CN201522557U - 堆叠碟状光学镜片阵列和堆叠碟状镜片模组阵列 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种堆叠碟状光学镜片阵列、堆叠碟状镜片模组阵列，其中该堆叠碟状光学镜片阵列利用碟状光学镜片阵列，经对正其光学中心轴(optical axis)后堆叠组合制成；其中该堆叠碟状镜片模组阵列利用堆叠碟状光学镜片阵列以定位机构对正光学中心轴，并与所需的光学元件阵列(optical elementarray)堆叠组合制成；藉此制造方法制成的堆叠碟状镜片模组阵列，可精密对正镜片光学中心轴，且可大幅简化镜片模组的制程及降低制造成本。

Description

堆叠碟状光学镜片阵列和堆叠碟状镜片模组阵列

技术领域

本实用新型有关一种堆叠碟状光学镜片阵列和堆叠碟状镜片模组阵列，尤其涉及一种利用至少两碟状光学镜片阵列堆叠组成的一堆叠碟状光学镜片阵列，再与所需的碟状光学元件阵列精密堆叠组成的一堆叠碟状镜片模组阵列，以使用于如LED阵列或太阳能转换系统的镜片模组阵列等。

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在需高精度尺寸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。塑胶射出压缩成型其操作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，亦即在塑胶浇注初期，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)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(optical lens)。

光学镜片已广泛运用于相机光学镜头(camera lens)、LED集光镜片(distributing lens)、太阳能转换系统的聚光镜片(concentrating lens)等光学元件中；在光学镜片阵列制造上，如日本专利JP2001194508提出塑胶光学镜片阵列的制造方法；台湾专利TW M343166提出玻璃光学镜片阵列的制造方法。在镜头模组阵列制造上，美国专利US7,183,643、US2007/0070511、WIPO专利WO2008011003等提出晶元级镜头模组(Wafer level lens module)。如图1，一般光学用的镜头模组阵列通常包含一光阑911、一表玻璃912、多片光学镜片及一红外线滤光镜片917(IR cut lens)，如图所示为三片式光学镜片组，包含第一、第二及第三光学镜片914、915、916，各光学镜片间以间隔片913(spacer)隔开；经组合后形成一镜头模组阵列。

在组合光学镜片或构成光学系统时，为光学成像效果，常需要以多片不同屈光度的光学镜片，以一定空气间隔组合成为光学镜片模组。因此，当多片不同屈光度的光学镜片组合时，各光学镜片的光学中心轴(optical axis)需要精密对正以避免减低聚焦或成像的效果，且各光学镜片也需要以一定间距组合而成，故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；尤其在光学镜片阵列组合上，当光学镜片阵列的光学中心轴产生偏移时，将影响光学效果，因此光学镜片阵列校正上更为繁复与重要。在多片光学镜片阵列的组合上；美国专利US2006/0249859提出使用红外线(infrared ray)产生基准点标号(fiducial marks)以组合晶元级镜片模组；在塑胶光学镜片阵列的组合上，日本专利JP2000-321526、JP2000-227505揭露自聚焦(SELFOC)光学镜片阵列以凸块(height)与凹隙(crevice)组合的方法，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；美国专利US7,187,501提出利用圆锥体(cone-shaped projection)以堆叠(stack)多片塑胶光学镜片阵列，如图2，光学镜片模组阵列900由三光学镜片阵列910、920、930所组成，光学镜片阵列910、920、930设有凸体915(projection)与凹洞925(hole)，藉凸体915(projection)与凹洞925(hole)结合而组合成为光学镜片模组阵列900，但凸体915(projection)与凹洞925(hole)仅为提供结合光学镜片阵列使用，为机构上的定位(mechanicposition)而非光学上的定位(optical alignment)，尚无法使光学镜片阵列的各光学镜片可以对正光学中心轴；再如图3，光学镜片模组阵列900由两玻璃光学镜片阵列910、920所组成，玻璃光学镜片阵列910、920并设有定位穴915(alignmentcavity)与定位销925(alignment pin)，藉由定位穴915与定位销925结合而组合成一光学镜片模组阵列900，由于定位穴915与定位销925为与玻璃光学镜片阵列910、920由玻璃模造(glass molding)所一体成型，故可使光学镜片阵列的各光学镜片可以对正光学中心轴。

在LED光源的组合镜片、太阳能转换系统的组合镜片及手机相机的光学镜头使用的光学镜片模组阵列，常是由多种面不同形状的光学镜片阵列所组成。在习知塑胶光学镜片阵列以突出部(projection)与凹穴(hole)组合的方法中，由于塑胶光学镜片阵列以塑胶射出成形，在凸块与凹穴处会造成材料收缩而使尺寸发生改变，其定位精度难以提高，致塑胶光学镜片阵列中每个光学镜片的学中心轴产生位置上差异，各光学镜片的光学中心轴较难以定位，使用上有相当限制。

