TWI398718B - 可攜式電子裝置及可攜式電子裝置之照相模組 - Google Patents

Description

可攜式電子裝置及可攜式電子裝置之照相模組

本發明係有關於一種照相模組及一種可攜式電子裝置，更特別有關於一種可攜式電子裝置之照相模組及包含該照相模組之可攜式電子裝置。

參考第1圖，傳統的3G照相手機100於手機前側110設有第二照相模組130，就如同一般的視訊電話用照相模組(video camera)；於手機背側120則設有主照相模組140，就如同一般數位相機上的靜態照相模組(still camera)。一般來說，由於功能上的不同，第二照相模組130通常具有較低的解析度及較短的焦距；而主照相模組140則具有較高的解析度及較長的焦距。

參考第2a圖，傳統的視訊電話用照相模組130包含一透鏡單元132以及一影像感測器134，例如CMOS或CCD。透鏡單元132可由單一透鏡或兩個透鏡所組成，可將來自外界的影像光線引導至影像感測器134上，影像感測器134再將其轉換成電子訊號。為了濾除不必要的紅外光，於透鏡單元132及影像感測器134之間，設置一紅外光截止濾鏡(IR cut filter)136。

參考第2b圖，一般的主照相模組140包含一個由三片鏡片所組成的三片鏡片組142以及一影像感測器144。同樣地，鏡片組142係將來自外界的影像光線引導至影像感測器144上，影像感測器144再將其轉換成電子訊號。於鏡片組142及影像感測器144之間，亦設有一紅外光截止濾鏡146，以將不必要的紅外光濾除。

此外，參考第3圖，市面上還有一種具有可轉動照相模組310的照相手機300，使用者可根據需要自行將照相模組310轉動至手機300的前側或背側。

上述照相手機100包含有兩個照相模組130、140，每一照相模組130、140必須有它自己的影像感測器134、144，否則無法運作，但這將造成成本上的增加。再者，雖然手機300僅使用一個可轉動的照相模組310，但這會增加機構設計的難度，且亦有使用上可靠度不足的疑慮。

有鑑於此，便有須提出一種可攜式電子裝置之照相模組，以解決上述問題。

本發明之一目的在於提供一種可攜式電子裝置之照相模組，能夠藉由共用元件來達到減少體積及降低成本的目的。

於第一實施例中，本發明之可攜式電子裝置之照相模組包含一分光元件，其具有一第一光輸入端、一第二光輸入端及一光輸出端。一第二透鏡單元位於分光元件的第二光輸入端的上游，可將收集到的影像光線引導至分光元件的第二光輸入端，分光元件再將其由光輸出端輸出。一影像感測器位在分光元件的光輸出端下游，可將從其中射出的影像光線轉換成電子訊號。此外，一反射鏡設於分光元件的第一光輸入端的上游，在反射鏡的上游還設有一第一透鏡單元。反射鏡係將通過第一透鏡單元的影像光線反射至分光元件的第一光輸入端。進入分光元件第一光輸入端的影像光線會從光輸出端輸出，並到達影像感測器。第一透鏡單元可以是一個三片鏡片組，由兩凸透鏡以及一設於兩者光學路徑之間的凹透鏡所組成。而第二透鏡單元可以是單一凸透鏡，膠合在分光元件的第二光輸入端上；或者是一個三片鏡片組，由兩凸透鏡以及一設於兩者光學路徑之間的凹透鏡所組成。

於第二實施例中，本發明之可攜式電子裝置之照相模組類似第一實施例之照相模組，其差異在於第一實施例之第一透鏡單元中位在凹透鏡至反射鏡之光學路徑之間的凸透鏡，於第二實施例中，移到反射鏡的下游至分光元件之第一光輸入端的上游之間。

於第三實施例中，本發明之可攜式電子裝置之照相模組與第一實施例之照相模組類似，亦具有分光元件、影像感測器及反射鏡。但在分光元件之光輸出端的下游至影像感測器的上游之間，設有一凸透鏡。在反射鏡的上游設有一凸透鏡；而在反射鏡的下游至分光元件之第一光輸入端的上游之間，設有一凹透鏡。

本發明之另一目的在於提供一種可攜式電子裝置，其殼體前側設有一開孔，殼體後側設有另一開孔，上述各實施例之照相模組則設於殼體內。當影像光線通過各開孔入射至照相模組後，最後會到達各照相模組的影像感測器上。影像感測器則將所接收到的影像光線轉換成對應的電子訊號，並由位在殼體前側上的顯示單元根據電子訊號，將影像感測器所接收到的影像顯示。

