JP2011059688A - ディスク状光学レンズアレイ及びその製法（Ｄｉｓｋ−ｓｈａｐｅｄｏｐｔｉｃａｌｌｅｎｓａｒｒａｙａｎｄｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｍｅｔｈｏｄｔｈｅｒｅｏｆ） - Google Patents

Abstract

【課題】ディスク光学レンズアレイ及びその製法を提供する。
【解決手段】
本発明のディスク光学レンズアレイ及びその製法は、プラスチック射出圧縮成型方法を利用し、ディスク中心で可塑材料の注入成型を行うことにより形成され、第１及び第２光学面を含み、その上、にそれぞれ対応する複数の光学作用領域（optical division）を設け、複数の光学レンズを対応形成し、アレイに配列し、且つ単一光学レンズに切断分離することができる。該ディスク光学レンズアレイは、更に定位機構を設け、該定位機構を利用し、少なくとも２つのディスク状光学レンズアレイ又はディスク状光学レンズアレイ及びその他の光学部材アレイ(optical element array)を光学中心軸を精密に位置合わせし、堆積し、組み合わせ堆積ディスク状光学レンズアレイを形成する。これにより、光学レンズアレイプロセスを大幅に簡易化し、精密度を向上し、製造コストを低減する。
【選択図】図３

Description

本発明は、光学レンズアレイ及びその製法に関し、特に、ＬＥＤ光源の組み合わせレンズ、太陽エネルギーの組み合わせレンズ及び携帯電話カメラの光学レンズ等に使用させる変換システムディスク状光学アレイ及びその製法に関する。

プラスチック射出圧縮成型技術は、例えば、TW182060、TWI309601のように、現在既に高精度寸法及び光学性質を考慮した光学製品、例えば、ＤＶＤ，ＣＤＲＯＭ又は光学レンズ等の製造に広く応用されている。プラスチック射出圧縮成型は、射出成型及び圧縮成型の２種の成型技術を結合し、主には、一般の射出成型工程中に鋳型圧縮工程を加え、即ち、可塑材料注入初期に鋳型が完全に閉鎖せず、一部の可塑材料がキャビティに注入された後、圧力を利用し、鋳型を閉鎖し、注入箇所からキャビティ内の熔融した可塑材料に圧力を加え、型閉鎖及び型締め動作（closing and clamping mold operations）と称し、圧縮成型によりキャビティ充填を完成する。この成型方式は、一般の射出成型と比較し、残余応力（residual stress）を低減でき、完成品の双屈折率差（difference in refraction index）を減少し、高精度寸法の光学レンズを形成することができる。例えば、US2008/0093756、JP2008-230005、JP2003-071874等は、既にこの成型方法を運用し、光学レンズを形成している。

従来の光学レンズの製造は、単一光学レンズの製造が主であり、特に、プラスチック射出成型の製法により、しばしば成型鋳型上に複数のキャビティ（mold cavity）を設置し、例えば、１つの型に４つ又は８つのキャビティを有し、1回で４つ又は８つの光学レンズを射出成型し、ランナースティック（runner stick）の切断を経て、単一の光学レンズに分離する。例えば、US6,270,219は、図１に示すように、射出成型方法を利用し、１０個の光学レンズ９１１を形成し、各光学レンズ９１１を均一にし、原料を供給するダウンスプルーがキャビティの中央に設けられ、形成した第１次製品(primary product)の中央部分にダウンスプルースティック(down sprue stick) ９１０４を形成し、各光学レンズ９１１の周辺（periphery)のランナースティック９１０３を切除し、単一の光学レンズ９１１に分離する。

製造コストを低減するため、JP2006-030722、JP2003-149409、JP2001-194508、TW M343166等は、光学レンズアレイの製法を提示し、形成した光学レンズアレイは、ＬＥＤ光源のレンズアレイ、太陽エネルギー変換システムのレンズアレイに用いることができる。或いは、光学レンズアレイを切断分離し、単一の光学レンズを形成し、携帯電話カメラのレンズモジュール(lens module)に運用する。或いは、先ず光学レンズアレイ及びその他の光学部材でレンズサブモジュールアレイ(lens sub-module array)を構成し、更に、単一のレンズサブモジュールに切断し、レンズホルダー(lens holder)、イメージ取得部材(image capture device)又はその他の光学部材と組み合わせレンズモジュール(lens module)を構成する。異なるも目的又はプロセスのため、光学レンズアレイは、各種形状を有し、例えば、JP3182581、JP2003-004909のように方形基板(substrate)が方形配列されたアレイである。或いは、US7,183,643、US2007/0070511、WO2008011003のようにウエハプロセス(wafer level process)により光学レンズアレイを形成する。或いは、例えば、JP2001-042104は、異なる深さの凹溝(recess)を採用し、微小レンズアレイの歪曲変形を回避することを提示している。更に、例えば、JP2000-321526は、セルフフォーカス(SELFOC)アレイレンズが突起(height)及び凹溝(crevice)を使用し、２つのセルフフォーカスレンズを堆積すること等を提示している。

