TWI521253B - 雙射射出成形光學元件 - Google Patents

Description

雙射射出成形光學元件

本發明係有關於一種光學透鏡組件，且特別係有關於一種雙射射出成形的光學組件。

一般來說，光學影像系統通常係與例如是行動電話、平板電腦等之個人電子裝置結合。光學影像系統包含反應入射光及透鏡之影像感測器，直接聚光於影像感測器，以在結合光學影像系統的裝置上形成外部物體之影像。如此的光學影像系統可包含多透鏡，以及提供以固定透鏡彼此對齊於光軸的透鏡鏡筒。在一些設計中，透鏡鏡筒的表面反射出的光可通過透鏡並照射在影像感測器上。如此會產生影響影像品質的眩光和其他假影。因此，如何能避免產生影響影像品質的眩光和其他假影，實屬當前重要研發課題之一，亦成為當前相關領域極需改進的目標。

本發明的一些實施例係有關於護圈、光學透鏡、透鏡鏡筒，用於光學影像系統(例如：照相機)。光學透鏡系 統的一部份包含光學透鏡組件。於本發明的一些實施例中，光學透鏡組件包含光學透鏡和護圈。

於一實施例中，光學透鏡組件包含具有物側開口、像側開口及內表面之中空的護圈，以及具有物側表面、像側表面及側表面之光學透鏡。光學透鏡之側表面緊靠護圈之內表面。於一實施例中，護圈可為圓筒狀，並且沿著光軸與光學透鏡對齊。

於一實施例中，護圈包含設置於光學透鏡之物側表面的環狀外形(環形)凸緣。於另一實施例中，護圈設置於光學透鏡之像側表面的環狀外形(環形)凸緣。環形凸緣係與光軸對齊，並且可為光學透鏡組件之孔徑光闌。

於一實施例中，護圈及凸緣係由非透明塑膠利用射出成形製程而一體地製造而成。

於另一實施例中，光學透鏡組件包含具有中空空間及外表面之護圈、與該護圈之構造一體地結合以形成並填充於該護圈之一部分的光學透鏡，以及用以容納護圈之透鏡鏡筒。光學透鏡包含物側表面、像側表面，以及自物側表面延伸至像側表面之側表面。光學透鏡不與透鏡鏡筒實體接觸。於一實施例中，護圈具有圓筒狀內表面，並且光學透鏡的側表面環狀緊靠護圈的圓筒狀中空內表面。於一實施例中，護圈及光學透鏡對齊光軸。於一實施例中，護圈包含與護圈同時形成的凸緣。於一實施例中，凸緣可為環狀外形，環狀外形具有對準光軸之中心，並且可用以做為整合光學透鏡的孔徑光闌。

本發明中關於護圈的某些實施例中，護圈本體具有一內表面以容納光學透鏡組。護圈具有縮小的平坦邊緣之凸緣以防止入射光反射到影像感測器上而產生眩光。

為了使本發明之敘述及申請專利範圍之界定更加詳盡與完備，可參照所附之圖式及以下之敘述。

100、200、300、400、500‧‧‧光學透鏡組件

110、210、310、410、510‧‧‧光學透鏡

112、325、425、525‧‧‧凸緣

113、141、326、426、526、530‧‧‧平坦表面

120‧‧‧透鏡鏡筒

121‧‧‧內表面

130‧‧‧鏡座

140、220、320、420、520‧‧‧護圈

150‧‧‧影像感測器

160‧‧‧基板

211、311、511‧‧‧物側表面

212、312‧‧‧像側表面

213、313‧‧‧側表面

221‧‧‧內側壁

222‧‧‧外側壁

223、323、423、523‧‧‧物側開口

224、324、424、524‧‧‧像側開口

321、421、521‧‧‧內表面

322、422、522‧‧‧外表面

314‧‧‧周邊部

315‧‧‧平坦底部

427‧‧‧第一斜表面

428‧‧‧第二斜表面

527‧‧‧第一表面

528‧‧‧第二表面

429、529‧‧‧角度

D1、D2‧‧‧直徑

I‧‧‧光軸

T‧‧‧厚度

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖為一種光學透鏡組件之簡化剖面圖；第2A圖為本發明第一實施例之一種光學透鏡組件之簡化剖面圖；第2B圖為本發明第一實施例之圍繞於光學透鏡組件的護圈之上視圖；第3圖為本發明第二實施例之一種光學透鏡組件之簡化剖面圖；第4A圖為本發明第三實施例之一種光學透鏡組件之簡化剖面圖；第4B圖為第4A圖所繪示的剖面圖之局部放大圖；第5A圖為本發明第四實施例之一種光學透鏡組件之簡化剖面圖；以及第5B圖為第5A圖所繪示的剖面圖之局部放大圖。

