TWI386696B - 鏡頭模組 - Google Patents

Description

鏡頭模組

本發明涉及一種鏡頭模組，尤其涉及一種變焦鏡頭模組。

隨著多媒體技術之發展，數位相機、攝影機越來越為廣大消費者青睞，人們對數位相機、攝影機追求小型化之同時，人們希望於同一位置可拍攝遠近距離不同之物體，且獲得的影像畫面清晰，由此數位相機之變焦功能應運而生，而相機之變焦係藉由相機內之鏡頭變焦實現。

一般而言，數位相機鏡頭之變焦方式分為數位變焦與光學變焦兩種。數位變焦係利用影像感測器之電荷耦合器局部成像，即於原來拍攝之照片中選取一塊放大，數位相機雖可藉由插值等方式於一定程度上改善成像質量，但數位變焦係以犧牲解析度及圖像質量為代價之變焦。數位相機之光學變焦係依靠光學鏡頭結構實現變焦，即藉由改變變焦鏡頭之各鏡片之相對位置，從而改變鏡頭之焦距使被拍攝之景物放大或縮小，光學變焦倍數越大。由此，一般相機通常採用光學變焦方式。光學變焦需改變鏡頭之各鏡片之相對位置，因此變焦鏡頭模組通常還需要一使鏡片移動的驅動機構。

習知變焦鏡頭模組之驅動機構通常採用音圈馬達或步進馬達等機構驅動鏡片移動，而音圈馬達或步進馬達等驅動機構需要高電能之電池組，亦需要佔用較大之空間，且馬達工作時會產生一定程度之噪音。

故，上述鏡頭模組不能滿足對數位相機低電能消耗及小體積之要求。

鑒於以上內容，有必要提供一種結構簡單，低電能消耗之變焦鏡頭模組。

一種鏡頭模組，其包括：一鏡筒；一第一透鏡模組，該第一透鏡模組包括一第一鏡片組；及一加熱元件，其用於加熱該第一鏡片組，改變第一鏡片組折射率以微調焦距；該加熱元件及該第一透鏡模組容置於該鏡筒中；一驅動元件及一影像感測裝置；該影像感測裝置沿該第一透鏡模組之光軸方向設置，該驅動元件設於該第一透鏡模組與該影像感測裝置之間並驅動該第一透鏡模組沿所述光軸方向移動，微調焦距同時進行對焦。

相較習知技術，所述鏡頭模組採用一加熱元件，藉由該加熱元件對該鏡頭模組之鏡片組加熱，使得該鏡片組之折射率發生變化，而該鏡片組之折射率變化亦使得其焦距發生變化，由此實現該鏡頭模組之變焦，該鏡頭模組之變焦不需要馬達等驅動機構，因而具有低電源損耗、小體積及無噪音等優點。

本發明所述之鏡頭模組適用於數位相機或具有數位相機之攜帶式電子裝置。

請參照第一圖所示，本發明第一實施方式之鏡頭模組包括：一第一透鏡模組1、一第二透鏡模組2、一鏡筒3、一加熱元件4、一驅動元件5及一影像感測器6。

第一透鏡模組1包括一第一鏡片組11及一第一夾持件12，其中第一鏡片組11為聚合物材質，可優選為全氟環丁烷類塑材(Perfluorocyclobutane)，第一夾持件12可為一筒形結構，第一鏡片組11容置於其中。

第二透鏡模組2包括一第二鏡片組21及一第二夾持件22，第二鏡片組21可為球面透鏡，亦可為非球面透鏡。其中，非球面透鏡可有效補償光學像差，因此本實施方式之第二鏡片組21優選非球面透鏡，其材質可為塑膠，亦可為玻璃，且第二鏡片組21表面鍍覆有一層抗反射薄膜。第二夾持件22為一筒形結構，第二鏡片組21容置於第二夾持件22中。

