CN102129110A - 光学变焦系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种光学变焦系统，其包括一光感测器、一晶片级光学镜头模块以及一对焦马达。晶片级光学镜头模块位于光感测器上。晶片级光学镜头模块包括至少一透光基板及至少一透镜，其中透镜配置于透光基板上。对焦马达位于晶片级光学镜头模块与光感测器之间，并移动晶片级光学镜头模块，使晶片级光学镜头模块远离或靠近光感测器。

Description

光学变焦系统

技术领域

本发明涉及一种光学系统，且特别是涉及一种光学变焦系统。

背景技术

随着电子产品的模块微型化与低价化的趋势，晶片级模块(Wafer LevelModule，WLM)技术的出现备受关注。晶片级模块的技术主要是可将电子产品利用晶片级的制造技术，而将电子产品的体积微型化并降低成本。其中，晶片级模块的技术也可以是应用于制作光学变焦系统上，而使得光学变焦系统在体积上远较传统的光学变焦系统得以获得缩减，进而可应用在如手机上的相机模块上。

图1为现有一种光学变焦系统的示意图。请参考图1，光学变焦系统100包括一光感测器110、一光学透镜120以及一对焦马达130。对焦马达130位于光感测器110上，而光学镜头120位于对焦马达130之中，且对焦马达130适于控制光学镜头120的相对位移，以靠近或远离光感测器110。

在光学变焦系统100，光学透镜120包括二透光基板122及多个位于这些透镜基板122上的透镜124，而对焦马达130包括一伸缩结构132，其中此伸缩结构132与光学透镜120嵌合，且伸缩结构132在被变焦马达130驱动后适于控制光学透镜120靠近或远离光感测器110。

由于光学镜头120是位于对焦马达130之中，且对焦马达130通过伸缩结构132与光学镜头120嵌合，以控制光学镜头120靠近或远离光感测器110的作动，然而采用如此结构，将使得光学变焦系统100整体的体积无法有效地获得降低，而较难达到体积微型化的目的。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种光学变焦系统，其可有效降低整体体积。

本发明提出一种光学变焦系统，包括一光感测器、一晶片级光学镜头模块以及一对焦马达。晶片级光学镜头模块位于光感测器上，且晶片级光学镜头模块包括至少一透光基板及至少一透镜，其中至少一透镜配置于该至少一透光基板上。对焦马达位于晶片级光学镜头模块与光感测器之间，并移动晶片级光学镜头模块，使晶片级光学镜头模块远离或靠近光感测器。

在本发明的一实施例中，至少一透光基板为多个透光基板时，晶片级光学镜头模块更包括至少一间隙层，每一间隙层配置于多个透光基板之间。

在本发明的一实施例中，间隙层的材质为一遮光材质。

在本发明的一实施例中，至少一透镜为凸透镜或凹透镜。

在本发明的一实施例中，对焦马达包括一伸缩结构，其中伸缩结构与晶片级光学镜头模块连接，并移动晶片级光学镜头模块，使晶片级光学镜头模块远离或靠近光感测器。在本发明的一实施例中，伸缩结构包括一螺纹结构。

本发明另提出一种光学变焦系统，包括一光感测器、一第一晶片级光学镜头模块、一第二晶片级光学镜头模块以及一对焦马达。第一晶片级光学镜头模块配置于光感测器上，且第一晶片级光学镜头模块包括一第一透光基板及一第一透镜，其中第一透镜配置于第一透光基板上。第二晶片级光学镜头模块位于第一晶片级光学镜头模块上，并与第一晶片级光学镜头模块保持一间距。第二晶片级光学镜头模块包括一第二透光基板及一第二透镜，其中第二透镜配置于第二透光基板上。对焦马达位于第一晶片级光学镜头模块与第二晶片级光学镜头模块之间，并移动第一晶片级光学镜头模块或第二晶片级光学镜头模块，以控制间距。

在本发明的一实施例中，光学变焦系统更包括至少一间隙层，配置于第一透光基板与光感测器之间、第一透光基板与对焦马达之间或第二透光基板与对焦马达之间。在本发明的一实施例中，至少一间隙层的材质为一遮光材质。

