成像鏡頭裝置和便攜式設(shè)備的制作方法
本實(shí)用新型的實(shí)施例涉及包括非球形表面的鏡頭的領(lǐng)域；并且更具體地，涉及具有三個(gè)鏡頭部件的鏡頭。
背景技術(shù)：
小型移動多用途設(shè)備(例如智能手機(jī)，平板設(shè)備和便攜式電腦)的出現(xiàn)導(dǎo)致需要高分辨率的小形狀因數(shù)照相機(jī)集成在設(shè)備中。特別地，需要可用在可能小于8mm厚的薄設(shè)備中的照相機(jī)。希望提供一種高性能鏡頭，該鏡頭可用于可能為鏡頭提供很小空間的薄設(shè)備中的小形狀因數(shù)照像機(jī)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
在一個(gè)方面，公開了一種成像鏡頭裝置，所述成像鏡頭裝置具有光軸，所述成像鏡頭裝置按照從物體側(cè)到圖像側(cè)的順序包括具有正折光力的第一鏡頭部件，該第一鏡頭部件擁有平坦的物體側(cè)表面、和圖像側(cè)表面，該圖像側(cè)表面在其與光軸相交處為凸的；具有正折光力的第二鏡頭部件，及具有正折光力的第三鏡頭部件。
根據(jù)實(shí)施例，第二鏡頭部件具有物體側(cè)表面和圖像側(cè)表面，該物體側(cè)表面在其與光軸相交處為凹的，該圖像側(cè)表面在其與光軸相交處為凸的。
根據(jù)實(shí)施例，第三鏡頭部件具有物體側(cè)表面和圖像側(cè)表面，該物體側(cè)表面在其與光軸相交處為凸的，該圖像側(cè)表面在其與光軸相交處為凹的。
根據(jù)實(shí)施例，第一鏡頭部件、第二鏡頭部件、和第三鏡頭部件中的每一個(gè)都由折射材料的單一透明塊形成，且所有三個(gè)鏡頭部件具有相同的折射率和阿貝數(shù)。
根據(jù)實(shí)施例，第一鏡頭部件的圖像側(cè)表面為非球面表面。
根據(jù)實(shí)施例，第二鏡頭部件和第三鏡頭部件的圖像側(cè)表面和物體側(cè)表面為非球面表面。
根據(jù)實(shí)施例，f為光學(xué)成像鏡頭裝置的焦距，f1為第一鏡頭部件的焦距，且滿足關(guān)系：0.19<f/f1<0.20。
根據(jù)實(shí)施例，f2為第二鏡頭部件的焦距，且滿足關(guān)系：0.24<f/f2<0.25。
根據(jù)實(shí)施例，f3為第三鏡頭部件的焦距，且滿足關(guān)系：0.49<f/f3<0.50。
在另一方面，公開了一種便攜式設(shè)備，該便攜式設(shè)備包括外殼；及集成在所述外殼內(nèi)部的數(shù)字照相機(jī)，該數(shù)字照相機(jī)具有光學(xué)成像鏡頭裝置，所述光學(xué)成像鏡頭裝置具有光軸，所述成像鏡頭裝置按照從物體側(cè)到圖像側(cè)的順序包括具有正折光力的第一鏡頭部件，該第一鏡頭部件擁有平坦的物體側(cè)表面、和圖像側(cè)表面，該圖像側(cè)表面在其與光軸相交處為凸的；具有正折光力的第二鏡頭部件；及具有正折光力的第三鏡頭部件。
根據(jù)實(shí)施例，第二鏡頭部件具有物體側(cè)表面和圖像側(cè)表面，該物體側(cè)表面在其與光軸相交處為凹的，該圖像側(cè)表面在其與光軸相交處為凸的。
根據(jù)實(shí)施例，第三鏡頭部件具有物體側(cè)表面和圖像側(cè)表面，該物體側(cè)表面在其與光軸相交處為凸的，該圖像側(cè)表面在其與光軸相交處為凹的。
