DE60102522T2

DE60102522T2 - Optische Objektivmasseinheit, die eine Vorrichtung für die Anpassung des Schwerpunktes des Objektivs hat

Info

Publication number: DE60102522T2
Application number: DE60102522T
Authority: DE
Inventors: Eiji 1-1-1 Shibaura Oba
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-07-17
Filing date: 2001-07-17
Publication date: 2005-04-07
Anticipated expiration: 2021-07-18
Also published as: US20020005997A1; DE60102522D1; JP2002098878A; EP1174748A3; EP1174748A2; JP3954332B2; EP1174748B1; US6590720B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine optische Linsenbaugruppe und insbesondere einen Mechanismus zum Einstellen des Brennpunkts der in einer solchen optischen Linsenbaugruppe vorhandenen optischen Linse.
In den letzten Jahren haben sich tragbare Fotoapparate und tragbare Kommunikationseinrichtungen stark verbessert. Die Menge an Daten, welche ein tragbares Kommunikationsgerät übermitteln kann, steigt immer weiter an. Zusammen mit diesem Anstieg der übertragbaren Datenmenge geschieht auch eine Entwicklung der tragbaren Kommunikationsgeräte, wie beispielsweise der Mobiltelefone, die mit einem Bildsensor versehen sind. Ein Mobiltelefon mit einem Bildsensor funktioniert nicht nur als Audio-Kommunikationsgerät, sondern auch als Bild-Kommunikationsgerät. Eine der Komponenten, die für Fotoapparate unabdingbar ist, ist eine optische Linsenbaugruppe, die direkt an dem Bildsensor angebracht ist. Bei einem Kamerasystem, in welchem ein Bild durch eine Linse hindurch fokussiert wird, ist es wesentlich, dass die Position der Linse so eingestellt wird, dass der Brennpunkt der Linse sich in der Brennebene des Bildsensors befindet.
Eine herkömmliche optische Linsenbaugruppe wird mit Bezug auf die 1 beschrieben, welche eine Schnittansicht der optischen Linsenbaugruppe ist.
Wie 1 darstellt, weist die optische Linsenbaugruppe 10 eine Linsenhalterung 11 auf, eine optische Linse 12, einen Linsenzylinder 13 sowie einen Befestigungsring 14. Der Mechanismus zum Einstellen des Brennpunkts in einem kleinen Bereich kann verwendet werden, um die geringe Variation der Brennweite in einer optischen Linse einzustellen oder die sogenannte "Flange-Back-Variation" beim Herstellvorgang einer Linsenbaugruppe bezüglich des Bildsensors einzustellen.
Der Linsenhalter 11 ist ein hohler Zylinder. Der Linsenhalter 11 hat ein aufnehmendes Gewinde 15 in seiner inneren Umfangsfläche.
Der Linsenzylinder 13 ist eine hohle zylindrische Komponente. Der Linsenzylinder 13 hat ein aufzunehmendes Gewinde 16 an seiner äußeren Umfangsfläche. Der Linsenzylinder 13 ist teilweise in dem Linsenhalter 11 gehalten, wobei das aufzunehmende Gewinde 16 mit dem aufnehmenden Gewinde 15 des Linsenhalters 11 kämmt. Wenn er gedreht wird, so bewegt sich der Linsenzylinder 13 entlang der optischen Achse 1 der optischen Linsenbaugruppe 10.
Die optische Linse 12 hat einen Kragen. Dieser Kragen 12 ist verklemmt zwischen dem Linsenzylinder 13 und dem Befestigungsring 14. Die optische Linse 12 wird dadurch mittels des Linsenhalters 11 gehalten und daran befestigt.
Eine Lichtquelle 2 wirft einen Lichtstrahl auf die optische Linse 12. Die optische Linse 12 fokussiert diesen Lichtstrahl und bildet dadurch ein Bild in einer Bildebene. Der Linsenzylinder 13 kann gedreht werden, bewegt dadurch die optische Linse 12 in dem Linsenhalter 11 entlang der optischen Achse der optischen Linsenbaugruppe 10. Wenn die Linse 12 so bewegt wird, wird ihr Brennpunkt bewegt oder eingestellt.
In der optischen Linsenbaugruppe 10 der 1 bilden das aufnehmende Gewinde 16 des Linsenhalters 13 und das aufnehmende Gewinde 16 des Linsenzylinders 13 einen Mechanismus zum Einstellen des Brennpunkts der optischen Linse 12. Dieser Mechanismus ermöglicht eine Einstellung jeder optischen Linsenbaugruppe nach der Montage. Dies ist unerlässlich, um eine Fokussierung mit hoher Präzision zu erzielen, unter Verwendung von kostengünstigen Produktionsvorgängen eines Kameramoduls mit einer Linseneinheit. Dies vermeidet die Notwendigkeit, eine akkurate Linseneinheit zu machen. Außerdem kann die optische Linse eine Variation in der Brennweite haben, die sich von dem vorgegebenen Wert unterscheidet, und zwar aus den folgenden Gründen.
Im Allgemeinen werden kostengünstige optische Linsen aus Plastik durch Gießformen massenproduziert. Beim Gießformen wird geschmolzenes Kunstharz in Gießformen hineingegossen und darin abgekühlt, so dass Linsen entstehen, und die so gebildeten Linsen werden aus den Gießformen entnommen. Das Kunstharz wird in den Gießformen nach und nach abgekühlt, wodurch die Merkmale und Eigenschaften der entstehenden Linsen verbessert werden. Es gibt eine Entwicklung dahingehend, dass der Abkühlvorgang für das Kunstharz in einer kurzen Zeit ausgeführt wird, um die Produktivität der optischen Linsen zu verbessern. Demzufolge haben die Linsen Eigenschaften, einschließlich der Brennweite, die von den vorgegebenen Werten abweichen können. Um die Brennweite jeder einzelnen Linse auf einen vorgegebenen gewünschten Wert einzustellen, ist es notwendig, den oben beschriebenen Mechanismus zu verwenden. Es gibt auch Variationen der Abmessungen in dem Linsenkragen 12, den Linsenhalter 13, ganz zu schweigen von Abweichungen des Bildsensors und auch des Basissubstrats durch die Positionierung bei der Montage.
Wie oben beschrieben, bilden das aufnehmende Gewinde 15 des Linsenhalters 13 und das aufnehmende Gewinde 16 des Linsenzylinders 13 den Mechanismus zur Einstellung des Brennpunkts in der optischen Linsenbaugruppe 10. Wenn der Zylinder 13 gedreht wird, bewegen sich die Linse 12, der Zylinder 13 und der Ring 14 zusammen. Sowohl der Halter 11 als auch der Zylinder 13 haben einen relativ großen Durchmesser. Es ist unvermeidbar schwierig, die optische Linsenbaugruppe 10 kleiner zu machen. Außerdem ist es schwierig, die Linsenbaugruppe 10 mit hoher Präzision an dem Bildsensor anzubringen, welcher den Mechanismus zur Einstellung des Brennpunkts bildet. Außerdem kann auch Staub erzeugt werden, wenn die Gewinde 15 und 16 aufeinander im Reibkontakt gleiten. Staub gerät, wenn er erzeugt wird, in den Linsenhalter 11 hinein, durch welchen hindurch der Lichtstrahl von der Linse 12 in Richtung des Brennpunkts wandert. Der Staub kann daher das in der Bildebene erzeugte Bild nachteilig beeinflussen.
US 4 072 396 A offenbart einen Fokussier-Objektiv-Mechanismus für teleskopische Gewehr-Sichtgeräte. Eine Linse befindet sich innerhalb eines Linsenbefestigers, welche seinerseits in einem Linsenhalter vorgesehen ist, wobei der Linsenbefestiger und der Linsenhalter mit zueinander passenden geneigten Rampen versehen sind.
Eine ähnliche Konfiguration ist in US 3 696 725 A für ein einstellbares Kameraobjektiv beschrieben.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf das Vorangehende gemacht worden. Das Ziel der Erfindung ist es, eine optische Linsenbaugruppe zu schaffen, welche einen vereinfachten Mechanismus zur Einstellung des Brennpunkts hat und welche daher klein ausgestaltet werden kann.
Um dieses Ziel zu erreichen, weist eine optische Linsenbaugruppe gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung die Merkmale des Anspruchs 1 oder 4 auf. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen beschrieben.
In der erfindungsgemäßen optischen Baugruppe wird der Brennpunkt der optischen Linse oder der optischen Linsen in der Position eingestellt, wenn gegen das elastische Element gedrückt wird. Die Anzahl von erforderlichen Komponenten kann daher reduziert werden. Außerdem ist der Raum, in welchem Gewinde vorgesehen sind, getrennt von dem Raum, in welchem sich die Bildebene befindet. Daher würde der Staub an dem einen Ende des optischen Filters oder der durch die Gewinde erzeugte Staub nicht auf die Bildoberfläche des Bildelements (d.h. die Bildebene) fallen. Das durch das Bildelement gebildete Bild ist daher frei von schwarzen Kratzern, Flecken, etc., die sich aus dem Staub ergeben könnten. Außerdem kann die Erzeugung von Pseudosignalen, wie beispielsweise Flackersignalen, unterdrückt werden, um den Bildkontrast zu erhöhen.
Wie oben beschrieben, sind Vorsprünge an dem Halteabschnitt des Linsenhalters und an dem Kragen der optischen Linse vorgesehen. Die Oberflächen, die diese Vorsprünge kontaktieren, sind in einem Bereich von unterhalb von 360 Grad geneigt, und der Brennpunkt der optischen Linse wird in der Position eingestellt durch Drehen der Linse bezüglich des Linsenhalters. Daher sind keine Drehmechanismen mit Gewinden notwendig, was zu einer Reduzierung der Anzahl der erforderlichen Komponenten führt.
Bei der optischen Linsenbaugruppe mit zwei Linsen ist eine Führung vorgesehen für eine Linse, die koaxial damit ausgerichtet ist. Die Führung wird verwendet und kombiniert die Linsen. So können die Linsen einfach in axiale Ausrichtung gebracht werden. Die Führung kontaktiert die andere optische Linse jedoch nicht direkt. Die Vorsprünge zum Absorbieren von Beanspruchungen, die in einem spitzen Winkel an der Führung vorgesehen sind, kontaktieren die andere optische Linse. Dies hilft dabei, die zwischen den optischen Linsen aufgebrachten Belastungen zu reduzieren.
Diese Zusammenfassung der Erfindung beschreibt nicht notwendigerweise alle notwendigen Merkmale, so dass die Erfindung auch eine Unterkombination dieser beschriebenen Merkmale sein kann.
