TWI878181B - 星象導控光學鏡頭 - Google Patents
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Abstract
一種星象導控光學鏡頭，其中該第一透鏡群，從物側到像側，依次具有：負、負、正、正四枚透鏡；該第二透鏡群，從物側到像側，依次具有：負透鏡；以及該第二透鏡群的後群，從物側到像側，依次具有：正、正、負、正四枚透鏡；光闌置放在鏡頭中間位置；透過正、負透鏡的平衡及第二群的L8、L9的玻璃匹配獲得較平的場曲與相對大的視場(全視場角~29∘) 及大通光孔徑(F/1.4)的星象導控光學鏡頭。
Description
一種星象導控光學鏡頭，特別應用於人造衛星定位的星象取像鏡頭。
目前在飛行器和船舶導航應用中，慣性陀螺儀是最為常用的導航設備，具有很高的暫態姿態測量精度，但是長時間工作狀態下漂移較大，誤差隨著時間不斷的積累，需要外部信息校正其誤差。而恆星星象追踪器利用天球座標系中恒星的相對位置不變性，沒有姿態累積誤差。因此，恆星星象導控光學鏡頭(star tracker)成為校正慣性導航測量誤差的最佳系統。恆星星象取像鏡頭作為人造衛星定位系統的主要構成部份元件，其取像鏡頭的性能決定了人造衛星定位的功能。隨著人造衛星產業的蓬勃發展，攝影機的應用範圍廣泛，在低照度、高溫度變化以及真空的環境，對取像鏡頭要求大光圈、高解像力、低畸變、主光線角小的鏡頭規格提出更高的需求。在太空環境中溫差大，鏡片材料熱膨脹程度不均勻，因此不能利用兩片或三片的膠合鏡組，先前技術如 US 7209300、CN108459399所公開的鏡頭，雖然是大光圈鏡頭，但是鏡頭中有兩組雙膠合的光學元件，所以是不適用於太空環境的鏡頭型態。
現在光學鏡頭中，有許多採用玻璃與塑膠混合的鏡頭，如CN 207946588所公開的鏡頭，但是在太空應用環境中高溫、低溫變化大，塑膠材料不適用於太空環境，必須要使用全玻璃的光學材料。
現代光學鏡頭中，為了提升性能會有許多光學面採用非球面曲面，如 US 7301578 B2所公開的鏡頭，但是考慮在火箭推進太空載具進入太空軌道的過程中，太空載具儀器必須承受劇烈振動環境以及在太空應用環境中高溫、低溫變化大的考驗。因此只能使用製造公差容許度較大的球面玻璃鏡頭。另一先前技術 US 4025169，是光圈為 F/1.33 的大孔徑取像鏡頭，部分的光學面是採用非球面的，考慮到製造的公差以及非球面面型精度對於應用環境溫度變化相對較於敏感，本案不適用非球面。所以，本發明的鏡頭是各片鏡片分離、全玻璃、全球面的鏡頭組合。
現代太空取像鏡頭中，在太空載具姿態控制定位用途的恆星星象光學成像系統，雖有使用折反射光學系統(catadioptric) ，例如 CN 105467570，唯其體積龐大且視場角相對較小，不適合在體積、重量受限制的微衛星結構應用需求。所以本發明採用兩群鏡頭結構。
恆星追踪器是一種使用相機測量恆星位置的光學設備。由於許多恆星的位置已經高精度地被測量、被定位，人造衛星上的恆星追踪器可用於確定人造衛星相對於恆星的方向或姿態。為了做到這一點，恆星追踪器必須獲取恆星的圖像，測量它們在人造衛星參考系中的觀察位置，並識別恆星，以便將它們的位置與恆星目錄中已知的絕對位置進行比較。恆星追踪器可以包括處理器，用於通過將觀測到的星像圖案與天空中已知的星像圖案進行比較來識別恆星。
為了觀看完整的恆星星象，鏡頭需要較小的畸變規格，因此鏡頭的光闌要在鏡頭的中心較佳位置，前後兩群必須有一定的對稱限制。所以，本發明的鏡頭係帶有對稱性的特徵。本發明提供一種星象取像鏡頭，從物側到像側，依次包括：一第一透鏡群G1，與一第二透鏡群G2組成。為了觀看完整的恆星星象，需要較大的視場，鏡頭的有效焦距與記錄媒體的數位感測器(image sensor)對角線長度比值必須有一定的限制。所以，本發明的鏡頭係帶有類似逆遠攝(Inversed Telephoto)的特徵，即鏡頭的總長TTL大於鏡頭的有效焦距EFL，滿足
