TWI724873B - 光學成像鏡頭 - Google Patents

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Abstract

一種光學成像鏡頭，設置於一顯示面板與一影像感測器之間。光學成像鏡頭由顯示面板至影像感測器沿一光軸依序包括一光圈、一第一透鏡、一第二透鏡以及一第三透鏡。第一透鏡具有正屈光度。第二透鏡具有正屈光度。第三透鏡具有負屈光度。

Description

光學成像鏡頭
本發明是有關於一種光學元件，且特別是一種光學成像鏡頭。
由於智慧型手機已逐漸成為生活的必需用品之一，指紋辨識等辨識系統的重要性也逐漸提升。以目前屏下指紋辨識系統來說，由顯示面板所發出的光束先朝向使用者的手指，其反射的光束會依序穿過顯示面板、光學成像鏡頭，最後成像於影像感測器上。
然而，顯示面板內具有彼此間規律排列且可多層設置的像素電極。因此，光束通過顯示面板往往伴隨著莫爾效應（moiré effect）。也就是說，影像感測器所取得的指紋影像通常具有明顯的莫爾圖案，使得指紋辨識的正確度受到影響。
本發明提供一種光學成像鏡頭，其可有效地降低莫爾效應的影響。
本發明的一實施例的光學成像鏡頭設置於一顯示面板與一影像感測器之間。光學成像鏡頭由顯示面板至影像感測器沿一光軸依序包括一光圈、一第一透鏡、一第二透鏡以及一第三透鏡。第一透鏡具有正屈光度。第二透鏡具有正屈光度。第三透鏡具有負屈光度。
基於上述，在本發明實施例的光學成像鏡頭中，由於光學成像鏡頭各透鏡的面形或屈光度的設計，光學成像鏡頭可有效地減少莫爾效應的影響。
圖1是依據本發明的一實施例的光學成像鏡頭相對於顯示面板與影像感測器的示意圖。請參考圖1，本發明的一實施例的光學成像鏡頭10設置於一顯示面板100與一影像感測器200之間。顯示面板100例如是透明顯示面板、透明觸控顯示面板或上述與指壓板的組合。舉例而言，顯示面板100例如為有機發光二極體顯示面板（Organic Light-Emitting Diode display panel，OLED display panel），但本發明並不限於此。影像感測器200例如是互補式金屬氧化物半導體（Complementary Metal-Oxide Semiconductor, CMOS）感測器或電荷耦合元件（charge coupled device, CCD）感測器。
顯示面板100用以發出光束。光束先照射至按壓於顯示面板100的物側面105的使用者的手指後，其反射的光束依序經顯示面板100的像素電極104、顯示面板100的像側面106、光學成像鏡頭10而成像於影像感測器200上，以在影像感測器200上形成指紋影像。為了能有效地降低光束通過像素電極104產生的莫爾效應的影響，本發明實施例的光學成像鏡頭10可藉由各透鏡的面形、屈光度以及其他參數的設計，而降低指紋影像中由像素電極104所造成的莫爾圖案的影像對比。
圖2是依據本發明的一實施例的光線經由顯示面板與光學成像鏡頭的光線追跡（light tracking）的示意圖。圖3是圖2在光學成像鏡頭處的放大示意圖。請同時參考圖2與圖3，本實施例的光學成像鏡頭10由顯示面板100至影像感測器200沿一光軸I依序包括一光圈0、一第一透鏡1、一第二透鏡2以及一第三透鏡3。當光束進入光學成像鏡頭10時，光束依序經由光圈0、一第一透鏡1、一第二透鏡2以及一第三透鏡3後，會在成像面99形成影像。成像面99例如是影像感測器200的感測面。
在本實施例中，光學成像鏡頭10的第一透鏡1、第二透鏡2以及第三透鏡3都各自具有一朝向顯示面板100且使光線通過的物側面15、25、35及一朝向影像感測器200且使光線通過之像側面16、26、36。再者，第一透鏡1、第二透鏡2以及第三透鏡3都各自具有在光軸I附近的光軸區域，以及遠離光軸I且靠近透鏡邊界的圓周區域。此外，光圈0位於顯示面板100與第一透鏡1之間，其中光圈0例如為孔徑光闌（aperture stop）。
在本實施例中，第一透鏡1具有正屈光度。第一透鏡1的材質可為塑膠或玻璃，本發明不以此為限。第一透鏡1在朝向顯示面板100的物側面15為非球面，物側面15在一光軸區域151為凸面，且物側面15在一圓周區域153為凹面。第一透鏡1在朝向影像感測器200的像側面16為非球面，像側面16在一光軸區域161為凸面，且像側面16在一圓周區域163為凸面。
在本實施例中，第二透鏡2具有正屈光度。第二透鏡2的材質可為塑膠或玻璃，本發明不以此為限。第二透鏡2在朝向顯示面板100的物側面25為非球面，物側面25在一光軸區域251為凹面，且物側面25在一圓周區域253為凹面。第二透鏡2在朝向影像感測器200的像側面26為非球面，像側面26在一光軸區域261為凸面，且像側面26在一圓周區域263為凸面。
在本實施例中，第三透鏡3具有負屈光度。第三透鏡3的材質可為塑膠或玻璃，本發明不以此為限。第三透鏡3在朝向顯示面板100的物側面35為非球面，物側面35在一光軸區域351為凸面，且物側面35在一圓周區域353為凹面。第三透鏡3在朝向影像感測器200的像側面36為非球面，像側面36在一光軸區域361為凹面，且像側面36在一圓周區域363為凸面。
在本實施例中，光學成像鏡頭10具有屈光度的透鏡只有上述三片。
表1
系統焦距(EFL)=0.5657 mm, 光圈值(Fno)=1.48。
元件 面 曲率半徑(mm) 厚度 (mm) 折射率 阿貝數
物體   無限大 0    
顯示面板100 105 無限大 0.9 1.516 64
  104 無限大 0.6 1.516 64
