设置有连接片的光学结构和用于制造该光学结构的方法_2

文档序号:9793917阅读:来源:国知局
载体上的不运动的透镜相同的材料构成;
[0090]图54b示出类似于图54a的两个构造的并排设置的横截面视图,其中用于承载的结构在所述构造之间的区域中连续地设置在玻璃载体上;
[0091]图54c示出类似于图54a的两个构造的并排设置的横截面视图,其中用于承载的结构在所述构造之间的区域中中断并且构成玻璃载体上的不由用于承载的结构遮盖的区域;
[0092]图55a至b示出具有用于承载的结构的设备的横截面视图,所述用于承载的结构包括多个宽度和具有两个光学结构的玻璃晶片,其中所述设备在图55a中包括单层的运动的透镜并且所述设备在图55b中包括两层的运动的透镜;
[0093]图56a至b示出具有用于承载的结构的设备,所述用于承载的结构包括两个玻璃晶片和与连接片一件式地制成的透镜,其中用于承载的结构的相邻于连接片的部段在图56a中两件式地并且由与连接片不同的材料形成并且在图56b中一件式地并且由与连接片相同的材料形成;
[0094]图57a示出具有静电驱动器的设备的横截面视图,其中在接合的状态中绝缘层设置在第二电极上;
[0095]图57b示出根据图57a的设备的未接合的子设备的横截面视图;
[0096]图57c示出可退火的粘胶在模制构件和用于承载的结构之间的设置;
[0097]图58示出设备的横截面视图,其中绝缘层设置在第一电极上;
[0098]图59示出设备的横截面视图,其中在静电驱动器的电极上施加有电压;
[0099]图60a示出具有一个透镜和四个连接片的设备的俯视图,其中在连接片和用于承载的结构上设置有电极;
[0100]图60b示出具有绝缘层的模制构件的俯视图,电极设置在所述绝缘层下方;
[0101]图61a示出具有两个连接片和一个呈具有一个直径的多个并排的透镜形式的光学阵列的设备的横截面视图;
[0102]图61b示出类似于图61a的设备的横截面视图,其中光学阵列包括由透镜构成的部分;
[Ο1。3]图61c不出模制构件的横截面视图,其内径构成为小于根据图61a和61b的光学阵列的直径;
[0104]图62a示出具有两个并排的单元的设备的横截面视图,所述单元包括各一个可运动的透镜以及周边结构;
[0105]图62b示出模制构件的横截面视图,所述模制构件构成为接合到图62a的设备上;
[0106]图62c示出根据图62a的设备和根据图62b的模制构件在接合状态中的横截面视图,所述设备具有两个单元,所述单元具有各一个可运动的透镜和两个静电驱动器;
[0107]图63a示出在两侧上弯曲的模制构件的横截面视图,在所述模制构件上设置有电极;
[0108]图63b示出设备的横截面视图,其中两个子设备经由在两侧上弯曲的根据图63a的模制构件彼此接合并且其中用于承载的结构的两个部段经由模制构件接合;
[0109]图64示出设备的横截面视图,其中模制构件和用于承载的结构一件式地形成;
[0110]图65示出类似于图7的设备俯视图,所述设备具有设置在连接片上的矩形地形成的电极;
[0111]图66示出类似于图65的设备的俯视图,所述设备具有在连接片上三角形地形成的电极;
[0112]图67示出类似于图65的设备的俯视图,所述设备具有以自由形状在连接片上形成的电极;
[0113]图68示出类似于图11的设备的俯视图,所述设备具有在连接片上形成的电极,所述电极的外边棱平行于连接片边棱伸展;
[0114]图69示出类似于图8的设备的俯视图,所述设备具有在连接片上三角形地形成的电极;
[0115]图70示出类似于图9的设备的俯视图,所述设备具有在连接片上三角形地形成的电极;
[0116]图71示出类似于图11的设备的俯视图,所述设备具有在连接片上以自由形状形成的电极;
