TWI545344B - 三片式全非球面轉接器魚眼鏡頭 - Google Patents

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TWI545344B
TWI545344B TW104127406A TW104127406A TWI545344B TW I545344 B TWI545344 B TW I545344B TW 104127406 A TW104127406 A TW 104127406A TW 104127406 A TW104127406 A TW 104127406A TW I545344 B TWI545344 B TW I545344B
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Description

三片式全非球面轉接器魚眼鏡頭
數位相機模組係由各種消費者的、產業的及科學的成像裝置所使用，以產生靜態影像及/或視頻。該等裝置包含行動電話、數位靜態影像及攝影機、以及網路相機。相機模組的視角通常在60度與70度之間。該視角可藉由在相機模組的前面加裝轉接器透鏡而予以增加。該轉接器透鏡及相機模組所生成的成像系統具有比單獨相機模組更寬的視角。寬的視角在各應用中極具價值，諸如自動車輛導航、車輛停放監視系統、及手勢辨識。
依據實施例，本發明提供三片式全非球面轉接器魚眼(Three-piece all-aspheric adapter fisheye,TPAAAF)鏡頭。該TPAAAF鏡頭包含一負彎月形透鏡，一雙凸透鏡，及一定位在該負彎月形透鏡與該雙凸透鏡之間的雙凹透鏡。該負彎月形透鏡、該雙凹透鏡及該雙凸透鏡係同軸且與出口光瞳配置，以當出口光瞳與相機鏡頭的入射光瞳共平面且同軸時，該等透鏡與相機鏡頭共同產生具有比相機鏡頭本身更大視角的影像。該負彎月形透鏡、該雙凹透鏡、及該雙凸透鏡各具有非球面目標側表面(Aspheric object-side surface)及非球面影像側表面(Aspheric image-side surface)。
依據一實施例，該負彎月形透鏡具有厚度D1及其目標側表面的半徑S1，其中比值S1/D1滿足8.0<S1/D1<8.8，以得到寬視角。該負彎月形透鏡的目標側表面具有曲率半徑R1，以及負彎月形透鏡的影像側表面具有曲率半徑R2，其中比值R2/R1滿足0.11<R2/R1<0.19，以降低失真。雙凹透鏡的目標側表面具有曲率半徑R3，以及雙凹透鏡的影像側表面具有曲率半徑R4；其中比值R4/R3滿足-0.22<R4/R3<-0.12，用以降低像場彎曲。雙凸透鏡的目標側表面具有曲率半徑R5，以及雙凸透鏡的該影像側表面具有曲率半徑R6；其中比值 R6/R5滿足-0.7<R6/R5<-0.4，用以降低色差及縱向像差。該負彎月形透鏡及該雙凹透鏡各具有超過55的阿貝數(Abbe number)，以及雙凸透鏡具有小於35的阿貝數，用以降低色差。
100‧‧‧先前技術之轉接器魚眼鏡頭
140‧‧‧魚眼鏡頭轉接器外殼
150‧‧‧行動電話
200,300,900‧‧‧三片式全非球面轉接器魚眼(TPAAAF)鏡頭
210,310,910‧‧‧負彎月形透鏡
211,221,231,311,321,331,911,921,931‧‧‧目標側表面
212,222,232,312,322,332,912,922,932‧‧‧影像側表面
220,320,920‧‧‧雙凹透鏡
230,330,930‧‧‧雙凸透鏡
350,950‧‧‧成像系統
351,951‧‧‧相機鏡頭
352,952‧‧‧影像平面
370,379,970,979‧‧‧射束
390,990‧‧‧射線角度
404-416,1004-1016‧‧‧欄
548,558,565,1148,1158,1165‧‧‧縱向像差曲線
658,1258‧‧‧失真曲線
748-S,748-T,758-S,758-T,765-S,765-T,1348-S,1348-T,1358S,1358-T,1365-S,1365-T‧‧‧像場彎曲率
848,865,1448,1465‧‧‧橫向彩色
第1圖顯示一先前技術之魚眼鏡頭，其在轉接器外殼內且被加裝至行動電話。
