TWI457606B - 相機單元及其微鏡頭 - Google Patents

Description

相機單元及其微鏡頭

本發明係有關於一種相機單元，特別係有關於一種包含有一攝像鏡頭以及一微鏡頭之相機單元，其中前述微鏡頭可選擇性地與攝像鏡頭耦合。

一般常見的行動電話或智慧型手機中大都內建有數位相機鏡頭，使用者可透過數位相機鏡頭來進行風景或人物的拍攝，然而當欲拍攝近距離(closed-up)的物體特寫畫面時，則往往無法提供較佳的解析度和對比度。近幾年來，部分行動電話已配備有近拍功能的數位相機鏡頭，其中此數位相機鏡頭可用來作為一般條碼或者二維行動條碼(QR code)的掃描讀取裝置，惟有鑑於行動電話逐漸向輕薄短小的趨勢發展，故此類具有近拍功能的數位相機鏡頭在進行光學與機構設計時就顯得相對困難。

本發明之一實施例提供一微鏡頭，包括一平面基板以及一平凸透鏡，前述平凸透鏡以晶圓級製程製作並形成於平面基板上，其中微鏡頭之有效光鏡長度介於80~150mm。

於一實施例中，前述平凸透鏡具有一通光孔徑CA，且平凸透鏡的中心厚度與平凸透鏡的邊緣厚度之差值為T，其中0.01<T/CA<0.05。

於一實施例中，前述平凸透鏡的中心厚度與平凸透鏡的邊緣厚度之差值T小於35um。

於一實施例中，前述平凸透鏡具有一球面或非球面。

於一實施例中，前述平凸透鏡具有紫外線固化材料。

於一實施例中，前述平面基板具有玻璃材質。

本發明一實施例中更提供一相機單元，包括一攝像鏡頭以及一微鏡頭，前述微鏡頭與攝像鏡頭耦合並且沿著一光軸方向配置，其中微鏡頭包括一平面基板以及一平凸透鏡。前述平凸透鏡以晶圓級製程製作並形成於平面基板上，其中微鏡頭之有效光鏡長度介於80~150mm。

於一實施例中，前述平凸透鏡具有一通光孔徑CA，且平凸透鏡的中心厚度與平凸透鏡的邊緣厚度之差值為T，其中0.01<T/CA<0.05。

於一實施例中，前述平凸透鏡的中心厚度與平凸透鏡的邊緣厚度之差值T小於35um。

於一實施例中，前述平凸透鏡具有一球面或非球面。

於一實施例中，前述平凸透鏡具有紫外線固化材料。

於一實施例中，前述平面基板具有玻璃材質。

於一實施例中，前述攝像鏡頭與微鏡頭之間相隔200~1000um。

於一實施例中，前述微鏡頭可相對攝像鏡頭沿著垂直於光軸之方向移動。

本發明一實施例中更提供一相機單元，包括一攝像鏡頭以及一微鏡頭，前述微鏡頭與攝像鏡頭耦合並且沿著一光軸方向配置，其中微鏡頭包括一平面基板以及一平凸透鏡。前述平凸透鏡以晶圓級製程製作並形成於平面基板上，其中攝像鏡頭與微鏡頭之間相隔200~1000um。

為使本發明之上述目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例並配合所附圖式做詳細說明。

首先請參閱第1圖，本發明一實施例中的相機單元可內建於一電子裝置，其主要包括一攝像鏡頭10以及一可動之微鏡頭20(macro lens)。如第1圖所示，前述攝像鏡頭10固定在電子裝置之殼體H上，微鏡頭20則可相對於攝像鏡頭10移動，其中攝像鏡頭10和微鏡頭20係沿著一光軸C方向配置且相互耦合，藉此可達到近拍特寫與掃描二維條碼等功能。舉例而言，前述電子裝置可為行動電話、智慧型手機或個人數位助理(PDA)。

由第1圖中的箭頭方向可以看出，微鏡頭20可相對於攝像鏡頭10沿著垂直光軸C之方向切換移動，當攝像鏡頭10處於一正常模式時，微鏡頭20係遠離攝像鏡頭10以及光軸C，此時相機單元的焦距長度約介於50公分到無線遠。需特別說明的是，當微鏡頭20滑動至光軸C上並與攝像鏡頭10相互耦合時(如第1圖所示)，則可用以對一近距離之物體近拍特寫或執行掃描二維條碼等功能。

接著請一併參閱第1、2圖，前述微鏡頭20係為一複合透鏡(compound lens)，其主要包括一平面基板21以及一平凸透鏡22，其中平凸透鏡22係以晶圓級製程(wafer level processing,WLP)製作並形成於平面基板21上。舉例而言，前述平面基板21可具有玻璃材質，前述平凸透鏡22則可具有紫外線固化材料(UV-curable material)，藉以結合於平面基板21上。

需特別說明的是，本實施中的平凸透鏡22另符合以下條件式(1.1)、(1.2)、(1.3)、(1.4):

80mm<EFL<150mm　(1.1)

0.01<T/CA<0.05　(1.2)

T<35um　(1.3)

200um<D<1000um　(1.4)

在條件式(1.1)、(1.2)、(1.3)、(1.4)中，EFL表示微鏡頭20的有效光鏡長度，T表示平凸透鏡22的中心厚度與平凸透鏡22的邊緣厚度之差值，CA表示平凸透鏡22的通光孔徑(clear aperture)，D則表示攝像鏡頭10與微鏡頭20的間隔距離(如第1圖中的標號D所示)。

