TWI338154B

TWI338154B - Image-capturing lens and image-capturing apparatus

Info

Publication number: TWI338154B
Application number: TW093120880A
Authority: TW
Inventors: Susumu Yamaguchi; Masae Sato; Eigo Sano
Original assignee: Konica Minolta Opto Inc
Priority date: 2003-07-23
Filing date: 2004-07-13
Publication date: 2011-03-01
Also published as: US7158312B2; CN1576941A; KR20060112189A; ATE498144T1; WO2005008310A1; EP1647851A1; US20050018314A1; US7075728B2; CN100420973C; EP1647851B1; EP1647851A4; TW200513672A; US20060119959A1; DE602004031340D1

Description

(1) 戶38154 九、發明說明【發明所屬之技術領域】本發明關係於〜影像捕捉設備之影像捕捉透鏡，其使用一固態影像感應器，例如CCD(電荷耦合裝置）型之影像感應器或C Μ 0 S (互補金屬氧化物）型之影像感應器，更明確垲說係有關於一影像捕捉透鏡，其中由溫度變化所造成之影像點位置的上下起伏很小，以及’關於使用該影像捕捉透鏡之影像捕捉設備。本發明更有關於一變焦透鏡，其中儘管爲塑膠透鏡，其爲溫度變化所造成之影像點位置的起伏很小，及有關於使闬該變焦透鏡之影像捕捉設備。【先前技術】近年來，具有攝影功能之行動電話已經快速普及，在使用固態影像感應器的影像捕捉設備小型化的影響下，例如包圍在行動電話內的C C D型之影像感應器或c Μ 0 S型影像感應器的小型化的影響下，予以包圍的影像捕捉設備小型化的需求也已經增加。因此，影像捕捉透鏡的總系統之焦距需要短，這也需要每一透鏡之外徑及曲率曲徑很小，因此，對於經由予以抛光及硏磨處理的玻璃透鏡變得很難，及可以以低成本大量製造之塑膠透鏡變得可以使用。專利文件]之專利號33 96683揭示一傳統例，其中所有構成影像捕捉透鏡的透鏡均爲塑膠透鏡。然而，於專利文件]所揭示之透鏡具有一由溫度變化 -5- (2)1338154 造成之塑膠材料的折射率變化所形當大之問題。當例如包圍在行動電，特別是沒有透鏡自動對焦機制之於很多情形下，在此影像捕捉設備之影像點位置的改變並不能忽略’ ，造成照相的失焦影像。爲此問題備中，設置自動對焦機制，然而’ 變大，而失去其攜帶性。針對前述問題，本發明之第— 透鏡，其中，儘管爲塑膠透，鏡爲點位置之起伏很小，及使用該透鏡再者，近年來，使用例如 C Μ 0 S型影像感應器的固態影像感速普及。在此情況下，有需要一數成本。爲了高效率，主要趨勢爲改球面透鏡，改良像差特徵。然而’ 難處理同時成本高’而造成變焦透於大量生產爲主之低成本製造的塑利文件2之日本公開2003年50 3 52號了很多塑膠透鏡。然而，揭示於專利文件2上之化所造成之塑膠材料折射率變化的膠材料，所以影像點位置的變化變，使用近變焦透鏡之數位相機中，成之影像點位置改變相話之小型影像捕捉設備所謂泛焦系統經常被用中1爲溫度變化所造成這在嚴厲之溫度環境下，有可能在影像捕捉設這將使得行動電話變重目的爲提供一影像捕捉溫度變化所造成之影像之影像捕捉設備。 CCD型影像感應器或應器的數位相機已經快位相機，其爲高效及低良使用很多玻璃模製非玻璃模製非球面透鏡很鏡單價極高。因此，基膠透鏡已經被使用。專揭示傳統例，其中使用透鏡具有爲環境溫度變問題，因爲使用很多塑得相當地大。不同於此通常包含一自動對焦機 -6 - (3)1338154 制。因此，其可以被認爲使用自動對焦機制，以驅動變焦透鏡，以吸收爲溫度變化所造成之透鏡的折射率變化。

然而，當不使用自動對焦’而將一焦點固定至內限焦距的設定模式，或當強迫一透鏡至事先決定之多數變焦位置之一，如同所謂步階變焦’若當溫度變化中，影像點位置起伏很大時，則需要校正該起伏的機制，即變焦機制複雜，這會是一問題。再者，當使用用於變焦透鏡的塑膠透鏡時’有很多種限制，包含：塑膠透鏡不能用於具有大折射率的透鏡；不能用以降低影像點位麗之起伏；或者透鏡結構必須事先決定。針對上述問題’本發明第二目的爲提供一變焦透鏡，其中儘管爲塑膠透鏡’其爲溫度變化所造成之影像點位置的起伏很小’及使用該透鏡的影像捕捉設備。【發明內容〕因爲取得第一目的之項目】q中之影像捕捉透鏡具有一塑膠透鏡，其係藉由使用材料加以形成，材料中分散小不大於30奈米最大長度的粒子，其儘管環境改變，仍然可能提供具有優點光學特徵的影像捕捉透鏡，其中在影像點位置中之起伏被限制，及藉由分散具有最大長度不超出3 〇奈米的粒子在塑膠材料中，透光率並未被降低。在取得第一目的之項目2 -]的變焦透鏡具有一塑膠透鏡’其係使用材料’其中有不超出3 〇奈米最大長度的粒子分散於塑膠材料中，在由多數透鏡群所構成之變焦透鏡中 -7- (4) (4)1338154 倍率係藉由改變在透鏡群間之距離加以變化。【實施方式】首先，將說明本發明之基本槪念。一般而言，細微粉末與透明樹脂材料混合時’造成光散射，因而，透光率降低。因此，很困難將之使周作爲光學材料。然而，明顯地光散射可以藉由使細微粉末的尺寸低於透射光束的波長而力口以大量防止》苒者，雖然當塑膠材料的溫度上升時，塑膠材料的折射梁降低，但當筇機粒子之溫度上升時，無機粒子之折射 $上升。因此，有可能藉由利用這些溫度相關性，使得溫度相關彼此偏移，而可能安排，使得幾乎不會造成折射率改_。明確地說，有可能藉由在代表基礎材料之塑膠材料 Ψ ’分佈部份無機粒子，其最大粒子緣長度不超出3 0奈米 ’較佳係不超出2 0奈米，最好是於範園1 0 - 1 5奈米，而提俾〃〜材料總體具有極端低之溫度相關性。例如’有可能藉由在丙烯樹脂中分佈氧化鈮（Nb 2 0 5 ) ~^L· 微粒，而使得此類型溫度之折射率變化變小，藉以有效 ^制由溫度變化造成之影像點位置中之改變。取得第一目的之較佳結構將說明如下。因爲藉由使用材料所形成之塑膠透鏡，其中，其最大橡長度不超出3 0奈米之粒子係分佈在塑膠材料中，係馬〜〜一〜IE塑膠透鏡’所以有可能有效地限制由溫度變化所造一 <如項目1 - 2中之影像捕捉透鏡的影像捕捉透鏡之影像 -8- (5) (5)1338154 點位置的變化。因爲在項目]· 3中之影像捕捉透鏡係由在影像捕捉透鏡中之至少兩透鏡所構成’所以，有可能相較於單件結構之影像捕捉透鏡’藉由使至少影像捕捉透鏡由兩透鏡所構成之影像捕捉透鏡，而適當地校正各種像差。因爲茌項目1 -4中之影像補捉透鏡具有項目1 _ 1所述之影像捕捉透鏡中之至少兩塑膠透鏡，及在塑膠透鏡中具有最強折射率之塑膠透鏡係藉由使用最大粒子緣長度不超出 3 0奈米的粒子分佈在塑膠材料所形成之塑膠材料，所以，有可能更有效地侷限由溫度變化所造成之影像捕捉透鏡之影像點位置的變化。項目1 · 5中之影像捕捉透鏡具有項g ]_】所述之影像捕捉透鏡中至少一正透鏡及一負透鏡，及正透鏡係爲藉由使用最大粒子緣長度不超出3 0奈米的粒子分佈在塑膠材料中之材料所形成之塑膠材料。因爲容易將非球面加至塑膠透鏡’所以有可能容易地將一非球面加至影像捕捉透鏡中之一正透鏡及一負透鏡，藉由提供具有至少一正透鏡及負透鏡的影像捕捉透鏡’因此’在影像捕捉透鏡中之總系統之各種像差可以適當地校正。再者，若正塑膠透鏡係爲最大粒子緣長度不超出3 0奈米之粒子分佈於塑膠材料之材料所形成之塑膠材料’則由溫度變化所造成之影像捕捉透鏡的影像點位置的變化可以被有效地限制，因此，可以有效地校正總影像捕捉透鏡系統之各種像差。項目1 - 6之影像捕捉透鏡係爲—種，其中前述項目丨_】 -9- (6) (6)1338154 所述之影像捕捉透銳全部由塑膠透鏡所構成，及至少一啤膠透鏡係藉由使用一材料加以形成，其中，最大粒子緣長度不超出3 0奈米的粒t被分佈在塑膠材料中。因此，戸由使所有構成影像捕捉透鏡中之透鏡爲塑膠透鏡，有可能相較於包含玻璃透鏡之影像捕捉透鏡取得®量之降低。再者，若至少一透鏡爲由使闬一材料，其中分倚有最大粒子培長度不超出3 0奈米的粒子所形成之塑膠透鏡，則由溫度變 1匕所造成之在影像捕拐逸鏡之全系Ή中之影像點丨☆置的锋& 化可以加以控制。項目1 - 7之影像捕捉透鏡係爲其中項巨]-]$ ^ ^ & 透鏡包含至少一玻璃透鏡。用於透鏡之塑膠材料之類刑量係少於玻璃材料者，及折射率及色散値傾向於限制u因此 ’至少一玻璃透鏡係包含在影像捕捉透鏡中’則因爲折射率及色散之選擇自由度增加’所以可以進行更優良之像差校正》項目1 - 8之影像捕捉透鏡係爲依據項目】-1至7中任一者所述之影像捕捉透鏡者’其中’設置有孔徑光闌，及在塑膠透鏡中，最接近孔徑光閨之塑膠透鏡與下一個最接近孔徑光閬之塑膠透鏡的塑膠透鏡之至少之一係爲藉由使用最大粒子緣長度不超出3 〇奈米之粒子分佈在塑膠材料之材料所形成之塑膠材料，及因此’有可能藉由使用此材料 ’作爲用於最接近孔徑光闌之塑膠透鏡與最接近孔徑光闌之前述塑膠透鏡之下一個鄰近塑膠透鏡之至少一個，而有效地控制由溫度變化造成之影像捕捉透鏡的影像點位置的 -10- (7)1338154 改變。即’當由溫度變化造成之折射率的徑光闌之透鏡上時，在影像點起伏之變化捕捉透鏡的光學效率劣化。然而，藉由前毕的劣化可以被控制很小。因爲更可能使光閲的直徑更小’容易形成之透鏡可以由具中’奈米大小之粒子係分佈在塑膠材料項目1 -9之影像捕捉透鏡係由項目】— 一項所述之影像捕捉透鏡所代表，其中塑用一材料加以形成’其中大小3 0奈米或更铞’以滿足以下條件：