(1)
為了讓鏡頭能獲得相對平坦的像場，鏡頭架構中需有正屈光透鏡與負透鏡平衡搭配。所以，本發明鏡頭的凸、凹透鏡數量需平衡，符合佩茲瓦爾累加總和(Petzval Sum)的像場公式，
(2)
達到場曲的曲率半徑與鏡頭的有效焦距比值大於3 倍的平場要求，本鏡頭的前群、後群都各自具有正、負屈光平衡的特性。其中材料的選擇要具有特別限制，第二群的L9具有厚彎月的形狀，可以幫助場曲的降低；也根據Anastigmat消場曲的新玻璃(New Glass)理論，故正屈光的L9應選用高折射率且低色散的材料，而負屈光的L8應選擇低折射率且高色散的材料；
(3)
其中，Δn、Δ
分別為L8與L9的折射率差 及 阿貝數差。
為了方便攝取遠方恆星的星象以及確保恆星星象追踪儀鏡頭組裝完成調整焦距檢驗驗證狀態的一致可追溯便利性，鏡頭的對焦點通常設定在景深近點(Near Point)的2倍處，也就是對焦點通常設定在超焦距(Hyperfocal Distance)，
(4)
其中C為模糊圓直徑，F/#為光圈數，EFL為有效焦距，使得本鏡頭的遠點(Far Point)在無窮遠處。
本發明提供一種星象取像鏡頭，從物側到像側，依次包括：一第一透鏡群G1，其係由具有負屈光的G11複數個透鏡元件所組成，及具有正屈光的G12複數個透鏡元件所組成。其第一透鏡群焦距與鏡頭的有效焦距比值小於2.32且大於1.47；
1.47 ＜ FL_G1/EFL ＜ 2.32 (5)
其中，FL_G1為前群焦距，EFL為星象取像鏡頭之有效焦距。第二透鏡群G2，其係由一個負屈光力透鏡元件G21，與複數個正、正、負、正屈光力透鏡元件群G22組成後群。其第二透鏡群焦距與星象導控光學鏡頭的有效焦距比值小於0.92且大於0.76；
0.76 ＜ FL_G2/EFL ＜ 0.92 (6)
由於前群的屈光力低於後群的屈光力，故此兩群的鏡頭結構上略帶有逆遠攝(Inversed Telephoto)的特質，可以獲得較大的視場及較大的通光孔徑的好處。
星象導控光學鏡頭的第二透鏡群的第一個負透鏡元件G21與鏡頭的有效焦距比值小於-0.59且大於-0.71。
-0.71 ＜ FL_G21/EFL＜ -0.59 (7)
其中，FL_G21為後群負屈光力透鏡焦距。後群其餘部分由複數個透鏡元件G22所組成，又其第二透鏡群的後群G22的焦距與星象導控光學鏡頭有效焦距比值小於0.55且大於0.45。
0.45 ＜ FL_G22/EFL ＜ 0.55 (8)
其中，FL_G22為後群具有正屈光的複數個透鏡元件的焦距。
實施例
1
圖1為本案之最佳實施例1係一個2群9片的鏡頭，其中該第一透鏡群，從物側100到像側200，依次具有第一透鏡群G1：負、負、正、正屈光的四枚透鏡；光闌；該第二透鏡群G2：負、正、正、負、正屈光的五枚透鏡。本最佳實施例1鏡頭適用的波長大於0.4微米且小於1.0微米。實施例1其光圈數 (F-number)為1.4；有效焦距為16.2mm，其中第一透鏡群G1焦距35.8mm與有效焦距比值為2.21，其中第二透鏡群的前負透鏡G21焦距-10.6mm與鏡頭有效焦距比值為-0.65；以及其中第二透鏡群的後屈光透鏡群G22焦距7.7mm與鏡頭有效焦距比值為0.48 。
圖2為本案之最佳實施例1鏡頭的光線追跡圖，圖中顯示鏡頭的聚焦性能良好。圖3為本最佳實施例1鏡頭的縱向球差圖、像散及場曲圖、畸變圖。從圖4，本最佳實施例1鏡頭的解像能力在每毫米有75對黑白線對時，對比度大於25%、圖5為本最佳實施例1鏡頭各個不同視場通過焦面的MTF圖，顯示MTF的峰值非常集中。