Die Erfindung wird deutlicher aus der nun folgenden ausführlichen Beschreibung, wenn diese im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen gelesen wird, in welchen:
1 eine Schnittansicht einer herkömmlichen optischen Linsenbaugruppe ist;
2 eine Explosionsansicht einer optischen Linsenbaugruppe gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist, die die Komponenten dieser Baugruppe zeigt;
2B und 2C Schnittansichten sind, die erläutern, wie die Baugruppe der 2A betätigt wird, um den Brennpunkt weit entfernt bzw. nicht so weit entfernt zu setzen;
3A eine Explosionsansicht einer optischen Linsenbaugruppe gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist, welche die Komponenten dieser Baugruppe darstellt;
3B und 3C Schnittansichten sind, die zeigen, wie die Baugruppe der 3A betätigt wird, um den Brennpunkt in einem weiten Abstand und in einem kurzen Abstand zu setzen;
4A eine Explosionsansicht eines Abschnitts einer optischen Linsenbaugruppe gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung ist;
4B eine Draufsicht des Linsenhalters ist, der in der optischen Linsenbaugruppe der 4A verwendet wird;
4C und 4D Schnittansichten sind, die erläutern, wie die Baugruppe der 4A betätigt wird, um den Brennpunkt weit entfernt bzw. in einem kurzen Abstand zu wählen;
5A eine Explosionsansicht eines Abschnitts einer optischen Linsenbaugruppe gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung ist;
5B und 5C Schnittansichten sind, die erläutern, wie die Baugruppe der 5A betätigt wird, um den Brennpunkt weit entfernt und in einem kurzen Abstand zu wählen;
5D eine Explosionsansicht einer Modifikation der vierten Ausführungsform der Erfindung ist;
6A eine Explosionsansicht eines Abschnitts einer optischen Linsenbaugruppe gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung ist;
6B und 6C Schnittansichten sind, die erläutern, wie die Baugruppe der 6A betätigt wird, um den Brennpunkt weit entfernt und in einem kurzen Abstand zu wählen;
6D eine Explosionsansicht eines Abschnitts einer Modifikation der fünften Ausführungsform der Erfindung ist;
7A eine Explosionsansicht eines Abschnitts einer optischen Linsenbaugruppe gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung ist;
7B und 7C Schnittansichten sind, die erläutern, wie die Baugruppe der 7A betätigt wird, um den Brennpunkt in einem weiten Abstand und in einem kurzen Abstand zu wählen;
8A und 8B Explosionsansichten der optischen Linsenbaugruppe gemäß einer siebten Ausführungsform dieser Erfindung sind;
9A eine Explosionsansicht der optischen Linsenbaugruppe gemäß einer achten Ausführungsform der Erfindung ist;
9B eine Schnittansicht der optischen Linsenbaugruppe aus 9A ist;
9C eine Schnittansicht einer Modifikation der optischen Linsenbaugruppe aus 9A ist;
10A eine Schnittansicht der Gießform zum Herstellen des Linsenhalters der optischen Linsenbaugruppe aus 9A ist;
10B eine perspektivische Ansicht einer Gießform zum Herstellen von mehreren identischen Linsenhaltern ist;
11A eine Schnittansicht einer ersten Modifikation der ersten bis achten Ausführungsform der Erfindung ist;
11B eine Explosionsansicht einer zweiten Modifikation der ersten bis achten Ausführungsform der Erfindung ist; und
11C eine Schnittansicht der optischen Linsenbaugruppe aus 11B ist.
Die 2A ist eine Explosionsansicht einer optischen Linsenbaugruppe 20, welche die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist. Die 2B und 2C sind Schnittansichten der optischen Linsenbaugruppe 20. Die optische Linsenbaugruppe hat einen Mechanismus zum Einstellen des Brennpunkts.
Wie in den 2A bis 2C dargestellt, weist die optische Linsenbaugruppe 20 einen Linsenhalter 30 auf, ein Kissen 40, eine optische Linse 50 und einen Linsenbefestiger 60.
Der Linsenhalter 30 ist ein Hohlzylinder. Er hat eine Öffnung 31 im Boden und ein aufzunehmendes Gewinde 32 in seiner inneren Umfangsfläche.
Das Kissen 40 hat einen Brechungsindex, der ähnlich oder gleich dem der optischen Linse 50 ist. Es ist ein schwarzer Licht absorbierender Körper, der elastisch ist. Das Kissen 40 ist wie ein Ring geformt und funktioniert als Dichtung. Er ist an dem Boden (oder Flansch 33) des Linsenhalters 30 angebracht. Da es als Dichtung dient, verbleibt das Kissen 40 in engem Kontakt mit dem Flansch 33 des Linsenhalters 30.
Die optische Linse 50 hat einen Kragen. Die Linse 50 ist an dem Flansch 33 des Linsenhalters 30 vorgesehen, wobei der Kragen in Kontakt mit dem Kissen 40 ist. Die optische Linse 50 ist so angeordnet, dass ihre optische Achse 3 mit der Mitte der Öffnung 31 des Linsenhalters 30 ausgerichtet ist. Das Kissen 40 kontaktiert den Kragen der optischen Linse 50.
Der Linsenbefestiger ist wie ein Hohlzylinder geformt, offen sowohl oben als auch am Boden. Er besteht aus einem Abschnitt mit großem Durchmesser und einem Abschnitt mit kleinem Durchmesser. Dieser Abschnitt mit kleinem Durchmesser oder Unterabschnitt hat einen Außendurchmesser, der gleich dem Innendurchmesser des Linsenhalters 30 ist. Der Abschnitt mit kleinem Durchmesser hat ein aufzunehmendes Gewinde 61 an seinem Außenumfang. Dieses aufzunehmende Gewinde 61 kämmt mit dem aufnehmenden Gewinde 32 des Linsenhalters 30. Die optische Linse 50 hat den Kragen, der zwischen dem Kissen 40 und dem Abschnitt des Linsenbefestigers 60 mit kleinem Durchmesser gehalten wird. So wird die optische Linse 50 in dem Linsenhalter 30 gehalten.
Wie in den 3B und 3C dargestellt, emittiert eine Lichtquelle 4 einen Lichtstrahl, der auf die optische Linse 50 fällt. Die Linse 50 fokussiert den Lichtstrahl, welcher durch die Öffnung 31 des Linsenhalters 30 hindurchtritt. Der Lichtstrahl bildet ein Bild in einer Bildebene 5. In dieser Bildebene 5 ist ein Fotosensor (nicht dargestellt) vorgesehen.
Das Verfahren zum Einstellen des Brennpunkts der optischen Linse 50 wird mit Bezug auf die 2B und 2C beschrieben. 2B ist eine Schnittansicht, die erläutert, wie die optischen Linsenbaugruppe 20 betätigt wird, um den Brennpunkt in einer großen Entfernung zu wählen. 2C ist eine Schnittansicht, die erläutert, wie die Baugruppe 20 betätigt wird, um den Brennpunkt in einem kurzen Abstand vorzusehen.
Um den Brennpunkt in seiner Position einzustellen, wird der Linsenbefestiger 60 gedreht. Der Linsenbefestiger 60 wird dadurch aufwärts oder abwärts entlang der optischen Achse 3 der Linse 50 bewegt, dank des durch das aufnehmende Gewinde 32 und das aufzunehmende Gewinde 61 gebildeten Mechanismus zur Einstellung des Brennpunkts. Wenn der Linsenbefestiger 60 abwärts bewegt wird, wie in 2B dargestellt, drückt er die optische Linse 50 nach unten und drückt so das Kissen 40 zusammen. Daher bewegt sich die optische Linse 50 in Richtung des Flansches 33 des Linsenhalters 30. Wenn dagegen der Linsenbefestiger 60 nach oben bewegt wird, wie in 2C dargestellt, drückt er die optische Linse 50 nach oben und dehnt so das Kissen 40 aus. In diesem Fall bewegt sich die optische Linse 50 weg von dem Flansch 33 des Linsenhalters 30. So kann der Brennpunkt der Linse 50 in der Position eingestellt werden.
Der Linsenbefestiger 60 braucht nur so ausgestaltet zu sein, dass er gegen die optische Linse 50 drückt. Die optische Linse 50 kann aufwärts und abwärts bewegt werden, um den Brennpunkt einzustellen, dank der elastischen Verformung des Kissens 40. Der Mechanismus zur Einstellung des Brennpunkts ist einfach im Aufbau, da er nur ein paar Komponenten aufweist. Da er nur ein paar Komponenten aufweist, hilft der Mechanismus dabei, die Größe der optischen Linsenbaugruppe 20 zu reduzieren und die Anzahl der Herstellungsschritte zu vermindern.
Wie oben beschrieben, ist das Kissen 40 zwischen der optischen Linse 50 und dem Flansch 33 des Linsenhalters 30 vorgesehen. Daher würde Staub, wenn Staub aufgrund der Reibung zwischen dem aufzunehmenden Gewinde 32 und dem aufnehmenden Gewinde 31 erzeugt würde, nicht in den Raum zwischen der optischen Linse 50 und der Bildebene 5 eintreten. Außerdem tritt das Streulicht in den Kragen der Linse 50 ein und setzt sich in das Kissen 40 hinein fort, kaum reflektiert an dem Übergang zwischen dem Kissen 40 und der Linse 50. Dies beruht darauf, dass das Kissen 40 und die Linse 50 aus Materialien gemacht sind, die einen ähnlichen oder gleichen Brechungsindex haben. Außerdem absorbiert das Kissen 40, das ein schwarzer lichtabsorbierender Körper ist, das darauf fallende Streulicht. Daher kann kein Streulicht die Bildebene 5 erreichen. Außerdem vermindert das Kissen 40 Pseudosignale, wie beispielsweise Flackern, was den Bildkontrast in der Bildebene 5 verbessert.
Eine optische Linsenbaugruppe 20 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben mit Bezug auf die 3A bis 3C. Die 3A ist eine Explosionsansicht dieser optischen Linsenbaugruppe 20. Die 3B und 3C sind Schnittansichten der optischen Linsenbaugruppe 20.
Wie in 3A dargestellt, hat die zweite Ausführungsform einen Linsenhalter 30, ein Kissen 40, eine optische Linse 50, einen Linsenbefestiger 60 sowie eine Linsenabdeckung 70.
Der Linsenhalter 30 ist ein Hohlzylinder. Er hat eine Öffnung 30 im Boden sowie einen Vorsprung 34 an seiner äußeren Umfangsfläche.
