TW201213843A - Lens module for image capture - Google Patents
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201213843 六、發明說明： L發明戶斤屬之技術領域3 發明領域 本發明係有關光學模組，譬如該等在行動電話中用於 擷取影像者，且特別是包含二個正彎月形透鏡的光學模 組，較好能夠承受“重流”製造情況者。 t先前技術3 發明背景 傾向於愈來愈薄的手機，以及逐增解析度的趨勢，會 導致具有特殊設計的透鏡模組，一透鏡模組係由一至數個 透鏡和膜片組合於一透鏡座的總成所構成。又，目標瞄準 大量市場的模組必須特別注意可製造性，因為每天數萬個 模組的產量只能在製造良率接近於100%時才可企及。 視顧客的規格而定，對設計會有重大影響的限制係為： [有效焦距] 該有效焦距會決定該模組的整體尺寸。該有效焦距在 以下被稱為EFL。 與將會被形成於共用在一模組中之感測器上的影像尺 寸結合，該EFL亦黛決定其視場，稱為FOV，並會與該模組 之孔徑膜片的直徑結合一若具存在（或若沒有膜片存在，則 最後是該等透鏡的直徑）一來決定該模組的孔徑數目，稱為 F#。 當一直徑D的圓形影像被形成於該模組的焦點平面中 時，該FOV係由下列關係來界定： 3 201213843 FOV=2. Arctan(D/[2.EFL] 其中Arctan是一角之正切的反函數。 該F#對四個重要參數會有重大影響：到達該感測器的 光會因該F#之平方的倒數，該場的深度(DoF)，該超焦距離 (HyF)即一物體會在該感測器上形成一清楚影像的最小距 離，及該焦點深度（dof)即該感測器位置相對於該透鏡模組 的容差等而改變。 [解析度] 該解析度係以在一指定空間頻率的調制轉移函數 (MTF)來測量。該解析度會特徵化一影像中之黑色區域與白 色區域之間的對比，該影像是由一系列等寬之輪流交替的 黑色和白色條紋所組成，一對條紋的寬度係為該空間頻率 的倒數。 [像差] 該像差係兼為幾何性和色彩的。 該幾何像差包括幾何性畸變，像散，及該影像之不同 區域的ELF差異。它們取決於該等透鏡之軸線上的曲率，及 非球面係數，其會在該軸線之一指定距離處界定一在軸線 上具有相同半徑之球的表面與該透鏡表面之間的距離。 該色彩像差包括“彩色邊緣”(一物體的邊緣會被不同顏 色的平行邊緣包圍），及“彩色區域”(一白色影像呈現例如淡 紅色邊角）。 [標定成本] 該模組的標定成本主要取決於組成該模組之透鏡的數 201213843 目。本發明容許藉界定對該等透鏡之曲率的限制，而非增 加更多的透鏡，來減少該像差。 [最大溫度] 該模組在一指定時間週期中能夠承受而不會損壞的最 大溫度範圍是一種極重要的參數，因為手製造的趨勢中係 會在一稱為“重流”的操作時焊接所有的構件，包括該光學 模組，其乃假設該等構件能承受26〇°C的溫度30秒鐘，及230 °C的溫度60秒鐘。 一直到最近，局品質的光學構件之透鏡已被使用具有 非球狀表面的透鏡來做成，其係由熱塑性材料所製成。例 如聚碳酸酯，或環烯烴聚合物等，它們不能承受此等溫度。 使用該等構件的手機製造必須以二步驟來進行：首先焊接 槽座，嗣在至溫將§玄模組插入該槽座中此會增加操作 數次和清單巾的構件數目’喊低其可靠性並導致增加成 本。近來在玻璃模造技術中的發展，會使以一可相較於塑 膠的價格來生產大量的朗透鏡成為可能，而容許使用該 等透鏡於消費產品例如手機巾，並_絲受該“重流狀 況”的需求。 因有如此諸多限制，故吾人可瞭解―透鏡模組會被針 對-組特定的規格來設計，是，通常針對—衫的感測 器，該手機製造者會發展出數種具有稍心同特性的模型 (在EFL、FOV、和MTF規格上稍微不同）。其乃料藉著對 該等不同的設計參數給予一變化的範圍而來設計出—有某 些多用性的模組。 μ 201213843 有許多雙透鏡模組曾被揭述。 一模組係被揭述於JP 2004-226595專利中，其是由二正 彎月形透鏡所組成。此模組的主要特徵係被以樹脂透鏡來 製成。