碟状光学镜片阵列及其制造方法

专利名称：碟状光学镜片阵列及其制造方法
技术领域：
本发明 涉及一种光学镜片阵列及其制造方法，尤指一种碟状光学镜片阵列的制 造方法以及所制成的碟状光学镜片阵列，供使用于LED光源的组合镜片、太阳能转换系 统的组合镜片、以及手机相机的光学镜头等。
背景技术：
塑胶射出压缩成型(resin injection-compression molding)技术目前已广泛应用于
需高精度尺寸以及考虑光学性质的光学产品如DVD、CD-ROM或光学镜片等的制造， 如台湾专利TW182060、TWI309601。塑胶射出压缩成型是结合了射出成型以及压缩 成型两种成型技术，主要是在一般射出成型程序中再加入模具压缩的程序，也即在塑胶 浇注初期，模具不完全闭锁，当部份塑胶材料注入模穴后，再利用压力将模具闭锁，由 浇注处向模穴内熔融的塑胶材料施加压力(称为合模与锁模动作(closing and clamping mold operations))以压缩成型来完成模穴充填。此种成型方式相较于一般射出成型， 具有降低残余应力(residual stress)、减少成品双折射率差(difference in refraction index) 以及可制成高精度尺寸的光学镜片的优点；如美国专利US2008/0093756、日本专利 JP2008-230005、JP2003-071874等已运用此成型方法制成光学镜片。往昔在制造光学镜片主要为单一个光学镜片的制造，尤其以塑胶射出成型的制 造方法，常在成型模具上设置多个模穴(mold cavity)，如一模四穴或一模八穴，一次射 出成型四个或八个光学镜片，经切断浇道棒(rarnier stick)分离成为单一的光学镜片； 如美国专利US6270219，如图1，利用射出成型方法制成10个光学镜片911，为使各光 学镜片911均一，进料的竖浇道(down sprue)设置在模穴之中央，制成的毛胚(primary product)在中央部份形成一竖浇道棒(down sprue stick) 9104，经切除光学镜片911的周边 (periphery)的浇道棒9103 (sprue stick)，分离成单一的光学镜片911。然而，为降低制造成本，如日本专利JP2006-030722、JP2003-149409、 JP2001-194508、中国台湾专利TW M343166等，提出光学镜片阵列(lens array)的制 造方法，制成的光学镜片阵列可用于LED光源的镜片阵列、太阳能转换系统的镜片 阵列；或可将光学镜片阵列切割分离形成单一个光学镜片，以运用于手机相机的镜 头模块(lens module)；或者可先将光学镜片阵列及其他光学元件(optical element)组 合成一镜头次模块阵列(lens submodule array)，再切割成单一的镜头次模块，再经与 镜头支架(lens holder)、影像感测元件(image capture device)或其他光学元件组合后 以制成一镜头模块(lens module)。为不同目的或制程，光学镜片阵列有各种形状， 如方形的载板(substrate)以方形排列的阵列，如日本专利登录号JP3182581、日本专 利公开号JP2003-004909 ；或如圆形的载板(substrate)以方形排列的阵列如日本专利 JP2001-129893、JP2001-042104 ；或如晶元制程(wafer level process)制成的光学镜片阵 列，如美国专利 US7,183,643、US2007/0070511、WIPO 专利 W02008011003 ；或如日本 专利JP2001-042104提出采用不同深度的凹沟(recess)，以避免微镜片阵列的翘曲变形；再如日本专利JP2000-321526，提出自聚焦(SELFOC)阵列镜片使用突块(height)与凹隙 (crevice)将二自聚焦(SELFOC)镜片堆叠等。在光学镜片阵列制造上，利用射出压缩成型方法制造光学镜片阵列(lens array) 如日本专利 JP2007-030339、JP2004-017555,如图 2，在上模具(upper mold) 9511 以及下 模具(lower mold) 9512所形成的模穴中，注入(inject)塑胶材料952，再将上模具9511以 及下模具9512加压压紧塑胶材料952 (pressurizing and compressing the resin)，当固化后分 开上模具9511以及下模具9512，取出光学镜片阵列910。由于使用射出压缩成型方法， 使用压力较一般射出成型为低，可减少光学镜片阵列910的残留应力。