CN208752322U - 光学*** - Google Patents

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胡朝彰
黄绍光
陈树山
翁智伟
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TDK Taiwan Corp
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50Constructional details
    • HELECTRICITY
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  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
  • Adjustment Of Camera Lenses (AREA)
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Abstract

本公开提供了一种光学***,包含一固定部、一活动部、一感测单元以及一驱动组件。固定部包含一底座,且活动部包含一光学元件承载件,配置以承载一光学元件。感测单元配置以获得关于光学元件承载件相对底座绕一第一轴向的一第一旋转角度以及绕一第二轴向的一第二旋转角度的信息。驱动组件包含一线圈,线圈与活动部沿着平行于光学元件的一光轴方向排列,且线圈设置于底座的一开孔的周围。其中第一轴向或第二轴向垂直于光轴方向。

Description

光学***
技术领域
本实用新型涉及一种光学***,特别涉及一种可以补偿静态姿势差与动态姿势差的光学***。
背景技术
随着科技的发展,现今许多电子装置(例如智能手机或平板电脑)皆具有照相或录影的功能。通过设置于电子装置上的摄像模块,使用者可以操作电子装置来获取各式各样的照片。
一般而言,前述电子装置在使用时常会因震动而导致其内部的摄像模块晃动,容易造成拍摄的影像模糊不清。因此,前述电子装置的摄像模块可以具备有自动对焦与光学防手震的功能。当自动对焦时,其内部线圈通电后会与对应的磁铁产生作用,使得与线圈固定的镜头承载座可沿镜头的光轴方向(即Z轴方向)移动以达到自动对焦的效果,并且也可分别通过对应于X轴与Y轴的线圈及磁铁产生电磁感应,以调整镜头至正确的位置(即修正光轴于X轴与Y轴方向的水平偏移),如此一来便能达到防震效果并可获得优选的影像品质。
然而,现有电子装置在使用时,其内部的镜头驱动装置的晃动方式实际上更加复杂,而不仅限于沿垂直方向与水平方向发生偏移。因此,提供一种防震效果更佳的电子装置,便是现今值得探讨与解决的课题。
实用新型内容
有鉴于此,本公开提出一种光学***,以解决上述的问题。
本公开的实施例公开了一种光学***,包含一固定部、一活动部、一感测单元以及一驱动组件。固定部包含一底座,且活动部包含一光学元件承载件,配置以承载一光学元件。感测单元配置以获得关于光学元件承载件相对底座绕一第一轴向的一第一旋转角度以及绕一第二轴向的一第二旋转角度的信息。驱动组件包含一线圈,线圈与活动部沿着平行于光学元件的一光轴方向排列,且线圈设置于底座的一开孔的周围。其中第一轴向或第二轴向垂直于光轴方向。
根据本公开的一些实施例,驱动组件配置以根据关于第一旋转角度与第二旋转角度的信息产生一驱动力,借此驱使光学元件承载件绕第一轴向或第二轴向旋转。
根据本公开的一些实施例,光学***还包含一弹性元件以及一框架,弹性元件包含一内环部、一中环部以及一外环部,内环部连接光学元件承载件、中环部连接框架,外环部连接固定部;其中内环部与中环部相对于外环部绕第一轴向或第二轴向旋转。其中内环部与中环部相对于外环部绕第一轴向或第二轴向旋转。
根据本公开的一些实施例,底座具有一矩形结构,且驱动组件设置在底座的角落。
根据本公开的一些实施例,固定部还包含一固定框,且光学***还包含一框架,固定框与框架沿着光轴方向部分重叠。第一轴向与第二轴向通过光学元件承载件。
根据本公开的一些实施例,驱动组件还包含一驱动线圈,设置于光学元件承载件的周围。根据本公开的一些实施例,驱动组件还包含两个磁性元件,设置于光学元件承载件的一侧,且线圈设置于侧且位于两个磁性元件之间。根据本公开的一些实施例,驱动组件产生一驱动力,平行于光轴方向。
根据本公开的一些实施例,光学***还包含一光轴调整元件,配置以将一入射光转向平行于光轴方向,光轴调整元件与底座沿着光轴方向排列,且入射光与光轴方向不平行。根据本公开的一些实施例,底座设置于活动部与光轴调整元件之间。
本公开提供一种光学***,包含一感测单元、一驱动组件以及一控制单元。当光学元件承载件相对于影像感测元件产生倾斜时(例如光学***受到晃动或是机构公差造成),光学元件承载件的光轴可能没有与影像感测元件的光轴对位。此时,感测单元可获得光学元件承载件绕第一轴向的第一旋转角度及/或绕第二轴向的第二旋转角度的相关信息,接着控制单元便可根据此信息控制驱动组件以驱动光学元件承载件旋转,进而达到补偿倾斜角度的目的。
