1.本发明涉及一种潜望式影像撷取装置及其对焦镜组，尤其是一种具有液态透镜的对焦镜组。
背景技术：
2.手持式电子装置大多配置对焦镜组以具备摄像功能。对焦镜组的焦长依应用而有不同。部分应用使用长焦的对焦镜组，部分应用使用短焦对焦镜组，部分应用则使用具有长焦及短焦功能的对焦镜组。其次，手持式电子装置持续朝向小形化、薄形化发展。因此，将对焦镜组小形化及薄形化成为趋势。
技术实现要素：
3.为此，本发明提供一对焦镜组，其包含壳体、液态透镜、固态透镜组、弹性件组及驱动组件。壳体具有容置空间，容置空间在壳体形成入光口。液态透镜覆盖入光口并包含操作件，液态透镜具有液镜光轴。固态透镜组位于容置空间并具有固镜光轴，液镜光轴与固镜光轴实质重合。弹性件组用以悬吊固态透镜组于容置空间。驱动组件包含线圈组及固定磁铁组。线圈组固定于固态透镜组，固定磁铁组固定于壳体并对应线圈组。线圈组被驱动时，与固定磁铁组相互作用以使固态透镜组沿固镜光轴移动以选择性地使固态透镜组抵顶操作件。
4.在一些实施例中，线圈组包含二第一线圈及二第二线圈，固定磁铁组包含三第一固定磁铁及三第二固定磁铁，各个第一线圈固定于固态透镜组的第一侧，各个第二线圈固定于固态透镜组的第二侧，各个第一固定磁铁固定于壳体的第一侧，各个第二固定磁铁固定于壳体的第二侧，各个第一线圈对应各个第一固定磁铁，各个第二线圈对应各个第二固定磁铁。
5.在一些实施例中，第一固定磁铁依序相邻，各个第一线圈分别对应各个第一固定磁铁的各相邻处；各个第二固定磁铁依序相邻，各个第二线圈分别对应各个第二固定磁铁的各相邻处。
6.在一些实施例中，线圈组包含三第一线圈及三第二线圈，固定磁铁组包含四第一固定磁铁及四第二固定磁铁，各个第一线圈固定于载座的第一侧，各个第二线圈固定于载座的第二侧，各个第一固定磁铁固定于壳体的第一侧，各个第二固定磁铁固定于壳体的第二侧，各个第一固定磁铁依序相邻，各个第一线圈分别对应各个第一固定磁铁的各相邻处；各个第二固定磁铁依序相邻，各个第二线圈分别对应各个第二固定磁铁的各相邻处。
7.在一些实施例中，弹性件组常态具有一力量以使固态透镜组抵顶操作件。
8.在一些实施例中，弹性件组包含前弹性件及后弹性件，固态透镜组接近壳体的入光口处为前端，固态透镜组相对前端的另一端为后端，前弹性件连接于前端与壳体之间，后弹性件连接于后端与壳体之间。
9.在一些实施例中，固态透镜组包含载座、多个透镜及帽盖。载座具有通道，多个透
镜固定于通道，驱动组件驱动载座沿固镜光轴移动以选择性地使帽盖抵顶操作件。
10.在一些实施例中，液态透镜另包含透镜框、第一薄膜、第二薄膜及液体。透镜框具有穿孔，第一薄膜与第二薄膜固定于透镜框并封闭穿孔，液体容置于穿孔、第一薄膜及第二薄膜之间。操作件连接于第二薄膜相对于液体的另一面。
11.本发明另提供一潜望式影像撷取装置，其包含光学转向元件、对焦镜组及影像传感器。光学转向元件包含入射面、反射面及出射面。成像光线自入射面入射，并于反射面反射后由出射面射出。对焦镜组包含壳体、液态透镜、固态透镜组、弹性件组及驱动组件。壳体具有容置空间，容置空间在壳体形成入光口及出光口。液态透镜覆盖入光口并包含操作件，液态透镜对应出射面并具有液镜光轴。固态透镜组位于容置空间并具有固镜光轴，液镜光轴与固镜光轴实质重合并实质垂直于出射面。弹性件组用以悬吊固态透镜组于容置空间。驱动组件包含线圈组及固定磁铁组。线圈组固定于固态透镜组，固定磁铁组固定于壳体并对应线圈组。其中，线圈组被驱动时，与固定磁铁组相互作用以使固态透镜组沿固镜光轴移动以选择性地使固态透镜组抵顶操作件。影像传感器位于出光口外侧，固镜光轴实质通过影像传感器的一感测区的中央区域。
附图说明
12.图1为对焦镜组一实施例的立体图；
13.图2为图1的立体分解图；
14.图3为图1在3-3位置的剖面图；
15.图4为图1在4-4位置的剖面图；
16.图5为驱动组件一些实施例的平面示意图；
17.图6为固态透镜组一些实施例的立体分解图；
18.图7a、图7b及图7c为驱动组件驱动固态透镜组沿固镜光轴axs移动的示意图；
