TW201346320A - 成像透鏡和成像設備 - Google Patents
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Abstract
一成像透鏡,由物件側朝影像側之順序包含:孔徑光闌;第一透鏡,具有正放大率及凹入影像側表面;第二透鏡,具有負放大率及凹入物件側表面;第三透鏡,具有負放大率;第四透鏡,具有正放大率;及第五透鏡,具有負放大率。
Description
本技術有關成像透鏡及成像設備,且尤其有關適合用於小巧之成像設備的成像透鏡之技術領域及有關具有該成像透鏡的成像設備。
在此已知行動電話、數位相機、及另一具有相機的成像設備,該相機使用CCD(電荷耦合裝置)、CMOS(互補式金屬氧化物半導體)裝置、或任何另一固態成像裝置。
當作被容納在上述型式的成像設備中之成像透鏡,由於不足之像差修正,三透鏡組構或四透鏡組構未能提供改良的光學性能,而與近年來在解析度及像素的數目中之增加匹配。
為解決該問題,具有五透鏡組構的成像透鏡已被提出(例如看日本專利第JP-A-2011-209554號)。
於日本專利第JP-A-2011-209554號中所敘述之成像透鏡包含由該物件側朝該影像側連續地配置之具有正放大率的第一透鏡、具有負放大率之第二透鏡、具有正放大率
的第三透鏡、具有正放大率之第四透鏡、及具有負放大率的第五透鏡。
然而,於日本專利第JP-A-2011-209554號中所敘述之成像透鏡具有用於令人滿意的像差修正及光學性能中之改良的五透鏡組構,因為提供五透鏡,其係不只厚的,同時也因為該第三透鏡具有正放大率,導致縮短該總光學長度中之困難且因此阻礙尺寸減少。
因此想要的是提供成像透鏡及成像設備,其解決上述問題及允許總光學長度中之減少,而在光學性能中達成一改良。
本技術之實施例係針對成像透鏡,由物件側朝影像側之順序包含:孔徑光闌;第一透鏡,具有正放大率及凹入影像側表面;第二透鏡,具有負放大率及凹入物件側表面;第三透鏡,具有負放大率;第四透鏡,具有正放大率;及第五透鏡,具有負放大率。
該成像透鏡之整個厚度可因此被減少,因為該第一透鏡及該第二透鏡可被如此設置,以致在其間之距離被減至最小,且該第三透鏡具有負放大率。
於上述之成像透鏡中,其較佳的是該第二透鏡具有一凹入影像側表面。
當該第二透鏡具有一凹入影像側表面時,該第二透鏡之物件側表面及影像側表面配合,以提供該負放大率。
其較佳的是上述之成像透鏡滿足該條件表式(1)。
當該成像透鏡滿足該條件表式(1)時,該第一透鏡之放大率變得適當的,且該視野彎曲像差及慧形像差可被以很好地平衡之方式修正。
其較佳的是上述之成像透鏡滿足該條件表式(2)。
當該成像透鏡滿足該條件表式(2)時,該第一透鏡至該第三透鏡之組合放大率變得適當,且視野彎曲像差可被令人滿意地修正。
其較佳的是上述之成像透鏡滿足該條件表式(3)。
當該成像透鏡滿足該條件表式(3)時,該第二透鏡至該第四透鏡之組合放大率變得適當,且視野彎曲像差可被令人滿意地修正。
其較佳的是上述之成像透鏡滿足該條件表式(4)。
當該成像透鏡滿足該條件表式(4)時,該第三透鏡及該第四透鏡之組合放大率變得適當,且慧形像差可被令人滿意地修正。
於上述之成像透鏡中,其較佳的是該第二透鏡及該第三透鏡之每一者係由具有小於或等於31之阿貝數的材料所製成。
當該第二透鏡及該第三透鏡之每一者係由具有小於或等於31之阿貝數的材料所製成時,色像差可被令人滿意地修正。
於上述之成像透鏡中,其較佳的是該條件表式(2)的上限為1.4。
當該條件表式(2)的上限為1.4時,該第一透鏡至該第三透鏡之組合放大率變得更適當,且視野彎曲像差可被更令人滿意地修正。
於上述之成像透鏡中,其較佳的是該條件表式(4)的上限為2.25。
當該條件表式(4)的上限為2.25時,該第三透鏡及該第四透鏡之組合放大率變得更適當,且慧形像差可被更令人滿意地修正。
本技術之另一實施例係針對一成像裝置,包含一成像透鏡及一成像裝置,該成像裝置將藉由該成像透鏡所形成之光學影像轉換成電信號,且該成像透鏡由物件側朝影像側之順序包含:孔徑光闌;第一透鏡,具有正放大率及凹入影像側表面;第二透鏡,具有負放大率及凹入物件側表面;第三透鏡,具有負放大率;第四透鏡,具有正放大率;及第五透鏡,具有負放大率。
在該成像設備之成像透鏡中,該成像透鏡之整個厚度能夠因此被減少,因為該第一透鏡及該第二透鏡可被如此設置,以致在其間之距離被減至最小,且該第三透鏡具有負放大率。
根據本技術之實施例的成像透鏡由該物件側朝該影像側之順序包含:該孔徑光闌;該第一透鏡,具有正放大率及該凹入影像側表面;該第二透鏡,具有負放大率及該凹入物件側表面;該第三透鏡,具有負放大率;該第四透鏡,具有正放大率;及該第五透鏡,具有負放大率。