利用塑胶射出压缩成型(resin injection-compression molding)方法，由碟片中心为塑料浇注成型所制成的碟状光学镜片阵列，因具有低的内应力、高精密度的优点；且碟状光学镜片阵列中心设有碟孔，可利用碟孔在组合时提供定位之用。因此利用碟状光学镜片阵列发展简易且精密度高的光学镜片模组阵列的制造方法，以制成光学镜片模组阵列，提供给LED阵列或太阳能转换系统的镜片模组阵列使用，才能符合量产化的良率与产量的需求。

发明内容

本实用新型的主要目的是提供一种堆叠碟状光学镜片阵列供光学系统使用，如LED的镜片模组阵列或如太阳能转换系统的镜片模组阵列等。该堆叠碟状光学镜片阵列包含至少两碟状光学镜片阵列(Disk-shaped Optical Lens Array)并藉粘胶以预定的间隔堆叠组合固定制成，其中该碟状光学镜片阵列利用塑胶材料射出压缩成型(resin injection-compression molding)技术制成，为碟状如圆形碟状但不以圆形为限，且中心设有一碟孔，其具有第一光学面及第二光学面且各包含相互对应的光学作用区及非光学作用区，而由第一与第二光学面的光学作用区对应构成多个以阵列排列的光学镜片；其中至少一碟状光学镜片阵列在其非光学作用区的周边(periphery)上设有至少一粘胶槽(glue groove)，藉由粘胶槽内设的粘胶固化后，使邻接组合的两碟状光学镜片阵列可以固定结合形成一堆叠碟状光学镜片阵列；其中至少一碟状光学镜片阵列在其非光学作用区的周边上设有至少一定位机构(alignment fixture)，藉由定位机构使邻接组合的两碟状光学镜片阵列可精密堆叠组合，以使各光学镜片可以对正光学中心轴。

本实用新型另一目的是提供一种堆叠碟状光学镜片阵列供光学系统的光学镜头使用，其包含至少两碟状光学镜片阵列，利用粘胶以预定的间隔组合固定而制成；其中该碟状光学镜片阵列利用塑胶材料射出压缩成型技术制成，为碟状如圆形碟状但不以圆形为限，且中心设有一碟孔；其中至少一个碟状光学镜片阵列在其碟孔设有导位结构(guiding structure)，藉由该导位结构以将两碟状光学镜片阵列堆叠组合；为使两碟状光学镜片阵列产生预定的空气间隔，可在两碟状光学镜片阵列之间置入间隔片，该间隔片以粘胶与相邻接的碟状光学镜片阵列组合固定。

本实用新型再一目的在于提供一种堆叠碟状镜片模组阵列，其包含一堆叠碟状光学镜片阵列及至少一个光学元件阵列，该堆叠碟状光学镜片阵列与光学元件阵列以预定的间隔通过粘胶固定所组成；其中该光学元件阵列所具有的多个光学元件以阵列排列布设于一碟状载板上以分别对应配合该堆叠碟状光学镜片阵列的多个光学镜片；其中该光学元件阵列可为一光学镜片(optical lens)阵列、一碟状间隔片(spacer)、一碟状光阑(aperture)、一碟状表玻璃(cover glass)、一碟状红外线滤光镜片(IR-cut glass)、一碟状电路载板其上具影像感测元件阵列、一碟状电路载板其上具太阳能光电半导体(photoelectric device)阵列、一碟状电路载板其上具发光二极管(LED)阵列。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种堆叠碟状光学镜片阵列，包含至少两碟状光学镜片阵列，该碟状光学镜片阵列设有多个光学镜片并以阵列排列；

该堆叠碟状光学镜片阵列通过碟状光学镜片阵列上所设的定位机构以对正光学镜片光学中心轴，并以预定的间隔通过粘胶组合固定而制成；

该碟状光学镜片阵列以塑胶射出压缩成型方法而由中心进行塑料浇注成型所制成，为一碟状且中心设有一碟孔，所述碟状光学镜片阵列上并以阵列排列方式布设多个光学镜片，且在非光学作用区的周边上设有至少一个粘胶槽与至少一个定位机构。