實施例1鏡頭詳細的曲率半徑、厚度及使用的玻璃材料折射率、阿貝數都在表1中呈現。表1中第一欄位是透鏡編號，第二欄位是透鏡表面的編號，第三欄位是透鏡表面特性都是球面，沒有使用非球面，第四欄位是透鏡表面編號的曲率半徑，第五欄位是透鏡表面後的透鏡厚度或空氣厚度，第六欄位是透鏡表面編號後的玻璃材料，Glass Code顯示的是玻璃材料慣用表示法，Glass Code小數點前3碼是玻璃折射率n-1的小數點後3碼，Glass Code後3碼是色散參數Vd *10。
表1 本案之最佳實施例1係一個2群9片的鏡頭
實施例
2
| 有效焦距16.2mm，光圈F/1.4， FOV=28∘ | |||||
| 光學件編號 | 光學面編號 | 表面型態 | 曲率半徑[mm] | 厚度間距[mm] | 玻璃材料碼 |
| L1 | S1 | Sphere | 71.454 | 8.00 | 458.677 |
| S2 | Sphere | 26.120 | 3.50 | ||
| L2 | S3 | Sphere | 209.638 | 1.00 | 740.277 |
| S4 | Sphere | 23.976 | 0.97 | ||
| L3 | S5 | Sphere | 26.222 | 7.05 | 882.407 |
| S6 | Sphere | -55.359 | 0.30 | ||
| L4 | S7 | Sphere | 19.753 | 4.23 | 834.427 |
| S8 | Sphere | 25.547 | 9.78 | ||
| STOP | S9 | Sphere | Infinity | 1.32 | |
| L5 | S10 | Sphere | -11.697 | 1.00 | 672.320 |
| S11 | Sphere | 18.126 | 1.08 | ||
| L6 | S12 | Sphere | 71.441 | 4.45 | 743.493 |
| S13 | Sphere | -12.709 | 0.30 | ||
| L7 | S14 | Sphere | 12.026 | 5.24 | 691.548 |
| S15 | Sphere | -52.750 | 0.30 | ||
| L8 | S16 | Sphere | 74.097 | 1.00 | 717.295 |
| S17 | Sphere | 7.363 | 0.97 | ||
| L9 | S18 | Sphere | 8.701 | 6.66 | 882.407 |
| S19 | Sphere | 23.705 | 2.50 | ||
| CG | Cover Glass | Sphere | Infinity | 0.4 | 523.544 |
| Sphere | Infinity | 0.125 | |||
| IMG | Sphere | Infinity | 0 |
圖6為本案之最佳實施例2係一個2群9片的鏡頭，其中該第一透鏡群，從物側100到像側200，依次具有第一透鏡群G1：負、負、正、正屈光的四枚透鏡；光闌；該第二透鏡群G2：負、正、正、負、正屈光的五枚透鏡。本最佳實施例2鏡頭適用的波長大於0.4微米且小於1.0微米。實施例2其光圈數 (F-number)為1.4；有效焦距為16.2mm，其中第一透鏡群G1焦距26.98mm與有效焦距比值為1.66，其中第二透鏡群的前負透鏡G21焦距-10.6mm與鏡頭有效焦距比值為-0.65；以及其中第二透鏡群的後屈光透鏡群G22焦距8.2mm與鏡頭有效焦距比值為0.51 。
圖7為本案之最佳實施例2鏡頭的光線追跡圖，圖中顯示鏡頭的聚焦性能良好。圖8為本最佳實施例2鏡頭的縱向球差圖、像散及場曲圖、畸變圖。從圖9，本最佳實施例2鏡頭的解像能力在每毫米有75對黑白線對時，對比度大於25%、圖10為本最佳實施例2鏡頭各個不同視場通過焦面的MTF圖，顯示MTF的峰值非常集中。
實施例2鏡頭詳細的曲率半徑、厚度及使用的玻璃材料折射率、阿貝數都在表2中呈現。