μ| < 8 X 1 〇 ·5 / "C 其中’ Α代表由溫度變化所造成之折係爲下式所表示 (數字]) 變化造成接近孔被造成及總影像述材料，光學效透鏡更接近孔隙一材料所作成，中c‘ ]至項目1- 8的任膠透鏡係藉由使小之粒子係被分 (1) 射率的變化，_其 A = (”2 +2)〇?2 —】j 6;? (~3〇 +

α :爲線性膨脹係數’ [R]:分子折象項目】-]0之影像捕捉透鏡係由I胃目] 捉h 1¾所代表，其中錯由使用一材料所形其中大小3 0奈米或更小之粒子被分佈，以 μ|<6χΐ 〇'?/t -9所述之影像捕成之塑膠透鏡，滿足以下條件： (2) -11 - (8) (8)1338154 再考’爲溫度變化所造成之折射率的改變將加以說明。由溫度變化A所造成之折射率變化係由前述號碼（2)所表千世 /、’基於L 〇 r e n t z - L 〇】.e η z公式之藉由區分折射率„與溫度 t 〇當爲塑膠材料時，相較於公式中之第一項，第二項之貝獻很小’因此’其可以實質忽略。例如，當爲pMMA 樹脂時’線性膨脹係數α爲7 χ ] 〇·5，及當被代入於前述表不法中，Α = ·] ·2χ1〇-4/Τ：成立，這實質符合實際量測。於本發明中：當此時，前述表示法中之第二項的貢獻可以藉由分佈細徴粒子至塑膠材料中，加以作大，較佳藉由無機細微粒子’使得由第一項之線性膨脹所造成之改變及由第二項所造成之改變可以彼此抵銷。明確地說’較佳地，過去中約-1 . 2 X】0 ·4 / °C之溫度變化A所造之折射率變化係以絕對値爲基礎被控制爲低於8 X 1 (Γ ~ t。更佳係基於一絕對値基礎，控制爲低於6 X 1 0 · / c。更好是基於一絕對値基礎，控制爲低於4 X 1 0 ·>。更可能使得第二項之貢獻變得更大，使得其中具有一溫度特徵’其係相反於代表一基礎材料的塑膠材料的特徵。換句話說，有可能取得一材料，其折射率係被提升而當溫度上升時不必下降。針對混合速率：80係用於代表基礎材料之塑膠材料’ 及約20係以體積比爲主之氧化鈮，及這些係均勻地混合° 雖然細微粒子具有傾向於聚合的問題，但因爲有一種已知技術係藉由給電荷在每一粒子的表面上，所以可以取^必 -12- (9) (9)1338154 要之分佈狀態。另外，體積比例可以適當地藉由控制用於溫度之折射率的變化比，例而適當地上升或下降，及奈米尺寸之多數類型的無機粒子可以被混合與分佈。表1顯示由溫度變化 A( = d»/dT)所造成之可應用至本發玥之塑膠材料的折射率的變化。表1 塑膠材料 A (大約値）I (Γ ~ t 丙烧爲主 -1 2 聚 δ炭酸酯爲主 -1 4 聚 Μ 烴爲主 -]2 聚酯爲主 -1 4 表2顯示爲溫度變化 A( = dn/dT)所造成應用至本發明之無機材料折射率的變化，其中，符號方向係與塑膠材料不同。 -13- (10) 表2 無機材料 a(大約値）](r5/r 氧化鋁 1.4 ALON 1 .2 氧化敍 1.0 鑽石 1 . 0 碳酸鈣 0.7 磷酸鈦鉀 1 .2 鋁酸鎂 0.9 氧化鎂 1.9 石英 1.2 氧化締 0.9 氧化1乙 0.8 氧化鋅 4.9 1338154 項目1 -】1之影像捕捉透鏡係由項目】-〗至項目】-1 〇中任一項目所述之影像捕捉透鏡代表，其中粒子爲無機材料〇項目1 - 1 2之影像捕捉透鏡係由項目1 - 1 1所述之影像捕捉透鏡代表，其中粒子爲氧化物。項目1 -】3之影像捕捉透鏡係由項目1 - 1 2所述之影像捕捉透鏡代表，其中氧化物係爲飽和氧化狀態。較佳地，細微粒子係爲無機物質並且較佳其爲氧化物，其以氧化狀態表示爲飽和及不再氧化爲較佳的。爲無機 -14 - (11) (11)1338154 物質之細微粒子係較佳的’因爲其與代表高聚合物無機化1 合物的塑膠材料反應可以被控制爲低’及當其被使用以防 ± g 。胃者，本質上可能藉由加入抗氧化劑防止塑膠材料氧化。項目卜]4之影像捕捉透鏡係由項目】-]至項目】· n中任—項目两述之影像捕捉透鏡代表’其中於塑膠材料與分佈在塑膠材料中之粒子的體積比係於範圍9 :]至3 : 2。 g隹然體積比爲8 0 : 2 0 ’即在前述例子中爲4 :】，但其可以適當地調整在9 0 : ] 〇 ( 9 : I )至6 〇 : 4 〇 ( 3 : 2 )之範圍內。若粒子量很少’則超出9 _]的比例’則限制溫度變化的影塑變小，同時’當超出3 : 2比例時’造成可模塑性的問題，這並不是較佳的。較佳地’係調整在材料中之折射率變化程度，其中錯由考量爲溫度變化所造成總影像捕捉透 Ιζ的影響，細微粒子被分佈在塑膠材料之中。項目1 -〗5之影像捕捉透鏡具有上述項目1 - 1至項目】· 1 4中任一項所述之影像捕捉透鏡。本發明可以提供一影像捕捉透鏡’即使當使用塑膠透鏡時，當溫度變化時’影像點位置之起伏可以很小，並提供一使兩該影像捕捉透鏡之影像捕捉設備。參考附圖’將詳細說明本發明之實施例，以用以取得本發明之第一目的’但本發明並不限於此。另外，在本發明中之”塑膠透鏡。包含一透鏡’其中’一基礎材料爲塑膝材料，及每一小直徑的粒子被分佈在塑膠材料中，及塑膠的體積比係爲二分之一或更多，及其包含一透鏡，其表面 -15- (12)1338154 係受到塗覆製程，用以作抗反射及改良表面硬度的目的。

第】圖爲一影像捕捉設備之光軸向的剖面圖，其包含有關於本實施例之一影像捕捉透鏡。於第】圖中，影像捕捉透鏡由物件側，順序地包含一孔徑光闌S '第一透鏡L 1 、第二透L2及紅外線阻隔濾鏡丨RCF，及影像捕捉設備係由影像捕捉透鏡構成及爲一例如影像感應器CMOS安排在紅外線阻隔濾鏡I R C F之影像側上的固態影像感應器。藉由將光傳送經影像捕捉透鏡，而形成在影像捕捉面上之光學信號係被影像感應器CMOS所轉換爲電信號，並更受到前述處理，被轉換爲電信號。

