專利名稱：全塑膠非球面透鏡結(jié)構(gòu)的高定位精度及超薄光學(xué)鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
全塑膠非球面透鏡結(jié)構(gòu)的高定位精度及超薄光學(xué)鏡頭
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種光學(xué)鏡頭，尤其涉及一種應(yīng)用于高像素大尺寸觸摸屏的紅外 線與可見光共焦成像微型光學(xué)鏡頭。
背景技術(shù)：
目前使用的觸摸屏用鏡頭普遍存在這樣的缺點(diǎn)定位精度不高、可見光和紅外線 成像時(shí)存在像面偏移導(dǎo)致成像質(zhì)量下降、外形尺寸較大。市場上現(xiàn)在主要是10萬像素的低配置鏡頭，而且體積大不方便用于超薄屏，而且 對觸摸位置不夠靈敏。鏡頭的外形偏大，外徑一般大于M8，大部分為圓形，從而不能用于超 薄屏。對于觸摸屏范圍出現(xiàn)的物體反應(yīng)不靈敏，精度不高。本實(shí)用新型是在此種情況下作出的。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種高像素、體積小，可使用于40英 寸以上觸摸屏的高定位精度及超薄光學(xué)鏡頭。為了解決上述存在的技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用相關(guān)技術(shù)方案全塑膠非球面透鏡結(jié)構(gòu)的高定位精度及超薄光學(xué)鏡頭，特征在于包括有耐高溫承 座和裝在耐高溫承座上的鏡筒以及調(diào)焦環(huán)，在鏡筒前端設(shè)置有光闌，在鏡筒的空腔中、光闌 后依次設(shè)有第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡和第四透鏡，第一透鏡與第二透鏡之間、第二透 鏡與第三透鏡之間、第三透鏡與第四透鏡之間相應(yīng)地設(shè)有隔圈；所述的第一透鏡的兩個(gè)表 面為彎月形狀的非球面，第二透鏡的兩個(gè)表面為雙凹形狀的非球面，第三透鏡的為雙凸形 狀的非球面，而第四透鏡為雙曲線形狀的非球面。如上所述的全塑膠非球面透鏡結(jié)構(gòu)的高定位精度及超薄光學(xué)鏡頭，特征在于所述 所述的第二透鏡和第三透鏡的非球面的表面形狀滿足以下方程Z = cy2/{l+ V [I- (1+k) c2y2]} + α ιΥ2+ α 2y4+ α 3y6+ α 4y8+ α 5y10+ α 6y12+ α 7y14+ α
6;在公式中，參數(shù)C為半徑所對應(yīng)的曲率，y為徑向坐標(biāo)，k為圓錐二次曲線系數(shù)，、至CI8 分別表示各徑向坐標(biāo)所對應(yīng)的系數(shù)。如上所述的全塑膠非球面透鏡結(jié)構(gòu)的高定位精度及超薄光學(xué)鏡頭，特征在于所 述的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡的系統(tǒng)元件特性滿足以下表達(dá)式_5 < fl
<-2, -3 < f2 < -1. 5,1 < f3 < 5,1 < f4 < 5 ；50 < vdl2 < 60，50 < vd34 < 60，20
<vd56 < 40,50 < vd89 < 60 ；其中，fl為第一透鏡的焦距，f2為第二透鏡的焦距，f3為 第三透鏡的焦距，f4為第四透鏡的焦距，Vdl2為第一透鏡的色散系數(shù)，Vd34為第二透鏡的 色散系數(shù)，Vd56為第三透鏡的色散系數(shù)，Vd89為第四透鏡的色散系數(shù)。如上所述的全塑膠非球面透鏡結(jié)構(gòu)的高定位精度及超薄光學(xué)鏡頭，特征在于所述 第一透鏡朝光闌方向的第一面為橢圓非球面形狀，第二面為扁圓橢球面；第二透鏡朝第一 透鏡方向的第一面非拋物線形狀，第二面為雙曲線形狀；第三透鏡朝第二透鏡方向的第一面為橢球面，第二面為橢球面；第四透鏡朝第三透鏡方向的第一面為扁橢球面，第二面為雙 曲線形狀。如上所述的全塑膠非球面透鏡結(jié)構(gòu)的高定位精度及超薄光學(xué)鏡頭，特征在于鏡筒 的空腔中、第四透鏡的后部還設(shè)有濾光片。如上所述的全塑膠非球面透鏡結(jié)構(gòu)的高定位精度及超薄光學(xué)鏡頭，特征在于所述 耐高溫承座與鏡筒通過調(diào)焦環(huán)之間的螺紋配合固定。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有本實(shí)用新型有如下的優(yōu)點(diǎn)1、本實(shí)用新型的微型數(shù)位鏡頭能夠達(dá)到200萬像素以上，而現(xiàn)有微型數(shù)位鏡頭一 般是10萬、30萬像素。2、本實(shí)用新型的可實(shí)現(xiàn)最薄位置為3MM的厚度最厚也不超過5MM厚度的體積。3、本實(shí)用新型的紅外線和可見光成像共焦提高了不同光照度下的定位精度及一 致性。4、本實(shí)用新型可以用于200萬像素的CMOS感光片及(XD。5、本實(shí)用新型還解決了以前方形非對稱形狀鏡片加工困難而導(dǎo)致的良品率低和 成本相對較高的問題。