既然該第一透鏡之影像側表面具有一凹入形狀,且該第二透鏡之物件側表面具有一凹入形狀,該第一透鏡及該第二透鏡可被如此設置,以致在其間之距離被減至最小,藉此該總光學長度能被縮短,而在光學性能中達成一改良。
於上述本技術的一較佳實施例中,該第二透鏡具有一凹入影像側表面。
既然該第二透鏡係雙凹面透鏡,比於該第二透鏡被形成為負透鏡之案例中,該第二透鏡可為較薄的,藉此該總光學長度可被進一步縮短,而在負透鏡之案例中,使該第二透鏡的一表面具有一凸出形狀。
於上述本技術的一較佳實施例中,該成像透鏡滿足以下之條件表式(1):(1)0.45<f1/f4<0.70
在此f1代表該第一透鏡之焦距,及f4代表該第四透鏡的焦距。
因此,不只該第一透鏡之放大率確實變得適當及該總光學長度能被縮短,而且視野彎曲像差及慧形像差可被以很好地平衡之方式修正,以致該光學性能可被改善。
於上述本技術的一較佳實施例中,該成像透鏡滿足該條件表式(2)。
因此,不只該第一透鏡至該第三透鏡之組合放大率確實變得適當及該總光學長度能被縮短,而且視野彎曲像差被令人滿意地修正,以致該光學性能可被改善。
於上述本技術的一較佳實施例中,該成像透鏡滿足該條件表式(3)。
因此,不只該第二透鏡至該第四透鏡之組合放大率確實變得適當及該總光學長度能被縮短,而且慧形像差及視野彎曲像差可被以很好地平衡之方式修正,以致該光學性能可被改善。
於上述本技術的一較佳實施例中,該成像透鏡滿足該條件表式(4)。
因此,不只該第三透鏡及該第四透鏡之組合放大率確實變得適當及該總光學長度能被縮短,而且慧形像差被令人滿意地修正,以致該光學性能可被改善。
於上述本技術的一較佳實施例中,該第二透鏡及該第三透鏡之每一者係由具有小於或等於31之阿貝數的材料所製成。
色像差可因此被令人滿意地修正,以致該光學性能可被改善。
於上述本技術的一較佳實施例中,該條件表式(2)的上限為1.4。
因此,該總光學長度能被縮短,且視野彎曲像差能被更令人滿意地修正,以致該光學性能可被進一步改善。
於上述本技術的一較佳實施例中,該條件表式(4)的上限為2.25。
因此,該總光學長度能被縮短,且慧形像差能被更令人滿意地修正,以致該光學性能可被進一步改善。
根據本技術之實施例的成像設備包含一成像透鏡及一成像裝置,該成像裝置將藉由該成像透鏡所形成之光學影像轉換成電信號,且該成像透鏡由物件側朝影像側之順序包含:孔徑光闌;第一透鏡,具有正放大率及凹入影像側表面;第二透鏡,具有負放大率及凹入物件側表面;第三透鏡,具有負放大率;第四透鏡,具有正放大率;及第五透鏡,具有負放大率。
於該成像透鏡中,既然該第一透鏡之影像側表面具有一凹入形狀,且該第二透鏡之物件側表面具有一凹入形狀,該第一透鏡及該第二透鏡可被如此設置,以致在其間之距離被減至最小,藉此該總光學長度能被縮短,而在光學性能中達成一改良。
1‧‧‧成像透鏡
2‧‧‧成像透鏡
3‧‧‧成像透鏡
4‧‧‧成像透鏡
10‧‧‧行動電話
20‧‧‧顯示面板
21‧‧‧擴音器
22‧‧‧麥克風
23‧‧‧操作按鍵
24‧‧‧通訊單元
30‧‧‧成像單元
31‧‧‧成像裝置
40‧‧‧記憶卡
50‧‧‧中央處理單元
51‧‧‧唯讀記憶體
52‧‧‧隨機存取記憶體
53‧‧‧匯流排
54‧‧‧相機控制器
55‧‧‧記憶卡介面
56‧‧‧顯示控制器
57‧‧‧音訊編碼/解碼器
58‧‧‧紅外線介面
59‧‧‧通訊控制器
CG‧‧‧蓋玻璃板
IMG‧‧‧影像平面
L1‧‧‧第一透鏡
L2‧‧‧第二透鏡
L3‧‧‧第三透鏡
L4‧‧‧第四透鏡
L5‧‧‧第五透鏡
S‧‧‧孔徑光闌
S1‧‧‧物件側表面
S2‧‧‧影像側表面
S3‧‧‧物件側表面
S4‧‧‧影像側表面
S5‧‧‧物件側表面
S6‧‧‧影像側表面
S7‧‧‧物件側表面
S8‧‧‧影像側表面
S9‧‧‧物件側表面
S10‧‧‧影像側表面
圖1顯示根據範例1之成像透鏡的透鏡組構;圖2以數值之範例顯示球面像差、像散、及視野彎曲像差,其中特定值被使在範例1中;圖3顯示根據範例2之成像透鏡的透鏡組構;圖4以數值之範例顯示球面像差、像散、及視野彎曲像差,其中特定值被使在範例2中;圖5顯示根據範例3之成像透鏡的透鏡組構;圖6以數值之範例顯示球面像差、像散、及視野彎曲像差,其中特定值被使在範例3中;圖7顯示根據範例4之成像透鏡的透鏡組構;
圖8以數值之範例顯示球面像差、像散、及視野彎曲像差,其中特定值被使在範例4中;圖9隨著圖10顯示一基於根據本技術之實施例的成像設備之行動電話,且為一立體圖;及圖10為一方塊圖。
提供一成像透鏡及一成像設備之本技術的實施例將在下面被敘述。
