專利名稱：數碼相機鏡頭的制作方法
技術領域：
本實用新型是關于一種數碼相機鏡頭，尤其是關于一種可與便攜式電子裝置配合使用的數碼相機鏡頭。
背景技術：
隨著科技的不斷發(fā)展，便攜式電子裝置，如移動電話的應用日益廣泛，同時也日漸趨向于輕巧、美觀及多功能化，其中，攝像功能是近年來新發(fā)展便攜式電子裝置的附加功能。具有數碼相機的移動電話因能實現即拍功能，使用方便而越來越受到廣大使用者的青睞。因為移動電話體積小，所以需安裝在其內的數碼相機鏡頭模組具有較小體積。在人們對移動電話用數碼相機模組追求小型化的同時，對其拍攝的物體希望有較高的成像品質，而物體的成像品質在很大程度上取決于數碼相機鏡頭設計的優(yōu)劣。
現有技術中，數碼相機的鏡頭一般采用球面玻璃透鏡，因為球面透鏡不可避免的產生像差，需要多個透鏡來達到相應性能要求。數量的增多，增加了鏡頭的體積、重量同時也增加了制造成本。
為了減小鏡頭的體積及制造成本，現有技術中，數碼相機鏡頭部分采用非球面透鏡，非球面透鏡可以避免因采用球面而產生的球面像差，采用較少的透鏡即能滿足其較好的光學性能。非球面透鏡按其材質可分為塑膠材質和玻璃材質，非球面透鏡在早期時，因制成技術尚未成熟，故此透鏡無法生產。隨著精密機械及加工技術不斷的演進，如今可利用超精密加工技術、塑膠射出技術及玻璃模造技術來達到非球面透鏡的制作。
非球面玻璃透鏡與非球面塑膠透鏡相比，玻璃材質具有較好的光學特性，透光率好，且耐磨損。耐刮傷，耐高溫，耐潮濕，抗靜電。因塑膠材質的光學特性隨溫度變化的影響較為明顯，且光學塑膠組件表面硬度也比玻璃要低，表面容易磨損或刮傷，進而影響光學組件的精度和透光率等，使得光學塑膠組件于復雜、惡劣的環(huán)境中的應用受到限制。非球面玻璃透鏡制造方法主要以模造玻璃生產，不需要經過復雜手工處理，即可生產。
現有技術中的數碼相機鏡頭中，如公告于2002年9月18日的中國專利第01272836號所揭示的鏡頭，其光學組件包括第一透鏡、一第二透鏡及一第三透鏡，其中第一透鏡為雙凸玻璃透鏡，第二、第三透鏡的表面至少有一個非球面，第二、第三透鏡的材質均為塑膠制成。采用上述的結構后，塑膠透鏡的采用雖然可降低透鏡重量，然而塑膠材質的使用使其容易受溫度、濕度的影響，從而降低成像品質。
有鑒于此，提供一種體積較小、成像品質高且成像穩(wěn)定的數碼相機鏡頭實為必要。

實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種體積較小、成像品質高且制造成本低的便攜式電子裝置用數碼相機鏡頭。
本實用新型是一種數碼相機鏡頭，其從物方依次包括一第一透鏡，一第二透鏡，一第三透鏡。第一透鏡為雙凸雙面非球面正透鏡，包括第一非球面與第二非球面，第二透鏡為凹凸雙面非球面負透鏡，包括第三非球面與第四非球面，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。第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡形狀均為軸對稱式透鏡，其材質均為玻璃制成。
相較現有技術，本實用新型數碼相機鏡頭，完全采用非球面設計，從而可以通過優(yōu)化非球面的系數，來修正各種像差，也可避免因采用球面透鏡而產生的球面像差，簡化了鏡頭結構同時也改善了成像品質；該一百三十萬像素內數碼相機鏡頭設計，其光學全長小于6.5mm，其模組高度可小于8mm，使其可較小的整合在移動電話中，較好的滿足了移動電話微型化的要求；因采用玻璃材質，玻璃材質具有高折射率的性能，通光性好，提高了成像品質，且使其耐高溫，耐潮濕，對環(huán)境的變化具有較好的穩(wěn)定性。

圖1是本實用新型數碼相機鏡頭的結構示意圖；圖2A是本實用新型數碼相機鏡頭的場曲圖；圖2B是本實用新型數碼相機鏡頭的光學畸變圖；圖3是本實用新型數碼相機鏡頭的MTF圖；圖4是本實用新型數碼相機鏡頭的相對照度圖。
具體實施方式請參閱圖1，本實用新型數碼相機鏡頭10其從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10的光軸，ZOBJ代表物方，ZIMG代表像方，使用時鏡頭物方位置的第一透鏡1為光線首先接觸的透鏡。該數碼相機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，置于平行板后的影像感測元件5，該影像感測元件5包括一成像面52。
