专利名称：数码相机镜头的制作方法
技术领域：
本实用新型是关于一种数码相机镜头，尤其是关于一种可与便携式电子装置配合使用的数码相机镜头。
背景技术：
随着科技的不断发展，便携式电子装置，如移动电话的应用日益广泛，同时也日渐趋向于轻巧、美观和多功能化，其中，摄像功能是近年新发展便携式电子装置的附加功能。具数码相机的移动电话因可实现即拍功能，使用方便而越来越受到广大使用者的青睐。因移动电话体积小，故要求安装在移动电话内的数码相机镜头模块具有较小体积。在人们对移动电话用数码相机模块追求小型化的同时，希望对其拍摄的物体有较高的成像品质，而物体的成像品质在很大程度上取决于数码相机镜头设计的优劣。
现有技术中，数码相机的镜头一般采用玻璃材料，其透镜为球面透镜，因球面透镜不可避免的会产生像差，从而需要多个透镜才能达到相应性能的要求。然而透镜数量的增多，将会增加镜头的体积和重量，同时也将增加镜头的制造成本。
为了减小镜头的体积和制造成本，现有数码相机的镜头采用部分非球面透镜，非球面透镜能避免因采用球面透镜所产生的球面像差，同时在使用较少的镜片情况下，就能满足较好的光学性能。但是非球面透镜在早期时，因制造技术尚未成熟，所以此种非球面透镜无法生产。随着精密机械和加工技术不断的演进，如今可利用超精密加工技术、塑料射出技术和玻璃模造技术来完成非球面透镜的制造。
因非球面透镜有其特有的光学优点，在现有的镜头中，球面镜与非球面镜配合使用得到了广泛的应用。一现有三十五万像素数码相机镜头，如公告于2003年10月1日的中国专利第02258384号所揭示的镜头，其由一第一透镜、一第二透镜和一第三透镜组成，该第一透镜和第二透镜均为球面玻璃镜片，第三透镜为两面均为非球面的塑料镜片。公告于2002年9月18日的中国专利第01272836号所揭示的镜头，其光学组件包括第一透镜、一第二透镜和一第三透镜，其中第一透镜为双凸玻璃镜片，第二、第三透镜的表面至少有一个非球面，第二、第三透镜的材质均为塑料。采用上述的结构后，虽然能降低镜片数量，但是因其中的球面透镜为玻璃材料，由此将增加镜头重量，并且玻璃材质的使用使其抗冲击性较差。
另一现有采用部分非球面镜片的数码相机镜头，如公告于2002年8月27日的美国专利第6,441,971号所揭示的镜头，其从物方开始依次包括一第一透镜、一第二透镜和一第三透镜。其中该第一透镜为球面玻璃镜片，第二、第三为塑料非球面镜片，其玻璃材质镜片置于镜头的前面，尽管其较好的保护了其后的塑料镜片，但是玻璃材质的使用增加了该镜头的重量，降低了抗冲击性。此外，该镜头尽管体积较小，然而它仅适合于640×480像素的感测元件配合使用，无法满足当今日益增长的较高像素的要求。
综上所述，提供一种体积较小、成像品质高且制造成本较低的数码相机镜头实为必要。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种体积较小、成像品质高且制造成本低的便携式电子装置用数码相机的镜头。
本实用新型的另一目的在于提供应用该数码相机镜头的数码相机模块。
本实用新型是一种数码相机镜头，其从物方依次包括一第一透镜，一第二透镜，一第三透镜。第一透镜为凸向物方双面非球面正透镜， 包括第一非球面和第二非球面，第二透镜为凹凸双面非球面负透镜，包括第三非球面和第四非球面，第三透镜为凸向像方双面非球面正透镜，包括第五非球面和第六非球面。第一透镜、第二透镜、第三透镜形状均为轴对称式镜片，其材质均为塑料制成。
与现有技术相比，本实用新型数码相机镜头，其完全采用非球面设计，从而可通过优化非球面的系数，来修正各种像差，也可避免因采用球面镜产生的球面像差，从而简化结构和改善成像品质；另外，该数码相机镜头设计，其光学全长小于6.5mm，其模块高度可小于8mm，使其可较小的整合在移动电话中，较好的满足了移动电话微型化的要求；此外，因其透镜采用塑料材质，使其加工简单，同时降低了加工成本，增强其抗冲击性。
图1是本实用新型数码相机镜头的结构示意图；图2A是本实用新型数码相机镜头的场曲图；图2B是本实用新型数码相机镜头的光学畸变图；图3是本实用新型数码相机镜头的MTF图；图4是本实用新型数码相机镜头的相对照度图。