射出圧縮成型方法を利用し、光学レンズアレイを製造することは、例えば、JP2007-030339、JP2004-017555があり、図2に示すように、上、下鋳型９５１１，９５１２に形成されるキャビティ中に可塑材料９５２を注入し、更に、上下鋳型９５１１，９５１２で可塑材料に加圧し(pressurizing and compressing the resin)、固化後に上下鋳型９５１１，９５１２を分離し、光学レンズアレイ９１０を取り出す。射出圧縮成型方法が使用する圧力は、一般の射出成型より低いので、光学レンズアレイ９１０の残留応力を減少することができる。但し、ダウンスプルーは、通常第1次製品の辺縁に位置し、可塑材料が各光学レンズに圧縮して押し込まれる時、距離が長い位置の光学レンズほど圧力が低くなり、各光学レンズが不均一になる欠陥を引き起こし、高精度の光学レンズを形成することが困難である。

光学システムに応用する光学レンズアレイは、その各光学レンズは、常に非球面の光学面で構成され、要求される面型精度(SAG accuracy)及び光学中心軸の精度(alignment accuracy)は、一般に使用される光学レンズより高いので、従来の光学レンズアレイが形成する欠点、例えば、残留応力が招く面型精度変化及び歪曲現象、及びダウンスプルーからの距離の違い及び辺縁が起こす差異を如何に回避又は低減するか、並びにプロセスを簡易化し、コストを低減し、ＬＥＤ光源の組み合わせレンズ、太陽エネルギー変換システムの組み合わせレンズ、及び携帯電話カメラの光学レンズに使用を提供し、量産化の歩留まり及び生産量の需要に適合させるかは、切迫した課題となっている。

本発明の目的は、光学システムの光学レンズに使用させるディスク状光学レンズアレイを提供することであり、それは、プラスチック射出圧縮成型方法を利用し、ディスク中心で可塑材料注入成型を行うことにより形成され、円形ディスク状であり、その中心は、ディスク孔（Disk hole）を設け、第1及び第２光学面を含み、その上に相対する複数の光学作用領域をそれぞれ設け、複数の光学レンズを対応して形成し、アレイに配列する。そのうち、該光学レンズの配列方式は限定せず、等間隔に配列、輻射状に配列又はサブアレイ（sub-array）に配列することができる。該光学レンズの型式は、限定せず、異なる要求に応じて、双凹レンズ（bi-concave lens）、Ｍ型（M-shaped）レンズ又はフレネルレンズ（Fresnel lens）等であるか、同一ディスク状光学レンズアレイ上に多種の異なる型式の光学レンズを設置してなることができる。該ディスク孔の形状は、限定せず、異なる要求に応じて、円形、矩形又は多辺形であることができる。

本発明のもう１つの目的は、光学システムの光学レンズに使用させるディスク状光学レンズアレイを提供することであり、それは、少なくとも１つの定位機構を更に含み、該定位機構を利用し、少なくとも２つのディスク状光学レンズアレイを光学レンズの光学中心軸を精密位置合わせし、堆積組み合わせし、堆積（stacked）ディスク状光学レンズアレイを形成する。又は、ディスク状光学レンズアレイ及びその他の光学部材アレイ（optical element array）を光学レンズの光学中心軸を精密位置合わせし、堆積ディスク状光学レンズアレイを堆積組み合わせてなる。そのうち、該定位機構の構造は、限定せず、定位ピン（alignment pin）及び定位穴（alignment cavity）、コリメータレンズ（collimator lens）、十字刻線（set-point hairline）又は通孔（through-hole）であることができる。更に、各光学レンズの周辺（periphery）に環状機構（ring fixture）を設置し、それは、凸環（protrusion ring）又は凹環（groove ring）又はその組み合わせであり、組み立て時に接着剤（glue）を充填させるか又は定位に使用させる。そのうち、該光学部材アレイは、他のディスク状光学レンズアレイ、スペーサアレイ（spacer array）、開口絞りアレイ（aperture array）、カバーガラス（cover glass）、赤外線フィルタレンズ（IR-cut glass）、太陽エネルギー光電半導体アレイ（photoelectric device array）、回路板（PCB）等であることができる。

本発明のもう１つの目的は、光学レンズ（optical lens element）を提供することであり、それは、ディスク状光学レンズアレイを切断線（cutting line）に沿って切断分離（singularize）し単一光学レンズとしてなる。或いは、切断線に沿って切断分離し単一光学レンズサブアレイ（optical lens sub-array）としてなり、それは、複数の光学レンズを含み、アレイ方式で配列され、光学システムの光学レンズに使用させる。

