专利名称：非球面微透镜阵列及其制造方法以及使用所述非球面微透镜阵列的应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及非球面微透镜阵列、其制造方法以及使用所述非球面微透镜阵列的应用，更特别涉及能够具有通过分别沿着垂直于光轴的平面上的两个正交轴以不同方式调节曲率半径和二次曲线系数而得到改善的对准功能和角视野的非球面微透镜阵列、其制造方法以及使用所述非球面微透镜阵列的应用。
背景技术：
一般来讲，微透镜阵列通常用于投影屏，其通过对在阴极射线管(CRT)或者液晶显示器(LCD)中形成的微小图像进行放大并将其投射在投影屏上，使用户能够看到宽大的屏幕。此外，趋势是它的适用领域正在逐渐扩展。
图1至3图示出应用于投影屏的常规微透镜阵列的一个实施例。也就是说，图1是示出常规投影屏的结构的示意图，图2是示出图1中的双凸微透镜的前视图，而图3是沿剖面线III-III获得的侧剖视图。
如这些附图中所示，常规投影屏由微透镜阵列板10和菲涅尔透镜板20构成，在微透镜阵列板10处布置了多个双凸微透镜11。微透镜阵列板10包括用于在其上布置多个双凸微透镜的基底12，用于在基底上形成通光孔径的黑色矩阵层13；由光散射微粒形成以便放大角视野的光散射层14；以及在光散射层14的一个表面处以透明树脂膜形式形成以便保护光散射层14的保护膜15。
菲涅尔透镜板20由用于支承菲涅尔透镜22的菲涅尔透镜基底21和基于屏幕中心对称形成的菲涅尔透镜22构成，用于执行将对准光束会聚的对准透镜的功能。
然而，可以从图2和3看出，将常规液晶显示器或者数字光处理器用作图像源的投影屏所使用的透镜是以半圆柱形状平行布置的双凸微透镜11。因此，透镜仅仅能够沿着已经在该轴处形成球面的一个轴来对准光线，使得它可以具有与相对于入射光的水平方向的数值孔径(NA)相对应的角视野，同时透镜将依赖于诸如光散射层14这样的辅助设备，以确保在未形成球面的情况下得到对于一个轴的角视野。然而，由于因在使用光散射层14时不可避免地发生的散射而引起的光损失，整个光学系统的光效率可能受到损害，并且还可能降低亮度。此外，添加诸如光散射层14之类的辅助设备可能增加成本。
图4和5示出了常规微透镜阵列的另一实施例，用于解决具有半圆柱形双凸透镜的微透镜阵列的问题。
图4是示出椭圆形状的球面微透镜阵列的前视图，而图5是沿图4中的剖面线V-V获得的侧剖视图。
如图4和5中所示，根据另一实施例的常规微透镜阵列包括在透明基底32上布置的多个椭圆形状的球面微透镜31。
与具有在垂直于光轴的平面上的一个轴方向上的曲面的半圆柱形双凸透镜不同，由于球面微透镜阵列是以沿着垂直于光轴的平面上的两个正交轴的曲面形式来形成的，所以能够确保相当高水平的角视野，并能够改善整体光效率。
然而，该常规球面微透镜阵列被形成为具有沿着两个正交轴的某一曲率半径。据此，其基于每一轴的角视野的比率变为相同。其结果是，当将它们应用于诸如投影屏的光学系统中时，朝着屏幕的相对于地面垂直的方向释放出超过需求的光量，也就是说，屏幕的相对于地面水平的方向的光量与垂直方向的量消耗得一样多，从而降低了水平方向的亮度。
此外，当将常规球面微透镜阵列应用于图像传感器时，光学集成性能很低，以致损害了图像传感器的灵敏度、分辨率和反应性。
发明内容
因此，本发明的目的之一是提供能够通过沿着垂直于光轴的表面上的两个正交轴分别不同地调节曲率半径和二次曲线系数来改善光效率的非球面微透镜阵列及其制造方法。
根据本发明的另一实施例，提供了非球面微透镜阵列的应用。
