專利名稱：堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列、堆疊鏡頭模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是有關(guān)一種堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列、堆疊鏡頭模塊，尤其一種利用至
少二碟狀光學(xué)鏡片陣列以堆疊組成一堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列，再切割分離成單一的堆疊光 學(xué)鏡片元件，并與所需的光學(xué)元件裝設(shè)入鏡頭支架內(nèi)而組成一堆疊鏡頭模塊，以使用于手 機相機的光學(xué)鏡頭或其他光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)鏡頭等。
背景技術(shù)：
塑膠射出壓縮成型(resin injection-compression molding)技術(shù)目前已廣泛 應(yīng)用在需高精度尺寸及考慮光學(xué)性質(zhì)的光學(xué)產(chǎn)品如DVD、 CD-ROM或光學(xué)鏡片等的制造。 塑膠射出壓縮成型其操作結(jié)合了射出成型以及壓縮成型兩種成型技術(shù)，主要是在一般射 出成型程序中再加入模具壓縮的程序，亦即在塑膠澆注初期，模具不完全閉鎖，當部分塑 膠材料注入模穴后，再利用壓力將模具閉鎖，由澆注處向模穴內(nèi)熔融的塑膠材料施加壓 力以壓縮成型來完成模穴充填。此種成型方式相較于一般射出成型，具有降低殘余應(yīng)力 (residual stress)、減少成品雙折身寸率差(difference in refraction index)及可制成 高精度尺寸的光學(xué)鏡片的優(yōu)點；如美國專利US2008/0093756、日本專利JP2008-230005、 JP2003-071874等已運用此成型方法制成光學(xué)鏡片。 光學(xué)鏡片已廣泛運用于手機相機的光學(xué)鏡頭等光學(xué)系統(tǒng)；在組合光學(xué)鏡片或構(gòu)成 光學(xué)鏡頭，為光學(xué)成像效果，常需要以多片不同屈光度的光學(xué)鏡片，以一定空氣間隔組合成 為光學(xué)鏡片模塊。因此，當多片不同屈光度的光學(xué)鏡片組合時，各光學(xué)鏡片的光學(xué)中心軸 (optical axis)需要精密對正以避免解析度降低的問題，且各光學(xué)鏡片也需要以一定間距 組合而成，故將耗費許多的工序與精密校正，致產(chǎn)量無法提高，成本也難以下降；尤其在光 學(xué)鏡片陣列組合上，當光學(xué)鏡片陣列的光學(xué)中心軸產(chǎn)生偏移時，將影響光學(xué)效果，因此光學(xué) 鏡片陣列校正上更為繁復(fù)與重要。在光學(xué)鏡片陣列制造上，如日本專利JP2001194508提 出塑膠光學(xué)鏡片陣列的制造方法；臺灣專利TW M343166提出玻璃光學(xué)鏡片陣列的制造方 法。光學(xué)鏡片陣列制成后可以切割分離成為單一的光學(xué)鏡片單元，以組裝于鏡頭模塊(lens module)中。或者可以先將光學(xué)鏡片陣列與其他光學(xué)元件(optical element)先組合成鏡 頭次模塊陣列(lens submodulearray)，再切割成單一的鏡頭次模塊(lens submodule)，經(jīng) 與鏡頭支架(lensholder)、影像感測元件(image c即ture device)或其他光學(xué)元件組合 后，制成鏡頭模塊(lens module)。 在鏡頭模塊陣列制造上，美國專利US7， 183， 643、 US2007/0070511、 WIP0專利 W02008011003等提出晶元級鏡頭模塊(Wafer level lens module)。如圖1， 一般光學(xué)用的 鏡頭模塊陣列通常包含一光闌911 (即erture)、一表玻璃912 (cover glass)、多片光學(xué)鏡片 及一紅外線濾光鏡片917(IR cut lens)，如圖所示為三片式光學(xué)鏡片組，包含第一光學(xué)鏡 片914 (first lens)、第二光學(xué)鏡片915 (second lens)及第三光學(xué)鏡片916 (third lens)， 各光學(xué)鏡片間以間隔片913(spacer)隔開；經(jīng)組合后形成一鏡頭模塊陣列，經(jīng)切割后制成 鏡頭模塊。對于鏡頭模塊的制造，如圖2、3，如美國專利US2006/0044450揭示一晶元級的光
3學(xué)鏡片模塊9100，其是先各在一光學(xué)鏡片載板918 (lens substrate)上分別設(shè)置一陣列光 學(xué)鏡片914、915，并以間隔片913 (spacer)隔開而組成一陣列光學(xué)鏡片模塊900，再切開形 成單一個光學(xué)鏡片模塊9100。 然而，對于鏡頭模塊陣列，當多片光學(xué)鏡片陣列組合時，各光學(xué)鏡片陣列的對正 (alignment)將影響鏡頭模塊陣列的解析度，在多片光學(xué)鏡片陣列的組合上，美國專利 US 2006/0249859提出使用紅外線(infrared ray)產(chǎn)生基準點標號(fiducial marks) 以組合晶元級鏡片模塊；在塑膠光學(xué)鏡片陣列的組合上，日本專利JP2000-321526、 JP2000-227505公開自聚焦(SELFOC)光學(xué)鏡片陣列以凸塊(height)與凹隙(crevice)組 合的方法，日本專利JP2001-042104提出采用不同深度的凹溝(recess)，以避免微鏡片陣 列的翹曲變形；美國專利US7， 187， 501提出利用圓錐體(cone-sh即ed projection)以堆疊 (stack)多片的塑膠光學(xué)鏡片陣列。在LED光源的組合鏡片、太陽能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的組合鏡片及 手機相機的光學(xué)鏡頭使用的光學(xué)鏡片模塊陣列，常是由多種光學(xué)面不同形狀的光學(xué)鏡片陣 列所組成。