但是竖浇道通常 位于毛胚的边缘，当塑胶材料被压缩推挤至每个光学镜片时，可能使距离愈长位置的光 学镜片的压力愈低，造成各光学镜片不平均的缺点，较难以制成高精度的光学镜片。在应用于光学系统的光学镜片阵列，其每个光学镜片常以非球面光学面所构 成，所要求的面型精度(SAG accuracy)以及光学中心轴准确度(alignment accuracy)相较 于一般使用的光学镜片为高，因此如何避免或降低现有光学镜片阵列所形成的缺点(1) 残留应力所造成的面型精度改变与翘曲现象；(2)离竖浇道不同距离以及边缘所造成的 差异；并使制程简化以及成本降低，以提供给LED光源的组合镜片、太阳能转换系统的 组合镜片、以及手机相机的光学镜头使用，并符合量产化的合格率与产量的需求，将为 迫切所需。

发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种碟状光学镜片阵列及其制 造方法，解决现有结构和方法存在的(1)残留应力所造成的面型精度改变与翘曲现象； (2)离竖浇道不同距离以及边缘所造成的差异等问题。为实现上述目的，本发明采用的技术方案包括一种碟状光学镜片阵列，其特征在于是利用塑胶射出压缩成型方法并由碟片 中心进行塑材浇注成型所制成，其为圆形碟状且中心设有一碟孔，包含一第一光学面以 及一第二光学面，在所述的第一光学面以及第二学面上设有相对应的复数个光学作用区 以及光学作用区之外的非光学作用区，其中所述的复数个光学作用区对应形成复数个光 学镜片，其中所述的复数个光学镜片是以阵列排列。其中所述的复数个光学镜片包含下列的一种或其组合双凹镜片、双凸镜 片、新月型镜片、M型镜片以及菲涅尔镜片。其中所述的复数个光学镜片的阵列排列是包含下列的一种或其组合等间距 排列、辐射状排列或子阵列排列，其中所述的子阵列排列是由数个光学镜片组成一子阵 列而所形成的数个子阵列再排列在碟状光学镜片阵列上。其中所述的碟孔的形状是选自下列的一种圆形、矩形或多边形。其中进一步在所述的光学镜片的周边设置环状机构，而所述的环状机构是选 自下列的一种或其组合凹槽形成的环状结构以及定位销形成的环状结构。其中所述的非光学作用区进一步设有一个或一个以上的定位机构用来将碟状 光学镜片阵列以精密对正光学镜片的光学中心轴堆叠组合。其中所述的定位机构是选自下列结构的一种或其组合定位销、凹槽、准直镜、通孔以及十字刻线。 为实现上述目的，本发明采用的技术方案还包括一种光学镜片子阵列，其特征在于是利用上述的碟状光学镜片阵列而沿切割 线切开分离成为单一个光学镜片子阵列，其中，所述的光学镜片子阵列包含复数个光学 镜片且以阵列方式排列。其中所述的光学镜片子阵列在复数个光学镜片以外的非光学作用区进一步包 含有定位机构，其中所述的定位机构是选自下列结构的一种或其组合定位销、凹槽、 准直镜、通孔以及十字刻线。为实现上述目的，本发明采用的技术方案还包括一种光学镜片，其特征在于是利用上述的碟状光学镜片阵列而沿切割线切开 分离成为单一个光学镜片。其中所述的光学镜片的周边设有环状机构，其中所述的环状机构是选自下列 的一种或其组合凹槽形成的环状结构以及定位销形成的环状结构。为实现上述目的，本发明采用的技术方案还包括一种碟状光学镜片阵列的制造方法，其特征在于是以塑胶射出压缩成型方法 制成，包含下列步骤SO 提供一塑胶射出压缩成型模具，包含一上模具与一下模具，分别设具光学 面成形模面；在上模具或下模具的一的中心设置一进料口；Si当上模具与下模具微开时，在上模具与下模具所构成的模穴中，由进料口 射入部份塑胶材料，并加压使上模具与下模具合模与锁模并由进料口补充塑胶材料，且 利用施加压力以压缩成型来完成模穴充填；S2 冷却分开上模具与下模具，制成一碟状光学镜片阵列毛胚；S3取出碟状光学镜片阵列毛胚，所述的碟状光学镜片阵列毛胚包含一碟状光 学镜片阵列与一竖浇道棒；S4切断所述的竖浇道棒，制成一碟状光学镜片阵列且其中心部份形成一碟 孔。为实现上述目的，本发明采用的技术方案还包括一种光学镜片的制造方法，其特征在于是利用上述的碟状光学镜片阵列的制 造方法，在步骤S4之后进一步包含下列步骤S5在碟状光学镜片阵列上设置切割线，再沿所述的切割线切割所述的碟状光 学镜片阵列以分离成单一的光学镜片。为实现上述目的，本发明采用的技术方案还包括一种光学镜片子阵列的制造方法，是利用上述的碟状光学镜片阵列的制造方 法，在步骤S4之后进一步包含下列步骤S5’ 在碟状光学镜片阵列上设置切割线，再沿所述的切割线切割所述的碟状 光学镜片阵列以分离成单一的光学镜片子阵列。与现有技术相比较，本发明具有的有益效果是大幅简化光学镜片阵列制程、 提高精密度以及降低制造成本。


