專利名稱:透鏡組件和具有透鏡組件的取像模組的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種透鏡組件和具有透鏡組件的取像模組。該透鏡組件包括透鏡模組、可動的多面棱鏡以及殼體。該多面棱鏡的面數(shù)大于3。殼體容置透鏡模組和多面棱鏡，該殼體不透光且具有暴露部分該多面棱鏡的第一窗口。來自該殼體外的一可視場景的光信息通過該第一窗口進入殼體中，藉由調整該多面棱鏡，該可視場景的光信息的一第一部分和一第二部分分別由該多面棱鏡的一第一面以及一第二面進入該多面棱鏡中后，再分別穿經(jīng)該透鏡模組。由此，本實用新型可利用變動多面棱鏡的位置來分批接收整個視界中的光信息，并將這些分批的光信息進行綴補處理，如此可優(yōu)化影像的畫質，同時，其具有精簡的體積以適合應用于照相手機或穿戴裝置上。
【專利說明】透鏡組件和具有透鏡組件的取像模組

【技術領域】
[0001]本實用新型是關于取像模組的領域，特別是關于應用于具有取像功能的手機的取像模組的領域。

【背景技術】
[0002]影像感測器為決定手機相機模組像素與畫質的關鍵零組件，約占手機相機模組40%的成本。一般而言，影像感測器的像素數(shù)目愈多，分辨率愈佳，但所需處理的影像的光信息亦會增加，可能減緩影像處理的速度。另外，影像感測器的像素數(shù)目持續(xù)提升，像素大小(Pixel Size)相對變小。為了避免伴隨較小的像素大小而來的感光度不足現(xiàn)象以及為了提高畫質，必須增加鏡頭模組的鏡片數(shù)，然鏡片數(shù)增加，則會讓鏡頭模組變厚，無法符合移動電話輕薄化的趨勢，另外，在現(xiàn)有的穿戴裝置應用上，因為投影取像與互動范圍多有變化，固定取像無法應需求進行調適。
[0003]是以，如何兼顧成本、影像的畫質以及精簡的體積大小等因素來設計取像元件便成為發(fā)展并優(yōu)化照相手機的照相功能的重要課題之一，也是穿戴裝置應用上需要考慮的。
實用新型內容
[0004]本實用新型要解決的技術問題之一在于，針對現(xiàn)有技術存在的上述不足，提供一種透鏡組件和具有透鏡組件的取像模組，可應用于薄型化小尺寸移動通信裝置或穿戴裝置上，其包括一可動的多面棱鏡，藉由多面棱鏡位置調整，對于整個視界內的光信息進行分批接收，使得每次被接收的光信息可被感測器的整個像素感測，再綴補成整個視界內的影像，如此可優(yōu)化影像的畫質，也可就需求調適所需的取像范圍。
[0005]本實用新型要解決的技術問題之一在于，針對現(xiàn)有技術存在的上述不足，提供一種透鏡組件和具有透鏡組件的取像模組，其包括一可動的多面棱鏡，藉由多面棱鏡位置調整，對于整個視界內的光信息進行分批接收，使得每次被接收的光信息可被感測器的整個像素感測，如此的取像模組可匹配像素較少的影像感測器，降低取像模組的成本。
[0006]本實用新型要解決的技術問題之一在于，針對現(xiàn)有技術存在的上述不足，提供一種透鏡組件和具有透鏡組件的取像模組，其包括一可動的多面棱鏡，藉由多面棱鏡位置調整，使得每次被接收的光信息的視界小于取像模組的整個視界，再將這些多次接收的光信息整合成為一影像，增加影像處理的速度，如此可獲得廣視界的影像。
[0007]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是提供一種透鏡組件，其包括透鏡模組、可動的多面棱鏡以及殼體，該多面棱鏡的面數(shù)大于3 ;該殼體容置該透鏡模組和該多面棱鏡，該殼體為不透光的，具有暴露部分該多面棱鏡的第一窗口，其中，來自該殼體外的一可視場景的光信息通過該第一窗口進入該殼體中，并且藉由調整該多面棱鏡，該可視場景的光信息的一第一部分和一第二部分分別由該多面棱鏡的一第一面以及一第二面進入該多面棱鏡中后，再分別穿經(jīng)該透鏡模組。
