TWI446051B - 鏡頭模組 - Google Patents

Description

鏡頭模組

本發明涉及攝像技術領域，尤其涉及一種鏡頭模組。

近年來，隨著多媒體技術之發展，鏡頭模組之應用範圍亦愈來愈廣。例如，應用於數位相機、攝像機及帶有攝像功能之手機等便攜式電子產品中。於人們對數位相機、攝像機及帶有攝像功能之手機追求小型化之同時，對其拍攝出之物體之影像品質亦提出更高要求，即希望拍攝物體之影像畫面更加清晰。拍攝物體之成像品質於很大程度上取決於鏡頭模組中各鏡片之光軸是否對齊。Alpheus W.Burner等人於1995年SPIE系統、圖像計量學第四次會議(Videometrics IV)上發表之論文Zoom Lens Calibration For Wind Tunnel Measurements中說明瞭由於鏡頭模組中之各鏡片之光軸不對齊而產生之影響。

先前技術中，鏡頭模組一般包括鏡頭與鏡座。該鏡頭包括鏡筒以及收容於鏡筒之光學鏡片。該鏡座包括座體以及設置於座體內之影像感測器。該光學鏡片用於形成光學成像，該影像感測器用於與光學鏡片耦合，以將光學成像訊號轉化成電訊號輸出，使得外部晶片可將電訊號轉換為數位訊號從而可將攝製影像輸出於顯示屏。惟，由於紅外線之存在，於白天可見光較強之情況下紅外線可能會對影像感測器造成干擾，從而使得攝製之影像產生偏色； 而於夜晚紅外線較強之情況下，由於可見光線之干擾，可能亦無法攝製清楚之紅外光影像。亦即，先前技術之鏡頭模組受光照環境之限制，無法攝製具有良好品質之影像。

有鑑於此，提供一種各種光照環境下均可攝製較佳品質之影像之鏡頭模組實屬必要。

以下將以實施例說明一種鏡頭模組。

一種鏡頭模組，其包括鏡筒、鏡座、紅外光截止濾光片、紅外光穿透濾光片以及切換裝置。該鏡筒內設置有用於進行成像之光學鏡片，該鏡座內設置有與該光學鏡片光學耦合之影像感測器。該切換裝置包括連接件、第一磁性元件以及第二磁性元件。該連接件連接紅外光截止濾光片與紅外光穿透濾光片。該第一磁性元件設置於連接件，該第二磁性元件設置於鏡筒。該第一磁性元件與第二磁性元件具有相互作用力以使連接件相對於鏡筒移動，從而使紅外光截止濾光片與光學鏡片相對或者紅外光穿透濾光片與光學鏡片相對。

本技術方案之鏡頭模組藉由第一磁性元件與第二磁性元件之間之相互作用力可使得連接件相對於鏡筒移動，從而使得紅外光截止濾光片與光學鏡片相對應或者紅外光穿透濾光片與光學鏡片相對應，亦即，鏡頭模組可具有兩種工作狀態：一種係紅外光截止時適於白天或者可見光線較強時拍攝之工作狀態，可避免偏色並可獲得良好之可見光影像；另一種係紅外光穿透時適於夜晚或者可見光線較弱時拍攝之工作狀態，可避免失焦與可見光干擾從而可獲得良好之紅外光影像；從而，本技術方案之鏡頭模組於各種光 照環境下均可攝製較佳品質之影像。另外，本技術方案之鏡頭模組結構較為簡單，成本亦較低，便於生產製造並實現產業化。

