專(zhuān)利名稱(chēng)：總長(zhǎng)短的光學(xué)鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及成像設(shè)備領(lǐng)域，尤其是關(guān)于一種高像質(zhì)成像設(shè)備的光學(xué)鏡頭。
背景技術(shù)：
在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，成像設(shè)備(尤其是小型成像設(shè)備)的使用越來(lái)越廣泛，如手機(jī)攝像頭、小型數(shù)碼相機(jī)、內(nèi)窺鏡、感應(yīng)器、油井井底偵測(cè)用的攝像頭及一些特殊情況下使用的攝像頭等，人們對(duì)成像質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，因此對(duì)于成像設(shè)備的關(guān)鍵部件—鏡頭的設(shè)計(jì)及制造則愈發(fā)重要。鏡頭中各透鏡的折射率、表面形狀、厚度及曲率等參數(shù)決定了鏡頭的成像效果，而其中透鏡的表面形狀則起著尤為重要的作用。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種能提高成像性能的總長(zhǎng)短的的光學(xué)鏡頭。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的該總長(zhǎng)短的光學(xué)鏡頭包括透鏡組，該透鏡組包括同軸排列的第一、第二及第三透鏡，該第一、二透鏡的表面為非球面，第三透鏡的表面為球面。
所述的第一及第二透鏡的表面上各點(diǎn)的坐標(biāo)值滿(mǎn)足如下函數(shù)Z=(curv)Y21+1-(1+K)(curv)2Y2+(A)Y2+(B)Y4+(C)Y6+(D)Y8+(E)Y10+(F)Y12+(G)Y14+(H)Y16]]>其中Z表示透鏡表面上各點(diǎn)的Z坐標(biāo)值，Y表示透鏡表面上各點(diǎn)的Y坐標(biāo)值，CURV為透鏡表面的曲率，K為透鏡的錐度，A、B、C、D、E、F、G及H為常數(shù)。
-100＜B、C、D、E、F＜100；A＝G＝H＝0，-100＜K、CURV＜100，且K及CURV均不為0。
還包括光闌，該光闌設(shè)置于第一透鏡的前面或設(shè)置于第一、第二透鏡之間。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)通過(guò)將第三透鏡表面設(shè)置為球面，第一及第二透鏡表面設(shè)置為非球面，提高了光學(xué)傳遞函數(shù)；減少了各種像差(球差、慧差、像散、場(chǎng)曲、色差及畸變)，并減小了總長(zhǎng)度，從而提高了該光學(xué)鏡頭的光學(xué)性能和適用性。

圖1是本發(fā)明總長(zhǎng)短的光學(xué)鏡頭的結(jié)構(gòu)圖及成像示意圖圖2為本發(fā)明總長(zhǎng)短的光學(xué)鏡頭的光學(xué)傳遞函數(shù)圖。
圖3為本發(fā)明總長(zhǎng)短的光學(xué)鏡頭的點(diǎn)列圖。
圖4為本發(fā)明總長(zhǎng)短的光學(xué)鏡頭的球差-像散圖。
圖5為本發(fā)明總長(zhǎng)短的光學(xué)鏡頭的色差圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明總長(zhǎng)短的光學(xué)鏡頭包括透鏡組和光闌。透鏡組包括共軸線(xiàn)排布的第一透鏡1、第二透鏡2及第三透鏡3，各個(gè)透鏡1、2、3均關(guān)于該軸線(xiàn)上下對(duì)稱(chēng)。將第一、第二及第三透鏡1、2、3的軸線(xiàn)定義為Y軸，選Y軸與透鏡面型曲線(xiàn)交點(diǎn)定義為原點(diǎn)，過(guò)原點(diǎn)且垂直于Y軸的軸線(xiàn)定義為Z軸(即透鏡的高度方向)，該原點(diǎn)、Y軸及Z軸構(gòu)成一個(gè)直角坐標(biāo)系。
