TWI786676B

TWI786676B - 光學成像鏡頭

Info

Publication number: TWI786676B
Application number: TW110121310A
Authority: TW
Inventors: 李祖孟; 許智程
Original assignee: 紘立光電股份有限公司
Priority date: 2021-06-11
Filing date: 2021-06-11
Publication date: 2022-12-11
Also published as: TW202248737A

Abstract

一種光學成像鏡頭，具有一光軸，包含光學透鏡組、鏡筒及一導電元件。其中，光學透鏡組包含複數個光學透鏡。鏡筒包含一內壁面及一加熱膜，所述內壁面環繞光軸且具有電性絕緣材質，所述加熱膜形成於內壁面上。所述光學透鏡組自物側至像側依序設置於鏡筒內，所述光學透鏡組之至少一透鏡的側緣接觸加熱膜。所述導電元件延伸設置於鏡筒之內壁面上，並電性連接加熱膜，且所述導電元件之一端連接至一外部電力供應源。

Description

光學成像鏡頭

本發明係有關一種成像鏡頭，特別是有關於一種具有除霧（或除霜）功能的光學成像鏡頭。

環境溫度對於光學成像鏡頭的影響，通常需要考量透鏡材料在各種不同溫度條件下的環境適應性，例如，以戶外使用的光學成像鏡頭而言，例如是車用攝影鏡頭、運動攝影鏡頭或空拍攝影機鏡頭等，通常需要使用數片玻璃透鏡來降低溫度變化對於透鏡形狀的影響，以維持穩定的成像品質。相對地，在室內使用的光學成像鏡頭，例如家庭內使用的監視攝影鏡頭，由於室內環境通常維持在一定的溫度範圍，就可以使用塑膠鏡片來降低成本及減輕重量。

此外，當光學成像鏡頭處於溫差較大的環境中時，例如是由室外進入室內，或者是遇到低溫濕冷的天氣，光學成像鏡頭也容易因為空氣中的飽和水蒸汽遇冷凝結於透鏡表面而造成起霧或結霜的現象，以致於影響成像的清晰度。然而，由於光學成像鏡頭產品在組裝後已精準地設定好每片光學透鏡在鏡頭內部的位置，消費者一般不容易自行處理鏡頭起霧或結霜的現象。

因此，如何提供一種可以除霧（或除霜）的光學成像鏡頭，乃是此項技術領域者努力的目標之一。

是以，為解決上述問題，本發明提供一種光學成像鏡頭，具有一光軸，包含光學透鏡組、鏡筒及導電元件。光學透鏡組，包含複數個光學透鏡。鏡筒包含一內壁面及一加熱膜，此內壁面環繞所述光軸且具有電性絕緣材質；加熱膜形成於所述內壁面上，其中，光學透鏡組自物側至像側依序設置於鏡筒內，光學透鏡組之至少一透鏡的側緣接觸加熱膜。導電元件係延伸設置於該鏡筒之內壁面上，並電性連接該加熱膜，該導電元件之一端連接至一外部電力供應源。

根據本發明之一實施例，所述光學透鏡組包含一第一透鏡，所述第一透鏡包含一非光學有效區；且所述光學成像鏡頭更包含一加熱元件，設置於第一透鏡之非光學有效區，其中，所述導電元件之另一端電性連接至加熱元件。

