TWM516164U - 廣視角取像裝置 - Google Patents

Description

廣視角取像裝置

本新型涉及一種光學鏡頭之結構，尤指一種具有廣角、低變形且特別適用於醫療用途的廣視角取像裝置。

按，近年來隨著科技的日新月異，使得醫學檢測技術也不斷發展與進步，其中透過光學鏡頭直接取像的技術是為一可靠的檢驗技術，尤其是利用微型鏡頭進入人體內直接觀察體內影像，可大幅增加醫療人員判斷病灶的準確性，讓專業人員可準確及有效地進行治療。

然而，現有用於醫療的微型鏡頭，其解像能力不佳，且影像的周邊會嚴重變形，因此，容易造成醫療人員因變形的影像而產生誤判，有鑑於此，現有用於醫療檢測上的微型鏡頭，誠有其需加以改進之處。

因此，本新型有鑑於現有微型鏡頭於使用時，容易有解像能力不佳及影像周邊產生變形的缺失及不足，特經過不斷的試驗與研究，終於發展出一種能改進現有缺失之本新型，本新型廣視角取像裝置，其係透過精簡的結構配置方式，藉以提供一具有廣角且低變形的廣視角取像裝置之目的者。

為達到上述目的，本新型提供一種廣視角取像裝置，其係設於一物體及一成像面之間，且設有一第一透鏡、一第二透鏡以及一第三透鏡，各透鏡具有一屈折力且間隔排列地設於該物體及該成像面之間並位於一光軸上，其中： 該第一透鏡位於靠近該物體的一側且設有一物側表面及一像側表面，該第一透鏡的物側表面朝向該物體且為一凸面，而該第一透鏡的像側表面朝向該成像面且為一凹面，使該第一透鏡的屈折力為一負值； 該第二透鏡位於該第一透鏡及該成像面之間且設有一物側表面及一像側表面，該第二透鏡的物側表面朝向該第一透鏡的像側表面且為一凸面，該第二透鏡的像側表面朝向該成像面且為一凸面，使該第二透鏡的屈折力為一正值； 該第三透鏡位於該第二透鏡及該成像面之間且設有一物側表面及一像側表面，該第三透鏡的物側表面朝向該第二透鏡的像側表面且為一凹面，而該第三透鏡的像側表面朝向該成像面且為一凸面，使該第三透鏡的屈折力為一負值，該第三透鏡的像側表面具有至少一反曲點；以及 該廣視角取像裝置具有一焦距f，該第一透鏡具有一焦距f1，該第二透鏡具有一焦距f2，該第三透鏡具有一焦距f3，該第一透鏡的物側表面之曲率半徑為R1，該第一透鏡的像側表面之曲率半徑為R2，該第一透鏡的物側表面與該第三透鏡的像側表面之間的距離為T1，該第二透鏡與該第三透鏡於光軸上的間隔距離為T2，其中|f1/f2|≧、f3/f≦-0.5、|R1/R2|≧2且T1/T2≦5。

進一步，該第三透鏡具有一色散係數，該色散係數小於或等於32。

再進一步，該第三透鏡於光軸上的厚度為T3，該第二透鏡與該第三透鏡於光軸上的間隔距離T2，與該第三透鏡於光軸上的厚度T3的比值T2/T3小於或等於4。

較佳的是，當一主光線射入該廣視角取像裝置中，該主光線與該第二透鏡之物側表面的入射角為Θ1，且該主光線與該第三透鏡之物側表面的入射角為Θ1，其中該入射角Θ1小於或等於55度，且該入射角Θ2小於或等於35度。

藉由上述的技術特徵，本新型廣視角取像裝置於使用時，透過對於三個透鏡的結構及空間關係的設置方式，可讓本新型的廣視角取像裝置於使用時，不僅可透過該第一透鏡與該第二透鏡的焦距比值關係，修正該廣視角取像裝置的像差，且透過該第三透鏡與該廣視角取像裝置的焦距比值關係，而降低該廣視角取像裝置的敏感度，進一步透過該第一透鏡的物側表面與該像側表面的曲率半徑比值的關係，而可減少該廣視角取像裝置的影像畸變現象，再者，亦可透過該第一透鏡的物側表面與該第三透鏡的像側表面之間的距離，與該第二透鏡與該第三透鏡於光軸上的間隔距離之比值關係，來降低該廣視角取像裝置的敏感度及修正像差，另外，透過該第三透鏡的色散係數，可降低該廣視角取像裝置產生色差的情形，有效改善現有用於醫療的微型鏡頭，其解像能力不佳且影像的周邊會嚴重變形等問題及缺失，讓醫療人員能透過準確的影像進行判斷，而避免產生誤判及進行有效的治療，藉以提供一具有廣角且低變形的廣視角取像裝置。

