CN103246129B

CN103246129B - 电子观景窗

Info

Publication number: CN103246129B
Application number: CN201210030070.2A
Authority: CN
Inventors: 许哲源
Original assignee: Ability Enterprise Co Ltd
Current assignee: Ability Enterprise Co Ltd
Priority date: 2012-02-10
Filing date: 2012-02-10
Publication date: 2016-03-09
Anticipated expiration: 2032-02-10
Also published as: CN103246129A

Abstract

本发明是有关于一种电子观景窗，其自一观察侧至一影像侧依序包含一孔径光阑、一具有正屈光度的透镜群，以及一显示装置。观景窗的特征在于，可在小型化与低成本条件下，达到高放大倍率、高清晰，以及观测舒适等要求。

Description

电子观景窗

技术领域

本发明涉及一种电子观景窗,特别是涉及一种轻薄化、成本低、高放大倍率、高清晰、使用舒适的视度可调式观景窗。

背景技术

影像撷取装置，例如数字摄影机或相机，借由变焦镜头和影像传感器撷取待摄物的影像。在某些影像撷取装置，使用者还可通过电子观景窗(electronicviewfinder)观察待摄物。电子观景窗具有液晶显示面板与镜头模块。液晶显示面板显示影像传感器所撷取的影像，镜头模块则放大该显示影像。

每个人观察对象所需的明视距离不同，有些较短，有些较长。正常情形，人类眼睛观察一对象的明视距离L介于250mm至1000mm之间。若定义视度(diopter，或称“屈光度”)D＝1000/L，则明视距离为-333mm的人其所需视度为-3D，明视距离为-500mm的人其所需视度为-2D。为因应不同明视距离的使用者，电子观景窗通常设计成具有一视度范围，并具有供使用者调整视度的机构。

现有习知的观景窗仍有改善空间：必须在小型化与低成本条件下，达到高放大倍率、高清晰，以及观测舒适等要求。

由此可见，上述现有的电子观景窗在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型结构的电子观景窗,实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的电子观景窗存在的缺陷，而提供一种新型结构的电子观景窗，所要解决的技术问题是在提出一种电子观景窗,可在小型化与低成本条件下，达到高放大倍率、高清晰，以及观测舒适等要求，非常适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的其自一观察侧至一影像侧依序包含：一具有正屈光度的透镜群，自该观察侧至该影像侧依序包含：一具有正屈光度的第一透镜；以及一具有负屈光度的第二透镜；一显示装置，用以显示一影像。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的电子观景窗,其中所述的其另包含一用以观察该影像的孔径光阑，而该透镜群设置于该孔径光阑与该显示装置之间。

前述的电子观景窗,其中所述的其另包含一第一平面透镜设置于该孔径光阑与该透镜群之间，其中该孔径光阑与该第一平面透镜的一观察侧表面的距离大于或等于15mm，且该孔径光阑的孔径大于或等于4mm。

前述的电子观景窗,其中所述的该电子观景窗满足下列条件：250/EFL≥15，其中EFL是该透镜群的一焦距。

前述的电子观景窗,其中所述的该电子观景窗满足下列条件：TTL/EFL≤1.5，其中TTL是该电子观景窗在视度0D时，自该第一透镜的一观察侧表面至该显示装置的一距离，EFL是该透镜群的一焦距。

前述的电子观景窗,其中所述的该电子观景窗满足下列条件：nd1<1.56与vd1>50，其中nd1是该第一透镜的折射率，vd1为第一透镜的阿贝数(Abbenumber)。

前述的电子观景窗,其中所述的该电子观景窗满足下列条件：nd2>1.56与vd2<50的条件，其中nd2是该第二透镜的折射率，vd2是该第二透镜的阿贝数。

前述的电子观景窗,其中所述的该电子观景窗的视度范围介于-5D至+5D。

前述的电子观景窗,其中所述的该第一透镜及该第二透镜的至少一者是一非球面透镜或一自由曲面透镜，且该第一透镜及该第二透镜的至少一者是一塑料透镜。

前述的电子观景窗,其中所述的其还包含:一第一平面透镜，设置于该孔径光阑与该透镜群之间；一第二平面透镜，设置于该透镜群与该显示装置之间；以及一偏振片，设置于该第二平面透镜与该透镜群之间。