本發明之照相模組可應用於需要照相功能的可攜式電子裝置上，以接收來自不同方向的影像光線，並藉由共用相同的元件來達到減少照相模組的體積以及降低成本的目的。

為了讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯，下文特舉本發明實施例，並配合所附圖示，作詳細說明如下。

參考第4圖，本發明第一實施例之可攜式電子裝置之照相模組400包含一分光元件420，例如是立體型分光器(cube－type beam splitter)或一平板型分光器(plate－type beam splitter)，其具有兩光輸入端422、424及一光輸出端426。一第二透鏡單元410位於分光元件光輸入端422的上游，可將接收到的影像光線440引導至分光元件的光輸入端422，分光元件420再將其由光輸出端426輸出。一影像感測器430，例如是一CCD或CMOS，位在分光元件光輸出端426的下游，可將從其中射出的影像光線440轉換成一對應的電子訊號。為濾除不必要的紅外光，在分光元件光輸出端426的下游以及影像感測器430的上游之間，還設置一紅外光截止濾鏡432。此外，本發明第一實施例之照相模組400還包含一反射鏡450以及一第一透鏡單元460。反射鏡450係位在分光元件420的光輸入端424的上游以及第一透鏡單元460的下游，以將通過第一透鏡單元460的影像光線470反射至分光元件420的光輸入端424。進入光輸入端424的影像光線470會從光輸出端426輸出，並到達影像感測器430，接著再轉換成另一對應的電子訊號。

上述照相模組400包含僅一個影像感測器430，但利用反射鏡450及分光元件420可感測來自不同方向的影像光線。因此，當本發明之照相模組400應用於手機上時，第二透鏡單元410可裝設於手機前側，用來當作視訊相機(video camera)模組的光學元件；而第一透鏡單元460可裝設於手機背側，可以是一個三片鏡片組，由兩凸透鏡462、466以及一設於兩者光學路徑之間的凹透鏡464所組成，用來當作靜態照相(still camera)模組的光學元件。以此方式，將減少影像感測器及紅外光截止濾鏡的使用，可降低照相手機的製造成本。

參考第5圖，為降低照相模組400的體積，第二透鏡單元410可以是單一凸透鏡，並可膠合在分光元件420的光輸入端422上。此外，參考第6a圖，第二透鏡單元410可為一個三片鏡片組，由兩凸透鏡412、416以及一設於兩者光學路徑之間的凹透鏡414所組成，用以提高影像的解析度。另外，凸透鏡416可膠合至分光元件420的光輸入端422上(見第6b圖)。由於第二透鏡單元410係採用三片鏡片，影像的解析度得以提高，因此其亦可作為靜態照相模組來使用。上述第二透鏡單元410及第一透鏡單元460中的凹透鏡414、464，係用以修正像差(aberration)，以提高影像品質。

參考第7、8、9a與9b圖，本發明第二實施例之可攜式電子裝置之照相模組500，分別類似第4、5、6a與6b圖中之照相模組400，其差異僅在於照相模組500的凸透鏡462係設置於反射鏡450至分光元件420之光輸入端424的光學路徑之間。本發明第二實施例之可攜式電子裝置之照相模組500之凸透鏡466與凹透鏡464，係用以依序接收影像光線470，並將其引導至反射鏡450，反射鏡450再將影像光線470反射至凸透鏡462，凸透鏡462再將其引導至分光元件420之光輸入端424。

參考第10圖，本發明第三實施例之可攜式電子裝置之照相模組600與第4圖之照相模組400類似，亦具有分光元件420、紅外光截止濾鏡432、影像感測器430及反射鏡450，但在分光元件420之光輸出端426的下游至影像感測器430的上游之間，設有一凸透鏡616。在反射鏡450的上游設有一凸透鏡666；而在反射鏡450的下游至分光元件420之光輸入端424上游之間，設有一凹透鏡664。當影像光線440由分光元件之光輸入端422進入而從光輸出端426射出時，凸透鏡616會將影像光線440收集並引導至影像感測器430上。此外，影像光線470經由凸透鏡666的收集，再經反射鏡450的反射而到達分光元件420的光輸入端424。由分光元件光輸入端424進入的影像光線470將由光輸出端426射出，並由凸透鏡616引導至影像感測器430上。

上述凸透鏡616的作用與第二透鏡單元410的作用相同，而凸透鏡666、凹透鏡664與凸透鏡616的共同作用與第一透鏡單元460的作用相同，於此不再詳述。相較於第4圖的照相模組400，本實施例之照相模組600減少了一個凸透鏡的使用，因此製造成本得以降低，且照相模組的體積亦得以減少。