由樹脂製成的光學透鏡尚未被該產業廣泛地接受， 因為某些固有於其材料性質的理由（有限的折射率範圍，阿 貝（Abbe)數太低，及製程中的尺寸控制）。 其它的雙透鏡模組係被述於US 6011660和US 5739965 等美國專利中。該等專利共同的特徵係有一第一透鏡賦具 一凸曲的第二表面。 有二另外的美國專利，US 6842295和US 5801890描述 雙透鏡模組，共同的特徵係有一第二透鏡賦具一凹曲的影 像側表面》 有二日本專利，JP 2003-063786和JP 3588518描述一種 雙透鏡結構，該第一透鏡具有一負功率。 有一日本專利，JP 2003-041258描述一種雙透鏡模組， 該第二透鏡會使其物體側的表面凸曲，且該影像側的表面 會在靠近軸線處凹入而在靠近周緣處凸出。 有二美國專利，US 6650485和US 5666234描述一種雙 透鏡模組，該第一透鏡是雙凸的。
亦有許多其它的公開案揭述雙透鏡模組，係使用一不 同於本發明之凸曲和凹曲表面的組合；例如：US 5835288、 US 5801890、US 6011660、US 6104553、US 6842295、US 6873474 、 US 7035018 、 US 6876500 、 US 7061696 、 US 7031080 〇
S 6 201213843 曰本專利申請案JP 302786 矛美國專利us 5〇678〇3揭 述-種模組係由二正彎月形透鏡所組成，其在第一透鏡的 焦距fF與第二透鏡的焦距fR之間的比率有—限制條件。即 依照-會使㈣观跑心的㈣，其不同於本發明。 現存有终多的公開案揭述由雙透鏡所組成的模組，而 對該等透鏡的焦距，或對該等表面的非球面係數具有限制 條件，它們會針對特;t的中請案而被調修，且不同於本發 明·例如：US 5600493、US 5739965、US 6335835、US 6628463、US 6577456、US 6650485、US 6882483。 【^'明内 發明概要 本發明係有關一種包含二正彎月形透鏡的模組，且在 該MTF的矢向和正切分量之間具有一良好的平衡，而較好 能提供一影像具有一大於或等於13百萬像元的解析度，並 有一比3mm更短的EFI^較好是，該等透鏡是由玻璃製成， 且該模組能夠承受“重流”情況。 本發明之一實施例係有關一種光學模組具有一物體側 和一影像側，該模組由該物體側至該影像側包含： 一第一正彎月形透鏡具有一焦距F1，並包含第一和第 一光學正面，該第一光學表面是凸曲的且面向該物體側， 而5玄第二光學表面是凹曲的且面向該影像側； 一第二正彎月形透鏡具有一焦距F2，並包含第三和第 四光學表面，該第三光學表面是凹曲的且面向該物體側， 而该第四光學表面是凸曲的且面向該影像側； 201213843 該四個表面的曲率係由下列公式來界定：
Zi=CUR ViYi2/(l+(l-(l+Ki)CUR Vi2Yi2)l/2)+(Ai)Yi2+ (Bi)Yi4+(Ci)Yi6+(Di)Yi8 及該參數
Mi=l(l+Ki)(CUR Vi)2(Ri)2 其中： i是該表面號數(i=l至4); 就第i表面而言，Zi係為一在該光軸上方Yi高度處之非 球狀表面上的點與一在此表面和該光軸相交處正切於該非 球狀表面的平面之間的距離；
Ki為一常數稱為第i表面的錐形常數； CUR Vi是該第i表面在此表面與該光軸處的曲率；
Ai、Bi、Ci、Di分別為該第i表面之第2、第4、第6和第 8階的非球面係數；
Ri是該第i表面的孔徑之有效半徑； 該模組的特徵係在如下關係會被滿足： 0.60<F1/F2<1.45 2<squt(M2/Ml)<7。 其中squt(x)代表X的平方根。 依據本發明之一實施例，該二透鏡是由玻璃製成。 依據本發明之一實施例，該模組具有一短於3mm的 EFL ° 依據本發明之一實施例，該模組在該影像側於第二透 鏡之後更包含一紅外線濾光片。 201213843 依據本發明之一實施例’該模組在該影像側於第二透 鏡之後更包含一光感測器。 依據本發明之一實施例’該模組係能與一設在該影像 側於第二透鏡之後的光感測器來操作；該感測器包含至少 1.3百萬像元，且像元小於或專於1·75μηιχ1.75μηι。 