[實用新型]一種采用環形孔徑衍射光學的手機鏡頭模組

有效

• 申請號: 201721474532.4
• 申請日: 2017-11-07
• 公開（公告）號: CN207557565U
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 郎歡標
• 申請（專利權）人: 東莞市美光達光學科技有限公司
• 主分類號: G02B13/18
• 分類號: G02B13/18;G02B27/00;G02B27/42
• 代理公司: 北京旭路知識產權代理有限公司 11567
• 代理人: 劉成春

本實用新型屬于光學成像技術領域，公開了一種采用環形孔徑衍射光學的手機鏡頭模組，其包括：從物方到像方依次同軸布置的至少5片透鏡、紅外濾光片、傳感器；至少5片透鏡中，靠近像方的最后一片透鏡或倒數第二片透鏡的一側表面設置為具有環形孔徑的衍射光學面。本實用新型中衍射光學表面設置于靠近像面的最后一片或倒數第二片透鏡上，其遠離孔徑光闌，對裝配公差以及面型誤差不敏感，即使衍射面微結構的加工精度存在輕微誤差，對整體成像效果的影響也不大；采用衍射光學透鏡，可以極大地降低衍射光學面的加工誤差敏感度、提高手機成像鏡頭模組的成品率。

技術領域

本實用新型屬于光學成像技術領域，涉及一種采用環形孔徑衍射光學的手機鏡頭模組。

背景技術

隨著智能手機行業的快速發展，手機成像鏡頭模組從最初的幾十萬像素發展到至今的2000萬像素，1000萬以上像素的手機鏡頭已經成為照相手機的主流配置。隨著納米級光學超精密加工工藝的快速發展，非球面元件已廣泛應用于手機鏡頭，對手機鏡頭成像質量的要求也不斷提高，裝配精度和同心度的要求也越來越高，高質量的手機鏡頭模組一般只能采用自動對心的組裝機進行組裝，才能達到較好的成品率。根據所用傳感器不同，目前1000萬以上像素手機鏡頭全視場角可達80°～90°，光圈2.8～2.1左右，鏡頭總長小于6mm，最短的甚至4點幾。現有1000萬像素手機鏡頭多采用5P(plastics)，2G(Glass)3P(Plastics)，或更多鏡片的結構。鏡片數目較多，結構較為復雜。

相比于全部采用折射透鏡的光學系統，在成像系統中衍射光學透鏡的使用可進一步校正系統的像差，可以使光學系統的總長較短、色散性能較好、設計自由度較多，極大地改善系統的結構和性能。所述的衍射光學透鏡，其為在非球面或者球面的表面，通過超精密加工或者刻蝕的方法，雕刻出周期性分布、尺寸在波長級別的一階或多階鋸齒形微結構，其用來引入附加相位，對光學系統的像差和波差進行補償，尤其對色差和軸外像差矯正特別有效果。

專利US9341857B2提出一種設置有衍射光學透鏡的4片塑料鏡片的手機鏡頭模組，如圖1所示。其在第一片透鏡的第二面r2表面設置了衍射光學面(DOE，即diffractiveoptical element)，大大縮短了光學總長，極大提高了成像質量以及調制傳遞函數，設計結果非常完美。但這種結構存在十分明顯的問題：1.第二個面的衍射光學面距離最前方的孔徑光闌(Stop)太近，其對裝配公差(如偏心、傾斜、厚度誤差)以及面型誤差的敏感度非常高，任何裝配誤差都會對整個視場的成像產生嚴重影響。2.由于衍射面充滿了整個光學表面，對衍射面微結構的加工精度要求非常苛刻，任何鋸齒形微結構的面型誤差、鋸齒形微結構邊緣輕微的導圓、或者鋸齒形微結構的局部錯位，都會引入雜光、零級衍射光斑(如像面中間出現亮點)、或其它多級衍射光斑(譬如像面出現重影)，再經過后面的幾片鏡片放大之后，對整個光學系統成像的影響十分嚴重。3.衍射光學面采用了高級衍射系數，其B1～B7項系數全部都有設置，從透鏡的軸心到邊緣，衍射面的相位波動非常快，導致衍射面鋸齒形微結構的周期和鋸齒高度改變非常快，增加了微結構加工的難度，即使光學系統的設計結果非常完美，但受到加工精度的限制，導致其成品率會非常的低，成像效果反而變差。

另外鴻海集團的專利US7375907B2也提出了一種設置有衍射光學透鏡的3片塑料鏡片。其在第二片的第一個面的凹面上設置了衍射光學面，其也存在同樣明顯的問題：1.第二片鏡的凹面離近孔徑光闌比較近，其對加工及裝配公差(如偏心、傾斜、厚度誤差、以及面型誤差)的敏感度非常高，任何裝配誤差都會對整個視場的成像產生嚴重影響。2.衍射面充滿了整個光學表面，對衍射面微結構的加工精度要求非常苛刻，任何鋸齒形微結構的面型誤差、鋸齒邊緣的導圓或者錯位，都會引入雜光、零級衍射光斑或其它多級衍射光斑。3.衍射光學面采用了高級衍射系數，其p2～p10項系數全部都有設置，即衍射面的相位波動非常快，導致衍射面鋸齒形微結構的周期和鋸齒高度改變非常快，即使光學系統的設計結果非常完美，但受到加工精度的限制，導致其成品率也是會非常的低。

發明內容

(一)發明目的