DE112021002721T5

DE112021002721T5 - Verfahren zur Herstellung optischer Prismen

Info

Publication number: DE112021002721T5
Application number: DE112021002721.2T
Authority: DE
Inventors: Qichuan Yu; Mun Chan Sai; Ilias BOSDAS; Kam Wah Leong; Bao Pham Quoc; Mark Dranreb Ulpino
Original assignee: Ams Sensors Singapore Pte Ltd
Current assignee: Ams Sensors Singapore Pte Ltd
Priority date: 2020-05-12
Filing date: 2021-05-11
Publication date: 2023-03-02
Also published as: JP2023525348A; US20230226721A1; WO2021230816A1; CN115552294A; KR20230005386A; GB202006995D0

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von optischen Prismen, das Folgendes umfasst: Bereitstellen mindestens eines Herstellungszwischenprodukts; und Aufteilen des mindestens einen Herstellungszwischenprodukts in eine Vielzahl einzelner dreieckiger Prismen. Das Herstellungszwischenprodukt umfasst einen Hauptkörper in Form eines dreieckigen Prismas mit drei rechteckigen Flächen und zwei dreieckigen Flächen. Der Hauptkörper ist aus einem lichtdurchlässigen Material hergestellt. Auf zwei der drei rechteckigen Flächen des Hauptkörpers ist eine Schicht aus lichtundurchlässigem Material aufgebracht, wobei die Schicht aus lichtundurchlässigem Material eine Vielzahl von axial beabstandeten Öffnungen auf jeder der zwei der drei rechteckigen Flächen aufweist, wobei jede der Öffnungen auf einer der beiden Flächen im Wesentlichen an der gleichen axialen Position wie eine der Öffnungen auf der anderen der beiden Flächen angeordnet ist. Das mindestens eine Fertigungszwischenstück ist in eine Vielzahl von einzelnen dreieckigen Prismen unterteilt, so dass jedes einzelne dreieckige Prisma auf zwei Seiten jeweils eine der Öffnungen aufweist.

Description

Technisches Gebiet der Offenbarung
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von optischen Elementen, insbesondere einer Vielzahl von Prismen. Die Prismen können z.B. eine optische Leistung aufweisen und an einer oder mehreren Oberflächen mit einer Linse versehen sein.
Hintergrund der Offenbarung
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von Prismen. Die Prismen können z.B. optische Brechkraft haben und mit einer Linse auf einer oder mehreren Oberflächen versehen sein. Im Gebrauch kann Licht in ein solches Prisma in einer ersten Richtung durch eine erste Oberfläche eintreten und in einer zweiten Richtung durch eine zweite Oberfläche aus dem Prisma austreten. Die erste und die zweite Richtung können zueinander orthogonal sein. Optional kann das Prisma eine optische Wirkung haben und zum Beispiel das in die erste Fläche eintretende Licht bündeln.
Derartige Prismen können in einer Vielzahl unterschiedlicher Anwendungen zum Einsatz kommen. Zum Beispiel kann diese Art von Prisma Teil einer kompakten, verstellbaren Zoomobjektivanordnung (z. B. eines Teleobjektivs) sein. Eine solche Anordnung kann in einem Handapparat eines Mobiltelefons (auch als Mobiltelefon bezeichnet) Verwendung finden.
Ein bestehendes Verfahren zur Herstellung eines solchen Prismas mit optischer Leistung umfasst die Herstellung eines Glasprismas und einer separaten Glaslinse. Die Linse wird dann auf eine Oberfläche des Prismas geklebt (z. B. mit einem Epoxidkleber). Nach der Herstellung des Prismas können die Oberflächen des Prismas mit Ausnahme der ersten und zweiten Oberfläche (die bei der Verwendung einen Einlass und einen Auslass des Prismas bilden) mit einem undurchsichtigen Material beschichtet werden.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Offenbarung, ein Verfahren zur Herstellung von Glasprismen bereitzustellen, das eines oder mehrere der Probleme löst, die mit den Methoden des Standes der Technik verbunden sind, unabhängig davon, ob sie oben genannt wurden oder nicht. Insbesondere kann es ein Ziel der vorliegenden Offenbarung sein, ein Verfahren zur Herstellung von Glasprismen bereitzustellen, das den Durchsatz der Produktion erhöht und/oder die Kosten der Produktion senkt.
Zusammenfassung
Im Allgemeinen schlägt diese Offenbarung vor, die bestehenden Probleme zu überwinden, indem man ein oder mehrere Zwischenprodukte herstellt und anschließend jedes Zwischenprodukt in eine Vielzahl von Prismen unterteilt. Das Zwischenprodukt hat die Form eines länglichen Prismas, das auf einer ersten und zweiten Oberfläche mit einer undurchsichtigen Beschichtung versehen ist, wobei die undurchsichtige Beschichtung eine Vielzahl von Öffnungen aufweist. Anschließend wird jedes der mehreren länglichen Prismen in eine Vielzahl von einzelnen dreieckigen Prismen unterteilt. Diese Anordnung ist vorteilhaft, da sie die volumengenaue Herstellung einer Vielzahl von Prismen ermöglicht, wie weiter unten erläutert wird.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl optischer Prismen bereitgestellt, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bereitstellen mindestens eines Herstellungszwischenprodukts, wobei das Herstellungszwischenprodukt Folgendes umfasst: einen Hauptkörper in der Form eines dreieckigen Prismas mit drei rechteckigen Oberflächen und zwei dreieckigen Oberflächen, wobei der Hauptkörper aus einem lichtdurchlässigen Material gebildet ist; und eine Schicht aus lichtundurchlässigem Material, die auf zwei der drei rechteckigen Oberflächen des Hauptkörpers vorgesehen ist, wobei die Schicht aus lichtundurchlässigem Material eine Vielzahl von axial beabstandeten Öffnungen auf jeder der zwei der drei rechteckigen Oberflächen umfasst, wobei jede der Öffnungen auf einer der zwei Oberflächen im Wesentlichen an der gleichen axialen Position wie eine der Öffnungen auf der anderen der zwei Oberflächen angeordnet ist; und Unterteilen des mindestens einen Fertigungszwischenstücks in eine Vielzahl von einzelnen dreieckigen Prismen, so dass jedes einzelne dreieckige Prisma eine der Öffnungen auf jeder seiner beiden Seiten aufweist.
Vorteilhafterweise ermöglicht das Verfahren nach dem ersten Aspekt die Herstellung einer Vielzahl von Prismen bei hohem Volumen und Durchsatz unter Beibehaltung einer hohen Qualität und innerhalb einer hohen Fertigungstoleranz, wie jetzt diskutiert.
Bei herkömmlichen Verfahren zur Herstellung optischer Prismen wird jedes einzelne Prisma separat hergestellt. Um eine ausreichende optische Qualität zu gewährleisten, kann beispielsweise jedes einzelne Prisma durch Spritzgießen hergestellt werden. Sobald jedoch ein lichtdurchlässiger Hauptkörper des Prismas geformt worden ist, wird jedes einzelne Prisma in der Regel weiteren Bearbeitungsschritten unterzogen. So kann beispielsweise eine Linse auf eine Oberfläche des Prismas geklebt werden, um das optische Bauteil mit optischer Leistung zu versehen. Darüber hinaus kann es wünschenswert sein, zumindest einige Oberflächen (mit Ausnahme eines Einlassabschnitts auf einer Oberfläche und eines Auslassabschnitts auf einer anderen Oberfläche) mit einem undurchsichtigen Material zu beschichten, um beispielsweise zu verhindern, dass Licht von anderen Stellen als dem Einlassabschnitt und dem Auslassabschnitt in das Prisma eintritt oder es verlässt. Nachteilig ist, dass dieses Verfahren zeit- und kostenaufwändig ist, da jedes einzelne Prisma einem oder mehreren derartigen Nachbearbeitungsschritten unterzogen werden muss.
Das hier vorgestellte Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von optischen Prismen hat gegenüber solchen bekannten Verfahren folgende Vorteile. Erstens ist die Herstellung mindestens eines Zwischenprodukts, das auf zwei Seiten eine Schicht aus lichtundurchlässigem Material aufweist, und die anschließende Aufteilung in einzelne Prismen wesentlich schneller und kostengünstiger als das Formen mehrerer einzelner Prismen und das anschließende Versehen jeder der beiden Seiten mit einer lichtundurchlässigen Schicht mit einer Öffnung. Der Hauptkörper des Zwischenprodukts kann in einem einzigen Arbeitsgang geformt werden (z. B. durch Spritzgießen), und die Schicht aus lichtundurchlässigem Material lässt sich mit bekannten Techniken, z. B. durch physikalische Gasphasenabscheidung (PVD), leicht herstellen.
Zweitens ermöglicht das mindestens eine Zwischenprodukt, das auf zwei Seiten eine Schicht aus undurchsichtigem Material aufweist, die kontrollierte Positionierung, den Abstand und die Höhe einer Anordnung von Teilen, die schließlich jeweils einem einzelnen dreieckigen Prisma entsprechen. Ein einzelnes Fertigungszwischenstück ermöglicht die sehr einfache Bildung einer eindimensionalen Anordnung solcher Teile; eine Vielzahl von Fertigungszwischenstücken ermöglicht die sehr einfache Bildung einer zweidimensionalen Anordnung solcher Teile. Dies ist besonders vorteilhaft, da es ein zeitliches Array-Layout für nachfolgende Verarbeitungsschritte (z. B. das Anbringen einer Linse an jeder Portion und/oder die Teilung dieser Portionen durch einen Dicing-Prozess) ermöglicht, um Optiktechnologie auf Waferebene zu verwenden. Dadurch wird der Durchsatz bei der Herstellung weiter erhöht, während gleichzeitig eine ausreichende Präzision zur Einhaltung enger Maßtoleranzen gewährleistet ist.
Drittens kann die Schicht aus lichtundurchlässigem Material, die vor anderen Verarbeitungsschritten auf zwei Seiten des mindestens einen Zwischenprodukts aufgebracht wird, vorteilhaft die Ausrichtung der Zwischenprodukte und/oder der einzelnen dreieckigen Prismen unterstützen, um einen hohen Durchsatz bei der Stapelverarbeitung mit optischen Verfahren auf Waferebene zu ermöglichen. Zum Beispiel kann jede Öffnung als Ausrichtungsmerkmal (oder Referenzpunkt) verwendet werden, um eine schnelle und genaue Ausrichtung des Teils, auf dem sie vorgesehen ist, mit einer anderen Komponente zu ermöglichen (zum Beispiel unter Verwendung von Wafer-Level-Optik oder lithografischen Techniken).
Daher ermöglicht das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt durch die Verwendung von Zwischenprodukten die Herstellung von Prismen (die mit einer Linse versehen sein können) in großen Mengen.
