TWI320101B - - Google Patents

Description

1320101 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於-種綱，_是有關於一種適雜數位影像產品 . 上的廣角鏡頭。 【先前技術】 按，應用於數位影像産品（如攝像機、數位相機等）上的鏡頭，按 其焦距或視場角可以分爲標準鏡頭、短焦（廣角）綱、長焦（望遠) 春 鏡頭二類。通常廣角鏡職是指短焦距鏡頭，-般焦距越長，視角就 越小，拍攝範圍就越小；焦距越短，視角就越大，拍攝範圍也越大。 使用廣角鏡頭可以擴大拍攝視野，在有限距離範圍内拍攝出全景或大 場面的照片。例如，在視頻攝像機中採用廣角鏡頭也是爲了能將進行 網路視訊的用戶端全部都能攝入網路視頻中，藉此使得網路視頻交流 者能夠達到真實的溝通效果。 一般而& ’用來製作鏡頭的光學透鏡採用的是球面設計，也就是任 ® 何一個切面都是圓形。採用球面的原因是因為加工時比較容易，但球 面並不是最適合光學成像的透鏡形狀，它會產生許多像差，導致影像 模糊失焦。爲克服上述像差，鏡頭設計者必須在鏡頭中使用很多片透 鏡來補償，從而導致在成像品質提高的同時，鏡頭也變得又大又沈重。 非球面鏡（Aspherical lens)在鏡頭的光學系統中，可以大幅度 提高相機使用大光圈時的成像品質，減小廣角鏡頭的桶狀變形，而且 一片非球面透鏡可以替代好幾片球面透鏡補償像差，能夠非常明顯地 5 1320101 因此，在鏡頭中採用非 簡化鏡頭的光學設計，減小它的_和^4 球面鏡的習知設計已經非常之多。 請參閱美國專利第6, 982, 頭係由一具有負屈光度的第一透鏡組 及一具有正屈光度的第三透鏡組組成 號:所揭7F的—種廣角鏡頭，該廣角鏡 少有一個非球面鏡’而且其第三透鏡組 —具有正屈光度的第二透鏡組 在該等透鏡組之所有透鏡中至 是採用膠合透鏡的方式，當第

-透辦之第-透鏡絲二透鏡之__叙差值大於肌5， 且半視角範圍爲36. 0至41 〇声眸，兮& 度時該廣角鏡頭可以得到較好的像差 校正效果。

在美國專利第6,825，"3號中所揭示的廣角鏡頭亦採用非球面的 設計，該廣綠頭包含有—具有負屈光度的第-歸透鏡一具有正 屈光度的第二姆透鏡、—具有正屈歧_合透鏡及—具有正屈光 度的透鏡，在該等透射，除膠合透鏡之外，均具有—個非球面的表 面。當第-塑膠透鏡與第二轉透鏡之間的距離與該廣角鏡頭之焦距 長度之比值U 〇. 5幻.G⑶，榻输嶋關時，該廣 角鏡頭就可以獲得很好的像差較正效果。 從上述對習知廣角鏡頭之說明可知，任何一種廣角鏡頭，甚至其他 類型的鏡頭也—樣’雜健是料輯㈣球面設収彻膠合透 鏡，就可轉_像醜，縣要滿足雜定的 到在W細⑽縣校錢果。 才了以達 隨著影像産品之細綱日_泛，尤其是網路視訊的發達，使得 6 1320101 廣角鏡頭的需求增加，所以需要不斷研發出新的鏡頭能，以在滿足特 疋之設什條件下適應産品小型化發展的趨勢並具有最佳之光學效果。 【發明内容】 本發明之主要目的在於提供一種具有大數值孔徑及廣視角爲8〇度 的廣角鏡頭，其整體長度較短，有助於產品的緊湊化。

依據本發明之上述目的，本發籠供-種❹魏，其從物方至像 方依次包括有：-具有負屈光度之第—透鏡…具有正屈光度之第二 透鏡具有正屈光度之第三透鏡，以及一由一第四透鏡及一第五透 鏡谬合而成之具有正屈光度轉合透鏡，其中該第—透鏡之位於物方 側之第一表面係—非球面，該第二透鏡與第三透鏡各具有至少一個非 球面之表面，該廣角鏡頭應滿足下列條件： 〇.7<f2345/f<l.〇 ⑴ 其中12345表示苐二、三、四及五透鏡的組合焦距；f表示整個鏡

