CN201477271U - 方形堆叠式玻璃镜头模块 - Google Patents

Abstract

一种方形堆叠式玻璃镜头模块，是一方形堆叠式柱体，由一阵列堆叠式镜头模块以直线切割成数个单位而形成，包含：至少二光学玻璃镜片及其上用以相互连结的定位机构、及其他相配合的光学元件，而由粘胶组成一堆叠体；其制法是以玻璃元材，利用多穴玻璃模造技术制成一具数个光学玻璃镜片且形成阵列的阵列光学玻璃镜片且其上设具定位机构，再利用至少二阵列光学玻璃镜片并由其可相互连结的定位机构，并与其他相配合的光学元件，以堆叠组成一阵列堆叠式镜头模块，再进行切割以形成数个方形堆叠式玻璃镜头模块；由此，完成的各方形堆叠式玻璃镜头模块不但可简易对正镜片光学中心轴以符合光学精度，且可大幅简化制程，达成量产化及降低制造成本的目的。

Description

方形堆叠式玻璃镜头模块

技术领域

本实用新型有关一种方形堆叠式玻璃镜头模块，尤指一种玻璃镜头模块内的各光学玻璃镜片及相配合的各光学元件可精密地堆叠组合，以使用于LED光源的组合镜片、太阳能转换系统的组合镜片、照像机及手机相机的光学镜头等。

背景技术

精密玻璃模造成型(glass precision molding)技术已大量应用于制造高解析度、稳定性佳且成本较低廉的非球面模造玻璃镜片，如美国专利US2006/0107695、US2007/0043463，中国台湾专利TW095101830、TW095133807，日本专利JP63-295448等，其利用玻璃在高温软化的特性，将一玻璃元材(或玻璃预型体，glass preform)于上、下模具中加热软化，再由上、下模具对应闭合并施压，使上、下模具的光学模面(光学面)转印至软化的玻璃预型体上，经冷却后分开上、下模具取出而完成一具有上、下模具模面光学面的模造玻璃镜片。又为能降低制造成本，日本专利JP63-304201、美国专利US2005/041215揭示玻璃模造成型的阵列镜片(lens array)；对于制成单一镜片，日本专利JP02-044033揭示使用移动玻璃材料以多次模造方式，制成具有多个光学镜片的镜片毛胚，可进一步裁切成单一镜片。

玻璃模造成型的阵列镜片已开始大量运用于LED光源的组合镜片、太阳能转换系统的组合镜片、相机及手机相机的光学镜头；一组合镜片或光学镜头，为光学成像效果常需要以多片不同屈光度的光学镜片，并结合各种光学元件如遮光片、红外线镜片(IR-cut lens)、光阑、影像感测元件ICD(image capture device)或光能转换元件PED(photo-electronic device)等，以一定空气间隔组合成为一光学镜片模块。因此，当多片不同屈光度的光学镜片及光学元件组合时，各光学镜片的光学中心轴(optical axis)需要精密对正以避免解析度问题，且各光学镜片、光学元件也需要以一定间距组合而成，此将耗费许多的工序与精密校正，致产量无法提高，成本也难以下降。

为大量生产，近年以阵列光学镜片的制造愈形重视。在阵列光学镜片制造上，日本专利JP2001194508揭示塑胶阵列光学镜片制造方法；中国台湾专利TWM343166揭示玻璃阵列光学镜片制造方法；在阵列光学镜片模块制造上，美国专利US7,183,643、US2007/0070511，WIPO专利WO2008011003、WO2008094499等，揭示晶元级镜片模块(Wafer level lens module)。一般阵列光学镜片模块如图1所示一三片式阵列光学镜片模块70，通常包含一光阑701(aperture)、一表玻璃702(cover glass)、三片光学透镜包含第一光学透镜704(first lens)、第二光学透镜705(second lens)及第三光学透镜706(third lens)、及一红外线镜片707(IR cut lens)，各光学透镜704、705、706之间以间隔片703(spacer)隔开；经组合后形成一阵列光学镜片模块70。

然而，对于一阵列光学镜片模块，当多片阵列光学镜片组合时，各阵列光学镜片的对正(alignment)将影响阵列光学镜片模块的解析度；在多片阵列光学镜片组合上，美国专利US2006/0249859揭示使用红外线(infrared ray)产生基准点标号(fiducial marks)以组合晶元级镜片模块；在塑胶阵列光学镜片组合上，日本专利JP2000-321526、JP2000-227505揭示双凸型阵列光学镜片以凸块(height)与凹隙(crevice)组合的方法；美国专利US7,187,501揭示利用圆锥形凸体(cone-shaped projection)以堆叠(stack)多片塑胶阵列光学镜片；美国专利US2008/0007623揭示RGB多色的阵列相机模块；如图2a和图2b，如美国专利US2006/0044450揭示一晶元级的光学镜片模块71，其先各在一载板711(substrate)上分别设置一阵列光学镜片712、713，并以间隔载板714(spacersubstrate)隔开而组成一阵列光学镜片模块71，再切开形成单一个光学镜片模块72；或如图3，如WIPO专利WO2008094499，将二光学透镜731、732，一影像感测元件733(Image capture device，ICD)利用粘胶734组合于电路板735上，形成一镜头模块73。

然而，在相机及手机相机的光学镜头使用的镜头模块，常是由多种不同凹凸形状的光学面所组成，其光学面中心轴对准、光学面定位精度的要求较高。在公知塑胶阵列光学镜片以突出部(projection)与凹穴(hole)组合的方法中，由于塑胶阵列光学镜片以塑胶射出成形，在凸块与凹隙处会因材料收缩而使尺寸发生改变，其定位精度难以提高，致光学中心轴较难定位，使用上有相当限制。模造玻璃制成的镜片，其折射率比塑胶镜片为佳，且可耐热，已渐应用于各种光学系统中；由于模造玻璃制成的阵列光学镜片，其收缩问题相对较小，但如图1、图2a、图2b和图3的阵列光学镜片或镜头模块，在光学镜片组合、光学元件组合时，仍难以对正光学中心轴，造成解析度难以提高。

