攝像頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種攝像頭。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著智能手機(jī)的迅速發(fā)展普及，攝像頭的研發(fā)和設(shè)計(jì)隨之飛速發(fā)展，尤其在近兩年，隨著高端智能機(jī)的出現(xiàn)，將攝像頭品質(zhì)已成為一項(xiàng)立足市場(chǎng)的重要指標(biāo)。傳統(tǒng)的高分辨率攝像頭(八百萬像素以上)一般由5片透鏡組成，少數(shù)采用4片透鏡組成，為實(shí)現(xiàn)大視場(chǎng)和短的TTL，同時(shí)滿足客戶要求小F數(shù)的要求，降低鏡頭的球差、慧差、像散、場(chǎng)曲、畸變以及色差非常重要。
[0003]基于現(xiàn)有技術(shù)的制造公差，尤其是透鏡與透鏡之間偏心，以及透鏡在組裝過程中與鏡筒配合度不夠而造成偏心和PV變化從而導(dǎo)致的解像力下降、畸變變大等問題，一直是攝像頭制造業(yè)難以攻克的問題。
[0004]現(xiàn)在的組裝工藝依賴于黑物即鏡筒來定位鏡片之間的偏心，五百萬像素以上攝像頭，尤其是八百萬像素或一千三百萬像素?cái)z像頭對(duì)鏡片的偏心從設(shè)計(jì)上一般只能優(yōu)化公差到3um以內(nèi)，而鏡筒的制造公差最高只能保證5um以內(nèi)，偶爾保證3um也不能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)定量產(chǎn)，對(duì)攝像頭的出貨產(chǎn)生很大負(fù)面影響。
[0005]傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的鏡頭，對(duì)于相同的像面大小，TTL即光學(xué)總長(zhǎng)一般較長(zhǎng)，這樣一般可以得到較平滑的光線，有助于改善公差。但現(xiàn)代手機(jī)越來越超薄化，必須縮短TTL，此乃當(dāng)前攝像頭設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的一個(gè)主要難題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種攝像頭，具有低像差。本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0007]—種攝像頭，包括由物側(cè)至像側(cè)依次排列的:
[0008]第一透鏡，其為正透鏡，具有低折射率；
[0009]第二透鏡，其為負(fù)透鏡，具有高折射率；
[0010]第三透鏡，其為正透鏡，具有低折射率；
[0011]第四透鏡，其為負(fù)透鏡，具有低折射率；
[0012]所述攝像頭的光闌在所述第一透鏡之前。
[0013]進(jìn)一步地，所述第一透鏡的物側(cè)具有凸面，像側(cè)具有凸面；所述第二透鏡的物側(cè)具有凹面，像側(cè)具有凹面；所述第三透鏡的物側(cè)具有凹面，像側(cè)具有凸面；所述第四透鏡的像側(cè)近軸處為凹面，軸外為凸面，物側(cè)近軸處為凸面，軸外為凹面；所述第三透鏡為月彎形透
Ho
[0014]進(jìn)一步地，所述第一透鏡至第四透鏡均為非球面樹脂透鏡。
[0015]進(jìn)一步地，所述攝像頭為五百萬或八百萬像素，且F/ST ( 2.2 ;其中，F(xiàn)為該攝像頭的焦距，ST為該攝像頭的入瞳直徑。
[0016]進(jìn)一步地，設(shè)Fl、F2、F3、F4分別為第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡的焦距，F(xiàn)為攝像頭的焦距，V1、V2、V3、V4分別為第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡的阿貝數(shù)，則(F1*V1+F2*V2) /F〈4 ； (F3*V3+F4*V4) /F〈2。
[0017]進(jìn)一步地，所述第四透鏡的最大有效徑邊緣厚度TE與軸上中心厚度TC滿足如下條件:
[0018]0.6<TC/TE<1.0 ；
[0019]其中，TE為最大有效徑邊緣厚度；TC為軸上中心厚度。
[0020]進(jìn)一步地，所述第一透鏡至攝像頭像面的距離與攝像頭像面高度滿足如下條件:
[0021]TTL/D ^ 0.8 ；
[0022]其中，TTL為第一透鏡至像面的距離；
[0023]D為攝像頭像面高度。
[0024]進(jìn)一步地，F(xiàn)l/F3〈l.2 ；F2/F4<3 ；
[0025]進(jìn)一步地，F(xiàn)l/F〈l。
[0026]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型采用“正-負(fù)-正-負(fù)”的四片鏡頭式結(jié)構(gòu)，且該四片鏡頭采用“低-高-低-低”的折射率組合，有效降低了各類像差，具有良好的成像效果。
【附圖說明】