項的焦距。當滿足絲斜，可以雜本卿廣角鏡職具有大數值 孔徑及廣視肖之特闕斜，鏡贿長麵財效_，得以使 传產品緊湊化。 上述廣角鏡頭，還滿足下列條件： X-X’a (2) 其中X表示光轴外任意-點橫向距離第一透鏡之第—表面在光轴 f點；x，表示光軸外任意-點橫向距離第-透鏡丨丨之第-表面的參 考球面在光軸上的點。 7 1320101 上述第-透鏡係-具有高折射率係數之透鏡，其第一表面係—朝向 物方之凸面；而第二、三透鏡均呈新月型。 與先前技術相比較，本發明廣角鏡頭具有大數值孔徑及廣視角爲 肋度，該廣角鏡頭係在採用非球面設計的基礎上，使其第二、三、四 及五透鏡植合鎌滿足-狀條件，藉此麵之整體長度能夠更加 有效地縮短，並能使得產品緊湊化。此外，由於本發明廣角鏡頭之第 透鏡之第-表面及其參考球轉合―特定條件，從而可以進—步提 高廣角鏡頭之光學性能。 【實施方式】 請參照第-圖所示，本發明廣角綱1〇主要由五個透鏡組成，從 物方至像方依次H透鏡u储有高騎率缝之貞透鏡，其位 於物方侧之第-表面爲朝向物方之凸面，用靖大鋪範圍内的光線 收入’而且該第-表面是採用非球面的設計，藉此控制桶狀變形；第 二透鏡12係-新月型的正透鏡，其置於光閣（未圖示）之後且凹面朝 向物方’該透鏡12具有至少-個非球面’主要作爲第-透鏡11之補償 鏡片，第二透鏡13雜-新月型的正透鏡，具有至少-個非球面，該 透鏡13主要用以提高光線聚焦能力，有助於縮短鏡頭長度；第四透鏡 14與第五透鏡15係膠合在一起而形成一具有正屈光度的膠合透鏡，其 有助於光學线之色差修JL，並可以減少光損失。 在本發明廣角鏡頭1〇之第一、二及三透鏡上均採用了非球面的設 計’而該等非球面之表面都可以有效地控制球面像差及慧差之形成， 8 藉此可以使得廣頭1G能夠達到較大的光圈，而且因至少三個表面 是採用非球面的設計，可以有效雜需要賴廣視肖鏡獅長度及透 鏡數量。 本發明廣肖綱1G應滿足條件（1) : G.7<f2345/f<1.0 其中G345表示第二、三、四及五透鏡敝合焦距；f表示整個鏡 頭的焦距。在上述條件⑴中，若则/f大於L0，則光圈後群之聚 焦能力比較弱’這樣會使得整體長度過長；若防砸小於〇·7，則會造 成光圈後群空間被過度_ ’從而使·造上難以達成1，滿足條 件⑴可以確保本發明廣練頭1〇在具有大數值孔徑及廣視角之特 點的同時’其整體長度能夠有效縮短，從而使得産品緊凑。 此外，爲進-步提高本發明廣角鏡頭1〇之光學性能，還可以使得 該廣角鏡頭10滿足條件（2) : χ_χ，>〇 其中X表示光軸外任意一點橫向距離第一透鏡Μ第—表面在光 轴上的點；X’表示光軸外任意—職向距離第—透鏡u之第一表面的 參考球面在光軸上的點。在上述條件⑵中，若X_X，<G，則轴外視場 的慧差將增加，從而會降低鏡頭解像率。 本發明之廣角鏡·可以娜需要，在第五透鏡丨5的後面加入玻 墙平板16’以提供濾光或抗反射等作用。 參照上述條件，下面將詳細描述本發明之較佳實施例。 在表-及表二所示的數值實施例中，本發明廣角鏡頭之數值孔徑比 爲⑽，廣視角爲8〇度，咖5㈣，75，所有矩離值（曲率半觀厚 1320101 度）均以毫米爲單位。 表一 面編號 曲率半徑(mm) (Radius) 厚度(mm) (Thickness) 折射率 (Nd) 阿貝係數 (Vd) 1 1.353 0.584 1.632 23.43 2 0.482 0.222 3 無窮大 0.005 4 -14.215 0.259 1.53 56 5 -0.908 0.165 6 -0.852 0.264 1.53 56 7 -0.487 0.016 8 1.678 0.597 1.816 46.6 9 -1.238 0.155 1.847 23.8 10 3.307 0.259 11 無窮大 0.207 1.516 64.15 12 無窮大 0.244