為能詳細瞭解本新型的技術特徵及實用功效並可依照說明書的內容來實現，玆進一步以如圖式所示的較佳實施例，詳細說明如后：

請配合參看如圖1所示之本新型的廣視角取像裝置，該廣視角取像裝置10係設於一物體30(物側)及一成像面40(像側)之間，且設有一第一透鏡11、一第二透鏡12以及一第三透鏡13，其中各透鏡11、12、13皆具有一屈折力，該屈折力是指透鏡介質的折射率與其焦距之比，且各透鏡11、12、13係間隔排列地設於該物體30及該成像面40之間，亦即位於該物側及該像側之間，並且各透鏡11、12、13位於一直線的光軸20上，其中：

該第一透鏡11位於靠近該物體30的一側且設有一物側表面111及一像側表面112，該第一透鏡11的物側表面111朝向該物體30且為一凸面，而該第一透鏡11的像側表面112朝向該成像面40且為一凹面，使該第一透鏡11的屈折力為一負值，其係可增加該廣視角取像裝置10的視角範圍，進一步，該第一透鏡11的物側表面111及像側表面112分別為一非球形表面，該第一透鏡11為一塑膠材質所製成的透鏡。

該第二透鏡12係位於該第一透鏡11及該成像面40之間且設有一物側表面121及一像側表面122，其中該第二透鏡12的物側表面121朝向該第一透鏡11的像側表面112且為一凸面，該第二透鏡12的像側表面122朝向該成像面40且為一凸面，使該第二透鏡12的屈折力為一正值，其係可提供該廣視角取像裝置10一修正像散現象的效果，進一步，於該第一透鏡11及該第二透鏡12之間的光軸20上設有一光圈50，較佳的是，該第二透鏡12的物側表面121及像側表面122分別為一非球形表面，該第二透鏡12為一塑膠材質所製成的透鏡。

該第三透鏡13係位於該第二透鏡12及該成像面40之間且設有一物側表面131及一像側表面132，其中該第三透鏡13的物側表面131朝向該第二透鏡12的像側表面122且為一凹面，而該第三透鏡13的像側表面132朝向該成像面40且為一凸面，使該第三透鏡13的屈折力為一負值，進一步，該第三透鏡13的物側表面131及像側表面132分別為一非球形表面，該第三透鏡13為一塑膠材質所製成的透鏡，較佳的是，該第三透鏡13的像側表面132具有至少一反曲點，其係可讓該廣視角取像裝置10具有修正大視角的像散與像差、以及降低敏感度的效果，其中降低敏感度的目的在於：當鏡片與其他相配合構件相結合時皆會有公差，而其公差會影響光學成像的好品質，因此，若能降低該廣視角取像裝置10的敏感度時，則表示該廣視角取像裝置10與其他構件相結合時的公差範圍可越大，亦即能降低組裝或是製造上的難度，進一步，該成像面40在朝向該第三透鏡13的一側面設有一保護片41，該保護片41可為一玻璃。

進一步，該第一透鏡11的焦距為f1，該第二透鏡12的焦距為f2，而該第三透鏡13的焦距為f3，其中當該第一透鏡11與該第二透鏡12的焦距比值大於或等於2時(|f1/f2|≧2)，其係可修正該廣視角取像裝置10的像差，較佳的是，當該第一透鏡11與第二透鏡12的焦距比值大於或等於3.2時(|f1/f2|≧3.2)，則可達到更好的效果。

再進一步，該廣視角取像裝置10的焦距為f時，其中當該第三透鏡13與該廣視角取像裝置10的焦距比值小於或等於-0.5時(f3/f≦-0.5)，其係可降低該廣視角取像裝置10的敏感度，較佳的是，當該第三透鏡13與該廣視角取像裝置10的焦距比值小於或等於-0.75時(f3/f≦-0.75)，則可達到更好的效果。

較佳的是，當該第一透鏡11的物側表面111的曲率半徑為R1，且該第一透鏡11的像側表面112的曲率半徑為R2，當該物側表面111與該像側表面112的曲率半徑比值大於或等於2時(|R1/R2|≧2)，其可減少該廣視角取像裝置10的影像畸變現象，進一步，當該物側表面111與該像側表面112的比值大於或等於4時(|R1/R2|≧4)，可達到更好的效果。