圖1是承座和鏡筒之間的裝配圖；圖2是透鏡的示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述如圖所示，全塑膠非球面透鏡結(jié)構(gòu)的高定位精度及超薄光學(xué)鏡頭，包括有耐高溫 承座1和裝在耐高溫承座1上的鏡筒2以及調(diào)焦環(huán)3，鏡筒2通過卡裝方式裝在耐高溫承座 1中，限制了鏡筒2的橫向移動。在所述鏡筒2前端設(shè)置有光闌4，在鏡筒2的空腔中、光闌4后依次設(shè)有第一透鏡 5、第二透鏡6、第三透鏡7和第四透鏡8。所述第一透鏡5與第二透鏡6之間、第二透鏡6 與第三透鏡7之間、第三透鏡7與第四透鏡8之間相應(yīng)地設(shè)有隔圈9。所述的第一透鏡5的兩個(gè)表面為彎月形狀的非球面，第二透鏡6的兩個(gè)表面為雙 凹形狀的非球面，第三透鏡7的為雙凸形狀的非球面，而第四透鏡8為雙曲線形狀的非球具體來說，所述第一透鏡5朝光闌方向的第一面51為橢圓非球面形狀，第二面52 為扁圓橢球面；第二透鏡6朝第一透鏡方向的第一面61非拋物線形狀，第二面62為雙曲線 形狀；第三透鏡7朝第二透鏡方向的第一面71為橢球面，第二面72為橢球面；第四透鏡8 朝第三透鏡方向的第一面81為扁橢球面，第二面82為雙曲線形狀。這有效的解決了各種 像差均衡的問題。同時(shí)，第三透鏡7它具有高折射本領(lǐng)，由于本身在光學(xué)系統(tǒng)中的位置和高折射率 而使其能角度程度減小畸變和減小第四透鏡的有效通光孔徑。第四透鏡8的第一個(gè)面是扁 橢球面，而第二個(gè)表面必須采用雙曲線形的非球面，它可以有效地使得場曲減小。系統(tǒng)的第一透鏡5具有正折射本領(lǐng)，第二透鏡6具有負(fù)折射本領(lǐng)，第三透鏡7和第四透鏡8具有正折 射本領(lǐng)。第二透鏡6、第三透鏡7和第四透鏡8的組合具有負(fù)折射本領(lǐng)，從而使得光學(xué)系統(tǒng) 的像方主面前移，從而使得系統(tǒng)長度縮短。系統(tǒng)全塑膠透鏡結(jié)構(gòu)的高像質(zhì)光學(xué)鏡頭，可在 430nm至870nm的波長范圍內(nèi)成像清晰，實(shí)現(xiàn)在可見光和紅外光的高精度定位攝像的共焦 微型光學(xué)鏡頭。為減小光線在各透鏡之間的折射變化角度，控制成像畸變，結(jié)構(gòu)上需要盡量減小 第一透鏡和第二透鏡之間的距離；同時(shí)第三透鏡和第四透鏡之間的距離則需盡量增大；為 改善場曲像差，第四透鏡8的第二面82設(shè)計(jì)成雙曲線非球面。所述所述的第二透鏡和第三透鏡的非球面的表面形狀滿足以下方程Z = cy2/{l+ V [l-l+kc2y2]} + α J2+ α 2y4+ α 3y6+ α 4y8+ α 5y10+ α 6y12+ α 7y14+ α 8y16 ；
在公式中，參數(shù)c為半徑所對應(yīng)的曲率，y為徑向坐標(biāo)，k為圓錐二次曲線系數(shù)，α工至α 8分 別表示各徑向坐標(biāo)所對應(yīng)的系數(shù)。當(dāng)k系數(shù)小于-1時(shí)面形曲線為雙曲線，等于-1時(shí)為拋 物線，介于-ι到0之間時(shí)為橢圓，等于0時(shí)為圓形，大于0時(shí)為扁圓形。通過以上參數(shù)可以 精確設(shè)定透鏡前后兩面非球面的形狀尺寸。所述的第一透鏡5、第二透鏡6、第三透鏡7、第四透鏡8的系統(tǒng)元件特性滿足以 下表達(dá)式_5 < η < -2，-3 < f2 < -1. 5，1 < f3 < 5，1 < f4 < 5 ;50 < vdl2 < 60，50 < vd34 < 60,20 < vd56 < 40,50 < vd89 < 60 ；其中，fl 為第一透鏡的焦距，f2 為第二透 鏡的焦距，f3為第三透鏡的焦距，f4為第四透鏡的焦距，Vdl2為第一透鏡的色散系數(shù)，Vd34 為第二透鏡的色散系數(shù)，Vd56為第三透鏡的色散系數(shù)，Vd89為第四透鏡的色散系數(shù)。所述耐高溫承座1與鏡筒2通過調(diào)焦環(huán)3之間的螺紋配合固定，轉(zhuǎn)動調(diào)焦環(huán)3，可 使鏡筒2沿著承座上、下滑動。鏡筒2的空腔中、第四透鏡8的后部還設(shè)有濾光片10。