CN107783352B - 光学系统 - Google Patents

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Abstract

一种光学系统，包含一底座、一第一镜头驱动模块以及一第二镜头驱动模块，前述第一镜头驱动模块包含一第一承载件、一第一磁铁以及一第一线圈，其中第一承载件用以承载第一光学元件并具有一第一侧面，且第一线圈对应于第一磁铁，其中第一线圈和第一磁铁产生磁力以驱使第一承载件与第一光学元件相对于底座移动。前述第二镜头驱动模块包含一第二磁铁以及一第二线圈，其中第二承载件用以承载第二光学元件并具有一第二侧面，且第二线圈对应于第二磁铁，其中第二线圈和第二磁铁产生磁力以驱使第二承载件与第二光学元件相对于该底座移动。其中，前述第一侧面相邻且平行于第二侧面，且在前述第一侧面与第二侧面不设置任何磁铁。

Description

光学系统
技术领域
本发明涉及一种光学系统，例如双镜头照相系统，且尤其涉及一种可通过电磁驱动力(electromagnetic force)移动镜头的双镜头照相系统。
背景技术
在现有的双镜头照相系统中，两镜头驱动模块(lens driving module)的位置通常相当靠近，因此设置在不同镜头驱动模块内的磁铁容易产生磁干扰(magneticinterference)，并导致会随着活动部移动的镜头的对焦速度及准确度受到影响。有鉴于此，如何设计可防止不同镜头驱动模块之间产生磁干扰的双镜头照相系统始成为一重要的课题。
发明内容
有鉴于前述现有问题点，本发明的一目的在于提供一种双镜头照相系统，其可减少两镜头驱动模块中的磁铁所产生的磁干扰，借此以改善双镜头照相系统中的镜头的对焦速度及定位精度。
本发明提供一种光学系统，包含一底座、一第一镜头驱动模块以及一第二镜头驱动模块，前述第一镜头驱动模块包含一第一承载件、一第一磁铁以及一第一线圈，其中第一承载件用以承载第一光学元件并具有一第一侧面，且第一线圈对应于第一磁铁，其中第一线圈和第一磁铁产生磁力以驱使第一承载件与第一光学元件相对于底座移动。前述第二镜头驱动模块包含一第二磁铁以及一第二线圈，其中第二承载件用以承载第二光学元件并具有一第二侧面，且第二线圈对应于第二磁铁，其中第二线圈和第二磁铁产生磁力以驱使第二承载件与第二光学元件相对于底座移动。其中，第一侧面相邻且平行于第二侧面，且在第一侧面与第二侧面不设置任何磁铁。
本发明提供的光学系统的优点和有益效果在于：该光学系统包括两个镜头驱动模块，每个镜头驱动模块各自包括至少一个磁铁，配置于两镜头驱动模块相邻侧以外的侧边或角落，借此可增加两镜头驱动模块中磁铁间的距离，进而可降低磁铁间的磁干扰。于一实施例中，还可在镜头驱动模块中设置胶囊形驱动线圈，借以降低镜头驱动模块的体积，并达到机构微型化的目的。
附图说明
为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
图1为根据本发明一实施例绘示的光学系统的立体示意图。
图2为图1中的光学系统的爆炸图。
图3为沿图1中A-A’线段的剖视图。
图4A-图4B为根据本发明另一实施例绘示的两镜头驱动模块的结构配置示意图。
图5A-图5B为根据本发明另一实施例绘示的两镜头驱动模块的结构配置示意图。
图6A-图6B为根据本发明另一实施例绘示的两镜头驱动模块的结构配置示意图。
图7A-图7B为根据本发明另一实施例绘示的两镜头驱动模块的结构配置示意图。
图8A-图8B为根据本发明另一实施例绘示的两镜头驱动模块的结构配置示意图。
图9A-图9B为根据本发明另一实施例绘示的两镜头驱动模块的结构配置示意图。
