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TWI672520B - 影像擷取裝置 - Google Patents

影像擷取裝置 Download PDF

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TWI672520B
TWI672520B TW107139012A TW107139012A TWI672520B TW I672520 B TWI672520 B TW I672520B TW 107139012 A TW107139012 A TW 107139012A TW 107139012 A TW107139012 A TW 107139012A TW I672520 B TWI672520 B TW I672520B
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optical
optical lens
glass
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林昀毅
王木榮
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致伸科技股份有限公司
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0015—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
    • G02B13/002—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface
    • G02B13/0045—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface having five or more lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
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  • Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

本發明係關於一種影像擷取裝置，包括光學透鏡模組以及光學感測元件。光學透鏡模組包括第一光學透鏡、第二光學透鏡、第三光學透鏡、第一結合透鏡組件以及第二結合透鏡組件。其中，第一結合透鏡組件係由第一玻璃透鏡與矽氧樹脂透鏡結合而形成。光學感測元件位於光學透鏡模組之一側，以接收穿過光學透鏡模組之光束，而產生影像。

Description

影像擷取裝置
本發明係關於一種影像擷取裝置，尤其係關於設置於可攜式電子裝置上之影像擷取裝置。
近年來，隨著科技的進步，各種電子裝置均設計為輕薄外型而具有易於攜帶的特性，以便於使用者可隨時隨地藉由電子裝置進行行動商務或娛樂休閒等事務。其中，影像擷取裝置近期已廣泛地應用於諸如智慧型手機、平板電腦以及穿戴式裝置等各種可攜式電子裝置上。已為其重要的基本配備。由於可攜式電子裝置具有體積小且方便攜帶之優點，使用者可以於需要時利用可攜式電子裝置上之影像擷取裝置進行影像擷取工作且儲存拍攝而獲得之影像。
可攜式電子裝置上之影像擷取裝置可便於使用者隨時拍攝，以記錄生活點滴，故影像擷取裝置受到多數使用者的重視。另一方面，製造商亦積極提升影像擷取裝置之功能，以期受到使用者的青睞。
接下來說明習知影像擷取裝置之結構。請參閱圖1，其為習知影像擷取裝置之結構側視剖面示意圖。習知影像擷取裝置1包括光學透鏡11、光學感測元件12以及殼體13，且光學透鏡11可供光束L通過而進入習知影像擷取裝置1內部。光學感測元件12對應於光學透鏡11，其可感應通過光學透鏡11之光束L而產生相對應之影像訊號，以供連接於影像擷取裝置1之顯示器(未顯示於圖中)顯示對應於影像訊號之影像。殼體13之功能為容置光學透鏡11以及光學感測元件12，且定位之，使得光學透鏡11以及光學感測元件12得以正常運作，而殼體13具有一開孔131，其可顯露光學透鏡11於外，使光束L通過光學透鏡11。
影像擷取裝置1中，光學透鏡11具有修整光束L的功效，可使通過光學透鏡11之光束L產生不同的光學效果，例如：光學透鏡可校正球面像差(Spherical Aberration)。因此，可因應不同光學需求而採用不同型態的透鏡或由多個透鏡所組成的透鏡模組，以產生所需要的光學效果，而良好的光學效果即為製造廠所亟欲追求的。其中，光學透鏡11大多採用塑膠材料或玻璃材料所製成，而由玻璃材料所製成的光學透鏡之耐熱性優於塑膠材料所製成的光學透鏡。然而，玻璃材料所製成的光學透鏡之製造成本較高。
因此，需要一種製造成本低且可產生優異光學效果之影像擷取裝置。
本發明之目的在於提供一種製造成本低且可產生優異光學效果之影像擷取裝置。
