专利名称：逆焦式镜头系统的制作方法
技术领域：
本发明是有关一种逆焦式镜头系统，尤其指一种适合低成本且高效能的高阶(三百万图像以上)数字相机镜头组合。
公知技术中如美国专利第5,796,528号案和第6,057,971号案中所公开的，已知以逆焦方式的镜头系统，来保持相机的有效焦距，并增大后焦距。逆焦式镜头系统基本上由两镜片群所组成，其中近物端的前镜片群具负屈光度且远物端(近像端)的后镜片群具正屈光度特性，而光圈(stop)则置于该第一镜片群和第二镜片群间。当然，此类型镜头系统的后焦距可延伸至相当的距离，甚至超越有效焦距值。
再者，光圈孔径(aperture)需要够大，以提供所需的解析度，如美国专利第5,513,046号案中所公开的。
然而，已知数字相机的逆焦式镜头系统，在解析度逐步提升趋势的市场需求下，一般皆需包含相当数量的镜片，因此增加了镜头系统的空间复杂度以及制造成本与良率困难度。再者，非对称式逆焦镜头系统还因不同波长的光线进入镜头时的独特光路而易导致如像场弯曲(fieldcurvature)、像散(astigmatism)及横向色差(1ateral color)等像差问题，故如何有效减轻该等像差现象，为电子数字相机镜头设计的一重要课题。
本发明的次一目的在于提供一种低成本、高良率的高阶数字相机用的逆焦式镜头系统。
本发明的又一目的在于提供一种以三组镜片单元架构成的镜头系统，减少高阶数字相机的像差。
为实现上述目的，本发明提供的一种逆焦式镜头系统，自近物端起包含至少第一组镜片单元、光圈、第二组镜片单元及第三组镜片单元，其中第一组镜片单元为负屈光度透镜组，而第二组镜片单元及第三组镜片单元为正屈光度透镜组，并符合下列条件-2.7＜f1/f＜-1.61＜f2/f＜22.6＜f3/f＜17其中f是逆焦式镜头系统的有效焦距；f1是第一组镜片单元的焦距；f2是第二组镜片单元的焦距；以及f3是第三组镜片单元的焦距。
其中该第一组镜片单元具有凹向物体端的弯月形透镜。
其中该第一组镜片单元的近像端弯月形透镜为负透镜。
其中该第三组镜片单元的近像端镜片为负凹透镜。
其中该第三组镜片单元的近像端透镜的焦度价趋近于0。
其中第一组镜片单元中的近物端透镜的色散率高于近像端透镜的色散率。
其中第二组和第三组镜片单元中的近物端透镜的色散率低于近像端透镜的色散率。
本发明提供的一种逆焦式镜头系统，自近物端起包含至少第一组镜片单元、光圈、第二组镜片单元及第三组镜片单元，其中第一组镜片单元为凹向物体端的弯月形负屈光度透镜，而第二组镜片单元及第三组镜片单元为正屈光度透镜组，并符合下列条件-2.7＜f1/f＜-1.61＜f2/f＜22.6＜f3/f＜17其中f是逆焦式镜头系统的有效焦距；f1是第一组镜片单元的焦距；f2是第二组镜片单元的焦距；以及f3是第三组镜片单元的焦距。
其中该第一组镜片单元的近像端弯月形透镜为负透镜。
其中该第三组镜片单元的近像端透镜的焦度价趋近于0。
根据本发明逆焦式镜头系统的设计，该镜头系统需符合下列条件-2.7＜f1/f＜-1.61＜f2/f＜2
2.6＜f3/f＜17其中f是逆焦式镜头系统的有效焦距；f1是第一组镜片单元1的焦距；f2是第二组镜片单元3的焦距；以及f3是第三组镜片单元4的焦距。
根据本发明的较佳实施例，该三组镜片单元1，3，4得分别以火石玻璃(flint glass)和冠冕玻璃(crown glass)构成，其中第一透镜11、第四透镜32和第六透镜42等为高色散率(dispersive power)材质的火石玻璃，而第二透镜12、第三透镜31和第五透镜41等为低色散率材质的冠冕玻璃。再者，该第二透镜12和第六透镜42俱为负透镜，而第三透镜31和第五透镜41则为正透镜。