  106 無限大 1.49    
光圈0   無限大 0.0466    
第一透鏡1 15 1.3872 0.1482 1.492 57.2
  16 -2.4269 0.1869    
第二透鏡2 25 -3.6728 0.3287 1.544 56.2
  26 -0.3873 0.0050    
第三透鏡3 35 0.2948 0.1414 1.671 19.2
  36 0.2193 0.4234    
  99 無限大      
本實施例的光學成像鏡頭10的其他詳細光學數據如上面表1所示，其中元件中的物體例如是手指按壓在顯示面板100的物側面105上的手指表面。光學成像鏡頭10的系統焦距（Effective Focal Length, EFL）為0.5657毫米（Millimeter, mm），光圈值（F-number, Fno）為1.48。此外，在表1中，顯示面板100從物側面105至像素電極104的折射率與從像素電極104至像側面106的折射率相同。也就是說，顯示面板100的上基板與下基板可設計為相同的材質，例如玻璃。
表2
面 K a 4 a 6 a 8 a 10
15 -91.0496 2.3488 -110.9385 1377.7296 -16965.8140
16 61.7528 0.7124 -34.0760 194.4585 -2726.4116
25 72.4984 2.4929 -26.8463 152.8200 -541.0969
26 -0.3714 2.2629 -6.3355 58.6918 -139.3944
35 -1.7209 0.5459 -12.6503 20.9736 -7.4869
36 -1.2826 -3.0603 2.2088 2.4613 -3.9134
此外，在本實施例中，第一透鏡1、第二透鏡以及第三透鏡3的物側面15、25、35及像側面16、26、36共計六個面均是非球面，其中物側面15、25、35與像側面16、26、36為一般的偶次非球面（even asphere surface）。而這些非球面是依下列公式定義：
Figure 02_image001
Figure 02_image003
-----------(1) 其中： R：透鏡表面近光軸I處的曲率半徑； Z：非球面之深度（非球面上距離光軸I為Y的點，其與相切於非球面光軸I上頂點之切面，兩者間的垂直距離）； Y：非球面曲線上的點與光軸I的距離； K：錐面係數（conic constant）； a 2i ：第2i階非球面係數。
第一透鏡1的物側面15到第三透鏡3的像側面36在公式(1)中的各項非球面係數如上面表2所示。其中，表2中欄位編號15表示其為第一透鏡1的物側面15的非球面係數，其它欄位依此類推。在本實施例，第2階非球面係數a 2皆為0。
表3
場 弧矢方向 子午方向
0.0 0.813 0.813
0.5 0.662 0.622
表4
場 弧矢方向 子午方向
0.0 0.136 0.136
0.5 0.076 0.171
表3與表4分別為本實施例的光學成像鏡頭10在顯示面板100的物側面105與像素電極104處的於空間頻率為110週期/毫米(lp/mm)下的調制傳遞函數（modulation transfer function, MTF）的模數的表格。例如，圖3中的區域A為場（field）為0.7處的光線追跡，且區域B為場為1.0處的光線追跡。表4中場為0.5的那一列代表弧矢方向與子午方向的調制傳遞函數的模數分別為0.076與0.171，而表格中的其餘數值所代表的物理意義由此類推。由圖3、表3與表4可驗證，像素電極104所形成的影像的調制傳遞函數的模數小於物側面105處的物體所形成的影像的調制傳遞函數的模數，因此本實施例的光學成像鏡頭10可有效地降低像素電極104的影像的對比度，因此可減少莫爾效應的影響。
在本實施例中，光學成像鏡頭10在顯示面板100遠離光學成像鏡頭10的物側面105處於空間頻率為110週期/毫米(lp/mm)下的調制傳遞函數的模數與在顯示面板100中的像素電極104處於空間頻率為110週期/毫米(lp/mm)下的調制傳遞函數之間的差值落在0.451至0.677的範圍內。
綜上所述，在本發明實施例的光學成像鏡頭中，由於光學成像鏡頭各透鏡的面形或屈光度的設計，以及限制了光學成像鏡頭在顯示面板遠離光學成像鏡頭的物側面處於空間頻率為110週期/毫米(lp/mm)下的調制傳遞函數的模數與在顯示面板中的像素電極處於空間頻率為110週期/毫米(lp/mm)下的調制傳遞函數的模數之間的差值落在0.451至0.677的範圍內，使得光學成像鏡頭可有效地降低像素電極的影像的對比度，因此可減少莫爾效應的影響。
0:光圈
1:第一透鏡
2:第二透鏡
3:第三透鏡
10:光學成像鏡頭
15、25、35、105:物側面
16、26、36、106:像側面
99:成像面
100:顯示面板
104:像素電極
151、161、251、261、351、361:光軸區域
153、163、253、263、353、363:圓周區域
200:影像感測器
A、B:區域
I:光軸
圖1是依據本發明的一實施例的光學成像鏡頭相對於顯示面板與影像感測器的示意圖。 圖2是依據本發明的一實施例的光線經由顯示面板與光學成像鏡頭的光線追跡的示意圖。 圖3是圖2在光學成像鏡頭處的放大示意圖。
0:光圈
1:第一透鏡
2:第二透鏡
3:第三透鏡
10:光學成像鏡頭
15、25、35、105:物側面
16、26、36、106:像側面
99:成像面
100:顯示面板
104:像素電極
I:光軸

