TWI465761B - 透鏡模組 - Google Patents

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TWI465761B TW101105814A TW101105814A TWI465761B TW I465761 B TWI465761 B TW I465761B TW 101105814 A TW101105814 A TW 101105814A TW 101105814 A TW101105814 A TW 101105814A TW I465761 B TWI465761 B TW I465761B
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Description

透鏡模組
本發明是有關於一種透鏡系統，且特別是有關於一種晶圓極透鏡系統。
微型攝像機目前已被廣泛應用於許多電子產品上，例如行動電話或個人電腦，採用影像裝置的行動電話或是個人電腦已經蔚為主流，這些影像裝置通常採用固態影像擷取元件(Solid-state image capture elements)，例如電荷耦合元件(Charge-coupled Device，CCD)類型的圖像傳感器，互補金屬氧化物半導體(CMOS)型圖像傳感器等，讓影像設備能夠具有更高層次的性能，並能夠縮小這些影像裝置。此外，影像裝置上的影像擷取透鏡的體積也需要進一步地縮小。
然而，傳統的影像擷取透鏡為三維結構，在製造過程中倘若需要進一步小型化，將難以精度控制每個鏡片表面的橫向位移和傾斜程度，這個難題將影響影像擷取裝置的容忍程度。
因此，本發明之一態樣在提供一種透鏡模組，一方面能夠縮小透鏡模組的體積，同時可以提升影像品質與容忍度。
依據本發明一實施例，透鏡模組用以處理影像，其中此透鏡模組具有一有效總焦點長度，此透鏡模組內含一第一透鏡群組以及一第二透鏡群組，第一透鏡群組，內含一第一基板、一薄膜、一第一透鏡以及一第二透鏡。第一基板具有一第一側以及一第二側，薄膜位於第一基板之第一側上，一光圈設置於薄膜上，影像則透過光圈而進入。第一透鏡設置於第一基板之第一側上，第二透鏡相應於第一基板之第二側而設置；第二透鏡群組內含一第二基板、一第三透鏡以及一第四透鏡，第二基板具有一第一側以及一第二側，第三透鏡設置於第二基板之第一側上，第四透鏡設置於第二基板之第二側上，此透鏡模組符合以下條件：1.5<F1/Ft<2；以及1.5<F2/Ft<2，其中，Ft代表透鏡模組之有效總焦點長度，F1代表第一透鏡群組之一第一有效焦點長度，F2則代表第二透鏡群組之一第二有效焦點長度。
以上實施例的透鏡模組，採用特定結構的透鏡群，因此能夠縮小透鏡模組的體積，同時可以簡化透鏡模組的結構以及製造過程，提升影像品質與容忍度。
以下實施例的透鏡模組，採用特定結構的透鏡群，因此能夠縮小透鏡模組的體積，同時可以簡化透鏡模組的結構以及製造過程，提升透鏡模組的影像品質與容忍度。
請參照第1圖，其係繪示本發明一實施方式透鏡模組之結構示意圖。透鏡模組100用以處理影像，其中透鏡模組100具有一有效總焦點長度，且其主要具有第一透鏡群組113以及第二透鏡群組125。
第一透鏡群組113主要含有第一基板107、薄膜103、第一透鏡101，以及第二透鏡111。第一基板107具有第一側104以及第二側109。薄膜103位於第一基板107之第一側104上，光圈105設置於薄膜103上，影像則透過光圈105而進入。第一透鏡101設置於第一基板107之第一側104上，第二透鏡111則相應於第一基板107之第二側109而設置。
第二透鏡群組125主要具有第二基板119、第三透鏡115，以及第四透鏡123。第二基板119具有第一側117以及第二側121。第三透鏡115設置於第二基板119之第一側117上，第四透鏡123則設置於第二基板119之第二側121上。
透鏡模組100符合以下條件：1.5<F1/Ft<2，以及1.5<F2/Ft<2，其中，Ft代表透鏡模組100之有效總焦點長度，F1代表第一透鏡群組113之第一有效焦點長度，F2則代表第二透鏡群組125之第二有效焦點長度。
