CN117518702A - 光学系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种光学系统，包括：一活动部、一固定部以及一驱动组件。活动部连接一光学模块。上述活动部可相对上述固定部运动。驱动组件驱动上述活动部相对上述固定部运动。上述驱动组件接触上述活动部。

Description

光学系统

技术领域

本发明是关于一种光学系统，特别是关于包括压电驱动组件的一种光学系统。

背景技术

随着科技的发展，现今许多电子装置(例如笔记本电脑、智能手机或数码相机)皆具有照相或录影的功能。这些电子装置的使用越来越普遍，除了便利和轻薄化的设计，亦需要发展出更稳定且更良好的光学品质，以提供使用者更多的选择。

前述具有照相或录影功能的电子装置中的镜头或光学模块通常为固定式的。固定式的光学模块受限于既有的角度，无法达成更广角的摄影功能。此外，现有的广角镜头亦存在画面边缘扭曲变形的问题。

有鉴于此，如何利用单一镜头来有效地增加拍摄角度并提升成像品质始成为一重要的课题。

发明内容

本公开提供一种光学系统，包括：一活动部、一固定部以及一驱动组件。活动部连接一光学模块。上述活动部可相对上述固定部运动。驱动组件驱动上述活动部相对上述固定部运动。上述驱动组件接触上述活动部。

在一些实施例中，上述驱动组件包括：一压电元件、一传导件以及一接触件。压电元件设置于上述固定部。传导件连接上述压电元件，传导上述压电元件输出的一动力。接触件连接上述传导件，可相对上述压电元件运动。

在一些实施例中，上述接触件可相对上述活动部运动。上述接触件直接接触上述活动部，且提供上述活动部一驱动力。上述接触件具有杆状结构。

在一些实施例中，光学系统更包括一支撑组件，连接上述活动部及上述固定部。上述支撑组件包括一第一弹性元件，包括一弹性悬臂，具有可挠性结构。上述第一弹性元件连接至上述光学模块。

在一些实施例中，上述第一弹性元件为一电路组件，上述光学模块通过上述第一弹性元件电性连接至一外部电路。

在一些实施例中，上述支撑组件更包括：一第二弹性元件，具有弹簧结构。上述第二弹性元件连接上述活动部及上述固定部。

在一些实施例中，光学系统更包括一旋转轴，其中上述活动部经由上述旋转轴而可相对上述固定部运动。上述旋转轴设置于上述活动部与上述固定部之间，固定地连接活动部，作为上述活动部相对上述固定部旋转的支点。

在一些实施例中，上述接触件可相对上述固定部运动。上述接触件固定地连接上述活动部。上述接触件具有球形结构。

在一些实施例中，光学系统更包括一支撑组件，连接上述活动部及上述固定部。上述活动部经由上述支撑组件而可相对上述固定部运动。上述支撑组件包括：一第一弹性元件，包括一弹性悬臂，具有可挠性结构。上述第一弹性元件连接至上述光学模块。上述第一弹性元件为一电路组件，上述光学模块通过上述第一弹性元件电性连接至一外部电路。

在一些实施例中，上述光学系统具有一主轴，上述主轴与上述光学模块所具有的一光轴平行。沿着上述主轴观察，上述光学模块具有长条形结构。沿着上述主轴观察，上述支撑组件、上述光学模块以及上述驱动组件排列在一直线上。

附图说明

本公开可借由之后的详细说明并配合图示而得到清楚的了解。要强调的是，按照业界的标准做法，各种特征并没有按比例绘制，并且仅用于说明的目的。事实上，为了能够清楚的说明，因此各种特征的尺寸可能会任意地放大或者缩小。多种实施例是参考所附图式描述，其中在各处图式中使用相同的符号表示类似或相同的元件。

