專利名稱：數(shù)碼相機鏡頭及其應(yīng)用該鏡頭的數(shù)碼相機模組的制作方法
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)碼相機鏡頭及其應(yīng)用該鏡頭的數(shù)碼相機模組。
背景技術(shù)：
隨著科技的不斷發(fā)展，便攜式電子裝置，如移動電話的應(yīng)用日益廣泛，同時亦日漸趨向于輕巧、美觀及多功能化，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)碼相機的移動電話因可實現(xiàn)即拍功能、使用方便而愈來愈受到廣大使用者的青睞。因移動電話體積小，故需安裝在其內(nèi)的數(shù)碼相機鏡頭模組具有較小體積。在人們對移動電話用數(shù)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(zhì)，而物體的成像品質(zhì)在很大程度上取決于數(shù)碼相機鏡頭設(shè)計的優(yōu)劣。
數(shù)碼相機一般包括鏡頭及影像感測元件(Charge CoupledDevice(下稱CCD)，電荷耦合器或者Complementary Metal-OxideSemiconductor(下稱CMOS)，補充性氧化金屬半導(dǎo)體)，不同像素的CCD或CMOS影像感測元件，需設(shè)計與其CCD或CMOS相匹配的數(shù)碼相機鏡頭。
現(xiàn)有技術(shù)中，數(shù)碼相機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，需要多個透鏡來達到相應(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，在現(xiàn)有的鏡頭中，采用全塑膠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，但是其中均采用非球面塑膠鏡片，塑膠鏡片與玻璃鏡片相比，通光性較差，在光線不是很好的時候，成像效果差。玻璃非球面鏡片雖可滿足要求，但其價格及產(chǎn)能皆未達到成熟階段，導(dǎo)致成本較高，使產(chǎn)品市場競爭力下降。
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)有三十五萬畫素數(shù)碼相機鏡頭，如公告于2003年10月1日的中國專利第02258384號所揭示的鏡頭，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均為球面玻璃鏡片，第三透鏡為兩面皆為非球面的塑膠鏡片。該數(shù)碼相機鏡頭雖可滿足成像的要求，但是采用塑膠材質(zhì)的第三透鏡置于最后，使其易受環(huán)境的影響，成像不穩(wěn)定，且該數(shù)碼相機鏡頭分辨率較低，無法滿足高分辨率鏡頭的要求。
另一現(xiàn)有采用部分非球面鏡片的數(shù)碼相機鏡頭，如公告于2002年8月27日的美國專利第6,441,971號所揭示的鏡頭，其從物方開始依次包括一第一透鏡、一第二透鏡及一第三透鏡。其中該第一透鏡采用球面玻璃鏡片，第二、第三采用塑膠非球面鏡片，該鏡頭盡管體積較小，但分辨率也較低，且兩片塑膠鏡片的采用使其更易受環(huán)境的影響。
綜上所述，提供一種分辨率高，成像質(zhì)量相對穩(wěn)定的數(shù)碼相機鏡頭及其應(yīng)用該鏡頭的數(shù)碼相機模組非常必要。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種成像性能好，成像質(zhì)量相對穩(wěn)定及分辨率高的數(shù)碼相機鏡頭。
本實用新型的另一目的在于提供應(yīng)用該鏡頭的數(shù)碼相機模組。
本實用新型是一種數(shù)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，其材質(zhì)為玻璃，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，其材質(zhì)為塑膠，其第三透鏡為非球面正透鏡，其表面呈波浪形狀，包括第五非球面與第六非球面，其材質(zhì)為玻璃。第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡形狀皆為軸對稱式鏡片。
一種應(yīng)用該數(shù)碼相機鏡頭的數(shù)碼相機模組，包括上述數(shù)碼相機鏡頭。
相較現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型數(shù)碼相機鏡頭，采用非球面玻璃鏡片和非球面塑膠鏡片，玻璃鏡片保證其較好的通旋光性能，使其于光線較差情況下，也可保證成像效果；將材質(zhì)為塑膠的第二鏡片置于材質(zhì)為玻璃的第一鏡片和第三鏡片之間，可使第二鏡片得到有效的保護，使該數(shù)碼相機鏡頭不易受外界環(huán)境的影響，成像質(zhì)量相對穩(wěn)定；此外，該數(shù)碼相機鏡頭分辨率高，可達到二百萬畫素。應(yīng)用該數(shù)碼相機鏡頭的數(shù)碼相機模組因采用該數(shù)碼相機鏡頭，成像性能好，成像質(zhì)量相對穩(wěn)定且分辨率較高。

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(xué)畸變圖；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(shù)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皆凸向像方。第三透鏡3表面具波浪形狀，包括第五非球面32與第六非球面33。第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3皆為以光軸O對稱的形狀。
