可切换镜头模块以及感测装置的制作方法

文档序号:25209198发布日期:2021-05-28 14:03阅读:94来源:国知局
本发明涉及一种镜头模块以及电子装置,尤其涉及一种可切换镜头模块以及感测装置。
背景技术
:光的传递路径与材料的折射率相关,而同一材料对于不同波段的光有着不同的折射率。因此采用单一镜头模块的感测装置难以兼顾不同波段的光的成像质量。举例来说,在可见光波段良好成像的感测装置,在红外光波段可能产生散焦现象(defocusphenomenon),而在红外光波段良好成像的感测装置,在可见光波段可能产生散焦现象。技术实现要素:本发明提供一种可切换镜头模块以及感测装置,其可兼顾不同波段的成像质量。根据本发明的实施例,可切换镜头模块包括切换机构、正透镜、非可见光滤光片以及光传递组件。正透镜固定于切换机构的第一位置。非可见光滤光片固定于切换机构的第二位置。光传递组件设置在切换机构的一侧。第一位置以及第二位置在可切换镜头模块的第一模式以及第二模式下分别切入光传递组件的入光端。根据本发明的实施例,感测装置包括可切换镜头模块以及传感器。可切换镜头模块包括切换机构、正透镜、非可见光滤光片以及光传递组件。正透镜固定于切换机构的第一位置。非可见光滤光片固定于切换机构的第二位置。光传递组件设置在切换机构的一侧。第一位置以及第二位置在可切换镜头模块的第一模式以及第二模式下分别切入光传递组件的入光端。传感器设置在光传递组件的像侧。为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂,下文特举实施例,并配合附图作详细说明如下。附图说明包含附图以便进一步理解本发明,且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图说明本发明的实施例,并与描述一起用于解释本发明的原理。图1及图2分别是根据本发明的一实施例的一种感测装置在第一模式以及第二模式下的示意图;图3是图1及图2中切换机构的俯视示意图;图4是图1及图2中双频带带通滤波器的波长-光穿透率的关系图。附图标号说明1:感测装置;10:可切换镜头模块;12:传感器;100:切换机构;102:正透镜;104:非可见光滤光片;106:光传递组件;a1:第一开孔;a2:第二开孔;as:光圈;ax:转轴;f:双频带带通滤波器;l1:第一透镜;l2:第二透镜;l3:第三透镜;l4:第四透镜;l5:第五透镜;p1:第一位置;p2:第二位置;r:反光元件;rp:转盘;x1:入光端;x2:像侧。具体实施方式本文中所提到的方向用语,例如:“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等,仅是参考附图的方向。因此,使用的方向用语是用来说明,而并非用来限制本发明。在附图中,各附图示出的是特定实施例中所使用的方法、结构和/或材料的通常性特征。然而,这些附图不应被解释为界定或限制由这些实施例所涵盖的范围或性质。举例来说,为了清楚起见,各膜层、区域或结构的相对尺寸、厚度及位置可能缩小或放大。本说明书或权利要求中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名不同元件或区别不同实施例或范围,而并非用来限制元件数量上的上限或下限,也并非用以限定元件的制造顺序或设置顺序。此外,一元件/膜层设置在另一元件/膜层上(或上方)可涵盖所述元件/膜层直接设置在所述另一元件/膜层上(或上方),且两个元件/膜层直接接触的情况;以及所述元件/膜层间接设置在所述另一元件/膜层上(或上方),且两个元件/膜层之间存在一或多个元件/膜层的情况。图1及图2分别是根据本发明的一实施例的一种感测装置在第一模式以及第二模式下的示意图。图3是图1及图2中切换机构的俯视示意图。图4是图1及图2中双频带带通滤波器的波长-光穿透率的关系图。在本发明的实施例中,感测装置可应用于手机、平板、笔记本电脑或拼接式显示器等电子装置中,以提供拍照或摄影等功能,但不以此为限。感测装置适于获取不同波段的光,如可见光(波长例如落在400nm至700nm的范围内)以及不可见光。不可见光可包括红外光(波长例如落在850nm至1050nm的范围内),但不以此为限。