TWI565320B - 攝像與感光整合型光學裝置 - Google Patents

Description

攝像與感光整合型光學裝置

本發明係關於一種光學裝置，尤其關於一種同時具備擷取影像功能以及感應功能之攝像與感光整合型光學裝置。

近年來，隨著科技的進步，各種電子裝置均設計為輕薄外型而具有易於攜帶的特性，以便於使用者可隨時隨地藉由電子裝置進行行動商務或娛樂休閒等事務。以影像擷取裝置為例，影像擷取裝置近期廣泛地應用於各種領域，例如智慧型手機、平板電腦以及穿戴式裝置等可攜式電子裝置上，其具有體積小且方便攜帶之優點，使用者可以於需要時隨時進行影像擷取工作且儲存拍攝而獲得之影像。或者，可進一步地透過行動網路上傳至網際網路之中，以進行資料的傳輸。

另一方面，感應裝置亦早已發展，以達使用者最大便利且使系統的運作更為順暢。惟，感應裝置與影像擷取裝置之技術日趨成熟，故其整體結構複雜且體積較大。是以，如何整合 影像擷取裝置以及與感應裝置並且達成微型化已是重要的課題。

請參閱圖1，其為習知影像擷取裝置之結構側視剖面示意圖。習知影像擷取裝置1包括光學透鏡11、光學感測元件12以及殼體13，且光學透鏡11係由一片透鏡片所構成，其可供外界光L通過而進入習知影像擷取裝置1內部。光學感測元件12對應於光學透鏡11，其可感應通過光學透鏡11之外界光L而產生相對應之影像訊號，以供連接於影像擷取裝置1之顯示器(未顯示於圖中)顯示對應於影像訊號之影像。殼體13之功能為容置光學透鏡11以及光學感測元件12，且定位之，使得光學透鏡11以及光學感測元件12得以正常運作，而殼體13具有一開孔131，其可顯露光學透鏡11於外，使外界光L通過光學透鏡11。光學透鏡11中，其具有一光軸A以及一視角θ(Field of View，FOV)，其視角θ可決定影像擷取裝置1之視區(View)，光學透鏡11為圓形透鏡，且其直徑為2．R。其中，光學透鏡11之尺寸越大，視角θ越大，且視區越大，而開孔131之尺寸稍大於光學透鏡11之有效光學尺寸或光學孔徑(Clear Aperature)。

當影像擷取裝置1選用像素尺寸較小的光學感測元件12時，外界光L不易入射至光學感測元件12，故需要於光學透鏡11與光學感測元件12之間設置一導光元件(未顯示於圖中)，以引導外界光L入射至光學感測元件12上。一般而言，當視角θ越大，外界光L通過光學透鏡11之交會點(定義為轉折點)的所在位置會越靠近光學透鏡11，於此種情況下，影像擷取裝置1中必須設置較長的導光元件，才可確實引導外界光L入射至光學感測元件12。然而，較長的導光元件之效率較差，且成本較高，同時會 造成殼體13之長度較大。

綜合以上可知，所需要解決的問題如下：第一，如何兼顧較大的視角以及較小的殼體長度，第二，於光學裝置尺寸最小化之前提下，如何擴展光學裝置之功能性，使之兼具影像擷取與光量感測或不同波長的監控之功效。

本發明之一目的在提供一種整合型光學裝置，其可同時進行不同功能，而提升光學裝置的功能性。

本發明之另一目的在提供一種整合型光學裝置，其可因應不同的光學感測元件之尺寸來決定殼體之開孔的尺寸以及光學透鏡的尺寸，且可同時兼顧較大的或不同的視角需求以及較輕薄的殼體外型要求。

於一較佳實施例中，本發明提供一種攝像與感光整合型光學裝置，包括：一第一光學透鏡模組、一第二光學透鏡模組以及一殼體。該第一光學透鏡模組用以接收外界光而擷取一影像，該第二光學透鏡模組相鄰於該第一光學透鏡模組，用以感應外界光。該殼體用以承載該第一光學透鏡模組以及該第二光學透鏡模組；其中，該攝像與感光整合型光學裝置同時具有一攝像功能以及感應功能。

於一較佳實施例中，該殼體包括一第一開孔以及一第二開孔，該第一開孔可部份顯露該第一光學透鏡模組，而該第 二開孔可部份顯露該第二光學透鏡模組；該第一光學透鏡模組包括：一第一光學透鏡以及該第一光學感測元件。該第一光學透鏡用以供外界光通過，而該第一光學透鏡具有一第一視區。該第一光學感測元件對應於該第一光學透鏡，用以接收通過該第一光學透鏡之外界光而獲得該影像；其中，該第一開孔之尺寸係由該第一光學透鏡模組之一第一工作距離或一第一等效焦距、一第一視角以及該第一光學透鏡模組之一第一光學感測元件之尺寸而決定。

