专利名称：总长短的光学镜头的制作方法
技术领域：
本发明涉及成像设备领域，尤其是关于一种高像质成像设备的光学镜头。
背景技术：
在工业生产和日常生活中，成像设备(尤其是小型成像设备)的使用越来越广泛，如手机摄像头、小型数码相机、内窥镜、感应器、油井井底侦测用的摄像头及一些特殊情况下使用的摄像头等，人们对成像质量的要求也越来越高，因此对于成像设备的关键部件—镜头的设计及制造则愈发重要。镜头中各透镜的折射率、表面形状、厚度及曲率等参数决定了镜头的成像效果，而其中透镜的表面形状则起着尤为重要的作用。
发明内容本发明的目的在于提供一种能提高成像性能的总长短的的光学镜头。
本发明的目的是这样实现的该总长短的光学镜头包括透镜组，该透镜组包括同轴排列的第一、第二及第三透镜，该第一、二透镜的表面为非球面，第三透镜的表面为球面。
所述的第一及第二透镜的表面上各点的坐标值满足如下函数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表示透镜表面上各点的Z坐标值，Y表示透镜表面上各点的Y坐标值，CURV为透镜表面的曲率，K为透镜的锥度，A、B、C、D、E、F、G及H为常数。
-100＜B、C、D、E、F＜100；A＝G＝H＝0，-100＜K、CURV＜100，且K及CURV均不为0。
还包括光阑，该光阑设置于第一透镜的前面或设置于第一、第二透镜之间。
与现有技术相比，本发明具有如下优点通过将第三透镜表面设置为球面，第一及第二透镜表面设置为非球面，提高了光学传递函数；减少了各种像差(球差、慧差、像散、场曲、色差及畸变)，并减小了总长度，从而提高了该光学镜头的光学性能和适用性。
图1是本发明总长短的光学镜头的结构图及成像示意图图2为本发明总长短的光学镜头的光学传递函数图。
图3为本发明总长短的光学镜头的点列图。
图4为本发明总长短的光学镜头的球差-像散图。
图5为本发明总长短的光学镜头的色差图。
具体实施方式
请参阅图1，本发明总长短的光学镜头包括透镜组和光阑。透镜组包括共轴线排布的第一透镜1、第二透镜2及第三透镜3，各个透镜1、2、3均关于该轴线上下对称。将第一、第二及第三透镜1、2、3的轴线定义为Y轴，选Y轴与透镜面型曲线交点定义为原点，过原点且垂直于Y轴的轴线定义为Z轴(即透镜的高度方向)，该原点、Y轴及Z轴构成一个直角坐标系。
该光学镜头的总长度界于4mm和6mm之间，该第一透镜、第二及第三透镜1、2、3是依照折射率从低往高间隔排列，其中第一透镜1靠近物体，且第一、第二透镜1、2之间的间距大于第二、第三透镜2、3之间的间距。各个透镜1、2、3均具有左右两个表面，第一、二透镜1、2的四个表面均为非球面，该非球面的顶点半径各不相同。第三透镜3的左右两表面均为球面。第一透镜1的左表面为弧形突出，其右表面为弧形凹入。第二透镜2靠近第一透镜1的表面为月亮形凹入，其靠近第三透镜3一侧的表面为呈月亮形凸出。第三透镜3的两相对表面形状相似，且第三透镜3的左面曲率大于右面曲率，该左、右面曲率均为正值，并且曲率半径都大于4mm，即其曲率均小于250。该第一及第二透镜1、2的各非球面表面上各点的坐标值均满足如下函数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表示透镜表面上各点的Z坐标值，Y表示透镜表面上各点的Y坐标值，CURV为透镜表面的曲率，K为透镜的锥度，A、B、C、D、E、F、G及H为常数。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。该第一、第二及第三透镜1、2、3的中心厚度均界于0.5mm与2mm之间，第一、第二及第三透镜1、2、3的折射率界于1.4与1.8之间，其色散率界于30与70之间，且第一、第三透镜1、3的色散率大于第二透镜2的色散率。
光阑位于第一透镜1的一侧，其可位于第一透镜1与第二透镜2之间，也可位于第一透镜1的前面，即靠近物体的一侧，优选的是位于第一透镜1和第二透镜2之间。
图2至图5是用光学设计软件制作的物体在无穷远、成像在有限距离时本发明总长短的光学镜头的光学性能图，此时该光学镜头的第一、第二透镜1、2的表面函数的参数如下曲率＝0.5、锥度＝25、B＝90、C＝60、D＝-90、E＝60、F＝0，此时第三镜头3左表面的曲率半径是4.9mm、右表面的曲率半径是9mm。其中图2表示该光学镜头的光学传递函数(MTF)，A线条表示衍射极限的MTF值，B线条是中心视场的MTF值，C、D线条分别表示在31度视场时的子午视场(T)和弧矢视场(S)的MTF值，E、F线条分别表示在21.7度视场时的子午视场(T)和弧矢视场(S)的MTF值，从图中可知各种视场的MTF都非常集中，说明该光学镜头从中心到边缘视场的成像质量都很均匀，即整个图像都非常清晰。
