CN115551694A - 光学部件，尤其是透镜的快速原型设计，用于生产定制的光学表面形状 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于生产至少一个光学部件的方法，包括下列步骤：a)提供至少一个腔(2)，其中至少一个腔(2)由第一膜部分(3)的表面(3a)划界在第一侧上，其中第一膜部分(3)的形状可调整；b)将材料(4)填充至至少一个腔(2)中，以形成至少一个光学部件(1)，其中材料(4)接触第一膜部分(3)的表面(3a)；c)调整第一膜部分(3)的形状；d)固化填充至至少一个腔(2)内的材料(4)，使得材料(4)形成至少一个光学部件(1)的第一界面(例如第一光学表面)(1a)，该第一界面(1a)包括由第一膜部分(3)的表面(3a)的形状界定的形状。

Description

光学部件，尤其是透镜的快速原型设计，用于生产定制的光学 表面形状

说明书

本发明涉及一种用于生产至少一个光学部件的方法。进一步，本发明涉及一种包括利用根据本发明的方法生产的至少一个光学部件的光学设备。进一步，本发明涉及一种具有定制的光学表面的光学设备，以及一种能够用于执行根据本发明的方法的设备。

关于光学部件特别是透镜的制造，困难经常出现在以有效率且足够快的方式塑造各个部件同时确保高光学性能。尤其是，使用传统的模具相对慢，因为这种模具具有长的交付周期，对应于从定义部件的形状至部件的完成。进一步，确立已久的工序，诸如打磨/3D碾磨相对昂贵且耗时。进一步，基于3D打印的快速原型设计快速且具有成本效益，但是通常质量较次，特别是应用于透镜时。

基于上述情况，本发明待解决的问题是提供一种方法，其实现相对快速且具有成本效益的光学部件，诸如透镜的制造，同时确保足够的光学性能。

用于生产至少一个光学部件的方法，包括以下步骤：

a1)提供至少一个腔(2)

b1)将液态材料(4)填充至至少一个腔(2)中

c1)调整液态材料(4)的第一表面(4a)的形状，

d1)固化填充至至少一个腔(2)中的液态材料(4)，使得液态材料(4)变成刚性材料(40)并且第一表面(4a)变成第一界面(40a)，其中第一界面(40a)的形状由第一表面(4a)的形状界定，并且要么

e1)通过模制工序形成至少一个光学部件，其中第一界面(40a)提供成型模具的至少一个表面并且光学部件(1)的光学表面的形状通过第一界面(40a)形成，或者

e2)光学部件包括刚性材料(40)并且第一界面(40a)为光学部件(1)的光学表面。

在方法步骤a1)中，提供至少一个腔。在此以及在下文中，腔为受限空间，其由单个或多个固态结构划界。固态结构可以是可弹性变形的，其中固态结构的变形可控。因此，腔的形状可以是可调整的。腔布置为承载液体。腔可以布置为完全为液体在所有侧划定界限。尤其是，腔以液密方式密封。可替代地，腔可以是开放的，以允许液流通过腔。例如，腔包括阀，其布置为控制液流进出腔。腔可以布置为，通过泵送、对流、或者倾斜或旋转腔，以预定义方式在腔内移动液体。

在方法步骤b1)中，液态材料填充至至少一个腔中。在此以及在下文中，液态材料具有最大黏度100000mPa·s，优选最大黏度1000mPa·s，并且非常优选100mPa·s。腔布置为为液态材料在至少一个侧上划定界限。根据第一替选，腔可以完全填充有液态材料。根据第二替选，腔部分填充有液态材料，并且额外地，腔填充有(气态或液态)流体，其中流体和液态材料是互不相溶的或具有不同的密度。因此，液态材料和流体在腔内是分开的。

根据一个实施例，液态材料可以提供在载体上，其中在方法步骤b1)中，载体布置在腔内，或者为腔划界的固态结构包括所述载体。尤其是，液态材料布置在载体的表面上，其中表面是弯曲的，包括纳米结构，包括凸起和/或包括凹处。尤其是，载体是晶圆，优选包括硅、陶瓷或玻璃。

尤其是，腔在另一侧上开放，并且在该另一侧处，液态材料邻近(气态或液态)流体材料。尤其是，流体材料可以处于环境压力。

包括液态材料的储液器可以连接至腔。腔可包括开口，液态材料通过其流进流出腔。尤其是，腔内的液态材料流可以是持续受控的。尤其是，液态材料被泵送以在腔内循环液态材料或者将液态材料流经腔，其中液态材料的运动超过对流性流动。

在方法步骤b2)中，其在方法步骤b1)后执行，腔可以是封闭的。因此，液态材料通过其填充至腔中的开口可以是封闭的。尤其是，腔通过在由液态材料形成的第一表面上布置柔性膜来封闭，其中柔性膜毗邻液态材料。例如，腔可以通过固化液态材料的子区域来封闭，由此在所述子区域的液态材料变成刚性。

在方法步骤c1)中，液态材料的第一表面的形状被调整。第一表面可以邻近流体材料。第一表面的形状可以借助控制液态材料相对于为腔划界的结构的接触角来调整。第一表面的形状可以借助连续气流来控制，其局部对第一表面施加压力。

尤其是，腔的容积在方法步骤c1)中被调整。例如，腔连接至储液器，其包括液态材料。当调整第一表面的形状时，液态材料可以在储液器与腔之间流动。第一表面的形状可以通过调整液态材料与邻近第一表面的流体材料之间的相对压力来调整。第一表面的形状可以通过调整腔的容积来调整。尤其是，第一/第二膜部分可具有不均匀的硬度。尤其是，当第一/第二膜部分的形状借助膜的相对侧的不同压力来改变时，第一/第二膜部分以非球面方式塑造。第一/第二膜部分的硬度可以是各向异性的。尤其是，第一/第二膜部分可具有不均匀的厚度，其造成第一/第二膜部分的不均匀硬度。

在方法步骤d1)中，液态材料被固化，使得液态材料变成刚性材料并且第一表面变成第一界面，其中第一界面具有与第一表面基本上相同的形状，其在方法步骤c1)中界定。在此以及在下文中，液态材料具有最小黏度100000mPa·s，优选最小黏度1000000mPa·s，并且非常优选10000000mPa·s。

例如，液态材料借助UV辐射来固化，其中UV辐射施加至液态材料的子区域。液态材料可以热固化，例如通过将液态材料冷却至低于熔点或通过加热液态材料高于固化温度。

尤其是，子区域相继暴露于UV辐射。

尤其是，UV辐射以这样的方式施加，使得在固化期间，避免在已经固化的刚性材料中包括液态材料。例如，液态材料的中央子区域首先被暴露，并且包围中央子区域的子区域依次被暴露。有利地，减少了刚性材料内的机械应力、裂缝和气泡。例如，从中央子区域开始施加UV辐射，其中随后暴露的子区域径向围绕所述中央子区域来布置。例如，UV辐射以点状施加，其中点的直径相继增大。点状、位置和大小可以借助可调光学部件来控制，如可调透镜、可调镜面或可调棱镜。

液态材料可以以分层方式固化，其中液态材料层随后固化。尤其是，层具有主延伸方向，其垂直于光学部件的光轴。尤其是，包括第一表面和/或第二表面的层是最后被固化的层。

尤其是，腔包括补偿区域或者补偿区域邻近腔。补偿区域与液态材料的部分液体连接，其在方法步骤d1)中被固化。补偿区域具有可变容积，使得液态材料在腔内硬化期间，体积变化受到补偿区域容积变化的补偿。尤其是，补偿区域可设计为对周围环境开放，使得补偿区域的容积变化通过流进补偿区域的大气而得到补偿。

根据一个实施例，在液态材料固化时，第一表面的形状被改变。例如，液态材料的第一子区域被固化变成刚性材料，其中腔内其他子区域的液态材料未被固化。在液态材料的另一子区域被固化之前，腔内的刚性材料的位置被操纵为改变第一表面的形状。例如，在第一子区域暴露于UV辐射之后，销推向刚性材料，以改变刚性材料的位置，由此第一表面的形状被改变。

尤其是，限制腔的固态结构的温度和/或腔内的流体材料受控。尤其是，液态材料的固化可以通过控制腔内的液态材料的温度来局部初始化、延迟或加速。尤其是，在方法步骤d1)中液态材料固化期间，液态材料内的温度分布受到监控。

根据方法步骤e1)中的第一替选，光学部件由模制工序来制造，其中成型模具包括刚性材料。尤其是，成型模具界定了光学部件的形状，其中第一界面界定了光学部件的光学表面的形状。在模制工序期间，第一界面邻近被制造的光学部件。第一界面提供了光学部件的光学表面的配对部。