該光學(xué)鏡頭的總長(zhǎng)度界于4mm和6mm之間，該第一透鏡、第二及第三透鏡1、2、3是依照折射率從低往高間隔排列，其中第一透鏡1靠近物體，且第一、第二透鏡1、2之間的間距大于第二、第三透鏡2、3之間的間距。各個(gè)透鏡1、2、3均具有左右兩個(gè)表面，第一、二透鏡1、2的四個(gè)表面均為非球面，該非球面的頂點(diǎn)半徑各不相同。第三透鏡3的左右兩表面均為球面。第一透鏡1的左表面為弧形突出，其右表面為弧形凹入。第二透鏡2靠近第一透鏡1的表面為月亮形凹入，其靠近第三透鏡3一側(cè)的表面為呈月亮形凸出。第三透鏡3的兩相對(duì)表面形狀相似，且第三透鏡3的左面曲率大于右面曲率，該左、右面曲率均為正值，并且曲率半徑都大于4mm，即其曲率均小于250。該第一及第二透鏡1、2的各非球面表面上各點(diǎn)的坐標(biāo)值均滿(mǎn)足如下函數(shù)Z=(curv)Y21+1-(1+K)(curv)2Y2+(A)Y2+(B)Y4+(C)Y6+(D)Y8+(E)Y10+(F)Y12+(G)Y14+(H)Y16]]>其中Z表示透鏡表面上各點(diǎn)的Z坐標(biāo)值，Y表示透鏡表面上各點(diǎn)的Y坐標(biāo)值，CURV為透鏡表面的曲率，K為透鏡的錐度，A、B、C、D、E、F、G及H為常數(shù)。其中，-100＜B、C、D、E、F＜100，A＝G＝H＝0，K和CURV不等于0，一般-100＜K、CURV＜100。該第一、第二及第三透鏡1、2、3的中心厚度均界于0.5mm與2mm之間，第一、第二及第三透鏡1、2、3的折射率界于1.4與1.8之間，其色散率界于30與70之間，且第一、第三透鏡1、3的色散率大于第二透鏡2的色散率。
光闌位于第一透鏡1的一側(cè)，其可位于第一透鏡1與第二透鏡2之間，也可位于第一透鏡1的前面，即靠近物體的一側(cè)，優(yōu)選的是位于第一透鏡1和第二透鏡2之間。
圖2至圖5是用光學(xué)設(shè)計(jì)軟件制作的物體在無(wú)窮遠(yuǎn)、成像在有限距離時(shí)本發(fā)明總長(zhǎng)短的光學(xué)鏡頭的光學(xué)性能圖，此時(shí)該光學(xué)鏡頭的第一、第二透鏡1、2的表面函數(shù)的參數(shù)如下曲率＝0.5、錐度＝25、B＝90、C＝60、D＝-90、E＝60、F＝0，此時(shí)第三鏡頭3左表面的曲率半徑是4.9mm、右表面的曲率半徑是9mm。其中圖2表示該光學(xué)鏡頭的光學(xué)傳遞函數(shù)(MTF)，A線(xiàn)條表示衍射極限的MTF值，B線(xiàn)條是中心視場(chǎng)的MTF值，C、D線(xiàn)條分別表示在31度視場(chǎng)時(shí)的子午視場(chǎng)(T)和弧矢視場(chǎng)(S)的MTF值，E、F線(xiàn)條分別表示在21.7度視場(chǎng)時(shí)的子午視場(chǎng)(T)和弧矢視場(chǎng)(S)的MTF值，從圖中可知各種視場(chǎng)的MTF都非常集中，說(shuō)明該光學(xué)鏡頭從中心到邊緣視場(chǎng)的成像質(zhì)量都很均勻，即整個(gè)圖像都非常清晰。
圖3是該光學(xué)鏡頭的點(diǎn)列圖，其表明實(shí)際像與理論像的差異(即像差)，圖中可知在不同視場(chǎng)時(shí)彌散斑的面積都較小，從而表明其像差小。圖4是該光學(xué)鏡頭的球差、像散圖，其用來(lái)表明光學(xué)鏡頭初級(jí)像差的大小，其中左邊的圖的三根線(xiàn)條從左至右依次表示在486nm、587nm及656nm三種波長(zhǎng)下的球差，圖中可知在該三種波長(zhǎng)時(shí)初級(jí)像差都較??；其中右邊的圖的實(shí)、虛線(xiàn)條分別表示此鏡頭的子午和弧矢場(chǎng)曲值，從圖中可知該鏡頭的像散值曲線(xiàn)。圖5是該光學(xué)鏡頭的色差圖，F(xiàn)線(xiàn)條對(duì)應(yīng)兩邊沿波長(zhǎng)的垂軸色散值曲線(xiàn)，G線(xiàn)條表示較短的參考波長(zhǎng)的色散值，可知該光學(xué)鏡頭的色差較小。