根據(jù)實(shí)施例，第一鏡頭部件、第二鏡頭部件、和第三鏡頭部件中的每一個(gè)都由折射材料的單一透明塊形成，且所有三個(gè)鏡頭部件具有相同的折射率和阿貝數(shù)。
根據(jù)實(shí)施例，第一鏡頭部件的圖像側(cè)表面為非球面表面。
根據(jù)實(shí)施例，第二鏡頭部件和第三鏡頭部件的圖像側(cè)表面和物體側(cè)表面為非球面表面。
根據(jù)實(shí)施例，f為光學(xué)成像鏡頭裝置的焦距，f1為第一鏡頭部件的焦距，且滿足關(guān)系：0.19<f/f1<0.38。
根據(jù)實(shí)施例，f2為第二鏡頭部件的焦距，且滿足關(guān)系：0.24<f/f2<0.54。
根據(jù)實(shí)施例，f3為第三鏡頭部件的焦距，且滿足關(guān)系：0.06<f/f3<0.50。
根據(jù)實(shí)施例，外殼包括透明面板，且第一鏡頭部件被形成為透明面板的一部分。
根據(jù)實(shí)施例，該便攜式設(shè)備為具有包括基座和樞轉(zhuǎn)地連接于基座的蓋的蛤殼結(jié)構(gòu)的便攜式電腦，且外殼為蓋的一部分。
在還另一方面，公開了一種成像鏡頭裝置，該成像透鏡裝置按照從物體側(cè)到圖像側(cè)的順序包括具有正折光力的第一鏡頭元件，該第一鏡頭元件具有平坦的物體側(cè)表面、和圖像側(cè)表面，該圖像側(cè)表面在其與光軸相交處為凸的；具有正折光力的第二鏡頭元件，該第二鏡頭元件具有物體側(cè)表面和圖像側(cè)表面，該物體側(cè)表面在其與光軸相交處為凹的，該圖像側(cè)表面在其與光軸相交處為凸的；及具有正折光力的第三鏡頭元件，該第三鏡頭元件具有物體側(cè)表面和圖像側(cè)表面，該物體側(cè)表面在其與光軸相交處為凸的，該圖像側(cè)表面在其與光軸相交處為凹的；其中，第一鏡頭元件、第二鏡頭元件、和第三鏡頭元件由具有相同折射率和阿貝數(shù)的材料形成；其中，第一鏡頭元件的圖像側(cè)表面及第二鏡頭元件和第三鏡頭元件的圖像側(cè)表面和物體側(cè)表面為非球面表面。
公開了一種具有三個(gè)鏡頭部件的光學(xué)成像鏡頭裝置。所有鏡頭部件可以具有正折光力。第一物體側(cè)鏡頭部件具有平坦的物體側(cè)表面。其余折射表面可以為非球面的。第二和第三鏡頭元件可以具有彎月形狀。所有三個(gè)鏡頭部件可以具有相同的折射率和阿貝數(shù)。
從附圖和下面的詳細(xì)描述中，當(dāng)前實(shí)用新型的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將顯見。
附圖說明
通過參考下面的用于示例性地而非限制性地示出本實(shí)用新型的實(shí)施例的描述和附圖，可以最好地理解本實(shí)用新型。在附圖中，相似附圖標(biāo)記表示相似的元件，其中：
圖1是包括三個(gè)折射鏡頭元件的鏡頭系統(tǒng)的第一示例實(shí)施例的截面圖；
圖2是內(nèi)部集成了照相機(jī)模塊的便攜式設(shè)備的透視圖；
圖3是內(nèi)部集成了另一個(gè)照相機(jī)模塊的另一個(gè)便攜式設(shè)備的透視圖；
圖4示出了圖3中所示的設(shè)備的透明板的一部分以及照相機(jī)模塊的側(cè)視圖；
圖5是包括三個(gè)折射鏡頭元件的鏡頭系統(tǒng)的第二示例實(shí)施例的截面圖。
具體實(shí)施方式
本申請要求2015年9月30日提交的美國臨時(shí)專利申請No.62/235,391的權(quán)益；本申請根據(jù)35U.S.C.§119(e)要求該臨時(shí)申請的提交日期的權(quán)益，并通過引用而被整體結(jié)合于此。