因此发展一可简易制成且精密度高的方形堆叠式镜头模块，以提供给LED光源的组合镜片、太阳能转换系统的组合镜片、相机及手机相机的光学镜头使用，才能符合量产化的良率与产量的需求。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种方形堆叠式镜头模块(rectangular stackedglass lens module)，以供作为LED光源的组合镜片、太阳能转换系统的组合镜片、相机及手机相机的光学镜头等使用。

该方形堆叠式镜头模块系包含至少二光学玻璃镜片，各光学玻璃镜片的光学面的光学中心轴相互对正；及数个光学元件，各光学元件以预定的间隔并对正光学中心而由粘胶以堆叠方式与至少二光学玻璃镜片组合固定成一体。其中，该方形堆叠式镜头模块由一阵列堆叠式镜头模块以直线切割分离成数个单位而形成，使每一单位的方形堆叠式镜头模块具有至少二光学玻璃镜片，并以预定的间隔与其他相配合的光学元件组合，而构成一方形堆叠式柱体状的完整的镜头模块。

该阵列堆叠式镜头模块包含至少二阵列光学玻璃镜片，其中各阵列光学玻璃镜片以多穴玻璃模造技术(multi-cavity glass molding)制成，各阵列光学玻璃镜片上设有数个以阵列排列的光学玻璃镜片(光学作用区)；在该阵列光学玻璃镜片的非光学作用区的周边(periphery)上设有定位机构，且邻接组合的二阵列光学玻璃镜片的定位机构相互对应配合连结组合，使邻接组合的二阵列光学玻璃镜片上的各光学玻璃镜片(光学作用区)由定位机构以对正光学中心轴；又该至少二阵列光学玻璃镜片与其他相配合的各光学元件如表玻璃、光阑、遮光片、间隔片、红外线镜片、影像感测元件或光电半导体、及电路板等，以预定的间隔并对正光学中心轴(optical axis)，以粘胶固定而堆叠组成。

本实用新型的方形堆叠式玻璃镜头模块，不但可简易对正镜片光学中心轴以符合光学精度，且可大幅简化制程，达成量产化及降低制造成本的目的。

本实用新型的方形堆叠式镜头模块的制法，包含下列步骤：

S1：提供一玻璃元材；及提供一阵列光学玻璃镜片的上模具与下模具，该上模具及下模具分别设具多个光学面的成形用多穴模仁(模面)及定位机构的成形用模销及/或模套；

S2：将上述玻璃元材置入上模具与下模具内，再利用加热器加温并加压，以进行多穴玻璃模造(multi-cavity glass molding)的制程；

S3：模造成形一阵列光学玻璃镜片，使该阵列光学玻璃镜片具有数个以阵列排列的光学面(光学作用区)，即各光学面构成一单位的光学玻璃镜片；又在其非光学作用区设具定位机构如定位销及定位穴；

S4：以上述步骤S1-S3制造至少另一阵列光学玻璃镜片，在其非光学作用区也设具一可相对应连结的定位机构；

S5：在邻接组合的二阵列光学玻璃镜片的非光学作用区涂以粘胶；

S6：利用邻接组合的二阵列光学玻璃镜片之间所设相对应的定位机构进行定位组合；

S7：以邻接组合的二阵列光学玻璃镜片的相对应定位机构进行定位组合，以组成一阵列光学玻璃镜片模块；

S8：以堆叠方式，由粘胶依序组合其他相配合的各光学元件；又在相邻接组合的阵列光学玻璃镜片与光学元件之间进一步可随光学设计需要而设置一间隔片，以使二阵列光学玻璃镜片之间具有一预定厚度的空气阻隔；

S9：固化该粘胶，即制成一阵列堆叠式镜头模块；

S10：以直线切割该阵列堆叠式镜头模块，以分离形成数个单位的方形堆叠式镜头模块，使每一(单位)方形堆叠式镜头模块具有至少二光学玻璃镜片及其他相配合光学元件，以构成一方形堆叠柱体状的完整的镜头模块。

其中，当应用于太阳能转换装置时，该相配合的光学元件可包含光学镜片、遮光片、间隔片、表玻璃、太阳能光电半导体、电路板等；当应用于相机的镜头时，该相配合的光学元件可包含光学镜片、遮光片、间隔片、光阑、表玻璃、红外线镜片、影像感测元件、电路板等；对于不同目的使用，光学镜片可能为塑胶或玻璃所制作的学塑胶镜片或光学玻璃镜片，以其特定的光学面以达光学功能。

由此制法，可精密组合至少二阵列光学玻璃镜片并与各光学元件以组成一阵列堆叠式镜头模块，供再分割形成精密且为对正光学中心的方形堆叠式镜头模块。

本实用新型的再一目的在于提供一种方形堆叠式镜头模块，当阵列堆叠式镜头模块包含多个光学元件时，为便于组合，该定位机构可为通孔(through-hole)；该通孔设置于各阵列光学玻璃镜片的非光学作用区及各光学元件的适当区域，当组合时，可由阵列光学玻璃镜片的通孔与光学元件的通孔的定位作用如套设于一组合治具的组合杆上，以达到便利及精密的组合效果。

对于具有通孔式定位机构的阵列堆叠式镜头模块，其制法包含下列步骤：

SS1：提供一玻璃元材；及提供一阵列光学玻璃镜片的上模具与下模具，该上模具及下模具分别设具数个光学玻璃镜片(光学作用区)的成形用多穴模仁(模面)及通孔式定位机构的成形用模杆及/或模袖；

SS2：将上述玻璃元材置入上模具与下模具内，再利用加热器加温并加压，以进行多穴玻璃模造(multi-cavity glass molding)制程；

SS3：模造成形一阵列光学玻璃镜片；该阵列光学玻璃镜片上具有数个以阵列排列的光学玻璃镜片；并在阵列光学玻璃镜片的非光学作用区形成通孔以作为定位机构；

SS4：以上述步骤S1-S3制造至少另一阵列光学玻璃镜片；

SS5：准备一组合治具，该组合治具设有至少一定位用组合杆；将上述至少二阵列光学玻璃镜片及其他相配合的各光学元件，依序置入组合治具中，并使其通孔套在组合杆上以由该组合杆定位，并在各阵列光学玻璃镜片的非光学作用区涂以粘胶，以进行堆叠组合；其中在邻接组合的二阵列光学玻璃镜片之间或与光学元件之间进一步可随需要而设置一间隔片；