本発明のもう１つの目的は、ディスク状光学レンズアレイの製法を提供することであり、それは、プラスチック射出圧縮成型方法で、ディスク中心で可塑材料を注入成型することで形成され、以下のステップを含む：
Ｓ０：それぞれ光学面成形型面の上下鋳型を含み、該上下鋳型の１つの中心に原料供給口を設け、プラスチック射出圧縮成型鋳型を提供し、
Ｓ１：上下鋳型を僅かに開け（slightly opened）キャビティ中で原料供給口から可塑材料を補充し、圧力を加え、圧縮成型することによりキャビティの充填を完成し、
Ｓ２：冷却後に上下鋳型を分離し、ディスク状光学レンズアレイ第１次製品を形成し、
Ｓ３：ディスク状光学レンズアレイ及びダウンスプルースティックを含む該第１次製品を取り出し、
Ｓ４：該ダウンスプルースティックを切断し、ディスク状光学レンズアレイを形成し、且つその中心部分にディスク孔を形成し、
更に、以下のＳ５のステップを含み、単一の光学レンズ又は光学レンズサブアレイを形成する：
Ｓ５：切断線を設置し、該切断線に沿って該ディスク状光学レンズアレイを切断し、単一の光学レンズ又は光学レンズサブアレイに分離する。

この製法は、一度に精密なディスク状光学レンズアレイを形成するか、複数の精密光学レンズ又は複数の精密な光学レンズサブアレイを形成することができる。

従来の射出圧縮成型方法を利用し形成した光学レンズの説明図である。 従来の光学レンズアレイ製法の説明図である。 本発明のディスク状光学レンズアレイ（実施例１）の説明図である。 本発明のディスク状光学レンズアレイを単一光学レンズに切断した説明図である。 本発明のディスク状光学レンズアレイ（実施例２）が定位ピン及び凹溝形態の定位機構を設けた説明図である。 本発明のディスク状光学レンズアレイ（実施例２）が定位ピン及びコリメータレンズ形態の定位機構を設けた説明図である。 本発明のディスク状光学レンズアレイ（実施例２）が定位ピンと、通孔及び十字刻線形態の定位機構を設けた説明図である。 本発明のディスク状光学レンズアレイが堆積ディスク状光学レンズアレイ（実施例２）を形成する説明図である。 従来の光学レンズアレイのプラスチックフィード圧力分布説明図である。 本発明のディスク状光学レンズアレイのプラスチックフィード圧力の分布説明図である。 本発明のディスク状光学レンズアレイ（実施例３）の説明図である。 本発明のディスク状光学レンズアレイ（実施例４）の説明図である。 本発明のディスク状光学レンズアレイ（実施例５）の説明図である。 本発明のディスク状光学レンズアレイ（実施例６）の説明図である。 本発明の光学レンズサブアレイ（実施例６）の説明図１である。 本発明の光学レンズサブアレイ（実施例６）の説明図２である。 本発明のディスク状光学レンズアレイ（実施例７）の説明図である。 本発明の定位機構を備える光学レンズサブアレイ（実施例７）の説明図である。 本発明のディスク状光学レンズアレイ（実施例７）の説明図である。 本発明のディスク状光学レンズアレイを製造することに用いる射出圧縮成型鋳型の説明図である。 本発明の実施例1の射出圧縮鋳型の説明図である。 本発明の実施例７の射出圧縮鋳型の説明図である。 本発明のディスク状光学レンズアレイの製法フロー説明図である。 本発明の第１次製品の切断ダウンスプルーの説明図である。

図３、図４を参考にし、本発明のディスク状光学レンズアレイ１は、プラスチック射出圧縮成型方法を利用し、ディスク中心で可塑材料注入成型を行なうことで形成され、円形ディスク状であり、中心にディスク孔１３を設け、第１及び第２光学面１１，１２を含み、その上にそれぞれ複数の相対する光学作用領域を設け、複数の光学レンズ１０を対応して形成し、アレイに配列する。設ける切断線１４に沿って切断分離する場合、単一の光学レンズ１０とすることができる。又は、特定の切断線１４に沿って切断分離し、単一の光学レンズサブアレイ１１１とすることもでき、図１５，１６に示すようである。

該ディスク状光学レンズアレイ１は、更に、少なくとも１つの定位機構１５（１６，１７，１８）を含み、図５〜図７に示すようであり、該定位機構１５（１６，１７，１８）を利用し、少なくとも２つのディスク状光学レンズアレイ１（２）を光学レンズの光学中心軸１０１を精密位置合わせすることにより、堆積ディスク状光学レンズアレイ１００に堆積組み合わせ形成する。又は、ディスク状光学レンズアレイ１（２）及び光学部材アレイ３（optical element array）を、光学レンズの光学中心軸１０１を精密位置合わせすることにより、堆積ディスク状光学レンズアレイ１００に堆積組み合わせ形成し、図８に示すようである。

