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TWI627439B - 鏡頭裝置 - Google Patents

鏡頭裝置 Download PDF

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TWI627439B
TWI627439B TW106126040A TW106126040A TWI627439B TW I627439 B TWI627439 B TW I627439B TW 106126040 A TW106126040 A TW 106126040A TW 106126040 A TW106126040 A TW 106126040A TW I627439 B TWI627439 B TW I627439B
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TW
Taiwan
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lens device
lenses
ring
inner ring
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TW106126040A
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TW201910856A (zh
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施銘偉
張錫齡
陳建宏
Original Assignee
信泰光學（深圳）有限公司
亞洲光學股份有限公司
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Publication date
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Abstract

一種鏡頭裝置包括複數片透鏡及一環狀體。此等透鏡及環狀體沿著一光軸從一物側至一像側排列。環狀體設置於物側與此等透鏡之間、此等透鏡之間或此等透鏡與像側之間。環狀體包括一環狀本體、一外環周部及一內環周部，環狀本體與外環周部及內環周部連接，環狀本體位於外環周部及內環周部之間，內環周部為非圓形且圍繞光軸形成一洞孔。內環周部通過光軸之一最大洞孔間距為Dx，內環周部通過光軸之一最小洞孔間距為Dy。鏡頭裝置滿足以下條件：Dx>Dy。

Description

鏡頭裝置
本發明係有關於一種鏡頭裝置。
習知用於手機鏡頭的光圈外形如第1圖所示，光圈10包括一環狀體11，環狀體11包括一環狀本體111、一外環周部112及一內環周部113。外環周部112呈圓形狀，內環周部113所圍繞成的中空區域也呈圓形狀。習知的潛望式鏡頭可大幅縮短鏡頭長度，如果其內部光圈仍然採用習知的光圈10，則其鏡頭厚度將無法變薄，應用於手機時也就無法使手機厚度變薄。所以隨著手機往薄型化發展，潛望式鏡頭的厚度也需一併跟著變薄。此外，一般的成像鏡頭在某些特別應用也有薄型化需求。所以本發明特別提出一種新的光圈設計，有別於圓形對稱光圈，當應用於一般的成像鏡頭及潛望式鏡頭，可進一步縮短鏡頭厚度。
有鑑於此，本發明之主要目的在於提供一種鏡頭裝置，其環狀體之通光區域非呈圓形，當應用於一般的成像鏡頭或潛望式鏡頭，可進一步縮短鏡頭厚度。
本發明之鏡頭裝置包括複數片透鏡及一環狀體。此等透鏡及環狀體沿著一光軸從一物側至一像側排列。環狀體設置於物側與此等透鏡之間、此等透鏡之間或此等透鏡與像側之間。環狀體包括一環狀本體、 一外環周部及一內環周部，環狀本體與外環周部及內環周部連接，環狀本體位於外環周部及內環周部之間，內環周部為非圓形且圍繞光軸形成一洞孔。內環周部通過光軸之一最大洞孔間距為Dx，該內環周部通過光軸之一最小洞孔間距為Dy。鏡頭裝置滿足以下條件：Dx>Dy；1<Dx/Dy<28。
其中鏡頭裝置滿足以下條件：0.198198198≦(Dx-Dy)/(Dx/2)≦2。
其中可更包括一反射元件，設置於物側與此等透鏡之間。
其中反射元件為一稜鏡或一反射鏡。
本發明之鏡頭裝置包括複數片透鏡。其中此等透鏡中至少一透鏡包括一環狀遮光面。環狀遮光面包括一環狀本體、一外環周部及一內環周部，環狀本體與外環周部及內環周部連接，環狀本體位於外環周部及內環周部之間，內環周部圍繞形成一洞孔。內環周部之一最大洞孔間距為Dx，內環周部之一最小洞孔間距為Dy，Ax為以Dx為直徑之一圓面積，△S為以Dx為直徑之一圓面積與洞孔之一洞孔面積之一差值。鏡頭裝置滿足以下條件：0<(Ax-△S)/Ax<1。
