TWM320088U - Multiple zoom LC lenses module - Google Patents

Description

M320088 八、新型說明： 【新型所屬之技領域】 本發明係有藝-種複合液晶魏綱難，制是顧於數位 相機或m目手機’及具有以電氣訊號與非機械驅動改變液晶折射率以 調整光學攝入影像變焦之鏡頭模組。 【先前技術】

按’數位相機及照相手機為叙使脈隨錢行之照相設備，習 知數位相機或照相手機之鏡麵放麟如帛—圖所示 ，該影像縮放調 整機構1 &括-機殼2、先學鏡頭3及—影像感廳4，該光學鏡頭3 結合於機殼2前端’以提供攝影物賴人之魏，該光學鏡頭3通常 會以麵式之手動或自_整，以翻影像縮放與難之功能，該影 像感測器4設於機殼2内部，以提供該光學鏡頭3攝入之光學影像成像 及感應。 而上述習知之影像缩放調整機構1，所採用之光學細3之影像縮 放及調焦方式不論是时動或電削、鶴達雜性或線性驅動位移以 變鱗放_及焦距之機械組件方式與結構，除了產生機械移動操作 之木曰外求體積縮小及便於攜帶功能需求的數位相機或昭 相钱等裝置中，赚_有_應間與長度，光學_ 3的焦; 聚调整無法在放大與縮小倍$ pg 借早間，作太大距離之移動操作，使該 縮放及調焦倍率及功能受到很大的限制。 上述d的讀縮放調整機構丨因受限於光學 限移動距離，當在攝影物像位於光學鏡頭3縮 _ 圍以外，則使得攝影物像無法正確 '、、 “、、11十的乾 正確缺而變得模糊不清，並有失焦(off $ M320088 focus)現象’致使物像之攝影品質變差或無法攝影之問題。 除此之外，在相關的先前專利文獻方面，如美國發明專利案第 7,079,203號案則揭示使用聚合物網脈液晶（pnlc，polymer network liquid crystal lens)方式，達成鏡頭之光學功能，但並不是單一裝置/ 模組所構成’在實施上會有所困難不便，無法提供給產業利用。 又’如美國發明專利案第7,042,549號案則揭示使用聚合分散顯示 液晶（PDLC，p〇lymer dispersed liquid crystal)方式，使用液晶滴下 (droplet)方法形成鏡頭功能，但無鏡頭縮放模組結構。 美國發明專利案第7，102,706號案則進一步揭示在聚合物網脈液晶 (PNLC)中排組液晶聚合體分子之方法，但同樣地，並不是單一裝置/ 模組結構’在實施上會有所困難不便，無法提供給產業利用。 美國發明專利案第6,898,021號案，揭示只有一個單一可調液晶鏡 頭（tunableLClens)結構，而沒有提及使用如聚合物網脈液晶（PNCL) 的鏡頭功能，且該光學系統並非是多重液晶鏡頭結構。 美國發明專利案第6,859,333號案，揭露一種以電場改變而改變光 線路徑在LC鏡頭之應用裝置，但同樣並沒有模組結構，在實施上會有 所困難不便，無法提供給產業利用。 除此之外，美國發明專利第5,867,238號案、第5,976,405號案、 第 6,002,383 號案、第 6,271，898 號案、第 6,452,650 號案、第 6,476,887 號案、第6,497,928號案、第6,665,042號案、第6,815,016號案、第 6,864,931 號案、第 6,897,936 號案、第 7,029,728 號案、第 7,034,907 號 案、第7,038/743號案及第7,038,754號案等諸多發明專利案，揭露了 類以的方法，即為聚合物網脈液晶混合物與一光圈結構，但皆沒有縮 6 M320088 放裝置及核組結構。 