專利名稱：光學(xué)取像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種光學(xué)取像裝置，且特別是有關(guān)于一種將紅外光濾鏡(IR filter)直接整合于其中一片模造玻璃鏡片上的光學(xué)取像裝置。


圖1為公知光學(xué)取像裝置中紅外光濾鏡的光譜圖。請(qǐng)參照?qǐng)D1，由于紅外光濾鏡對(duì)于不同波長的穿透率會(huì)影響成像的色彩品質(zhì)，所以典型的紅外光濾鏡在波長為700nm至1000nm的穿透率需小于3％，在波長為650nm及390nm時(shí)的穿透率約為50％左右，而在波長為410nm至630nm的穿透率需大于85％。通常紅外光濾鏡需要在一玻璃基板上鍍制20至40層的光學(xué)薄膜，以達(dá)到適當(dāng)?shù)拇┩嘎?transmittance)需求。
圖2為公知光學(xué)取像裝置的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D2，一般的光學(xué)取像裝置100主要由一鏡片組(lens module)102、一影像擷取裝置(image sensor)104以及一紅外光濾鏡106所構(gòu)成，外界光線(影像)會(huì)依序經(jīng)由鏡片組102、紅外光濾鏡106而成像于影像擷取裝置104上，進(jìn)而達(dá)到影像擷取的目的。其中，鏡片組102通常為多片鏡片所組成，原因在于單一鏡片不易解決色差的問題，故高性能的光學(xué)取像裝置100中通常采用鏡片組102而非單一鏡片；影像擷取裝置104通常為電荷藕合裝置或是互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體，且影像擷取裝置104上通常會(huì)配置有一保護(hù)玻璃(cover glass)108；而紅外光濾鏡106可直接鍍制在影像擷取裝置104的保護(hù)玻璃108上或是鍍制在另一玻璃基板上。
承上述，當(dāng)紅外光濾鏡106鍍制在影像擷取裝置104的保護(hù)玻璃108上時(shí)，影像擷取裝置104上的保護(hù)玻璃108便成為必須之構(gòu)件；而當(dāng)紅外光濾鏡106鍍制在另一玻璃基板上時(shí)，會(huì)對(duì)光學(xué)取像裝置100的體積、重量以及成本造成負(fù)面的影響。
由于傳統(tǒng)的球面研磨玻璃鏡片的材質(zhì)選擇性較多，且對(duì)于修正色差較為有利，已廣為業(yè)界所使用，但球面研磨玻璃鏡片應(yīng)用在數(shù)值孔徑(F Number)較小以及視角較大的情況時(shí)，球差及像散等像差的修正仍較困難。為了改善上述球面鏡片的缺點(diǎn)，可使用非球面塑料鏡片以獲得較佳的成像品質(zhì)。然而，非球面塑料鏡片雖具有較佳的成像品質(zhì)，但其所能夠容許的操作溫度與保存溫度遠(yuǎn)較玻璃材質(zhì)的鏡片差，故在實(shí)用上的問題較多。此外，塑料材質(zhì)的鏡片較易受刮磨損，通常需加一平板玻璃來保護(hù)，導(dǎo)致尺寸變大且成本變高。
本發(fā)明的另一目的在提出一種光學(xué)取像裝置，其將紅外光鍍膜(IR coating)鍍制于一非球面模造玻璃鏡片上，以減低光學(xué)取像裝置的體積、重量以及成本。
為達(dá)本發(fā)明的上述目的，提出一種光學(xué)取像裝置，其主要由一鏡片組、一紅外光鍍膜以及一影像擷取裝置所構(gòu)成。其中，鏡片組由一非球面模造玻璃鏡片與一片或是多片鏡片所構(gòu)成。非球面模造玻璃鏡片位于鄰近物體的一側(cè)，紅外光鍍膜配置于此非球面模造玻璃鏡片上，而影像擷取裝置則配置于鏡片組之后，用以擷取物體的影像。除了鏡片組、紅外光鍍膜以及影像擷取裝置之外，光學(xué)取像裝置也可包括一配置于影像擷取裝置上的保護(hù)玻璃。
本發(fā)明中，非球面模造玻璃鏡片例如為一新月形鏡片，此新月形鏡片具有一凸面與一凹面，其中，凸面朝向物體，而凹面則用以配置紅外光鍍膜。