依據本發明之一實施例’該模組係能與一設在該影像 側於第二透鏡之後的光感測器來操作，該感測器包含至少2 百萬像元，且像元小於或等於 依據本發明之一實施例’該模組係能與一設在該影像 側於第二透鏡之後的光感測器來操作；該第二透鏡的會聚 係被選成能使由該第二透鏡射出的光線以一 29。或更小的 入射角來交會該感測器。 依據本發明之一實施例’該模組具有一BFL>0.4mm。 依據本發明之一實施例’該模組具有一BFL>0.7mm。 依據本發明之一實施例，該模組包含一擋光片在該第 一和第二透鏡之間。 依據本發明之一實施例’該模組係會使以一每mm 143 線對之空間頻率所測得的矢向和正切MTF值，在一由0至32 度逐變的FOV時差異小於20%，及/或在一32度的FOV時差 異小於6%。 依據本發明之一實施例，該模組係會使以一每mm 143 線對之空間頻率所測得的矢向和正切MTF值，在一由0至26 度逐變的FOV時差異小於20%。 依據本發明之一實施例，該模組係會使以一每mm 71.5 201213843 線對之空間頻率所測得的矢向和正切MTF值，在一由0至32 度逐變的FOV時差異小於17°/〇，及/或在一32度的FOV時差 異小於15%。 依據本發明之一實施例’該模組係會使以一每mni 71.5 線對之空間頻率所測得的矢向和正切]^117值，在一由〇至26 度逐變度逐變的FOV時差異小於6%。 圖式簡單說明 第1圖示出一依據本發明之一實施的雙透鏡光學模組。 第2圖示出用以界定一透鏡形狀的參數γ與z之間的關係。 第3圖不出一依據本發明之一實施例的模組。 第4圖示出第3圖之模組的性能。 第5圖不出一依據本發明之一實施例的模組。 第6圖示出第5圖之模組的性能。 第7圖示出一依據本發明之一實施例的模組。 第8圖示出第7圖之模組的性能。 【實施方式】 較佳實施例之詳細說明 第1圖示出一依據本發明之一實施例的透鏡光學模組 10。 光學模組10具有一物體側12和影像側14 ;該模組由 該物體側12至影像側14包含：一第一正彎月形透鏡16具有 一焦距F1並含有第一 18和第二20光學表面。該第一光學表 面18是凸曲的，且面向該物體側12 ;而該第二光學表面20 面向該影像側14。光學模組10又包含—第二正彎月形透鏡
S 10 201213843 22具有一焦距F2，旅含有第三24和第四26光學表面，該第 二光學表面24面向該物體側12，而該第四光學表面26是凸 曲的且面向該影像側14。 較好是，光學模組1 〇包含一擔光片28在該二透鏡丨6、 22之間。較好是，該等透鏡係由玻璃製成。 該各透鏡之二表面係非球面的，其可使該等透鏡藉模 造成型來製成。 該第二光學表面20會面向該影像側14且是凹曲的，而 該第三光學表面24會面向該物體側12且是凹曲的。 依據本發明，該模組的全部光學功率會在該四個光學 表面之間分布。 發明人荨已知該功率於該等表面之間的分配會依照如 下的折衷妥協： 若有該總功率的一大分量被集中在該第一表面上，即 意指其它的表面會呈現一低曲率。此會使該等表面較不會 招致表面與表面對準中心的缺點，其乃為在實現模製的玻 璃透鏡時所要克服的主要問題之一。另一方面，若一表面 上的功率太乡，會使其對表面喊和尺寸誤錄敏感，而 此等缺點將會劣化該MTm能。故雖將該總功率的一大比 例集中於該第-表面是有利的，但統例必須被限制。 依據本發明將該功率分布於該等表面之間亦可容許較 佳地控制該等幾何性像差，它們係_地取決於該曲率。 -第-表面有-曲率el而—第二表面有—曲率。2，及 -在軸線上的厚度等於e，且由—折射率如之玻璃所製成 201213843 的透鏡之焦距F係由下列傳統公式來提供： l/F=(n-l)(cl-c2)+e.cl.c2.(n-l)2/n 依據本發明’該等透鏡的玻璃和形狀係被選成會使該 模組的第一和第二透鏡之焦距F1和F2包含於如下範圍内： 0.60<F1/F2<1.45 [1] 發明人等已得知包含於上述範圍内的焦距F1和F2會界 定該第一與第二透鏡間之一功率平衡，此容許在性能與成 本之間獲得一有利的折衷妥協。 