在下面的描述中，闡述了許多具體的細(xì)節(jié)。然而，應(yīng)理解，本實(shí)用新型的實(shí)施例也可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)現(xiàn)。在其他例子中，為了使對描述的理解不晦澀，公知的結(jié)構(gòu)和技術(shù)沒有詳細(xì)展示。
在下面的描述中，參考示出本實(shí)用新型的數(shù)個(gè)實(shí)施例的附圖。應(yīng)理解，可以使用其他實(shí)施例，且可以在不違背本公開的精神和范圍的情況下進(jìn)行機(jī)械組成、結(jié)構(gòu)、電氣和操作方面的修改。下面的詳細(xì)描述并不具有限制意義，且當(dāng)前實(shí)用新型的實(shí)施例的范圍僅由發(fā)布的專利的權(quán)利要求限定。
此處使用的術(shù)語僅是為了描述特定的實(shí)施例，而不是為了限制本實(shí)用新型。此處，為了描述方便，可以使用空間相對術(shù)語(例如“下面”，“下方”，“下部”，“上方”，“上部”，等等)來描述圖中示出的一個(gè)元件或特征與另外(一個(gè)或多個(gè))元件或特征的關(guān)系。應(yīng)理解，除了圖中描述的方向之外，空間相對術(shù)語還意圖涵蓋使用或操作中的設(shè)備的不同方向。例如，如果圖中的設(shè)備被翻轉(zhuǎn)，那么，被描述為在其他元件或特征“下面”或“下方”的元件將被定向?yàn)樵谄渌蛱卣鳌吧戏健薄＿@樣，示例性術(shù)語“下方”能夠涵蓋上方取向和下方取向兩者。設(shè)備可以被另外定向(例如，旋轉(zhuǎn)90度或在其他方向上)，并且此處使用的空間相對的描述詞也相應(yīng)地解釋。
如在文中使用的，除非上下文給出不同的指示，否則單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”和“該”也意圖包括復(fù)數(shù)形式。還應(yīng)了解，術(shù)語“包含”和/或“包括”指定了所陳述的特征、步驟、操作、元件、和/或部件的存在，但并不排除一個(gè)或多個(gè)其他特征、步驟、操作、元件、部件、和/或其組合的存在或添加。
應(yīng)用于鏡頭的術(shù)語“光軸”或簡稱“軸”指示鏡頭的旋轉(zhuǎn)對稱軸。
應(yīng)用于鏡頭的術(shù)語“元件”指示具有兩個(gè)相對的折射表面的折射材料的任何單一透明塊，這些表面在透鏡的光軸的橫向上布置并沿光軸分隔開。
應(yīng)用于鏡頭的術(shù)語“部件”或者指示(1)具有兩個(gè)相對的折射表面的折射材料的單一透明塊，即元件，或者指示(2)沿著鏡頭的光軸順序布置的一組多個(gè)這樣的塊，這些塊的相鄰折射表面或者完全整體接觸，或者在具有間隔的情況下平行，該間隔的幅值小以至于在鏡頭計(jì)算中不予考慮。
當(dāng)圓心在折射表面的圖像側(cè)時(shí)，折射表面的半徑表示為正數(shù)。當(dāng)圓心在折射表面的物體側(cè)時(shí)，折射表面的半徑表示為負(fù)數(shù)。具有正半徑的物體側(cè)折射表面是凸的；具有負(fù)半徑的物體側(cè)折射表面是凹的。具有正半徑的圖像側(cè)折射表面是凹的；具有負(fù)半徑的圖像側(cè)折射表面是凸的。應(yīng)用于鏡頭表面的術(shù)語“凸”表明該鏡頭表面在表面與光軸相交處是凸的。應(yīng)用于鏡頭表面的術(shù)語“凹”表明該鏡頭表面在表面與光軸相交處是凹的。