在現(xiàn)有塑膠光學(xué)鏡片陣列以凸體(projection)與凹穴(hole)組合的方法中， 由于塑膠光學(xué)鏡片陣列是以塑膠射出成形，在凸體與凹穴處會造成材料收縮而使尺寸發(fā)生 改變，其定位精度難以提高，致塑膠光學(xué)鏡片陣列中每個光學(xué)鏡片的學(xué)中心軸產(chǎn)生位置上 差異，各光學(xué)鏡片的光學(xué)中心軸較難以定位，使用上有相當限制。 利用塑膠射出壓縮成型(resin injection-compression molding)方法，由碟片 中心為塑料澆注成型所制成的碟狀光學(xué)鏡片陣列，因具有低的內(nèi)應(yīng)力、高精密度的優(yōu)點；且 碟狀光學(xué)鏡片陣列中心設(shè)有碟孔，可利用碟孔在組合時提供定位之用。因此利用碟狀光學(xué) 鏡片陣列發(fā)展簡易且精密度高的光學(xué)鏡片模塊陣列的制造方法，以制成光學(xué)鏡片模塊陣 列，提供給手機相機的光學(xué)鏡頭使用，才能符合量產(chǎn)化的良率與產(chǎn)量的需求。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的主要目的是提供一種堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列(StackedDisk-sh即ed Optical Lens Array)供光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)鏡頭使用如相機的鏡頭、手機相機的鏡頭或 單一個發(fā)光二極管的光學(xué)鏡頭等，其是包含至少二片碟狀光學(xué)鏡片陣列(Disk-shaped Optical Lens Array)并由粘膠以預(yù)定的間隔堆疊組合固定而制成；其中所述碟狀光學(xué) 鏡片陣列是利用塑膠材料射出壓縮成型(resin injection-compression molding)技術(shù) 制成，為碟狀如圓形碟狀但不以圓形為限，且中心設(shè)一碟孔，具有一第一及第二光學(xué)面且 各設(shè)相對應(yīng)的光學(xué)作用區(qū)及非光學(xué)作用區(qū)，且由第一及第二光學(xué)面的光學(xué)作用區(qū)對應(yīng)構(gòu) 成多個以陣列排列的光學(xué)鏡片；其中至少一碟狀光學(xué)鏡片陣列在其非光學(xué)作用區(qū)的周邊 (periphery)上設(shè)至少一粘膠槽，由粘膠槽內(nèi)所設(shè)粘膠固化后，使鄰接組合二碟狀光學(xué)鏡 片陣列可固定結(jié)合形成一堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列；又其中至少一碟狀光學(xué)鏡片陣列在其 非光學(xué)作用區(qū)的周邊上設(shè)有至少一定位機構(gòu)(alignmentfixture)，通過定位機構(gòu)使鄰接 組合二碟狀光學(xué)鏡片陣列可精密堆疊組合，以使各光學(xué)鏡片可對正光學(xué)中心軸。進一步， 所述堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列可在其非光學(xué)作用區(qū)涂以粘膠，而以堆疊方式再組合其他光 學(xué)元件陣列(opticalelement array)，其中所述光學(xué)元件陣列包含光學(xué)鏡片(optical lens)所形成的陣列，或間隔片(spacer)、光闌(aperture)、表玻璃(cover glass)、紅外 線濾光鏡片(IR-cut glass)等所形成的陣列；經(jīng)切割堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列以分離成
4(singularized)單一的堆疊光學(xué)鏡片兀件(stacked optical lenselement)。 本實用新型另一目的是提供一種堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列以供給光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)
鏡頭使用，其是包含至少二片碟狀光學(xué)鏡片陣列并由粘膠以預(yù)定的間隔組合固定而制成；
其中所述碟狀光學(xué)鏡片陣列是利用塑膠材料射出壓縮成型技術(shù)制成，為碟狀如圓形碟狀
但不以圓形為限，且中心設(shè)一碟孔；其中至少一碟狀光學(xué)鏡片陣列在其碟孔設(shè)導(dǎo)位結(jié)構(gòu)
(guiding structure)，通過所述導(dǎo)位結(jié)構(gòu)以使所述二碟狀光學(xué)鏡片陣列堆疊組合；又二碟
狀光學(xué)鏡片陣列之間可置入間隔片以產(chǎn)生預(yù)定的空氣間隔，所述間隔片以粘膠與相鄰接的
碟狀光學(xué)鏡片陣列組合固定。 本實用新型再一目的是提供一種堆疊鏡頭模塊，包含至少一堆疊光學(xué)鏡片元 件(stacked optical lens element)、 一鏡頭支架(lens holder)及至少一光學(xué)元件 (optical element);其中，所述堆疊光學(xué)鏡片元件是由一堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列切割分離 成單一元件(element)而制成；其中所述光學(xué)元件包含光學(xué)鏡片(optical lens)、間隔片 (spacer)、光闌(aperture)、表玻璃(coverglass)、紅外線濾光鏡片(IR-cut glass)等。

