投影镜头系统、投影装置、感测模块及电子装置的制作方法

本发明是有关于一种投影镜头系统、投影装置及感测模块，且特别是有关于一种应用在电子装置上的微型化投影镜头系统、投影装置及感测模块。

背景技术：

随着摄影模块的应用愈来愈广泛，因应市场需求的镜头规格也更趋多元、严苛，传统镜头因其透镜表面形状、透镜材质变化受限，使得产品体积缩减不易，在透镜成型、组装便利性与敏感度之间也未能取得适当平衡，此外，一可自动对焦的镜头可针对不同环境因素调整系统焦距，使画面清晰呈现，借以提升影像解析度并进一步优化其品质，是故一兼具微型化、易于组装且品质高的镜头始能满足未来市场的规格与需求。

从前市面上对于互动游戏的发展或影像的存取多局限于二维空间，然二维影像与双眼所见的真实影像仍有一定的差距，为使电子装置能够更让人身历其境，或为了增进生活的便利性，撷取并应用立体信息将成为未来科技发展的重要趋势。立体影像撷取及互动的电子装置作动原理是将具特定特征的光源投射至物体，光线经物体反射后，由另一镜头接收反射的光线，并经运算处理便可得到该物体的各位置与镜头之间的距离，进而判断出立体影像的信息，或可通过判断物体动作所欲传达的讯息，进而完成特定动作或任务。目前市面上关于立体影像撷取与互动的应用十分多元，可包含：体感游戏、虚拟实境、立体影像撷取、人脸辨识、行车辅助系统、各种智能电子产品、多镜头装置、穿戴式装置、数字相机、辨识系统、娱乐装置、运动装置与家庭智能辅助系统等电子装置中。

技术实现要素：

本发明提供的投影镜头系统、投影装置、感测模块及电子装置，通过其适当的光学、机构元件配置，可达到兼具微型化、组装便利性、高响应速度及良好投射品质的特性，以应用于更广泛的产品中。

依据本发明提供一种投影镜头系统，具有放大侧及缩小侧，投影镜头系统可将缩小侧的共轭表面上的光线投射至放大侧的共轭表面上。投影镜头系统包含可调焦组件以及镜组。镜组包含多个透镜，且所述镜组中至少一透镜的至少一表面包含至少一反曲点。投影镜头系统的焦距为f，可调焦组件的焦距为ft，其满足下列条件：0<|δ(f/ft)|<0.15。

依据本发明提供一种投影装置，包含如前段所述的投影镜头系统以及至少一光源，其位于投影镜头系统的缩小侧。

依据本发明提供一种感测模块，包含投影装置以及影像感测装置，其中投影装置包含前述的投影镜头系统以及至少一光源，影像感测装置包含成像镜头系统以及电子感光元件，电子感光元件设置于成像镜头系统的成像面。成像镜头系统用以接收投影镜头系统放大侧的共轭表面上的信息，并将其成像于电子感光元件上。

依据本发明提供一种电子装置，包含如前段所述的感测模块。

当f及ft满足上述条件时，可针对不同情形调整可调焦组件的焦距，进而控制可调焦组件的屈折力变化量，以达到自动对焦的功能，有利于在微型化的前提下实现光学调焦的效果，更进一步提升投影品质。

