光学元件及电子设备的制作方法

1.本技术涉及图像识别领域，尤其涉及光学元件及电子设备。


背景技术：

2.3d感测的发射器，常使用mla(微透镜阵列)的diffuser与doe(衍射光学器件)等光学组件来对激光进行均匀化或分束的应用，在组装时，需要使用点胶法将上述光学组件进行装配固定，因胶体具有流动性，极易发生溢胶现象，影响光学组件上的光学微结构的正常使用。


技术实现要素：

3.本技术实施例提供了一种光学元件及电子设备，能够有效解决安装光学元件时容易发生溢胶进而影响光学微结构正常使用的问题。技术方案如下：
4.第一方面，本技术实施例提供了一种光学元件，包括基板，所述基板具有光学有效区和点胶区，所述光学有效区用于设置光学组件，所述点胶区连接于所述光学有效区的外围，所述点胶区用于设置胶体；
5.其中，所述点胶区内设有多个凸起用于将部分所述胶体分设于相邻两个所述凸起间以限制所述胶体流动，所述凸起沿所述基板的边缘排布，围设于所述光学有效区外。
6.本技术实施例的光学元件，将胶体设置在相邻两个凸起之间，利用胶体自身的表面张力，胶体容易粘附于两个凸起和基板形成的区域内，且凸起围设于光学有效区外，使胶体不易朝向基板中心的光学有效区流动，在一定程度上能够有效解决安装光学元件时容易发生溢胶进而影响光学微结构正常使用的问题。
7.在其中一些实施例中，所述凸起为长度方向朝向所述点胶区设置的长条形凸起。
8.基于上述实施例，凸起的长度方向朝向点胶区设置，在点胶区周围能够设置的凸起的数量更多，相邻两个凸起与基板形成的区域面积更大，有益于增大胶合面积，提高基板的粘接强度。
9.在其中一些实施例中，相邻两个所述凸起之间的间隙宽度范围为0.5μm至200μm。
10.基于上述实施例，延边距离一样的情况之下，相邻两个凸起之间的距离越近，基板上能够设置的凸起的数量增加，胶体与两个凸起和基板形成的区域之总接触面积越大，胶体的流动速度也就越小，胶合面积增大，有利于提高基板的粘接强度，且满足距离范围为0.5μm至200μm的凸起既能够防止溢胶，又能够在奈米压印与光刻技术的极限下使得凸起能够在光学元件中使用。
11.在其中一些实施例中，相邻两个所述凸起之间的间隙的延伸方向与所述基板的边缘交叉，且与所述基板边缘的夹角范围为45
°
至135
°
。
12.基于上述实施例，相邻两个凸起之间的间隙的朝向基板的边缘延伸，相邻两个凸起之间的间隙与外界是连通的，有益于加快相邻两个凸起之间的胶体的凝固速度。
13.在其中一些实施例中，所述光学有效区设有用于使光路发生偏折的光学微结构，
沿平行于所述光学微结构光轴的方向上，所述光学微结构的厚度范围为0.5μm至500μm。
14.基于上述实施例，光学微结构设置在光学有效区起到扩束或扩散光源的作用；厚度范围为0.5μm至500μm的光学微结构能够在光学元件中使用。
15.在其中一些实施例中，沿平行于所述光学微结构光轴方向上，所述凸起的厚度与所述光学微结构的厚度之比的范围为0.8至1.2。
16.基于上述实施例，厚度为光学微结构厚度的80％至120％的凸起能够在光学元件中使用，且胶体也不易流动至光学微结构上。
17.在其中一些实施例中，沿所述凸起的排布方向，所述凸起的宽度范围为：0.5μm至200μm；沿垂直于所述凸起的排布方向，所述凸起的长度范围为：0.5μm至200μm。
18.基于上述实施例，沿所述凸起的排布方向和垂直于所述凸起的排布方向，宽度范围为0.5μm至200μm的凸起能够在光学元件中使用。
19.在其中一些实施例中，所述光学微结构和所述凸起均为高分子胶材进行纳米压印后形成的胶材层。
20.基于上述实施例，相较于常规技术中在基材上蚀刻形成光学部的光学微结构，通过采用纳米压印技术得到的光学微结构的参数(如光学微结构的形状、尺寸等)可以得到有效地控制，从而制造出参数更加复杂的光学微结构。
21.在其中一些实施例中，所述基板为玻璃板或与高分子胶材材质相近的板材。