为了实现这些目的，提供了包括基底和在基底上布置的多个非球面微透镜的非球面微透镜阵列。
根据本发明的另一实施例，提供了用于制造非球面微透镜阵列的方法，所述方法包括制造具有球面凹槽阵列的第一模具的第一步骤，所述球面凹槽阵列具有分别沿着一个表面上的两个正交轴的不同曲率半径；使用第一模具制造能够弹性变形的球面微透镜阵列的第二步骤；通过将拉长力施加到可弹性变形的球面微透镜阵列来制造非球面微透镜阵列的第三步骤，所述非球面微透镜阵列具有分别沿着微透镜阵列的一个表面上的两个正交轴的不同曲率半径和二次曲线系数；制造第二模具的第四步骤，所述第二模具在其一个表面上具有非球面凹槽阵列，即非球面微透镜阵列的反转形态；以及使用第二模具复制非球面微透镜阵列的第五步骤。
根据本发明的又一实施例，提供了投影屏，包括非球面微透镜阵列，其具有在基底上布置的多个非球面微透镜；在与已经形成有微透镜的基底的所述某一表面相反的表面上形成的黑色矩阵层，其具有与各个微透镜相对应的通光孔径的阵列结构；以及安装在面向微透镜的位置处的菲涅耳透镜，用于向微透镜阵列施加对准光束。
根据本发明的又一实施例，提供了图像传感器包括图像处理单元；以及耦合到图像处理单元的一侧并在基底上布置有多个非球面微透镜的非球面微透镜阵列，用于改善入射在图像处理单元上的光的聚合程度。
通过基于附图对最佳实施例进行详细的解释说明，将会更加精确地理解根据本发明的非球面微透镜阵列及其制造方法以及使用该非球面微透镜阵列的应用。
图1是图示出常规投影屏的结构的示意图；图2是图示出根据实施例的常规微透镜阵列的前视图；图3是沿图2中的剖面线III-III获得的侧剖视图；图4是图示出根据另一实施例的常规微透镜阵列的前视图；图5是沿图4中剖面线V-V获得的侧视图；图6是示出根据本发明的实施例的非球面微透镜阵列的透视图；图7是沿图6中剖面线VII-VII获得的侧视图；图8是沿图6中剖面线VII-VII获得的侧视图；图9是示出根据本发明的实施例的非球面单元微透镜的透视图；图10是沿图9中剖面线X-X获得的侧视图；图11是沿图9中的剖面线XI-XI获得的侧视图；图12至22图示出根据本发明的实施例的非球面微透镜阵列的制造流程；图23是图示出图22中的非球面微透镜阵列的透视图；图24图示出对其应用了根据本发明的实施例的非球面微透镜阵列的投影屏的结构；
图25是图22的非球面微透镜阵列组件的分解透视图；以及图26是图示出应用于投影屏的非球面单元微透镜的透视图。
具体实施例方式
在下文中，将参考附图详细解释根据本发明的最佳实施例的非球面微透镜阵列、其制造方法以及非使用该球面微透镜阵列的应用。
对于本领域中技术人员清楚明白的是，可以对本发明的设备和方法作出各种修改和变动，而不会脱离本发明的精神或范围。因此，其意图是，本发明涵盖对于本发明的修改和变动，只要这些修改和变动归入所附权利要求书及其等效物的范围之内。
现在将参考附图来详细说明根据本发明的实施例的非球面微透镜阵列。
图6至8图示出根据本发明的最佳实施例的非球面微透镜阵列。图6是示出根据本发明的实施例的非球面微透镜阵列的透视图，图7是沿图6的剖面线VII-VII获得的侧剖视图，而图8是沿图6中的剖面线VIII-VIII获得的侧剖视图。
此外，图9图示出根据本发明的实施例的单元微透镜，图10是沿图9的剖面线X-X获得的侧视图，图11是沿图9的剖面线XI-XI获得的侧视图。
如附图中所示，根据本发明的实施例的非球面微透镜阵列100包括基底120和在该基底120上布置的多个非球面微透镜110。