図２３を参考にし、本発明のディスク状光学レンズアレイ１の製法は、以下のステップを含む：
Ｓ０：それぞれ上下鋳型５１１，５１２を含み、その上にそれぞれ光学面成形型面を設けるプラスチック射出圧縮鋳型（injection-compression mold）５１を提供し、上下鋳型の１つの成形型面中心に原料供給口５２１を設け；
Ｓ１：プラスチック射出圧縮成型方法を使用し、キャビティ充填を完成し；
Ｓ２：冷却後に上下鋳型５１１，５１２を分離し、ディスク状光学レンズアレイ第１次製品６１を形成し；
Ｓ３：該第１次製品６１を取り出し、その上にダウンスプルースティック６１４を有し；
Ｓ４：該ダウンスプルースティック６１４を切断し、図２４に示すようであり、ディスク状光学レンズアレイ１を形成し、且つその中心部分にディスク孔１３を形成し、異なる要求に応じて、該ディスク孔１３は、円形、矩形又は多辺形であることができ；
Ｓ５：更に、切断線を設置し、該切断線に沿って該ディスク状光学レンズアレイ１を切断し、単一の光学レンズ１０又は光学レンズサブアレイ１１１（１１２）に分離することができる（図１５，図１６参照）。

＜実施例１＞
図３、図４及び図２３を参考にし、本実施例のディスク状光学レンズアレイ１は、第１、第２光学面１１，１２を含み、その上にそれぞれ相対する複数、例えば、２１２個（これに限定しない）の光学作用領域を設け、２１２個の光学レンズ１０を対応して形成し、等間隔なアレイに配列し、それは、円形ディスク状であり、直径が１２０ｍｍであり、中央にディスク孔１３を有し、該ディスク孔１３は、ディスク状光学レンズアレイ第１次製品６１においてダウンスプルースティック６１４を切除して形成され、図２４に示すようであり、直系が３０ｍｍである。

更にディスク状光学レンズアレイ１上に切断線１４を設け、該切断線１４は、通常、縦向き及び横向きに等間隔に２つの光学レンズ１０の中間に設置される（図面参照）。切断線１４に沿って切断し、単一の光学レンズ１０にすることができ、即ち、２１２個の光学レンズ１０を一度に形成することができる。

図２３を参考にし、本実施例が使用するプラスチック射出圧縮成型設備は、ＤＶＤ光ディスクの製造設備に類似する。本実施例のディスク状光学レンズアレイ１が使用する可塑材料は、光学用ＰＣ（ポリカーボネート、Polycarbonate）である。その製法は、以下のステップを含む：
Ｓ０：上下鋳型５１１，５１２を含むプラスチック射出圧縮鋳型５１を提供し、図２１に示すように、その上にそれぞれ複数の２１２個の相対する非球面光学面の凹型成形型面を設け、下鋳型５１２の中心に原料供給口５２１を設け；
Ｓ１：上下鋳型５１１，５１２を僅かに開き、キャビティ中に原料供給口５２１から一部の可塑材料、例えば、光学用ＰＣを射出注入し、上下鋳型を加圧し、型閉鎖及び型締めし、且つ原料供給口５２１から可塑材料を補充し、圧縮成型し、キャビティ充填を完成し、本実施例の可塑材料射速は、１５５ｍｍ/ｓｅｃであり、一般の射出成型の射速２５０〜３００ｍｍ/ｓｅｃより低く、発生する材料内部応力も比較的低く、この過程中、上下鋳型５１１，５１２の成形型面は、それぞれディスク状光学レンズアレイ１の第１、第２光学面１１，１２上にそれぞれ転印することができ；
Ｓ２：冷却後に上下鋳型５１１，５１２を分離し、ディスク状光学レンズアレイ第１次製品６１を形成し；
Ｓ３：該第１次製品６１を取り出し、その上にダウンスプルースティック６１４を有し；
Ｓ４：該ダウンスプルースティック６１４を切断し、図２４に示すように、ディスク状光学レンズアレイ１を形成し、それは、複数、例えば、２１２個の双凸光学レンズ１０を設け、等間隔のアレイに配列され、その中心部分にディスク孔１３を形成し、該ディスク孔１３は、異なる要求に応じて、円形、矩形又は多辺形であることができ、本実施例では、円形であり；
Ｓ５：ディスク状の光学レンズアレイ１上に複数の縦向き及び横向きの切断線１４を作成し、例えば、それぞれ２１本であり、更に、切断線１４に沿って単一の光学レンズ１０に分離し、すなわち、一度に２１２個の精密な光学レンズ１０を形成する。

上下鋳型５１１，５１２は、それぞれ複数、例えば、２１２個の非球面光学面の凹型及び凸型成形型面を設ける場合、２１２個の新月型光学レンズ１０を備えるディスク状光学レンズアレイ１を形成する。上下鋳型５１１，５１２は、それぞれ複数、例えば、２１２個の非球面光学面の凸型及び凸型成形型面を設ける場合、２１２個の双凹型光学レンズ１０を備えるディスク状光学レンズアレイ１を形成する。上下鋳型５１１，５１２は、それぞれ複数、例えば、２１２個の非球面光学面のＭ型及びＭ型成形型面を設ける場合、２１２個のＭ型光学レンズ１０を備えるディスク状光学レンズアレイ１を形成する。所謂Ｍ型光学レンズは、レンズ光学中心からレンズ辺縁に向かって、屈光度反曲点（inflection point of refractive power）を有し、屈光度反曲点を経た後、屈光度が正負変化を発生する。