發明人等已得知若該比率:F1/F2小於該上限，則該第 二透鏡的聚焦會受限，此會使像差的修正較容易。 有利的是，如上所示地限制該第二透鏡的聚焦可容許 後焦距(BFL)保持足夠地大，以供最後將一紅外線濾光片插 設於該第二透鏡與一用以接收來自該模組之光的感測器之 間。此得自如下事實：當該第一透鏡被固定時，該BFL會 直接取歐於第二透鏡的焦距，該後焦距(BEL)係為第二透鏡 的第二表面與該焦點平面之間的光軸上距離。 依據本發明之一實施例，該模組更包含一濾光片譬如 一紅外線濾光片30介於表面26和影像側14之間。 依據本發明之一實施例’該模組更包含一感測器32在 紅外線滤光片30和影像側14之間。較好是’該感測器32包 含至少1.3百萬像元；較好具有小於或等於1·75μπιχ1.75μπι 的像元。 較好是，該渡光片譬如紅外線滤光片3 〇係將金屬氧化 物層沈積在例如一厚度約〇.3mm的玻璃板上所製成。較薄
S 12 201213843 的玻璃將會太易碎；但較厚的玻璃將會因造成焦距之一等 於大約其厚度之1/3的增加而過多地增加該焦距，乃視該玻 璃的折射率而定。 依據本發明，該BFL係被選成足夠地大於容許一容易 的機械設定，較好是BFL>0.4mm ;且更好是BFL>0.7mm。 該第二透鏡的聚焦極限亦會限制由該第二透鏡射出的 光線之最大偏移。依據本發明，由第二透鏡射出的光線之 最大偏移較好係彼選成能使由該第二透鏡射出的光線會以 一小於29度的入射角來交會該感測器。 依據本發明，該關係[1]，會與一由二正彎月形透鏡組 成的模組之選擇，一起來界定一族群的模組，其性能必須 與各表面之曲率的界定吻合。 如第2圖中所示，各透鏡表面的形狀能被以Y和Z值及 非球面性係數（或非球面係數，未示於第2圖）來界定。更精 確地說，各表面會被描述如一修正的球形表面，該修正係 依下列公式來界定： Z=[CURV Yi2/(l+(l-(l+Ki)CUR V2Y2)1/2)]+(A)Y2+ (B)Y4+(C)Y6+(D)Y8 其中： Z是一在該光軸上方Y高度處之非球狀表面上的點與 一在此表面和該光軸相交處正切於該非球狀表面的平面之 間的距離： κ是一常數稱為該表面的“錐形常數”； CUR V是該表面在此表面與該光軸相交處的曲率；及 13 201213843 A、B、C、D分別是該表面之第2、第4、第6和第即皆的 非球面係數。 能夠容易地看出在該公式右邊的第一項代表一點在一 半徑為1/CURV之球上，被該係數κ之影響所修正的座標。 就較小的Y值而言，其乘積（1+K)Y的影響會較小，及 該等係數A、Β、C、…等的影響亦同。故Ζ會界定_點非常 罪近於一半徑為1/CUR V而在該表面與該光軸相交處正切 於該表面的球。若為較大的Υ、Ζ值則會界定一不同於該球 的表面，且該Κ和非球面係數的選擇會決定該幾何性像差的 修正。 較好是，Α係被選為Ο，此意指在該公式中之全部第二 階的各項皆由該錐形常數來界定。 依據本發明，Ki係為第i表面的錐形常數，其編號是從 面向該物體的第一透鏡表面由1以連續順序算起；是各表 面的孔徑半徑；CUR Vi是在第i表面之軸線上的曲率，等於 該軸線上之半徑的倒數：CURVi=lM ;且Mi係被界定為： Mi=l-(l+Ki)(CUR Vi)2(Ri)2 故下列關係必須被滿足： 2<sqrt(M2/M 1 )<7 [2] 3玄關係[1]主要是在該第一透鏡被決定之後來界定對 第二透鏡之曲率的限制，以容許該等像差之一修正能得到 正確的影像品質；而該關係[2]會限制該第一透鏡之第一和 第一表面的非球面性之差異，為了相同的目的。 發明人等已得知若一雙透鏡模組包含二個正彎月形透 201213843 鏡符合上述關係[1]所界定之對焦距的限制，並與關係[2]所 界定之第-透鏡的第-和第二表面之非球面性關係結合 者，將會是一種雙透鏡模組其能被容易且以減低的成本製 成，並有一低像差標度乃是一般在該領域中只能於一三透 鏡模組中獲得者。 特別是’一依據本發明的透鏡模組會具有一短於3mm 的EFL，並能具有一足夠高的解析度來與一具有至少13百 萬個1 ·75μηιχ 1.75μιη之像元的感測器一起操作。 