專利名稱：薄膜懸浮光學(xué)元件及相關(guān)方法
薄膜懸浮光學(xué)元件及相關(guān)方法相關(guān)申請的交叉引用本申請要求2008年1月16日提交的第61/021，338號美國臨時專利申請的優(yōu)先 權(quán)，并將其通過引用合并于本文。
背景技術(shù)：
制造晶片級小型相機系統(tǒng)時，例如，多個光學(xué)元件被制造為基底(例如8英寸或12 英寸的基底)面上的陣列。這樣光學(xué)元件的示例包括折射光學(xué)元件、衍射光學(xué)元件、反射元 件、梯度折射率(GRIN)元件、亞波長光學(xué)結(jié)構(gòu)、抗反射敷層和過濾器。這些光學(xué)元件直接形 成在基底上，或者可選地從底板基底復(fù)制，在該底板基底上已經(jīng)形成了限定多個光學(xué)元件 的結(jié)構(gòu)元件。例如，如國際專利申請?zhí)枮镻CT/US07/09347的國際申請(通過引用合并于本 文)中所描述的，使用通用支架上的聚合物材料，一種精加工的加工底板可用于模制多個 光學(xué)元件。該精加工的加工底板由固體且可加工的材料形成，例如銅、鋁、聚甲基丙烯酸甲 酯(PMMA)或其他金屬或聚合物形成。另外，一個或多個框標和/或?qū)式Y(jié)構(gòu)元件可以與限 定多個光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)元件一起設(shè)置在精加工的加工底板上，以使框標和/或?qū)式Y(jié)構(gòu)元 件相對限定多個光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)元件的位置保持高精度。圖1示出示例性加工底板100，其包括多個用于限定光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)元件110。加 工底板100還包括多個用于便于在加工底板100和例如真空吸盤或基底的第二物體之間進 行定位的對準結(jié)構(gòu)元件120。在工藝中，加工底板100可用于在共用底座225上形成光學(xué)元 件210的陣列200，例如如圖2所示?？梢来问褂脭?shù)個加工底板以在基底上形成層狀光學(xué)元件，例如如圖3所示。圖3 示出包括多個層狀光學(xué)元件310的陣列300。每個層狀元件310包括多層材料，該多層材料 是利用限定表面輪廓的精加工的加工底板成型的。圖4-6示出形成上述層狀光學(xué)元件陣列的示例性方法。如圖4所示，共用底座410 固定在包括V形槽422的真空吸盤420上，V形槽422便于真空吸盤420和包括凸起的對 準結(jié)構(gòu)元件的第一加工底板430之間的對準。第一加工底板430還包括多個用于限定第一 光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)元件434。第一材料440設(shè)置在共用底座410和第一加工底板430之間，使 得第一材料440的表面與多個結(jié)構(gòu)元件434中的一個相符。第一材料440通過適當?shù)姆绞?例如UV固化或熱固化進行固化。接著，如圖5所示，第一加工底板430被移除并被第二加工底板530代替，第二加 工底板530包括凸起對準結(jié)構(gòu)元件532和多個用于限定第二光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)元件534。第 二材料540被設(shè)置在固化的第一材料440和第二加工底板530之間，然后被固化。如圖6所 示，通過移除第二加工底板530并由第三加工底板630替換第二加工底板530來重復(fù)上述 過程，第三加工底板包括凸起對準結(jié)構(gòu)元件632和多個用于限定第三光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)元件 634。第三材料640被設(shè)置在固化的第二材料540和第三加工底板630之間，然后被固化。 按照需求可重復(fù)多次上述過程以獲得期望的光學(xué)元件的分層，例如如圖3所示。

