TWI809305B - 用於光學成像系統的稜鏡和用於光學成像的稜鏡 - Google Patents

用於光學成像系統的稜鏡和用於光學成像的稜鏡 Download PDF

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Abstract

一種用於光學成像系統的稜鏡包括：入射表面，光入射於 所述入射表面上；發射表面，光自所述發射表面發射；反射表面，被配置成將入射至所述入射表面的光反射至所述發射表面；以及不連續部分，設置於所述入射表面和所述反射表面之間的邊界部分與所述發射表面和所述反射表面之間的邊界部分中的一或二者處。

Description

用於光學成像系統的稜鏡和用於光學成像的稜 鏡
以下說明是有關於一種被配置成折疊光學成像系統的光學路徑的稜鏡。
光學成像系統可安裝於可攜式終端裝置上。然而，例如智慧型電話等大部分可攜式終端裝置可能具有減小的厚度，進而使得可能不易於在可攜式終端裝置上安裝具有長焦距的光學成像系統。折疊光學成像系統可解決上述問題。舉例而言，在折疊光學成像系統中，可利用稜鏡在可攜式終端裝置的長度方向上設置多個透鏡。然而，由於用於此種光學成像系統的稜鏡可能具有小尺寸，因此可能難以藉由成形製程(forming process)製造此種稜鏡。因此，需要一種具有透光率及反射率、可易於製造且可靠的稜鏡。
提供此發明內容是為了以簡化形式介紹下文在實施方式中所進一步闡述的一系列概念。此發明內容並不旨在辨識所主張標的的關鍵特徵或本質特徵，亦非旨在用於幫助確定所主張標 的的範圍。
一種具有透光率及反射率、可易於製造且可靠的稜鏡。
在一個一般態樣中，一種用於光學成像系統的稜鏡包括：入射表面，光入射於所述入射表面上；發射表面，光自所述發射表面發射；反射表面，被配置成將入射至所述入射表面的光反射至所述發射表面；以及不連續部分，設置於所述入射表面和所述反射表面之間的邊界部分與所述發射表面和所述反射表面之間的邊界部分中的一或二者處。
所述不連續部分可為台階狀部分、具有高度的突出部或者被造型成線性線。
所述用於光學成像系統的稜鏡可包括設置於所述入射表面及所述發射表面上的反射防止層。
所述用於光學成像系統的稜鏡可包括設置於所述反射表面上的反射防止層及紅外截止層。
所述反射表面可被配置成具有與所述入射表面及所述發射表面的波前像差(wavefront aberration)不同的波前像差。
所述入射表面及所述發射表面連接至所述反射表面的部分可塗有遮光塗料或者可具有粗糙度以防止閃光現象(flare phenomenon)。
所述發射表面可包括透光區及遮光區。
所述透光區可具有圓形形狀或橢圓形形狀。
所述用於光學成像系統的稜鏡可包括：第一突出部，設 置於所述稜鏡的兩個側表面上，且被配置成耦合至照相機模組的外殼(housing)或支架(bracket)。
所述用於光學成像系統的稜鏡可包括：第二突出部，設置於所述第一突出部上，且在與所述第一突出部的延伸方向相同的方向上延伸。
所述第一突出部的面積可大於所述第二突出部的面積。
所述第一突出部的長度可大於所述第二突出部的長度。
在另一一般態樣中，一種用於光學成像的稜鏡包括：三個四邊形表面，包括入射表面、發射表面及反射表面；兩個側表面，連接所述入射表面、所述發射表面及所述反射表面；以及至少一個突出部，自所述兩個側表面中的一或二者延伸，所述至少一個突出部被配置成旋轉所述稜鏡以調節入射至所述入射表面的光的角度或自所述發射表面透射的光的角度。
所述至少一個突出部可包括自所述兩個側表面中的第一側表面延伸的第一突出部及自所述兩個側表面中的第二側表面延伸的第二突出部。
所述第一突出部可與所述第二突出部為相同的尺寸。
