TWM618031U

TWM618031U - 成像鏡頭

Info

Publication number: TWM618031U
Application number: TW110202437U
Authority: TW
Inventors: 李祖孟; 許智程
Original assignee: 紘立光電股份有限公司
Priority date: 2021-03-08
Filing date: 2021-03-08
Publication date: 2021-10-11

Abstract

一種成像鏡頭，包含光學透鏡組、鏡筒及加熱元件。所述光學透鏡組至少包含第一透鏡，其中，第一透鏡包含光學有效區域及非光學有效區域，非光學有效區域具有不透光膜。鏡筒包含容置空間，光學透鏡組以第一透鏡朝向鏡筒外側之方式設置於容置空間；鏡筒上緣包含一抵接面，第一透鏡之非光學有效區域抵靠於抵接面。加熱元件用以加熱第一透鏡，包含加熱片及導線。加熱片包含加熱部及電性連接部，電性連接部係由加熱部向外延伸；加熱部係設置於第一透鏡與鏡筒的抵接面之間。加熱片之電性連接部透過導線連接至一外部電力供應源。

Description

成像鏡頭

本創作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，本創作提供一種成像鏡頭，包含光學透鏡組、鏡筒及加熱元件。光學透鏡組至少包含一第一透鏡，其中，第一透鏡包含一光學有效區域及一非光學有效區域，此非光學有效區域具有一不透光膜。鏡筒包含一容置空間，用以設置光學透鏡組並使第一透鏡朝向鏡筒外側，且鏡筒之上緣包含一抵接面，第一透鏡之非光學有效區域抵靠於抵接面。加熱元件用以加熱第一透鏡；加熱元件包含加熱片及導線，其中，加熱片包含加熱部及電性連接部，加熱片之加熱部係設置第一透鏡與抵接面之間，電性連接部係由加熱部向外延伸並設置鏡筒之抵接面之外；導線用以連接加熱片之電性連接部至一外部電力供應源。

