镜头雷射接合方法及镜头组与流程

1.本发明系关于一种镜头接合方法，特别是指一种镜头雷射接合方法及镜头组。


背景技术：

2.目前，车用镜头已渐渐大量地被应用于车上各种装置，例如倒车显示、行车纪录器或自驾车等。而车用镜头首要考虑为安全耐用，所以一般镜片使用材质为玻璃，因为比塑料可承受更高温度与不易变形，而镜头使用材质大多数为金属铝件，也是因为铝比塑料可承受更大压力与更高温度。而目前多数车用镜头先将上盖先锁在镜轴上后再点上uv胶水固定，结合固定方式都是使用uv胶水来固定而不松脱。上下镜筒都需要螺牙加工也较麻烦，对锁后上盖也会有微微倾斜量而不是平均往下。


技术实现要素：

3.鉴于上述，本发明提供一种镜头雷射接合方法及镜头组。
4.依据本发明一实施例的镜头雷射接合方法，包含：将第一镜头放置在第二镜头上，使得第一镜头的第一周缘与第二镜头的第二周缘互相接触并形成介接环形狭缝；沿着第一镜头上邻近第一周缘的环形轨迹发射雷射，使得位于环形轨迹的材料融化，其中环形轨迹沿第一镜头与第二镜头之接触方向的投影同于第一周缘沿接触方向的投影；当所述材料向下流动并包覆介接环形狭缝时，停止雷射；以及在停止雷射后等待一段预定冷却时间，使材料形成多个熔融结合部。
5.依据本发明一实施例的镜头组，包含第一镜头、第二镜头及多个熔融结合部。第二镜头与第一镜头相连，其中第一镜头与第二镜头之间具有介接环形狭缝。熔融结合部位于介接环形狭缝中且邻近于第一镜头及第二镜头的外周侧壁。
6.藉由上述结构，本案所揭示的镜头雷射接合方法，是透过将两镜头上下放置，将雷射打至邻近接缝处的环型轨迹上融化材料，使得当融化的材料流动并包覆接缝处后，等待一段预定冷却时间材料即形成多个熔融接合部，如此，两镜头将能形成一较以胶水接合的镜头组稳固的镜头组。本案所揭示的镜头组，由于不是利用胶水等外加材料的附着性，而是利用本身镜头材料的融化-凝固的再塑型方法，使得整体镜头组在接缝处的强度可接近于镜头本身的强度，因此能有效提升镜头安全性及耐久度，也能减少镜头组因使用上的碰撞或震动对两镜头之间所造成的偏移失准。
7.以上之关于本揭露内容之说明及以下之实施方式之说明系用以示范与解释本发明之精神与原理，并且提供本发明之专利申请范围更进一步之解释。
附图说明
8.图1系依据本发明一实施例所绘示的镜头组之剖面示意图。
9.图2系依据本发明一实施例所绘示的镜头组之镜头雷射接合方法之流程图。
10.图3系依据本发明一实施例所绘示的镜头组之镜头雷射接合方法之部分的另一流
程图。
11.图4系依据本发明一实施例所绘示的镜头组之雷射接合过程之一状态剖面示意图。
12.图5系依据本发明一实施例所绘示的镜头组之雷射接合过程之另一状态剖面示意图。
13.附图标记说明：
14.1：镜头组
15.10：第一镜头
16.101：第一周缘
17.103：环形轨迹
18.12：第二镜头
19.121：第二周缘
20.123：外周侧壁
21.14：介接环形狭缝
22.16：熔融结合部
23.18：镜轴
24.3：雷射
25.s1-s7：步骤
具体实施方式
26.以下在实施方式中详细叙述本发明之详细特征以及优点，其内容足以使任何熟习相关技艺者了解本发明之技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露之内容、申请专利范围及图式，任何熟习相关技艺者可轻易地理解本发明相关之目的及优点。以下之实施例系进一步详细说明本发明之观点，但非以任何观点限制本发明之范畴。
