具有外部快门的镜头制造技术

一种具有外部快门的镜头，其镜筒内设有两组镜片，第一组镜片是一个双凸镜，位于镜筒的始端，第二组镜片紧随第一组镜片，依次由一片双凹镜，一片凸凹镜和一片双凸镜组成，光圈的位置位于第一组镜片之前，快门组设置在光圈的位置上并且位于镜筒内。本实用新型专利技术使可变快门／光圈的集成变得非常容易，而且全部使用传统研磨和抛光工艺加工制成的球面镜片组成，特别适合于便携式数字设备，并且可兼容于微镜阵列的传感器。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种具有外部快门的镜头，是一种为电子成像传感器配备的高分辩率镜头，特别适合于数码相机使用。使用高分辩率电子成像传感器的数码相机需要配备能够大量生产并且不昂贵的高分辩率镜头，这种需要在面向消费市场的数码相机中尤为突出。对某种特定的传感器而言，为了获得更高的传感器性能，必需为其镜头增加机械快门和可变光圈。为了在各种光亮程度下拍摄到良好效果的照片一般也需要可变光圈。在较暗的环境中拍摄时，光圈必需被全部打开，这样才可以使足够的光照射到传感器。在较明亮的环境中，光圈必需缩小，这样可以减少射入到传感器的光的数量，以避免传感器饱和。并且减少光圈有利于增加景深，从而在一个很大的距离范围内使被照物体处在一个清晰的焦距上。对一些特定的逐帧传递传感器芯片，为了获得清晰的感应信息，芯片的活动区域必需在读出数据阶段被屏蔽。这就需要在读出阶段机械快门必须完全阻止光的进入。一个单独的机械装置能完成两种功能。这样一个双功能设备的好处在于能减少成本和节省空间，并且使镜头组合紧凑。然而为了维持可变光圈的功能，这种双功能设备必需被放置在此镜头设计的光圈处(也叫光阑)。高分辩率镜头一般由几个分离的单个镜片构成，这样做可以抵消光学畸变(或暇疵)。因此镜头的成本由下列因素决定单个镜片数量，每片的成本及把各个镜片组装为一个镜头组的费用。在以前的工艺里，镜头经常按下列两种方法设计。第一种方法，所有镜片都是球面镜，即球面的一部分。这种方法的优点是所有镜片都可以用传统方法研磨及抛光加工。但这种方法的缺点是为了达到一个好的畸变校正效果，需要使用大量的镜片。大量的使用镜片不但使镜头的成本增加而且使镜头结构很不紧凑。而紧凑的镜头十分适用于普通消费市场的数码相机，因为便携式数码相机需要小镜头组。为其他便携式移动设备例如手机、掌上电脑设计的数码相机也必需使用紧凑的镜头，因为这些产品有很严的空间(体积)限制。另外一种高分辩率镜头设计方案是使用非球面镜片。非球面镜片有一个或两个表面是非球面的，用传统的研磨和抛光技术不能很方便地加工非球面镜片。因此可以使用各种不同塑料和低温熔化玻璃作为原材料，用开模具注塑技术来生产。尽管塑料镜片比较便宜，但塑料镜片的精度达不到高分辩率相机的要求。而且，绝大多数塑料材料比较容易热胀冷缩而且容易因潮湿而发霉。塑料的这些特点使塑料镜片的光学性能会随环境的改变而改变。尽管我们可以非常精确的制造非球面玻璃镜片，但是非球面玻璃制造技术并没有被广泛掌握，而且在同样形状下非球面玻璃的制造成本要大大高于塑料非球面制造成本。镜头光学内核与可变光圈/快门设备的组合也会影响镜头组的费用，因为在装配过程中可变的快门组合必须与镜片元件非常精密的对齐。现有设计的镜头的工艺要求把快门组放置在单片镜片之间，因为这些设计的光圈是被设置在各镜片之间的。一般地认为把光圈放在镜片中间可以容易的消除像畸变。人们普遍地相信，不使用关于镜头快门对称排放原则的镜头很难达到好的消畸变。然而，使用这种光学设计来集成可变光圈/快门设备是很昂贵的，因为如果把光圈夹在镜片之间就很难在生产中把各个镜片精密地对齐了。本技术的目的在于设计一种具有外部快门的镜头，不但使可变快门/光圈的集成变得非常容易，而且全部使用传统研磨抛光工艺加工的球面镜片来组成，结构紧凑，特别适合于便携式数字设备，并且可兼容于微镜阵列的传感器。本技术的设计方案一种具有外部快门的镜头，包括镜筒(5)，快门组(6)，镜筒(5)内设有两组镜片，第一组镜片位于镜筒(5)的始端，第二组镜片紧随第一组镜片；第一组镜片是一个双凸镜(1)，第二组镜片依次由一片双凹镜(2)，一片凸凹镜(3)和一片双凸镜(4)组成，光圈的位置位于第一组镜片之前，快门组(6)设置在光圈的位置上并且位于镜筒(5)内。