該驅動結構包括一第一磁性元件以及一第一線圈，該第一磁性元件具有一第一表面以及一第二表面，該第一表面是相對于該第二表面，該第一線圈是設置于該鏡頭模組與該第一磁性元件的該第一表面之間，該第一磁性元件是提供一第一磁場，該第一磁場是通過該第一線圈，以及當該第一線圈被通以一電流并與該第一磁場相互作用而產生平行于該光軸的一作用力時，該鏡頭模組、該第一線圈以及該第一磁性元件是沿該光軸移動。
又在本發明中，該第一線圈是圍繞該鏡頭模組，該第一磁性元件是圍繞該第一線圈，以及該第一線圈與該第一磁性元件的中心軸是與該光軸重合。
又在本發明中，該驅動結構更包括一第一軛鐵，是連接于該第一磁性元件，并且是圍繞該第一磁性元件的該第一表面以及該第一線圈，用以增進通過該第一線圈的該第一磁場的強度。
又在本發明中，該制動結構包括一第二軛鐵、一第二線圈、一位移元件以及一彈性元件，該第二軛鐵以及該第二線圈是設置于該第一磁性元件的該第二表面之上，該第二軛鐵是設置于該第二線圈之中，該位移元件是連接于該第二線圈，并且是圍繞該第一磁性元件、該第一線圈以及該第一軛鐵，該彈性元件是連接于該位移元件與該鏡頭套筒之間，該彈性元件提供一預定彈力于該位移元件，以使該位移元件抵接該鏡頭模組，該第一磁性元件是與該第一軛鐵及該第二軛鐵作用而產生一第二磁場，該第二磁場是通過該第二線圈，以及當該第二線圈被通以一電流并與該第二磁場相互作用而產生垂直于該光軸的一作用力時，該位移元件是沿垂直于該光軸的該方向移動，以分離于該鏡頭模組。
又在本發明中，該制動結構更包括一阻力元件，是設置于該位移元件之上，并且是相對于該鏡頭模組。
又在本發明中，該阻力元件是由摩擦材料所制成。
又在本發明中，該光學裝置更包括一第二磁性元件以及一導磁元件，其中，該第二磁性元件是設置于該位移元件之上，以及該導磁元件是設置于該鏡頭模組之上，并且是相對于該第二磁性元件。
又在本發明中，該光學裝置更包括一第二磁性元件以及一導磁元件，其中，該第二磁性元件是設置于該鏡頭模組之上，以及該導磁元件是設置于該位移元件之上，并且是相對于該第二磁性元件。
又在本發明中，該第一磁性元件包括一永久磁石。
又在本發明中，該彈性元件包括一彈簧。
又在本發明中，該第二磁性元件包括一永久磁石，并且該第二磁性元件的磁場強度是小于該第一磁性元件的磁場強度。
通過本發明所述的光學裝置，可大幅降低光學裝置的耗電量，進而可使光學裝置的攜帶使用性大幅提升。
為使本發明的上述目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例并配合所附圖式做詳細說明。
圖1是顯示本發明的第一實施例的光學裝置的立體示意圖；圖2A是顯示本發明的第一實施例的光學裝置的一部分剖面示意圖；圖2B是顯示本發明的第一實施例的光學裝置的另一部分剖面示意圖；圖3是顯示本發明的第二實施例的光學裝置的立體示意圖；圖4A是顯示本發明的第二實施例的光學裝置的一部分剖面示意圖；圖4B是顯示本發明的第二實施例的光學裝置的另一部分剖面示意圖；以及圖5是顯示一種公知的鏡頭驅動裝置的部分立體示意圖。
具體實施例方式
茲配合圖式說明本發明的較佳實施例。
第一實施例請參閱圖1，本實施例的光學裝置100主要包括有一鏡頭套筒110、一鏡頭模組120、兩導引桿130、兩對稱的驅動結構140以及兩對稱的制動結構150。
如圖1所示，鏡頭模組120具有一光軸O，并且鏡頭模組120是以可移動的方式設置于鏡頭套筒110之中。更詳細地來說，兩導引桿130是連接于鏡頭套筒110，并且兩導引桿130平行于光軸O，而鏡頭模組120則是穿設及滑動于兩導引桿130之上。
