專利名稱：：微型影像擷取透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種透鏡系統(tǒng)，特別涉及一種晶片級(jí)(wafer-level)微型影像擷取透鏡(miniatureimagecapturelens)。
背景技術(shù)：
：由于固態(tài)影像擷取單元，例如電荷耦合組件(charge-coupleddevice,CCD)、CM0S傳感器或相似的組件的發(fā)展，手機(jī)或個(gè)人計(jì)算機(jī)搭載影像組件變得越來(lái)越普及。此外，設(shè)置于影像組件上的影像擷取透鏡需要更進(jìn)一步的微型化。然而，盡管有上述需求，對(duì)于傳統(tǒng)的影像擷取透鏡而言，其微型化已經(jīng)遇到瓶頸，理由是上述透鏡是真正的三維(3-D)結(jié)構(gòu)，微型化具有相當(dāng)?shù)睦щy度，且其中的傳感器也需要微型化。此種技術(shù)很難控制每個(gè)透鏡表面?zhèn)认蛞苿?dòng)和傾斜的精確度，另外，在制造過(guò)程中，也很難操作微小的透鏡。換言之，上述傳統(tǒng)透鏡的容許度(tolerance)較小。圖1示出了使用已公開(kāi)的透鏡模塊系統(tǒng)的影像組件，其中光線穿過(guò)晶片級(jí)透鏡102、104到達(dá)感測(cè)單元106。在此技術(shù)中，晶片級(jí)透鏡102、104模塊和影像感測(cè)單元106可通過(guò)超大規(guī)模集成電路(VLSI)制造技術(shù)制作，因此，可將影像組件制作的較小，以應(yīng)用于攜帶型電子組件，例如手機(jī)或個(gè)人數(shù)字助理(PDA)。晶片級(jí)透鏡將透鏡板(lensplate)堆棧成立方體的透鏡(稱為2.5D結(jié)構(gòu))，因此，其可以隨著例如墨爾定律(Moore'slaw)的半導(dǎo)體工藝的發(fā)展，更進(jìn)一步地微型化，且此種透鏡的容許度較大。另外，傳統(tǒng)透鏡是以離散式的工藝(discreteprocess)制作，將透鏡一個(gè)一個(gè)地組裝，相較之下，晶片級(jí)透鏡可以連續(xù)工藝制作，將數(shù)千個(gè)透鏡堆棧于透鏡板上，排列成一透鏡陣列，再通過(guò)晶片切割工藝形成立方體的鏡片。然而，盡管晶片級(jí)透鏡的體積較小，傳統(tǒng)三維透鏡的效果相對(duì)于晶片級(jí)透鏡仍然有較佳的表現(xiàn)。此外，晶片級(jí)透鏡較難設(shè)計(jì)出如傳統(tǒng)三維透鏡般足夠小的像差、足夠好的調(diào)制轉(zhuǎn)換函數(shù)(modulationtransferfunction,MTF)，特別是當(dāng)奈奎斯特頻率(Nyquistfrequency)較高時(shí)。因此，業(yè)界需要一種表現(xiàn)可及上傳統(tǒng)三維透鏡的晶片級(jí)透鏡。
發(fā)明內(nèi)容因此，為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種微型影像擷取透鏡，包括一孔徑光圈，使微型影像擷取透鏡穿過(guò)孔徑擷取一影像；和一晶片級(jí)透鏡系統(tǒng)，其中晶片級(jí)透鏡系統(tǒng)包括一第一透鏡組和一第二透鏡組，第一透鏡組包括一第一基板、設(shè)置于第一基板的第一側(cè)上的第一透鏡、設(shè)置于第一基板的第二側(cè)上的第二透鏡。一第二透鏡組包括一第二基板、設(shè)置于第二基板的第一側(cè)上的第三透鏡、設(shè)置于第二基板的第二側(cè)上的第四透鏡，其中第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡和第四透鏡是非球狀，且滿足以下條件L/fe<1.6;fVfe=0.51.5;f2/fe=—1—3;TKr。