CN102405129A - 用于制造透镜阵列的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明主要涉及在诸如像移动电话所用的摄影机那样的微型摄影机等的光学组件的制造中使用的光学透镜的制造技术。更具体地说，本发明涉及用于制造透镜阵列的装置及方法。
Description
技术领域
本发明主要涉及在诸如像移动电话所用的摄影机那样的微型摄影机等的光学组件的制造中使用的光学透镜的制造技术。更具体地说，本发明涉及用于制造透镜阵列的装置及方法。
背景技术
为了降低透镜成本并允许在单个制造场地每天大量地制造在数十万个范围内的组件，需要开发一种用于并行地制造数千个透镜的阵列的工序。该阵列可随后例如被切割成单独的透镜，或被直接应用至用于形成完整摄影机阵列的图像传感器的晶片上。
在图1A和图1B中示出光学透镜的两个实例。
图1A示出由顶层12和底层13形成的透镜10，顶层12和底层13由涂在玻璃板14的相对两表面上的诸如环氧树脂等光学级树脂构成。顶层12的顶表面的一部分15形成透镜的光学顶表面并具有光轴16。底层13的底表面的一部分17形成透镜的光学底表面并具有光轴18。光轴16和18必须是对准的。透镜可以与具有顶部透明(例如玻璃)覆盖件20的光传感器19耦合。例如蚀刻成的玻璃板或成型后的塑料板等间隔件21使透镜10与传感器覆盖件20的表面间隔开。
图1B示出可选实施例，其中，透镜完全由具有顶表面23和底表面24的光学级树脂板22形成。顶表面22的一部分15形成透镜的光学顶表面并具有光轴16。底表面24的一部分17形成透镜的光学底表面并具有光轴18，光轴18必须与光轴16对准。
可以利用诸如图1A和1B所示的透镜形成如图1C所示的叠层结构。图1C示出图1A所示的透镜构造在顶部具有由顶层12′和底层13′形成的透镜10′，顶层12′和底层13′由涂在玻璃板14′的相对两表面上的光学级树脂构成。顶层12′的顶表面的一部分15′形成透镜的光学顶表面并具有光轴16′。底层13′的底表面的一部分17′形成透镜的光学底表面并具有光轴18′。透镜10′利用例如蚀刻成的玻璃板或成型后的塑料板等间隔件21′与透镜10耦合，间隔件21′使透镜10′与透镜10间隔开。光轴16′和18′必须彼此对准且必须与光轴16和18对准。
许多公开文献已经描述了通常利用紫外光(UV)固化性环氧树脂来制造透镜阵列的方法。
一种制造诸如图1A或图1B所示的透镜阵列的已知方法包括将透镜阵列成型，其中使模具尽量与期望的透镜阵列形状互补。
一种制造这种模具的已知方法包括产生形状与阵列的透镜的光学顶表面的形状相同的精密模印。然后使用数字控制式工具将具有与期望阵列的顶表面形状互补的负型形状的阵列压印于软质材料的表面中。随后将软质材料硬化以形成模具的上半部。然后利用形状为阵列的透镜的光学底表面的形状的模印来制造模具的下半部。
然而，该已知制造工序的问题在于：即使使用用于对模具的各半部的表面进行压印的非常精密的数字控制式工具，数字控制式工具也会最终引入被认为随机的定位误差。因为这种定位误差，阵列中的随机数量的透镜的顶表面和底表面的光轴对准不良。顶表面和底表面的光轴对准不良使透镜的性能较差，这是不希望的。由于至今为止与光轴的随机性失准相关联的不良产率使得制造不经济，在大批量生产中数微米的失准使透镜的分辨率(利用平均传递函数(Mean TransferFunction或MTF)来测量)劣化，从而使得这种透镜无法与约1百万像素(Megapixel)或更大的传感器配合使用。
本发明提供能制造使阵列的透镜的顶表面和底表面的光轴对准良好的透镜阵列的装置及方法。
发明内容
在下文中将进行更详细地描述，此处所描述的一个实施例涉及一种用于制造透镜阵列的方法，所述透镜阵列的各透镜具有光学顶表面和光学底表面，所述光学顶表面形成所述透镜阵列的顶表面的一部分，所述光学底表面形成所述透镜阵列的底表面的一部分；各透镜的光学顶表面和光学底表面具有相互对准的第一光轴和第二光轴，所述方法包括：
制造靠模，所述靠模具有顶表面和底表面，所述靠模的顶表面的形状与包括所述透镜阵列的各透镜的光学顶表面在内的所述透镜阵列的顶表面的形状相同；所述靠模的底表面的形状与包括所述透镜阵列的各透镜的光学底表面在内的所述透镜阵列的底表面的形状相同；其中，所述靠模的与所述透镜阵列的各透镜的光学顶表面和光学底表面相同的部分具有与所述透镜的相互对准的第一光轴和第二光轴相同的相互对准的第一几何轴线和第二几何轴线；以及
使用所述靠模制造形状与待制造的所述透镜阵列的形状互补的模具。
另一实施例涉及一种用于制造透镜阵列的方法，所述透镜阵列具有顶表面和底表面；所述透镜阵列的各透镜具有光学顶表面和光学底表面，所述光学顶表面形成所述透镜阵列的顶表面的一部分，所述光学底表面形成所述透镜阵列的底表面的一部分；各透镜的光学顶表面具有第一光轴且各透镜的光学底表面具有第二光轴，所述第一光轴和所述第二光轴对准；所述方法包括：
制造靠模，所述靠模包括：
板，其具有顶表面和底表面；
所述板的顶表面的形状与包括所述透镜阵列的各透镜的光学顶表面在内的所述透镜阵列的顶表面的形状相同；以及
所述板的底表面的形状与包括所述透镜阵列的各透镜的光学底表面在内的所述透镜阵列的底表面的形状相同；其中，
所述靠模的顶表面的与所述透镜阵列的各透镜的光学顶表面相同的部分具有与所述第一光轴相同的第一几何轴线，并且所述靠模的底表面的与所述透镜阵列的各透镜的光学底表面相同的部分具有与所述第二光轴相同的第二几何轴线；所述第一几何轴线和所述第二几何轴线对准；以及
使用所述靠模制造形状与待制造的所述透镜阵列的形状互补的模具。
根据另一实施例，使用所述靠模制造模具的步骤包括：
形成底表面的形状与所述靠模的顶表面的形状互补的上模具部件；以及
形成顶表面的形状与所述靠模的底表面的形状互补的下模具部件。
根据另一实施例，所述上模具部件的底表面包括与所述透镜阵列的透镜的光学顶表面互补的上透镜成型表面，所述下模具部件的顶表面包括与所述透镜阵列的透镜的光学底表面互补的下透镜成型表面；所述方法还包括：提供具有内壁的中间模具部件，所述内壁能沿着上透镜成型表面组之间的预定周边与所述上模具部件的底表面接触，并且能够沿着所述下透镜成型表面的对应组之间的预定周边与所述下模具部件的顶表面接触；使得所述内壁与上透镜成型表面和下透镜成型表面的所述组一起限定能将透镜的各个子阵列成型的子模。
根据另一实施例，所述方法还包括：使所述上模具部件设有第一对准孔以及使所述下模具部件设有第二对准孔；其中：
形成底表面的形状与所述靠模的顶表面的形状互补的上模具部件以及形成顶表面的形状与所述靠模的底表面的形状互补的下模具部件的步骤包括使所述第一对准孔和所述第二对准孔对准。
根据另一实施例，所述上模具部件的底表面包括与所述透镜阵列的透镜的光学顶表面互补的上透镜成型表面，所述下模具部件的顶表面包括与所述透镜阵列的透镜的光学底表面互补的下透镜成型表面；所述方法还包括：