應(yīng)用于鏡頭的術(shù)語“折光力”指示在光軸附近鏡頭使光匯聚或發(fā)散的程度。“正折光力”是使光線向著光軸彎曲、即匯聚光的折光力。“負(fù)折光力”是使光線彎曲遠(yuǎn)離光軸、即發(fā)散光的折光力。
應(yīng)用于鏡頭的術(shù)語“孔徑光闌”或者簡稱“光闌”指示確定通過鏡頭系統(tǒng)的光束尺寸的開口。
此處使用的術(shù)語“焦距”指的是有效焦距，而不是前焦距，也不是后焦距。
描述了用于小形狀因數(shù)照像機(jī)的緊湊鏡頭系統(tǒng)的實(shí)施例。照相機(jī)可以在小包裝尺寸中實(shí)現(xiàn)，同時(shí)仍然捕獲清晰的高分辨率圖像，這使得照相機(jī)的實(shí)施例適合用于諸如手機(jī)，智能手機(jī)，平板計(jì)算設(shè)備，便攜式電腦，上網(wǎng)本，筆記本電腦，小筆記本電腦，超級本，監(jiān)測設(shè)備等小型和/或移動多用途設(shè)備。然而，照相機(jī)的一些方面(例如，鏡頭系統(tǒng)和光敏元件)可以被放大或縮小，以便提供具有更大或更小的包裝尺寸的照相機(jī)。此外，照相機(jī)系統(tǒng)的實(shí)施例可以實(shí)現(xiàn)為獨(dú)立的數(shù)字照相機(jī)。除了靜止的(單幀捕獲)照相機(jī)應(yīng)用，照相機(jī)系統(tǒng)的實(shí)施例也可以適合用于視頻照相機(jī)應(yīng)用。
折射鏡頭部件可以由塑料材料組成。在至少一些實(shí)施例中，折射鏡頭元件可以由注射成型塑料材料組成。但是，可以使用其他透明光學(xué)材料。還要注意，在給出的實(shí)施例中，不同的鏡頭元件可以由具有不同光學(xué)特性(例如，不同阿貝數(shù)和/或不同折射率)的材料組成。
照相機(jī)也可以，但并不必須，包括被置于鏡頭系統(tǒng)的最后一個(gè)鏡頭部件和光敏元件之間的紅外(IR)濾光器。IR濾光器可以由諸如玻璃的材料組成。但是，也可以使用其他材料。注意，IR濾光器并不影響鏡頭系統(tǒng)的有效焦距。還要注意，除了此處示出和描述的部件之外，照相機(jī)也可以包括其他部件。
在照相機(jī)中，鏡頭系統(tǒng)在位于光敏元件表面或其附近的像面(IP)處形成圖像。遠(yuǎn)處物體的圖像尺寸直接與鏡頭系統(tǒng)的有效焦距(f)成比例。鏡頭系統(tǒng)的總軌跡長度(TTL)為第一個(gè)(物側(cè))鏡頭部件的物側(cè)表面處的前頂點(diǎn)與像平面之間的在光軸(AX)上的距離。
在示例實(shí)施例中，鏡頭系統(tǒng)被配置為其有效焦距f為或約為0.56毫米(mm)，F(xiàn)-值(焦比，或F-數(shù))為或約為2.2，視場(FOV)為或約為75度(但是可以實(shí)現(xiàn)更窄或更寬的FOV)，且總軌跡長度(TTL)為或約為1.1mm。
注意，焦距f，F(xiàn)-值，和/或其他參數(shù)可以被縮放或調(diào)整，以滿足對于其他照相機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用的光學(xué)、成像、和/或包裝約束的各種規(guī)定。可被指定為對于特定照相機(jī)應(yīng)用的要求的和/或可對于不同照相機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用而變化的照相機(jī)系統(tǒng)約束包括但不限于焦距f、有效孔徑、F-值、視場(FOV)、成像性能要求和包裝體積或尺寸約束。