图1是现有一利用射出压缩成型方法制成的光学镜片示意图；图2是现有一光学镜片阵列制造方法示意图；图3是本发明的碟状光学镜片阵列实施例一示意图；图4是本发明的碟状光学镜片阵列切割成单一光学镜片示意图；图5是本发明的碟状光学镜片阵列实施例二设有定位销与凹槽的定位机构示意 图；图6是本发明的碟状光学镜片阵列实施例二设有准直镜的定位机构示意
图7是本发明的碟状光学镜片阵列实施例二设有通孔以及十字刻线的定位机构 示意图；图8是本发明的碟状光学镜片阵列制成堆叠碟状光学镜片阵列实施例二示意 图；图9是现有光学镜片阵列的塑胶进料压力分布示意图；图10是本发明的碟状光学镜片阵列的塑胶进料压力分布示意图；图11是本发明的碟状光学镜片阵列实施例三示意图；图12是本发明的碟状光学镜片阵列实施例四示意图；图13是本发明的碟状光学镜片阵列实施例五示意图；图14是本发明的碟状光学镜片阵列实施例六示意图；图15是本发明的光学镜片子阵列实施例六示意图一；图16是本发明的光学镜片子阵列实施例六示意图二 ；图17是本发明的碟状光学镜片阵列实施例七示意图；图18是本发明具有定位机构的光学镜片子阵列实施例七示意图；图19是本发明的碟状光学镜片阵列实施例七示意图；图20是本发明用来制造碟状光学镜片阵列的射出压缩成型模具示意图；图21是本发明的实施例一的射出压缩模具示意图；图22是本发明的实施例七的射出压缩模具示意图；图23是本发明的碟状光学镜片阵列与光学镜片制造方法流程示意图；图24是本发明的毛胚切断竖浇道示意图。附图标记说明1、2_碟状光学镜片阵列(Disk-shaped optical lens array) ； 10、 20-光学镜片(optical lens element) ； 11-第一光学面(first optical surface) ； 12_ 第二光学 面(second optical surface) ； 13-碟孔(disk hole) ； 14-切割线(cutting line) ； 15、16、 17, 18_ 定位机构(alignment fixture) ； 100-堆叠碟状光学镜片阵列(Disk-shaped stacked optical lens array) ； 101-光学中心轴(optical axis) ； 102_ 凹环(groove ring) ； IO3-菲涅 尔光学面(fresnel optical surface) ； 111、112-光学镜片子阵列(optical lens sub-array)； 161-定位 肖(alignment pin) ； 162-定位穴(alignment cavity) ； 262-定位穴(alignment cavity) ； 3-光学元件阵列(optical element array) ； 30-影像感测元件(image capture device) ； 361-定位销(alignment pin) ； 51-身寸出压缩模具(injection-compression mold)； 511-上模具(upper mold) ； 513-上模仁(upper mold core) ； 5131-上模成形模面(upper molding surface) ； 5132-上模定位机构成形模面(upper molding alignment surface)；512-下模具(Iowermold) ； 514-下模仁(Iowermoldcore) ； 5141-下模成形模面(lower molding surface) ； 5142-下模定位机构成形模面(lower molding alignment surface)； 521-进料口(feedingnozzle) ； 522-进料机(feeder) ； 61-碟状光学镜片阵列毛胚(primary product ofDisk-shaped optical lens array) ； 614-竖饶道棒(down sprue stick) ； 910-光学 镜片阵歹Ij (optical lens array) ； 911-光学镜片(optical lens element) ； 9103-浇道棒(sprue stick) ； 9104-竖浇道棒(down sprue stick) ； 9511-上模具(upper mold) ； 9512-下模具 (lower mold) ； 952- 塑胶材料(resin material)。
