透鏡陣列的模具設備及其使用方法與流程

本發明涉及一種透鏡陣列(Lens array)的模具設備及其使用方法，特別是關于一種用于制造玻璃材質之透鏡陣列的模具設備及該模具設備的使用方法。

背景技術：

近年來，隨著電子科技的進步，人們已經逐漸習慣在手機、照相機等便攜式消費電子產品上搭載有微型的視頻攝像模塊。該視頻攝像模塊一般具備有CCD(Charge Coupled Device)圖像傳感器或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)圖像傳感器，用以擷取靜態或動態的圖像、影像，使得一般人可以透過簡單的手持式電子設備而達到照相、錄像的功能。一般而言，上述圖像傳感器都會在組件的受光面設置成像的透鏡(Lens)或透鏡陣列(Lens Array)，用以收集并調整入射光源的光線。

傳統上，成像所需的透鏡表面系具有曲線輪廓，使得光線自空氣中入射至透鏡內部時，可以改變光源的行進路徑，并將入射的光源進行聚焦。另外，為了使入射光源的利用率極大化，一般會將多個透鏡合并排列成一透鏡陣列。

在高階攝影、攝像的照相機、錄像設備里，為了達到光線穩定聚焦、易于控制入射光線的目的，一般會使用玻璃材質來制造透鏡陣列。另外，日漸普及的LED也常需要利用透鏡陣列來進行光源光線行進路線的控制。因此，隨著手機、相機、LED的廣泛使用，透鏡陣列的需求必定與日俱增。

一般透鏡陣列的制造方法，是將高達數百度C的玻璃熔漿注入一鑄模之內，等該玻璃冷卻之后再將該鑄模打開，取出玻璃，該玻璃即具有多個透鏡，形成一透鏡陣列。然而，此一成型方法，受限于玻璃在高溫熔漿狀態時呈現極高黏性的關系，該玻璃材質會與該鑄模的內模表面互相沾黏，導致取出的透鏡陣列之表面具有裂痕、刮痕、或呈現不規則擠壓的輪廓，甚至應力集中的現象，該裂痕刮痕輪廓不規則會影響光線入射后的聚焦，應力集中則該玻璃材質的折射率會呈不規則分布，這都會致使透鏡陣列的良率降低。另一種業界常見的方法，是透過一模具來對軟化的玻璃進行加壓、塑形，但因為該透鏡陣列的面積可能高達數十平方公分，所以需要的加壓力量會達到數十甚至數百kPa，造成模具設計困難，且強大的壓力也易造成透鏡陣列的良率降低。因此，傳統玻璃材質的透鏡陣列，其制程仍存在有難以克服的技術瓶頸，導致整體良率或產能仍無法大幅提升。

因此，如何克服現在的技術瓶頸，提升玻璃材質的透鏡陣列的制造良率或產能，這是本領域具有通常知識者努力的目標。

技術實現要素：

本發明主要目的在提升玻璃材質的透鏡陣列之制造良率或產能。

本發明另一目的在加強玻璃材質透鏡陣列的表面輪廓之曲率控制，以及使該透鏡陣列的內部折射率達到均勻化的效果。

為了解決上述及其他問題，本發明提供一種透鏡陣列的模具設備，其包括一上壓模、一下壓模及一板件結構。該上壓模包括有多個上模抵頂區，該下壓模包括有多個下模抵頂區，該板件結構可活動地設置于該上壓模與該下壓模之間，該板件結構包括有多個穿透該板件結構的通孔，該通孔用以容設多個玻璃件，該玻璃件具有一第一截面寬度W1，該通孔包括有一上開口與一下開口，該上開口與該上壓模互相對應，該下開口與該下壓模互相對應，該上開口具有一第二截面寬度W2，該下開口具有一第三截面寬度W3；當該上壓模與該下壓模互相靠近時，該上模抵頂區位于該上開口周邊而抵頂該玻璃件，該下模抵頂區位于該下開口周邊而抵頂該玻璃件。

如上所述的透鏡陣列的模具設備，其中，W1≧W2或W1≧W3。

如上所述的透鏡陣列的模具設備，其中，該上模抵頂區具有一橫向寬度T1，該下模抵頂區具有一橫向寬度T2，而滿足W2≧T1或W3≧T2。在一較佳的實施方式里，該板件結構具有一厚度D1，并滿足(W2-T1)/2大于D1，或是(W3-T2)/2大于D1。

如上所述的透鏡陣列的模具設備，其中，該上模抵頂區具有一橫向寬度T1，該下模抵頂區具有一橫向寬度T2，而滿足W2≦T1或W3≦T2。

如上所述的透鏡陣列的模具設備，其中，至少一上模抵頂區與該下模抵頂區的形狀互不相同或者面積互不相同；其中，該上模抵頂區或該下模抵頂區為凸出結構、凹入結構或菲涅爾透鏡(Fresnel Lens)的結構。

如上所述的透鏡陣列的模具設備，其中，該通孔的上開口與該下開口的形狀互不相同或者面積互不相同；其中，該上開口或該下開口的形狀為圓形、橢圓、多邊形或不規則形。在進一步的實施例中，該通孔包括有一內孔壁，該內孔壁連接該上開口與該下開口，該上開口大于、等于或小于該下開口，且該內孔壁的截面呈現為一直線或一曲線。

如上所述的透鏡陣列的模具設備，其中，該板件結構包括有至少一第一通孔及至少一第二通孔，該第一通孔與該第二通孔之體積或形狀互為相異，且該第一通孔與該第二通孔依序排列、交互排列或規則排列。

如上所述的透鏡陣列的模具設備，其中，多個玻璃件具有不同的體積，不同的形狀，或者不同的折射率。在進一步的實施例中，多個玻璃件包括至少一第一構形及至少一第二構形，該第一構形的玻璃件與該第二構形的玻璃件之體積或形狀互為相異，且該第一構形的玻璃件與該第二構形的玻璃件依序排列、交互排列或規則排列。

