Устройство трансфокатора с регулированием фокусировки и устройство формирования оптических изображений вместе с ним - RU125731U1
Код документа: RU125731U1
Чертежи
Описание
2420-187326RU/019
УСТРОЙСТВО ТРАНСФОКАТОРА С РЕГУЛИРОВАНИЕМ ФОКУСИРОВКИ И УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ ВМЕСТЕ С НИМ
Описание
Область техники, к которой относится полезная модель
Представленное раскрытие относится к оптическим устройствам, более конкретно, к устройству трансфокатора (объектива с переменным фокусным расстоянием) с регулированием фокусировки и соответствующему устройству формирования оптических изображений вместе с ним.
Уровень техники
С популяризацией и распространением технологии цифрового формирования изображений, устройства формирования оптических изображений стали широко применяться в различных типах оборудований. Среди них большое разнообразие переносимых и небольших устройств формирования оптических изображений удовлетворяет обширным потребностям.
Что касается миниатюризированных устройств формирования изображений, то для получения возможности точного регулирования фокусного расстояния предлагается ультразвуковой двигатель (USM) с приводом от ходового винта, чтобы регулировать фокусное расстояние (ссылаясь на заявку PCT W0 2007/118418). Одна базовая конструкция USM состоит из наружного тубуса в качестве ротора со множеством прикрепленных к ней пьезоэлектрических элементов и внутреннего тубуса в качестве статора для вмещения набора оптических линз, при этом множество пьезоэлектрических элементов возбуждаются электрическими сигналами для приведения в действие наружного тубуса, чтобы генерировать бегущую волну для приведения в действие внутреннего тубуса, чтобы он вращался через резьбу наружного тубуса, согласующуюся с резьбой внутреннего тубуса, таким образом производя линейное смещение внутреннего тубуса относительно наружного тубуса. Однако, некоторые проблемы, обусловленные конструкцией, в которой набор оптических линз поворачивается с внутренним тубусом, такие как отклонение оптической оси, произошедшее во время монтажа, которое трудно компенсировать.
Для решения вышеупомянутых проблем, был предложен способ (ссылаясь на китайскую патентную заявку № 200810142713.6, опубликованную под № CN 101425762). В этом способе добавляют новый тубус и размещают его в роторе, при этом со скользящими канавками, выполненными на обоих концах нового тубуса, новый тубус может быть закреплен в радиальном направлении на статоре; и с зацеплением между резьбой на наружной поверхности нового тубуса и резьбой на внутренней поверхности ротора, движение винта ротора тогда может быть преобразовано в простое прямолинейное движение; а с помощью монтажа набора оптических линз в новом тубусе (следовательно, новый тубус называют тубусом объектива), размещенном в роторе, и вращения оптической оси можно избегать. Однако, устройство формирования оптических изображений обычно обеспечено множеством наборов оптических линз, которые можно регулировать независимо, таких как набор оптических линз для трансфокации и набор оптических линз для фокусировки; поэтому устройство формирования оптических изображений, в котором используется множество двигателей USM, имеющих вышеупомянутую конструкцию, становится более сложным.
Сущность полезной модели
В соответствии с аспектом представленного раскрытия, устройство трансфокатора с регулированием фокусировки содержит: первый тубус с резьбой, сформированной на его внутренней поверхности; второй тубус с резьбой, сформированной и на его наружной, и на его внутренней поверхностях, при этом второй тубус размещен в первом тубусе, шаг и/или направление спирали резьбы на наружной поверхности отличается от шага и/или направления спирали резьбы на внутренней поверхности, и резьба на наружной поверхности выполнена с возможностью сопряжения с резьбой на внутренней поверхности первого тубуса; первый набор пьезоэлектрических элементов, прикрепленных на наружной поверхности первого тубуса и возбуждаемых электрическими сигналами, чтобы приводить в движение первый тубус для генерирования бегущей волны, так чтобы вынуждать второй тубус вращаться относительно первого тубуса; третий тубус, размещенный во втором тубусе, при этом резьба сформирована на наружной поверхности третьего тубуса для сопряжения с резьбой на внутренней поверхности второго тубуса, полый участок третьего тубуса выполнен с возможностью вмещения первого набора оптических линз, и третий тубус закреплен в радиальном направлении относительно первого тубуса так, что третий тубус перемещается по прямой линии вдоль поворотной оси второго тубуса во время вращения второго тубуса; и двигатель звуковой катушки, содержащий неподвижный участок и подвижный участок, при этом один из неподвижного участка и подвижного участка содержит магнит, а другой содержит проводник, причем проводник возбуждается электрическими сигналами, чтобы приводить в действие подвижный участок для перемещения по прямой линии относительно неподвижного участка, неподвижный участок закреплен относительно первого тубуса так, что траектория перемещения подвижного участка является параллельной поворотной оси второго тубуса, и подвижный участок выполнен с возможностью закрепления на нем второго набора оптических линз.