第2圖係實施例中之三片式全非球面轉接器魚眼(TPAAAF)鏡頭的橫剖面視圖。
第3圖係實施例中之TPAAAF鏡頭之橫剖面視圖，用於成像系統之一轉接器鏡頭。
第4圖顯示用於第3圖之TPAAAF鏡頭的例示性參數。
第5圖係第3圖成像系統內之TPAAAF鏡頭的縱向像差之圖表。
第6圖係第3圖成像系統內之TPAAAF鏡頭的f-θ失真之圖表。
第7圖係第3圖成像系統內之TPAAAF鏡頭的珀茲伐(Petzval)像場彎曲之圖表。
第8圖係第3圖成像系統內之TPAAAF鏡頭的橫向彩色誤差之圖表。
第9圖係實施例中之TPAAAF鏡頭之橫剖面視圖，用於成像系統之轉接器鏡頭。
第10圖顯示用於第9圖之魚眼鏡頭的例示性參數。
第11圖係第9圖成像系統內之TPAAAF鏡頭的縱向像差之圖表。
第12圖係第9圖成像系統內之TPAAAF鏡頭的f-θ失真之圖表。
第13圖係第9圖成像系統內之TPAAAF鏡頭的珀茲伐(Petzval)像場彎曲之圖表。
第14圖係第9圖成像系統內之TPAAAF鏡頭的衡向彩色誤差之圖表。
第1圖顯示一先前技術之轉接器魚眼鏡頭100，位於一魚眼鏡頭轉接器外殼140內以加裝至行動電話150。行動電話150包含具有標準視角的晶載相機(On-chip camera)。魚眼鏡頭轉接器外殼140係設置在行動電話150上，使轉接器魚眼鏡頭100的光軸與晶載電話相機的光軸同軸。
先前技術之轉接器魚眼鏡頭100包含由光學玻璃及/或塑膠所製成的光學元件，例如，將一非球面塑膠透鏡與一球面玻璃透鏡結合。光學玻璃之阿貝數(Abbe number)VD的範圍大於光學塑膠之阿貝數。因此，在僅具有球面玻璃表面之合成魚眼鏡頭中可獲得的最小色差係低於由塑膠所形成之相似鏡頭。惟，與全塑膠鏡頭系統相較下，在魚眼鏡頭中之玻璃的使用將致材料成本、製造成本、重量、體積之增加，及在製造鏡頭形狀上之限制。
在下文所敘述的全塑膠合成魚眼鏡頭可利用塑膠材質之尺寸及重量優點達成如同玻璃材質的性能。當使全塑膠魚眼鏡頭設計最佳化以符合所欲的性能規格時，使用非球面表面而非僅球面表面將獲得更多的自由度。該等性能規格包含使諸如縱向像差(縱向球面像差)、影像失真、像場彎曲、及橫向彩色之像差最小化。使前述各該性能度量的鏡頭設計最佳化，係由光學塑膠中的阿貝數之狹窄範圍及將塑膠元件數目最小化的益處所約束。
本發明特別地提供三片式全非球面轉接器魚眼(TPAAAF)鏡頭，其中在該TPAAAF中之各光學元件的阿貝數對應現有的光學塑膠。該TPAAAF鏡頭可被設計以適合放進如同第1圖中魚眼鏡頭轉接器外殼140的魚眼鏡頭轉接器外殼內。
第2圖係一TPAAAF鏡頭200的橫剖面視圖。該TPAAAF鏡頭200包含負彎月形透鏡210，雙凹透鏡220，及雙凸透鏡230。負彎月形透鏡210包含目標側表面211及影像側表面212。雙凹透鏡220包含目標側表面221及影像側表面222。雙凸透鏡230包含目標側表面231及影像側表面232。在TPAAAF鏡頭200的第一實施例中，該等表面211、212、221、222、231、及232各係非球面的。
負彎月形透鏡210，雙凹透鏡220，及雙凸透鏡230各係單透鏡。在TPAAAF鏡頭200的實施例中，於不脫離本發明之範疇下，負彎月形透鏡210、雙凹透鏡220、及雙凸透鏡230的一者或多者可係非單一透鏡。TPAAAF鏡頭200可被設定尺寸，以致使其取代第1圖之魚眼鏡頭轉接器外殼140中的轉接器魚眼鏡頭100。
參閱負彎月形透鏡210，目標側表面211的半徑係S1，以及負彎月形透鏡210的軸上厚度係D1。負彎月形透鏡210的實施例可具有一比值S1/D1在8.0與8.8之間。限制比值S1/D1至此範圍將使包含TPAAAF鏡頭200的成 像系統獲得寬視角。例如，本文所討論的成像系統350及950分別具有大於170度之視角。
參閱負彎月形透鏡210，目標側表面211具有曲率半徑R1，以及影像側表面212具有曲率半徑R2。負彎月形透鏡210的實施例可具有一比值R2/R1在0.11與0.19之間。限制比值R2/R1至此範圍將允許包含TPAAAF鏡頭200之成像系統修正失真。例如，在0度與90度之間的場角度處，本文所討論的成像系統350及950分別具有小於11%的失真。