【新型内容】 緣此本創作之主要目的即是在於提供一種複合液晶變焦鏡賴 組，特別是不必以機械驅動移位鏡職鏡片，僅以電氣訊號驅動，即 可達成鏡職放之魏，触機械鷄鏡頭之噪音問題。 本創作之帛二目的，即是在於提供—麵合液、綱模組， 以少一第-液晶鏡頭元件及至少n晶鏡頭元件組合成單一模 組’可不錄顧空間大㈣操作空壯小，可作較高效能及倍率之 縮放與調焦功能。 -本創作之第―目的在於提供—種複合液晶變焦鏡麵組， 該單-模組之緻鏡賴組可_於細有社數位相機或照相手機 内部，有利於產業利用及數位攝影產品之應用。 為達上述之目❸本創作之複合液晶變焦鏡頭模組，係包括至少一第

一液晶鏡頭元件及至少一第-该曰於猫-灿 ^ L 乂弟一液日曰鏡頭兀件，其中，該第一液晶鏡頭 元件藉由外加之電氣訊號以使影像光線折醉改變而提供如同凹透鏡 之光線發散魏’該第二液晶鏡頭元件設於第—液晶鏡頭元件後端， 該第二液晶鏡頭元件藉由外加之電氣_以使影像光線折射率改變而 提供如同凸魏之級聚焦魏，使該第—液晶醜元件可以控麵 入影像之光線發散效果，並再藉由第二液晶鏡頭元件付控制聚焦效 果，進而使攝人影像達觸放調整效果，以_本創作不具移動鏡片 及以單純f氣峨轉綱驗攝影影像及織之功效。 【實施方式】 f先請參閱第二圖所示，為本創作之複合液晶變焦鏡頭模組觸 M320088 之第μ %例，錢合液晶變焦鏡頭模組雇，係包含至少一第一液晶 、見頁70件G提供攝影影像之攝人功能，該第-液晶鏡頭元件10之型 式不限，在本創作 γ係U—穿透式液晶面板為例，該第一液晶鏡頭元 件10係包括至少一職^ . 夕框11、至少一對配向層(Alignment Layer)12及 13、至少一對ITO篆泰班， 、· V电層14及15與至少一對鏡片基板16及17,其中， '該雜11内灌注麵晶111，該液晶111為聚合物網脈液晶。 _ 5月再配合第二圖所示，為該第-液晶綱元件10之雜11所封裝 之液晶111規_成凹面鏡光學特性之原理，即藉由—灰階光罩 (GREYMASK) 112置於郷框n之前端，該細鮮112内係規劃 成如同凹透鏡形狀之光栅，於灰階光罩112前端設有-紫外線光源 113 ’藉由紫外線光源113發射紫外光射向灰階光I m，再透過灰階 光罩112射向胸111内之液晶11卜使液晶111位於雜11前端部位 、 被規劃成如同凹透鏡面之形狀（如第三圖中虛線部份所示），即改變液 • ㉟111内聚合齡子排狀雜，使其雜猶如凹透鏡面 ，同理可推， H 位於液曰曰曰111位於膠框11前端部位亦可藉由相同的紫外線光源U3及 灰階光罩112照射而再形成另一凹透鏡面形狀(如第三圖中虛線部份所 示）。 上述之配向層12及13分別結合於膠框11兩側，以封閉膠框u， 該ITO導電層14結合於配向層丨2外侧，IT0導電層15結合於配向層 13外側，該ΙΤΟ導電層14設有一第一電極141，該ΙΤΟ導電層15設 有一第二電極151，藉由該第一電極141及第二電極151間通以不同電 壓之偏壓或驅動電源，以使該膠框11内之液晶1U折射率改變，鏡片 基板16結合於ΙΤΟ導電層14外側，該鏡片基板16為一平面鏡，該坡 M320088 • 璃鏡片17結合於IT0導電層15外側，該鏡片基板17為一平面鏡。 