[0027]圖1:本實(shí)用新型攝像頭組成結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2:傳統(tǒng)透鏡成像光路示意圖；
[0029]圖3:本實(shí)用新型攝像頭成像光路示意圖；
[0030]圖4:傳統(tǒng)透鏡軸外視場(chǎng)點(diǎn)列圖；
[0031]圖5:本實(shí)用新型攝像頭分別在0,0.2,0.4,0.6,0.8、1.0視場(chǎng)的Ray Fan圖；
[0032]圖6:本實(shí)用新型攝像頭分別在0、0.2,0.4,0.6,0.8、1.0視場(chǎng)的點(diǎn)列圖；
[0033]圖7:本實(shí)用新型攝像頭場(chǎng)曲測(cè)試圖；
[0034]圖8:本實(shí)用新型攝像頭畸變測(cè)試圖；
[0035]圖9:本實(shí)用新型攝像頭橫向色像差測(cè)試圖；
[0036]圖10:本實(shí)用新型攝像頭縱向色像差測(cè)試圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0038]如圖1所示，本實(shí)用新型攝像頭包括由物側(cè)至像側(cè)依次排列的第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3及第四透鏡4。其中，第一透鏡I為正透鏡，具有低折射率；第二透鏡2為負(fù)透鏡，具有高折射率；第三透鏡3為正透鏡，具有低折射率；第四透鏡4為負(fù)透鏡，具有低折射率。一般而言，折射率在1.59以上稱為高折射率，在1.55以下稱為低折射率。通過這種“正-負(fù)-正-負(fù)”的四片式透鏡結(jié)構(gòu)及“低-高-低-低”的折射率組合，可有效降低橫向及縱向色像差。圖9及圖10分別為本實(shí)用新型攝像頭橫向色像差及縱向色像差測(cè)試圖，從圖中可以看出，本實(shí)用新型攝像頭將橫向色像差控制在了 2um以內(nèi)，將縱向色像差控制在了 0.05mm以內(nèi)，很好地抑制了色像差。
[0039]第一透鏡I采用物側(cè)具有凸面，像側(cè)具有凸面的正透鏡；第二透鏡2采用物側(cè)具有凹面，像側(cè)具有凹面的負(fù)透鏡；第三透鏡3采用物側(cè)具有凹面，像側(cè)具有凸面的正透鏡；第四透鏡4采用像側(cè)近軸處為凹面，軸外為凸面，物側(cè)近軸處為凸面，軸外為凹面的負(fù)透鏡。同時(shí)，第四透鏡4的像側(cè)可采用如圖1所示的葫蘆面形結(jié)構(gòu)，即中部薄上部及下部厚。第一透鏡I至第四透鏡4均采用非球面樹脂透鏡。非球面透鏡具有更佳的面型自由度，可以維持良好的像差修正效果，以獲得所需要的光學(xué)性能。非球面透鏡可帶來出色的銳度和更高的分辨率，同時(shí)比球面透鏡更輕薄，使得攝像頭的小型化成為可能。
[0040]該攝像頭為五百萬或八百萬像素，且F/ST ( 2.2 ;其中，F(xiàn)為該攝像頭的焦距，ST為該攝像頭的入瞳直徑。設(shè)F1、F2、F3、F4分別為第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3、第四透鏡4的焦距，F(xiàn)為攝像頭的焦距，V1、V2、V3、V4分別為第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3、第四透鏡4的阿貝數(shù)，則(F1*V1+F2*V2)/F〈4 ； (F3*V3+F4*V4)/F〈2，同時(shí)，該攝像頭的第四透鏡4的最大有效徑邊緣厚度TE與軸上中心厚度TC滿足如下條件:
[0041]0.6<TC/TE<1.0 ；
[0042]其中，TE為最大有效徑邊緣厚度；TC為軸上中心厚度。
[0043]圖2及圖3分別為傳統(tǒng)透鏡及本實(shí)用新型攝像頭成像光路示意圖，可以看出，本實(shí)用新型攝像頭較傳統(tǒng)透鏡能夠更準(zhǔn)確聚焦。
[0044]在偏心補(bǔ)正方面，本實(shí)用新型攝像頭采用第一透鏡I與第二透鏡2組合設(shè)計(jì)，第三透鏡3與第四透鏡4組合設(shè)計(jì)的多重結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。攝像頭的第一透鏡I偏心允許量為2um，第二透鏡2的偏心允許量為3.5um，第三透鏡3的偏心允許量為4um，第四透鏡4的偏心允許量為6um。偏心補(bǔ)正時(shí)需使第一透鏡I與第二透鏡2組合的整體偏心為零，第三透鏡3與第四透鏡4組合的整體偏心為零。本實(shí)用新型優(yōu)先考慮第一片鏡片的公差敏感度。當(dāng)?shù)谝煌哥R1、第二透鏡2、第三透鏡3、第四透鏡4依次組入鏡筒時(shí)，受制造公差影響，第二透鏡2、第三透鏡3、第四透鏡4的鏡筒偏心依次增大，這樣第一透鏡I的鏡片偏心將是最小的，將公差優(yōu)化時(shí)的偏心壓力集中在第一透鏡I上，從而降低了其他鏡片的偏心公差，尤其降低了第四透鏡4的偏心公差，從而降低了攝像頭的場(chǎng)曲和畸變。