刚性材料可以是对于可见光波长范围内的电磁辐射不透明的。有利地，刚性材料可以针对粘结特性和机械性能优化，其中刚性材料的光学性能可忽略。因此，方法步骤e1)意味着对于刚性材料的材料选择限制更少。

根据方法步骤e2)中的第二替选，光学部件包括刚性材料。尤其是，光学部件由刚性材料构成。第一界面包括光学部件的光学表面。光学部件可以是折射光学部件，其中光学部件布置为通过提供具有专用形状和折射率专用变化的光学表面来与光相互作用。尤其是，刚性材料对所述光基本上透明。可替代地，光学部件可以是反射光学部件，其中光学表面布置为反射专门波长范围的电磁辐射。尤其是，金属化可以施加至第一界面，用于提供光学表面的反射性。第一界面的金属化和形状可定义光学表面的光学性能。尤其是，刚性材料可以是对期望与光学部件相互作用的电磁辐射不透明。

根据一个实施例，在方法步骤f2)中，其在方法步骤d1)之后执行，刚性材料从腔释出。尤其是，刚性材料借助增大腔内压力和/或减小邻近腔的区域内的压力来推出腔。

尤其是，液态材料的固化可以受控，使得在方法步骤d1)之后，液态材料层邻近刚性材料。尤其是，这种液态材料层可以布置在为腔划界的固态结构与刚性材料之间，其简化了刚性材料从腔释出。尤其是，在方法步骤d1)的固化之后，液态材料从腔移除，优选在刚性材料从腔释出之前。

腔可包括抗粘结层或牺牲层，以简化释出刚性材料。假使，腔借助膜部分来划定界限，当刚性材料从腔释出时，膜部分可以移除、溶解或破裂。

根据一个实施例，刚性材料在方法步骤d1)之后的方法步骤f3)中后处理。例如，后处理包括至少其中之一：

-将刚性材料暴露于UV辐射；

-将刚性材料回火；

-用抗划涂层、滤光涂层、防反射涂层或反射涂层涂覆刚性材料；

-将刚性材料暴露于真空。

尤其是，后处理可包括处理刚性材料的边缘区域。如对第一界面的俯视图所示，边缘区域是界定刚性材料的外轮廓的刚性材料部分。处理边缘区域可包括添附工序，如涂覆、黑化边缘区域。处理边缘区域可包括转化工序，氧化或等离子处理边缘区域。处理边缘区域可包括减法工序，其中刚性材料的部分被移除，例如通过蚀刻、碾磨、冲孔或切割。

根据一个实施例，

在方法步骤a1)中，至少一个腔(2)由第一膜部分(3)的表面(3a)划界在第一侧上，其中第一膜部分(3)的形状可调整；

在方法步骤b1)中，液态材料(4)填充至至少一个腔(2)中，使得液态材料(4)接触第一膜部分(3)的表面(3a)；

在方法步骤c1)中，液态材料的第一表面(4a)的形状通过调整第一膜部分(3)的形状来调整。

根据一个实施例，用于生产至少一个光学部件的方法，包括以下步骤：

a1)提供至少一个腔，其中至少一个腔通过第一膜部分的表面划界在至少第一侧上，其中第一膜部分的形状(和/或部分)可调整(例如通过将第一膜形成为所需形状)；

b1)将液态材料填充至至少一个腔中，以形成至少一个光学部件，其中液态材料接触第一膜部分的第一表面；

c1)调整第一膜部分的形状；

d1)固化填充至至少一个腔内的液态材料，使得固化的液态材料形成至少一个光学部件的第一界面，该第一界面包括由第一膜部分的第一表面的形状界定的形状。

根据优选实施例，至少一个光学部件为透镜并且光学表面为透镜的折射表面。尤其是，第一界面能够形成至少一个光学部件的第一光学表面。然而，至少一个光学部件的实际第一光学表面还能够由布置在第一界面上的涂层或层来形成。尤其是，第一膜部分能够保持在刚性材料上。在此情况下，第一膜部分优选具有与固化的刚性材料相同的折射率。

优选地，根据另一实施例，刚性材料当其固化时是透明的。进一步优选地，当液态材料被填充至至少一个腔中是，其初始为液态。

进一步，根据该方法的实施例，在步骤a)中，至少一个腔通过形成于遮光板中的开口来形成，其中第一膜部分连接至遮光板并且覆盖所述开口，以便为所述第一侧上的至少一个腔划定界限。

根据一个实施例，遮光板的开口包括其中之一：圆形轮廓、非圆形轮廓、椭圆轮廓、多边形轮廓。

进一步，根据一实施例，开口轮廓界定了至少一个光学部件(例如透镜)的轮廓。尤其是，开口的直径可以小于10mm，优选小于5mm。

进一步，根据一实施例，遮光板形成至少一个腔的侧壁。

根据该方法的另一实施例，遮光板包括至少一个通道(或多个通道)，在步骤b1)中至少一个腔通过其填充有液态材料。

进一步，根据本申请的方法的实施例，遮光板在固化液态材料之后承载至少一个光学部件。

根据一个实施例，该方法包括方法步骤e1)，其中光学部件对第一界面的粘结借助施加在第一界面或膜上的涂层来减小，其布置在第一界面与光学部件之间，或者借助由第一界面形成的纳米结构来减小。根据一个实施例，该方法包括方法步骤e2)，其中在可见光波长范围内的光在第一界面的反射通过施加在第一界面或膜上的涂层来减小，或者通过由第一界面形成的纳米结构来减小。

进一步，在一实施例中，在步骤d1)固化液态材料之后，第一膜部分至少部分地或完全地从遮光板移除，并且第一界面涂覆和/或形成至少一个光学部件的第一光学表面。在一替代实施例中，在固化液态材料之后，第一膜部分停留在固化材料上(即所述第一界面上)并且涂覆和/或形成至少一个光学部件的第一光学表面。

这意味着，第一界面能够形成最终第一光学界面，或者该最终第一光学表面由布置在第一界面上的层(例如涂层)形成。尤其是，第一光学表面能够由第一膜部分或布置在其上的层(例如涂层)形成。

尤其是，第一膜部分的部分移除能够意味着，第一膜部分的仅一层(例如承载层，例如参见下文)被移除，而第一膜部分的另一层(例如层)保持在第一界面上。

进一步，尤其是为了提供所述至少一个通道(或多个通道)用于将所述液态材料填充至至少一个腔中，遮光板包括第一和第二部分，其中至少一个通道形成在第一与第二部分之间。尤其是，遮光板的第一和第二部分能够各自形成为板，该板彼此直接接触或彼此紧邻，以形成相应的通道。尤其是，第一和第二部分具有基本上平行于第一膜延伸的主延伸方向。尤其是，为了在步骤d)中分开至少一个光学部件，两个部分(例如板)能够彼此分开。

进一步，根据本申请的该方法的优选实施例，遮光板是柔性的。随着遮光板为柔性，其能够轻易变形为将第一膜部分变成所需形状，以调整第一膜部分的所述表面以及至少一个光学部件的第一界面(特别是第一光学界面)，其利用根据本发明的方法来生产。

根据该方法的另一实施例，遮光板的开口由遮光板的透明圆周部分包围，尤其是当液态材料已经被固化时(例如在步骤d)中)，以便界定至少一个光学部件(例如透镜)的侧向表面。

根据一实施例，该方法包括方法步骤e2)，并且在步骤a)中光学元件提供在遮光板的一侧上，其背对第一表面。尤其是，在步骤a)中光学元件提供在遮光板的一侧上，其背对第一膜部分，使得尤其是至少一个腔布置在第一膜部分与光学元件之间。

尤其是，在一实施例中，光学元件包括等于刚性材料折射率的折射率。优选地，根据一实施例，光学元件和刚性材料包括相同的材料。优选地，当液态材料被固化时(例如在步骤d1)中)，光学元件粘结至刚性材料。

进一步，根据一实施例，光学元件包括背对填充至至少一个腔内的液态材料的弯曲光学表面。

根据包括方法步骤e2)的该方法的另一实施例，在方法步骤a1)中，至少一个腔由第二膜部分的表面划界在与所述第一侧相反的第二侧上，其中第二膜部分的形状(和/或位置)可调整(例如通过将第二膜部分形成为所需形状)。因此，第二膜部分允许调整至少一个光学部件的第二界面(例如光学表面)的形状。

