專利名稱：相機鏡頭的制作方法
技術領域：
本實用新型是關于一種光學鏡頭，尤指一種便攜式電子裝置使用的相機鏡頭。
背景技術：
隨著互聯網多媒體技術的不斷發展，數碼相機、行動電話及PDA等便攜式電子裝置已被人們廣泛應用，消費者希望將一些功能于單一裝置中實現，特別是近年來行動電話和PDA等便攜式電子裝置在快速向高性能、多功能化方向發展，數碼相機與行動電話和PDA等便攜式電子裝置的結合已成為發展移動多媒體技術的特色。消費者要求便攜式電子裝置輕便小巧以便于攜帶，同時又希望能夠于便攜式電子裝置上實現高質量擷取物體影像，由此需要設計及制造出能夠方便安裝在便攜式電子裝置內的相機鏡頭。
一般光學影像攝取系統通常是通過玻璃鏡片組作為影像攝取的主要構件。一般來說，最常見的構成方式是使用三片玻璃球面透鏡組合，并依照新月形正透鏡、雙凹負透鏡、雙凸正透鏡的順序組合，亦即常稱Cook-Triplet系統。但是，玻璃鏡片的制造成本非常昂貴，且三片玻璃球面鏡片組可控制的變量有限，無法充分消減像差。同時，光學系統所需求的視角也隨時間演進而變大，使像差更加難以去除，從而導致影像模糊失焦，鏡頭設計者往往還須在鏡頭中使用很多片透鏡來補償。這樣，在成像品質提高的同時，鏡頭相對比較大且重，不適合用于便攜式電子裝置。
非球面透鏡(Aspherical Lens)在鏡頭光學系統中可以大幅度提高相機的成像品質，減小廣角鏡頭的桶狀變形，一片非球面透鏡可以替代數片球面透鏡補償像差，能夠非常明顯地簡化鏡頭的光學設計，減小其體積及重量。現有鏡頭設計中，常有通過采用部分非球面透鏡，來實現減小鏡頭體積同時達到較好光學性能的目的。
2002年8月27日公告的美國專利第6,441,971號揭示了一種采用部分非球面透鏡的數碼相機鏡頭，該數碼相機鏡頭由物方依次包括一第一透鏡、一第二透鏡及一第三透鏡，該第一透鏡是一兩面均為球面的玻璃透鏡，第二透鏡及第三透鏡均是塑料非球面透鏡。
2003年10月1日公告的中國專利第02258384.X號也揭示了一種采用部分非球面透鏡的數碼相機鏡頭，該數碼相機鏡頭包括一第一透鏡、一第二透鏡及一第三透鏡，該第一透鏡是球面玻璃透鏡，第二透鏡是彎月形塑料透鏡，第三透鏡是兩面皆為非球面的塑料透鏡。
2004年4月21日公告的中國專利第03220711.5號揭示了一種可用于行動電話和數碼相機的鏡頭1，請參閱圖1，該鏡頭1由4片光學鏡片即第一鏡片11、第二鏡片12、第三鏡片13、第四鏡片14及連接裝置鏡頭座15和套筒16組成，光闌10設在鏡頭1前方，光學鏡片12、13、14固定在套筒16上，鏡片11固定在鏡片12上，17為固定塊，鏡頭座15和套筒16螺紋配合固定。第一鏡片11為雙凸玻璃透鏡，第二鏡片12為雙凹塑料透鏡，其中122為凹面，121為非球面凹面，第三鏡片13為彎月形塑料正透鏡，其中131為凹面，132為非球面凸面，第四鏡片14為非球面塑料透鏡，其中的142部分是負透鏡，兩邊141部分是正透鏡，其兩面均為非球面。
該等采用部分非球面透鏡的鏡頭，其通過非球面透鏡補償像差，明顯減少了鏡頭中透鏡的數目，通常僅需2-4片。惟，因單一非球面透鏡并不能將像差充分矯正，故仍需要多片透鏡構成透鏡組。如此，相機鏡頭的體積及重量仍比較大，且因其由多片透鏡構成，其不便于直接安裝在行動電話等便攜式電子裝置內，需要通過套筒將該多片透鏡調整組裝后再通過設置于套筒上的連接裝置固定于便攜式電子裝置，套筒的設置將進一步增加該相機鏡頭的體積和重量，更加不便與便攜式電子裝置特別是小型便攜式電子裝置結合。
