CN2731486Y

CN2731486Y - 数码相机镜头

Info

Publication number: CN2731486Y
Application number: CN 200420072108
Authority: CN
Inventors: 孙文信
Original assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Current assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Priority date: 2004-07-24
Filing date: 2004-07-24
Publication date: 2005-10-05
Anticipated expiration: 2014-07-24

Abstract

本实用新型是关于一种数码相机镜头，其从物方依次包括一光栏、一第一透镜、一第二透镜及一第三透镜。该光栏位于第一透镜之前，第一透镜为双凸双面非球面正透镜，包括第一非球面与第二非球面，第二透镜为凹凸双面非球面负透镜，包括第三非球面与第四非球面，第三透镜为双面非球面正透镜，包括第五非球面与第六非球面。第一透镜、第二透镜、第三透镜形状均为轴对称式透镜，其材质均为玻璃制成。该数码相机镜头成像品质高、成像稳定且体积较小，容易装配。

Description

数码相机镜头

【技术领域】

本实用新型是关于一种数码相机镜头，尤其是关于一种可与便携式电子装置配合使用的数码相机镜头。

【背景技术】

数码相机是结合光学、精密机械及电子科技的新型产品，其一般包括镜头及影像感测元件(Charge Coupled Device(下称CCD)，电荷耦合器或者Complementary Metal-Oxide Semiconductor(下称CMOS)，补充性氧化金属半导体)。具有不同分辨率的CMOS或CCD，要求相应的数码相机镜头与其匹配，以便满足最佳成像性能的要求。特别是随着数码相机与便携式电子装置的结合，对数码相机镜头提出了更高的要求，不仅要求其具有较好的成像性能，同时也要求其具有较小的体积，使其便于整合在便携式电子装置中。

现有技术中，数码相机的镜头一般为球面玻璃透镜，因为球面透镜不可避免产生像差，需要多个透镜来达到相应性能的要求。数量的增多，增加了镜头体积、重量同时也增加了制造成本。

为了减小镜头体积及制造成本，现有数码相机镜头部分采用非球面透镜，非球面透镜可以避免因为采用球面而产生的球面像差，采用较少的透镜就可满足较好的光学性能。非球面透镜按其材质可分为塑胶材质和玻璃材质，非球面玻璃透镜与非球面塑胶透镜相比，玻璃材质具有较好的光学特性，透光率好，且耐磨损。耐刮伤，耐高温，耐潮湿，抗静电。因为塑胶材质的光学特性随温度变化的影响较为明显，且光学塑胶组件表面硬度也比玻璃要低，表面容易磨损或刮伤，进而影响光学组件的精度和透光率等，使得光学塑胶组件于复杂、恶劣的环境中之应用受到限制。非球面玻璃透镜制造方法主要以模造玻璃生产，不需要经过复杂手工处理，即可生产。

现有的数码相机镜头中，如公告于2003年10月1日的中国专利第02258384号所揭示的一三十五万画素数码相机镜头，其由一第一透镜、一第二透镜及一第三透镜组成，该第一透镜及第二透镜皆系球面玻璃镜片，第三透镜为两面均为非球面的塑胶镜片，另，该数码相机镜头还包括一光栏，光栏置于第一透镜与第二镜片之间。该数码相机的镜头由两片玻璃球面镜片和一片非球面塑胶镜片组成，玻璃球面镜片虽加工较为容易，但不可避免引入球面像差，影响成像性能，塑胶透镜的采用虽可降低透镜重量，但是塑胶材质的使用使其容易受温度、湿度的影响，从而降低成像品质；该数码相机镜头的光栏位于镜片组内部，使各镜片之间的定位不易控制，不便装配；此外，该数码相机镜头分辨率仅为三十五万画素，无法满足高分辨率的需求，如果提高分辨率，因为球面镜片的采用，必然需要增加镜片，同时也增大了数码相机镜头的体积。

综上所述，提供一种成像品质高、成像稳定、体积较小且装配容易的数码相机镜头非常必要。

【发明内容】

本实用新型的目的在于提供一种成像品质高、成像稳定、体积较小且装配容易的数码相机的镜头。

本实用新型是一种数码相机镜头，其从物方依次包括一光栏、一第一透镜、一第二透镜及一第三透镜。该光栏位于第一透镜之前，第一透镜为双凸双面非球面正透镜，包括第一非球面与第二非球面，第二透镜为凹凸双面非球面负透镜，包括第三非球面与第四非球面，第三透镜为双面非球面正透镜，包括第五非球面与第六非球面。第一透镜、第二透镜、第三透镜形状均为轴对称式透镜，其材质皆为玻璃制成。

