微光学器件的批量制造、相应的工具、以及最终结构制造技术

一种微光学元件包括：支撑基底（６５０）；微光学透镜（６９０），其位于所述支撑基底的第一表面上的固化复制材料中；可选的第二微光学透镜（６６０），其位于所述支撑基底的相背对的第二表面上；以及不透明材料（６９６、６５６），其与所述微光学透镜对准且与所述微光学透镜重叠。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施例涉及制造微光学器件。更具体地，本专利技术的实施例涉及微光学器 件的批量制造、相应的工具和最终结构。
技术介绍
可以利用复制过程或光刻过程实现包括微透镜的微光学器件的批量制造。复制过 程可以包括注射成型法、热压法和紫外线压印法。微透镜可以为折射型、衍射型或其混合类 型。通常，微透镜的结构尺寸使得必须考虑到光作为波的本质。当前，需要批量制造更复杂的微光学器件，即诸如非球面透镜等具有更复杂光学 规格(prescription)的微透镜、和/或具有与其相关联的附加特性的微透镜。
技术实现思路
因此，本专利技术的实施例涉及批量制造微光学器件的方法、相应的工具和最终结构， 其基本上克服了由于相关技术的限制和缺点导致的一个或多个问题。通过提供包括如下微光学元件可以实现上述和其他特征和优点中的至少一个，所 述微光学元件包括支撑基底、所述支撑基底的第一表面上的固化的复制材料中的微光学 透镜、以及沿着竖直方向与所述微光学透镜对准且与所述微光学透镜重叠的不透明材料。所述不透明材料适于用作所述微光学透镜的孔径光阑。所述微光学元件可以包括 位于所述微光学透镜与所述支撑基底之间的由所述固化的复制材料形成的基层。所述微光学元件可以包括与所述固化的复制材料中的所述微光学透镜分离开的 特征。所述特征可以为间隔元件。所述微光学元件可以包括位于所述微光学透镜和所述不透明材料之外的粘接剂 层。所述微光学元件可以包括位于所述粘接剂层下方的固化的复制材料。所述微光学元件可以包括所述支撑基底的第二表面上的固化的复制材料中的另一微光学透镜，所述第二表面与所述第一表面相对。所述不透明材料可以位于所述微光学透镜的上表面上，或位于所述微光学透镜与 所述支撑基底之间，和/或位于所述支撑基底的第二表面上，所述第二表面与所述第一表 面相对。通过提供如下用于复制波长可固化复制材料中的微光学透镜的复制工具，可以实现上述和其他特征和优点中的至少一个，所述复制工具包括透明基底，其具有适于接触所 述复制材料的第一表面；以及遮罩，其对于固化所述复制材料所用的波长而言是不透明的， 所述遮罩位于所述透明基底的与所述第一表面相对的第二表面上，且适于至少使对应于所述微光学透镜的区域曝光，以使得能够透过所述透明基底固化所述复制材料。所述遮罩可以从对应于所述微光学透镜的所述区域延伸。所述遮罩可以延伸到所 述透明基底的边缘。所述遮罩可以曝光与对应于所述微光学透镜的所述区域分离开的区 域。所述透明基底可以为具有用于形成所述微光学透镜的负型结构特征的母板基底。所述透明基底可以为适于支撑所述微光学透镜的支撑基底。通过提供如下用于对复制材料中的微光学透镜进行复制的复制工具，可以实现上 述和其他特征和优点中的至少一个，所述复制工具包括负型结构特征，其用于在母板基底 上形成所述微光学透镜；以及沟槽，其位于所述母板基底中并环绕所述负型结构特征。所述复制工具可以包括对于固化所述复制材料所用的波长而言不透明的遮罩，所 述遮罩位于所述母板基底的与所述负型结构特征和所述沟槽相对的表面上，且适于至少遮 挡对应于所述沟槽的区域。通过提供如下批量制造微光学透镜的方法，可以实现上述和其他特征和优点中的 至少一个，所述方法包括在具有微光学凹透镜模子的基底上设置复制材料，平坦化所述复 制材料，固化所述复制材料，从所述基底的上表面移除所述复制材料的至少一部分，以及蚀 刻所述微光学凹透镜模子中的复制材料，从而形成微光学非球面透镜。移除所述复制材料的至少一部分的步骤可以包括移除所述复制材料的位于所述 微光学凹透镜模子中的一部分。所述方法可以包括在所述微光学非球面透镜模子中设置 附加复制材料，使支撑基底与所述附加复制材料进行接触，固化所述附加复制材料以形成 复制品，以及从所述基底与所述复制品一起移除所述支撑基底。