TWI406002B - 影像攝取透鏡模組 - Google Patents

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Description

影像攝取透鏡模組
本發明係有關於一種影像攝取透鏡模組，特別有關於一種晶圓級封裝影像攝取透鏡模組。
採用高解析度電子影像感測器的數位照相機一般需要搭配高解析度的光學構件，例如影像攝取透鏡模組。在可攜式電子產品的數位相機模組的製造與設計正經歷劇烈的挑戰。普遍的挑戰因素包括：高產能、穩定地壓低價格、尺寸限制與改變、以及效能與功能性的符合需求。
於數位相機模組上的影像攝取透鏡可將物件聚焦於影像感測器上，因此在單一數位相機模組上，其透鏡數目儘量減少一個，或者在數位相機模組具有四個透鏡用於百萬像素解析度的鏡頭。為了降低成本，鏡頭的材質一般採用塑膠。然而，在高品質的數位相機中，通常採用玻璃做為第一透鏡，因其具有較優越的光學性質。
日本專利申請早期公開第2008-287006號揭露一種影像攝取鏡頭，在高溫下具有像差校正、短光學長度、可靠的背聚焦，以及穩定的光學效能等優點。第1圖係顯示傳統影像攝取鏡頭配置的示意圖。請參閱第1圖，一影像攝取透鏡包括第一隔板S1、第一接面式複合透鏡10、第二隔板S2、以及第二接面式複合透鏡20，所有的構件組合的順序係自物件端至影像端。該第一接面式複合透鏡10包括第一透鏡L1、第二透鏡L2、及第三透鏡L3，組合的順序係 自物件端至影像端。該第二接面式複合透鏡20包括第四透鏡L4、第五透鏡L5、及第六透鏡L6，組合的順序係自物件端至影像端。一覆蓋玻璃30插入位於該第二複合透鏡20與一影像感測構件40之間。傳統上，影像攝取透鏡是利用晶圓級封裝技術組裝。然而，傳統的晶圓級封裝技術應用於影像攝取透鏡仍面臨許多問題，例如變差的光學效能，基板材料的限制，複製透鏡的限制以及透鏡組光學中心對準的精確度限制。
本發明之實施例提供一種影像攝取透鏡模組，包括：一第一複合透鏡具有一第一透鏡構件、一第二透鏡構件、及一第三透鏡構件，組合的順序係自物件端至影像端；一第二複合透鏡具有一第四透鏡構件、一第五透鏡構件、及一第六透鏡構件，組合的順序係自物件端至影像端，其中該第一透鏡構件於物件端的曲率半徑為正值，該第三透鏡構件於影像端的曲率半徑為正值，該第四透鏡構件於物件端及軸線上的曲率半徑為負值，及該第六透鏡構件於影像端的曲率半徑為正值；以及用於一影像感測器的一覆蓋玻璃，其設置於該第二複合透鏡後方，其中該第一複合透鏡、該第二複合透鏡、及該覆蓋玻璃組合的順序係自物件端排列至影像端；其中該影像攝取透鏡模組滿足以下關係式：|N2-N1|<0.1；|N3-N2|<0.1；|v2-v1|<35； |v3-v2|<35；|N5-N4|>0.1；|N6-N5|>0.1；|v5-v4|<35；以及|v6-v5|<35；其中：N1為該第一透鏡構件的折射係數；N2為該第二透鏡構件的折射係數；N3為該第三透鏡構件的折射係數；v1為該第一透鏡構件的阿貝數；v2為該第二透鏡構件的阿貝數；v3為該第三透鏡構件的阿貝數；N4為該第四透鏡構件的折射係數；N5為該第五透鏡構件的折射係數；N6為該第六透鏡構件的折射係數；v4為該第四透鏡構件的阿貝數；v5為該第五透鏡構件的阿貝數；v6為該第六透鏡構件的阿貝數。
本發明之實施例另提供一種影像攝取透鏡模組，包括：一平板具有一孔隙面向物件端；一第一複合透鏡具有一第一透鏡構件、一第二透鏡構件、及一第三透鏡構件，組合的順序係自物件端至影像端；一第二複合透鏡具有一第四透鏡構件、一第五透鏡構件、及一第六透鏡構件，組合的順序係自物件端至影像端，其中該第一透鏡構件於物件端的曲率半徑為正值，該第三透鏡構件於影像端的曲率 半徑為正值，該第四透鏡構件於物件端及軸線上的曲率半徑為負值，及該第六透鏡構件於影像端的曲率半徑為正值；以及一影像感測器具有一覆蓋玻璃，設置於該第二複合透鏡後方，其中該第一複合透鏡、該第二複合透鏡、及該覆蓋玻璃組合的順序係自物件端排列至影像端；其中該影像攝取透鏡模組滿足以下關係式：|N2-N1|<0.1；|N3-N2|<0.1；|v2-v1|<35；|v3-v2|<35；|N5-N4|>0.1；|N6-N5|>0.1；|v5-v4|<35；以及|v6-v5|<35；其中：N1為該第一透鏡構件的折射係數；N2為該第二透鏡構件的折射係數；N3為該第三透鏡構件的折射係數；v1為該第一透鏡構件的阿貝數；v2為該第二透鏡構件的阿貝數；v3為該第三透鏡構件的阿貝數；N4為該第四透鏡構件的折射係數；N5為該第五透鏡構件的折射係數；N6為該第六透鏡構件的折射係數；v4為該第四透鏡構件的阿貝數； v5為該第五透鏡構件的阿貝數；v6為該第六透鏡構件的阿貝數。
