CN116547567A - 制造光学元件 - Google Patents

Abstract

一种用于制造诸如微光学透镜的光学元件的方法，包括：提供具有表面轮廓的基板，基板表面轮廓限定用于限制粘性材料在基板表面轮廓上的流动的一个或多个止流特征，提供具有模制表面轮廓的模制工具，以及将粘性材料分配到模制表面轮廓上和/或基板表面轮廓上。模制表面轮廓和基板表面轮廓被配置为使得当模制表面轮廓和基板表面轮廓朝向彼此设置并且相对于彼此对准时，模制表面轮廓和基板表面轮廓在其间限定：用于限定光学元件相对于光轴的轮廓的光学元件腔；围绕光学元件腔的外围设置的外围腔，外围腔包括一个或多个止流特征；以及空气流动路径，用于允许空气从外围腔流出到模制工具和基板外部的环境并允许空气从外部环境流入外围腔，其中光学元件腔和外围腔在其间限定外围收缩部。

Description

制造光学元件

技术领域

本公开涉及一种用于制造诸如微光学透镜的光学元件的方法，并且具体地但不排他地涉及一种用于在晶圆上制造诸如微光学透镜阵列的多个光学元件的方法。

背景技术

已知使用模制过程来制造微光学透镜，其中使用模制工具的模制表面轮廓来模制诸如粘性环氧树脂的粘性材料，从而向粘性材料赋予期望的透镜轮廓。一旦模制完成，粘性材料被硬化，例如固化和/或加热，以形成微光学透镜。本领域普通技术人员将理解，可以在晶圆级执行这种模制过程以同时制造微光学透镜阵列。一旦制造完成，微光学透镜阵列就被分离或切割以形成多个单独的微光学透镜组件。期望不仅通过使符合期望的透镜轮廓规格的微光学透镜的比例最大化，而且还通过减小每个微光学透镜的占用面积以便使针对给定晶圆区域获得的符合要求的微光学透镜的数量最大化，来使这种晶圆级过程的产量最大化。减小占用面积还意味着微光学透镜可以用在更小尺寸的封装中，例如作为单个微光学透镜或作为微光学透镜堆叠的一部分。

在一种这样的晶圆级光学元件制造过程中，将液体环氧树脂分配在具有与所需透镜形状反向或相反的模制表面轮廓的模制工具上。为了避免在模制工具的表面轮廓中的透镜形凹部和要在其上形成透镜的基板的平坦表面之间限定的透镜腔的填充不足的问题，将过量体积的环氧树脂分配到透镜形凹部中。在模制期间，模制表面轮廓和基板的平坦表面朝向彼此设置，其中分配的环氧树脂位于其间，使得过量体积的环氧树脂沿着基板的平坦表面溢出超过透镜腔的外围。如果环氧树脂的过量体积太大，则这可能导致过度溢出，这增加了每个透镜在基板上的占用面积，从而有效地限制了可以在基板上制造的透镜的密度。

用于控制环氧树脂溢出的一种已知方案是限定模制表面轮廓，以便不仅产生用于限定透镜相对于光轴的轮廓的透镜腔，而且还产生在模制表面轮廓和基板的平坦表面之间的外围腔，其中外围腔位于透镜腔的外围周围，并且其中透镜腔和外围腔通过限定在模制表面轮廓和基板的表面之间的窄的细长区域连接。由于窄的细长区域中的毛细作用，过量的环氧树脂相对于光轴逐渐被径向向外吸出透镜腔，通过窄的细长区域进入外围腔，在外围腔中过量的环氧树脂积聚以在外围腔中形成环氧树脂的缓冲或储存。由于在外围腔中存在环氧树脂的缓冲或储存，随着从透镜腔中去除多余的环氧树脂，从透镜腔通过窄的细长区域径向向外进入外围腔的多余环氧树脂的流动逐渐减少。这种方案可以避免或减少透镜腔的填充不足，但是可能导致在透镜的功能区周围形成残留环氧树脂的外围区域，这可能增加成品透镜的整体占用面积。

用于控制环氧树脂溢出的另一种已知方案是在基板表面中围绕其上要形成透镜的基板的目标表面区域形成外围沟槽，并限定模制表面轮廓，使得当模制表面轮廓的外围部分与围绕外围沟槽的外部周围的基板表面的外围部分接触时，透镜腔和外围沟槽通过环氧树脂流动路径连接。当模制工具被压向基板时，过量的环氧树脂被迫离开透镜腔并经由环氧树脂流动路径进入基板表面中的外围沟槽中。然而，当模制表面轮廓和基板表面被压在一起时，这种方法可能导致外围沟槽中的空气被迫进入透镜腔，导致透镜腔未填满环氧树脂。尽管这种方法方案限制给定透镜功能区的成品透镜组件的总体占用面积，但是这种方案因此可能导致透镜腔未填满环氧树脂，从而增加透镜有缺陷或不符合所需透镜轮廓规格的可能性。

