TWI855783B - 透鏡組及加工方法 - Google Patents
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Abstract
本申請涉及光學組件技術領域,旨在解決一些習知的透鏡組的生產良率較低的技術問題,提供透鏡組及加工方法。其中,透鏡組包括第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡和擋環。第一透鏡具有第一表面。第二透鏡具有第二表面,第一表面與第二表面沿組裝方向間隔設置。擋環具有間隔設置的第一端部和第二端部,第一端部連接於第一表面,第二端部連接於第二表面,第一表面、第二表面和擋環的內表面共同限定澆注空間。第三透鏡藉由澆注於澆注空間內的澆注材料固化形成。本申請的有益效果是提高透鏡組的生產良率。
Description
本申請涉及光學組件技術領域,具體而言,涉及透鏡組及加工方法。
習知的透鏡組的加工過程中,相鄰的二透鏡之間的結合表面通常藉由液態光學膠黏貼,以形成由三個或複數透鏡疊置形成的透鏡組。採用液態光學膠的貼合後,二透鏡的光學面之間容易產生氣泡和麵偏心問題,二透鏡的光學軸容易產生傾斜問題,並且位於二透鏡中間的透鏡的厚度亦會在貼合不緊密時出現誤差,使得透鏡組的生產良率較低。
本申請提供透鏡組及加工方法,以解決一些習知的透鏡組的生產良率較低的技術問題。
本申請的實施例是這樣實現的:
第一方面,本申請提供一種透鏡組,包括第一透鏡、第二透鏡、擋環和第三透鏡。所述第一透鏡具有第一表面。所述第二透鏡具有第二表面,所述第一表面與所述第二表面沿組裝方向間隔設置。所述擋環具有間隔設置的第一端部和第二端部,所述第一端部連接於所述第一表面,所述第二端部連接
於所述第二表面,所述第一表面、所述第二表面和所述擋環的內表面共同限定澆注空間。所述第三透鏡藉由澆注於所述澆注空間內的澆注材料固化形成。
在一種可能的實施方式中:所述擋環的內表面設有沿其徑向內凹形成的環形凹槽。
在一種可能的實施方式中:所述環形凹槽包括二相交的環形斜面,所述環形斜面自所述擋環的端面朝向所述擋環的徑向外側傾斜設置。
在一種可能的實施方式中:所述第一表面設有內凹形成的第一定位槽,所述第一端部配合於所述第一定位槽內;所述第二表面設有內凹形成的第二定位槽,所述第二端部配合於所述第二定位槽內。
在一種可能的實施方式中:所述擋環設有連通至所述澆注空間的開口,所述開口在組裝方向位於所述第一表面和所述第二表面之間。
在一種可能的實施方式中:所述第二端部的橫截面寬度尺寸小於所述第二定位槽的橫截面的寬度尺寸。
在一種可能的實施方式中:所述第一透鏡包括第一光學部分和第一連接部分,所述第一連接部分設於所述第一光學部分的邊緣,所述第一定位槽設於所述第一連接部分,並與所述第一光學部分間隔設置;所述第二透鏡包括第二光學部分和第二連接部分,所述第二連接部分設於所述第二光學部分的邊緣,所述第二定位槽設於所述第二連接部分,並與所述第二光學部分間隔設置。
第二方面,本申請提供一種加工方法,用於加工前述的透鏡組,所述加工方法包括:提供沿組裝方向間隔設置的第一透鏡和第二透鏡,所述第一透鏡具有朝向所述第二透鏡的第一表面,所述第二透鏡具有朝向所述第一透鏡的第二表面;在所述第一表面和所述第二表面之間安裝擋環,並使所述第一表面、所述第二表面和所述擋環的內表面共同形成澆注空間,所述擋環設有連通所述澆注空間的開口;固定連接所述擋環的第一端部與所述第一表面,固定連接所述擋環的第二端部與所述第二表面;從所述開口注入澆注材料至所述澆注空間,固化成型所述澆注空間內的澆注材料,並形成第三透鏡。
在一種可能的實施方式中:固定連接所述擋環的所述第二端部與所述第二表面包括:填充所述液態膠於所述第二定位槽,放置所述第二透鏡於所述擋環,並使所述液態膠填充於所述第二定位槽與所述第二端部之間;移動所述第二透鏡,並調節所述第二端部於所述第二定位槽內的位置,以使所述第一透鏡的光學光軸與所述第二透鏡的光學光軸重合,並使所述第一透鏡朝向所述第二透鏡的表面與所述第二透鏡朝向所述第一透鏡的表面之間的間距位於預設範圍內。
在一種可能的實施方式中:注入所述澆注材料之前,旋轉固定連接的所述第一透鏡、所述擋環和所述第二透鏡,並使所述開口沿重力方向朝上設置。
本申請的透鏡組加工過程中,澆注於澆注空間內的澆注材料可以完全貼合於第一透鏡的第一表面以及第二透鏡的第二表面,使得成型後的第三透鏡的一側的表面完整貼合於第一表面,第三透鏡另一側的表面完整貼合於第二表面,相對習知的藉由液體光學膠連接相鄰二透鏡的表面的方式,本申請的第一透鏡與第三透鏡的結合面產生氣泡的可能性大幅降低,第二透鏡與第三透鏡的結合面產生氣泡的可能性大幅降低,從而提高透鏡組的加工良率。同時,
