CN112243076A

CN112243076A - 电子装置

Info

Publication number: CN112243076A
Application number: CN201910782324.8A
Authority: CN
Inventors: 张忠翔; 蔡孟哲; 刘奎均
Original assignee: HTC Corp
Current assignee: HTC Corp
Priority date: 2019-07-19
Filing date: 2019-08-23
Publication date: 2021-01-19
Also published as: US20210021743A1

Abstract

本发明公开一种电子装置，所述电子装置为一种手持式电子装置，其包括光学成像模块、外壳以及显示装置。光学成像模块适于接收光束。光学成像模块从物侧至像侧沿光轴包括透镜组、线偏振元件、分光元件、两反射组以及感光元件。光轴包括第一光轴及不与第一光轴平行的第二光轴，其中透镜组、线偏振元件、分光元件及感光元件位于第一光轴上，两反射组以及分光元件位于第二光轴上，且分光元件配置于两反射组之间。光束经两反射组的其中之一反射并传递通过分光元件，且光束经两反射组的另外其中之一反射并由分光元件反射至感光元件。

Description

电子装置

技术领域

本发明涉及一种电子装置，且特别是涉及一种手持式电子装置以及头戴式电子装置。

背景技术

近年来，手机和数字相机等携带型电子产品的普及使得影像模块相关技术蓬勃发展，此影像模块主要包含光学成像镜头、模块后座单元(module holder unit)与传感器(sensor)等元件，而手机和数字相机的薄型轻巧化趋势也让影像模块的小型化需求愈来愈高。随着电荷耦合元件(charge coupled device,CCD)与互补式金属氧化物半导体元件(complementary metal oxide semiconductor,CMOS)的技术进步和尺寸缩小化，装载在影像模块中的光学成像镜头也需要相应地缩短长度。但是，为了避免摄影效果与品质下降，在缩短光学成像镜头的长度时仍然要兼顾良好的光学性能。光学成像镜头最重要的特性不外乎就是成像品质与体积。

然而，微型化镜头的制作技术难度明显高出传统镜头，因此如何制作出符合消费性电子产品需求的光学成像镜头，并持续提升其成像品质，长久以来一直是本领域产、官、学界所热切追求的。此外，广角镜头与鱼眼镜头的焦距较短使得整体长度难以缩短。缩短镜头长度或维持成像品质的两难造成光学成像镜头在设计上的困难。

发明内容

本发明提供一种电子装置，可减少镜头的总长度，使广角镜头、鱼眼镜头或望远镜头搭载于手机或轻薄的装置中。

本发明提供一种手持式电子装置，其包括光学成像模块、外壳以及显示装置。外壳与显示装置包覆光学成像模块，且外壳的一侧上设置有透光件，光学成像模块适于接收传递通过透光件的光束。光学成像模块从物侧至像侧沿光轴包括透镜组、线偏振元件、分光元件、两反射组以及感光元件。光轴包括第一光轴及不与第一光轴平行的第二光轴，其中透镜组、线偏振元件、分光元件及感光元件位于第一光轴上，两反射组以及分光元件位于第二光轴上，且分光元件配置于两反射组之间。光束经两反射组的其中之一反射并传递通过分光元件，且光束经两反射组的另外其中之一反射并由分光元件反射至感光元件。

在本发明的一实施例中，上述的分光元件为偏振分光器。

在本发明的一实施例中，上述的各两反射组包括四分之一波片以及反射元件。

在本发明的一实施例中，上述的两反射组的至少其中之一还包括具有屈光度至少一透镜，位于分光元件与四分之一波片之间。

在本发明的一实施例中，上述的两反射组的至少其中之一的反射元件包括具有屈光度及反射镀膜的透镜，且四分之一波片位于分光元件与反射元件之间。

在本发明的一实施例中，上述的两反射组的至少其中之一的反射元件包括曲面镜，且四分之一波片位于分光元件与反射元件之间。

在本发明的一实施例中，上述的两反射组的至少其中之一的反射元件包括平面镜，且四分之一波片位于分光元件与反射元件之间。

在本发明的一实施例中，上述的线偏振元件包括第一线偏振元件以及第二线偏振元件。第一线偏振元件位于透镜组与分光元件之间，且分光元件位于第一线偏振元件以及第二线偏振元件之间。