发明内容

根据本公开的一个方面，提供了一种用于制造光学元件的方法，该方法包括：

提供具有表面轮廓的基板，该基板表面轮廓限定用于限制粘性材料在该基板表面轮廓上的流动的一个或多个止流特征；

提供具有模制表面轮廓的模制工具；

将粘性材料分配到模制表面轮廓上和/或基板表面轮廓上；

将模制表面轮廓和基板表面轮廓朝向彼此设置；以及

使模制表面轮廓和基板表面轮廓相对于彼此对准，

其中模制表面轮廓和基板表面轮廓被配置为使得当模制表面轮廓和基板表面轮廓朝向彼此设置并且相对于彼此对准时，模制表面轮廓和基板表面轮廓在其间限定：

光学元件腔，用于限定光学元件相对于光轴的轮廓；以及

围绕光学元件腔的外围的外围腔，该外围腔包括该一个或多个止流特征；以及

空气流动路径，用于允许空气从外围腔流出到模制工具和基板外部的环境，并且用于允许空气从外部环境流入外围腔，

其中光学元件腔和外围腔在其间限定外围收缩部。

与一些现有技术方法相比，这种方法可以减小光学元件的功能区周围的残留环氧树脂的外围区域的径向范围，从而相对于一些现有技术成品光学元件减小成品光学元件的总占用面积。具体地，由于模制期间的毛细作用，过量体积的粘性材料可以从光学元件腔径向向外流出，流过外围收缩部并进入外围腔，在外围腔中粘性材料不仅可以沿径向向外的方向流动，而且可以沿远离基板表面轮廓的方向流动。实际上，与一些现有技术方法相比，这可以有助于减小光学元件的功能区周围的残留环氧树脂的外围区域的径向范围，从而相对于使用现有技术方法制造的一些成品光学元件减小成品光学元件的总占用面积。当与一些现有技术方法相比时，限定外围腔还可以导致制造透镜元件的该方法更能容忍分配的粘性材料的过量体积的变化。

此方法还可允许空气经由空气流动路径流出外围腔，从而与一些现有技术方法相比避免或减小光学元件腔填充不足的可能性，并且从而减小光学元件将有缺陷或不符合所需光学元件规格的可能性。

一个或多个止流特征中的每一个可以在相对于光轴的径向向外方向上与外围收缩部分开预定的径向偏移。

当与一些现有技术方法相比时，外围收缩部和一个或多个止流特征之间的这种径向偏移可导致该方法更能容忍分配的粘性材料的过量体积的变化。

模制表面轮廓和基板表面轮廓可以随着距光轴的径向距离的增加而会聚在一起，直到达到外围收缩部。模制表面轮廓和基板表面轮廓可以随着距外围收缩部的径向距离的增加而散开。

模制表面轮廓可以在外围收缩部处弯曲。模制表面轮廓的切线可以在外围收缩部处平行于基板表面轮廓。模制表面轮廓可以在外围收缩部处具有不连续的梯度。外围收缩部在相对于光轴的径向方向上具有有限的范围。例如，外围收缩部可以具有小于或相当于在模制表面轮廓和基板表面轮廓之间的限定外围收缩部的间隙的径向尺寸。实际上，与一些现有技术方法相比，这可以有助于减小光学元件的功能区周围的残留环氧树脂的外围区域的径向范围，从而相对于一些现有技术成品光学元件减小成品光学元件的总占用面积。