SS6：由组合治具的组合杆定位并由粘胶固定，以堆叠组成一阵列堆叠式镜头模块；固化该粘胶并分离组合治具，即制成一阵列堆叠式镜头模块；

SS7：以直线切割该阵列堆叠式镜头模块，以分离形成数个单位的方形堆叠式镜头模块，使每一(单位)方形堆叠式镜头模块具有至少二光学玻璃镜片及其他相配合光学元件，以构成一方形堆叠柱体状的完整的镜头模块。

其中，当应用于太阳能转换装置时，光学元件可为光学镜片、遮光片、间隔片、表玻璃、太阳能光电半导体、电路板等。当应用于相机的镜头时，光学元件可为光学镜片、遮光片、间隔片、光阑、表玻璃、红外线镜片、影像感测元件、电路板等；对于不同目的使用，光学镜片可能为塑胶或玻璃所制作的学塑胶镜片或光学玻璃镜片，以其特定的光学面以达光学功能。

由此制法，可一次组成一阵列堆叠式镜头模块，并经切割分离成各单位的方形堆叠式镜头模块，以达到精密的组合效果及实现可量产化的目的。

附图说明

图1是公知一玻璃阵列光学玻璃镜片的组合示意图；

图2a和图2b是公知一晶元级镜片模块示意图；

图3是公知一镜头模块组合示意图；

图4S1-图4S10是本实用新型的方形堆叠式玻璃镜头模块(实施例二)的制程示意图；

图5a和图5b是本实用新型的方形堆叠式玻璃镜头模块(实施例二)及其由一阵列堆叠式镜头模块切割分离应用的剖视示意图；

图6是本实用新型的方形堆叠式玻璃镜头模块的锥状定位机构局部说明图；

图7a-图7d是本实用新型的方形堆叠式玻璃镜头模块(实施例三)的通孔定位机构及其组合方式剖视说明图；

图8S1-图8S7是本实用新型的具有通孔式定位机构的方形堆叠式玻璃镜头模块(实施例三)的制程示意图；

图9a和图9b是本实用新型的方形堆叠式玻璃镜头模块(实施例一)由阵列堆叠式镜头模块切割制成的剖视示意图；

图10是本实用新型的方形堆叠式玻璃镜头模块(实施例四)的剖视示意图；

图11是本实用新型的具有定位机构的方形堆叠式玻璃镜头模块(实施例五)的剖视示意图；

图12是本实用新型以通孔为定位机构的方形堆叠式玻璃镜头模块(实施例六)的剖视示意图；及

图13是本实用新型以通孔为定位机构且应用于相机的变焦镜头的方形堆叠式玻璃镜头模块(实施例七)的剖视示意图。

附图标记说明

阵列光学玻璃镜片模块100；阵列光学玻璃镜片101；阵列光学玻璃镜片102；定位销1011、1021；定位1012、1022；光学中心轴103；粘胶104；光学元件105；光学元件106；光学元件107；间隔片107a；通孔108；阵列堆叠式镜头模块10；方形堆叠式镜头模块11；玻璃元材21；多模穴模具22；上模具221；下模具222；模销223；模套224；加热管225；模仁227；模仁228；组合治具23；组合杆231；多模穴模具24；上模具241；下模具242；模杆243；模袖244；加热管245；模仁247；模仁248；方形堆叠式镜头模块30；切割线301；第一光学玻璃镜片31；第二光学玻璃镜片32；定位销311、321；定位穴312、322；粘胶33；LED晶片35；电路板36；间隔片37；硅胶层38；方形堆叠式镜头模块40；第一光学玻璃镜片41；定位412；第二光学玻璃镜片42；定位销421；第三光学玻璃镜片43；表玻璃44；光阑45；影像感测元件46；间隔片47；红外线镜片48；粘胶49；通孔515；方形堆叠式镜头模块50；第一光学玻璃镜片51；第二光学透镜52；第三光学玻璃镜片53；表玻璃54；光阑55；光学感测器56；间隔片57；红外线滤光片58；变焦镜头(Zoom lens)60；第一光学元件群61；第二光学元件群62；第三光学元件群63；第四光学元件群64；表玻璃64a；光阑65；影像感测元件661；电路板662；间隔片67；红外线滤光片68；粘胶69；镜筒601；定位穴6112、6212；定位销6121、6221；镜群夹持部613、623、633、643；第一光学玻璃镜片611；第二光学玻璃镜片612；第三光学玻璃镜片621；第四光学玻璃镜片622；第五光学玻璃镜片631。

具体实施方式

本实用新型的方形堆叠式镜头模块，包含：至少二光学玻璃镜片、定位机构及其他相配合的光学元件，并由粘胶以预定的间隔组合固定；该定位机构的数量、形状及型式并不限制；该方形堆叠式镜头模块由一阵列堆叠式镜头模块以直线切割形成，具有一方形的堆叠式柱体状外形；该阵列堆叠式镜头模块包含至少二阵列光学玻璃镜片，该阵列光学玻璃镜片以多穴玻璃模造技术(multi-cavity glassmolding)制成，具有以阵列排列的数个光学玻璃镜片，即具有多个以阵列排列的光学面(光学作用区)，而各光学面构成一单位的光学玻璃镜片；在其非光学作用区的周边上设有至少一定位机构，且邻接组合的二阵列光学玻璃镜片的定位机构可相互连结配合，使邻接的二阵列光学玻璃镜片的各光学作用区都可对正光学中心轴；各阵列光学玻璃镜片与相配合的各光学元件以预定的间隔并对正光学中心，并由粘胶固定而堆叠组成。