优选的，该碟状光学镜片阵列的碟孔上设有至少一导位结构。

优选的，该导位结构选自下列结构的一种或其组合：导位缺口、导位切角。

优选的，该定位机构选自下列结构的一种或其组合：定位销、定位穴、准直镜、通孔、十字刻线。

优选的，该至少两碟状光学镜片阵列之间进一步包含一间隔片阵列，该间隔片阵列通过粘胶与相邻接的碟状光学镜片阵列组合固定以产生预定的空气间隔。

优选的，该粘胶为热固型供经由加热后固化。

优选的，该粘胶为紫外线固化型供经由紫外线照射后固化。

本实用新型还提供了一种堆叠碟状镜片模组阵列，包含至少一所述的堆叠碟状光学镜片阵列及至少一光学元件阵列；

该至少一堆叠碟状光学镜片阵列及该至少一光学元件阵列以预定的间隔通过粘胶固定所组成；

该光学元件阵列包含多个光学元件；

该光学元件阵列的多个光学元件对应配合该堆叠碟状光学镜片阵列的多个光学镜片并以阵列排列布设于一碟状载板上。

优选的，该光学元件阵列的光学元件选自下列所述的一种或其组合：光学镜片、光阑、间隔片、表玻璃、红外线滤光镜片、太阳能光电半导体、发光二极管、电路板。

与现有技术相比，本实用新型符合量产化的良率与产量的需求。

附图说明

图1是现有一堆叠光学镜片阵列示意图；

图2是现有另一堆叠光学镜片阵列示意图；

图3是现有另一堆叠光学镜片阵列示意图；

图4是本实用新型一碟状光学镜片阵列示意图；

图5是本实用新型具定位销与定位穴的碟状光学镜片阵列示意图；

图6是本实用新型具有准直镜定位机构与导位缺口(导位结构)的碟状光学镜片阵列示意图；

图7是本实用新型具有十字刻线与通孔定位机构及导位切角(导位结构)的碟状光学镜片阵列示意图；

图8是本实用新型具有粘胶槽的碟状光学镜片阵列示意图；

图9是本实用新型的堆叠碟状光学镜片阵列的组装示意图；

图10是本实用新型一堆叠碟状光学镜片阵列的示意图；

图11是本实用新型另一堆叠碟状光学镜片阵列的组装示意图；

图12是本实用新型一堆叠碟状光学镜片阵列使用准直镜定位机构校准光学中心轴的示意图；

图13A、图13B是本实用新型堆叠碟状光学镜片阵列与堆叠镜头模组的制程图；

图14是本实用新型一堆叠碟状镜片模组阵列示意图；

图15是本实用新型另一堆叠碟状镜片模组阵列示意图。

附图标记说明：1-碟状光学镜片阵列(Disk-shaped optical lens array)；10-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、23-碟孔(disk hole)；15、16、25-定位机构(alignmentfixture)；17、27-定位通孔(alignment through-hole)；191、291-导位结构(guidingstructure)(导位缺口(guiding notch))；192、292-导位结构(guiding structure)(导位切角(guiding angle))；100-堆叠碟状光学镜片阵列(stacked disk-shaped opticallens array)；101-光学中心轴(optical axis)；102、202-粘胶槽(glue groove)；104-碟孔导位线(disk hole guiding line)；161、261-定位销(alignment pin)；162、262-定位穴(alignment cavity)；2-碟状光学镜片阵列(Disk-shaped optical lens array)；20-光学镜片(optical lens)；3-光学元件阵列(optical element array)；30-影像感测元件(Image capture device，ICD)；31-第一镜群组(first lens group)；301、302-镜头支架(lens holder)；312-光阑(aperture)；313-间隔片阵列(spacer array)；314-红外线滤光镜片(IR cut lens)；32-第二镜群组(second lens group)；200-堆叠光学镜片元件(stacked optical lens element)；300-堆叠碟状镜片模组阵列(stackeddisk-shaped lens module array)；330-粘胶(cement glue)；36-碟状载板(Disk-shapedsubstrate)；361-定位销(alignment pin)；51-射出压缩模具(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-上模定位机构成形模面(upper moldingalignment surface)；512-下模具(lower mold)；514-下模仁(lower mold core)；5141-下模成形模面(lower molding surface)；5142-下模定位机构成形模面(lowermolding alignment surface)；521-进料口(feeding nozzle)；522-进料机(feeder)；55-组合架(assembly fixture)；551-碟孔定位杆(assembly pole)；552-碟孔定位凸轮(alignment cam)；553-组装定位杆(alignment pole)；57-激光校准仪(Lasercalibration instrument)；571-激光(laser light)；60-第三光学镜片(third optical lens)；61-碟状光学镜片阵列毛胚(primary product of Disk-shaped optical lens array)；614-竖浇道棒(down sprue stick)；70-发光二极管；80-太阳能转换晶片；900-堆叠光学镜片阵列(stacked lens array)；910、914、915、916、920-阵列光学镜片(opticallens array)；913、930-间隔片(spacer)；911-光阑(aperture)；912-表玻璃(cover lens)；917-红外线滤光镜片载板(IR cut lens substrate)；918-光学镜片载板(lenssubstrate)；919-影像感测元件(Image capture device，ICD)；9100-堆叠镜头模组(stacked lens module)；9103-浇道棒(sprue stick)；9104-竖浇道棒(down spruestick)；9511-上模具(upper mold)；9512-下模具(lower mold)；952-塑胶材料(resinmaterial)；961-电路板(PCB substrate)。