前述的电子观景窗,其中所述的其若定义一模块总长为该第一平面透镜的一朝观察侧的表面至该显示装置的一距离，则该模块总长小于21mm。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上可知,为达到上述目的，依据本发明一实施例提供一种电子观景窗，用以放大一影像，自一观察侧至一影像侧依序包含一孔径光阑、一具有正屈光度的透镜群，以及一显示装置。孔径光阑用以观察该影像。透镜群用以放大该影像,包含一具有正屈光度的第一透镜，以及一具有负屈光度的第二透镜。该显示装置用以显示该影像。一第一平面透镜设置于该孔径光阑与该透镜群之间，该孔径光阑与该第一平面透镜朝该观察侧的表面的距离大于15mm。

本发明另一实施例提供一种电子观景窗，用以观察一影像，自一观察侧至一影像侧依序包含：一孔径光阑，用以观察该影像；一具有正屈光度的透镜群，用以放大该影像；以及一显示装置，用以显示该影像。该透镜群自该观察侧至该影像侧依序包含：一具有正屈光度的第一透镜；以及一具有负屈光度的第二透镜。移动该透镜群会改变该观景窗的视度，且该观景窗满足下列条件：TTL/EFL≤1.5，其中TTL是该观景窗在视度0D时，该第一透镜朝该观察侧的表面与该显示装置的距离，EFL是该透镜群的焦距。

借由上述技术方案，本发明电子观景窗至少具有下列优点及有益效果：其具有较长的接目距离，观测较为舒适。且在接目距离变长条件下,仅利用两片透镜，同时达到小尺寸、低成本、高倍率、高清晰影像的目的。

综上所述，本发明电子观景窗，其自一观察侧至一影像侧依序包含一孔径光阑、一具有正屈光度的透镜群，以及一显示装置。观景窗的特征在于，可在小型化与低成本条件下，达到高放大倍率、高清晰，以及观测舒适等要求。本发明在技术上有显着的进步，并具有明显的积极效果,诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。

附图说明

图1A与图1B显示一种根据本发明较佳实施例的电子观景窗，其中图1A显示观景窗在视度+1D时各组件的位置，图1B显示观景窗在视度-3D时各组件的位置。

图2A与图2B分别显示本发明一实例的电子观景窗分别在视度+1D与-3D时的调变转换函数(ModulationTransferFunction，MTF)特性曲线图。

图3A与图3B分别显示本发明一实例的电子观景窗分别在视度+1D与-3D时的横向色差特性曲线图。

图4A与图4B分别显示本发明上述实例的电子观景窗分别在视度+1D与-3D时的场曲(fieldcurvature)曲线。

图5A与图5B分别显示本发明一实例的电子观景窗分别在视度+1D与-3D时的畸变(distortion)曲线。

10:电子观景窗OA:光轴

C1:第一平面透镜P:偏振片

C2:第二平面透镜AS:孔径光阑

G:透镜群TTL:镜头总长

I:显示装置MTL:模块总长

L1:第一透镜L2:第二透镜

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的电子观景窗其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

以下将详述本发明的各实施例，并配合图式作为例示。除了这些详细描述之外，本发明还可以广泛地施行在其它的实施例中，任何所述实施例的轻易替代、修改、等效变化都包含在本发明的范围内，并以之后的专利范围为准。在说明书的描述中，为了使读者对本发明有较完整的了解，提供了许多特定细节；然而，本发明可能在省略部分或全部这些特定细节的前提下，仍可实施。此外，众所周知的步骤或组件并未描述在细节中，以避免造成本发明不必要的限制。图式中相同或类似的组件将以相同或类似符号来表示。特别注意的是，图式仅为示意之用，并非代表组件实际的尺寸或数量，除非有特别说明。

