專利名稱：逆焦式鏡頭系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)一種逆焦式鏡頭系統(tǒng)，尤其指一種適合低成本且高效能的高階(三百萬圖像以上)數(shù)字相機(jī)鏡頭組合。
公知技術(shù)中如美國專利第5,796,528號案和第6,057,971號案中所公開的，已知以逆焦方式的鏡頭系統(tǒng)，來保持相機(jī)的有效焦距，并增大后焦距。逆焦式鏡頭系統(tǒng)基本上由兩鏡片群所組成，其中近物端的前鏡片群具負(fù)屈光度且遠(yuǎn)物端(近像端)的后鏡片群具正屈光度特性，而光圈(stop)則置于該第一鏡片群和第二鏡片群間。當(dāng)然，此類型鏡頭系統(tǒng)的后焦距可延伸至相當(dāng)?shù)木嚯x，甚至超越有效焦距值。
再者，光圈孔徑(aperture)需要夠大，以提供所需的解析度，如美國專利第5,513,046號案中所公開的。
然而，已知數(shù)字相機(jī)的逆焦式鏡頭系統(tǒng)，在解析度逐步提升趨勢的市場需求下，一般皆需包含相當(dāng)數(shù)量的鏡片，因此增加了鏡頭系統(tǒng)的空間復(fù)雜度以及制造成本與良率困難度。再者，非對稱式逆焦鏡頭系統(tǒng)還因不同波長的光線進(jìn)入鏡頭時的獨特光路而易導(dǎo)致如像場彎曲(fieldcurvature)、像散(astigmatism)及橫向色差(1ateral color)等像差問題，故如何有效減輕該等像差現(xiàn)象，為電子數(shù)字相機(jī)鏡頭設(shè)計的一重要課題。
本發(fā)明的次一目的在于提供一種低成本、高良率的高階數(shù)字相機(jī)用的逆焦式鏡頭系統(tǒng)。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種以三組鏡片單元架構(gòu)成的鏡頭系統(tǒng)，減少高階數(shù)字相機(jī)的像差。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種逆焦式鏡頭系統(tǒng)，自近物端起包含至少第一組鏡片單元、光圈、第二組鏡片單元及第三組鏡片單元，其中第一組鏡片單元為負(fù)屈光度透鏡組，而第二組鏡片單元及第三組鏡片單元為正屈光度透鏡組，并符合下列條件-2.7＜f1/f＜-1.61＜f2/f＜22.6＜f3/f＜17其中f是逆焦式鏡頭系統(tǒng)的有效焦距；f1是第一組鏡片單元的焦距；f2是第二組鏡片單元的焦距；以及f3是第三組鏡片單元的焦距。
其中該第一組鏡片單元具有凹向物體端的彎月形透鏡。
其中該第一組鏡片單元的近像端彎月形透鏡為負(fù)透鏡。
其中該第三組鏡片單元的近像端鏡片為負(fù)凹透鏡。
其中該第三組鏡片單元的近像端透鏡的焦度價趨近于0。
其中第一組鏡片單元中的近物端透鏡的色散率高于近像端透鏡的色散率。
其中第二組和第三組鏡片單元中的近物端透鏡的色散率低于近像端透鏡的色散率。
本發(fā)明提供的一種逆焦式鏡頭系統(tǒng)，自近物端起包含至少第一組鏡片單元、光圈、第二組鏡片單元及第三組鏡片單元，其中第一組鏡片單元為凹向物體端的彎月形負(fù)屈光度透鏡，而第二組鏡片單元及第三組鏡片單元為正屈光度透鏡組，并符合下列條件-2.7＜f1/f＜-1.61＜f2/f＜22.6＜f3/f＜17其中f是逆焦式鏡頭系統(tǒng)的有效焦距；f1是第一組鏡片單元的焦距；f2是第二組鏡片單元的焦距；以及f3是第三組鏡片單元的焦距。
其中該第一組鏡片單元的近像端彎月形透鏡為負(fù)透鏡。
其中該第三組鏡片單元的近像端透鏡的焦度價趨近于0。
根據(jù)本發(fā)明逆焦式鏡頭系統(tǒng)的設(shè)計，該鏡頭系統(tǒng)需符合下列條件-2.7＜f1/f＜-1.61＜f2/f＜2
2.6＜f3/f＜17其中f是逆焦式鏡頭系統(tǒng)的有效焦距；f1是第一組鏡片單元1的焦距；f2是第二組鏡片單元3的焦距；以及f3是第三組鏡片單元4的焦距。