其中外環周部為非圓形。
其中鏡頭裝置可更滿足以下條件：0mm<△S/(Dx/2)<8mm；其中，△S為以Dx為直徑之一圓面積與洞孔之一洞孔面積之一差值。
其中鏡頭裝置可更滿足以下條件：0<(Ax-△S)/Ax<1；其中，Ax為以Dx為直徑之一圓面積，△S為以Dx為直徑之一圓面積與洞孔之一洞孔面積之一差值。
其中環狀體係由金屬材質製成。
其中環狀體係由聚對苯二甲酸乙二酯(PET)製成。
其中環狀體係將此等透鏡中任一透鏡經由霧化或塗黑或印刷非有效徑方式製成。
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。
10‧‧‧光圈
11、20、40、60‧‧‧環狀體
111、201、401、601‧‧‧環狀本體
112、202、402、602‧‧‧外環周部
113、203、403、603‧‧‧內環周部
2031、4031、6031‧‧‧洞孔
30、50、70‧‧‧光軸
D1x、D2x、D3x‧‧‧最大洞孔間距
D1y、D2y、D3y‧‧‧最小洞孔間距
Dh‧‧‧水平間距
Dv‧‧‧垂直間距
第1圖係習知的光圈之示意圖。
第2圖係依據本發明之鏡頭裝置之第一實施例之示意圖。
第3A圖為表一中鏡頭裝置F-number等於2.70時之調變轉換函數(Modulation Transfer Function)圖。
第3B圖為表一中鏡頭裝置F-number等於5.14時之調變轉換函數(Modulation Transfer Function)圖。
第3C圖為表一中鏡頭裝置F-number等於8.38時之調變轉換函數(Modulation Transfer Function)圖。
第4圖係依據本發明之鏡頭裝置之第二實施例之示意圖。
第5A圖為表三中鏡頭裝置F-number等於2.76時之調變轉換函數(Modulation Transfer Function)圖。
第5B圖為表三中鏡頭裝置F-number等於5.45時之調變轉換函數(Modulation Transfer Function)圖。
第5C圖為表三中鏡頭裝置F-number等於8.85時之調變轉換函數 (Modulation Transfer Function)圖。
第6圖係依據本發明之鏡頭裝置之第三實施例之示意圖。
第7A圖為表五中鏡頭裝置F-number等於2.71時之調變轉換函數(Modulation Transfer Function)圖。
第7B圖為表五中鏡頭裝置F-number等於5.26時之調變轉換函數(Modulation Transfer Function)圖。
第7C圖為表五中鏡頭裝置F-number等於8.53時之調變轉換函數(Modulation Transfer Function)圖。
請參閱第2圖，第2圖係依據本發明之鏡頭裝置之第一實施例之示意圖。如第2圖所示，鏡頭裝置(未圖示)包括複數片透鏡(未圖示)及一環狀體20(一環狀體也可視為一環狀遮光面，以下內容之環狀體皆可視為環狀遮光面，不再贅述)，複數片透鏡(未圖示)及環狀體20沿著一光軸30從一物側(未圖示)至一像側(未圖示)排列，環狀體20設置於物側(未圖示)與複數片透鏡(未圖示)之間。環狀體20包括一環狀本體201、一外環周部202及一內環周部203。環狀本體201與外環周部202及內環周部203連接，環狀本體201位於外環周部202及內環周部203之間，內環周部203其形狀呈橡木桶形(非圓形)且圍繞形成一洞孔2031，內環周部203通過光軸30之一最大洞孔間距為D1x，內環周部203通過光軸30之一最小洞孔間距為D1y。洞孔2031可讓來自物側(未圖示)之光線通過，其大小將影響鏡頭裝置(未圖示)之通光量，所以環狀體20之主要用途為光圈功能。當最大洞孔間距D1x固定不變，最小洞孔間距D1y小於最大洞孔間距D1x且逐漸變短時，環狀 體20將逐漸變為扁平狀，將扁平狀的環狀體20應用於一般的成像鏡頭或潛望式鏡頭，可有效縮短鏡頭厚度。
鏡頭裝置之光圈值(F-number)等於鏡頭裝置焦距(f)除以入瞳孔徑(D)，其數學方程式可以F-number=f/D表示，因為入瞳孔徑面積A=π×(D/2)2，故可將F-number=f/D改寫為F-number=f/2×(π/A)1/2，因此可知在相同的鏡頭裝置焦距(f)時，入瞳孔徑面積A愈大，其光圈值(F-number)愈小。