[0117]图72示出类似于图12的设备的俯视图,所述设备具有在连接片上以自由形状形成的电极;
[0118]图73示出设备的横截面视图,其中透镜堆通过静电驱动器移动并且透镜堆具有运动的和共同运动的透镜;
[0119]图74示出设备的横截面视图,其中可运动的透镜通过静电驱动器相对于不可运动的透镜运动,其中不可运动的透镜在玻璃板上形成;
[0120]图75示出两个子设备的横截面视图,所述子设备经由粘接层接合,使得所有透镜的光轴基本上一致;
[0121]图76示出设备的横截面视图,其中一个透镜通过静电驱动器相对于玻璃晶片运动,所述玻璃晶片在表面上具有单层的透镜;
[0122]图77示出设备的横截面视图,所述设备具有多个并排的透镜,所述透镜能够彼此分开地相对于玻璃晶片运动;
[0123]图78示出设备的横截面视图,其中在用于承载的结构上设置有图像转换器;
[0124]图79示出设备的横截面视图,其中两个透镜能够彼此分开地相对于各一个玻璃晶片和图像转换器运动;
[0125]图80示出设备的横截面视图,其中电极嵌入到连接片中;
[0126]图81示出具有一个透镜和两个连接片的设备的俯视图,其中连接片中的留空部构成连接片的内部部分;
[0127]图82a示出具有一个透镜和沿着朝向静态电极的方向转向的悬臂式电极的设备的横截面视图,其中静态电极设置在透明的模制构件上;
[0128]图82b示出类似于图82a的横截面视图,其中透镜经历转向;
[0129]图83a示出类似于图82a的设备的横截面视图,其中模制构件构成为具有材料留空部的不透明体;
[0130]图83b示出类似于图82b的转向的透镜的横截面视图,所述透镜具有类似于图83a的模制构件;
[0131]图84a至c示出具有透镜和连接片以及连接片的内部部件的不同的成形方案的设备的俯视图,其中所述成形方案在图84a中矩形地构成,在图84b中三角形地构成并且在图84c中梯形地构成;
[0132]图85a示出具有透镜和连接片的设备的一部分的俯视图,其中内部部件类似于图84a构成;
[0133]图85b示出类似于图85a的设备的俯视图,其中内部部件更小地并且与透镜间隔地构成;
[0134]图85c示出类似于图85a的设备的俯视图,其中内部部件更小地并且相邻于透镜构成;
[0135]图85d示出设备的俯视图,其中连接片包括类似于图85b的内部部件和类似于图85c的内部部件;
[0136]图85e示出设备的俯视图,其中连接片包括如下内部部件,所述内部部件的与连接片连接的端部平行地沿着从用于承载的结构朝向透镜的方向伸展;
[0137]图86a示出具有一个透镜和两个在用于承载的结构上的连接片以及模制构件与设置在其上的静态电极的总设备的未接合的子设备的横截面视图;
[0138]图86b示出类似于图86b的子设备的横截面视图,所述子设备具有设置在用于承载的结构上的粘接剂;
[0139]图86c示出由类似于图86a和86b的子设备借助于粘接剂接合的总设备的横截面视图,所述总设备具有静电驱动器,所述静电驱动器分别包括悬臂式电极;
[0140]图87a至b示出设备的横截面视图,所述设备具有类似于图86c经由静电驱动器的设置在连接片上的悬臂式电极相对于构成为玻璃板的模制构件运动的透镜,其中在图87b中的模制构件上设置有不运动的透镜;
[0141]图88a至b示出设备的横截面视图,所述设备具有透镜,所述透镜经由具有悬臂式电极的静电驱动器相对于具有材料留空部的不透明的模制构件运动,其中材料留空部在图88b中包括光学的作用面;
[0142]图89示出设备的横截面视图,其中子设备与运动的透镜、不运动的透镜和光学的作用面经由粘接层彼此接合并且静电驱动器构成有悬臂式电极;
