TWI672539B - 三片式紅外線單波長投影鏡片組 - Google Patents
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Abstract
本發明為一種三片式紅外線單波長投影鏡片組，由成像側至像源側依序包含：一光圈；一第一透鏡，具有屈折力，其成像側表面近光軸處為凸面，其像源側表面近光軸處為凹面；一第二透鏡，具有正屈折力；以及一第三透鏡，具有正屈折力，其成像側表面近光軸處為凹面，其像源側表面近光軸處為凸面。藉此，達到一種具有較佳影像感測功能的三片式紅外線單波長投影鏡片組。
Description
本發明係與投影鏡片組有關，特別是指一種應用於電子產品上的小型化三片式紅外線單波長投影鏡片組。
現今數位影像技術不斷創新、變化，特別是在數位相機與行動電話等的數位載體皆朝小型化發展，而使感光元件如CCD或CMOS亦被要求更小型化，在紅外線聚焦鏡片應用，除了運用於攝影領域中，近年來亦大量轉用於遊戲機之紅外線接收與感應領域，且為使其遊戲機感應使用者之範圍更寬廣，目前接收紅外線波長的鏡片組，多半以畫角較大之廣角鏡片組為主流。
其中，申請人先前亦提出多件有關紅外線波長接收的鏡片組，唯目前遊戲機係以更具立體、真實及臨場感之3D遊戲為主，故就目前或申請人先前的鏡片組，皆以2D之平面遊戲偵測為訴求，以致於無法滿足3D遊戲側重之縱深感應功效。
再者，有關遊戲機專用之紅外線接收、感應鏡片組，為追求低廉而採用塑膠鏡片，一來材質透光性較差是影響遊戲機縱深偵測精度不足關鍵要素之一，二來塑膠鏡片容易於環境溫度過熱或過冷，以致鏡片組之焦距改變而無法精確對焦偵測，如上所述，乃目前紅外線波長接收的鏡片組無法滿足3D遊戲縱深距離精確感應之兩大技術課題。
有鑑於此，如何提供一種精確縱深距離偵測、接收，以及防止鏡片組焦距改變影響縱深偵測效果，遂為紅外線波長接收的鏡片組目前急欲克服之技術瓶頸。
本發明之目的在於提供一種三片式紅外線單波長投影鏡片組，尤指一種具有較佳影像感測功能的三片式紅外線單波長投影鏡片組。
為了達成前述目的，依據本發明所提供之一種三片式紅外線單波長投影鏡片組，由成像側至像源側依序包含：一光圈；一第一透鏡，具有屈折力，其成像側表面近光軸處為凸面，其像源側表面近光軸處為凹面，其成像側表面與像源側表面至少一表面為非球面；一第二透鏡，具有正屈折力，其成像側表面與像源側表面至少一表面為非球面；以及一第三透鏡，具有正屈折力，其成像側表面近光軸處為凹面，其像源側表面近光軸處為凸面，其成像側表面與像源側表面至少一表面為非球面。
較佳地，其中該三片式紅外線單波長投影鏡片組的整體焦距為f，該第一透鏡與第二透鏡的合成焦距為f12，並滿足下列條件：0.4 ＜ f/f12 ＜ 2.5。藉此，透過第一透鏡與第二透鏡屈折力的適當配置，有效兼具大視角與小型化的特色。
較佳地，其中該三片式紅外線單波長投影鏡片組的整體焦距為f，該第二透鏡與第三透鏡的合成焦距為f23，並滿足下列條件：0.6 ＜ f/f23 ＜ 2.4。藉此，該三片式紅外線單波長投影鏡片組可於縮短光學總長與修正像差之間取得平衡。
較佳地，其中該第一透鏡的焦距為f1，該第二透鏡的焦距為f2，並滿足下列條件：-13 ＜ f1/f2 ＜ 18。藉此，使該第一透鏡與該第二透鏡的屈折力配置較為合適，可有利於減少系統像差的過度增大。
較佳地，其中該第二透鏡的焦距為f2，該第三透鏡的焦距為f3，並滿足下列條件：0.001 ＜ f2/f3 ＜ 45。藉此，使該第二透鏡與該第三透鏡的屈折力配置較為平衡，有助於像差的修正與敏感度的降低。
較佳地，其中該第一透鏡的焦距為f1，該第三透鏡的焦距為f3，並滿足下列條件：-13.5 ＜ f1/f3 ＜ 18.8。藉此，有效分配第一透鏡的屈折力，降低該三片式紅外線單波長投影鏡片組的敏感度。
較佳地，其中該第一透鏡的焦距為f1，該第二透鏡與第三透鏡的合成焦距為f23，並滿足下列條件：-13.4 ＜ f1/f23 ＜ 17.2。藉此，該三片式紅外線單波長投影鏡片組的解像能力顯著提昇。
較佳地，其中該第一透鏡與第二透鏡的合成焦距為f12，該第三透鏡的焦距為f3，並滿足下列條件：0.001 ＜ f12/f3 ＜ 1.8。藉此，該三片式紅外線單波長投影鏡片組的解像能力顯著提昇。
較佳地，其中該第一透鏡的成像側表面曲率半徑為R1，該第一透鏡的像源側表面曲率半徑為R2，並滿足下列條件：0.1 ＜ R1/R2 ＜ 1.7。藉此，有效降低該三片式紅外線單波長投影鏡片組的球差與像散。
較佳地，其中該第二透鏡的成像側表面曲率半徑為R3，該第二透鏡的像源側表面曲率半徑為R4，並滿足下列條件：0.2 ＜ R3/R4 ＜ 47.5。藉此，有效降低該三片式紅外線單波長投影鏡片組的球差與像散。
較佳地，其中該第三透鏡的成像側表面曲率半徑為R5，該第三透鏡的像源側表面曲率半徑為R6，並滿足下列條件：0.1 ＜ R5/R6 ＜ 3.6。藉此，有效降低該三片式紅外線單波長投影鏡片組的球差與像散。
較佳地，其中該第一透鏡於光軸上的厚度為CT1，該第二透鏡於光軸上的厚度為CT2，並滿足下列條件：0.2 ＜ CT1/CT2 ＜ 4.2。藉此，可有助於透鏡的成型性及均質性。
較佳地，其中該第二透鏡於光軸上的厚度為CT2，該第三透鏡於光軸上的厚度為CT3，並滿足下列條件：0.07 ＜ CT2/CT3 ＜ 1.2。藉此，讓成像品質與敏感度之間獲得適當的平衡。
較佳地，其中該第一透鏡於光軸上的厚度為CT1，該第三透鏡於光軸上的厚度為CT3，並滿足下列條件：0.05 ＜ CT1/CT3 ＜ 2.0。藉此，可有助於透鏡的成型性及均質性。