發(fā)明內(nèi)容
在一個實施方式中，薄膜懸浮光學(xué)元件包括(a)結(jié)構(gòu)化基底，包括在其中限定的 多個孔；和(b)第一光學(xué)元件陣列，每個第一光學(xué)元件通過薄膜懸浮在一個所述孔中。在一個實施方式中，懸浮透鏡包括薄膜和光學(xué)元件，所述薄膜由固化光學(xué)材料形 成且支撐在基底的孔中，所述光學(xué)元件由所述固化光學(xué)材料形成且由所述薄膜支撐在所述 基底的所述孔中。在一個實施方式中，形成懸浮透鏡的方法，包括將第一裝配支柱與包括至少一個 孔的基底接合；將第一光學(xué)材料沉積在所述第一裝配支柱上且沉積在所述孔中；將第二裝 配支柱與所述基底接合，使得所述第一光學(xué)材料在所述孔中成形；以及固化所述第一光學(xué) 材料以形成通過薄膜懸浮在所述孔中的第一固體光學(xué)元件。在一個實施方式中，裝配支柱包括第一單片結(jié)構(gòu)，具有凸出部和肩臺，所述凸出 部具有第一橫截面尺寸，所述肩臺具有第二橫截面尺寸，所述第二橫截面尺寸大于所述第 一橫截面尺寸，所述凸出部在其遠端形成薄膜接合面和光學(xué)等值面，所述肩臺形成基底接 合面，所述基底接合面平行于所述薄膜接合面，其中，將所述凸出部定位在基底的孔中同時 將所述基底接合至所述基底接合面，使得允許在所述薄膜接合面和光學(xué)等值面上沉積光學(xué) 材料，并隨后固化所述光學(xué)材料。在一個實施方式中，薄膜懸浮光學(xué)元件，包括第一結(jié)構(gòu)化基底，包括多個在第一 結(jié)構(gòu)化基底中限定的第一孔；第一光學(xué)元件陣列，每個第一光學(xué)元件通過薄膜懸浮在一個 所述孔中；第二結(jié)構(gòu)化基底，包括多個在第二結(jié)構(gòu)化基底中限定的第二孔；第二光學(xué)元件 陣列，每個第一光學(xué)元件通過薄膜懸浮在一個所述第二孔中；所述第一基底和第二基底機 械地耦合在一起，所述第一光學(xué)元件和第二光學(xué)元件光學(xué)地對準。


圖1示出示例性的精加工的加工底板，該精加工的加工底板包括多個用于形成光 學(xué)元件的結(jié)構(gòu)元件和多個對準結(jié)構(gòu)元件；圖2示出利用精加工的加工底板形成的光學(xué)元件的示例性陣列；圖3示出在共用底座上支撐的且利用多個精加工的加工底板形成的層狀光學(xué)元 件的示例性陣列；圖4-6示出用于形成在共用底座上支撐的且利用多個精加工的加工底板形成的 層狀光學(xué)元件陣列的示例性方法；圖7示出根據(jù)一個實施方式的示例性結(jié)構(gòu)化基底的部分；圖8示出根據(jù)一個實施方式的配置用于與示例性結(jié)構(gòu)化基底配合的精密裝配支 柱的部分；圖9-16圖示出根據(jù)一個實施方式的用于在薄膜結(jié)構(gòu)中形成層狀光學(xué)元件陣列的 示例性方法；圖17示出根據(jù)一個實施方式的在薄膜結(jié)構(gòu)中的兩個層狀光學(xué)元件陣列的部分， 從而圖示出布局，其中兩個陣列在彼此的頂部堆疊并堆疊在用于精密Z軸定位的傳感器陣 列上。圖18示出根據(jù)一個實施方式的在薄膜結(jié)構(gòu)中兩個層狀光學(xué)元件的陣列的部分，從而圖示出布局，兩個陣列堆疊在其中，且在兩個陣列之間設(shè)置有用于調(diào)節(jié)Z軸定位的活 動層；圖19示出具有多個孔的結(jié)構(gòu)化基底和薄膜懸浮光學(xué)元件的俯視圖；圖20示出穿過圖19的結(jié)構(gòu)化基底和薄膜懸浮光學(xué)元件部分的截面圖；圖21示出在一個實施方式中，從結(jié)構(gòu)化基底的孔中凸出的懸浮透鏡；圖22示出根據(jù)一個實施方式形成懸浮透鏡的方法；圖23示出構(gòu)造一個示例性薄膜懸浮透鏡的試驗結(jié)果。
