專利名稱：用于制造透鏡陣列的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明主要涉及在諸如像移動電話所用的攝影機那樣的微型攝影機等的光學組件的制造中使用的光學透鏡的制造技術。更具體地說，本發(fā)明涉及用于制造透鏡陣列的裝置及方法。
背景技術：
為了降低透鏡成本并允許在單個制造場地每天大量地制造在數十萬個范圍內的組件，需要開發(fā)一種用于并行地制造數千個透鏡的陣列的工序。該陣列可隨后例如被切割成單獨的透鏡，或被直接應用至用于形成完整攝影機陣列的圖像傳感器的晶片上。在圖IA和圖IB中示出光學透鏡的兩個實例。圖IA示出由頂層12和底層13形成的透鏡10，頂層12和底層13由涂在玻璃板 14的相對兩表面上的諸如環(huán)氧樹脂等光學級樹脂構成。頂層12的頂表面的一部分15形成透鏡的光學頂表面并具有光軸16。底層13的底表面的一部分17形成透鏡的光學底表面并具有光軸18。光軸16和18必須是對準的。透鏡可以與具有頂部透明(例如玻璃)覆蓋件 20的光傳感器19耦合。例如蝕刻成的玻璃板或成型后的塑料板等間隔件21使透鏡10與傳感器覆蓋件20的表面間隔開。圖IB示出可選實施例，其中，透鏡完全由具有頂表面23和底表面M的光學級樹脂板22形成。頂表面22的一部分15形成透鏡的光學頂表面并具有光軸16。底表面M的一部分17形成透鏡的光學底表面并具有光軸18，光軸18必須與光軸16對準?？梢岳弥T如圖IA和IB所示的透鏡形成如圖IC所示的疊層結構。圖IC示出圖 IA所示的透鏡構造在頂部具有由頂層12'和底層13'形成的透鏡10'，頂層12'和底層 13'由涂在玻璃板14'的相對兩表面上的光學級樹脂構成。頂層12'的頂表面的一部分 15'形成透鏡的光學頂表面并具有光軸16'。底層13'的底表面的一部分17'形成透鏡的光學底表面并具有光軸18'。透鏡10'利用例如蝕刻成的玻璃板或成型后的塑料板等間隔件21'與透鏡10耦合，間隔件21'使透鏡10'與透鏡10間隔開。光軸16'和18' 必須彼此對準且必須與光軸16和18對準。許多公開文獻已經描述了通常利用紫外光(UV)固化性環(huán)氧樹脂來制造透鏡陣列的方法。一種制造諸如圖IA或圖IB所示的透鏡陣列的已知方法包括將透鏡陣列成型，其中使模具盡量與期望的透鏡陣列形狀互補。一種制造這種模具的已知方法包括產生形狀與陣列的透鏡的光學頂表面的形狀相同的精密模印。然后使用數字控制式工具將具有與期望陣列的頂表面形狀互補的負型形狀的陣列壓印于軟質材料的表面中。隨后將軟質材料硬化以形成模具的上半部。然后利用形狀為陣列的透鏡的光學底表面的形狀的模印來制造模具的下半部。然而，該已知制造工序的問題在于即使使用用于對模具的各半部的表面進行壓印的非常精密的數字控制式工具，數字控制式工具也會最終引入被認為隨機的定位誤差。因為這種定位誤差，陣列中的隨機數量的透鏡的頂表面和底表面的光軸對準不良。頂表面和底表面的光軸對準不良使透鏡的性能較差，這是不希望的。由于至今為止與光軸的隨機性失準相關聯(lián)的不良產率使得制造不經濟，在大批量生產中數微米的失準使透鏡的分辨率 (利用平均傳遞函數(Mean Transfer Function或MTF)來測量)劣化，從而使得這種透鏡無法與約1百萬像素(Megapixel)或更大的傳感器配合使用。本發(fā)明提供能制造使陣列的透鏡的頂表面和底表面的光軸對準良好的透鏡陣列的裝置及方法。

發(fā)明內容
在下文中將進行更詳細地描述，此處所描述的一個實施例涉及一種用于制造透鏡陣列的方法，所述透鏡陣列的各透鏡具有光學頂表面和光學底表面，所述光學頂表面形成所述透鏡陣列的頂表面的一部分，所述光學底表面形成所述透鏡陣列的底表面的一部分； 各透鏡的光學頂表面和光學底表面具有相互對準的第一光軸和第二光軸，所述方法包括制造靠模，所述靠模具有頂表面和底表面，所述靠模的頂表面的形狀與包括所述透鏡陣列的各透鏡的光學頂表面在內的所述透鏡陣列的頂表面的形狀相同；所述靠模的底表面的形狀與包括所述透鏡陣列的各透鏡的光學底表面在內的所述透鏡陣列的底表面的形狀相同；其中，所述靠模的與所述透鏡陣列的各透鏡的光學頂表面和光學底表面相同的部分具有與所述透鏡的相互對準的第一光軸和第二光軸相同的相互對準的第一幾何軸線和第二幾何軸線；以及使用所述靠模制造形狀與待制造的所述透鏡陣列的形狀互補的模具。另一實施例涉及一種用于制造透鏡陣列的方法，所述透鏡陣列具有頂表面和底表面；所述透鏡陣列的各透鏡具有光學頂表面和光學底表面，所述光學頂表面形成所述透鏡陣列的頂表面的一部分，所述光學底表面形成所述透鏡陣列的底表面的一部分；各透鏡的光學頂表面具有第一光軸且各透鏡的光學底表面具有第二光軸，所述第一光軸和所述第二光軸對準；所述方法包括制造靠模，所述靠模包括板，其具有頂表面和底表面；所述板的頂表面的形狀與包括所述透鏡陣列的各透鏡的光學頂表面在內的所述透鏡陣列的頂表面的形狀相同；以及所述板的底表面的形狀與包括所述透鏡陣列的各透鏡的光學底表面在內的所述透鏡陣列的底表面的形狀相同；其中，所述靠模的頂表面的與所述透鏡陣列的各透鏡的光學頂表面相同的部分具有與所述第一光軸相同的第一幾何軸線，并且所述靠模的底表面的與所述透鏡陣列的各透鏡的光學底表面相同的部分具有與所述第二光軸相同的第二幾何軸線；所述第一幾何軸線和所述第二幾何軸線對準；以及使用所述靠模制造形狀與待制造的所述透鏡陣列的形狀互補的模具。根據另一實施例，使用所述靠模制造模具的步驟包括形成底表面的形狀與所述靠模的頂表面的形狀互補的上模具部件；以及形成頂表面的形狀與所述靠模的底表面的形狀互補的下模具部件。
根據另一實施例，所述上模具部件的底表面包括與所述透鏡陣列的透鏡的光學頂表面互補的上透鏡成型表面，所述下模具部件的頂表面包括與所述透鏡陣列的透鏡的光學底表面互補的下透鏡成型表面；所述方法還包括提供具有內壁的中間模具部件，所述內壁能沿著上透鏡成型表面組之間的預定周邊與所述上模具部件的底表面接觸，并且能夠沿著所述下透鏡成型表面的對應組之間的預定周邊與所述下模具部件的頂表面接觸；使得所述內壁與上透鏡成型表面和下透鏡成型表面的所述組一起限定能將透鏡的各個子陣列成型的子模。根據另一實施例，所述方法還包括使所述上模具部件設有第一對準孔以及使所述下模具部件設有第二對準孔；其中形成底表面的形狀與所述靠模的頂表面的形狀互補的上模具部件以及形成頂表面的形狀與所述靠模的底表面的形狀互補的下模具部件的步驟包括使所述第一對準孔和所述第二對準孔對準。根據另一實施例，所述上模具部件的底表面包括與所述透鏡陣列的透鏡的光學頂表面互補的上透鏡成型表面，所述下模具部件的頂表面包括與所述透鏡陣列的透鏡的光學底表面互補的下透鏡成型表面；所述方法還包括提供具有內壁的中間模具部件，所述內壁能沿著上透鏡成型表面組之間的預定周邊與所述上模具部件的底表面接觸，并且能夠沿著所述下透鏡成型表面的對應組之間的預定周邊與所述下模具部件的頂表面接觸；使得所述內壁與上透鏡成型表面和下透鏡成型表面的所述組一起限定能將透鏡的各個子陣列成型的子模；以及使所述中間模具部件設有第三對準孔并使所述第三對準孔與所述第一對準孔和所述第二對準孔對準。