本發(fā)明中，與非球面模造玻璃鏡片搭配的例如為多片球面鏡片及/或非球面鏡片，而這些球面鏡片及/或非球面鏡組合后等效于一新月形鏡片或是一雙凸形鏡片，且多片球面鏡片及/或非球面鏡片組合之后的組合焦距為正值。此外，鏡片組的光圈位于非球面模造玻璃鏡片與多片球面鏡片及/或非球面鏡片之間，或是位于非球面模造玻璃鏡片與物體之間。
本發(fā)明中，與非球面模造玻璃鏡片搭配的例如為一片非球面鏡片，此非球面鏡片例如為一新月形鏡片或是一雙凸形鏡片，且此非球面鏡片可為一塑料鏡片或是一模造玻璃鏡片，此非球面鏡片的焦距為正值。此外，鏡片組的光圈位于非球面模造玻璃鏡片與非球面鏡片之間，或是位于非球面模造玻璃鏡片與物體之間。
為達(dá)本發(fā)明的上述目的，提出一種光學(xué)取像裝置，其主要由一鏡片組、一紅外光鍍膜以及一影像擷取裝置所構(gòu)成。其中，鏡片組由一多個(gè)模造玻璃鏡片所構(gòu)成，紅外光鍍膜配置于其中一片模造玻璃鏡片上，而影像擷取裝置則配置于鏡片組之后，用以擷取物體的影像。除了鏡片組、紅外光鍍膜以及影像擷取裝置以外，光學(xué)取像裝置也可包括一配置于影像擷取裝置上的保護(hù)玻璃。
圖1為公知光學(xué)取像裝置中紅外光濾鏡的光譜圖；圖2為公知光學(xué)取像裝置的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；圖3為依照本發(fā)明第一實(shí)施例光學(xué)取像裝置的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；圖4為依照本發(fā)明第二實(shí)施例光學(xué)取像裝置的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；圖5為依照本發(fā)明第三實(shí)施例光學(xué)取像裝置的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
100光學(xué)取像裝置102鏡片組104影像擷取裝置106紅外光濾鏡108保護(hù)玻璃200、300、400光學(xué)取像裝置202、302、402非球面模造玻璃鏡片204、404非球面鏡片206、306、406鏡片組208、308、408紅外光鍍膜210、310、410保護(hù)玻璃212、3 12、412影像擷取裝置304a、304b鏡片鏡片組206通常是采用多片非球面鏡片的組合，本實(shí)施例的鏡片組206由至少一片非球面模造玻璃鏡片202與一片非球面鏡片204所組成。其中，非球面模造玻璃鏡片202例如為一新月形鏡片，此非球面模造玻璃鏡片202具有一朝向物體之凸面A以及一朝向影像擷取裝置212的凹面B；而非球面鏡片204例如為一新月形鏡片或是一雙凸形鏡片(未繪示)，以新月形的非球面鏡片204為例，非球面鏡片204具有一朝向影像擷取裝置212的凸面C以及一朝向物體的凹面D，且此非球面鏡片204的焦距為正值。
非球面鏡片204例如為一塑料鏡片或者是一模造玻璃鏡片，而紅外光鍍膜208例如為一多層的鍍膜，其必須鍍制于玻璃材質(zhì)上。由圖3可知，紅外光鍍膜208較佳鍍制于非球面模造玻璃鏡片202的凹面B上。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)知，當(dāng)非球面鏡片204為模造玻璃鏡片時(shí)，紅外光鍍膜208也可鍍制于非球面鏡片204的凸面C或是凹面D上。
本實(shí)施例中，鏡片組206的光圈位于非球面模造玻璃鏡片202與非球面鏡片204之間，而影像擷取裝置212例如為電荷藕合裝置或是互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體，且影像擷取裝置212上可選擇性地配置一保護(hù)玻璃210。
綜上所述，本實(shí)施例的鏡片組206中，非球面模造玻璃鏡片202是由至少一面為非球面的模造玻璃所構(gòu)成，而非球面鏡片204是由至少一面為非球面的塑料或是模造玻璃所構(gòu)成，且鏡片組206必須滿足下述條件(a)非球面模造玻璃鏡片202為一凸面A朝向物體的新月型鏡片。
(b)非球面鏡片204為一凸面C朝向影像擷取裝置212的新月型或雙凸型鏡片，且其焦距為正值。
(c)光圈位于非球面模造玻璃鏡片202與非球面鏡片204之間。