圖1是現(xiàn)有一堆疊光學(xué)鏡片陣列示意圖； 圖2是現(xiàn)有另一堆疊光學(xué)鏡片陣列示意圖； 圖3是現(xiàn)有另一堆疊光學(xué)鏡片陣列示意圖； 圖4是本實用新型碟狀光學(xué)鏡片陣列示意圖； 圖5是本實用新型具有定位銷與定位穴定位機構(gòu)的碟狀光學(xué)鏡片陣列示意圖； 圖6是本實用新型具有準直鏡定位機構(gòu)與導(dǎo)位缺口導(dǎo)位結(jié)構(gòu)的碟狀光學(xué)鏡片陣 列示意圖； 圖7是本實用新型具有十字刻線與通孔定位機構(gòu)、導(dǎo)位切角導(dǎo)位結(jié)構(gòu)的碟狀光學(xué) 鏡片陣列示意圖； 圖8是本實用新型具有粘膠槽的碟狀光學(xué)鏡片陣列示意圖； 圖9是本實用新型的堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列組裝示意圖； 圖10是本實用新型的堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列的示意圖一 ； 圖11是本實用新型的堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列的示意圖二 ； 圖12是本實用新型的堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列使用準直鏡定位機構(gòu)校準光學(xué)中心 軸的示意圖； 圖13A及13B是本實用新型的堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列與堆疊鏡頭模塊的制程示意 圖； 圖14是本實用新型的堆疊鏡頭模塊的示意圖一 ；及 圖15是本實用新型的堆疊鏡頭模塊的示意圖二。 附圖標記說明l-碟狀光學(xué)鏡片陣列(Disk-sh即ed optical lens array); 10-光學(xué)鏡片(optical lens element) ;11-第一光學(xué)面(first opticalsurface) ;12-第 二光學(xué)面(second optical surface) ;13、23-碟孔(disk hole) ;15、16、25_定位機構(gòu) (alignment fixture) ;17、27-定位通孑L (alignmentthrough-hole) ; 18、28-十字亥lj線； 191、291-導(dǎo)位結(jié)構(gòu)(guiding structure)(導(dǎo)位缺口 (guiding notch)) ;192、292_導(dǎo)位結(jié)構(gòu)(guiding structure)(導(dǎo)位切角(guiding angle)) ; 100-堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列 (stacked disk-sh即edoptical lens array) ;101、201-光學(xué)中心車由(optical axis); 102、202-粘膠槽(glue groove) ;104-碟孔導(dǎo)位線(disk hole guiding line) ;161、 261-定位銷(alignment pin) ;162、262-定位穴(alignment cavity) ;2-碟狀光學(xué)鏡片 陣列(Disk-sh即ed optical lens array) ;20-光學(xué)鏡片(optical lens) ;3-光學(xué)元件陣 列(optical element array) ;3a_電路板；30-影像感測兀件(Image capture device, ICD) ;31-第一鏡群組(first lens group) ;301、302-鏡頭支架(lens holder) ;312-光闌 (aperture) ;313-間隔片(spacer)或間隔片陣列(spacer array) ;314-紅外線濾光鏡片 (IR cut lens) ;32-第二鏡群組(second lens group) ;200-堆疊光學(xué)鏡片元件(stacked optical lenselement) ;300-堆疊鏡頭模塊(stacked lens module) ;330-粘膠(cement glue) ;361-定位銷(alignment pin) ;51-身寸出壓縮模具(injection-compressionmold);
511- 上模具(upper mold) ;513-上模仁(upper mold core) ;5131-上模成形模面(upper molding surface) ;5132-上模定位機構(gòu)成形模面(uppermolding alignment surface);
512- 下模具(lower mold) ;514-下模仁(lowermold core) ;5141-下模成形模面(lower molding surface) ;5142-下模定位機構(gòu)成形模面(lower molding alignment surface); 521-進料口 (feedingnozzle) ;522-進料機(feeder) ;55-組合架(assembly fixture); 551-碟孔定位桿(assembly pole) ;552-碟孔定位凸輪(alignment cam) ;553-組裝定 位桿(alignment pole) ;57-激光校準儀(Laser calibration instrument) ;571-激光 光(laser light) ;60-第三光學(xué)鏡片(third optical lens) ;61-碟狀光學(xué)鏡片陣列毛胚 (primary product of Disk-sh即ed optical lens array) ;614-豎澆道棒(down sprue stick) ;900-堆疊光學(xué)鏡片陣列(stacked lensarray) ;910、914、915、916、920_陣列光學(xué) 鏡片(optical lens array) ;913、930-間隔片(spacer) ;911-光闌(aperture) ;912-表玻 璃(cover lens) ;917-紅外線濾光鏡片載板(IR cut lens substrate) ;918-光學(xué)鏡片載 板(lenssubstrate) ;919-影像感測元件(Image capture device, ICD) ;9100-堆疊鏡頭 模塊(stacked lens module) ;9103-澆道棒(sprue stick) ;9104-豎澆道棒(down sprue stick) ;9511-上模具(upper mold) ;9512-下模具(lowermold) ;952-塑膠材料(resin material) ;961-電路板(PCB substrate)。