表2 本案之最佳實施例2係一個2群9片的鏡頭
實施例
3
| 有效焦距16.2mm，光圈F/1.4， FOV=28∘ |
| 光學件編號 | 光學面編號 | 表面型態 | 曲率半徑 [mm] | 厚度間距 [mm] | 玻璃材料碼 |
| L1 | S1 | Sphere | 18.374 | 9.00 | 698.301 |
| S2 | Sphere | 11.450 | 4.47 | ||
| L2 | S3 | Sphere | -1343.501 | 1.00 | 846.237 |
| S4 | Sphere | 17.195 | 0.83 | ||
| L3 | S5 | Sphere | 18.437 | 6.09 | 882.407 |
| S6 | Sphere | -31.527 | 0.30 | ||
| L4 | S7 | Sphere | 14.413 | 3.98 | 846.237 |
| S8 | Sphere | 20.166 | 3.55 | ||
| STOP | S9 | Sphere | Infinity | 1.16 | |
| L5 | S10 | Sphere | -16.761 | 1.00 | 717.295 |
| S11 | Sphere | 13.767 | 1.25 | ||
| L6 | S12 | Sphere | 356.464 | 3.95 | 882.407 |
| S13 | Sphere | -15.111 | 0.30 | ||
| L7 | S14 | Sphere | 14.013 | 5.05 | 691.548 |
| S15 | Sphere | -22.562 | 0.30 | ||
| L8 | S16 | Sphere | 999.630 | 1.00 | 740.277 |
| S17 | Sphere | 7.863 | 0.90 | ||
| L9 | S18 | Sphere | 8.963 | 6.22 | 882.407 |
| S19 | Sphere | 29.950 | 2.5 | ||
| CG | Cover Glass | Sphere | Infinity | 0.4 | 523.544 |
| Sphere | Infinity | 0.125 | |||
| IMG | Sphere | Infinity | 0 |
圖11為本案之最佳實施例3係一個2群9片的鏡頭，其中該第一透鏡群，從物側100到像側200，依次具有第一透鏡群G1：負、負、正、正屈光的四枚透鏡；光闌；該第二透鏡群G2：負、正、正、負、正屈光的五枚透鏡。本最佳實施例3鏡頭適用的波長大於0.4微米且小於1.0微米。實施例3其光圈數 (F-number)為1.4；有效焦距為16.2mm，其中第一透鏡群G1焦距33.5mm與有效焦距比值為2.06，其中第二透鏡群的前負透鏡G21焦距-10.1mm與鏡頭有效焦距比值為-0.62；以及其中第二透鏡群的後屈光透鏡群G22焦距7.7mm與鏡頭有效焦距比值為0.47 。
圖12為本案之最佳實施例3鏡頭的光線追跡圖，圖中顯示鏡頭的聚焦性能良好。圖13為本最佳實施例3鏡頭的縱向球差圖、像散及場曲圖、畸變圖。從圖14，本最佳實施例3鏡頭的解像能力在每毫米有75對黑白線對時，對比度大於25%、圖15為本最佳實施例3鏡頭各個不同視場通過焦面的MTF圖，顯示MTF的峰值非常集中。
實施例3鏡頭詳細的曲率半徑、厚度及使用的玻璃材料折射率、阿貝數都在表3中呈現。
表3 本案之最佳實施例3係一個2群9片的鏡頭
實施例
4
| 有效焦距16.2mm，光圈F/1.4， FOV=28∘ |
| 光學件編號 | 光學面編號 | 表面型態 | 曲率半徑 [mm] | 厚度間距 [mm] | 玻璃材料碼 |
| L1 | S1 | Sphere | 26.599 | 8.00 | 516.641 |