所述稜鏡可包括自所述第一突出部延伸的第三突出部及自所述第二突出部延伸的第四突出部。
所述第三突出部可具有與所述第一突出部不同的尺寸，且所述第四突出部可具有與所述第二突出部不同的尺寸。
所述稜鏡可包括：第一邊緣部分，所述入射表面在所述 第一邊緣部分處連接至所述反射表面；以及第二邊緣部分，所述反射表面在所述第二邊緣部分處連接至所述發射表面，且所述第一邊緣部分及所述第二邊緣部分中的每一者可相對於所述反射表面具有鈍角。
藉由閱讀以下詳細說明、圖式及申請專利範圍，其他特徵及態樣將顯而易見。
20:透光區
22:遮光區
101、102、103、104、105:稜鏡
110:入射表面
112、131、132:部分
120:發射表面
130:反射表面
140、150:側表面
146:突出部/第一突出部
147、148、149:突出部/第二突出部
170:不連續部分
200:支架
210、220:反射防止層
230:紅外截止層
240:凹槽
250:容納空間
260:驅動工具/第一驅動工具
1472:突出物
A-A:線
h1、h2、L1、L2:長度
θ1:角度/第一角度
θ2:角度/第二角度
圖1是示出用於光學成像系統的稜鏡的第一實例的立體圖。
圖2是示出圖1中所示稜鏡的側視圖。
圖3是示出具有不同於圖1中所示實例的形式的稜鏡的側視圖。
圖4A是示出用於光學成像系統的稜鏡的第二實例的立體圖。
圖4B是沿圖4A中所示的線A-A截取的剖視圖。
圖5是示出用於光學成像系統的稜鏡的第三實例的立體圖。
圖6是示出用於光學成像系統的稜鏡的第四實例的立體圖。
圖7是示出用於光學成像系統的稜鏡的第五實例的立體圖。
圖8是示出圖7中所示稜鏡的正視圖。
圖9、圖10及圖11是示出圖6中所示稜鏡與照相機模組的支架之間的組合關係的圖。
在所有圖式中且在詳細說明通篇中，相同的參考編號指代相同的元件。圖式可能並非按比例繪製，且為清晰、例示及方便起見，可誇大圖式中的元件的相對尺寸、比例及繪示。
提供以下詳細說明以幫助讀者獲得對本文中所述方法、設備及/或系統的全面理解。然而，對於此項技術中具有通常知識者而言，本文中所述方法、設備及/或系統的各種改變、潤飾及等效形式將顯而易見。本文中所述的操作順序僅為實例，且不限於本文中所述操作順序，而是如對於此項技術中具有通常知識者而言將顯而易見，除必需以特定次序進行的操作以外，亦可有所改變。此外，為提高清晰性及簡潔性，可省略對將為此項技術中具有通常知識者眾所習知的功能及構造的說明。
本文中所述特徵可以不同形式實施，且不被理解為限於本文中所述實例。確切而言，提供本文中所述實例是為了使此揭露內容將透徹及完整，並將向此項技術中具有通常知識者充分傳達本揭露內容的範圍。
注意，在本文中，關於實例或實施例使用用語「可」(例如，關於實例或實施例可包括或實施什麼)意指存在其中包括或實施此種特徵的至少一個實例或實施例，而所有實例及實施例並非僅限於此。
在說明書通篇中，當例如層、區域或基板等元件被闡述為位於另一元件「上」、「連接至」或「耦合至」另一元件時，所述元件可直接位於所述另一元件「上」、直接「連接至」或直接「耦合至」所述另一元件，或者可存在介於其間的一或多個其他元件。反之，當一元件被闡述為「直接位於」另一元件「上」、「直接連接至」或「直接耦合至」另一元件時，則可不存在介於其間的其他元件。
本文中所使用的用語「及/或」包括相關列出項中的任意一項或者相關列出項中的任意兩項或更多項的任意組合。
儘管本文中可能使用例如「第一(first)」、「第二(second)」及「第三(third)」等用語來闡述各種構件、組件、區域、層或區段，然而該些構件、組件、區域、層或區段不受該些用語限制。確切而言，該些用語僅用於區分各個構件、組件、區域、層或區段。因此，在不背離實例的教示內容的條件下，本文中所述實例中所提及的第一構件、組件、區域、層或區段亦可被稱為第二構件、組件、區域、層或區段。