具体实施例方式参考图3、图4，本发明的碟状光学镜片阵列1，是利用塑胶射出压缩成型(resin injection-compression molding)方法，并由碟片中心进行塑材浇注成型所制成，为圆形碟 状，中心设有碟孔13 (Disk hole)，包含一第一以及一第二光学面11、12，其上分别设有 复数个相对应的光学作用区以对应形成复数个光学镜片10(optiCal lens element)并以阵列 排列。若沿所设的切割线H(Cuttingline)切开分离(singularize)，即可成为单一个光学 镜片10;或沿特定切割线14切开分离(singularize)，即可成为单一个光学镜片子阵列 111 (optical lens sub-array)如图 15、 16 所示。所述的碟状光学镜片阵列1进一步包含至少一定位机构15(16、17、18)如 图5-7所示，利用所述的定位机构15(16、17、18)可将至少二碟状光学镜片阵列 1(2)，以精密对正光学镜片的光学中心轴101而堆叠组合形成一堆叠碟状光学镜片阵 列100 (Disk-shaped stacked lens array)；或将碟状光学镜片阵列1 (2)与光学元件阵列 3 (optical element array)，以精密对正光学镜片的光学中心轴101而堆叠组合形成一堆叠碟 状光学镜片阵列100如图8所示。参考图23，本发明的碟状光学镜片阵列1是以塑胶射出压缩成型方法，由碟片 中心进行塑材浇注成型所制成，包含下列步骤SO 提供一塑胶射出压缩模具51 (injection-compression mold)，包含一上模具 511 (upper mold)与一下模具512 (lower mold)，各设具光学面成形模面；在上模具或下模 具的一的成形模面中心设置一进料口 521 ；Sl 使用塑胶射出压缩成型方法完成模穴充填；S2冷却后分开上、下模具511、512，制成一碟状光学镜片阵列毛胚61 ；S3:取出所述的毛胚61，其上具有一竖浇道棒614 ；S4切断竖浇道棒614如图24所示，制成一碟状光学镜片阵列1，在其中心部 份形成一碟孔13;依据不同需求，所述的碟孔13可为圆形、矩形或多边形；S5进一步设置切割线，使可沿所述的切割线切割所述的碟状光学镜片阵列 1，以分离成单一的光学镜片10或光学镜片子阵列111 (112)(参考图15、16)。为使本发明更为明确详实，兹配合下列较佳实施例图示详述如后<实施例一>参考图3、4以及图23，本实施例是碟状光学镜片阵列、光学镜片及其制造方 法，本实施例的碟状光学镜片阵列1包含一第一以及一第二光学面11、12其上各设有相 对应的复数个如212个(但不限制)光学作用区，使所述的212个光学作用区对应形成212个光学镜片10 (optical lens element)并以等间距的阵列排列。碟状光学镜片阵列1为 一圆形碟状，直径为120mm，中央有一碟孔13，所述的碟孔13是由一碟状光学镜片阵列 毛胚61切除竖浇道棒614所形成如图24所示，直径为30mm。进一步可在碟状光学镜片阵列1上设置切割线14 (cutting line)，所述的切割线14 通常以纵向与横向等间距设置(如绘制)在二光学镜片10的中间；若沿切割线14切开， 可分离(singularize)成为单一个光学镜片10，即可一次制成212个光学镜片10。

参考图23，本实施例使用的塑胶射出压缩成型设备是类似在DVD光碟片的 制造设备；本实施例的碟状光学镜片阵列1所使用的塑材是光学用PC(聚碳酸酯， Polycarbonate)；其制造方法包含步骤如下SO 准备一塑胶射出压缩模具51，包含一上模具511与一下模具512如图21， 上、下模具511、512各设有复数个如212个相对应的非球面光学面的凹型成形模面；又 在下模具512的中心设置一进料口 521 ；Si:使上、下模具 511、512 微开(slightly opened)，以在上、下模具 511、512 所构成的模穴(mold cavity)中由进料口 521射入部份的塑材如光学用PC，并加压使上、 下模具合模与锁模且由进料口 521补充塑材，以压缩成型来完成模穴充填；本实施例使 用的塑材射速为155mm/sec.，相较于一般射出成型使用的射速250 300mm/SeC为低， 所产生的材料内部应力也较低；在此过程中，上、下模具511、512的成形模面可分别转 印在碟状光学镜片阵列1的第一以及第二光学面11、12上。