驅動結構140是連接于鏡頭模組120，并且包括有一第一磁性元件141、一第一線圈142以及一第一軛鐵143。第一線圈142是圍繞著鏡頭模組120，而第一磁性元件141是圍繞著第一線圈142。同時，第一線圈142與第一磁性元件141的中心軸是與鏡頭模組120的光軸O重合。第一軛鐵143則是連接于第一磁性元件141。
更詳細地來說，第一磁性元件141具有一第一表面141a以及一第二表面141b，第一表面141a是相對于第二表面141b。第一線圈142是設置于鏡頭模組120與第一磁性元件141的第一表面141a之間。特別地是，如圖2A以及圖2B所示，第一磁性元件141可提供一第一磁場B1，而第一磁場B1的磁力線會通過第一線圈142。如圖1、圖2A以及圖2B所示，第一軛鐵143是圍繞著第一磁性元件141的第一表面141a以及第一線圈142，在此，第一軛鐵143可用來增進通過第一線圈142的第一磁場B1的強度。
制動結構150是設置于鏡頭套筒110與鏡頭模組120之間，并且包括有一第二軛鐵151、一第二線圈152、一位移元件153、一彈性元件154以及一阻力元件155。如圖2A以及圖2B所示，第二軛鐵151以及第二線圈152是設置于第一磁性元件141的第二表面141b之上，并且第二軛鐵151是設置于第二線圈152之中。位移元件153是連接于第二線圈152，并且位移元件153是圍繞著第一磁性元件141、第一線圈142以及第一軛鐵143。彈性元件154是連接于位移元件153與鏡頭套筒110之間。在此，彈性元件154可提供一預定彈力(例如一壓縮彈力)于位移元件153，以使位移元件153抵接鏡頭模組120，如圖2A所示。特別地是，如圖2A以及圖2B所示，第一磁性元件141可與第一軛鐵143及第二軛鐵151作用而產生一第二磁場B2，第二磁場B2的磁力線會通過第二線圈152。阻力元件155是設置于位移元件153之上，并且阻力元件155是相對于鏡頭模組120。在本實施例之中，阻力元件155可由一摩擦材料所制成，因此，當位移元件153抵接鏡頭模組120時，通過阻力元件155所提供的摩擦力，即可使得位移元件153緊緊地抵接鏡頭模組120。
此外，在本實施例之中，第一磁性元件141可以采用一永久磁石，而彈性元件154可以采用一彈簧。
接下來將說明光學裝置100的運作方式。
如圖2A所示，當鏡頭模組120處于靜止狀態時，位移元件153是抵接著鏡頭模組120。當欲使鏡頭模組120進行對焦移動時，第二線圈152即會被通以一電流來與第二磁場B2相互作用，因而可產生垂直于光軸O的一作用力F2，而此作用力F2即可迫使位移元件153沿垂直于光軸O的方向移動，并迫使彈性元件154被壓縮。此時，如圖2B所示，位移元件153即已分離于鏡頭模組120，或者換句話說，鏡頭模組120已被釋放。
在另一方面，在第二線圈152被通以一電流的同時，第一線圈142亦被通以一電流來與第一磁場B1相互作用，因而可產生平行于光軸O的另一作用力F1，而此作用力F1即可迫使鏡頭模組120、第一線圈142以及第一磁性元件141同時沿光軸O移動，進而可達成鏡頭模組120對焦移動的目的。此外，第一線圈142還可配合一外部控制裝置(未顯示)來調整通入其內的電流方向與大小，以控制鏡頭模組120的移動方向、速度及位置。