此種負(fù)正組合的鏡片組206結(jié)構(gòu)中，由于光圈位于非球面模造玻璃鏡片202與非球面鏡片204之間，所以此系統(tǒng)較為對(duì)稱，可有較低的慧差、歪曲收差，以及橫向色差。有關(guān)于本實(shí)施例的光學(xué)取像裝置200中的各鏡片參數(shù)將條列如下

非球面系數(shù)表列如下


Z＝ch2/{1+[1-(1+K)c2h2]1/2}+Ah4+Bh6+Ch8+Dh10為其非球面方程式，其中c是曲率半徑，而h為鏡片高度。
第二實(shí)施例圖4為依照本發(fā)明第二實(shí)施例光學(xué)取像裝置的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D4，本實(shí)施例的鏡片組306由至少一片非球面模造玻璃鏡片302與多片鏡片304a、304b所組成。其中，非球面模造玻璃鏡片302例如為一新月形鏡片，此非球面模造玻璃鏡片302具有一朝向物體的凸面A以及一朝向影像擷取裝置312的凹面B；而鏡片304a與鏡片304b組合后例如等效于一新月形鏡片或是一雙凸形的非球面鏡片(未繪示)。在圖4中，鏡片304a與鏡片304b組合后等效于一新月形的非球面鏡片。此外，鏡片304a與鏡片304b組合后的組合焦距為正值。
鏡片304a與鏡片304b例如為一塑料鏡片、一模造玻璃鏡片或者是一研磨玻璃鏡片，而紅外光鍍膜308例如為一多層的鍍膜，其必須鍍制于玻璃材質(zhì)上。由圖4可知，紅外光鍍膜308較佳鍍制于非球面模造玻璃鏡片302的凹面B上。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)知，當(dāng)鏡片304a與鏡片304b為模造玻璃鏡片或研磨玻璃鏡片時(shí)，紅外光鍍膜308也可鍍制于鏡片304b或是鏡片304a上。
本實(shí)施例與第一實(shí)施例相似，惟其差異之處在于鏡片組306的結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例的鏡片組306必須滿足下述條件(a)非球面模造玻璃鏡片302為一凸面A朝向物體的新月型鏡片。
(b)鏡片304a與鏡片304b組合后等效于一新月形鏡片或雙凸型的非球面鏡片，且其焦距為正值。
(c)光圈位于非球面模造玻璃鏡片302與鏡片304a之間。
本實(shí)施例的鏡片組306較第一實(shí)施例多一鏡片，對(duì)于色差的補(bǔ)正較為有利，適用于需要更高的成像品質(zhì)的系統(tǒng)中。而有關(guān)于本實(shí)施例的光學(xué)取像裝置300中的各鏡片參數(shù)將表列如下

非球面系數(shù)表列如下


Z＝ch2/{1+[1-(1+K)c2h2]1/2}+Ah4+Bh6+Ch8+Dh10為其非球面方程式，其中c是曲率半徑，而h為鏡片高度。
第三實(shí)施例圖5為依照本發(fā)明第三實(shí)施例光學(xué)取像裝置的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D5，本實(shí)施例與第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)相近，本實(shí)施例的光學(xué)取像裝置400同樣由一鏡片組406、一鍍制于鏡片組406中的紅外光鍍膜408，以及一影像擷取裝置412所構(gòu)成。
鏡片組406由至少一片非球面模造玻璃鏡片402與一片非球面鏡片404所組成。其中，非球面模造玻璃鏡片402例如為一新月形鏡片，此非球面模造玻璃鏡片402具有一朝向物體的凸面A以及一朝向影像擷取裝置412的凹面B；而非球面鏡片404例如為一新月形鏡片或是一雙凸形鏡片(未繪示)，且此非球面鏡片404的焦距為正值。
非球面鏡片404例如為一塑料鏡片或者是一模造玻璃鏡片，而紅外光鍍膜408例如為一多層的鍍膜，其必須鍍制于玻璃材質(zhì)上。由圖5可知，紅外光鍍膜408較佳鍍制于非球面模造玻璃鏡片402的凹面B上。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)知，當(dāng)非球面鏡片404為模造玻璃鏡片時(shí)，紅外光鍍膜408也可鍍制于非球面鏡片404上。