S2冷却后分开上、下模具511、512，制成一碟状光学镜片阵列毛胚 61 (primary product of Disk-shaped optical lens array)；S3取出所述的毛胚61，其包含一碟状光学镜片阵列1与一竖浇道棒614 (down sprue stick)；S4 切断竖浇道棒614，制成一碟状光学镜片阵列1如图24所示，所述的碟状 光学镜片阵列1设具复数个如212个双凸(bi-convex)光学镜片10并以等间距的阵列排 列，其中心部份形成一碟孔13，所述的碟孔13依据不同需求可为圆形、矩形或多边形， 在本实施例为圆形；S5 在碟状光学镜片阵列1绘制切割线14，如绘制数条纵向与横向切割线14如 各21条；再沿切割线14切开以分离成为单一个光学镜片10，即可一次制成212个精密 的光学镜片10。当上模具511设有复数个如212个非球面光学面的凹型成形模面，下模具512 设有212个非球面光学面的凸型成形模面，则可制成一具有212个新月型(meniscus)光 学镜片10的碟状光学镜片阵列1 ；当上模具511设有212个非球面光学面的凸型成形模 面，下模具512设有212个非球面光学面的凸型成形模面，则可制成一具有212个双凹型 (bi-concave)光学镜片10的碟状光学镜片阵列1 ；当上模具511设有212个非球面光学面 的M型成形模面，下模具512设有212个非球面光学面的M型成形模面，则可制成一具 有212个M型(M-shaped)光学镜片10的碟状光学镜片阵列1。所谓M型(M-shaped)光 学镜片，是自镜片光学中心起向镜片边缘，具有屈光度反曲点(inflectionpointofrefractive power)，经过屈光度反曲点后屈光度会产生正/负改变。参考图9，其是现有一光学镜片阵列的光学镜片阵列毛胚91，所述的毛胚91包含二光学镜片阵列910其各设有复数个光学镜片911、一竖浇道棒9104以及一浇道棒 9103；在射出压缩成型制程中，塑材由模穴的中间部份射入(形成毛胚61的竖浇道棒 9104)，经过浇注道(sprue)(形成毛胚61的浇道棒9103)，以一圈一圈的方式由中心向模 穴边缘推挤至整个模穴，从进入光学镜片阵列910至最远端的光学镜片911的距离为d， 且模穴边缘不同位置的距离并不相等。由于塑材由光学镜片阵列910的一端进入，因此 在边缘地区的光学镜片911与接近塑材进入点的光学镜片911所受的压力不同；再者，由 于塑材经过狭小的浇注道(sprue)射入模穴中，其使用的射速要较高，因此残留的应力较 大、且位置不同而残留应力也不同；因此，如图9的制造方法较难制出残留应力小、较 不翘曲或分布均勻的光学镜片阵列910。参考图10，其是说明本发明的碟状光学镜片阵列1的塑材射入示意图，当塑材 经由下模具512的进料口 521射入模穴中(形成碟状光学镜片阵列毛胚61的竖浇道棒 614)，塑材以圆周方式向模穴边缘推挤，由于进料点是在阵列的中心，由进料点至模穴 的边缘均为相同长度d，各光学镜片10所受到的压力较均勻，不会形成如图9所示边缘处 压力不均的缺点；再者，塑胶材料射入后直接进入模穴中，可使用较低的射速，因此残 留的应力也较小；由此可制得精密度较高且各光学镜片均一的光学镜片阵列。<实施例二 >
参考图5，本实施例是具有定位机构的碟状光学镜片阵列以及堆叠碟状光学镜片 阵列制造方法，本实施例的碟状光学镜片阵列1的第一以及第二学面11、12上各设有相 对应的244个光学作用区以及4个定位机构16，所述的244个光学作用区可对应形成244 个光学镜片10且以等间距的阵列排列，所述的4个定位机构16分别设在碟状光学镜片阵 列1的边缘上。在本实施例，定位机构16是在第一光学面11以90°间距设置4个定位 销161 (protrasion)，在第二光学面12设置4个凹槽162 (groove)，4个定位销161与4个 凹槽162为相对应位置。本实施例的碟状光学镜片阵列1的制造方式如同实施例一，但在上模具511增设 4个凹穴，下模具512对应设置4个凸起；使制成的碟状光学镜片阵列1具有244个光学 镜片10所形成的阵列以及4组定位机构16。相同的制造方法，在上、下模具511、512各设置不同的定位机构成形模面，可 制成具有不同定位机构的碟状光学镜片阵列1。如图6，在上模具511设置3个球面凹穴 以及244个非球面光学面的成形模面，下模具512也设置相对应的3个球面凹穴以及244 个非球面光学面的成形模面，则可制成一具有244个光学镜片10所形成的阵列以及3个 准直镜(collimator lens)型态的定位机构15的碟状光学镜片阵列1。所述的准直镜型态的 定位机构15为一双凸球面镜片，可使用光学校准仪器(optical calibration instrument)时， 并凭借雷射光线(laser beam)通过准直镜型态定位机构15以进行定位(alignment)，其定 位精度可达5μιη以下，可为精密组装使用。为精确定位目的，另可在上模具511或下模具512设置十字刻线18(Set-p0int hairline),所述的十字刻线的位置为非球面光学面的成形模面的基准点(set-point)，使利 用此模具制成的碟状光学镜片阵列1上成型十字刻线型态的定位机构18如图7所示；在 组装时，可凭借十字刻线型态的定位机构18进行定位，其定位精度可达3 5μιη以下， 可为精密组装使用。
