專利名稱：數(shù)碼相機(jī)鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是關(guān)于一種數(shù)碼相機(jī)鏡頭，尤其是關(guān)于一種可與便攜式電子裝置配合使用的數(shù)碼相機(jī)鏡頭。
背景技術(shù)：
隨著科技的不斷發(fā)展，便攜式電子裝置，如移動(dòng)電話的應(yīng)用日益廣泛，同時(shí)也日漸趨向于輕巧、美觀和多功能化，其中，攝像功能是近年新發(fā)展便攜式電子裝置的附加功能。具數(shù)碼相機(jī)的移動(dòng)電話因可實(shí)現(xiàn)即拍功能，使用方便而越來(lái)越受到廣大使用者的青睞。因移動(dòng)電話體積小，故要求安裝在移動(dòng)電話內(nèi)的數(shù)碼相機(jī)鏡頭模塊具有較小體積。在人們對(duì)移動(dòng)電話用數(shù)碼相機(jī)模塊追求小型化的同時(shí)，希望對(duì)其拍攝的物體有較高的成像品質(zhì)，而物體的成像品質(zhì)在很大程度上取決于數(shù)碼相機(jī)鏡頭設(shè)計(jì)的優(yōu)劣。
現(xiàn)有技術(shù)中，數(shù)碼相機(jī)的鏡頭一般采用玻璃材料，其透鏡為球面透鏡，因球面透鏡不可避免的會(huì)產(chǎn)生像差，從而需要多個(gè)透鏡才能達(dá)到相應(yīng)性能的要求。然而透鏡數(shù)量的增多，將會(huì)增加鏡頭的體積和重量，同時(shí)也將增加鏡頭的制造成本。
為了減小鏡頭的體積和制造成本，現(xiàn)有數(shù)碼相機(jī)的鏡頭采用部分非球面透鏡，非球面透鏡能避免因采用球面透鏡所產(chǎn)生的球面像差，同時(shí)在使用較少的鏡片情況下，就能滿足較好的光學(xué)性能。但是非球面透鏡在早期時(shí)，因制造技術(shù)尚未成熟，所以此種非球面透鏡無(wú)法生產(chǎn)。隨著精密機(jī)械和加工技術(shù)不斷的演進(jìn)，如今可利用超精密加工技術(shù)、塑料射出技術(shù)和玻璃模造技術(shù)來(lái)完成非球面透鏡的制造。
因非球面透鏡有其特有的光學(xué)優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)有的鏡頭中，球面鏡與非球面鏡配合使用得到了廣泛的應(yīng)用。一現(xiàn)有三十五萬(wàn)像素?cái)?shù)碼相機(jī)鏡頭，如公告于2003年10月1日的中國(guó)專利第02258384號(hào)所揭示的鏡頭，其由一第一透鏡、一第二透鏡和一第三透鏡組成，該第一透鏡和第二透鏡均為球面玻璃鏡片，第三透鏡為兩面均為非球面的塑料鏡片。公告于2002年9月18日的中國(guó)專利第01272836號(hào)所揭示的鏡頭，其光學(xué)組件包括第一透鏡、一第二透鏡和一第三透鏡，其中第一透鏡為雙凸玻璃鏡片，第二、第三透鏡的表面至少有一個(gè)非球面，第二、第三透鏡的材質(zhì)均為塑料。采用上述的結(jié)構(gòu)后，雖然能降低鏡片數(shù)量，但是因其中的球面透鏡為玻璃材料，由此將增加鏡頭重量，并且玻璃材質(zhì)的使用使其抗沖擊性較差。
另一現(xiàn)有采用部分非球面鏡片的數(shù)碼相機(jī)鏡頭，如公告于2002年8月27日的美國(guó)專利第6,441,971號(hào)所揭示的鏡頭，其從物方開(kāi)始依次包括一第一透鏡、一第二透鏡和一第三透鏡。其中該第一透鏡為球面玻璃鏡片，第二、第三為塑料非球面鏡片，其玻璃材質(zhì)鏡片置于鏡頭的前面，盡管其較好的保護(hù)了其后的塑料鏡片，但是玻璃材質(zhì)的使用增加了該鏡頭的重量，降低了抗沖擊性。此外，該鏡頭盡管體積較小，然而它僅適合于640×480像素的感測(cè)元件配合使用，無(wú)法滿足當(dāng)今日益增長(zhǎng)的較高像素的要求。