该一个或多个止流特征可被配置为控制粘性材料的弯月面的形状，以便有助于限制外围腔中的粘性材料沿径向向外方向流过该一个或多个止流特征。

该一个或多个止流特征可被配置为将粘性材料的弯月面钉扎(pin)或锚定到该一个或多个止流特征，以帮助限制外围腔中的粘性材料沿径向向外方向流过该一个或多个止流特征。

该方法可包括在分配粘性材料之前形成基板表面轮廓的一个或多个止流特征。

基板表面轮廓和模制表面轮廓可以限定一个或多个对准标记，以用于使基板表面轮廓和模制表面轮廓相对于彼此对准。

每个止流特征可至少部分地由基板表面轮廓的梯度的不连续性来限定。

每个止流特征可以沿着直线延伸。

每个止流特征可以沿着弯曲路径延伸。

每个止流特征可以沿着圆形路径延伸。

基板表面轮廓可限定一个或多个外围凹部，每个外围凹部具有径向内边缘和径向外边缘，其中每个外围凹部的径向内边缘比径向外边缘更靠近光轴，并且其中每个止流特征至少部分地由基板表面轮廓的对应外围凹部的径向内边缘限定。当粘性材料克服由基板表面轮廓的外围凹部的径向内边缘提供的限制效应并且在径向向外的方向上流过基板表面轮廓的外围凹部的径向内边缘并进入基板表面轮廓的凹部中时，基板表面轮廓的一个或多个外围凹部中的每一个可以在溢出场景中用作粘性材料的容器。