鄰近孔徑光闌S之第一透鏡L 1係爲一塑膠透鏡，其具有最大折射率，並藉由使用一材料所形成，該材料中，分佈有不超出3 0奈米的最大粒子緣長度於塑膠材料中。第二透鏡L2爲不包含粒子之塑膠透鏡。然而，除了前述外，也考量其他各種變動。雖然透鏡數量在本實施例中爲兩個’但也可以使用三透鏡或不低於四透鏡，於此時，鄰近孔徑光闌S之透鏡與鄰接前述透鏡的透鏡之一或兩者可以由使用一材料所形成之塑膠透鏡，該材料中分佈有不超出 30奈米最大粒子緣長度的材料。現在，在本發明實施例之較佳例將說明如下。於例子中所用之符號係如下： F : F-號 2 Y :固態影像感應器之影像捕捉面上之對角線長度（ -16 - (13) (13)1338154 固知％像感應之矩形作用像素區之對角線長） R '·折射面的曲率半徑 D :於軸上之折射面間之距離 M d ·在正常溫度之d線的透鏡材料之折射率 u d :透鏡材料的色散係數 f :焦距 fB :背焦於本實施例中’非球面之形狀係被表示爲”數字3，，，中之矩形座標中，其中原點爲表面之頂點所代表及水平軸係爲光學軸方向所代表，在該條件下，C代表頂點之曲率，K代表圓錐常數’及 A4、A6、A8、A]〇及 a】2代表非球面係數 (數字2) 其中，h = Vi77^2 表3及4顯示有關本貫施例之透鏡資料。另外，在表中 ,1 0的指數（例如2 · 5 X 1 〇 ·3)使用£被表示爲（例如2 · 5 X E - 3 ) -17 - (14) (14)1338154 表3 (第一例） f = 2 . 1 3mm f B = Ο . 4 1 mm F = 2.8 8 2 Y = 3 .OOmm 表面號 R ( πί m ) D ( 1TM”） Nd υ d 孔徑〇〇 0.05 ) 3.43? 1.10 ).53175 5 6.0 2 -0.774 0.59 3 -0.3 4 7 0.50 1.58300 30.0 4 -0.568 0.3 0 5 OO 0.30 1.51633 64.] 6 oc •18- (15)1338154 表4 非球面係數第一面 K = 4.6 03 8 0xE + 01 A4=-4,84740xE-01 A6=2,07620xE+00 A8=-3.83570xE+01 A 10 = 2.13 6 6 0xE + 02 A ] 2 = - 5.4 5 62 0 xE + 02 第二面 Κ = -2.18Π0χΕ-01 A4=1.85600xE-0] A6=-6.82460xE-01 A 8 = 1 .5 5 4 5 0xE + 00 A10=-2.03740xE+〇0 A 12 = 9.693 70xE-0 1 第三面 K = - 8.5 7 3 1 OxE-O 1 A4= 1 .2 1 8 60xE + 00 A 6 = - 1 . 32 96 0xE + 00 A8=6.34950xE+00 A 10 = -1 ,4 0400xE + 0 1 A 1 2= 1 .23400xE + 01 第四面 K = - 9.2 95 00xE-01 A4=4.97610xE-01 A6 = -2 .36 M0xE-0 1 A8 = 6.6 1 1 90xE-0 1 A]0=-7.94890xE-01 A 1 2 = 3.276 0 0xE-01

-19 - (16) (16)1338154 (第一例）本例係爲一設計例，對應於第]圖中之影像捕捉透鏡，其中孔徑光闌S係被安排以最接近一物件，及一紅外線阻隔濾鏡I R c F係被安排以最接近一影像。第一透鏡L 1係爲藉由使用材料所形成之聚烯烴爲主塑膠透鏡，其中具有直徑不超出3 0奈米的多數粒子被分佈在塑膠材料中，而第二透鏡 L2係爲聚碳酸酯爲主塑膠透鏡，不包含粒子。由溫度所造成之折射率變化被顯示於表3中。據此，當溫度由正常溫度（2 (TC )上升+ 3 CTC時，當 A = - 8 X 1 (Γ 5 / °C 成立用於第一透鏡 L1時，背焦的改變量（ΔΓΒ)係爲 fO.OlOmm，及當 A = -6x]0·5厂C成立用於第一透鏡L1時，其爲+ 0.0 0 6 m m，而當溫度下降-3 0 °C時，背焦變化量（△ f B )爲-0.0 1 0 m m，當 A = - 8 X 1 (T 5 TC成立用於第一透鏡時，當 A = - 6 X 1 (Γ 5 / °C成立用於第一透鏡 L 1時，則其則其爲-0.0 0 6 m m 〇表5 a[/cc ] 在正常溫在正常溫在正常溫之折射率度+ 3 0 t的度-3 (TC的折射率折射率第一透鏡 -8 X 1 0'5 1.5318 1 .5 2 94 1.5342 -6 X 1 0 ·5 1.5300 1.5336 第二透鏡 -1 4x 1 Ο'5 1.5830 1.5788 1.5872 -20 - (17)1338154 (第二例）第2圖爲第二例之影像捕捉透鏡的剖示圖。表6及7顯示有關本例子之透鏡資料。 (例子2 )

f = 3 . 8 1 2 m m f B = Ο . 8 4 6 m m F = 2.8 8 2 Y = 4.6 ] m m 表面號 R ( m m ) D ( m ni) Nd v d ] 1.818 ].00 1.53180 5 6.0 2 3.713 0.25 孔徑〇〇 0.62 3 -1 . 6 8 7 1.22 1.5318 5 6.0 4 -0.900 0. ] 0 5 6.800 0.78 1.58300 30.0 6 1.534

-21 - (18)1338154 表7 第一面 K=9.1572χΕ-01 Α4=-3.8570χΕ-03 Α6= 1 .192 5 χΕ-03 Α 8 - 1 ,5 4 3 4 χΕ-03 A 10 = -1 ,0 5 8 5 χΕ-03 第二面 Κ=1 ,90 04 χΕ + 01 Α4-].4293χΕ-03 Α6=6.6467χΕ-02 Α 8 = - 1 .05 4 5 χΕ-01 A 10 = -2 . 1 010χΕ-02 第三面 Κ = - 1 .94 2 2χΕ-01 Α4--2.5670χΕ-02 Α6=-2.3520χΕ-01 Α8=3.4025χΕ-01 A 10 = -7. 148 1χΕ-02 第四面 Κ = - 2.8 2 3 3 χΕ + 00 Α4 = -2.1 7 93 χΕ-01 Α6= 1 .31 1 9χΕ-01 Α8 = -8.59 1 1 χΕ-02 Α 1 0 = 2.63 4 ]χΕ-02 Α12=6.5050χΕ-04 第五面 Κ = -9. 7 65 7χΕ + 0 ] Α4=-6.2544χΕ-02 Α6=3.0029χΕ-02 Α8=-4.5729χΕ-03 A 1 0--2.4 1 90χΕ-04 Α12=5.3660χΕ-05 第六面 Κ = - 1 ,093 2χΕ+0 1 Α4=-6.9262χΕ-02 Α6=] ,64 9 7χΕ-02 Α 8 = - 1 .8 007χΕ-03 A 1 0 = -1.6 1 90χΕ-05 A 1 2 = 1 .1 3 4 7 χΕ-06 -22 - (19) (19)1338154 於第二例中之影像捕捉透鏡係爲一設計例，其中孔徑光闌S係被安排於第一透鏡L I及第二透鏡L 2之間，如第 2圖所示。第一透鏡L 1及第二透鏡L2均爲聚烯烴爲主塑膠透鏡，藉由使用分佈有不超出3 0奈米之最大粒子緣長度的粒子的材料加以形成，該第三透鏡L3係爲一聚碳酸酯爲主塑膠透鏡，其並沒有粒子。由溫度所造成之折射率變化係被顯示於第8圖中。據此，當溫度由正常溫度（2 0 t )上升+ 3 0 t時，當 A = - 8 X ] (Γ 5/°C適用於第一透鏡L 1及第二透鏡L2時，背焦變化量（△ fB)爲+ 0.014mm，當 A = -6xl(T5/t：適用於第一透鏡 L]及第二透鏡L2時，則變化量爲UOSmm，而當溫度下降-30 °C時，當A = - 8 X 1 (Γ 5 / °C適用於第一透鏡L I及第二透鏡L 2 時，背焦變化量（△ f B )爲-0.0 ] 4 m m，及當A = - 6 X 1 (Γ 5 / °C適用於第一透鏡L ]及第二透鏡L2時，背焦變化量（△ fB )爲-0.0 0 8 mm。表8 A[/°C ] 正常溫度正常溫度正常溫度- 折射率 + 3 0 °C的折 3 〇 °C的折射率射率第一透鏡 -8x 1 Ο'5 1.5318 1.5294 1.5342 -6x 1 Ο'5 1.5300 1.5336 第二透鏡 -8 X ] 0 ·5 1.5318 3.5294 1.5342 -6x 1 Ο.5 1.5300 1.5336 第三透鏡 -1 4 χ 1 0 ·5 1.5830 1.5 7 88 1.5872 -23- (20) (20)1338154 (第三例）第3圖爲第三例之影像捕捉透鏡的剖面圖。表9及]0顯示有關於本例子的透鏡資料。表9 (例子3 ) f = 5 . 3 0 9 m m f B = 0.5 ] 1 πί m F = 2.8 8 2 Y = 6.4 8 m m