图1绘示根据本公开的第一实施例，光学系统的侧视示意图。

图2绘示根据本公开的第二实施例，光学系统的侧视示意图。

图3绘示根据本公开的第三实施例，光学系统的侧视示意图。

图4绘示根据本公开的第四实施例，光学系统的侧视示意图。

图5A绘示根据本公开的第四实施例，驱动组件的立体示意图，其中省略接触件。图5A左侧显示驱动组件的底侧，右侧显示驱动组件的顶侧。

图5B绘示根据本公开的第四实施例，驱动组件在光学系统中的底视示意图。

其中，附图标记说明如下：

1000，1001，1002，1003：光学系统

1100：活动部

1110：承载座

1111：底部表面

1112：侧表面

1115：接触面

1150：光学模块

1200：支撑组件

1210：第一弹性元件

1215：弹性悬臂

1220：第二弹性元件

1300：驱动组件

1310：压电元件

1320：传导件

1330：接触件

1335：接触端

1400：驱动组件

1410：压电元件

1415：供电元件

1420：传导件

1425：倒角槽

1430：接触件

1500：旋转轴

1900：固定部

1910：壳体

2000：外部电路

A1：运动方向

A2：旋转方向

A3：运动方向

AX：第一轴

M：主轴

O：光轴

X：X方向

Y：Y方向

Z：Z方向

具体实施方式

以下说明本公开实施例的光学系统。然而，可轻易了解本公开实施例提供许多合适的创作概念而可实施于广泛的各种特定背景。所揭示的特定实施例仅仅用于说明以特定方法使用本公开，并非用以局限本公开的范围。

除非另外定义，在此使用的全部用语(包括技术及科学用语)具有与此篇公开所属的一般技艺者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。

以下的公开内容提供许多不同的实施例或范例以实施本案的不同特征。以下的公开内容叙述各个构件及其排列方式的特定范例，以简化说明。当然，这些特定的范例并非用以限定。例如，若是本公开书叙述了一第一特征形成于一第二特征之上或上方，即表示其可能包含上述第一特征与上述第二特征是直接接触的实施例，亦可能包含了有附加特征形成于上述第一特征与上述第二特征之间，而使上述第一特征与第二特征可能未直接接触的实施例。另外，以下公开书不同范例可能重复使用相同的参考符号及/或标记。这些重复是为了简化与清晰的目的，并非用以限定所讨论的不同实施例及/或结构之间有特定的关系。

此外，与空间相关用词，例如“在…下方”、“下方”、“较低的”、“上方”、“较高的”及类似的用词，是为了便于描述图示中一个元件或特征与另一个(些)元件或特征之间的关系。除了在图式中绘示的方位外，这些空间相关用词意欲包含使用中或操作中的装置的不同方位。装置可能被转向不同方位(旋转90度或其他方位)，则在此使用的空间相关词也可依此相同解释。

首先请参照图1。图1绘示根据本公开的第一实施例，光学系统1000的侧视示意图。如图1所示，光学系统1000主要可包括一活动部1100、一支撑组件1200、一驱动组件1300、一旋转轴1500以及一固定部1900。

活动部1100可相对固定部1900运动。在一些实施例中，活动部1100可包括一承载座1110，且一光学模块1150可连接至承载座1110且承载在承载座1110上。举例来说，光学模块1150可为具有拍摄功能的镜头模块，例如但不限于：微型镜头模块(Compact CameraModule，CCM)。借由驱动光学模块1150随着活动部1100相对固定部1900运动，可增加光学模块1150的拍摄角度。详细的运动情形将在下文叙述。

支撑组件1200连接活动部1100及一外部电路2000。在一些实施例中，支撑组件1200包括一第一弹性元件1210。第一弹性元件1210包括一弹性悬臂1215，具有可挠性结构。第一弹性元件1210可在活动部1100相对固定部1900运动的过程中弹性变形。在一些实施例中，第一弹性元件1210可对承载座1110提供预压力。关于预压力的详细特征将在下文叙述。

