TWI770808B

TWI770808B - 鏡頭模組（四）

Info

Publication number: TWI770808B
Application number: TW110104459A
Authority: TW
Inventors: 薛春育; 陳淙澤; 黃俊泓
Original assignee: 大陸商信泰光學（深圳）有限公司; 亞洲光學股份有限公司
Priority date: 2021-02-05
Filing date: 2021-02-05
Publication date: 2022-07-11
Also published as: US11947090B2; CN114879428B; TW202232218A; CN114879428A; US20220252850A1

Abstract

一種鏡頭模組包括複數個透鏡、一環狀體及一反射元件。反射元件、此等透鏡及環狀體沿著一光軸從一物側至一像側排列。反射元件設置於物側至該等透鏡之間，且包括一反射面。環狀體設置於物側至該等透鏡之間、該等透鏡之間或該等透鏡至像側之間。鏡頭模組滿足以下條件：0.5mm<EPA/PL<5.5mm；其中EPA為鏡頭模組之一入射瞳之一面積，PL為反射元件之一長度，此長度等於反射面之一邊長之一長度，此邊長與光軸互相垂直。

Description

鏡頭模組(四)

本發明係有關於一種鏡頭模組。

智慧型手機為了提升影像品質，其中的鏡頭模組所使用的透鏡數量也就愈來愈多，造成鏡頭模組總長度愈長，為了縮短鏡頭模組總長度，一般採用潛望式鏡頭模組設計來縮短鏡頭模組總長度。另一方面為了符合智慧型手機薄型化的需求，潛望式鏡頭模組也需進一步縮短厚度，如此將壓縮到傳統圓形光圈尺寸導致入光量減少，如果要增加入光量，光圈外形只能改設計成非圓形，例如近似跑道形。當智慧型手機厚度更薄到某種程度後，非圓形光圈會被進一步壓縮成更扁平外形，使得非圓形光圈的短邊入光量明顯小於長邊入光量，造成短邊方向的成像亮度明顯低於長邊的成像亮度，成像亮度明顯不均勻，影響影像品質。

有鑑於此，本發明之主要目的在於提供一種鏡頭模組，其包括可變遮光片，可控制光圈之長邊的入光量，使得光圈之長邊與短邊的入光量差異變小，可改善成像亮度不均勻現像。

本發明之鏡頭模組包括複數個透鏡、一環狀體及一反射元件。反射元件、此等透鏡及環狀體沿著一光軸從一物側至一像側排列。反射元件設置於物側至此等透鏡之間，且包括一反射面。環狀體設置於物側至此等透鏡之間、此等透鏡之間或此等透鏡至像側之間。鏡頭模組滿足以下條件：0.5mm<EPA/PL<5.5mm；其中EPA為鏡頭模組之一入射瞳之一面積，PL為反射元件之一長度，此長度等於反射面之一邊長之一長度，此邊長與光軸互相垂直。

其中環狀體為一光圈或一遮光元件，此遮光元件包括一作動件、一可變洞孔及一驅動元件，此作動件圍繞光軸形成可變洞孔，此驅動元件使作動件可進行作動以使可變洞孔的內徑改變，作動件為非圓形片體，此可變洞孔為非圓形洞孔，遮光元件可沿著光軸移動，此光圈包括一洞孔，此洞孔大小固定。

其中非圓形洞孔之形狀為多邊形、與光軸對稱的多邊形、與光軸不對稱的多邊形、跑道形、樽形、橡木桶形、波浪形、花朵形、葉片形、雲朵形、星形、鋸齒形、愛心形或同時包含有直線及弧線或由不規則線條相連組成的形狀。

其中此等透鏡中至少一個透鏡可移動以進行變焦，當鏡頭模組之焦距改變，作動件可進行作動以使可變洞孔的內徑改變。

其中鏡頭模組至少滿足以下其中一條件：0.2<SDX/STD<2；0<SDY/STD<1.2；0.2<EPDX/STD<2.1；0<EPDY/STD<1.5；0.7mm<EPA/STD<10mm；其中SDX為可變洞孔通過光軸之一最大可變洞孔間距，SDY為可變洞孔通過光軸之一最小可變洞孔間距，STD為光圈之一直徑，EPDX為入射瞳通過光軸之一最大入射瞳間距，EPDY為入射瞳通過光軸之一最小入射瞳間距，EPA為鏡頭模組之入射瞳之面積。

