TWI627447B - Method for manufacturing optical component - Google Patents

Abstract

提供一種光學元件的製造方法，係先提供具有第一表面的第一玻璃光學鏡片，再將具有光學功能特性的樹脂形成於第一玻璃光學鏡片的第一表面而得到第一樹脂光學鏡片。藉由該第一樹脂光學鏡片的設置，不僅可提供貼合或保護之功用，也具有光學特性，使該光學元件的設計更具彈性化，且因充分利用體積，故可達到薄型化設計之目的且降低製造成本，此外，更可呈現優異的光學表現。

Description

一種光學元件的製造方法

本發明為有關一種光學元件、光學模組及其製造方法，尤指一種複合式光學元件、光學模組及其製造方法。

光學元件泛指透鏡、稜鏡、面鏡、濾光片、各種鏡頭或鏡片或其組合，其為光學應用之核心零組件。光學元件之用途廣泛，例如顯微鏡、放大鏡、望遠鏡、照相機及攝影機等傳統光學器材；或如手機、數位相機等消費性電子；乃至醫療、工業檢測、量測等產業。光學元件的品質決定所應用之裝置的性能優劣，例如高精度的光學元件可提供銳利而失真極低的成像。

傳統的光學元件可參本案申請人所提出申請的中華民國新型專利公告第M399992號，提出一種具高耐熱性之複合鏡片，包含有一第一鏡片以及一第二鏡片，該第一鏡片具有一第一曲面與一第二曲面，該第二鏡片為一熱固性樹脂成形於該第一鏡片相對該第二曲面之位置，該第二鏡片相對該第一鏡片之一側具有一第三曲面。

以製造方法來說，可參本案申請人另提出申請的中華民國發明專利公開第201026488號，提出一種光學元件的製造方法，包含有以下步驟：提供一模具，該模具具有一下成形面及一上成形面，且該下成形面之曲率半徑小於該上成形面之曲率半徑；提供一套筒，該套筒具有一外表面、一內表面及至少一溝槽，該溝槽係環設於該內表面，且該溝槽具有一導引面及一承載面，該導引面自該下成形面朝向該上成形面之方向，由該套筒之該內表面朝該外表面的方向傾斜設置，而該承載面係垂直於該內表面，並與該導引面之間形成一傾斜角度；放置一光學材料於該套筒內，且該光學材料之放置位置係對應該溝槽；以及軟化該光學材料，並以該模具之該下成形面及該上成形面壓合該光學材料，使該光學材料貼合於該套筒之該內表面，並經由該導引面的導引而嵌入該溝槽，並抵止於該承載面上，同時令該光學材料形成具有一第一鏡面及一第二鏡面之一光學透鏡。

此外，也可參中華民國發明專利公開第201248237號，提出一種定焦投影鏡頭，包含有沿一光軸且由一成像側至一像源側依序排列之一第一鏡群以及一第二鏡群，該第一鏡群具有正屈光力且包含有由該成像側至該像源側依序排列之一第一鏡片以及一第二鏡片，該第一鏡片係由塑膠材質製成且具有負屈光力，該第二鏡片係由玻璃材質製成且具有正屈光力，該第二鏡群具有正屈光力且包含有由該成像側至該像源側依序排列之一第三鏡片、一第四鏡片、一第五鏡片、一第六鏡片以及一第七鏡片，該第三鏡片係由塑膠材質製成且具有負屈光力，該第四鏡片係由玻璃材質製成且具有負屈光力，該第五鏡片係由玻璃材質製成且具有正屈光力，且該第五鏡片與該第四鏡片膠合構成一具有負屈光力之複合透鏡，該第六鏡片係由塑膠材質製成且具有正屈光力，該第七鏡片係由玻璃材質製成且具有負屈光力。

於以上先前技術之中，中華民國發明專利公開第201026488號揭示將光學材料壓合於套筒內，以形成光學透鏡與套筒嵌合的光學元件，但其所揭示的結構僅為單一鏡片，故光學表現有待改善。中華民國新型專利公告第M399992號揭示該第二鏡片係由該熱固性樹脂形成；而中華民國發明專利公開第201248237號，揭示複數個玻璃鏡片之間透過樹脂來膠合，前述先前技術中，該第二鏡片本身僅具有提升耐熱性之功效，而該樹脂僅具有膠合的功能，兩者均不具光學特性，使複合鏡片的光學表現不甚理想，且體積無法縮小。由以上可知，光學元件之結構設計仍有待改進。