在一些实施例中，第一弹性元件1210可为一电路组件，例如，可为软性印刷电路板(Flexible Printed Circuit，FPC)，且可电性连接至外部电路2000。在根据本公开的一些实施例中，外部电路2000相对于固定部1900为固定，因此活动部1100经由支撑组件1200而可相对外部电路2000运动亦可视为活动部1100可相对固定部1900运动。在此些实施例中，第一弹性元件1210的一端连接至外部电路2000，而另一端可连接至活动部1100上的光学模块1150。因此，光学模块1150通过第一弹性元件1210电性连接外部电路2000。光学模块1150可通过第一弹性元件1210接收来自外部电路2000的电源及/或信号。

驱动组件1300驱动活动部1100相对固定部1900运动。驱动组件1300接触活动部1100。驱动组件1300借由推动活动部1100来驱动活动部1100相对固定部1900运动。在一些实施例中，驱动组件1300可为平顺冲击驱动机构(Smooth Impact Drive Mechanism，SIDM)或任何适合提供驱动力的机构。

详细而言，驱动组件1300可包括一压电元件1310、一传导件1320以及一接触件1330。压电元件1310设置于固定部1900，例如，压电元件1310可设置于固定部1900的壳体1910上。传导件1320连接压电元件1310，从压电元件1310朝向活动部1100延伸。如图1所示，传导件1320可具有棒状结构，用于传导压电元件1310输出的动力。接触件1330连接传导件1320，例如，接触件1330可套设在传导件1320的棒状结构上。传导件1320可将压电元件1310输出的动力传递至接触件1330，使接触件1330可相对压电元件1310运动。

如图1所示，接触件1330在套设于传导件1320的另一端具有一接触端1335。接触端1335可直接接触活动部1100的承载座1110，但未连接至承载座1110，使得接触件1330仍可相对活动部1100运动。接触件1330接收来自压电元件1310的动力，通过接触端1335推动承载座1110，提供活动部1100一驱动力，使得活动部1100可相对固定部1900运动。在一些实施例中，接触件1330可具有杆状结构，或可具有其他有利于传递动力的结构。在图1所示的第一实施例中，驱动组件1300与承载座1110之间为面接触。

如图1所示，光学系统1000具有一主轴M。沿着主轴M观察，光学模块1150具有长条形结构。沿着主轴M观察，支撑组件1200、光学模块1150以及驱动组件1300可排列在第一轴AX方向的一直线上。在一些实施例中，第一轴AX与主轴M垂直。在一些实施例中，主轴M可与光学模块1150所具有的一光轴O平行，其中光轴O通过光学模块1150的中心。主轴M可与光轴O重合或不重合，不限于本公开所示的实施例。

旋转轴1500设置于活动部1100与固定部1900之间，例如，旋转轴1500可设置于承载座1110与壳体1910之间。在一些实施例中，旋转轴1500的中心设置于光学系统1000的主轴M上。活动部1100经由旋转轴1500而可相对固定部1900运动。详细而言，旋转轴1500固定至活动部1100的承载座1110，作为活动部1100相对固定部1900旋转运动的支点，使得活动部1100被驱动组件1300推动之后，可绕着旋转轴1500相对固定部1900旋转。

如图1所示，活动部1100的承载座1110可具有一底部表面1111以及侧表面1112。在本公开第一实施例的光学系统1000中，底部表面1111面向旋转轴1500，且侧表面1112垂直于底部表面1111并面向驱动组件1300。在第一实施例中，侧表面1112作为承载座1110的接触面1115，从图中的右方(X方向)接收来自驱动组件1300的驱动力。

接着请参照图2。图2绘示根据本公开的第二实施例，光学系统1001的侧视示意图。光学系统1001与图1所示的光学系统1000相似，以下省略光学系统1001与光学系统1000相同的特征，仅说明不同之处。

