TWI275830B - Lens for chromatic aberration compensating - Google Patents

Description

1275830 五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種透鏡，且特別是有關於一種像差 補償（chromatic aberration)透鏡。 【先前技術】 隨著現代科技的進步，許多光學產品亦不斷的推陳出 新，不論是手機顯示面板或照相機顯示面板之背光模組的 增亮層、CD-ROM 、VCD-ROM 、DVD-R0M的光學讀取頭 (optical read head)皆須使用到透鏡（iens)。另 外，目前的數位相機（Digital Still Camera，DSC)以 及數位攝景>機（Digital Video Camera，DVC)中，透鏡 亦是不可或缺的重要。在上述光學產品中，透鏡對於光源 的處理將直接影響到產品操作的可靠度。一般光學產品 中，若是採用白光作為光源時，常會有像差的現象產生。 第1 A圖^會不為白色光源經過習知透鏡後產生像差現象 之不意圖。清參照第1 A圖，傳統的透鏡丨〇具有一光入射面 12、’光出射面14及一光軸16。當白光w平行於透鏡1〇之 光軸16由透鏡10之光入射面12射入時，白光w經透鏡1〇折 射之後，、會再由透鏡10之光出射面14出射，此時，白光w 會折射成二原色波段的光線，分別為一藍光B、一綠光G及 一紅光R。因為藍光β、綠光G及紅光R之波長不同，使得藍 光B、綠光G及紅光R分別折射至光軸16上的位置b、g、『皆 不相同’因而產生像差現象。 此像差現象乃是與透鏡的色散（dispersion )度有 關，為了避免此種像差現象的發生，於是乎消像差

12867twf.ptd 第7頁 1275830 五、發明說明（2) (achromat)或複消像差（apochromatic doubles)之特 殊的透鏡系統（1 e n s s y s t e m s )因應而生，而此種透鏡系 統乃是由兩片以上不同的透鏡所構成，以消除此像差現 象。 請參照第1 B圖，其繪示為習知消除像差現象的透鏡系 統之示意圖。習知的透鏡系統1 0 0包含一冕玻璃材質的透 鏡（crown lens) 110與一火石玻璃材質的透鏡（flint lens) 120，其中冕玻璃材質相較於火石玻璃材質具有一 較低的色散度。上述之冕玻璃材質的透鏡110包含一光入 射面112、光出射面114及一光軸116，當白光W平行於光軸 116由透鏡110之光入射面112射入時，經過冕玻璃材質之 透鏡1 1 0以及火石玻璃材質的透鏡1 2 0折射之後的光線R、b 會相交於同一位置，故此透鏡系統1 〇 〇可以補償藍光B及紅 光R之間所產生的像差現象。 值得注意的是，由於習知的透鏡系統1 〇 〇需要由兩片 以上不同之透鏡來配合，且每片透鏡110、120的規格與排 列間距皆會影響此透鏡系統1 0 0之像差補償效果，因此任 何些微的透鏡糸統100之組裝誤差、透鏡本身的尺寸誤 差，或是此透鏡系統1 0 0遭受到震動或重摔時，對於其像 差補償效果皆有極大的影響。因此，也使得透鏡系統i 〇 〇 的產出或組裝良率（low yield rate)偏低。 【發明内容】 有鑑於此’本發明之目的就是在提供一種像差補償透 鏡，以有效地補償光源在經折射之後所產生的像差情況。