根據另一實施例，所述方法還包括使所述上模具部件和所述下模具部件設有對準部件；其中形成底表面的形狀與所述靠模的頂表面的形狀互補的上模具部件以及形成頂表面的形狀與所述靠模的底表面的形狀互補的下模具部件的步驟包括使所述上模具部件的對準部件和所述下模具部件的對準部件對準。另一實施例涉及一種用于制造透鏡陣列的方法；所述透鏡陣列具有頂表面和底表面；所述透鏡陣列的各透鏡具有光學頂表面和光學底表面，所述光學頂表面形成所述透鏡陣列的頂表面的一部分，所述光學底表面形成所述透鏡陣列的底表面的一部分；所述方法包括制造模具部件，所述模具部件包括板，其具有頂表面和底表面；所述板的頂表面的形狀與包括所述透鏡陣列的各透鏡的光學底表面在內的所述透鏡陣列的底表面的形狀互補；以及所述板的底表面的形狀與包括所述透鏡陣列的各透鏡的光學頂表面在內的所述透鏡陣列的頂表面的形狀互補；其中，所述模具部件的頂表面的與所述透鏡陣列的各透鏡的光學底表面互補的部分具有與所述第一光軸相同的第一幾何軸線，并且所述模具部件的底表面的與所述透鏡陣列的各透鏡的光學頂表面互補的部分具有與所述第二光軸相同的第二幾何軸線；所述第一幾何軸線和所述第二幾何軸線對準。另一實施例涉及一種用于制造模具的靠模，所述模具用于制造透鏡陣列；所述透鏡陣列具有頂表面和底表面；所述透鏡陣列的各透鏡具有光學頂表面和光學底表面，所述光學頂表面形成所述透鏡陣列的頂表面的一部分，所述光學底表面形成所述透鏡陣列的底表面的一部分；各透鏡的光學頂表面具有第一光軸且各透鏡的光學底表面具有第二光軸， 所述第一光軸和所述第二光軸對準；所述靠模包括板，其具有頂表面和底表面；所述板的頂表面的形狀與包括所述透鏡陣列的各透鏡的光學頂表面在內的所述透鏡陣列的頂表面的形狀相同；以及所述板的底表面的形狀與包括所述透鏡陣列的各透鏡的光學底表面在內的所述透鏡陣列的底表面的形狀相同；其中，所述靠模的頂表面的與所述透鏡陣列的各透鏡的光學頂表面相同的部分具有與所述第一光軸相同的第一幾何軸線，并且所述靠模的底表面的與所述透鏡陣列的各透鏡的光學底表面相同的部分具有與所述第二光軸相同的第二幾何軸線；所述第一幾何軸線和所述第二幾何軸線對準。根據另一實施例，所述靠模不透光。根據另一實施例，所述透鏡陣列包括沿二維圖案布置的透鏡。根據另一實施例，所述板還包括對準孔。另一實施例涉及一種利用上述靠模制造的模具，所述模具包括上模具部件，其底表面的形狀與所述靠模的頂表面的形狀互補；以及下模具部件，其頂表面的形狀與所述靠模的底表面的形狀互補。根據另一實施例，所述上模具部件的底表面包括與所述透鏡陣列的透鏡的光學頂表面互補的上透鏡成型表面，所述下模具部件的頂表面包括與所述透鏡陣列的透鏡的光學底表面互補的下透鏡成型表面；所述模具還包括具有內壁的中間模具部件，所述內壁能沿著上透鏡成型表面組之間的預定周邊與所述上模具部件的底表面接觸，并且能夠沿著所述下透鏡成型表面的對應組之間的預定周邊與所述下模具部件的頂表面接觸；所述內壁布置成與上透鏡成型表面和下透鏡成型表面的所述組一起限定能將透鏡的各個子陣列成型的子模。另一實施例涉及一種利用上述靠模制造的模具，所述靠模具有帶對準孔的板，所述模具包括上模具部件，其底表面的形狀與所述靠模的頂表面的形狀互補；以及下模具部件，其頂表面的形狀與所述靠模的底表面的形狀互補；其中，所述上模具部件和所述下模具部件包括與所述靠模的對準孔對準的對準孔。根據另一實施例，所述上模具部件的底表面包括與所述透鏡陣列的透鏡的光學頂表面互補的上透鏡成型表面，所述下模具部件的頂表面包括與所述透鏡陣列的透鏡的光學底表面互補的下透鏡成型表面；所述模具還包括具有內壁的中間模具部件，所述內壁能沿著上透鏡成型表面組之間的預定周邊與所述上模具部件的底表面接觸，并且能夠沿著所述下透鏡成型表面的對應組之間的預定周邊與所述下模具部件的頂表面接觸；所述內壁布置成與上透鏡成型表面和下透鏡成型表面的所述組一起限定能將透鏡的各個子陣列成型的子模；以及對準孔，其能夠與所述上模具部件的對準孔和所述下模具部件的對準孔對準。另一實施例涉及一種利用上述靠模制造的模具，所述模具包括上模具部件，其底表面的形狀與所述透鏡陣列的頂表面的形狀互補，所述上模具部件的底表面具有與所述透鏡陣列的各透鏡的光學頂表面互補的上負型透鏡形狀；所述上負型透鏡形狀具有與所述第一光軸相同的第三幾何軸線；以及下模具部件，其頂表面的形狀與所述透鏡陣列的底表面的形狀互補，所述下模具部件的頂表面具有與所述透鏡陣列的各透鏡的光學底表面互補的下負型透鏡形狀；所述下負型透鏡形狀具有與所述第二光軸相同的第四幾何軸線；其中，所述上模具部件和所述下模具部件包括用于將所述上模具部件和所述下模具部件相對于彼此布置成使得所述第三幾何軸線和所述第四幾何軸線對準的對準部件。另一實施例涉及一種使用上述靠模制造的模具，其中，所述靠模包括對準部件，并且所述上模具部件的對準部件和所述下模具部件的對準部件與所述靠模的對準部件協(xié)作， 以將所述上模具部件和所述下模具部件相對于所述靠模布置成使得所述第一幾何軸線、所述第二幾何軸線、所述第三幾何軸線和所述第四幾何軸線彼此對準。另一實施例涉及一種用于制造透鏡陣列的模具部件，所述透鏡陣列具有頂表面和底表面；所述透鏡陣列的各透鏡具有光學頂表面和光學底表面，所述光學頂表面形成所述透鏡陣列的頂表面的一部分，所述光學底表面形成所述透鏡陣列的底表面的一部分；各透鏡的光學頂表面具有第一光軸且各透鏡的光學底表面具有第二光軸，所述第一光軸和所述第二光軸對準；所述模具部件包括板，其具有頂表面和底表面；所述板的頂表面的形狀與包括所述透鏡陣列的各透鏡的光學底表面在內的所述透鏡陣列的底表面的形狀互補；以及所述板的底表面的形狀與包括所述透鏡陣列的各透鏡的光學頂表面在內的所述透鏡陣列的頂表面的形狀互補；其中，所述模具部件的頂表面的與所述透鏡陣列的各透鏡的光學底表面互補的部分具有與所述第一光軸相同的第一幾何軸線，并且所述模具部件的底表面的與所述透鏡陣列的各透鏡的光學頂表面互補的部分具有與所述第二光軸相同的第二幾何軸線；所述第一幾何軸線和所述第二幾何軸線對準。另一實施例涉及制造包括模胚和模芯的靠模，模芯的上表面和下表面是單元透鏡的光學表面的正型模型，各個模芯本身為單個靠模模芯的復制物。模芯的復制借助于成型工序來完成，該成型工序足夠精確從而不會在模芯之間引入顯著差異。所有模芯的光學軸線的對準度均與靠模模芯中的光學軸線的對準度相同。模芯為將要以陣列形式實現(xiàn)的透鏡的正型模型。另一實施例涉及通過將例如屬于所謂彈性體族的塑料材料熱成形以在單個操作中制造用于上表面和下表面的兩個模具，在熱成形過程中使塑料材料位于例如以具有預定熱膨脹系數的金屬制成的剛性板與靠模的對應表面之間。