在本公开的某些实施例中,光学元件承载件具有矩形结构,并且驱动组件的第一磁性元件与第二磁性元件是设置于光学元件承载件的四个侧边。通过此结构配置,驱动组件可提供较大的电磁驱动力来推动光学元件承载件移动或驱动光学元件承载件与框架相对于固定部旋转。在本公开的其他实施例中,当光学***需要承载较大的光学元件时,光学元件承载件可设计为具有矩形结构,并且驱动组件的第一磁性元件与第二磁性元件是设置于光学元件承载件的四个角落,借此使光学元件承载件可以承载较大的光学元件。
另外,在某些实施例中,本公开的设计也可应用在潜望式的光学***。在这些实施例中,由于平板线圈是设置于光学元件承载件与底座之间,因此光学***沿着Z轴方向的高度可以降低,借此达到微型化的目的。此外,在其他实施例中,底座与平板线圈是设置于光轴调整元件(反射镜)与光学元件承载件之间。通过这样的结构配置,可以进一步减少光学***的长度,进一步达到微型化的目的。
本公开中的额外的功能及优点将会在后面说明中公开,且部分可由后述说明书中清楚了解,或是可由所公开的原则经由练习而学得。本公开的功能及优点可由本文中所特别指出的仪器或装置的组合而实现及获得。本公开的这些及其他特点会由后述的说明书而变得更清楚、或是可由本公开所公开的原则经由练习而学得。
优选地,本实用新型公开一种光学***,包含:
一固定部,包含一底座;
一活动部,包含一光学元件承载件,配置以承载一光学元件;
一感测单元,配置以获得关于该光学元件承载件相对该底座绕一第一轴向的一第一旋转角度以及绕一第二轴向的一第二旋转角度的信息;以及
一驱动组件,包含一线圈,该线圈与该活动部沿着平行于该光学元件的一光轴方向排列,且该线圈设置于该底座的一开孔的周围;
其中,该第一轴向或该第二轴向垂直于该光轴方向。
优选地,该驱动组件配置以根据关于该第一旋转角度与该第二旋转角度的信息产生一驱动力,借此驱使该光学元件承载件绕该第一轴向或该第二轴向旋转。
优选地,该光学***还包含一弹性元件以及一框架,该弹性元件包含一内环部、一中环部以及一外环部,该内环部连接该光学元件承载件、该中环部连接该框架,该外环部连接该固定部;
其中,该内环部与该中环部相对于该外环部绕该第一轴向或该第二轴向旋转。
优选地,该底座具有一矩形结构,且该驱动组件设置在该底座的角落。
优选地,该固定部还包含一固定框,且该光学***更包还包含一框架,该固定框与该框架沿着该光轴方向部分重迭叠。
优选地,该第一轴向与该第二轴向通过该光学元件承载件。
优选地,该驱动组件还包含一驱动线圈,设置于该光学元件承载件的周围。
优选地,该驱动组件还包含两个磁性元件,设置于该光学元件承载件的一侧,且该线圈设置于该侧且位于该两个磁性元件之间。
优选地,该驱动组件产生一驱动力,平行于该光轴方向。
优选地,该光学***还包含一光轴调整元件,配置以将一入射光转向平行于该光轴方向,该光轴调整元件与该底座沿着该光轴方向排列,且该入射光与该光轴方向不平行。
优选地,该底座设置于该活动部与该光轴调整元件之间。
附图说明
图1为本公开一实施例的一光学***的示意图。
图2为本公开一实施例的光学***的元件***图。
图3显示沿图1中A-A’线段的立体剖面图。
图4为本公开的一实施例的光学***的上视图。
图5为本公开另一实施例的光学***100’的部分元件立体剖面图。
图6表示根据图1的实施例的光学元件承载件、底座以及一影像感测元件的示意图。
图7为表示根据本公开实施例的光学***中感测单元感测到的移动量的示意图。
图8表示根据图2的实施例中光学元件承载件相对于影像感测元件位于不同位置的示意图。
图9为根据本公开另一实施例的一光学***的***图。
图10与图11为根据图9的实施例的光学***的部分元件上视图。
图12为本公开另一实施例的一光学***的示意图。
图13为本公开另一实施例的光学***的元件***图。
图14显示沿图10中C-C’线段的剖面图。
图15为本公开另一实施的一光学***的侧面示意图。
图16为本公开另一实施的一光学***的侧面示意图。
附图标记说明:
100、100’、100A、100B 光学***
102 上盖
1021 壳体开孔
1023 容置空间
103 固定框
1031 开口
104 框架
1041 开口
1043 凹槽
1045 凹槽
104B 框架
104P 凸出部
104S 内壁面
106 上簧片
106C 电性连接部
1061 外环部
1062 中环部
1063 内环部
1064 连接部
1065 连接部
108 光学元件承载件
1081 贯穿孔
110 下簧片
1101 外环部
1102 中环部
1103 内环部
1104 连接部
112 底座
1121 底座开孔
1122 容置槽
114 电路板
1141、1143 电性接点