进一步，根据所述实施例，方法步骤b1)进一步包括将液态材料填充至至少一个腔中，使得液态材料还接触第二膜部分的表面。

进一步，根据所述实施例，方法步骤c1)进一步包括调整第二膜部分的形状。

进一步，根据所述实施例，步骤d1)进一步包括固化填充至至少一个腔内的液态材料，使得液态材料形成至少一个光学部件的第二界面(例如光学表面)，该第二界面包括由第二膜部分的表面的所调整形状界定的形状。

根据包括方法步骤e2)的该方法的一个实施例，步骤a1)进一步包括提供载体。载体可以是限制腔的固态结构的一部分。

尤其是，方法步骤d1)进一步包括在固化液态材料之后，从至少一个光学部件移除载体。

根据该方法的替代实施例，在步骤d1)中固化液态材料之后，载体形成用于至少一个光学部件的安装座。

根据优选实施例，载体是印刷电路板。这是有利的，因为光学部件直接相对于印刷电路板上的另一部件来定位，其可操作地与光学部件互相作用。

优选地，根据另一实施例，载体包括可以对准第一表面，特别是第一膜部分的至少一个开口，以及至少一个腔，其中在步骤b1)中，液态材料优选还填充至至少一个开口中，当液态材料固化时，用于将至少一个光学部件以形状配合的方式连接至载体。尤其是，步骤d1)进一步包括固化填充至至少一个腔和载体的至少一个开口内的液态材料，以将至少一个光学部件以形状配合的方式连接至载体。

有利地，根据另一实施例，载体的至少一个开口用作至少一个光学部件的光圈。

在替代实施例中，取代载体的开口，载体能够是透明载体。透明载体可包括玻璃或聚合物；优选地，透明载体包括与刚性材料相同的材料。载体包括面向在方法步骤b1)中填充至腔内的液态材料的第一侧，以及背对载体第一侧的第二侧。尤其是，载体的第二侧面向第二膜部分(也参见下文)。

尤其是，透明载体是连续的，并且透明载体将至少一个腔分为从第一侧开始、从载体伸出的第一区域，以及从第二侧开始、从载体伸出的第二区域。尤其是，第一区域布置在第二膜部分与载体第一侧之间，并且第二区域布置在第二膜部分与载体第二侧之间。

进一步，在此方面，步骤b1)包括将液态材料填充至至少一个腔的第一区域中，使得液态材料还接触载体的第一侧。

尤其是，根据所述实施例，步骤d1)进一步包括固化填充至至少一个腔的第一区域内的液态材料，使得刚性材料粘结至载体的第一侧。

尤其是，将液态材料施加在载体的两侧上并且调整第一和第二表面的形状，尤其是调整第一和第二膜部分，并且固化载体的两侧上的液态材料，能够以独立工艺步骤执行，即，在步骤b1)、c1)和d1)中，载体的第一侧上的液态材料被处理，然而载体的第二侧上的液态材料在另一步骤b2)、c2)和d2)中进行处理，即在相应实施例中，该方法包括其他步骤：

b2)将液态材料填充至至少一个腔的第二区域中，使得液态材料接触载体的第二侧，特别是第二膜部分的表面；

c2)调整第二区域中液态材料的第二表面的形状；

d2)固化填充至至少一个腔的第二区域内的材料，使得液态材料变成刚性材料，并且第二表面变成第二界面，其中第二界面的形状由第二表面的形状界定，并且使得刚性材料粘结至载体的第二侧。尤其是，第二界面形成至少一个光学部件的光学表面。第二界面可包括由第二膜部分的表面的所调整形状界定的形状。

进一步，根据一实施例，第一膜部分包括防反射表面(AR表面)。根据一实施例，AR表面布置在第一膜部分的一侧上，其背对至少一个光学部件的所述刚性材料。

根据替代实施例，第一膜部分包括第一表面结构，特别是纳米结构，布置在第一膜部分的一侧上，其面向至少一个光学部件的所述刚性材料。尤其是，当第一膜部分从固化的液态材料移除时，表面结构引致第一光学表面成为防反射第一光学表面。

根据替代实施例，第一膜部分包括布置在第一膜部分的承载层一侧上的防反射层(AR层)，该第一膜部分面向至少一个光学部件的所述液态/刚性材料，其中AR层包括刚性材料折射率与空气折射率之间的折射率，其中在固化液态材料之后，第一膜部分的承载层被移除，并且AR层保持在固化材料上，特别是至少一个光学部件上。

根据优选实施例，AR层包括纳米结构。各个纳米结构能够是蛾眼型防反射结构，即包括多个结节的阵列，每个结节具有小于其上入射光波长的尺寸。结节在两种媒介之间的界面处形成分等级折射率的区域，大幅减少了界面反射的光量。

尤其是，以相同的方式，第二膜部分可包括AR层，其能够类似于关于第一膜部分的所述实施例地形成。

进一步，根据一实施例，第一膜部分可包括在一侧上的耐划层，该侧背对至少一个光学部件的刚性材料。在此，尤其是，第一膜部分保持在第一界面上，并且特别是形成第一光学表面。

进一步，根据替代实施例，第一膜部分可包括布置在第一膜部分的承载层一侧上的耐划层，该侧面对固化材料。在此，尤其是，在固化液态材料之后，第一膜部分的承载层被移除，并且耐划层保持在第一界面上并且特别形成第一光学表面。

第二膜部分可以类似的方式使用，以便生成第二光学表面的耐划层。

尤其是，在所有实施例中，液态材料以液态填充至至少一个腔中(特别是至少一个腔的第一和/或第二区域中)。

进一步，根据优选实施例，该方法的步骤b)进一步包括在将液态材料填充至至少一个腔中之后(特别是在将液态材料填充至至少一个腔的第一和/或第二区域中之后)，脱气液态材料。

液态材料可以被脱气，特别是在将液态材料填充至腔中之后。液态材料可以通过降低液态材料的压力来脱气，例如通过降低相邻流体材料的压力。尤其是，腔布置为对液态材料施加超声，用于脱气。在脱气液态材料期间，从液态材料分离出的气体可以捕获在腔的专用区域内。尤其是，重力和/或向心力可以用于将气体移至专用区域。从液态材料分离的气体可借助腔内的液态材料连续流移至专用区域。可替代地，在脱气期间从液态材料分离的气体可以从腔移除。例如，从液体分离的气体可在开放的另一侧离开腔。

关于各个膜部分的形状调整，其用于界定至少一个光学部件的各个界面/光学表面的形状，根据本发明能够使用不同的技术。尤其是，方法步骤c1)和/或c2)包括至少其中之一：

-变形遮光板(尤其是，变形遮光板实现了调整至少一个光学部件的像散现象和棱柱)；

-在遮光板的若干点位同时对遮光板施加压力；

-调整液态材料的压力和/或至少一个腔外的环境压力；

-吸入或压入第一膜部分到成型模具中并且/或者吸入或压入第二膜部分到成型模具中；

-将母版推向第一膜部分并且/或者将母版推向第二膜部分【母版能够由玻璃构件形成，特别是平面母版(例如平面玻璃构件)被推向第一膜部分，以倾斜第一膜部分，以便在棱镜内形成至少一个光学部件】；

-改变遮光板的第一与第二部分之间的距离；

-改变第一膜部分与第二膜部分之间的距离

-旋转液态材料，使得第一和/或第二(4b)表面的形状至少部分地由施加到液态材料的离心力所界定。

根据另一实施例，在方法步骤c1)、c2)、d1)和/或d2)中，测量第一和/或第二表面的形状。尤其是，根据调整第一膜部分的表面形状，测量第一膜部分的形状(例如以反射模式或以透射模式)。相应地，第二膜部分的形状也能够测量(例如以反射模式或以透射模式)。

测量单元可布置为测量第一和/或第二表面的形状。尤其是，第一和/或第二表面的形状通过闭环控制来调整。测量单元可包括萨克·哈特曼传感器。尤其是，萨克·哈特曼传感器可包括可调光学部件，如可调透镜或可调棱镜，用于照明或成像。

尤其是，测量单元布置为测量第一/第二表面的形状相对于参照透镜的形状的相对偏离。测量单元可包括单点系统，其布置为测量第一/第二表面的单点偏转。尤其是，测量单元可布置为产生第一/第二表面偏转的点云。例如，测量单元包括投影仪，其布置为在第一/第二表面上投影网格图形，其中测量单元布置为通过成像所投影的网格投影来确定第一/第二表面的形状。

根据本发明的该方法的再一优选实施例，第一表面(4a)和/或第二表面(4b)的形状被反复调整。尤其是，同时或以交替方式测量并调整第一和第二表面的形状。进一步，根据一实施例，第一和第二膜部分的形状被反复调整，其中同时或以交替方式测量并调整第一和第二膜部分的形状。

