CN105629429A - 透镜组件及取像模组 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种透镜组件及取像模组。该透镜组件及该取像模组均包括可动的多面棱镜。来自该透镜组件或取像模组的壳体外的可视场景的光信息进入该壳体中，藉由调整该多面棱镜，该可视场景的光信息的一第一部分和一第二部分别由该多面棱镜的一第一面以及一第二面进入该多面棱镜中后离开该多面棱镜，再穿经该透镜组件或取像模组的该透镜模组。由此，本发明可利用变动多面棱镜的位置来分批接收整个视界中的光信息，而后可将这些分批的光信息进行缀补处理，如此可得到一般配备高像素影像感测器才可得到的高画质影像。同时，该可动多面棱镜的元件可和影像感测件以及透镜模组一起设置于一壳体中，如此精简的体积适合应用于照相手机或穿戴装置上。

Description

透镜组件及取像模组

技术领域

本发明是关于取像模组的领域，特别是关于应用于具有取像功能的手机的取像模组的领域。

背景技术

影像感测器为决定手机相机模组像素与画质的关键零组件，约占手机相机模组40％的成本。一般而言，影像感测器的像素数目愈多，分辨率愈佳，但所需处理的影像的光信息亦会增加，可能减缓影像处理的速度。另外，影像感测器的像素数目持续提升，像素大小(PixelSize)相对变小。为了避免伴随较小的像素大小而来的感光度不足现象以及为了提高画质，必须增加镜头模组的镜片数，然镜片数增加，则会让镜头模组变厚，无法符合移动电话轻薄化的趋势，另外，在现有的穿戴装置应用上，因为投影取像与互动范围多有变化，固定取像无法应需求进行调适。

是以，如何兼顾成本、影像的画质以及精简的体积大小等因素来设计取像元件便成为发展并优化照相手机的照相功能的重要课题之一，也是穿戴装置应用上需要考虑的。

发明内容

本发明要解决的技术问题之一在于，针对现有技术存在的上述不足，提供一种透镜组件及取像模组，可应用于薄型化小尺寸移动通信装置或穿戴装置上，其包括一可动的多面棱镜，藉由多面棱镜位置调整，对于整个视界内的光信息进行分批接收，使得每次被接收的光信息可被感测器的整个像素感测，再缀补成整个视界内的影像，如此可优化影像的画质，也可就需求调适所需的取像范围。

本发明要解决的技术问题之一在于，针对现有技术存在的上述不足，提供一种透镜组件及取像模组，其包括一可动的多面棱镜，藉由多面棱镜位置调整，对于整个视界内的光信息进行分批接收，使得每次被接收的光信息可被感测器的整个像素感测，如此的取像模组可匹配像素较少的影像感测器，降低取像模组的成本。

本发明要解决的技术问题之一在于，针对现有技术存在的上述不足，提供一种透镜组件及取像模组，其包括一可动的多面棱镜，藉由多面棱镜位置调整，使得每次被接收的光信息的视界小于取像模组的整个视界，再将这些多次接收的光信息整合成为一影像，增加影像处理的速度，如此可获得广视界的影像。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种取像模组，用以撷取一可视场景，包括影像感测件、透镜模组、可动选光模组以及壳体，该可动选光模组包括多面棱镜，其中，该多面棱镜的面数大于3；该壳体容置该影像感测件、该透镜模组和该可动选光模组，其中，来自该壳体外的该可视场景的光信息进入该壳体中，并且藉由调整该多面棱镜，该可视场景的光信息的一第一部分和一第二部分别由该多面棱镜的一第一面以及一第二面进入该多面棱镜中后离开该多面棱镜，并且于穿经该透镜模组后分别到达该影像感测件，其中该第一面不同于该第二面。

较佳地，该多面棱镜的该第一面或该第二面包括分布于该第一面的全部或部分表面或该第二面的全部或部分表面的一功能区，该功能区是一选择可见光区或红外光区、或一绕射区或上述的混合。