在一些實(shí)施例中，鏡頭系統(tǒng)也可以配備聚焦機(jī)構(gòu)，該聚焦機(jī)構(gòu)用于從無限遠(yuǎn)處(物體場景與照相機(jī)距離>20米)向近物體距離(<30mm)對于物體場景聚焦。例如，在一些實(shí)施例中，此處描述的鏡頭系統(tǒng)可以配備可調(diào)焦機(jī)構(gòu)，其中鏡頭系統(tǒng)和/或在像面處的光敏元件可以被移動以用來在從大于20米到小于30mm的距離范圍內(nèi)對物體場景進(jìn)行聚焦。
雖然此處給出了數(shù)值范圍，作為其中的一個(gè)或多個(gè)光學(xué)參數(shù)可被動態(tài)改變(例如，使用可調(diào)孔徑光闌和/或可調(diào)焦點(diǎn))的可調(diào)照相機(jī)和鏡頭系統(tǒng)的例子，但是，包括了其中的光學(xué)參數(shù)和其他參數(shù)數(shù)值在這些范圍內(nèi)的固定(不可調(diào))鏡頭系統(tǒng)的照相機(jī)系統(tǒng)的實(shí)施例也可以實(shí)現(xiàn)。
圖1顯示了用于示例實(shí)施例的三個(gè)折射鏡頭部件101，102,103的截面圖。這個(gè)例子并非用于限制，并且對于鏡頭系統(tǒng)給定的各種參數(shù)可發(fā)生變化，而同時(shí)仍然獲得類似的結(jié)果。在鏡頭系統(tǒng)110中，三個(gè)鏡頭部件101-103中的每一個(gè)都有折光力，且形成了具有焦距f的鏡頭系統(tǒng)。鏡頭系統(tǒng)110的三個(gè)鏡頭部件從物體側(cè)到圖像側(cè)沿光軸(AX)112排列如下：
第一鏡頭部件101，具有正折光力、焦距f1、平坦的物體側(cè)表面、和凸的圖像側(cè)表面；
第二鏡頭部件102，具有正折光力、焦距f2、凹的物體側(cè)表面、和凸的圖像側(cè)表面；以及
第三鏡頭部件103、具有正折光力、焦距f3、凸的物體側(cè)表面、和凹的圖像側(cè)表面。
第一物體側(cè)鏡頭表面121(第一鏡頭部件101的物體側(cè)表面)是平坦的(平的)。第二和第三鏡頭部件102,103具有正彎月形。此外，五個(gè)彎曲鏡頭表面中至少有一個(gè)是非球面的。在所示的示例實(shí)施例中，所有五個(gè)彎曲鏡頭表面都是非球面的。
鏡頭系統(tǒng)110在圖像傳感器118的表面處或附近形成圖像。覆蓋材料116(例如覆蓋玻璃或紅外截止濾光器)可以被放置在鏡頭系統(tǒng)110和圖像傳感器118之間。
鏡頭系統(tǒng)110的平坦的物體側(cè)表面121可以允許鏡頭系統(tǒng)被安裝在鏡頭系統(tǒng)的前部與被放置在鏡頭系統(tǒng)前方的表面之間的間隙較小的設(shè)備之中。這可允許設(shè)備高度被降低。
現(xiàn)在參考圖2，示出了便攜式設(shè)備200的透視圖，其中集成了使用圖1中顯示的鏡頭系統(tǒng)的照相機(jī)模塊。在這種情況下設(shè)備200可以是膝上型電腦或者筆記本電腦。當(dāng)然，照相機(jī)模塊可替代地可被集成到其他種類的便攜式設(shè)備(例如智能手機(jī)或平板電腦)中，照相機(jī)模塊還可以被集成到非便攜式設(shè)備(例如臺式個(gè)人電腦，電視監(jiān)視器)，或者任何其他在Z-軸方向上的輪廓(Z-高)特別短的電子設(shè)備。