本發明的主要目的，在於解決習知光學元件之光學表現不佳之問題。

為達上述目的，本發明提供一種光學元件，包含一第一玻璃光學鏡片以及一第一樹脂光學鏡片，該第一玻璃光學鏡片係由一玻璃材質製成且具有一第一表面，該第一樹脂光學鏡片係由一具有一光學功能特性的樹脂形成於該第一表面。

於一實施例中，該第一表面的形狀擇自於平面、凸面與凹面所組成的群組。

於一實施例中，更包含一第二樹脂光學鏡片，形成於該第一玻璃光學鏡片遠離該第一表面的一第二表面。

於一實施例中，該第二表面的形狀擇自於平面、凸面與凹面所組成的群組。

於一實施例中，更包含一第二玻璃光學鏡片，形成於該第一樹脂光學鏡片遠離該第一玻璃光學鏡片的一第三表面。

於一實施例中，該樹脂的材料為酚醛樹脂。

於一實施例中，該第一樹脂光學鏡片具有一至少大於0.2mm的厚度。

為達上述目的，本發明還提供一種光學模組，包括至少一光學元件，該光學元件擇自於以下所組成之群組：

A.一第一光學元件，包括一第一玻璃光學鏡片以及一第一樹脂光學鏡片，該第一玻璃光學鏡片係由一玻璃材質製成且具有一第一表面，該第一樹脂光學鏡片係由一具有一光學功能特性的樹脂形成於該第一表面；

B.一第二光學元件，包括一第一玻璃光學鏡片、一第一樹脂光學鏡片以及一第二玻璃光學鏡片，該第一玻璃光學鏡片係由一玻璃材質製成且具有一第一表面，該第一樹脂光學鏡片係由一具有一光學功能特性的樹脂形成於該第一表面，該第二玻璃光學鏡片形成於該第一樹脂光學鏡片遠離該第一玻璃光學鏡片的一第三表面；以及

C.一第三光學元件，包括一第一玻璃光學鏡片、一第一樹脂光學鏡片以及一第二樹脂光學鏡片，該第一玻璃光學鏡片係由一玻璃材質製成且具有一第一表面，該第一樹脂光學鏡片係由一具有一光學功能特性的樹脂形成於該第一表面，該第二樹脂光學鏡片形成於該第一玻璃光學鏡片遠離該第一表面的一第二表面。

於一實施例中，該第一表面的形狀擇自於平面、凸面與凹面所組成的群組。

於一實施例中，該第二表面的形狀擇自於平面、凸面與凹面所組成的群組。

於一實施例中，該樹脂的材料為酚醛樹脂。

於一實施例中，該第一樹脂光學鏡片和該第二樹脂光學鏡片具有一至少大於0.2mm的厚度。

為達上述目的，本發明另提供一種光學元件的製造方法，先提供一具有一第一表面的第一玻璃光學鏡片，再將一具有一光學功能特性的樹脂形成於該第一玻璃光學鏡片的該第一表面而得到一第一樹脂光學鏡片。

於一實施例中，更包含以下步驟：

步驟S1A：將該第一玻璃光學鏡片的一第一周緣固定於一套筒的一內壁上；以及

步驟S2A：利用一模仁對該樹脂朝該第一玻璃光學鏡片的該第一表面的方向擠壓，而於該第一表面上形成該第一樹脂光學鏡片。

於一實施例中，更包含以下步驟：

步驟S1B：將該第一玻璃光學鏡片的一第一周緣固定於一套筒的一內壁上；

步驟S2B：利用一第一模仁對一第一樹脂朝該第一玻璃光學鏡片的該第一表面的方向擠壓，而於該第一表面上形成該第一樹脂光學鏡片；以及

步驟S3B：利用一第二模仁對一第二樹脂朝該第一玻璃光學鏡片遠離該第一表面的一第二表面的方向擠壓，而於該第二表面上形成一第二樹脂光學鏡片。

於一實施例中，更包含以下步驟：

步驟S1C：將該第一玻璃光學鏡片的一第一周緣和一第二玻璃光學鏡片的一第二周緣分別固定於一套筒的一內壁上且於彼此間形成一注膠空間，該套筒具有一與該注膠空間連通的注膠孔；以及

