TWI507757B

TWI507757B - 低反射鏡筒及應用該鏡筒的鏡頭模組

Info

Publication number: TWI507757B
Application number: TW103112834A
Authority: TW
Inventors: 馬修博恩; 林文樺
Original assignee: 玉晶光電股份有限公司
Priority date: 2013-12-26
Filing date: 2014-04-08
Publication date: 2015-11-11
Also published as: TW201525555A; US20150185366A1; CN104749733A

Description

低反射鏡筒及應用該鏡筒的鏡頭模組

本發明是有關於一種鏡筒，特別是指一種低反射鏡筒及應用該鏡筒的鏡頭模組。

行動電話、數位相機及平板電腦等攜帶型電子產品都組配有一影像模組，該影像模組主要包含多數透鏡(lens)、一供該等透鏡固定設置的鏡筒(lens barrel)與一設置於該等透鏡的成像面上的感測器(sensor)等元件。鏡筒外的物體表面的反射光可透過該等透鏡相配合進行導引而聚焦在位於成像面上的感測器，藉此，該影像模組從而達到取像的功效。在某些設計中，鏡筒表面的反射光可透過該等透鏡的導引而投射至該感測器上，造成感測器所截取的影像具有耀斑(flare)等瑕疵圖案，從而降低該影像模組所取得的影像品質。

因此，本發明之目的，即在提供一種在大幅降低表面光反射率的低反射鏡筒。

於是本發明低反射鏡筒包含一鏡筒本體及一光學膜。

該鏡筒本體包括一圍繞界定一容置空間的內表面、一位於前端的前端面，及一形成於該前端面且連通該容置空間的前開口。

該光學膜設置於該鏡筒本體上的部分區域。

其中，該鏡筒本體設置有該光學膜的部分區域在光波長介於400nm至650nm間的光反射率小於2%。

本發明低反射鏡筒的有益效果在於：藉由該光學膜有助於使得該低反射鏡筒在可見波段範圍具有均勻且極低的光反射率。

因此，本發明之另一目的，即在提供一種降低耀斑或其他瑕疵形成以提昇成像品質的鏡頭模組。

於是，本發明的鏡頭模組，包含一如前述的低反射鏡筒，及一容置於該低反射鏡筒的容置空間的透鏡單元。

本發明鏡頭模組的有益效果在於：藉由在該低反射鏡筒裝載該透鏡單元，該低反射鏡筒相較於其他不具有抗反射功能的鏡筒能抑制耀斑或其他瑕疵形成，以提昇成像品質。

100‧‧‧電子產品

11‧‧‧保護鏡

12‧‧‧濾光片

13‧‧‧影像感測器

2‧‧‧鏡頭模組

21‧‧‧低反射鏡筒

210‧‧‧容置空間

211‧‧‧鏡筒本體

212‧‧‧光學膜

213‧‧‧內表面

214‧‧‧前端面

215‧‧‧前開口

216a~216e‧‧‧第一膜層

217a~217d‧‧‧第二膜層

22‧‧‧透鏡單元

221‧‧‧透鏡

402‧‧‧曲線

404‧‧‧曲線

702‧‧‧曲線

704‧‧‧曲線

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施例詳細說明中清楚地呈現，其中：圖1是一局部剖示意圖，說明本發明透頭模組的一第一較佳實施例裝設於一電子產品；圖2是一局部剖示意圖，說明該第一實施例的設置於一鏡筒本體上的一光學膜的結構；圖3是一表格圖，說明該第一實施例的光學膜的各膜層的參數；圖4是該第一實施例的對應可見光波段中各波長的光反射率的曲線圖；圖5是一局部剖示意圖，說明本發明鏡頭模組的一第二實施例的設置於一鏡筒本體上的一光學膜的結構；圖6是一表格圖，說明該第二實施例的光學膜的各膜層的參數；圖7是該第二實施例的對應可見光波段中各波長的光反射率的曲線圖；圖8是一局部剖示意圖，說明本發明鏡頭模組的一第三實施例的設置於一鏡筒本體上的一光學膜的結構；及圖9是一表格圖，說明該第三實施例的光學膜的各膜層的參數。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1及圖2，本發明鏡頭模組2之一第一較佳實施例，適用於裝設於一如行動電話、數位相機及平板電腦等攜帶型的電子產品100，且在該鏡頭模組2的物側、像側及成像面上分別設置有一保護透鏡11、一濾光片12及一影像感測器13，其中，該濾光片12位於該鏡頭模組2與該影像感測器13間，該鏡頭模組2包含一裝設於低反射鏡筒21及一透鏡單元22。

該低反射鏡筒21包含一鏡筒本體211及一光學膜212。該鏡筒本體211包括一圍繞界定一容置空間210的內表面213、一位於前端的前端面214，及一形成於該前端面214且連通該容置空間210的前開口215。

該透鏡單元22包括多數從該物側至像側沿一光軸L依序間隔設置的透鏡221，在本實施例中，該等透鏡221的數量為二，但該等透鏡221的數量及形狀不以上述及圖中所示為限制。