基板表面轮廓的每个外围凹部可沿着直线延伸。

基板表面轮廓的每个外围凹部可沿着弯曲路径延伸。

基板表面轮廓的每个外围凹部可沿着圆形路径延伸。

基板表面轮廓的每个外围凹部可具有正方形、矩形、弯曲或半圆形横截面轮廓。

该方法可包括从基板的表面的一个或多个选定区域去除材料，以限定基板表面轮廓的一个或多个外围凹部。

该方法可包括使用切割锯从基板表面的一个或多个选定区域去除材料，以限定基板表面轮廓的一个或多个外围凹部。

该方法可以包括从基板表面的一个或多个选定区域蚀刻材料，以限定基板表面轮廓的一个或多个外围凹部。

该方法可以包括固化粘性材料，例如通过将粘性材料暴露于UV光和/或通过加热粘性材料，使得光学元件腔中的固化的粘性材料限定光学元件。

粘性材料可以包括环氧树脂。

模制表面轮廓和基板表面轮廓可以被配置为使得光学元件围绕光轴是圆柱对称的。

模制表面轮廓和基板表面轮廓可以被配置为使得光学元件围绕光轴是圆柱不对称的。

光学元件可以包括折射光学元件。

光学元件在2D中可以是凸形的或凹形的。

光学元件在1D中可以是凸形的或凹形的。

光学元件可以包括透镜元件。

光学元件可以是圆柱透镜元件。

光学元件可以包括微光学元件。

根据本公开的一个方面，提供了一种用于制造多个光学元件的方法，该方法包括：

提供具有表面轮廓的基板，基板表面轮廓限定多个止流特征，止流特征用于限制粘性材料在基板表面轮廓上的流动；

提供具有模制表面轮廓的模制工具；

将粘性材料分配到模制表面轮廓上和/或基板表面轮廓上；

将模制表面轮廓和基板表面轮廓朝向彼此设置；以及

使模制表面轮廓和基板表面轮廓相对于彼此对准，

其中模制表面轮廓和基板表面轮廓被配置为使得当模制表面轮廓和基板表面轮廓朝向彼此设置并且相对于彼此对准时，模制表面轮廓和基板表面轮廓在其间限定：

多个光学元件腔，每个光学元件腔被配置为限定对应光学元件相对于对应光轴的轮廓；

多个外围腔，每个外围腔围绕对应的光学元件腔的外围设置，并且每个外围腔包括多个流动止流特征中的一个或多个对应的止流特征；以及

一个或多个空气流动路径，用于允许空气从每个外围腔流出到模制工具和基板外部的环境，并且用于允许空气从外部环境流入每个外围腔，

其中每个光学元件腔和对应的外围腔在其间限定对应的外围收缩部。

该方法可以包括固化粘性材料，例如通过将粘性材料暴露于UV光和/或通过加热粘性材料，使得每个光学元件腔中的固化的粘性材料限定对应的光学元件。

该方法可以包括例如使用切割锯切割基板，以便将基板分成多个光学元件组件，每个光学元件组件包括对应的光学元件。

粘性材料可以包括环氧树脂。

模制表面轮廓和基板表面轮廓可以被配置为使得光学元件中的一个或多个围绕对应的光轴是圆柱对称的。

模制表面轮廓和基板表面轮廓可以被配置为使得光学元件中的一个或多个围绕对应的光轴是圆柱不对称的。

光学元件中的一个或多个可以包括折射光学元件。

光学元件中的一个或多个在2D中可以是凸形的或凹形的。

光学元件中的一个或多个在1D中可以是凸形的或凹形的。

光学元件中的一个或多个可以包括透镜元件。

光学元件中的一个或多个可以包括圆柱透镜元件。

光学元件中的一个或多个可以包括微光学元件。

应当理解，本公开的前述方面中的任一个的特征中的任何一个或多个可以与本公开的其他前述方面中的任一个的特征中的任何一个或多个进行组合。

附图说明

现在将参考附图仅通过非限制性示例来描述用于制造光学元件的方法，在附图中：

图1A是当模制工具的模制表面轮廓和基板的基板表面轮廓朝向彼此设置并且相对于彼此对准以制造透镜元件时，模制工具和基板的示意性横截面；

图1B示出了平坦基板表面上的预期环氧树脂弯月面轮廓(标准弯月面)以及对于凹部的径向内边缘与透镜的光轴之间的不同距离D，针对图1A所示的模制表面轮廓和基板表面的预期环氧树脂弯月面轮廓，具有在基板表面中形成的0.15mm宽、0.05mm深的凹部；

图1C示出了当凹部的径向内边缘位于距透镜的光轴D＝0.825mm的距离处时，针对图1A中所示的模制表面轮廓和基板表面的预期环氧树脂分布，具有形成在基板表面中的0.15mm宽、0.05mm深的凹部；

图1D示出了当凹部的径向内边缘位于距透镜的光轴D＝0.75mm的距离处时，针对图1A中所示的模制表面轮廓和基板表面的预期环氧树脂分布，具有形成在基板表面中的0.15mm宽、0.05mm深的凹部；

图2A是使用根据本公开的方法制造的透镜元件的平面图图像；

图2B是图2A的透镜元件在YY上的横截面图像；

图2C是图2A的透镜元件的XX上的横截面图像；

图3A是使用“标准”环氧树脂弯月面轮廓形成的透镜元件的示意性平面图；

图3B是使用“边缘止动器”环氧树脂弯月面轮廓形成的透镜元件的示意性平面图；以及

图3C是叠加在使用“标准”弯月面轮廓形成的透镜元件的阵列上的使用“边缘止动器”环氧树脂弯月面轮廓形成的透镜元件的阵列的一部分的示意性平面图。

具体实施方式

首先参考图1A，示出了具有模制表面轮廓4的模制工具2和具有基板表面轮廓8的基板6，其用于通过模制诸如环氧树脂的粘性材料来制造透镜元件形式的光学元件。模制表面轮廓4和基板表面轮廓8被配置为使得当模制表面轮廓4和基板表面轮廓8如图1A所示朝向彼此设置并且相对于彼此对准时，模制表面轮廓4和基板表面轮廓8在其间限定光学元件腔10和外围腔14，光学元件腔10用于限定透镜元件相对于光轴12的轮廓，外围腔14围绕光学元件腔10的外围16设置，使得光学元件腔10和外围腔14在其间限定外围收缩部18。如下面将更详细描述的，当与一些现有技术方法相比时，外围腔14的存在可以导致制造透镜元件的该方法更能容忍分配的环氧树脂的过量体积的变化。

模制表面轮廓4和基板表面轮廓8还被配置为使得当模制表面轮廓4和基板表面轮廓8如图1A所示朝向彼此设置并且相对于彼此对准时，模制表面轮廓4和基板表面轮廓8在其间限定一个或多个空气流动路径20，用于允许空气从外围腔14流出到模制工具2和基板6外部的环境22，并且用于允许空气从外部环境22流入外围腔14中。如下面将更详细描述的，一个或多个空气流动路径20允许空气从外围腔14流出到外部环境22，从而与一些现有技术方法相比，避免或降低光学元件腔10未填满环氧树脂的可能性，从而降低成品透镜元件有缺陷或不符合期望的光学元件规格的可能性。

模制表面轮廓4和基板表面轮廓8随着距光轴12的径向距离增加而会聚在一起，直到到达外围收缩部18。模制表面轮廓4和基板表面轮廓8随着距外围收缩部18的径向距离的增加而散开。模制表面轮廓4在外围收缩部18处弯曲。模制表面轮廓4的切线在外围收缩部18处平行于基板表面轮廓8。