Das Kissen 40 hat einen Brechungsindex ähnlich dem der optischen Linse 50. Es ist ein schwarzer lichtabsorbierender Körper, der elastisch ist. Das Kissen 40 ist wie ein Ring geformt und dient als Dichtung. Es ist angebracht am Boden (oder Flansch 33) des Linsenhalters 30. Da es als Dichtung funktioniert, verbleibt das Kissen 40 in engem Kontakt mit dem Flansch 33 des Linsenhalters 30.
Die optische Linse 50 hat einen Kragen. Die Linse 50 ist an dem Flansch 33 des Linsenhalters 30 vorgesehen, wobei der Kragen in Kontakt mit dem Kissen 40 ist. Die optische Linse 50 ist so angeordnet, dass ihre optische Achse 3 mit der Mitte der Öffnung 31 des Linsenhalters 30 ausgerichtet ist. Das Kissen 40 ist in Kontakt mit dem Kragen der optischen Linse 50.
Der Linsenbefestiger 60 ist ein Hohlzylinder. Der Befestiger 60 hat eine ringförmige Nut 64 in dem Boden. In der ringförmigen Nut 64 ist der obere Teil des Linsenhalters 30 eingesetzt. In der äußeren inneren Oberfläche der ringförmigen Nut 64 ist eine Nut 63 eingeschnitten. Diese Nut 63 hat einen Querschnitt gleich dem des Vorsprungs 34 des Linsenhalters 30. Der Linsenbefestiger 60 hat oben außerdem zumindest drei Vorsprünge 62. Diese Vorsprünge 62 lagern die Linsenabdeckung 70 und bestimmen dabei die horizontale Position, die die Linsenabdeckung 70 mit Bezug auf den Linsenbefestiger 60 einnimmt.
Die Linsenabdeckung 70 ist transparent und schützt die optische Linse 50. Die Abdeckung 70 hat Vertiefungen in ihrer unteren Oberfläche. In diesen Vertiefungen sind die Vorsprünge 62 des Linsenbefestigers 60 eingepasst, so dass verhindert wird, dass sich die Linsenabdeckung 70 in der horizontalen Richtung bezüglich des Linsenbefestigers 60 bewegt.
In der zweiten Ausführungsform, d.h. bei der optischen Linsenbaugruppe 20 der 3A bis 3C, ist der Linsenbefestiger 60 nicht an dem Linsenhalter 30 angebracht. Das heißt, der Befestiger 60 kann sich aufwärts und abwärts entlang der optischen Achse 2 der Linse 50 bewegen. Dies beruht darauf, dass der obere Teil des Linsenhalters 30 lose in die ringförmige Nut 64 des Linsenbefestigers 60 eingesetzt ist, so dass ein sogenannter "schwimmender Aufbau" gebildet wird. Der längste Abstand, um den sich der Linsenbefestiger 60 entlang der optischen Achse 3 bewegen kann, ist der Unterschied zwischen der Länge der Nut 63 des Befestigers 60 und der Länge des Vorsprungs 34 des Linsenhalters 30.
Wie in den 3B und 3C dargestellt, emittiert eine Lichtquelle 4 einen Lichtstrahl, der auf die optische Linse 50 durch die Linsenabdeckung 70 hindurch einfällt. Die Linse 50 fokussiert den Lichtstrahl, welcher durch die Öffnung 31 des Linsenhalters 30 hindurchtritt. Der Lichtstrahl bildet ein Bild in einer Bildebene 5.
Das Verfahren zum Einstellen des Brennpunkts der optischen Linse 50 wird mit Bezug auf die 3B und 3C beschrieben. 3B ist eine Schnittansicht, die erläutert, wie die optische Linsenbaugruppe 20 betätigt wird, um den Brennpunkt in einem großen Abstand zu setzen. Die 3C ist ebenfalls eine Schnittansicht, die erläutert, wie die Baugruppe 20 betätigt wird, um den Brennpunkt in einem kurzen Abstand zu wählen.
Um den Brennpunkt in seiner Position einzustellen, wird die Linsenabdeckung 70 entlang der optischen Achse 3 bewegt (oder in der vertikalen Richtung in den 3B und 3C). Wenn die Abdeckung 70 in Richtung der optischen Linse 50 gedrückt wird, drückt der Linsenbefestiger 60 die optische Linse 50 gegen den Flansch 33 des Linsenhalters 30. Das Kissen 40 zwischen dem Boden des Halters 30 und dem Kragen der Linse 50 wird dadurch komprimiert. Als Ergebnis bewegt sich die optische Linse 50 in Richtung des Flansches 33. Wenn dagegen die Abdeckung 70 von der optischen Linse 50 weggezogen wird, expandiert das Kissen 40 dank seiner Elastizität. Daher bewegt sich die optische Linse 50 weg von dem Flansch 33 in Richtung der Linsenabdeckung 50. So kann der Brennpunkt der Linse 50 in seiner Position eingestellt werden.
In der zweiten Ausführungsform der Erfindung reicht es aus, gegen die Linsenabdeckung 70 zu drücken, um die Position einzustellen, die der Linsenbefestiger 60 auf der optischen Achse 3 bezüglich des Linsenhalters 30 einnimmt. Es kann gegen die Abdeckung 70 gedrückt werden, wobei das Kissen 40 zusammengedrückt wird, und es kann daran gezogen werden, so dass sich das Kissen 40 ausdehnt, um dadurch den Brennpunkt der optischen Linse 50 einzustellen. Keine Gewinde brauchen in den Linsenhalter 30 hineingeschnitten zu werden. Es ist auch nicht notwendig, ein Gewinde in den Linsenbefestiger 60 hineinzuschneiden. Der Linsenhalter 30 und der Linsenbefestiger 60 können daher in ihrem Aufbau vereinfacht werden. Dies hilft dabei, die Größe der optischen Linseneinheit 20 zu reduzieren. Mit diesem einfachen Aufbau können der Linsenhalter 30 und der Linsenbefestiger 60 kostengünstig hergestellt werden. Daher sinken die Herstellungskosten der zweiten Ausführungsform stark ab. Außerdem können der Linsenhalter 30, das Kissen 40, die Linse 50, der Linsenbefestiger 60 und die Linsenabdeckung 70 einfach montiert werden, da weder der Halter 30 noch der Befestiger 60 ein Gewinde hat, so dass die Montagegenauigkeit verbessert wird. Da der Halter 30 und der Befestiger 60 überhaupt keine Gewinde haben, wird kein Staub bei dem Kontakt zwischen dem Halter 30 und dem Befestiger 60 erzeugt. Außerdem wird eine Kraft nur auf die Vorsprünge 62 des Befestigers 60 aufgebracht, wenn die Linsenabdeckung 70 herabgedrückt wird, so dass die Kraft abnimmt, welche die Linsenabdeckung 70 in der horizontalen Richtung bezüglich des Linsenbefestigers 60 bewegen kann.
Daher kann die zweite Ausführungsform, d.h. die optische Linsenbaugruppe 20 der 3A bis 3C, nicht nur hinsichtlich der Produktivität vorteilhaft sein, sondern auch hinsichtlich der Verlässlichkeit des Ausbildens eines Bilds in der Bildebene 5.
Eine optische Linsenbaugruppe 20 gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben, und zwar mit Bezug auf die 4A bis 4D.
Die dritte Ausführungsform ist identisch mit der zweiten, abgesehen davon, dass Federn statt des Kissens 40 verwendet werden. 4A ist eine Explosionsansicht eines Abschnitts der dritten Ausführungsform. 4B ist eine Draufsicht des Linsenhalters, der in der in 4A gezeigten optischen Linsenbaugruppe verwendet wird. Die 4C und 4D sind Schnittansichten der dritten Ausführungsform.
Wie sich aus 4A ergibt, werden die Federn 41 statt des Kissens 40 in dieser dritten Ausführungsform verwendet. Die Federn 41 sind in integral mit dem Flansch 33 des Linsenhalters 30 ausgeformt. Sie sind wie eine Lasche geformt. Jede Feder 41 kontaktiert an ihrem oberen Ende den Kragen der optischen Linse 50. Die Federn 41 sind abwärts gebogen, wenn der Linsenbefestiger 60 herabgedrückt wird. Wenn die auf dem Befestiger 60 aufgebrachte Kraft gesteuert wird, wird daher die optische Linse 50 entlang der optischen Achse 3 (4C und 4D) bewegt, so dass der Brennpunkt in seiner Position eingestellt wird.
Da die Federn 41 integral mit dem Linsenhalter 30 ausgeformt sind, weist die dritte Ausführungsform weniger Komponenten als sonst auf. Daraus folgt, dass die dritte Ausführungsform einfach zu montieren ist und daher kostengünstig hergestellt werden kann.
Die dritte Ausführungsform kann so umgestaltet werden, dass sie gleich der ersten Ausführungsform ist, wobei lediglich die Federn 41 statt des Kissens 40 verwendet werden. In diesem Fall kann jedoch Staub erzeugt werden aufgrund der Reibung zwischen dem aufzunehmenden Gewinde 32 des Linsenhalters 30 und dem aufnehmenden Gewinde 61 des Linsenbefestigers 60. Unter Berücksichtigung dieser Tatsache ist es wünschenswert, die dritte Ausführungsform auf die zweite Ausführungsform anzuwenden, die überhaupt keine Gewinde hat.
Eine optische Linsengruppe 20 gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung wird nun beschrieben mit Bezug auf die 5A bis 5C. Die vierte Ausführungsform ist identisch mit der zweiten Ausführungsform, abgesehen davon, dass sie eine zusätzliche Komponente aufweist, nämlich eine Schiebeplatte zum Einstellen des Brennpunkts. Die 5A ist eine Explosionsansicht eines Abschnitts der vierten Ausführungsform. Die 5B und 5C sind Schnittansichten der optischen Linsenbaugruppe 20.
Die Schiebeplatte zur Einstellung des Brennpunkts wirkt zusammen mit der Linsenabdeckung, um den Brennpunkt der optischen Linse einzustellen, wie später noch genauer beschrieben wird.
Wie 5A zeigt, ist das Kissen 40 an dem Flansch 33 des Linsenhalters 30 angebracht, und die optische Linse 50 ist so angeordnet, dass ihr Kragen in Kontakt mit dem Kissen 40 ist. Das Kissen 40 ist daher zwischen dem Flansch 33 und dem Kragen der Linse 50 angeordnet. Der obere Teil des Linsenhalters 30 ist lose in die ringförmige Nut des Linsenbefestigers 60 eingesetzt. Die optische Linse 50 ist daher in dem Linsenhalter 30 gehalten, wobei ihr Kragen zwischen dem Kissen 40 und dem Linsenbefestiger 60 verklemmt ist. Die Vorsprünge 62 des Linsenbefestigers 60 stützen die Linsenabdeckung 70, während sie in die Vertiefungen in der unteren Oberfläche 71 der Linsenabdeckung 70 eingepasst sind.