较佳地，该多面棱镜的该第一面或该第二面的几何形状相同或相异。

较佳地，该多面棱镜的该第一面或该第二面是一平面或一曲面。

较佳地，该可动选光模组还包括连接件以及转动或摆动该连接件的转动件，该连接件连接该多面棱镜以带动该多面棱镜。

较佳地，该壳体还包括一窗口以提供该可视场景的光信息穿经而到达该多面棱镜上，该壳体为不透光的。

较佳地，该可视场景的光信息的该第一部分或该第二部分对应该可视场景的视界(fieldofview，FOV)的一部分。

本发明还提供一种取像模组，用以撷取一可视场景，包括影像感测件、透镜模组、可动选光模组以及壳体，该可动选光模组包括多面棱镜以及带动该多面棱镜的连接件，其中，该多面棱镜的面数大于3；该壳体容置该影像感测件、该透镜模组和该可动选光模组，其中，该壳体外的该可视场景包括第一区域和第二区域，藉由该连接件带动该多面棱镜，该第一区域的光信息在该多面棱镜的一第一位置时穿经该多面棱镜以及该透镜模组后到达该影像感测件，以及该第二区域的光信息在该多面棱镜的一第二位置时穿经该多面棱镜以及该透镜模组后到达该影像感测件。

较佳地，该多面棱镜包括可折射该第一区域的光信息或该第二区域的光信息的多个棱镜面，该些棱镜面的几何形状相同或不同。

较佳地，任一该棱镜面的全部或部分表面上设有一功能区，该功能区是一选择可见光区或红外光区、或一绕射区或上述的混合。

较佳地，任一该棱镜面是一平面或一曲面。

较佳地，该影像感测件包括感光耦合元件(CCD)感测器或互补式金属氧化物半导体(CMOS)感测器。

较佳地，该第一区域或该第二区域的视界小于该可视场景的视界。

本发明还提供一种透镜组件，其包括透镜模组、可动的多面棱镜以及壳体，该壳体容置该透镜模组和该多面棱镜，该壳体具有暴露部分该多面棱镜的第一窗口和暴露部分该透镜模组的第二窗口，其中，来自该壳体外的一可视场景的光信息通过该第一窗口进入该壳体中，并且藉由调整该多面棱镜，该可视场景的光信息的一第一部分和一第二部分别由该多面棱镜的一第一面以及一第二面进入该多面棱镜中后，再分别穿经该透镜模组后，通过该第二窗口离开该壳体。

较佳地，该多面棱镜的该第一面或该第二面包括分布于该第一面或第二面的全部或部分表面的一功能区，该功能区是一选择可见光区或红外光区、或一绕射区或上述的混合。

较佳地，该多面棱镜的该第一面和该第二面的几何形状相同或相异。

较佳地，该多面棱镜的该第一面或该第二面是一平面或一曲面。

较佳地，该多面棱镜的面数为6或8。

本发明的透镜组件及取像模组，利用变动多面棱镜的位置来分批接收整个视界中的光信息，并将这些分批的光信息进行缀补处理，如此可得到一般配备高像素影像感测器才可得到的高画质影像。该可动多面棱镜的元件可和影像感测件以及透镜模组一起设置于一壳体中，如此精简的体积适合应用于照相手机或穿戴装置上。

为了能进一步了解本发明为达成预定目的所采取的技术、手段及功效，请参阅以下有关本发明的详细说明及附图。本发明的目的、特征或特点，当可由此得到一深入且具体的了解，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用以对本发明加以限制者。

附图说明

图1为一取像模组的组件方块示意图。

图2为可动选光模组3的俯视示意图。

图3为可动选光模组3的立体示意图。

图4所示为本发明中一多面棱镜的立体透视示意图。

图5为可动选光模组3的不同状态转换第一实施例与视界E侧面的示意图。

图6为可动选光模组3的不同状态转换第一实施例与视界E侧面的示意图。

图7则为视界E的平面示意图。

图8为本发明的一透镜组件实施例的方块示意图。

图9为本发明的一透镜组件实施例的外观示意图。

具体实施方式

图1为一取像模组的组件方块示意图。请参考图1，取像模组1包括一影像感测件2、一透镜模组7、一可动选光模组3以及一壳体6，其中壳体6提供容置影像感测件2、透镜模组7以及可动选光模组3的一容置空间。于第一实施例中，基本上壳体6为不透光的，其适当位置上具有一窗口61，壳体6外的光信息41可通过窗口61而进入壳体6中，窗口61可具有适当的大小和形状，以避免外界不必要的光线进入壳体6内而干扰内部组件的运作，其中光信息41为取像模组1的一可视场景的视界E(FieldofView，FOV)中的任一区域的物体所反射或发出的光的信息，并且光信息41可以是可见光、红外光或上述的混合，该红外光可包括近红外光、远红外光或其混合。其次，于第一实施例中，在壳体6内的组件位置安排上，通过窗口61进入壳体6内的光线，依序穿经可动选光模组3和透镜模组7后到达影像感测件2。

