多面透镜元件 本发明技术是关于使用在任何光学系统中的透镜元件，包含单片透镜元件系统以及多片透镜元件系统的使用。
目前已知的所有的透镜元件系统所使用的透镜元件，均是只有“双面光学面”的透镜元件，由于只有“双面光学面”的限制，以至于使用单一透镜元件的系统只能有一个单一有效焦距值，若是系统需要一个可以变化焦距的透镜元件系统则必须使用两个或两个以上的传统“双面光学面”的透镜元件加以组合而成。传统的作法有下面几种：(1)分别使用两个不同焦距的传统的双面光学面的透镜元件交换使用，以达到系统变换焦距的目的。(2)使用一个传统的双面光学面地透镜元件，单独使用时，作为某需求的有效焦距值的使用；需要另外一个焦距使用时，加上另外一个传统的双面光学面的透镜元件，成一个透镜组使用。
上述两种方法的缺点在于有效焦距的变化是非连续式的。另外一种有效焦距可以连续变化的传统方式，是使用至少两个传统式双面光学面透镜元件组成的系统，这些透镜元件可以沿着光轴作轴向运动来改变其间的空气间隔，继而随之改变系统的焦距。 以上所描述的传统变化焦距的方法中，提及的透镜元件，均可以扩展为透镜元件组加以取代，获得更佳的双焦功能。
前述传统的变焦方法，可以获得良好的变焦效果，但仍然不能完全满足消费者的需求，因此，市面上有交换式镜头系统的产品，有较为宽广的焦距变化，来满足消费者的需求。
本发明是一种完全不同于传统的透镜元件，是一种具有多面光学面的透镜元件，其仅以单一元件，通过旋转的方法，提供两种或两种以上不同焦距的功能。
目前已知的任何传统的透镜系统，都是使用两片以上的双面光学面的透镜元件组合，通过两片之间的相对轴向移动，调整获得焦距的变化。而本发明的多面光学面的透镜元件，只要使用一片通过旋转不同的角度，就可以获得不同的焦距。同时，也可以采用两片以上的组合，利用不同的旋转角度的配对，获得更为宽广的焦距变化。也可以使用本发明的多面光学面的透镜元件结合传统的双面光学面的透镜元件，通过多面光学面的透镜元件的旋转，与双面光学面的透镜元件的轴向移动，相互配对而获得极为宽广的焦距变化。如此变化使用，不但扩大了传统的透镜系统的焦距变化的范围极限，而且也提供了较为轻便的元件，这是由于多面透镜比起具有相等功能的双面透镜组合而言，无论是体积，重量都将大为减小。
本发明的主要目的之一是提供一个单一多面透镜元件，通过旋转运动，而达到变焦功。同时达到一个轻薄短小的透镜系统设计，这是利用本发明的多面透镜元件配合多面透镜元件，或是配合传统的双面透镜元件的组合运用所形成的。
下面结合附图，对本发明作进一步的描述：
图1是本发明的第一实施例；图2是本发明的第一实施例；图3是本发明的第三实施例；图4是本发明的第四实施例；图5是本发明的第五实施例；图6是本发明的第六实施例；图7是本发明的第七实施例；图8是本发明的第八实施例；图9是本发明的第九实施例；图10是本发明的第十实施例；图11是本发明的第十一实施例；图12是本发明的第十二实施例；图13利用本发明于透镜系统中的第一实施例；图14利用本发明于透镜系统中的第二实施例。
本发明是一个多面透镜元件，是利用旋转即可调整焦距的方式，从而可以获得传统的双面透镜元件所无法达到的双焦功能。使用两片或两片以上的组合，或再配合传统的双面透镜元件的组合，则可以获得极为宽广的焦距变化，而可以获得轻薄短小，且同时满足不同消费者对于焦距变化的需求。
本发明所描述的多面透镜元件，是指一个单一的多面透镜元件拥有多组相对的光学表面，多组相对的光学表面之间，以具有不同的焦距为原则，以便在此一元件旋转以后，可以获得不同的焦距变化。且其每一组位于相对位置的光学表面之间，具有相同的曲率半径或不同的曲率半径。
图1-图12是本发明的实施例，举例说明，四面光学表面的透镜元件，其中，四面光学表面为每两两相对的光学表面构成一组透镜，因此，四面光学表面的透镜元件即具有两组焦距可供使用。实际设计时，则不限于四面光学表面的透镜元件，例如六面，八面十面，等光学表面的透镜元件也可以运用。为了便于说明起见，图式也只表达了具有相同曲率半径的多面透镜元件设计，实际设计时，则不限于相同曲率半径的设计，可以依据所需，设计出不同曲率半径的组合于单一多面透镜元件之中。所谓的“光学表面”是指光线由此进入或射出的一个透镜表面。
