三片式全非球面轉(zhuǎn)接器魚眼鏡頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 無
【背景技術(shù)】
[0002] 數(shù)碼相機(jī)模塊使用于種種消費(fèi)者、產(chǎn)業(yè)、及科學(xué)的成像裝置中，以產(chǎn)生靜像及/或 視頻。該等裝置包含行動(dòng)電話、數(shù)碼靜像及視頻相機(jī)、以及網(wǎng)絡(luò)相機(jī)。相機(jī)模塊的視野典型 地在60度與70度之間。該視野可藉由在相機(jī)模塊的前面附著轉(zhuǎn)接器透鏡而予以增加。該轉(zhuǎn) 接器透鏡及相機(jī)模塊所生成的成像系統(tǒng)具有比單獨(dú)相機(jī)模塊更寬的視野。寬的視野在諸如 汽車導(dǎo)航、汽車停放監(jiān)視系統(tǒng)、及手勢(shì)辨識(shí)的應(yīng)用中是有價(jià)值的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 依據(jù)實(shí)施例，提供三片式全非球面轉(zhuǎn)接器魚眼（TPAAAF)鏡頭。該TPAAAF鏡頭包含 負(fù)彎月形透鏡，雙凸透鏡，及定位在負(fù)彎月形透鏡與雙凸透鏡之間的雙凹透鏡。負(fù)彎月形、 雙凹、及雙凸透鏡系同軸且配置以出口光瞳，而當(dāng)出口光瞳與相機(jī)鏡頭的入口光瞳共平面 且同軸時(shí)，該等透鏡與相機(jī)鏡頭協(xié)力產(chǎn)生具有比單獨(dú)的相機(jī)鏡頭更大視野的影像。負(fù)彎月 形、雙凹、及雙凸透鏡各具有非球面目標(biāo)側(cè)表面及非球面影像側(cè)表面。
[0004] 依據(jù)實(shí)施例，負(fù)彎月形透鏡具有厚度D1及其目標(biāo)側(cè)表面的半徑S1，其中比值S1/D1 滿足8.0〈51/01〈8.8，用以致能寬視野。負(fù)彎月形透鏡的目標(biāo)側(cè)表面具有曲率半徑1?1，以及 負(fù)彎月形透鏡的影像側(cè)表面具有曲率半徑R2，其中比值R2/R1滿足0.11〈R2/R1〈0.19，用以 降低失真。雙凹透鏡的目標(biāo)側(cè)表面具有曲率半徑R3,以及雙凹透鏡的影像側(cè)表面具有曲率 半徑R4;其中比值R4/R3滿足-0.22〈R4/R3〈-0.12，用以降低場(chǎng)曲率。雙凸透鏡的目標(biāo)側(cè)表面 具有曲率半徑R5,以及雙凸透鏡的該影像側(cè)表面具有曲率半徑R6;其中比值R6/R5滿足-0.7 <R6/R5〈-0.4,用以降低色差及縱向像差。負(fù)彎月形透鏡及雙凹透鏡各具有超過55的色散系 數(shù)(Abbe number)，以及雙凸透鏡具有小于35的色散系數(shù)(Abbe number)，用以降低色差。
【附圖說明】
[0005] 圖1顯示在轉(zhuǎn)接器外殼內(nèi)且被附著至行動(dòng)電話的先前技藝轉(zhuǎn)接器魚眼鏡頭。
[0006] 圖2是實(shí)施例中的三片式全非球面轉(zhuǎn)接器魚眼(TPAAAF)鏡頭的橫剖面視圖。
[0007] 圖3是實(shí)施例中的用于成像系統(tǒng)的作用成為轉(zhuǎn)接器鏡頭的TPAAAF鏡頭的橫剖面視 圖。
[0008] 圖4顯示用于第3圖的TPAAAF鏡頭的代表性參數(shù)。
[0009 ]圖5是第3圖成像系統(tǒng)內(nèi)的TPAAAF鏡頭的縱向像差的圖表。
[0010]圖6是第3圖成像系統(tǒng)內(nèi)的TPAAAF鏡頭的f-θ失真的圖表。