如上所述的透鏡陣列的模具設備，其中，多個玻璃件具有不同的體積，不同的形狀，或者不同的折射率。在進一步的實施例中，多個玻璃件包括有第一折射率及第二折射率，該第一折射率與該第二折射率互為相異，具有該第一折射率的玻璃件與該第二折射率的玻璃件依序排列、交互排列或規則排列；或者，多個不同的玻璃件(8)包括有至少第一玻璃轉化溫度(Glass transition temperature，Tg)及第二玻璃轉化溫度，該第一玻璃轉化溫度與該第二玻璃轉化溫度互為相異，具有該第一玻璃轉化溫度的玻璃件(8)與該第二玻璃轉化溫度的玻璃件(8)依序排列、交互排列或規則排列。

如上所述的透鏡陣列的模具設備，其中，該板件結構呈彎曲狀。

如上所述的透鏡陣列的模具設備，其中，該板件結構呈非透明狀。

如上所述的透鏡陣列的模具設備，其中，該玻璃件為圓球狀、橢圓狀、柱狀、或錐狀。

如上所述的透鏡陣列的模具設備，其中，該玻璃件之至少部份體積容置或位于該通孔內。

如上所述的透鏡陣列的模具設備，其中，該玻璃件的體積大于或等于該通孔所占據空間的容積。

如上所述的透鏡陣列的模具設備，其中，當該上壓模與該下壓模互相靠近時，該上模抵頂區覆蓋至少部份的上開口，或者該下模抵頂區覆蓋至少部份的下開口。

如上所述的透鏡陣列的模具設備，其中，該板件結構的通孔周邊設置有至少一溢流道，該溢流道與該通孔相導通或連接。

為了解決上述及其他問題，本發明又提供一種透鏡陣列的模具設備之使用方法，其系用以操作一透鏡陣列的模具設備；該透鏡陣列的模具設備包括有一下壓模、一下壓模及一板件結構，該板件結構包括有多個穿透該板件結構的通孔，該使用方法包括步驟：步驟S01：提供該透鏡陣列的模具設備及多個玻璃件；步驟S02：使多個玻璃件的至少部份體積容置于多個通孔內；步驟S03：該上壓模與該下壓模合模；步驟S06：透過該上壓模、下壓模擠壓該玻璃件，使多個玻璃件產生形變；步驟S07：玻璃件與該板件結構的通孔互相緊密結合；步驟S08：取出該板件結構，形成一透鏡陣列。

如上所述的透鏡陣列的模具設備之使用方法，其中，步驟S02的多個玻璃件容置于多個通孔內，系利用機械手臂將多個玻璃件夾持放置于該通孔內，或讓該玻璃件滾動而進入該通孔內。

如上所述的透鏡陣列的模具設備之使用方法，其中，在該步驟S02之前，或在該步驟S02之后，至少執行一次步驟Tb：對多個玻璃件進行加熱升溫。

如上所述的透鏡陣列的模具設備之使用方法，其中，更包括步驟Ta：使該板件結構的表面或內部呈非透明化。在進一步的實施例中，該板件結構透過表面鍍膜、表面涂層、表面噴砂、表面霧化、表面貼附或板件結構的內部摻雜，而呈非透明化。

如上所述的透鏡陣列的模具設備之使用方法，其中，該玻璃件具有一第一截面寬度W1，該通孔的上開口具有一第二截面寬度W2，該通孔的下開口具有一第三截面寬度W3，利用W1≧W2或者W1≧W3而使步驟S02的玻璃件之至少部份體積容置于該通孔內。

如上所述的透鏡陣列的模具設備之使用方法，其中，該步驟S03更包括下列子步驟：步驟S04-該上壓模靠近該板件結構而抵頂多個玻璃件，或是步驟S05-該下壓模靠近該板件結構而抵頂多個玻璃件。

如上所述的透鏡陣列的模具設備之使用方法，其中，在該步驟S06之后，該玻璃件塑性變形產生一上端部位及一下端部位，該上端部位及該下端部位分別位于該通孔的兩端，該上端部位的橫向寬度大于或等于該通孔的截面寬度，或者，該下端部位的橫向寬度大于或等于該通孔的截面寬度。

藉此，本發明所述透鏡陣列的模具設備及其操作使用方法的有益功效為，可以加強玻璃材質透鏡陣列的表面輪廓之曲率控制，使制造完成的每一個透鏡的表面輪廓達到完美曲線之要求，并且使該透鏡陣列的內部折射率達到均勻化的效果，藉以提升玻璃材質的透鏡陣列之制造良率或產能。

為使能更進一步了解本發明之特征及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，并非用來對本發明加以限制者。為使能更進一步了解本發明的特征及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，并非用來對本發明加以限制。