基底120的厚度取决于由非球面微透镜110的曲面所集中的对准光束的焦距。
此外，基底优选的是由透明树脂制成，以透射光束，并且它还能够由玻璃制成。
如图9和10中所示，非球面微透镜110沿着在垂直于光轴的基底120上彼此正交的两个轴(图9中的X-X方向和XI-XI方向)，分别具有不同的曲率半径和二次曲线系数。也就是说，非球面微透镜110沿着两个正交轴具有不同的曲率半径Rx和Ry，并且还具有不同的二次曲线系数Kx和Ky。
更详细来说，非球面微透镜110在两个正交轴中的一个轴上是以扁长的椭圆形状形成的，该椭圆形的二次曲线系数的范围在-1和0(零)之间；同时它在与上述一个轴正交的另一轴上是以扁球体形状形成的，该扁球体的二次曲线系数大于0(零)。
也就是说，在微透镜110中，沿着正交轴分别独立地调节曲率半径，从而可以随意地调节角视野。
与之类似，由于微透镜110被制成为沿着正交轴分别具有不同的非球面系数，所以与常规球面微透镜相比，能够减少球面像差，能够加大集中效率，能够根据角视野的每一方向来优化透镜的数值孔径(NA)。
所述多个非球面微透镜110被布置在具有某一厚度的基底120上。在这时候，能够与基底120分离地、或者与基底120相集成地形成非球面微透镜110。
此外，非球面微透镜110的尺寸是由图像显示设备的最小表现分辨率确定的，微透镜110的尺寸在透镜的直径方向上被定义在几微米至几百微米之间，并且微透镜110的下凹高度(sag height)与其直径相关。具体来讲，在使用液晶显示器(LCD)或者数字光处理器(DLP)作为图像源的投影图像显示设备的情况下，非球面微透镜110越小，便越能够更多地降低诸如波纹干涉图之类的屏幕恶化效应，因而优选的是将非球面微透镜110的尺寸制造地尽可能小。
这里，优选的是在基底上布置多个微透镜110，以便具有百分之百的敛集系数(packing fraction)。也就是说，优选的是将非球面微透镜110紧密地敛集和布置在一起，以便不在彼此之间形成任何间隔。此外，还可以在非球面微透镜上形成一层具有某一厚度的附加膜110，以填充彼此之间的间隔。
另一方面，非球面微透镜110的占地面积(footprint)形状优选的是三角形、正方形和六角形。
此外，非球面微透镜110优选的是被布置成为基底120上的蜂巢形状，但也可以将它们彼此正交地布置在一起。
随后，将描述根据本发明的实施例的用于制造非球面微透镜阵列的方法。
图12至21图示出根据本发明的实施例的用于制造非球面微透镜阵列的方法。
如这些附图中所示，根据本发明的实施例的用于制造非球面微透镜阵列的方法包括制造具有球面凹槽阵列310的第一模具300的第一步骤，球面凹槽阵列310沿着某一表面上的两个正交轴分别具有不同的曲率半径(参看图12至14)；通过使用第一模具300制造可弹性变形球面微透镜阵列400的第二步骤(参看图15和16)；通过对可可弹性变形的球面微透镜阵列400施加拉长力来制造非球面微透镜阵列500的第三步骤，非球面微透镜阵列500沿着所述某一表面上的两个正交轴分别具有不同的曲率半径Rx和Ry以及二次曲线系数Kx和Ky(参看图17)；制造第二模具600的第四步骤，第二模具600在它的某一表面上具有非球面凹槽阵列610，该非球面凹槽阵列610是非球面微透镜阵列500的反转形态(reversed phase)(参看图18和19)；以及通过使用第二模具600复制非球面微透镜阵列100的第五步骤(参看图20至23)。
将如下更详细地解释每一步骤。