基板表面轮廓8限定形成外围腔14的一部分的凹部30。凹部30具有径向内边缘32和径向外边缘34，其中外围凹部30的径向内边缘32比径向外边缘34更靠近光轴12。如下面将更详细描述的，凹部30的径向内边缘32用作用于在模制过程期间限制环氧树脂在基板表面轮廓8上的流动的止流特征。从图1A可以理解，外围收缩部18比凹部30的径向内边缘32更靠近光学元件腔10，凹部30的径向内边缘32在相对于光轴12的径向向外方向上与外围收缩部18分开预定的径向偏移，该径向偏移至少部分地基于用于形成透镜元件的环氧树脂的过量体积来选择。如下面将更详细描述的，外围收缩部14和凹部30的径向内边缘32之间的这种径向间隔可以导致制造透镜元件的该方法与一些现有技术方法相比更容忍分配的环氧树脂的过量体积的变化。在实践中，在模制过程之前使用切割锯形成凹部30，并且模制表面轮廓4和基板表面轮廓8包括相应的对准标记，以帮助模制表面轮廓4和基板表面轮廓8的对准。

用于制造透镜元件的该方法开始于以下步骤：将超过光学元件腔10的体积的一定体积的环氧树脂(图1A中未示出)分配到模制表面轮廓4中对应于光学元件腔10的凹部附近的模制表面轮廓4上。该方法继续，将模制表面轮廓4和基板表面轮廓8朝向彼此设置，相对于彼此对准，并且逐渐朝向彼此，或者允许例如在重力的作用下逐渐接近彼此，直到模制表面轮廓4和基板表面轮廓8如图1A所示对准，其间具有分配的环氧树脂。当模制表面轮廓4和基板表面轮廓8朝向彼此靠近或允许彼此接近时，光学元件腔10中的过量环氧树脂被迫与模制表面轮廓4一致，直到环氧树脂填充光学元件腔10并相对于光轴12径向向外延伸远至外围收缩部18。然后，毛细作用使光学元件腔10中的环氧树脂相对于光轴12径向向外移动，通过外围收缩部18并进入外围腔14中，然后环氧树脂继续不仅相对于光轴12径向向外移动，而且还向上远离基板表面轮廓8朝向模制表面轮廓4移动。实际上，与一些现有技术方法相比，这可以有助于减小光学元件的功能区周围的残留环氧树脂的外围区域的径向范围，从而相对于使用现有技术方法制造的一些成品光学元件减小成品光学元件的总占用面积。当与一些现有技术方法相比时，这还可以导致制造光学元件的该方法更能容忍分配的环氧树脂的过量体积的变化。

取决于环氧树脂的过量体积、外围腔14的配置以及从外围收缩部18到凹部30的径向内边缘32的预定距离，环氧树脂可以继续相对于光轴12径向向外移动并且远离基板表面轮廓8朝向模制表面轮廓4向上移动，直到环氧树脂遇到凹部30的径向内边缘32，然后，环氧树脂在径向向外方向上的进一步移动或流动受到凹部30的径向内边缘32的限制，其有效地用于将环氧树脂的弯月面钉扎或锚定到凹部30的径向内边缘32，从而导致图1C中描绘的模拟的“边缘止动器”环氧树脂弯月面轮廓40。一旦已经形成环氧树脂弯月面轮廓，就例如使用UV光和/或热来固化环氧树脂，并且将模制工具2和基板6分离，留下附接到基板6的成品透镜元件。对于包括半圆形凹部的基板表面轮廓的情况，这可能导致如图2C所示的实际或实验的“边缘止动器”环氧树脂弯月面轮廓。

应当理解，在模制过程期间，间隔件(未示出)在远离光学元件腔10的选定位置处位于模制表面轮廓4和基板表面轮廓8之间。模制表面轮廓4和基板表面轮廓8彼此接近，直到间隔物邻接模制表面轮廓4和基板表面轮廓8。这种间隔物的使用有助于控制和限定环氧树脂的最小基层厚度。根据前述说明书，本领域普通技术人员还将理解，一旦开始放置模制工具2和基板6的过程，由于作用在模制工具2和基板6上的任何外力以及由于作用在光学元件腔10的外围处的环氧树脂上的毛细力，空气被环氧树脂推出通过外围腔14和一个或更多个空气流动路径20。因此，在模制过程结束时，光学元件腔10填充有由间隔物限定的基层环氧树脂厚度，并且多余的环氧树脂容纳在外围腔14中。

本领域普通技术人员将理解，对于外围腔14的给定配置和给定过量体积的环氧树脂，如果从外围收缩部18到凹部30的径向内边缘32的预定距离太小，则凹部30的径向内边缘32可以仅暂时限制过量环氧树脂的流动，并且过量环氧树脂稍后可以溢出到凹部30中，导致图1D中描绘的模拟的“溢出”环氧树脂弯月面轮廓42，其中凹部30用作一些过量环氧树脂的容器。一旦已经形成环氧树脂弯月面轮廓，就例如使用UV光和/或热来固化环氧树脂，并且将模制工具2和基板6分离，留下附接到基板6的成品透镜元件。对于包括半圆形凹部的基板表面轮廓的情况，这可能导致如图2B所示的实际或实验的“溢出”环氧树脂弯月面轮廓。