115 影像感测元件
118 电路平板
1181 开槽
150 控制单元
160 处理器
170 存储单元
200、200A 光学***
208 光学元件承载件
212 底座
218 电路平板
250 光轴调整元件
Ad 夹角
As 夹角
Ag1 第一旋转角度
Ag2 第二旋转角度
AM 磁铁
Ax 第一轴向
Ay 第二轴向
d1、d2 距离
Dm 位移
DCL 驱动线圈
F1、F2、Fx、Fy、Fz 电磁驱动力
H 高度
L 入射光
L’ 反射光
Ly 长度
MEG1 第一磁性元件
MEG2 第二磁性元件
MEG3 磁性元件
O 光轴
Os 光轴
SR1 第一感测器
SR2 第二感测器
SR3 第三感测器
Z1~Z4、Za 向量
Zc1、Zc2 补偿距离
具体实施方式
为了让本公开的目的、特征、及优点能更明显易懂,下文特举实施例,并配合所附图示做详细说明。其中,实施例中的各元件的配置为说明之用,并非用以限制本公开。且实施例中附图标号的部分重复,为了简化说明,并非意指不同实施例之间的关联性。以下实施例中所提到的方向用语,例如:上、下、左、右、前或后等,仅是参考附加附图的方向。因此,使用的方向用语是用来说明并非用来限制本公开。
此外,实施例中可能使用相对性的用语,例如「较低」或「底部」及「较高」或「顶部」,以描述图示的一个元件对于另一元件的相对关系。能理解的是,如果将图示的装置翻转使其上下颠倒,则所叙述在「较低」侧的元件将会成为在「较高」侧的元件。
在此,「约」、「大约」的用语通常表示在一给定值或范围的20%之内,优选是10%之内,且优选是5%之内。在此给定的数量为大约的数量,意即在没有特定说明的情况下,仍可隐含「约」、「大约」的含义。
请参考图1至图3,图1为本公开一实施例的一光学***100的示意图,图2为本公开一实施例的光学***100的元件***图,且图3显示沿图1中A-A’线段的立体剖面图。光学***100可为具有一驱动组件的摄像***,用以承载一光学元件(例如一镜头,图中未表示),且光学***100是可安装于各种电子装置或便携式电子装置(例如智能手机或平版电脑),供使用者执行影像获取的功能。于此实施例中,所述驱动组件可为具备自动对焦(AF)功能的音圈马达(VCM),但不限于此。在一些实施例中,光学***100的驱动组件亦可具备自动对焦(Auto Focusing,AF)、静态姿势差(statictilt)补偿功能以及动态姿势差(dynamictilt)补偿功能。
再者,如图1所示,光学***100也可包含一控制单元150,其中可包含一处理器160以及一存储单元170。在此实施例中,处理器160可为一微处理器,并且存储单元170可为任何形式的存储媒体(例如可为随机存取存储存储器),用以存储关于光学***100的数据。控制单元150中的处理器160是可配置以根据存储单元160内的数据来控制前述驱动组件。控制单元150不限于上述实施的方式,举例来说,控制单元150也可为一控制芯片。
请同时参考图1至图3。于此实施例中,如图2所示,光学***100包含一上盖102、一固定框103、一框架104、一上簧片106、一光学元件承载件108、一驱动线圈DCL、一下簧片110、多个多个第一磁性元件MEG1、多个多个第二磁性元件MEG2、一感测单元、一电路板114、一电路平板118以及一底座112(图2中省略了控制单元150)。其中,固定框103、上盖102、电路板114、电路平板118与底座112是可定义为一固定部。其中,固定框103是可固定地连接于电路平板118与电路板114,例如利用黏接的方式,但不限于此。再者,光学元件承载件108以及框架104可定义为一活动部,相对于所述固定部运动。
如图2所示,前述壳体102具有一中空结构,并且其上形成有一壳体开孔1021,底座112上形成有一底座开孔1121,壳体开孔1021的中心是对应于光学元件承载件108所承载的一光学元件(图未示)的光轴O,并且底座开孔1121是对应于设置在底座112下方的影像感测元件(图中未表示)。壳体102可具有一容置空间1023,用以容置前述上簧片106、固定框103、框架104、光学元件承载件108、驱动线圈DCL、该些第二磁性元件MEG2、电路平板118以及电路板114。于此实施例中,驱动线圈DCL、该些第一磁性元件MEG1以及对应于第一磁性元件MEG1的该些第二磁性元件MEG2可定义为前述的驱动组件,驱动组件是电性连接于电路板114并可驱动光学元件承载件108相对于框架104运动。例如可沿着光轴O方向移动或绕上簧片106与下簧片110之间的一第一轴向Ax与一第二轴向Ay转动(图3)。