相较现有技术，本实用新型数码相机镜头，其第一透镜、第二透镜及第三透镜均为非球面镜片，可较好校正像差。另，三片透镜均为玻璃镜片，耐刮伤，通旋光性好，耐高温、耐潮湿，成像性能较为稳定，可满足特殊环境的使用要求；此外，该镜片仅采用三片透镜，其分辨率却可达到二百万画素，满足了高性能小体积的需求，光栏置于第一透镜之前，可使三片镜片的组装独立于光栏，装配容易。

【附图说明】

图1是本实用新型数码相机镜头的结构示意图；

图2A是本实用新型数码相机镜头的场曲图；

图2B是本实用新型数码相机镜头的光学畸变图；

图3是本实用新型数码相机镜头的MTF图；

图4是本实用新型数码相机镜头的相对照度图。

【具体实施方式】

请参照图1，本实用新型数码相机镜头10自物方至像方依次包括一光栏6，一第一透镜1，一第二透镜2，一第三透镜3及一平行板4。其中线O代表镜头10的光轴，Z_obj代表物方，Z_img代表像方，使用时镜头物方位置上，光栏6置于第一透镜1之前，第一透镜1为光线首先接触的透镜。该数码相机镜头还包括位于像方位置上，置于平行板4后的影像感测元件5，该影像感测元件5包括一成像面52。

光栏6位于物方位置上，其俗称光圈，包括光栏面61，该光栏6位于所有透镜前，其可直接利用光圈的开孔大小控制进光量。

第一透镜1为双凸双面非球面正透镜，包括第一非球面12与第二非球面13，其中第一非球面12凸向物方，第二非球面13凸向像方。第二透镜2为凹凸双面非球面负透镜，包括第三非球面22与第四非球面23，其中第三非球面22和第四非球面表面23均凸向像方。第三透镜3为双面非球面正透镜，包括第五非球面32与第六非球面33，其中第五非球面32和第六非球面33表面均为近似波浪形状。第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3形状均为以光轴O对称的透镜。

第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3皆采用玻璃材质，本实施方式中玻璃材质依次采用日本小原(Ohara)公司生产的玻璃型号，日本小原公司为主要玻璃供货商之一，可以理解，其玻璃型号也不限于该公司。

第一透镜1的折射率和色散范围可在1.5＜n₁＜1.6，55＜v₁＜65，本优选实施例中，采用L-BAL42型号，其折射率和色散分别为n₁＝1.58313，v₁＝59.4。

第二透镜2的折射率和色散范围可在1.65＜n₂＜1.75，25＜v₂＜35，本优选实施例中，采用L-TIM28型号，其折射率和色散分别为n₂＝1.68893，v₂＝31.1。

第三透镜3的折射率和色散范围可在1.65＜n₃＜1.75，50＜v₃＜60，本优选实施例中，采用L-LAL13型号，其折射率和色散分别为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与第二平行板面44。平行板4用以保护影像感测元件5的成像面52，其材质优选为B270，折射率和色散分别为n₄＝1.52308，v₄＝58.57。

另外，第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3与平行板4中至少一玻璃表面镀覆一红外截止滤膜(IR-cut Coating)，以滤除来自于被摄物反射光线中的红外线，从而提高成像品质。

包括成像面52的影像感测元件5通常可为CCD或者CMOS，而一般移动电话用数码相机镜头的影像感测元件，因为成本的考虑，通常采用CMOS。具体优选实施例中，CMOS像素尺寸为3.18μm×3.18μm，有效面积为5.088mm×3.816mm，对角线的长度为6.36mm，分辨率达到1600×1200，像素数为二百万画素。

请参照表1，本实用新型数码相机镜头的光学系统的相关参数值，其依次从光栏面61至成像面52予以描述，其中曲率半径R为各面与光轴O相交的曲面的曲率半径，曲率无限大时，表明该面为平面。间距d为沿光轴方向由物方Z_obj开始前面相对于后面的距离，有效口径是各面的最大有效通光口径，其中曲率半径和间距d的所有数值均以毫米(mm)为计量单位。