22.基于上述实施例，光学微结构采用高分子进行纳米压印制成，因而基板选用与光学微结构的材质一样的板材，基板与光学微结构能够一体成型，便于加工，有益于提高光学元件的生产效率；而采用玻璃板作为基板，玻璃板具有良好的透光性，不会影响光线的光路，且玻璃板价格便宜，有益于降低光学元件的生产成本。
23.第二方面，本技术实施例提供了一种电子设备，包括上述实施例中的光学元件。
24.基于本技术实施例中电子设备，对其光学元件的溢胶情况进行控制，可以使光线经扩散件出射后形成发散光，有效改善光线的扩散效果。
附图说明
25.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1是本技术实施例提供的光学元件的结构示意图；
27.图2是图1中a处的放大示意图；
28.图3是本技术实施例提供的电子设备的方框结构示意图。
29.附图标记：1、电子设备；10、光学元件；110、基板；111、光学有效区；112、点胶区；120、凸起；200、光学微结构。
具体实施方式
30.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施例方式作进一步地详细描述。
31.下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。
32.光学组件，例如衍射光学组件(diffractiveopticalelements，doe)、扩散器(diffuser)等，设置有精细的光学微结构，光学微结构可以用于扩束或者扩散激光投射器中光源发射的激光。然而，光学组件通常是通过胶体设置在激光投射器上，当光学组件与激光投射器压合时，光学组件与激光投射器之间的胶体容易渗入到光学微结构上，影响光学微结构扩束或者扩散激光。
33.为了避免溢胶问题，通常是使用低流动性的胶体，但低流动性的胶体，其物性、黏性与可靠度，随着两端要接合的材料特性而改变，必须因应环境不同做选择，不一定适用在产品上；另一种作法是点胶后，将产品上的胶体快速进行固化，让胶体流动溢出的时间缩短，这样的工法缺点在于必须一件一件处理点胶与固化，无法分站实现大批量点胶，影响加工效率。
34.参见图1和图2，第一方面，本技术实施例提供了一种光学元件10，光学元件10可以设置在光学组件例如衍射光学组件(diffractiveopticalelements，doe)、扩散器(diffuser)等上，能够防止胶体流动至光学组件的光学微结构上。光学元件10可包括基板110，基板110具有光学有效区111和点胶区112，光学有效区111用于设置光学组件，点胶区112连接于光学有效区111的外围，点胶区112用于设置胶体。其中，光学元件10还可包括设于点胶区112内的多个凸起120，以用于将部分胶体分设于相邻两个凸起120间以限制胶体流动，凸起120沿基板110的边缘排布，围设于光学有效区111外。
35.本技术实施例的光学元件10，将胶体设置在相邻两个凸起120之间，增加胶体在基板110上的流动阻力，并利用胶体自身的表面张力，使胶体容易粘附于两个凸起120和基板110形成的区域内，且凸起120围设于光学有效区111外，使胶体不易朝向基板110中心的光学有效区111流动，有效解决安装光学元件10时容易发生溢胶进而影响光学微结构200正常使用的问题，而且无需再单件的对胶体进行加速固化操作，有益于大批量生产，进而有益于提高光学元件10的生产效率。
36.在其中一些实施例中，凸起120为长度方向朝向点胶区112设置的长条形凸起。
37.基于上述实施例，凸起120的长度方向朝向点胶区112设置，在点胶区112周围能够设置的凸起120的数量更多，相邻两个凸起120与基板110形成的区域面积更大，有益于增大胶合面积，提高基板110的粘接强度。
38.在其中一些实施例中，相邻两个凸起120之间的间隙宽度范围为0.5μm至200μm，具体意思表达为相邻两个凸起120在基板110点胶区112的投影成矩形，两个矩形的相邻的两边之间的垂直距离范围为0.5μm至200μm。在此，也并不限定相邻两个凸起120之间的距离必须一致。