根據本創作之一實施例，所述成像鏡頭更包含具有一中央開口之前蓋，用以套設至鏡筒之上緣，固定第一透鏡至鏡筒的抵接面並露出第一透鏡之光學有效區域。

根據本創作之一實施例，所述加熱片係包含聚醯亞胺及金屬合金。

根據本創作另一實施例，所述加熱片包含碳黑及金屬微粒。

根據本創作之一實施例，所述不透光膜包含光線吸收塗層；較佳地，所述光線吸收塗層包含碳黑。

根據本創作另一實施例，所述不透光膜包含金屬層。

根據本創作又一實施例，所述不透光膜包含碳黑及金屬複合膜。

根據本創作之一實施例，所述成像鏡頭更包含一隔熱片，設置於加熱片與鏡筒之抵接面之間。

根據本創作之一實施例，所述隔熱片之熱傳導係數小於0.5W/m．k。

根據本創作之一實施例，所述成像鏡頭更包含一溫度感測元件，連接於加熱片。

根據本創作之一實施例，所述溫度感測元件包含負溫度係數熱敏電阻(NTC)。

根據本創作之一實施例，所述加熱片之加熱部更進一步地包覆第一透鏡之側緣。

根據本創作之一實施例，所述加熱片之加熱部包含一環狀片型結構。

根據本創作之一實施例，所述加熱片之電性連接部係凸設於環狀片型結構之外圍。

根據本創作之一實施例，所述鏡筒更包含一貫通孔，導線係經由此貫通孔延伸至鏡筒之外壁面。

根據本創作之一實施例，所述導線包含金屬導線。

根據本創作之一實施例，所述導線之材料包含導電膠。

10:光學透鏡組

100:成像鏡頭

11:第一透鏡

11a:光學有效區域

11b:非光學有效區域

11c:不透光膜

11d:第一透鏡側面

11e:第一透鏡物側邊緣

12:第二透鏡

13:第三透鏡

131:加熱片

131a:加熱部

131b:電性連接部

14:第四透鏡

170:溫度感測元件

20:鏡筒

200:成像鏡頭

21:容置空間

21a:第一容置區

21b:第二容置區

22:抵接面

23:間隔環

231:加熱片

231a:加熱部

231b:電性連接部

24:密封環

25:貫通孔

270:溫度感測元件

30:加熱元件

300:成像鏡頭

31:加熱片

31a:加熱部

31b:電性連接部

32:導線

40:前蓋

400:成像鏡頭

41:中央開口

50:隔熱片

500:成像鏡頭

60:矩形虛線區域

70:溫度感測元件

A-A:剖面線

I:光軸

圖1為本創作第一實施例之成像鏡頭的正視圖；圖2為本創作沿著圖1之A-A線所繪製之第一實施例之成像鏡頭的剖面圖；圖3為單一透鏡之光學有效區域及非光學有效區域的示意圖；圖4A為本創作第一實施例成像鏡頭之加熱片的示意圖；圖4B為本創作另一實施例成像鏡頭之加熱片的示意圖；圖5為本創作第二實施例之成像鏡頭的剖面圖；圖6A為圖2所示之第一實施例的矩形虛線區域之加熱片的局部放大圖；圖6B為本創作另一實施例之加熱片的局部放大圖；圖6C為本創作又一實施例之加熱片的局部放大圖；圖7為本創作第三實施例之成像鏡頭的剖面圖；圖8為本創作第四實施例之成像鏡頭的剖面圖；以及圖9為本創作第五實施例之成像鏡頭的剖面圖。

以下將列舉數個實施例，配合參考圖式詳細說明有關本創作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，而非用來限制本創作。

圖1為本創作第一實施例之成像鏡頭100的正視圖。圖2為本創作沿著圖1之A-A線所繪製之第一實施例之成像鏡頭100剖面圖。如圖1及圖2所示，成像鏡頭100包含光學透鏡組10、鏡筒20及加熱元件30。其中，光學透鏡組10組裝於鏡筒20內；加熱元件30設置於光學透鏡組10與鏡筒20之間；加熱元件30包含加熱片31和導線32；加熱片31至少連接至光學透鏡組10之一透鏡，並可對該透鏡進行加熱，提高透鏡表面的溫度以防止水氣凝結於透鏡表面或去除透鏡表面凝結之霧氣或表面結霜；導線32用以將加熱片31連接至一外部電力供應源(未圖示)。

第一實施例之成像鏡頭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。參見圖3，光學透鏡組10之第一透鏡11包含一光學有效區域11a及一非光學有效區域11b。光學有效區域11a為透光部，穿透此區域的光線得以傳遞至成像端。非光學有效區域11b為不透光部，較佳地，第一透鏡11之非光學有效區域11b上係形成有一不透光膜11c，例如是光線吸收塗層、金屬層，或由碳黑及金屬構成之碳黑及金屬複合膜等。其中，光線吸收塗層可以吸收雜散光，避免成像品質受到影響，其材質例如是碳黑。當不透光膜11c由一金屬層構成時，則具有均勻導熱的效果。當不透光膜11c為碳黑或碳黑及金屬構成之金屬複合膜時，則具有消光及均勻導熱的效果。本創作不限制光學透鏡組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。

鏡筒20包含環繞光學透鏡組10光軸I之容置空間21。光學透鏡組10依序地以適當之間距設置於鏡筒20之容置空間21中。如圖2所示，鏡筒20內的容置空間21包含第一容置區21a及第二容置區21b，而第一透鏡11設置於第一容置區21a，其物側面朝向鏡筒20之入光口，第二透鏡12至第四透鏡14設置於第二容置區21b。在本實施例中，成像鏡頭100更包含一前蓋40，前蓋40用以套設至鏡筒20之上緣，並將第一透鏡11固定於鏡筒20之抵接面22上。前蓋40為一後端開放狀之殼體，其頂部包含中央開口41，此中央開口41環繞光學透鏡組10光軸I，並使光線入射至第一透鏡11之物側面。在本實施例中，前蓋40之中央開口41直徑小於第一透鏡11之直徑；然而在其它實施例中，前蓋40之中央開口41直徑可以是大於或等於第一透鏡11之直徑。鏡筒20上緣包含一抵接面22，此抵接面22實質上為一平面。在第一實施例中，抵接面22係凹設於鏡筒20之上緣。當第一透鏡11裝設至鏡筒20時，第一透鏡11以其非光學有效區域11b抵靠於鏡筒20之抵接面22。鏡筒20之材料例如是塑膠或金屬，或者是由塑膠及無機材料(例如是二氧化矽)構成之複合材料等。