[0045]在使用Zemax軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，具體可通過使用FCGT、FCGS等操作數(shù)合理加重權(quán)重，使場(chǎng)曲，畸變趨向合理。圖7及圖8分別為本實(shí)用新型攝像頭場(chǎng)曲及畸變測(cè)試圖，通過上述方法的優(yōu)化可使畸變控制在2 %以內(nèi)，將場(chǎng)曲控制在0.05mm以內(nèi)。
[0046]本實(shí)用新型還通過對(duì)攝像頭的Ray-Fan圖進(jìn)行優(yōu)化，通過DXDX、DYDY操作數(shù)強(qiáng)制平衡攝像頭的Ray Fan圖。圖5所示為攝像頭分別在0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0視場(chǎng)的RayFan圖，圖6所示為攝像頭分別在O、0.2,0.4,0.6,0.8、1.0視場(chǎng)的點(diǎn)列圖。通過Ray Fan圖強(qiáng)制優(yōu)化后的攝像頭獲得了良好的成像特性。圖4所示為傳統(tǒng)透鏡軸外視場(chǎng)點(diǎn)列圖，可以看出在軸外視場(chǎng)形成了彗星狀拖尾。
[0047]設(shè)TTL為第一透鏡I至像面5的距離，D為攝像頭像面5高度，則本實(shí)用新型攝像頭中，TTL/D ( 0.8，F(xiàn)1/F3〈1.2，F(xiàn)2/F4〈3，F(xiàn)l/F〈l。還可通過設(shè)計(jì)使得F1>F3，可使得攝像頭具有大視角，同時(shí)保持短TTL。
[0048]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種攝像頭，其特征在于，包括由物側(cè)至像側(cè)依次排列的: 第一透鏡，其為正透鏡，具有低折射率； 第二透鏡，其為負(fù)透鏡，具有高折射率； 第三透鏡，其為正透鏡，具有低折射率； 第四透鏡，其為負(fù)透鏡，具有低折射率； 所述攝像頭的光闌在所述第一透鏡之前。2.如權(quán)利要求1所述的攝像頭，其特征在于，所述第一透鏡的物側(cè)具有凸面，像側(cè)具有凸面；所述第二透鏡的物側(cè)具有凹面，像側(cè)具有凹面；所述第三透鏡的物側(cè)具有凹面，像側(cè)具有凸面；所述第四透鏡的像側(cè)近軸處為凹面，軸外為凸面，物側(cè)近軸處為凸面，軸外為凹面；所述第三透鏡為月彎形透鏡。3.如權(quán)利要求1所述的攝像頭，其特征在于，所述第一透鏡至第四透鏡均為非球面樹脂透鏡。4.如權(quán)利要求1所述的攝像頭，其特征在于，所述攝像頭為五百萬或八百萬像素，且F/ST < 2.2 ;其中，F(xiàn)為該攝像頭的焦距，ST為該攝像頭的入瞳直徑。5.如權(quán)利要求1所述的攝像頭，其特征在于，設(shè)F1、F2、F3、F4分別為第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡的焦距，F(xiàn)為攝像頭的焦距，V1、V2、V3、V4分別為第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡的阿貝數(shù)，則(F1*V1+F2*V2)/F〈4 ； (F3*V3+F4*V4)/F〈2。6.如權(quán)利要求1所述的攝像頭，其特征在于，所述第四透鏡的最大有效徑邊緣厚度TE與軸上中心厚度TC滿足如下條件:0.6<TC/TE<1.0 ； 其中，TE為最大有效徑邊緣厚度；TC為軸上中心厚度。7.如權(quán)利要求3所述的攝像頭，其特征在于，所述第一透鏡至攝像頭像面的距離與攝像頭像面高度滿足如下條件:TTL/D ^ 0.8 ； 其中，TTL為第一透鏡至像面的距離； D為攝像頭像面高度。8.如權(quán)利要求5所述的攝像頭，其特征在于，F(xiàn)l/F3〈l.2 ;F2/F4〈3 ;9.如權(quán)利要求5所述的攝像頭，其特征在于，F(xiàn)l/F〈l。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種攝像頭，包括由物側(cè)至像側(cè)依次排列的：第一透鏡，其為正透鏡，具有低折射率；第二透鏡，其為負(fù)透鏡，具有高折射率；第三透鏡，其為正透鏡，具有低折射率；第四透鏡，其為負(fù)透鏡，具有低折射率；所述攝像頭的光闌在所述第一透鏡之前。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型采用“正-負(fù)-正-負(fù)”的四片鏡頭式結(jié)構(gòu)，且該四片鏡頭采用“低-高-低-低”的折射率組合，在滿足極短光學(xué)總長(zhǎng)的條件下，有效的降低了各類像差，尤其對(duì)橫向及縱向色像差進(jìn)行了非常好的矯正。
【IPC分類】G02B13/18, G02B13/00
【公開號(hào)】CN204731476
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520276491
【發(fā)明人】張慧燕, 張巖峰, 堯群富, 覃道發(fā)
【申請(qǐng)人】深圳市霸王貝思特光學(xué)有限公司
【公開日】2015年10月28日
【申請(qǐng)日】2015年4月30日