提供具有内壁的中间模具部件，所述内壁能沿着上透镜成型表面组之间的预定周边与所述上模具部件的底表面接触，并且能够沿着所述下透镜成型表面的对应组之间的预定周边与所述下模具部件的顶表面接触；使得所述内壁与上透镜成型表面和下透镜成型表面的所述组一起限定能将透镜的各个子阵列成型的子模；以及
使所述中间模具部件设有第三对准孔并使所述第三对准孔与所述第一对准孔和所述第二对准孔对准。
根据另一实施例，所述方法还包括：使所述上模具部件和所述下模具部件设有对准部件；其中：
形成底表面的形状与所述靠模的顶表面的形状互补的上模具部件以及形成顶表面的形状与所述靠模的底表面的形状互补的下模具部件的步骤包括使所述上模具部件的对准部件和所述下模具部件的对准部件对准。
另一实施例涉及一种用于制造透镜阵列的方法；所述透镜阵列具有顶表面和底表面；所述透镜阵列的各透镜具有光学顶表面和光学底表面，所述光学顶表面形成所述透镜阵列的顶表面的一部分，所述光学底表面形成所述透镜阵列的底表面的一部分；所述方法包括：
制造模具部件，所述模具部件包括：
板，其具有顶表面和底表面；
所述板的顶表面的形状与包括所述透镜阵列的各透镜的光学底表面在内的所述透镜阵列的底表面的形状互补；以及
所述板的底表面的形状与包括所述透镜阵列的各透镜的光学顶表面在内的所述透镜阵列的顶表面的形状互补；其中，
所述模具部件的顶表面的与所述透镜阵列的各透镜的光学底表面互补的部分具有与所述第一光轴相同的第一几何轴线，并且所述模具部件的底表面的与所述透镜阵列的各透镜的光学顶表面互补的部分具有与所述第二光轴相同的第二几何轴线；所述第一几何轴线和所述第二几何轴线对准。
另一实施例涉及一种用于制造模具的靠模，所述模具用于制造透镜阵列；所述透镜阵列具有顶表面和底表面；所述透镜阵列的各透镜具有光学顶表面和光学底表面，所述光学顶表面形成所述透镜阵列的顶表面的一部分，所述光学底表面形成所述透镜阵列的底表面的一部分；各透镜的光学顶表面具有第一光轴且各透镜的光学底表面具有第二光轴，所述第一光轴和所述第二光轴对准；
所述靠模包括：
板，其具有顶表面和底表面；
所述板的顶表面的形状与包括所述透镜阵列的各透镜的光学顶表面在内的所述透镜阵列的顶表面的形状相同；以及
所述板的底表面的形状与包括所述透镜阵列的各透镜的光学底表面在内的所述透镜阵列的底表面的形状相同；其中，
所述靠模的顶表面的与所述透镜阵列的各透镜的光学顶表面相同的部分具有与所述第一光轴相同的第一几何轴线，并且所述靠模的底表面的与所述透镜阵列的各透镜的光学底表面相同的部分具有与所述第二光轴相同的第二几何轴线；所述第一几何轴线和所述第二几何轴线对准。
根据另一实施例，所述靠模不透光。
根据另一实施例，所述透镜阵列包括沿二维图案布置的透镜。
根据另一实施例，所述板还包括对准孔。
另一实施例涉及一种利用上述靠模制造的模具，所述模具包括：
上模具部件，其底表面的形状与所述靠模的顶表面的形状互补；以及
下模具部件，其顶表面的形状与所述靠模的底表面的形状互补。
根据另一实施例，所述上模具部件的底表面包括与所述透镜阵列的透镜的光学顶表面互补的上透镜成型表面，所述下模具部件的顶表面包括与所述透镜阵列的透镜的光学底表面互补的下透镜成型表面；所述模具还包括：具有内壁的中间模具部件，所述内壁能沿着上透镜成型表面组之间的预定周边与所述上模具部件的底表面接触，并且能够沿着所述下透镜成型表面的对应组之间的预定周边与所述下模具部件的顶表面接触；所述内壁布置成与上透镜成型表面和下透镜成型表面的所述组一起限定能将透镜的各个子阵列成型的子模。
另一实施例涉及一种利用上述靠模制造的模具，所述靠模具有带对准孔的板，所述模具包括：
上模具部件，其底表面的形状与所述靠模的顶表面的形状互补；以及
下模具部件，其顶表面的形状与所述靠模的底表面的形状互补；其中，
所述上模具部件和所述下模具部件包括与所述靠模的对准孔对准的对准孔。
根据另一实施例，所述上模具部件的底表面包括与所述透镜阵列的透镜的光学顶表面互补的上透镜成型表面，所述下模具部件的顶表面包括与所述透镜阵列的透镜的光学底表面互补的下透镜成型表面；所述模具还包括：
具有内壁的中间模具部件，所述内壁能沿着上透镜成型表面组之间的预定周边与所述上模具部件的底表面接触，并且能够沿着所述下透镜成型表面的对应组之间的预定周边与所述下模具部件的顶表面接触；所述内壁布置成与上透镜成型表面和下透镜成型表面的所述组一起限定能将透镜的各个子阵列成型的子模；以及
对准孔，其能够与所述上模具部件的对准孔和所述下模具部件的对准孔对准。
另一实施例涉及一种利用上述靠模制造的模具，所述模具包括：
上模具部件，其底表面的形状与所述透镜阵列的顶表面的形状互补，所述上模具部件的底表面具有与所述透镜阵列的各透镜的光学顶表面互补的上负型透镜形状；所述上负型透镜形状具有与所述第一光轴相同的第三几何轴线；以及
下模具部件，其顶表面的形状与所述透镜阵列的底表面的形状互补，所述下模具部件的顶表面具有与所述透镜阵列的各透镜的光学底表面互补的下负型透镜形状；所述下负型透镜形状具有与所述第二光轴相同的第四几何轴线；其中，
所述上模具部件和所述下模具部件包括用于将所述上模具部件和所述下模具部件相对于彼此布置成使得所述第三几何轴线和所述第四几何轴线对准的对准部件。
另一实施例涉及一种使用上述靠模制造的模具，其中，所述靠模包括对准部件，并且所述上模具部件的对准部件和所述下模具部件的对准部件与所述靠模的对准部件协作，以将所述上模具部件和所述下模具部件相对于所述靠模布置成使得所述第一几何轴线、所述第二几何轴线、所述第三几何轴线和所述第四几何轴线彼此对准。
另一实施例涉及一种用于制造透镜阵列的模具部件，所述透镜阵列具有顶表面和底表面；所述透镜阵列的各透镜具有光学顶表面和光学底表面，所述光学顶表面形成所述透镜阵列的顶表面的一部分，所述光学底表面形成所述透镜阵列的底表面的一部分；各透镜的光学顶表面具有第一光轴且各透镜的光学底表面具有第二光轴，所述第一光轴和所述第二光轴对准；
所述模具部件包括：
板，其具有顶表面和底表面；
所述板的顶表面的形状与包括所述透镜阵列的各透镜的光学底表面在内的所述透镜阵列的底表面的形状互补；以及
所述板的底表面的形状与包括所述透镜阵列的各透镜的光学顶表面在内的所述透镜阵列的顶表面的形状互补；其中，
所述模具部件的顶表面的与所述透镜阵列的各透镜的光学底表面互补的部分具有与所述第一光轴相同的第一几何轴线，并且所述模具部件的底表面的与所述透镜阵列的各透镜的光学顶表面互补的部分具有与所述第二光轴相同的第二几何轴线；所述第一几何轴线和所述第二几何轴线对准。
另一实施例涉及制造包括模胚和模芯的靠模，模芯的上表面和下表面是单元透镜的光学表面的正型模型，各个模芯本身为单个靠模模芯的复制物。模芯的复制借助于成型工序来完成，该成型工序足够精确从而不会在模芯之间引入显著差异。所有模芯的光学轴线的对准度均与靠模模芯中的光学轴线的对准度相同。模芯为将要以阵列形式实现的透镜的正型模型。