UD2/TBFL=0.81.2;L:從第一透鏡至一影像平面的總軌道長(zhǎng)度(totaltracklength,TTL);fe:全部晶片級(jí)透鏡系統(tǒng)的有效焦距(effectivefocallength);^:第一透鏡的有效焦距；f2:第二透鏡的有效焦距；Tgr。up2:第二透鏡組的厚度；:第二透鏡和第三透鏡間的距離；T皿從第四透鏡的表面至一影像平面的后焦距。如下為了讓本發(fā)明的上述目的、特征及優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下配合附圖，作詳細(xì)說(shuō)明圖1示出了使用已公開(kāi)的透鏡模塊系統(tǒng)的影像組件。圖2示出了本發(fā)明一實(shí)施例的微型影像擷取透鏡的剖面圖。圖3示出了本發(fā)明一實(shí)施例的微型影像擷取透鏡的分解圖。圖4示出了本發(fā)明一實(shí)施例的微型影像擷取透鏡的剖面圖。圖5A示出了本發(fā)明一范例在各種波長(zhǎng)長(zhǎng)度條件下像散曲線的圖示。圖5B示出了本發(fā)明一范例在各種波長(zhǎng)長(zhǎng)度條件下變形曲線的圖示。圖5C示出了本發(fā)明一范例球面像差的圖示。圖5D示出了本發(fā)明一范例彗星像差的圖示。其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下102106202204206208210214218'晶片級(jí)透鏡舊測(cè)單元；'第一透鏡；'光圈；'第一透鏡組'第一基板'第三透鏡'第二基板104晶片級(jí)透鏡；201前置玻璃蓋；203間隙墊片;205第一間隔物；207第二透鏡；209第二間隔物;212第二透鏡組；216第四透鏡；220影像平面。具體實(shí)施例方式以下描述本發(fā)明的實(shí)施例，其揭示本發(fā)明的主要技術(shù)特征，但不用以限定本發(fā)明。圖2為示出了本發(fā)明一實(shí)施例微型影像擷取透鏡的剖面圖(y-z面)。此微型影像擷取透鏡可擷取一物體(未示出)的影像，以下將由外部至影像平面(imageplane)220或傳感器，詳細(xì)描述本實(shí)施例微型影像擷取透鏡。首先，提供一前置玻璃蓋(frontcoverglass)201，其可以涂布紫外光(UV)/紅外線(IR)的濾光層。一光圈204和一第一透鏡202(正曲率)設(shè)置于一第一基板208的第一側(cè)上，一第二透鏡207(負(fù)曲率)設(shè)置于第一基板208的第二側(cè)上，其中第一透鏡202、第一基板208和第二透鏡207構(gòu)成一第一透鏡組206。一第三透鏡210(正曲率)設(shè)置于一第二基板214的第一側(cè)上，一第四透鏡216(負(fù)曲率)設(shè)置于第二基板214的第二側(cè)上，其中第三透鏡210、第二基板214和第四透鏡216構(gòu)成一第二透鏡組212。在本實(shí)施例中，第一透鏡組206具有類似新月形的透鏡的功能，第二透鏡組212的功能為一校正透鏡(fieldcorrector)，校正主光線角(chiefrayangle)使其配合影像傳感器。以下以圖3和圖4詳加說(shuō)明本發(fā)明圖2實(shí)施例的微型影像擷取透鏡，其中圖3示出了微型影像擷取透鏡的分解圖，圖4示出了微型影像擷取透鏡的剖面圖。請(qǐng)參照?qǐng)D3和圖4，微型影像擷取透鏡由頂部至底部依序包括一前置玻璃蓋201、一間隙墊片(spacerdam)203、一包括第一透鏡202、第一基板208和第二透鏡207的第一透鏡組206、一第一間隔物(spacer)205、一包括第三透鏡210、第二基板214和第四透鏡216的第二透鏡組212、一第二間隔物209及一后置玻璃蓋218。