較佳地，其中該三片式紅外線單波長投影鏡片組的整體焦距為f，該第一透鏡的成像側表面至像源面於光軸上的距離為TL，並滿足下列條件：0.2 ＜ f/TL ＜ 1.5。藉此，可有利於維持該三片式紅外線單波長投影鏡片組的小型化，以搭載於輕薄的電子產品上。
較佳地，其中該第一透鏡的折射率為n1、該第二透鏡的折射率為n2、該第三透鏡的折射率為n3，並滿足下列條件：1.5 ＜ n1、n2、n3 ＜1.7。藉此，提供了較大的折射率，以增強透鏡的屈折力。
有關本發明為達成上述目的，所採用之技術、手段及其他之功效，茲舉六較佳可行實施例並配合圖式詳細說明如後。
＜第一實施例＞
請參照圖1A及圖1B，其中圖1A繪示依照本發明第一實施例之三片式紅外線單波長投影鏡片組的示意圖，圖1B由左至右依序為第一實施例的三片式紅外線單波長投影鏡片組的非點收差、歪曲收差曲線圖。由圖1A可知，三片式紅外線單波長投影鏡片組由成像側至像源側依序沿光軸190包含光圈100、第一透鏡110、第二透鏡120、第三透鏡130、以及像源面180，其中該三片式紅外線單波長投影鏡片組中具屈折力的透鏡為三片(110、120、130)，且三片式紅外線單波長投影鏡片組中任二相鄰的透鏡間於光軸190上皆具有一空氣間隔。
該第一透鏡110具有正屈折力，且為塑膠材質，其成像側表面111近光軸190處為凸面，其像源側表面112近光軸190處為凹面，且該成像側表面111及像源側表面112皆為非球面。
該第二透鏡120具有正屈折力，且為塑膠材質，其成像側表面121近光軸190處為凹面，其像源側表面122近光軸190處為凸面，且該成像側表面121及像源側表面122皆為非球面。
該第三透鏡130具有正屈折力，且為塑膠材質，其成像側表面131近光軸190處為凹面，其像源側表面132近光軸190處為凸面，且該成像側表面131及像源側表面132皆為非球面。
上述各透鏡的非球面的曲線方程式表示如下：
.......... ] ) 1 ( 1 16 12 10 8 6 4 [ 1 5 . 2 + + + + + + + 0 2 = GhEhDhChBhAh 2 + chz - + hckFh 14
其中z為沿光軸190方向在高度為h的位置以表面頂點作參考的位置值；c是透鏡表面靠近光軸190的曲率，並為曲率半徑(R)的倒數(c=1/R)，R為透鏡表面靠近光軸190的曲率半徑，h是透鏡表面距離光軸190的垂直距離，k為圓錐係數（conic constant），而A、B、C、D、E、F、G、……為高階非球面係數。
第一實施例的三片式紅外線單波長投影鏡片組中，三片式紅外線單波長投影鏡片組的焦距為f，三片式紅外線單波長投影鏡片組的光圈值(f-number)為Fno，三片式紅外線單波長投影鏡片組中最大視場角(畫角)為FOV，其數值如下：f=2.50(公厘)；Fno= 2.50；以及FOV= 22.7(度)。
第一實施例的三片式紅外線單波長投影鏡片組中，該三片式紅外線單波長投影鏡片組的整體焦距為f，該第一透鏡110與第二透鏡120的合成焦距為f12，並滿足下列條件： f/f12 = 1.02。
第一實施例的三片式紅外線單波長投影鏡片組中，該三片式紅外線單波長投影鏡片組的整體焦距為f，該第二透鏡120與第三透鏡130的合成焦距為f23，並滿足下列條件： f/f23 = 1.53。
第一實施例的三片式紅外線單波長投影鏡片組中，該第一透鏡110的焦距為f1，該第二透鏡120的焦距為f2，並滿足下列條件： f1/f2 = 0.04。
第一實施例的三片式紅外線單波長投影鏡片組中，該第二透鏡120的焦距為f2，該第三透鏡130的焦距為f3，並滿足下列條件： f2/f3 = 42.03。
第一實施例的三片式紅外線單波長投影鏡片組中，該第一透鏡110的焦距為f1，該第三透鏡130的焦距為f3，並滿足下列條件： f1/f3 = 1.51。
第一實施例的三片式紅外線單波長投影鏡片組中，該第一透鏡110的焦距為f1，該第二透鏡120與第三透鏡130的合成焦距為f23，並滿足下列條件： f1/f23 = 1.53。
第一實施例的三片式紅外線單波長投影鏡片組中，該第一透鏡110與第二透鏡120的合成焦距為f12，該第三透鏡130的焦距為f3，並滿足下列條件： f12/f3 = 1.49。
第一實施例的三片式紅外線單波長投影鏡片組中，該第一透鏡110的成像側表面111曲率半徑為R1，該第一透鏡110的像源側表面112曲率半徑為R2，並滿足下列條件： R1/R2 = 0.47。
第一實施例的三片式紅外線單波長投影鏡片組中，該第二透鏡120的成像側表面121曲率半徑為R3，該第二透鏡120的像源側表面122曲率半徑為R4，並滿足下列條件： R3/R4 = 1.62。
第一實施例的三片式紅外線單波長投影鏡片組中，該第三透鏡130的成像側表面131曲率半徑為R5，該第三透鏡130的像源側表面132曲率半徑為R6，並滿足下列條件： R5/R6 = 1.38。
第一實施例的三片式紅外線單波長投影鏡片組中，該第一透鏡110於光軸190上的厚度為CT1，該第二透鏡120於光軸190上的厚度為CT2，並滿足下列條件： CT1/CT2 = 1.21。
第一實施例的三片式紅外線單波長投影鏡片組中，該第二透鏡120於光軸190上的厚度為CT2，該第三透鏡130於光軸190上的厚度為CT3，並滿足下列條件： CT2/CT3 = 0.78。