為使本發明能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
以下以各實施例詳細說明並伴隨著圖式說明之範例，做為本發明之參考依據。在圖式或說明書描述中，相似或相同之部分皆使用相同之圖號。且在圖式中，實施例之形狀或是厚度可擴大，並以簡化或是方便標示。再者，圖式中各元件之部分將以分別描述說明之，值得注意的是，圖中未繪示或描述之元件，為所屬技術領域中具有通常知識者所知的形式，另外，特定之實施例僅為揭示本發明使用之特定方式，其並非用以限定本發明。
第2圖係顯示根據本發明之一實施例的影像攝取透鏡模組的堆疊複合透鏡的配置示意圖。請參閱第2圖，一影像攝取透鏡模組100具有VGA級的解析度，包括一平板110具有一孔隙面向物件端。一第一複合透鏡120具有一第一透鏡構件L10、一第二透鏡構件L20、及一第三透鏡構件L30，組合的順序係自物件端至影像端。一第二複合透鏡130具有一第四透鏡構件L40、一第五透鏡構件L50、及一第六透鏡構件L60，組合的順序係自物件端至影像端。一影像感測器150具有一覆蓋玻璃140，設置於該第二複合透鏡130的後方。於一實施例中，該平板110、該第一複合透鏡120、該第二複合透鏡130、及該覆蓋玻璃 140組合的順序係自物件端排列至影像端，其中該影像攝取透鏡模組滿足以下關係式：|N2-N1|<0.1；|N3-N2|<0.1；|v2-v1|<35；|v3-v2|<35；|N5-N4|>0.1；|N6-N5|>0.1；|v5-v4|<35；以及|v6-v5|<35；其中：N1為該第一透鏡構件的折射係數；N2為該第二透鏡構件的折射係數；N3為該第三透鏡構件的折射係數；v1為該第一透鏡構件的阿貝數(Abbe Number)；v2為該第二透鏡構件的阿貝數；v3為該第三透鏡構件的阿貝數；N4為該第四透鏡構件的折射係數；N5為該第五透鏡構件的折射係數；N6為該第六透鏡構件的折射係數；V4為該第四透鏡構件的阿貝數；V5為該第五透鏡構件的阿貝數；V6為該第六透鏡構件的阿貝數。
於另一實施例中，該影像攝取透鏡模組可滿足以下關係式： |N5-N4|>0.15。
另擇一地，該影像攝取透鏡模組滿足以下關係式：0.3<|EFLG1 /EFLG2 |<1
其中：EFLG1 為該第一複合透鏡的有效焦距；以及EFLG2 為該第二複合透鏡的有效焦距。
於一實施例中，該第二透鏡構件L20和該第五透鏡構件L50包括一高折射係數的晶圓級封裝基板。例如，該晶圓級封裝基板的折射係數約大於或等於1.6，並且該晶圓級封裝基板的阿貝數(Abbe Number)約小於35。根據本發明之一具體範例，該第二透鏡構件L20和該第五透鏡構件L50可由下列材料構成包括鑭緻密燧石(lanthanum dense flint，LaSF)、鑭燧石(lanthanum flint，LaF)、鋇緻密燧石(barium dense flint、BaSF)、燧石(flint、簡稱F)以及其他適合的光學材料。該第一、第三、第四、和第六透鏡構件包括可回焊且耐紫外(UV)光的高分子化合物，例如透明可固化的矽膠樹脂或熱固化的樹脂材料。於另一實施例中，該第一透鏡構件L10於物件端的曲率半徑為正值，該第三透鏡構件L30於影像端的曲率半徑為正值，該第四透鏡構件L40於物件端及軸線上的曲率半徑為負值，及該第六透鏡構件L60於影像端的曲率半徑為正值。例如，該第一和第三透鏡構件L10、L30是以陣列的型式製造於第二透鏡構件L20的兩面上。另一方面，該第四和第六透鏡構件L40、L60是以陣列的型式製造於第五透鏡構件L50的兩面上。該第一、第三、第四、和第六透鏡構件的製造方式可藉由模鑄 (molding)技術或其他適當的技術形成，例如微影製程。該第一、第三、第四、和第六透鏡構件可直接地分別形成於第二和第五透鏡構件上，或者間接地藉由一黏結層接著於第二和第五透鏡構件上。