19.图8为图1不含上壳体、液态透镜的对焦镜组一实施例立体图；
20.图9为图8另一视角的立体图；
21.图10为对焦镜组一些实施例的剖视图；
22.图11为潜望式影像撷取装置一些实施例的剖视图；
23.其中，附图标记：
24.100,200,300:对焦镜组
25.120,220,320:壳体
26.122:上壳体
27.122a:第一侧
28.122b:第二侧
29.124:下壳体
30.126:容置空间
31.128:入光口
32.129,329:出光口
33.130:位置感测组件
34.132:霍尔磁铁
35.134:霍尔感应器
36.140,240,340:液态透镜
37.142,242:操作件
38.144,244:第一薄膜
39.145:液体
40.146:第二薄膜
41.148:透镜框
42.149:穿孔
43.160,260,360:固态透镜组
44.162:载座
45.163:通道
46.164:透镜
47.166,266:帽盖
48.167:透光孔
49.168a:第一侧
50.168b:第二侧
51.169a:前端
52.169b:后端
53.170:弹性件组
54.172:前弹性件
55.172a,172b:前弹片
56.174:后弹性件
57.174a,174b:后弹片
58.180:驱动组件
59.182:线圈组
60.184:第一线圈
61.186:第二线圈
62.188a,188b:轭元件
63.190:固定磁铁组
64.192:驱动电路
65.194:第一固定磁铁
66.196:第二固定磁铁
67.310:影像传感器
68.350:光学转向元件
69.352:入射面
70.354:反射面
71.356:出射面
72.ax
l
:液镜光轴
73.axs:固镜光轴
74.d:距离。
具体实施方式
75.请参考图1至图2，图1为对焦镜组一实施例的立体图，图2为图1实施例的立体分解图。对焦镜组100包含壳体120、液态透镜140、固态透镜组160、弹性件组170及驱动组件180。
76.壳体120具有容置空间126，容置空间126在壳体120形成入光口128。液态透镜140覆盖入光口128并包含操作件142，液态透镜140具有液镜光轴ax
l
。固态透镜组160位于容置空间126并具有固镜光轴axs，液镜光轴ax
l
与固镜光轴axs实质重合。弹性件组170用以悬吊固态透镜组160于容置空间126。驱动组件180包含线圈组182及固定磁铁组190。线圈组182固定于固态透镜组160，固定磁铁组190固定于壳体120并对应线圈组182。线圈组182被驱动时，与固定磁铁组190相互作用以使固态透镜组160沿固镜光轴axs移动以选择性地使固态透镜组160抵顶操作件142。
77.对焦镜组100可应用于任何有变焦需求的装置中，例如数位相机、手机、平板、摄影机、计算机等。对焦镜组100也可搭配光学转向元件而形成一潜望式影像撷取装置(后面详述)，并应用于前述有变焦需求的装置中。
78.请结合图3参阅，图3为图1在3-3位置的剖面图。液镜光轴ax
l
与固镜光轴axs实质重合。此“实质重合”是指在设计上让液镜光轴ax
l
与固镜光轴axs重合，而实际制造及组装后，液镜光轴ax
l
与固镜光轴axs可能未能完全重合，而在液镜光轴ax
l
与固镜光轴axs的对准上产生些许误差。意即“实质重合”指液镜光轴ax
l
与固镜光轴axs对准上容许适量重合上的误差，该误差大小视对焦镜组所应用的场合而定，在影像传感器310或对影像失真要求较小的应用，该误差允许较大；相反的，该误差允许较小。
79.其次，在本实施例中，弹性件组170悬吊固态透镜组160于容置空间126且线圈组182未被驱动时，液态透镜140的操作件142与固态透镜组160(即图3中固态透镜组160朝向液态透镜140处，该元件为帽盖166，后面详述)间具有一距离d。当线圈组182被驱动时，固态透镜组160可沿固镜光轴axs移动(即图3水平轴向)而改变距离d的大小。
