TWI476433B - 影像擷取裝置及其轉接鏡頭 - Google Patents

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Description

影像擷取裝置及其轉接鏡頭
本發明係有關於一種影像擷取裝置及其轉接鏡頭。
目前的手機大都具備照相功能，有些手機之成像畫素高達八百萬畫素甚至超過八百萬畫素，其所拍出的影像已經具備良好的影像品質，但是礙於手機輕薄之趨勢，大部份手機之成像鏡頭仍然為定焦鏡頭，雖然有很少數的手機擁有變焦鏡頭，但是因其厚度較厚，攜帶不變，所以並未廣為流行。
為了使手機擁有變焦鏡頭功能又能兼顧輕薄之特性，目前的方法是使用轉接鏡頭，先將轉接鏡頭之一端與手機鏡頭連接，再將變焦鏡頭連接到轉接鏡頭之另一端，使得手機可外掛變焦鏡頭以達到變焦功能，但是目前此種外掛變焦鏡頭之手機所拍到的影像品質較差，其影像邊緣的亮度明顯較低。
有鑑於此，本發明之主要目的在於提供一種影像擷 取裝置及其轉接鏡頭，此影像擷取裝置包括一手機、一轉接鏡頭以及一變焦鏡頭，轉接鏡頭之一端可連接手機之鏡頭，另一端再連接變焦鏡頭，使原本只具有定焦鏡頭功能的手機轉變成具有變焦鏡頭功能的手機，且其所拍到的影像邊緣之亮度能有效提升，具有良好的成像品質。當另一端選擇不連接變焦鏡頭時，原本只具有定焦鏡頭功能的手將機轉變成具有微距鏡頭(Marco Lens)功能的手機，可在較近的距離拍攝得高放大率的照片。
本發明之影像擷取裝置包括一手機以及一轉接鏡頭，轉接鏡頭之一端與手機連結。本發明之轉接鏡頭沿著光軸從物側至像側依序包括一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡、一第四透鏡以及一第五透鏡。第一透鏡具有正屈光力。第四透鏡具有正屈光力。此轉接鏡頭滿足條件：1<<2及/或條件：1<<2，其中f1 為第一透鏡之有效焦距，f2 為第二透鏡之有效焦距，f345 為第三透鏡、第四透鏡以及第五透鏡之合成有效焦距。
其中第二透鏡具有負屈光力，第三透鏡具有正屈光力。
其中第二透鏡具有正屈光力，第三透鏡具有負屈光力。
其中第五透鏡具有正屈光力。
其中第五透鏡具有負屈光力。
其中第一透鏡為雙凸透鏡，第二透鏡具有負屈光力為雙凹透鏡，第三透鏡具有正屈光力為雙凸透鏡，第四透鏡為雙凸透鏡，第五透鏡具有負屈光力為凸凹透鏡。
其中第一透鏡為凹凸透鏡，第二透鏡具有負屈光力為雙凹透鏡，第三透鏡具有正屈光力為雙凸透鏡，第四透鏡為雙凸透鏡，第五透鏡具有正屈光力為凸凹透鏡。
其中第一透鏡至少一面為非球面表面。
其中第二透鏡至少一面為非球面表面。
其中第三透鏡至少一面為非球面表面。
其中第三透鏡之兩個面皆為球面表面。
其中第四透鏡至少一面為非球面表面。
其中第五透鏡至少一面為非球面表面。
本發明之影像擷取裝置包括一手機以及一如申請專利範圍第1項所述之轉接鏡頭，此轉接鏡頭之一端與手機連結。
本發明之影像擷取裝置可更包括一變焦鏡頭，此變焦鏡頭之一端與轉接鏡頭連結。
為使本發明之上述目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例並配合所附圖式做詳細說明。
本發明各實施例中各個透鏡之非球面表面凹陷度z由下列公式所得到：
其中：c：曲率；h：透鏡表面任一點至光軸之垂直距離；k：圓錐係數；A~G：非球面係數。
另外，為使本發明之轉接鏡頭能保持良好的光學性能，各實施例中之轉接鏡頭需滿足條件：
及/或
其中，f1 為各實施例中第一透鏡之有效焦距，f2 為各實施例中第二透鏡之有效焦距，f345 為各實施例中第三透鏡、第四透鏡以及第五透鏡之合成有效焦距。