如圖2所示，鏡筒20更包含複數個間隔環23，每二相鄰透鏡之間係設置一間隔環23，以適當地控制各光學透鏡之間的距離。間隔環23之材質例如是金屬。前蓋40與第一透鏡11之間更包含一密封環24，用以阻隔外界水氣進入成像鏡頭100內部。密封環24之材質例如是具有彈性之塑膠或矽膠。

加熱片31設置於第一透鏡11與鏡筒20的抵接面22之間。參見圖4A，加熱片31包含加熱部31a和電性連接部31b，加熱部31a例如是具有一環狀片型的結構，電性連接部31b係凸設於加熱部31a邊緣，由加熱部31a周緣向外延伸。參見圖2，當加熱片31設置於鏡筒20中時，電性連接部31b係沿著鏡筒20之軸向彎折。加熱部31a例如是以貼合、塗佈或轉印等方式形成於第一透鏡11之非光學有效區域11b下方，或者是以抵靠於鏡筒20的抵接面22上的方式，設置於第一透鏡11之非光學有效區域11b與鏡筒20的抵接面22之間，用以加熱第一透鏡11，提高透鏡表面的溫度，防止水氣凝結或除去霧氣或結霜。經由加熱片31的加熱作用，光學透鏡組10的第一透鏡的溫度可以控制在大於0度。電性連接部31b用以連接至一導線32，並透過導線32另一端連接至一外部電力供應源(未圖示)；導線32將電能傳遞到加熱片31，而加熱片31的加熱部31a可以將電能轉換為熱能，產生加熱效果。在本實施例中，加熱片31包含一個電性連接部31b，但在其他實施例中，亦可以包含二個或以上之電性連接部，如圖4B所示，加熱片31亦可以包含二個電性連接部31b。雖然在本實施例中，加熱片31的加熱部31a為一環狀片型結構，但是加熱片亦可採用半弧形或其它形狀的方式設計，本創作不以此為限。

加熱元件30之導線32例如是穿過鏡筒20壁面之貫通孔25，並經由此貫通孔25延伸至鏡筒20外側，並且沿鏡筒20之外壁面延伸。

加熱片31係由具良好熱傳導性的材料所構成，包含聚醯亞胺(Polyimide，PI)薄膜電熱片、矽膠電熱片、或印刷式電熱膜等。在本實施例中，加熱片31例如是由聚醯亞胺、金屬合金及聚醯亞胺組成之聚醯亞胺薄膜電熱片；其製作方式例如是將聚醯亞胺薄膜電熱片以貼合的方式，形成於第一透鏡的非光學有效區域之下。在其它實施例中，加熱片31亦可以由碳黑及金屬微粒構成；其製作方式例如是以塗佈的方式形成於第一透鏡的非光學有效區域之下。導線32主要由導電性材料構成，可以包含金屬導線，例如是銅線；或者，導線32亦可以由導電膠構成；金屬導線或導電膠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，本創作之成像鏡頭可以對設置於鏡頭最前方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。由於本創作之成像鏡頭所使用的加熱片係設置於第一透鏡之非光學有效區域下方，因此並不會影響到原本光學透鏡組的取像範圍。此外，在第一透鏡的非光學有效區域上形成有一不透光膜；當此不透光膜為金屬層時，可以提供均勻導熱的效果；當此不透光膜為由碳黑(光線吸收層)，或碳黑及金屬構成之金屬複合膜時，則具有消光及均勻導熱的效果，使加熱片所提供之熱能可以更快速地傳遞至第一透鏡。本創作之成像鏡頭可以提供鏡片除霧或除霜的功能，且具有結構簡單、容易製造的優點。

參見圖5，所示為本創作第二實施例之成像鏡頭200。第二實施例之成像鏡頭200與第一實施例之成像鏡頭100的主要差異在於，第二實施例之成像鏡頭200更包含一隔熱片50，此隔熱片50設置於加熱片31與鏡筒20之間。

