TWI802649B - 產生變形效果的附件 - Google Patents

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TWI802649B
TWI802649B TW108104655A TW108104655A TWI802649B TW I802649 B TWI802649 B TW I802649B TW 108104655 A TW108104655 A TW 108104655A TW 108104655 A TW108104655 A TW 108104655A TW I802649 B TWI802649 B TW I802649B
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lenticular
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丹尼爾基思 佐佐木
布萊恩格蘭特 米爾斯
瑞克武 石岡
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美商派納維景國際股份有限公司
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Abstract

用於產生非旋轉對稱光學像差之裝置、系統及方法。此種像差可藉由附接至另一透鏡(例如一球面透鏡)的可拆卸附件而產生。此像差可產生再現之變形效果，然而底層之相機系統可保持為一球面相機系統，且可保持非變形之拍攝模式。

Description

產生變形效果的附件
本發明係關於一種相機成像系統，特別係關於一種可產生變形效果之附件。
相機成像系統係使用於電影工業中或其類似者，傳統上係以變形格式(anamorphic format)拍攝影像，變形格式包含壓縮被拍攝之光學影像，使得具有大長寬比(aspect ratio)的大視場可拍攝在較小的面積上。如此可允許保持高影像品質，且可在不使用更大影像格式之情形下節省成本及空間。拍攝之變形影像係藉由變形投射透鏡投射，以將影像拉長(un-squeeze)並以較大之長寬比進行顯示。
然而，於變形影像拍攝過程，拍攝影像中係引入具有獨特電影外觀之像差。此種像差係包含光學耀斑(flare)、彗形像差(coma)、及其他呈現出變形拍攝特徵的其他像差。
數位影像拍攝系統之出現係增加個人使用變形格式及變形透鏡之渴望。然而，球面透鏡系統相較於變形系統之構造及維護通常較不複雜及昂貴，因此係降低了變形系統之可用性。
然而，變形拍攝過程中之當下的懷舊情懷仍然存在於許多導演、電影攝影師及其他個人用戶。許多人係欣賞變形影像拍攝過程當下的像差，且 試圖引入此種像差至他們的影像拍攝中。其他非電影產業人士(例如業餘攝影師、照相手機使用者等)也試圖將此種像差引入其影像中。
已進行開發之數位及後製過程係數位地引入此種像差至拍攝的影像中。然而，此種數位像差對多數人來說是令人不悅的，其並不能代表在像差拍攝系統中展現的重現像差的真實效果。
本公開係涉及用於產生非旋轉對稱光學像差的裝置、系統及方法。此種像差可藉由可附接至另一透鏡之可拆卸附件以產生，另一透鏡係可為球面透鏡。如此便可產生呈現再現變形效果之像差，但底層相機系統係可包持球面相機系統，且拍攝模式可保持非變形。相機系統可不只為攝影相機系統，其可擴展為其他類型之相機系統(例如為靜物攝影相機系統及行動裝置等)。
用於相機系統的可拆卸附件係揭露於此。可拆卸附件係可包含透鏡組，透鏡組係包含至少二柱狀透鏡元件。透鏡組可配置為在不具有任何光學像差之球面透鏡中誘發非旋轉之對稱光學像差。殼體係可耦合至透鏡組且可配置為可拆卸地附接至相機鏡頭，當殼體附接至相機鏡頭，透鏡組係位於物件空間與相機鏡頭之間。
相機鏡頭系統係揭露於此，相機鏡頭系統可包含球面透鏡及可拆卸附件。可拆卸附件係可包含透鏡組，透鏡組係包含至少二柱狀透鏡元件，透鏡組係配置為於球面透鏡中誘發非旋轉之對稱光學像差。殼體可耦合至透鏡組且可配置為可拆卸地附接至球面透鏡，當殼體附接至球面透鏡，透鏡組係位於物件空間與球面透鏡之間。
一種方法係揭露於此。此方法係可包含提供可拆卸附件，可拆卸附件可包含透鏡組，透鏡組係包含至少二柱狀透鏡元件。可拆卸附件可包含耦合至透鏡組之殼體，且配置為可附接至透鏡，當殼體附接至透鏡，透鏡組係位於物件空間與透鏡之間。此方法係可包含藉由透鏡組於透鏡中誘發非旋轉之對稱光學像差。
10:可拆卸附件
12、102、104、118、132、152:透鏡組
14:殼體
154、156:柱狀透鏡元件
16、18、120、122、124、125、134、136、138:透鏡元件
20、22、24、26:透鏡表面
21、27:凹部
23:前緣
25、29:定位特徵
30:墊片
31:殼體主體
32:固定環