於另一實施例中，位於物件端的第一透鏡構件和位於影像端的第三透鏡構件為非球面透鏡。位於物件端的第四透鏡構件和位於影像端的第六透鏡構件亦為非球面透鏡。
根據本發明另一實施例，該第一透鏡構件為一平-凸透鏡，具有一凸面於軸線上朝向該物件端。該第二透鏡構件為一光學雙平面板。該第三透鏡構件為一平-凹透鏡，具有一凹面於軸線上朝向該影像端。該第四透鏡構件為一平-凹透鏡，具有一凹面於軸線上朝向該物件端。該第五透鏡構件為一光學雙平面板。該第六透鏡構件為一平-凹透鏡，具有一凹面於軸線上朝向該影像端。
為了有效地降低晶圓級封裝影像攝取透鏡模組的高度，採用高折射係數的基板(例如擇射係數超過1.6)，而仍然能夠達到高光學效能。有鑑於此，該影像攝取透鏡模組的光學長度便可短到足以設置於可攜式手機或其他電子裝置中。由此，影像攝取透鏡模組的高度便可降低。本發明實施例所揭露的影像攝取透鏡模組的光學效能，例如在120lp/mm的MTF值(through focus @120lp/mm MTF)、周邊光量(relative illumination)、及橫向與縱向像差(lateral and longitudinal aberration)皆已顯著地提升。
本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在 不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，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。
10‧‧‧第一接面式複合透鏡
20‧‧‧第二接面式複合透鏡
30‧‧‧覆蓋玻璃
40‧‧‧影像感測構件
L1‧‧‧第一透鏡
L2‧‧‧第二透鏡
L3‧‧‧第三透鏡
L4‧‧‧第四透鏡
L5‧‧‧第五透鏡
L6‧‧‧第六透鏡
S1‧‧‧第一隔板
S2‧‧‧第二隔板
100‧‧‧影像攝取透鏡模組
110‧‧‧平板
120‧‧‧第一複合透鏡
130‧‧‧第二複合透鏡
140‧‧‧覆蓋玻璃
150‧‧‧影像感測器
L10‧‧‧第一透鏡構件
L20‧‧‧第二透鏡構件
L30‧‧‧第三透鏡構件
L40‧‧‧第四透鏡構件
L50‧‧‧第五透鏡構件
L60‧‧‧第六透鏡構件
第1圖係顯示傳統影像攝取鏡頭配置的示意圖。
第2圖係顯示根據本發明之一實施例的影像攝取透鏡模組的堆疊複合透鏡的配置示意圖。
100‧‧‧影像攝取透鏡模組
110‧‧‧平板
120‧‧‧第一複合透鏡
130‧‧‧第二複合透鏡
140‧‧‧覆蓋玻璃
150‧‧‧影像感測器
L10‧‧‧第一透鏡構件
L20‧‧‧第二透鏡構件
L30‧‧‧第三透鏡構件
L40‧‧‧第四透鏡構件
L50‧‧‧第五透鏡構件
L60‧‧‧第六透鏡構件

Claims (9)

  1. 一種影像攝取透鏡模組，包括：一第一複合透鏡具有一第一透鏡構件、一第二透鏡構件、及一第三透鏡構件，組合的順序係自物件端至影像端；一第二複合透鏡具有一第四透鏡構件、一第五透鏡構件、及一第六透鏡構件，組合的順序係自物件端至影像端，其中該第一透鏡構件於物件端的曲率半徑為正值，該第三透鏡構件於影像端的曲率半徑為正值，該第四透鏡構件於物件端及軸線上的曲率半徑為負值，及該第六透鏡構件於影像端的曲率半徑為正值；以及用於一影像感測器的一覆蓋玻璃，其設置於該第二複合透鏡後方，其中該第一複合透鏡、該第二複合透鏡、及該覆蓋玻璃組合的順序係自物件端排列至影像端；其中該影像攝取透鏡模組滿足以下關係式：|N2-N1|<0.1；|N3-N2|<0.1；|v2-v1|<35；|v3-v2|<35；|N5-N4|>0.1；|N6-N5|>0.1；|v5-v4|<35；以及|v6-v5|<35；其中：N1為該第一透鏡構件的折射係數；N2為該第二透鏡構件的折射係數； N3為該第三透鏡構件的折射係數；v1為該第一透鏡構件的阿貝數；v2為該第二透鏡構件的阿貝數；v3為該第三透鏡構件的阿貝數；N4為該第四透鏡構件的折射係數；N5為該第五透鏡構件的折射係數；N6為該第六透鏡構件的折射係數；v4為該第四透鏡構件的阿貝數；v5為該第五透鏡構件的阿貝數；v6為該第六透鏡構件的阿貝數。