図９を参考にし、それは、従来の光学レンズアレイ第１次製品９１であり、該第１次製品９１は、２つの光学レンズアレイ９１０を含み、それは、それぞれ複数の光学レンズ９１１と、ダウンスプルースティック９１０４と、ランナースティック９１０３と、を設ける。射出圧縮成型プロセス中、可塑材料は、キャビティの中間部分から射出注入され（ダウンスプルースティック９１０４を形成）、ダウンスプルーを経過し（ランナースティック９１０３を形成）、一回りずつの方式で中心からキャビティ辺縁に向かってキャビティ全体に推し伸ばされ、光学レンズアレイ９１０に進入してから最遠端までの光学レンズ９１１の距離がｄであり、且つキャビティ辺縁の異なる位置の距離は同一でない。更に、可塑材料が徐々に狭く小さいダウンスプルーを経てキャビティ中に射出注入され、その使用する射速は、比較的高い必要があるので、残留応力が比較的大きく、且つ位置が異なれば、残留応力も異なる。従って、図９に示すような製造方法は、残留応力を小さくし、比較的歪曲しないか、分布が均一な光学レンズアレイ９１０を作り出すことが困難である。

図１０を参考にし、それは、本発明のディスク状光学レンズアレイ１の可塑材料射出注入の説明図であり、可塑材料は、下鋳型５１２の原料供給口５２１を経由しキャビティ中に射出注入し（第１次製品６１のダウンスプルースティック６１４を形成）、可塑材料は、円周方式でキャビティ辺縁に向けて推し伸ばされ、原料供給点は、アレイの中心であり、原料供給点からキャビティの辺縁までは、何れも同一の長さｄであり、各光学レンズ１０が受ける圧力は、比較的均一であり、図９に示すような辺縁箇所の圧力不均一の欠点を形成しない。更に、可塑材料は、射出注入後、キャビティ中に進入し、比較的低い射速を使用することができるので、残留する応力も比較的小さい。このように、精密度が高く、且つ各光学レンズが均一な光学レンズアレイを得ることができる。

＜実施例２＞
図５を参考し、本実施例のディスク状光学レンズアレイ１の第１及び第２光学面１１，１２上にそれぞれ相対する２４４個の光学作用領域及び４個の定位機構１６を設け、該２４４個の光学作用領域は、２４４個の光学レンズ１０を対応形成し、且つ等間隔のアレイに配列し、該４個の定位機構１６は、それぞれディスク状光学レンズアレイ１の辺縁上に設けられる。本実施例の定位機構１６は、第１光学面１１において９０°で間隔を置いて４個の定位ピン１６１（protrusion）を設置し、第２光学面１２に４個の凹溝１６２（groove）を対応設置する。

本実施例のディスク状光学レンズアレイ１の製法は、実施例１と同様であるが、上鋳型５１１に４個の凹孔を増設し、下鋳型５１２は、４個の突起を対応設置する。形成したディスク状光学レンズアレイ１に２４４個の光学レンズ１０から形成されるアレイ及び４組の定位機構１６を持たせる。

同一の製法で、上下鋳型５１１，５１２にそれぞれ異なる定位機構成形型面を設け、異なる定位機構を有するディスク状光学レンズアレイ１を形成することができる。図６に示すように、上鋳型５１１に３個の球面凹孔及び２４４個の非球面光学面の成形型面を設け、下鋳型５１２に対応する３個の球面凹孔及び２４４個の非球面光学面の成形型面を設置すれば、２４４個の光学レンズ１０が形成するアレイ及び３個のコリメータレンズ形態の定位機構１５を備えるディスク状光学レンズアレイ１を形成する。該コリメータレンズ形態の定位機構１５は、双凸球面レンズであり、光学較正手段（optical calibration instrument）を使用することができ、レーザビームにより定位機構１５を通過し、定位を行い、その定位精度が５μｍ以下を達成でき、精密組み立てに使用することができる。

精確な定位の目的の為、更に上鋳型５１１又は下鋳型５１２に十字刻線形態の定位機構１８を設け、該十字刻線の位置は、非球面光学面の成形型面の基準点（set-point）であり、この鋳型を利用して形成するディスク状光学レンズアレイ１上に定位機構１８を成型し、図７に示すようである。組み立て時、定位機構１８により定位を行ることができ、その定位精度は、３〜５μｍ以下を達成でき、精密組み立てに使用することができる。

図７に示すように、上鋳型５１１に３個の凸点及び２４４個の非球面光学面の成形型面を設置し、下鋳型５１２に対応する３個の凸点及び２４４個の非球面光学面の成形型面を設置すれば、２４４個の光学レンズ１０が形成するアレイ及び３個の通孔形態の定位機構１７（図７中、１つの定位機構１７のみを表示）を備えるディスク状光学レンズアレイ１を形成し、該定位機構１７は、後続の組み立てで使用する。

