特許 6182179 光学積層体およびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6182179

(24)【登録日】2017年7月28日

(45)【発行日】2017年8月16日

(54)【発明の名称】光学積層体およびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 7/02 20060101AFI20170807BHJP

   G02B 3/00 20060101ALI20170807BHJP

【ＦＩ】

   G02B7/02 A

   G02B3/00 Z

   G02B7/02 B

   G02B7/02 C

【請求項の数】15

【外国語出願】

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2015-121053(P2015-121053)

(22)【出願日】2015年6月16日

(62)【分割の表示】特願2012-521060(P2012-521060)の分割

【原出願日】2010年12月15日

(65)【公開番号】特開2015-180963(P2015-180963A)

(43)【公開日】2015年10月15日

【審査請求日】2015年6月18日

(31)【優先権主張番号】102009055083.6

(32)【優先日】2009年12月21日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】591037214

【氏名又は名称】フラウンホッファー−ゲゼルシャフト ツァ フェルダールング デァ アンゲヴァンテン フォアシュンク エー．ファオ

(74)【代理人】

【識別番号】100079577

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 全啓

(74)【代理人】

【識別番号】100167966

【弁理士】

【氏名又は名称】扇谷 一

(72)【発明者】

【氏名】ヴィッパーマン フランク

(72)【発明者】

【氏名】デュパレ ジャック

(72)【発明者】

【氏名】ダンベルク ペーター

(72)【発明者】

【氏名】ブラオイアー アンドレアス

【審査官】 登丸 久寿

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００９／０８８２４１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００３−２８９４５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／０１５９７０３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００９−００３１３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２８６０３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−３２０４０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０４−００３４０９（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ７／０２

Ｇ０２Ｂ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光学積層体（１００）であって、
第１の層（１０２）；
第２の層（１０４）；
前記第１の層に付随する第１のスペーサ部（１０６）；および
前記第２の層に付随する第２のスペーサ部（１０８）を含み、
前記第１および／または第２の層（１０２；１０４）は光学部品（１１４）を含み、
前記２つのスペーサ部（１０６；１０８）は、前記光学積層体の積層方向における係合のための、および、横方向および積層方向における前記第２のスペーサ部（１０８）に対する前記第１のスペーサ部（１０６）の移動可能性のための溝および凸部（１１０；１１２）を含み、前記凸部は前記溝より小さい幅を有し、前記第１および第２のスペーサ部（１０６；１０８）は、溝（１１０）および凸部（１１２）の間で接着剤により互いに接合され、前記接着剤は、前記第１および第２のスペーサ部（１０６；１０８）の間の接合と積層方向における前記第１および第２の層（１０２；１０４）の間隔を与えるために、溝（１１０）を溢れることのない用量からなり、積層方向において前記凸部が完全に挿入されていない位置の範囲内で前記凸部が前記溝内で固定され前記接着剤が硬化され、
前記第１の層（１０２）および前記第２の層（１０４）間の領域によって光学的に使用される領域（１１６）が定められ、２つのスペーサ部（１０６；１０８）の溝（１１０）および凸部（１１２）は、前記光学的に使用される領域（１１６）を閉輪郭状に取り囲むように実施され、
前記第１の層（１０２）および前記第２の層（１０４）は、２つのスペーサ部が形成されたポリマーとは異なる紫外線硬化型基板ではないポリマーで形成され、２つのスペーサ部のポリマーは光不透性であることにより２つのスペーサ部のポリマーは偽光を防止し、前記第１のスペーサ部（１０６）は前記第１の層（１０２）に堅く固着され、前記第２のスペーサ部（１０８）は前記第２の層（１０４）に堅く固着される、光学積層体。

【請求項2】

前記第１および／または第２の層（１０２；１０４）の前記光学部品（１１４）は、レンズ、プリズム、回析構造、ホログラフィック構造または光学フィルタの群の中のいずれかである、請求項１に記載の光学積層体。

【請求項3】

前記第１のスペーサ部（１０６）および前記第２のスペーサ部（１０８）は、一体成形、射出成形、熱間鍛造、射出圧縮成形または樹脂トランスファー成形により作製される、請求項１または請求項２のいずれかに記載の光学積層体。

【請求項4】

前記第１の層（１０２）および前記第２の層（１０４）は２つのスペーサ部の間に配置される、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の光学積層体。

【請求項5】

前記接着剤は、前記第１および／または第２のスペーサの材料より大きい熱膨張係数を有する永久に弾性を有する材料である、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の光学積層体。

【請求項6】

前記永久に弾性を有する材料が導入される前記溝（１１０）の深さは、温度の変化によって前記第１の層（１０２）と前記第２の層（１０４）の間隔の変化が前記溝、凸部および接着剤の等方性熱膨張の結果としてのみ生じる変化より大きい結果となるように適応される、請求項５に記載の光学積層体。

【請求項7】

前記接着剤（１１８）は、前記第１および／または第２のスペーサの材料としても用いられるポリマーである、請求項５に記載の光学積層体。

【請求項8】

前記第１の層は結像光学系を担持するかまたは形成し、そして−４０℃から８０℃の温度範囲全体で、前記第２の層に対する結像光学系の光学軸の方向における前記結像光学系の像平面の間隔が、２０℃における像平面の位置からの２０℃における前記結像光学系の対物焦点距離の±１％より小さく逸脱するように、前記接着剤（１１８）の熱膨張係数および溝（１１０）および凸部（１１２）の形状が選択される、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の光学積層体。