上表面和下表面的所有軸線的對準度與模芯的軸線的對準度相同。如同制造模具方法中的一般習慣，利用定心銷和孔實現(xiàn)板和主模的對準。當靠模被移除時，可以利用定心孔和定心銷來實現(xiàn)模具的兩個部分的相同機械對準度。另一實施例涉及通過在由設置成具有合適間隔的用于上表面和下表面的兩個模具形成的腔中將例如具有期望光學透明度、折射率和阿貝數的熱固性環(huán)氧樹脂等合適的塑料材料熱成形或熱固以在單個操作中制造透鏡陣列。利用對準銷和孔確保上表面和下表面與制造模具期間相同的機械對準度，使得各透鏡的上表面和下表面的光學軸線的對準度與模具中的對應表面的對準度相同，模具中的對應表面本身再現(xiàn)了靠模中的模芯表面的對準度。另一實施例涉及當透鏡陣列包括玻璃主體以及具有合適形狀以形成光學透鏡的上樹脂層和下樹脂層時在兩個操作中制造透鏡陣列。將玻璃板安裝至與模具具有相同對準孔的框架中，玻璃板用來制造透鏡陣列的玻璃主體。首先，利用對準銷和孔將用于一個表面的模具定位；在玻璃板與模具之間將薄樹脂層成型然后固化，從而形成透鏡陣列的光學表面之一。其次，重復該操作，這次使用用于另一表面的模具以及玻璃板的另一表面。在所有這些操作期間，模具和玻璃板的機械位置由定心孔和銷來限定，從而各透鏡的上表面和下表面的光學軸線的對準度與模具中的對應表面的對準度相同，模具中的對應表面本身再現(xiàn)了靠模中的模芯表面的對準度。本發(fā)明的另一實施例涉及從靠模制造模具，制造具有嵌入模胚中的模芯陣列形式的模具，各模芯為待制造為陣列形式的透鏡的負型模型。模胚和模芯均以例如PTFE等具有抗黏特性的材料、或者以在成型時涂覆有合適抗黏劑的任何其它材料制成。模芯被機械加工或成型而成。模胚包括兩個板，而模芯的形狀允許鎖定在兩板中并且容易解鎖和更換具有缺陷的模芯。模胚的機械位置利用定心孔來限定。連續(xù)使用模具的兩個表面來將具有玻璃主體的透鏡陣列的上光學表面和下光學表面成型。在所有這些操作期間，模具和玻璃板的機械位置由定心孔和銷來限定，從而各透鏡的上表面和下表面的光學軸線的對準度與模具中的對應表面的對準度相同，模具中的對應表面本身再現(xiàn)了靠模中的模芯表面的對準度。


圖IA示出由各側均具有樹脂層的玻璃板形成的透鏡。圖IB示出完全由樹脂制成的透鏡。圖IC示出由兩個透鏡形成的疊層結構。圖2為根據本發(fā)明的靠模的正視圖。圖3為圖2的靠模的剖視圖。圖4為根據本發(fā)明的優(yōu)選靠模的正視圖。圖5為圖2的優(yōu)選靠模的剖視圖。圖6示出用于制造如圖5所示的透鏡模板的模具的剖視圖。圖7和圖8示出根據本發(fā)明優(yōu)選實施例的模具的制造過程的剖視圖。圖9A至圖9B示出用圖8的模具制造透鏡陣列的剖視圖。圖10示出將間隔件添加至諸如圖9A至圖9B所制造的透鏡陣列中的一個透鏡上的剖視圖。圖11示出根據本發(fā)明另一實施例的模具部件110的剖視圖。圖12示出可以與根據本發(fā)明制成的模具一起使用的額外模具部件的正視圖。圖13為具有圖12所示額外模具部件的諸如圖8所示模具的剖視圖。圖14為可以用如圖13所示的模具制造的四個透鏡的子陣列的俯視圖。
具體實施例方式首先參考圖2，下面將描述優(yōu)選實施例。提供該優(yōu)選實施例以利用由正型靠模獲得的“負型”模具以合適的材料將透鏡陣列成型。這種用靠模形成模具的技術允許當模具在多次成型操作之后被磨損時根據需要將模具恢復。模具優(yōu)選包括上模具和下模具，如下文中描述。在優(yōu)選實施例中，靠模具有與期望的透鏡陣列形狀大致相同的形狀。模具具有與期望的透鏡陣列形狀大致互補的形狀。圖2示出靠模20的頂表面的正視圖。靠模20包括板22。板的頂表面具有與期望的透鏡陣列的頂表面大致相同的形狀。板的頂表面尤其包括與期望的透鏡陣列中的各透鏡的光學頂表面相同的部分M。板的底表面(在圖2中未示出)具有與期望的透鏡陣列的底表面的形狀大致相同的形狀，且尤其包括與期望的透鏡陣列中的各透鏡的光學底表面相同的部分。如下文中描述，靠模20優(yōu)選包括諸如對準孔沈等對準部件。圖3為圖2的靠模20沿著圖2所示的線A-A所截取的剖視圖?？磕５呐c陣列的透鏡的光學頂表面相同的部分M具有與透鏡的光學頂表面的光軸相同的第一幾何軸線30。 類似地，靠模的底表面的與陣列的各透鏡的光學底表面相同的部分32具有與透鏡的光學底表面的光軸相同的第二幾何軸線36。靠模20制造成使第一幾何軸線30和第二幾何軸線36對準。靠?？梢灾瞥蔀橐惑w件，或通過組裝多個部分而制成，如下文參照優(yōu)選靠模所描述的那樣。在本發(fā)明中，具有軸線對準式部件，其中軸線以小于0.5度且優(yōu)選小于0. 1度的誤差而平行，且軸線與垂直于軸線的平面的交點的距離小于5微米且優(yōu)選小于3微米(小于 5微米且優(yōu)選小于3微米的軸線距離)。本發(fā)明允許具有1微米或更小的軸線距離。圖4示出優(yōu)選靠模40的頂表面的正視圖。靠模40包括板42。板42的頂表面44 具有與期望的透鏡陣列的頂表面大致相同的形狀。板的頂表面44尤其包括具有與期望的透鏡陣列的各透鏡的光學頂表面相同形狀的部分46。板的底表面(在圖4中未示出)具有與期望的透鏡陣列的底表面的形狀大致相同的形狀，且尤其包括具有與期望的透鏡陣列的各透鏡的光學底表面的形狀相同的形狀的部分。圖5為圖4的靠模20沿著圖4所示的線B-B所截取的剖視圖?？磕５木哂信c陣列的透鏡的光學頂表面的形狀相同的形狀的部分46具有與透鏡的光學頂表面的光軸相同的第一幾何軸線48。類似地，靠模的底表面的具有與陣列的各透鏡的光學底表面的形狀相同的形狀的部分50具有與透鏡的光學底表面的光軸相同的第二幾何軸線52。靠模40優(yōu)選包括諸如對準孔M等對準部件。在優(yōu)選實施例中，靠模40包括多個透鏡模板(lens form) 56，各個透鏡模板56均具有與陣列的透鏡的光學頂表面相同的頂部46和與陣列的透鏡的光學底表面相同的底部 50。各透鏡模板56設置在通孔58中。優(yōu)選地，通孔58呈圓筒形，且透鏡模板56具有符合上述圓筒形的側壁，并且通孔58與透鏡模板56同心地對準。將透鏡模板56設置于通孔58 中的步驟可以包括將板42放置于平面基材上，將透鏡模板56引入通孔58中直到透鏡模板 56碰觸到平面基材為止，隨后將透鏡模板56膠合就位。隨后將板42與基材分離。板42可以為金屬板。通孔58可以例如借助于鉆制、或放電機械加工、或能提供需要精確度的任何適當手段來制成。圖6示出用于制造透鏡模板56的透鏡模板模具60的剖視圖。透鏡模板模具60 包括內壁與透鏡模板的側壁互補的中央模具部件62。上模具部件64包括形狀與透鏡模板的光學底表面的形狀互補的底表面。下模具部件66包括形狀與透鏡模板的光學頂表面的形狀互補的頂表面。