图10A为根据本发明另一实施例绘示的两镜头驱动模块的结构配置示意图。
图10B为图10A中左侧的胶囊形驱动线圈P及驱动磁铁60的相对位置关系示意图。
图10C为胶囊形驱动线圈P及驱动磁铁60的相对位置关系示意图。
附图标记说明：
10～顶壳
12～顶壳开孔
20～底座
22～底座开孔
30～承载件
40～线圈
50～框架
60～驱动磁铁
60(M)～多极磁铁
70～上簧片
72～下簧片
80～电路基板
90～驱动板
92～磁场感测元件
C～中心
D1～第一距离
D2～第二距离
E～光学系统
O～光轴
P～胶囊形驱动线圈
R～区域
S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8～侧边
具体实施方式
以下说明本发明实施例的双镜头照相系统。然而，可轻易了解本发明实施例提供许多合适的发明概念而可实施于广泛的各种特定背景。所公开的特定实施例仅仅用于说明以特定方法使用本发明，并非用以局限本发明的范围。
除非另外定义，在此使用的全部用语(包括技术及科学用语)具有与本领域技术人员所通常理解的相同涵义。能理解的是这些用语，例如在通常使用的字典中定义的用语，应被解读成具有一与相关技术及本公开的背景或上下文一致的意思，而不应以一理想化或过度正式的方式解读，除非在此特别定义。
请先参照图1至图3，其中图1为根据本发明一实施例的光学系统E的立体示意图，图2为图1中的光学系统E的爆炸图，图3为沿图1中A-A’线段的剖视图。应先说明的是，在本实施例中的光学系统E例如为一双镜头照相系统，包含两个对称的镜头驱动模块，用以分别承载一光学元件(未图示)，其中上述两个镜头驱动模块可沿一长轴方向(X轴方向)并排配置于手机或平板电脑等手持式数码产品中，且两个镜头驱动模块例如为具有相同规格并具备光学防手震(OIS)功能的音圈马达(VCM)，并可具备自动对焦(AF)及光学防手震功能。
如图1至图3所示，在本实施例中，上述两个镜头驱动模块主要包括有一共用的顶壳10、一共用的底座20、一对承载件30、一对线圈40、一对框架50、多个驱动磁铁60、一对上簧片70、一对下簧片72、两组悬吊线74、一共用的电路基板80、一共用的驱动板90及多个磁场感测元件92。在本实施例中，每一镜头驱动模块的形状大致为正方形或矩形。
前述顶壳10与底座20可相互结合而构成镜头驱动模块的外壳。应了解的是，顶壳10及底座20上分别形成有顶壳开孔12及底座开孔22，顶壳开孔12的中心对应于镜头(图未示)的光轴O，底座开孔22则对应于设置在镜头驱动模块之外的影像感测元件(图未示)；据此，设置于镜头驱动模块中的前述镜头可在光轴O方向与影像感测元件进行对焦。
前述承载件30具有一贯穿孔32，其中光学元件可固定于贯穿孔32内，前述线圈40则环绕设置于承载件30的外侧表面。
前述框架50具有一开口52、四个框边50A及四个框角50B，其中驱动磁铁60为固定于框架50上。在本实施例中，驱动磁铁60是固定于框架50的其中三个框边50A上。于一些实施例中，驱动磁铁60亦可固定于框架50的框角50B上。应了解的是，亦可以多个胶囊形驱动线圈(未绘示)取代线圈40，并可将其设置于承载件30的不同侧边上并对应于前述驱动磁铁60。通过驱动磁铁60与线圈40(或胶囊形驱动线圈)之间的作用，可产生磁力迫使承载件30相对于框架50沿Z轴方向移动，进而达到快速对焦的效果。