再如图7，可在上模具511设置3个凸点以及244个非球面光学面的成形模面， 下模具512也设置相对应的3个凸点以及244个非球面光学面的成形模面，则可制成一具 有244个光学镜片10所形成的阵列以及3个通孔(through hole)型态的定位机构17 (图7 中只表示1个定位机构17)的碟状光学镜片阵列1，其通孔型态的定位机构17可为后续组
装使用。参考图8，一堆叠碟状光学镜片阵列 100 (Disk-shaped stacked optical lens array)
包含一碟状光学镜片阵列1、一碟状光学镜片阵列2以及光学元件阵列3(optical element array)；所述的碟状光学镜片阵列1具有4个定位机构16以及244个M型的光学镜片10 形成阵列，所述的定位机构16是如图5的4个定位销161与4个凹槽162所构成；所述 的碟状光学镜片阵列2具有4个用来定位的凹槽262以及244个新月型的光学镜片20形 成阵列；光学元件阵列3上设有244个影像感测元件30 (image capture device)形成阵列， 并设有4个定位销361且与碟状光学镜片阵列1的4个定位销161与4个凹槽162、碟状 光学镜片阵列2的4个定位用凹槽262相对应；组装时，凭借定位销361与凹槽162、定 位销161与凹槽262的对应组合 ，可将碟状光学镜片阵列2、1的各光学镜片20、10与光 学元件阵列3的各影像感测元件30，以光学中心轴101彼此对正，在各光学镜片阵列之间 非光学作用区涂以粘胶(未在图上显示)，经组合与固化后形成一具有244个镜头模块的 堆叠碟状光学镜片阵列100。<实施例三>参考图11，本实施例是一具有环状机构的碟状光学镜片阵列1，其中，各光学 镜片10的外部设有一环状机构102，当碟状光学镜片阵列1切割成为单一光学镜片10 时，所述的环状机构102可用于当作粘胶的沟槽，或可用于当作定位机构使用；本实施 例的碟状光学镜片阵列1包含一第一以及一第二光学面11、12其上设有复数个成光学镜 片10并以等间距的阵列排列，其中至少一或各光学镜片10的周边设有一环状机构102， 所述的环状机构102可为环形的沟槽(groove)，当如图4切割成单一光学镜片10时，可用 所述的环状机构102所形成的沟槽涂上粘胶，以及其他光学元件组合而制成光学镜头； 或所述的环状机构102可为凸状环或凹状环，所述的凸状环或凹状环的圆心是位于光学 中心轴，当与他光学元件组合时，可以对正光学中心轴，用来制成高精密的镜头模块。<实施例四>参考图12，本实施例是一辐射状排列的碟状光学镜片阵列1，复数个光学镜片 10是以碟状光学镜片阵列1圆心向圆周边缘以辐射状的阵列排列。本实施例的碟状光学 镜片阵列1可以一整片的光学镜片阵列使用，特别是使用于配合一晶元碟片(wafer disc) 的各晶片(die)位置，可将碟状光学镜片阵列1与一晶元碟片组合，使各晶片位置可与各 光学镜片10相对应。本实施例应用的实例如发光二极管阵列(LED array)，各LED晶片 是以辐射状排列设在一晶元碟片上，在本实施例的碟状光学镜片阵列1上的复数个光学 镜片10也以辐射状排列，当晶元碟片与碟状光学镜片阵列1组合后，各光学镜片10与各 LED晶片可相对应对正，使各LED晶片发出的光线可被各光学镜片10所聚集而向外界发 送；如此组装方式可一次做成发光二极管阵列(LED array)，达成组装准确与减低成本的 功效。<实施例五>
参考图13，本实施例是一具有菲涅尔光学面的碟状光学镜片阵列1，如同实施 例四，复数个光学镜片10是以碟状光学镜片阵列1圆心向圆周边缘以辐射状阵列排列， 其中各光学镜片10是菲涅尔透镜(Fresnel lens)的光学面；本实施例的碟状光学镜片 阵列1可以一整片的光学镜片阵列使用，如与一晶元碟片(wafer disc)组合，使各晶片 (die)位置与各光学镜片10相对应。本实施例的应用实例如太阳能转换系统(solar energy system),各太阳能晶片(photovoltaic die)是以辐射状排列设在一晶元碟片上，使晶元碟 片与碟状光学镜片阵列1组合后，各太阳能晶片与各光学镜片10可对应对正，使入射的 太阳光线可经由各光学镜片10聚焦而照射在各太阳能晶片；如此组装方式可一次做成一 太阳能转换元件(SOlarenergydevicearray)阵列，达成组装准确与减低成本的功效。