相對于陣列的透鏡的期望光學特性且相對于最終用來將透鏡陣列成型的材料的光學特性來計算靠模的尺寸和形狀，特別是當靠模使用如圖6所示的透鏡模板時的透鏡模板的尺寸和形狀。因為諸如一些光學級環(huán)氧樹脂等最終用來將透鏡陣列成型的材料會具有不足以制造長期耐用靠模的機械特性(即，不夠牢固或不夠穩(wěn)定)，因此可以使用諸如成型的玻璃或陶瓷或金屬等其它較牢固或較穩(wěn)定的替代材料來制造透鏡模板。必須指出即使用于制造透鏡模板的替代材料為透明的(如使用玻璃來替代環(huán)氧樹脂的情況)，替代材料的折射率通常也不同于實際用于制造透鏡陣列的材料的折射率。在該情況下，透鏡模板將不具有與陣列的透鏡的特性相同的特性，且靠模將不具有與期望的透鏡陣列的光學特性相同的光學特性。當然，如果用于制造透鏡模板的替代材料不透光，則靠模也將不具有與期望的透鏡陣列的光學特性相同的光學特性。圖7示出制造根據本發(fā)明優(yōu)選實施例的模具的制造過程的剖視圖?？磕?0布置在上模胚70與下模胚72之間從而在靠模的上方和下方形成上模腔74和下模腔76。重要的是，上模胚70和下模胚72分別包括諸如對準孔77、78等對準部件。對準孔77和78允許將上模胚70以期望的精確度且以可再現(xiàn)的方式相對于下模胚72定位。如上所述，靠模 40優(yōu)選地包括對準孔M。在該情況下，對準孔M、77和78也允許將靠模40以期望的精確度且以可再現(xiàn)的方式相對于上模胚70和下模胚72定位?？梢允褂枚ㄐ匿N(未示出)來使對準孔對準。然后將諸如塑料(例如稱為“彈性體”的塑料的二甲基硅氧烷族)等模具材料注射或引入上模腔74和下模腔76中以形成上模具部件79和下模具部件80。優(yōu)選地，靠模的表面涂覆有抗黏劑，例如三氯硅烷族中的一者，而子模(submold)模胚的表面則沒有涂覆抗黏劑，使得彈性體黏著至模胚而不黏著至靠模。圖8示出在靠模40被移除后保持上模具部件79的上模胚70和保持下模具部件 80的下模胚72的剖視圖。上模具部件79和下模具部件80 —起形成靠模40的負型形狀。 模具部件的用于形成靠模的負型形狀的表面可以涂覆有諸如三氯硅烷等抗黏劑。對準孔77和78允許將上模具部件79以期望的精確度且以可再現(xiàn)的方式相對于下模具部件80定位。上模具部件79的底表面具有與透鏡陣列的頂表面的形狀互補的形狀，包括與陣列的各透鏡的光學頂表面互補的形狀82。形狀82 (或上透鏡成型表面82)具有與靠模的幾何軸線48相同從而與透鏡的對應光學頂表面的光軸相同的幾何軸線83。類似地，下模具部件80的頂表面具有與透鏡陣列的底表面形狀互補的形狀，包括與陣列的各透鏡的光學底表面互補的形狀84。形狀84 (或下透鏡成型表面84)具有與靠模的幾何軸線 52相同從而與透鏡的對應光學底表面的光軸相同的幾何軸線85。使上模具部件79呈現(xiàn)靠模40的頂表面的負型形狀能有效地將幾何軸線83相對于對準孔77定位。另外，使下模具部件80呈現(xiàn)靠模40的底表面的負型形狀能有效地將幾何軸線85相對于對準孔78定位。因為當幾何軸線83、85相對于自身以期望的精確度相互對準的對準孔77、78定位時與靠模40的幾何軸線48、52相同的幾何軸線83、85被對準，每當對準孔77、78被對準時幾何軸線83就可以以期望的精確度與幾何軸線85對準。有利地， 靠模40的對準孔M允許將幾何軸線83和85以精確的預定方式相對于對準孔77、78定位。換句話說，當用靠模進行壓印時，與陣列透鏡的光學表面對應的模具部件(模具負型光學腔)的形狀的幾何軸線在機械上以對準孔的位置作基準，并當靠模被移除時保持該基準。因此，在模具的所有負型光學腔中精確地再現(xiàn)透鏡的光軸的位置。隨后可以通過例如將熱固化性光學級環(huán)氧樹脂分配至形成于上模具部件與下模具部件之間的腔中以制造諸如圖IB所示的透鏡陣列。該透鏡陣列將包括與靠模40的對準孔對應的對準孔。圖9A至圖9B示出用圖8的模具制造諸如圖IA所示的透鏡陣列的過程的剖視圖。 將具有合適光學特征的玻璃板90置入保持件91中，保持件91具有可以利用下模胚72的對準孔78與下模具部件80對準的對準孔92。玻璃板90可以涂覆有例如金屬性氧化物層的疊層，以形成紅外線截止濾波器(IRCF)。如圖9A所示，在下模胚72的頂表面上分配諸如光學級環(huán)氧樹脂等合適材料構成的薄層93，然后使保持件91中的玻璃板90利用下模胚72的對準孔78而與下模具部件80 對準且被按壓在模具上。如圖9B所示，在上模胚70上分配諸如光學級環(huán)氧樹脂等合適材料構成的薄層95， 使上模具部件79顛倒放置，將包括經對準的玻璃板90和下模具部件80的組件上下顛倒地與上模具部件79對準且降低從而使得玻璃板90按壓在層95上。將包括經對準的玻璃板90和模具部件79、80的組件放入烘爐(未示出)中并且使諸如光學級環(huán)氧樹脂等合適材料熱固化以形成諸如圖IA所示的透鏡陣列?？蓮哪＞咧幸瞥浌袒年嚵?。圖10示出將間隔件添加至按照諸如圖9A至圖9B而制成的透鏡陣列101中的一個透鏡的剖視圖。間隔件例如為玻璃板102，該玻璃板102的頂表面組裝至透鏡陣列101的底表面。板102中的通孔103對應于陣列101的各透鏡104。通孔103的周長優(yōu)選地比對應透鏡104的周長更長，且通孔103優(yōu)選地與對應透鏡同心地對準。通孔103可以利用諸如噴砂等合適手段來制成。噴砂技術使通孔103的側面具有斜度，該斜度從板102的表面來測量則不陡于70度，另一方面，從與表面垂直的方向來測量則小于30度。從與上述表面垂直的方向測得的此斜度優(yōu)選地大于透鏡104的最大主光線角度，該最大主光線角度優(yōu)選小于30度。孔103相對于透鏡104光軸的位置并不重要，間隔件的唯一功能在于在透鏡與可被組裝至間隔件的底表面上的傳感器陣列(在圖10中未示出)的覆蓋玻璃之間提供精確間隔。該間隔的精確度由玻璃板102的可以小至5微米的厚度的精確度來提供。玻璃板 102可以利用熱固化性膠劑而組裝至該傳感器陣列。可以利用諸如基準標記等技術來利用間隔件使透鏡陣列相對于該傳感器陣列定位。由于可以以20微米的公差完成上述定位操作，因此對準的精確度并不重要。間隔件的頂表面或下表面可涂覆有黑色材料、金屬氧化物或涂料。根據本發(fā)明制成的透鏡陣列的透鏡的孔徑可以由涂在陣列的頂表面上的黑色樹脂層來限定。這種黑色樹脂可以為紫外線(UV)敏感型。首先，將樹脂分散于透鏡陣列的整個表面上，然后放置不透過UV的具有與透鏡孔徑的尺寸精確匹配的孔的遮光板，并使樹脂暴露于UV光。暴露于UV的區(qū)域可溶于合適的溶劑中，并可以因此被移除，從而精確限定透鏡孔徑。可選地，當利用諸如圖9A至圖9B所示的玻璃板制造透鏡陣列時，可以用不透明層覆蓋玻璃板的表面來限定透鏡的孔徑，其中沿著與形成于玻璃板的表面上的透鏡光學表面的光軸進行圓周對準的盤形圖案來移除不透明層。