表面號 R ( m m ) D ( m m ) N d v d 孔徑 OO 0.00 ] 3.227 1.2 7 1.69680 5 5.5 2 -87.050 0.44 3 -3.364 1.4 0 1.52500 56.0 4 -1.626 0.35 5 -1 . 02 1 0.90 1.58300 30.0 6 -2.147 0.10 7 2.462 1.10 1.52500 5 6.0 8 2.283 1.00 9 OO 0.30 1.51633 64.1 10 OO -24 - 1338154 表]ο 非球面表面係數第三面 Κ=-3.69470χΕ+00 Α4=-2.00408χΕ-02 Α6=5.93561χΕ-03 Α8=5.22016χΕ-04 A 1 0 = - 2 3 8 1 3 7 χΕ-04 第四面 Κ = - 8.4 63 7 5χΕ-01 Α4 = - 2.02 5 64χΕ-02 Α6=1,62756χΕ-02 Α8=-4.]4965χΕ-03 Α10=6.66591χΕ-04 第五面 Κ = - 8. 1 05 6 0 χΕ-01 Α4=6.31710χΕ-02 Α6=4.14530χΕ-04 Α8=4.30470χΕ-03 Α10=-2.38210χΕ-03 Α12=3.81300χΕ-04 第六面 Κ=-4.69690χΕ-01 Α4=1·50160χΕ-02 Α6=9.94400χΕ-03 Α8=-2,33050χΕ-03 A 1 0 = 3.9 2 5 8 0χΕ-04 A]2=-2,86340χΕ-05 第七面 Κ = - 8.0698 6χΕ + 00 Α4=-1,22203χΕ-02 Α6 = ·】」02 5 3 χΕ-03 Α8=2.97022χΕ-04 A 1 0-- 1 .61617χΕ-05 A]2--1.33]04χΕ-06 第八面 Κ=-4.95420χΕ+00 Α4=-1,49047χΕ-02 Α6=7.29589χΕ-04 Α8=-3.84963χΕ-04 Α10=4.02284χΕ-05 A 12 = - 2. 1 4 9 94 χΕ-06

-25- (22)1338154

第三例中之影像捕捉透鏡係爲一設計例，其中孔徑光闌S被安排以最接近一物件，及紅外線阻隔濾鏡I R C F係被安排爲最接近一影像，如第3圖所示。第一透鏡L 1爲一玻璃透鏡，第二透鏡L2爲聚烯烴爲主塑膠透鏡，藉由使用一材料形成，材料中分佈有最大粒子緣長度不超出3 0奈米的粒子分佈在塑膠材料中，第三透鏡L 3爲聚碳酸酯塑膠透鏡，其係藉由使用材料加以形成，其中該材料的粒子最大粒子縁長度不超出3 0奈米被分佈在塑膠材料中，及第四透鏡 L4係爲聚烯烴塑膠透鏡，不包含粒子。另外，第二透鏡L2及第四透鏡L4係爲聚烯烴爲主塑膠透鏡·其係與第一及第二實施例中者不同。

