摩尔纹成像装置的制作方法

1.本发明是关于一种成像装置，特别是指一种摩尔纹成像装置。


背景技术：

2.随着多媒体技术的飞速发展，许多电子装置(例如智能手机、平板电脑、笔记型电脑或数字相机等)都会搭载有光学镜头，例如光学镜头可为广角镜头、鱼眼镜头或变焦镜头等，以支援摄影、网路视讯或脸部辨识等功能。
3.然而，目前市面上的光学镜头通常是由多片光学透镜所组成，例如光学透镜为凹透镜或凸透镜等，导致光学镜头的厚度无法进一步薄形化，举例来说，智能手机与平板电脑的光学透镜的厚度大多都超过5mm，数字相机的光学镜头的厚度大多都超过50mm，从而不利于电子装置的薄形化发展。


技术实现要素：

4.鉴于上述，于一实施例中，提供一种摩尔纹成像装置包括透光薄膜与遮光薄膜。透光薄膜包括多个成像单元及相对的入光面与出光面，多个成像单元设置于入光面、出光面或其组合，且多个成像单元二维排列形成一成像单元阵列。遮光薄膜包括多个透光区域，多个透光区域二维排列形成一透光阵列，遮光薄膜叠置于入光面或出光面，且透光阵列对应于成像单元阵列。其中成像单元阵列与透光阵列对应形成摩尔纹效应以产生成像放大效果。
5.综上，本发明实施例的摩尔纹成像装置通过在透光薄膜设置成像单元阵列以及在遮光薄膜设置透光阵列，且透光薄膜的成像单元阵列与遮光薄膜的透光阵列之间可产生摩尔纹(moir
éꢀ
pattern)效应，从而达到影像放大的效果。借此，摩尔纹成像装置整体设计能够薄形化而大幅小于目前市面上的光学镜头的厚度。
附图说明
6.图1是本发明摩尔纹成像装置一实施例的分解立体图；
7.图2是本发明摩尔纹成像装置一实施例的立体配置图；
8.图3是本发明摩尔纹成像装置一实施例的成像立体图；
9.图4是本发明摩尔纹成像装置一实施例的成像平面图；
10.图5是本发明摩尔纹成像装置一实施例的周期差示意图；
11.图6是本发明摩尔纹成像装置另一实施例的成像平面图；
12.图7是本发明摩尔纹成像装置另一实施例的周期差示意图；
13.图8是图7对应的成像立体图；
14.图9是本发明摩尔纹成像装置另一实施例的立体图；
15.图10是本发明摩尔纹成像装置另一实施例的分解立体图。
16.【符号说明】
17.1:摩尔纹成像装置
18.10,10’:透光薄膜
19.11:入光面
20.12:出光面
21.13:成像单元
22.a1:成像单元阵列
23.l1,l3:第一排列周期
24.20,20’:遮光薄膜
25.21:透光区域
26.a2:透光阵列
27.l2,l2’,l4:第二排列周期
28.30:光感测器
29.31:收光区
30.θ:特定角度
31.40:第一载具
32.50:第二载具
33.60:驱动件
34.o:物体
35.l:物光
36.s:微小影像
37.m:摩尔纹放大影像
38.t1,t2:周期总合
具体实施方式
39.以下提出各种实施例进行详细说明，然而，实施例仅用以作为范例说明，并不会限缩本发明欲保护的范围。此外，实施例中的附图省略部分元件，以清楚显示本发明的技术特点。在所有附图中相同的标号将用于表示相同或相似的元件。
40.图1为本发明摩尔纹成像装置一实施例的分解立体图。如图1所示，本发明实施例的摩尔纹成像装置1包括透光薄膜10与遮光薄膜20，其中摩尔纹成像装置1可应用于各式电子产品(例如智能手机、平板电脑、笔记型电脑、数字相机或照明装置)的镜头。
41.如图1所示，透光薄膜10包括有成像单元阵列a1，遮光薄膜20包括有透光阵列a2，成像单元阵列a1与透光阵列a2可对应形成一摩尔纹效应(moir
éꢀ
pattern)以产生成像放大效果，举例来说，成像单元阵列a1与透光阵列a2之间可通过排列周期不同、夹设特定角度或进行相对运动等多种方式产生上述摩尔纹(moir
éꢀ
pattern)效应，此分别详细说明如下。