表二 m 2.0 F值 1.0 mm FI -L6mm F2 3.72mm F3 1.71 mm F4 0.96 mm F5 -1.05 mm F45 3.84mm

在表二中，F/#表示廣角鏡頭10之焦距與孔徑的比值，F值表示廣 角鏡頭10之總焦距，F1至F5分別表示第一、二、三、四及五透鏡之 焦距，F45表示第四透鏡14與第五透鏡15的組合焦距。 10 1320101 在本實施例中，第-透鏡u、第二透鏡12及第三透鏡13採用兩 面均爲非球面的設計，非球面的設計公式表示如下： ch2 l+[l-(k+l)c2h2]1/2 +Ah4+Bh6+Ch8+Dh10+Eh,2+FhI4+Gh16 其中· z爲沿光轴方向在兩度爲h的位置以表面頂點作參考距光轴 的位移值；k爲錐度常數（Conic Constant) ; c=l/r，r表示曲率半徑；h 表不鏡片1¾度，A表不四階非球面係數（4 th Order Aspherical Coefficient )，B 表不 v、階非球面係數（6 th Order Aspheri cal Coefficient )，C 表不八階非球面係數（8 th Order Aspherical Coefficient ) ; D 表示十階非球面係數（l〇 th 〇rder Aspherical Coefficient ) ; E 表不十二階非球面係數（12 th Order Aspherical Coefficient );F 表示十四階非球面係數（14 th Order Aspherical Coefficient) ; G 表示十六階非球面係數（16 th Order Aspherical Coefficient)。 在本實施例中，非球面係數的具體數值爲： 面編號1 (第一透鏡之物方側）： K=-2.578748 A=0.54306468 B=-0.55482856 C=2.1919249 D=-3.3816862 E=3.0254245 F=0 G=0 面編號2 (第一透鏡之像方側）： K=-0.5499776 Α=4.7719915 Β=-52.422451 C=2169.7158 D=-28680.449 Ε=174871.8 F=0 G=0 面編號4 (第二透鏡之物方側）： 11 1320101 第二透鏡 12 第四透鏡 14 玻璃平板 16 第三透鏡 13 第五透鏡 15

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Claims (1)

1320101 ·. |T:中Ί ::: 、·· · ·· »-* · ·. 拾、申請專利範圍： . 1.一種廣角鏡頭，係可應用數位影像産品上，其從物方至像方依 次包括有：一具有負屈光度之第一透鏡、一具有正屈光度之第 二透鏡、一具有正屈光度之第三透鏡，以及一由一第四透鏡及 一第五透鏡膠合而成之具有正屈光度的膠合透鏡，其中該第一 透鏡之位於物方侧之第一表面係一非球面，該第二透鏡與第三 鲁 透鏡各具有至少一個非球面之表面，該廣角鏡頭滿足下列條 件： 〇.7<f2345/f<l.〇 ⑴ X-X1>0 (2) 其中£2345表示第二、三、四及五透鏡的組合焦距；f表示整 個廣角鏡頭的焦距；X表示光軸外任意一點橫向距離第一透鏡 Φ 之第表面在光轴上的點；x’表示光轴外任意-點橫向距離第 一透鏡11之第-表面的參考球面在光軸上的點。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之廣肖鏡頭，其中第一透鏡係一具 有Γ7折射率係、數之透鏡，其第_表面係_朝向物方之凸面。 3 ·如申請專利細第2項所述之廣角鏡頭，其中第二、三透鏡均 呈新月型。 4 .如申請專利範圍第2項所述之廣練頭，其t第-、二、三透 鏡均具有兩個非球面之表面。 14 1 ·如申請專利細第4項所述之廣角鏡頭，其中在第五透鏡的後 1320101 ik (0 7/3 面還具有一玻璃平板。