於本實施例中，微鏡頭20的有效光鏡長度為108mm，平凸透鏡22的中心厚度與其邊緣厚度之差值T為20um，平凸透鏡22的通光孔徑CA為1530um，攝像鏡頭10與微鏡頭20的間隔距離D則為600um。

表1-1和表1-2揭露了第2圖中微鏡頭20的主要設計參數。請一併參閱第1、2圖以及表1-1和表1-2，其中平凸透鏡22具有一朝向攝像鏡頭10之凸面S3，且前述凸面S3可為一球面或非球面。

第3圖係對應於第1圖中之攝像鏡頭10所得到的調變轉移函數(modulation transfer function,MTF)特性曲線圖，在此調變轉移函數特性曲線圖中的物距為90mm，而此時微鏡頭20係遠離光軸C且並未與攝像鏡頭10耦合。由第3圖中可以看出，當空間頻率大於10 cycles/mm時，調變轉移函數的數值係低於0.4，此意味著在執行近拍特寫時若僅憑藉攝像鏡頭10將難以呈現出良好的光學解析度與對比度。

第4圖係對應於第1圖中之攝像鏡頭10與微鏡頭20耦合時所得到的調變轉移函數特性曲線圖，在此調變轉移函數特性曲線圖中的物距同樣為90mm。由第4圖中可以看出，在空間頻率到達80 cycles/mm之前，調變轉移函數的數值大致可維持在0.4以上，此意味著當攝像鏡頭10與微鏡頭20耦合時，可呈現出良好的光學解析度與對比度以利於執行近拍特寫功能。應了解的是，由於在本實施例中可選擇性地將微鏡頭20移動至光軸C上，藉以和攝像鏡頭10相互耦合，如此一來便可有利於執行近拍特寫或掃描二維條碼等功能，使得相機單元的效能和便利性可大幅提升。

綜上所述，本發明提供一種可設置於電子裝置上的相機單元，其主要係包括一攝像鏡頭以及一可動之微鏡頭，前述微鏡頭可以選擇性地與攝像鏡頭耦合以利於執行近拍特寫或掃描二維條碼等功能。由於本發明之微鏡頭具有體積小之特性，另一方面藉由將微鏡頭選擇性地與攝像鏡頭耦合，更能使相機單元在執行近拍功能時(例如物距小於10公分時)提供良好的光學解析度與對比度，因此可廣泛地應用於各種手持式電子裝置。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許之更動與潤飾。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。

10．．．攝像鏡頭

20．．．微鏡頭

21．．．平面基板

22．．．平凸透鏡

C．．．光軸

D．．．間隔距離

H．．．殼體

S3．．．凸面

第1圖為本發明一實施例之相機單元示意圖；

第2圖為本發明一實施例之微鏡頭示意圖；

第3圖為對應於第1圖中之攝像鏡頭所得到的調變轉移函數(MTF)特性曲線圖，此時物距為90mm，而第1圖中的微鏡頭係遠離光軸且並未與攝像鏡頭耦合；以及

第4圖為對應於第1圖中之相機單元所得到的調變轉移函數(MTF)特性曲線圖，此時物距為90mm，且第1圖中之的微鏡頭與攝像鏡頭相互耦合。

10．．．攝像鏡頭

20．．．微鏡頭

21．．．平面基板

22．．．平凸透鏡

C．．．光軸

D．．．間隔距離

H．．．殼體

Claims (10)

1. 一種微鏡頭，包括：一平面基板；以及一平凸透鏡，以晶圓級製程製作並形成於該平面基板上，其中該微鏡頭之有效光鏡長度介於80~150mm。
2. 如申請專利範圍第1項所述之微鏡頭，其中該平凸透鏡具有一通光孔徑CA，且該平凸透鏡的中心厚度與該平凸透鏡的邊緣厚度之差值為T，其中0.01<T/CA<0.05。
3. 如申請專利範圍第2項所述之微鏡頭，其中該平凸透鏡的中心厚度與該平凸透鏡的邊緣厚度之差值T小於35um。
4. 如申請專利範圍第1項所述之微鏡頭，其中該平凸透鏡具有紫外線固化材料，且該平面基板具有玻璃材質。
5. 一種相機單元，包括：一攝像鏡頭；以及一微鏡頭，與該攝像鏡頭耦合並且沿著一光軸方向配置，其中該微鏡頭包括一平面基板以及一平凸透鏡，該平凸透鏡以晶圓級製程製作並形成於該平面基板上，其中該微鏡頭之有效光鏡長度介於80~150mm。
6. 如申請專利範圍第5項所述之相機單元，其中該平凸透鏡具有一通光孔徑CA，且該平凸透鏡的中心厚度與該平凸透鏡的邊緣厚度之差值為T，其中0.01<T/CA<0.05。
7. 如申請專利範圍第6項所述之相機單元，其中該平凸透鏡的中心厚度與該平凸透鏡的邊緣厚度之差值T小於35um。
8. 如申請專利範圍第5項所述之相機單元，其中該攝像鏡頭與該微鏡頭之間相隔200~1000um。
9. 如申請專利範圍第5項所述之相機單元，其中該微鏡頭可相對該攝像鏡頭沿著垂直該光軸之方向移動。
10. 一種相機單元，包括：一攝像鏡頭；以及一微鏡頭，與該攝像鏡頭耦合並且沿著一光軸方向配置，其中該微鏡頭包括一平面基板以及一平凸透鏡，該平凸透鏡以晶圓級製程製作並形成於該平面基板上，其中該攝像鏡頭與該微鏡頭之間相隔200~1000um。