TW201604607A - 光學鏡頭系統 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種光學鏡頭系統，包含一第一透鏡及一第二透鏡。第一透鏡具有一物側面、一第一耦合結構、及一像側面，該物側面為一平面，第一耦合結構設於像側面的圓周附近區域。第二透鏡具有一物側面及一第二耦合結構，第二耦合結構設於物側面的圓周附近區域。第一透鏡與第二透鏡透過第一耦合結構與第二耦合結構相互耦接。第一透鏡使用藍寶石玻璃或折射率大於1.6的材質。

Description

光學鏡頭系統

本發明有關於一種光學鏡頭系統，尤指一種鏡頭組合及具有該鏡頭組合的電子裝置，其中該鏡頭組合的第一透鏡的材質為藍寶石玻璃。

光學成像系統通常結合於個人電子裝置中，例如行動電話、筆記型電腦等裝置。光學成像系統包含一影像感測器及複數個透鏡，影像感測器反應入射光，而透鏡將光學導引與集中於影像感測器，以便於在結合有光學成像系統的電子裝置外部形成物體的影像。

這些光學成像系統可包含複數個透鏡及一鏡筒，鏡筒可使得這些透鏡沿著光軸彼此對齊。光學成像系統內具有將物體的光線集中至影像感測器的元件，例如感光耦合元件(Charge Coupled Device)或互補性氧化金屬半導體(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)影像感測器。

目前的光學成像系統有需要設計的更為緊密，特別重要的是能夠解決穿戴裝置的光學成像系統的厚度的問題。

本發明有關於一種光學透鏡組合，尤指一種透鏡組合的第一透鏡，其物側面具有高折射率且具有高度的抗防刮特性。

本發明揭露有數個實施例的光學透鏡系統，其可用於可攜式之電子裝置，例如行動電話的照相機。光學透鏡系統的一部分包含有一 光學透鏡組合，依據本發明的數個實施例，光學透鏡組合可包含兩個或多個光學透鏡。

在其他實施例中，可包含複數個對齊於光軸的透鏡。第一透鏡具有一物側面及一第一耦合結構，該物側面為平面而第一耦合結構設置於第一透鏡的像側面的圓周附近區域。第二透鏡具有第二耦合結構，該第二耦合結構設置於第二透鏡的物側面的圓周附近區域。第一耦合結構與第二耦合結構彼此相互耦接。第一透鏡的折射率高於1.6且其材質為藍寶石玻璃。

在其他實施例中，第一耦合結構可為V字形的環狀凹槽，而第二耦合結構可為倒V字形的環狀凸塊。

在其他實施例中，第一耦合結構可為倒V字形的環狀凹槽，而第二耦合結構可為V字形的環狀凹槽。

在其他實施例中，環狀凸塊可具有平坦的頂面或圓形的頂面。

在其他實施例中，第一耦合結構可設有複數個第一耦合元件，而該些第一耦合元件以規則或不規則的方式設置於第一透鏡的像側面的圓周附近區域，而且每個第一耦合元件為圓錐形的凹槽。第二耦合結構可設有複數個第二耦合元件，而該些第二耦合元件的設置位置分別與該些第一耦合元件相互配合。每個第二耦合元件可為圓錐形的凸塊，其分別與相對應的圓錐形的凹槽相互卡合。

在其他實施例中，第一耦合結構可設有複數個第一耦合元件，而該些第一耦合元件依據規則或不規則的方式設置於第一透鏡的像側面的圓周附近區域。每個第一耦合元件可為圓錐形的凸塊，而每個凸塊的底面位於第一透鏡的像側面，而凸塊的頂端朝向第二透鏡的物側面。第二耦合結構可設有數個第二耦合元件，該些第二耦合元件的位置分別與該些第一 耦合元件的位置相互對應。每個第二耦合元件可為圓錐形的凹槽，而可分別容置對應的圓錐形的凸塊。

本發明提供的光學透鏡系統，在設計與加工上經過簡化及改良，而可更進一步地減少光學透鏡組合的長度與厚度。

為進一步說明各實施例，本發明乃提供有圖式。此些圖式乃為本發明揭露內容之一部分，其主要係用以說明實施例，並可配合說明書之相關描述來解釋實施例的運作原理。配合參考這些內容，本領域具有通常知識者應能理解其他可能的實施方式以及本發明之優點。