再者，图2和图3分别为可动选光模组3的俯视图和立体示意图。可动选光模组3，主要包括一多面棱镜30以及一用以转动多面棱镜30的驱动机构5。请参考图2和图3，多面棱镜30包括一具有立体形状的透光主体31以及框围成主体31的多个面301、302、32、34、36、38、40、42等。为方便说明，于一实施例中，面301、302为平行共面的轴a1、a2、a3的基面(basalplane)，面32、34、36、38、40、42为垂直共面的轴a1、a2、a3的棱镜面(prismplane)(即平行轴c)。另外，驱动机构5的连接件52可以与面301、302两者至少之一连接以固持和调整多面棱镜30于一适当位置，而面32、34、36、38、40、42则作为光信息通过的面。可以理解的，当本发明以基面和棱镜面来说明多面棱镜30，并非用以限制多面棱镜30的特定形状，即图2和图3虽以规则多面棱镜说明，但经过匹配设计过的面可以是不规则的。再者，图2和图3虽以单一多面棱镜30作说明，但实际应用上，可以视设计所需以及壳体可容置的情形，使用组合的多面棱镜构成的棱镜组来作为可动选光模组3所需的多面棱镜。

其次，面32、34、36、38、40、42之间具有明确的界面以及小于180度的夹角(从主体31来看)，夹角可以相同或相异，面32、34、36、38、40、42的几何形状与边长亦可以相同或相异，可以是平面或是曲面。又，面32、34、36、38、40、42的表面结构可以相同或相异，例如是产生折射穿透作用的平面，或是兼具滤波、绕射等其它功能的光学表面，但本发明不限于此。如图4所示为本发明中一多面棱镜的立体透视示意图，多面棱镜60用以通过光信息的面包括面62、64和68。举例但不限地，面62上有若干功能区622和624，功能区622和624以外的部分可以接收光信息以使光信息进入多面棱镜60，或是多面棱镜60中的光信息穿透该些部分后离开多面棱镜60。功能区622和624处理光信息的方式可以相同或相异，例如功能区622可绕射光信息，功能区624则仅允许红外光通过。另外，面64上则利用直接成型或镀膜等适当方式，在整个面64上形成一滤波镀膜，藉以让特定波长的光信息通过，而面68则仅让光信息通过而未对光信息进行其它处理。又，多面棱镜的棱镜面数以大于3为佳，其至少为4，较佳为6或8面棱镜。

再者，请参考图1、图2和图3，当多面棱镜30外的一光信息41由外界传递到多面棱镜30的任一面，例如面32上，可以穿透面32以进入主体31中。可以理解的，由于外界(例如空气)与主体31的介质不同，故光信息41进入主体31后的角度与入射面32的角度不同。在匹配设计下，通过主体31的光信息43将到达多面棱镜30的另一面，例如面40后，从面40离开多面棱镜30成为光信息45。于本发明中，主体31中的光信息43基本上是在一非折线(直线)光轴上，即主体31中的光信息43并不经过其它面34、36、40、42的反射或全反射才到达出光面38。另外，在匹配设计下，离开出光面38的光信息45基本上是以垂直面40的方向(即面40的法线)作为光轴方向，以便于后续元件的设置，例如后续元件或组件为一透镜模组或一影像感测件(imagesensorassembly)。

又，由于面32、34、36、38、40、42的表面结构可以相同或相异，因此，主体31内外的光信息41和光信息43的内容可以相同或相异。不限地举例来说，若将面32处理为具有选择红外光功能的面，则光信息41可以是包括可见光和红外光影像信息，但光信息41通过面32后，仅剩下红外光影像信息来作为光信息43。若作为入光面32者仅具有单纯的穿透功能，则光信息41通过面32后仅改变折射角度而成为光信息43。可以理解的是，面32的滤波性质不限于上述，亦可以选择可见光、红外光或是混合的模式。