其中，該光學膜212是以蒸鍍方式設置於該鏡筒本體211的前端面214，及該前端面214與鄰近該前端面214的透鏡221間的內表面213處，更佳地，該光學膜212也可佈滿設置於整個內表面213。該光學膜212具有四層折射率低於該鏡筒本體211的折射率的第一膜層216a、216b、216c、216d，及三層折射率高於該鏡筒本體211的折射率的第二膜層217a、217b、217c。低折射率的該等第一膜層216a、216b、216c、216d與高折射率的該等第二膜層217a、217b、217c的折射率差介於0.5~1.5。該等第一膜層216a、216b、216c、216d與該等第二膜層217a、217b、217c交錯堆疊，且該等第一膜層216a、216d分別為該光學膜212的底層及頂層，特別說明的是，此處的鏡筒本體211折射率是指該鏡筒本體211的材料本身的折射率。

在本實施例中，參閱圖3，該等第一膜層216a、216b、216c、216d的材質為氧化矽(SiO₂ )，氧化矽在波長550nm時折射率約1.47，該等第二膜層217a、217b、217c 的材質為氧化鈦(TiO₂ )，氧化鈦在波長550nm時折射率約2.38，但各膜層的材質仍不以上述為限制，也可以為銀(Ag)、鋁(Al)、氟化鋁鈉(Na₃ AlF₆ )、氟化鎂(MgF₂ )、氧化鋁(Al₂ O₃ )、氧化釔(Y₂ O₃ )、氧化鉿(HfO₂ )、氧化鋯(ZrO₂ )、氧化鉭(TaO₅ )、玻璃(glass)、聚碳酸酯(polycarbonates)等的材質，且各第一膜層216a、216b、216c、216d及各第二膜層217a、217b、217c的厚度乘以其折射率是等於一介於可見光波段內的特定波長的四分之一，以使得光在上述各膜層中來回傳遞時可於各膜層間的介面形成破壞性干涉，從而達到抗反射之功效。然而該光學膜212的厚度為423nm，也就是上述各膜層厚度的總合。

參閱圖4，為本實施例的光學膜212對應可見光波段(介於380nm~760nm)中各波長的光反射率的曲線圖，圖中曲線402顯示為依圖3中各參數所製成的光學膜212對應可見光波段中各波長的光反射率，然而圖中曲線404顯示為依圖3中各參數且在2%製程誤差下所製成的光學膜對應可見光波段中各波長的光反射率，其中，本實施例的光學膜212在可見光波段內的最大光反射率小於0.5%，而平均光反射率小於0.3%。

值得一提的是，在該鏡筒本體211進行設置該光學膜212之前，可對於該鏡筒本體211表面對應欲設置該光學膜212的區域進行粗化，以讓入射光經由粗化表面產生漫射，從而可更降低該低反射鏡筒21整體的光反射率。然而該鏡筒本體211除了直接在成型後再以噴砂 (sanding)、蝕刻(etching)、研磨(grinding)等方式進行加工粗化外，也可在對應該鏡筒本體211的成型模具的成模面先進行粗化，以在鑄模過程中直接於該鏡筒本體211的表面形成粗化結構。本實施例中，該鏡筒本體211粗化後的表面粗糙度(Ra)介於0.1~1.5μm。

經由上述可知，該光學膜212透過光線來回傳遞於各膜層間而於各膜層間的介面所形成的破壞性干涉，且該光學膜212本身可增進該鏡筒本體211與空氣間的折射率的媒合(refracting index-matching)，從而使得該低反射鏡筒21對於可見光具有極低的光反射率，因此，可有效降低入射光經由該鏡筒本體211的前端面214反射(在該鏡筒本體211為聚碳酸酯的材質且未鍍膜的情況下，反射率為4%)後再經由該保護透鏡11的像側面的反射而進入該前開口215的雜散光(如圖1中虛線箭頭所示)的強度，以增進該鏡頭模組2的成像品質。除此之外，該鏡筒本體211外露於該電子產品100的前端面214由於極低反射率使得外觀呈現更深的黑色，以增進視覺上的美觀效果。然而該光學膜212的厚度相當薄(小於500nm)，有利於裝設在行動電話等小型個人電子產品上的微型化鏡頭模組2在結構空間上的配置。

參閱圖5及圖6，為本發明鏡頭模組2的一第二實施例，其與該第一實施例大致相似。其中，該第二實施例與該第一實施例的主要不同之處在於：該光學膜212具有五層折射率低於該鏡筒本體211的折射率的第一膜層 216a、216b、216c、216d、216e，及四層折射率高於該鏡筒本體211的折射率的第二膜層217a、217b、217c、217d。該等第一膜層216a、216b、216c、216d、216e與該等第二膜層217a、217b、217c、217d交錯堆疊，且該等第一膜層216a、216e分別為該光學膜212的底層及頂層。

