CN101738709A - 变倍率液态镜头装置 - Google Patents

Abstract

一种变倍率液态镜头装置，包含一镜筒、一第一镜片组、一第二镜片组、一第三镜片组，以及一手动机构。第一镜片组固定于镜筒内的前方，用以收集外界光线。第二镜片组活动地位于镜筒内的第一镜片组后方。第三镜片组固定于镜筒内的第二镜片组后方，用以变化其自身的焦距以使外界光线对焦于图像传感器上。手动机构包含形成于镜筒上的一穿槽，以及一穿伸穿槽并连接第二镜片组的拨杆，借助推动拨杆于穿槽内移动，可控制第二镜片组移动至靠近第三镜片组以形成望远视野，或移动至靠近第一镜片组以形成广角视野。

Description

变倍率液态镜头装置

技术领域

本发明提供一种光学镜头装置，尤指一种变倍率液态镜头装置。

背景技术

随着科技的进步，照相机、摄影机除了功能越来越强大，像素(或称画素)的不断提高外，并朝着更小、更薄、更轻巧的方向发展，近来更与手持行动装置相结合，达到了图像记录随身化的境界，且满足了人们想要随时随地记录生活点滴的渴望并与朋友分享的喜悦。

为了要容置于手持行动装置中，照相模块皆朝着小型化发展；为了达到变焦功能及缩小照相模块的体积，液态透镜组件因应而生。液态透镜组件是以一圆桶状管体，于其内部装有二不融合液体，借助调整二电极间的电压差值，以改变二液体之间的接口的曲率，来达成光学变焦的功能。参阅图1，为中国台湾专利公开第200730868号案，揭露一种手持行动装置的可变焦照相模块1A，该模块包含一变焦单元2A与一对焦单元3A。该变焦单元2A使用二液态透镜元件21A及22A来执行焦距变化，该对焦单元3A以二光学镜片33A及34A搭配一致动器31A，该致动器31A可沿着光轴方向移动该对焦单元3A与上述变焦单元2A的距离以进行光学对焦补偿，达成一兼具自动变焦及对焦功能的相机模块。

然而上述的相机模块，其变焦单元2A与对焦单元3A需分别由多个液态透镜与光学镜片来达成，且需通过电子驱动元件(如：压电式马达、步进马达)与驱动晶片搭配操作，不仅在设计上较为复杂、成本较高、耗电量也因为马达的使用而相对的提升，且整体模块的体积与重量也因而增加。

发明内容

鉴于先前技术所述，本发明的一目的，在于提供一种变倍率液态镜头装置，该装置具有体积小、耗电低的功能，可应用于小型手持行动装置(如手机)、笔记本电脑相机模块，网络相机模块，以及监控系统等装置。

为实现上述目的，本发明提供一变倍率液态镜头装置，用以使其前方的外界光线成像于其后方的一图像传感器上，该变倍率液态镜头装置包含一镜筒、一第一镜片组、一第二镜片组、一第三镜片组，以及一手动机构。该第一镜片组固定于该镜筒内的前方，用以收集外界光线。该第二镜片组活动地位于该镜筒内的该第一镜片组后方。该第三镜片组固定于该镜筒内的该第二镜片组后方，用以变化其自身的焦距以使外界光线对焦于该图像传感器上。该手动机构包含形成于该镜筒上的一穿槽，以及一穿伸该穿槽并连接该第二镜片组的拨杆，借助推动该拨杆于该穿槽内移动，可控制该第二镜片组移动至靠近该第三镜片组以形成望远视野，或移动至靠近该第一镜片组以形成广角视野。