附圖說明

圖1A為本發明透鏡陣列的模具設備在合模前的示意圖。

圖1B為本發明透鏡陣列的模具設備在合模后的示意圖。

圖2為本發明透鏡陣列的模具設備之使用方法流程圖。

圖3A～圖3E為本發明透鏡陣列的模具設備不同實施例之使用方法步驟圖。

圖4為玻璃件與板件結構的對應示意圖。

圖5為透鏡陣列的成品示意圖。

圖6～圖9為本發明透鏡陣列的模具設備在合模后的其他實施例示意圖。

圖10～圖13為玻璃件與板件結構互相對應的其他實施例示意圖。

圖14為不同構型的玻璃件示意圖。

圖15A～圖16B為本發明透鏡陣列的模具設備在合模后的其他實施例示意圖。

圖17～圖25為透鏡陣列的板件結構與玻璃件在結合后的不同實施例示意圖。

圖26～圖31為不同構型的板件結構示意圖。

圖32為本發明另一實施例的模具設備的結構示意圖。

圖33～圖36為曲面構型的板件結構示意圖。

圖37～圖38為不同構型之透鏡陣列的成品示意圖。

圖39～圖41為非透明化板件結構的示意圖。

圖42A～圖42B為本發明透鏡陣列的模具設備再一實施例之使用方法步驟圖。

圖43A～圖43B為本發明另外實施例之透鏡陣列的模具設備在合模前、后的示意圖。

圖43C為本發明另外實施例之壓模成型后的透鏡陣列示意圖。

圖44A～圖44B為本發明再一實施例之透鏡陣列的模具設備在合模前、后的示意圖。

圖45A～圖45B為本發明又一實施例之透鏡陣列的模具設備在合模前、后的示意圖。

圖46A～圖46C為本發明透鏡陣列的模具設備的溢流道示意圖。

符號說明

1：模具設備 136：內孔壁

11：上壓模 8：玻璃件

113：抵頂延伸區 81：上端部位

115：上模抵頂區 82：下端部位

12：下壓模 83：本體部位

123：抵頂延伸區 84、85、86：延伸部位

125：下模抵頂區 8A：第一構形

13：板件結構 8B：第二構形

131：上開口 9：透鏡陣列

132：下開口 D1、D2：厚度

134：溢流道 H1、H2、T1、T2：橫向寬度

135：通孔 K1、K2：翼展長度

135A：第一通孔 W1：第一截面寬度

135B：第二通孔 W2：第二截面寬度

135C：第三通孔 W3：第三截面寬度

135D：第四通孔

具體實施方式

請參閱圖1A與圖1B，圖1A為本發明透鏡陣列的模具設備在合模前的示意圖，圖1B為本發明透鏡陣列的模具設備在合模后的示意圖。如圖1A所示，本發明透鏡陣列9的模具設備1，其包括有一上壓模11，一下壓模12及一板件結構13。該上壓模11包括有多個上模抵頂區115，該下壓模12包括有多個下模抵頂區125，該板件結構13可活動地設置于該上壓模11與該下壓模12之間，亦即，該板件結構13可被置放在該上壓模11與該下壓模12之間，也可以被移出該上壓模11與該下壓模12之間。該板件結構13包括有多個上下穿透該板件結構13的通孔135，該通孔135用以容設多個玻璃件8。該玻璃件8具有一第一截面寬度W1；該第一截面寬度W1為該玻璃件8在圖1A視圖上所呈現的最大水平截距，在本實施例中，該玻璃件8為圓球，因此，該玻璃件8的第一截面寬度W1即等于該玻璃件8的直徑。該通孔135包括有一上開口131與一下開口132，該上開口131與該上壓模11互相對應，該下開口132與該下壓模12互相對應。該通孔135的上開口131具有一第二截面寬度W2，該第二截面寬度W2為該上開口131在圖1A視圖上所呈現的水平截距。該通孔135的下開口132具有一第三截面寬度W3，該第三截面寬度W3為該下開口132在圖1A視圖上所呈現的水平截距。在此，如圖4所示，W1≧W2或者W1≧W3，因此當該玻璃件8因為滾動或被置放在該板件結構13的通孔135周邊時，該玻璃件8即可位于或是卡在該通孔135周邊，進而使該玻璃件8之部份體積容置或位于該板件結構13的通孔135內。該板件結構13的材質包括但不限于金屬、合金、陶瓷、玻璃、高分子復合材料等，且，該板件結構13可活動地設置于該上壓模11與該下壓模12之間，因此該板件結構13可以配合其他制程步驟而選擇性地拿出或取出，以進行該板件結構13或多個玻璃件8的前置或后置加工作業。另外特別說明，在實務加工時，該上壓模11未必設置于該下壓模12之上，在此上/下壓模僅是不同模具的的名稱，而非用以限制空間的上/下之對稱關系；在實務上該上壓模11也可以在該下壓模12之下方，或是該上/下壓模分別設置于水平方向。

請同時參照圖2與圖3A，圖2為本發明透鏡陣列的模具設備之使用方法流程圖，圖3A為該模具設備其中一種使用方法步驟圖。如圖2與圖3A所示，本發明之使用方法需先提供該透鏡陣列9的模具設備1及多個玻璃件8(步驟S01)，然后對多個玻璃件8進行加熱升溫(步驟Tb)，再來使多個玻璃件8的至少部份體積容置于多個通孔135內(步驟S02)。在此，多個玻璃件8被置放于該通孔135內或該通孔135周邊的方法，可以是以機械手臂(未繪示)逐一將該玻璃件8夾取、置放，或者是讓該玻璃件8滾動、滑動或移動而進入該通孔135內，而使該玻璃件8的部份體積(或是該玻璃件8的全部體積)容置或位于該板件結構13的通孔135內。如圖4所示，該玻璃件8僅有下方、下半部是位于該通孔135內，該玻璃件8的上方、上半部則位于該通孔135外；在其他實施例中，如果該玻璃件8的第一截面寬度W1約略等于該第二截面寬度W2或該第三截面寬度W3，則該玻璃件8即可全部被容置或設置在該通孔135之內。此外，該步驟Tb的玻璃件8加熱系在步驟S02的玻璃件8容置、設置步驟之前，其目的是在讓多個玻璃件8先行加熱至200～1500℃(視該玻璃件8材質成份而定)，使該玻璃件8變軟而達到易于塑形的溫度；如此一來，就無需將整個模具設備1置入高溫加熱的設備之中，從而可以簡化加熱控制的設備。

