本发明涉及一种准直透镜(collimatinglens)，特别涉及一种具绕射透镜的准直透镜。
背景技术：
准直透镜为一种光学装置，用以将光束对准于特定方向，以形成准直光线或平行光线。藉此，光线不会随着距离而散开，或者至少使得散开程度达到最小。准直透镜可搭配光源(例如激光二极管)使用。
传统准直透镜通常使用模造玻璃透镜，使得成本偏高且尺寸较大。此外，传统准直透镜具有至少一个凸表面，使得准直透镜的装配变得困难。
因此，亟需提出一种新颖的准直透镜，以改善传统准直透镜的缺点。
技术实现要素：
鉴于上述，本发明实施例的目的之一在于提出一种准直透镜，其具有小型化尺寸及较低成本，且利于准直透镜的装配。
根据本发明的实施例，准直透镜包含至少二个透镜群，每一透镜群包含一非球面表面。准直透镜还包含平面绕射透镜，设于最接近影像平面。在一实施例中，准直透镜不具有凸面外表面。
根据本发明的实施例，一种准直透镜包含：第一透镜群、第二透镜群及第三透镜群，从物侧至像侧依序设置，该第一透镜群及该第三透镜群分别包含一非球面表面；及一平面绕射透镜，设于该第三透镜群且最接近影像平面。
根据本发明的实施例，一种准直透镜包含：第一透镜群及第二透镜群，从物侧至像侧依序设置，该第一透镜群及该第二透镜群分别包含一非球面表面；一平面绕射透镜，设于该第二透镜群且最接近影像平面；及一环状间隔件，设于该第一透镜群与该第二透镜群之间，并与它们的边缘接触。
附图说明
图1A显示了本发明第一实施例的准直透镜的透镜排列。图1B示意性地示出图1A的光线行进图。
图2A显示了本发明第二实施例的准直透镜的透镜排列。图2B示意性地示出图2A的光线行进图。
图3A显示了本发明第三实施例的准直透镜的透镜排列。图3B示意性地示出图3A的光线行进图。
【主要元件符号说明】
100准直透镜
200准直透镜
300准直透镜
1第一透镜群
2第二透镜群
3第三透镜群
4第一透镜群
5第二透镜群
6第一透镜群
7第二透镜群
11负屈折率第一透镜
12平面第二透镜
13正屈折率第三透镜
14负屈折率第四透镜
15平面第五透镜
16正屈折率第六透镜
17正屈折率第七透镜
18平面第八透镜
19平面绕射第九透镜
21平面第一透镜
22负屈折率第二透镜
23正屈折率第三透镜
24平面第四透镜
25平面绕射第五透镜
26环状间隔件
31平面第一透镜
32正屈折率第二透镜
33正屈折率第三透镜
34平面第四透镜
35平面绕射第五透镜
36环状间隔件
s1非球面凹面物侧表面
s2平面像侧表面/平面物侧表面
s3平面像侧表面/平面物侧表面
s4非球面凸面像侧表面
s5非球面凹面物侧表面
s6平面像侧表面/平面物侧表面
s7平面像侧表面/平面物侧表面
s8非球面凸面像侧表面
s9非球面凸面物侧表面
s10平面像侧表面/平面物侧表面
s11平面像侧表面/平面物侧表面
s12平面像侧表面
t1平面物侧表面
t2平面像侧表面/平面物侧表面
t3非球面凹面像侧表面
t4非球面凸面物侧表面
t5平面像侧表面/平面物侧表面
t6平面像侧表面/平面物侧表面
t7平面像侧表面
m1平面物侧表面
m2平面像侧表面/平面物侧表面
m3非球面凸面像侧表面
m4非球面凸面物侧表面
m5平面像侧表面/平面物侧表面
m6平面像侧表面/平面物侧表面
m7平面像侧表面
具体实施方式
图1A显示了本发明第一实施例的准直透镜100的透镜排列，图1B则示意性地示出图1A的光线行进图。第一实施例的准直透镜100及本说明书当中其他实施例的准直透镜可使用晶圆级光学(WLO)技术来制造。第一实施例的准直透镜100及本说明书当中其他实施例的准直透镜的材质可为透明材质，例如玻璃或塑胶。于附图中，准直透镜100的左侧面向物件(object)，而准直透镜100的右侧面向像面(imageplane)。