具體實施方式參考圖IO，本實用新型的堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列100是包含至少二碟狀光學(xué)鏡片 陣列1、2，由粘膠以預(yù)定的間隔組合固定而制成。所述碟狀光學(xué)鏡片陣列1、2是利用塑膠材 料射出壓縮成型技術(shù)制成，為圓形碟狀但不以圓形為限且中心設(shè)一碟孔13、23如圖4所示， 具有一第一光學(xué)面11、21及第二光學(xué)面12、22其各包含相對應(yīng)的光學(xué)作用區(qū)及非光學(xué)作用 區(qū)，并由第一光學(xué)面11、21與第二光學(xué)面12、22的光學(xué)作用區(qū)對應(yīng)構(gòu)成多個以陣列排列的 光學(xué)鏡片10、20 ;其中至少一碟狀光學(xué)鏡片陣列1、2在其非光學(xué)作用區(qū)的周邊(periphery) 上設(shè)有至少一粘膠槽102如圖8所示，通過粘膠槽102內(nèi)所設(shè)的粘膠330固化后，使二碟狀 光學(xué)鏡片陣列1、2可固定結(jié)合形成一堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列100 ;又其中至少一個碟狀光 學(xué)鏡片陣列1、2在其非光學(xué)作用區(qū)的周邊上設(shè)有至少一定位機構(gòu)16、 15、 17、 18 (alignment fixture)如圖5-7所示，通過所述定位機構(gòu)16、 15、 17、 18可將碟狀光學(xué)鏡片陣列1、2精密堆疊組合，以使各光學(xué)鏡片10可對正光學(xué)中心軸101。又所述碟狀光學(xué)鏡片陣列1、2為碟狀如本實施例的圓形碟狀但不以圓形為限，如可為圓形碟狀或方形碟狀等，是依據(jù)使用需求而配合塑膠材料射出壓縮成型的成型模具的設(shè)計而制成。 為使二碟狀光學(xué)鏡片陣列1、2堆疊組合時可快速定位，可于其碟孔13、23上設(shè)導(dǎo)位結(jié)構(gòu)191、291 (guiding structure)如圖6所示的缺口型態(tài)，或?qū)⒌?3、23制成多角形，或?qū)⒌?3、23切除一角作為導(dǎo)位結(jié)構(gòu)192、292如圖7所示的缺角型態(tài)。[0028] 所述粘膠槽102的形狀與型式不限于圓環(huán)形溝槽如圖8所示；參考圖5-7，所述定位機構(gòu)16、15、17、18的形狀與型式不限于定位銷(alignment pin)161、定位穴(alignment cavity) 162、準直鏡(collimating lens)15、通孑L (throughhole) 17或十字刻線(reticle) 18等；所述光學(xué)元件不限于光學(xué)鏡片、間隔片、光闌、表玻璃、紅外線濾光鏡片、影像感測元件、太陽能光電半導(dǎo)體、電路板(PCB)等；所述導(dǎo)位結(jié)構(gòu)不限于導(dǎo)位缺口(guiding notch) 191、291、導(dǎo)位切角(guiding angle) 192、292或多角形的碟孔。[0029] 參考圖IO，所述堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列100可在其非光學(xué)作用區(qū)涂以粘膠330而再以堆疊方式組合其他光學(xué)元件陣列3 (optical element array);光學(xué)元件陣列3可為光學(xué)鏡片(optical lens)所形成的陣列、間隔片(spacer)、光闌(即erture)、表玻璃(coverglass)、紅外線濾光鏡片(IR-cut glass)所形成的陣列等。 所述堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列100可由切割以分離成(singularized)單一的堆疊光學(xué)鏡片兀件200 (stacked optical lens element)。 參考圖13A及13B，本實用新型的堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列的制造方法包含下列步驟 SI :提供一塑膠射出壓縮模具51，包含一上模具511(upper mold)及下模具512 (lower mold)且分別設(shè)有上、下模仁(mold core) 513、514及相對應(yīng)的光學(xué)面成形模面5131、5141用以對應(yīng)形成多個光學(xué)鏡片10 ;上模仁513及/或下模仁514設(shè)有定位機構(gòu)成形模面5132、5142 ;于上、下模具511、512之一的中心設(shè)一進料口 521 ;[0033] S2:利用塑膠射出壓縮成型方法制成一碟狀光學(xué)鏡片陣列毛胚61，再切斷所述毛胚61的豎澆道棒614以制成一碟狀光學(xué)鏡片陣列1 ;所述碟狀光學(xué)鏡片陣列1在非光學(xué)作用區(qū)設(shè)有粘膠槽及/或定位機構(gòu)161 ;進一步在切斷毛胚61的豎澆道棒614時可同時形成一碟孔13與一導(dǎo)位結(jié)構(gòu)191、 192 ; S3 :以上述步驟制造另一碟狀光學(xué)鏡片陣列2 ;所述碟狀光學(xué)鏡片陣列2可不設(shè)有粘膠槽102 ; S4 :在鄰接二碟狀光學(xué)鏡片陣列1、2間的粘膠槽102涂布粘膠330，并由導(dǎo)位結(jié)構(gòu)191、192、291、292將二碟狀光學(xué)鏡片陣列1、2堆疊組合； S5 :以相對應(yīng)的定位機構(gòu)161、162、262、261校準鄰接二碟狀光學(xué)鏡片陣列1、2的
光學(xué)中心軸101，使各光學(xué)鏡片10、20可以對正光學(xué)中心101 ; S6 :固化所述粘膠330以形成一堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列100 ; S7 :進一步，將堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列100非光學(xué)作用區(qū)涂以粘膠，以堆疊方式組合其他光學(xué)元件陣列3、313，固化所述粘膠330以形成一具有光學(xué)元件陣列3、313的堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列100 ; S8 :切割所述堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列100以分離成單一的堆疊光學(xué)鏡片元件200 (stacked optical lens element); 本實用新型的堆疊鏡頭模塊的制造方法，包含下列步驟 SSI :利用如前述的堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列的制造方法Sl-S6，制成一堆疊碟狀光 學(xué)鏡片陣列100 ; SS2 :使用激光或切割片，將所述堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列100切割分離成單一的堆 疊光學(xué)鏡片元件200 ; SS3 :將所述堆疊光學(xué)鏡片元件200裝設(shè)入鏡頭支架301中如圖14，并組合所需要 的(required)光學(xué)元件(optical element)，如表玻璃311、光闌312、間隔片313、紅外線 濾光片314、間隔片313、具有影像感測元件30的電路板3，以制成一堆疊鏡頭模塊300。 