专利名称：光学取像装置的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种光学取像装置，且特别是有关于一种将红外光滤镜(IR filter)直接整合于其中一片模造玻璃镜片上的光学取像装置。
图1为公知光学取像装置中红外光滤镜的光谱图。请参照图1，由于红外光滤镜对于不同波长的穿透率会影响成像的色彩品质，所以典型的红外光滤镜在波长为700nm至1000nm的穿透率需小于3％，在波长为650nm及390nm时的穿透率约为50％左右，而在波长为410nm至630nm的穿透率需大于85％。通常红外光滤镜需要在一玻璃基板上镀制20至40层的光学薄膜，以达到适当的穿透率(transmittance)需求。
图2为公知光学取像装置的结构剖面示意图。请参照图2，一般的光学取像装置100主要由一镜片组(lens module)102、一影像撷取装置(image sensor)104以及一红外光滤镜106所构成，外界光线(影像)会依序经由镜片组102、红外光滤镜106而成像于影像撷取装置104上，进而达到影像撷取的目的。其中，镜片组102通常为多片镜片所组成，原因在于单一镜片不易解决色差的问题，故高性能的光学取像装置100中通常采用镜片组102而非单一镜片；影像撷取装置104通常为电荷藕合装置或是互补型金属氧化物半导体，且影像撷取装置104上通常会配置有一保护玻璃(cover glass)108；而红外光滤镜106可直接镀制在影像撷取装置104的保护玻璃108上或是镀制在另一玻璃基板上。
承上述，当红外光滤镜106镀制在影像撷取装置104的保护玻璃108上时，影像撷取装置104上的保护玻璃108便成为必须之构件；而当红外光滤镜106镀制在另一玻璃基板上时，会对光学取像装置100的体积、重量以及成本造成负面的影响。
由于传统的球面研磨玻璃镜片的材质选择性较多，且对于修正色差较为有利，已广为业界所使用，但球面研磨玻璃镜片应用在数值孔径(F Number)较小以及视角较大的情况时，球差及像散等像差的修正仍较困难。为了改善上述球面镜片的缺点，可使用非球面塑料镜片以获得较佳的成像品质。然而，非球面塑料镜片虽具有较佳的成像品质，但其所能够容许的操作温度与保存温度远较玻璃材质的镜片差，故在实用上的问题较多。此外，塑料材质的镜片较易受刮磨损，通常需加一平板玻璃来保护，导致尺寸变大且成本变高。
本发明的另一目的在提出一种光学取像装置，其将红外光镀膜(IR coating)镀制于一非球面模造玻璃镜片上，以减低光学取像装置的体积、重量以及成本。
为达本发明的上述目的，提出一种光学取像装置，其主要由一镜片组、一红外光镀膜以及一影像撷取装置所构成。其中，镜片组由一非球面模造玻璃镜片与一片或是多片镜片所构成。非球面模造玻璃镜片位于邻近物体的一侧，红外光镀膜配置于此非球面模造玻璃镜片上，而影像撷取装置则配置于镜片组之后，用以撷取物体的影像。除了镜片组、红外光镀膜以及影像撷取装置之外，光学取像装置也可包括一配置于影像撷取装置上的保护玻璃。
本发明中，非球面模造玻璃镜片例如为一新月形镜片，此新月形镜片具有一凸面与一凹面，其中，凸面朝向物体，而凹面则用以配置红外光镀膜。
本发明中，与非球面模造玻璃镜片搭配的例如为多片球面镜片及/或非球面镜片，而这些球面镜片及/或非球面镜组合后等效于一新月形镜片或是一双凸形镜片，且多片球面镜片及/或非球面镜片组合之后的组合焦距为正值。此外，镜片组的光圈位于非球面模造玻璃镜片与多片球面镜片及/或非球面镜片之间，或是位于非球面模造玻璃镜片与物体之间。
本发明中，与非球面模造玻璃镜片搭配的例如为一片非球面镜片，此非球面镜片例如为一新月形镜片或是一双凸形镜片，且此非球面镜片可为一塑料镜片或是一模造玻璃镜片，此非球面镜片的焦距为正值。此外，镜片组的光圈位于非球面模造玻璃镜片与非球面镜片之间，或是位于非球面模造玻璃镜片与物体之间。
