光学物镜模块制造技术

本发明专利技术涉及物镜模块，该物镜模块包括光学变焦透镜组（２）和聚焦光学透镜组（４），形成物镜的光轴（７）的组合光轴，和两个透镜组的电气驱动器。按照本发明专利技术，所述透镜组的电气驱动器是以两个线性超声马达（９，１１）的形式实施的，两个超声马达中的每个都由压电板（１２）组成，该压电板包括两个贴着相对侧挤压的摩擦元件（１４）并与压力元件（１５）一起形成超声马达的移动元件。每个移动元件弹性连接至相应透镜组。超声马达以这样的方式设置，即移动元件的位移方向与光学模块的光轴平行。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及按照权利要求1的前序部分的包括集成的超声驱动 器的光学物镜模块。这样的物镜模块可用在微型高精度照相机或视频 摄像机中。本专利技术还可以用在廉价的微型的采用该摄像机的消费电子设备中。此外，还包括便携式计算机、录音机和移动电话中。
技术介绍
作为单独构造单元的光学物镜的实施例是公知的，在其内部安装 光学透镜和作为驱动器的旋转超声马达，所述旋转超声马达被设置在与透镜相同的轴上并移动透镜(参考德国专利DE36 26 389A1)。在 这些物镜中，使用具有相对大的定子直径的超声行波马达。这些超声马达具有复杂结构，其制造的劳动强度高且成本贵，而 且不能微型化。因此，这样的物镜单元仅用在大且昂贵的装置上。还已知具有小直径超声马达的光学物镜，其中超声马达没有设置 在相同轴上(参考欧洲专利EP 0469883 A2)。在这些物镜中，采用 圓柱形驻波超声马达。运动从马达轴传递到透镜组是通过高比率 (high-ratio)的齿轮组实现的。由Canon ^>司制造的多种形式的 Ultrasonic EF 35-80 f/4-5， 6型物镜是这类物镜单元系列产品的一个 例子。这些物镜的一个缺点在于超声马达的复杂架构和由其导致的整 个装置的高制造成本。而且，包括这类马达的物镜具有大尺寸，因为 制造具有小于10毫米的超声马达实践上是不可能的。而且，由于使 用有齿传动装置，这些物镜的聚焦精度很小，它们需要大量时间来聚 焦并在聚焦过程中会引起操作噪声。还公知使用微型化的物镜单元，其中采用了微型化的胶粘有超声共振器的旋转超声马达(这方面参考"供机械电子用的压电超声微型马达，国际致动器和传感器中心，宾西法尼亚州立大学，PA 16802， 美国)。这些模块具有两个独立的光学透镜组，每个光学透镜組都经 心轴(spindle)由独立超声马达驱动。这些物镜单元的缺点是它们驱动器的复杂构造，该驱动器由多个 高精度元件组成，这些高精度元件的制造要求昂贵的精密技术。这使 得物镜单元更昂贵且阻止它们被用在廉价的消费电子设备中。心轴的 使用要求较长的聚焦周期。而且，聚焦的精度明显减小。不精确的聚 焦会降低图像质量。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供通用物镜(光学模块)，其构造被简化，聚 焦精度增加，调整过程的时间被缩短且制造成本以及噪声水平降低。 上述目的是以包括权利要求1的特征部件的装置实现的。 本专利技术性思想的有利的实施例在权利要求中限定。 本专利技术包括实现微型化光学模块制造的思想，该光学模块允许两 组光学透镜借助两个由电子控制单元控制的超声线性马达同轴调整， 其中每个透镜组光轴对整个光学模块的光轴的偏斜被保持在最小值。在优选的包括光学变焦透镜组和聚焦光学透镜组的微型化光学 模块中， 一致光轴(coinciding optical axes)形成光学模块的光轴， 前述光学透镜组的电气驱动器包括电子控制单元，其中相关输入供光 电成像传感器将图像转换为前述光学透镜组的电气信号。该电气驱动 器是以两个超声线性马达的形式实施的，其中每个超声线性马达都以 具有两个摩擦元件的压电板的形式实现的，该摩擦元件压靠相对前侧 并与挤压(press-on)的元件一起形成超声马达的移动元件，其中每 个移动元件弹性连接到相应的光学透镜组，其中超声马达以这样的方 式设置，即在移动元件的移动方向上平行于光学模块的光轴延伸。这允许光学模块能够以简单的架构，更高的聚焦精度，更短的聚 焦时间，更低的制造成本和降低的操作噪声构造。在所提出的光学模块实施例中的某些实施例中，压电板的前侧可 作为导槽实现，导槽以这样的方式固定移动元件，即前述光学透镜组 的光轴在移动元件在光学模块的焦距范围内移动后一致。