其中鏡頭模組至少滿足以下其中一條件：0<SDX/EPDX<1.6；0.5<SDY/EPDY<2.3；其中SDX為可變洞孔通過光軸之一最大可變洞孔間距，SDY為可變洞孔通過光軸之一最小可變洞孔間距，EPDX為入射瞳通過光軸之一最大入射瞳間距，EPDY為入射瞳通過光軸之一最小入射瞳間距。

其中鏡頭模組至少滿足以下其中一條件：1mm<SA/STD<9mm；0.4<SA/EPA<2.4；其中SA為遮光元件之一可變洞孔面積，EPA為鏡頭模組之入射瞳之面積，STD為光圈之一直徑。

其中反射元件可更包括一入射面及一出射面，入射面與出射面互相垂直。

其中鏡頭模組至少滿足以下其中一條件：0.8<PL/EPDX<4；0.7<PH/EPDY<3；其中PL為反射元件之長度，PH為反射元件之一高度，此高度等於出射面之一邊長之一長度，此邊長方向垂直入射面，EPDX為入射瞳通過光軸之一最大入射瞳間距，EPDY為入射瞳通過光軸之一最小入射瞳間距。

其中鏡頭模組至少滿足以下其中一條件：0.8<(SDY+EPDY)/PH<2；0.5<(SDX+EPDX)/PL<2.2；2<(SDX/SDY)+(EPDX/EPDY)+(PL/PH)<6.5；其中SDX為可變洞孔通過光軸之一最大可變洞孔間距，SDY為可變洞孔通過光軸之一最小可變洞孔間距，EPDX為入射瞳通過光軸之一最大入射瞳間距，EPDY為入射瞳通過光軸之一最小入射瞳間距，PL為反射元件之長度，PH為反射元件之一高度，此高度等於出射面之一邊長之一長度，此邊長方向垂直入射面。

為使本發明之上述目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例並配合所附圖式做詳細說明。

10:可變遮光片

11:作動件

111、113:線段

115、117:弧形

13:可變洞孔

SDX:最大可變洞孔間距

SDY:最小可變洞孔間距

OA:光軸

20:稜鏡

Sin:入射面

Sref:反射面

Sout:出射面

PL:長度

PH:高度

第1圖係依據本發明之鏡頭模組處於廣角端，其中可變遮光片之一實施例處於小口徑狀態時之示意圖。

第2圖係依據本發明之鏡頭模組處於中間端，其中可變遮光片之一實施例處於中口徑狀態時之示意圖。

第3圖係依據本發明之鏡頭模組處於望遠端，其中可變遮光片之一實施例處於大口徑狀態時之示意圖。

第4圖係依據本發明之鏡頭模組，其中反射元件之一實施例示意圖。

本發明提供一種鏡頭模組，包括：複數個透鏡；一環狀體；及一反射元件；其中此反射元件、此等透鏡及此環狀體沿著一光軸從一物側至一像側排列；其中反射元件設置於物側至此等透鏡之間，且包括一反射面；其中環狀體設置於物側至此等透鏡之間、此等透鏡之間或此等透鏡至像側之間；其中鏡頭模組滿足以下條件：0.5mm<EPA/PL<5.5mm；其中EPA為鏡頭模組之一入射瞳之一面積，PL為反射元件之一長度，此長度等於反射面之一邊長之一長度，此邊長與光軸互相垂直。