又，一依據本發明的透鏡模組能具有一解析度高得足 以與一具有至少2百萬個1·75μηιχ1.75μηι之像元的感測器一 起操作。 依據工業標準，該等光學模組的性能可被以在一指定 空間頻率所測得之調制轉移函數(MTF)的矢向和正切分量 值來特徵化，通常分別稱為矢向MTF(或S-MTF)和正切 MTF(或T-MTF)，係以母mm的線對數目或ippmm來呈示（參 照Warren J. Smith Modern Optical Engineering” MeGraw
Hill)。該MTF係為FOV之一函數；其在光線靠近該光軸時 會最大（這些射線在該文獻中係稱為“近軸射線”，參照 Warren J. Smith” Modern 〇pticai Engineering” McGraw Hill)，然後當該FOV增加時刻則會改變。通常，該F〇v愈 大，則該MTF會愈小，雖該函數可能會出現局部的最小值， 耑視該模組的設計而定。又，對該等近轴射線而該，乃意 指F0V接近於〇時’ S-MTF會等於該丁_]^〇^，其並非射線在 15 201213843
FOV增加時的一般情況。被一觀察者所感覺的影像品質不 僅有賴於該等S-MTF和T-MTF的絕對值，且亦有賴於S_MTF 與T-MTF間之—良好的平衡：該S-MTF與T-MTF的差異愈小 則所感覺的影像品質愈佳。 當與一由PxP尺寸之像元組成的感測器一起使用時，其 中P係以㈣(微米）來表示，由關係式Ν=1〇〇〇/4Ρ所界定的空 間頻率N係稱為“半Nyquist頻率”，而頻率N/2係稱為“四分之 一 Nyquist頻率。 一依據本發明的光學模組之該等矢向和正切MTF值差 異很小。例如’ 一依據本發明的模組可使該等矢向和正切 MTF值成為，以一每爪爪143線對的空間頻率來測量，在一 FOV由0至32度逐變時差異會小於20%，及/或在一 32度的 F0V時差異會小於6%;及/或會使該等矢向和正切MTF值成 為’以一每mm】43線對的空間頻率來測量，在一 F0V由0 逐變至26度時差異會小於20〇/〇。 又’ 一依據本發明的模組可使該等矢向和正切MTF值 成為’以一每mm 71.5線對的空間頻率來測量，在一FOV由 0逐隻至32度時差異會小於17%;及/或在F0V為3 2度時差異 會小於15% ;及/或會使該等矢向和正切MTF值成為，以一 每mm 71.5線對的空間頻率來測量，在一F0V由0逐變至26 度時差異會小於6%。 又針對上述之考量因素，發明人等已得知依據本發明 的模組而更符合5<M2/M1<15及0_70<F1/F2<1.30者會具有
S 16 201213843 一較佳的性能^ 本發明的多個較佳實施例現將被描述。 九第貫〜例·具有2百萬像元之解析度和之爪麵之 焦距的模組。 —貫施例的模組31 〇，具有一第
324和一第四表面326。 第3圖示出—依據該第—實 一正彎月形透鏡316其有一第 k好是，模組310包含—紅外線渡光片33〇。 [玻璃類型的選擇] 在此第—實施例中，具有折射率Nd與一Abbe數Vd的玻 璃會被使用如下： 透鏡310 : Nd= 1.7501 ; Vd = 45.43 ; Fl = 3.104mm ; 透鏡322 : Nd= 1.8043 ; Vd = 40.48 ; F2 = 4.026mm ; 該四個表面之軸線上的曲率半徑為： 透鏡1(316)表面1(318)面向該物體側：ri = 〇_9825mm ; 透鏡1(316)表面2(320)面向該影像側：r2= l.〇540mm ; 透鏡2(322)表面3(324)面向該物體側：r3 = -3.8023mm ; 透鏡2(322)表面4(326)面向該影像側：r4 = -1.9672mm。 (標準的符號習慣會被使用於該等半徑：當沿該光的方 向前進時若該表面在軸線上的最高點是在該曲率中心之前 則為正的）。 [非球面係數] 17 201213843 該四個表面的孔徑半徑R和非球面係數係列示於下表中： 表面號數 κ錐形常數 A B C D ------ R(mm) 1 0.3394273 0 -0.067788744 0.44938366 -3.2066092 0.82 2 -3.897215 0 0.62791168 7.9231338 40.877251 0.32 3 1.683842 0 -0.12227286 0.11435523 -1.0986948 0.82 4 -14.72963 0 -0.24390755 0.12527608 0.076275949 "^·---— 1.22 上述實施例會驗證關係[1]和[2]: [1] Fl/F2 = 0.768 故 0.60<F1/F2/1.45 [2] sqrt(M2/Ml) = 4.35 故 2<sqrt(M2/M 1 )<7 該模組310的性能係被概示於第4圖中，其示出該模組 在一等於71.5 lppmm的1/4 Nyquist頻率和在一等於143 lppmm的半Nyquist頻率時的矢向（S)和正切(T) MTF (S1，T1) 及(S2 ’ T2)相對視場(FOV)的情況。 重要的是’在該等矢向和正切分量之間存在一良好的 平衡，其係由該等限制[1]和[2]所造成：例如，在一715 lppmm的空間頻率時若一;F〇v由〇逐變至26度，則該矢向和 正切MTF值會差異小於6% ’且在一 143 lppmm的空間頻率 當該FOV由0逐變至26度時會差異小於20%。又，在本實施 例中，以一 143 lppmm的空間頻率，在一32度的FOV時，兮 等矢向和正切MTF值亦會差異小於5%。 B·第二實施例：具有1·3百萬像元之解析度和2.175爪爪 之焦距的模組。 第5圖示出一依據該第二實施例的模組51〇，具有—第 一正彎月形透鏡516其有一第一表面518和一第二表面 520。模組510包含一第二正彎月形透鏡522其有—第三表面
S 18 201213843 524和一第四表面526。 較好是，模組510包含-紅外線滤光片53〇。 [玻璃類型的選擇] 在此第一實施例中，具有折射率Nd與一Abbe數vd的玻 璃會被使用如下： 透鏡516和 522 . Nd = 1.8043 ; vd = 40 48 . 透鏡516，Fl = 2.895mm ; 透鏡522，F2 = 3.371mm ; 該四個表面之軸線上的曲率半徑為： 透鏡1(516)表面1(518)面向該物體側：rl = 0 7888mm ; 透鏡1(516)表面2(520)面向該影像側：r2=〇.8177mm ; 透鏡2(522)表面3(524)面向該物體侧：r3 = -3.5263mm ; 透鏡2(522)表面4(526)面向該影像側：r4 = -l.6444mm。 [非球面係數] 該四個表面的孔徑半徑R和非球面係數係列示於下表中： 表面號數 K錐形常數 A B C D R(mm) 1 0.5304342 0 -0.18716823 2.0863076 -23.571049 0.58 2 -2.154817 0 1.732486 -96.731021 6112.7594 0.27 3 -190.9591 0 -0.57373284 3.1598517 -23.699489 0.60 4 -0.4133389 0 -0.012119911 -0.39820273 1.0637157 0.82 上述實施例會驗證關係[1]和[2]: [1] F1/F2-0.8588 故 0.60<F1/F2/1.45 [2] sqrt(M2/Ml)= 2.55 故 2<sqrt(M2/Ml)<7 該模組510的性能係被概示於第6圖中，其示出該模組 在一等於71.5 lppmm的1/4 Nyquist頻率和在一等於143 19 201213843 lppmm的半Nyquist頻率時的矢向（S)和正切(T) MTF (S1 ’ ΤΙ) 及（S2，T2)相對視場(FOV)的情況。 重要的是，在該等矢向和正切分量之間存在一良好的 平衡，其係由該等限制[1]和[2]所造成：例如’在一 71.5 lppmm的空間頻率時若一F0V由0改變至26度’則該矢向和 正切MTF值會差異小於6%，且在一 143 lppmm的空間頻率 當該FOV由0改變成26度時會差異小於20%。