光学镜头模组的制作方法

1.本发明关于一种光学镜头模组，特别是一种兼具反射与折射光路的光学镜头模组。


背景技术：

2.对于需要使用精密光学元件的设备，比如望远镜、电子显微镜、相机等，光学镜头模组是不可或缺的关键零组件。随着各种产品的轻薄化，光学镜头模组也相应地要缩减体积。受限于光路的设计，很多具有高倍光学焦距的光学镜头模组通常都需要一定的深度（由最外部镜片边缘到成像装置，比如cmos感测器，间的距离），以便让光线能经过镜片间的层层折射而最终成像。如此一来，想在深度方向进一步减少整个光学镜头模组的体积就相当困难，甚至是要牺牲一些成像品质来交换。
3.另一方面，传统的光学镜头模组对外部光路上增加的光学元件十分敏感。举例而言，如果光学镜头模组外加了一个滤光片，而它是有屈光度的，那光学镜头模组可能无法自由调整焦距，让成像品质变差。
4.本

技术实现要素：
是为了解决以上两个光学镜头模组面临的问题。
发明内容
5.本段文字提取和编译本发明的某些特点。其它特点将被公开于后续段落中。其目的在涵盖附加的申请专利范围的精神和范围中，各式的修改和类似的排列。
6.本发明公开一种光学镜头模组，可将入射的影像光线沿一光轴而聚焦成像，其包括：一外部透镜结构，由至少一透镜组成，具有正值屈光度，其中该至少一透镜在最接近或次接近影像光线的光源的表面，以该光轴为中心形成一层圆形的第一反射层：一中空镜片结构，由至少一中空透明镜片组成，该至少一中空透明镜片形成一中空处，该中空处的形状实质为圆形，其中，当中空透明镜片数量为一个时，最接近该外部透镜结构的表面的全部或部分形成一第二反射层；当中空透明镜片数量为两个以上时，最远离或次远离该外部透镜结构的表面的全部或部分形成一第二反射层；一内部透镜结构，由至少一透镜组成，将来自该中空镜片结构的影像光线聚焦成像至一定处；及一镜筒，固定该外部透镜结构、该中空镜片结构与该内部透镜结构于其内部。该外部透镜结构、该中空镜片结构与该内部透镜结构的中心与该光轴重合，入射的影像光线经过未被该第一反射层挡住的该外部透镜结构部分折射向该中空镜片结构的该第二反射层，进而被反射向该外部透镜结构并受该第一反射层再次反射，二次反射的影像光线通过该中空处而射向该内部透镜结构。
7.最好，该外部透镜结构可包括至少一凸透镜。
8.最好，该内部透镜结构可包括至少一凸透镜。
9.最好，该第一反射层的材料为金、铂、钯、银或其合金，并为化学气相沉积或物理气相沉积方式形成。
10.最好，该第二反射层的材料为金、铂、钯、银或其合金，并为化学气相沉积或物理气
相沉积方式形成。
11.依照本发明，该镜筒的长度可调整，从而该外部透镜结构、该中空镜片结构与该内部透镜结构中任两者间的距离可以调整。该第一反射层的面积实质大于或等于该中空处的面积。这些透镜与中空透明镜片的材质可为透明塑胶或玻璃，与部分的镜筒一起或分别射出成型。
12.与传统的光学镜头模组相较，本发明由于在光路中加进了折射，从而在相同的倍率与成像效果下能有较小的体积。此外，由于镜筒可调整，该外部透镜结构、该中空镜片结构与该内部透镜结构中任两者间的距离，从而在本发明的光学镜头模组的入光处加上任何有屈光度的镜片，其影响光路的问题也能被解决。
附图说明
13.图1为依照本发明的一光学镜头模组的剖面图；图2a至图2c为该光学镜头模组的外部透镜结构的不同实施例的剖面图；图3a至图3c为该光学镜头模组的中空镜片结构的不同实施例的剖面图；图4为光学镜头模组的外部透镜结构的俯视图；图5为光学镜头模组的中空镜片结构的俯视图。
14.附图标记说明1
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光学镜头模组2
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光轴3
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cmos感测器10
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外部透镜结构11
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第一反射层12
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凸透镜13
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上凸透镜14
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凹透镜15
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下凸透镜16
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凹透镜17