請參閱雙凹透鏡220，目標側表面221具有曲率半徑R3，以及影像側表面222具有曲率半徑R4。雙凹透鏡220的實施例可具有一比值R4/R3在-0.22與-0.12之間。限制比值R4/R3至此範圍將允許在包含TPAAAF鏡頭200之成像系統中修正像場彎曲。例如，在0度與90度之間的場角度處，本文所討論的成像系統350及950分別具有小於0.10毫米(mm)之像場彎曲。
請參閱雙凸透鏡230，目標側表面231具有曲率半徑R5，以及影像側表面232具有曲率半徑R6。雙凸透鏡230的實施例可具有一比值R6/R5在-0.7與-0.4之間。限制比值R6/R5至此範圍允許在包含TPAAAF鏡頭200之成像系統(例如本文所討論的成像系統350及950之成像系統)中修正色差及縱向像差。例如，本文所討論之成像系統350及950的橫向色差(側向彩色誤差)係小於愛里斑半徑(Airy disk radius)。而且，本文所討論的成像系統350及950之縱向像差的大小係橫跨入射光瞳半徑小於0.04毫米(mm)。
在TPAAAF鏡頭200中，負彎月形透鏡210及雙凹透鏡220各具有阿貝數V D>55。雙凸透鏡230具有阿貝數V D<35。該等阿貝數之限制將允許在包含TPAAAF鏡頭200之成像系統中(例如本文所討論的成像系統350及950之成像系統)修正色差。
塑膠光學裝置手冊(The Handbook of Plastic Optics(Wiley-VCH出版社，ISBN：9783527635450))列出具有V D>55之透明光學材料的實例。該等者包含聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)及環烯烴聚合物，例如，APELTM 5014DP、TOPAS® 5013、及ZEONEX® 480R。在不脫離本發明之範疇下，具有V D>55的透鏡材料可係塑膠、玻璃、或任何非塑膠光學材料。
塑膠光學裝置手冊(The Handbook of Plastic Optics)列出具有V D<35之透明光學材料的實例。該等者包含PANLITE®(商標名稱之碳酸酯)、 Udel® P-1700(商標名稱之聚碸(Polysulfone))、及OKP-4(商標名稱之光學聚酯)。在不脫離本發明之範疇下，具有V D<35的透鏡材料可係塑膠、玻璃、或任何非塑膠光學材料。
透鏡210，220，及230可藉由注入模具或該技藝中所已知之其他方法而予以形成。由玻璃所形成之透鏡210、220及230的實施例可藉由精密玻璃模製(亦已知為超精密玻璃壓製(Ultra-precision glass pressing))，或該技藝中所已知之其他方法而予以形成。
TPAAAF鏡頭實例1
第3圖係用於成像系統之轉接器鏡頭之TPAAAF鏡頭300之橫剖面視圖，例如，用於第1圖之行動電話150中所包含的標準非魚眼成像系統。TPAAAF鏡頭300係TPAAAF鏡頭200的實施例。TPAAAF鏡頭300包含一負彎月形透鏡310、一雙凹透鏡320及一雙凸透鏡330，分別類似於TPAAAF鏡頭200之負彎月形透鏡210、雙凹透鏡220、及雙凸透鏡230。負彎月形透鏡310包含目標側表面311及影像側表面312。雙凹透鏡320包含目標側表面321及影像側表面322。雙凸透鏡330包含目標側表面331及影像側表面332。在TPAAAF鏡頭300中，該等表面311、312、321、322、331、及332各為非球面。
特別地，TPAAAF鏡頭300係被表示成與標準非魚眼成像系統的相機鏡頭351耦接，以致使TPAAAF鏡頭300及相機鏡頭351共同在影像平面352處形成影像。
相對於相機鏡頭351，TPAAAF鏡頭300為可變定位。在第3圖中，相機鏡頭351的入射光瞳係位於TPAAAF鏡頭300的出口光瞳處，而產生成像系統350。在成像系統350中，相機鏡頭351的入射光瞳及TPAAAF鏡頭300的出口光瞳係同軸且共平面。
相機鏡頭351係例如被安裝在諸如行動電話之成像裝置的印刷電路板(PCB)上之可回流相機模組(Reflowable camera module)的成像透鏡。惟在不脫離本發明之範疇下，相機鏡頭351可選擇性地為本項技藝中所已知之其他相機的成像透鏡；實例包含傻瓜相機，袖珍系統相機，及單眼反射式相機。該等相機可拍攝靜態影像、視頻或其二者，且可係數位式或類比式。
