JP3139236U - オートフォーカスレンズモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】オートフォーカスレンズモジュールを提供する。
【解決手段】光学レンズモジュールは影像撮影の光学フォーカス機能を提供し、液晶オートフォーカスデバイスは光学レンズモジュール後端に設置する。液晶オートフォーカスデバイスは影像光線屈折率改変により、光学レンズモジュールがオフフォーカス状態でのフォーカス調整機能を提供する。影像センサーは液晶オートフォーカスデバイスの後方に設置し、液晶オートフォーカスデバイスを透過した光学影像を感知し、初期影像信号を出力する。影像信号プロセッサーは影像センサーに連結し、初期影像信号を処理及び転換する。駆動回路は液晶オートフォーカスデバイスと影像信号プロセッサーに連結し、影像信号プロセッサーの制御を受け、撮影影像のオフフォーカス状態下で、液晶オートフォーカスデバイスに屈折率を変更させる駆動信号を提供し、撮影影像のオートフォーカス機能を達成する。
【選択図】図２

Description

本考案は一種のオートフォーカスレンズモジュールに関する。特に一種のデジカメ或いはカメラ付き携帯電話端末に応用し、液晶屈折率を改変し、光学イメージングフォーカスを調整するレンズモジュールに係る。

デジカメ及びカメラ付き携帯電話端末は携帯用の写真撮影設備に広く使用されている。公知のデジカメ或いはカメラ付き携帯電話端末のフォーカス機構は図１に示す。該フォーカス機構１はハウジング２、光学レンズ３、影像センサー４を含む。該光学レンズ３は該ハウジング２前端に結合し、対象を撮影する機能を提供する。該光学レンズ３は通常は機械式の手動或いは自動調整によりフォーカス機能を達成する。該影像センサー４は該ハウジング２内部に設置し、該光学レンズ３が撮影した光学影像をイメージング及び感知する。

上記公知のフォーカス機構１が採用する光学レンズ３のフォーカス方式は手動或いは電動小型モーター非リニア或いはリニア駆動により移動し、焦点距離を変化させる機械部品方式及び構造である。これらは、できるだけコンパクトに携帯に便利に、というニーズを追求するデジカメ或いはカメラ付き携帯電話端末のデバイス中では、応用スペースと長さに限界があり、該光学レンズ３のフォーカス調整は倍率の拡大と縮小の間において大きな距離の移動操作が不可能である。よって、該焦点距離調整の倍率と機能には極めて大きな制約となっている。

上記公知のフォーカス機構１では、物体を撮影する時に、その物体が該光学レンズ３が焦点距離を調整可能な倍率範囲外にある場合には、該物体影像はぼやけ、オフフォーカス(off focus)現象を呈し、撮影品質が劣り、或いは撮影することができないという問題を招く。

特許文献１「Photographing object image adjusting apparatus and photographing apparatus」では、機械方式により多数組の光学レンズを駆動する典型的なフォーカス方式が呈示されている。しかし、該フォーカスレンズもやはり、オフフォーカス状態におけるフォーカス調整及び撮影が不可能という欠点を残している。

さらに特許文献２「焦点調整デジカメ付き携帯電話端末レンズモジュール」は、直線機械駆動構造によりレンズモジュールを駆動し焦点を変更する構造であるが、やはり上記公知の焦点調整レンズが撮影物体のオフフォーカス状態におけるフォーカス調整及び撮影が不可能という欠点を残している。

また特許文献３「デジカメのオートフォーカス方法」は、撮影物体の被写界深度測定及び機械構造を利用し、該光学レンズモジュール或いは影像センサーチップを適当なフォーカス位置に調整し、レンズフォーカスの問題を改善している。しかし、該フォーカス構造はより一層複雑になり、しかももし影像感知チップを移動させようとすれば、その回路が断裂し、機械が故障し、撮影影像が揺れるなどの問題と欠点が派生する。同時に焦点距離調整時の機械騒音も拡大する。

米国特許公開第２００３／００７１９１１号明細書 台湾特許第Ｍ２４９０４４号明細書 台湾特許公開第２００５３６３８６号明細書

本考案が解決しようとする主要な課題は、オートフォーカスレンズモジュールを提供し、特に撮影影像がオフフォーカスである時、自動的にフォーカスを調整することで、撮影影像はもともとの光学レンズモジュールのフォーカス倍率と範囲の制限を受けない。

本考案が解決しようとする第二の課題は、オートフォーカスレンズモジュールを提供し、複雑なフォーカスレンズモジュールの構造を単純化する。

本考案が解決しようとする第三の課題は、オートフォーカスレンズモジュールを提供し、非機械式の液晶オートフォーカスデバイスにより自動的に焦点を調整し、機械式による影像チップの駆動に存在する故障と騒音の問題を解決する。