第一透鏡1為雙凸雙面非球面正透鏡，包括第一非球面12與第二非球面13，其中第一非球面12凸向物方，第二非球面13凸向像方。第二透鏡2為凹凸雙面非球面負透鏡，包括第三非球面22與第四非球面23，其中第三非球面22和第四非球面表面23均凸向像方。第三透鏡3為雙面非球面正透鏡，包括第五非球面32與第六非球面33，其中第五非球面32和第六非球面33表面均為不規(guī)則波浪形狀。第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3形狀均為以光軸O對稱的透鏡。
第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3均采用玻璃材質，本實施方式中玻璃材質采用日本小原(Ohara)公司生產的玻璃型號，日本小原公司為主要玻璃供貨商之一，可以理解，其玻璃型號也不限于該公司。
第一透鏡1的折射率和色散范圍可在1.5＜n1＜1.6，55＜v1＜65，本優(yōu)選實施例中，采用L-BAL42型號，其折射率和色散分別為n1＝1.58313，v1＝59.4。
第二透鏡2的折射率和色散范圍可在1.65＜n2＜1.75，25＜v2＜35，本優(yōu)選實施例中，采用L-TIM28型號，其折射率和色散分別為n2＝1.68893，v2＝31.1。
第三透鏡3的折射率和色散范圍可在1.65＜n3＜1.75，50＜v3＜60，本優(yōu)選實施例中，采用L-LAL13型號，其折射率和色散分別為n3＝1.6935，v3＝53.2。
平行板4為一平板玻璃，包括第一平行板面42與第二平行板面44。平行板4用來保護影像感測元件5的成像面52，其材質優(yōu)選為B270，折射率和色散分別為n4＝1.52308，v4＝58.57。
另外，第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3與平行板4至少一玻璃表面鍍覆一紅外截止濾膜(IR-cut Coating)，以便濾除來自于被攝物反射光線中的紅外線，從而提高成像品質。
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來控制進光量。包括成像面52的影像感測元件5通?？刹捎秒姾神詈掀?Charge Coupled Device，下稱CCD)，或者補充性氧化金屬半導體(Complementary Metal-OxideSemiconductor，下稱CMOS)，而一般移動電話用數碼相機鏡頭的影像感測元件，因成本的考慮，通常采用CMOS。具體優(yōu)選實施例中，CMOS像素尺寸為3.18μm，有效面積為4.07mm×3.05mm，對角線的長度為5.088mm，像素數為一百三十萬，分辨率達到1280×960。
請參閱表1，本實用新型數碼相機鏡頭光學系統(tǒng)的相關參數值，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，曲率無限大時，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，其中曲率半徑及間距d的所有數值均以毫米(mm)為計量單位。
表1
本實用新型數碼相機鏡頭的第一透鏡1、第二透鏡2和第三透鏡3均為以光軸O對稱的非球面透鏡，其可通過調整非球面系數，來提高鏡頭成像性能。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的設計均需滿足以下優(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交點為起點，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稱式鏡片，故該非球面公式均取偶次項。其中各非球面12、13、22、23、32、33是通過以上公式確定非球面的形狀；k為二次曲面系數；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，該優(yōu)選實施例中系數取到a1、a2、a3、a4、a5。應用該非球面公式(1)時，其中鏡面中心曲率半徑R值和二次曲面系數k值參照表1，非球面系數a1、a2、a3、a4、a5為的數值參照表2。