又，在本實施 例中，以一 143 lppmm的頻率，在一32度的FOV時，該等矢 向和正切MTF值亦會差異小於5%。 C.第三實施例：具有1.3百萬像元之解析度和2.262mm 之焦距的模組。 第7圖示出一依據該第三實施例的模組710，具有一第 一正彎月形透鏡716其有一第一表面718和一第二表面 720。模組710包含一第二正彎月形透鏡722其有一第三表面 724和一第四表面726。 較好是，模組710包含一紅外線濾光片730。 [玻璃類型的選擇] 在此第三實施例中’具有折射率Nd與一Abbe數Vd的玻 璃會被使用如下： 透鏡 1(716)和2(722) : Nd= 1.8043 ; Vd = 40.48 ; 透鏡 1(716)之Fl = 3.041mm ; 透鏡2(722)之F2 = 2.4691mm ; 該四個表面之轴線上的曲率半徑具有如下之值： 透鏡1(716)表面1(718)面向該物體側：rl = 0 8775mm ; s 20 201213843 透鏡1(716)表面2(720)面向該影像側：r2 = 0.8857mm ; 透鏡2(722)表面3(724)面向該物體側：r3 = -2.6053mm ; 透鏡2(722)表面4(726)面向該影像側：r4 = -1.3130mm。 [非球面係數] 該四個表面的孔徑半徑R和非球面係數係列示於下表中： 表面號數 K錐形常數 A B C D R(mm) 1 0.4968603 0 -0.17969302 2.539518 -24.443101 0.68 2 -5.464803 0 1.2395969 -27.88887 40.356724 0.29 3 -64.02416 0 -0.51131723 0.89261033 -7.0537764 1.85 4 -2.298892 0 -0.10210198 -0.39961489 1.3790923 0.83 上述實施例會驗證關係[1]和[2]: [1] F1/F2 二 1.231 故 0.60<F1/F2/1.45 [2] sqrt(M2/Ml ) = 3.82 故 2<sqrt(M2/M 1 )<7 該模組710的性能係被概示於第8圖中，其示出該模組 在一等於71.5 lppmm的1/4 Nyquist頻率和在一等於143 lppmm的半Nyquist頻率時的矢向（S)和正切(T) MTF (S1，T1) 及(S2 ’ T2)相對視場(FOV)的情況。 重要的是’在該等矢向和正切分量之間存在一良好的 平衡，其係由該等限制[1]和[2]所造成：例如，在一 71.5 lppmm的空間頻率時若一FOV由0逐變至26度，則該矢向和 正切MTF值會差異小於6% ;且在一 143 lppmm的空間頻率 當該FOV由0改變成26度時會差異小於20%。又，在本實施 例中’以一 143 lppmm的空間頻率在一32度的FOV時，該等 矢向和正切MTF值亦會差異小於5%。 雖本發明的數個實施例已被圖示並說明，亦明顯可知 21 201213843 不同的修正仍可被作成而不超出如所附申請專利範圍中載 述的本發明。例如，在第3、5和7圖中所示的實施例可包一 如第1圖中所示的感測器及/或擋光片。 至於正彎月形透鏡，本申請案意指一具有一凸面及一 凹面的透鏡，可使一進入該透鏡的平行光線會聚地離開該 透鏡。 【圖式簡單說明3 第1圖示出一依據本發明之一實施的雙透鏡光學模組。 第2圖示出用以界定一透鏡形狀的參數Y與Z之間的關係。 第3圖示出一依據本發明之一實施例的模組。 第4圖示出第3圖之模組的性能。 第5圖示出一依據本發明之一實施例的模組。 第6圖示出第5圖之模組的性能。 第7圖示出一依據本發明之一實施例的模組。 第8圖示出第7圖之模組的性能。 【主要元件符號說明】 10，310，510，710...光學模組 12.. .物體側 14.. .影像側 16，31，516，716…第一正彎月形透鏡 18，318，518，718...第一光學表面 20，320，520，720...第二光學表面 22，322，522，722...第二正彎月形透鏡 24，324，524，724...第三光學表面