如图2所示,光学元件承载件108具有一中空环状结构,并且具有一贯穿孔1081,其中贯穿孔1081与所述光学元件之间配置有对应锁合的螺牙结构(图未示),可令所述光学元件锁固于贯穿孔1081内。再者,如图2所示,于此实施例中,框架104具有一开口1041以及多个多个凹槽1043,开口1041是配置以容置光学元件承载件108,并且该些凹槽1043是配置以容置前述四个第二磁性元件MEG2。然而,凹槽1043与第二磁性元件MEG2的数量不限于此实施例。于此实施例中,第二磁性元件MEG2的形状可为长条形,但不限于此,例如在其他实施例中可具有不同的形状。另外,第二磁性元件MEG2可为一多极磁铁。
如图2与图3所示(图3中省略了上盖102),驱动线圈DCL是设置于光学元件承载件108的周围且对应于四个第二磁性元件MEG2。当驱动线圈DCL通电时,四个第二磁性元件MEG2会与驱动线圈DCL产生一电磁驱动力,借此驱动光学元件承载件108相对于框架104沿光轴O(Z轴方向)移动,以进行自动对焦(Auto Focusing)。另外,如图2与图3所示,第一磁性元件MEG1可为一平板线圈,设置于电路平板118内并且对应于第二磁性元件MEG2。在本公开的设计中,只需设置一个第二磁性元件MEG2便可同时对应驱动线圈DCL与第一磁性元件MEG1,因此可减少光学***100中元件的数量与降低制造成本。再者,值得注意的是,该些第一磁性元件MEG1(包含于电路平板118内)以及光学元件承载件108是沿着光轴O的方向排列,并且该些第一磁性元件MEG1设置于底座112的底座开孔1121周围。
于此实施例中,电路板114可为一柔性电路板(Flexible Printed Circuit,FPC),但不限于此。如图1与图2所示,电路板114具有多个多个电性接点1143,配置以连接前述的电子装置的主电路板(图中未表示)以及控制单元150。另外,电路平板118是设置于电路板114上,并且第一磁性元件MEG1是电性连接于电路板114。再者,电路板114可还包含四个电性接点1141,并且上簧片106可具有四个电性连接部106C,分别连接至四个电性接点1141。
如图2与图3所示,于此实施例中,感测单元是可包含两个第一感测器SR1、两个第二感测器SR2以及一第三感测器SR3。该些第一感测器SR1与第二感测器SR2是可固定地设置于底座112的容置槽1122内,但不限于此,例如也可设置于电路板114上对应于第一磁性元件MEG1的位置。再者,如图2所示,第一磁性元件MEG1于底座112上的投影是环绕于相对应的第一感测器SR1或第二感测器SR2。该些第一感测器SR1与第二感测器SR2是配置以感测相对应的第二磁性元件MEG2的移动。另外,第三感测器SR3是设置于光学元件承载件108的一角落,配置以感测一磁铁AM,其中磁铁AM是固定地设置于框架104上,对应于光学元件承载件108的前述角落上的第三感测器SR3。磁铁AM与第三感测器SR3的设置位置不限于此实施例。于此实施例中,第一感测器SR1、第二感测器SR2或一第三感测器SR3可为一磁场感测元件,例如为霍尔感测器(Hall effect sensor)、磁敏电阻感测器(MR sensor)、或磁通量感测器(Fluxgate)等,但不限于此。
于此实施例中,光学元件承载件108与前述光学元件是设置于框架104内并可相对于框架104移动。更具体而言,如图3所示,光学元件承载件108是可通过上簧片106以及下簧片110连接于框架104而悬吊于框架104内,并且光学元件承载件108与框架104是通过上簧片106悬吊于固定框103内。于此实施例中,上簧片106以及下簧片110可为一弹性元件,并且上簧片106可具有一外环部1061、一中环部1062、一内环部1063、多个连接部1064以及连接部1065。内环部1063是固定地连接于光学元件承载件108,中环部1062是固定地连接于框架104,并且外环部1061是固定地连接于固定框103。再者,内环部1063是通过多个连接部1065连接至中环部1062,并且中环部1062是通过多个连接部1064连接至外环部1061。
另外,如图2所示,下簧片110的结构相似于上簧片106,下簧片110具有一外环部1101、一中环部1102、一内环部1103以及多个连接部1104,外环部1101是通过多个连接部1104连接至中环部1102,并且中环部1102是通过多个连接部1104连接至内环部1103。于此实施例中,内环部1103是固定地连接于光学元件承载件108,中环部1102是固定地连接于框架104,并且外环部1101是固定地连接于固定框103。
值得注意的是,外环部1061、中环部1062与内环部1063相较于多个连接部1064与多个连接部1065具有较大的弹性系数,因此当驱动线圈DCL通电时与第二磁性元件MEG2感应产生电磁驱动力驱动光学元件承载件108相对于框架104沿光轴O(Z轴方向)移动时,可确保光学元件承载件108不会轻易地相对于框架104旋转。再者,下簧片110是配置以协助光学元件承载件108更稳定地悬吊于框架104内。于其他实施例中,光学***也可省略下簧片110的配置。