34:夾具
38、41:螺絲
40:軸
42:緊凸輪桿
44:支架
46:前緣
48:正面
50:邊緣
52:內壁
54:外壁
56、58:空腔
60、74:曲率半徑
62、64:直徑
66、68:厚度
70、84:寬度
72、86:深度
76、78:直徑
80、82、83:厚度
88、98、100:球面透鏡
90:相機主體
92、96:相機系統
94:行動裝置
103:物件空間
126、142、146:凹柱狀透鏡表面
127、128、140、144:凸柱狀透鏡表面
129:凸球面透鏡表面
131:平坦透鏡表面
148:平坦球面透鏡表面
150:凹透鏡表面
36a、36b:孔眼
本發明所公開之系統、裝置及方法之特徵與優點將變得易於理解，藉由參考說明書、申請專利範圍及附加圖式：第1圖係繪示根據本公開的實施例之用於相機系統之可拆卸附件的透視組合視圖。
第2圖係繪示如第1圖所示之可拆卸附件之前視圖。
第3圖係繪示如第1圖所示之沿著第2圖的A-A線的可拆卸附件的側面剖視圖。
第4圖係繪示如第1圖所示的可拆卸附件的側面外形視圖。
第5圖係繪示根據本公開的實施例的柱狀透鏡元件的側視圖。
第6圖係繪示如第5圖所示的柱狀透鏡元件的後視圖。
第7圖係繪示如第6圖所示的定位特徵的細部視圖。
第8圖係繪示根據本公開的實施例的柱狀透鏡元件的側視圖。
第9圖係繪示如第8圖所示之柱狀透鏡元件之後視圖。
第10圖係繪示如第9圖所示之定位特徵之細部視圖。
第11圖係繪示根據本公開的實施例的第1圖所示之附接球面透鏡之可拆卸附件。
第12圖係繪示根據本公開之行動裝置之後視圖。
第13圖係繪示第12圖之行動裝置的相機系統的細部視圖，且第12圖係包含第1圖之可拆卸附件附接於其上。
第14圖係繪示根據本公開實施例之球面透鏡之示意圖。
第15圖係繪示如第14圖所示之球面透鏡之成像斑點分析。
第16圖係繪示如第14圖所示的球面透鏡的光線追蹤分析。
第17圖係繪示根據本公開實施例之如第14圖所示之與球面透鏡組合使用之透鏡組之示意圖。
第18圖係繪示根據本公開實施例之第17圖中的與球面透鏡組合使用之透鏡組之成像斑點分析。
第19圖係繪示根據本公開實施例之第17圖中的與球面透鏡組合使用之透鏡組之光線追蹤分析。
第20圖係繪示根據本公開實施例之如第14圖所示的與球面透鏡組合使用之透鏡組之示意圖。
第21圖係繪示根據本公開實施例之第20圖中的與球面透鏡組合使用之透鏡組之成像斑點分析。
第22圖係繪示根據本公開實施例之第20圖中與球面透鏡組合使用之透鏡組之光線追蹤分析。
第23圖係繪示根據本公開實施例之如第14圖所示之與球面透鏡組合使用之透鏡組之示意圖。
第24圖係繪示根據本公開實施例之第20圖之與球面透鏡組合使用之透鏡組之成像斑點分析。
第25圖係繪示根據本公開實施例之第20圖中的與球面透鏡組合使用之透鏡組之光線追蹤分析。
第26圖係繪示根據本公開實施例之如第14圖所示之與球面透鏡組合使用之透鏡組之示意圖。
第27圖係繪示根據本公開實施例之第26圖中的與球面透鏡組合使用之透鏡組之成像斑點分析。
第28圖係繪示根據本公開實施例之第26圖中的與球面透鏡組合使用之透鏡組之光線追蹤分析。
第29圖係繪示參考圖。
第30A圖及第30B圖係繪示根據本公開實施例之透鏡組之實施例之概略透視圖。
第31A圖係繪示如第30A圖及第30B圖所示之透鏡組之實施例之概略前視圖。
第31B圖係繪示如第31A圖所示之透鏡組之實施例之配置的概略側視圖。
第32A圖係繪示如第30A圖及第30B圖所示之透鏡組之實施例之概略前視圖。
第32B圖係繪示如第32A圖所示之透鏡組之實施例之配置的概略側視圖。
第1圖係繪示根據本公開的實施例之用於相機系統之可拆卸附件10的透視組合視圖，可拆卸附件10係包含透鏡組12，可拆卸附件10係包含殼體14。
透鏡組12係包含柱狀透鏡元件16、18，柱狀透鏡元件16可包含正曲面(相對於透鏡元件16主體之凸出)且面向物件空間之柱狀透鏡表面20。物件空間係包含經由可拆卸附件10所成像之物件或區域的空間。柱狀透鏡元件16可包含平坦之透鏡表面22(顯示於第5圖)。柱狀透鏡表面20及透鏡表面22係面向相反之方向。
凹部21可提供在柱狀透鏡元件16上，使其與殼體14相配合。凹部21可沿著柱狀透鏡元件16之圓周延伸形成，且可配置為與殼體14的前緣23相配合。
柱狀透鏡元件16可包含定位特徵25，定位特徵25可包含如第6圖所示之凹口。
柱狀透鏡元件18可包含負曲面(相對於透鏡元件18之主體凹入)且相面對於物件空間之柱狀透鏡表面24(可見於第3圖及第8圖)。柱狀透鏡元件18亦可包含平坦的透鏡表面26。透鏡表面24及透鏡表面26係面向彼此相反之方向。
凹部27可提供在柱狀透鏡元件18上，以允許與殼體14相配合。凹部27可沿著柱狀透鏡元件18之圓周延伸形成。
柱狀透鏡元件18可包含定位特徵29，定位特徵29可包含如第9圖所示之凹口。
