专利名称：影像撷取光学系统的制作方法
技术领域：
本实用新型是有关于一种影像撷取光学系统，且特别是有关于一种小型化且可应用于红外线光学系统的影像撷取光学系统。
背景技术：
最近几年来，随着手机相机的兴起，小型化摄影镜头的需求日渐提高，而一般摄影镜头的感光组件不外乎是感光耦合组件(Charge Coupled Device，CCD)或互补性氧化金属半导体组件(Complementary Metal-Oxide SemiconductorSensor, CMOS Sensor)两禾中，且随着半导体制程技术的精进，使得感光组件的像素尺寸缩小，再加上现今电子产品以功能佳且轻薄短小的外型为发展趋势，因此，具备良好成像质量的小型化摄影镜头俨然成为目前市场上的主流。常见的小型化摄影镜头，为降低制造成本，多采两片式透镜结构为主，如美国专利第7，525，741号揭露一种二片式透镜结构的摄影镜头，然而因仅具两片透镜对像差的补正能力有限，无法满足较高阶的摄影模块需求，但配置过多透镜又将导致镜头总长度难以达成小型化。为了能获得良好的成像质量且兼具小型化的特性，配置三片透镜的摄像光学系统为可行的方案，如美国专利第7，443，613号揭露一种三片式透镜结构的摄影镜头，此设计的第三片透镜为双凹的形状，而该透镜形状易减弱系统屈折力的配置，使得系统总长度难以缩小，因此对于小型化的追求有所限制。此外，已知摄像透镜与红外线光学透镜乃需使用不同材质的透镜，红外线光学系统透镜大多使用锗或其它材料(如ZnSe，ZnS等)来制作。因此，一般摄像镜头并不能供红外线光学系统使用。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种影像撷取光学系统，其可供红外线光学系统使用。依据本实用新型提供一种影像撷取光学系统，由物侧至像侧依序包含第一透镜、 第二透镜以及第三透镜。第一透镜具有正屈折力，其物侧表面为凸面。第二透镜具有正屈折力，其物侧表面为凹面、像侧表面为凸面。第三透镜具有正屈折力，第三透镜为塑料材质， 其物侧表面为凹面、像侧表面为凸面，且其物侧表面与像侧表面皆为非球面。依据本实用新型一实施例，该第二透镜为塑料材质，且其物侧表面与像侧表面皆为非球面，而该第三透镜至少有一表面设置有至少一反曲点。依据本实用新型一实施例，该影像撷取光学系统包含一光圈，该光圈至一成像面于光轴上的距离为SL，该第一透镜的物侧表面至该成像面于光轴上的距离为TTL，并满足下列关系式0. 68 < SL/TTL < 0. 93。
4[0011]依据本实用新型一实施例，该影像撷取光学系统的焦距为f·，该第二透镜的焦距为 f2，并满足下列关系式1. 2 < f/f2 < 2. 4o依据本实用新型一实施例，该第二透镜的物侧表面曲率半径为R3、像侧表面曲率半径为R4，并满足下列关系式1 < (R3+R4) / (R3-R4) < 5。依据本实用新型一实施例，该第一透镜与该第二透镜于光轴上的距离为T12，该第二透镜与该第三透镜于光轴上的距离为T23，并满足下列关系式0. 1 彡 T12/T23 彡 1. 0。依据本实用新型一实施例，，该第一透镜的焦距为Π，该第二透镜的焦距为f2，并满足下列关系式0. 1 < f2/fl < 0. 6。依据本实用新型一实施例，该第一透镜的焦距为Π，第二透镜的焦距为f2，并满足下列关系式0. 2 < f2/fl < 0. 4。依据本实用新型一实施例，该第一透镜于光轴上的厚度为CT1，该第一透镜与该第二透镜于光轴上的距离为T12，并满足下列关系式0. 4 < CT1/T12 < 1. 3。依据本实用新型一实施例，该第三透镜的物侧表面曲率半径为R5，该影像撷取光学系统的焦距为f，并满足下列关系式-0. 4 < R5/f <-0.1。依据本实用新型一实施例，该第一透镜的像侧表面为凹面。依据本实用新型一实施例，该影像撷取光学系统的焦距为f，该第三透镜的焦距为 f3，并满足下列关系式0. 0 < f/f3 < 0. 3。依据本实用新型一实施例，该第二透镜的物侧表面曲率半径为R3、像侧表面曲率半径为R4，并满足下列关系式1. 0 < (R3+R4) / (R3-R4) < 2. 5。依据本实用新型一实施例，该影像撷取光学系统是使用在波长介于750nm 1200nm的波段中。依据本实用新型一实施例，该影像撷取光学系统设置有一影像感测组件于成像面，该影像感测组件有效像素区域对角线长的一半为LiigH，而该第一透镜的物侧表面至该成像面于一光轴上的距离为TTL，并满足下列关系式TTL/ImgH < 1. 8。借此，本实用新型提供的影像撷取光学系统可缩短影像撷取光学系统的总长度， 降低系统敏感度，以获得良好的成像质量，且可提供红外线光学系统使用。