如上所述，當鏡頭模組120移動至一目標對焦位置后，即同時停止對第二線圈152以及第一線圈142通入電流，此時，鏡頭模組120、第一線圈142以及第一磁性元件141會因作用力F1的消失而無法繼續沿光軸O移動，而位移元件153亦會因作用力F2的消失以及彈性元件154所提供的彈性回復力之故而立即朝鏡頭模組120的光軸O移動，并再次抵接鏡頭模組120，如圖2A所示。如上所述，鏡頭模組120即可被固定在該目標對焦位置上。
此外，本實施例的光學裝置100并不局限于具有兩對稱的驅動結構140以及兩對稱的制動結構150，也就是說，光學裝置100亦可以僅具有一鏡頭套筒110、一鏡頭模組120、兩導引桿130、一驅動結構140以及一制動結構150，而同樣可達成以上所述的鏡頭模組120對焦移動及固定等功效。
第二實施例在本實施例中，與第一實施例相同的元件均標示以相同的符號。
請參閱圖3、圖4A以及圖4B，本實施例與第一實施例最大的差別在于本實施例的光學裝置100’的阻力元件155是由一第二磁性元件155’所取代，同時，在鏡頭模組120之上還設置有一導磁元件121，導磁元件121乃是相對于第二磁性元件155’。特別地是，第二磁性元件155’可以采用一永久磁石，并且第二磁性元件155’的磁場強度是遠小于第一磁性元件141的磁場強度。
如上所述，當位移元件153抵接鏡頭模組120時，通過第二磁性元件155’與導磁元件121之間的相吸作用，即可使得位移元件153緊緊地抵接鏡頭模組120。
此外，第二磁性元件155’與導磁元件121的設置位置亦可以互相對調，換句話說，第二磁性元件可設置于鏡頭模組120之上，而導磁元件可相對地設置于位移元件153之上，其同樣可達成當位移元件153抵接鏡頭模組120時，位移元件153緊緊地抵接鏡頭模組120的目的。
至于本實施例的其他元件構造或特征均與第一實施例相同，故為了使本案的說明書內容能更清晰易懂起見，在此省略其重復的說明。
綜上所述，在本發明的光學裝置中，透過驅動結構的運作，即可達成鏡頭模組對焦移動的目的，同時，透過制動結構的運作，在不需保持電流的情形下，即可獲致將鏡頭模組保持于目標對焦位置上的功效，因而可大幅降低光學裝置的耗電量，進而可使光學裝置的攜帶使用性大幅提升。
以上所述僅為本發明較佳實施例，然其并非用以限定本發明的范圍，任何熟悉本項技術的人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，可在此基礎上做進一步的改進和變化，因此本發明的保護范圍當以本申請的權利要求書所界定的范圍為準。
附圖中符號的簡單說明如下2鏡頭6驅動磁鐵9磁性元件12間隔元件50彈簧元件100、100’光學裝置110鏡頭套筒120鏡頭模組
121導磁元件130導引桿140驅動結構141第一磁性元件141a第一表面141b第二表面142第一線圈143第一軛鐵150制動結構151第二軛鐵152第二線圈153位移元件154彈性元件155阻力元件155’第二磁性元件B1第一磁場B2第二磁場F1、F2作用力O光軸
權利要求
1.一種光學裝置，包括一鏡頭套筒；一鏡頭模組，是以移動的方式設置于該鏡頭套筒之中，并且具有一光軸；一驅動結構，連接于該鏡頭模組，是用以驅使該鏡頭模組沿該光軸移動；以及一制動結構，設置于該鏡頭套筒與該鏡頭模組之間，并且是沿垂直于該光軸的一方向移動，用以固定及釋放該鏡頭模組，其中，當該制動結構釋放該鏡頭模組時，該鏡頭模組是沿該光軸移動。
2.根據權利要求1所述的光學裝置，其特征在于，更包括至少一導引桿，是連接于該鏡頭套筒，該導引桿平行于該光軸，以及該鏡頭模組是穿設及滑動于該導引桿之上。
