專利名稱：數(shù)碼相機鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是關(guān)于一種數(shù)碼相機鏡頭，尤其是關(guān)于一種可與便攜式電子裝置配合使用的數(shù)碼相機鏡頭。
背景技術(shù)：
數(shù)碼相機是結(jié)合光學、精密機械及電子科技的新型產(chǎn)品，其一般包括鏡頭及影像感測元件(Charge Coupled Device(下稱CCD)，電荷耦合器或者Complementary Metal-Oxide Semiconductor(下稱CMOS)，補充性氧化金屬半導體)。具有不同分辨率的CMOS或CCD，要求相應(yīng)的數(shù)碼相機鏡頭與其匹配，以便滿足最佳成像性能的要求。特別是隨著數(shù)碼相機與便攜式電子裝置的結(jié)合，對數(shù)碼相機鏡頭提出了更高的要求，不僅要求其具有較好的成像性能，同時也要求其具有較小的體積，使其便于整合在便攜式電子裝置中。
現(xiàn)有技術(shù)中，數(shù)碼相機的鏡頭一般為球面玻璃透鏡，因為球面透鏡不可避免產(chǎn)生像差，需要多個透鏡來達到相應(yīng)性能的要求。數(shù)量的增多，增加了鏡頭體積、重量同時也增加了制造成本。
為了減小鏡頭體積及制造成本，現(xiàn)有數(shù)碼相機鏡頭部分采用非球面透鏡，非球面透鏡可以避免因為采用球面而產(chǎn)生的球面像差，采用較少的透鏡就可滿足較好的光學性能。非球面透鏡按其材質(zhì)可分為塑膠材質(zhì)和玻璃材質(zhì)，非球面玻璃透鏡與非球面塑膠透鏡相比，玻璃材質(zhì)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。因為塑膠材質(zhì)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)境中之應(yīng)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(chǎn)，不需要經(jīng)過復雜手工處理，即可生產(chǎn)。
現(xiàn)有的數(shù)碼相機鏡頭中，如公告于2003年10月1日的中國專利第02258384號所揭示的一三十五萬畫素數(shù)碼相機鏡頭，其由一第一透鏡、一第二透鏡及一第三透鏡組成，該第一透鏡及第二透鏡皆系球面玻璃鏡片，第三透鏡為兩面均為非球面的塑膠鏡片，另，該數(shù)碼相機鏡頭還包括一光欄，光欄置于第一透鏡與第二鏡片之間。該數(shù)碼相機的鏡頭由兩片玻璃球面鏡片和一片非球面塑膠鏡片組成，玻璃球面鏡片雖加工較為容易，但不可避免引入球面像差，影響成像性能，塑膠透鏡的采用雖可降低透鏡重量，但是塑膠材質(zhì)的使用使其容易受溫度、濕度的影響，從而降低成像品質(zhì)；該數(shù)碼相機鏡頭的光欄位于鏡片組內(nèi)部，使各鏡片之間的定位不易控制，不便裝配；此外，該數(shù)碼相機鏡頭分辨率僅為三十五萬畫素，無法滿足高分辨率的需求，如果提高分辨率，因為球面鏡片的采用，必然需要增加鏡片，同時也增大了數(shù)碼相機鏡頭的體積。
綜上所述，提供一種成像品質(zhì)高、成像穩(wěn)定、體積較小且裝配容易的數(shù)碼相機鏡頭非常必要。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種成像品質(zhì)高、成像穩(wěn)定、體積較小且裝配容易的數(shù)碼相機的鏡頭。
本實用新型是一種數(shù)碼相機鏡頭，其從物方依次包括一光欄、一第一透鏡、一第二透鏡及一第三透鏡。該光欄位于第一透鏡之前，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(zhì)皆為玻璃制成。
相較現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型數(shù)碼相機鏡頭，其第一透鏡、第二透鏡及第三透鏡均為非球面鏡片，可較好校正像差。另，三片透鏡均為玻璃鏡片，耐刮傷，通旋光性好，耐高溫、耐潮濕，成像性能較為穩(wěn)定，可滿足特殊環(huán)境的使用要求；此外，該鏡片僅采用三片透鏡，其分辨率卻可達到二百萬畫素，滿足了高性能小體積的需求，光欄置于第一透鏡之前，可使三片鏡片的組裝獨立于光欄，裝配容易。

圖1是本實用新型數(shù)碼相機鏡頭的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2A是本實用新型數(shù)碼相機鏡頭的場曲圖；圖2B是本實用新型數(shù)碼相機鏡頭的光學畸變圖3是本實用新型數(shù)碼相機鏡頭的MTF圖；圖4是本實用新型數(shù)碼相機鏡頭的相對照度圖。
具體實施方式請參照圖1，本實用新型數(shù)碼相機鏡頭10自物方至像方依次包括一光欄6，一第一透鏡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上，光欄6置于第一透鏡1之前，第一透鏡1為光線首先接觸的透鏡。該數(shù)碼相機鏡頭還包括位于像方位置上，置于平行板4后的影像感測元件5，該影像感測元件5包括一成像面52。
光欄6位于物方位置上，其俗稱光圈，包括光欄面61，該光欄6位于所有透鏡前，其可直接利用光圈的開孔大小控制進光量。
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表面均為近似波浪形狀。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皆采用玻璃材質(zhì)，本實施方式中玻璃材質(zhì)依次采用日本小原(Ohara)公司生產(chǎn)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用以保護影像感測元件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＝58.57。