於一較佳實施例中，當該第一光學透鏡之該第一視區係為圓形或近似為圓形，且一被拍攝物位於該第一光學透鏡模組之近處時，該第一開孔之尺寸係滿足下列關係式： 而當該第一光學透鏡之該第一視區係為圓形或近似為圓形，且該被拍攝物位於該第一光學透鏡模組之遠處時，該第一開孔之尺寸係滿足下列關係式： 其中，係為第一開孔之半徑，W_M係為該第一光學透鏡模組之該第一工作距離，R_aM係為該第一光學透鏡之半徑，θ_M係為該第一光學透鏡之該第一視角，R_sM係為該第一光學感測元件之半徑，f_M係為該第一光學透鏡模組之該第一等效焦距。

當該第一光學透鏡之該第一視區係為矩形或近似為矩形，且一被拍攝物位於該第一光學透鏡模組之近處時，該第一開孔之尺寸係滿足下列關係式： 而當該第一光學透鏡之該第一視區係為矩形或近似為矩形，且該被拍攝物位於該第一光學透鏡模組之遠處時，該第一開孔之尺寸係滿足下列關係式： 其中，係為第一開孔之第一方向長度，係為第一開孔之第二方向長度，W_M係為該第一光學透鏡模組之該第一工作距離，R_aM,x係為該第一光學透鏡之第一方向長度，R_aM,y係為該第一光學透鏡之第二方向長度，θ_M係為該第一光學透鏡之該第一視角，R_sM,x係為該第一光學感測元件之第一方向長度，R_sM,y係為該第一光學感測元件之第二方向長度，f_M係為該第一光學透鏡模組之該第一等效焦距。

於一較佳實施例中，該第二光學透鏡模組包括：一第二光學透鏡、該第二光學感測元件以及一導光元件。該第二光學透鏡相鄰於該第一光學透鏡，用以供外界光通過，而該第二光學透鏡具有一第二視區。該第二光學感測元件對應於該第二光學透鏡，用以感應通過該第二光學透鏡之外界光；其中，該第二光學感測元件之像素尺寸小於或遠小於該第一光學感測元件之像素尺寸。該導光元件設置於該第二光學透鏡以及該第二光學感測元件之間，用以引導通過該第二光學透鏡之外界光至該第二光學感測元件；其中，該第二開孔之尺寸係由該第二光學透鏡模組之一 第二工作距離或一第二等效焦距、一第二視角以及該導光元件之一第一表面之尺寸而決定。

於一較佳實施例中，當該第二光學透鏡之該第二視區係為圓形或近似為圓形，且一被感測物位於該第二光學透鏡模組之近處時，該第二開孔之尺寸係滿足下列關係式： 而當該第二光學透鏡之該第二視區係為圓形或近似為圓形，且該被感測物位於該第二光學透鏡模組之遠處時，該第二開孔之尺寸係滿足下列關係式： 其中，係為第二開孔之半徑，W_A係為該第二光學透鏡模組之該第二工作距離，R_aM係為該第二光學透鏡之半徑，θ_A係為該第二光學透鏡之該第二視角，R_aA係為該第二光學感測元件之半徑，f_A係為該第二光學透鏡模組之該第二等效焦距。

於一較佳實施例中，當該第二光學透鏡之該第二視區係為矩形或近似為矩形，且一被感測物位於該第二光學透鏡模組之近處時，該第二開孔之尺寸係滿足下列關係式： 而當該第二光學透鏡之該第二視區係為矩形或近似為矩形，且該被感測物位於該第二光學透鏡模組之遠處時，該第二開孔之尺寸係滿足下列關係式： 其中，係為第二開孔之第一方向長度，係為第二開孔之第二方向長度，W_A係為該第二光學透鏡模組之該第二工作距離，R_aA,x係為該第二光學透鏡之第一方向長度，R_aA,y係為該第二光學透鏡之第二方向長度，θ_A係為該第二光學透鏡之該第二視角，R_sA,x係為該第二光學感測元件之第一方向長度，R_sA,y係為該第二光學感測元件之第二方向長度，f_M係為該第二光學透鏡模組之該第二等效焦距。

於一較佳實施例中，當該第一視角大於該第二視角時，對應於該第一視角之一第一距離小於對應於該第二視角之一第二距離；其中，該第一距離係該第一視角所在之一第一轉折點位置與該第一光學透鏡間之距離，而該第二距離係該第二視角所在之一第二轉折點位置與該第二光學透鏡間之距離。

於一較佳實施例中，該導光元件之一第一表面與該導光元件之一第二表面間之角度差小於10度；其中該第一表面接近於該第二光學透鏡，而該第二表面接近於該第二光學感測元件。。

於一較佳實施例中，該導光元件之一第一表面與該導光元件之一第二表面不平行，且該第一表面以及該第二表面中之任一者之一法向量係與該第二光學透鏡模組之一光軸平行；其中該第一表面接近於該第二光學透鏡，而該第二表面接近於該第二光學感測元件。

於一較佳實施例中，該導光元件之一第一表面與該導光元件之一第二表面不平行，且該第一表面以及該第二表面中 之任一者之一法向量與該第二光學透鏡模組之一光軸間之角度小於60度；其中該第一表面接近於該第二光學透鏡，而該第二表面接近於該第二光學感測元件。