表1

标示	描述	曲率半径(R)	间距(d)	材料	通光口径	k值
标示	描述	曲率半径(R)	间距(d)	材料	通光口径	k值	61	光欄面	∞	0.4860791		1.991072	0
12	第一非球面	2.597078	1.245404	L-BAL42	2.988101	0	61	光欄面	∞	0.4860791		1.991072	0
12	第一非球面	2.597078	1.245404		2.988101	0	13	第二非球面	-7.673423	0.5160791	3.144542	0
22	第三非球面	-1.792607	0.787526		L-TIM28	3.10089	13	第二非球面	-7.673423	0.5160791	3.144542	0	0
22	第三非球面	-1.792607	0.787526	23		3.10089	第四非球面	-5.932357	0.8714528	3.119468	0		0
32	第五非球面	3.90863	1.89942	23		L-LAL13	第四非球面	-5.932357	0.8714528	3.119468	0	4.441826	0
32	第五非球面	3.90863	1.89942	33	第六非球面		5.189656	0.6947408	5.736357	0		4.441826	0
42	第一平行板面	∞	0.4	33	第六非球面		5.189656	0.6947408	5.736357	0	B270	6.087148	0
42	第一平行板面	∞	0.4	44	第二平行板面	∞	0.715939	6.185441	0			6.087148	0
52	成像面	∞		44	第二平行板面	∞	0.715939	6.185441	0			6.455606	0

本实用新型数码相机镜头的第一透镜1、第二透镜2和第三透镜3均为以光轴O对称的非球面透镜，其可通过调整非球面系数，来提高镜头成像性能。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的设计均需满足以下优选的非球面公式：

z＝cr²/{1+〔1-(1+k)c²r²〕^1/2}+a₁r²+a₂r⁴+a₃r⁶+a₄r⁸+a₅r¹⁰+a₆r¹²...

(1)

其中：z为以各非球面12、13、22、23、32、33与光轴O交点为起点，垂直光轴O方向的轴向值，即镜面深度值，因为所选的透镜其形状均为轴对称式镜片，故该非球面公式均取偶次项。其中各非球面12、13、22、23、32、33是通过以上公式确定非球面的形状；k为二次曲面系数；c＝1/R，其中R为镜面中心曲率半径，c为镜面中心曲率；r为镜面中心高度；a₁、a₂、a₃、a₄、a₅、a₆为非球面系数，该优选实施例中系数取到a₁、a₂、a₃、a₄、a₅。应用该非球面公式(1)时，其中镜面中心曲率半径R值和二次曲面系数k值参照表1，非球面系数a₁、a₂、a₃、a₄、a₅为的数值参照表2。

表2

标示	表面	a₁	a₂	a₃	a₄	a₅
标示	表面	a₁	a₂	a₃	a₄	a₅	12	第一非球面	0	-0.0058592416	-0.0025489891	-0.0017514076	0.000291114
13	第二非球面	0	-0.031323667	0.0029871743	-0.0017799493	0.00062083849	12	第一非球面	0	-0.0058592416	-0.0025489891	-0.0017514076	0.000291114
13	第二非球面	0	-0.031323667	0.0029871743	-0.0017799493	0.00062083849	22	第三非球面	0	0.010664266	0.055430617	-0.020813104	0.0040029407
23	第四非球面	0	-0.0012971452	0.030492663	-0.0048912278	0.00031152396	22	第三非球面	0	0.010664266	0.055430617	-0.020813104	0.0040029407
23	第四非球面	0	-0.0012971452	0.030492663	-0.0048912278	0.00031152396	32	第五非球面	0	-0.036269136	0.0060811804	-0.00096303842	6.016027×10^-5
33	第六非球面	0	-0.021346954	0.0014650643	-0.00014140491	4.7023031×10^-6	32	第五非球面	0	-0.036269136	0.0060811804	-0.00096303842	6.016027×10^-5