另外，第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3與平行板4中至少一玻璃表面鍍覆一紅外截止濾膜(IR-cut Coating)，以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(zhì)。
包括成像面52的影像感測元件5通?？蔀镃CD或者CMOS，而一般移動電話用數(shù)碼相機鏡頭的影像感測元件，因為成本的考慮，通常采用CMOS。具體優(yōu)選實施例中，CMOS像素尺寸為3.18μm×3.18μm，有效面積為5.088mm×3.816mm，對角線的長度為6.36mm，分辨率達到1600×1200，像素數(shù)為二百萬畫素。
請參照表1，本實用新型數(shù)碼相機鏡頭的光學系統(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)為計量單位。
表1
本實用新型數(shù)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(diào)整非球面系數(shù)，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(shè)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，因為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(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)選實施例中系數(shù)取到a1、a2、a3、a4、a5。應(yīng)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(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
本實用新型鏡頭10的有效焦距為f＝5.575mm，相對孔徑為F/#＝2.8，整個光學系統(tǒng)的全視場角為59.4°，使其便于整合于移動電話中。
請參照圖2A和圖2B，其鏡頭10子午場曲和弧矢場曲大于負0.2mm，小于0.2mm，光學畸變大于負1％，小于1％，均滿足成像性能的要求。
請參見圖3，定義CMOS有效面積的對角線一半為最大像高，設(shè)為1.0視場，為測量不同像高的空間頻率，取0.8視場，0.6視場，0視場。本實施例中CMOS對角線為3.18mm，即1.0視場的像高，0.8視場的像高為3.18×0.8＝2.544，0.6視場的像高3.18×0.6＝1.908，0視場的像高為0mm，即為CMOS中心點。與之相對應(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1.908mm，2.544mm，3.108mm分別對應(yīng)切向T和徑向S兩條線。從空間頻率來看，中心點分辨率其空間頻率1601p/mm，MTF＞40％以上(圖上未示出)，其它的0.6視場，0.8視場，1.0視場處的空間頻率值均滿足鏡頭分辨率的要求。
參見圖4，其相對照度值＞55％，通常相對照度＞50％，人眼較不易看出差異。
本數(shù)碼相機鏡頭可應(yīng)用于數(shù)碼相機鏡頭模組，可以理解，本實用新型數(shù)碼相機鏡頭不僅限于應(yīng)用于移動電話內(nèi)，其也可應(yīng)用于其它便攜式電子裝置中，如攝像機、照相機、PDA(personal digitalassistant)等。
權(quán)利要求1.一種數(shù)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，其特征在于該數(shù)碼相機進一步包括一光欄，該光欄位于第一透鏡之前，該第一透鏡為雙凸雙面非球面正透鏡，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透鏡，包括第三非球面和第四非球面；該第三透鏡為雙面非球面正透鏡，包括第五非球面和第六非球面；其第一透鏡，第二透鏡，第三透鏡均為玻璃材質(zhì)制成。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)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(quán)利要求1所述的數(shù)碼相機鏡頭，其特征在于該第一透鏡折射率大于1.5小于1.6，色散系數(shù)大于55，小于65。
4.如權(quán)利要求1所述的數(shù)碼相機鏡頭，其特征在于該第二透鏡折射率大于1.65小于1.75，色散系數(shù)大于25，小于35。
5.如權(quán)利要求1所述的數(shù)碼相機鏡頭，其特征在于該第三透鏡折射率大于1.65小于1.75，色散系數(shù)大于50，小于60。
6.如權(quán)利要求1所述的數(shù)碼相機鏡頭，其特征在于該數(shù)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(zhì)制成。
7.如權(quán)利要求6所述的數(shù)碼相機鏡頭，其特征在于平行板至少一表面鍍覆有紅外截止濾膜(IR-CUT Coating)。
8.如權(quán)利要求1所述的數(shù)碼相機鏡頭，其特征在于第一透鏡、第二透鏡及第三透鏡的至少一表面鍍覆有紅外截止濾膜(IR-CUTCoating)。
專利摘要本實用新型是關(guān)于一種數(shù)碼相機鏡頭，其從物方依次包括一光欄、一第一透鏡、一第二透鏡及一第三透鏡。該光欄位于第一透鏡之前，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(zhì)均為玻璃制成。該數(shù)碼相機鏡頭成像品質(zhì)高、成像穩(wěn)定且體積較小，容易裝配。
文檔編號G02B9/14GK2731486SQ200420072108
公開日2005年10月5日 申請日期2004年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月24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