80.具体而言，线圈组182被驱动时，固态透镜组160可选择性地沿图3水平轴向(即固镜光轴axs，也即图3的z轴，以下以z轴说明)的右侧或左侧移动。当固态透镜组160沿固镜光轴axs移动时，固态透镜组160焦距即改变，达到调整焦距的目的。此外，当固态透镜组160朝 z方向移动并使得前述距离d缩小，固态透镜组160会接触、甚至抵顶操作件142。当固态透镜组160开始抵顶操作件142时，操作件142使液态透镜140的曲率半径改变，如此即使对焦镜组100具有更大的焦距范围。
81.举例而言，当固态透镜组160从常态位置(固态透镜组160被悬吊未接触操作件142的位置)沿-z方向(图3水平轴向右)移动时，对焦镜组100适于对焦的物像位置在无限远到1公尺的距离；当固态透镜组160从常态位置沿-z方向(图3水平轴向左)移动并抵顶操作件142时，对焦镜组100适于对焦的物像位置在1公尺至5公分的距离。如此，图1的单一对焦镜组100，即能满足长焦与超近焦应用的需求。
82.请再参考图1，壳体120可以为单件式也可为多件式。图1实施例的壳体120包含上壳体122与下壳体124。上壳体122可固定于下壳体124以形成前述的容置空间126，容置空间126在壳体120的前、后(即图1中 z及-z方向)分别具有入光口128与出光口129。入光口128
用于让成像光线进入，而影像传感器310则位于出光口129外侧(即图1的-z方向)适当距离。
83.接着，请同时参阅图2及图4，图4为图1在4-4位置的剖面图。在一些实施例中，线圈组182包含二第一线圈184及二第二线圈186，固定磁铁组190包含三第一固定磁铁194及三第二固定磁铁196，各个第一线圈184固定于固态透镜组160的第一侧168a，各个第二线圈186固定于固态透镜组160的第二侧168b，各个第一固定磁铁194固定于壳体120的第一侧122a，各个第二固定磁铁196固定于壳体120的第二侧122b，各个第一线圈184对应各个第一固定磁铁194，各个第二线圈186对应各个第二固定磁铁196。
84.在一些实施例中，各个第二固定磁铁196依序相邻，各个第二线圈186分别对应各个第二固定磁铁196的各相邻处。具体而言，请参考图2，一个第二线圈186的中央大致对齐对应的二第二固定磁铁196相邻处，即图2中第二线圈186与第二固定磁铁196间的中心线所示意处；类似的，各个第一固定磁铁194依序相邻，各个第一线圈184分别对应各个第一固定磁铁194的各相邻处。
85.通过上述固态透镜组160的单侧配置二个线圈184,186及三个固定磁铁194,196，使得线圈被驱动时，能产生足够的推力将固态透镜组160沿固镜光轴axs移动(克服弹性件组170的弹力)，同时，线圈组182与固定磁铁组190所产生的推力，足以在固态透镜组160抵顶到操作件142时，仍能持续推顶操作件142，改变液态透镜140的曲率半径，达到满足物件在无限远及短焦应用的需求。
86.在一些实施例中，二第一线圈184相互串联，二第二线圈186相互串联。驱动组件180另包含驱动电路192，驱动电路192电性连接第一线圈184与第二线圈186。驱动电路192受外部控制，以选择性地驱动线圈组182而调整对焦镜组100的焦距。在一些实施例中，线圈组182的感度(sensitivity)为7至12um/ma，驱动电路192输出至线圈组182的电流为15至90ma之间。
87.请再参考图2，驱动组件180另包含二轭元件188a,188b。轭元件188a,188b位于第一、二固定磁铁194,196相对第一、二线圈184,186的另一侧，以增加固定磁铁组190的磁场强度。在一些实施例中，轭元件188a,188b是轭铁片，其覆盖于固定磁铁组190的外侧(即相对线圈组182的另一侧)。