具體實施例方式—種可用類型的共用底座為結(jié)構(gòu)化基底，其通常被稱為襯墊晶片。在本公開的上 下文中，結(jié)構(gòu)化基底應(yīng)該理解為由例如玻璃、硅或藍寶石形成的共用底座，并且包括多個在 其中限定的孔。圖19圖示出結(jié)構(gòu)化基底1900的俯視圖，在結(jié)構(gòu)化基底1900的多個的孔1904中 具有相同數(shù)量的薄膜懸浮光學(xué)元件1902。圖20示出通過結(jié)構(gòu)化基底1900以及光學(xué)元件和 孔中的兩個的截面圖。在下述的描述中，圖19和圖20最好一起參看。圖19中示出四個光學(xué)元件1902，但是在結(jié)構(gòu)化基底中可有更少或通常為更多相 同光學(xué)元件。每個光學(xué)元件1902顯示為單一的，但是每個光學(xué)元件可以替換為復(fù)合透鏡或 層狀光學(xué)元件也不脫離本發(fā)明的范圍。每個光學(xué)元件1902通過薄膜1906懸浮在在孔1904 中。薄膜1906可由與光學(xué)元件1902相同的光學(xué)材料形成。雖然孔1904為圓形，但是孔 1904可替換為矩形(包括方形)、橢圓形或其他適合的形狀而不脫離本發(fā)明的范圍。圖20還示出，在虛線的輪廓中，多個裝配支柱1908、1910。每個裝配支柱包括光 學(xué)等值面1912、薄膜接合面1914和具有基底接合面1918的肩臺1916。如在下述的描述 中將更加清晰的那樣，一對相對的裝配支柱1908、1910根據(jù)該相對的裝配支柱1908、1910 的尺寸和形狀(包括光學(xué)等值面)一起配合形成在單個孔1904中的光學(xué)元件1902和其 薄膜1906。雖然單個的支柱對1908、1910可用于一次形成一個光學(xué)元件，但通常裝配支 柱對的陣列焊接在一起(例如通常在共用平臺或基底上，或經(jīng)由共用平臺或基底鏈接在一 起，使得支柱1908連接在一起且支柱1910分別連接在一起)以形成相同的光學(xué)元件陣列， 從而一次形成光學(xué)元件的陣列；該陣列可以為基底的整個陣列或僅為整個陣列的部分。，例 如，可利用表面處理來改進孔1904的內(nèi)表面1920，以促使薄膜1906更好的粘結(jié)至內(nèi)表面 1920。而且，一個或多個固位結(jié)構(gòu)元件1922可以合并入內(nèi)表面1920以助于固定孔1904中 的薄膜1906。圖7-16描述了結(jié)構(gòu)化基底和薄膜懸浮光學(xué)元件一起的不同實施方式。具體地，圖 7示出一個結(jié)構(gòu)化基底700的截面圖，結(jié)構(gòu)化基底700包括多個穿過其中形成的孔720。結(jié) 構(gòu)化基底700例如是300微米厚的玻璃基底，且每個孔的直徑例如為2. 5毫米。這樣的結(jié) 構(gòu)化基底通常用作將一個基底與另一個基底(未示出)分開的襯墊，以保持基底之間通暢 的通路。根據(jù)本公開，層狀光學(xué)元件陣列可以形成為通過薄膜懸浮在結(jié)構(gòu)化基底的孔中。 也就是，在薄膜結(jié)構(gòu)中的結(jié)構(gòu)化基底孔中可形成單層或多層光學(xué)元件，以產(chǎn)生多個與結(jié)構(gòu) 化基底的孔成為一體的光學(xué)元件。
