CN115943337A - 光路改变单元和包含该光路改变单元的透镜组件 - Google Patents

Abstract

公开了光路改变单元和包括该光路改变单元的透镜组件。光路改变单元包括：基座；棱镜单元，其一部分与基座连接，另一部分设置为在基座内可移动；以及将棱镜单元改变为可倾斜位置的第一至第三光学图像稳定(OIS)驱动单元。

Description

光路改变单元和包含该光路改变单元的透镜组件

技术领域

本公开涉及应用于移动装置的微型透镜组件，更具体地，涉及用于使用棱镜改变光路的光路改变单元，以及具有该光路改变单元的微型透镜组件。

现有技术

通常，相机模块(或透镜组件)安装在小型移动装置(例如，智能手机等)中以进行拍摄。考虑到移动设备的尺寸和重量，相机模块往往被制造成非常小的尺寸。

目前应用于智能手机的超小型相机模块具有光学变焦功能。光学变焦可以拍摄远处物体的特写照片，是通过在相机模块内移动透镜预定距离来实现的。在这种情况下，随着图像传感器和透镜之间的距离越来越远，可以实现高倍率光学变焦。因此，光学5倍变焦应确保比光学2倍变焦长2.5倍的焦距。

为此，为了实现高倍率光学变焦，可能存在相机模块的高度可能增加并且放置在智能手机背面的相机可能突出的问题。

为了解决该问题，已采用将棱镜应用于相机模块的方法。当将棱镜用于相机模块时，相机模块可以沿着智能手机主体的长度或宽度方向布置，因此可以防止相机模块从智能手机的后表面过度突出。

然而，采用上述棱镜的相机模块具有用于倾斜棱镜以用于光学图像稳定(OIS)的结构。但是，由于使棱镜倾斜的结构非常复杂，因此组装性明显降低，成为制造成本增加的因素，并且由于结构复杂，还存在维修不易的问题。此外，可能存在当对相机模块施加冲击时相机模块容易损坏的问题。

公开

技术问题

本公开的目的是解决上述问题，提供具有简单棱镜倾斜结构的光路改变单元和具有该光路改变单元的透镜组件。

本公开的另一目的是提供能够吸收外部冲击以防止损坏的光路改变单元，以及具有该光路改变单元的透镜组件。

技术方案

提供了光路改变单元，其包括基座；棱镜单元，其一部分与基座连接，而另一部分可移动地布置在基座中；以及第一至第三光学图像稳定(OIS)驱动单元，以将棱镜单元改变为可倾斜位置。

棱镜单元可以包括：保持件；与保持件结合的棱镜；以及铰链元件，用于基于彼此正交的两个轴线可倾斜地支撑保持件。

铰链元件可以包括：与保持件后部固定的固定部分；连接部，布置为与固定部相距一定距离；结合部，与基座的后部结合，并布置为与连接部相距一定距离；第一铰链部，将连接部和固定部相互连接；以及第二铰链部，布置为与第一铰链部正交并且将固定部和结合部互相连接。

固定部、第一铰链部、连接部、第二铰链部和结合部可以一体注塑成型以形成铰链元件。

铰链元件的材料可以是具有弹性的合成树脂。

第一OIS驱动单元可以使棱镜绕第一铰链轴线倾斜，并且第二和第三OIS驱动单元可以使棱镜绕第二铰链轴线倾斜。

第一OIS驱动单元可以包括布置在基座的下表面上的第一线圈，以及与保持件的下表面结合以响应施加到第一线圈的电流方向的第一磁体；第二OIS驱动单元可以包括布置在基座左侧上的第二线圈，以及与保持件的左表面结合以响应施加到第二线圈的电流的方向的第二磁体；并且第三OIS驱动单元可以包括布置在基座的右侧上的第三线圈，以及与保持件的右侧结合以响应施加到第三线圈的电流的方向的第三磁体。

棱镜单元可以绕第一铰链轴线旋转约±3°，并且可以绕第二铰链轴线旋转约±3°。

光路改变单元还可以包括：柔性印刷电路板(FPCB)，与第一至第三线圈电连接的柔性印刷电路板(FPCB)，FPCB可以与基座结合，同时覆盖基座的下侧、左侧和右侧；并且多个端子可以在一端间隔排成一列。

