專利名稱：微型取像鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微型取像鏡頭，特別是關(guān)于一種由兩枚透鏡構(gòu)成，適于手機(jī)、小型數(shù)碼相機(jī)中使用的高性能、低成本并且尺寸短小的微型取像鏡頭。
背景技術(shù)：
移動(dòng)通訊裝置如手機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)與光電技術(shù)的整合已成為當(dāng)今科技發(fā)展的趨勢(shì)之一，可拍照手機(jī)是該技術(shù)潮流中的典型代表。就設(shè)計(jì)而言，為了攜帶方便及符合人性化需求，可拍照手機(jī)的取像鏡頭不僅需要具有良好的成像質(zhì)量，還需要有較小的體積及較低的成本。因此，與傳統(tǒng)照相機(jī)、攝像機(jī)及一般數(shù)碼相機(jī)的可調(diào)焦、可變焦鏡頭不同，可拍照手機(jī)中所使用的取像鏡頭尺寸要小很多，結(jié)構(gòu)也簡(jiǎn)單很多，并且主要是以定焦鏡頭為主。在取像鏡頭的透鏡形態(tài)及材質(zhì)選擇上，由于傳統(tǒng)的球面研磨玻璃透鏡的材質(zhì)選擇較多并且對(duì)于校正色差較為有利，因此已廣為業(yè)界所使用。但是，球面研磨玻璃透鏡使用于數(shù)值孔徑(F Number)較小以及視角(Wide-angle)較大的情形時(shí)，球差及像散等像差的校正仍較困難。為了改善球面研磨玻璃透鏡的上述缺陷，業(yè)界采用非球面塑料透鏡或者非球面模造玻璃透鏡作為取像透鏡的光學(xué)組件，以獲得較佳的成像質(zhì)量。為了有效校正像差，取像鏡頭通常是由多個(gè)透鏡組構(gòu)成，例如美國(guó)專利公告第6，031，670號(hào)所揭示的取像鏡頭結(jié)構(gòu)。然而，該類由多透鏡組構(gòu)成的取像鏡頭整體尺寸相對(duì)較長(zhǎng)，所需的安裝空間較大，對(duì)于厚度尺寸在20mm以內(nèi)的手機(jī)或其它便攜式可拍照裝置如小型數(shù)碼相機(jī)而言是不適合的。 該類取像鏡頭一是難以裝入手機(jī)機(jī)構(gòu)件中，二是手機(jī)攜帶及使用時(shí)常會(huì)有磨擦、碰撞等情形，大尺寸鏡頭很容易意外受損。而且，該類取像鏡頭所使用的透鏡數(shù)目通常在六片以上， 除增加成本之外，其重量較大也是困擾之一?，F(xiàn)有的適于手機(jī)、小型數(shù)碼相機(jī)使用的取像鏡頭中，由三片透鏡組成的鏡頭組已被廣泛采用。美國(guó)專利公告第6，844，989及6，985，307號(hào)揭示了一種取像鏡頭，其三片透鏡的屈光率從物端起分別為正、正、負(fù)，其孔徑光闌設(shè)于第一與第二透鏡之間。美國(guó)專利公告第6，927，925號(hào)揭示了另一種取像鏡頭，其三片透鏡的屈光率從物端起分別為正、負(fù)、正， 其孔徑光闌也設(shè)于第一與第二透鏡之間。美國(guó)專利公告第6，992，840號(hào)及第7，064，905號(hào)則揭示了一種取像鏡頭，其孔徑光闌設(shè)于第一透鏡之前，其三片透鏡的屈光率從物端起分別為正、正、負(fù)。上述現(xiàn)有的取像鏡頭中，孔徑光闌如設(shè)于第一與第二透鏡之間，則使得孔徑光闌的組立與透鏡相關(guān)聯(lián)而不利于組立，并使出瞳(Exit Pupil)位置相應(yīng)縮短。另外，上述現(xiàn)有的部分取像鏡頭中，其三片透鏡并非均采用非球面透鏡的形式，這樣將難以獲得最佳的成像質(zhì)量。