根據本技術之實施例的成像透鏡包含孔徑光闌;第一透鏡,具有正放大率及凹入影像側表面;第二透鏡,具有負放大率及凹入物件側表面;第三透鏡,具有負放大率;第四透鏡,具有正放大率;及第五透鏡,具有負放大率,而由該物件側朝該影像側連續地配置。
於如此根據本技術之實施例所建構的成像透鏡中,其中該孔徑光闌被設置在由第一透鏡移位朝該物件側的位置中,入口光瞳能被設定在遠離該影像平面之位置中,由此高度的遠心能被確保,且相對於該影像平面的入射角能被以較佳方式設定。
再者,於根據本技術之實施例的成像透鏡中,其具有由該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡、該第四透鏡、及該第五透鏡所形成之五透鏡組構,該等透鏡之每一者能
被設計來修正像差的一型式,由此該成像透鏡以整體而言能令人滿意地修正像差,以改善其光學性能。
再者,於根據本技術之實施例的成像透鏡中,其中該第一透鏡之影像側表面具有一凹入形狀,且該第二透鏡之物件側表面具有一凹入形狀,該第一透鏡及該第二透鏡可被如此設置,以致在其間之距離被減至最小,藉此該總光學長度能被縮短。
又再者,於根據本技術之實施例的成像透鏡中,其中該五透鏡組構中之第三透鏡具有負放大率,該成像透鏡之整個厚度可被減少,藉此該總光學長度可被進一步縮短。
如上述,根據本技術之實施例的成像透鏡,其中該孔徑光闌及該正、負、負、正、及負的五透鏡由該物件側朝該影像側被連續地配置,且該第一透鏡之影像側表面具有一凹入形狀,且該第二透鏡之物件側表面具有一凹入形狀,允許該總光學長度將被縮短,而在光學性能中達成一改良。
於根據本技術之實施例的成像透鏡中,該第二透鏡之影像側表面想要地係具有一凹入表面。
當具有負放大率及凹入物件側表面的第二透鏡之影像側表面亦具有一凹入形狀時,該物件側及影像側表面配合,以提供該負放大率。
如上述,當該第二透鏡之影像側表面具有一凹入形狀,且因此該第二透鏡係雙凹面透鏡時,該第二透鏡可為比於一案例中較薄,在此案例中,該第二透鏡被形成為一
負透鏡,使該第二透鏡的一表面具有凸出形狀,藉此該總光學長度可被進一步縮短。
根據本技術之實施例的成像透鏡想要地係滿足以下條件表式(1):(1)0.45<f1/f4<0.70
在此f1代表該第一透鏡之焦距,及f4代表該第四透鏡的焦距。
該條件表式(1)界定該第一透鏡之焦距對該第四透鏡的焦距之比率。
當f1/f4係大於該條件表式(1)的上限時,該第一透鏡之放大率變得太大。於此案例中,該視野彎曲像差及慧形像差不能被以很好地平衡之方式來修正。
反之,當f1/f4係比該條件表式(1)的下限較小時,該第一透鏡之放大率變得太小。於此案例中,該總光學長度不能被縮短,且該視野彎曲像差及慧形像差不能被以很好地平衡之方式來修正。
如上述,當該成像透鏡滿足該條件表式(1)時,不只能夠縮短該總光學長度,同時也能夠以很好地平衡之方式來修正該視野彎曲像差及慧形像差,以致該光學性能被改善。再者,該成像透鏡之正放大率能藉由具有正放大率的多數透鏡所形成,藉此因為不在中心的減少之敏感性,高容量生產能力可被確保。
根據本技術之實施例的成像透鏡想要地係滿足以下條件表式(2):
(2)0.9<f123/fa<1.5
在此f123代表該第一透鏡、該第二透鏡、及該第三透鏡之組合焦距,且fa代表該整個透鏡系統的焦距。
該條件表式(2)界定該第一透鏡至該第三透鏡之組合焦距對該整個透鏡系統的焦距之比率。
當f123/fa係大於該條件表式(2)的上限時,該第一透鏡至該第三透鏡之組合放大率變得太大。於此案例中,視野彎曲像差不能令人滿意地被修正。
反之,當f123/fa係比該條件表式(2)的下限較小時,該第一透鏡至該第三透鏡之組合放大率變得太小。於此案例中,該總光學長度不能被縮短,且視野彎曲像差不能令人滿意地被修正。
如上述,當該成像透鏡滿足該條件表式(2)時,該總光學長度能被縮短,且視野彎曲像差可令人滿意地被修正,以致該光學性能可被改善。
在本技術中,該條件表式(2)之數值範圍更佳地係被改變至以下條件表式(2)'之範圍:(2)' 0.9<f123/fa<1.4。
當該成像透鏡滿足該條件表式(2)'時,該總光學長度能被縮短,且視野彎曲像差能被更令人滿意地修正,以致該光學性能可被進一步改善。
根據本技術之實施例的成像透鏡想要地係滿足以下條件表式(3):(3)1.5<f234/fa<9.0
在此f234代表該第二透鏡、該第三透鏡、及該第四透鏡之組合焦距,且fa代表該整個透鏡系統的焦距。
該條件表式(3)界定該第二透鏡至該第四透鏡之組合焦距對該整個透鏡系統的焦距之比率。