本实用新型镜头10的有效焦距为f＝5.575mm，相对孔径为F/#＝2.8，整个光学系统的全视场角为59.4°，使其便于整合于移动电话中。

请参照图2A和图2B，其镜头10子午场曲和弧矢场曲大于负0.2mm，小于0.2mm，光学畸变大于负1％，小于1％，均满足成像性能的要求。

请参见图3，定义CMOS有效面积的对角线一半为最大像高，设为1.0视场，为测量不同像高的空间频率，取0.8视场，0.6视场，0视场。本实施例中CMOS对角线为3.18mm，即1.0视场的像高，0.8视场的像高为3.18×0.8＝2.544，0.6视场的像高3.18×0.6＝1.908，0视场的像高为0mm，即为CMOS中心点。与之相对应的MTF图中，共有七条线，一条为像高0mm，其切向T(Tangential)和径向S(sagittal)重合，其它像高1.908mm，2.544mm，3.108mm分别对应切向T和径向S两条线。从空间频率来看，中心点分辨率其空间频率1601p/mm，MTF＞40％以上(图上未示出)，其它的0.6视场，0.8视场，1.0视场处的空间频率值均满足镜头分辨率的要求。

参见图4，其相对照度值＞55％，通常相对照度＞50％，人眼较不易看出差异。

本数码相机镜头可应用于数码相机镜头模组，可以理解，本实用新型数码相机镜头不仅限于应用于移动电话内，其也可应用于其它便携式电子装置中，如摄像机、照相机、PDA(personal digitalassistant)等。

Claims

1.一种数码相机镜头，其从物方到像方依次包括一第一透镜，一第二透镜，一第三透镜，其特征在于：该数码相机进一步包括一光栏，该光栏位于第一透镜之前，该第一透镜为双凸双面非球面正透镜，包括第一非球面和第二非球面；该第二透镜为凹凸双面非球面负透镜，包括第三非球面和第四非球面；该第三透镜为双面非球面正透镜，包括第五非球面和第六非球面；其第一透镜，第二透镜，第三透镜均为玻璃材质制成。

2.如权利要求1所述的数码相机镜头，其特征在于：该第一透镜、第二透镜、第三透镜均为轴对称式镜片。

3.如权利要求1所述的数码相机镜头，其特征在于：该第一透镜折射率大于1.5小于1.6，色散系数大于55，小于65。

4.如权利要求1所述的数码相机镜头，其特征在于：该第二透镜折射率大于1.65小于1.75，色散系数大于25，小于35。

5.如权利要求1所述的数码相机镜头，其特征在于：该第三透镜折射率大于1.65小于1.75，色散系数大于50，小于60。

6.如权利要求1所述的数码相机镜头，其特征在于：该数码相机镜头进一步包括一平行板，其置于第三透镜的后面，其由玻璃材质制成。

7.如权利要求6所述的数码相机镜头，其特征在于：平行板至少一表面镀覆有红外截止滤膜(IR-CUT Coating)。

8.如权利要求1所述的数码相机镜头，其特征在于：第一透镜、第二透镜及第三透镜的至少一表面镀覆有红外截止滤膜(IR-CUTCoating)。

9.如权利要求1所述的数码相机镜头，其特征在于：所述数码相机镜头参数为

描述曲率半径(R) 距值(d) 材料通光口径 K值光栏面 ∞ 0.4860791 1.991072 0 第一非球面 2.597078 1.245404 L-BAL42 2.988101 0 第二非球面 -7.673423 0.5160791 3.144542 0 第三非球面 -1.792607 0.787526 L-TIM28 3.10089 0 第四非球面 -5.932357 0.8714528 3.119468 0 第五非球面 3.90863 1.89942 L-LAL13 4.441826 0 第六非球面 5.189656 0.6947408 5.736357 0 第一平行板面 ∞ 0.4 B270 6.087148 0 第二平行板面 ∞ 0.715939 6.185441 0 成像面 ∞ 6.455606 0

；非球面系数是表面 a₁ a₂ a₃ a₄ a₅ 第一非球面 0 -0.0058592416 -0.0025489891 -0.0017514076 0.000291114 第二非球面 0 -0.031323667 0.0029871743 -0.0017799493 0.00062083849 第三非球面 0 0.010664266 0.055430617 -0.020813104 0.0040029407 第四非球面 0 -0.0012971452 0.030492663 -0.0048912278 0.00031152396 第五非球面 0 -0.036269136 0.0060811804 -0.00096303842 6.016027×10^-5 第六非球面 0 -0.021346954 0.0014650643 -0.00014140491 4.7023031×10^-6