CN1945370A - 薄形成像镜组 - Google Patents
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Abstract
本发明为一具有中置光圈的薄形成像镜组,且能达成缩小镜组体积、获得高解像力的功效,本发明的镜组由第一透镜、第二透镜、第三透镜及第四透镜所构成,该第一透镜为凹面朝前的新月形塑料正透镜,该第二透镜为双凸玻璃镜片,该第三透镜则为凹面朝前的新月形塑料负透镜,该第四镜片为双凸塑料正透镜,另将各个塑料镜片均设置有非球面,且光圈位于第一透镜与第二透镜之间;藉由此透镜结构、排列方式与镜片配置,本发明可以有效缩小镜组体积,更能同时获得较高的解像力。
Description
技术领域
本发明是与一般数字相机使用的单焦点镜头组有关,特别是指运用四片透镜所构成,且为采中置光圈模式配置而成的薄形成像镜组。
背景技术
就现今数字相机使用的常用单焦点镜头组而言,一般的单焦点数字相机镜头因为感光组件敏感度会随入射光角度增大而快速衰减,因此一般的单焦点数字相机镜头皆采用前负后正的镜片结构(业界通称Inverse Telephoto结构);实务上,前述常用镜头约以5至6枚镜片构成,且其第一镜片会采用新月形凸面朝前的负透镜结构;为常用单焦点数字相机镜头这样的配置模式在实用之后仍有下列技术困难点:
其一,常用单焦点数字相机镜头为了让镜头的出射角变小,因此,其第一镜片后表面的曲率半径需要越小越好,但是此项设计衍生的问题是光学系高度会加大,故该第一镜片后表面的曲率半径也不能无限制缩小,因此此类配置的光学系总高多半在18-22mm的程度(即无法再缩小)。
其二,常用单焦点数字相机镜头的镜片曲率变小时,同时也使3阶慧差、像散都一起加大,因此,单焦点数字相机镜头的镜片后群需要花费较多镜片矫正前述问题,如果在必备高解像力的市场效能需求下,现今常用镜片的后群往往就需要4枚镜片;
常用的单焦点数字相机镜头,为减少镜片数目,有时会导入使用非球面塑料镜片,用于克服像差,但塑料镜片有热效应问题,设计上不能任意配置;因此,常用单焦点数字相机镜头实务上多半只将光学系中第一镜片及最末镜片采用非球面塑料镜片置换,但如此一来却又只能减缓像差问题,对于整体空间缩小没有帮助。
为了能够有效解决前述习用单焦点数字相机镜头的实用问题,本发明创作人基于过去在光学设备领域所累积的技术与经验,从节省空间、增加效能的角度下手,终于发展出本发明薄形成像镜组的全新型式,并且达到缩小镜组体积、获得高解像力的功效。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种可以缩小镜组体积之外,乃可兼顾高解像力的薄形成像镜组。
为实现上述发明目的,本发明采用的技术方案如下:
一种薄形成像镜组,由四枚具折射力的镜片搭配光圈构成,由物侧至像侧依序为第一透镜、光圈、第二透镜、第三透镜与第四透镜;
该第二透镜具正折射力,且第二透镜镜片材质为玻璃,该第二透镜前表面为凸面;
该第三透镜具负折射力,且第三透镜镜片材质为塑料,该第三透镜上设置有非球面,其前表面为凹面;
该第四透镜具正折射力,且第四透镜镜片材质为塑料,该第四透镜上设置有非球面,其前表面为凸面;
该光圈设置在薄形成像镜组中,且光圈位于第一透镜及第二透镜之间,藉以控制薄形成像镜组的亮度。
进一步,所述的薄形成像镜组,该第一透镜的前表面为凹面;该第一透镜的后表面为凸面。
所述的薄形成像镜组,该成像镜组系统焦距为f、第一透镜焦距为f1,两者满足下列条件:-0.5<f/f1<0.5。
所述的薄形成像镜组,该第一透镜具正折射力。
所述的薄形成像镜组,该第一透镜材质为塑料,且镜片上设置有非球面。
所述的薄形成像镜组,该成像镜组的系统焦距为f、第二透镜的焦距为f2,两者满足下列条件:0.5<f/f2<2.0。
所述的薄形成像镜组,该第二透镜的前表面曲率半径R1、后表面曲率半径R2,两者满足下列条件:|R1/R2|<0.5。
所述的薄形成像镜组,该第三透镜的后表面为凸面。
所述的薄形成像镜组,该成像镜组的系统焦距为f、第三透镜的焦距为f3,两者满足下列条件:|f3/f|<1.0。
所述的薄形成像镜组,该第三透镜的色散系数(Abbe Number)为V3、镜片中心厚度为t3,两者满足下列二个条件:V3<35;0.5mm<t3<2.0mm。