此外，部分上述現(xiàn)有鏡頭采用的是一玻璃透鏡與兩塑料透鏡相結(jié)合的三透鏡構(gòu)形。由于玻璃透鏡的硏磨較為困難，增加了制造的復(fù)雜度，并且價(jià)格高昂，因而該構(gòu)形不僅在量產(chǎn)性及價(jià)格因素上失去競(jìng)爭(zhēng)力，也使得鏡頭的整體長(zhǎng)度仍然較長(zhǎng)，重量也因含有玻璃透鏡而仍然較重。另外，該類取像鏡頭中所使用的非球面透鏡的非球面面型轉(zhuǎn)折、起伏往往較大，進(jìn)一步增加了制造的難度。因此，該類現(xiàn)有的三片式鏡頭仍有進(jìn)一步改善的空間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種適用于便攜式電子裝置的微型取像鏡頭，其僅使用兩枚塑料非球面透鏡，在減少該取像鏡頭的長(zhǎng)度與重量的同時(shí)可提供較佳的成像質(zhì)量，并且結(jié)構(gòu)緊湊、成本較低、制造容易，符合大規(guī)模量產(chǎn)的需求。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種微型取像鏡頭，適于手機(jī)、小型數(shù)碼相機(jī)中使用，其從物端到像端依次包括一孔徑光闌、一第一透鏡及一第二透鏡，其中第一透鏡為一新月型透鏡并且其凸面朝向物端，第二透鏡為一新月型透鏡并且其凸面朝向像端。上述第一及第二透鏡均由塑料制成并各具有至少一非球面。該微型取像鏡頭滿足以下條件式
0. 1< fl/EFL <2，以及 0.1< Rl/ R2 <2
其中，Π為第一透鏡的焦距，EFL為該微型取像鏡頭的有效焦距，R1、R2分別為第一透鏡的物端表面與像端表面的曲率半徑。本發(fā)明微型取像鏡頭的第一透鏡的主要功能為主導(dǎo)成像，提供折射力；第二透鏡的主要功能則為修正各種像差。該第一、第二透鏡的屈光率均為正。或者，該第一、第二透鏡的屈光率分別為正、 負(fù)。較佳地，本發(fā)明微型取像鏡頭的第一透鏡的物端表面與像端表面均為非球面。較佳地，本發(fā)明微型取像鏡頭的第二透鏡的物端表面與像端表面也均為非球面。上述非球面的面型由以下公式表示
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其中，Z為沿光軸方向在高度為h的位置以表面頂點(diǎn)作參考距光軸的位移值；k為錐度常量；C為曲率半徑的倒數(shù)；A、B、C、D、E、F、G、H、I為高階非球面系數(shù)。較佳地，本發(fā)明微型取像鏡頭的孔徑數(shù)值為2. 8。本發(fā)明微型取像鏡頭的第一透鏡及第二透鏡可由不同塑料材料制成，也可由同一塑料材料制成。本發(fā)明微型取像鏡頭的第二透鏡與成像面之間進(jìn)一步包括一平板玻璃，其上可鍍有抗反射薄膜或紅外線過(guò)濾薄膜。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于僅使用兩枚相向設(shè)置的新月型非球面透鏡， 使得本發(fā)明的微型取像鏡頭具有結(jié)構(gòu)緊湊、光學(xué)總長(zhǎng)短并且成像質(zhì)量佳的優(yōu)點(diǎn)。第一及第二透鏡均使用塑料材料制成，使得本發(fā)明微型取像鏡頭的重量更為減輕、成本更為降低，并且兩透鏡的非球面面型平順緩和，無(wú)轉(zhuǎn)折或大的起伏，容易通過(guò)非球面模具射出成型，從而符合大規(guī)模量產(chǎn)的需求。將孔徑光闌設(shè)置于物端與第一透鏡之間，更可有效縮短本發(fā)明微型取像鏡頭的長(zhǎng)度并且拉長(zhǎng)出瞳位置，并使得孔徑光闌與透鏡的組立無(wú)關(guān)。因此，本發(fā)明的微型取像鏡頭提供了一種高性能、小尺寸并且低成本的技術(shù)方案，因而適于手機(jī)、小型數(shù)碼相機(jī)等便攜式電子裝置的使用。以下結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。