具体实施方式

参考图10，本实用新型的堆叠碟状光学镜片阵列100包含至少两碟状光学镜片阵列1、2，通过粘胶以预定的间隔组合固定而制成。该碟状光学镜片阵列1(2)利用塑胶材料射出压缩成型技术制成，为圆形碟状且中心设一碟孔13(23)如图4所示，具有一第一及第二光学面11(21)、12(22)，其各包含相互对应的光学作用区及非光学作用区，并由光学作用区对应构成多个以阵列排列的光学镜片10(20)；其中至少一个碟状光学镜片阵列1(2)在其非光学作用区的周边(periphery)上设有至少一个粘胶槽102如图8所示，通过粘胶槽102内所涂设的粘胶330固化后，使两碟状光学镜片阵列1、2可以固定结合形成一堆叠碟状光学镜片阵列100。又其中至少一个碟状光学镜片阵列1(2)在其非光学作用区的周边上设有至少一定位机构16(15、17、18)(alignment fixture)如图5、图6、图7所示，通过该定位机构16(15、17、18)可将碟状光学镜片阵列1、2精密堆叠组合，以使各光学镜片10、20对正光学中心轴101。又该碟状光学镜片阵列1(2)为碟状如本实施例的圆形碟状但不以圆形为限，如可为圆形碟状或方形碟状等，依据使用需求而配合塑胶材料射出压缩成型的成型模具的设计而制成。

如图6、图7，为使碟状光学镜片阵列1、2堆叠组合时，可快速协助定位，在碟孔13、23可设有导位结构191、291(guiding structure)，或将碟孔13、23制成多角形，或将碟孔13、23切除一角设为导位结构192、292。

前述的粘胶槽102的形状与型式不限于圆环形沟状槽；前述的定位机构16(15、17、18)的形状与型式不限于定位销161(alignment pin)、定位穴162(alignment cavity)、准直镜15(collimating lens)、通孔17(through hole)或十字刻线18(reticle)等；光学元件亦不限于光学镜片、间隔片、光阑、表玻璃、红外线滤光镜片、LED元件、太阳能光电半导体、电路板(PCB)等；前述的导位结构亦不限于导位缺口(guiding notch)(191、291)、导位切角(guiding angle)(192、292)或多角形的碟孔。

如图10，一堆叠碟状光学镜片阵列100可在其非光学作用区涂以粘胶330而再以堆叠方式组合其他光学元件阵列3(optical element array)以形成一堆叠碟状镜片模组阵列300。该光学元件阵列3在一碟状载板36上配合该堆叠碟状光学镜片阵列100上各光学镜片10、20的对应位置以阵列排列布设各光学元件30；该光学元件包含光学镜片、光阑、间隔片、表玻璃、红外线滤光镜片、影像感测元件、太阳能光电半导体、发光二极管等但不限制。

本实用新型的堆叠碟状光学镜片阵列的制造方法如图13A、图13B所示，包含下列步骤：

S1：提供一塑胶射出压缩成型模具51，包含一上、下模具511、512，该上、下模具511、512分别设有上、下模仁(core)513、514而分别设具光学面成形模面5131、5141，用以制成多个光学镜片10；上模仁513及/或下模仁514设有定位机构成形模面(5132、5142)；于上模具511或下模512具之一的中心设一进料口521；

S2：利用塑胶射出压缩成型方法制成一碟状光学镜片阵列毛胚61(primaryproduct of Disk-shaped optical lens array)，切断该毛胚61的竖浇道棒614以制成一碟状光学镜片阵列1；该碟状光学镜片阵列1在光学作用区具有光学面及在非光学作用区具有粘胶槽及/或定位机构161(162)；又于切断毛胚61的竖浇道棒614时可形成一中央碟孔13与导位结构191(192)；

S3：以上述步骤制造另一碟状光学镜片阵列2；该碟状光学镜片阵列2可不设有粘胶槽(102)；

S4：在邻接组合两碟状光学镜片阵列1、2的粘胶槽(102)涂布粘胶330，以导位结构191(192)将该两碟状光学镜片阵列1、2堆叠组合；

S5：以相对应的定位机构161(162)、262(261)校准邻接两碟状光学镜片阵列1、2的光学中心轴101，使各光学镜片10、20对正光学中心101；

S6：固化该粘胶330以形成一堆叠碟状光学镜片阵列100；藉此，可精密的组合至少两碟状光学镜片阵列1、2，以形成一精密对准光学中心101的堆叠碟状光学镜片阵列100。

进一步，包含下一步骤以制成一堆叠碟状镜片模组阵列：

S7：在一堆叠碟状光学镜片阵列100的非光学作用区涂以粘胶，以堆叠方式组合一碟状光学元件阵列3及/或间隔片阵列313，固化该粘胶(330)以形成一具有光学元件阵列3及/或间隔片阵列313的堆叠碟状镜片模组阵列300。

因此，本实用新型的堆叠碟状镜片模组阵列的制造方法(即步骤S7)，包含下列步骤：

S71：提供一堆叠碟状光学镜片阵列100；

S72：准备一碟状载板36，将多个光学元件(30)以对应于堆叠碟状光学镜片阵列100上各光学镜片10(20)的阵列方式布设于碟状载板36上，以形成一光学元件阵列3；

S73：将堆叠碟状光学镜片阵列100非光学作用区涂以粘胶330，以堆叠方式组合该光学元件阵列3，固化该粘胶330，以形成一具有光学元件的堆叠碟状镜片模组阵列300。