另一实施例涉及通过将例如属于所谓弹性体族的塑料材料热成形以在单个操作中制造用于上表面和下表面的两个模具，在热成形过程中使塑料材料位于例如以具有预定热膨胀系数的金属制成的刚性板与靠模的对应表面之间。上表面和下表面的所有轴线的对准度与模芯的轴线的对准度相同。如同制造模具方法中的一般习惯，利用定心销和孔实现板和主模的对准。当靠模被移除时，可以利用定心孔和定心销来实现模具的两个部分的相同机械对准度。
另一实施例涉及通过在由设置成具有合适间隔的用于上表面和下表面的两个模具形成的腔中将例如具有期望光学透明度、折射率和阿贝数的热固性环氧树脂等合适的塑料材料热成形或热固以在单个操作中制造透镜阵列。利用对准销和孔确保上表面和下表面与制造模具期间相同的机械对准度，使得各透镜的上表面和下表面的光学轴线的对准度与模具中的对应表面的对准度相同，模具中的对应表面本身再现了靠模中的模芯表面的对准度。
另一实施例涉及当透镜阵列包括玻璃主体以及具有合适形状以形成光学透镜的上树脂层和下树脂层时在两个操作中制造透镜阵列。将玻璃板安装至与模具具有相同对准孔的框架中，玻璃板用来制造透镜阵列的玻璃主体。首先，利用对准销和孔将用于一个表面的模具定位；在玻璃板与模具之间将薄树脂层成型然后固化，从而形成透镜阵列的光学表面之一。其次，重复该操作，这次使用用于另一表面的模具以及玻璃板的另一表面。在所有这些操作期间，模具和玻璃板的机械位置由定心孔和销来限定，从而各透镜的上表面和下表面的光学轴线的对准度与模具中的对应表面的对准度相同，模具中的对应表面本身再现了靠模中的模芯表面的对准度。
本发明的另一实施例涉及从靠模制造模具，制造具有嵌入模胚中的模芯阵列形式的模具，各模芯为待制造为阵列形式的透镜的负型模型。模胚和模芯均以例如PTFE等具有抗黏特性的材料、或者以在成型时涂覆有合适抗黏剂的任何其它材料制成。模芯被机械加工或成型而成。模胚包括两个板，而模芯的形状允许锁定在两板中并且容易解锁和更换具有缺陷的模芯。模胚的机械位置利用定心孔来限定。连续使用模具的两个表面来将具有玻璃主体的透镜阵列的上光学表面和下光学表面成型。在所有这些操作期间，模具和玻璃板的机械位置由定心孔和销来限定，从而各透镜的上表面和下表面的光学轴线的对准度与模具中的对应表面的对准度相同，模具中的对应表面本身再现了靠模中的模芯表面的对准度。
附图说明
图1A示出由各侧均具有树脂层的玻璃板形成的透镜。
图1B示出完全由树脂制成的透镜。
图1C示出由两个透镜形成的叠层结构。
图2为根据本发明的靠模的正视图。
图3为图2的靠模的剖视图。
图4为根据本发明的优选靠模的正视图。
图5为图2的优选靠模的剖视图。
图6示出用于制造如图5所示的透镜模板的模具的剖视图。
图7和图8示出根据本发明优选实施例的模具的制造过程的剖视图。
图9A至图9B示出用图8的模具制造透镜阵列的剖视图。
图10示出将间隔件添加至诸如图9A至图9B所制造的透镜阵列中的一个透镜上的剖视图。
图11示出根据本发明另一实施例的模具部件110的剖视图。
图12示出可以与根据本发明制成的模具一起使用的额外模具部件的正视图。
图13为具有图12所示额外模具部件的诸如图8所示模具的剖视图。
图14为可以用如图13所示的模具制造的四个透镜的子阵列的俯视图。
具体实施方式
首先参考图2，下面将描述优选实施例。
提供该优选实施例以利用由正型靠模获得的“负型”模具以合适的材料将透镜阵列成型。这种用靠模形成模具的技术允许当模具在多次成型操作之后被磨损时根据需要将模具恢复。模具优选包括上模具和下模具，如下文中描述。
在优选实施例中，靠模具有与期望的透镜阵列形状大致相同的形状。模具具有与期望的透镜阵列形状大致互补的形状。
图2示出靠模20的顶表面的正视图。靠模20包括板22。板的顶表面具有与期望的透镜阵列的顶表面大致相同的形状。板的顶表面尤其包括与期望的透镜阵列中的各透镜的光学顶表面相同的部分24。板的底表面(在图2中未示出)具有与期望的透镜阵列的底表面的形状大致相同的形状，且尤其包括与期望的透镜阵列中的各透镜的光学底表面相同的部分。
如下文中描述，靠模20优选包括诸如对准孔26等对准部件。
图3为图2的靠模20沿着图2所示的线A-A所截取的剖视图。靠模的与阵列的透镜的光学顶表面相同的部分24具有与透镜的光学顶表面的光轴相同的第一几何轴线30。类似地，靠模的底表面的与阵列的各透镜的光学底表面相同的部分32具有与透镜的光学底表面的光轴相同的第二几何轴线36。靠模20制造成使第一几何轴线30和第二几何轴线36对准。靠模可以制成为一体件，或通过组装多个部分而制成，如下文参照优选靠模所描述的那样。
在本发明中，具有轴线对准式部件，其中轴线以小于0.5度且优选小于0.1度的误差而平行，且轴线与垂直于轴线的平面的交点的距离小于5微米且优选小于3微米(小于5微米且优选小于3微米的轴线距离)。本发明允许具有1微米或更小的轴线距离。
图4示出优选靠模40的顶表面的正视图。靠模40包括板42。板42的顶表面44具有与期望的透镜阵列的顶表面大致相同的形状。板的顶表面44尤其包括具有与期望的透镜阵列的各透镜的光学顶表面相同形状的部分46。板的底表面(在图4中未示出)具有与期望的透镜阵列的底表面的形状大致相同的形状，且尤其包括具有与期望的透镜阵列的各透镜的光学底表面的形状相同的形状的部分。
图5为图4的靠模20沿着图4所示的线B-B所截取的剖视图。靠模的具有与阵列的透镜的光学顶表面的形状相同的形状的部分46具有与透镜的光学顶表面的光轴相同的第一几何轴线48。类似地，靠模的底表面的具有与阵列的各透镜的光学底表面的形状相同的形状的部分50具有与透镜的光学底表面的光轴相同的第二几何轴线52。靠模40优选包括诸如对准孔54等对准部件。
在优选实施例中，靠模40包括多个透镜模板(lens form)56，各个透镜模板56均具有与阵列的透镜的光学顶表面相同的顶部46和与阵列的透镜的光学底表面相同的底部50。各透镜模板56设置在通孔58中。优选地，通孔58呈圆筒形，且透镜模板56具有符合上述圆筒形的侧壁，并且通孔58与透镜模板56同心地对准。将透镜模板56设置于通孔58中的步骤可以包括将板42放置于平面基材上，将透镜模板56引入通孔58中直到透镜模板56碰触到平面基材为止，随后将透镜模板56胶合就位。随后将板42与基材分离。板42可以为金属板。通孔58可以例如借助于钻制、或放电机械加工、或能提供需要精确度的任何适当手段来制成。
图6示出用于制造透镜模板56的透镜模板模具60的剖视图。透镜模板模具60包括内壁与透镜模板的侧壁互补的中央模具部件62。上模具部件64包括形状与透镜模板的光学底表面的形状互补的底表面。下模具部件66包括形状与透镜模板的光学顶表面的形状互补的顶表面。