| S2 | Sphere | 15.585 | 3.98 | ||
| L2 | S3 | Sphere | 214.188 | 1.00 | 846.237 |
| S4 | Sphere | 21.615 | 0.83 | ||
| L3 | S5 | Sphere | 22.305 | 6.54 | 882.407 |
| S6 | Sphere | -42.894 | 0.30 | ||
| L4 | S7 | Sphere | 16.474 | 4.01 | 846.237 |
| S8 | Sphere | 19.750 | 6.65 | ||
| STOP | S9 | Sphere | Infinity | 1.30 | |
| L5 | S10 | Sphere | -12.464 | 1.00 | 717.295 |
| S11 | Sphere | 17.133 | 1.07 | ||
| L6 | S12 | Sphere | 59.217 | 4.39 | 882.407 |
| S13 | Sphere | -13.516 | 0.30 | ||
| L7 | S14 | Sphere | 12.574 | 5.31 | 691.548 |
| S15 | Sphere | -21.708 | 0.30 | ||
| L8 | S16 | Sphere | -29.838 | 1.00 | 717.295 |
| S17 | Sphere | 7.722 | 0.90 | ||
| L9 | S18 | Sphere | 8.907 | 6.19 | 882.407 |
| S19 | Sphere | 34.517 | 2.50 | ||
| CG | Cover Glass | Sphere | Infinity | 0.4 | 523.544 |
| Sphere | Infinity | 0.125 | |||
| IMG | Sphere | Infinity | 0 |
圖16為本案之最佳實施例4係一個2群9片的鏡頭，其中該第一透鏡群，從物側100到像側200，依次具有第一透鏡群G1：負、負、正、正屈光的四枚透鏡；光闌；該第二透鏡群G2：負、正、正、負、正屈光的五枚透鏡。本最佳實施例4鏡頭適用的波長大於0.4微米且小於1.0微米。實施例4其光圈數 (F-number)為1.4；有效焦距為16.2mm，其中第一透鏡群G1焦距25.2mm與有效焦距比值為1.55，其中第二透鏡群的前負透鏡G21焦距-10.97mm與鏡頭有效焦距比值為-0.68；以及其中第二透鏡群的後屈光透鏡群G22焦距8.4mm與鏡頭有效焦距比值為0.52 。
圖17為本案之最佳實施例4鏡頭的光線追跡圖，圖中顯示鏡頭的聚焦性能良好。圖18為本最佳實施例4鏡頭的縱向球差圖、像散及場曲圖、畸變圖。從圖19，本最佳實施例4鏡頭的解像能力在每毫米有75對黑白線對時，對比度大於25%、圖20為本最佳實施例4鏡頭各個不同視場通過焦面的MTF圖，顯示MTF的峰值非常集中。
實施例4鏡頭詳細的曲率半徑、厚度及使用的玻璃材料折射率、阿貝數都在表4中呈現。
表4 本案之最佳實施例4係一個2群9片的鏡頭
實施例
5
| 有效焦距16.2mm，光圈F/1.4， FOV=28∘ |
| 光學件編號 | 光學面編號 | 表面型態 | 曲率半徑 [mm] | 厚度間距 [mm] | 玻璃材料碼 |
| L1 | S1 | Sphere | 16.402 | 9.86 | 790.266 |
| S2 | Sphere | 9.898 | 4.41 | ||
| L2 | S3 | Sphere | 450.687 | 1.42 | 846.237 |
| S4 | Sphere | 14.362 | 0.84 | ||