所述的薄形成像镜组,该第一透镜形成一新月形,其凹面向前呈一非球面透镜;该成像镜组的系统焦距为f、该控制前群的第一透镜焦距f1满足下记条件:-0.5<f/f1<0.5;
所述的薄形成像镜组,该光圈置于第一透镜之后;
所述的薄形成像镜组,该第二透镜采用双凸的玻璃镜片,控制该镜片的焦距f2与系统焦距f保有下列关系:0.5<f/f2<2.0,另控制第二透镜的前表面曲率半径R1、后表面曲率半径R2满足下列关系:|R1/R2|<0.5;该第三透镜形成一新月形的塑料非球面透镜,且其为凹面朝前,控制第三透镜的焦距f3及色散系数V3满足下列关系:|f3/f|<1.0,V3<35,控制该第三透镜厚度t3满足下列条件:0.5mm<t3<2.0mm;该第四透镜为一枚塑料非球面透镜,且第四透镜及第三透镜位于镜片后群配置呈一负一正状态,该第四透镜形成一前凸的正透镜。
所述的薄形成像镜组,该第一透镜具正折射力,且第一透镜为新月形塑料镜片,凹面朝前,前后表面均为非球面;该第二透镜具正折射力,且第二透镜镜片材质为玻璃,该第二透镜形状为双凸;该第三透镜具负折射力,且第三透镜镜片材质为塑料,形状为新月形,该第三透镜上前后表面均为非球面,其前表面为凹面;该第四透镜具正折射力,且第四透镜镜片材质为塑料,该第四透镜前后表面均为非球面,形状为双凸。
使用本发明的有益效果在于:本发明的薄形成像镜组由第一透镜、第二透镜、第三透镜及第四透镜所构成,该第一透镜为凹面朝前的新月形塑料正透镜,该第二透镜为双凸玻璃镜片,该第三透镜则为凹面朝前的新月形塑料负透镜,该第四镜片为双凸塑料正透镜,另将各个塑料镜片均设置有非球面,且光圈位于第一透镜与第二透镜之间;藉此结构、排列方式与镜片配置,本发明可以有效缩小镜组体积,更能同时获得到较高的解像力。
附图说明
图1首要实施例镜片构成图。
图2首要实施例像差曲线图表。
图3第二实施例镜片构成图。
图4第二实施例像差曲线。
附表一首要实施例光学数据表。
附表二第二实施例光学数据表。
图号说明:
光圈10 第一透镜20
凹面21 第二透镜30
第三透镜40 凹面41
第四透镜50 成像面60
系统焦距f
第一透镜焦距f1
第二透镜焦距f2
第三透镜焦距f3
第二透镜前表面曲率半径R1
第二透镜后表面曲率半径R2
色散系数V3
具体实施方式
有关本案发明为达成上述目的、所采用之技术,手段及其它功效,兹列举一较佳可实施例并配合图式详细说明如后,相信本案发明之目的、特征及其它优点,当可由此得一深入而具体的了解;首先请参阅图1、图2所示的本发明实施例镜片构成图及实施例像差曲线,本发明薄形成像镜组光学由前后两群构成组合而成,前群由一枚第一透镜20所构成,后群由三枚镜片构成,后群依序为第二透镜30、第三透镜40与第四透镜50;
该第一透镜20形成一新月形,其凹面21向前呈一非球面透镜;该成像镜组的系统焦距为f、该控制前群的第一透镜20焦距f1满足下记条件:-0.5<f/f1<0.5;
该光圈10置于前后群中央,而薄形成像镜组光学系的主要折射力则由后群提供,该光圈10置于第一透镜20之后、不放在第一透镜20前;
该第二透镜30采用双凸的玻璃镜片,控制该镜片的焦距f2与系统焦距f保有下列关系:0.5<f/f2<2.0,另控制第二透镜30的前表面曲率半径R1、后表面曲率半径R2满足下列关系:|R1/R2|<0.5,藉以使球差降低;
该第三透镜40形成一新月形的塑料非球面透镜,且其为凹面41朝前的透镜,控制第三透镜40的焦距f3及色散系数V3满足下列关系:|f3/f|<1.0,V3<35,控制该第三透镜40的厚度t3满足下列条件:0.5mm<t3<2.0mm;
该第四透镜50为一枚塑料非球面透镜,且第四透镜50及第三透镜40位于镜片后群配置呈一负一正状态,该第四透镜50形成一前凸的正透镜;以上所述,为本发明各相关组件的相互关系位置及其概述。
为求清楚说明本发明的实施,以下说明首要实施例的实施方式:
本发明的实施例的镜片组成如图1所示,整个薄形成像镜组由4枚具折射力的镜片构成,由物侧至像侧依序为:第一透镜20、光圈10、第二透镜30、第三透镜40、第四透镜50及成像面60,该具正折射力的第一透镜20为形状为新月形的塑料镜片,凹面21朝前,藉以平衡后群各透镜产生的像散及场曲;该成像镜组的系统焦距为f、该控制前群的第一透镜20的焦距f1满足下记条件:-0.5<f/f1<0.5,藉以使第一透镜20的折射力降低,避免让其热效应问题增加;
