CN2890966Y

CN2890966Y - 方形单体式光学取像玻璃镜头

Info

Publication number: CN2890966Y
Application number: CN 200620002219
Authority: CN
Inventors: 徐三伟; 吴建民
Original assignee: E Pin Optical Industry Co Ltd
Current assignee: E Pin Optical Industry Co Ltd
Priority date: 2006-02-10
Filing date: 2006-02-10
Publication date: 2007-04-18
Anticipated expiration: 2016-02-10

Abstract

一种方形单体式光学取像玻璃镜头，其是利用薄片状玻璃元材先裁成数个方形薄片单位，再将该方形薄片单位置于镜片成型模具中而高温压模制成型的单体式玻璃镜片，其包含一方形***部及一中央镜面部，其中该方形***部是供嵌设于一镜筒的夹设部内，而该中央镜面部包括一凸一凹二非球面，且该凸面是面向成像侧，而该凹面是面向物体侧；藉此，可简化制程并降低制作成本，且使镜头具有高分辨率并可有效缩小镜头体积，藉以提升镜头的应用性。

Description

方形单体式光学取像玻璃镜头

技术领域

本实用新型涉及一种方形单体式光学取像玻璃镜头，尤其是针对手机相机、及使用CCD(电荷藕合装置)或CMOS(互补型金单体属氧化物半导体)等感测组件的相机，而提供一种由单体式玻璃镜片构成且包括一凸一凹二非球面的高性能、低成本的光学镜头。

背景技术

随着科技的进步，电子产品不断地朝向轻薄短小以及多功能的方向发展，而电子产品中，如数字相机(Digital Still Camera)、计算机相机(PC camera)、网络相机(Network camera)、行动电话或个人数字辅助器(PDA)等装置都有加上取像装置的需求；而为了携带方便及符合人性化的需求，取像装置不仅需要具有良好的成像质量，同时也需要有较小的体积与较低的制作成本，始能有效提升该取像装置的应用性。

而由于传统的球面研磨玻璃镜片的材质选择性较多，且对于修正色差较为有利，已广为业界所使用，但球面研磨玻璃镜片应用在数值孔径(F Number)较小以及视角(Wide-angle)较大的情况时，球差及像散等像差的修正仍较困难；而为了改善上述传统的球面研磨玻璃镜片的缺点，目前的取像装置已有使用非球面塑料镜片或使用非球面模造玻璃镜片，以获得较佳的成像品质，如：美国发明专利第6,031,670号「WIDE-ANGLE LENS」，或日本特开2001-183578号(P2001-183578A)「取像用镜头(LENS)」，或中国专利公告号573740「光学取像镜头」等，然上述光学取像镜头的结构，其镜头长度仍然过大，如日本特开P2001-183578A「取像用镜头」是由二镜片组成，即一般通称“1g-1p”镜头(由一玻璃glass及一塑料plastic镜片组成)或“2-g”、“2-p”镜头(由二玻璃glass镜片或二塑料plastic镜片组成)，且其中第一片镜片的第一面到第二片镜片第二面的距离d大于或等于0.9f(d≥0.9f，f为镜片组整体的焦距长度)，使取像镜头无法具有较小体积或较低成本；又，习知一非球面镜头皆设具双凸面的非球面镜面，且其制程至少包含下列步骤：利用一块状模造玻璃元材，再裁制成数个块状单位，再对各块状单位进行表面研磨及抛光加工以形成一具双凸球面的半成品或球体的半成品，再将该半成品置于镜片成型模具中，再直接高温压模制成；其中，表面研磨及抛光加工的步骤相当耗时费工，制作成本相对提高，且无法精细化，因此不但无法满足电子产品力求轻薄短小的诉求，也相对地限制了取像镜头的应用性。

发明内容

本实用新型主要目的乃是在于提供一种方形单体式光学取像玻璃镜头，其是利用薄片状玻璃元材先裁成数个方形薄片单位，再藉一镜片成型模具使该方形薄片单位高温模制成型的单体式玻璃镜片，其包含一方形***部及一中央镜面部，而该方形***部配合一镜筒的夹设部尺寸以可嵌设在镜筒内配合使用，而该中央镜面部设计成一凸一凹二非球面，且其凸面是面向成像侧，凹面面向物体侧，藉此，可简化镜头的制程，并降低制作成本，且使镜头可达成高分辨率，并可有效缩小镜头体积，藉以提升镜头的应用性。