圖11示出根據本發(fā)明另一實施例的用于制造具有頂表面和底表面的透鏡陣列 (未示出)的模具部件110的剖視圖，陣列的各透鏡具有光學頂表面和光學底表面，光學頂表面形成陣列的頂表面的一部分，光學底表面形成陣列的底表面的一部分，各透鏡的光學頂表面具有第一光軸且各透鏡的光學底表面具有第二光軸，第一光軸和第二光軸對準。模具部件110包括具有頂表面和底表面的板。板112的頂表面具有與陣列的底表面的形狀互補的形狀，包括與陣列的各透鏡的光學底表面互補的部分84。模具部件110的頂表面的與陣列的各透鏡的光學底表面互補的部分84具有與對應透鏡的光學底表面的光軸相同的幾何軸線85。板112的底表面具有與陣列的頂表面的形狀互補的形狀，包括與陣列的各透鏡的光學頂表面互補的部分82。模具部件110的底表面的與陣列的各透鏡的光學頂表面互補的部分82具有與對應透鏡的光學頂表面的光軸相同的幾何軸線83。模具部件110包括諸如對準孔114等對準部件。優(yōu)選地，模具部件110包括多個負型透鏡模板116，透鏡模板116均具有與對應陣列透鏡的光學底表面互補的頂部84且具有幾何軸線85。負型透鏡模板116還具有與對應陣列透鏡的光學頂表面互補的底部82，且具有幾何軸線83。各透鏡模板116布置于通孔118中。優(yōu)選地，通孔118包括與負型透鏡模板116的側壁互補的一系列同心對準的圓筒形壁，使得負型透鏡模板116被鎖定在通孔 118內的預定位置處。在圖11中，板112由上板120和下板122構成，上板120和下板122 分別包括通孔118的上半部和下半部。板120、122和/或負型透鏡模板116可以利用機械加工法或利用成型法以金屬、或以諸如聚四氟乙烯(PTFE)等粘著力很低的塑料制成，或通過在例如液晶聚合物(LCP)等耐熱塑料中成型而成。在后者的情況下，優(yōu)選地使用含抗黏劑的涂覆物。模具部件110，特別是板112的厚度并不重要。這允許板112足夠厚從而剛性非常強，且還允許將板112制成兩個部分120、122以提供鎖定負型透鏡模板116的手段。負型透鏡模板116優(yōu)選地可在板120、122分離時移除，從而可以獨立地從模具部件110上移除以便在受損時進行更換。模具部件110的兩個表面可以代替下模具部件80和上模具部件79而連續(xù)地使用，以將參考圖9A至圖9B描述的透鏡陣列成型。模具部件110必須例如利用對準孔114 精確地與透鏡陣列和模具支撐件對準。
諸如圖8所示的模具允許在單個成型步驟中制造包括大量透鏡的透鏡陣列。然而，一些應用需要使用僅僅包括例如四個透鏡的透鏡子陣列。由大透鏡陣列制造透鏡子陣列需要切割透鏡陣列。即使假設可以在不損害透鏡的情況下執(zhí)行該切割操作，切割操作也是費時的。因此希望尋求一種可以在不執(zhí)行費時的切割操作的情況下制造透鏡子陣列的方式。圖12為可以優(yōu)選地與如圖8所示的模具結合使用以制造透鏡子陣列的額外中間模具部件130的正視圖。中間模具部件130的尺寸和厚度與單獨使用圖8所示模具所制造的透鏡陣列的尺寸和厚度大致相同。中間模具部件130優(yōu)選包括對準孔136，對準孔136與透鏡陣列本將具有的對準孔相同。中間模具部件130包括板138，被內壁142隔開的多個貫穿孔140貫穿板138，如下文描述。圖13為設置在諸如圖8所示的模具中的中間模具部件130的剖視圖。板138和內壁142布置成與上模具部件79和下模具部件80 —起限定各自包括數量較少的透鏡成型表面的不同子模150、152、154。子模150、152、154的模腔被內壁142彼此分隔開。如果中間模具部件130包括對準孔136，則對準孔136可以與上模具部件和下模具部件的孔77、78對準。內壁142制成為能夠沿著上透鏡成型表面82組之間的預定周邊接觸上模具部件的底表面，且能夠沿著下透鏡成型表面84的對應組之間的預定周邊接觸下模具部件的頂表面，內壁布置為與上述各組的上透鏡成型表面和下透鏡成型表面一起限定能夠將透鏡的各子陣列成型的子模。用諸如樹脂等合適的透鏡材料來填充子模150、152、154的模腔，允許在單個成型操作中形成多個子陣列，每個子模中各子陣列均包括數量較少的透鏡。透鏡的子陣列的形狀以及每個透鏡子陣列中的透鏡數量取決于中間模具部件130的內壁142的布置方式。優(yōu)選地，上模具部件79和下模具部件80以及中間模具部件130可以設置為用于制造四個透鏡162的子陣列160，如圖14所示。優(yōu)選地，四個透鏡可以具有不同的尺寸和形狀，而使得四個透鏡對不同的光波長均具有相似的光學特性。最后，可以在內壁142的上表面或下表面設置凹部，凹部布置為在子模之間形成小孔。當將透鏡的子陣列成型時，這種凹部將最終被材料填充并形成子陣列之間的連接件。 優(yōu)選地，凹部形成為可以在成型處理后容易地將連接件與透鏡的子陣列分離?？蛇x地，可以通過將上模具部件79和下模具部件80的任一者變型成包括與內壁 142相同的壁、或者通過將上模具部件79和下模具部件80兩者變型成均包括與內壁142的半個壁等同的壁來代替中間模具部件130。上述實施例僅僅作為實例來描述。因此，應該認為這些實例是示例性的而不是限制性的，并且本發(fā)明不限于本文給出的細節(jié)，而是可以在所附權利要求書的范圍內進行修改?？梢詫γ枋龅膶嵤├M行各種修改和變型，這些修改和變型仍屬于本發(fā)明的一部分。圖5的靠模被描述為由單個板形成?！鞍濉笨梢愿鶕枰ǘ鄠€器件，基本上如圖11所示的板?？磕５陌逶试S底表面和頂表面的與陣列的各透鏡的光學頂表面和光學底表面相同的部分的幾何軸線之間保持對準?？磕５摹鞍濉北幻枋鰹橥ǔ７掀矫?，但這不是必須的。本發(fā)明允許制造具有非平面板的透鏡陣列，板例如符合球頂或者符合彼此成角度的多個平坦表面。
陣列的透鏡可以沿著二維圖案相對于彼此進行布置，二維圖案例如為多于一列且多于一行的陣列。然而，陣列的透鏡可以沿著三角形、螺旋形、同心圓等等進行布置。如果本發(fā)明使用術語“對準”，則意味著以對于期望的透鏡陣列而言足夠充分的預定精確度來對準。本文的描述是針對成型法的。但本發(fā)明也可以根據需要結合使用其它制造工序， 諸如壓印(stamping)或壓紋(embossing)等。本發(fā)明中的術語“模具”通常應用于形狀與待制造的陣列的形狀互補的負型模板，該負型模板可用于利用成型工序或諸如壓印或壓紋工序等可使用該負型模板的其它工序制造陣列?？磕?yōu)選地與期望的透鏡陣列具有相同的厚度。這允許例如在單個步驟中用靠模形成上模具和下模具。然而，靠模也可以具有不同于期望的透鏡陣列厚度的厚度。在該情況下，可以用靠模以連續(xù)的步驟形成上模具和下模具。本發(fā)明所示例的透鏡陣列僅僅是實例。本發(fā)明允許制造出如下的透鏡陣列該陣列具有包括凹光學表面或凸光學表面的任意組合的透鏡。