Die Linsenabdeckung 70 ist so positioniert, dass sich die untere Oberfläche 71 rechtwinklig zur optischen Achse 3 der optischen Linse 3 erstreckt. Die obere Fläche 72 der Linsenabdeckung 70 neigt sich in einem vorbestimmten Winkel zu der optischen Achse 3.
Die Schiebeplatte 73 ist auf der oberen Fläche 72 der Linsenabdeckung 70 platziert. Die untere Oberfläche 74 der Platte 73, die die obere Fläche 72 der Abdeckung 70 kontaktiert, ist hin zur optischen Achse 3 in einem Winkel geneigt, der gleich dem Neigungswinkel der oberen Fläche 72 ist.
Wie in den 5B und 5C dargestellt, emittiert eine Lichtquelle 4 einen Lichtstrahl, der auf die optische Linse 50 fällt, zuerst durch die Schiebeplatte 73 und dann durch die Linsenabdeckung 70. Die Linse 50 fokussiert den Lichtstrahl, der durch die Öffnung 31 des Linsenhalters 30 hindurchfällt. Der Lichtstrahl bildet ein Bild in einer Bildebene 5.
Das Verfahren zum Einstellen des Brennpunkts der optischen Linse 50 wird nun mit Bezug auf die 5B und 5C beschrieben. 5B ist eine Schnittansicht, die erläutert, wie die optische Linsenbaugruppe 20 betätigt wird, um den Brennpunkt weit entfernt zu setzen. Die 5C ist eine Schnittansicht, die erläutert, wie die Baugruppe 20 betätigt wird, um den Brennpunkt in einem kurzen Abstand zu setzen.
Um den Brennpunkt in seiner Position einzustellen, wird die Schiebeplatte 73 in einer Ebene bewegt, die sich im rechten Winkel zur optischen Achse 3 der optischen Linse 50 erstreckt (oder nach rechts oder links in den 5B und 5C). Wenn die Platte 73 nach rechts bewegt wird, wie in 5B dargestellt, bringt sie eine Kraft auf die Linsenabdeckung 70 auf und drückt diese nach unten. In diesem Fall drückt der Linsenbefestiger 60 die optische Linse in Richtung des Flansches 33 des Linsenhalters 30. Die optische Linse 50, gegen die so gedrückt wird, komprimiert das Kissen 40. Wenn die Platte 73 dagegen nach links bewegt wird, wie in 5C dargestellt, nimmt die auf die Linsenabdeckung 70 aufgebrachte Kraft ab, wodurch sich die Linsenabdeckung 70 nach oben bewegt. Das Kissen 40 dehnt sich daher aus und drückt die optische Linse 50 nach oben von dem Flansch 33 aus in Richtung der Linsenabdeckung 70. So kann der Brennpunkt der Linse 50 in seiner Position auf der optischen Achse 3 der Linse 50 eingestellt werden.
Bei dem in Bezug auf die 5B und 5C beschriebenen Verfahren zum Einstellen des Brennpunkts wird die Schiebeplatte 73 in der Ebene bewegt, die sich rechtwinklig zur optischen Achse 3 erstreckt, um so den Brennpunkt der optischen Linse 50 einzustellen. So ist es möglich, den Brennpunkt genauer einzustellen durch Senken des Winkels, in welchem sich die Oberflächen 72 und 74 zu der optischen Achse 3 neigen.
In der vierten Ausführungsform hat die Schiebeplatte 73 ein Fenster, durch welches hindurch ein Lichtstrahl zu der optischen Linse 50 hindurchtreten kann. Die Schiebeplatte 73 braucht kein Fenster zu haben, wenn sie aus einem lichtdurchlässigen Material gemacht ist.
In der vierten Ausführungsform (5A bis 5C) wird das Kissen 40 verwendet. Die vierte Ausführungsform kann so modifiziert werden, wie das in der 5D dargestellt ist. In der Modifikation der 5D ist das Kissen 40 ersetzt durch Federn 41, wie sie auch in der dritten Ausführungsform verwendet werden.
Eine optische Linsenbaugruppe 20 gemäß der fünften Ausführungsform dieser Erfindung wird mit Bezug auf die 6A bis 6C beschrieben. Wie die vierte Ausführungsform hat auch die fünfte Ausführungsform einen Mechanismus zur Einstellung des Brennpunkts, der keine Gewinde verwendet. Die fünfte Ausführungsform betrifft eine Technik zum Steuern der auf ein Kissen 40 aufgebrachten Druckkraft. 6A ist eine Explosionsansicht eines Abschnitts der fünften Ausführungsform. Die 6B und 6C sind Schnittansichten der fünften Ausführungsform.
In der fünften Ausführungsform wird der Linsenbefestiger 60 gedreht, um eine Kraft zu erzeugen, um gegen das Kissen 40 zu drücken. In dieser Hinsicht unterscheidet sich die fünfte Ausführungsform von der vierten Ausführungsform, in welcher die Schiebeplatte 73 zum Einstellen des Brennpunkts in horizontaler Richtung bewegt wird, um gegen das Kissen 40 zu drücken.
Wie in 6A dargestellt, ist der Linsenhalter 30 ein Hohlzylinder mit einer Öffnung 31 in seinem Boden. Er hat drei geneigte Oberflächen 37-1, 37-2 und 37-3 an seiner Oberseite. Die Oberflächen 37-1 bis 37-3 haben eine bogenförmige Gestalt in einem Bereich von unterhalb 360 Grad.
Das Kissen 40 hat einen Brechungsindex ähnlich oder gleich dem der optischen Linse 50. Das Kissen 40 ist ein schwarzer lichtabsorbierender Körper, der elastisch ist. Es ist wie ein Ring geformt und dient als Dichtung. Es ist an dem Boden (oder Flansch 33) des Linsenhalters 30 angebracht. Da es als Dichtung arbeitet, verbleibt das Kissen 40 in engem Kontakt mit dem Flansch 33 des Linsenhalters 30.
Die optische Linse 50 hat einen Kragen. Die Linse 50 ist an dem Flansch 33 des Linsenhalters 30 vorgesehen, wobei sein Kragen in Kontakt mit dem Kissen 40 gehalten wird. Die optische Linse 50 ist so angeordnet, dass ihre optische Achse 3 ausgerichtet ist mit der Mitte der Öffnung 31 des Linsenhalters 30. Das Kissen 40 ist in Kontakt mit dem Kragen der optischen Linse 50 gebracht.
Der Linsenbefestiger 60 ist ein Hohlzylinder. Der Befestiger 60 besteht aus zumindest zwei Abschnitten. Beispielsweise besteht er aus einem Abschnitt 65 mit kleinem Durchmesser und einem Abschnitt 66 mit großem Durchmesser, die im Folgenden als "erster Abschnitt" und "zweiter Abschnitt" bezeichnet werden. Der erste Abschnitt 65 hat einen Außendurchmesser gleich dem Innendurchmesser des Linsenhalters 30. Das untere Ende des ersten Abschnitts 65 stößt gegen den Kragen der optischen Linse 50. Der zweite Abschnitt 66 hat drei geneigte Oberflächen an seinem unteren Ende. (Von diesen drei geneigten Oberflächen sind nur zwei Oberflächen 67-1 und 63-2 in den 6A und 6C dargestellt.) Die Oberflächen 67-1 bis 67-3 haben eine bogenförmige Gestalt in einem Bereich von unterhalb von 360 Grad. Wie in 6B dargestellt, ist der erste Abschnitt 65 in den Linsenhalter 30 eingesetzt, während die drei geneigten Oberflächen gegen die drei geneigten Oberflächen des Linsenhalters 30 anstoßen. (Nur zwei geneigte Oberflächen 37-1 bis 37-3 sind in den 6B und 6C dargestellt.) Der erste Abschnitt 65 des Linsenbefestigers 60 und des Kissens 40 an dem Flansch 33 des Linsenhalters 30 verklemmen den Kragen der optischen Linse 50, wodurch die Linse 50 in dem Linsenhalter 30 gehalten wird.
Die optische Linse 50 fokussiert jeden auf sie fallenden Lichtstrahl. Der Lichtstrahl tritt durch die Öffnung 31 des Linsenhalters 30 hindurch und bildet ein Bild auf der Bildebene 5.
Das Verfahren zum Einstellen des Brennpunkts der optischen Linse 50 wird mit Bezug auf die 6B und 6C beschrieben. 6B ist eine Schnittansicht, die erläutert, wie die optische Linsenbaugruppe 20 betätigt wird, um den Brennpunkt weit entfernt zu setzen. 6C ist eine Schnittansicht, die erläutert, wie die Baugruppe 20 betätigt wird, um den Brennpunkt in kurzer Entfernung zu setzen.
Um den Brennpunkt in seiner Position einzustellen, wird der Linsenbefestiger 60 um die optische Achse 3 der Linse 50 herum gedreht. Wenn der Linsenbefestiger 60 so gedreht wird, bewegt er sich relativ zu dem Linsenhalter 30 entlang der optischen Achse 3 der Linse 50. Genauer gesagt drückt, wenn der Linsenbefestiger 60 im Uhrzeigersinn gedreht wird, er die optische Linse 50 nach unten, während seine geneigten Oberflächen 67-1 bis 67-3 in einer Richtung auf den geneigten Oberflächen 37-1 bis 37-3 des Linsenhalters 30 gleiten. Die optische Linse 50 komprimiert das Kissen 40, wie es in 6B dargestellt ist. Die optische Linse bewegt sich nämlich in Richtung des Flansches 33 des Linsenhalters 30. Daher ist der Brennpunkt der Linse 50 weit entfernt von der optischen Linsenbaugruppe 20. Wenn andererseits der Linsenbefestiger 60 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird, zieht er die optische Linse 50 nach oben, während die geneigten Oberflächen 67-1 bis 67-3 in der anderen Richtung auf den geneigten Oberflächen 37-1 bis 37-3 des Linsenhalters 30 gleiten. Die optische Linse 50 ermöglicht eine Ausdehnung des Kissens 40, wie es in 6C dargestellt ist. Das Kissen 40 drückt die optische Linse 50 nach oben, welche sich dann von dem Flansch 33 des Linsenhalters 30 weg in Richtung des Linsenbefestigers 60 bewegt. In diesem Fall ist der Brennpunkt der Linse 50 in einem kurzen Abstand von der optischen Linsenbaugruppe 20 vorgesehen. So kann der Brennpunkt der Linse 50 in seiner Position auf der optischen Achse 3 der Linse 50 eingestellt werden.