在本发明的一实施例中，上述的透镜组、线偏振元件、分光元件及两反射组形成为广角镜头、鱼眼镜头或望远镜头。

本发明另提供一种头戴式电子装置，其包括多个光源检测模块、外壳以及显示装置。外壳与显示装置包覆光源检测模块，且外壳的至少一侧上设置有多个透光件，光源检测模块适于对应地接收传递通过透光件的多个光束。光学成像模块从物侧至像侧沿光轴包括透镜组、线偏振元件、分光元件、两反射组以及感光元件。光轴包括第一光轴及不与第一光轴平行的第二光轴，其中透镜组、线偏振元件、分光元件及感光元件位于第一光轴上，两反射组以及分光元件位于第二光轴上，且分光元件配置于两反射组之间。光束经两反射组的其中之一反射并传递通过分光元件，且光束经两反射组的另外其中之一反射并由分光元件反射至感光元件。

在本发明的一实施例中，上述的光源检测模块设置位于外壳的相对两端。

在本发明的一实施例中，上述的光源检测模块以围绕外壳的方式设置于外壳。

在本发明的一实施例中，上述的光源检测模块设置于外壳，且光源检测模块分别以朝向不同方向的方式设置而对应地接收来自不同方向的光束。

基于上述，在本发明的电子装置中，由于光学成像模块或光源检测模块的光轴包括第一光轴及不与第一光轴平行的第二光轴，且两反射组以及分光元件位于第二光轴上。因此光束经分光元件反射后通过两反射组的反射作用可在第二光轴上传递。如此一来，光学成像模块或光源检测模块可通过分光元件的分光作用，将光束从沿第一光轴传递改变为沿第二光轴传递，且通过两反射组的作用缩小光学成像模块或光源检测模块的体积以及缩短光学成像模块或光源检测模块的总长度。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附的附图作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明一实施例的手持式电子装置的示意图；

图2为本发明一实施例的光学成像模块的示意图；

图3为本发明另一实施例的光学成像模块的示意图；

图4为本发明另一实施例的光学成像模块的示意图；

图5为本发明另一实施例的光学成像模块的示意图；

图6为本发明一实施例的头戴式电子装置的示意图。

符号说明

10：手持式电子装置

20：头戴式电子装置

50：外壳

60：显示装置

100、100A、100B、100C：光学成像模块

110、110A：透镜组

112：第一透镜

114：第二透镜

116：第三透镜

118：第四透镜

120：线偏振元件

120_1：第一线偏振元件

120_2：第二线偏振元件

130：分光元件

140、140A、140B、140C：反射组

142：四分之一波片

144、144A、144B：反射元件

146：透镜

150：感光元件

200：光源检测模块

A1：物侧

A2：像侧

B：透光件

I：光轴

I1：第一光轴

I2：第二光轴

L：光束

R：反射镀膜

具体实施方式

图1为本发明一实施例的手持式电子装置的示意图。请参考图1。本发明一实施例提供一种手持式电子装置10，其包括光学成像模块100、外壳50以及显示装置60。手持式电子装置10例如是手机，外壳50例如是手机的背壳，而显示装置60例如是手机的显示荧幕。外壳50与显示装置60包覆光学成像模块100，且外壳50的一侧上设置有透光件B。

图2为本发明一实施例的光学成像模块的示意图。请参考图2。本发明一实施例提供一种光学成像模块100可应用于头戴式电子装置或可携式电子装置中，例如是头戴式VR显示装置、笔记型计算机、平板计算机或手机等电子装置，故以下说明将以应用于图1所绘示的手持式电子装置10为例，但本发明并不限于此。光学成像模块100适于接收传递通过外壳50上透光件B的光束L，光束可为可见光或不可见光，且所述光束L可由外部提供，或由上述的电子装置提供之后经由位于外界中的任意物体反射，本发明也不限于此。换句话说，光学成像模块100可由镜头模块以及成像件所组成。而在本实施例中，镜头模块为广角镜头、鱼眼镜头或望远镜头，但本发明并不限于此。

