复合透镜系统技术方案

本发明专利技术提供一种复合透镜系统，其是为消除现有成像效果与生产成本的搭配问题；本发明专利技术解决方法是运用塑料正透镜、塑料负透镜及玻璃正透镜构成一复合光学透镜系统，且将该塑料透镜设置成为新月形状，并设置绕射面及非球面于塑料透镜之上，使本发明专利技术复合透镜系统在较低的成本之下获得较现有更佳的良好成像性能。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种复合透镜系统；具体而言，本专利技术是运用三个具折射力透镜所构成，并在预设透镜上设置绕射面与非球面，以此，本专利技术可以在较低廉的成本限制下达到最佳的成像性能。目前，在现有作为影像读取用途的光学系统中，如果使用者不仅希望具有良好影像、较大的视角，又希望能够降低成本，一般来说，最常见的构成方式是使用三个玻璃球面透镜组合，并依照新月形正透镜、双凹负透镜、双凸正透镜的顺序组合，亦即常称Cook-Triplet系统；但是，由于目前玻璃透镜的制造成本仍然十分高，且一般玻璃透镜表面为球面，当光学系统光圈及视角加大时，往往难以充分消除像差，从而限制了现有光学系统解像力的提升空间；所以，针对以上缺陷，在求理想、实用与进步的今日，诚为一极待努力追求改善的目标。本专利技术的次要目的在于提供一种具有良好成像性能的复合透镜系统，本专利技术在塑料透镜上可设置非球面及绕射面，不但可以提供光学设计者较多的可控制变量，以对抗像差，并且能够提升本专利技术的解像力。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种复合透镜系统，是以三个具折射力透镜所构成，由物侧起，包括有具正折射力的第一透镜，其材质为塑料，该第一透镜前表面为凸面、后表面为凹面，而其前后表面曲率半径分别是R1及R2，且满足|R1|＜|R2|的关系；具负折射力的第二透镜，其材质为塑料，该第二透镜前表面为凸面，而其形状系数X2大于0.9；该形状系数若为XX＝(R1+R2)/(R2-R1)；前表面为凸面时，R1＞0，前表面为凹面时，R1＜0，后表面为凹面时，R2＞0，后表面为凸面时，R2＜0＝；具正折射力的第三透镜，其材质为玻璃；在上述光学系统中的塑料透镜上设置有绕射面；在上述光学系统中的塑料透镜上可以设置有非球面。本专利技术还提供一种复合透镜系统，其是由三个具折射力的透镜构成，由物侧起，依序为具正折射力的第一透镜，其材质为玻璃；具负折射力的第二透镜，其材质为塑料，且其后表面为凹面，而该第二透镜的形状系数X2小于-0.9；具正折射力的第三透镜，其材质为塑料，该第三透镜的前表面为凹面，后表面为凸面，且其形状系数X3介于-1.0至-20间；在上述光学系统中的塑料透镜上设置有绕射面；在上述光学系统中的塑料透镜上可以设置有非球面。图8是本专利技术第四实施例的球面像差曲线、像散曲线与畸曲曲线；图9是本专利技术第五实施例的示意图；附图说明图10是本专利技术第五实施例的球面像差曲线、像散曲线与畸曲曲线；图11是本专利技术第六实施例的示意图；图12是本专利技术第六实施例的球面像差曲线、像散曲线与畸曲曲线；图13是本专利技术第七实施例的示意图；图14是本专利技术第七实施例的球面像差曲线、像散曲线与畸曲曲线；图15是本专利技术第八实施例的示意图；图16是本专利技术第八实施例的球面像差曲线、像散曲线与畸曲曲线；图17是本专利技术第九实施例的示意图；图18是本专利技术第九实施例的球面像差曲线、像散曲线与畸曲曲线；图19是本专利技术第十实施例的示意图；图20是本专利技术第十实施例的球面像差曲线、像曲线与畸曲曲线。图中符号说明100 光学系10第一镜片S1前表面S2后表面20第二镜片S3前表面S4后表面30第三镜片S5前表面S6后表面40平板元件50平板元件101 光学系11第一镜片21第二镜片31第三镜片41平板元件51平板元件具体实施方式首先请参阅图1、2及表一所示，为本专利技术的第一重排列模式的第一实施例图标，本专利技术的光学系100是由三片透镜所构成，依序分别是第一透镜10、第二透镜20及第三透镜30，并在排列的透镜组二侧设有不影响系统焦距的平板元件40、50；其中，该第一透镜10为正透镜，为塑料材质制成，前表面S1为凸面，后表面S2为凹面；该第二透镜20为负透镜，为塑料材质制成，其前表面S3为凹面，而其后表面S4为凸面；该第三透镜30为正透镜，为玻璃材质制成，在第三透镜30中前表面S5为凹面，其后表面S6则为凸面，并且在第一、二透镜10、20上制设有非球面镜面或是绕射面，由于该光学系100前、后的平板元件40、50不会影响系统焦距，故本专利技术的成像性能控制在第一透镜10、第二透镜20及第三透镜30的非球面镜面，而非球面及绕射面，不但可以提供该光学系100较多的可控制变量，以对抗像差，并且能够提升该光学系100的解像能力。