CN100443943C

CN100443943C - 方形单体式光学取像玻璃镜头的制造方法

Info

Publication number: CN100443943C
Application number: CNB2006100030873A
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: 2008-12-17
Anticipated expiration: 2026-02-10
Also published as: CN101017236A

Abstract

一种方形单体式光学取像玻璃镜头的制造法，其是一单体式玻璃镜片，包含一方形外围部及一中央镜面部，其中该方形外围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；又其制程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，再直接高温压模制成；藉此，可简化制程并降低制作成本，且使镜头具有高分辨率而又能有效缩小镜头体积，藉以提升镜头的应用性。

Description

方形单体式光学取像玻璃镜头的制造方法

技术领域

本发明涉及一种方形单体式光学取像玻璃镜头的制造方法，尤其是针对手机相机、及使用CCD(电荷耦合装置)或CMOS(互补型金属氧化物)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品质，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)」，或中国台湾专利公告号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

本发明的目的在于提供一种方形单体式光学取像玻璃镜头的制法，其包含下列步骤：

提供一具有均匀厚度的薄片状玻璃元材；

利用上述薄片状玻璃元材，将其裁成数个方形薄片单位，并使各方形薄片单位具有玻璃元材的均匀厚度；

提供一镜片成型模具，该成型模具的上、下模的中央部位分别设置一凹非球模面及一凸非球模面二对应非球面模面，又在凹非球模面或凸非球模面的环周缘设置一模槽；

将该方形薄片单位放置于成型模具的模内中心位置，以进行高温压模作业，使方形薄片单位的中心部位藉模具的凹非球模面及凸非球模面而压制出一凸非球面及一凹非球面，藉以构成镜头的中央镜面部的凸非球面及凹非球面，且使方形薄片单位的外环边缘部位同时受压挤而在模槽内向外扩延，藉以构成镜头的方形外围部；

自成型模具中取出模造成型的镜头完成品。

这样可简化制程并降低制作成本。

附图说明

图1是本发明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是本发明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是本发明的制程方块示意图。

图8是图7所示制程的简单示意图。

附图标号说明：镜头1；方形外围部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

为使本发明更加明确详实，兹举一较佳实施例并配合下列附图，将本发明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，其分别是本发明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，本发明的方形单体式光学取像镜头1是一单体式玻璃镜片，包含一方形外围部10及一中央镜面部20，其中，该方形外围部10是配合一镜筒(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(电荷耦合装置)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品质、低制作成本、长度短、体积小、重量轻等诉求方向发展，而本发明的光学取像镜头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，其分别是本发明一较佳实施例及其使用状态的尺寸参考图，其中，本发明的焦距长度可达成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。又有关本发明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 = 1 + \frac{{CY}^{2}}{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，其分别是本发明方形单体式光学取像镜头1的制程方块图及示意图，本发明的制程包含下列步骤：

步骤(1)：提供一具均匀厚度的薄片状玻璃元材5；

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；

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；

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的方形外围部10；

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。

其中，在步骤(1)中，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，而以本发明的一较佳实施例而言，其厚度可为0.40mm；

在步骤(2)中，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，本发明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；而以本发明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的方形外围部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。

在步骤(3)中，该成型模具7的上、下模的中央部位分别设具一凹非球模面71及凸非球模面72二对应非球面模面，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的方形外围部10，而以本发明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的方形外围部10的厚度。

在步骤(4)中，在高温压模作业中，方形薄片单位6的中心部位61即压制出镜头1的凸非球面21及凹非球面22，以构成一凸一凹的中央镜面部20，而同时方形薄片单位6在模具7内受压挤后而使其外环部位62向外扩延，以形成镜头1的方形外围部10，且方形薄片单位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。

在步骤(5)中，将已模造成型的镜头1自成型模具7中取出，使其冷却后，即完成镜头1的制程。

惟，上述所揭的图式及说明，仅为本发明的实施例而已，非为限定本发明的实施例；大凡熟悉该项技艺的人士，其所依本发明的特征范畴，所作的其它等效变化或修饰，皆应涵盖在以下本案的申请专利范围内。

Claims

1.一种方形单体式光学取像玻璃镜头的制造方法，其特征在于，其包含下列步骤：

提供一具有均匀厚度的薄片状玻璃元材；

自成型模具中取出模造成型的镜头完成品。

2.如权利要求1项所述的方形单体式光学取像玻璃镜头的制造方法，其特征在于，该玻璃元材的厚度为0.40mm。

3.如权利要求1或2所述的方形单体式光学取像玻璃镜头的制造方法，其特征在于，该方形薄片单位的边长为1.70mm。

4.如权利要求1所述的方形单体式光学取像玻璃镜头的制造方法，其特征在于，该模槽为一直径2.5mm的圆形模槽。

5.如权利要求1或4所述的方形单体式光学取像玻璃镜头的制造方法，其特征在于，该模槽的深度为0.319mm。