此外，本發(fā)明所示例的透鏡陣列由相同的透鏡構成，但本發(fā)明也允許制造出包括沿著任何預定圖案布置的具有不同光學特征的透鏡的透鏡陣列。針對最終用于將透鏡陣列成型的材料的光學特性來計算靠模的尺寸。這意味著透鏡陣列如果具有以光學特性與用于將透鏡陣列成型的材料的光學特性不同的材料來制造的透鏡，則無法作為用來制造根據本發(fā)明的模具以制造透鏡陣列的靠模。本發(fā)明描述一種如下的靠模其包括具有布置在支撐板的大致圓筒形通孔中的圓筒形側壁的透鏡模板?？蛇x地，透鏡模板的側壁的至少一部分以及通孔的至少一部分可以為圓錐形的以幫助透鏡模板和孔對準。圖5示出靠模的透鏡模板56被膠合就位在通孔58中。然而，也可以使用將透鏡模板56保持在期望位置處的其它合適手段，諸如使板42的頂表面和底表面設有具有較小通孔的止擋板，該較小通孔與通孔58同心對準且直徑過小而使透鏡模板56無法移動。圖7示出上模胚和下模胚包括對準孔且保持不具有對準孔的上模具部件和下模具部件?？蛇x地，上模胚和下模胚可以構造成使得上模具部件和下模具部件也具有對準孔。 上模具部件和下模具部件的這些對準孔可以與上模胚和下模胚的對準孔對準或不對準。上模具部件和下模具部件的這些對準孔可以與靠模的對準孔對準或不對準。圖8的模具允許制造具有對準孔的全樹脂透鏡陣列，但也可以容易地調整該模具來制造不具有對準孔的全樹脂透鏡陣列，例如通過在與圖9A至圖9B所示的保持件91大致相同的模具部件內形成這種陣列。相反地，圖9A至圖9B示出利用放置在具有對準孔的支撐件上的不具有對準孔的板來制造透鏡陣列的方法?？蛇x地，可以使用具有對準孔的板來代替不具有對準孔的板以及具有對準孔的支撐件。制造具有對準孔的透鏡陣列有利地允許透鏡陣列與下述其它結構對準以便例如制造如圖IC所示的透鏡疊層例如圖10所示的間隔件、傳感器陣列和/或其它透鏡陣列。本發(fā)明描述通過將塑料引入模腔中來形成模具的方法?？梢愿鶕枰褂糜糜谛纬赡＞叩目蛇x的合適方法，諸如將靠模按壓至隨后固化的軟質材料中，或將硬質靠模壓印至較軟的模具材料中。
概念
簡單綜合來說，本文已至少披露如下的廣泛概念。概念1. 一種用于制造透鏡陣列的方法，所述透鏡陣列具有頂表面和底表面；所述透鏡陣列的各透鏡具有光學頂表面和光學底表面，所述光學頂表面形成所述透鏡陣列的頂表面的一部分，所述光學底表面形成所述透鏡陣列的底表面的一部分；各透鏡的光學頂表面具有第一光軸且各透鏡的光學底表面具有第二光軸，所述第一光軸和所述第二光軸對準；所述方法包括制造靠模，所述靠模包括板，其具有頂表面和底表面；所述板的頂表面的形狀與包括所述透鏡陣列的各透鏡的光學頂表面在內的所述透鏡陣列的頂表面的形狀相同；以及所述板的底表面的形狀與包括所述透鏡陣列的各透鏡的光學底表面在內的所述透鏡陣列的底表面的形狀相同；其中，所述靠模的頂表面的與所述透鏡陣列的各透鏡的光學頂表面相同的部分具有與所述第一光軸相同的第一幾何軸線，并且所述靠模的底表面的與所述透鏡陣列的各透鏡的光學底表面相同的部分具有與所述第二光軸相同的第二幾何軸線；所述第一幾何軸線和所述第二幾何軸線對準；以及使用所述靠模制造形狀與待制造的所述透鏡陣列的形狀互補的模具。概念2.根據概念1所述的方法，其中，使用所述靠模制造模具的步驟包括形成底表面的形狀與所述靠模的頂表面的形狀互補的上模具部件；以及形成頂表面的形狀與所述靠模的底表面的形狀互補的下模具部件。概念3.根據概念2所述的方法，其中，所述上模具部件的底表面包括與所述透鏡陣列的透鏡的光學頂表面互補的上透鏡成型表面，所述下模具部件的頂表面包括與所述透鏡陣列的透鏡的光學底表面互補的下透鏡成型表面；所述方法還包括
提供具有內壁的中間模具部件，所述內壁能沿著上透鏡成型表面組之間的預定周邊與所述上模具部件的底表面接觸，并且能夠沿著所述下透鏡成型表面的對應組之間的預定周邊與所述下模具部件的頂表面接觸；使得所述內壁與上透鏡成型表面和下透鏡成型表面的所述組一起限定能將透鏡的各個子陣列成型的子模。概念4.根據概念2所述的方法，還包括使所述上模具部件設有第一對準孔以及使所述下模具部件設有第二對準孔；其中形成底表面的形狀與所述靠模的頂表面的形狀互補的上模具部件以及形成頂表面的形狀與所述靠模的底表面的形狀互補的下模具部件的步驟包括使所述第一對準孔和所述第二對準孔對準。概念5.根據概念4所述的方法，其中，所述上模具部件的底表面包括與所述透鏡陣列的透鏡的光學頂表面互補的上透鏡成型表面，所述下模具部件的頂表面包括與所述透鏡陣列的透鏡的光學底表面互補的下透鏡成型表面；所述方法還包括
提供具有內壁的中間模具部件，所述內壁能沿著上透鏡成型表面組之間的預定周邊與所述上模具部件的底表面接觸，并且能夠沿著所述下透鏡成型表面的對應組之間的預定周邊與所述下模具部件的頂表面接觸；使得所述內壁與上透鏡成型表面和下透鏡成型表面的所述組一起限定能將透鏡的各個子陣列成型的子模；以及使所述中間模具部件設有第三對準孔并使所述第三對準孔與所述第一對準孔和所述第二對準孔對準。概念6.根據概念2所述的方法，還包括使所述上模具部件和所述下模具部件設有對準部件；其中形成底表面的形狀與所述靠模的頂表面的形狀互補的上模具部件以及形成頂表面的形狀與所述靠模的底表面的形狀互補的下模具部件的步驟包括使所述上模具部件的對準部件和所述下模具部件的對準部件對準。概念7. —種用于制造透鏡陣列的方法；所述透鏡陣列具有頂表面和底表面；所述透鏡陣列的各透鏡具有光學頂表面和光學底表面，所述光學頂表面形成所述透鏡陣列的頂表面的一部分，所述光學底表面形成所述透鏡陣列的底表面的一部分；所述方法包括制造模具部件，所述模具部件包括板，其具有頂表面和底表面；所述板的頂表面的形狀與包括所述透鏡陣列的各透鏡的光學底表面在內的所述透鏡陣列的底表面的形狀互補；以及所述板的底表面的形狀與包括所述透鏡陣列的各透鏡的光學頂表面在內的所述透鏡陣列的頂表面的形狀互補；其中，所述模具部件的頂表面的與所述透鏡陣列的各透鏡的光學底表面互補的部分具有與所述第一光軸相同的第一幾何軸線，并且所述模具部件的底表面的與所述透鏡陣列的各透鏡的光學頂表面互補的部分具有與所述第二光軸相同的第二幾何軸線；所述第一幾何軸線和所述第二幾何軸線對準。概念8. —種用于制造模具的靠模，所述模具用于制造透鏡陣列；所述透鏡陣列具有頂表面和底表面；所述透鏡陣列的各透鏡具有光學頂表面和光學底表面，所述光學頂表面形成所述透鏡陣列的頂表面的一部分，所述光學底表面形成所述透鏡陣列的底表面的一部分；各透鏡的光學頂表面具有第一光軸且各透鏡的光學底表面具有第二光軸，所述第一光軸和所述第二光軸對準；所述靠模包括板，其具有頂表面和底表面；所述板的頂表面的形狀與包括所述透鏡陣列的各透鏡的光學頂表面在內的所述透鏡陣列的頂表面的形狀相同；以及所述板的底表面的形狀與包括所述透鏡陣列的各透鏡的光學底表面在內的所述透鏡陣列的底表面的形狀相同；其中，所述靠模的頂表面的與所述透鏡陣列的各透鏡的光學頂表面相同的部分具有與所述第一光軸相同的第一幾何軸線，并且所述靠模的底表面的與所述透鏡陣列的各透鏡的光學底表面相同的部分具有與所述第二光軸相同的第二幾何軸線；所述第一幾何軸線和所述第二幾何軸線對準。