尤其是，根据一实施例，在固化液态材料之前，能够测量至少一个光学部件的第一和/或第二界面(例如光学表面)。

进一步，根据本发明的该方法的优选实施例，液态材料用紫外光(例如在步骤d1)或d2)中)来照射，以便固化液态材料。

尤其是，在一实施例中，遮光板可布置为遮挡部分紫外光，由此遮光板界定了至少一个光学部件的轮廓。尤其是，遮光板可界定至少一个光学部件的非圆形轮廓。进一步，多个光学部件可以在腔内同时制造，其中遮光板可布置为遮蔽邻近光学部件之间的区域免受UV辐射。遮光板的这种结构监护了多个光学部件的分离，因为邻近光学部件之间的液态材料保持液态。因此，在固化后，光学部件(例如透镜)不通过刚性材料相互连接。例如，为了分开光学部件，过量的液态材料能够被冲洗。

进一步，根据一实施例，紫外光被放射，使得其均匀地照射(特别是瞄准)在填充至至少一个腔内的液态材料。

尤其是，在一实施例中，为了由第一表面，特别是第一膜部分曲率引起的不均匀固化，过渡液体布置在第一膜部分顶部，该过渡液体包括等于液态材料折射率的折射率，特别是至少一个光学部件的所述刚性材料的折射率。由此，当从过渡液体传播到所述液态材料，避免了紫外光的折射。

根据该方法的实施例，至少一个光学部件的液态材料的子区域相继地固化。

根据一实施例，液态材料可从至少一个腔的相反侧相继地固化。

尤其是，根据一实施例，液态材料包括第一和第二子区域，其中第一子区域首先固化以变为固定点，并且其中第二子区域随后固化，其中第二子区域邻近第一子区域。

例如，在一实施例中，至少一个光学部件为包括多个透镜的透镜阵列，其中透镜阵列的边缘(形成第一子区域)首先固化，并且透镜阵列的透镜(形成第二子区域)随后固化。

进一步，根据一实施例，紫外光被放射通过光圈，其中在固化至少一个光学部件的液态材料期间，光圈直径改变。

进一步，根据一实施例，在固化工序期间，第一表面，特别是第一膜部分，和/或第二表面，特别是第二膜部分，其形状可以改变，其中至少一个光学部件的液态材料的不同子区域相继固化。

根据另一实施例，液态材料借助光束(特别是激光束)固化，其包括小于至少一个光学部件直径的直径，其中光束扫描第一表面以固化液态材料。类似地，在一实施例中，这种光束能够扫描第二表面。

进一步，根据一实施例，用于固化至少一个光学部件的液态材料的紫外光为有图案的紫外光。尤其是，在一实施例中，紫外光由液晶显示(LCD)投影仪或数字光处理(DLP)投影仪图案化。

根据替代实施例，为了固化液态材料(例如在步骤d1)或d2)中)，至少一个光学部件的液态材料被加热。

进一步，根据该方法的实施例，遮光板在固化至少一个光学部件的液态材料之后被移除。

尤其是，在一实施例中，第一和/或第二膜部分从刚性材料移除。尤其是，第一和/或第二膜部分可通过剥离来移除。

进一步，在一实施例中，在固化至少一个光学部件的液态材料之后，第一膜部分至少部分地或完全地移除，并且第一界面涂覆和/或形成至少一个光学部件的第一光学表面。可替代地，在固化液态材料之后，第一膜部分保持在刚性材料上并且涂覆和/或形成至少一个光学部件的第一光学表面。

根据另一实施例，在固化至少一个光学部件的液态材料之后，第二膜部分至少部分地或完全地移除，并且第二界面涂覆和/或形成至少一个光学部件的第二光学表面。可替代地，在固化至少一个光学部件的液态材料之后，第二膜部分保持在固化的液态材料上并且涂覆和/或形成至少一个光学部件的第二光学表面。

尤其是，在上下文中，通过部分移除相应的膜部分能够意味着，相应的膜的仅一层(例如承载层，例如参见下文)被移除，而相应的膜部分的另一层(例如层)保持在第一界面上。

进一步，在一实施例中，AR层，例如涂层(也参见下文)，布置在第一膜部分的承载层与刚性材料之间，能够保持在第一界面上。类似地，AR层，例如涂层(也参见下文)，布置在第二膜部分的承载层与刚性材料之间，能够保持在至少一个光学部件的第二界面上。

根据另一实施例，该方法用于生产多个光学部件。

为此，在方法步骤a1)中，提供多个腔。所述多个腔的每个腔可借助(例如柔性的)第一膜部分的表面，在至少一侧上划界，其中相应的第一膜部分的形状可调整(例如通过将相应的第一膜部分塑造为所需形状)。

在方法步骤b1)中，所述多个腔的每个腔填充有液态材料，其中对于多个腔的每一个，液态材料分别形成第一表面。尤其是，在每个腔中，形成光学部件。例如，液态材料接触相应的第一膜部分的表面。

在方法步骤c1)中，第一表面的形状特别是通过调整第一膜部分的形状来调整。

在方法步骤d1)中，液态材料被固化，使得液态材料变成刚性材料并且第一表面变成第一界面(例如光学表面)，其中第一界面的形状分别由第一表面的所调整形状来界定。

尤其是，本文所述所有实施例能够包括形成多个光学部件，而不是至少一个光学部件。遮光板包括相应数量的开口以及第一膜部分，以及特别是还有第二膜部分。

哟其实，根据该方法的实施例，所述多个腔的各个腔通过形成于遮光板中的开口来形成，其中相应的第一膜部分连接至遮光板并且覆盖相应的开口，以便为所述至少一侧上的相应腔划定界限。

假设，存在多于一个腔，各个第一膜部分能够通过单独的(例如柔性的)第一膜形成。然而，第一膜部分可替代地源自单个(例如柔性的)第一膜的组成部分。第二膜部分亦如是，即第二膜部分能够各自通过单独的(例如柔性的)第二膜形成，或者可替代地源自单个(例如柔性的)第二膜的组成部分。

根据一实施例，关于步骤a1)，相应腔由第二膜部分划界在与所述第一侧相反的第二侧上，其中相应的第二膜部分的形状(和/或位置)可调整(例如通过将相应的第二膜部分形成为所需形状)。

尤其是，在一实施例中，步骤b1)进一步包括将液态材料填充至相应腔中，使得液态材料还接触相应的第二膜部分的表面；

进一步，在一实施例中，步骤c1)进一步包括调整相应的第二膜部分的形状。

进一步，根据一实施例，步骤d1)进一步包括固化填充至相应腔内的液态材料，使得液态材料形成第二界面(例如光学表面)，该相应的第二界面包括由相应的第二膜部分的表面的所调整形状界定的形状。

而且，在若干腔和/或若干第一膜部分以及特别是第二膜部分的情形下，在固化液态材料之后，相应的膜部分能够被移除或能够停留在上述相应界面上，使得相应的光学表面要么由界面(或者布置在其上的层/涂层)形成，或者由上述关于第一/第二膜部分的相应膜部分(或者布置在其上的层/涂层)形成。

根据优选实施例，光学部件彼此连接并形成光学部件阵列，其中特别是每个光学部件为透镜(即光学部件阵列为透镜阵列)。

尤其是，在固化液态材料之后，邻近光学部件之间的过量液态材料被移除。

根据另一实施例，在方法步骤f1)中，单独的光学部件(特别是透镜)被切除出阵列，特别是借助至少其中之一：碾磨、激光切割、冲压、切割、冲孔。方法步骤f1)在方法步骤d1)之后执行。尤其是，方法步骤f1)包括方法步骤f2)和/或方法步骤f3)。

根据一个实施例，该方法包括方法步骤e2)和附加的方法步骤b2)、c2)和d2)，其中制造附加界面，其形成光学部件的附加光学表面。尤其是，方法步骤b2)、c2)和d2)可重复多次，以形成多个附加界面，其中每个附加界面可具有单独的形状。以连续方式形成的刚性材料彼此相邻，并且具有不同的折射率。由此，附加界面分别形成光学部件上的折射表面。

在方法步骤b2)中，额外的液态材料填充至至少一个腔中，其中额外的液态材料邻近在前述方法步骤d1)或d2)中制成的界面。在执行方法步骤b2)、c2)和d2)的多次迭代的情形下，额外的液态材料分别邻近在前述迭代中制成的界面。

在方法步骤c2)中，附加表面的形状被调整，其中附加表面(4c)布置在额外的液态材料的一侧上，该侧与在前述方法步骤d1)或d2)中制成的界面(40a)相反。

在方法步骤d2)中，额外的液态材料被固化，使得额外的液态材料变成额外的刚性材料并且附加表面(4c)变成附加界面(40c)，其中附加界面(40c)的形状由附加表面(4c)的形状来界定。方法步骤b2)、c2)和d2)在方法步骤d1)之后执行。