参考图5a和图5b，第一阵列光学玻璃镜片101在其非光学作用区的周边上设置定位销1011或定位穴1012或二者都有；邻接组合的第二阵列光学玻璃镜片102在其非光学作用区的周边上相对于第一阵列光学玻璃镜片101的定位销1011或设定位穴1012而对应设置定位穴1022或定位销1021或二者都有；使第一阵列光学玻璃镜片101的定位销1011及/或定位穴1012与第二阵列光学玻璃镜片102的定位穴1022及/或定位销1021在相互组合后，可使第一阵列光学玻璃镜片101的各光学作用区与第二阵列光学玻璃镜片102的各光学作用区能各以透镜光学中心轴103对正；第一阵列光学玻璃镜片101与第二阵列光学玻璃镜片102之间再以粘胶104固定，即达成第一阵列光学玻璃镜片101与第二阵列光学玻璃镜片102精密组合成一阵列光学玻璃镜片模块100的目的。阵列光学玻璃镜片模块100再以堆叠方式组合其他相配合的光学元件，在图5a和图5b中，包含一第一光学元件105(如电路板)，其上设有数个分别对应阵列光学玻璃镜片模块100的各光学作用区(即对正各透镜光学中心轴103)的第二光学元件106(如影像感测元件)及数个具有预定厚度的第三光学元件107(如间隔片)以隔开阵列光学玻璃镜片模块100与光学元件106，再利用粘胶104将阵列光学玻璃镜片模块100与光学元件105黏合；固化粘胶104后，即形成一第二光学元件106对正于透镜光学中心轴103且具有预定间隔的阵列堆叠式镜头模块10；经以直线切割分离后，即可形成数个单位的方形堆叠式镜头模块11。

用以定位的定位机构是由数个定位销1011/1021与等数个定位穴1022/1012对应配合形成；该定位销1011/1021的形状可为柱状如圆柱状或方柱状，而其对应配合的阵列光学玻璃镜片(102)上的定位穴1022/1012则为对应形状的柱状容孔；又定位销1011/1021的形状也可为锥状如图6的实施例二所示，其对应配合的阵列光学玻璃镜片上的定位穴1022/1012则为对应形状的锥状容孔。

参考图4S1-图4S10，其是一阵列光学玻璃镜片模块100、阵列堆叠式镜头模块10及一方形堆叠式镜头模块11的制法一实施例图，配合图5a、图5b和图6说明如下：利用一玻璃元材21(glass blank)置入一多模穴模具22的上模具221与下模具222中，上模具221设有光学面(光学作用区)成型用的模仁227及定位机构成形用的模销223(mold pin)，下模具222设有光学面成型用的模仁228及定位机构成型用的模套224(mold bushing)；经由加热管225(heater)加温，并施以加压模造，即为多穴玻璃模造(multi-cavity glass molding)；一次模造成一具有多个(即多单位)光学作用区的阵列光学玻璃镜片101；同样方法可模造成另一阵列光学玻璃镜片102；由于上模具221与下模具222分别设有模销223及/或模套224，故可在阵列光学玻璃镜片101或阵列光学玻璃镜片102的非光学作用区的周边上分别形成定位销1011/1021及/或定位穴1022/1012；在第一阵列光学玻璃镜片101与第二阵列光学玻璃镜片102的非光学作用区涂以粘胶104；经由1011/1021及/或定位穴1022/1012对应定位组合后，固化粘胶；即制成一具有二阵列光学玻璃镜片101、102的阵列光学玻璃镜片模块100；阵列光学玻璃镜片模块100可进一步组合其他的光学元件，如图4S1-图4S10中，组合一第一光学元件105(如电路板)及数个第三光学元件107，第一光学元件105上设有数个第二光学元件106(如影像感测元件)，于阵列光学玻璃镜片102的非光学作用区与第三光学元件107、第一光学元件105之间涂以粘胶104；固化粘胶104后，即形成一阵列堆叠式镜头模块10；经以直线切割分离后，形成多个单一方形堆叠式镜头模块11；如图5a和图5b所示，该方形堆叠式镜头模块11主要包含二光学玻璃镜片(101、102)、第一光学元件105、第二光学元件106、第三光学元件107，并由粘胶104以预定的间隔组合固定，形成一具有多个光学元件(105、106、107)及二光学玻璃镜片(101、102)且光学中心轴对正的完整镜头模块11。

本实用新型提供一种方形堆叠式镜头模块(如图4S1-图4S10、图5a、图5b及图6中的镜头模块11)以应用于光学系统中，当应用于光学系统时，该方形堆叠式镜头模块11可包含至少二片光学玻璃镜片(101、102)及其他光学元件(opticalelement)，该光学元件可能为光阑、表玻璃、间隔片、红外线镜片、影像感测元件、太阳能光电半导体、电路板等，其中，光阑常为一圆孔状薄片用以控制进入镜片模块100的光学作用区的光线；表玻璃常为玻璃所制置于方形堆叠式镜头模块11最外围用以阻隔外界的水气与灰尘；间隔片设置于二光学玻璃镜片(101、102)之间用以使二光学玻璃镜片(101、102)维持一空气间隔以达其光学作用；红外线镜片常用于相机镜头用以阻绝红外线进入，在不同的镜头设计中，常于光学玻璃镜片(101、102)外层镀以一光学膜以可取代红外线镜片；影像感测元件(如图5a、图5b和图7a-图7d中的第二光学元件106)用于相机镜头用以将进入模块的光线转换成影像信号；电路板用以连接影像感测元件以传输影像信号；太阳能光电半导体用于太阳能系统用以将进入模块的光线经由光学玻璃镜片及光学元件聚焦后可转换成电能并经由电路板输出。

当一阵列堆叠式镜头模块10包含多个光学元件时，为便于组合，本实用新型进一步揭露通孔(through-hole)为定位机构，如图7a-图7d，该通孔108设置于各阵列光学玻璃镜片101、102的非光学作用区与相配合的第一光学元件105的适当区域，于第一、二阵列光学玻璃镜片101、102分别设有对应的通孔108，当组合时，可由第一、二阵列光学玻璃镜片101、102上相互对应的通孔108套设于组合治具23的组合杆231定位，以达到便利及精密的组合效果。