图13是使用本发明的多面透镜元件一片，在实际的产品设计中的状况。图14，则是使用本发明的多面透镜元件一片，配合使用传统的双面透镜元件两片，在实际的产品设计中的状况。以下是本发明的多面透镜元件应用于实际设计的两个例子：实施例一：请参见图13，这是使用本发明的多面透镜元件一片在实际的产品设计中的状况。这是一个四面光学面的透镜元件(3)，四面光学面分别为S1，S2，S3，S4。它是以单一的透镜元件(3)而具有两个不同的有效焦距值，本实施例在使用透镜元件(3)的S1，S2两个光学面时，成像面(33)垂直于S1，S2的光轴，在本实施例中，S1，S2两个光学面所组成的有效焦距为25mm，而背焦为19.1mm，当变换焦距时，可将此光学元件(3)旋转90度，再沿着此时S3，S4两个光学面所形成的光轴(31)往前平移，即可在不同的焦距下使用此透镜元件(3)。在本实施例中，S3，S4两个光学面所组成的有效焦距为69.98mm，而背焦为80.12mm，此时，成像面垂直于S3，S4两个光学面所形成的光轴。
在以下所示的实施例数据资料中，符号表示的意义如下：F表示透镜元件的焦距；D表示光学面与光学面之间的距离，在本实施例即为透镜元件的厚度；n表示透镜元件的折射率；V表示透镜元件的阿贝数；R表示光学面的曲率半径。S R D N V1 23.70334 17.00 1.4879 70.292 -19.34203
F＝25 df1＝19.1069S R D N V3 -38.56976 17 1.4879 70.294 -20.77254
F＝69.98 bfl＝80.12
其中第一面(S1)和第三面(S3)为非球面，非球面系数如下：第1面 A4-0.105651E-03 A60.818962E-0.6
A8-0.10716E-0.7非球面系数A100.408826E-10 K0
第3面 A4 -0.304551E-0.4 A6 0.787311E-0.7
A8 0.627248E-0.8
非球面系数A10-0.169571E-0.9 K0非球面在径向的方程式可表示为Z=CY21+[1-(1+K)C2Y2]1/2+A4Y4+A6Y6+A8Y8+A10Y10]]>
其中，Z为突陷量(sag)，C为曲率，K为二次曲面常数，Y为与镜片光轴垂直的高度，A4为4阶非球面系数，A6为6阶非球面系数，A8为8阶非球面系数，A10为10阶非球面系数。实施例二：请参考图14，这是使用本发明的多面透镜元件一片，配合使用传统的双面透镜元件两片，在实际的产品设计中的状况.这是以三个光学元件所组合而成的双焦系统，由物空间起算至像空间，依次为一个凸向物面的新月型透镜元件(1)具有S1，S2两个光学面，一个凹向像面的新月型透镜元件(2)具有S3，S4两个光学面，以及一个四面光学面的透镜元件(3)具有S5，S6，S7，S8四个光学面。其中，透镜元件(1)以及透镜元件(2)为传统的双面光学面的透镜元件，透镜元件(3)为具有四面光学面透镜元件。本实施例在使用透镜元件(1)，透镜元件(2)，以及透镜元件(3)的S5，S6两个光学面时，其系统的组合焦距为55mm，其背焦为71.47mm，此时，成像面(33)垂直于透镜元件(1)，透镜元件(2)以及透镜元件(3)的S5，S6两个光学面所形成的光轴。
在透镜元件(3)旋转90度以后，使用透镜元件(1)，透镜元件(2)，以及透镜元件(3)的S7，S8两个光学面时，其系统的细合焦距为90mm，其背焦为1227.65mm，此时，成像面(33)垂直于透镜元件(1)透镜元件(2)以及透镜元件(3)的S7，S8两个光学面所形成的光轴。
在以下所示的实施例数据资料中，符号表示的意义如下：F表示透镜元件组合的光学系统的焦距；D表示光学面与光学面之间的距离，在本实施例中即为透镜元件的厚度，或透镜元件的空气间隔；n表示透镜元件的折射率；V表示透镜元件的阿贝数；R表示光学面的曲率半径。焦距55-71.4712双倍比 1.299光学面 R D n V 1 49.91584 2.48555 1.75168 27.7353 2 68.72711 20.024699 3 193.20391 1.0 1.745877 40.378 4 14.82647 14.513134 5 35.40421 16.821959 1.57955 62.7597 6 -29.50996有效焦距 55背焦 71.4712光学面 R D n V 7 73.46614 13.177096 1.576955 62.7597 8 -25.33909 18.157997有效焦距 90背焦 127.6529