专利名称：微型取像镜头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种微型取像镜头，尤其是指一种由较少镜片构成，适于手机、小型数字相机中使用的高性能、低成本且尺寸短小的微型取像镜头。
背景技术：
移动通信设备如手机、个人数字助理(PDA)与光电技术整合已成为现代科技发展的趋势之一，可拍照手机是此技术潮流中的典型代表。就设计而言，为了携带方便及符合人性化需求，可拍照手机的取像镜头不仅需要具有良好的成像品质，还需要有较小的体积及较低的成本。因此，与传统照相机、摄影机及一般数字相机的可调焦、可变焦镜头不同，可拍照手机中所使用的取像镜头尺寸要小很多，结构也简单很多，且主要是以定焦镜头为主。在取像镜头的镜片形态及材质选择上，由于传统的球面研磨玻璃镜片的材质选择较多，其对于校正色差较为有利，已在本技术领域中广泛使用。但球面研磨玻璃镜片使用于数值孔径(F Number)较小以及视角(Wide-angle)较大的情形时，球差及像散等像差的校正仍较困难。为了改善传统镜头中球面研磨玻璃镜片的缺陷，产业界中多采用非球面塑料镜片或者非球面模造玻璃镜片作为取像镜片的光学组件，以获得较佳的成像品质。为了有效校正像差，取像镜头通常是由多组透镜组构成，例如美国专利第6,031,670号所揭示的取像镜头结构。然而，此类由多透镜组构成的取像镜头整体尺寸相对较长，所需的安装空间较大，对于厚度尺寸在20mm以内的手机或其它携带式可拍照装置而言是不适合的。此类取像镜头一是难以装入手机机构件中，二是手机携带和使用时常会有磨擦、碰撞等情形，大尺寸镜头很容易意外受损。而且，该类取像镜头所使用的镜片常在六片以上，除增加成本以外，其重量较大也是困扰产品开发的问题之一。另外，此类取像镜头中所使用的非球面镜片的非球面面型转折、起伏往往较大，这也进一步增加制造的难度和成本。
发明内容本发明的目的在于提供一种微型取像镜头，该镜头可以有效校正像差及场曲，而且镜片数目少且结构紧凑，缩小了镜头尺寸并减轻重量，有利于节省制造成本及提高取像镜头在携带式电子装置上的适用性。
为实现上述目的，本发明提出如下技术方案一种微型取像镜头，其从物方到像方依次包括正屈光度的第一镜片及负屈光度的第二镜片，该第一、二镜片分别具有面对物体一侧的第一面及面对成像面一侧的第二面，其中第一镜片为第一面凸向物体一侧的新月型镜片，第二镜片为第二面凸向成像面一侧的新月型镜片，第一镜片的第一、二面中至少有一面为非球面，第二镜片的第一、二面中至少有一面为非球面。
依据本发明的目的所提供的微型取像镜头，其满足如下关系式3.2<-f2f1<3.6]]>其中，f1是第一镜片的光学焦距，f2是第二镜片的光学焦距。
依据本发明的目的所提供之微型取像镜头，其中，第一镜片是采用非晶型聚烯烃材料制作，第二镜片是采用聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)材料制作。
依据本发明的目的所提供的微型取像镜头，其中第一、二镜片的非球面可由下列非球面公式表达z=ch21+[1-(k+1)c2h2]12+Ah4+Bh6+Ch8+Dh10]]>与现有技术相比，本发明微型取像镜头采用正、负两片相向的新月型非球面镜片，借助非球面镜片来校正球差，而第一镜片为正透镜，第二镜片为负透镜，使镜头的珀兹伐和数(Petzval Sum)较小，从而有效校正场曲。而且第一、二镜片均为塑料材质，有利于消除像差，减轻镜头重量。本发明的微型取像镜头镜片数目少，结构紧凑，镜片的非球面面型平顺缓和，无转折或大的起伏，易于制造成型，符合大规模量产的要求。
图1是本发明微型取像镜头的光学结构示意图。
图2是本发明微型取像镜头的场曲表现图。
图3是本发明微型取像镜头的球差表现图。
具体实施方式
请参阅图1所示为本发明微型取像镜头的光学结构示意图，该微型取像镜头从物方到像方依次包括正屈光度的第一镜片1及负屈光度的第二镜片2，使光线透过第一镜片1及第二镜片2后，聚焦于一个CCD(Charge CoupledDevice，电荷耦合组件)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补式金属氧化物半导体)影像传感器3(成像面)上，而获得清晰成像。其中，该第一镜片1具有面对物体一侧的第一面11及面对成像面一侧的第二面12，该第一面11是向物体一侧凸出而第二面12则相对于成像面呈凹陷构形，而使该第一镜片1呈新月型，且第一、二面11、12中至少有一面是非球面。另外，第二镜片2也具有面对物体一侧的第一面21及面对成像面一侧的第二面22，其中第一面21是相对于物体一侧呈凹陷构形而第二面22则朝向成像面一侧凸出，使该第二镜片2也呈新月型，且其第一、二面21、22中至少有一面是非球面。
本发明微型取像镜头中，第一镜片1与第二镜片2满足下式3.2<-f2f1<3.6]]>式中，f1是第一镜片1的光学焦距，f2是第二镜片2的光学焦距。