柱狀透鏡元件16及柱狀透鏡元件18可定位於殼體14內且彼此相鄰。柱狀透鏡元件16、18可定位為使平坦透鏡表面22、26彼此面對。墊片30可 隔開柱狀透鏡元件16、18使其無法彼此接觸。墊片30可定位於柱狀透鏡元件16、18之外圓周處且包夾於柱狀透鏡元件16、18之間。墊片30係可用於增加藉由透鏡組12所誘發之光學耀斑，且可增加藉由透鏡組12所誘發之非旋轉對稱光學像差之強度。增加墊片30之厚度可增加藉由透鏡組12所誘發之光學耀斑之密度，且可增加藉由透鏡組12所誘發之非旋轉對稱光學像差之強度。墊片30的厚度係指沿著光軸的尺寸。於一實施例中，墊片30係具有0.012毫米之厚度。於一實施例中，墊片30係具有至少0.012毫米之厚度。於一實施例中，係可改變厚度以產生所需求之光學結果。增加厚度可增加路徑長度的正弦差且增加系統的像散。較大的墊片30的厚度及透鏡元件16、18之間的間隙可增加光在其身上反射之距離且產生更多耀斑。
殼體14可包含殼體主體31及固定環32。殼體14可延伸圍繞透鏡組12及墊片30。殼體14可沿著圓周延伸圍繞於透鏡組12及墊片30。殼體14可用來固持柱狀透鏡元件16至柱狀透鏡元件18。殼體主體31可具有如第1圖所示之柱體形狀。於其他實施例中，如第1圖所示之形狀係可改變。
殼體14可配置可附接附件至其他結構，其他結構係可包含相機鏡頭。殼體14係可包含可附接附件，其係如第1圖所示之夾具34及可撓性部分或支架44。夾具34係可為第1圖之形式，其可包含孔眼36a、孔眼36b、螺絲38、軸40及緊凸輪桿42。夾子係可配置為與殼體14為一體，如第1圖所示。殼體主體31可包含由夾具34移動之可撓性部分及支架44。可撓性部分係可抵靠於另一結構壓縮，例如相機鏡頭附接至其他結構。附接裝置可允許可拆卸附件10依據使用者之控制需求而附接且拆卸於另一結構。
固定環32經由螺絲41或鉚釘等而附接至殼體主體31。固定環32可壓縮抵靠透鏡組12以固持透鏡組12於定位。固定環32可包含前緣46，其係與柱狀透鏡元件18的凹口27(標示於第8圖)配合。
第2圖係繪示可拆卸附件10之前視圖，殼體14之外徑係大於柱狀透鏡元件16、18之外徑。
第3圖係繪示沿著第2圖的A-A線的可拆卸附件10的側面剖視圖。柱狀透鏡元件16、18係可視地彼此相鄰定位，且其各自的平坦透鏡表面係彼此面對。柱狀透鏡元件16之凸柱狀透鏡表面20係由殼體主體31的正面48延伸。柱狀透鏡元件18之凹柱狀透鏡表面24係相對於固定環32而凹入。殼體31的正面48可具有向前延伸邊緣50，當可拆卸附件10靜置於表面時，係保護柱狀透鏡元件16之凸柱狀透鏡表面20不會接觸。內壁52由正面48向後延伸且圍繞柱狀透鏡元件16、18。殼體主體31之外壁54係由正面48的外周部向後延伸，且形成殼體主體31的外表面。內壁52及外壁54係藉由空腔56而彼此分離。此外，外壁54可形成空腔58用於接收可拆卸附件10所附接之結構，例如相機鏡頭等。相機鏡頭之殼體可插入至空腔58。當相機鏡頭的殼體插入至空腔58，殼體14的附接裝置可附接相機鏡頭之殼體。
第4圖係繪示可附接元件10之側視圖以顯示其殼體14。
第5圖係繪示包含柱狀透鏡表面20的柱狀透鏡元件16的側視圖，且柱狀透鏡表面20為正曲面(相對於透鏡元件16的主體而凸出)。柱狀透鏡元件16的例示性尺寸係提供於此，需理解的是在其他實施例中，尺寸係可改變。舉例來說，揭露於本文之尺寸係可變化以拍攝多種格式，例如行動裝置(例如手機)、靜物攝影相機系統或其他系統。其他實施例係顯示於第5圖，凸柱狀透鏡表面20 係具有對應於1屈光度之曲率半徑60。曲率半徑60可約為515毫米。凸柱狀透鏡表面20之直徑62可約為76毫米。平坦透鏡表面22的直徑64可約為81毫米。柱狀透鏡元件16的厚度66可約為9.5毫米。柱狀透鏡元件16由凸柱狀透鏡表面20至凹口21的邊緣之厚度68可約為3.8毫米。
第6圖係繪示柱狀透鏡元件16的後視圖，定位特徵25係顯示於柱狀透鏡元件16之外邊緣上。
第7圖係繪示如第6圖所示之定位特徵25之細部視圖。定位特徵25的例示性尺寸係於本文提供，需理解的是在其他實施例中，尺寸係可改變。定位特徵25的寬度70可約為1.6毫米，定位特徵25的深度72可約為2毫米。
