三片式红外单波长镜片组

摘要

本发明公开一种三片式红外单波长镜片组，由物侧至像侧依序包含：光圈；第一透镜，具有正屈折力；第二透镜，具有正屈折力；第三透镜，具有正屈折力；其中第一透镜的焦距为f1，第二透镜与第三透镜的合成焦距为f23，并满足下列条件：0.5

权利要求

1.一种三片式红外单波长镜片组，其特征在于，所述三片式红外单波长镜片组由物侧至像侧依序包含：光圈；

第一透镜，具有正屈折力，所述第一透镜的物侧表面近光轴处为凸面，所述第一透镜的像侧表面近光轴处为凸面，所述第一透镜的物侧表面与像侧表面至少一表面为非球面；

第二透镜，具有正屈折力，所述第二透镜的物侧表面近光轴处为凹面，所述第二透镜的像侧表面近光轴处为凸面，所述第二透镜的物侧表面与像侧表面至少一表面为非球面；

第三透镜，具有正屈折力，所述第三透镜的物侧表面近光轴处为凸面，所述第三透镜的像侧表面近光轴处为凹面，所述第三透镜的物侧表面与像侧表面至少一表面为非球面；

其中所述第一透镜的焦距为f1，所述第二透镜与所述第三透镜的合成焦距为f23，并满足下列条件：0.5

所述三片式红外单波长镜片组的光圈值为Fno，并满足下列条件：1.2

2.根据权利要求1所述的三片式红外单波长镜片组，其特征在于，所述第一透镜的焦距为f1，所述第二透镜的焦距为f2，并满足下列条件：0.05

3.根据权利要求1所述的三片式红外单波长镜片组，其特征在于，所述第二透镜的焦距为f2，所述第三透镜的焦距为f3，并满足下列条件：0.5

4.根据权利要求1所述的三片式红外单波长镜片组，其特征在于，所述第一透镜的焦距为f1，所述第三透镜的焦距为f3，并满足下列条件：0.05

5.根据权利要求1所述的三片式红外单波长镜片组，其特征在于，所述第一透镜与第二透镜的合成焦距为f12，所述第三透镜的焦距为f3，并满足下列条件：0.1

6.根据权利要求1所述的三片式红外单波长镜片组，其特征在于，所述第一透镜的像侧表面曲率半径为R2，所述第二透镜的物侧表面曲率半径为R3，并满足下列条件：25

270。

7.根据权利要求1所述的三片式红外单波长镜片组，其特征在于，所述三片式红外单波长镜片组的最大视场角为FOV，并满足下列条件：45

8.根据权利要求1所述的三片式红外单波长镜片组，其特征在于，所述第一透镜于光轴上的厚度为CT1，所述第一透镜与第二透镜于光轴上的间隔距离为T12，并满足下列条件：

1.4

9.根据权利要求1所述的三片式红外单波长镜片组，其特征在于，所述第一透镜与第二透镜于光轴上的间隔距离为T12，所述第二透镜于光轴上的厚度为CT2，并满足下列条件：

0.5

10.根据权利要求1所述的三片式红外单波长镜片组，其特征在于，所述第一透镜与第二透镜于光轴上的间隔距离为T12，所述第二透镜与第三透镜于光轴上的间隔距离为T23，并满足下列条件：5.4

11.根据权利要求1所述的三片式红外单波长镜片组，其特征在于，所述第一透镜的色散系数为V1，所述第二透镜的色散系数为V2，并满足下列条件：30

12.根据权利要求1所述的三片式红外单波长镜片组，其特征在于，所述第一透镜的色散系数为V1，所述第三透镜的色散系数为V3，并满足下列条件：30

说明书

三片式红外单波长镜片组

技术领域

[0001] 本发明涉及镜片组，特别是涉及一种应用于电子产品上的小型化三片式红外单波长镜片组。

背景技术

[0002] 现今数字影像技术不断创新、变化，特别是在数字相机与移动电话等的数字载体皆朝小型化发展，而使感光组件如CCD或CMOS亦被要求更小型化，在红外线聚焦镜片应用，除了运用于摄影领域中，近年来也大量转用于游戏机的红外线接收与感应领域，且为使其游戏机感应使用者的范围更宽广，目前接收红外线波长的镜片组，多半以画角较大的广角镜片组为主流。

