光学装置和包括这种装置的电子设备的制作方法

本发明涉及一种用于电子设备的光学装置，该光学装置包括：光学单元，包括至少一个透镜和壳体，该光学单元限定光轴；驱动单元，用于使光学单元沿着光轴至少在缩回位置与伸出位置之间移动。本发明还涉及一种使光学单元沿着光轴至少在缩回位置与伸出位置之间移动的方法。

背景技术：

1、利用缩回和伸出透镜系统来实现更长焦距相机（例如具有变焦或远摄等功能）的伸缩式相机光学系统，已经在数码相机行业中存在多年。这些方案需要实现更高程度的小型化和鲁棒性，以便用于智能手机等更小型设备。此外，为了满足消费者日益增长的需求，传感器和光学器件尺寸不断增大，从而需要占用更多空间。

2、尽管如此，采用上述方案后的设备仍然是又厚又笨重。这种设备可能不具备日常生活中使用的产品（如手机）所需的抗机械冲击耐久性。这种设备还可能需要加强手机框架或壳体，以便能够承受由伸出的光学器件产生的力，例如，以保护显示单元或电池免受损坏。此外，现有方案要么接受光学装置中存在一些不期望的间隙，要么设计附加组件来消除这些间隙。但是，这些组件往往会随着时间的推移而失去其特性。

3、因此，需要一种用于智能手机等电子设备的改进型光学装置。

技术实现思路

1、目的是提供一种用于智能手机等电子设备的改进的光学装置。上述和其它目的通过独立权利要求的特征实现。其它实现方式在从属权利要求、说明书和附图中是显而易见的。

2、根据第一方面，提供了一种用于电子设备的光学装置，所述光学装置包括：光学单元，包括至少一个透镜和壳体，所述光学单元限定光轴；驱动单元，用于使所述光学单元沿着所述光轴在伸出方向上从缩回位置移动到伸出位置以及在缩回方向上从所述伸出位置移动到所述缩回位置；所述驱动单元包括：旋转结构，用于至少部分地容纳所述光学单元并相对于所述光学单元围绕所述光轴旋转，至少一个轴，每个轴的中心轴平行于所述光轴，每个轴用于响应于所述旋转结构的旋转而围绕所述中心轴旋转，螺母，用于沿着所述轴纵向移动，所述光学单元的所述壳体包括至少一个凹槽，所述至少一个凹槽用于容纳所述轴和所述螺母，所述旋转结构用于与所述光学单元的所述壳体啮合，使得响应于所述旋转结构的旋转，所述螺母沿着所述轴移动，而所述光学单元是静止的，或所述螺母在所述轴上是静止的，而所述光学单元沿着所述光轴移动。

3、这种方案支持一种光学装置，其中，驱动单元是快速的、抗冲击的，并且其中，组件之间的任何不需要的间隙都被消除。此外，该光学装置支持在小型电子设备中使用伸出的变焦光学器件，同时保持设备的厚度较小。

4、在所述第一方面的一种可能的实现方式中，所述光学装置还包括包围所述轴的弹性元件，所述弹性元件响应于所述螺母沿着所述轴的移动而被所述螺母压缩或释放。由于每当光学单元处于缩回位置时，弹性元件就会被释放，因此弹性元件的特性基本上不受影响，从而确保弹性元件不会随着时间的推移而减弱。

5、在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，当所述螺母沿着所述轴在所述缩回方向上移动时，所述弹性元件被压缩。这支持弹性元件独立于光学单元的位置而被压缩。

6、在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，当所述光学单元在所述伸出方向上移动时，所述弹性元件保持在压缩状态。保持弹簧压缩确保光学单元朝向伸出位置快速移动。

7、在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，当所述光学单元处于缩回位置时，所述弹性元件被释放，并且当所述光学单元在所述缩回位置与所述伸出位置之间移动时，以及当所述弹性元件处于所述伸出位置时，所述弹性元件被压缩，以促进快速和可靠地驱动，同时确保所述弹性元件不会随着时间的推移而减弱。

8、在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述螺母用于与所述轴一起围绕所述中心轴旋转，并且所述螺母包括外螺纹，所述外螺纹用于与所述壳体的所述凹槽的对应内螺纹啮合，这种方案简单且不依赖于复杂部件将旋转移动转换为直线移动。

9、在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，随着所述旋转结构的旋转，所述螺母的所述移动和所述光学单元的所述移动交替进行。这支持由压缩弹性元件产生的力与光学单元的伸出距离直接相关。

10、在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述通道平行于所述光轴延伸。这促进光学单元的可重复和可靠移动，同时防止光学单元围绕光轴旋转。

11、在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述驱动单元和所述光学单元的所述凹槽用于将所述旋转结构的旋转移动转换为所述螺母的直线移动或转换为所述光学单元的直线移动。这促进光学单元的可重复和可靠移动，同时防止光学单元围绕光轴旋转。

12、在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述光学装置还包括致动器，所述致动器用于产生所述旋转结构的旋转，从而支持通过任何合适的方案致动所述光学装置的所述驱动单元。

13、在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述旋转结构是圆柱形，以促进光学装置具有小外形。

14、在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述圆柱形旋转结构包括外螺纹，所述外螺纹用于与所述致动器的螺纹啮合，从而促进简单、有效和可靠的致动。

