镜片结构、镜片阵列结构及镜片结构的制造方法 【技术领域】
本发明涉及一种镜片制作领域，尤其涉及采用连续压印方式制造镜片结构的方法及制得的镜片结构和镜片阵列结构。
背景技术
具有晶元尺寸的光学镜片是在透光基板两侧以压印成型光学部(请参见The NovelFabrication Method and Optimum Tooling Design Used for Microlens Arrays，Proceedings of the 1st IEEE International Conference on Nano/Micro Engineeredand Molecular Systems；January 18-21，2006，Zhuhai，China)的方式生产。压印成型是指先将液态或塑性变形材料涂敷在透明基板上，再以压印模具将液态或塑性变形材料形成镜片阵列。
在上述的制作方法中，一次压印成型镜片阵列，将镜片阵列切割后形成单个光学镜片，然后，根据需求将多个光学镜片等光学元件组成镜片结构。组合后的镜片结构易出现偏心的问题，即各镜片光轴不在一直线上，影响镜片结构的光学性能。
【发明内容】
因此，有必要提供一种镜片结构的制造方法，通过采用所述方法，能够连续压印成型镜片结构，从而可以避免单独镜片组装成镜片结构时产生的偏心问题。
一种镜片结构，其包括一体成型的第一镜片及第一支撑部，所述第一镜片具有相对的第一光学面和第二光学面，所述第一支撑部具有相对的第一表面和第二表面，所述第一支撑部的第二表面与第一光学面配合接触，所述第一表面为平面，并且，所述第一支撑部由折射率不同于第一镜片的透明材料制成。
一种镜片结构阵列，其包括一体成型的第一镜片阵列和第一支撑部阵列，所述第一镜片阵列具有第一阵列光学面和第二阵列光学面，第一支撑结构具有第一阵列支撑面和第二阵列支撑面，所述第一支撑部阵列的第二阵列支撑面与第一阵列光学面配合接触，所述第一阵列支撑面为平面，并且，所述第一支撑部阵列由折射率不同于第一镜片阵列的透明材料制成。
一种镜片结构的制作方法，其包括步骤：提供承载平台，所述承载平台具有承载面，所述承载面为平面；将熔融的第一支撑部材料形成于所述承载面，压印所述第一支撑部材料成型第一支撑部，第一支撑部具有与承载面接触的第一表面以及与第一表面相对的第二表面；将熔融的第一镜片材料形成于所述第二表面，压印所述第一镜片材料成型第一镜片，以使第一镜片具有与第一支撑部的第二表面配合接触的第一光学面以及与第一光学面相对的第二光学面。
一种镜片结构的制作方法，包括步骤：提供承载平台，所述承载平台具有承载面，所述承载面为平面；将熔融的第一支撑部阵列材料形成于所述承载面，压印所述第一支撑部阵列材料成型第一支撑部阵列，第一支撑部阵列具有与承载面接触的第一阵列支撑面以及与第一阵列支撑面相对的第二阵列支撑面；将熔融的第一镜片阵列材料形成于所述第二阵列支撑面，压印所述第一镜片阵列材料成型第一镜片阵列，以使第一镜片阵列具有与第一支撑部阵列的第二阵列支撑面配合接触的第一阵列光学面以及与第一阵列光学面相对的第二阵列光学面；切割镜片结构阵列，以获得多个镜片结构。
相较于现有技术，所述的镜片结构的制造方法，能够连续的成型依次堆叠的支撑部和镜片，这样避免了镜片结构制作的过程中产生的各光学元件的光轴的偏移。
【附图说明】
图1是本技术方案第一实施例提供的镜片结构的示意图。
图2是本技术方案第二实施例提供的镜片结构的示意图。
图3是本技术方案第三实施例提供的镜片结构的示意图。
图4是本技术方案第四实施例提供的镜片结构的示意图
图5至图14是本技术方案第五实施例提供的镜片结构的制造方法的过程示意图。
图15至图18是本技术方案第六实施例提供的镜片结构阵列的制造方法的示意图。
【具体实施方式】
下面将结合附图，对本技术方案实施例提供的镜片结构及镜片结构阵列及镜片结构的的制造方法作进一步的详细说明。
请参阅图1，本技术方案第一实施例提供的镜片结构100包括一体成型的镜片110和第一支撑部120。
第一镜片110呈圆形，镜片110具有第一光学面111、与第一光学面111相对的第二光学面112及连接于第一光学面111和第二光学面112之间的第一侧面113。本实施例中，镜片110为双凸透镜，第一光学面111的中心具有圆形凸起，圆形凸起具有球形曲面的表面。第二光学面112的中心也具有圆形凸起，圆形凸起也具有球形曲面地表面。当然，镜片110也可以为其他形状的镜片，如双凹透镜、凸透镜等。