42.如图1所示，透光薄膜10为透光材料所制成的薄膜或薄片，例如透光材料可为聚碳酸酯(pc)、压克力塑胶(pmma)或其他透光材料。透光薄膜10的厚度可为但不限于5um～1000μm之间，且透光薄膜10包括相对的二个表面(入光面11与出光面12)，入光面11用以接收外部传来的光线(例如物光)并由出光面12透出。此外，在本实施例中，入光面11设有多个成像单元13，多个成像单元13二维排列于入光面11上而形成上述成像单元阵列a1。在一些实施
例中，多个成像单元13亦可设置于出光面12、或者入光面11与出光面12皆设有多个成像单元13。
43.在一些实施例中，上述各成像单元13可为微透镜(microlens)而构成所述成像单元阵列a1为一微透镜阵列(microlens array)、或者各成像单元13亦可为超颖透镜(metalens)而构成所述成像单元阵列a1为一超颖透镜阵列(meta-lens array)而有更佳的成像效果。然而，上述实施例仅为举例，各成像单元13也可为其他光学元件，例如全像光学元件(holographic optic element,hoe)、绕射式光学元件(diffractive optical element,doe)、菲涅耳透镜(fresnel lens)或针孔(pinhole)等。
44.在一些实施例中，上述成像单元阵列a1的各成像单元13的尺寸可介于2μm～2000μm之间；各成像单元13的材质为透明材质，例如熔融石英(fused silica)、光学玻璃(optical glass)或透明塑料(transparent plastic)等；各成像单元13可为柱状透镜、凸透镜或凹透镜等各式光学透镜，例如在图1的实施例中，各成像单元13的形状为凸透镜而凸出入光面11；成像单元阵列a1的多个成像单元13具有第一排列周期l1，其中第一排列周期l1可指的是相邻的二成像单元13的中心间距，在一些实施例中，第一排列周期l1可介于2μm～2000μm之间，但此并不局限；成像单元阵列a1的多个成像单元13可与透光薄膜10一体制造成型，或者多个成像单元13亦可通过其他加工方式形成于入光面11，例如加工方式可为网版印刷、浮雕铸造、光阻回流、微射出成型或热压成型(hot embossing)等。
45.如图1所示，遮光薄膜20可由半透光材料或不透光材料所制成的薄膜或薄片而形成一半遮光薄膜或一全遮光薄膜。举例来说，遮光薄膜20可由深色塑料(例如黑色或咖啡色塑料)所制成，例如聚酯(pet)、聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)或压克力等，使遮光薄膜20具有半遮光效果，或者遮光薄膜20亦可为金属或橡胶等完全不透光的材料所制成，使遮光薄膜20具有全遮光效果。
46.如图1所示，遮光薄膜20包括多个透光区域21，多个透光区域21二维排列形成一透光阵列a2，所述透光区域21为光线能够直接通过而不具有遮光效果的局部区域，在本实施例中，各透光区域21为一孔洞并贯穿遮光薄膜20的相对二表面，其中透光区域21可为方形(如图1所示)、圆形、椭圆形或其他不规则形，此并不局限。然而，上述实施例仅为举例，在一些实施例中，遮光薄膜20亦可局部以透光材料制成而形成上述多个透光区域21，而不限于孔洞的方式。
47.在一些实施例中，上述透光阵列a2的各透光区域21为的宽度可介于2μm～2000μm之间；透光阵列a2的多个透光区域21为具有第二排列周期l2，其中第二排列周期l2可指的是相邻的二透光区域21的中心间距，在一些实施例中，第二排列周期l2可介于2μm～2000μm之间，但此并不局限。
48.上述关于透光薄膜10与遮光薄膜20的厚度范围、尺寸范围、或排列周期范围仅为举例，实际上并不以此为限，上述各范围视摩尔纹成像装置1所应用的产品而定。
