光学系统的制作方法

光学系统
1.本技术是台湾东电化股份有限公司的发明专利申请(申请日为2019年1月25日、申请号为201910073795.1、发明名称为“液态光学模块”)的分案申请。
技术领域
2.本发明涉及一种光学系统，特别涉及一种具有遮光结构的光学系统。


背景技术：

3.随着科技的发展，现今许多电子装置(例如平板电脑或智能手机)都配有镜头模块而具有照相或录影的功能。当使用者使用配有镜头模块的电子装置时，可能会有晃动的情形发生，进而使得镜头模块所拍摄的影像产生模糊。然而，人们对于影像品质的要求日益增高，使得镜头模块具有优良的防震功能日趋重要。此外，现代人们追求产品小型化，使电子产品走向小型、优质是一趋势。且为丰富、满足人们对于使用镜头拍摄更良好的体验，如何设计出一种小型且具优良的光学防震机构是一重要课题。


技术实现要素：

4.本发明的一实施例提供一种光学系统，包括一承载件、一固定模块以及一驱动组件。前述承载件用以承载一光学元件，其中前述光学元件具有一光轴。前述固定模块活动地连接前述承载件，并且具有相互连接的一外壳以及一底座，其中前述外壳具有一开口，前述光轴穿过前述开口。前述底座具有一底面以及凸出于前述底面的一第一遮光部，其中前述第一遮光部邻近前述开口，且当沿着前述光轴方向观察时，前述第一遮光部的至少一部分显露于前述开口。前述驱动组件用以驱动前述承载件相对前述固定模块运动。
5.于一实施例中，前述第一遮光部具有与前述光轴不平行也不垂直的一表面。
6.于一实施例中，该光学系统还包括一光吸收材料，设置于该第一遮光部的该表面上。
7.于一实施例中，该第一遮光部的该表面为朝向该承载件的一斜面。
8.于一实施例中，前述光学系统还包括一框架，设置于前述外壳的内侧且具有一第二遮光部，其中前述第二遮光部邻近前述开口，且当沿着前述光轴方向观察时，前述第二遮光部的至少一部分显露于前述开口。
9.于一实施例中，前述第二遮光部具有与前述光轴不平行也不垂直的一表面。
10.于一实施例中，该光学系统还包括一光吸收材料，设置于该第二遮光部的该表面上。
11.于一实施例中，该第二遮光部的该表面为朝向该承载件一斜面。
12.于一实施例中，当沿着前述光轴方向观察时，前述开口与前述第一、第二遮光部彼此部分重叠。
13.于一实施例中，该第一遮光部、第二遮光部之间形成一曲折的通道。
14.于一实施例中，该第二遮光部具有一ㄇ字形结构。
15.于一实施例中，前述底座与前述框架之间相隔一距离。
16.于一实施例中，前述光学系统还包括设置于前述外壳内侧的一框架，且前述承载件具有朝前述光轴方向延伸的一挡止部，用以抵接前述框架并限制前述承载件相对前述固定模块于一极限位置，其中当沿前述光轴方向观察时，前述挡止部与前述框架部分重叠。
17.于一实施例中，前述光学系统还包括一弹性元件，活动地连接前述承载件以及前述固定模块，且前述弹性元件具有多个可变形部，分别位于前述挡止部的相反侧。
18.于一实施例中，该底座还具有一第一凸柱，且该第一凸柱具有与该底面不平行的一第一表面，该第一弹性元件设置于该第一表面上。
19.于一实施例中，该光学系统还包括一第二弹性元件，连接该承载件以及该固定模块，且该底座还具有一第二凸柱，该第二凸柱具有与该底面不平行的一第二表面，其中该第二弹性元件设置于该第二表面上。
20.于一实施例中，该第一表面、第二表面面朝相同方向。
21.于一实施例中，该底座还具有一连接壁，连接该第一凸柱、第二凸柱。
22.于一实施例中，前述光学系统还包括设置于前述外壳内侧的一框架，且前述承载件具有朝前述光轴方向延伸的两个挡止部，用以抵接前述框架并限制前述承载件相对前述固定模块于一极限位置，其中连接前述些挡止部中心的一中心线与前述底面平行。
23.于一实施例中，当沿该光轴方向观察时，该中心线与该光学元件部分重叠。
24.于一实施例中，当沿前述光轴方向观察时，前述中心线经过前述光学元件。
25.于一实施例中，前述光学系统还包括一光吸收材料，设置于前述第一遮光部的一表面上。
附图说明
26.图1以及图2表示本公开的一实施例的一手机内部设有多个光学系统14-1、14-2、14-3的示意图。
27.图3、图4表示光学系统14-2中的反射单元14-21与光学系统14-1、14-3沿一直线排列的示意图。
28.图5表示光学系统14-2的立体图。
29.图6表示光学系统14-2中的底座14-222和固定件14-212为一体成形的示意图。
30.图7、图8表示本公开的一实施例的镜头单元14-22的分解图。
31.图9表示至少一感测器14-g设置在底座14-222上的立体图。
32.图10表示当沿着z轴方向观察时，第一、第二固定部14-s11、14-s21不重叠的示意图。
33.图11、图12表示镜头单元14-22移除外壳12-221、框架14-f以及光学元件14-l后的示意图。
34.图13表示光线14-l2沿-y轴方向进入反射单元14-21后，经过反射元件14-211反射，并穿过镜头单元14-22而到达影像感测器14-i的示意图。
35.图14表示图7、图8中的镜头单元14-22组合后的立体图。
36.图15表示沿图14中的线段14-x1-14-x2的剖视图。
37.附图标记说明：
38.14-1
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光学系统
39.14-2
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光学系统
40.14-3
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光学系统
41.14-21
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反射单元