步驟S2C：透過該注膠孔將該樹脂注入該注膠空間，而於該第一玻璃光學鏡片和該第二玻璃光學鏡片之間形成該第一樹脂光學鏡片。

於一實施例中，該樹脂的材料為酚醛樹脂。

和上述先前技術相較之下，例如中華民國新型專利公告第M399992號和發明專利公開第201248237號，本發明的該第一樹脂光學鏡片不僅可提供貼合或保護之功用，也具有光學特性，使該光學元件的設計更具彈性化，且因充分利用體積，故可達到薄型化設計之目的且降低製造成本，此外，更可呈現優異的光學表現。而相較於中華民國發明專利公開第201026488號所揭示的光學元件的製造方法，本發明係將兼具貼合、保護與光學特性之該第一樹脂光學鏡片與該第一玻璃光學鏡片相互整合，整體來說將提供優異的光學效果。

有關本發明的詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下：

請搭配參閱『圖1』所示，為本發明第一實施例的光學元件的剖面示意圖，本發明為一種光學元件，包含一第一玻璃光學鏡片10以及一第一樹脂光學鏡片20，該第一玻璃光學鏡片10具有一第一表面11以及一遠離該第一表面11的第二表面12，該第一樹脂光學鏡片20成形於該第一玻璃光學鏡片10相對該第一表面11，其中該第一樹脂光學鏡片20由一具備光學功能的樹脂製成而使其具有一光學特性，且該第一樹脂光學鏡片20包括一第三表面21以及一第四表面22。於本實施例中，該第一表面11、該第二表面12、該第三表面21和該第四表面22的形狀可為平面、凸面或凹面，且曲率可隨需求而變化，而於本實施例中，該第一表面11、該第二表面12、該第三表面21和該第四表面22均為平面。

請參閱『圖2』所示，為本發明第二實施例的光學元件的剖面示意圖，和第一實施例相較，該光學元件更包括一第二玻璃光學鏡片30，該第二玻璃光學鏡片30形成於該第一樹脂光學鏡片20遠離該第一玻璃光學鏡片10的該第三表面21，該第二玻璃光學鏡片30包括一第五表面31以及一第六表面32。於本實施例中，該第一表面11為凸面，該第二表面12為凹面，該第三表面21為凸面，該第四表面22為凹面，該第五表面31為凸面，該第六表面32為凹面。

請參閱『圖3』所示，為本發明第三實施例的光學元件的剖面示意圖，和第一實施例相較，該光學元件更包括一第二樹脂光學鏡片40，該第二樹脂光學鏡片40由一具備光學功能的樹脂製成而使其具有一光學特性，該第二樹脂光學鏡片40包括一第七表面41以及一第八表面42。於本實施例中，該第一表面11和該第二表面12為凸面，該第三表面21為凸面，該第四表面22為凹面，該第七表面41為凹面，該第八表面42為凸面。以上僅為舉例說明，於本發明中，該第五表面31、該第六表面32、該第七表面41和該第八表面42可為平面、凸面或凹面。

本發明還提供一種光學模組，包括至少一光學元件，該光學元件擇自於以下所組成之群組：

A. 一第一光學元件，包括一第一玻璃光學鏡片10以及一第一樹脂光學鏡片20，該第一玻璃光學鏡片10係由一玻璃材質製成且具有一第一表面11，該第一樹脂光學鏡片20係由一具有一光學功能特性的樹脂形成於該第一表面11。由於該第一光學元件與本發明第一實施例的光學元件相類似，故不再贅述。

B. 一第二光學元件，包括一第一玻璃光學鏡片10、一第一樹脂光學鏡片20以及一第二玻璃光學鏡片30，該第一玻璃光學鏡片10係由一玻璃材質製成且具有一第一表面11，該第一樹脂光學鏡片20係由一具有一光學功能特性的樹脂形成於該第一表面11，該第二玻璃光學鏡片30係形成於該第一樹脂光學鏡片20遠離該第一玻璃光學鏡片10的一第三表面21。由於該第二光學元件與本發明第二實施例的光學元件相類似，故不再贅述。