為特徵化由TPAAAF鏡頭300所造成之像差的目的，相機鏡頭 351係模製成具有66度視角之無像差〝完美鏡頭〞。然而在不脫離本發明之範疇下，相機鏡頭351可包含像差且具有不同的。
成像系統350與Zemax®光學設計程式所計算及顯示之射束370及379的射線軌跡一同表示。射束370及射束379分別自場景的中心及邊緣，穿過TPAAAF鏡頭300及相機鏡頭351而傳送，以及聚焦在影像平面352處。射束370具有零之射線角度。射束379具有相等於90度之射線角度390。因為軸向對稱，成像系統350具有兩倍之射線角度390，或180度的視野。
第4圖顯示TPAAAF鏡頭300之各表面的例示性參數。表面欄411表示第3圖中所示之表面311、312、321、322、331、332、相機鏡頭351及影像平面352。欄414列出在λ=589.3奈米(nm)時材料的折射係數n D，以及欄415列出對應的阿貝數(Abbe number)V D。負彎月形透鏡310具有折射係數n D=1.543，阿貝數V D=57，且包含目標側表面311及影像側表面312。雙凹透鏡320具有折射係數n D=1.543，阿貝數V D=57，且包含目標側表面321及影像側表面322。雙凸透鏡330具有折射係數n D=1.543，阿貝數V D=23，且包含目標側表面331及影像側表面332。
在TPAAAF鏡頭300中，負彎月形透鏡310及雙凹透鏡320各具有阿貝數V D=57。此滿足TPAAAF鏡頭300中三個透鏡中的兩個(僅兩個)具有色散係數(Abbe number)V D>55的條件。在TPAAAF鏡頭300中之第三透鏡，雙凸透鏡330，具有阿貝數V D=23，其滿足TPAAAF鏡頭300中三個透鏡中的一個(僅一個)具有阿貝數(Abbe number)V D<35的條件。
欄413包含表面311、312、321、322、331、及332之間的軸上厚度值，以毫米(mm)為單位。表面311、312、321、322、331、及332係由在方程式1內之表面凹陷zsag所界定。
在方程式1中，z sag係徑向座標r的函數，其中方向z及r係顯示於第3圖的座標軸398中。在方程式1中，參數c係表面曲率半徑r c的倒數：c=1/r c 。第4圖的欄412列出表面311、312、321、322、331、及332的r c值。 參數k表示圓錐常數，顯示於欄416中。欄404，406，408，410分別包含非球面係數α4、α6、α8、及α10的值。在第3圖中之參量的單位係與方程式1中之以毫米為單位所表示的z sag一致。
請參閱第3圖的負彎月形透鏡310，目標側表面311的半徑係S1，以及負彎月形透鏡310的軸上厚度係D1。比值S1/D1=8.2。
目標側表面311具有曲率半徑R1，以及影像側表面312具有曲率半徑R2。比值R2/R1=0.16。在造鏡者公式中使用R1及R2以及負彎月形透鏡310的厚度D1(D1=0.641毫米(mm)，第3圖)，以估計負彎月形透鏡310的焦距F1，產生F1 -6.4毫米(mm)，其意指負彎月形透鏡310為一負透鏡(Negative lens)。
請參閱第3圖的雙凹透鏡320，目標側表面321具有曲率半徑R3，以及影像側表面322具有曲率半徑R4。比值R4/R3=-0.20。
請參閱第3圖的雙凸透鏡330，目標側表面331具有曲率半徑R5，以及影像側表面332具有曲率半徑R6。比值R6/R5=-0.50。
第5至8圖分別係成像系統350內的TPAAAF鏡頭300之縱向像差、f-θ失真、像場彎曲、及橫向彩色的圖表，由Zemax®所計算而出。因為相機鏡頭351並未造成第5至8圖中所示的像差，所以TPAAAF鏡頭300係該等像差的來源。Zemax®使用者手冊包含各該等像差之詳細定義。
第5圖係成像系統350內之TPAAAF鏡頭300的縱向像差之圖表。在第5圖中，縱向像差係以毫米為單位繪製成常態化徑向座標r/r p的函數，其中r p=0.2616毫米(mm)係最大入射光瞳半徑。縱向像差曲線548、558、及565係分別在藍色、綠色、及紅色夫琅和費(Fraunhofer)F、D、及C光譜線：λF=486.1奈米(nm)，λD=589.3奈米(nm)，及λC=656.3奈米(nm)處計算而成。