参考图8S1-图8S7，其系以通孔108为定位机构的阵列堆叠式镜头模块10的制法一实施例图：提供一玻璃元材21及一多模穴模具24，该多模穴模具24包含一上模具241与一下模具242，其中上模具241设有光学面成型的模仁247及通孔成型用的模杆243(mold straight leader)，下模具242设有光学面成型的模仁248及定位机构成型用的模袖244(mold straight sleeve)；再将玻璃元材21置入多模穴模具24的上模具241与下模具242中，经由加热管245(heater)加温并加压模造，即称为多穴玻璃模造(multi-cavity glass molding)；一次模造成一具有多个光学作用区的阵列光学玻璃镜片101；同样方法可模造成另一阵列光学玻璃镜片102，而由于上模具221与下模具222设有模杆243与模袖244，可分别在阵列光学玻璃镜片101、102的非光学作用区的周边上形成通孔108以作为定位机构；提供一组合治具23，其至少设有一定位用组合杆231，再依序将阵列光学玻璃镜片101、102及相配合的光学元件置入组合治具23中以由组合杆231进行定位组合，即先将设有对应通孔108的第一光学元件105(在本实施例为电路板，其上可预设数个第二光学元件106如影像感测元件)置入组合治具23中，并以组合杆231定位，置入其他相关的光学元件如图7a-图7d所示的第三光学元件107(如间隔片)，并于第一光学元件105(如电路板)及第三光学元件107之间涂以粘胶104，再将第二阵列光学玻璃镜片102置入组合治具23中，于第二阵列光学玻璃镜片102的非光学作用区与第三光学元件107之间涂以粘胶104，并以组合杆231定位，再于第二阵列光学玻璃镜片102的非光学作用区(上表面)涂以粘胶104，依需要可再置入第三光学元件107(如间隔片)，并涂以粘胶104，将第一阵列光学玻璃镜片101置入组合治具23中，并以组合治具23的组合杆231定位组合；固化粘胶104，即制成一阵列堆叠式镜头模块10；经以直线切割分离后，可形成数个(即多单位)的方形堆叠式镜头模块11。该方形堆叠式镜头模块11包含至少二光学玻璃镜片101与102其上可能有一通孔108(并非每一方形堆叠式镜头模块11都含盖有通孔108)、一第一光学元件105(如电路板)其上具有一第二光学元件106(如影像感测元件)、及依需要的第三光学元件107(如间隔片)并由粘胶104以预定的间隔组合固定，形成一具有光学元件(105、106、107)及光学玻璃镜片(101、102)且对正于光学中心轴103的完整镜头模块。

为使本实用新型更为明确详实，配合下列较佳实施例图示详述如后：

<实施例一>

参考图9a和图9b，本实施例为一方形堆叠式镜头模块11，包含二光学玻璃镜片101、102，其由一阵列堆叠式镜头模块10以直线切割分离而成。由该阵列堆叠式镜头模块10的中间部分所切割成的方形堆叠式镜头模块11上可以不具有定位机构的柱状定位销1011/1021与等数个定位穴1022/1012。阵列光学玻璃镜片模块100包含二阵列光学玻璃镜片101、102及四组定位机构(柱状定位销1011/1021及等数个柱状定位穴1022/1012)，该四组定位机构分别设置于第一、二阵列光学玻璃镜片101、102的四个顶角处，图9a和图9b只显示其中的二组；第一、二阵列光学玻璃镜片101、102经以四组定位机构定位后，使第一、二阵列光学玻璃镜片101、102的光学中心轴103对正，再以粘胶1粘合固化组合。第一、二阵列光学玻璃镜片101、102利用多模穴模具22模造制成，具有光学作用区与非光学作用区，光学作用区在图9a和图9b中为四个新月型光学面(即新月型光学玻璃镜片)；第一阵列光学玻璃镜片101的非光学作用区设有二柱状定位销1011及二柱状定位穴1012供作为定位机构，第二阵列光学玻璃镜片102的非光学作用区设有二柱状定位穴1022二柱状定位销1021供作为相对应的定位机构，以与第一阵列光学玻璃镜片101的二柱状定位销1011及二柱状定位穴1012相对应组合；因柱状定位销1011/1021及柱状定位穴1022/1012分别与第一、二阵列光学玻璃镜片101、102由多模穴模具22及多穴玻璃模造(multi-cavity glass molding)方法一次成型，因此柱状定位销1011/1021及柱状定位穴1022/1012与光学中心轴103为固定，故在由定位机构组合后，可使第一、二阵列光学玻璃镜片101、102的光学中心轴103以预定的公差组合，达到精密组合的目的。为组合一阵列堆叠式镜头模块10，在第一、二阵列光学玻璃镜片101、102之间的非光学作用区涂以粘胶104，本实施例所使用的粘胶104为紫外线固化型粘胶。

<实施例二>

参考图5a和图5b，本实施例的方形堆叠式镜头模块11由一阵列堆叠式镜头模块10以直线切割分离形成，本实施例的阵列堆叠式镜头模块10包含二阵列光学玻璃镜片101、102、四组定位机构、一电路板(第一光学元件)105、数个影像感测元件(第二光学元件)106、数个间隔片(第三光学元件)107，并由粘胶104粘固组成；定位机构于图4S1-图4S10中只显示其中的一组；其中，影像感测元件106相对于阵列光学作用区(光学面)的数量，可预设在电路板105上；当电路板105以预定间隔与第二阵列光学玻璃镜片102定位，而第一阵列光学玻璃镜片101又以定位机构与第二阵列光学玻璃镜片102定位后，使第一、二阵列光学玻璃镜片101、102的光学中心轴103可与电路板105上的影像感测元件106对正，再以粘胶104予以黏合并固化组成。

本实施例的制法包含下列步骤如图4S1-图4S10所示：

S1：提供一方形板状的玻璃元材21及制作阵列光学玻璃镜片101的模造模具22，该模具22包含一上模具221与一下模具222；该上模具221设有一多穴光学面的成型用模仁227、一模销223及一模套，下模具222设有一多穴光学面成型用模仁228、一个模套224及一个模销223；上模具221与下模具222为相对应，用以制造具有定位机构的阵列光学玻璃镜片101；

S2：将上述方形板状的玻璃元材21放置于模具22的上模具221与下模具222内，并利用加热器225加温以使玻璃元材21软化，并加压以进行模造制程；

S3：在模造制程中，上模具221与下模具222的模仁、模销与模套，可转印于软化的玻璃元材21上，而模造成一具有定位机构(如定位销与定位穴)的阵列光学玻璃镜片101，如图4S1-图4S10所示共有16个(单位)的光学玻璃镜片且以阵列方式排列；