为使本实用新型更为明确详实，兹配合下列较佳实施例图示详述如后：

<实施例一>

参考图5、图8、图9、图10、图13A、图13B，本实施例为一具有定位机构16的堆叠碟状光学镜片阵列100，包含一第一及第二碟状光学镜片阵列1、2其利用塑胶射出压缩成型方法，先制成碟状光学镜片阵列毛胚61，再切断毛胚61上的竖浇道棒614形成中央的碟孔13(23)而制成。

该第一碟状光学镜片阵列1为一圆形碟状直径120mm且中央有一碟孔13直径30mm，包含一第一及一第二光学面11、12，于在光学面11、12上设有相对应的244个光学作用区(optical division)以对应形成244个新月形光学镜片(optical lens element)10且以等间距的阵列排列，即各光学镜片10的光学中心轴101为平行且以等间距排列；在各光学镜片10周边的非光学作用区设有粘胶槽102(如图8)；又在第一碟状光学镜片阵列1的周边非光学作用区以相隔90度角设有两定位销161及两定位穴162供作为定位机构；该定位销161及定位穴162与光学中心轴101平行且设定在预定位置如图5所示，但对于不同的应用实施例，定位销161及定位穴162可选择相同或不同形式或布设于不同位置。

第二碟状光学镜片阵列2以相同方法制成而具有244个新月形光学镜片20以对应于第一碟状光学镜片阵列1的光学镜片10，但可不必设置粘胶槽102，又其周边的非光学作用区设有两定定位穴262及两定位销261供作为定位机构，并分别对应于第一碟状光学镜片阵列1的定位销161及定位穴162。

如图13A、图13B的S4、S5、S6，当第一与第二碟状光学镜片阵列1、2堆叠组合时，先于第一碟状光学镜片阵列1的粘胶槽102以涂胶设备(通称点胶机)涂上粘胶330，该粘胶330的材料不限制但以热固型粘胶或紫外光固化型粘胶(UV glue)较适合光学系统使用，本实施例使用热固型粘胶；再藉两者间的定位机构如定位销161及定位穴162分别与定位穴262及定位销261对应结合，使堆叠组合后的各光学镜片10、20的光学中心轴101、201相重合，形成一由两组244个新月形光学镜片10、20所精密组合的堆叠碟状光学镜片阵列100。

参考图10，该堆叠碟状光学镜片阵列100可进一步与光学元件阵列3堆叠组合；因此本实施例的光学镜片阵列100可视为包含一由一第一及第二碟状光学镜片阵列1、2所堆叠组合的堆叠碟状光学镜片阵列(100)、一光学元件阵列3及一间隔片阵列313；其中该光学元件阵列3由244个光学元件30(如影像感测元件30)以阵列方式排列在一碟状载板(disk-shaped substarte)(如电路板)上所形成，且各光学元件30对应于各光学镜片10、20；其中该间隔片阵列313由一特定厚度的不透明塑胶片上设有244个通孔所制成，以使光学镜片20与光学元件30之间保持一预设的空气间隔(designed air spacing)。堆叠组合时，第一及第二碟状光学镜片阵列1、2先堆叠组合成一堆叠碟状光学镜片阵列(100)，再在间隔片阵列313两面涂以粘胶330(或在堆叠碟状光学镜片阵列及光学元件阵列3的对应接合面上各涂以粘胶330)，将堆叠碟状光学镜片阵列、间隔片阵列313与光学元件阵列3依序堆叠，并将光学元件阵列3与光学中心轴101对正后，送入烘箱中固化粘胶330，即形成一具有244个光学镜头的堆叠碟状镜片模组阵列300(stacked disk-shaped lens module array)。

参考图9，为本实施例另一种堆叠组合方式，其中，该光学元件阵列3的非光学作用区另设有4个定位销361作为定位机构；该第一与第二碟状光学镜片阵列1、2分别另设有一导位结构191(guiding structure)、291(未在图上显示)，如图6所示导位缺口191(guiding notch)形状的导位结构；碟孔13(23)与导位结构191(291)由碟状光学镜片阵列毛胚61切除竖浇道棒614所形成的，碟孔13(23)直径为30mm，导位结构191(291)的尖角至碟孔13(23)边缘长度为0.8mm；该第二碟状光学镜片阵列2设有4个定位穴262作为定位机构以与光学元件阵列3的定位销361对应配合。又该定位销361的高度需预先设计以使定位销361与定位穴262对应组合后，该第二碟状光学镜片阵列2的各光学镜片20与光学元件阵列3上各光学元件30之间保持预定的空气间隔。

堆叠组合时如图9，将第一、第二碟状光学镜片阵列1、2及光学元件阵列3的非光学作用区涂以粘胶330，置入组合架(assembly fixture)55中；该组合架55设有碟孔定位杆(assembly pole)551，碟孔定位杆551上设有一碟孔定位凸轮(alignment cam)552以与碟状光学镜片阵列1(2)、光学元件阵列3的碟孔13(23、33)的导位结构191(291、391)对应配合；组合架55通过碟孔定位杆551及碟孔定位凸轮552，可将第一、第二碟状光学镜片阵列1、2及光学元件阵列3以一碟孔导位线104(disk hole guiding line)先初步定位，以使后续的精密定位可以节省组装时间而增进组装效率。