[0011] 圖7是第3圖成像系統(tǒng)內(nèi)的TPAAAF鏡頭的珀茲伐(Petzval)場(chǎng)曲率的圖表。
[0012] 圖8是第3圖成像系統(tǒng)內(nèi)的TPAAAF鏡頭的側(cè)向彩色誤差的圖表。
[0013] 圖9是實(shí)施例中的用于成像系統(tǒng)的作用成為轉(zhuǎn)接器鏡頭的TPAAAF鏡頭的橫剖面視 圖。
[0014]圖10顯示用于第9圖的魚眼鏡頭的代表性參數(shù)。
[0015]圖11是第9圖成像系統(tǒng)內(nèi)的TPAAAF鏡頭的縱向像差的圖表。
[0016 ]圖12是第9圖成像系統(tǒng)內(nèi)的TPAAAF鏡頭的f-θ失真的圖表。
[0017] 圖13是第9圖成像系統(tǒng)內(nèi)的TPAAAF鏡頭的珀茲伐(Petzval)場(chǎng)曲率的圖表。
[0018] 圖14是第9圖成像系統(tǒng)內(nèi)的TPAAAF鏡頭的側(cè)向彩色誤差的圖表。
【具體實(shí)施方式】。
[0019] 第1圖顯示魚眼鏡頭轉(zhuǎn)接器外殼140內(nèi)的先前技藝轉(zhuǎn)接器魚眼鏡頭100,其是附著 至行動(dòng)電話150。行動(dòng)電話150包含具有標(biāo)準(zhǔn)視野的芯片上相機(jī)。魚眼鏡頭轉(zhuǎn)接器外殼140定 位在行動(dòng)電話150上，使得轉(zhuǎn)接器魚眼鏡頭100的光軸與芯片上電話相機(jī)的光軸同軸。
[0020] 先前技藝轉(zhuǎn)接器魚眼鏡頭100包含由光學(xué)玻璃及/或塑料所制成的光學(xué)組件，例 如，結(jié)合有一非球面塑料透鏡的一球面玻璃透鏡。光學(xué)玻璃的色散系數(shù)(Abbe number)的范 圍大于光學(xué)塑料的該者。因此，在僅具有球面玻璃表面的合成魚眼鏡頭中可獲得的最小色 差是低于由塑料所形成的相似鏡頭。惟，與全塑料鏡頭系統(tǒng)相較地，在魚眼鏡頭中的玻璃的 使用招致增大的材料成本、制造成本、重量、體積、及在制造鏡頭形狀上的限制。
[0021] 在下文所敘述的全塑料合成魚眼鏡頭以塑料的尺寸及重量?jī)?yōu)點(diǎn)達(dá)成玻璃的性能 益處。當(dāng)使全塑料魚眼鏡頭設(shè)計(jì)優(yōu)化以符合所欲的性能規(guī)格時(shí)，使用非球面表面而非僅球 面表面將獲得更多的自由度。該等性能規(guī)格包含使諸如縱向像差(縱向球面像差）、影像失 真、場(chǎng)曲率、及側(cè)向彩色的像差最小化。使每個(gè)該等性能度量的鏡頭設(shè)計(jì)優(yōu)化是由光學(xué)塑料 中的色散系數(shù)(Abbe number)的相對(duì)窄的范圍，及最小化的塑料組件數(shù)目的益處所約束。 [0022]本發(fā)明特別地提供三片式全非球面轉(zhuǎn)接器魚眼(TPAAAF)鏡頭，其中在該TPAAAF中 的各光學(xué)組件的色散系數(shù)(Abbe number)對(duì)應(yīng)現(xiàn)有的光學(xué)塑料。該TPAAAF鏡頭可被設(shè)計(jì)以 適合放進(jìn)諸如，第1圖的魚眼鏡頭轉(zhuǎn)接器外殼140的魚眼鏡頭轉(zhuǎn)接器外殼內(nèi)。