为让本实用新型的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图
5的说明如下图1是绘示依照本实用新型实施例1的一种影像撷取光学系统的示意图；图2由左至右依序为实施例1的影像撷取光学系统的球差、像散及歪曲曲线图；图3是绘示依照本实用新型实施例2的一种影像撷取光学系统的示意图；图4由左至右依序为实施例2的影像撷取光学系统的球差、像散及歪曲曲线图；图5是绘示依照本实用新型实施例3的一种影像撷取光学系统的示意图；图6由左至右依序为实施例3的影像撷取光学系统的球差、像散及歪曲曲线图；图7是绘示依照本实用新型实施例4的一种影像撷取光学系统的示意图；图8由左至右依序为实施例4的影像撷取光学系统的球差、像散及歪曲曲线图；图9是绘示依照本实用新型实施例5的一种影像撷取光学系统的示意图；图10由左至右依序为实施例5的影像撷取光学系统的球差、像散及歪曲曲线图图11是绘示依照本实用新型实施例6的一种影像撷取光学系统的示意图；图12由左至右依序为实施例6的影像撷取光学系统的球差、像散及歪曲曲线图<主要组件符号说明光圈:100、200、300、400、500、600第一透镜110、210、310、410、510、610物侧表面:111、211、311、411、511、611像侧表面:112、212、312、412、512、612第二透镜120、220、320、420、520、620物侧表面:121、221、321、421、521、621像侧表面122、222、322、422、522、622第三透镜130、230、330、430、530、630物侧表面:131、231、331、431、531、631像侧表面:132、232、332、432、532、632成像面140、240、340、440、540、640f 影像撷取光学系统的焦距fl 第一透镜的焦距f2:第二透镜的焦距f3 第三透镜的焦距R3 第二透镜的物侧表面曲率半径R4 第二透镜的像侧表面曲率半径R5 第三透镜的物侧表面曲率半径CTl 第一透镜于光轴上的厚度T12 第一透镜与第二透镜于光轴上的距离T23 第二透镜与第三透镜于光轴上的距离SL:光圈至成像面于光轴上的距离TTL 第一透镜的物侧表面至成像面于光轴上的距离ImgH 影像感测组件有效像素区域对角线长的一半Fno 整体影像撷取光学系统的光圈值[0073]HFOV 整体影像撷取光学系统中最大视角的一半具体实施方式
本实用新型提供一种影像撷取光学系统，其中具有屈折力的透镜为三片。详细来说，影像撷取光学系统由物侧至像侧依序包含第一透镜、第二透镜以及第三透镜，且另设置一影像感测组件于成像面。第一透镜具有正屈折力，其可提供部分影像撷取光学系统所需的屈折力，有利于缩短整体光学总长度。第一透镜的物侧表面为凸面，而像侧表面可为凸面或凹面。当第一透镜像侧表面为凸面，可加强第一透镜屈折力的配置，使整体光学总长度缩短；而当第一透镜像侧表面为凹面，其可修正影像撷取光学系统的像散，提升成像质量。第二透镜具有正屈折力，其提供系统主要屈折力，有利于缩短影像撷取光学系统的总长度，且可分配第一透镜的屈折力，以降低影像撷取光学系统的敏感度。第二透镜的物侧表面为凹面、像侧表面为凸面，其可修正第一透镜所产生的像差，且可修正影像撷取光学系统的像散，进而降低影像撷取光学系统的敏感度。再者，第二透镜的物侧表面及像侧表面可皆为非球面。第三透镜具有正屈折力，其可提供影像撷取光学系统部份屈折力，有利于整体光学总长度的缩短。第三透镜的物侧表面为凹面、像侧表面为凸面，其可修正影像撷取光学系统的像散及高阶像差。再者，第三透镜的物侧表面与像侧表面皆为非球面，且其至少有一表面设置有至少一反曲点。在第三透镜上设置有反曲点，可压制离轴视场的光线入射于影像感测组件的角度，并可进一步修正离轴视场的像差。