CN103116196B - 阵列光学元件制造方法 - Google Patents

Abstract

一种阵列光学元件制造方法，包含以下步骤：(A)以具有一热变形温度的第一材料成形出遮光框，该遮光框具有一个具数个呈阵列排列的通孔的底壁、一个周壁、至少一个隔间壁，及数个互相隔离的光通道，(B)将该遮光框置入成形模具内，(C)将具有一小于该热变形温度的成形温度的第二材料射入该成形模具内，成形出一与该遮光框一体连接的透镜单元，该透镜单元具有一个结合于该底壁并具有数个分别对应于所述通孔的透镜部的基板，及数个分别连接于该基板顶侧的顶定位壁，如此，借由使透镜单元与遮光框一体连接，可达到简化组装作业与精密定位光学界面位置。

Description

阵列光学元件制造方法

技术领域

本发明涉及一种阵列光学元件，特别是涉及一种便于制造的阵列光学元件制造方法。

背景技术

现有一种阵列式的成像装置（例如美国专利公开第US20110122308A1号），包含二个分别具有数个呈阵列排列的光学构件的透镜晶圆，及数个用于隔开每一个透镜晶圆的光学构件并分别形成数个互相隔离的光学通道的遮光间隔物。此种成像装置在制造时是利用两套模具分别射出成形所述透镜晶圆与所述遮光间隔物，再将所述透镜晶圆与所述遮光间隔物组装在一起，由于所述遮光间隔物与所述透镜晶圆是互相分离的独立元件，而且，所述遮光间隔物是抵接于所述透镜晶圆，因此，除了两者在组装时产生的组装公差会影响所述透镜晶圆在光轴向上的定位之外，所述遮光间隔物本身在光轴向上的高度公差也会对所述透镜晶圆在光轴向上的定位造成影响；此外，当应用于手持装置（例如智慧型手机）时，此种成像装置会因面积过小，而大幅提高所述遮光间隔物与所述透镜晶圆的组装困难程度，造成此种成像装置很难以上述的方法进行制造。

发明内容

本发明的目的在于提供一种便于制造且可精密定位光学界面位置的阵列光学元件制造方法。

本发明阵列光学元件制造方法，包含以下步骤：（A）以一个第一材料成形出一个遮光框，该第一材料为低透光或不透光材料，并具有一个热变形温度，该遮光框具有一个底壁、一个一体连接于该底壁并沿一光轴向延伸的周壁，及至少一个一体连接于该底壁与该周壁之间并沿该光轴向延伸的隔间壁，该底壁具有数个呈阵列排列的通孔，该周壁与该隔间壁配合界定出数个分别连通于所述通孔且互相隔离的光通道。（B）将该遮光框置入一个成形模具的一个成形模穴内。C）将一个第二材料射入该成形模穴内，成形出一个与该遮光框一体连接的透镜单元，该第二材料为光学塑料，并具有一个小于该热变形温度的成形温度，该透镜单元具有一个结合于该底壁底侧的基板，及数个分别一体连接于该基板顶侧并沿该光轴向延伸的顶定位壁，该基板具有数个分别对应于所述通孔的透镜部，所述顶定位壁内侧结合于该遮光框的周壁外侧，其中，该遮光框在该光轴向上不凸出于所述顶定位壁。

本发明阵列光学元件制造方法，在该步骤（A）中，该遮光框在该光轴向上具有一个第一高度，在该步骤（C）中，该透镜单元的透镜部分别具有一个光学有效径，0.2≤该第一高度/该光学有效径≤2.0。