第一實施例的三片式紅外線單波長投影鏡片組中，該第一透鏡110於光軸190上的厚度為CT1，該第三透鏡130於光軸190上的厚度為CT3，並滿足下列條件： CT1/CT3 = 0.94。
第一實施例的三片式紅外線單波長投影鏡片組中，該三片式紅外線單波長投影鏡片組的整體焦距為f，該第一透鏡110的成像側表面111至像源面180於光軸190上的距離為TL，並滿足下列條件： f/TL = 0.78。
第一實施例的三片式紅外線單波長投影鏡片組中，其中該第一透鏡110的折射率為n1、該第二透鏡120的折射率為n2、該第三透鏡130的折射率為n3，並滿足下列條件：n1、n2、n3 = 1.64。
再配合參照下列表1及表2。
表1 第一實施例 f(焦距) = 2.50 mm(公厘), Fno(光圈值) = 2.50, FOV(畫角) = 22.7 deg.(度) 表面 曲率半徑 厚度 材質 折射率 色散係數 焦距 0 被投影物 無限 400 1 無限 0.000 2 光圈 無限 0.000 3 第一透鏡 0.987 (ASP) 0.621 塑膠 1.64 22.5 2.49 4 2.074 (ASP) 0.279 5 第二透鏡 -27.182 (ASP) 0.514 塑膠 1.64 22.5 69.42 6 -16.786 (ASP) 0.617 7 第三透鏡 -0.824 (ASP) 0.660 塑膠 1.64 22.5 1.65 8 -0.597 (ASP) 0.505 9 像源面 無限 -
表 2 非球面係數 表面 3 4 5 6 7 8 K: -5.2074E-01 -2.7348E+01 1.0000E+02 -1.1696E+02 -6.8014E+00 -2.7688E+00 A: -1.3723E-02 1.0197E-01 -1.8975E-01 1.1095E+00 -9.1572E-01 -5.7472E-01 B: -4.7309E-01 -2.3213E+00 1.6348E+01 9.9384E+00 7.5251E+00 -3.2317E-01 C: 5.9219E+00 2.9631E+01 -2.2702E+02 -1.2117E+02 -4.1019E+01 6.0901E+00 D: -6.2923E+01 -3.1754E+02 1.8100E+03 1.6822E+03 1.8152E+02 -2.7289E+01 E: 3.5051E+02 1.8540E+03 -7.9997E+03 -1.3016E+04 -4.6174E+02 6.4100E+01 F: -9.7859E+02 -5.6533E+03 1.7514E+04 6.0190E+04 6.0093E+02 -7.7075E+01 G: 1.0648E+03 6.9737E+03 -1.4371E+04 -1.1980E+05 -3.1438E+02 3.8737E+01
表1為圖1A第一實施例詳細的結構數據，其中曲率半徑、厚度及焦距的單位為mm，且表面0-9依序表示由成像側至像源側的表面。表2為第一實施例中的非球面數據，其中，k表非球面曲線方程式中的錐面係數，A、B、C、D、E、F、G……為高階非球面係數。此外，以下各實施例表格乃對應各實施例的示意圖與像差曲線圖，表格中數據的定義皆與第一實施例的表1、及表2的定義相同，在此不加贅述。
＜第二實施例＞
請參照圖2A及圖2B，其中圖2A繪示依照本發明第二實施例之三片式紅外線單波長投影鏡片組的示意圖，圖2B由左至右依序為第二實施例的三片式紅外線單波長投影鏡片組的非點收差、歪曲收差曲線圖。由圖2A可知，三片式紅外線單波長投影鏡片組由成像側至像源側依序沿光軸290包含光圈200、第一透鏡210、第二透鏡220、第三透鏡230、以及像源面280，其中該三片式紅外線單波長投影鏡片組中具屈折力的透鏡為三片(210、220、230)，且三片式紅外線單波長投影鏡片組中任二相鄰的透鏡間於光軸290上皆具有一空氣間隔。
該第一透鏡210具有正屈折力，且為塑膠材質，其成像側表面211近光軸290處為凸面，其像源側表面212近光軸290處為凹面，且該成像側表面211及像源側表面212皆為非球面。
該第二透鏡220具有正屈折力，且為塑膠材質，其成像側表面221近光軸290處為凹面，其像源側表面222近光軸290處為凸面，且該成像側表面221及像源側表面222皆為非球面。
該第三透鏡230具有正屈折力，且為塑膠材質，其成像側表面231近光軸290處為凹面，其像源側表面232近光軸290處為凸面，且該成像側表面231及像源側表面232皆為非球面。
再配合參照下列表3、以及表4。
表3 第二實施例 f(焦距) = 2.50 mm(公厘), Fno(光圈值) = 2.80, FOV(畫角) = 24.8 deg.(度) 表面 曲率半徑 厚度 材質 折射率 色散係數 焦距 0 被投影物 無限 400 1 無限 0.100 2 光圈 無限 -0.100 3 第一透鏡 0.944 (ASP) 1.286 塑膠 1.64 22.5 3.83 4 0.749 (ASP) 0.274 5 第二透鏡 -17.204 (ASP) 0.399 塑膠 1.64 22.5 0.61 6 -0.374 (ASP) 0.035 7 第三透鏡 -0.327 (ASP) 0.901 塑膠 1.64 22.5 84.71 8 -0.668 (ASP) 0.503 9 像源面 無限 -
,;