図８を参考にし、堆積ディスク状光学レンズアレイ（stacked Disk-shaped optical lens array)１００は、２つのディスク状光学レンズアレイ１，２及び光学部材アレイ（optical element array）３を含む。該ディスク状光学レンズアレイ１は、４個の定位機構１６及び２４４個のＭ型光学レンズ１０が形成するアレイを備え、該定位機構１６は、図５に示すような４個の定位ピン１６１及び４個の凹溝１６２から構成される。該ディスク状光学レンズアレイ２は、４個の定位に用いる凹溝２６２及び２４４個の新月型光学レンズ２０が形成するアレイを具える。光学部材アレイ３上に２４４個のイメージ取得部材３０（image capture device）を設け、４個の定位ピン３６１を設け、且つディスク状光学レンズアレイ１の４個の定位ピン１６１及び４個凹溝１６２、ディスク状光学レンズアレイ２の４個の定位用凹溝２６２と相対する。組み立て時、定位ピン３６１及び凹溝１６２、定位ピン１６１及び凹溝２６２の対応した組み合わせにより、ディスク状光学レンズアレイ２，１の各光学レンズ２０，１０及び光学部材アレイ３の各イメージ取得部材３０を光学中心軸１０１で相互に位置合わせし、各光学レンズアレイの間の非光学作用領域に接着剤（図示せず）を塗布し、組み合わせ固化した後、２４４個のレンズモジュールを有する堆積ディスク状光学レンズアレイ１００を形成する。

＜実施例３＞
図１１を参考にし、本実施例は、環状機構を有するディスク状光学レンズアレイ１であり、そのうち、各光学レンズ１０の外部に環状機構１０２を設け、ディスク状光学レンズアレイ１が単一光学レンズ１０に切断する時、該環状機構１０２は、接着剤の溝として用いることができ、又は、定位機構として使用することもできる。本実施例のディスク状光学レンズアレイ１は、第１、第２光学面１１，１２を含み、その上に複数の光学レンズ１０を設け、等間隔のアレイに配列し、そのうち、少なくとも１つ又はそれぞれの光学レンズ１０の周辺に環状機構１０２を設け、該環状機構１０２は、環形の溝（groove）であることができ、図４に示すように、単一の光学レンズ１０に切断する時、該環状機構１０２が形成する溝を用いて、接着剤を塗布でき、その他の光学部材と組み合わせ、光学レンズモジュールを形成する。又は該環状機構１０２は、凸状環又は凹状環であることができ、該凸状環又は凹状環の円心は、光学中心軸に位置し、他の光学部材と組み合わせ時、光学中心軸を位置合わせでき、高精密なレンズモジュールを形成することに用いることができる。

＜実施例４＞
図１２を参考にし、本実施例は、輻射状配列のディスク状光学レンズアレイ１であり、そのうち、複数の光学レンズ１０は、ディスク状光学レンズアレイ１の円心から円周辺縁に向かって輻射状アレイに配列される。本実施例のディスク状光学レンズアレイ１は、全片の光学レンズアレイを使用でき、特に、ウエハディスク（wafer disc）の各ダイ（die）の位置を合わせることに使用し、ディスク状光学レンズアレイ１及びウエハディスクを組み合わせることができ、各ダイの位置を各光学レンズ１０と対応させることができる。本実施例の応用実例は、例えば、発光ダイオードアレイ（LED array）であり、各ＬＥＤダイは、輻射状配列でウエハディスク上に設けられ、本実施例のディスク状光学レンズアレイ１上の複数の光学レンズ１０も輻射状に配列され、ウエハディスク及びディスク状光学レンズアレイ１を組み合わせ後、各光学レンズ１０及び各ＬＥＤダイは、相対して位置合わせでき、各ＬＥＤダイが発出する光線を各光学レンズ１０に収集させ、外部に発送させることができる。この組み立て方式は、一度に発光ダイオードアレイ（LED array）を一度に形成することができ、組み立てが精確でコストを低減する効果を達成する。

＜実施例５＞
図１２を参考にし、本実施例は、フレネル光学面のディスク状光学レンズアレイ１であり、実施例４と同様であり、複数の光学レンズ１０は、ディスク状光学レンズアレイ１の円心から円周辺縁に向かって輻射状アレイに配列され、そのうち、各光学レンズ１０は、フレネルレンズ（Fresnel lens）の光学面である。本実施例のディスク状光学レンズアレイ１は、全片の光学レンズアレイを使用でき、例えば、ウエハディスク（wafer disc）と組み合わせ、各ダイ（die）の位置及び各光学レンズ１０と対応させることができる。本実施例の応用実例は、例えば、太陽エネルギー変換システム（solar energy system）であり、各太陽エネルギーダイ（photovoltaic die）は、輻射状配列でウエハディスク上に設けられ、ウエハディスク及びディスク状光学レンズアレイ１を組み合わせ後、各太陽エネルギーダイ及び各光学レンズ１０は、対応して位置合わせでき、入射した太陽光線を各光学レンズ１０で収集させ、各太陽エネルギーダイに照射させることができる。この組み立て方式は、一度に太陽エネルギー変換部材（solar energy device array）アレイを一度に形成することができ、組み立てが精確でコストを低減する効果を達成する。