【請求項9】

前記第１の層は第１の結像光学系を担持するかまたは形成し、前記第２の層は第２の結像光学系を担持するかまたは形成し、−４０℃から８０℃の温度範囲全体で前記第２の結像光学系の対物面に対する前記第１および第２の結像光学系の共通の光学軸の方向における前記第１の結像光学系の像平面の間隔が、２０℃における前記第１および第２の結像光学系の対物焦点距離の大きいほうの０％の逸脱から±１％より小さい逸脱となるように、前記接着剤（１１８）の熱膨張係数および前記溝（１１０）および前記凸部（１１２）の形状が選択される、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の光学積層体。

【請求項10】

光学的に使用される領域（１１６）に面する溝の壁が、光学的に使用される領域から遠くで面する溝の壁より高い、請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の光学積層体。

【請求項11】

前記スペーサ部（１０６；１０８）の配置は、それが開口部および／または口径食を定めるためのダイアフラムとして役立つように適応される、請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の光学積層体。

【請求項12】

前記溝は、光学的に使用される領域（１１６）に面している壁と、光学的に使用される領域から離れて面している壁とを含み、前記接着剤による積層方向における前記第１および第２の層（１０２；１０４）の間隔は、前記溝の壁が前記凸部を含むスペーサ部（１０６）から離れてさらに間隔を置かれるようにされる、請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の光学積層体。

【請求項13】

前記接着剤による積層方向における前記第１および第２の層（１０２；１０４）の間隔は、前記凸部が長さＬだけ前記溝の底部から離れて間隔を置き、底部から長さＬを超えて前記接着剤が溝内に含まれるようにされる、請求項１０に記載の光学積層体。

【請求項14】

光学積層体（１００）を製造する方法であって、
第１の層に付随する第１のスペーサ部（１０６）および第２の層に付随する第２のスペーサ部（１０８）を用いて第２の層（１０４）上に第１の層（１０２）を配置するステップを含み、２つのスペーサ部（１０６；１０８）は、光学積層体の積層方向における係合のための、および横方向および積層方向における前記第２のスペーサ部（１０８）に対する前記第１のスペーサ部（１０６）の移動可能性のための溝（１１０）および凸部（１１２）を含み、前記凸部は前記溝より小さい幅を有し；
前記第１および第２のスペーサ部（１０６；１０８）の間の接合と積層方向における前記第１および第２の層（１０２；１０４）の間隔を与えるために溝（１１０）と凸部（１１２）の間で接着剤により接着的に前記第１および第２のスペーサ部（１０６；１０８）を互いに接合するステップを含み、
前記配置するステップは、さらに、
前記接着剤を前記溝に挿入するステップ；
前記接着剤がまだ液状であるところで、前記凸部を前記溝に入れるステップ；
前記凸部は積層方向の完全に挿入されていない前記溝の範囲内にあって、積層軸に沿った両方向において調整可能性があるように、光学パラメータの評価を用いて、または、前記第１および第２の層の間に非常に正確な物体（６４０）を導入することによって積層方向の各々に関して前記第１および第２のスペーサ部の位置決めを行うステップ；および 前記凸部が積層方向の完全に挿入されていない前記溝の範囲内で固定されるように前記光学パラメータの評価を用いて位置決めされて前記接着剤を硬化するステップを含み、
前記接着剤を挿入するステップは、前記凸部が前記溝に挿入された時に、前記接着剤が溢れないように行われ、
前記第１および／または第２の層（１０２；１０４）は光学部品（１１４）を含み、
前記第１の層（１０２）および前記第２の層（１０４）間の領域によって光学的に使用される領域（１１６）が定められ、２つのスペーサ部（１０６；１０８）の溝（１１０）および凸部（１１２）は、前記光学的に使用される領域（１１６）を閉輪郭状に取り囲むように実施され、
前記第１の層（１０２）および前記第２の層（１０４）は、２つのスペーサ部が形成されたポリマーとは異なる紫外線硬化型基板ではないポリマーで形成され、２つのスペーサ部のポリマーは光不透性であることにより２つのスペーサ部のポリマーは偽光を防止し、前記第１のスペーサ部（１０６）は前記第１の層（１０２）に堅く固着され、前記第２のスペーサ部（１０８）は前記第２の層（１０４）に堅く固着される、方法。

【請求項15】

配置するステップは、さらに、
光学パラメータの評価を用いて、またはメカニカルアラインメント構造を用いて、横方向において各々に関して前記第１および第２のスペーサ部の位置決めを行うステップを含む、請求項１４に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、例えば、光電子工学システムに用いることができる光学積層体に関し、特に、光学積層体の個々の層の機械的な間隔に関する。