提供了透镜组件，其包括光路改变单元，该光路改变单元包括：基座；棱镜单元，其中一部分与基座连接而另一部分可移动地布置在基座中；以及第一至第三光学图像稳定(OIS)驱动单元，用于将棱镜单元改变为可倾斜位置；壳体，其中光路改变单元布置在壳体的一侧；图像传感器，布置在壳体的另一侧；透镜单元，布置在光路改变单元和图像传感器之间的光路上。

附图说明

图1为示出了根据实施方案的网路***的结构的图；

图2为示出了根据实施方案的透镜组件单元的光路改变单元的组件立体图；

图3和图4为示出了根据本公开的实施方案的透镜组件的光路改变单元的分解立体图；

图5和图6为示出了光路改变单元中的棱镜单元的分解立体图；

图7为光路改变单元的侧视剖视图；

图8为光路改变单元的平面剖视图；

图9和图10为示出了铰链元件的多种示例的立体图；

图11为示出了根据本公开的另一实施方案的透镜组件的原理图。

发明最佳实施方式

在下文中，将参照附图详细描述多种实施方案。本文描述的实施方案可以进行各种修改。某些实施方案可以在附图中进行描述并且在详述中进行详细描述。然而，附图中公开的具体实施方案是为了便于理解各种实施方案。因此，应当理解，本公开不限于附图中公开的具体实施方案，并且应当理解，包括在本公开的精神和范围内的所有等同物或替代物都包括在内。

在本公开中，术语第一、第二等可用于描述各种组件，但这些组件不受上述术语的限制。上述术语仅用于将一个组件和另一个组件区分开。

应当理解，诸如“包括”之类的术语可以例如用于指定特征、数量、步骤、操作、元件、组件或其组合的存在，并且不排除存在或添加一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、元素、组件或其组合的可能性。

在本公开中，微型透镜组件的尺寸小于普通数码单反相机(DSLR)或无反相机中透镜组件的尺寸，并且可以与如今应用于智能手机的透镜组件的的尺寸相近。

当确定与本公开相关的已知技术的详细描述可能不必要地模糊本公开的主旨时，可以缩短或省略详细描述。

在下文中，将参照附图描述本公开实施方案的透镜组件。

图1是示出了根据实施方案的网路***的结构的示意图。

参考图1，本公开实施方案的透镜组件1可安装于诸如相对较小的手机的移动设备(未示出)中，并用以捕捉物体。透镜组件1可以实现诸如自动对焦(AF)、变焦和光学图像稳定(OIS)的功能。

透镜组件1可以包括安装在移动设备中的壳体3、布置在壳体一侧上的图像传感器(CCD传感器)5、将移动设备的外部光的光路改变到图像传感器5并执行OIS功能的光路改变单元10、以及可移动地布置在光路改变单元10和图像传感器5之间以执行自动聚焦(AF)和变焦功能的透镜单元7。

图像传感器5可以布置在壳体3的外部并且安装在基板4上。在这种情况下，基板4可以适当地固定到移动设备中的结构上。

在本公开中，以图像传感器5与基板4布置于壳体3之外为例进行说明，但本实施方案不以此为限。图像传感器5和基板4可以布置在壳体3内。

透镜单元7可以布置成通过AF驱动单元(未示出)在壳体3中沿光轴方向向前或向后移动预定距离。在此，光轴方向是指X轴线方向，其中光路由光路改变单元10改变并朝向透镜单元7。

透镜单元7可以包括镜筒7a和沿光轴方向布置在镜筒7a中的多个透镜(未示出)。在这种情况下，多个透镜可以形成多个透镜组。例如，第一透镜组可以布置在第一镜筒上，第二透镜组可以布置在第二镜筒上，第三透镜组可以布置在第三镜筒上。第一至第三镜筒可以依次布置在光轴方向上，第一和第三镜筒可以布置为可沿光轴移动，第二镜筒可以布置为固定。