Es versteht sich, dass der Schritt der Bereitstellung mindestens eines Fertigungszwischenprodukts die Beschaffung des vorgeformten Fertigungszwischenprodukts (z. B. über einen Drittanbieter) und nicht dessen direkte Formung umfassen kann. Es wird ferner deutlich, dass der Schritt der Bereitstellung mindestens eines Fertigungszwischenprodukts alternativ beliebige Teilschritte der Formung des Fertigungszwischenprodukts umfassen kann, wie z. B. die Formung des Hauptkörpers des mindestens einen Fertigungszwischenprodukts aus einem lichtdurchlässigen Material und/oder das Aufbringen einer Schicht aus lichtundurchlässigem Material auf zwei der drei rechteckigen Oberflächen des Hauptkörpers.
Der Hauptkörper des Zwischenprodukts hat die Form eines dreieckigen Prismas mit drei rechteckigen Flächen und zwei dreieckigen Flächen. Dies bedeutet, dass die Form des Hauptkörpers des Zwischenprodukts durch zwei parallele, kongruente Dreiecksflächen definiert ist, von denen eine eine Kopie der anderen ist, aber in einer Richtung senkrecht zur anderen Dreiecksfläche verschoben ist, wobei sich eine rechteckige Fläche zwischen jedem Paar entsprechender Seiten der beiden Dreiecksflächen erstreckt.
Der Begriff „axial“ soll sich auf eine Richtung beziehen, die im Allgemeinen parallel zu einer Achse des dreieckigen Prismas verläuft. Es versteht sich von selbst, dass eine solche Achse senkrecht zu jeder der dreieckigen Flächen verläuft.
Das lichtdurchlässige Material kann aus jeder geeigneten Form von Glas bestehen.
Die Öffnungen können kreisförmig sein.
Es wird deutlich, dass die beiden Öffnungen, die sich jeweils auf einer anderen der beiden Seiten des einzelnen dreieckigen Prismas befinden, bei der Verwendung einen Einlass und einen Auslass des einzelnen dreieckigen Prismas bilden. Die dritte Seite stellt im Gebrauch eine Fläche zur Umlenkung des durch eine Öffnung (den Einlass) in das Prisma eintretenden Lichts auf die andere Öffnung (den Auslass) dar, z. B. durch Totalreflexion.
Der dreieckige Querschnitt des Hauptkörpers des Zwischenprodukts kann ein gleichschenkliges rechtwinkliges Dreieck sein. Das heißt, das Dreieck kann zwei zueinander rechtwinklige kürzere Seiten, die gleich lang sind, und eine längere Seite (die in einem Winkel von 45 Grad zu jeder der kürzeren Seiten angeordnet ist) haben. Die Schicht aus undurchsichtigem Material kann an den beiden kürzeren Seiten angebracht werden.
Die Aufteilung des mindestens einen Zwischenprodukts in eine Vielzahl von einzelnen dreieckigen Prismen kann bedeuten, dass das mindestens eine Zwischenprodukt in eine Vielzahl von einzelnen dreieckigen Prismen geteilt, geschnitten, zerteilt oder gewürfelt wird.
Da die Schicht aus lichtundurchlässigem Material eine Vielzahl von axial beabstandeten Öffnungen aufweist, kann sie als gemusterte Schicht aus lichtundurchlässigem Material bezeichnet werden.
Es versteht sich, dass die Schicht aus undurchsichtigem Material eine durchgehende Schicht sein kann, die sich von einer der rechteckigen Flächen des Hauptkörpers zu einer anderen der rechteckigen Flächen des Hauptkörpers erstreckt. Alternativ kann die Schicht aus lichtundurchlässigem Material in mehreren separaten Abschnitten vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Schicht aus undurchsichtigem Material einen ersten Abschnitt auf einer der rechteckigen Flächen des Hauptkörpers und einen zweiten Abschnitt auf einer anderen der rechteckigen Flächen des Hauptkörpers umfassen.
In einigen Ausführungsformen kann eine Vielzahl von Zwischenprodukten bereitgestellt werden, die anschließend in eine Vielzahl von einzelnen dreieckigen Prismen unterteilt werden können.
Vorteilhafterweise kann durch die Bereitstellung einer Vielzahl von Zwischenprodukten eine zweidimensionale Anordnung von Teilen gebildet werden, die schließlich jeweils einem einzelnen dreieckigen Prisma entsprechen (mit genau kontrollierbarer Positionierung, Teilung und Höhe der Anordnung). Dies ermöglicht größere Durchsatzsteigerungen durch den Einsatz der Wafer-Level-Optics-Technologie.
Das Aufteilen jedes der Vielzahl von Herstellungszwischenprodukten in eine Vielzahl von einzelnen dreieckigen Prismen kann Folgendes umfassen: Anordnen der Vielzahl von Herstellungszwischenprodukten, so dass sie zueinander parallel und axial ausgerichtet sind, um eine Anordnung von Herstellungszwischenprodukten zu bilden; und Schneiden der Anordnung von Herstellungszwischenprodukten mindestens einmal.
Eine solche Anordnung von axial ausgerichteten Zwischenprodukten ermöglicht es, alle Zwischenprodukte in einem einzigen Schneidevorgang (oder einer Vielzahl solcher Schneidevorgänge) gemeinsam zu teilen.
Das Anordnen der Vielzahl von Herstellungszwischenprodukten, so dass sie zueinander parallel und axial ausgerichtet sind, um eine Anordnung von Herstellungszwischenprodukten zu bilden, kann das Anordnen der Vielzahl von Herstellungszwischenprodukten auf einem Klebeträger beinhalten.
Der Klebeträger kann aus einem Würfelband bestehen, wie es in lithografischen Verfahren verwendet wird.
Das mindestens einmalige Schneiden der Anordnung von Fertigungszwischenprodukten kann die Verwendung eines Schneidwerkzeugs beinhalten, um durch jedes Fertigungszwischenprodukt in der Anordnung von Fertigungszwischenprodukten in einer Richtung zu schneiden, die im Allgemeinen senkrecht zu einer axialen Richtung verläuft.
Bei dem Schneidewerkzeug kann es sich um eine rotierende Säge handeln, z. B. eine Trennsäge, wie sie bei lithografischen Verfahren verwendet wird.
In einigen Ausführungsformen kann das Verfahren, bevor das oder jedes Herstellungszwischenprodukt in eine Vielzahl einzelner dreieckiger Prismen unterteilt wird, ferner Folgendes umfassen: Halten des mindestens einen Herstellungszwischenprodukts, so dass eine der rechteckigen Oberflächen, auf denen die Schicht aus lichtundurchlässigem Material bereitgestellt wird, zugänglich ist; und Bereitstellen einer Linse auf dem Hauptkörper des oder jedes Herstellungszwischenprodukts an jeder der Öffnungen in der Schicht aus lichtundurchlässigem Material auf der Oberfläche, die zugänglich ist.
Indem die Linsen an den Öffnungen angebracht werden, bevor die Zwischenprodukte in einzelne dreieckige Prismen unterteilt werden, bietet die Steifigkeit der Zwischenprodukte zusätzlichen Halt, wodurch der Verzug des lichtdurchlässigen Materials verringert oder sogar verhindert werden kann.
Die mehreren Zwischenprodukte können so gelagert werden, dass eine der rechteckigen Flächen, auf denen die Schicht aus undurchsichtigem Material von jedem der Zwischenprodukte angeordnet ist, im Wesentlichen in einer Ebene liegt.
Die Linsen können auf dem Hauptkörper des oder jedes Zwischenprodukts an jeder der Öffnungen in der Schicht aus lichtundurchlässigem Material auf der Oberfläche angebracht werden, die durch direktes Gießen der Linsen auf den Hauptkörper zugänglich ist.
Die Linsen können zum Beispiel durch ein Prägeverfahren auf Wafer-Ebene hergestellt werden. Bei diesem Verfahren kann eine PDMS-Form verwendet werden. Die Linsen können aus Epoxidharz geformt werden. Die Formgebung kann einen Aushärtungsprozess (z. B. UV-Bestrahlung) umfassen oder von einem solchen gefolgt werden.
Vorteilhaft ist, dass die Verwendung der Zwischenprodukte es ermöglicht, diese Formgebung für eine Reihe von Öffnungen mit optischen Techniken auf Waferebene durchzuführen. Dies kann als Linsenreplikation auf Wafer-Ebene auf dem/den Fertigungszwischenprodukt(en) bezeichnet werden. Die präzise Kontrolle, die durch das/die Fertigungszwischenstück(e) ermöglicht wird, erlaubt das gleichzeitige Abformen der Linsenstruktur direkt auf dem/den Fertigungszwischenstück(en). Die Haftung kann durch direkte Vernetzung des Polymers auf der Oberfläche des lichtdurchlässigen Materials (z. B. Glas) erreicht werden.
Ein weiterer Vorteil des direkten Anformens der Linsen an das lichtdurchlässige Material ist, dass die optische Effizienz des fertigen Produkts erhöht werden kann, da das Material, aus dem die Linsen geformt werden, direkt mit dem lichtdurchlässigen Material der Prismen verbunden werden kann. Im Gegensatz dazu werden bei herkömmlichen Verfahren die Linsen in der Regel separat geformt und mit einer zusätzlichen Klebeschicht an die einzelnen Prismen geklebt.
In einigen Ausführungsformen können eine oder mehrere Oberflächen des Zwischenprodukts mit einer Antireflexionsbeschichtung versehen werden, bevor das oder jedes Zwischenprodukt in eine Vielzahl von einzelnen dreieckigen Prismen unterteilt wird.
Eine solche Antireflexionsbeschichtung kann zur Verbesserung der optischen Effizienz um das (die) Herstellungszwischenstück(e) und die Linsen herum angebracht werden.
In einigen Ausführungsformen kann das Verfahren, nachdem das oder jedes Fertigungszwischenprodukt in eine Vielzahl einzelner dreieckiger Prismen unterteilt wurde, ferner Folgendes umfassen: Halten der einzelnen dreieckigen Prismen, so dass eine der rechteckigen Flächen, die einen Teil der Schicht aus lichtundurchlässigem Material mit einer Öffnung von jedem der einzelnen dreieckigen Prismen aufweist, im Wesentlichen in einer Ebene liegt; und Bereitstellen einer Linse auf einem Hauptkörper jedes einzelnen dreieckigen Prismas an jeder der Öffnungen in der Schicht aus lichtundurchlässigem Material auf den rechteckigen Flächen, die in der genannten Ebene liegen.
Vorteilhafterweise wird durch die Bereitstellung der Linsen nach der Teilung der Zwischenprodukte in einzelne dreieckige Prismen das Risiko einer Beschädigung oder Verunreinigung der Linsen durch den Teilungsprozess vermieden. Dadurch können hochwertigere Glaslinsen verwendet werden, ohne dass die Linsen nachträglich mit einer Schutzschicht oder Ähnlichem versehen werden müssen.
