具有复制折射表面的光学器件及相关方法技术

一种光学器件，包括：透明衬底；第一复制折射表面，其在所述衬底的第一表面上并且由第一材料制成；以及第二复制折射表面，其在与所述第一表面相对的第二表面上，并且由与所述第一材料不同的第二材料制成。所述第一复制表面的材料和曲率以及所述第二复制表面的材料和曲率可以配置为实质上减小所述光学器件的色散和/或热灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
各实施例涉及光学器件及相关方法。更具体地，各实施例涉及具有增强的性能的光学器件及相关方法。
技术介绍
对于多数类型的用于制造光学表面(S卩，具有屈光力的表面)的材料而言，在制造和性能两者中都存在着优点和缺点。例如，聚合物材料可以允许精确实现各种各样的形状，并且在制造基于晶片的光学元件中可以提供更多的自由度。然而，这样的材料可能遭受光学特性(例如，折射率和机械特性(例如，表面形状))的高的温度依赖性。此外，当创建特定的透镜设计所需的聚合物材料的厚度增加时，可能出现过度收缩和形状变形。相比之下，在玻璃具有相对低的热膨胀系数(CTE)和低的光热系数的情况下，当玻璃透镜的凹陷增加并且要创建的透镜的数量同时增加时，透镜的不均匀性可能增加，依赖于所采用的制造技术而降低产量。为了实现改进的性能，包括在更宽的热范围上和更精确的色彩性能，透镜可以用不同的材料来制造，然后分离封装或固定在一起。然而，这样的结构不以单片制造并且制造成本高，尤其是在小的形状因素的情况下。在该
技术介绍
部分中公开的上述信息仅仅是为了增强对本专利技术的
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的理解，因此可能包括不属于现有技术的信息
技术实现思路
因此，各实施例涉及光学器件及相关方法，其实质上克服了一个或多个由于相关技术的限制和缺点而产生的问题。因此，实施例的一个特征是创建光学器件及相关方法，其中多个表面结构是自对准的。实施例的另一个特征是创建光学器件及相关方法，其中多个表面结构具有改进的光热性能。实施例的又一个特征是创建光学器件及相关方法，其中实现特定输出所需的结构数量可以减少。上述及其它特征和优点中的至少一个可以通过以下方式实现提供一种光学器件，包括透明衬底；第一复制折射表面，其在所述衬底的第一表面上并且由第一材料制成；以及第二复制折射表面，其在与所述第一表面相对的第二表面上，并且由与所述第一材料不同的第二材料制成。所述衬底的第一表面和第二表面可以实质上平行并且可以是平面。所述第一复制表面的材料和曲率以及所述第二复制表面的材料和曲率被配置为实质上减少所述光学器件的色散和/或实质上减少所述光学器件的热灵敏度。所述光学器件可以包括另一个透明衬底，其与所述透明衬底相邻；第三复制折射表面，其在所述另一个衬底的第一表面上并且由第三材料制成；以及第四复制折射表面，其在与所述另一个衬底的第一表面相对的第二表面上，并且由第四材料制成，所述第一复制折射表面至所述第四复制折射表面沿着光轴排列。所述第三材料和所述第四材料可以相同。所述另一个衬底的第一表面可以固定到所述衬底的第二表面。所述第一材料和所述第四材料可以相同。所述第二材料和所述第三材料可以相同。所述衬底和所述另一个衬底可以由不同的材料制成。所述衬底的第一表面和第二表面以及所述另一个衬底的第一表面和第二表面全部可以实质上平行。所述衬底的第一表面和第二表面以及所述另一个衬底的第一表面和第二表面全部可以实质上为平面。所述衬底和所述另一个衬底具有不同的厚度。 所述第一材料至所述第四材料全部可以不相同。所述第一折射表面和所述第二折射表面中的至少一个可以是非球面，并且所述第三折射表面和所述第四折射表面中的至少一个可以是非球面。所述光学器件还包括图像传感器，该图像传感器配置为接收从所述第四复制折射表面输出的光。从所述第四复制折射表面输出的光可以直接入射到所述图像传感器上。