請同時參閱第1圖、第2圖、第3圖及第4圖，第1圖、第2圖及第3圖係依據本發明之鏡頭模組處於望遠端、中間端及廣角端，其中可變遮光片之一實施例分別處於大口徑、中口徑及小口徑狀態時之示意圖，第4圖係依據本發明之鏡頭模組，其中反射元件之一實施例示意圖。本發明之鏡頭模組(未圖示)包括複數個透鏡(未圖示)、複數個環狀體(未圖示)及一反射元件20，可以理解的是，環狀體(未圖示)可以為一光圈(未圖示)或一遮光元件(未圖示)，在本實施例中環狀體(未圖示)為一遮光元件(未圖示)，此遮光元件可以為如第1圖、第2圖及第3圖所示之一可變遮光片10，底下文件將以可變遮光片10代替環狀體(未圖示)及遮光元件(未圖示)，複數個透鏡(未圖示)、光圈(未圖示)、可變遮光片10及反射元件20沿著一光軸OA排列，光圈(未圖示)設置於複數個透鏡(未圖示)之間，可變遮光片10設置於複數個透鏡(未圖示)之間，但本發明不以此為限，光圈(未圖示)亦可設置於物側(未圖示)與複數個透鏡(未圖示)之間，可變遮光片10亦可設置於物側(未圖示)與複數個透鏡(未圖示)之間或者複數個透鏡(未圖示)與像側(未圖示)之間，此外，反射元件20設置於一物側(未圖示)與一像側(未圖示)之間，即反射元件20可設置於物側(未圖示)與複數個透鏡(未圖示)之間、複數個透鏡(未圖示)之間或複數個透鏡(未圖示)與像側(未圖示)之間。此等透鏡中至少一個透鏡可移動以進行變焦或對焦。光圈(未圖示)包括一洞孔，此洞孔大小固定。

可變遮光片10包括一作動件11、一可變洞孔13及一驅動元件(未圖示)，可變遮光片10可沿著光軸OA移動，隨著不同的焦距以改變可變洞孔13之內徑大小。作動件11為非圓形片體，作動件11包括一線段111、一線段113、一弧形115及一弧形117，線段111之兩端分別連接弧形115及弧形117之一端，線段113之兩端分別連接弧形115及弧形117之另一端，使得線段111與線段113相對，弧形115與弧形117相對，作動件11圍繞光軸OA形成可變洞孔13，藉由驅動元件(未圖示)提供驅動力使得作動件11可進行作動並且改變其內徑大小，其中驅動元件(未圖示)可以是電驅動馬達、步進馬達、磁石線圈組件、音圈馬達、壓電材料、形狀記憶合金(Shape Memory Alloy,SMA)等來實現的驅動器，當作動件11改變大小(即改變內徑尺寸及形狀)即可改變可變洞孔13之大小，上述作動件11由兩線段及兩弧形組成，但本發明不以此為限，作動件11也可以由多條線段組成，或者由多個弧形組成，或者由任意多條線段及任意多個弧形組成，或者由任意多條曲線組成，或者由任意多條線段、任意多個弧形及任意多條曲線組成。可變洞孔13為非圓形洞孔，可變洞孔13其形狀呈非圓形，在本實施例中由光軸方向觀察，其外觀形狀近似兩U字形由開口處對接後所呈現之外形，但本發明不以此為限，其形狀亦可為多邊形、與光軸對稱的多邊形、與光軸不對稱的多邊形、跑道形、樽形、橡木桶形、波浪形、花朵形、葉片形、雲朵形、星形、鋸齒形、愛心形、同時包含有直線及弧線、或者由不規則線條相連組成的形狀，如此設計有利於鏡頭模組整體有效減小尺寸、厚度及體積，其中部分形狀例如波浪形、雲朵形、星形、鋸齒形亦可兼具達成減少雜散光及鬼影的功效。可變洞孔13通過光軸OA之一最大可變洞孔間距為SDX，可變洞孔13通過光軸OA之一最小可變洞孔間距為SDY。由第1圖、第2圖及第3圖可明顯看出，當鏡頭模組(未圖示)由廣角端變焦至中間端再到望遠端時，其最大可變洞孔間距SDX由最小逐漸變大，最後變為最大，最小可變洞孔間距SDY則變動很小幾乎大小相等。光圈(未圖示)及可變洞孔13可讓來自物側(未圖示)之光線通過，其大小將影響鏡頭模組(未圖示)之通光量，進而影響光圈值(F-Number)以及成像品質。反射元件20為一稜鏡包括一入射面Sin、一反射面Sref及一出射面Sout，反射面Sref包括一邊長，此邊長與光軸OA互相垂直，反射元件20之一長度PL等於此邊長之一長度，出射面Sout包括一邊長，此邊長方向垂直入射面Sin，反射元件20之一高度PH等於此該邊長之一長度，來自物側(未圖示)之光線由入射面Sin入射，經反射面Sref反射改變行進方向，最後由出射面Sout射出反射元件20，入射面Sin與出射面Sout互相垂直，反射元件20也可以是一反射鏡，當為反射鏡時可以僅包含一反射面。