刚性材料和额外的刚性材料可以形成折射光学部件，其可以是消色差透镜、高度消色差透镜或超级消色差透镜。尤其是，刚性材料和额外的刚性材料具有不同的阿贝数和不同的折射率。尤其是，刚性材料和额外的刚性材料以形状配合的方式牢固粘结在界面或附加界面处。因此，光学部件包括刚性材料和额外的刚性材料，其以一体形式形成。

有利地，本发明能够用于为眼镜、增强及虚拟现实头盔、内窥镜、照相机镜头以及任意球形及非球形透镜、棱镜、以及任意其他光学部件留白。

本发明的另一方面涉及一种包括利用根据本发明的方法生产的至少一个光学部件(或多个光学部件)的光学设备。

本发明的另一方面涉及一种光学设备，包括：

-刚性材料，

-至少部分嵌入到刚性材料内的部件

其中光学设备包括至少一个光学表面，配置为以预定义方式影响光与所述部件的相互作用，其中至少一个光学表面由下列其中之一形成：刚性材料、布置在刚性材料上的(例如防反射和/或耐划)层、布置在刚性材料上的膜部分。

而且尤其是，膜部分能够包括这种层或任意其他涂层。

根据本光学设备的优选实施例，所述部件完全嵌入到刚性材料中，使得后者在部件所有侧上覆盖部件。

根据另一实施例，嵌入的部件为其中之一：电子元件；光学部件、衍射光栅、光圈、滤光器、光电组件、饰件、传感器、光源。

根据光学设备的再一实施例，至少一个光学表面以液态的刚性材料形成。

根据本发明的再一方面，公开了用于生产至少一个光学部件的设备，该设备包括：

-至少一个腔(2)，用于容纳液态可固化材料(4)，

-致动器单元，用于界定腔(2)内的液态可固化材料(4)的第一表面(4a)的形状，以及

-固化单元(102)，当液态材料在至少一个腔(2)中，用于固化液态材料(4)。

根据用于生产至少一个光学部件的该设备的一个实施例，包括

-遮光板，包括开口，

-第一膜部分，连接至遮光板并且覆盖开口，以便在第一侧上为所述至少一个腔划定界限，其中第一膜部分包括当液态材料填充至至少一个腔中并且接触第一膜部分的所述表面时，用于界定待制造的至少一个光学部件的第一界面(例如光学表面)形状的表面，

-致动器单元，配置为调整第一膜部分的形状，以调整至少一个光学部件的界面形状，以及

-固化单元，当液态材料填充至至少一个腔中，用于固化液态材料。

根据该设备的实施例，固化单元可以是紫外光源，配置为发射紫外光，或者是加热器，配置为加热腔内的液态材料，或者是致冷设备，配置为冷却液态材料。

根据该设备的另一实施例，该设备可包括安装座，配置为承载至少一个腔，其通过第一膜部分限制在至少一侧上。

根据该设备的再一实施例，该设备包括填充单元，配置为用所述液态材料填充至少一个腔。

下面结合附图对本发明的进一步特征和优点以及本发明的实施例进行描述，其中

图1示出了根据本发明的方法的实施例的示意图，用于生产具有定制的光学表面的光学部件；

图2示出了调整膜部分以便塑造光学表面的实施例；

图3示出了根据本发明的方法的另一实施例，使用具有通道的遮光板用于施加液态材料以便形成光学部件；

图4示出了根据本发明的方法的另一实施例，使用用于为腔划界的载体，其用于在两步式固化工序中形成光学部件；

图5示出了根据本发明的方法的另一实施例，使用了在固化期间刚性材料与其粘结的光学元件；

图6示出了根据本发明的方法的另一实施例，使用了在固化期间刚性材料与其粘结的光学元件；

图7示出了根据本发明的方法的另一实施例，其中光学部件的光学表面通过相对于环境压力P2、P3来调整液态材料的压力P1塑造而成；

图8示出了根据本发明的方法的另一实施例，其中光学部件的光学表面借助由重力影响的成型液体L1、L2塑造而成；

图9示出了根据本发明的方法的另一实施例，使用了在固化期间刚性材料与其粘结的载体，其中载体形成光学部件的光圈；

图10示出了根据本发明的方法的另一实施例，用于生产构成棱镜的光学部件；

图11-12示出了用于执行根据本发明的方法的设备的俯视图(图11)和横截面图；

图13以示意性截面图示出了用于生产至少一个光学部件的方法的示例性实施例，其中第一表面的形状通过活塞界定；

图14a和14b以示意性截面图示出了用于生产至少一个光学部件的方法的示例性实施例，其中制造了附加界面；

图15以示意性截面图示出了用于生产至少一个光学部件的方法的示例性实施例，其中第一和/或第二表面的形状通过测量单元来测量；

图16以示意性截面图示出了用于生产至少一个光学部件的方法的示例性实施例，其中第二表面的形状通过致动单元101界定。

图1示出了根据本发明的方法的总体概念。该方法使用由第一膜部分3在一侧上划定界限的腔2。第一膜部分3包括表面3a，其将会被填充至腔2内的液态材料4接触。随着材料处于液态，膜3被调整为形成例如凸透镜表面。填充至腔2内的液态材料4然后能够通过加热8或紫外光8固化，这取决于液态材料4。然后，光学部件1包括界面1a，在此为光学表面1a的形式，其包括对应于第一膜部分3的表面3a形状的形状。一般地，实际光学表面能够由界面1a形成，但也可以由布置在界面1a上的层(例如涂层)形成。尤其是，第一膜部分3能够保持在固化材料4/界面1a上，并且随后形成实际光学表面。而且在此处，第一膜部分3可进一步处理，以便使用第一膜部分3作为基础形成光学表面。

尤其是，一般地，可固化的液态材料可以是UV可固化聚合物，其优选对可见光透明。

尤其是，腔2可以通过形成于遮光板5内的开口5a来形成，遮光板形成腔2的侧壁5b并随之界定待生产的光学部件1的侧轮廓。开口5a被优选柔性的第一膜部分3覆盖，以便为腔2划定界限并将液态/刚性材料4保持在腔2内。

为了调整表面3a以及随之的光学表面1a的形状，力10施加至柔性遮光板5，其中所述力特别是沿垂直于遮光板5延伸的光轴延伸。图2示出了通过在遮光板5的开口5a任一侧上施加力10，光学表面1a得到凸形的示例。力可以不同，例如还为了将光学部件形成为棱镜。

图3示出了图1和2所示的实施例的修改，其中在此处，遮光板5包括至少一个通道7，用于将液态材料填充至遮光板的腔2中。

尤其是，遮光板5能够包括第一和第二部分51、52，其堆叠在一起并共同形成图3所示的部分51、52堆叠结构中的至少一个通道7。然而，通道7还能以其他方式形成。

再次，腔2能够通过遮光板5的开口5a来形成，开口5a在此处由柔性的第一膜部分3和柔性的第二膜部分6在两个相对侧上划定界限。

使用这种遮光板5结构实现了产生具有两个相对光学表面1a、1b的光学部件1，其能够取决于相应膜部分3、6的表面3a、6a形状塑造而成，其中当液态材料4通过至少一个通道7填充至腔2内时，相应的膜部分3、6被液态材料4接触。

一旦表面3a、6a被按需塑造，腔2内的液态材料能够被固化，以形成光学部件1(此处例如为双凸透镜1)。

在图1至3中，仅示出单个腔2。然而，该方法还包括使用多个这种腔2的实施例，多个这种腔2并排布置，使得多个光学部件1并列形成。最终，光学部件1能够彼此分离，以形成单个光学设备1。可替代地，光学部件1还能保持相互连接的结构，形成连接起来的光学设备1阵列形式的光学设备，诸如透镜阵列。

这种由多个光学部件1以两步式工序组成的透镜阵列的生产例如在图4中示出。

在此，遮光板5包括多个开口5a，其中每个开口5a框定柔性的第一膜部分3。第一膜部分3可在遮光板5与腔2之间连续延伸。可替代地，每个开口5a可借助分开的第一膜部分3来密封。