[0003] 其中，申请人先前也提出多件有关红外线波长接收的镜片组，但目前游戏机以更具立体、真实及临场感的3D游戏为主，故就目前或申请人先前的镜片组，都以2D的平面游戏侦测为要求，以至于无法满足3D游戏侧重的纵深感应功效。

[0004] 再者，有关游戏机专用的红外线接收、感应镜片组，为追求低廉而采用塑料镜片，一来材质透光性较差是影响游戏机纵深侦测精度不足关键要素之一，二来塑料镜片容易于环境温度过热或过冷，以致镜片组之焦距改变而无法精确对焦侦测，如上所述，是目前红外线波长接收的镜片组无法满足3D游戏纵深距离精确感应的两大技术课题。

[0005] 有鉴于此，如何提供一种精确纵深距离侦测、接收，以及防止镜片组焦距改变影响纵深侦测效果，遂为红外线波长接收的镜片组目前急欲克服的技术瓶颈。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种三片式红外单波长镜片组，尤指一种具有较佳影像感测功能的三片式红外单波长镜片组。

[0007] 为了达成前述目的，本发明提供一种三片式红外单波长镜片组，由物侧至像侧依序包含：光圈；第一透镜，具有正屈折力，其物侧表面近光轴处为凸面，其像侧表面近光轴处为凸面，其物侧表面与像侧表面至少一表面为非球面；第二透镜，具有正屈折力，其物侧表面近光轴处为凹面，其像侧表面近光轴处为凸面，其物侧表面与像侧表面至少一表面为非球面；第三透镜，具有正屈折力，其物侧表面近光轴处为凸面，其像侧表面近光轴处为凹面，其物侧表面与像侧表面至少一表面为非球面；

[0008] 其中第一透镜的焦距为f1，第二透镜与第三透镜的合成焦距为f23，并满足下列条件：0.5

[0009] 较佳地，第一透镜的焦距为f1，第二透镜的焦距为f2，并满足下列条件：0.05

[0010] 较佳地，第二透镜的焦距为f2，第三透镜的焦距为f3，并满足下列条件：0.5

[0011] 较佳地，第一透镜的焦距为f1，第三透镜的焦距为f3，并满足下列条件：0.05

[0012] 较佳地，第一透镜与第二透镜的合成焦距为f12，第三透镜的焦距为f3，并满足下列条件：0.1

[0013] 较佳地，第一透镜的像侧表面曲率半径为R2，第二透镜的物侧表面曲率半径为R3，并满足下列条件：25

[0014] 较佳地，三片式红外单波长镜片组的最大视场角为FOV，并满足下列条件：45

[0015] 较佳地，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间隔距离为T12，并满足下列条件：1.4