[0008]較佳地，該多面棱鏡的該第一面或該第二面包括分布于該第一面的全部或部分表面或該第二面的全部或部分表面的一功能區(qū)，該功能區(qū)是一選擇可見光區(qū)或紅外光區(qū)、或一繞射區(qū)或上述的混合。
[0009]較佳地，該多面棱鏡的該第一面和該第二面的幾何形狀相同或相異。
[0010]較佳地，該多面棱鏡的該第一面或該第二面是一平面或一曲面。
[0011]較佳地，該殼體還包括第二窗口，該可視場景的光信息的一第一部分和一第二部分分別由該多面棱鏡的一第一面以及一第二面進入該多面棱鏡中后，再分別穿經(jīng)該透鏡模組后，通過該第二窗口離開該殼體。
[0012]本實用新型還提供一種包括上述透鏡組件的取像模組，用以擷取一可視場景，包括影像感測件以及帶動該多面棱鏡的連接件，其中，該影像感測件和該連接件皆設置于該殼體中。
[0013]較佳地，該取像模組還包括轉動或擺動該連接件的轉動件，其中，該轉動件設置于該殼體中。
[0014]較佳地，該影像感測件包括感光耦合元件(CCD)感測器或互補式金屬氧化物半導體(CMOS)感測器。
[0015]較佳地，該可視場景的光信息的該第一部分和該第二部分分別穿經(jīng)該透鏡模組后分別到達該影像感測件。
[0016]較佳地，該多面棱鏡的面數(shù)為6或8。
[0017]本實用新型的透鏡組件和具有透鏡組件的取像模組，利用變動多面棱鏡的位置來分批接收整個視界中的光信息，并將這些分批的光信息進行綴補處理，如此可得到一般配備高像素影像感測器才可得到的高畫質影像。該可動多面棱鏡的元件可和影像感測件以及透鏡模組一起設置于一殼體中，如此精簡的體積適合應用于照相手機或穿戴裝置上。
[0018]為了能進一步了解本實用新型為達成預定目的所采取的技術、手段及功效，請參閱以下有關本實用新型的詳細說明及附圖。本實用新型的目的、特征或特點，當可由此得到一深入且具體的了解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，并非用以對本實用新型加以限制者。

【附圖說明】

[0019]圖1為一取像模組的組件方塊示意圖。
[0020]圖2為可動選光模組3的俯視示意圖。
[0021]圖3為可動選光模組3的立體示意圖。
[0022]圖4所示為本實用新型中一多面棱鏡的立體透視示意圖。
[0023]圖5為可動選光模組3的不同狀態(tài)轉換第一實施例與視界E側面的不意圖。
[0024]圖6為可動選光模組3的不同狀態(tài)轉換第一實施例與視界E側面的示意圖。
[0025]圖7則為視界E的平面示意圖。
[0026]圖8為本實用新型的一透鏡組件實施例的方塊示意圖。
[0027]圖9為本實用新型的一透鏡組件實施例的外觀示意圖。

【具體實施方式】
[0028]圖1為一取像模組的組件方塊示意圖。請參考圖1，取像模組I包括一影像感測件2、一透鏡模組7、一可動選光模組3以及一殼體6，其中殼體6提供容置影像感測件2、透鏡模組7以及可動選光模組3的一容置空間。于第一實施例中，基本上殼體6為不透光的，其適當位置上具有一窗口 61，殼體6外的光信息41可通過窗口 61而進入殼體6中，窗口61可具有適當?shù)拇笮『托螤?，以避免外界不必要的光線進入殼體6內而干擾內部組件的運作，其中光信息41為取像模組I的一可視場景的視界E(Field of View, FOV)中的任一區(qū)域的物體所反射或發(fā)出的光的信息，并且光信息41可以是可見光、紅外光或上述的混合，該紅外光可包括近紅外光、遠紅外光或其混合。其次，于第一實施例中，在殼體6內的組件位置安排上，通過窗口 61進入殼體6內的光線，依序穿經(jīng)可動選光模組3和透鏡模組7后到達影像感測件2。
[0029]再者，圖2和圖3分別為可動選光模組3的俯視圖和立體示意圖?？蓜舆x光模組3，主要包括一多面棱鏡30以及一用以轉動多面棱鏡30的驅動機構5。請參考圖2和圖3，多面棱鏡30包括一具有立體形狀的透光主體31以及框圍成主體31的多個面301、302、32、