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凸透镜20
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中空镜片结构21
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第二反射层22
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凹曲面中空透明镜片23
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凸曲面中空透明镜片24
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凹曲面中空透明镜片25
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平光中空透明镜片26
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上凸曲面中空透明镜片27
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下凸曲面中空透明镜片28
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中空处30
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内部透镜结构40
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镜筒
50
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镜座。
具体实施方式
15.本发明将通过参照下列的实施方式而更具体地描述。
16.请见图1，该为依照本发明的一光学镜头模组1的剖面图。光学镜头模组1可以应用在不同的设备中，比如电子望远镜、电子显微镜、相机等，其功能是将入射的影像光线（为了说明方便，所有附图中的影像光线都以虚线绘示）沿一光轴2（图1中的点虚线）而聚焦成像。聚焦所在的装置，通常是感测元件，比如cmos（互补式金属氧化物半导体）感测器、胶片等。在本实施例中，以一cmos感测器3为例说明。
17.光学镜头模组1包括了一外部透镜结构10、一中空镜片结构20、一内部透镜结构30及一镜筒40。以下分别对这些技术要件及其功能进行详述说明。
18.外部透镜结构10是由至少一个透镜组成，具有正值屈光度。在图1中，虽然外部透镜结构10是以一个图案表现，但其实该图案是一种组合的概略表现，比如在图2b中的一实施例里就包括两个透镜。内部透镜结构30的图案表现亦同。依照本发明，透镜不限于其种类，可以依照应用光学镜头模组1的设备对成像品质及特性的要求，而有组合使用多个不同的凸透镜及/或凹透镜。前述的至少一透镜在最接近或次接近影像光线的光源的表面，以光轴2为中心形成一层圆形的第一反射层11。依照本发明，透镜的边缘形状不限，但最好是圆形，以下的说明亦以圆形透镜为例来说明。，外部透镜结构10应包括至少一凸透镜。第一反射层11的位置会因透镜的数量及排列顺序而不同，现以多个实施例来说明。
19.请见图2a，该图绘示外部透镜结构10的一实施例的中心剖面。在本实施例中，外部透镜结构10仅单纯包括一个凸透镜12，第一反射层11形成于凸透镜12的外侧（相当于最接近影像光线的光源的表面）。影像光线由未被第一反射层11两侧直射入凸透镜12后折射出去，通过中空镜片结构20反射（如图1所绘示）后再进入凸透镜12。影像光线再度于凸透镜12内折射，并通过第一反射层11反射后再从凸透镜12折射出去。
20.请见图2b，该图绘示外部透镜结构10的另一实施例的中心剖面。在本实施例中，外部透镜结构10由上而下包括一上凸透镜13、一凹透镜14及一下凸透镜15，第一反射层11形成于上凸透镜13的外侧（相当于最接近影像光线的光源的表面）。影像光线由未被第一反射层11两侧直射入上凸透镜13后折射出去，陆续通过凹透镜14与下凸透镜15的折射而改变光路径。接着，受中空镜片结构20反射后影像光线再进入下凸透镜15，并通过凹透镜14而折射进入上凸透镜13。影像光线再度于上凸透镜13内折射，并通过第一反射层11反射后再从上凸透镜13折射出去。接着，影像光线继续通过凹透镜14与下凸透镜15的折射而朝向中空镜片结构20射去。
21.请见图2c，该图绘示外部透镜结构10的又一实施例的中心剖面。在本实施例中，外部透镜结构10由上而下包括一凹透镜16及一凸透镜17，第一反射层11形成于凹透镜16的内侧（相当于次接近影像光线的光源的表面）。影像光线由未被第一反射层11两侧直射入凹透镜16后折射出去，并通过凸透镜17的折射而改变光路径。接着，受中空镜片结构20反射后影像光线再进入凸透镜17，经折射后射向凹透镜16。影像光线通过凹透镜16上的第一反射层11反射后再进入凸透镜17，最后从凸透镜17折射出去。
