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、美观及多功能化，其中，摄像功能是近年来新发展便携式电子装置的附加功能。具有数码相机的移动电话因能实现即拍功能，使用方便而越来越受到广大使用者的青睐。因为移动电话体积小，所以需安装在其内的数码相机镜头模组具有较小体积。在人们对移动电话用数码相机模组追求小型化的同时，对其拍摄的物体希望有较高的成像品质，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球面玻璃透镜，因为球面透镜不可避免的产生像差，需要多个透镜来达到相应性能要求。数量的增多，增加了镜头的体积、重量同时也增加了制造成本。
为了减小镜头的体积及制造成本，现有技术中，数码相机镜头部分采用非球面透镜，非球面透镜可以避免因采用球面而产生的球面像差，采用较少的透镜即能满足其较好的光学性能。非球面透镜按其材质可分为塑胶材质和玻璃材质，非球面透镜在早期时，因制成技术尚未成熟，故此透镜无法生产。随着精密机械及加工技术不断的演进，如今可利用超精密加工技术、塑胶射出技术及玻璃模造技术来达到非球面透镜的制作。
非球面玻璃透镜与非球面塑胶透镜相比，玻璃材质具有较好的光学特性，透光率好，且耐磨损。耐刮伤，耐高温，耐潮湿，抗静电。因塑胶材质的光学特性随温度变化的影响较为明显，且光学塑胶组件表面硬度也比玻璃要低，表面容易磨损或刮伤，进而影响光学组件的精度和透光率等，使得光学塑胶组件于复杂、恶劣的环境中的应用受到限制。非球面玻璃透镜制造方法主要以模造玻璃生产，不需要经过复杂手工处理，即可生产。
现有技术中的数码相机镜头中，如公告于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、一第二透镜及一第三透镜，其中第一透镜为双凸玻璃透镜，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胶制成。采用上述的结构后，塑胶透镜的采用虽然可降低透镜重量，然而塑胶材质的使用使其容易受温度、湿度的影响，从而降低成像品质。
有鉴于此，提供一种体积较小、成像品质高且成像稳定的数码相机镜头实为必要。
实用新型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镜头。
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。第一透镜为双凸双面非球面正透镜，包括第一非球面与第二非球面，第二透镜为凹凸双面非球面负透镜，包括第三非球面与第四非球面，第三透镜为双面非球面正透镜，包括第五非球面与第六非球面。第一透镜、第二透镜、第三透镜形状均为轴对称式透镜，其材质均为玻璃制成。
相较现有技术，本实用新型数码相机镜头，完全采用非球面设计，从而可以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透镜而产生的球面像差，简化了镜头结构同时也改善了成像品质；该一百三十万像素内数码相机镜头设计，其光学全长小于6.5mm，其模组高度可小于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；因采用玻璃材质，玻璃材质具有高折射率的性能，通光性好，提高了成像品质，且使其耐高温，耐潮湿，对环境的变化具有较好的稳定性。
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。
具体实施方式请参阅图1，本实用新型数码相机镜头10其从物方至像方依次包括一第一透镜1，一第二透镜2，一第三透镜3及一平行板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，置于平行板后的影像感测元件5，该影像感测元件5包括一成像面52。
第一透镜1为双凸双面非球面正透镜，包括第一非球面12与第二非球面13，其中第一非球面12凸向物方，第二非球面13凸向像方。第二透镜2为凹凸双面非球面负透镜，包括第三非球面22与第四非球面23，其中第三非球面22和第四非球面表面23均凸向像方。第三透镜3为双面非球面正透镜，包括第五非球面32与第六非球面33，其中第五非球面32和第六非球面33表面均为不规则波浪形状。第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3形状均为以光轴O对称的透镜。
第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3均采用玻璃材质，本实施方式中玻璃材质采用日本小原(Ohara)公司生产的玻璃型号，日本小原公司为主要玻璃供货商之一，可以理解，其玻璃型号也不限于该公司。
第一透镜1的折射率和色散范围可在1.5＜n1＜1.6，55＜v1＜65，本优选实施例中，采用L-BAL42型号，其折射率和色散分别为n1＝1.58313，v1＝59.4。
第二透镜2的折射率和色散范围可在1.65＜n2＜1.75，25＜v2＜35，本优选实施例中，采用L-TIM28型号，其折射率和色散分别为n2＝1.68893，v2＝31.1。