在本实施例中，承载件30及其内的镜头为活动地(movably)设置于框架50内。更具体而言，承载件30可通过金属材质的上簧片70及下簧片72连接框架50并悬吊于框架50内(图3)。当施加电流至前述线圈40时，线圈40会和驱动磁铁60的磁场产生作用，并产生一电磁驱动力(electromagnetic force)以驱使承载件30和前述镜头相对于框架50沿光轴O方向移动，以达到自动对焦的效果。举例而言，前述驱动磁铁60中可包含至少一个多极磁铁(multipole magnet)，用以和线圈40感应以驱使承载件30和前述镜头沿光轴O方向移动并进行对焦。
前述电路基板80例如为可挠性印刷电路板(FPC)，其可通过粘着方式固定于底座20上。于本实施例中，电路基板80为电性连接设置于镜头驱动模块外部的驱动单元(未绘示)，用以执行自动对焦及光学防手震等功能。
前述四个悬吊线74的一端固定于电路基板80，另一端则连接上簧片70，借以将框架50连同设置于其内的承载件30和镜头悬吊于顶壳10内，其中前述悬吊线74的材质例如可包括金属。
前述驱动板90例如为一印刷电路板，其内部设有驱动线圈(未绘示)，且可通过粘着方式固定于电路基板80上。应了解的是，电路基板80可传送电信号至驱动板90，且电路基板80亦可通过悬吊线74及上簧片70而传送电信号至线圈40，借此可控制承载件30在X、Y或Z轴方向上的移动。
在本实施例中，于底座20的不同侧边上分别安装有和电路基板80电性连接的磁场感测元件92，其例如为霍尔感测器(Hall effect sensor)、磁敏电阻感测器(MR sensor)、或磁通量感测器(Fluxgate)等，借此可用以感测框架50上的驱动磁铁60，以得知框架50和承载件30相对于底座20在X轴方向及Y轴方向上的位置偏移量。
需特别说明的是，前述电路基板80可提供电信号到驱动板90，其中通过驱动板90上的线圈(例如平板线圈)与框架50上的驱动磁铁60间所产生的电磁驱动力，可驱使承载件30和框架50一起沿着垂直于光轴O的方向(平行于XY平面)移动，进而实现光学防手震的功能。
请继续参照图2、图3，在光学系统E中，由于两镜头驱动模块的位置相当靠近，故两镜头驱动模块间相邻的驱动磁铁60之间容易产生磁干扰，进而可能使镜头的对焦速度及定位精度受到影响。有鉴于此，本实施例中可在两个承载件30的不同侧边上设置驱动磁铁60，但并未在两个承载件30中相邻的两侧边设置磁铁，以降低两镜头驱动模块间的磁干扰问题。
图4A-图4B为根据本发明另一实施例的光学系统中的两镜头驱动模块的结构配置示意图(为了方便理解，在本实施例中省略部分与图2中相同的元件，且以下实施例为将光学系统的左半部及右半部区分为第一镜头驱动模块及第二镜头驱动模块)。如图4A所示，左侧的第一镜头驱动模块的承载件30(第一承载件)具有四个侧边S1、S3、S4及S5，右侧的第二镜头模块的承载件30(第二承载件)则具有四个侧边S2、S6、S7及S8，其中侧边S1及S2为两承载件30中的相邻侧边。前述侧边S1、S2、S4、S7相互平行并大致朝X轴方向延伸，且侧边S3、S5、S6、S8相互平行并大致朝Y轴方向延伸，其中线圈40围绕并设置于承载件30的外侧表面。
如图4A所示，在前述双镜头照相系统中，第一镜头驱动模块及第二镜头驱动模块分别设置有至少一驱动磁铁60，其可位于两个承载件30的侧边S3-S8或远离侧边S1或S2的角落处，但在承载件30的侧边S1及S2处并未设有磁铁。因此，第一镜头驱动模块及第二镜头驱动模块中最靠近的两个驱动磁铁60之间的第一距离D1会大于两承载件30的侧边S1及S2之间的第二距离D2，借此可降低因两镜头驱动模块的驱动磁铁60距离太近所产生的磁干扰，从而可确保镜头的对焦速度以及定位精度。于一些实施例中，也可在驱动板90内设置两个线圈(第一线圈、第二线圈)，分别对应两镜头驱动模块中的驱动磁铁60(第一磁铁、第二磁铁)，其中通过驱动板90内的线圈与框架50上的驱动磁铁60间所产生的电磁驱动力，可驱使承载件30和框架50一起沿着垂直于光轴O的方向(平行于XY平面)移动，进而实现光学防手震的功能。
