光学镜片及其治具的制作方法

本发明是有关于一种光学元件及其治具，且特别是有关于一种光学镜片及其治具。

背景技术：

随着便携式电子产品的规格日新月异，其关键零组件─光学镜片组也更加多样化发展，应用不只仅限于拍摄影像与录像，还加上环境监视、行车纪录摄影等，且随着影像感测技术的进步，消费者对于成像质量等的要求也更加提高。

为了提升光学镜片组的成像质量(例如改善杂散光问题)，有时需要针对光学镜片的特定区域(如周边区)的光学表现(如穿透率或反射率)进行改良。举例而言，在习知技术中，常以遮光元件遮蔽光学镜片的边缘(即降低周边区的穿透率)，以过滤因边缘反射或折射而形成的杂散光，进而降低杂散光对于成像质量的负面影响。然而，遮光元件的设置除了不易维持较佳的组装精度外，还存有易因组装不良而影响成像质量的问题。因此，如何在维持理想的组装精度下，针对光学镜片的特定区域的光学表现进行改良，长久以来一直是本领域各界所热切追求的。

技术实现要素：

本发明提供一种光学镜片，其可在维持理想的组装精度下，针对周边区的光学表现进行改良。

本发明提供一种用于制作上述光学镜片的治具。

本发明一实施例的一种光学镜片，其包括镜片以及至少一光学层。镜片具有中心区以及环绕中心区的周边区。至少一所述光学层配置于镜片上。各光学层位于周边区中且暴露中心区，其中周边区具有与中心区连接的至少一第一条状空隙区，且各光学层暴露出至少一所述第一条状空隙区。

在本发明的一实施例中，定义各第一条状空隙区与中心区连接的点为第一连接点，由镜片的中心沿径向通过第一连接点的直线为第一半径线。各第一条状空隙区与第一半径线在与光学镜片的光轴方向垂直的参考平面上的正投影之间的夹角落在30度至60度的范围内。

在本发明的一实施例中，上述的各第一条状空隙区连接于中心区与镜片的周缘之间。

在本发明的一实施例中，上述的周边区还具有未与中心区连接的至少一第二条状空隙区，且各光学层还暴露出至少一所述第二条状空隙区。

在本发明的一实施例中，上述的各第一条状空隙区连接于中心区与镜片的周缘之间。各第二条状空隙区与镜片的周缘连接。

本发明一实施例的一种治具，其适于在制作上述的光学镜片的过程中固定光学镜片的镜片。治具包括载板、遮蔽板以及至少一第一连接部。载板具有至少一开口。遮蔽板位于开口中且遮蔽镜片的中心区。至少一所述第一连接部连接载板与遮蔽板，其中至少一所述第一连接部支撑镜片的周边区且遮蔽至少一所述第一条状空隙区。

在本发明的一实施例中，定义各第一连接部与遮蔽板连接的点为第二连接点，由遮蔽板的中心沿径向通过第二连接点的直线为第二半径线。各第一连接部与第二半径线在与光学镜片的光轴方向垂直的参考平面上的正投影之间的夹角落在30度至60度的范围内。

在本发明的一实施例中，上述的载板的内径大于镜片的直径。

在本发明的一实施例中，上述的治具更包括至少一第二连接部。至少一所述第二连接部位于开口中，与载板连接，且不与遮蔽板连接，其中至少一所述第二连接部支撑镜片的周边区且于周边区中定义出未与中心区连接的至少一第二条状空隙区。

基于上述，本发明的实施例的有益效果在于：在光学镜片中，由于光学层是直接形成在镜片上，因此相较于在镜片外部额外设置遮光元件，光学镜片可在维持理想的组装精度下，针对周边区的光学表现进行改良。另外，藉由对用于制作上述光学镜片的治具的连接部(如第一连接部或第二连接部)做适当的设计，除了可提升至少一所述光学膜的包覆率之外，还可提升光学镜片的制程良率并改善镜片在镀膜过程中因受到震动而掉落的问题。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文结合实施例，并配合所附附图作详细说明如下。

