TWI529420B

TWI529420B - 接目鏡頭

Info

Publication number: TWI529420B
Application number: TW103101384A
Authority: TW
Inventors: 許榮順; 張裕民
Original assignee: 信泰光學（深圳）有限公司; 亞洲光學股份有限公司
Priority date: 2014-01-15
Filing date: 2014-01-15
Publication date: 2016-04-11
Also published as: TW201527793A

Description

接目鏡頭

本發明係有關於一種接目鏡頭。

習知的單眼數位相機大都採用光學式觀景窗，使用者經由光學式觀景窗即時觀看所欲拍攝之景像。使用光學式觀景窗之優點為經由光學式觀景窗所看到的景像與影像感測元件所擷取的景像之間沒有視野差，但是光學式觀景窗因為包含有屋脊型五稜鏡，導致使用光學式觀景窗的單眼數位相機無法縮小體積，此為使用光學式觀景窗之缺點。而另外一種旁軸式觀景窗，因其光軸與相機之鏡頭的光軸不一致，導致經由旁軸式觀景窗所看到的景像與影像感測元件所擷取的景像之間有視野差，尤其是拍攝短距離物體時的視野差，將明顯大於拍攝長距離物體時的視野差。

有鑑於此，本發明之主要目的在於提供一種接目鏡頭，可與高解析度液晶顯示器搭配成為數位相機或攜帶型顯示器之電子觀景窗，可避免因使用旁軸式觀景窗所引起的視野差問題，也不會有反射式觀景窗體積過大的問題。本發明之接目鏡頭具備小型化但仍具有良好的光學性能，且具有視度調整功能。

本發明之接目鏡頭沿著光軸從物側至目側依序包括一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡及一第四透鏡。第一透鏡具有正屈光力，第二透鏡具有正屈光力，第三透鏡具有負屈光力，第四透鏡具有正屈光力。此接目鏡頭、第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡及第四透鏡滿足以下條件：6f₁×f₂/f90；0.2|f₃/f|0.6；0.32f₄/f0.64，其中f為接目鏡頭之有效焦距，f₁為第一透鏡之有效焦距，f₂為第二透鏡之有效焦距，f₃為第三透鏡之有效焦距，f₄為第四透鏡之有效焦距。