制造第一模具300的第一步骤包括如下步骤制造其上布置有球面微透镜211的球面微透镜阵列200，所述球面微透镜211沿着基底220的某一平面上的两个正交轴分别具有不同的曲率半径(参看图12)；通过在形成有球面微透镜211的基底220的某一表面上镀上金属来制造具有球面凹槽形状310的第一模具300，所述球面凹槽形状310是球面微透镜211的反转形态(参看图13)；并且从第一模具300中释放或者除去球面微透镜阵列200(参看图14)。
此处，通常是如下制造球面微透镜阵列200的。即，在基底220之上涂布了光致抗蚀或者光敏性聚合物之后，通过光刻法技术执行对微透镜阵列形状进行图案化的工艺。其后，根据使用热处理的再流焊技术来调整微透镜211的球面形状。而且除了光刻法技术之外，还可使用其他技术来制造球面微透镜阵列。
另一方面，优选的是使用镍来作为镀层金属，也就是第一模具300的材料，并且优选的是在镀层之前首先淀积晶粒层。
此外，第二步骤包括在可弹性变形的基底420的一个表面上形成可弹性变形的树脂层405；将树脂层405压紧在第一模具300的已经形成有球面凹槽阵列310的一个表面上，并从而在树脂层405上形成球面微透镜。通过施加紫外线或加热，使之上已经形成有球面微透镜410的树脂层405硬化；以及从第一模具300中释放球面微透镜阵列400。
另一方面，在第三步骤中，一旦在可弹性变形的球面微透镜阵列400的基底上朝着某一轴向(也就是图3中的XI-XI方向)施加了拉长力，则朝着与该某一轴向相正交的轴向施加压紧力。在这时候，每一球面微透镜根据两个正交轴而具有不同的曲率半径Rx和Ry以及不同的二次曲线系数Kx和Ky，并因此制造了由弹性树脂制成的非球面微透镜阵列500。
一般来讲，在弹性固体中，通过施加到特定方向的外部拉长力得到的拉长张力、与沿着与对应于拉长张力的特定方向正交的方向引起的压缩张力的比率被称作泊松比。该泊松比也适用于通过外部的拉长力使得由可弹性变形的材料制成的球面微透镜阵列500变形的情形。也就是说，在如第三步骤中所描述的通过外部拉长力使它变形为非球面形状的过程中，是通过将弹性系数(也就是诸如基底520和微透镜510之类的精细结构的材料特性)作为比例常数，而产生了某一拉长张力。换言之，与基底520的拉长张力相对应，还产生了沿着该拉长力所作用的方向(也就是图9的XI-XI方向)具有某一曲率半径的微透镜410的拉长张力。因此，微透镜410能够具有沿着该方向(也就是图9中的XI-XI方向)的新的曲率半径Ry和二次曲线系数Ky。这里，Ky大于零。此外，与此同时，沿着与拉长力所作用的方向(图9中的Xi-Xi方向)相正交的方向(也就是图9中的X-X方向)，收缩应力起作用，并且因此还对沿着该方向(X-X方向)具有某一曲率半径的微透镜410实施了压缩张力。因而，微透镜410可以沿着该方向(X-X方向)具有新的曲率半径Ry和二次曲线系数Kx。这里，Kx大于-1并且小于零。
在这时候，与拉长张力和压缩张力的程度相关地来确定二次曲线系数的大小。也就是说，可以通过使复制性(reproductivity)处于形成初始弹性球面微透镜阵列500的材料的弹性变形限度之内havingareproductivitymicrolens 510，并通过调节其变形程度，将非球面形状变形为与数值孔径(NA)的各种范围相符合。
另一方面，第四步骤包括如下步骤在通过第三步骤制造的非球面微透镜阵列500上镀上金属，并由此制造第二模具，在该第二模具的一个表面上转录(transcribe)了非球面微透镜的反转形态；并且从第二模具中释放该非球面微透镜阵列500。