27.本案多个实施例所提的镜头组及镜头雷射接合方法可应用在各种镜头上，如相机、录像机、行车纪录器、手机或电脑等，使用的雷射可为脉冲雷射或连续波雷射(cw laser)，波长可包含红外光、可见光、紫外光或其他足以使本文中镜头材料受热融化的其他波段之电磁波。而在本文中，分别定义两镜头为第一镜头及第二镜头，且在接合过程中是将第一镜头置于第二镜头之上，此外并没有限定两镜头的任何关系，因此，只要是两个能采用本案接合方法结合产生镜头组的镜头皆能成为本案所述的第一及第二镜头，此部分不应成为本案限制。另一方面，对于三个镜头以上的镜头雷射接合方法及镜头组，如果过程是建立在镜头两两彼此接合的基础上，则可依据本案请求项而因此属于本案保护范围中。
28.请参考图1，图1系依据本发明一实施例所绘示的镜头组之示意图。如图1所示，镜头组1包含位于上方的第一镜头10、位于下方的第二镜头12及两镜头之间的多个熔融结合部16，其中两镜头各自具有镜片及镜筒，特别系以玻璃制成的镜片及金属制成的镜筒，而本例虽然显示第一镜头10具有较第二镜头12短的镜筒，然而两镜头的实施态样不以本文所举例子为限。在本图中，镜头组1是第一镜头10及第二镜头12之组合，从剖视图可以看到，第一镜头10与第二镜头12相连，其中第一镜头10与第二镜头12之间具有介接环形狭缝14。熔融结合部16位于介接环形狭缝14中且邻近于第一镜头及第二镜头的外周侧壁123。具体而言，
介接环形狭缝14形成于第一镜头10及第二镜头12各自的镜筒的交界处，而介接环形狭缝14靠近外周侧壁123处则被一环型封闭的熔融结合部16所包覆。与先前技术不同，接合的熔融结合部16的材料并非胶水类的材料如uv胶，而是由熔融态的金属如铝合金凝固后形成，同时熔融结合部16在结构上有一定程度渗入介接环形狭缝14中。因此熔融结合部16材料本身的强度搭配大面积的接触使得熔融结合部16对于两镜头的接合效果显著，能够有效抵抗外力震动，使得镜头组1能够长期保持成像品质，是一种可靠、耐久的镜头组。
29.具体来说，可以雷射接合方式将第一镜头10及第二镜头12接合形成镜头组1，特别系以后述实施例之镜头雷射接合方法。请参考图2，图2为依据本发明一实施例所绘示的镜头雷射接合方法之流程图。如图2所示，镜头雷射接合方法包含步骤s1：将第一镜头放置在第二镜头上，使得第一镜头的第一周缘与第二镜头的第二周缘互相接触并形成一介接环形狭缝；步骤s3：沿着第一镜头上邻近第一周缘的环形轨迹发射雷射，使得位于环形轨迹的材料融化，其中环形轨迹沿第一镜头与第二镜头之接触方向的投影同于第一周缘沿该接触方向的投影；步骤s5：当材料向下流动并包覆介接环形狭缝时，停止雷射；步骤s7：在停止雷射后等待预定冷却时间，使材料形成多个熔融结合部。
30.虽然本文的镜头组的镜头雷射接合方法明述第一镜头是在第二镜头之上，然而所谓之上并不限制以垂直于地平线的方式摆放，例如在特定实施例中，第一镜头可以倾斜方式置于第二镜头上，使得由于材料局部的斜率变化让受热融化的材料同样能自然流往低处以覆盖两镜头交界处，因此，可依据本案请求项而落入本案保护范围中。
31.于步骤s1，可将第一镜头放置在第二镜头上让两镜头彼此直接接触，或可透过例如一夹具暂时悬空固定第一镜头，使得第一头及第二镜头间存在间隔空间而非直接接触都是可行的做法。类似的，步骤s1也可以先将第一镜头固定在一基准面上，再让第二镜头从第一镜头下方慢慢靠近，即本步骤也可以是将第二镜头放置在第一镜头下，此简单变化不应成为本案限制条件。