『本专利技术的非球面镜面，可以运用下列公式表示X(Y)＝(Y^2/R)/(1+sqrt(1-(1+K)*(Y/R)^2))+A4*Y^4+A6*Y^6+……』X镜面上一点的截面高度。Y镜面上一点距光轴的垂直距离。K二次曲线系数。A4，A6，A8…非球面四阶，六阶，八阶…修正系数。R非球面顶点曲率半径。『本专利技术绕射面相角变化，以下列公式表示Ph(Y)＝2*pi/(WL)*(C1*Y^2+C2*Y^4+….)』Y镜面上一点距光轴的垂直距离。pi圆周率。WL参考波长。C1，C2，…非球面相角差二阶，四阶，…修正系数。本专利技术第一重排列模式如第一实施例所提供的一种复合透镜系统，其主要是，使用正-负-正透镜配置，形成P-P-G的配置，将第一透镜由常见的玻璃材质新月形正透镜，改为塑料材质新月形正透镜，第二透镜由常见的玻璃材质双凹负透镜，改为塑料材质，凹面朝前的新月形负透镜，第三透镜则由常见的玻璃材质双凸正透镜，改为凹面朝前的新月形正透镜，并于该光学系100中，配置至少一面非球面镜面绕射面于塑料透镜上，同时也配置绕射面于第一透镜上，并令第一透镜、第二透镜、及系统焦距满足下列关系式该第一透镜10符合|R1|＜|R2|前表面S1曲率半径为R1。后表面S2曲率半径为R2。该第二透镜20的形状系数X大于0.9。形状系数X＝(R1+R2)/(R2-R1)前表面S3曲率半径为R1。后表面S4曲率半径为R2。该第三透镜30R1为负、R2为负。前表面S5的曲率半径为R1。后表面S6的曲率半径为R2。运用上述关系式的搭配后，该第一透镜10设为低色散塑料材质，可使用PMMA或COC；该第二透镜20设为高色散塑料材质，可使用PS、PC或MS；该第三透镜30设为低色散玻璃材质；本专利技术将光圈设置于两塑料透镜之间，令两塑料透镜形成新月形状，且使用凹面相对，以帮助取得较大视角，另又设置非球面于塑料透镜上，以此克服球面像差，另可设置绕射光栅绕射面于塑料透镜，以此克服色差，故本专利技术确实可以获得较现有更佳的良好成像性能。值得一提的是，由于塑料材质的透镜折射率较低，故令第一透镜的形状系数X1满足下列关系式，以增加单镜面的屈光力1.X1＞2.0。形状系数的定义为X＝(R1+R2)/(R2-R1)。2.透镜前表面为凸面时，曲率半径R1＞0，透镜后表面为凸面时，曲率半径R2＜0。3.控制第一透镜屈光力P1，第二透镜屈光力P2，第一、二透镜合成屈光力P12，第三透镜屈光力P3，绕射光闸屈光力Pd，及系统总屈光力P，令其满足下列限制条件『(P1/P2)＞-1.00＞(P12/P1)＞-0.80.2＞(Pd/P12)＞-0.4 0.05＞(P12/P3)＞-0.550.2＞(P12/P)＞-1.0』经过上述调整后，本专利技术确实能够得到较佳成像品质本专利技术的第一实施例，举例说明；请参阅图1、2及表一所示。令X1＝3.77X2＝1.72P1/P2 ＝-0.52P12/P1＝-0.42P12/P3＝-0.26P1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合透镜系统，其特征在于：是以三个具折射力透镜所构成，由物侧起，包括有：具正折射力的第一透镜，其材质为塑料，该第一透镜前表面为凸面、后表面为凹面，而其前后表面曲率半径分别是Ｒ１及Ｒ２，且满足│Ｒ１│＜│Ｒ２│的关系；具负折射力的 第二透镜，其材质为塑料，该第二透镜前表面为凸面，而其形状系数Ｘ２大于０．９；该形状系数若为Ｘ：Ｘ＝（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ２－Ｒ１）；前表面为凸面时，Ｒ１＞０，前表面为凹面时，Ｒ１＜０，后表面为凹面时，Ｒ２＞０，后表面为凸面时，Ｒ２＜０）； 具正折射力的第三透镜，其材质为玻璃；在上述光学系统中的塑料透镜上设置有绕射面；在上述光学系统中的塑料透镜上可以设置有非球面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄有执，
申请(专利权)人：大立光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]