34、36、38、40、42等。為方便說明，于一實施例中，面301、302為平行共面的軸al、a2、a3的基面(basal plane)，面 32、34、36、38、40、42 為垂直共面的軸 al、a2、a3 的棱鏡面(prismplane)(即平行軸c)。另外，驅動機構5的連接件52可以與面301、302兩者至少之一連接以固持和調整多面棱鏡30于一適當位置，而面32、34、36、38、40、42則作為光信息通過的面。可以理解的，當本實用新型以基面和棱鏡面來說明多面棱鏡30，并非用以限制多面棱鏡30的特定形狀，即圖2和圖3雖以規(guī)則多面棱鏡說明，但經(jīng)過匹配設計過的面可以是不規(guī)則的。再者，圖2和圖3雖以單一多面棱鏡30作說明，但實際應用上，可以視設計所需以及殼體可容置的情形，使用組合的多面棱鏡構成的棱鏡組來作為可動選光模組3所需的多面棱鏡。
[0030]其次，面32、34、36、38、40、42之間具有明確的界面以及小于180度的夾角(從主體31來看)，夾角可以相同或相異，面32、34、36、38、40、42的幾何形狀與邊長亦可以相同或相異，可以是平面或是曲面。又，面32、34、36、38、40、42的表面結構可以相同或相異，例如是產(chǎn)生折射穿透作用的平面，或是兼具濾波、繞射等其它功能的光學表面，但本實用新型不限于此。如圖4所示為本實用新型中一多面棱鏡的立體透視示意圖，多面棱鏡60用以通過光信息的面包括面62、64和68。舉例但不限地，面62上有若干功能區(qū)622和624，功能區(qū)622和624以外的部分可以接收光信息以使光信息進入多面棱鏡60，或是多面棱鏡60中的光信息穿透該些部分后離開多面棱鏡60。功能區(qū)622和624處理光信息的方式可以相同或相異，例如功能區(qū)622可繞射光信息，功能區(qū)624則僅允許紅外光通過。另外，面64上則利用直接成型或鍍膜等適當方式，在整個面64上形成一濾波鍍膜，藉以讓特定波長的光信息通過，而面68則僅讓光信息通過而未對光信息進行其它處理。又，多面棱鏡的棱鏡面數(shù)以大于3為佳，其至少為4，較佳為6或8面棱鏡。
[0031]再者，請參考圖1、圖2和圖3，當多面棱鏡30外的一光信息41由外界傳遞到多面棱鏡30的任一面，例如面32上，可以穿透面32以進入主體31中?？梢岳斫獾?，由于外界(例如空氣)與主體31的介質不同，故光信息41進入主體31后的角度與入射面32的角度不同。在匹配設計下，通過主體31的光信息43將到達多面棱鏡30的另一面，例如面40后，從面40離開多面棱鏡30成為光信息45。于本實用新型中，主體31中的光信息43基本上是在一非折線(直線)光軸上，即主體31中的光信息43并不經(jīng)過其它面34、36、40、42的反射或全反射才到達出光面38。另外，在匹配設計下，離開出光面38的光信息45基本上是以垂直面40的方向(即面40的法線)作為光軸方向，以便于后續(xù)元件的設置，例如后續(xù)元件或組件為一透鏡模組或一影像感測件(image sensor assembly)。
[0032]又，由于面32、34、36、38、40、42的表面結構可以相同或相異，因此，主體31內外的光信息41和光信息43的內容可以相同或相異。不限地舉例來說，若將面32處理為具有選擇紅外光功能的面，則光信息41可以是包括可見光和紅外光影像信息，但光信息41通過面32后，僅剩下紅外光影像信息來作為光信息43。若作為入光面32者僅具有單純的穿透功能，則光信息41通過面32后僅改變折射角度而成為光信息43。可以理解的是，面32的濾波性質不限于上述，亦可以選擇可見光、紅外光或是混合的模式。