第一表面與第二表面沿組裝方向的間距尺寸即等於第三透鏡在組裝方向上的厚度尺寸,從而藉由調整第一透鏡與第二透鏡沿組裝方向的間距,即可以實現調節第三透鏡的厚度,以使第三透鏡的厚度誤差較低,提高第三透鏡的加工良率。習知的透鏡組在傳播光時,光需要經過第一透鏡、第一透鏡與第三透鏡的液體光學膠才能夠到達第三透鏡,而本申請中,光經過第一透鏡後可以直接達到第三透鏡,從而可以對光的傳播路徑進行優化,使透鏡組傳播的光的損失更小,使得透鏡組運用於VR設備時可以提高使用者體驗。此外,在固化成型澆注材料前,僅需使第一透鏡的光學光軸和第二透鏡的光學光軸重合,即可確保第三透鏡的光學光軸亦與第一透鏡的光學光軸重合,大幅降低了三個透鏡的光學光軸重合度的調節難度,從而進一步提高透鏡組的加工良率。
100:透鏡組
10:第一透鏡
11:第一表面
12:第一定位槽
121:三角凸塊
13:第一光學部分
14:第一連接部分
20:第二透鏡
21:第二表面
22:第二定位槽
23:第二光學部分
24:第二連接部分
30:擋環
31:第一端部
32:第二端部
33:環形凹槽
331:環形斜面
34:開口
40:第三透鏡
50:連接部
51:固態膠
52:液態膠
60:第一膜材層
61:半透半反偏光片
62:偏光片
63:第一貼合膠
70:第二膜材層
71:四分之一波片
72:第二貼合膠
81:光學檢測儀器
82:圖像採集件
90:澆注裝置
91:澆注材料
D1:第一凸點
D2:第二凸點
D3:第三凸點
Y:組裝方向
Q1:澆注空間
圖1為本申請一實施例的透鏡組的結構示意圖;圖2為本申請一實施例的透鏡組的爆炸結構示意圖;圖3為本申請一實施例的透鏡組的剖視圖;圖4為本申請一實施例的透鏡組的加工方法的過程示意圖之一;圖5為本申請一實施例的透鏡組的加工方法的過程示意圖之二;圖6為本申請一實施例的透鏡組的加工方法的過程示意圖之三;圖7為本申請一實施例的透鏡組的局部剖視圖之一;圖8為本申請一實施例的透鏡組的局部剖視圖之二;圖9為本申請一實施例的透鏡組的局部剖視圖之三;圖10為本申請一實施例的擋環一處的結構示意圖;圖11為本申請一實施例的擋環另一處的結構示意圖;圖12為本申請另一實施例的擋環的剖視圖。
下面將結合本申請實施例中的附圖,對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例僅是本申請一部分實施例,而不是全部的實施例。
需要說明的是,當組件被稱為“固定於”另一個組件,它可以直接在另一個組件上或者亦可以存在居中的組件。當一個組件被認為是“連接”另一個組件,它可以是直接連接到另一個組件或者可能同時存在居中組件。當一個組件被認為是“設置於”另一個組件,它可以是直接設置於另一個組件上或者可能同時存在居中組件。本文所使用的術語“垂直的”、“水準的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的。
除非另有定義,本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本申請領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本申請的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施方式的目的,不是旨在於限制本申請。本文所使用的術語“或/及”包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。
本申請的一些實施方式作詳細說明。在不衝突的情況下,下述的實施方式及實施方式中的特徵可以相互組合。
習知的透鏡組的加工過程中,相鄰的二透鏡之間的結合表面通常藉由液態光學膠黏貼,以形成由三個或複數透鏡疊置形成的透鏡組。採用液態光學膠的貼合後,二透鏡的光學面之間容易產生氣泡和麵偏心問題,二透鏡的光學軸容易產生傾斜問題,並且位於二透鏡中間的透鏡的厚度亦會在貼合不緊密時出現誤差,使得透鏡組的生產良率較低。
有鑑於此,本申請實施例提供一種透鏡組,其包括疊設的第一透鏡、第二透鏡及第三透鏡,其第一透鏡的光學光軸、第二透鏡的光學光軸及第
三透鏡的光學光軸的重合度較高,相鄰的二透鏡之間的結合面貼合完善,中間的透鏡的厚度誤差較小,透鏡組的加工良率較高。下文將示例性說明。