於一較佳實施例中，該導光元件係實心塑膠管、中空管、具有導光指向性之微結構或具有金屬反射之表面。

於一較佳實施例中，該第一光學透鏡以及該第二光學透鏡係設置於同一透鏡片上，且該透鏡片具有分別相對應之該第一視區以及該第二視區。

於一較佳實施例中，其中該第一光學透鏡係設置於一第一透鏡片上，且該第一透鏡片具有相對應之該第一視區，而該第二光學透鏡係設置於一第二透鏡片上，且該第二透鏡片具有相對應之該第二視區。

於一較佳實施例中，其中該第一光學感測元件與該第二光學感測元件係位於同一平面上，且該第一光學感測元件與該第二光學感測元件可整合於一體。

於一較佳實施例中，其中該第一光學感測元件與該第二光學感測元件係分別獨立設置且位於不同平面上。

於一較佳實施例中，本發明攝像與感光整合型光學裝置更包括一移動機構，設置於該殼體內，用以移動該殼體以使第一光學透鏡模組進行自動對焦；其中該移動機構可藉由一電機方式、一磁力方式、一光學感應方式或一手動方式移動該殼體。

簡言之，本發明攝像與感光整合型光學裝置藉由上述關係式而可因應不同的第一光學透鏡之尺寸、第二光學透鏡之尺寸、第一光學感測元件之尺寸以及導光元件之尺寸而決定相對 應的最大視角，以產生最大的視區，並因應該些光學透鏡之尺寸而決定殼體上相對應的該些開孔的尺寸。藉由上述關係式而形成之攝像與感光整合型光學裝置可兼顧不同的視角需求以及輕薄的殼體外型要求，以便於微型化，故本發明攝像與感光整合型光學裝置可應用於可攜式電子裝置，例如手機、平板電腦或其它穿戴式裝置等。