第一支撑部120也呈圆形，第一支撑部120具有第一表面121、与第一表面121相对的第二表面122及连接于第一表面121和第二表面122之间的第一侧壁123。所述第一表面121为平面，第二表面122与第一镜片110的第一光学面111配合接触。即，在第二表面112的中心具有与第一镜片110的第一光学面111形成的圆形凸起相配合的凹陷，从而使得第一镜片110的第一光学面111可与第二表面122紧密接触。
第一镜片110的中心轴线与第一支撑部120的中心轴线重合，第一镜片110的直径与第一支撑部120的直径相等，从而，第一镜片110的第一侧面113和第一支撑部120的第一侧壁123相互对齐。
第一镜片110和第一支撑部120均可由具有高透光率和低吸收率的热塑性材料或热固性材料制成。并且，第一镜片110的材料的折射率不同于第一支撑部120的材料的折射率。第一镜片110采用具有较高的折射率材料制成时，则第一支撑部120采用具有较低折射率的材料制成。或者，第一镜片110采用具有较低的折射率材料制成时，则第一支撑部120采用具有较高折射率的材料制成。较高折射率的范围应介于1.55至1.60之间，较低的折射率的范围应介于1.45至1.49之间。具有较低折射率的材料可以为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等，具有较高折射率的材料可以为聚碳酸酯(PC)等。由于第一镜片110的材料和第一支撑部120的材料的折射率不同，当光从第一镜片110至第一支撑部120时，方向发生改变，从而实现镜片结构100的光学性能。
请参阅图2，本技术方案第二实施例提供的镜片结构200，其与第一实施例提供的镜片结构10大致相同，不同之处在于：镜片结构200除包括第一镜片210和第一支撑部220之外，还进一步包括第二支撑部230。
第二支撑部230也为圆形，第二支撑部230具有相对的第三表面231、与第三表面231相对的第四表面232及连接于第三表面231和第四表面232之间的第二侧壁233。第三表面231与第一镜片210的第二光学面212配合接触，第四表面232为平面。
第一镜片210的材料的折射率与第一支撑部220的材料的折射率、第二支撑部230的材料的折射率均不相同。第一镜片210的中心轴线、第一支撑部220的中心轴线及第二支撑部230的中心轴线相重合，第一镜片210的直径、第一支撑部220的直径及第二支撑部230的直径均相等，从而，第一镜片210的第一侧面213、第一支撑部220的第一侧壁223及第二支撑部230的第二侧壁233均相互对齐。
请参阅图3，本技术方案第三实施例提供的镜片结构300，其结构与第一实施例镜片结构100大致相同，不同之处在于，镜片结构300除具有第一镜片330及第一支撑部320之外，还进一步包括滤光片310、第二支撑部340、第二镜片350及第三支撑部360。
滤光片310包括一透明基板311，以及沉积于该透明基板311上的滤光膜层312，滤光层312具有一外表面314。该透明基板311可以采用玻璃材质，该滤光膜层312可以由透过可见光，并反射红外光的多层膜构成。滤光层312也以为由透过可见光，并反射紫外光和红外光的多层膜构成，以减少紫外光对镜片的损伤。外表面314与第一支撑部320的第一表面321紧密接触。
第二支撑部340也为圆形，第二支撑部340具有相对的第三表面341、与第三表面341相对的第四表面342及连接于第三表面341和第四表面342之间的第二侧壁343。第三表面341与第一镜片330的第二光学面332紧密配合接触。第四表面342的中心具有自第四表面342向第二支撑部340内部开设的圆形的凹陷，所述圆形凹陷具有球形的曲面表面。
第二镜片350也呈圆形，第二镜片350具有第三光学面351、与第三光学面351相对的第四光学面352及连接于第三光学面351和第四光学面352之间的第二侧面353。本实施例中，第二镜片350为双凸透镜，第三光学面351的中心具有圆形凸起，圆形凸起具有球形的曲面表面。第三光学面351与第二支撑部340的第四表面342紧密配合接触。即，第三光学面351的圆形凸起恰可收容于第二支撑部340的第四表面342的圆形凹陷中。第四光学面352的中心也具有圆形凸起，圆形凸起也具有球形曲面的表面。当然，第二镜片350也可以为其他形状的镜片，如双凹透镜、凸透镜等。