為使本實用新型更為明確詳實，茲配合下列較佳實施例圖示詳述如后〈實施例一 > 參考圖5、8、9、10、13，本實施例為一具有定位機構(gòu)16的堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列 100，包含一第一及第二碟狀光學(xué)鏡片陣列1、2，所述碟狀光學(xué)鏡片陣列1、2是利用塑膠射 出壓縮成型方法先制成一碟狀光學(xué)鏡片陣列毛胚61，再切斷毛胚61上的豎澆道棒614形成 中央一碟孔13、23而制成。 所述第一碟狀光學(xué)鏡片陣列1是一圓形碟狀直徑120mm且中央有一碟孔13直 徑30mm，包含一第一及一第二光學(xué)面11、12各設(shè)有相對應(yīng)的244個光學(xué)作用區(qū)(optical division)以對應(yīng)形成244個新月形光學(xué)鏡片(optical lenselement) 10并以等間距的陣 列排列；在各光學(xué)鏡片10周邊的非光學(xué)作用區(qū)設(shè)有粘膠槽102如圖8所示；又在第一碟狀 光學(xué)鏡片陣列1的周邊非光學(xué)作用區(qū)以相隔90度角設(shè)二定位銷161及二定位穴162供作 為定位機構(gòu)16 ;所述定位銷161及定位穴162是與光學(xué)中心軸101平行且設(shè)定在預(yù)定位置 如圖5所示，但對于不同的應(yīng)用實施例，定位銷161及定位穴162可選擇相同或不同形式或 布設(shè)于不同位置。 第二碟狀光學(xué)鏡片陣列2是以相同方法制成而具有244個新月形光學(xué)鏡片20以 對應(yīng)于第一碟狀光學(xué)鏡片陣列1的光學(xué)鏡片10，但可不必設(shè)置粘膠槽102，又其周邊的非光 學(xué)作用區(qū)設(shè)有二定定位穴262及二定位銷261供作為定位機構(gòu)以分別對應(yīng)于前述的定位銷 161及定位穴162。 當堆疊組合時如圖13的步驟S4、 S5、 S6，先在第一碟狀光學(xué)鏡片陣列1的粘膠槽 102以涂膠設(shè)備(通稱點膠機)涂上粘膠330，所述粘膠330的材料不限制但以熱固型粘膠 或紫外光固化型粘膠(UV glue)較適合光學(xué)系統(tǒng)使用，本實施例是使用熱固型粘膠；再由 二者間的定位機構(gòu)如定位銷161/定位穴162分別與定位穴262/定位銷261對應(yīng)結(jié)合，使 堆疊組合后的各光學(xué)鏡片10、20的光學(xué)中心軸101、201相重合，形成一由二組244個新月 形光學(xué)鏡片10、20所精密組合的堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列100。 參考圖IO，所述堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列100可進一步與光學(xué)元件陣列3堆疊組 合；因此本實施例光學(xué)鏡片陣列100如圖10所示可視為包含一由二碟狀光學(xué)鏡片陣列1、 2所堆疊組合的堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列100、一光學(xué)元件陣列3及一間隔片陣列313 ;其中 所述光學(xué)元件陣列3是由244個光學(xué)元件30(如影像感測元件30)以陣列方式排列在一 碟狀載板(disk-sh即ed substarte) 3 (如電路板)上所形成，且各光學(xué)元件30是對應(yīng)于 各光學(xué)鏡片10、20 ;其中所述間隔片陣列313是由一特定厚度的不透明塑膠片上設(shè)有244個通孔所制成，以使光學(xué)鏡片20與光學(xué)元件30之間保持一預(yù)設(shè)的空氣間隔(designedairspacing)。堆疊組合時，第一及第二碟狀光學(xué)鏡片陣列1、2先堆疊組合成一堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列IOO，再在間隔片陣列313兩面涂以粘膠330(或在堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列及光學(xué)元件陣列3的對應(yīng)接合面上各涂以粘膠330)，將堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列、間隔片陣列313與光學(xué)元件陣列3依序堆疊，并將光學(xué)元件陣列3與光學(xué)中心軸101對正后，送入烘箱中固化粘膠330，即形成一具有244個光學(xué)鏡頭的堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列100。[0051] 參考圖9，為本實施例另一種堆疊組合方式，其中，所述光學(xué)元件陣列3的非光學(xué)作用區(qū)另設(shè)有4個定位銷361作為定位機構(gòu)；所述第一與第二碟狀光學(xué)鏡片陣列1、2分別另設(shè)有一導(dǎo)位結(jié)構(gòu)(guiding structure)如圖6所示導(dǎo)位缺口 (guiding notch)形狀的導(dǎo)位結(jié)構(gòu)191 ;所述碟孔13、23與導(dǎo)位結(jié)構(gòu)191、291是由碟狀光學(xué)鏡片陣列毛胚61切除豎澆道棒614所形成的，碟孔13、23直徑為30mm，導(dǎo)位結(jié)構(gòu)191 、291的缺口尖角至碟孔13、23邊緣的距離為0. 8mm ;所述第二碟狀光學(xué)鏡片陣列2設(shè)有4個定位穴262作為定位機構(gòu)以與光學(xué)元件陣列3的定位銷361對應(yīng)配合。