12867twf.ptd 第 8 頁 1275830__ 五、發明說明（3) 為達本發明之上述目的，本發明提出一種像差補償透 鏡，包含一透鏡本體與多個濾光薄膜，其中透鏡本體具有 一光入射面以及一光出射面，而光入射面及/或光出射面 係由多個不連續之區塊所構成，且多個濾光薄膜係分別配 置於透鏡本體之區塊上。 依照本發明的較佳實施例所述之像差補償透鏡，其中 透鏡本體具有一光軸，而區塊包含多個尺寸不等之環狀區 塊、扇形區塊、多邊形區塊，其中這些環狀區塊係環繞著 此光軸排列。 依照本發明的較佳實施例所述之像差補償透鏡，其中 透鏡本體包含一夫瑞奈透鏡（Fresnel lens)。 依照本發明的較佳實施例所述之像差補償透鏡，其中 透鏡本體包含一球面透鏡或一非球面透鏡。 依照本發明的較佳實施例所述之像差補償透鏡，其中 透鏡本體之材質包含玻璃或塑膠。 依照本發明的較佳實施例所述之像差補償透鏡，其中 多個濾光薄膜包含紅光波段濾光薄膜、綠光波段濾光薄膜 及/或藍光波段濾光薄膜。 基於上述，本發明因採用多個濾光薄膜於一透鏡本體 之區塊上，這些不同色光波段之濾光薄膜可控制通過此濾 光薄膜的色光，因此本發明之像差補償透鏡僅需要調整透 鏡本體之區塊的形狀、厚度與位置，並配合配置不同色光 波段之濾光薄膜於區塊上，就可以補償光源之像差現象， 且本發明因僅需單一透鏡就可達到補償像差現象之目的，

12867twf.ptd 第9頁 1275830 五、發明說明（5) 2 2 0 b係分別配置於光入射面2丨2或光出射面2 1 4之多個不連 續之區塊214a上。這些不同色光波段之濾光薄膜22〇r、 2 2 0 g、2 2 0 b可控制通過此濾光薄膜的色光r、g、b，故僅 需要調整透鏡本體210之光入射面212或光出射面214的區 塊2 1 4 a的形狀、厚度與位置，並配合配置不同色光波段之 遽光薄膜2 2 0 r、2 2 0 g、2 2 0 b於區塊2 1 4 a上，就可以補償此 像差現象。透鏡本體210之光出射面214的區塊214a之形狀 例如為下列各圖所繪示。 請繼續參照第2 B圖，本發明之像差補償透鏡2 〇 〇之透 鏡本體210的光出射面214之多個不連續之區塊21“的形狀 例如由多個平行與垂直光軸216的線條，所交織而成的格 子狀，而透鏡本體2 10的光入射面212之多個不連續之區塊 設計亦可以與光出射面214的區塊2 14a相同，並可以作摘 當的變化。 下 透鏡之 計亦可 因此在 尺寸。 除了區 差補償 於這些 得各個 下述各 述之 光出 以與 以下 第3A 塊形 透鏡 區塊 不同 圖便 第3A 射面 光出 之描 〜3F 狀不 相同 的位 色光 不再 〜3F圖， 的區塊示 射面的區 述中，便 圖之像差 同以外， ，其中各 置乃是根 波段之渡 標出各個 雄僅繪示 意圖，但 塊相同， 不再贅述 補償透鏡 其餘元件 個不同色 據各個區 光薄膜並 不同色光 及描 是其 並可 光入 的光 的描 光波 塊之 無一 波段 述出 光入 以作 射面 出射 述則 折射 定的 之濾 各個像 射面的 適當的 的區塊 面與光 與第2A 濾光薄 率所決 配置方 光薄膜 差補償 區塊設 變化， 形狀、 入射面 圖之像 膜配置 定，使式，故 的標

J275830·_ 五、發明說9^(6彡 "---— 號。 彳Ϊ f二第3人圖，其緣Ϊ為本發明之一較佳實施例之像 ^ί透鏡之光出射面之％狀區塊的示意圖。相較於像差 補鏡2 0 0，本實施例像差補償透鏡3〇 !之透鏡本體21〇 f R射面2 1 4之多個不連續之區塊2 1 4 a例如為環繞著光 軸2 1 6排列之環狀區塊2 1 4 a。 #補ϊ ί f，f / ’ $ 4 *發明H佳實施例之像 Γΐ5=14ίΓ，象差補償透鏡3°2之“二 的i:r=，為其多:二 差補償透鏡之光出射面之二ί二，日f之一 i交佳實施例之像 差補償透鏡2〇0，本實施例'俊\\區产的示意圖。相較於像 21〇的光出射面214例如為多袖差補彳員透鏡303之透鏡本體 請參照第則，其續之三角形區塊2“a。 差補償透鏡之光出射面發明之一i交佳實施例之像 差補償透鏡2 0 0，本實施例辦邊/區塊的示思圖。相較於像 21〇的光出射面m例如為多\差補f 5鏡3〇i之透鏡本體 請參照第3E圖，其二干炎=連續之四邊形區塊21 4a。 差補償透鏡之光出射面开為if明之二較佳實施例之像 補償透鏡2 0 0，本實施例像二區:\的示忍® ;相較於像差 的光出射面2“例如為多透鏡3 0 5Λ1鏡本體210 請參照第3F圖，其给干太、，只之矩形區塊1 4a。 差補償透鏡之光出射面之蜂巢㈣塊的丄