另外，鏡頭模組(未圖示)至少滿足底下其中一條件：

0.7mm<EPA/STD<10mm； (1)

0.2<SDX/STD<2； (2)

0<SDY/STD<1.2； (3)

0.2<EPDX/STD<2.1； (4)

0<EPDY/STD<1.5； (5)

0<SDX/EPDX<1.6； (6)

0.5<SDY/EPDY<2.3； (7)

1mm<SA/STD<9mm (8)

0.4<SA/EPA<2.4； (9)

0.8<PL/EPDX<4； (10)

0.7<PH/EPDY<3； (11)

0.8<(SDY+EPDY)/PH<2； (12)

0.5<(SDX+EPDX)/PL<2.2； (13)

2<(SDX/SDY)+(EPDX/EPDY)+(PL/PH)<6.5； (14)

0.5mm<EPA/PL<5.5mm (15)

其中，EPA為鏡頭模組之一入射瞳之一面積，即入射瞳其孔徑所建構出的面積，STD為光圈之一直徑，SDX為可變洞孔通過光軸之一最大可變洞孔間距，SDY為可變洞孔通過光軸之一最小可變洞孔間距，EPDX為入射瞳通過光軸之一最大入射瞳間距，EPDY為入射瞳通過光軸之一最小入射瞳間距，SA可變遮光片之一可變洞孔面積，即可變洞孔其孔徑所建構出的面積，PL為反射元件之一長度，此長度等於反射面Sref之一邊長之一長度，此邊長與光軸互相垂直，PH為反射元件之一高度，此高度等於出射面Sout之一邊長之一長度，此邊長方向垂直入射面Sin。

利用上述複數個透鏡(未圖示)、光圈(未圖示)、可變遮光片10、反射元件20及至少滿足條件(1)至條件(15)其中一條件之設計，使得鏡頭模組(未圖示)能有效的縮短鏡頭總長度、有效的縮短鏡頭厚度、有效的提升影像亮度均勻性。

當滿足條件(1)、(9)：0.7mm<EPA/STD<10mm、0.4mm<SA/EPA<2.4mm時，可有效增加進光量並且提升影像亮度。

當滿足條件(2)、(3)：0.2<SDX/STD<2、0<SDY/STD<1.2時，可有效縮減鏡頭尺寸、厚度並同時控制可變遮光片之最大可變洞孔間距與最小可變洞孔間距，有利於提升影像亮度均勻性。

當滿足條件(4)、(5)、(6)、(7)：0.2<EPDX/STD<2.1、0<EPDY/STD<1.5、0<SDX/EPDX<1.6、0.5<SDY/EPDY<2.3時，可有效控制入光量，維持入射瞳及可變洞孔的最大間距與最小間距兩個方向之間的相對照度值(Relative Illumination，RI)差異，避免落差過大影響成像，以及提升影像亮度。

當滿足條件(10)、(11)、(15)：0.8<PL/EPDX<4、0.7<PH/EPDY<3、0.5mm<EPA/PL<5.5mm時，可有效控制反射元件之長度與入射瞳之最大入射瞳間距之比例、反射元件之高度與入射瞳之最小入射瞳間距之比例及入射瞳之面積與反射元件之長度之比例，有利於縮短鏡頭模組厚度，達到薄型化之目的且兼具良好光學性能表現。

表一為第一實施例之鏡頭模組(未圖示)處於廣角端時之相關參數值及其對應條件(1)至條件(15)之計算值，由表一可知，第一實施例之鏡頭模組(未圖示)處於廣角端時皆能滿足條件(1)至條件(15)之要求。

表二為第一實施例之鏡頭模組(未圖示)處於中間端時之相關參數值及其對應條件(1)至條件(15)之計算值，由表一可知，第一實施例之鏡頭模組(未圖示)處於中間端時皆能滿足條件(1)至條件(15)之要求。

表三為第一實施例之鏡頭模組(未圖示)處於望遠端時之相關參數值及其對應條件(1)至條件(15)之計算值，由表一可知，第一實施例之鏡頭模組(未圖示)處於望遠端時皆能滿足條件(1)至條件(15)之要求。

上述實施例中，鏡頭模組為可變焦距鏡頭，然而可以了解到，鏡頭模組也可以為固定焦距鏡頭，亦應屬本發明之範疇。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟悉此技藝者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。