概念9.根據概念8所述的靠模，其中，所述靠模不透光。概念10.根據概念8所述的靠模，其中，所述透鏡陣列包括沿二維圖案布置的透
^Mi ο概念11.根據概念8所述的靠模，其中，所述板還包括對準孔。概念12. —種利用概念8所述的靠模制造的模具，包括上模具部件，其底表面的形狀與所述靠模的頂表面的形狀互補；以及下模具部件，其頂表面的形狀與所述靠模的底表面的形狀互補。概念13.根據概念12所述的模具，其中，所述上模具部件的底表面包括與所述透鏡陣列的透鏡的光學頂表面互補的上透鏡成型表面，所述下模具部件的頂表面包括與所述透鏡陣列的透鏡的光學底表面互補的下透鏡成型表面；所述模具還包括具有內壁的中間模具部件，所述內壁能沿著上透鏡成型表面組之間的預定周邊與所述上模具部件的底表面接觸，并且能夠沿著所述下透鏡成型表面的對應組之間的預定周邊與所述下模具部件的頂表面接觸；所述內壁布置成與上透鏡成型表面和下透鏡成型表面的所述組一起限定能將透鏡的各個子陣列成型的子模。概念14. 一種利用概念11所述的靠模制造的模具，包括上模具部件，其底表面的形狀與所述靠模的頂表面的形狀互補；以及下模具部件，其頂表面的形狀與所述靠模的底表面的形狀互補；其中，所述上模具部件和所述下模具部件包括與所述靠模的對準孔對準的對準孔。概念15.根據概念14所述的模具，其中，所述上模具部件的底表面包括與所述透鏡陣列的透鏡的光學頂表面互補的上透鏡成型表面，所述下模具部件的頂表面包括與所述透鏡陣列的透鏡的光學底表面互補的下透鏡成型表面；所述模具還包括具有內壁的中間模具部件，所述內壁能沿著上透鏡成型表面組之間的預定周邊與所述上模具部件的底表面接觸，并且能夠沿著所述下透鏡成型表面的對應組之間的預定周邊與所述下模具部件的頂表面接觸；所述內壁布置成與上透鏡成型表面和下透鏡成型表面的所述組一起限定能將透鏡的各個子陣列成型的子模；以及對準孔，其能夠與所述上模具部件的對準孔和所述下模具部件的對準孔對準。概念16. —種利用概念8所述的靠模制造的模具，包括上模具部件，其底表面的形狀與所述透鏡陣列的頂表面的形狀互補，所述上模具部件的底表面具有與所述透鏡陣列的各透鏡的光學頂表面互補的上負型透鏡形狀；所述上負型透鏡形狀具有與所述第一光軸相同的第三幾何軸線；以及下模具部件，其頂表面的形狀與所述透鏡陣列的底表面的形狀互補，所述下模具部件的頂表面具有與所述透鏡陣列的各透鏡的光學底表面互補的下負型透鏡形狀；所述下負型透鏡形狀具有與所述第二光軸相同的第四幾何軸線；其中，所述上模具部件和所述下模具部件包括用于將所述上模具部件和所述下模具部件相對于彼此布置成使得所述第三幾何軸線和所述第四幾何軸線對準的對準部件。概念17.根據概念16所述的模具，其中，所述靠模包括對準部件，并且所述上模具部件的對準部件和所述下模具部件的對準部件與所述靠模的對準部件協(xié)作，以將所述上模具部件和所述下模具部件相對于所述靠模布置成使得所述第一幾何軸線、所述第二幾何軸線、所述第三幾何軸線和所述第四幾何軸線彼此對準。概念18. —種用于制造透鏡陣列的模具部件，所述透鏡陣列具有頂表面和底表面；所述透鏡陣列的各透鏡具有光學頂表面和光學底表面，所述光學頂表面形成所述透鏡陣列的頂表面的一部分，所述光學底表面形成所述透鏡陣列的底表面的一部分；各透鏡的光學頂表面具有第一光軸且各透鏡的光學底表面具有第二光軸，所述第一光軸和所述第二光軸對準；所述模具部件包括板，其具有頂表面和底表面；所述板的頂表面的形狀與包括所述透鏡陣列的各透鏡的光學底表面在內的所述透鏡陣列的底表面的形狀互補；以及所述板的底表面的形狀與包括所述透鏡陣列的各透鏡的光學頂表面在內的所述透鏡陣列的頂表面的形狀互補；其中，所述模具部件的頂表面的與所述透鏡陣列的各透鏡的光學底表面互補的部分具有與所述第一光軸相同的第一幾何軸線，并且所述模具部件的底表面的與所述透鏡陣列的各透鏡的光學頂表面互補的部分具有與所述第二光軸相同的第二幾何軸線；所述第一幾何軸線和所述第二幾何軸線對準。
權利要求
1.一種用于制造透鏡陣列的方法，所述透鏡陣列具有頂表面和底表面；所述透鏡陣列的各透鏡具有光學頂表面和光學底表面，所述光學頂表面形成所述透鏡陣列的頂表面的一部分，所述光學底表面形成所述透鏡陣列的底表面的一部分；各透鏡的光學頂表面具有第一光軸且各透鏡的光學底表面具有第二光軸，所述第一光軸和所述第二光軸對準；所述方法包括制造靠模，所述靠模包括 板，其具有頂表面和底表面；所述板的頂表面的形狀與包括所述透鏡陣列的各透鏡的光學頂表面在內的所述透鏡陣列的頂表面的形狀相同；以及所述板的底表面的形狀與包括所述透鏡陣列的各透鏡的光學底表面在內的所述透鏡陣列的底表面的形狀相同；其中，所述靠模的頂表面的與所述透鏡陣列的各透鏡的光學頂表面相同的部分具有與所述第一光軸相同的第一幾何軸線，并且所述靠模的底表面的與所述透鏡陣列的各透鏡的光學底表面相同的部分具有與所述第二光軸相同的第二幾何軸線；所述第一幾何軸線和所述第二幾何軸線對準；以及使用所述靠模制造形狀與待制造的所述透鏡陣列的形狀互補的模具。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，使用所述靠模制造模具的步驟包括 形成底表面的形狀與所述靠模的頂表面的形狀互補的上模具部件；以及形成頂表面的形狀與所述靠模的底表面的形狀互補的下模具部件。
3.根據權利要求2所述的方法，其中，所述上模具部件的底表面包括與所述透鏡陣列的透鏡的光學頂表面互補的上透鏡成型表面，所述下模具部件的頂表面包括與所述透鏡陣列的透鏡的光學底表面互補的下透鏡成型表面；所述方法還包括提供具有內壁的中間模具部件，所述內壁能沿著上透鏡成型表面組之間的預定周邊與所述上模具部件的底表面接觸，并且能夠沿著所述下透鏡成型表面的對應組之間的預定周邊與所述下模具部件的頂表面接觸；使得所述內壁與上透鏡成型表面和下透鏡成型表面的所述組一起限定能將透鏡的各個子陣列成型的子模。
4.根據權利要求2所述的方法，還包括使所述上模具部件設有第一對準孔以及使所述下模具部件設有第二對準孔；其中形成底表面的形狀與所述靠模的頂表面的形狀互補的上模具部件以及形成頂表面的形狀與所述靠模的底表面的形狀互補的下模具部件的步驟包括使所述第一對準孔和所述第二對準孔對準。
5.根據權利要求4所述的方法，其中，所述上模具部件的底表面包括與所述透鏡陣列的透鏡的光學頂表面互補的上透鏡成型表面，所述下模具部件的頂表面包括與所述透鏡陣列的透鏡的光學底表面互補的下透鏡成型表面；所述方法還包括提供具有內壁的中間模具部件，所述內壁能沿著上透鏡成型表面組之間的預定周邊與所述上模具部件的底表面接觸，并且能夠沿著所述下透鏡成型表面的對應組之間的預定周邊與所述下模具部件的頂表面接觸；使得所述內壁與上透鏡成型表面和下透鏡成型表面的所述組一起限定能將透鏡的各個子陣列成型的子模；以及使所述中間模具部件設有第三對準孔并使所述第三對準孔與所述第一對準孔和所述第二對準孔對準。