尤其是，互相连接的光学部件1能够分两步固化。在第一步，腔2通过遮光板5和在一侧上的膜部分3以及相对遮光板5及膜部分3布置的载体9来划界，如图4上半部所示。在已经按需塑造表面3a之后，互相连接的腔2填充有液态材料4。然后，在第一固化步骤得到光学部件1的最终阵列的第一半之后，所述固化半部被翻转并且载体9被移除。在第二步期间，固化半部现在为腔2划界，而不是载体。腔2由光学部件1的阵列的固化半部和带有膜部分3的遮光板5来划界，腔2随即用液态材料4来填充，然后在固化材料4时，液态材料4粘结至已经固化的半部。这样得到光学部件1的阵列，在此为双凸透镜的形式。然而，其他光学部件1的阵列也能够以这种方式形成。

图5示出了根据本发明的方法的另一变体。在此，例如空白光学元件11，其在相对第一膜部分3的一侧上为腔(或多个腔)2划界。在固化期间，光学元件11粘结至刚性材料4。尤其是，刚性材料4和光学元件11可具有相同的折射率。进一步，光学元件11可具有背对刚性材料4的凹面或凸面11a。

尤其是，在固化液态材料4之后，沿刚性材料4z方向的厚度小于沿光学元件z方向的厚度。例如，光学元件选择为，使得第一表面4a形状与面向刚性材料40的光学元件11表面的偏离最小化。尤其是，刚性材料40具有不均匀的厚度，其中厚度沿z方向测得。例如，刚性材料沿z方向的最小厚度最多为0.5mm，优选最多为0.1mm，非常优选最多为0.05mm。

根据图6所示再一实施例，遮光板5能够由不透明材料制成。因此，遮光板5界定了液态材料的部分的轮廓，其借助图6所示的紫外光8或加热8来固化。

图7示出了塑造膜部分3、6的表面3a、6a的另一可能性，以便塑造利用该方法生产的光学部件1的最终光学表面1a、1b。尤其是，图7所示的实施例使用了图3所示的结构，尽管带有多个相互连接的腔2，其中腔2横向并排布置。

为了调整第一和第二膜部分3、6的形状，填充至腔2内的液态材料4的压力P1相对于遮光板5任一侧上的环境压力P1、P2来调整，使得第一和第二膜部分3、6的形状结果为凸形和凹形光学部件/透镜1。然而，根据压力P1、P2、P3，还有其他表面形状1a、1b能够轻易产生。

进一步，图8示出了一实施例，其中第一膜部分3的形状通过两种成型液体L1、L2来调整。成型液体L1、L2相对于彼此以及相对于液态材料4的密度比以及液体L1、L2的高度选择为，使得第一膜部分的所需形状结果为如图8所示。

图9示出了根据本发明的方法的再一实施例。在此，载体9布置在腔2内。尤其是，载体9能够是印刷电路板(PCB)。载体9包括开口9a，其对准两个相对的膜部分3、6，即第一膜部分3和第二膜部分6，使得开口9a最终形成待生产的光学部件1的光圈。

尤其是，在已经按需调整膜部分3、6的形状之后，液态材料4布置在开口9a内，并且在载体9上下(图9上半部)。为了固化液态材料4，液态材料4优选从两侧暴露于紫外光8，以避免液态材料4被载体9遮蔽。

在液态材料4被固化(图9中间部分)之后，遮光板5和未固化液态材料4被移除。尤其是，膜部分3、6被移除。由于开口9a填充有材料4，光学部件1能够以形状配合的方式连接至载体(参考图9下半部)。尤其是，载体9可包括发光和/或光探测元件。发光和/或光探测元件可通过固化材料4嵌入。尤其是，光学部件1可以是气体传感器的一部分。

进一步，取代提供开口9a，载体还可以是连续的但透明的。然后载体9将腔2分为第一和第二区域2a、2b。在此，液态材料能够在载体2的任一侧上独立处理。例如，在已经调整第一膜部分3的形状之后，液态材料4能够填充至第一膜部分3与载体9的第一侧91之间的腔2的第一区域2a中，并且然后可被固化，以形成光学部件1的第一光学表面1a。在另一步，在已经调整第二膜部分6的形状之后，液态材料4能够填充至第二膜部分6与载体9的第二侧92之间的腔2的第二区域2b中，并且然后可被固化，以形成光学部件1的第二光学表面1b。

使用根据本发明的方法，还能够产生棱镜形式的或者包括棱镜的光学部件，如图10所示。

在此，第一膜部分3还能由硬质材料制成。第一膜部分3的倾斜可以通过对遮光板5施加力，并且特别是通过调整液态材料对比环境的压力来调整。液态材料可以借助照射穿过第一膜部分3的紫外光8来固化。在本发明的框架内，第一膜部分3的倾斜位置还考虑为第一膜部分3的形状。

尤其是，根据本发明的方法能够通过使用图11和12以示例形式所示的设备100种类来执行。这种设备100能够轻易适配于已如上所述的单独实施例。

尤其是，设备100包括遮光板5(也参见上文)，其包括至少一个开口5a，带有覆盖开口5a的第一膜部分3。遮光板5和第一膜部分3至少在一侧上为腔2划定界限。填充单元布置为用液态材料4填充腔2。

尤其是，设备包括致动器单元101，其包括多个致动器103，其能够绕第一膜部分3周向布置。尤其是，致动器103配置为沿z轴(例如光轴)将力施加在遮光板5上。由此，遮光板5沿z轴的位置被调整。例如，设备100包括至少四个致动器103，优选至少八个致动器103。优选地，致动器103沿第一膜部分3(或沿开口5a)的圆周等距间隔开。通过沿z轴调整遮光板5的位置，第一膜部分的形状被调整，其随即确定光学部件1的光学表面1a的最终形状，由于液态材料4将会接触第一膜部分3的表面3a并且将会由此做出第一膜部分3的表面3a的形状的事实，其通过设备100生产而成。

进一步，设备优选包括固化单元102，诸如紫外光，用于产生紫外光8(或者可替代地，用于加热液态材料4的加热器)。在第一膜部分3的形状已经通过致动器103来调整之后，固化单元102布置为固化液态材料4，例如如图12所示。

根据本发明的方法实现了有成本效益且快速的、具有高光学性能的定制光学表面的生产。

图13以示意性截面图示出了用于生产至少一个光学部件的方法的示例性实施例，其中第一表面4a的形状通过活塞71界定。活塞71和第一膜部分3为腔2划界，其在方法步骤a1)中设置在两个相对侧处。遮光板5横向为腔2划界。

在方法步骤b1)中，液态材料4可通过注射端口72填充至腔2中。注射端口72一体成型在活塞内。

液态材料4的第一表面4a邻近第一膜部分。在方法步骤c1)中，液态材料4的第一表面4a的形状通过改变腔2内的压力来调整。压力可以通过将活塞移向或移离第一膜部分3并且/或者通过将或多或少的液态材料4通过注射端口72填充至腔中来改变。

尤其是，第二表面4b的形状由活塞71的形状来界定。活塞71可包括硬质透镜，其具有形成第二表面4b的所需形状的配对部的形状。尤其是，活塞71的硬质透镜可以根据方法步骤a1)、b1)、c1)、d1)和e1)来制造。

在方法步骤d1)中，固化液态材料4，使得液态材料4变成刚性材料40并且第一表面4a变成第一界面40a，其中第一界面40a的形状由第一表面4a的形状界定。液态材料借助UV辐射8来固化，其借助固化单元102来发出，并且其通过遮光板5进入腔，其对UV辐射8透明。

在随后的方法步骤中，通过模制工序可以形成至少一个光学部件，其中第一界面40a提供成型模具的至少一个表面并且光学部件1的光学表面的形状通过第一界面40a形成。

作为对方法步骤e1)的替选，在方法步骤e2)中，光学部件包括刚性材料40并且第一界面40a为光学部件1的光学表面。

图14a和14b以示意性截面图示出了用于生产至少一个光学部件的方法的示例性实施例，其中制造了附加界面4c。

如图14a所示，在方法步骤a1)中，提供腔2。腔2由第一膜部分3和载体9在相对侧上划界。尤其是，载体9可以是光学元件11，如透镜，具有弯曲表面。可替代地，载体9可以是平面透明载体。遮光板5横向为腔2划界。遮光板5包括弹簧53，其横向为腔划界。遮光板5可以沿z方向移动，以调整第一膜部分3的形状。遮光板5，特别是弹簧53提供了柔性的、特别是液密的、侧壁54与第一膜部分3a之间的连接。

侧壁54在横向上周向包围载体9(沿x-y平面方向)。载体沿z方向可移动。尤其是，载体安装在定位单元93上，其布置为沿z轴移动载体9。位置拆解可包括螺纹，其实现了载体9位置的调整。