其中第二透鏡、第三透鏡及第四透鏡至少有一透鏡係由塑膠材質製成。

其中第四透鏡包括一凸面，此凸面朝向目側。

其中第二透鏡、第三透鏡及第四透鏡至少有一透鏡為非球面透鏡。

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。

1、2、3‧‧‧接目鏡頭

L11、L21、L31‧‧‧第一透鏡

L12、L22、L32‧‧‧第二透鏡

L13、L23、L33‧‧‧第三透鏡

L14、L24、L34‧‧‧第四透鏡

O1、O2、O3‧‧‧物體

OA1、OA2、OA3‧‧‧光軸

EP1、EP2、EP3‧‧‧出光瞳面

S11、S12、S13、S14、S15‧‧‧面

S16、S17、S18、S19‧‧‧面

S21、S22、S23、S24、S25‧‧‧面

S26、S27、S28、S29‧‧‧面

S31、S32、S33、S34、S35‧‧‧面

S36、S37、S38、S39‧‧‧面

D1₁、D2₁、D3₁‧‧‧間距

第1圖係依據本發明之接目鏡頭之第一實施例的透鏡配置示意圖。

第2A圖係第1圖之接目鏡頭之縱向像差圖。

第2B圖係第1圖之接目鏡頭之場曲圖。

第2C圖係第1圖之接目鏡頭之畸變圖。

第2D圖係第1圖之接目鏡頭之橫向色差圖。

第3圖係依據本發明之接目鏡頭之第二實施例的透鏡配置示意圖。

第4A圖係第3圖之接目鏡頭之縱向像差圖。

第4B圖係第3圖之接目鏡頭之場曲圖。

第4C圖係第3圖之接目鏡頭之畸變圖。

第4D圖係第3圖之接目鏡頭之橫向色差圖。

第5圖係依據本發明之接目鏡頭之第三實施例的透鏡配置示意圖。

第6A圖係第5圖之接目鏡頭之縱向像差圖。

第6B圖係第5圖之接目鏡頭之場曲圖。

第6C圖係第5圖之接目鏡頭之畸變圖。

第6D圖係第5圖之接目鏡頭之橫向色差圖。

請參閱第1圖，第1圖係依據本發明之接目鏡頭之第一實施例的透鏡配置示意圖。接目鏡頭1沿著光軸OA1從物側至目側依序包括一第一透鏡L11、一第二透鏡L12、一第三透鏡L13及一第四透鏡L14。第一透鏡L11具有正屈光力，其物側面S12為凹面像側面S13為凸面，物側面S12與像側面S13皆為球面表面。第二透鏡L12具有正屈光力，其物側面S14為凸面像側面S15為凸面，物側面S14為球面表面，像側面S15為非球面表面。第三透鏡L13具有負屈光力，其物側面S16為凹面像側面S17為凹面，物側面S16與像側面S17皆為非球面表面。第四透鏡L14具有正屈光力，其物側面S18為凸面像側面S19為凸面，物側面S18為非球面表面，像側面S19為球面表面。使用時一物體O1(例如小型液晶顯示裝置)置於物側與第一透鏡L11之間，人眼(未圖示)位於出光瞳(Exit Pupil)面EP1，即可觀看到物體O1之放大影像，其放大倍率約10倍以上。另外，改變物體O1與第一透鏡L11之間距D1₁，可調整視度，其調整範圍介於-3D~+1D之間，藉由視度調整，近視或遠視使用者可不佩戴近視或遠視眼鏡，也能清楚觀看到物體O1之放大影像。

另外，為使本發明之接目鏡頭能保持良好的光學性能，第一實施例中的接目鏡頭1需滿足底下三條件：

其中，f1為接目鏡頭1之有效焦距，f1₁為第一透鏡L11之有效焦距，f1₂為第二透鏡L12之有效焦距，f1₃為第三透鏡L13之有效焦距，f1₄為第四透鏡L14之有效焦距。

利用上述透鏡之設計，使得接目鏡頭1能有效的縮短鏡頭總長度、修正像差，且具有視度調整功能。

表一為第1圖中接目鏡頭1之各透鏡之相關參數表，表一資料顯示本實施例之接目鏡頭1之有效焦距等於24.9902mm、鏡頭總長度等於42.5482mm。

表一中各個透鏡之非球面表面凹陷度z由下列公式所得到：z=ch²/{1+[1-(k+1)c²h²]^1/2}+Ah⁴+Bh⁶+Ch⁸

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~C：非球面係數。

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~C為非球面係數。

第一實施例之接目鏡頭1其有效焦距f1=24.9902mm，第一透鏡L11之有效焦距f1₁=33.663mm，第二透鏡L12之有效焦距f1₂=34.447mm，第三透鏡L13之有效焦距f1₃=-5.429mm，第四透鏡L14之有效焦距f1₄=8.375mm，由上述資料可得到f1₁×f1₂/f1=46.402、|f1₃/f1|=0.217、f1₄/f1=0.335，皆能滿足上述條件(1)至條件(3)之要求。此外，物體O1與第一透鏡L11之間距D1₁=12.1mm，此時視度等於0D(沒有調整視度)。

另外，第一實施例之接目鏡頭1的光學性能也可達到要求，這可從第2A至第2D圖看出。第2A圖所示的，是第一實施例之接目鏡頭1的縱向像差(Longitudinal Aberration)圖。第2B圖所示的，是第一實施例之接目鏡頭1的場曲(Field Curvature)圖。第2C圖所示的，是第一實施例之接目鏡頭1的畸變(Distortion)圖。第2D圖所示的，是第一實施例之接目鏡頭1的橫向色差(Lateral Color)圖。

由第2A圖可看出，第一實施例之接目鏡頭1對波長為0.486 μm、0.588μm、0.656μm之光線所產生的縱向像差值介於-30mm至20mm之間。由第2B圖可看出，第一實施例之接目鏡頭1對波長為0.588μm之光線所產生的子午(Tangential)方向與弧矢(Sagittal)方向場曲介於-50mm至25mm之間。由第2C圖可看出，第一實施例之接目鏡頭1對波長為0.588μm之光線所產生的畸變介於0.0%至0.8%之間。由第2D圖可看出，第一實施例之接目鏡頭1對波長為0.486μm、0.588μm、0.656μm之光線於不同視場高度所產生的橫向色差值介於-110μm至0μm之間。顯見第一實施例之接目鏡頭1之縱向像差、場曲、畸變、橫向色差都能被有效修正，從而得到較佳的光學性能。

請參閱第3圖，第3圖係依據本發明之接目鏡頭之第二實施例的透鏡配置示意圖。接目鏡頭2沿著光軸OA2從物側至目側依序包括一第一透鏡L21、一第二透鏡L22、一第三透鏡L23及一第四透鏡L24。第一透鏡L21具有正屈光力，其物側面S22為凹面像側面S23為凸面，物側面S22與像側面S23皆為球面表面。第二透鏡L22具有正屈光力，其物側面S24為凸面像側面S25為凸面，物側面S24為球面表面，像側面S25為非球面表面。第三透鏡L23具有負屈光力，其物側面S26為凹面像側面S27為凹面，物側面S26與像側面S27皆為非球面表面。第四透鏡L24具有正屈光力，其物側面S28為凸面像側面S29為凸面，物側面S28為非球面表面，像側面S29為球面表面。使用時一物體O2(例如小型液晶顯示裝置)置於物側與第一透鏡L21之間，人眼(未圖示)位於出光瞳(Exit Pupil)面EP2，即可觀看到物體O2之放大影像，其放大倍率約10倍以上。另外，改變物體O2與第一透鏡L21之間距D2₁，可調整視度，其調整範圍介於-3D~+1D之間，藉由視度調整，近視或遠視使用者可不佩戴近視或遠視眼鏡，也能清楚觀看到物體O2之放大影像。