本发明阵列光学元件制造方法，在该步骤（C）中，所述顶定位壁在该光轴向上分别具有一个大于该第一高度的第二高度，该第一高度、第二高度的差值≤50μm。

本发明阵列光学元件制造方法，在该步骤（C）中，该透镜单元的顶定位壁分别具有一个相背于该遮光框的周壁的定位平面，该基板外周缘不超出所述顶定位壁的定位平面。

本发明阵列光学元件制造方法，在该步骤（C）中，该透镜单元还具有数个分别一体连接于该基板底侧并沿该光轴向延伸的底定位壁。

本发明阵列光学元件制造方法，在该步骤（A）中，该第一材料是选自于由金属、热塑性塑料、热固性塑料及硅胶所组成的群体。

本发明阵列光学元件制造方法，在该步骤（A）中，该遮光框采用射出成形。

本发明阵列光学元件制造方法，在该步骤（A）中，该遮光框采用押出成形。

本发明阵列光学元件制造方法，在该步骤（C）中，一个由该透镜单元与该遮光框一体连接而成的阵列光学元件的长度与宽度皆不超过3㎜，高度不超过2㎜。

本发明的有益效果在于：本发明所制造出的阵列光学元件的透镜单元与遮光框是一体连接，简化了两者之间的组装作业，而且，该透镜单元的透镜部与所述顶定位壁为一体式连接的构造，加上该遮光框在该光轴向上不凸出于所述顶定位壁，可让所述顶定位壁直接且精密地控制所述透镜部的位置。

附图说明

图1是本发明阵列光学元件制造方法的一较佳实施例的流程示意图；

图2是该较佳实施例先成形的一个遮光框的立体示意图；

图3是一剖视示意图，说明该较佳实施例先将该遮光框预置于一个成形模具内，接着在该成形模具内成形出一个与该遮光框一体连接的透镜单元；

图4是该较佳实施例所制造出的一个阵列光学元件的立体示意图；

图5是该阵列光学元件的剖视示意图；

图6是数个阵列光学元件与一个阵列感光单元、一个外壳组装成一个镜头模组的组合剖视示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

参阅图1，本发明阵列光学元件制造方法的较佳实施例，包含以下步骤：

步骤100：如图1、2所示，以一个第一材料10成形出一个遮光框20，该第一材料10为低透光或不透光材料，并具有一个热变形温度（Heat Deflection Temperature）。

在本实施例中，该第一材料10是选自于由金属、热塑性塑料、热固性塑料及硅胶所组成的群体，较佳地，该第一材料10为液晶高分子聚合物（Liquid Crystal Polyester，简称为LCP），例如材料供货商杜邦所销售的5130L BK010，该第一材料10的热变形温度介于270℃～350℃。

该遮光框20具有一个底壁21、一个一体连接于该底壁21并沿一个光轴向X延伸的周壁22，及数个一体连接于该底壁21与该周壁22之间并沿该光轴向X延伸的隔间壁23，该底壁21具有数个呈阵列排列的通孔211，该周壁22与所述隔间壁23配合界定出数个分别连通于所述通孔211且互相隔离的光通道24，可以理解的是，当该隔间壁23的数量为一个时，该周壁22与该隔间壁23也可配合界定出二个光通道24。

在本实施例中，该遮光框20在该光轴向X上具有一个第一高度H1（如图5所示），该遮光框20采用射出（injection）成形，即利用一个模具（图未示）将该第一材料10射出成形为该遮光框20。另外，要说明的是，当该第一材料10为硅胶时，该遮光框20也可以采用押出（extruding）成形，即利用一个模具（图未示）将该第一材料10押出成形为该遮光框20。

步骤200：如图1、3所示，将该遮光框20置入一个成形模具30的一个成形模穴31内。

可以理解的是，当该第一材料10的材质为硅胶时，由于该遮光框20会具有适当的弹性，而可便于入模，因此，该遮光框20的尺寸可具有较大的容许公差。

步骤300：如图1、3所示，将一个第二材料40射入该成形模穴31内，成形出一个与该遮光框20一体连接的透镜单元50，该第二材料40为光学塑料，并具有一个小于该热变形温度的成形温度。

在本实施例中，该第二材料40可为材料供货商三菱所销售的成形温度介于75℃～95℃的PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）、材料供货商帝人所销售的成形温度为115℃～125℃的PC-AD5503（聚碳酸脂）、材料供货商ZEONEX所销售的成形温度为115℃～125℃的ZEONEX480R，或材料供货商SABIC所销售的成形温度为190℃～200℃的ULTEM-1010等等。