详细而言，在本实施例中，光学成像模块100从物侧A1至像侧A2沿光轴I包括透镜组110、线偏振元件120、分光元件130、两反射组140以及感光元件150。换句话说，即光学成像模块100的镜头模块由透镜组110、线偏振元件120、分光元件130及两反射组140所组成，而光学成像模块100的成像件则由感光元件150所构成。光学成像模块100的总长度可被定义为透镜组110中面向物侧A1的表面至感光元件150中面向像侧A2的表面的距离。在本实施例中，光学成像模块100的光路径长度介于光学成像模块100总长度的1.1至10倍。

在本实施例中，光轴I包括第一光轴I1及不与第一光轴I1平行的第二光轴I2。透镜组110、线偏振元件120、分光元件130及感光元件150位于第一光轴I1上，而两反射组140以及分光元件130位于第二光轴I2上。换句话说，分光元件130同时位于第一光轴I1及第二光轴I2上，且光束L传递至分光元件130将改变光路径方向。

透镜组110配置于光束L在第一光轴I1上的传递路径上。透镜组110例如包括具有屈光度的一或多个光学镜片的组合，例如包括双凹透镜、双凸透镜、凹凸透镜、凸凹透镜、平凸透镜以及平凹透镜等非平面镜片的各种组合。在本实施例中，透镜组110包括第一透镜112以及第二透镜114，但本发明对透镜组110的型态及其种类并不加以限制。

线偏振元件120配置于光束L在第一光轴I1上的传递路径上，位于透镜组110的出光侧。线偏振元件120例如为线偏振器，能使通过的光束L产生单一方向上的线偏振状态。换句话说，光束L通过线偏振元件120后形成为线偏振光。在一些实施例中，线偏振元件120可由两个线偏振器组成，且分别配置于不同位置，将于下述其他实施例中说明。在本实施例中，线偏振元件120为单一个线偏振器。在本实施例中，光束L通过线偏振元件120后形成为具有第一方向线偏振的光束。

分光元件130配置于光束L在第一光轴I1上的传递路径上，位于线偏振元件120的出光侧，即线偏振元件120位于透镜组110与分光元件130之间。分光元件130例如为偏振分光器(Polarizing Beam Splitter，PBS)，能使其中一特定偏振方向的光束L通过，并且反射其中另一特定偏振方向的光束L。在本实施例中，分光元件130适于让具有第一线偏振方向的光束L通过，且适于反射具有第二线偏振方向的光束L，其中第一线偏振方向与第二线偏振方向不同。

两反射组140、140A配置于光束L在第二光轴I2上的传递路径上，且分光元件130位于两反射组140、140A之间。两反射组140、140A的其中之一适于反射光束L传递通过分光元件130，而两反射组140、140A的另外其中之一适于反射光束L传递至分光元件130，并由分光元件130反射至感光元件150。详细而言，在本实施例中，位于图2上方的反射组140包括四分之一波片142以及反射元件144。反射元件144例如是反射镜。而位于图2下方的反射组140A类似于图2上方的反射组140，其差别在于，位于图2下方的反射组140A还包括具有屈光度至少一透镜146，且此至少一透镜146位于分光元件130与反射组140A的四分之一波片142之间。在本实施例中，透镜146的数量例如为一个，但本发明并不限于此。

感光元件150配置于光束L在第一光轴I1上的传递路径上，且分光元件130位于线偏振元件120与感光元件150之间。感光元件150适于接收光束L以产生影像数据。感光元件150例如为电荷耦合元件(Charge coupled device，CCD)或互补式金属氧化物半导体晶体管(Complementary metal oxide semiconductor transistors，CMOS)，本发明并不限于此。