上述之配向層12及13、ΙΤ〇導電層14及15與鏡片基板％及 間之結合方式不限，在本創作中係列舉以ΙΤ〇導電層14及15分別塗 一鍍於鏡片基板16及17内面，該配向層12及13再塗鍍於該ΙΊΓ〇導電 層14及15表面。 如第四圖所示，上述之第一液晶鏡頭元件1〇在攝入影像後，可藉 鲁 由在第一電極141及第二電極151間加入一驅動訊號χι之電氣訊號， 可使膠框11内之液晶111之折射率改變，並進而使該攝入影像之光線 可以在透過液晶111以如第王圖所示之凹透鏡規劃形成而作光線發散 功能(如第四圖所示），該發散之效果可以藉由該驅動訊號乂丨之電壓大 小來加以控制。 請再配合第五圖所示，上述本創作之第二液晶鏡頭元件20置於該 第一液晶鏡頭元件10之後端，該第二液晶鏡頭元件20之型態不限， 在本創作中係以一穿透式液晶面板為例，該第二液晶鏡頭元件如係包 • 括至少一膠框21、至少一對配向層22及23、至少一對ITO導電層24 及25與至少一對鏡片基板26及27，其中，該膠框21内灌注有液晶 211 ’該液晶211為聚合物網脈液晶。 • 清再參閱第六圖所示，為該第二液晶鏡頭元件20之膠框21所封 裝之液晶211規劃形成凸面鏡光學特性之原理，即藉由一灰階光罩 置於該膝框21之前端，該灰階光罩ι14内係規劃成如同凸透鏡形狀之 光柵，於灰階光罩114前端設有一紫外線光源115,藉由紫外線光源ιΐ5 發射紫外光射向灰階光罩114，再透過灰階光罩114射向膠框21内之 液晶211，使液晶211位於膠框21前端部位被規劃成如同凸透鏡面之 M320088 形狀（如$六圖中虛線部份所示），即改變液晶211内聚合物分子排列 之形狀’使其形狀猶如凸透鏡面，同理可推，位於液晶211位於膠框 21前端部位亦可藉由相同的紫外線光源115及灰階光罩114照射而再 开>成另一凸透鏡面形狀(如第六圖中虛線部份所示）。 该配向層22及23分別結合於膠框21兩側，以封閉膠框21，該IT〇 導電層24結合於配向層22外側，ΙΤ〇導電層％結合於配向層23外侧， 该ΙΤΟ導電層24設有一第一電極241，該ΙΤΟ導電層25設有一第二電 極251 ’藉由該第一電極241及第二電極251間通以不同電壓之偏壓或 驅動電源’以使該藤框21内之液晶211折射率改變，鏡片基板26結合 於ΙΤΟ導電層24外側，該鏡片基板26為一平面鏡，該玻璃鏡片27結 合於ΙΤΟ導電層25外側，該鏡片基板27為一平面鏡。 上述之配向層22及23、ΙΤΟ導電層24及25與鏡片基板26及27 間之結合方式不限，在本創作中係列舉以ΙΤΟ導電層24及25分別塗 艘於鏡片基板26及27内面，該配向層22及23再塗鍵於該ΙΤΟ導電 層24及25表面。 上述之第二液晶鏡頭元件20在攝入影像後，可藉由在第一電極241 及第二電極251間加入一驅動訊號Χ2之電氣訊號，可使膠框21内之 液晶211之折射率改變，並進而使該攝入影像之光線可以在透過液晶 211以如第六圖所示之凸透鏡規劃形成而作光線聚焦功能(如第六圖所 示），該聚焦之效果可以藉由該驅動訊號Χ2之電壓大小來加以控制。 上述之第一液晶鏡頭元件10並非固定規劃為雙面凹透鏡，也可以 依光學攝影需求而規劃成一面凹面及一面平面的凹面鏡或者是反過來 變成凸透鏡；同理可推，該第二液晶鏡頭元件20並非固定規對為雙面 10 M320088 透兄也可以依光學攝影需求而規劃成一面凸面及一面平面的凸面 鏡或者是反過來變成凹透鏡。 # 2再參閱第七圖所示，為本創狀複合液曰曰曰變焦鏡頭模組ι〇〇的 第貝關’其中，揭不該第一液晶鏡頭元件1〇,及第二液晶鏡頭元件 分別規劃為-非球面鏡之狀態（如第七圖中之虛線部份所示），即依不 同的攝影效果之光學變化需求來規劃不闕鏡面形狀之光學透鏡組 合’不但可崎準控制攝影光學效果，另-方面，也可以節省研磨製 造鏡片之工時及成本。 ^請再參閱第八圖所示，為本創作之複合液晶變焦鏡賴組議的 第二實施例’其中，該第―液晶鏡頭元件1()及第二液晶綱元件2〇 由一殼體3G加以包覆’該殼體端設有—人射孔31，後端設有一 成像孔32，該人射孔31 人影像進4 —液晶_元件1()之鏡片 基板16’該攝人影像纖第—液晶鏡頭元件1()作絲之發散後再由鏡 片基板17輸出進人第二液晶鏡顧件2()之鏡片基板％，由該第二液 曰曰鏡頭το件2〇作光線雜功後，將第七騎示之—人像⑽攝入影像 光線由鏡片基板27輸出至成像孔31而成像經縮放及變焦之人像4〇,， 上述之第一液晶鏡頭元件1〇的第一電極141及第二電極151與第二液 晶鏡頭元件20的第一電極241及第二電極251穿出殼體3〇外以分別連 結上述驅動訊號XI及X2，藉由上述之結構，使本創作之複合液晶變 焦鏡頭模組100形成可以方便應用之單一模組結構。 請再配合第九圖所示，為類同於第八圖之縮放及變焦的另一個梯 作模式，其中，顯示欲攝影放大人像4〇之頭部41，則由殼體3〇之入 射孔31對準人像40之頭部41，將該頭部41之影像經入射孔31進八 11 M320088 該第-液晶鏡件1G之制基板16，經由該第—液晶鏡頭元件ι〇 作光線之發散擴大影像後再由鏡片基板17輪出進人第二液晶鏡頭元件 2〇之鏡片基板26 ’由該第二液晶鏡頭元件2〇將第五圖所示之一人像 4〇攝入影像光線由鏡片基板27聚焦後輸出至成像孔31，進而成像經 放$及變f、之莉41，影像’該第―液晶魏元件1()之影像發散效果 及第二液晶鏡頭元件20之聚焦效果可分別由驅動訊號沿及幻之電壓 大小來加以調整。 請再參閱第十圖所示，為本創作之複合液晶變焦鏡頭模組卿之 較佳應關，其中’藉由殼體3G結合於一照相手機綱之外殼加内 部’該殼體30之人射孔31上結合有—平面透鏡311，該成像孔32上 結合-平面透鏡32卜第-液晶鏡頭元件1〇之第—電極ΐ4ι及第二電 極151與第二液晶鏡頭元件2〇之第一電極241及第二電極251分別連 結至-液晶鏡頭驅動電路，該液晶鏡頭驅動電路綱可以發出如第 -圖所不之驅動訊號X1及第五圖所示之驅動訊號χ2，以該輸入該第 -液晶鏡頭元件Η)之第-電極141及第二電極151與第二液晶鏡頭元 件20之第-電極241及第二電極251之電氣訊號之電壓大杨控制調 整該第-液晶_元件1〇及第二液晶鏡頭元件2G之縮放倍率及聚焦 效果。 -影像感爾_ 31〇連胁液晶綱轉電路·，以控制液晶 鏡頭轉電路300肖第一液晶鏡頭元件1〇及第二液晶鏡頭元件2〇之電 氣訊號的電壓大小，該影像感測處理器31〇，並可連結—旋鈕開關32〇 及按钮開關330,藉由該旋鈕開關32()供作照相手機·之攝影影像縮 放調整操作按鈕，該按鈕開關330則可供作照相快門，供使用者在調 12 M320088 整攝影影像縮放及變焦後再壓按攝錄影像。 -影像感職340設於殼體3G之成像孔32後方，以接收經殼體 3〇後端之成像孔32之平面透鏡321輸出之成像影像，並感應輸出一初 步影像職⑷，姆观· 並箱騎_處嗎⑽，以將 該初步影像訊號341送入該該影像感測處理器31〇内進行處理，並供 該影像感測處理器作為控繼整該第—液晶_元件⑺及第二液 晶鏡頭元件20之縮放倍率與聚焦效果之參考。 ‘上述之液晶鏡頭驅動電路300、影像感測處理器31〇及影像感測哭 340可以整合成-積體電路或納人該照相钱之域線路中，該旋 鈕開關320及按紐開關330也可以整合於照相手機的操作按鍵中， 亚經由上逑本創作模組化的複合縮放鏡頭模組⑽結合於照相手機觸 内’可以_不必錢械轉麵，及以單純之電氣訊餘動，即可 完成攝影影像縮放及調焦之功效與產業利用價值。 上述第二圖〜第十圖所示本創作之複合液晶變焦鏡職組，其中 所揭示之割關式’係騎於_本發敗細魄及技術手段， 所揭示較佳實施例之-隅，並不因而拘限其祕。並且，舉凡一切針 對本發明之賴細部修飾、變更，或錢元件之較#代、置換，當 不脫離本發明之發赚神及料，魏麟由町之中請專利範圍: 界定之。 【圖式簡單說明】 第一圖為習知照相調焦機構之結構示意圖。 第二圖為本創作複合液晶變焦鏡頭模組之第—實施例之結麵； 第三圖為—側視圖’顯示本創作中之第—液晶鏡軟件内之液晶規劃 M320088 成凹透鏡之狀態； 第 ‘液晶鏡頭元件之剖視放大圖。 第二液晶鏡頭元件之剖視放大圖； 弟六圖為^一側相同 _ 圖’顯示本創作中之第二液晶鏡頭元件内之液晶規劃 成凸透鏡之狀態； 紅圖為本創作之第二實施_; 第八圖為本創作之第三實施例圖； 紅圖為本創作之影像縮放操作U作例圖； 第十圖為翔作之難朗例圖。 【主要元件符號說明】 100 複合液晶變焦鏡頭模組 1〇弟一液晶鏡頭元件 10, 第一液晶鏡頭元件 11膠框 111 液晶 ▼ CJCJ 112灰階光罩 113 紫外線光源 114灰階光罩 115 紫外線光源 12 配向層 13 配向層 14 ITO導電層 141 第一電極 15 ITO導電層 151 第二電極 16鏡片基板 17 鏡片基板 20第二液晶鏡頭元件 20, 弟一液晶鏡頭元件 21 膠框 211 液晶 22配向層 23 配向層 24 ITO導電層 241 第一電極 25 ΓΓΟ導電層 14 M320088 251第二電極 26鏡片基板 27 鏡片基板 30殼體 31 射孔 311平面透鏡 32 成像孔 321平面透鏡 40人像 40’人像 41頭部 41’頭部 200照相手機 210外殼 300液晶鏡頭驅動電路 310影像感測處理器 320旋鈕開關 330按鈕開關 340影像感測器 341初步影像訊號 1 影像縮放調整機構 2 機殼 3 光學鏡頭 4 影像感測器 XI驅動訊號 X2驅動訊號 15

Claims (1)

1. M320088 > V 九、申請專利範圍： 1 ·一種複合液晶變焦鏡頭模組，係包含： 至少-第-液晶鏡頭元件，提供攝影影像之攝人功能，係包括至少 一膠框、至少—對配向層、至少一對IT〇㈣iumTin〇xide博電層 與至少-對鏡片基板，其中，該膠框内灌注有液晶，該液晶規劃 形成凹透鏡光學功能，使攝影影像光線具有發散作用，該兩配向 層分別結合於膠框兩側，以封閉膠框，兩Ι1Ό導電層分別對應結