附图说明

图1a为本发明的第一实施例的治具的上视示意图。

图1b为本发明的第一实施例的光学镜片的上视示意图。

图1c为图1a的治具与图1b的镜片组装后的剖面示意图。

图2a至图2c分别为图1b中的第一种至第三种剖面示意图。

图3a为本发明的第二实施例的治具的上视示意图。

图3b为本发明的第二实施例的光学镜片的上视示意图。

图3c为图3a的治具与图3b的镜片组装后的剖面示意图。

图4a为本发明的第三实施例的治具的上视示意图。

图4b为本发明的第三实施例的光学镜片的上视示意图。

图5a为本发明的第四实施例的治具的上视示意图。

图5b为本发明的第四实施例的光学镜片的上视示意图。

图6a为本发明的第五实施例的治具的上视示意图。

图6b为本发明的第五实施例的光学镜片的上视示意图。

图7a为本发明的第六实施例的治具的上视示意图。

图7b为本发明的第六实施例的光学镜片的上视示意图。

具体实施方式

图1a为本发明的第一实施例的治具的上视示意图。图1b为本发明的第一实施例的光学镜片的上视示意图。图1c为图1a的治具与图1b的镜片组装后的剖面示意图。图2a至图2c分别为图1b中的第一种至第三种剖面示意图。在图1a中，为方便说明治具与光学镜片之间的相对关系，以细虚线标示出镜片的边缘，且以粗虚线标示出镜片的中心区与周边区的交界。粗虚线以内的区域对应镜片的中心区。粗虚线以外且细虚线以内的区域对应镜片的周边区。

请先参照图1b，光学镜片100包括镜片110以及至少一光学层120。镜片110具有屈光力(refractivepower)，且镜片110可以是球面镜片或非球面镜片。镜片110具有中心区a1以及环绕中心区a1的周边区a2(图1b以粗实线标示出中心区a1与周边区a2的交界)。所述中心区a1定义为光学有效径区域，其适于让光线通过，且中心区a1的直径即镜片110的通光孔径(clearaperture)，且直径公差范围约0.2mm至0.6mm。

至少一所述光学层120配置于镜片110上。各光学层120位于周边区a2中且暴露中心区a1。所述光学层120的材质可依据不同的需求而有所不同。举例而言，若欲降低周边区a2的穿透率，则至少一所述光学层120的材质可包括tixoy或crxoy，其中x及y分别大于0，且(x+y)≦1。另一方面，若欲降低周边区a2的反射率，则所述光学层120可为多层膜。所述多层膜可由至少一高折射率层以及至少一低折射率层交替堆栈而成。如此一来，可藉由满足破坏性干涉(destructiveinterference)条件来降低周边区a2的反射率，进而达到抗反射，即降低反射率的效果。举例而言，高折射率层的材质可包括tixoy或crxoy，其中x及y分别大于0，且(x+y)≦1。低折射率层的材质可包括二氧化硅或氧化硅，但不以此为限。

在一实施例中，如图2a所示，所述光学层120的数量可为一，且光学层120配置在镜片110的表面s1、s2的其中一者上，其中表面s1、s2的其中一者为物侧面，且其中另一者为像侧面。或者，如图2b所示，所述光学层120的数量可为二。具体地，至少一所述光学层120可包括第一光学层122以及第二光学层124。第一光学层122与第二光学层124重叠，且第一光学层122与第二光学层124分别配置在镜片110的相对两表面s1、s2上。表面s1、s2的其中一者为物侧面，且其中另一者为像侧面。再者，如图2c所示，第一光学层122与第二光学层124可配置在镜片110的同一表面(如表面s1)上。补充说明的是，所述光学层120的数量、厚度、材质或相对配置关系可依设计需求改变，而不以上述为限。