49.图2为本发明摩尔纹成像装置一实施例的立体配置图，图3为本发明摩尔纹成像装置一实施例的成像立体图，图4为本发明摩尔纹成像装置一实施例的成像平面图。如图1至图3所示，透光薄膜10与遮光薄膜20可彼此叠置，例如遮光薄膜20可叠置于透光薄膜10的入光面11或者出光面12上，使透光薄膜10上的成像单元阵列a1对应于遮光薄膜20上的透光阵列a2，例如在本实施例中，透光薄膜10与遮光薄膜20的尺寸大小相同且同轴叠置，构成成像
单元阵列a1与透光阵列a2彼此同轴对应。
50.如图3所示，透光薄膜10与遮光薄膜20彼此叠置后可夹设一特定角度θ，使成像单元阵列a1与透光阵列a2之间产生摩尔纹效应(moir
éꢀ
pattern)而产生成像放大效果，此详述如下。
51.如图1至图4所示，在本实施例中，摩尔纹成像装置1包括一光感测器30，光感测器30具有一收光区31，光感测器30是以收光区31朝向透光薄膜10的出光面12设置，其中收光区31可与遮光薄膜20彼此贴合或保持间距，此并不局限。在一些实施例中，上述光感测器30具体上可为感光元件，例如感光耦合元件(charge-coupled device,ccd)、互补式金属氧化物半导体(complementary metal-oxide semiconductor,cmos)、或互补式金属氧化物半导体主动像素传感器(cmos active pixel sensor)。
52.如图1至图4所示，在本实施例中，透光薄膜10的各成像单元13的中心与遮光薄膜20的各透光区域21的中心彼此对应，使多个成像单元13的第一排列周期l1与多个透光区域21为的第二排列周期l2相同。
53.承上，摩尔纹成像装置1在影像拍摄或获取过程中，外部物体o所产生的物光l可从透光薄膜10的入光面11进入透光薄膜10中，由于入光面11设有多个成像单元13并分别对应于多个透光区域21，因此，透光薄膜10的出光面12处(或者各成像单元13的成像位置)会形成多个对应于外部物体o的微小影像s，且多个微小影像s分别对应于多个成像单元13与透光区域21。如图1与图3所示，成像单元阵列a1与透光阵列a2叠置后可直接夹设一特定角度θ(例如
±
0.1
°
、
±1°
或
±2°
)，使透光薄膜10的成像单元阵列a1与遮光薄膜20的透光阵列a2之间产生摩尔纹(moir
éꢀ
pattern)效应，以使物光l经由透光薄膜10与遮光薄膜20传递至光感测器30的收光区31时，可通过摩尔纹效应将其中一个成像单元13所产生的微小影像s放大并成像于光感测器30，从而于光感测器30上形成对应于外部物体o的摩尔纹放大影像m。
54.在一些实施例中，透光薄膜10与遮光薄膜20亦可通过进行相对运动(例如旋转运动、远离运动或靠近运动等相对运动)而使成像单元阵列a1与透光阵列a2对应形成摩尔纹效应而产生影像放大效果。
55.举例来说，透光薄膜10与遮光薄膜20可通过机械驱动的方式彼此进行相对运动。如图9与图10所示，摩尔纹成像装置1可包括有第一载具40、第二载具50以及驱动件60，第一载具40承载透光薄膜10，第二载具50承载遮光薄膜20，其中第一载具40为任何可承载透光薄膜10的载体，第二载具50为任何可承载遮光薄膜20的载体，驱动件60连接于第一载具40或第二载具50，且驱动件60能驱动第一载具40或第二载具50以驱使透光薄膜10与遮光薄膜20进行相对运动。在一些实施例中，驱动件60可包括一驱动马达且驱动件60与第一载具40或第二载具50之间可设有相应的传动机构，例如传动机构为齿轮传动机构、蜗轮蜗杆机构或凸轮机构并且与驱动马达连接，以通过驱动马达与传动机构驱动第一载具40或第二载具50运作以驱使透光薄膜10与遮光薄膜20进行相对运动。
56.例如图3所示，驱动件60可驱动透光薄膜10与遮光薄膜20进行相对旋转运动，以使透光薄膜10与遮光薄膜20夹设上述特定角度θ，此外，驱动件60更可进一步驱动透光薄膜10与遮光薄膜20相对旋转，以调整上述特定角度θ的大小而产生不同放大倍率的成像效果。
