TWI333083B - - Google Patents

Description

1333083 丨 ί Λ 五、中文發明摘要： 一種方形單體式光學取像玻璃鏡頭及其製法，其係 一單體式玻璃鏡片，包含一方形外圍部及一中央鏡面 部，其中該方形外圍部係供嵌設於一鏡筒之夾設部内， 而該中央鏡面部係包括一凸一凹二非球面，且該凸面係 面向成像側，而該凹面係面向物體側；又其製程係利用 薄片狀玻璃元材，先裁成數個方形薄片單位，再將該方 形薄片單位置於鏡片成型模具中，再直接高溫壓模製 成；藉此，可簡化製程並降低製作成本，且使鏡頭具有 高解析度而又能有效縮小鏡頭體積，藉以提昇鏡頭之應 用性者。 六、英文發明摘要：（略） 七、指定代表圖： (一）本案指定代表圖為：圖（3 )。 (二)本代表圖之元件符號簡單說明:

鏡頭1 方形外圍部10 凸非球面21 冰拉 Q 鏡同d 光圈32 保護鏡41 中央鏡面部20 凹非球面2 2 夾設部31 感測元件4 感測面42 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學 式：（無） 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 1333083 * w " 及其方形單艘式光學取像玻璃鏡頭 .目丨裝i iiiMOS(互補型金單體屬氧化物半導體）等感 相機，而提供一種由單體式玻璃鏡片構成且包 凸凹一非球面之高性能、低成本的光學鏡頭。 【先前技術】 ί以科技的進步’電子產品不斷地朝向輕薄短 二以及夕功能的方向發展，而電子產品中’如數位相機 巋Still Camera)、電腦相機（pC camera)、網 • metw〇rkcamera)、行動電話或個人數位辅助器 (PMj專裝置都有加上取像裝置的需求；而為了攜帶方 便及f合人性化的需求，取像裝置不僅需要具有良好的 成像品質，同時也需要有較小的體積與較低的製作成 本’始能有效提昇該取像裝置之應用性。 而由於傳統之球面研磨玻璃鏡片的材質選擇性較 多，且對於修正色差較為有利，已廣為業界所使用，但 球面研磨玻璃鏡片應用在數值孔徑（F 1^1〇1^1>)較小以及 視角（Wide-angle)較大的情況時，球差及像散等像差 φ 的修正仍較困難；而為了改善上述傳統之球面研磨玻璃 鏡片的缺點’目前之取像裝置已有使用非球面塑膠鏡片 或使用非球面模造玻璃鏡片，以獲得較佳的成像品質， 如：美國發明專利第6, 〇31，670號「WIDE-ANGLE LENS」， 或日本特開200卜183578號（P20(H-183578A)「取像用 鏡頭（LENS)」，或國内公告號573740「光學取像鏡頭」 等’然上述光學取像鏡頭之結構，其鏡頭長度仍然過 大，如日本特開P2001-183578A「取像用鏡頭」係由二 鏡片組成，即一般通稱“lg-lp，，鏡頭（由一玻璃glass 及一塑膠plastic鏡片組成）或“2-g，，、“2-p”鏡 2 1333083 f i i 頭（由二玻璃glass鏡片或二塑膠plastic鏡片組成）， 且其中第一片鏡片的第一面到第二片鏡片第二面的距 離d係大於或等於〇.9f (dg〇 9f，f為鏡片組整體之 ，距長度）’使取像鏡頭無法具有較小體積或較低成 本；又，習知一非球面鏡頭皆設具雙凸面之非球面鏡 面，且其製程至少包含下列步驟：利用一塊狀模造玻璃 疋材，再裁製成數個塊狀單位，再對各塊狀單位進行表 面研磨及拋光加工以形成一具雙凸球面之半成品或球 體之半成品，再將該半成品置於鏡片成型模具中，再直 接高溫壓模製成；其中，表面研磨及拋光加工之步驟相 #耗時費工，製作成本相對提高，且無法精細化，因此 不但無法滿足電子產品力求輕薄短小之訴求，也相對地 限制了取像鏡頭之應用性。 