在膝上型電腦或筆記本電腦的情況中，設(shè)備200可以在外殼上具有顯示屏，外殼可以提供圍繞顯示屏的擋板202.外殼的Z-高204在8mm或更小范圍內(nèi)，因此特別適合在內(nèi)部接納Z-高在6mm或更小范圍內(nèi)的照相機(jī)模塊。此處描述的鏡頭系統(tǒng)適合創(chuàng)建具有小Z-高的緊湊鏡頭系統(tǒng)。圖1中顯示的鏡頭系統(tǒng)的前表面121可以與擋板202的面向前方的表面基本上平齊。
現(xiàn)在參考圖3，示出另一個(gè)便攜式設(shè)備300的透視圖，其中集成了使用根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的鏡頭系統(tǒng)的另一個(gè)照相機(jī)模塊330。在這種情況下，設(shè)備300可以是智能手機(jī)或平板電腦，在預(yù)期由用戶單手持握時(shí)使用的意義上其為手持設(shè)備。當(dāng)然，照相機(jī)模塊330可替代地可集成在其他種類的便攜式設(shè)備中，例如膝上型電腦或筆記本電腦，還可以集成在非便攜式設(shè)備(例如臺式個(gè)人計(jì)算機(jī)，電視監(jiān)視器，或者任何其他在Z-軸方向上的輪廓(Z-高)特別短的電子設(shè)備)中。
在智能手機(jī)或者平板電腦的情況下，設(shè)備300具有外殼，使得設(shè)備能夠作為移動電話終端或終端站起作用的蜂窩網(wǎng)絡(luò)無線通信電路集成在該外殼中。設(shè)備可以具有如下外殼，外殼的Z-高在8mm或更小的范圍內(nèi)，因此特別適合在其中接納Z-高在6mm或更小范圍內(nèi)的照相機(jī)模塊。此處描述的鏡頭系統(tǒng)適合用來創(chuàng)建具有小Z-高的緊湊鏡頭系統(tǒng)。
在一些實(shí)施例中，設(shè)備300包括具有至少一個(gè)透明面板320的外殼，該透明面板320形成了設(shè)備的外部表面。照相機(jī)模塊330可以包括第二鏡頭部件302、第三鏡頭部件303、覆蓋材料316、和圖像傳感器318。透明面板320可以包括作為面板的成型部分的第一鏡頭部件301。
圖4示出了圖3中顯示的設(shè)備300的透明面板320的一部分和照相機(jī)模塊330的側(cè)視圖。第一鏡頭部件301形成為透明面板320的一部分，如在形成第一鏡頭部件的透明面板的該部分的前部、物體側(cè)表面321和后部、圖像側(cè)表面322之間的兩條虛線表明的。應(yīng)認(rèn)識到，跨越包括第一鏡頭部件301的區(qū)域，透明面板320是連續(xù)的且均勻的。虛線僅表明第一鏡頭部件301的光學(xué)邊界，并不是表明透明面板320中任何物理上可感知的邊界。
照相機(jī)模塊330與透明面板320組裝，以使面板中的第一鏡頭部件301與模塊中的第二和第三鏡頭部件302,303沿光軸312對準(zhǔn)，從而提供完整的成像光學(xué)系統(tǒng)310。
圖5顯示了用于第二示例實(shí)施例的三個(gè)折射鏡頭部件401,402,403的截面圖。這個(gè)例子并不用于限制，并且對于鏡頭系統(tǒng)給定的各種參數(shù)可發(fā)生變化，而同時(shí)仍然獲得類似的結(jié)果。在鏡頭系統(tǒng)410中，三個(gè)鏡頭部件401-403中的每一個(gè)都有折光力，且形成了具有焦距f的鏡頭系統(tǒng)。鏡頭系統(tǒng)410的三個(gè)鏡頭部件從物體側(cè)到圖像側(cè)沿著光軸(AX)412排列如下：