1‧‧‧影像擷取裝置

2、3‧‧‧攝像與感光整合型光學裝置

11‧‧‧光學透鏡

12‧‧‧光學感測元件

13‧‧‧殼體

21、31‧‧‧第一光學透鏡模組

22、32‧‧‧第二光學透鏡模組

23‧‧‧第三光學透鏡模組

24‧‧‧第四光學透鏡模組

25‧‧‧第五光學透鏡模組

26、36‧‧‧殼體

27、37‧‧‧移動機構

131‧‧‧開孔

211、311‧‧‧第一光學透鏡

212、312‧‧‧第一光學感測元件

221、321‧‧‧第二光學透鏡

222、322‧‧‧第二光學感測元件

223、323‧‧‧導光元件

261、361‧‧‧第一開孔

262、362‧‧‧第二開孔

263‧‧‧第三開孔

264‧‧‧第四開孔

265‧‧‧第五開孔

2231‧‧‧導光元件之第一表面

2232‧‧‧導光元件之第二表面

A‧‧‧光軸

A1‧‧‧第一光軸

A2‧‧‧第二光軸

L‧‧‧外界光

N1‧‧‧第一法向量

N2‧‧‧第二法向量

P1‧‧‧第一轉折點位置

P2‧‧‧第二轉折點位置

V1、V3‧‧‧第一視區

V2、V4‧‧‧第二視區

θ‧‧‧視角

θ_M‧‧‧第一視角

θ_A‧‧‧第二視角

θ_M,x‧‧‧於第一方向上之第一視角

θ_M,y‧‧‧於第二方向上之第一視角

θ_A,x‧‧‧於第一方向上之第二視角

θ_A,y‧‧‧於第二方向上之第二視角

2．R‧‧‧光學透鏡之直徑

f_M‧‧‧第一等效焦距

f_A‧‧‧第二等效焦距

R_aM‧‧‧第一光學透鏡之半徑

R_aM,x‧‧‧第一光學透鏡之第一方向長度

R_aM,y‧‧‧第一光學透鏡之第二方向長度

R_sM‧‧‧第一光學感測元件之半徑

‧‧‧第一開孔之半徑

‧‧‧第一開孔之第一方向長度

‧‧‧第一開孔之第二方向長度

R_aM‧‧‧第二光學透鏡之半徑

R_LA‧‧‧第一表面之半徑

R_LA,x‧‧‧第一表面之第一方向長度

R_LA,y‧‧‧第一表面之第二方向長度

‧‧‧第一開孔之第一方向長度

‧‧‧第一開孔之第二方向長度

‧‧‧第二開孔之半徑

‧‧‧第二開孔之第一方向長度

‧‧‧第二開孔之第二方向長度

T_M1‧‧‧第一距離

T_M2‧‧‧第三距離

T_A1‧‧‧第二距離

T_A2‧‧‧第四距離

W_M‧‧‧第一工作距離

W_A‧‧‧第二工作距離

圖1：係為習知影像擷取裝置之結構側視剖面示意圖。

圖2：係為本發明攝像與感光整合型光學裝置於第一較佳實施例之外觀結構示意圖。

圖3：係為本發明攝像與感光整合型光學裝置於第一較佳實施例沿剖面線F之局部結構側視剖面示意圖。

圖4：係為本發明攝像與感光整合型光學裝置於第一較佳實施例之第一視區以及第二視區之示意圖。

圖5A：係為本發明攝像與感光整合型光學裝置於第二較佳實施例沿第一方向之局部結構側視剖面示意圖。

圖5B：係為本發明攝像與感光整合型光學裝置之第一光學透鏡模組於第二較佳實施例沿第二方向之局部結構側視剖面示意圖。

圖5C：係為本發明攝像與感光整合型光學裝置之第二光學透鏡模組於第二較佳實施例沿第二方向之局部結構側視剖 面示意圖。

圖6：係為本發明攝像與感光整合型光學裝置於第二較佳實施例之第一視區以及第二視區之示意圖。

圖7A~7F：係為本發明攝像與感光整合型光學裝置之複數光學透鏡於不同較佳實施例之結構上視示意圖。

鑑於習知技術之問題，本發明提供一種可解決習知技術問題之攝像與感光整合型光學裝置。請同時參閱圖2~圖4，圖2係為本發明攝像與感光整合型光學裝置於第一較佳實施例之外觀結構示意圖，圖3係為本發明攝像與感光整合型光學裝置於第一較佳實施例沿剖面線F之局部結構側視剖面示意圖，而圖4係為本發明攝像與感光整合型光學裝置於第一較佳實施例之第一視區以及第二視區之示意圖。攝像與感光整合型光學裝置2包括第一光學透鏡模組21、第二光學透鏡模組22、第三光學透鏡模組23、第四光學透鏡模組24、第五光學透鏡模組25、殼體26以及移動機構27，且殼體26包括對應於第一光學透鏡模組21之第一開孔261、對應於第二光學透鏡模組22之第二開孔262、對應於第三光學透鏡模組23之第三開孔263、對應於第四光學透鏡模組24之第四開孔264以及對應於第五光學透鏡模組25之第五開孔265。

第一光學透鏡模組21位於殼體26之中央處，其包括第一光學透鏡211以及第一光學感測元件212，且第一光學透鏡 211具有第一光軸A1、第一視角θ_M以及第一視區V1。第一光學透鏡211固定於殼體26上且顯露於第一開孔261之外，其可供外界光L通過，而第一光學感測元件212對應於第一光學透鏡211，其功能為接收通過第一光學透鏡211之外界光L而獲得一影像。其中，第一視角θ_M係為對應於第一光學透鏡211之最大視角。

第二光學透鏡模組22位於第一光學透鏡模組21之一側，其包括第二光學透鏡221、第二光學感測元件222以及導光元件223，且第二光學透鏡221具有第二光軸A2、第二視角θ_A以及第二視區V2。第二光學透鏡221固定於殼體26上且顯露於第二開孔262之外，其可供外界光L通過，而第二學感測元件222對應於第二光學透鏡221，其功能為接收通過第二光學透鏡221之外界光L而可進行感測運作，例如可感測手勢等運作。導光元件223設置於第二光學透鏡221以及第二光學感測元件22之間，其功能為引導通過第二光學透鏡221之外界光L至第二光學感測元件222。其中，第二視角θ_A係為對應於第二光學透鏡221之最大視角。

第三光學透鏡模組23~第五光學透鏡模組25亦位於第一光學透鏡模組21之一側，且第三光學透鏡模組23~第五光學透鏡模組25之結構以及功能係與第二光學透鏡模組22大致上相同而不再贅述，其中第二光學感測元件222以及第三光學透鏡模組23~第五光學透鏡模組25中之光學感測元件的像素尺寸小於或遠小於第一光學感測元件211之像素尺寸。於本較佳實施例中，第一光學感測元件211之像素尺寸約為百萬個，而第二光學透鏡模組22~第五光學透鏡模組25中之光學感測元件的像素尺寸約為1~2個，其僅為例示之用，而非以此為限。

由圖2可知，第一光學透鏡模組21係為中心光學透鏡模組，而第二光學透鏡模組22~第五光學透鏡模組25分別為圍繞於中心光學透鏡模組的周邊光學透鏡組。另一方面，圖3顯示出移動機構27設置於殼體26內，其功能為移動殼體26，以帶動第一光學透鏡211移動，使第一光學透鏡模組21進行自動對焦，其中，移動機構27可藉由電機方式、磁力方式、光學感應方式或手動方式而移動殼體26。

於本較佳實施例中，第一光學透鏡211、第二光學透鏡221以及第三光學透鏡模組23~第五光學透鏡模組25中之光學透鏡皆為圓形透鏡，其分別設置於獨立的透鏡片上，故所對應的第一視區V1、第二視區V2、……，亦為圓形，如圖4所示。其僅為例示之用，而不以此為限，於另一較佳實施例中，第一光學透鏡、第二光學透鏡以及第三光學透鏡模組~第五光學透鏡模組2中之光學透鏡係設置於同一透鏡片上，亦即以一體成型方式形成。第二光學感測元件222~第五光學透鏡模組25中之導光元件係為實心塑膠管，而外界光L包括具有一第一波長區間之光束、具有一第二波長區間之光束以及具有熱感應波長區間之光束。其中，具有第一波長區間之光束例如為可見光，具有第二波長區間之光束例如為不可見光，而具有熱感應波長區間之光束例如為以熱光源(Thermal Source)所輸出的光束。