该光圈10置于前后群中央,而薄形成像镜组光学的主要折射力则由后群提供,该光圈10置于第一透镜20之后、不放在第一透镜20前,藉以达到抑制杂散光的预期效果;
该第二透镜30采用双凸的玻璃镜片,控制该镜片的焦距f2与系统焦距f保有下列关系:0.5<f/f2<2.0;藉以降低塑料镜片合成的屈折力,从而有效校正热效应影响,另控制第二透镜30的前表面曲率半径R1、后表面曲率半径R2满足下列关系:|R1/R2|<0.5,藉以使球差降低;
该第三透镜40形成一新月形的塑料非球面透镜,且其为凹面41朝前的透镜,控制第三透镜40的焦距f3及色散系数V3满足下列关系:|f3/f|<1.0,且V3<35,藉以获得足够的折射力与修正色差,控制该第三透镜40的厚度t3满足下列条件:0.5mm<t3<2.0mm,藉以平衡第3镜片的内应力与像差;
该第四透镜50为一枚塑料非球面透镜,且第四透镜50及第三透镜40位于镜片后群配置呈一负一正状态,该第四透镜50形成一前凸的正透镜,藉以修正慧差,并同时避免其它像差加大;
藉由本发明的构造及配置,本发明可以将薄形成像镜组的总高缩减至14mm以下,并且一并改善解像力,又同时让热效应也得到妥善的控制;本发明实施例的详细光学数据请参见附表一。
在此要特别说明的是,本发明附表一的实施例数据仅为最佳实施的参考值,本发明的真正特征仍在于薄形成像镜组的结构、组配及透镜条件,相关的可实施数据在此就不再多作赘述。
本专利的第2实施例的镜片组成如图3所示,第二实施例像差曲线如第4图所示:成像镜组由4枚具折射力的镜片构成,由物侧至成像面60,依序为:
具正折射力之第一透镜20:塑料镜片形状为新月形,凹面朝前,前后表面均为非球面;
具正折射力的第二透镜30:玻璃镜片形状为双凸;
具负折射力的第三透镜40:塑料镜片形状为新月形,凹面朝前,前后表面均为非球面;
具正折射力的第四透镜50:塑料镜片形状为双凸,前后表面均为非球面;
成像镜组光圈10:位于第一及第二镜片之间。
第二实施例的像差曲线请参阅图3、详细光学数据也请参见附件表2;本案第二实施例与首要实施例之原理、结构特征一致,故同样具有可专利功效,在此不多作赘述。
综上所述,本发明的薄形成像镜组由第一透镜、第二透镜、第三透镜及第四透镜所构成,该第一透镜为凹面朝前的新月形塑料正透镜,该第二透镜为双凸玻璃镜片,该第三透镜则为凹面朝前的新月形塑料负透镜,该第四镜片为双凸塑料正透镜,另将各个塑料镜片均设置有非球面,且光圈位于第一透镜与第二透镜之间;藉此结构、排列方式与镜片配置,本发明可以有效缩小镜组体积,更能同时获得到较高的解像力;所以本发明之『具有产业之可利用性』应已毋庸置疑,除此之外,在本发明实施例所揭露出的特征技术,于申请之前并未曾见于诸刊物,亦未曾被公开使用,不但具有如上所述功效增进之事实,更具有不可轻忽的附加功效,是故,本发明的『新颖性』以及『进步性』都已符合专利法规,爰依法提出发明专利之申请,祈请惠予审查并早日赐准专利,实感德便。
表1第一实施例光学数据
Surf# | RDY | THI | 材质 | Index | Abbe# | Focallength | |||||
0 | OBJECT | PLANO | 1000 | ||||||||
*1 | Lens 1 | -6.257 | 1.457 | Plastic | 1.514 | 56.8 | 31.8 | ||||
*2 | -4.880 | 0.100 | |||||||||
3 | APE.Stop | PLANO | 1.099 | ||||||||
4 | Lens 2 | 3.798 | 1.722 | Glass | 1.620 | 60.3 | 5.56 | ||||
5 | -31.12 | 0.981 | |||||||||
*6 | Lens 3 | -1.2199 | 1.000 | Plastic | 1.607 | 26.6 | -3.73 | ||||
*7 | -3.465 | 0.462 | |||||||||
*8 | Lens 4 | 2.781 | 2.747 | Plastic | 1.514 | 56.8 | 5.20 | ||||
*9 | -45.04 | 0.86 | |||||||||
10 | IR-cutfilter | PLANO | 0.33 | Glass | 1.517 | 64.2 | - | ||||