   合於兩配向層外側，兩ITG導電層分別設有—第—電極及一第二 電極’藉由該第-電極及第二電極間通以不同電壓之偏壓或驅動 電源，以使__之液晶折料改變，進而使郷框内之液晶 形成攝入影像發散輸出效果，兩鏡片基板分別結合於兩ιτ〇導電 層外側；及 頭元件之後端，接收 ，該第二液晶鏡頭元 至少一第二液晶鏡頭元件，置於該第一液晶鏡 該第一液晶鏡頭元件輸出之攝入發散影像 件，係包括至少-膠框、至少一對配向層、至少一對削導電層 與至少一對鏡片基板’其中，該膜. Τ必胗框内准庄有液晶，該液晶規劃 形成凸透鏡光學魏，使攝影影像練具有聚焦作用，該配向層 分別結合於膠框兩側，以封閉谬框，兩ΙΤ0導電層結合於兩配向 料側’該兩πυ導電層分別設有—第—電極及第二電極，藉由 該第-電極及第二電極間通以不同電壓之偏壓或驅動電源，以使 _框内之液晶折射率改變’進而使膠框内之液晶形成攝入影像 聚焦輸出效果，兩鏡片基板分別結合於ΙΤ〇導電層外側。 2·如申請專纖_顿狀複合液晶魏鏡賴組，其中，該第 16 M320088

   一液晶鏡頭元件為一穿透式液晶面板。 3.如申請專利範圍第1項所述之複合液晶變紐賴組，其巾，該第 一液晶鏡頭元件中之膠框内灌注之液晶為聚合物網脈液晶。 4·如申請專利範圍第1械第3項所述之複合液晶變焦鏡頭模組，其 中，該第一液晶鏡頭元件中之膠框内灌注之液晶由—紫外線光源及 一灰階光罩照射規劃形成凹透鏡光學功能。 5·如申請專利範圍第1項所述之複合液晶變焦鏡頭模組，其中，該第 一液晶鏡頭元件中之配向層塗鍍於IT0導電層表面。 6·如申請專利範圍第1項所狀複合液、鏡麵組，其中，該第 一液晶鏡頭元件中之ΙΤΟ導電層塗鍍於鏡片基板内面。 7·如申請專利範圍第1項所述之複合液晶變焦鏡頭模組，其中，該第 二液晶鏡頭元件為一穿透式液晶面板。 8·如申請專利範圍第！項所述之複合液晶變焦鏡頭模組，其中，該第 二液晶鏡頭元件中之膠框内灌注之液晶為聚合物網脈液晶。 9·如申請專利範圍第丨項或第8項所述之複合液晶變焦鏡頭模組，其 中，該第二液晶鏡頭元件中之膠框内灌注之液晶由一紫外線光源及 一灰階光罩照射規劃形成凸透鏡光學功能。 i〇·如申請專利範圍第1項所述之複合液晶變焦鏡頭模組，其中，該 第二液晶鏡頭元件中之配向層塗鍍於IT0導電層表面。 u·如申請專利範圍第1項所述之複合液晶變焦鏡頭模組，其中，該 第二液晶鏡頭元件中之ιτο導電層塗鍍於鏡片基板内面。 12·如申凊專利範圍第1項所述之複合液晶變焦鏡頭模組，其中，該 第一液晶鏡頭元件及第二液晶鏡頭元件以一殼體包覆。 27 M320088 13.如申請專利範圍第12項所述之複合液晶變焦鏡頭模組，其中，該 殼體前端設有一入射孔。 14·如申請專利範圍第12項所述之複合液晶變焦鏡頭模組，其中，該 殼體後端設有一成像孔。 15-如申請專利範圍第1項所述之複合液晶變焦鏡頭模組，其中，該 第一液晶鏡頭元件之ITO導電層之第一電極與第二電極及第二液 晶鏡頭元件之第一電極與第二電極分別連結一驅動訊號輸入。

   16. 如申請專利範圍第1項所述之複合液晶變焦鏡頭模組，其中，該 第一液晶鏡頭元件之ITO導電層之第一電極與第二電極及第二液 晶鏡頭元件之第一電極與第二電極連結一液晶鏡頭驅動電路。 17. 如申請專利範圍第16項所述之複合液晶變焦鏡頭模組，其中，該 液晶鏡頭驅動電路連結一影像感測處理器。 18. 如申請專利範圍第17項所述之複合液晶變焦鏡頭模組，其中，該 影像感測處理器連結一旋鈕開關。 19. 如申請專利範圍第17項所述之複合液晶變焦鏡頭模組，其中，該 影像感測處理器連結一按鈕開關。 20. 如申請專利範圍第17項所述之複合液晶變焦鏡頭模組，其中，該 影像感測處理器連結一影像感測器。 21. 如申請專利範圍第1項所述之複合液晶變焦鏡頭模組，其中，該 第一液晶鏡頭元件後端設有一影像感測器。 22. 如申請專利範圍第21項所述之複合液晶變焦鏡頭模組，其中，該 影像感測器輸出一初步影像訊號。 18