在第一实施例中，准直透镜100从物侧至像侧依序包含第一透镜群1、第二透镜群2及第三透镜群3。第一透镜群1从物侧至像侧依序包含负屈折率(refractivepower)第一透镜11、平面第二透镜12及正屈折率第三透镜13。详而言之，负屈折率第一透镜11具非球面(aspherical)凹面物侧表面s1(其具负曲率半径)及平面像侧表面s2。平面第二透镜12具平面物侧表面s2及平面像侧表面s3。正屈折率第三透镜13具平面物侧表面s3及非球面凸面像侧表面s4。在本实施例中，负屈折率第一透镜11实质接触于平面第二透镜12，且平面第二透镜12实质接触于正屈折率第三透镜13。
第二透镜群2从物侧至像侧依序包含负屈折率第四透镜14、平面第五透镜15及正屈折率第六透镜16。详而言之，负屈折率第四透镜14具非球面凹面物侧表面s5(其具负曲率半径)及平面像侧表面s6。平面第五透镜15具平面物侧表面s6及平面像侧表面s7。正屈折率第六透镜16具平面物侧表面s7及非球面凸面像侧表面s8。在本实施例中，负屈折率第四透镜14实质接触于平面第五透镜15，且平面第五透镜15实质接触于正屈折率第六透镜16。
第三透镜群3从物侧至像侧依序包含正屈折率第七透镜17、平面第八透镜18及平面绕射第九透镜19。详而言之，正屈折率第七透镜17具非球面凸面物侧表面s9(其具正曲率半径)及平面像侧表面s10。平面第八透镜18具平面物侧表面s10及平面像侧表面s11。平面绕射第九透镜19具平面物侧表面s11及平面像侧表面s12。在本实施例中，正屈折率第七透镜17实质接触于平面第八透镜18，且平面第八透镜18实质接触于平面绕射第九透镜19。
一般来说，本实施例的准直透镜100包含至少二个非球面表面，其中之一具正曲率半径，而另一具负曲率半径。例如，准直透镜100包含负曲率半径的非球面凹面物侧表面s1及正曲率半径的非球面凸面物侧表面s9。
根据本实施例的特征之一，负屈折率第一透镜11、正屈折率第三透镜13、负屈折率第四透镜14、正屈折率第六透镜16、正屈折率第七透镜17及平面绕射第九透镜19的折射率(refractiveindex)介于1.5与1.6之间，阿贝数(Abbenumber)介于31与48之间。
根据本实施例的另一特征，平面第二透镜12、平面第五透镜15及平面第八透镜18的折射率介于1.5与1.6之间，阿贝数介于45与65之间。
图2A显示了本发明第二实施例的准直透镜200的透镜排列，图2B则示意性地示出图2A的光线行进图。
在第二实施例中，准直透镜200从物侧至像侧依序包含第一透镜群4及第二透镜群5。第一透镜群4从物侧至像侧依序包含平面第一透镜21及负屈折率第二透镜22。详而言之，平面第一透镜21具平面物侧表面t1及平面像侧表面t2。负屈折率第二透镜22具平面物侧表面t2及非球面凹面像侧表面t3(其具负曲率半径)。在本实施例中，平面第一透镜21实质接触于负屈折率第二透镜22。
第二透镜群5从物侧至像侧依序包含正屈折率第三透镜23、平面第四透镜24及平面绕射第五透镜25。详而言之，正屈折率第三透镜23具非球面凸面物侧表面t4(其具正曲率半径)及平面像侧表面t5。平面第四透镜24具平面物侧表面t5及平面像侧表面t6。平面绕射第五透镜25具平面物侧表面t6及平面像侧表面t7。在本实施例中，正屈折率第三透镜23实质接触于平面第四透镜24，且平面第四透镜24实质接触于平面绕射第五透镜25。
