微型摄像镜头系统技术方案

本发明专利技术提供一种微型摄像镜头系统，其从物侧到成像面依次包括光栏，一双面皆凸的第一透镜和一呈弯月型且凹面弯向物侧的第二透镜，该第一和第二透镜都至少有一面为非球面，且由同一种塑料制成，该系统还满足条件式（１）１＜Ｔ／ｆ＜１．７，其中Ｔ表示光栏到像面的距离；ｆ表示整个摄像镜头的焦距。优选的，该系统还满足条件式（２）１．２＜ｄ／Ｒ２＜２．１，其中Ｒ２表示第一透镜靠近成像面的表面曲率半径的绝对值；ｄ表示第一透镜的厚度。该微型摄像镜头系统中两枚透镜均采用塑料制成，并且控制主光线出射角在一定范围内，可简化工艺，降低成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种摄像镜头系统，尤其涉及适用于手机、PC照相机等微型摄像元件的微型摄像镜头系统。
技术介绍
近年来，随着多媒体的发展，对搭载在手提电脑和可视电话以及手机等上使用了CCD(Charged Coupled Device)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等固体成像器件的摄像元件的需求越来越大。而这种需求增大的本身又要求镜头系统更进一步的小型化。另一方面，由于这些固体成像器件如CCD或者CMOS的工艺技术提高，已经制作出每个像素只有几个微米大小的成像器件，使得系统小型化的同时提高了对摄像镜头的分辨率的要求。因此，提供一种具小型化、低成本、光学性能优良且成像质量好的镜头系统是现今微型摄像元件的发展方向。小型化是指从镜头的第一面到成像面的距离(即成像系统的总长)要短。低成本是希望系统包含较少的透镜数目，且透镜本身易于批量加工和装配。而镜头系统的性能优良和成像质量好可从以下几个方面考量1.镜头的速度快。即镜头本身具有比较小的F数，一般为2.8或者更快。2.视场角较大。比如半视场角在30度或更大。3.像面照度一致。即尽量减少渐晕拦光以提高视场边缘的照度。4.分辨率高。即尽量校正各种单色像差并尽量减少色差。单从低成本而言，希望仅采用一枚成像透镜，并且最好是塑料透镜。但是，单枚透镜一方面即使使用两个非球面也很难实现比较好的成像质量和光学特性(比如大的视场角70度)，大多只能应用在比较低端的产品，如11万像素的CMOS，另一方面单枚透镜为了校正像差，多采用厚透镜结构，其总长和焦距的比值(L/f)多在2左右，并不能够缩减系统的整体尺寸。典型的设计结构参见美国专利第6,297,915B1号及欧洲专利第EP1271215A3号，其基本的光学特性是总长与焦距比在2左右，主要针对较低像素(如11万像素)的应用，对于比较高端的应用(如30万像素)，单枚镜片的结构无论是从光学特性还是从便携性上都难以达到要求。单从成像质量上而言，已经有一些用于手机和摄像头的微型摄像镜头系统中采用三片透镜的结构，具体可参见公开号为2003/0193605的美国专利申请，甚至有采用四片透镜的结构来实现好的成像质量，具体看参见公开号为2004/0012861的美国专利申请。但是上述的微型摄像镜头系统由于镜片数目的增加导致系统成本的增加。因此，既兼顾成本又兼顾成像质量的设计是采用双镜片结构。双镜片结构一方面提供更多的设计自由度，使得成像质量可以相对于单镜片结构得以提高，另一方面又比三片型降低了成本，缩减了系统的整体尺寸。已有的两片型结构以反远距型居多，具体可参见美国专利第6,449,105B1号，该镜头系统从物侧到像侧依次包括一负光焦度的弯月型透镜，光栏和一正光焦度的弯月型透镜。这种结构对广角消像差是有利的。它的另一个重要特点是后工作距(成像透镜最后一面到像面的距离)用以放置快门比较长。但是，其后工作距很长使得减少系统整体长度比较困难，限制了系统的小型化。为了满足上述需求，已经有的针对VGA(30万像素)光学模组普遍采用了两片塑料透镜，并含有4个非球面的结构。这种结构能够满足系统小型化和低成本的要求，典型的如公开号为2004/0036983的美国专利申请和欧洲专利EP1357414A1，其成像质量也可以满足30万像素的需要。然而，设第一枚透镜的阿贝数为v1，第二枚透镜的阿贝数为v2，该公开号为2004/0036983的美国专利申请中，总长与焦距比在2左右，要求v1＞50，v2＜40；欧洲专利EP1357414A1中，其总长与焦距比在1.7左右，且要求v1-v2＞25以消除色差。也就是说，以上两个系统最小的总长与焦距比也在1.7左右，即在进一步小型化时受到一定限制，且两枚透镜需要采用不同材料以消除色差。