为能让熟习本技术专业人士能更清楚了解本发明的技术内容，特举本发明数字相机逆焦式镜头系统的较佳具体实施例说明如下。
实施例1请参阅图2，本发明的第一较佳具体实施例如表1所示，其中S代表自近物端算起的各透镜镜面号数，R代表镜头系统中各相对应镜面号数的透镜面的曲率半径，Nd代表各透镜的折射率(refractive index)，vd代表各透镜的阿贝数(Abbe No.)。
表1
f＝6.00 F/NO.＝2.62w＝52度 f1/f＝1.98f2/f＝1.50f3/f＝16.73如表1所示，满足前述本发明各组镜片单元的三项焦距要件的电子数字相机的逆焦式镜头系统的较佳实施例中，其总长度仅为28.58毫米，最大光圈级数F/NO.为2.6，因此可良好控制影像的曝光量，且具备52度的广角效果。
当光线经物体8，并通过本发明逆焦式镜头系统，再经由滤光片5及影像感测器6之后，聚焦于成像平面7上，因为作为本发明逆焦式镜头系统的前镜片群GF的第一组镜片单元1，可有效对镜头系统的横向色差进行校正，而第三组镜片单元4可有效校正像散现象，还以第六透镜42对像场弯曲提供校正。图2-1显示表1所示逆焦式镜头系统实施例对光三原色的切线面和径向面的像场弯曲、像差及横向色差图，其中在横向色差方面，以绿光为参考值，并显示蓝光和红光俱在艾瑞盘(AiryDisk)所示的绕射极限圈内。此外，当择取表1所示逆焦式镜头系统实施例于光轴心9、距光轴心9七分位置及边缘位置等处的成像点71，72，73为参考点时，根据各该相关位置处所测得的光扇(Ray Fan)图，即如图2-2所显示。
请参阅图3，本发明的第二较佳具体实施例如表2所示，其中S代表自近物端算起的各透镜镜面号数，R代表镜头系统中各相对应镜面号数的透镜面的曲率半径，Nd代表各透镜的折射率(refractive index)，vd代表各透镜的阿贝数(Abbe No.)。
表2
f＝6.00F/NO.＝2.22w＝52度 f1/f＝-2.48f2/f＝1.39 f3/f＝6.71如表2所示，满足前述本发明各组镜片单元的三项焦距要件的电子数字相机的逆焦式镜头系统的较佳实施例中，其总长度仅为18.21毫米，最大光圈级数F/NO.达2.2，可良好控制影像的曝光量，且具备52度的广角效果。
如第一实施例的说明，当光线经物体8，并通过本发明逆焦式镜头系统，再经由滤光片5及影像感测器6之后，聚焦于成像平面7上，逆焦式镜头系统的横向色差可有效校正，且关于像场弯曲也以类似方式校正。图3-1显示表2所示逆焦式镜头系统实施例对光三原色的像场弯曲、像差及横向色差图。此外，当择取表2所示逆焦式镜头系统实施例于光轴心9、距光轴心9七分位置及边缘位置等处的成像点71，72，73为参考点时，根据各该相关位置处所测得的光扇图，即如3-2所显示。
请参阅图4，本发明的第三较佳具体实施例如表3所示，其中S代表自近物端算起的各透镜镜面号数，R代表镜头系统中各相对应镜面号数的透镜面的曲率半径，Nd代表各透镜的折射率(refractive index)，vd代表各透镜的阿贝数(Abbe No.)。
表3
f＝5.59F/NO.＝2.22w＝52度 f1/f＝1.68f2/f＝1.67 f3/f＝2.66