本发明借助导入一手动操作的变焦镜头组，搭配一做为对焦补偿的液态镜头，可使整体镜头装置的耗电量降到最低，且在电子电路的设计上也更为简化。

附图说明

图1为现有技术的可变焦照相模块的剖面图；

图2为本发明的变倍率液态镜头装置的外观示意图；

图3为本发明的变倍率液态镜头装置的剖面图；

图4为本发明的变倍率液态镜头装置的光学仿真分析图-广角；

图5为本发明的变倍率液态镜头装置的光学仿真分析图-望远；

图6为本发明的具转向光学元件的变倍率液态镜头装置。

其中，附图标记

1图像传感器

11第一镜片组

21第二镜片组

22镜座

31第三镜片组

40镜筒

41穿槽

42拨杆

44转向光学组件

51平凸透镜

511凸出面

52双凹透镜

53双凸透镜

具体实施方式

同时配合参阅图2及图3，分别为本发明的变倍率液态镜头装置的第一实施例的一示意图与一剖面图。本发明的变倍率液态镜头装置用以外界物体光线聚集，以成像于一图像传感器1上。

本装置具有一镜筒40，为便于说明，将图中箭头所指方向定义为该镜筒40的前方，箭头所指的相反方向为其后方。该镜筒40上具有一沿该镜筒40的前后方向延伸的长条形穿槽41。本装置主要包含固定在该镜筒40内最前方的一第一镜片组11、位于该镜筒40内的第一镜片组11之后并可前后移动的一活动式第二镜头组21、位于该第二镜片组21后方并固定在镜筒40内的第三镜片组31。

该第一镜片组11具有聚光的能力，能收集外界的光通过并进入至该镜筒40内部，以进行下一步的光学处理。

该第二镜片组21主要作为调整焦距变化之用，其借助一镜座22与一露出该穿槽41的拨杆42相接合。使用者可借助拨动该拨杆42，使该镜座22带动该第二镜片组21于该镜筒40内移动。在本实施例中，为借助穿伸于该穿槽41的该拨杆42来移动该第二镜片组21，实际实施时，可采取导轨、凸轮、连杆、螺旋牙配或齿轮等构件的等效手动机构组合来移动该第二镜片组21。

该第三镜片组31为具有电压调变对焦功能的液态镜头组，其中该液态镜头可为介电力效应(Dielectric force)、电润湿效应(Electro wetting effect)或微流体(Micro fluid)的形变式变焦透镜(Shape-changed lens)。该第三镜片组31可透过电压值的调变，改变其内部二液体之间的接口曲率，变化其自身的焦距，使经由该第二镜片组21的光线再做更进一步的对焦，使外界的物体光线得以准确地聚集而成像于图像传感器1上。

上述该第一镜片组11、该第二镜片组21与该第三镜片组31的屈光度依序为正、负、正的配置方式。

此外，本装置于第二镜片组21与第三镜片组31之间，且靠近于第三镜片组31处设置有一平凸透镜51，且该平凸透镜51具有一凸出面511面向着第二镜片组21，用以将通过该第二镜片组21的光线导引至该第三镜片组31。于第三镜片组31与该影像传感器1之间依序安置一双凹透镜52及一双凸透镜53，用以将通过该第三镜片组31的光线导引至该图像传感器1上。

借助移动该拨杆42以调整该第二镜片组21相对于该第一镜片组11的位置，使本发明的变倍率镜头装置可于广角与望远两种不同模式间转换。配合参阅图4与图5，分别为本发明变倍率镜头装置分别在广角与望远模式的光学仿真分析图。

如图4所示，当该第二镜片组21移动至靠近第一镜片组11时，可形成广角视野；广角视野的特色在于视角大，可拍摄出比标准镜头更大的范围。假设该第二镜片组21的第一光学面(邻近该第一镜片组11的表面)与该图像传感器1的距离为Lv，与系统的焦距为F，当该变倍率液态镜头呈广角视野时，具有2＜Lv/F＜6的关系。

如第图5所示，当该第二镜片组21移动至靠近第三镜片组31时，可形成望远视野，望远视野的特色在于其影像的放大倍率较标准镜头大，可将拍摄主体与背景清楚分开，使主体更加突出。对于距离不同的被摄物，可使该第二镜片组位于不同位置，再通过该第三镜片组31利用电压进行对焦的动作，使外界景物准确地成像于图像传感器1上。假设该第二镜片组21的第一光学面(邻近该第一镜片组11的表面)与该影像传感器1的距离为Lv，与系统的焦距为F，当该变倍率液态镜头处于望远视野时，则具有0.2＜Lv/F＜1.5的关系。