AF驱动单元可以包括磁体和相应的线圈。磁体可以布置在透镜单元7的一侧，并且线圈可以布置为与距壳体内的磁体预定距离处的磁体相对应。

光路改变单元10可以布置在透镜单元7的一侧，并且通过改变从壳体3的外部通过壳体3的第一开口3a入射的光的路径，将光反射向透镜单元7。通过透镜单元7之后，光可以通过壳体3的第二开口3b入射到图像传感器5上。

光路改变单元10可以通过将棱镜530倾斜到响应于手抖动的相对位移来补偿抖动，从而防止捕捉对象时由于用户的手抖动引起的图像模糊或运动图像抖动而导致图像质量下降。在这种情况下，棱镜530绕彼此正交的两个轴线旋转预定角度。

将参照图2至图4详细描述光路改变单元10的结构。

图2为示出了根据实施方案的透镜组件单元的光路改变单元的装配立体图。图3和图4为示出了根据本公开实施方案的透镜组件的光路改变单元的分解立体图。

参考图2至图4，光路改变单元10包括：基座100；棱镜单元500，棱镜单元500的一部分可拆卸地与基座100结合；以及用于绕与Y轴平行的第一铰链552(参见图7)和与Z轴平行的第二铰链554(参见图8)旋转以预定位置倾斜的第一至第三OIS驱动单元；以及用于防止棱镜单元500与基座100分离的盖700。

基座100可以固定地安装在壳体3内。基座100呈大致长方体形状，其上表面形成有供光入射的第一光通孔101，其前侧设置有用于光出射的第二光通孔103。

第一光通孔101用作光入射孔，还用于将棱镜单元500***基座100以及从基座100内部出射光。

在基座100的下表面上形成有第一***孔121，作为第一OIS驱动单元的一部分的第一线圈410***到第一***孔121中，在基座100的左表面和右表面上形成有第二和第三***孔122和123，作为第二和第三OIS驱动单元的一部分的第二和第三线圈420和430***到第二和第三***孔122和123中。第一至第三***孔121、122和123可以具有分别与第一至第三线圈410、420和430形状对应的形状。

结合槽110形成在基座100的后表面处，结合槽110与构成棱镜单元500的一部分的铰链元件550的结合部555可拆卸地联接。

在底部、左侧和右侧的外部形成第一至第三座槽131、132、133，其中布置了用于向第一至第三OIS驱动单元供电的印刷电路板330。

印刷电路板330可以是具有柔性的柔性印刷电路板(FPCB)。第一线圈410可以布置在印刷电路板330的第一部分331上，第二线圈420可以布置在第二部分332上，第三线圈430可以布置在印刷电路板330的第三部分333上。

印刷电路板330可以安装第一磁传感器413和第二磁传感器423，用于感测形成第一至第三OIS驱动单元的磁体的移动距离。在这种情况下，磁传感器可以是霍尔传感器或磁阻(MR)传感器。

参考图3，第一磁传感器413可以安装在印刷电路板的第一部分331上，并且可以布置在第一线圈410的内部空余空间中。第二磁传感器423可以安装在印刷电路板的第二部分332上，并且可以布置在第二线圈420的内部空余空间中。

印刷电路板330可以以围绕基座100的下侧、左侧和右侧的形式与第一至第三座槽131、132、133结合。

印刷电路板330包括从第三部分333回撤预定长度的第四部分334。如图4所示，第四部分334可以沿着端部间隔地形成有多个连接端子335。

多个连接端子335通过多条导线与第一至第三线圈410、420和430以及第一和第二磁传感器413和423电连接。多个连接端子335可以与移动设备中的电子器件(例如，控制电路、电源电路等)电连接。

第一OIS驱动单元包括第一线圈410和与第一线圈410对应的以规则间隔布置的第一磁体411。第一线圈410可以布置在基座100的第一***孔121上，并且第一磁体411可以布置在保持件510的下表面上。根据施加到第一线圈410的电流的方向，吸引力或排斥力由在第一磁体411和第一线圈410之间形成的电磁场产生。因此，与第一磁体411结合的保持件510可以相对于第一铰链部552以预定角度旋转。第一铰链部552可以通过改变厚度或材料来调整弯曲(例如，柔性)程度。