參照圖8-12，示出了在結(jié)構(gòu)化基底的孔中形成包括一層或多層的光學(xué)元件的示例 性方法。圖8中，結(jié)構(gòu)化基底700的部分800顯示為與第一裝配支柱810緊密配合，在此僅 示出第一裝配支柱810的一部分。第一裝配支柱810包括凸出部830，凸出部830具有用 于限定光學(xué)元件的光學(xué)等值面820和溢出面840 (如下所述，溢出面840和基底700 —起限 定溢出區(qū)域841)。第一裝配支柱810還包括具有基底接合面813的肩臺811。第一裝配支 柱810被配置為與結(jié)構(gòu)化基底700配合，使得用于限定光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)元件(例如光學(xué)等 值面820)當接合在一起時，被定位在結(jié)構(gòu)化基底700的一個或多個孔中。在本實施例中， 通過基底接合面813和結(jié)構(gòu)化基底700的第一側(cè)725的直接接觸，第一裝配支柱810與結(jié) 構(gòu)化基底700接合。如圖9所示，第一光學(xué)材料910沉積在嚙合在孔720中的第一裝配支柱810上。然 后，如圖10所示，使第二裝配支柱1010與結(jié)構(gòu)化基底700 (具體地，使裝配支柱1010的肩臺 接合面1013與結(jié)構(gòu)化基底700的第二側(cè)730接觸)接合以使第一光學(xué)材料910以可控方 式(即，當?shù)谝还鈱W(xué)材料910夾在第一裝配支柱810和第二裝配支柱1010中時)成形。在 一個實施方式中，過量的第一光學(xué)材料910流入溢出區(qū)域841，并進入在第二裝配支柱1010 的溢出面1040和結(jié)構(gòu)化基底700之間限定的溢出區(qū)域1041。然后第一材料910可通過適 合的方法，例如但不限于熱固化(例如通過加熱)或UV固化(例如通過使用透明材料(例 如UV發(fā)射PDMS)作為第一和第二裝配支柱中至少一個，并使UV射線穿過其中)進行固化， 已形成通過薄膜1016懸浮的硬化的光學(xué)元件1015。在裝配支柱810與結(jié)構(gòu)化基底700接合后，可替代地，光學(xué)材料910可首先在“向 上分配”構(gòu)造中被沉積在裝配支柱1010上，以在固化之前形成光學(xué)材料910。例如，溢出區(qū)域841、1041可優(yōu)先影響溢出。也就是，每個支柱810、1010和溢出面 840,1040的設(shè)計可被構(gòu)造以優(yōu)先地使光學(xué)材料流入溢出區(qū)域841、1041，且有效地影響光 學(xué)元件堆疊的形成。在圖11所示的實施例中，移除第二裝配支柱1010以留下在孔720中形成的硬化 的光學(xué)元件1015。硬化的光學(xué)元件1015通過薄膜1016附接至結(jié)構(gòu)化基底700，薄膜1016 相應(yīng)于在第一和第二裝配支柱810、1010之間留下的且在上述剛描述的過程中溢出到區(qū)域 841中的第一光學(xué)材料910的總量。如圖12所示，第一裝配支柱810可從光學(xué)元件1015和 薄膜1016在該點分離，使得單個光學(xué)元件1015通過薄膜1016在孔720中懸浮，如圖12所示?？蛇x地，在圖11示出的構(gòu)造之后，如圖13所示，第二光學(xué)材料1310可沉積在光學(xué) 元件1015和薄膜1016上。如圖14所示，可使第三裝配支柱1410與第二側(cè)730和第二光 學(xué)材料1310接合。然后，通過適合的方法可使第二光學(xué)材料1310固化，且隨后可將第三裝 配支柱1410移除以形成光學(xué)元件1315和也連接至結(jié)構(gòu)化基底700的薄膜1316，如圖15所 示。