針對上述問題，提供一種體積小、成像質量高、可適合便攜式電子裝置的相機鏡頭實為必要。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種體積小、成像質量高、可適合便攜式電子裝置的相機鏡頭。
本實用新型相機鏡頭包括一非球面透鏡及至少一相位光柵。該非球面透鏡具有第一光學表面及第二光學表面且至少一光學表面為非球曲面，該至少一相位光柵與上述非球面透鏡一體成型，設置于非球面透鏡的第一光學表面或第二光學表面上。
與現有技術相比，本實用新型采用非球面透鏡且于非球面透鏡表面形成相位光柵，其在不增加相機鏡頭的體積及重量的同時使相機鏡頭的像差得以充分矯正。且采用單一結構即可替代一普通非球面透鏡組消除球面透鏡慣有的像差問題，可降低光學鏡片使用數目，同時更不需現有技術的套筒及組裝、調整工序，有利于節約成本并使得體積變小。且本實用新型通常通過塑料注射成型，適合大批量制造，產品一致性高。
作為本實用新型的進一步改進，可于非球面透鏡表面鍍覆薄膜堆積層，其可為抗反射膜及紅外截止濾光膜，薄膜堆積層進一步提高了本實用新型相機鏡頭的成像品質，同時，薄膜堆積層32的材料通常為氧化物，具有較高的硬度，增強了相機鏡頭光學表面的耐磨性。
圖1是現有相機鏡頭的剖面圖。
圖2是本實用新型相機鏡頭第一實施方式的剖面圖。
圖3是本實用新型相機鏡頭第二實施方式的剖面圖。
具體實施方式請參照圖2，本實用新型第一實施方式相機鏡頭2包括一非球面透鏡20及一相位光柵21。該非球面透鏡20通常是由PMMA或PC等塑料材質制造，其具有第一光學表面201及第二光學表面202，其中第一光學表面201及第二光學表面202中至少一光學表面為非球曲面。相位光柵21是與非球面透鏡20一體成型，較常用的相位光柵為二元相位光柵，其設置于非球面透鏡20的第一光學表面201或第二光學表面202，本實施方式中，非球曲面是設置于第一光學表面201，相位光柵21是設置于第二光學表面202。
制造本實用新型相機鏡頭2時，首先，根據要求設計非球面透鏡20的第一光學表面201及第二光學表面202的幾何形狀及相位光柵21的結構。其次是根據上述設計制造模具及模仁表面，該模仁可由鍍鎳的工具鋼制造，其表面形狀與非球面透鏡20的第一光學表面201及第二光學表面202一致，且其中至少一表面設置有對應于相位光柵21的二元分布的位相圖案。然后，通過制成的模具及模仁，通過注射成型即可大量制造相機鏡頭2。
本實用新型采用非球面透鏡且在非球面透鏡表面形成相位光柵，非球面透鏡運用透鏡本身的幾何外形等調整光學折射，可減少球面透鏡慣有的像差問題。且本實用新型同時于非球面透鏡表面一體成型二元相位光柵，二元相位光柵理論上可獲得任意需要的波前，且其設置于非球面透鏡表面波長量級的厚度內，基本不會增加相機鏡頭的體積及重量，通過二元相位光柵與非球面透鏡結合使相機鏡頭的像差得以充分矯正，故本實用新型相機鏡頭僅通過一帶相位光柵的非球面透鏡的單一結構即可替代一普通非球面透鏡組，有效避免球面鏡片慣有的像差問題，可降低光學鏡片使用數目。同時，因其為單一結構，可直接安裝于便攜式電子裝置內的安裝結構，而不需要現有技術的套筒及設置于套筒的連接機構，因而能顯著減小便攜式電子裝置體積和重量。再次，本實用新型相機鏡頭采用注射成型制造，非球曲面以及相位光柵于非球面透鏡制造時即一并形成，不需要額外加工及組裝，減少了組裝工序，有利于節約成本。另，通過注射成型，適合大批量制造，且產品一致性高。