<实施例六>参考图14、15、16，本实施例的碟状光学镜片阵列1上的光学镜片10是以子阵 列(sub-array)方式布设，其是由数个光学镜片10组成一个子阵列，而所形成的数个子 阵列再布设在碟状光学镜片阵列1上，如图14所示由4X4个光学镜片10组成一方形子 阵列，碟状光学镜片阵列1上设有6个子阵列。再如图15、16所示，在碟状光学镜片 阵列1上绘制切割线14后，沿切割线切开，可制成单一个光学镜片子阵列(optical lens sub-array) 111,如图15所示可切割制成6个正方形光学镜片子阵列111 ；或如图16，可 切割制成6个圆形的光学镜片子阵列112;每个光学镜片子阵列111/112各包含4X4个 光学镜片10，可供给光学系统使用。本实施例的制造方法包含步骤如下(参考图23) SO准备一塑胶射出压缩模具51，包含一上模具511与一下模具512，其分别设 具相对应96个非球面光学面的成形模面以对应形成96个光学镜片10，并以16个为一组 且以4X4的阵列排列；在下模具512的中心设置一进料口 521 ；Si:使上、下模具511、512微开，供在上、下模具511、512所构成的模穴 中，由进料口 521射入部份的塑材如光学用PC，并加压进行合模与锁模且由进料口补 充塑材，而利用施加压力以压缩成型来完成模穴充填；在本实施例使用的塑材射速为 145mm/sec.；S2冷却后分开上、下模具511、512，制成一碟状光学镜片阵列毛胚61 ；S3 取出所述的毛胚61，其包含一碟状光学镜片阵列1与一竖浇道棒614 ；S4切断竖浇道棒614，制成一碟状光学镜片阵列1，其上形成96个光学镜片 10，并以4X4的阵列排列；其中心部份形成一碟孔13 :S5在所述的碟状光学镜片阵列1绘制切割线，沿切割线切开，可分离成单一 个光学镜片子阵列111/112，即可一次制成6个精密的光学镜片子阵列111/112。<实施例七>如图17、18、19，本实施例的碟状光学镜片阵列1上的光学镜片10是以子阵列 (sub-array)方式布设如实施例六，且各子阵列上具有定位机构。本实施例的碟状光学镜 片阵列1如图17设有6个方形子阵列111其各由4X4个光学镜片10组成；其中，各光 学镜片子阵列111进一步包含定位机构15(16)，如图18各光学镜片子阵列111上设有二 定位机构15，所述的定位机构15为一双凸透镜形成的准直镜；组装时，可利用所述的定 位机构15(准直镜)，使用光学校准仪器进行对正光学中心以制成高精密的光学系统；或如图19各光学镜片子阵列111上设有四定位机构16，所述的定位机构16为V形定位销 与V形凹槽构成，组装时可利用所述的定位机构16将光学镜片子阵列111及其他光学元 件定位组合。为能弹性运用，所述的碟状光学镜片阵列1的塑胶射出压缩模具51可采用模 块化(modularized)构造形成，如图22，塑胶射出压缩模具51包含一上模具511与一下 模具512;上模具511设有6个上模仁513 (upper mold core)，各上模仁513设有可形成 光学镜片子阵列111光学面的上模成形模面5131 (upper molding surface)以及可形成定位 机构15 (或其他定位机构如定位机构16)的上模定位机构成形模面5132 (upper molding alignment surface)；下模具512设有6个下模仁514 (lower mold core)，所述的下模仁514 设有可形成光学镜片子阵列111光学面的下模成形模面5141与可形成定位机构15(或其 他定位机构如定位机构16)的下模定位机构成形模面5142;而且所述的上、下模仁513、 514是设计成可抽换式结构，供可针对不同光学面或定位机构而更换上、下模仁513、 514，形成一模块化的塑胶射出压缩模具。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理 解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效， 但都将落入本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种碟状光学镜片阵列，其特征在于是利用塑胶射出压缩成型方法并由碟片中 心进行塑材浇注成型所制成，其为圆形碟状且中心设有一碟孔，包含一第一光学面以及 一第二光学面，在所述的第一光学面以及第二学面上设有相对应的复数个光学作用区以 及光学作用区之外的非光学作用区，其中所述的复数个光学作用区对应形成复数个光学 镜片，其中所述的复数个光学镜片是以阵列排列。