附图说明

图1绘示依照本发明第一实施例的一种投影装置的示意图；

图2a由左至右依序为第一实施例于mode1的球差、像散及畸变曲线图；

图2b由左至右依序为第一实施例于mode2的球差、像散及畸变曲线图；

图3绘示依照本发明第二实施例的一种投影装置的示意图；

图4a由左至右依序为第二实施例于mode1的球差、像散及畸变曲线图；

图4b由左至右依序为第二实施例于mode2的球差、像散及畸变曲线图；

图5绘示依照本发明第三实施例的一种投影装置的示意图；

图6a由左至右依序为第三实施例于mode1的球差、像散及畸变曲线图；

图6b由左至右依序为第三实施例于mode2的球差、像散及畸变曲线图；

图7绘示依照本发明第四实施例的一种投影装置的示意图；

图8a由左至右依序为第四实施例于mode1的球差、像散及畸变曲线图；

图8b由左至右依序为第四实施例于mode2的球差、像散及畸变曲线图；

图9绘示依照本发明第五实施例的一种投影装置的示意图；

图10a由左至右依序为第五实施例于mode1的球差、像散及畸变曲线图；

图10b由左至右依序为第五实施例于mode2的球差、像散及畸变曲线图；

图11a绘示第一实施例的可调焦组件为一液态透镜组的示意图；

图11b绘示第一实施例的可调焦组件为另一液态透镜组的示意图；

图11c绘示第一实施例的可调焦组件为一液晶透镜组的示意图；

图12绘示图1第一实施例的投影装置中参数的示意图；

图13绘示依照本发明第六实施例的一种感测模块的示意图；

图14绘示依照本发明第七实施例的一种电子装置的示意图；以及

图15绘示依照本发明第八实施例的一种电子装置的示意图。

【符号说明】

电子装置：700、800

感测物：640、701

感测模块：600、710、810

投影装置：610、720、820

影像感测装置：620、730、830

成像镜头系统：621

电子感光元件：622

处理器：630、740

显示装置：750

摄像镜头：840

投影镜头系统：611

投影镜头系统于缩小侧的共轭表面：160、260、360、460、560

光源：612

光圈：100、200、300、400、500

镜组：10、20、30、40、50

第一透镜：110、210、310、410、510

放大侧表面：111、211、311、411、511

缩小侧表面：112、212、312、412、512

第二透镜：120、220、320、420、520

放大侧表面：121、221、321、421、521

缩小侧表面：122、222、322、422、522

第三透镜：130、230、330、430、530

放大侧表面：131、231、331、431、531

缩小侧表面：132、232、332、432、532

第四透镜：140、240、340、440、540

放大侧表面：141、241、341、441、541

缩小侧表面：142、242、342、442、542

第五透镜：150

放大侧表面：151

缩小侧表面：152

绕射元件：170、270、370、470、570

可调焦组件：180、280、380、480、580

平板玻璃：390

玻璃基底：180a、180e

液态材料：180b

可挠式薄膜：180c

压电材料：180d

第一液态材料：180f

第二液态材料：180g

控制电路：180h、180k、180m

液晶透镜：180i、180j

反曲点：ip

f：投影镜头系统的焦距

fno：投影镜头系统的光圈值

hfov：投影镜头系统最大视角的一半

ft：可调焦组件的焦距

rt：可调焦组件中随不同模式改变的表面的曲率半径

λ：投影镜头系统的入射光的波长

dtm：可调焦组件至镜组中最靠近放大侧的透镜于光轴上的距离

ctt：可调焦组件于光轴上的厚度

rr：镜组中最靠近缩小侧的透镜的缩小侧表面的曲率半径

rm：镜组中最靠近放大侧的透镜的放大侧表面的曲率半径

σcta：镜组中各透镜于光轴上厚度的总和

fa：镜组的焦距

ft50：投影镜头系统于温度50℃时可调焦组件的焦距

obj：投影镜头系统于该放大侧的投影距离

bl：镜组中最靠近缩小侧的透镜的缩小侧表面与缩小侧的共轭表面于光轴上的距离

tl：镜组中最靠近放大侧的透镜的放大侧表面与缩小侧的共轭表面于光轴上的距离

ds：光圈的直径

sdr：镜组中最靠近缩小侧的透镜的缩小侧表面的有效半径

sdm：镜组中最靠近放大侧的透镜的放大侧表面的有效半径

sdmax：镜组中所有透镜表面的有效半径的最大值

yp1：镜组中最靠近缩小侧的透镜的放大侧表面上反曲点位置与光轴的垂直距离

yp2：镜组中最靠近缩小侧的透镜的缩小侧表面上反曲点位置与光轴的垂直距离

dl：光源的最大有效直径

nmax：投影镜头系统中可调焦组件及镜组中各材质间折射率的最大值

dist：投影镜头系统于缩小侧的共轭表面上有效半径位置的光学畸变值

n：镜组中透镜总数

dn/dt：镜组中塑胶材质的透镜的折射率温度系数

具体实施方式

一种投影镜头系统，具有放大侧及缩小侧，投影镜头系统可将缩小侧的共轭表面上的光线投射至放大侧的共轭表面上。投影镜头系统包含可调焦组件及镜组，其中镜组包含多个透镜，可调焦组件可设置于镜组的放大侧方向。

所述镜组中至少一透镜的至少一表面包含至少一反曲点。借此，以设置具有反曲点的透镜面形，可减少镜组中的透镜数目，缩短投影镜头系统总长度，达到其微型化的目的。

投影镜头系统的焦距为f，可调焦组件焦距为ft，δ(f/ft)则用以表示可调焦组件于不同对焦条件下的屈折力变化量，其满足下列条件：0<|δ(f/ft)|<0.15。借此，可针对不同情形调整可调焦组件的焦距，进而控制可调焦组件的屈折力变化量，以达到自动对焦的功能，有利于在微型化的前提下实现光学调焦的效果，更进一步提升投影品质。较佳地，可满足下列条件：0<|δ(f/ft)|<0.05。更佳地，可满足下列条件：0<|δ(f/ft)|<0.03。

镜组的焦距为fa，可调焦组件的焦距为ft，其满足下列条件：|fa/ft|<0.10。借此，分别调整可调焦组件及镜组的焦距大小，有利于降低投影镜头系统的敏感度，同时达到自动对焦及微型化的效果，以应用于更广泛的电子装置。较佳地，可满足下列条件：|fa/ft|<0.05。更佳地，可满足下列条件：|fa/ft|<0.03。

投影镜头系统于温度50℃时可调焦组件的焦距为ft50，投影镜头系统的焦距为f，其满足下列条件：|ft50/(100×f)|<15.0。借此，控制可调焦组件在特定温度下的焦距变化，可助于投影镜头系统于不同温度下皆能维持良好投射品质，提升其抗环境变化的特性。较佳地，可满足下列条件：|ft50/(100×f)|<5.50。

可调焦组件至镜组中最靠近放大侧的透镜于光轴上的距离为dtm，可调焦组件于光轴上的厚度为ctt，其满足下列条件：0.01<dtm/ctt<1.0。借此，调整可调焦组件本身的厚度及其与镜组间的距离，有利于控制可调焦组件的制作合格率并缩短投影镜头系统的总长度。较佳地，可满足下列条件：0.01<dtm/ctt<0.50。

投影镜头系统的焦距为f，投影镜头系统于放大侧的投影距离为obj(即放大侧的共轭表面至投影镜头系统于光轴上的距离)，其满足下列条件：0.01<10×f/obj<0.25。借此，控制投影镜头系统于放大侧的投影距离及其焦距大小的比例，可进而控制投影镜头系统的放大率，有效扩大光源投射后的面积。较佳地，可满足下列条件：0.01<10×f/obj<0.15。