表 4 非球面係數 表面 3 4 5 6 7 8 K: -6.3424E-01 2.1163E+00 7.0758E+01 -1.4093E+00 -2.7699E+00 -4.0275E-01 A: 7.2518E-02 -7.2761E-02 -9.9225E-01 8.5029E-01 -2.9931E+00 6.1074E-01 B: 1.4715E-01 -2.0943E+00 -4.5997E+00 -7.1762E+00 3.6810E+01 -4.6552E-01 C: -1.1186E+00 4.5506E+01 3.3338E+01 6.1859E+01 -2.7124E+02 -1.6484E-01 D: 6.7436E+00 -5.5658E+02 -5.5196E+00 8.8105E+01 2.2580E+03 3.1635E+00 E: -1.8392E+01 1.3102E+03 -1.3333E+03 -5.5727E+02 -1.1402E+04 -5.4211E+00 F: 1.9114E+01 3.3422E+04 1.3084E+04 -3.0406E+03 2.8019E+04 2.1403E+00 G: 7.3056E-01 -1.9466E+05 -3.0182E+04 1.0510E+04 -2.6387E+04 2.6905E+00
第二實施例中，非球面的曲線方程式表示如第一實施例的形式。此外，下表參數的定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
配合表3、以及表4可推算出下列數據：
第二實施例 f[mm] 2.50 f12/f3 0.01 Fno 2.80 f/TL 0.74 FOV[deg.] 24.8 R1/R2 1.26 f/f12 2.05 R3/R4 45.96 f/f23 2.01 R5/R6 0.49 f1/f2 6.26 CT1/CT2 3.23 f2/f3 0.01 CT2/CT3 0.44 f1/f3 0.05 CT1/CT3 1.43 f1/f23 3.07 n1、n2、n3 1.64
＜第三實施例＞
請參照圖3A及圖3B，其中圖3A繪示依照本發明第三實施例之三片式紅外線單波長投影鏡片組的示意圖，圖3B由左至右依序為第三實施例的三片式紅外線單波長投影鏡片組的非點收差、歪曲收差曲線圖。由圖3A可知，三片式紅外線單波長投影鏡片組由成像側至像源側依序沿光軸390包含光圈300、第一透鏡310、第二透鏡320、第三透鏡330、以及像源面380，其中該三片式紅外線單波長投影鏡片組中具屈折力的透鏡為三片(310、320、330)，且三片式紅外線單波長投影鏡片組中任二相鄰的透鏡間於光軸390上皆具有一空氣間隔。
該第一透鏡310具有正屈折力，且為塑膠材質，其成像側表面311近光軸390處為凸面，其像源側表面312近光軸390處為凹面，且該成像側表面311及像源側表面312皆為非球面。
該第二透鏡320具有正屈折力，且為塑膠材質，其成像側表面321近光軸390處為凸面，其像源側表面322近光軸390處為凹面，且該成像側表面321及像源側表面322皆為非球面。
該第三透鏡330具有正屈折力，且為塑膠材質，其成像側表面331近光軸390處為凹面，其像源側表面332近光軸390處為凸面，且該成像側表面331及像源側表面332皆為非球面。
再配合參照下列表5、以及表6。
表5 第三實施例 f(焦距) = 2.52 mm(公厘), Fno(光圈值) = 2.70, FOV(畫角) = 26.8 deg.(度) 表面 曲率半徑 厚度 材質 折射率 色散係數 焦距 0 被投影物 無限 400 1 無限 0.059 2 光圈 無限 -0.059 3 第一透鏡 1.370 (ASP) 0.334 塑膠 1.64 22.5 36.13 4 1.323 (ASP) 0.216 5 第二透鏡 0.563 (ASP) 0.448 塑膠 1.64 22.5 2.17 6 0.673 (ASP) 0.516 7 第三透鏡 -1.255 (ASP) 1.200 塑膠 1.64 22.5 2.10 8 -0.873 (ASP) 0.502 9 像源面 無限 -
表 6 非球面係數 表面 3 4 5 6 7 8 K: -2.9109E-01 -5.0128E+00 -9.3651E-01 -1.6896E-01 5.1721E-01 1.0446E-01 A: -9.2645E-03 -8.7849E-02 2.4996E-01 5.5393E-01 -1.2791E+00 2.2300E-02 B: -6.2166E-02 -3.6145E-01 -1.8343E-01 -8.2281E-01 3.0328E+00 4.4768E-01 C: -1.8784E-01 -5.1334E-01 3.1250E+00 -1.2699E+01 -1.4986E+02 -3.3815E+00 D: 9.1258E-02 1.5453E+00 -1.4372E+01 4.5653E+01 1.0956E+03 1.1785E+01 E: -3.3630E+00 -2.4444E+00 1.6504E+01 -8.5474E+02 -3.1235E+03 -1.8955E+01 F: 1.1529E+01 1.8981E+01 1.0528E-01 2.3905E+03 -1.1878E+04 1.2594E+01 G: 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