【背景技術】

【0002】

図１０ａから図１０ｃに示されているような光電子工学システムまたは積層体は、例えば、デジタルカメラ、写真撮影機能を有する無線デバイスおよび多くの他の応用に用いられる。例えば携帯電話のための極小物体のような光電子工学システムの製造において、厳しい製造および数マイクロメータ（μｍ）の調整範囲を守らなければならない。パネルにおける、すなわち、ウエハーレベルにおけるこの種の光学電子工学システムの製造において、これは、個々の層または光学電子工学システムのシート（例えば、レンズ１００２を有するウエハー、空隙を実現するためのスペーサウエハー１００４または光学的に使用される領域１００６）が、製作公差が光学電子工学システムの光学特性に影響を及ぼすような高い機械的精度で製造されることであることを意味する。これは、特に、高い製作コストまたは少ない生産量につながる。

【0003】

レンズおよびいわゆるスペーサウエハーの必要な層またはシートは、多くの異なる方法で個々に製造される。レンズ１００２は、好ましくは紫外線硬化性ポリマーから成り、ガラス基板上に配置される。これらのガラス基板１００８のいくつかは互いに積層され、好ましくは紫外線硬化性接着剤によって接合される。レンズ１００２間の必要な空隙１００６は、スルーホールを含むスペーサ層を示すスペーサウエハー１００４によってつくられている。

【0004】

ここで、光学積層体の機能から生じているレンズ領域の厳しい軸方向の位置公差は、個々の層の機械的な厚み許容度および接着剤層の厚み許容度によって対応されなければならない。このように、機械的構成の寸法精度に対する高い要求は、光学積層体であるか光学機械積層体の光学機能に関して、ただ限定的に、光学コンポーネント１００２、例えばレンズの間隔をセットするのに貢献するという結果をもたらす。ここで、高い耐熱性に関する要求を満たすため、好ましくは、ガラス物質がスペーサ層１００４（スペーサウエハー）として用いられる。モノリシック実装、すなわちガラスウエハーを使用しない場合において、耐熱性ポリマーが用いられる。いずれの場合においても、光学的に有効な領域の間に間隔を置くために使用する構造は透明であり、それは不要光の侵入という結果をもたらすということで、光学機能にとって不利な点となるかもしれない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

光学的に有効な素子、スペーサ層および接合層を有する層のための異なる材料は、得られる光学電子工学システムまたはそこに使用される光学的または光学機械的積層体の環境および長期性能に関して不利である。例えば、ＵＶ複製による光学的またはマイクロ光学的コンポーネントの製造のためのポリマーは、高い熱光学係数を有する、すなわち、材料の屈折率は温度変化によって強く変化し、一般に温度が増加すると、屈折率は減少する。この種の材料の熱光学係数は、光学部品において用いられるガラス材料のそれよりほぼ１０〜１００倍高い。したがって、ＵＶ高分子材料のレンズの屈折力は、温度変化によって大幅に減少し、それは、結像光学系の場合には、画像側の焦点距離の増加につながる。レンズと画像の間の距離を維持する場合、ピンぼけおよび画像品質の劣化という結果になる。

【0006】

レンズ材料の熱膨張および温度への屈折率の依存によって生じる温度上昇による焦点距離の増加の結果として、最後のレンズと画像位置との間の焦点距離の増加が生じる。スペーサ層の熱膨張の結果として、この間隔も増加して、原則として、熱ピンぼけの補償（非熱影響）が達成される。例えばガラスのような小さい熱光学係数を有するレンズ材料のために、適合した熱膨張係数を有するスペーサ材料を使用することは可能である。これと対照的に、プラスチックレンズを有する対象の非熱影響のために、これまで知られていない約１００×１０^-6１／Ｋの膨張係数を有する材料が必要である。

【0007】

したがって、この発明の目的は、上述の課題が解決された光学積層体を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

この目的は、請求項１の特徴および請求項１４の方法を有する光学積層体によって達成される。

【0009】

本発明は、光学積層体における軸方向位置、すなわち光学部品の垂直方向の位置または積層方向の位置は、スペーサ層の厚みによって直接与えられるのではなく、必要な間隔を実現するために用いられる構造がさねはぎ継ぎの原理にしたがって形成される２つの部材で形成されることの発見に基づくものである。

【0010】

この点で、本発明の実施例は、第１の層、第２の層、第１の層に付随する第１のスペーサ部および第２の層に付随する第２のスペーサ部から成る光学積層体を提供し、２つのスペーサ部は、第１および第２のスペーサ部の間の接合および積層方向における第１および第２の層の間隔を得るために光学積層体の積層方向における結合を得るための凸部および溝を含む。

【0011】

ここで第１の（第２の）スペーサ部の凸部は、第２の（第１の）スペーサ部の溝に入り込む。さねはぎ継ぎは、好ましくは、閉輪郭の中における第１および第２の層の間の隙間のような、光学的に使用される領域を囲むように実施される。接合される層または部材の横方向のシフトが可能なように、凸部は溝より小さい幅を有する。部材を接続するために、溝は接着剤、例えば接着剤のような接合材料で満たされ、そして、第２の接合相手がその凸部で溝に入れられる。凸部および溝は、深さまたは長さに関して、接着剤で満たされる十分な重なり領域が軸方向または積層方向において得られるような寸法にされる。