第8圖係繪示包含柱狀透鏡表面24的柱狀透鏡元件18的側視圖，且柱狀透鏡表面係為負曲面(相對於透鏡元件18的主體而凹入)。柱狀透鏡元件18的例示性尺寸係提供於此，需理解的是在其他實施例中，尺寸係可改變。凹柱狀透鏡表面24係可具有對應於1屈光度之曲率半徑74。曲率半徑74可約為515毫米。需注意的是，凹柱狀透鏡元件18之曲率半徑74係與柱狀透鏡元件16的曲率半徑60相同。凹柱狀透鏡表面24的直徑76可約為76毫米。平坦光學表面26的直徑78可約為81毫米。柱狀透鏡元件18的厚度80可約為9.5毫米。柱狀透鏡元件18由凹柱狀透鏡表面24的邊緣至凹口27的邊緣之厚度82可約為3.8毫米。由凹柱狀透鏡表面24之最低部分至平坦透鏡表面26之厚度83可約為8毫米。需注意的是，除了曲率半徑60、74各自的方向不同於兩個實施例，柱狀透鏡元件18的尺寸係可與柱狀透鏡元件16相同。由透鏡組12所產生之放大率可配置為不產生任何顯著的變形壓縮。於一個實施例中，任何軸向的壓縮不可超過1.09。於另一個實施例中，甚至可以產生更小的壓縮。柱狀透鏡元件16、18可配置為彼此具有相同 之結構特徵，其包含相同之半徑、厚度及基板。於另一個實施例中，柱狀透鏡元件16、18的結構特徵可不同於第1圖至第8圖，以產生需求之效果。然而，透鏡元件16、18之結構特徵可保持彼此相同，其包含相同的半徑、厚度及基板。
第9圖係繪示柱狀透鏡元件18的後視圖。定位特徵29係顯示於柱狀透鏡元件18的外邊緣。第10圖係繪示如第9圖所示的定位特徵29的細部視圖。定位特徵29的例示性尺寸係提供於此。需理解的是在其他實施例中，尺寸係可改變。定位特徵29的寬度84可約為1.6毫米。定位特徵29的深度86可約為2毫米。需注意的是，定位特徵29的尺寸可與定位特徵25相同。往回參考第1圖，定位特徵25、29可用於將柱狀透鏡元件16、18相對於彼此固定於旋轉位置。柱狀透鏡元件16、18可相對於彼此保持於位置，以使柱狀透鏡元件16、18的聚焦軸(powered axes)在同一平面內延伸。
可拆卸附件10，且特別是透鏡組12，係提供誘發非旋轉對稱光學像差。此種設計的好處是提供類似於標準變形透鏡裝置所產生的光學像差。然而，可拆卸附件10可能無法產生與變形攝影相關的影像壓縮，且可允許於非變形模式中拍攝或以其他影像拍攝或觀看。此特徵可允許以非變形模式拍攝或以其他影像拍攝或觀看，如此係將產生電影攝影師、攝影藝術家或其他使用者所期望之非旋轉對稱光學像差。舉例來說，在一個實施例中，於任何軸向方向，壓縮係不會超過1.09。而在其他實施例中，甚至可以產生更小的壓縮。放大率可能很小，但不會導致任何明顯的變形壓縮。
可拆卸附件10且特別是透鏡組12可於可在不具有任何光學係差的球面透鏡中誘發非旋轉對稱光學像差。此種透鏡係為理想化的透鏡，但是透鏡組12係配置為，若球面透鏡不具有任何光學像差，則與這種透鏡所對其之透 鏡組12將於球面透鏡中誘發非旋轉對稱的光學像差。如此，可拆卸附件10可用於作為球面透鏡之覆蓋物(overlay)，以於球面透鏡中誘發非旋轉對稱光學像差。使用者能夠使用他們已經擁有的球面透鏡，且可置放透鏡組12與球面透鏡形成光學地直線以產生非旋轉對稱光學像差。使用者能夠由球面透鏡卸下可拆卸附件10，以移除由透鏡組12所誘發之非旋轉對稱光學像差。
第11圖係繪示可拆卸附件10係可拆卸地附接至球面透鏡88之配置。球面透鏡88係可耦合至相機主體90以用於拍攝影像。相機主體90可以膠片或數位或其他方式而拍攝。相機系統92係一併包含可拆卸附件10、球面透鏡88及相機主體90。球面透鏡88可配置為提供鏡片之標準功能，其可包含變焦及聚焦。球面透鏡88係可為名義上所構建之照相物鏡，且可配置為藉由相機主體90產生用於光學拍攝之聚焦影像。
可拆卸附件10可夾設於球面透鏡88之端部，且特別是圍繞於球面透鏡88之殼體。可拆卸附件10且特別是透鏡組12(標記於第1圖)可誘發球面透鏡88中的非旋轉對稱光學像差。取得之影像係可包含非旋轉對稱的光學像差，且即便相機主體90繼續以非變形模式成像，亦可具有變形外型。可拆卸附件10可由球面透鏡88拆卸，以移除透鏡組12所誘發之非旋轉對稱光學像差。相機系統92之使用者可選擇是否包含透鏡組12所誘發之非旋轉對稱光學像差。
第12圖係繪示行動裝置94之後視圖，其可包含手機、行動網路瀏覽器、全球定位系統單元、個人數位助理或其組合。這種設備係可稱為iPhone®或Samsung Galaxy®等，這種裝置目前通常包含相機系統96，其可包含球面透鏡98等。
第13圖係繪示相機系統96之細部視圖，其包含位於球面透鏡98上方之可拆卸附件10。可拆卸附件10之尺寸係可縮放以適應球面透鏡98。關於第11圖所討論之類似實施例，可拆卸附件10係可選擇地定位於球面透鏡98上。結果圖像係包含藉由透鏡組12所誘發之非旋轉對稱光學像差，且即使相機系統96繼續以非變形模式成像，亦可以具有變形外型。可拆卸附件10可由球面透鏡98拆卸，以移除透鏡組12所誘發之非旋轉對稱光學像差。可附接附件可被配置為經由附接裝置而連接至行動裝置94或球面透鏡98，其中附接裝置可包含暫時性的接合劑、安裝或鍵入至行動裝置的主體形狀之結構或可附接裝置之其他形式。在其他實施例中，行動裝置的鏡片係可不是球面透鏡，但可為變形透鏡。可拆卸附件可使用相同於耦合至球面透鏡之方法以耦合至變形透鏡。可拆卸附件可用於加強變形透鏡之效果。若旋轉90度，可拆卸附件可相反地減少變形透鏡之效果以抵銷變形透鏡之變形效果。