需特別說明的是，第一，上述任一光學透鏡可由一塑料、一玻璃或一矽基材料所製成。第二，上述導光元件223係採用實心塑膠管，但其僅為例示之用，而不以此為限，於另一較佳實施例中，導光元件223亦可選用中空管、具有導光指向性之 微結構的結構或具有金屬反射表面的結構。第三，第一光學感測元件212與第二光學感測元件222係位於同一平面上，但第一光學感測元件212與第二光學感測元件222分別獨立設置，其僅為例示之用，而不以此為限。於另一較佳實施例中，第一光學感測元件與第二光學感測元件係位於同一平面上，且可整合於一體。或者，第一光學感測元件與第二光學感測元件係分別獨立設置且位於不同平面上。

第四，由圖3可知，導光元件223之第一表面2231與導光元件223之第二表面2232間之角度差小於10度，較佳者，其第一表面2231係與其第二表面2232平行。其中，其第一表面2231接近於第二光學透鏡221，而其第二表面2232接近於第二光學感測元件222。再者，當其第一表面2231係與其第二表面2232不平行時，攝像與感光整合型光學裝置2可採用以下兩種結構：第一，其第一表面2231之第一法向量N1以及其第二表面2232之第二法向量N2中之任一者與第二光學透鏡模組22之光軸A2平行。第二，其第一表面2231之第一法向量N1以及其第二表面2232之第二法向量N2中之任一者與第二光學透鏡模組22之光軸A2間之角度小於60度。較佳者，第一法向量N1以及第二法向量N2皆與光軸A2平行。

由圖3可知，當第一視角θ_M大於第二視角θ_A時，對應於第一視角θ_M之第一距離T_M1小於對應於第二視角θ_A之第二距離T_A1，其中，第一距離T_M1係第一視角θ_M所在的第一轉折點位置P1與第一光學透鏡211間之距離，而第二距離T_A1係第二視角θ_A所在之第二轉折點位置P2與第二光學透鏡221間之距離。

接下來說明殼體26上之第一開孔261~第五開孔265之尺寸大小的設計方式。以第一開孔261以及第二開孔262為例說明，請再次參閱圖2，第一開孔261之尺寸係由第一光學透鏡模組21之第一工作距離W_M、第一視角θ_M以及第一光學感測元件212之尺寸而決定，或者，第一開孔261之尺寸係由第一光學透鏡模組21之第一等效焦距f_M、第一視角θ_M以及第一光學感測元件212之尺寸而決定。當第一光學透鏡211之第一視區V1係為圓形，且被拍攝物位於第一光學透鏡模組21之近處時，第一開孔261之尺寸係滿足下列關係式： 而當第一光學透鏡211之第一視區V1係為圓形，且被拍攝物位於第一光學透鏡模組21之遠處時，第一開孔261之尺寸係滿足下列關係式： 其中，係為第一開孔261之半徑，W_M係為第一光學透鏡模組21之第一工作距離，亦即第一距離T_M1加上第三距離T_M2。R_aM係為第一光學透鏡211之半徑，θ_M係為第一光學透鏡211之第一視角，R_sM係為第一光學感測元件212之半徑，f_M係為該第一光學透鏡模組21之第一等效焦距。

另一方面，第二開孔262之尺寸係由第二光學透鏡模組22之第二工作距離W_A、第二視角θ_A以及第二光學透鏡模組22之第二光學感測元件222之尺寸而決定，或者，由第二光學透鏡模組22之第二等效焦距f_A、第二視角θ_A以及第二光學透鏡模組 22之第二光學感測元件222之尺寸而決定。當第二光學透鏡221之第二視區V2係為圓形，且被拍攝物位於第二光學透鏡模組22之近處時，第二開孔262之尺寸係滿足下列關係式： 而當第二光學透鏡221之第二視區V2係為圓形，且被拍攝物位於第二光學透鏡模組22之遠處時，第二開孔262之尺寸係滿足下列關係式： 其中，係為第二開孔262之半徑，W_A係為第二光學透鏡模組之第二工作距離，亦即第二距離T_A1加上第四距離T_A2。R_aA係為第二光學透鏡221之半徑，θ_A係為第二光學透鏡22之第二視角，R_LA係為第一表面2311之半徑，f_A係該第二光學透鏡模組22之第二等效焦距。

此外，本發明更提供一與上述不同作法之第二較佳實施例。請同時參閱圖5A~5C以及圖6，圖5A~5C係為本發明攝像與感光整合型光學裝置於第二較佳實施例之局部結構側視剖面示意圖，而圖6係為本發明攝像與感光整合型光學裝置於第二較佳實施例之第一視區以及第二視區之示意圖。本發明攝像與感光整合型光學裝置3包括第一光學透鏡模組31、第二光學透鏡模組32~第五光學透鏡模組(未顯示於圖中)、殼體36以及移動機構37，且殼體36包括分別對應於上述複數光學透鏡模組31、32、……之第一開孔361、第二開孔362、……、以及第五開孔(未顯示於圖中)。攝像與感光整合型光學裝置3之結構大致上與前述第一較 佳實施例之攝像與感光整合型光學裝置2之結構相同，且相同之處則不再贅述，該兩者之不同之處在於，第一光學透鏡模組31、第二光學透鏡模組32、……、以及第五光學透鏡組之結構。