在本文中，為易於說明，可使用例如「上方」、「上部的」、「下方」及「下部的」等空間相對性用語來闡述圖中所示的一個元件相對於另一元件的關係。此種空間相對性用語旨在除圖中所繪示定向以外亦囊括裝置在使用或操作中的不同定向。舉例而言，若翻轉圖中的裝置，則被闡述為相對於另一元件位於「上方」或「上部」的元件此時將相對於所述另一元件位於「下方」或「下部」。 因此，用語「上方」同時囊括視裝置空間定向而定的上方與下方兩種定向。所述裝置亦可以其他方式定向(例如，旋轉90度或處於其他定向)，且本文中所使用的空間相對性用語要相應地進行解釋。
本文中所使用的術語僅是為了闡述各種實例，而並非用於限制本揭露。除非上下文另外清楚地指示，否則冠詞「一(a、an)」及「所述(the)」旨在亦包括複數形式。用語「包括(comprises)」、「包含(includes)」及「具有(has)」規定所陳述的特徵、數目、操作、構件、元件及/或其組合的存在，但不排除一或多個其他特徵、數目、操作、構件、元件及/或其組合的存在或添加。
由於製造技術及/或容差，圖式中所示形狀可能發生變化。因此，本文中所述實例不限於圖式中所示的特定形狀，而是包括在製造期間發生的形狀變化。
如將在理解本申請案的揭露內容之後顯而易見，本文中所述實例的特徵可以各種方式加以組合。此外，如將在理解本申請案的揭露內容之後顯而易見，儘管本文中所述實例具有多種配置，然而可能存在其他配置。
將參照圖1至圖3闡述用於光學成像系統的稜鏡的第一實例。
第一實例的稜鏡101可具有藉由在對角線方向上將長方體或正六面體切成兩半而形成的形式。稜鏡101可具有三個四邊形表面及兩個三角形表面。舉例而言，稜鏡101的入射表面110、發射表面120及反射表面130中的每一者可具有四邊形形狀，且 稜鏡101的兩個側表面140及150中的每一者可具有三角形形狀。
稜鏡101可由特定材料形成。舉例而言，稜鏡101可由能夠易於製造及加工的塑膠材料形成。然而，稜鏡101的材料不限於塑膠材料。舉例而言，稜鏡101可使用玻璃材料製造，只要稜鏡101可具有可安裝於可攜式終端裝置上的尺寸即可。
稜鏡101可藉由特定製程製造。舉例而言，稜鏡101可藉由注入成形製程(injection forming process)製造，只要獲得可靠的製程品質即可。當如上製造稜鏡101時，可能沒有必要執行研磨製程(grinding process)，進而使得可簡化稜鏡101的製造製程。
稜鏡101可被配置成易於安裝於照相機模組上。舉例而言，稜鏡101的兩個側表面140及150上可設置有可與照相機模組的外殼或支架進行組合的第一突出部146。
稜鏡101可被配置成參考兩個側表面140及150來調節反射表面130的位置。舉例而言，稜鏡101可藉由繞設置於兩個側表面140及150上的第一突出部146旋轉來調節入射至入射表面110的光的角度或者自發射表面120透射的光的角度。
稜鏡101可具有藉由注入成形製程形成的特定形狀。舉例而言，如圖2中所示，在反射表面130連接至入射表面110的邊界部分及反射表面130連接至發射表面120的邊界部分上可設置有不連續部分170。不連續部分170可在稜鏡101的寬度方向上形成為一定長度。不連續部分170可被配置成具有一定差異的台 階狀部分、具有精細高度的突出部或者被配置成具有線性線形狀。
在實例中，不連續部分170可設置於反射表面130的邊緣上，但配置不限於此。視用於注入成形製程的模具的類型而定，不連續部分170可設置於入射表面110的邊緣或發射表面120的邊緣上。