88.请参考图5，其为驱动组件一些实施例的平面示意图。图5的视角为图4的顶视图的视角。在一些实施例中，驱动组件180包含线圈组182及固定磁铁组190。线圈组182包含三个第一线圈184及三个第二线圈186，固定磁铁组190包含四个第一固定磁铁194及四个第二固定磁铁196。各个第一线圈184固定于固态透镜组160的第一侧168a，各个第二线圈186固定于固态透镜组160的第二侧168b，各个第一固定磁铁194固定于壳体120的第一侧122a，各个第二固定磁铁196固定于壳体120的第二侧122b，各个第一线圈184对应各个第一固定磁铁194，各个第二线圈186对应各个第二固定磁铁196，即如前述一个第一线圈184或第二线圈186的中央大致对齐对应的二第一固定磁铁194或二第二固定磁铁196的相邻处。各个第一线圈184依序串联，各个第二线圈186依序串联，串联的这些第一线圈184与这些第二线圈186电性连接至驱动电路192。
89.因此，图5的对焦镜组100实施例，通过增加第一线圈184、第二线圈186与第一固定磁铁194、第二固定磁铁196的数量，可增加驱动组件180被驱动时，推动固态透镜组160的力量。
90.由上述说明可知，通过前述不同技术手段，可调整驱动组件180被驱动时所产生的推力，推力大小的设计与弹性件组170的弹力、固态透镜组160的重量、及推动液态透镜140操作件142所须力量有关，意即可依据弹性件组170的弹力、固态透镜组160的重量、及推动液态透镜140操作件142所需力量来设计所需的驱动组件180，例如但不限于第一线圈184、第二线圈186及第一固定磁铁194、第二固定磁铁196的数量、第一固定磁铁194、第二固定磁铁196的磁场强度、第一线圈184、第二线圈186的感度、驱动的电流等。
91.请参考图6，其为固态透镜组一实施例的立体分解图。在一些实施例中，固态透镜组160包含载座162、多个透镜164及帽盖166。载座162具有通道163，多个透镜164固定于通道163。其中，驱动组件180驱动载座162沿固镜光轴axs移动以选择性地使帽盖166抵顶操作件142。具体而言，驱动组件180的线圈组182被驱动时，线圈组182与固定磁铁组190相互作用以使载座162沿固镜光轴axs移动以选择性地使帽盖166抵顶操作件142。载座162容置于壳体120的容置空间126通道163与容置空间126对应，载座162的内侧固定多个透镜164于通道163中，成像光线从壳体120的入光口128进入，通过通道163并穿透多个透镜164后，从壳体120的出光口129射出。图式中的多个透镜164是以这些透镜164整体的示意图方式绘制，实际上这些透镜164是个别分离的透镜，并固定于载座162内。这些透镜164的数量可以是2片、3片、4片或更多片，视设计需求而定。
92.图6实施例的帽盖166具有透光孔167，通道163为贯穿通道。透光孔167、通道163及容置空间126的中心彼此相互对应，使得成像光线得以通过固态透镜组160到达位于对焦镜组100后方的影像传感器310(后面详述)。在一些实施例中，帽盖166不具有透光孔167，但帽盖166材质为透明，例如透明玻璃，如此一来，帽盖166除能让成像光线通过外，也能达到抵顶操作件142的功能。
93.请同时参考图4及图5，在一些实施例中，液态透镜140另包含透镜框148、第一薄膜144、第二薄膜146及液体145。透镜框148具有穿孔149。第一薄膜144与第二薄膜146固定于透镜框148并封闭穿孔149，具体而言，穿孔149在透镜框148具有二开口，第一薄膜144与第二薄膜146封闭穿孔149的二开口。液体145容置于第一薄膜144及第二薄膜146在穿孔149形成的封闭空间之间。操作件142连接于第二薄膜146相对于液体145的另一面，意即操作件142连接于第二薄膜146朝向-z方向的面上。第一薄膜144、第二薄膜146及液体145的材质可以是透明材质。在一些实施例中，操作件142的材料为透明材质，例如但不限于透明玻璃。如此一来，成像光线可以依序通过第一薄膜144、液体145、第二薄膜146及操作件142而进入固态透镜组160。
94.在一些实施例中，操作件142接触、黏贴或黏固于第二薄膜146朝向-z方向的面上。如此可达到受固态透镜组160抵顶的功能。
