專利名稱：數(shù)碼相機(jī)廣角鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種數(shù)碼相機(jī)廣角鏡頭，特別是關(guān)于一種可與便攜式電子裝置配合使用的數(shù)碼相機(jī)廣角鏡頭。
背景技術(shù)：
數(shù)碼相機(jī)拍攝中，為獲得較寬的拍攝范圍，需要鏡頭的視角滿足一定要求。通常鏡頭視角設(shè)計(jì)為50度到60度，如果超過(guò)以上設(shè)計(jì)的角度，像差較大，鏡頭設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，特別是在便攜式電子裝置如移動(dòng)電話的數(shù)碼相機(jī)中，其鏡頭焦距較短，故視角較大，因此應(yīng)用在移動(dòng)電話的數(shù)碼相機(jī)廣角鏡頭，滿足廣角性能情況下，對(duì)鏡頭拍攝質(zhì)量也提出較高的要求。
現(xiàn)有鏡頭設(shè)計(jì)中，如公告于1986年11月4目的美國(guó)第4,620,775號(hào)專利，揭示了一種廣角鏡頭，該數(shù)碼相機(jī)廣角鏡頭由三片透鏡組成，第一片透鏡為雙凸球面玻璃透鏡，第二片透鏡為雙凹玻璃負(fù)透鏡，第三透鏡為新月玻璃正透鏡。該鏡頭雖視場(chǎng)角達(dá)到了70度，但是其體積較大，無(wú)法滿足移動(dòng)電話小型化的需求，且該鏡頭的光圈數(shù)為8，光圈直徑小，需要閃光燈來(lái)提供光源，閃光燈的配置也必然增大了所占體積，此外，閃光燈相對(duì)較為耗電，也不能滿足移動(dòng)電話節(jié)省電能的需求。
鑒于以上的缺點(diǎn)，提供一種視場(chǎng)角大、體積小及成像品質(zhì)高的數(shù)碼相機(jī)廣角鏡頭非常必要。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種視場(chǎng)角大、體積小及成像品質(zhì)高的數(shù)碼相機(jī)廣角鏡頭。
本發(fā)明是一種數(shù)碼相機(jī)廣角鏡頭，其從物方依次包括一第一透鏡，一第二透鏡，一第三透鏡。第一透鏡為凸向物方非球面正透鏡，包括第一非球面與第二非球面，第二透鏡為凹向物方非球面負(fù)透鏡，包括第三非球面與第四非球面，第三透鏡為非球面正透鏡，包括第五非球面與第六非球面，第五非球面表面為口徑較大的非球面，第六非球面表面為波浪形狀。
本發(fā)明數(shù)碼相機(jī)廣角鏡頭進(jìn)一步優(yōu)選方案為該第一透鏡為玻璃，第二透鏡及第三透鏡為塑料材質(zhì)。
相較現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明數(shù)碼相機(jī)廣角鏡頭體積較小，視場(chǎng)角達(dá)到70度，可滿足較寬的取景范圍；鏡片均采用非球面設(shè)計(jì)，從而可通過(guò)優(yōu)化非球面的系數(shù)，來(lái)修正各種像差，也可避免因采用球面鏡而產(chǎn)生的球面像差，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)和改善成像品質(zhì)。
第一透鏡采用玻璃材質(zhì)，可較好保護(hù)其后的透鏡被刮傷，同時(shí)第二透鏡和第三透鏡采用塑料材質(zhì)，減小了鏡頭的質(zhì)量，滿足了輕量化的需求。

圖1是本發(fā)明數(shù)碼相機(jī)廣角鏡頭的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明數(shù)碼相機(jī)廣角鏡頭的MTF圖；圖3是本發(fā)明數(shù)碼相機(jī)廣角鏡頭的場(chǎng)曲圖；圖4是本發(fā)明數(shù)碼相機(jī)廣角鏡頭的光學(xué)畸變圖；圖5是本發(fā)明數(shù)碼相機(jī)廣角鏡頭的相對(duì)照度圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明數(shù)碼相機(jī)廣角鏡頭自物方至像方依次包括一第一透鏡1，一第二透鏡2，一第三透鏡3及一平行板4。其中線O代表鏡頭的光軸，Zobj代表物方，Zimg代表像方，使用時(shí)鏡頭物方位置的第一透鏡1為光線首先接觸的透鏡。該數(shù)碼相機(jī)廣角鏡頭還包括位于物方位置上，置于第一鏡片1前的光欄6和位于像方位置上，置于平行板4后的影像感測(cè)元件5，該影像感測(cè)元件5包括一成像面52。
第一透鏡1為凸向物方正透鏡，包括第一非球面11與第二非球面12，其中第一非球面11凸向物方，第二非球面13為近似平面的非球面。第二透鏡2為凹向物方的非球面負(fù)透鏡，包括第三非球面21與第四非球面22，其中第三非球面21和第四非球面表面22皆凸向像方。第三透鏡3為雙面非球面正透鏡，包括第五非球面31與第六非球面32，其中第五非球面31為口徑較大的非球面，第六非球面32表面為波浪形狀。第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3形狀均為以光軸O對(duì)稱的鏡片。