另外,于此实施例中,如图3所示,上簧片106与下簧片110之间可定义有一第一轴向Ax以及一第二轴向Ay,分别平行于X轴方向与Y轴方向,并且第一轴向Ax与第二轴向Ay是垂直于光轴O。更具体而言,第一轴向Ax与第二轴向Ay是交错于光轴O。值得注意的是,第一轴向Ax与第二轴向Ay是通过光学元件承载件108。
接着请参考图3与图4,图4为本公开的一实施例的光学***100的上视图。为了清楚表示,图4中仅表示光学***100的部分元件。如图3与图4所示,控制单元150可只控制沿着Y轴方向排列的两个第一磁性元件MEG1以及第二磁性元件MEG2,以产生两个电磁驱动力Fy。其中,电磁驱动力Fy大小相同并且方向相同(朝向Y轴方向)。如图4所示,由于光学元件承载件108以及框架104是分别连接于内环部1063以及中环部1062,因此当受到两个电磁驱动力Fy推动时,光学元件承载件108以及框架104会受到内环部1063以及中环部1062的限制,使得框架104以及光学元件承载件108相对于固定部(固定框103)绕第一轴向Ax旋转。意即,内环部1063以及中环部1062是绕第一轴向Ax相对于外环部1061旋转。
相似地,如图4所示,控制单元150可只控制沿着X轴方向排列的两个第一磁性元件MEG1以及两个第二磁性元件MEG2,以产生两个电磁驱动力Fx。其中,电磁驱动力Fx大小相同并且方向相同(朝向-X轴方向)。如图4所示,两个电磁驱动力Fx可驱使内环部1063以及中环部1062绕第二轴向Ay相对于外环部1061旋转。意即,电磁驱动力Fx驱使框架104以及光学元件承载件108绕第二轴向Ay相对于固定部(固定框103)旋转。值得注意的是,前述电磁驱动力Fx与电磁驱动力Fy的方向可与图4中的方向相反,或者控制单元150可仅控制驱动组件产生单一个电磁驱动力Fx或单一个电磁驱动力Fy来驱动光学元件承载件108与框架104相对于固定框103旋转。
请参考图5,图5为本公开另一实施例的光学***100’的部分元件立体剖面图。如图5所示,光学***100’与光学***100相似,差异在于沿着光轴方向观看时,固定框103会与框架104部分重叠。具体而言,如图5所示,框架104可具有四个凸出部104P(由于视角关系,图中仅表示两个凸出部104P),并且固定框103可相对应具有四个开口1031,以容置凸出部104P。通过这样的结构设计,光学***100’可进一步缩小X轴方向与Y轴方向的宽度,以达到微型化的目的。
请继续参考第2、3与6图,图6表示根据图1的实施例的光学元件承载件108、底座112以及一影像感测元件115的示意图。当光学***100安装于前述主电路板且未启动前,光学元件承载件108的光轴O可能就会与影像感测元件115的一光轴Os不平行,例如光轴O与光轴Os之间会形成一夹角As(倾斜角度)。这种情况称为静态姿势差(static tilt),并且会造成影像感测元件115获得的影像不够清晰。因此,为了补偿此静态姿势差,控制单元150可控制驱动组件产生电磁驱动力以使光学元件承载件108相对于第一轴向Ax顺时针旋转,借此补偿倾斜的夹角As。
请参考第2、3与7图,图7为表示根据本公开实施例的光学***100中感测单元感测到的移动量的示意图。于此实施例中,向量Z1与向量Z2的大小分别代表两个第一感测器SR1感测到相对应的第二磁性元件MEG2沿着Z轴方向的位移量,而向量Z3与向量Z4的大小分别代表两个第二感测器SR2感测到相对应的第二磁性元件MEG2沿着Z轴方向的位移量。向量Za的大小代表第三感测器SR3感测到磁铁AM的位移量。
于此实施例中,向量Z1的大小是小于向量Z2,并且向量Z3的大小是小于向量Z4。于是,控制单元150便可根据向量Z1至向量Z4的大小获得关于光学元件承载件108与框架104相对于固定部(固定框103或底座112)绕第一轴向Ax的一第一旋转角度或绕第二轴向Ay的一第二旋转角度的信息。举例来说,通过两个第二磁性元件MEG2之间沿着Y轴方向上的距离d1、向量Z3与向量Z4的大小便可计算出第一旋转角度Ag1(根据三角函数公式)。接着,控制单元150便可根据所获得关于第一旋转角度的信息来驱使光学元件承载件108与框架104绕第一轴向Ax翻转。也就是说,控制单元150控制对应于向量Z3的驱动组件产生一电磁驱动力朝向Z轴方向,以控制光学元件承载件108与框架104旋转以移动一补偿距离Zc1,其中Z4=Z3+Zc1。
相似地,控制单元150也可根据向量Z1与向量Z2的大小获得光学元件承载件108绕第二轴向Ay的第二旋转角度Ag2,并对应地驱使光学元件承载件108旋转以补偿第二旋转角度。于此实施例中,控制单元150可根据两个第二磁性元件MEG2之间沿着X轴方向上的距离d2、向量Z1与向量Z2的大小便可计算出第二旋转角度Ag2(根据三角函数公式)。接着,控制单元150便可根据所获得关于第二旋转角度的信息来驱使光学元件承载件108绕第二轴向Ay翻转。也就是说,控制单元150控制对应于向量Z1的驱动组件产生一电磁驱动力朝向Z轴方向,以控制光学元件承载件108与框架104旋转以移动一补偿距离Zc2,其中Z2=Z1+Zc2。在光学元件承载件108以及框架104被前述两个电磁驱动力驱动旋转后,光学元件承载件108的光轴O便可与影像感测元件115的光轴Os(图6)对位,进而达到补偿姿势差的目的。