95.在一些实施例中，操作件142的材质为透明玻璃，帽盖166具有透光孔167，即图2所示实施例。在此实施例中，帽盖166的透光孔167应小于操作件142，以使固态透镜组160被驱动朝 z方向移动时，帽盖166可以抵顶操作件142，达到改变液态透镜140的曲率半径的效果。
96.请同时参考图7a、图7b及图7c，其为驱动组件180驱动固态透镜组160沿固镜光轴axs移动的示意图。第一薄膜144与第二薄膜146具有弹性。在操作件142被帽盖166抵顶时(如图7c所示)，第二薄膜146向 z轴移动而挤压液体145并使得第一薄膜144向 z方向凸起，
而改变第一薄膜144的形状，进而改变液态透镜的曲率半径。图7a显示驱动组件180驱动固态透镜组160向-z轴移动的状态，图中可以看出，固态透镜组160的帽盖166与操作件142的距离d比图3的距离d大，此显示图3与图7a的对焦镜组100的焦距不同。类似的，图7b显示驱动组件180驱动固态透镜组160向 z轴移动而使得帽盖166接触操作件142的状态，此时，由于帽盖166仅接触操作件142而无推抵情形，因此，第一薄膜144维持初始状态的曲面形状。接着，当驱动组件180继续驱动固态透镜组160向 z轴移动，第一薄膜144即会开始朝 z方向外凸，使其曲面形状变化而改变焦距，达到对焦镜组100的短焦(近焦)功能。
97.请再参考图2、图8及图9，图8为图1不含上壳体122、液态透镜140的对焦镜组一实施例立体图。图9为图8另一视角的立体图。弹性件组170包含前弹性件172及后弹性件174，固态透镜组160接近壳体120的入光口128处为前端169a(即 z方向)，固态透镜组160相对前端169a的另一端为后端169b(即-z方向、接近壳体出光口129之处为后端169b)，前弹性件172连接于前端169a与壳体120之间，后弹性件174连接于后端169b与壳体120之间。如此一来，弹性件组170即能将固态透镜组160悬吊于容置空间126。
98.具体而言，前弹性件172包含二前弹片172a,172b，二前弹片172a,172b连接于前端169a与壳体120之间；后弹性件174包含二后弹片174a,174b，二后弹片174a,174b连接于后端169b与壳体120之间。从图中可以看出，前弹片172a连接于载座162前端169a(即朝向液态透镜140处)与上壳体122的第一侧122a之间，前弹片172b连接于载座162前端169a与上壳体122的第二侧122b之间；类似的，后弹片174a连接于载座162后端169b(即朝向-z方向处)与上壳体122的第一侧122a之间，后弹片174b连接于载座162后端169b与上壳体122的第二侧122b之间。
99.在一些实施例中，前弹性件172及后弹性件174分别为单件式的弹片，意即，前述二前弹片172a,172b实际上相连接且为同一片弹片，而前述后二后弹片174a,174b实际上相连接且为同一片弹片，也可达到悬吊固态透镜组160于容置空间126的目的。在前弹性件172及后弹性件174分别为单件式的弹片的实施例中，前弹性件172及后弹性件174须避开成像光线通过的区域(例如避免透镜框148的穿孔149、帽盖166的透光孔167)。
100.在前述实施例中，对焦镜组100的固态透镜组160与液态透镜140在常态中(即驱动组件180未被驱动)保持一距离d，此距离可以是一预定距离，距离大小视设计需求而定。此预定距离可通过前述弹性件组170的弹力(悬吊力量)与固态透镜组160的重量的适当设计而调整。但固态透镜组160与液态透镜140常态关系并不限于此，在一些实施例中，固态透镜组160可常态与液态透镜140的操作件142接触(例如图7b所示)，或固态透镜组160可常态具有一预力(力量)持续抵顶液态透镜140的操作件142。