在本发明的一实施例中，至少一第一透镜与至少一第二透镜包括一凸透镜或一凹透镜。

在本发明的一实施例中，对焦马达包括一伸缩结构，其中伸缩结构与第一晶片级光学镜头模块或第二晶片级光学镜头模块连接，以移动第一晶片级光学镜头模块或第二晶片级光学镜头模块而控制间距。在本发明的一实施例中，伸缩结构包括一螺纹结构。

在本发明的一实施例中，上述的对焦马达可为一步进马达。

在本发明的一实施例中，光感测器为一互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor，CMOS)感测器或一电荷耦合元件(charge coupled devices，CCDs)。

基于上述，本发明的光学变焦系统可通过将对焦马达配置于晶片级光学镜头模块与光感测器之间或是晶片级光学镜头模块与晶片级光学镜头模块之间，使对焦马达的尺寸为了配合晶片级光学镜头模块的尺寸而相对缩小，从而可缩小光学变焦系统的整体体积。另外，由于对焦马达是配置于晶片级光学镜头模块与光感测器之间或晶片级光学镜头模块与晶片级光学镜头模块之间，因此，在进行成像时，可使光学变焦系统具有变焦与对焦的功能，并使影像光线可较佳地成像于光感测器上。换言之，本发明的光学变焦系统除了具有较小的整体体积外，其同样具有较佳的光学成像品质。

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，并配合所附附图作详细说明如下。

附图说明

图1为现有一种光学变焦系统的示意图；

图2为本发明一实施例的光学变焦系统的示意图；

图3为本发明另一实施例的光学变焦系统的示意图。

主要元件符号说明

100、200、300：光学变焦系统

110、210：光感测器

120：光学透镜

130、230、340：对焦马达

122、222：透光基板

124、224：透镜

132：伸缩结构

220：晶片级光学镜头模块

212、312：覆盖玻璃

214、314：光感测元件基板

216、316：锡球

226：间隙层

232：伸缩结构

320：第一晶片级光学镜头模块

322：第一透光基板

324：第一透镜

326：第一间隙层

330：第二晶片级光学镜头模块

332：第二透光基板

334：第二透镜

336：第二间隙层

H1：间距

具体实施方式

图2为本发明一实施例的光学变焦系统的示意图。请参考图2，本实施例的光学变焦系统200，包括一光感测器210、一晶片级光学镜头模块220以及一对焦马达230。在本实施例中，光感测器210可以是一互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor，CMOS)感测器或一电荷耦合元件(charge coupled devices，CCDs)，其中光感测器210可包括有一覆盖玻璃(cover glass)212、一光感测元件基板214与多个锡球216。覆盖玻璃212覆盖光感测元件基板214，而锡球216与光感测元件基板214电连接。

晶片级光学镜头模块220位于光感测器210上，且晶片级光学镜头模块220包括至少一透光基板222及至少一透镜224，其中至少一透镜224配置于至少一透光基板222上，如图2所示。在本实施例中，晶片级光学镜头模块220是以图2所绘示的多个透光基板222作为举例说明，但并不限于此，在另一实施例中，透光基板222的数量也可以是单数个。

另外，这些透光基板222之间可配置有如图2所绘示的间隙层226，其中间隙层226可使这些透光基板222之间保持空隙，且配置于这些透光基板222上的部分透镜224可位于空隙中。此外，间隙层226的厚度可搭配透镜224的焦距或晶片级光学镜头模块220本身所需的焦距而定。在本实施例中，间隙层226的材质可以是采用遮光材质，其中遮光材料指不易透光的材质，如黑色胶质。而当间隙层226是采用不易透光的材质时，则可避免杂散光进入透镜224的机会，而可降低通过透镜224的影像光的杂讯，从而提高晶片级光学镜头模块220本身成像的讯杂比(signal-to-noise ratio，SNR)与成像品质。

在本实施例中，上述的透镜224可采用如图2所示的凸透镜，且配置于透光基板222上的凸透镜其凸面为远离其所配置的透光基板222的方向。然而，在其他未绘示的实施例中，透镜222也可采用凹透镜的设计，此部分端视使用者的需求与设计而定。另外，透光基板222与位于其上的透镜224可以是一体成型，即可利用如铸模或其他特殊模具来完成其一体成型的制作。又或者，透光基板222与透镜224可以是各自成型，即可在透光基板222上形成上述的透镜224。本实施例是以各自成型的方式将透镜224制作于透光基板222，但不限于此。