參考第11圖，本發明之照相模組600的分光元件420的光輸入端422的上游，還可設置一凸透鏡612以及一位在兩者光學路徑之間的凹透鏡614，其係用以依序接收影像光線440，並將其引導至分光元件420的光輸入端422上，以藉此提高影像的解析度。

參考第12圖，本發明之照相模組400、500及600可應用於需要照相及視訊功能的可攜式電子裝置700，例如3G(third generation)手機上。可攜式電子裝置700包含有一殼體730，其前側710上設有一開孔712，後側720上則設有一開孔722，照相模組400、500或600則設於殼體730內(未顯示)。影像光線440通過開孔712入射至照相模組400、500或600後，最後會到達各照相模組400、500或600的影像感測器430；而影像光線470通過開孔722入射至照相模組400、500或600後，最後亦會到達各照相模組400、500或600的影像感測器430。影像感測器430則將影像光線440、470轉換成對應的電子訊號，並由位在殼體前側710上的顯示單元740根據電子訊號，將影像感測器430所接收到的影像顯示。應注意者，在一般情況下，影像光線440與470並不會同時到達影像感測器430。由於照相模組400、500及600內各元件的作用已於前述各實施例中詳細說明，於此不再詳述。

在不改變原有光路的調制傳遞函數(Modulation Transfer Function；MTF)的情況下，本發明之照相模組藉由共用元件來達到減少體積及降低成本的目的。此外，原先較低解析度的第二照相模組，亦可依照需求增加透鏡的數目，藉此提高第二照相模組的解析度，使其有更大的利用彈性。

應注意者，上述各實施例僅是本發明的較佳實施態樣，本發明主要使用了一分光元件420、一反射鏡450以及一影像感測器430，以實現本發明之藉由共用元件來達到減少體積及降低成本的目的。亦即反射鏡450將影像光線470反射至分光元件420的光輸入端424上，再由分光元件420的光輸出端426輸出，最後到達影像感測器430；而影像光線440則入射至分光元件420的光輸入端422，再由分光元件420的光輸出端426輸出，並到達影像感測器430。此外，反射鏡450所接收的影像光線470係來自第一方向，而分光元件420的光輸入端422所接收到的影像光線440則係來自第二方向，該第二方向係不同於前述之第一方向。

雖然本發明已以前述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與修改。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．照相手機

110．．．前側

120．．．背側

130．．．照相模組

132．．．透鏡單元

134．．．影像感測器

136．．．紅外光截止濾鏡

142．．．三片鏡片組

144．．．影像感測器

146．．．紅外光截止濾鏡

300．．．照相手機

310．．．照相模組

400．．．照相模組

410．．．透鏡單元

412．．．凸透鏡

414．．．凹透鏡

416．．．凸透鏡

420．．．分光元件

422．．．光輸入端

424．．．光輸入端

426．．．光輸出端

430．．．影像感測器

432．．．紅外光截止濾鏡

440．．．影像光線

450．．．反射鏡

460．．．透鏡單元

462．．．凸透鏡

464．．．凹透鏡

466．．．凸透鏡

470．．．影像光線

500．．．照相模組

600．．．照相模組

612．．．凸透鏡

614．．．凹透鏡

616．．．凸透鏡

664．．．凹透鏡

666．．．凸透鏡

700．．．可攜式電子裝置

710．．．前側

712．．．開孔

720．．．後側

722．．．開孔

730．．．殼體

740．．．顯示單元

第1圖：為傳統的照相手機，具有兩個照相模組。

第2a圖：為傳統照相手機上的第二照相模組。

第2b圖：為傳統照相手機上的主照相模組。

第3圖：為傳統的照相手機，具有一個可轉動的照相模組。

第4、5、6a與6b圖：為本發明第一實施例不同態樣之可攜式電子裝置之照相模組。

第7、8、9a與9b圖：為本發明第二實施例不同態樣之可攜式電子裝置之照相模組。

第10與11圖：為本發明第三實施例不同態樣之可攜式電子裝置之照相模組。

第12圖：為本發明之可攜式電子裝置之照相模組，應用於手機上。

400．．．照相模組

410．．．透鏡單元

420．．．分光元件

422．．．光輸入端

424．．．光輸入端

426．．．光輸出端

430．．．影像感測器

432．．．紅外光截止濾鏡

440．．．影像光線

450．．．反射鏡

460．．．透鏡單元

462．．．凸透鏡

464．．．凹透鏡

466．．．凸透鏡

470．．．影像光線

Claims (33)