S4：以上述步骤S1-S3制造另一阵列光学玻璃镜片102，该阵列光学玻璃镜片102具有与阵列光学玻璃镜片101相对应的定位机构(如定位穴与定位销)；

S5：在邻接二阵列光学玻璃镜片101、102之间的非光学作用区涂以紫外线固化型粘胶104；

S6：利用二阵列光学玻璃镜片101、102之间相对应的定位机构进行定位组合，即将一阵列光学玻璃镜片101的定位销1011及/或定位穴1012与另一阵列光学玻璃镜片102的定位穴1022及/或定位销1021结合，使二阵列光学玻璃镜片101、102沿光学中心轴103在预定的公差内组合；

S7：以邻接二阵列光学玻璃镜片101、102的相对应定位机构进行定位组合，以形成一对正各光学中心轴103的阵列光学玻璃镜片模块100；

S8：以堆叠方式，由粘胶依序定位组合其他相配合的各光学元件，包含间隔片107及电路板105，使电路板105上的各影像感测元件106分别对正于阵列光学玻璃镜片模块100上的各光学中心轴103；

S9：使粘胶固化，如将S8步骤的半成品通过紫外线照射炉(图未示)的紫外线照射，使紫外线固化型粘胶104固化，即形成一阵列堆叠式镜头模块10；

S10：以直线切割该阵列堆叠式镜头模块10，使其分离成数个(单位)，如图4S1-图4S10所示具有16个(4x4)单位的方形堆叠式镜头模块11，使每一方形堆叠式镜头模块11具有二光学玻璃镜片101、102、一连接于电路板105上的影像感测元件106，构成一堆叠的方形柱体状的完整镜头模块。

<实施例三>

参考图7a-图7d，本实施例的方形堆叠式镜头模块11由一阵列堆叠式镜头模块10以直线切割分离形成，该阵列堆叠式镜头模块10包含二阵列光学玻璃镜片101、102(即第一、二阵列光学玻璃镜片)、四组定位机构、一电路板(即第一光学元件)105、数个影像感测元件(即第二光学元件)106、数个间隔片(即第三光学元件)107；其中，定位机构为四组通孔108，于图7a-图7d中只显示二组通孔108；影像感测元件106相对于光学作用区(光学面)的数量，可预设于电路板105上；电路板105以预定间隔与第二阵列光学玻璃镜片102定位，并与第一阵列光学玻璃镜片101以通孔108定位，使二阵列光学玻璃镜片101、102的光学中心轴与电路板105上的影像感测元件106对正，再以粘胶104粘合固化组合成一体。

本实施例以通孔为定位机构的方形堆叠式镜头模块11，其制法包含下列步骤如图8S1-图8S7所示：

SS1：提供一玻璃元材21，及提供一阵列光学玻璃镜片101的模造模具24包含上模具241与下模具242，该上模具241及下模具242分别设具多个光学面成型模仁247与当作定位机构的四个通孔的成型用模杆243及/或模袖244；

SS2：将上述玻璃元材21放置于上模具241与下模具242内，再利用加热器245加温并加压，以进行多穴玻璃模造(multi-cavity glass molding)制程；

SS3：模造成形一第一阵列光学玻璃镜片101；该阵列光学玻璃镜片101上具有多个以阵列排列的光学玻璃镜片；并在阵列光学玻璃镜片的非光学作用区形成通孔108以作为定位机构；

SS4：以上述步骤制造至少另一阵列光学玻璃镜片，即第二阵列光学玻璃镜片102；

SS5：准备一组合治具23，该组合治具23至少设有一定位用组合杆231；准备各光学元件包含一电路板105及间隔片107，其中影像感测元件106预设于电路板105上；又电路板105上设有对应于前述阵列光学玻璃镜片101、102的通孔108；于电路板105、间隔片107、第二阵列光学玻璃镜片102的非光学作用区、第一阵列光学玻璃镜片101的非光学作用区之间涂以粘胶104；再将电路板105、间隔片107、第二阵列光学玻璃镜片102、第一阵列光学玻璃镜片101，依序置入组合治具23上，并使电路板105的通孔108、第二阵列光学玻璃镜片102的通孔108及第一阵列光学玻璃镜片101的通孔108依序套入组合杆231上供可由组合杆231定位；其中邻接二阵列光学玻璃镜片101、102之间进一步可随需要而组合设置一间隔片107a(图7a-图7d的实施例则未设置间隔片107a)；

SS6：由组合治具23的组合杆231定位，并由粘胶104固定，以堆叠组成一阵列堆叠式镜头模块10；再固化该粘胶104并分离组合治具23，即制成一阵列堆叠式镜头模块10；

SS7：以直线切割该阵列堆叠式镜头模块10，以分离形成数个(单位)方形堆叠式镜头模块11，而每一(单位)方形堆叠式镜头模块11即具有至少二光学玻璃镜片101、102及其他相配合光学元件105、106、107，构成一方形堆叠柱体状的完整的镜头模块。

<实施例四>

参考图10，其系本实用新型的方形堆叠式镜头模块30应用于LED组件(LEDassembly)的一优选实施例，在LED组件中，为使LED晶片35(LED chip)发出的光线可以经由光学玻璃镜片聚集，并以预定的光型(distribution pattern)照射于目标物(objective)而达成聚光及转换目的，常重叠使用多个光学玻璃镜片并以预定的间隔隔开。本实施例的方形堆叠式镜头模块30包含一第一光学玻璃镜片31、一第二光学玻璃镜片32、一电路板36、一LED晶片35、间隔片37及硅胶层38，以组合成一方形堆叠式镜头模块30。为使方形堆叠式镜头模块30有最佳的聚光与光型效果，第一光学玻璃镜片31的光学作用区与第二光学玻璃镜片32的光学作用区的光学中心轴103应对正，且二光学玻璃镜片31、32之间保持固定的间距，在本实施例中，在光学中心轴103上，第一片光学玻璃镜片31的光源侧凸面与第二光学玻璃镜片32的物侧凹面的间距为0.65mm，第二光学玻璃镜片32的像侧凸面与LED晶片35的间距为3.1mm；第二光学玻璃镜片32与LED晶片35之间填塞硅胶层38，作为波长转换层(wave length transmission layer)。为达此光学系统预定的参数值，于第一光学玻璃镜片31设有定位销311及/或定位穴312，于第二光学玻璃镜片32设有相对的定位穴322及/或定位销321；其中，该定位销311/321及定位穴312/322的设置位置与数量系配合阵列光学玻璃镜片31、32而制作，图10中二阵列光学玻璃镜片31、32仅分别各显示一定位销311/321及一定位穴312/322。方形堆叠式镜头模块30系由一阵列堆叠式镜头模块沿直线切割线(dicing line)301切割分离形成。