相反，本领域普通技术人员将理解，对于外围腔14的给定配置和从外围收缩部18到凹部30的径向内边缘32的给定预定距离，如果环氧树脂的过量体积太大，则凹部30的径向内边缘32可以仅暂时限制过量环氧树脂的流动，并且过量环氧树脂稍后可以溢出到凹部30中，导致图1D中描绘的模拟的“溢出”环氧树脂弯月面轮廓。对于包括半圆形凹部的基板表面轮廓的情况，这可能导致如图2B所示的实际或实验的“溢出”环氧树脂弯月面轮廓。因此，与一些现有技术方法相比，制造透镜元件的该方法可以更容忍分配的环氧树脂的过量体积的变化。

图1B示出了环氧树脂流动模拟的结果，其示出了针对图1A中所示的模制表面轮廓4和基板表面轮廓8的预期环氧树脂弯月面轮廓，具有0.15mm宽、0.05mm深的凹部30，凹部30的径向内边缘32位于距光轴12不同距离D处，并且对于相同模制表面轮廓4结合平坦基板表面(未示出，即在基板表面中没有形成任何凹部)，预期环氧树脂弯月面轮廓用图例“标准弯月面”标识。图1B的模拟结果表明，对于选定的环氧树脂的特定过量体积以及对于图1A所示的具有0.15mm宽、0.05mm深的凹部30的特定表面轮廓4和基板表面轮廓8，选择D＝0.825mm导致图1C所示的模拟的“边缘止动器”弯月面轮廓，其中环氧树脂占用面积的半径约为0.825mm，并且成品透镜元件50具有图3B所示的环氧树脂占用面积。这与“标准”弯月面轮廓的大约0.871mm的环氧树脂占用面积的半径以及具有图3A所示的环氧树脂占用面积的成品透镜元件52相比较，即与“标准”弯月面轮廓相比较，“边缘止动器”弯月面轮廓导致环氧树脂占用面积的总半径减小5.3％。实际上，这意味着对于透镜元件的阵列中相邻透镜元件的环氧树脂的边缘之间的固定净距离，“边缘止动器”弯月面轮廓可以允许透镜元件的间距减小，或者等效地，允许透镜元件的密度增加。例如，如图3C所示，与在给定晶圆区域中的49×49＝2401个“标准”弯月形轮廓透镜52的阵列相比，这可以允许在相同晶圆区域中形成的51×51＝2601个“边缘止动器”弯月形轮廓透镜50的阵列，即，这可以允许对于给定晶圆区域的透镜元件的数量增加8.3％。

尽管已经根据如上所述的术语描述了本公开的优选实施例，但是应当理解，这些实施例仅是说明性的，并且权利要求不限于这些实施例。本领域技术人员将理解，在不脱离所附权利要求的范围的情况下，可以对所描述的实施例进行各种修改。例如，该方法可用于制造任何种类的光学元件。该方法可用于制造任何种类的折射光学元件。模制表面轮廓4和基板表面轮廓8可以被配置为使得光学元件围绕光轴是圆柱对称的。模制表面轮廓4和基板表面轮廓8可以被配置为使得光学元件围绕光轴是圆柱不对称的。该方法可用于制造在2D中是凸形的或凹形的光学元件。该方法可用于制造在1D中是凸形的或凹形的光学元件。该方法可用于制造圆柱透镜元件。

基板表面轮廓8的凹部30可具有正方形、矩形、弯曲或半圆形横截面轮廓。

凹部30可以通过蚀刻形成。

每个止流特征可至少部分地由基板表面轮廓8的梯度的任何种类的不连续性来限定。

每个止流特征可以沿着直线延伸。

每个止流特征可以沿着弯曲路径延伸。

每个止流特征可以沿着圆形路径延伸。

模制表面轮廓4可以在外围收缩部18处具有不连续的梯度。

除了模制表面轮廓4之外或代替模制表面轮廓4，环氧树脂可以被分配到基板表面轮廓8上。

本说明书中公开或说明的每个特征可以单独地或以与本文公开或说明的任何其他特征的任何适当组合并入任何实施例中。具体地，本领域普通技术人员将理解，当与本公开的实施例的一个或多个其他特征分开使用时，上面参考附图描述的本公开的实施例的一个或多个特征可以产生效果或提供优点，并且除了上述本公开的实施例的特征的特定组合之外，特征的不同组合是可能的。