图5A-图5B为根据本发明另一实施例绘示的两镜头驱动模块的结构配置示意图。如图5A所示，在本实施例中，于左侧第一镜头驱动模块的承载件30(第一承载件)的侧边S4处设置一个驱动磁铁60，且于右侧第二镜头驱动模块中远离第一镜头驱动模块的角落处设置两个驱动磁铁60，其中设置于第二镜头驱动模块角落的两个驱动磁铁60大致互相垂直。
基于以上结构设计，如图5A所示，由于两镜头驱动模块的承载件30的侧边S1及S2处并未设置磁铁，且左侧的第一镜头驱动模块中的驱动磁铁60为设置于远离右侧的第二镜头驱动模块处，此外右侧的第二镜头驱动模块中的驱动磁铁60也设置于远离左侧的第一镜头驱动模块处，从而可减弱两镜头驱动模块的驱动磁铁60彼此间所产生的磁场影响，使双镜头照相系统中两镜头驱动模块之间的磁干扰问题得以改善。
图6A-图6B为根据本发明又一实施例绘示的两镜头驱动模块的结构配置示意图。应注意的是，本实施例与图5A-图5B中的磁铁配置方式不同，其中三个驱动磁铁60分别设置在左侧的第一镜头驱动模块的承载件30(第一承载件)的侧边S4处及右侧的第二镜头驱动模块的承载件30(第二承载件)的侧边S6、S7处。
基于以上结构设计，如图6A所示，由于承载件30的侧边S1及S2处并未配置驱动磁铁60，所以可减弱两镜头驱动模块间相邻的驱动磁铁60彼此所产生的磁场影响，进而可改善双镜头照相系统中两镜头驱动模块之间的磁干扰问题。此外，由于两个承载件30的侧边S5及S8皆未设置驱动磁铁60，因此可大幅缩减两个镜头驱动模块在Y轴方向上的宽度。
图7A-图7B为根据本发明又一实施例绘示的两镜头驱动模块的结构配置示意图。如图7A所示，驱动磁铁60为设置于左侧第一镜头驱动模块中远离右侧第二镜头驱动模块的两个角落处，以及右侧第二镜头驱动模块中远离左侧第一镜头驱动模块的两个角落处，且设置于第一镜头驱动模块中的两个驱动磁铁60大致互相垂直，设置于第二镜头驱动模块中的两个驱动磁铁60大致互相垂直。
基于以上结构设计，如图7A所示，由于驱动磁铁60为设置于第一镜头驱动模块、第二镜头驱动模块的角落处，而非设置于相邻的承载件30的侧边S1及S2处，借此可减弱两镜头驱动模块中的驱动磁铁60彼此间所产生的磁场影响，因而能改善双镜头照相系统中两镜头驱动模块之间的磁干扰问题。此外，由于设置于驱动模块角落的驱动磁铁60可充分利用角落空间，因此可达到机构微型化的目的。
图8A-图8B为根据本发明又一实施例绘示的两镜头驱动模块的结构配置示意图。在本实施例中，四个驱动磁铁60为分别配置于左侧第一镜头驱动模块的承载件30(第一承载件)的侧边S3及S5处，以及右侧第二镜头驱动模块中远离第一镜头驱动模块的两个角落处，且设置于该两角落的驱动磁铁60大致互相垂直。应了解的是，左侧承载件30的侧边S1到右侧承载件30的中心C之间于X轴方向上并未设置有任何驱动磁铁60(如图8A中区域R所示)。
基于以上结构设计，如图8A所示，由于两个承载件30相邻的侧边S1及S2并未设置驱动磁铁60，可减弱两镜头驱动模块的相邻的驱动磁铁60彼此间所产生的磁场影响，因而双镜头照相系统中两镜头驱动模块之间的磁干扰问题得以改善。此外，由于左侧第一镜头驱动模块的承载件30的侧边S4并未设置驱动磁铁60，因此可降低两镜头驱动模块于X轴方向的长度，以缩减两镜头驱动模块的体积。
图9A-图9B为根据本发明又一实施例绘示的两镜头驱动模块的结构配置示意图。在本实施例中，六个驱动磁铁60为分别配置于左侧第一镜头驱动模块的承载件30(第一承载件)的侧边S3、S4及S5处及右侧第二镜头驱动模块的承载件30(第二承载件)的侧边S6、S7及S8处。