投影镜头系统的焦距为f，镜组中最靠近放大侧的透镜的放大侧表面的曲率半径为rm，其满足下列条件：f/rm<3.0。借此，控制最靠近放大侧的透镜其放大侧表面的曲率半径，可助于透镜成型，有效提升透镜制作合格率。

投影镜头系统的入射光的波长为λ，其满足下列条件：750nm<λ<1500nm。借此，选用适当的波长范围，可捕捉人体的热幅射，使感测时不受混乱的背景干扰，也能用来作距离的运算。

可调焦组件可为液态透镜或液晶透镜。通过设置液态透镜或液晶透镜，并可搭配外加控制单元(如电路、压力等)改变投影镜头系统的焦距，达到微型化及近距离自动对焦的效果。

投影镜头系统中可调焦组件及镜组中各材质间折射率的最大值为nmax，其满足下列条件：nmax<1.70。借此，适当配置可调焦组件及各透镜的材质，可有效降低成本，并有助于微型化。

镜组可包含三透镜群，由放大侧至缩小侧依序具有正屈折力、负屈折力以及正屈折力。借此，调整镜组的屈折力配置，可提升投影镜头系统的对称性，有效降低其敏感度。

镜组的透镜中至少三者的色散系数小于30.0。借此，控制各透镜的材质配置，可有效修正投影镜头系统像差，借以提升投影品质。较佳地，镜组的透镜中至少三者的色散系数小于23.0。

镜组中最靠近缩小侧的透镜的缩小侧表面与缩小侧的共轭表面于光轴上的距离为bl，投影镜头系统的焦距为f，其满足下列条件：0.01<bl/f<0.30。借此，控制投影镜头系统焦距及后焦距的比值，可利于形成微型化结构，同时具备充足照度。较佳地，可满足下列条件：0.01<bl/f<0.15。

镜组中最靠近缩小侧的透镜的缩小侧表面的有效半径为sdr，镜组中最靠近放大侧的透镜的放大侧表面的有效半径为sdm，其满足下列条件：0.10<sdr/sdm<1.20。借此，调整镜组中最靠近放大侧的透镜的放大侧表面及最靠近缩小侧的透镜的缩小侧表面的有效半径大小比例，可有效提升投影镜头系统组装合格率，同时扩大投射面积并维持光束强度。

镜组中所有透镜表面的有效半径的最大值为sdmax，其满足下列条件：0.1mm<sdmax<0.98mm。借此，控制镜组中所有透镜表面的有效半径的最大值，有助于维持小型化，缩小投影镜头系统体积。

镜组中最靠近缩小侧的透镜的放大侧表面上反曲点位置与光轴的垂直距离为yp1，镜组中最靠近缩小侧的透镜的缩小侧表面上反曲点位置与光轴的垂直距离为yp2，投影镜头系统的焦距为f，其满足下列条件：0.01<yp1/f<1.0；或0.01<yp2/f<1.0。借此，调整镜组中最靠近缩小侧的透镜表面形状变化，可利于承接入射光线，避免生成杂散光，有效维持入射光线照度，并可助于修正入射光线的像差，进一步优化投影品质。较佳地，可满足下列条件：0.01<yp1/f<0.50；或0.01<yp2/f<0.50。

投影镜头系统可还包含光圈。光圈的直径为ds，镜组中最靠近放大侧的透镜的放大侧表面与缩小侧的共轭表面于光轴上的距离为tl，其满足下列条件：tl/ds<4.0。借此，调整投影镜头系统规格，可助于扩大投射范围，增加投射照度，同时缩短其总长度。较佳地，可满足下列条件：1.0<tl/ds<3.50。

投影镜头系统的光圈值为fno，其满足下列条件：1.50<fno<3.0。借此，控制光线量的大小，可助于提升投影照度，使包含投影镜头系统的感测模块能于外在光源不足(如夜间)等情形下仍能获得足够信息，使包含所述感测模块的电子装置可得到一定品质的影像，以增加电子装置的使用时机。较佳地，可满足下列条件：1.60<fno<2.60。

投影镜头系统最大视角的一半为hfov，其满足下列条件：|tan(hfov)|<0.30。借此，控制投影镜头系统最大视角的一半，可助于光束集中投射，增加投射面照度，进而提升其品质。较佳地，可满足下列条件：|tan(hfov)|<0.25。

投影镜头系统于缩小侧的共轭表面上有效半径位置的光学畸变值(opticaldistortion)为dist，其满足下列条件：|dist|<1％。借此，控制投影镜头系统的光学畸变量，可防止画面周边变形或失真，有效优化投影品质。较佳地，可满足下列条件：|dist|<0.30％。

镜组中至少一半以上的透镜为塑胶材质，且所述塑胶材质的透镜的缩小侧表面及放大侧表面皆为非球面。借此，适当配置各透镜的材质，可有效降低成本，并有助于微型化。

镜组中所述塑胶透镜的折射率温度系数为dn/dt，其满足下列条件：-150×10^-6(1/℃)<dn/dt<-50×10^-6(1/℃)。调整镜组中特定透镜的材质，可利于在不同环境温度变化下，维持微型化并降低制造成本。

镜组中最靠近缩小侧的透镜的缩小侧表面的曲率半径为rr，镜组中最靠近放大侧的透镜的放大侧表面的曲率半径为rm，其满足下列条件：-1.0<(rr+rm)/(rr-rm)<1.0。借此，可助于提升镜组的对称性，降低投影镜头系统的敏感度。较佳地，可满足下列条件：-0.50<(rr+rm)/(rr-rm)<0.50。