第6圖係成像系統350內之TPAAAF鏡頭300的f-θ失真對場角度之圖表。在第6圖中所繪製的最大場角度係θmax=89.998度。失真曲線658係在波長λD處計算。為簡便說明，對應波長λF及λC的失真曲線並未被顯示，因為它們與失真曲線658在其線厚度內重疊，如第6圖中所繪製地。
第7圖係成像系統350內的TPAAAF鏡頭300之做為場角度的函數之珀茲伐(Petzval)像場彎曲圖表。像場彎曲率係針對零之間的場角度繪 製，且係θmax=89.998度。像場彎曲率748-S及像場彎曲率748-T(實線)係分別在縱切面及切線面中於波長λF處計算。像場彎曲率758-S及像場彎曲率758-T(短虛線)係分別在縱切面及切線面中於波長λD處計算。像場彎曲率765-S及像場彎曲率765-T(長虛線)係分別在縱切面及切線面中對應波長λC處的像場彎曲率。
第8圖係成像系統350內之TPAAAF鏡頭300的橫向彩色誤差(亦熟知為橫向色差)對場高度之圖表。場高度的範圍係在影像平面352中，自h min=0(軸上)至h max=1.827毫米(mm)。橫向彩色係引用至λD：對於所有的場高度，λD的橫向彩色係零。橫向彩色848係在波長λF處計算。橫向彩色865係在波長λC處計算。針對所估計之場高度的範圍而言，橫向彩色誤差係小於愛里斑半徑(Airy disk radius)。
TPAAAF鏡頭實例2
第9圖係一TPAAAF鏡頭900之橫剖面視圖，作為轉接器鏡頭以用於成像系統，例如第1圖之行動電話150中所包含的標準非魚眼成像系統。TPAAAF鏡頭900係TPAAAF鏡頭200的實施例。TPAAAF鏡頭900包含一負彎月形透鏡910、一雙凹透鏡920、及一雙凸透鏡930，分別類似於TPAAAF鏡頭200之負彎月形透鏡210、雙凹透鏡220、及雙凸透鏡230。負彎月形透鏡910包含目標側表面911及影像側表面912。雙凹透鏡920包含目標側表面921及影像側表面922。雙凸透鏡930包含目標側表面931及影像側表面932。在TPAAAF鏡頭900中，該等表面911、912、921、922、931、及932各為非球面的。
特別地，TPAAAF鏡頭900被表示成與標準非魚眼成像系統的相機鏡頭951耦接，以致使TPAAAF鏡頭900及相機鏡頭951在影像平面952處共同形成影像。
相對於相機鏡頭951，TPAAAF鏡頭900為可變定位。在第9圖中，相機鏡頭951的入射光瞳係位於TPAAAF鏡頭900的出口光瞳處，而產生成像系統950。在成像系統950中，相機鏡頭951的入射光瞳及TPAAAF鏡頭900的出口光瞳係同軸且共平面。
相機鏡頭951係例如，被安裝在成像裝置的PCB上之可回流相機模組的成像透鏡。為特徵化由TPAAAF鏡頭900所造成之像差的目的，在第 9圖中，相機鏡頭951係模製成具有66度視角之無像差〝完美鏡頭〞。相機鏡頭951係相似於相機鏡頭351。
成像系統950與由Zemax®光學設計程式所計算及顯示之射束970及979的射線軌跡一同顯示。射束970及射束979分別自場景的中心及邊緣，穿過TPAAAF鏡頭900及相機鏡頭951傳送，以及聚焦在影像平面952處。射束970具有零之射線角度。射束979具有相等於90度之射線角度990。因為軸向對稱，成像系統950具有兩倍之射線角度990，或180度的視野。
第10圖顯示TPAAAF鏡頭900之各表面的參數。表面欄1011表示第9圖中所示之表面911、912、921、922、931、932，相機鏡頭951，及影像平面952。負彎月形透鏡910具有折射係數n D=1.543，阿貝數V D=57，且包含表面911及表面912。雙凹透鏡920具有折射係數n D=1.543，阿貝數V D=57，且包含表面921及表面922。雙凸透鏡930具有折射係數n D=1.543，阿貝數(Abbe number)V D=30，且包含目標側表面931及影像側表面932。
欄1013包含表面911、912、921、922、931、及932之間的厚度值，以毫米為單位。表面911、912、921、922、931、及932係由z sag方程式1所界定。行1012、1014、1015、1016、1004、1006、1008、及1010係分別與第4圖之欄412、414、415、416、404、406、408、及410相似。
