TW202346956A - 熱成像鏡頭 - Google Patents
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Abstract
一種熱成像鏡頭，包括鏡座、透鏡元件以及影像感測元件。透鏡元件配置於鏡座。影像感測元件配置於鏡座，其中透鏡元件以及影像感測元件從物側至像側沿光軸依序排列。透鏡元件的材料包括樹脂。透鏡元件對於波長大於700奈米的光穿透率大於40%。
Description
本發明是有關於一種光學裝置，且特別是有關於一種熱成像與感測的鏡頭。
在紅外光學與熱光學鏡頭的發展中，光學透鏡主要以鍺系或硫系玻璃為主要製作材料，但其製作的成本以及加工模具的成本皆較高，且生產量能也難以擴大，故消費性應用難以開展。因此，如何降低成本同時兼具有良好的光學成像（imaging）與感測（sensing）效果是本領域重要的目標與急切需要致力於行的發展方向。
本發明提供一種熱成像鏡頭，可對不可見光具有良好的光學成像效果且能有效降低製作成本。
本發明提供一種熱成像鏡頭，包括鏡座、透鏡元件以及影像感測元件。透鏡元件配置於鏡座。影像感測元件配置於鏡座，其中透鏡元件以及影像感測元件從物側至像側沿光軸依序排列。透鏡元件的材料包括樹脂，透鏡元件對於波長大於700奈米的光穿透率大於40%。
在本發明的一實施例中，上述的熱成像鏡頭僅有單一個透鏡。
在本發明的一實施例中，上述的熱成像鏡頭的系統焦距（effective focal length）的範圍為大於等於0.15毫米且小於等於2.5毫米。
在本發明的一實施例中，上述的透鏡元件在光軸上的厚度小於1.0毫米。
在本發明的一實施例中，上述的透鏡元件具有朝向物側的物側面以及朝向像側的像側面。像側面為凸面。
在本發明的一實施例中，上述的物側面為球面或非球面。
在本發明的一實施例中，上述的物側面為自由曲面或菲涅耳曲面。
在本發明的一實施例中，上述的像側面為球面或非球面。
在本發明的一實施例中，上述的像側面為自由曲面或菲涅耳曲面。
在本發明的一實施例中，上述的樹脂包括UV膠、熱固膠、熱塑性塑膠、熱固性塑膠中的至少其中一者。
在本發明的一實施例中，上述的樹脂為複合材料膠合組成。
在本發明的一實施例中，上述的透鏡元件包括基底部以及屈光部。屈光部與基底部膠合或貼合，且基底部的材料不同於屈光部的材料。
在本發明的一實施例中，上述的鏡座由金屬、樹脂或上述兩者所組成。
在本發明的一實施例中，上述的透鏡元件不具有鍍膜。
在本發明的一實施例中，上述的透鏡元件有微結構或奈米結構披覆其上。
在本發明的一實施例中，上述的透鏡元件包括強化結構，覆蓋於外表面上。
在本發明的一實施例中，上述的光軸為歪斜。
在本發明的一實施例中，上述的熱成像鏡頭的視角小於90度。
在本發明的一實施例中，上述的透鏡元件具有多個焦點與焦深。
在本發明的一實施例中，上述的透鏡元件具有多個視野並對應不同景深。
在本發明的一實施例中，上述的透鏡元件的材料還包括玻璃。
在本發明的一實施例中，上述的透鏡元件用以藉由電磁方式調整厚度與面型。
基於上述，在本發明的熱成像鏡頭中，透鏡元件的材料包括樹脂，使得透鏡元件對於波長大於700奈米的光穿透率大於40%。如此一來，具有良好的光學效果以及花費較低的成本。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1為本發明一實施例的熱成像鏡頭的示意圖。請參考圖1。本實施例提供一種熱成像鏡頭100，包括鏡座110、透鏡元件120以及影像感測元件130。熱成像鏡頭100適於接收非可見光並成像或進行光學感測，可應用於人身健康監測、老人居家安善生活、環境溫度監控或環境熱汙染防災等相關領域。舉例而言，熱成像鏡頭100對於波長大於700奈米的光穿透率大於40%。此外，熱成像鏡頭100為單鏡片鏡頭，僅有單一個透鏡。
