CN108572431A - 镜头模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种镜头模块，其包括光路改变元件、第一镜头组件、第一传感器以及至少一组电控形变元件。入射至光路改变元件的图像光束由第一光传递路径转向至第二光传递路径。第一镜头组件配置在光路改变元件与第一传感器之间。至少一组电控形变元件连接光路改变元件，且至少一组电控形变元件的形变让光路改变元件作动。

Description

镜头模块

技术领域

本发明涉及一种光学模块，尤其涉及一种镜头模块。

背景技术

随着科技的发展，照相装置的体积逐渐朝轻薄短小的方向发展，以方便使用者携带。在照相装置中，镜头模块占了相当大的体积。因此，缩减镜头模块的体积便成为缩减照相装置体积的关键因素。另外，为了防手震，镜头模块通常会具有图像稳定(ImageStabilization)设计。目前主要是利用音圈马达(Voice Coil Motor,VCM)控制镜头组件(或传感器)相对于传感器(或镜头组件)平移来补偿手震造成的图像偏移。然而，这样的设计会增加镜头模块的耗电、成本以及体积。

发明内容

本发明提供一种镜头模块，其有助于降低耗电、成本以及体积。

本发明的一种镜头模块包括光路改变元件、第一镜头组件、第一传感器以及至少一组电控形变元件。入射至光路改变元件的图像光束由第一光传递路径转向至第二光传递路径。第一镜头组件配置在光路改变元件与第一传感器之间。至少一组电控形变元件连接光路改变元件，且至少一组电控形变元件的形变让光路改变元件作动。

基于上述，通过设置光路改变元件来改变光传递路径，使第一镜头组件及第一传感器能够沿与镜头模块的入光面平行的方向排列，从而有效缩减镜头模块的厚度。此外，利用至少一组电控形变元件控制光路改变元件的作动来补偿手震，可有效降低耗电，并有助于缩减所需的元件，使成本降低。因此，本发明的实施例的镜头模块有助于降低耗电、成本以及体积。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1A是依照本发明的一实施例的一种镜头模块的示意图。

图1B至图1D是图1A中镜头模块的侧视示意图，分别示出光路改变元件未转动、顺时针转动及逆时针转动的光传递路径。

图2、图3、图4A、图5、图6及图7分别是依照本发明的其他实施例的镜头模块的示意图。

图4B至图4D是图4A中镜头模块的上视示意图，分别示出光路改变元件未转动、逆时针转动及顺时针转动的光传递路径。

具体实施方式

在照相装置中，镜头模块占了相当大的体积，特别是可拍摄远距图像的镜头模块。因此，提出一种整合有光路改变元件的镜头模块，以通过折叠照相镜头系统的光传递路径，来缩减镜头模块的体积，使镜头模块易于装配于照相装置中。

图1A是依照本发明的一实施例的一种镜头模块的示意图。请参照图1A，镜头模块100包括光路改变元件110、第一镜头组件120、第一传感器130以及至少一组电控形变元件140。

光路改变元件110适于让传递至镜头模块100的图像光束B转向，使入射至光路改变元件110的图像光束B由第一光传递路径(参见由外部射到光路改变元件110的图像光束B的光传递路径)转向至第二光传递路径(参见由光路改变元件110射到第一传感器130的图像光束B的光传递路径)，并使图像光束B朝第一镜头组件120传递。在本实施例中，光路改变元件110是棱镜，且光路改变元件110的反射面SR与光路改变元件110的入光面SI之间的夹角θ为45度，使得传递至光路改变元件110的图像光束B经由反射面SR的反射(如内部全反射)转90度并朝第一镜头组件120传递。也就是说，图像光束B的第一光传递路径垂直于图像光束B的第二光传递路径。然而，反射面SR与入光面SI之间的夹角θ以及光路改变元件110的种类可依需求改变，而不以图1A所显示的为限。举例而言，光路改变元件110可以是反射镜、分光镜或其他任何适于改变图像光束B的光传递路径的元件。