相对于阵列的透镜的期望光学特性且相对于最终用来将透镜阵列成型的材料的光学特性来计算靠模的尺寸和形状，特别是当靠模使用如图6所示的透镜模板时的透镜模板的尺寸和形状。因为诸如一些光学级环氧树脂等最终用来将透镜阵列成型的材料会具有不足以制造长期耐用靠模的机械特性(即，不够牢固或不够稳定)，因此可以使用诸如成型的玻璃或陶瓷或金属等其它较牢固或较稳定的替代材料来制造透镜模板。必须指出即使用于制造透镜模板的替代材料为透明的(如使用玻璃来替代环氧树脂的情况)，替代材料的折射率通常也不同于实际用于制造透镜阵列的材料的折射率。在该情况下，透镜模板将不具有与阵列的透镜的特性相同的特性，且靠模将不具有与期望的透镜阵列的光学特性相同的光学特性。当然，如果用于制造透镜模板的替代材料不透光，则靠模也将不具有与期望的透镜阵列的光学特性相同的光学特性。
图7示出制造根据本发明优选实施例的模具的制造过程的剖视图。靠模40布置在上模胚70与下模胚72之间从而在靠模的上方和下方形成上模腔74和下模腔76。重要的是，上模胚70和下模胚72分别包括诸如对准孔77、78等对准部件。对准孔77和78允许将上模胚70以期望的精确度且以可再现的方式相对于下模胚72定位。如上所述，靠模40优选地包括对准孔54。在该情况下，对准孔54、77和78也允许将靠模40以期望的精确度且以可再现的方式相对于上模胚70和下模胚72定位。可以使用定心销(未示出)来使对准孔对准。
然后将诸如塑料(例如称为“弹性体”的塑料的二甲基硅氧烷族)等模具材料注射或引入上模腔74和下模腔76中以形成上模具部件79和下模具部件80。优选地，靠模的表面涂覆有抗黏剂，例如三氯硅烷族中的一者，而子模(submold)模胚的表面则没有涂覆抗黏剂，使得弹性体黏着至模胚而不黏着至靠模。
图8示出在靠模40被移除后保持上模具部件79的上模胚70和保持下模具部件80的下模胚72的剖视图。上模具部件79和下模具部件80一起形成靠模40的负型形状。模具部件的用于形成靠模的负型形状的表面可以涂覆有诸如三氯硅烷等抗黏剂。
对准孔77和78允许将上模具部件79以期望的精确度且以可再现的方式相对于下模具部件80定位。上模具部件79的底表面具有与透镜阵列的顶表面的形状互补的形状，包括与阵列的各透镜的光学顶表面互补的形状82。形状82(或上透镜成型表面82)具有与靠模的几何轴线48相同从而与透镜的对应光学顶表面的光轴相同的几何轴线83。类似地，下模具部件80的顶表面具有与透镜阵列的底表面形状互补的形状，包括与阵列的各透镜的光学底表面互补的形状84。形状84(或下透镜成型表面84)具有与靠模的几何轴线52相同从而与透镜的对应光学底表面的光轴相同的几何轴线85。
使上模具部件79呈现靠模40的顶表面的负型形状能有效地将几何轴线83相对于对准孔77定位。另外，使下模具部件80呈现靠模40的底表面的负型形状能有效地将几何轴线85相对于对准孔78定位。因为当几何轴线83、85相对于自身以期望的精确度相互对准的对准孔77、78定位时与靠模40的几何轴线48、52相同的几何轴线83、85被对准，每当对准孔77、78被对准时几何轴线83就可以以期望的精确度与几何轴线85对准。有利地，靠模40的对准孔54允许将几何轴线83和85以精确的预定方式相对于对准孔77、78定位。
换句话说，当用靠模进行压印时，与阵列透镜的光学表面对应的模具部件(模具负型光学腔)的形状的几何轴线在机械上以对准孔的位置作基准，并当靠模被移除时保持该基准。因此，在模具的所有负型光学腔中精确地再现透镜的光轴的位置。
随后可以通过例如将热固化性光学级环氧树脂分配至形成于上模具部件与下模具部件之间的腔中以制造诸如图1B所示的透镜阵列。该透镜阵列将包括与靠模40的对准孔对应的对准孔。
图9A至图9B示出用图8的模具制造诸如图1A所示的透镜阵列的过程的剖视图。将具有合适光学特征的玻璃板90置入保持件91中，保持件91具有可以利用下模胚72的对准孔78与下模具部件80对准的对准孔92。玻璃板90可以涂覆有例如金属性氧化物层的叠层，以形成红外线截止滤波器(IRCF)。
如图9A所示，在下模胚72的顶表面上分配诸如光学级环氧树脂等合适材料构成的薄层93，然后使保持件91中的玻璃板90利用下模胚72的对准孔78而与下模具部件80对准且被按压在模具上。
如图9B所示，在上模胚70上分配诸如光学级环氧树脂等合适材料构成的薄层95，使上模具部件79颠倒放置，将包括经对准的玻璃板90和下模具部件80的组件上下颠倒地与上模具部件79对准且降低从而使得玻璃板90按压在层95上。
将包括经对准的玻璃板90和模具部件79、80的组件放入烘炉(未示出)中并且使诸如光学级环氧树脂等合适材料热固化以形成诸如图1A所示的透镜阵列。可从模具中移除经固化的阵列。
图10示出将间隔件添加至按照诸如图9A至图9B而制成的透镜阵列101中的一个透镜的剖视图。间隔件例如为玻璃板102，该玻璃板102的顶表面组装至透镜阵列101的底表面。板102中的通孔103对应于阵列101的各透镜104。通孔103的周长优选地比对应透镜104的周长更长，且通孔103优选地与对应透镜同心地对准。通孔103可以利用诸如喷砂等合适手段来制成。喷砂技术使通孔103的侧面具有斜度，该斜度从板102的表面来测量则不陡于70度，另一方面，从与表面垂直的方向来测量则小于30度。从与上述表面垂直的方向测得的此斜度优选地大于透镜104的最大主光线角度，该最大主光线角度优选小于30度。孔103相对于透镜104光轴的位置并不重要，间隔件的唯一功能在于在透镜与可被组装至间隔件的底表面上的传感器阵列(在图10中未示出)的覆盖玻璃之间提供精确间隔。该间隔的精确度由玻璃板102的可以小至5微米的厚度的精确度来提供。玻璃板102可以利用热固化性胶剂而组装至该传感器阵列。可以利用诸如基准标记等技术来利用间隔件使透镜阵列相对于该传感器阵列定位。由于可以以20微米的公差完成上述定位操作，因此对准的精确度并不重要。
间隔件的顶表面或下表面可涂覆有黑色材料、金属氧化物或涂料。
根据本发明制成的透镜阵列的透镜的孔径可以由涂在阵列的顶表面上的黑色树脂层来限定。这种黑色树脂可以为紫外线(UV)敏感型。首先，将树脂分散于透镜阵列的整个表面上，然后放置不透过UV的具有与透镜孔径的尺寸精确匹配的孔的遮光板，并使树脂暴露于UV光。暴露于UV的区域可溶于合适的溶剂中，并可以因此被移除，从而精确限定透镜孔径。
可选地，当利用诸如图9A至图9B所示的玻璃板制造透镜阵列时，可以用不透明层覆盖玻璃板的表面来限定透镜的孔径，其中沿着与形成于玻璃板的表面上的透镜光学表面的光轴进行圆周对准的盘形图案来移除不透明层。
图11示出根据本发明另一实施例的用于制造具有顶表面和底表面的透镜阵列(未示出)的模具部件110的剖视图，阵列的各透镜具有光学顶表面和光学底表面，光学顶表面形成阵列的顶表面的一部分，光学底表面形成阵列的底表面的一部分，各透镜的光学顶表面具有第一光轴且各透镜的光学底表面具有第二光轴，第一光轴和第二光轴对准。