在制作实务上，各自形成透镜224在透光基板222后即可形成一种透镜基板(lens substrate)，而后在各透镜基板之间配置有前述的间隙层226，并将多个透镜基板组立后，则可形成如图2所绘示的晶片级光学镜头模块220。需要说明的是，所谓“晶片级”代表的意思是将电子产品利用晶片级的制造技术，而将电子产品的体积微型化以降低成本。

另外，对焦马达230位于晶片级光学镜头模块220与光感测器210之间，且对焦马达230会驱动晶片级光学镜头模块220产生位移，使晶片级光学镜头模块220远离或靠近光感测器210，如图2所示。在本实施例中，对焦马达230例如是一步进马达，且对焦马达230包括一伸缩结构232，其中此伸缩结构232与晶片级光学镜头模块220连接，并用以移动晶片级光学镜头模块220，而使晶片级光学镜头模块220远离或靠近光感测器210。详细而言，伸缩结构232可以是一螺纹结构，其中此螺纹结构会与晶片级光学镜头模块220嵌合，而当对焦马达230驱动此螺纹结构时，便可带动晶片级光学镜头模块220进行移动，而使晶片级光学镜头模块220远离或靠近光感测器210，进而使来自外部的影像光束在通过晶片级光学镜头模块220后可对焦于光感测器210。因此，通过适当地控制伸缩结构232来控制晶片级光学镜头模块220的伸缩距离，可使通过晶片级光学镜头模块220后的影像光束可较佳地成像于光感测器210上。

在本实施例中，对焦马达230是位于晶片级光学镜头模块220与光感测器210之间，并与晶片级光学镜头模块220连接，因此，对焦马达230本身的尺寸便需配合晶片级光学镜头模块220的大小而缩小。换言之，对比配置于光学镜头外部并嵌合光学镜头以控制其作动的马达，本实施例的对焦马达230本身的尺寸因相对地获得缩小，因此采用此对焦马达230的光学变焦系统200其整体的体积也可获得缩减。

基于上述结构，本实施例的光学变焦系统200其采用不易透光的材质作为间隙层226，而可提升光学变焦系统200的成像品质。另外，通过将对焦马达230配置于晶片级光学镜头模块220与光感测器210之间，以使对焦马达230的尺寸为了配合晶片级光学镜头模块220的尺寸而相对缩小，从而可缩小光学变焦系统200的整体体积。换言之，相较于现有的光学变焦系统是将变焦马达配置于晶片级光学镜头模块的外部并控制晶片级光学镜头模块的移动方向，以使晶片级光学镜头模块对焦于光感测器，本实施例的光学变焦系统200具有较小的整体体积。

图3为本发明另一实施例的光学变焦系统的示意图。请参考图3，本实施例的光学变焦系统300包括一光感测器310、一第一晶片级光学镜头模块320、一第二晶片级光学镜头模块330以及一对焦马达340。在本实施例中，光感测器310可以是一互补金属氧化物半导体(complementary metal oxidesemiconductor，CMOS)感测器或一电荷耦合元件(charge coupled devices，CCDs)，其中光感测器310可包括有一覆盖玻璃(cover glass)312、一光感测元件基板314与多个锡球316。覆盖玻璃312覆盖光感测元件基板314，而锡球316与光感测元件基板314电连接。

第一晶片级光学镜头模块320配置于光感测器310上，且第一晶片级光学镜头模块320包括一第一透光基板322及一第一透镜324，其中第一透镜324配置于第一透光基板322上，如图3所示。在本实施例中，第一晶片级光学镜头模块320是以图3所绘示的一个第一透光基板322作为举例说明，但并不限于此。在另一实施例中，第一透光基板322的数量也可以是采用多数个，即第一晶片级光学镜头模块320也可以是采用如图2所绘示的晶片级光学镜头模块220。

另外，第一透光基板322上可配置有如图3所绘示的第一间隙层326，其中第一间隙层326可使第一透光基板322与光感测器310之间以及第一透光基板322与对焦马达340之间保持空隙，且配置于第一透光基板322上的第一透镜324可位于空隙中。此外，第一间隙层326的厚度可搭配第一透镜324所需的焦距而定。在本实施例中，第一间隙层326的材质可采用遮光材质，其中遮光材料指不易透光的材质，如黑色胶质。而当第一间隙层326是采用不易透光的材质时，则可避免杂散光进入第一透镜324的机会，而可降低通过第一透镜324的影像光的杂讯，从而提高第一晶片级光学镜头模块320本身成像的讯杂比(signal-to-noise ratio，SNR)与成像品质。