当光束L由外部沿第一光轴I1进入光学成像模块100时，光束L传递通过透镜组110以及线偏振元件120，且在传递通过线偏振元件120的光束L具有第一方向线偏振状态。而具有第一方向线偏振状态的光束L传递至分光元件130，光束L经由分光元件130的反射而沿第二光轴I2传递至位于图2下方的反射组140A。具体而言，光束L由分光元件130依序传递通过透镜146以及四分之一波片142而传递至反射元件144，并通过反射元件144的反射依序再次传递通过四分之一波片142以及透镜146而传递通过分光元件130。因此，光束L在由分光元件130传递至反射元件144经反射后传递回分光元件130，且分别传递通过了两次四分之一波片142以及透镜146。换句话说，反射组140A中的透镜146可使光束L通过而产生两次光学效果。如此一来，反射组140A中配置具有屈光度至少一透镜146可减少光学成像模块100所使用的透镜数量，进而减少体积。

另一方面，由于光束L经过两次四分之一波片142以及通过反射元件144的反射作用，故将使得由反射元件144反射通过四分之一波片142的光束L具有垂直第一方向的第二方向线偏振状态。因此，具有第二方向线偏振状态的光束L通过分光元件130而传递至位于图2上方的反射组140。相同地，在位于图2上方的反射组140中，光束L由分光元件130传递通过四分之一波片142而传递至反射元件144，并通过反射元件144的反射再次传递通过四分之一波片142而传递至分光元件130。由于光束L又经过两次四分之一波片142以及通过反射元件144的反射作用，故将使得由反射元件144反射通过四分之一波片142的光束L具第一方向线偏振状态。因此，具有第一方向线偏振状态的光束L传递至分光元件130而产生反射并传递至感光元件150。

如此一来，光学成像模块100可通过分光元件130的分光作用，将光束L从沿第一光轴I1传递改变为沿第二光轴I2传递，且通过两反射组140、140A的作用缩小光学成像模块100的体积以及缩短光学成像模块100的总长度。换句话说，广角镜头、鱼眼镜头或望远镜头更易于搭载于轻薄的手机或其他轻薄型的装置中。

图3为本发明另一实施例的光学成像模块的示意图。请参考图3。本实施例的光学成像模块100A类似于图2实施例的光学成像模块100。两者不同之处在于，在本实施例中，位于图2下方的反射组140B的反射元件144A包括具有屈光度及反射镀膜R的透镜以取代图2实施例中的反射镜。并且，将四分之一波片142配置位于分光元件130与反射元件144A之间。举例而言，在本实施例中，反射元件144A例如是凸平透镜，且在出光侧(平面)形成反射镀膜R。

因此，当光束L经由分光元件130的反射而沿第二光轴I2传递至位于图3下方的反射组140B时，光束L由分光元件130传递通过四分之一波片142而传递至反射元件144A，并通过反射元件144A的反射依序再次传递通过四分之一波片142而传递通过分光元件130。换句话说，光束L在由分光元件130传递至反射元件144A经反射后传递回分光元件130，且分别传递通过了两次四分之一波片142以及两次反射元件144A的透镜。如此一来，反射组140B中将具有屈光度的透镜的出光侧结合反射镀膜R以作为反射元件144A，可减少光学成像模块100A所使用的透镜数量，并同时减少位于第二光轴I2上的元件数量，从而减少体积并缩短光学成像模块100A的光路径长度。换句话说，广角镜头、鱼眼镜头或望远镜头更易于搭载于轻薄的手机或其他轻薄型的装置中。

图4为本发明另一实施例的光学成像模块的示意图。请参考图4。本实施例的光学成像模块100B类似于图2实施例的光学成像模块100。两者不同之处在于，在本实施例中，线偏振元件120包括第一线偏振元件120_1以及第二线偏振元件120_2，即线偏振元件120可由两个线偏振器组成。其中，第一线偏振元件120_1配置于透镜组110与分光元件130之间，而第二线偏振元件120_2则配置于分光元件130与感光元件150之间。因此，当光束L经过两反射组140、140C作用后，可通过第二线偏振元件120_2滤除杂散光，进一步提升良好的光学效果。

此外，在本实施例中，位于图4下方的反射组140C的反射元件144B包括曲面镜以取代图2实施例中的反射镜。并且，将四分之一波片142配置位于分光元件130与反射元件144B之间。举例而言，在本实施例中，反射元件144B例如是凹面镜。