影像撷取光学系统可包含一光圈，光圈至成像面于光轴上的距离为SL，第一透镜的物侧表面至成像面于光轴上的距离为TTL，其满足下列关系式0. 68 < SL/TTL < 0. 93，借此，可提升影像撷取光学系统广视场角的特性，有助于对歪曲(Distortion)及倍率色收差(Chromatic Aberration of Magnification)的修正，且可降低影像撷取光学系统的敏感度。影像撷取光学系统的焦距为f，第二透镜的焦距为f2，其满足下列关系式1. 2 < f/f2 < 2. 4，借此，可控制第二透镜的屈折力，以缩短影像撷取光学系统的光学总长度。第二透镜的物侧表面曲率半径为R3、像侧表面曲率半径为R4，其满足下列关系式1 < (R3+R4) / (R3-R4) < 5，借此，该第二透镜为物侧表面为凹面、像侧表面为凸面的新月形透镜，可修正影像撷取光学系统所产生的像散。另外，影像撷取光学系统可进一步满足下列关系式1. 0 < (R3+R4) / (R3-R4) < 2. 5。第一透镜与第二透镜于光轴上的距离为T12，第二透镜与第三透镜于光轴上的距离为T23，其满足下列关系式0. 1 彡 T12/T23 彡 1. 0，[0091]借此，第二透镜的配置有助于缩短影像撷取光学系统的光学总长度。第一透镜的焦距为fl，第二透镜的焦距为f2，其满足下列关系式0. 1 < f2/fl < 0. 6，借此，第二透镜屈折力不会过大，可减少影像撷取光学系统像差的产生，且可降低影像撷取光学系统的敏感度。另外，影像撷取光学系统可进一步满足下列关系式0. 2 < f2/fl < 0. 4。第一透镜于光轴上的厚度为CT1，第一透镜与第二透镜于光轴上的距离为T12，并满足下列关系式0. 4 < CT1/T12 < 1. 3，借此，第一透镜的厚度与透镜间距，可分配影像撷取光学系统的屈折力，可降低其敏感度。第三透镜的物侧表面曲率半径为R5，影像撷取光学系统的焦距为f·，并满足下列关系式-0. 4 < R5/f < -0. 1,借此，可修正影像撷取光学系统所产生的像散与高阶像差。影像撷取光学系统的焦距为f，第三透镜的焦距为f3，其满足下列关系式0. 0 < f/f3 < 0. 3,借此，第三透镜的屈折力可分配影像撷取光学系统的整体屈折力，以降低其敏感度。影像撷取光学系统是使用在波长介于750nm 1200nm的波段中，可提供给如红外线等较长波长的光学系统使用。影像感测组件有效像素区域对角线长的一半为LiigH，而第一透镜的物侧表面至成像面于一光轴上的距离为TTL，其满足下列关系式TTL/ImgH < 1. 8，借此，可维持影像撷取光学系统的小型化，以搭载于轻薄可携式的电子产品上。上述的影像撷取光学系统中，若透镜表面为凸面，则表示该透镜表面于近轴处为凸面；若透镜表面为凹面，则表示该透镜表面于近轴处为凹面。其中，各透镜的材质可为玻璃或塑料，若透镜的材质为玻璃，则可以增加整体影像撷取光学系统屈折力配置的自由度，若透镜材质为塑料，则可以有效降低生产成本。此外，可于透镜的镜面上设置非球面，非球面可以容易制作成球面以外的形状，获得较多的控制变量，用以消减像差，进而缩减透镜使用的数目，因此可以有效降低本实用新型影像撷取光学系统的总长度。另外，本实用新型影像撷取光学系统中，可至少设置一光栏以减少杂散光，有助于提升影像质量。根据上述实施方式，以下提出具体实施例并配合附图予以详细说明。请参照图1及图2，其中图1绘示依照本实用新型实施例1的一种影像撷取光学系统的示意图，图2由左至右依序为实施例1的影像撷取光学系统的球差、像散及歪曲曲线图。由图1可知，实施例1的影像撷取光学系统由物侧至像侧依序包含第一透镜110、光圈100、第二透镜120、第三透镜130以及成像面140。其中，影像感测组件设置于成像面140。进一步说明，第一透镜110的材质为塑料(如0KP4HT聚脂材料)，其具有正屈折力，第一透镜Iio的物侧表面111为凸面、像侧表面112为凹面，并且皆为非球面。第二透镜120的材质为塑料(如PC;聚碳酸酯材料)，其具有正屈折力，第二透镜 120的物侧表面121为凹面、像侧表面122为凸面，并且皆为非球面。第三透镜130的材质为塑料(如0KP4HT聚脂材料)，其具有正屈折力，第三透镜 130的物侧表面131为凹面、像侧表面132为凸面，并且皆为非球面。其中，第三透镜130的物侧表面131及像侧表面132皆具有反曲点。上述各透镜的非球面的曲线方程式表示如下