镍被用作镀层金属，优选的是在镀层之前首先淀积晶粒层。
此外，第五步骤包括以下步骤在基底120的某一表面上形成模压层109；将模压层109压紧在第二模具600的已经形成有非球面凹槽阵列610的某一表面上，并由此在模压层109上形成非球面微透镜111；通过施加紫外线或加热，使其上已经形成有非球面微透镜111的模压层109变硬；以及从第二模具600中释放非球面微透镜阵列100。
也就是说，可以通过使用第二模具600重复第五步骤来复制相同形状的非球面微透镜阵列100。
另一方面，可以通过采用适合于所需光学特性的适当材料，来改变非球面微透镜阵列100的基底120以及微透镜111的折射率。优选的是，通常可以使用透明树脂或者玻璃来作为该材料。
在下文中，将描述使用根据本发明的实施例的非球面微透镜阵列的应用。
图24是图示出对其应用了根据本发明的实施例的非球面微透镜阵列的投影屏的示意图，图25是图示出应用于投影屏的非球面微透镜阵列组件的分解透视图，而图26是图示出应用于投影屏的非球面单元微透镜的透视图。
如这些附图中所示，对其应用了根据本发明的实施例的非球面微透镜阵列的投影屏包括非球面微透镜阵列800，具有在基底820上布置的多个非球面微透镜810；在与基底820的所述一个已经形成有微透镜810的表面相反的表面上形成的黑色矩阵层870，其具有与各个微透镜820相对应的通光孔径872的阵列结构；以及安装在面向微透镜810的位置处的菲涅耳透镜900，其由此将对准光束转向微透镜阵列800。
这里，非球面微透镜阵列800在结构和特性方面与本发明的非球面微透镜阵列100相同，因此省略了对其的详细解释说明。
黑色矩阵层870由在光轴Z的周围处形成的多个通光孔径872、以及由围绕通光孔径872的不透光黑色矩阵形成的光阻隔部分871构成阻隔。
通过如下工艺制成所述黑色矩阵层870。
即，通过执行分层和涂布，在已经形成有非球面微透镜810的基底820表面的另一表面上形成光敏黑色矩阵。其后，当将对准光施加到非球面微透镜810的曲面上时，在穿过非球面微透镜810时被折射的光被会聚到光轴Z的周围区域。其结果是，该区域的该部分被曝光。此外，如果通过显影除去了黑色矩阵的已被曝光并随后变形的部分，则形成通光孔径872，然后，入射在微透镜110上的对准光被透射到该通光孔径872。与此同时，在显影工艺中未被除去的剩余部分成为光阻隔部分871。
通光孔径872的制造方法使用了自对准系统。因此，与组装非球面微透镜阵列800和通光孔径阵列层的常规系统不同，无需额外的对准工艺。因此有益之处在于，减少了制造工艺所需的成本，并简化了制造工艺。
如上所述，对其应用了本发明的非球面微透镜阵列800的投影屏能够依据沿着平行于以及垂直于地面的方向调节微透镜810的二次曲线系数。也就是说，微透镜810的二次曲线系数是沿着水平方向在-1和零之间调节的，以便拉长折射角，也就是数值孔径(NA)。与之相适应，可以拓宽角视野。此外，沿着垂直方向将二次曲线系数调节为大于零，以便形成折射角，也就是二次曲线系数小。据此，可以确保与朝向垂直方向所需的一样多的角视野。因而，可以保证沿着垂直方向的某一角视野，而不会因水平方向的亮度减少而发生恶化，即亮度恶化、波纹干涉图等等。
也就是说，与常规球面微透镜阵列相比，有益之处在于，减少了球面像差，增加了集中效率，优化了平行于和垂直于地面方向的角视野，并且改善了光效率、对比度和分辨率。