值得注意的是,控制单元150的存储单元170可预先存储有一角度位移对应表。在此实施例中,角度位移对应表可包含第一旋转角度、第二旋转角度与相对应的补偿距离的数据表。举例来说,当控制单元150判断出光学元件承载件108具有第一旋转角度Ag1及/或第二旋转角度Ag2时,控制单元150便可参考角度位移对应表后直接控制驱动组件来驱动光学元件承载件108旋转以移动相对应的补偿距离Zc1及/或补偿距离Zc2。
另外,控制单元150也可存储有关于光学元件承载件108的起始信息,其中起始信息包含未作动时光学元件承载件108的位置信息以及角度信息。举例来说,例如图7所示,位置信息例如可包含图7中的向量Za,并且角度信息例如可包含第一旋转角度Ag1或第二旋转角度Ag2。于是,在光学***100一启动时,控制单元150便可根据位置信息以及角度信息立即地对光学元件承载件108进行补偿,以使光学元件承载件108的光轴O对位于影像感测元件115的光轴Os。意即,控制单元150可在光学***100启动时便立即进行补偿静态姿势差的程序。
请参考图8,图8表示根据图2的实施例中光学元件承载件108相对于影像感测元件115位于不同位置的示意图。如图8所示,光学元件承载件108被驱动沿着Z轴方向移动时,也可能会产生动态姿势差(dynamic tilt)的问题。举例来说,当光学元件承载件108由位置P1移动至位置P2时,光学元件承载件108在位置P2倾斜,使得光轴O与光轴Os之间形成一夹角Ad。为此,控制单元150还可存储有关于活动部(如光学元件承载件108以及框架104)的动态信息,其包含在一预定范围作动时活动部的位置变化信息以及角度变化信息。意即,动态信息包含光学元件承载件108沿着Z轴方向上各个位置时与相对应角度的信息。其中,预定范围定义为确保驱动组件可有效控制光学元件承载件108的一个范围。举例来说,在图8中,位置P1为预定范围的一上极限位置,在光学元件承载件108的位置低于位置P1时,可以确保驱动组件能有效控制光学元件承载件108。
因此,基于控制单元150事先存储有关于活动部的动态信息的设计,当光学元件承载件108沿着Z轴方向移动在不同位置而产生动态姿势差时,控制单元150便可实时地控制驱动组件来补偿此动态姿势差,以使光轴O可对位于光轴Os。另外,值得注意的是,在控制单元150补偿动态姿势差时,控制单元150可选择光学元件承载件108的某一位置作为一参考基准点。举例来说,如图8所示,当光学元件承载件108位于最高点(位置P1)时,光学元件承载件108的光轴O对位于影像感测元件115的光轴Os,因此控制单元150可选择位置P1作为参考基准点,接着再对位于其他位置的光学元件承载件108进行补偿。
请参考图9,图9为根据本公开另一实施例的一光学***100A的***图。此实施例的光学***100A与光学***100相似,两者的差异在于:四个第二磁性元件MEG2具有三角柱体结构,并且底座112具有一矩形结构。四个第二磁性元件MEG2是设置于框架104的一内壁面104S的角落处。另外,四个第一磁性元件MEG1、两个第一感测器SR1以及两个第二感测器SR2设置于对应该些第二磁性元件MEG2的位置。意即,驱动组件以及感测单元是设置于底座112的角落上。
请同时参考图9至图11,图10与图11为根据图9的实施例的光学***100A的部分元件上视图。如图10所示,左上角与右下角的第一磁性元件MEG1与第二磁性元件MEG2产生两个电磁驱动力F1,并且两个电磁驱动力F1具有相同方向。左下角与右上角的第一磁性元件MEG1与第二磁性元件MEG2产生两个电磁驱动力F2,具有相同方向,并且电磁驱动力F1的大小与电磁驱动力F2大小相同。由于电磁驱动力F1与电磁驱动力F2的合力的方向是沿着X轴方向,因此此合力可驱使框架104以及光学元件承载件108绕第二轴向Ay相对于固定部(固定框103)旋转。
相似地,如图11所示,图11中的电磁驱动力F2与图10中的电磁驱动力F2的方向相反,因此电磁驱动力F1与电磁驱动力F2的合力的方向是沿着-Y轴方向,因此此合力可驱使框架104以及光学元件承载件108绕第一轴向Ax相对于固定框103旋转。因此,控制单元150可通过调整电磁驱动力F1与电磁驱动力F2的方向来控制光学元件承载件108与框架104的旋转方向。
接着,相似于前述实施例的光学***100,当光学元件承载件108与框架104倾斜时,控制单元150可根据该些第一感测器SR1与第二感测器SR2所获得的第一旋转角度与第二旋转角度的信息来进行倾斜的补偿。控制单元150的控制光学元件承载件108与框架104旋转以进行倾斜的补偿的方法与前述实施例相似,故在此不再赘述。