根據本發明之一實施例，所述光學透鏡組之複數個光學透鏡的側緣皆接觸該加熱膜。

根據本發明之一實施例，所述鏡筒之材料包含塑膠。

根據本發明之一實施例，所述鏡筒之材料包含一隔熱材料。

根據本發明之一實施例，所述隔熱材料之熱傳導係數小於0.1 W/m·k。

根據本發明之一實施例，所述隔熱材料包含玻璃纖維、微奈米中空粒子、氣凝膠或無機粒子。

根據本發明之一實施例，所述導電元件係位於加熱膜之上。

根據本發明之一實施例，所述加熱膜包含碳黑。

根據本發明之一實施例，所述加熱膜係以塗佈的方式形成。

根據本發明之一實施例，該導電元件包含二條導線。

根據本發明之一實施例，該二條導線之材料包含導電膠。

根據本發明之一實施例，該二條導線之材料包含銀漿。

根據本發明之一實施例，該導電元件係以塗佈、印刷或貼合的方式形成。

根據本發明之一實施例，該導電元件包含金屬導線。

根據本發明之一實施例，該加熱元件包含碳黑加熱膜。

根據本發明之一實施例，該加熱元件包含電熱片。

根據本發明之一實施例，該光學成像鏡頭更包含一前蓋，用以套設置該鏡筒前端並固定該第一透鏡。

根據本發明之一實施例，該前蓋之材料包含塑膠。

根據本發明之一實施例，該前蓋之材料更包含隔熱材料。

根據本發明之一實施例，該隔熱材料包含玻璃纖維、微奈米中空粒子、氣凝膠或無機粒子。

以下將列舉數個實施例，配合參考圖式詳細說明有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效。以下實施例文字敘述中所提到的方向用語，例如「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」等，僅是參考附加圖式的方向。因此，實施例所使用的方向用語是用來說明各元件之相對位置，而非用來限制本發明。

圖1為本發明第一實施例之光學成像鏡頭100的正視圖。圖2A為本發明第一實施例之光學成像鏡頭100沿著圖1之A-A線所繪製之剖面圖。如圖1及圖2A所示，本發明第一實施例之光學成像鏡頭100具有一光軸I，且包含光學透鏡組10、鏡筒20及導電元件30，其中，該鏡筒20具有對光學透鏡進行加熱之功能，用以提高光學透鏡表面的溫度，以防止水氣凝結於透鏡表面、去除透鏡表面凝結之霧氣或結霜。鏡筒20之內壁面上具有加熱膜40。導電元件30設置於鏡筒20內側，且電性連接至鏡筒20內之加熱膜40。光學透鏡組10依光軸自物側至像側依序設置於鏡筒20之內，至少一片光學透鏡的側緣接觸加熱膜40。導電元件30之另一端係連接至外部電力供應源（未圖示）。

參見圖2A，第一實施例之光學成像鏡頭100的光學透鏡組10，由物側至像側依序包含第一透鏡11、第二透鏡12、第三透鏡13及第四透鏡14。第一透鏡11至第四透鏡14之材料包含塑膠鏡片或玻璃鏡片。本發明不限制光學透鏡組10之透鏡數量，雖然在第一實施例中，成像鏡頭100之光學透鏡組10包含四片光學透鏡，但在其他實施方式中，亦可以包含二片、三片或其他數量之光學透鏡。

第一實施例之光學成像鏡頭100的鏡筒20包含一內壁面21，此內壁面21環繞光學成像鏡頭100之光軸I並形成一容置空間22。光學透鏡組10係依序設置於鏡筒20之容置空間22內。另參見圖3A及圖3B，其中，圖3A為沿著圖1之B-B線所繪製之鏡筒20的剖面結構之俯視圖，圖3B為圖1之矩形虛線框C所圍繞之鏡筒20結構的局部放大剖面圖。如圖3A及圖3B所示，鏡筒20包含加熱膜40，此加熱膜40形成於鏡筒20的內壁面21之上。此加熱膜40具有將電能轉換為熱能之特性，可以在通電後對光學透鏡進行加熱。鏡筒20的材質包含塑膠，但本發明不以此為限。在其他實施例中，鏡筒20之材質亦可包含金屬。在鏡筒20之材質為金屬的情況下，鏡筒20內側可再設置一電性絕緣層，例如是設置一塑膠層，以形成具有電性絕緣特性之內壁面21。較佳地，鏡筒20包含添加隔熱材料之塑膠複合材料，其中，隔熱材料的熱傳導係數例如是小於0.1 W/m·k。隔熱材料例如是玻璃纖維、微奈米中空粒子、氣凝膠或無機粒子等。加熱膜40之材料包含碳黑、或碳黑及金屬微粒混合物等。加熱膜40之形成方式例如是以塗佈的方式將碳黑塗佈於鏡筒的內壁面上以形成一碳黑加熱膜。

藉由使用塑膠鏡筒或者添加隔熱材料之塑膠複合材料鏡筒，可以具有隔熱效果，因此有效提升加熱膜對光學透鏡加熱的速度。亦即，可以在短時間內提高光學透鏡表面的溫度，以快速去除透鏡表面的水氣、霧氣、結霜或結冰的現象，以穩定光學成像鏡頭100的成像品質。