請參閱圖3，本實用新型第二實施方式相機鏡頭3與鏡頭2大致相同，亦包括一非球面透鏡30及一相位光柵31。不同的處在于本實用新型相機鏡頭3在其表面鍍覆一薄膜堆積層32，該薄膜堆積層32可為抗反射膜(Anti-Reflection)及紅外線截止濾光膜(IR Cut Filter)，該薄膜堆積層32可進一步改進相機鏡頭的成像品質。另，薄膜堆積層32均是由高低折射率材料按照一定規則相互堆棧而成，如抗反射膜是由4至16層高折射率層及低折射率層相互堆疊而成，其中高折射率層可為Ta2O5或TiO2或TiO3或Ti3O5，低折射率層可為SiO2或Al2O3，薄膜堆積層32的材料通常為氧化物，具有較高的硬度，增強相機鏡頭的光學表面的耐磨性。
可以理解，本實用新型相機鏡頭亦可將其二光學表面均設置為非球曲面，同時亦可于其二光學表面均設置相位光柵，進一步提高該相機鏡頭的可控制變量，以對抗像差及提高相機鏡頭的光學解析能力。
權利要求1.一種相機鏡頭，包括一非球面透鏡和至少一相位光柵，該非球面透鏡具有第一光學表面及第二光學表面且至少一光學表面為非球曲面，其特征在于該至少一相位光柵與上述非球面透鏡一體成型，設置在非球面透鏡的第一光學表面或第二光學表面上。
2.如權利要求1所述的相機鏡頭，其特征在于該非球面透鏡為塑料非球面透鏡。
3.如權利要求2所述的相機鏡頭，其特征在于該非球面透鏡的材料是PMMA塑料。
4.如權利要求2所述的相機鏡頭，其特征在于該非球面透鏡的材料是PC塑料。
5.如權利要求2所述的相機鏡頭，其特征在于該非球面透鏡表面鍍覆有一薄膜堆積層。
6.如權利要求5所述的相機鏡頭，其特征在于該薄膜堆積層是抗反射膜。
7.如權利要求5所述的相機鏡頭，其特征在于該薄膜堆積層是紅外線截止濾光膜。
8.如權利要求2所述的相機鏡頭，其特征在于該非球面透鏡的第一光學表面及第二光學表面均為非球曲面。
9.如權利要求2所述的相機鏡頭，其特征在于該非球面透鏡的第一光學表面及第二光學表面均設置有相位光柵。
10.如權利要求1所述的相機鏡頭，其特征在于該相位光柵是二元相位光柵。
11.如權利要求10所述的相機鏡頭，其特征在于該非球面透鏡及相位光柵是通過注射成型形成。
專利摘要一種相機鏡頭包括一非球面透鏡和至少一相位光柵。該非球面透鏡具有第一光學表面和第二光學表面且至少一光學表面為非球曲面，該至少一相位光柵和上述非球面透鏡一體成型，設置于非球面透鏡的第一光學表面或第二光學表面上。其在不增加相機鏡頭的體積和重量的同時使相機鏡頭的像差得以充分矯正，采用單一結構即可替代一普通非球面透鏡組消除球面透鏡慣有的像差問題，可降低光學鏡片使用數目，使相機鏡頭成本降低、體積變小。
文檔編號G02B3/02GK2757154SQ200420095700
公開日2006年2月8日 申請日期2004年11月20日 優先權日2004年11月20日
發明者陳杰良 申請人:鴻富錦精密工業(深圳)有限公司, 鴻海精密工業股份有限公司