接下來，該上壓模11與該下壓模12合模(步驟S03)，其合模步驟是利用該上壓模11靠近該板件結構13而抵頂多個玻璃件8(步驟S04)，再使該下壓模12靠近該板件結構13而抵頂多個玻璃件8(步驟S05)；亦即，當該上壓模11與該下壓模12互相靠近時，該上壓模11的上模抵頂區115位于該上開口131周邊而抵頂該玻璃件8的上方，該下壓模12的下模抵頂區125則位于該下開口132周邊而抵頂該玻璃件8的下方。然后，透過該上壓模11、下壓模12擠壓該玻璃件8，使多個玻璃件8產生形變(步驟S06，產生塑性變形)。如圖1B所示，該玻璃件8在合模后，因為該玻璃件8處于高溫狀態，其材質軟化，所以會因為受壓力作用而產生塑性變形。產生形變后的玻璃件8，因為塑性變形而產生一上端部位81、一本體部位83及一下端部位82，該上端部位81及該下端部位82分別位于該通孔135的上下兩端，該本體部位83則位于該通孔135內；也就是說，該玻璃件8在合模、受壓之后，其上端部位81之輪廓外觀乃是受該上壓模11的上模抵頂區115擠壓而變形，該玻璃件8的下端部位82之輪廓外觀則受該下壓模12的下模抵頂區125擠壓而變形。因此，該上端部位81的外觀會與該上模抵頂區115的輪廓相同，該下端部位82的外觀則會與該下模抵頂區125的輪廓相同。還有，該玻璃件8在受壓、形變之后，該玻璃件8的本體部位83即可與該板件結構13的通孔135互相緊密結合(步驟S07)，所以可以確保該玻璃件8與該板件結構13不會松脫、掉落或搖晃。在實務上，該步驟S03的合模動作可以將該步驟S04與該步驟S05調換先后次序，或是同時進行步驟S04與步驟S05。

在圖1A的實施例中，該玻璃件8的體積大于或等于該通孔135所占據空間的容積，因此如圖1B所示，該玻璃件8在形變之后，其上端部位81會突出在該通孔135的上開口131之外，該下端部位82也會突出在該通孔135的下開口132之外，使得該上端部位81的橫向寬度H1大于該上開口131的第二截面寬度W2，該下端部位82的橫向寬度H2大于該下開口132的第三截面寬度W3。如此一來，該玻璃件8與該板件結構13的結合，會更穩固，且不易松脫、搖晃。

當多個玻璃件8與該板件結構13結合之后，即可開模，取出該板件結構13，用以形成一透鏡陣列9(步驟S08)，該透鏡陣列9即如圖5的成品示意圖所示，該板件結構13上的多個通孔135已被形變后的玻璃件8所塞滿、填滿。該玻璃件8為透明的結構，因此可容許光線穿過該玻璃件8。通常，一個透鏡陣列9的多個玻璃件8的材質均相同，因此會具有相同的折射率，或者，一個透鏡陣列9的多個玻璃件8均具有相同的玻璃轉化溫度(Glass transition temperature，Tg)；但在其他實施例中，一個透鏡陣列9的多個玻璃件8也可以使用不同材質，或者使用不同組成成份的玻璃，甚至使用不同折射率的多個玻璃件8，或是使用多個相異Tg的玻璃件8。

當完成透鏡陣列9的制作之后，還可以選擇性地使該板件結構13的表面或內部呈非透明化(步驟Ta)；亦即，該板件結構13可以透過表面鍍膜、表面涂層、表面噴砂、表面霧化、表面貼附或該板件結構的內部摻雜等方法，而達到非透明化的目的。在此，該步驟Ta的板件結構13非透明化步驟，可以視需求而執行或忽略不做，或者是置于上述任一步驟之前。

藉此，圖3A所揭露的透鏡陣列9之模具設備1的使用方法，利用該上模抵頂區115、下模抵頂區125的輪廓設計，即可以控制玻璃材質透鏡陣列9的玻璃件8之塑形與形變，使制造完成的每一個透鏡(即玻璃件8)的表面輪廓或表面曲率，達到完美曲線之要求。此外，因為該玻璃件8可以預先選擇，所以該透鏡陣列9的內部折射率也可以達到均勻化的效果，而該玻璃材質的透鏡陣列9之制造良率或產能也可以提升。再來，圖3A實施例的玻璃件8透過步驟Tb進行升溫，并在該模具設備1內緩慢降溫，因此可以避免降溫過快而產生溫度梯度，進行造成玻璃熱應力的殘留。還有，該玻璃件8在高溫時即進行合模、施壓、形變，因此，其機械應力的應力集中狀況即可降至最低。因此，本發明所述透鏡陣列9的模具設備1及其操作使用的方法，具有推廣應用的商業潛力。

針對該透鏡陣列9的模具設備1之使用方法，本發明還有其他實施例。請參閱圖3B的流程步驟示意圖；與圖3A相比較，其差異在于步驟Tb的玻璃件8加熱升溫動作系在步驟S02的玻璃件8容置、設置步驟之后；其效果在于，當多個玻璃件8位于或設置于該板件結構13的通孔135之上，即可方便拿取、運輸所有的工件(即玻璃件8與板件結構13)。此一方式，特別適用于多個玻璃件8具有不同體積、不同外形輪廓、或是不同折射率的狀況下，仍可以確保全部的玻璃件8可以同時被升溫，并被維持在相同的溫度，避免多個玻璃件8分開加溫而造成溫度差異，影響良率。

又如圖3C所示，本實施例的升溫步驟Tb，系在步驟S03的合模之后，其效果在于，合模后再加熱升溫可以一邊加壓、一邊升溫，讓溫度與壓力同時緩慢地漸漸提升，使多個玻璃件8盡可能地達到均勻化(homogenization)的效果，有助于降低該玻璃件8的折射率分布不均的狀況。