第14圖係繪示球面透鏡100的示意圖。球面透鏡100係可與本申請所揭露之可拆卸附件及透鏡組使用的類性。舉例來說，球面透鏡100可與第11圖中所揭露之球面透鏡88類似地配置。於其他實施例中，球面透鏡100的配置係可改變。本文所使用之透鏡術語係可指組合使用之多個透鏡元件。
第15圖係繪示球面透鏡100的成像斑點分析。第16圖係繪示第14圖之球面透鏡100之光線追蹤分析。可拆卸附件係揭露於此，且特別的是透鏡組係揭露於此，其配置以誘發球面透鏡之非旋轉對稱光學像差，此球面透鏡係如同球面透鏡100。透鏡組係配置以誘發非旋轉對稱光學像差，其包含像散、彗形像差及耀斑。透鏡組可藉由於邊緣光線(marginal ray)上產生球面透鏡像差的欠校正狀態(under-corrected state)以誘發非旋轉對稱之光學像差。過度校正之柱狀像 差係可產生橢圓形失焦特性，且可產生水平擴口特性，這些特性係與變形攝影或成像有關。透鏡組係可於球面透鏡中分解校正，且可於名義上所構建之照相物鏡中存在不正確的校正。
可拆卸附件係揭露於此，且特別是透鏡組係揭露於此，其可配置以誘發變形透鏡之非旋轉對稱光學像差。關於球面透鏡的相同附件及透鏡組係揭露於此，其可與變形透鏡共同使用。可拆卸附件且特別是透鏡組係提供加強變形透鏡之效果。若旋轉90度，可拆卸附件係可相反地減少變形透鏡之效果，以抵銷變形透鏡之變形效果。
第17圖係繪示與球面透鏡100組合使用之透鏡組102之示意圖。透鏡組102係可配置為與透鏡組12相同，然而，透鏡組102係相對於物件空間103旋轉180度以使凹柱狀透鏡表面24面向物件空間103，且凸柱狀透鏡表面20係背向物件空間103並朝向球面透鏡100。透鏡組102係可以本文揭露之方式附接至球面透鏡100。舉例來說，藉由作為可拆卸附件的一部分，可拆卸附件係可拆卸地附接至球面透鏡100。這樣的可拆卸附件可包含夾持至球面透鏡100之殼體。透鏡組102係位於球面透鏡100與物件空間103之間。
第18圖係繪示如第17圖所示的與透鏡組102組合使用之球面透鏡100之成像斑點分析。球面透鏡100具有與第14圖之球面透鏡100相同之結構。然而，透鏡組102係誘發球面透鏡100之非旋轉對稱光學像差。
第19圖係繪示如第17圖所示的與透鏡組102組合使用之球面透鏡100之光線追蹤分析。如圖所示，透鏡組102係於球面透鏡100中誘發非旋轉對稱光學像差。非旋轉對稱光學像差之角度係增加，可見於第15圖及第16圖與第18 圖及第19圖之比較，增強彗形像差、像散及耀斑之結果。變形壓縮係不可超過1.09於任何軸向，於其他實施例中，甚至可產生更小之壓縮。
第20圖係繪示與球面透鏡100組合使用之透鏡組104之示意圖。透鏡組104可包含柱狀透鏡元件106及柱狀透鏡元件108。柱狀透鏡元件106係包含面向物件空間103之凹柱狀透鏡表面110，及面對於物件空間103之反面之凸柱狀透鏡表面112。柱狀透鏡元件106係包含柱狀凹凸透鏡。柱狀透鏡元件108可包含面向物件空間103之凹柱狀透鏡表面114，及面對於物件空間103之反面之凸柱狀透鏡表面116。柱狀透鏡元件108係包含柱狀凹凸透鏡。透鏡元件106、108的曲率半徑係可不同，且透鏡元件106、108係可具有不同厚度。然而，透鏡元件106、108可配置為具有相同之放大率/屈光度。於其他實施例中，透鏡元件106、108之有別於第20圖之其他尺寸係可提供。
於此係揭露透鏡組104可附接至球面透鏡100之方式，舉例來說，藉由可拆卸附件之一部分係可拆卸地附接至球面透鏡100。可拆卸附件係可包含夾持至球面透鏡100之殼體。透鏡組104係位於球面透鏡100與物件空間103之間。
第21圖係繪示如第20圖所示之與透鏡組104組合使用之球面透鏡100的成像斑點分析。球面透鏡100具有與如第14圖所示之球面透鏡100相同之結構。然而，透鏡組104係誘發球面透鏡100中的非旋轉對稱光學像差。
第22圖係繪示如第20圖所示之與透鏡組104組合使用之球面透鏡100之光線追蹤分析。如圖所示，透鏡組104係於球面透鏡100中誘發非旋轉對稱光學像差。非旋轉對稱光學像差之角度係增加，可見於第15圖及第16圖與第21圖及第22圖之比較，增強彗形像差、像散及耀斑之結果。變形壓縮係不可超過1.09於任何軸向，於其他實施例中，甚至可產生更小之壓縮。
第23圖係繪示與球面透鏡100組合使用之透鏡組118之示意圖。透鏡組118可包含柱狀透鏡元件120、柱狀透鏡元件122及球面透鏡元件124。柱狀透鏡元件120係包含面向物件空間103之凹柱狀透鏡表面126，及面對於物件空間103之反面之凸柱狀透鏡表面128。柱狀透鏡元件120係包含柱狀凹凸透鏡。柱狀透鏡元件122可包含面向物件空間103之凹柱狀透鏡表面125，及面對於物件空間103之反面之凸柱狀透鏡表面127。柱狀透鏡元件122係包含柱狀凹凸透鏡。透鏡元件120、122的曲率半徑係相同。透鏡元件120、122的半徑及厚度係可與彼此相同，基板係相同。球面透鏡元件124係可包含面向於物件空間103之凸球面透鏡表面129，及面對於物件空間103之反面之平坦透鏡表面131。柱狀透鏡元件122可位於柱狀透鏡元件120與球面透鏡元件124之間。