图3是该光学镜头的点列图，其表明实际像与理论像的差异(即像差)，图中可知在不同视场时弥散斑的面积都较小，从而表明其像差小。图4是该光学镜头的球差、像散图，其用来表明光学镜头初级像差的大小，其中左边的图的三根线条从左至右依次表示在486nm、587nm及656nm三种波长下的球差，图中可知在该三种波长时初级像差都较小；其中右边的图的实、虚线条分别表示此镜头的子午和弧矢场曲值，从图中可知该镜头的像散值曲线。图5是该光学镜头的色差图，F线条对应两边沿波长的垂轴色散值曲线，G线条表示较短的参考波长的色散值，可知该光学镜头的色差较小。
以下记载了上述函数的各参数的几组具体数值，各组数值制成的光学镜头也具有良好的上述的MTF集中、像差小、球差小、色差小及总长度减小的光学性能实施方式一曲率＝95、锥度＝-85、B＝-90、C＝0、D＝45、E＝90、F＝90；实施方式二曲率＝0.7、锥度＝30、B＝0、C＝30、D＝60、E＝70、F＝-90；实施方式三曲率＝-15、锥度＝20、B＝90、C＝55、D＝-90、E＝50、F＝10；实施方式四曲率＝0.3、锥度＝10、B＝50、C＝90、D＝0、E＝0、F＝30；实施方式五曲率＝30、锥度＝0、B＝70、C＝45、D＝20、E＝30、F＝50；实施方式六曲率＝0.2、锥度＝40、B＝30、C＝-95、D＝90、E＝-90、F＝20实施方式七曲率＝-70、锥度＝90、B＝15、C＝20、D＝5、E＝-20、F＝-60。
本发明通过将第一，第二透镜表面设置为非球面，及第三透镜表面设置为球面，提高了光学传递函数；减少了各种像差，并减小总长度，从而提高了该光学镜头的光学性能和适用性。该光学镜头适用于小型的成像设备，尤其适合于1/4英寸及以下尺寸，及30万及以下像素的图像传感器。
权利要求
1.一种总长短的光学镜头，包括透镜组，其特征在于该透镜组包括同轴排列的第一、第二及第三透镜，该第一、二透镜的表面为非球面，第三透镜的表面为球面。
2.如权利要求1所述的光学镜头，其特征在于所述的第一及第二透镜的表面上各点的坐标值满足如下函数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表示透镜表面上各点的Z坐标值，Y表示透镜表面上各点的Y坐标值，CURV为透镜表面的曲率，K为透镜的锥度，A、B、C、D、E、F、G及H为常数。
3.如权利要求2所述的总长短的光学镜头，其特征在于-100＜B、C、D、E、F＜100。
4.如权利要求3所述的总长短的光学镜头，其特征在于A＝G＝H＝0，-100＜K、CURV＜100，且K及CURV均不为0。
5.如权利要求4所述的总长短的光学镜头，其特征在于所述的第一、二、三透镜是按折射率由低到高排列，第一、第三透镜的色散率大于第二透镜的色散率，且第一透镜靠近物体。
6.如权利要求5所述的总长短的光学镜头，其特征在于所述的第一、第二及第三透镜的总长度界于4mm和6mm之间，且第一透镜与第二透镜之间的距离大于第二透镜与第三透镜之间的距离。
7.如权利要求1-6任意项所述的总长短的光学镜头，其特征在于所述的第一、第二及第三透镜的折射率界于1.4与1.8之间。
8.如权利要求1-6任意项所述的总长短的光学镜头，其特征在于所述的第一、第二及第三透镜的中心厚度界于0.5mm与2mm之间。
9.如权利要求1-6任意项所述的总长短的光学镜头，其特征在于还包括光阑，该光阑设置于第一透镜的前面或第一、第二透镜之间。
10.如权利要求1-6任意项所述的总长短的光学镜头，其特征在于所述的第一透镜的左表面为弧形凸出，其右表面为弧形凹入；第二透镜的左表面为弧形凹入，其右表面为弧形凸出；第三透镜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之间。
全文摘要
本发明总长短的光学镜头包括透镜组和光阑，透镜组包括同轴排列的第一、第二及第三透镜，该第一、二透镜的表面为非球面，第三透镜的表面为球面。所述的第一及第二透镜的表面上各点的坐标值满足如下函数
文档编号G02B9/12GK1584655SQ200410022759
公开日2005年2月23日 申请日期2004年6月4日 优先权日2004年6月4日
发明者宋体涵 申请人:深圳市北大青鸟科技有限公司