包括微透镜阵列的光学元件制造技术

本发明专利技术描述了一种光学元件，所述光学元件包括微透镜阵列、针孔掩模和波长选择性滤光器。所述针孔掩模包括针孔阵列，其中所述针孔阵列中的每个针孔与所述第一微透镜阵列中的微透镜对准。所述波长选择性滤光器适于透射具有第一波长并且从所述微透镜阵列中的第一微透镜透射穿过所述针孔阵列中与所述第一微透镜对准的第一针孔的第一光线，并且减弱具有所述第一波长并且从所述第一微透镜透射穿过所述针孔阵列中的第二针孔的第二光纤，所述第二针孔与所述第一微透镜阵列中邻近所述第一微透镜的第二微透镜对准。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括微透镜阵列的光学元件
技术介绍
显示装置可包括检测由指纹反射的光的指纹传感器。图像识别系统可包括微透镜阵列、检测器阵列和针孔阵列。
技术实现思路
在本说明书的一些方面，提供了一种光学元件，该光学元件包括第一微透镜阵列、针孔掩模和波长选择性滤光器。针孔掩模包括针孔阵列，其中针孔阵列中的每个针孔与第一微透镜阵列中的微透镜对准。波长选择性滤光器适于透射具有第一波长并且从第一微透镜阵列中的第一微透镜透射穿过针孔阵列中与第一微透镜对准的第一针孔的第一光线，并且减弱具有第一波长并且从第一微透镜透射穿过针孔阵列中第二针孔的第二光线，该第二针孔与第一微透镜阵列中邻近第一透镜的第二透镜对准。在本说明书的一些方面，提供了一种光学元件，该光学元件包括：第一层，该第一层具有相反的第一主表面和第二主表面，其中第一主表面包括第一微透镜阵列；第二层，该第二层包括针孔阵列，其中针孔阵列中的每个针孔被设置用于接收来自第一微透镜阵列中的对应微透镜的光；以及多层光学膜，该多层光学膜与第一层和第二层中的至少一者相邻。多层光学膜对于垂直入射具有在预定波长范围上延伸的通带并且对于垂直入射具有在可见或近红外波长范围内的长波长谱带边缘波长。在本说明书的一些方面，提供了一种光学元件，该光学元件包括：第一层，该第一层具有相反的第一主表面和第二主表面，其中第一主表面包括第一微透镜阵列；第二层，该第二层包括针孔阵列，其中针孔阵列中的每个针孔被设置用于接收来自第一微透镜阵列中的对应微透镜的光；以及任选的第三层，该任选的第三层具有相反的第一主表面和第二主表面，其中任选的第三层的第一主表面设置在第一层的第一主表面上，并且任选的第三层的第一主表面而非第二主表面具有基本上适形于第一层的第一主表面的形状。第一层或任选的第三层中的至少一者包含波长选择性吸收材料，该波长选择性吸收材料分散在整个层中并且提供对预定的第一波长范围内的垂直入射光具有至少50％的吸收的吸收谱带。在本说明书的一些方面，提供了一种光学元件，包括：第一微透镜阵列；以及波长选择性层，该波长选择性层包括位于波长选择性层中或穿过波长选择性层的针孔阵列，其中针孔阵列中的每个针孔与第一微透镜阵列中的微透镜对准。对于至少一种偏振态，波长选择性层的位于相邻针孔之间的区域透射预定的第一波长范围内的垂直入射光的至少60％，并且阻挡预定的第二波长范围内的垂直入射光的至少60％。在本说明书的一些方面，提供了一种光学元件，该光学元件包括第一层，该第一层具有相反的第一主表面和第二主表面。第一主表面包括：第一微透镜阵列，其中每个微透镜朝向第二主表面凹入；以及柱阵列，其中柱阵列中的至少大多数柱中的每个柱定位在第一微透镜阵列中的两个或更多个相邻微透镜之间，并且沿远离第二主表面的方向延伸到两个或更多个相邻微透镜上方。在本说明书的一些方面，提供了一种光学元件，该光学元件包括至少一个微透镜阵列和至少一个针孔阵列。在一些实施方案中，每个微透镜阵列以预定方式与针孔阵列对准。在一些实施方案中，光学元件包括与所述至少一个微透镜阵列和所述至少一个针孔阵列光学连通的波长选择性滤光器。在一些实施方案中，光学元件包括柱阵列，其中柱阵列的至少大多数中的每个柱定位在两个或更多个相邻的微透镜之间。在本说明书的一些方面，提供了一种电子装置，该电子装置包括本文所述的光学元件。