透鏡組118可附接至球面透鏡100之方法係揭露於此，舉例來說，藉由可拆卸附件之一部分係可拆卸地附接至球面透鏡100。此可拆卸附件可包含夾持至球面透鏡100的殼體。透鏡組118係位於球面透鏡100與物件空間103之間。
第24圖係繪示如第23圖所示之與透鏡組118組合使用之球面透鏡100的成像斑點分析。球面透鏡100係具有與第14圖所示之球面透鏡100相同之結構。然而，透鏡組118係誘發球面透鏡100之非旋轉對稱光學像差。
第25圖係繪示如第23圖所示之與透鏡組118組合使用之球面透鏡100之光線追蹤分析。如圖所示，透鏡組118係於球面透鏡100中誘發非旋轉對稱光學像差，非旋轉對稱光學像差之角度係增加，可見於第15圖及第16圖與第21圖及第22圖之比較，增強彗形像差、像散及耀斑之結果。變形壓縮係不可超過1.09於任何軸向，於其他實施例中，甚至可產生更小之壓縮。
第26圖係繪示與球面透鏡100組合使用之透鏡組132的示意圖。透鏡組132可包含柱狀透鏡元件134、柱狀透鏡元件136及球面透鏡元件138。柱狀透鏡元件134可包含面向物件空間103之凸柱狀透鏡表面140，及面對於物件空間103之反面之凹柱狀透鏡表面142。柱狀透鏡元件134包含柱狀凹凸透鏡。柱狀透鏡元件136可包含面向物件空間103之凸柱狀透鏡表面144，及面對於物件空間103之反面之凹柱狀透鏡表面146。柱狀透鏡元件136係包含柱狀凹凸透鏡。透鏡元件134、136之曲率半徑係相同，透鏡元件134、136之半徑及厚度係可與彼此相同，其基板亦相同。球面透鏡元件138可包含面向物件空間103之反面之平坦球面透鏡表面148及面對於物件空間103之反面之凹透鏡表面150。柱狀透鏡元件134可位於柱狀透鏡元件136與球面透鏡元件138之間。
透鏡組132可附接至球面透鏡100之方法係揭露於此，舉例來說，藉由可拆卸附件之一部分可拆卸地附接至球面透鏡100。此可附接附件可包含夾持於球面透鏡100之殼體。透鏡組132係位於球面透鏡100與物件空間103之間。
第27圖係繪示如第26圖所示之與透鏡組132組合使用之球面透鏡100的成像斑點分析。球面透鏡100係具有如第14圖所示之球面透鏡100之相同結構。然而，透鏡組132係誘發球面透鏡100之非旋轉對稱光學像差。
第28圖係繪示如第26圖所示之與透鏡組132組合使用之球面透鏡100之光學追蹤分析。如圖所示，透鏡組132係於球面透鏡100誘發非旋轉對稱光學像差。非旋轉對稱光學像差之角度係增加，可見於第15圖及第16圖與第27圖及第28圖之比較，增強彗形像差、像散及耀斑之結果。變形壓縮係不可超過1.09於任何軸向，於其他實施例中，甚至可產生更小之壓縮。
透鏡組102、104、118、132係可各自與殼體使用，例如揭露於第1至4圖的殼體14。透鏡組12、102、104、118、132之任何一個係可為可拆卸附件之一部分。可拆卸附件係可配置為相對於其所附接之鏡片而旋轉。可拆卸附件之旋轉可使對應之透鏡組12、102、104、118、132相對於其所附接之透鏡旋轉，且可變化非旋轉對稱的光學像差之方向。舉例來說，繪示於第18、21、24及27圖之非旋轉對稱光學像差之方向係可依需要變化、或旋轉。如同第1至4圖所示之殼體14之殼體，旋轉係可被允許，藉由簡單地鬆開夾具34以使殼體14相對於其所附接之鏡片旋轉。
顯示且描述於第18、19、21、22、24、25、27及28圖之非旋轉對稱光學像差係為例示性，且可於其他實施例中變化。非旋轉對稱光學像差係可於不具有任何光學像差之球面透鏡中被誘發。非旋轉對稱光學像差係可於具有光學像差之球面透鏡中被誘發，如同第14圖所示之球面透鏡100。
揭露於此之透鏡組係可滿足光學條件。第29圖所示之參考圖係討論光學條件。透鏡組可各自滿足下述方程式，其中「xe」、「ye」及「ze」係各自為圖象空間中之x、y及z座標；「xo」、「yo」及「zo」係各自為物件空間中之x、y及z座標；「m」係為單向放大率；「M」係為角度放大率；f0係為物鏡的焦距；fe係為目鏡的焦距；upe係為像高；upo係為主光線角；且SF係為物鏡的前焦點(F0)處的參考點(RO)與目鏡的後焦點(Fe’)處的參考點(RE)之間的間距。方程式係如下所述：
(1)xe=mxo=(x0/M)
(2)ye=myo=(y0/M)
(3)ze=m2zo=(z0/M2)
(4)m=-(fe/f0)
(5)M=-(f0/fe)=(tan(upe))/(tan(upo))
(6)SF=2fe+2f0=2(1-M)fe=2(1-m)f0
