TW201350956A - 攝像鏡片組及其攝像裝置 - Google Patents

Abstract

本發明係揭露一種攝像鏡片組及其攝像裝置。攝像鏡片組，其沿著光軸排列依序包含：一稜鏡、一第一鏡群、一第二鏡群及一第三鏡群。稜鏡係為全反射式之鏡片。第一鏡群具有負光焦度，其包含至少一第一鏡群負透鏡及至少一第一鏡群正透鏡。第二鏡群具有正光焦度，其包含至少一第二鏡群正透鏡與至少一第二鏡群負透鏡。第三鏡群具有正光焦度，其包含至少一第三鏡群透鏡，且至少一第三鏡群透鏡至少有一光學面為非球面。藉此，本發明除具有良好的像差修正，可應用於攝像使用的小型鏡頭模組。

Description

攝像鏡片組及其攝像裝置

本發明是有關於一種攝像鏡片組及其攝像裝置，特別是關於一種由一稜鏡及三群透鏡構成的攝像鏡片組及其攝像裝置，以應用於小型鏡頭模組上。

在數位相機(Digital Still Camera)、行動電話鏡頭(mobile phone camera)、網路相機(web camera)等小型電子設備上常裝設有潛望式之攝像鏡片組，用以對物體進行攝像，而攝像鏡片組之發展，主要趨勢為朝向小型化、低成本，但同時也希望能達到具有良好的像差修正能力，具高解析度、高成像品質的攝像鏡片組。

在習知的攝像鏡片組中，最常採用在用以反射之稜鏡前，額外設置一片像側為凹面之透鏡或物側為凸面之新月型透鏡，以提供最多的聚光能力，但也因此一額外設置之透鏡，造成了體積不易縮小且成本增加之缺點。再者，為提供更多的聚光能力於凹面之光學面處之曲率可能變化過大，因此也使得製造較不易，進而更進一步的增加了成本。為克服習知技術的缺點，應有更佳的設計以對像差進行良好的補償，且可限制攝像鏡片組的全長，以應用於小型攝像裝置使用。為此，本發明提出更實用性的設計，利用三個群組之透鏡的光焦度、凸面與凹面的組合，除在高品質的成像能力下，可容易量產並降低成本，以應用於小型攝像裝置上。

綜觀前述問題，本發明之發明人思索並設計一種攝像鏡片組及其攝像裝置，以針對現有技術之缺失加以改善，進而增進產業上之實施利用。

有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之目的就是在提供一種攝像鏡片組及其攝像裝置，以解決習知技術之成本提高或小型化不易之問題。

根據本發明之目的，提出一種攝像鏡片組，其沿著光軸排列依序包含：一稜鏡、一第一鏡群、一第二鏡群及一第三鏡群。稜鏡為全反射式之稜鏡。第一鏡群具有負光焦度，其包含至少一第一鏡群負透鏡及至少一第一鏡群正透鏡。第二鏡群具有正光焦度，其包含至少一第二鏡群正透鏡與至少一第二鏡群負透鏡。第三鏡群具有正光焦度，其包含至少一第三鏡群透鏡，且至少一第三鏡群透鏡至少有一光學面為非球面。

較佳地，稜鏡可為最靠近被攝物之鏡片，且其具有一入射光學面、一反射面及一出射光學面。

較佳地，反射面可為一鏡面。

較佳地，反射面可設置有全反射鍍膜。

較佳地，當第一鏡群及第二鏡群沿著光軸產生軸向位移時，可使攝像鏡片組產生變焦。

較佳地，更可包含一光圈，其可設置於第一鏡群與第二鏡群之間為中置光圈。

根據本發明之目的，再提出一種攝像裝置，其沿著光軸排列依序包含：一稜鏡、一第一鏡群、一第二鏡群、一第三鏡群及影像感測元件。稜鏡為全反射式之稜鏡。第一鏡群具有負光焦度，其包含至少一第一鏡群負透鏡及至少一第一鏡群正透鏡。第二鏡群具有正光焦度，其包含至少一第二鏡群正透鏡與至少一第二鏡群負透鏡。第三鏡群具有正光焦度，其包含至少一第三鏡群透鏡，且至少一第三鏡群透鏡至少有一光學面為非球面。影像感測元件設置於攝像裝置之一成像面上，以將被攝物成像。