【發明内容】 本發明主要目的乃在於提供一種方形單體式光學 取像，璃鏡頭，其係利用薄片狀玻璃元材，先裁成數個 方形薄片單位，再將該方形薄片單位置於鏡片成型模具 中，再直接尚溫壓模製成之單體式破璃鏡片，其包含一 • 方形外圍部及一中央鏡面部，而該方形外圍部係配合一 鏡筒之夾設部尺寸以可嵌設在鏡筒内配合使用，而該中 央鏡面部係設計成一凸一凹二非球面，且其凸面係面向 成像側，凹面係面向物體側，藉此，可簡化鏡頭之製程， 並降低製作成本，且使鏡頭可達成高解析度並可有效縮 小鏡頭體積，藉以提昇鏡頭之應用性者。 本發明再一目的乃在於提供一種方形單體式光學 取像玻璃鏡頭，其中該中央鏡面部具有一凸一凹二非球 面，不但使鏡頭可精細化並具有高解析度，且又能有效 縮小鏡頭之體積，如焦距長度可為l 87mm或以下，全 3 1333083 長（鏡頭前端面至感測面之距離）可為2. 8 7 m m 且所採用CMOS之感測面對角線尺寸可為1/7" 或以下，藉以提昇鏡頭之應用性者。 、、） 本發明另一目的乃在於提供一種方形單體與 取像玻璃鏡頭之製法，其製法包含下列步驟：提供^ 狀玻璃元材；裁成數個方形薄片單位；再將該方开i = 單位，於具有一凸一凹二非球面之鏡片成型模具中，以 進行咼溫壓模，而製成一方形單體式玻璃鏡頭； 可簡化製程並降低製作成本。 藉此’ 【實施方式】 為使本發明更加明確詳實，茲舉一較佳實施例並 合下列圖示，將本發明之結構及其技術特徵詳述如後： 請參考圖卜2 (A)、2 (B)、3所示，其分別係本 發明一實施例之光學結構一示意圖、側視及正視示 圖、及一使用狀態之光學結構示意圖，本發明之方^ 體式光學取像鏡頭1係一單體式玻璃鏡片，包含一方 外圍部10及一中央鏡面部20,其中，該方形外圍部1〇 係配合一鏡筒（lens holder) 3之夾設部31尺寸，使 鏡頭1可嵌設在鏡筒3内；該中央鏡面部2〇係包括一 凸非球面21及：凹非球面22二非球面光學中 該凸非球面21係面向成像側，而該凹非球面μ係面向 物體側。使用時如圖4所示，光線由鏡筒3前端面之光 圈32進入，先經凹非球面22進入鏡頭丨，再由凸非球 面21離開鏡頭1，再經過一保護鏡41，而成像於CM〇s (互補型金屬氧化物半導體）感測元件4或ccd (電荷 藕合裝置）之感測面42上。 由於現代科技產品對於輕薄短小的要求，光學取像 鏡頭也被要求朝高品質、低製作成本、長度短、體積小、 4 1333083 ^ » Λ te等訴求方向發展，而本發明之光學取像鏡頭i則 $程特殊，使成型之鏡頭丨之結構也相對特殊，故可 1丨二ΐ述之訴求；請參考圖5 (A)、（B)、6所示，其分 f係f發明一較佳實施例及其使用狀態之尺寸參考 Ξ;ί中，本發明之焦距長度可達成h 87咖或以下， :筒3:端面之光圈32至感測面42之距 :感；下，且所採用⑽s感測元件4 之感測面42對角線尺寸可為丨/7"(英寸