图1A与图1B显示一种根据本发明较佳实施例的电子观景窗10，其中图1A显示观景窗10在视度+1D时各组件的位置，图1B显示观景窗10在视度-3D时各组件的位置。本发明的电子观景窗10，可应用于电子装置，较佳为一影像撷取装置，例如相机或摄影机中，但不限于此。

如图，本实施例的电子观景窗10，其主要组件由观察侧至影像侧，依序包含一孔径光阑AS(aperturestop)、一透镜群G、一显示装置I。显示装置I用于显示一影像，透镜群G放大该影像，孔径光阑AS供使用者观察该放大影像。显示装置I较佳为液晶显示面板，例如穿透式液晶显示面板(transmissiveliquidcrystaldisplay(LCD))或反射式液晶显示面板(reflectiveLCD)。孔径光阑AS的位置相当于使用者瞳孔的位置。

此外，一第一平面透镜C1可设置于孔径光阑AS与透镜群G之间，一第二平面透镜C2可设置于透镜群G与显示装置I之间，以及一偏振片P可设置于第二平面透镜C2与透镜群G之间。第一平面透镜C1用于保护观景窗10各组件，并防止灰尘进入。第二平面透镜C2用于保护显示装置I。偏振片P用于改变显示装置I发出光的偏振状态(polarizationstate)，其形状在本实施例为平板状，可依显示装置I光源结构而有所不同。

若定义接目距离(eyerelief)为孔径光阑AS(即瞳孔)与第一平面透镜C1朝观察侧表面的距离，为使使用者观察较舒适，本发明电子观景窗10的接目距离必须为15mm以上(大于或等于15mm)。此外，孔径光阑AS的直径为4mm以上；较佳地，孔径光阑S的直径不小于4.5mm或等于4.5mm。当孔径光阑AS直径增加，光学设计较困难。

增加接目距离将使观测者较舒适，但却增加观景窗10的体积。透镜群G可能必须使用直径较大的镜片、观景窗10的镜头总长也会增加；如果镜头总长不够，影像在周边的分辨率可能不足。

为达小型化目的，本实施例观景窗10的透镜群G包含一具有正屈光度(refractivepower)的第一透镜L1与一具有负屈光度的第二透镜L2。

透镜群G可沿着光轴OA左右移动，借此改变视度，视度调整范围可借由调整观景窗模块总长而不同，其范围例如总长为21mm的前提下，视度可在-5D至+5D之间做调整，在本实施例中，视度调整范围可为+1D至-3D。透镜群G移动时，第一透镜L1与第二透镜L2的距离不变，因此透镜群G的焦距不会改变。当透镜群G逐渐朝影像侧移动，视度逐渐减小，例如，由+1D变成-3D。透镜群G移动时，其它组件维持不动。

若定义观景窗10的放大倍率为250/EFL，其中EFL为透镜群G的焦距，则本发明实施例观景窗10的放大倍率为15倍以上，亦即250/EFL≥15。

若定义镜头总长TTL为视度0D时第一透镜L1靠近观察侧的表面与显示装置I的距离，为达到小型化目的，本发明实施例观景窗10限制镜头总长TTL除以透镜群G焦距的值，必须为1.5以下，亦即TTL/EFL≤1.5。

若定义模块总长MTL为第一平面透镜C1朝观察侧的表面至显示装置I的距离，为达到小型化目的，本发明实施例观景窗10限制模块总长MTL可小于25mm，较佳者小于21mm。

为使影像清晰，观景窗10可满足nd1<1.56与vd1>50的条件，其中nd1为第一透镜L1的折射率(refractiveindex)，vd1为第一透镜的阿贝数(Abbenumber)。