1、2‧‧‧鏡頭模組

11、31‧‧‧鏡頭

12、32‧‧‧鏡座

13、23、33‧‧‧紅外光截止濾光片

14、24、34‧‧‧紅外光穿透濾光片

15‧‧‧切換裝置

111、211‧‧‧鏡筒

112‧‧‧光學鏡片

1101、1231‧‧‧內壁

1102‧‧‧外壁

1103、2103、3103‧‧‧頂面

110‧‧‧收容孔

121‧‧‧座體

122‧‧‧影像感測器

123‧‧‧連接部

124‧‧‧容置部

1230‧‧‧螺合孔

1240‧‧‧容置孔

125‧‧‧電路板

151、251‧‧‧樞軸

152、252、352‧‧‧連接件

153、253、353‧‧‧第一磁性元件

154、254、354‧‧‧第二磁性元件

155、255、355‧‧‧控制器

156、256、356‧‧‧彈性元件

1521、2521、3521‧‧‧第一連接桿

1522、2522、3522‧‧‧第二連接桿

1520‧‧‧通孔

2523、3523‧‧‧第三連接桿

3524‧‧‧滑軌

3104‧‧‧滑槽

圖1為本技術方案第一實施例提供之鏡頭模組處於紅外光截止濾光片與光學鏡片相對應時之示意圖。

圖2為沿圖1中之II-II方向剖開之剖面示意圖。

圖3為本技術方案第一實施例提供之鏡頭模組處於紅外光穿透濾光片與光學鏡片相對應時之示意圖。

圖4為本技術方案第二實施例提供之鏡頭模組之示意圖。

圖5為本技術方案第三實施例提供之鏡頭模組之示意圖。

下面將結合附圖及複數實施例，對本技術方案提供之鏡頭模組作進一步之詳細說明。

請一併參閱圖1至圖3，本技術方案第一實施例提供之鏡頭模組1包括鏡頭11、鏡座12、紅外光截止濾光片13、紅外光穿透濾光片14以及切換裝置15。

該鏡頭11包括鏡筒111以及用於進行光學成像之一個或複數光學鏡片112。該鏡筒111大致為圓筒體，具有內壁1101、與內壁1101相對之外壁1102以及與外壁1102相連接之頂面1103。該內壁1101與外壁1102均為圓環形。該內壁1101圍合形成一收容孔110，該光學鏡片112收容於該收容孔110內。該外壁1102靠近鏡座12之部分具有外螺紋，用於與鏡座12螺合。

該鏡座12設置於鏡筒111遠離頂面1103之一側，其包括座體121以及設置於座體121內之影像感測器122。該座體121包括連接部123與容置部124。該連接部123大致為圓筒形，具有一螺合孔1230，該螺合孔1230內壁1231具有與鏡筒111之外壁1102之外螺紋相配合之內螺紋，從而鏡筒111可螺合於座體121之連接部123。該容置部124連接於連接部123遠離鏡筒111之一側，其大致為方筒形，且具有一個與螺合孔1230相連通之容置孔1240。該影像感測器122封裝於電路板125，設置於容置孔1240內，用於與鏡筒111內之光學鏡片112光學耦合，並將光學鏡片112之光學成像訊號轉換為電訊號輸出，使得電路板125可將電訊號轉換為數位訊號從而可將攝製影像輸出於外界之顯示幕。

該紅外光截止濾光片13用於截止紅外光線，而使可見光線透過。該紅外光穿透濾光片14用於截止可見光線，而使紅外光線透過。紅外光截止濾光片13與紅外光穿透濾光片14均設置於鏡頭11遠離鏡座12之一側，即，均靠近頂面1103設置甚至可與頂面1103相接觸。該切換裝置15用於移動紅外光截止濾光片13與紅外光穿透濾光片14，以使得紅外光截止濾光片13與光學鏡片112相對或者紅外光穿透濾光片14與光學鏡片112相對。從而，該鏡頭模組1具有兩種工作狀態：第一種如圖1所示，紅外光截止濾光片13與光學鏡片112相對，可將紅外光線濾去，僅始可見光線進入鏡頭模組1，藉由光學鏡片112後成像於影像感測器122，可避免紅外光之干擾而形成品質較佳之可見光影像，鏡頭模組1處於適於白天或可見光線較強之光照環境下進行攝像之狀態；第二種如圖3所示，紅外光穿透濾光片14與光學鏡片112相對，可將可見光線濾去，而使紅外光線進入鏡頭模組1，經過光學鏡片112後成像於影像感 測器122，可於不失焦並避免可見光干擾時形成品質較佳之紅外光影像，鏡頭模組1處於適於夜晚或可見光線較弱之光照環境下進行攝像之狀態。