_I275830_ 五、發明說明（7) 差補償透鏡2 0 0，本實施例像差補償透鏡3 〇 6之透鏡本體 2 1 〇的光出射面2 1 4例如為多個不連續之蜂巢形區塊2 1 4 a。 任何熟知此項技藝者皆可知悉，本發明之像差補償透 鏡之光出射面的區塊形狀不僅可以為上述之第3C、3D圖之 三角形、四邊形，亦可為五邊形等依此類推之多邊形的形 狀。此外，本發明之像差補償透鏡之光出射面的區塊形狀 亦可以為上述之第2B圖及第3A〜3F圖之各種區塊形狀的組 合。 值得注意的是，本發明單一之像差補償透鏡可藉由更 精確地模具嵌件（mould insert)或塑膠射出（plastic i n j e c t i on )之製造技術的發展，使得球面與非球面之塑 膠透鏡之製造精度提高，故可以增加塑膠透鏡之一致性 (consistency)及重複性（repeatability)與效率 (efficiency)。換句話說，亦就是例如增加所製造出之 每件塑膠透鏡之光折射率的一致性，並提高塑膠透鏡之產 出或組裝良率（yield rate)。 此外，本發明之像差補償透鏡亦可以應用於夫瑞奈透 鏡（Fresnel lens)上，此夫瑞奈透鏡非常適合於應用在 許多需要薄透鏡之光學產品，尤其是手機顯示面板或照相 機顯示面板之背光模組的增亮層或DVD-ROM的光學讀取頭 綜上所述，本發明之像差補償透鏡僅需要調整透鏡本 體之區塊的形狀、厚度與位置，並配合配置不同色光波段 之濾光薄膜於區塊上，就可以有效地補償像差現象。此

12867twf.ptd 第13頁 1275830 五、發明說明（8) 外，本發明因僅需單一透鏡就可達到像差補償之目的，相 較於需兩種不同折射率之透鏡系統，本發明之像差補償透 鏡可有效地減少其組裝誤差，故可以有效地提高像差補償 透鏡之產出或組裝良率。 雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用 以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精 神和範圍内，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保 護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

12867twf.ptd 第14頁 1275830_ 圖式簡單說明 第1 A圖繪示為白色光源經過習知透鏡後產生像差現象 之示意圖。 第1 B圖繪示為習知消除像差現象的透鏡系統之示意 圖。 第2 A圖繪示為依照本發明一較佳實施例的像差補償透 鏡之示意圖。 第2 B圖繪示為依照第2 A圖的像差補償透鏡之光出射面 的示意圖。 第3 A圖繪示為本發明之一較佳實施例之像差補償透鏡 之光出射面之環狀區塊的示意圖。 第3 B圖繪示為本發明之一較佳實施例之像差補償透鏡 之光出射面之扇形區塊的示意圖。 第3 C圖繪示為本發明之一較佳實施例之像差補償透鏡 之光出射面之三角形區塊的示意圖。 第3D圖繪示為本發明之一較佳實施例之像差補償透鏡 之光出射面之四邊形區塊的示意圖。 第3 E圖繪示為本發明之一較佳實施例之像差補償透鏡 之光出射面之矩形區塊的示意圖。 第3F圖繪示為本發明之一較佳實施例之像差補償透鏡 之光出射面之蜂巢形區塊的示意圖。 【圖式標示說明】 1 0 :透鏡 1 2 :光入射面 14 :光出射面