为使影像清晰，观景窗10可满足nd2>1.56与vd2<50的条件，其中nd2为第二透镜L2的折射率，vd2为第二透镜的阿贝数。

此外，透镜群G包含至少一非球面透镜或一自由曲面透镜，其材质可以是塑料或玻璃。其中塑料材质可包含，但不限制于聚碳酸脂(polycarbonate)、环烯烃共聚物，例如是APEL，以及聚酯树脂，例如OKP4或OKP4HT等。具体而言，玻璃透镜是以光学级的玻璃为材料，利用研磨抛光或玻璃模造工艺(glassmoldingprocess，GMP)制成，而塑料透镜可以是利用聚合物射出成型制成。此外，每一自由曲面透镜具有至少一连续光滑曲面(free-formfreedomsurface)，而每一非球面透镜具有至少一非球面表面，且该非球面表面满足下列数学式：

Z = \frac{{CY}^{2}}{1 + \sqrt{1 - (K + 1) C^{2} Y^{2}}} + A_{4} Y^{4} + A_{6} Y^{6} + A_{8} Y^{8} + A_{10} Y^{10} + A_{12} Y^{12},

其中Z为在光轴OA方向的坐标值，以光传输方向为正方向，A4、A6、A8、A10及A12为非球面系数，K为二次曲面常数，C＝1/R，R为曲率半径，Y为正交于光轴方向的坐标值，以上方为正方向。此外，每一非球面透镜的非球面数学式的各项参数或系数的值可分别设定，以决定各非球面透镜的焦距。

在本实施例，第一透镜L1与第二透镜L2可采用两表面均为非球面的非球面透镜或两表面均为自由曲面的自由曲面透镜，或一表面为非球面另一表面为自由曲面的透镜。较佳地，第一透镜L1与第二透镜L2均为双面非球面的塑料透镜。此外，第一透镜L1可为双凸透镜，第二透镜L2可为双凹透镜。

实例

表一列出根据本发明一实例电子观景窗的详细资料，其包含各透镜的曲率半径、厚度、折射率、阿贝数、焦距(focallength,effectivefocallength)等。其中镜片的表面代号是从观察侧至影像侧依序编排，例如：“S1”代表孔径光阑S、“S2”代表第一平面透镜C1朝观察侧的表面、“S3”代表第一平面透镜C1朝影像侧的表面、“S4”代表第一透镜L1朝观察测的表面等等。此外，表面“OBJ”为一虚拟表面，其厚度定义为该虚拟表面OBJ与孔径光阑S(亦即观测者瞳孔)的距离，若厚度为负值，表示OBJ表面在瞳孔前方，若厚度为正值，表示OBJ表面在瞳孔后方。OBJ表面可视为在某特定视度下清晰影像的位置。

在本实例，透镜群G的焦距EFL为16.673mm。孔径光阑S的孔径直径为4.5mm。镜头总长TTL为18.575mm。TTL/EFL＝1.114。250/EFL＝15。模块总长为20.873mm。第一透镜L1与第二透镜L2为可为矩形，在本较佳实施例为长方形。

表一

另外，“厚度”代表该表面与相邻于影像侧一表面的距离，例如，表面S1的“厚度”为表面S1与表面S2的距离，表面S2的“厚度”为表面S2与表面S3的距离。如表一所示，视度改变时，表面S3与S7的厚度值会改变。

此外，在表一中，表面代号“S4”“S5”“S6”“S7”的表面为非球面，其非球面数学式中的各项系数如表二所示。

表二

K

A₄

A₆

A₈

A₁₀

A₁₂

S4

-0.38833

-4.124129E-005

-2.816116E-006

-1.510549E-006

7.941671E-008

-1.131771E-009

S5

0.02891

1.000478E-003

1.565036E-006

-7.060045E-007

6.593934E-008

-1.168857E-009

S6

-1.97526

4.017877E-005

2.328185E-004

-1.888923E-005

6.493937E-007

-8.059783E-009

S7

37.57730

2.199431E-004

2.234123E-004

-6.830279E-006

-9.006329E-007

3.621756E-008

图2A与图2B分别显示本发明上述实例的电子观景窗分别在视度+1D与-3D时的调变转换函数(ModulationTransferFunction，MTF)特性曲线图。