第三支撑部360也为圆形，第三支撑部360具有相对的第五表面361、与第五表面361相对的第六表面362及连接于第五表面361和第六表面362之间的第三侧壁363。第五表面361与第二镜片350的第二光学面352紧密配合接触。第六表面362为平面。
第一镜片330的材料的折射率与第一支撑部320的材料的折射率、第二支撑部340材料的折射率及第三支撑部360的材料的折射率均不相同。第二镜片350的材料的折射率可与第一镜片330材料的折射率相同。第一镜片330、第二镜片350、第一支撑部320、第二支撑部340和第三支撑部360的中线轴线均相互重合，第一镜片330、第二镜片350、第一支撑部320、第二支撑部340和第三支撑部360的直径均相等，从而，第一支撑部320的第一侧壁323、第一镜片330的第一侧面333、第二支撑部340的第二侧壁343、第二镜片350的第二侧面353第三支撑部360的第三侧壁363均相互对齐。
本技术方案第四实施例提供一种镜片结构阵列400，其包括依次堆叠的滤光片410、第一支撑部阵列420和第一镜片阵列430。
第一支撑部阵列420具有相对的第一阵列支撑面421和第二阵列支撑面422，第一阵列支撑面421与滤光片410接触。自第二阵列支撑面422向第一支撑部阵列420内开设有多个圆形凹陷，从而形成多个第一支撑部423。第一镜片阵列430具有相对的第一阵列光学面431和第二阵列光学面432，第一阵列光学面431与第二阵列支撑面422配合接触。在第二阵列光学面432上与每个第一支撑部423相对应的位置，自第二光学面432与向远离第一镜片阵列430的方向形成有多个圆形凸起，从而形成多个第一镜片433。第一镜片433与第一支撑部423一一对应。每个第一镜片433的光轴均与一个第一支撑部423的光轴重合。从而，形成包括多个镜片结构的镜片结构阵列400。并且，第一支撑部阵列420的材料的折射率应不同于第一镜片阵列的材料。所述的镜片结构阵列400还可以包括更多的镜片阵列和支撑结构阵列。
以下，以制作本技术方案第三实施例提供的镜片结构300为例，说明镜片结构的一种制作方法。
第一步，请参阅图5，提供可升降的承载平台10和套筒20。
承载平台10为圆柱体，具有侧壁13和一承载面11，承载面11为一平面，承载平台10连接于一升降装置12，在所述升降装置12的带动下，承载平台10可以沿垂直于成载面11的方向移动。
套筒20为圆环体，具有内壁22，所述内壁22围合形成一个内部空腔21。承载平台10设置于空腔21内，且其侧壁13与套筒20的内壁22相接触。套筒20具有第一端面201和第二端面202，自第一端面201向第二端面202设置有刻度(图未示)，当承载平台10产生移动时，所述刻度可以量显示出承载平台10移动的距离。
第二步，请参阅图6，在承载平台10的承载面11上放置滤光片310。
为了方便后续制造的多个镜片之间准确对位，在滤光片310设置了第一对位标记313。对于制造不同尺寸和形状的镜片结构，可以设置不同位置和不同数量的第一对位标记313。
将滤光片310放置于承载平台10的承载面11上，使得透明基板311与承载面11接触。
第三步，请一并参阅图6、图7及图8，在滤光片310的外表面314上压印成型第一支撑部320。
首先，通过升降装置12调整承载平台10的位置，使得滤光片310的滤光层312的外表面314与第一端面201的距离与待成型的第一支撑部320的厚度相等。从而，使得外表面314与套筒20的内壁22形成一成型腔。当然，也可以不设置滤光片310，而使承载面11与第一端面201的间距与待成型的第一支撑部320的厚度相等，从而使承载面11与套筒20的内壁22围合形成一成型腔。
其次，将熔融的第一支撑部材料填充于外表面314与套筒20的内壁22围合形成的成型腔内，利用第一模具30压印成型第一支撑部320。第一模具30由透光材料制成。第一模具30具有第一成型面31，在第一成型面31的形状与第一支撑部320的第二表面322的形状相对应。在第一模具30上设置有与滤光片310上的第一对位标记313相对应的第二对位标记34。先将第一模具30放置于套筒20的第一端面201上方，并使得第一模具30的第二对位标记34与滤光片310上的第一对位标记313相对。再对第一模具30施加垂直于承载面11方向的压力，多余的液态或熔融态的成型材料从第一模具30第一成型面31与第一端面201之间流出，直至第一成型面31与第一端面201接触。