具體地，該切換裝置15包括樞軸151、連接件152、第一磁性元件153、第二磁性元件154、控制器155以及彈性元件156。該樞軸151固設於鏡筒111或座體121。本實施例中，該樞軸151為圓柱形，固設於鏡筒111之頂面1103。該連接件152大致呈V形，包括相連接之第一連接桿1521與第二連接桿1522。該第一連接桿1521與第二連接桿1522均為長方體形桿，且均與樞軸151之中心軸線垂直。該第一連接桿1521與第二連接桿1522之相連接處具有一個通孔1520，該通孔1520之直徑與該樞軸151之直徑相對應，用於供樞軸151穿過，以使連接件152可於垂直於樞軸151之中心軸線之平面內圍繞樞軸151轉動。該紅外光截止濾光片13連接於第一連接桿1521遠離通孔1520之一端，該紅外光穿透濾光片14連接於第二連接桿1522遠離通孔1520之一端。從而，連接件152圍繞樞軸151轉動時可帶動紅外光截止濾光片13與紅外光穿透濾光片14相對於鏡筒111移動，從而可與鏡筒111內之光學鏡片112相對準。

該連接件152之轉動藉由第一磁性元件153、第二磁性元件154、控制器155以及彈性元件156實現。該第一磁性元件153固設於連接件152，其可為電磁鐵，亦可為永久磁鐵，還可為鐵、鈷、鎳及其合金或化合物。該第二磁性元件154固設於鏡筒111，其可為電磁鐵，亦可為永久磁鐵，還可為鐵、鈷、鎳及其合金或化合物，僅需第二磁性元件154與第一磁性元件153之間可具有相互吸引或相互排斥之作用力即可。並且，該第一磁性元件153與第二磁 性元件154之中，至少有一個包括電磁鐵，以使控制器155可藉由控制其電流而改變其磁性，從而改變其與另一磁性元件之間之作用力，實現連接件152相對於鏡筒111之移動。本實施例中，該第一磁性元件153為長方形之永久磁鐵塊，固設於第一連接桿1521之中部。該第二磁性元件154為長方形之電磁鐵塊，固設於鏡筒111之頂面1103，位於第一連接桿1521遠離第二連接桿1522之一側。第二磁性元件154與第一磁性元件153間隔相對，第二磁性元件154與第一磁性元件153之間之夾角近似於第二連接桿1522與第一連接桿1521之間之夾角。並且，第二磁性元件154與樞軸151之距離與第一磁性元件153與樞軸151之距離大致相同。

該控制器155具有控制電路，其與第二磁性元件154電連接，用於控制通往第二磁性元件154之電流，以改變第二磁性元件154之磁性，從而使得第一磁性元件153與第二磁性元件154相互吸引、相互排斥或者無相互作用力。

該彈性元件156可為彈簧、彈片或者其他彈性元件，其一端連接於第一磁性元件153或其週圍，另一端連接於第二磁性元件154或其週圍。本實施例中，彈性元件156為彈簧，其一端連接於第一連接桿1521之中部，另一端連接於第二磁性元件154。