參見圖1至圖3,本實施例提供一種透鏡組100,包括第一透鏡10、第二透鏡20、擋環30及第三透鏡40。第一透鏡10具有第一表面11。第二透鏡20具有第二表面21,第一表面11與第二表面21沿組裝方向Y間隔設置。擋環30具有間隔設置的第一端部31及第二端部32,第一端部31連接於第一表面11,第二端部32連接於第二表面21,第一表面11、第二表面21及擋環30的內表面共同限定澆注空間Q1。第三透鏡40藉由澆注於澆注空間Q1內的澆注材料91固化形成。
本實施例的透鏡組100加工過程中,澆注於澆注空間Q1內的澆注材料91可以完全貼合於第一透鏡10的第一表面11以及第二透鏡20的第二表面21,使得成型後的第三透鏡40的一側的表面完整貼合於第一表面11,第三透鏡40另一側的表面完整貼合於第二表面21,相對習知的藉由液體光學膠連接相鄰二透鏡的表面的方式,本實施例的第一透鏡10與第三透鏡40的結合面產生氣泡的可能性大幅降低,第二透鏡20與第三透鏡40的結合面產生氣泡的可能性大幅降低,從而提高透鏡組100的加工良率。同時,第一表面11與第二表面21沿組裝方向Y的間距即等於第三透鏡40在組裝方向Y上的厚度,從而藉由調整第一透鏡10與第二透鏡20沿組裝方向Y的間距,即可以實現調節第三透鏡40的厚度,以使第三透鏡40的厚度誤差較低,提高第三透鏡40的加工良率。習知的透鏡組在傳播光時,光需要經過第一透鏡10、第一透鏡10與第三透鏡40的液體光學膠才能夠到達第三透鏡40,而本實施例中,光經過第一透鏡10後可以直接達到第三透鏡40,從而可以對光的傳播路徑進行優化,使透鏡組100傳播的光的損失更小,使得透鏡組100運用於VR設備時可以提高使用者體驗。此外,在固化成型澆注材料91前,僅需使第一透鏡10的光學光軸及第二透鏡20的光學光軸重合,即可確保
第三透鏡40的光學光軸亦與第一透鏡10的光學光軸重合,大幅降低了三個透鏡的光學光軸重合度的調節難度,從而進一步提高透鏡組100的加工良率。
並且,習知的液態光學膠的重工性較差,在第一透鏡10及第三透鏡40藉由液態光學膠的結合處產生氣泡、彎曲等問題時,亦難以進行重新調整,導致產品報廢。本實施例中,僅需在固化前保證注入澆注空間Q1內的澆注材料91內沒有氣泡,即可實現固化後的第三透鏡40與第一透鏡10的結合處以及第三透鏡40與第二透鏡20的結合處沒有氣泡,從而提高透鏡組100的加工良率。
此外,本實施例的透鏡組100在加工過程中,第一透鏡10與第三透鏡40之間、第二透鏡20與第三透鏡40之間均未進行二透鏡之間的直接貼合,可以大幅降低透鏡之間因貼合產生的內應力,從而提高透鏡組100的加工品質及加工良率。
本實施例中,第一透鏡10的第一表面11以及第一透鏡10沿組裝方向Y遠離第二透鏡20的表面均可設為平面,亦可以均設為曲面,第一透鏡10的橫截面可以是圓形、橢圓形或者異形形狀等。第二透鏡20的第二表面21以及第二透鏡20沿組裝方向Y遠離第一透鏡10的表面均可設為平面,亦可以均設為曲面,第二透鏡20的橫截面可以是圓形、橢圓形或者異形形狀等。
本實施例中,擋環30的橫截面可設為圓形、橢圓形或其他異形形狀,只要能夠與第一透鏡10及第二透鏡20配合即可。
本實施例中,第一透鏡10可以是單獨的一個透鏡,或者是採用本實施例的透鏡組的加工方法生產得到的透鏡組100。第二透鏡20可以是一個單獨的透鏡,亦可以是採用本實施例的透鏡組的加工方法生產得到的透鏡組100。
本實施例中,擋環30可以由透光率為100%的材料製成,以便於在澆注過程中觀察澆注材料91在澆注空間Q1內的注入狀態,以便及時發現並消除澆注空間Q1內澆注材料91的氣泡,以保證固化形的第三透鏡40內沒有氣泡,提
高透鏡組100的加工良率。其他實施例中,擋環30亦可以由其他透光率的材料製成,例如,可以由透光率為10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%或者90%的材料製成。此外,由於本實施例的透鏡組100加工完成後可能應用於VR設備內,發光組件產生的光線經由透鏡組100傳播至用戶的眼球處,如擋環30具有一定透光率,則存在外界光線從擋環30處進入透鏡組100,或者發光組件產生的光線經由擋環30發射至透鏡組100外側的可能性,這將影響到使用者使用VR設備觀察圖像資訊的體驗。本實施例中,擋環30可以由透光率為0%的材料製成,從而在擋環30內側與外界環境隔絕光線的傳播,以提高用戶的使用體驗。其他實施例中,如擋環30採用透光率較高的材料製成,則可以在透鏡組100加工完成後,在擋環30的外週面設置擋光層,同樣可以起到隔絕光線傳播,提高用戶使用體驗的效果。