若省略光路改变元件110，则第一镜头组件120及第一传感器130须沿入射镜头模块100的图像光束B的光传递路径排列。也就是说，第一镜头组件120及第一传感器130须沿镜头模块100的厚度方向(对应于图1A所示的第一方向D1)排列。此势必导致镜头模块100的厚度T增加。通过设置光路改变元件110使图像光束B转向，第一镜头组件120及第一传感器130能够沿与镜头模块100的入光面(如光路改变元件110的入光面SI)平行的方向排列，从而有效缩减镜头模块100的厚度T。

第一镜头组件120配置在光路改变元件110的光传递路径上，且第一镜头组件120例如配置在光路改变元件110与第一传感器130之间，以将来自光路改变元件110的图像光束B传递至第一传感器130。举例而言，第一镜头组件120可包括一片或多片透镜元件。

第一传感器130配置在第一镜头组件120的光传递路径上，以接收来自第一镜头组件120的图像光束B。举例而言，第一传感器130可包括电荷耦合元件(Charge CoupledDevice,CCD)或互补金属氧化物半导体(ComplementaryMetal Oxide Semiconductor,CMOS)元件，但不以此为限。

至少一组电控形变元件140连接光路改变元件110，且所述至少一组电控形变元件140的形变(例如长度的改变)让光路改变元件110作动。进一步而言，各组电控形变元件140包括至少一形状记忆合金线。各形状记忆合金线的两端分别固定(例如黏贴)于光路改变元件110以及光路改变元件110之外的固定端(例如用于容纳上述元件的壳体或其他机构件)，以限制光路改变元件110的位置及定向(orientation)。

利用形状记忆合金(Shape Memory Alloys,SMA)受热会收缩的特性，可通过调变输入形状记忆合金线的电流，来改变形状记忆合金线的长度，进而改变光路改变元件110的定向(反射面SR所朝的方向)。具体地，当供应形状记忆合金线电流时，形状记忆合金线会受热(本身电阻所产生的热)而缩短，进而拉扯光路改变元件110朝形状记忆合金线的固定端作动。另一方面，当减少输入形状记忆合金线的电流时，形状记忆合金线会冷却而变长，进而将光路改变元件110推回原位(即朝远离形状记忆合金线的固定端作动)。因此，通过所述至少一组电控形变元件140带动光路改变元件110倾斜或旋转，以补偿第一传感器130接收的图像光束B的偏移。

图1B至图1D是图1A中镜头模块的侧视示意图，分别示出光路改变元件未转动、顺时针转动及逆时针转动的光传递路径。请参照图1A至图1D，镜头模块100例如包括第一组电控形变元件141以及第二组电控形变元件142，其中第一组电控形变元件141包括形状记忆合金线1411以及形状记忆合金线1412，而第二组电控形变元件142包括形状记忆合金线1421以及形状记忆合金线1422。形状记忆合金线1411以及形状记忆合金线1412分别固定在反射面SR上靠近出光面SE的两端，而形状记忆合金线1421以及形状记忆合金线1422分别固定在反射面SR上靠近光路改变元件110的入光面SI的两端。

在无手震的情况下，如图1B所示，第一传感器130的光接收面S130的中心位于第一镜头组件120的光轴OA上，因此射入光路改变元件110的图像光束B(图1B至图1D仅示意性示出正向入射入光面SI的图像光束B)在被反射面SR反射且穿过第一镜头组件120之后，能被第一传感器130良好地接收。在手震的情况下，如图1C及图1D所示，第一传感器130可能在第一方向D1或其反方向D1’上偏移而无法获取完整的图像。因此，需通过第一组电控形变元件141或第二组电控形变元件142的形变来改变光路改变元件110的第二光传递路径BP。在图1C及图1D中，以点炼线显示被改变的第二光传递路径BP。