所述方法可以包括控制所述附加复制材料的扩散。控制所述附加复制材料的扩 散的步骤可以包括使用分配笔供应所述附加复制材料，环绕所述微光学凹透镜模子设置 间隔元件，和/或环绕所述微光学凹透镜模子设置沟槽。平坦化所述复制材料的步骤可以包括使加热的平晶与所述复制材料进行接触， 所述加热的平晶具有足以使所述复制材料回流的温度。通过提供如下制造微光学器件的方法，可以实现上述和其他特征和优点中的至少 一个，所述方法包括在支撑基底与具有用于形成微光学透镜的结构特征的母板基底之间 设置复制材料，所述复制材料覆盖所述支撑基底上的不透明材料的至少一部分，对所述支 撑基底和所述母板基底中的至少一个施加压力，固化所述复制材料以形成包括所述微光学 透镜的复制品，以及移除包括所述不透明材料和所述复制品在内的所述支撑基底。在施加压力之前，所述复制材料可以仅覆盖所述不透明材料的一部分，在施加压 力之后，所述复制材料完全地覆盖所述不透明材料。固化所述复制材料的步骤可以包括透过所述母板基底提供光。所述母板基底可 以包括PDMS和PTFE中的一者或多者。通过提供如下制造微光学器件的方法，可以实现上述和其他特征和优点中的至少 一个，所述方法包括在支撑基底和具有用于形成微光学透镜的结构特征的母板基底之间 设置复制材料，所述支撑基底和所述母板基底中的至少一个在与接触所述复制材料的表面 相对的表面上设有遮罩，对所述支撑基底和所述母板基底中的至少一个施加压力，固化所 述复制材料以形成包括所述微光学透镜的复制品，固化步骤包括透过设有所述遮罩的所述表面提供光，以及移除包括所述复制品在内的所述支撑基底。所述遮罩可以包括两个分离开的不透明特征，且固化步骤还固化与所述微光学透镜分离开的突出部。所述遮罩可以对应于所述支撑基底上的切割路径。所述方法可以包括 移除在所述固化步骤中未固化的任何复制材料。附图说明通过参考附图详细地描述本专利技术的示例性实施例，对于本领域的普通技术人员而 言，上述和其他特征和优点将变得更加明显，其中图IA至IC示出根据本专利技术的实施例的制造微光学元件的方法中的多个阶段；图2A至2B示出根据本专利技术的实施例的制造微光学元件的方法中图IC的后续阶 段；图3A至3B示出根据本专利技术的另一实施例的制造微光学元件的方法中图IC的后 续阶段；图4A至4D示出根据本专利技术的实施例的制造微光学元件的方法中图2B的后续阶 段；图5A至5C示出根据本专利技术的实施例的制造微光学元件的方法中的多个阶段；图6A至6C示出根据本专利技术的实施例的制造微光学元件的方法中的多个阶段；图7A至7E示出根据本专利技术的实施例的制造微光学元件的方法中的多个阶段；图8A至8E示出根据本专利技术的实施例的制造微光学元件的方法中的多个阶段；图9A至9C示出根据本专利技术的实施例的制造微光学元件的方法中的多个阶段；图9D示出图9C的平面图；图9E为图9B的替代阶段的剖视图；图9F示出图9C的替代阶段的剖视图；图9G示出图9C的替代阶段的剖视图；图IOA至IOD示出根据本专利技术的实施例的制造微光学元件的方法中的多个阶段；图IlA示出根据本专利技术实施例的可以在其上制成多个复制品的晶片以及设置在 晶片上的复制材料的示意性平面图；图IlB示出图IlA的示意性侧视图；以及图IlC示出待分离的多个复制品的示意性部分平面图。具体实施例方式现在，参考附图说明本专利技术，图中示出了本专利技术的示例性实施例。然而，本专利技术可 以以不同的形式实施，不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微光学元件，包括：支撑基底；微光学透镜，其位于所述支撑基底的第一表面上的固化的复制材料中；以及不透明材料，其沿着竖直方向与所述微光学透镜对准且与所述微光学透镜重叠。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：威廉德莱尼，保罗埃里奥特，戴维克勒，威廉哈德逊韦尔奇，格雷格金茨，弗罗利安波夫雷，
申请(专利权)人：德萨拉北美公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]