鏡座110具有容置空間，用以容納透鏡元件120以及影像感測元件130。在本實施例中，鏡座110為一件式結構，例如是由金屬或樹脂所製成，或者是將金屬及樹脂以雙射方式或埋射（insert molding）方式射出成一體，可提供較佳的散熱效果，但本發明並不限於此。換句話說，即以金屬材料或樹脂材料一體成形，可減少不同構件組合所造成的公差，具有良好的光學成像與感測效果。
影像感測元件130配置於鏡座110。在本實施例中，影像感測元件130例如是電荷耦合元件（Charge coupled device，CCD）或互補式金氧半電晶體（Complementary metal oxide semiconductor transistors，CMOS）等感光元件，本發明並不限於此。
透鏡元件120配置於鏡座110，其中透鏡元件120以及影像感測元件1130從物側A1至像側A2沿光軸I依序排列，光線由物側A1朝像側A2傳遞並通過透鏡元件120以在影像感測元件130成像。在不同實施例中，光軸I可為歪斜，但本發明並不限於此。值得一提的是，透鏡元件120的材料包括樹脂，對於紅外光具有良好的光學穿透率。如此一來，相較於現有以鍺系或硫系玻璃所加工製成的紅外鏡頭，本實施例的熱成像鏡頭100使用樹脂成分的透鏡元件120具有良好的光學效果以及花費較低的成本。在本實施例中，透鏡元件120對於波長大於700奈米的光穿透率大於40%。
具體而言，上述透鏡元件120的樹脂材料包括UV膠、熱固膠、熱塑性塑膠、熱固性塑膠中的至少其中一者。在不同的實施例中，透鏡元件120的樹脂可選擇性地由複合材料膠合組成，亦即UV膠、熱固膠、熱塑性塑膠、熱固性塑膠中的至少其中二者所製作而成，本發明並不限於此。舉例而言，透鏡元件120包括基底部以及屈光部。其中，屈光部與基底部膠合或貼合，且基底部的材料不同於屈光部的材料，例如為兩種不同的樹脂材料。然而在不同的實施例中，基底部可使用玻璃製成，本發明並不限於此。
圖2為本發明另一實施例的部分熱成像鏡頭的示意圖。圖3為本發明另一實施例的部分熱成像鏡頭的示意圖。圖4為本發明另一實施例的部分熱成像鏡頭的示意圖。圖5為圖4實施例的透鏡元件的另一視角示意圖。請參考圖1至圖5。除此之外，透鏡元件120具有朝向物側A1的物側面122以及朝向像側A2的像側面124，其中像側面124為凸面。舉例而言，在本實施例中，透鏡元件120具有正的屈光性或光學力（optical power）為正。在本實施例中，物側面122為球面、非球面、自由曲面或菲涅耳曲面，如圖2至圖5所顯示的透鏡元件120A、120B、120C，本發明並不限於此。其中，圖5所顯示的透鏡元件120C為圖4中透鏡元件120C的另一視角。圖2至圖5所顯示的光學成像圖還包括光圈0以及成像面99。
請繼續參考圖1。此外，在本實施例中，透鏡元件120不具有鍍膜。另一方面，透鏡元件120在光軸I上的厚度（或中心厚度（central thickness））小於1.0毫米。在一些實施例中，透鏡元件120可藉由電磁方式調整其厚度與面型，本發明並不限於此。進一步地，在本實施例中，透鏡元件120具有多個焦點與焦深，且透鏡元件120還具有多個視野並對應不同景深。因此，配置了上述透鏡元件120的熱成像鏡頭100可滿足，系統焦距的範圍為大於等於0.15毫米且小於等於2.5毫米，以及熱成像鏡頭100的視角小於90度。