基于以上结构设计，如图9A所示，由于承载件30的侧边S1及S2处未设置驱动磁铁60，借此可减弱两镜头驱动模块的相邻驱动磁铁60间所产生的磁场影响，因而双镜头照相系统中两镜头驱动模块间的磁干扰问题得以改善。
图10A显示根据本发明另一实施例的两镜头驱动模块中的结构配置示意图。本实施例与图9A及图9B的实施例不同之处在于：在右侧的承载件30周围设置线圈40，而在左侧的承载件30上对应驱动磁铁60的三个侧边分别设置胶囊形驱动线圈P(如图10B所示，其绘示出图10A左侧的第一镜头驱动模块中的驱动磁铁60及胶囊形驱动线圈P)，其中可将驱动磁铁60采用多极磁铁(例如四极磁铁)，以减少左侧第一驱动模块的体积，进而可达到机构微型化的目的。或者，可如图10C所示，将两个镜头驱动模块的驱动磁铁60皆采用多极磁铁，其中在光学系统同一侧的多极磁铁60(M)的磁极方向(充磁方向，如图10C中箭头所示)相同，例如皆垂直于光轴O(Z轴方向)。
综上所述，本发明提供一种光学系统，例如双镜头照相系统，其中该双镜头照相系统包括两个镜头驱动模块，每个镜头驱动模块各自包括至少一个磁铁，配置于两镜头驱动模块相邻侧以外的侧边或角落，借此可增加两镜头驱动模块中磁铁间的距离，进而可降低磁铁间的磁干扰。于一实施例中，还可在镜头驱动模块中设置胶囊形驱动线圈，借以降低镜头驱动模块的体积，并达到机构微型化的目的。
虽然本发明的实施例及其优点已公开如上，但应该了解的是，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作更动、替代与润饰。此外，本发明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具有通常知识者可从本发明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发明使用。因此，本发明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，每一权利要求构成个别的实施例，且本发明的保护范围也包括各个权利要求及实施例的组合。
虽然本发明以前述多个较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰。因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定的范围为准。此外，每个权利要求建构成一独立的实施例，且各种权利要求及实施例的组合皆介于本发明的范围内。

Claims (8)

1.一种光学系统，包含：
一底座；
多个驱动磁铁；
一光轴方向；
一第一镜头驱动模块，包含：
一第一承载件，用以承载一第一光学元件并具有一第一侧面；
一第一线圈；
一第二镜头驱动模块，包含：
一第二承载件，用以承载一第二光学元件并具有一第二侧面；
一第二线圈；以及
一线圈组，该线圈组环绕该第一承载件以及该第二承载件的外侧表面；
一驱动板；
其中：
该多个驱动磁铁设置在该第一镜头驱动模块以及该第二镜头驱动模块中；
该第一线圈以及该第二线圈设置在该驱动板中；
该第一线圈对应于设置在该第一镜头驱动模块中的该多个驱动磁铁，其中该第一线圈和设置在该第一镜头驱动模块中的该多个驱动磁铁产生磁力以驱使该第一承载件沿着垂直该光轴方向相对于该底座移动；
该第二线圈对应于设置在该第二镜头驱动模块中的该多个驱动磁铁，其中该第二线圈和设置在该第二镜头驱动模块中的该多个驱动磁铁产生磁力以驱使该第二承载件沿着垂直该光轴方向相对于该底座移动；