在本实施例中，第一透镜324可采用如图3所示的凸透镜，且配置于第一透光基板322上的凸透镜其凸面为朝向远离第一透光基板322的方向。然而，在其他未绘示的实施例中，第一透镜324也可采用凹透镜的设计，此部分端视使用者的需求与设计而定。另外，第一透光基板322与位于其上的第一透镜324可以是一体成型，即可利用如铸模或其他特殊模具来完成其一体成型的制作。又或者，第一透光基板322与第一透镜324可以是各自成型，即可在第一透光基板322上形成上述的第一透镜324。本实施例是以各自成型的方式将第一透镜324制作于第一透光基板322，但不限于此。

第二晶片级光学镜头模块330位于第一晶片级光学镜头模块320上，并与第一晶片级光学镜头模块320保持一间距H1，如图3所示。第二晶片级光学镜头模块330包括一第二透光基板332及一第二透镜334，其中第二透镜334配置于第二透光基板332上。同样地，第二晶片级光学镜头模块330是以图3所绘示的一个第二透光基板332作为举例说明，但并不限于此。在另一实施例中，第二透光基板332的数量也可以是采用多数个，即第二晶片级光学镜头模块330也可以是采用如图2所绘示的晶片级光学镜头模块220。

另外，第二透光基板332上可配置有如图3所绘示的第二间隙层336，其中第二间隙层336的厚度可搭配第二透镜334所需的焦距而定。在本实施例中，第二间隙层336的材质可采用遮光材质，其中遮光材料指不易透光的材质，如黑色胶质。而当第二间隙层336是采用不易透光的材质时，同样地可避免杂散光进入第二透镜334的机会，而可降低通过第二透镜334的影像光的杂讯，从而提高第二晶片级光学镜头模块330本身成像的噪音比(signal-to-noise ratio，SNR)与成像品质。

同样地，本实施例的第二透镜334以如图3所示的凸透镜为举例，且配置于第二透光基板332上的凸透镜其凸面为朝向远离第二透光基板332的方向。然而，在其他未绘示的实施例中，第二透镜334也可采用凹透镜的设计，此部分端视使用者的需求与设计而定。另外，第二透光基板332与位于其上的第二透镜334可以是一体成型，即可利用如铸模或其他特殊模具来完成其一体成型的制作。又或者，第二透光基板332与第一透镜334可以是各自成型，即可在第二透光基板332上形成上述的第二透镜334。本实施例是以各自成型的方式将第二透镜334制作于第二透光基板332，但不限于此。

对焦马达340位于第一晶片级光学镜头模块320与第二晶片级光学镜头模块330之间，并移动第一晶片级光学镜头模块320或第二晶片级光学镜头模块330，以控制间距H1。在本实施例中，对焦马达340例如是一步进马达，且对焦马达340包括一伸缩结构342，其中此伸缩结构342在对焦马达340的驱动下，其可伸长或缩短，如此一来，第一晶片级光学镜头模块320与第二晶片级光学镜头模块330之间所保持的间距H1便可被伸缩结构342所控制。意即，伸缩结构342被对焦马达340所驱动而拉长时，第一晶片级光学镜头模块320与第二晶片级光学镜头模块330之间的间距H1便会增加，而当伸缩结构342被对焦马达340所驱动而缩短时，第一晶片级光学镜头模块320与第二晶片级光学镜头模块330之间的间距H1便会减少。因此，通过适当地控制伸缩结构342的伸长与缩短来控制第一晶片级光学镜头模块320与第二晶片级光学镜头模块332的的间距H1，便可使通过第一晶片级光学镜头模块320与第二晶片级光学镜头模块332后的影像光束可较佳地成像于光感测器310上。

承上述，本实施例的光学变焦系统300与前述的光学变焦系统200结构相似，惟二者不同处在于，光学变焦系统300将对焦马达340设置于第一晶片级光学镜头模块320与第二晶片级光学镜头模块330之间，并通过移动第一晶片级光学镜头模块320与第二晶片级光学镜头模块330的相对位移，以控制第一晶片级光学镜头模块320与第二晶片级光学镜头模块330的间距H1，而可达到光学变焦的目的。