光線是經(jīng)過濾光片10進(jìn)入 CMOS感光芯片的，濾光片10對CMOS感光芯片有一定的保護(hù)作用，同時(shí)也過濾一部分光線， 使圖像色彩亮麗和銳利的同時(shí)具有良好的色彩還原性。濾光片10除了解決色彩方面的問 題以外，還保證了后面調(diào)焦環(huán)有足夠的空間可以調(diào)焦及模具的設(shè)計(jì)和加工。設(shè)計(jì)實(shí)例[0035]序號類型半徑間隔(厚度)光學(xué)材料直徑圓錐系數(shù)[0036]1非球面70. 6PMMA5. 568-6[0037]2非球面1. 31. 433.14-0. 6193934[0038]3非球面-200. 8PMMA3. 09645[0039]4非球面1. 20. 0711.682-2. 151186[0040]5非球面21. 16PC1.5220.3169257[0041]6非球面140. 0931. 05490[0042]7光圈無窮大0. 0581. 3068260[0043]8非球面7. 481511PMMA1. 168135[0044]9非球面-1. 20. 11.99-0.3925753[0045]10標(biāo)準(zhǔn)無窮大0. 3K91. 9186610[0046]11標(biāo)準(zhǔn)無窮大2. 72. 0058360[0047]12標(biāo)準(zhǔn)無窮大0. 4K93. 890846013 標(biāo)準(zhǔn) 無窮大 非球面面形系數(shù) 面1
0. 05
4.141398
6 8 10 12 14 16
系數(shù)2
系數(shù)4
系數(shù)
系數(shù)
系數(shù)
系數(shù)
系數(shù)
系數(shù)
面2
系數(shù)
系數(shù)
系數(shù)
系數(shù)
系數(shù)
系數(shù)
系數(shù)
系數(shù)
面3
系數(shù)
系數(shù)
系數(shù)
系數(shù)
系數(shù)
系數(shù)
系數(shù)
系數(shù)
面4
系數(shù)
系數(shù)
系數(shù)
系數(shù)
系數(shù)
系數(shù)
系數(shù)
系數(shù)
面5
0
0. 012122036 -0.0007779814 -4. 586116e-005 6. 782423e-006 0 0 0
EVENASPH
2 4 6 8 10 12 14 16
2 4 6 8 10 12 14 16
2 4 6 8 10 12 14 16
0
-0·003164936 0.01672424 -0·001256694 -0·0031619364 0 0 0
0
-0·008811447 -0·006245692 0.0009056553 0.00060505 0 0 0
0
0.19309118 -0· 0658172 -0· 21396205 -0· 29119433 0 0 0[0087] 系數(shù)20[0088] 系數(shù)40．020322l[0089] 系數(shù)6一0．0042487[0090] 系數(shù)8一0．15060459[0091] 系數(shù)10一0．28382886[0092] 系數(shù)120．0022979714[0093] 系數(shù)140[0094] 系數(shù)160[0095] 面6[0096] 系數(shù)20[0097] 系數(shù)40．06853734[0098] 系數(shù)60．60105972[0099] 系數(shù)8一0．12904987[Oloo] 系數(shù)lo一5．0603828[0101] 系數(shù)1215．077425[0102] 系數(shù)140[O103] 系數(shù)160[0104] 面8[O105] 系數(shù)20[0106] 系數(shù)4一0．0393113l[O107] 系數(shù)6一0．07185864[O108] 系數(shù)81．0158389[O109] 系數(shù)100．07768973[0110] 系數(shù)12一4．489426[0111] 系數(shù)140[0112] 系數(shù)160[0113] 面9[0114] 系數(shù)20[0115] 系數(shù)40．038780933[0116] 系數(shù)60．00652536[0117] 系數(shù)80．0169406[0118] 系數(shù)10一0．0411658[0119] 系數(shù)120．03614294[Ol 20] 系數(shù)140[0121] 系數(shù)160。