本发明的变倍率液态镜头装置的第二实施例为图6所示，大致与第一实施例相同，不同之处在于本实施例将一转向光学组件44置于该第一镜片组11与第二镜片组21。也就是说，当该第一镜片组11与第二镜片组21并非位于同一直线光路上时，该变倍率液态透镜装置可借助该转向光学组件44，用以光学耦合第一镜片组11与第二镜片组21。

同理，当该第二镜片组21与第三镜片组31并非位于同一直线光路上，更可将该转向光学组件设置于第二镜片组21与第三镜片组31之间，用以光学耦合该第二镜片组21与第三镜片组31。该转向光学组件44可为一反射镜或一棱镜。由于该转向光学组件44的加入，可使该变倍率液态镜头装置可变化其整体形状，以便更合乎不同形状的手持式装置的应用。

综合以上所述，本发明的双倍率液态镜头装置借助提供该拨杆42及该穿槽41构成的手动机构，以供手动控制该第二镜片组21进行变焦，不仅可使安装于行动手持装置的相机模块体积更为小巧，也可减少手持装置的耗电量。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，当不能限定本发明实施的范围，即凡依本发明申请专利范围所作的等效变化与修饰等，皆应仍属本发明的专利涵盖范围意图保护的范畴。

Claims (11)

1.一种变倍率液态镜头装置，用以使其前方的外界光线成像于其后方的一图像传感器上，其特征在于，该变倍率液态镜头装置包含：

一镜筒；

一第一镜片组，固定于该镜筒内的前方，用以收集外界光线；

一第二镜片组，活动地位于该镜筒内的该第一镜片组后方；

一第三镜片组，固定于该镜筒内的该第二镜片组后方，用以变化其自身的焦距以使外界光线对焦于该图像传感器上；以及

一手动机构，包含形成于该镜筒上的一穿槽，以及一穿伸该穿槽并连接该第二镜片组的拨杆，借助推动该拨杆于该穿槽内移动，可控制该第二镜片组移动至靠近该第三镜片组以形成望远视野，或移动至靠近该第一镜片组以形成广角视野。

2.根据权利要求1所述的变倍率液态镜头装置，其特征在于，更包含一用以将通过该第二镜片组的光线导引至第三镜片组的一平凸透镜，以及用以将通过该第三镜片组的光线导引至该图像传感器上的一双凹透镜及一双凸透镜。

3.根据权利要求1所述的变倍率液态镜头装置，其特征在于，该第一镜片组、该第二镜片组与该第三镜片组的屈光度依序为正、负、正。

4.根据权利要求3所述的变倍率液态镜头装置，其特征在于，该镜头装置于广角端时，第二镜片组的第一光学面与该图像传感器具有2＜Lv/F＜6的关系。

5.根据权利要求3所述的变倍率液态镜头装置，其特征在于，该镜头装置于望远时，第二镜片组的第一光学面与该图像传感器具有0.2＜Lv/F＜1.5之关系。

6.根据权利要求1所述的变倍率液态镜头装置，其特征在于，该手动机构为导轨结构、凸轮结构、连杆结构、螺旋牙配结构，或齿轮结构。

7.根据权利要求1所述的变倍率液态镜头装置，其特征在于，该第三镜片组为一液态镜头组。

8.根据权利要求7所述的变倍率液态镜头装置，其特征在于，该液态镜头组的对焦方式可为介电力效应、电润湿效应或微流体的模式。

9.根据权利要求1所述的变倍率液态镜头装置，其特征在于，该第一镜片组与第二镜片组并非位于同一直线光路上，该变倍率液态透镜装置更包含一转向光学组件，用以光学耦合第一镜片组与第二镜片组。

10.根据权利要求1所述的变倍率液态镜头装置，其特征在于，该第二镜片组与第三镜片组并非位于同一直线光路上，该变倍率液态镜头装置更包含一转向光学组件，用以光学耦合该第二镜片组与第三镜片组。

11.跟据权利要求9或10所述的变倍率液态镜头装置，其特征在于，该转向光学组件可为一反射镜或一棱镜。

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