所述定位銷361的高度須預(yù)先設(shè)計以使定位銷361與定位穴262對應(yīng)組合后所述第二碟狀光學(xué)鏡片陣列2的各光學(xué)鏡片20與光學(xué)元件陣列3上各影像感測元件30之間保持預(yù)定的空氣間隔。 參考圖9，堆疊組合時，將第一、第二碟狀光學(xué)鏡片陣列1、2及光學(xué)元件陣列3的非光學(xué)作用區(qū)涂以粘膠330，置入組合架(assembly fixture)55中；所述組合架55設(shè)有碟孔定位桿(assembly pole) 551，碟孔定位桿551上設(shè)有一碟孔定位凸輪(alignment cam) 552以與碟狀光學(xué)鏡片陣列1、2、光學(xué)元件陣列3的碟孔13、23、33的導(dǎo)位結(jié)構(gòu)191、291、391對應(yīng)配合；組合架55通過碟孔定位桿551及碟孔定位凸輪552，可將第一、第二碟狀光學(xué)鏡片陣列1、2及光學(xué)元件陣列3以一碟孔導(dǎo)位線104(disk hole guiding line)先初步定位，以使后續(xù)的精密定位可一節(jié)省組裝時間而增進組裝效率。 精密定位時，第一、第二碟狀光學(xué)鏡片陣列1、2及光學(xué)元件陣列3分別以定位機構(gòu)162、261、262、361定位組合，使各光學(xué)鏡片10、光學(xué)鏡片20及影像感測元件30可對正光學(xué)中心軸101，經(jīng)送入烘箱中固化粘膠330，形成一具有244個光學(xué)鏡片的堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列100。〈實施例二 > 參考圖6、12，本實施例為一具有準直鏡型態(tài)的定位機構(gòu)15、25且碟孔13、23設(shè)有導(dǎo)位缺口型態(tài)的導(dǎo)位結(jié)構(gòu)191、291的堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列IOO，包含一第一及一第二碟狀光學(xué)鏡片陣列1、2。 第一及第二碟狀光學(xué)鏡片陣列1、2，是以相同于實施例一的制造方法制成而分別設(shè)有249個相對應(yīng)的新月形光學(xué)鏡片10及雙凸形光學(xué)鏡片20并以等間距的陣列排列；所述碟狀光學(xué)鏡片陣列1、2各為一圓形碟狀直徑120mm，中央各有一碟孔13、23直徑為30mm及一導(dǎo)位缺口形狀的導(dǎo)位結(jié)構(gòu)191、291其是由碟狀光學(xué)鏡片陣列毛胚61切除豎澆道棒614所形成的，導(dǎo)位結(jié)構(gòu)191、291的缺口尖角至碟孔13、23邊緣長度為0. 8mm ;在各光學(xué)鏡片10、20的周邊的非光學(xué)作用區(qū)分別設(shè)有粘膠槽102、202，且相隔120度角分別設(shè)有3個相對應(yīng)的準直鏡(collimating lens)型態(tài)的定位機構(gòu)15、25如一雙凸或平凸形球面鏡片，當激光光線經(jīng)過準直鏡15時，可將激光光線形成平行于光學(xué)中心軸的平形光線供校準(calibration)使用；第一與第二碟狀光學(xué)鏡片陣列1、2之間設(shè)一間隔片陣列313以使各光學(xué)鏡片10、20間保持設(shè)計的空氣間隔。 堆疊組合時，第一與第二碟狀光學(xué)鏡片陣列1、2的粘膠槽102、202先以涂膠設(shè)備 先涂上粘膠330如紫外光固化型粘膠(UV glue)，再將第一碟狀光學(xué)鏡片陣列1、間隔片陣 列313與第二碟狀光學(xué)鏡片陣列2依序置入一組合架55中以進行如同實施例一及圖9所示 的初步定位，即組合架55通過碟孔定位桿551及碟孔定位凸輪552以將第一碟狀光學(xué)鏡片 陣列1、間隔片陣列313與第二碟狀光學(xué)鏡片陣列2以碟孔導(dǎo)位線104(disk hole guiding line)先初步定位。 精密定位時，使用一激光校準儀57發(fā)出激光光線571以通過第一及第二碟狀光學(xué) 鏡片陣列1、2的準直鏡定位機構(gòu)15、25，再由調(diào)整第一及第二碟狀光學(xué)鏡片陣列1、2以使其 各光學(xué)鏡片10、20的光學(xué)中心軸101、201重合，即相互對正于光學(xué)中心軸101 ;再經(jīng)照射UV 光線以固化粘膠330 ;再由組合架55取出，即形成一具有249個由一新月形光學(xué)鏡片、一間 隔片及一雙凸光學(xué)鏡片精密組合的光學(xué)鏡片組的堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列100?！磳嵤├?gt; 參考圖7、11，本實施例為一具有定位通孔17、27且碟孔13、23設(shè)有導(dǎo)位切角型態(tài) 的導(dǎo)位結(jié)構(gòu)192、292的堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列100，包含一第一及第二碟狀光學(xué)鏡片陣列 1、2。 第一及第二碟狀光學(xué)鏡片陣列1、2皆是以相同于實施例一、二的制造方法制成， 其中碟孔13、23為矩形且各設(shè)一導(dǎo)位切角型態(tài)的導(dǎo)位結(jié)構(gòu)192、292如圖7所示(形成一不 對稱五邊形)，所述碟孔13、23及導(dǎo)位結(jié)構(gòu)192、292是由碟狀光學(xué)鏡片陣列毛胚61以模具 沖斷(punch)豎澆道棒614所形成。又在第一及第二碟狀光學(xué)鏡片陣列1、2的非光學(xué)作用 區(qū)分別設(shè)二相對應(yīng)的定位通孔17、27以作為定位機構(gòu)，本實施例的二定位通孔17、27是以 相隔90度角布設(shè)如圖7所示但不以此為限。為較清楚說明，圖11中所述二定位通孔17、27 是以相隔180度角表示。 