100‧‧‧照相機組合

102‧‧‧外殼

104‧‧‧保護玻璃

106‧‧‧鏡筒

108‧‧‧影像感測器

110‧‧‧光學透鏡組合

L1‧‧‧第一透鏡

L2‧‧‧第二透鏡

L3‧‧‧第三透鏡

L4‧‧‧第四透鏡

120‧‧‧濾光件

200‧‧‧照相機透鏡系統

202‧‧‧外殼

206‧‧‧鏡筒

208‧‧‧影像感測器

211‧‧‧物側面

212‧‧‧像側面

214‧‧‧平面

216‧‧‧凹槽

220‧‧‧濾光件

221‧‧‧物側面

224‧‧‧圓周附近區域

226‧‧‧凸塊

411‧‧‧物側面

412‧‧‧像側面

414‧‧‧圓周附近區域

416‧‧‧凹槽

424‧‧‧圓周附近區域

426‧‧‧凸塊

428‧‧‧頂面

430‧‧‧頂面

514‧‧‧圓周附近區域

516a‧‧‧第一耦合元件

516b‧‧‧第一耦合元件

526a‧‧‧第二耦合元件

526b‧‧‧第二耦合元件

530‧‧‧箭頭方向

532‧‧‧箭頭方向

611‧‧‧物側面

612‧‧‧光軸附近區域

614‧‧‧圓周附近區域

616‧‧‧凸塊

618‧‧‧頂面

619‧‧‧頂面

624‧‧‧圓周附近區域

626‧‧‧凹槽

714‧‧‧圓周附近區域

716a‧‧‧第一耦合元件

716b‧‧‧第一耦合元件

724‧‧‧圓周附近區域

726a‧‧‧第二耦合元件

726b‧‧‧第二耦合元件

第1圖繪示一照相機組合的剖視圖。

第2圖繪示本發明一實施例的光學透鏡系統的剖視圖。

第3圖為繪示本發明一實施例的光學透鏡組合的立體圖。

第4A圖為繪示第2圖與第3圖的第一透鏡與第二透鏡之間的耦合機構的剖視圖。

第4B圖為繪示本發明一實施例的第一透鏡的像側面的俯視圖。

第4C圖為繪示第4A圖的部分放大圖。

第5圖為繪示本發明一實施例的第一透鏡與第二透鏡的立體圖。

第6A圖為繪示本發明一實施例的第一透鏡與第二透鏡之間的耦合機構的剖視圖。

第6B圖為繪示第6A圖的部分放大圖。

第7圖為繪示本發明一實施例的第一透鏡與第二透鏡之間的耦合機構的立體圖。

本發明有關於一種光學透鏡組合，特別是光學透鏡組合的第一透鏡的物側面具有高折射率以及高度的防刮性。光學透鏡組合可廣泛地應用於可攜式及穿戴式電子裝置，例如行動電話、頭戴裝置、筆記型電腦等使用感光耦合元件(Charge Coupled Device)或互補性氧化金屬半導體(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)影像感測器。本發明揭露有數個光學透鏡組合的實施例。對於熟悉本發明領域的通常知識者，可以知曉本發明光學透鏡組合的權利範圍，不僅限於這些實施例。

可以理解圖式並未根據正確比例繪示，相似的元件標號用於表示相似元件。例如，為了清楚起見，一些元件的尺寸相對於其他元件太過放大。本發明的數個不同實施例之間，技術特徵可以相互結合與互換，且不脫離本發明的設計範疇。

第1圖繪示一種照相機組合100的剖視圖。照相機組合100包含一外殼102、一保護玻璃104、一鏡筒106、及一影像感測器108。外殼102固定保護玻璃104。鏡筒106包含一光學透鏡組合110，其具有第一、第二、第三及第四透鏡L1、L2、L3、L4。第一、第二、第三及第四透鏡L1、L2、L3、L4沿著一光軸對齊排列，而可將穿過於保護玻璃104的光，導引至影像感測器108上。照相機組合100可包括一濾光件120，其設於光學透鏡組合110與影像感測器108之間。保護玻璃104可為光學透明蓋，其設於光學透鏡組合110的前方，以防止灰塵進入外殼112內以及防止第一透鏡L1被刮傷。