根據(jù)本發(fā)明的較佳實施例，該三組鏡片單元1，3，4得分別以火石玻璃(flint glass)和冠冕玻璃(crown glass)構(gòu)成，其中第一透鏡11、第四透鏡32和第六透鏡42等為高色散率(dispersive power)材質(zhì)的火石玻璃，而第二透鏡12、第三透鏡31和第五透鏡41等為低色散率材質(zhì)的冠冕玻璃。再者，該第二透鏡12和第六透鏡42俱為負(fù)透鏡，而第三透鏡31和第五透鏡41則為正透鏡。
為能讓熟習(xí)本技術(shù)專業(yè)人士能更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉本發(fā)明數(shù)字相機(jī)逆焦式鏡頭系統(tǒng)的較佳具體實施例說明如下。
實施例1請參閱圖2，本發(fā)明的第一較佳具體實施例如表1所示，其中S代表自近物端算起的各透鏡鏡面號數(shù)，R代表鏡頭系統(tǒng)中各相對應(yīng)鏡面號數(shù)的透鏡面的曲率半徑，Nd代表各透鏡的折射率(refractive index)，vd代表各透鏡的阿貝數(shù)(Abbe No.)。
表1

f＝6.00 F/NO.＝2.62w＝52度 f1/f＝1.98f2/f＝1.50f3/f＝16.73如表1所示，滿足前述本發(fā)明各組鏡片單元的三項焦距要件的電子數(shù)字相機(jī)的逆焦式鏡頭系統(tǒng)的較佳實施例中，其總長度僅為28.58毫米，最大光圈級數(shù)F/NO.為2.6，因此可良好控制影像的曝光量，且具備52度的廣角效果。
當(dāng)光線經(jīng)物體8，并通過本發(fā)明逆焦式鏡頭系統(tǒng)，再經(jīng)由濾光片5及影像感測器6之后，聚焦于成像平面7上，因為作為本發(fā)明逆焦式鏡頭系統(tǒng)的前鏡片群GF的第一組鏡片單元1，可有效對鏡頭系統(tǒng)的橫向色差進(jìn)行校正，而第三組鏡片單元4可有效校正像散現(xiàn)象，還以第六透鏡42對像場彎曲提供校正。圖2-1顯示表1所示逆焦式鏡頭系統(tǒng)實施例對光三原色的切線面和徑向面的像場彎曲、像差及橫向色差圖，其中在橫向色差方面，以綠光為參考值，并顯示藍(lán)光和紅光俱在艾瑞盤(AiryDisk)所示的繞射極限圈內(nèi)。此外，當(dāng)擇取表1所示逆焦式鏡頭系統(tǒng)實施例于光軸心9、距光軸心9七分位置及邊緣位置等處的成像點71，72，73為參考點時，根據(jù)各該相關(guān)位置處所測得的光扇(Ray Fan)圖，即如圖2-2所顯示。
請參閱圖3，本發(fā)明的第二較佳具體實施例如表2所示，其中S代表自近物端算起的各透鏡鏡面號數(shù)，R代表鏡頭系統(tǒng)中各相對應(yīng)鏡面號數(shù)的透鏡面的曲率半徑，Nd代表各透鏡的折射率(refractive index)，vd代表各透鏡的阿貝數(shù)(Abbe No.)。
表2

f＝6.00F/NO.＝2.22w＝52度 f1/f＝-2.48f2/f＝1.39 f3/f＝6.71如表2所示，滿足前述本發(fā)明各組鏡片單元的三項焦距要件的電子數(shù)字相機(jī)的逆焦式鏡頭系統(tǒng)的較佳實施例中，其總長度僅為18.21毫米，最大光圈級數(shù)F/NO.達(dá)2.2，可良好控制影像的曝光量，且具備52度的廣角效果。
如第一實施例的說明，當(dāng)光線經(jīng)物體8，并通過本發(fā)明逆焦式鏡頭系統(tǒng)，再經(jīng)由濾光片5及影像感測器6之后，聚焦于成像平面7上，逆焦式鏡頭系統(tǒng)的橫向色差可有效校正，且關(guān)于像場彎曲也以類似方式校正。圖3-1顯示表2所示逆焦式鏡頭系統(tǒng)實施例對光三原色的像場彎曲、像差及橫向色差圖。此外，當(dāng)擇取表2所示逆焦式鏡頭系統(tǒng)實施例于光軸心9、距光軸心9七分位置及邊緣位置等處的成像點71，72，73為參考點時，根據(jù)各該相關(guān)位置處所測得的光扇圖，即如3-2所顯示。
請參閱圖4，本發(fā)明的第三較佳具體實施例如表3所示，其中S代表自近物端算起的各透鏡鏡面號數(shù)，R代表鏡頭系統(tǒng)中各相對應(yīng)鏡面號數(shù)的透鏡面的曲率半徑，Nd代表各透鏡的折射率(refractive index)，vd代表各透鏡的阿貝數(shù)(Abbe No.)。
表3

f＝5.59F/NO.＝2.22w＝52度 f1/f＝1.68f2/f＝1.67 f3/f＝2.66