请参考图12至图14,图12为本公开另一实施例的一光学***100B的示意图,图13为本公开另一实施例的光学***100B的元件***图,且图14显示沿图10中C-C’线段的剖面图。如图13所示,此实施例的光学***100B与光学***100相似,两者的差异在于:光学***100B的一框架104B的内侧具有四个凹槽1045,配置以容置四个第二磁性元件MEG2。另外,光学***100B的驱动组件可还包含多个多个磁性元件MEG3,设置于光学元件承载件108的周围。于此实施例中,驱动组件可包含八个磁性元件MEG3,分别设置于光学元件承载件108底部的四个侧面,其中每两个磁性元件MEG3是设置于光学元件承载件108底部的其中一侧。
如图13与图14所示,电路平板118可更具有四个开槽1181,最外侧的磁性元件MEG3是配置以穿过开槽1181而抵接于电路板114,并且如图14所示,第一磁性元件MEG1(线圈)是位于相对应的两个磁性元件MEG3之间。另外,两个第一感测器SR1以及两个第二感测器SR2是设置于该些磁性元件MEG3的下方。举例来说,如图14所示,第二感测器SR2是位于最外侧的磁性元件MEG3的下方,并且第二感测器SR2是配置以感测相对应的磁性元件MEG3的位移。
相似于前述实施例,当驱动线圈DCL通电时,四个第二磁性元件MEG2会与驱动线圈DCL产生一电磁驱动力,借此驱动光学元件承载件108相对于框架104沿光轴O(Z轴方向)移动,以进行自动对焦(Auto Focusing)。另外,当欲进行倾斜补偿时,第一磁性元件MEG1可通电与磁性元件MEG3产生一平行于光轴O的驱动力,借此驱动光学元件承载件108与框架104相对于固定框103旋转。
举例来说,如图14所示,控制单元150可提供给沿着Y轴方向排列的两个第一磁性元件MEG1电力,其中两个第一磁性元件MEG1接收的电流大小相同但相位相反。因此,如图14所示,左侧的第一磁性元件MEG1与磁性元件MEG3感应产生一电磁驱动力Fz,朝着Z轴方向,而右侧的第一磁性元件MEG1与磁性元件MEG3感应产生的电磁驱动力Fz是朝着-Z轴方向。于是,光学元件承载件108与框架104便会被两个电磁驱动力Fz驱动绕第一轴向Ax相对于固定框103旋转。
相似地,若控制单元150仅提供电力至沿着X轴方向排列的两个第一磁性元件MEG1,则其产生的电磁驱动力会驱使光学元件承载件108与框架104绕第二轴向Ay旋转。
值得注意的是,在图14中,控制单元150也可只控制左侧的第一磁性元件MEG1产生沿着Z轴方向的电磁驱动力Fz,或者控制左侧的第一磁性元件MEG1产生沿着Z轴方向的电磁驱动力大于右侧的第一磁性元件MEG1产生沿着Z轴方向的电磁驱动力。如此一来也可达到将光学元件承载件108与框架104被驱动绕第一轴向Ax相对于固定框103旋转的目的。
另外,于其他实施例中,光学***100B的第二磁性元件MEG2与驱动线圈DCL可被省略,并且控制单元150可控制四个第一磁性元件MEG1与磁性元件MEG3产生四个大小相同且方向相同的电磁驱动力(此电磁驱动力的方向是平行于光轴O的方向),使得光学元件承载件108可被驱使沿着Z轴方向移动。通过这样的配置,可以进一步降低光学***100B的制造成本。
再者,相似于前述实施例,当光学元件承载件108与框架104倾斜时,控制单元150可根据该些第一感测器SR1与第二感测器SR2所获得的角度信息(例如前述的第一旋转角度与第二旋转角度)来进行倾斜的补偿。控制单元150控制光学元件承载件108旋转以进行倾斜的补偿的方法与前述实施例相似,故在此不再赘述。
请参考图15,图15为本公开另一实施的一光学***200的侧面示意图。于此实施例中,光学***200可具有前述任一实施例中的结构配置(例如包含光学***100中的所有元件)。如图14所示,光学***200可包含一光学元件承载件208、一电路平板218(平板线圈)以及一底座212。其中,光学元件承载件208是承载一光学元件(例如一镜头),并且光学元件的光轴O是平行于Y轴方向。再者,光学***200还包含一光轴调整元件250,其中光轴调整元件250可为一反射镜,配置以将沿着-Z轴方向进入的一入射光L转向平行于光轴O的方向。其中,入射光L的方向与光轴O的方向不平行。
于此实施例中,光学***200也可利用电磁驱动力来补偿光学元件承载件208相对于影像感测元件(位于底座212的右侧,图中未表示)的倾斜。另外,光学***200也可具有一驱动机构(图中未表示),配置以旋转光轴调整元件250,借此调整反射光L’的入射角度,进而使得反射光L’与光轴O对齐。
于此实施例中,光轴调整元件250、光学元件承载件208、电路平板218与底座212是沿着光轴O的方向排列。由于电路平板218是设置于光学元件承载件208与底座212之间而非设置于光学元件承载件208的周围(例如光学元件承载件208沿着Z轴方向的两侧)因此光学***200沿着Z轴方向的高度H可以降低,借此达到微型化的目的。