表一為第一實施例之鏡頭裝置(未圖示)其焦距f固定為15mm，洞孔2031通過光軸30之最大洞孔間距D1x固定為5.55mm，洞孔2031通過光軸30之最小洞孔間距D1y由5.55mm變動至0.5mm，D1x-D1y差值將由0變動至5.05，鏡頭裝置(未圖示)之光圈值(F-number)將由2.70變動至8.38，鏡頭裝置之D1x/D1y值將由1.0變動至11.1、(D1x-D1y)/(D1x/2)值將由0.0變動至1.81981982、△S1/(D1x/2)值將由0.0mm變動至7.808527027mm、(A1x-△S1)/A1x值將由1.0變動至0.103858722。
第3A圖為表一中鏡頭裝置F-number等於2.7時之調變轉換函數(Modulation Transfer Function)圖。第3B圖為表一中鏡頭裝置F-number等於5.14時之調變轉換函數(Modulation Transfer Function)圖。第3C圖為表一中鏡頭裝置F-number等於8.38時之調變轉換函數(Modulation Transfer Function)圖。
表二為第一實施例之鏡頭裝置(未圖示)其焦距f固定為5.09389mm，洞孔2031通過光軸30之最大洞孔間距D1x固定為3.0872mm，洞孔2031通過光軸30之最小洞孔間距D1y由3.0872mm變動至0.112mm，D1x-D1y差值將由0變動至2.975，鏡頭裝置(未圖示)之光圈值(F-number)將由1.65變動至8.07，鏡頭裝置之D1x/D1y值將由1.0變動至27.56428571、(D1x-D1y)/(D1x/2)值將由0.0變動至1.927442343、△S1/(D1x/2)值將由0.0mm變動至4.644779097mm、(A1x-△S1)/A1x值將由1.0變動至0.041701858。
表二中鏡頭裝置於不同F-number時之調變轉換函數(Modulation Transfer Function)圖與表一中鏡頭裝置之調變轉換函數(Modulation Transfer Function)圖近似，因此省略其圖示。
請參閱第4圖，第4圖係依據本發明之鏡頭裝置之第二實 施例之示意圖。如第4圖所示，鏡頭裝置(未圖示)包括複數片透鏡(未圖示)及一環狀體40，複數片透鏡(未圖示)及環狀體40沿著一光軸50從一物側(未圖示)至一像側(未圖示)排列，環狀體40設置於物側(未圖示)與複數片透鏡(未圖示)之間。環狀體40包括一環狀本體401、一外環周部402及一內環周部403。環狀本體401與外環周部402及內環周部403連接，環狀本體401位於外環周部402及內環周部403之間，內環周部403其形狀呈六邊形(非圓形)且圍繞形成一洞孔4031，內環周部403通過光軸50之一最大洞孔間距為D2x，內環周部403通過光軸50之一最小洞孔間距為D2y。洞孔4031可讓來自物側(未圖示)之光線通過，其大小將影響鏡頭裝置(未圖示)之通光量，所以環狀體40之主要用途為光圈功能。當最大洞孔間距D2x固定不變，最小洞孔間距D2y小於最大洞孔間距D2x且逐漸變短時，環狀體40將逐漸變為扁平狀，將扁平狀的環狀體40應用於一般的成像鏡頭或潛望式鏡頭，可有效縮短鏡頭厚度。
表三為第二實施例之鏡頭裝置(未圖示)其焦距f固定為15mm，洞孔4031通過光軸50之最大洞孔間距D2x固定為5.55mm，洞孔4031通過光軸50之最小洞孔間距D2y由5.55mm變動至0.5mm，鏡頭裝置(未圖示)之光圈值(F-number)將由2.76變動至8.85，鏡頭裝置之D2x/D2y值將由1.0變動至11.1、(D2x-D2y)/(D2x/2)值將由0.0變動至1.81981982、△S2/(D2x/2)值將由0.388490991mm變動至7.902328829mm、(A2x-△S2)/A2x值將由0.955415047變動至0.09309361。
第5A圖為表三中鏡頭裝置F-number等於2.76時之調變轉換函數(Modulation Transfer Function)圖。第5B圖為表三中鏡頭裝置F-number等於5.45時之調變轉換函數(Modulation Transfer Function)圖。第5C圖為表三中鏡頭裝置F-number等於8.85時之調變轉換函數(Modulation Transfer Function)圖。
表四為第二實施例之鏡頭裝置(未圖示)其焦距f固定為 5.09389mm，洞孔4031通過光軸50之最大洞孔間距D2x固定為3.0872mm，洞孔4031通過光軸50之最小洞孔間距D2y由3.0872mm變動至0.112mm，鏡頭裝置(未圖示)之光圈值(F-number)將由1.68變動至8.86，鏡頭裝置之D2x/D2y值將由1.0變動至27.56428571、(D2x-D2y)/(D2x/2)值將由0.0變動至1.927442343、△S2/(D2x/2)值將由0.216170649mm變動至4.678920066mm、(A1x-△S1)/A1x值將由0.955400262變動至0.034657987。