| L3 | S5 | Sphere | 15.834 | 5.83 | 788.473 |
| S6 | Sphere | -25.457 | 0.30 | ||
| L4 | S7 | Sphere | 13.048 | 3.92 | 846.237 |
| S8 | Sphere | 20.542 | 2.36 | ||
| STOP | S9 | Sphere | Infinity | 1.11 | |
| L5 | S10 | Sphere | -19.978 | 1.00 | 728.284 |
| S11 | Sphere | 13.130 | 1.35 | ||
| L6 | S12 | Sphere | -108.842 | 3.81 | 882.407 |
| S13 | Sphere | -15.824 | 0.30 | ||
| L7 | S14 | Sphere | 15.555 | 4.77 | 691.548 |
| S15 | Sphere | -24.431 | 0.30 | ||
| L8 | S16 | Sphere | 29.947 | 1.00 | 728.284 |
| S17 | Sphere | 7.825 | 0.87 | ||
| L9 | S18 | Sphere | 8.595 | 6.18 | 785.442 |
| S19 | Sphere | 24.033 | 2.50 | ||
| CG | Cover Glass | Sphere | Infinity | 0.4 | 523.544 |
| Sphere | Infinity | 0.125 | |||
| IMG | Sphere | Infinity | 0 |
圖21為本案之最佳實施例5係一個2群9片的鏡頭，其中該第一透鏡群，從物側100到像側200，依次具有第一透鏡群(G1)：負、負、正、正屈光的四枚透鏡；光闌；該第二透鏡群(G2)：負、正、正、負、正屈光的五枚透鏡。本最佳實施例5鏡頭適用的波長大於0.4微米且小於1.0微米。實施例5其光圈數 (F-number)為1.4；有效焦距為16.2mm，其中第一透鏡群G1焦距25.7mm與有效焦距比值為1.58，其中第二透鏡群的前負透鏡G21焦距-10.96mm與鏡頭有效焦距比值為-0.68；以及其中第二透鏡群的後屈光透鏡群G22焦距8.37mm與鏡頭有效焦距比值為0.52 。
圖22為本案之最佳實施例5鏡頭的光線追跡圖，圖中顯示鏡頭的聚焦性能良好。圖23為本最佳實施例5鏡頭的縱向球差圖、像散及場曲圖、畸變圖。從圖24，本最佳實施例5鏡頭的解像能力在每毫米有75對黑白線對時，對比度大於25%、圖25為本最佳實施例5鏡頭各個不同視場通過焦面的MTF圖，顯示MTF的峰值非常集中。
實施例5鏡頭詳細的曲率半徑、厚度及使用的玻璃材料折射率、阿貝數都在表5中呈現。
表5 本案之最佳實施例5係一個2群9片的鏡頭
| 有效焦距16.2mm，光圈F/1.4， FOV=28∘ |
| 光學件編號 | 光學面編號 | 表面型態 | 曲率半徑 [mm] | 厚度間距 [mm] | 玻璃材料碼 |
| L1 | S1 | Sphere | 17.760 | 9.14 | 846.237 |
| S2 | Sphere | 10.549 | 3.90 | ||
| L2 | S3 | Sphere | 81.252 | 1.17 | 846.237 |
| S4 | Sphere | 14.756 | 0.83 | ||
| L3 | S5 | Sphere | 15.530 | 6.21 | 743.447 |
| S6 | Sphere | -24.410 | 0.30 | ||
| L4 | S7 | Sphere | 12.221 | 3.94 | 846.237 |