101.参考图10，其为对焦镜组一些实施例的剖视图，图10剖视位置与图3相同。在此实施例中，对焦镜组200的液态透镜240固定于壳体220，固态透镜组260悬吊于壳体220内，固态透镜组260因弹性件组(图中未绘示，其类以图2的弹性件组170)而常态具有一预力将固态透镜组260朝液态透镜240推(即固态透镜组260的帽盖266常态推抵液态透镜240的操作件242)。此常态抵的状态即图10所示，操作件242被抵顶后，第一薄膜244些微外凸(朝 z方向)。当对焦镜组200在使用时(例如但不限于驱动组件被通电)，驱动组件(图中未绘示，其类以图2的驱动组件180)即推动固态透镜组260向-z方向些微移动使得固态透镜组260与液态透镜240间具有一预定距离。而当控制装置欲控制驱动组件使得对焦镜组200提供短焦功
能时，控制装置控制驱动组件使固态透镜组260向 z方向移动，视短焦的需求，使固态透镜组260接触或抵顶操作件242。在此实施例中，由于弹性件组提供一预力使固态透镜组260常态能抵顶液态透镜240，因此，当驱动组件的线圈组(类似图2的线圈组182，故图中未绘示，)被驱动以抵顶液态透镜240时，线圈组所需产生的推力将小于图3的线圈组182所需产生的推力。如此一来，图10实施例的对焦镜组200所配置的驱动组件的推力规格可小于图3实施例的对焦镜组100所配置的驱动组件180的推力规格。
102.使弹性件组170产生前述预力的方式有几种。其一，设计时可以让弹性件组170的前弹性件172与后弹性件174两端所固定位置有一落差。具体而言，壳体用以固定前弹性件172一端的位置与固态透镜组160,260用以固定前弹性件172另一端的位置，二者之间有一落差；类似的，壳体用以固定后弹性件174一端的位置与固态透镜组160,260用以固定后弹性件174另一端的位置，二者之间有一落差。弹性件组170组装于固态透镜组160,260及壳体120,220之间时，即可使得固态透镜组160,260常能抵顶液态透镜140,240的操作件142,242。
103.其二，前弹性件172与后弹性件174的两端常态时即有一落差，而壳体用以固定前弹性件组的位置与固态透镜组160,260用以固定弹性件组的位置大致齐平。如此一来，弹性件组170组装于固态透镜组160,260及壳体120,220之间时，可使得固态透镜组160,260常能抵顶液态透镜140,240的操作件142,242。
104.请再参阅图2，对焦镜组100另包含位置感测组件130，位置感测组件130包含霍尔磁铁132及霍尔感应器134。霍尔磁铁固定于固态透镜组160，霍尔感应器134固定于下壳体124。如此一来，当固态透镜组160被驱动时，控制器能通过霍尔感应器134而获得固态透镜组160的位置，并得知其对应的焦距长度。
105.请参考图11，其为潜望式影像撷取装置一些实施例的剖视图。潜望式影像撷取装置包含光学转向元件350、对焦镜组300及影像传感器310。光学转向元件350包含入射面352、反射面354及出射面356，一成像光线自入射面352入射，并于反射面354反射后由出射面356射出。对焦镜组300包含壳体320、液态透镜340、固态透镜组360、弹性件组(类似图2的弹性件组170，故未绘示)及驱动组件(类似图2的驱动组件180，故未绘示)。
106.对焦镜组300的结构类似前述对焦镜组100,200的多个实施例的结构，故不再赘述。以下仅说明对焦镜组300与光学转向元件350及影像传感器310的关系。液态透镜340的液镜光轴ax
l
与固态透镜组360的固镜光轴axs对应出射面356。在一些实施例中，液镜光轴ax
l
与固镜光轴axs实质垂直出射面356并位于出射面356的中央区域。影像传感器310位于出光口329外侧(即图11的-z方向)。固镜光轴axs实质通过影像传感器310的感测区的中央区域，意即固镜光轴axs实质通过影像传感器310的感测区的中央附近。
107.在一些实施例中，潜望式影像撷取装置另包含防手震组件(图中未示)，此防手震组件用以驱动影像传感器310，以提供摄像时的防手震功能。
108.综上所述，依据一些实施例，对焦镜组100,200,300及具有对焦镜组100,200,300的潜望式影像撷取装置，在适当控制下，除了能利用固态透镜组160,260,360达到变焦功能外，也能结合液态透镜140,240,340达到变焦功能，且具有长焦与短焦的功能。