第一透鏡101、第二透鏡111、第三透鏡115以及第四透鏡123係由非球面玻璃(Aspherical glass)或是塑膠所製成，而第一基板107以及第二基板119的材質則是玻璃。除此之外，第一透鏡101可為正向性(Positive lenses)的透鏡，而第二透鏡則可以是負向性的透鏡。在一些透鏡模組當中，第一透鏡模組113的作用有如一凸透鏡，而第二透鏡模組125的作用則有如一場校正器(Field corrector)，用來校正主光線以與影像感測器(未顯示於圖中)匹配。
請參照第2圖，其係繪示本發明一實施方式透鏡模組之結構示意圖。透鏡模組200用以處理影像，其中透鏡模組200具有一有效總焦點長度，並且具有第一透鏡群組213以及第二透鏡群組125。在此第2圖的實施例當中，第二透鏡群組125的結構與第1圖當中的第一透鏡模組125近似，但此第2圖實施例中的第一透鏡模組213的結構則與第1圖當中第一透鏡模組113的結構略有不同。
第一透鏡群組213主要含有第一基板207、薄膜203、第一透鏡202、第二透鏡211，以及紅外光截止濾鏡(IR cut filter)214。第一基板207具有第一側204以及第二側209。薄膜203位於第一基板207之第一側204上，光圈205設置於薄膜203上，影像則透過光圈205而進入。第一透鏡202設置於第一基板207之第一側204上，第二透鏡211則相應於第一基板207之第二側209而設置。此外，紅外光截止濾鏡214則設置於第一基板207與第二透鏡211之間。
類似地，透鏡模組200也需要符合以下條件：1.5<F1/Ft<2，以及1.5<F2/Ft<2，其中，Ft代表透鏡模組200之有效總焦點長度，F1代表第一透鏡群組213之第一有效焦點長度，F2則代表第二透鏡群組125之第二有效焦點長度。
第二透鏡群組125與第一透鏡群組213之間的間隔距離為第一距離T1，其中第一透鏡群組213之厚度為D1，第二透鏡群組125之厚度為D2，第一透鏡群組213與第二透鏡群組125符合以下條件：1.8<D1/D2<2.2。
透鏡模組200進一步含有玻璃後蓋215以及影像平面217。玻璃前蓋201設置於第一透鏡群組213之上，玻璃後蓋215則鄰近於第二透鏡群組125而設置，其中第二透鏡群組125係位於第一透鏡群組213與玻璃後蓋215之間。
影像平面217相應於第二透鏡群125組而設置，且與第二透鏡群組125相距一第二距離T2，其中第一距離T1與第二距離T2符合以下要求：0.25<T1/T2<0.35。
第一透鏡202、第二透鏡211、第三透鏡115，以及第四透鏡123係由非球面玻璃或是塑膠所製成，第一基板207以及第二基板119係由玻璃所製成。第一透鏡101以及第三透鏡115可為正向性(Positive lenses)的透鏡，而第二透鏡211以及第四透鏡123則可以是負向性的透鏡。更具體來說，第一透鏡模組213的作用有如一凸透鏡，而第二透鏡模組125的作用則有如一場校正器(Field corrector)，用來校正主光線以與影像感測器(未顯示於圖中)匹配。
在此第2圖的實施例當中，透鏡模組200的元件具以下表一、表二、表三的特徵：
在表二當中，「表面」那一欄位所記載的是表面的編號，非球狀表面則依照下列方程式來進行定義，在下列方程式當中，符號Z代表Z軸的光軸方向，符號C代表頂點區率，K代表圓錐常數，αi 代表非球狀係數：
Z=+α1 r2 +α2 r4 +α3 r6 +α4 r8 +α5 r10 +α6 r12 +α7 r14 +α8 r16 ，其中，所有表面的α1 =0。
請參照第3圖，其係繪示本發明一實施方式透鏡模組之性能示意圖。在第3圖的右半側，波長相異的光波的失真幾乎相同。
請參照第4A圖至第4F圖，其係繪示本發明一實施方式透鏡模組之橫截放射扇與像差示意圖。在這些圖式當中，最大的尺寸約為±20.000um。
以上實施例的透鏡模組，採用特定結構的透鏡群，因此能夠縮小透鏡模組的體積，同時可以簡化透鏡模組的結構以及製造過程，提升透鏡模組的影像品質與容忍度。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何在本發明所屬技術領域當中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，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。