[0016] 较佳地，第一透镜与第二透镜于光轴上的间隔距离为T12，第二透镜于光轴上的厚度为CT2，并满足下列条件：0.5

[0017] 较佳地，第一透镜与第二透镜于光轴上的间隔距离为T12，第二透镜与第三透镜于光轴上的间隔距离为T23，并满足下列条件：5.4

[0018] 较佳地，第一透镜的色散系数为V1，第二透镜的色散系数为V2，并满足下列条件：30

[0019] 较佳地，第一透镜的色散系数为V1，第三透镜的色散系数为V3，并满足下列条件：30

[0020] 较佳地，三片式红外单波长镜片组的光圈值为Fno，并满足下列条件：1.2

[0021] 有关本发明为达成上述目的，所采用的技术、手段及其他的功效，兹举四较佳可行实施例并配合图式详细说明如后。

附图说明

[0022] 图1A为本发明的实施例一的三片式红外单波长镜片组的示意图。

[0023] 图1B由左至右依序为实施例一的三片式红外单波长镜片组的球差、像散及歪曲曲线图。

[0024] 图2A为本发明的实施例二的三片式红外单波长镜片组的示意图。

[0025] 图2B由左至右依序为实施例二的三片式红外单波长镜片组的球差、像散及歪曲曲线图。

[0026] 图3A为本发明的实施例三的三片式红外单波长镜片组的示意图。

[0027] 图3B由左至右依序为实施例三的三片式红外单波长镜片组的球差、像散及歪曲曲线图。

[0028] 图4A为本发明的实施例四的三片式红外单波长镜片组的示意图。

[0029] 图4B由左至右依序为实施例四的三片式红外单波长镜片组的球差、像散及歪曲曲线图。

[0030] 附图中符号标记说明：

[0031] 100、200、300、400：光圈；

[0032] 110、210、310、410：第一透镜；

[0033] 111、211、311、411：物侧表面；

[0034] 112、212、312、412：像侧表面；

[0035] 120、220、320、420：第二透镜；

[0036] 121、221、321、421：物侧表面；

[0037] 122、222、322、422：像侧表面；

[0038] 130、230、330、430：第三透镜；

[0039] 131、231、331、431：物侧表面；

[0040] 132、232、332、432：像侧表面；

[0041] 170、270、370、470：红外线滤除滤光组件；

[0042] 180、280、380、480：成像面；

[0043] 190、290、390、490：光轴；

[0044] f：三片式红外单波长镜片组的焦距；

[0045] Fno：三片式红外单波长镜片组的光圈值；

[0046] FOV：三片式红外单波长镜片组中最大视场角；

[0047] f1：第一透镜的焦距；

[0048] f2：第二透镜的焦距；

[0049] f3：第三透镜的焦距；

[0050] f12：第一透镜与第二透镜的合成焦距；

[0051] f23：第二透镜与第三透镜的合成焦距；

[0052] R2：第一透镜的像侧表面曲率半径；

[0053] R3：第二透镜的物侧表面曲率半径；

[0054] V1：第一透镜的色散系数；

[0055] V2：第二透镜的色散系数；

[0056] V3：第三透镜的色散系数；

[0057] CT1：第一透镜于光轴上的厚度；

[0058] CT2：第二透镜于光轴上的厚度；

[0059] T12：第一透镜与第二透镜于光轴上的间隔距离；

[0060] T23：第二透镜与第三透镜于光轴上的间隔距离。

具体实施方式

[0061] 下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0062] 实施例一

[0063] 请参照图1A及图1B，其中图1A绘示依照本发明实施例一的三片式红外单波长镜片组的示意图，图1B由左至右依序为实施例一的三片式红外单波长镜片组的球差、像散及歪曲曲线图。由图1A可知，三片式红外单波长镜片组包含有光圈100和光学组，光学组由物侧至像侧依序包含第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、红外线滤除滤光组件170、以及成像面180，其中三片式红外单波长镜片组中具屈折力的透镜为三片。光圈100设置在第一透镜110的像侧表面112与被摄物之间。

[0064] 第一透镜110具有正屈折力，且为塑料材质，其物侧表面111近光轴190处为凸面，其像侧表面112近光轴190处为凸面，且物侧表面111及像侧表面112皆为非球面。

[0065] 第二透镜120具有正屈折力，且为塑料材质，其物侧表面121近光轴190处为凹面，其像侧表面122近光轴190处为凸面，且物侧表面121及像侧表面122皆为非球面。

[0066] 第三透镜130具有正屈折力，且为塑料材质，其物侧表面131近光轴190处为凸面，其像侧表面132近光轴190处为凹面，且物侧表面131及像侧表面132皆为非球面。

[0067] 红外线滤除滤光组件170为玻璃材质，其设置于第三透镜130及成像面180间且不影响三片式红外单波长镜片组的焦距。

[0068] 上述各透镜的非球面的曲线方程式表示如下：

[0069]

[0070] 其中z为沿光轴190方向在高度为h的位置以表面顶点作参考的位置值；c是透镜表面靠近光轴190的曲率，并为曲率半径(R)的倒数(c＝1/R)，R为透镜表面靠近光轴190的曲率半径，h是透镜表面距离光轴190的垂直距离，k为圆锥系数(conic constant)，而A、B、C、D、E、G、……为高阶非球面系数。

[0071] 实施例一的三片式红外单波长镜片组中，三片式红外单波长镜片组的焦距为f，三片式红外单波长镜片组的光圈值(f-number)为Fno，三片式红外单波长镜片组中最大视场角(画角)为FOV，其数值如下：f＝1.192(公厘)；Fno＝1.4；以及FOV＝60(度)。

[0072] 实施例一的三片式红外单波长镜片组中，第一透镜110的焦距为f1，第二透镜120与第三透镜130的合成焦距为f23，并满足下列条件：f1/f23＝0.64636。