有關本發明一較佳實施例之中央鏡面部2〇 ^ 21及凹非球面22之鏡面參數，玆條列如下的凸非球面 凹非球面22 --- R=-l.131684 K=2.199666 ^ A4=2.4218476 A6=-51.453692 A8=327.77628 A10=-990.56954 A12=0 A14=〇 凸非球面21 R=-0.5835097 Li·· - K=-14.1246 〜 A4=-5.1269103 A6=32.985477 A8=-193.86029 A10=574.86653 A12=-763.00562 A14=0 5 I333〇y 非球面公式 +Α2Υ2+Α4Υ4+Α6Υ6+Α8Υ! CY! Ηι/Τ^κΤϊΥ C2Y2 +Αι〇Υ10+Αι2Υ,2+ΑηΥ,4+Αι6Υ16 其中，C=l/R ;而各參數界定如下： X .即Sag值（陷深值），就一曲面鏡片而言，χ軸為此 鏡片的光軸（optical axis)，以曲面中心為零點，在 鏡片曲面上的不同位置（γ值不同），平行X軸方向盥Y 平面的高度差，即為χ值。 一 Y· 方向的值（與曲面中心零點的距離）。 C·疋Υ方向的曲率’即是曲率半徑r的倒數； Κ :是 Conic constant (圓錐係數）； A2-A„:分別是 γ 的 2、4、6、8、1〇、12、"·η 次幂的 球面係數。 ，再參考圖7、8所示，其分別係本發明方形單體 式光學取像鏡頭1之製程方塊圖及示意圖，本發明 程包含下列步驟： 衣 步驟（1):提供一具均勻厚度之薄片狀玻璃元材5; 步驟（2):利用上述薄片狀玻璃元材5，將其裁成 =方形薄片單位6,而各方形薄片單位6具：= 材5之均勻厚度； 1 步驟（3):提供一鏡片成型模具7,該成型模具之 非下模之中央部位分別設具一凹非球模面7丨及二凸 λ 1莫面72二對應非球面模面，又在凹非球模面71或 非球模面72之環周緣設具一模槽73 ; 一 步驟（4):將該方形薄片單位6放置於成型模具7 、内中位置，以進行高溫麼模作業，使方形薄片單 ^^12 ^ί ^ώ6J ^ ^ 模槽内向外擴延，藉以:成=之= 即完Gi')·之自製成程型模具7中取出模造成型之鏡頭卜 大且ί ί厚玻璃元材5係-面積較 元材，而以本發明之薄一=實藉玻璃 0.40mm ； 較佳貫施例而吕，其厚度可為 ^ # 1 U v^ ^ ^ μ ^丄 序度卫具有適當邊長之小尺寸玻瑤壤 片’並可直接放置於成型模 公：公？溥 作業’故可取代習知由製 == :程nr:塊狀單位所須要之表面== 降低製作成:= f之較佳實施例而言，該方形薄片單位6且有輿祐 =之均勾厚度，而其邊長63可為“〇_ 比模製成型後之鏡頭丨的方形外圍部10之邊長u略 形薄片單位6 在步驟（3)中，該成型模具7之上、下模之中央 设具一凹非球模面71及凸非球模面72二對應 非球面模面，以分別對應壓製出鏡頭丨之中央鏡面部2〇 之凸非球面21及凹非球面22;又在凹非球模、面71°或凸 非球模面72之環周緣設具一模槽73，以對應鏡頭i之 1333083 ^形外圍部1 〇，而以本發明之一較 槽73可执呌盔吉倾9·； 敉侄貫施例而S,該模 了叹3十為直么2.5咖之圓形模槽，其總 0.319随，以對應鏡頭}之方形外圍部1〇之厚度。了為 位驟⑷中’在高溫壓模作業中，方形薄片單 位6之令心部位61即壓製出 =早 = 22,以構成一凸一凹之二=匕面，= 向外撼片單位6在模具7内受壓擠後而使其外環部位62 單if延，以形成鏡頭1之方形外圍部10，且方形薄片 之㈤角64可受顯延伸而觸抵圓形模槽73之圓 衣面74，而分別形成鏡頭！之圓弧角12。 令取m5丄中心將模造成型之鏡頭1自成型模具7 取出，使其冷部後，即完成鏡頭丨之製程。 而述戶!揭之圖式及說明，僅為本發明之實施例 ’ ^限定本發明之實施例；大凡熟悉該項技藝之 ΐί丛其所依本發明之特徵範疇，所作之其它等效變化 或修飾，皆應涵蓋在以下本案之申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 f 1係本發明一實施例之光學結構立體示意圖。 圖2 ( A)、（ B)係圖1之侧視及正視示意圖。 ^ 3係本發明一使用狀態光學結構側視示意圖。 圖4係圖3之光路示意圖。 :5丄A)、⑻係圖2⑷、⑴之一較佳實施例之參 考尺寸圖。 圖6係圖3之一較佳實施例之參考尺寸圖。 圖7係本發明之製程方塊示意圖。 圖8係圖7所示製程之簡單示意圖。 【主要元件符號說明】 鏡頭1 8 1333083 < I , I » 方形外圍部10 中央鏡面部20 凸非球面21 凹非球面22 鏡闾d 夾設部31 光圈32 感測元件4 φ 保護鏡41 感測面42 玻璃元材5 方形薄片單位6 中心部位61 外環部位62 邊長63 四角64 Φ 成型模具7 凹非球模面71 凸非球模面7 2 模槽73 圓環面74 9