上記課題を解決するため、本考案は下記のオートフォーカスレンズモジュールを提供する。
それは一つ以上の光学レンズモジュール、一つ以上の液晶オートフォーカスデバイス、影像センサー、影像信号プロセッサー、一つ以上の駆動回路を含み、
該光学レンズモジュールは影像撮影の光学フォーカス機能を提供し、該液晶オートフォーカスデバイスは該光学レンズモジュール後端に設置し、
該液晶オートフォーカスデバイスは影像光線屈折率改変により、該光学レンズモジュールがオフフォーカス状態でのフォーカス調整機能を提供し、
該影像センサーは該液晶オートフォーカスデバイスの後方に設置し、該液晶オートフォーカスデバイスを透過した光学影像を感知し、初期影像信号を出力し、
該影像信号プロセッサーは影像センサーに連結し、該初期影像信号を処理及び転換し、 該駆動回路は該液晶オートフォーカスデバイスと該影像信号プロセッサーに連結し、該影像信号プロセッサーの制御を受け、撮影影像のオフフォーカス状態下で、該液晶オートフォーカスデバイスに屈折率を変更させる駆動信号を提供し、本考案の非機械式部品による撮影影像のオートフォーカス機能を達成する。

請求項１の考案は、光学レンズモジュール、一つ以上の液晶オートフォーカスデバイス、影像センサー、影像信号プロセッサー、一つ以上の駆動回路を含み、
該光学レンズモジュールは影像撮影の光学フォーカス機能を提供し、撮影影像を取り込み、
該液晶オートフォーカスデバイスは該光学レンズモジュール後端に設置し、該光学レンズモジュールは光学屈折率改変により、該光学レンズモジュールが取り込んだ撮影影像の焦点距離を調整し、
該影像センサーは該液晶オートフォーカスデバイスの後端に設置し、該液晶オートフォーカスデバイスを透過した光学影像を感知し、初期影像信号を出力し、
該影像信号プロセッサーは該影像センサーに連結し、該影像センサーが出力した初期影像信号を処理及び転換し、該撮影影像がオフフォーカスでないかどうかを判断し、
該駆動回路は該液晶オートフォーカスデバイスと該影像信号プロセッサーに連結し、該駆動回路は該影像信号プロセッサーの制御と駆動を受け、撮影影像のオフフォーカス状態下で、駆動信号を該液晶オートフォーカスデバイスに出力し、該光学レンズモジュールに光線屈折率を変更させ、こうして該液晶オートフォーカスデバイスに該撮影影像の焦点距離を自動調整させることを特徴とするオートフォーカスレンズモジュールとしている。
請求項２の考案は、前記光学レンズモジュール前端には該液晶オートフォーカスデバイスを結合することを特徴とする請求項１記載のオートフォーカスレンズモジュールとしている。
請求項３の考案は、前記光学レンズモジュール後端には該液晶オートフォーカスデバイスを結合することを特徴とする請求項１記載のオートフォーカスレンズモジュールとしている。
請求項４の考案は、前記液晶オートフォーカスデバイスは透過式液晶パネルであることを特徴とする請求項１記載のオートフォーカスレンズモジュールとしている。
請求項５の考案は、前記液晶オートフォーカスデバイスには第一電極と第二電極を設置することを特徴とする請求項１記載のオートフォーカスレンズモジュールとしている。
請求項６の考案は、前記液晶オートフォーカスデバイスは一つ以上のフレーム、少なくとも１対の配向層、少なくとも１対のインジウム錫酸化物導電層、少なくとも１対のガラス基板を含み、
該フレーム内部には液晶を注入し、
該少なくとも１対の配向層はそれぞれ該フレームの両側に結合し、該フレームを封鎖し、 該少なくとも１対のインジウム錫酸化物導電層の２個のインジウム錫酸化物導電層はそれぞれ該２個の配向層の外側に対応し結合し、該２個のインジウム錫酸化物導電層はそれぞれ第一電極及び第二電極を設置し、
該少なくとも１対のガラス基板の２個のガラス基板はそれぞれ該２個のインジウム錫酸化物導電層の外側に対応し結合することを特徴とする請求項１或いは請求項２或いは請求項３或いは請求項４或いは請求項５記載のオートフォーカスレンズモジュールとしている。
請求項７の考案は、前記影像センサー、該影像信号プロセッサー、該駆動回路はICに統合されることを特徴とする請求項１記載のオートフォーカスレンズモジュールとしている。

上記のように、本考案はデジカメ或いはカメラ付き携帯電話端末に応用し、液晶屈折率を改変し、光学イメージングフォーカスを調整することができる。

図２、図３に示すように、本考案のオートフォーカスレンズモジュール１００の第一実施例では、該オートフォーカスレンズモジュール１００は一つ以上の光学レンズモジュール１０を含み、撮影影像の光学撮影録画フォーカス機能を提供し、撮影した影像を取り込む。