精密定位时，第一、第二碟状光学镜片阵列1、2及光学元件阵列3分别以定位机构(162、261、262、361)定位组合，使各光学镜片10、光学镜片20及光学元件30可对正光学中心轴101，经送入烘箱中固化粘胶330，形成一具有244个光学镜片的堆叠碟状镜片模组阵列300。

<实施例二>

参考图6、图12，本实施例为一具有准直镜型态的定位机构15(25)且碟孔13、23设有导位缺口型态的导位结构191、291的堆叠碟状光学镜片阵列100，包含一第一及一第二碟状光学镜片阵列1、2。

该第一与第二碟状光学镜片阵列1、2皆以相同于实施例一的制造方法制成，分别设有249个相对应的新月形光学镜片10及双凸形光学镜片20并以等间距的阵列排列，即各光学镜片10、20的光学中心轴101、201为平行且以等间距的排列；该第一与第二碟状光学镜片阵列1、2各为一圆形碟状直径120mm，中央各有一碟孔13、23及一导位缺口形状的导位结构191、291其由碟状光学镜片阵列毛胚61切除竖浇道棒614所形成的，碟孔13、23直径为30mm，导位结构191、291的尖角至碟孔13、23边缘长度为0.8mm；又在各光学镜片10、20的周边的非光学作用区分别设有粘胶槽102、202，且相隔120度角分别设有3个相对应的准直镜(collimating lens)型态的定位机构15如一双凸或平凸形球面镜片，当激光线经过准直镜(15)时，可将激光线形成平行于光学中心轴的平形光线供校准(calibration)使用；第一与第二碟状光学镜片阵列1、2之间设一间隔片阵列313以使各光学镜片10、20间保持设计的空气间隔。

堆叠组合时，第一与第二碟状光学镜片阵列1、2的粘胶槽102、202先以涂胶设备先涂上粘胶330如紫外光固化型粘胶(UV glue)，再将第一碟状光学镜片阵列1、间隔片阵列313与第二碟状光学镜片阵列2依序置入一组合架55中以进行如同实施例一图9所示的初步定位，即组合架55通过碟孔定位杆551及碟孔定位凸轮552以将第一碟状光学镜片阵列1、间隔片阵列313与第二碟状光学镜片阵列2以碟孔导位线104(disk hole guiding line)先初步定位。

精密定位时，使用一激光校准仪57发出激光光线571以通过第一及第二碟状光学镜片阵列1、2的准直镜定位机构15、25，再藉调整第一及第二碟状光学镜片阵列1、2以使其各光学镜片10、20的光学中心轴101、201重合，即相互对正于光学中心轴101；再经照射UV光线以固化粘胶330；再由组合架55取出，即形成一具有249个由一新月形光学镜片、一间隔片及一双凸光学镜片精密组合的光学镜片组的堆叠碟状光学镜片阵列100。

<实施例三>

参考图7、图11，本实施例为一具有定位通孔17(27)且碟孔13、23设有导位切角型态的导位结构192、292的堆叠碟状光学镜片阵列100，包含一第一及第二碟状光学镜片阵列1、2。

第一及第二碟状光学镜片阵列1、2皆以相同于实施例一、二的制造方法制成，其中碟孔13、23为矩形且各设一导位切角型态的导位结构192、292如图7所示(形成一不对称五边形)，该碟孔13(23)及导位结构192(292)的形状不限制，其由碟状光学镜片阵列毛胚61以模具冲断(punch)竖浇道棒614所形成。又在第一及第二碟状光学镜片阵列1、2的非光学作用区分别设两相对应的定位通孔17(27)以作为定位机构，本实施例的两定位通孔17(27)以相隔90度角布设如图7所示但不以此为限。为较清楚说明，图11中该两定位通孔17(27)以相隔180度角表示。

堆叠组合时，先在第二碟状光学镜片阵列2的粘胶槽202涂上粘胶330如热固型粘胶但不限制；再将第一、第二碟状光学镜片阵列1、2依序置入组合架55中以进行初步定位，该组合架55设有碟孔定位杆551其与碟孔13、23及导位切角(192、292)的形状与位置对应配合，因此组合架55藉由碟孔定位杆551可将第一与第二碟状光学镜片阵列1、2以碟孔导位线104先初步定位；再利用组合架55的两组装定位杆553(alignment pole)分别穿入第一与第二碟状光学镜片阵列1、2的定位通孔17、27以使各光学镜片10、20的光学中心轴101、201相互重合，即相互对正于光学中心轴101；经烘箱固化粘胶330后由组合架55取出，即完成一精密组合的堆叠碟状光学镜片阵列100；如此一次精密定位而堆叠组合，可节省组装时间与增进组装效率。

<实施例四>

参考图7，本实施例为一具有十字刻线18(28)(reticle)作为定位机构且碟孔13、23设有导位切角型态的导位结构192、292的堆叠碟状光学镜片阵列100，包含一第一及第二碟状光学镜片阵列1、2。