如图2所示，在第二实施例中，光学系统1001的支撑组件1200可更包括一第二弹性元件1220。第二弹性元件1220设置于活动部1100与固定部1900之间，例如，第二弹性元件1220可设置于承载座1110与壳体1910之间。此外，第二弹性元件1220并不限于本公开所绘示的数量及设置位置。举例来说，支撑组件1200可包括两个第二弹性元件1220，分别设置于旋转轴1500的两相反侧。

在一些实施例中，第二弹性元件1220可具有弹簧结构。在一些实施例中，第一弹性元件1210可对承载座1110提供一第一预压力，且第二弹性元件1220可对承载座1110提供一第二预压力。第一弹性元件1210及第二弹性元件1220可在驱动组件1300的接触件1330沿着运动方向A1向图中的左方(-X方向)推动承载座1110时弹性变形。此时，承载座1110沿着旋转方向A2的相反方向绕着旋转轴1500逆时针旋转。当接触件1330沿着运动方向A1向图中的右方(+X方向)远离承载座1110(即，不再施加推力给承载座1110)，承载座1110通过上述第一弹性元件1210的第一预压力及/或上述第二弹性元件1220的第二预压力运动，即，承载座1110可沿着旋转方向A2绕着旋转轴1500顺时针旋转。此时，第一弹性元件1210的第一预压力方向平行于第二弹性元件1220的第二预压力方向，且皆与运动方向A1垂直。

如图2所示，在第二实施例中，接触件1330的接触端1335可呈半球形。在此种实施例中，驱动组件1300与承载座1110之间为点接触。在一些实施例中，承载座1110的接触面1115亦可具有对应于半球形接触端1335的凹陷部(图未示)，确保驱动组件1300与承载座1110之间的接触。

接着请参照图3。图3绘示根据本公开的第三实施例，光学系统1002的侧视示意图。光学系统1002与图1所示的光学系统1000及图2所示的光学系统1001皆相似，以下省略光学系统1002与光学系统1000或光学系统1001相同的特征，仅说明不同之处。

如图3所示，在第三实施例中，驱动组件1300并未与第一弹性元件1210及光学模块1150排列在一直线上。在本公开第三实施例的光学系统1002中，底部表面1111面向旋转轴1500，且侧表面1112垂直于底部表面1111但不面向驱动组件1300。在第三实施例中，底部表面1111作为承载座1110的接触面1115，从图中的下方(Z方向)接收来自驱动组件1300的驱动力。

在第三实施例中，第一弹性元件1210及第二弹性元件1220可在驱动组件1300的接触件1330沿着运动方向A3向图中的上方(+Z方向)推动承载座1110时弹性变形。此时，承载座1110沿着旋转方向A2的相反方向绕着旋转轴1500逆时针旋转。当接触件1330沿着运动方向A2向图中的下方(-Z方向)远离承载座1110(即，不再施加推力给承载座1110)，承载座1110通过上述第一弹性元件1210的第一预压力及/或上述第二弹性元件1220的第二预压力运动，即，承载座1110可沿着旋转方向A2绕着旋转轴1500顺时针旋转。此时，第一弹性元件1210的第一预压力方向平行于第二弹性元件1220的第二预压力方向，且皆与运动方向A3平行。

如上述，在本公开所提供的光学系统(例如：光学系统1000、光学系统1001及光学系统1002)中，承载座1110可绕着旋转轴1500来回旋转(即，单轴旋转)。在一些实施例中，承载座1110可绕着旋转轴1500以±30度的角度来回旋转。借此，可有效地增加承载座1110上所承载的光学模块1150的拍摄角度，且保持光学模块1150的成像品质。

接着请参照图4。图4绘示根据本公开的第四实施例，光学系统1003的侧视示意图。光学系统1003的活动部1100、支撑组件1200及固定部1900皆相似于图1至图3所绘示的构件。以下省略光学系统1003与光学系统1000、光学系统1001或光学系统1002相同的特征，仅说明不同之处。