另外，為使本發明之接目鏡頭能保持良好的光學性能，第二實施例中的接目鏡頭2需滿足底下三條件：

其中，f2為接目鏡頭2之有效焦距，f2₁為第一透鏡L21之有效焦距，f2₂為第二透鏡L22之有效焦距，f2₃為第三透鏡L23之有效焦距，f2₄為第四透鏡L24之有效焦距。

利用上述透鏡之設計，使得接目鏡頭2能有效的縮短鏡頭總長度、修正像差，且具有視度調整功能。

表三為第3圖中接目鏡頭2之各透鏡之相關參數表，表三資料顯示本實施例之接目鏡頭2之有效焦距等於24.9876mm、鏡頭總長度等於45.3141mm。

表三中各個透鏡之非球面表面凹陷度z由下列公式所得到：z=ch²/{1+[1-(k+1)c²h²]^1/2}+Ah⁴+Bh⁶+Ch⁸

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~C為非球面係數。

第二實施例之接目鏡頭2其有效焦距f2=24.9876mm，第一透鏡L21之有效焦距f2₁=11.299mm，第二透鏡L22之有效焦距f2₂=22.241mm，第三透鏡L23之有效焦距f2₃=-9.778mm，第四透鏡L24之有效焦距f2₄=15.119mm，由上述資料可得到f2₁×f2₂/f2=10.057、|f2₃/f2|=0.391、f2₄/f2=0.605，皆能滿足上述條件(4)至條件(6)之要求。此外，物體O2與第一透鏡L21之間距D2₁=8.0mm，此時視度等於-1D。

另外，第二實施例之接目鏡頭2的光學性能也可達到要求，這可從第4A至第4D圖看出。第4A圖所示的，是第二實施例之接目鏡頭2的縱向像差(Longitudinal Aberration)圖。第4B圖所示的，是第二實施例之接目鏡頭2的場曲(Field Curvature)圖。第4C圖所示的，是第二實施例之接目鏡頭2的畸變(Distortion)圖。第4D圖所示的，是第二實施例之接目鏡頭2的橫向色差(Lateral Color)圖。

由第4A圖可看出，第二實施例之接目鏡頭2對波長為0.486μm、0.588μm、0.656μm之光線所產生的縱向像差值介於-20mm至25mm之間。由第4B圖可看出，第二實施例之接目鏡頭2對波長為0.588μm之光線所產生的子午(Tangential)方向與弧矢(Sagittal)方向場曲介於-38mm至30mm之間。由第4C圖可看出，第二實施例之接目鏡頭2對波長為0.588μm 之光線所產生的畸變介於-0.5%至0.0%之間。由第4D圖可看出，第二實施例之接目鏡頭2對波長為0.486μm、0.588μm、0.656μm之光線於不同視場高度所產生的橫向色差值介於-70μm至0μm之間。顯見第二實施例之接目鏡頭2之縱向像差、場曲、畸變、橫向色差都能被有效修正，從而得到較佳的光學性能。

請參閱第5圖，第5圖係依據本發明之接目鏡頭之第三實施例的透鏡配置示意圖。接目鏡頭3沿著光軸OA3從物側至目側依序包括一第一透鏡L31、一第二透鏡L32、一第三透鏡L33及一第四透鏡L34。第一透鏡L31具有正屈光力，其物側面S32為凹面像側面S33為凸面，物側面S32與像側面S33皆為球面表面。第二透鏡L32具有正屈光力，其物側面S34為凸面像側面S35為凸面，物側面S34為球面表面，像側面S35為非球面表面。第三透鏡L33具有負屈光力，其物側面S36為凹面像側面S37為凹面，物側面S36與像側面S37皆為非球面表面。第四透鏡L34具有正屈光力，其物側面S38為凸面像側面S39為凸面，物側面S38為非球面表面，像側面S39為球面表面。使用時一物體O3(例如小型液晶顯示裝置)置於物側與第一透鏡L31之間，人眼(未圖示)位於出光瞳(Exit Pupil)面EP3，即可觀看到物體O3之放大影像，其放大倍率約10倍以上。另外，改變物體O3與第一透鏡L31之間距D3₁，可調整視度，其調整範圍介於-3D~+1D之間，藉由視度調整，近視或遠視使用者可不佩戴近視或遠視眼鏡，也能清楚觀看到物體O3之放大影像。