Obwohl die Zwischenprodukte bereits in die einzelnen dreieckigen Prismen unterteilt wurden, können die Öffnungen, da die Zwischenprodukte auf zwei Seiten mit einer Schicht aus lichtundurchlässigem Material versehen sind und jedes einzelne dreieckige Prisma auf jeder seiner beiden Seiten eine der Öffnungen aufweist, zur Unterstützung der Ausrichtung der einzelnen dreieckigen Prismen verwendet werden, um die optischen Techniken der Batch-Verarbeitung auf Waferebene mit hohem Durchsatz zu ermöglichen. Zum Beispiel kann jede Öffnung als Ausrichtungsmerkmal (oder Referenzpunkt) verwendet werden, um eine schnelle und genaue Ausrichtung des einzelnen dreieckigen Prismas, auf dem sie angebracht ist, mit einer entsprechenden Linse zu ermöglichen.
Die Linsen können separat im Glasspritzgussverfahren hergestellt werden. Optional können die Linsen vor dem Zusammenbau mit den einzelnen Dreiecksprismen einzeln mit einer Antireflexionsschicht versehen werden.
Das Anbringen einer Linse auf einem Hauptkörper jedes einzelnen dreieckigen Prismas kann Folgendes umfassen: Bereitstellen einer Klebstoffmenge an jeder der Öffnungen in der Schicht aus lichtundurchlässigem Material auf den rechteckigen Oberflächen, die in der genannten Ebene liegen; und Ankleben jeder Linse an eine entsprechende der Öffnungen über die genannten Klebstoffmengen.
Bei dem Klebstoff kann es sich um einen optisch klaren Klebstoff handeln, z. B. um einen Epoxidklebstoff. Der Schritt des Aufklebens jeder Linse auf eine der entsprechenden Öffnungen mittels der genannten Mengen an Klebstoff kann die Anwendung von Druck und/oder erhöhter Temperatur umfassen. Der Schritt des Aufklebens jeder Linse auf eine entsprechende der Öffnungen über die genannten Mengen an Klebstoff umfasst einen Aushärtungsprozess, der eine Bestrahlung (z. B. mit ultravioletter Strahlung) beinhalten kann.
In einigen Ausführungsformen kann die Ausrichtung jedes einzelnen dreieckigen Prismas und einer entsprechenden Linse unter Verwendung einer Kante einer Öffnung in der Schicht aus undurchsichtigem Material als Ausrichtungsmerkmal erfolgen.
Die Schicht aus undurchsichtigem Material kann auf zwei der drei rechteckigen Oberflächen des Hauptkörpers jedes Zwischenprodukts durch physikalische Abscheidung aus der Gasphase aufgebracht werden.
Die Schicht aus undurchsichtigem Material kann aus Chrom bestehen. Chrom ist ein Material, das mit Standardtechniken leicht auf Glas aufgetragen werden kann.
In einigen Ausführungsformen kann, nachdem das oder jedes Fertigungszwischenprodukt in eine Vielzahl einzelner dreieckiger Prismen unterteilt wurde, eine Schicht aus einem zweiten undurchsichtigen Material auf einer oder beiden dreieckigen Oberflächen der einzelnen dreieckigen Prismen angebracht werden.
Die Schichten des zweiten undurchsichtigen Materials können durch Sprühbeschichtung oder Siebdruck aufgebracht werden.
Die Schichten des zweiten undurchsichtigen Materials können eine Dicke in der Größenordnung von 2-3 µm haben.
Das zweite undurchsichtige Material kann eine geringe optische Durchlässigkeit aufweisen. Beispielsweise können die Schichten des zweiten undurchsichtigen Materials eine optische Transmissionsdichte von etwa 4OD (d. h. eine Transmission von etwa 0,01 %) aufweisen.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Herstellungszwischenprodukt zur Verwendung in dem Verfahren des ersten Aspekts der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt.
Das Herstellungsverfahren gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ist neu und ermöglicht viele der Vorteile des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, wie oben beschrieben.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Fertigungszwischenprodukt bereitgestellt, das Folgendes umfasst: einen Hauptkörper in Form eines dreieckigen Prismas mit drei rechteckigen Oberflächen und zwei dreieckigen Oberflächen, wobei der Hauptkörper aus einem lichtdurchlässigen Material gebildet ist; und eine Schicht aus lichtundurchlässigem Material, die auf zwei der drei rechteckigen Oberflächen des Hauptkörpers vorgesehen ist, wobei die Schicht aus lichtundurchlässigem Material eine Vielzahl von axial beabstandeten Öffnungen auf jeder der zwei der drei rechteckigen Oberflächen umfasst, wobei jede der Öffnungen auf einer der zwei Oberflächen im Wesentlichen an der gleichen axialen Position wie eine der Öffnungen auf der anderen der zwei Oberflächen angeordnet ist.
Der Hauptkörper des Zwischenprodukts hat die Form eines dreieckigen Prismas mit drei rechteckigen Flächen und zwei dreieckigen Flächen. Dies bedeutet, dass die Form des Hauptkörpers des Zwischenprodukts durch zwei parallele, kongruente Dreiecksflächen definiert ist, von denen eine eine Kopie der anderen ist, aber in einer Richtung senkrecht zur anderen Dreiecksfläche verschoben ist, wobei sich eine rechteckige Fläche zwischen jedem Paar entsprechender Seiten der beiden Dreiecksflächen erstreckt.
Der Begriff „axial“ soll sich auf eine Richtung beziehen, die im Allgemeinen parallel zu einer Achse des dreieckigen Prismas verläuft. Es versteht sich von selbst, dass eine solche Achse senkrecht zu jeder der dreieckigen Flächen verläuft.
Das lichtdurchlässige Material kann aus jeder geeigneten Form von Glas bestehen.
Die Öffnungen können kreisförmig sein.
Es wird deutlich, dass die beiden Öffnungen, die sich jeweils auf einer anderen der beiden Seiten des einzelnen dreieckigen Prismas befinden, bei der Verwendung einen Einlass und einen Auslass des einzelnen dreieckigen Prismas bilden. Die dritte Seite stellt im Gebrauch eine Fläche zur Umlenkung des durch eine Öffnung (den Einlass) in das Prisma eintretenden Lichts auf die andere Öffnung (den Auslass) dar, z. B. durch Totalreflexion.
Der dreieckige Querschnitt des Hauptkörpers des Zwischenprodukts kann ein gleichschenkliges rechtwinkliges Dreieck sein. Das heißt, das Dreieck kann zwei zueinander rechtwinklige kürzere Seiten, die gleich lang sind, und eine längere Seite (die in einem Winkel von 45 Grad zu jeder der kürzeren Seiten angeordnet ist) haben. Die Schicht aus undurchsichtigem Material kann an den beiden kürzeren Seiten angebracht werden.
Da die Schicht aus lichtundurchlässigem Material eine Vielzahl von axial beabstandeten Öffnungen aufweist, kann sie als gemusterte Schicht aus lichtundurchlässigem Material bezeichnet werden.
Es versteht sich, dass die Schicht aus undurchsichtigem Material eine durchgehende Schicht sein kann, die sich von einer der rechteckigen Flächen des Hauptkörpers zu einer anderen der rechteckigen Flächen des Hauptkörpers erstreckt. Alternativ kann die Schicht aus lichtundurchlässigem Material in mehreren separaten Abschnitten vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Schicht aus undurchsichtigem Material einen ersten Abschnitt auf einer der rechteckigen Flächen des Hauptkörpers und einen zweiten Abschnitt auf einer anderen der rechteckigen Flächen des Hauptkörpers umfassen.
Das Zwischenprodukt kann ferner eine Linse auf dem Hauptkörper des Zwischenprodukts an jeder der Öffnungen auf einer der rechteckigen Flächen des Hauptkörpers aufweisen.
Das Zwischenprodukt kann ferner eine Antireflexionsbeschichtung auf einer oder mehreren Oberflächen des Zwischenprodukts und/oder der Linsen aufweisen.
Die Schicht aus undurchsichtigem Material kann aus Chrom bestehen. Chrom ist ein Material, das mit Standardtechniken leicht auf Glas aufgetragen werden kann.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Träger zum Tragen einer Vielzahl von Herstellungszwischenprodukten gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt, so dass eine der rechteckigen Oberflächen, auf der die Schicht aus opakem Material von jedem der Herstellungszwischenprodukte angeordnet ist, im Wesentlichen in einer Ebene liegt.
Der Träger kann eine Trägerfläche aufweisen, die so geformt ist, dass sie die Zwischenprodukte ergänzt. Beispielsweise können in der Auflagefläche des Trägers eine Vielzahl von Merkmalen oder Nuten vorgesehen sein, die jeweils mit einem der Zwischenprodukte zusammenwirken. Jede Nut kann aus zwei Flächen bestehen, die zusammen eine allgemein dreieckige Nut bilden. Die beiden Flächen können so angeordnet sein, dass sie jeweils mindestens einen Teil einer der beiden Flächen der Zwischenprodukte berühren können.
Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Halterung vorgesehen, die eine Vielzahl einzelner dreieckiger Prismen trägt, so dass eine der rechtwinkligen Flächen von jedem der einzelnen dreieckigen Prismen im Wesentlichen in einer Ebene liegt.
Der Träger kann eine Trägerfläche aufweisen, die so geformt ist, dass sie die Vielzahl der einzelnen dreieckigen Prismen ergänzt. Beispielsweise können in der Auflagefläche des Trägers mehrere Aussparungen vorgesehen sein, die jeweils mit einem der mehreren einzelnen dreieckigen Prismen zusammenwirken. Jede Aussparung kann zwei Flächen umfassen, die zusammen eine allgemein dreieckige Rille bilden. Die beiden Flächen können so angeordnet sein, dass sie jeweils mindestens einen Teil einer der beiden Flächen eines einzelnen dreieckigen Prismas berühren können.
Figurenliste
Einige Ausführungsformen der Offenbarung werden jetzt nur beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:

zeigt eine perspektivische Ansicht eines Fertigungszwischenprodukts gemäß der vorliegenden Offenbarung;
ist eine Querschnittsansicht des in gezeigten Fertigungszwischenprodukts;
ist eine schematische Darstellung eines ersten Verfahrens zur Herstellung einer Vielzahl von optischen Prismen gemäß der vorliegenden Offenbarung; ist eine schematische Darstellung eines zweiten Verfahrens zur Herstellung einer Vielzahl von optischen Prismen gemäß der vorliegenden Offenbarung. zeigt schematisch im Querschnitt eine Anordnung von Zwischenprodukten, die von einem Träger getragen werden;
ist eine Draufsicht auf eine Anordnung von Zwischenprodukten, die von einem Träger getragen werden;
zeigt schematisch im Querschnitt die Anordnung von Zwischenprodukten, die von dem in gezeigten Träger getragen werden, und zusätzlich eine Form, die verwendet wird, um eine Vielzahl von Linsen auf jedem Zwischenprodukt zu bilden;
ist eine schematische Darstellung einer Vielzahl von Zwischenprodukten, jedes mit einer Vielzahl von Linsen, die mit einer Antireflexionsschicht versehen sind; ist eine schematische Darstellung einer Reihe von Zwischenprodukten, die getragen und mit einem Schneidewerkzeug in eine Vielzahl von einzelnen dreieckigen Prismen geteilt werden;
zeigt eine Draufsicht auf eine eindimensionale Anordnung von Zwischenprodukten auf einem Klebeträger, bevor sie durch das Schneidwerkzeug geteilt werden;
zeigt eine Draufsicht auf eine zweidimensionale Anordnung einzelner dreieckiger Prismen auf einem Klebeträger, nachdem sie durch das Schneidwerkzeug geteilt wurden;
ist eine schematische Darstellung eines dritten Verfahrens zur Herstellung einer Vielzahl von optischen Prismen gemäß der vorliegenden Offenbarung.
zeigt schematisch im Querschnitt eine Anordnung von einzelnen dreieckigen Prismen, die von einem Träger getragen werden; und
zeigt ein einzelnes dreieckiges Prisma, das entweder nach der zweiten oder der dritten Methode, wie in den und dargestellt, hergestellt werden kann.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Im Allgemeinen stellt die Offenbarung Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von optischen Elementen, insbesondere einer Vielzahl von Prismen, bereit. Die Prismen können beispielsweise eine optische Leistung aufweisen und an einer oder mehreren Oberflächen mit einer Linse versehen sein. Insbesondere sind die Verfahren in dieser Offenbarung geeignet, optische Techniken auf Waferebene für die gleichzeitige Herstellung einer Vielzahl solcher Prismen zu verwenden.