爲溫度所造成之折射率變化係被顯示在表1 1中。據此，當溫度由正常溫度（20°C)上升+3(TC時，當 Α = -8χ](Γ5/ °C適用於第二透鏡L2及第三透鏡L3時，背焦之變化量（△ 厂8)係爲-0.002!^71，及當八=-6乂10^/°(：適用於第二透鏡[2 及第三透鏡 L3時，其係爲- 0.001 mm，當溫度下降-3 0°C時，當Α = -8χ]0·5Γ(：適用於第二透鏡L2及第三透鏡L3時，背焦的變化量（△ f B )爲+ 0.0 0 2 m m，及當 A = - 6 X 1 (Γ 5厂C適用於第二透鏡L2及第三透鏡L3時，則爲+0.00] mm。 -26- (23) 1338154 表]1 A[/cC ] 在正常溫度之折射率正常溫度 + 3 0 t：的折射率 •— 一____ 正常溫度- 3 〇 t的折射率第二透鏡 -8χ 1 〇5 1.5250 1.52 2 6 1.5274 -6 X 1 〇 5 1.5232 ].5 2 6 S 第三透鏡 -8χ]〇5 1.5830 1.5 8 0 6 1.5854 -6 X ] 〇 ·5 1.5812 1.5848 第四透鏡 -1 2 X ] 〇 ·5 1.5250 1.5214 1.5286 於此時’溫度上升例的背焦改變量（△ fB)係藉由放棄塑膠透鏡之熱膨脹的影響加以取得之値，及一透鏡鏡筒的熱膨脹影響基於計算適用於該透鏡。前述理由爲在影像點位置之起伏係主要由塑膠透鏡之折射率的變化所造成。若每一透鏡之値 A係被作成一，其取消總系統之影像點位之起伏，包含透鏡鏡筒之熱膨脹及塑膠透鏡，此結構係爲較佳的。另外，本發明之影像捕捉透鏡係特別有效用於影像捕捉設備（所謂泛焦系統之影像捕捉設備）’在其中包圍有一固態影像感應器者，其具有很多像素及沒有自動對焦機制者。即，因爲具有很多像素的小型圖態影像感應器之像素間距很小’所以成比例於像素間距之焦深（一般而言’經由計算” ± (像素間距）x 2 X (影像捕捉透鏡之F -數）很小’ 造成當溫度變化時，允許影像點位置之起伏窄的許可範圍 -27 - (24) (24)1338154 。泛焦系統之影像捕捉設備係基本上爲一系統’ #焦彳土內限焦距內之物件，藉以以景深覆蓋範園由無限大至最近距離。因此，對於在無限大之物件或在最近距離之影像品質係略微失焦，相較於內限焦距之物件的影像品質’因此’ 當溫度變化造成起伏時，於用於無限大或最近距離之影像品質係極端劣化，這是不想要的。另外，第一例爲一用於1 / 6吋類型之固態影像感應器的影像捕捉透鏡例，其在3. 75微米的像素間距約300，000 像素。第二例爲一 ]Μ吋類型之固態影像感應器的影像捕捉透鏡例，其具有約1，000: 000像素，及第三例爲甩於 W2.7吋類型固態影像感應器的影像捕捉感應器，具有約I ’ 〇〇〇，〇〇〇像素有4. 5微米的像素間距》再者’將描述取得第二目的之較佳結構。因爲藉由使用材料所形成之塑膠透鏡爲塑膠透鏡，材料中分佈有最大粒子緣長度不超出30奈米的粒子者，該塑膠透鏡具有項目2 -]中所述之變焦透鏡中之正折射率，所以’其可能有效地侷限由溫度改變所造成之變焦透鏡的影像點位置中之變化’其藉由使用最大粒子緣長度不超出3〇奈米的粒子分佈於材料中加以形成正塑膠透鏡，任項目2 - 2之變焦透鏡中。因爲變焦透鏡具有在項目2-]所述之變焦透鏡中之至少兩塑膠透鏡’以及，在塑膠透鏡中具有最強折射率的塑媵透鏡係藉由使用一材料加以形成之塑膠透鏡，其中最大粒子緣長度不超出30奈米的粒子被分佈在塑膠衬料中，所 -28- (25) (25)1338154 以，有可能有效地侷限由溫度變化所造成之變焦透鏡的影像點位置的變化，藉由形成具有最強折射率之塑膠透銳加以形成，藉由使用材料，其中最大粒子緣長度不超出3 0奈米的粒子被分散在項目2-3的變焦透鏡中。若在項目2 -]中所述之維焦透鏡中，於項目2 - 1中所述之變焦透鏡具有至少兩塑膠透鏡，及當hi(i = I，...）代表全孔徑時，近軸邊緣光通過在目標側上之每一塑膠透鏡表面上的高度，及Φ Pi(i=l，...）代表每一塑膠透鏡之折射率，當變化倍率由寬角端變化至光學焦距中之遠距相片端時，塑膠透鏡使得h i X Φ P i之絕對値在光學焦距中爲於選用焦距中之最大値，該塑膠透鏡係爲一塑膠透鏡，藉由使用最大粒子緣長度不超出3 0奈米的粒子分佈在塑膠材料中之材料加以形成。當光線穿過透鏡，光線高度與反射率的乘積愈大，則光射愈被反射，及當溫度變化愈大時，折射率變化影響愈大。因此，在每一塑膠透鏡之表面愈接近一物件，及當 hi(i = l，...）代表當全孔徑時，光束近軸邊緣光通過目標側上之每一塑膠透鏡表面上的高度，及Φ Pi(i = l，...）代表每一塑膠透鏡的折射率，則有可能有效地侷限由溫度變化所造成之變焦透鏡的影像點位置的起伏，這係藉由形成塑膠透鏡，其使得hi X Φ pi(i = l，…）之絕對値在選用焦距中爲最大値，當倍率在選用焦距中，由寬角端改變至遠距相位端，藉由使用一材料，其中最大粒子緣長度不超出3 0奈米之粒子係分佈在塑膠材料中。 -29 - (26) (26)1338154 在項目2 - 5中之變焦透鏡具有在項目2 -4中所述之變焦透鏡中的至少具正折射率之一塑膠透鏡及負折射率之塑膠透鏡。因爲作成具有正折射率之塑膠透鏡及具有負折射率之塑膠透鏡的至少之.-的變焦透鏡時，容易將非球面加至塑膠透鏡上，所以，有可能容易將非球面加入每一透鏡，因此，在變焦透鏡中之總系統中之各種像差可以正確地校正c 有關項目2-6的變焦透鏡，最接近物件之第一透鏡群的變焦透鏡，在項目2 -]至項目2 - 5之任一中所述之具有至少一塑膠透鏡的變焦透鏡中，及甴呉有最大長度不超出3〇奈米之粒子分佈在塑膠材料中之材料所形成之塑膠透鏡，有可能防止由溫度變化所造成之變焦透鏡影像點位置起伏的影響爲在第一群透鏡之透鏡群所放大，藉由使用一塑膠透鏡在最接近物件之變焦透鏡的第一透鏡群中，該塑膠透鏡係使用一種材料所形成，其中具有最大長度不超出3 0奈米的粒子被分佈在塑膠材料中。針對項目2 - 7之變焦透鏡，於項目2 · 1至項目2 - 6之任〜所述之變焦透鏡中’前述變焦透鏡具有一孔徑光闌’及至少鄰近該孔徑光闌之一塑膠透鏡係被在透鏡中最接近它 ’以及，再鄰近最接近孔徑光闌之塑膠透鏡的塑膠透鏡係馬〜使用材料所形成之塑膠透鏡，該材料中分佈有最大長度不超出30奈米之粒子，因此，有可能藉由使用分佈有最大長度不超出3 0奈米的粒子的塑膠材料，用於最接近孔徑光1¾之至少之一塑膠透鏡，以及，更鄰近前述塑膠透鏡之 -30- (27) (27)1338154 塑膠透鏡，而有效控制由溫度變化所造成之變焦透鏡之影像點位置的起伏。即，當對接近孔徑光闌之透鏡溫度變化造成之折射率起伏時，影像點位置被上下起伏以及總變焦透鏡之光學係數劣化。然而，藉由使闬前述材料‘光學係數之劣化可以被控制爲儘可能小。再者，接近孔徑光閡之透鏡可以作出小型，以改變爲能容易形成之透鏡，儘管有奈米大小之粒子分佈在塑膠材料中。有關項目2 - 8的變焦透鏡，藉由使用分佈有粒子尺寸不超出30奈米粒子材料所髟成之塑膠透鏡仍滿足以下條件，於項目2 - 1至項目2 - 8中任一項目所述之變焦透鏡中； μ|<8χ]〇·-/°c (1) 其中，A代表隨著溫度改變之折射率，其値係爲上述 (數字】）所顯示。有關於項目2 - 9之變焦透鏡，藉由使用分佈有尺寸不超出3 0奈米之粒子的材料所形成之塑膠透鏡滿足以下之條件，在所述於項目2-8中之變焦透鏡中。 μ|<6χ]〇--νϋ〇 (2) 有關於項目2- 1 0之變焦透鏡，上述變焦透鏡具有至少兩塑膠透鏡，其均使用被分佈有最大長度不超出30奈米的 -31 - (28)1338154 粒子的塑透鏡包含不同折射分佈於塑具有隨著當 A値位置的起化所造成項目者所述之項目，其中無項目表，其中變焦所述之變料中之粒雖然調整在90 少，即超時，當比好。最好由考量溫塑膠材料膠材料加以形成，及使用上述材料多數塑膠透鏡，其每一個均具有隨率値A。藉由使用最大長度不超出膠材料中之材料而形成塑瞻$ g，溫度變化而不同之折射率値，m g ’其降低總變焦透鏡由溫度伏，藉由考量構成變焦透鏡之胃_ 之影像點位置起伏的貢獻大小。 2-1】之變焦透鏡係由項目2-】至項變焦透鏡所代表，其中粒子爲無機 2 - ] 2之變焦透鏡係由項目2 -]]之變機材料爲氧化物。 2 - ] 3之變焦透鏡係以項目2 -】2所述氧化物係在飽和氧化之狀態中。 2- ] 4之變焦透鏡係爲項目2、1至項焦透鏡代表，其中，於塑膠材料與子的體積比係在範圍9 : 1至3 : 2之體積比爲8 0 : 2 0，即在前述例子中 :10(9:】）至 60: 40(3: 2)範圍內出9 :】之比例，則限制溫度變化之例超出3 : 2時，造成可模鑄性的問是調整在材料內，折射率變化的程度變化對總變焦透鏡的影響，而細中。所形成之塑膠著溫度變化之 3 0奈米的粒子其中每一材料可能給出一適造成之影像點透鏡之溫度變目2 - 1 0之任一材料。焦透鏡所代表之變焦透鏡代目2 -】3之任一分佈於塑膠材內。，可以適當地。若粒子量較效用很小，同題，這並不太度，其中，藉微粒子分佈在 -32- (29) (29)1338154 項目2 - 1 5之影像捕捉設備具有於項目2 _ ]至項目2 4 之任一所述之變焦透鏡。參考附圖’其中解釋本發明詳細實施例，用以取得本發明第二目的，然而，本發明逝不限於此。本發明之目標係控制由溫度變化造成之變焦透鏡之影像點位置的起伏在變焦透鏡的焦距內（一般而言，—由（士（像素間距）X 2 X (影像捕捉透鏡的F數）的値））。藉此，當沒有自動對焦及焦點係固定在內限焦距時，則不必要提供一複雜機制’藉由溫度感應器以感應溫度，及以步進馬達校正該溫度時之於丨绞點位慮的起伏量，來校正焦點，而使得總影像捕捉設備的小型化及質輕化變得可能。第4圖爲包含例子4及5之變焦透鏡的影像捕捉設備之光學軸方向的剖面圖。於第4圖中，變焦透鏡以物件看來之順序’包含第一透鏡L 1、第二透鏡L 2 '孔徑光闌S ' 第二透鏡L3、第四透鏡L4、第五透鏡L5、第六透鏡 L6(L1-L2構成第一透鏡群Gl、S-L5構成第二透鏡群G2、及L6構成第三透鏡群G3)，及此變焦透鏡；由紅外線阻隔濾鏡構成光學濾鏡F，其係被安排在變焦透鏡上，以接近 —物件並爲一低通濾鏡；及例如C Μ 0 S或C C D之固態影像感應器I S構成了一影像捕捉設備。藉由將光通過變焦透鏡及濾鏡F及通過固態影像感應器IS(平行平板）CG之覆蓋玻璃的形成在影像捕捉面I上之光學影像藉由固態影像感應器1S受到光電轉換，並受到預定處理，以轉換爲影像信號。 -33- (30)1338154 然而，本實施例之較佳例子係說明如下。另外，在所有後述例子中，具有2 . 8微米之像素間距及2，0 0 0，0 0 0像素之1 /3 .2吋類型之固態影像感應器係被使用，及具有F 數在廣角端爲2.88及在遠端照相爲約5.0的變焦透鏡係被假設。個別例子所用之符號係如下： f :總變焦透鏡之焦距 F : F-數 2 Y :固態影像感應器之影像捕捉面之矩形有效像素區的對角線長 R :折射面之曲率半徑 D :於軸上之折射面間之距離 N d :用正常溫度之d線的透鏡材料的折射率 υ d :透鏡材料之色散係數再者，在表面號中之” ”表示一非球面，其係在條件中爲以下”數3 ”所顯示，該條件中，原點係爲表面之頂點所代表，及水平軸係由光軸方向所取，及h代表垂直於光軸之方向中的高度； (數3) X =

lr /R Σ八h' 其中，符號如下。 -34 - (31)1338154 A,:第i階非球面係數 R :曲率半徑 K :圓錐常數 (例子4 )