當f234/fa係大於該條件表式(3)的上限時,該第二透鏡至該第四透鏡之組合放大率變得太大。於此案例中,慧形像差及視野彎曲像差不能以很好地平衡之方式被修正。
反之,當f234/fa係比該條件表式(3)的下限較小時,該第二透鏡至該第四透鏡之組合放大率變得太小。於此案例中,該總光學長度不能被縮短,且慧形像差及視野彎曲像差不能以很好地平衡之方式被修正。
如上述,當該成像透鏡滿足該條件表式(3)時,該總光學長度能被縮短,且慧形像差及視野彎曲像差能夠以很好地平衡之方式中被修正,以致該光學性能可被改善。
根據本技術之實施例的成像透鏡想要地係滿足以下條件表式(4):(4)1.5<f34/fa<2.5
在此f34代表該第三透鏡及該第四透鏡之組合焦距,且fa代表該整個透鏡系統的焦距。
該條件表式(4)界定該第三透鏡及該第四透鏡之組合焦距對該整個透鏡系統的焦距之比率。
當f34/fa係大於該條件表式(4)的上限時,該第三透鏡及該第四透鏡之組合放大率變得太大。於此案例中,
慧形像差不能令人滿意地被修正。
反之,當f34/fa係比該條件表式(4)的下限較小時,該第三透鏡及該第四透鏡之組合放大率變得太小。於此案例中,該總光學長度不能被縮短,且慧形像差不能被令人滿意地修正。
如上述,當該成像透鏡滿足該條件表式(4)時,該總光學長度能被縮短,且慧形像差可被令人滿意地修正,以致該光學性能可被改善。
在本技術中,該條件表式(4)的數值範圍更佳地係被改變至以下條件表式(4)'之範圍:(4)' 1.5<f34/fa<2.25。
當該成像透鏡滿足該條件表式(4)'時,該總光學長度能被縮短,且慧形像差可被更令人滿意地修正,以致該光學性能可被進一步改善。
於根據本技術之實施例的成像透鏡中,該第二透鏡及該第三透鏡之每一者想要地係由具有小於或等於31之阿貝數的材料所製成。
當該第二透鏡及該第三透鏡之每一者係由具有小於或等於31之阿貝數的材料所製成時,色像差可被令人滿意地修正,以致該光學性能可被改善。再者,當該第二透鏡及該第三透鏡係由相同材料所製成時,形成該透鏡之原料成本被降低,藉此製造成像透鏡的成本能被降低。
根據本技術之實施例及數值範例的成像透鏡之特定範例將在下面參考該等圖面與表格被敘述,其中特定值被使用於該等範例中。
以下表格及敘述中所顯示之符號及該符號上之其它資訊的意義係如下。
“Si”指示由該物件側朝該影像側所計數之第i表面的表面數目。“Ri”指示第i表面之曲率的旁軸半徑。“Di”指示第i表面及第(i+1)表面間之同軸的表面間距離(透鏡的中心厚度或透鏡間之空氣分離)。“Ni”指示透鏡或任何另一光學零組件之折射率,該光學零組件在該d線(λ=587.6奈米)具有當作前表面之第i表面。“vi”指示一透鏡或任何另一光學零組件的阿貝數,該光學零組件在該d線具有當作前表面之第i表面。
於“Ri”之領域中,“INFINITY(無窮大)”指示該表面為一平坦表面。
“κ”指示圓錐常數,且“A3”至“A16”分別指示第三至第十六非球面係數。
“Fno”指示f-數目。“f”指示焦距。“ω”指示半視角。
被使用於以下範例的一些成像透鏡具有非球面透鏡表面。非球狀表面之形狀被以下表式1及2所界定,而具有以下之定義:“x”指示由該透鏡表面之頂點沿著該光學軸的距離(凹陷的數量);“y”指示垂直於該光學軸方向的方向中之高度(影像高度);“c”指示在該透鏡表
面之頂點的旁軸曲率(曲率半徑之倒數);“κ”指示該圓錐常數;且“A3”至“A16”分別指示第三至第十六非球面係數。
應注意的是該表式1藉由僅只使用偶數階非球面常數表示一非球狀表面,且表式2藉由使用偶數階及奇數階非球面常數表示一非球狀表面。
於該圖面中顯示每一成像透鏡之組構,“AX”代表該光學軸。
圖1顯示根據本技術之範例1的成像透鏡1之透鏡組構。
該成像透鏡1包含孔徑光闌S;第一透鏡L1,具有正放大率;第二透鏡L2,具有負放大率;第三透鏡L3,具有負放大率;第四透鏡L4,具有正放大率;及第五透鏡L5,具有負放大率,它們由該物件側朝該影像側被連續地配置。
該第一透鏡L1具有凸出之物件側表面S1及凹入的影像側表面S2。
該第二透鏡L2具有凹入的物件側表面S3及凸出之影像側表面S4。
該第三透鏡L3具有凹入的物件側表面S5及凸出之影像側表面S6。
該第四透鏡L4具有凸出之物件側表面S7及凸出之影像側表面S8。
該第五透鏡L5具有凹入的物件側表面S9及凹入的影像側表面S10。
該孔徑光闌S、該第一透鏡L1、該第二透鏡L2、該第三透鏡L3、該第四透鏡L4、及該第五透鏡L5被設置在固定位置中。
蓋玻璃板CG被設置於該第五透鏡L5及影像平面IMG之間。
表1顯示數值範例1中之透鏡資料,其中特定值被使用於根據範例1的成像透鏡1中。