圖5A顯示出第一光學透鏡模組31以及第二光學透鏡321於第一方向上之結構。第一光學透鏡模組31包括第一光學透鏡311以及第一光學感測元件312，且第一光學透鏡311具有第一光軸A1、於第一方向上之第一視角θ_M,x、於第二方向上之第一視角θ_M,y以及第一視區V3。其中，第一光學透鏡311以及第一視區V3係為矩形，如圖6所示。另一方面，第二光學透鏡模組32包括第二光學透鏡321、第二光學感測元件322以及導光元件323，且第二光學透鏡321具有第二光軸A2、於第一方向上之第二視角θ_A,x、於第二方向上之第二視角θ_A,y以及第二視區V4。其中，第二光學透鏡321以及第二視區V4亦為矩形，如圖6所示。於本較佳實施例中，導光元件323係為自由型導光元件，且其內表面具有金屬反射表面的結構，而有助於外界光L的導光。

接下來，第一開孔361之尺寸係由第一光學透鏡模組31之第一工作距離W_M、於第一方向上之第一視角θ_M,x、於第二方向上之第一視角θ_M,y以及第一光學感測元件312之尺寸而決定，或者，第一開孔361之尺寸係由第一光學透鏡模組31之第一等效焦距f_M、於第一方向上之第一視角θ_M,x、於第二方向上之第一視角θ_M,y以及第一光學感測元件312之尺寸而決定。當第一光學透鏡311之第一視區V3係為矩形，且被拍攝物位於第一光學透鏡模組31之近處時，第一開孔361之尺寸係滿足下列關係式： 而當第一光學透鏡311之第一視區V3係為矩形，且被拍攝物位於第一光學透鏡模組31之遠處時，第一開孔361之尺寸係滿足下列關係式： 其中，係為第一開孔361之第一方向長度，係為第一開孔361之第二方向長度，W_M係為該第一光學透鏡模組31之第一工作距離，亦即第一距離T_M1加上第二距離T_M2。R_aM,x係為第一光學透鏡311之第一方向長度，R_aM,y係為第一光學透鏡311之第二方向長度，θ_M,x係為第一光學透鏡311於第一方向上之第一視角，而θ_M,y係為第一光學透鏡311於第二方向上之第一視角。R_sM,x係為第一光學感測元件312之第一方向長度，R_sM,y係為第一光學感測元件312之第二方向長度，f_M係為第一光學透鏡模組31之第一等效焦距。

另一方面，第二開孔362之尺寸係由第二光學透鏡模組32之第二工作距離W_A、於第一方向上之第二視角θ_A,x、於第二方向上之第二視角θ_A,y以及第二光學透鏡模組32之第二光學感測元件322之尺寸而決定，或者，由第二光學透鏡模組32之第二等效焦距f_A、於第一方向上之第二視角θ_A,x、於第二方向上之第二視角θ_A,y以及第二光學透鏡模組32之第二光學感測元件322之尺寸而決定。當第二光學透鏡321之第二視區V4係為矩形，且被拍 攝物位於第二光學透鏡模組32之近處時，第二開孔362之尺寸係滿足下列關係式： 而當第二光學透鏡321之第二視區V4係為矩形，且被拍攝物位於第二光學透鏡模組32之遠處時，第二開孔362之尺寸係滿足下列關係式： 其中，係為第二開孔362之第一方向長度，係為第二開孔362之第二方向長度，W_A係為第二光學透鏡模組32之第二工作距離，亦即第二距離T_A1加上第四距離T_A2。R_aA,x係為第二光學透鏡321之第一方向長度，R_aA,y係為第二光學透鏡321之第二方向長度，θ_A,x係為第二光學透鏡321於第一方向上之第二視角，而θ_A,y係為第二光學透鏡321於第二方向上之第二視角。R_LA,x係為導光元件323之第一表面3231的第一方向長度，R_LA,y係為導光元件323之第一表面3231的第二方向長度，f_M係為第二光學透鏡模組32之第二等效焦距。

以上說明僅為本發明的實施例，熟知本技藝人士皆可依據實際應用需求而進行任何均等的變更設計。請參閱圖7A~7F，其為本發明攝像與感光整合型光學裝置之複數光學透鏡於不同較佳實施例之結構上視示意圖。圖7A顯示出第一光學透鏡 411、第二光學透鏡412、第三光學透鏡413、第四光學透鏡414以及第五光學透鏡415係一體成型於同一透鏡片上，且第二光學透鏡412、第三光學透鏡413、第四光學透鏡414以及第五光學透鏡415環繞第一光學透鏡411。其中，對應於第一光學透鏡411之光學透鏡模組之功能為擷取影像，而對應於第二光學透鏡412、第三光學透鏡413、第四光學透鏡414以及第五光學透鏡415之該些光學透鏡模組係具有感應功能。

圖7B~7F則分別顯示出不同配置的複數光學透鏡，圖7B顯示二光學透鏡合一之透鏡片，圖7C以及圖7D顯示三光學透鏡合一之透鏡片，而圖7E以及圖7F則分別顯示出不同形式之四光學透鏡合一之透鏡片。