然后，如圖16所示，第一裝配支柱810可與光學(xué)元件1015和薄膜分開，以形成在孔720 中通過薄膜(即薄膜1016和1316)懸浮的兩層光學(xué)元件1610?？衫^續(xù)該過程以將其他的 層增加至層狀光學(xué)元件1015、1315。應(yīng)該注意的是，通過對圖7-14中虛線標出的步驟進行重新排序，可使第二光學(xué)元 件1315(和薄膜1316)在光學(xué)元件1015 (和薄膜1016)之前形成，且不脫離本發(fā)明的范圍。因為薄膜結(jié)構(gòu)允許結(jié)構(gòu)化基底700并置，從而孔720中的光學(xué)元件以及例如傳感器陣列1620 (還在圖16中示出)的其他物體也可并置，因此所描述的薄膜結(jié)構(gòu)特別有利。 也就是，由于結(jié)構(gòu)化基底700的高平坦度，光學(xué)元件(例如光學(xué)元件1015、1315)可非常接 近其他物體(例如傳感器1620)，同時保持較低的傾斜偏離。一種考慮這種薄膜結(jié)構(gòu)的方式 是，該薄膜結(jié)構(gòu)以比通用的相關(guān)其他“桶”構(gòu)造小得多的晶片級提供“桶中的透鏡”包含的 結(jié)構(gòu)化等價物，例如，在“桶”構(gòu)造中，在傳統(tǒng)的較大圖像系統(tǒng)中，保護桶用于包含透鏡元件。例如圖16所示的薄膜結(jié)構(gòu)的另一個好處是隔板1625 (例如金屬箔)可用于阻擋 入射光1630經(jīng)過薄膜1016/316，并且可與結(jié)構(gòu)化基底700成為一體，或者設(shè)置在結(jié)構(gòu)化基 底700上。例如，隔板1625附接至結(jié)構(gòu)化基底700的第二側(cè)730。因為可至少部分地阻擋 通過薄膜1016/1316的雜散光，因此，隔板1625可提高傳感器1620的信噪比。在可選的實 施方式中，具有與隔板1625相似功能的隔板可以按下述方式進行結(jié)合在基底、薄膜和光學(xué)元件上沉積涂層(例如抗蝕劑)，然后選擇性地從光學(xué)元件上 除去該涂層；將阻擋材料移至非光學(xué)區(qū)域(例如通過接觸印刷)；和/或?qū)㈩~外的玻璃襯墊晶片(例如在其上具有經(jīng)構(gòu)圖的孔)結(jié)合至結(jié)構(gòu)化基底晶片， 這將允許如圖16所示的上懸式遮擋。因此，圖16的結(jié)構(gòu)利于將光學(xué)模塊(由結(jié)構(gòu)化基底700形成，在其中包括光學(xué)元 件1015和1315)和傳感器1620封裝入如虛線1640所示相機組件。如圖所示，數(shù)字信號處 理器(虛線1650所示)可與傳感器1620連接以處理來自傳感器1620的圖像數(shù)據(jù)，以在外 部顯示器(虛線1660所示)上產(chǎn)生人們可視的圖像。還可以對光學(xué)元件的上述實施例進行進一步的改進。例如，如圖17所示，在薄膜 結(jié)構(gòu)中的兩個或更多的兩層光學(xué)元件1610的陣列可以堆疊在一起，以形成在兩個或更多 的兩層光學(xué)元件1610的陣列之中或之間包括空氣隙的復(fù)合光學(xué)系統(tǒng)。作為另一個實施例， 如圖18所示，兩個或更多的兩層光學(xué)元件1610的陣列可堆疊在一起，但是被活動層1820 分隔，以使排列的光學(xué)元件能夠相對彼此(例如，如雙頭箭頭1830指示的在Z方向上)活 動。活動層1820可以由例如壓電材料、人工橡膠、人工肌肉公司(Artificial Muscle, Inc.)生產(chǎn)的電活性聚合物人工肌肉(EPAMTM)、MEMS器件或任何使得能夠進行Z和/或 X-Y運動的其他器件形成。