[0073] 实施例一的三片式红外单波长镜片组中，第一透镜110的焦距为f1，第二透镜120的焦距为f2，并满足下列条件：f1/f2＝0.22985。

[0074] 实施例一的三片式红外单波长镜片组中，第二透镜120的焦距为f2，第三透镜130的焦距为f3，并满足下列条件：f2/f3＝1.39174。

[0075] 实施例一的三片式红外单波长镜片组中，第一透镜110的焦距为f1，第三透镜130的焦距为f3，并满足下列条件：f1/f3＝0.31990。

[0076] 实施例一的三片式红外单波长镜片组中，第一透镜110与第二透镜120的合成焦距为f12，第三透镜130的焦距为f3，并满足下列条件：f12/f3＝0.32798。

[0077] 实施例一的三片式红外单波长镜片组中，第一透镜110的像侧表面112曲率半径为R2，第二透镜120的物侧表面121曲率半径为R3，并满足下列条件：R2/R3＝261.90368。

[0078] 实施例一的三片式红外单波长镜片组中，第一透镜110于光轴190上的厚度为CT1，第一透镜110与第二透镜120于光轴190上的间隔距离为T12，并满足下列条件：CT1/T12＝1.85473。

[0079] 实施例一的三片式红外单波长镜片组中，第一透镜110与第二透镜120于光轴190上的间隔距离为T12，第二透镜120于光轴190上的厚度为CT2，并满足下列条件：T12/CT2＝0.97384。

[0080] 实施例一的三片式红外单波长镜片组中，第一透镜110与第二透镜120于光轴190上的间隔距离为T12，第二透镜120与第三透镜130于光轴190上的间隔距离为T23，并满足下列条件：T12/T23＝7.159。

[0081] 实施例一的三片式红外单波长镜片组中，第一透镜110的色散系数为V1，第二透镜120的色散系数为V2，并满足下列条件：V1-V2＝34.5。

[0082] 实施例一的三片式红外单波长镜片组中，第一透镜110的色散系数为V1，第三透镜130的色散系数为V3，并满足下列条件：V1-V3＝34.5。

[0083] 再配合参照下列表1及表2。

[0084]

[0085]

[0086]

[0087] 表1为图1A实施例一详细的结构数据，其中曲率半径、厚度及焦距的单位为mm，且表面0-11依序表示由物侧至像侧的表面。表2为实施例一中的非球面数据，其中，k表非球面曲线方程式中的锥面系数，A、B、C、D、E、F、G、H……为高阶非球面系数。此外，以下各实施例表格乃对应各实施例的示意图与像差曲线图，表格中数据的定义皆与实施例一的表1、及表2的定义相同，在此不加赘述。

[0088] 实施例二

[0089] 请参照图2A及图2B，其中图2A绘示依照本发明实施例二的三片式红外单波长镜片组的示意图，图2B由左至右依序为实施例二的三片式红外单波长镜片组的球差、像散及歪曲曲线图。由图2A可知，三片式红外单波长镜片组包含有光圈200和光学组，光学组由物侧至像侧依序包含第一透镜210、第二透镜220、第三透镜230、红外线滤除滤光组件270、以及成像面280，其中三片式红外单波长镜片组中具屈折力的透镜为三片。光圈200设置该第一透镜210的像侧表面212与被摄物之间。

[0090] 第一透镜210具有正屈折力，且为塑料材质，其物侧表面211近光轴290处为凸面，其像侧表面212近光轴290处为凸面，且物侧表面211及像侧表面212皆为非球面。

[0091] 第二透镜220具有正屈折力，且为塑料材质，其物侧表面221近光轴290处为凹面，其像侧表面222近光轴290处为凸面，且物侧表面221及像侧表面222皆为非球面。

[0092] 第三透镜230具有正屈折力，且为塑料材质，其物侧表面231近光轴290处为凸面，其像侧表面232近光轴290处为凹面，且物侧表面231及像侧表面232皆为非球面。

[0093] 红外线滤除滤光组件270为玻璃材质，其设置于第三透镜230及成像面280间且不影响三片式红外单波长镜片组的焦距。

[0094] 再配合参照下列表3、以及表4。

[0095]

[0096]

[0097] 实施例二中，非球面的曲线方程式表示如实施例一的形式。此外，下表参数的定义皆与实施例一相同，在此不加以赘述。

[0098] 配合表3、以及表4可推算出下列数据：

[0099]