C. 一第三光學元件，包括一第一玻璃光學鏡片10、一第一樹脂光學鏡片20以及一第二樹脂光學鏡片40，該第一玻璃光學鏡片10係由一玻璃材質製成且具有一第一表面11，該第一樹脂光學鏡片20係由一具有一光學功能特性的樹脂形成於該第一表面11，該第二樹脂光學鏡片40係形成於該第一玻璃光學鏡片10遠離該第一表面11的一第二表面12。由於該第三光學元件與本發明第三實施例的光學元件相類似，故不再贅述。

除了上述的組合外，亦可將本發明的第一、第二或第三實施例的光學元件與單片鏡片組合，詳細說明如後。

請繼續參閱『圖4』所示，為本發明第四實施例的光學元件的剖面示意圖，本實施例係以第三實施例為基礎，並進一步包括至少一第三鏡片50，該第三鏡片50形成於該第一樹脂光學鏡片20遠離該第一玻璃光學鏡片10的一側。該第一玻璃光學鏡片10、該第一樹脂光學鏡片20、該第二樹脂光學鏡片40以及該第三鏡片50沿一光軸X排列設置。於本實施例中，該第三鏡片50可為一玻璃光學鏡片或一樹脂光學鏡片，數量可介於1至50之間。此外，於一實施例中，部分或全部的該第三鏡片50彼此間可相距一間隔或相互膠合結合；或者，於另一實施例中，採用該樹脂光學鏡片的該第三鏡片50彼此間可插設採用該玻璃光學鏡片的該第三鏡片50，且彼此相互膠合結合。

請繼續參閱『圖5』所示，為本發明第五實施例的光學元件的剖面示意圖，本實施例係以第三實施例為基礎，並進一步包括至少一第四鏡片51，該第四鏡片51形成於該第二樹脂光學鏡片40遠離該第一玻璃光學鏡片10的一側。該第一玻璃光學鏡片10、該第一樹脂光學鏡片20、該第二樹脂光學鏡片40以及該第四鏡片51沿一光軸X排列設置。於本實施例中，該第四鏡片51可為一玻璃光學鏡片或一樹脂光學鏡片，數量可介於1至50之間。此外，於一實施例中，部分或全部的該第四鏡片51彼此間可相距一間隔或相互膠合結合；或者，於另一實施例中，採用該樹脂光學鏡片的該第四鏡片51彼此間可插設採用該玻璃光學鏡片的該第四鏡片51，且彼此相互膠合結合。

再請參閱『圖6』所示，為本發明第六實施例的光學元件的剖面示意圖，本實施例係以第三實施例為基礎，進一步包括該第三鏡片50和該第四鏡片51，該第三鏡片50和該第四鏡片51的特徵如上所述，於此不再贅述。

請繼續參閱『圖7』所示，為本發明第七實施例的光學元件的剖面示意圖，本實施例係以第二實施例為基礎，並進一步包括至少一第五鏡片60，該第五鏡片60形成於該第二玻璃光學鏡片30遠離該第一樹脂光學鏡片20的一側。該第一玻璃光學鏡片10、該第一樹脂光學鏡片20、該第二玻璃光學鏡片30以及該第五鏡片60沿一光軸X排列設置。於本實施例中，該第五鏡片60可為一玻璃光學鏡片或一樹脂光學鏡片，數量可介於1至50之間。此外，於一實施例中，部分或全部的該第五鏡片60彼此間可相距一間隔或相互膠合結合；或者，於另一實施例中，採用該樹脂光學鏡片的該第五鏡片60彼此間可插設採用該玻璃光學鏡片的該第五鏡片60，且彼此相互膠合結合。

請繼續參閱『圖8』所示，為本發明第八實施例的光學元件的剖面示意圖，本實施例係以第二實施例為基礎，並進一步包括至少一第六鏡片61，該第六鏡片61形成於該第一玻璃光學鏡片10遠離該第一樹脂光學鏡片20的一側。該第一玻璃光學鏡片10、該第一樹脂光學鏡片20、該第二玻璃光學鏡片30以及該第六鏡片61沿一光軸X排列設置。於本實施例中，該第六鏡片61可為一玻璃光學鏡片或一樹脂光學鏡片，數量可介於1至50之間。此外，於一實施例中，部分或全部的該第六鏡片61彼此間可相距一間隔或相互膠合結合；或者，於另一實施例中，採用該樹脂光學鏡片的該第六鏡片61彼此間可插設採用該玻璃光學鏡片的該第六鏡片61，且彼此相互膠合結合。