这允许在整个光学长度上光学模块实现一致的高分辨率。 在光学模块的其他变体中，压电板的前侧还可以平整表面实现， 且每个光学透镜组可包括一个或两个导向元件来固定每个光学透镜 组，其固定方式为光轴在光学透镜组在光学模块的焦距范围内移动后 一致。这允许降低超声马达的制造成本，也降低具有这类超声马达的光 学模块的成本。在按照给出的实施例的光学模块中，超声马达可固定在模块光轴 的直径相对侧。而且，超声马达可固定在模块的光轴侧。 两种变体延伸了模块构造的可能性。在所有提出的光学模块实施例的变体中，电子控制单元可由两个 自激发生器组成以便独立且同时地激励超声马达。每个自激发生器的 频率由连接到其上的电机的工作共振频率预定。每个自激发生器可提 供有功率放大器和反馈元件，该反馈元件具有反馈电路和开关以便改 变移动部件的方向。如何可以，电子控制单元也可只包括一个自激发生器来独立交替 激励两个连接到其上的马达，该自激发生器可提供有功率放大器，具 有反馈电路和用来改变移动部件方向的开关的反馈元件。这允许简化电子控制单元，并因此制造成本更低。在电子控制单元的自激发生器中，改变方向的开关可以两极开关 实现，其中一极连接到各超声马达相应的激励电极，而另一极经反馈 元件和功率放大器的功率开关连接到公共马达电极，其中功率开关的 控制输入经反馈回路连接到反馈元件，也就是在该点连接到开关的极 点以便改变方向。这允许简化自激发生器的电路。在所提出的光学模块的多种变体中，至少一个光学透镜组可机械 耦合到其位置传感器，其输出连接到电子控制单元。 这允许增加光学透镜组的定位精度。光学透镜组的位置传感器可以线性电位计实现，其中电位计的电 臂机械连接至移动马达元件或光学透镜组。 这简化了光学模块实施例的构造。而且，光学透镜组的位置传感器可以耦合到弹性位移 一 力转换器 的半导体张力传感器实施，该张力传感器再机械连接至移动马达元件 或光学透镜组上。这增加了光学透镜组的定位精度。在所提出的电子控制单元模块的某些变体中，可包括用来判断光 学透镜组相对物质的计算单元，该计算单元连接至光学透镜组的位置 传感器且其信息输出连接到一个或两个自激发生器的控制输入。这简化了控制算法。为了定位光学透镜组，电子控制单元可包括具有变焦输入和聚焦 输入的数字控制单元，其输出被连接至一个或两个自激发生器的控制 输入。这增加了光学模块的功能应用。 附图说明通过下面结合附图对优选实施例的描述，给出本专利技术的有利实施例和方面。其中图1示出具有安装在两侧上的超声马达的光学模块；图2示出具有安装在一侧上的超声马达的光学模块；图3示出具有导向件的光学模块；图4示出超声马达9的实施例；图5示出超声马达10的实施例；图6示出具有激发源的超声马达的连接图7示出用于解释超声马达功能原理的示图；图8示出光学模块1的电路实施例；图9示出自激发生器36的电路的实施例；图10示出具有自激发生器36的电子控制单元50的电路图11示出位置传感器的实施例；图12示出位置传感器的实施例；图13示出光学模块1的电路的实施例，其包括用来确定光学透 镜组2、 4的相对位置的计算单元80;图14示出具有数字控制单元82的电子控制单元50; 图15示出装置壳体中光学模块1的布置的实施例。具体实施例光学微型模块1 (图1)包括具有光轴3的变焦透镜组2、具有 光轴5的聚焦光学透镜组4、以及光电成像传感器6。两个光学透镜 组2、 4被设置为使得它们的光轴3和5 —致且共同形成光学模块1 的光轴7。光学透镜组本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种物镜模块，包括光学变焦透镜组和聚焦光学透镜组，其组合光轴形成物镜的光轴，并且包括用于这两个透镜组的电驱动器，其特征在于　所述透镜组的电驱动器以两个线性超声马达的形式被实现，其中这两个超声马达中每一个都被构造为具有两个摩擦元件的压电板，其中所述两个摩擦元件压靠相对前侧，并与挤压元件一起形成超声马达的移动元件，其中每个移动元件弹性地连接到相应的透镜组，且所述超声马达被设置为使得移动元件的运动方向基本上平行于所述光学模块的光轴延伸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗拉基米尔维什涅夫斯基，阿列克塞维什涅夫斯基，
申请(专利权)人：物理设备PI两合公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]