3.根據權利要求1所述的光學裝置，其特征在于，該驅動結構包括一第一磁性元件以及一第一線圈，該第一磁性元件具有一第一表面以及一第二表面，該第一表面是相對于該第二表面，該第一線圈是設置于該鏡頭模組與該第一磁性元件的該第一表面之間，該第一磁性元件是提供一第一磁場，該第一磁場是通過該第一線圈，以及當該第一線圈被通以一電流并與該第一磁場相互作用而產生平行于該光軸的一作用力時，該鏡頭模組、該第一線圈以及該第一磁性元件是沿該光軸移動。
4.根據權利要求3所述的光學裝置，其特征在于，該第一線圈是圍繞該鏡頭模組，該第一磁性元件是圍繞該第一線圈，以及該第一線圈與該第一磁性元件的中心軸是與該光軸重合。
5.根據權利要求3所述的光學裝置，其特征在于，該驅動結構更包括一第一軛鐵，是連接于該第一磁性元件，并且是圍繞該第一磁性元件的該第一表面以及該第一線圈，用以增進通過該第一線圈的該第一磁場的強度。
6.根據權利要求5所述的光學裝置，其特征在于，該制動結構包括一第二軛鐵、一第二線圈、一位移元件以及一彈性元件，該第二軛鐵以及該第二線圈是設置于該第一磁性元件的該第二表面之上，該第二軛鐵是設置于該第二線圈之中，該位移元件是連接于該第二線圈，并且是圍繞該第一磁性元件、該第一線圈以及該第一軛鐵，該彈性元件是連接于該位移元件與該鏡頭套筒之間，該彈性元件提供一預定彈力于該位移元件，以使該位移元件抵接該鏡頭模組，該第一磁性元件是與該第一軛鐵及該第二軛鐵作用而產生一第二磁場，該第二磁場是通過該第二線圈，以及當該第二線圈被通以一電流并與該第二磁場相互作用而產生垂直于該光軸的一作用力時，該位移元件是沿垂直于該光軸的該方向移動，以分離于該鏡頭模組。
7.根據權利要求6所述的光學裝置，其特征在于，該制動結構更包括一阻力元件，是設置于該位移元件之上，并且是相對于該鏡頭模組。
8.根據權利要求7所述的光學裝置，其特征在于，該阻力元件是由摩擦材料所制成。
9.根據權利要求6所述的光學裝置，其特征在于，更包括一第二磁性元件以及一導磁元件，該第二磁性元件是設置于該位移元件之上，以及該導磁元件是設置于該鏡頭模組之上，并且是相對于該第二磁性元件。
10.根據權利要求6所述的光學裝置，其特征在于，更包括一第二磁性元件以及一導磁元件，該第二磁性元件是設置于該鏡頭模組之上，以及該導磁元件是設置于該位移元件之上，并且是相對于該第二磁性元件。
11.根據權利要求3所述的光學裝置，其特征在于，該第一磁性元件包括一永久磁石。
12.根據權利要求6所述的光學裝置，其特征在于，該彈性元件包括一彈簧。
13.根據權利要求9所述的光學裝置，其特征在于，該第二磁性元件包括一永久磁石，并且該第二磁性元件的磁場強度是小于該第一磁性元件的磁場強度。
14.根據權利要求10所述的光學裝置，其特征在于，該第二磁性元件包括一永久磁石，并且該第二磁性元件的磁場強度是小于該第一磁性元件的磁場強度。
全文摘要
一種光學裝置，包括一鏡頭套筒、一鏡頭模組、一驅動結構以及一制動結構。該鏡頭模組是以移動的方式設置于該鏡頭套筒之中，并且具有一光軸。該驅動結構是連接于該鏡頭模組，用以驅使該鏡頭模組沿該光軸移動。該制動結構是設置于該鏡頭套筒與該鏡頭模組之間，并且是沿垂直于該光軸的一方向移動，用以固定及釋放該鏡頭模組。當該制動結構釋放該鏡頭模組時，該鏡頭模組是沿該光軸移動。通過本發明所述的光學裝置，可大幅降低光學裝置的耗電量，進而可使光學裝置的攜帶使用性大幅提升。
文檔編號H01F7/06GK1967368SQ200510115368
公開日2007年5月23日 申請日期2005年11月16日 優先權日2005年11月16日
發明者李金育, 王雍行, 劉建圣, 蔡孟哲, 林昆蔚, 卓英吉 申請人:財團法人工業技術研究院