較佳地，稜鏡可為最靠近被攝物之鏡片，且其具有一入射光學面、一反射面及一出射光學面。

較佳地，反射面可為一鏡面。

較佳地，反射面可設置有全反射鍍膜。

較佳地，當第一鏡群及第二鏡群沿著光軸產生軸向位移時，可使攝像裝置產生變焦。

較佳地，更可包含一光圈，其可設置於第一鏡群與第二鏡群之間為中置光圈。

承上所述，依本發明之攝像鏡片組及其攝像裝置，其可具有一或多個下述優點：
(1) 此攝像鏡片組及其攝像裝置可藉由使用全反射式之稜鏡以對被攝物之影像光線進行反射，藉此可有效地達成攝像鏡片組及其攝像裝置之小型化。
(2) 此攝像鏡片組及其攝像裝置可藉由稜鏡、第一鏡群、第二鏡群及第三鏡群，在光軸上以適當的間距配置，藉此可具有良好的像差修正與具有優勢的光學傳遞函數MTF(modulation transfer function)，並可有效的縮短攝像鏡片組或攝像裝置之鏡頭的全長。

為利貴審查員瞭解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍，合先敘明。

請參閱第1圖，其係為本發明之攝像鏡片組之示意圖。如圖所示，本發明提供一種攝像鏡片組1，其適用於數位相機之攝像鏡頭，特別是可適用於一種潛望式之攝像鏡頭。攝像鏡片組1沿著光軸列依序包含了一稜鏡10、一第一鏡群20、一第二鏡群30及一第三鏡群40。第一鏡群20具有負光焦度，其包含至少一第一鏡群負透鏡及至少一第一鏡群正透鏡。第二鏡群30具有正光焦度，其包含至少一第二鏡群正透鏡與至少一第二鏡群負透鏡。第三鏡群40具有正光焦度，其包含至少一第三鏡群透鏡，且至少一第三鏡群透鏡至少有一光學面為非球面。攝像鏡片組1另可包含一光圈50與至少一濾光片60。光圈50可設置於第一鏡群20與第二鏡群30之間；濾光片60較佳地可為紅外線濾除濾光片，其可設置於第三鏡群40與成像面70之間，通常為平板光學材料製成，而不影響攝像鏡片組1之焦距。

其中稜鏡10具有一入射面101、一反射面102及一出射面103，而反射面102為鏡面，其係可利用設置全反射鍍膜之方式，以使反射面102為鏡面。當被攝物之影像光線經由入射面101進入攝像鏡片組1時，可被反射面102全反射地轉向往出射面103出射，並依序經由第一鏡群20、第二鏡群30、第三鏡群40及濾光片60，而於成像面70上成像。其中稜鏡10可為一直角三角形狀之稜鏡，而反射面102可設置於其斜邊上。

順帶一提的是，攝像鏡片組1之各透鏡的可材質可設置為玻璃或塑膠；若透鏡材質為塑膠，則可以有效的降低生產成本；若透鏡材質為玻璃，則可增加攝像鏡片組1之光焦度配置的自由度。此外，可於透鏡之光學面上設置非球面，其可以容易製作成球面以外的形狀，以獲得較多的控制變數，用以消減像差，進而縮減透鏡的使用數目，而有效的降低本發明攝像鏡片組1的總長度。本發明攝像鏡片組1中，更可設置有至少一孔徑光欄，如耀光光欄(Glare Stop)或視場光欄(Field Stop)等，以減少雜散光，有助於提昇影像品質。

請一併參閱第2至5圖，於本實施例中，其類似之部分於此不再贅述。如圖所示，攝像裝置9之攝像鏡頭係為攝像鏡片組1，其主要由稜鏡10、第一鏡群20、第二鏡群30、第三鏡群40、光圈50、濾光片60及影像感測元件80所構成。第一鏡群20為具有負光焦度之鏡群，在光軸上其依序包含：一具有負光焦度之第一鏡群第一負透鏡201，其第一光學面2011為凸面，其第二光學面2012為凹面；一具正光焦度之第一鏡群正透鏡202，其第一光學面2021為凸面，其第二光學面2022為凹面；一具負光焦度之第一鏡群第二負透鏡203，其第一光學面2031為非球面式之凸面，其第二光學面2032為非球面式之凹面。第二鏡群30為具有正光焦度之鏡群，在光軸上其依序包含：一具正光焦度之第二鏡群正透鏡301，其第一光學面3011為凸面，其第二光學面3012為凸面；一具負光焦度之第二鏡群第一負透鏡302，其第一光學面3021與第二光學面3022皆為凹面；一具負光焦度之第二鏡群第二負透鏡303，其第一光學面3031為非球面式之凸面，其第二光學面3032為非球面式之凹面。第三鏡群40為具有正光焦度之鏡群，在光軸上，其依序包含：一具正光焦度之第三鏡群透鏡401，其第一光學面4011為非球面式之凹面，其第二光學面4012為凸面。於本實施例中，濾光片60可包含一第一濾光片61及一第二濾光片62，其為玻璃材質製成之平板玻璃，用以調整成像的光線波長區段。其中，影像感測元件80可設置於一成像面70上，以使得被攝物之影像光線經由該三群鏡群、光圈50、濾光片60之組合，而成像於影像感測元件80上。