[0033]圖5和圖6分別為可動選光模組3的不同狀態(tài)轉換第一實施例與視界E側面的不意圖。圖7則為視界E的平面示意圖。請參考圖2、圖5、圖6和圖7，驅動機構5包括一連接件52和一轉動件54，轉動件54用以轉動或擺動連接件52，連接件52與多面棱鏡30的面301固定，其轉動多面棱鏡30的方式，即以軸C為轉動軸心，多面棱鏡30的幾何中心或中心不動，或于軸al、a2、a3的共面上移動，或于軸C方向上僅有略為移動，但面32、34、36、38、40,42的方位隨著轉動而改變。例如圖5為多面棱鏡30處于第一位置，此時視界E的第一區(qū)域12和第二區(qū)域14的光信息通過殼體的窗口而分別由面32和面34進入多面棱鏡30，或僅第一區(qū)域12由面32進入多面棱鏡30。圖6中多面棱鏡30因轉動后處于第二位置，此時視界E的第三區(qū)域16和第四區(qū)域18的光信息通過殼體的窗口而分別面40和面42進入多面棱鏡30 ;或是多面棱鏡30轉動至第二位置時是將面32轉至朝向第二區(qū)域14且第二區(qū)域14的光信息由面32進入多面棱鏡30。要說明的是，整個視界E的區(qū)域劃分方式，例如形狀或區(qū)域數(shù)量等并不限于圖7所示，區(qū)域之間的界線亦并非僅如圖7的鄰接，亦可以區(qū)域之間有重疊部分，重疊部分的光信息可透過后續(xù)的影像解析處理來取舍，此類的影像處理技術可利用既有的技術，于此不贅述。
[0034]依據(jù)上述，對于整個取像模組I而言，其可擷取視界E中的物體或環(huán)境的反射光或發(fā)光。取像模組I配置可動選光模組3，可動選光模組3的多面棱鏡30于第一位置時，面32可接收視界E的第一區(qū)域12的光信息41，其中第一區(qū)域12的對應視界范圍小于視界E的范圍。對應第一區(qū)域12的光信息41進入取像模組I中可被影像感測件2所有的感測像素感測，如此可得到一較高分辨率的第一區(qū)域12的影像?？梢岳斫獾?，即使是第一區(qū)域12和第二區(qū)域14的光信息41同時被取像模組I接收，此時分配給每一區(qū)域的感測像素亦高于整個視界E被接收時所分配給每一區(qū)域的感測像素。配合驅動機構5的快速調整多面棱鏡30，取像的時間并不會因此而需延長或加長。如此可動選光模組3的安排的優(yōu)點是，取像模組無須配置像素數(shù)目高的影像感測件，可利用一般或較少像素數(shù)目的影像感測件，藉由可動選光模組3的變動來擷取視界內不同部分區(qū)域的光信息，此時對應每個部分區(qū)域的光信息皆可由整個影像感測件2感測，再將這些光信息進行影像綴補處理，即可得到高畫質的整個視界E的影像，而無需一味地藉由提高感測像素數(shù)目來提高影像感測件的感測能力。舉例來說，若影像感測件2為500萬像素的感測器，將視界E分成四個區(qū)域取像，每一區(qū)域皆由500萬像素感測，則視界E相當于由2000萬像素的感測器感測，大大地提高了視界E的影像畫質，尤其對于可變焦的取像模組而言亦是。另一方面，藉由劃分區(qū)域配合可動選光模組3的變動，只要每一區(qū)域可被足夠數(shù)量的感測像素感測，則可增加視界E范圍，造就大視界(廣角)的取像結果，如此亦優(yōu)化了取像模組的效能。
[0035]又，由于無須使用過高像素的影像感測器，因此可以使用相對較大的像素大小(pixel size)，避免了利用增加透鏡模組7中的鏡片數(shù)來增加感光度或提高畫質，如此可使用較少鏡片數(shù)的透鏡模組7，節(jié)省了透鏡模組7于取像模組的殼體6中占用的空間。如此一來，影像感測件2、透鏡模組7、可動選光模組3皆可設置于殼體6中，故不會因此增加取像模組應用于手機時所需占用的空間，因此本實用新型的取像模組適合輕薄化的手機配置，不論是手機的前鏡頭或是后鏡頭皆可。
[0036]可以理解的，本實用新型的取像模組并非受限于上述以綴補的方式形成較廣視界的影像，亦可利用多面棱鏡的單一棱鏡面進行光信息的接收，如此可得到視界較小但高分辨率的影像。是以，使用者可以選擇本實用新型的可動選光模組的各種模式，來達到使用者欲拍攝的影像視界。