在這種情況下，結(jié)構(gòu)化基底的固體部分至少部分地可以由金屬 (或利用穿過結(jié)構(gòu)化基底中的孔的金屬引線)形成，以提供與活動層1820的電接觸。更進 一步，結(jié)構(gòu)基底的孔可被配置以利于包含在其中形成的光學(xué)元件。例如，可配置結(jié)構(gòu)化基底 從而使得孔的中心厚于該結(jié)構(gòu)化基底的頂面和底面附近區(qū)域，這使得很難將用于形成光學(xué) 元件的材料拉出。例如，使用這種形狀的孔，如果孔的底面填充了材料，則更難將形成光學(xué) 元件的材料從頂部拉出。雖然圖17至圖18示出兩個不同的兩層光學(xué)元件的陣列，但這樣的多陣列可代替 (a)包括單層薄膜懸浮光學(xué)元件(例如圖12所示)或(b)三層或更多層薄膜懸浮光學(xué)元 件，而不脫離本發(fā)明的范圍。在可選的實施方式中，裝配支柱中的一個可構(gòu)造為未安裝在結(jié)構(gòu)化基底中的平的 模具。在這種情況下，得到的光學(xué)元件可懸浮在結(jié)構(gòu)化基底的孔中或鄰近結(jié)構(gòu)化基底的孔， 并被設(shè)置為與結(jié)構(gòu)化基底的一側(cè)齊平。圖21示出懸浮透鏡的這樣的實施方式，其中懸浮透 鏡從孔中凸出。如圖21所示，配置裝配支柱2108，使得裝配支柱2108的第一光學(xué)等值面2109和結(jié)構(gòu)化基底1900的頂面2111接合時，第一光學(xué)等值面2109對準或靠近頂面2111。 互補地，加工底板2110包括第二光學(xué)等值面2112，當?shù)诙鈱W(xué)等值面2112與結(jié)構(gòu)化基底 1900的頂面2111接合時，第二光學(xué)等值面2112對準或靠近頂面2111。裝配支柱2108和 加工底板2110被配置以與結(jié)構(gòu)化基底1900配合，以能夠形成在孔2102中或在頂面2111 附近的通過薄膜2106支撐的光學(xué)元件2102。如圖21所示，光學(xué)元件2102至少部分地從孔 2104中凸出，使得例如，當結(jié)構(gòu)化基底1900與具有或不具有懸浮透鏡的第二結(jié)構(gòu)化基底對 準地接觸時，光學(xué)元件2102可被“嵌套”在第二結(jié)構(gòu)化基底的孔中(且，可能，在其中包含 懸浮的透鏡中)。圖22示出形成懸浮透鏡的方法2200。在步驟2210中，第一裝配支柱與包括至少 一個穿過其中的孔的結(jié)構(gòu)化基底接合。在步驟S2220中，光學(xué)材料沉積在第一裝配支柱上 且沉積在孔中。在步驟S2230中，第二裝配支柱與基底接合，使得光學(xué)材料在孔中成形。在 步驟S2240中，固化光學(xué)材料以在孔中形成通過薄膜懸浮的光學(xué)元件。本文經(jīng)過證明，如上所述的薄膜結(jié)構(gòu)可以提供多種益處，包括但不限于減少或消除襯墊晶片的需求；允許沿著光路(例如，在圖18中的Z方向1830)任意/可調(diào)地定位懸浮透鏡；通過在制造中使用引導(dǎo)基底_底板界面，使能夠?qū)腋⊥哥R進行精確的Z定位；通過使用隔板，減少或消除了在光路上通過一個或多個基底傳輸?shù)碾姶拍?；取決于期望的特征和具體的應(yīng)用，允許使用透明的、不透明的、可傳導(dǎo)的和/或金 屬的結(jié)構(gòu)化基底；控制光學(xué)元件的熱擴散；提供防潮層以保護光學(xué)元件，和/或去除對光學(xué)元件和傳感器之間的蓋片的需要。另外，與光學(xué)元件直接堆疊在相互頂面且由基底支撐的現(xiàn)有層狀透鏡結(jié)構(gòu)相比， 在薄膜結(jié)構(gòu)中的每個透鏡都允許兩個空氣-聚合物界面。因此，在每個界面的折射率差增 加，為光學(xué)設(shè)計提供了更多靈活性。在圖23中示出在孔2330中通過薄膜2320 (2mm直徑)懸浮的光學(xué)元件2310 (0. 