表四中鏡頭裝置於不同F-number時之調變轉換函數(Modulation Transfer Function)圖與表三中鏡頭裝置之調變轉換函數(Modulation Transfer Function)圖近似，因此省略其圖示。
請參閱第6圖，第6圖係依據本發明之鏡頭裝置之第三實施例之示意圖。如第6圖所示，鏡頭裝置(未圖示)包括複數片透鏡(未圖示)及一環狀體60，複數片透鏡(未圖示)及環狀體60沿著一光軸70從一物側(未圖示)至一像側(未圖示)排列，環狀體60設置於物側(未圖示)與複數片透鏡(未圖示)之間。環狀體60包括一環狀本體601、一外環周部602及一內環周部603。環狀本體601與外環周部602及內環周部603連接，環狀本體601位於外環周部602及內環周部603之間，內環周部603其形狀呈八邊形(非圓形)且圍繞形成一洞孔6031，內環周部603通過光軸70之一最大洞孔間距為D3x，內環周部603通過光軸70之一最小洞孔間距為D3y。洞孔6031可讓來自物側(未圖示)之光線通過，其大小將影響鏡頭裝置(未圖示)之通光量，所以環狀體60之主要用途為光圈功能。當最大洞孔間距D3x固定不變，最小洞孔間距D3y小於最大洞孔間距D3x且逐漸變短時，環狀體60將逐漸變為扁平狀，將扁平狀的環狀體60應用於一般的成像鏡頭或潛望式鏡頭，可有效縮短鏡頭厚度；所述之鏡頭裝置，可更包括一反射元件，設置於物側與此等透鏡之間；其反射元件可為稜鏡或反射鏡。
表五為第三實施例之鏡頭裝置(未圖示)其焦距f固定為15mm，洞孔6031通過光軸70之最大洞孔間距D3x固定為5.55mm，洞孔6031通過光軸70之最小洞孔間距D3y由5.55mm變動至0.5mm，鏡頭裝置(未圖示)之光圈值(F-number)將由2.71變動至8.53，鏡頭裝置之D3x/D3y值將由1.0變動至11.1、(D3x-D3y)/(D3x/2)值將由0.0變動至1.81981982、△S3/(D3x/2)值將由0.065103604mm變動至7.840346847mm、(A3x-△S3)/A3x值將由0.992528421變動至0.100206938。
第7A圖為表五中鏡頭裝置F-number等於2.71時之調變轉換函數(Modulation Transfer Function)圖。第7B圖為表五中鏡頭裝置F-number等於5.26時之調變轉換函數(Modulation Transfer Function)圖。第7C圖為表五中鏡頭裝置F-number等於8.53時之調變轉換函數(Modulation Transfer Function)圖。
表六為第三實施例之鏡頭裝置(未圖示)其焦距f固定為5.09389mm，洞孔6031通過光軸70之最大洞孔間距D3x固定為3.0872mm，洞孔6031通過光軸70之最小洞孔間距D3y由3.0872mm變動至0.112mm，鏡頭裝置(未圖示)之光圈值(F-number)將由1.67變動至8.28，鏡頭裝置之D3x/D3y值將由1.0變動至27.56428571、(D3x-D3y)/(D3x/2)值將由0.0變動至1.927442343、△S3/(D3x/2)值將由0.133247612mm變動至4.654496641mm、(A3x-△S3)/A3x值將由0.972508716變動至0.039696961。
表六中鏡頭裝置於不同F-number時之調變轉換函數(Modulation Transfer Function)圖與表五中鏡頭裝置之調變轉換函數(Modulation Transfer Function)圖近似，因此省略其圖示。
上述實施例中的環狀體可由金屬材質製成、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)製成或將此等透鏡中任一透鏡經由霧化或塗黑或印刷非有效徑方式製成。
上述實施例中的環狀體設置於物側與複數片透鏡之間，然而可以了解到，若環狀體改設置於複數片透鏡之間或複數片透鏡與像側之 間，亦應屬本發明之範疇。
上述第一實施例中，第2圖之外環周部202與內環周部203形狀相似，當內環周部203之形狀及大小固定不變時，外環周部202之大小可任意調整，即外環周部202與內環周部203之間距可為大於0之任意值，但對鏡頭裝置之光學性能沒有影響，亦應屬本發明之範疇。