[0143]图90a示出具有两个并排的单元的类似于图87的设备的横截面视图,其中单元分别包括槽;
[0144]图90b示出具有两个部段的模制构件的横截面视图,其中每个部段包括具有光学的作用面的模制构件;
[0145]图90c示出设备的横截面视图,所述设备包括图90a中的设备与借助于粘胶接合在其上的根据图90b的模制构件;
[0146]图91a示出类似于图61a的设备的横截面视图,其中静电驱动器包括悬臂式电极;
[0147]图91b示出类似于图61b的设备的横截面视图,其中静电驱动器包括悬臂式电极;
[0148]图91c示出类似于图61c的模制构件的横截面视图,所述模制构件平坦地构成;
[0149]图92a示出具有一个透镜和四个连接片的类似于图7的设备的俯视图,在其连接片和用于承载的结构的部分上设置有矩形地形成的具有内部部件的电极;
[0150]图92b示出类似于图92a的设备的俯视图,其中用于承载的结构包括由连接片的至少一种材料构成的环绕的框架;
[0151]图93示出类似于图7的设备的俯视图,在其连接片上构成有电极,所述电极的内部部件梯形地构成;
[0152]图94示出类似于图8的设备的俯视图,在其连接片上构成有电极,所述电极的内部部分梯形地构成;
[0153]图95示出类似于图10的设备的俯视图,在其连接片上构成有电极,所述电极的内部部件矩形地构成;
[0154]图96示出类似于图9的设备的俯视图,在其连接片上构成有电极,所述电极的内部部件梯形地构成;
[0155]图97示出类似于图11的设备的俯视图,在其连接片上构成有电极,所述电极的内部部件梯形地构成;
[0156]图98示出类似于图12的设备的俯视图,在其连接片上构成有电极,所述电极的内部部件梯形地构成;
[0157]图99示出设备的横截面视图,其中具有光学的作用面的模制构件经由槽和弹簧接合到用于承载的结构上并且静电驱动器包括悬臂式电极;
[0158]图100示出设备的横截面视图,其中透镜通过包括悬臂式电极的静电驱动器相对于玻璃晶片运动,在所述玻璃晶片上设置有不运动的透镜并且接合区域在运动的透镜的用于承载的结构和包括配对电极的作为槽和弹簧的结构之间显现;
[0159]图101示出总设备的横截面视图,所述总设备由两个子设备构成,所述子设备经由粘接层彼此接合,并且运动的、共同运动的和不运动的透镜的以及光学的作用面的光轴基本上一致,并且静电驱动器包括悬臂式电极以及构成为槽和弹簧的接合区,在所述接合区域上设置有用于连接子设备的粘接剂;
[0160]图102示出设备的横截面视图,其中用于承载的结构由聚合物材料形成,并且透镜相对于玻璃晶片运动,所述玻璃晶片在表面上包括不运动的透镜;
[0161]图103示出设备的横截面视图,所述设备具有两个单元,所述单元包括各一个借助于静电驱动器相对于玻璃晶片可运动的透镜并且静电驱动器包括悬臂式电极;
[0162]图104示出设备的横截面视图,其中透镜借助于静电驱动器相对于玻璃晶片和图像转换器运动并且静电驱动器包括悬臂式电极;
[0163]图105示出设备的横截面视图,所述设备包括两个并排的单元,所述单元使各一个透镜相对于玻璃晶片和图像转换器借助于静电驱动器运动,并且静电驱动器包括悬臂式电极。
【具体实施方式】
[0164]图1a示出根据阐述的一个实施例的设备10的横截面视图。设备包括透镜12,所述透镜经由两个连接片14a和14b固定在用于承载的结构16、例如框架上并且相对于参考平面18以间距22设置,所述参考平面在图1中示意性地示出。透镜12和连接片14a和14b设置在一个共同的位置平面26中。参考平面18例如能够是图像平面,在所述图像平面中设置有由设备10所包含的图像传感器。间距22对应于透镜12的焦距而选择。连接片14单层片地由一种材料构造,所述材料与用于承载的结构16相比包括较大的热膨胀系数。在温度提高的情况下,连接片与用于承载的结构相比因此尤其沿着从用于承载的结构16朝向透镜12的方向更强地扩展从而能够引起透镜转向离开起始位置。运动的方向在此与材料无关地例如经由如在图3中阐述的拱起部限定。