依据用以制作光学镜片100的治具10的不同，所述光学层120可具有不同的实施方式。图1b的光学镜片100例如藉由镀膜制作而成。在镀膜的过程中，光学镜片100的镜片110藉由图1a的治具10固定住，以利在镜片110的周边区a2中形成至少一所述光学层120。

治具10可包括载板12、遮蔽板14以及至少一第一连接部16。载板12可用以支撑镜片110，其材质例如是不锈钢或金属，但不以此为限。载板12具有至少一开口o。图1a示意性绘示出一个开口o，但本发明不以此为限。

遮蔽板14位于开口o中且遮蔽镜片110的中心区a1。如此一来，在镀膜的过程中，可避免镀膜材料(如至少一所述光学层120的材料)形成在中心区a1上，且在镀膜完成后，至少一所述光学层120会暴露出中心区a1。遮蔽板14的材质例如是不锈钢或金属，但不以此为限。

至少一所述第一连接部16连接载板12与遮蔽板14，且至少一所述第一连接部16适于支撑镜片110的周边区a2，其材质例如是不锈钢或金属，但不以此为限。在本实施例中，载板12、遮蔽板14以及至少一所述第一连接部16可位在同一水平面上(如图1c所示)。然而，依据不同的设计需求，载板12以及遮蔽板14可位在不同水平面上，且至少一所述第一连接部16连接于载板12的所在平面与遮蔽板14的所在平面之间。

在镀膜的过程中，镀膜材料形成在镜片110面向治具10的表面s1上。除了遮蔽板14会遮蔽到镀膜材料之外，至少一所述第一连接部16也会遮蔽到镀膜材料，因此在藉由治具10所形成的光学镜片100中，至少一所述光学层120除了暴露出中心区a1之外，还暴露出至少一所述第一连接部16遮蔽的区域。详细而言，周边区a2会对应至少一所述第一连接部16形成至少一第一条状空隙区a21。至少一所述第一条状空隙区a21与中心区a1连接，且至少一所述第一条状空隙区a21连接于中心区a1与镜片110的周缘p之间。至少一所述光学层120还暴露出至少一所述第一条状空隙区a21。

在本实施例中，所述第一连接部16的数量为一。定义各第一连接部16与遮蔽板14连接的点为第二连接点cp2，由遮蔽板14的中心c14沿径向dr通过第二连接点cp2的直线为第二半径线r2。各第一连接部16与第二半径线r2在与光学镜片100的光轴方向dt垂直的参考平面r1上的正投影之间的夹角θ1落在30度至60度的范围内。如图1a所示，第一连接部16可包括相互串接的多个第一子连接部(如第一子连接部16a、16b)。第一子连接部16a连接于第二连接点cp2与第一子连接部16b之间，且第一子连接部16b与第二半径线r2之间的夹角例如等于夹角θ1。

所述第一条状空隙区a21的数量也为一。定义各第一条状空隙区a21与中心区a1连接的点为第一连接点cp1，由镜片110的中心ca1沿径向(同遮蔽板14的径向dr)通过第一连接点cp1的直线为第一半径线r1。各第一条状空隙区a21与第一半径线r1在与光轴方向dt垂直的参考平面r2上的正投影之间的夹角θ2落在30度至60度的范围内。第一条状空隙区a21可包括相互串接的多个第一子区域(如第一子区域a21a、a21b)，其中第一子区域a21a的形状及位置对应第一子连接部16a，而第一子区域a21b的形状及位置对应第一子连接部16b。所述形状对应包括形状相同或相似且尺寸相同或相似的情况。第一子区域a21a连接于第一连接点cp1与第一子区域a21b之间，且第一子区域a21b与第一半径线r1之间的夹角例如等于夹角θ2。

