TWI425243B - 鏡片結構及其製作方法 - Google Patents

Description

鏡片結構及其製作方法

本發明涉及一種鏡片結構，尤其涉及一種具有濾光功能之鏡片結構及其製作方法。

隨著人們對便攜式電子設備小型化之需求之提高，安裝於各種電子設備之相機模組之尺寸也不斷之縮小。因而，具有晶元級尺寸之鏡片於相機模組中廣泛應用。一種微型鏡片之製作方法請參見文獻The Novel Fabrication Method and Optimum Tooling Design Used for Microlens Arrays，Proceedings of the 1st IEEE International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems；January 18-21,2006,Zhuhai,China。

於先前技術之相機模組中，鏡頭模組與影像感測器之間通常設置一紅外濾光片，以濾除紅外光，以避免紅外光對成像效果之影響。而設置於鏡頭模組外之紅外濾光片佔據之空間增加了相機模組佔據之空間，不能滿足人們對相機模組小型化之需求。

有鑑於此，有必要提供一種鏡片結構及其製作方法，使得該鏡片結構具有濾除不需要光線之功能。

一種鏡片結構，其包括鏡片與濾光片，所述濾光片包括玻璃基板及形成於所述玻璃基板之濾光膜，所述鏡片包括一體成型之透鏡與連接環，所述透鏡與所述濾光片相對，所述連接環連接於所述透鏡與所述濾光片之間，並藉由化學反應與所述濾光片之玻璃基板相結合。

一種鏡片結構之製作方法，包括以下步驟：製作一個鏡片，所述鏡片包括一體成型之透鏡與連接環；提供一濾光片，所述濾光片包括玻璃基板與形成於玻璃基板上之濾光膜；對所述鏡片之表面與濾光片之玻璃基板之表面進行親水性處理；使親水性處理後之玻璃基板之表面與連接環之表面通過化學反應結合，以形成鏡片結構。

本技術方案中之鏡片結構具有濾除光線之功能，當將其安裝於相機模組中使用時，不需要之光線可被濾除。因此，於相機模組中不需另外設置紅外濾光片，可減少因安裝濾光片而佔據之空間。本技術方案提供之鏡片結構製作方法具有操作簡單方便之特點。

20‧‧‧母模

21‧‧‧成型面

22‧‧‧凹槽

100‧‧‧鏡片結構

110‧‧‧鏡片

111‧‧‧透鏡

1111‧‧‧第一表面

1112‧‧‧第二表面

1113‧‧‧側面

112‧‧‧連接環

120‧‧‧紅外濾光片

121‧‧‧玻璃基板

122‧‧‧濾光膜

200‧‧‧鏡片陣列

221‧‧‧第一凹槽

222‧‧‧第二凹槽

圖1係本技術方案提供之鏡片結構之示意圖。

圖2係本技術方案實施例採用之母模之平面示意圖。

圖3係圖2沿III-III線之剖面示意圖。

圖4係本技術方案實施例提供之母模形成鏡片材料後之示意圖。

圖5係本技術方案製作之鏡片陣列之示意圖。

圖6係本技術方案製作之鏡片之示意圖。

圖7係本技術方案提供之濾光片之示意圖。

下面將結合附圖對本技術方案之鏡片結構及其製作方法作進一步詳細說明。

請參閱圖1，本技術方案提供之鏡片結構100，其包括鏡片110及濾光片120。

鏡片110由聚二甲基矽氧烷(PDMS)製成，其包括一體成型之透鏡111及連接環112。透鏡111呈圓形，具有圓形之第一表面1111、與第一表面1111相對之第二表面1112及連接於第一表面1111與第二表面1112之間之側面1113。透鏡111可以球面透鏡，也可以為非球面透鏡。本實施例中，鏡片110為凸透鏡，其第一表面1111中心具有圓形凸起，圓形凸起具有曲面之表面，所述曲面之表面可為球面或非球面。第二表面1112為平面。當然，鏡片110亦可為凹透鏡。

連接環112用於連接鏡片110與濾光片120。連接環112呈圓環狀，其環繞透鏡111並與透鏡111同軸設置。連接環112自第一表面1111沿著透鏡110之光軸方向自第一表面1111向遠離第一表面1111之方向延伸，連接環112之外徑與透鏡110之直徑相等，從而使得連接環112透鏡111之側面1113齊平。連接環112凸出於第一表面1111之高度應大於第一表面1111之圓形凸起凸出於第一表面1111之高度。

濾光片120呈圓形片狀，其直徑與連接環112之外徑相等，濾光片120之中心軸線與連接環112之中心軸線重合。濾光片120設置於 連接環112上，並與連接環112不可逆結合形成一體，並使得濾光片120與透鏡110相對。濾光片120包括玻璃基板121及形成於玻璃基板121表面之濾光膜122。玻璃基板121採用二氧化矽玻璃製成。玻璃基板121與連接環112相接觸之表面藉由發生化學反應，形成一體結構。所述濾光膜122可為紅外截止濾光膜、紅外通過濾光膜或者濾除其他波長範圍光線之濾光膜。