在一些實施例中，透鏡元件120還可包括強化結構，覆蓋於透鏡元件120的外表面上。強化結構例如是光學微結構或是奈米結構，用以提升透鏡元件120的結構硬度。此外，在不同的實施例中，在不同需求下可藉由強化結構增加或減少透鏡元件120對特定波長範圍的光反射率，進而達到更佳的光學效果。
圖6為本發明另一實施例的熱成像鏡頭的示意圖。本實施例所顯示的熱成像鏡頭100A類似於圖1所顯示的熱成像鏡頭100。兩者不同之處在於，在本實施例中，鏡座110A為兩件式結構，例如為不同直徑的第一部分112與第二部分114所組合而成。其中第一部分112與第二部分114的材料可由金屬、樹脂或上述兩者所組成，例如是金屬鏡筒搭配塑膠基底，本發明並不限於此。由於本實施例的鏡座110A為兩件式結構，因此可依據不同需求藉由調整第一部分112與第二部分114的距離而改變焦距。
綜上所述，在本發明的熱成像鏡頭中，透鏡元件的材料包括樹脂，使得透鏡元件對於波長大於700奈米的光穿透率大於40%。如此一來，具有良好的光學效果以及花費較低的成本。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故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。
0:光圈
99:成像面
100,100A,100B,100C,100D:熱成像鏡頭
110:鏡座
112:第一部分
114:第二部分
120,120A,120B,120C:透鏡元件
122:物側面
124:像側面
130:影像感測元件
A1:物側
A2:像側
I:光軸
圖1為本發明一實施例的熱成像鏡頭的示意圖。
圖2為本發明另一實施例的部分熱成像鏡頭的示意圖。
圖3為本發明另一實施例的部分熱成像鏡頭的示意圖。
圖4為本發明另一實施例的部分熱成像鏡頭的示意圖。
圖5為圖4實施例的透鏡元件的另一視角示意圖。
圖6為本發明另一實施例的熱成像鏡頭的示意圖。
100:熱成像鏡頭
110:鏡座
120:透鏡元件
122:物側面
124:像側面
130:影像感測元件
A1:物側
A2:像側
I:光軸
Claims (21)
- 一種熱成像鏡頭，包括： 鏡座； 透鏡元件，配置於所述鏡座；以及 影像感測元件，配置於所述鏡座，其中所述透鏡元件以及所述影像感測元件從物側至像側沿光軸依序排列，所述透鏡元件的材料包括樹脂，所述透鏡元件對於波長大於700奈米的光穿透率大於40%。
- 如請求項1所述的熱成像鏡頭，其中所述熱成像鏡頭僅有單一個透鏡。
- 如請求項1所述的熱成像鏡頭，其中所述熱成像鏡頭的系統焦距的範圍為大於等於0.15毫米且小於等於2.5毫米。
- 如請求項1所述的熱成像鏡頭，其中所述透鏡元件在所述光軸上的厚度小於1.0毫米。
- 如請求項1所述的熱成像鏡頭，其中所述透鏡元件具有朝向所述物側的物側面以及朝向所述像側的像側面，所述像側面為凸面。
- 如請求項5所述的熱成像鏡頭，其中所述物側面為球面或非球面。
- 如請求項5所述的熱成像鏡頭，其中所述物側面為自由曲面或菲涅耳曲面。
- 如請求項5所述的熱成像鏡頭，其中所述像側面為球面、非球面。
- 如請求項5所述的熱成像鏡頭，其中所述像側面為自由曲面或菲涅耳曲面。
- 如請求項1所述的熱成像鏡頭，其中所述樹脂包括UV膠、熱固膠、熱塑性塑膠、熱固性塑膠中的至少其中一者。
- 如請求項1所述的熱成像鏡頭，其中所述樹脂為複合材料膠合組成。
- 如請求項1所述的熱成像鏡頭，其中所述透鏡元件包括基底部以及屈光部，所述屈光部與所述基底部膠合或貼合，且所述基底部的材料不同於所述屈光部的材料。
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