本實(shí)施例中，鏡片組406的光圈位于非球面模造玻璃鏡片402與物體之間，而影像擷取裝置412例如為電荷藕合裝置或是互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體，且影像擷取裝置412上可選擇性地配置一保護(hù)玻璃410。
綜上所述，本實(shí)施例的鏡片組406中，非球面模造玻璃鏡片402是由至少一面為非球面的模造玻璃所構(gòu)成，而非球面鏡片404是由至少一面為非球面的塑料或是模造玻璃所構(gòu)成，且鏡片組406必須滿足下述條件(a)非球面模造玻璃鏡片402為一凸面A朝向物體的新月型鏡片。
(b)非球面鏡片404為一新月型或雙凸型鏡片，且其焦距為正值。
(c)光圈位于非球面模造玻璃鏡片402與物體之間。
本實(shí)施例的鏡片組306中，由于非球面模造玻璃鏡片402與物體之間，所以系統(tǒng)的歪曲收差會(huì)較前兩種結(jié)構(gòu)略大，但也因?yàn)楣馊ξ挥诜乔蛎婺Ｔ觳ＡхR片402與物體之間，所以出瞳位置(Exit PupilPosition)距離影像擷取裝置412較遠(yuǎn)，使得邊緣的主光線(Chief Ray)到影像擷取裝置412的入射角度較小，進(jìn)而讓邊緣的相對(duì)亮度可較前二實(shí)施例高。
綜上所述，本發(fā)明的光學(xué)取像裝置至少具有下列優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明光學(xué)取像裝置中的鏡片組由一片非球面模造玻璃鏡片以及至少一片非球面鏡片所構(gòu)成，紅外光鍍膜可以直接鍍于非球面模造玻璃鏡片上，直接省去的公知紅外光濾鏡的制作，進(jìn)而大幅縮小光學(xué)取像裝置的尺寸，也有助于降低成本。
2.本發(fā)明的光學(xué)取像裝置中，非球面模造玻璃鏡片以及其后方的鏡片可選用玻璃材質(zhì)，如此紅外光鍍膜能夠鍍制的位置便更具有彈性。
3.本發(fā)明的光學(xué)取像裝置中，非球面模造玻璃鏡片較為堅(jiān)硬耐磨損，所以第一片鏡片采用模造玻璃對(duì)于耐磨損方面較為有利。
4.本發(fā)明的光學(xué)取像裝置中，由于紅外光鍍膜可直接鍍制于非球面模造玻璃鏡片上，故可以省去影像擷取裝置上保護(hù)玻璃的制作，使得光學(xué)取像裝置的尺寸、成本進(jìn)一步地降低。
5.本發(fā)明的光學(xué)取像裝置中，由于紅外光鍍膜可直接鍍制于非球面模造玻璃鏡片上，故可以省去紅外光鍍膜鍍制于另一塊基板上的制作，使得光學(xué)取像裝置的尺寸、成本進(jìn)一步地降低。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)取像裝置，適于擷取一物體的影像，其特征是，該光學(xué)取像裝置包括一鏡片組，該鏡片組包括一非球面模造玻璃鏡片與至少一鏡片，其中該非球面模造玻璃鏡片位于鄰近該物體的一側(cè)；一紅外光鍍膜，該紅外光鍍膜配置于該非球面模造玻璃鏡片上；以及一影像擷取裝置，該影像擷取裝置配置于該鏡片組之后，用以擷取該物體的影像。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)取像裝置，其特征是，該非球面模造玻璃鏡片為一新月形鏡片，該新月形鏡片具有一凸面與一凹面，且該凸面朝向該物體。
3.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)取像裝置，其特征是，該紅外光鍍膜配置于該凹面上。
4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)取像裝置，其特征是，該至少一鏡片為一新月形的非球面鏡片。
5.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)取像裝置，其特征是，該至少一鏡片為一雙凸形的非球面鏡片。
6.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)取像裝置，其特征是，該至少一鏡片包括多個(gè)鏡片，且該些鏡片等效于一新月形的非球面鏡片。