图5和图6分别为可动选光模组3的不同状态转换第一实施例与视界E侧面的示意图。图7则为视界E的平面示意图。请参考图2、图5、图6和图7，驱动机构5包括一连接件52和一转动件54，转动件54用以转动或摆动连接件52，连接件52与多面棱镜30的面301固定，其转动多面棱镜30的方式，即以轴C为转动轴心，多面棱镜30的几何中心或中心不动，或于轴a1、a2、a3的共面上移动，或于轴C方向上仅有略为移动，但面32、34、36、38、40、42的方位随着转动而改变。例如图5为多面棱镜30处于第一位置，此时视界E的第一区域12和第二区域14的光信息通过壳体的窗口而分别由面32和面34进入多面棱镜30，或仅第一区域12由面32进入多面棱镜30。图6中多面棱镜30因转动后处于第二位置，此时视界E的第三区域16和第四区域18的光信息通过壳体的窗口而分别由面40和面42进入多面棱镜30；或是多面棱镜30转动至第二位置时是将面32转至朝向第二区域14且第二区域14的光信息由面32进入多面棱镜30。要说明的是，整个视界E的区域划分方式，例如形状或区域数量等并不限于图7所示，区域之间的界线亦并非仅如图7的邻接，亦可以区域之间有重叠部分，重叠部分的光信息可透过后续的影像解析处理来取舍，此类的影像处理技术可利用既有的技术，于此不赘述。

依据上述，对于整个取像模组1而言，其可撷取视界E中的物体或环境的反射光或发光。取像模组1配置可动选光模组3，可动选光模组3的多面棱镜30于第一位置时，面32可接收视界E的第一区域12的光信息41，其中第一区域12的对应视界范围小于视界E的范围。对应第一区域12的光信息41进入取像模组1中可被影像感测件2所有的感测像素感测，如此可得到一较高分辨率的第一区域12的影像。可以理解的，即使是第一区域12和第二区域14的光信息41同时被取像模组1接收，此时分配给每一区域的感测像素亦高于整个视界E被接收时所分配给每一区域的感测像素。配合驱动机构5的快速调整多面棱镜30，取像的时间并不会因此而需延长或加长。如此可动选光模组3的安排的优点是，取像模组无须配置像素数目高的影像感测件，可利用一般或较少像素数目的影像感测件，藉由可动选光模组3的变动来撷取视界内不同部分区域的光信息，此时对应每个部分区域的光信息皆可由整个影像感测件2感测，再将这些光信息进行影像缀补处理，即可得到高画质的整个视界E的影像，而无需一味地藉由提高感测像素数目来提高影像感测件的感测能力。举例来说，若影像感测件2为500万像素的感测器，将视界E分成四个区域取像，每一区域皆由500万像素感测，则视界E相当于由2000万像素的感测器感测，大大地提高了视界E的影像画质，尤其对于可变焦的取像模组而言亦是。另一方面，藉由划分区域配合可动选光模组3的变动，只要每一区域可被足够数量的感测像素感测，则可增加视界E范围，造就大视界(广角)的取像结果，如此亦优化了取像模组的效能。

又，由于无须使用过高像素的影像感测器，因此可以使用相对较大的像素大小(pixelsize)，避免了利用增加透镜模组7中的镜片数来增加感光度或提高画质，如此可使用较少镜片数的透镜模组7，节省了透镜模组7于取像模组的壳体6中占用的空间。如此一来，影像感测件2、透镜模组7、可动选光模组3皆可设置于壳体6中，故不会因此增加取像模组应用于手机时所需占用的空间，因此本发明的取像模组适合轻薄化的手机配置，不论是手机的前镜头或是后镜头皆可。

可以理解的，本发明的取像模组并非受限于上述以缀补的方式形成较广视界的影像，亦可利用多面棱镜的单一棱镜面进行光信息的接收，如此可得到视界较小但高分辨率的影像。是以，使用者可以选择本发明的可动选光模组的各种模式，来达到使用者欲拍摄的影像视界。

另一种变动的方式，举例但不限地，以连接件52作为摆轴摆动，此时多面棱镜随着连接件而摆动地改变位置，多面棱镜的几何中心或中心会随之移动或摆动，此时多面棱镜的任一面的方位随着摆动而改变，此种情形亦为可动多面棱镜由第一位置调整或改变至第二位置。

此外，回到图1，驱动机构5可更包括转动控制相关电路，影像感测件2可包括CCD或CMOS影像感测器，或更包括其相关电路，例如处理器、控制电路和储存区，但本发明不限于此。再者，透镜模组7可包括多个镜片以及镜片座体(图上未绘)，例如2片或4片镜片，但本发明不限于此。

图8为本发明的一透镜组件实施例的方块示意图，图9为本发明的一透镜组件实施例的外观示意图。和图1的取像模组1相比，透镜组件9的壳体8中仅设置透镜模组7和多面棱镜30，并且增加一窗口81(第二窗口)，使得通过透镜模组7的光信息得以自窗口81射出，如此可将透镜组件9依据所需搭配影像感测件，如此使得本发明的应用更有弹性。可以理解的，上述其它的部件，例如驱动机构的全部或部分，亦可在壳体提供足够的空间的情形下，仍整合于壳体内或壳体上。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的权利要求范围，因此凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含于本发明的范围内。