本实用新型再一目的乃是在于提供一种方形单体式光学取像玻璃镜头，其中该中央镜面部具有一凸一凹二非球面，不但使镜头可精细化并具有高分辨率，且又能有效缩小镜头的体积，如焦距长度可为1.87mm或以下，全长(镜头前端面至感测面的距离)可为2.87mm或以下，且所采用CMOS的感测面对角线尺寸可为1/7″(英寸)或以下，藉以提升镜头的应用性。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的光学结构立体示意图。

图2(A)、图2(B)是图1的侧视及正视示意图。

图3是本实用新型一使用状态光学结构侧视示意图。

图4是图3的光路示意图。

图5(A)、图5(B)是图2(A)、图2(B)的一较佳实施例的参考尺寸图。

图6是图3的一较佳实施例的参考尺寸图。

图7是本实用新型的制程方块示意图。

图8是图7所示制程的简单示意图。

附图标记说明：镜头1；方形***部10；中央镜面部20；凸非球面21；凹非球面22；镜筒3；夹设部31；光圈32；感测组件4；保护镜41；感测面42；玻璃元材5；方形薄片单位6；中心部位61；外环部位62；边长63；四角64；成型模具7；凹非球模面71；凸非球模面72；模槽73；圆环面74。

具体实施方式

为使本实用新型更加明确详实，兹举一较佳实施例并配合下列附图，将本实用新型的结构及其技术特征详述如后：

请参考图1、图2(A)、图2(B)、图3所示，其分别是本实用新型一实施例的光学结构一示意图、侧视及正视示意图、及一使用状态的光学结构示意图，本实用新型的方形单体式光学取像镜头1是一单体式玻璃镜片，包含一方形***部10及一中央镜面部20，其中，该方形***部10配合一镜筒(lensholder)3的夹设部31尺寸，使镜头1可嵌设在镜筒3内；该中央镜面部20包括一凸非球面21及一凹非球面22二非球面光学镜面，其中该凸非球面21面向成像侧，而该凹非球面22面向物体侧。使用时如图4所示，光线由镜筒3前端面的光圈32进入，先经凹非球面22进入镜头1，再由凸非球面21离开镜头1，再经过一保护镜41，而成像于CMOS(互补型金属氧化物半导体)感测组件4或CCD(电荷藕合装置)的感测面42上。

由于现代科技产品对于轻薄短小的要求，光学取像镜头也被要求朝高质量、低制作成本、长度短、体积小、重量轻等诉求方向发展，而本实用新型的光学取像镜头1则因制程特殊，使成型的镜头1的结构也相对特殊，故可符合上述的诉求；请参考图5(A)、图5(B)、图6所示，其分别是本实用新型一较佳实施例及其使用状态的尺寸参考图，其中，本实用新型的焦距长度可达成1.87mm或以下，而全长，即从镜筒3前端面的光圈32至感测面42的距离，可达成2.87mm或以下，且所采用CMOS感测组件4的感测面42对角线尺寸可为1/7″(英寸)或以下。又有关本实用新型一较佳实施例的中央镜面部20的凸非球面21及凹非球面22的镜面参数，兹条列如下：

凹非球面22
凹非球面22	R＝-1.131684	K＝2.199666A4＝2.4218476A6＝-51.453692A8＝327.77628A10＝-990.56954A12＝0A14＝0
凸非球面21	R＝-1.131684
凸非球面21	R＝-0.5835097	K＝-14.1246A4＝-5.1269103A6＝32.985477A8＝-193.86029A10＝574.86653A12＝-763.00562A14＝0

非球面公式

X = \frac{{CY}^{2}}{1 + 1 - \sqrt{(K + 1) C^{2} Y^{2}}} + A_{2} Y^{2} + A_{4} Y^{4} + A_{6} Y^{6} + A_{8} Y^{8}

+ A_{10} Y^{10} + A_{12} Y^{12} + A_{14} Y^{14} + A_{16} Y^{16}

其中，C＝1/R；而各参数界定如下：

C：是X方向的曲率，即是曲率半径R的倒数；

K：是Conic constant；

A₂-A_n：分别是X的2、4、6、8、10、12、...n次幂的非球面系数。

请再参考图7、图8所示，其分别是本实用新型方形单体式光学取像镜头1的制程方块图及示意图，本实用新型方形单体式光学取像镜头1的制程包含下列步骤：

步骤(1)：提供一均匀厚度的薄片状玻璃元材5；该玻璃元材5是一面积较大且均匀厚度的玻璃薄板体，藉以取代习用的块状玻璃元材，而以本实用新型的一较佳实施例而言，该玻璃元材5的厚度可为0.40mm。