模具部件110包括具有顶表面和底表面的板。板112的顶表面具有与阵列的底表面的形状互补的形状，包括与阵列的各透镜的光学底表面互补的部分84。模具部件110的顶表面的与阵列的各透镜的光学底表面互补的部分84具有与对应透镜的光学底表面的光轴相同的几何轴线85。
板112的底表面具有与阵列的顶表面的形状互补的形状，包括与阵列的各透镜的光学顶表面互补的部分82。模具部件110的底表面的与阵列的各透镜的光学顶表面互补的部分82具有与对应透镜的光学顶表面的光轴相同的几何轴线83。
模具部件110包括诸如对准孔114等对准部件。优选地，模具部件110包括多个负型透镜模板116，透镜模板116均具有与对应阵列透镜的光学底表面互补的顶部84且具有几何轴线85。负型透镜模板116还具有与对应阵列透镜的光学顶表面互补的底部82，且具有几何轴线83。各透镜模板116布置于通孔118中。优选地，通孔118包括与负型透镜模板116的侧壁互补的一系列同心对准的圆筒形壁，使得负型透镜模板116被锁定在通孔118内的预定位置处。在图11中，板112由上板120和下板122构成，上板120和下板122分别包括通孔118的上半部和下半部。板120、122和/或负型透镜模板116可以利用机械加工法或利用成型法以金属、或以诸如聚四氟乙烯(PTFE)等粘着力很低的塑料制成，或通过在例如液晶聚合物(LCP)等耐热塑料中成型而成。在后者的情况下，优选地使用含抗黏剂的涂覆物。
模具部件110，特别是板112的厚度并不重要。这允许板112足够厚从而刚性非常强，且还允许将板112制成两个部分120、122以提供锁定负型透镜模板116的手段。负型透镜模板116优选地可在板120、122分离时移除，从而可以独立地从模具部件110上移除以便在受损时进行更换。
模具部件110的两个表面可以代替下模具部件80和上模具部件79而连续地使用，以将参考图9A至图9B描述的透镜阵列成型。模具部件110必须例如利用对准孔114精确地与透镜阵列和模具支撑件对准。
诸如图8所示的模具允许在单个成型步骤中制造包括大量透镜的透镜阵列。然而，一些应用需要使用仅仅包括例如四个透镜的透镜子阵列。由大透镜阵列制造透镜子阵列需要切割透镜阵列。即使假设可以在不损害透镜的情况下执行该切割操作，切割操作也是费时的。因此希望寻求一种可以在不执行费时的切割操作的情况下制造透镜子阵列的方式。
图12为可以优选地与如图8所示的模具结合使用以制造透镜子阵列的额外中间模具部件130的正视图。中间模具部件130的尺寸和厚度与单独使用图8所示模具所制造的透镜阵列的尺寸和厚度大致相同。中间模具部件130优选包括对准孔136，对准孔136与透镜阵列本将具有的对准孔相同。中间模具部件130包括板138，被内壁142隔开的多个贯穿孔140贯穿板138，如下文描述。
图13为设置在诸如图8所示的模具中的中间模具部件130的剖视图。板138和内壁142布置成与上模具部件79和下模具部件80一起限定各自包括数量较少的透镜成型表面的不同子模150、152、154。子模150、152、154的模腔被内壁142彼此分隔开。如果中间模具部件130包括对准孔136，则对准孔136可以与上模具部件和下模具部件的孔77、78对准。
内壁142制成为能够沿着上透镜成型表面82组之间的预定周边接触上模具部件的底表面，且能够沿着下透镜成型表面84的对应组之间的预定周边接触下模具部件的顶表面，内壁布置为与上述各组的上透镜成型表面和下透镜成型表面一起限定能够将透镜的各子阵列成型的子模。用诸如树脂等合适的透镜材料来填充子模150、152、154的模腔，允许在单个成型操作中形成多个子阵列，每个子模中各子阵列均包括数量较少的透镜。透镜的子阵列的形状以及每个透镜子阵列中的透镜数量取决于中间模具部件130的内壁142的布置方式。
优选地，上模具部件79和下模具部件80以及中间模具部件130可以设置为用于制造四个透镜162的子阵列160，如图14所示。优选地，四个透镜可以具有不同的尺寸和形状，而使得四个透镜对不同的光波长均具有相似的光学特性。
最后，可以在内壁142的上表面或下表面设置凹部，凹部布置为在子模之间形成小孔。当将透镜的子阵列成型时，这种凹部将最终被材料填充并形成子阵列之间的连接件。优选地，凹部形成为可以在成型处理后容易地将连接件与透镜的子阵列分离。
可选地，可以通过将上模具部件79和下模具部件80的任一者变型成包括与内壁142相同的壁、或者通过将上模具部件79和下模具部件80两者变型成均包括与内壁142的半个壁等同的壁来代替中间模具部件130。
上述实施例仅仅作为实例来描述。因此，应该认为这些实例是示例性的而不是限制性的，并且本发明不限于本文给出的细节，而是可以在所附权利要求书的范围内进行修改。可以对描述的实施例进行各种修改和变型，这些修改和变型仍属于本发明的一部分。
图5的靠模被描述为由单个板形成。“板”可以根据需要包括多个器件，基本上如图11所示的板。靠模的板允许底表面和顶表面的与阵列的各透镜的光学顶表面和光学底表面相同的部分的几何轴线之间保持对准。
靠模的“板”被描述为通常符合平面，但这不是必须的。本发明允许制造具有非平面板的透镜阵列，板例如符合球顶或者符合彼此成角度的多个平坦表面。
阵列的透镜可以沿着二维图案相对于彼此进行布置，二维图案例如为多于一列且多于一行的阵列。然而，阵列的透镜可以沿着三角形、螺旋形、同心圆等等进行布置。
如果本发明使用术语“对准”，则意味着以对于期望的透镜阵列而言足够充分的预定精确度来对准。
本文的描述是针对成型法的。但本发明也可以根据需要结合使用其它制造工序，诸如压印(stamping)或压纹(embossing)等。本发明中的术语“模具”通常应用于形状与待制造的阵列的形状互补的负型模板，该负型模板可用于利用成型工序或诸如压印或压纹工序等可使用该负型模板的其它工序制造阵列。
靠模优选地与期望的透镜阵列具有相同的厚度。这允许例如在单个步骤中用靠模形成上模具和下模具。然而，靠模也可以具有不同于期望的透镜阵列厚度的厚度。在该情况下，可以用靠模以连续的步骤形成上模具和下模具。
本发明所示例的透镜阵列仅仅是实例。本发明允许制造出如下的透镜阵列：该阵列具有包括凹光学表面或凸光学表面的任意组合的透镜。此外，本发明所示例的透镜阵列由相同的透镜构成，但本发明也允许制造出包括沿着任何预定图案布置的具有不同光学特征的透镜的透镜阵列。
针对最终用于将透镜阵列成型的材料的光学特性来计算靠模的尺寸。这意味着透镜阵列如果具有以光学特性与用于将透镜阵列成型的材料的光学特性不同的材料来制造的透镜，则无法作为用来制造根据本发明的模具以制造透镜阵列的靠模。
本发明描述一种如下的靠模：其包括具有布置在支撑板的大致圆筒形通孔中的圆筒形侧壁的透镜模板。可选地，透镜模板的侧壁的至少一部分以及通孔的至少一部分可以为圆锥形的以帮助透镜模板和孔对准。