堆疊組合時，先在第二碟狀光學(xué)鏡片陣列2的粘膠槽202涂上粘膠330如熱固型 粘膠但不限制；再將第一、第二碟狀光學(xué)鏡片陣列1、2依序置入組合架55中以進行初步定 位，所述組合架55設(shè)有碟孔定位桿551其與碟孔13、23及導(dǎo)位切角192、292的形狀與位置 對應(yīng)配合，因此組合架55通過碟孔定位桿551可將第一與第二碟狀光學(xué)鏡片陣列1、2以碟 孔導(dǎo)位線104先初步定位；再利用組合架55的二組裝定位桿553 (alignment pole)分別穿 入第一及第二碟狀光學(xué)鏡片陣列1、2的定位通孔17、27以使各光學(xué)鏡片10、20的光學(xué)中心 軸101 、201相互重合，即相互對正于光學(xué)中心軸101;經(jīng)烘箱固化粘膠330后由組合架55取 出，即完成一精密組合的堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列100 ;如此一次精密定位而堆疊組合，可節(jié) 省組裝時間與增進組裝效率?！磳嵤├摹?參考圖7，本實施例為一具有十字刻線18、28 (reticle)作為定位機構(gòu)且碟孔13、 23設(shè)有導(dǎo)位切角型態(tài)的導(dǎo)位結(jié)構(gòu)192、292的堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列100，包含一第一及第 二碟狀光學(xué)鏡片陣列1、2。 第一及第二碟狀光學(xué)鏡片陣列1、2皆是以相同于實施例三的制造方法制成，與實 施例三不同處是在第一及第二碟狀光學(xué)鏡片陣列1、2的非光學(xué)作用區(qū)相對位置分別設(shè)有 十字刻線18、28作為定位機構(gòu)，所述十字刻線18、28為極細的刻線(hair line)，本實施例
10的二個十字刻線18、28是以相隔90度角布設(shè)但不以此為限。 堆疊組合時，本實施例類似于實施例三，由碟孔13、23與導(dǎo)位切角192、292先初步定位；在精密定位時(參考實施例二及圖12)，使用激光校準儀57發(fā)出激光光線571以通過第一及第二碟狀光學(xué)鏡片陣列1、2的十字刻線18、28，再由調(diào)整第一與第二碟狀光學(xué)鏡片陣列1、2以使各光學(xué)鏡片10、20的光學(xué)中心軸101、201重合，即相互對正于光學(xué)中心軸101 ;經(jīng)固化粘膠330，由組合架55取出，即完成一精密組合的堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列100。[0067]〈實施例五> 參考圖14，本實施例為一應(yīng)用于具有照像功能的小型行動電話使用的高精密堆疊鏡頭模塊300，其是由本實用新型的堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列100經(jīng)切割分離制成一堆疊光學(xué)鏡片元件200，再與其他光學(xué)元件及鏡頭支架組裝而形成。本實施例的堆疊鏡頭模塊300包含一堆疊光學(xué)鏡片元件200、一鏡頭支架301及其他光學(xué)元件，本實施例所使用的光學(xué)元件包含一表玻璃311、一光闌312、二間隔片313、一紅外線濾光片314及一設(shè)于電路板3上的影像感測元件30。 本實施例的制程如同實施例一至四，先制成一精密組合的堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列100其包含一第一及第二碟狀光學(xué)鏡片陣列1、2并利用粘膠330黏合固定；所述第一及第二碟狀光學(xué)鏡片陣列1、2各設(shè)有249個新月形光學(xué)鏡片10、20如實施例二，且由前述各實施例所述的導(dǎo)位結(jié)構(gòu)與定位機構(gòu)以使各光學(xué)鏡片10、20對正光學(xué)中心軸101、201而精密定位組合；再經(jīng)切割分離后制成248個堆疊光學(xué)鏡片元件200 (其中1個周邊尺寸不足，不能使用)其各包含二新月形光學(xué)鏡片10、20并對正于光學(xué)中心軸101。 組合時，先將表玻璃311裝入鏡頭支架301內(nèi)；光闌312先與堆疊光學(xué)鏡片元件200粘合再裝入鏡頭支架301內(nèi)；為使紅外線濾光片314與光學(xué)鏡片20間保持預(yù)定的空氣間隔，在堆疊光學(xué)鏡片元件200與紅外線濾光片314之間裝入一第一間隔片313 ;所述影像感測元件30是預(yù)設(shè)在電路板3a上；為使紅外線濾光片314可與影像感測元件30保持預(yù)定的空氣間隔，在影像感測元件30與紅外線濾光片314之間裝入一第二間隔片313，并由第二間隔片313與鏡頭支架301間的螺紋配合以固定前述各光學(xué)元件；最后再將影像感測元件30及電路板3a以粘膠固定于鏡頭支架301內(nèi)，形成一堆疊鏡頭模塊300 ;通過此堆疊鏡頭模塊300的結(jié)構(gòu)與制造方法，可以改善現(xiàn)有技術(shù)中各光學(xué)元件以光學(xué)儀器一片片調(diào)整校準及組裝的困難，可改善現(xiàn)有技術(shù)中難以對正學(xué)中心軸致解析度難以提高的困難。[0071] 更進一步，為能大量生產(chǎn)降低組裝成本，本實施例的堆疊鏡頭模塊300可采用另一種組裝方式如實施例一，針對各光學(xué)元件先制成碟狀光學(xué)元件陣列如碟狀光闌陣列、碟狀第一間隔片陣列、碟狀紅外線濾光板；再與本實用新型的堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列100精密堆疊組合以形成一堆疊鏡頭次模塊陣列；再進行切割分離形成一具有光學(xué)元件的堆疊光學(xué)鏡片元件200如實施例一及圖10所示，以利一次組裝于鏡頭支架301內(nèi)而形成一堆疊鏡頭模塊300;其中，所述碟狀光闌陣列為具有252個通孔的不透明塑膠板所制成，碟狀第一間隔片陣列為具有預(yù)定厚度的252個通孔的不透明塑膠板所制成，碟狀紅外線濾光板為由整片的紅外線濾光板裁制成碟狀。[0072]〈實施例六> 如圖15，本實施例為應(yīng)用于相機變焦鏡頭(Zoom lens)的堆疊鏡頭模塊300。為達變焦(Zooming)目的，以不同的光學(xué)鏡片組成一光學(xué)鏡片群(opticallens group)，并通過移動二光學(xué)鏡片群的間距以達到變焦的光學(xué)效果。本實施例的堆疊鏡頭模塊300包含一 第一光學(xué)鏡片群31及一第二光學(xué)鏡片群32，所述第一光學(xué)鏡片群31包含一堆疊光學(xué)鏡片 元件200、一鏡頭支架301及數(shù)個光學(xué)元件，其中所述堆疊光學(xué)鏡片元件200是由二光學(xué)鏡 片10、20構(gòu)成；所述光學(xué)元件包含一表玻璃311、一光闌312及用以固定各光學(xué)元件與鏡 頭支架301的間隔片313。