請進一步一併參閱下表一，其係為本實施例的光學數據。其中攝像裝置9更可包含處理模組、儲存模組、電源模組、變焦驅動模組（如變焦機構及變焦馬達）及本領域所習知的其他部件。當使用者壓按變焦鈕91（如廣角或遠望）後，變焦驅動模組被驅動，以移動第一鏡群20與第二鏡群30，進而改變第一鏡群20與第二鏡群30之相對距離或二者與稜鏡10或第三鏡群40間之相對距離，以達成變焦之目的。尤如下表一所示，本實施中之有效焦距值為f=4.1~7.1~12.3(毫米)，而構成的整體光圈值(f-number)Fno=3.1~4.2~6。也就是說，若第一鏡群20分別與稜鏡10和第二鏡群30間之距離為0.3及7.644，而第二鏡群30與第三鏡群40間之距離為2.8時，即為廣角端(wide)；若第一鏡群20分別與稜鏡10和第二鏡群30間之距離為0.38及1.8，而第二鏡群30與第三鏡群40間之距離為8.804時，即為望遠端(tele)。亦即當f為4.1時，A為0.3、B為7.644、C為2.8；若當f為7.1時，A為1.8、B為4.036、C為5.138；又若當f為12.3時，A為0.38、B為1.8、C為8.804。
再者，本實施例中，第一鏡群20採用負光焦度可增大場視角，而第一鏡群20與正光焦度之第二鏡群30組合後，可增大成像的放大倍率，以提高其解像力；第三鏡群40採用正光焦度，可有效地對第一鏡群20與第二鏡群30所產生的像差進行補償，使其像差與歪曲能符合解析度的要求。

表一、本實施例的光學數據


其中，非球面之光學面可使用之非球面方程式（Aspherical Surface Formula）所構成，其非球面係數如下表二所示，而關於非球面方程式係為本技術領域所屬技術人員所熟知，於此便不在贅述。
表二、本實施例的非球面係數


由表一之光學數據及由第6至9圖之曲線圖可知，藉由本發明之攝像鏡片組及其攝像裝置，在像散(field curving)、歪曲(distortion)、縱向色差(longitudinal spherical aberration)與橫向色差(lateral color)有良好的補償效果。

本發明攝像鏡片組及其攝像裝置中，若透鏡表面係為凸面，則表示該透鏡表面於近軸處為凸面；若透鏡表面係為凹面，則表示該透鏡表面於近軸處為凹面。

表一及表二所示為本發明之攝像鏡片組及其攝像裝置實施例的不同數值變化表，然本發明的數值變化皆屬具體實驗所得，即使使用不同數值，相同結構的產品仍應屬於本發明的保護範疇，故以上的說明所描述及圖式中所說明僅做為例示性，非用以限制本發明的申請專利範圍。