加熱元件4為一電加熱元件，其可為電阻加熱片，亦可為熱電薄膜加熱片。加熱元件4與第一鏡片組11之邊緣相貼附，外接一電源(圖未示)。

驅動元件5為一壓電致動器，其可為筒形結構；驅動元件5外接一電源(圖未示)，當驅動元件5以電流驅動時，其發生沿與光軸平行方向之伸縮變形。

影像感測裝置6包括一座體61、一基板62、一封裝片63及感光元件64，座體61為一半密閉盒狀結構，其具有一開 口611，基板62為陶瓷基板或玻璃基板，感光元件64為CMOS(Complementay Metal Oxide Semiconductor)感測器或CCD(Charge-Coupled Device)感測器，其用於接收光信號，封裝片63為透明玻璃片；其中基板62及光感元件64容置於座體61內，封裝片63固定連接於座體61之開口611處，以密閉封裝座體61。

可以理解的，為實現更好之影像質量，本實施方式所述之鏡頭模組還可以包括一濾光片7及一環狀墊圈8。

組裝時，第一透鏡模組1及第二透鏡模組2皆容置於鏡筒3中，其光軸重合，影像感測裝置6沿所述光軸方向放置，且使得第一透鏡模組1位於第二透鏡模組2與影像感測裝置6之間，光線可藉由第一透鏡模組1及第二透鏡模組2投射於感光元件64上，墊圈8、濾光片7及驅動元件5依次沿所述光軸方向置於第一透鏡模組1與影像感測裝置6之間，其中，墊圈8分別與第一透鏡模組1及濾光片7固定連接，驅動元件5之一端與濾光片7固定連接，驅動元件5之另一端固定連接於影像感測裝置6之封裝片63，加熱元件4貼附於第一鏡片組11透鏡之邊緣。

第二透鏡模組2相對於鏡筒3固定，其可藉由第二夾持件22與鏡筒3點膠實現固定。可以理解的，第一透鏡模組1可相對於鏡筒3固定地容置於鏡筒3內，亦可相對於鏡筒3沿其光軸方向可滑動地容置於鏡筒3內。

當第一透鏡模組1相對於鏡筒3固定時，所述鏡頭模組安裝於數位相機或具有數位相機之攜帶式電子裝置中，使 鏡筒3可相對於影像感測裝置6移動。所述鏡頭模組之工作過程說明如下：接通加熱元件4之電源(圖未示)，加熱元件4對第一鏡片組11加熱，第一鏡片組11之溫度升高，其折射率變大，則焦距變小，因而實現了所述鏡頭模組之變焦；也可以接通驅動元件5之電源，驅動元件5由於逆壓電效應發生沿光軸方向之伸縮，進而推動或拉動鏡筒3相對光感元件64運動，因此可藉由控制驅動元件5之伸縮量實現自動對焦。

當第一透鏡模組1相對於鏡筒3沿其光軸方向滑動時，所述鏡頭模組安裝於數位相機或具有數位相機之攜帶式電子裝置中，使鏡筒3相對於影像感測裝置6固定。所述鏡頭模組之工作過程說明如下：當所述鏡頭模組需要較小之焦距改變時，接通加熱元件4之電源(圖未示)，加熱元件4對第一鏡片組11加熱，第一鏡片組11之溫度升高，其折射率變大，則焦距變小，因而實現所述鏡頭模組之焦距微調；當所述鏡頭模組需要較大之焦距改變時，接通驅動元件5之電源，驅動元件5由於逆壓電效應發生沿光軸方向之伸縮，進而推動或拉動第一透鏡模組1沿光軸方向作相對鏡筒3之滑動，第一透鏡模組1與第二透鏡模組2之距離發生變化，因而可實現所述鏡頭模組之較大焦距變化，同時，第一透鏡模組1與影像感測裝置6之距離亦發生改變，因而可藉由控制驅動元件5之伸縮量以實現所述鏡頭模組變焦之同時亦實現其對焦之功能。

可以理解的，所述鏡頭模組之第一透鏡模組1與第二透鏡模組2於鏡筒3內之位置亦可互換，即為本發明第二實施 方式所述之鏡頭模組，如第二圖所示。本發明之第二實施方式與第一實施方式不同之處僅在於：第二透鏡模組2置於第一透鏡模組1與影像感測器6之間，第一透鏡模組1為一固定模組，第二透鏡模組2可為可動模組，亦可為固定模組。上述結構亦可實現所述鏡頭模組變焦之功能，其工作過程與第一實施方式所述類同。