本领域技术人员理解，在前述说明书和所附权利要求中，诸如“上方”、“沿着”、“侧面”等的位置术语是参考概念性图示(诸如附图中所示的那些概念性图示)来进行的。这些术语是为了便于参考而使用的，但不旨在具有限制性质。因此，这些术语应被理解为是指处于如附图所示的取向的对象。

当与本公开的实施例的特征关联使用时，术语“包括”的使用不排除其他特征或步骤。当与本公开的实施例的特征关联使用时，术语“一”或“一个”的使用不排除实施例可以包括多个这样的特征的可能性。

权利要求中的附图标记的使用不应被解释为限制权利要求的范围。

附图标记列表:

2模制工具；

4模制表面轮廓；

6基板；

8基板表面轮廓；

10光学元件腔；

12光轴；

14外围腔；

16光学元件腔的外围；

18外周收缩部；

20空气流动路径；

22外部环境；

30凹部；

32凹部的径向内边缘；

34凹部的径向外边缘；

40“边缘止动器”环氧树脂弯月面轮廓；

42“溢出”环氧树脂弯月面轮廓；

50使用“边缘止动器”弯月面轮廓形成的成品透镜元件；以及

52使用“标准”弯月面轮廓形成的成品透镜元件。

Claims (20)

1.一种用于制造光学元件的方法，所述方法包括：

提供具有表面轮廓的基板，所述基板表面轮廓限定用于限制粘性材料在所述基板表面轮廓上的流动的一个或多个止流特征；

提供具有模制表面轮廓的模制工具；

将粘性材料分配到所述模制表面轮廓上和/或所述基板表面轮廓上；

将所述模制表面轮廓和所述基板表面轮廓朝向彼此设置；以及

使所述模制表面轮廓和所述基板表面轮廓相对于彼此对准，

其中所述模制表面轮廓和所述基板表面轮廓被配置为使得当所述模制表面轮廓和所述基板表面轮廓朝向彼此设置并且相对于彼此对准时，所述模制表面轮廓和所述基板表面轮廓在其间限定：

光学元件腔，用于限定所述光学元件相对于光轴的轮廓；

外围腔，围绕所述光学元件腔的外围设置，所述外围腔包括所述一个或多个止流特征；以及

空气流动路径，用于允许空气从所述外围腔流出到所述模制工具和所述基板外部的环境，并且用于允许空气从所述外部环境流入所述外围腔，

其中所述光学元件腔和所述外围腔在其间限定外围收缩部。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个止流特征中的每一个在相对于所述光轴的径向向外方向上与所述外围收缩部分开预定的径向偏移。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述模制表面轮廓和所述基板表面轮廓随着距所述光轴的径向距离的增加而会聚在一起，直到达到所述外围收缩部，并且所述模制表面轮廓和所述基板表面轮廓随着距所述外围收缩部的径向距离的增加而散开。

4.根据权利要求1所述的方法，其中以下中的至少一个：

所述模制表面轮廓在所述外围收缩部处弯曲；

所述模制表面轮廓的切线在所述外围收缩部处平行于所述基板表面轮廓；

所述模制表面轮廓在所述外围收缩部处具有不连续的梯度；

所述外围收缩部在相对于所述光轴的径向方向上具有有限的范围；

所述外围收缩部具有小于或相当于在所述模制表面轮廓和所述基板表面轮廓之间的限定所述外围收缩部的间隙的径向尺寸。

5.根据权利要求1所述的方法，其中以下中的至少一个：

所述一个或多个止流特征被配置为控制所述粘性材料的弯月面的形状，以便有助于限制所述外围腔中的所述粘性材料沿径向向外方向流过所述一个或多个止流特征；

所述一个或多个止流特征被配置为将所述粘性材料的弯月面钉扎或锚定到所述一个或多个止流特征，以帮助限制所述外围腔中的所述粘性材料沿径向向外方向流过所述一个或多个止流特征。

6.根据权利要求1所述的方法，其中以下中的至少一个：

每个止流特征至少部分地由所述基板表面轮廓的梯度的不连续性来限定；

每个止流特征沿直线延伸；

每个止流特征沿着弯曲路径延伸；

每个止流特征沿着圆形路径延伸。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述基板表面轮廓限定一个或多个外围凹部，每个外围凹部具有径向内边缘和径向外边缘，其中每个外围凹部的所述径向内边缘比所述径向外边缘更靠近所述光轴，并且其中每个止流特征至少部分地由所述基板表面轮廓的对应外围凹部的所述径向内边缘限定。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述基板表面轮廓的每个外围凹部具有正方形、矩形、弯曲或半圆形横截面轮廓。