6.根據權利要求2所述的方法，還包括使所述上模具部件和所述下模具部件設有對準部件；其中形成底表面的形狀與所述靠模的頂表面的形狀互補的上模具部件以及形成頂表面的形狀與所述靠模的底表面的形狀互補的下模具部件的步驟包括使所述上模具部件的對準部件和所述下模具部件的對準部件對準。
7.一種用于制造透鏡陣列的方法；所述透鏡陣列具有頂表面和底表面；所述透鏡陣列的各透鏡具有光學頂表面和光學底表面，所述光學頂表面形成所述透鏡陣列的頂表面的一部分，所述光學底表面形成所述透鏡陣列的底表面的一部分；所述方法包括制造模具部件，所述模具部件包括 板，其具有頂表面和底表面；所述板的頂表面的形狀與包括所述透鏡陣列的各透鏡的光學底表面在內的所述透鏡陣列的底表面的形狀互補；以及所述板的底表面的形狀與包括所述透鏡陣列的各透鏡的光學頂表面在內的所述透鏡陣列的頂表面的形狀互補；其中，所述模具部件的頂表面的與所述透鏡陣列的各透鏡的光學底表面互補的部分具有與所述第一光軸相同的第一幾何軸線，并且所述模具部件的底表面的與所述透鏡陣列的各透鏡的光學頂表面互補的部分具有與所述第二光軸相同的第二幾何軸線；所述第一幾何軸線和所述第二幾何軸線對準。
8.一種用于制造模具的靠模，所述模具用于制造透鏡陣列；所述透鏡陣列具有頂表面和底表面；所述透鏡陣列的各透鏡具有光學頂表面和光學底表面，所述光學頂表面形成所述透鏡陣列的頂表面的一部分，所述光學底表面形成所述透鏡陣列的底表面的一部分；各透鏡的光學頂表面具有第一光軸且各透鏡的光學底表面具有第二光軸，所述第一光軸和所述第二光軸對準；所述靠模包括板，其具有頂表面和底表面；所述板的頂表面的形狀與包括所述透鏡陣列的各透鏡的光學頂表面在內的所述透鏡陣列的頂表面的形狀相同；以及所述板的底表面的形狀與包括所述透鏡陣列的各透鏡的光學底表面在內的所述透鏡陣列的底表面的形狀相同；其中，所述靠模的頂表面的與所述透鏡陣列的各透鏡的光學頂表面相同的部分具有與所述第一光軸相同的第一幾何軸線，并且所述靠模的底表面的與所述透鏡陣列的各透鏡的光學底表面相同的部分具有與所述第二光軸相同的第二幾何軸線；所述第一幾何軸線和所述第二幾何軸線對準。
9.根據權利要求8所述的靠模，其中，所述靠模不透光。
10.根據權利要求8所述的靠模，其中，所述透鏡陣列包括沿二維圖案布置的透鏡。
11.根據權利要求8所述的靠模，其中，所述板還包括對準孔。
12.一種利用權利要求8所述的靠模制造的模具，包括上模具部件，其底表面的形狀與所述靠模的頂表面的形狀互補；以及下模具部件，其頂表面的形狀與所述靠模的底表面的形狀互補。
13.根據權利要求12所述的模具，其中，所述上模具部件的底表面包括與所述透鏡陣列的透鏡的光學頂表面互補的上透鏡成型表面，所述下模具部件的頂表面包括與所述透鏡陣列的透鏡的光學底表面互補的下透鏡成型表面；所述模具還包括具有內壁的中間模具部件，所述內壁能沿著上透鏡成型表面組之間的預定周邊與所述上模具部件的底表面接觸，并且能夠沿著所述下透鏡成型表面的對應組之間的預定周邊與所述下模具部件的頂表面接觸；所述內壁布置成與上透鏡成型表面和下透鏡成型表面的所述組一起限定能將透鏡的各個子陣列成型的子模。
14.一種利用權利要求11所述的靠模制造的模具，包括上模具部件，其底表面的形狀與所述靠模的頂表面的形狀互補；以及下模具部件，其頂表面的形狀與所述靠模的底表面的形狀互補；其中，所述上模具部件和所述下模具部件包括與所述靠模的對準孔對準的對準孔。
15.根據權利要求14所述的模具，其中，所述上模具部件的底表面包括與所述透鏡陣列的透鏡的光學頂表面互補的上透鏡成型表面，所述下模具部件的頂表面包括與所述透鏡陣列的透鏡的光學底表面互補的下透鏡成型表面；所述模具還包括具有內壁的中間模具部件，所述內壁能沿著上透鏡成型表面組之間的預定周邊與所述上模具部件的底表面接觸，并且能夠沿著所述下透鏡成型表面的對應組之間的預定周邊與所述下模具部件的頂表面接觸；所述內壁布置成與上透鏡成型表面和下透鏡成型表面的所述組一起限定能將透鏡的各個子陣列成型的子模；以及對準孔，其能夠與所述上模具部件的對準孔和所述下模具部件的對準孔對準。
16.一種利用權利要求8所述的靠模制造的模具，包括上模具部件，其底表面的形狀與所述透鏡陣列的頂表面的形狀互補，所述上模具部件的底表面具有與所述透鏡陣列的各透鏡的光學頂表面互補的上負型透鏡形狀；所述上負型透鏡形狀具有與所述第一光軸相同的第三幾何軸線；以及下模具部件，其頂表面的形狀與所述透鏡陣列的底表面的形狀互補，所述下模具部件的頂表面具有與所述透鏡陣列的各透鏡的光學底表面互補的下負型透鏡形狀；所述下負型透鏡形狀具有與所述第二光軸相同的第四幾何軸線；其中，所述上模具部件和所述下模具部件包括用于將所述上模具部件和所述下模具部件相對于彼此布置成使得所述第三幾何軸線和所述第四幾何軸線對準的對準部件。
17.根據權利要求16所述的模具，其中，所述靠模包括對準部件，并且所述上模具部件的對準部件和所述下模具部件的對準部件與所述靠模的對準部件協(xié)作，以將所述上模具部件和所述下模具部件相對于所述靠模布置成使得所述第一幾何軸線、所述第二幾何軸線、 所述第三幾何軸線和所述第四幾何軸線彼此對準。
18.一種用于制造透鏡陣列的模具部件，所述透鏡陣列具有頂表面和底表面；所述透鏡陣列的各透鏡具有光學頂表面和光學底表面，所述光學頂表面形成所述透鏡陣列的頂表面的一部分，所述光學底表面形成所述透鏡陣列的底表面的一部分；各透鏡的光學頂表面具有第一光軸且各透鏡的光學底表面具有第二光軸，所述第一光軸和所述第二光軸對準； 所述模具部件包括 板，其具有頂表面和底表面；所述板的頂表面的形狀與包括所述透鏡陣列的各透鏡的光學底表面在內的所述透鏡陣列的底表面的形狀互補；以及所述板的底表面的形狀與包括所述透鏡陣列的各透鏡的光學頂表面在內的所述透鏡陣列的頂表面的形狀互補；其中，所述模具部件的頂表面的與所述透鏡陣列的各透鏡的光學底表面互補的部分具有與所述第一光軸相同的第一幾何軸線，并且所述模具部件的底表面的與所述透鏡陣列的各透鏡的光學頂表面互補的部分具有與所述第二光軸相同的第二幾何軸線；所述第一幾何軸線和所述第二幾何軸線對準。
全文摘要
本發(fā)明主要涉及在諸如像移動電話所用的攝影機那樣的微型攝影機等的光學組件的制造中使用的光學透鏡的制造技術。更具體地說，本發(fā)明涉及用于制造透鏡陣列的裝置及方法。
文檔編號B29C33/38GK102405129SQ200980158851
公開日2012年4月4日 申請日期2009年4月3日 優(yōu)先權日2009年4月3日
發(fā)明者張紹祺, 讓·皮埃爾·呂桑奇 申請人:乙太精密有限公司