11 | PLANO | 0.3 | |||||||||
12 | CoverGlass | PLANO | 0.5 | Glass | 1.517 | 64.2 | - | ||||
13 | PLANO | 0.8 | |||||||||
14 | IMAGE | PLANO | |||||||||
Surf# | R | K | A4 | A6 | A8 | A10 | |||||
1 | -6.257 | -1.0 | -5.148E-3 | -4.966E-4 | - | - | |||||
2 | -4.880 | -1.0 | -5.773E-3 | -2.013E-4 | - | - | |||||
6 | -1.2199 | -1.115 | 5.834E-2 | -5.088E-3 | - | - | |||||
7 | -3.465 | -0.614 | 1.073E-2 | 4.315E-3 | -3.741E-4 | - | |||||
8 | 2.781 | -6.44 | 5.277E-4 | -4.929E-4 | 6.612E-5 | -2.906E-6 | |||||
9 | -45.04 | -1.0 | 4.373E-3 | -1.166E-3 | 8.808E-5 | -2.669E-6 | |||||
成像镜组系统焦距:f=6.46,FNO=4.0,HFOV=30deg第一镜片:f/f1=0.203,第二镜片:f/f2=1.16,|R1/R2|=0.122第三镜片:|f3/f|=0.577,V3=26.6,t3=1.0mm |
表2第二实施例光学数据
Surf# | RDY | THI | 材质 | Index | Abbe# | Focallength | |||||
0 | OBJECT | PLANO | 1000 | ||||||||
*1 | Lens 1 | -34.2516 | 1.063 | Plastic | 1.53 | 55.8 | 12.03 | ||||
*2 | -5.4332 | 0.1 | |||||||||
3 | ApE.Stop | PLANO | 1.2 | ||||||||
4 | Lens 2 | 13.7145 | 1.45 | Glass | 1.62 | 60.3 | 7.58 | ||||
5 | -6.8628 | 1.041 | |||||||||
*6 | Lens 3 | -0.89483 | 1.03 | Plastic | 1.607 | 26.6 | -3.15 | ||||
*7 | -2.41142 | 0.1 | |||||||||
*8 | Lens 4 | 2.36505 | 2.5 | Plastic | 1.53 | 55.8 | 4.27 | ||||
*9 | -32.8957 | 0.5 | |||||||||
10 | IR-cutfilter | PLANO | 0.33 | Glass | 1.517 | 64.2 | - | ||||
11 | PLANO | 0.3 | |||||||||
12 | CoverGlass | PLANO | 0.5 | Glass | 1.517 | 64.2 | - | ||||
13 | PLANO | 0.8 | |||||||||
14 | IMAGE | PLANO | |||||||||
Surf# | R | K | A4 | A6 | A8 | A10 | |||||
1 | -34.2516 | -1.00000E+00 | -1.29212E-02 | -1.58197E-03 | - | - | |||||
2 | -5.4332 | -1.00000E+00 | -1.38186E-02 | -3.16352E-04 | - | - | |||||
6 | -0.89483 | -1.95366E+00 | -1.27469E-02 | 4.47141E-03 | 9.23859E-05 | -6.17900E-05 | |||||
7 | -2.41142 | -3.51364E-01 | 2.29693E-02 | -1.14630E-03 | 2.13748E-04 | - | |||||