根據上述可知，本發明攝像與感光整合型光學裝置藉由上述關係式而可因應不同的第一光學透鏡之尺寸、第二光學透鏡之尺寸、第一光學感測元件之尺寸以及導光元件之尺寸而決定相對應的最大視角，以產生最大的視區，並因應該些光學透鏡之尺寸而決定殼體上相對應的該些開孔的尺寸。藉由上述關係式而形成之攝像與感光整合型光學裝置可同時兼顧較大的視角以及輕薄的殼體外型，以便於微型化，故本發明攝像與感光整合型光學裝置可應用於可攜式電子裝置，例如手機、平板電腦或其它穿戴式裝置等。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，並非用以限定本發明之申請專利範圍，因此凡其它未脫離本發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含於本案之申請專利範圍內。

2‧‧‧攝像與感光整合型光學裝置

21‧‧‧第一光學透鏡模組

22‧‧‧第二光學透鏡模組

26‧‧‧殼體

27‧‧‧移動機構

211‧‧‧第一光學透鏡

212‧‧‧第一光學感測元件

221‧‧‧第二光學透鏡

222‧‧‧第二光學感測元件

223‧‧‧導光元件

261‧‧‧第一開孔

262‧‧‧第二開孔

2231‧‧‧導光元件之第一表面

2232‧‧‧導光元件之第二表面

A1‧‧‧第一光軸

A2‧‧‧第二光軸

L‧‧‧外界光

N1‧‧‧第一法向量

N2‧‧‧第二法向量

P1‧‧‧第一轉折點位置

P2‧‧‧第二轉折點位置

θ_M‧‧‧第一視角

θ_A‧‧‧第二視角

R_aM‧‧‧第一光學透鏡之半徑

R_sM‧‧‧第一光學感測元件之半徑

‧‧‧第一開孔之半徑

R_aM‧‧‧第二光學透鏡之半徑

R_LA‧‧‧第一表面之半徑

‧‧‧第二開孔之半徑

T_M1‧‧‧第一距離

T_M2‧‧‧第三距離

T_A1‧‧‧第二距離

T_A2‧‧‧第四距離

Claims (16)