請參閱第1圖，第1圖係依據本發明之轉接鏡頭之第一實施例的透鏡配置與光路示意圖。轉接鏡頭1沿著光軸OA1從物側至像側依序包括一第一透鏡L11、 一第二透鏡L12、一第三透鏡L13、一第四透鏡L14以及一第五透鏡L15。第一透鏡L11為雙凸透鏡具有正屈光力，係由塑膠材質製成，其物側面S11與像側面S12皆為非球面表面。第二透鏡L12為雙凹透鏡具有負屈光力，係由塑膠材質製成，其物側面S13與像側面S14皆為非球面表面。第三透鏡L13為雙凸透鏡具有正屈光力，係由玻璃材質製成，其物側面S15與像側面S16皆為球面表面。第四透鏡L14為雙凸透鏡具有正屈光力，係由塑膠材質製成，其物側面S17與像側面S18皆為非球面表面。第五透鏡L15為凸凹透鏡具有負屈光力，係由塑膠材質製成，其物側面S19與像側面S110皆為非球面表面。
利用上述透鏡之設計，使得轉接鏡頭1在與變焦鏡連接時可以得到良好的光學性能。
表一為第1圖之轉接鏡頭1之各透鏡之相關參數表。
表二為表一中各個透鏡之非球面表面之相關參數表，其中k為圓錐係數(Conic Constant)、A~G為非球面係數。
本實施例之轉接鏡頭1，其第一透鏡L11之有效焦距f1 =5.01、第二透鏡L12之有效焦距f2 =-2.95、第三透鏡L13、第四透鏡L14以及第五透鏡L15之合成有效焦距f345 =3.99，由上述資料可得到=1.698305=1.352542，皆能滿足上述條件(1)及條件(2)之要求。
另外，本實施例之轉接鏡頭1其光學性能也可達 到要求，這可從第2A圖至第2F圖看出。第2A圖所示的是本實施例之轉接鏡頭1的場曲(Field Curvature)圖。第2B圖所示的是本實施例之轉接鏡頭1的畸變(Distortion)圖。第2C圖至第2F圖所示的是本實施例之轉接鏡頭1的橫向光扇(Transverse Ray Fan)圖。
由第2A圖可看出，本實施例之轉接鏡頭1對波長範圍介於0.436 μm至0.656 μm之光線，所產生的子午(Tangential)方向與弧矢(Sagittal)方向場曲介於-0.25 mm至0.07 mm之間。由第2B圖(圖中的3條線幾乎重合，以致於看起來只有一條線)可看出，本實施例之轉接鏡頭1對波長範圍介於0.436 μm至0.656 μm之光線，所產生的畸變小於3.0%。由第2C圖至第2F圖可看出，本實施例之轉接鏡頭1對波長範圍介於0.436 μm至0.656 μm之光線於不同影像高度所產生的橫向像差值介於-18 μm至22 μm。顯見本實施例之轉接鏡頭1之場曲、畸變以及橫向像差都能被有效修正，從而得到較佳的光學性能。
請參閱第3圖，第3圖係依據本發明之轉接鏡頭之第二實施例的透鏡配置與光路示意圖。轉接鏡頭3沿著光軸OA3從物側至像側依序包括一第一透鏡L31、一第二透鏡L32、一第三透鏡L33、一第四透鏡L34以及一第五透鏡L35。第一透鏡L31為凹凸透鏡具有正屈 光力，係由塑膠材質製成，其物側面S31與像側面S32皆為非球面表面。第二透鏡L32為雙凹透鏡具有負屈光力，係由塑膠材質製成，其物側面S33與像側面S34皆為非球面表面。第三透鏡L33為雙凸透鏡具有正屈光力，係由玻璃材質製成，其物側面S35與像側面S36皆為球面表面。第四透鏡L34為雙凸透鏡具有正屈光力，係由塑膠材質製成，其物側面S37與像側面S38皆為非球面表面。第五透鏡L35為凸凹透鏡具有正屈光力，係由塑膠材質製成，其物側面S39與像側面S310皆為非球面表面。
利用上述透鏡之設計，使得轉接鏡頭3在與變焦鏡連接時可以得到良好的光學性能。
表三為第3圖之轉接鏡頭3之各透鏡之相關參數表。
表四為表三中各個透鏡之非球面表面之相關參數表，其中k為圓錐係數(Conic Constant)、A~G為非球面係數。
本實施例之轉接鏡頭3，其第一透鏡L31之有效焦距f1 =4.94、第二透鏡L32之有效焦距f2 =-2.95、第三透鏡L33、第四透鏡L34以及第五透鏡L35之合成有效焦距f345 =4.01，由上述資料可得到=1.674576、=1.359322，皆能滿足上述條件(1)及條件(2)之要求。