另一方面，对其应用了根据本发明的非球面微透镜阵列的投影屏还包括光散射层880，以便减少因额外角视野的增加以及闪烁而引起的图像质量恶化。
光散射层880被结合到黑色矩阵层870的已经形成有通光孔径872的一个表面上。
然而，并不是必定要额外安装光散射层880，因为可以通过非球面微透镜阵列800来确保足够的角视野并且可以防止图像质量恶化。
此外，投影屏还包括支承层890，用于增加屏幕的刚性和保护诸如微透镜阵列800之类的组件不受外部影响。
支承层890被结合到黑色矩阵层870或者光散射层880的一个表面上，并且优选的是它也由透明材料制成，以便能够透射光线。
在下文中，将描述对其应用了根据本发明的实施例的非球面微透镜阵列的图像传感器。
图像传感器指的是一种用于检测对象信息并将其转换为电视频信号的设备。
尽管未在附图中示出，对其应用了根据本发明的非球面微透镜阵列的图像传感器包括图像处理单元；与图像处理单元一侧耦合且具有在基底上布置的多个非球面微透镜的非球面微透镜阵列，以改善入射在图像处理单元上的光的聚合程度。
也就是说，微透镜阵列被准直地结合到成像装置上，以便将球面微透镜阵列的每一透镜的聚焦区域包含在图像处理单元的成像装置的光接收部分之中，从而将施加于其他区域、而没有施加于该成像装置的聚焦区域的光会聚至聚焦区域。其结果是，可以改善图像传感器的光效率和灵敏度。
这里，非球面微透镜阵列具有与根据本发明的实施例的非球面微透镜阵列100相同的结构和特性，因此省略了对其的详细解释。
此外，作为对其应用了根据本发明的非球面微透镜阵列的图像传感器的有，辐射热测定器阵列、红外成像仪、电荷耦合器件(CCD)或者互补型金属氧化物半导体(CMOS)。
此外，可以将根据本发明的非球面微透镜阵列应用于其它各种图像传感器。
因此，有益之处在于，通过将根据本发明的非球面微透镜阵列应用到图像传感器，改善了图像传感器的灵敏度和分辨率。
正如迄今为止所述的，根据本发明的非球面微透镜阵列可以随意地调节沿垂直于光轴的平面上的两个正交轴的曲率半径和二次曲线系数。与之相适应，可以根据每一轴向来容易地调节光学系统的折射度，也就是数值孔径，并且与常规球面微透镜阵列相比，降低了球面像差，并增加了集中效率。
此外，在根据本发明的非球面微透镜阵列中，将某一拉长力施加到球面微透镜阵列，由此制造模具。通过使用该模具，可以实现非球面微透镜阵列的批量复制，并因此减少了制造成本。
此外，如果根据本发明的微透镜阵列被应用于投影屏，则可以随意地调节与地面垂直和水平的方向的角视野，并可以优化光效率。也就是说，可以通过调节沿着垂直和水平方向的非球面微透镜的曲率半径和二次曲线系数，来确保垂直方向的某一角视野，而不会因水平方向的亮度减少而引起图像质量恶化，比如亮度恶化，波纹干涉等等。据此，还可以改善对比度和分辨率。
此外，由于将根据本发明的非球面微透镜阵列应用于投影屏，所以无需安装光散射层来对降低额外角视野的增加以及图像质量恶化。其结果是，可用来将投影屏最小化并降低成本。
此外，非球面微透镜阵列可以被最小化，这有助于改善分辨率。与之相适应，可以容易地与显示器的高清晰度相符。
按照本发明的非球面微反射镜阵列可以与图像传感器(比如电荷耦合器件(CCD)或者互补金属氧化物半导体(CMOS))、或者图像阵列的成像装置的光接收部分耦合，并由此可以改善图像传感器的光效率、灵敏度和分辨率。
权利要求
1.非球面微透镜阵列，包括基底；以及在基底上布置的多个非球面微透镜。
2.根据权利要求1所述的阵列，其中所述微透镜沿着垂直于光轴的基底上的两个正交轴分别具有不同的曲率半径和二次曲线系数。