再次，将第一支撑部320的支撑部材料固化成型。支撑部材料处于液态或熔融态，可以采用降温或紫外光照射的方式使支撑部材料固化。本实施例中，采用紫外光照射的方式使得支撑部材料固化，以形成第一支撑部320。由于第一模具30由透光材料制成，因此，紫外光可通过第一模具30并照射固化第一模具30和滤光片310之间的成型材料，使其固化成型为第一支撑部320。
最后，第一支撑部320成型之后，将第一模具30与第一支撑部320分离。
第四步，请一并参阅图9、图10及图11，在第一支撑部320的第二表面322上压印成型第一镜片330。
首先，通过升降装置12调整支撑平台10的支撑面11的位置，使得第一端面201与第一支撑部320的第二表面322的间距与第一镜片330厚度相等。将液态或熔融态的镜片材料注入第一支撑部320的第二表面322与套筒20的内壁22的成型腔内。然后，按照与第三步中成型第一支撑部320的方法相似的方法成型第一镜片330。成型第一镜片330采用的第二模具40具有第二成型面41，第二成型面41的形状与第一镜片330的第二光学面332的形状相对应。
第五步，请一并参阅图12及图13，在第一镜片330的第二光学面332上压印成型第二支撑部340。
首先，通过升降装置12，调整支撑平台10的支撑面11的位置，使得第一端面201与第一镜片330的第二光学面332的间距与第二支撑部340的厚度相等。将液态或熔融态的第二支撑部材料注入第一镜片330的第二光学面332与套筒20的内壁22围成的成型腔内。然后，采用第三模具50，第三模具50具有第三成型面51，第三成型面51的形状与第二支撑部340的第二表面342的形状相对应。按照第三步中成型第一支撑部320的方法成型第二支撑部340。
第六步，请参阅图14，在第二支撑部340的第四表面342上压印成型第二镜片350。
按照成型第一镜片330的方法，成型第二镜片350。在本步骤中，可以根据需要的光学性能设计成型第二镜片350的形状。对于不同形状的第二镜片350，只需更换具有不同结构的模具即可实现。本步骤中采用的模具的成型面与第二镜片350的第四光学面352的形状相对应。
第七步，请参阅图14，在第二镜片350的第四光学面352上压印成型第三支撑部360。
为了保护第二镜片350，在第二镜片350的第四光学面352上压印形成第三支撑部360。第三支撑部360与第一支撑部320成型方法相似。不同之处在于，用于成型第三支撑部360的模具的成型面为平面，所以，成型后的第三支撑部360的第六表面362为平面。
第八步，将成型后的镜片结构300从承载平台10和套筒20中取出，得到一体结构的镜片结构100。
请一并参阅图15至图18，本技术方案第六实施例提供的镜片结构的制作方法包括以下步骤：
第一步，提供承载平台60，所述承载平台具有承载面61，所述承载面11为平面；
第二步，将熔融的第一支撑部阵列610材料形成于所述承载面61，压印所述第一支撑部阵列材料成型第一支撑部阵列610，第一支撑部阵列610具有与承载面61接触的第一阵列支撑面611以及与第一阵列支撑面相对的第二阵列支撑面612；
第三步，将熔融的第一镜片阵列620材料形成于所述第二阵列支撑面，压印所述第一镜片阵列材料成型第一镜片阵列620，以使第一镜片阵列620具有与第一支撑部阵列610的第二阵列支撑面612配合接触的第一阵列光学面621以及与第一阵列光学面621相对的第二阵列光学面622；
第四步，切割镜片结构阵列600，以获得多个镜片结构500。
将成型后的镜片结构阵列600进行切割，从而得到多个镜片结构500。每个一体成型的镜片结构500均包括一个第一镜片520和一个支撑部510，且第一镜片510的中心轴线与支撑部520的中心轴线相重合。
通过采用上述的镜片结构的制造方法，能够连续的成型依次堆叠的支撑部和镜片，这样避免了安装镜片结构的过程。并且，由于在制作过程中设置了对位标记，因此，能够保证镜片结构中的各光学元件的光轴位于同一支线上，避免了单独制作光学元件后进行安装时光轴偏移的问题，提高了镜片结构的光学性能。此外，由于采用连续压印的方式，减少了镜片结构制造的步骤。
另外，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其它变化，可以理解的是，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。