Claims (18)

1.一种取像模组，用以撷取一可视场景，其特征在于，包括：

影像感测件；

透镜模组；

可动选光模组，其包括多面棱镜，其中，该多面棱镜的面数大于3；以及

壳体，其容置该影像感测件、该透镜模组和该可动选光模组，其中，来自该壳体外的该可视场景的光信息进入该壳体中，并且藉由调整该多面棱镜，该可视场景的光信息的一第一部分和一第二部分别由该多面棱镜的一第一面以及一第二面进入该多面棱镜中后离开该多面棱镜，并且于穿经该透镜模组后分别到达该影像感测件，其中该第一面不同于该第二面。

2.如权利要求1所述的取像模组，其特征在于，该多面棱镜的该第一面或该第二面包括分布于该第一面或第二面的全部或部分表面的一功能区，该功能区是一选择可见光区或红外光区、或一绕射区或上述的混合。

3.如权利要求1所述的取像模组，其特征在于，该多面棱镜的该第一面和该第二面的几何形状相同或相异。

4.如权利要求1所述的取像模组，其特征在于，该多面棱镜的该第一面或该第二面是一平面或一曲面。

5.如权利要求1所述的取像模组，其特征在于，该可动选光模组还包括连接件以及转动或摆动该连接件的转动件，该连接件连接该多面棱镜以带动该多面棱镜。

6.如权利要求1所述的取像模组，其特征在于，该壳体还包括一窗口以提供该可视场景的光信息穿经而到达该多面棱镜上，该壳体为不透光的。

7.如权利要求1所述的取像模组，其特征在于，该可视场景的光信息的该第一部分或该第二部分对应该可视场景的视界的一部分。

8.一种取像模组，用以撷取一可视场景，其特征在于，包括：

影像感测件；

透镜模组；

可动选光模组，其包括多面棱镜以及带动该多面棱镜的连接件，其中，该多面棱镜的面数大于3；以及

壳体，其容置该影像感测件、该透镜模组和该可动选光模组，其中，该壳体外的该可视场景包括第一区域和第二区域，藉由该连接件带动该多面棱镜，该第一区域的光信息在该多面棱镜的一第一位置时穿经该多面棱镜以及该透镜模组后到达该影像感测件，以及该第二区域的光信息在该多面棱镜的一第二位置时穿经该多面棱镜以及该透镜模组后到达该影像感测件。

9.如权利要求8所述的取像模组，其特征在于，该多面棱镜包括可折射该第一区域的光信息或该第二区域的光信息的多个棱镜面，该多个棱镜面的几何形状相同或不同。

10.如权利要求9所述的取像模组，其特征在于，任一该棱镜面的全部或部分表面上设有一功能区，该功能区是一选择可见光区或红外光区、或一绕射区或上述的混合。

11.如权利要求9所述的取像模组，其特征在于，任一该棱镜面是一平面或一曲面。

12.如权利要求8所述的取像模组，其特征在于，该影像感测件包括感光耦合元件感测器或互补式金属氧化物半导体感测器。

13.如权利要求8所述的取像模组，其特征在于，该第一区域或该第二区域的视界小于该可视场景的视界。

14.一种透镜组件，其特征在于，包括：

透镜模组；

可动的多面棱镜；以及

壳体，其容置该透镜模组和该多面棱镜，该壳体具有暴露部分该多面棱镜的第一窗口和暴露部分该透镜模组的第二窗口，其中，来自该壳体外的一可视场景的光信息通过该第一窗口进入该壳体中，并且藉由调整该多面棱镜，该可视场景的光信息的一第一部分和一第二部分别由该多面棱镜的一第一面以及一第二面进入该多面棱镜中后，再分别穿经该透镜模组后，通过该第二窗口离开该壳体。

15.如权利要求14所述的透镜组件，其特征在于，该多面棱镜的该第一面或该第二面包括分布于该第一面的全部或部分表面或该第二面的全部或部分表面的一功能区，该功能区是一选择可见光区或红外光区、或一绕射区或上述的混合。

16.如权利要求14所述的透镜组件，其特征在于，该多面棱镜的该第一面和该第二面的几何形状相同或相异。

17.如权利要求14所述的透镜组件，其特征在于，该多面棱镜的该第一面或该第二面是一平面或一曲面。

18.如权利要求14所述的透镜组件，其特征在于，该多面棱镜的面数为6或8。