上述第三實施例中，第6圖之外環周部602與內環周部603形狀相似，當內環周部603之形狀及大小固定不變時，外環周部602之大小可任意調整，即外環周部602與內環周部603之間距可為大於0之任意值，但對鏡頭裝置之光學性能沒有影響，亦應屬本發明之範疇。
上述第二實施例中，第4圖之外環周部402與內環周部403形狀相異，外環周部402及內環周部403之間分別有一水平間距Dh及一垂直間距Dv，當內環周部403之形狀及大小固定不變時，外環周部402之大小可調整，即外環周部402與內環周部403間之一水平間距Dh及一垂直間距Dv可為大於0之值，但對鏡頭裝置之光學性能沒有影響，在垂直間距Dv的調整過程中，可得到外環周部402通過光軸50之一較佳垂直間距介於0.112mm與5.55mm之間，此時在水平間距Dh的調整過程中，可得到外環周部402通過光軸50之一較佳水平間距與較佳垂直間距之比值介於1.1與27.6之間，亦應屬本發明之範疇。
上述實施例中，也可將環狀體與該等透鏡中任一透鏡連接，使該等透鏡中任一透鏡包括環狀體，亦應屬本發明之範疇。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟悉此技藝者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作各種 的更動與潤飾，因此本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

Claims (10)

  1. 一種鏡頭裝置，包括：複數片透鏡；以及一環狀體；其中該等透鏡以及該環狀體沿著一光軸從一物側至一像側排列；其中該環狀體設置於該物側與該等透鏡之間、該等透鏡之間或該等透鏡與該像側之間；其中該環狀體包括一環狀本體、一外環周部以及一內環周部，該環狀本體與該外環周部以及該內環周部連結，該環狀本體位於該外環周部以及該內環周部之間，該內環周部為非圓形且圍繞該光軸形成一洞孔；其中該內環周部通過該光軸之一最大洞孔間距為Dx，該內環周部通過該光軸之一最小洞孔間距為Dy；其中該鏡頭裝置滿足以下條件：Dx>Dy；0mm<△S/(Dx/2)<8mm；其中，△S為以Dx為直徑之一圓面積與該洞孔之一洞孔面積之一差值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的鏡頭裝置，其中該鏡頭裝置更滿足以下條件：1<Dx/Dy<28。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的鏡頭裝置，其中該鏡頭裝置更滿足以下條件：0.198198198≦(Dx-Dy)/(Dx/2)<2。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之鏡頭裝置，其更包括一反射元件，設置於該物側與該等透鏡之間。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之鏡頭裝置，其中該反射元件為一稜鏡或一反射鏡。
  6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之鏡頭裝置，其中該環狀體係由金屬材質或聚對苯二甲酸乙二酯(PET)製成。
  7. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之鏡頭裝置，其中該環狀體係將該等透鏡中任一透鏡經由霧化或塗黑或印刷非有效徑方式製成。
  8. 一種鏡頭裝置，包括：複數片透鏡；其中該等透鏡中至少一透鏡包括一環狀遮光面；其中該環狀遮光面包括一環狀本體、一外環周部以及一內環周部，該環狀本體與該外環周部以及該內環周部連結，該環狀本體位於該外環周部以及該內環周部之間，該內環周部圍繞形成一洞孔；其中該內環周部之一最大洞孔間距為Dx，該內環周部之一最小洞孔間距為Dy，△S為以Dx為直徑之一圓面積與該洞孔之一洞孔面積之一差值；其中該鏡頭裝置滿足以下條件：0mm<△S/(Dx/2)<8mm。
  9. 如申請專利範圍第1至5項以及第8項中任一項所述之鏡頭裝置，其中該鏡頭裝置更滿足以下條件：0<(Ax-△S)/Ax<1；其中，Ax為以Dx為直徑之一圓面積，△S為以Dx為直徑之一圓面積與該洞孔之一洞孔面積之一差值。
  10. 如申請專利範圍第1至5項以及第8項中任一項所述之鏡頭裝置，其中該外環周部為非圓形。
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