第一透鏡1采用玻璃材質(zhì)，所用光學(xué)玻璃材料的折射率及色散需分別滿足以下條件式1.55＜n＜1.7，50＜v＜60，該第一透鏡1優(yōu)選采用L-LAL12的玻璃，折射率和色散分別為n1＝1.6779，v1＝54.9。
第二透鏡2采用光學(xué)塑料材料，所用光學(xué)塑料材料的折射率及色散滿足以下條件式1.58＜n＜1.6，29＜v＜35。第二透鏡2材質(zhì)優(yōu)先采用POLYCARB(以下簡(jiǎn)稱PC)，折射率和色散分別為n2＝1.58547，V2＝29.909。
第三透鏡3采用光學(xué)塑料材料，所用光學(xué)塑料材料的折射率及色散滿足以下條件式1.49＜n＜1.55，55＜v＜60。第三透鏡3材質(zhì)優(yōu)先采用ZEO-E48R，折射率和色散分別為n3＝1.53116，v3＝56.0414。
將玻璃材質(zhì)的第一透鏡1置于第二透鏡2和第三透鏡3之前，可使第一透鏡1較好保護(hù)其后的透鏡，使其免于擦傷。因第一透鏡為玻璃材質(zhì)，故可在其至少一表面鍍覆有紅外截止濾膜(IR-CutCoating)，以濾除來(lái)自于被攝物反射的光線中的紅外線，從而提高成像品質(zhì)。
平行板4為一平板玻璃，包括第一平行板面41與第二平行板面42。平行板4用以保護(hù)影像感測(cè)元件5的成像面52，其材質(zhì)優(yōu)選為B270，折射率和色散分別為n4＝1.52308，v4＝58.5714。
光欄6位于物方位置上，包括光欄面61，其置于第一透鏡1前，其可直接利用光圈的開孔大小控制進(jìn)光量。
影像感測(cè)元件5通?？蔀殡姾神詈掀?Charge Coupled Device，下稱CCD)，或者補(bǔ)充性氧化金屬半導(dǎo)體(ComplementaryMetal-Oxide Semiconductor，下稱CMOS)，而一般移動(dòng)電話用數(shù)碼相機(jī)廣角鏡頭的影像感測(cè)元件，因成本的考慮，通常采用CMOS。具體優(yōu)選實(shí)施例中，CMOS像素尺寸為3.6μm，像素?cái)?shù)為一百三十萬(wàn)像素，分辨率達(dá)到1280*1024。
請(qǐng)參閱表1，本發(fā)明數(shù)碼相機(jī)鏡頭光學(xué)系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)值，其依次從光欄面61至成像面52加以描述，其中曲率半徑R為各面與光軸O相交曲面的曲率半徑，曲率無(wú)限大時(shí)，表明該面為平面。間距d為沿光軸方向由物方Zobj開始前面相對(duì)于后面的距離，有效口徑為各面的最大有效通光口徑，其中曲率半徑R及間距d的所有數(shù)值均以毫米(mm)為計(jì)量單位。
表1
本發(fā)明數(shù)碼相機(jī)廣角鏡頭的第一透鏡1、第二透鏡2及第三透鏡3均為沿光軸O對(duì)稱的非球面透鏡，其可通過(guò)調(diào)整非球面系數(shù)，來(lái)提高鏡頭成像性能。其中第一非球面11、第二非球面12、第三非球面21、第四非球面22、第五非球面31、第六非球面32的設(shè)計(jì)皆需滿足以下優(yōu)選的非球面公式z=cr21+1-(1+k)c2r2+a1r2+a2r4+a3r6+a4r8++a5r10+a6r12······(1)]]>其中z為以各非球面11、12、21、22、31、32與光軸O交點(diǎn)為起點(diǎn)，垂直光軸O方向的軸向值，即鏡面深度值，因所選的透鏡其形狀為軸對(duì)稱式鏡片，故該非球面公式均取偶次項(xiàng)。其中各非球面11、12、21、22、31、32系通過(guò)以上公式確定非球面的形狀；k為二次曲面系數(shù)；c＝1/R，其中R為鏡面中心曲率半徑，c為鏡面中心曲率；r為鏡面中心高度；a1、a2、a3、a4、a5、a6為非球面系數(shù)，該優(yōu)選實(shí)施例中系數(shù)取到a1、a2、a3、a4、a5。應(yīng)用該非球面公式(1)時(shí)，其中鏡面中心曲率半徑R值及二次曲面系數(shù)k值參照表1，非球面系數(shù)a1、a2、a3、a4、a5為數(shù)值參照表2。
表2
本發(fā)明的數(shù)碼相機(jī)廣角鏡頭有效焦距為f＝4.399mm，相對(duì)孔徑為F/#＝2.8，整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的全視場(chǎng)角為70.35°，其鏡頭總長(zhǎng)為5.86mm，使其可較小的整合于移動(dòng)電話中。