步骤(2)：利用上述薄片状玻璃元材5，将其裁成数个方形薄片单位6，而各方形薄片单位6具有玻璃元材5的均匀厚度；该方形薄片单位6是一具有玻璃元材5原有均匀厚度且具有适当边长的小尺寸玻璃薄片，并可直接放置于成型模具7的模内以进行高温压模作业，故可取代习知由块状玻璃元材裁制成的块状单位，并可避免习知块状单位所须要的表面研磨及抛光加工程序，因此与习知制程比较，本实用新型至少节省耗时费工的研磨及抛光加工程序，有效降低制作成本；而以本实用新型的一较佳实施例而言，该方形薄片单位6具有与玻璃元材5相同的均匀厚度，而其边长63可为1.70mm，比模制成型后的镜头1的方形***部10的边长11略小，二者间的差距即为高温压模作业时方形薄片单位6在模具7内受压挤后而向外扩延的距离。

步骤(3)：提供一镜片成型模具7，该成型模具的上、下模的中央部位分别设具一凹非球模面71及一凸非球模面72二对应非球面模面，又在凹非球模面71或凸非球模面72的环周缘设具一模槽73；该成型模具7的上、下模的凹非球模面71及凸非球模面72，用以分别对应压制出镜头1的中央镜面部20的凸非球面21及凹非球面22；又在凹非球模面71或凸非球模面72的环周缘设具一模槽73，以对应镜头1的方形***部10，而以本实用新型的一较佳实施例而言，该模槽73可设计为直径2.5mm的圆形模槽，其总深度可为0.319mm，以对应镜头1的方形***部10的厚度。

步骤(4)：将该方形薄片单位6放置于成型模具7的模内中心位置，以进行高温压模作业，使方形薄片单位6的中心部位61藉模具7的凹非球模面71及凸非球模面72而压制出一凸非球面及一凹非球面，藉以构成镜头1中央镜面部20的凸非球面21及凹非球面22，且使方形薄片单位6的外环边缘部位62同时受压挤而在模槽内向外扩延，藉以构成镜头1的方形***部10；其中，方形薄片单位6的四角64可受压挤延伸而触抵圆形模槽73的圆环面74，而分别形成镜头1的圆弧角12。

步骤(5)：自成型模具7中取出模造成型的镜头1，即完成镜头1的制程；其是将已模造成型的镜头1自成型模具7中取出，使其冷却后，即完完成镜头1的制程。

上述所揭示的附图及说明，仅为本实用新型的实施例而已，并非为限定本实用新型的实施例；大凡熟悉该领域的普通一般技术人员，其所依本实用新型的特征范畴，所作的其它等效变化或修饰，皆应涵盖在以下本实用新型专利权利要求的范围内。

Claims

1.一种方形单体式光学取像玻璃镜头，其是一单体式玻璃镜片，是利用薄片状玻璃元材先裁成一方形薄片单位，再藉一镜片成型模具将该方形薄片单位模制成型者，其包含一方形***部及一光学取像用的中央镜面部，其中：

方形***部，配合一镜筒的夹设部尺寸，供玻璃镜头可嵌设在镜筒内；

中央镜面部，是由一凸非球面及一凹非球面构成，且该凸非球面是面向成像侧，而该凹非球面是面向物体侧。

2.如权利要求1所述方形单体式光学取像玻璃镜头，其特征在于，该中央镜面部的凸非球面是面向一感测组件的感测面。

3.如权利要求1或2所述方形单体式光学取像玻璃镜头，其特征在于，该感组件可为CMOS(互补型金单体属氧化物半导体)或CCD(电荷藕合装置)。

4.如权利要求1所述方形单体式光学取像玻璃镜头，其特征在于，该玻璃镜头的焦距长度可为1.87mm或以下。

5.如权利要求1或2所述的方形单体式光学取像玻璃镜头，其特征在于，该玻璃镜头的全长，即从镜筒的前端面至感测面的距离，可为2.87mm或以下。

6.如权利要求1或2所述方形单体式光学取像玻璃镜头，其特征在于，该感测组件的感测面的对角线尺寸可为1/7英寸或以下。

7.如权利要求1所述方形单体式光学取像玻璃镜头，其特征在于，该玻璃元材的厚度可为0.40mm。

8.如权利要求1或7所述方形单体式光学取像玻璃镜头，其特征在于，该由薄片状玻璃元材裁成的方形薄片单位的边长可为1.70mm。