专利名称：相机镜头的制作方法
技术领域：
本实用新型是关于一种光学镜头，尤指一种便携式电子装置使用的相机镜头。
背景技术：
随着互联网多媒体技术的不断发展，数码相机、行动电话及PDA等便携式电子装置已被人们广泛应用，消费者希望将一些功能于单一装置中实现，特别是近年来行动电话和PDA等便携式电子装置在快速向高性能、多功能化方向发展，数码相机与行动电话和PDA等便携式电子装置的结合已成为发展移动多媒体技术的特色。消费者要求便携式电子装置轻便小巧以便于携带，同时又希望能够于便携式电子装置上实现高质量撷取物体影像，由此需要设计及制造出能够方便安装在便携式电子装置内的相机镜头。
一般光学影像摄取系统通常是通过玻璃镜片组作为影像摄取的主要构件。一般来说，最常见的构成方式是使用三片玻璃球面透镜组合，并依照新月形正透镜、双凹负透镜、双凸正透镜的顺序组合，亦即常称Cook-Triplet系统。但是，玻璃镜片的制造成本非常昂贵，且三片玻璃球面镜片组可控制的变量有限，无法充分消减像差。同时，光学系统所需求的视角也随时间演进而变大，使像差更加难以去除，从而导致影像模糊失焦，镜头设计者往往还须在镜头中使用很多片透镜来补偿。这样，在成像品质提高的同时，镜头相对比较大且重，不适合用于便携式电子装置。
非球面透镜(Aspherical Lens)在镜头光学系统中可以大幅度提高相机的成像品质，减小广角镜头的桶状变形，一片非球面透镜可以替代数片球面透镜补偿像差，能够非常明显地简化镜头的光学设计，减小其体积及重量。现有镜头设计中，常有通过采用部分非球面透镜，来实现减小镜头体积同时达到较好光学性能的目的。
2002年8月27日公告的美国专利第6,441,971号揭示了一种采用部分非球面透镜的数码相机镜头，该数码相机镜头由物方依次包括一第一透镜、一第二透镜及一第三透镜，该第一透镜是一两面均为球面的玻璃透镜，第二透镜及第三透镜均是塑料非球面透镜。
2003年10月1日公告的中国专利第02258384.X号也揭示了一种采用部分非球面透镜的数码相机镜头，该数码相机镜头包括一第一透镜、一第二透镜及一第三透镜，该第一透镜是球面玻璃透镜，第二透镜是弯月形塑料透镜，第三透镜是两面皆为非球面的塑料透镜。
2004年4月21日公告的中国专利第03220711.5号揭示了一种可用于行动电话和数码相机的镜头1，请参阅图1，该镜头1由4片光学镜片即第一镜片11、第二镜片12、第三镜片13、第四镜片14及连接装置镜头座15和套筒16组成，光阑10设在镜头1前方，光学镜片12、13、14固定在套筒16上，镜片11固定在镜片12上，17为固定块，镜头座15和套筒16螺纹配合固定。第一镜片11为双凸玻璃透镜，第二镜片12为双凹塑料透镜，其中122为凹面，121为非球面凹面，第三镜片13为弯月形塑料正透镜，其中131为凹面，132为非球面凸面，第四镜片14为非球面塑料透镜，其中的142部分是负透镜，两边141部分是正透镜，其两面均为非球面。
该等采用部分非球面透镜的镜头，其通过非球面透镜补偿像差，明显减少了镜头中透镜的数目，通常仅需2-4片。惟，因单一非球面透镜并不能将像差充分矫正，故仍需要多片透镜构成透镜组。如此，相机镜头的体积及重量仍比较大，且因其由多片透镜构成，其不便于直接安装在行动电话等便携式电子装置内，需要通过套筒将该多片透镜调整组装后再通过设置于套筒上的连接装置固定于便携式电子装置，套筒的设置将进一步增加该相机镜头的体积和重量，更加不便与便携式电子装置特别是小型便携式电子装置结合。
针对上述问题，提供一种体积小、成像质量高、可适合便携式电子装置的相机镜头实为必要。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种体积小、成像质量高、可适合便携式电子装置的相机镜头。
本实用新型相机镜头包括一非球面透镜及至少一相位光栅。该非球面透镜具有第一光学表面及第二光学表面且至少一光学表面为非球曲面，该至少一相位光栅与上述非球面透镜一体成型，设置于非球面透镜的第一光学表面或第二光学表面上。
与现有技术相比，本实用新型采用非球面透镜且于非球面透镜表面形成相位光栅，其在不增加相机镜头的体积及重量的同时使相机镜头的像差得以充分矫正。且采用单一结构即可替代一普通非球面透镜组消除球面透镜惯有的像差问题，可降低光学镜片使用数目，同时更不需现有技术的套筒及组装、调整工序，有利于节约成本并使得体积变小。且本实用新型通常通过塑料注射成型，适合大批量制造，产品一致性高。
作为本实用新型的进一步改进，可于非球面透镜表面镀覆薄膜堆积层，其可为抗反射膜及红外截止滤光膜，薄膜堆积层进一步提高了本实用新型相机镜头的成像品质，同时，薄膜堆积层32的材料通常为氧化物，具有较高的硬度，增强了相机镜头光学表面的耐磨性。
图1是现有相机镜头的剖面图。
图2是本实用新型相机镜头第一实施方式的剖面图。
图3是本实用新型相机镜头第二实施方式的剖面图。