9.根据权利要求7或8所述的方法，包括从所述基板的表面的一个或多个选定区域去除材料，以限定所述基板表面轮廓的所述一个或多个外围凹部。

10.根据权利要求7或8所述的方法，包括使用切割锯从所述基板表面的一个或多个选定区域去除材料，以限定所述基板表面轮廓的所述一个或多个外围凹部。

11.根据权利要求7或8所述的方法，包括从所述基板表面的一个或多个选定区域蚀刻材料，以限定所述基板表面轮廓的所述一个或多个外围凹部。

12.根据权利要求1所述的方法，其中所述基板表面轮廓和所述模制表面轮廓限定一个或多个对准标记，以用于使所述基板表面轮廓和所述模制表面轮廓相对于彼此对准。

13.根据权利要求1所述的方法，包括固化所述粘性材料，例如通过将所述粘性材料暴露于UV光和/或通过加热所述粘性材料，使得所述光学元件腔中的固化的粘性材料限定所述光学元件。

14.根据权利要求1所述的方法，其中所述粘性材料包括环氧树脂。

15.根据权利要求1所述的方法，其中以下中的至少一个：

所述模制表面轮廓和所述基板表面轮廓被配置为使得所述光学元件围绕所述光轴是圆柱对称的；

所述模制表面轮廓和所述基板表面轮廓被配置为使得所述光学元件围绕所述光轴是圆柱不对称的；

所述光学元件包括折射光学元件；

所述光学元件在2D中可以是凸形的或凹形的；

所述光学元件在1D中可以是凸形的或凹形的；

所述光学元件包括透镜元件；

所述光学元件包括圆柱透镜元件；

所述光学元件包括微光学元件。

16.一种用于制造多个光学元件的方法，所述方法包括：

提供具有表面轮廓的基板，所述基板表面轮廓限定多个止流特征，所述止流特征用于限制粘性材料在所述基板表面轮廓上的流动；

提供具有模制表面轮廓的模制工具；

将粘性材料分配到所述模制表面轮廓上和/或所述基板表面轮廓上；

将所述模制表面轮廓和所述基板表面轮廓朝向彼此设置；以及

使所述模制表面轮廓和所述基板表面轮廓相对于彼此对准，

其中所述模制表面轮廓和所述基板表面轮廓被配置为使得当所述模制表面轮廓和所述基板表面轮廓朝向彼此设置并且相对于彼此对准时，所述模制表面轮廓和所述基板表面轮廓在其间限定：

多个光学元件腔，每个光学元件腔被配置为限定对应光学元件相对于对应光轴的轮廓；

多个外围腔，每个外围腔围绕对应的光学元件腔的外围设置，并且每个外围腔包括所述多个止流特征中的一个或多个对应的止流特征；以及

一个或多个空气流动路径，用于允许空气从每个外围腔流出到所述模制工具和所述基板外部的环境，并且用于允许空气从所述外部环境流入每个外围腔，

其中每个光学元件腔和对应的外围腔在其间限定对应的外围收缩部。

17.根据权利要求16所述的方法，包括固化所述粘性材料，例如通过将所述粘性材料暴露于UV光和/或通过加热所述粘性材料，使得每个光学元件腔中的固化的粘性材料限定对应的光学元件。

18.根据权利要求16或17所述的方法，包括例如使用切割锯切割所述基板，以便将所述基板分成多个光学元件组件，每个光学元件组件包括对应的光学元件。

19.根据权利要求16或17所述的方法，其中所述粘性材料包括环氧树脂。

20.根据权利要求16或17所述的方法，其中以下中的至少一个：

所述模制表面轮廓和所述基板表面轮廓被配置为使得所述光学元件中的一个或多个围绕对应的光轴是圆柱对称的；

所述模制表面轮廓和所述基板表面轮廓被配置为使得所述光学元件中的一个或多个围绕对应的光轴是圆柱不对称的；

所述光学元件中的一个或多个包括折射光学元件；

所述光学元件中的一个或多个在2D中是凸形的或凹形的；

所述光学元件中的一个或多个在1D中是凸形的或凹形的；

所述光学元件中的一个或多个包括透镜元件；

所述光学元件中的一个或多个包括圆柱透镜元件；

所述光学元件中的一个或多个包括微光学元件。