进一步而言，如图1C所示，当第一传感器130沿第一方向D1偏离一距离(如距离D)时，可视为第一传感器130上的图像(未示出)朝第一方向D1的反方向D1’偏离距离D。在此情况下，可施加电流至第一组电控形变元件141的形状记忆合金线1411以及形状记忆合金线1412，且不施加电流至第二组电控形变元件142的形状记忆合金线1421以及形状记忆合金线1422。形状记忆合金线1411以及形状记忆合金线1412会因受热而变短，使光路改变元件110往第一组电控形变元件141的固定端作动(例如顺时针转动)，进而让光路改变元件110的第二光传递路径BP朝第一方向D1偏移。藉此补偿第一传感器130在第一方向D1上的偏移(即补偿图像在第一方向D1的反方向D1’上的偏离)。

另一方面，如图1D所示，当第一传感器130沿第一方向D1的反方向D1’偏离一距离(如距离D)时，可视为第一传感器130上的图像朝第一方向D1偏离距离D。在此情况下，可施加电流至第二组电控形变元件142的形状记忆合金线1421以及形状记忆合金线1422，且不施加电流至第一组电控形变元件141的形状记忆合金线1411以及形状记忆合金线1412。形状记忆合金线1421以及形状记忆合金线1422会因受热而变短，使光路改变元件110往第二组电控形变元件142的固定端作动(例如逆时针转动)，进而让光路改变元件110的第二光传递路径BP朝第一方向D1的反方向D1’偏移。藉此补偿第一传感器130在第一方向D1的反方向D1’上的偏移(即补偿图像在第一方向D1上的偏离)。

换句话说，第一组电控形变元件141的形变让光路改变元件110的第二光传递路径BP朝第一方向D1偏移，且第二组电控形变元件142的形变让光路改变元件110的第二光传递路径BP朝第一方向D1的反方向D1’偏移，其中第一方向D1及其反方向D1’皆垂直于第一镜头组件120的光轴OA并平行于第一传感器130的光接收面S130。

相较于利用音圈马达控制镜头组件(或传感器)相对于传感器(或镜头组件)平移来补偿手震造成的图像偏移，本实施例利用至少一组电控形变元件140控制光路改变元件110的作动(如倾斜或旋转)来补偿手震，可省略音圈马达并可有效降低耗电及成本。

应说明的是，电控形变元件的数量、各组电控形变元件中形状记忆合金线的数量、各形状记忆合金线与光路改变元件的相对配置关系以及各形状记忆合金线固定于光路改变元件的方法可依需求改变，而不以图1A至图1D所显示的为限。

此外，在一实施例中，所述至少一组电控形变元件可耦接至驱动电路(未示出)。驱动电路适于根据第一传感器接收的图像光束的偏移量向所述至少一组电控形变元件输出电流，以使所述至少一组电控形变元件产生形变带动光路改变元件作动。以下实施例也适用此改良，于下便不再重述。

以下搭配图2至图7说明镜头模块的其他实施方式，然而，本发明的镜头模块的可实施方式不以此为限。在图2至图7中，相同的元件以相同的标号表示，于下便不再重述。图2、图3、图4A、图5、图6及图7分别是依照本发明的其他实施例的镜头模块的示意图。图4B至图4D是图4A中镜头模块的上视示意图，分别示出光路改变元件未转动、逆时针转动及顺时针转动的光传递路径。

请参照图2，镜头模块200与图1A的镜头模块100的主要差异如下所述。在镜头模块100中，形状记忆合金线1411、形状记忆合金线1412、形状记忆合金线1421以及形状记忆合金线1422的延伸方向皆垂直于第一镜头组件120的光轴OA，且例如皆朝光路改变元件110的反射面SR下方延伸。另一方面，在镜头模块200中，形状记忆合金线1411以及形状记忆合金线1412的延伸方向皆平行于第一镜头组件120的光轴OA，而形状记忆合金线1421以及形状记忆合金线1422的延伸方向皆垂直于第一镜头组件120的光轴OA。此外，形状记忆合金线1421以及形状记忆合金线1422皆朝光路改变元件110的入光面SI上方延伸。