更詳細地說，隔熱片50設置於加熱片31之加熱部31a與鏡筒20之抵接面22之間。隔熱片50可以阻隔加熱片31的熱能傳遞至鏡筒上，避免鏡筒20熱變形及材質劣化，進一步地，隔熱片50具有保溫的效果，有助於使加熱片31及第一透鏡11維持在適當的溫度範圍，提供保溫的效果。藉由隔熱片50提供的保溫效果，可以減少耗能。隔熱片50具有低熱傳導係數，例如是熱傳導係數小於0.5W/m．k。在本實施例中，隔熱片50例如是具有和加熱片31的加熱部31a相同之形狀。隔熱片50之材質例如是中空微奈米球、氣凝膠複合材料、超細玻璃棉、聚苯乙烯或泡沫塑料等。隔熱片50的設置方式例如是以塗佈、貼合或轉印等方式製作至加熱片31的底部表面，再組裝至成像鏡頭200中；或者，隔熱片50可以直接抵靠在鏡筒20的抵接面22上的方式，設置於加熱片31與鏡筒20的抵接面22之間。

參見圖6A至圖6C，所示為本創作成像鏡頭之加熱片的數種變化實施例。圖6A為圖2之矩形虛線區域60的局部放大圖。如圖6A所示，本創作第一實施例之加熱片31包含加熱部31a及電性連接部31b，其中，加熱部31a設置於第一透鏡11之非光學有效區域11b與鏡筒20上緣的抵接面22之間。參見圖6B，本創作另一實施例之加熱片131包含加熱部131a及電性連接部131b，其中，加熱部131a除了設置在第一透鏡11之非光學有效區域11b與鏡筒20的抵接面22之間，更進一步地延伸至第一透鏡側面11d，故可同時對第一透鏡11的非光學有效區域11b及第一透鏡側面11d進行加熱。參見圖6C，本創作又一實施例之加熱片231包含加熱部231a及電性連接部231b，其中，加熱部231a係包覆第一透鏡11之外圍，亦即由第一透鏡11像側面之非光學有效區域11b向上延伸至第一透鏡11側面11d，並往前延伸至第一透鏡物側面邊緣11e。在此實施例中，加熱片31係以包覆第一透鏡11邊緣的方式，對第一透鏡11提供加熱作用。

參見圖7，所示為本創作第三實施例之成像鏡頭的剖面圖。本創作第三實施例之成像鏡頭300與前述第一實施例及第二實施例之成像鏡頭的差異在於，第三實施例之成像鏡頭300更包含一溫度感測元件70，用以偵測鏡頭內部的溫度。溫度感測元件70例如是連接於加熱片31。溫度感測元件70例如是負溫度係數熱敏電阻(Negative Temperature Coefficient Thermistor，NTC熱敏電阻)。利用溫度感測元件70主動偵測溫度，可以在溫度過低時啟動加熱元件30，適時地對光學透鏡組10進行加熱，以防止成像鏡頭100出現鏡片起霧的現象，或者是去除透鏡表面的霧氣或結霜。在本實施例中，溫度感測元件70係設置於加熱片31之加熱部31a上方，亦即，溫度感測元件70是位於第一透鏡11與加熱片31之間。然而，在其他實施例中，溫度感測元件亦可以設置於其他位置。圖8為本創作第四實施例之成像鏡頭的剖面圖。如圖8所示，本創作第四實施例之成像鏡頭400之溫度感測元件170係設置於加熱片31之加熱部31a下方，亦即，溫度感測元件170是位於加熱片31與鏡筒20的抵接面22之間。另參見圖9，所示為本創作第五實施例之成像鏡頭的剖面圖。如圖9所示，本創作第五實施例之成像鏡頭500的溫度感測元件270係設置於加熱片31之電性連接部31b之一側。

雖然本創作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創作之範圍。對本創作所屬技術領域具有通常知識者而言，在不脫離本創作之精神與範圍內，仍可以參照本創作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，本創作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，仍應落入本創作之申請專利範圍之內。