【0012】

一実施例によれば、接着剤は、周囲の凸部および／または溝の材料より高い熱膨張係数を有する永久に弾性を有する材料である。それにより、温度上昇によって、永久に弾性を有する接着剤はより強く膨張し、溝の形状によってその外方向への膨張が制限される。ここで接着剤は、主に溝が上方向（または下方向）に制限されていない軸方向、すなわち積層方向において膨張する。接着剤の弾力の結果として、実質的な圧縮応力は増大せず、熱的な体積変化は基本的に長さの変化に変換される。移動の変換の効果は、永久に弾性を有する接着剤と凸部および／または溝材料の熱膨張係数の間の違いが大きくなるほど高くなる。永久に弾性を有する接着剤は、接合相手、すなわち第１および第２のスペーサ部または部分の接合、およびμｍ／ケルビンで表される値への長さの変化の適合という２つの役割を果たす。例えば、第２の層に対向して存在する別の層とともに、第１の層が結像光学系を支持するかまたは形成するとき、例えば−４０℃から８０℃までの温度範囲全体において、第２の層に対する結像光学系の光学軸の方向における結像光学系の画像面の間隔が、２０℃における画像面の位置から２０℃における結像光学系の対物焦点距離の±１％より小さく逸脱するように、または、−４０℃から＋８０℃の温度範囲で発生する第２の層に対する結像光学系の光学軸の方向における結像光学系の画像面の間隔の分布範囲が、２０℃における結像光学系の対物焦点距離の２％より小さくなるように、接着接合の接着剤の熱膨張係数および凸部と溝の形状が選択され、この画像面、すなわち最高の解像度の平面において、例えばイメージセンサの感光領域が配置され、その結果、画像鮮明度はこの温度領域全体において維持される。しかしながら、例えば、それぞれの層が反対側で、第１の層が第１の結像光学系を支持または形成し、第２の層が第２の結像光学系を支持または形成する場合、−４０℃から８０℃の温度範囲全体において、第２の結像光学系の画像面に対する第１および第２の結像光学系の共通の光学軸の方向における第１の結像光学系の画像面の間隔が、２０℃における第１および第２の結像光学系の対物焦点距離のうちの大きいほうの±１％より小さく逸脱するように、または、−４０℃から８０℃の温度範囲で発生する第２の結像光学系の画像面に対する第１および第２の結像光学系の共通の光学軸の方向における第１の結像光学系の画像面の間隔の分布範囲が、２０℃における２つの結像光学系の対物焦点距離の長いほうの２％より小さくなるように、接着接合の接着剤の熱膨張係数および凸部と溝の形状が選択される。

【0013】

本発明の実施例は、一方ではこのように、パネルにおける光電子機械系を製造するためのハウジング概念を可能にし、それは部品および機械部品の調整許容範囲（スペース）を光学的に有効な部品（レンズ部品）のそれらから切り離す。このように、コスト優位性は、２つの事項の結果となる。つまり、一方では、必要なスペーサ層を製造するコストが減少し、他方では、パネルにおいて、すなわちウエハーレベルで製造されるシステムの生産量が増加する。スペーサ層または構造は、更に費用効果的で光を通さないポリマーにおいて製造されてもよく、不要光を防止するために従来必要とされていた追加部品および製造ステップをなくすことができる。

【0014】

さらに、単純で費用効果的な方法で、例えばカメラなどの光モジュールの屈折力の熱的に誘導される変化の補償が可能となる。熱影響の補償は、さらなるエネルギー源またはアクチュエータで機能している素子を使用することなく受動的である。

【0015】

本発明の有利な実現は、従属クレームの一部である。
以下に、本発明の好ましい実施例は、添付図面を参照して更に詳細に説明される。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、本発明の一実施例による光学積層体の側面図解図である。

【図2a】図２ａは、本発明の他の実施例による光学積層体の側面図である。

【図2b】図２ｂは、本発明の他の実施例による光学積層体の側面図である。

【図2c】図２ｃは、本発明の他の実施例による光学積層体の側面図である。

【図3a】図３ａは、本発明の一実施例による凸部を含む第１のスペーサ部の平面図である。

【図3b】図３ｂは、本発明の一実施例による溝を含む第２のスペーサ部の平面図である。

【図4】図４は、本発明の実施例による凸部および溝を含むスペーサ部の側面図である。

【図5a】図５ａは、本発明のさらに別の実施例による光学積層体の側面図である。

【図5b】図５ｂは、本発明のさらに別の実施例による光学積層体の側面図である。

【図5c】図５ｃは、本発明のさらに別の実施例による光学積層体の側面図である。

【図5d】図５ｄは、本発明のさらに別の実施例による光学積層体の側面図である。

【図5e】図５ｅは、本発明のさらに別の実施例による光学積層体の側面図である。

【図6】図６は、一実施例による非常に正確な物体を取り入れることによる光学的積層体の軸方向の位置決めを示す図である。

【図7】図７は、本発明の実施例による順次積層される複数の光学面を示す図である。

【図8】図８は、本発明の他の実施例によるパネルにおいて製造される光学積層体の図解図である。

【図9】図９は、異なる光学機能面を含む複数の光学積層体を示す図解図である。

【図10a】図１０ａは、従来の光学積層体を示す図である。

【図10b】図１０ｂは、従来の光学積層体を示す図である。

【図10c】図１０ｃは、従来の光学積層体を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下の説明において、本発明の異なる実施例において、類似のまたは一見して類似の機能要素には、同一の参照符号が与えられる。したがって、以下において例示される異なる実施例のそれらの機能要素の説明は、置き換え可能である。