为达本发明的上述目的，提出一种光学取像装置，其主要由一镜片组、一红外光镀膜以及一影像撷取装置所构成。其中，镜片组由一多个模造玻璃镜片所构成，红外光镀膜配置于其中一片模造玻璃镜片上，而影像撷取装置则配置于镜片组之后，用以撷取物体的影像。除了镜片组、红外光镀膜以及影像撷取装置以外，光学取像装置也可包括一配置于影像撷取装置上的保护玻璃。
图1为公知光学取像装置中红外光滤镜的光谱图；图2为公知光学取像装置的结构剖面示意图；图3为依照本发明第一实施例光学取像装置的结构剖面示意图；图4为依照本发明第二实施例光学取像装置的结构剖面示意图；图5为依照本发明第三实施例光学取像装置的结构剖面示意图。
100光学取像装置102镜片组104影像撷取装置106红外光滤镜108保护玻璃200、300、400光学取像装置202、302、402非球面模造玻璃镜片204、404非球面镜片206、306、406镜片组208、308、408红外光镀膜210、310、410保护玻璃212、3 12、412影像撷取装置304a、304b镜片镜片组206通常是采用多片非球面镜片的组合，本实施例的镜片组206由至少一片非球面模造玻璃镜片202与一片非球面镜片204所组成。其中，非球面模造玻璃镜片202例如为一新月形镜片，此非球面模造玻璃镜片202具有一朝向物体之凸面A以及一朝向影像撷取装置212的凹面B；而非球面镜片204例如为一新月形镜片或是一双凸形镜片(未绘示)，以新月形的非球面镜片204为例，非球面镜片204具有一朝向影像撷取装置212的凸面C以及一朝向物体的凹面D，且此非球面镜片204的焦距为正值。
非球面镜片204例如为一塑料镜片或者是一模造玻璃镜片，而红外光镀膜208例如为一多层的镀膜，其必须镀制于玻璃材质上。由图3可知，红外光镀膜208较佳镀制于非球面模造玻璃镜片202的凹面B上。然而，本领域技术人员应知，当非球面镜片204为模造玻璃镜片时，红外光镀膜208也可镀制于非球面镜片204的凸面C或是凹面D上。
本实施例中，镜片组206的光圈位于非球面模造玻璃镜片202与非球面镜片204之间，而影像撷取装置212例如为电荷藕合装置或是互补型金属氧化物半导体，且影像撷取装置212上可选择性地配置一保护玻璃210。
综上所述，本实施例的镜片组206中，非球面模造玻璃镜片202是由至少一面为非球面的模造玻璃所构成，而非球面镜片204是由至少一面为非球面的塑料或是模造玻璃所构成，且镜片组206必须满足下述条件(a)非球面模造玻璃镜片202为一凸面A朝向物体的新月型镜片。
(b)非球面镜片204为一凸面C朝向影像撷取装置212的新月型或双凸型镜片，且其焦距为正值。
(c)光圈位于非球面模造玻璃镜片202与非球面镜片204之间。
此种负正组合的镜片组206结构中，由于光圈位于非球面模造玻璃镜片202与非球面镜片204之间，所以此系统较为对称，可有较低的慧差、歪曲收差，以及横向色差。有关于本实施例的光学取像装置200中的各镜片参数将条列如下
非球面系数表列如下
Z＝ch2/{1+[1-(1+K)c2h2]1/2}+Ah4+Bh6+Ch8+Dh10为其非球面方程式，其中c是曲率半径，而h为镜片高度。
第二实施例图4为依照本发明第二实施例光学取像装置的结构剖面示意图。请参照图4，本实施例的镜片组306由至少一片非球面模造玻璃镜片302与多片镜片304a、304b所组成。其中，非球面模造玻璃镜片302例如为一新月形镜片，此非球面模造玻璃镜片302具有一朝向物体的凸面A以及一朝向影像撷取装置312的凹面B；而镜片304a与镜片304b组合后例如等效于一新月形镜片或是一双凸形的非球面镜片(未绘示)。在图4中，镜片304a与镜片304b组合后等效于一新月形的非球面镜片。此外，镜片304a与镜片304b组合后的组合焦距为正值。
镜片304a与镜片304b例如为一塑料镜片、一模造玻璃镜片或者是一研磨玻璃镜片，而红外光镀膜308例如为一多层的镀膜，其必须镀制于玻璃材质上。由图4可知，红外光镀膜308较佳镀制于非球面模造玻璃镜片302的凹面B上。然而，本领域技术人员应知，当镜片304a与镜片304b为模造玻璃镜片或研磨玻璃镜片时，红外光镀膜308也可镀制于镜片304b或是镜片304a上。