請參閱第9圖的負彎月形透鏡910，負彎月形透鏡910之目標側的半徑係S1，以及負彎月形透鏡910的軸上厚度係D1。比值S1/D1=8.5。
目標側表面911具有曲率半徑R1，以及影像側表面912具有曲率半徑R2。比值R2/R1=0.17。在造鏡者公式中使用R1及R2以及負彎月形透鏡910的厚度D1(D1=0.584毫米(mm)，第9圖)以估計負彎月形透鏡910的焦距F1，產生F1 -5.6毫米(mm)，其意指負彎月形透鏡910為負透鏡。
請參閱第9圖的雙凹透鏡920，目標側表面321具有曲率半徑R3，以及影像側表面922具有曲率半徑R4。比值R4/R3=-0.14。
請參閱第9圖的雙凸透鏡930，目標側表面931具有曲率半徑R5，以及影像側表面932具有曲率半徑R6。比值R6/R5=-0.66。
第11至14圖分別係成像系統950內的TPAAAF鏡頭900之縱向像差、f-θ失真、像場彎曲率、及橫向彩色的圖表，如由Zemax®所計算地。因為相機鏡頭951並未造成第11至14圖中所示的像差，所以TPAAAF鏡頭900 係該等像差的來源。
第11圖係成像系統950內之TPAAAF鏡頭900的縱向像差之圖表。在第11圖中，縱向像差係以毫米為單位繪製成常態化徑向座標r/r p的函數，其中r p=0.2553毫米(mm)係最大入射光瞳半徑。縱向像差曲線1148、1158、及1165係分別在λF，λD，及λC處計算。
第12圖係成像系統950內之TPAAAF鏡頭900對場角度的f-θ失真之圖表。該f-θ失真係針對零之間的場角度繪製，且係θmax=89.998度。失真曲線1258係在波長λD處計算。為簡便起見，對應波長λF及λC的失真曲線並未被顯示，因為它們與失真曲線1258在其線厚度內重疊，如第12圖中所繪製地。
第13圖係成像系統950內的TPAAAF鏡頭900之做為場角度的函數之珀茲伐(Petzval)像場彎曲率圖表。像場彎曲率係針對零之間的場角度繪製，且係θmax=89.987度。像場彎曲率1348-S及像場彎曲率1348-T(實線)係分別在縱切面及切線面中計算於波長λF處。像場彎曲率1358-S及1358-T(短虛線)係分別在縱切面及切線面中計算於波長λD處。像場彎曲率1365-S及1365-T(長虛線)係分別在縱切面及切線面中對應波長λC處的像場彎曲率。
第14圖係成像系統950內之TPAAAF鏡頭900對場高度的橫向彩色誤差之圖表。場高度的範圍係在影像平面952中，自h min=0(軸上)至h max=1.828毫米(mm)。橫向彩色係引用至λD：在所有的場高度下，λD的橫向彩色係零。橫向彩色1448係在波長λF處計算。除所測得的最高百分之一的場高度外，在其他所有情形中，橫向彩色1448係小於愛里斑半徑(Airy disk radius)。橫向彩色1465係在波長λC處計算。針對所測得之全部的場高度而言，橫向彩色1465係小於愛里斑半徑(Airy disk radius)。
特性之組合
在不脫離本發明之範疇下，上文所敘述之特性以及下文所主張專利範圍之該等者可以以各種方式結合。例如，應理解的是，在此所敘述之TPAAAF鏡頭可與在本發明所敘述之另一TPAAAF鏡頭的特性結合或交換。以下實例說明上述實施例之可能且非限制的組合。應澄清的是，在不脫離本發明之範疇下，許多其它的改變及修正可對本文之方法及裝置予以做成：
(A1)一TPAAAF鏡頭包含一負彎月形透鏡，一雙凸透鏡，及一定位在該負彎月形透鏡與該雙凸透鏡之間的雙凹透鏡。該負彎月形透鏡、該雙凹透鏡及該雙凸透鏡係同軸且與一出口光瞳配置，以當該出口光瞳與一相機鏡頭的一入射光瞳共平面且同軸時，該等透鏡與該相機鏡頭共同產生具有比該相機鏡頭本身更大視角的影像。該負彎月形透鏡、該雙凹透鏡及該雙凸透鏡之每一者具有一非球面目標側表面及一非球面影像側表面。
(A2)如(A1)所示之TPAAAF鏡頭，該負彎月形透鏡、該雙凹透鏡、及該雙凸透鏡之每一者為單透鏡。
(A3)在如(A1)或(A2)所示之TPAAAF鏡頭的任一者中，該相機鏡頭具有小於90度的第一視角。該負彎月形透鏡、該雙凹透鏡、該雙凸透鏡、及該相機鏡頭共同地具有超過170度的第二視角。
(A4)在如(A1)至(A3)所示之TPAAAF鏡頭的任一者中，各透鏡係由塑膠材料所形成。