请参照图3，镜头模块300与图1A的镜头模块100的主要差异如下所述。在镜头模块300中，形状记忆合金线1411、形状记忆合金线1412、形状记忆合金线1421以及形状记忆合金线1422的延伸方向皆平行于第一镜头组件120的光轴OA。

在上述实施例中，第一组电控形变元件141以及第二组电控形变元件142用于补偿第一方向D1及其反方向D1’的图像偏移，且所述第一方向D1及其反方向D1’例如是对应于第一传感器130的Y轴方向(垂直方向)，但本发明不以此为限。在另一实施例中，如图4A至图4D所示，所述第一方向D1及其反方向D1’也可对应于第一传感器130的X轴方向(水平方向)。

请参照图4A至图4D，镜头模块400与图3的镜头模块300的主要差异如下所述。在镜头模块400中，形状记忆合金线1411以及形状记忆合金线1412分别固定在光路改变元件110的第一侧表面S1上靠近反射面SR的两端，而形状记忆合金线1421以及形状记忆合金线1422分别固定在光路改变元件110的第二侧表面S2上靠近反射面SR的两端。在此架构下，第一组电控形变元件141以及第二组电控形变元件142用于补偿第一方向D1及其反方向D1’的图像偏移，且所述第一方向D1及其反方向D1’对应于第一传感器130的X轴方向。

在无手震的情况下，如图4B所示，第一传感器130的光接收面S130的中心位于第一镜头组件120的光轴OA上，因此射入光路改变元件110的图像光束B(图4B至图4D仅示意性示出正向入射入光面SI的图像光束B，即垂直射入纸面的图像光束B)在被反射面SR反射且穿过第一镜头组件120之后，能被第一传感器130良好地接收。在手震的情况下，如图4C及图4D所示，第一传感器130可能在第一方向D1或其反方向D1’上偏移而无法获取完整的图像。因此，需通过第一组电控形变元件141或第二组电控形变元件142的形变来改变光路改变元件110的第二光传递路径BP。在图4C及图4D中，以点炼线显示被改变的第二光传递路径BP。

进一步而言，如图4C所示，当第一传感器130沿第一方向D1偏离一距离(如距离D)时，可视为第一传感器130上的图像(未示出)朝第一方向D1的反方向D1’偏离距离D。在此情况下，可施加电流至第一组电控形变元件141的形状记忆合金线1411以及形状记忆合金线1412，且不施加电流至第二组电控形变元件142的形状记忆合金线1421以及形状记忆合金线1422。形状记忆合金线1411以及形状记忆合金线1412会因受热而变短，使光路改变元件110往第一组电控形变元件141的固定端作动(例如逆时针转动)，进而让光路改变元件110的第二光传递路径BP朝第一方向D1偏移。藉此补偿第一传感器130在第一方向D1上的偏移(即补偿图像在第一方向D1的反方向D1’上的偏离)。

另一方面，如图4D所示，当第一传感器130沿第一方向D1的反方向D1’偏离一距离(如距离D)时，可视为图像朝第一方向D1偏离距离D。在此情况下，可施加电流至第二组电控形变元件142的形状记忆合金线1421以及形状记忆合金线1422，且不施加电流至第一组电控形变元件141的形状记忆合金线1411以及形状记忆合金线1412。形状记忆合金线1421以及形状记忆合金线1422会因受热而变短，使光路改变元件110往第二组电控形变元件142的固定端作动(例如顺时针转动)，进而让光路改变元件110的第二光传递路径BP朝第一方向D1的反方向D1’偏移。藉此补偿第一传感器130在第一方向D1的反方向D1’上的偏移(即补偿图像在第一方向D1上的偏离)。

