TWI232970B - Lens device - Google Patents

Description

1232970 (1) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於以攜帶型的電腦或行動 小型輕量而高性能的透鏡裝置。 【先前技術】 以往，作爲超輕巧型相機或行動電話 輕量的透鏡裝置，是雖然具有例如日本: 號、日本特開平6 - 8 8 9 3 9號等所示的透卷 構成，但是影像的周邊部之性能的劣化大 滿足作爲1 0 0萬像素以上之高像素影像感 置的畫質 ° 【發明內容】 〔發明所欲解決之課題〕 在以100萬像素〜200萬像素等級的 像感測器用之透鏡裝置而得到滿足的解像 須要有 5、6枚的透鏡構成.，而且作成小 另外，在視野角也爲5 0度以上的廣 像差、影像的周邊部之彗形像差（coma ； 差修正是非常困難。 〔用以解決課題之手段〕 電話等所搭載的 等所搭載的小型 手開平 4-21 1215 枚數爲1、2枚 ，已無法獲得有 測器用之透鏡裝 1/4英吋尺寸影 度，一般而言必 型輕量化是有困 角領域，將變形 b errati on )或色 (2) 1232970 將透鏡枚數作成4枚以下，將從位在第1透鏡的被攝 影體側之第1面到位在第4透鏡的成像面側之第2面的間 隔抑制在].5 f以下，並且相對於軸上（光束）與最外軸 光束的主光線之交叉的位置，而且將位於該前方的透鏡組 所產生的像差以位在後方的透鏡組修正，並且藉由第4透 鏡來將後側焦點位置保持更長的方式所構成。縱向色差及 橫向色差的修正是藉由將第3透鏡及第4透鏡的分散（阿 貝數（abbe number))作爲條件式的範圍而能最適合地 保持。 【實施方式】 參照圖面並根據實施例而說明發明的實施方式。 如第1圖所示，本發明的透鏡裝置是從被攝影體側依 次，由朝被攝影體側的玻璃製之凸起的彎月狀之第1透鏡 1、在其後方之玻璃製的後面朝成像面側之凸起的第2透 鏡2、將凹面朝向藉由聚碳酸酯系樹脂所形成的被攝影體 側的第3透鏡3、及在其後方之玻璃製的朝成像面側的凸 起的第4透鏡4所組成，第1透鏡1及第4透鏡4的被攝 影體側的第1面及成像面側的第2面均是非球面形狀，並 且滿足如下的條件式所構成。 Φ V 3 < v 4 ② 0.5 < Ymax/f < 0.8 ③ Σ d < 1 .5f 此處，v 3爲第3透鏡的阿貝數，u 4爲第4透鏡的 冬 (3) 1232970 阿貝數，Ym ax爲最大像高，f爲合成焦點距離，Σ d是顯 示從位在第]透鏡的被攝影體側之第1面到位在第4透鏡 的成像面側之第2面的間隔。 將其詳細規格顯示於表1。 〔表1〕 曲率半徑（ri) 間隔（di) 屈折率（n i) 阿貝數Ο 1 ) rl = l .034 dl=0.63 nl=l.58913 v 1=61.3 r2 = 0.78 d2 = 0.25 光圈 r3=l30.326 d3 = 0.64 n2 = l .5 8 9 1 3 v 2 = 6 1 .3 1-4 = -1.132 d 4 = 0.1 ι· 5 = - 0.9 2 2 d5 = 0.4 n3 = l .585 v 3 = 30 r6=-4.255 d6 = 0.03 r7=-6.055 d7 = 0.95 n 4 = 1 . 5 8 9 1 3 v 4 = 61.3 r8=-1.467 d8 = 0.5 r 9 = 〇〇 d9=l .0 n f = 1 . 5 1 6 8 r 1 0 = °° (4) 1232970 面係數 ε a c __rl 1 .43 9 ] 2 7 0 5 e-02 -0.1204 e-02 __ r 2 2.424 8 0 1 7 e-0 1 -0.2326 e+01 __r3 1.0 9 0 5 1 e - 0 1 0 4 6 11 r4 2.252 3 __l〇 . 1 7 91 1 -0.9416 _ r 5 -0.002 __^0.2405 -〇 5 2 9 7 9 ^r8 -0.0007 _L〇jJ 5 5 8 e-0 2 0.5024 e-02 透鏡整體的焦點距離f=3.6 8 5 FN〇 = 3.5 視野角：61.6 另外，表1的非球面的形狀是朝光軸方向設爲Z軸， 朝與先軸垂直方向設爲X軸’光的進行方向作爲正値， 將ε、a、b、C、d作爲非球面係數時，以下式來表示。 【數式1】 X2 Z =-+ ax4 + bx6 + cx8 + dx]〇 π— 第1圖及表1的符號ri是顯示從被攝影體數來第丨個 面的曲率半徑，d i是同樣地顯示從被攝影體數來第丨個與 到第i + 1個面的軸上間隔。η 1〜4分別是第1透鏡1、第 2逸鏡2、第3透鏡3、第4透鏡4之d線的屈折率及ν ] 〜4是阿貝數。 然後，在第4透鏡4的成像面6側，設置有濾光片也 就是去紅外光濾光片（IR cuioff filter ) 5。去紅外光濾光 ^ 5更加在成像面6側預先設置有攝影元件的一例之 -8- (5) 1232970 CCD，僅圖示CCD的成像面6。另外，在第i透鏡i及第 2透鏡2之間作爲光圈而設置有光束調節部7。 在本發明的透鏡構成之光路圖，是如第】圖所示，朝 第1透鏡1的後方在配設的光束調節部7旁邊通過最大像 高的光束主光線，而且形成利用光圈的前組（在本實施例 是第1透鏡1 )及後組（在本實施例是第2透鏡2〜第4 透鏡4 )來將像差消除配合的方式。 藉由本發明的透鏡構成，以小型輕量、且低成本，後 側焦點是比合成焦點距離還夠長，而且視野角也爲5 0度 以上的廣角之情況下就可獲得有輕巧型之攝影透鏡。另外 在最大像高的照度比也設爲5 0 %左右，而且影像周邊的 解像度（MTF )也爲150條/mm的情況下就可獲得有50% 以上的高解像度的透鏡裝置。 第2圖是顯不實施例1的像差圖。如圖，球面像差、 像散、變形像差是非常小，雖然未圖示但是可獲得色差也 幾乎沒有之高性能的透鏡裝置。 在本發明的透鏡構成之中，朝第3透鏡3的被攝影體 側凹陷的負値之透鏡的作用是在像差修正之上很重要，第 2透鏡2是將從第1透鏡1的光束朝第3透鏡3傳遞的功 能，讓包括到第2透鏡2的像差以第3透鏡3的凹面所吸 收。 在本發明的透鏡構成的色差的修正是利用第3透鏡3 及第4透鏡4以互相地消除配合的方式來作用’藉由使之 滿足V 3 < v 4就可足夠地修正。 冬 (6) 1232970 〔其他的實施例〕 將實施例2、3、4的詳細規格顯示於表2、3、4。各 個透鏡構成是與實施例1同樣雖然未圖示，但是可充分地 像差修正，解像度（MTF )也爲1 50條/mm的情況下就可 獲得有5 0 %以上之高性能的透鏡裝置。。 〔表2〕 曲率半徑（ri) 間隔（di) 屈折率（ni) 阿貝數（v 1) rl = l . 162 dl=0.63 nl = l .693 5 u 1=53.3 r2 = 0.949 d2 = 0.29 光圈 r 3 = - 2 1 . 2 1 d3 = 0.5 n2=l.53039 v 2 = 55.8 r 4 = - 1 . 4 d4 = 0.08 r5=-0.93 d 5 = 0.3 n 3 = 1 . 5 8 5 3 = 30 r6 = 8.541 d6 = 0.03 r7=5.083 d7 = 0.95 n 4 = 1 . 6 9 3 5 p 4 = 53.3 r8=-1.52 d8-0.5 j* 9 = CX) d9=l .0 nf=l .5168 r 1 〇 = 〇〇