具体实施方式请参照图1，本实用新型数码相机镜头10从物方到像方依次包括一第一透镜1，一第二透镜2，一第三透镜3和一平行板4。其中线O代表镜头10的光轴，ZOBJ代表物方，ZIMG代表像方，使用时镜头物方位置的第一透镜1为光线首先接触的透镜。该数码相机镜头还包括位于物方位置上，置于第一镜片1前的光栏6和位于像方位置上，置于平行板4后的影像感测组件5，该影像感测组件5包括一成像面52。
第一透镜1为凸向物方双面非球面正透镜，包括第一非球面12和第二非球面13，其中第一非球面12凸向物方，第二非球面13为不规则非球面。第二透镜2为凹凸双面非球面负透镜，包括第三非球面22和第四非球面23，其中第三非球面22与第四非球面表面23均凸向像方。第三透镜3为凸向像方双面非球面正透镜，包括第五非球面32与第六非球面33，其中第五非球面32为曲率较大的非球面，第六非球面33凸向像方。第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3形状均为以光轴O对称的镜片。
第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3均采用光学塑料材料，所用光学塑料材料的折射率和色散需分别满足以下条件式1.48＜n＜1.6，25＜v＜66。其中第一透镜1和第三透镜3优先选用ZEO-E48R，其折射率和色散分别为n1＝1.529，v1＝55.8。第二透镜2的材料为聚碳酸脂(Polycarbonate，以下简称PC)，折射率和色散分别为n2＝1.585，v2＝29.9。ZEO-E48R是采用日本瑞翁公司(Zeon)生产的ZEONEX产品中的E48R，因该产品为非晶型聚烯烃透明材料，其产品特点为密度小，有利于制品轻量化，且其具有较低的吸水率，由于该种材料含有极性和异向性小的单体，因而非晶型透明材料双折射率小，其属高耐热性透明树脂，其玻璃化温度(Tg)达到140-170℃，容易注射成型且其耐擦性良好。由于该光学材料具有较低的双折射率，能在高的分辨率下表现较好的光学性能。将由该材质制成的第一透镜1和第三透镜3置于镜头10的两端，将第二透镜2置于中间，能有效避免镜头10被擦伤。
平行板4是一平板玻璃，包括第一平行板面42与第二平行板面44。平行板4用以保护影像感测组件5的成像面52，其材质优选B270，其折射率和色散分别为n3＝1.585，v3＝29.9。另外，在平行板4的至少一表面镀覆一层红外截止滤膜(IR-cut Coating)，以滤除来自于被摄物反射光线中的红外线，从而提高成像品质。
光栏6位于物方位置上，包括光栏面61，其置于第一透镜1前，其可直接利用光圈的开孔大小控制进光量。包括成像面52的影像感测组件5通常可为电荷耦合器(Charge Coupled Device，下称CCD)，或者补充性氧化金属半导体(Complementary Metal-OxideSemiconductor，下称CMOS)，而一般移动电话用数码相机镜头的影像感测组件，鉴于成本考虑，通常采用CMOS。本实用新型的CMOS优选像素尺寸为3.18μm，像素数为一百三十万，分辨率达到1280×960的CMOS。
请参照表1，本实用新型数码相机镜头的光学系统的相关参数值，其依次从光栏面61至成像面52予以描述，其中曲率半径R为各面与光轴O相交的曲面的曲率半径，曲率无限大时，表明该面为平面。间距d为沿光轴方向由物方Zobj开始前面相对于后面的距离，有效口径是各面的最大有效通光口径，其中曲率半径和间距d的所有数值均以毫米(mm)为计量单位。
表1
本实用新型数码相机镜头的第一透镜1、第二透镜2和第三透镜3均为以光轴O对称的非球面透镜，其可通过调整非球面系数，来提高镜头成像性能。其中第一非球面12、第二非球面13、第三非球面22、第四非球面23、第五非球面32、第六非球面33的设计均需满足以下优选的非球面公式z＝cr2/{1+〔1-(1+k)c2r2〕1/2}+a1r2+a2r4+a3r6+a4r8+a5r10+a6r12...