42.14-22
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镜头单元
43.14-l1
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光线
44.14-l2
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光线
45.14-l3
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光线
46.14-211
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反射元件
47.14-212
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固定件
48.14-221
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外壳
49.14-222
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底座
50.14-222
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底面
51.14-f
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框架
52.14-lh
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承载件
53.14-s1
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第一弹性元件
54.14-s11
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第一固定部
55.14-s2
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第二弹性元件
56.14-s21
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第二固定部
57.14-m
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磁铁
58.14-c
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线圈
59.14-l
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光学元件
60.14-p
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电路构件
61.14-n1
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第一表面
62.14-n2
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第二表面
63.14-g
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感测器
64.14-r
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参考元件
65.14-k
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连接壁
66.14-p
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端面
67.14-c
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电性接点
68.14-l2
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光线
69.14-i
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影像感测器
70.14-d1
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距离
71.14-d2
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距离
72.14-q
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挡止部
73.14-h1
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开口
74.14-h2
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开口
75.14-z
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光轴
76.14-v1
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第一遮光部
77.14-v1
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表面
78.14-v2
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表面
79.14-s20
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可变形部
80.14-q
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中心线
81.14-x1-14-x2 线段
具体实施方式
82.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公开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。
83.除非另外定义，在此使用的全部用语(包括技术及科学用语)具有与此篇揭露所属之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。
84.图1以及图2表示本公开的一实施例的一手机内部设有多个光学系统14-1、14-2、14-3的示意图。如图1以及图2所示，前述光学系统14-1、14-2、14-3例如为具有不同功能的摄像镜头，其中光线14-l1、14-l2可以从手机的背面进入光学系统14-1、14-2内部(图1)，而光线14-l3则可从手机的正面进入光学系统14-3内部，借此分别产生不同的数字影像(图2)；举例而言，手机内部的一处理器可将前述光学系统14-1、14-2所获取到的多个数字影像合成后产生一品质优选的数字影像。
85.具体而言，前述光学系统14-2主要包含有一反射单元14-21以及一镜头单元14-22，其中光线14-l2进入反射单元14-21后，可经过反射单元14-21反射而进入到镜头单元14-22，最后光线则会到达影像感测器14-i以产生一数字影像。由图1以及图2可以看出，前述光学系统14-2中的反射单元14-21与前述光学系统14-1、14-3是以l形方式排列，然而其也可以沿一直线排列(如图3、图4所示)。
86.接着请一并参阅图5、图6，其中图5表示光学系统14-2的立体图，图6表示光学系统14-2中的底座14-222和固定件14-212为一体成形的示意图。从图5可以看出，光学系统14-2中的反射单元14-21包含有一固定件14-212以及设置于其上的一反射元件14-211，镜头单元14-22则包含有一外壳14-221(例如可含有金属材质)以及一底座14-222(例如可含有塑胶材质)。由图6的实施例可以看出，前述固定件14-212也能和底座14-222以一体成形的方式制作，使得固定件14-212可成为底座14-222的一部分，并朝z轴方向凸出于外壳14-221，从而能大幅提升组装精度并降低制造成本。
87.再请一并参阅图7、图8、图9，前述外壳14-221以及底座14-222于组装后会相互连接并构成一固定模块，其中一塑胶材质的框架14-f是固定于外壳14-221的内侧表面；此外，一承载件14-lh则是设置在外壳14-221以及底座14-222之间，且承载件14-lh可通过第一、第二弹性元件14-s1、14-s2(例如金属簧片)活动地连接底座14-222。
88.如图7、图8所示，在承载件14-lh和底座14-222上分别设有磁铁14-m以及线圈14-c(例如平板线圈)，借此可构成一驱动组件，以提供磁力驱使承载件14-lh和设置于其内的一光学元件14-l(例如光学镜片)相对于固定模块沿z轴方向运动，从而可实现自动对焦
(auto-focusing)的目的，其中该光学元件14-l的光轴方向是平行于z轴，且前述线圈14-c可通过内嵌于底座14-222中的电路构件14-p而电性连接到一外部电路。
89.需特别说明的是，本实施例的每一个第一弹性元件14-s1皆具有一第一固定部14-s11，每一个第二弹性元件14-s2皆具有一第二固定部14-s21，组装时可将前述第一、第二固定部14-s11、14-s21分别固定于底座14-222的第一凸柱上的第一表面14-n1以及第二凸柱上的第二表面14-n2(如图9所示)，其中第一、第二表面14-n1、14-n2是面朝相同方向，且与底座14-222的底面14-222’不平行(例如垂直于底面14-222’)。
90.接着请一并参阅图7、图8、图9、图10，当沿着光轴方向(z轴)观察时，前述第一、第二固定部14-s11、14-s21不重叠(图10)。如此一来，在组装时可先将第二弹性元件14-s2沿-z轴方向安装于第二表面14-n2上，然后再将第一弹性元件14-s1沿-z轴方向安装于第一表面14-n1上，从而可大幅提升组装效率。
91.由图7、图8中可以看出在底座14-222上设有至少一感测器14-g(例如hall sensor)，且在承载件14-lh的底侧则设有一参考元件14-r(例如磁铁)，其中感测器14-g可用以检测参考元件14-r的位置。需特别说明的是，前述感测器14-g和参考元件14-r可构成位于承载件14-lh和底座14-222间的一感测组件，其中感测器14-g可凸出于底面14-222’，或者亦可使底面14-222’位于参考元件14-r和感测器14-g之间，借此获知承载件14-lh相对于固定模块的位置偏移量。
92.于本实施例中，当沿着y轴方向观察时，前述感测组件与驱动组件(磁铁14-m以及线圈14-c)不重叠。
93.再请一并参阅图9、图11，在前述第一、第二凸柱之间形成有连接壁14-k以提升结构强度，其中电路构件14-p是于底座14-222内部延伸，且其一端面14-p’会显露于连接壁14-k的顶面，其中该端面14-p’可通过焊接(soldering)或焊接(welding)的方式而与线圈14-c上的一电性接点14-c’相互接合(图11)，如此一来外部电路便可通过电路构件14-p而与线圈14-c电性连接，其中该电性接点18c’与该端面14-p’不平行(例如可相互垂直)。