【0018】

図１は、本発明の一実施例による光学的あるいは光機械的な積層体１００の側面図を示す。

【0019】

光学積層体１００は、第１の層１０２と第２の層１０４とを含む。第１のスペーサ部または部分１０６は、第１の層１０２に付随している。第２のスペーサ部１０８は、第２の層１０４に付随している。２つのスペーサ部１０６、１０８は、第１のスペーサ部１０６と第２のスペーサ部１０８との間の接合および積層方向における第１の層１０２と第２の層１０４の間隔を得るために、光学積層体１００の積層方向に接合するための溝１１０および凸部１１２を含む。

【0020】

図１において、第１のスペーサ部１０６が凸部１１２を有し、第２のスペーサ部１０８が溝１１０を有しているが、それは反対であってもよく、すなわち凸部１１２が第２のスペーサ部１０８に付随し、溝１１０が第１のスペーサ部１０６に付随していてもよい。実施例によれば、２つの層１０２、１０４のうちの少なくとも１つが光学部品１１４を有している。図１において例示される実施例において、例えば、レンズ、プリズム、回析構造、ホログラフィック構造または光学フィルタなどのグループである光学部品１１４は、第１の層１０２に付随している。ここで、第１の層１０２は、例えば、レンズを含むウエハーである。第２の層１０４は、例えば、光学部品１１４と関連する光電子イメージセンサ（例えばＣＣＤまたはＣＭＯＳイメージセンサ）を有する基板層である。同様に、第２の層１０４は、図２ａ〜２ｃに図解的に示されているように、例えばレンズのような光学部品１１４を含む別の層であってもよい。

【0021】

以下に詳細に説明されるように、−４０℃から８０℃の温度範囲において、層１０４に対する、法線方向または層の厚み方向、すなわち結像光学系１１４の光学軸方向において、例えば無限に横たわる対物面のためのような、または、他に光学系１１４まで一定距離にある、例えば、上述のイメージセンサの感光領域が配置されている、結像光学系１１４の画像面の間隔は、２０℃における画像面の位置から２０℃における結像光学系１１４の対物焦点距離の±１％より小さい逸脱となるように、溝１１０に含まれる接着剤の熱膨張係数および溝１１０と凸部１１２の形状が選択される。しかしながら、図１にはその一方１１４だけが示されているが、層１０２および層１０４が各々結像光学系を支持するかまたは形成している場合、−４０℃から８０℃の温度範囲において、例えば層１０４におけるもののような第２の結像光学系の対物面に対する１１４のような第１の結像光学系の画像面の間隔が、法線方向において、０％の逸脱、すなわち完全に重なっている状態から、２つの画像光学系の対物焦点距離の大きいほうの±１％より小さい逸脱となるように、接着剤の熱膨張係数または溝１１０と凸部１１２の間の接合関係および溝１１０と凸部１１２の形状が選択され、その結果、それは、この温度範囲において、光学系１１４の所定の対物面および層１０４における光学系の所定の画像面のためのものである非常に正確に定められた中間結像を含む。層１０２または１０４における上述の結像体が必ずしもそれぞれの層のそばまたは中または場所に単に形成されているわけではなく、次のさらなる実施例が説明されるのと関連して、積層体が別の層を含むとき、結像体は、考慮されている２つの層１０２および１０４から離れて面する側に配置される積層体の別の層とともに形成されることに注意する必要がある。

【0022】

図２ａ〜２ｃに関して例示される実施例において、第１および第２の層１０２、１０４および／またはその中に形成される光学部品１１４は、例えばエポキシドのような紫外線硬化型の無基質ポリマーである。第１および第２のスペーサ部１０６、１０８は、それぞれ、層１０２、１０４または光学部品１１４とは異なる材料で形成されることができる。好ましくは、第１および／または第２のスペーサ部１０６、１０８もポリマーで形成され、例えば一体成形、射出成形、箔押し、射出圧縮成形または樹脂トランスファー成形（ＲＴＭ）のような費用効果的な方法で製造される。スペーサ１０６、１０８のためのポリマーとして、高温に耐えることができ、その光の透過率（非透過に対する透過）が影響されるエポキシドが用いられる。実施例によれば、スペーサ１０６、１０８は、それぞれ、層１０２、１０４に接合されている。これは、例えば、接着により生じるものであって、例えば、完全なまたは確実に接着された接合である。確実に接着された接合は、通常、接合相手が原子間力または分子力によって一緒に結合されるそれらの接合である。

【0023】

第１の層１０２および第２の層１０４の間の領域によって、または、光学部品１１４間の領域によって、光学的に使用される領域１１６は、例えば空腔または隙間のように定められる。この実施例によれば、２つのスペーサ部１０６、１０８の溝１１０および凸部１１２は、例えば図３ａ、図３ｂに示すように、光学的に使用される領域１１６を閉輪郭状に周回するように形成される。ここで、基本的に２つのスペーサ部１０６、１０８の長方形の輪郭が示されているが、もちろん、円形の輪郭、丸いコーナーを有する輪郭または楕円形などのような、スペーサ１０６、１０８の閉輪郭および関連する溝１１０および凸部１１２も可能である。