第二OIS驱动单元包括第二线圈420和与第二线圈420对应的以规则间隔布置的第二磁体421。第二线圈420布置在基座100的第二***孔122上，第二磁体421可以布置在保持件510的左侧。根据施加到第二线圈420的电流的方向，吸引力或排斥力421由在第二线圈420和第二磁体之间形成的电磁场产生。因此，与第二磁体421结合的保持件510可以相对于第二铰链部554旋转预定角度。类似于第一铰链部552，铰链部554也可以通过改变厚度或材料来调整弯曲程度。

第三OIS驱动单元与第二OIS驱动单元一起使保持件510相对于第二铰链部554旋转预定角度。第三OIS驱动单元包括第三线圈430和与第三线圈430对应的以规则间隔布置的第三磁体431。第三线圈430可以布置在基座100的第三***孔123上，第三磁体431可以布置在保持件510的右侧。根据施加到第三线圈430的电流的方向，吸引力或排斥力由在第三磁体431和第三线圈430之间形成的电磁场产生。

第三线圈430可以形成为大于第一线圈410和第二线圈420。然而，实施方案不限于此，第三线圈430可以具有与第一线圈410和第二线圈420相同的尺寸，或者可以由两个线圈组成。当由两个线圈形成时，第三线圈430可以形成为与第一线圈410或第二线圈420的尺寸相同。

棱镜单元500可以***基座100中，并且铰链元件550的结合部555***基座100的结合槽110中。棱镜单元500布置为除了铰链元件550的结合部555之外的部分可在基座100内移动。

当棱镜单元500相对于第一铰链部552和第二铰链部554旋转时，棱镜单元500可以在移动的同时改变光路，而不会在基座100的内部受到干涉。棱镜单元500的结构下面将详细介绍。

盖700具有第一开口710，使得棱镜530的输入平面531暴露在上表面上，并且还具有形成在前表面上的第二开口711，使得棱镜530的输出平面533暴露在前表面上。

盖700可以包括覆盖基座100的后侧、左侧和右侧的多个侧壁721、722、723。与基座100结合的印刷电路板330的第二和第三部分可以由多个侧壁722、723保护。

将参照图5至图8详细描述棱镜单元的结构。

图5和图6是光路改变单元中的棱镜单元的分解立体图。图7是光路改变单元的侧视剖视图。图8是光路改变单元的平面剖视图。

参考图5和图6，棱镜单元500可以包括保持件510、***保持件510中的棱镜530、以及绕与Y轴平行的第一铰链部552和与Z轴平行的第二铰链部554以预定角度旋转棱镜530和保持件510的铰链元件550。

保持件510可以具有第三开口511，使得棱镜530的输入平面531暴露在上表面上；并且具有第四开口513，使得棱镜530的输出平面533暴露在前表面上。

保持件510可以形成有与棱镜530的反射表面535对应的倾斜表面517。可以分别沿着倾斜表面517的左端和右端形成基座突起517a。由于棱镜530的反射表面535被安置在基座突起517a上，保持件的倾斜表面517和棱镜的反射表面535保持预定间隙G(见图7)。保持件的倾斜表面517可以由不吸收光同时不反射光的材料形成。

保持件510具有在其下表面与第一磁体411结合的第一磁体结合槽518a，并且与第二和第三磁体421和431结合的第二和第三磁体结合槽518b和518c分别形成在左侧和右侧。

保持件510由第一至第三OIS驱动单元改变成各种位置，并被棱镜的反射面535反射以改变光路朝向透镜单元7。保持件510可以通过铰链元件550间接地与基座100连接。

铰链元件550包括与固定槽515固定联接的固定部551，固定槽515形成在保持件510的后表面上。固定部551可以通过粘合剂(未示出)与固定槽515粘合，从而不会与保持件的固定槽515分离。

铰链元件550包括间隔布置在固定部551的后部的连接部553和间隔布置在连接部553的后部的结合部555。在这种情况下，固定部551和连接部553通过第一铰链部552相互连接，连接部553和结合部555通过第二铰链部554相互连接。