本實施例中,參見圖3,第一表面11設有內凹形成的第一定位槽12,第一端部31配合於第一定位槽12內。第二表面21設有內凹形成的第二定位槽22,第二端部32配合於第二定位槽22內。第一定位槽12可以便於第一端部31與第一透鏡10的對位安裝,並且使第一端部31與第一透鏡10連接過程中不易產生位移,提高安裝精度。第二定位槽22可以便於第二端部32與第二透鏡20的對位安裝,並且使第二端部32與第二透鏡20連接過程中不易產生位移,提高安裝精度。
本實施例中,參見圖3,透鏡組100還包括連接部50。第一定位槽12及第一端部31之間設有連接部50。第二定位槽22及第二端部32之間設有連接部50。連接部50可以實現第一端部31與第一透鏡10的連接,以及實現第二端部32與第二透鏡20的連接。連接部50可以設為固態膠51,亦可以設為液態膠52。
固態膠51與擋環30及第一透鏡10或第二透鏡20的連線速度較快,並且在未固定前亦可以便於調整擋環30與第一透鏡10的相對位置或者擋環30與
第二透鏡20的相對位置,從而能夠提高擋環30與第一透鏡10或第二透鏡20的連接效率,提高透鏡組100的加工效率。
液態膠52可以填充於第一定位槽12或第二定位槽22內。以液態膠52填充於第一定位槽12舉例,在擋環30安裝於填充有液態膠52的第一定位槽12內,液態膠52具有流動性,從而可以便於調整第一端部31朝向第一透鏡10的表面與第一定位槽12的槽底面的間距,並進一步調整第一透鏡10及第二透鏡20之間的間距,並使其滿足第三透鏡40的加工厚度尺寸要求,提高了第三透鏡40的加工精度及透鏡組100的加工良率。具體地,第一透鏡10、第二透鏡20及擋環30的加工均有一定的公差,使得第一透鏡10及第二透鏡20之間的間距亦有所誤差,藉由液態膠52所形成的調整空間,可以便於根據實際測量的第一透鏡10及第二透鏡20之間的間距尺寸與需要加工的第三透鏡40的厚度尺寸進行對比,直至第一透鏡10及第二透鏡20之間的間距尺寸滿足第三透鏡40的加工要求為止,從而進一步提高了第三透鏡40的加工精度,提高了透鏡組100的加工良率。
進一步地,液態膠52為光固化膠體,以提高擋環30及第二透鏡20的連接效率,避免因等待擋環30及第二透鏡20的連接導致其產生相對位移,影響到加工誤差。
本實施例中,連接部50的厚度位於50um至300um之間。例如,連接部50的厚度可設為50um、100um、150um、200um、250um、300um等。其能夠滿足大部分第一透鏡10及第二透鏡20的誤差要求,其他實施例中,連接部50的厚度亦可以根據實際誤差調整需求進行調整。
本實施例中,連接部50可設為OCA膠層。其固化收縮小,可以降低固化收縮對第一透鏡10及第二透鏡20之間的間距的影響,使其產生的誤差在第三透鏡40的厚度的公差允許範圍內。
本實施例中,第三透鏡40沿組裝方向Y的厚度大於500um,其實際加工厚度可根據透鏡組100的光路模擬需求而定。
下面以連接部50為固態膠51或液態膠52等不同情況下,描述擋環30、第一透鏡10及第二透鏡20的不同安裝過程。
參見圖4,第一端部31與第一透鏡10之間的連接部50為固態膠51、第二端部32與第二透鏡20之間的連接部50為固態膠51時。參見圖4中的(a),在第一端部31及第二端部32分別黏貼固態膠51,再將第一端部31置於第一定位槽12內,將第二端部32置於第二定位槽22內。參見圖4中的(b),調整第一透鏡10與第二透鏡20的相對位置,使第一透鏡10及第二透鏡20的光學光軸重合,並使第一透鏡10及第二透鏡20之間的間距滿足第三透鏡40的加工厚度尺寸要求。參見圖4中的(c),藉由固態膠51固定連接第一端部31與第一透鏡10,固定連接第二端部32與第二透鏡20,再藉由澆注裝置90進行澆注材料91的澆注及固化作業。
參見圖5,第一端部31與第一透鏡10之間的連接部50為液態膠52、第二端部32與第二透鏡20之間的連接部50為固態膠51時。參見圖5中的(a)及(b),將液態膠52塗布於第一透鏡10的第一定位槽12內,在第二端部32設置固態膠51,安裝第一端部31於第一定位槽12內,調整擋環30在第一定位槽12內的深度,並使第一透鏡10及擋環30另一端的間距滿足第三透鏡40的加工厚度尺寸要求,固化液態膠52以固定連接第一透鏡10及第一端部31。參見圖5中的(c),再將第二透鏡20放置於第二端部32處,並使設有固態膠51的第二端部32配合於第二定位槽22內,調整第二透鏡20與擋環30的相對位置,使第一透鏡10及第二透鏡20的光學光軸重合。參見圖5中的(d),藉由固態膠51固定連接第二透鏡20及第二端部32,再藉由澆注裝置90進行澆注材料91的澆注及固化作業。