-10 - (7) 1232970 非球面係數 ε a c r 1 1 .7 04 3 4 3 0.10247 e-0] 0.72 5 1 5 e - 0 3 1-2 3.13227 -0.15884 e-01 -0.95365 r3 1.0 - 0.3 9 5 1 8 0.152767 r4 4.20229 -0.249413 -0.170572 e+01 r5 0.026948 -0.393033 - 0.1 5 5 5 e + 0 1 r6 1.0 -0.2497 e-01 -0.15731 e-01 r7 1 .0 0.24118 e-01 0.7077 e-02 r8 -0.009549 0.731 e-02 0.2 944 e-0 1 透鏡整體的焦點距離f=3.6 8 2 FNO = 3.5 視野角：66.7 在該實施例2，第2透鏡是藉由環烯系樹脂所形成， 第3透鏡是藉由聚碳酸酯系樹脂所形成，而且採用玻璃製 透鏡來作爲第1透鏡及第4透鏡。 -11 - 1232970 (8) 〔表3〕 曲率半徑（r i) 間隔（di) 屈折率（n i) 阿貝數（vl) r1 = 1 .054 d 1 =0.65 nl = l .5 8 9 1 3 v 1=6 1.3 r 2 二 0.9 2 7 d2 = 0.2 1 光圈 = 1 6.8 7 4 d3 = 0.7 n2=l .5 3 03 9 v 2 = 55.8 r4 = -1. 1 24 d 4 = 0 . 1 r5 = -0.896 d5 = 0.5 n 3 = 1 . 5 8 5 v 3 = 30 r6=-13.972 d6 = 0.04 r7=-5.207 d7=l .02 n4 = l .5 8 9 1 3 v 4 = 61.3 r8=-l.273 d8 = 0.5 r 9 = 〇〇 d 9 = 1 . 0 nf = 1 .516 8 r 1 〇 = 〇〇 非球面係數 ε a c r 1 1.086439 0.2 72 1 1 e-01 0.445 e-01 r2 2.52395 - 0.4 93 24 e-0 1 -0.205717 e+01 r 4 2.13567 0.15612 -0.142 107 r 6 1.0 -0.72885 e-01 0.7911 e-02 r8 0.3 0 8 1 6 -0.409 e-03 0.4196 e-02 透鏡整體的焦點距離f= 3.6 7 8 FNO = 3.5 視野角：61.3 在該實施例3，第2透鏡是藉由環烯系樹脂所形成， -12- 1232970 Ο) 第3透鏡是藉由聚碳酸酯系樹脂所形成，而且採用玻璃製 透鏡來作爲第1透鏡及第4透鏡。 【表4】 曲率半徑（ri) 間隔（di) 屈折率（n i) 阿貝數O 1) r1 = 1 .045 d 1 = 0.6 3 nl = l .5 8 9 1 3 v 1=61.3 1-2 = 0.887 d 2 = 0.2 5 光圈 r3 = -15.547 d3=0.64 n2 = l .5 8 9 1 3 v 2 = 61.3 r4=-1.422 d 4 = 0.1 r5=-1.042 d5 = 0.4 n 3 = 1 . 5 8 5 v 3 = 30 r 6 = - 1 1.16 4 d6 = 0.03 r7=-9.921 d7 = 0.95 n4=l .5 8 9 1 3 v 4 = 61.3 r8=-l.329 d8 = 0.5 i* 9 — 〇〇 d9=l .0 nf=l .5168 r 1 0 = °° -13- (10) 1232970 非球面係數 ε a c 一 r 1 1.400562 0.18058 e-01 0.27879 e-01 r2 2.94814 -0.7715 e^02 -0.1463 1 1 e + 01 r3 1.0 0.102458 0.2 1 4 3 3 e + 0 1 一 r4 2.66328 0.113946 -0.121192 e + 0 1_ r5 -0.037086 -0.197711 -0.1162 e + 0 1 ι·6 1 .0 -0.5 76 e-0 1 0.38232 e-01 一 ι·7 1 .0 0.79477 e-01 0.7293 e-03 __ r8 0.018252 -0.78839 e-03 0.18164 e-01 透鏡整體的焦點距離f=3.6 8 5 FNO = 3.5 視野角：61.6 在該實施例4，第3透鏡是藉由聚碳酸酯系樹脂所形 成，而且採用玻璃製透鏡來作爲第1透鏡、第2透鏡及第 4透鏡。 在本實施例，第1透鏡1及第4透鏡4是雖然製作成 被攝影體側的第1面及成像面側的第2面均爲非球面形 狀，但是並不侷限於此，第1透鏡及第4透鏡的其中至少 1面是作成非球面形狀的話也可。 〔發明效果〕 根據本發明的話，透鏡枚數爲以4枚的小型輕量、且 低成本，就可獲得視野角爲5 0度以上，在最大像高的照 度比也設爲5 0 %左右，而且影像周邊也可獲得高解像度 -14 - 1232970 (11) 的透鏡裝置。 【圖式簡單說明〕 第1圖是顯示本發明的透鏡裝置的第1實施例的透鏡 構成圖。 第2圖是本發明的第1實施例的透鏡像差圖。