請(qǐng)參見圖2，定義CMOS有效面積的對(duì)角線一半為最大像高，設(shè)為1.0視場(chǎng)，為測(cè)量不同像高的空間頻率，取0.8視場(chǎng)，0.6視場(chǎng)，0視場(chǎng)。本實(shí)施例中CMOS對(duì)角線一半為2.95mm，即1.0視場(chǎng)的像高，0.8視場(chǎng)的像高為2.95×0.8＝2.36，0.6視場(chǎng)的像高2.95×0.6＝1.77，0視場(chǎng)的像高為0mm，即為CMOS中心點(diǎn)。與之相對(duì)應(yīng)的MTF圖中，共有七條線，一條為像高0mm，其切向T(Tangential)和徑向S(sagittal)重合，其它像高1.77mm，2.36mm，2.95mm分別對(duì)應(yīng)切向T和徑向S兩條線。從空間頻率來(lái)看，中心點(diǎn)空間頻率可達(dá)到140lp/mm(圖上未示出)，其它的0.6視場(chǎng)，0.8視場(chǎng)，1.0視場(chǎng)處的空間頻率值均滿足鏡頭分辨率的要求。
請(qǐng)參閱圖3至圖5，數(shù)碼相機(jī)廣角鏡頭子午場(chǎng)曲和弧矢場(chǎng)曲大于負(fù)0.2mm，小于0.2mm，光學(xué)畸變大于負(fù)0.5％，小于0.5％，均滿足成像性能的要求。其邊緣的相對(duì)照度達(dá)到43.04％，滿足成像性能只要求。
可以理解，本發(fā)明數(shù)碼相機(jī)廣角鏡頭不僅限于應(yīng)用在移動(dòng)電話內(nèi)，其亦可應(yīng)用于其它便攜式電子裝置中，如攝像機(jī)、照相機(jī)、PDA(personal digital assistant)等。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)碼相機(jī)廣角鏡頭，其自物方至像方依次包括一第一透鏡，一第二透鏡，一第三透鏡，其特征在于該第一透鏡為凸向物方非球面正透鏡，包括第一非球面與第二非球面；該第二透鏡為凹向物方的非球面負(fù)透鏡，包括第三非球面與第四非球面；該第三透鏡為雙面非球面正透鏡，包括第五非球面與第六非球面，第五非球面為口徑較大的非球面，第六非球面表面為波浪形狀。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)碼相機(jī)廣角鏡頭，其特征在于該第一透鏡為玻璃材質(zhì)，第二透鏡和第三透鏡為塑料材質(zhì)。
3.如權(quán)利要求1所述的數(shù)碼相機(jī)廣角鏡頭，其特征在于該第一透鏡的折射率大于1.55小于1.7，其色散大于50小于60。
4.如權(quán)利要求1所述的數(shù)碼相機(jī)廣角鏡頭，其特征在于該第二透鏡折射率大于1.58小于1.6，其色散大于29小于35。
5.如權(quán)利要求1所述的數(shù)碼相機(jī)廣角鏡頭，其特征在于該第三透鏡折射率大于1.49小于1.55，其色散大于55小于60。
6.如權(quán)利要求1所述的數(shù)碼相機(jī)廣角鏡頭，其特征在于該第一透鏡的材料為L(zhǎng)-LAL12，折射率為1.6779，其色散為54.9；該第二透鏡的材料為PC，折射率為1.58547，其色散為29.909；第三透鏡的材料為ZEO-E48R，折射率為1.53116，其色散為56.0414。
7.如權(quán)利要求1所述的數(shù)碼相機(jī)廣角鏡頭，其特征在于該數(shù)碼相機(jī)廣角鏡頭進(jìn)一步包括一平行板，該平行板位于第三透鏡之后。
8.如權(quán)利要求2所述的數(shù)碼相機(jī)廣角鏡頭，其特征在于第一透鏡的至少一表面鍍覆有紅外截止濾膜(R-Cut Coating)。
9.如權(quán)利要求1所述的數(shù)碼相機(jī)廣角鏡頭，其特征在于該鏡頭參數(shù)為
非球面系數(shù)為
。
全文摘要
一種數(shù)碼相機(jī)廣角鏡頭，其從物方依次包括一第一透鏡，一第二透鏡，一第三透鏡。第一透鏡為凸向物方非球面正透鏡，包括第一非球面與第二非球面，第二透鏡為凹向物方非球面負(fù)透鏡，包括第三非球面與第四非球面，第三透鏡為非球面正透鏡，包括第五非球面與第六非球面，第五非球面為口徑較大的非球面，第六非球面表面為波浪形狀。本數(shù)碼相機(jī)廣角鏡頭視場(chǎng)角大、體積小，可較小的整合在便攜式電子裝置內(nèi)。
文檔編號(hào)G02B1/04GK1749796SQ20041005156
公開日2006年3月22日 申請(qǐng)日期2004年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月17日
發(fā)明者孫文信 申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司