本實施例中之鏡片結構100具有濾除光線之功能，因此，當將其安裝於相機模組中使用時，於相機模組中不需另外設置紅外濾光片，可達到減少因安裝濾光片而佔據之空間之作用。

本技術方案第二實施例提供一種鏡片結構之製作方法，下面以製作第一實施例中之鏡片結構100為例進行說明。鏡片結構100之製作方法包括如下步驟：

請參閱圖6，第一步，製作一個鏡片110，所述鏡片110包括一體成型之透鏡111與連接環112。

請一併參閱圖2及圖3，首先，提供一母模20，其材質為鋁或鎳。該母模具有一成型面21，為了使得成型面21具有較高之精度並且能夠形成非球面，本實施例中利用超精密加工技術形成成型面21。將所需要之光學設計即鏡片110之資料登錄超精密加工機台，可以保證成型面21之精準度，並且能夠得到包括非球面之成型面21。

本實施例中，為了同時製得複數鏡片110，採用母模20製作鏡片陣列200。於成型面21上形成有複數與鏡片110之形狀互補之鏡片凹槽22，每一鏡片凹槽22包括一個與透鏡111形狀互補之第一凹 槽221及一個與連接環112形狀互補之第二凹槽222。第一凹槽221與第二凹槽222均自成型面21向母模20內部延伸。其中，第一凹槽221向母模20內延伸之深度小於第二凹槽222向母模20內延伸之深度。複數鏡片凹槽22於成型面21上陣列排佈，相鄰之鏡片凹槽22相互隔離。

當鏡片110為凹透鏡時，則第一凹槽221可以設置為與凹透鏡形狀互補之凸起。

請一併參閱圖4與圖5，然後，採用母模20製作鏡片陣列200。

為了使將來製得之鏡片陣列200易於從母模20上脫離，本實施例中，塗佈鏡片材料之前，於母模20之成型面21上塗佈脫模劑。具體地，先將脫模劑置於玻璃瓶中，將該玻璃瓶與母模20一起置於真空腔中，於一定溫度下，脫模劑揮發出之氣體將附著於母模20之成型面21。優選地，脫模劑為矽烷類液體。當脫模劑附著於成型面21時，於以後之翻模中，就可避免黏模現象，提高翻模品質。

本實施例中，採用旋轉塗佈法於母模20之成型面21塗佈熔融態鏡片材料，本實施例中選用之鏡片材料為聚二甲基矽氧烷。將母模20置於旋轉台上，再將聚二甲基矽氧烷材料倒於成型面21上，啟動旋轉台，通過控制旋轉台之轉速來控制聚二甲基矽氧烷材料之厚度與均勻度，並使聚二甲基矽氧烷材料與成型面21貼合。另外，也可以使用點滴法向母模20之成型面21形成聚二甲基矽氧烷材料。

固化聚二甲基矽氧烷材料，可採用例如熱固化、紫外光固化、長 時間置於乾燥環境中等方法。優選地，於125攝氏度下對該聚二甲基矽氧烷材料40進行15分鐘之烘烤以實現固化，從而形成鏡片陣列200。

對鏡片陣列200翻模，使其與母模20分離。由於聚二甲基矽氧烷材料具有良好之彈性，可以將其自母模20之成型面21剝離得到鏡片陣列200。由於成型面具有脫模劑，翻模後與成型面接觸之鏡片陣列200的之表面不會遭到破壞，仍保持很高之精準度。

請參閱圖6，最後，對鏡片陣列200進行切割，以得到複數鏡片110。

採用切割機對鏡片陣列200進行切割，得到複數鏡片110。

請參閱圖7，第二步，提供一濾光片120。

本實施例中，濾光片120包括玻璃基板121及通過濺鍍形成於玻璃基板121表面之濾光膜122。玻璃基板121之材質為二氧化矽玻璃。濾光片120之形狀與透鏡111之形狀相對應。

第三步，將鏡片110與紅外濾光片120放置於氧電漿中進行親水處理。

本實施例中，將鏡片110與紅外濾光片120均放入氧電漿中進行表面處理，從而使得鏡片110與紅外濾光片120之表面進行親水改性。其中，鏡片110由聚二甲基矽氧烷製成，於氧電漿中，鏡片110表面之甲基經處理過後轉化為羥基。玻璃基板121由二氧化矽製成，玻璃基板121表面之氧經過氧電漿處理後亦轉化為羥基，從而使得玻璃基板121與鏡片110之表面具有親水性。