15、在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述旋转结构和所述壳体中的一个包括至少一个突出部，所述旋转结构和所述壳体中的另一个包括至少一个啮合表面，由所述弹性元件在所述伸出方向上施加的力使所述突出部与所述啮合表面啮合，所述啮合表面至少包括第一啮合段和第二啮合段，所述第一啮合段在垂直于所述光轴的平面中延伸，所述第二啮合段与所述平面成角度延伸。所述第一啮合段与所述突出部啮合，使得所述突出部可以仅在平行于所述平面的方向上移动，所述第二啮合段与所述突出部啮合，使得所述突出部可以在平行于所述平面的方向上和平行于所述光轴的方向上移动。这种方案简单且不依赖于单独的可移动部件将旋转运动转换为沿着光轴的直线运动。

16、在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述啮合表面是在所述旋转结构或所述壳体的壁上开设的槽或从所述旋转结构或所述壳体的壁伸出的边缘，以支持简单且可靠的机械互连。

17、在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，当所述突出部与所述第一啮合段啮合时，所述光学单元处于所述缩回位置，并且当所述突出部与所述第二啮合段啮合时，所述光学单元朝向所述伸出位置移动。这支持光学单元在处于缩回位置时被安全地锁定就位，同时仍然支持光学单元以可靠和精确的方式朝向伸出位置移动。

18、在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述啮合表面包括至少一个第三啮合段和至少一个第四啮合段，所述第三啮合段在垂直于所述光轴的平面中延伸，所述第四啮合段与所述平面成角度延伸，所述第三啮合段与所述突出部啮合，使得所述突出部可以仅在平行于所述平面的方向上移动，所述第四啮合段与所述突出部啮合，使得所述突出部可以在平行于所述平面的方向上和平行于所述光轴的方向上移动，以增加所述光学单元可移动的距离，同时确保所述弹性元件的压缩适应移动范围。

19、在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，当所述突出部与所述第三啮合段啮合时，所述光学单元被保持在中间位置，并且当所述突出部与所述第四啮合段啮合时，所述光学单元继续朝向所述伸出位置移动，支持弹性元件被进一步压缩。

20、根据第二方面，提供了一种通过驱动单元使光学单元沿着光轴在伸出方向上从缩回位置移动到伸出位置以及在缩回方向上从所述伸出位置移动到所述缩回位置的方法，所述驱动单元包括：旋转结构，至少部分地容纳所述光学单元并用于围绕所述光轴旋转，至少一个轴，每个轴的中心轴平行于所述光轴，每个轴用于响应于所述旋转结构的旋转而围绕所述中心轴旋转，螺母，用于沿着所述轴纵向移动，所述光学单元的壳体包括至少一个凹槽，所述至少一个凹槽用于容纳所述轴和所述螺母，所述旋转结构与所述壳体啮合，使得响应于所述旋转结构的旋转，

21、所述螺母沿着所述轴移动，而所述光学单元是静止的，或所述螺母在所述轴上是静止的，而所述光学单元沿着所述光轴移动。所述方法包括以下步骤：产生所述旋转结构的第一旋转，所述第一旋转使所述螺母沿着所述轴在所述缩回方向上从第一轴位置移动到第二轴位置，同时将所述光学单元保持在所述缩回位置，产生所述旋转结构的第二旋转，所述第二旋转使所述光学单元从所述缩回位置移动到中间位置，同时将所述螺母保持在所述第二轴位置，产生所述旋转结构的第三旋转，所述第三旋转使所述螺母沿着所述轴在所述缩回方向上移动到第三轴位置，同时将所述光学单元保持在所述中间位置，产生所述旋转结构的第四旋转，所述第四旋转使所述光学单元朝向所述伸出位置移动，同时将所述螺母保持在所述第三轴位置。

22、这种方法支持快速和抗冲击的驱动，同时消除组件之间的任何不需要的间隙。此外，该方法促进在小型电子设备中使用伸出的变焦光学器件，同时保持设备的厚度较小。

23、在所述第二方面的一种可能的实现方式中，所述方法还包括以下步骤：产生所述旋转结构的第五旋转，所述第五旋转使所述光学单元移动到所述中间位置，同时将所述螺母保持在所述第三轴位置，产生所述旋转结构的第六旋转，所述第六旋转使所述螺母沿着所述轴在所述伸出方向上远离所述旋转结构移动到所述第二轴位置，同时将所述光学单元保持在所述中间位置，产生所述旋转结构的第七旋转，所述第七旋转使所述光学单元移动到所述缩回位置，同时将所述螺母保持在所述第二轴位置，产生所述旋转结构的第八旋转，所述第八旋转使所述螺母沿着所述轴在所述伸出方向上移动到所述第一轴位置，同时将所述光学单元保持在所述缩回位置，以增加所述光学单元可移动的距离，同时确保所述弹性元件的压缩适应移动范围。

24、在所述第二方面的另一种可能的实现方式中，所述方法还包括包围所述轴的弹性元件，所述弹性元件响应于所述螺母沿着所述轴的移动而被所述螺母压缩或释放。当所述螺母处于所述第二轴位置时，所述弹性元件被压缩第一距离，当所述螺母处于所述第三轴位置时，所述弹性元件被压缩第二距离，所述第一距离<所述第二距离。由于每当光学单元处于缩回位置时，弹性元件就会被释放，因此弹性元件的特性基本上不受影响，从而确保弹性元件不会随着时间的推移而减弱。

25、根据第三方面，提供了一种电子设备，包括根据上文所述的光学装置，以及致动器，所述致动器用于与所述光学装置的旋转结构啮合并使所述光学装置的所述旋转结构围绕所述光学装置的光学单元的光轴旋转。

26、这支持设置有光学装置的电子设备，该光学装置是快速的、抗冲击的、组件之间没有不需要的间隙，并且随着时间的推移保持其效率。

27、这些和其它方面将从下面描述的实施例中显而易见。