參見圖6,第一端部31與第一透鏡10之間的連接部50為液態膠52、第二端部32與第二透鏡20之間的連接部50為液態膠52時。參見圖6中的(a)及(b),將液態膠52塗布於第一透鏡10的第一定位槽12內,安裝第一端部31於第一定位槽12內,固化液態膠52以固定連接第一透鏡10及第一端部31。參見圖6中的(c),旋轉固定連接後的第一透鏡10及擋環30,並使第二端部32朝下設置。在第二透鏡20的第二定位槽22內塗布液態膠52,放置第二端部32伸入第二定位槽22內,調整第一透鏡10與第二透鏡20的相對位置,使第一透鏡10及第二透鏡20的光學光軸重合,並使第一透鏡10及第二透鏡20之間的間距滿足第三透鏡40的加工厚度尺寸要求。參見圖6中的(d),此後再固化第二定位槽22內的液態膠52,以固定連接第二透鏡20及擋環30,再藉由澆注裝置90進行澆注材料91的澆注及固化作業。
本實施例中,第一端部31與第一定位槽12仿形設置,以便於實現第一端部31及第一定位槽12的安裝配合。第二端部32與第二定位槽22仿形設置,以便於實現第二端部32及第二定位槽22的安裝配合。
本實施例中,參見圖3,第一透鏡10包括第一光學部分13及第一連接部分14,第一連接部分14設於第一光學部分13的邊緣,第一定位槽12設於第一連接部分14,並與第一光學部分13間隔設置。第二透鏡20包括第二光學部分23及第二連接部分24,第二連接部分24設於第二光學部分23的邊緣,第二定位槽22設於第二連接部分24,並與第二光學部分23間隔設置。第一光學部分13及第二光學部分23用於光路藉由。第一連接部分14及第二連接部分24用於結構連接。使第一定位槽12避開第一光學部分13,第二定位槽22避開第二光學部分23,可以保證第一透鏡10、擋環30及第二透鏡20連接時不會影響到透鏡組100的正常工作。
進一步地,第一定位槽12的截面形狀有多種。在第一透鏡10的軸截面(指藉由第一透鏡10的光學光軸的截面)處,第一定位槽12的槽開口34處的寬度,以及第一定位槽12的最大深度需要滿足如下要求。第一定位槽12的最大深度大於連接部50的厚度的兩倍,以保證第一端部31穩定地配合於第一定位槽12內,並受到第一定位槽12兩側槽側面的可靠支撐。同時,第一定位槽12的最大深度小於第一連接部分14厚度的二分之一,以保證第一連接部分14的結構可靠性。第一定位槽12的槽開口34處的寬度需大於擋環30的在其軸截面上的寬度的最大公差值,並小於第一連接部分14寬度的二分之一,同時,第一定位槽12的槽開口34處的寬度還小於第一端部31的寬度的最小公差值,以保證第一端部31與第一定位槽12的配合可靠性。同時,第一定位槽12還位於第一連接部分14靠近第一光學部分13的內側及遠離第一光學部分13的外側之間,且第一定位槽12與第一光學部分13的外側之間的間距不小於1毫米。此外,在連接部50為液態膠52時,液態膠52填充於第一定位槽12內的高度不高於第一定位槽12的最大深度的二分之一,以防止安裝第一端部31時液態膠52溢出,從而提高對第一連接部分14、第一光學部分13以及第二透鏡20的保護效果。
例如,參見圖7,在第一透鏡10的軸截面,第一定位槽12的形狀為矩形。此時,第一定位槽12的寬度即為第一定位槽12的槽開口34處的寬度,第一定位槽12的深度即為第一定位槽12的最大深度。
又例如,參見圖8,在第一透鏡10的軸截面,第一定位槽12的形狀為倒三角形,第一定位槽12的寬度在遠離第一表面11的方向上逐漸減小。第一定位槽12的深度即為倒三角形的夾角處與第一表面11的間距。其中,第一定位槽12包括二相交的槽側面,二槽側面之間的夾角角度大於90°,以保證第一定位槽12與第一端部31的可靠配合。
再例如,參見圖9,在第一透鏡10的軸截面,第一定位槽12的形狀為矩形,並且,在第一定位槽12的槽底面凸設有三角凸塊121。此時,第一定位槽12的寬度即為第一定位槽12的槽開口34處的寬度,第一定位槽12的深度即為第一定位槽12的最大深度。藉由增設三角凸塊121,可以提高第一定位槽12的結構複雜程度,從而使第一端部31不易從第一定位槽12脫離。此外,三角凸塊121的底邊的兩端點與第一定位槽12的槽側面的間距不小於第一定位槽12的寬度的十分之一,以避免第一端部31安裝於第一定位槽12內傾斜的可能性,保證第一端部31在第一定位槽12內的安裝平整性。同時,三角凸塊121的頂點不高於第一表面11,以避免三角凸塊121將擋環30頂起。同樣地,三角凸塊121的頂點處的夾角角度大於90°。