表2
本實用新型數碼相機鏡頭10有效焦距為f＝4.809mm，相對孔徑為F/#＝2.8，整個光學系統(tǒng)的全視場角為55.76度，其鏡頭總長為6.41299mm，光學全長小于6.5mm，其模組高度可小于8mm，使其可較小的整合于移動電話中。
請參照圖2A至圖4，其鏡頭10子午場曲和弧矢場曲小于0.1mm，光學畸變大于負1％，小于1％，MTF圖中，MTF＝0.4的中心點空間頻率可達到248lp/mm(圖上未示出)，其它的不同像高處的空間頻率值均滿足鏡頭分辨率的要求。其相對照度值＞53.6％，通常相對照度＞50％，人眼較不容易看出差別。
可以理解，因計算精度考慮，數碼相機鏡頭的透鏡所給參數表取到小數點后六位，但四舍五入后，小數點后兩位的范圍內仍屬本實用新型的范圍。數碼相機鏡頭的透鏡采用的非球面公式中，非球面系數表的非球面系數取到小數點后十三位，有效數字取到小數點后八位，但四舍五入后，小數點后四位的范圍內仍屬本實用新型的范圍。
本實用新型數碼相機鏡頭可應用于數碼相機鏡頭模組，可以理解，本實用新型數碼相機鏡頭不僅限于應用于移動電話內，其也可應用于其它便攜式電子裝置中，如攝像機、照相機、PDA(personaldigital assistant)等。
權利要求1.一種數碼相機鏡頭，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，其特征在于第一透鏡為雙凸雙面非球面正透鏡，包括第一非球面與第二非球面；第二透鏡為凹凸雙面非球面負透鏡，包括第三非球面與第四非球面，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，該第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡均為玻璃材質制成。
2.如權利要求1所述的數碼相機鏡頭，其特征在于該第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡均為軸對稱式鏡片。
3.如權利要求1所述的數碼相機鏡頭，其特征在于該第一透鏡的折射率大于1.5小于1.6，其色散大于55小于65。
4.如權利要求1所述的數碼相機鏡頭，其特征在于該第二透鏡的折射率大于1.65小于1.75，其色散大于25小于35。
5.如權利要求1所述的數碼相機鏡頭，其特征在于該第三透鏡的折射率大于1.65小于1.75，其色散大于50小于60。
6.如權利要求1所述的數碼相機鏡頭，其特征在于該數碼相機鏡頭進一步包括一光欄，置于第一透鏡的前面。
7.如權利要求1所述的數碼相機鏡頭，其特征在于該數碼相機鏡頭進一步包括一平行板，其置于第三透鏡的后面，其由玻璃材質制成。
8.如權利要求7所述的數碼相機鏡頭，其特征在于該平行板至少一表面鍍覆有紅外截止濾膜。
9.如權利要求1所述的數碼相機鏡頭，其特征在于該第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡至少一表面鍍覆有紅外截止濾膜。
10.如權利要求1所述的數碼相機鏡頭，其特征在于該數碼相機鏡頭參數為
；非球面系數是
。
專利摘要一種數碼相機鏡頭，其從物方依次包括一第一透鏡，一第二透鏡，一第三透鏡。第一透鏡為雙凸雙面非球面正透鏡，包括第一非球面與第二非球面，第二透鏡為凹凸雙面非球面負透鏡，包括第三非球面與第四非球面，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。第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡形狀均為軸對稱式透鏡，其材質均為玻璃制成；本實用新型完全采用非球面設計，簡化結構和改善成像品質；此外采用玻璃材質，耐高溫，耐潮濕，通光性能好，耐磨損，抗靜電。
文檔編號G02B9/12GK2731483SQ20042004676
公開日2005年10月5日 申請日期2004年6月1日 優(yōu)先權日2004年6月1日
發(fā)明者孫文信 申請人: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