第一及第二碟状光学镜片阵列1、2皆以相同于实施例三的制造方法制成，与实施例三不同处在第一及第二碟状光学镜片阵列1、2的非光学作用区相对位置分别设有十字刻线18(28)作为定位机构，该十字刻线18(28)为极细的刻线(hair line)，本实施例的两个十字刻线18(28)以相隔90度角布设但不以此为限。

堆叠组合时，本实施例类似于实施例三，藉碟孔13(23)与导位切角(192、292)先初步定位；于精密定位时(参考实施例二及图12)，使用激光校准仪57发出激光光线571以通过第一及第二碟状光学镜片阵列1、2的十字刻线18、28，再藉调整第一与第二碟状光学镜片阵列1、2以使各光学镜片10、20的光学中心轴101、201重合，即相互对正于光学中心轴101；经固化粘胶330，由组合架55取出，即完成一精密组合的堆叠碟状光学镜片阵列100。

<实施例五>

参考图10，本实施例为一具有光学元件阵列的堆叠碟状镜片模组阵列300，其由一由两碟状光学镜片阵列1、2所堆叠组合的堆叠碟状光学镜片阵列100、一光学元件阵列3及一碟状间隔片阵列313所堆叠组合而成；其中，该光学元件阵列3由多个如244个光学元件30以阵列方式布设在一碟状载板36上所形成，该碟状载板36在本实施例为一碟状电路板，各光学元件30对应于堆叠碟状光学镜片阵列100上多个如244个光学镜片10、20的阵列位置而布设于碟状载板36上。该碟状间隔片阵列313由一特定厚度且设有多个如244个通孔的不透明塑胶片所制成，藉由碟状间隔片阵列313的特定厚度使各光学镜片(20)与各影像感测元件30可保持预定的空气间隔(designed air spacing)。

本实施例中，光学元件30可为发光二极管70，而光学镜片10、20也更换为发光二极管的集光镜片，则形成一具有多个如244个的发光二极管70的堆叠碟状镜片模组阵列300；若光学元件30为太阳能转换晶片80，光学镜片10、20更换为太阳能转换的聚光镜片，则形成一具有多个如244个的太阳能转换晶片80的堆叠碟状镜片模组阵列300。

本实施例具有多个如244个光学镜片的堆叠碟状镜片模组阵列300，其堆叠组合及精密定位方式与实施例一类同，也可利用两种不同方式达成，其中之一为参考实施例一中的说明及图10所示，另一为参考实施例一中的说明及图9所示。同样，具有多个如244个发光二极管70或太阳能转换晶片80的堆叠碟状镜片模组阵列300，亦可以此方法制成。

<实施例六>

参考图14，本实施例为一应用于太阳能转换系统的堆叠碟状镜片模组阵列300，其利用一本实用新型的堆叠碟状光学镜片阵列100，再堆叠组合一间隔片阵列313及一具有太阳能转换晶片80的光学元件阵列3而制成。

本实施例的堆叠碟状镜片模组阵列300的制法与实施例五类同，其中，该堆叠碟状光学镜片阵列100包含一具有120个双凸光学镜片10的第一碟状光学镜片阵列1、一间隔片阵列313a及一具有相对应的120个新月型光学镜片20的第二碟状光学镜片阵列2，该120个光学镜片10、20以等间距排列，排列方式如同图5所示但其排列密度较低。间隔片阵列313a为一碟状耐热塑胶片，设有120个通孔，其厚度为预先设定以保持光学镜片10、20之间的空气间隔。组合时，先于间隔片阵列313a的双面上涂布粘胶330，再将第一及第二碟状光学镜片阵列1、2以定位机构(图未示)对正光学中心轴101而与间隔片阵列313a堆叠组合，经固化粘胶330后即形成一堆叠碟状光学镜片阵列100。

光学元件阵列3为一耐热的碟形载板36，其上设置120个太阳能转换晶片80以对应于堆叠碟状光学镜片阵列100的光学镜片10、20；间隔片阵列313b为碟状金属片支撑片，设有120个通孔，其高度为预先设定以保持光学镜片20与太阳能转换晶片80的间隔。组装时，先将间隔片阵列313b与堆叠碟状光学镜片阵列100固定，再调整光学元件阵列3的位置，使太阳能转换晶片80的中心对正于堆叠碟状光学镜片阵列100的光学中心轴101，经固定后形成一太阳能转换系统使用的堆叠碟状镜片模组阵列300。藉此，镜片模组可简便及快速制成，符合量产规模以可大幅降低制作成本。

为太阳能转换系统日后维修，通常固定堆叠碟状光学镜片阵列100、间隔片阵列313b与光学元件阵列3常以金属结构(metal fixture)固定，而不使用粘胶固定。又可藉堆叠碟状镜片模组阵列300的中心碟孔(图未示)以将堆叠碟状镜片模组阵列300固定组装于太阳能转换系统上使用，通常可固定于太阳能转换系统的追日控制器(solar tracking controller)上。