＜実施例６＞
図１４，１５，１６を参考にし、本実施例のディスク状光学レンズアレイ１における光学レンズ１０は、サブアレイ（sub-array）方式で敷設され、それは、複数の光学レンズ１０で１つのサブアレイを構成し、形成される複数のサブアレイは、ディスク状光学レンズアレイ１上に更に敷設され、図１４に示すように、４×４個の光学レンズ１０で１つの方形サブアレイを構成し、ディスク状光学レンズアレイ１上に６個のサブアレイを設ける。図１５，１６に示すように、ディスク状光学レンズアレイ１上に切断線を作成した後、切断線に沿って分離し、単一の光学レンズサブアレイ１１１とし、図１５に示すように、６個の正方形光学レンズサブアレイ１１１に切断形成することができる。又は、図１６のように、６個の円形光学レンズサブアレイ１１２に切断形成することもできる。各光学レンズアレイ１１１/１１２は、それぞれ４×４個の光学レンズ１０を含み、光学システムに使用させることができる。

本実施例の製法及びそのステップは、実施例１と同様であり（図２３参考）、主に異なる点は、該プラスチック射出圧縮鋳型５１の上下鋳型５１１，５１２上に９６個の非球面光学面に対応する成形鋳型面をそれぞれ設け、９６個の光学レンズ１０を対応形成し、１６個が一組であり且つ４×４のアレイ配列である。

＜実施例７＞
図１７，１８，１９を参考にし、本実施例のディスク状光学レンズアレイ１における光学レンズ１０は、サブアレイ（sub-array）方式で実施例６のように配列され、且つ各サブアレイ上に定位機構を有する。本実施例のディスク状光学レンズアレイ１は、図１７に示すように、６個の方形サブアレイ１１１を設け、４×４個の光学レンズ１０で構成される。そのうち、各光学レンズサブアレイ１１１は、更に定位機構１５（１６）を含み、図１８に示すように、各光学サブアレイ１１１上にコリメータレンズ形態の定位機構１５を設ける。組み立て時、該定位機構１５を利用することができ、光学較正手段を使用し、光学中心の位置合わせを行い、高精密な光学システムを形成する。又は、図１９に示すように、各光学レンズサブアレイ１１１上に４つの定位機構１６を設け、該定位機構１６は、Ｖ形の定位ピン及びＶ形凹溝で構成され、組み立て時、該定位機構１６を利用し、光学レンズサブアレイ１１１をその他の光学部材と定位し、組み合わせることができる。

該ディスク状光学レンズアレイ１のプラスチック射出圧縮鋳型５１は、モジュール化（modularized）構造を採用して形成することができ、図２２のようであり、プラスチック射出圧縮鋳型５１は、上下鋳型５１１，５１２を含む。上鋳型５１１は、６個の上型芯５１３（upper mold core）を設け、各上型芯５１３は、光学レンズサブアレイ１１１光学面を形成する上型成形型面（upper molding surface）５１３１及び定位機構１５（又はその他の定位機構１６）を形成できる上型定位機構成形型面（upper molding alignment surface）５１３２を設ける。下鋳型５１２は、６個の下型芯５１４（lower mold core）を設け、各下鋳型５１４に光学レンズサブアレイ１１１光学面を形成できる下型成形型面５１４１及び定位機構１５（又はその他の定位機構１６）を成形できる下型定位機構成形型面５１４２を設ける。該上、下鋳型５１３，５１４は、差し替え可能式構造に設計してなり、異なる光学面又は定位機構に対して上下型芯５１３，５１４を交換させることができ、モジュール化したプラスチック射出圧縮鋳型を形成する。

なお、本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない均等の範囲内で各種の変動や潤色を加えることができることは勿論である。

１，２ ディスク状光学レンズアレイ
１０，２０ 光学レンズ(optical lens element)
１１ 第１光学面
１２ 第２光学面
１３ ディスク孔
１４ 切断線
１５，１６，１７，１８ 定位機構
１００ 堆積ディスク状光学レンズアレイ
１０１ 光学中心軸
１０２ 凹環
１０３ フレネル光学面
１１１，１１２ 光学レンズサブアレイ
１６１ 定位ピン
１６２，２６２ 定位穴
３ 光学部材アレイ（optical element array）
３０ イメージ取得部材
３６１ 定位ピン
５１ 射出圧縮鋳型
５１１ 上鋳型
５１３ 上型芯
５１３１ 上型成形型面
５１３２ 上型定位機構成形型面
５１２ 下鋳型
５１４ 下型芯
５１４１ 下型成形型面
５１４２ 下型定位機構成形型面
５２１ 原料供給口
５２２ 原料供給機
６１ ディスク状光学レンズアレイ第１次製品
６１４ ダウンスプルースティック