本实施例的制法相似于前述的实施例二，先以玻璃模造方法制成一第一阵列光学玻璃镜片(具数个如16个光学玻璃镜片31)及一第二阵列光学玻璃镜片(具数个如16个光学玻璃镜片32)，且分别设有定位机构(定位销311/321及/或定位穴312/322)；当组合时，可在第二片阵列光学玻璃镜片32的非光学作用区上涂布粘胶33如热固型粘胶，再将第一阵列光学玻璃镜片31叠置在第二阵列光学玻璃镜片32上，并使第一片阵列光学玻璃镜片所设的定位销311及/或定位穴312与第二片阵列光学玻璃镜片32所设相对的定位穴322及/或定位销321相互对应结合以形成定位，以使二阵列光学玻璃镜片(31、32)的光学中心轴103得以对正，并保持预定的间隔；又于间隔片37及阵列光学玻璃镜片32的非光学作用区之间涂以粘胶33；将电路板36(已预先组装LED晶片35)，涂以粘胶33；将硅胶38填塞于电路板36、第二片阵列光学玻璃镜片32及间隔片37之间；将组合后的阵列堆叠式镜头模块置入烘箱中加热，使粘胶33固化，形成阵列堆叠式镜头模块；由阵列堆叠式镜头模块沿切割线301以直线切割分离而成方形堆叠式镜头模块30，提供LED组件使用。

<实施例五>

参考图11，本实施例的方形堆叠式镜头模块40应用于手机相机镜头，其由物侧至像侧依序包含一第一光学玻璃镜片41为一新月型透镜其凹面向像侧、一第二光学玻璃镜片42为一新月型透镜其凸面向像侧、一第三光学玻璃镜片43为一M型透镜、及光学元件，其中该光学元件包含：一表玻璃44、一光阑45、三个间隔片47、一红外线镜片48、一影像感测元件46及一电路板36。

下列表一中分别列有本实施例由物侧依序编号的光学面号码#，各光学面型态(Type)，在中心光轴上各光学面的曲率半径R(mm)(the radius of curvatureR)及各面的间距D(mm)(the on-axis surface spacing)，及镜片材质。在光学中心轴103上，第一光学玻璃镜片41的像侧光学面与第二光学玻璃镜片42物侧光学面的间距为0.33mm、第二光学玻璃镜片42的像侧光学面与第三光学玻璃镜片43物侧光学面的间距为0.71mm、第三光学玻璃镜片43像侧光学面与红外线镜片48像侧的间距为0.3mm。本实施例的制法如第二实施例，先制成具有数个如16个(4x4)但不限制的第一光学玻璃镜片41与第二光学玻璃镜片42的阵列光学玻璃镜片模块，在阵列光学玻璃镜片模块的非光学区域设有定位机构，该定位机构在图上显示为第一光学玻璃镜片41的定位穴412与第二光学玻璃镜片42的定位销421，因此第一光学玻璃镜片41与第二光学玻璃镜片42的光学中心轴103得以对正；再利用玻璃模造成型方法制成16个(4x4)第三光学玻璃镜片43的阵列光学玻璃镜片、利用塑胶多穴射出成型(multi-cavity injection molding)分别制成一具有16个(4x4)光阑45与间隔片47的板片(具光学元件的板片)、及在电路板36上预定位置焊接16个(4x4)的光学感测器46，再利用粘胶49依序以堆叠方式将各光学元件板片、表玻璃44、红外线滤光片48、第一光学玻璃镜片41与第二光学玻璃镜片42所组合成的阵列光学玻璃镜片模块、与第三光学玻璃镜片43的阵列光学玻璃镜片组合；该粘胶49为紫外线固化型粘胶，经紫外线烘箱照射后，形成一具有16个相机镜头的阵列堆叠式镜头模块；再经由锯片(Disc saw)切割分离后形成16个方形堆叠式镜头模块40。经由此制法可一次制成16个相机镜头，且每个相机镜头中第一光学玻璃镜片41、第二光学玻璃镜片42、第三光学玻璃镜片43与各光学元件均保持一致的间距，且第一光学玻璃镜片41、第二光学玻璃镜片42、第三光学玻璃镜片43可对正于光学中心轴103上，除可简化制程降低成本外，也达到其预定的光学功能。

表一、实施例五手机相机镜头的光学参数表

<实施例六>

本实施例系类似于实施例五而应用于手机相机镜头的方形堆叠式镜头模块50；如图12所示，本实施例的阵列光学玻璃镜片使用至少一通孔515以作为定位机构。本实施例的制法如第二实施例，先利用多穴模造方法分别制成一分别具有16个(4x4)(但不限制)第一光学玻璃镜片51、第二光学玻璃镜片52及第三光学玻璃镜片53的阵列光学玻璃镜片，其中，在阵列光学玻璃镜片的各顶角的非光学区域设有一通孔515，即共四个通孔515以作为定位机构；并分别制成一具有16个(4x4)光阑55与间隔片57的板片(光学元件板片)，在每一光学元件板片的对应位置上设有通孔515，即每一板片共有四个通孔515；图12仅显示一个通孔515；在电路板36上预定位置焊接16个(4x4)的光学感测器56。组装时，准备一组合治具，该组合治具的四角边各设有一组合杆，再将各光学元件板片及各阵列光学玻璃镜片的通孔515对应套穿在组合杆上(未于图上显示)，并以粘胶依序以堆叠方式将各光学元件板片、表玻璃54、红外线滤光片58、电路板36与阵列光学玻璃镜片组合，该粘胶为紫外线固化型粘胶，经紫外线烘箱照射后，抽出组合治具，即形成一具有16个相机镜头的阵列堆叠式镜头模块；经由切割分离后形成16个方形堆叠式镜头模块50。经由此制法可一次制成16个相机镜头，且每个相机镜头的第一光学玻璃镜片51、第二光学玻璃镜片52、第三光学玻璃镜片53与各光学元件均保持预定的间距，且第一光学玻璃镜片51、第二光学玻璃镜片52、第三光学玻璃镜片53可对正于光学中心轴103上，本实施例可进一步简化制程降低成本，也达到其预定的光学功能。