一方面，如果将至少一种材料换为玻璃，可很好的消除色差，进一步提高成像质量。但是，成本也随之提高。另一方面，如果采用两种不同的塑料，首先，由于透镜均为非球面面形，量产一般采用铸模来实现，而不同材料对于铸模工艺有不同的要求，难以降低工艺的复杂性，成本较高；其次，由于塑料材料还存在吸湿性(Water Absorbency)的问题，广泛用于手机数位相机的塑料材料中，仅非晶型聚烯烃材料Zeonex(Polyolefin Resin或Cyclo-olefinPolymers)的吸湿性很低(＜0.01％)，而聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的典型值为1.5％，聚碳酸酯(PC)为0.4％，故两枚透镜中至少一枚透镜存在吸湿性的问题，而该透镜的吸湿变形将导致整个系统的光学性能下降。从另外的角度看，由于30万象素的CMOS本身对成像质量的要求相对较低，色差的影响比较小，在镜头焦距比较短(约4mm)的情况下，镜头设计中可以不考虑色差的影响。如果能够在成像质量，尤其是轴向色差和倍率色差稍有降低但仍能满足30万象素CMOS需要的情况下，前后两枚透镜采用同一种塑料，有利于进一步降低成本。有鉴于此，提供一种低成本，可进一步小型化且采用同一种塑料作为透镜材料的微型摄像镜头系统实为必要。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服以上微型摄像镜头系统成本较高，进一步小型化较为困难，且由于对不同材料铸模难以降低工艺复杂性，提供一种低成本，可进一步小型化且采用同一种塑料作为透镜材料的微型摄像镜头系统。本专利技术解决技术问题的技术方案是提供一种微型摄像镜头系统，其从物侧到成像面依次包括光栏，一双面皆凸的第一透镜和一呈弯月型且凹面弯向物侧的第二透镜，该第一和第二透镜都至少有一面为非球面，且均采用同一种塑料制成，该系统还满足条件式(1)1＜T/f＜1.7，其中T表示光栏到成像面的距离；f表示整个摄像镜头的焦距。为消除单色像差并满足总长要求，该摄像镜头系统还满足条件式(2)0.5＜f1/f＜0.8和(3)0.2＜R2/R1＜1，其中f1表示第一透镜的焦距；R1表示第一透镜靠近物侧的表面曲率半径的绝对值；R2表示第一透镜靠近成像面的表面曲率半径的绝对值。为减少第一透镜靠近成像面的表面的光线入射角，从而减小高级像差，该摄像镜头系统还满足条件式(4)1.2＜d/R2＜2.1，其中d表示第一透镜的厚度。为校正场曲，该摄像镜头系统还进一步满足条件式(5)0.7＜(1/R3)/(1/R1+1/R2+1/R4)＜1，其中R3表示第二透镜靠近物侧的凹面曲率半径的绝对值；R4表示第二透镜靠近像侧的表面曲率半径的绝对值。为避免透镜吸湿变形导致系统的光学性能下降，本专利技术所述塑料选自非晶型聚烯烃材料。与现有技术相比较，本专利技术提供的微型摄像镜头系统满足条件式(1)1＜T/f＜1.7，可实现整个系统的进一步小型化；此外，第一透镜和第二透镜均采用同一种塑料制成，可简化制作工艺、降低成本，且该塑料制成的透镜避免了因吸湿变形而导致的整个系统光学性能下降。附图说明图1是本专利技术的微型摄像镜头系统的构成示意图。图2是本专利技术的微型摄像镜头系统第一实施例的光路示意图。图3A至图6分别是本专利技术的微型摄像镜头系统第一实施例的垂轴像差曲线、像散与场曲以及畸变曲线、轴上点球差色差曲线以及倍率色差曲线图。图7是本专利技术的微型摄像镜头系统第二实施例的光路示意图。图8A至图11分别是本专利技术的微型摄本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微型摄像镜头系统，其从物侧到成像面依次包括光栏，一两面皆凸的第一透镜，及一弯月型、且凹面弯向物侧的第二透镜，其特征在于该第一和第二透镜都至少有一表面为非球面，且由同一种塑料制成，该系统还满足满足条件式（１）１＜Ｔ／ｆ＜１．７，其中Ｔ表示光栏到成像面的距离；ｆ表示整个摄像镜头的焦距。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王卓，金国藩，严瑛白，王民强，曾吉勇，
申请(专利权)人：清华大学，鸿富锦精密工业深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]