於該成像透鏡1中,以下之表面係非球狀表面:該第一透鏡L1之兩表面(第一與第二表面);該第二透鏡L2之兩表面(第三與第四表面);該第三透鏡L3之兩表面(第五與第六表面);該第四透鏡L4之兩表面(第七與第八表面);及該第五透鏡L5之兩表面(第九與第十表面)。表2及3顯示該第三至第十六非球面係數A3至A16及數值範例1中之非球狀表面的圓錐常數κ。
表2僅只顯示該偶數階非球面常數,且表3顯示該偶數階及奇數階非球面常數。
表4顯示數值範例1中之焦距f、f數目Fno、及半視角ω。
圖2顯示數值範例1中之像差。
於圖2中之球面像差示意圖中,該直立軸代表相對於該完整孔徑之f數目的比例,且該水平軸代表失焦之數
量。該實線代表在該g線(435.83奈米之波長)的球面像差值,該虛線代表在該d線(587.56奈米之波長)的球面像差值,且該鏈線代表在該F線(486.13奈米之波長)的球面像差值。於圖2中之像散示意圖中,該直立軸代表該視角,且該水平軸代表失焦之數量。該實線代表在該d線於該矢狀影像平面中之像散值,且該間斷線代表在該d線於該子午線影像平面中像散值。於圖2中之視野彎曲像差示意圖中,該直立軸代表該視角,且該水平軸代表%。該實線代表在該d線的視野彎曲像差值。
該等像差示意圖清楚地顯示該等像差已被令人滿意地修正,且優異的成像性能已於數值範例1中被達成。
圖3顯示根據本技術的範例2之成像透鏡2的透鏡組構。
該成像透鏡2包含孔徑光闌S;第一透鏡L1,具有正放大率;第二透鏡L2,具有負放大率;第三透鏡L3,具有負放大率;第四透鏡L4,具有正放大率;及第五透鏡L5,具有負放大率,它們由該物件側朝該影像側被連續地配置。
該第一透鏡L1具有凸出之物件側表面S1及凹入的影像側表面S2。
該第二透鏡L2具有凹入的物件側表面S3及凸出之影像側表面S4。
該第三透鏡L3具有凹入的物件側表面S5及凸出之影像側表面S6。
該第四透鏡L4具有凸出之物件側表面S7及凸出之影像側表面S8。
該第五透鏡L5具有凹入的物件側表面S9及凹入的影像側表面S10。
該孔徑光闌S、該第一透鏡L1、該第二透鏡L2、該第三透鏡L3、該第四透鏡L4、及該第五透鏡L5被設置在固定位置中。
蓋玻璃板CG被設置於該第五透鏡L5及影像平面IMG之間。
表5顯示數值範例2中之透鏡資料,其中特定值被使用於根據範例2的成像透鏡2中。
於該成像透鏡2中,以下之表面係非球狀表面:該第一透鏡L1之兩表面(第一與第二表面);該第二透鏡L2之兩表面(第三與第四表面);該第三透鏡L3之兩表面(第五與第六表面);該第四透鏡L4之兩表面(第七與第八表面);及該第五透鏡L5之兩表面(第九與第十表面)。表6及7顯示該第三至第十六非球面係數A3至A16及數值範例2中之非球狀表面的圓錐常數κ。
表6僅只顯示該偶數階非球面常數,且表7顯示該偶數階及奇數階非球面常數。
表8顯示數值範例2中之焦距f、該f數目Fno、及該半視角ω。
圖4顯示數值範例2中之像差。
於圖4中之球面像差示意圖中,該直立軸代表相對於該完整孔徑之f數目的比例,且該水平軸代表失焦之數
量。該實線代表在該g線(435.83奈米之波長)的球面像差值,該虛線代表在該d線(587.56奈米之波長)的球面像差值,且該鏈線代表在該F線(486.13奈米之波長)的球面像差值。於圖4中之像散示意圖中,該直立軸代表該視角,且該水平軸代表失焦之數量。該實線代表在該d線於該矢狀影像平面中之像散值,且該間斷線代表在該d線於該子午線影像平面中像散值。於圖4中之視野彎曲像差示意圖中,該直立軸代表該視角,且該水平軸代表%。該實線代表在該d線的視野彎曲像差值。
該等像差示意圖清楚地顯示該等像差已被令人滿意地修正,且優異的成像性能已於數值範例2中被達成。
圖5顯示根據本技術的範例3之成像透鏡3的透鏡組構。
該成像透鏡3包含孔徑光闌S;第一透鏡L1,具有正放大率;第二透鏡L2,具有負放大率;第三透鏡L3,具有負放大率;第四透鏡L4,具有正放大率;及第五透鏡L5,具有負放大率,它們由該物件側朝該影像側被連續地配置。
該第一透鏡L1具有凸出之物件側表面S1及凹入的影像側表面S2。
該第二透鏡L2具有凹入的物件側表面S3及凸出之影像側表面S4。
該第三透鏡L3具有凹入的物件側表面S5及凸出之影像側表面S6。
該第四透鏡L4具有凸出之物件側表面S7及凸出之影像側表面S8。
該第五透鏡L5具有凹入的物件側表面S9及凹入的影像側表面S10。
該孔徑光闌S、該第一透鏡L1、該第二透鏡L2、該第三透鏡L3、該第四透鏡L4、及該第五透鏡L5被設置在固定位置中。
蓋玻璃板CG被設置於該第五透鏡L5及影像平面IMG之間。
表9顯示數值範例3中之透鏡資料,其中特定值被使用於根據範例3的成像透鏡3中。