第2圖為繪示本發明一實施例的照相機透鏡系統200的剖視圖。照相機透鏡系統200包含一外殼202、一鏡筒206、及一影像感測器208。外殼202支撐鏡筒206。光學透鏡組合210設於鏡筒206內且包含數個對齊於光軸的第一、第二、第三及第四透鏡L1、L2、L3、L4。如第2圖所示，第一、第二、第三及第四透鏡L1、L2、L3、L4沿著光軸由物側面至像 側面依序排列，然而透鏡的數目不僅限於此，也可為其他數量。照相機透鏡系統200可包括一濾光件220，其用來讓指定光譜進入影像感測器208。

機構設計的簡化，包含省略部分元件或簡化光學透鏡系統的製造程序，這些都有益於降低生產成本、整體厚度且/或光學透鏡系統的重量。如第2圖所示，保護玻璃可省略以便降低照相機透鏡系統200的長度。如此一來，第一透鏡L1的物側面暴露於空氣或其他外部元件。

在其他實施例中，第一透鏡L1的材質可為藍寶石玻璃或主要地或完整地由藍寶石水晶所製成的透光材質。使用藍寶石玻璃可具有許多優點，例如藍寶石玻璃的機械強度，相較於其他經常使用於緊閉光學透鏡組件的光學材料(例如塑膠)而言，藍寶石玻璃具有較強的防刮及防碎的特性。再者，藍寶石玻璃具有高折射率(高於1.6)。藉由藍寶石玻璃，可以輕易製造出平凹形的第一透鏡L1，而且可用來作為光學透鏡組合的具屈光率的透鏡以及保護蓋。在其他實施例中，第一透鏡L1的平面物側面的尺寸介於3毫米(mm)至6毫米，其適用於遠距鏡頭系統。遠距鏡頭系統的視場角介於30度至40度。其他透鏡(例如第二至第四透鏡)的材質可為塑膠或其他折射率不等於1的透光材料。

第3圖為繪示本發明一實施例所提供的光學透鏡組合300的立體圖，其類似於第2圖的光學透鏡組合210。共同參閱第2圖與第3圖，光學透鏡組合將第1圖的保護玻璃104省略，第一透鏡L1的物側面211為平面，第一透鏡L1的像側面212在光軸附近區域為凹面以及在圓周附近區域214為平面。環狀的凹槽216設於像側面212的圓周附近區域。第二透鏡L2的物側面221的圓周附近區域224(可位於物側面的通光孔徑的外側)為平面以及一環狀的凸塊226。透過凹槽216與凸塊226的相卡合，第一透鏡L1與第二透鏡L2可彼此相互鎖定(第2圖及第3圖)。

第4A圖為繪示本發明一實施例所提供的設置於第一透鏡L1與第二透鏡L2之間的耦合機構的剖視圖。第一透鏡L1設有一物側面411及一像側面412，物側面411為平面，而像側面412包含一位於光軸附近區 域的凹面以及一位於圓周附近區域414的平面。圓周附近區域414設有一環狀的凹槽416。該凹槽416為V字形且朝向第一透鏡L1的像側面的圓周附近區域作延伸。第一透鏡L1的物側面411的直徑D介於3毫米至6毫米，或可為其他所需求的尺寸。第二透鏡L2的物側面的圓周附近區域424為一平面，而圓周附近區域424設有一環狀的凸塊426。該凸塊426可為倒V字形且其尺寸與凹槽416相配合，透過凸塊426與凹槽416的卡合，使得第一透鏡L1與第二透鏡L2可以相互鎖定。

第4B圖為繪示第4A圖的凹槽416的俯視圖。當第二透鏡L2的倒V字形的凸塊與第一透鏡L1的V字形的凹槽相互卡合時，在尺寸公差的範圍之內，很可能凸塊的高度超過於凹槽的深度，而此情況非本發明所需求。在一些實施例中，凸塊可具有圓形的頂面428或平坦的頂面430(如第4C圖所示)。

第5圖為繪示本發明一實施例所提供的第一透鏡L1與第二透鏡L2的剖視圖。如圖所示，第一透鏡L1的像側面的圓周附近區域514為平面而設有複數個第一耦合元件。例如，兩個第一耦合元件516a、516b分別設置於第一透鏡L1的像側面的斜對角位置。雖然圖式僅顯示兩個耦合元件，但可理解的，第一耦合元件的數目不僅限於此。在其他實施例中，每個第一耦合元件為圓錐形且其上表面與第一透鏡L1的像側面的周圍使用同一平面，而第一耦合元件的頂端指向第一透鏡L1的平坦的物側面。