第一组镜片的双凸镜(1)是一个胶合镜，由一片凸凹镜(7)和一片双凸镜(8)胶合而成。所述的镜片均是球面的并且都是由玻璃材料制造的。本技术具有以下优点和效果1、由于本技术的光圈位于第一个镜片之前，使光学镜片可以被封装在一个很精密的镜筒内，可以单独的验证镜头本身的光学质量，把快门组与单独预先装好的光学镜头组合，具有很高的可靠性及重复性，可以提高大批量生产时的生产率。2、本技术全部使用传统研磨抛光工艺加工制成的球面玻璃镜片组成，结构紧凑，成本低廉，特别适合于便携式数字设备使用。3、本技术通过把光圈放在第一组镜片之前，通过光圈中心的离轴光线会被绑定从而可以使它们相对于像面更加垂直，非常有利于使用微镜阵列的电子成像传感器。4、本技术可以按照不同的焦距来扩展，因此可以为一定范围内的传感器配套适合的镜头。不同焦距的方案可以通过等比例放大或缩小现有的方案的方法得到。5、尽管本技术的这种光学镜头完全没有对称性，但本技术在相对孔径f/2.8的情况下，也可以在+/-30度视场范围内提供十分优秀的光学质量，十分适用于最小像素4微米的而且像素总数达到2百万的传感器成像，最大几何畸变一般小于2％。附图说明图1为本技术第一种方案的结构示意图，结合图1描述本技术的第一种实施例。一种具有外部快门的镜头，包括镜筒(5)，快门组(6)，镜筒(5)内设有两组镜片，第一组镜片位于镜筒(5)的始端，第二组镜片紧随第一组镜片；第一组镜片是一个双凸镜(1)，第二组镜片依次由一片双凹镜(2)，一片凸凹镜(3)和一片双凸镜(4)组成，光圈的位置位于第一组镜片之前，快门组(6)设置在光圈的位置上并且位于镜筒(5)内。所述的镜片均是球面的并且都是由玻璃材料制造的。其中第一组镜片完成了镜头的主要放大聚焦功能，第二组镜片是为第一组镜片提供光学畸变补偿，以达到校正光学暇疵的作用。镜头表面参数见下表 在这种镜头实现方案中所有的四个镜片都是球面的。在上表中用表面半径R1和R2描述出第一组镜片双凸镜(1)，两面都是球面的一部分。上表中列出了所有镜片的表面半径，第二组镜片的双凹镜(2)的表面用R3和R4表示，凸凹镜(3)的表面用R5和R6表示，最后一片双凸镜(4)的表面用R7和R8表示。镜片(2)、(3)、(4)和镜片(1)结合起来充分地矫正了光学畸变。因为本设计优秀的消色差能力，使得此镜头可以在f/2.8孔径和+/-30度的视场内提供很高的光学分辩率。这种视场角和相对孔径特别适合于高分辩率数码相机，这种具体方案的有效焦距是4.5mm。这种方案也十分适用于最大对角线尺寸为3.2mm的传感器。而且从光圈位置到像面的距离仅有8.05mm，对于这种高性能镜头来说，这种外形是十分小的，这样可以为大批量生产提供一种十分有吸引力的短小、紧凑设计。权利要求1.一种具有外部快门的镜头，包括镜筒(5)，快门组(6)，其特征在于镜筒(5)内设有两组镜片，第一组镜片位于镜筒(5)的始端，第二组镜片紧随第一组镜片；第一组镜片是一个双凸镜(1)，第二组镜片依次由一片双凹镜(2)，一片凸凹镜(3)和一片双凸镜(4)组成，光圈的位置位于第一组镜片之前，快门组(6)设置在光圈的位置上并且位于镜筒(5)内。2.根据权利要求1所述的具有外部快门的镜头，其特征在于所述的镜片均是球面的并且都是由玻璃材料制造的。专利摘要一种具有外部快门的镜头,其镜筒内设有两组镜片,第一组镜片是一个双凸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有外部快门的镜头，包括镜筒（５），快门组（６），其特征在于：镜筒（５）内设有两组镜片，第一组镜片位于镜筒（５）的始端，第二组镜片紧随第一组镜片；第一组镜片是一个双凸镜（１），第二组镜片依次由一片双凹镜（２），一片凸凹镜（３）和一片双凸镜（４）组成，光圈的位置位于第一组镜片之前，快门组（６）设置在光圈的位置上并且位于镜筒（５）内。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宁小旭，
申请(专利权)人：宁小旭，
类型：实用新型
国别省市：87[中国|西安]