镜组中透镜总数为n，其满足下列条件：2≤n≤7。借此，控制镜组的透镜片数，可视需求增减透镜片数，有利于在微型化及投射品质间取得适当的平衡，并可增加设计弹性。

镜组中各透镜于光轴上厚度的总和为σcta，其满足下列条件：σcta<4.0mm。借此，控制镜组中各透镜的厚度总和，可助于缩短投影镜头系统总长度，维持投影镜头系统的小型化。较佳地，可满足下列条件：1.0mm<σcta<3.0mm。

光源的最大有效直径为dl，其满足下列条件：0.1mm<dl<1.50mm。控制光源的最大有效直径大小，可助于维持微型化，同时提升单位面积光束能量的强度。详细地说，光源的最大有效直径可指光源通过投影镜头系统于缩小侧的共轭表面上的最大直径。

上述本发明投影镜头系统中的各技术特征皆可组合配置，而达到对应的功效。

本发明提供的投影镜头系统中，透镜的材质可为塑胶或玻璃。当透镜的材质为塑胶，可以有效降低生产成本。另当透镜的材质为玻璃，则可以增加投影镜头系统屈折力配置的自由度。此外，投影镜头系统中的放大侧表面及缩小侧表面可为非球面(asp)，非球面可以容易制作成球面以外的形状，获得较多的控制变数，用以消减像差，进而缩减透镜使用的数目，因此可以有效降低本发明投影镜头系统的总长度。

再者，本发明提供的投影镜头系统中，若透镜表面为凸面且未界定该凸面位置时，则表示该透镜表面可于近光轴处为凸面；若透镜表面为凹面且未界定该凹面位置时，则表示该透镜表面可于近光轴处为凹面。本发明提供的投影镜头系统中，若透镜具有正屈折力或负屈折力，或是透镜的焦距，皆可指透镜近光轴处的屈折力或是焦距。

另外，本发明投影镜头系统中，依需求可设置至少一光阑，以减少杂散光，有助于提升投影品质。

本发明的投影镜头系统中，反曲点的定义为透镜表面曲率正负变化的交界点。

本发明提供一种投影装置，包含前述的投影镜头系统以及至少一光源，其位于投影镜头系统的缩小侧。投影装置除包含镜组及可调焦组件外，进一步可还包含用于承载镜组的镜筒、支持装置(holdermember)、驱动装置、机构件、激光光源以及影像稳定模块等。

详细来说，镜组可视需求包含二片、三片、四片、五片、六片或是七片透镜。

可调焦组件的焦距可依不同情形而改变，以利于修正不同拍摄状态与环境下的投影品质，较佳地，可调焦组件可用于自动对焦(auto-focus)，其组成可为液态透镜、液晶透镜、或任何可达到变焦功能的光学组件，并可通过外加控制单元(如电路、压力等)改变投影镜头系统的焦距。可调焦组件可实现微型化条件下可自动变焦的效果，或可降低模块磁场干涉问题，其可应用于可携式电子装置如手机的前置镜头中，但不以此为限。较佳地，可调焦组件与缩小侧的共轭表面于光轴上的距离固定不变。

驱动装置也可进一步实现自动对焦功能，其驱动方式可使用如音圈马达(voicecoilmotor，vcm)、微机电系统(microelectro-mechanicalsystems，mems)、压电系统(piezoelectric)、以及记忆金属(shapememoryalloy)等驱动系统。机构件可控制光线通过投影镜头系统的范围。较佳地，机构件是设置于可调焦组件与镜组的放大侧方向。

可调焦组件或驱动装置或其组合可让镜头取得较佳的投影位置，可提供被摄物于不同环境模式下，皆能投射清晰影像。此外，投影装置搭载一高指向性(低发散性)及高强度的光源，光源可以是激光、超辐射发光二极管(sled)、微型led、共振腔发光二极管(rcled)、垂直腔表面发射激光(vcsel)光源等类似光源，且光源可以是单一光源或多光源设置于镜组的缩小侧，可真实呈现良好的投射品质。当本发明投影装置的光源为垂直腔表面发射激光光源，并设置于投影镜头系统的缩小侧的共轭表面时，可通过配置适当光源，有助于提供投影镜头系统一高指向性、低发散性及高强度的光源，以提升投射面照度。

另外，本发明中揭露的不同环境模式虽皆为两种(下述各实施例的mode1及mode2)，然其实际应用上并非仅限于两种模式，而可为三种以上的多重模式，实现在多个不同环境状态下皆能个别维持优良品质的优点。

本发明提供一种感测模块，包含投影装置以及影像感测装置，其中投影装置包含前述投影镜头系统以及至少一光源，影像感测装置包含成像镜头系统以及电子感光元件，其中电子感光元件设置于成像镜头系统的成像面。成像镜头系统用以接收投影镜头系统的放大侧的共轭表面上的信息，并将其成像于电子感光元件上。投影镜头系统可包含绕射元件、可调焦组件及镜组，光源可由激光阵列所组成，其光线经投影镜头系统后形成结构性光线(structuredlight)，并投射至一感测物。成像镜头系统接收由感测物反射的光线，所接收信息经处理器分析运算后可得知感测物各部位的相对距离，进而可得到感测物表面的立体形状变化。

值得一提的是，通过配置绕射元件，可帮助光线均匀投射于投射面上。

本发明提供一种电子装置，包含前述的感测模块。借此，提升成像品质。较佳地，电子装置可进一步包含控制单元(controlunit)、显示单元(display)、储存单元(storageunit)、随机存取存储器(ram)或其组合。电子装置可为体感游戏、虚拟实境、立体影像撷取、人脸辨识、行车辅助系统、各种智能电子产品、多镜头装置、穿戴式装置、数字相机、辨识系统、娱乐装置、运动装置与家庭智能辅助系统。