2.根据权利要求1所述的碟状光学镜片阵列，其特征在于所述的复数个光学镜片 包含下列的一种或其组合双凹镜片、双凸镜片、新月型镜片、M型镜片以及菲涅尔镜 片。
3.根据权利要求1所述的碟状光学镜片阵列，其特征在于所述的复数个光学镜片 的阵列排列是包含下列的一种或其组合等间距排列、辐射状排列或子阵列排列，其中 所述的子阵列排列是由数个光学镜片组成一子阵列而所形成的数个子阵列再排列在碟状 光学镜片阵列上。
4.根据权利要求1所述的碟状光学镜片阵列，其特征在于所述的碟孔的形状是选 自下列的一种圆形、矩形或多边形。
5.根据权利要求1所述的碟状光学镜片阵列，其特征在于进一步在所述的光学镜 片的周边设置环状机构，而所述的环状机构是选自下列的一种或其组合凹槽形成的环 状结构以及定位销形成的环状结构。
6.根据权利要求1所述的碟状光学镜片阵列，其特征在于所述的非光学作用区进 一步设有一个或一个以上的定位机构用来将碟状光学镜片阵列以精密对正光学镜片的光 学中心轴堆叠组合。
7.根据权利要求6所述的碟状光学镜片阵列，其特征在于所述的定位机构是选自 下列结构的一种或其组合定位销、凹槽、准直镜、通孔以及十字刻线。
8.—种光学镜片子阵列，其特征在于是利用根据权利要求1所述的碟状光学镜片 阵列而沿切割线切开分离成为单一个光学镜片子阵列，其中，所述的光学镜片子阵列包 含复数个光学镜片且以阵列方式排列。
9.根据权利要求8所述的光学镜片子阵列，其特征在于所述的光学镜片子阵列在 复数个光学镜片以外的非光学作用区进一步包含有定位机构，其中所述的定位机构是选 自下列结构的一种或其组合定位销、凹槽、准直镜、通孔以及十字刻线。
10.—种光学镜片，其特征在于是利用如权利要求1所述的碟状光学镜片阵列而沿 切割线切开分离成为单一个光学镜片。
11.根据权利要求10所述的光学镜片，其特征在于所述的光学镜片的周边设有环 状机构，其中所述的环状机构是选自下列的一种或其组合凹槽形成的环状结构以及定 位销形成的环状结构。
12.—种碟状光学镜片阵列的制造方法，其特征在于是以塑胶射出压缩成型方法制 成，包含下列步骤SO 提供一塑胶射出压缩成型模具，包含一上模具与一下模具，分别设具光学面成 形模面；在上模具或下模具的一的中心设置一进料口；Si当上模具与下模具微开时，在上模具与下模具所构成的模穴中，由进料口射入 部份塑胶材料，并加压使上模具与下模具合模与锁模并由进料口补充塑胶材料，且利用施加压力以压缩成型来完成模穴充填；S2冷却分开上模具与下模具，制成一碟状光学镜片阵列毛胚； S3取出碟状光学镜片阵列毛胚，所述的碟状光学镜片阵列毛胚包含一碟状光学镜 片阵列与一竖浇道棒；S4 切断所述的竖浇道棒，制成一碟状光学镜片阵列且其中心部份形成一碟孔。
13.—种光学镜片的制造方法，其特征在于是利用如权利要求12所述的碟状光学 镜片阵列的制造方法，在步骤S4之后进一步包含下列步骤S5在碟状光学镜片阵列上设置切割线，再沿所述的切割线切割所述的碟状光学镜 片阵列以分离成单一的光学镜片。
14.一种光学镜片子阵列的制造方法，是利用如权利要求12所述的碟状光学镜片阵列 的制造方法，在步骤S4之后进一步包含下列步骤S5’ 在碟状光学镜片阵列上设置切割线，再沿所述的切割线切割所述的碟状光学 镜片阵列以分离成单一的光学镜片子阵列。
全文摘要
本发明是一种碟状光学镜片阵列及其制造方法，其中所述的碟状光学镜片阵列是利用塑胶射出压缩成型(resin injection-compression molding)方法并由碟片中心进行塑材浇注成型所制成，具有一第一以及一第二光学面(optical surface)，在第一以及第二光学面上设有相对应的复数个光学作用区(optical division)以对应形成复数个光学镜片并以阵列排列，且可切割分离成单一光学镜片(singular optical lens element)；更进一步，所述的碟状光学镜片阵列设有定位机构，供可利用定位机构将至少二碟状光学镜片阵列或将碟状光学镜片阵列及其他光学元件阵列(optical element array)精密对正光学镜片的光学中心轴而堆叠组合形成一堆叠碟状光学镜片阵列；如此以大幅简化光学镜片阵列制程、提高精密度以及降低制造成本。
文档编号G02B7/00GK102023321SQ20091017682
公开日2011年4月20日 申请日期2009年9月21日 优先权日2009年9月21日
发明者徐三伟, 林得诚, 王智鹏, 陈皇昌 申请人:一品光学工业股份有限公司