S 22 201213843 26，326，526，726...第四光學表面 28.. .檔光片 30，330，530，730...紅外線濾光片 32.. .感測器 23
Claims (1)
- 201213843 七、申請專利範圍： 1. 一種光學模組具有一物體側與一影像側；該模組由該物 體側至該影像側包含： 一第一正彎月形透鏡具有一焦距F1並包含第一和 第二光學表面，該第一光學表面是凸曲的且面向該物體 側，而該第二光學表面是凹曲的且面向該影像側； 一第二正彎月形透鏡具有一焦距F2並包含第三和 第四光學表面，該第三光學表面是凹曲的且面向該物體 側，而該第四光學表面是凸曲的且面向該影像側； 該四個表面具有如下等式和參數所界定的曲率。 Zi=CUR ViYi2/(l+(l-(l+Ki)CUR Vi2Yi2),/2)+(Ai)Yi2+ (Bi)Yi4+(Ci)Yi6+(Di)Yi8 及該參數 Mi=l(l+Ki)(CUR Vi)2(Ri)2 其中： i是該表面號數(i=l至4); 就第i表面而言，Zi是該非球狀表面上在該光軸上方 Yi高度處的一點與一在此表面和該光軸相交處正切於 該非球狀表面的平面之間的距離； Ki為一常數稱為該第i表面的錐形常數； CUR Vi是該第i表面在此表面與該光軸相交處的曲率； Ai、Bi、Ci、Di分另|J為該第i表面之第2、第4、第6 和第8階的非球面係數； Ri是該第i表面的孔徑之有效半徑； 該模組的特徵在於以下的關係會被滿足： S 24 201213843 0.60<F1/F2<1.45 2<squt(M2/M:l)<7。 2. 如申請專利範圍第1項之模組，其中該二透鏡係由玻璃 製成。 3. 如申請專利範圍第1項之模組，具有〆比3mm更短的有 效焦距(EFL)。 4. 如申請專利範圍第1項之模組，更包含一紅外線濾光片 在該影像側於該第二透鏡之後。 5. 如申請專利範圍第1項之模組，更包含一光感測器在該 影像側於該第二透鏡之後。 6. 如申請專利範圍第1項之模組，其中該模組係能與一列 設在該影像側於該第二透鏡之後的光感測器一起操作； 該感測器包含至少1.3百萬像元真該等像元小於或 等於 1·75μιηχ1.75μιη。 7_如申請專利範圍第1項之模組，其中該模組係能與一列 設在該影像側於該第二透鏡之後的光感測器一起操作； 該感測器包含至少2百萬像元且該等像元小於或等 於 1·75μιηχ1·75μΓη。 8. 如申請專利範圍第1項之模組，其中該模組係能與一列 設在該影像側於該第二透鏡之後的光感測器一起操作； 該第二透鏡的聚焦係被選成可使由該第二透鏡射 出的光線會以一 29度或更小的入射角交會該感測器。 9. 如申請專利範圍第1項之模組’具有一後焦距 (BFL)>0.4mm。 25 201213843 10. 如申請專利範圍第1項之模組，具有一後焦距 (BFL)>0.7mm。 11. 如以上申請專利範圍之任一項之模組，包^ —擔光片在 該第一和第二透鏡之間。 12. 如申請專利範圍第1項之模組，其中該矢向和正切調制 轉移函數(MTF)值，以一每mm 143線對的空間頻率來測 量，在一 FOV由0逐變至26度時，差異會小於20%。 13. 如申請專利範圍第1項之模組，其中該矢向和正切調制 轉移函數(MTF)值，以一每mm 71.5線對的空間頻率來測 量，在一FOV由0逐變至26度時，差異會小於6%。 14. 如申請專利範圍第1項之模組，其中該矢向和正切調制 轉移函數(MTF)值，以一每mm 143線對的空間頻率來測 量，在一32度的FOV時，差異會小於6%。 15. 如申請專利範圍第1項之模組，其中該矢向和正切調制 轉移函數(MTF)值，以一每mm 71.5線對的空間頻率來測 量，在一32度的FOV時，差異會小於15%。 S 26
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