在本實施例中，該等第一膜層216a、216b、216c、216d、216e的材質為氧化矽(SiO₂ )，該等第二膜層217a、217b、217c、217d的材質為氧化鈦(TiO₂ )，但各膜層的材質仍不以上述為限制，也可以為銀(Ag)、鋁(Al)、氟化鋁鈉(Na₃ AlF₆ )、氟化鎂(MgF₂ )、氧化鋁(Al₂ O₃ )、氧化釔(Y₂ O₃ )、氧化鋯(ZrO₂ )、氧化鉭(TaO₅ )、玻璃(glass)、聚碳酸酯(polycarbonates)等的材質，且各第一膜層216a、216b、216c、216d、216e及各第二膜層217a、217b、217c、217d的厚度乘以其折射率是等於一介於可見光波段內的特定波長的四分之一，以使得光在上述各膜層中來回傳遞時可造成破壞性干涉，從而達到抗反射之功效，然而該光學膜212的厚度為420nm，也就是上述各膜層厚度的總合。

參閱圖7，為本實施例的光學膜212對應可見光波段(介於380nm~760nm)中各波長的光反射率的曲線圖，圖中曲線702顯示為依圖6中各參數所製成的光學膜212對應可見光波段中各波長的光反射率，然而圖中曲線704顯示為依圖6中各參數且在2%製程誤差下所製成的光學膜212對應可見光波段中各波長的光反射率，其中，本實施例的光學膜212在可見光波段內的最大光反射率小於0.5%，而平均光反射率小於0.3%。

藉此，該第二較佳實施例也具有與該第一較佳實施例相同的功效。

參閱圖8及圖9，為本發明鏡頭模組2的一第三實施例，其與該第一實施例大致相似。其中，該第三實施例與該第一實施例的主要不同之處在於：該光學膜212具有三層折射率高於該鏡筒本體211的折射率的第一膜層216a、216b、216c，及三層折射率低於該鏡筒本體211的折射率的第二膜層217a、217b、217c。該等第一膜層216a、216b、216c與該等第二膜層217a、217b、217c交錯堆疊，且該第二膜層217a、該第一膜層216c分別為該光學膜212的底層及頂層。

在本實施例中，該等第一膜層216a、216b、216c的材質為氧化鈦(TiO₂ )，該等第二膜層217a、217b、217c的材質為氧化矽(SiO₂ )，但各膜層的材質仍不以上述為限制，也可以為銀(Ag)、鋁(Al)、氟化鋁鈉(Na₃ AlF₆ )、氟化鎂(MgF₂ )、氧化鋁(Al₂ O₃ )、氧化釔(Y₂ O₃ )、氧化鋯(ZrO₂ )、氧化鉭(TaO₅ )、玻璃(glass)、聚碳酸酯(polycarbonates)等的材質，且各第一膜層216a、216b、216c及各第二膜層217a、217b、217c的厚度乘以其折射率是等於一介於可見光波段內的特定波長的四分之一，以使得光在上述各膜層中來回傳遞時可造成破壞性干涉，從而達到抗反射之功效，然而該光學膜212的厚度為250nm，也就是上述各膜層厚度的總合。

藉此，該第三較佳實施例也具有與該第一較佳實施例相同的功效。

歸納上述，本發明鏡頭模組2，可獲致下述的功效及優點，故能達到本發明的目的：

一、該光學膜212透過光線來回傳遞於各膜層間而於各膜層間的介面所形成的破壞性干涉，且該光學膜212可增進該鏡筒本體211與空氣間的折射率的媒合，從而使得該低反射鏡筒21對於可見光具有極低的光反射率，因此，可有效降低入射光經由該鏡筒本體211的前端面214反射後再經由該保護透鏡11的像側面的反射而進入該前開口215的雜散光的強度，以增進該鏡頭模組2的成像品質。除此之外，該鏡筒本體211外露於該電子產品100的前端面214由於極低反射率使得外觀呈現深黑色，以增進視覺上的美觀。

二、在某些實施例中，該低反射鏡筒21在380nm~800nm的可見光波段內的最大光反射率(絕對值)小於3%，且在380nm~750nm的可見光波段內的平均光反射率小於0.5%。在其他實施例中，該低反射鏡筒21在380nm~760nm的可見光波段內的最大光反射率小於1%，且在380nm~750nm的可見光波段內的平均光反射率小於0.3%。更佳地，該低反射鏡筒21在390nm~740nm的可見光波段內的最大光反射率及平均光反射率分別小於0.5%及0.3%。較佳地，該低反射鏡筒21在400nm~650nm的可見光波段內的最大光反射率小於2%。

三、該光學膜212的厚度相當薄(小於500nm)，有利於裝設在行動電話等小型個人電子產品上的微型化鏡頭模組2在結構空間上的配置。

四、該光學膜212是以蒸鍍方式形成，相較於塗佈方式，有利於各膜層在厚度上的精密控制，使得該光學膜212能達到更佳的抗反射功效，且能有助調控各膜層的厚度配置以在特定波長下的光反射率有所變化、以達到該低反射鏡筒21黑色外觀色調的變化調控(如藍黑色、綠黑色、紫黑色等)。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。