Claims (8)

  1. 一種光學成像鏡頭，設置於一顯示面板與一影像感測器之間，該光學成像鏡頭由該顯示面板至該影像感測器沿一光軸依序包括一光圈、一第一透鏡、一第二透鏡以及一第三透鏡，其中該第一透鏡具有正屈光度；該第二透鏡具有正屈光度；以及該第三透鏡具有負屈光度，其中該光學成像鏡頭在該顯示面板遠離該光學成像鏡頭的物側面處於空間頻率為110週期/毫米下的調制傳遞函數的模數與在該顯示面板中的像素電極處於空間頻率為110週期/毫米下的調制傳遞函數的模數之間的差值落在0.451至0.677的範圍內。
  2. 如請求項1所述的光學成像鏡頭，其中該第一透鏡在朝向該顯示面板的物側面為非球面，該物側面在一光軸區域為凸面，且該物側面在一圓周區域為凹面。
  3. 如請求項1所述的光學成像鏡頭，其中該第一透鏡在朝向該影像感測器的像側面為非球面，該像側面在一光軸區域為凸面，且該像側面在一圓周區域為凸面。
  4. 如請求項1所述的光學成像鏡頭，其中該第二透鏡在朝向該顯示面板的物側面為非球面，該物側面在一光軸區域為凹面，且該物側面在一圓周區域為凹面。
  5. 如請求項1所述的光學成像鏡頭，其中該第二透鏡在朝向該影像感測器的像側面為非球面，該像側面在一光軸區域為凸面，且該像側面在一圓周區域為凸面。
  6. 如請求項1所述的光學成像鏡頭，其中該第三透鏡在朝向該顯示面板的物側面為非球面，該物側面在一光軸區域為凸面，且該物側面在一圓周區域為凹面。
  7. 如請求項1所述的光學成像鏡頭，其中該第三透鏡在朝向該影像感測器的像側面為非球面，該像側面在一光軸區域為凹面，且該像側面在一圓周區域為凸面。
  8. 如請求項1所述的光學成像鏡頭，其中該光學成像鏡頭具有屈光度的透鏡只有該第一透鏡、該第二透鏡以及該第三透鏡。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN211698396U (zh) * 2019-10-23 2020-10-16 神盾股份有限公司 光学成像镜头