鏡筒20內側包含導電元件30，在本實施例中，導電元件30包含二條導線。如圖2A所示，導電元件30係延伸設置於鏡筒20之內壁面21上並電性連接至加熱膜40。在本實施例中，導電元件30係形成於加熱膜40之上。如圖3A及圖3B所示，導電元件30係以直線方向延伸於加熱膜40之上。導電元件30之一端係連接至一外部電力供應源（未圖示），以提供電能至加熱膜40。加熱膜40可將電能轉換為熱能並提供加熱作用。

光學透鏡組10之每一光學透鏡皆包含側緣。以第二透鏡12為例，如圖2B，其為本發明第一實施例之光學成像鏡頭100的第二透鏡的示意圖，第二透鏡12包含側緣12a。光學透鏡組10之光學透鏡以其側緣安裝於鏡筒20內側並抵靠於鏡筒20之內壁面21。是以，加熱膜40得以接觸每一片光學透鏡的側緣，並且在導電元件30通入電流後對光學透鏡組10進行加熱。雖然在本實施例中，光學透鏡組的第一透鏡11、第二透鏡12、第三透鏡13及第四透鏡14之側緣皆抵靠於鏡筒的加熱膜40之上，在導電元件30通入電流後，加熱膜40可以對第一透鏡11、第二透鏡12、第三透鏡13及第四透鏡14產生加熱作用，但本發明並不以此為限。本發明之光學成像鏡頭100可以視需要加熱之特定光學透鏡，調整加熱膜40的形成位置。例如，加熱膜40得以局部環狀的方式形成於鏡筒20的內壁面21上，以對特定的光學透鏡進行加熱。

導電元件30可由導電膠、銀漿或金屬導線等構成。當導電元件30由導電膠或銀漿構成時，導電元件30得以利用塗佈、印刷或貼合的方式形成於鏡筒20之內壁面21上。在本實施例中，導電元件30係形成於加熱膜40之上，但是本發明並不以此為限，導電元件30亦得以設置於加熱膜40與鏡筒20的內壁面21之間。導電元件30外側可再包覆一層絕緣材料，以提供對外的絕緣效果。

藉由以上所揭示的結構，本發明之光學成像鏡頭100可以對設置於鏡頭內的光學透鏡加熱以提高光學透鏡的溫度，防止水氣凝結或去除透鏡表面凝結的霧氣或結霜。因此，當環境溫度過低，水氣凝結於透鏡表面而影響光學成像鏡頭的拍攝效果時，本發明之光學成像鏡頭可以啟動對光學透鏡加熱的功能，使光學透鏡組仍可以形成清晰的成像，提供穩定的成像品質。本發明之光學成像鏡頭的加熱膜係設置於鏡筒之內壁面，具有結構簡單及容易製造的優點。

參見圖4A，為本發明第二實施例之光學成像鏡頭200的剖面圖。如圖4A所示，本實施例之光學成像鏡頭200和第一實施例之光學成像鏡頭100的主要差異在於，本實施例之光學成像鏡頭200更包含一加熱元件50，此加熱元件50設置於光學透鏡組210之第一透鏡201下方。在本實施例中，光學透鏡組210 包含第一透鏡201、第二透鏡202、第三透鏡203及第四透鏡204。參見圖4B，為本發明第二實施例之光學成像鏡頭200的第一透鏡201的示意圖。如圖所示，第一透鏡201包含一非光學有效區201a及一光學有效區201b。非光學有效區域201a為不透光部，光學有效區域201b為透光部，穿透此區域的光線得以傳遞至成像端。在本實施例中，光學成像鏡頭200之加熱元件50設置於第一透鏡201之非光學有效區201a下方，並且可以對第一透鏡201提供加熱及擋光的作用。如圖4A所示，第二實施例之光學成像鏡頭200的導電元件30更延伸至第一透鏡201之非光學有效區201a下方，並且電性連接至加熱元件50。加熱元件50可以由具良好熱傳導性的材料所構成，包含加熱膜或電熱片。在本實施例中，加熱元件50為由碳黑構成之加熱膜；其製作方式例如是以塗佈的方式形成於第一透鏡201的非光學有效區域201a之下。在其他實施例中，加熱元件50亦可以是由碳黑及金屬微粒構成之加熱膜。電熱片例如是聚醯亞胺（Polyimide，PI）薄膜電熱片或矽膠電熱片等。