图5示出靠模的透镜模板56被胶合就位在通孔58中。然而，也可以使用将透镜模板56保持在期望位置处的其它合适手段，诸如使板42的顶表面和底表面设有具有较小通孔的止挡板，该较小通孔与通孔58同心对准且直径过小而使透镜模板56无法移动。
图7示出上模胚和下模胚包括对准孔且保持不具有对准孔的上模具部件和下模具部件。可选地，上模胚和下模胚可以构造成使得上模具部件和下模具部件也具有对准孔。上模具部件和下模具部件的这些对准孔可以与上模胚和下模胚的对准孔对准或不对准。上模具部件和下模具部件的这些对准孔可以与靠模的对准孔对准或不对准。
图8的模具允许制造具有对准孔的全树脂透镜阵列，但也可以容易地调整该模具来制造不具有对准孔的全树脂透镜阵列，例如通过在与图9A至图9B所示的保持件91大致相同的模具部件内形成这种阵列。
相反地，图9A至图9B示出利用放置在具有对准孔的支撑件上的不具有对准孔的板来制造透镜阵列的方法。可选地，可以使用具有对准孔的板来代替不具有对准孔的板以及具有对准孔的支撑件。
制造具有对准孔的透镜阵列有利地允许透镜阵列与下述其它结构对准以便例如制造如图1C所示的透镜叠层：例如图10所示的间隔件、传感器阵列和/或其它透镜阵列。
本发明描述通过将塑料引入模腔中来形成模具的方法。可以根据需要使用用于形成模具的可选的合适方法，诸如将靠模按压至随后固化的软质材料中，或将硬质靠模压印至较软的模具材料中。
概念
简单综合来说，本文已至少披露如下的广泛概念。
概念1.一种用于制造透镜阵列的方法，所述透镜阵列具有顶表面和底表面；所述透镜阵列的各透镜具有光学顶表面和光学底表面，所述光学顶表面形成所述透镜阵列的顶表面的一部分，所述光学底表面形成所述透镜阵列的底表面的一部分；各透镜的光学顶表面具有第一光轴且各透镜的光学底表面具有第二光轴，所述第一光轴和所述第二光轴对准；所述方法包括：
制造靠模，所述靠模包括：
板，其具有顶表面和底表面；
所述板的顶表面的形状与包括所述透镜阵列的各透镜的光学顶表面在内的所述透镜阵列的顶表面的形状相同；以及
所述板的底表面的形状与包括所述透镜阵列的各透镜的光学底表面在内的所述透镜阵列的底表面的形状相同；其中，
所述靠模的顶表面的与所述透镜阵列的各透镜的光学顶表面相同的部分具有与所述第一光轴相同的第一几何轴线，并且所述靠模的底表面的与所述透镜阵列的各透镜的光学底表面相同的部分具有与所述第二光轴相同的第二几何轴线；所述第一几何轴线和所述第二几何轴线对准；以及
使用所述靠模制造形状与待制造的所述透镜阵列的形状互补的模具。
概念2.根据概念1所述的方法，其中，使用所述靠模制造模具的步骤包括：
形成底表面的形状与所述靠模的顶表面的形状互补的上模具部件；以及
形成顶表面的形状与所述靠模的底表面的形状互补的下模具部件。
概念3.根据概念2所述的方法，其中，所述上模具部件的底表面包括与所述透镜阵列的透镜的光学顶表面互补的上透镜成型表面，所述下模具部件的顶表面包括与所述透镜阵列的透镜的光学底表面互补的下透镜成型表面；
所述方法还包括：
提供具有内壁的中间模具部件，所述内壁能沿着上透镜成型表面组之间的预定周边与所述上模具部件的底表面接触，并且能够沿着所述下透镜成型表面的对应组之间的预定周边与所述下模具部件的顶表面接触；
使得所述内壁与上透镜成型表面和下透镜成型表面的所述组一起限定能将透镜的各个子阵列成型的子模。
概念4.根据概念2所述的方法，还包括：使所述上模具部件设有第一对准孔以及使所述下模具部件设有第二对准孔；其中：
形成底表面的形状与所述靠模的顶表面的形状互补的上模具部件以及形成顶表面的形状与所述靠模的底表面的形状互补的下模具部件的步骤包括使所述第一对准孔和所述第二对准孔对准。
概念5.根据概念4所述的方法，其中，所述上模具部件的底表面包括与所述透镜阵列的透镜的光学顶表面互补的上透镜成型表面，所述下模具部件的顶表面包括与所述透镜阵列的透镜的光学底表面互补的下透镜成型表面；
所述方法还包括：
提供具有内壁的中间模具部件，所述内壁能沿着上透镜成型表面组之间的预定周边与所述上模具部件的底表面接触，并且能够沿着所述下透镜成型表面的对应组之间的预定周边与所述下模具部件的顶表面接触；使得所述内壁与上透镜成型表面和下透镜成型表面的所述组一起限定能将透镜的各个子阵列成型的子模；以及
使所述中间模具部件设有第三对准孔并使所述第三对准孔与所述第一对准孔和所述第二对准孔对准。
概念6.根据概念2所述的方法，还包括：使所述上模具部件和所述下模具部件设有对准部件；其中：
形成底表面的形状与所述靠模的顶表面的形状互补的上模具部件以及形成顶表面的形状与所述靠模的底表面的形状互补的下模具部件的步骤包括使所述上模具部件的对准部件和所述下模具部件的对准部件对准。
概念7.一种用于制造透镜阵列的方法；所述透镜阵列具有顶表面和底表面；所述透镜阵列的各透镜具有光学顶表面和光学底表面，所述光学顶表面形成所述透镜阵列的顶表面的一部分，所述光学底表面形成所述透镜阵列的底表面的一部分；所述方法包括：
制造模具部件，所述模具部件包括：
板，其具有顶表面和底表面；
所述板的顶表面的形状与包括所述透镜阵列的各透镜的光学底表面在内的所述透镜阵列的底表面的形状互补；以及
所述板的底表面的形状与包括所述透镜阵列的各透镜的光学顶表面在内的所述透镜阵列的顶表面的形状互补；其中，
所述模具部件的顶表面的与所述透镜阵列的各透镜的光学底表面互补的部分具有与所述第一光轴相同的第一几何轴线，并且所述模具部件的底表面的与所述透镜阵列的各透镜的光学顶表面互补的部分具有与所述第二光轴相同的第二几何轴线；所述第一几何轴线和所述第二几何轴线对准。
概念8.一种用于制造模具的靠模，所述模具用于制造透镜阵列；所述透镜阵列具有顶表面和底表面；所述透镜阵列的各透镜具有光学顶表面和光学底表面，所述光学顶表面形成所述透镜阵列的顶表面的一部分，所述光学底表面形成所述透镜阵列的底表面的一部分；各透镜的光学顶表面具有第一光轴且各透镜的光学底表面具有第二光轴，所述第一光轴和所述第二光轴对准；
所述靠模包括：
板，其具有顶表面和底表面；
所述板的顶表面的形状与包括所述透镜阵列的各透镜的光学顶表面在内的所述透镜阵列的顶表面的形状相同；以及
所述板的底表面的形状与包括所述透镜阵列的各透镜的光学底表面在内的所述透镜阵列的底表面的形状相同；其中，
所述靠模的顶表面的与所述透镜阵列的各透镜的光学顶表面相同的部分具有与所述第一光轴相同的第一几何轴线，并且所述靠模的底表面的与所述透镜阵列的各透镜的光学底表面相同的部分具有与所述第二光轴相同的第二几何轴线；所述第一几何轴线和所述第二几何轴线对准。
概念9.根据概念8所述的靠模，其中，所述靠模不透光。
概念10.根据概念8所述的靠模，其中，所述透镜阵列包括沿二维图案布置的透镜。
概念11.根据概念8所述的靠模，其中，所述板还包括对准孔。