第一透鏡1采用光學(xué)玻璃材質(zhì)，所用光學(xué)玻璃材質(zhì)的折射率和色散范圍滿足意下條件式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采用光學(xué)塑膠材質(zhì)，所用光學(xué)塑膠材質(zhì)的折射率及色散滿足以下條件式1.45＜n2＜1.6，25＜v2＜35。第二透鏡2材質(zhì)優(yōu)先采用聚碳酸酯(Polycarb)，折射率和色散分別為n2＝1.58547，v2＝29.909。
第三透鏡3采用光學(xué)玻璃材質(zhì)，所用光學(xué)玻璃材質(zhì)的折射率和色散范圍滿足以下條件式1.65＜n3＜1.75，50＜v3＜60，本優(yōu)選實施例中，采用L-LAL13型號，折射率和色散分別為n3＝1.6935，v3＝53.2。
塑膠材質(zhì)的第二透鏡2置于玻璃材質(zhì)的第一透鏡1和第三透鏡3之間，可使第二透鏡2得到較好保護，使其免于擦傷且不易受外界變化的影響。
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。該平行板4的任一表面上可鍍覆一層紅外截止濾膜(IR-cut Coating)，以濾除來自于被攝物反射的光線中的紅外線，從而提高成像品質(zhì)；另，也可以于第一透鏡1或第三透鏡3的至少一表面鍍覆一層紅外截止濾膜，以濾除來自于被攝物反射的光線中的紅外線。
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光量。包括成像面52的影像感測元件5通常可為CCD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，因成本的考慮，通常采用CMOS。本具體優(yōu)選實施例中，CMOS像素尺寸為3.18μm，像素數(shù)為二百萬像素，分辨率達到1600*1200。
請參照表1，本實用新型數(shù)碼相機鏡頭的光學(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(xué)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(xué)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。與其相對應(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＞50％，通常相對照度＞50％，人眼較不易看出差異。
可以理解，因計算精度考慮，數(shù)碼相機鏡頭的透鏡所給參數(shù)表取到小數(shù)點后六位，但四舍五入后，小數(shù)點后兩位的范圍內(nèi)仍屬本實用新型的范圍。數(shù)碼相機鏡頭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)點后十三位，有效數(shù)字取到小數(shù)點后八位，但四舍五入后，小數(shù)點后四位的范圍內(nèi)仍屬本實用新型的范圍。
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，其由玻璃材質(zhì)制成；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，其由塑膠材質(zhì)制成；該第三透鏡為雙面具有波浪形狀的非球面正透鏡，包括第五非球面和第六非球面；其由玻璃材質(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1.45小于1.6，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、第三透鏡的至少一表面鍍覆有紅外截止濾膜(IR-CUT Coating)。
9.一種數(shù)碼相機鏡頭模組，包括一光欄，一平行板，一影像感測元件，該光欄具有一光欄面，該平行板具有第一平行板面和第二平行板面，該影像感測元件具有一成像面，其特征在于該數(shù)碼相機鏡頭模組進一步包括一數(shù)位相機鏡頭，該數(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，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，其由玻璃材質(zhì)制成；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，其由塑膠材質(zhì)制成；該第三透鏡為雙面具有波浪形狀的非球面正透鏡，包括第五非球面和第六非球面；其由玻玻璃材質(zhì)制成；該數(shù)碼相機鏡頭參數(shù)為
；非球面系數(shù)是
。
專利摘要本實用新型是關(guān)于一種數(shù)碼相機鏡頭及其應(yīng)用該鏡頭的數(shù)碼相機模組，該數(shù)碼相機鏡頭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，其材質(zhì)為玻璃，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，其材質(zhì)為塑膠，第三透鏡為非球面正透鏡，其表面呈波浪形狀，包括第五非球面與第六非球面，其材質(zhì)為玻璃。應(yīng)用該鏡頭的數(shù)碼相機模組，包括上述數(shù)碼相機鏡頭。該數(shù)碼相機鏡頭解析度高，成像質(zhì)量相對穩(wěn)定。
文檔編號G02B9/14GK2731485SQ20042007210
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