94.接着请参阅图12，前述承载件14-lh形成有至少一挡止部14-q，其可抵接前述框架14-f或外壳14-221，以限制承载件14-lh于z轴方向上的运动。于组装时，另可设置一缓冲元件(例如凝胶或阻尼材料)于挡止部14-q和固定模块之间，以避免两者间因彼此碰撞而导致机构损坏。
95.再请参阅图13，当光线14-l2沿-y轴方向进入反射单元14-21后，会经过反射元件14-211反射而成为光线14-l2’，接着光线14-l2’会穿过镜头单元14-22中的光学元件14-l而到达影像感测器14-i，借此形成一数字影像。需特别说明的是，前述光学元件14-l与镜头单元14-22的一入口端的距离14-d1小于光学元件14-l与镜头单元14-22的一出口端的距离14-d2。
96.接着请一并参阅图7、图8、图13、图14、图15，其中图14表示图7、图8中的镜头单元14-22组合后的立体图，图15则表示沿图14中的线段14-x1-14-x2的剖视图。如图7、图8、图13所示，在前述外壳14-221的相反侧分别形成有开口14-h1、14-h2，其中经反射单元14-21反射后的光线会从开口14-h1进入到镜头单元14-22内部，之后光线则会通过光学元件14-l，并从开口14-h2离开镜头单元14-22，其中前述光学元件14-l的一光轴14-z(图14)是沿z轴方向延伸且经过开口14-h1、14-h2。
97.需特别说明的是，在前述底座14-222上形成有凸出于底面14-222’的一第一遮光部14-v1，此外在前述框架14-f上则形成有一ㄇ字形的第二遮光部14-v2，其中前述第一、第二遮光部14-v1、14-v2邻近于开口14-h2。当沿着光轴14-z方向观察时，第一、第二遮光部14-v1、14-v2的一部分会显露于开口14-h2处(如图14所示)，且第一、第二遮光部14-v1、14-v2与开口14-h2三者是彼此相互重叠。
98.另一方面，从图9、图15中可以看出，第一遮光部14-v1具有与z轴方向不平行也不垂直的一表面14-v1’，其中前述表面14-v1’例如可为面朝承载件14-lh的一斜面。此外，如图8、图13所示，第二遮光部14-v2具有与z轴方向不平行也不垂直的一表面14-v2’，其中前述表面14-v2’同样可为面朝承载件14-lh的一斜面。
99.由于本实施例的外壳14-221为金属材质，底座14-222和框架14-f则含有塑胶材质，因此通过在底座14-222和框架14-f上分别形成显露于开口14-h2处的第一、第二遮光部14-v1、14-v2，能够有效遮蔽并吸收光线，以防止通过光学元件14-l后的光线在开口14-h2的边缘处产生反射(reflection)、折射(refraction)、散射(scattering)或绕射(diffraction)等现象，同时也能避免不必要的杂散光(stray light)通过开口14-h2而进入到后端的影像感测器14-i中。
100.另一方面，本实施例通过在第一、第二遮光部14-v1、14-v2的内侧形成与z轴方向不平行也不垂直的表面14-v1’、14-v2’，能够进一步避免镜头单元14-22内部的光线产生不必要的反射、折射、散射或绕射。举例而言，可在前述表面14-v1’、14-v2’上设置光吸收材料，以防止通过光学元件14-l后的光线受到杂散光干扰而影响影像感测器14-i的成像品质。
101.请继续参阅图15，本实施例中的框架14-f是固定在外壳14-221的内侧表面，且底座14-222与框架14-f并未直接接触，其中在第一、第二遮光部14-v1、14-v2之间可形成一曲折的通道，借此不仅能有效地阻挡杂散光(stray light)，同时也可以避免底座14-222与框架14-f在组装过程中产生干涉，从而能提升光学系统的组装精度及组装效率。
102.接着请一并参阅图12、图15，于本实施例中的每一个第一弹性元件14-s1是具有两个可变形部14-s20，前述可变形部14-s20分别位于前述挡止部14-q的上、下两侧。此外，如图12所示，承载件14-lh上的两个挡止部14-q是朝-z轴方向延伸，用以抵接框架14-f并限制承载件14-lh于z轴方向上的一极限位置；换言之，当沿z轴方向观察时，前述挡止部14-q会与框架14-f至少部分重叠。
103.请继续参阅图12，连接前述两个挡止部14-q中心的一中心线14-q’是与底座14-222的底面14-222’相互平行，且当沿z轴方向观察时，前述中心线14-q’会经过光学元件14-l且两者部分重叠；换言之，前述挡止部14-q的高度大致与光学元件14-l相当，借此确保光学系统整体的结构强度与稳定性。
104.虽然本公开的实施例及其优点已揭露如上，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公开使用。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，每一申请专利范围构成个别的实施例，且本公开的保护范围也包括各个申请专利范围及实施例的组合。
105.虽然本公开以前述多个较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本公开。本公开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，当可做些许的更动与润饰。因此本公开的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。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公开的范围内。