7.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)取像裝置，其特征是，該至少一鏡片包括多個(gè)鏡片，且該些鏡片等效于一雙凸形的非球面鏡片。
8.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)取像裝置，其特征是，該至少一鏡片為一塑料鏡片。
9.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)取像裝置，其特征是，該至少一鏡片為一模造玻璃鏡片。
10.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)取像裝置，其特征是，該至少一鏡片的焦距為正值。
11.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)取像裝置，其特征是，該鏡片組的光圈位于該非球面模造玻璃鏡片與該鏡片之間。
12.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)取像裝置，其特征是，該鏡片組的光圈位于該非球面模造玻璃鏡片與該物體之間。
13.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)取像裝置，其特征是，更包括一保護(hù)玻璃，該保護(hù)玻璃配置于該影像擷取裝置上。
14.一種光學(xué)取像裝置，適于擷取一物體的影像，其特征是，該光學(xué)取像裝置包括一鏡片組，該鏡片組包括多個(gè)模造玻璃鏡片；一紅外光鍍膜，該紅外光鍍膜配置于該些模造玻璃鏡片其中之一上；以及一影像擷取裝置，該影像擷取裝置配置于該鏡片組之后，用以擷取該物體的影像。
15.如權(quán)利要求14所述的光學(xué)取像裝置，其特征是，該些非球面模造玻璃鏡片包括一非球面模造玻璃鏡片；以及至少一模造玻璃鏡片。
16.如權(quán)利要求15所述的光學(xué)取像裝置，其特征是，該非球面模造玻璃鏡片為一新月形鏡片，該新月形鏡片具有一凸面與一凹面，且該凸面朝向該物體。
17.如權(quán)利要求16所述的光學(xué)取像裝置，其特征是，該紅外光鍍膜配置于該凹面上。
18.如權(quán)利要求15所述的光學(xué)取像裝置，其特征是，該至少一模造玻璃鏡片為一新月形的非球面鏡片。
19.如權(quán)利要求15所述的光學(xué)取像裝置，其特征是，該至少一模造玻璃鏡片為一雙凸形的非球面鏡片。
20.如權(quán)利要求15所述的光學(xué)取像裝置，其特征是，該至少一模造玻璃鏡片包括多個(gè)鏡片，且該些鏡片等效于一新月形的非球面鏡片。
21.如權(quán)利要求15所述的光學(xué)取像裝置，其特征是，該至少一模造玻璃鏡片包括多個(gè)鏡片，且該些鏡片等效于一雙凸形的非球面鏡片。
22.如權(quán)利要求15所述的光學(xué)取像裝置，其特征是，該至少一模造玻璃鏡片的組合焦距為正值。
23.如權(quán)利要求15所述的光學(xué)取像裝置，其特征是，該鏡片組的光圈位于該非球面模造玻璃鏡片與該模造玻璃鏡片之間。
24.如權(quán)利要求15所述的光學(xué)取像裝置，其特征是，該鏡片組的光圈位于該非球面模造玻璃鏡片與該物體之間。
25.如權(quán)利要求14所述的光學(xué)取像裝置，更包括一保護(hù)玻璃，該保護(hù)玻璃配置于該影像擷取裝置上。
全文摘要
一種光學(xué)取像裝置，其主要由一鏡片組、一紅外光鍍膜以及一影像擷取裝置所構(gòu)成。其中，鏡片組由一非球面模造玻璃鏡片與至少一鏡片所構(gòu)成。非球面模造玻璃鏡片位于鄰近物體的一側(cè)，紅外光鍍膜配置于此非球面模造玻璃鏡片上，而影像擷取裝置則配置于鏡片組之后，用以擷取物體的影像。除了鏡片組、紅外光鍍膜以及影像擷取裝置之外，光學(xué)取像裝置也可包括一配置于影像擷取裝置上的保護(hù)玻璃。
文檔編號(hào)G02B13/16GK1477418SQ0214184
公開日2004年2月25日 申請(qǐng)日期2002年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月23日
發(fā)明者陳子淦 申請(qǐng)人:一品光學(xué)工業(yè)股份有限公司