Auch in diesem Verfahren ist es möglich, die auf ein Kissen 40 aufgebrachte Druckkraft zu steuern. Das Kissen 40 kann natürlich durch Federn 41 derart ersetzt werden, wie sie in der dritten Ausführungsform verwendet werden, wie es in 6D dargestellt ist.
Eine optische Linsenbaugruppe 20 gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die 7A bis 7C beschrieben. Die 7A ist eine Explosionsansicht eines Abschnitts der sechsten Ausführungsform. Die 7B und 7C sind Schnittansichten der sechsten Ausführungsform.
Die sechste Ausführungsform verwendet keine elastischen Elemente (Kissen oder Federn) wie in der ersten bis fünften Ausführungsform. Sie hat auch keinen Gewindedrehmechanismus zum Einstellen eines Brennpunkts.
Wie 7A zeigt, weist die optische Linsenbaugruppe 20 gemäß der sechsten Ausführungsform einen Linsenhalter 30 auf, eine optische Linse 50 und einen Linsenbefestiger 60.
Der Linsenhalter 30 ist ein Hohlzylinder. Er hat eine Öffnung 31 in seinem Boden und drei Vorsprünge 35-1 bis 35-3 am Boden (oder Flansch 33). Die Vorsprünge 35-1 bis 35-3 sind in einem Kreis angeordnet. Jeder der Vorsprünge 35-1 bis 35-3 hat eine geneigte Oberfläche an seiner Oberseite. Die oberen Flächen der Vorsprünge 35-1 bis 35-3 haben eine bogenförmige Gestalt in einem Bereich von unterhalb von 360 Grad.
Die optische Linse hat einen Kragen. Der Kragen der Linse 50 hat drei geneigte Oberflächen 51-1 bis 51-3 an seiner unteren Seite, die den Flansch 33 kontaktiert. Die Oberflächen 51-1 bis 51-3 haben eine bogenförmige Gestalt in einem Bereich von unterhalb von 360 Grad. Der Kragen hat drei Vorsprünge 52-1 bis 52-2 an seiner oberen Seite, welche zu dem Linsenbefestiger 60 hinweist. Die Vorsprünge 52-1 bis 52-3 sind in einem Kreis angeordnet und fast in gleichem Abstand voneinander beabstandet. Die optische Linse 50 ist in dem Linsenhalter 30 positioniert, wobei die geneigten Oberflächen 51-1 bis 51-3 gegen die Vorsprünge 35-1 bis 35-3 an dem Flansch 33 anliegen.
Der Linsenbefestiger 60 ist ein Hohlzylinder. Wie in den 7B and 7C dargestellt, besteht der Linsenbefestiger 60 aus einem Abschnitt mit kleinem Durchmesser und einem Abschnitt mit großem Durchmesser. Der Abschnitt mit großem Durchmesser ist an dem Abschnitt mit kleinem Durchmesser angebracht, integral damit ausgeformt und koaxial dazu angeordnet. Der Abschnitt mit kleinem Durchmesser hat drei Vertiefungen in seiner unteren Oberfläche. Die Vorsprünge 52-1 bis 52-3 der Linse 50 sind in die Vertiefungen eingepasst und verhindern so eine Drehung des Linsenbefestigers 60 bezüglich der optischen Linse 50.
Wie in den 7B und 7C dargestellt, emittiert eine Lichtquelle 4 einen Lichtstrahl, der auf die optische Linse 50 einfällt. Die Linse 50 fokussiert den Lichtstrahl, welcher durch die Öffnung 31 des Linsenhalters 30 hindurchtritt. Der Lichtstrahl bildet ein Bild in einer Bildebene 5.
Das Verfahren zum Einstellen des Brennpunkts der optischen Linse 50 wird mit Bezug auf die 7B und 7C beschrieben. 7B ist eine Schnittansicht, die erläutert, wie die optische Linsenbaugruppe 20 betätigt wird, um den Brennpunkt weit entfernt zu setzen. 7C ist eine Schnittansicht, die erläutert, wie die Baugruppe 20 betätigt wird, um den Brennpunkt in kurzer Entfernung zu setzen.
Um den Brennpunkt in einer Position einzustellen, wird der Linsenbefestiger 60 um die optische Achse 3 der Linse 50 herum gedreht. Wenn der Linsenbefestiger 60 gedreht wird, wird auch die optische Linse 50 gedreht. Dies beruht darauf, dass die Vorsprünge 52-1 bis 52-3 der Linse 50 in die Vertiefungen eingepasst sind, die in der unteren Oberfläche des Linsenbefestigers 60 ausgestaltet sind. Wenn der Linsenbefestiger 60 im Uhrzeigersinn gedreht wird, dreht sich die optische Linse 50 in der gleichen Richtung aus der in 7B dargestellten Position. Wenn sich die Linse 50 so dreht, gleiten die geneigten Oberflächen 51-1 bis 51-3 im Uhrzeigersinn auf den Vorsprüngen 35-1 bis 35-3 des Linsenhalters 30. Als Ergebnis bewegt sich die optische Linse 50 nach oben, wie in 7C dargestellt. Daher wird der Brennpunkt der Linse 50 in einem kurzen Abstand von der optischen Linsenbaugruppe 20 vorgesehen. Wenn andererseits der Linsenbefestiger 60 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird, dreht sich die optische Linse 50 aus der in 7C dargestellten Position heraus. Während sich die Linse 50 so dreht, gleiten ihre geneigten Oberflächen 51-1 bis 51-3 entgegen dem Uhrzeigersinn auf den Vorsprüngen 35-1 bis 35-3 des Linsenhalters 30. In diesem Fall bewegt sich die optische Linse 50 nach unten, wie in 7B dargestellt. Daher wird der Brennpunkt der Linse 50 in einem kurzen Abstand von der optischen Linsenbaugruppe 20 vorgesehen. So kann der Brennpunkt der Linse 50 in seiner Position auf der optischen Achse 3 der Linse 50 eingestellt werden.
Wie oben erwähnt, verwendet die sechste Ausführungsform keine elastischen Elemente (Kissen oder Federn). Daher kann die optische Linsenbaugruppe 20 gemäß der sechsten Ausführungsform einen einfachen Aufbau haben. Es folgt daraus, dass die sechste Ausführungsform kostengünstig hergestellt und mit hoher Präzision zusammengefügt werden kann.
Eine optische Linsenbaugruppe 20 gemäß der siebten Ausführungsform der Erfindung wird mit Bezug auf die 8A bis 8C dargestellt. 8A ist eine Explosionsansicht dieser Ausführungsform. 8B ist eine Explosionsansicht eines Teils der Baugruppe 20, in einer anderen Richtung betrachtet.
Gemäß der siebten Ausführungsform ermöglicht ein optischer Filter den Durchtritt einiger Komponenten des einfallenden Lichts, deren Wellenlängen in einen bestimmten Bereich fallen.
Wie die 8A und 8B darstellen, weist diese optische Linsenbaugruppe 20 einen Linsenhalter 30 auf, einen optischen Filter 36, eine optische Linse 50 und einen Linsenbefestiger 60. Der Linsenhalter 30 hat einen hohlen zylindrischen Abschnitt mit einer Öffnung 31 in dem Boden (oder Flansch 33). Der optische Filter 36 ist auf den Flansch 33 gelegt und verschließt die Öffnung 31. Vier Vorsprünge 35-1 bis 35-4 sind an dem Flansch 33 vorgesehen. Sie sind an den vier Seiten des optischen Filters 36 vorgesehen und umgeben so den optischen Filter 36. Jeder der Vorsprünge 35-1 bis 35-4 hat oben eine geneigte Oberfläche.
Die optische Linse 50 hat einen Kragen. Die Linse 50 ist an dem Flansch 33 des Linsenhalters 30 vorgesehen. Der Kragen der Linse 50 hat vier geneigte Oberflächen 51-1 bis 51-4 an seiner Unterseite. (Nur drei dieser Oberflächen sind in den 8A und 8B dargestellt.) Die Oberflächen 51-1 bis 51-4 haben eine bogenförmige Gestalt in einem Bereich von unterhalb von 360 Grad. Der Kragen hat drei Vorsprünge 52-1 bis 52-3 an seiner Oberseite, die zu dem Linsenbefestiger 60 hinweist. Die Vorsprünge 52-1 bis 52-3 sind in einem Kreis angeordnet und fast in gleichem Abstand voneinander vorgesehen. Die optische Linse 50 ist in dem Linsenhalter 30 positioniert, wobei die geneigten Oberflächen 51-1 bis 51-4 gegen die Vorsprünge 35-1 bis 35-4 an dem Flansch 33 des Linsenhalters 30 anliegen.
Die vier Vorsprünge 35-1 bis 35-4 an dem Flansch 33 bieten den folgenden Vorteil.
Im Allgemeinen beinhaltet eine optische Linsenbaugruppe einen optischen Filter. Die optische Linsenbaugruppe ist eine zylindrische Einrichtung, wohingegen die meisten kostengünstig erhältlichen optischen Filter quadratische Platten sind. Der optische Filter 36 sollte aber besser eine scheibenförmige Gestalt haben, da der Flansch 33 eine Scheibe ist. Um die Herstellkosten der Baugruppe 20 zu reduzieren, ist es jedoch wünschenswert, einen kostengünstigen quadratischen optischen Filter zu verwenden.
Der optische Filter 36 sollte nicht zwischen dem Linsenhalter 30 und einer Bildebene 5 vorhanden sein. Dies beruht darauf, dass Staub an den Kanten des optischen Filters 36 erzeugt werden könnte. Es ist daher besser, den optischen Filter 36 außerhalb des Raums vorzusehen, in welchem die Bildebene 5 oder ein Fotosensor vorhanden ist.
In der siebten Ausführungsform ist der optische Filter 36, der eine quadratische Komponente ist, an dem Flansch 33 angebracht, und die vier Vorsprünge 35-1 bis 35-4 sind in Positionen vorgesehen, wo der optische Filter 36 sich nicht mit dem Flansch 33 überlappt. So erfüllt die siebte Ausführungsform die beiden oben erwähnten Anforderungen, d.h. die Verwendung eines quadratischen optischen Filters und die Position dieses Filters außerhalb des Raums, in welchem sich die Bildebene 5 befindet.
Es ist wichtig, die Vorsprünge 35-1 bis 35-3 außerhalb des quadratischen optischen Filters 36 in der siebten Ausführungsform anzuordnen. Wie viele Vorsprünge vorhanden sein sollen, ist nicht so wichtig. Daher ist die Anzahl der Vorsprünge nicht auf vier beschränkt, obwohl es am besten ist, vier Vorsprünge vorzusehen.