第三透镜3的折射率和色散范围可在1.65＜n3＜1.75，50＜v3＜60，本优选实施例中，采用L-LAL13型号，其折射率和色散分别为n3＝1.6935，v3＝53.2。
平行板4为一平板玻璃，包括第一平行板面42与第二平行板面44。平行板4用来保护影像感测元件5的成像面52，其材质优选为B270，折射率和色散分别为n4＝1.52308，v4＝58.57。
另外，第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3与平行板4至少一玻璃表面镀覆一红外截止滤膜(IR-cut Coating)，以便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来控制进光量。包括成像面52的影像感测元件5通常可采用电荷耦合器(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元件，因成本的考虑，通常采用CMOS。具体优选实施例中，CMOS像素尺寸为3.18μm，有效面积为4.07mm×3.05mm，对角线的长度为5.088mm，像素数为一百三十万，分辨率达到1280×960。
请参阅表1，本实用新型数码相机镜头光学系统的相关参数值，其依次从光栏面61至成像面52加以描述，其中曲率半径R为各面与光轴O相交曲面的曲率半径，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，有效口径为各面的最大有效通光口径，其中曲率半径及间距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
本实用新型数码相机镜头10有效焦距为f＝4.809mm，相对孔径为F/#＝2.8，整个光学系统的全视场角为55.76度，其镜头总长为6.41299mm，光学全长小于6.5mm，其模组高度可小于8mm，使其可较小的整合于移动电话中。
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，MTF＝0.4的中心点空间频率可达到248lp/mm(图上未示出)，其它的不同像高处的空间频率值均满足镜头分辨率的要求。其相对照度值＞53.6％，通常相对照度＞50％，人眼较不容易看出差别。
可以理解，因计算精度考虑，数码相机镜头的透镜所给参数表取到小数点后六位，但四舍五入后，小数点后两位的范围内仍属本实用新型的范围。数码相机镜头的透镜采用的非球面公式中，非球面系数表的非球面系数取到小数点后十三位，有效数字取到小数点后八位，但四舍五入后，小数点后四位的范围内仍属本实用新型的范围。
本实用新型数码相机镜头可应用于数码相机镜头模组，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(personaldigital assistant)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，其特征在于第一透镜为双凸双面非球面正透镜，包括第一非球面与第二非球面；第二透镜为凹凸双面非球面负透镜，包括第三非球面与第四非球面，第三透镜为双面非球面正透镜，包括第五非球面与第六非球面，该第一透镜、第二透镜、第三透镜均为玻璃材质制成。
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的折射率大于1.5小于1.6，其色散大于55小于65。
4.如权利要求1所述的数码相机镜头，其特征在于该第二透镜的折射率大于1.65小于1.75，其色散大于25小于35。
5.如权利要求1所述的数码相机镜头，其特征在于该第三透镜的折射率大于1.65小于1.75，其色散大于50小于60。
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光栏，置于第一透镜的前面。
7.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，其由玻璃材质制成。
8.如权利要求7所述的数码相机镜头，其特征在于该平行板至少一表面镀覆有红外截止滤膜。
9.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、第三透镜至少一表面镀覆有红外截止滤膜。
10.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。第一透镜为双凸双面非球面正透镜，包括第一非球面与第二非球面，第二透镜为凹凸双面非球面负透镜，包括第三非球面与第四非球面，第三透镜为双面非球面正透镜，包括第五非球面与第六非球面。第一透镜、第二透镜、第三透镜形状均为轴对称式透镜，其材质均为玻璃制成；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；此外采用玻璃材质，耐高温，耐潮湿，通光性能好，耐磨损，抗静电。
文档编号G02B9/12GK2731483SQ20042004676
公开日2005年10月5日 申请日期2004年6月1日 优先权日2004年6月1日
发明者孙文信 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