如图4、5所示，该透镜单元50具有一个结合于该底壁21底侧的基板51、数个分别一体连接于该基板51顶侧并沿该光轴向X延伸的顶定位壁52，及数个分别一体连接于该基板51底侧并沿该光轴向X延伸的底定位壁53，其中，该遮光框20在该光轴向X上不凸出于所述顶定位壁52。

该基板51具有数个分别对应于所述通孔211的透镜部511，及一个外周缘512，所述透镜部511分别具有一个光学有效径（ClearAperture，简称CA）D。

所述透镜单元50的顶定位壁52内侧结合于该遮光框20的周壁22外侧，所述顶定位壁52分别具有一个相背于该周壁22的定位平面521，该基板51的外周缘512不超出所述顶定位壁52的定位平面521。

在本实施例中，所述顶定位壁52在该光轴向X上分别具有一个大于该第一高度H1的第二高度H2，该第一高度H1、第二高度H2的差值≤50μm，而且，0.2≤该第一高度H1/该光学有效径D≤2.0，可以理解的是，若该第一高度H1与该光学有效径D的比值低于下限值0.2，会造成遮光不足的问题，若此比值高于上限值2.0，则会增加组装后镜头模组的整体高度。

借此，利用本发明的制造方法即可制造出一个由该透镜单元50与该遮光框20一体连接而成的阵列光学元件60。在本实施例中，该阵列光学元件60的长度与宽度皆不超过3㎜，高度不超过2㎜。

在组装镜头模组时，如图6所示，可利用本发明制造出数个不同的阵列光学元件60，与一个阵列感光单元70相叠组装于一个外壳80内，要说明的是，只有组装于最下侧的阵列光学元件60的透镜单元50才需成形出所述底定位壁53，如此，最下侧的阵列光学元件60的底定位壁53会抵接于最下侧的基板51与该阵列感光单元70之间，以定位最下侧的阵列光学元件60的透镜部511与该阵列感光单元70在该光轴向X上的间距，而且，两相邻的阵列光学元件60在下侧者的顶定位壁52会抵接于两相邻的基板51之间，以定位所述阵列光学元件60的透镜部511在该光轴向X上的间距，同时，所述阵列光学元件60的顶定位壁52的定位平面521也会抵接于该外壳80内侧，以定位所述阵列光学元件60的透镜部511在侧向上的位置，进而精密地控制所述阵列光学元件60的透镜部511的相对位置，符合光学性能的需求。

经由以上的说明，可再将本发明的优点归纳如下：

一、本发明所制造出的阵列光学元件60的透镜单元50与遮光框20是一体连接在一起，不需再进行组装作业，相较于现有技术，本发明可简化阵列光学元件的制造作业，而且，该阵列光学元件60除了不会产生影响所述透镜部511在该光轴向X上的定位的组装公差之外，更不会发生难于组装的问题，而可适用于手持装置（例如智慧型手机）的镜头小型化的需求。

二、本发明是先将热变形温度较高的该第一材料10成形为该遮光框20，然后再将在较低温度下成形的该第二材料40射出成形为与该遮光框20一体连接的该透镜单元50，由于该第二材料40的成形温度是小于该第一材料10的热变形温度，因此，在射出成形该透镜单元50时，较早成形的该遮光框20完全不会产生变形的问题。

三、本发明的透镜单元50的顶定位壁52在该光轴向X上的第二高度H2大于该遮光框20的第一高度H1，因此，本发明只需控制该透镜单元50的顶定位壁52在该光轴向X上的高度公差，即可在组装镜头模组时有效维持所述透镜单元50在该光轴向X上的定位，该遮光框20在该光轴向X上的高度公差，并不会对所述透镜单元50的定位造成影响，相较于现有技术，本发明在镜头模组的组装作业上更为简便。

