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,具有光学镜头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消费者的青睐。因移动电话体积小,故需安装于其内部的光学镜头模块也应具有较小体积。在人们对移动电话用光学镜头模块追求小型化的同时,对其拍摄的物体也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光学镜头设计的优劣。本文在查阅国内外专利及文献资料的基础上,结合优化模拟实践,给出了微型光学定焦镜头设计的考虑方法。本文对微型光学定焦镜头的设计和模拟作了详细分析,并对其进行了改进设计,优化了其性能,做出了较好的模拟设计。本文首先介绍了微型光学镜头的发展状况,分析了光学镜头与影像感测元件之间的匹配问题,并对定焦镜头的技术参数以及发展历程作了详细的介绍。塑料材质透镜及其非球面透镜的应用促进了微型光学镜头的发展,由于精密机械和加工技术不断演变发展,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,可以生产出结构简洁、重量轻、成像品质高且生产成本低的微型光学定焦镜头,具有较大的市场空间。其次,本文还对光学系统的设计方法及过程作了详细的介绍,详细讨论了光学系统的性能评价及检测,并分别介绍了P、W法及自动设计方法,最后介绍了光学系统的公差分析。然后,论文分别讨论了现在各种不同结构型式的微型光学定焦镜头的特点,分别对微型光学定焦镜头的现状作了较详细的说明。在此,优化模拟了各种不同型式的微型光学定焦镜头。文中主要创新工作为:在总结这些不同型式的微型光学定焦镜头的基础上,结合上述光学设计理论,利用光学设计软件Code V的辅助,设计出了三个优化实例,分别具有自身独特的优点。第一款镜头相对于初始镜头,像质更好;相对孔径及视场角增大;其第一、三、四透镜均采用E48R型塑料材质,生产成本和重量降低,抗冲击性增强;实现了更高的分辨率,可匹配1/3.8英寸500万像素的COMS。第二款镜头相对于初始镜头,加入了衍射面,各种像差,特别是色差得到了较好校正;相对孔径及视场角增大;优化镜头第一、三透镜也采用E48R型塑料材质,作用同第一款镜头一样;减小了系统的总长,同时增大了其后焦距,确保了良好的远心光路性能;同样实现了更高的分辨率,可匹配1/3英寸800万像素的COMS。第三款镜头为广角镜头,由于使用的环境,该镜头需要对环境有较强的抵抗能力,因此第一透镜为玻璃透镜。相对于初始镜头,球差和像散较好,但畸变仍较大,为广角镜头设计的难点,有待以后进一步改进;光学总长减小;边缘照度增大,大于一般广角镜头的边缘照度,克服了广角镜头边缘照度小的缺点。最后详细讨论了光学定焦镜头和其他光学镜头的发展前景。