專利名稱：數(shù)碼相機(jī)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)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)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、美觀及多功能化，其中，攝像功能是便攜式電子裝置近年新發(fā)展的附加功能。具數(shù)碼相機(jī)的移動(dòng)電話因可實(shí)現(xiàn)即拍功能、使用方便而越來越受到廣大使用者的青睞。因移動(dòng)電話體積小，故需安裝于其內(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)，對(duì)其拍攝的物體希望有較高的成像品質(zhì)，而物體的成像品質(zhì)于很大程度上取決于數(shù)碼相機(jī)鏡頭設(shè)計(jì)的優(yōu)劣。
數(shù)碼相機(jī)一般包括鏡頭及影像感測(cè)組件(Charge Coupled Device(下稱CCD)，電荷耦合器或者Complementary Metal-Oxide Semiconductor(下稱CMOS)，補(bǔ)充性氧化金屬半導(dǎo)體)，不同像數(shù)的CCD或CMOS影像感測(cè)組件，需設(shè)計(jì)與其CCD或CMOS相匹配的數(shù)碼相機(jī)鏡頭。
現(xiàn)有技術(shù)中，數(shù)碼相機(jī)的鏡頭一般是采用玻璃材質(zhì)，其透鏡采用球面透鏡，因球面透鏡不可避免產(chǎn)生像差，需要多個(gè)透鏡來達(dá)到相應(yīng)性能的要求。數(shù)量的增多，增加了鏡頭的體積、重量同時(shí)也增加了制造成本。
為了減小鏡頭的體積及制造成本，現(xiàn)有數(shù)碼相機(jī)的鏡頭中部分采用非球面透鏡，非球面透鏡可以避免鏡頭因采用球面透鏡所產(chǎn)生的球面像差，采用較少的透鏡即可滿足其較好的光學(xué)性能。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，采用全塑料式非球面鏡片得到廣泛應(yīng)用，采用上述的結(jié)構(gòu)后，雖可通過調(diào)整非球面系數(shù)來提高光學(xué)性能，且降低鏡片數(shù)量，故均采用非球面塑料鏡片，然而塑料鏡片與玻璃鏡片相比，通旋光性較差，在光線不是很好的時(shí)候，成像效果差。玻璃非球面鏡片雖然可滿足要求，但其價(jià)格及產(chǎn)能皆未臻至成熟階段，導(dǎo)致成本較高，使產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力下降。
因此現(xiàn)有技術(shù)中常采用球面鏡加非球面鏡的結(jié)構(gòu)。一現(xiàn)有三十五萬像數(shù)數(shù)碼相機(jī)鏡頭，如公告于2003年10月1日的中國專利第02258384號(hào)所揭示的鏡頭，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料鏡片。該數(shù)碼相機(jī)鏡頭雖可滿足成像的要求，然而該數(shù)碼相機(jī)鏡頭分辨率較低，無法滿足高分辨率鏡頭的要求。

發(fā)明內(nèi)容鑒于以上內(nèi)容，有必要提供一種分辨率高，體積小、成本較低的便攜式電子裝置用數(shù)碼相機(jī)的鏡頭。
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(fù)透鏡，包括第三非球面與第四非球面，第三透鏡為凸凹雙面非球面負(fù)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(duì)稱式透鏡，第一透鏡其材質(zhì)為玻璃，第二透鏡、第三透鏡其材質(zhì)均為塑料。
相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)，所述數(shù)碼相機(jī)鏡頭，其完全采用非球面設(shè)計(jì)，從而可通過優(yōu)化非球面的系數(shù)，來修正各種像差，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)；該二百萬像數(shù)內(nèi)數(shù)碼相機(jī)鏡頭設(shè)計(jì)，其光學(xué)全長小于6.05mm，其模塊高度可小于8mm，使其可較小的整合于移動(dòng)電話中，較好的滿足了移動(dòng)電話微型化的要求；另外，第一透鏡采用玻璃材質(zhì)，使其耐高溫，耐潮濕，且可以直接于第一透鏡鏡面上鍍紅外濾光膜，取代紅外濾光片縮短光學(xué)總長，而第二透鏡、第三透鏡采用塑料材質(zhì)，可降低成本。

圖1是本發(fā)明數(shù)碼相機(jī)鏡頭較佳實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明數(shù)碼相機(jī)鏡頭較佳實(shí)施方式的場(chǎng)曲圖；圖3是本發(fā)明數(shù)碼相機(jī)鏡頭較佳實(shí)施方式的光學(xué)畸變圖；圖4是本發(fā)明數(shù)碼相機(jī)鏡頭較佳實(shí)施方式的MTF圖；圖5是本發(fā)明數(shù)碼相機(jī)鏡頭較佳實(shí)施方式的相對(duì)照度圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明較佳實(shí)施方式的數(shù)碼相機(jī)鏡頭10其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，置于第一透鏡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(fù)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23表面皆凸向像方。第三透鏡3為凸凹雙面非球面負(fù)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皆凸向物方。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)稱的透鏡。
第一透鏡1采用玻璃材質(zhì)、第二透鏡2、第三透鏡3皆采用塑料材質(zhì)。
第一透鏡1的折射率和色散范圍可在1.65＜n1＜1.75，50＜v1＜60，本優(yōu)選實(shí)施例中，采用K-VC80型號(hào)的玻璃材質(zhì)，其折射率和色散分別為n1＝1.69384，v1＝53.13。
第二透鏡2的折射率和色散范圍可在1.55＜n2＜1.65，25＜v2＜35，本優(yōu)選實(shí)施例中，采用OKP4型號(hào)的塑料材質(zhì)，其折射率和色散分別為n2＝1.60726，v2＝26.64。
第三透鏡3的折射率和色散范圍可在1.49＜n3＜1.55，55＜v3＜60，本優(yōu)選實(shí)施例中，采用E48R型號(hào)的塑料材質(zhì)，其折射率和色散分別為n1＝1.53116，v1＝56.04。該材質(zhì)是采用日本瑞翁公司(Zeon)生產(chǎn)的ZEONEX產(chǎn)品中E48R，因其產(chǎn)品為非晶型聚烯烴透明材質(zhì)，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，由于該種材質(zhì)含有極性和異向性小的單體，因而非晶型透明材質(zhì)雙折射率小，其屬高耐熱性透明樹脂，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)材質(zhì)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。