在方法步骤b1)中，液态材料4填充至腔2中。在方法步骤c1)中，液态材料4的第一表面4a的形状被调整。在本特定实施例中，第一表面4a被凹形塑造。形状可通过改变腔2与相对于第一膜3与腔相对的一侧处的区域之间的相对压力来调整。可替代地，形状可通过沿z方向移动遮光板5来调整。然而，第一膜部分3a的形状可通过沿z方向移动载体9来调整。

在方法步骤d1)中，固化液态材料4，使得液态材料4变成刚性材料40并且第一表面4a变成第一界面40a，其中第一界面40a的形状由第一表面4a的形状界定。

在方法步骤d1)之后，载体9的位置沿z方向调整，其中刚性材料保持接触载体9。因此，附加区域21在腔2内产生，该附加区域21由第一界面40a在一侧上划界。

如图14b所示，在随后的方法步骤b2)、c2)和d2)中，制造附加界面40c。如图14b所示，在方法步骤b2)中，额外的液态材料41填充至至少一个腔中，特别是附加区域21中，其中额外的液态材料41邻近在前述方法步骤d1)中制成的界面40a。尤其是，如果制造了多个附加界面40c，额外的液体41可以邻近在前述方法步骤d2)中制成的附加界面40c。

在方法步骤c2)中，额外的液态材料的附加表面4c的形状被调整。附加表面4c布置在额外的液态材料41的一侧上，该侧与在前述方法步骤d1)或d2)中制成的界面40a、40c相反。附加表面的形状可通过与方法步骤c1)相同的手段来调整。

在方法步骤d2)中，额外的液态材料被固化，使得额外的液态材料41变成额外的刚性材料410并且附加表面4c变成附加界面40c，其中附加界面40c的形状由附加表面4c的形状来界定。

在执行方法b2)、c2)和d2)的至少一次迭代之后，光学部件包括刚性材料40和额外的刚性材料410。第一界面40a和附加界面40c是光学部件的光学表面。尤其是，刚性材料和额外的刚性材料具有不同的折射率。(额外的)刚性材料40a、40c邻近彼此布置，具有不同的折射率，由此附加界面40c形成折射界面。尤其是，光学部件是消色差透镜或高度消色差透镜。

图15以示意性截面图示出了用于生产至少一个光学部件的方法的示例性实施例，其中第一4a和/或第二4b表面的形状通过测量单元120来测量。

在方法步骤a1)中，提供腔2，其中腔由第一膜部分3和第二膜部分6在腔的相对侧上划定界限。遮光板5横向(沿X-Y平面)为腔2划界。

在方法步骤b1)中，液态材料4通过通道7填充至腔2中。通道7连通腔2和储液器55，其包括液态材料4。

在方法步骤c1)中，第一表面4a和第二表面4b的形状被调整。第一4a和第二4b表面的形状通过调整腔2与邻近第一膜部分3(压力P2)以及第二膜部分6(压力P3)的区域之间的相对压力值来调整。在方法步骤c1)中，通道7可保持开放，使得液态材料4可在腔2与储液器55之间流动。尤其是，储液器55与腔55处于同一压力值P1。储液器55可以是开放的，以便处于环境压力。P1与P2之比可以独立于P1与P3之比来定义。第一表面的形状可通过调整压力值P2和P3从而独立于第二表面的形状来控制，因为腔2保持恒定的压力值P1。因此，第一或第二表面的形状变化引起液态材料通过通道7的流动。有利地，调整第一表面的形状不影响第二表面的形状，反之亦然。

测量单元布置为借助测量光束123测量第一表面和第二表面的形状，其传播穿过第一表面4a和第二表面4b。可替代地，测量单元可布置为借助第一和/或第二表面的反射，测量第一/第二表面(4a、4b)的形状。尤其是，测量单元120可包括萨克·哈特曼传感器。

在方法步骤d1)中，借助UV辐射8固化液态材料4，使得液态材料4变成刚性材料40并且第一表面4a变成第一界面40a，并且第二表面4b变成第二界面40b。UV辐射借助偏转镜81指向腔，其可以是对测量光束透明的。尤其是，测量光束120和UV辐射8沿共同光路延伸。图16以示意性截面图示出了用于生产至少一个光学部件的方法的示例性实施例，其中第二表面4b的形状通过致动单元101界定。尤其是，致动单元101布置为界定第二表面4b的离散点沿z轴的位置。致动单元101包括多个致动器103，其布置为推向第二膜部分6。尤其是，致动器包括销，其接触第二膜部分，其中销沿z轴的位置可调整。用于沿z轴调整销的位置的致动器103可以是压电致动器、音圈致动器、电永磁致动器、步进电机或液压致动器。

在方法步骤c1)期间，液态材料4的压力P1保持恒定。尤其是，压力P1相当于环境压力。因此，改变第二表面的形状不影响第一表面4a的形状。第一表面4a的形状通过调整P1与P2之间的相对压力来调整。

Claims (38)

1.一种用于生产至少一个光学部件(1)的方法，包括下列步骤：

a1)提供至少一个腔(2)

b1)将液态材料(4)填充至所述至少一个腔(2)中

c1)调整所述液态材料(4)的第一表面(4a)的形状，

d1)固化填充至所述至少一个腔(2)中的所述液态材料(4)，使得所述液态材料(4)变成刚性材料(40)并且所述第一表面(4a)变成第一界面(40a)，其中所述第一界面(40a)的形状由所述第一表面(4a)的形状界定，并且要么

e1)通过模制工序形成所述至少一个光学部件，其中所述第一界面(40a)提供成型模具的至少一个表面并且所述光学部件(1)的光学表面的形状通过所述第一界面(40a)形成，或者

e2)所述光学部件包括所述刚性材料(40)并且所述第一界面(40a)为所述光学部件(1)的光学表面。

2.根据权利要求1所述的方法，其中

在方法步骤a1)中，所述至少一个腔(2)由第一膜部分(3)的表面(3a)划界在第一侧上，其中所述第一膜部分(3)的形状可调整；

在方法步骤b1)中，所述液态材料(4)填充至所述至少一个腔(2)中，使得所述液态材料(4)接触所述第一膜部分(3)的所述表面(3a)；

在方法步骤c1)中，所述液态材料的所述第一表面(4a)的形状通过调整所述第一膜部分(3)的形状来调整。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述至少一个光学部件(1)为透镜并且所述光学表面为透镜的折射表面。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其中所述至少一个腔(2)通过形成于遮光板(5)中的开口(5a)来形成，其中所述第一膜部分(3)连接至所述遮光板(5)并且覆盖所述开口(5a)，以便为所述第一侧上的所述至少一个腔(2)划定界限。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述遮光板(5)包括至少一个通道(7)，所述至少一个腔(2)通过其填充有所述液态材料(4)。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其中在方法步骤d1)之后，所述遮光器(3)承载所述刚性材料(40)。

7.根据前述任一权利要求所述的方法，其中所述方法包括方法步骤e1)，其中所述光学部件对所述第一界面(40a)的粘结借助施加在所述第一界面(40a)或膜(3)上的涂层来减小，其布置在所述第一界面(40a)与所述光学部件(1)之间，或者借助由所述第一界面(40a)形成的纳米结构来减小。

8.根据前述权利要求1-6任一项所述的方法，其中所述方法包括方法步骤e2)，其中在可见光波长范围内的光在所述第一界面(40a)的反射通过施加在所述第一界面(40a)或膜(3)上的涂层来减小，或者通过由所述第一界面形成的纳米结构来减小。

9.根据权利要求4-8任一项所述的方法，其中所述方法包括方法步骤e2)，并且光学元件(11)提供在所述遮光板(5)的一侧上，其背对所述第一表面(4a)。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述光学元件(11)包括基本上等于所述刚性材料(40)折射率的折射率，并且/或者所述光学元件(11)包括与所述刚性材料(40)相同的材料。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其中在方法步骤d1)中，所述光学元件(11)粘结至所述刚性材料(40)。

12.根据权利要求9-11任一项所述的方法，其中所述光学元件(11)包括弯曲的光学表面(11a)，并且所述弯曲光学表面(11a)背对填充至所述至少一个腔(2)内的所述刚性材料(40)。

13.根据权利要求1-8任一项所述的方法，其中所述方法包括方法步骤e2)，并且其中所述至少一个腔(2)由第二膜部分(6)的表面(6a)在与所述第一侧相对的第二侧上划定界限，其中所述第二膜部分(6)的形状可调整，

其中步骤b1)进一步包括将所述液态材料(4)填充至所述至少一个腔(2)中，使得所述液态材料(4)还接触所述第二膜部分(6)的所述表面(6a)，

其中步骤c1)进一步包括调整所述第二膜部分(6)的形状，

其中步骤d1)进一步包括固化填充至所述至少一个腔(2)内的所述液态材料(4)，使得所述液态材料形成所述至少一个光学部件(1)的第二界面(40b)，所述第二界面(40b)包括由所述第二膜部分(6)的所述表面(6a)的形状界定的形状。