四、本发明透镜单元50的透镜部511与所述顶定位壁52为一体式连接的构造，两者之间有最直接的相对距离关系，同时，所述透镜部511与所述顶定位壁52并非互相分离的元件，两者之间并不会产生组装公差的问题，也不会受其他元件的尺寸公差的影响，而且，所述顶定位壁52是一体成形于该基板51上，完全不受该遮光框20的形状的影响，因此，本发明所制造出的阵列光学元件60利用所述顶定位壁52即可直接且精密地控制所述透镜部511的位置，产生良好的光学性能。

五、本发明所制造出的阵列光学元件60的遮光框20的第一高度H1与所述透镜部511的光学有效径D的比值是介于0.2～2.0之间，可有效避免该遮光框20太低所造成的遮光不足的问题，及该遮光框20太高所造成的增加整体高度的问题。

综上所述，本发明阵列光学元件制造方法，不但可简化阵列光学元件的制造与镜头模组的组装作业，且可精密定位该透镜单元的透镜部的位置，符合光学性能的需求，所以确实能达成本发明的目的。

Claims (9)

1.一种阵列光学元件制造方法，其特征在于：

该阵列光学元件制造方法，包含：

（A）以一个第一材料成形出一个遮光框，该第一材料为低透光或不透光材料，并具有一个热变形温度，该遮光框具有一个底壁、一个一体连接于该底壁并沿一光轴向延伸的周壁，及至少一个一体连接于该底壁与该周壁之间并沿该光轴向延伸的隔间壁，该底壁具有数个呈阵列排列的通孔，该周壁与该隔间壁配合界定出数个分别连通于所述通孔且互相隔离的光通道；

（B）将该遮光框置入一个成形模具的一个成形模穴内；及

（C）将一个第二材料射入该成形模穴内，成形出一个与该遮光框一体连接的透镜单元，该第二材料为光学塑料，并具有一个小于该热变形温度的成形温度，该透镜单元具有一个结合于该底壁底侧的基板，及数个分别一体连接于该基板顶侧并沿该光轴向延伸的顶定位壁，该基板具有数个分别对应于所述通孔的透镜部，所述顶定位壁内侧结合于该遮光框的周壁外侧，其中，该遮光框在该光轴向上不凸出于所述顶定位壁。

2.如权利要求1所述的阵列光学元件制造方法，其特征在于：在该步骤（A）中，该遮光框在该光轴向上具有一个第一高度，在该步骤（C）中，该透镜单元的透镜部分别具有一个光学有效径，0.2≤该第一高度/该光学有效径≤2.0。

3.如权利要求2所述的阵列光学元件制造方法，其特征在于：在该步骤（C）中，所述顶定位壁在该光轴向上分别具有一个大于该第一高度的第二高度，该第一高度、第二高度的差值≤50μm。

4.如权利要求1所述的阵列光学元件制造方法，其特征在于：在该步骤（C）中，该透镜单元的顶定位壁分别具有一个相背于该遮光框的周壁的定位平面，该基板外周缘不超出所述顶定位壁的定位平面。

5.如权利要求4所述的阵列光学元件制造方法，其特征在于：在该步骤（C）中，该透镜单元还具有数个分别一体连接于该基板底侧并沿该光轴向延伸的底定位壁。

6.如权利要求1所述的阵列光学元件制造方法，其特征在于：在该步骤（A）中，该第一材料是选自于由金属、热塑性塑料、热固性塑料及硅胶所组成的群体。

7.如权利要求1所述的阵列光学元件制造方法，其特征在于：在该步骤（A）中，该遮光框采用射出成形。

8.如权利要求1所述的阵列光学元件制造方法，其特征在于：在该步骤（A）中，该遮光框采用押出成形。

9.如权利要求1所述的阵列光学元件制造方法，其特征在于：在该步骤（C）中，一个由该透镜单元与该遮光框一体连接而成的阵列光学元件的长度与宽度皆不超过3㎜，高度不超过2㎜。