根据上述实施方式，以下提出具体实施例并配合附图予以详细说明。

<第一实施例>

请参照图1、图2a及图2b，其中图1绘示依照本发明第一实施例的一种投影装置的示意图，图2a由左至右依序为第一实施例于mode1的球差、像散及畸变曲线图，图2b由左至右依序为第一实施例于mode2的球差、像散及畸变曲线图，其中mode1及mode2为投影装置分别在温度20℃及温度50℃的对焦条件下，其对应的参数变化，请参照下列表1c。由图1可知，第一实施例的投影装置包含投影镜头系统(未另标号)以及光源(未另标号)，其中投影镜头系统具有放大侧及缩小侧，光源设置于投影镜头系统的缩小侧的共轭表面160，投影镜头系统可将缩小侧的共轭表面160上的光线投射至放大侧的共轭表面上；第一实施例中，光源可为一垂直腔表面发射激光光源。投影镜头系统由放大侧至缩小侧包含光圈100、绕射元件170(diffractiveopticalelement；doe)、可调焦组件180以及镜组10，其中镜组10包含第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140以及第五透镜150，绕射元件170及可调焦组件180设置于镜组10的放大侧方向。详细来说，镜组10中的第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140以及第五透镜150可分为三透镜群，由放大侧至缩小侧依序为具有正屈折力的第一透镜群、具有负屈折力的第二透镜群以及具有正屈折力的第三透镜群，其中第一透镜群可包含第一透镜110、第二透镜群可包含第二透镜120、或可包含第二透镜120及第三透镜130、或可包含第二透镜120、第三透镜130以及第四透镜140，第三透镜群可包含第三透镜130、第四透镜140以及第五透镜150、或可包含第四透镜140以及第五透镜150、或可包含第五透镜150。

第一透镜110具有正屈折力，且为塑胶材质，其放大侧表面111为凸面，其缩小侧表面112为凹面，并皆为非球面。

第二透镜120具有负屈折力，且为塑胶材质，其放大侧表面121为凸面，其缩小侧表面122为凹面，并皆为非球面。

第三透镜130具有正屈折力，且为塑胶材质，其放大侧表面131为凸面，其缩小侧表面132为凹面，并皆为非球面。

第四透镜140具有正屈折力，且为塑胶材质，其放大侧表面141为凹面，其缩小侧表面142为凸面，并皆为非球面。

第五透镜150具有正屈折力，且为塑胶材质，其放大侧表面151为凹面，其缩小侧表面152为凸面，并皆为非球面。另外，第五透镜放大侧表面151包含至少一反曲点。

绕射元件170设置于光圈100与可调焦组件180间，材质为二氧化硅(sio2)。

可调焦组件180可为液态透镜组、液晶透镜组或任何可达到变焦功能的光学组件，并可通过外加控制单元(如电路、压力等)改变投影镜头系统的焦距。详细来说，配合参照图11a、图11b以及图11c，其中图11a绘示第一实施例的可调焦组件180为一液态透镜组的示意图，图11b绘示第一实施例的可调焦组件180为另一液态透镜组的示意图，图11c绘示第一实施例的可调焦组件180为一液晶透镜组的示意图。图11a中，可调焦组件180为液态透镜组，其包含玻璃基底180a、液态材料180b、可挠式薄膜180c以及压电材料180d，其中液态材料180b填充于玻璃基底180a中，可挠式薄膜180c的一侧与玻璃基底180a及液态材料180b连接，另一侧则与压电材料180d连接，在施加外加压力于压电材料180d后，可使可调焦组件180的焦距改变进而调整投影镜头系统的焦距。图11b中，可调焦组件180为另一液态透镜组，其包含玻璃基底180e、第一液态材料180f、第二液态材料180g以及控制电路180h，其中第一液态材料180f及第二液态材料180g填充于玻璃基底180e中，而控制电路180h与玻璃基底180e连接，用以施加电压使可调焦组件180的焦距改变。图11c中，可调焦组件180为液晶透镜组，其包含二液晶透镜180i、180j以及二控制电路180k、180m，其中各二液晶透镜180i、180j分别包含玻璃基底(未另标号)及填充于其中的液晶材料(未另标号)，二液晶透镜180i、180j彼此连接并分别与二控制电路180k、180m连接，通过施加电压使二液晶透镜180i、180j的焦距改变，进而调整可调焦组件180的焦距。第一实施例的可调焦组件180为液态透镜组，详细的光学数据及参数揭露于下列表1a、1c以及1d中。

上述各透镜的非球面的曲线方程式表示如下：

其中：

x：非球面上距离光轴为y的点，其与相切于非球面光轴上交点切面的相对距离；

y：非球面曲线上的点与光轴的垂直距离；

r：曲率半径；

k：锥面系数；以及

ai：第i阶非球面系数。

配合参照下列表1a以及表1b。

表1a为图1第一实施例详细的结构数据，其中曲率半径、厚度及焦距的单位为mm，且表面0-16依序表示由放大侧至缩小侧的表面。表1b为第一实施例中的非球面数据，其中，k表示非球面曲线方程式中的锥面系数，a4-a10则表示各表面第4-10阶非球面系数。此外，以下各实施例表格乃对应各实施例的示意图与像差曲线图，表格中数据的定义皆与第一实施例的表1a及表1b的定义相同，在此不加赘述。