一つ以上の液晶オートフォーカスデバイス２０は該光学レンズモジュール１０の後端に設置し、屈折率変更調整を通して該光学レンズモジュール１０が取り込んだ撮影影像の屈折率を調整し、オートフォーカス機能を達成する。

図３に示すように、上記液晶オートフォーカスデバイス２０の形態に制限はなく、本考案中では透過式液晶パネルを例とする。該液晶オートフォーカスデバイス２０は一つ以上のフレーム２１、少なくとも１対の配向層(Alignment Layer)２２及び２３、少なくとも１対のITO導電層２４及び２５、少なくとも１対のガラス基板２６及び２７を含む。該フレーム２１内には液晶２１１を注入し、該配向層２２及び２３はそれぞれ該フレーム２１の両側に結合し、該フレーム２１を封鎖する。該ITO導電層２４は該配向層２２の外側に結合し、該ITO導電層２５は該配向層２３の外側に結合する。該ITO導電層２４には第一電極２４１を設置し、該ITO導電層２５には第二電極２５１を設置する。該第一電極２４１と該第二電極２５１間は異なる電圧の偏圧或いは駆動電源により通じるため、該フレーム２１内の屈折率は変化し、撮影影像焦点調整の機能を達成する。該ガラス基板２６は該ITO導電層２４の外側に結合し、該ガラス基板２７は該ITO導電層２５の外側に結合する。

影像センサー３０は該液晶オートフォーカスデバイス２０後端に設置し、該液晶オートフォーカスデバイス２０を透過した撮影影像をイメージングし、感知し、初期影像信号３１を出力する。

影像信号プロセッサー４０は該影像センサー３０に連結し、該影像センサー３０が出力する初期影像信号３１を処理し転換し、該撮影影像がオフフォーカスでないかどうかを判断する。

一つ以上の駆動回路５０は該影像信号プロセッサー４０及び該液晶オートフォーカスデバイス２０の第一電極２４１と第二電極２５１に連結する。該駆動回路５０は該影像信号プロセッサー４０の制御と駆動を受け、撮影影像がオフフォーカス状態である時、駆動信号５１を第一電極２４１と第二電極２５１に出力する。これにより、該液晶オートフォーカスデバイス２０は光線屈折率の変化を生じ、該撮影影像焦点距離の自動調整機能を達成する。

合わせて図４に示すように、本考案のオートフォーカスレンズモジュール１００の最適応用例では、カメラ付き携帯電話端末２００に応用する状態を例とする。該光学レンズモジュール１０はカメラ付き携帯電話端末２００のハウジング２１０表面に結合し、該液晶オートフォーカスデバイス２０、該影像センサー３０、該影像信号プロセッサー４０、該駆動回路５０はカメラ付き携帯電話端末２００内に設置し固定する。該影像センサー３０、該影像信号プロセッサー４０、該駆動回路５０はカメラ付き携帯電話端末２００の回路に結合可能で、単一のICに統合することができる。
こうして本考案のオートフォーカスレンズモジュール１００がカメラ付き携帯電話端末２００内において占用する空間は大幅に縮小し、機械駆動構造を加える必要なく、オートフォーカスが可能でオフフォーカスの問題を排除する効果を達成することができる。

さらに図５に示すように、本考案のオートフォーカスレンズモジュール１００の第二実施例図では、１個の該液晶オートフォーカスデバイス２０は該光学レンズモジュール１０前端に結合し、さらに別の１個の該液晶オートフォーカスデバイス２０は該光学レンズモジュール１０の後方に設置する。こうして赤外線フィルター(IR CUT FILTER)機能の代用とし、これにより２組の液晶オートフォーカスデバイス２０は屈折率のダブル調整方式によりフィルター効果を達成することができる。

また図６に示すように、本考案のオートフォーカスレンズモジュール１００の第三実施例図では、１個の該液晶オートフォーカスデバイス２０は該光学レンズモジュール１０後端に結合する。さらに別の１個の該液晶オートフォーカスデバイス２０は該光学レンズモジュール１０の後方に設置し、該光学レンズモジュール１０後端に結合する液晶オートフォーカスデバイス２０と同様に赤外線フィルター機能の代用とすることができ、図５に示す構造と同様に、２組の液晶オートフォーカスデバイス２０は屈折率のダブル調整方式によりフィルター効果を達成することができる。