【0024】

凸部１１２は、溝１１０と比較して小さい幅ｂを有し、その結果、凸部１１２が溝１１０に係合するとき、接合されるスペーサ部１０６、１０８の横方向のシフト（図２ｂの水平方向または横方向の双方向矢印を参照）が可能である。スペーサ部１０６、１０８を接合するために、接着剤１１８が溝に入れられ、第２の接合相手１０６が、その凸部１１２で溝１１０に嵌入される。それにより、第１および第２のスペーサ部１０６、１０８は、溝１１０および凸部１１２の間の接着接続によって互いに接合される。溝１１０および凸部１１２は、それらの深さまたは長さに関して、接着剤１１８で満たされた重なり領域が軸方向または積層方向（図２ｂ左の縦の双方向矢印を参照）になるような大きさに形成される。発明の好ましい実施例によれば、接着剤１１８は、永久に弾性を有する材料、特に、溝１１０の周囲の材料または周囲のスペーサ材料より高い熱膨張係数を備えた永久に弾性を有するポリマーである。膨張係数または熱膨張係数は、温度変化に対する体積の変化に関する材料の動作を示す特性値であり−そのため、しばしば熱膨張係数と呼ばれている。これの原因となる効果は熱膨張である。多くの材料にある熱膨張はすべての温度範囲で均一であるというわけではなく、熱膨張係数は温度依存性があり、基準温度または温度範囲に対して与えられる。線熱膨張係数α（また、熱線膨張係数または熱膨張とも呼ばれる）と空間的熱膨張係数γ（また、空間的膨張係数または体積膨張係数または立体膨張係数とも呼ばれる）との間には違いがある。

【0025】

温度上昇によって、永久に弾性を有する接着剤１１８はより強く膨張し、溝の形状によって、その横方向（すなわち積層方向に対して垂直な方向）で制限される。接着剤１１８の膨張は、主に、溝１１０が制限されない軸方向（垂直または積層方向）において上方向に起こる。接着剤１１８の弾性のために、実質的な圧縮応力はなく、図４に図解されるように、体積の熱変化は、基本的に、溝１１０にある接着剤１１８の長さまたは高さの変化ΔＬに変換される。光電子システム１００を断熱化するために、長さの変化ΔＬは、温度変化ΔＴを通じて成されなければならない。周知の熱膨張係数については、長さＬは次元化されることができる。永久に弾性を有する接着剤または永久に弾性を有するポリマー１１８の体積の変化ΔＶが、すべての固体と同様に、長さの線形変化よりほぼ３倍大きいため、方向付けのない自由な長さの熱膨張に比べて、長さＬのより大きな変化ΔＬという結果になる。すなわち、溝材料の熱膨張を想定しない理論的な理想的なケースにおいて、体積膨張が完全に長さ膨張に変換されるので、長さの変化はガイドなしの自由膨張と比べて３倍大きい。永久に弾性を有する接着剤１１８は、接合相手１０６、１０８（凸部１１２の上部／溝１１０の底部）を接合して、長さの変化ΔＬをμｍ／ケルビンで要求される値に適応させることの２つの役割を果たす。永久に弾性を有する接着剤１１２およびスペーサ１０８の溝材料の熱膨張係数の間の違いが大きいほど、移動の変換の効果は大きい。

【0026】

図４は、さねはぎ継ぎ構造の異なる実施例を示す。ここで、右側に例示される構成は特に興味があるものであり、溝１１０は、異なる高さの側面境界１２０、１２２を有する。これは、過剰な量の接着剤１１８がギャップまたは溝１１０に導入された場合に、まだ液状である接着剤１１８の流れる向きを制御するためのものである。異なる溝の深さまたは側面境界１２０、１２２により、溢れた接着剤１１８が光学領域１１６内に流入することができないように、溝１１０の境界が有利に働く（図２ｂを参照）。光学領域１１６に面している溝１１０の側壁１２０は、好ましくは、光学的に使用される領域１１６から遠くにある溝１１０の側壁１２２より高い。

【0027】

溝１１０および／または凸部１１２は、実施例によれば、光学的に有効な素子１１４を有する層１０２、１０４に前もって組み込まれることができ、その結果、たった１つの追加部材が必要であるだけであるか（図５ａを参照）または追加部材は必要ない（図５ｂを参照）。すなわち、実施例によれば、第１のスペーサ部１０６および第１の層１０２は一体的に実施され、および／または、第２のスペーサ部１０８および第２の層１０４は一体的に実施される。光学的に有効な層１０２、１０４は、実施例によれば、基板５３０、特にガラス基板上に配置されることができ、スペーサ部１０６、１０８は、層１０２、１０４とは別に形成される（図５ｃを参照）。さらに、光学的に有効な領域または層１０２および／または１０４は、基板５３０上に配置され、同時にスペーサ部１０６および／または１０８を含むことができる、すなわち、それと一体的に製造される（図５ｄを参照）。更なる実施例によれば、図５ｅに図解図で示されるように、層１０２および／または１０４はスペーサ部１０６、１０８の間に配置されてもよい。ここで。本発明は、図５ａ〜ｅに例示される実施例に制限されるだけでなく、むしろ、図５ａ〜ｅに例示されている配置の組合せが含まれる。すなわち、例えば、図５ａの上の全体部分が、図５ｅの下部分と結合されることもできる。