具体实施方式请参照图2，本实用新型第一实施方式相机镜头2包括一非球面透镜20及一相位光栅21。该非球面透镜20通常是由PMMA或PC等塑料材质制造，其具有第一光学表面201及第二光学表面202，其中第一光学表面201及第二光学表面202中至少一光学表面为非球曲面。相位光栅21是与非球面透镜20一体成型，较常用的相位光栅为二元相位光栅，其设置于非球面透镜20的第一光学表面201或第二光学表面202，本实施方式中，非球曲面是设置于第一光学表面201，相位光栅21是设置于第二光学表面202。
制造本实用新型相机镜头2时，首先，根据要求设计非球面透镜20的第一光学表面201及第二光学表面202的几何形状及相位光栅21的结构。其次是根据上述设计制造模具及模仁表面，该模仁可由镀镍的工具钢制造，其表面形状与非球面透镜20的第一光学表面201及第二光学表面202一致，且其中至少一表面设置有对应于相位光栅21的二元分布的位相图案。然后，通过制成的模具及模仁，通过注射成型即可大量制造相机镜头2。
本实用新型采用非球面透镜且在非球面透镜表面形成相位光栅，非球面透镜运用透镜本身的几何外形等调整光学折射，可减少球面透镜惯有的像差问题。且本实用新型同时于非球面透镜表面一体成型二元相位光栅，二元相位光栅理论上可获得任意需要的波前，且其设置于非球面透镜表面波长量级的厚度内，基本不会增加相机镜头的体积及重量，通过二元相位光栅与非球面透镜结合使相机镜头的像差得以充分矫正，故本实用新型相机镜头仅通过一带相位光栅的非球面透镜的单一结构即可替代一普通非球面透镜组，有效避免球面镜片惯有的像差问题，可降低光学镜片使用数目。同时，因其为单一结构，可直接安装于便携式电子装置内的安装结构，而不需要现有技术的套筒及设置于套筒的连接机构，因而能显著减小便携式电子装置体积和重量。再次，本实用新型相机镜头采用注射成型制造，非球曲面以及相位光栅于非球面透镜制造时即一并形成，不需要额外加工及组装，减少了组装工序，有利于节约成本。另，通过注射成型，适合大批量制造，且产品一致性高。
请参阅图3，本实用新型第二实施方式相机镜头3与镜头2大致相同，亦包括一非球面透镜30及一相位光栅31。不同的处在于本实用新型相机镜头3在其表面镀覆一薄膜堆积层32，该薄膜堆积层32可为抗反射膜(Anti-Reflection)及红外线截止滤光膜(IR Cut Filter)，该薄膜堆积层32可进一步改进相机镜头的成像品质。另，薄膜堆积层32均是由高低折射率材料按照一定规则相互堆栈而成，如抗反射膜是由4至16层高折射率层及低折射率层相互堆叠而成，其中高折射率层可为Ta2O5或TiO2或TiO3或Ti3O5，低折射率层可为SiO2或Al2O3，薄膜堆积层32的材料通常为氧化物，具有较高的硬度，增强相机镜头的光学表面的耐磨性。
可以理解，本实用新型相机镜头亦可将其二光学表面均设置为非球曲面，同时亦可于其二光学表面均设置相位光栅，进一步提高该相机镜头的可控制变量，以对抗像差及提高相机镜头的光学解析能力。
权利要求1.一种相机镜头，包括一非球面透镜和至少一相位光栅，该非球面透镜具有第一光学表面及第二光学表面且至少一光学表面为非球曲面，其特征在于该至少一相位光栅与上述非球面透镜一体成型，设置在非球面透镜的第一光学表面或第二光学表面上。
2.如权利要求1所述的相机镜头，其特征在于该非球面透镜为塑料非球面透镜。
3.如权利要求2所述的相机镜头，其特征在于该非球面透镜的材料是PMMA塑料。
4.如权利要求2所述的相机镜头，其特征在于该非球面透镜的材料是PC塑料。
5.如权利要求2所述的相机镜头，其特征在于该非球面透镜表面镀覆有一薄膜堆积层。
6.如权利要求5所述的相机镜头，其特征在于该薄膜堆积层是抗反射膜。
7.如权利要求5所述的相机镜头，其特征在于该薄膜堆积层是红外线截止滤光膜。
8.如权利要求2所述的相机镜头，其特征在于该非球面透镜的第一光学表面及第二光学表面均为非球曲面。
9.如权利要求2所述的相机镜头，其特征在于该非球面透镜的第一光学表面及第二光学表面均设置有相位光栅。
10.如权利要求1所述的相机镜头，其特征在于该相位光栅是二元相位光栅。
11.如权利要求10所述的相机镜头，其特征在于该非球面透镜及相位光栅是通过注射成型形成。
专利摘要一种相机镜头包括一非球面透镜和至少一相位光栅。该非球面透镜具有第一光学表面和第二光学表面且至少一光学表面为非球曲面，该至少一相位光栅和上述非球面透镜一体成型，设置于非球面透镜的第一光学表面或第二光学表面上。其在不增加相机镜头的体积和重量的同时使相机镜头的像差得以充分矫正，采用单一结构即可替代一普通非球面透镜组消除球面透镜惯有的像差问题，可降低光学镜片使用数目，使相机镜头成本降低、体积变小。
文档编号G02B3/02GK2757154SQ200420095700
公开日2006年2月8日 申请日期2004年11月20日 优先权日2004年11月20日
发明者陈杰良 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