6mm 直徑)的數(shù)字顯微圖像2300。根據(jù)下述示例性方法制造光學(xué)元件2310和薄膜2320。1.將光學(xué)膠(例如商用的UV光固化黏膠劑)施加在與具有孔的結(jié)構(gòu)化基底耦合 的裝配支柱上2.使光學(xué)膠在600瓦特的UV光源下曝光120秒；以及3.使光學(xué)膠在空氣中以150°C退火持續(xù)3小時，以達到完全固化。光學(xué)元件2310表面的測試顯示出均勻的球形，元件2310的頂點的位于薄膜2320 上方大約45 μ m。光學(xué)元件2310的直徑大約為孔2330直徑的30%，這為穿過其中傳輸足 夠的電磁能提供了充足的通光孔徑。上述描述的變化，以及可以在此處描述的圖像系統(tǒng)中進行其他變化，都不脫離本 發(fā)明的范圍。應(yīng)該注意的是，在上述描述中包含的或顯示在附圖中的物質(zhì)應(yīng)該理解為是說 明性的且沒有限定的意義。下述的權(quán)利要求旨在覆蓋此處上位和下位的特征，并可聲明本 方法和系統(tǒng)的全部范圍，根據(jù)語言，能落入其中。
權(quán)利要求
1.薄膜懸浮光學(xué)元件，包括結(jié)構(gòu)化基底，包括多個在所述結(jié)構(gòu)化基底中限定的孔；以及第一光學(xué)元件陣列，每個所述第一光學(xué)元件通過薄膜懸浮在一個所述孔中。
2.如權(quán)利要求1所述的薄膜懸浮光學(xué)元件，其中所有所述第一光學(xué)元件相同。
3.如權(quán)利要求1所述的薄膜懸浮光學(xué)元件，其中每個所述孔為矩形、橢圓形或圓形。
4.如權(quán)利要求1所述的薄膜懸浮光學(xué)元件，其中所述第一光學(xué)元件由可固化材料形成。
5.如權(quán)利要求1所述的薄膜懸浮光學(xué)元件，進一步包括隔板，用以阻擋通過所述薄膜 的雜散光。
6.如權(quán)利要求1所述的薄膜懸浮光學(xué)元件，進一步包括第二光學(xué)元件陣列，每個所述 第二光學(xué)元件通過薄膜懸浮在一個所述孔中。
7.如權(quán)利要求6所述的薄膜懸浮光學(xué)元件，其中每個孔的第一光學(xué)元件和第二光學(xué)元 件接觸，其間沒有空間。
8.如權(quán)利要求7所述的薄膜懸浮光學(xué)元件，其中每個孔的第一光學(xué)元件和第二光學(xué)元 件不接觸。
9.如權(quán)利要求7所述的薄膜懸浮光學(xué)元件，其中所述結(jié)構(gòu)化基底包括至少兩個機械耦 合在一起的結(jié)構(gòu)化基底。
10.如權(quán)利要求9所述的薄膜懸浮光學(xué)元件，進一步包括在所述兩個結(jié)構(gòu)化基底之間 的活動層，以改變所述第一光學(xué)元件和第二光學(xué)元件之間的光學(xué)間距。
11.如權(quán)利要求1所述的薄膜懸浮光學(xué)元件，其中每個所述第一透鏡的直徑小于每個 所述孔的直徑。
12.用于支撐光學(xué)元件的薄膜，包括固化光學(xué)材料，支撐在基底的孔中的相同固化光學(xué)材料的光學(xué)元件。
13.懸浮透鏡，包括薄膜，由固化光學(xué)材料形成且懸浮在基底的孔中；和光學(xué)元件，由所述固化光學(xué)材料形成且由所述薄膜支撐在所述基底的所述孔中。