| S8 | Sphere | 15.660 | 2.50 | ||
| STOP | S9 | Sphere | Infinity | 1.07 | |
| L5 | S10 | Sphere | -21.100 | 1.00 | 728.284 |
| S11 | Sphere | 12.649 | 1.33 | ||
| L6 | S12 | Sphere | -245.528 | 3.85 | 882.407 |
| S13 | Sphere | -15.519 | 0.30 | ||
| L7 | S14 | Sphere | 14.324 | 4.92 | 691.548 |
| S15 | Sphere | -23.160 | 0.30 | ||
| L8 | S16 | Sphere | 117.768 | 1.00 | 728.284 |
| S17 | Sphere | 8.051 | 0.87 | ||
| L9 | S18 | Sphere | 8.959 | 6.01 | 882.407 |
| S19 | Sphere | 26.907 | 2.50 | ||
| CG | Cover Glass | Sphere | Infinity | 0.4 | 523.544 |
| Sphere | Infinity | 0.125 | |||
| IMG | Sphere | Infinity | 0 |
表4：本案各實施例的各群組焦距結構匯整。
| 第一透鏡群 | 第二透鏡群 | ||
| FL_G1/EFL | FL_G21/EFL | FL_G22/EFL | |
| 實施例1 | 2.21 | -0.65 | 0.48 |
| 實施例2 | 1.66 | -0.65 | 0.51 |
| 實施例3 | 2.06 | -0.62 | 0.47 |
| 實施例4 | 1.55 | -0.68 | 0.52 |
| 實施例5 | 1.58 | -0.68 | 0.52 |
一般鏡頭場曲曲率半徑與焦距的比值以3倍為設計目標。
其中，
是有效焦距，Rp/EFL是場曲的曲率半徑與有效焦距比值。本發明之鏡頭的場曲曲率半徑達到有效焦距的3.4倍以上是相當平場的鏡頭。
| (diopter) | Rp場曲曲率半徑(mm) | /EFL 場曲曲率半徑 與焦距的比值 | |
| 實施例1 | -16.2 | -61.41 | -3.78 |
| 實施例2 | -16.6 | -60.01 | -3.70 |
| 實施例3 | -15.9 | -62.77 | -3.87 |
| 實施例4 | -18.1 | -55.22 | -3.40 |
| 實施例5 | -17.9 | -55.64 | -3.43 |
上述具體實施例可由本領域技術人員在不背離本發明原理和終止的前提下以不同的方式對其進行局部調整，本發明的保護範圍以權利要求為準，且不由上述具體實施例所限，在其範圍內的各個實施例均受本發明之約束。
參考下列實施例的詳細描述及伴隨的圖式說明可以了解本發明的結構及技術方法，並實現上訴的發明目的：
[圖1] 最佳實施例1之9片透鏡結構圖式。
[圖2] 最佳實施例1之9片透鏡結構光線追跡圖。
[圖3] 最佳實施例1之9片透鏡縱向球差圖、像散圖、畸變圖。
[圖4] 最佳實施例1之9片透鏡MTF圖。
[圖5] 最佳實施例1之9片透鏡通過焦平面的MTF圖。
[圖6] 最佳實施例2之9片透鏡結構圖式。
[圖7] 最佳實施例2之9片透鏡結構光線追跡圖。
[圖8] 最佳實施例2之9片透鏡縱向球差圖、像散圖、畸變圖。
[圖9] 最佳實施例2之9片透鏡MTF圖。
[圖10] 最佳實施例2之9片透鏡通過焦平面的MTF圖。
[圖11] 最佳實施例3之9片透鏡結構圖式。
[圖12] 最佳實施例3之9片透鏡結構光線追跡圖。
[圖13] 最佳實施例3之9片透鏡縱向球差圖、像散圖、畸變圖。