概念12.一种利用概念8所述的靠模制造的模具，包括：
上模具部件，其底表面的形状与所述靠模的顶表面的形状互补；以及
下模具部件，其顶表面的形状与所述靠模的底表面的形状互补。
概念13.根据概念12所述的模具，其中，所述上模具部件的底表面包括与所述透镜阵列的透镜的光学顶表面互补的上透镜成型表面，所述下模具部件的顶表面包括与所述透镜阵列的透镜的光学底表面互补的下透镜成型表面；
所述模具还包括：
具有内壁的中间模具部件，所述内壁能沿着上透镜成型表面组之间的预定周边与所述上模具部件的底表面接触，并且能够沿着所述下透镜成型表面的对应组之间的预定周边与所述下模具部件的顶表面接触；所述内壁布置成与上透镜成型表面和下透镜成型表面的所述组一起限定能将透镜的各个子阵列成型的子模。
概念14.一种利用概念11所述的靠模制造的模具，包括：
上模具部件，其底表面的形状与所述靠模的顶表面的形状互补；以及
下模具部件，其顶表面的形状与所述靠模的底表面的形状互补；其中，
所述上模具部件和所述下模具部件包括与所述靠模的对准孔对准的对准孔。
概念15.根据概念14所述的模具，其中，所述上模具部件的底表面包括与所述透镜阵列的透镜的光学顶表面互补的上透镜成型表面，所述下模具部件的顶表面包括与所述透镜阵列的透镜的光学底表面互补的下透镜成型表面；
所述模具还包括：
具有内壁的中间模具部件，所述内壁能沿着上透镜成型表面组之间的预定周边与所述上模具部件的底表面接触，并且能够沿着所述下透镜成型表面的对应组之间的预定周边与所述下模具部件的顶表面接触；所述内壁布置成与上透镜成型表面和下透镜成型表面的所述组一起限定能将透镜的各个子阵列成型的子模；以及
对准孔，其能够与所述上模具部件的对准孔和所述下模具部件的对准孔对准。
概念16.一种利用概念8所述的靠模制造的模具，包括：
上模具部件，其底表面的形状与所述透镜阵列的顶表面的形状互补，所述上模具部件的底表面具有与所述透镜阵列的各透镜的光学顶表面互补的上负型透镜形状；所述上负型透镜形状具有与所述第一光轴相同的第三几何轴线；以及
下模具部件，其顶表面的形状与所述透镜阵列的底表面的形状互补，所述下模具部件的顶表面具有与所述透镜阵列的各透镜的光学底表面互补的下负型透镜形状；所述下负型透镜形状具有与所述第二光轴相同的第四几何轴线；其中，
所述上模具部件和所述下模具部件包括用于将所述上模具部件和所述下模具部件相对于彼此布置成使得所述第三几何轴线和所述第四几何轴线对准的对准部件。
概念17.根据概念16所述的模具，其中，所述靠模包括对准部件，并且所述上模具部件的对准部件和所述下模具部件的对准部件与所述靠模的对准部件协作，以将所述上模具部件和所述下模具部件相对于所述靠模布置成使得所述第一几何轴线、所述第二几何轴线、所述第三几何轴线和所述第四几何轴线彼此对准。
概念18.一种用于制造透镜阵列的模具部件，所述透镜阵列具有顶表面和底表面；所述透镜阵列的各透镜具有光学顶表面和光学底表面，所述光学顶表面形成所述透镜阵列的顶表面的一部分，所述光学底表面形成所述透镜阵列的底表面的一部分；各透镜的光学顶表面具有第一光轴且各透镜的光学底表面具有第二光轴，所述第一光轴和所述第二光轴对准；
所述模具部件包括：
板，其具有顶表面和底表面；
所述板的顶表面的形状与包括所述透镜阵列的各透镜的光学底表面在内的所述透镜阵列的底表面的形状互补；以及
所述板的底表面的形状与包括所述透镜阵列的各透镜的光学顶表面在内的所述透镜阵列的顶表面的形状互补；其中，
所述模具部件的顶表面的与所述透镜阵列的各透镜的光学底表面互补的部分具有与所述第一光轴相同的第一几何轴线，并且所述模具部件的底表面的与所述透镜阵列的各透镜的光学顶表面互补的部分具有与所述第二光轴相同的第二几何轴线；所述第一几何轴线和所述第二几何轴线对准。
Claims (18)
1.一种用于制造透镜阵列的方法，所述透镜阵列具有顶表面和底表面；所述透镜阵列的各透镜具有光学顶表面和光学底表面，所述光学顶表面形成所述透镜阵列的顶表面的一部分，所述光学底表面形成所述透镜阵列的底表面的一部分；各透镜的光学顶表面具有第一光轴且各透镜的光学底表面具有第二光轴，所述第一光轴和所述第二光轴对准；所述方法包括：
制造靠模，所述靠模包括：
板，其具有顶表面和底表面；
所述板的顶表面的形状与包括所述透镜阵列的各透镜的光学顶表面在内的所述透镜阵列的顶表面的形状相同；以及
所述板的底表面的形状与包括所述透镜阵列的各透镜的光学底表面在内的所述透镜阵列的底表面的形状相同；其中，
所述靠模的顶表面的与所述透镜阵列的各透镜的光学顶表面相同的部分具有与所述第一光轴相同的第一几何轴线，并且所述靠模的底表面的与所述透镜阵列的各透镜的光学底表面相同的部分具有与所述第二光轴相同的第二几何轴线；所述第一几何轴线和所述第二几何轴线对准；以及
使用所述靠模制造形状与待制造的所述透镜阵列的形状互补的模具。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，使用所述靠模制造模具的步骤包括：
形成底表面的形状与所述靠模的顶表面的形状互补的上模具部件；以及
形成顶表面的形状与所述靠模的底表面的形状互补的下模具部件。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述上模具部件的底表面包括与所述透镜阵列的透镜的光学顶表面互补的上透镜成型表面，所述下模具部件的顶表面包括与所述透镜阵列的透镜的光学底表面互补的下透镜成型表面；
所述方法还包括：
提供具有内壁的中间模具部件，所述内壁能沿着上透镜成型表面组之间的预定周边与所述上模具部件的底表面接触，并且能够沿着所述下透镜成型表面的对应组之间的预定周边与所述下模具部件的顶表面接触；
使得所述内壁与上透镜成型表面和下透镜成型表面的所述组一起限定能将透镜的各个子阵列成型的子模。
4.根据权利要求2所述的方法，还包括：使所述上模具部件设有第一对准孔以及使所述下模具部件设有第二对准孔；其中：
形成底表面的形状与所述靠模的顶表面的形状互补的上模具部件以及形成顶表面的形状与所述靠模的底表面的形状互补的下模具部件的步骤包括使所述第一对准孔和所述第二对准孔对准。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述上模具部件的底表面包括与所述透镜阵列的透镜的光学顶表面互补的上透镜成型表面，所述下模具部件的顶表面包括与所述透镜阵列的透镜的光学底表面互补的下透镜成型表面；
所述方法还包括：
提供具有内壁的中间模具部件，所述内壁能沿着上透镜成型表面组之间的预定周边与所述上模具部件的底表面接触，并且能够沿着所述下透镜成型表面的对应组之间的预定周边与所述下模具部件的顶表面接触；使得所述内壁与上透镜成型表面和下透镜成型表面的所述组一起限定能将透镜的各个子阵列成型的子模；以及