在上述架构下，至少一所述光学层120覆盖周边区a2具有理想的包覆率，而可较佳地改善杂散光问题。补充说明的是，在载板12的内径ri(即开口o的直径)小于镜片110的直径r110的情况下，载板12在镀膜的过程中亦可支撑镜片110的边缘。如此，将有助于提升支撑的稳固性，且可降低第一连接部16因受力大而损坏的问题，从而提升制程良率。另一提的是，在镀膜的过程中，由于镜片110的边缘会被载板12遮蔽，因此镜片110的周边区a2还具有环状空隙区a22。环状空隙区a22即周边区a2在镀膜过程中被载板12遮蔽的区域。至少一所述光学层120还暴露出环状空隙区a22。在应用光学镜片100的光学成像镜头中，环状空隙区a22可藉由光学成像镜头的其他元件(如夹持机构)遮蔽住，故不造成杂散光问题。

补充说明的是，环状空隙区a22的尺寸会依据镜片110的直径r110而有所不同，故不以图1b所绘示者为限。若载板12的内径ri大于或等于镜片110的直径r110，则镜片110的周边区a2可不具有环状空隙区a22(可参见图3b、图4b、图5b、图6b及图7b的光学镜片100)，而使至少一所述光学层120覆盖周边区a2且相较于有环状空隙区a22具有较佳的包覆率，而有较优的光学成像质量。在本实施例中，如图1c所示，载板12还可具有侧向且界定出开口o的固定壁结构20，以协助固定镜片110，进而避免镜片110受到震动而掉落或位移。补充说明的是，载板12、遮蔽板14以及所述第一连接部16可以是一体成型，但不以此为限。在另一实施例中，上述各元件也可分开制作再组装在一起。在此架构下，上述各元件可采用相同或不同的材质。

以下搭配图3a至图7b说明光学镜片及其治具的其他种实施方式。图3a为本发明的第二实施例的治具的上视示意图。图3b为本发明的第二实施例的光学镜片的上视示意图。图3c为图3a的治具与图3b的镜片组装后的剖面示意图。图4a为本发明的第三实施例的治具的上视示意图。图4b为本发明的第三实施例的光学镜片的上视示意图。图5a为本发明的第四实施例的治具的上视示意图。图5b为本发明的第四实施例的光学镜片的上视示意图。图6a为本发明的第五实施例的治具的上视示意图。图6b为本发明的第五实施例的光学镜片的上视示意图。图7a为本发明的第六实施例的治具的上视示意图。图7b为本发明的第六实施例的光学镜片的上视示意图。

在下述实施例中，说明图3a、图4a、图5a、图6a及图7a的治具时，仅针对其与图1a的治具的主要差异进行说明。不同实施例中相似或相同的元件及相关叙述可以参照图1a及图1c对应的内容，于下便不再赘述。此外，说明图3b、图4b、图5b、图6b及图7b的光学镜片时，仅针对其与图1b的光学镜片的主要差异进行说明。不同实施例中相似或相同的元件及相关叙述可以参照图1b对应的内容，于下便不再赘述。

请参照图3a及图3b，在图3a的治具10中，所述第一连接部16的数量为二，且各第一连接部16的形状为直条状。各第一连接部16在参考平面r1上的正投影例如沿遮蔽板14的径向dr延伸，且第一连接部16在参考平面r1上的正投影之间的夹角θ3例如为180度。

在图3b的光学镜片100中，所述第一条状空隙区a21的数量也为二，且各第一条状空隙区a21的形状为直条状。各第一条状空隙区a21在参考平面r2上的正投影例如沿中心区a1的径向(同遮蔽板14的径向dr)延伸，且第一条状空隙区a21在参考平面r2上的正投影之间的夹角θ4例如为180度。