第一铰链部552可以形成为与Y轴平行，第二铰链部554可以形成为与Z轴平行。

参考图7和8，棱镜530可以通过第一铰链部552与保持件510一起相对于Y轴方向旋转预定角度。棱镜530可以通过第二铰链部554与保持件510一起相对于Z轴旋转预定角度。

由于第二铰链部554位于第一铰链部552之后，因此从第一铰链部552的中心到棱镜530的中心C的第一距离L1小于第二铰链部554的中心与棱镜530的中心C之间的第二距离L2。

第一铰链部552和第二铰链部554可以形成为可弯曲并具有朝向第一铰链部552和第二铰链部554的中心逐渐减小的厚度。铰链元件550优选地由具有弹力的材料制成，防止第一和第二铰链部552和554断开。例如，铰链元件550可以由具有适当刚度和弹性力的合成树脂制成。

在铰链元件550中，固定部551、第一铰链部552、连接部553、第二铰链部554和结合部555可以一体地注塑成型。因此，由于铰链元件550由单个元件形成，铰链元件550可以容易地制造和处理，并且可以容易地组装在基座100和保持件510之间。

由于铰链元件550由具有弹性力的材料制成，所以即使对透镜组件1施加冲击也可以吸收冲击，从而防止损坏。

如上所述，在本公开中，当在捕捉期间发生用户的手抖动时，棱镜530可以通过第一至第三OIS驱动单元相对于第一铰链部552和第二铰链部554旋转预定角度，从而补偿手抖动。

图9和图10是示出铰链元件的各种示例的立体图。

在实施方案中，沿Y轴方向布置的第一铰链部552比沿Z轴方向布置的第二铰链部554更靠近棱镜530，但实施方案不以此为限。

例如，如图9所示，在铰链元件1550中，沿Z轴形成的第二铰链部1554可以布置为比沿Y轴方向布置的第一铰链部1552更靠近棱镜530(或固定部1551)。在图9中，未描述的附图标记1553表示连接部，1555表示结合部。

参考图10，铰链元件2550可以去除第一铰链部分2552和第二铰链部分2554的一部分。

更具体地，第一铰链部分2552的整体部分的中间部分从第一铰链部分2552去除，并且第一铰链部分2552可以在去除的部分中形成空间2552a的状态下形成。第二铰链部分2554也可以在从整体部分去除中间部分并且在去除的部分中形成空间2554a的状态下制造。

在这种情况下，第一铰链部分2552和第二铰链部分2554可以比如上所述的第一铰链部552和第二铰链部554更弯曲，从而以小的驱动力控制框架530的移动。另外，虽然第一铰链部分2552的一部分可以被去除，但是也可以形成为没有如上所述的第二铰链部554、1554的去除部分。相反地，虽然第二铰链部分2554的一部分被去除，但是第一铰链部分2552可以具有像上述第一铰链元件552和1552那样未被去除的形状。

第一和第二铰链部分2552、2554可以通过增加厚度或材料来调整弯曲程度。

参考图10，未描述的附图标记2551是固定部、2553是连接部、2555是结合部。

图11为本公开另一实施方案的透镜组件的示意图。

参考图11，在根据另一实施方案的透镜组件中，当应用大面积图像传感器5a时，通过使用反射器8可以将通过透镜单元7的光路传输到图像传感器5a。

大面积图像传感器5a可以布置成与透镜单元7的长度方向大致平行，并且不会增加小型移动装置的尺寸或厚度。

尽管已经示出和描述了本公开的优选实施例，但是本公开不限于上述具体实施例，显然在不脱离根据所附权利要求所要求保护的本公开的主旨情况下，本公开所属技术领域的普通技术人员可以进行各种修改。此外，旨在不独立于本公开的技术思想或前景来解释此类修改。

工业实用性

本公开涉及使用棱镜改变光路的光路改变单元以及包括该光路改变单元的微型透镜组件。

Claims (15)