附图说明图1至图4是包括微透镜的光学元件的示意性剖视图；图5是干涉滤光器的示意性剖视图；图6A是光学吸收滤光器和多层光学膜对于垂直入射而言的透射率对比波长的示意性曲线图；图6B是图6A的光学吸收滤光器和多层光学膜在倾斜入射角处的透射率对比波长的示意性曲线图；图6C是叠加在对于垂直入射而言的多层光学膜的透射率上的光源的发射光谱的示意性曲线图；图7是包括两个微透镜阵列的光学元件的示意性剖视图；图8至图10是示意性地示出微透镜与针孔对准的光学元件的示意性剖视图；图11是包括与传感器相邻的光学元件的电子装置的示意图；图12是包括设置在显示面板与光学传感器之间的光学元件的电子显示装置的示意图；图13A是包括微透镜阵列和柱阵列的光学元件的示意性剖视图；图13B是包括微透镜阵列和附接到相邻层的柱阵列的光学元件的示意性剖视图；图14是包括正方形微透镜阵列的光学元件的示意性俯视图；图15是包括正方形微透镜阵列和正方形柱阵列的光学元件的示意性俯视图；图16是六边形微透镜阵列的一部分和六边形柱阵列的一部分的示意性俯视图；图17A至图17D是针孔的示意性俯视图；图18A至图18B是微透镜的示意性俯视图；图19是设置在另一个层上的阻挡层的示意性剖视图；图20是包括微透镜阵列和多层光学膜的光学元件的示意性剖视图；图21是包括第一区域和第二区域的光学元件的示意性俯视图；并且图22至图23是由隔层隔开的第一掩模层和第二掩模层的示意性剖视图。具体实施方式在以下说明中参考附图，该附图形成本专利技术的一部分并且其中以举例说明的方式示出各种实施方案。附图未必按比例绘制。应当理解，在不脱离本说明书的范围或实质的情况下，可设想并进行其他实施方案。因此，以下具体实施方式不应被视为具有限制意义。期望使用准直光学元件，该准直光学元件被设置用于将光传输到光学传感器，以便改善光学传感器的分辨率。合适的准直光学元件包括微透镜阵列和针孔掩模，其中微透镜在针孔处具有焦点。传统上期望在微透镜阵列的表面处具有气隙，以便使微透镜表面上的折射率对比度最大化。当不存在气隙时，微透镜阵列与相邻层之间的折射率对比度减小，并且这可允许入射在微透镜上的光的一部分穿过与相邻微透镜对准的针孔，如果存在气隙，则该针孔将被针孔层阻挡。根据本说明书的一些实施方案，提供了一种光学滤光器，该光学滤光器允许光穿过与微透镜对准的针孔但不穿过相邻针孔，这是由于谱带边缘随着相邻针孔处的光学滤光器的入射角增大而发生偏移。这允许微透镜阵列浸入粘合剂层中，而基本上不会牺牲由对准的微透镜阵列和针孔阵列所提供的准直。在一些实施方案中，包括微透镜阵列的层还包括柱阵列，该柱阵列允许该层通过柱粘结到粘合剂层，同时在微透镜上方留下气隙。这允许层粘结到相邻层，同时保持微透镜上的折射率对比度，并且因此该粘结不会牺牲由对准的微透镜阵列和针孔阵列提供的准直。本文所述的光学元件可用于多种电子装置，例如包括电子显示装置。其中可包括本说明书的光学元件的各种装置在例如美国专利申请2007/0109438(Duparre等人)、2008/0005005(He等人)和2018/00129069(Chung等人)中有所描述。图1是光学元件100的示意性剖视图，该光学元件包括微透镜阵列150和包括针孔阵列180的针孔掩模189。针孔掩模针对至少一个波长和针对至少一个偏振态基本上阻挡(例如，通过吸收、反射或它们的组合阻挡至少60％的)入射在针孔之间的掩模上的光。在一些实施方案中，针孔掩模189包括例如基本上光学不透明的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学元件，包括：/n第一微透镜阵列；/n针孔掩模，所述针孔掩模包括针孔阵列，所述针孔阵列中的每个针孔与所述第一微透镜阵列中的微透镜对准；以及/n波长选择性滤光器，所述波长选择性滤光器适于：/n透射第一光线，所述第一光线具有第一波长并且从所述第一微透镜阵列中的第一微透镜透射穿过所述针孔阵列中与所述第一微透镜对准的第一针孔；以及/n减弱第二光线，所述第二光线具有所述第一波长并且从所述第一微透镜透射穿过所述针孔阵列中的第二针孔，所述第二针孔与所述第一微透镜阵列中邻近所述第一微透镜的第二微透镜对准。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180815 US 62/764,702;20181030 US 62/752,6341.一种光学元件，包括：
第一微透镜阵列；
针孔掩模，所述针孔掩模包括针孔阵列，所述针孔阵列中的每个针孔与所述第一微透镜阵列中的微透镜对准；以及
波长选择性滤光器，所述波长选择性滤光器适于：
透射第一光线，所述第一光线具有第一波长并且从所述第一微透镜阵列中的第一微透镜透射穿过所述针孔阵列中与所述第一微透镜对准的第一针孔；以及
减弱第二光线，所述第二光线具有所述第一波长并且从所述第一微透镜透射穿过所述针孔阵列中的第二针孔，所述第二针孔与所述第一微透镜阵列中邻近所述第一微透镜的第二微透镜对准。