第三實施例中，非球面的曲線方程式表示如第一實施例的形式。此外，下表參數的定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
配合表5、以及表6可推算出下列數據：
第三實施例 f[mm] 2.52 f12/f3 1.06 Fno 2.70 f/TL 0.78 FOV[deg.] 26.8 R1/R2 1.04 f/f12 1.13 R3/R4 0.84 f/f23 1.10 R5/R6 1.44 f1/f2 16.68 CT1/CT2 0.75 f2/f3 1.03 CT2/CT3 0.37 f1/f3 17.22 CT1/CT3 0.28 f1/f23 15.77 n1、n2、n3 1.64
＜第四實施例＞
請參照圖4A及圖4B，其中圖4A繪示依照本發明第四實施例之三片式紅外線單波長投影鏡片組的示意圖，圖4B由左至右依序為第四實施例的三片式紅外線單波長投影鏡片組的非點收差、歪曲收差曲線圖。由圖4A可知，三片式紅外線單波長投影鏡片組由成像側至像源側依序沿光軸490包含光圈400、第一透鏡410、第二透鏡420、第三透鏡430、以及像源面480，其中該三片式紅外線單波長投影鏡片組中具屈折力的透鏡為三片(410、420、430)，且三片式紅外線單波長投影鏡片組中任二相鄰的透鏡間於光軸490上皆具有一空氣間隔。
該第一透鏡410具有負屈折力，且為塑膠材質，其成像側表面411近光軸490處為凸面，其像源側表面412近光軸490處為凹面，且該成像側表面421及像源側表面422皆為非球面。
該第二透鏡420具有正屈折力，且為塑膠材質，其成像側表面421近光軸490處為凸面，其像源側表面422近光軸490處為凹面，且該成像側表面421及像源側表面422皆為非球面。
該第三透鏡430具有正屈折力，且為塑膠材質，其成像側表面431近光軸490處為凹面，其像源側表面432近光軸490處為凸面，且該成像側表面431及像源側表面432皆為非球面。
再配合參照下列表7、以及表8。
表7 第四實施例 f(焦距) = 2.50 mm(公厘), Fno(光圈值) = 2.75, FOV(畫角) = 27.2 deg.(度) 表面 曲率半徑 厚度 材質 折射率 色散係數 焦距 0 被投影物 無限 400 1 無限 0.086 2 光圈 無限 -0.086 3 第一透鏡 0.860 (ASP) 0.481 塑膠 1.64 22.5 -23.33 4 0.638 (ASP) 0.337 5 第二透鏡 0.623 (ASP) 0.464 塑膠 1.64 22.5 2.00 6 0.893 (ASP) 0.768 7 第三透鏡 -2.307 (ASP) 0.747 塑膠 1.64 22.5 1.93 8 -0.885 (ASP) 0.502 9 像源面 無限 -
表 8 非球面係數 表面 3 4 5 6 7 8 K: -1.5173E+00 -3.3277E+00 -2.1846E+00 -7.2052E-01 1.4988E+01 1.5164E-01 A: -1.2644E-01 -7.1022E-01 -2.1815E-01 6.6339E-02 -1.4325E-01 2.5506E-01 B: -3.0443E-01 -3.2442E+00 -3.3152E+00 -7.8518E+00 3.5497E+00 -1.5059E-01 C: -1.0104E+00 -1.0533E+00 -2.2080E+01 -3.0138E+01 -6.7218E+01 -2.4594E+00 D: -2.8239E+00 2.8842E+01 4.8999E+01 3.0994E+02 4.9393E+02 9.9299E+00 E: 2.5867E+01 9.2389E+00 4.4194E+01 -5.6408E+02 -2.0311E+03 -1.8014E+01 F: -6.8076E+01 -3.8325E+02 -3.0071E+03 -9.9262E+02 4.0991E+03 1.5682E+01 G: 9.9933E+00 7.5254E+02 1.0815E+04 3.5598E+03 -2.9451E+03 -3.1275E+00
第四實施例中，非球面的曲線方程式表示如第一實施例的形式。此外，下表參數的定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
配合表7、以及表8可推算出下列數據：
第四實施例 f[mm] 2.50 f12/f3 1.49 Fno 2.75 f/TL 0.76 FOV[deg.] 27.2 R1/R2 1.35 f/f12 0.87 R3/R4 0.70 f/f23 1.27 R5/R6 2.61 f1/f2 -11.67 CT1/CT2 1.04 f2/f3 1.04 CT2/CT3 0.62 f1/f3 -12.11 CT1/CT3 0.64 f1/f23 -11.90 n1、n2、n3 1.64
＜第五實施例＞
請參照圖5A及圖5B，其中圖5A繪示依照本發明第五實施例之三片式紅外線單波長投影鏡片組的示意圖，圖5B由左至右依序為第五實施例的三片式紅外線單波長投影鏡片組的非點收差、歪曲收差曲線圖。由圖5A可知，三片式紅外線單波長投影鏡片組由成像側至像源側依序沿光軸590包含光圈500、第一透鏡510、第二透鏡520、第三透鏡530、以及像源面580，其中該三片式紅外線單波長投影鏡片組中具屈折力的透鏡為三片(510、520、530)，且三片式紅外線單波長投影鏡片組中任二相鄰的透鏡間於光軸590上皆具有一空氣間隔。