第30A圖及第30B圖係繪示包含柱狀透鏡元件154及柱狀透鏡元件156之實施例。柱狀透鏡元件154、156係可對應於透鏡組12、102、104、118、132所揭露之柱狀透鏡元件，其中柱狀透鏡元件154係對應於更靠近透鏡組中之物件空間的柱狀透鏡元件，且柱狀透鏡元件154係對應於遠離透鏡組之物件空間之柱狀透鏡元件。於第30A圖及第30B圖所示之實施例，透鏡組152係可配置為產生與透鏡組12、102、104、118、132所揭露的相似之非旋轉對稱光學像差。然而，柱狀透鏡元件154、156係相對於彼此而不固定，且可相對於彼此圍繞光軸而旋轉地移動，且可沿著光軸相對於彼此而軸向移動。柱狀透鏡元件154、156之非旋轉狀態係顯示於第31A圖及第31B圖，且軸像運動之旋轉狀態係顯示於第32A圖及第32B圖。
旋轉及軸像移動可用於誘發透鏡組152所產生之影像中的放大率。此外，非旋轉對稱光學像差的形狀及性質可對應於旋轉及軸像移動而變化。
於一實施例中，柱狀透鏡元件154、156的軸向移動係可不使用，且可僅發生柱狀透鏡元件154、156之旋轉。
於一實施例中，揭露於此之透鏡組係可使用於不在球面透鏡中誘發非旋轉對稱光學像差，但可使用於校正球面透鏡中所存在之像差。於球面透鏡誘發非旋轉對稱光學像差之實施例中，透鏡組可施加於其上以減少非旋轉對稱光學像差之影響，以校正透鏡。
於一實施例中，於此揭露之透鏡組之任何或所有之透鏡元件皆可設置塗層，塗層係可改變由透鏡組所產生之非旋轉對稱光學像差。
於一實施例中，揭露於此之透鏡組係可不提供為可拆卸附件之一部分。透鏡組可與透鏡整合，例如球面透鏡，且可位於此種透鏡之殼體內。透鏡組可包含此種透鏡之永久性元件。
於一實施例中，揭露於此之透鏡組可與柱狀透鏡或變形透鏡系統組合使用，而非球面透鏡。柱狀透鏡或變形透鏡系統可含非旋轉對稱光學像差，且本文使用之透鏡組係可誘發非旋轉對稱光學像差以增加或增強非旋轉對稱光學像差的程度(severity)。如此係可提供與變形透鏡相關的增強之像差。
任何揭露於此之透鏡組或可拆卸附件係可使用於系統中。系統可包含透鏡，其可為球面或變形透鏡。透鏡可使用於相機系統之一部分且可包含相機鏡頭。相機系統可包含攝影相機系統(例如膠片或數位)、靜物攝影相機系統、用於行動裝置之相機系統(例如手機相機)或其他形式之相機系統。揭露於此之任何裝置或方法係可使用為系統之一部分。
本公開係包含於透鏡中誘發非旋轉對稱光學像差之方法。本公開亦包含揭露於此之使用任何透鏡組或可拆卸附件之方法。揭露於此之任何過程或步驟可包含本公開範圍內之方法。舉例來說，一種方法可包含提供包含透鏡組之可拆卸附件，且透鏡組包含至少二柱狀透鏡元件，且殼體係耦合至透鏡組及配置為可拆卸地附接至透鏡，以使當殼體附接至透鏡，透鏡組係位於物件空間與透鏡之間。一種方法可包含藉由透鏡組於透鏡中誘發非旋轉對稱光學像差。
於最後應當理解的是，儘管藉由參考具體實施立係已突出本說明書之各個方面，本領域之通常知識者將容易理解的是，這些已揭露之實施例係 僅說明本文所揭露之主題的原則。因此，應當理解的是，已公開之標的係不限於本文所揭露之特定方法、協定及/或試劑等。如此在不脫離本說明書之精神之情況下，可根據本文之教示而對所公開之主題進行各種修改或改變或替代性配置。最後，本文所使用之術語僅用於描述特定實施之目的，而不限於本文所揭露之系統、裝置及方法之範圍，其僅由申請專利範圍所界定。因此，系統、裝置及方法係不限於確切地如已顯示或描述之內容。
本文係揭露系統、裝置及方法之必然的實施例，其包含發明人用於執行系統、裝置和方法所已知的最佳模式。當然，於閱讀前面的描述後，這些已描述的實施例之變化對於本領域之通常知識者將變得顯而易見。發明人期望通常知識者適當地使用這些變化，且發明人意圖使系統、裝置及方法以不同於本文之具體描述而另外實施。因此，系統、裝置及方法係包含可適用法律所準用之附加申請專利範圍中所述之主題的所有修正及等效物。此外，除非本文另有說明或上下文明顯矛盾，否則上述實施例之所有可能變形的任何組合皆擁有於系統、裝置及方法中。
系統、裝置及方法的替代性實施例、元件或步驟之群組係不應被限制性地解釋。各個群組之構件係可單獨或與本文所揭露之其他組之構件任意組合為申請專利範圍。基於便利性及/或可專利性之原因，預期群組中的一個或多個構件可被包含於群組中或從群組中刪除。當發生任何這樣的包含或刪除時，說明書係被視作包含經過修正之群組，以滿足所附之申請專利範圍中所使用之所有庫西群組的書面說明。
除非另有說明，否則於本說明書及申請專利範圍中所使用的表示特徵、項目、數量、參數、性質、術語等的所有數字，應被理解為於所有情況 下藉由術語「約」來做修飾。如本文所使用的，術語「約」係指限定之特徵、項目、數量、參數、性質或術語，其包含變化之近似值，但能夠執行本文所討論之期望操作或過程。