權(quán)利要求全塑膠非球面透鏡結(jié)構(gòu)的高定位精度及超薄光學(xué)鏡頭，特征在于包括有耐高溫承座(1)和裝在耐高溫承座(1)上的鏡筒(2)以及調(diào)焦環(huán)(3)，在鏡筒(2)前端設(shè)置有光闌(4)，在鏡筒(2)的空腔中、光闌(4)后依次設(shè)有第一透鏡(5)、第二透鏡(6)、第三透鏡(7)和第四透鏡(8)，第一透鏡(5)與第二透鏡(6)之間、第二透鏡(6)與第三透鏡(7)之間、第三透鏡(7)與第四透鏡(8)之間相應(yīng)地設(shè)有隔圈(9)；所述的第一透鏡(5)的兩個(gè)表面為彎月形狀的非球面，第二透鏡(6)的兩個(gè)表面為雙凹形狀的非球面，第三透鏡(7)的為雙凸形狀的非球面，而第四透鏡(8)為雙曲線形狀的非球面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全塑膠非球面透鏡結(jié)構(gòu)的高定位精度及超薄光學(xué)鏡頭，特征 在于所述所述的第二透鏡和第三透鏡的非球面的表面形狀滿足以下方程Z = cy2/{l+ V [I- (1+k) c2y2]} + α ιΥ2+ α 2y4+ α 3y6+ α 4y8+ α 5y10+ α 6y12+ α 7y14+ α 8y16 ；在 公式中，參數(shù)c為半徑所對應(yīng)的曲率，y為徑向坐標(biāo)，k為圓錐二次曲線系數(shù)，α工至α 8分別 表示各徑向坐標(biāo)所對應(yīng)的系數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的全塑膠非球面透鏡結(jié)構(gòu)的高定位精度及超薄光學(xué)鏡頭， 特征在于所述的第一透鏡(5)、第二透鏡(6)、第三透鏡(7)、第四透鏡(8)的系統(tǒng)元件特 性滿足以下表達(dá)式_5 < Π < -2，-3 < f2 < -1. 5,1 < f3 < 5,1 < f4 < 5 ；50 < vdl2 < 60,50 < vd34 < 60,20 < vd56 < 40,50 < vd89 < 60 ；其中，fl 為第一透鏡的焦距，f2 為第二透鏡的焦距，f3為第三透鏡的焦距，f4為第四透鏡的焦距，Vdl2為第一透鏡的色散 系數(shù)，Vd34為第二透鏡的色散系數(shù)，Vd56為第三透鏡的色散系數(shù)，Vd89為第四透鏡的色散 系數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的全塑膠非球面透鏡結(jié)構(gòu)的高定位精度及超薄光學(xué)鏡頭， 特征在于所述第一透鏡(5)朝光闌方向的第一面(51)為橢圓非球面形狀，第二面(52)為 扁圓橢球面；第二透鏡(6)朝第一透鏡方向的第一面(61)非拋物線形狀，第二面(62)為雙 曲線形狀；第三透鏡(7)朝第二透鏡方向的第一面(71)為橢球面，第二面(72)為橢球面； 第四透鏡(8)朝第三透鏡方向的第一面(81)為扁橢球面，第二面(82)為雙曲線形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的全塑膠非球面透鏡結(jié)構(gòu)的高定位精度及超薄光學(xué)鏡頭， 特征在于鏡筒(2)的空腔中、第四透鏡(8)的后部還設(shè)有濾光片(10)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的全塑膠非球面透鏡結(jié)構(gòu)的高定位精度及超薄光學(xué)鏡頭， 特征在于所述耐高溫承座(1)與鏡筒(2)通過調(diào)焦環(huán)(3)之間的螺紋配合固定。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種全塑膠非球面透鏡結(jié)構(gòu)的高定位精度及超薄光學(xué)鏡頭，其包括有耐高溫承座和裝在耐高溫承座上的鏡筒以及調(diào)焦環(huán)，在鏡筒前端設(shè)置有光闌，在鏡筒的空腔中、光闌后依次設(shè)有第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡和第四透鏡，第一透鏡與第二透鏡之間、第二透鏡與第三透鏡之間、第三透鏡與第四透鏡之間相應(yīng)地設(shè)有隔圈；所述的第一透鏡的兩個(gè)表面為彎月形狀的非球面，第二透鏡的兩個(gè)表面為雙凹形狀的非球面，第三透鏡的為雙凸形狀的非球面，而第四透鏡為雙曲線形狀的非球面。本實(shí)用新型提供提供了一種高像素、體積小，可使用于40英寸以上觸摸屏的高定位精度及超薄光學(xué)鏡頭。
文檔編號G02B7/04GK201757808SQ20102051383
公開日2011年3月9日 申請日期2010年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月27日
發(fā)明者肖明志 申請人:中山聯(lián)合光電科技有限公司