如圖3D所示，本實施例的透鏡陣列9的模具設備1之使用方法，還可以將其中的步驟Ta之板件結構非透明化動作調整至該玻璃件8的合模、塑形之前(即步驟S03、步驟S06之前)，亦即在步驟S01的一開始提供了模具設備1及板件結構13之后，即對該板件結構13施予表面鍍膜、表面涂層、表面噴砂、表面霧化、表面貼附或板件結構13的內部摻雜等動作。在此，該步驟Ta的板件結構13非透明化動作可以在步驟Tb之前執行，也可以在步驟Tb之后執行，也可以與步驟Tb同時執行；如此一來，可以使本發明的模具設備1之使用方法具有更多的變化，適用更廣泛的應用場合。

針對該透鏡陣列9的模具設備1，本發明還有其他構型的實施例。請參閱圖6～圖9，圖6～圖9為本發明透鏡陣列的模具設備在合模后的其他實施例示意圖。如圖6所示，當該上壓模11與該下壓模12互相靠近該板件結構13與該玻璃件8時，該上模抵頂區115覆蓋全部的上開口131(即該通孔135的上方位置)，該下模抵頂區125亦覆蓋全部的下開口132(即該通孔135的下方位置)。還有，該玻璃件8的體積大于該通孔135所占據空間的容積，因此在該模具設備1合模之后，該玻璃件8受壓力而被塑形，使得該玻璃件8的上端部位81突出于該通孔135之外。如此一來，該上端部位81的橫向寬度H1大于該通孔135的第二截面寬度W2。在本實施例中，塑形后的玻璃件8之下端部位82的橫向寬度H2幾乎與該通孔135的第三截面寬度W3約略同寬。此外，該上模抵頂區115與該下模抵頂區125的形狀互不相同，面積也不相同；該上壓模11的上模抵頂區115呈現凹入狀，因此該玻璃件8的上端部位81即相對應地呈現凸出狀；該下壓模12的下模抵頂區125呈平坦狀，因此，該玻璃件8的下端部位82則相對應地呈現平坦狀。在其他實施例中，也可以將該上壓模11的上模抵頂區115設置成凸出狀或平坦狀，或是將該下壓模12的下模抵頂區125設置成凸出狀或凹入狀；當然，該上模抵頂區115的輪廓外形也可以與該下模抵頂區125的輪廓外形互相調換。

如圖7所示的模具設備1，該上模抵頂區115的面積約略與該通孔135的上開口131面積相等，因此該上模抵頂區115完全覆蓋該上開口131，該下模抵頂區125的面積亦約略與該通孔135的下開口132面積相等，因此該下模抵頂區125完全覆蓋該下開口132。在本實施例中，該上模抵頂區115呈凸出狀，因此該玻璃件8受壓塑形后，該上端部位81呈凹入狀結構；該下模抵頂區125呈凹入狀，因此該玻璃件8受壓塑形后，該下端部位82呈凸出狀結構。此外，本實施例的通孔135呈一柱狀，因此該上開口131的第二截面寬度W2等于該下開口132的第三截面寬度W3，該上端部位81的橫向寬度H1亦等于下端部位82的橫向寬度H2。

如圖8所示的模具設備1，中間的上模抵頂區115可以完全覆蓋該通孔135的上開口131，中間的下模抵頂區125僅能覆蓋部份的下開口132面積，亦即，中間部位的上模抵頂區115的面積大于相對應的下模抵頂區125面積。如此一來，中間的玻璃件8在受壓塑形之后，其上端部位81的橫向寬度H1約略等于該上開口131的第二截面寬度W2，該下端部位82的橫向寬度H2則小于該下開口132的第三截面寬度W3。圖8兩側的上模抵頂區115與下模抵頂區125的面積相同，但輪廓外形為一凸一凹。因此，該玻璃件8在塑形后，中間的玻璃件8的外形輪廓與兩側玻璃件8的外形輪廓不同。

如圖8所示的模具設備1，該通孔135的第二截面寬度W2與第三截面寬度W3不相等，因此，該通孔135會形成錐狀。在本實施例中，該玻璃件8受壓塑形后，該上端部位81的橫向寬度H1可以大于、等于或小于該下端部位82的橫向寬度H2；事實上，該橫向寬度H1、H2的大小會完全取決于該上模抵頂區115、下模抵頂區125的外形輪廓。

在此另外介紹步驟S02(即合模、加壓塑形之前)多個玻璃件8與該板件結構13的相對應位置。請參閱圖10～圖13，圖10～圖13為玻璃件與板件結構互相對應的其他實施例示意圖。如圖10所示，該玻璃件8為一圓球，該玻璃件8的第一截面寬度W1(即該圓球的直徑)大于該通孔135上開口131的第二截面寬度W2，因此該玻璃件8下半部即可設置在該通孔135之內，使整個玻璃件8卡在該通孔135的上開口131周邊，該板件結構13與多個玻璃件8即可方便地被移動、搬動，用以進行后續的加工步驟。在本實施例中，該通孔135的上開口131與下開口132的形狀可以互不相同，且該上開口131的面積小于該下開口132的面積(因為第二截面寬度W2小于第三截面寬度W3)。進一步地說，該通孔135包括有一內孔壁136，該內孔壁136連接該上開口131與該下開口132，該上開口131小于該下開口132，且該內孔壁136的截面呈現為一直線，所以，該通孔135即為一錐狀空間。又如圖11所示，該玻璃件8為一柱狀結構，該玻璃件8的第一截面寬度W1大于該通孔135下開口132的第三截面寬度W3，因此該玻璃件8下半部即可設置在該通孔135之內，使整個玻璃件8卡在該通孔135內部，該板件結構13與多個玻璃件8即可方便地被移動、搬動。在本實施例中，該通孔135的上開口131的面積大于該下開口132的面積(因為第二截面寬度W2大于第三截面寬度W3)，且，該通孔135為一倒立的錐狀空間。如圖12與圖13所示，本實施例的通孔135亦為一倒立的錐狀空間，該通孔135的上開口131的面積大于該下開口132的面積，因此該玻璃件8的大部份體積可被容置、設置在該通孔135內部。此外，圖12與圖13的內孔壁136截面呈現為一曲線，該通孔135內孔壁136的彎曲方向(曲面的向量)互不相同。