本發明係關於雙射光學透鏡組件。雙射光學透鏡組件可在行動裝置及穿戴式電子裝置具有廣泛的應用，例如：行動電話、頭戴式裝置、平板電腦，以及用於感光耦合元件(Charge-Coupled Device，CCD)或是互補式金氧半影像感測器(CMOS image sensor)。具體的實施例敘述如下，熟習此項技藝者採用本發明時應瞭解到其他可用以實施之光學透鏡組件亦在本發明之保護之內。

應瞭解到，圖中的元件並未按比例繪製，而類似的元件符號通常用來表示類似的元件。不同的實施例係經由範例於此處敘述，並且關於不同實施例中之特徵可加以合併並互換，均不脫離本發明之保護範圍及精神。

於本發明中，「內」、「外」係指相對於光軸之位置。例如，內表面係指朝向光軸的表面，而外表面則為相反的表面。

光學透鏡組件用以製作一光學影像系統。第1圖為一種光學透鏡組件100之簡化剖面圖。光學透鏡組件100包含光學透鏡110、透鏡鏡筒120以及鏡座130。光學透鏡110具有設置於外周部的凸緣112。凸緣112具有形成圍繞光學透鏡110上完整周邊的環狀外形。凸緣112可為同於光學透鏡110之材料以整合形成。凸緣112具有一相對大厚度T以固定光學透鏡於透鏡鏡筒120之內表面121。光學透鏡組件100更包含護圈140，其具有緊靠於透鏡鏡筒120的底部平坦表面113之平坦表面141。反射於透鏡鏡筒120的平坦表面141上的光更可從透鏡鏡筒120的內表面121反射， 並且到達固定於基板160的影像感測器150，影響光學影像系統之影像品質。再者，光學透鏡110的凸緣112之相對大的厚度會影響光學透鏡品質並增加透鏡尺寸及生產成本。

第2A圖為本發明第一實施例之一種光學透鏡組件200之簡化剖面圖。光學透鏡組件200包含光學透鏡210、護圈220，以及耦接於鏡座130之透鏡鏡筒120。於一實施例中，護圈220係具有內側壁221及外側壁222(以下側壁及表面擇一使用)之環狀結構。護圈220具有直徑D1的物側開口223及直徑D2的像側開口224。物側開口223及像側開口224彼此相對設置形成光路徑供光線通過以照射影像感測器150。直徑D1和直徑D2具有相同的直徑以使得護圈220為一中空圓筒。光學透鏡210具有物側表面211、像側表面212以及側表面213。側表面213自物側表面211延伸到像側表面212。

側表面213直接接觸護圈220的內側壁221。於一實施例中，內側壁221具有之表面積等於光學透鏡210之側表面213的表面積，即護圈220的內側壁221和光學透鏡210的側表面213之邊緣具有相同的厚度。於另一實施例中，護圈220的內側壁221具有之表面積大於光學透鏡210之側表面213的表面積，即護圈220比光學透鏡210周圍之厚度厚。於又一實施例中，護圈220的內側壁221具有之表面積小於光學透鏡210之側表面213的表面積，即護圈220比光學透鏡210周圍之厚度薄。

於一實施例中，如護圈220般的護圈一開始係由第 一射出成形製程製作。之後，護圈被放置入一具有透鏡形狀的腔體之第二模型經由第二射出成形製程以形成如光學透鏡210的光學透鏡，以使得形成的光學透鏡被護圈完全圍繞。因此，於本發明中，雙射射出成形技術的優勢在於縮小光學透鏡的尺寸及降低光學透鏡的成本。再者，因為雙射射出成形技術大大降低了光學透鏡上凸緣的必要性，非常薄的光學透鏡可與光學品質之提高一同達成。此外，光學透鏡與護圈一起整合製造，光學透鏡和護圈的軸向偏差可以降低，且裝配程序更簡化。

於一實施例中，護圈220係由射出成形非透明塑膠製成。非透明塑膠係黑色的。

第2B圖為本發明第一實施例之圍繞於光學透鏡110的中空圓筒狀護圈112之上視圖。如圖所示，光學透鏡110的側表面213係直接接觸護圈220之內側壁221，但不接觸透鏡鏡筒120的內表面121。

之後，將這樣的光學透鏡組件沿著光軸I固定在鏡筒120。雖然一光學透鏡組件(例如：光學透鏡組件200)如圖所示，應瞭解到光學透鏡組件200可具有至少一光學透鏡和護圈。值得注意的是，為了簡單繪示，光學透鏡組件200係描述光學透鏡固定於護圈。本發明之實施例可以不同數量的光學透鏡及護圈以具體實現。