1. 一種可攜式電子裝置之照相模組，其包含：一分光元件，具一第一光輸入端，用以接收一第一光線、一第二光輸入端，用以接收來自一第二方向之一第二光線、及一光輸出端，用以輸出該第一光線或該第二光線；一反射鏡，設於該第一光輸入端的上游，用以接收來自一第一方向之該第一光線，並將該第一光線反射至該第一光輸入端以供該第一光輸入端接收，其中該第一方向係不同於該第二方向；及一影像感測器，設於該光輸出端的下游，用以接收該光輸出端所輸出的第一光線或第二光線，並將其轉換成一對應的電子訊號。
2. 如申請專利範圍第1項之可攜式電子裝置之照相模組，其中該分光元件係為一立體型分光器(cube-type beam splitter)。
3. 如申請專利範圍第1項之可攜式電子裝置之照相模組，其中該分光元件係為一平板型分光器(plate-type beam splitter)。
4. 如申請專利範圍第1項之可攜式電子裝置之照相模組，另包含：一第一透鏡單元，設於該反射鏡的上游，用以接收該第一光線，並將該第一光線引導至該反射鏡以供該反射鏡接收；及 一第二透鏡單元，設於該第二光輸入端的上游，用以接收該第二光線，並將該第二光線引導至該第二光輸入端以供該第二光輸入端接收。
5. 如申請專利範圍第4項之可攜式電子裝置之照相模組，其中該第一透鏡單元包含：一第一凸透鏡；一第二凸透鏡；及一凹透鏡，設於該第一凸透鏡與該第二凸透鏡間。
6. 如申請專利範圍第4項之可攜式電子裝置之照相模組，其中該第二透鏡單元係為一凸透鏡。
7. 如申請專利範圍第6項之可攜式電子裝置之照相模組，其中該凸透鏡係膠合在該分光元件的第二光輸入端上。
8. 如申請專利範圍第4項之可攜式電子裝置之照相模組，其中該第二透鏡單元包含：一第一凸透鏡；一第二凸透鏡；及一凹透鏡，設於該第一凸透鏡與該第二凸透鏡間。
9. 如申請專利範圍第8項之可攜式電子裝置之照相模組，其中該第一凸透鏡係膠合在該分光元件的第二光輸入端上。
10. 如申請專利範圍第1項之可攜式電子裝置之照相模組，另包含： 一第一凸透鏡，設於該反射鏡與該分光元件的第一光輸入端間，用以將該反射鏡所反射的第一光線引導至該第一光輸入端；一凹透鏡，設於該反射鏡的上游；一第二凸透鏡，設於該凹透鏡的上游，其中該第二凸透鏡與該凹透鏡係用以依序接收該第一光線，並將該第一光線引導至該反射鏡以供該反射鏡接收；及一透鏡單元，設於該分光元件的第二光輸入端的上游，用以接收該第二光線，並將該第二光線引導至該第二光輸入端以供該第二光輸入端接收。
11. 如申請專利範圍第10項之可攜式電子裝置之照相模組，其中該透鏡單元係為一凸透鏡。
12. 如申請專利範圍第11項之可攜式電子裝置之照相模組，其中該凸透鏡係膠合在該分光元件的第二光輸入端上。
13. 如申請專利範圍第10項之可攜式電子裝置之照相模組，其中該透鏡單元包含：一第一凸透鏡；一第二凸透鏡；及一凹透鏡，設於該第一凸透鏡與該第二凸透鏡間。
14. 如申請專利範圍第13項之可攜式電子裝置之照相模組，其中該第一凸透鏡係膠合在該分光元件的第二光輸入端上。
15. 如申請專利範圍第1項之可攜式電子裝置之照相模組，另包含：一第一凸透鏡，設於該光輸出端與該影像感測器間；一第一凹透鏡，設於該反射鏡與該分光元件的第一光輸入端間，用以將該反射鏡所反射的第一光線引導至該第一光輸入端；及一第二凸透鏡，設於該反射鏡的上游，用以接收該第一光線，並將該第一光線引導至該反射鏡以供該反射鏡接收。
16. 如申請專利範圍第15項之可攜式電子裝置之照相模組，另包含：一第二凹透鏡，設於該分光元件的第二光輸入端的上游；及一第三凸透鏡，設於該第二凹透鏡的上游，其中該第三凸透鏡與該第二凹透鏡係用以依序接收該第二光線，並將該第二光線引導至該第二光輸入端以供該第二光輸入端接收。