綜上所述，提供一種體積較小、成像品質(zhì)高且制造成本較低的數(shù)碼相機(jī)鏡頭實(shí)為必要。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種體積較小、成像品質(zhì)高且制造成本低的便攜式電子裝置用數(shù)碼相機(jī)的鏡頭。
本實(shí)用新型的另一目的在于提供應(yīng)用該數(shù)碼相機(jī)鏡頭的數(shù)碼相機(jī)模塊。
本實(shí)用新型是一種數(shù)碼相機(jī)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雙面非球面正透鏡， 包括第一非球面和第二非球面，第二透鏡為凹凸雙面非球面負(fù)透鏡，包括第三非球面和第四非球面，第三透鏡為凸向像方雙面非球面正透鏡，包括第五非球面和第六非球面。第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡形狀均為軸對(duì)稱式鏡片，其材質(zhì)均為塑料制成。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型數(shù)碼相機(jī)鏡頭，其完全采用非球面設(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產(chǎn)生的球面像差，從而簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)和改善成像品質(zhì)；另外，該數(shù)碼相機(jī)鏡頭設(shè)計(jì)，其光學(xué)全長(zhǎng)小于6.5mm，其模塊高度可小于8mm，使其可較小的整合在移動(dòng)電話中，較好的滿足了移動(dòng)電話微型化的要求；此外，因其透鏡采用塑料材質(zhì)，使其加工簡(jiǎn)單，同時(shí)降低了加工成本，增強(qiáng)其抗沖擊性。

圖1是本實(shí)用新型數(shù)碼相機(jī)鏡頭的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2A是本實(shí)用新型數(shù)碼相機(jī)鏡頭的場(chǎng)曲圖；圖2B是本實(shí)用新型數(shù)碼相機(jī)鏡頭的光學(xué)畸變圖；圖3是本實(shí)用新型數(shù)碼相機(jī)鏡頭的MTF圖；圖4是本實(shí)用新型數(shù)碼相機(jī)鏡頭的相對(duì)照度圖。
具體實(shí)施方式請(qǐng)參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型數(shù)碼相機(jī)鏡頭10從物方到像方依次包括一第一透鏡1，一第二透鏡2，一第三透鏡3和一平行板4。其中線O代表鏡頭10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)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)組件5，該影像感測(cè)組件5包括一成像面52。