該第一透鏡510具有正屈折力，且為塑膠材質，其成像側表面511近光軸590處為凸面，其像源側表面512近光軸590處為凹面，且該成像側表面511及像源側表面512皆為非球面。
該第二透鏡520具有正屈折力，且為塑膠材質，其成像側表面521近光軸590處為凸面，其像源側表面522近光軸590處為凹面，且該成像側表面511及像源側表面512皆為非球面。
該第三透鏡530具有正屈折力，且為塑膠材質，其成像側表面531近光軸590處為凹面，其像源側表面532近光軸590處為凸面，且該成像側表面531及像源側表面532皆為非球面。
再配合參照下列表9、以及表10。
表9 第五實施例 f(焦距) = 2.50 mm(公厘), Fno(光圈值) = 2.70, FOV(畫角) = 27.2 deg.(度) 表面 曲率半徑 厚度 材質 折射率 色散係數 焦距 0 被投影物 無限 400 1 無限 0.075 2 光圈 無限 -0.075 3 第一透鏡 1.041 (ASP) 0.510 塑膠 1.64 22.5 6.49 4 1.141 (ASP) 0.442 5 第二透鏡 0.560 (ASP) 0.409 塑膠 1.64 22.5 4.00 6 0.521 (ASP) 0.339 7 第三透鏡 -1.726 (ASP) 1.098 塑膠 1.64 22.5 1.74 8 -0.827 (ASP) 0.502 9 像源面 無限 -
表 10 非球面係數 表面 3 4 5 6 7 8 K: -1.4054E+00 -7.7040E+00 -1.2932E+00 -6.0354E-01 1.3813E+01 -3.7285E-02 A: -7.6458E-02 -3.5561E-01 2.3774E-02 5.2660E-01 -1.8628E-01 5.9696E-02 B: -1.0981E-01 -1.2259E+00 -1.9703E+00 -5.8512E+00 5.3238E+00 6.5250E-01 C: -7.0875E-01 -3.6636E-02 -2.2859E+00 -3.9530E+01 -1.1120E+02 -3.7449E+00 D: 8.3065E-01 9.7796E+00 -2.2648E+01 1.0694E+02 8.9617E+02 1.1254E+01 E: -1.8367E+00 1.7494E+01 1.2883E+01 -2.3629E+02 -2.8420E+03 -1.7834E+01 F: 9.3473E+00 -2.5504E+02 1.3244E+02 3.4502E+03 -4.6658E+03 1.3998E+01 G: -2.2037E+01 5.0273E+02 2.5179E+02 -1.0745E+04 2.8842E+04 -2.9636E+00
第五實施例中，非球面的曲線方程式表示如第一實施例的形式。此外，下表參數的定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
配合表9、以及表10可推算出下列數據：
第五實施例 f[mm] 2.50 f12/f3 1.48 Fno 2.70 f/TL 0.76 FOV[deg.] 27.2 R1/R2 0.91 f/f12 0.97 R3/R4 1.08 f/f23 1.22 R5/R6 2.09 f1/f2 1.62 CT1/CT2 1.25 f2/f3 2.29 CT2/CT3 0.37 f1/f3 3.72 CT1/CT3 0.46 f1/f23 3.17 n1、n2、n3 1.64
＜第六實施例＞
請參照圖6A及圖6B，其中圖6A繪示依照本發明第六實施例之三片式紅外線單波長投影鏡片組的示意圖，圖6B由左至右依序為第六實施例的三片式紅外線單波長投影鏡片組的非點收差、歪曲收差曲線圖。由圖6A可知，三片式紅外線單波長投影鏡片組由成像側至像源側依序沿光軸690包含光圈600、第一透鏡610、第二透鏡620、第三透鏡630、以及像源面680，其中該三片式紅外線單波長投影鏡片組中具屈折力的透鏡為三片(610、620、630)，且三片式紅外線單波長投影鏡片組中任二相鄰的透鏡間於光軸690上皆具有一空氣間隔。
該第一透鏡610具有正屈折力，且為塑膠材質，其成像側表面611近光軸690處為凸面，其像源側表面612近光軸690處為凹面，且該成像側表面611及像源側表面612皆為非球面。
該第二透鏡620具有正屈折力，且為塑膠材質，其成像側表面621近光軸690處為凸面，其像源側表面622近光軸690處為凹面，且該成像側表面611及像源側表面612皆為非球面。
該第三透鏡630具有正屈折力，且為塑膠材質，其成像側表面631近光軸690處為凹面，其像源側表面632近光軸690處為凸面，且該成像側表面631及像源側表面632皆為非球面。
再配合參照下列表11、以及表12。
表11 第六實施例 f(焦距) = 2.94 mm(公厘), Fno(光圈值) = 2.70, FOV(畫角) = 22.9 deg.(度) 表面 曲率半徑 厚度 材質 折射率 色散係數 焦距 0 被投影物 無限 400 1 無限 0.098 2 光圈 無限 -0.098 3 第一透鏡 1.355 (ASP) 0.358 塑膠 1.64 22.5 27.40 4 1.324 (ASP) 0.031 5 第二透鏡 0.599 (ASP) 0.440 塑膠 1.64 22.5 2.68 6 0.673 (ASP) 0.881 7 第三透鏡 -1.122 (ASP) 1.028 塑膠 1.64 22.5 2.10 8 -0.815 (ASP) 0.502 9 像源面 無限 -