可以理解的，本發明所述之第一實施方式及第二實施方式亦可加設一伺服電路(圖未示)，該伺服電路包括一焦距位置感測元件(圖未示)及一控制電路(圖未示)，該伺服電路藉由該焦距位置感測元件獲得一焦距位置信號，以該焦距位置信號轉換為一控制信號，並以該控制信號控制加熱元件4及驅動元件5之電流量，進而達到所述鏡頭模組的自動變焦或對焦。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在援依本案發明精神所作之等效修飾或變化，皆應包含於以下之申請專利範圍內。

1‧‧‧第一透鏡模組

6‧‧‧影像感測裝置

11‧‧‧第一鏡片組

61‧‧‧座體

12‧‧‧第一夾持件

611‧‧‧座體之開口

2‧‧‧第二透鏡模組

63‧‧‧封裝片

21‧‧‧第二鏡片組

64‧‧‧感光元件

22‧‧‧第二夾持件

62‧‧‧基板

3‧‧‧鏡筒

7‧‧‧濾光片

4‧‧‧加熱元件

8‧‧‧墊圈

5‧‧‧驅動元件

第一圖係本發明第一實施方式之結構示意圖；第二圖係本發明第二實施方式之結構示意圖。

1‧‧‧第一透鏡模組

6‧‧‧影像感測裝置

11‧‧‧第一鏡片組

61‧‧‧座體

12‧‧‧第一夾持件

611‧‧‧座體之開口

2‧‧‧第二透鏡模組

62‧‧‧基板

21‧‧‧第二鏡片組

63‧‧‧封裝片

22‧‧‧第二夾持件

64‧‧‧感光元件

3‧‧‧鏡筒

7‧‧‧濾光片

4‧‧‧加熱元件

8‧‧‧墊圈

5‧‧‧驅動元件

Claims (12)

1. 一種鏡頭模組，其包括：一鏡筒；一第一透鏡模組，該第一透鏡模組包括一第一鏡片組；及一加熱元件，其用於加熱該第一鏡片組改變第一鏡片組折射率以微調焦距；該加熱元件及該第一透鏡模組容置於該鏡筒中；一驅動元件及一影像感測裝置；該影像感測裝置沿該第一透鏡模組之光軸方向設置，該驅動元件設於該第一透鏡模組與該影像感測裝置之間並驅動該第一透鏡模組沿所述光軸方向移動，微調焦距同時進行對焦。
2. 如申請專利範圍第1項所述之鏡頭模組，其中該第一鏡片組材料為全氟環丁烷類塑材。
3. 如申請專利範圍第1項所述之鏡頭模組，其中該第一透鏡模組還包括一第一夾持件，該第一鏡片組容置於該第一夾持件中。
4. 如申請專利範圍第1項所述之鏡頭模組，其中該加熱元件為電阻加熱片或熱電薄膜加熱片。
5. 如申請專利範圍第4項所述之鏡頭模組，其中該加熱元件與該第一鏡片組之鏡片邊緣相貼附。
6. 如申請專利範圍第1項所述之鏡頭模組，其中該鏡頭模組還包括一第二透鏡模組，該第二透鏡模組容置於該鏡筒中，且與第一透鏡模組之光軸重合。
7. 如申請專利範圍第6項所述之鏡頭模組，其中該第二透鏡模組包括一第二夾持件及第二鏡片組，該第二鏡片組容置 於該第二夾持件中。
8. 如申請專利範圍第7項所述之鏡頭模組，其中該第二鏡片組為非球面鏡片組。
9. 如申請專利範圍第8項所述之鏡頭模組，其中該第二鏡片組之鏡片表面鍍覆有一層抗反射薄膜。
10. 如申請專利範圍第1項所述之鏡頭模組，其中該第一透鏡模組為可相對該鏡筒移動。
11. 如申請專利範圍第1項所述之鏡頭模組，其中該鏡頭模組還包括一濾光片及一環狀墊圈，該墊圈及該濾光片容置於該鏡筒中，且置於該第一透鏡模組與該驅動元件之間，該第一透鏡模組、該墊圈、該濾光片及該驅動元件依次固定連接，該驅動元件一端固連該影像感測裝置。
12. 如申請專利範圍第10項所述之鏡頭模組，其中該驅動元件為一壓電致動元件。