第一透鏡1為凸向物方雙面非球面正透鏡，包括第一非球面12和第二非球面13，其中第一非球面12凸向物方，第二非球面13為不規(guī)則非球面。第二透鏡2為凹凸雙面非球面負(fù)透鏡，包括第三非球面22和第四非球面23，其中第三非球面22與第四非球面表面23均凸向像方。第三透鏡3為凸向像方雙面非球面正透鏡，包括第五非球面32與第六非球面33，其中第五非球面32為曲率較大的非球面，第六非球面33凸向像方。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、第二透鏡2、第三透鏡3均采用光學(xué)塑料材料，所用光學(xué)塑料材料的折射率和色散需分別滿足以下條件式1.48＜n＜1.6，25＜v＜66。其中第一透鏡1和第三透鏡3優(yōu)先選用ZEO-E48R，其折射率和色散分別為n1＝1.529，v1＝55.8。第二透鏡2的材料為聚碳酸脂(Polycarbonate，以下簡(jiǎn)稱PC)，折射率和色散分別為n2＝1.585，v2＝29.9。ZEO-E48R是采用日本瑞翁公司(Zeon)生產(chǎn)的ZEONEX產(chǎn)品中的E48R，因該產(chǎn)品為非晶型聚烯烴透明材料，其產(chǎn)品特點(diǎn)為密度小，有利于制品輕量化，且其具有較低的吸水率，由于該種材料含有極性和異向性小的單體，因而非晶型透明材料雙折射率小，其屬高耐熱性透明樹(shù)脂，其玻璃化溫度(Tg)達(dá)到140-170℃，容易注射成型且其耐擦性良好。由于該光學(xué)材料具有較低的雙折射率，能在高的分辨率下表現(xiàn)較好的光學(xué)性能。將由該材質(zhì)制成的第一透鏡1和第三透鏡3置于鏡頭10的兩端，將第二透鏡2置于中間，能有效避免鏡頭10被擦傷。
平行板4是一平板玻璃，包括第一平行板面42與第二平行板面44。平行板4用以保護(hù)影像感測(cè)組件5的成像面52，其材質(zhì)優(yōu)選B270，其折射率和色散分別為n3＝1.585，v3＝29.9。另外，在平行板4的至少一表面鍍覆一層紅外截止濾膜(IR-cut Coating)，以濾除來(lái)自于被攝物反射光線中的紅外線，從而提高成像品質(zhì)。
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(kāi)孔大小控制進(jìn)光量。包括成像面52的影像感測(cè)組件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(Complementary Metal-OxideSemiconductor，下稱CMOS)，而一般移動(dòng)電話用數(shù)碼相機(jī)鏡頭的影像感測(cè)組件，鑒于成本考慮，通常采用CMOS。本實(shí)用新型的CMOS優(yōu)選像素尺寸為3.18μm，像素?cái)?shù)為一百三十萬(wàn)，分辨率達(dá)到1280×960的CMOS。
請(qǐng)參照表1，本實(shí)用新型數(shù)碼相機(jī)鏡頭的光學(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予以描述，其中曲率半徑R為各面與光軸O相交的曲面的曲率半徑，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(kāi)始前面相對(duì)于后面的距離，有效口徑是各面的最大有效通光口徑，其中曲率半徑和間距d的所有數(shù)值均以毫米(mm)為計(jì)量單位。
表1
本實(shí)用新型數(shù)碼相機(jī)鏡頭的第一透鏡1、第二透鏡2和第三透鏡3均為以光軸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12、第二非球面13、第三非球面22、第四非球面23、第五非球面32、第六非球面33的設(shè)計(jì)均需滿足以下優(yōu)選的非球面公式z＝cr2/{1+〔1-(1+k)c2r2〕1/2}+a1r2+a2r4+a3r6+a4r8+a5r10+a6r12...