本發明的模具設備1，其玻璃件8也可以有多種不同的構型。請參閱圖14，圖14為不同構型的玻璃件示意圖。該玻璃件8的截面或剖面可以是橢圓形、錐形、長方形(例如四方柱體、六方柱體、圓柱體)、正方形，甚至不規則的構型。

再來介紹本發明模具設備1的構型。請參閱圖15A～圖16B，圖15A～圖16B為本發明透鏡陣列的模具設備在合模后的其他實施例示意圖。如圖15A所示，本實施例的上模抵頂區115的面積大于下模抵頂區125，因此，該玻璃件8受壓塑形后，該上端部位81的表面積大于該下端部位82的表面積。此外，該上模抵頂區115覆蓋全部的上開口131，該下模抵頂區125僅覆蓋部份的下開口132。還有，該上模抵頂區115為凸出結構，因此該上端部位81呈凹入結構，該下模抵頂區125為凹入結構，因此該下端部位82呈凸出結構。如圖15B所示，該上模抵頂區115為一菲涅爾透鏡(Fresnel Lens)的結構，因此該玻璃件8受壓塑形后，該玻璃件8的上端部位81亦呈現菲涅爾透鏡的結構。本實施例玻璃件8的上端部位81、下端部位82均呈凸出狀結構，因此，該玻璃件8為”雙凸透鏡”。在其他實施例中，該菲涅爾透鏡的結構也可以設置在該下壓模12的下模抵頂區125。如圖16A所示，該上模抵頂區115覆蓋全部的上開口131，該下模抵頂區125僅覆蓋部份的下開口132。該玻璃件8的上端部位81、下端部位82均呈凹入狀，因此，該玻璃件8為”雙凹透鏡”。如圖16B所示，該上模抵頂區115的周邊更包括有一抵頂延伸區113，該下模抵頂區125的周邊更包括有一抵頂延伸區123；在合模之后，該抵頂延伸區113、123未直接與該通孔135相鄰接，亦即該抵頂延伸區113、123與該通孔135相距一小段距離。如此一來，該玻璃件8的上端部位81周邊即可形成一延伸部位85，且該玻璃件8的下端部位82周邊即可形成一延伸部位86，該延伸部位85、86上下互相把該板件結構13夾持在中間，因此可以使該玻璃件8與該板件結構13的結合更穩固，避免松脫、搖晃的狀況發生。

請參閱圖17～圖25，圖17～圖25為透鏡陣列的板件結構與玻璃件在結合后的不同實施例示意圖。如圖17所示，該玻璃件8的上端部位81周邊包括有一延伸部位85，而下端部位82則沒有，而且該下端部位82與該板件結構13的下緣齊平。此外，圖18的玻璃件8形成”上凸下平”的透鏡結構，且該上端部位81旁邊包括有一延伸部位85，因此該上端部位81的橫向寬度H1大于該通孔135的第二截面寬度W2。圖19的玻璃件8形成上下雙凸的”雙凸透鏡”結構，且該玻璃件8包括有延伸部位85、86，用以加強固定的功效。圖20的玻璃件8形成上下雙凹的”雙凹透鏡”結構。圖21的玻璃件8形成”上凹下平”的透鏡結構。圖22的玻璃件8形成一凹一凸的”凹凸透鏡”結構。圖23的玻璃件8亦形成上下雙凸的”雙凸透鏡”結構，但該玻璃件8未包括有延伸部位85、86。圖24的玻璃件8亦形成”上凸下平”的透鏡結構，但該上端部位81旁邊未包括有延伸部位85。圖25的玻璃件8形成一凹一凸的”凹凸透鏡”結構，但該凹透鏡的面積比凸透鏡的面積小。

請參閱圖26～圖31，圖26～圖31為不同構型的板件結構示意圖。如圖26所示，該板件結構13上的通孔135，其上開口131為圓形，其下開口132為六邊形，亦即，該通孔135的上開口131與該下開口132的形狀互不相同。另外，該上開口131的形狀可以是圓形、橢圓、多邊形(例如三角形、四角形、五角形…等)或其他不規則形，該下開口132的形狀當然也可以是圓形、橢圓、多邊形或其他不規則形；該通孔135的上開口131與該下開口132的面積可以相同，或是不相同。如圖27、圖28所示，該通孔135的上開口131大于該下開口132，且該內孔壁136的截面呈現為一直線或一曲線。如圖29所示，該板件結構13包括有多個第一通孔135A及多個第二通孔135B，該第一通孔135A與該第二通孔135B之體積或形狀互為相異，且該第一通孔135A與該第二通孔135B以規則的方式排列，亦即，相同構型的通孔排列成一圓圈，多個不同構型的通孔依序形成同心圓。如圖30所示，該板件結構13的多個第一通孔135A及多個第二通孔135B亦以規則的方式排列，其排列的方式為相同構型的通孔排列成一直線(垂直排列或水平排列)，多個不同構型的通孔依序形成間隔交錯排列。如圖31所示，該板件結構13包括有第一通孔135A、第二通孔135B、第三通孔135C、第四通孔135D，各通孔的構型或體積不同，且相同構型的通孔形成同心圓排列。

本發明的模具設備1，亦可以使用彎曲或具有弧度的板件結構13。請參閱圖32～圖36，圖32為本發明另一實施例的模具設備的結構示意圖，圖33～圖36為曲面構型的板件結構示意圖。如圖32～圖36所示，該板件結構13呈彎曲或弧狀，相對應地，該上壓模11、下壓模12與該板件結構13接觸或相抵接之處亦呈彎曲或弧狀。