32.此外，步骤s1指明第一周缘与第二周缘可互相接触形成介接环形狭缝，然而，在两周缘互相接触之前可以包含其他额外步骤，此部分于后续描述。在本例中，第一周缘及第二周缘是圆环形平面，且镜头、镜筒及镜片也可为圆形，然而第一周缘与第二周缘之间的面积大小及形状无须完全相等，即第一周缘的面积可大于第二周缘的面积或第二周缘的面积可大于第一周缘的面积，因此第一周缘与第二周缘只要能对应产生接触并形成介接环形狭缝即可。
33.于步骤s3，雷射将沿着第一镜头上邻近第一周缘的环形轨迹加热材料。具体来说，本例位于环形轨迹的材料属于一种铝合金如adc12，主要包含铝、硅、铜、铁等物质，熔点约在摄氏550度左右(由于是混合物，因此，没有单一准确的熔点)。铝材的重量较其他金属轻且熔点低，相当适合使用本案的雷射加工方式进行焊接，然而，并无限制本案镜头雷射加工方法只适用于镜头材料为铝合金的情况，还可包含例如其他金属；此外，第一镜头与第二镜头可以分别采用不同材料，如需要雷射加工的第一镜头使用铝材，第二镜头则使用钢材等，甚至第一镜头的环形轨迹部分也可使用与第一镜头的其他部分不同的材料。雷射可以经过适当聚焦，增加单位面积的光强度以融化所述材料，具体来说，用于焊接的雷射强度可达1mw/cm2，聚焦大小可约为1mm，其中雷射的强度与欲焊接的材料特性有关，实务上可根据不同需求选取适当的材料及雷射相关参数，在此不赘述。
34.当第一镜头上的环形轨迹的材料受雷射加热而融化为液态，则所述熔融材料会沿着第一镜头与第二镜头之接触方向受重力流向第二镜头，且第一镜头与第二镜头之接触方向的投影同于第一周缘沿所述接触方向的投影，即熔融材料会顺着接触方向流动并于步骤s5，当材料向下流动包覆两周缘所形成的介接环形狭缝，便可停止雷射。
35.具体来说，上述停止雷射不一定是指关闭雷射，而可例如为偏移雷射加热点或雷射聚焦点，具体来说，当环形轨迹的第一加热点上的材料已经受热融化并且流动包覆上述介接环形狭缝时，可让雷射与镜头组(第一镜头及第二镜头)之间产生相对旋转，使得雷射针对环形轨迹上的不同加热点进行加热，则对于上述第一加热点来说，同样等同于产生停止雷射之效果；此外，本案并不排除多任务序加热的实施方案，举例来说，可将镜头组的镜轴固定为空间中的任一方向，雷射则固定打向空间中上述环形周缘上的某一点，使得当本案方法进行至s5时，镜头组开始以镜轴为转动轴进行转动，直到雷射再度加热上述第一加热点时可记为一圈。考虑到材料、雷射特性甚至是雷射在加热点上停留时间的不同，操作人员可根据本案方法自行选择优化或需要的圈数，使得环形轨迹上的每个加热点在每一轮雷射加热都有适当融化。更具体来说，对于多圈数的雷射焊接方案，雷射进行每一圈的加热时可针对镜轴方向进行微调，即在每一圈为环形轨迹的基础上，可增加镜轴方向之可控自由度，以更精准地操控雷射焊接及完善熔融结合部的品质。
36.于步骤s7，熔融材料在没有接收雷射的一段时间后会重新塑形为固体并成为熔融结合部。具体来说，熔融材料于液体状态时能够藉由液体的可塑性完整包覆、填充及些微渗入介接环形狭缝，使得冷却后两镜筒之间的交界处形成具有一定强度的熔融结合部，至此将两镜头使用雷射接合以形成镜头组的镜头雷射接合方法算是完成。