另外，本實施例之轉接鏡頭3其光學性能也可達到要求，這可從第4A圖至第4F圖看出。第4A圖所示的是本實施例之轉接鏡頭3的場曲(Field Curvature) 圖。第4B圖所示的是本實施例之轉接鏡頭3的畸變(Distortion)圖。第4C圖至第4F圖所示的是本實施例之轉接鏡頭3的橫向光扇(Transverse Ray Fan)圖。
由第4A圖可看出，本實施例之轉接鏡頭3對波長範圍介於0.436 μm至0.656 μm之光線，所產生的子午(Tangential)方向與弧矢(Sagittal)方向場曲介於-0.12 mm至0.10 mm之間。由第4B圖(圖中的3條線幾乎重合，以致於看起來只有一條線)可看出，本實施例之轉接鏡頭3對波長範圍介於0.436 μm至0.656 μm之光線，所產生的畸變小於7.0%。由第4C圖至第4F圖可看出，本實施例之轉接鏡頭3對波長範圍介於0.436 μm至0.656 μm之光線於不同影像高度所產生的橫向像差值介於-70 μm至20 μm。顯見本實施例之轉接鏡頭3之場曲、畸變以及橫向像差都能被有效修正，從而得到較佳的光學性能。
請參閱第5圖，第5圖係依據本發明之轉接鏡頭應用於手機之第一種架構示意圖。使用時先將轉接鏡頭51之一端與手機52之鏡頭(未標示)連接，轉接鏡頭51之另一端再接變焦鏡頭53，原本只是具有定焦鏡頭功能的手機52，將因外掛變焦鏡頭53而變成具有變焦功能的手機52。
請參閱第6圖，第6圖係依據本發明之轉接鏡頭 應用於手機之第二種架構示意圖。使用時先將轉接鏡頭61之一端與手機62之鏡頭(未標示)連接，轉接鏡頭61之另一端不再外掛任何鏡頭，原本只是具有定焦鏡頭功能的手機62，將變成具有微距鏡頭功能的手機62，可在較近的距離拍攝得高放大率的照片。
在上述實施例中，第二透鏡具有負屈光力，第三透鏡具有正屈光力，然而可以了解到，若第二透鏡改為具有正屈光力，第三透鏡改為具有負屈光力，亦應屬本發明之範疇。
在上述實施例中，第一透鏡之兩個面、第二透鏡之兩個面、第四透鏡之兩個面及第五透鏡之兩個面皆為非球面表面，第三透鏡之兩個面皆為球面表面，然而可以了解到，第一、二、三、四、五透鏡若部分或全部改為至少一面為非球面表面，亦應屬本發明之範疇。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，仍可作些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1、3、51、61‧‧‧轉接鏡頭
52、62‧‧‧手機
53‧‧‧變焦鏡頭
L11、L21‧‧‧第一透鏡
L12、L22‧‧‧第二透鏡
L13、L23‧‧‧第三透鏡
L14、L24‧‧‧第四透鏡
L15、L25‧‧‧第五透鏡
IMA1、IMA2‧‧‧成像面
OA1、OA2‧‧‧光軸
S11、S12、S13、S14、S15‧‧‧面
S16、S17、S18、S19、S110‧‧‧面
S21、S22、S23、S24、S25‧‧‧面
S26、S27、S28、S29、S210‧‧‧面
第1圖係依據本發明之轉接鏡頭之第一實施例的 透鏡配置與光路示意圖。
第2A圖係第1圖之轉接鏡頭之場曲圖。
第2B圖係第1圖之轉接鏡頭之畸變圖。
第2C圖至第2F圖係第1圖之轉接鏡頭之橫向光扇圖。
第3圖係依據本發明之轉接鏡頭之第二實施例的透鏡配置與光路示意圖。
第4A圖係第3圖之轉接鏡頭之場曲圖。
第4B圖係第3圖之轉接鏡頭之畸變圖。
第4C圖至第4F圖係第3圖之轉接鏡頭之橫向光扇圖。
第5圖係依據本發明之轉接鏡頭應用於手機之第一種架構示意圖。
第6圖係依據本發明之轉接鏡頭應用於手機之第二種架構示意圖。
1‧‧‧轉接鏡頭
L11‧‧‧第一透鏡
L12‧‧‧第二透鏡
L13‧‧‧第三透鏡