於一較佳實施例中，本發明提供一種影像擷取裝置，用以對一目標物拍攝而產生一影像，包括一光學透鏡模組以及一光學感測元件。該光學透鏡模組設置於該影像擷取裝置內，用以供一光束穿過，包括一第一光學透鏡、一第二光學透鏡、一第三光學透鏡、一第一結合透鏡組件以及一第二結合透鏡組件。該第一光學透鏡位於該光學透鏡模組之一端，該第二光學透鏡位於該第一光學透鏡之一側，而該第三光學透鏡位於該第二光學透鏡之一側。該第一結合透鏡組件位於該光學透鏡模組之一另一端，而該第二結合透鏡組件，位於該第三光學透鏡與該第一結合透鏡組件之間。其中，該第一結合透鏡組件係由一第一玻璃透鏡與一矽氧樹脂透鏡結合而形成。該光學感測元件設置於該影像擷取裝置內且位於該光學透鏡模組之一側，用以接收穿過該光學透鏡模組之該光束，而產生對應於該目標物之該影像。
綜言之，本發明影像擷取裝置中之第一結合透鏡組件包含有矽氧樹脂透鏡，而矽氧樹脂材料具有良好的熱穩定性，故可於溫度變化較大的環境內穩定使用，且矽氧樹脂透鏡可抗紫外光而不易黃化，故第一結合透鏡組件可緩和光衰現象，而適合於戶外環境使用。另外，矽氧樹脂材料之光穿透率高，故可提升光束之光學使用率。其中，第一結合透鏡組件可以射出成型方式而成型為非球面鏡片，而非球面鏡片於光學中校正光學像差之光學效果較佳。
亦由於第一結合透鏡組件可以射出成型方式而成型，故可因應需求而成型為高厚薄比的鏡片，與玻璃鏡片以及塑膠鏡片相比，高厚薄比的鏡片之應用性較高。其中，高厚薄比定義為鏡片中心之厚度與鏡片邊緣之厚度的比值。於成本方面而言，成型為非球面鏡片之第一結合透鏡組件的製造成本較非球面玻璃鏡片之製造成本低。
1、2、3‧‧‧影像擷取裝置
11‧‧‧光學透鏡
12、22、32‧‧‧光學感測元件
13‧‧‧殼體
21、31‧‧‧光學透鏡模組
23、33‧‧‧濾光片
131‧‧‧開孔
211、311‧‧‧第一光學透鏡
212、312‧‧‧第二光學透鏡
213、313‧‧‧第三光學透鏡
214、314、414、514‧‧‧第一結合透鏡組件
215、315‧‧‧第二結合透鏡組件
2141、3141、4141、5141‧‧‧第一玻璃透鏡
2142、3142、4142、5142‧‧‧矽氧樹脂透鏡
2151、3151‧‧‧第二玻璃透鏡
2151、3152‧‧‧第三玻璃透鏡
L‧‧‧光束
T‧‧‧目標物
圖1係習知影像擷取裝置之結構側視剖面示意圖。
圖2係本發明影像擷取裝置於第一較佳實施例中之局部結構側視剖面示意圖。
圖3係本發明影像擷取裝置於第二較佳實施例中之局部結構側視剖面示意圖。
圖4係本發明影像擷取裝置之第一結合透鏡組件於第三較佳實施例中之局部結構側視剖面示意圖。
圖5係本發明影像擷取裝置之第一結合透鏡組件於第四較佳實施例中之局部結構側視剖面示意圖。
鑑於習知技術之問題，本發明提供一種影像擷取裝置，已改善習知技術的問題。請參閱圖2，其為本發明影像擷取裝置於第一較佳實施例中之局部結構側視剖面示意圖。影像擷取裝置2之功能為對目標物T拍攝而產生影像，其包括殼體(未顯示於圖中)、光學透鏡模組21、光學感測元件22以及濾光片23。光學透鏡模組21設置於影像擷取裝置2之殼體內，其可供光束(未顯示於圖中)穿過以產生對應於光學透鏡模組21之光學效果。光學感測元件22設置於影像擷取裝置2內且位於光學透鏡模組21之一側，其可接收穿過光學透鏡模組21之光束，而產生對應於目標物T之影像。於本較佳實施例中，光學感測元件22係為感測晶片，而感測晶片運作 而產生影像之情形以及原理係如熟知本技藝人士所廣知，故不再贅述。
光學透鏡模組21包括第一光學透鏡211、第二光學透鏡212、第三光學透鏡213、第一結合透鏡組件214以及第二結合透鏡組件215。第一結合透鏡組件214包括第一玻璃透鏡2141以及矽氧樹脂透鏡2142，而第二結合透鏡組件215包括第二玻璃透鏡2151以及第三玻璃透鏡2152。濾光片23位於矽氧樹脂透鏡2142與光學感測元件22之間，其功能為過濾不可見光。
第一光學透鏡211位於光學透鏡模組21之一端，而第二光學透鏡212位於第一光學透鏡212之一側，第一光學透鏡211以及第二光學透鏡212可提供修正影像之球面像差(spherical aberration)、失真(distortion)以及場曲(field curvature)的光學效果。第三光學透鏡213位於第二光學透鏡212之一側，其可修正影像之球面像差以及場曲。其中，第一光學透鏡211之焦距F1與該第二光學透鏡212之焦距F2係滿足以下關係式： 0.9<<1.1
於本較佳實施例中，第一光學透鏡211具有負屈光度，且第二光學透鏡212具有正屈光度，而第三光學透鏡213具有正屈光度。至於材料方面，第一光學透鏡211、第二光學透鏡212以及第三光學透鏡213係以玻璃材料所製成，其僅為例示之用，而非以此為限。於另一較佳實施例中，第一光學透鏡、第二光學透鏡以及第三光學透鏡亦可採用塑膠材料而製成，或者，第一光學透鏡、第二光學透鏡以及第三光學透鏡中之任一者可選用玻璃材料或塑膠材料而製成。
接下來，第一結合透鏡組件214位於光學透鏡模組21之另一端，亦即，第一結合透鏡組件214接近於光學感測元件22。第一結合透 鏡組件214中，第一玻璃透鏡2141接近於第二結合透鏡組件215，矽氧樹脂透鏡2142則接近於光學感測元件22，而第一玻璃透鏡2141以及矽氧樹脂透鏡2142可提供校正影像之失真、場曲以及慧形像差(coma aberration)的光學效果。其中，第一玻璃透鏡2141之焦距F6與矽氧樹脂透鏡2142之焦距F7係滿足以下關係式： <0