[0165]图1b示出在温度、例如环境温度提高的情况下在图1a中示出的透镜12。温度的提高引起透镜12的变形,所述变形引起透镜曲率变化并且附加地引起折射率的变化从而引起透镜12的焦距变化。在图1b中通过虚线24表明透镜12的起始形状。如所说明的那样,温度提高引起透镜增厚并且附加地引起折射率的降低,这一方面减小透镜12和参考平面18之间的间距22并且由于变化的表面曲率和同时变化的折射率引起透镜12的焦距变化。这引起:透镜的通过虚线22a说明的所产生的焦点位于参考平面18之外。
[0166]透镜12的因环境温度提高而引起的光学特性的变化,如在本申请的描述序言中所描述的那样,通过如下方式来补偿:连接片构成为,使得通过温度提高引起连接片14a和14b的运动从而引起透镜12的运动,所述运动克服光学特性的变化。在图1a至b中所描述的实施例中,连接片14a和14b引起透镜12远离参考平面18的运动,使得与温度变化无关地保持透镜12的焦点的起始位置。连接片14a和14b构成为,使得温度变化、例如温度提高弓I起连接片14a和14b的变形,所述变形就其而言引起透镜12的运动或者引起透镜的受热影响的位置。连接片14a和14b的热致长度变化引起透镜12在起始的位置平面26的外部的方向上沿着透镜12的光轴28的运动。连接片14a和14b的适当的尺寸设计弓I起透镜12移动使得透镜12的不匹配地聚焦的焦距在此聚焦到参考平面I 8上。由此实现了设备I O不透辐射热(Athermisierung)。
[0167]接下来详细阐述连接片14a和14b的设计方案的实施例,所述实施例实现了对透镜12的光学特性的补偿。在这一点上需要指出:上述和下述实施例与温度提高相关联,但是所描述的方法途径同样适用于温度下降。
[0168]图2示出连接片14a和14b作为单层片或者单层结构的设计方案的第一实施例。透镜12经由连接片14a和14b固定在用于承载的结构16上。通过连接片14a和14b的单层片的设计方案,连接片14a、14b和透镜12的一件式的实施方案是可行的。图2a示出平凸透镜12并且图2b示出凹凸透镜12。透镜能够具有任何可以考虑的设计方案,如凹形、凸形、双凹形、双凸形、凹凸形、凸凹形或者平坦的侧。
[0169]图3以立体视图中示出图1中的设备。单层的连接片14a和14b具有沿着其在平面32中的几何形状的拱起部,所述拱起部包含透镜12的光轴28。如果温度提高并且透镜12和连接片14a和14b被加热,那么连接片14a和14b的拱起部在当前的实施例中限定透镜沿着光轴28远离参考平面18的运动,其中透镜保留其相对于参考平面18的取向。如果连接片14a和14b直地构成,那么透镜12的运动方向在温度变化的情况下不被限定。透镜12的在温度提高的情况下指向参考平面18的运动方向能够通过变化连接片14a和14b的拱起部的构成方案来实现。关于该实施方式有利的是,透镜12和连接片14a和14b能够由一种材料构成,其中所述构成能够一件式地进行。一件式的构成能够引起透镜12和连接片14a和14b的制造过程的大程度的简化,因为不必进行不同部件的接合。这类装置能够在多重使用中以晶片级生产并且实现相当大的成本降低。