第3圖為本發明第二實施例之一種光學透鏡組件300之簡化剖面圖。光學透鏡組件300包含沿著光軸I對齊的光學透鏡310以及護圈320。於此實施例中，護圈320係 具有物側開口323及像側開口324之一中空圓筒，且凸緣325設置於物側開口323及像側開口324當中之一者。護圈320具有內表面321及外表面322。如圖所示，凸緣325具有環狀外形，其具有與光軸I對齊的一中心並整合形成於像側開口324的全部周邊。另一方面，護圈324和凸緣325透過單一射出成形製程以形成。於一實施例中，護圈324和凸緣325係透過黑色塑料(例如：黑聚碳酸酯)之單一射出成形製程以一體地形成。於一實施例中，環形凸緣325可用以做為光學透鏡組件300的孔徑光闌。

光學透鏡310具有物側表面311、像側表面312、側表面313以及具有一平坦底部315之周邊部314。側表面313緊靠護圈320之內表面321。於一實施例中，護圈320的內表面321之表面積等於光學透鏡310之側表面313的表面積。於另一實施例中，護圈320的內表面321之表面積大於光學透鏡310之側表面313的表面積。於又一實施例中，護圈320的內表面321之表面積小於光學透鏡310之側表面313的表面積。

凸緣325具有接觸光學透鏡310之平坦底部315的平坦表面326。護圈320和凸緣325可透過第一射出成形製程而一體地製造以形成一完整護圈。之後，該一體地製造的護圈320被放置入一具有透鏡形狀的腔體之第二模型經由第二射出成形製程以形成光學透鏡310。之後，如第3圖所示，護圈和光學透鏡可被固定於透鏡鏡筒120內。

由於光學透鏡310完全被護圈320所圍繞，平坦底 部315可被製造成很小。因此，於本發明中，雙射射出成形技術的優勢在於縮小光學透鏡的尺寸及降低光學透鏡的成本。再者，光學透鏡及護圈一起整合製造，光學透鏡和護圈的軸向偏差可以降低，且裝配程序更簡化。

第4A圖為本發明第三實施例之一種光學透鏡組件400之簡化剖面圖。光學透鏡組件400包含光學透鏡410及護圈420。光學透鏡410及護圈420沿著光軸I對齊。於此實施例中，護圈420係為具有物側開口423和像側開口424之中空圓筒，且凸緣425設置於物側開口423和像側開口424當中之一者。護圈420具有內表面421和外表面422。於此實施例中，凸緣425具環狀外形，其具有對準光軸I之一中心，且與像側開口424的全部周邊整體形成。另一方面，護圈420和凸緣425均透過單一射出成形製程以形成。於一實施例中，護圈420和凸緣425可透過黑色塑料之單一射出成形製程以形成。於一實施例中，環形凸緣425可用以做為光學透鏡組件400的孔徑光闌。

第4B圖為第4A圖所繪示的凸緣425之局部放大圖。如圖所示，凸緣425具有平坦表面426及相對於平坦表面426具有一傾斜小於90度的角度429之第一斜表面427。由於斜表面，照射於第一斜表面427反射回物側開口423的光如同雜散光，將不會抵達影像感測器150。斜表面的優點在於減少雜散光。於一實施例中，凸緣425包含一第二斜表面428，第二斜表面428設置於第一斜表面427對面，用以減少凸緣425之反射面以減少眩光。

第5A圖為本發明第四實施例之一種光學透鏡組件500之簡化剖面圖。光學透鏡組件500包含光學透鏡510以及沿著光軸I對準的護圈520。於此實施例中，護圈520係一中空圓筒，其具有物側開口523及像側開口524，且凸緣525設置於物側開口523及像側開口524當中之一者。護圈520具有內表面521及外表面522。於此實施例中，凸緣525具有環狀外形，且與物側開口523之全部周邊一體地製造。另一方面，護圈520及凸緣525係透過單一射出成形製程以製造。於一實施例中，護圈520及凸緣525係透過黑色塑料(例如：黑聚碳酸酯)之單一射出成形製程以製造。於一實施例中，環形凸緣525具有一對準光軸I的中心，且用以做為光學透鏡組件500的孔徑光闌。