光学系统1003与图1至图3所绘示的光学系统最显著的不同之处在于，光学系统1003包括驱动组件1400而非驱动组件1300。驱动组件1400驱动活动部1100相对固定部1900运动。驱动组件1400接触活动部1100。驱动组件1400借由压电马达驱动活动部1100相对固定部1900进行双轴旋转运动。

同时参照图4、图5A及图5B来说明驱动组件1400的构造。图5A绘示根据本公开的第四实施例，驱动组件1400的立体示意图，其中省略接触件1430。图5A左侧显示驱动组件1400的底侧，右侧显示驱动组件1400的顶侧。图5B绘示根据本公开的第四实施例，驱动组件1400在光学系统1003中的底视示意图。

详细而言，驱动组件1400可包括至少一个压电元件1410、一传导件1420以及一接触件1430。在第四实施例中，驱动组件1400包括四个压电元件1410。压电元件1410及传导件1420设置于固定部1900，例如，压电元件1410及传导件1420可设置于固定部1900的壳体1910上。传导件1420连接压电元件1410，用于传导压电元件1410输出的动力。

如图5B所示，每一压电元件1410可连接至一供电元件1415。供电元件1415供给压电元件1410所需的电源，且压电元件1410根据供电元件1415供应的信号变形。每一供电元件1415可彼此独立，分别提供不同相位的信号至各自的压电元件1410。因为接收不同相位的信号，每一供电元件1415的变形不同，使所连接的传导件1420产生类似于波浪状的运动。使用者可借由信号控制，使传导件1420运动至特定的位置。

如图5A所示，传导件1420的中央具有一倒角槽1425。驱动组件1400的接触件1430可容置在此倒角槽1425中。在第四实施例中，接触件1430具有球形结构。接触件1430的中心可设置于光学系统1003的主轴M上。

在本公开第四实施例的光学系统1003中，底部表面1111面向接触件1430，且侧表面1112垂直于底部表面1111但不面向驱动组件1400。在第四实施例中，底部表面1111作为承载座1110的接触面1115，从图中的下方(Z方向)接收来自驱动组件1400的驱动力。

在第四实施例中，接触件1430可相对传导件1420运动(即，接触件1430可相对固定部1900运动)，且接触件1430固定地连接活动部1100(例如：接触件1430可固定地连接承载座1110)。因为接触件1430与传导件1420之间存在摩擦力，随着传导件1420的波浪状运动，接触件1430可产生绕着X轴及Y轴的双轴旋转运动，从而带动承载座1110进行双轴旋转运动。

如上述，承载座1110可以主轴M为中心进行双轴旋转运动。借此，可进一步增加承载座1110上所承载的光学模块1150的拍摄角度，且保持光学模块1150的成像品质。

此外，为了提供承载座1110所需的预压力，除了上文所述的第一弹性元件1210(例如：弹性悬臂或软性印刷电路板)及第二弹性元件1220(例如：弹簧构造)，亦可利用一或多组磁性元件达成类似的效果。举例来说，可将具有相反磁极的一组磁性元件分别设置于活动部1100(例如：承载座1110)及固定部1900(例如：壳体1910)，通过磁吸力来保持活动部1100与固定部1900的相对位置。

此外，本公开所提供的光学系统更可促进机构小型化。举例来说，在图1及图2所示的光学系统1000及光学系统1001中，支撑组件1200、光学模块1150以及驱动组件1300排列在一直线(X方向)上，有利于Z方向上的小型化。若欲减少X方向上的尺寸，则可采用图3所示的光学系统1002，其中驱动组件1300放置在Z方向上。若欲同时减少X方向及Z方向上的尺寸，则可采用图4所示的光学系统1003。