第一鏡頭部件401，具有正折光力、焦距f1、平坦的物體側(cè)表面、和凸的圖像側(cè)表面；
第二鏡頭部件402，具有正折光力、焦距f2、凹的物體側(cè)表面、和凸的圖像側(cè)表面；以及
第三鏡頭部件403，具有正折光力、焦距f3、凸的物體側(cè)表面，和凹的圖像側(cè)表面。
第一物體側(cè)鏡頭表面421(第一鏡頭部件401的物體側(cè)表面)是平坦的(平的)。第二和第三鏡頭部件402,403具有正彎月形狀。此外，五個(gè)彎曲鏡頭表面中至少有一個(gè)是非球面的。在所示的第二示例實(shí)施例中，所有五個(gè)彎曲鏡頭表面都是非球面的。
鏡頭系統(tǒng)410在圖像傳感器418的表面處或其附近形成圖像。覆蓋材料416(例如，覆蓋玻璃或紅外截止濾光器)可以被放置在鏡頭系統(tǒng)410和圖像傳感器418之間。
鏡頭系統(tǒng)410的平坦的物體側(cè)表面421可以允許鏡頭系統(tǒng)被安裝在鏡頭系統(tǒng)的前部與被放置在鏡頭系統(tǒng)前方的表面之間的間隙較小的設(shè)備之中。這可以允許設(shè)備高度被降低。
下面的表格提供了此處描述及圖1和圖5示出的示例鏡頭系統(tǒng)的各種光學(xué)和物理參數(shù)的示例值。表1A和表1B提供了如圖1中示出的具有三個(gè)鏡頭部件101-103的鏡頭系統(tǒng)110的示例實(shí)施例的光學(xué)規(guī)范。表2A和表2B提供了如圖5中示出的具有三個(gè)鏡頭部件401-403的鏡頭系統(tǒng)410的示例實(shí)施例的光學(xué)規(guī)范。
在表格中，除非另外指定，否則所有尺度以毫米計(jì)。正半徑表明曲率中心在表面的圖像側(cè)。負(fù)半徑表明曲率中心在表面的物體側(cè)。“INF”代表無限(光學(xué)中使用)。“ASP”指示非球面表面，“FLT”指示平坦表面。厚度(或間隔)為從一個(gè)表面與光軸的交點(diǎn)到下一個(gè)表面與光軸的交點(diǎn)的軸距。設(shè)計(jì)波長表示在成像系統(tǒng)的頻帶中的波長。
對于鏡頭元件、窗、晶片襯底、和IR濾光器的材料，提供了氦d-線波長處的折射率Nd，以及相對于氫的d-線和C-線和F-線的阿貝數(shù)Vd。阿貝數(shù)Vd可以由下式定義：
Vd＝(Nd-1)/(NF–NC),
其中，NF和NC分別為在氫的F和C線處的材料的折射率的值。
參考表1B中的非球面常數(shù)，可以給出描述非球面表面的非球面式：
其中Z為平行于Z-軸的表面的下沉(對于所有實(shí)施例，Z-軸與光軸重合)；
K為圓錐常數(shù)；且
A,B,C,D,E,和F為非球面系數(shù)。
在表格中，“E”表示指數(shù)符號(10的冪數(shù))。
注意，在下面的表格中給出了鏡頭系統(tǒng)的示例實(shí)施例的數(shù)值。這些數(shù)值以舉例的形式給出，并不是用于限制。例如，在示例實(shí)施例中的一個(gè)或多個(gè)鏡頭元件的一個(gè)或多個(gè)表面的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)、以及組成元件的材料的參數(shù)可以被賦予不同數(shù)值，而仍可為鏡頭系統(tǒng)提供類似的性能。特別地，注意，表格中的一些數(shù)值可以被放大或縮小，以便使用此處描述的鏡頭系統(tǒng)的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)更大或更小的照相機(jī)。