3.根据权利要求2所述的阵列，其中微透镜在两个正交轴中的一个轴上是以扁长的椭圆形状形成的，其二次曲线系数的范围在-1和0(零)之间，同时微透镜在与上述一个轴正交的另一轴上是以扁球体形状形成的，其二次曲线系数大于0(零)。
4.根据权利要求1所述的阵列，其中优选的是在基底上布置多个微透镜，以便具有百分之百的敛集系数。
5.根据权利要求1所述的阵列，其中微透镜的占地面积具有三角形的形状。
6.根据权利要求1所述的阵列，其中微透镜的占地面积具有正方形的形状。
7.根据权利要求1所述的阵列，其中微透镜的占地面积具有六角形的形状。
8.根据权利要求1所述的阵列，其中基底由透明树脂制成。
9.根据权利要求1所述的阵列，其中基底由玻璃制成。
10.根据权利要求1所述的阵列，其中微透镜被布置为蜂巢形状。
11.根据权利要求1所述的阵列，其中微透镜具有几微米至几百微米的尺寸。
12.一种用于制造非球面微透镜阵列的方法，所述方法包括制造具有球面凹槽阵列的第一模具的第一步骤，所述球面凹槽阵列具有分别沿着一个表面上的两个正交轴的不同曲率半径；使用第一模具制造能够弹性变形的球面微透镜阵列的第二步骤；通过将拉长力施加到可弹性变形的球面微透镜阵列来制造非球面微透镜阵列的第三步骤，所述非球面微透镜阵列具有分别沿着微透镜阵列的一个表面上的两个正交轴的不同曲率半径和二次曲线系数；制造第二模具的第四步骤，所述第二模具在其一个表面上具有非球面凹槽阵列，即非球面微透镜阵列的反转形态；以及使用第二模具复制非球面微透镜阵列的第五步骤。
13.根据权利要求12所述的方法，其中第一步骤包括如下步骤制造球面微透镜阵列，其上布置有沿着基底的某一平面上的两个正交轴分别具有不同曲率半径的球面微透镜；通过在已经形成有球面微透镜的基底表面上镀上金属，来制造具有球面凹槽阵列的第一模具，该球面凹槽阵列是球面微透镜阵列的反转形态；以及从第一模具中释放或除去球面微透镜阵列。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述球面微透镜是通过再流焊再技术制成的。
15.根据权利要求13所述的方法，其中所述镀层金属是镍。
16.根据权利要求12所述的方法，其中第二步骤包括如下步骤在可弹性变形的基底的一个表面上形成可弹性变形的树脂层；将树脂层压紧在第一模具的已经形成有球面凹槽阵列的一个表面上，并从而在树脂层上形成球面微透镜；使已经形成有球面微透镜的树脂层硬化；以及从第一模具中释放球面微透镜阵列。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述树脂层是通过施加紫外线或加热来硬化的。
18.根据权利要求12所述的方法，其中在所述第三步骤中，沿着已经对其提供了拉长力的微透镜的某一轴向产生拉长张力，而沿着与所述某一轴向正交的轴向提供压力，从而同时产生压缩张力。
19.根据权利要求12所述的方法，其中第四步骤包括如下步骤在通过第三步骤制造的非球面微透镜阵列上镀上金属，并由此制造第二模具，再所述第二模具的一个表面上转录了非球面微透镜的反转形态；以及从第二模具中释放非球面微透镜阵列。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述镀层金属是镍。
21.根据权利要求12所述的方法，其中第五步骤包括如下步骤在基底的某一表面上形成模压层；将模压层压紧在第二模具的已经形成有非球面凹槽阵列的某一表面上，并由此在模压层上形成非球面微透镜；使已经形成有非球面微透镜的模压层硬化；以及从第二模具中释放非球面微透镜阵列。