特別地，第一透鏡202、第二透鏡207、第三透鏡210和第四透鏡216是非球狀的，且滿足以下條件L/fe<1.6;f/fe=0.51.5;f2/fe=-1-3;TKroUD2/TBFL=0.81.2;L:從第一透鏡至影像平面的總軌道長(zhǎng)度；fe:全部透鏡系統(tǒng)的有效焦距；^:第一透鏡的有效焦距；f2:第二透鏡的有效焦距；Tgup2:第二透鏡組的厚度；:第二透鏡和第三透鏡間的距離；T皿從最后一個(gè)透鏡表面至影像平面的后焦距(包括玻璃蓋的等效厚度)其中，7三(",—T)n:折射系數(shù)R:光學(xué)表面的曲率半徑；特別是，在本發(fā)明的一范例中，第三透鏡和第四透鏡滿足以下條件f3/fe>0;f4/fe<0;f3:第三透鏡的有效焦距；f4:第四透鏡的有效焦距；i:透鏡的序號(hào)，為整數(shù)。在本實(shí)施例中，第一基板208和第二基板214可以是具有和透鏡材料相稱的折射系數(shù)的玻璃基板，且其厚度可以為300iim400iim。間隔物205、209可以是毛玻璃或具有鉆孔的高密度黑色塑料。紫外光(UV)/紅外線(IR)的濾光層和光圈204可以形成于分隔的玻璃基板上(例如前置玻璃蓋201)或整合于第一透鏡202的表面。第三透鏡210用以校正入射光感側(cè)器的主光線角。在每個(gè)范例中，非球狀表面的形狀可由方程式1所表示，其特定坐標(biāo)系統(tǒng)以表面的頂點(diǎn)為原點(diǎn)，光軸的方向?yàn)閆軸方程式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>，其中C:頂點(diǎn)曲率(vertexcurvature);K:圓錐常數(shù)(conicconstant);Ai:第i級(jí)非球面系數(shù)(asphericalcoefficients)，其中的i為整數(shù)；其中<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>本段落將揭示本發(fā)明第一范例的系數(shù)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>TBFL:0.354(包括玻璃蓋的等效厚度，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>每個(gè)透鏡的表面數(shù)據(jù)如以下表1所示表l<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>圖5A示出了本范例在各種波長(zhǎng)長(zhǎng)度條件下像散曲線(astigmaticfieldcurve)的圖示，其中線SIS5表示弧線，線TlT5表示切線。如圖5A所示，本范例的像散像差(astigmaticaberration)約大于0.03mm。圖5B示出了本范例在各種波長(zhǎng)長(zhǎng)度條件下變形曲線(distortioncurve)的圖示。圖5C示出了本范例球面像差的圖示，圖5D示出了本范例彗星像差的圖示。根據(jù)以上圖5A圖5D的結(jié)果顯示，本實(shí)施例微型影像擷取透鏡在像差的部份確有良好的表現(xiàn)。根據(jù)以上敘述，本發(fā)明可提供具有高效能的晶片級(jí)透鏡，其表現(xiàn)可及得上傳統(tǒng)透鏡，且此透鏡組可在無(wú)鉛工藝下進(jìn)行回焊工藝。雖然本發(fā)明已揭露較佳實(shí)施例如上，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可做些許變動(dòng)與修飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附權(quán)利要求書所限定的范圍為準(zhǔn)。