第二实施例的准直透镜200还包含环状间隔件(ringspacer)26，设于第一透镜群4与第二透镜群5之间，并与其边缘接触，用以耦接第一透镜群4与第二透镜群5。
一般来说，本实施例的准直透镜200包含至少二个非球面表面，其中之一具正曲率半径，而另一具负曲率半径。例如，准直透镜200包含负曲率半径的非球面凹面像侧表面t3及正曲率半径的非球面凸面物侧表面t4。
根据本实施例的特征之一，负屈折率第二透镜22、正屈折率第三透镜23及平面绕射第五透镜25的折射率介于1.5与1.6之间，阿贝数介于31与48之间。
根据本实施例的另一特征，平面第一透镜21及平面第四透镜24的折射率介于1.5与1.6之间，阿贝数介于45与65之间。
图3A显示了本发明第三实施例的准直透镜300的透镜排列，图3B则示意性地示出图3A的光线行进图。
在第三实施例中，准直透镜300从物侧至像侧依序包含第一透镜群6及第二透镜群7。第一透镜群6从物侧至像侧依序包含平面第一透镜31及正屈折率第二透镜32。详而言之，平面第一透镜31具平面物侧表面m1及平面像侧表面m2。正屈折率第二透镜32具平面物侧表面m2及非球面凸面像侧表面m3(其具正曲率半径)。在本实施例中，平面第一透镜31实质接触于正屈折率第二透镜32。
第二透镜群7从物侧至像侧依序包含正屈折率第三透镜33、平面第四透镜34及平面绕射第五透镜35。详而言之，正屈折率第三透镜33具非球面凸面物侧表面m4(其具正曲率半径)及平面像侧表面m5。平面第四透镜34具平面物侧表面m5及平面像侧表面m6。平面绕射第五透镜35具平面物侧表面m6及平面像侧表面m7。在本实施例中，正屈折率第三透镜33实质接触于平面第四透镜34，且平面第四透镜34实质接触于平面绕射第五透镜35。
第三实施例的准直透镜300还包含环状间隔件36，该环状间隔件36设于第一透镜群6与第二透镜群7之间，并与它们接触，用以耦接第一透镜群6与第二透镜群7。
一般来说，本实施例的准直透镜300包含至少二个非球面表面。例如，准直透镜300包含非球面凸面像侧表面m3及非球面凸面物侧表面m4。
根据本实施例的特征之一，正屈折率第二透镜32、正屈折率第三透镜33及平面绕射第五透镜35的折射率介于1.5与1.6之间，阿贝数介于31与48之间。
根据本实施例的另一特征，平面第一透镜31及平面第四透镜34的折射率介于1.5与1.6之间，阿贝数介于45与65之间。
根据上述实施例，使用晶圆级光学技术以制造准直透镜，不但可降低成本且能降低尺寸。此外，上述实施例的准直透镜不具有凸面外表面，有利于准直透镜的装配。
再者，由于平面绕射透镜(19、25或35)具有平面像侧表面(s12、t7或m7)，因此可于该表面直接形成绕射光学元件(diffractionopticalelements,DOEs)图样，得以减少传统方法所需的额外玻璃，因而降低准直透镜的尺寸。
非球面(例如s1、s4、s5、s8、s9、t3、t4、m3或m4)可由以下方程式定义：
其中，z为光轴方向上自镜头顶点的距离，r为垂直于光轴方向的距离，c为透镜顶点的曲率半径的倒数，k为二次曲线常数(conicconstant)，α1至α8为非球面系数(asphericcoefficient)。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的范围；凡其它未脱离发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修改，均应包含在下述的权利要求内。