使所述中间模具部件设有第三对准孔并使所述第三对准孔与所述第一对准孔和所述第二对准孔对准。
6.根据权利要求2所述的方法，还包括：使所述上模具部件和所述下模具部件设有对准部件；其中：
形成底表面的形状与所述靠模的顶表面的形状互补的上模具部件以及形成顶表面的形状与所述靠模的底表面的形状互补的下模具部件的步骤包括使所述上模具部件的对准部件和所述下模具部件的对准部件对准。
7.一种用于制造透镜阵列的方法；所述透镜阵列具有顶表面和底表面；所述透镜阵列的各透镜具有光学顶表面和光学底表面，所述光学顶表面形成所述透镜阵列的顶表面的一部分，所述光学底表面形成所述透镜阵列的底表面的一部分；所述方法包括：
制造模具部件，所述模具部件包括：
板，其具有顶表面和底表面；
所述板的顶表面的形状与包括所述透镜阵列的各透镜的光学底表面在内的所述透镜阵列的底表面的形状互补；以及
所述板的底表面的形状与包括所述透镜阵列的各透镜的光学顶表面在内的所述透镜阵列的顶表面的形状互补；其中，
所述模具部件的顶表面的与所述透镜阵列的各透镜的光学底表面互补的部分具有与所述第一光轴相同的第一几何轴线，并且所述模具部件的底表面的与所述透镜阵列的各透镜的光学顶表面互补的部分具有与所述第二光轴相同的第二几何轴线；所述第一几何轴线和所述第二几何轴线对准。
8.一种用于制造模具的靠模，所述模具用于制造透镜阵列；所述透镜阵列具有顶表面和底表面；所述透镜阵列的各透镜具有光学顶表面和光学底表面，所述光学顶表面形成所述透镜阵列的顶表面的一部分，所述光学底表面形成所述透镜阵列的底表面的一部分；各透镜的光学顶表面具有第一光轴且各透镜的光学底表面具有第二光轴，所述第一光轴和所述第二光轴对准；
所述靠模包括：
板，其具有顶表面和底表面；
所述板的顶表面的形状与包括所述透镜阵列的各透镜的光学顶表面在内的所述透镜阵列的顶表面的形状相同；以及
所述板的底表面的形状与包括所述透镜阵列的各透镜的光学底表面在内的所述透镜阵列的底表面的形状相同；其中，
所述靠模的顶表面的与所述透镜阵列的各透镜的光学顶表面相同的部分具有与所述第一光轴相同的第一几何轴线，并且所述靠模的底表面的与所述透镜阵列的各透镜的光学底表面相同的部分具有与所述第二光轴相同的第二几何轴线；所述第一几何轴线和所述第二几何轴线对准。
9.根据权利要求8所述的靠模，其中，所述靠模不透光。
10.根据权利要求8所述的靠模，其中，所述透镜阵列包括沿二维图案布置的透镜。
11.根据权利要求8所述的靠模，其中，所述板还包括对准孔。
12.一种利用权利要求8所述的靠模制造的模具，包括：
上模具部件，其底表面的形状与所述靠模的顶表面的形状互补；以及
下模具部件，其顶表面的形状与所述靠模的底表面的形状互补。
13.根据权利要求12所述的模具，其中，所述上模具部件的底表面包括与所述透镜阵列的透镜的光学顶表面互补的上透镜成型表面，所述下模具部件的顶表面包括与所述透镜阵列的透镜的光学底表面互补的下透镜成型表面；
所述模具还包括：
具有内壁的中间模具部件，所述内壁能沿着上透镜成型表面组之间的预定周边与所述上模具部件的底表面接触，并且能够沿着所述下透镜成型表面的对应组之间的预定周边与所述下模具部件的顶表面接触；所述内壁布置成与上透镜成型表面和下透镜成型表面的所述组一起限定能将透镜的各个子阵列成型的子模。
14.一种利用权利要求11所述的靠模制造的模具，包括：
上模具部件，其底表面的形状与所述靠模的顶表面的形状互补；以及
下模具部件，其顶表面的形状与所述靠模的底表面的形状互补；其中，
所述上模具部件和所述下模具部件包括与所述靠模的对准孔对准的对准孔。
15.根据权利要求14所述的模具，其中，所述上模具部件的底表面包括与所述透镜阵列的透镜的光学顶表面互补的上透镜成型表面，所述下模具部件的顶表面包括与所述透镜阵列的透镜的光学底表面互补的下透镜成型表面；
所述模具还包括：
具有内壁的中间模具部件，所述内壁能沿着上透镜成型表面组之间的预定周边与所述上模具部件的底表面接触，并且能够沿着所述下透镜成型表面的对应组之间的预定周边与所述下模具部件的顶表面接触；所述内壁布置成与上透镜成型表面和下透镜成型表面的所述组一起限定能将透镜的各个子阵列成型的子模；以及
对准孔，其能够与所述上模具部件的对准孔和所述下模具部件的对准孔对准。
16.一种利用权利要求8所述的靠模制造的模具，包括：
上模具部件，其底表面的形状与所述透镜阵列的顶表面的形状互补，所述上模具部件的底表面具有与所述透镜阵列的各透镜的光学顶表面互补的上负型透镜形状；所述上负型透镜形状具有与所述第一光轴相同的第三几何轴线；以及
下模具部件，其顶表面的形状与所述透镜阵列的底表面的形状互补，所述下模具部件的顶表面具有与所述透镜阵列的各透镜的光学底表面互补的下负型透镜形状；所述下负型透镜形状具有与所述第二光轴相同的第四几何轴线；其中，
所述上模具部件和所述下模具部件包括用于将所述上模具部件和所述下模具部件相对于彼此布置成使得所述第三几何轴线和所述第四几何轴线对准的对准部件。
17.根据权利要求16所述的模具，其中，所述靠模包括对准部件，并且所述上模具部件的对准部件和所述下模具部件的对准部件与所述靠模的对准部件协作，以将所述上模具部件和所述下模具部件相对于所述靠模布置成使得所述第一几何轴线、所述第二几何轴线、所述第三几何轴线和所述第四几何轴线彼此对准。
18.一种用于制造透镜阵列的模具部件，所述透镜阵列具有顶表面和底表面；所述透镜阵列的各透镜具有光学顶表面和光学底表面，所述光学顶表面形成所述透镜阵列的顶表面的一部分，所述光学底表面形成所述透镜阵列的底表面的一部分；各透镜的光学顶表面具有第一光轴且各透镜的光学底表面具有第二光轴，所述第一光轴和所述第二光轴对准；
所述模具部件包括：
板，其具有顶表面和底表面；
所述板的顶表面的形状与包括所述透镜阵列的各透镜的光学底表面在内的所述透镜阵列的底表面的形状互补；以及
所述板的底表面的形状与包括所述透镜阵列的各透镜的光学顶表面在内的所述透镜阵列的顶表面的形状互补；其中，
所述模具部件的顶表面的与所述透镜阵列的各透镜的光学底表面互补的部分具有与所述第一光轴相同的第一几何轴线，并且所述模具部件的底表面的与所述透镜阵列的各透镜的光学顶表面互补的部分具有与所述第二光轴相同的第二几何轴线；所述第一几何轴线和所述第二几何轴线对准。
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Legal Events
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140618 Termination date: 20150403 |
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| EXPY | Termination of patent right or utility model |