22.中空镜片结构20由至少一中空透明镜片组成。中空透明镜片可以是具有球面或曲
面的镜片，甚至是平光镜面，其特征是中央处形成了透光的通孔。也因此，附图中的中空透明镜片剖面都只绘出通孔两侧的中空透明镜片部分。中空镜片结构20就是由至少一种前述的中空透明镜片所制成。由于中空透明镜片都具有通孔，由中空镜片结构20上方俯视，该至少一中空透明镜片也形成一中空处28。依照本发明，中空处28的形状实质应为圆形。中空透明镜片的边缘形状不限，但最好是圆形，以下的说明亦以圆形中空透明镜片为例来说明。当中空透明镜片数量为一个时，最接近外部透镜结构10的表面的全部或部分形成一第二反射层21；当中空透明镜片数量为两个以上时，最远离或次远离外部透镜结构10的表面的全部或部分形成一第二反射层21。第二反射层21的位置会因透镜的数量及排列顺序而不同，现以多个实施例来说明。
23.请见图3a，该图绘示中空镜片结构20的一实施例的中心剖面。在本实施例中，中空镜片结构20仅单纯包括一个凹曲面中空透明镜片22，第二反射层21形成于凹曲面中空透明镜片22的全部上表面（相当于次远离外部透镜结构10的表面）。来自外部透镜结构10的影像光线被第二反射层21直接反射回外部透镜结构10。
24.请见图3b，该图绘示中空镜片结构20的另一实施例的中心剖面。在本实施例中，中空镜片结构20包括一凸曲面中空透明镜片23及一凹曲面中空透明镜片24，第二反射层21形成于凹曲面中空透明镜片24的部分上表面（相当于次远离外部透镜结构10的表面）。来自外部透镜结构10的影像光线经过凸曲面中空透明镜片23的折射后，被第二反射层21反射回凸曲面中空透明镜片23，最后再经凸曲面中空透明镜片23折射向外部透镜结构10射去。
25.请见图3c，该图绘示中空镜片结构20的又一实施例的中心剖面。在本实施例中，中空镜片结构20包括一平光中空透明镜片25、一上凸曲面中空透明镜片26及一下凸曲面中空透明镜片27，第二反射层21形成于下凸曲面中空透明镜片27的全部下表面（相当于最远离外部透镜结构10的表面）。来自外部透镜结构10的影像光线经过平光中空透明镜片25，接着连续被上凸曲面中空透明镜片26与下凸曲面中空透明镜片27折射，遇到第二反射层21而被反射回去。被反射的影像光线再被下凸曲面中空透明镜片27与上凸曲面中空透明镜片26折射，最终改变光路，朝向外部透镜结构10射去。
26.内部透镜结构30由至少一透镜组成，可将来自中空镜片结构20（通过中空处28）的影像光线聚焦成像至一定处，比如cmos感测器3。依照本发明，内部透镜结构30的透镜的边缘形状不限，但最好是圆形，以下的说明亦以圆形透镜为例来说明。透镜可以是凸透镜，也可以是凹透镜。内部透镜结构30与传统的光学镜头模组相似，以层叠的透镜来改变影像光线的光路，通过多次的折射以取得需要的成像效果，没有“反射”光路径。实作上，内部透镜结构30应包括至少一凸透镜。
27.镜筒40可固定外部透镜结构10、中空镜片结构20与内部透镜结构30于其内部。镜筒40的下方可以通过连接一个镜座50以连接到应用该光学镜头模组1的装置定位处，进而固定内部元件与cmos感测器3间的距离。
28.整体来说，外部透镜结构10、中空镜片结构20与内部透镜结构30的中心要与光轴2重合。入射的影像光线经过未被第一反射层11挡住的外部透镜结构10部分折射向中空镜片结构20的第二反射层21，进而被反射向外部透镜结构10并受第一反射层11再次反射。二次反射的影像光线通过中空处28而射向内部透镜结构30。因此，第一反射层21的面积应实质大于或等于中空处28的面积，如图4、图5所绘示。
29.材料方面，第一反射层11可使用为金、铂、钯、银或其合金，并以化学气相沉积方式，如原子层化学气相气相沉积，或物理气相沉积方式，如蒸镀或溅镀所形成。同样地，第二反射层亦可使用金、铂、钯、银或其合金为材料，并以化学气相沉积或物理气相沉积方式形成。
30.本发明的一个特点是镜筒40的长度可调整，从而外部透镜结构10、中空镜片结构20与内部透镜结构30中任两者间的距离可以调整。也就是说，外部透镜结构10与中空镜片结构20、中空镜片结构20与内部透镜结构30，及外部透镜结构10与内部透镜结构30间的相对距离可以通过镜筒40来调整。这样的目的在于如果外部透镜结构10前方加装了一个有屈光度的滤光片，光学镜头模组1便可自由调整焦距，维持成像品质。目前已有许多调整镜片间距的技术，本发明未限定使用其中任何一个。
31.实作上，外部透镜结构10与内部透镜结构30的透镜及中空镜片结构20的中空透明镜片可以使用玻璃或塑胶为材料制成，比如为pc（聚碳酸酯）或pmma（聚甲基丙烯酸甲酯）。若以透明塑胶为材料，这些透镜与中空透明镜片可与部分的镜筒40一起或分别射出成型。
32.虽然本发明已以实施方式公开如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定的为准。