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)選為B270，折射率和色散分別為n4＝1.52308，v4＝58.57。
另外，第一透鏡1至少一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)。
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)組件5通常可為電荷耦合器(Charge Coupled Device，下稱CCD)，或者補(bǔ)充性氧化金屬半導(dǎo)體(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，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，因考慮成本，通常采用CMOS。具體優(yōu)選實(shí)施例中，CMOS像素尺寸為2.8μm，有效面積為4.592mm×3.472mm，對(duì)角線的長度為5.76mm，像素為二百萬像數(shù)，分辨率達(dá)到1640×1240。
請(qǐng)參閱表1，所述數(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，曲率半徑無限大時(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，有效口徑系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(shù)值皆以毫米(mm)為計(jì)量單位。
表1
該數(shù)碼相機(jī)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(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為軸對(duì)稱式透鏡，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系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(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為的數(shù)值參照表2。
表2
本發(fā)明的鏡頭10有效焦距為f＝4.817mm，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61.75度，其鏡頭總長為6.05mm，光學(xué)全長小于6.05mm，其模塊高度可小于8mm，使其可較小整合于移動(dòng)電話中。
請(qǐng)參閱圖2至圖5，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)0.1％，小于0.1％，MTF圖中，分別自上至下三組曲線分別表示了線頻為45線對(duì)/毫米、90線對(duì)/毫米及120線對(duì)/毫米時(shí)對(duì)應(yīng)于像高時(shí)的MTF值。當(dāng)像面上從中心至0.9視場(chǎng)像高2.592mm(2.88mm×0.9)分別對(duì)應(yīng)于線頻為45線對(duì)/毫米處MTF值(含徑向與切向)大于0.76，線頻為90線對(duì)/毫米處MTF值(含徑向與切向)大于0.5，及線頻為120線對(duì)/毫米處MTF值(含徑向與切向)大于0.35。其相對(duì)照度值＞53％，通常相對(duì)照度＞50％，人眼較不易看出差異。
可以理解，因計(jì)算精度考慮，數(shù)碼相機(jī)鏡頭的透鏡所給參數(shù)表取到小數(shù)點(diǎn)后六位，但四舍五入后，小數(shù)點(diǎn)后兩位的范圍內(nèi)仍屬本發(fā)明的范圍。數(shù)碼相機(jī)鏡頭的透鏡的非球面公式的非球面系數(shù)表非球面系數(shù)取到小數(shù)點(diǎn)后十三位，有效數(shù)字取到小數(shù)點(diǎn)后八位，但四舍五入后，小數(shù)點(diǎn)后四位的范圍內(nèi)仍屬本發(fā)明的范圍。
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，本發(fā)明數(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 digital assistant)等。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)碼相機(jī)鏡頭，其自物方至像方依次包括一第一透鏡、一第二透鏡及一第三透鏡，其特征在于該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；該第二透鏡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；該第三透鏡為凸凹雙面非球面負(fù)透鏡，包括第五非球面與第六非球面；第一透鏡的材質(zhì)為玻璃，第二透鏡、第三透鏡的材質(zhì)均為塑料。
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)稱式透鏡。
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折射率大于1.65小于1.75，色散系數(shù)大于50，小于60。
4.如權(quán)利要求1所述的數(shù)碼相機(jī)鏡頭，其特征在于該第二透鏡折射率大于1.55小于1.65，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(jī)鏡頭，其特征在于該第三透鏡折射率大于1.49小于1.55，色散系數(shù)大于55，小于60。
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)一步包括一光欄，置于第一透鏡的前。
7.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，其由玻璃材質(zhì)制成。
8.如權(quán)利要求7所述的數(shù)碼相機(jī)鏡頭，其特征在于該第一透鏡至少一表面鍍覆一紅外截止濾膜(IR-cut Coating)。
9.如權(quán)利要求1所述的數(shù)碼相機(jī)鏡頭，其中鏡頭參數(shù)為
；非球面系數(shù)為
。
全文摘要
一種數(shù)碼相機(jī)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(fù)透鏡，包括第三非球面與第四非球面，第三透鏡為凸凹雙面非球面負(fù)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(duì)稱式透鏡，第一透鏡其材質(zhì)為玻璃，第二透鏡、第三透鏡其材質(zhì)均為塑料。本發(fā)明完全采用非球面設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)和改善成像品質(zhì)，其分辨率高，體積小，成本低。
文檔編號(hào)G02B13/18GK1877384SQ200510035220
公開日2006年12月13日 申請(qǐng)日期2005年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月8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