【0028】

接合相手１０６、１０８の横方向の位置決めは、例えば光学パラメータの評価を用いて、またはウエハー１０２、１０４のいかなる位置にも取り付けることができるメカニカルアラインメント構造を用いて、積極的に実行されることができる。軸方向の位置決め、すなわち光学的に有効な部品１１４の距離ｄを決める積層方向の位置決めは、例えば、光学パラメータの評価を用いて、または、機械的に距離ｄを決める非常に正確な物体６４０を導入することによって、積極的に実行することができる。これは、図６において図式的に表される。これから全体的に見て、要求される許容誤差からのスペーサ１０６、１０８の製作公差の分離は、光学的に有効な部品１１４の軸方向の距離ｄのために生じる。光学的に有効な領域または層１０２、１０４の間に光学的に使用される領域１１６を得るための追加部品が用いられる場合、それは異なる材料から製造されることができ、したがって、例えば透明度および熱膨張のように、異なる光学的および機械的特徴を有する。

【0029】

図７において、いくつかの光学領域または層１０２、１０４、７０２が各々の上に配置されていることが示され、溝１１０および凸部１１２を含むスペーサ構造１０６、１０８は、関連する光学的に有効な層１０２、１０４、７０２の両側に配置されることができる。ここで、光学的領域または層１０２、１０４、７０２は、基板５３０上に配置されることができ、溝および／または凸部の構造１１０、１１２を含み、または両側に溝および／または凸部エレメント１１０、１１２を含むさらなるスペーサ部品７１０の間に配置されてもよい。さらに、溝および／または凸部構造１１０、１１２を含む追加スペーサ部材または部品７１０が、光学的に有効な領域なしで導入されることもできる。両側に溝および／または凸部素子１１０、１１２を有するスペーサ部品７１０は、第１および第２のスペーサ部１０６、１０８に分けて設けられることができ、凸部１１２は第１のスペーサ部１０６に付随し、溝１１０は第２のスペーサ部１０８に付随しているか、またはその逆の関係を有している。

【0030】

スペーサとして用いられる更なるスペーサ部１０６、１０８または７１０は、好ましくはポリマーで形成され、一体成形、射出成形、箔押し、射出圧縮成形または樹脂トランスファー成形（ＲＴＭ）のような費用効果的な方法で製造されることができる。スペーサ１０６のためのポリマーとして、高温に耐え、その光透過率（非透過性に対する透過性）が影響されるエポキシドが用いられることができる。その中に部品を接合するための接着剤１１８として、硬化後に光学部品１０２、１０４、１１４、７０２を囲んでいるハウジングの準一体組立が得られ、全体的な組立の耐熱性および信頼性に関して効果的である、同じエポキシドが用いられることができる。スペーサ部が開口部、領域、口径食（すなわち、２つの開口部の軸方向の配置による画像端へのシャドウイング）を定め、不要光に影響を与えるためのダイアフラムとして用いられるように、スペーサ部１０６、１０８または７１０の配置が選択される。

【0031】

図８に図解的に示されているように、パネルに、すなわちウエハーレベルで製造されるシステムは、直接連続して（図８、左側）、または薄い領域８１０（図８、右側）を介して、隣接する光学系に接続されてもよい。個々のシステムを役立つユニットから解放するときに、後者は分離プロセスを単純化する。光学的に有効な表面を有する個々の領域の間のブリッジ８１０は、取り扱いおよび実装のために必要な機械的安定性を保証するように考慮される。すでに上で詳述したように、さねはぎ継ぎ構造は光機能表面を含むコンポーネントに一体化されるか別のデバイスに含まれることができる。

【0032】

ウエハーレベルで製造される隣接する光学積層体は、図９に図解的に示されるように、異なる光学機能表面および機械的構造を含む。各々の次に配置されるいくつかの光学機能表面は、より大きなユニットに関連している。これらの結合ユニットは、直接隣接していてもよいし、または薄い領域を介して接続されてもよい。

【0033】

本発明の実施例によって、すなわち、さねはぎ継ぎ構造のスペーサ１０６、１０８の部品の組合せの実現によって、そして、溝１１０および凸部１１２の軸方向の重なり合う長さを適応させることによって、機械的構造（スペーサ１０６、１０８）の製作公差は、光学構造（層１０２、１０４）のそれから切り離されることができる。これによって、コスト優位性は、２点において達成されることができる。一方では、さらに必要とされるスペーサ層またはスペーサウエハーの製造のための経費は減少する。他方では、パネルにおいて、すなわちウエハーレベルで、製造されるシステムの歩留まりは増加する。スペーサ構造は、まだ費用効果的におよび光不透過性のポリマーで製造されることができ、不要光を防止するために別に必要な追加部品および製造ステップを除外することができる。