較佳的是，該第一透鏡11的物側表面111與該第三透鏡13的像側表面132之間的距離為T1，而該第二透鏡12與該第三透鏡13於光軸20上的間隔距離為T2，其中當該第一透鏡11的物側表面111與該第三透鏡13的像側表面132之間的距離(T1)，與該第二透鏡12與該第三透鏡13於光軸20上的間隔距離(T2)之比值小於或等於5時(T1/T2≦5)，其係可降低該廣視角取像裝置10的敏感度且可修正像差，進一步，當前述的距離比值小於3時(T1/T2＜3)，則可達到更好的效果。

較佳的是，該第三透鏡13具有一色散係數V，其中當該色散係數(V)小於或等於32時(V≦32)，則可降低該廣視角取像裝置10產生色差的情形。

較佳的是，該第三透鏡13於光軸20上的厚度為T3，其中當該第二透鏡12與該第三透鏡13於光軸20上的間隔距離(T2)，與該第三透鏡13於光軸20上的厚度(T3)的比值小於或等於4時(T2/T3≦4)，則可降低該廣視角取像裝置10產生色差的情形，進一步，當前述的比值小於或等於3時(T2/T3≦3)，則可達到更好的效果。

進一步，請配合參看如圖2所示，當一最大視角的主光線60與該第二透鏡12之物側表面121的入射角為Θ1，另該主光線60與該第三透鏡13之物側表面131的入射角為Θ2，其中當Θ1小於或等於55度且Θ2小於或等於35度時，可降低該廣視角取像裝置10的敏感度且提升其邊緣亮度，進一步，當Θ1小於或等於50度且Θ2小於或等於30度時，則可達到更好的效果。

再者，本新型於實際使用時，該廣視角取像裝置10的焦距(f)為0.663公釐(mm)，光圈值(f-number，F no.)為3.55，最大視角的一半(HFOV)為48.0度，該第一透鏡11與第二透鏡12的焦距比值(|f1/f2)|為4.875，該第三透鏡13與該廣視角取像裝置10的焦距比值(f3/f)為-0.942，該第一透鏡11的物側表面111與該像側表面112的曲率半徑比值(|R1/R2|)為3.172，該第一透鏡11的物側表面111與該第三透鏡13的像側表面132之間的距離(T1)，與該第二透鏡12與該第三透鏡13於光軸20上的間隔距離(T2)之比值(T1/T2)為1.515，該第三透鏡13的色散係數(V)為22.43，該第二透鏡12與該第三透鏡13於光軸20上的間隔距離(T2)，與該第三透鏡13於光軸20上的厚度(T3)的比值 (T2/T3)為2.923，最大視角的主光線60與該第二透鏡12之物側表面121的入射角(Θ1)為41.6度，且該主光線60與該第三透鏡13之物側表面131的入射角(Θ2)為29.9度。

藉由上述的技術特徵，本新型廣視角取像裝置10於使用時，請配合參看，透過上述的數值關係可分別得到如圖3、4及5所示的球差、像散及歪曲關係圖，其中圖3的球差係表示不同高度入射的光線在光軸20上匯聚在不同的點，因此會產生球面像差，而圖4的像散關係圖係表示不同像高的光線在像平面上的成像不在同一平面而是曲面，因此會產生像面彎曲的現象，其中圖3的三條線分別用以代表3個光限波長，而圖4中的虛線表示子午光線，而實線表示弧矢光線，而圖5的歪曲關係圖係表示不同像高的成像會有不同的變形量，當變形量越大，則成像變形會越嚴重。

由此可知，透過對於三個透鏡11、12、13的結構及空間關係的設置方式，可讓本新型的廣視角取像裝置10於使用時，不僅可透過該第一透鏡11與該第二透鏡12的焦距比值關係，修正該廣視角取像裝置10的像差，且透過該第三透鏡13與該廣視角取像裝置10的焦距比值關係，而降低該廣視角取像裝置10的敏感度，進一步透過該物側表面111與該像側表面112的曲率半徑比值的關係，而可減少該廣視角取像裝置10的影像畸變現象，再者，亦可透過該第一透鏡11的物側表面111與該第三透鏡13的像側表面132之間的距離(T1)，與該第二透鏡12與該第三透鏡13於光軸20上的間隔距離(T2)之比值關係，來降低該廣視角取像裝置10的敏感度及修正像差，另外，透過該第三透鏡13的色散係數，可降低該廣視角取像裝置10產生色差的情形，有效改善現有用於醫療的微型鏡頭，其解像能力不佳且影像的周邊會嚴重變形等問題及缺失，讓醫療人員能透過準確的影像進行判斷，而避免產生誤判及進行有效的治療，藉以提供一具有廣角且低變形的廣視角取像裝置10。