在上述架构下，治具10可更为稳固地支撑镜片110，且可降低第一连接部16因受力大而损坏的问题，从而提升制程良率。

补充说明的是，在载板12的内径ri大于镜片110的直径r110的情况下，镜片110主要由第一连接部16支撑(如图3c所示)，且镜片110的周边区a2不具有图1b所示的环状空隙区a22(如图3b所示)。然而，在另一实施例中，也可使载板12的内径ri小于镜片110的直径r110，以提升支撑的稳固性并降低第一连接部16因受力大而损坏的问题。在此架构下，镜片110的周边区a2具有环状空隙区a22。以下实施例皆适用此改良，于下便不再赘述。

请参照图4a及图4b，在图4a的治具10中，所述第一连接部16的数量为二。各第一连接部16除了包括第一子连接部16a、16b之外，还包括第一子连接部16c，其中第一子连接部16b连接于第一子连接部16a与第一子连接部16c之间。此外，第一连接部16在参考平面r1上的正投影之间的夹角θ3(亦为第一子连接部16a在参考平面r1上的正投影之间的夹角)例如为180度。

在图4b的光学镜片100中，所述第一条状空隙区a21的数量也为二。各第一条状空隙区a21除了包括第一子区域a21a、a21b之外，还包括第一子区域a21c，其中第一子区域a21c对应第一子连接部16c，且第一子区域a21b连接于第一子区域a21a与第一子区域a21c之间。此外，第一条状空隙区a21在参考平面r2上的正投影之间的夹角θ4(亦为第一子区域a21a在参考平面r2上的正投影之间的夹角)例如为180度。

在上述架构下，治具10可更为稳固地支撑镜片110，且可降低第一连接部16因受力大而损坏的问题，从而提升制程良率。此外，藉由适当的夹角θ1的设计，可改善镜片110受到震动而掉落的问题。

请参照图5a及图5b，在图5a的治具10中，所述第一连接部16的数量为三，且各第一连接部16的形状为直条状。各第一连接部16在参考平面r1上的正投影例如沿遮蔽板14的径向dr延伸，且第一连接部16在参考平面r1上的正投影之间的夹角θ3例如为120度。

在图5b的光学镜片100中，所述第一条状空隙区a21的数量也为三，且各第一条状空隙区a21的形状为直条状。各第一条状空隙区a21在参考平面r2上的正投影例如沿中心区a1的径向(同遮蔽板14的径向dr)延伸，且第一条状空隙区a21在参考平面r2上的正投影之间的夹角θ4例如为120度。

在上述架构下，治具10可更为稳固地支撑镜片110，且可降低第一连接部16因受力大而损坏的问题，从而提升制程良率。此外，相较于图4a藉由特定夹角θ1的设计改善镜片110受到震动而掉落的问题，图5a藉由增加第一连接部16的数量亦可改善镜片110受到震动而掉落的问题，且效果更优于图4a的设计。

请参照图6a及图6b，在图6a的治具10中，所述第一连接部16的数量为三。各第一连接部16除了包括第一子连接部16a、16b之外，还包括第一子连接部16c，其中第一子连接部16b连接于第一子连接部16a与第一子连接部16c之间。此外，第一连接部16在参考平面r1上的正投影之间的夹角θ3(亦为第一子连接部16a在参考平面r1上的正投影之间的夹角)例如为120度。

在图6b的光学镜片100中，所述第一条状空隙区a21的数量也为三。各第一条状空隙区a21除了包括第一子区域a21a、a21b之外，还包括第一子区域a21c，其中第一子区域a21c对应第一子连接部16c，且第一子区域a21b连接于第一子区域a21a与第一子区域a21c之间。此外，第一条状空隙区a21在参考平面r2上的正投影之间的夹角θ4(亦为第一子区域a21a在参考平面r2上的正投影之间的夹角)例如为120度。

在上述架构下，治具10可更为稳固地支撑镜片110，且可降低第一连接部16因受力大而损坏的问题，从而提升制程良率。此外，治具10还可改善镜片110受到震动而掉落的问题。另外，相较于图5b的设计，图6b中第一条状空隙区a21的多段式设计有助于降低经由第一条状空隙区a21通过镜片110的周边区a2的杂散光，从而抑制特定角度的杂散光，使应用光学镜片100的光学成像镜头的成像质量获得提升。