第一实施例的投影装置中，投影镜头系统的焦距为f，投影镜头系统的光圈值为fno，投影镜头系统最大视角的一半为hfov，可调焦组件180的焦距为ft，可调焦组件180中随不同模式改变的表面的曲率半径为rt，而所述参数于mode1及mode2状态数值如下表1c。

配合参照图12，是绘示图1第一实施例的投影装置中参数的示意图，其中投影装置最左端为放大侧(magnificationside)，最右端为缩小侧(reductionside)。第一实施例的投影装置中，投影镜头系统最大视角的一半为hfov，投影镜头系统的入射光的波长为λ，可调焦组件180至镜组10中最靠近放大侧的透镜(即第一透镜110)于光轴上的距离为dtm，可调焦组件180于光轴上的厚度为ctt，镜组10中最靠近缩小侧的透镜(即第五透镜150)的缩小侧表面的曲率半径为rr，镜组10中最靠近放大侧的透镜(即第一透镜110)的放大侧表面的曲率半径为rm，镜组10中各透镜(即第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140以及第五透镜150)于光轴上厚度的总和为σcta，投影镜头系统的焦距为f，可调焦组件180的焦距为ft，镜组10的焦距为fa，投影镜头系统于温度50℃(即mode2)时可调焦组件180的焦距为ft50，投影镜头系统于放大侧的投影距离为obj，镜组10中最靠近缩小侧的透镜(即第五透镜150)的缩小侧表面与缩小侧的共轭表面于光轴上的距离为bl，镜组10中最靠近放大侧的透镜(即第一透镜110)的放大侧表面与缩小侧的共轭表面于光轴上的距离为tl，光圈100的直径为ds，镜组10中所有透镜表面(即第一透镜放大侧表面111、第一透镜缩小侧表面112、第二透镜放大侧表面121、第二透镜缩小侧表面122、第三透镜放大侧表面131、第三透镜缩小侧表面132、第四透镜放大侧表面141、第四透镜缩小侧表面142以及第五透镜放大侧表面151、第五透镜缩小侧表面152)的有效半径的最大值为sdmax，镜组10中最靠近缩小侧的透镜(即第五透镜150)的放大侧表面上一反曲点ip位置与光轴的垂直距离为yp1，镜组10中最靠近缩小侧的透镜(即第五透镜150)的缩小侧表面上一反曲点位置与光轴的垂直距离为yp2，光源的最大有效直径为dl，投影镜头系统中可调焦组件180及镜组10的透镜(即第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140以及第五透镜150)中折射率的最大值为nmax，投影镜头系统于缩小侧的共轭表面上有效半径位置的光学畸变值为dist，镜组10中透镜总数为n。配合上述表1a、表1b及表1c，第一实施例的取像装置于mode1及mode2状态符合下列表1d的条件。

<第二实施例>

请参照图3、图4a及图4b，其中图3绘示依照本发明第二实施例的一种投影装置的示意图，图4a由左至右依序为第二实施例于mode1的球差、像散及畸变曲线图，图4b由左至右依序为第二实施例于mode2的球差、像散及畸变曲线图，其中mode1及mode2为投影装置分别在温度20℃及温度50℃的对焦条件下，其对应的参数变化，请参照下列表2c。由图3可知，第二实施例的投影装置包含投影镜头系统(未另标号)以及光源(未另标号)，其中投影镜头系统具有放大侧及缩小侧，光源设置于投影镜头系统的缩小侧的共轭表面260，投影镜头系统可将缩小侧的共轭表面260上的光线投射至放大侧的共轭表面上；第二实施例中，光源可为一垂直腔表面发射激光光源。投影镜头系统由放大侧至缩小侧包含光圈200、绕射元件270、可调焦组件280以及镜组20，其中镜组20包含第一透镜210、第二透镜220、第三透镜230以及第四透镜240，绕射元件270及可调焦组件280设置于镜组20的放大侧方向。详细来说，镜组20中的第一透镜210、第二透镜220、第三透镜230以及第四透镜240可分为三透镜群，由放大侧至缩小侧依序为具有正屈折力的第一透镜群、具有负屈折力的第二透镜群以及具有正屈折力的第三透镜群，其中第一透镜群可包含第一透镜210以及第二透镜220，第二透镜群可包含第三透镜230，第三透镜群可包含第四透镜240。

