[发明专利]用于制造透镜晶片的冲模工具、设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及根据权利要求1、6和10的用于制造、尤其是冲压具有多个微透镜的单片透镜晶片的冲模工具、设备和方法。

背景技术

微透镜首先应用于需要光学聚焦装置的设备，例如应用于移动电话的相机。由于微型化压力，功能区域应该变得越来越小。微透镜越应该微型化，其光学正确的制造越困难，因为同时对于理想地在大量生产中要制造的微透镜存在巨大成本压力。在现有技术中，在载体衬底上通过不同的制造方法来产生微透镜，如例如在US 6,846,137 B1、US 5,324,623、US 5,853,960和US 5,871,888中所示的那样。所有前述方法共同的是，原理决定地需要一定的厚度并且穿过微透镜的光不仅必须通过透镜，而且必须通过载体衬底。由于同时所需要的高质量和在同时尤其是取决于沿着光轴、也即光路的光学系统的厚度和数量的较高亮度情况下对较高分辨率的要求，对根据现有技术的微透镜的进一步优化是值得期望的。

此外，需要尽可能高的光产量，其尤其是对于微光学系统是决定性的，因为图像传感器占用大多非常小的光能射到上面的面。

在EP 2 168 746 A1中公开了无载体式的微透镜阵列的制造方法。

在制造无载体式的微透镜阵列时有问题的是在制造透镜阵列时、尤其是在冲压和硬化时透镜阵列材料的收缩。

发明内容

本发明所基于的任务是，说明一种冲模工作或者此类设备或此类方法，利用它们尤其是在大量生产中可以制造具有高的光产量以及高亮度和同时高生产精度的微透镜的透镜晶片。

该任务利用权利要求1、6和10的特征来解决。本发明的有利的改进方案在从属权利要求中说明。所有由至少两个在说明书、权利要求书和/或图中所说明的特征组成的组合均落入本发明的范围中。在所说明的值域情况下，处于所述极限内的值也应该作为极限值认为是公开的并且可以任意的组合要求保护。

本发明所基于的思想是，这样设计用于制造透镜晶片的冲模工具，使得冲模限定用于接纳可硬化的流体的冲压空间地构造用于制造透镜阵列，使得在冲压或制造透镜阵列时自动地构造透镜阵列的侧周边边缘。通过这种方式明显地简化透镜阵列的进一步处理，因为为此可以使用已经存在的载体系统和处理设备。同时使得能够以高精度制造非常均质的、最佳硬化的透镜阵列。此外，通过本发明的构型可以作为具有大量微透镜的单片透镜晶片利用唯一的冲压步骤制造实际上任意的透镜形状，尤其是球面的和/或非球面的、凸状的和/或凹状的以及菲涅耳透镜。

根据本发明，通过冲模工具的该构型可制造无载体式的微透镜阵列，其中微透镜由于放弃载体而具有比带有载体的微透镜小的厚度。

根据冲模工具的一种有利的实施方式，根据本发明规定，凸出部被构造为尤其是环形的、优选圆形的坝，所述坝尤其是具有200mm、300mm或450mm的内径Di。由此进一步简化透镜晶片的处理。

此外有利地规定，冲压空间在冲压时部分地、尤其是在上面由第二冲压侧限制。

根据本发明的另一有利的实施方式规定，冲模中的至少一个、尤其是第一冲模对于电磁辐射是可穿透的。通过这种方式，不仅可以通过穿过冲模照射进行硬化，而且也可以在制造透镜晶片时检测用于定向和楔误差补偿的可能的定向标记。

本发明通过以下方式来改进，即第一冲模具有相对于第二冲模的第二定向标记来定向第一冲模的第一定向标记。由此并且尤其是通过将定向标记集成到冲模中、优选凸出部中，能够实现冲模的高度精确的定向，并且通过具有凸出部的冲模工具的本发明构型最小化或甚至排除在进一步加工和进一步处理时的后续误差。从利用本发明冲模工具制造的透镜晶片的边缘可以精确地推断出每个单个的在透镜晶片中所设置的微透镜的位置，甚至当发生了透镜晶片材料的收缩时也是如此。

利用本发明，具有小于3μm、尤其是小于1μm、优选小于0.5μm、更优选小于0.1μm定向精度偏差的可再现精度的在X和Y方向上的定向精度是可能的。

本发明设备除了前述冲模工具之外具有以下特征：

-用于在背离第一冲压侧的接纳侧处尤其是静态固定地接纳第一冲模的第一接纳装置。该接纳装置可以是卡盘，其安装在固定的或静态的支架处。例如可以通过真空槽来固定第一冲模。

-用于在其背离第二载体侧的接纳侧接纳第二冲模的第二接纳装置。接纳装置尤其是同样可以被构造为卡盘，所述卡盘优选具有通过真空槽实施的固定装置。