Eine optische Linsenbaugruppe, welche die achte Ausführungsform der Erfindung ist, wird mit Bezug auf die 9A und 9B beschrieben. 9A ist eine Explosionsansicht der achten Ausführungsform, die einen Mechanismus zum Einstellen der Position des Brennpunkts hat. 9B ist eine Schnittansicht der achten Ausführungsform. Die achte Ausführungsform ist identisch mit der siebten Ausführungsform, abgesehen davon, dass sie eine zusätzliche optische Linse verwendet.
Wie die 9A und 9B zeigen, ist der Linsenhalter 30 ein Hohlzylinder. Der Linsenhalter 30 hat eine Öffnung 31 in dem Boden 33. Die Öffnung 31 ist koaxial mit der optischen Achse 3 der Linsenbaugruppe. Ein optischer Filter 36 ist an dem Boden (d.h. dem Flansch 33) des Linsenhalters 30 angebracht und bedeckt die Öffnung 31. Der Linsenhalter 30 hat vier Vorsprünge 35-1 bis 35-4, welche von dem Flansch 33 hervorstehen und den optischen Filter 36 umgeben.
Die optische Linse 50 hat einen Kragen. Der Kragen hat vier geneigte Oberfläche an der unteren Seite. (In 9A sind nur drei der bogenförmigen geneigten Oberflächen, 51-1, 51-2 und 51-3, dargestellt.) Die vier geneigten Oberflächen kontaktieren die Vorsprünge 35-1 bis 35-4 des Linsenhalters 30. Die optische Linse 50 hat eine ringförmige Führung 55 an der oberen Seite des Kragens. Die Führung 55 ist koaxial zu der optischen Achse der optischen Linse 50 positioniert. Die Führung 55 hat drei spitzwinklige Vorsprünge 57-1 bis 57-3, die sich von der äußeren Umfangsfläche aus nach außen erstrecken. Drei Vorsprünge 56-1 bis 56-3 stehen von der oberen Seite des Kragens hervor und umgeben die Führung 55.
Die achte Ausführungsform hat eine zusätzliche optische Linse 100. Diese Linse 100 ist an der optischen Linse 50 angebracht und koaxial damit vorgesehen. Die zusätzliche Linse 100 hat einen Kragen. Der Kragen hat drei geneigte Oberflächen 101-1 bis 101-3, welche die Vorsprünge 56-1 bis 56-3 der optischen Linse 50 kontaktieren. Wie sich aus 9B ergibt, sind die geneigten Oberflächen 101-1 bis 101-3 an der unteren Seite des Kragens vorgesehen, und zwar nur am äußeren Umfangsbereich auf der unteren Seite. In anderen Worten sind die geneigten Oberflächen 101-1 bis 101-3 die Oberflächen von drei Vorsprüngen, die an dem unteren Außenumfangsbereich des Kragens vorgesehen sind. Außerdem sind drei Vorsprünge 102-1 bis 102-3 an der oberen Seite des Kragens der zusätzlichen optischen Linse 100 vorgesehen. Die zusätzliche optische Linse 100 ist kombiniert mit der optischen Linse 50, wobei die Führung 55 umgeben ist von den geneigten Oberflächen 101-1 bis 101-3 der zusätzlichen optischen Linse 100. Die Führung 55 kontaktiert die Vorsprünge mit den geneigten Oberflächen 101-1 und 101-3 nicht direkt, weil die Führung 55 drei Vorsprünge 57-1 bis 57-3 hat. Nur die Spitzen der spitzwinkligen Vorsprünge 57-1 bis 57-3 kontaktieren die Vorsprünge mit den geneigten Oberflächen 101-1 bis 101-3.
Ein Ring 110 ist zwischen der optischen Linse 50 und der zusätzlichen optischen Linse 100 vorgesehen. Der Ring 110 ist ein Lichtabsorbierer und ist umgeben von der ringförmigen Führung 55. Er kontaktiert beide Linsen 50 und 100. Er absorbiert das Licht, das auf den Kragen der zusätzlichen Linse 100 einfällt.
Der Linsenbefestiger 60 hat eine Öffnung, durch welche hindurch sich die optische Achse der Linsenbaugruppe erstreckt. Der Linsenbefestiger 60 ist an der zusätzlichen optischen Linse 100 angebracht. Er hat Ausnehmungen in der unteren Seite, in welche die Vorsprünge 102-1 bis 102-3 der Linse 100 eingepasst sind.
Der Brennpunkt wird in seiner Position in der achten Ausführungsform auf die gleiche Art und Weise eingestellt, wie dies bereits mit Bezug auf die 7B und 7C in Verbindung mit der sechsten Ausführungsform beschrieben worden ist. Das heißt, die optische Linse 50 wird um die optische Achse herum gedreht, wobei die vier geneigten Oberflächen 51-1 bis 51-4 in Kontakt mit den Vorsprüngen 35-1 bis 35-4 des Linsenhalters 30 gehalten werden. So bewegt sich die optische Linse 50 entlang der optischen Achse der optischen Linsenbaugruppe. Auf ähnliche Art und Weise wird die zusätzliche optische Linse 100 um die optische Achse herumgedreht, wobei die drei geneigten Oberflächen 101-1 bis 101-3 in Kontakt mit den Vorsprüngen 56-1 bis 56-3 der optischen Linse 50 gehalten werden. Die optische Linse 50 bewegt sich daher entlang der optischen Achse der optischen Linsenbaugruppe.
Die beiden optischen Linsen 50 und 100 können einfach mit der optischen Achse der optischen Linsenbaugruppe ausgerichtet werden, weil die optische Linse 50 eine ringförmige Führung 55 hat und die Führung 55 Vorsprünge 57-1 bis 57-3 hat. Der Grund dafür wird noch genauer beschrieben.
Im Allgemeinen werden optische Linsen in zwei Schritten hergestellt. In dem ersten Schritt wird ein Gussteil vorbereitet durch Verwenden einer Metallgussform. Im zweiten Schritt wird dieses Gussteil dann bearbeitet durch die Verwendung einer Drehbank zum Ausbilden von den gewünschten gekrümmten Oberflächen, und im Fall der Linse 50 wird auch die ringförmige Führung 55 ausgebildet. Bei dem Drehbearbeitungsvorgang wird das Gussteil kontinuierlich um eine bestimmte Achse herum gedreht. Diese Achse ist im Wesentlichen identisch mit der optischen Achse der entstehenden optischen Linse. Die ringförmige Führung 55, die auf der Drehmaschine koaxial mit den optischen gekrümmten Oberflächen gebildet wird, ist daher koaxial mit der Welle der Drehmaschine, d.h. der optischen Achse der Linse 50. Wenn die zusätzliche optische Linse 100 durch Verwenden einer koaxialen Gussform hergestellt wird, wird ihre optische Achse daher ausgerichtet sein mit der der Linse 50, wenn sie an der Führung 55 angebracht wird. Die Führung 55 macht es daher einfach, die beiden optischen Linsen 50 und 100 in axiale Ausrichtung zu bringen. Dieser Vorteil ist besonders auffällig bei optischen Linsenbaugruppen mit kleinem Durchmesser, wo der optische Krümmungsradius klein ist und eine relative Fehlausrichtung gegen den Linsendurchmesser beträchtliche Auswirkungen auf die Leistungsfähigkeit der Linse hat. Bei einer großen optischen Linsenbaugruppe ist der optische Krümmungsradius der Linsen groß und nicht so anfällig gegen Fehlausrichtungen der optischen Achse in der Größenordnung von Mikrometern.
Die Führung 55 kontaktiert die Vorsprünge mit den geneigten Oberflächen 101-1 bis 101-3 nicht direkt. Die spitzwinkligen Spitzen der Vorsprünge 57-1 bis 57-3 kontaktieren die Vorsprünge mit den geneigten Oberflächen 101-1 bis 101-3. Die zwischen der optischen Linse 50 und der zusätzlichen optischen Linse 100 aufgebrachten Belastungen können daher reduziert werden. Wenn die Führung 55 die Vorsprünge mit den geneigten Oberflächen 101-1 bis 101-3 direkt kontaktierte, würde eine große Kraft zwischen den Linsen 50 und 100 aufgebracht, und entweder die Linse 50 oder die Linse 100 würde schließlich aus dem optimierten ursprünglichen optischen Design heraus verformt. Sollte dies geschehen, könnte die Führung 55 nicht länger dazu dienen, die Linsen 50 und 100 in axiale Ausrichtung zu bringen und die gewünschte optische Leistungsfähigkeit zu erzielen. Wenn eine große Belastung auf die Linse 50 oder 100 aufgebracht wird, wird nur die Spitze der Vorsprünge 57-1 bis 57-3 gleichmäßig zusammenfallen und die Belastung aufnehmen. So verbleiben die beiden optischen Linsen 50 und 100 koaxial zueinander ausgerichtet.
In der achten Ausführungsform befindet sich der Ring 110, welcher ein Lichtabsorbierer ist, zwischen der optischen Linse 50 und der zusätzlichen optischen Linse 100. Der Ring 110 absorbiert das überschüssige Streulicht, das auf den Kragen der optischen Linse 50 einfällt. Das verhindert, dass das Streulicht das in der Bildebene der optischen Linsenbaugruppe gebildete Bild beeinflusst.
Wie in 9C dargestellt, können die Vorsprünge 57-1 bis 57-3 an der inneren Umfangsoberfläche der Vorsprünge mit den geneigten Oberflächen 101-1 bis 101-3 der zusätzlichen optischen Linse 100 vorgesehen sein. Es reicht aus, die Vorsprünge 57-1 bis 57-3 an irgendwelchen Stellen vorzusehen, wenn sie nur die innere oder äußere Umfangsfläche der ringförmigen Führung 55 kontaktieren. Alternativ können die Vorsprünge 56-1 bis 56-3 an der Unterseite des Kragens der Linse 100 vorgesehen sein. In diesem Fall kontaktieren die Oberteile der Vorsprünge 56-1 bis 56-3 das Oberteil der Führung 55, und das Oberteil der Führung 55 muss geneigte Oberflächen ähnlich oder gleich den Oberflächen 101-1 bis 101-3 haben.
Wie im Zusammenhang mit der ersten bis achten Ausführungsform erläutert, ist die Anzahl der Komponenten, die den Mechanismus zum Einstellen des Brennpunkts bilden, erfolgreich reduziert worden. Dies hilft, die optische Linsenbaugruppe zu miniaturisieren und die Anzahl der Herstellungsschritte zu vermindern. In der ersten Ausführungsform dehnt sich beispielsweise das Kissen aus und zieht sich zusammen, um den Brennpunkt einzustellen, obwohl ein Drehmechanismus mit Gewinden verwendet wird. So reichen nur ein paar Komponenten aus, um den Mechanismus zum Einstellen des Brennpunkts aufzubauen. Außerdem ist der Raum, in dem sich der Gewindedrehmechanismus befindet, getrennt von dem Raum, in welchem sich die Bildebene befindet. Falls also Staub bei dem Gewindedrehmechanismus oder an den Kanten des optischen Filters erzeugt wird, kann dieser nicht in den Raum eintreten, in welchem sich die Bildebene befindet. Das in der Bildebene entstehende Bild hat also keine durch den Staub verursachten schwarzen Flecken. Außerdem dämpft das Kissen Pseudosignale, wie beispielsweise Flackern, was den Bildkontrast in der Bildebene verbessert.