[0100] 实施例三

[0101] 请参照图3A及图3B，其中图3A绘示依照本发明实施例三的三片式红外单波长镜片组的示意图，图3B由左至右依序为实施例三的三片式红外单波长镜片组的球差、像散及歪曲曲线图。由图3A可知，三片式红外单波长镜片组包含有光圈300和光学组，光学组由物侧至像侧依序包含第一透镜310、第二透镜320、第三透镜330、红外线滤除滤光组件370、以及成像面380，其中三片式红外单波长镜片组中具屈折力的透镜为三片。光圈300设置在第一透镜310的像侧表面312与被摄物之间。

[0102] 第一透镜310具有正屈折力，且为塑料材质，其物侧表面311近光轴390处为凸面，其像侧表面312近光轴390处为凸面，且物侧表面311及像侧表面312皆为非球面。

[0103] 第二透镜320具有正屈折力，且为塑料材质，其物侧表面321近光轴390处为凹面，其像侧表面322近光轴390处为凸面，且物侧表面321及像侧表面322皆为非球面。

[0104] 第三透镜330具有正屈折力，且为塑料材质，其物侧表面331近光轴390处为凸面，其像侧表面332近光轴390处为凹面，且物侧表面331及像侧表面332皆为非球面。

[0105] 红外线滤除滤光组件370为玻璃材质，其设置于第三透镜330及成像面380间且不影响三片式红外单波长镜片组的焦距。

[0106] 再配合参照下列表5、以及表6。

[0107]

[0108]

[0109]

[0110] 实施例三中，非球面的曲线方程式表示如实施例一的形式。此外，下表参数的定义皆与实施例一相同，在此不加以赘述。

[0111] 配合表5、以及表6可推算出下列数据：

[0112]

[0113]

[0114] 实施例四

[0115] 请参照图4A及图4B，其中图4A绘示依照本发明实施例四的三片式红外单波长镜片组的示意图，图4B由左至右依序为实施例四的三片式红外单波长镜片组的球差、像散及歪曲曲线图。由图4A可知，三片式红外单波长镜片组包含有光圈400和光学组，光学组由物侧至像侧依序包含第一透镜410、第二透镜420、第三透镜430、红外线滤除滤光组件470、以及成像面480，其中三片式红外单波长镜片组中具屈折力的透镜为三片。光圈400设置在第一透镜410的像侧表面412与被摄物之间。

[0116] 第一透镜410具有正屈折力，且为塑料材质，其物侧表面411近光轴490处为凸面，其像侧表面412近光轴490处为凸面，且物侧表面411及像侧表面412皆为非球面。

[0117] 第二透镜420具有正屈折力，且为塑料材质，其物侧表面421近光轴490处为凹面，其像侧表面422近光轴490处为凸面，且物侧表面421及像侧表面422皆为非球面。

[0118] 第三透镜430具有正屈折力，且为塑料材质，其物侧表面431近光轴490处为凸面，其像侧表面432近光轴490处为凹面，且物侧表面431及像侧表面432皆为非球面。

[0119] 红外线滤除滤光组件470为玻璃材质，其设置于第三透镜430及成像面480间且不影响三片式红外单波长镜片组的焦距。

[0120] 再配合参照下列表7、以及表8。

[0121]

[0122]

[0123]

[0124] 实施例四中，非球面的曲线方程式表示如实施例一的形式。此外，下表参数的定义皆与实施例一相同，在此不加以赘述。

[0125] 配合表7、以及表8可推算出下列数据：

[0126]

[0127] 本发明提供的三片式红外单波长镜片组，透镜的材质可为塑料或玻璃，当透镜材质为塑料，可以有效降低生产成本，另当透镜的材质为玻璃，则可以增加三片式红外单波长镜片组屈折力配置的自由度。此外，三片式红外单波长镜片组中透镜的物侧表面及像侧表面可为非球面，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发明三片式红外单波长镜片组的总长度。

[0128] 本发明提供的三片式红外单波长镜片组中，就以具有屈折力的透镜而言，若透镜表面为凸面且未界定凸面位置时，则表示透镜表面于近光轴处为凸面；若透镜表面为凹面且未界定凹面位置时，则表示透镜表面于近光轴处为凹面。

[0129] 本发明提供的三片式红外单波长镜片组更可视需求应用于移动对焦的光学系统中，并兼具优良像差修正与良好成像质量的特色，可多方面应用于3D(三维)影像撷取、数字相机、行动装置、数字绘图板或车用摄影等电子影像系统中。

[0130] 综上所述，上述各实施例及附图仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，皆应包含在本发明的保护范围内。