(57)【要約】【課題】製造の容易な方形単体式光学ガラスレンズを提供する。【解決手段】単体式ガラスレンズ片であって、方形外周部１０及び光学結像用の中央レンズ面２０より構成され、該方形外周部は鏡筒の接合部の寸法に合わせて鏡筒内に嵌合する。該中央レンズ面は、像側（on the image  side）非球面レンズ凸面２１及び対物側（on  the  object  side）非球面レンズ凹面２２より構成される。成形材料は、予めほぼレンズ厚さ、平面寸法を備えた素材片を平面加工したガラス板材から切り出し、凹凸非球面レンズ面及び方形外周部にあわせた一対の金型により、高温高圧プレス成形により、レンズを成形する。【選択図】  図１
0003131252.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
単体式のガラスレンズであって、薄片状ガラス素材を予め裁断して形成した方形薄片材料をレンズ成形金型により成形した、
方形外周部及び光学結像用の中央レンズ面を有すると共に、
該方形外周部は鏡筒の接合部の寸法に合わせて鏡筒内に嵌合できるようにしてなり、
該中央レンズ面は像側の光学面及び対物側の光学面より構成されることを特徴とする方形単体式光学ガラスレンズ。
【請求項２】
前記中央レンズ面は、凸面及び凹面の非球面より構成されてなり、且つ該凸面は像側へ設けられ、該凹面は対物側へ設けられることを特徴とした、請求項１に記載の方形単体式光学ガラスレンズ。
【請求項３】
前記中央レンズ面は、２つの非球面レンズ凸面より構成されてなり、且つ該凸面は像側へ設けられ、別の凸面は対物側へ設けられることを特徴とした、請求項１に記載の方型単体式光学ガラスレンズ
【請求項４】
前記中央レンズ面は、非球面レンズ凸面及び平面より構成されてなり、且つ該平面は像側へ設けられ、該凸面は対物側へ設けられることを特徴とした、請求項１に記載の方型単体式光学ガラスレンズ。
【請求項５】
前記中央レンズ結像面に配置されるべき観測部材は、ＣＭＯＳ（相補型金属酸化物半導体）或いはＣＣＤ（電荷結合素子）であることを特徴とした、請求項１に記載の方形単体式光学ガラスレンズ。
【請求項６】
前記ガラスレンズの焦点距離は１．８７ｍｍ以下にてなることを特徴とした、請求項１、２に記載の方形単体式光学ガラスレンズ。
【請求項７】
前記ガラスレンズの全長、即ち鏡筒の前面から観測面までの距離は、２．８７ｍｍ以下にてなることを特徴とした、請求項１、２に記載の方形単体式光学ガラスレンズ。
【請求項８】
前記中央レンズ結象面に配置されるべき観測部材の観測面の対角線の寸法は、１／７インチ（３．６ｍｍ）以下であることを特徴とした、請求項１、２に記載の方形単体式光学ガラスレンズ。
【請求項９】
前記薄片状のガラス素材の厚みは０．４０ｍｍにてなることを特徴とした、請求項１、２に記載の方形単体式光学ガラスレンズ。
【請求項１０】
前記薄片状のガラス素材を裁断して形成されてなる方形薄片材料の側辺の長さは１．７０ｍｍにてなることを特徴とした、請求項７に記載の方形単体式光学ガラスレンズ。
【請求項１１】
前記ガラスレンズの全長、即ち鏡筒の前面から結像面までの距離は、２．４６９ｍｍ以下にてなることを特徴とした、請求項１、３に記載の方形単体式光学ガラスレンズ。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、携帯電話のカメラ、及びＣＣＤ（電荷結合素子）或いはＣＭＯＳ（相補型金属酸化物半導体）等の観測部材を利用したカメラに対して、単体式のガラスレンズ片により構成され、且つ凸凹面の非球面を備えてなり、或いは２つの非球面レンズ凸面を備えてなり、或いは非球面レンズ凸面及び平面を備えてなる高性能、低コストの光学レンズを提供することを特徴とした、角形単体式光学ガラスレンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