稜鏡101可被配置成具有特定的波前像差。舉例而言，稜鏡101的入射表面110及發射表面120可被配置成具有為1/2λ的波前像差，且稜鏡101的反射表面130可被配置成具有為1/4λ的波前像差。如上配置的稜鏡101可減少由折疊光學路徑引起的像差。
如圖3中所示，稜鏡101可包括多個塗層。作為實例，稜鏡101的入射表面110上可設置有反射防止層210，且稜鏡101的發射表面120上可設置有反射防止層220。作為另一實例，稜鏡101的反射表面130上可設置有反射防止層及紅外截止層230。
在以下說明中，將闡述用於光學成像系統的稜鏡的另一實例。與前述實例相同或相似的元件將用相同的參考編號來闡述，且將不再對其予以贅述。
將參照圖4A及圖4B闡述用於光學成像系統的稜鏡的第二實例。
所述實例中的稜鏡102可具有藉由在對角線方向上將長方體或正六面體切成兩半而形成的形式。稜鏡102可具有三個四邊形表面及兩個三角形表面。舉例而言，稜鏡102的入射表面110、 發射表面120及反射表面130中的每一者可具有四邊形形狀，且稜鏡102的兩個側表面140及150中的每一者可具有三角形形狀。
稜鏡102可包括多個倒角區域(chamfer region)。舉例而言，入射表面110連接至反射表面130的部分131及反射表面130連接至發射表面120的部分132可被配置成分別具有特定角度θ1及θ2。部分131及132中的每一者可被加工成相對於反射表面130成鈍角。作為實例，由部分131及132、入射表面110及發射表面120形成的第一角度θ1可為90度。作為另一實例，由部分131及132以及反射表面130形成的第二角度θ2可為135度。
部分131及132可被配置成不引起閃光現象。作為實例，部分131及132可貼附有遮光膜，或者部分131及132可塗有遮光塗料。作為另一實例，部分131及132可被加工成具有粗糙度，使得可對光進行散射。
將參照圖5闡述用於光學成像系統的稜鏡的第三實例。
所述實例中的稜鏡103可具有藉由在對角線方向上將長方體或正六面體切成兩半而形成的形式。稜鏡103可具有三個四邊形表面及兩個三角形表面。舉例而言，稜鏡103的入射表面110、發射表面120及反射表面130中的每一者可具有四邊形形狀，且稜鏡103的兩個側表面中的每一者可具有三角形形狀。
稜鏡103可包括一或多個倒角區域。舉例而言，入射表面110連接至發射表面120的部分112可被加工成相對於入射表面110或發射表面120成鈍角。
部分112可被配置成不引起閃光現象。作為實例，部分112可貼附有遮光膜，或者部分112可塗有遮光塗料。作為另一實例，部分112可被加工成具有粗糙度，使得可對光進行散射。
此外，稜鏡103可被配置成限制發光區。舉例而言，稜鏡103的發射表面120可包括光可入射至的透光區20及可阻擋入射光的遮光區22。
透光區20可被配置成具有與光學成像系統中所包括的透鏡的橫截表面形狀相同或相似的形狀。舉例而言，透光區20可具有與光學成像系統中最鄰近物側設置的透鏡(下文中稱為第一透鏡)的有效區相同或相似的形狀。作為實例，當第一透鏡的有效區具有圓形形狀時，透光區20亦可具有圓形形狀。作為另一實例，第一透鏡的有效區具有橢圓形形狀或圓形形狀，其中兩個相對端被切除，透光區20可具有橢圓形形狀。然而，透光區20的形狀不限於第一透鏡的有效區的形狀。作為實例，無論第一透鏡的有效區的形狀如何，透光區20均可具有圓形形狀。
遮光區22可設置於發射表面120的除透光區20之外的部分中。遮光區22可由遮光膜、遮光塗料及類似物形成。如上配置的遮光區22可減少當物體被成像時不必要的光藉由發射表面120發射或自發射表面120反射的現象。