在所述衬底是晶片的一部分的同时，可以在所述衬底上形成所述第一复制折射表面和所述第二复制折射表面。上述及其它特征和优点中的至少一个可以通过以下方式来实现提供一种光学器件，包括第一表面，其由第一材料制成，该第一材料具有第一光热膨胀系数；以及第二表面，其由第二材料制成，该第二材料具有第二光热膨胀系数，该第二表面在所述第一表面上，该第二表面具有曲率半径，所述第一表面和所述第二表面被设计为实质上减小所述光学器件的光热膨胀系数。如权利要求20所述的光学器件，其中，当所述第一表面具有曲率半径Rl时，所述第二表面的曲率半径R2由以下等式给出/ 2 =扪「1 + .入,2("2_!) L Xl(M-I)—其中，Xl是所述第一光热膨胀系数，X2是所述第二光热膨胀系数，m是所述第一材料的折射率，并且n2是所述第二材料的折射率。上述及其它特征和优点中的至少一个可以通过以下方式来实现提供一种光学器件，包括第一表面，其由第一材料制成，该第一材料具有第一光热膨胀系数；以及第二表面，其由第二材料制成，该第二材料具有第二光热膨胀系数，该第二表面在所述第一表面上，该第二表面具有曲率半径，所述第一表面和所述第二表面被设计为实质上减小所述光学器件的色散。上述及其它特征和优点中的至少一个可以通过以下方式来实现提供一种形成光学器件的方法，该方法包括提供多个第一表面，其由第一材料制成，该第一材料具有第一光热膨胀系数；提供多个第二表面，其由第二材料制成，该第二材料具有第二光热膨胀系数，所述多个第二表面在相应的第一表面上，所述多个第二表面具有曲率半径，从而形成多个光学器件；设计所述多个第一表面和所述多个第二表面以将所述光学器件的光热膨胀系数和色散中的至少一个最小化；以及将所述多个光学器件单片化以形成所述光学器件。附图说明通过参考附图的详细示例实施例中的描述，对于本领域技术人员而言，上述及其它特征和优点将变得更加显而易见，在附图中图I示出了根据一个实施例的光学结构的示意图；图2示出了根据一个实施例的多个光学结构的示意图；图3示出了在单片化之后图2的光学结构的示意图；图4示出了将用于照相机系统中的光学结构的具体示例的示意图；以及·图5不出了图4的光学结构的属性表。具体实施例方式在下文中将参考附图来更全面地描述各示例实施例；然而，这些实施例可以按不同的形式来实施并且不应被解释为限于在此所描述的实施例。相反，提供这些实施例是为了本公开将是彻底的和完备的，并且全面地向本领域技术人员传达本专利技术的范围。在附图中，为了说明的清楚起见，各层和各区域的尺寸可能被夸大。还应当理解的是，当提到一个层或元件在其它层或衬底“之上”时，其可以直接在其它层或衬底之上，或者也可以存在中间层。此外，还应当理解的是，当提到一个层在其它层“之下”时，其可以直接在其它层之下，也可以存在一个或多个中间层。此外，还应当理解的是，当提到一个层在两层“之间”时，其可以是两层之间的唯一层，或者可以存在一个或多个中间层。在此所使用的术语“晶片”应当理解为指的是任何这样的衬底在该衬底上沿着水平方向形成多个组件，这些组件通过在最终使用前沿着垂直方向进行单片化被水平分离。相同的附图标记始终会表示相同的元件。如图I所示，透镜结构140可以包括在基透镜110上的固化聚合物120，其中基透镜Iio在衬底100上。可以在衬底100上形成多个这样的透镜结构140。然后可以沿着Z轴将衬底100分离以形成任何期望的阵列或单个最终透镜结构140。关于制造这样的透镜结构140的示例可以在例如于2009年3月26日提交的、标题为“OPTICAL DEVICE INCLUDINGAT LEAST ONE REPLICATED SURFACE AND ASSOCIATED METHODS” 的共同未决的美国专利申请第12/382，944号中找到，为所有目的通过引用将该申请的全部内容合并于此。虽然，在图I中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾伦·卡特曼，
申请(专利权)人：数字光学东方公司，
类型：
国别省市：