以上所述，僅是本新型的較佳實施例，並非對本新型作任何形式上的限制，任何所屬技術領域中具有通常知識者，若在不脫離本新型所提技術特徵的範圍內，利用本新型所揭示技術內容所作出局部更動或修飾的等效實施例，均仍屬於本新型技術特徵的範圍內。

10‧‧‧廣視角取像裝置
11‧‧‧第一透鏡
111‧‧‧物側表面
112‧‧‧像側表面
12‧‧‧第二透鏡
121‧‧‧物側表面
122‧‧‧像側表面
13‧‧‧第三透鏡
131‧‧‧物側表面
132‧‧‧像側表面
20‧‧‧光軸
30‧‧‧物體
40‧‧‧成像面
41‧‧‧保護片
50‧‧‧光圈
60‧‧‧主光線
f、f1、f2、f3‧‧‧焦距
R1、R2‧‧‧曲率半徑
T1、T2、T3‧‧‧距離
V‧‧‧色散係數
Θ1、Θ2‧‧‧入射角

圖1是本新型廣視角取像裝置的側視示意圖。 圖2是本新型廣視角取像裝置的操作側視示意圖。 圖3是本新型廣視角取像裝置的球差關係圖。 圖4是本新型廣視角取像裝置的像散關係圖。 圖5是本新型廣視角取像裝置的歪曲關係圖。

10‧‧‧廣視角取像裝置

11‧‧‧第一透鏡

111‧‧‧物側表面

112‧‧‧像側表面

12‧‧‧第二透鏡

121‧‧‧物側表面

122‧‧‧像側表面

13‧‧‧第三透鏡

131‧‧‧物側表面

132‧‧‧像側表面

20‧‧‧光軸

30‧‧‧物體

40‧‧‧成像面

41‧‧‧保護片

50‧‧‧光圈

R1、R2‧‧‧曲率半徑

T1、T2、T3‧‧‧距離

Claims (5)

1. 一種廣視角取像裝置，其係設於一物體及一成像面之間，且設有一第一透鏡、一第二透鏡以及一第三透鏡，各透鏡具有一屈折力且間隔排列地設於該物體及該成像面之間並位於一光軸上，其中： 該第一透鏡位於靠近該物體的一側且設有一物側表面及一像側表面，該第一透鏡的物側表面朝向該物體且為一凸面，而該第一透鏡的像側表面朝向該成像面且為一凹面，使該第一透鏡的屈折力為一負值； 該第二透鏡位於該第一透鏡及該成像面之間且設有一物側表面及一像側表面，該第二透鏡的物側表面朝向該第一透鏡的像側表面且為一凸面，該第二透鏡的像側表面朝向該成像面且為一凸面，使該第二透鏡的屈折力為一正值； 該第三透鏡位於該第二透鏡及該成像面之間且設有一物側表面及一像側表面，該第三透鏡的物側表面朝向該第二透鏡的像側表面且為一凹面，而該第三透鏡的像側表面朝向該成像面且為一凸面，使該第三透鏡的屈折力為一負值，該第三透鏡的像側表面具有至少一反曲點；以及 該廣視角取像裝置具有一焦距f，該第一透鏡具有一焦距f1，該第二透鏡具有一焦距f2，該第三透鏡具有一焦距f3，該第一透鏡的物側表面之曲率半徑為R1，該第一透鏡的像側表面之曲率半徑為R2，該第一透鏡的物側表面與該第三透鏡的像側表面之間的距離為T1，該第二透鏡與該第三透鏡於光軸上的間隔距離為T2，其中|f1/f2|≧2、f3/f≦-0.5、|R1/R2≧2且T1/T2≦5。
2. 如請求項1所述之廣視角取像裝置，其中該第三透鏡具有一色散係數，該色散係數小於或等於32。
3. 如請求項1或2所述之廣視角取像裝置，其中該第三透鏡於光軸上的厚度為T3，該第二透鏡與該第三透鏡於光軸上的間隔距離T2，與該第三透鏡於光軸上的厚度T3的比值T2/T3小於或等於4。
4. 如請求項3所述之廣視角取像裝置，其中當一主光線射入該廣視角取像裝置中，該第二透鏡之物側表面的入射角為Θ1，且該主光線與該第三透鏡之物側表面的入射角為Θ1，其中該入射角Θ1小於或等於55度，且該入射角Θ2小於或等於35度。
5. 如請求項1所述之廣視角取像裝置，其中當一主光線射入該廣視角取像裝置中，該第二透鏡之物側表面的入射角為Θ1，且該主光線與該第三透鏡之物側表面的入射角為Θ1，其中該入射角Θ1小於或等於55度，且該入射角Θ2小於或等於35度。