如第5圖所示，第二透鏡L2的平坦的物側面上設有複數個第二耦合元件。例如，兩個第二耦合元件526a、526b分別設於第二透鏡L2的物側面524的圓周附近區域的斜對角位置。兩個第二耦合元件526a、526b為圓錐形的凸塊，可分別與第一耦合元件516a、516b相互卡合。如第5圖所示，該兩第一耦合元件516a、516b為圓錐形的凹槽，可分別依據箭頭方向530、532與相對應的該兩第二耦合元件526a、526b(圓錐形的凸塊)相互卡合。在一些實施例中，兩個第二耦合元件526a、526b可設有圓形的頂面或平坦的頂面，類似於第4C圖所示的實施例。

第6A圖為繪示本發明一實施例所提供的第一透鏡L1與第二透鏡L2的剖視圖。第一透鏡L1包含一物側面611及一像側面，物側面611為一平面，而像側面於光軸附近區域612為一凹面以及於圓周附近區域614為一平面。圓周附近區域614設有一環狀的凸塊616，該凸塊616為倒V字形，凸塊616的底部連接於圓周附近區域614而凸塊616的頂部指向第二透鏡L2的物側面。第一透鏡L1的物側面611的直徑D可介於3毫米至6毫米之間，或可為所需求的尺寸。第二透鏡L2的物側面的圓周附近區域624為一平面624，圓周附近區域624設有一環狀的凹槽626。該凹槽626為V字形且其尺寸與凸塊616相配合以便與凸塊616相卡合，以使得第一透鏡L1與第二透鏡L2相互鎖定。

如第6B圖所示，當第一透鏡L1的凸塊與第二透鏡L2的凹槽相互卡合時，在尺寸公差的範圍內，很可能凸塊的高度超過凹槽的深度，此情形非本發明將所需求。在其他實施例中，凸塊可設有圓形的頂面618或平坦的頂面619。

第7圖為繪示本發明一實施例所提供的第一透鏡L1與第二透鏡L2的剖視圖。第一透鏡L1的像側面的圓周附近區域設有一平面714，且該平面714上設有複數個第一耦合元件。例如，兩個第一耦合元件716a、716b分別設於第一透鏡L1的像側面的斜對角位置。雖然，圖式顯示的耦合元件為兩個，但可以知道第一耦合元件的數目不僅限於此。在其他實施例中，每個第一耦合元件可為圓錐形，其底部連接於第一透鏡L1的像側面的平面714，而其尖端指向第二透鏡L2的物側面。

如第7圖所示，第二透鏡L2設有複數個第二耦合元件，該些第二耦合元件設於第二透鏡L2的物側面的圓周附近區域724，而圓周附近區域724為平面。例如兩個第二耦合元件726a、726b設於第二透鏡L2的物側面的圓周附近區域724且為圓錐形的凹槽，而該兩第二耦合元件726a、726b可分別沿著兩個箭頭方向730、73與該兩第一耦合元件716a、716b相 互卡合。本實施例的耦合元件為兩個，然而可以理解的，耦合元件的數目不僅限於此。

本發明的實施例可簡化光學透鏡組合的製作，例如省略保護玻璃的需求。如此可以降低光學透鏡系統的長度，同樣地也能節省成本。使用藍寶石玻璃作為第一透鏡，可以阻止光學透鏡組合被刮傷。

本發明公開有數個特定的實施例，本發明所屬技術領域者可以理解本發明還可能有其他不同變化的實施例。例如，透鏡表面的形狀以及透鏡數量可有所變化。耦合元件的數量、位置及形狀可有所變化。耦合元件可具有不同形狀的組合以供使用。例如，第一透鏡L1的像側面的圓周附近區域可設有一個或多個耦合元件，其可為圓錐形的凹槽以及圓錐形的凸塊。同樣地，第二透鏡L2的物側面的圓周附近區域可設有相互搭配的耦合元件。

雖然本發明已揭露有複數個特定的實施例，可以體會的，在本發明的請求項範圍內，本發明還可涵蓋其他變化的實施例。

200‧‧‧照相機透鏡系統

202‧‧‧外殼

206‧‧‧鏡筒

208‧‧‧影像感測器

210‧‧‧光學透鏡組合

211‧‧‧物側面

212‧‧‧像側面

214‧‧‧圓周附近區域

216‧‧‧凹槽

220‧‧‧濾光件

221‧‧‧物側面

224‧‧‧圓周附近區域

226‧‧‧凸塊

L1‧‧‧第一透鏡

L2‧‧‧第二透鏡

L3‧‧‧第三透鏡

L4‧‧‧第四透鏡

Claims (20)