由于光学变焦系统300与前述的光学变焦系统200结构相似，因此，本实施例的光学变焦系统300同样地具有光学变焦系统200所提及的优点。

综上所述，本发明的光学变焦系统可通过采用不易透光的材质作为间隙层，而可提升光学变焦系统的成像品质。另外，通过将对焦马达配置于晶片级光学镜头模块与光感测器之间或是晶片级光学镜头模块与晶片级光学镜头模块之间，使对焦马达的尺寸为了配合晶片级光学镜头模块的尺寸而相对缩小，从而可缩小光学变焦系统的整体体积。此外，由于对焦马达是配置于晶片级光学镜头模块与光感测器之间或晶片级光学镜头模块与晶片级光学镜头模块之间，因此，在进行成像时，可使光学变焦系统具有变焦与对焦的功能，并使影像光线可较佳地成像于光感测器上。

换言之，本发明的光学变焦系统除了具有较小的整体体积外，其同样具有较佳的光学成像品质。

虽然已结合以上实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。

Claims (16)

1.一种光学变焦系统，包括：

光感测器；

晶片级光学镜头模块，位于该光感测器上，该晶片级光学镜头模块包括至少一透光基板及至少一透镜，其中该至少一透镜配置于该至少一透光基板上；以及

对焦马达，位于该晶片级光学镜头模块与该光感测器之间，并驱动该晶片级光学镜头模块产生位移，使该晶片级光学镜头模块远离或靠近该光感测器。

2.如权利要求1所述的光学变焦系统，其中该至少一透光基板为多个透光基板时，该晶片级光学镜头模块还包括至少一间隙层，每一该至少一间隙层配置于该些透光基板之间。

3.如权利要求2所述的光学变焦系统，其中该间隙层的材质为一遮光材质。

4.如权利要求1所述的光学变焦系统，其中该至少一透镜为凸透镜或凹透镜。

5.如权利要求1所述的光学变焦系统，其中该对焦马达包括伸缩结构，其中该伸缩结构与该晶片级光学镜头模块连接，并驱动该晶片级光学镜头模块产生位移，使该晶片级光学镜头模块远离或靠近该光感测器。

6.如权利要求5所述的光学变焦系统，其中该伸缩结构包括螺纹结构。

7.如权利要求1所述的光学变焦系统，其中该对焦马达为步进马达。

8.如权利要求1所述的光学变焦系统，其中该光感测器为互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor，CMOS)感测器或电荷耦合元件(charge coupled devices，CCDs)。

9.一种光学变焦系统，包括：

光感测器；

第一晶片级光学镜头模块，配置于该光感测器上，该第一晶片级光学镜头模块包括第一透光基板及第一透镜，其中该第一透镜配置于该第一透光基板上；

第二晶片级光学镜头模块，位于该第一晶片级光学镜头模块上，并与该第一晶片级光学镜头模块保持一间距，该第二晶片级光学镜头模块包括第二透光基板及第二透镜，其中该第二透镜配置于该第二透光基板上；以及

对焦马达，位于该第一晶片级光学镜头模块与该第二晶片级光学镜头模块之间，并驱动该第一晶片级光学镜头模块或该第二晶片级光学镜头模块产生位移，以控制该间距。

10.如权利要求9所述的光学变焦系统，还包括至少一间隙层，配置于该第一透光基板与该光感测器之间、该第一透光基板与该对焦马达之间或该第二透光基板与该对焦马达之间。

11.如权利要求10所述的光学变焦系统，其中该至少一间隙层的材质为遮光材质。

12.如权利要求9所述的光学变焦系统，其中该至少一第一透镜与该至少一第二透镜包括凸透镜或凹透镜。

13.如权利要求9所述的光学变焦系统，其中该对焦马达包括伸缩结构，其中该伸缩结构与该第一晶片级光学镜头模块或该第二晶片级光学镜头模块连接，并分别移动该第一晶片级光学镜头模块或该第二晶片级光学镜头模块而控制该间距。

14.如权利要求13所述的光学变焦系统，其中该伸缩结构包括螺纹结构。

15.如权利要求9所述的光学变焦系统，其中该对焦马达为步进马达。

16.如权利要求9所述的光学变焦系统，其中该光感测器为互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor，CMOS)感测器或电荷耦合元件(charge coupled devices，CCDs)。

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