(A5)在如(A1)至(A4)所示之TPAAAF鏡頭的任一者中，各透鏡係注入模製而成。
(A6)在如(A1)至(A5)所示之TPAAAF鏡頭的任一者中，該負彎月形透鏡具有厚度D1及其目標側表面的半徑S1，以及比值S1/D1滿足8.0<S1/D1<8.8。
(A7)在如(A1)至(A6)所示之TPAAAF鏡頭的任一者中，該負彎月形透鏡的該目標側表面具有一曲率半徑R1，該負彎月形透鏡的該影像側表面具有一曲率半徑R2；以及比值R2/R1滿足0.11<R2/R1<0.19。
(A8)在如(A1)至(A7)所示之TPAAAF鏡頭的任一者中，該雙凹透鏡的該目標側表面具有一曲率半徑R3；該雙凹透鏡的該影像側表面具有一曲率半徑R4；以及比值R4/R3滿足-0.22<R4/R3<-0.12。
(A9)在如(A1)至(A8)所示之TPAAAF鏡頭的任一者中，該雙凸透鏡的該影像側表面具有一曲率半徑R6；且半徑R5及R6滿足-0.7<R6/R5<-0.4。
(A10)在如(A1)至(A9)所示之TPAAAF鏡頭的任一者中，該負彎月形透鏡及雙凹透鏡各具有超過55的阿貝數，以及該雙凸透鏡具有小於35的阿貝數。
在不脫離本發明之範疇下，可在上述方法及系統中予以變化。因此，應注意的是，在上述說明中所包含或在附圖中所顯示之事物應被解讀成例示性，且非為限制性。下文申請專利範圍係為涵蓋本文所敘述之所有的一般及特定的特徵，以及所有有關本方法及系統之範疇之所有聲明之措詞將落在其間。
200‧‧‧三片式全非球面轉接器魚眼(TPAAAF)鏡頭
210‧‧‧負彎月形透鏡
211,221,231‧‧‧目標側表面
212,222,232‧‧‧影像側表面
220‧‧‧雙凹透鏡
230‧‧‧雙凸透鏡

Claims (16)

  1. 一種三片式全非球面轉接器魚眼(TPAAAF)鏡頭，包含：一負彎月形透鏡、一雙凸透鏡及一定位在該負彎月形透鏡與該雙凸透鏡之間的雙凹透鏡；該負彎月形透鏡、該雙凹透鏡及該雙凸透鏡係同軸且與一出口光瞳配置，以當該出口光瞳與一相機鏡頭之一入射光瞳共平面且同軸時，該等透鏡與該相機鏡頭共同產生具有比該相機鏡頭本身更大視角的一影像；以及該負彎月形透鏡、該雙凹透鏡及該雙凸透鏡之每一者具有一非球面目標側表面及一非球面影像側表面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的TPAAAF鏡頭，該負彎月形透鏡、該雙凹透鏡及該雙凸透鏡之每一者為單透鏡。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的TPAAAF鏡頭，該相機鏡頭具有小於90度的一第一視角；該負彎月形透鏡、該雙凹透鏡、該雙凸透鏡及該相機鏡頭共同具有超過170度的一第二視角。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的TPAAAF鏡頭，該負彎月形透鏡、該雙凹透鏡及該雙凸透鏡之每一者由塑膠材料所形成。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的TPAAAF鏡頭，該負彎月形透鏡、該雙凹透鏡及該雙凸透鏡之每一者為注入模製而成。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的TPAAAF鏡頭，該負彎月形透鏡具有一厚度D1，以及該目標側表面具有一半徑S1，其中比值S1/D1滿足8.0<S1/D1<8.8以獲得一寬視角。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的TPAAAF鏡頭，該負彎月形透鏡的該目標側表面具有一曲率半徑R1；該負彎月形透鏡的該影像側表面具有一曲率半徑 R2；其中比值R2/R1滿足0.11<R2/R1<0.19以降低失真。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的TPAAAF鏡頭，該雙凹透鏡的該目標側表面具有一曲率半徑R3；該雙凹透鏡的該影像側表面具有一曲率半徑R4；其中比值R4/R3滿足-0.22<R4/R3<-0.12以降低像場彎曲率。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的TPAAAF鏡頭，該雙凸透鏡的該目標側表面具有一曲率半徑R5；該雙凸透鏡的該影像側表面具有一曲率半徑R6；其中比值R6/R5滿足-0.7<R6/R5<-0.4以降低色差及縱向像差。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的TPAAAF鏡頭，該負彎月形透鏡及雙凹透鏡各具有超過55的阿貝數，以及該雙凸透鏡具有小於35的阿貝數，以降低色差。