В соответствии с другим аспектом представленного раскрытия, устройство формирования оптических изображений содержит вышеупомянутое устройство трансфокатора с регулированием фокусировки, так же как наборы оптических линз и фотодатчик.
В определенных примерах, раскрытых в данном описании, применяется объединение USM с приводом от ходового винта и VCM (двигателя звуковой катушки) для приведения в действие различных наборов оптических линз, и для USM, перемещение винта ротора преобразовывается в простое прямолинейное движение посредством обеспечения третьего тубуса, размещенного в роторе и закрепленного в радиальном направлении относительно статора, таким образом устройство трансфокатора с регулированием фокусировки, образованное с таким объединением, может хорошо поддерживать устойчивость оптической оси, кроме того, объединение различных способов объединяет в одно целое и обеспечивает лучшее использование наборов линз с различными назначениями, и следовательно, упрощает общую конструкцию.
Ниже приводятся варианты осуществления устройства трансфокатора с регулированием фокусировки и устройства формирования оптических изображений в соответствии с представленным раскрытием в отношении прилагаемых чертежей.
Краткие описания чертежей
Фиг.1 - схематичный вид, показывающий продольный разрез устройства формирования оптических изображений в соответствии с вариантом осуществления представленного раскрытия;
Фиг.2 - покомпонентное изображение части конструкции, показанной на фиг.1;
Фиг.3 - схематичный вид, показывающий продольный разрез устройства формирования оптических изображений в соответствии с другим вариантом осуществления представленного раскрытия;
Фиг.4 - схематичный вид, показывающий продольный разрез устройства формирования оптических изображений в соответствии с другим вариантом осуществления представленного раскрытия.
Подробное описание
Первый вариант осуществления полезной модели
Первый вариант осуществления устройства трансфокатора с регулированием фокусировки в соответствии с представленным раскрытием содержит две независимо управляемые конструкции трансфокации и фокусировки, то есть, конструкцию 20 и конструкцию 60, как показано на фиг.1 и фиг.2. Конструкция 20, приводимая в действие USM, содержит первый тубус 22, второй тубус 23, первый набор пьезоэлектрических элементов 21 и третий тубус 24. Конструкция 60 приводится в действие двигателем звуковой катушки (VCM).
Резьба 221 образована на внутренней поверхности первого тубуса 22. Второй тубус 23 с резьбой 231 на его наружной поверхности и резьбой 232 на его внутренней поверхности размещен в первом тубусе 22, при этом шаг резьбы и/или направление спирали резьбы на наружной поверхности отличается от шага и/или направления спирали резьбы на внутренней поверхности. Резьба 231 на наружной поверхности выполнена с возможностью сопряжения с резьбой 221 на внутренней поверхности первого тубуса 22. Первый набор пьезоэлектрических элементов 21, прикрепленных на наружной поверхности первого тубуса 22, возбуждается электрическими сигналами, чтобы приводить в движение первый тубус 22 для генерирования бегущей волны, чтобы вынуждать второй тубус 23 вращаться относительно первого тубуса 22.
Первый тубус 22 и второй тубус 23, так же как первый набор пьезоэлектрических элементов 21, образуют USM с приводом от ходового винта, покомпонентное изображение которого показано на фиг.2. Первый тубус 22 можно называть статором, а второй тубус 23 ротором. Первый набор пьезоэлектрических элементов 21 может быть набором пьезоэлектрических деталей, показанных на фиг.2 (например, набором листов, сделанных из пьезокерамики), который имеет форму правильного многоугольника и прикреплен на наружной поверхности статора посредством приклеивания или сварки. Конечно, в других вариантах осуществления пьезоэлектрические элементы также могут иметь другие конфигурации и формы, при условии, что статор может вибрировать для генерирования поверхностной бегущей волны. В других вариантах осуществления, поверхности резьбы, где происходит сопряжение статора с ротором, могут быть обработаны так, чтобы они были стойкими к абразивному износу, или покрыты износостойким материалом; конечно, другие участки, относящиеся к винтовому зацеплению, могут быть обработаны в аналогичном процессе, который в данном описании описан не будет. Для получения подробного описания USM с приводом от ходового винта можно обратиться к заявке PCT № W0 2007118418.