〔符號說明〕 1…第1透鏡 2…第2透鏡 3…第 3透鏡 4…第4透鏡

5…濾光片（去紅外光濾光片） 6…成像面 7…光束調節部 d 1〜d 1 0…間隔 r 1〜r 1 0…曲率半徑 _ 15 -

Claims (1)

1232970 ⑴ 拾、申請專利範圍 1.一種透鏡裝置，其特徵爲： 從被攝影體側依次，由在被攝影體側之凸起的彎月狀 的第1透鏡、與第1透鏡的凹面相對向的第2透鏡、具有 與第2透鏡相對向之負値的第3透鏡、及後面爲以凸起之 正値的第4透鏡所組成，^ 3爲第3透鏡的阿貝數（abb e number ) ，v4爲第 4透鏡的阿貝數，Y m a x爲最大像 高’ f爲合成焦點距離，Σ d作爲從位在第1透鏡的被攝 影體側之第1面到位在第4透鏡的成像面側之第2面的間 隔時， 滿足 ① ^ 3 < ^ 4 ® 0.5 < Y m a x/f < 0 . 8 ③ Σ d < 1 .5f 的條件，且上述第1透鏡及上述第4透鏡的其中至少1面 是作成非球面形狀。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之透鏡裝置，其中，上 述第2透鏡的成像面側的後面爲朝成像面側的凸起。 3 .如申請專利範圍第1項所述之透鏡裝置，其中，在 上述第1透鏡及上述第2透鏡之間設置光束調節部。 4 ·如申請專利範圍第2項所述之透鏡裝置，其中，在 上述第1透鏡及上述第2透鏡之間設置光束調節部。 5 .如申請專利範圍第1〜4項所記載之任一項的透鏡 裝置，其中，在上述第4透鏡與上述成像面之間設置濾光 -16- 1232970