於例子4中之變焦透鏡的透鏡資料係被顯示在表1 2中。另外，由現在開始，1 〇的指數（例如2.5 X 1 (Γ3)係使用 E 加以表示（例如2.5xE-3)。 -35 - (32) (32)1338154 表]2 (例子4、例子5 ) f = 4.7 8 M 13.68mm F = 2. 88至 4.92 2 Y = 5. 6 0 mm 表面號 R ( m ηι) D ( m m ) N d u d 1 46.492 0.80 1.77250 49.6 2 5，832 2.74 3 * 39.262 1.95 1.60700 27.0 4 * -29.352 (可變）孔徑〇〇 0.40 5 7.593 ].60 1.58913 6 1.2 6 -20.07] 0.20 7 * 4.138 1.73 1.49700 56.0 8 36.672 0.90 1.60700 2 7.0 9* 2.671 (可變） 1 0 12.124 1.60 1.52500 56.0 1 1 * -23.122 (可變） 1 2 〇〇 0.46 1.54880 67.0 1 3 oo 0.40 1 4 oo 0.50 1.51633 64.1 15 oo 可變距離 f 4.78 8.10 13.68 D4 17.39 7.13 1.40 D9 3.80 6.82 12.47 D ] 1 1.4 0 ].60 】.5 5 * :非球面 -36 - (33)1338154 非球面係數第三面 K= 1 ,6 04 9 0χΕ + 00 Α4=-5.67770χΕ-05 Α6 = -4. ] 98 1 0χΕ-06 A 8 = 6.8 3 4 7 0χΕ-07 A 1 0 = - 1.8 3 2 1 0 χΕ-08 Α12=2.97430χΕ-10 第四面 Κ = - 2.7 9 8 1 0χΕ + 00 Α4=-4,99660χΕ-04 Α6=5.87250χΕ-06 Α8=-6.08080χΕ-07 A 1 0 = 2,9 2 6 7 0 χΕ-08 A 12 = -7.05 60 0χΕ- 1 0 第七面 Κ=-8.35590χΕ-01 Α4=4.91930χΕ-04 Α6=-1.19680χΕ-05 Α8=-4,67250χΕ-07 Α10=2.54980χΕ-07 第九面 Κ = - 5. 1 7 4 3 0 χΕ-01 Α4 = 1 .5 7 7 4 0χΕ-03 Α6=6.18060χΕ-05 Α8 = -3 .4 1 7 1 0χΕ-05 A 1 0-2.2 4 8 1 0χΕ-06 第十一面 Κ=-2.67400χΕ+01 Α4=-2.78870χΕ-04 Α6=9.59510χΕ-06 Α8=-2,96570χΕ-06 A 1 0= 1 . 8 2 4 6 0χΕ-07 -37 - (34) (34) 種材之粒 L2 , 係使超出使用用〜 3〇奈 '-不一坡物件率Φ 透鏡佈有 Φ p i ，表寬角當溫變化於第4圖中’使用一聚酯爲主塑膠透鏡係藉由使用一料加以形成，該材料中分佈有最大長度不超出3 〇奈米子並具有隨溫度折射毕變化A = _ 6 χ ] 〇 .5作爲第二透鏡使用一丙烯爲主塑膠透鏡作爲第四透鏡L4，該透鏡用種枸料加以形成，該材料中被分佈有最大長度不奈米的粒子並具有隨溫度折射率變化Α = _6χ】〇·5, 一聚酯爲主塑膠透鏡作爲第五透鏡1^5，該透鏡係使種材料加以形成.該材料中被分佈有最大長度不超出米的粒子並具有隨溫度折射率變化Α = _8 χ ] 〇·5，使用含粒子之聚烯烴爲主塑膠透鏡作爲第六透鏡L6’及璃透鏡作爲前述以外之第一及第三透鏡L】、L3。於本例子中，當塑膠透鏡上之表面的開放孔徑接近一時，軸向邊緣光束通過之高度h i與塑膠透鏡的折射 PI乘積的絕對値在第五透鏡“中爲最大，及此第五 L5錯由使用一種材料作成的塑膠透鏡，該材料中分取大長度不超出30奈米的粒子。再者，在該時，hix 的絕對値爲0.6 9 5。折射率n d隨著溫度變化而變化係示於表丨3中。再者 ]4顯示當溫度對正常溫度（2 〇 t )上升+ 3 〇艽時每一及；iS端照相端之背焦的變化量（△ : f B w，△ f b τ)，及度下降-3 0 °C時’每·一寬角端及遠端照相端之背焦的量（△ : fB w，△ fB T) 〇表】3 *塑膠透鏡係藉由使用一種材料加以形成，材料中分 -38- (35) (35)1338154 佈有不超出3 0奈米的最大粒子緣長度之粒子 A[/°C ] 在正常溫度之折射率在正常溫度+ 3 〇 r的折射率在正常溫度-3 〇 r的折射率 4第二透鏡 -6x ] Ο'5 1.6070 】.6 0 5 2 1.6088 *第四透鏡 -6χ 1 Ο'5 1.4 9 7 0 1.4952 1.4 9 8 8 第五透鏡 -8 χ 1 0'5 1.6070 ].6 0 4 6 1.6094 第六透鏡 -]2χ 1 Ο'5 1.5250 1.5214 ].5 2 8 6 表】4 + 3 0°C -3 0 °C Δ f B w [ m m ] △ fB 丁 [mm] Δ f B w [ m m ] Δ fBT [mm] + 0.008 + 0.024 -0.008 -0.024 爲了比較目的，表]5及表〗6顯示當所有塑膠透鏡爲不包含前述粒子之塑膠透鏡時，溫度與折射率n d的變化，當溫度對正常溫度（20°C )上升+ 3 0 °C時，每一寬角端及遠端照相端之背焦的變化量（fBw，△ fBT)，及當溫度下降-3 (TC時，每一寬角端及遠端照相端之背焦的變化量（△ fB w ，△ fBT)。 -39 - (36) 表I 5 A[/cC ] 在正常溫度之折射率在正常溫度+ 3 (TC的折射率在正常溫度-3 0t的折射率第二透鏡 -1 4 X 1 0'5 1.6070 1.6027 1.6113 第四透鏡 -]2 X 1 O'5 1.4970 1.4934 1 .5 00 6 第五透鏡 -1 4 X 1 0 ·5 1.6070 ].602 7 1.6113 第六透鏡 -]2 X 1 0'5 1.5250 1.5214 1.5286 表1 6 + 3 0 °C -3 0 °C Δ f B w [ m m ] Δ f B T [ ιτηη ] Δ f B w [ m m ] Δ fBT[mm] +0.021 +0.090 -0.021 -0.090 1338154 當表1 4與表]6相比時，可以了解的是，在本例子中， △ f B W及△ f B T係急速地下降被控制在焦距內。 (例子5) 在例子5中之變焦透鏡之個別光學因素的形式與配置係與例子4者相同（見第4圖），因此，其透鏡資料也與示於表1 2者相同。然而，其差異爲所使用以形成塑膠透鏡的材料，其中，具有不超出30奈米之最大長度的粒子分佈於塑膠材料中。更明確地說，藉由使用不超出30奈米之最大長度的粒 -40- (37) 1338154

子分佈於其中的材料所形成之聚酯爲主塑膠透鏡係被使用作爲第二透鏡，其隨著溫度改變具有折射率變化 A = - 4 X ](Γ 5，及具有不超出3 0奈米之最大長度的粒子分佈於塑膠材料中的材料所形成之丙烯爲主塑膠透鏡被作爲第四透鏡 L4，其具有隨溫度變化之折射率變化Α = -4χ](Γ5，具有不超岀3 0奈米之最大長度的粒子分佈於塑膠材料中之材料所形成之聚酯爲主塑膠透鏡係被使用作爲第五透鏡L5，其具有隨溫度變化之折射率變化A = - 6 X ] (Γ 5，一沒有包含粒子之聚烯烴爲主塑膠透鏡被使用作爲第六透鏡 L 6，及玻璃透鏡係被使用作爲前述以外之透鏡L]及L3。

於本例子中，當塑膠透鏡上之表面的開放孔徑接近一物件時，軸向邊緣光束通過之高度 h i與塑膠透鏡的折射率Φ P,乘積的絕對値在第五透鏡 L 5中爲最大，及此第五透鏡L5藉由使用一種材料作成的塑膠透鏡，該材料中分佈有最大長度不超出30奈米的粒子。再者，在該時，hix Φ P,的絕對値爲〇 . 6 9 5。折射率n d隨著溫度變化而變化係示於表1 7中。再者，表]8顯示當溫度對正常溫度（2CTC )上升+30°C時，每一寬角端及遠端照相端之背焦的變化量（△ fBw，△ fBT)，及當溫度下降-3 (TC時，每一寬角端及遠端照相端之背焦的變化量（A fB w，△ fBT)。 -41 - (38)1338154 表1 7