當控制器155不往第二磁性元件154通電流時，第一磁性元件153與第二磁性元件154之間不具有相互作用力，彈性元件156處於自然伸長狀態，紅外光截止濾光片153與光學鏡片112相對準，鏡頭模組1處於適於白天攝像之狀態，如圖1所示。當控制器155藉由控制通往第二磁性元件154之電流以使第一磁性元件153與第二磁性元件154相互吸引時，第一磁性元件153受到往第二磁性元件 154方向移動之作用力，從而壓縮彈性元件156並帶動連接件152圍繞樞軸151轉動，進而帶動紅外光截止濾光片13與紅外光穿透濾光片14移動，直至彈性元件156之回復力相當於第一磁性元件153與第二磁性元件154之間相互吸引之作用力。此時，紅外光穿透濾光片14恰好移動至與光學鏡片112相對準之位置，使得鏡頭模組1處於適於夜晚攝像之狀態，如圖3所示。當控制器155停止往第二磁性元件154通電流時，第一磁性元件153與第二磁性元件154之間不再具有相互作用力，受彈性元件156之回復力之影響，連接件152圍繞樞軸151反方向轉動，從而帶動紅外光截止濾光片13與紅外光穿透濾光片14反方向移動，直至彈性元件156回復至自然伸長狀態，回復至紅外光截止濾光片13與光學鏡片112相對之位置，使鏡頭模組1回復處於適於白天攝像之狀態，如圖1所示。

該紅外光截止濾光片13與紅外光穿透濾光片14移動之距離與第一磁性元件153與第二磁性元件154之間之距離相關，與第一磁性元件153與第二磁性元件154之間之相互作用力相關，還與彈性元件156之彈性係數相關，當然還與其他參數相關。本領域技術人員可根據紅外光穿透濾光片14需要移動之距離相應設置第一磁性元件153與第二磁性元件154、適當控制通往第二磁性元件154之電流或者選用適當參數之彈性元件156，以使得第一磁性元件153與第二磁性元件154之相互作用力可恰好帶動紅外光穿透濾光片14移動至與光學鏡片112相對應之位置。

優選地，該控制器155除包括控制電路外，還可包括一判別電路。該判別電路與影像感測器122以及控制電路電連接，用於根據 影像感測器122之電訊號判別亮度明暗強弱，從而改變鏡頭模組1之工作狀態。即，於亮度較暗時判定可見光線光線較弱，觸發控制電路控制通往第二磁性元件154之電流，以使紅外光穿透濾光片14與光學鏡片112相對應；於亮度較大時判定可見光線較強，觸發控制電路控制通往第二磁性元件154之電流以使紅外光截止濾光片13與光學鏡片112相對應。另外，該控制器155還可與一紅外線輔助燈相連接，從而於紅外光穿透濾光片154與光學鏡片112相對應時開啟紅外線輔助燈，以增強被拍攝物體反射進入鏡頭模組1之紅外光線，從而進一步增強鏡頭模組1攝製之紅外線影像之品質。

請參閱圖4，本技術方案第二實施例提供之鏡頭模組2與第一實施例提供之鏡頭模組1大致相同，亦藉由第一磁性元件253與第二磁性元件254之相互作用力使得連接件252相對於樞軸251轉動進而實現紅外光截止濾光片23與紅外光穿透濾光片24之移動切換，不同之處在於：該連接件252還包括第三連接桿2523，該第三連接桿2523亦為長方體形桿，其自第一連接桿2521與第二連接桿2522之連接處向遠離紅外光截止濾光片23之方向延伸，且其延伸方向平行於第一連接桿2521之長度方向。該第一磁性元件253設置於第三連接桿2523遠離樞軸251之一端。該第二磁性元件254設置於鏡筒211之頂面2103上，位於第二連接桿2522遠離第一連接桿2521之一側，與第一磁性元件253間隔相對，且第二磁性元件254與第一磁性元件253之間之夾角近似於第二連接桿2522與第一連接桿2521之間之夾角。彈性元件256一端連接於第一磁性元件253，另一端連接於第二磁性元件254。