於本較佳實施例中，第一玻璃透鏡2141具有正屈光度，而矽氧樹脂透鏡2142則具有負屈光度，且第一玻璃透鏡2141與矽氧樹脂透鏡2142係藉由射出成型技術而結合為一體，以形成第一結合透鏡組件214，其僅為例示之用，而非以此為限。於另一較佳實施例中，可採用以下設計：第一玻璃透鏡具有負屈光度，而矽氧樹脂透鏡則具有正屈光度。
第二結合透鏡組件215位於第三光學透鏡213與第一結合透鏡組件214之間，第二結合透鏡組件215中，第二玻璃透鏡2151接近於第三光學透鏡213，第三玻璃透鏡2152則接近於第一玻璃透鏡2141，第二玻璃透鏡2151以及第三玻璃透鏡2152可提供校正影像之色差(lateral color)以及球面像差的光學效果。其中，第二結合透鏡組件215係由第二玻璃透鏡2151與第三玻璃透鏡2152以黏著劑結合而組成。於本較佳實施例中，第二玻璃透鏡2151具有正屈光度，而第三玻璃透鏡2152具有負屈光度，而結合該兩者之黏著劑可選用UV膠。
第二結合透鏡組件215中，第二玻璃透鏡2151之阿貝數V4與第三玻璃透鏡2152之阿貝數V5係滿足以下關係式：32<|V4-V5|<42
除了上述光學效果之外，第三光學透鏡213、第二玻璃透鏡 2151、第三玻璃透鏡2152、第一玻璃透鏡2141以及矽氧樹脂透鏡2142更可提供校正影像之像散(astigmatism)的光學效果。
再者，本發明更提供與上述不同之第二較佳實施例。請參閱圖3，其為本發明影像擷取裝置於第二較佳實施例中之局部結構側視剖面示意圖。影像擷取裝置3包括殼體(未顯示於圖中)、光學透鏡模組31、光學感測元件32以及濾光片33，且光學透鏡模組31包括第一光學透鏡311、第二光學透鏡312、第三光學透鏡313、第一結合透鏡組件314以及第二結合透鏡組件315。其中，第一結合透鏡組件314包括第一玻璃透鏡3141以及矽氧樹脂透鏡3142，而第二結合透鏡組件315包括第二玻璃透鏡3151以及第三玻璃透鏡3152。本較佳實施例之結構以及各元件之配置關係與前述較佳實施例大致上相同，且該些透鏡之關係式亦相同，而相同之處不再贅述。至於該兩者之不同之處在於，各透鏡之形態以及所提供的光學效果。
就光學效果而言，第一光學透鏡311以及第三光學透鏡313可提供修正影像之球面像差以及場曲的光學效果，第二玻璃透鏡3151以及第三玻璃透鏡3152可提供校正影像之色差以及球面像差的光學效果。第一玻璃透鏡3141以及矽氧樹脂透鏡3142可提供校正影像之失真、場曲以及慧形像差的光學效果，而第二光學透鏡312、第二玻璃透鏡3151、第三玻璃透鏡3152、第一玻璃透鏡3141以及矽氧樹脂透鏡3142更可提供校正影像之像散的光學效果。
就屈光度而言，第一光學透鏡311具有負屈光度，第二光學透鏡312具有正屈光度，而第三光學透鏡313具有正屈光度，第二玻璃透鏡3151具有正屈光度，第三玻璃透鏡3152具有負屈光度，第一玻璃透鏡3141具有正屈光度，而矽氧樹脂透鏡3142則具有負屈光度。其中，雖然該些透鏡之正負屈光度配置與前述較佳實施例相同，但本發明並非限定僅可 採用上述的正負屈光度配置，於後續的較佳實施例中將說明採用不同的屈光度配置之第一結合透鏡組件。
請參閱圖4，其為本發明影像擷取裝置之第一結合透鏡組件於第三較佳實施例中之局部結構側視剖面示意圖。圖4顯示出影像擷取裝置(未顯示於圖中)之第一結合透鏡組件414，且第一結合透鏡組件414包括第一玻璃透鏡4141以及矽氧樹脂透鏡4142。於本較佳實施例中，第一玻璃透鏡4141具有負屈光度，而矽氧樹脂透鏡4142則具有正屈光度。此外，圖5亦顯示出影像擷取裝置(未顯示於圖中)之第一結合透鏡組件514，且第一結合透鏡組件514包括第一玻璃透鏡5141以及矽氧樹脂透鏡5142。於本較佳實施例中，第一玻璃透鏡5141具有負屈光度，而矽氧樹脂透鏡5142則具有正屈光度。
需特別說明的是，第四較佳實施例與第五較佳實施例中之第一玻璃透鏡4141、5141以及矽氧樹脂透鏡4142、5142必須因應所需要的光學效果而與相對應的光學透鏡互相配合，以形成完整的光學透鏡模組。其中，該些光學透鏡可因應需求而任意搭配使用，故於圖4以及圖5中不顯示出該些光學透鏡。
根據上述可知，本發明影像擷取裝置中之第一結合透鏡組件包含有矽氧樹脂透鏡，而矽氧樹脂材料具有良好的熱穩定性，故可於溫度變化較大的環境內穩定使用，且矽氧樹脂透鏡可抗紫外光而不易黃化，故第一結合透鏡組件可緩和光衰現象，而適合於戶外環境使用。另外，矽氧樹脂材料之光穿透率高，故可提升光束之光學使用率。其中，第一結合透鏡組件可以射出成型方式而成型為非球面鏡片，而非球面鏡片於光學中校正光學像差之光學效果較佳。
亦由於第一結合透鏡組件可以射出成型方式而成型，故可因 應需求而成型為高厚薄比的鏡片，與玻璃鏡片以及塑膠鏡片相比，高厚薄比的鏡片之應用性較高。其中，高厚薄比定義為鏡片中心之厚度與鏡片邊緣之厚度的比值。於成本方面而言，成型為非球面鏡片之第一結合透鏡組件的製造成本較非球面玻璃鏡片之製造成本低。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，並非用以限定本發明之申請專利範圍，因此凡其它未脫離本發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含於本案之申請專利範圍內。