其他實施例中,第一定位槽12的截面還可以是弧形、階梯形、梯形、倒梯形、橢圓形等多種形狀。
在本實施例中,由於加工過程中是藉由調整第二透鏡20與第二端部32的相對位置,以達到調整第一透鏡10的光學光軸及第二透鏡20的光學光軸的相對位置,進而使兩者的光學光軸重合,故此,參見圖7至圖9,第二定位槽22的寬度大於第二端部32的寬度,從而便於實現第二端部32及擋環30沿第二透鏡20的徑向的相對移動,以及兩者沿組裝方向Y的相對移動。並且,第二定位槽22的截面形狀為矩形,從而能夠提高第二端部32及擋環30沿第二透鏡20的徑向移動精度。其他實施例中,第二定位槽22的截面形狀亦可以是其他形狀,只要能夠實現第二端部32及擋環30沿第二透鏡20的徑向的位置調節即可。
具體地,第二定位槽22的深度大於連接部50厚度的兩倍,第二定位槽22的深度小於第二連接部分24的厚度的二分之一,以保證第二透鏡20安裝支撐擋環30的可靠性,避免擋環30晃動。同時,第二定位槽22的寬度超出第二端部32寬度約50微米至300微米(例如,該超出數值可設為50微米、100微米、
150微米、200微米、250微米、300微米等),以提供可靠的調節空間,便於調節第二端部32與第二透鏡20的相對位置。
同時,第二定位槽22還位於第二連接部分24靠近第二光學部分23的內側及遠離第二光學部分23的外側之間,且第二定位槽22與第二光學部分23的外側之間的間距不小於1毫米。
在其他實施例中,如加工過程中為調整第一透鏡10與第一端部31的相對位置,則第一定位槽12及第二定位槽22的具體形狀則可以相互交換,在此不再贅述。
此外,本實施例中,實現第二透鏡20及第一透鏡10之間的位置關係調整的方式有多種,例如,參見圖4至圖6,藉由光學檢測儀器81測量第一透鏡10的光學光軸及第二透鏡20的光學光軸,並判斷兩者是否重合。又例如,藉由在第一透鏡10及第二透鏡20的徑向兩側均設置二圖像採集件82,二圖像採集件82沿組裝方向Y設於第一透鏡10的軸向兩側,如此,第一透鏡10及第二透鏡20的四週設有四個圖像採集件82,藉由四個圖像採集件82獲取第一透鏡10及第二透鏡20在不同視角下的圖像資訊,再根據該圖像資訊判斷第一透鏡10及第二透鏡20的相對位置關係,計算出兩者光學光軸是否重合。因此,第一透鏡10及第二透鏡20的位置關係調整方式有多種,可以根據實際需求確定。圖像採集件82可設為工業相機等。
由於圖像採集件82的檢測精度略低於光學檢測儀器81的檢測精度,本實施例中,可先藉由圖像採集件82檢測第一透鏡10及第二透鏡20的位置關係,並根據檢測結果進行粗調整,再藉由光學檢測儀器81檢測第一透鏡10及第二透鏡20的位置關係,並根據檢測結果進行精調整,最終完成第一透鏡10及第二透鏡20的位置關係調整。
本實施例中,參見圖3,擋環30設有連通至澆注空間Q1的開口34,開口34在組裝方向Y位於第一表面11及第二表面21之間。組裝方向Y平行於重力方向。
配合參見圖4至圖6,在完成第一透鏡10、擋環30及第二透鏡20的固定連接後,藉由旋轉連接的第一透鏡10、第二透鏡20及擋環30,並使開口34沿組裝方向Y朝上設置,從而便於將澆注材料91注入澆注空間Q1內。由於開口34朝上設置,使澆注材料91注入過程中從澆注空間Q1的底部緩慢填充至開口34處,從而澆注材料91不易從開口34溢出,大幅降低澆注材料91污染第一透鏡10、擋環30或第二透鏡20的可能性,提高對第一透鏡10、擋環30及第二透鏡20的保護效果。同時,該澆注方式亦較為簡單便捷,無須額外設置複雜的儀器以防止澆注材料91洩漏,減少澆注材料91的浪費,降低加工生產成本。
其他實施例中,亦可以無須旋轉連接的第一透鏡10、第二透鏡20及擋環30,或者旋轉連接的第一透鏡10、第二透鏡20及擋環30,並使擋環30與重力方向之間具有夾角。在此條件下,可以藉由縮小開口34的孔徑,並使注入設備緊密配合於開口34,再完成澆注材料91的澆注作業,以避免澆注材料91自開口34溢出。
可選地,開口34與第一端部31的端面之間間隔設置,開口34與第二端部32的端面之間間隔設置,且開口34及擋環30一側端面的間距不小於0.5毫米,開口34與擋環30另一側端面的間距不小於0.5毫米。此外,在第一端部31及第二端部32分別設置第一定位槽12及第二定位槽22後,開口34還需位於第一定位槽12的槽底面與第二定位槽22的槽底面之間,以避免澆注材料91流入第一定位槽12或第二定位槽22內,確保擋環30的安裝位置準確可靠。