1. 一種攝像與感光整合型光學裝置，包括：一第一光學透鏡模組，用以接收外界光而擷取一影像；一第二光學透鏡模組，鄰近於該第一光學透鏡模組，用以感應外界光；以及一殼體，用以部份承載該第一光學透鏡模組以及該第二光學透鏡模組；其中，該殼體包括一第一開孔以及一第二開孔，該第一開孔可部份顯露該第一光學透鏡模組，而該第二開孔可部份顯露該第二光學透鏡模組；該第一光學透鏡模組包括：一第一光學透鏡，固定於該殼體上且顯露於該第一開孔之外，用以供外界光通過，而該第一光學透鏡具有一第一視區；以及一第一光學感測元件，對應於該第一光學透鏡，用以接收通過該第一光學透鏡之外界光而獲得該影像；其中，該第一開孔之尺寸係由該第一光學透鏡模組之一第一工作距離或一第一等效焦距、一第一視角以及該第一光學感測元件之尺寸而決定；該第二光學透鏡模組包括：一第二光學透鏡，相鄰於該第一光學透鏡且固定於該殼體上，該第二光學透鏡顯露於該第二開孔之外，用以供外界光通過，而該第二光學透鏡具有一第二視區；一第二光學感測元件，對應於該第二光學透鏡，用以感應通過該第二光學透鏡之外界光；其中，該第二光學感測元件之像素尺寸小於或遠小於該第一光學感測元件之像素尺寸；以及一導光元件，設置於該第二光學透鏡以及該第二光學感測元件之 間，用以引導通過該第二光學透鏡之外界光至該第二光學感測元件；其中，該第二開孔之尺寸係由該第二光學透鏡模組之一第二工作距離或一第二等效焦距、一第二視角以及該導光元件之一第一表面之尺寸而決定。
2. 如申請專利範圍第1項所述之攝像與感光整合型光學裝置，其中當該第一光學透鏡之該第一視區係為圓形或近似為圓形，且一被拍攝物位於該第一光學透鏡模組之近處時，該第一開孔之尺寸係滿足下列關係式： 而當該第一光學透鏡之該第一視區係為圓形或近似為圓形，且該被拍攝物位於該第一光學透鏡模組之遠處時，該第一開孔之尺寸係滿足下列關係式： 其中，係為第一開孔之半徑，W_M係為該第一光學透鏡模組之該第一工作距離，R_aM係為該第一光學透鏡之半徑，θ_M係為該第一光學透鏡之該第一視角，R_sM係為該第一光學感測元件之半徑，f_M係為該第一光學透鏡模組之該第一等效焦距。
3. 3、如申請專利範圍第1項所述之攝像與感光整合型光學裝置，其中當該第一光學透鏡之該第一視區係為矩形或近似為矩形，且一被拍攝物位於該第一光學透鏡模組之近處時，該第一開孔之尺寸係滿足下列關係式： 而當該第一光學透鏡之該第一視區係為矩形或近似為矩形，且該被拍攝物位於該第一光學透鏡模組之遠處時，該第一開孔之尺寸係滿足下列關係式： 其中，係為第一開孔之第一方向長度，係為第一開孔之第二方向長度，W_M係為該第一光學透鏡模組之該第一工作距離，R_aM,x係為該第一光學透鏡之第一方向長度，R_aM,y係為該第一光學透鏡之第二方向長度，θ_M係為該第一光學透鏡之該第一視角，R_sM,x係為該第一光學感測元件之第一方向長度，R_sM,y係為該第一光學感測元件之第二方向長度，f_M係為該第一光學透鏡模組之該第一等效焦距。
4. 如申請專利範圍第1項所述之攝像與感光整合型光學裝置，其中當該第二光學透鏡之該第二視區係為圓形或近似為圓形，且一被感測物位於該第二光學透鏡模組之近處時，該第二開孔之尺寸係滿足下列關係式： 而當該第二光學透鏡之該第二視區係為圓形或近似為圓形，且該被感測物位於該第二光學透鏡模組之遠處時，該第二開孔之尺寸係滿足下列關係式： 其中，係為第二開孔之半徑，W_A係為該第二光學透鏡模組之該第二工作距離，R_aA係為該第二光學透鏡之半徑，θ_A係為該第二 光學透鏡之該第二視角，R_LA係為該導光元件之一第一表面之半徑，f_A係為該第二光學透鏡模組之該第二等效焦距。
5. 如申請專利範圍第1項所述之攝像與感光整合型光學裝置，其中當該第二光學透鏡之該第二視區係為矩形或近似為矩形，且一被感測物位於該第二光學透鏡模組之近處時，該第二開孔之尺寸係滿足下列關係式： 而當該第二光學透鏡之該第二視區係為矩形或近似為矩形，且該被感測物位於該第二光學透鏡模組之遠處時，該第二開孔之尺寸係滿足下列關係式： 其中，係為第二開孔之第一方向長度，係為第二開孔之第二方向長度，W_A係為該第二光學透鏡模組之該第二工作距離，R_aA,x係為該第二光學透鏡之第一方向長度，R_aA,y係為該第二光學透鏡之第二方向長度，θ_A係為該第二光學透鏡之該第二視角，R_LA,x係為該導光元件之該第一表面之第一方向長度，R_LA,y係為該第一表面之第二方向長度，f_M係為該第二光學透鏡模組之該第二等效焦距。
6. 如申請專利範圍第1項所述之攝像與感光整合型光學裝置，其中當該第一視角大於該第二視角時，對應於該第一視角之一第一 距離小於對應於該第二視角之一第二距離；其中，該第一距離係該第一視角所在之一第一轉折點位置與該第一光學透鏡間之距離，而該第二距離係該第二視角所在之一第二轉折點位置與該第二光學透鏡間之距離。
7. 如申請專利範圍第1項所述之攝像與感光整合型光學裝置，其中該導光元件之該第一表面與該導光元件之一第二表面間之角度差小於10度；其中該第一表面接近於該第二光學透鏡，而該第二表面接近於該第二光學感測元件。
8. 如申請專利範圍第1項所述之攝像與感光整合型光學裝置，其中該導光元件之該第一表面與該導光元件之一第二表面不平行，且該第一表面以及該第二表面中之任一者之一法向量係與該第二光學透鏡模組之一光軸平行；其中該第一表面接近於該第二光學透鏡，而該第二表面接近於該第二光學感測元件。
9. 如申請專利範圍第1項所述之攝像與感光整合型光學裝置，其中該導光元件之該第一表面與該導光元件之一第二表面不平行，且該第一表面以及該第二表面中之任一者之一法向量與該第二光學透鏡模組之一光軸間之角度小於60度；其中該第一表面接近於該第二光學透鏡，而該第二表面接近於該第二光學感測元件。
10. 如申請專利範圍第1項所述之攝像與感光整合型光學裝置，其中該導光元件係具有導光指向性之實心塑膠管、具有導光指向性之中空管、具有導光指向性之微結構或具有導光指向性且可反射之金屬表面。
11. 如申請專利範圍第1項所述之攝像與感光整合型光學裝置，其中該第一光學透鏡以及該第二光學透鏡係設置於同一透鏡片上，且該透鏡片具有分別相對應之該第一視區以及該第二視區。
12. 如申請專利範圍第1項所述之攝像與感光整合型光學裝置，其中該第一光學透鏡係設置於一第一透鏡片上，且該第一透鏡片具有相對應之該第一視區，而該第二光學透鏡係設置於一第二透鏡片上，且該第二透鏡片具有相對應之該第二視區。
13. 如申請專利範圍第1項所述之攝像與感光整合型光學裝置，其中該第一光學感測元件與該第二光學感測元件係位於同一平面上，且該第一光學感測元件與該第二光學感測元件可整合於一體。
14. 如申請專利範圍第1項所述之攝像與感光整合型光學裝置，其中該第一光學感測元件與該第二光學感測元件係分別獨立設置且位於不同平面上。
15. 如申請專利範圍第1項所述之攝像與感光整合型光學裝置，更包括一移動機構，設置於該殼體內，用以移動該殼體以使第一光學透鏡模組進行自動對焦；其中該移動機構可藉由一電機方式、一磁力方式、一光學感應方式或一手動方式移動該殼體。
16. 如申請專利範圍第1項所述之攝像與感光整合型光學裝置，其中該第二光學透鏡模組所感應之該外界光包括具有一第一波長區間之光束、具有一第二波長區間之光束以及具有熱感應波長區間之光束中之至少一者。