本实施例与第一实施例相似，惟其差异之处在于镜片组306的结构，本实施例的镜片组306必须满足下述条件(a)非球面模造玻璃镜片302为一凸面A朝向物体的新月型镜片。
(b)镜片304a与镜片304b组合后等效于一新月形镜片或双凸型的非球面镜片，且其焦距为正值。
(c)光圈位于非球面模造玻璃镜片302与镜片304a之间。
本实施例的镜片组306较第一实施例多一镜片，对于色差的补正较为有利，适用于需要更高的成像品质的系统中。而有关于本实施例的光学取像装置300中的各镜片参数将表列如下
非球面系数表列如下
Z＝ch2/{1+[1-(1+K)c2h2]1/2}+Ah4+Bh6+Ch8+Dh10为其非球面方程式，其中c是曲率半径，而h为镜片高度。
第三实施例图5为依照本发明第三实施例光学取像装置的结构剖面示意图。请参照图5，本实施例与第一实施例的结构相近，本实施例的光学取像装置400同样由一镜片组406、一镀制于镜片组406中的红外光镀膜408，以及一影像撷取装置412所构成。
镜片组406由至少一片非球面模造玻璃镜片402与一片非球面镜片404所组成。其中，非球面模造玻璃镜片402例如为一新月形镜片，此非球面模造玻璃镜片402具有一朝向物体的凸面A以及一朝向影像撷取装置412的凹面B；而非球面镜片404例如为一新月形镜片或是一双凸形镜片(未绘示)，且此非球面镜片404的焦距为正值。
非球面镜片404例如为一塑料镜片或者是一模造玻璃镜片，而红外光镀膜408例如为一多层的镀膜，其必须镀制于玻璃材质上。由图5可知，红外光镀膜408较佳镀制于非球面模造玻璃镜片402的凹面B上。然而，本领域技术人员应知，当非球面镜片404为模造玻璃镜片时，红外光镀膜408也可镀制于非球面镜片404上。
本实施例中，镜片组406的光圈位于非球面模造玻璃镜片402与物体之间，而影像撷取装置412例如为电荷藕合装置或是互补型金属氧化物半导体，且影像撷取装置412上可选择性地配置一保护玻璃410。
综上所述，本实施例的镜片组406中，非球面模造玻璃镜片402是由至少一面为非球面的模造玻璃所构成，而非球面镜片404是由至少一面为非球面的塑料或是模造玻璃所构成，且镜片组406必须满足下述条件(a)非球面模造玻璃镜片402为一凸面A朝向物体的新月型镜片。
(b)非球面镜片404为一新月型或双凸型镜片，且其焦距为正值。
(c)光圈位于非球面模造玻璃镜片402与物体之间。
本实施例的镜片组306中，由于非球面模造玻璃镜片402与物体之间，所以系统的歪曲收差会较前两种结构略大，但也因为光圈位于非球面模造玻璃镜片402与物体之间，所以出瞳位置(Exit PupilPosition)距离影像撷取装置412较远，使得边缘的主光线(Chief Ray)到影像撷取装置412的入射角度较小，进而让边缘的相对亮度可较前二实施例高。
综上所述，本发明的光学取像装置至少具有下列优点1.本发明光学取像装置中的镜片组由一片非球面模造玻璃镜片以及至少一片非球面镜片所构成，红外光镀膜可以直接镀于非球面模造玻璃镜片上，直接省去的公知红外光滤镜的制作，进而大幅缩小光学取像装置的尺寸，也有助于降低成本。
2.本发明的光学取像装置中，非球面模造玻璃镜片以及其后方的镜片可选用玻璃材质，如此红外光镀膜能够镀制的位置便更具有弹性。
3.本发明的光学取像装置中，非球面模造玻璃镜片较为坚硬耐磨损，所以第一片镜片采用模造玻璃对于耐磨损方面较为有利。
4.本发明的光学取像装置中，由于红外光镀膜可直接镀制于非球面模造玻璃镜片上，故可以省去影像撷取装置上保护玻璃的制作，使得光学取像装置的尺寸、成本进一步地降低。
5.本发明的光学取像装置中，由于红外光镀膜可直接镀制于非球面模造玻璃镜片上，故可以省去红外光镀膜镀制于另一块基板上的制作，使得光学取像装置的尺寸、成本进一步地降低。
权利要求