22.根据权利要求21所述的方法，其中基底由透明树脂或者玻璃制成。
23.根据权利要求21所述的方法，其中模压层由透明树脂或者玻璃制成。
24.根据权利要求21所述的方法，其中通过施加紫外线或者加热来使模压层硬化。
25.一种投影屏，包括非球面微透镜阵列，其具有在基底上布置的多个非球面微透镜；在与已经形成有微透镜的基底的所述某一表面相反的表面上形成的黑色矩阵层，其具有与各个微透镜相对应的通光孔径的阵列结构；以及安装在面向微透镜的位置处的菲涅耳透镜，用于向微透镜阵列施加对准光束。
26.根据权利要求25所述的投影屏，其中所述非球面微透镜沿着垂直于光轴的基底上的两个正交轴分别具有不同的曲率半径和二次曲线系数。
27.根据权利要求26所述的投影屏，其中非球面微透镜阵列在两个正交轴中的一个轴上是以扁长的椭圆形状形成的，其二次曲线系数的范围在-1和0(零)之间，同时所述微透镜在与所述一个轴正交的另一轴上是以扁球体形状形成的，其二次曲线系数大于0(零)。
28.根据权利要求27所述的投影屏，其中非球面微透镜的二次曲线系数在与地面水平的方向上是在-1和0(零)之间调整的，而在与地面垂直的方向上是在大于0(零)的范围调整的，并且因此沿水平方向拓宽角视野，并在垂直方向确保某一角视野，并防止亮度减少。
29.根据权利要求25所述的投影屏，其中黑色矩阵层由在光轴Z的周围形成的多个通光孔径、以及由围绕通光孔径的不透光黑色矩阵形成的光阻隔部分构成阻隔。
30.根据权利要求25的投影屏，其中黑色矩阵层是由自对准系统通过如下步骤来制成的在已经形成有非球面微透镜的基底表面的另一面上形成光敏黑色矩阵；将当光穿过非球面微透镜的曲面时折射的光会聚到光轴的周围区域，并对该区域曝光；通过显影除去黑色矩阵的已经被曝光且变形的部分，从而形成通光孔径。
31.根据权利要求25所述的投影屏，还包括光散射层，被结合在黑色矩阵层的某一表面上，用于降低附加角视野的增加以及图像质量的恶化。
32.根据权利要求25所述的投影屏，还包括支承层，用于改善刚性并保护诸如微透镜阵列之类的组件不受外部影响。
33.一种图像传感器包括图像处理单元；以及耦合到图像处理单元的一侧并在基底上布置有多个非球面微透镜的非球面微透镜阵列，用于改善入射在图像处理单元上的光的聚合程度。
34.根据权利要求33所述的图像传感器，其中所述非球面微透镜阵列沿着垂直于光层的基底上的两个正交层分别具有不同的曲率半径和二次曲线系数。
35.根据权利要求33所述的图像传感器，其中图像传感器是红外成像仪、辐射热测定器阵列、电荷耦合器件(CCD)或者互补型金属氧化物半导体(CMOS)。
全文摘要
一种非球面微透镜阵列(100)包括基底(120)；以及在基底(120)上布置的多个非球面微透镜(110)，其沿着垂直于光轴的基底(120)上的两个正交轴分别具有不同的曲率半径和二次曲线系数。由此可以根据每一轴向来容易地调节折射度，即数值孔径，可以减少球面像差，并且可以改善浓缩效率。此外，在将非球面微透镜阵列(100)应用至投影屏、图像传感器等等的情况下，有益之处在于改善了其灵敏度和分辨率。
文档编号G02B3/00GK1906503SQ200480040815
公开日2007年1月31日 申请日期2004年12月23日 优先权日2003年12月23日
发明者成东默, 朴纪垣, 李根雨, 李泳柱 申请人:Lg电子株式会社, Lg麦可龙电子公司