第一透镜210具有正屈折力，且为塑胶材质，其放大侧表面211为凸面，其缩小侧表面212为凹面，并皆为非球面。

第二透镜220具有正屈折力，且为塑胶材质，其放大侧表面221为凸面，其缩小侧表面222为凹面，并皆为非球面。

第三透镜230具有负屈折力，且为塑胶材质，其放大侧表面231为凹面，其缩小侧表面232为凸面，并皆为非球面。

第四透镜240具有正屈折力，且为塑胶材质，其放大侧表面241为凹面，其缩小侧表面242为凸面，并皆为非球面。另外，第四透镜放大侧表面241包含至少一反曲点。

绕射元件270设置于光圈200与可调焦组件280间，材质为二氧化硅(sio2)。

第二实施例的可调焦组件280为液态透镜组，详细的光学数据及参数揭露于下列表2a、2c以及2d中。

配合参照下列表2a以及表2b。

第二实施例中，非球面的曲线方程式表示如第一实施例的形式。此外，下列表2c以及表2d参数的定义皆与第一实施例相同，在此不加以赘述。

第二实施例中，参数于mode1及mode2状态数值如下表2c以及表2d。

<第三实施例>

请参照图5、图6a及图6b，其中图5绘示依照本发明第三实施例的一种投影装置的示意图，图6a由左至右依序为第三实施例于mode1的球差、像散及畸变曲线图，图6b由左至右依序为第三实施例于mode2的球差、像散及畸变曲线图，其中mode1及mode2为投影装置分别在温度20℃及温度50℃的对焦条件下，其对应的参数变化，请参照下列表3c。由图5可知，第三实施例的投影装置包含投影镜头系统(未另标号)以及光源(未另标号)，其中投影镜头系统具有放大侧及缩小侧，光源设置于投影镜头系统的缩小侧的共轭表面360，投影镜头系统可将缩小侧的共轭表面上的光线投射至放大侧的共轭表面上；第三实施例中，光源可为一垂直腔表面发射激光光源。投影镜头系统由放大侧至缩小侧包含光圈300、绕射元件370、平板玻璃390、可调焦组件380以及镜组30，其中镜组30包含第一透镜310、第二透镜320、第三透镜330以及第四透镜340，绕射元件370、平板玻璃390及可调焦组件380设置于镜组30的放大侧方向。详细来说，镜组30中的第一透镜310、第二透镜320、第三透镜330以及第四透镜340可分为三透镜群，由放大侧至缩小侧依序为具有正屈折力的第一透镜群、具有负屈折力的第二透镜群以及具有正屈折力的第三透镜群，其中第一透镜群可包含第一透镜310，第二透镜群可包含第二透镜320、或可包含第二透镜320以及第三透镜330，第三透镜群可包含第三透镜330以及第四透镜340、或可包含第四透镜340。

第一透镜310具有正屈折力，且为玻璃材质，其放大侧表面311为凸面，其缩小侧表面312为凹面，并皆为球面。

第二透镜320具有负屈折力，且为塑胶材质，其放大侧表面321为凸面，其缩小侧表面322为凹面，并皆为非球面。

第三透镜330具有正屈折力，且为塑胶材质，其放大侧表面331为凹面，其缩小侧表面332为凸面，并皆为非球面。

第四透镜340具有正屈折力，且为塑胶材质，其放大侧表面341为凹面，其缩小侧表面342为凸面，并皆为非球面。另外，第四透镜放大侧表面341及缩小侧表面342皆包含至少一反曲点。

绕射元件370设置于光圈300与平板玻璃390间，材质为二氧化硅(sio2)。

平板玻璃390设置于绕射元件370与可调焦组件380间，材质为玻璃，其不影响投影镜头系统的焦距。

第三实施例的可调焦组件380为液态透镜组，详细的光学数据及参数揭露于下列表3a、3c以及3d中。

配合参照下列表3a以及表3b。

第三实施例中，非球面的曲线方程式表示如第一实施例的形式。此外，下列表3c以及表3d参数的定义皆与第一实施例相同，在此不加以赘述。

第三实施例中，参数于mode1及mode2状态数值如下表3c以及表3d。

<第四实施例>

请参照图7、图8a及图8b，其中图7绘示依照本发明第四实施例的一种投影装置的示意图，图8a由左至右依序为第四实施例于mode1的球差、像散及畸变曲线图，图8b由左至右依序为第四实施例于mode2的球差、像散及畸变曲线图，其中mode1及mode2为投影装置分别在温度20℃及温度50℃的不同对焦条件下，其对应的参数变化，请参照下列表4c。由图7可知，第四实施例的投影装置包含投影镜头系统(未另标号)以及光源(未另标号)，其中投影镜头系统具有放大侧及缩小侧，光源设置于投影镜头系统的缩小侧的共轭表面460，投影镜头系统可将缩小侧的共轭表面上的光线投射至放大侧的共轭表面上；第四实施例中，光源可为一垂直腔表面发射激光光源。投影镜头系统由放大侧至缩小侧包含光圈400、绕射元件470、可调焦组件480以及镜组40，其中镜组40包含第一透镜410、第二透镜420、第三透镜430以及第四透镜440，绕射元件470及可调焦组件480设置于镜组40的放大侧方向。详细来说，镜组40中的第一透镜410、第二透镜420、第三透镜430以及第四透镜440可分为三透镜群，由放大侧至缩小侧依序为具有正屈折力的第一透镜群、具有负屈折力的第二透镜群以及具有正屈折力的第三透镜群，其中第一透镜群可包含第一透镜410，第二透镜群可包含第二透镜420，第三透镜群可包含第三透镜430以及第四透镜440。

第一透镜410具有正屈折力，且为玻璃材质，其放大侧表面411为凸面，其缩小侧表面412为凹面，并皆为球面。

第二透镜420具有负屈折力，且为塑胶材质，其放大侧表面421为凸面，其缩小侧表面422为凹面，并皆为非球面。

第三透镜430具有正屈折力，且为塑胶材质，其放大侧表面431为凹面，其缩小侧表面432为凸面，并皆为非球面。

第四透镜440具有正屈折力，且为塑胶材质，其放大侧表面441为凹面，其缩小侧表面442为凸面，并皆为非球面。另外，第四透镜放大侧表面441及缩小侧表面442皆包含至少一反曲点。