本實施例中，控制器255亦可藉由控制第一磁性元件253與第二磁性元件254之間之相互作用力，使得連接件252圍繞樞軸251轉動，進而使得鏡頭模組2具有紅外線截止濾光片23與光學鏡片相對時適於白天攝像之狀態以及紅外線穿透濾光片24與光學鏡片相對時適於夜晚攝像之狀態。

請參閱圖5，本技術方案第三實施例提供之鏡頭模組3與第一實施例提供之鏡頭模組1大致相同，其不同之處在於：連接件352係藉由滑動實現紅外光截止濾光片33與紅外光穿透濾光片34之切換。具體地，該連接件352大致呈U形，其包括第一連接桿3521、第二連接桿3522以及第三連接桿3523。該第二連接桿3522垂直連接於第一連接桿3521與第三連接桿3523之間，且具有一個沿其長度方向延伸之滑軌3524。該滑軌3524自第二連接桿3522向靠近鏡座32之方向延伸。該頂面3103具有一個與該滑軌3524相對應之滑槽3104，用於收容滑軌3524，以使滑軌3524可相對於滑槽3104滑動。

本實施例中，該第一磁性元件353固設於第一連接桿3521靠近紅外光截止濾光片33之位置。該第二磁性元件354設置於頂面3103，與第一磁性元件353平行相對。並且，該第二磁性元件354與第一磁性元件353之距離近似於第一連接桿3521與第二連接桿3522之間之距離。該彈性元件356連接於第一磁性元件353與第二磁性元件354之間，且其彈性變形方向平行於滑軌3524之延伸方向。

本實施例中，鏡頭模組3亦可具有兩種工作狀態。第一種為控制器355不往第二磁性元件354通電流時，第一磁性元件353與第二磁性元件354之間不具有相互作用力，彈性元件356處於自然伸長 狀態，紅外光截止濾光片33與鏡頭31內之光學鏡片相對，鏡頭模組1處於適於白天攝像之狀態。第二種為控制器355藉由控制通往第二磁性元件354之電流以使第一磁性元件353與第二磁性元件354相互吸引時，第一磁性元件353受到往第二磁性元件354方向移動之作用力，從而帶動連接件352之滑軌3524沿滑槽3104移動，並壓縮彈性元件356，進而帶動紅外光截止濾光片33與紅外光穿透濾光片34移動，直至彈性元件356之回復力等於第一磁性元件353與第二磁性元件354之間相互吸引之作用力，此時，紅外光穿透濾光片34移動至與鏡頭31內之光學鏡片相對之位置，使得鏡頭模組3處於適於夜晚攝像之狀態。

本技術方案之鏡頭模組藉由第一磁性元件與第二磁性元件之間之相互作用力可使得連接件相對於鏡筒移動，從而使得紅外光截止濾光片與光學鏡片相對或者紅外光穿透濾光片與光學鏡片相對，亦即，鏡頭模組可具有兩種工作狀態：一種係紅外光截止時適於白天或者可見光線較強時之拍攝狀態，可避免偏色並可獲得良好之可見光影像；另一種係紅外光穿透時適於夜晚或者可見光線較弱時之工作狀態，可避免失焦並可獲得良好之紅外光影像；從而，本技術方案之鏡頭模組於各種光照環境下均可具有較佳之攝像效果。另外，本技術方案之鏡頭模組結構較為簡單，成本亦較低，便於生產製造並實現產業化。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

11‧‧‧鏡頭

12‧‧‧鏡座

13‧‧‧紅外光截止濾光片

14‧‧‧紅外光穿透濾光片

15‧‧‧切換裝置

1103‧‧‧頂面

151‧‧‧樞軸

152‧‧‧連接件

153‧‧‧第一磁性元件

154‧‧‧第二磁性元件

155‧‧‧控制器

156‧‧‧彈性元件

1521‧‧‧第一連接桿

1522‧‧‧第二連接桿

Claims (10)