[0023] 第2圖是一TPAAAF鏡頭200的橫剖面視圖。該TPAAAF鏡頭200包含負(fù)彎月形透鏡 210,雙凹透鏡220,及雙凸透鏡230。負(fù)彎月形透鏡210包含目標(biāo)側(cè)表面211及影像側(cè)表面 212。雙凹透鏡220包含目標(biāo)側(cè)表面221及影像側(cè)表面222。雙凸透鏡230包含目標(biāo)側(cè)表面231 及影像側(cè)表面232。在TPAAAF鏡頭200的第一實(shí)施例中，該等表面211、212、221、222、231、及 232各是非球面的。
[0024] 負(fù)彎月形透鏡210,雙凹透鏡220,及雙凸透鏡230各是單透鏡。在TPAAAF鏡頭200的 實(shí)施例中，負(fù)彎月形透鏡210、雙凹透鏡220、及雙凸透鏡230的一者或多者可是非單透鏡，而 不會(huì)悖離關(guān)于此的范疇。TPAAAF鏡頭200可被定尺寸，以致使其取代第1圖的魚眼鏡頭轉(zhuǎn)接 器外殼140中的轉(zhuǎn)接器魚眼鏡頭100。
[0025] 請(qǐng)參閱負(fù)彎月形透鏡210,目標(biāo)側(cè)表面211的半徑是S1，以及負(fù)彎月形透鏡210的軸 上厚度是D1。負(fù)彎月形透鏡210的實(shí)施例可具有在8.0與8.8之間的商51/1)1。限制商51/1)1至 此范圍將在包含TPAAAF鏡頭200的成像系統(tǒng)中致能寬的視野。例如，本文所討論的成像系統(tǒng) 350及950具有大于170度的個(gè)別的視野。
[0026] 請(qǐng)參閱負(fù)彎月形透鏡210,目標(biāo)側(cè)表面211具有曲率半徑R1，以及影像側(cè)表面212具 有曲率半徑R2。負(fù)彎月形透鏡210的實(shí)施例可具有在0.11與0.19之間的商R2/R1。限制商R2/ R1至此范圍允許在包含TPAAAF鏡頭200的成像系統(tǒng)中修正失真。例如，在0度與90度之間的 場(chǎng)角度處，本文所討論的成像系統(tǒng)350及950具有小于11%的個(gè)別失真。
[0027] 請(qǐng)參閱雙凹透鏡220,目標(biāo)側(cè)表面221具有曲率半徑R3,以及影像側(cè)表面222具有曲 率半徑R4。雙凹透鏡220的實(shí)施例可具有在-0.22與-0.12之間的商R4/R3。限制商R4/R3至此 范圍允許在包含TPAAAF鏡頭200的成像系統(tǒng)中修正場(chǎng)曲率。例如，在0度與90度之間的場(chǎng)角 度處，本文所討論的成像系統(tǒng)350及950具有小于0.10毫米(mm)的個(gè)別的場(chǎng)曲率。
[0028] 請(qǐng)參閱雙凸透鏡230,目標(biāo)側(cè)表面231具有曲率半徑R5,以及影像側(cè)表面232具有曲 率半徑R6。雙凸透鏡230的實(shí)施例可具有在-0.7與-0.4之間的商R6/R5。限制商R6/R5至此范 圍允許在包含TPAAAF鏡頭200的諸如，本文所討論的成像系統(tǒng)350及950的成像系統(tǒng)中，修正 色差及縱向像差。例如，本文所討論的成像系統(tǒng)350及950的橫向色差(側(cè)向彩色誤差)是小 于愛里斑半徑(Airy disk radius)。而且，本文所討論的成像系統(tǒng)350及950的縱向像差的 大小是橫跨入口光瞳半徑小于〇. 04毫米(mm)。
[0029] 在TPAAAF鏡頭200中，負(fù)彎月形透鏡210及雙凹透鏡220各具有色散系數(shù)（Abbe number )VD>55。雙凸透鏡230具有色散系數(shù)（Abbe number )VD〈35。在色散系數(shù)（Abbe number)上的該等約束允許在包含TPAAAF鏡頭200的諸如，本文所討論的成像系統(tǒng)350及950