图3A与图3B分别显示本发明上述实例的电子观景窗分别在视度+1D与-3D时的横向色差特性曲线图。图中显示于视度+1D时，波长为440nm、523nm及650nm的光其色差控制在(-2μm,11μm)范围内；在视度-3D时，波长为440nm、523nm及650nm的光其色差控制在(-4μm,12μm)范围内。

图4A与图4B分别显示本发明上述实例的电子观景窗分别在视度+1D与-3D时的场曲(fieldcurvature)曲线。其中，曲线T、S分别是电子观景窗对于正切光束(TangentialRays)与弧矢光束(SagittalRays)的场曲值。图中显示于视度+1D时，波长为440nm、523nm及650nm的光其正切场曲值与弧矢场曲值控制在(-0.13mm,0.14mm)范围内；在视度-3D时，正切场曲值与弧矢场曲值均控制在(-0.11mm,0.20mm)范围内。

图5A与图5B分别显示本发明上述实例的电子观景窗分别在视度+1D与-3D时的畸变(distortion)曲线。图中显示于视度+1D时，波长为440nm、523nm及650nm的光其畸变率控制在(0.0％,0.7％)范围内；在视度-3D时，波长为440nm、523nm及650nm的光其畸变率控制在(0.0％,0.4％)范围内。

由上述调变转换函数、横向色差、场曲以及畸变等特性图，可证明使用者通过本发明实施例的电子观景窗，将可看到清晰的影像。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种电子观景窗,其特征在于其自一观察侧至一影像侧依序包含：

一具有正屈光度的透镜群，自该观察侧至该影像侧依序包含：

一具有正屈光度的第一透镜；以及

一具有负屈光度的第二透镜；

一显示装置，用以显示一影像；

其中，当该透镜群移动时，该第一透镜与该第二透镜的相对距离为定值。

2.如权利要求1所述的电子观景窗,其特征在于其另包含一用以观察该影像的孔径光阑，而该透镜群设置于该孔径光阑与该显示装置之间。

3.如权利要求2所述的电子观景窗,其特征在于其另包含一第一平面透镜设置于该孔径光阑与该透镜群之间，其中该孔径光阑与该第一平面透镜的一观察侧表面的距离大于或等于15mm，且该孔径光阑的孔径大于或等于4mm。

4.如权利要求1所述的电子观景窗,其特征在于该电子观景窗满足下列条件：250/EFL≥15，其中EFL是该透镜群的一焦距。

5.如权利要求1所述的电子观景窗,其特征在于该电子观景窗满足下列条件：TTL/EFL≤1.5，其中TTL是该电子观景窗在视度0D时，自该第一透镜的一观察侧表面至该显示装置的一距离，EFL是该透镜群的一焦距。

6.如权利要求1所述的电子观景窗,其特征在于该电子观景窗满足下列条件：nd1<1.56与vd1>50，其中nd1是该第一透镜的折射率，vd1为第一透镜的阿贝数(Abbenumber)。

7.如权利要求1所述的电子观景窗,其特征在于该电子观景窗满足下列条件：nd2>1.56与vd2<50的条件，其中nd2是该第二透镜的折射率，vd2是该第二透镜的阿贝数。

8.如权利要求1所述的电子观景窗,其特征在于该电子观景窗的视度范围介于-5D至+5D。

9.如权利要求1所述的电子观景窗,其特征在于该第一透镜及该第二透镜的至少一者是一非球面透镜或一自由曲面透镜，且该第一透镜及该第二透镜的至少一者是一塑料透镜。

10.如权利要求2所述的电子观景窗,其特征在于其还包含:

一第一平面透镜，设置于该孔径光阑与该透镜群之间；

一第二平面透镜，设置于该透镜群与该显示装置之间；以及

一偏振片，设置于该第二平面透镜与该透镜群之间。

11.如权利要求10所述的电子观景窗,其特征在于其若定义一模块总长为该第一平面透镜的一朝观察侧的表面至该显示装置的一距离，则该模块总长小于21mm。