本實施例中,澆注材料91、第一透鏡10及第二透鏡20具體可設為PMMA複合材料、PC材料、樹脂材料等,樹脂材料可以是OZ100、SAN、PC、PS、CR-38或MS等。
本實施例中,澆注材料91為液體,其黏度介於10cp至5000cp之間,以保證順利完成澆注作業。
本實施例中,澆注材料91可由光固化材料製成,其他實施例中,澆注材料91亦可以由熱固化材料或者自然固化材料製成。並且,本實施例中,澆注材料91需選用固化前後體積或形變較小的材料製成,以確保第三透鏡40的加工良率。
本實施例中,澆注材料91的光學特性與第一透鏡10、第二透鏡20的光學特性相同或相近,光學特性具體為折射率、穿透率等。
本實施例中,參見圖3、圖10及圖11,擋環30的內表面設有沿其徑向內凹形成的環形凹槽33。如此,在注入澆注材料91於澆注空間Q1後,澆注材料91由澆注空間Q1的底部逐漸向開口34處堆積。澆注材料91在堆積過程中會沿擋環30的內表面逐漸上升,由於澆注材料91具有一定黏性,環形凹槽33的設置可以便於澆注材料91傾斜上升,相對豎直的平面而言,傾斜的環形凹槽33可以降低澆注材料91與環形凹槽33的內表面之間產生氣泡的可能性,從而提高澆注材料91的填充可靠性,減少後續對澆注材料91去除氣泡的困難程度,提高第三透鏡40的成型效率、並提高第三透鏡40的成型品質。此外,該形狀的擋環30還能夠提高對第一透鏡10及第二透鏡20的支撐作用,提高第一透鏡10、擋環30及第二透鏡20的連接可靠性。
可選地,環形凹槽33包括二相交的環形斜面331,環形斜面331自擋環30的端面朝向擋環30的徑向外側傾斜設置,並形成為V字形的截面。
其中,擋環30最窄處的寬度不小於擋環30最寬處的寬度的二分之一,二環形斜面331的相交處可以是尖角,亦可以為圓弧過渡角、R過渡角等。
在環形凹槽33的截面呈V字形時,在擋環30的徑向方向上,開口34的兩端在擋環30外表面的沿擋環30週向的兩點(即圖10中所示的第一凸點D1及第二凸點D2),均位於開口34在擋環30內表面的與環形凹槽33的底部交點(即圖11中所示的第三凸點D3)的外側,以避免澆注材料91澆注過程中從開口34的兩側外溢,保證澆注材料91的澆注可靠性。
其他實施例中,參見圖12,擋環30截面各處的寬度亦可以均相同設置。
本實施例中,參見圖2及圖3,透鏡組100還包括第一膜材層60及第二膜材層70,第一透鏡10朝向第二透鏡20的表面設有第一膜材層60,第二透鏡20朝向第一透鏡10的表面設有第二膜材層70。第一膜材層60用於隔開澆注材料91與第一透鏡10,以避免兩者材料的折射率相同或接近,並導致源光路設計的光路偏移,提高光路的可靠性。第二膜材層70用於隔開澆注材料91與第二透鏡20,以避免兩者材料的折射率相同或接近,並導致源光路設計的光路偏移,提高光路的可靠性。
可選地,第一膜材層60包括半透半反偏光片61及偏光片62,偏光片62藉由第一貼合膠63貼合於第一透鏡10的第一表面11,半透半反偏光片61藉由第一貼合膠63貼合於偏光片62遠離第一透鏡10的表面。第一貼合膠63可以設為OCA膠材。
第二膜材層70包括四分之一波片71,四分之一波片71藉由第二貼合膠72貼合於第二透鏡20的第二表面21,第二貼合膠72可以設為OCA膠材。
其他實施例中,第一膜材層60及第二膜材層70的具體材料亦可以根據實際需求進行調整。
在透鏡組100的加工過程中,先將第一膜材層60貼合於第一透鏡10,將第二膜材層70貼合於第二透鏡20,再執行第一透鏡10、擋環30及第二透鏡20的組裝連接步驟。
本實施例還提供一種加工方法,用於加工前述的透鏡組100,加工方法包括:提供沿組裝方向Y間隔設置的第一透鏡10及第二透鏡20,第一透鏡10具有朝向第二透鏡20的第一表面11,第二透鏡20具有朝向第一透鏡10的第二表面21;在第一表面11及第二表面21之間安裝擋環30,並使第一表面11、第二表面21及擋環30的內表面共同形成澆注空間Q1,擋環30設有連通澆注空間Q1的開口34;固定連接擋環30的第一端部31與第一表面11,固定連接擋環30的第二端部32與第二表面21;從開口34注入澆注材料91至澆注空間Q1,固化成型澆注空間Q1內的澆注材料91,並形成第三透鏡40。
可以理解的是,在完成當前透鏡組100的加工後,根據實際的加工需求,亦可以將當前的透鏡組100作為新的第一透鏡10及/或第二透鏡20,再應用本實施例的加工方法,製備新的透鏡組100,如此,可以在加工包括複數透鏡的透鏡組100時,保證各透鏡之間貼合完善、光學性能較好。