Третий тубус 24 с резьбой 241, сформированной на его наружной поверхности, размещен во втором тубусе 23, при этом резьба 241 выполнена с возможностью сопряжения с резьбой 232 на внутренней поверхности второго тубуса 23. Третий тубус 24 закреплен в радиальном направлении относительно первого тубуса, так что третий тубус 24 перемещается только по прямой линии вдоль поворотной оси второго тубуса 23 во время вращения второго тубуса 23. Полый участок третьего тубуса 24 выполнен с возможностью размещения первого набора 25 оптических линз, следовательно, третий тубус также называется тубусом объектива.
VCM содержит неподвижный участок и подвижный участок, один из которых включает в себя магнит, а другой участок включает в себя проводник. Проводник возбуждается электрическими сигналами для приведения в действие подвижного участка, чтобы приводить в действие подвижный участок для перемещения по прямой линии относительно неподвижного участка, так что траектория перемещения подвижного участка является параллельной поворотной оси второго тубуса 23. Подвижный участок VCM выполнен с возможностью закрепления на нем второго набора 61 оптических линз.
Разновидность первого варианта осуществления устройства формирования оптических изображений в соответствии с представленным раскрытием содержит вышеупомянутый вариант осуществления устройства трансфокатора с регулированием фокусировки, сопровождаемый первым набором 25 оптических линз, вторым набором 61 оптических линз и фотодатчиком 15, см. фиг.1 и фиг.2. Первый набор 25 оптических линз, имеющий оптическую ось, параллельную поворотной оси ротора USM, размещен внутри третьего тубуса 24. Второй набор 61 оптических линз, имеющий оптическую ось, идентичную оптической оси первого набора 25 оптических линз, закреплен на подвижном участке VCM. Фотодатчик 15, имеющий светочувствительную боковую поверхность, перпендикулярную оптической оси первого набора 25 оптических линз, расположен на оптическом пути позади второго набора 61 оптических линз. Ввиду такой характеристики USM, как небольшой размер, длинный ход и т.д., первый набор 25 оптических линз может использоваться для трансфокации. Благодаря хорошо обдуманной обработке VCM и отличительному признаку его маленького хода, удовлетворяющего основным эксплуатационным характеристикам фокусировки, второй набор 61 оптических линз может использоваться для фокусировки.
Обращаясь к фиг.1 и фиг.2, отметим, что в других вариантах осуществления устройства трансфокатора с регулированием фокусировки, конструкцию можно дополнительно применять для реализации тубуса объектива, закрепленного в радиальном направлении относительно статора USM. В частности, конструкция содержит по меньшей мере один стержень 10, который закреплен в радиальном направлении относительно первого тубуса 22. По меньшей мере одно сквозное отверстие, параллельное поворотной оси второго тубуса 23, сформировано в стенке третьего тубуса 24. Стержень 10 проходит через сквозное отверстие третьего тубуса 24 так, что третий тубус 24 может перемещаться по прямой линии вдоль стержня 10 во время вращения второго тубуса 23. Конечно, тубус объектива может быть также закреплен в радиальном направлении другими способами, такими как с помощью ограничительной конструкции, выполненной на обоих концах тубуса объектива. Что касается конструкции, поскольку тубус объектива закреплен в радиальном направлении стержнем, проходящим через стенку тубуса объектива, конструкция может быть не только просто закреплена, но также может быть независимой с тубусом объектива; и это не только гарантирует устойчивость оптической оси наборов оптических линз, установленных внутри тубуса объектива, но также делает изготовление и сборку связанных компонентов более легкой, таким образом достигая требований точности.
Поскольку стержень 10 используется для закрепления тубуса объектива, чтобы сделать тубус объектива неподвижным, необходим по меньшей мере один стержень. Если принять во внимание лучший баланс сил и устойчивость, и точность конструкции, два стержня симметрично расположены (как показано на фиг.1 и фиг.2), или множество стержней равномерно распределены относительно поворотной оси ротора. Конечно, в соответствующих положениях на стенке тубуса объектива необходимо образовывать такое же количество сквозных отверстий.