如上述，图1至图3所示的驱动组件1300可驱动承载光学模块1150的承载座1110进行单轴旋转运动，且图4所示的驱动组件1400可驱动承载光学模块1150的承载座1110进行双轴旋转运动。随着承载座1110的旋转运动，光学模块1150获得更大的拍摄角度。这可运用于笔记本电脑的镜头，在视频会议时可控制镜头跟随画面中的人物，使得人物总是位于画面中央。或者，这可运用于各种电子装置的相机，有利于全景拍照。

综上所述，本公开提供包括压电驱动组件(例如：驱动组件1300、驱动组件1400)的数种光学系统的实施例。通过本公开的各种实施例，可仅利用单一镜头就有效地增加拍摄角度，不但降低广角镜头的开发成本，亦可减少现有广角镜头边缘扭曲变形的问题。

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具有通常知识者，在不脱离本公开的精神和范围内，当可作更动、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制程、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公开揭示内容中理解现行或未来所发展出的制程、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创作使用。因此，本公开的保护范围包括上述制程、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，且本公开的保护范围也包括各个权利要求及实施例的组合。

Claims (10)

1.一种光学系统，包括：

一活动部，连接一光学模块；

一固定部，其中该活动部可相对该固定部运动；以及

一驱动组件，驱动该活动部相对该固定部运动；

其中该驱动组件接触该活动部。

2.如权利要求1所述的光学系统，其中该驱动组件包括：

一压电元件，设置于该固定部；

一传导件，连接该压电元件，传导该压电元件输出的一动力；以及

一接触件，连接该传导件，可相对该压电元件运动。

3.如权利要求2所述的光学系统，其中：

该接触件可相对该活动部运动；

该接触件直接接触该活动部，且提供该活动部一驱动力；

该接触件具有杆状结构。

4.如权利要求3所述的光学系统，更包括一支撑组件，连接该活动部及一外部电路；

其中该支撑组件包括：

一第一弹性元件，包括一弹性悬臂，具有可挠性结构；

其中该第一弹性元件连接至该光学模块；

其中该第一弹性元件为一电路组件，该光学模块通过该第一弹性元件电性连接至该外部电路。

5.如权利要求4所述的光学系统，其中该支撑组件更包括：

一第二弹性元件；

其中该第二弹性元件连接该活动部及该固定部；

其中该第一弹性元件对该活动部提供一第一预压力；

其中该第二弹性元件对该活动部提供一第二预压力；

其中该第二预压力的方向与该活动部的一运动方向垂直。

6.如权利要求4所述的光学系统，其中该支撑组件更包括：

一第二弹性元件；

其中该第二弹性元件连接该活动部及该固定部；

其中该第一弹性元件对该活动部提供一第一预压力；

其中该第二弹性元件对该活动部提供一第二预压力；

其中该第二预压力的方向与该活动部的一运动方向平行。

7.如权利要求6所述的光学系统，更包括一旋转轴，其中该活动部经由该旋转轴而可相对该固定部运动；

其中该旋转轴设置于该活动部与该固定部之间，固定地连接该活动部，作为该活动部相对该固定部旋转的支点。

8.如权利要求2所述的光学系统，其中：

该接触件可相对该固定部运动；

该接触件固定地连接该活动部；

该接触件具有球形结构；

该压电元件驱动该接触件产生双轴旋转运动。

9.如权利要求8所述的光学系统，更包括一支撑组件，连接该活动部及一外部电路；

其中该支撑组件包括：

一第一弹性元件，包括一弹性悬臂，具有可挠性结构；

其中该第一弹性元件连接至该光学模块；

其中该第一弹性元件为一电路组件，该光学模块通过该第一弹性元件电性连接至该外部电路。

10.如权利要求4或9所述的光学系统，其中：

该光学系统具有一主轴，该主轴与该光学模块所具有的一光轴平行；

沿着该主轴观察，该光学模块具有长条形结构；

沿着该主轴观察，该支撑组件、该光学模块以及该驱动组件排列在一直线上。