[發明專利]光學裝置及其設計方法

有效

• 申請號: 201110281453.2
• 申請日: 2011-09-14
• 公開（公告）號: CN102402003A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: 鄧兆展;高玉書;徐運強
• 申請（專利權）人: 采鈺科技股份有限公司;美商豪威科技股份有限公司
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00;G02B27/46
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 姜燕;邢雪紅

技術領域

本發明涉及一種用于減少圖像錯誤的光學裝置，尤其涉及一種增加景深(depth?of?field)的光學裝置及其制造方法。

背景技術

光學圖像技術發展長久以來的目標就是改善光學圖像系統而得到沒有因光學圖像系統的光學裝置所引起的錯誤或失真的圖像。因光學裝置所引起的錯誤或失真包括透鏡像差(aberration)，例如非旋轉對稱像差(如，慧形(coma)或像散(astigmatism)像差)及旋轉對稱像差(如，球面像差)，以及由于物體處于離開最佳聚焦位置所引起的失焦(misfocus)錯誤。

減少上述因光學裝置所引起的圖像錯誤或失真的一方法為增加透鏡的光圈值(F-number)(其為焦距與有效光圈直徑的比率)。然而，增加透鏡的光圈值會降低光學圖像硅統的光學效率。減少上述因光學裝置所引起的圖像錯誤或失真的另一方法為增加光學圖像系統的景深。一般來說，復雜的透鏡系統能夠大幅增加延伸景深，但是卻非常的昂貴。因此，有必要提供一種簡單的光學圖像系統，其僅具有單一或少許透鏡卻仍能延伸景深。

美國專利第5,748,371揭示一種延伸景深(extended?depth?of?field)光學系統，其使用特定相位掩模(phase?mask)，位于圖像系統中至少一主面(principal?plane)。上述相位掩模的設計使得光學轉換函數(optical?transferfunction，OTF)在對焦的范圍內幾乎維持不變。然而，由于相位掩模需具有高精度的非旋轉表面，其制作相當困難。也就是說，具有復雜輪廓的相位掩模會增加制造錯誤，而造成后續圖像復原工藝失效，因而相機模塊的制造成本。

因此，有必要尋求一種新的增加景深的光學裝置，其能夠減輕上述的問題。

發明內容

為了克服現有技術的缺陷，根據本發明一實施例的一種光學裝置的設計方法，其中光學裝置包括一透鏡及一微透鏡陣列，上述方法包括：規劃出透鏡的一點擴散函數(point?spread?function，PSF)，其包括多個旋轉對稱像差系數，其中點擴散函數呈現出各種不同球形點尺寸；提供具有多個相位系數的一虛擬相位掩模且將相位系數加入于透鏡的點擴散函數，以將球形點尺寸均一化；將虛擬相位掩模轉換為一多項函數，其包括多個高階像差系數及多個低階像差系數；根據旋轉對稱像差系數及低階像差系數來決定透鏡的一表面輪廓；以及根據高階像差系數來決定微透鏡陣列中每一微透鏡的一球高。

根據本發明另一實施例的一種光學裝置，包括：一圖像感測裝置，包括位于其上的一微透鏡陣列；以及一透鏡模塊，包括一透鏡，設置于圖像感測裝置上方；其中透鏡具有根據多個旋轉對稱像差系數及多個低階像差系數來決定的一表面輪廓，且其中微透鏡陣列中每一微透鏡具有根據多個高階像差系數來決定的一球高。

本發明可延伸光學裝置的景深，減少圖像錯誤及失真；降低制造成本及簡化工藝步驟；減少因制造錯誤而造成后續圖像復原工藝的失效。

附圖說明

圖1是示出根據本發明一實施例的光學裝置剖面示意圖。

圖2是示出根據本發明一實施例的光學裝置設計方法流程圖。

其中，附圖標記說明如下：

10～物體；

20～表面/物面；

30～表面/圖像聚焦面；

100～光學裝置；

102～圖像感測裝置；

104～微透鏡陣列；

104a～微透鏡；

105、107～表面輪廓；

106～透鏡模塊；

106a～透鏡；

108～虛擬相位共軛透鏡；

S～球高；

S10、S20、S30、S40～步驟。

具體實施方式

以下說明本發明的實施例。此說明的目的在于提供本發明的總體概念而并非用以局限本發明的范圍。本發明的保護范圍當視所附的權利要求所界定的范圍為準。