Claims (1)

1333083 f C'£ » ： f*、申請專利範圍·· 玻式光學取像玻璃鏡頭，其係利用薄片狀 溥片單位高溫壓模製成-單體式玻璃 s U 方形外園部及-光學取像用之中央鏡 部，係配合一鏡筒之夾設部尺寸，供可嵌設 在鏡if内；

部，係由—凸非球面及"'凹非球面構成，且 二凸非球面係面向成像側，而該凹非球面係面向物體 2 申明專利範圍第1項所述方形單體式光學取像玻 - j頭其中該中央鏡面部之凸非球面係面向一感測 π件之感測面。 3如申请專利範圍第丨或2項所述方形單體式光學取 象破，鏡頭結構，其中該感測元件可為CMOS (互補型 金屬氧化物半導體）或CCD (電荷藕合裝置）。 4、如申請專利範圍第1項所述方形單體式光學取像玻

璃鏡頭結構，其中該玻璃鏡頭之焦距長度可為187 ram ° 如申凊專利範圍第1或2項所述之方形單體式光學 ，像玻璃鏡頭結構，其中該玻璃鏡頭之全長，·即從鏡 筒之前端面至感測面之距離，可為2. 87mm。 、如申請專利範圍第1或2項所述方形單體式光學取 像破璃鏡頭，其中該感測元件之感測面之對角線尺寸 可為1/7英寸》 '一種方形單體式光學取像玻璃鏡頭之製法，其係包含 下列步驟： 提供一具均勻厚度之薄片狀玻璃元材； 1333083 上述薄片狀模造玻璃年材’將其裁成數個方形薄 ^皁位，並使各方形薄片單位具有玻璃元材之均勻厚 ，供一鏡片成型模具，該成型模具之上、下模 分別設具一凹非球模面及一凸非球模面二二土 m::又在凹非球模面或凸非球模面之環周； ^方形薄片單㈣置於成型模具之模内中 位蕤行南溫壓模作業，使方形薄片單位之中心部 之凹非球模面及凸非球模面而壓製：-凸 擠而在模槽内向外擴延’藉以構成鏡頭 s自心成由型Λ具中取出模造成型之鏡頭完成品。 、璃鏡頭旁之專‘範圍其第中光學取像玻 9、如申請專利範圍第7或8項所述方取 之製法，其中該方4㈣ 範圍第7項所述方形單體式光學取像玻 =頭之製法’其中該模槽可為一直徑25二= 11敌專利範圍第7或10項所述方形單體1光與 =璃鏡頭之製法，其中該模槽