以下記載了上述函數(shù)的各參數(shù)的幾組具體數(shù)值，各組數(shù)值制成的光學(xué)鏡頭也具有良好的上述的MTF集中、像差小、球差小、色差小及總長(zhǎng)度減小的光學(xué)性能實(shí)施方式一曲率＝95、錐度＝-85、B＝-90、C＝0、D＝45、E＝90、F＝90；實(shí)施方式二曲率＝0.7、錐度＝30、B＝0、C＝30、D＝60、E＝70、F＝-90；實(shí)施方式三曲率＝-15、錐度＝20、B＝90、C＝55、D＝-90、E＝50、F＝10；實(shí)施方式四曲率＝0.3、錐度＝10、B＝50、C＝90、D＝0、E＝0、F＝30；實(shí)施方式五曲率＝30、錐度＝0、B＝70、C＝45、D＝20、E＝30、F＝50；實(shí)施方式六曲率＝0.2、錐度＝40、B＝30、C＝-95、D＝90、E＝-90、F＝20實(shí)施方式七曲率＝-70、錐度＝90、B＝15、C＝20、D＝5、E＝-20、F＝-60。
本發(fā)明通過(guò)將第一，第二透鏡表面設(shè)置為非球面，及第三透鏡表面設(shè)置為球面，提高了光學(xué)傳遞函數(shù)；減少了各種像差，并減小總長(zhǎng)度，從而提高了該光學(xué)鏡頭的光學(xué)性能和適用性。該光學(xué)鏡頭適用于小型的成像設(shè)備，尤其適合于1/4英寸及以下尺寸，及30萬(wàn)及以下像素的圖像傳感器。
權(quán)利要求
1.一種總長(zhǎng)短的光學(xué)鏡頭，包括透鏡組，其特征在于該透鏡組包括同軸排列的第一、第二及第三透鏡，該第一、二透鏡的表面為非球面，第三透鏡的表面為球面。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)鏡頭，其特征在于所述的第一及第二透鏡的表面上各點(diǎn)的坐標(biāo)值滿(mǎn)足如下函數(shù)Z=(curv)Y21+1-(1+K)(curv)2Y2+(A)Y2+(B)Y4+(C)Y6+(D)Y8+(E)Y10+(F)Y12+(G)Y14+(H)Y16]]>其中Z表示透鏡表面上各點(diǎn)的Z坐標(biāo)值，Y表示透鏡表面上各點(diǎn)的Y坐標(biāo)值，CURV為透鏡表面的曲率，K為透鏡的錐度，A、B、C、D、E、F、G及H為常數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的總長(zhǎng)短的光學(xué)鏡頭，其特征在于-100＜B、C、D、E、F＜100。
4.如權(quán)利要求3所述的總長(zhǎng)短的光學(xué)鏡頭，其特征在于A＝G＝H＝0，-100＜K、CURV＜100，且K及CURV均不為0。
5.如權(quán)利要求4所述的總長(zhǎng)短的光學(xué)鏡頭，其特征在于所述的第一、二、三透鏡是按折射率由低到高排列，第一、第三透鏡的色散率大于第二透鏡的色散率，且第一透鏡靠近物體。
6.如權(quán)利要求5所述的總長(zhǎng)短的光學(xué)鏡頭，其特征在于所述的第一、第二及第三透鏡的總長(zhǎng)度界于4mm和6mm之間，且第一透鏡與第二透鏡之間的距離大于第二透鏡與第三透鏡之間的距離。
7.如權(quán)利要求1-6任意項(xiàng)所述的總長(zhǎng)短的光學(xué)鏡頭，其特征在于所述的第一、第二及第三透鏡的折射率界于1.4與1.8之間。
8.如權(quán)利要求1-6任意項(xiàng)所述的總長(zhǎng)短的光學(xué)鏡頭，其特征在于所述的第一、第二及第三透鏡的中心厚度界于0.5mm與2mm之間。
9.如權(quán)利要求1-6任意項(xiàng)所述的總長(zhǎng)短的光學(xué)鏡頭，其特征在于還包括光闌，該光闌設(shè)置于第一透鏡的前面或第一、第二透鏡之間。
10.如權(quán)利要求1-6任意項(xiàng)所述的總長(zhǎng)短的光學(xué)鏡頭，其特征在于所述的第一透鏡的左表面為弧形凸出，其右表面為弧形凹入；第二透鏡的左表面為弧形凹入，其右表面為弧形凸出；第三透鏡的左表面曲率大于右表面的曲率，且其左、右表面的曲率界于0和250之間。
全文摘要
本發(fā)明總長(zhǎng)短的光學(xué)鏡頭包括透鏡組和光闌，透鏡組包括同軸排列的第一、第二及第三透鏡，該第一、二透鏡的表面為非球面，第三透鏡的表面為球面。所述的第一及第二透鏡的表面上各點(diǎn)的坐標(biāo)值滿(mǎn)足如下函數(shù)
文檔編號(hào)G02B9/12GK1584655SQ200410022759
公開(kāi)日2005年2月23日 申請(qǐng)日期2004年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月4日
發(fā)明者宋體涵 申請(qǐng)人:深圳市北大青鳥(niǎo)科技有限公司