请参照图5，镜头模块500与图4A的镜头模块400的主要差异如下所述。在镜头模块500中，至少一组电控形变元件140还包括第三组电控形变元件143以及第四组电控形变元件144，其中第三组电控形变元件143的形变让光路改变元件110的第二光传递路径BP朝第二方向D2偏移，且第四组电控形变元件144的形变让光路改变元件110的第二光传递路径BP朝第二方向D2的反方向D2’偏移，其中第二方向D2垂直于第一方向D1，且第二方向D2及其反方向D2’皆垂直于第一镜头组件120的光轴OA并平行于第一传感器130的光接收面S130。进一步而言，第一组电控形变元件141以及第二组电控形变元件142例如用于补偿对应于第一传感器130的X轴方向上的图像偏移，而第三组电控形变元件143以及第四组电控形变元件144例如用于补偿对应于第一传感器130的Y轴方向上的图像偏移。

在本实施例中，第三组电控形变元件143包括形状记忆合金线1431，且第四组电控形变元件144包括形状记忆合金线1441，其中形状记忆合金线1431固定在反射面SR上靠近入光面SI的边缘的中点，而形状记忆合金线1441固定在反射面SR上靠近出光面SE的边缘的中点。此外，形状记忆合金线1431以及形状记忆合金线1441的延伸方向皆垂直于第一镜头组件120的光轴OA。

然而，各组电控形变元件中形状记忆合金线的数量、各形状记忆合金线与光路改变元件的相对配置关系以及各形状记忆合金线固定于光路改变元件的方法可依需求改变，而不以图5所显示的为限。举例而言，在另一实施例中，可增加第三组电控形变元件143及第四组电控形变元件144的其中至少一者所包括的形状记忆合金线的数量，以使第三组电控形变元件143及第四组电控形变元件144的其中至少一者施加于光路改变元件110的力更均匀地作用在光路改变元件110上，让光路改变元件110的作动更稳定。

请参照图6，镜头模块600与图4A的镜头模块400的主要差异如下所述。镜头模块600进一步包括致动器610。致动器610与第一传感器130耦接且控制第一传感器130沿第二方向D2及其反方向D2’作动。在另一实施例中，致动器610可与第一镜头组件120耦接而不与第一传感器130耦接，以控制第一镜头组件120沿第二方向D2及其反方向D2’作动。举例而言，致动器610可包括音圈马达或是另设置一组电控形变元件(如形状记忆合金线)，但不以此为限。

在本实施例中，第一组电控形变元件141以及第二组电控形变元件142例如用于补偿对应于第一传感器130的X轴方向上的图像偏移，而致动器610例如用于补偿对应于第一传感器130的Y轴方向上的图像偏移，但本发明不以此为限。在其他实施例中，也可在图1A的镜头模块100、图2的镜头模块200或图3的镜头模块300的架构下进一步设置用于补偿对应于第一传感器130的X轴方向上的图像偏移的致动器。

请参照图7，镜头模块700与图1B的镜头模块100的主要差异如下所述。镜头模块700进一步包括第二镜头组件720以及第二传感器730。第二镜头组件720适于将来自外部的图像光束B’传递至第二传感器730。举例而言，第二镜头组件720可包括一片或多片透镜元件。第二传感器730配置在第二镜头组件720的光传递路径上，以接收来自第二镜头组件720的图像光束B’。举例而言，第二传感器730可包括电荷耦合元件或互补金属氧化物半导体元件，但不以此为限。在图7的架构下，第一传感器130以及第二传感器730可具有不同的应用。举例而言，第二传感器730可用于一般拍照或摄影，而第一传感器130可用于深度感测。此时，第一传感器130可采用飞行时间(Time Of Flight,TOF)传感器，但不以此为限。或者，第一传感器130用于拍摄远距图像，而第二传感器730用于拍摄广角图像，但亦不以此为限。