8 | 2.36505 | -6.45547E+00 | 1.78157E-03 | -1.58889E-04 | 4.29882E-06 | -6.77033E-07 | |||||
9 | -32.8957 | -1.00000E+00 | 3.31078E-03 | -7.97871E-05 | -1.92159E-05 | 3.82592E-07 | |||||
成像镜组焦距:f=6.81,FNO=4.0,HFOV=28.7deg第一镜片:f/f1=0.566,第二镜片:f/f2=0.898,|R1/R2|=1.998第三镜片:|f3/f|=0.463,V3=26.6,t3=1.03mm |
Claims (13)
1、一种薄形成像镜组,由四枚具折射力的镜片搭配光圈构成,由物侧至像侧依序为第一透镜、光圈、第二透镜、第三透镜与第四透镜;其特征在于:
该第二透镜具正折射力,且第二透镜镜片材质为玻璃,该第二透镜前表面为凸面;
该第三透镜具负折射力,且第三透镜镜片材质为塑料,该第三透镜上设置有非球面,其前表面为凹面;
该第四透镜具正折射力,且第四透镜镜片材质为塑料,该第四透镜上设置有非球面,其前表面为凸面;
该光圈设置在薄形成像镜组中,且光圈位于第一透镜及第二透镜之间,藉以控制薄形成像镜组的亮度。
2、根据权利要求1所述的薄形成像镜组,其特征在于:该第一透镜的前表面为凹面。
3、根据权利要求1所述的薄形成像镜组,其特征在于:该第一透镜的后表面为凸面。
4、根据权利要求3项所述的薄形成像镜组,其特征在于:该成像镜组系统焦距为f、第一透镜焦距为f1,两者满足下列条件:-0.5<f/f1<0.5。
5、根据权利要求4所述的薄形成像镜组,其特征在于:该第一透镜具正折射力。
6、根据权利要求3项所述的薄形成像镜组,其特征在于:该第一透镜材质为塑料,且镜片上设置有非球面。
7、根据权利要求1项所述的薄形成像镜组,其特征在于:该成像镜组的系统焦距为f、第二透镜的焦距为f2,两者满足下列条件:0.5<f/f2<2.0。
8、根据权利要求7所述的薄形成像镜组,其特征在于:该第二透镜的前表面曲率半径R1、后表面曲率半径R2,两者满足下列条件:|R1/R2|<0.5。
9、根据权利要求1所述的薄形成像镜组,其特征在于:该第三透镜的后表面为凸面。
10、根据权利要求9所述的薄形成像镜组,其特征在于:该成像镜组的系统焦距为f、第三透镜的焦距为f3,两者满足下列条件:|f3/f|<1.0。
11、根据权利要求10所述的薄形成像镜组,其特征在于:该第三透镜的色散系数(Abbe Number)为V3、镜片中心厚度为t3,两者满足下列二个条件:V3<35:0.5mm<t3<2.0mm。
12、根据权利要求1所述的薄形成像镜组,其特征在于:
该第一透镜形成一新月形,其凹面向前呈一非球面透镜;该成像镜组的系统焦距为f、该控制前群的第一透镜焦距f1满足下记条件:-0.5<f/f1<0.5;
该光圈置于第一透镜之后;
该第二透镜采用双凸的玻璃镜片,控制该镜片的焦距f2与系统焦距f保有下列关系:0.5<f/f2<2.0,另控制第二透镜的前表面曲率半径R1、后表面曲率半径R2满足下列关系:|R1/R2|<0.5;
该第三透镜形成一新月形的塑料非球面透镜,且其为凹面朝前,控制第三透镜的焦距f3及色散系数V3满足下列关系:|f3/f|<1.0,V3<35,控制该第三透镜的厚度t3满足下列条件:0.5mm<t3<2.0mm;
该第四透镜为一枚塑料非球面透镜,且第四透镜及第三透镜位于镜片后群配置呈一负一正状态,该第四透镜形成一前凸的正透镜。
13、根据权利要求1所述的薄形成像镜组,其特征在于:
该第一透镜具正折射力,且第一透镜为新月形塑料镜片,凹面朝前,前后表面均为非球面;
该第二透镜具正折射力,且第二透镜镜片材质为玻璃,该第二透镜形状为双凸;
该第三透镜具负折射力,且第三透镜镜片材质为塑料,形状为新月形,该第三透镜上前后表面均为非球面,其前表面为凹面;
该第四透镜具正折射力,且第四透镜镜片材质为塑料,该第四透镜前后表面均为非球面,形状为双凸。
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2005
- 2005-10-08 CN CN200510108217.5A patent/CN1945370A/zh active Pending
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