57.在一些实施例中，上述透光薄膜10的多个成像单元13的第一排列周期l1与遮光薄膜20的多个透光区域21为的第二排列周期l2亦可互不相同。
58.借此，本发明实施例的摩尔纹成像装置1通过在透光薄膜10设置成像单元阵列a1以及在遮光薄膜20设置透光阵列a2，且透光薄膜10的成像单元阵列a1与遮光薄膜20的透光阵列a2之间可产生摩尔纹(moir
éꢀ
pattern)效应，从而达到影像放大的效果。借此，摩尔纹成像装置1整体设计能够薄形化，例如透光薄膜10与遮光薄膜20的厚度可分别在5μm～1000μm而大幅小于目前市面上的光学镜头的厚度。上述透光薄膜10与遮光薄膜20的厚度范围仅为举例，实际上视摩尔纹成像装置1应用的产品而定。
59.在一些实施例中，上述成像单元阵列a1与透光阵列a2之间所夹设的特定角度θ可使成像单元阵列a1与透光阵列a2之间产生周期差，且周期差小于透光阵列a2的多个透光区域21的排列周期。举例来说，如图1与图2所示，在透光薄膜10或遮光薄膜20未旋转前，成像单元阵列a1的多个成像单元13的第一排列周期l1与透光阵列a2的多个透光区域21的第二排列周期l2相同，构成成像单元阵列a1于单轴方向(在此为x轴方向，但亦可为y轴方向)的多个第一排列周期l1的周期总合等于透光阵列a2于单轴方向(在此为x轴方向，但亦可为y轴方向)的多个第二排列周期l2的周期总合。接着，如图1、图3及图5所示，当透光薄膜10与遮光薄膜20相对旋转(在此为遮光薄膜20旋转)，使成像单元阵列a1与透光阵列a2之间夹设特定角度θ时，成像单元阵列a1的多个成像单元13于单轴方向(在此为x轴方向)的第一排列周期l1即不同于透光阵列a2的多个透光区域21于单轴方向(在此为x轴方向)的第二排列周期l2’，也就是说，遮光薄膜20旋转后会使相邻的二透光区域21的中心间距变小(即第二排列周期l2’会小于图1的第二排列周期l2)，使成像单元阵列a1的多个第一排列周期l1的周期总合t1不同于透光区域21的多个第二排列周期l2’的周期总合t2(在此周期总合t2小于周期总合t1)，上述周期差可指的是周期总合t1与周期总合t2的差值，且周期差小于上述透光阵列a2的第二排列周期l2或成像单元阵列a1的第一排列周期l1，使成像单元阵列a1与透光阵列a2之间形成摩尔纹效应以产生较佳的成像放大效果。
60.再如图6所示，为本发明摩尔纹成像装置另一实施例的成像平面图，在另一实施例中，遮光薄膜20亦可叠置于透光薄膜10的入光面11，使透光薄膜10位于光感测器30与遮光薄膜20之间，借此，外部物体o所产生的物光l会先经过遮光薄膜20才从入光面11进入透光薄膜10中，达到能够预先通过遮光薄膜20滤除杂光，从而达到更佳的成像效果。
61.如图7与图8所示，为本发明摩尔纹成像装置另一实施例的周期差示意图以及成像立体图。本实施例与上述图1的实施例的差异至少在于，本实施例的透光薄膜10’上的成像单元阵列a1的多个成像单元13的第一排列周期l3不同于遮光薄膜20’上的透光阵列a2的多个透光区域21为的第二排列周期l4，例如在本实施例中，第二排列周期l4是大于第一排列周期l3，但此并不局限，第二排列周期l4亦可小于第一排列周期l3。借此，如图8所示，由于第一排列周期l3不同于第二排列周期l4，成像单元阵列a1与透光阵列a2之间不需进行夹设特定角度θ或进行相对运动即可产生摩尔纹(moir
éꢀ
pattern)效应，从而产生对应于外部物体o的固定倍率的摩尔纹放大影像m于光感测器30上，达到省略载具与驱动件的设置而进一步节省成本。
62.综上，本发明实施例的摩尔纹成像装置通过在透光薄膜设置成像单元阵列以及在遮光薄膜设置透光阵列，且透光薄膜的成像单元阵列与遮光薄膜的透光阵列之间可产生摩尔纹(moir
éꢀ
pattern)效应，从而达到影像放大的效果。借此，摩尔纹成像装置整体设计能够薄形化而大幅小于目前市面上的光学镜头的厚度。