將參照圖6闡述用於光學成像系統的稜鏡的第四實例。
所述實例中的稜鏡104可具有藉由在對角線方向上將長方體或正六面體切成兩半而形成的形式。稜鏡104可具有三個四 邊形表面及兩個三角形表面。舉例而言，稜鏡104的入射表面110、發射表面120及反射表面130中的每一者可具有四邊形形狀，且稜鏡104的兩個側表面140及150中的每一者可具有三角形形狀。
稜鏡104可在側表面140及150上包括多個突出部146及148。在稜鏡104的寬度方向上延伸的第一突出部146可設置於側表面140及150上，且在與第一突出部146的延伸方向相同的方向上延伸的第二突出部148可設置於第一突出部146上。
第一突出部146與第二突出部148可具有不同的尺寸。作為實例，第一突出部146的面積可大於第二突出部148的面積。作為另一實例，第一突出部146的長度h1可大於第二突出部148的長度h2。第一突出部146及第二突出部148中的一或多者可與用於支撐照相機模組的稜鏡的外殼或支架進行組合。
將參照圖7至圖8闡述用於光學成像系統的稜鏡的第五實例。
所述實例中的稜鏡105可具有藉由在對角線方向上將長方體或正六面體切成兩半而形成的形式。稜鏡105可具有三個四邊形表面及兩個三角形表面。舉例而言，稜鏡105的入射表面110、發射表面120及反射表面130中的每一者可具有四邊形形狀，且稜鏡105的兩個側表面140及150中的每一者可具有三角形形狀。
稜鏡105的側表面140及150上可形成有多個突出部146、147及149。側表面140及150上可設置有在稜鏡105的寬度方向上延伸的第一突出部146。第一突出部146上可形成有具有 不同形狀的第二突出部147及149。舉例而言，第二突出部147的長度L1可不同於第二突出部149的長度L2。在所述實例中，第二突出部147的長度L1可大於第二突出部149的長度L2。
第二突出部147的端部可具有包括彎曲表面的形狀。舉例而言，第二突出部147的端部可為彎曲表面。第二突出部147的端部可具有半圓形形狀。第二突出部147可具有突出至一側的突出物1472。
第二突出部149的端部可具有與第二突出部147的端部的形狀不同的形狀。舉例而言，第二突出部149的端部可具有不包括彎曲表面的形狀。在所述實例中，第二突出部149的端部可具有僅由平坦表面形成的稜柱形狀。
將參照圖9至圖11闡述稜鏡與照相機模組的組合結構的實例。
所述實例中的稜鏡104可安裝於照相機模組上。舉例而言，稜鏡104可安裝於照相機模組中所設置的專用於稜鏡的支架200上。支架200可包括用於容納稜鏡104的容納空間250。容納空間250可具有與稜鏡104的形狀及尺寸相同或相似的形狀及尺寸。支架200的側表面上可設置有一或多個第一驅動工具260。第一驅動工具260可產生用於移動稜鏡104的驅動力。儘管圖中未示出，然而稜鏡104的側表面或反射表面上可設置有用於與驅動工具260相互作用的第二驅動工具。第一驅動工具及第二驅動工具可分別由磁體及線圈實施。
支架200的容納空間250中可設置有用於耦合至稜鏡104的突出部的元件。舉例而言，如圖11中所示，容納空間250的兩個側表面中可形成有凹槽240。凹槽240可藉由耦合至稜鏡104的第二突出部148來使得稜鏡104能夠被穩定地安裝。
根據前述實例，可提供一種具有透光率及反射率、可易於製造且可靠的稜鏡。
儘管本揭露包括具體實例，然而將在理解本申請案的揭露內容之後顯而易見，在不背離申請專利範圍及其等效範圍的精神及範圍的條件下，可對該些實例作出形式及細節上的各種改變。本文中所闡述的實例欲被視為僅為闡述性的，而非用於限制目的。對每一實例中的特徵或態樣的說明欲被視為適用於其他實例中的相似特徵或態樣。若所闡述的技術被以不同的次序執行，及/或若所闡述的系統、架構、裝置或電路中的組件被以不同的方式組合及/或被其他組件或其等效物替換或補充，則可達成適合的結果。因此，本揭露的範圍不由詳細說明界定，而是由申請專利範圍及其等效範圍界定，且申請專利範圍的範圍及其等效範圍內的所有變型均欲被理解為包括於本揭露中。