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103135198A (zh) * 2011-11-24 2013-06-05 比亚迪股份有限公司 一种光学镜头组件
TW201516457A (zh) * 2014-10-28 2015-05-01 玉晶光電股份有限公司 光學成像鏡頭及應用此鏡頭之電子裝置
CN206387955U (zh) * 2016-12-12 2017-08-08 广西师范大学 一种紧凑型高像素手机镜头
US10114194B2 (en) * 2016-07-26 2018-10-30 Ability Opto-Electronics Technology Co., Ltd. Optical image capturing system

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWM286425U (en) * 2005-03-18 2006-01-21 Chuan Liang Ind Co Ltd Micro fingerprint identification module
CN201654311U (zh) * 2009-12-03 2010-11-24 浙江师范大学 超薄非球面塑料手机镜头
KR101340669B1 (ko) * 2011-09-30 2013-12-11 엘지이노텍 주식회사 촬상 렌즈
JP5861933B2 (ja) * 2012-02-28 2016-02-16 株式会社オプトロジック 撮像レンズ
JPWO2013132915A1 (ja) * 2012-03-09 2015-07-30 コニカミノルタ株式会社 撮像レンズ及び撮像装置
CN103826034A (zh) * 2012-11-17 2014-05-28 无锡华御信息技术有限公司 摄像头
KR101415644B1 (ko) * 2013-03-21 2014-07-04 주식회사 유니온커뮤니티 광학식 지문 입력 장치 및 그 지문입력방법
KR101535086B1 (ko) * 2013-09-24 2015-07-09 주식회사 세코닉스 왜곡이 보정된 광각 촬영 렌즈 시스템
TWI475248B (zh) * 2013-10-18 2015-03-01 Largan Precision Co Ltd 影像系統透鏡組、取像裝置及可攜裝置
TW201619660A (zh) * 2014-11-26 2016-06-01 光燿科技股份有限公司 光學成像鏡頭
US9274310B1 (en) * 2014-12-23 2016-03-01 Glory Science Co., Ltd. Optical imaging lens
CN104765131B (zh) * 2015-04-17 2017-12-19 广东旭业光电科技股份有限公司 一种低敏感度高质保真摄像头组件
CN105137569B (zh) * 2015-09-02 2018-12-28 深圳市得润电子股份有限公司 一种取景镜头以及取景装置
CN205958829U (zh) * 2016-05-25 2017-02-15 歌崧光学精密工业有限公司 三透镜摄像镜头及摄像装置
CN110568582A (zh) * 2018-06-06 2019-12-13 南昌欧菲精密光学制品有限公司 光学成像系统、取像装置和电子装置
CN208847926U (zh) * 2018-08-13 2019-05-10 上海思立微电子科技有限公司 光学镜头模组、光学指纹识别装置及便携式电子设备
CN209089029U (zh) * 2019-01-18 2019-07-09 Oppo广东移动通信有限公司 移动终端和壳组件
EP3809182B1 (en) * 2019-03-14 2024-01-24 Shenzhen Goodix Technology Co., Ltd. Lens assembly and fingerprint recognition module
CN110235143B (zh) * 2019-04-30 2023-08-04 深圳市汇顶科技股份有限公司 屏下指纹识别装置和电子设备
CN211698396U (zh) * 2019-10-23 2020-10-16 神盾股份有限公司 光学成像镜头
CN110850552B (zh) * 2019-10-29 2021-06-25 江西联创电子有限公司 光学成像镜头及成像设备

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103135198A (zh) * 2011-11-24 2013-06-05 比亚迪股份有限公司 一种光学镜头组件
TW201516457A (zh) * 2014-10-28 2015-05-01 玉晶光電股份有限公司 光學成像鏡頭及應用此鏡頭之電子裝置
US10114194B2 (en) * 2016-07-26 2018-10-30 Ability Opto-Electronics Technology Co., Ltd. Optical image capturing system
CN206387955U (zh) * 2016-12-12 2017-08-08 广西师范大学 一种紧凑型高像素手机镜头

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Publication number Publication date
WO2021077701A1 (zh) 2021-04-29
CN111338059A (zh) 2020-06-26
CN211698396U (zh) 2020-10-16
TW202117386A (zh) 2021-05-01
TWM601384U (zh) 2020-09-11
CN111338059B (zh) 2021-11-30

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