復參見圖4A，本發明第二實施例之光學成像鏡頭200更包含一前蓋23。前蓋23用以套設置鏡筒20之頂端，可用以固定第一透鏡201，且包含一中央開口23a。此中央開口23a環繞光學成像鏡頭200之光軸I，在第一透鏡201之物側面形成入光口。在本實施例中，前蓋23之中央開口23a直徑小於第一透鏡201之直徑；然而在其它實施例中，前蓋23之中央開口23a直徑可以是大於或等於第一透鏡201之直徑。前蓋23的材質包含塑膠，較佳地，前蓋23包含添加隔熱材料之塑膠複合材料，其中，隔熱材料的熱傳導係數例如是小於0.1 W/m·k。隔熱材料例如是玻璃纖維、微奈米中空粒子、氣凝膠或無機粒子等。在本實施例中，前蓋23由塑膠及玻璃纖維構成，但本發明不以此為限。在材料中添加玻璃纖維，可以提高前蓋23的機械強度，此外，由於玻璃纖維具有低熱傳導係數，故可以使前蓋具有隔熱的效果，提高加熱元件50對光學透鏡的加熱速度。

鏡筒20上緣包含一抵接面24，此抵接面24實質上為一平面。在第一實施例中，抵接面24係設於鏡筒20之上緣。當第一透鏡201裝設至鏡筒20時，第一透鏡201以其非光學有效區域201a抵靠於鏡筒20之抵接面24。如圖所示，第二實施例之導電元件30例如是由鏡筒20之內壁面22延伸至鏡筒20之抵接面24，並設置於加熱元件50和鏡筒20的抵接面24之間。是以，當電流通過導電元件30傳遞至鏡筒20內壁面21之加熱膜40及第一透鏡201下方的加熱元件50時，加熱膜40可以對第二透鏡202、第三透鏡203及第四透鏡204產生加熱作用，而加熱元件50可以對第一透鏡201產生加熱作用。雖然在本實施例中，加熱元件50係設置於光學透鏡組210位於物側端之第一透鏡201下方並用以對第一透鏡201進行加熱，但是本發明並不以此為限。加熱元件50亦可以設置於第二透鏡202或其他片光學透鏡。

藉由以上所揭示的結構，本發明之光學成像鏡頭200可以同時透過加熱元件及加熱膜對光學透鏡組進行加熱，可以更快速地提高光學透鏡表面的溫度，防止水氣凝結或去除透鏡表面凝結的霧氣或結霜。

雖然本發明使用前述數個實施例加以說明，然而該些實施例並非用以限制本發明之範圍。對本發明所屬技術領域具有通常知識者而言，在不脫離本發明之精神與範圍內，仍可以參照本發明所揭露的實施例內容進行形式上和細節上的多種變化。是故，此處需明白的是，本發明係以下列申請專利範圍所界定者為準，任何在申請專利範圍內或其等效的範圍內所作的各種變化，仍應落入本發明之申請專利範圍之內。

10:光學透鏡組

100:光學成像鏡頭

11:第一透鏡

12:第二透鏡

12a:側緣

13:第三透鏡

14:第四透鏡

20:鏡筒

200:光學成像鏡頭

201:第一透鏡

201a:非光學有效區

201b:光學有效區

202:第二透鏡

203:第三透鏡

204:第四透鏡

21:內壁面

210:光學透鏡組

22:容置空間

23:前蓋

23a:中央開口

24:抵接面

30:導電元件

40:加熱膜

50:加熱元件

A-A:剖面線

B-B:剖面線

C:矩形虛線框

I:光軸

圖1為本發明第一實施例之光學成像鏡頭100的正視圖；圖2A為本發明第一實施例之光學成像鏡頭100沿著圖1之A-A線所繪製之剖面圖；圖2B為本發明第一實施例之光學成像鏡頭100的第二透鏡的示意圖；圖3A為沿著圖1之B-B線所繪製之鏡筒20的剖面結構之俯視圖；圖3B為圖1之矩形虛線框C所圍繞之鏡筒20局部結構的放大剖面圖；圖4A為本發明第二實施例之光學成像鏡頭200的剖面圖；及圖4B為本發明第二實施例之光學成像鏡頭200的第一透鏡201的示意圖。