*塑膠透鏡係藉由使用一種材料加以形成，材料中分佈有不超出3 0奈米的最大粒子緣長度之粒子 A[/rC ] 在正常溫度之折射率在正常溫度+ 3 〇 r的折射率在正常溫度-3 0 t：的折射率 +第二透鏡 -4x 1 Ο'5 1.6070 1 .60 5 8 1.6082 *第四透鏡 -4 χ 1 0 5 1.4970 1.4 95 8 1.4982 *第五透鏡 -6χ 1 Ο.5 1.6070 1.6046 ].6 0 8 8 第六透鏡 -1 2 χ 1 θ'5 1.5250 1.5214 1.5 2 8 6 表]8 + 3 0°C -3 0°C Δ f B w [ m m ] Δ fBT [mm] Δ f B w [ m m ] Δ fBT [mm] +0.003 +0.005 -0.003 -0.005 當表1 6與表1 8相比時，可以了解在本例子中，△ fB w 及△ fB T被劇烈地降低在一焦距內。可以了解的是，△ fBT係特別適當地校正。 (例子6) 例子6中之變焦透鏡的透鏡資料係被顯示於表1 9中。 -42 - (39) (39)1338154 表1 9 (例子6、例子7 ) f =5. 1 0至]4.73mm F = 2. 8 8至 5.0 3 2 Y = 5 . 6 0 m m 表面號 R ( m m ) D (m m ) Nd υ d 1 36.264 0.80 1.83481 4 2.7 2 5.784 2.20 3 * 33.971 】.00 1.49700 5 6.0 4 14.450 1.80 1.60700 2 7.0 5 * -4 1.4 85 (可變）孔徑 oo 0.35 6 10.975 1.50 1.5 8 913 6 1.2 7 -21.312 0.20 8 * 4.227 2.10 1.52500 5 6.0 9 -20.068 0.20 1 0 -38.713 0.90 1.60700 2 7.0 1 1 * 2.889 (可變） 12 15.309 ].65 1.52500 56.0 1 3 * -15.080 (可變） 1 4 CO 1.15 1.54880 67.0 1 5 oo 0.40 16 CO 0.5 0 1.51633 64.1 17 oo 可變距離 f 5.10 8.63 】4.73 D5 13.80 5.83 1 .00 D 1 1 n n c J . J J 7 . ] 9 13.64 D 1 3 1.80 ].73 1.70 * :非球面 -43 - (40)1338154 非球面係數第三面 K = 1 ,8 4 0 5 0xE + 00 A4=1.72910xE-04 A 6 = - 3. 1 2 3 3 0 xE-05 A8=2.718]0xE-06 A] 0 = -2.00580xE-08 A 1 2 = - 1 ,5 6 3 4 0 xE-09 第五面 K = - 4.3 6 8 2 0 xE + 00 A4 = -3 .4 00 ] 0xE-04 A6=-l,82940xE-05 A8=1.82810xE-06 A10=-3.44330xE-08 A12=-].21030xE-09 第八面 K = -4.14420xE + 00 A4=6.23680xE-03 A6=-4,36780xE-04 A8=3,47470xE-05 A 10 = - 1 ,52 6 8 0xE-06 第十一面 K = - 1,7 5 020xE + 00 A 4 = 9.1 8 8 9 0xE-03 A6=3.62270xE-05 A8=-8,43350xE-06 A 10 = 2.]9960xE-06 第十三面 K=2.02380xE+00 A4=2.03460xE-04 A6=-1,78390xE-05 A8=l .1 8 6 8 0xE-06 A] 0 = -4.4 7 9 8 0xE-08 -44 - (41) (41)1338154 第5圖爲包含例子6中之變焦透鏡之影像捕捉設備的光軸方向剖面圖。於第5圖中，變焦透鏡由物件算起包含第一透鏡L ]、第二透鏡L 2、第三透鏡L 3、孔徑光闌S、第四透鏡L4、第五透鏡L5及第六透鏡L6(L] -L3構成第一透鏡群G1、S-L6構成第二透鏡群G2及L7構成第三透鏡群 G3)，此變焦透鏡、光學濾鏡F、及固態影像感應器1S，例如C Μ 0 S或C C D構成一影像捕捉設備，該濾鏡F係由安排在變焦透鏡上儘可能接近一物件的紅外線阻隔濾鏡及低通濾鏡所構成。藉由另光通過變焦透鏡及濾鏡F，而形成在影像摇捉面I上並通過固態影像感應器IS(平行平板）之覆蓋玻璃CG之光學影像係爲固態影像感應器I S所光電轉換，並進一步受到指定處理，予以被轉換爲影像信號〇現在，由不超出3 0奈米之最大長度的粒子分佈在塑膠材料中之材料所形成之並具有隨溫度變化有 A = -6 X 1 CT 5折射率變化的丙烯爲主塑膠透鏡係被使用作爲第二透鏡L2 ，由不超出3 0奈米之最大長度的粒子分佈在塑膠材料中之材料所形成之並具有隨溫度變化有A = -8 X 1 (Γ5折射率變化的聚酯爲主塑膠透鏡係被使用作爲第三透鏡L 3，由不超出3 0奈米之最大長度的粒子分佈在塑膠材料中之材料所形成之並具有隨溫度變化有A = - 8 X 1 (Γ 5折射率變化的聚烯烴爲主塑膠透鏡係被使用作爲第五透鏡L5，一不含粒子之聚酯爲主塑膠透鏡被使用作爲第六透鏡L6、一不含粒子之聚烯烴爲主塑膠透鏡係被作爲第七透鏡L 7、及玻璃透 -45 - (42) (42)1338154 鏡係被使用作爲前述以外之透鏡L ]及L4。於本例子中，當塑膠透鏡表面上的開放孔徑更接近一物件時，軸向邊緣光束通過之高度 h i與塑膠透鏡的折射率Φ p ,乘積的絕對値在第六透鏡 L 6中爲最大，及此第六透鏡L6被作成不含粒子之塑膠透鏡。再者，在該時：h】X Φ p i的絕對値爲〇 . 7 S 3。折射率n d隨著溫度變化而變化係示於表2 0中。再者，表2 ]顯示當溫度對正常溫度（2 (TC )上升+ 3 (TC時：每一寬角端及遠端照相端之背焦的變化量（△ fB w，△ fB T)，及當溫度下降-3 0 °C時，每一寬角端及遠端照相端之背焦的變化量（△ fBw，△ fBT)。表20 *塑膠透鏡係藉由使用一種材料加以形成，材料中分佈有不超出3 0奈米的最大粒子緣長度之粒子 A[/°C ] 在正常溫度之折射率在正常溫度+ 3 (TC的折射率在正常溫度-3 0 °C的折射率 *第二透鏡 -6x10—5 1.4 9 7 0 1.4 9 5 2 1.4 9 8 8 *第三透鏡 -8 x 1 0 ·5 1.6070 1.6046 1.6094 *第五透鏡 -8x1 Ο'5 1.5 2 5 0 1.5226 1.5274 第六透鏡 -1 4x 1 0'5 】.60 7 0 1.6027 1 . 6 1 ] 3 第七透鏡 -]2 x ] 0 5 1.5250 1.5214 1.5286 -46 - (43) 1338154 表2 1 + 3 0°C -3 0cC Δ f B w [ m m ] Δ fBT[mm] Δ f B \v [ m m ] Δ fBT [mm] +0.00] -0.007 -0.002 +0.007

爲了比較目的，表22及表23顯示當所有塑膠透鏡爲不包含前述粒子之塑膠透鏡時，溫度與折射率n d的變化，當溫度對正常溫度（2 0 t )上升+ 3 (TC時，每一寬角端及遠端照相端之背焦的變化量（fB、v，Λ fBT)，及當溫度下降-3 0 t：時，每一寬角端及遠端照相端之背焦的變化量（△ iB w ，△ fBT)。

表22 A[/cC ] 在正常溫度之折射率在正常溫度+ 3 Ot的折射率在正常溫度-3 0°C的折射率第二透鏡 -1 2χ ] Ο-5 1.4 97 0 1.4 93 4 1.5006 第三透鏡 -1 4χ 1 Ο'5 1.6070 1 .602 7 1.6113 第五透鏡 -1 2χ 1 O'5 1.5 2 5 0 1.5214 1.5286 第六透鏡 -1 4χ ] Ο-5 ].60 70 1.6027 1.6113 第七透鏡 -1 2χ 1 Ο-5 1.5250 1.5214 1.5286 -47 - 1338154