於該成像透鏡3中,以下之表面係非球狀表面:該第一透鏡L1之兩表面(第一與第二表面);該第二透鏡L2之兩表面(第三與第四表面);該第三透鏡L3之兩表面(第五與第六表面);該第四透鏡L4之兩表面(第七與第八表面);及該第五透鏡L5之兩表面(第九與第十表面)。表10及11顯示該第三至第十六非球面係數A3至A16及數值範例3中之非球狀表面的圓錐常數κ。
表10僅只顯示該偶數階非球面常數,且表11顯示該偶數階及奇數階非球面常數。
表12顯示數值範例3中之焦距f、該f數目Fno、及該半視角ω。
圖6顯示數值範例3中之像差。
於圖6中之球面像差示意圖中,該直立軸代表相對於該完整孔徑之f數目的比例,且該水平軸代表失焦之數
量。該實線代表在該g線(435.83奈米之波長)的球面像差值,該虛線代表在該d線(587.56奈米之波長)的球面像差值,且該鏈線代表在該F線(486.13奈米之波長)的球面像差值。於圖6中之像散示意圖中,該直立軸代表該視角,且該水平軸代表失焦之數量。該實線代表在該d線於該矢狀影像平面中之像散值,且該間斷線代表在該d線於該子午線影像平面中像散值。於圖6中之視野彎曲像差示意圖中,該直立軸代表該視角,且該水平軸代表%。該實線代表在該d線的視野彎曲像差值。
該等像差示意圖清楚地顯示該等像差已被令人滿意地修正,且優異的成像性能已於數值範例3中被達成。
圖7顯示根據本技術的範例4之成像透鏡4的透鏡組構。
該成像透鏡4包含孔徑光闌S;第一透鏡L1,具有正放大率;第二透鏡L2,具有負放大率;第三透鏡L3,具有負放大率;第四透鏡L4,具有正放大率;及第五透鏡L5,具有負放大率,它們由該物件側朝該影像側被連續地配置。
該第一透鏡L1具有凸出之物件側表面S1及凹入的影像側表面S2。
該第二透鏡L2具有凹入的物件側表面S3及凸出之影像側表面S4。
該第三透鏡L3具有凹入的物件側表面S5及凸出之影像側表面S6。
該第四透鏡L4具有凹入之物件側表面S7及凸出之影像側表面S8。
該第五透鏡L5具有凹入的物件側表面S9及凹入的影像側表面S10。
該孔徑光闌S、該第一透鏡L1、該第二透鏡L2、該第三透鏡L3、該第四透鏡L4、及該第五透鏡L5被設置在固定位置中。
蓋玻璃板CG被設置於該第五透鏡L5及影像平面IMG之間。
表13顯示數值範例4中之透鏡資料,其中特定值被使用於根據範例4的成像透鏡4中。
於該成像透鏡4中,以下之表面係非球狀表面:該第一透鏡L1之兩表面(第一與第二表面);該第二透鏡L2之兩表面(第三與第四表面);該第三透鏡L3之兩表面(第五與第六表面);該第四透鏡L4之兩表面(第七與第八表面);及該第五透鏡L5之兩表面(第九與第十表面)。表14及15顯示該第三至第十六非球面係數A3至A16及數值範例4中之非球狀表面的圓錐常數κ。
表14僅只顯示該偶數階非球面常數,且表15顯示該偶數階及奇數階非球面常數。
表16顯示數值範例4中之焦距f、該f數目Fno、及該半視角ω。
圖8顯示數值範例4中之像差。
於圖8中之球面像差示意圖中,該直立軸代表相對於該完整孔徑之f數目的比例,且該水平軸代表失焦之數
量。該實線代表在該g線(435.83奈米之波長)的球面像差值,該虛線代表在該d線(587.56奈米之波長)的球面像差值,且該鏈線代表在該F線(486.13奈米之波長)的球面像差值。於圖8中之像散示意圖中,該直立軸代表該視角,且該水平軸代表失焦之數量。該實線代表在該d線於該矢狀影像平面中之像散值,且該間斷線代表在該d線於該子午線影像平面中像散值。於圖8中之視野彎曲像差示意圖中,該直立軸代表該視角,且該水平軸代表%。該實線代表在該d線的視野彎曲像差值。
該等像差示意圖清楚地顯示該等像差已被令人滿意地修正,且優異的成像性能已於數值範例4中被達成。
將敘述用於根據本技術之範例的成像透鏡之條件表式中的變數之值。
表17顯示用於該成像透鏡1至4的條件表式(1)至(4)中之變數的值。
表17清楚地顯示該成像透鏡1至4被組構成滿足該條件表式(1)至(4)。
根據本技術之實施例的成像設備包含成像透鏡,該成像透鏡由以下所形成:孔徑光闌S;第一透鏡,具有正放大率及凹入的影像側表面;第二透鏡,具有負放大率及凹入的物件側表面;第三透鏡,具有負放大率;第四透鏡,具有正放大率;及第五透鏡,具有負放大率,它們由該物件側朝該影像側被連續地配置。
在根據本技術之實施例的成像設備之如此建構的成像透鏡中,其中該孔徑光闌被設置在由第一透鏡移位朝該物件側的位置中,入口光瞳能被設定在遠離該影像平面之位置中,由此高度的遠心能被確保,且因此相對於該影像平面的入射角能被以較佳之方式設定。
再者,於根據本技術之實施例的成像設備中,既然該