请参考图16,图16为本公开另一实施的一光学***200A的侧面示意图。光学***200A与前述的光学***200相似,两者的差异在于,光学***200A的底座212与电路平板218是设置于光轴调整元件250与光学元件承载件208之间。通过这样的结构配置,可以进一步减少光学***200A沿着Y轴方向的长度Ly,借此达到微型化的目的。
综上所述,本公开提供一种光学***,包含一感测单元、一驱动组件以及一控制单元。当光学元件承载件相对于影像感测元件产生倾斜时(例如光学***受到晃动或是机构公差造成),光学元件承载件的光轴可能没有与影像感测元件115的光轴对位。此时,感测单元可获得光学元件承载件绕第一轴向的第一旋转角度及/或绕第二轴向的第二旋转角度的相关信息,接着控制单元150便可根据此信息控制驱动组件以驱动光学元件承载件旋转,进而达到补偿倾斜角度的目的。
在本公开的某些实施例中,光学元件承载件具有矩形结构,并且驱动组件的第一磁性元件MEG1与第二磁性元件MEG2是设置于光学元件承载件的四个侧边。通过此结构配置,驱动组件可提供较大的电磁驱动力来推动光学元件承载件移动或驱动光学元件承载件与框架相对于固定部旋转。在本公开的其他实施例中,当光学***需要承载较大的光学元件时,光学元件承载件可设计为具有矩形结构,并且驱动组件的第一磁性元件MEG1与第二磁性元件MEG2是设置于光学元件承载件的四个角落,借此使光学元件承载件可以承载较大的光学元件。
另外,在某些实施例中,本公开的设计也可应用在潜望式的光学***。在这些实施例中,由于平板线圈是设置于光学元件承载件与底座之间,因此光学***沿着Z轴方向的高度可以降低,借此达到微型化的目的。此外,在其他实施例中,底座与平板线圈是设置于光轴调整元件(反射镜)与光学元件承载件之间。通过这样的结构配置,可以进一步减少光学***的长度,进一步达到微型化的目的。
虽然本公开的实施例及其优点已公开如上,但应该了解的是,任何所属技术领域中技术人员,在不脱离本公开的构思和范围内,当可作变动、替代与润饰。此外,本公开的保护范围并未局限于说明书内所述特定实施例中的工艺、机器、制造、物质组成、装置、方法及步骤,任何所属技术领域中技术人员可从本公开公开内容中理解现行或未来所发展出的工艺、机器、制造、物质组成、装置、方法及步骤,只要可以在此处所述实施例中实施大抵相同功能或获得大抵相同结果皆可根据本公开使用。因此,本公开的保护范围包括上述工艺、机器、制造、物质组成、装置、方法及步骤。另外,本公开的保护范围也包括实施例的组合。

Claims (11)

1.一种光学***,包含:
一固定部,包含一底座;
一活动部,包含一光学元件承载件,配置以承载一光学元件;
一感测单元,配置以获得关于该光学元件承载件相对该底座绕一第一轴向的一第一旋转角度以及绕一第二轴向的一第二旋转角度的信息;以及
一驱动组件,包含一线圈,该线圈与该活动部沿着平行于该光学元件的一光轴方向排列,且该线圈设置于该底座的一开孔的周围;
其特征在于,该第一轴向或该第二轴向垂直于该光轴方向。
2.如权利要求1所述的光学***,其特征在于,该驱动组件配置以根据关于该第一旋转角度与该第二旋转角度的信息产生一驱动力,借此驱使该光学元件承载件绕该第一轴向或该第二轴向旋转。
3.如权利要求2所述的光学***,其特征在于,该光学***还包含一弹性元件以及一框架,该弹性元件包含一内环部、一中环部以及一外环部,该内环部连接该光学元件承载件、该中环部连接该框架,该外环部连接该固定部;
其中,该内环部与该中环部相对于该外环部绕该第一轴向或该第二轴向旋转。
4.如权利要求1所述的光学***,其特征在于,该底座具有一矩形结构,且该驱动组件设置在该底座的角落。
5.如权利要求1所述的光学***,其特征在于,该固定部还包含一固定框,且该光学***还包含一框架,该固定框与该框架沿着该光轴方向部分重叠。
6.如权利要求1所述的光学***,其特征在于,该第一轴向与该第二轴向通过该光学元件承载件。
7.如权利要求1所述的光学***,其特征在于,该驱动组件还包含一驱动线圈,设置于该光学元件承载件的周围。
8.如权利要求1所述的光学***,其特征在于,该驱动组件还包含两个磁性元件,设置于该光学元件承载件的一侧,且该线圈设置于该侧且位于该两个磁性元件之间。
9.如权利要求8所述的光学***,其特征在于,该驱动组件产生一驱动力,平行于该光轴方向。
10.如权利要求1所述的光学***,其特征在于,该光学***还包含一光轴调整元件,配置以将一入射光转向平行于该光轴方向,该光轴调整元件与该底座沿着该光轴方向排列,且该入射光与该光轴方向不平行。
11.如权利要求10所述的光学***,其特征在于,该底座设置于该活动部与该光轴调整元件之间。
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