表 12 非球面係數 表面 3 4 5 6 7 8 K: 5.6883E-01 -4.7269E+00 -1.0391E+00 6.4480E-02 -2.3706E-01 -3.7888E-02 A: 5.5439E-02 -6.5138E-02 1.6687E-01 6.8101E-01 -1.0543E+00 4.6987E-02 B: -1.1105E-01 -2.0433E-01 -1.3012E-01 3.6392E-01 5.6640E+00 3.0708E-01 C: -4.8404E-02 -1.3840E-01 3.7536E+00 -3.3372E+00 -1.3015E+02 -2.7806E+00 D: -3.2825E-02 5.0886E-01 -1.3985E+01 7.6136E+01 1.0538E+03 1.1505E+01 E: 2.1259E-01 -3.4140E-02 1.7542E+01 -6.5401E+02 -4.3383E+03 -2.0437E+01 F: -2.9982E-01 2.2791E-01 -1.0163E+00 1.5706E+03 5.8328E+03 1.4154E+01 G: 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
第六實施例中，非球面的曲線方程式表示如第一實施例的形式。此外，下表參數的定義皆與第一實施例相同，在此不加以贅述。
配合表11、以及表12可推算出下列數據：
第六實施例 f[mm] 2.94 f12/f3 1.25 Fno 2.70 f/TL 0.91 FOV[deg.] 22.9 R1/R2 1.02 f/f12 1.12 R3/R4 0.89 f/f23 1.11 R5/R6 1.38 f1/f2 10.23 CT1/CT2 0.81 f2/f3 1.27 CT2/CT3 0.43 f1/f3 13.03 CT1/CT3 0.35 f1/f23 10.37 n1、n2、n3 1.64
本發明提供的三片式紅外線單波長投影鏡片組，透鏡的材質可為塑膠或玻璃，當透鏡材質為塑膠，可以有效降低生產成本，另當透鏡的材質為玻璃，則可以增加三片式紅外線單波長投影鏡片組屈折力配置的自由度。此外，三片式紅外線單波長投影鏡片組中透鏡的成像側表面及像源側表面可為非球面，非球面可以容易製作成球面以外的形狀，獲得較多的控制變數，用以消減像差，進而縮減透鏡使用的數目，因此可以有效降低本發明三片式紅外線單波長投影鏡片組的總長度。
本發明提供的三片式紅外線單波長投影鏡片組中，就以具有屈折力的透鏡而言，若透鏡表面係為凸面且未界定該凸面位置時，則表示該透鏡表面於近光軸處為凸面；若透鏡表面係為凹面且未界定該凹面位置時，則表示該透鏡表面於近光軸處為凹面。
100、200、300、400、500、600‧‧‧光圈
110、210、310、410、510、610‧‧‧第一透鏡
111、211、311、411、511、611‧‧‧成像側表面
112、212、312、412、512、612‧‧‧像源側表面
120、220、320、420、520、620‧‧‧第二透鏡
121、221、321、421、521、621‧‧‧成像側表面
122、222、322、422、522、622‧‧‧像源側表面
130、230、330、430、530、630‧‧‧第三透鏡
131、231、331、431、531、631‧‧‧成像側表面
132、232、332、432、532、632‧‧‧像源側表面
180、280、380、480、580、680‧‧‧像源面
190、290、390、490、590、690‧‧‧光軸
f‧‧‧三片式紅外線單波長投影鏡片組的焦距
Fno‧‧‧三片式紅外線單波長投影鏡片組的光圈值
FOV‧‧‧三片式紅外線單波長投影鏡片組中最大視場角
f1‧‧‧第一透鏡的焦距
f2‧‧‧第二透鏡的焦距
f3‧‧‧第三透鏡的焦距
f12‧‧‧第一透鏡與第二透鏡的合成焦距
f23‧‧‧第二透鏡與第三透鏡的合成焦距
R1‧‧‧第一透鏡的成像側表面曲率半徑
R2‧‧‧第一透鏡的像源側表面曲率半徑
R3‧‧‧第二透鏡的成像側表面曲率半徑
R4‧‧‧第二透鏡的像源側表面曲率半徑
R5‧‧‧第三透鏡的成像側表面曲率半徑
R6‧‧‧第三透鏡的像源側表面曲率半徑
CT1‧‧‧第一透鏡於光軸上的厚度
CT2‧‧‧第二透鏡於光軸上的厚度
CT3‧‧‧第三透鏡於光軸上的厚度
TL‧‧‧第一透鏡的成像側表面至像源面於光軸上的距離
n1‧‧‧第一透鏡的折射率
n2‧‧‧第二透鏡的折射率
n3‧‧‧第三透鏡的折射率