成像透鏡具有由該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡、該第四透鏡、及該第五透鏡所形成之五透鏡組構,該等透鏡之每一者能被設計來修正像差的一型式,由此該成像透鏡以整體而言能令人滿意地修正像差,以改善其光學性能。
再者,於根據本技術之實施例的成像設備之成像透鏡中,其中該第一透鏡之影像側表面具有一凹入形狀,且該第二透鏡之物件側表面具有一凹入形狀,該第一透鏡及該第二透鏡可被如此設置,以致在其間之距離被減至最小,藉此該總光學長度能被縮短。
又再者,於根據本技術之實施例的成像設備之成像透鏡中,其中該五透鏡組構中之第三透鏡具有負放大率,該成像透鏡之總厚度可被減少,藉此該總光學長度可被進一步縮短。
如上述,根據本技術之實施例的成像設備之成像透鏡,其中該孔徑光闌及該正、負、負、正、及負的五透鏡由該物件側朝該影像側被連續地配置,且該第一透鏡之影像側表面具有一凹入形狀,且該第二透鏡之物件側表面具有一凹入形狀,允許該總光學長度將被縮短,而在光學性能中達成一改良。
其次將敘述一案例,在此根據本技術之實施例的成像設備被用作行動電話(看圖9及10)。
顯示面板20、擴音器21與麥克風22、及操作按鍵23、23、...被提供在行動電話10的一表面上。包含該成像透鏡1、該成像透鏡2、該成像透鏡3、或該成像透鏡4的成像單元30被併入在該行動電話10中。
該成像單元30包含成像裝置31、諸如CCD(電荷耦合裝置)與CMOS(互補式金屬氧化物半導體)裝置、以及該成像透鏡1、該成像透鏡2、該成像透鏡3、或該成像透鏡4。
該行動電話10另包含用於以紅外線為基礎之通訊的紅外線通訊單元24。
記憶卡40被***該行動電話10及由該行動電話10移去。
該行動電話10另包含CPU(中央處理單元)50,其控制該整個行動電話10之操作。譬如,該CPU 50將ROM(唯讀記憶體)51中所儲存之控制程式載入RAM(隨機存取記憶體)52,並使用該控制程式來經由匯流排53控制該行動電話10之操作。
相機控制器54具有控制該成像單元30之功能,以擷取一靜止影像或電影。該相機控制器54譬如基於JPEG(聯合影像專家小組)及MPEG(動畫專家小組)壓縮所擷取之影像資訊,且接著將該被壓縮之資料送至該匯流排53。
送至該匯流排53之影像資訊被暫時地儲存於該RAM 52中,如需要被輸出至記憶卡介面55,且經由該記憶卡
介面55被儲存於該記憶卡40中、或經由顯示控制器56被顯示在該顯示面板20上。
在影像擷取操作中,經過該麥克風22所擷取之音訊資訊被同時經由音訊編碼/解碼器57暫時地儲存於該RAM52中、或被儲存於該記憶卡40,且經過該擴音器21與在該顯示面板20上顯示一影像之操作同時地經由該音訊編碼/解碼器57輸出。
如需要,該影像資訊及該音訊資訊被輸出至紅外線介面58,經由該紅外線介面58及該紅外線通訊單元24被輸出至外部裝置,且被傳輸至包含紅外線通訊單元的另一設備,諸如行動電話、個人電腦、及PDA(個人數位助理器)。為基於該RAM 52或該記憶卡40中所儲存之影像資料而在該顯示面板20上顯示電影或靜止影像,該相機控制器54解碼及解壓縮該RAM 52或該記憶卡40中所儲存之檔案,且接著將該結果之影像資料經由該匯流排53送至該顯示控制器56。
通訊控制器59經由天線(未示出)將無線電波送至基地台與由基地台接收無線電波。在語音呼叫模式中,該通訊控制器59處理所接收之音訊資訊,且接著經由該音訊編碼/解碼器57將該經處理之音訊資訊輸出至該擴音器21、經過該麥克風22收集音訊、經由該音訊編碼/解碼器57接收所收集之音訊、在所接收之音訊上施行預定的處理、且接著送出該經處理之音訊。
既然該成像透鏡1、該成像透鏡2、該成像透鏡3、
及該成像透鏡4允許該總光學長度將如上述被縮短,該成像透鏡之任一者可被輕易地併入一成像設備中,其需要為薄的、諸如該行動電話10。
該上面實施例已參考該案例被敘述,在此該成像設備被用作一行動電話,但該成像設備不須被用作行動電話。該成像設備可被廣泛地用作數位輸入/輸出設備、諸如數位攝錄影機、數位相機、相機被併入之個人電腦、及相機被併入的PDA(個人數位助理器)。
於根據本技術之實施例的成像透鏡及根據本技術之實施例的成像設備之任何一者中,沒有放大率、孔徑光闌、及其他光學元件之透鏡可同樣被設置為該第一至第五透鏡。於此案例中,根據本技術之實施例的任何一者之成像透鏡的透鏡組構係由該第一至第五透鏡所形成之五透鏡組構。
本技術亦可被建構如下。
<1>成像透鏡,由物件側朝影像側之順序包含:孔徑光闌;第一透鏡,具有正放大率及凹入影像側表面;第二透鏡,具有負放大率及凹入物件側表面;第三透鏡,具有負放大率;第四透鏡,具有正放大率;及第五透鏡,具有負放大率。