In der zweiten Ausführungsform drückt die Linsenabdeckung 70, wenn sie bewegt wird, gegen den Linsenbefestiger 60, welcher seinerseits gegen die optische Linse 50 drückt. So ist ein Gewindedrehmechanismus unnötig, um den Brennpunkt einzustellen. Ohne einen Gewindedrehmechanismus kann die optische Linsenbaugruppe sehr kostengünstig hergestellt werden. Warum dies möglich ist, wird mit Bezug auf die 10A und 10B erläutert. Die 10A ist eine Schnittansicht der Gussform zum Herstellen des Linsenhalters 30. 10B ist eine perspektivische Ansicht einer Gussform zum Herstellen von mehreren Linsenhaltern, die identisch mit dem Linsenhalter 30 sind.
Die in 10A dargestellte Gussform besteht aus drei Segmenten 120, 130 und 140. Um den Linsenhalter 30 herzustellen, werden die drei Segmente 120, 130 und 140 zusammengesetzt, wie es in 10A dargestellt ist, um so die Gussform zu bilden. Das geschmolzene Material wird in die Form hineingegossen und abgekühlt. Wenn das Material ausgehärtet ist, wird die Gussform in die Segmente 120, 130 und 140 zerlegt.
Das Segment 140 dient dazu, einen Raum zu schaffen, in welchem die optische Linse 50 vorgesehen ist. Das Segment 140 sollte ein Gewinde an seiner Umfangsfläche haben, wenn es ein Teil der Gussform zum Herstellen des Linsenhalters einer herkömmlichen optischen Linsenbaugruppe mit einem Gewindedrehmechanismus wäre. Wenn das Segment 140 ein Gewinde hätte, könnte es jedoch nicht von dem ausgehärteten Gussteil entfernt werden, wenn es nicht mittels einer Dreheinrichtung gedreht würde.
Die optische Linsenbaugruppe gemäß der Erfindung hat jedoch keine Gewindedrehmechanismen. Daher braucht das Segment 140 auch kein Gewinde zu haben. Es reicht aus, das Segment 140 von dem ausgehärteten Gussteil abzuziehen. Keine Dreheinrichtung braucht verwendet zu werden, um das Segment 140 von dem Gussteil zu trennen. Da das Segment 140 keine Gewinde hat, kann die Gussform kostengünstig hergestellt werden, und das Verfahren zur Herstellung des Linsenhalters 30 ist viel einfacher als sonst.
Wenn das Segment 140 ein Gewinde hätte, wie bei der Gussform zum Herstellen des Linsenhalters der herkömmlichen optischen Linsenbaugruppe, würde eine Reibung mit der in dem Material des Linsenhalters vorhandenen Glasfaser oder Karbonfaser entstehen, wenn er gedreht wird, um von dem Gussteil getrennt zu werden. Demzufolge würde sich das Segment 140 abnutzen, und die Präzision des Gussteils würde sich nach der wiederholten Verwendung der Gussform vermindern. Da es jedoch kein Gewinde hat, kann das Segment 140 glatt und problemlos aus dem Gussteil herausgezogen werden und verschleißt dabei nicht. Die Gussform dient dazu, den Linsenhalter 30 mit hoher Präzision und für eine viel längere Lebensdauer herzustellen.
In der Praxis werden normalerweise viele identische Linsenhalter durch die Verwendung einer einzelnen Gussform hergestellt. Die in 10B dargestellte Gussform ist dazu ausgestaltet, vier Linsenhalter gleichzeitig herzustellen. Die herkömmliche Gussform zum Herstellen mehrerer Linsenhalter hat Räume, in welchen sich Dreheinrichtungen zum Drehen der Segmente 140 befinden. Die Einrichtungen sind relativ groß und weisen jeweils einige Gewindeelemente auf. Die Räume zum Halten der Einrichtungen sind proportional groß. Demzufolge können die Segmente 140 nicht in engen Abständen angeordnet werden, und die Anzahl von Linsenhaltern, die mittels einer einzigen Spritzgussform ausgebildet werden können, ist beschränkt. In der vorliegenden Erfindung brauchen keine Dreheinrichtungen verwendet zu werden, um die Segmente 140 von den Gussteilen zu trennen, und die Segmente 140 können in engen Abständen angeordnet werden. Daher können mehr Linsenhalter gleichzeitig ausgebildet werden als bei der Verwendung der herkömmlichen Gussform. Dies hilft dabei, die Herstellungskosten der Linsenhalter zu reduzieren.
Wie oben erwähnt, hat die optische Linsenbaugruppe gemäß der Erfindung keine Gewindedrehmechanismen. Dies dient dazu, die Montage der optischen Linsenbaugruppe zu vereinfachen, und verhindert Variationen des Innendurchmessers bei den verschiedenen Linsenhaltern 30, die durch die wiederholte Verwendung der Gussform hergestellt werden. Außerdem entsteht kein Staub, wenn das Segment 140 von dem Gussteil abgezogen wird. Ohne einen Gewindedrehmechanismus kann daher die optische Linsenbaugruppe kostengünstig hergestellt werden und kann hinsichtlich der Einstellbarkeit des Brennpunkts verbessert werden.
In der dritten Ausführungsform werden die Federn 41 verwendet statt des Kissens 40. Da die Federn 41 integral mit dem Flansch 33 ausgestaltet sind, hat die optische Linsenbaugruppe weniger Komponenten als sonst. Gemäß der vorliegenden Erfindung ersetzten irgendwelche anderen elastischen Elemente das Kissen 40. Es ist wünschenswert, dass das elastische Element ein schwarzer lichtabsorbierender Körper ist, dessen Brechungsindex gleich oder ähnlich dem der optischen Linse 50 ist. Das elastische Element absorbiert das darauf einfallende Streulicht. Es verhindert so, dass Streulicht die Bildebene 5 erreicht. Das elastische Element kann aus Gummi oder Kunstharz bestehen. Alternativ kann es durch Federn jeder Art ersetzt werden.
Es ist wünschenswert, dass ein solches elastisches Element aus einem Material gemacht ist, dessen elastisches Verformungsverhältnis größer als 10 bis 100 bezüglicher der optischen Linse 50 und des Linsenbefestigers 60 ist. Wenn dies der Fall ist, wird nur das elastische Element elastisch verformt, wenn der Linsenbefestiger 60 bewegt wird, um die Position des Brennpunkts einzustellen. Dies führt dazu, dass die elastische Verformung der optischen Linse 50 minimiert wird. Schließlich kann die optische Linse 50 ein Bild mit hoher Qualität erzeugen.
Um optische Komponenten in vorgeschriebenen Positionen zu sichern, können elastische Ringe verwendet werden. Elastische Ringe werden hauptsächlich dazu verwendet, ebene Filter zu halten, die nicht so präzise positioniert sein müssen. Bisher sind sie verwendet worden, um den Druck zu vermindern, der die Filter hält, d.h. den auf die Komponenten, an welchen die Filter angebracht sind, aufgebrachten Druck. Das heißt, sie sind nicht dazu verwendet worden, den Brennpunkt einer optischen Linse gegen die Brennebene einzustellen.
Anders als die elastischen Federn zum Halten von Filtern an ihrer Stelle dient das in der vorliegenden Erfindung verwendete Kissen dazu, den Raum abzuschirmen, der durch die optische Linse und die Bildebene definiert wird. Das Kissen hat eine andere Funktion des Aufbringens eines Drucks gleichmäßig auf den Außenumfang der optischen Linse. Daher hilft das Kissen dabei, die Einstellbarkeit des Brennpunkts der Linsenbaugruppe zu verbessern und die Qualität des durch die Linsenbaugruppe erzeugten Bilds zu verbessern.
In der vierten Ausführungsform wird die horizontale Bewegung der Schiebeplatte 73 in eine Kraft umgewandelt, welche die optische Linse 50 abwärts und aufwärts in dem Linsenhalter 30 bewegt, und zwar dank der geneigten Oberflächen an der Linsenabdeckung 70 und der Schiebeplatte 73. In der fünften Ausführungsform wird die Drehung des Linsenbefestigers 60in eine Kraft umgewandelt, die die optische Linse 50 aufwärts und abwärts in dem Linsenhalter 30 bewegt, und zwar dank der geneigten Oberflächen an dem Linsenhalter 30 und dem Linsenbefestiger 60. So kann der Brennpunkt sehr genau sowohl in der vierten als auch in der fünften Ausführungsform eingestellt werden.
Bildsensoren für die Verwendung in tragbaren Vorrichtungen, wie beispielsweise Mobiltelefonen, werden mit den Jahren immer kleiner im Durchmesser. Die optischen Linsen, die in einem solchen Bildsensor verwendet werden, sind proportional klein. Wenn eine Belastung direkt auf die kleine Linse aufgebracht wird, könnte die Linsenbaugruppe und sogar das gesamte Abbildungsmodul, das diese Linsenbaugruppe aufweist, beschädigt werden. In der vierten und fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist aber die Belastung auf der optischen Linse 50 gering. Dies beruht darauf, dass die optische Linse 50 direkt weder gedrückt noch gezogen wird. Stattdessen wird eine Kraft auf die Schiebeplatte 73 aufgebracht, um diese zu bewegen in der vierten Ausführungsform, und auf den Linsenhalter 60 in der fünften Ausführungsform, um diesen zu drehen, um so die optische Linse 50 zu bewegen.
Der Brennpunkt wird wie hier beschrieben eingestellt, um die Brennweite der Linse 50 zu korrigieren, wenn sich diese von dem vorgegebenen Wert unterscheidet, oder durch die täglichen Gießformbedingungen, oder durch Unterschiede der Gießformhohlräume, oder durch die Geschichte des Rohmaterials, sowie Montagetoleranzen der Linsenbaugruppe an dem Bildsensor. Im Grunde wird nicht darauf abgezielt, jedes unterschiedliche Bild in den Brennpunkt zu bringen.