39.在其中一些实施例中，相邻两个凸起120之间的间隙的延伸方向与基板110的边缘交叉，且与基板110边缘的夹角范围为45
°
至135
°
。相邻两个凸起120之间的间隙的朝向基板110的边缘延伸，相邻两个凸起120之间的间隙与外界是连通的，有益于加快相邻两个凸起120之间的胶体的凝固速度。
40.具体地，凸起在基板110点胶区112的投影为矩形，矩形的长边与基板110边缘的夹角介于45
°
至135
°
之间，且位于基板110同一边缘的矩形相互平行。
41.在本技术实施例中，凸起120为长方体凸起，且各长方体凸起的长、宽、高一致，但是在其他实施例中各长方体凸起不限定长、宽、高必须一致。
42.定义沿平行于光学微结构200光轴方向上，凸起120的高度为h，定义凸起120垂直于光学微结构200光轴方向上的一截面的边长为凸起120的宽度w1,另一边长为凸起120的长度l，凸起120与邻近凸起120的间隔为w2。
43.流体的黏度是由于相邻层间以不同的速度运动时产生的摩擦力抵抗所造成。假设一个流体相对于底部的平板在进行流动，其表面受到一股力量f，使得液体表面开始以v的速度进行流动，最上层的阻力最小，流动速度最大；底部平板管壁附近液层同时受到液体黏性阻力和管壁摩擦力作用，速度最小，在管壁上液体的移动速度为零(假定在不产生滑移时)。因此，施加的外力f需要克服摩擦层之间阻力，来保持流体流动。施加的外力f可按照如下公式计算获得：
44.f＝μ
·
a
·
v/d
45.其中，μ为流体的黏度，a为流体与表面的接触总面积，v为流体流动速度，d为流动层与管壁的距离。
46.由上述公式可知，施加的外力为f，正比于v、a以及μ，并与d成反比。
47.因此当外力f固定，液体的黏度μ固定，为了让流动的速度v下降，必须加大接触的表面积a，降低距离d。
48.在本技术中，当基板110稍微倾斜θ角度时，胶体流动容易造成溢胶，此时外力的来源是胶体本身自重所造成，此时克服自重所需要施加的外力可按照如下公式计算获得：
49.fg＝体积*密度*重力分量。
50.假设长方体凸起之间填满胶体，并开始要外溢，由于胶体与长方体凸起接触，胶体本身的黏度μ都将带来阻力，来反抗胶体以v的速度进行流动，由上一公式fg＝体积*密度*重力分量可知，
51.此时胶体黏度造成的总阻力为f_total＝f左侧+f右侧
52.f_total＝μ
·
v
·
((l
·
h)/(w2/2))+μ
·
v
·
((l
·
h)/(w2/2))＝μ
·
v
·
((l
·
h)/w2)
·453.而fg＝l*h*w2*密度ρ*g*sinθ，意即fg＝l
·
h
·
w2·
ρ
·
g
·
sinθ
54.且fg＝f_total
55.意即l
·
h
·
w2·
ρ
·
g
·
sinθ＝μ
·
v
·
((l
·
h)/w2)
·456.由前述公式可知胶体的密度ρ、黏度μ、重力g皆为定值，以一常数k来代表，可简化左右两个公式，得到：w
22
·
k
·
sinθ＝v；
57.因此当w2越小的时候，速度v会越小。
58.而高度h，在运算中，由于高度越高，其本身重量越大，因此在算式中刚好抵消，不影响黏度带来的阻力。
59.长度l与h类似，长度越长，虽然接触面也随之变大，但本身重量也越大，在算式中刚好互相抵销，不影响黏度带来的阻力。
60.因此，当延边距离一样的情况之下，相邻两个凸起120之间的距离w2越小，基板110
上能够设置的凸起120的数量增加，胶体与两个凸起120、基板110形成的区域之总接触面积越大，胶体的流动速度也就越小，胶合面积增大，有利于提高基板110的粘接强度，且满足距离范围为0.5μm至200μm的凸起120既能够防止溢胶，又能够在奈米压印与光刻技术的极限下使得凸起120能够在光学元件10中使用。
61.在其中一些实施例中，相邻两个凸起120之间的距离为0.5μm、100μm或200μm，相邻两个凸起120之间的距离越小，基板110上能够设置的凸起120的数量越多，对于流动性较好的胶体，可以将相邻两个凸起120之间的距离设置的较小；对于流动性较差的胶体，将相邻两个凸起120之间的距离设置的较大，还有益于减少点胶次数。