(1)其中z為以各非球面12、13、22、23、32、33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均為軸對(duì)稱式鏡片，故該非球面公式均取偶次項(xiàng)。其中各非球面12、13、22、23、32、33是通過(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值和二次曲面系數(shù)k值參照表1，非球面系數(shù)a1、a2、a3、a4、a5為的數(shù)值參照表2。
表2
本實(shí)用新型鏡頭10的有效焦距為f＝4.889mm，相對(duì)孔徑為F/#＝2.789，光圈直徑為1.746，整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的全視場(chǎng)角為56o，其鏡頭總長(zhǎng)為6.01467mm，光學(xué)全長(zhǎng)小于6.5mm，其模塊高度可小于8mm，使其便于整合于移動(dòng)電話中。
請(qǐng)參照?qǐng)D2A至圖4，其鏡頭10子午場(chǎng)曲和弧矢場(chǎng)曲小于0.1mm，光學(xué)畸變大于負(fù)1％，小于1％，MTF圖中，160LP/MM的空間頻率值滿足鏡頭分辨率的要求。其相對(duì)照度值＞55％，通常相對(duì)照度＞50％，人眼較不易看出差異。
本數(shù)碼相機(jī)鏡頭可應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)鏡頭模塊，可以理解，本實(shí)用新型數(shù)碼相機(jī)鏡頭不僅限于應(yīng)用于移動(dòng)電話內(nèi)，其也可應(yīng)用于其它便攜式電子裝置中，如攝像機(jī)、照相機(jī)、PDA(personal digitalassistant)等。
權(quán)利要求1.一種數(shù)碼相機(jī)鏡頭，其從物方到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雙面非球面正透鏡，包括第一非球面和第二非球面；該第二透鏡為凹凸雙面非球面負(fù)透鏡，包括第三非球面和第四非球面；該第三透鏡為凸向像方雙面非球面正透鏡，包括第五非球面和第六非球面。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)碼相機(jī)鏡頭，其特征在于該第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡均為軸對(duì)稱式鏡片。
3.如權(quán)利要求1所述的數(shù)碼相機(jī)鏡頭，其特征在于該第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡材質(zhì)均為塑料材料，該塑料材料的折射率大于1.48小于1.6，其色散大于25小于66。
4.如權(quán)利要求3所述的數(shù)碼相機(jī)鏡頭，其特征在于該第一透鏡和第二透鏡塑料材質(zhì)為ZEO-E48R，其折射率為1.529，色散系數(shù)為55.8；第二透鏡塑料材質(zhì)為聚碳酸脂(PC)，其折射率為1.585，色散系數(shù)為29.9。
5.如權(quán)利要求1所述的數(shù)碼相機(jī)鏡頭，其特征在于該數(shù)碼相機(jī)鏡頭進(jìn)一步包括一光欄，置于第一透鏡的前面。
6.如權(quán)利要求1所述的數(shù)碼相機(jī)鏡頭，其特征在于該數(shù)碼相機(jī)鏡頭進(jìn)一步包括一平行板，其置于第三透鏡的后面。
7.如權(quán)利要求6所述的數(shù)碼相機(jī)鏡頭，其特征在于平行板朝向物方面鍍覆有紅外截止濾膜(IR-CUT Coating)。
8.一種應(yīng)用權(quán)利要求1所述的數(shù)碼相機(jī)鏡頭的數(shù)碼相機(jī)模塊，其包括一光欄，一數(shù)碼相機(jī)鏡頭，一平行板，一影像感測(cè)組件，該光欄具有光欄面，該平行板具有第一平行板面，第二平行板面，該影像感測(cè)組件具有一成像面，其特征在于該數(shù)碼相機(jī)鏡頭從物方至像方依次包括一第一透鏡，其為凸向物方雙面非球面正透鏡，包括第一非球面與第二非球面；一第二透鏡，其為凹凸雙面非球面負(fù)透鏡，包括第三非球面與第四非球面；一第三透鏡，為凸向像方雙面非球面正透鏡，包括第五非球面、第六非球面；所述數(shù)碼相機(jī)鏡頭參數(shù)為
；非球面系數(shù)是
專利摘要一種數(shù)碼相機(jī)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雙面非球面正透鏡，包括第一非球面和第二非球面，第二透鏡為凹凸雙面非球面負(fù)透鏡，包括第三非球面和第四非球面，第三透鏡為凸向像方雙面非球面正透鏡，包括第五非球面和第六非球面。第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡形狀均為軸對(duì)稱式鏡片，其材質(zhì)均為塑料制成。本實(shí)用新型完全采用非球面設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)和改善成像品質(zhì)；此外采用塑料材質(zhì)，重量較輕，加工簡(jiǎn)單，降低加工成本，增強(qiáng)其抗沖擊性。
文檔編號(hào)G02B7/02GK2695994SQ20042004349
公開(kāi)日2005年4月27日 申請(qǐng)日期2004年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月6日
發(fā)明者李俊佑, 蔡明江, 江宗韋 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