<实施例七>

如图13，本实施例的方形堆叠式镜头模块应用于相机的变焦镜头的变焦镜头(Zoom lens)60，其包含一第一光学元件群(first optical group)61、一第 二光学元件群(second optical group)62、一第三光学元件群(third opticalgroup)63及一第四光学元件群(fourth optical group)64，各光学元件群61-64系各为一方形堆叠式镜头模块，分别依据本实用新型的方形堆叠式镜头模块所制成，且分别装设在一镜群夹持部(lens holder)613、623、633、643上；变焦镜头60由光学元件群61-64(已分别装设在各镜群夹持部613、623、633、643上)套入一镜筒(lens barrel)601所构成；第一光学元件群61与第四光学元件群64为固定于镜筒601上，于变焦时不移动；而第二光学元件群62与第三光学元件群63置入镜筒601的滑槽内(未于图上显示)，于变焦时可沿光轴上下移动，以达变焦的目的。

第一光学元件群61包含表玻璃64a、光阑65、第一光学玻璃镜片611、第二光学玻璃镜片612及镜群夹持部613；第一光学玻璃镜片611与第二光学玻璃镜片612均为光学玻璃所制，设有定位机构，第一光学玻璃镜片611设有定位穴6112、第二光学玻璃镜片612设有对应的定位销6121；类似于实施例二的制法，先制成包含表玻璃64a、光阑65、第一光学玻璃镜片611、第二光学玻璃镜片612且以粘胶69粘合的阵列堆叠式镜头模块，再以直线切割分离成各方形堆叠式镜头模块；将该方形堆叠式镜头模块套入镜群夹持部613中而形成第一光学元件群61，其中该镜群夹持部613配合圆柱形的镜筒601，做成外径为圆形而内部有方形容孔，使方形堆叠式镜头模块可套入该方形的容孔内而与镜群夹持部613组成一体。

第二光学元件群62包含第三光学玻璃镜片621、第四光学玻璃镜片622及镜群夹持部623；第三光学玻璃镜片621与第四光学玻璃镜片622均为光学玻璃所制，设有定位机构，第三光学玻璃镜片621设有定位穴6212、第四光学玻璃镜片622设有定位销6221；类似于第一、第二实施例，先制成包含第三光学玻璃镜片621、第四光学玻璃镜片622且以粘胶69粘合的阵列堆叠式镜头模块，再以直线切割分离形成各方形堆叠式镜头模块；将该方形堆叠式镜头模块套入镜群夹持部623以形成第二光学元件群62；其中该镜群夹持部623配合圆柱形的镜筒601，做成外径为圆形而内部有方形容孔，使方形堆叠式镜头模块可以套入该方形的容孔内而与镜群夹持部623组成一体。

第三光学元件群63包含第五光学玻璃镜片631及镜群夹持部633，第五光学玻璃镜片631为光学塑胶所制，套入镜群夹持部633，形成第三光学元件群63。其中镜群夹持部633配合圆柱形的镜筒601，做成外径为圆形，内部为配合第五光学玻璃镜片631的外缘，使第五光学玻璃镜片631可以套入。

第四光学元件群64包含红外线滤光片68、间隔片67、影像感测元件661及电路板662，套入镜群夹持部643，形成第四光学元件群64。其中镜群夹持部643系配合圆柱形的镜筒601，做成外径为圆形而内部为配合第四光学元件群64的各光学元件以组合成一体。由此实施例更可进一步简化公知在变焦镜头的制程，可以降低成本，达到量产化的目的。

以上所示仅为本实用新型的较佳实施例，对本实用新型而言仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本实用新型权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效变更，但都将落入本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种方形堆叠式镜头模块，其特征在于，其由一阵列堆叠式镜头模块以直线切割分离成数个单位的方形堆叠式镜头模块而构成；

其中该阵列堆叠式镜头模块包含至少二阵列光学玻璃镜片，所述各阵列光学玻璃镜片以多穴玻璃模造制成而具有数个以阵列排列的光学玻璃镜片，且在非光学作用区的周边上设有定位机构，邻接组合的二阵列光学玻璃镜片的定位机构相互对应配合，以使邻接组合的二阵列光学玻璃镜片的各光学玻璃镜片由所述定位机构以对正光学中心轴；又该至少二阵列光学玻璃镜片再与相配合的光学元件以预定的间隔并对正光学中心而由粘胶堆叠组合固定成一体；

其中该方形堆叠式镜头模块是一方形堆叠式柱状体，包含：

至少二光学玻璃镜片，各光学玻璃镜片的光学面的光学中心轴相互对正；及

数个光学元件，各光学元件以预定的间隔并对正光学中心而由粘胶以堆叠方式与至少二光学玻璃镜片组合固定成一体。

2.如权利要求1所述的方形堆叠式镜头模块，其特征在于，该邻接组合的二阵列光学玻璃镜片的定位机构由定位销及相对应配合的定位穴所构成。

3.如权利要求2所述的方形堆叠式镜头模块，其特征在于，该定位销为柱状或锥状，而该定位穴为配合所述定位销的容穴。

4.如权利要求1所述方形堆叠式镜头模块，其特征在于，该邻接组合的二阵列光学玻璃镜片的定位机构为一通孔，邻接组合的二阵列光学玻璃镜片由其通孔套设于一组合治具的组合杆上以对正光学中心轴。

5.如权利要求4所述方形堆叠式镜头模块，其特征在于，该邻接组合的二阵列光学玻璃镜片之间进一步包含一间隔片，该间隔片以粘胶固定在该邻接组合的二阵列光学玻璃镜片之间，用以在邻接组合的二阵列光学玻璃镜片之间产生预定的空气间隔。

6.如权利要求1所述方形堆叠式镜头模块，其特征在于，该光学元件选自：光学镜片、遮光片、间隔片、光阑、表玻璃、红外线镜片、影像感测元件、太阳能光电半导体和电路板之一。

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