1.一种光学取像装置，适于撷取一物体的影像，其特征是，该光学取像装置包括一镜片组，该镜片组包括一非球面模造玻璃镜片与至少一镜片，其中该非球面模造玻璃镜片位于邻近该物体的一侧；一红外光镀膜，该红外光镀膜配置于该非球面模造玻璃镜片上；以及一影像撷取装置，该影像撷取装置配置于该镜片组之后，用以撷取该物体的影像。
2.如权利要求1所述的光学取像装置，其特征是，该非球面模造玻璃镜片为一新月形镜片，该新月形镜片具有一凸面与一凹面，且该凸面朝向该物体。
3.如权利要求2所述的光学取像装置，其特征是，该红外光镀膜配置于该凹面上。
4.如权利要求1所述的光学取像装置，其特征是，该至少一镜片为一新月形的非球面镜片。
5.如权利要求1所述的光学取像装置，其特征是，该至少一镜片为一双凸形的非球面镜片。
6.如权利要求1所述的光学取像装置，其特征是，该至少一镜片包括多个镜片，且该些镜片等效于一新月形的非球面镜片。
7.如权利要求1所述的光学取像装置，其特征是，该至少一镜片包括多个镜片，且该些镜片等效于一双凸形的非球面镜片。
8.如权利要求1所述的光学取像装置，其特征是，该至少一镜片为一塑料镜片。
9.如权利要求1所述的光学取像装置，其特征是，该至少一镜片为一模造玻璃镜片。
10.如权利要求1所述的光学取像装置，其特征是，该至少一镜片的焦距为正值。
11.如权利要求1所述的光学取像装置，其特征是，该镜片组的光圈位于该非球面模造玻璃镜片与该镜片之间。
12.如权利要求1所述的光学取像装置，其特征是，该镜片组的光圈位于该非球面模造玻璃镜片与该物体之间。
13.如权利要求1所述的光学取像装置，其特征是，更包括一保护玻璃，该保护玻璃配置于该影像撷取装置上。
14.一种光学取像装置，适于撷取一物体的影像，其特征是，该光学取像装置包括一镜片组，该镜片组包括多个模造玻璃镜片；一红外光镀膜，该红外光镀膜配置于该些模造玻璃镜片其中之一上；以及一影像撷取装置，该影像撷取装置配置于该镜片组之后，用以撷取该物体的影像。
15.如权利要求14所述的光学取像装置，其特征是，该些非球面模造玻璃镜片包括一非球面模造玻璃镜片；以及至少一模造玻璃镜片。
16.如权利要求15所述的光学取像装置，其特征是，该非球面模造玻璃镜片为一新月形镜片，该新月形镜片具有一凸面与一凹面，且该凸面朝向该物体。
17.如权利要求16所述的光学取像装置，其特征是，该红外光镀膜配置于该凹面上。
18.如权利要求15所述的光学取像装置，其特征是，该至少一模造玻璃镜片为一新月形的非球面镜片。
19.如权利要求15所述的光学取像装置，其特征是，该至少一模造玻璃镜片为一双凸形的非球面镜片。
20.如权利要求15所述的光学取像装置，其特征是，该至少一模造玻璃镜片包括多个镜片，且该些镜片等效于一新月形的非球面镜片。
21.如权利要求15所述的光学取像装置，其特征是，该至少一模造玻璃镜片包括多个镜片，且该些镜片等效于一双凸形的非球面镜片。
22.如权利要求15所述的光学取像装置，其特征是，该至少一模造玻璃镜片的组合焦距为正值。
23.如权利要求15所述的光学取像装置，其特征是，该镜片组的光圈位于该非球面模造玻璃镜片与该模造玻璃镜片之间。
24.如权利要求15所述的光学取像装置，其特征是，该镜片组的光圈位于该非球面模造玻璃镜片与该物体之间。
25.如权利要求14所述的光学取像装置，更包括一保护玻璃，该保护玻璃配置于该影像撷取装置上。
全文摘要
一种光学取像装置，其主要由一镜片组、一红外光镀膜以及一影像撷取装置所构成。其中，镜片组由一非球面模造玻璃镜片与至少一镜片所构成。非球面模造玻璃镜片位于邻近物体的一侧，红外光镀膜配置于此非球面模造玻璃镜片上，而影像撷取装置则配置于镜片组之后，用以撷取物体的影像。除了镜片组、红外光镀膜以及影像撷取装置之外，光学取像装置也可包括一配置于影像撷取装置上的保护玻璃。
文档编号G02B13/16GK1477418SQ0214184
公开日2004年2月25日 申请日期2002年8月23日 优先权日2002年8月23日
发明者陈子淦 申请人:一品光学工业股份有限公司