1．．．攝像鏡片組

10．．．稜鏡

101．．．入射面

102．．．反射面

103．．．出射面

20．．．第一鏡群

201．．．第一鏡群第一負透鏡

2011．．．第一鏡群第一負透鏡之第一光學面

2012．．．第一鏡群第一負透鏡之第二光學面

202．．．第一鏡群正透鏡

2021．．．第一鏡群正透鏡之第一光學面

2022．．．第一鏡群正透鏡之第二光學面

203．．．第一鏡群第二負透鏡

2031．．．第一鏡群第二負透鏡之第一光學面

2032．．．第一鏡群第二負透鏡之第二光學面

30．．．第二鏡群

301．．．第二鏡群正透鏡

3011．．．第二鏡群正透鏡之第一光學面

3012．．．第二鏡群正透鏡之第二光學面

302．．．第二鏡群第一負透鏡

3021．．．第二鏡群第一負透鏡之第一光學面

3022．．．第二鏡群第一負透鏡之第二光學面

303．．．第二鏡群第二負透鏡

3031．．．第二鏡群第二負透鏡之第一光學面

3032．．．第二鏡群第二負透鏡之第二光學面

40．．．第三鏡群

401．．．第三鏡群透鏡

4011．．．第三鏡群透鏡之第一光學面

4012．．．第三鏡群透鏡之第二光學面

50．．．光圈

60．．．濾光片

61．．．第一濾光片

62．．．第二濾光片

70．．．成像面

80．．．影像感測元件

9．．．攝像裝置

91．．．變焦鈕

f．．．焦距值

Fno．．．光圈值

第1圖係為本發明之攝像鏡片組之示意圖。

第2圖係為本發明之攝像裝置之第一示意圖。

第3圖係為本發明之攝像裝置之第二示意圖。

第4圖係為本發明之攝像裝置之第三示意圖。

第5圖係為本發明之攝像裝置之第四示意圖。

第6圖係為本發明之攝像裝置之像散曲線圖。

第7圖係為本發明之攝像裝置之歪曲曲線圖。

第8圖係為本發明之攝像裝置之縱向色差曲線圖。

第9圖係為本發明之攝像裝置之橫向色差曲線圖。

1．．．攝像鏡片組

10．．．稜鏡

101．．．入射面

102．．．反射面

103．．．出射面

20．．．第一鏡群

30．．．第二鏡群

40．．．第三鏡群

50．．．光圈

60．．．濾光片

70．．．成像面

Claims (12)

1. 一種攝像鏡片組，其沿著光軸排列依序包含：
   一稜鏡，其係為全反射式之稜鏡；
   一第一鏡群，其具有負光焦度，其包含至少一第一鏡群負透鏡及至少一第一鏡群正透鏡；
   一第二鏡群，其具有正光焦度，其包含至少一第二鏡群正透鏡與至少一第二鏡群負透鏡；以及
   一第三鏡群，其具有正光焦度，其包含至少一第三鏡群透鏡，且該至少一第三鏡群透鏡至少有一光學面為非球面。
2. 如申請專利範圍第1項所述之攝像鏡片組，其中該稜鏡係為靠近被攝物之鏡片，且其具有一入射光學面、一反射面及一出射光學面。
3. 如申請專利範圍第2項所述之攝像鏡片組，其中該反射面係為一鏡面。
4. 如申請專利範圍第3項所述之攝像鏡片組，其中該反射面係設置有全反射鍍膜。
5. 如申請專利範圍第1項所述之攝像鏡片組，其中當該第一鏡群及該第二鏡群沿著光軸產生軸向位移時，使該攝像鏡片組產生變焦。
6. 如申請專利範圍第1項所述之攝像鏡片組，其中更包含一光圈，係設置於該第一鏡群與該第二鏡群之間係為中置光圈。
7. 一種攝像裝置，其沿著光軸排列依序包含：
   一稜鏡，其係為全反射式之稜鏡；
   一第一鏡群，其具有負光焦度，其包含至少一第一鏡群負透鏡及至少一第一鏡群正透鏡；
   一第二鏡群，其具有正光焦度，其包含至少一第二鏡群正透鏡與至少一第二鏡群負透鏡；
   一第三鏡群，其具有正光焦度，其包含至少一第三鏡群透鏡，且該至少一第三鏡群透鏡至少有一光學面為非球面；以及
   一影像感測元件，係設置於該攝像裝置之一成像面上，以將被攝物成像。
8. 如申請專利範圍第7項所述之攝像裝置，其中該稜鏡係為最靠近被攝物之鏡片，且其具有一入射光學面、一反射面及一出射光學面。
9. 如申請專利範圍第8項所述之攝像裝置，其中該反射面係為一鏡面。
10. 如申請專利範圍第9項所述之攝像裝置，其中該反射面係設置有全反射鍍膜。
11. 如申請專利範圍第7項所述之攝像裝置，其中當該第一鏡群及該第二鏡群沿著光軸產生軸向位移時，使該攝像裝置產生變焦。
12. 如申請專利範圍第7項所述之攝像裝置，其中更包含一光圈，係設置於該第一鏡群與該第二鏡群之間係為中置光圈。