如表3所示，满足前述本发明各组镜片单元的三项焦距要件的电子数字相机的逆焦式镜头系统的较佳实施例中，其总长度仅为18.10毫米，最大光孔F/NO.达2.2，也可良好控制影像的曝光量，且具备52度的广角效果。
如第一及第二实施例的说明，本发明的第三实施例的逆焦式镜头系统对于横向色差及像场弯曲等像差皆可有效校正。图4-1显示表2所示逆焦式镜头系统实施例对光三原色的像场弯曲、像差及横向色差图。此外，当择取表2所示逆焦式镜头系统实施例于光轴中心9、距光轴中心9七分位置及边缘位置等处的成像点71，72，73为参考点时，根据各该相关位置处所得测的光扇图，即如图4-2所显示。
应注意的是，上述诸实施例仅是为了便于说明的举例而已，例如各组镜片单元中的各透镜可依实际需要相互胶合或是予以全部或部分分隔开，又例如基于制造成本的考量，得选用球面镜片，但利用非球面镜片也属本发明设计的显而易见修改，因此本发明所主张的权利范围自应以申请专利范围所述为准，而非仅限于前述诸实施例。
权利要求
1.一种逆焦式镜头系统，自近物端起包含至少第一组镜片单元、光圈、第二组镜片单元及第三组镜片单元，其中第一组镜片单元为负屈光度透镜组，而第二组镜片单元及第三组镜片单元为正屈光度透镜组，并符合下列条件-2.7＜f1/f＜-1.61＜f2/f＜22.6＜f3/f＜17其中f是逆焦式镜头系统的有效焦距；f1是第一组镜片单元的焦距；f2是第二组镜片单元的焦距；以及f3是第三组镜片单元的焦距。
2.如权利要求1所述的镜头系统，其特征在于，其中该第一组镜片单元具有凹向物体端的弯月形透镜。
3.如权利要求2所述的镜头系统，其特征在于，其中该第一组镜片单元的近像端弯月形透镜为负透镜。
4.如权利要求1所述的镜头系统，其特征在于，其中该第三组镜片单元的近像端镜片为负凹透镜。
5.如权利要求4所述的镜头系统，其特征在于，其中该第三组镜片单元的近像端透镜的焦度价趋近于0。
6.如权利要求1所述的镜头系统，其特征在于，其中第一组镜片单元中的近物端透镜的色散率高于近像端透镜的色散率。
7.如权利要求1所述的镜头系统，其特征在于，其中第二组和第三组镜片单元中的近物端透镜的色散率低于近像端透镜色散率。
8.一种逆焦式镜头系统，自近物端起包含至少第一组镜片单元、光圈、第二组镜片单元及第三组镜片单元，其中第一组镜片单元为凹向物体端的弯月形负屈光度透镜，而第二组镜片单元及第三组镜片单元为正屈光度透镜组，并符合下列条件-2.7＜f1/f＜-1.61＜f2/f＜22.6＜f3/f＜17其中f是逆焦式镜头系统的有效焦距；f1是第一组镜片单元的焦距；f2是第二组镜片单元的焦距；以及f3是第三组镜片单元的焦距。
9.如权利要求8所述的镜头系统，其特征在于，其中该第一组镜片单元的近像端弯月形透镜为负透镜。
10.如权利要求8所述的镜头系统，其特征在于，其中该第三组镜片单元的近像端透镜的焦度价趋近于0。
全文摘要
一种逆焦式镜头系统,包含三组镜片单元,其中近物端的第一组镜片单元为逆焦式镜头系统的前镜片群,第二组及第三组镜片单元并为逆焦式镜头系统的后镜片群,该第一组镜片单元的镜片俱为凹向物体端的弯月形透镜；在该包含第一组镜片单元的前镜片群和该包含第二组及第三组镜片单元的后镜片群之间设置光圈。该前镜片群的第一组镜片单元中的近像端镜片为负透镜,且第三组镜片单元中的近像端镜片为凹面负透镜。
文档编号G02B13/00GK1423146SQ01140459
公开日2003年6月11日 申请日期2001年12月7日 优先权日2001年12月7日
发明者张国文 申请人:矽峰光电科技股份有限公司