17. 一種可攜式電子裝置，其包含：一殼體，具有一第一側與相對之一第二側，該第一側上設有一第一開孔，用以接收一第一光線，該第二側上設有一第二開孔，用以接收一第二光線；以及一照相模組，設於該殼體內，且其包含：一分光元件，具一第一光輸入端，用以接收該第 一光線、一第二光輸入端，用以接收來自一第二方向之該第二光線、及一光輸出端，用以輸出該第一光線或該第二光線；一反射鏡，設於該第一光輸入端的上游，用以接收來自一第一方向之該第一光線，並將該第一光線反射至該第一光輸入端以供該第一光輸入端接收，其中該第一方向係不同於該第二方向；及一影像感測器，設於該光輸出端的下游，用以接收該光輸出端所輸出的第一光線或第二光線，並將其轉換成一對應的電子訊號。
18. 如申請專利範圍第17項之可攜式電子裝置，其另包含：一顯示單元，設置於該殼體上，其中該顯示單元根據該影像感測器所轉換之對應的電子訊號顯示影像。
19. 如申請專利範圍第17項之可攜式電子裝置，其中該分光元件係為一立體型分光器。
20. 如申請專利範圍第17項之可攜式電子裝置，其中該分光元件係為一平板型分光器。
21. 如申請專利範圍第17項之可攜式電子裝置，另包含：一第一透鏡單元，設於該反射鏡的上游，用以接收該第一光線，並將該第一光線引導至該反射鏡以供該反射鏡接收；及一第二透鏡單元，設於該第二光輸入端的上游，用以 接收該第二光線，並將該第二光線引導至該第二光輸入端以供該第二光輸入端接收。
22. 如申請專利範圍第21項之可攜式電子裝置，其中該第一透鏡單元包含：一第一凸透鏡；一第二凸透鏡；及一凹透鏡，設於該第一凸透鏡與該第二凸透鏡間。
23. 如申請專利範圍第21項之可攜式電子裝置，其中該第二透鏡單元係為一凸透鏡。
24. 如申請專利範圍第23項之可攜式電子裝置，其中該凸透鏡係膠合在該分光元件的第二光輸入端上。
25. 如申請專利範圍第21項之可攜式電子裝置，其中該第二透鏡單元包含：一第一凸透鏡；一第二凸透鏡；及一凹透鏡，設於該第一凸透鏡與該第二凸透鏡間。
26. 如申請專利範圍第25項之可攜式電子裝置，其中該第一凸透鏡係膠合在該分光元件的第二光輸入端上。
27. 如申請專利範圍第17項之可攜式電子裝置，另包含：一第一凸透鏡，設於該反射鏡與該分光元件的第一光輸入端間，用以將該反射鏡所反射的第一光線引導至該第一光輸入端； 一凹透鏡，設於該反射鏡的上游；一第二凸透鏡，設於該凹透鏡的上游，其中該第二凸透鏡與該凹透鏡係用以依序接收該第一光線，並將該第一光線引導至該反射鏡以供該反射鏡接收；及一透鏡單元，設於該分光元件的第二光輸入端的上游，用以接收該第二光線，並將該第二光線引導至該第二光輸入端以供該第二光輸入端接收。
28. 如申請專利範圍第27項之可攜式電子裝置，其中該透鏡單元係為一凸透鏡。
29. 如申請專利範圍第28項之可攜式電子裝置，其中該凸透鏡係膠合在該分光元件的第二光輸入端上。
30. 如申請專利範圍第27項之可攜式電子裝置，其中該透鏡單元包含：一第一凸透鏡；一第二凸透鏡；及一凹透鏡，設於該第一凸透鏡與該第二凸透鏡間。
31. 如申請專利範圍第30項之可攜式電子裝置，其中該第一凸透鏡係膠合在該分光元件的第二光輸入端上。
32. 如申請專利範圍第17項之可攜式電子裝置，另包含：一第一凸透鏡，設於該光輸出端與該影像感測器間；一第一凹透鏡，設於該反射鏡與該分光元件的第一光輸入端間，用以將該反射鏡所反射的第一光線引導至該第一光輸入端；及 一第二凸透鏡，設於該反射鏡的上游，用以接收該第一光線，並將該第一光線引導至該反射鏡以供該反射鏡接收。
33. 如申請專利範圍第32項之可攜式電子裝置，另包含：一第二凹透鏡，設於該分光元件的第二光輸入端的上游；及一第三凸透鏡，設於該第二凹透鏡的上游，其中該第三凸透鏡與該第二凹透鏡係用以依序接收該第二光線，並將該第二光線引導至該第二光輸入端以供該第二光輸入端接收。