12867twf.ptd 第15頁 1275830_ 圖式簡單說明 1 6 :光軸 1 0 0 透鏡系統 1 1 0、1 20 :透鏡 1 1 2 :光入射面 1 1 4 :光出射面 1 1 6 :光軸 2 0 0 :像差補償透鏡 2 1 0 :透鏡本體 2 1 2 :光入射面 2 1 4 :光出射面 2 1 4 a :區塊 2 1 6 :光軸 2 2 0 :濾光薄膜 2 2 0 r :紅光波段濾光薄膜 2 2 0 g :綠光波段濾光薄膜 2 2 0 b :藍光波段濾光薄膜 3 0 1、3 0 2、3 0 3、3 0 4、3 0 5、3 0 6 :像差補償透鏡 W 白 光 B 藍 光 G 綠 光 R 紅 光 b、g、r :位置

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Claims (1)

1275830 六 申請專利範圍 1 · 一種像差補償透鏡，包括· 光出射面，其中 一透鏡本體，具有一光入射面 該光出射面係由多數個不連續之=以及 多數個濾光薄膜，分別配 1塊所構成；以及 區塊上。 亥透鏡本體之該些第一 2 ·如申請專利範圍第1項所 争 該透鏡本體具有一光軸，而該些;第之差補償透鏡，其中 不等之環狀區塊，且該些環狀^塊 ^塊包括多數個尺寸 3 ·如申請專利範圍第1項所述之^ ¥^堯著該光軸排列。 該些第一區塊係選自於由扇形區塊以1夕補償透鏡，其中 之族群。 A 夕邊形區塊所組成 4.如申請專利範圍第1項所述之像差補償透鏡，豆 該光入射面係由多數個不連續之第二區塊所構成。^ 5 ·如申請專利範圍第4項所述之像差補償透鏡，其中 該透鏡本體具有一光軸，而該些第亏區塊包括多數個尺 不等之環狀區塊，且該些環狀區塊係環、繞著該光軸排列、。 6 ·如申請專利範圍第4項所述之像差補償透鏡，其中。 成 該些第二區塊係選自於由扇形區塊以及多邊形區塊所級 之族群。 、， 7 ·如申請專利範圍第1項所述之像差補償透鏡，其中 該透鏡本體包括一夫瑞奈透鏡（FresH、ie^) 〇 8·如申請專利範圍第1項所述之/象差/彳員透鏡，其中 該透鏡本體包括一球面透鏡及一非球面透鏡其中之〜。 9.如申請專利範圍第1項所述之像差補償透鏡，其中 12867twf ,pt(j 第17頁 1275830 六、申請專利範圍 該透鏡本體之材質包括玻璃以及塑膠其中之一。 I 0 .如申請專利範圍第1 該些濾光薄膜包括紅光波段 以及藍光波段濾光薄膜其中 II . 一種像差補償透鏡 一透鏡本體，具有一光 項所述之像差補償透鏡，其中 濾光薄膜、綠光波段濾光薄膜 之一。 該光入 多 上。 12 中該透 等之環 13 中該些 族群。 14 中該透 15 中該透 16 中該透 17 中該些 膜以及 射面係由多數個不連 數個濾光薄膜，分別 .如申請專利範圍第1 鏡本體具有一光軸， 狀區塊，且該些環狀 .如申請專利範圍第1 區塊係選自於由扇形 包括： 入射面以及一光出射面，其中 續之區塊所構成；以及 配置於該透鏡本體之該些區塊 1項所述之像差補償透鏡，其 而該些區塊包括多數個尺寸不 區塊係環繞著該光轴排列。 1項所述之像差補償透鏡，其 區塊以及多邊形區塊所組成之 1項所述之像差補償透鏡，其 透鏡（Fresnel lens )。 1項所述之像差補償透鏡，其 .如申請專利範圍第1 鏡本體包括一夫瑞奈 .如申請專利範圍第1 鏡本體包括一球面透鏡及一非球面透鏡其中之一。 .如申請專利範圍第1 1項所述之像差補償透鏡，其 鏡本體之材質包括玻璃以及塑膠其中之一。 .如申請專利範圍第1 濾光薄膜包括紅光波 藍光波段濾光薄膜其 1項所述之像差補償透鏡，其 段濾光薄膜、綠光波段濾光薄 中之一

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