科学技術の進歩に従い、電子製品は絶え間なく軽薄短小及び多機能の方向に発展し、電子製品中、例えばデジタルカメラ、ＰＣカメラ、ネットワークカメラ、携帯電話或いはＰＤＡ等の装置など撮影機能を備える機器が多く用いされている。これらは、携帯に便利であり、人間的な需要に合致させる為、カメラ装置は良好な結像品質の具有が必要とされるだけでなく、同時に小型で低コストでの製造が必要とされ、そうして初めて効果的にカメラ装置の応用性を向上させることができるのである。
【０００３】
公知の球面研磨ガラスレンズ片の材質は多くの種類があり、色差を補正するのに有効であり、既に業界で広く使用されているが、但し球面研磨ガラスレンズ片の応用はＦナンバーが小さく視角が大きいものにおいては、球面収差及び非点収差等の収差の補正が困難である。上述の公知の球面研磨ガラスレンズ片の欠点を改善する為、現在のカメラ装置は既に非球面プラスチックレンズ片或いは非球面ガラスレンズ片を使用してなり、より良い結像品質を獲得し、例えば、アメリカ合衆国考案特許第６０３１６７０号「ＷＩＤＥ−ＡＮＧＬＥ  ＬＥＮＳ」、或いは日本特開２００１−１８３５７８号（Ｐ２００１−１８３５７８Ａ）「カメラ用レンズ」、或いは中華民国公告５７３７４０号「光学カメラレンズ」等、上述の光学カメラレンズの構造は、そのレンズの長さは依然として大きく、例えば、日本特開Ｐ２００１−１８３５７８Ａ「カメラ用レンズ」は２枚のレンズ片より構成され、通称“ｌｇ−ｌｐ”レンズ（一枚のガラスｇｌａｓｓ及び一枚のプラスチックｐｌａｓｔｉｃレンズより構成）或いは“２−ｇ”、“２−ｐ”レンズ（２枚のガラスレンズ或いは２枚のプラスチックレンズより構成）と呼ばれ、その内、一枚目のレンズ片の第一面から二枚目のレンズ片の第二面の距離ｄは０．９ｆ以上（ｆはレンズ片を組み合わせた全体の焦点距離）であって、これらのカメラのレンズは小型で低コストという要求を満たすことができないのである。又、公知の非球面レンズは全て両凸面の非球面レンズ面を備え、その製造プロセスは、先ず塊状のガラス素材を用いて、まず数個の塊状材料に切断し、各塊状材料を表面研磨及び仕上げ加工し、両凸球面を備える半完成品或いは球体の半完成品を形成し、該半完成品をレンズ型に置き、直接高温高圧で成形する。これらの内、表面研磨及び仕上げ加工のステップは相当な時間が掛かり、製造コストも相対的に高くなり精密化することができず、電子製品の軽薄短小の要求を満たすことができないだけでなく、カメラレンズの応用も制限されるのである。
【特許文献１】特開２００１−１８３５７８号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
本考案は、薄片状のガラス素材を利用し、先ず数個の方形薄片材料に切断し、レンズ片形成金型によって該方形薄片材料を高温で単体式のガラスレンズ片を成形し、該ガラスレンズ片は方形外周部及び中央レンズ面が設けられてなり、該方形外周部は鏡筒の接合部の寸法に合わせられ鏡筒内に嵌合させて使用することができ、該中央レンズ面は凸面凹面の非球面に設計されてなり、且つ該凸面は像側（on  the  image  side）へ設け、該凹面は物側に（on  the  object  side）設け、或いはつの非球面レンズ凸面に設計されてなり、或いは非球面レンズ凸面及び平面に設計されてなり、レンズの製造プロセスを簡易化し、製造コストを下げ、レンズは高解析度及び小型化を達成し、レンズの応用性を向上させることが可能であるとした方形単体式光学ガラスレンズを提供することを目的とする。
【０００５】