该线圈组对应于设置在该第一镜头驱动模块及该第二镜头驱动模块中的多个驱动磁铁，该线圈组和设置在该第一镜头驱动模块及该第二镜头驱动模块中的该多个驱动磁铁产生磁力以驱使该第一承载件及该第二承载件沿着该光轴方向相对于该底座移动；
设置在该第二镜头驱动模块中的该多个驱动磁铁中的部分磁铁与另一部分的延伸方向不同；
其中，该第一侧面相邻该第二侧面，且该第一侧面与该第二侧面不设置任何磁铁。
2.如权利要求1所述的光学系统，其中该第一侧面、第二侧面互相平行，且设置在该第一镜头驱动模块中的该多个驱动磁铁中的其中一者、设置在该第二镜头驱动模块中的该多个驱动磁铁中的其中一者之间形成有一第一距离，该第一侧面、该第二侧面之间形成有一第二距离，且该第一距离大于该第二距离。
3.如权利要求1所述的光学系统，其中设置在该第一镜头驱动模块的该多个驱动磁铁包含设置在该第一镜头驱动模块中的该多个驱动磁铁中的其中一者、设置在该第一镜头驱动模块中的该多个驱动磁铁的另一者，该第一承载件还具有一第三侧面、第四侧面、第五侧面，设置在该第一镜头驱动模块中的该多个驱动磁铁中的该其中一者、设置在该第一镜头驱动模块中的该多个驱动磁铁的该另一者分别设置于该第三侧面、第四侧面，且该第三侧面垂直于该第四侧面，其中该第四侧面位于该第三侧面、第五侧面之间。
4.如权利要求3所述的光学系统，其中该第二承载件还具有一第六侧面、第七侧面、第八侧面，设置在该第二镜头驱动模块中的该多个驱动磁铁的其中一者以及设置在该第二镜头驱动模块中的该多个驱动磁铁的另一者分别设置于该第六侧面、第七侧面，且该第六侧面垂直于该第七侧面，其中该第七侧面位于该第六侧面、第八侧面之间。
5.如权利要求1所述的光学系统，其中设置在该第一镜头驱动模块的该多个驱动磁铁包含设置在该第一镜头驱动模块中的该多个驱动磁铁中的其中一者、设置在该第一镜头驱动模块中的该多个驱动磁铁的又一者，该第一承载件还具有一第三侧面、第四侧面、第五侧面，设置在该第一镜头驱动模块中的该多个驱动磁铁中的该其中一者、设置在该第一镜头驱动模块中的该多个驱动磁铁的该又一者分别设置于该第三侧面、第五侧面，且该第三侧面平行于该第五侧面，其中该第四侧面位于该第三侧面、第五侧面之间。
6.如权利要求5所述的光学系统，其中该第二承载件还具有一第六侧面、第七侧面、第八侧面，设置在该第二镜头驱动模块中的该多个驱动磁铁的其中一者以及设置在该第二镜头驱动模块中的该多个驱动磁铁的又一者分别设置于该第六侧面、第八侧面，且该第六侧面平行于该第八侧面，其中该第七侧面位于该第六侧面、第八侧面之间。
7.如权利要求1所述的光学系统，其中设置在该第一镜头驱动模块的该多个驱动磁铁包含设置在该第一镜头驱动模块中的该多个驱动磁铁中的其中一者、设置在该第一镜头驱动模块中的该多个驱动磁铁的另一者、设置在该第一镜头驱动模块中的该多个驱动磁铁的又一者，该第一承载件还具有一第三侧面、第四侧面、第五侧面，设置在该第一镜头驱动模块中的该多个驱动磁铁中的该其中一者、设置在该第一镜头驱动模块中的该多个驱动磁铁的该另一者、设置在该第一镜头驱动模块中的该多个驱动磁铁的该又一者分别设置于该第三侧面、第四侧面、第五侧面，其中该第四侧面位于该第三侧面、第五侧面之间。
8.如权利要求7所述的光学系统，其中该第二承载件还具有一第六侧面、第七侧面、第八侧面，设置在该第二镜头驱动模块中的该多个驱动磁铁的其中一者以及设置在该第二镜头驱动模块中的该多个驱动磁铁的又一者分别设置于该第六侧面、第八侧面，设置在该第二镜头驱动模块中的该多个驱动磁铁的另一者设置于该第七侧面，其中该第七侧面位于该第六侧面、第八侧面之间。
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