14.形成懸浮透鏡的方法，包括將第一裝配支柱與包括至少一個孔的基底接合；將第一光學(xué)材料沉積在所述第一裝配支柱上且沉積在所述孔中；將第二裝配支柱與所述基底接合，使得所述第一光學(xué)材料在所述孔中成形；以及固化所述第一光學(xué)材料以形成通過薄膜懸浮在所述孔中的第一固體光學(xué)元件。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，進一步包括將過量的光學(xué)材料從所述孔中導(dǎo)出，同時 使所述第二裝配支柱與所述光學(xué)材料接合。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，進一步包括將第二光學(xué)材料沉積在所述第一光學(xué)元件上且沉積在所述孔中； 將所述結(jié)構(gòu)化基底與第三裝配支柱接合；以及固化所述第二光學(xué)材料以形成相鄰的通過薄膜懸浮在所述孔中的第一固體光學(xué)元件 和第二固體光學(xué)透鏡組件。
17.如權(quán)利要求14所述的方法，進一步包括將第三裝配支柱與形成至少一個第二基底孔的第二基底接合；將第二光學(xué)材料沉積在所述第三裝配支柱上且沉積在所述第二基底孔中；將第四裝配支柱與所述第二基底接合，使得所述第二光學(xué)材料在所述第二基底孔中成形；固化所述第二光學(xué)材料以形成通過薄膜懸浮在所述第二基底孔中的第二固體光學(xué)元 件；以及使所述第一基底與第二基底耦合在一起，使得所述第一基底孔和所述第二基底孔對準 以形成兩個沿共用光路空間分隔的懸浮光學(xué)元件。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，進一步包括將活動層集成在所述第一結(jié)構(gòu)化基底和 第二結(jié)構(gòu)化基底之間；以及激活所述活動層，以改變在所述第一固體光學(xué)元件和第二固體 光學(xué)元件之間且沿著所述共用光路的光學(xué)間距。
19.一種裝配支柱，包括第一單片結(jié)構(gòu)，具有凸出部和肩臺，所述凸出部具有第一橫截面尺寸，所述肩臺具有第 二橫截面尺寸，所述第二橫截面尺寸大于所述第一橫截面尺寸，所述凸出部在其遠端形成 薄膜接合面和光學(xué)等值面，所述肩臺形成基底接合面，所述基底接合面平行于所述薄膜接 合面，其中，將所述凸出部定位在基底的孔中同時將所述基底接合至所述基底接合面，使得 允許在所述薄膜接合面和光學(xué)等值面上沉積光學(xué)材料，并隨后固化所述光學(xué)材料。
20.如權(quán)利要求19所述的裝配支柱，進一步包括一個或多個額外的相同裝配支柱，用 于同時接合所述基底的多個孔，以便同時將光學(xué)材料沉積并固化在所述裝配支柱的每個薄 膜接合面和光學(xué)等值面上。
21.薄膜懸浮光學(xué)元件，包括第一結(jié)構(gòu)化基底，包括多個在所述第一結(jié)構(gòu)化基底中限定的第一孔；第一光學(xué)元件陣列，每個所述第一光學(xué)元件通過薄膜懸浮在一個所述第一孔中；第二結(jié)構(gòu)化基底，包括多個在所述第二結(jié)構(gòu)化基底中限定的第二孔；第二光學(xué)元件陣列，每個所述第一光學(xué)元件通過薄膜懸浮在一個所述第二孔中；所述第一基底和第二基底機械地耦合在一起，所述第一光學(xué)元件和第二光學(xué)元件光學(xué) 地對準。
22.如權(quán)利要求21所述的薄膜懸浮光學(xué)元件，其中，所述第一光學(xué)元件和第二光學(xué)元 件包括一個、兩個或更多不同的懸浮光學(xué)元件。
全文摘要
薄膜懸浮光學(xué)元件，包括結(jié)構(gòu)化基底，包括多個在其中限定的孔；以及第一光學(xué)元件的陣列，每個所述第一光學(xué)元件通過薄膜懸浮在一個所述孔中。
文檔編號G02B7/02GK102007433SQ200980107784
公開日2011年4月6日 申請日期2009年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月16日
發(fā)明者克里斯托弗·J·利納恩, 里吉斯·S·凡 申請人:全視Cdm光學(xué)有限公司