62.在其中一些实施例中，光学有效区111设有用于使光路发生偏折的光学微结构200，光学微结构200设置在光学有效区111起到扩束或扩散光源的作用；沿平行于光学微结构200光轴方向上，光学微结构200的厚度范围为0.5μm至500μm。厚度范围为0.5μm至500μm的光学微结构200能够在光学元件10中使用。
63.在其中一些实施例中，沿平行于光学微结构200光轴方向上，光学微结构200的厚度为0.5μm、250μm或500μm，光学微结构200的厚度较薄有益于满足人们轻薄化的需求，光学微结构200的厚度较厚制作工艺简单，在实际生产过程中综合轻薄化的需求以及制作工艺简单化的需求，可以在0.5μm至500μm选取一个合适的光学微结构200的厚度，在此不再赘述。
64.在其中一些实施例中，沿平行于光学微结构200光轴方向上，凸起120的厚度与光学微结构200的厚度之比的范围为0.8至1.2。厚度为光学微结构200厚度的80％至120％的凸起120能够在光学元件10中使用，且胶体也不易流动至光学微结构200上。
65.在其中一些实施例中，沿凸起120的排布方向，凸起120的宽度范围为：0.5μm至200μm；沿垂直于凸起120的排布方向，凸起120的长度范围为：0.5μm至200μm，沿凸起120的排布方向和垂直于凸起120的排布方向，宽度范围为0.5μm至200μm的凸起120能够在光学元件10中使用。
66.在其中一些实施例中，光学微结构200和凸起120均为高分子胶材进行纳米压印后形成的胶材层。具体地光学微结构200和凸起120的形成过程为：先在基板110的光学有效区111和点胶区112注入胶体，然后一次压印同时形成光学微结构200和凸起120，当然凸起120也可以为其他材质，只需要在光学有效区111和点胶区112注入不同的液态物质，一次压印同时形成光学微结构200和凸起120。相较于常规技术中在基材上蚀刻形成光学部的光学微结构200，通过采用纳米压印技术得到的光学微结构200的参数(如光学微结构200的形状、尺寸等)可以得到有效地控制，从而制造出参数更加复杂的光学微结构200。
67.具体地，采用纳米压印技术制造光学微结构200时，首先将熔融状的高分子胶材与具有微纳结构的压印模板紧密贴合，然后固化熔融状的高分子胶材，接着分离模板与光学微结构200材料。
68.在其中一些实施例中，基板110为玻璃板或与高分子胶材材质相近的板材，光学微结构200为高分子胶材进行纳米压印形成的台阶型或连续浮雕结构，因而基板110选用与光学微结构200的材质一样的板材，基板110与光学微结构200能够一体成型，便于加工，有益于提高光学元件10的生产效率；而采用玻璃板作为基板110，玻璃板具有良好的透光性，不会影响光线的光路，且玻璃板价格便宜，有益于降低光学元件10的生产成本。
69.在其中一些实施例中，光学元件10为衍射光学组件或扩散器。扩散器用于扩散光束，衍射光学组件用于扩束光束。
70.参见图3，第二方面，本技术实施例提供了一种电子设备1，包括上述实施例中的光学元件10。
71.基于本技术实施例中电子设备1，对其光学元件10的溢胶情况进行控制，可以使光线经扩散件出射后形成发散光，有效改善光线的扩散效果。
72.其中，电子设备1可以是能够获取深度的电子装置，例如手机、电脑(包括平板电脑、手提电脑等)、游戏机、头显设备、监控设备、门禁系统等。
73.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。此外，在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
74.以上所揭露的仅为本技术较佳实施例而已，当然不能以此来限定本技术之权利范围，因此依本技术权利要求所作的等同变化，仍属本技术所涵盖的范围。