因此，当光束L经由分光元件130的反射而沿第二光轴I2传递至位于图4下方的反射组140C时，光束L由分光元件130传递通过四分之一波片142而传递至反射元件144B，并通过反射元件144B的反射依序再次传递通过四分之一波片142而传递通过分光元件130。换句话说，光束L在由分光元件130传递至反射元件144B经反射后传递回分光元件130，且分别传递通过了两次四分之一波片142以及两次反射元件144B的透镜。如此一来，反射组140C中将具有屈光度的曲面镜作为反射元件144B，可减少光学成像模块100B所使用的透镜数量，并同时减少位于第二光轴I2上的元件数量，从而减少体积并缩短光学成像模块100B的光路径长度。换句话说，广角镜头、鱼眼镜头或望远镜头更易于搭载于轻薄的手机或其他轻薄型的装置中。

图5为本发明另一实施例的光学成像模块的示意图。请参考图5。本实施例的光学成像模块100C类似于图2实施例的光学成像模块100。两者不同之处在于，在本实施例中，透镜组110A还包括第三透镜116以及第四透镜118。此外，在本实施例中，两反射组140实质上相同，都包括四分之一波片142以及反射元件144，而反射元件144为平面镜。

因此，当光束L经由分光元件130的反射而沿第二光轴I2传递至位于图5下方的反射组140时，光束L由分光元件130传递通过四分之一波片142而传递至反射元件144，并通过反射元件144的反射依序再次传递通过四分之一波片142而传递通过分光元件130。换句话说，光束L在由分光元件130传递至反射元件144经反射后传递回分光元件130，且传递通过了两次四分之一波片142。如此一来，可减少光学成像模块100C的体积并缩短光路径长度。换句话说，广角镜头、鱼眼镜头或望远镜头更易于搭载于轻薄的手机或其他轻薄型的装置中。

图6为本发明一实施例的头戴式电子装置的示意图。请参考图6。本发明一实施例提供一种头戴式电子装置20，其包括多个光学检测模块200、外壳50以及显示装置60。头戴式电子装置20例如是头戴式VR显示装置，外壳50例如是头戴装置中配置有显示模块的背壳，而显示装置60例如是头戴装置中的显示模块。外壳50与显示装置60包覆多个光学检测模块200，且外壳50的一侧上设置有多个透光件B。多个光源检测模块200适于对应地接收传递通过多个透光件B的多个光束(见如图2的光束L)。在本实施例中，多个光源检测模块200可依需求使用图2至图5所绘示的光学成像模块100、100A、100B、100C。光源检测模块200接收光束L以进行光源检测的详细步骤及实施方式可以由所属技术领域的通常知识获致足够的教示、建议与实施说明，因此不再赘述。

在一实施例中，光源检测模块200的设置位置例如是设置位于头戴式电子装置20中外壳50的相对两端。在另一实施例中，光源检测模块200的设置位置例如是以围绕光源检测模块200的外壳50的方式设置于外壳50。在本实施例中，光源检测模块200分别以朝向不同方向的方式设置而对应地接收来自不同方向的光束L，如图6所绘示。如此一来，缩小光源检测模块200的体积以及缩短光源检测模块200的总长度，将可使头戴式电子装置20能有更多光源检测方向的可能性，进而提升良好的光学品质。

需补充说明的是，头戴式电子装置20中光源检测模块200所接收到的多个光束可以由至少一发光装置所提供，发光装置例如配置于光学基站(optical base station)，但本发明并不限于此。其中，发光装置所提供的光束例如为红外光，或者也可为X光、可见蓝光、紫外光或经过特定过滤过程的环境光，本发明并不限于此。因此，可使得戴式电子装置20中光源检测模块200接收由发光装置所提供并经由环境物体反射而传递至光源检测模块200的光束。