101:稜鏡
110:入射表面
120:發射表面
130:反射表面
140、150:側表面
146:突出部/第一突出部

Claims (17)

  1. 一種用於光學成像系統的稜鏡，包括：入射表面，光入射於所述入射表面上；發射表面，光自所述發射表面發射；反射表面，被配置成將入射至所述入射表面的光反射至所述發射表面；不連續部分，設置於所述入射表面和所述反射表面之間的邊界部分與所述發射表面和所述反射表面之間的邊界部分中的一或二者處；以及第一突出部，設置於所述稜鏡的兩個側表面上，且被配置成耦合至照相機模組的外殼或支架。
  2. 如請求項1所述的用於光學成像系統的稜鏡，其中所述不連續部分是台階狀部分、具有高度的突出部或者被造型成線性線。
  3. 如請求項1所述的用於光學成像系統的稜鏡，更包括設置於所述入射表面及所述發射表面上的反射防止層。
  4. 如請求項1所述的用於光學成像系統的稜鏡，更包括設置於所述反射表面上的反射防止層及紅外截止層。
  5. 如請求項1所述的用於光學成像系統的稜鏡，其中所述反射表面被配置成具有與所述入射表面及所述發射表面的波前像差不同的波前像差。
  6. 如請求項1所述的用於光學成像系統的稜鏡，其中所 述入射表面及所述發射表面連接至所述反射表面的部分塗有遮光塗料或者具有粗糙度以防止閃光現象。
  7. 如請求項1所述的用於光學成像系統的稜鏡，其中所述發射表面包括透光區及遮光區。
  8. 如請求項7所述的用於光學成像系統的稜鏡，其中所述透光區具有圓形形狀或橢圓形形狀。
  9. 如請求項1所述的用於光學成像系統的稜鏡，更包括：第二突出部，設置於所述第一突出部上，且在與所述第一突出部的延伸方向相同的方向上延伸。
  10. 如請求項9所述的用於光學成像系統的稜鏡，其中所述第一突出部的面積大於所述第二突出部的面積。
  11. 如請求項9所述的用於光學成像系統的稜鏡，其中所述第一突出部的長度大於所述第二突出部的長度。
  12. 一種用於光學成像的稜鏡，所述稜鏡包括：三個四邊形表面，包括入射表面、發射表面及反射表面；兩個側表面，連接所述入射表面、所述發射表面及所述反射表面；以及至少一個突出部，自所述兩個側表面中的一或二者延伸，所述至少一個突出部被配置成旋轉所述稜鏡以調節入射至所述入射表面的光的角度或自所述發射表面透射的光的角度。
  13. 如請求項12所述的稜鏡，其中所述至少一個突出部 包括自所述兩個側表面中的第一側表面延伸的第一突出部及自所述兩個側表面中的第二側表面延伸的第二突出部。
  14. 如請求項13所述的稜鏡，其中所述第一突出部與所述第二突出部為相同的尺寸。
  15. 如請求項13所述的稜鏡，更包括自所述第一突出部延伸的第三突出部及自所述第二突出部延伸的第四突出部。
  16. 如請求項15所述的稜鏡，其中所述第三突出部具有與所述第一突出部不同的尺寸，且所述第四突出部具有與所述第二突出部不同的尺寸。
  17. 如請求項12所述的稜鏡，更包括：第一邊緣部分，所述入射表面在所述第一邊緣部分處連接至所述反射表面；以及第二邊緣部分，所述反射表面在所述第二邊緣部分處連接至所述發射表面，其中所述第一邊緣部分及所述第二邊緣部分中的每一者相對於所述反射表面具有鈍角。
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