Ссылаясь на фиг.1 и фиг.2 отметим, что в других вариантах осуществления устройства трансфокатора с регулированием фокусировки конструкция может быть применена для реализации тубуса объектива, закрепленного в радиальном направлении относительно статора USM. В частности, конструкция содержит первое основание 11, имеющее отверстие 111, и второе основание 12, имеющее отверстие 121, при этом первое основание 11 и второе основание 12 обеспечены, соответственно, ограничительными отверстиями 112 и 122, первый тубус 22 закреплен на первом основании 11, и оба конца стержня 10 вставлены или проходят через ограничительные отверстия на первом основании 11 и втором основании 12, соответственно. Соответственно, конструкция неподвижного участка VCM закреплена относительно первого тубуса 22 следующим образом: неподвижный участок VCM закреплен на третьем основании 14, которое неподвижно соединено со вторым основанием 12 и используется для вмещения фотодатчика 15. Поскольку стержень 10, закрепленный относительно первого тубуса 22, размещен на первом основании 11, может быть легче обеспечивать точность конструктивного решения во время изготовления компонентов, и сборка может быть более простой и надежной. Конечно, в других вариантах осуществления, стержень 10 также может быть реализован другими способами и с другими формами, которые можно закреплять в радиальном направлении относительно первого тубуса 22; например, изгибая конец стержня 10 и вставляя или приваривая согнутый конец к стенке первого тубуса 22.
Обращаясь к фиг.1 и фиг.2, отметим, что в других вариантах осуществления устройства трансфокатора с регулированием фокусировки, чтобы гарантировать лучшую точность сборки, предусмотрен седьмой тубус 13. Первый тубус 22 размещен в седьмом тубусе 13. Один конец седьмого тубуса 13 неподвижно соединен с первым основанием 11, а другой конец неподвижно соединен со вторым основанием 12. Предпочтительная конструкция седьмого тубуса 13, неподвижно соединенного с двумя основаниями, может быть реализована посредством обеспечения установочных отверстий и соответствующих установочных выступов, образованных на конце седьмого тубуса 13 и соответствующем основании, запирая установочные выступы в соответствующих установочных отверстиях, таким образом дополнительно увеличивая точность сборки.
Второй вариант осуществления полезной модели
Фиг.3 показывает второй вариант осуществления устройства трансфокатора с регулированием фокусировки в соответствии с представленным раскрытием. По сравнению с первым вариантом осуществления, во втором варианте осуществления добавлена независимо управляемая конструкция фокусировки, то есть, конструкция 40, между конструкцией 20 и конструкцией 60, чтобы удовлетворять более широким основным эксплуатационным характеристикам.
Добавленная конструкция 40 подобна конструкции 20 тем, что она также является конструкцией, приводимой в действие USM. В частности, конструкция 40 содержит четвертый тубус 42, пятый тубус 43, второй набор пьезоэлектрических элементов 41 и шестой тубус 44.
Подобно конструкции 20, четвертый тубус 42 и пятый тубус 43, а так же второй набор пьезоэлектрических элементов 41 образуют USM с приводом от ходового винта, при этом четвертый тубус 42 является статором USM, пятый тубус 43 является ротором USM, а шестой тубус 44 является тубусом объектива, полый участок которого используется для того, чтобы вмещать набор 45 оптических линз. Четвертый тубус 42 закреплен относительно первого тубуса 22, и поворотная ось пятого тубуса 43 является такой же, как поворотная ось второго тубуса 23. Структурное соотношение между четвертым тубусом 42, пятым тубусом 43, вторым набором 41 пьезоэлектрических элементов и шестым тубусом 44 подобно структурному соотношению между первым тубусом 22, вторым тубусом 23, первым набором 21 пьезоэлектрических элементов и третьим тубусом 24. Следует отметить, что хотя структурное соотношение компонентов в конструкции 40 является таким же, как в конструкции 20, размеры компонентов и используемая траектория резьбы между компонентами может отличаться, чтобы удовлетворять требованиям различной точности управления, регулируемой скорости и длины хода.
Еще одна разновидность второго варианта осуществления устройства формирования оптических изображений в соответствии с представленным раскрытием содержит вышеупомянутый вариант осуществления устройства трансфокатора с регулированием фокусировки, сопровождаемый первым набором 25 оптических линз (который приводится в действие USM посредством конструкции 20) для трансфокации, вторым набором 61 оптических линз (который приводится в действие VCM посредством конструкции 60) для фокусировки, третьим набором 45 оптических линз (который приводится в действие USM посредством конструкции 40) для компенсации трансфокации, и фотодатчиком 15, как показано на фиг.3. Оптические оси трех наборов оптических линз идентичны и параллельны поворотной оси ротора USM.