请参照图1至图3,感测装置1可包括可切换镜头模块10以及传感器12,但不以此为限。感测装置1可依需求而增加或减少一个或多个元件。可切换镜头模块10可包括切换机构100、正透镜102、非可见光滤光片104以及光传递组件106,但不以此为限。可切换镜头模块10可依需求而增加或减少一个或多个元件。切换机构100可用以固定正透镜102以及非可见光滤光片104。举例来说,正透镜102可固定于切换机构100的第一位置p1,而非可见光滤光片104可固定于切换机构100的第二位置p2。在一些实施例中,如图3所示,切换机构100可包括转盘rp。转盘rp可包括位于第一位置p1的第一开孔a1以及位于第二位置p2的第二开孔a2,且正透镜102以及非可见光滤光片104可分别固定于第一开孔a1以及第二开孔a2。举例来说,正透镜102以及非可见光滤光片104可分别内嵌于第一开孔a1以及第二开孔a2中。或者,正透镜102以及非可见光滤光片104可分别通过固定元件或黏着层而固定至转盘rp上,其中第一开孔a1至少暴露出正透镜102的光学有效区,且第二开孔a2至少暴露出非可见光滤光片104的滤光区。转盘rp可具有转轴ax。转盘rp适于以转轴ax为轴心转动,使得正透镜102以及非可见光滤光片104相对于光传递组件106的位置能够根据可切换镜头模块10的模式而改变。详细而言,可切换镜头模块10可包括第一模式(参照图1)以及第二模式(参照图2)。第一模式例如为红外光模式,而第二模式例如为可见光模式。当可切换镜头模块10在第一模式以及第二模式之间做切换时,可转动转盘rp,使正透镜102以及非可见光滤光片104对应转动。光传递组件106设置在切换机构100的一侧,且在转盘rp转动的期间,光传递组件106的位置不变。因此,可通过转动转盘rp,来控制正透镜102以及非可见光滤光片104相对于光传递组件106的位置。例如当可切换镜头模块10切换至第一模式时,可通过切换机构100的转动,使得正透镜102(第一位置)切入光传递组件106的入光端x1,且非可见光滤光片104移出光传递组件106的入光端x1。另一方面,当可切换镜头模块10切换至第二模式时,可通过切换机构100的转动,使得非可见光滤光片104(第二位置)切入光传递组件106的入光端x1,且正透镜102移出光传递组件106的入光端x1。应理解,图3仅是示意性示出切换机构100的其中一种实例,而不用以限制切换机构100的具体实施方式。在其他未示出的实施例中,切换机构100可以包括任何适于带动正透镜102以及非可见光滤光片104转动或移动的构件。正透镜102具有正屈光力(refractivepower)。在一些实施例中,正透镜102可包括非球面透镜,但不以此为限。在其他实施例中,正透镜102可包括球面透镜。非可见光滤光片104可用以过滤非可见光且让可见光通过。举例来说,非可见光滤光片104可为红外光滤光片,但不以此为限。光传递组件106可用以在第一模式下将来自正透镜102的光(如红外光)以及在第二模式下来自非可见光滤光片104的光(如可见光)传递至传感器12。如图1及图2所示,光传递组件106可包括从入光端x1朝光传递组件106的像侧x2依序排列的反光元件r、多个透镜(如第一透镜l1、第二透镜l2、第三透镜l3、第四透镜l4以及第五透镜l5)以及双频带带通滤波器f,但不以此为限。光传递组件106可依需求而增加或减少一个或多个元件。举例来说,光传递组件106还可包括光圈as。光圈as例如设置在第三透镜l3以及第四透镜l4之间,但不以此为限。反光元件r可包括平面镜、曲面镜、棱镜或其他任何可将光反射的元件。第一透镜l1具有负屈光力且例如为凹面朝向像侧x2的凸凹透镜。第二透镜l2具有正屈光力且例如为双凸透镜。第三透镜l3具有负屈光力且例如为双凹透镜。第四透镜l4具有负屈光力且例如为双凹透镜。第五透镜l5具有正屈光力且例如为双凸透镜。双频带带通滤波器f适于让可见光以及红外光通过,如图4所示。在图4中,实线及虚线分别为入射角0度及30度的光在不同波长下的光穿透率曲线。传感器12设置在光传递组件106的像侧x2。