另外，為使本發明之接目鏡頭能保持良好的光學性能，第三實施例中的接目鏡頭3需滿足底下三條件：

其中，f3為接目鏡頭3之有效焦距，f3₁為第一透鏡L31之有效焦距，f3₂為第二透鏡L32之有效焦距，f3₃為第三透鏡L33之有效焦距，f3₄為第四透鏡L34之有效焦距。

利用上述透鏡之設計，使得接目鏡頭3能有效的縮短鏡頭總長度、修正像差，且具有視度調整功能。

表五為第5圖中接目鏡頭3之各透鏡之相關參數表，表五資料顯示本實施例之接目鏡頭3之有效焦距等於24.9872mm、鏡頭總長度等於44.0176mm。

表五中各個透鏡之非球面表面凹陷度z由下列公式所得到：z=ch²/{1+[1-(k+1)c²h²]^1/2}+Ah⁴+Bh⁶+Ch⁸

表六為表五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~C為非球面係數。

第三實施例之接目鏡頭3其有效焦距f3=24.9872 mm，第一透鏡L31之有效焦距f3₁=69.824mm，第二透鏡L32之有效焦距f3₂=27.505mm，第三透鏡L33之有效焦距f3₃=-9.244mm，第四透鏡L34之有效焦距f3₄=13.076mm，由上述資料可得到f3₁×f3₂/f3=76.860、|f3₃/f3|=0.370、f3₄/f3=0.523，皆能滿足上述條件(7)至條件(9)之要求。此外，物體O3與第一透鏡L31之間距D3₁=10.8mm，此時視度等於-1D。

另外，第三實施例之接目鏡頭3的光學性能也可達到要求，這可從第6A至第6D圖看出。第6A圖所示的，是第三實施例之接目鏡頭3的縱向像差(Longitudinal Aberration)圖。第6B圖所示的，是第三實施例之接目鏡頭3的場曲(Field Curvature)圖。第6C圖所示的，是第三實施例之接目鏡頭3的畸變(Distortion)圖。第6D圖所示的，是第三實施例之接目鏡頭3的橫向色差(Lateral Color)圖。

由第6A圖可看出，第三實施例之接目鏡頭3對波長為0.486μm、0.588μm、0.656μm之光線所產生的縱向像差值介於-30mm至25mm之間。由第6B圖可看出，第三實施例之接目鏡頭3對波長為0.588μm之光線所產生的子午(Tangential)方向與弧矢(Sagittal)方向場曲介於-35mm至28mm之間。由第6C圖可看出，第三實施例之接目鏡頭3對波長為0.588μm之光線所產生的畸變介於0.0%至1.0%之間。由第6D圖可看出，第三實施例之接目鏡頭3對波長為0.486μm、0.588μm、0.656μm之光線於不同視場高度所產生的橫向色差值介於-110μm至0μm之間。顯見第三實施例之接目鏡頭3之縱向像差、場曲、畸變、橫向色差都能被有效修正，從而得到較佳的光學性能。

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‧‧‧接目鏡頭

L11‧‧‧第一透鏡

L12‧‧‧第二透鏡

L13‧‧‧第三透鏡

L14‧‧‧第四透鏡

O1‧‧‧物體

OA1‧‧‧光軸

EP1‧‧‧出光瞳面

S11、S12、S13、S14、S15‧‧‧面

S16、S17、S18、S19‧‧‧面

D1₁‧‧‧間距

Claims

一種接目鏡頭，沿著光軸從物側至目側依序包括：一第一透鏡，該第一透鏡具有正屈光力；一第二透鏡，該第二透鏡具有正屈光力；一第三透鏡，該第三透鏡具有負屈光力；以及一第四透鏡，該第四透鏡具有正屈光力且包括一凸面，該凸面朝向該目側；其中該接目鏡頭、該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡以及該第四透鏡滿足以下條件：6f₁×f₂/f90 0.2|f₃/f|0.6 0.32f₄/f0.64其中，f為該接目鏡頭之有效焦距，f₁為該第一透鏡之有效焦距，f₂為該第二透鏡之有效焦距，f₃為該第三透鏡之有效焦距，f₄為該第四透鏡之有效焦距。
如申請專利範圍第1項所述之接目鏡頭，其中該第二透鏡、該第三透鏡以及該第四透鏡至少有一透鏡係由塑膠材質製成。
如申請專利範圍第2項所述之接目鏡頭，其中該第二透鏡、該第三透鏡以及該第四透鏡至少有一透鏡為非球面透鏡。
如申請專利範圍第1項所述之接目鏡頭，其中該第二透鏡、該第三透鏡以及該第四透鏡至少有一透鏡為非球面透鏡。