再請參閱『圖9』所示，為本發明第九實施例的光學元件的剖面示意圖，本實施例係以第二實施例為基礎，進一步包括該第五鏡片60和該第六鏡片61，該第五鏡片60和該第六鏡片61的特徵如上所述，於此不再贅述。

以上之該第三鏡片50、該第四鏡片51、該第五鏡片60和該第六鏡片61的形狀可為平凸、平凹、雙凸、雙凹或凹凸結構，依據實際應用而定。

本發明另提供一種光學元件製造方法，先提供一第一玻璃光學鏡片10，接著再將一具有一光學功能特性的樹脂形成於該第一玻璃光學鏡片10的一第一表面11，而得到一第一樹脂光學鏡片20。以下將說明該方法的具體實施例。

請搭配參閱『圖10A』及『圖10B』所示，為本發明一實施例中，該光學元件的製造步驟流程圖，係採用模造法，製造步驟如下：

步驟S1A：如『圖10A』所示，將該第一玻璃光學鏡片10的一第一周緣13固定於一套筒70的一內壁71上。

步驟S2A：如『圖10B』所示，先將該樹脂放置於該第一表面11，再利用一模仁80朝該第一玻璃光學鏡片10的該第一表面11的方向對該樹脂擠壓，而於該第一表面11上形成該第一樹脂光學鏡片20。

除了如上用於製造類似第一實施例之光學元件外，模造法亦可用於製造類似第三實施例之光學元件，請搭配參閱『圖11A』至『圖11C』所示，為本發明另一實施例中，該光學元件的製造步驟流程圖，製造步驟如下：

步驟S1B：如『圖11A』所示，將一第一玻璃光學鏡片10的一第一周緣13固定於一套筒70的一內壁71上。

步驟S2B：如『圖11B』所示，先將一第一樹脂放置於該第一表面11，再利用一第一模仁81朝該第一玻璃光學鏡片10的該第一表面11的方向對該第一樹脂擠壓，而於該第一表面11上形成該第一樹脂光學鏡片20。

步驟S3B：如『圖11C』所示，先將一第二樹脂放置於該第一玻璃光學鏡片10的一第二表面12，再利用一第二模仁82朝該第一玻璃光學鏡片10遠離該第一表面11的該第二表面12的方向對該第二樹脂擠壓，而於該第二表面12上形成一第二樹脂光學鏡片40。於本實施例中，該第一樹脂光學鏡片20和該第二樹脂光學鏡片40可分別先後形成於該第一表面11和該第二表面12，或者同時形成於該第一表面11和該第二表面12。

請參閱『圖12A』及『圖12B』所示，為本發明又一實施例中，該光學元件的製造步驟流程圖，係採用注膠法，製造步驟如下：

步驟S1C：如『圖12A』所示，將一第一玻璃光學鏡片10的一第一周緣13和一第二玻璃光學鏡片30的一第二周緣33分別固定於一套筒70的一內壁71上，該第一玻璃光學鏡片10和該第二玻璃光學鏡片30之間彼此相隔，而形成一注膠空間72，該套筒70具有一與該注膠空間72連通的注膠孔73。

步驟S2C：如『圖12B』所示，透過該注膠孔73將一樹脂注入該注膠空間72，而於該第一玻璃光學鏡片10和該第二玻璃光學鏡片30之間形成該第一樹脂光學鏡片20。於另一實施例中，該套筒70更包括一排氣孔，該排氣孔用於該樹脂注入該注膠空間72時，將該注膠空間72內的氣體排出，使該注膠空間72內的壓力保持平衡。另外，也可將該第一玻璃光學鏡片10或該第二玻璃光學鏡片30更換為該模仁80，待該第一樹脂光學鏡片20形成後再將該模仁80移除，而製造如『圖1』所示的該光學元件。需特別說明的是，於本實施例中的注膠法可使兩個相同外型的玻璃光學鏡片彼此膠合，例如，兩個分別為凸面的玻璃光學鏡片或兩個分別為凹面的玻璃光學鏡片，以『圖9』為例，該第一樹脂光學鏡片20用於膠合分別為凸面的該第一玻璃光學鏡片10和該第二玻璃光學鏡片30。