本发明微型取像镜头的第一镜片1及第二镜片22均是非球面镜片，可使微型取像镜头获得较佳的像差矫正。若采用球面镜片，则需要有足够长的空间来设置复合镜片以矫正像差，因此本发明采用非球面镜片，可减少镜头的镜片数目并缩减镜头总长。其中，非球面的面型可用下列公式表示z=ch21+[1-(k+1)c2h2]1/2+Ah4+Bh6+Ch8+Dh10]]>
其中，z为沿光轴方向在高度为h的位置以表面顶点作参考距光轴的位移值；k为锥度常量；c为曲率半径的倒数；A、B、C、D为高阶非球面系数。
另外，本发明所提供的微型取像镜头中，第一镜片1可采用非晶型聚烯烃材料(例如日本瑞翁公司的Zeonex材料)制作，其阿贝(Abbe)数约为56～57左右，因而像差较小。而第二镜片2可采用聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)材料制作，具有质轻、耐冲击和容易成型加工的优点，利用PC材料的较高折射率(约为1.58)与低阿贝数的特性，以达到良好的校正像差及场曲的效果。容易理解，第一、二镜片的制造材料并不限于前述两种，在特定条件或环境中本发明的微型取像镜头也可选择使用非球面模造玻璃镜片。
本发明微型取像镜头采用正、负两片相向的新月型非球面镜片，使镜头的珀兹伐和数(Petzval Sum)较小，从而有效校正场曲。图2所示是本发明采用正、负对称型式的新月型镜片搭配构成的微型取像镜头在珀兹伐半径(petzval radius)为-8.066mm时的场曲表现，图3所示为本发明微型取像镜头的球差表现，显示本发明微型取像镜头达到良好的校正场曲及像差的效果。本发明微型取像镜头中，镜片数目少，结构紧凑，镜片的非球面面型平顺缓和，无转折或大的起伏，易于制造成型，且第一、二镜片均为塑料材质，减轻了镜头重量。
权利要求
1.一种微型取像镜头，其特征在于所述镜头自物体一侧到成像面一侧依次包括第一镜片及第二镜片，其中第一镜片具有面向物体一侧的第一面及面向成像面一侧的第二面，所述第一镜片的第一面是向物体一侧凸出，第二面是相对于成像面呈凹陷构形，所述第一镜片的第一、二面中至少有一面是非球面；第二镜片具有面向物体一侧的第一面及面向成像面一侧的第二面，所述第二镜片的第一面是相对于物体一侧呈凹陷构形，第二面是朝向成像面一侧凸出，且所述第二镜片的第一、二面中至少有一面是非球面。
2.如权利要求1所述的微型取像镜头，其特征在于所述第一镜片及第二镜片满足如下关系式3.2<-f2f1<3.6]]>式中f1是第一镜片的光学焦距，f2是第二镜片的光学焦距。
3.如权利要求1所述的微型取像镜头，其特征在于所述第一镜片是非球面塑料镜片。
4.如权利要求1所述的微型取像镜头，其特征在于所述第一镜片是非球面模造玻璃镜片。
5.如权利要求1所述的微型取像镜头，其特征在于所述第二镜片是非球面塑料镜片。
6.如权利要求1所述的微型取像镜头，其特征在于所述第二镜片是非球面模造玻璃镜片。
7.如权利要求1至6中任一项所述的微型取像镜头，其特征在于所述非球面的面型满足下列公式z=ch21+[1-(k+1)c2h2]12+Ah4+Bh6+Ch8+Dh10]]>其中，z为沿光轴方向在高度为h的位置以表面顶点作参考距光轴的位移值；k为锥度常量；c为曲率半径的倒数；A、B、C、D为高阶非球面系数。
8.一种微型取像镜头，其特征在于所述镜头自物体一侧到成像面一侧依次包括第一新月型镜片，其光学焦距为f1，并具有第一凸面及第一凹面，且所述第一凸面、第一凹面中至少有一面是非球面；第二新月型镜片，其光学焦距为f2，并具有第二凸面及第二凹面，且所述第二凸面、第二凹面中至少有一面是非球面；其中第一凹面与第二凹面是彼此面对面设置，且第一、第二新月型镜片满足以下关系式3.2<-f2f1<3.6]]>
9.如权利要求8所述的微型取像镜头，其特征在于所述第一新月型镜片是非球面塑料镜片。
10.如权利要求8所述的微型取像镜头，其特征在于所述第一新月型镜片是非球面模造玻璃镜片。
11.如权利要求8所述的微型取像镜头，其特征在于所述第二新月型镜片是非球面塑料镜片。
12.如权利要求8所述的微型取像镜头，其特征在于所述第二新月型镜片是非球面模造玻璃镜片。
13.如权利要求8至12中任一项所述的微型取像镜头，其特征在于所述非球面的面型满足下列公式z=ch21+[1-(k+1)c2h2]12+Ah4+Bh6+Ch8+Dh10]]>其中，z为沿光轴方向在高度为h的位置以表面顶点作参考距光轴的位移值；k为锥度常量；c为曲率半径的倒数；A、B、C、D为高阶非球面系数。
全文摘要
本发明公开了一种微型取像镜头，适于手机、小型数字相机中使用。该镜头从物方到像方依次包括正屈光度的第一镜片及负屈光度的第二镜片，该第一镜片为凸向物体一侧的新月型镜片，第二镜片为凸向成像面一侧的新月型镜片，第一镜片、第二镜片各自至少有一面为非球面。借助非球面镜片结构可以有效校正像差，而正、负镜片组合使镜头的珀兹伐和数较小，可有效校正场曲。本发明提供的微型取像镜头镜片数目少，结构紧凑，镜片的非球面面型平顺缓和，无转折或大的起伏，易于制造成型。
文档编号G02B1/04GK1885085SQ200510078488
公开日2006年12月27日 申请日期2005年6月20日 优先权日2005年6月20日
发明者陈俊宏, 林书宏 申请人:亚洲光学股份有限公司