Claims (9)

  1. 一種影像擷取裝置，用以對一目標物拍攝而產生一影像，包括：一光學透鏡模組，設置於該影像擷取裝置內，用以供一光束穿過，包括：一第一光學透鏡，位於該光學透鏡模組之一端；一第二光學透鏡，位於該第一光學透鏡之一側；一第三光學透鏡，位於該第二光學透鏡之一側；一第一結合透鏡組件，位於該光學透鏡模組之一另一端；以及一第二結合透鏡組件，位於該第三光學透鏡與該第一結合透鏡組件之間；其中，該第一結合透鏡組件係由一第一玻璃透鏡與一矽氧樹脂透鏡結合而形成；以及一光學感測元件，設置於該影像擷取裝置內且位於該光學透鏡模組之一側，用以接收穿過該光學透鏡模組之該光束，而產生對應於該目標物之該影像；其中，該第一玻璃透鏡與該矽氧樹脂透鏡係藉由射出成型技術結合，以形成該第一結合透鏡組件。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之影像擷取裝置，其中，該第二結合透鏡組件係由一第二玻璃透鏡與一第三玻璃透鏡以黏著劑結合而組成。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之影像擷取裝置，其中，該第一光學透鏡、該第二光學透鏡以及該第三光學透鏡中之任一者係以玻璃材料或塑膠材料而製成。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之影像擷取裝置，其中，該第二玻璃透鏡之阿貝數V4與該第三玻璃透鏡之阿貝數V5係滿足以下關係式：32<｜V4-V5｜<42。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之影像擷取裝置，其中，該第二玻璃透鏡具有正屈光度，而該第三玻璃透鏡具有負屈光度。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之影像擷取裝置，其中，該第一玻璃透鏡之焦距F6與該矽氧樹脂透鏡之焦距F7係滿足以下關係式：
    Figure TWI672520B_C0001
    <0。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之影像擷取裝置，其中，該第一光學透鏡具有負屈光度，且該第二光學透鏡具有正屈光度，而該第三光學透鏡具有正屈光度。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之影像擷取裝置，其中，該第一光學透鏡之焦距F1與該第二光學透鏡之焦距F2係滿足以下關係式：0.9<
    Figure TWI672520B_C0002
    <1.1。
  9. 如申請專利範圍第１項所述之影像擷取裝置，更包括一濾光片，位於該矽氧樹脂透鏡與該光學感測元件之間，用以過濾不可見光。
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