  11. 一種三片式全非球面轉接器魚眼(TPAAAF)鏡頭，包含：一負彎月形透鏡、一雙凸透鏡及一定位在該負彎月形透鏡與該雙凸透鏡之間的雙凹透鏡；該負彎月形透鏡、該雙凹透鏡及該雙凸透鏡係同軸且與一出口光瞳配置，以當該出口光瞳與一相機鏡頭的入射光瞳共平面且同軸時，該等透鏡與該相機鏡頭共同產生具有比該相機鏡頭本身更大視角的一影像；以及該負彎月形透鏡、該雙凹透鏡及該雙凸透鏡之每一者具有一非球面目標側表面及一非球面影像側表面；以及該負彎月形透鏡具有一厚度D1，及該目標側表面具有一半徑S1，其中比值S1/D1滿足8.0<S1/D1<8.8以獲得一寬視角；該負彎月形透鏡的該目標側表面具有一曲率半徑R1，該負彎月形透鏡的該影像側表面具有一曲率半徑R2；其中比值R2/R1滿足0.11<R2/R1<0.19以降低失真；該雙凹透鏡的該目標側表面具有一曲率半徑R3；該雙凹透鏡的該影像側表 面具有一曲率半徑R4；其中比值R4/R3滿足-0.22<R4/R3<-0.12以降低像場彎曲率；該雙凸透鏡的該目標側表面具有一曲率半徑R5；該雙凸透鏡的該影像側表面具有一曲率半徑R6；其中比值R6/R5滿足-0.7<R6/R5<-0.4以降低色差及縱向像差；以及該負彎月形透鏡及該雙凹透鏡之每一者具有超過55的阿貝數，以及該雙凸透鏡具有小於35的阿貝數，以降低色差。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的TPAAAF鏡頭，該負彎月形透鏡、該雙凹透鏡及該雙凸透鏡之每一者為單透鏡。
  13. 如申請專利範圍第11項所述的TPAAAF鏡頭，該相機鏡頭具有小於90度的一第一視角；該負彎月形透鏡、該雙凹透鏡、該雙凸透鏡及該相機鏡頭共同具有超過170度的一第二視角。
  14. 如申請專利範圍第11項所述的TPAAAF鏡頭，該等透鏡之每一者係由塑膠材料所形成。
  15. 如申請專利範圍第11項所述的TPAAAF鏡頭，該等透鏡之每一者為注入模製而成。
  16. 一種三片式全非球面轉接器魚眼(TPAAAF)鏡頭，包含：一負彎月形透鏡、一雙凸透鏡及一定位在該負彎月形透鏡與該雙凸透鏡之間的雙凹透鏡；該負彎月形透鏡、該雙凹透鏡及該雙凸透鏡係同軸且與一出口光瞳配置，以當該出口光瞳與一相機鏡頭的一入射光瞳共平面且同軸時，該等透鏡與該相機鏡頭共同產生具有比該相機鏡頭本身更大視角的一影像；該負彎月形透鏡、該雙凹透鏡及該雙凸透鏡之每一者為單透鏡； 該負彎月形透鏡、該雙凹透鏡及該雙凸透鏡之每一者具有一非球面目標側表面及一非球面影像側表面；該相機鏡頭具有小於90度的一第一視角；該負彎月形透鏡、該雙凹透鏡、該雙凸透鏡及該相機鏡頭共同具有超過170度的一第二視角；該等透鏡係由塑膠材料所形成；該等透鏡為注入模製而成；該負彎月形透鏡具有一厚度D1，該目標側表面具有一半徑S1，其中比值S1/D1滿足8.0<S1/D1<8.8以獲得一寬視角；該負彎月形透鏡的該目標側表面具有一曲率半徑R1，該負彎月形透鏡的該影像側表面具有一曲率半徑R2；其中比值R2/R1滿足0.11<R2/R1<0.19以降低散光及失真；該雙凹透鏡的該目標側表面具有一曲率半徑R3；該雙凹透鏡的該影像側表面具有一曲率半徑R4；其中比值R4/R3滿足-0.22<R4/R3<-0.12以降低像場彎曲率；該雙凸透鏡的該目標側表面具有一曲率半徑R5；該雙凸透鏡的該影像側表面具有一曲率半徑R6；其中比值R6/R5滿足-0.7<R6/R5<-0.4以降低色差及縱向像差；以及該負彎月形透鏡及該雙凹透鏡之每一者具有超過55的阿貝數，以及該雙凸透鏡具有小於35的阿貝數，以降低色差。
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