圖1A係本發明第一實施例之三片式紅外線單波長投影鏡片組的示意圖。 圖1B由左至右依序為第一實施例的三片式紅外線單波長投影鏡片組的非點收差、歪曲收差曲線圖。 圖2A係本發明第二實施例之三片式紅外線單波長投影鏡片組的示意圖。 圖2B由左至右依序為第二實施例的三片式紅外線單波長投影鏡片組的非點收差、歪曲收差曲線圖。 圖3A係本發明第三實施例之三片式紅外線單波長投影鏡片組的示意圖。 圖3B由左至右依序為第三實施例的三片式紅外線單波長投影鏡片組的非點收差、歪曲收差曲線圖。 圖4A係本發明第四實施例之三片式紅外線單波長投影鏡片組的示意圖。 圖4B由左至右依序為第四實施例的三片式紅外線單波長投影鏡片組的非點收差、歪曲收差曲線圖。 圖5A係本發明第五實施例之三片式紅外線單波長投影鏡片組的示意圖。 圖5B由左至右依序為第五實施例的三片式紅外線單波長投影鏡片組的非點收差、歪曲收差曲線圖。 圖6A係本發明第六實施例之三片式紅外線單波長投影鏡片組的示意圖。 圖6B由左至右依序為第六實施例的三片式紅外線單波長投影鏡片組的非點收差、歪曲收差曲線圖。
Claims (15)
- 一種三片式紅外線單波長投影鏡片組，由成像側至像源側依序包含：一光圈；一第一透鏡，具有屈折力，其成像側表面近光軸處為凸面，其像源側表面近光軸處為凹面，其成像側表面與像源側表面至少一表面為非球面；一第二透鏡，具有正屈折力，其成像側表面與像源側表面至少一表面為非球面；以及一第三透鏡，具有正屈折力，其成像側表面近光軸處為凹面，其像源側表面近光軸處為凸面，其成像側表面與像源側表面至少一表面為非球面；其中該三片式紅外線單波長投影鏡片組的整體焦距為f，該第一透鏡與第二透鏡的合成焦距為f12，並滿足下列條件：0.4<f/f12≦1.13。
- 如請求項1所述的三片式紅外線單波長投影鏡片組，其中該三片式紅外線單波長投影鏡片組的整體焦距為f，該第二透鏡與第三透鏡的合成焦距為f23，並滿足下列條件：0.6<f/f23<2.4。
- 如請求項1所述的三片式紅外線單波長投影鏡片組，其中該第一透鏡的焦距為f1，該第二透鏡的焦距為f2，並滿足下列條件：-13<f1/f2<18。
- 如請求項1所述的三片式紅外線單波長投影鏡片組，其中該第二透鏡的焦距為f2，該第三透鏡的焦距為f3，並滿足下列條件：0.001<f2/f3<45。
- 如請求項1所述的三片式紅外線單波長投影鏡片組，其中該第一透鏡的焦距為f1，該第三透鏡的焦距為f3，並滿足下列條件：-13.5<f1/f3<18.8。
- 如請求項1所述的三片式紅外線單波長投影鏡片組，其中該第一透鏡的焦距為f1，該第二透鏡與第三透鏡的合成焦距為f23，並滿足下列條件：-13.4<f1/f23<17.2。
- 如請求項1所述的三片式紅外線單波長投影鏡片組，其中該第一透鏡與第二透鏡的合成焦距為f12，該第三透鏡的焦距為f3，並滿足下列條件：0.001<f12/f3<1.8。
- 如請求項1所述的三片式紅外線單波長投影鏡片組，其中該第一透鏡的成像側表面曲率半徑為R1，該第一透鏡的像源側表面曲率半徑為R2，並滿足下列條件：0.1<R1/R2<1.7。
- 如請求項1所述的三片式紅外線單波長投影鏡片組，其中該第二透鏡的成像側表面曲率半徑為R3，該第二透鏡的像源側表面曲率半徑為R4，並滿足下列條件：0.2<R3/R4<47.5。
- 如請求項1所述的三片式紅外線單波長投影鏡片組，其中該第三透鏡的成像側表面曲率半徑為R5，該第三透鏡的像源側表面曲率半徑為R6，並滿足下列條件：0.1<R5/R6<3.6。
- 如請求項1所述的三片式紅外線單波長投影鏡片組，其中該第一透鏡於光軸上的厚度為CT1，該第二透鏡於光軸上的厚度為CT2，並滿足下列條件：0.2<CT1/CT2<4.2。
- 如請求項1所述的三片式紅外線單波長投影鏡片組，其中該第二透鏡於光軸上的厚度為CT2，該第三透鏡於光軸上的厚度為CT3，並滿足下列條件：0.07<CT2/CT3<1.2。
- 如請求項1所述的三片式紅外線單波長投影鏡片組，其中該第一透鏡於光軸上的厚度為CT1，該第三透鏡於光軸上的厚度為CT3，並滿足下列條件：0.05<CT1/CT3<2.0。
- 如請求項1所述的三片式紅外線單波長投影鏡片組，其中該三片式紅外線單波長投影鏡片組的整體焦距為f，該第一透鏡的成像側表面至像源面於光軸上的距離為TL，並滿足下列條件：0.2<f/TL<1.5。
- 如請求項1所述的三片式紅外線單波長投影鏡片組，其中該第一透鏡的折射率為n1、該第二透鏡的折射率為n2、該第三透鏡的折射率為n3，並滿足下列條件：1.5<n1、n2、n3<1.7。
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|---|---|---|---|---|
| US11360290B2 (en) | 2018-11-27 | 2022-06-14 | Largan Precision Co., Ltd. | Lens system, projection apparatus, detecting module and electronic device |
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| US6490102B1 (en) * | 2000-05-12 | 2002-12-03 | Yeo-Chih Huang | Hybrid lens system |
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2018
- 2018-10-31 TW TW107138538A patent/TWI672539B/zh active
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| Publication number | Publication date |
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