14.根据前述任一权利要求所述的方法，其中

所述方法包括方法步骤e2)，

所述步骤a1)包括提供载体(9)，特别是用于承载所述至少一个光学部件(1)，并且所述方法步骤d1)进一步包括从所述刚性材料(40)移除所述载体(9)，或者

所述载体(9)固定附接至所述刚性材料(40)并且所述载体(90)形成用于所述至少一个光学部件(1)的安装座。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述载体(9)是印刷电路板。

16.根据权利要求14或15所述的方法，其中所述载体(9)包括至少一个开口(9a)，其中所述液态材料(4)还填充至所述载体(9)的所述至少一个开口(9a)中，用于在方法步骤d1)中将所述至少一个光学部件(1)以形状配合的方式连接至所述载体(9)。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述载体(9)的所述至少一个开口(9a)形成所述至少一个光学部件(1)的光圈。

18.根据权利要求14或16所述的方法，其中所述载体(9)是透明载体，其包括面对所述液态材料(4)的第一侧(91)，所述液态材料在方法步骤b1)中填充至所述腔中，以及背对所述载体(9)的所述第一侧的第二侧(92)，其中

所述载体(9)将所述至少一个腔(2)分为从所述第一侧(91)开始、从所述载体(9)伸出的第一区域(2a)，以及从所述第二侧(92)开始、从所述载体(9)伸出的第二区域(2b)，其中

步骤b1)进一步包括将所述液态材料(4)填充至所述至少一个腔(2)中，使得所述液态材料(4)接触所述载体(9)的所述第一侧(91)，并且

其中步骤d1)进一步包括在所述第一区域(2a)内固化所述液态材料(4)，使得所述刚性材料(40)粘结至所述载体(9)的所述第一侧(91)。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述方法包括其他步骤：

b2)将所述液态材料(4)填充至所述至少一个腔(2)的所述第二区域(2b)中，

使得所述液态材料接触所述载体(9)的所述第二侧(92)；

c2)调整所述第二区域(2b)中所述液态材料(4)的第二表面(4b)的形状；

d2)固化填充至所述第二区域(2b)内的所述液态材料(4)，使得所述液态材料(4)变成刚性材料，并且所述第二表面(4b)变成第二界面(40b)，其中所述第二界面(40b)的形状由所述第二表面(4b)的形状界定，并且使得所述刚性材料(4)粘结至所述载体(9)的所述第二侧(92)，

其中方法步骤b2)、c2)和d2)在方法步骤d1)之后按所列次序执行。

20.根据前述任一权利要求所述的方法，其中方法步骤c1)和/或方法步骤c2)包括至少其中之一：

-变形所述遮光板(5)；

-在所述遮光板(5)的若干点位同时对所述遮光板施加压力；

-调整所述液态材料(4)的压力(P1)和/或所述至少一个腔(2)外的环境压力(P2、P3)；

-吸入或压入所述第一膜部分(3)到成型模具中并且/或者吸入或压入所述第二膜部分(6)到成型模具中；

-将母版推向所述第一膜部分(3)并且/或者将母版推向所述第二膜部分(6)；

-改变所述遮光板(5)的第一与第二部分(51、52)之间的距离；

-改变所述第一膜部分(3)与所述第二膜部分(6)之间的距离；

-旋转所述液态材料，使得所述第一(4a)和/或第二(4b)表面的形状至少部分地由施加到所述液态材料(4)的离心力所界定。

21.根据前述任一权利要求所述的方法，其中在方法步骤c1)、c2)、d1)和/或d2)中，所述(4a)和/或第二(4b)表面的形状被测量。

22.根据前述任一权利要求所述的方法，其中所述第一表面(4a)和/或第二表面(4b)的形状被反复调整。

23.根据前述任一权利要求所述的方法，其中在方法步骤d1)和/或方法步骤d2)中，所述液态材料(4)用紫外光(8)照射，以便固化。

24.根据前述任一权利要求所述的方法，其中在方法步骤d1)和/或方法步骤d2)中，所述至少一个光学部件(1)的所述液态材料(4)的子区域相继地固化。

25.根据权利要求1-22任一项所述的方法，其中在方法步骤d1)和/或d2)中，所述液态材料(4)被加热，以便固化。

26.根据权利要求4-25任一项所述的方法，其中所述遮光板(5)在固化所述至少一个光学部件(1)的所述液态材料(4)之后被移除。

27.根据前述任一权利要求所述的方法，其中

在方法步骤a1)中，提供多个腔(2)，

在方法步骤b1)中，所述多个腔(2)填充有所述液态材料(4)，其中对于所述多个腔(2)的每一个，所述液态材料(4)分别形成第一表面(4a)；

在方法步骤c1)中，所述第一表面(4a)的形状被调整；并且

在步骤d1)中，固化所述液态材料(4)，使得所述液态材料(4)变成刚性材料(40)并且所述第一表面(4a)变成第一界面(40a)，其中所述第一界面(40a)的形状分别由所述第一表面(4a)的形状界定。

28.根据权利要求27或28所述的方法，其中所述光学部件(1)是包括多个透镜的透镜阵列，其中每个第一界面(40a)分别界定所述透镜的折射表面的形状。

29.根据权利要求29所述的方法，其中在相邻透镜之间的过量的材料，特别是未固化的液态材料(4)，在固化所述液态材料(4)之后被移除。

30.根据权利要求30所述的方法，其中在方法步骤f1)中，所述透镜阵列的透镜借助下列至少其中一个来分离：碾磨、激光切割、冲压、切割、冲孔，其中

方法步骤f1)在方法步骤d1)之后执行。

31.根据前述任一权利要求所述的方法，包括方法步骤e2)，其中在方法步骤d1)之后，在方法步骤b2)中，额外的液态材料填充至所述至少一个腔中，其中额外的液体邻近在方法步骤d1)或d2)制造的界面，

在方法步骤c2)中，附加表面(4c)的形状被调整，其中所述附加表面(4c)布置在所述额外的液态材料相对所述界面(40a)的一侧上，所述界面(40a)在前述方法步骤d1)或d2)中被制造，并且

在方法步骤d2)中，所述额外的液态材料被固化，使得所述额外的液态材料变成额外的刚性材料并且所述附加表面(4c)变成附加界面(40c)，其中所述附加界面(40c)的形状由所述附加表面(4c)的形状界定。

32.一种光学设备，包括利用根据前述任一权利要求所述的方法生产的至少一个光学部件(1)。

33.一种光学设备，包括：

-刚性材料(40)，

-部件，至少部分地嵌入到所述刚性材料(40)中，

其中所述光学设备包括至少一个光学表面(1a、1b)，配置为以预定义方式影响光与所述部件的相互作用，其中所述至少一个光学表面(1a、1b)由下列其中之一形成：所述刚性材料(40)、布置在所述刚性材料(40)上的层、布置在所述刚性材料(40)上的膜部分。

34.根据权利要求33所述的光学设备，其中所述部件完全嵌入到所述刚性材料(4)中。

35.根据权利要求43或44所述的光学设备，其中所述嵌入的部件为其中之一：电子元件；

光学部件、衍射光栅、光圈、滤光器、光电组件、饰件、传感器、光源。

36.根据权利要求43-45任一项所述的光学设备，其中所述至少一个光学表面(1a、1b)以液态的所述刚性材料(4)形成。

37.一种用于生产至少一个光学部件(1)的设备，包括：

-至少一个腔(2)，用于容纳液态可固化材料(4)，

-致动器单元，用于界定腔(2)内的液态可固化材料(4)的第一表面(4a)的形状，以及

-固化单元(102)，当液态材料在至少一个腔(2)中，用于固化液态材料(4)。

38.根据前述任一权利要求所述的设备(100)，包括

-带有开口(5a)的遮光板(5)，

-第一膜部分(3)，连接至所述遮光板(5)并且覆盖所述开口(5a)，以便在第一侧上为所述至少一个腔(2)划定界限，其中所述第一膜部分(3)包括当所述液态材料(4)填充至所述至少一个腔(2)中并且接触所述第一膜部分(3)的所述表面(3a)时，用于界定待制造的所述至少一个光学部件(1)的第一界面(1a)形状的表面(3a)，

-致动器单元(101)，配置为调整所述第一膜部分(3)的形状，以调整所述至少一个光学部件(1)的界面(1a)形状，以及

-固化单元(102)，当所述液态材料填充至所述至少一个腔(2)中，用于固化所述液态材料(4)。

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