[圖14] 最佳實施例3之9片透鏡MTF圖。
[圖15] 最佳實施例3之9片透鏡通過焦平面的MTF圖。
[圖16] 最佳實施例4之9片透鏡結構圖式。
[圖17] 最佳實施例4之9片透鏡結構光線追跡圖。
[圖18] 最佳實施例4之9片透鏡縱向球差圖、像散圖、畸變圖。
[圖19] 最佳實施例4之9片透鏡MTF圖。
[圖20] 最佳實施例4之9片透鏡通過焦平面的MTF圖。
[圖21] 最佳實施例5之9片透鏡結構圖式。
[圖22] 最佳實施例5之9片透鏡結構光線追跡圖。
[圖23] 最佳實施例5之9片透鏡縱向球差圖、像散圖、畸變圖。
[圖24] 最佳實施例5之9片透鏡MTF圖。
[圖25] 最佳實施例5之9片透鏡通過焦平面的MTF圖。
G1:第一透鏡群
G11:第一透鏡群之前負群
G12:第一透鏡群之後正群
G2:第二透鏡群
G21:第二透鏡群之前負群
G22:第二透鏡群之後正群
L1:第一透鏡群之第1透鏡
L2:第一透鏡群之第2透鏡
L3:第一透鏡群之第3透鏡
L4:第一透鏡群之第4透鏡
L5:第二透鏡群之第1透鏡
L6:第二透鏡群之第2透鏡
L7:第二透鏡群之第3透鏡
L8:第二透鏡群之第4透鏡
L9:第二透鏡群之第5透鏡
100:物側
200:像側
t1:第一透鏡群之第1透鏡之厚度
t3:第一透鏡群之第2透鏡之厚度
t5:第一透鏡群之第3透鏡之厚度
t7:第一透鏡群之第4透鏡之厚度
t8:第一透鏡群之第4透鏡到光闌之距離
t9:光闌到第二透鏡群之第1透鏡之距離
t12:第二透鏡群之第2透鏡之厚度
t14:第二透鏡群之第3透鏡之厚度
t16:第二透鏡群之第4透鏡之厚度
t18:第二透鏡群之第5透鏡之厚度
Claims (9)
- 一種星象導控光學鏡頭，從物側到像側，依次具有： 一第一透鏡群，係由具有複數個透鏡元件所組成，該第一透鏡群的焦距與該星象導控光學鏡頭的有效焦距的比值大於1.47且小於2.32，其中該第一透鏡群，從物側到像側，依次具有：負、負、正、正，共四枚透鏡；以及 一第二透鏡群，其係由複數個透鏡元件所組成，又其第二透鏡群焦距與該星象導控光學鏡頭有效焦距比值大於0.76且小於0.92，其中該第二透鏡群，從物側到像側，依次具有：負、正、正、負、正，共五枚透鏡。
- 如請求項1所述之星象導控光學鏡頭，該第二透鏡群，從物側到像側，依次具有光闌、負透鏡、第二透鏡群的後群；該負透鏡焦距與該星象導控光學鏡頭之有效焦距比值大於-0.71且小於-0.59；以及該第二透鏡群的後群，從物側到像側，依次具有：正、正、負、正四枚透鏡的焦距與該星象導控光學鏡頭之有效焦距比值大於0.45且小於0.55。
- 如請求項2所述之星象導控光學鏡頭，其中該第二透鏡群的後群，從物側到像側，依次具有：正、正、負、正四枚透鏡，第三枚透鏡選擇低折射率且高色散的材料；第四枚透鏡具有厚彎月的形狀；第四枚透鏡選用高折射率且低色散的材料，滿足0.011 ＜ Δn/ΔVd ＜ 0.015 ，Δn、ΔVd分別為第三枚透鏡與第四枚透鏡折射率差 及 阿貝數差。
- 如請求項1所述之星象導控光學鏡頭，其中該星象導控光學鏡頭的第一表面至像平面總長與有效焦距與之比值係小於3.9且大於3.0。
- 如請求項1所述之星象導控光學鏡頭，其中該第一透鏡群之第一透鏡之色散參數Vd 小於68.1且大於26.5。
- 如請求項1所述之星象導控光學鏡頭，其該星象導控光學鏡頭的光圈數 大於1.4且小於1.6。
- 如請求項1所述之星象導控光學鏡頭，其該星象導控光學鏡頭的全視場角度係大於25度且小於 28度。
- 如請求項1所述之星象導控光學鏡頭，其該鏡頭的適用的波長大於0.4微米且小於1.1 微米。
- 如請求項1所述之星象導控光學鏡頭，其該鏡頭的解像能力在每毫米有75對黑白線對時，對比度大於25% 。
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