表2 3 ... + 3 〇 cc •3CTC Δ fBw[mm] Δ fBT[mm] Δ fBw[mm] Δ f B T [ m m ] + 0.0 4 s ~— + 0.)7 1 -0.047 -0.171 富表]4與表1 6梠比時，可以了解的是，在本例子中， Δ f B W及△ f B 丁係急速地下降被控制在焦距內。 S3表2 1與表2 3相比時，可以了解在本例子中之△ fB W 及Δ fBT被劇烈地降低控制在焦距內。 (例子7) 第6圖爲包含例子7中之變焦透鏡之影像捕捉設備之光軸向中之剖面圖。於第6圖中’變焦透鏡由物件部看來，包含第一透鏡L2、第二透鏡L2'第三透鏡L3、孔徑光闌 S'第四透鏡L4、第五透鏡L5及第六透鏡L6(LI-L3構成第一透鏡群G1、S-L6構成第二透鏡群〇2及L7構成第三透鏡群G 3 )’此變焦透鏡、由安排更接近物件之變焦透鏡上之紅外線阻隔濾鏡構成及爲低通濾、鏡之光學爐鏡F、與例如C Μ 0 S或C C D之固態影像感應器I s構成一影像捕捉設備。由光遇過變焦透鏡及濾鏡F所形成在影像捕捉面I 上並透過固態影像感塵器I S之覆蓋玻璃（平行平板）c G的光學影像錯由固態影像感應器I S受到光電轉換並進一步受到預定處理以被轉換爲影像信號。在例i 7中之樊焦透鏡中之每—光學因素的形式及配 -48- (45) (45)1338154 置係與例子6考完全相同（見第5圖）=及透鏡資料係與表】9 所示相同。然而，使用具有不超出30奈米的最大長度的粒子分佈於塑膠材料（第六透鏡L6)中之材料所形成之塑膠透鏡材料係不同的。更明確地說’一丙烯爲主塑膠透鏡係被使用作爲第二透鏡L2 ’其係藉由使用具有不超出30奈米的最大長度之粒子分佈於塑膠材料中所形成並具有隨著溫度的折射率變化A = · 8 x 1 〇 _5 ;聚酯爲主塑膠透鏡係被使用作爲第三透鏡L3 ’其係藉由使用具有不超出3〇奈米的最大長度之粒子分佈於塑膠材料中所形成並具有隨著溫度的折射率變化 A = _4 X 1 —聚烯烴爲主塑膠透鏡係被使用作爲第五透鏡L 5 ’其係藉由使用具有不超出3 0奈米的最大長度之粒子分佈於塑膠材料中所形成並具有隨著溫度的折射率變化 A = -4 X】0 5 ;—聚酯爲主塑膠透鏡係被使用作爲第六透鏡 L 6，其係藉由使用具有不超出3 〇奈米的最大長度之粒子分佈於塑膠材料中所形成並具有隨著溫度的折射率變化八=· 6 X 1 0 5 ’〜不含粒子之聚烯烴爲主塑膠透鏡係被使用作爲弟七透鏡L7 ;及除了前述外’一坡璃透鏡係被使用作爲透鏡L 1及L 4。於本例子中，當塑膠透鏡表面上的開放孔徑更接近一物件時，軸向邊緣光束通過之高度hi與塑膠透鏡的折射率φ P,乘積的絕對値在第六透鏡“中爲最大，及此第六透銳L 6被作成使用一種材料所形成之塑膠透鏡，該材料爲具有不超出30奈米最大長度之粒子分佈於塑膠材料之材 -49 - (46) (46)1338154 料。再者，在該時，li i x Φ p,的絕對値爲〇 . 7 8 3。折射率n d隨著溫度變化而變化係示於表2 4中。再者，表2 5顯示當溫度對正常溫度（2 0°C )上升+ 3 0 t時，每一寬角端及遠端照相端之背焦的變化量（△ fBw，Δ fBT)，及當溫度下降-3 Ot時，每一寬角端及遠端照相端之背焦的變化量（△ fBw，△ fBT)。表24 *塑膠透鏡係藉由使用一種材料加以形成，材料中分佈有不超出30奈米的最大粒子緣長度之粒子 A[/cC ] 在正常溫度之折射率在正常溫度+ 3 0 °C的折射率在正常溫度-3 CTC的折射率 *第二透鏡 -8 X 1 0'5 1.4970 1.494 6 1.4 994 *第三透鏡 -4x 1 0'5 ].60 7 0 1.6058 1.6082 *第五透鏡 -々ΧΙΟ.5 1.5250 1.5238 1.5262 *第六透鏡 -6x 1 Ο'5 1.6070 1.6052 1.6088 第七透鏡 -1 2 χ 1 0'5 1.5250 1.5214 1.5286 表25 + 3 〇cC -30°C Δ f B w [ m m ] Δ fBT[mm] Δ f B w [ m m ] △ fBT[mm] + 0.008 +0.002 -0.010 -0.002 當表2 3與表2 5相比時，可以了解的是，在本例子中 Δ fBW及Δ 1Ί3Τ係急速地下降被控制在焦距內。 -50 - (47) (47)1338154 於此時，當溫度上升時，背焦之變化量（△ fB w、△ fBT)係藉由忽略當溫度上升時，塑膠透鏡的熱膨脹的影響及保持透鏡之鏡筒的熱膨脹的影響，基於計算而取得之値 <前述理由爲當溫度變化時，影像點位置的起伏主要由塑膠透鏡之折射率的變化所造成。若第一透鏡之 A値爲取消總系統之影像點位置之起伏者，其也包含鏡筒及塑膠透鏡的熱膨脹，則此結構係較佳的。再者，所有塑膠透鏡可以藉由使用不超出3 0奈米之最大粒子緣長度的粒子分佈於塑膠材料中之材料加以本質形成。本發明已參考實施例加以說明，然而，本發明並不限於此，仍可完成修改及改良。本發明之影像捕捉設備較佳係包圍在一小型數位靜態相機中，及一例如行動電話及 P D A之行動裝置中，並可以用於例如個人電腦相機的其他應用中。【圖式簡單說明】第〗圖爲包含影像捕捉透鏡之影像捕捉設備之示意圖〇第2圖爲在第二例中之影像捕捉透鏡的剖面圖。第3圖爲在第三例中之影像捕捉透鏡的剖面圖。第4圖爲影像捕捉設備之光學軸向之剖面圖，其包含在第四例及第五例中之變焦透鏡。第5圖爲包含在第六例中之變焦透鏡之影像捕捉設備 -51 - (48)1338154 的光軸方向的剖面圖。第6圖爲包含在第七例中之變焦透鏡之影捕捉設備的光軸方向剖面圖。【主要元件符號說明】 L ] 第 —· 透 •V — L2 第二透鏡 L3 第 •二透 L4 第四透鏡 L5 五透鏡 L6 第透鏡 L7 第七透鏡 S 孔徑光闌 IRC F 紅外線阻隔濾鏡 I 影像捕捉透鏡 CMOS 影像感應 □ □ 益 G 1 第一透鏡群 G2 第二透鏡群 G 3 第二透鏡群 CG 覆蓋玻璃 F 光學濾鏡

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Claims

：3miL·___ 物，巧日修正替換頁 ΤΓΓ 十、申請專利範圍第93 1 20 8 8 0號專利申請案中文申請專利範圍修正本民國99年9月9日修正 1 · 一種影像捕捉透鏡，包含：一塑膠透鏡，其係使用一種材料形成，該材料中具有最大長度30奈米或更小之多數粒子分佈在塑膠材料中，其中該塑膠透鏡滿足以下公式： |^|<8xl〇-5/〇C 其中 A代表由溫度變化造成之折射率的變化，該折：射率變化係以下式加以表示： α :爲線性膨脹係數，[R]:分子折射度。 2.如申請專利範圍第1項所述之影像捕捉透鏡，其中該使用一種材料所形成之塑膠透鏡爲正塑膠透鏡，該材料中分佈有各個具有最大長度30奈米或更少之多數粒子在_ 膠材料中。 3 ·如申請專利範圍第1項所述之影像捕捉透鏡，其中該影像捕捉透鏡包含至少兩透鏡。 4.如申請專利範圍第1項所述之影像捕捉透鏡，其中 1338154 月气日修正替換頁 (2) --— ' 該影像捕捉透鏡包含至少兩透鏡及在該至少兩透鏡間具有 - 一最強折射率係爲一塑膠透鏡，其係使用一種材料加以形成’該材料中具有各個最大長度30奈米或更小之多數粒子分佈在塑膠材料中。 5 ·如申請專利範圍第1項所述之影像捕捉透鏡，其中該影像捕捉透鏡包含一正塑膠透鏡及一負塑膠透鏡，及該正塑膠爲使用一種材料所形成之塑膠透鏡，該材料中具有 ^ 各個最大長度3〇奈米或更小之多數粒子分佈在塑膠材料中〇 6. 如申請專利範圍第1項所述之影像捕捉透鏡，其中該影像捕捉透鏡係全部由多數塑膠透鏡構成，及至少一塑膠透鏡係爲使用一種材料所形成之塑膠透鏡，該材料中具有各個最大長度30奈米或更小之多數粒子分佈在塑膠材料中。 7. 如申請專利範圍第1項所述之影像捕捉透鏡，其中 I 該影像捕捉透鏡包含至少一玻璃透鏡。 8. 如申請專利範圍第1項所述之影像捕捉透鏡，其中設置有一孔徑光闌；及於塑膠透鏡間最接近孔徑光闌之一塑膠透鏡及最接近孔徑光闌之塑膠透鏡的另一鄰近的塑膠透鏡之塑膠透鏡的至少之一係使用一種材料加以形成者，該材料中具有各個最大長度3〇奈米或更小之多數粒子分佈在塑膠材料中。 9. 如申請專利範圍第1項所述之影像捕捉透鏡，其中該塑膠透鏡滿足以下公式： -2- 修正替換頁 (3) 卜丨 <6xl(T5/〇C。 ’ 1 〇 ·如申請專利範圍第1項所述之影像捕捉透鏡，其中該等粒子爲無機材料。 1 1 ·如申請專利範圍第1 〇項所述之影像捕捉透鏡，其中該無機材料爲氧化物。 1 2 ·如申請專利範圍第1 1項所述之影像捕捉透鏡，其 · 中該等氧化物呈飽和氧化之狀態。 1 3 . —種影像捕捉透鏡，包含：使用一種材料所形成的塑膠透鏡，該材料中具有各個最大長度30奈米或更小之多數粒子分佈在塑膠材料中，其中在該塑膠材料與分佈在該塑膠材料中之該等粒子間之體積比係在9 : 1至3 : 2的範圍內。 14.—種影像捕捉設備，包含： · 如申請專利範圍第1項所述之影像捕捉透鏡。 1 5 . —種變焦透鏡，包含：多數透鏡群，其中倍率係藉由改變在透鏡群間之距離加以變化；其中該變焦透鏡包含如申請專利範圍第1項所述之影像捕捉透鏡，其包含使用一種材料所形成的塑膠透鏡，該材料中具有各個最大長度3 0奈米或更小的多數粒子分佈在塑膠材料中， 1338154 •· ......... ·Ι—____Μγ. ' 销-巧曰修正替換·〜 (4) ! - 其中當hi(i = l，…）代表高度，全孔徑情形下’光的傍 - 軸邊緣光線在該高度通過每一塑膠透鏡的物件側表面及Φ pi(i=l，…）代表每一塑膠透鏡之折射率時，該塑膠透鏡在可選焦距內，由廣角端改變至遠端照相端的放大倍率變化的情形中使得hixO pi(i=l，…）之絕對値爲該可選焦距中之最大値，該塑膠透鏡爲該使用一種材料所形成之塑膠透鏡，該材料中具有各個最大長度3 0奈米或更小之多數粒子 ® 分佈在一塑膠材料中。 1 6.如申請專利範圍第1 5項所述之變焦透鏡，其中該變焦透鏡的最接近變焦透鏡的物件的第一透鏡群包含至少一塑膠透鏡，其係爲使用一種材料所形成之塑膠透鏡，該材料中具有各個最大長度30奈米或更小之多數粒子分佈在 —塑膠材料中。 1 7 .如申請專利範圍第1 5項所述之變焦透鏡，其中該變焦透鏡包含至少兩塑膠透鏡，每一透鏡係使用一種材料 ® 形成，該材料中具有各個最大長度不超出30奈米的多數粒子分佈在塑膠材料中，及該使用該材料所形成之塑膠透鏡包含多數塑膠透鏡，其每一透鏡具有隨著溫度變化之不同値的折射率値A。