综上所述，通过光路改变元件的设置改变光传递路径，使第一镜头组件及第一传感器能够沿与镜头模块的入光面平行的方向排列，从而有效缩减镜头模块的厚度。此外，利用至少一组电控形变元件控制光路改变元件的作动来补偿手震，可有效降低耗电，并有助于缩减所需的元件，使成本降低。因此，本发明的实施例的镜头模块有助于降低耗电、成本以及体积。在一实施例中，可使用两组电控形变元件来补偿对应于第一传感器的X轴方向(或Y轴方向)上的图像偏移。在另一实施例中，可使用四组电控形变元件来补偿对应于第一传感器的X轴方向及Y轴方向上的图像偏移。在又一实施例中，可使用两组电控形变元件来补偿对应于第一传感器的X轴方向(或Y轴方向)上的图像偏移，并设置耦接于第一传感器或第一镜头组件的致动器来补偿对应于第一传感器的Y轴方向(或X轴方向)上的图像偏移。在再一实施例中，可设置第二镜头组件以及第二传感器，来提供不同的应用。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (10)

1.一种镜头模块，其特征在于，包括：

光路改变元件，使入射至所述光路改变元件的图像光束由第一光传递路径转向至第二光传递路径；

第一镜头组件；

第一传感器，其中所述第一镜头组件配置在所述光路改变元件与所述第一传感器之间；以及

至少一组电控形变元件，连接所述光路改变元件，且所述至少一组电控形变元件的形变让所述光路改变元件作动。

2.根据权利要求1所述的镜头模块，其中所述光路改变元件是棱镜、反射镜或分光镜。

3.根据权利要求1所述的镜头模块，其中所述至少一组电控形变元件带动所述光路改变元件倾斜或旋转，以补偿所述第一传感器接收的所述图像光束的偏移。

4.根据权利要求1所述的镜头模块，其中各组电控形变元件包括至少一形状记忆合金线。

5.根据权利要求4所述的镜头模块，其中所述至少一形状记忆合金线的两端分别固定于所述光路改变元件以及所述光路改变元件之外的固定端。

6.根据权利要求1所述的镜头模块，其中所述至少一组电控形变元件包括第一组电控形变元件以及第二组电控形变元件，所述第一组电控形变元件的形变让所述光路改变元件的所述第二光传递路径朝第一方向偏移，且所述第二组电控形变元件的形变让所述光路改变元件的所述第二光传递路径朝所述第一方向的反方向偏移，其中所述第一方向及其反方向皆垂直于所述第一镜头组件的光轴并平行于所述第一传感器的光接收面。

7.根据权利要求6所述的镜头模块，其中所述至少一组电控形变元件还包括第三组电控形变元件以及第四组电控形变元件，所述第三组电控形变元件的形变让所述光路改变元件的所述第二光传递路径朝第二方向偏移，且所述第四组电控形变元件的形变让所述光路改变元件的所述第二光传递路径朝所述第二方向的反方向偏移，其中所述第二方向垂直于所述第一方向，且所述第二方向及其反方向皆垂直于所述第一镜头组件的所述光轴并平行于所述第一传感器的所述光接收面。

8.根据权利要求6所述的镜头模块，还包括：

致动器，与所述第一传感器或所述第一镜头组件耦接，且所述致动器控制所述第一传感器或所述第一镜头组件沿第二方向及其反方向作动，所述第二方向垂直于所述第一方向，且所述第二方向及其反方向皆垂直于所述第一镜头组件的所述光轴并平行于所述第一传感器的所述光接收面。

9.根据权利要求1所述的镜头模块，其中所述至少一组电控形变元件耦接至驱动电路，所述驱动电路根据所述第一传感器接收的所述图像光束的偏移量向所述至少一组电控形变元件输出电流，以使所述至少一组电控形变元件产生形变带动所述光路改变元件作动。

10.根据权利要求1所述的镜头模块，还包括：

第二镜头组件；以及

第二传感器，配置在所述第二镜头组件的光传递路径上。