绕射元件470设置于光圈400与可调焦组件480间，材质为二氧化硅(sio2)。

第四实施例的可调焦组件480为液态透镜组，详细的光学数据及参数揭露于下列表4a、4c以及4d中。

配合参照下列表4a以及表4b。

第四实施例中，非球面的曲线方程式表示如第一实施例的形式。此外，下列表4c以及表4d参数的定义皆与第一实施例相同，在此不加以赘述。

第四实施例中，参数于mode1及mode2状态数值如下表4c以及表4d。

<第五实施例>

请参照图9、图10a及图10b，其中图9绘示依照本发明第五实施例的一种投影装置的示意图，图10a由左至右依序为第五实施例于mode1的球差、像散及畸变曲线图，图10b由左至右依序为第五实施例于mode2的球差、像散及畸变曲线图，其中mode1及mode2为投影装置分别在温度20℃及温度50℃的不同对焦条件下，其对应的参数变化，请参照下列表5c。由图9可知，第五实施例的投影装置包含投影镜头系统(未另标号)以及光源(未另标号)，其中投影镜头系统具有放大侧及缩小侧，光源设置于投影镜头系统的缩小侧的共轭表面560，投影镜头系统可将缩小侧的共轭表面上的光线投射至放大侧的共轭表面上；第五实施例中，光源可为一垂直腔表面发射激光光源。投影镜头系统由放大侧至缩小侧包含光圈500、绕射元件570、可调焦组件580以及镜组50，其中镜组50包含第一透镜510、第二透镜520、第三透镜530以及第四透镜540，绕射元件570及可调焦组件580设置于镜组50的放大侧方向。详细来说，镜组50中的第一透镜510、第二透镜520、第三透镜530以及第四透镜540可分为三透镜群，由放大侧至缩小侧依序为具有正屈折力的第一透镜群、具有负屈折力的第二透镜群以及具有正屈折力的第三透镜群，其中第一透镜群可包含第一透镜510、或可包含第一透镜510以及第二透镜520，第二透镜群可包含第二透镜520以及第三透镜530、或可包含第三透镜530、或可包含第二透镜520，第三透镜群可包含第四透镜540、或可包含第三透镜530以及第四透镜540。

第一透镜510具有正屈折力，且为玻璃材质，其放大侧表面511为凸面，其缩小侧表面512为凹面，并皆为球面。

第二透镜520具有负屈折力，且为塑胶材质，其放大侧表面521为凸面，其缩小侧表面522为凹面，并皆为非球面。

第三透镜530具有负屈折力，且为塑胶材质，其放大侧表面531为凹面，其缩小侧表面532为凸面，并皆为非球面。

第四透镜540具有正屈折力，且为塑胶材质，其放大侧表面541为凹面，其缩小侧表面542为凸面，并皆为非球面。另外，第四透镜放大侧表面541及缩小侧表面542皆包含至少一反曲点。

绕射元件570设置于光圈500与可调焦组件580间，材质为二氧化硅(sio2)。

第五实施例的可调焦组件580为液态透镜组，详细的光学数据及参数揭露于下列表5a、5c以及5d中。

配合参照下列表5a以及表5b。

第五实施例中，非球面的曲线方程式表示如第一实施例的形式。此外，下列表5c以及表5d参数的定义皆与第一实施例相同，在此不加以赘述。

第五实施例中，参数于mode1及mode2状态数值如下表5c以及表5d。

<第六实施例>

图13绘示依照本发明第六实施例的一种感测模块600的示意图。由图13可知，感测模块600包含投影装置610以及影像感测装置620。投影装置610包含投影镜头系统611以及光源612，其中投影镜头系统611可为前述第一实施例至第五实施例中任一者，且不以其为限。影像感测装置620包含成像镜头系统621以及电子感光元件622，其中电子感光元件622设置于成像镜头系统621的成像面。投影装置610以及影像感测装置620皆与处理器630连接，成像镜头系统621用以接收投影镜头系统611的放大侧的共轭表面上的信息，并将其成像于电子感光元件622上。

详细来说，投影镜头系统611可包含前述第一实施例至第五实施例的绕射元件、可调焦组件及镜组，光源612可由激光阵列所组成，并可为垂直腔表面发射激光光源，其设置于投影镜头系统611的缩小侧的共轭表面。光源612的光线经投影镜头系统611后形成结构性光线(structuredlight)，并投射至一感测物640。成像镜头系统621接收由感测物640反射的光线，所接收信息经处理器630分析运算后可得知感测物640各部位的相对距离，进而可得到感测物640表面的立体形状变化，并成像于电子感光元件622上。

<第七实施例>

图14绘示依照本发明第七实施例的一种电子装置700的示意图。由图14可知，电子装置700包含感测模块710、处理器740以及显示装置750，其中感测模块710包含投影装置720以及影像感测装置730，且第七实施例的感测模块710与第六实施例的感测模块600相同，在此不另赘述。

通过感测模块710的投影装置720以及影像感测装置730与处理器740的配合，可将感测物701的动态变化显示于显示装置750上。

<第八实施例>

图15绘示依照本发明第八实施例的一种电子装置800的示意图。由图15可知，电子装置800包含感测模块810以及摄像镜头840，其中感测模块810包含投影装置820以及影像感测装置830。投影装置820可包含投影镜头系统以及至少一光源，影像感测装置830可包含成像镜头系统以及电子感光元件。光源可由激光阵列所组成，其光线经投影镜头系统后形成结构性光线(structuredlight)，并投射至一感测物，而成像镜头系统接收由感测物反射的光线，其所接收信息经处理器分析运算后可得知感测物各部位的相对距离，进而可得到感测物表面的立体形状变化。其中，摄像镜头840可拍摄周边环境影像，并可结合感测模块810的感测信息，应用于扩增实境的电子装置中，但不以此为限。

第八实施例中，感测模块810的投影装置820以及影像感测装置830的详细配置可参照图13及第六实施例的内容，在此不另赘述。

虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。