Рассмотрим фиг.3, на которой в других разновидностях второго варианта осуществления устройства трансфокатора с регулированием фокусировки две приводимые в действие USM конструкции подобны приводимой в действие USM конструкции, упомянутой в первом варианте осуществления, при этом стержень 10 используется, чтобы реализовать тубус объектива, закрепленный в радиальном направлении относительно статора USM. Стержень 10 может совместно использоваться конструкцией 20 и конструкцией 40. В варианте осуществления имеется два стержня 10, симметрично расположенные относительно поворотной оси ротора USM.
Что касается фиг.3, то на ней в других разновидностях второго варианта осуществления устройства трансфокатора с регулированием фокусировки может быть применена конструкция, чтобы реализовать тубус объектива, закрепленный в радиальном направлении относительно ротора USM. В частности, конструкция содержит первое основание 11, имеющее отверстие, и второе основание 12, имеющее отверстие, при этом первое основание 11 и второе основание 12 обеспечены, соответственно, ограничительными отверстиями, первый тубус 22 закреплен на первом основании 11, четвертый тубус 42 закреплен на втором основании 12, и оба конца стержня 10 вставлены или проходят через ограничительные отверстия на первом основании 11 и втором основании 12, соответственно.
Ссылаясь на фиг.3 отметим, что в других разновидностях второго варианта осуществления устройства трансфокатора с регулированием фокусировки, чтобы гарантировать лучшую точность сборки, предусмотрен седьмой тубус 13. Конструкция 20 и конструкция 40 размещены в седьмом тубусе 13. Один конец седьмого тубуса 13 неподвижно соединен с первым основанием 11, а другой конец неподвижно соединен со вторым основанием 12. Такая конструкция может быть более подходящей для того, чтобы гарантировать параллельность между стержнем 10 и поворотной осью ротора USM и согласованность оптических осей двух наборов оптических линз.
Третий вариант осуществления полезной модели
Фиг.4 показывает третий вариант осуществления устройства трансфокатора с регулированием фокусировки и соответствующего устройства формирования оптических изображений в соответствии с представленным раскрытием. По сравнению с первым вариантом осуществления, в этом варианте осуществления добавлен элемент регулирования оптического пути. Элемент регулирования оптического пути выполнен на оптическом пути спереди от первого набора 25 оптических линз для отклонения оптического пути падающего луча. Например, падающий луч отклоняется на 90 градусов с помощью добавленной перископической конструкции 44 до его введения в последующую фокусирующую конструкцию, таким образом устройство формирования изображений, применяемое в мобильном телефоне, может быть расположено горизонтально, чтобы уменьшить высоту устройства формирования изображений, таким образом удовлетворяя требованию к толщине таких устройств, как мобильные телефоны и т.д.
Следует отметить, что описанные выше варианты осуществления полезной модели служат только для того, чтобы помочь понять представленное раскрытие, но не ограничивать объем притязаний представленного раскрытия. Специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что могут быть сделаны различные модификации и изменения, не выходя при этом за рамки объема и сущности представленного раскрытия.
Реферат
1. Устройство трансфокатора с регулированием фокусировки, содержащее первый тубус с резьбой, сформированной на его внутренней поверхности, второй тубус с резьбой, сформированной и на его наружной, и на его внутренней поверхностях, при этом второй тубус размещен внутри первого тубуса, шаг и/или направление спирали резьбы на наружной поверхности отличается от шага и/или направления спирали резьбы на внутренней поверхности, и резьба на наружной поверхности выполнена с возможностью сопряжения с резьбой на внутренней поверхности первого тубуса, первый набор пьезоэлектрических элементов, прикрепленных на наружной поверхности первого тубуса и возбуждаемых электрическими сигналами, чтобы приводить в движение первый тубус для генерирования бегущей волны, чтобы вынуждать второй тубус вращаться относительно первого тубуса, третий тубус, размещенный внутри второго тубуса, при этом на наружной поверхности третьего тубуса сформирована резьба для сопряжения с резьбой на внутренней поверхности второго тубуса, полый участок третьего тубуса выполнен с возможностью удерживания первого набора оптических линз, и третий тубус закреплен в радиальном направлении относительно первого тубуса так, что третий тубус перемещается по прямой линии вдоль поворотной оси второго тубуса во время вращения второго тубуса, причем дополнительно содержит: двигатель звуковой катушки, содержащий неподвижный участок и подвижный участок, при этом один из неподвижного участка и подвижного участка содержит магнит, а другой содержит проводник, проводник возбуждается электрическими сигналами, чтобы приводить в действие подвижный участок д
Формула