於描述系統、裝置及方法(特別是在申請專利範圍之上下文)之上下文中所使用的術語「一(a)」、「一(an)」及「該(the)」和類似的指示物應被解釋為涵蓋單數和複數，除非本文另有說明或與上下文明顯矛盾。本文中所描述的所有方法可以適合的順序執行，除非文中另有指出而或上下文明顯矛盾者。任何與所有使用的例子而或例示性言語(例如，例如(such as))，僅是為了更好地說明系統、裝置及方法，而非構成系統、裝置及方法之範疇的限制，除非申請專利範圍另有要求。在說明書中沒有言語是應該被解釋為指出任何非申請專利範圍的構件是作為系統、裝置及方法之實施中必要之使用。
出於描述及公開之目的，本說明書中所引用及鑑別之所有專利、專利出版物及其他出版物均藉由引用而單獨且明確地併入本文，舉例來說，這些出版物中所描述的組合及方法係可與系統、裝置及方法結合使用。這些出版物係提供僅是因為它們於本申請之申請日之前係公開。於此方面之任何內容係不應被解釋為承認發明人無權憑藉在先發明或者其他任何原因之下而先於此公開。關於日期或這些文件之陳述內容之所有敘述均基於申請人可取得之資訊，且不構成對這些文件的日期或內容的正確性之任何承認。
10:可拆卸附件
12:透鏡組
14:殼體
16、18:透鏡元件
20、22、24、26:透鏡表面
21:凹部
25、29:定位特徵
30:墊片
31:殼體主體
32:固定環
34:夾具
36a、36b:孔眼
38、41:螺絲
40:軸
42:緊凸輪桿
44:支架
46:前緣
48:正面

Claims (20)

  1. 一種與一相機系統一起使用之附件，其中該附件包含：一透鏡組，包含複數個透鏡元件，該透鏡組係配置為在該相機系統的一透鏡中誘發非旋轉對稱之光學像差而不在任何軸向上產生大於1.09的壓縮，且該透鏡組係位於一物件空間與該相機系統的該透鏡之間。
  2. 如請求項1所述之附件，其中該些透鏡元件係各自對稱的。
  3. 如請求項1所述之附件，其中該相機系統之該透鏡為球面的。
  4. 如請求項1所述之附件，其中該透鏡組與一殼體耦合，其中該殼體係配置為附接至該相機系統的該透鏡。
  5. 如請求項1所述之附件，其中該透鏡組包含一第一透鏡元件和一第二透鏡元件，其中該第一透鏡元件具有一凸透鏡表面，該第二透鏡元件具有一凹透鏡表面。
  6. 如請求項5所述之附件，其中該第二透鏡元件的該凹透鏡表面朝向該第一透鏡元件的該凸透鏡表面。
  7. 如請求項5所述之附件，其中該第一透鏡元件和該第二透鏡元件包含朝向彼此定位的平透鏡表面。
  8. 如請求項5所述之附件，其中該第一透鏡元件的該凸透鏡表面朝向該物體空間，且該第二透鏡元件的該凹透鏡表面朝向該相機系統的該透鏡。
  9. 一種相機鏡頭系統，包含：一相機，包含一透鏡；及 一可拆卸附件，其包含：一透鏡組，係包含至少二透鏡元件，該透鏡組係配置為在該相機的該透鏡中誘發非旋轉對稱之光學像差而不產生大於1.09的任何軸向壓縮；及一殼體，係耦合至該透鏡組且配置為可拆卸地附接於該相機的該透鏡，該透鏡組係設置於一物件空間與該相機的該透鏡之間。
  10. 如請求項9所述之相機鏡頭系統，其中該至少二透鏡元件均為柱狀透鏡元件，且該相機的該透鏡是球面的。
  11. 如請求項9所述之相機鏡頭系統，其中該透鏡組誘發該相機的該透鏡產生變形光學效應。
  12. 如請求項9所述之相機鏡頭系統，其中該至少二透鏡元件包含一第一透鏡元件和一第二透鏡元件，其中該第一透鏡元件具有一凸透鏡表面，該第二透鏡元件具有一凹透鏡表面。
  13. 如請求項12所述之相機鏡頭系統，其中該殼體被配置以定位該第一透鏡元件的該凸透鏡表面朝向該物體空間，且定位該第二透鏡元件的該凹透鏡表面朝向該相機的該透鏡。
  14. 如請求項12所述之相機鏡頭系統，其中該第一透鏡元件的該凸透鏡表面和該第二透鏡元件的該凹透鏡表面具有相同的曲率半徑。
  15. 一種在透鏡中產生光學效應的方法，係包含：提供包含與一殼體連接之一透鏡組的一附件，該透鏡組包含複數個透鏡元件，其中該殼體被配置為附接到一透鏡使該透鏡組位於一物體空間和該透鏡之間；以及藉由該透鏡組誘導該透鏡中之非旋轉對稱之光學像差而不在任何軸 向上產生大於1.09的壓縮。
  16. 如請求項15所述之在透鏡中產生光學效應的方法，其中該些透鏡元件是柱狀的。
  17. 如請求項15所述之在透鏡中產生光學效應的方法，其中該透鏡為球面的。
  18. 如請求項15所述之在透鏡中產生光學效應的方法，其中該些透鏡元件包含一第一透鏡元件和一第二透鏡元件，其中該第一透鏡元件具有一凸透鏡表面，該第二透鏡元件具有一凹透鏡表面。
  19. 如請求項18所述之在透鏡中產生光學效應的方法，其中該第一透鏡元件之該凸透鏡表面朝向該物體空間。
  20. 如請求項18所述之在透鏡中產生光學效應的方法，其中該非旋轉對稱光學像差產生變形光學效應。
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