请参照图7a及图7b，在图7a的治具10中，所述第一连接部16的数量为二。各第一连接部16除了包括第一子连接部16a、16b之外，还包括第一子连接部16c，其中第一子连接部16b连接于第一子连接部16a与第一子连接部16c之间。此外，第一连接部16在参考平面r1上的正投影之间的夹角θ3(亦为第一子连接部16a在参考平面r1上的正投影之间的夹角)例如为120度。

在图7b的光学镜片100中，所述第一条状空隙区a21的数量也为二。各第一条状空隙区a21除了包括第一子区域a21a、a21b之外，还包括第一子区域a21c，其中第一子区域a21c对应第一子连接部16c，且第一子区域a21b连接于第一子区域a21a与第一子区域a21c之间。此外，第一条状空隙区a21在参考平面r2上的正投影之间的夹角θ4(亦为第一子区域a21a在参考平面r2上的正投影之间的夹角)例如为120度。

治具10还包括至少一第二连接部18位于开口o中。至少一所述第二连接部18与载板12连接，且不与遮蔽板14连接。至少一所述第二连接部18适于支撑镜片110的周边区a2且于周边区a2中定义出未与中心区a1连接的至少一第二条状空隙区a23。详细而言，在镀膜的过程中，除了遮蔽板14以及一所述至少第一连接部16会遮蔽到镀膜材料之外，至少一所述第二连接部18也会遮蔽到镀膜材料，因此在藉由治具10所形成的光学镜片100中，至少一所述光学层120除了暴露出中心区a1以及至少一所述第一连接部16之外，还暴露出至少一所述第二连接部18遮蔽的区域。详细而言，周边区a2会对应至少一所述第二连接部18形成至少一第二条状空隙区a23。至少一所述第二条状空隙区a23与镜片110的周缘p连接，且不与中心区a1连接，且至少一所述光学层120还分别暴露出至少一所述第二条状空隙区a23。

在本实施例中，所述第二连接部18的数量为一。第二连接部18可包括相互串接的多个第二子连接部(如第二子连接部18a、18b)。两个相互连接的第二子连接部18a、18b在与光学镜片100的光轴方向dt垂直的参考平面r1上的正投影之间的夹角θ5例如落在120度至150度的范围内。

所述第二条状空隙区a23的数量也为一。第二条状空隙区a23可包括相互串接的多个第二子区域(如第二子区域a23a、a23b)，其中第二子区域a23a的形状及位置对应第二子连接部18a，而第二子区域a23b的形状及位置对应第二子连接部18b。两个相互连接的第二子区域a23a、a23b在与光学镜片100的光轴方向dt垂直的参考平面r2上的正投影之间的夹角θ6例如落在120度至150度的范围内。

在上述架构下，治具10可更为稳固地支撑镜片110，且可降低第一连接部16因受力大而损坏的问题，从而提升制程良率。此外，治具10还可改善镜片110受到震动而掉落的问题。另外，相较于图6b的设计，图7b中第二条状空隙区a23及其多段式设计有助于进一步降低特定角度的杂散光，且相对于图6b增加了至少一所述光学层120覆盖周边区a2的包覆率，使成像质量更好。

综上所述，本发明的实施例的有益效果在于：在光学镜片中，由于光学层是直接形成在镜片上，因此相较于在镜片外部额外设置遮光元件，光学镜片可在维持理想的组装精度下，针对周边区的光学表现进行改良。另外，藉由对用于制作上述光学镜片的治具的连接部(如第一连接部或第二连接部)做适当的设计，除了可提升至少一所述光学膜的包覆率之外，还可提升光学镜片的制程良率并改善镜片在镀膜过程中因受到震动而掉落的问题。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。