Claims (14)

1. プラスチック射出圧縮成型方法を利用し、ディスク中心から可塑材料の注入成型を行って形成され、円形ディスク状であり、且つ中心にディスク孔を設け、第１光学面及び第２光学面を含み、その上にそれぞれ対応する複数の光学作用領域及び光学作用領域以外の非光学作用領域を設け、そのうち、該複数の光学作用領域は、複数の光学レンズを対応形成し、そのうち、該複数の光学レンズがアレイに配列されるディスク状光学レンズアレイ。
2. 前記複数の光学レンズは、双凹レンズ、双凸レンズ、新月型レンズ、Ｍ型レンズ及びフレネルレンズのいずれか１種又はその組み合わせを含む請求項１に記載のディスク状光学レンズアレイ。
3. 前記複数の光学レンズのアレイ配列は、等間隔の配列、輻射状配列又はサブアレイ配列のいずれか１種又はその組み合わせを含み、該サブアレイ配列は、複数の光学アレイから１つのサブアレイを構成し、形成される複数のサブアレイがさらにディスク状光学レンズアレイ上に配列される請求項１に記載のディスク状光学レンズアレイ。
4. 前記ディスク孔の形状は、円形、矩形又は多辺形の何れか１種である請求項１に記載のディスク状光学レンズアレイ。
5. 前記光学レンズの周辺に環状機構を設置し、該環状機構は、凹溝が形成する環状構造及び定位ピンが形成する環状構造の何れか１種又はその組み合わせである請求項１に記載のディスク状光学レンズアレイ。
6. 前記非光学作用領域は、更に少なくとも１つの定位機構を設け、ディスク状の光学レンズアレイを光学レンズの光学中心軸を精密位置合わせし、堆積し、組み合わせる請求項１に記載のディスク状光学レンズアレイ。
7. 前記定位機構は、定位ピン、凹溝、コリメータレンズ、通孔及び十字刻線の何れか１種又はその組み合わせである請求項６に記載のディスク状光学レンズアレイ。
8. 請求項１〜７の何れか１項に記載のディスク状光学レンズアレイを利用し、切断線に沿って単一光学レンズサブアレイに切断分離し、そのうち、該光学レンズサブアレイは、複数の光学レンズを含み、且つアレイ方式で配列される光学レンズサブアレイ。
9. 複数の光学レンズ以外の非光学作用領域に定位機構を更に含み、該定位機構は、定位ピン、凹溝、コリメータレンズ、通孔及び十字刻線のうちいずれか１種又はその組み合わせである請求項８に記載の光学レンズサブアレイ。
10. 請求項１〜７の何れか１項に記載のディスク状光学レンズアレイを利用し、切断線に沿って単一光学レンズに切断分離する光学レンズ。
11. 光学レンズの周辺に環状機構を設け、該環状機構は、凹溝が形成する環状構造及び定位ピンが形成する環状構造の何れか１種又はその組み合わせである請求項１０に記載の光学レンズ。
12. プラスチック射出圧縮成型方法により形成し、以下のステップ：
    Ｓ０：上鋳型及び下鋳型を含み、その上に光学面成形型面を設け、上鋳型又は下鋳型の１つの中心に原料供給口を設け、プラスチック射出圧縮成型鋳型を提供し、
    Ｓ１：上下鋳型を僅かに開ける時、上下鋳型が構成するキャビティ中で原料供給口から一部の可塑材料を射出注入し、上下鋳型を型閉鎖及び型締めするよう加圧し、原料供給口から可塑材料を補充し、且つ圧力を加え、圧縮成型することによりキャビティの充填を完成し、
    Ｓ２：冷却後に上下鋳型を分離し、ディスク状光学レンズアレイ第１次製品を形成し、
    Ｓ３：ディスク状光学レンズアレイ及びダウンスプルースティックを含む該第１次製品を取り出し、
    Ｓ４：該ダウンスプルースティックを切断し、ディスク状光学レンズアレイを形成し、且つその中心部分にディスク孔を形成する、
    を含むディスク状光学レンズアレイの製法
13. 請求項１２に記載のディスク光学レンズアレイの製法を利用し、更に、以下のステップ：
    Ｓ５：ディスク状光学レンズアレイ上に切断線を設置し、該切断線に沿って該ディスク状光学レンズアレイを切断し、単一の光学レンズに分離する、
    を含む光学レンズの製法。
14. 請求項１２に記載のディスク光学レンズアレイの製法を利用し、更に、以下のステップ：
    Ｓ５’：ディスク状光学レンズアレイ切断線を設置し、該切断線に沿って該ディスク状光学レンズアレイを切断し、光学レンズサブアレイに分離する、
    を含む光学レンズの製法。

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