(1)其中z为以各非球面12、13、22、23、32、33与光轴O交点为起点，垂直光轴O方向的轴向值，即镜面深度值，因所选的透镜其形状均为轴对称式镜片，故该非球面公式均取偶次项。其中各非球面12、13、22、23、32、33是通过以上公式确定非球面的形状；k为二次曲面系数；c＝1/R，其中R为镜面中心曲率半径，c为镜面中心曲率；r为镜面中心高度；a1、a2、a3、a4、a5、a6为非球面系数，该优选实施例中系数取到a1、a2、a3、a4、a5。应用该非球面公式(1)时，其中镜面中心曲率半径R值和二次曲面系数k值参照表1，非球面系数a1、a2、a3、a4、a5为的数值参照表2。
表2
本实用新型镜头10的有效焦距为f＝4.889mm，相对孔径为F/#＝2.789，光圈直径为1.746，整个光学系统的全视场角为56o，其镜头总长为6.01467mm，光学全长小于6.5mm，其模块高度可小于8mm，使其便于整合于移动电话中。
请参照图2A至图4，其镜头10子午场曲和弧矢场曲小于0.1mm，光学畸变大于负1％，小于1％，MTF图中，160LP/MM的空间频率值满足镜头分辨率的要求。其相对照度值＞55％，通常相对照度＞50％，人眼较不易看出差异。
本数码相机镜头可应用于数码相机镜头模块，可以理解，本实用新型数码相机镜头不仅限于应用于移动电话内，其也可应用于其它便携式电子装置中，如摄像机、照相机、PDA(personal digitalassistant)等。
权利要求1.一种数码相机镜头，其从物方到像方依次包括一第一透镜，一第二透镜，一第三透镜，其特征在于该第一透镜为凸向物方双面非球面正透镜，包括第一非球面和第二非球面；该第二透镜为凹凸双面非球面负透镜，包括第三非球面和第四非球面；该第三透镜为凸向像方双面非球面正透镜，包括第五非球面和第六非球面。
2.如权利要求1所述的数码相机镜头，其特征在于该第一透镜、第二透镜、第三透镜均为轴对称式镜片。
3.如权利要求1所述的数码相机镜头，其特征在于该第一透镜、第二透镜、第三透镜材质均为塑料材料，该塑料材料的折射率大于1.48小于1.6，其色散大于25小于66。
4.如权利要求3所述的数码相机镜头，其特征在于该第一透镜和第二透镜塑料材质为ZEO-E48R，其折射率为1.529，色散系数为55.8；第二透镜塑料材质为聚碳酸脂(PC)，其折射率为1.585，色散系数为29.9。
5.如权利要求1所述的数码相机镜头，其特征在于该数码相机镜头进一步包括一光栏，置于第一透镜的前面。
6.如权利要求1所述的数码相机镜头，其特征在于该数码相机镜头进一步包括一平行板，其置于第三透镜的后面。
7.如权利要求6所述的数码相机镜头，其特征在于平行板朝向物方面镀覆有红外截止滤膜(IR-CUT Coating)。
8.一种应用权利要求1所述的数码相机镜头的数码相机模块，其包括一光栏，一数码相机镜头，一平行板，一影像感测组件，该光栏具有光栏面，该平行板具有第一平行板面，第二平行板面，该影像感测组件具有一成像面，其特征在于该数码相机镜头从物方至像方依次包括一第一透镜，其为凸向物方双面非球面正透镜，包括第一非球面与第二非球面；一第二透镜，其为凹凸双面非球面负透镜，包括第三非球面与第四非球面；一第三透镜，为凸向像方双面非球面正透镜，包括第五非球面、第六非球面；所述数码相机镜头参数为
；非球面系数是
专利摘要一种数码相机镜头，其从物方依次包括一第一透镜，一第二透镜，一第三透镜。第一透镜为凸向物方双面非球面正透镜，包括第一非球面和第二非球面，第二透镜为凹凸双面非球面负透镜，包括第三非球面和第四非球面，第三透镜为凸向像方双面非球面正透镜，包括第五非球面和第六非球面。第一透镜、第二透镜、第三透镜形状均为轴对称式镜片，其材质均为塑料制成。本实用新型完全采用非球面设计，简化结构和改善成像品质；此外采用塑料材质，重量较轻，加工简单，降低加工成本，增强其抗冲击性。
文档编号G02B7/02GK2695994SQ20042004349
公开日2005年4月27日 申请日期2004年3月6日 优先权日2004年3月6日
发明者李俊佑, 蔡明江, 江宗韦 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司