第5B圖為第5A圖所繪示的凸緣525之局部放大圖。如圖所示，凸緣525具有平坦表面526和第一表面527，平坦表面526和第一表面527可彎曲或傾斜以適應光學透鏡510之物側表面511的周緣。凸緣525也具有第二表面528，第二表面528相對於平坦表面530傾斜一角度529。第二表面528係連續向下傾斜朝向影像感測器150。如此具有第一表面527和第二表面528的技術會縮小凸緣525的邊緣區，其優點在於減少眩光。傳統的凸緣將有平坦邊緣，可以反射入射光進入到影像感測器以減少眩光。

包含凸緣525的護圈520係透過第一射出成形製程而製成。之後，護圈525被放置入一具有透鏡形狀的腔體之第二模型經由第二射出成形製程以形成光學透鏡510。用 以製造護圈520和凸緣525的材料可以是黑聚碳酸酯。製造出的護圈520接下來與光學透鏡510被固定於透鏡鏡筒120。

整合製造護圈和光學透鏡的雙射射出製程敘述於中國專利申請編號201310479127.1以及201310479311.6，可參考內容中之具體實施方式以實現本發明。

由前所述之實施例可知，護圈及光學透鏡係以雙射射出製程整合製造。由於光學透鏡完全被護圈圍繞，光學透鏡和護圈的軸向偏差可以降低。再者，光學透鏡的尺寸及材料可顯著地減少。如此一來，製造過程可被簡化，製造及材料的成本可大大地減少，且透鏡組件的品質可提升。

另外，凸緣的平坦邊緣可減少或是排除掉，入射光將不反射到影像感測器產生眩光。於一些實施例中，凸緣係具有對齊護圈及光學透鏡之光軸的一中心之環形，且用以做為一孔徑光闌。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

120‧‧‧透鏡鏡筒

121‧‧‧內表面

130‧‧‧鏡座

200‧‧‧光學透鏡組件

210‧‧‧光學透鏡

211‧‧‧物側表面

212‧‧‧像側表面

213‧‧‧側表面

220‧‧‧護圈

221‧‧‧內側壁

222‧‧‧外側壁

223‧‧‧物側開口

224‧‧‧像側開口

D1、D2‧‧‧直徑

I‧‧‧光軸

Claims (12)

1. 一種光學透鏡組件，包含：一中空之護圈，具有一內表面，一物側開口，以及一像側開口；以及一光學透鏡，與該護圈之構造一體地結合以形成並填充於該護圈之一部分，該光學透鏡具有面向該物側開口之一物側表面、面向該像側開口之一像側表面，以及自該物側表面延伸至該像側表面之一側表面；其中該護圈及該光學透鏡係沿著一光軸對齊，該護圈更包含一凸緣，該凸緣具有一遠離該光學透鏡的方向的第二斜表面。
2. 如請求項1所述之光學透鏡組件，其中該凸緣具有一平坦表面及相對於該平坦表面傾斜小於90度之一角度的一第一斜表面。
3. 如請求項1所述之光學透鏡組件，其中該凸緣圍繞該光學透鏡之該物側表面的一周邊部。
4. 如請求項1所述之光學透鏡組件，其中該凸緣圍繞該光學透鏡之該像側表面的一周邊部。
5. 如請求項1所述之光學透鏡組件，其中該凸緣具有 一環狀外形，該環狀外形具有對準該光軸之一中心。
6. 如請求項1所述之光學透鏡組件，其中該第一斜表面朝向該光學透鏡，且該第一斜表面設置於第二斜表面之對面。
7. 如請求項1所述之光學透鏡組件，更包含：一透鏡鏡筒，用以容納沿著該光軸之該光學透鏡及該護圈。
8. 一種光學透鏡組件，包含：一護圈，具有一中空空間、一外表面、一物側開口以及一像側開口；一光學透鏡，與該護圈之構造一體地結合以形成並填充於該中空空間之一部分，該光學透鏡具有面向該物側開口之一物側表面，面向該像側開口之一像側表面，以及由該物側表面延伸至該像側表面之一側表面；以及一透鏡鏡筒，用以容納該護圈，其中該光學透鏡不與該透鏡鏡筒實體接觸。
9. 如請求項8所述之光學透鏡組件，其中該護圈包含一環形凸緣與該護圈同時形成，該環形凸緣具有一平坦表 面及相對於該平坦表面傾斜小於90度之一角度之一第一斜表面。
10. 如請求項9所述之光學透鏡組件，其中該凸緣圍繞該光學透鏡之該像側表面的一周邊部。
11. 如請求項9所述之光學透鏡組件，其中該凸緣圍繞該光學透鏡之該物側表面的一周邊部。
12. 如請求項9所述之光學透鏡組件，其中該凸緣係具有一中心對準該光軸之一孔徑光闌。