[0170]图4示出连接片14a和14b作为三层片或两层结构的设计方案的一个实施例。连接片14a由第一层34a和第二层36a形成。连接片14b由第一层34b和第二层36b形成。第二材料层36a和36b在此不连续地在第一材料层34a和34b上并且不仅与透镜12间隔地而且与用于承载的结构16间隔地形成。然而所述第二材料层也能够在总第一材料层34a和34b之上构成并且设置在透镜12或者用于承载的结构16上。不连续的层构造允许在温度变化时关于连接片的转向协调第二材料层36a和36b的机械特性。用于形成连接片14的材料的热膨胀系数也能够与用于承载的结构16的热膨胀系数无关地构成,因为运动的幅度和方向通过材料层34和36的不同的热膨胀系数来限定并且材料层34和36在温度提高的情况下以不同地扩展。在连接片上也能够设置有其它的材料层37a;37b,所述其它的材料层扩展连接片14的功能。
[0171]图5a至d示出设备20,其中不仅连接片14a和14b而且透镜12包括两个材料层或者两个材料层不仅形成连接片而且形成透镜。图5a示出第二材料层36a和36b在第一材料层34a和34b上的类似于图4的设置,其中材料层34a、34b和34c形成所述设置的第一层片并且材料层36a和36b形成所述设置的第二层片。材料层34a和34b直至连接片14a和14b的背离透镜12的端部由第二材料层36a和36b覆盖。透镜12同样由第一材料层34c和不连续地安置在其上的第二材料层36c形成,其中材料层36c延伸到连接片14a和14b的区域中。材料层36c在背离层36a和36b的一侧上设置在材料层34a、34b和34c上从而是总构造的第三层片。通过附加的连接片层36a、36b和附加的透镜材料36c的不连续的设置以及三层片的构造能够将透镜12的光学特性以与连接片14a和14b的机械特性解耦的方式限定。
[0172]在图5b中连接片14a和14b的层34a和34b具有层厚度的不连续的增大部。在层34a和34b的这样增强的区域上设置有第二材料层36a和36b并且承担机械功能。相反于图5a,形成所述构造的第三层片的层36c仅在透镜12的区域中构成,由此连接片的变形仅通过连接片材料34a、34b、36a和36b限定。
[0173]在图5c中,材料层36a、36b和36c—件式地成形并且设置在材料层34a、34b和34c上从而形成两层片的总构造。层34a、34b、36a和36b具有层厚度的不连续的变化,这例如能够具有机械的原因。
[0174]图5d示出根据图5c的设备,其中层34a、34b、36a和36b的厚度在连接片14a和14b的区域上连续地变化并且在背离透镜12的其它区域中具有恒定的层厚度。
[0175]图6是两层片的连接片14a和14b以及两层片的透镜12的不同的实施例,其中图6a至c示出各一个聚光透镜12并且图6d至f示出发散透镜。第一层34a至c的厚度与第二层36a至c的比值在此是任意的。因此这两个层34a至c和36a至c中的一个能够具有恒定的厚度,如图6c中的层34a至C,或者具有可变的厚度,如图6f中的层36a至C。层34a至c和层36a至c也分另IJ能够具有厚度间的恒定的比值,如在图6b中那样,在该处所述比值为1:1。
[0176]图7示出设备30的俯视图,所述设备具有如下实施例,其中透镜12经由四个连接片14a至d与用于承载的结构16连接。连接片14a至d设置为,使得其纵向中线38a至d与透镜12的光轴28相交并且使得连接片14a至d成对地相对置并且角42a至d在两个相邻的纵向中线38a至d之间形成直角。在该实施例中,连接片14a至d以直角通入构成有平坦的表面的用于承载的结构16中,使得在连接片14a至d的外边棱和用于承载的结构16之间的角44a至d同样如在纵向中线46a至d和用于承载的结构16之间那样分别形成直角。
[0177]图8示出根据图7的实施方式,其中仅两个连接片14a和14b彼此相对置地设置并且将透镜12与用于承载的结
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