L14‧‧‧第四透鏡
L15‧‧‧第五透鏡
IMA1‧‧‧成像面
OA1‧‧‧光軸
S11、S12、S13、S14、S15‧‧‧面
S16、S17、S18、S19、S110‧‧‧面

Claims (15)

  1. 一種轉接鏡頭，沿著光軸從物側至像側依序且實質上由一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡、一第四透鏡、以及一第五透鏡所組成；其中該第一透鏡具有正屈光力；其中該第四透鏡具有正屈光力；其中該轉接鏡頭滿足條件：及/或條件：；其中，f1 為該第一透鏡之有效焦距，f2 為該第二透鏡之有效焦距，f345 為該第三透鏡、該第四透鏡以及該第五透鏡之合成有效焦距。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之轉接鏡頭，其中該第二透鏡具有負屈光力，該第三透鏡具有正屈光力。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之轉接鏡頭，其中該第二透鏡具有正屈光力，該第三透鏡具有負屈光力。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之轉接鏡頭，其中該第五透鏡具有正屈光力。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之轉接鏡頭，其中該第五透鏡具有負屈光力。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之轉接鏡頭，其中該第一透鏡為雙凸透鏡，該第二透鏡具有負屈光力為雙凹 透鏡，該第三透鏡具有正屈光力為雙凸透鏡，該第四透鏡為雙凸透鏡，該第五透鏡具有負屈光力為凸凹透鏡。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之轉接鏡頭，其中該第一透鏡為凹凸透鏡，該第二透鏡具有負屈光力為雙凹透鏡，該第三透鏡具有正屈光力為雙凸透鏡，該第四透鏡為雙凸透鏡，該第五透鏡具有正屈光力為凸凹透鏡。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之轉接鏡頭，其中該第一透鏡至少一面為非球面表面或兩個面皆為非球面表面。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之轉接鏡頭，其中該第二透鏡至少一面為非球面表面或兩個面皆為非球面表面。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之轉接鏡頭，其中該第三透鏡至少一面為非球面表面或兩個面皆為非球面表面。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之轉接鏡頭，其中該第三透鏡之兩個面皆為球面表面。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之轉接鏡頭，其中該第四透鏡至少一面為非球面表面或兩個面皆為非球面表面。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之轉接鏡頭，其中該第五透鏡至少一面為非球面表面或兩個面皆為非球面 表面。
  14. 一種影像擷取裝置，包括：一手機；以及一如申請專利範圍第1項所述之轉接鏡頭，該轉接鏡頭之一端與該手機連結。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之影像擷取裝置，其更包括一變焦鏡頭，該變焦鏡頭之一端與該轉接鏡頭連結。
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