<2>在<1>中所敘述之成像透鏡,其中該第二透鏡具有凹入影像側表面。
<3>在<1>或<2>中所敘述之成像透鏡,其中該成像透鏡滿足以下條件表式(1):(1)0.45<f1/f4<0.70在此f1代表該第一透鏡之焦距,及f4代表該第四透鏡的焦距。
<4>在<1>至<3>的任一者中之成像透鏡,其中該成像透鏡滿足下文條件表式(2):(2)0.9<f123/fa<1.5在此f123代表該第一透鏡、該第二透鏡、及該第三透鏡之組合焦距,且fa代表該整個透鏡系統的焦距。
<5>在<1>至<4>的任一者中之成像透鏡,其中該成像透鏡滿足以下條件表式(3):(3)1.5<f234/fa<9.0在此f234代表該第二透鏡、該第三透鏡、及該第四透鏡之組合焦距,且fa代表該整個透鏡系統的焦距。
<6>在<1>至<5>的任一者中之成像透鏡,其中該成像透鏡滿足以下條件表式(4):(4)1.5<f34/fa<2.5在此f34代表該第三透鏡及該第四透鏡之組合焦距,且fa代表該整個透鏡系統的焦距。
<7>在<1>至<6>的任一者中之成像透鏡,其中該第二透鏡及該第三透鏡之每一者係由具有小於
或等於31之阿貝數的材料所製成。
<8>在<4>中所敘述之成像透鏡,其中該條件表式(2)的上限為1.4。
<9>在<6>中所敘述之成像透鏡,其中該條件表式(4)的上限為2.25。
<10>一成像設備,包括:成像透鏡;及成像裝置,其將藉由該成像透鏡所形成之光學影像轉換成電信號,其中該成像透鏡由物件側朝影像側之順序包含:孔徑光闌;第一透鏡,具有正放大率及凹入影像側表面;第二透鏡,具有負放大率及凹入物件側表面;第三透鏡,具有負放大率;第四透鏡,具有正放大率;及第五透鏡,具有負放大率。
<11>在<1>至<9>的任一者中之成像透鏡、或在<10>中所敘述之成像設備,其中包含大體上沒有放大率之透鏡的光學元件被進一步設置。
上述範例中所顯示之零組件的形狀及值全部僅只被呈現當作範例,用於實施本技術及將不被使用於以有限之意義來解釋本技術之技術範圍。
本揭示內容含有在2012年3月13日於該日本專利局中提出的有關日本優先權專利申請案JP 2012-056250中所揭示之主題,其整個內容以引用的方式併入本文中。
那些熟諳此技藝者應了解可視設計需求及其他因素而定發生各種修改、組合、次組合、及變更,只要它們係在
所附申請專利或其同等項之範圍內。
1‧‧‧成像透鏡
CG‧‧‧蓋玻璃板
IMG‧‧‧影像平面
L1‧‧‧第一透鏡
L2‧‧‧第二透鏡
L3‧‧‧第三透鏡
L4‧‧‧第四透鏡
L5‧‧‧第五透鏡
S‧‧‧孔徑光闌
Claims (10)
- 一種成像透鏡,由物件側朝影像側之順序包括:孔徑光闌;第一透鏡,具有正放大率及凹入影像側表面;第二透鏡,具有負放大率及凹入物件側表面;第三透鏡,具有負放大率;第四透鏡,具有正放大率;及第五透鏡,具有負放大率。
- 如申請專利範圍第1項之成像透鏡,其中該第二透鏡具有凹入影像側表面。
- 如申請專利範圍第1項之成像透鏡,其中該成像透鏡滿足以下條件表式(1):(1)0.45<f1/f4<0.70在此f1代表該第一透鏡之焦距,及f4代表該第四透鏡的焦距。
- 如申請專利範圍第1項之成像透鏡,其中該成像透鏡滿足下文條件表式(2):(2)0.9<f123/fa<1.5在此f123代表該第一透鏡、該第二透鏡、及該第三透鏡之組合焦距,且fa代表該整個透鏡系統的焦距。
- 如申請專利範圍第1項之成像透鏡,其中該成像透鏡滿足以下條件表式(3):(3)1.5<f234/fa<9.0在此f234代表該第二透鏡、該第三透鏡、及該第四 透鏡之組合焦距,且fa代表該整個透鏡系統的焦距。
- 如申請專利範圍第1項之成像透鏡,其中該成像透鏡滿足以下條件表式(4):(4)1.5<f34/fa<2.5在此f34代表該第三透鏡及該第四透鏡之組合焦距,且fa代表該整個透鏡系統的焦距。
- 如申請專利範圍第1項之成像透鏡,其中該第二透鏡及該第三透鏡之每一者係由具有小於或等於31之阿貝數的材料所製成。
- 如申請專利範圍第4項之成像透鏡,其中該條件表式(2)的上限為1.4。
- 如申請專利範圍第6項之成像透鏡,其中該條件表式(4)的上限為2.25。
- 一種成像設備,包括:成像透鏡;及成像裝置,其將藉由該成像透鏡所形成之光學影像轉換成電信號,其中該成像透鏡由物件側朝影像側之順序包含:孔徑光闌;第一透鏡,具有正放大率及凹入影像側表面;第二透鏡,具有負放大率及凹入物件側表面;第三透鏡,具有負放大率;第四透鏡,具有正放大率;及第五透鏡,具有負放大率。
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