本考案は、更に、中央レンズ面は凸面凹面の非球面を備えてなり、レンズが精密化され高解析度を備えるだけでなく、レンズの体積を効果的に縮小し、焦点距離は１．８７ｍｍ以下になり、全長（レンズ前面から観測面の距離）は２．８７ｍｍ以下となり、ＣＭＯＳを採用した観測面の対角線寸法は１／７インチ以下となり、レンズの応用性を向上させることが可能であるとした方形単体式光学ガラスレンズを提供することを目的とする。
【０００６】
本考案は更に、中央レンズ面は２つの非球面レンズ凸面を備えてなり、レンズが精密化され高解析度を備えるだけでなく、レンズの体積を効果的に縮小し、焦点距離は１．７９６ｍｍ以下になり、全長（レンズ前面から観測面の距離）は２．４６９ｍｍ以下となり、ＣＭＯＳを採用した観測面の対角線寸法は１/１０（インチ）以下となり、レンズの応用性を向上させることが可能であるとした方形単体式光学ガラスレンズを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本考案の単体式光学レンズは、薄片状ガラス素材を裁断し方形薄片材料を形成し、レンズ成形金型により該方形薄片材料を高温高圧処理し単体式ガラス片を成形し、該単体レンズ片は、方形外周部及び光学結像用の中央レンズ面より構成されてなる。
【考案の効果】
【０００８】
上述の実施例にて説明したように、本考案の単体式光学レンズは、方形単体式ガラスレンズの製造工程を簡易化し、レンズに高解析度を備えて体積を縮小させることを可能とする。
【考案を実施するための最良の形態】
【０００９】
上述の目的及び効果を達成する為、本考案が採用した技術的手段及びその構造は、以下に説明図及び実施例を用いてその特徴と効果を詳細に説明する。
【００１０】
図１乃至４に示すように、本考案の凸凹面の非球面を備える方形単体式光学レンズ１は単体式のガラスレンズ片であり、方形外周部１０及び中央レンズ面２０より構成され、該方形外周部１０は鏡筒（ｌｅｎｓ  ｈｏｌｄｅｒ）３の接合部３１の寸法に合わせられ、レンズ１を鏡筒３内に嵌合する。該中央レンズ面２０は、非球面レンズ凸面２１及び非球面レンズ凹面２２の非球面光学レンズ面より構成され、その内該非球面レンズ凸面２１は像側（on  the  image  side）に形成し、該非球面レンズ凹面２２は対物側に（on  the  object  side）形成する。図５に示すように、光線は鏡筒３の前面の絞り３２より入射し、先ず非球面レンズ凹面２２を経由してレンズ１に進入し、更に非球面レンズ凸面２１でレンズ１から離脱し、更に保護レンズ４１を通過し、ＣＭＯＳ（相補型金属酸化物半導体）観測部材４或いはＣＣＤ（電荷結合素子）の観測面４２上に結像する。
【００１１】
現代の科学技術製品の軽薄短小に対する要求により、光学カメラレンズも高品質、低コスト、軽薄短小等の方向への発展を求められる。本考案の光学レンズ１は特殊な製造工程により、形成されるレンズの構造も独自であって、上述の要求を満たすことが可能である。図６、７、8に示すように、本考案のレンズ焦点距離は１．８７ｍｍ以下を達成し、全長（鏡筒３前面から観測面４２の距離）は２．８７ｍｍ以下を達成し、ＣＭＯＳ観測部材４が採用する観測面４２の対角線の寸法は１／７インチ以下を達成することが可能である。本考案の実施例の中央レンズ面２０の非球面レンズ凸面及び非球面レンズ凹面２２のパラメーターは以下のようになる。
【表１】
0003131252.tif 000003
非球面公式
Ｃ＝１／Ｒ；各パラメーター境界条件は以下のようである。
Ｃ：Ｘ方向の曲率
Ｋ：Ｃｏｎｉｃ  ｃｏｎｓｔａｎｔ（円錐定数）
：Ｘの２，４，６，８，１０，１２、・・・ｎ乗の非球面係数
【００１２】
図９、１０に示すように、本考案の製造工程は以下のステップより構成される。
ステップ１：均等な厚さを備える薄片状ガラス素材５を準備する。
該ガラス素材５は、面積が大きく均等な厚みを備えるガラス板体で、公知の塊状ガラス素材に取って代わり、本考案の実施例にて述べる通り、厚みは０．４０ｍｍである。