請參閱圖1，第四步，使親水性處理後之玻璃基板121之表面與連接環112之表面藉由化學反應結合，以形成鏡片結構100

將經過親水處理之紅外濾光片120之玻璃基板121與鏡片110之連接環112接觸，並使得紅外濾光片120之中心軸線與鏡片110之中心軸線重合。於溫度為80攝氏度條件下發生化學反應，反應時間為10分鐘，使得鏡片110與紅外濾光片120結合為一體。於化學反應過程中，經親水處理後之玻璃基板121與連接環112接觸表面之羥基及連接環112與玻璃基板121接觸表面之羥基發生反應，發生反應之每兩羥基脫除一個水分子，使得玻璃基板121與連接環112相互接觸之表面之間通過化學鍵相互結合，從而玻璃基板121與連接環112成為一體，從而使得鏡片結構100成為一個整體。

本技術方案提供之鏡片結構之製作方法，具有操作簡單、方便之優點。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

100‧‧‧鏡片結構

110‧‧‧鏡片

111‧‧‧透鏡

1111‧‧‧第一表面

1112‧‧‧第二表面

1113‧‧‧側面

112‧‧‧連接環

120‧‧‧紅外濾光片

121‧‧‧玻璃基板

122‧‧‧濾光膜

Claims (14)

1. 一種鏡片結構，其包括鏡片與濾光片，所述濾光片包括玻璃基板及形成於所述玻璃基板之濾光膜，所述鏡片包括一體成型之透鏡與連接環，所述透鏡具有一第一表面，所述第一表面中心具有一圓形凸起，所述連接環為沿所述透鏡光軸方向自所述第一表面向遠離所述第一表面的方向延伸形成之圓環狀結構，所述連接環環繞所述透鏡並與所述透鏡同軸設置，所述連接環凸出於所述第一表面之高度大於所述圓形凸起凸出於所述第一表面之高度，所述透鏡與所述濾光片相對，所述連接環連接於所述透鏡與所述濾光片之間，並藉由化學反應與所述濾光片之玻璃基板相結合。
2. 如申請專利範圍第1項所述之鏡片結構，其中，所述鏡片之材質為聚二甲基矽氧烷。
3. 如申請專利範圍第1項所述之鏡片結構，其中，所述玻璃基板由二氧化矽玻璃製成。
4. 如申請專利範圍第1項所述之鏡片結構，其中，所述連接環之中心軸線與濾光片之中心軸線重合。
5. 如申請專利範圍第1項所述之鏡片結構，其中，所述連接環為圓環狀，所述濾光片為圓形片狀，所述連接環之外徑與濾光片之直徑相等。
6. 如申請專利範圍第1項所述之鏡片結構，其中，所述透鏡為非球面透鏡。
7. 一種鏡片結構之製作方法，包括以下步驟：製作一鏡片，所述鏡片包括一體成型之透鏡與連接環，所述透鏡具有一第一表面，所述第一表面中心具有一圓形凸起，所述連接環為沿所述透鏡光軸方向自所述第一表面向遠離所述第一表面的方向延伸形成之圓環 狀結構，所述連接環環繞所述透鏡並與所述透鏡同軸設置，所述連接環凸出於所述第一表面之高度大於所述圓形凸起凸出於所述第一表面之高度；提供一濾光片，所述濾光片包括玻璃基板與形成於玻璃基板上之濾光膜；對所述鏡片之表面與濾光片之玻璃基板之表面進行親水性處理；使親水性處理後之玻璃基板之表面與連接環之表面藉由化學反應結合，以形成鏡片結構。
8. 如申請專利範圍第7項所述之鏡片結構之製作方法，其中，所述鏡片之製作包括如下步驟：提供一個母模，該母模具有一成型面，該成型面上設置有複數與所述鏡片形狀互補之鏡片凹槽；於該成型面形成並固化熔融之鏡片材料，以獲得鏡片陣列：對所述鏡片陣列進行切割，從而得到複數鏡片。
9. 如申請專利範圍第8項所述之鏡片結構之製作方法，其中，所述鏡片之材質為聚二甲基矽氧烷。
10. 如申請專利範圍第9項所述之鏡片結構之製作方法，其中，所述玻璃基板由二氧化矽玻璃製成。
11. 如申請專利範圍第10項所述之鏡片結構之製作方法，其中：於成型面塗佈聚二甲基矽氧烷之前，還包括於成型面上塗佈脫模劑之步驟。
12. 如申請專利範圍第10項所述之鏡片結構之製作方法，其中，所述玻璃基板之表面與連接環之表面進行化學反應時，反應溫度為80攝氏度，反應時間為10分鐘。
13. 如申請專利範圍第10項所述之鏡片結構之製作方法，其中，玻璃基板與連接環相互接觸之表面藉由化學鍵相互結合。
14. 如申請專利範圍第10項所述之鏡片結構之製作方法，其中，於125攝氏度下對該聚二甲基矽氧烷材料進行15分鐘之烘烤以固化該聚二甲基矽氧烷材料。