Einige Beispiele für solche Methoden sind in den beigefügten Abbildungen dargestellt.
Die und zeigen ein Fertigungszwischenprodukt 100 gemäß der vorliegenden Offenbarung. zeigt eine perspektivische Ansicht des Fertigungszwischenstücks 100 und zeigt eine Querschnittsansicht des Fertigungszwischenstücks 100.
Das Zwischenprodukt 100 besteht aus: einem Hauptkörper 110 und einer Schicht aus undurchsichtigem Material 120.
Der Hauptkörper 110 hat die Form eines dreieckigen Prismas mit drei rechteckigen Flächen 112, 114, 116 (siehe ) und zwei dreieckigen Flächen. Dies bedeutet, dass die Form des Hauptkörpers 110 des Zwischenprodukts 100 durch zwei parallele, kongruente Dreiecksflächen definiert ist, von denen eine eine Kopie der anderen ist, jedoch in einer Richtung senkrecht zur anderen Dreiecksfläche (die z-Richtung in ) verschoben ist, wobei sich eine rechteckige Fläche zwischen jedem Paar entsprechender Seiten der beiden Dreiecksflächen erstreckt.
Der Hauptkörper 110 ist aus einem lichtdurchlässigen Material (z. B. Glas) hergestellt. Die drei rechteckigen Flächen 112, 114, 116 können poliert sein.
Der hier verwendete Begriff „axial“ bezieht sich auf eine Richtung, die im Allgemeinen parallel zu einer Achse des dreieckigen Prismas verläuft (die z-Richtung in ). Die Achse steht senkrecht zu jeder der dreieckigen Flächen des Hauptkörpers 110.
Der dreieckige Querschnitt des Hauptkörpers 110 (siehe ) des Zwischenprodukts 100 ist ein gleichschenkliges rechtwinkliges Dreieck. Das heißt, das Dreieck hat zwei zueinander senkrechte kürzere Seiten 112, 114, die gleich lang sind, und eine längere Seite 116 (die in einem Winkel von 45 Grad zu jeder der kürzeren Seiten 112, 114 angeordnet ist). Die Schicht aus undurchsichtigem Material 120 ist auf den beiden kürzeren Seiten 112, 114 angebracht.
Sofern nicht anders angegeben, werden in den beigefügten Abbildungen Richtungen, die parallel zu einer Achse eines Zwischenprodukts 100 (oder einer Anordnung von parallelen Zwischenprodukten 100) verlaufen, im Allgemeinen als z-Richtung bezeichnet. In ähnlicher Weise werden die Richtungen parallel zu den beiden zueinander senkrechten kürzeren Seiten 112, 114 des Hauptkörpers im Allgemeinen als x- und y-Richtung bezeichnet. Eine Richtung parallel zur längeren Seite 116 des Hauptkörpers (die in einem Winkel von 45 Grad zu jeder der kürzeren Seiten 112, 114 angeordnet ist) wird im Allgemeinen als x' bezeichnet (und eine Richtung senkrecht zu x' und z wird im Allgemeinen als y' bezeichnet).
Die Schicht aus undurchsichtigem Material 120 ist auf zwei der rechteckigen Flächen 112, 114 des Hauptkörpers 110 angebracht. Die Schicht aus lichtundurchlässigem Material 120 umfasst eine Vielzahl von axial beabstandeten Öffnungen 130 auf jeder der beiden rechteckigen Flächen 112, 114. Jede der Öffnungen 130 auf einer der beiden Flächen 112 ist im Wesentlichen an der gleichen axialen Position angeordnet wie eine der Öffnungen 130 auf der anderen der beiden Flächen 114 (siehe ). Die Öffnungen 130 sind kreisförmig, obwohl die Öffnungen 130 in anderen Ausführungsformen auch eine andere Form haben können.
Da die Schicht aus lichtundurchlässigem Material 120 eine Vielzahl von axial beabstandeten Öffnungen 130 aufweist, kann sie als gemusterte Schicht aus lichtundurchlässigem Material bezeichnet werden.
Die Schicht aus undurchsichtigem Material 120 kann aus Chrom bestehen. Chrom ist ein Material, das mit Standardtechniken leicht auf Glas aufgetragen werden kann. So kann die Schicht aus undurchsichtigem Material 120 beispielsweise durch physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) aufgebracht werden.
Es versteht sich von selbst, dass die Schicht aus undurchsichtigem Material 120 mit verschiedenen bekannten Techniken aufgebracht werden kann. Das lichtundurchlässige Material kann selektiv aufgebracht werden, so dass es auf einige Teile des Hauptkörpers 110 nicht aufgebracht wird (diese Teile bilden dann die Öffnungen 130). Dies kann z. B. mit Hilfe einer Maske oder ähnlichem erreicht werden (die z. B. durch Fotolithografie aufgebracht werden kann). Alternativ kann das undurchsichtige Material auf die gesamte Oberfläche 112, 114 aufgebracht und dann selektiv entfernt werden, um die Öffnungen 130 zu bilden.
In dieser Ausführungsform ist die Schicht aus undurchsichtigem Material 120 eine durchgehende Schicht, die sich von einer der rechteckigen Flächen 112 des Hauptkörpers 110 zu einer anderen der rechteckigen Flächen 114 des Hauptkörpers 110 erstreckt. Es versteht sich, dass in alternativen Ausführungsformen die Schicht aus lichtundurchlässigem Material in einer Vielzahl von separaten Abschnitten bereitgestellt werden kann. Beispielsweise kann die Schicht aus lichtundurchlässigem Material einen ersten Abschnitt auf einer der rechteckigen Flächen 112 des Hauptkörpers und einen zweiten Abschnitt auf einer anderen der rechteckigen Flächen 114 des Hauptkörpers (mit einer Lücke oder Unterbrechung zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt) umfassen.
Wie weiter unten erörtert, kann das Fertigungszwischenstück 100 in einigen Ausführungsformen eine Linse auf dem Hauptkörper 110 des Fertigungszwischenstücks 110 an jeder der Öffnungen 130 auf einer der rechteckigen Flächen 112, 114 umfassen.
Wie weiter unten erläutert, kann das Fertigungszwischenprodukt 100 in einigen Ausführungsformen außerdem eine Antireflexionsbeschichtung auf einer oder mehreren Oberflächen des Fertigungszwischenprodukts 100 und/oder der Linsen aufweisen.
ist eine schematische Darstellung eines Verfahrens 300 zur Herstellung einer Vielzahl von optischen Prismen gemäß der vorliegenden Offenbarung.
Ein erster Schritt 310 des Verfahrens 300 umfasst die Bereitstellung mindestens eines Herstellungszwischenprodukts. Das Herstellungszwischenprodukt hat die Form des in den und dargestellten und oben beschriebenen Herstellungszwischenprodukts 100.
Ein zweiter Schritt 320 des Verfahrens 300 umfasst das Unterteilen des mindestens einen Fertigungszwischenprodukts 100 in eine Vielzahl einzelner dreieckiger Prismen, so dass jedes einzelne dreieckige Prisma auf zwei Seiten jeweils eine der Öffnungen 130 aufweist.
Vorteilhaft ist, dass dieses Verfahren 300 die Herstellung einer Vielzahl von Prismen in hoher Stückzahl und mit hohem Durchsatz bei gleichbleibend hoher Qualität und innerhalb hoher Fertigungstoleranzen ermöglicht, wie jetzt erläutert wird.
Bei herkömmlichen Verfahren zur Herstellung optischer Prismen wird jedes einzelne Prisma separat hergestellt. Um eine ausreichende optische Qualität zu gewährleisten, kann beispielsweise jedes einzelne Prisma durch Spritzgießen hergestellt werden. Sobald jedoch ein lichtdurchlässiger Hauptkörper des Prismas geformt worden ist, wird jedes einzelne Prisma in der Regel weiteren Bearbeitungsschritten unterzogen. So kann beispielsweise eine Linse auf eine Oberfläche des Prismas geklebt werden, um das optische Bauteil mit optischer Leistung zu versehen. Darüber hinaus kann es wünschenswert sein, zumindest einige Oberflächen (mit Ausnahme eines Einlassabschnitts auf einer Oberfläche und eines Auslassabschnitts auf einer anderen Oberfläche) mit einem undurchsichtigen Material zu beschichten, um beispielsweise zu verhindern, dass Licht von anderen Stellen als dem Einlassabschnitt bzw. dem Auslassabschnitt in das Prisma eintritt oder es verlässt. Nachteilig ist, dass diese Verfahren zeit- und kostenaufwendig sind, da jedes einzelne Prisma einem oder mehreren derartigen Nachbearbeitungsschritten unterzogen werden muss.
Das in gezeigte Verfahren 300 zur Herstellung einer Vielzahl von optischen Prismen hat gegenüber solchen bekannten Verfahren folgende Vorteile. Erstens ist die Herstellung mindestens eines Zwischenprodukts 100 mit einer Schicht aus lichtundurchlässigem Material 120 auf zwei Seiten des Hauptkörpers 110 und die anschließende Aufteilung in separate Einzelprismen wesentlich schneller und kostengünstiger als das Formen einer Vielzahl von Einzelprismen und das anschließende Versehen mit einer lichtundurchlässigen Schicht mit einer Öffnung auf jeder der beiden Seiten. Der Hauptkörper 110 des Zwischenprodukts 100 kann in einem einzigen Arbeitsgang geformt werden (z. B. durch Spritzgießen), und die Schicht aus lichtundurchlässigem Material 120 lässt sich mit bekannten Techniken, z. B. durch physikalische Gasphasenabscheidung (PVD), leicht herstellen.