ステップ２：上述の薄片状ガラス素材５を用い、複数の方形薄片材料６に切断し、各方形薄片単位６はガラス素材５の均等な厚みを有する。
該方形薄片材料６は、ガラス素材５が予め備える均等な厚み及び適当な長さ寸法を具有するため、直接レンズ形成金型７の型内に載置して高温高圧成形処理を実行することにより、公知の技術の塊状ガラス素材から成形される場合と異なり、公知の技術において必要とされた表面の研磨及び仕上げ加工の工程を必要とせず、公知の製造工程と比較して、本考案は研磨及び仕上げの時間を省略することができ、製造コストを下げることができる。本考案の実施例にて述べたように、該方形薄片材料６はガラス素材５と同じく均等な厚みを具有し、側辺６３の長さは１．７０ｍｍであって、成形後のレンズ１の方形外周部１０の側辺の長さ１１より比較的小さく、二者間の距離差は高温高圧の成形処理時に薄片材料６がレンズ形成金型７内で圧力を受けた後に外部に拡延された距離である。
ステップ３：レンズ成形金型７を準備する。該レンズ成形金型７の上、下型の中央箇所には非球面金型凹面７１及び非球面金型凹面７２の二つの対応する非球面金型面を設け、非球面金型凹面７１及び非球面金型凹面７２のリング縁に型溝７３を設ける。
該レンズ成型金型７の上、下型の非球面金型凹面７１及び非球面金型凸面７２は、それぞれレンズ１の中央レンズ面２０の非球面レンズ凸面２１及び非球面レンズ凹面２２に対応して押圧成形し、またレンズ１の方形の外周部１０に対応して非球面金型凹面７１或いは非球面金型凹面７２の環の周辺に型溝７３が設けられる。
本考案の好適実施例から言えば、
該型溝７３は、レンズ１の方形の外周部１０の厚みを見込んで直径２．５ｍｍ、深さ０．３１９ｍｍの円形型溝とする。
ステップ４：該方形薄片材料６をレンズ成形金型７の中心位置に載置し、高温高圧成形処理を実行し、方形薄片材料６の中心部６１をレンズ成形金型７の非球面金型凹面７１及び非球面金型凹面７２により押圧し、レンズ１中央レンズ面２０の非球面レンズ凸面２１及び非球面レンズ凹面２２を形成し、方形薄片材料６の外環部６２は圧力を受けて型溝内で外部へ拡延し、レンズ１の方形外周部１０を形成する。
該方形薄片材料６の四角部６４は、圧力を受けて延伸して、円形の型溝７３のリング面７４まで延伸、接触し、それぞれにレンズ１の円弧角部１２を形成する。
ステップ５：レンズ成形金型７内から成形されたレンズ１を取り出し、レンズ１の製造工程を完成する。即ち、既に成型されたレンズ１をレンズ成形金型７の中から取り出し、冷却後、レンズ１の製造を完成する。
【００１３】
図１１乃至１５に示すように、本考案の２つの非球面レンズ凸面を備える方形単体式光学レンズ２は単体式のガラスレンズ片であり、方形外周部１０及び中央レンズ面２０より構成され、該方形外周部１０は鏡筒（ｌｅｎｓ  ｈｏｌｄｅｒ）３の接合部３１の寸法に合わせられ、レンズ２は鏡筒３内に嵌合させることができる。該中央レンズ面２０は２つの非球面レンズ凸面の非球面光学レンズ面より構成されて、その内該非球面レンズ凸面２１は像側（on  the  image  side）に形成され、該非球面レンズ凹面２２は対物側に（on  the  object  side）形成する。図１４、１５に示すように、光線は鏡筒３の前端面から入射し、先ず物側の非球面レンズ凸面２２を経由してレンズ２に進入し、更に像側の非球面レンズ凸面２１でレンズ２から離脱し、更に絞り３２、及び保護レンズ４１を通過し、ＣＭＯＳ（相補型金属酸化物半導体）観測部材４或いはＣＣＤ（電荷結合素子）の観測面４２上に結像する。
【００１４】