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之影像攝取透鏡模組，其中該第二透鏡構件和該第五透鏡構件包括一高折射係數的晶圓級封裝基板。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之影像攝取透鏡模組，其中該晶圓級封裝基板的折射係數大於或等於1.6。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之影像攝取透鏡模組，其中該第一、第三、第四、和第六透鏡構件包括可回焊且耐紫外(UV)光的高分子化合物。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之影像攝取透鏡模組，其中：該第一透鏡構件為一平-凸透鏡，具有一凸面於軸線上朝向該物件端；該第二透鏡構件為一光學雙平面板；該第三透鏡構件為一平-凹透鏡，具有一凹面於軸線上朝向該影像端； 該第四透鏡構件為一平-凹透鏡，具有一凹面於軸線上朝向該物件端；該第五透鏡構件為一光學雙平面板；以及該第六透鏡構件為一平-凹透鏡，具有一凹面於軸線上朝向該影像端。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之影像攝取透鏡模組，其中該影像攝取透鏡模組滿足以下關係式：0.3<|EFLG1 /EFLG2 |<1其中：EFLG1 為該第一複合透鏡的有效焦距；以及EFLG2 為該第二複合透鏡的有效焦距。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之影像攝取透鏡模組，其中該影像攝取透鏡模組滿足以下關係式：|N5-N4|>0.15。
  8. 一種影像攝取透鏡模組，包括：一平板具有一孔隙面向物件端；一第一複合透鏡具有一第一透鏡構件、一第二透鏡構件、及一第三透鏡構件，組合的順序係自物件端至影像端；一第二複合透鏡具有一第四透鏡構件、一第五透鏡構件、及一第六透鏡構件，組合的順序係自物件端至影像端，其中該第一透鏡構件於物件端的曲率半徑為正值，該第三透鏡構件於影像端的曲率半徑為正值，該第四透鏡構件於物件端及軸線上的曲率半徑為負值，及該第六透鏡構件於影像端的曲率半徑為正值；以及一影像感測器具有一覆蓋玻璃，設置於該第二複合透 鏡後方，其中該第一複合透鏡、該第二複合透鏡、及該覆蓋玻璃組合的順序係自物件端排列至影像端；其中該影像攝取透鏡模組滿足以下關係式：|N2-N1|<0.1；|N3-N2|<0.1；|v2-v1|<35；|v3-v2|<35；|N5-N4|>0.1；|N6-N5|>0.1；|v5-v4|<35；以及|v6-v5|<35；其中：N1為該第一透鏡構件的折射係數；N2為該第二透鏡構件的折射係數；N3為該第三透鏡構件的折射係數；v1為該第一透鏡構件的阿貝數；v2為該第二透鏡構件的阿貝數；v3為該第三透鏡構件的阿貝數；N4為該第四透鏡構件的折射係數；N5為該第五透鏡構件的折射係數；N6為該第六透鏡構件的折射係數；v4為該第四透鏡構件的阿貝數；v5為該第五透鏡構件的阿貝數；v6為該第六透鏡構件的阿貝數。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之影像攝取透鏡模組， 其中該影像攝取透鏡模組滿足以下關係式：0.3<|EFLG1 /EFLG2 |<1其中：EFLG1 為該第一複合透鏡的有效焦距；EFLG2 為該第二複合透鏡的有效焦距；以及其中該影像攝取透鏡模組滿足以下關係式：|N5-N4|>0.15。
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