37.请参考图3，图3系依据本发明一实施例所绘示的镜头雷射接合方法之部分的另一流程图。于此实施例中，除了图2所示的步骤s1、s3、s5及s7，更包含调整第一镜头及第二镜头之相对位置的步骤s2。如图3所示，在步骤s3之前，也就是沿着环形轨迹发射雷射之前，可以先对两镜头的相对位置进行调整透镜组的光学性质，即步骤s2：测试并优化第一镜头及第二镜头之组合的调变传递函数(modulation transfer function，mtf)。在其他实施例中，也可另外针对光学传递函数(optical transfer function，otf)进行测试及优化，相关参数及技术如本领域具通常知识者能理解，在此不赘述。
38.于步骤s2中，调整调变传递函数可确保两镜头形成的镜头组的成像品质，意味着两镜头在完成焊接之前，仍具有些许自由度供操作上的微调。具体来说，两镜头的中心轴(光轴或镜轴)是否平行及重合以及两镜头之间距是否恰当，都会对最终镜头组的成像品质产生影响。理想上，在步骤s2确保调变传递函数的优化后，使用雷射进行焊接的步骤s3将不会再改变调变传递函数；但是在其他实施例中，可在熔融材料尚未形成熔融结合部时，即步骤s7之前，利用熔融材料的些许可塑性再次对调变传递函数进行微调，甚至以上述多圈焊接的例子来说，可能在每一圈所进行的步骤s3之后，都可对调变传递函数进行微调，确保镜头组的光学条件达到预期标准，此种多工序的微调方式可帮助调变传递函数及可提升制程良率。
39.请参照图4，图4系依据本发明一实施例所绘示的镜头组之雷射接合过程之一状态示意图。如图4所示，于进行雷射焊接前，可先将第一镜头10置于第二镜头12之上，并依照图2所示之步骤s2所述的调整调变传递函数，如对准两镜头的镜轴18，并准备让第一周缘101
与第二周缘121相对应以接触形成介接环形狭缝。接着请参照图5，图5系依据本发明一实施例所绘示的镜头组之雷射接合过程之另一状态示意图。当第一镜头10的第一周缘101及第二镜头12的第二周缘121接触后产生介接环形狭缝14，雷射3将对第一镜头10的材料为铝合金的环形轨迹103进行加热，在经过雷射3加热及冷却后，熔融材料会在两镜头之外周侧壁123形成熔融结合部16以包覆并固定两镜头形成如图1所示的镜头组1。
40.虽然本案所指的镜头组为第一镜头与第二镜头之组合，但是如本领域具通常知识者能理解的，一般镜头的组成为镜筒与镜片，因此单独的镜筒或镜片可视为镜头的局部，或被视为将于后续完成的镜头。在另一实施例中，第一镜头为局部不带有镜片的镜筒，而在两镜头接触后，两镜筒交界处形成了一个贴着外周侧壁的介接环形狭缝，也就是本案所述的介接环形狭缝不一定相对于镜轴是水平或垂直，只要在进行本案之镜头雷射接合方法后，熔融材料能包覆介接环形狭缝形成熔融结合部即可。
41.藉由上述结构，本案所揭示的镜头雷射接合方法及镜头组，是透过将两镜头上下放置，将雷射打至邻近接缝处的环型轨迹上融化材料，使得当融化的材料流动并包覆接缝处后，等待一段时间材料即形成多个熔融接合部，如此，两镜头将能形成一较以胶水接合的镜头组稳固的镜头组。本案所揭示的镜头组，由于不是利用胶水等外加材料的附着性，而是利用本身镜头材料的融化-凝固的再塑型方法，使得整体镜头组在接缝处的强度可接近于镜头本身的强度，因此能有效提升镜头安全性及耐久度，也能减少镜头组因使用上的碰撞或震动对两镜头之间所造成的偏移失准。