現代の科学技術製品の軽薄短小に対する要求により、光学カメラレンズも高品質、低コスト、軽薄短小等の方向に発展を要求されるが、本考案の光学レンズ２は特殊な製造工程により、形成されるレンズの構造も独特である為、上述の要求を満たすことが可能である。図１６、１７、１８に示すように、本考案の焦点距離は１．７９６ｍｍ以下を達成し、全長（鏡筒３前面から観測面４２の距離）は２．４６９ｍｍ以下を達成し、ＣＭＯＳ観測部材４が採用する観測面４２の対角線の寸法は１／１０インチ（約２．５ｍｍ）以下とすることが可能である。本考案の実施例の中央レンズ面２０の非球面レンズ凸面２１及び非球面レンズ凸面２２のパラメーターは以下のようになる。
【表２】
0003131252.tif 000004
非球面公式
Ｃ＝１／Ｒ；各パラメーター境界条件は以下のようである。
Ｃ：Ｘ方向の曲率
Ｋ：Ｃｏｎｉｃ  ｃｏｎｓｔａｎｔ（円錐定数）
：Ｘの２，４，６，８，１０，１２、・・・ｎ乗の非球面係数
【００１５】
本考案では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本考案に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本考案の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができ、従って本考案の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本考案の実施例である凸面凹面の非球面を備える光学構造の立体説明図である。
【図２】図１の断面図である。
【図３】図１の正面図である。
【図４】本考案の使用時の状態の光学構造の断面図である。
【図５】図４の光路の説明図である。
【図６】図２の実施例の参考寸法図である。
【図７】図３の実施例の参考寸法図である。
【図８】図４の参考寸法図である。
【図９】本考案の工程図である。
【図１０】図９に示す工程の簡易説明図である。
【図１１】本考案のもう一つの実施例である二つの凸非球面を備える光学構造立体説明図である。
【図１２】図１１の断面図である。
【図１３】図１１の正面図である。
【図１４】図１１における本考案の使用時の状態の光学構造の断面図である。
【図１５】図１４の光路の説明図である。
【図１６】図１２の実施例の参考寸法図である。
【図１７】図１３の実施例の参考寸法図である。
【図１８】図１４の実施例の参考寸法図である。
【符号の説明】
【００１７】
１ 、２レンズ
１０ 方形外周部
１１側辺の長さ
２０ 中央レンズ面
２１ 非球面レンズ面
２２ 非球面レンズ面
３ 鏡筒
３１ 接合部
３２ 絞り
４ 観測部材
４１ 保護レンズ
４２ 観測面
５ ガラス部材
６ 角形薄片
６１ 中心部
６２ 外環部
６３ 側辺
６４ 角部
７ レンズ成形金型
７１ 非球面金型凹面
７２ 非球面金型凸面
７３ 型溝
７４ リング面
【図１】
0003131252.tif 000005
【図２】
0003131252.tif 000006
【図３】
0003131252.tif 000007
【図４】
0003131252.tif 000008
【図５】
0003131252.tif 000009
【図６】
0003131252.tif 000010
【図７】
0003131252.tif 000011
【図８】
0003131252.tif 000012
【図９】
0003131252.tif 000013
【図１０】
0003131252.tif 000014
【図１１】
0003131252.tif 000015
【図１２】
0003131252.tif 000016
【図１３】
0003131252.tif 000017
【図１４】
0003131252.tif 000018
【図１５】
0003131252.tif 000019
【図１６】
0003131252.tif 000020
【図１７】
0003131252.tif 000021
【図１８】
0003131252.tif 000022