さらに図７に示すように、本考案のオートフォーカスレンズモジュール１００の第四実施例図では、１個の該液晶オートフォーカスデバイス２０’は２個の液晶オートフォーカスデバイス２０により直交関係(orthogonal relation)で結合し、図３に示すように２組の液晶オートフォーカスデバイス２０のガラス基板２７を一体に結合し、該ガラス基板２７を共用する。該液晶オートフォーカスデバイス２０’は該光学レンズモジュール１０後方に設置し、２組の液晶オートフォーカスデバイス２０の直交関係により、該２組の液晶オートフォーカスデバイス２０が液晶２１１の材料の差異によりダブル屈折率を生じ、極化(polarization)を発生するという問題と欠点を排除することができる。

公知のカメラフォーカス調整機構の構造概略図である。 本考案オートフォーカスレンズモジュールの第一実施例の構造図である。 図２中の液晶オートフォーカスデバイスの断面拡大図である。 本考案のオートフォーカスレンズモジュールの最適応用例図である。 本考案の第二実施例図である。 本考案の第三実施例図である。 本考案の第四実施例図である。

符号の説明

１００ オートフォーカスレンズモジュール
１０ 光学レンズモジュール
２０ 液晶オートフォーカスデバイス
２１ フレーム
２１１ 液晶
２２ 配向層
２３ 配向層
２４ ITO導電層
２４１ 第一電極
２５ ITO導電層
２５１ 第二電極
２６ ガラス基板
２７ ガラス基板
３０ 影像センサー
３１ 初期影像信号
４０ 影像信号プロセッサー
５０ 駆動回路
５１ 駆動信号
２００ カメラ付き携帯電話端末
２１０ ハウジング
２０’ 液晶オートフォーカスデバイス
１ フォーカス機構
２ ハウジング
３ 光学レンズ
４ 影像センサー

Claims (7)

1. 光学レンズモジュール、一つ以上の液晶オートフォーカスデバイス、影像センサー、影像信号プロセッサー、一つ以上の駆動回路を含み、
   該光学レンズモジュールは影像撮影の光学フォーカス機能を提供し、撮影影像を取り込み、
   該液晶オートフォーカスデバイスは該光学レンズモジュール後端に設置し、該光学レンズモジュールは光学屈折率改変により、該光学レンズモジュールが取り込んだ撮影影像の焦点距離を調整し、
   該影像センサーは該液晶オートフォーカスデバイスの後端に設置し、該液晶オートフォーカスデバイスを透過した光学影像を感知し、初期影像信号を出力し、
   該影像信号プロセッサーは該影像センサーに連結し、該影像センサーが出力した初期影像信号を処理及び転換し、該撮影影像がオフフォーカスでないかどうかを判断し、
   該駆動回路は該液晶オートフォーカスデバイスと該影像信号プロセッサーに連結し、該駆動回路は該影像信号プロセッサーの制御と駆動を受け、撮影影像のオフフォーカス状態下で、駆動信号を該液晶オートフォーカスデバイスに出力し、該光学レンズモジュールに光線屈折率を変更させ、こうして該液晶オートフォーカスデバイスに該撮影影像の焦点距離を自動調整させることを特徴とするオートフォーカスレンズモジュール。
2. 前記光学レンズモジュール前端には該液晶オートフォーカスデバイスを結合することを特徴とする請求項１記載のオートフォーカスレンズモジュール。
3. 前記光学レンズモジュール後端には該液晶オートフォーカスデバイスを結合することを特徴とする請求項１記載のオートフォーカスレンズモジュール。
4. 前記液晶オートフォーカスデバイスは透過式液晶パネルであることを特徴とする請求項１記載のオートフォーカスレンズモジュール。
5. 前記液晶オートフォーカスデバイスには第一電極と第二電極を設置することを特徴とする請求項１記載のオートフォーカスレンズモジュール。
6. 前記液晶オートフォーカスデバイスは一つ以上のフレーム、少なくとも１対の配向層、少なくとも１対のインジウム錫酸化物導電層、少なくとも１対のガラス基板を含み、
   該フレーム内部には液晶を注入し、
   該少なくとも１対の配向層はそれぞれ該フレームの両側に結合し、該フレームを封鎖し、 該少なくとも１対のインジウム錫酸化物導電層の２個のインジウム錫酸化物導電層はそれぞれ該２個の配向層の外側に対応し結合し、該２個のインジウム錫酸化物導電層はそれぞれ第一電極及び第二電極を設置し、
   該少なくとも１対のガラス基板の２個のガラス基板はそれぞれ該２個のインジウム錫酸化物導電層の外側に対応し結合することを特徴とする請求項１或いは請求項２或いは請求項３或いは請求項４或いは請求項５記載のオートフォーカスレンズモジュール。
7. 前記影像センサー、該影像信号プロセッサー、該駆動回路はICに統合されることを特徴とする請求項１記載のオートフォーカスレンズモジュール。

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