2.根据权利要求1所述的光学元件，还包括：
第一层，所述第一层包括相反的第一主表面和第二主表面，所述第一主表面包括所述第一微透镜阵列，所述针孔掩模设置在所述第一层的所述第二主表面上。


3.根据权利要求1或权利要求2所述的光学元件，还包括多个微透镜阵列，所述多个微透镜阵列包括所述第一微透镜阵列，所述针孔阵列与所述多个微透镜阵列中的每个微透镜阵列对准。


4.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的光学元件，其中所述波长选择性滤光器包括多层光学膜，所述多层光学膜具有在预定波长范围上延伸的通带并且具有在可见或近红外波长范围内的长波长谱带边缘。


5.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的光学元件，其中所述波长选择性滤光器包括光学吸收滤光器。


6.根据权利要求1至权利要求5中任一项所述的光学元件，其中所述第一微透镜阵列适于将斜入射的光透射到所述针孔阵列。


7.根据权利要求1至权利要求6中任一项所述的光学元件，还包括具有第一主表面和第二主表面的第一层，所述第一主表面包括所述第一微透镜阵列和柱阵列，所述柱阵列中的至少大多数柱中的每个柱定位在所述第一微透镜阵列中的两个或更多个相邻微透镜之间，并且沿远离所述第二主表面的方向延伸到所述两个或更多个相邻微透镜上方。


8.一种光学元件，包括：
第一层，所述第一层具有相反的第一主表面和第二主表面，所述第一主表面包括第一微透镜阵列；
第二层，所述第二层包括针孔阵列，所述针孔阵列中的每个针孔被设置用于接收来自所述第一微透镜阵列中的对应微透镜的光；以及
多层光...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨朝晖，普热梅斯瓦夫·P·马克维茨，约翰·A·惠特利，王庆兵，马克·A·勒里希，特里·D·彭，塞雷娜·L·施洛伊斯纳，肯尼斯·A·P·梅耶尔，莱文特·比伊克利，托马斯·V·威格曼，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US