权利要求1.一种影像撷取光学系统，其特征在于，由物侧至像侧依序包含一第一透镜，具有正屈折力，其物侧表面为凸面；一第二透镜，具有正屈折力，其物侧表面为凹面、像侧表面为凸面；以及一第三透镜，具有正屈折力，该第三透镜为塑料材质，其物侧表面为凹面、像侧表面为凸面，且其物侧表面与像侧表面皆为非球面。
2.根据权利要求1所述的影像撷取光学系统，其特征在于，该第二透镜为塑料材质，且其物侧表面与像侧表面皆为非球面，而该第三透镜至少有一表面设置有至少一反曲点。
3.根据权利要求2所述的影像撷取光学系统，其特征在于，该影像撷取光学系统包含一光圈，该光圈至一成像面于光轴上的距离为SL，该第一透镜的物侧表面至该成像面于光轴上的距离为TTL，并满足下列关系式0.68 < SL/TTL < 0. 93。
4.根据权利要求3所述的影像撷取光学系统，其特征在于，该影像撷取光学系统的焦距为f，该第二透镜的焦距为f2，并满足下列关系式1.2 < f/f2 < 2. 4。
5.根据权利要求4所述的影像撷取光学系统，其特征在于，该第二透镜的物侧表面曲率半径为R3、像侧表面曲率半径为R4，并满足下列关系式1 < (R3+R4) / (R3-R4) < 5。
6.根据权利要求5所述的影像撷取光学系统，其特征在于，该第一透镜与该第二透镜于光轴上的距离为T12，该第二透镜与该第三透镜于光轴上的距离为T23，并满足下列关系式0. 1 ≤ T12/T23 ≤ 1. 0。
7.根据权利要求5所述的影像撷取光学系统，其特征在于，该第一透镜的焦距为f1，该第二透镜的焦距为f2，并满足下列关系式0. 1 < f2/fl < 0. 6。
8.根据权利要求5所述的影像撷取光学系统，其特征在于，该第一透镜的焦距为Π，第二透镜的焦距为f2，并满足下列关系式0. 2 < f2/fl < 0. 4。
9.根据权利要求5所述的影像撷取光学系统，其特征在于，该第一透镜于光轴上的厚度为CT1，该第一透镜与该第二透镜于光轴上的距离为T12，并满足下列关系式0. 4 < CT1/T12 < 1. 3。
10.根据权利要求7所述的影像撷取光学系统，其特征在于，该第三透镜的物侧表面曲率半径为R5，该影像撷取光学系统的焦距为f，并满足下列关系式-0. 4 < R5/f < -0. 1。
11.根据权利要求7所述的影像撷取光学系统，其特征在于，该第一透镜的像侧表面为凹面。
12.根据权利要求2所述的影像撷取光学系统，其特征在于，该影像撷取光学系统的焦距为f，该第三透镜的焦距为f3，并满足下列关系式0. 0 < f/f3 < 0. 3。
13.根据权利要求12所述的影像撷取光学系统，其特征在于，该第二透镜的物侧表面曲率半径为R3、像侧表面曲率半径为R4，并满足下列关系式 1. 0 < (R3+R4) / (R3-R4) < 2. 5。
14.根据权利要求1所述的影像撷取光学系统，其特征在于，该影像撷取光学系统是使用在波长介于750nm 1200nm的波段中。
15.根据权利要求2所述的影像撷取光学系统，其特征在于，该影像撷取光学系统设置有一影像感测组件于成像面，该影像感测组件有效像素区域对角线长的一半为LiigH，而该第一透镜的物侧表面至该成像面于一光轴上的距离为TTL，并满足下列关系式TTL/ImgH < 1. 8。
专利摘要本实用新型提供一种影像撷取光学系统，由物侧至像侧依序包含第一透镜、第二透镜以及第三透镜。第一透镜具有正屈折力，其物侧表面为凸面。第二透镜具有正屈折力，其物侧表面为凹面、像侧表面为凸面。第三透镜具有正屈折力，其物侧表面为凹面、像侧表面为凸面，且其物侧表面与像侧表面皆为非球面。借此，可缩短影像撷取光学系统的总长度，降低系统敏感度，以获得良好的成像质量，且可提供红外线光学系统使用。
文档编号G02B13/00GK201965289SQ20112005704
公开日2011年9月7日 申请日期2011年3月3日 优先权日2010年12月29日
发明者周明达, 谢东益 申请人:大立光电股份有限公司