1.光路改变单元，其包括：

基座；

棱镜单元，一部分与所述基座连接，另一部分可移动地布置在所述基座中；以及

将棱镜单元改变为可倾斜位置的第一至第三光学图像稳定(OIS)驱动单元。

2.如权利要求1所述的光路改变单元，其中，所述棱镜单元包括：

保持件；

棱镜，与所述保持件结合；以及

铰链元件，用于基于彼此正交的两个轴线可倾斜地支撑所述保持件。

3.如权利要求2所述的光路改变单元，其中，所述铰链元件包括：

固定部，与所述保持件的后部固定；

连接部，布置为与所述固定部相距一定距离；

结合部，与所述基座的后部固定，并布置为与所述连接部相距一定距离；

第一铰链部，将所述连接部和所述固定部相互连接；以及

第二铰链部，布置为与所述第一铰链部正交并且将所述所述固定部和所述结合部互相连接。

4.如权利要求3所述的光路改变单元，其中，所述固定部、所述第一铰链部、所述连接部、所述第二铰链部和所述结合部一体地注塑成型以形成所述铰链元件。

5.如权利要求4所述的光路改变单元，其中，所述铰链元件的材料是具有弹性的合成树脂。

6.如权利要求3所述的光路改变单元，其中，所述第一OIS驱动单元使所述棱镜绕所述第一铰链轴倾斜，以及

其中，第二和第三OIS驱动单元使棱镜绕第二铰链轴倾斜。

7.如权利要求6所述的光路改变单元，其中，所述第一OIS驱动单元包括布置在所述基座的下表面上的第一线圈、以及与所述保持件的下表面结合以响应所施加到所述第一线圈的电流方向的第一磁体，

其中，所述第二OIS驱动单元包括布置在所述基座左侧上的第二线圈，以及与所述基座的左表面结合以响应施加到第二线圈的电流的方向的第二磁体，以及

其中，所述第三OIS驱动单元包括设置在所述基座右侧上的第三线圈，以及与所述基座右侧结合以响应施加到第三线圈的电流方向的第三磁体。

8.如权利要求3所述的光路改变单元，其中，所述第一铰链通过去除一部分由多个部分制成，以及

其中，所述第二铰链部分通过去除一部分由多个部分制成。

9.如权利要求1所述的光路改变单元，其还包括：

与第一至第三线圈电连接的柔性印刷电路板(FPCB)，

其中，所述FPCB与所述基座结合，同时覆盖所述基座的下侧、左侧和右侧，并且多个端子在一端间隔排成一列。

10.透镜组件，其包括：

光路改变单元，包括：基座；棱镜单元，其一部分与基座连接而另一部分可移动地设置在所述基座中；将棱镜单元改变为可倾斜位置的第一至第三光学图像稳定(OIS)驱动单元；

壳体，其中所述光路改变单元设置在所述壳体的一侧；

图像传感器，设置于所述壳体的另一侧；以及

透镜单元，设置在所述光路改变单元和所述图像传感器之间的光路上。

11.如权利要求10所述的透镜组件，其中，所述棱镜单元包括：

保持件；

棱镜，与保持件连接；以及

铰链元件，用于基于彼此正交的两个轴可倾斜地支撑所述保持件。

12.如权利要求11所述的透镜组件，其中，所述铰链元件包括：

固定部，与所述保持件的后部固定；

连接部，布置为与所述固定部相距一定距离；

结合部，与所述基座的后部固定，并布置为与所述连接部相距一定距离；

第一铰链部，将所述连接部和所述固定部相互连接；以及

第二铰链部，布置为与所述第一铰链部正交并且将所述固定部和所述结合部互相连接。

13.如权利要求12所述的透镜组件，其中，所述固定部、所述第一铰链部、所述连接部、所述第二铰链部和所述结合部一体注塑成型以形成所述铰链元件。

14.如权利要求13所述的透镜组件，其中，所述铰链元件的材料是具有弹性的合成树脂。

15.如权利要求12所述的镜头组件，其中，所述第一铰链部分通过去除一部分由多个部分制成，以及

其中，所述第二铰链部分通过去除一部分由多个部分制成。

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