Zweitens ermöglicht das mindestens eine Fertigungszwischenstück 100 mit einer Schicht aus lichtundurchlässigem Material 120 auf zwei Seiten des Hauptkörpers 110 die kontrollierte Positionierung, Teilung und Höhe einer Anordnung von Abschnitten, die schließlich jeweils einem einzelnen dreieckigen Prisma entsprechen werden. Ein einzelnes Zwischenprodukt 100 ermöglicht die sehr einfache Herstellung einer eindimensionalen Anordnung solcher Teile; eine Vielzahl von Zwischenprodukten ermöglicht die sehr einfache Herstellung einer zweidimensionalen Anordnung solcher Teile. Dies ist besonders vorteilhaft, da es ein zeitliches Array-Layout für nachfolgende Bearbeitungsschritte (z. B. das Anbringen einer Linse an jeder Portion und/oder die Teilung dieser Portionen durch einen Dicing-Prozess) ermöglicht, um Optiktechnologie auf Waferebene zu verwenden. Dadurch wird der Durchsatz bei der Herstellung weiter erhöht, während gleichzeitig eine ausreichende Präzision zur Einhaltung enger Maßtoleranzen gewährleistet ist.
Drittens kann diese Schicht 120 durch das Anbringen der Schicht aus lichtundurchlässigem Material 120 auf zwei Seiten des Hauptkörpers 110 des mindestens einen Fertigungszwischenprodukts 100 vor anderen Verarbeitungsschritten vorteilhaft die Ausrichtung der Fertigungszwischenprodukte 100 und/oder der einzelnen dreieckigen Prismen unterstützen, um einen hohen Durchsatz bei der Stapelverarbeitung mit optischen Techniken auf Waferebene zu ermöglichen. Beispielsweise kann jede Öffnung 130 als Ausrichtungsmerkmal (oder Referenzpunkt) verwendet werden, um eine schnelle und genaue Ausrichtung des Teils, auf dem sie angebracht ist, mit einem anderen Bauteil zu ermöglichen (z. B. unter Verwendung optischer oder lithografischer Verfahren auf Waferebene).
Daher ermöglicht das in dargestellte Verfahren 300 durch die Verwendung der Zwischenprodukte 100 die Herstellung von Prismen (die mit einer Linse versehen sein können) in großen Mengen.
Der Schritt 310 der Bereitstellung mindestens eines Fertigungszwischenprodukts 100 kann die Beschaffung des vorgeformten Fertigungszwischenprodukts 100 (z. B. über einen Drittanbieter) anstelle seiner direkten Formung umfassen. Alternativ kann der Schritt 310 des Bereitstellens mindestens eines Fertigungszwischenprodukts 100 beliebige Teilschritte des Formens des Fertigungszwischenprodukts 100 umfassen, wie z. B. das Formen des Hauptkörpers 110 des mindestens einen Fertigungszwischenprodukts 100 aus einem lichtdurchlässigen Material und/oder das Aufbringen einer Schicht aus lichtundurchlässigem Material 120 auf zwei der drei rechteckigen Oberflächen des Hauptkörpers 110.
Bei Ausführungsformen, bei denen der Schritt 310 des Bereitstellens mindestens eines Fertigungszwischenprodukts 100 das Formen mindestens eines Teils des Fertigungszwischenprodukts 100 umfasst, kann der Schritt 310 das Aufbringen der Schicht aus lichtundurchlässigem Material 120 auf zwei der drei rechteckigen Oberflächen des Hauptkörpers 110 jedes Fertigungszwischenprodukts 100 durch physikalische Abscheidung aus der Dampfphase umfassen. Die Schicht aus undurchsichtigem Material 120 kann aus Chrom bestehen, das mit Standardtechniken leicht auf Glas aufgetragen werden kann.
Im Gebrauch bildet jede der Seiten jedes einzelnen dreieckigen Prismas, die einen Teil der Schicht aus undurchsichtigem Material 120 (und eine Öffnung 130) aufweisen, einen Einlass und einen Auslass des einzelnen dreieckigen Prismas. Die dritte Seite bildet im Gebrauch eine Oberfläche zur Umlenkung von Licht, das durch eine Öffnung 130 (den Einlass) in das Prisma eintritt, in Richtung der anderen Öffnung 130 (den Auslass), zum Beispiel durch Totalreflexion.
Der Schritt 320 des Aufteilens des mindestens einen Fertigungszwischenprodukts 100 in eine Vielzahl von einzelnen dreieckigen Prismen kann bedeuten, dass das mindestens eine Fertigungszwischenprodukt 100 in eine Vielzahl von einzelnen dreieckigen Prismen getrennt, geschnitten, zerteilt oder gewürfelt wird.
In einigen Ausführungsformen umfasst der erste Schritt 310 die Bereitstellung einer Vielzahl von Fertigungszwischenprodukten 100 und der zweite Schritt die Aufteilung jedes der Fertigungszwischenprodukte 100 in eine Vielzahl von einzelnen dreieckigen Prismen.
Vorteilhafterweise kann durch die Bereitstellung einer Vielzahl von Zwischenprodukten 100 eine zweidimensionale Anordnung von Abschnitten gebildet werden, die schließlich jeweils einem einzelnen dreieckigen Prisma entsprechen (mit genau kontrollierbarer Positionierung, Teilung und Höhe der Anordnung). Dies ermöglicht größere Durchsatzsteigerungen durch den Einsatz der Wafer-Level-Optics-Technologie.
In einigen Ausführungsformen umfasst der zweite Schritt 320: Anordnen einer Vielzahl von Fertigungszwischenprodukten 100, so dass sie zueinander parallel und axial ausgerichtet sind, um eine Anordnung von Fertigungszwischenprodukten 100 zu bilden; und Schneiden der Anordnung von Fertigungszwischenprodukten 100 mindestens einmal. Eine solche Anordnung von axial ausgerichteten Zwischenprodukten 100 ermöglicht es, dass alle Zwischenprodukte 100 in einem einzigen Schneidevorgang (oder in mehreren solchen Schneidevorgängen) geteilt werden können.
In einigen Ausführungsformen kann der zweite Schritt 320 darin bestehen, die Zwischenprodukte 100 auf einem Klebeträger anzuordnen. Der Klebeträger kann aus einem Dicing-Tape bestehen, wie es in lithografischen Verfahren verwendet wird.
In einigen Ausführungsformen kann der zweite Schritt 320 das mindestens einmalige Schneiden einer Anordnung von Fertigungszwischenprodukten 100 umfassen, indem ein Schneidwerkzeug verwendet wird, um durch jedes Fertigungszwischenprodukt 100 in der Anordnung von Fertigungszwischenprodukten in einer Richtung zu schneiden, die im Allgemeinen senkrecht zu einer axialen Richtung der Fertigungszwischenprodukte 100 verläuft. Bei dem Schneidewerkzeug kann es sich um eine rotierende Säge handeln, z. B. eine Würfelsäge, wie sie in lithografischen Verfahren verwendet wird.
In einigen Ausführungsformen kann das Verfahren 300 ferner einen optionalen Schritt des Aufbringens einer Schicht eines zweiten lichtundurchlässigen Materials auf einer oder beiden dreieckigen Oberflächen der einzelnen dreieckigen Prismen umfassen (nachdem das oder jedes Fertigungszwischenprodukt 100 in die Vielzahl der einzelnen dreieckigen Prismen unterteilt wurde). Die Schichten des zweiten undurchsichtigen Materials können durch Sprühbeschichtung oder Siebdruck aufgebracht werden. Die Schichten des zweiten undurchsichtigen Materials können eine Dicke in der Größenordnung von 2-3 µm haben. Das zweite undurchsichtige Material kann eine geringe optische Durchlässigkeit aufweisen. Beispielsweise können die Schichten des zweiten undurchsichtigen Materials eine optische Transmissionsdichte von etwa 4OD (d. h. eine Transmission von etwa 0,01 %) aufweisen.
ist eine schematische Darstellung eines zweiten Verfahrens 400 zur Herstellung einer Vielzahl von optischen Prismen gemäß der vorliegenden Offenbarung. Das zweite Verfahren 400 zur Herstellung einer Vielzahl optischer Prismen gemäß der vorliegenden Offenbarung ist ein spezielles Beispiel für das erste Verfahren 300 zur Herstellung einer Vielzahl optischer Prismen, wie in gezeigt.
Ein erster Schritt 410 des zweiten Verfahrens 400 (der dem ersten Schritt 310 des ersten Verfahrens 300 entspricht) umfasst das Bereitstellen einer Vielzahl von Herstellungszwischenprodukten 100 in der in den und gezeigten und oben beschriebenen Form.
Ein zweites 420 des zweiten Verfahrens 400 umfasst das Tragen der mehreren Zwischenprodukte 100 in der Weise, dass eine der rechteckigen Flächen 112, auf denen die Schicht aus lichtundurchlässigem Material 120 vorgesehen ist, zugänglich ist. Insbesondere wird die Mehrzahl der Zwischenprodukte 100 so gelagert, dass eine der rechteckigen Flächen 112, auf denen die Schicht aus lichtundurchlässigem Material 120 angeordnet ist, von jedem der Zwischenprodukte 100 im Wesentlichen in einer Ebene liegt.
Ein Beispiel dafür, wie dies erreicht werden kann, wird anhand von erläutert. Es wird ein Träger 500 bereitgestellt, der eine Auflagefläche aufweist (die im Gebrauch eine obere Fläche des Trägers sein kann), die so geformt ist, dass sie die Herstellungszwischenprodukte 100 trägt. Insbesondere ist eine Vielzahl von Merkmalen oder Nuten 510 in der Auflagefläche des Trägers 500 vorgesehen, die jeweils mit einem der Zwischenprodukte 100 zusammenwirken. Jede Nut 510 umfasst zwei Flächen 512, 514, die zusammen eine allgemein dreieckige Nut 510 bilden. Die beiden Flächen 512, 514 sind so angeordnet, dass sie jeweils mindestens einen Teil einer der beiden Flächen 114, 116 der Zwischenprodukte 100 berühren können. Die Nuten 510 sind so angeordnet, dass, wenn ein Fertigungszwischenprodukt 100 in jeder der Nuten angeordnet ist, eine Oberfläche 112 von jedem der Fertigungszwischenprodukte im Wesentlichen in einer Ebene 520 liegt. Der Träger 500 kann als Spannfutter oder als Tisch bezeichnet werden.
Die Zwischenprodukte 100 können auf dem Träger 500 festgeklemmt werden. Beispielsweise können die Zwischenprodukte 100 mechanisch oder durch Vakuum (auch als Saugklemmen bezeichnet) an den Träger 500 geklemmt werden. Selbstverständlich können alternativ auch andere Arten der Befestigung verwendet werden. Um die Vakuumklemmung zu erleichtern, kann die Nut 510 zusätzlich zu einem allgemein dreieckigen Abschnitt der Nut 510, der durch die beiden Oberflächen 512, 514 definiert ist, die die Oberflächen 114, 116 der Zwischenprodukte 100 berühren, einen Kanal 516 aufweisen, der nicht von den Zwischenprodukten 100 besetzt ist, wenn sie von der Halterung 500 getragen werden. Sobald die Zwischenprodukte 100 in Kontakt mit dem Träger 500 sind, können diese Kanäle 516 auf einem niedrigeren Druck als dem Umgebungsdruck gehalten werden, um eine Saugkraft zu erzeugen, die die Zwischenprodukte am Träger 500 festhält.