1. 一種光學透鏡組合，包括：一第一透鏡，該第一透鏡使用折射率大於1.6的材質，該第一透鏡設有一物側面及一第一耦合結構，該第一透鏡之該物側面為平面，而該第一耦合結構設置於該第一透鏡的一像側面的圓周附近區域；以及一第二透鏡，該第二透鏡設有一物側面及一第二耦合結構，該第二耦合結構設置於該第二透鏡之該物側面的圓周附近區域；該第一透鏡與第二透鏡對齊於一光軸，而該第一耦合結構與該第二耦合結構彼此相互卡合。
2. 如請求項1所述的光學透鏡組合，其中該第一透鏡之該像側面的圓周附近區域為平面，而該第二透鏡之該物側面的圓周附近區域為平面。
3. 如請求項1所述的光學透鏡組合，其中該第一耦合結構為V字形的環狀凹槽，而第二耦合結構為倒V字形的環狀凸塊。
4. 如請求項3所述的光學透鏡組合，其中該環狀凸塊具有平坦的頂面。
5. 如請求項3所述的光學透鏡組合，其中該環狀凸塊具有圓形的頂面。
6. 如請求項1所述的光學透鏡組合，其中該第一耦合結構為倒V字形的環狀凸塊，而該第二耦合結構為V字形的環狀凹槽。
7. 如請求項1所述的光學透鏡組合，其中該第一透鏡的材質為藍寶石玻璃。
8. 如請求項1所述的光學透鏡組合，其中該第一透鏡之該物側面的直徑介於3毫米至6毫米。
9. 如請求項1所述的光學透鏡組合，其中該光學透鏡組合的視場角介於30度至40度。
10. 如請求項1所述的光學透鏡組合，其中該第一耦合結構包含複數個第一耦合元件，每個第一耦合元件為圓錐形的凹槽，而該第二耦合結構包含複數個第二耦合元件，每個第二耦合元件為圓錐形的凸塊。
11. 如請求項1所述的光學透鏡組合，其中該第一耦合結構包含複數個第一耦合元件，每個第一耦合元件為圓錐形的凸塊，而該第二耦合結構包含複數個第二耦合元件，每個第二耦合元件為圓錐形的凹槽。
12. 如請求項1所述的光學透鏡組合，其中該第一透鏡的一像側面包含一位於該光軸附近區域的凹面。
13. 一種可攜帶電子裝置，包括：一外殼；以及一光學透鏡組合，設置於該外殼內，該光學透鏡組合包含：一第一透鏡，該第一透鏡包含一物側面及一像側面，一第一耦合結構設於該第一透鏡之該像側面的圓周附近區域，該第一透鏡的折射率大於1.6；以及一第二透鏡，該第二透鏡包含一物側面，一第二耦合結構設於該第二透鏡之該物側面的圓周附近區域，該第一耦合結構與該第二耦合結構相互卡合。
14. 如請求項13所述的電子裝置，其中該第一耦合結構為V字形的環狀凹槽，而第二耦合結構為倒V字形的環狀凸塊。
15. 如請求項13所述的電子裝置，其中該第一耦合結構為倒V字形的環狀凸塊，而該第二耦合結構為V字形的環狀凹槽。
16. 如請求項13所述的電子裝置，其中該第一耦合結構包含複數個第一耦合元件，每個第一耦合元件為圓錐形的凹槽，而該第二耦合結構包含複數個第二耦合元件，每個第二耦合元件為圓錐形的凸塊。
17. 如請求項13所述的電子裝置，其中該第一耦合結構包含複數個第一耦合元件，每個第一耦合元件為圓錐形的凸塊，而該第二耦合結構包含複數個第二耦合元件，每個第二耦合元件為圓錐形的凹槽。
18. 如請求項13所述的電子裝置，其中該第一透鏡的一像側面包含一位於該光軸附近區域的凹面。
19. 如請求項13所述的電子裝置，其中該第一透鏡使用藍寶石玻璃。
20. 如請求項13所述的電子裝置，其中該第一透鏡之該像側面的圓周附近區域為平面，而該第二透鏡之該物側面的圓周附近區域為平面。