還要注意，在表格中所示的鏡頭系統(tǒng)的各個(gè)實(shí)施例中，元件的表面編號(Si)從物平面處的第一表面0到像平面處的最后一個(gè)表面9被列出。鏡頭系統(tǒng)的有效焦距由f給出。鏡頭系統(tǒng)的總軌跡長度(TTL)為在第一個(gè)部件L1的物體側(cè)表面和像平面之間的沿著光軸的距離。孔徑光闌(AS)(未顯示)可以被放置在鏡頭部件L1的前物體側(cè)附近，可以確定鏡頭系統(tǒng)的入射光瞳。鏡頭系統(tǒng)的焦比或f-值被定義為鏡頭系統(tǒng)有效焦距f除以入射光瞳直徑。IR濾光器118可以阻擋可能破壞光敏元件或?qū)ζ洚a(chǎn)生不利影響的紅外輻射，且可以被配置為不會對f產(chǎn)生影響。
此處描述的鏡頭系統(tǒng)的實(shí)施例涵蓋頻譜范圍為470納米(nm)～650nm、參考波長為555nm的可見區(qū)域內(nèi)的應(yīng)用。下面表格中的光學(xué)規(guī)范在470nm～650nm頻譜上為所述的f-值提供高圖像質(zhì)量。
示例鏡頭系統(tǒng)的三個(gè)鏡頭部件L1，L2，和L3可以由其折射率和阿貝數(shù)在表格中列出的塑料材料組成。在至少一些實(shí)施例中，塑料材料可以被用于鏡頭部件。所有三個(gè)鏡頭部件L1，L2，和L3可以由相同的塑料材料組成。這些塑料材料用于鏡頭部件允許鏡頭系統(tǒng)在可見區(qū)域中的色差被優(yōu)化和校正。
鏡頭部件材料可以被選擇，且鏡頭部件的折光力分布可以被計(jì)算，以便滿足有效焦距f、以及像場彎曲或Petzval和的校正。如表中所示，光學(xué)像差的單色和彩色變化可以通過調(diào)整鏡頭部件的曲率半徑和非球面系數(shù)或者幾何形狀、以及軸間距來減小，以便產(chǎn)生校正得很好且均衡的最小殘留像差。
盡管一些示例實(shí)施例已經(jīng)被描述并且在附圖中被示出，仍然需要了解，這些實(shí)施例僅是寬泛的實(shí)用新型的說明，并不是對寬泛的實(shí)用新型的限制，本實(shí)用新型不限于已經(jīng)示出和描述的特定結(jié)構(gòu)和配置，因?yàn)楸绢I(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以想到各種其他修改。因此，描述被作為說明性的而不是限制性的。
表1A
Si:表面i
Ri:表面i的半徑
Di:表面i和表面i+1之間的沿著光軸的距離
Nd:相對于d-線，587.56nm的材料的折射率
Vd:相對于d-線的材料的阿貝數(shù)
fl:555nm處鏡頭部件的焦距
設(shè)計(jì)波長：650nm,610nm,555nm,510nm,470nm
表1B
第一示例實(shí)施例的非球面系數(shù)
表2A
Si:表面i
Ri:表面i的半徑
Di:表面i和表面i+1之間的沿著光軸的距離
Nd:相對于d-線，587.56nm的材料的折射率
Vd:相對于d-線的材料的阿貝數(shù)
fl:555nm處鏡頭部件的焦距
設(shè)計(jì)波長：650nm,610nm,555nm,510nm,470nm
表2B
第二示例實(shí)施例的非球面系數(shù)
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