如表3所示，滿足前述本發(fā)明各組鏡片單元的三項焦距要件的電子數(shù)字相機(jī)的逆焦式鏡頭系統(tǒng)的較佳實施例中，其總長度僅為18.10毫米，最大光孔F/NO.達(dá)2.2，也可良好控制影像的曝光量，且具備52度的廣角效果。
如第一及第二實施例的說明，本發(fā)明的第三實施例的逆焦式鏡頭系統(tǒng)對于橫向色差及像場彎曲等像差皆可有效校正。圖4-1顯示表2所示逆焦式鏡頭系統(tǒng)實施例對光三原色的像場彎曲、像差及橫向色差圖。此外，當(dāng)擇取表2所示逆焦式鏡頭系統(tǒng)實施例于光軸中心9、距光軸中心9七分位置及邊緣位置等處的成像點71，72，73為參考點時，根據(jù)各該相關(guān)位置處所得測的光扇圖，即如圖4-2所顯示。
應(yīng)注意的是，上述諸實施例僅是為了便于說明的舉例而已，例如各組鏡片單元中的各透鏡可依實際需要相互膠合或是予以全部或部分分隔開，又例如基于制造成本的考量，得選用球面鏡片，但利用非球面鏡片也屬本發(fā)明設(shè)計的顯而易見修改，因此本發(fā)明所主張的權(quán)利范圍自應(yīng)以申請專利范圍所述為準(zhǔn)，而非僅限于前述諸實施例。
權(quán)利要求
1.一種逆焦式鏡頭系統(tǒng)，自近物端起包含至少第一組鏡片單元、光圈、第二組鏡片單元及第三組鏡片單元，其中第一組鏡片單元為負(fù)屈光度透鏡組，而第二組鏡片單元及第三組鏡片單元為正屈光度透鏡組，并符合下列條件-2.7＜f1/f＜-1.61＜f2/f＜22.6＜f3/f＜17其中f是逆焦式鏡頭系統(tǒng)的有效焦距；f1是第一組鏡片單元的焦距；f2是第二組鏡片單元的焦距；以及f3是第三組鏡片單元的焦距。
2.如權(quán)利要求1所述的鏡頭系統(tǒng)，其特征在于，其中該第一組鏡片單元具有凹向物體端的彎月形透鏡。
3.如權(quán)利要求2所述的鏡頭系統(tǒng)，其特征在于，其中該第一組鏡片單元的近像端彎月形透鏡為負(fù)透鏡。
4.如權(quán)利要求1所述的鏡頭系統(tǒng)，其特征在于，其中該第三組鏡片單元的近像端鏡片為負(fù)凹透鏡。
5.如權(quán)利要求4所述的鏡頭系統(tǒng)，其特征在于，其中該第三組鏡片單元的近像端透鏡的焦度價趨近于0。
6.如權(quán)利要求1所述的鏡頭系統(tǒng)，其特征在于，其中第一組鏡片單元中的近物端透鏡的色散率高于近像端透鏡的色散率。
7.如權(quán)利要求1所述的鏡頭系統(tǒng)，其特征在于，其中第二組和第三組鏡片單元中的近物端透鏡的色散率低于近像端透鏡色散率。
8.一種逆焦式鏡頭系統(tǒng)，自近物端起包含至少第一組鏡片單元、光圈、第二組鏡片單元及第三組鏡片單元，其中第一組鏡片單元為凹向物體端的彎月形負(fù)屈光度透鏡，而第二組鏡片單元及第三組鏡片單元為正屈光度透鏡組，并符合下列條件-2.7＜f1/f＜-1.61＜f2/f＜22.6＜f3/f＜17其中f是逆焦式鏡頭系統(tǒng)的有效焦距；f1是第一組鏡片單元的焦距；f2是第二組鏡片單元的焦距；以及f3是第三組鏡片單元的焦距。
9.如權(quán)利要求8所述的鏡頭系統(tǒng)，其特征在于，其中該第一組鏡片單元的近像端彎月形透鏡為負(fù)透鏡。
10.如權(quán)利要求8所述的鏡頭系統(tǒng)，其特征在于，其中該第三組鏡片單元的近像端透鏡的焦度價趨近于0。
全文摘要
一種逆焦式鏡頭系統(tǒng),包含三組鏡片單元,其中近物端的第一組鏡片單元為逆焦式鏡頭系統(tǒng)的前鏡片群,第二組及第三組鏡片單元并為逆焦式鏡頭系統(tǒng)的后鏡片群,該第一組鏡片單元的鏡片俱為凹向物體端的彎月形透鏡；在該包含第一組鏡片單元的前鏡片群和該包含第二組及第三組鏡片單元的后鏡片群之間設(shè)置光圈。該前鏡片群的第一組鏡片單元中的近像端鏡片為負(fù)透鏡,且第三組鏡片單元中的近像端鏡片為凹面負(fù)透鏡。
文檔編號G02B13/00GK1423146SQ01140459
公開日2003年6月11日 申請日期2001年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月7日
發(fā)明者張國文 申請人:矽峰光電科技股份有限公司