Auf diese Weise kann, wie in zu sehen ist, eine zweidimensionale Anordnung 530 von Öffnungen 130 leicht und genau gebildet werden. Es wird deutlich, dass jede der in gezeigten Öffnungen 130 einem Teil eines Fertigungszwischenstücks 100 entspricht, das ein anderes individuelles dreieckiges Prisma bilden wird. Daher kann die in gezeigte Anordnung 530 alternativ auch als zweidimensionale Anordnung von Teilen der Zwischenprodukte 100 beschrieben werden, die verschiedenen individuellen dreieckigen Prismen entsprechen.
Wiederum Bezug nehmend auf , umfasst ein dritter Schritt 430 des zweiten Verfahrens 400 die Bereitstellung einer Linse auf dem Hauptkörper 110 jedes Fertigungszwischenprodukts 100 an jeder der Öffnungen 130 in der Schicht aus undurchsichtigem Material 120 auf der Oberfläche 112, die zugänglich ist. Das heißt, dass eine Linse an jeder der Öffnungen 130 in der zweidimensionalen Anordnung 530 von Öffnungen vorgesehen wird, die in gezeigt ist. Indem die Linsen an den Öffnungen 130 angebracht werden, bevor die Zwischenprodukte 100 in einzelne dreieckige Prismen unterteilt werden, bietet die Steifigkeit der Zwischenprodukte 100 zusätzlichen Halt. Vorteilhafterweise kann diese zusätzliche Unterstützung die Verformung des lichtdurchlässigen Materials (entweder des Hauptkörpers 110 und/oder der Linsen) verringern oder sogar verhindern.
Insbesondere kann der Schritt 430 des zweiten Verfahrens 400 das Ausbilden der Linsen auf den Hauptkörpern 110 an jeder Öffnung 130 umfassen. Beispielsweise können die Linsen auf den Hauptkörpern 110 an jeder Öffnung 130 bereitgestellt werden, indem die Linsen direkt auf die Hauptkörper 110 der Herstellungszwischenprodukte 100 geformt werden.
Ein Beispiel dafür, wie dies erreicht werden kann, wird anhand von erläutert. Eine Form 600 mit einer zweidimensionalen Anordnung einzelner Formteile 610 ist vorgesehen. Jeder einzelne Formteil umfasst eine allgemein konkave Ausnehmung an der Form 600. Die Konfiguration der zweidimensionalen Anordnung der einzelnen Formabschnitte 610 entspricht im Wesentlichen der zweidimensionalen Anordnung 530 der in der Ebene 520 gebildeten Öffnungen 130 (siehe . Die Form wird mit der in der Ebene 520 gebildeten zweidimensionalen Anordnung 530 von Öffnungen 130 so ausgerichtet, dass jeder einzelne Formteil 610 in einer zur Ebene 520 parallelen Ebene im Wesentlichen an der gleichen Position liegt wie eine der Öffnungen 130 in der in der Ebene 520 gebildeten zweidimensionalen Anordnung 530 von Öffnungen 130 (d. h. die x-z-Ebene in den Abbildungen). Die Form 600 wird dann mit der Mehrzahl der Zwischenprodukte 100 in Kontakt gebracht. Beispielsweise kann ein Teil der Form 600, der jeden einzelnen Formteil 610 umgibt, einen Teil der Schicht aus undurchsichtigem Material 120 berühren, der eine entsprechende Öffnung 130 umgibt.
Eine Linse 620 kann auf jedem Hauptkörper 110 an jeder Öffnung 130 durch Formen mit Hilfe der einzelnen Formteile 610 gebildet werden. Die Linsen 620 können zum Beispiel aus Epoxidharz durch ein Prägeverfahren auf Waferebene hergestellt werden. Die Form 600 kann eine PDMS-Form sein. Das heißt, die Form 600 kann aus PDMS (Polydimethylsiloxan) hergestellt sein. Der Formgebungsprozess kann einen Aushärtungsprozess (z. B. UV-Bestrahlung) umfassen oder von einem solchen gefolgt werden.
Vorteilhaft ist, dass die Verwendung der Zwischenprodukte 100 es ermöglicht, diese Formgebung für eine Reihe von Öffnungen 130 mit optischen Techniken auf Waferebene durchzuführen. Dies kann als Linsenreplikation auf Wafer-Ebene auf die Zwischenprodukte 100 bezeichnet werden. Die präzise Kontrolle, die durch die Zwischenprodukte 100 ermöglicht wird, erlaubt das gleichzeitige Abformen der Linsenstruktur direkt auf den Zwischenprodukten 100. Die Haftung kann durch direkte Vernetzung des Polymers auf der Oberfläche 112 des lichtdurchlässigen Materials des Hauptkörpers (z. B. Glas) erreicht werden.
Ein weiterer Vorteil des Spritzgießens der Linsen 620 direkt auf das lichtdurchlässige Material des Hauptkörpers 110 besteht darin, dass es die optische Effizienz des fertigen Produkts erhöhen kann, da das Material, aus dem die Linsen 620 geformt werden, direkt mit dem lichtdurchlässigen Material der Prismen verbunden werden kann. Im Gegensatz dazu werden bei Verfahren nach dem Stand der Technik die Linsen in der Regel separat geformt und mit einer zusätzlichen Klebeschicht an die einzelnen Prismen geklebt.
Wie in dargestellt, werden in einem vierten Schritt 440 des zweiten Verfahrens 400 eine oder mehrere Oberflächen des Zwischenprodukts 100 mit einer Antireflexionsschicht versehen. Dies ist in schematisch dargestellt. Insbesondere wird eine Antireflexionsbeschichtung 700 rund um jedes Fertigungszwischenstück 100 (und die Vielzahl von Linsen 620, die in Schritt 430 darauf angebracht wurden) aufgebracht. Dabei können im Wesentlichen alle Oberflächen abgedeckt werden (obwohl die beiden dreieckigen Flächen des Hauptkörpers 110 von diesem Beschichtungsprozess ausgenommen werden können). Eine solche Antireflexionsbeschichtung, die um die Zwischenprodukte 100 und die Linsen 620 herum aufgebracht wird, kann zu einer Verbesserung der optischen Effizienz führen.
Die Zwischenprodukte werden von dem Träger 500 entfernt, bevor die Antireflexionsschicht 700 aufgebracht wird.
Wiederum Bezug nehmend auf , umfasst ein fünfter Schritt 450 des zweiten Verfahrens 400: Anordnen der Vielzahl von Zwischenprodukten 100, so dass sie zueinander parallel und axial ausgerichtet sind, um eine Anordnung von Zwischenprodukten 100 zu bilden. Axial ausgerichtet bedeutet hier, dass die Zwischenprodukte 100 in einer Richtung parallel zu ihren (parallelen) Achsen (die z-Richtung in den ) im Wesentlichen an der gleichen Position angeordnet sind. Eine solche Anordnung von axial ausgerichteten Zwischenprodukten 100 ermöglicht es, alle Zwischenprodukte 100 in einem einzigen Schneidevorgang (oder einer Vielzahl solcher Schneidevorgänge) gemeinsam zu teilen.
Ein sechster Schritt 460 des zweiten Verfahrens 400 umfasst das mindestens einmalige Schneiden der Anordnung von Fertigungszwischenprodukten 100 unter Verwendung eines Schneidwerkzeugs zum Schneiden durch jedes Fertigungszwischenprodukt 100 in der Anordnung von Fertigungszwischenprodukten in einer Richtung, die im Allgemeinen senkrecht zu einer axialen Richtung der Fertigungszwischenprodukte 100 verläuft.
Es wird deutlich, dass der fünfte und sechste Schritt 450, 460 der zweiten Methode 400 dem zweiten Schritt 320 der ersten Methode 300 entspricht.
Der fünfte und sechste Schritt 450, 460 des zweiten Verfahrens 400 wird nun unter Bezugnahme auf die bis näher beschrieben.
Der fünfte Schritt 450 umfasst das Anordnen der Zwischenprodukte 100 auf einem Klebeträger 800 (siehe , so dass sie parallel zueinander und axial ausgerichtet sind und eine Anordnung 810 von Zwischenprodukten 100 bilden. Der Klebeträger 800 kann aus Dicing-Tape bestehen, wie es in lithografischen Verfahren verwendet wird. Insbesondere sind die Zwischenprodukte 100 so angeordnet, dass die rechteckige Fläche 116 jedes Hauptkörpers 110, die der längeren Seite des dreieckigen Querschnitts des Hauptkörpers 110 entspricht, mit dem Klebeträger in Kontakt ist.
zeigt eine Draufsicht auf die (eindimensionale) Anordnung 810 von Zwischenprodukten auf dem Klebstoffträger 800.
In ist auch ein Schneidewerkzeug 820 dargestellt. Bei dem Schneidewerkzeug kann es sich um eine rotierende Säge handeln, z. B. eine Würfelsäge, wie sie bei lithografischen Verfahren verwendet wird.
Während des sechsten Schritts 460 des zweiten Verfahrens 400 kann das Schneidewerkzeug verwendet werden, um eine Vielzahl von Schnitten durch jedes Fertigungszwischenstück 100 in der Anordnung 810 von Fertigungszwischenstücken 100 in einer Richtung 830 durchzuführen, die im Allgemeinen senkrecht zur axialen Richtung der Fertigungszwischenstücke 100 verläuft. Insbesondere wird ein Schnitt zwischen benachbarten Paaren von Öffnungen 130 durchgeführt. Als Ergebnis jedes Schnitts durch jedes Fertigungszwischenstück 100 in der Anordnung 810 von Fertigungszwischenstücken 100 durch das Schneidwerkzeug 820 wird eine Lücke 840 (siehe ) in der Anordnung 810 von Fertigungszwischenstücken 100 (in der x'-Richtung) gebildet. Nach allen Schnitten durch jedes Fertigungszwischenstück 100 in der Anordnung 810 von Fertigungszwischenstücken 100 wird eine (zweidimensionale) Anordnung 850 von einzelnen dreieckigen Prismen 860 gebildet. zeigt eine Draufsicht auf die zweidimensionale Anordnung 850 von einzelnen dreieckigen Prismen 860 auf dem Klebeträger 800.