圖1為本發(fā)明微型取像鏡頭的光學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明第一數(shù)值實(shí)施例的微型取像鏡頭的光學(xué)結(jié)構(gòu)及光路圖。圖2A為本發(fā)明第一數(shù)值實(shí)施例的微型取像鏡頭的場(chǎng)曲表現(xiàn)圖。圖2B為本發(fā)明第一數(shù)值實(shí)施例的微型取像鏡頭的畸變表現(xiàn)圖。圖2C為本發(fā)明第一數(shù)值實(shí)施例微型取像鏡頭的衍射調(diào)制傳遞函數(shù)圖。圖3為本發(fā)明第二數(shù)值實(shí)施例的微型取像鏡頭的光學(xué)結(jié)構(gòu)及光路圖。圖3A為本發(fā)明第二數(shù)值實(shí)施例的微型取像鏡頭的場(chǎng)曲表現(xiàn)圖。圖;3B為本發(fā)明第二數(shù)值實(shí)施例的微型取像鏡頭的畸變表現(xiàn)圖。圖3C為本發(fā)明第二數(shù)值實(shí)施例微型取像鏡頭的衍射調(diào)制傳遞函數(shù)圖。圖4為本發(fā)明第三數(shù)值實(shí)施例的微型取像鏡頭的光學(xué)結(jié)構(gòu)及光路圖。圖4A為本發(fā)明第三數(shù)值實(shí)施例的微型取像鏡頭的場(chǎng)曲表現(xiàn)圖。圖4B為本發(fā)明第三數(shù)值實(shí)施例的微型取像鏡頭的畸變表現(xiàn)圖。圖4C為本發(fā)明第三數(shù)值實(shí)施例微型取像鏡頭的衍射調(diào)制傳遞函數(shù)圖。
具體實(shí)施例方式有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明及技術(shù)內(nèi)容，現(xiàn)就結(jié)合

如下
本發(fā)明的微型取像鏡頭可應(yīng)用于便攜式電子裝置如手機(jī)、小型數(shù)碼相機(jī)等，用來(lái)將目標(biāo)物成像于一影像感測(cè)元件，如CCD或CMOS。參考圖1，本發(fā)明微型取像鏡頭的光學(xué)結(jié)構(gòu)從物端OBJ到像端IMA依次包括孔徑光闌ST0、第一透鏡Pl及第二透鏡P2?？拷讖焦怅@ STO的第一透鏡Pl的主要功能為主導(dǎo)成像，提供折射力(Refractive Power)，第二透鏡P2 的主要功能則為修正各種像差。這種型式可使本發(fā)明微型取像鏡頭獲得較短的總光學(xué)長(zhǎng)度 (Total Optical Track)。具體而言，第一透鏡Pl為新月型透鏡，其凸面Sl朝向物端OBJ ； 第二透鏡P2也為新月型透鏡，其凸面S4朝向像端IMA。第二透鏡P2與像端(成像面)IMA 之間可視需要增設(shè)一平板玻璃CG。該平板玻璃CG可鍍上抗反射薄膜或紅外線過(guò)濾薄膜，以提供更好的成像效果。本發(fā)明的微型取像鏡頭中，孔徑光闌STO位于物端OBJ與第一透鏡Pl之間。將孔徑光闌STO設(shè)置于第一透鏡Pl之前，可在同視場(chǎng)維持相同主光線入射角(入射成像面)的條件下，有效地縮短本發(fā)明微型取像鏡頭的長(zhǎng)度，拉長(zhǎng)出瞳位置，并使得孔徑光闌STO與透鏡的組立無(wú)關(guān)。本發(fā)明的微型取像鏡頭中，第一及第二透鏡PI、P2均具有至少一非球面表面，并且均由塑料材料制成，以使本發(fā)明鏡頭在獲得較佳的像差矯正效果的同時(shí)又可降低成本。 較佳地，第一及第二透鏡P1、P2的物端表面Si、S3與像端表面S2、S4均為非球面。第一及第二透鏡PI、P2如采用球面透鏡，則需要有足夠長(zhǎng)的空間來(lái)設(shè)置復(fù)合透鏡以矯正像差，因此本發(fā)明采用了非球面透鏡，以減少鏡頭的鏡片數(shù)目并縮減鏡頭總長(zhǎng)。其中，第一及第二透鏡P1、P2的非球面面型可由以下非球面公式表示