可選地,固定連接擋環30的第二端部32與第二表面21包括:填充液態膠52於第二定位槽22,放置第二透鏡20於擋環30,並使液態膠52填充於第二定位槽22與第二端部32之間;移動第二透鏡20,並調節第二端部32於第二定位槽22內的位置,以使第一透鏡10的光學光軸與第二透鏡20的光學光軸重合,並使第一透鏡10朝向第二透鏡20的表面與第二透鏡20朝向第一透鏡10的表面之間的間距位於預設範圍內。其他實施例中,第一透鏡10、第二透鏡20及擋環30的組裝步驟亦可以更改,具體參考前述描述,在此不再贅述。
可選地,注入澆注材料91之前,旋轉固定連接的第一透鏡10、擋環30及第二透鏡20,並使開口34沿重力方向朝上設置。其他實施例中,亦可以
無須旋轉完成組裝的第一透鏡10、擋環30及第二透鏡20,其澆注方式可參考前述描述,在此不再贅述。
以上實施方式僅用以說明本申請的技術方案而非限制,儘管參照以上較佳實施方式對本申請進行了詳細說明,本領域的普通技術人員應當理解,可以對本申請的技術方案進行修改或等同替換均不應脫離本申請技術方案的精神和範圍。
10:第一透鏡
11:第一表面
12:第一定位槽
20:第二透鏡
21:第二表面
30:擋環
31:第一端部
32:第二端部
33:環形凹槽
34:開口
50:連接部
60:第一膜材層
61:半透半反偏光片
62:偏光片
63:第一貼合膠
70:第二膜材層
71:四分之一波片
72:第二貼合膠
Y:組裝方向
Claims (10)
- 一種透鏡組,其改良在於,包括:第一透鏡,所述第一透鏡具有第一表面;第二透鏡,所述第二透鏡具有第二表面,所述第一表面與所述第二表面沿組裝方向間隔設置;擋環,所述擋環具有間隔設置的第一端部和第二端部,所述第一端部連接於所述第一表面,所述第二端部連接於所述第二表面,所述第一表面、所述第二表面和所述擋環的內表面共同限定澆注空間;第三透鏡,所述第三透鏡藉由澆注於所述澆注空間內的澆注材料固化形成。
- 如請求項1所述之透鏡組,其中,所述擋環的內表面設有沿其徑向內凹形成的環形凹槽。
- 如請求項2所述之透鏡組,其中,所述環形凹槽包括二相交的環形斜面,所述環形斜面自所述擋環的端面朝向所述擋環的徑向外側傾斜設置。
- 如請求項1所述之透鏡組,其中,所述第一表面設有內凹形成的第一定位槽,所述第一端部配合於所述第一定位槽內;所述第二表面設有內凹形成的第二定位槽,所述第二端部配合於所述第二定位槽內。
- 如請求項4所述之透鏡組,其中,所述擋環設有連通至所述澆注空間的開口,所述開口在組裝方向位於所述第一表面和所述第二表面之間。
- 如請求項4所述之透鏡組,其中,所述第二端部的橫截面寬度尺寸小於所述第二定位槽的橫截面的寬度尺寸。
- 如請求項4所述之透鏡組,其中,所述第一透鏡包括第一光學部分和第一連接部分,所述第一連接部分設於所述第一光學部分的邊緣,所述第一定位槽設於所述第一連接部分,並與所述第一光學部分間隔設置;所述第二透鏡包括第二光學部分和第二連接部分,所述第二連接部分設於所述第二光 學部分的邊緣,所述第二定位槽設於所述第二連接部分,並與所述第二光學部分間隔設置。
- 一種加工方法,用於加工如請求項1至7中任一項所述的透鏡組,其改良在於,所述加工方法包括:提供沿組裝方向間隔設置的第一透鏡和第二透鏡,所述第一透鏡具有朝向所述第二透鏡的第一表面,所述第二透鏡具有朝向所述第一透鏡的第二表面;在所述第一表面和所述第二表面之間安裝擋環,並使所述第一表面、所述第二表面和所述擋環的內表面共同形成澆注空間,所述擋環設有連通所述澆注空間的開口;固定連接所述擋環的第一端部與所述第一表面,固定連接所述擋環的第二端部與所述第二表面;從所述開口注入澆注材料至所述澆注空間,固化成型所述澆注空間內的澆注材料,並形成第三透鏡。
- 如請求項8所述之加工方法,其中,所述第二表面設有第二定位槽,所述固定連接所述擋環的所述第二端部與所述第二表面包括:填充液態膠於所述第二定位槽,放置所述第二透鏡於所述擋環,並使所述液態膠填充於所述第二定位槽與所述第二端部之間;移動所述第二透鏡,並調節所述第二端部於所述第二定位槽內的位置,以使所述第一透鏡的光學光軸與所述第二透鏡的光學光軸重合,並使所述第一透鏡朝向所述第二透鏡的表面與所述第二透鏡朝向所述第一透鏡的表面之間的間距位於預設範圍內。
- 如請求項8所述之加工方法,其中,注入所述澆注材料之前,旋轉固定連接的所述第一透鏡、所述擋環和所述第二透鏡,並使所述開口沿重力方向朝上設置。
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