【0034】

さらに、本発明の実施例を用いて、単純なおよび費用効果的な方法で、例えばカメラなどのような、光モジュールの熱的に誘導された屈折力の変化の補償が可能になる。発明概念は、パネルにおいて、すなわちウエハーレベルで製造することに適しており、関連するコスト優位性を含めて、手作業での個々の実装を回避することができる。熱的影響の補償は、さらなるエネルギー源またはアクチュエータのような素子を用いることなく受動的である。

【0035】

本発明のいくつかの態様がデバイス、すなわち光学積層体と関連して記載されたが、これらの態様も対応する製造方法の説明を表している、すなわち光学積層体のブロックまたはデバイスは対応する方法ステップまたは方法ステップの特徴であるとみなされることは明らかである。すなわち、本発明の実施例は、第１の層に付随する第１のスペーサ部１０６および第２の層に付随する第２のスペーサ部１０８を用いて第２の層１０４の上に第１の層１０２を配置することによる光学積層体１００の製造方法を含み、２つのスペーサ部１０６、１０８は、第１および第２のスペーサ部１０６、１０８と積層方向における第１および第２の層１０２、１０４の隙間との間の関係を提供するために、光学積層体の積層方向における係合のための溝１１０および凸部１１２を含む。

【0036】

それに似て、方法ステップと関連して、または、方法ステップとして記載されている態様は、発明の光学積層体の対応するブロックまたは詳細または特徴の説明を表す。

【0037】

前記実施例は、第１の層１０２、第２の層１０４、第１の層に付随する第１のスペーサ部１０６および第２の層に付随する第２のスペーサ部１０８を有する光学積層体を示し、２つのスペーサ部１０６、１０８は、光学積層体の積層方向における係合のために、および横方向および積層方向における第２のスペーサ部１０８に関連する第１のスペーサ部１０６の移動可能性のために、溝および凸部１１０、１１２または溝または凹部および関連する突起部を含み、凸部は溝より狭い幅を有し、第１および第２のスペーサ部１０６、１０８の接合と、積層方向における第１および第２の層１０２、１０４の間隔を提供するために、第１および第２のスペーサ部１０６、１０８は、溝１１０と凸部１１２の間の接着剤によって互いに接合される。接着剤による積層方向における第１および第２の層（１０２；１０４）の間隔は、好ましくは、図４に図示されているように、溝の壁が凸部を含むスペーサ部１０６から離れて間隔を隔てるように設定される。このようにして生じる間隔が、スペーサ１０６、１０８の製作公差を第１および第２の層（１０２；１０４）の間に間隔を置くための、または軸方向における互いに関する層を調整するための要求された許容誤差から切り離すための「駆け引き間隔」として使用されることができる。ここで、接着剤による積層方向の第１および第２の層（１０２；１０４）の間隔は、好ましくは、パネルが０でない長さＬだけ溝の底部から離れて間隔を置かれ、長さＬを超えて床から離れて間隔を隔てるように、接着剤が溝に配置される。換言すれば、凸部は、この軸方向位置において接着剤により固定されるために、軸方向において溝の停止位置まで挿入されず、積層方向において完全に挿入されていない状態を保つようにされ、その結果、積層軸に沿った両方向で、上述の製作公差の調整可能性が存在する。また、ここで与えられる指摘は、横方向における配置および調整にもあてはまる。また、凸部は、接着剤によって溝の停止位置に固定されない。むしろ、溝の壁から両方の横方向寸法だけ離れて間隔を隔てた凸部の位置は、対応する製作公差を補償することが可能なように接着剤によって固定される。さらに、前記実施例は光学積層体を製造する方法を示し、第１の層に付随する第１のスペーサ部１０６および第２の層に付随する第２のスペーサ部を用いて第２の層１０４の上に第１の層１０２を配置するステップを含み、２つのスペーサ部１０６、１０８は、光学積層体の積層方向における係合のための、および横方向および積層方向において第２のスペーサ部１０８に関する第１のスペーサ部１０６のシフトのための溝１１０および凸部１１２を含み、凸部は溝より狭い幅を有し、積層方向において第１および第２のスペーサ部１０６、１０８と第１および第２の層１０２、１０４の間の関係を提供するために、溝１１０と凸部１１２の間の接着剤により互いに接着的に第１および第２のスペーサ部１０６、１０８を接合するステップを含む。アレンジとしては、接着剤を溝に入れるステップ、接着剤がまだ液体の状態で溝に凸部を挿入するステップ、光学パラメータの評価を用いて、または、第１および第２の層の間に非常に正確な物体（６４０）を導入することにより積層方向において第１および第２のスペーサ部を各々に関して位置決めするステップ、および接着剤を硬化するステップを含んでいてもよい。アレンジとして、光学パラメータの評価を用いて、またはメカニカルアラインメント構造を用いて第１および第２のスペーサ部を横方向の各々に関して位置決めするステップを含んでいてもよい。

【図1】

【図2a】

【図2b】

【図2c】

【図3a】

【図3b】

【図4】

【図5a】

【図5b】

【図5c】

【図5d】

【図5e】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10a】

【図10b】

【図10c】