權(quán)利要求
1.一種微型取像鏡頭，從物端到像端依次包括一孔徑光闌、一第一透鏡及一第二透鏡， 其特征在于所述第一透鏡為一新月型透鏡并且其凸面朝向物端，所述第二透鏡為一新月型透鏡并且其凸面朝向像端；所述第一及第二透鏡均由塑料制成并各具有至少一非球面； 所述微型取像鏡頭滿足以下條件式0. 1< fl/EFL <2，以及0.1< Rl/ R2 <2其中，Π為所述第一透鏡的焦距，EFL為所述微型取像鏡頭的有效焦距，Rl、R2分別為所述第一透鏡的物端表面與像端表面的曲率半徑。
2.如權(quán)利要求1所述的微型取像鏡頭，其特征在于所述第一透鏡的主要功能為主導(dǎo)成像，提供折射力；所述第二透鏡的主要功能為修正各種像差。
3.如權(quán)利要求1所述的微型取像鏡頭，其特征在于所述第一透鏡及第二透鏡的屈光率均為正。
4.如權(quán)利要求1所述的微型取像鏡頭，其特征在于所述第一透鏡的屈光率為正，所述第二透鏡的屈光率為負(fù)。
5.如權(quán)利要求1所述的微型取像鏡頭，其特征在于所述第一透鏡的物端表面與像端表面均為非球面。
6.如權(quán)利要求5所述的微型取像鏡頭，其特征在于所述第二透鏡的物端表面與像端表面均為非球面。
7.權(quán)利要求1至6項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的微型取像鏡頭，其特征在于所述非球面的面型滿足以下公式
8.如權(quán)利要求1所述的微型取像鏡頭，其特征在于所述微型取像鏡頭的孔徑數(shù)值為2.8 。
9.如權(quán)利要求1所述的微型取像鏡頭，其特征在于所述第一透鏡及第二透鏡由不同塑料材料制成。
10.如權(quán)利要求1所述的微型取像鏡頭，其特征在于所述第一透鏡及第二透鏡由相同塑料材料制成。
11.如權(quán)利要求1所述的微型取像鏡頭，其特征在于所述第二透鏡與成像面之間進(jìn)一步包括一平板玻璃。
12.如權(quán)利要求11所述的微型取像鏡頭，其特征在于所述平板玻璃上鍍有抗反射薄膜或紅外線過(guò)濾薄膜。
全文摘要
本發(fā)明提供一種微型取像鏡頭，適于手機(jī)、小型數(shù)碼相機(jī)中使用。該微型取像鏡頭從物端到像端依次包括一孔徑光闌、一第一透鏡及一第二透鏡，其中第一透鏡為一新月型透鏡并且其凸面朝向物端，第二透鏡為一新月型透鏡并且其凸面朝向像端。上述第一及第二透鏡均由塑料制成并各具有至少一非球面。該微型取像鏡頭滿足以下條件式0.1<f1/EFL<2，以及0.1<R1/R2<2其中，f1為第一透鏡的焦距，EFL為該微型取像鏡頭的有效焦距，R1、R2分別為第一透鏡的物端表面與像端表面的曲率半徑。本發(fā)明的微型取像鏡頭結(jié)構(gòu)緊湊、成本較低、制造容易，符合大規(guī)模量產(chǎn)的需求，并且可提供較佳的成像質(zhì)量。
文檔編號(hào)G02B13/00GK102466862SQ20101053262
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月5日
發(fā)明者陳俊宏 申請(qǐng)人:亞洲光學(xué)股份有限公司