本發明的模具設備1在加工完成后，其形成的透鏡陣列9可以如圖37～圖38所示，圖37～圖38為不同構型之透鏡陣列的成品示意圖。圖37、圖38的透鏡陣列9，其包括有多個不同體積或不同構型的玻璃件8，亦即，該玻璃件8包括有第一構形8A及第二構形8B，該第一構形8A的玻璃件8與該第二構形8B的玻璃件8之體積或形狀互為相異，且該第一構形8A的玻璃件8與該第二構形8B的玻璃件8依序規則地交互、交錯排列。在其他實施例中，該玻璃件8也可以更包括有第三構形、第四構形….等更多不同的結構，或者，多個玻璃件8具有多個不同的折射率，例如該玻璃件8具有第一折射率、第二折射率、第三折射率….，然后多個不同折射率的玻璃件8依序排列、交互排列或規則排列；又或者，多個玻璃件8具有多個不同的玻璃轉化溫度(Glass transition temperature，Tg)，例如該玻璃件8具有第一玻璃轉化溫度、第二玻璃轉化溫度、第三玻璃轉化溫度….，然后多個不同玻璃轉化溫度的玻璃件8依序排列、交互排列或規則排列。在此，圖37的板件結構13為一平板結構，圖38的板件結構13為一彎曲板結構。

該模具設備1的板件結構13當然也可以有所變化。請參閱圖39～圖41，圖39～圖41為非透明化板件結構的示意圖。如圖39所示，該板件結構13的內部，可以透過添加染色劑、摻雜的方式，讓該板件結構13呈現非透明化的狀態。如圖40所示，該板件結構13可以在表面(包含該通孔135周邊或該內孔壁136)施以表面噴砂或表面霧化的步驟，讓該板件結構13呈現非透明化的狀態。如圖41所示，該板件結構13可以在表面施以表面鍍膜、表面涂層的步驟，讓該板件結構13呈現非透明化的狀態。

請參閱圖42A～圖42B，圖42A～圖42B為本發明透鏡陣列的模具設備再一實施例之使用方法步驟圖。如圖42A所示，本實施例的方法步驟圖與圖3A的差異在于，該板件結構13可以使用多種不同的玻璃件8，亦即，多種玻璃件8具有不同的玻璃轉化溫度(Glass transition temperature，Tg)，亦即具有不同的Tg值。在此，為了將多種不同玻璃轉化溫度的玻璃件8安置于該板件結構13上，需要先將高Tg值的玻璃件8安裝設置在該板件結構13上，再將低Tg值的玻璃件8安裝設置在該板件結構13上，如此，才能避免低Tg值的玻璃件8處于過高溫度而軟化(高溫軟化的玻璃會沾黏模具，并損壞模具)。因此，圖42A在第一個循環時，會依序進行步驟Tb、步驟S02、步驟S03、步驟S06、步驟S07，用以進行第一玻璃轉化溫度的玻璃件8之安裝與塑形，然后，再來進行第二循環的步驟Tb、步驟S02、步驟S03、步驟S06、步驟S07，用以進行第二玻璃轉化溫度的玻璃件8之安裝與塑形。依此類推，若有第三玻璃轉化溫度、第四玻璃轉化溫度的玻璃件8，就重復第三循環、第四循環的步驟Tb、步驟S02、步驟S03、步驟S06、步驟S07，用以將不同Tg值的玻璃件8安裝在該板件結構13上。如此一來，后一次被容置于該通孔135內塑形的玻璃件8之玻璃轉化溫度(Tg值)，會低于前一次被容置于該通孔135內塑形的玻璃件8之玻璃轉化溫度。

如圖42B所示，本實施例亦是反復多次地對不同Tg值的玻璃件8進行合模、塑形的步驟；但本實施例與圖42A實施例的差異在于，圖42A的玻璃件8加熱升溫，其相異Tg值的玻璃件8是分開加熱，而圖42B的玻璃件8加熱升溫，則是將所有玻璃件8一起加熱，等待其個別冷卻至不同溫度后，再進行步驟S02、步驟S03、步驟S06、步驟S07，來將不同溫度的玻璃件8設置在該通孔135內(步驟S02)。在圖42B之中，后一次被容置于該通孔135內塑形的玻璃件8之玻璃轉化溫度(Tg值)，也必須要低于前一次被容置于該通孔135內塑形的玻璃件8之玻璃轉化溫度。藉此，即可以將不同Tg值的玻璃件8透過合模、塑形動作，而設置在該板件結構13上，并使多種不同Tg值的玻璃件8依序排列、交互排列或規則排列。

在此，上述所揭露的下壓模12、下壓模12、上模抵頂區115、下模抵頂區125、上開口131、下開口132、內孔壁136、板件結構13、截面寬度W1、W2、W3及其相對應的空間/結構關系，或者玻璃件8的輪廓、外形、材質、折射率或排列方式等特征，均可以各別地搭配或組合至上述任一實施例。藉此，本發明所述透鏡陣列9的模具設備1及其操作使用的方法，可以加強玻璃材質透鏡陣列9的表面輪廓之曲率控制，使制造完成的每一個透鏡的表面輪廓達到完美曲線之要求，并且使該透鏡陣列9的內部折射率達到均勻化的效果，藉以提升玻璃材質的透鏡陣列9之制造良率或產能。因此具有極大的商業應用潛力。

