[发明专利]光学系统

说明书

本发明涉及光学系统，其包括基板和设置于所述基板上的复制层。本发明进一步涉及制备这种光学系统的方法，并且还涉及所述光学系统的用途。本发明进一步涉及透镜堆叠体。

涉及介绍的光学系统本身已知于本申请人的国际申请WO2004/027880。由所述申请已知一种光学系统，其包括所谓的图像捕捉元件、或者CCD或CMOS型图像传感器、其上设置透镜元件，所述透镜元件通过间隔器和所述图像捕捉元件分开，所述组件借助于粘合剂层耐久性地结合。使用的透镜元件可被认为是透镜基板，其上分开设置透镜。透镜基板起到透镜的载体或支承体的功能。类似的光学系统从国际申请WO2005/096741中获知，其公开了设置有体全息光栅的透镜。除此以外，美国专利申请US2005/0.046.947公开了一种衍射光学元件，其包括由多个层构成的单层或多层构件，它们均是由光学材料制备的。体全息光学元件还从美国专利申请US2002/0.045.104和美国专利申请US2005/0.244.102中获知。

上述透镜系统原理上基于这样的基板，所述基板上分开设置透镜，所述基板对于其光学功能性不具有活性部件的功能，只具有支承功能。由US2004/0.012.698已知一种光学系统，其中功能性被引入，但其中使用的各个光学元件中都存在空气层，所述空气层引入通过光学系统的光路折射率转变。

因此，本发明的目的是提供光学系统，其中为了这样实现光学系统的所需性能，之前具有被动功能的部件被赋予主动部件的功能。

本发明的另一个目的是提供光学系统，其中通过使用活性基板、特别是联合使用其他无源光学元件，实现高自由度的设计。

本发明的又一个目的是提供光学系统，其中许多光学功能联合到具体元件或部件以为了这样实现光学系统的最小化。涉及介绍的本发明的特征在于选自光栅、体布拉格光栅、全息、衍射、非周期结构、滤光器、偏振器、微透镜和梯度折射率透镜中的功能性被引入基板。

通过在基板中引入特定功能性，借助于本光学系统而获得活性基板，取决于所需性能，其可被控制。应该注意术语“引入”被理解为功能性在基板中实现或包括，其中在具体实施方案中可表示基板和复制层之间的连接以及界面。

在根据本发明的光学系统中可以将透镜功能赋予基板或复制层。

从可利用性和可加工性的观点来看，如果基板由玻璃或相关的光学透明的无机材料构成，则其是优选的。这种基板被认为是刚性、非挠性的，因此其适于用作复制方法中的载体。

本光学系统中使用的复制层优选由UV固化型聚合物构成，所述UV固化型聚合物选自聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚(甲基)丙烯酸酯、聚氨酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚、聚环氧化物和聚酯。合适的复制技术在美国专利No.6,773,638和4,890,905中有所描述，其可考虑完全并入本文。复制层通过使用复制方法来获得，其中使用具有精确限定的表面(例如非球形表面)的模具，其中少量辐射固化型树脂(例如UV固化型树脂)施加至模具表面。随后，树脂在模具表面上展开，使得模具中存在的洞被树脂填充，其上整个部分随后被辐射以固化所述树脂，这样固化的产物从模具移除。固化产物是模具表面的负像。复制方法的优点在于可以简单方式制备具有复杂折射表面(例如非球形表面)的透镜，无需研磨和抛光透镜体的复杂过程。除此以外，复制层和施加复制层的表面耐久性地结合，而无需使用粘合剂。另外，不发生所谓的“空气间隙”，所述空气间隙在表面和存在的空气层之间产生较大折射率转变。

在特定实施方案中，根据本发明的光学系统接连地由光学活性或非活性元件、基板和聚合物复制层堆积起来，其中光学活性元件选自光源，例如VCSEL、激光二极管、LED、RCLED、OLED、和诸如CCD/CMOS型之类的图像传感器。

为了获得本光学系统的特定光学性能，期望选自抗反射和红外反射、或它们组合的涂层设置在聚合物复制层和基板之间。而且，聚合物复制层自身可另外具有折射、衍射、或联合结构。