權(quán)利要求一種微型影像擷取透鏡，包括一孔徑光圈，具有一孔徑，使該微型影像擷取透鏡穿過(guò)該孔徑擷取一影像；一晶片級(jí)透鏡系統(tǒng)，包括一第一透鏡組，包括一第一基板；設(shè)置于該第一基板的第一側(cè)上的第一透鏡；設(shè)置于該第一基板的第二側(cè)上的第二透鏡；一第二透鏡組，包括一第二基板；設(shè)置于該第二基板的第一側(cè)上的第三透鏡；設(shè)置于該第二基板的第二側(cè)上的第四透鏡；其中該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡和該第四透鏡是非球狀的，且滿足以下條件L/fe＜1.6；f1/fe＝0.5～1.5；f2/fe＝-1～-3；Tgroup2/TBFL＝0.8～1.2；Tair/Tgroup2＝0.4～0.8；L從第一透鏡至一影像平面的總軌道長(zhǎng)度；fe全部該晶片級(jí)透鏡系統(tǒng)的有效焦距；f1第一透鏡的有效焦距；f2第二透鏡的有效焦距；Tgroup2第二透鏡組的厚度；Tair第二透鏡和第三透鏡間的距離；TBFL從該第四透鏡的表面至一影像平面的后焦距。2.如權(quán)利要求1所述的微型影像擷取透鏡，其中還滿足以下條件f3/fe>0，f3:第三透鏡的有效焦距；f4/fe<0，f4:第四透鏡的有效焦距。3.如權(quán)利要求1所述的微型影像擷取透鏡，其中該第一透鏡是正曲率的透鏡，該第二透鏡是負(fù)曲率的透鏡，該第三透鏡是正曲率的透鏡，該第四透鏡是負(fù)曲率的透鏡。4.如權(quán)利要求1所述的微型影像擷取透鏡，其中該第一透鏡組具有新月形透鏡的功能。5.如權(quán)利要求1所述的微型影像擷取透鏡，其中該第二透鏡組的功能為一校正透鏡，用于校正主光線角，使該主光線角配合影像傳感器。6.如權(quán)利要求1所述的微型影像擷取透鏡，還包括一第一間隔物，該第一間隔物位于該第一透鏡組和該第二透鏡組之間。7.如權(quán)利要求1所述的微型影像擷取透鏡，還包括一前置玻璃蓋，該前置玻璃蓋位于該第一透鏡上方。8.如權(quán)利要求7所述的微型影像擷取透鏡，還包括形成于該前置玻璃蓋上的一紫外光/紅外線濾光層。9.如權(quán)利要求1所述的微型影像擷取透鏡，還包括形成于該第一透鏡上的一紫外光/紅外線濾光層。10.如權(quán)利要求1所述的微型影像擷取透鏡，還包括一后置玻璃蓋，位于該第四透鏡下方；及一第二間隔物，位于該第二透鏡組和該后置玻璃蓋之間。全文摘要一種微型影像擷取透鏡，包括孔徑光圈，使微型影像擷取透鏡穿過(guò)孔徑擷取影像和晶片級(jí)透鏡系統(tǒng)。晶片級(jí)透鏡系統(tǒng)包括第一和第二透鏡組，第一透鏡組包括第一基板、第一透鏡、第二透鏡。第二透鏡組包括第二基板、第三透鏡、第四透鏡，第一、第二、第三和第四透鏡是非球狀，且滿足條件L/fe＜1.6；f1/fe＝0.5～1.5；f2/fe＝-1～-3；Tgroup2/TBFL＝0.8～1.2；Tair/Tgroup2＝0.4～0.8；L從第一透鏡至影像平面的總軌道長(zhǎng)度；fe全部晶片級(jí)透鏡系統(tǒng)的有效焦距；f1第一透鏡有效焦距；f2第二透鏡有效焦距；Tgroup2第二透鏡組厚度；Tair第二和第三透鏡間的距離；TBFL從第四透鏡表面至影像平面的后焦距。文檔編號(hào)G02B13/00GK101718900SQ200910005888公開(kāi)日2010年6月2日申請(qǐng)日期2009年2月10日優(yōu)先權(quán)日2008年10月9日發(fā)明者廖敏智,張維中,鄧兆展申請(qǐng)人:采鈺科技股份有限公司