[0037]另一種變動的方式，舉例但不限地，以連接件52作為擺軸擺動，此時多面棱鏡隨著連接件而擺動地改變位置，多面棱鏡的幾何中心或中心會隨之移動或擺動，此時多面棱鏡的任一面的方位隨著擺動而改變，此種情形亦為可動多面棱鏡由第一位置調整或改變至第二位置。
[0038]此外，回到圖1，驅動機構5可更包括轉動控制相關電路，影像感測件2可包括CXD或CMOS影像感測器，或更包括其相關電路，例如處理器、控制電路和儲存區(qū)，但本實用新型不限于此。再者，透鏡模組7可包括多個鏡片以及鏡片座體(圖上未繪)，例如2片或4片鏡片，但本實用新型不限于此。
[0039]圖8為本實用新型的一透鏡組件實施例的方塊示意圖，圖9為本實用新型的一透鏡組件實施例的外觀示意圖。和圖1的取像模組I相比，透鏡組件9的殼體8中僅設置透鏡模組7和多面棱鏡30，并且增加一窗口 81 (第二窗口)，使得通過透鏡模組7的光信息得以自窗口 81射出，如此可將透鏡組件9依據(jù)所需搭配影像感測件，如此使得本實用新型的應用更有彈性。可以理解的，上述其它的部件，例如驅動機構的全部或部分，亦可在殼體提供足夠的空間的情形下，仍整合于殼體內或殼體上。
[0040]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并非用以限定本實用新型的權利要求范圍，因此凡其它未脫離本實用新型所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含于本實用新型的范圍內。
【權利要求】
1.一種透鏡組件，其特征在于，包括: 透鏡模組； 可動的多面棱鏡，其中，該多面棱鏡的面數(shù)大于3 ;以及 殼體，其容置該透鏡模組和該多面棱鏡，該殼體為不透光的，具有暴露部分該多面棱鏡的第一窗口，其中，來自該殼體外的一可視場景的光信息通過該第一窗口進入該殼體中，并且藉由調整該多面棱鏡，該可視場景的光信息的一第一部分和一第二部分分別由該多面棱鏡的一第一面以及一第二面進入該多面棱鏡中后，再分別穿經(jīng)該透鏡模組。2.如權利要求1所述的透鏡組件，其特征在于，該多面棱鏡的該第一面或該第二面包括分布于該第一面的全部或部分表面或該第二面的全部或部分表面的一功能區(qū)，該功能區(qū)是一選擇可見光區(qū)或紅外光區(qū)、或一繞射區(qū)或上述的混合。3.如權利要求1所述的透鏡組件，其特征在于，該多面棱鏡的該第一面和該第二面的幾何形狀相同或相異。4.如權利要求1所述的透鏡組件，其特征在于，該多面棱鏡的該第一面或該第二面是一平面或一曲面。5.如權利要求1所述的透鏡組件，其特征在于，該殼體還包括第二窗口，該可視場景的光信息的一第一部分和一第二部分分別由該多面棱鏡的一第一面以及一第二面進入該多面棱鏡中后，再分別穿經(jīng)該透鏡模組后，通過該第二窗口離開該殼體。6.一種包括權利要求1、2、3或4所述的透鏡組件的取像模組，用以擷取一可視場景，其特征在于，包括: 影像感測件；以及 帶動該多面棱鏡的連接件，其中，該影像感測件和該連接件皆設置于該殼體中。7.如權利要求6所述的取像模組，其特征在于，該取像模組還包括轉動或擺動該連接件的轉動件，其中，該轉動件設置于該殼體中。8.如權利要求6所述的取像模組，其特征在于，該影像感測件包括感光耦合元件感測器或互補式金屬氧化物半導體感測器。9.如權利要求6所述的取像模組，其特征在于，該可視場景的光信息的該第一部分和該第二部分分別穿經(jīng)該透鏡模組后分別到達該影像感測件。10.如權利要求6所述的取像模組，其特征在于，該多面棱鏡的面數(shù)為6或8。
【文檔編號】H04N5-225GK204269904SQ201420649080
【發(fā)明者】陳志隆, 顏智敏 [申請人]高準精密工業(yè)股份有限公司