举例来说,传感器12可包括电荷耦合元件(chargecoupleddevice,ccd)图像感测元件或互补金属氧化物半导体(complementarymetal-oxidesemiconductor,cmos)图像感测元件,但不以此为限。表一至表三分别举出感测装置1的一实例。然而,表一至表三所列举的数据并非用以限定本公开,任何本领域技术人员在参照本公开之后,当可对参数或设定作适当的更改,惟其仍应属于本公开的范畴内。表一在表一中,光学元件在第一模式下为正透镜102,且光学元件在第二模式下为非可见光滤光片104。表面s1、表面sl11、表面sl21、表面sl31、表面sl41、表面sl51、表面s91分别为光学元件、第一透镜l1、第二透镜l2、第三透镜l3、第四透镜l4、第五透镜l5以及滤光片9的物侧面。表面s2、表面sl12、表面sl22、表面sl32、表面sl42、表面sl52、表面s92分别为光学元件、第一透镜l1、第二透镜l2、第三透镜l3、第四透镜l4、第五透镜l5以及滤光片9的像侧面。表面s10为传感器的感光面。间距指的是所在表面至下一表面在光轴上的距离。例如,表面sl11的间距为0.500指的是第一透镜l1的物侧面至像侧面在光轴上的距离为0.500mm。光学元件的物侧面以及像侧面的间距在不同模式下的具体数值请参照表三。在一实例中,第一透镜l1至第五透镜l5皆为非球面透镜,且这些透镜的物侧面及像侧面皆为非球面。此外,正透镜102的物侧面可为球面或非球面,且正透镜102的像侧面可为球面或平面。非可见光滤光片104的物侧面及像侧面可皆为平面。非球面的公式如下:其中,x为光轴i方向之偏移量。r是密切球面(osculatingsphere)的半径,也就是接近光轴处的曲率半径。k为圆锥常数(conicconstant)。h是非球面高度,即为从透镜中心往透镜边缘的高度,从公式中可得知,不同的h会对应出不同的x值。a、b、c、d为非球面系数(asphericcoefficient)。在一实例中,各透镜表面的k值皆为0,且非球面系数如表二所示:表二表面abcds1v3v4v50sl112.3541e-035.3575e-051.5475e-05-3.2324e-06sl121.7842e-032.4505e-04-1.4663e-06-7.1592e-06sl21-2.4966e-03-7.3009e-05-4.3004e-05-7.9075e-06sl22-1.6816e-03-3.3670e-04-4.4044e-051.7422e-05sl31-7.3320e-04-2.7732e-04-6.2657e-059.6105e-06sl321.8910e-03-1.2740e-04-5.9416e-05-3.7417e-05sl41-2.0176e-02-1.2294e-03-1.1185e-03-1.8770e-04sl42-1.3464e-025.9554e-04-1.2772e-032.1733e-04sl51-1.6009e-02-2.1528e-03-5.1208e-041.9873e-04sl52-1.3686e-02-1.8548e-03-5.6134e-057.0756e-05在表二中,光学元件的物侧面的非球面系数a、b、c在不同模式下的具体数值请参照表三。表三根据模拟结果,感测装置1在第二模式下(可见光波段),其最大视场于100lp/mm的光学传递函数的模数(modulusofopticaltransferfunction,mtf)约为62%,且在第一模式下(红外光波段),其最大视场于100lp/mm的mtf约为45%,表示感测装置1在可见光波段以及红外光波段皆有良好的成像质量。综上所述,在本发明的实施例中,通过切换机构在第一模式以及第二模式下让正透镜以及非可见光滤光片分别切入光传递组件的入光端,其中在第二模式下通过非可见光滤光片改善杂散光(非可见光)对于可见光成像的负面影响,且在第一模式下,通过正透镜改善散焦问题。因此,感测装置在不同波段(如可见光波段以及红外光波段)皆可具有良好的成像质量。最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。当前第1页12
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