100．．．透鏡模組
101．．．第一透鏡
103．．．薄膜
104．．．第一基板之第一側
105．．．光圈
107．．．第一基板
109．．．第一基板之第二側
111．．．第二透鏡
113．．．第一透鏡群組
115．．．第三透鏡
117．．．第二基板之第一側
119．．．第二基板
121．．．第二基板之第二側
123．．．第四透鏡
125．．．第二透鏡群組
200．．．透鏡模組
201．．．玻璃前蓋
202．．．第一透鏡
203．．．薄膜
204．．．第一基板之第一側
207．．．第一基板
209．．．第一基板之第二側
211．．．第二透鏡
213．．．第一透鏡群組
215．．．玻璃後蓋
217．．．影像平面
D1．．．第一透鏡群組厚度
D2．．．第二透鏡群組厚度
T1．．．第一距離
T2．．．第二距離
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：
第1圖係繪示本發明一實施方式透鏡模組之結構示意圖。
第2圖係繪示本發明一實施方式透鏡模組之結構示意圖。
第3圖係繪示本發明一實施方式透鏡模組之性能示意圖。
第4A圖至第4F圖係繪示本發明一實施方式透鏡模組之橫截放射扇與像差示意圖。
100．．．透鏡模組
101．．．第一透鏡
103．．．薄膜
104．．．第一基板之第一側
105．．．光圈
107．．．第一基板
109．．．第一基板之第二側
111．．．第二透鏡
113．．．第一透鏡群組
115．．．第三透鏡
117．．．第二基板之第一側
119．．．第二基板
121．．．第二基板之第二側
123．．．第四透鏡
125．．．第二透鏡群組
D1．．．第一透鏡群組厚度
D2．．．第二透鏡群組厚度
T1．．．第一距離

Claims (10)

  1. 一種透鏡模組，以處理影像，其中該透鏡模組具有一有效總焦點長度，該透鏡模組包含：一第一透鏡群組，包含：一第一基板，具有一第一側以及一第二側；一薄膜，位於該第一基板之該第一側上，一光圈設置於該薄膜上，影像則透過該光圈而進入；一第一透鏡，設置於該第一基板之該第一側上；以及一第二透鏡，相應於該第一基板之該第二側而設置；一第二透鏡群組，包含：一第二基板，具有一第一側以及一第二側；一第三透鏡，設置於該第二基板之該第一側上；以及一第四透鏡，設置於該第二基板之該第二側上，該透鏡模組符合以下條件：1.5<F1/Ft<2；以及1.5<F2/Ft<2，其中，Ft代表該透鏡模組之該有效總焦點長度，F1代表該第一透鏡群組之一第一有效焦點長度，F2則代表該第二透鏡群組之一第二有效焦點長度，該第一透鏡群組之厚度為D1，該第二透鏡群組之厚度為D2，且該第一透鏡群組與該第二透鏡群組符合以下條 件：1.8<D1/D2<2.2。
  2. 如請求項1所述之透鏡模組，更包含一紅外光截止濾鏡(IR cut filter)，位於該第一基板與該第二透鏡之間。
  3. 如請求項1所述之透鏡模組，其中該第二透鏡群組與該第一透鏡群組之間的間隔距離為第一距離T1。
  4. 如請求項3所述之透鏡模組，更包含：一玻璃後蓋，鄰近於該第二透鏡群組而設置，其中該第二透鏡群組係位於該第一透鏡群組與該玻璃後蓋之間；以及一影像平面，相應於該第二透鏡群組而設置，且與該第二透鏡群組相距一第二距離T2。
  5. 如請求項4所述之透鏡模組，其中該第一距離T1與該第二距離T2符合以下要求：0.25<T1/T2<0.35。
  6. 如請求項1所述之透鏡模組，其中該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡，以及該第四透鏡係由非球面玻璃或是塑膠所製成。
  7. 如請求項1所述之透鏡模組，其中該第一基板以及該第二基板係由玻璃所製成。
  8. 如請求項1所述之透鏡模組，其中該第一透鏡群組係具有凸透鏡作用。
  9. 如請求項1所述之透鏡模組，其中該第二透鏡群組係具有一像場校正器(field corrector)之作用，以校正主光線之角度以與一影像感測器匹配。
  10. 如請求項1所述之透鏡模組，更包含一玻璃前蓋，設置於該第一透鏡群組之上。
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