<实施例七>

参考图15，本实施例为一应用于发光二极管(LED)大型照明系统的堆叠碟状镜片模组阵列300，该照明系统具有多个以阵列排列的发光二极管(LED)发光源及位于中心的卤素灯发光源。该LED发光源的堆叠碟状镜片模组阵列300利用本实用新型的堆叠碟状光学镜片阵列100，再堆叠组合一间隔片阵列313及一具有多个以阵列排列的发光二极管晶片70的光学元件阵列3而形成。

本实施例的堆叠碟状镜片模组阵列300的制法与实施例五类同，包含一堆叠碟状光学镜片阵列100、一间隔片阵列313及一具有多个如16个发光二极管晶片70的光学元件阵列3，其中，该堆叠碟状光学镜片阵列100包含一第一及第二碟状光学镜片阵列1、2，其分别具有16个平凸形光学镜片10(其凸面可为菲涅尔光学面(Fresnel optical surface))及16个平凹形光学镜片20，该16个光学镜片10、20以幅射状等距排列，排列方式如同图4所示但其排列密度较低。组合时，先在第一碟状光学镜片阵列1与第二碟状光学镜片阵列2的界面涂以粘胶330，再通过定位机构的定位通孔17、27，利用如同实施例三的方法对正光学中心轴101，经固化粘胶后形成一堆叠碟状光学镜片阵列100。

光学元件阵列3为一耐热的碟形载板36，其上设置16个发光二极管晶片70以对应于堆叠碟状光学镜片阵列100的光学镜片10、20；间隔片阵列313为碟状的金属片支撑片，设有16个通孔，其高度为预先设定以保持各光学镜片20与各发光二极管晶片70的间隔，在间隔片阵列313的斜面上预先电镀一层反射层72用以反射发光二极管晶片70发出的光线以反射至光学镜片10、20以增进发光效率。组装时，先将间隔片阵列313与光学元件阵列3固定，再调整光学元件阵列3的位置，使各发光二极管晶片70的中心对正于堆叠碟状光学镜片阵列100的光学中心轴101，再在堆叠碟状光学镜片阵列100、间隔片阵列313及光学元件阵列3三者之间所形成的空间中，即各发光二极管晶片70的上方空间，填入透明硅胶73(silicon gel)，以固定该三者而形成一LED照明系统使用的堆叠碟状镜片模组阵列300。藉此，镜片模组可简便及快速制成，符合量产规模以可大幅降低制作成本。而堆叠碟状镜片模组阵列300的中心碟孔13则可供设置卤素灯发光源。

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，在本实用新型专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 (9)

1.一种堆叠碟状光学镜片阵列，其特征在于，包含至少两碟状光学镜片阵列，该碟状光学镜片阵列设有多个光学镜片并以阵列排列；

该堆叠碟状光学镜片阵列通过碟状光学镜片阵列上所设的定位机构以对正光学镜片光学中心轴，并以预定的间隔通过粘胶组合固定而制成；

该碟状光学镜片阵列以塑胶射出压缩成型方法而由中心进行塑料浇注成型所制成，为一碟状且中心设有一碟孔，所述碟状光学镜片阵列上并以阵列排列方式布设多个光学镜片，且在非光学作用区的周边上设有至少一个粘胶槽与至少一个定位机构。

2.如权利要求1所述的堆叠碟状光学镜片阵列，其特征在于，该碟状光学镜片阵列的碟孔上设有至少一导位结构。

3.如权利要求2所述的堆叠碟状光学镜片阵列，其特征在于，该导位结构选自下列结构的一种或其组合：导位缺口、导位切角。

4.如权利要求1所述的堆叠碟状光学镜片阵列，其特征在于，该定位机构选自下列结构的一种或其组合：定位销、定位穴、准直镜、通孔、十字刻线。

5.如权利要求1所述的堆叠碟状光学镜片阵列，其特征在于，该至少两碟状光学镜片阵列之间进一步包含一间隔片阵列，该间隔片阵列通过粘胶与相邻接的碟状光学镜片阵列组合固定以产生预定的空气间隔。

6.如权利要求1所述的堆叠碟状光学镜片阵列，其特征在于，该粘胶为热固型供经由加热后固化。

7.如权利要求1所述的堆叠碟状光学镜片阵列，其特征在于，该粘胶为紫外线固化型供经由紫外线照射后固化。

8.一种堆叠碟状镜片模组阵列，其特征在于，包含至少一如权利要求1至7中任一权利要求所述的堆叠碟状光学镜片阵列及至少一光学元件阵列；

该至少一堆叠碟状光学镜片阵列及该至少一光学元件阵列以预定的间隔通过粘胶固定所组成；

该光学元件阵列包含多个光学元件；

该光学元件阵列的多个光学元件对应配合该堆叠碟状光学镜片阵列的多个光学镜片并以阵列排列布设于一碟状载板上。

9.如权利要求8所述的堆叠碟状镜片模组阵列，其特征在于，该光学元件阵列的光学元件选自下列所述的一种或其组合：光学镜片、光阑、间隔片、表玻璃、红外线滤光镜片、太阳能光电半导体、发光二极管、电路板。

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