In der Praxis werden Mechanismen zum Einstellen des Brennpunkts dem Montagevorgang des Abbildungskameramoduls nutzen, das einen Bildsensor mit der Linsenbaugruppe aufweist, weil diese alle Toleranzen im Zusammenhang mit einer Schwankung des Montagevorgangs absorbieren kann, so dass die Verwendung von kostengünstigeren und weniger präzisen Montagegeräten beim Zusammenfügen des Kameramoduls möglich wird.
Die erste bis siebte Ausführungsform haben nur eine optische Linse 50, weil die meisten optischen Linsenbaugruppen für die Verwendung in tragbaren Geräten eine Linse haben. Einige Arten von Linsenbaugruppen für die Verwendung in tragbaren Geräten haben mehrere optische Linsen. Die vorliegende Erfindung kann angewandt werden auf eine optische Linsenbaugruppe mit zwei oder mehr Linsen. Die 11A zeigt eine solche optische Linsenbaugruppe, die eine Modifikation der ersten bis siebten Ausführungsform der Erfindung ist. Wie 11A zeigt, hält ein Halter 80 zwei optische Linsen 53 und 54 zusammen. Die Linsen 53 und 54 werden daher zusammen bewegt, wann auch immer der Halter 80 bewegt wird.
Die vorliegende Erfindung kann auf optische Linsenbaugruppen angewandt werden, die eine optische Linse ohne Kragen aufweisen. Die 11B ist eine Explosionsansicht, die eine solche optische Linsenbaugruppe zeigt, oder eine Modifikation der ersten bis siebten Ausführungsform. Die 11C ist eine Schnittansicht der optischen Linsenbaugruppe aus 11B. Wie in den 11B und 11C dargestellt, wird eine optische Linse 50 zwischen einem Linsenbefestiger 60 und einem ringförmigen Halter 90 gehalten. Der Halter 90 ist an einem Kissen 40 angebracht, welches an dem Flansch 33 eines Linsenhalters 30 platziert ist.
Wie sich aus den in den 11A bis 11C dargestellten Modifikationen ergibt, ist die vorliegende Erfindung vorteilhaft, wenn sie auf einer optischen Linsenbaugruppe angewandt wird, die eine relativ geringe Anzahl von Linsen hat, und auf einer optischen Linsenbaugruppe, die eine Linse ohne einen Kragen hat.
In der sechsten und siebten Ausführungsform sind Vorsprünge der Art, wie sie im Zusammenhang mit der fünften Ausführungsform beschrieben worden sind, an dem Flansch 33 des Linsenhalters 30 und an der optischen Linse 50 vorgesehen. Die optische Linse 50 wird bezüglich des Flansches 33 gedreht, um so die Position des Brennpunkts einzustellen. Daher braucht weder die sechste noch die siebte Ausführungsform elastische Elemente zu haben. Dies reduziert die Anzahl von Komponenten. Außerdem kann der in der siebten Ausführungsform vorgesehene optische Filter 36 ein normaler quadratischer Filter sein, der kostengünstig ist.
Die optische Linsenbaugruppe gemäß der achten Ausführungsform hat zwei optische Linsen 50 und 100. Die Führung 55 ist für die optische Linse 50 vorgesehen. Die Achse der Führung 55 ist ausgerichtet mit der optischen Achse der Linsenbaugruppe und kombiniert die Linse 50 mit der Linse 100. Die Führung 55 kann daher die Linsen 50 und 100 einfach axial ausrichten. Die Verwendung eines spitzwinkligen Spitzenvorsprungs kann die zwischen den Linsen 50 und 100 aufgebrachten Belastungen reduzieren, weil die Führung 55 die Vorsprünge mit den geneigten Oberflächen 101-1 bis 101-3 der Linse 100 nicht direkt kontaktiert. Die an der Führung 55 vorgesehenen Vorsprünge 57-1 bis 57-3 kontaktieren die geneigten Oberflächen 101-1 bis 101-3 stattdessen direkt.
Das Verfahren zum Zusammendrücken des elastischen Elements ist nicht eingeschränkt auf die Verfahren, die in der ersten bis fünften Ausführungsform verwendet werden. Obwohl die Linse 50 geneigte Oberflächen 51-1 bis 51-3 in der sechsten Ausführungsform hat, können Elemente, die jeweils eine geneigte Oberfläche haben, verwendet werden, um die optische Linse 50 zu bewegen.
In der fünften bis siebten Ausführungsform wird die optische Linse in ihrer optischen Achse bewegt, wenn sie um die optische Achse gedreht wird, während zwei geneigte Oberflächen in Kontakt gehalten werden. Nichtsdestoweniger kann eine der beiden geneigten Oberflächen durch Vorsprünge wie in der achten Ausführungsform ersetzt werden. In diesem Fall können auch die gleichen Vorteile erzielt werden. In der achten Ausführungsform können die Vorsprünge 35-1 bis 35-4 und die Vorsprünge 56-1 bis 56-3 in Übereinstimmung mit den geneigten Oberflächen an den Kragen der optischen Linsen 50 und 100 ausgeformt sein.

Claims

Optische Linsenbaugruppe mit einer optischen Linse (50) zum Fokussieren eines Lichtstrahls, einem hohlen zylindrischen Linsenhalter (30), in dem sich die optische Linse (50) befindet und der einen Halteabschnitt (33) hat, und einem in dem Linsenhalter (30) entlang einer optischen Achse der optischen Linse (50) beweglichen und mit der optischen Linse (50) verbundenen Linsenbefestiger (60), dadurch gekennzeichnet, dass die optische Linse (50) erste Vorsprünge (51-1, 51-2, 51-3) hat, die an einem Außenumfangsteil vorgesehen sind und in einem Kreis angeordnet sind; dass der Linsenhalter (39) zweite Vorsprünge (35-1, 35-2, 35-3) an dem Halteabschnitt (33) hat, die in einem Kreis angeordnet sind, wobei die ersten (51-1, 51-2, 51-3) und/oder die zweiten Vorsprünge (35-1, 35-2, 35-3) geneigte Oberflächen haben, die sich in einem Kreis erstrecken; und dass die optische Linse (50) um die optische Achse herum mittels des Linsenbefestigers (60) drehbar ist, wobei sich die ersten (51-1, 51-2, 51-3) und die zweiten Vorsprünge (35-1, 35-2, 35-3) in wechselseitigem Kontakt befinden, um so die Position eines Brennpunkts der optischen Linse (50) einzustellen.
Optische Linsenbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein optischer Filter (36) an der optischen Achse und zwischen der optischen Linse (50) und dem Halteabschnitt (33) des Linsenhalters 30 vorgesehen ist und sich die zweiten Vorsprünge (35-1, 35-2, 35-3) außerhalb eines Bereichs befinden, der von dem optischen Filter (36) eingenommen wird.
Optische Linsenbaugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der optischer Filter (36) wie ein Quadrat gestaltet ist und die zweiten Vorsprünge (35-1, 35-2, 35-3) angrenzend an die vier Ecken des optischen Filters (36) positioniert sind.
Optische Linsenbaugruppe mit einer optischen Linse (50) zum Fokussieren eines Lichtstrahls, einem hohlen zylindrischen Linsenhalter (30), in dem sich die optische Linse (50) befindet und der an einer inneren Umfangsfläche einen Halteabschnitt (33) hat; und einem entlang einer optischen Achse der optischen Linse (50) beweglichen Linsenbefestiger (60), der die optische Linse (50) zusammen mit dem Linsenhalter (30) verklemmt und so die optische Linse (50) hält, wobei ein elastisches Element (40) zwischen dem Halteabschnitt (30) und einer Oberfläche der optischen Linse (50) vorgesehen ist und der Linsenbefestiger (60) gegen einen Außenumfangsteil der anderen Oberfläche der optischen Linse (50) drückt, um dadurch das elastische Element (40) so zu verformen, dass die Position eines Brennpunkts der optischen Linse (50) eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Linsenhalter (30) erste Vorsprünge (37-1, 37-2, 37-3) hat, die an einem offenen Ende vorgesehen sind und in einem Kreis angeordnet sind, und dass der Linsenbefestiger (60) zweite Vorsprünge (67-1, 67-2, 67-3) hat, die an einem Teil vorgesehen sind, der zu dem einen offenen Ende des Linsenhalters (30) hin weist und die auch in einem Kreis angeordnet sind, wobei die ersten (37-1, 37-2, 37-3) und/oder die zweiten Vorsprünge (67-1, 67-2, 67-3) geneigte obere Seiten haben, die sich in einem Kreis erstrecken, und wenn der Linsenhalter (30) mit den ersten (37-1, 37-2, 37-3) und den zweiten Vorsprüngen (67-1, 67-2, 67-3) in wechselseitigem Kontakt gedreht wird, bewegt sich der Linsenbefestiger (60) entlang der optischen Achse innerhalb des Linsenhalters (30), um dadurch den auf die optische Linse (50) aufgebrachten Druck zu steuern.
Optische Linse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (40) ein schwarzer lichtabsorbierender Körper ist, dessen Brechungsindex gleich dem der optischen Linse (50) ist, und dass das elastische Element (40) die optische Linse (50) kontaktiert, mittels des Halteabschnitts (33) gelagert ist und Streulicht absorbiert, das auf einen Teil der optischen Linse (50) fällt.
Optische Linse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (40) hauptsächlich aus Gummi, Kunstharz oder Metall besteht.
Optische Linse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (40) durch Blattfedern (41) gebildet ist, die jeweils zu der Oberfläche des Halteabschnitts (33) geneigt sind, die die optische Linse (50) lagert.
Optische Linse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfedern (41) integral mit dem Linsenhalter ausgeformt sind.
Optische Linse nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Linsenabdeckung (70) vorgesehen ist, die an einer Oberfläche gegen das andere Ende des Linsenbefestigers (60) anstößt und dessen anderes Ende abdeckt, um den Linsenbefestiger (60) zu drücken, um ihn entlang der optischen Achse zu bewegen und dadurch einen auf die optische Linse (50) aufgebrachten Druck zu steuern.
Optische Linse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schiebeplatte (73) zum Einstellen eines Brennpunkts in Kontakt mit der geneigten anderen Oberfläche (72) der Linsenabdeckung (70) vorgesehen ist, wobei eine geneigte Oberfläche (74) dieser Schiebeplatte (73) und die andere geneigte Oberfläche (72) der Linsenabdeckung (70) in dem gleichen Winkel bezüglich einer Ebene geneigt sind, die bezüglich der optischen Achse vertikal verläuft, zum Aufbringen eines Drucks auf den Linsenbefestiger (60) über die Linsenabdeckung (70), wenn dieser parallel zur Linsenabdeckung (70) bewegt wird, und um dadurch den Linsenbefestiger (60) zu drücken, um ihn entlang der optischen Achse zu bewegen und einen auf die optische Linse (50) aufgebrachten Druck zu steuern.