综上所述，在本发明的电子装置中，由于光学成像模块或光源检测模块的光轴包括第一光轴及不与第一光轴平行的第二光轴，且两反射组以及分光元件位于第二光轴上。因此光束经分光元件反射后通过两反射组的反射作用可在第二光轴上传递。如此一来，光学成像模块或光源检测模块可通过分光元件的分光作用，将光束从沿第一光轴传递改变为沿第二光轴传递，且通过两反射组的作用缩小光学成像模块或光源检测模块的体积以及缩短光学成像模块或光源检测模块的总长度。

虽然结合以上实施例公开了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应当以附上的权利要求所界定的为准。

Claims

1.一种手持式电子装置，其特征在于，其包括光学成像模块、外壳以及显示装置，所述外壳与所述显示装置包覆所述光学成像模块，且所述外壳的一侧上设置有透光件，所述光学成像模块适于接收传递通过所述透光件的光束，所述光学成像模块从物侧至像侧沿光轴包括透镜组、线偏振元件、分光元件、两反射组以及感光元件，所述光轴包括第一光轴及不与所述第一光轴平行的第二光轴，其中所述透镜组、所述线偏振元件、所述分光元件及所述感光元件位于所述第一光轴上，所述两反射组以及所述分光元件位于所述第二光轴上，且所述分光元件配置于所述两反射组之间，所述光束经所述两反射组的其中之一反射并传递通过所述分光元件，且所述光束经所述两反射组的另外其中之一反射并由所述分光元件反射至所述感光元件。

2.如权利要求1所述的手持式电子装置，其中所述分光元件为偏振分光器。

3.如权利要求1所述的手持式电子装置，其中所述各个两反射组包括四分之一波片以及反射元件。

4.如权利要求3所述的手持式电子装置，其中所述两反射组的至少其中之一还包括具有屈光度至少一透镜，位于所述分光元件与所述四分之一波片之间。

5.如权利要求3所述的手持式电子装置，其中所述两反射组的至少其中之一的所述反射元件包括具有屈光度及反射镀膜的透镜，且所述四分之一波片位于所述分光元件与所述反射元件之间。

6.如权利要求3所述的手持式电子装置，其中所述两反射组的至少其中之一的所述反射元件包括曲面镜，且所述四分之一波片位于所述分光元件与所述反射元件之间。

7.如权利要求3所述的手持式电子装置，其中所述两反射组的至少其中之一的所述反射元件包括平面镜，且所述四分之一波片位于所述分光元件与所述反射元件之间。

8.如权利要求1所述的手持式电子装置，其中所述线偏振元件包括第一线偏振元件以及第二线偏振元件，所述第一线偏振元件位于所述透镜组与所述分光元件之间，且所述分光元件位于所述第一线偏振元件以及所述第二线偏振元件之间。

9.如权利要求1所述的手持式电子装置，其中所述透镜组、所述线偏振元件、所述分光元件及所述两反射组形成为广角镜头、鱼眼镜头或望远镜头。

10.一种头戴式电子装置，其特征在于，其包括多个光源检测模块、外壳以及显示装置，所述外壳与所述显示装置包覆所述多个光源检测模块，且所述外壳的至少一侧上设置有多个透光件，所述多个光源检测模块适于对应地接收传递通过所述多个透光件的多个光束，所述各个光源检测模块从物侧至像侧沿光轴包括透镜组、线偏振元件、分光元件、两反射组以及感光元件，所述光轴包括第一光轴及不与所述第一光轴平行的第二光轴，其中所述透镜组、所述线偏振元件、所述分光元件及所述感光元件位于所述第一光轴上，所述两反射组以及所述分光元件位于所述第二光轴上，且所述分光元件配置于所述两反射组之间，所述光束经所述两反射组的其中之一反射并传递通过所述分光元件，且所述光束经所述两反射组的另外其中之一反射并由所述分光元件反射至所述感光元件。

11.如权利要求10所述的头戴式电子装置，其中所述多个光源检测模块设置位于所述外壳的相对两端。

12.如权利要求10所述的头戴式电子装置，其中所述多个光源检测模块以围绕所述外壳的方式设置于所述外壳。

13.如权利要求10所述的头戴式电子装置，其中所述多个光源检测模块设置于所述外壳，且所述多个光源检测模块分别以朝向不同方向的方式设置而对应地接收来自不同方向的所述多个光束。