42.虽然本发明以前述之实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。在不脱离本发明之精神和范围内，所为之更动与润饰，均属本发明之专利保护范围。关于本发明所界定之保护范围请参考所附之申请专利范围。

技术特征：
1.一种镜头雷射接合方法，包含：将一第一镜头放置在一第二镜头上，使得该第一镜头的一第一周缘与该第二镜头的一第二周缘互相接触并形成一介接环形狭缝；沿着该第一镜头上邻近该第一周缘的一环形轨迹发射一雷射，使得位于该环形轨迹的一材料融化，其中该环形轨迹沿该第一镜头与该第二镜头之接触方向的投影同于该第一周缘沿该接触方向的投影；当该材料向下流动并包覆该介接环形狭缝时，停止该雷射；以及在停止该雷射后等待一预定冷却时间，使该材料形成多个熔融结合部。2.根据权利要求1所述的镜头雷射接合方法，更包含：在沿着该环形轨迹发射该雷射，使得位于该环形轨迹的该材料融化之前，测试并优化该第一镜头及该第二镜头之组合的一调变传递函数。3.根据权利要求1所述的镜头雷射接合方法，其中，位于该环形轨迹的该材料为一铝合金。4.一种镜头组，包含：一第一镜头；一第二镜头，与该第一镜头相连，其中该第一镜头与该第二镜头之间具有一介接环形狭缝；以及多个熔融结合部，位于该介接环形狭缝中且邻近于该第一镜头及该第二镜头的一外周侧壁。5.根据权利要求4所述的镜头组，其中，该些熔融结合部系藉由一镜头雷射接合方法形成，该镜头雷射接合方法包含：将该第一镜头放置在该第二镜头上，使得该第一镜头的一第一周缘与该第二镜头的一第二周缘互相接触并形成该介接环形狭缝；沿着该第一镜头上邻近该第一周缘的一环形轨迹发射一雷射，使得位于该环形轨迹的一材料融化，其中该环形轨迹沿该第一镜头与该第二镜头之接触方向的投影同于该第一周缘沿该接触方向的投影；当该材料向下流动并包覆该介接环形狭缝时，停止该雷射；以及在停止该雷射后等待一预定冷却时间，使该材料形成该些熔融结合部。6.根据权利要求5所述的镜头组，其中，该镜头雷射接合方法更包含：在沿着该第一周缘的该环形轨迹发射该雷射，使得该环形轨迹的该材料融化之前，测试并优化该第一镜头及该第二镜头之组合的一调变传递函数。7.根据权利要求5所述的镜头组，其中，位于该环形轨迹的该材料为一铝合金。8.根据权利要求4所述的镜头组，其中，该第一镜头与该第二镜头各包含一镜片，且该镜片的一材质为玻璃。9.根据权利要求4所述的镜头组，其中，该第一镜头与第二镜头各包含一镜筒，该镜筒的一材质为金属，该介接环形狭缝位于该第一镜头的该镜筒与该第二镜头的该镜筒之间。10.根据权利要求9所述的镜头组，其中，该镜筒的该材质为一铝合金。

技术总结
本发明公开一种镜头雷射接合方法，包含：将一第一镜头放置在一第二镜头上，使得该第一镜头的一第一周缘与该第二镜头的一第二周缘互相接触并形成一介接环形狭缝；沿着该第一镜头上邻近该第一周缘的一环形轨迹发射一雷射，使得位于该环形轨迹的一材料融化，其中该环形轨迹沿该第一镜头与该第二镜头之接触方向的投影同于该第一周缘沿该接触方向的投影；当该材料向下流动并包覆该介接环形狭缝时，停止该雷射；以及在停止该雷射后等待一预定冷却时间，使该材料形成多个熔融结合部。使该材料形成多个熔融结合部。使该材料形成多个熔融结合部。


技术研发人员：梁世音 陈俊贤
受保护的技术使用者：仪锐实业有限公司
技术研发日：2023.06.20
技术公布日：2023/9/12