第二光學(xué)鏡片群32包含一第三光學(xué)塑膠鏡片(thirdplastic lens element) 60、一鏡頭支架302及數(shù)個光學(xué)元件，設(shè)光學(xué)元件包括二間隔片313、一紅 外線濾光鏡片314、一影像感測元件30及一電路板3a。 本實施例的制造方法為如實施例一至四，先制成堆疊光學(xué)鏡片元件200其包含 二光學(xué)鏡片10、20及粘膠槽102 ;并先制備一鏡頭支架301 ;將表玻璃311、光闌312、堆疊光 學(xué)鏡片元件200組裝于鏡頭支架301內(nèi)以構(gòu)成第一光學(xué)鏡片群31。另制作一第三光學(xué)塑膠 鏡片60及制備一鏡頭支架302 ;將第三光學(xué)塑膠鏡片60、一間隔片313、一紅外線濾光鏡片 314及另一間隔片313依序組裝于鏡頭支架302內(nèi)，再將預(yù)設(shè)影像感測元件30的電路板3a 裝于鏡頭支架302上，即構(gòu)成第二光學(xué)鏡片群32。 使用時，將第一光學(xué)鏡片群31裝設(shè)于鏡筒(lens barrel)內(nèi)(圖未示)，通過移動 第一光學(xué)鏡片群31產(chǎn)生不同的距離而達成變焦目的。由此，堆疊鏡頭模塊300可簡便及快 速制成，符合量產(chǎn)規(guī)模以可大幅降低制作成本。 以上所示僅為本實用新型的較佳實施例，對本實用新型而言僅是說明性的，而非 限制性的。本領(lǐng)域具一般技術(shù)的人員理解，在本實用新型專利要求所限定的精神和范圍內(nèi) 可對其進行許多改變，修改，甚至等效變更，但都將落入本實用新型的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列，其特征在于，包含至少二碟狀光學(xué)鏡片陣列，所述碟狀光學(xué)鏡片陣列設(shè)有多個光學(xué)鏡片；其中所述堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列是由碟狀光學(xué)鏡片陣列上所設(shè)的定位機構(gòu)以對正各光學(xué)鏡片的光學(xué)中心軸，且以預(yù)定的間隔由粘膠組合固定而制成；其中所述碟狀光學(xué)鏡片陣列是利用塑膠射出壓縮成型方法且由中心進行塑材澆注成型所制成，為碟狀且其中心設(shè)有一碟孔，其上并以陣列排列方式布設(shè)多個光學(xué)鏡片，且在非光學(xué)作用區(qū)的周邊上設(shè)有至少一粘膠槽及至少一定位機構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列，其特征在于，所述碟狀光學(xué)鏡片陣 列的碟孔上設(shè)有至少一導(dǎo)位結(jié)構(gòu)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列，其特征在于，所述導(dǎo)位結(jié)構(gòu)是選自 下列結(jié)構(gòu)的一種或其組合導(dǎo)位缺口及導(dǎo)位切角。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列，其特征在于，所述定位機構(gòu)是選自 下列結(jié)構(gòu)的一種或其組合定位銷、定位穴、準直鏡、通孔及十字刻線。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列，其特征在于，所述至少二碟狀光學(xué) 鏡片陣列之間進一步包含間隔片陣列，所述間隔片陣列是由粘膠與相鄰接的碟狀光學(xué)鏡片 陣列組合固定以產(chǎn)生預(yù)定的空氣間隔。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列，其特征在于，所述粘膠為熱固型，可 經(jīng)由加熱后固化。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列，其特征在于，所述粘膠為紫外線固 化型，可經(jīng)由紫外線照射后固化。
8. —種堆疊鏡頭模塊，其特征在于，包含至少一堆疊光學(xué)鏡片元件、一鏡頭支架及至少 一光學(xué)元件，其中所述鏡頭支架是用以組合并固定所述多個堆疊光學(xué)鏡片元件與所述多個 光學(xué)元件；其中所述堆疊光學(xué)鏡片元件是由一堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列切割分離而形成的單一元件；其中所述堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列是由權(quán)利要求1至7任一項所述的堆疊碟狀光學(xué)鏡片 陣列所構(gòu)成。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的堆疊鏡頭模塊，其特征在于，所述光學(xué)元件是選自下列所述 的一種或其組合光學(xué)鏡片、光闌、表玻璃、紅外線濾光鏡片、影像感測元件、太陽能光電半 導(dǎo)體、發(fā)光二極管、電路板。
專利摘要一種堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列、堆疊鏡頭模塊，其中所述堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列是利用至少二碟狀光學(xué)鏡片陣列經(jīng)對正其光學(xué)中心軸(optical axis)以堆疊組合制成；其中所述堆疊鏡頭模塊是利用所述堆疊碟狀光學(xué)鏡片陣列以定位機構(gòu)對正光學(xué)中心軸后，再切割分離成單一的堆疊光學(xué)鏡片元件(stackedoptical lens element)，并與所需的光學(xué)元件(optical element)裝設(shè)入鏡頭支架(lens holder)內(nèi)而組成。由此，使所述堆疊式鏡頭模塊可精密對正鏡片光學(xué)中心軸，且可大幅簡化鏡頭模塊制程及降低制造成本。
文檔編號H04N5/225GK201518062SQ20092021677
公開日2010年6月30日 申請日期2009年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月21日
發(fā)明者徐三偉, 林得誠, 王智鵬, 陳皇昌 申請人:一品光學(xué)工業(yè)股份有限公司