Ein siebter Schritt 470 des zweiten Verfahrens 400, der sich wieder auf bezieht, umfasst das Aufbringen einer Schicht eines zweiten undurchsichtigen Materials auf beide dreieckigen Oberflächen der einzelnen dreieckigen Prismen 860. Die Schichten des zweiten lichtundurchlässigen Materials können durch ein beliebiges geeignetes Verfahren, wie z. B. durch Sprühbeschichtung oder Siebdruck, aufgebracht werden. Die Schichten des zweiten undurchsichtigen Materials können eine Dicke in der Größenordnung von 2-3 µm haben. Das zweite undurchsichtige Material kann schwarz sein. Das zweite undurchsichtige Material kann eine geringe optische Durchlässigkeit aufweisen. Beispielsweise können die Schichten des zweiten undurchsichtigen Materials eine optische Transmissionsdichte von etwa 4OD (d. h. eine Transmission von etwa 0,01 %) aufweisen.
ist eine schematische Darstellung eines dritten Verfahrens 900 zur Herstellung einer Vielzahl von optischen Prismen gemäß der vorliegenden Offenbarung. Das dritte Verfahren 900 zur Herstellung einer Vielzahl optischer Prismen gemäß der vorliegenden Offenbarung ist ein alternatives spezifisches Beispiel für das erste Verfahren 300 zur Herstellung einer Vielzahl optischer Prismen, wie in gezeigt.
Ein erster Schritt 910 des dritten Verfahrens 900 umfasst die Bereitstellung einer Vielzahl von Zwischenprodukten 100 in der in den und dargestellten und oben beschriebenen Form. Der erste Schritt 910 des dritten Verfahrens 900 ist äquivalent zu dem ersten Schritt 410 des zweiten Verfahrens 400 (und dem ersten Schritt 310 des ersten Verfahrens 300) und wird daher hier nicht weiter erörtert.
Ein zweiter Schritt 920 des dritten Verfahrens 900 umfasst das Anordnen der Vielzahl von Zwischenprodukten 100, so dass sie zueinander parallel und axial ausgerichtet sind, um eine Anordnung von Zwischenprodukten 100 zu bilden. Der zweite Schritt 920 des dritten Verfahrens 900 ist äquivalent zum fünften Schritt 450 des zweiten Verfahrens 400 und wird daher hier nicht weiter erörtert.
Ein dritter Schritt 930 des dritten Verfahrens 900 umfasst das mindestens einmalige Schneiden der Anordnung von Fertigungszwischenprodukten 100 durch Verwendung eines Schneidwerkzeugs, um durch jedes Fertigungszwischenprodukt 100 in der Anordnung von Fertigungszwischenprodukten in einer Richtung zu schneiden, die im Allgemeinen senkrecht zu einer axialen Richtung der Fertigungszwischenprodukte 100 ist. Der dritte Schritt 930 des dritten Verfahrens 900 ist äquivalent zum sechsten Schritt 460 des zweiten Verfahrens 400 und wird daher hier nicht weiter erörtert.
Ein vierter Schritt 940 des dritten Verfahrens 900 umfasst das Aufbringen einer Schicht aus einem zweiten undurchsichtigen Material auf beide dreieckigen Oberflächen der einzelnen dreieckigen Prismen 860. Der vierte Schritt 940 des dritten Verfahrens 900 ist äquivalent zum siebten Schritt 470 des zweiten Verfahrens 400 und wird daher hier nicht weiter erörtert.
Ein fünfter Schritt 950 des dritten Verfahrens 900 besteht darin, die einzelnen dreieckigen Prismen 860 so zu stützen, dass eine der rechteckigen Flächen, die einen Teil der Schicht aus lichtundurchlässigem Material 120 mit einer Öffnung 130 von jedem der einzelnen dreieckigen Prismen 860 aufweist, im Wesentlichen in einer Ebene liegt. Der erste Schritt 950 des dritten Verfahrens 900 entspricht im Allgemeinen dem zweiten Schritt 420 des zweiten Verfahrens 400, obwohl er durchgeführt wird, nachdem die Zwischenprodukte 100 in eine Vielzahl von einzelnen dreieckigen Prismen 860 aufgeteilt wurden. Er kann in ähnlicher Weise wie das oben unter Bezugnahme auf beschriebene Verfahren durchgeführt werden, wie jetzt unter Bezugnahme auf beschrieben.
Es wird ein Träger 1000 bereitgestellt, dessen Auflagefläche (die im Gebrauch eine obere Fläche des Trägers 1000 sein kann) so geformt ist, dass sie die einzelnen dreieckigen Prismen 860 trägt. Insbesondere ist eine Vielzahl von Merkmalen oder Ausnehmungen 1010 in der Auflagefläche des Trägers 1000 vorgesehen, die jeweils mit einem der einzelnen dreieckigen Prismen 860 zusammenwirken. Jede Aussparung 1010 umfasst zwei Flächen 1012, 1014, die zusammen eine Aussparung 1010 bilden, die im Allgemeinen einen dreieckigen Querschnitt aufweist. Optional können zusätzlich zwei weitere Flächen vorgesehen werden, um die Ausrichtung der einzelnen dreieckigen Prismen 860 in z-Richtung zu erleichtern. Die beiden Flächen 1012, 1014 sind so angeordnet, dass sie jeweils mindestens einen Teil einer von zwei Flächen der einzelnen dreieckigen Prismen 860 berühren können (die jeweils zwei Flächen 114, 116 der Fertigungszwischenprodukte 100 entsprechen). Die Aussparungen 1010 sind so angeordnet, dass, wenn ein einzelnes dreieckiges Prisma in jeder Aussparung angeordnet ist, eine Oberfläche von jedem der einzelnen dreieckigen Prismen 860 im Wesentlichen in einer Ebene 1020 liegt. Der Träger 1000 kann als Spannfutter oder als Tisch bezeichnet werden.
Die einzelnen dreieckigen Prismen 860 können auf dem Träger 1000 festgeklemmt werden. Zum Beispiel können die einzelnen dreieckigen Prismen 860 mit Vakuum oder Saugnäpfen an der Halterung 1000 befestigt werden. Es versteht sich, dass alternativ auch andere Arten der Klemmung verwendet werden können. Um die Vakuumklemmung zu erleichtern, kann die Aussparung 1010 zusätzlich zu einem allgemein dreieckigen Abschnitt der Aussparung 1010, der durch die beiden Flächen 1012, 1014 definiert ist, die die Oberflächen der einzelnen dreieckigen Prismen 860 berühren, einen Kanal 1016 aufweisen, der nicht von den einzelnen dreieckigen Prismen 860 besetzt ist, wenn sie von der Halterung 1000 getragen werden. Sobald die einzelnen dreieckigen Prismen 860 in Kontakt mit dem Träger 1000 sind, können diese Kanäle 1016 auf einem niedrigeren Druck als dem Umgebungsdruck gehalten werden, um eine Saugkraft zu erzeugen, die die einzelnen dreieckigen Prismen 860 am Träger 1000 festhält.
Auf diese Weise kann, wie in zu sehen ist, eine zweidimensionale Anordnung 530 von Öffnungen 130 leicht und genau gebildet werden. Es wird deutlich, dass jede der in gezeigten Öffnungen 130 einem Teil eines Fertigungszwischenstücks 100 entspricht, das ein anderes individuelles dreieckiges Prisma bilden wird. Daher kann die in gezeigte Anordnung 530 alternativ auch als zweidimensionale Anordnung von Teilen der Zwischenprodukte 100 beschrieben werden, die verschiedenen individuellen dreieckigen Prismen entsprechen.
Ein sechster Schritt 960 des dritten Verfahrens 900 umfasst: das Anbringen einer Linse auf einem Hauptkörper jedes einzelnen dreieckigen Prismas an jeder der Öffnungen 130 in der Schicht aus undurchsichtigem Material 120 auf den rechteckigen Flächen, die in der Ebene 1020 liegen. Der sechste Schritt 960 des dritten Verfahrens 900 entspricht im Allgemeinen dem dritten Schritt 430 des zweiten Verfahrens 400, obwohl die Bereitstellung von Linsen auf eine andere Weise erfolgt.
Vorteilhafterweise wird durch die Bereitstellung der Linsen nach der Teilung der Zwischenprodukte 100 in einzelne dreieckige Prismen 860 das Risiko einer Beschädigung oder Verunreinigung der Linsen durch den Teilungsprozess vermieden. Dadurch können hochwertigere Glaslinsen verwendet werden, ohne dass die Linsen nachträglich mit einer Schutzschicht oder Ähnlichem versehen werden müssen.
Obwohl die Zwischenprodukte 100 bereits in die einzelnen dreieckigen Prismen 860 unterteilt wurden, können die Öffnungen 130, da die Zwischenprodukte 100 auf zwei Seiten 112, 114 mit einer Schicht aus lichtundurchlässigem Material 120 versehen wurden und jedes einzelne dreieckige Prisma auf jeder seiner beiden Seiten eine der Öffnungen 130 aufweist, zur Unterstützung der Ausrichtung der einzelnen dreieckigen Prismen verwendet werden, um optische Techniken auf Waferebene mit hohem Durchsatz zu ermöglichen. Zum Beispiel kann jede Öffnung 130 als Ausrichtungsmerkmal (oder Referenzpunkt) verwendet werden, um eine schnelle und genaue Ausrichtung des einzelnen dreieckigen Prismas 860, auf dem es angebracht ist, mit einer entsprechenden Linse zu ermöglichen.
Die Linsen können separat durch ein Glas-Spritzgussverfahren hergestellt werden. Optional können die Linsen vor dem Zusammenbau mit den einzelnen Dreiecksprismen einzeln mit einer Antireflexionsschicht versehen werden.
Der Schritt 960 des Anbringens einer Linse auf einem Hauptkörper jedes einzelnen dreieckigen Prismas 860 kann Folgendes umfassen: Bereitstellen einer Klebstoffmenge an jeder der Öffnungen 130 in der Schicht aus lichtundurchlässigem Material 120 auf den rechteckigen Flächen, die in der Ebene 1020 liegen; und Ankleben jeder Linse an eine entsprechende der Öffnungen über die Klebstoffmengen.
Bei dem Klebstoff kann es sich um einen optisch klaren Klebstoff handeln, z. B. um einen Epoxidklebstoff. Der Schritt des Aufklebens jeder Linse auf eine der entsprechenden Öffnungen mittels der genannten Mengen an Klebstoff kann die Anwendung von Druck und/oder erhöhter Temperatur umfassen. Der Schritt des Aufklebens jeder Linse auf eine entsprechende der Öffnungen über die genannten Mengen an Klebstoff umfasst einen Aushärtungsprozess, der eine Bestrahlung (z. B. mit ultravioletter Strahlung) beinhalten kann.
Die Ausrichtung jedes einzelnen dreieckigen Prismas 860 und der zugehörigen Linse kann mit Hilfe einer Kante einer Öffnung in der Schicht aus undurchsichtigem Material als Ausrichtungsmerkmal erfolgen.
zeigt ein einzelnes dreieckiges Prisma 860, das entweder mit der zweiten oder der dritten Methode 400, 900 hergestellt werden kann.
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können in vielen verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden, darunter in jedem optischen System oder Abbildungssystem, zum Beispiel in der Mobiltelefon- und anderen Industrien.