另外，於本發明中，該樹脂、該第一樹脂以及該第二樹脂可使用酚醛樹脂或其他具有光學功能的樹脂。此外，該第一樹脂光學鏡片20以及該第二樹脂光學鏡片40較佳地具有一至少大於0.2mm的厚度。

綜上所述，本發明相較先前技術的功效為，該第一樹脂光學鏡片不僅可提供貼合或保護之功用之外，同時具有光學特性，使該光學元件的設計更具彈性化，且因充分利用體積，故可達到薄型化設計之目的且降低製造成本。另外，本發明係將兼具貼合、保護與光學特性之該第一樹脂光學鏡片與該第一玻璃光學鏡片相互整合，整體來說將提供優異的光學效果。

以上已將本發明做一詳細說明，惟以上所述者，僅爲本發明的一較佳實施例而已，當不能限定本發明實施的範圍。即凡依本發明申請範圍所作的均等變化與修飾等，皆應仍屬本發明的專利涵蓋範圍內。

10‧‧‧第一玻璃光學鏡片
11‧‧‧第一表面
12‧‧‧第二表面
13‧‧‧第一周緣
20‧‧‧第一樹脂光學鏡片
21‧‧‧第三表面
22‧‧‧第四表面
30‧‧‧第二玻璃光學鏡片
31‧‧‧第五表面
32‧‧‧第六表面
33‧‧‧第二周緣
40‧‧‧第二樹脂光學鏡片
41‧‧‧第七表面
42‧‧‧第八表面
50‧‧‧第三鏡片
51‧‧‧第四鏡片
60‧‧‧第五鏡片
61‧‧‧第六鏡片
70‧‧‧套筒
71‧‧‧內壁
72‧‧‧注膠空間
73‧‧‧注膠孔
80‧‧‧模仁
81‧‧‧第一模仁
82‧‧‧第二模仁
X‧‧‧光軸

『圖1』，為本發明第一實施例的光學元件的剖面示意圖。 『圖2』，為本發明第二實施例的光學元件的剖面示意圖。 『圖3』，為本發明第三實施例的光學元件的剖面示意圖。 『圖4』，為本發明第四實施例的光學元件的剖面示意圖。 『圖5』，為本發明第五實施例的光學元件的剖面示意圖。 『圖6』，為本發明第六實施例的光學元件的剖面示意圖。 『圖7』，為本發明第七實施例的光學元件的剖面示意圖。 『圖8』，為本發明第八實施例的光學元件的剖面示意圖。 『圖9』，為本發明第九實施例的光學元件的剖面示意圖。 『圖10A』及『圖10B』，為本發明一實施例中，該光學元件的製造步驟流程圖。 『圖11A』至『圖11C』，為本發明另一實施例中，該光學元件的製造步驟流程圖。 『圖12A』及『圖12B』，為本發明又一實施例中，該光學元件的製造步驟流程圖。

Claims (4)

1. 一種光學元件的製造方法，先提供一具有一第一表面的第一玻璃光學鏡片，再將一具有一光學功能特性的樹脂形成於該第一玻璃光學鏡片的該第一表面而得到一第一樹脂光學鏡片；提供該第一玻璃光學鏡片更包含步驟S1C：將該第一玻璃光學鏡片的一第一周緣和一第二玻璃光學鏡片的一第二周緣分別固定於一套筒的一內壁上且於彼此間形成一注膠空間，該套筒具有一與該注膠空間連通的注膠孔；以及將該樹脂形成於該第一玻璃光學鏡片的該第一表面更包含步驟S2C：透過該注膠孔將該樹脂注入該注膠空間，而於該第一玻璃光學鏡片和該第二玻璃光學鏡片之間形成該第一樹脂光學鏡片。
2. 如申請專利範圍第1項所述的光學元件的製造方法，其中該樹脂的材料為酚醛樹脂。
3. 如申請專利範圍第1項所述的光學元件的製造方法，其中該第一表面的形狀擇自於平面、凸面與凹面所組成的群組。
4. 如申請專利範圍第1項所述的光學元件的製造方法，其中該第一樹脂光學鏡片具有一至少大於0.2mm的厚度。