1. 一種鏡頭模組，其包括鏡筒、鏡座、紅外光截止濾光片、紅外光穿透濾光片以及切換裝置，該鏡筒內設置有用於進行成像之光學鏡片，該鏡座內設置有與該光學鏡片光學耦合之影像感測器，該切換裝置包括連接件、樞軸、第一磁性元件以及第二磁性元件，該連接件包括相連接之第一連接桿與第二連接桿，該第一連接桿與第二連接桿之連接處具有一與該樞軸相對應之通孔，用於供樞軸穿過，以使連接件圍繞樞軸轉動從而相對於鏡筒移動，該紅外光截止濾光片連接於該第一連接桿，該紅外光穿透濾光片連接於該第二連接桿，該第一磁性元件設置於第一連接桿，該第二磁性元件與第一磁性元件相對，該第二磁性元件設置於鏡筒，該第一連接桿位於第二磁性元件與第二連接桿之間，該第一磁性元件與第二磁性元件具有相互作用力以使連接件相對於鏡筒移動，從而使紅外光截止濾光片與光學鏡片相對或者紅外光穿透濾光片與光學鏡片相對。
2. 如申請專利範圍第1項所述之鏡頭模組，其中，該第一磁性元件與第二磁性元件中，至少有一個包括電磁鐵，該切換裝置還包括控制器，該控制器與該電磁鐵電連接，用於控制電磁鐵之磁性。
3. 如申請專利範圍第2項所述之鏡頭模組，其中，該控制器還包括判別電路，該判別電路與影像感測器相連接，用於根據成像之亮度觸發控制器控制電磁鐵之磁性。
4. 如申請專利範圍第1項所述之鏡頭模組，其中，該樞軸之中心軸線垂直於該連接件。
5. 如申請專利範圍第1項所述之鏡頭模組，其中，該切換裝置還包括一彈性元件，該彈性元件一端連接於第一磁性元件或連接件，另一端連接於第 二磁性元件。
6. 一種鏡頭模組，其包括鏡筒、鏡座、紅外光截止濾光片、紅外光穿透濾光片以及切換裝置，該鏡筒內設置有用於進行成像之光學鏡片，該鏡座內設置有與該光學鏡片光學耦合之影像感測器，該切換裝置包括連接件、樞軸、第一磁性元件以及第二磁性元件，該連接件包括相連接之第一連接桿與第二連接桿，以及自第一連接桿與第二連接桿之連接處沿平行於第一連接桿長度之方向延伸的第三連接桿，該第一連接桿與第二連接桿之連接處具有一與該樞軸相對應之通孔，用於供樞軸穿過，以使連接件圍繞樞軸轉動從而相對於鏡筒移動，該紅外光截止濾光片連接於該第一連接桿，該紅外光穿透濾光片連接於該第二連接桿，該第一磁性元件設置於第三連接桿，該第二磁性元件與第一磁性元件相對，該第二磁性元件設置於鏡筒，該第二連接桿位於第二磁性元件與第一連接桿之間，該第一磁性元件與第二磁性元件具有相互作用力以使連接件相對於鏡筒移動，從而使紅外光截止濾光片與光學鏡片相對或者紅外光穿透濾光片與光學鏡片相對。
7. 如申請專利範圍第6項所述之鏡頭模組，其中，該第一磁性元件與第二磁性元件中，至少有一個包括電磁鐵，該切換裝置還包括控制器，該控制器與該電磁鐵電連接，用於控制電磁鐵之磁性。
8. 如申請專利範圍第7項所述之鏡頭模組，其中，該控制器還包括判別電路，該判別電路與影像感測器相連接，用於根據成像之亮度觸發控制器控制電磁鐵之磁性。
9. 如申請專利範圍第6項所述之鏡頭模組，其中，該樞軸之中心軸線垂直於該連接件。
10. 如申請專利範圍第6項所述之鏡頭模組，其中，該切換裝置還包括一彈性元件，該彈性元件一端連接於第一磁性元件或連接件，另一端連接於第 二磁性元件。