[发明专利]摄像镜头

说明书

技术领域 本发明涉及适用于手机或摄像头的高倍、小型且低成本的高性能摄像镜头。背景技术随着无线通讯网络和因特网技术的发展，手机或PC使人与人之间的联系越来越紧密。手机或摄像头所带来的照相功能在为视频沟通提供便利的同时，也提高了产品或解决方案的市场竞争力。高质量、高解析度和低成本、操作简便及小型化成了适用于手机或摄像头的摄像镜头所竞相优化的指标。

早期的摄像镜头采用单片镜头，如美国专利或专利申请US 6,055,105B1、US2003/0117709A1，欧洲专利EP 0819952A2所公开的相关镜头，只是具有最低成本和重量最轻的优势。不足在于难以修正像差，尤其在广角镜头上难以修正像差。此外，畸变(distortion)、场曲(field curvature)和闪光(astigmatism)等方面的指标也无法得到有效修正。

美国专利公开US 2003/0117723和2004/0036983，欧洲专利公开EP1357414A1所揭示的技术方案采用的是典型的两片镜头，单着重在改善单片透镜的色差问题。若镜头的色差太大，照出的影像中物体边缘会出现彩色的毛边，若色差越小，则影像越清晰，越接近于实际人眼看到的图像。这些方案中两片透镜的镜片必须由不同材料组成，且该两种材料的阿贝数(AbbeV，也就是v number，本说明书中将用v表示；该值越大，系统越不容易产生色差)要有显著不同。一般采用塑胶或玻璃来改善单片透镜的各种像差。但该方案的像差仍然过大，这些镜头只适用于低解析度的应用场合。

美国专利或专利申请公开US 6,882,483B1、US 7,239,458B2、US 2003/0193605A1，日本专利公开JP 2001-075006等则采用三片镜片来修正像差，尤其是色差。其中，美国专利US 6,882,483B1采用两片塑胶镜片加上一片塑胶或玻璃镜片，主要针对畸变进行改良。假设理想的像高是y₀，实际上的像高是y，则畸变(Distortion)D可以表达为：

D＝[(y-y₀)/y₀]×100(％)

该值越小对应的影像品质越好，即影像越接近于真实物体。若是畸变过大，影像会扭曲变形。该专利方案中的畸变仅能达到：

2.0％＜|DIST6|＜5.0％

|DIST8-DIST6|＜0.61％

|DIST10-DIST8|＜0.8％

其中DIST6、DIST8和DIST10分别代表像高为总像高的60％、80％和100％时所对应的畸变值D。而美国专利US 7,239,458B2中则三片镜片均采用塑胶材料。除此之外，该方案虽能将镜头组缩小到total tract(光圈到像平面的距离)在5.8毫米～7毫米之内；然其尚有不足之处如纵向色差(lateral color)还是很大，如图1所示，光的入射角在30度以内时，中间一条曲线所代表的纵向色差的最大值为1.7微米～2.8微米。

MTF(Modulation Transfer Function，调制传递函数)是评价图像清晰度的一个重要参数，我们可以引入该参数来评价镜头成像的解析度，MFT越高，镜头成像的画质越清晰。以MAX和MIN分别代表入射光强度的最大值和最小值，则

MTF＝(MAX-MIN)/(MAX+MIN)

对于理想的光信号因MAX＝1，MIN＝0，则MTF＝1；当该信号进入一光学系统后，必然因各种光损使得MTF下降；若MTF＝0表示光信号完全通不过该光学系统，因此MTF的范围为0～1，且会随着空间频率(单位为cycle/millimeter，通常简写为lp/mm)的增加而下降。人眼可以分辨的最低MTF为0.2。美国专利US 8,882,483B1中的三片镜片也采用塑胶材料，如图2所示，纵坐标代表入射光的归一化强度，每条曲线代表不同光入射角度下的MTF，则在人眼可接受的MFT范围内，该专利方案所对应的空间频率仅能达到140lp/mm，并且各个角度的曲线太过弯曲，不够直，而不够贴近理想曲线的直线线条意味着各个角度的空间频率线条和理想线条差距过大，将降低成像品质。

上述现有技术之不足在于，综合解析度、色差及像差等方面的指标来看，现有技术方案还难以面面俱到地实现兼顾。

发明内容 本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足之处，而提出一种摄像镜头，小型化地实现高解析度、色差及像差的修正。