Bezugszeichenliste

100: verarbeitendes Zwischenprodukt
110a: Hauptkörper
120: eine Schicht aus undurchsichtigem Material
112, 114: zwei zueinander rechtwinklige kürzere Seiten des Hauptkörpers
116: eine längere Seite des Hauptkörpers
130: eine Vielzahl von axial beabstandeten Öffnungen in der Schicht aus undurchsichtigem Material
300: ein erstes Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von optischen Prismen
310: ein erster Schritt des ersten Verfahrens 300
320: ein zweiter Schritt des ersten Verfahrens 300
400: ein zweites Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von optischen Prismen
410: ein erster Schritt des zweiten Verfahrens 400
420: ein zweiter Schritt des zweiten Verfahrens 400
430: ein dritter Schritt des zweiten Verfahrens 400
440: ein vierter Schritt des zweiten Verfahrens 400
450: ein fünfter Schritt des zweiten Verfahrens 400
460: ein sechster Schritt des zweiten Verfahrens 400
470: ein siebter Schritt des zweiten Verfahrens 400
500a: Unterstützung
510: eine Vielzahl von Rillen
512,514: zwei Flächen jeder der Rillen
516a: Kanal
520: ein Flugzeug
530: zweidimensionale Anordnung von Blenden
600: eine Form
610: einzelne Formportionen
620: ein Objektiv
700: eine Antireflexionsbeschichtung
800: ein Klebeträger
810: eine Reihe von Zwischenprodukten für die Herstellung
820a: Schneidwerkzeug
830a: Schnittrichtung
840: eine Lücke
850: eine zweidimensionale Anordnung von einzelnen dreieckigen Prismen
860: ein einzelnes dreieckiges Prisma
900: ein drittes Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von optischen Prismen
910: ein erster Schritt des dritten Verfahrens 900
920: ein zweiter Schritt der dritten Methode 900
930: ein dritter Schritt des dritten Verfahrens 900
940: ein vierter Schritt der dritten Methode 900
950: ein fünfter Schritt des dritten Verfahrens 900
960: ein sechster Schritt des dritten Verfahrens 900
1000a: Unterstützung
1010: eine Vielzahl von Aussparungen
1012,1014: zwei Flächen jeder der Vertiefungen
1016a: Kanal
1020a: Flugzeug

Der Fachmann wird verstehen, dass in der vorangehenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen Positionsbegriffe wie „oben“, „entlang“, „seitlich“ usw. unter Bezugnahme auf konzeptionelle Abbildungen, wie sie in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, verwendet werden. Diese Begriffe werden der Einfachheit halber verwendet, sind aber nicht als einschränkend zu verstehen. Diese Begriffe sind daher so zu verstehen, dass sie sich auf ein Objekt beziehen, wenn es sich in einer Ausrichtung befindet, wie sie in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist.
Obwohl die Offenbarung in Form von bevorzugten Ausführungsformen, wie oben dargelegt, beschrieben wurde, ist es zu verstehen, dass diese Ausführungsformen nur zur Veranschaulichung dienen und dass die Ansprüche nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt sind. Der Fachmann kann im Hinblick auf die Offenbarung Modifikationen und Alternativen vornehmen, die in den Anwendungsbereich der beigefügten Ansprüche fallen. Jedes Merkmal, das in der vorliegenden Beschreibung offenbart oder dargestellt ist, kann in jede beliebige Ausführungsform eingebaut werden, sei es allein oder in geeigneter Kombination mit jedem anderen hier offengelegten oder dargestellten Merkmal.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von optischen Prismen, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen mindestens eines Fertigungszwischenprodukts, wobei das Fertigungszwischenprodukt umfasst: einen Hauptkörper in Form eines dreieckigen Prismas mit drei rechteckigen Oberflächen und zwei dreieckigen Oberflächen, wobei der Hauptkörper aus einem lichtdurchlässigen Material gebildet ist; und eine Schicht aus lichtundurchlässigem Material, die auf zwei der drei rechteckigen Oberflächen des Hauptkörpers vorgesehen ist, wobei die Schicht aus lichtundurchlässigem Material eine Vielzahl von axial beabstandeten Öffnungen auf jeder der zwei der drei rechteckigen Oberflächen umfasst, wobei jede der Öffnungen auf einer der zwei Oberflächen im Wesentlichen an der gleichen axialen Position wie eine der Öffnungen auf der anderen der zwei Oberflächen angeordnet ist; und Unterteilen des mindestens einen Fertigungszwischenstücks in eine Vielzahl einzelner dreieckiger Prismen, so dass jedes einzelne dreieckige Prisma auf zwei Seiten jeweils eine der Öffnungen aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem eine Vielzahl von Zwischenprodukten für die Herstellung bereitgestellt wird, die anschließend jeweils in eine Vielzahl von einzelnen dreieckigen Prismen unterteilt werden.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem jedes aus der Vielzahl der Herstellungszwischenprodukte in eine Vielzahl von einzelnen dreieckigen Prismen unterteilt wird: Anordnen der Vielzahl von Herstellungszwischenprodukten, so dass sie zueinander parallel und axial ausgerichtet sind, um eine Anordnung von Herstellungszwischenprodukten zu bilden; und die Palette der Zwischenprodukte mindestens einmal zu schneiden.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Anordnen der Vielzahl von Herstellungszwischenprodukten derart, dass sie zueinander parallel und axial ausgerichtet sind, um eine Anordnung von Herstellungszwischenprodukten zu bilden, das Anordnen der Vielzahl von Herstellungszwischenprodukten auf einem Klebeträger beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das mindestens einmalige Schneiden der Anordnung von Fertigungszwischenprodukten die Verwendung eines Schneidwerkzeugs beinhaltet, um durch jedes Fertigungszwischenprodukt in der Anordnung von Fertigungszwischenprodukten in einer Richtung zu schneiden, die im Allgemeinen senkrecht zu einer axialen Richtung verläuft.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem vor dem Aufteilen des oder jedes Fertigungszwischenprodukts in eine Vielzahl von einzelnen dreieckigen Prismen das Verfahren ferner umfasst: Das mindestens eine Fertigungszwischenprodukt so zu tragen, dass eine der rechteckigen Flächen, auf denen die Schicht aus undurchsichtigem Material vorgesehen ist, zugänglich ist; und Anbringen einer Linse auf dem Hauptkörper des oder jedes Zwischenprodukts an jeder der Öffnungen in der Schicht aus undurchsichtigem Material auf der zugänglichen Oberfläche.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem eine Vielzahl von Herstellungszwischenprodukten bereitgestellt wird, die jeweils anschließend in eine Vielzahl von einzelnen dreieckigen Prismen unterteilt werden, und bei dem die Vielzahl von Herstellungszwischenprodukten so gehalten wird, dass eine der rechteckigen Oberflächen, auf der die Schicht aus undurchsichtigem Material von jedem der Herstellungszwischenprodukte angeordnet ist, im Wesentlichen in einer Ebene liegt.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Linsen auf dem Hauptkörper des oder jedes Zwischenprodukts an jeder der Öffnungen in der Schicht aus undurchsichtigem Material auf der Oberfläche angebracht werden, die durch direktes Anformen der Linsen auf dem Hauptkörper zugänglich ist.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem vor der Unterteilung des oder jedes Fertigungszwischenstücks in eine Vielzahl von einzelnen dreieckigen Prismen eine oder mehrere Oberflächen des Fertigungszwischenstücks mit einer Antireflexionsbeschichtung versehen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem nach dem Aufteilen des oder jedes Fertigungszwischenprodukts in eine Vielzahl einzelner dreieckiger Prismen das Verfahren ferner umfasst: Stützen der einzelnen dreieckigen Prismen, so dass eine der rechteckigen Flächen, die einen Teil der Schicht aus undurchsichtigem Material mit einer Öffnung von jedem der einzelnen dreieckigen Prismen aufweist, im Wesentlichen in einer Ebene liegt; und Anbringen einer Linse auf einem Hauptkörper jedes einzelnen dreieckigen Prismas an jeder der Öffnungen in der Schicht aus undurchsichtigem Material auf den rechteckigen Flächen, die in der genannten Ebene liegen.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Bereitstellen einer Linse auf einem Hauptkörper jedes einzelnen Dreiecksprismas umfasst: Bereitstellung einer Klebstoffmenge an jeder der Öffnungen in der Schicht aus undurchsichtigem Material auf den rechteckigen Flächen, die in der genannten Ebene liegen; und Aufkleben jeder Linse auf eine der entsprechenden Öffnungen mittels der genannten Klebstoffmengen.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die Ausrichtung jedes einzelnen dreieckigen Prismas und einer entsprechenden Linse unter Verwendung einer Kante einer Öffnung in der Schicht aus undurchsichtigem Material als Ausrichtungsmerkmal erreicht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Schicht aus undurchsichtigem Material auf zwei der drei rechteckigen Oberflächen des Hauptkörpers jedes Zwischenprodukts durch physikalische Abscheidung aus der Gasphase aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schicht aus undurchsichtigem Material Chrom enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem, nachdem das oder jedes Fertigungszwischenprodukt in eine Vielzahl einzelner dreieckiger Prismen unterteilt worden ist, eine Schicht aus einem zweiten undurchsichtigen Material auf einer oder beiden dreieckigen Oberflächen der einzelnen dreieckigen Prismen angebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die Schichten des zweiten undurchsichtigen Materials durch Sprühbeschichtung oder Siebdruck aufgebracht werden.
Herstellungszwischenprodukt zur Verwendung in dem Verfahren nach Anspruch 1.
Herstellungszwischenprodukt, das Folgendes umfasst: einen Hauptkörper in Form eines dreieckigen Prismas mit drei rechteckigen Flächen und zwei dreieckigen Flächen, wobei der Hauptkörper aus einem lichtdurchlässigen Material gebildet ist; und eine Schicht aus lichtundurchlässigem Material, die auf zwei der drei rechteckigen Oberflächen des Hauptkörpers vorgesehen ist, wobei die Schicht aus lichtundurchlässigem Material eine Vielzahl von axial beabstandeten Öffnungen auf jeder der zwei der drei rechteckigen Oberflächen umfasst, wobei jede der Öffnungen auf einer der zwei Oberflächen im Wesentlichen an der gleichen axialen Position wie eine der Öffnungen auf der anderen der zwei Oberflächen angeordnet ist.
Herstellungszwischenprodukt nach Anspruch 18 umfasst ferner eine Linse auf dem Hauptkörper des Fertigungszwischenprodukts an jeder der Öffnungen auf einer der rechteckigen Flächen des Hauptkörpers.
Herstellungszwischenprodukt nach Anspruch 19 umfasst ferner eine Antireflexionsbeschichtung auf einer oder mehreren Oberflächen des Fertigungszwischenprodukts und/oder der Linsen.
Herstellungszwischenprodukt nach Anspruch 18, wobei die Schicht aus undurchsichtigem Material Chrom umfasst.
Träger zum Tragen einer Vielzahl von Zwischenprodukten nach Anspruch 18, so dass eine der rechteckigen Flächen, auf denen die Schicht aus undurchsichtigem Material von jedem der Zwischenprodukte angeordnet ist, im Wesentlichen in einer Ebene liegt.
Halterung zum Halten einer Vielzahl von einzelnen dreieckigen Prismen, so dass eine der rechtwinkligen Oberflächen von jedem der einzelnen dreieckigen Prismen im Wesentlichen in einer Ebene liegt.