另外，再介紹幾個不同的實施例。請參閱圖43A～圖43C，圖43A～圖43B為本發明另外實施例之透鏡陣列的模具設備在合模前、后的示意圖，圖43C為本發明另外實施例之壓模成型后的透鏡陣列示意圖。如圖所示，本發明透鏡陣列9的模具設備1，其包括有一上壓模11，一下壓模12及一板件結構13。該上壓模11包括有多個上模抵頂區115，該下壓模12包括有多個下模抵頂區125。該板件結構13及該上壓模11、下壓模12之間的結構或結合關系，與前述實施例若有相同之處，就不再贅述。在本實施例中，該上模抵頂區115具有一橫向寬度T1，該下模抵頂區125具有一橫向寬度T2，該橫向寬度T1、T2可以是該上模抵頂區115、下模抵頂區125在視圖上所呈現的水平截距。該板件結構13包括有多個上下穿透該板件結構13的通孔135，該通孔135用以容設多個玻璃件8，該玻璃件8具有一第一截面寬度W1。該第一截面寬度W1為該玻璃件8在圖43A視圖上所呈現的最大水平截距，在本實施例中，該玻璃件8為圓球。

再來，如圖43A、43B所示，利用本實施例的模具設備1來為該玻璃件8加工，該玻璃件8在該上壓模11及下壓模12合模后，因為該玻璃件8處于高溫狀態，其材質軟化，所以會因為受壓力作用而產生塑性變形。產生形變后的玻璃件8，因為塑性變形而產生一本體部位83及一延伸部位84，該本體部位83位于該通孔135內；由圖43B觀之，該延伸部位84分別位于該本體部位83的左右兩側，再由圖43C觀之，該延伸部位84則圍繞于該本體部位83的周邊而呈圓環狀。也就是說，該玻璃件8在合模、受壓之后，其本體部位83、延伸部位84之輪廓外觀乃是受該上模抵頂區115、下模抵頂區125擠壓而變形。因此，該本體部位83的上緣會與該上模抵頂區115的輪廓相同，該本體部位83的下緣則會與該下模抵頂區125的輪廓相同。還有，該玻璃件8在受壓、形變之后，該玻璃件8的本體部位83即可透過該延伸部位84而與該板件結構13的通孔135互相緊密結合(參照前述步驟S07)，所以可以確保該玻璃件8與該板件結構13不會松脫、掉落或搖晃。當多個玻璃件8與該板件結構13結合之后，即可開模，取出該板件結構13，用以形成圖43C的透鏡陣列9(參照前述步驟S08)。

另外，如圖43A與圖43B所示，本實施例的上開口131的第二截面寬度W2大于該上模抵頂區115的橫向寬度T1，而且，該下開口132的第三截面寬度W3大于該下模抵頂區125的橫向寬度T2(即W2>T1，W3>T2)；如此一來，即可確保壓模后產生該延伸部位84。一般而言，成形后的透鏡陣列9主要藉由該本體部位83來達到透光的效果(即有效透光區)，其延伸部位84所透射的光線屬無效光源。因此，在模穴強大壓力擠壓之下整體透鏡陣列9會產生些微精度誤差，但卻可以藉由該延伸部位84的存在而來彌補、補償制程的誤差。此外，該延伸部位84為無效透光，不影響有效透光區本體部位83的入射光源，因此，該延伸部位84在制程中實在具有優良的工藝價值。另外說明，如果W2＝T1，W3＝T2，則會形成圖20～圖24的實施例結構，該本體部位83的周邊不會形成延伸部位84。如果W2<T1，W3<T2，則會形成圖16B及圖19的實施例結構，使該延伸部位85、86上下互相把該板件結構13夾持在中間，從而使該玻璃件8與該板件結構13的結合更穩固。

如圖43B所示，該板件結構13具有一厚度D1；在較佳實施例中，該延伸部位84的翼展長度K1(即為(W2-T1)/2)大于該板件結構13的厚度D1，或者，該延伸部位84的翼展長度K2(即為(W3-T2)/2)大于該板件結構13的厚度D1；如此一來，該延伸部位84可藉由水平方向延伸的設置，來釋放模穴高壓擠壓時的壓力，補償該玻璃件8受壓變形的精度誤差。

針對該透鏡陣列9的模具設備1，本發明還有其他構型的實施例。請參閱圖44A～圖44B，本實施例的上模抵頂區115呈凹入結構，該下模抵頂區125呈凸出結構，因此，該模具設備1合模后，被塑形后的本體部位83即呈上凸下凹的結構。又如圖45A～圖45B所示，本實施例的上模抵頂區115呈凹入結構，該下模抵頂區125呈矩形的凸出式結構，因此，該模具設備1合模后，被塑形后的本體部位83，其上緣呈圓弧凸出結構，下緣呈矩形凹入的結構。

如圖46A～圖46C所示，其為本發明透鏡陣列的模具設備的溢流道示意圖。如圖46A的兩張放大圖所示，本發明透鏡陣列9的模具設備1還可以在該板件結構13的通孔135周邊設置有至少一溢流道134，該溢流道134與該通孔135相導通或連接，如此一來，當該模具設備1合模而使該玻璃件8受到擠壓后，如果該玻璃件8的體積較大、材料較多，則塑性變形的玻璃件8即可流入該板件結構13上側面的溢流道134的空間內，避免推擠該玻璃件8的整體，影響該玻璃件8的位置(這會影響定位精度)。如圖46B的實施例所示，該溢流道134呈溝槽狀而位于該板件結構13的上側面，并與該玻璃件8的延伸部位84相抵接，且其數目為多個。如圖46C的實施例所示，該溢流道134呈園環狀而圍繞在該玻璃件8的延伸部位84周邊，且其數目為一個。藉此，該溢流道134為制程提供了一預留空間，可以適用在多個玻璃件8的體積形狀差異較大的狀況。

本發明以實施例說明如上，然其并非用以限定本發明所主張之專利權利范圍。其專利保護范圍當視后附之申請專利范圍及其等同領域而定。凡本領域具有通常知識者，在不脫離本專利精神或范圍內，所作之更動或潤飾，均屬于本發明所揭示精神下所完成之等效改變或設計，且應包含在下述之申請專利范圍內。