[发明专利]变焦镜头模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种变焦镜头模块，且特别涉及具有液态镜片辅助做变焦与对焦的镜头模块。

背景技术

变焦镜头模块是摄取影像所需要的基本功能。在早期的传统光学技术中，镜片群组都是以固态的光学组件所组合。为达到有效的变焦与对焦的功能，其传统的镜片群组的体积较大且复杂。

随后，传统光学技术也提出液态透镜的镜片，其是利用二种不同的液体构成一界面。此二种液体是不相溶且折射系数不同，但是密度相接近，如此以构成一界面。此界面会有曲率，且利用电润湿的机制来改变界面的曲率。

液态透镜虽然也被用在变焦镜头模块以取代固体的光学组件，但是由于设计组合的方式不同，会产生不同的设计效果。如何加入液态透镜来设计更有效率的变焦镜头模块仍是相关业者继续研发的方向。

发明内容

为了解决上述问题，本发明公开了一种变焦镜头模块，其目的在于使用液态透镜做变焦时像面位置补偿和对焦的双重功效，提供更高的光学变焦倍数，提供更大的光圈，更亮，分辨率更高，能应用在口径较小的液态透镜，能应用在较高像素的传感器，像差校正能力强，成本低廉。

本发明提供一种变焦镜头模块，包括一第一镜片组、一第二镜片组以及一第三镜片组。第一镜片组设置在一光轴上的固定位置，具有负的总光焦度。第二镜片组设置在该光轴上可轴向前后移动，以同时达到对焦与变焦的调整，且第二镜片组具有正的总光焦度包括一液态透镜单元以及光焦度不为零的至少一镜片，其中此至少一镜片是与液态透镜单元分离设置或是整合设置。第三镜片组设置在该光轴上的固定位置，具有不为零的总光焦度。

本发明所提供的变焦镜头模块是使用液态透镜的光学设计，变焦时只需移动一个镜组，对焦时没有任何光学组件需要移动，近拍时画质仍维持清晰，允许液态透镜的液体顺序安排有较大自由度，因此允许可以较自由地直接配置现有多种结构的液态透镜。本发明使用液态透镜做变焦时像面位置补偿(改变放大倍率)和对焦(相同放大倍率不同物距的像面位置补偿)的双重功效，提供更高的光学变焦倍数2.5倍，更大的光圈F/#＝2.8(更亮，分辨率更高)，能应用在口径较小的液态透镜，能应用在较高像素的传感器(sensor，2M 1/4”)，像差校正能力强，进而达到降低成本的设计方法。光圈设置的位置能有效减小液态透镜口径的需求，因目前液态透镜口径例如是3.4mm，所以光圈设置的位置要尽量靠近液态透镜。而高画质(200万像素以上)影像传感器的对角线总长多半大于4.4mm，基于空间限制光圈和液体镜片需设置在远离影像传感器，基于光束能全部通过液体镜片而不会有大量离轴光束被液体镜片遮蔽，造成影像传感器中央和边缘的亮度差超过50％。光圈设置在液体镜片附近可以达成近轴和离轴光束全部获大部分通过液体镜片。本发明光学变焦的设计可提升镜头模块的效能达到更亮，分辨率(Resolution)更高。

附图说明

图1为依据本发明一实施例，具有液态镜片的变焦镜头模块剖面结构示意图；

图2-3为依据本发明一实施例，以图1的具有液态镜片的变焦镜头模块，针对不同物距的剖面结构示意图；

图4为依据本发明一实施例，液态透镜单元110的结构变化剖面示意图；

图5-7为依据本发明一些实施例，绘示调幅转换函数(MTF)随着空间频率变化的特性仿真示意图；

图8-10为依据本发明一些实施例，绘示纵向球差，像散场曲线以及畸变等的特性模拟示意图；

图11-13为依据本发明另一实施例，变焦镜头模块剖面示意图；

图14-16为依据本发明一些实施例，绘示调幅转换函数(MTF)随着空间频率变化的特性仿真示意图；

图17-19为依据本发明一些实施例，绘示纵向球差，像散场曲线以及畸变等的特性模拟示意图；

图20-22为依据本发明另一实施例，变焦镜头模块针对不同物距的剖面结构示意图；

图23为依据本发明另一实施例，变焦镜头模块针对不同物距的剖面结构示意图。

附图标记

100、102、104：镜片组

106：镜片

108：次镜片组

110：液态透镜单元

110a：液体部

110b、110c：透光基板

110d：外壁

150：影像感测面板

200、202、204：镜片组

206：影像感测面板

208：次镜片组

210：液态透镜单元

212：成像位置

300、302、304：镜片组

306：影像感测面板