專利名稱：在利用光學(xué)堆棧的相機(jī)系統(tǒng)中減小內(nèi)部噪聲的結(jié)構(gòu)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明針對(duì)相機(jī)系統(tǒng)及相關(guān)方法。更具體地說，本發(fā)明針對(duì)包 括用于減小噪聲的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的相機(jī)系統(tǒng)，及相關(guān)方法。
背景技術(shù)：
相機(jī)系統(tǒng)可包括在其平面部分處相互固定的光學(xué)基底的光學(xué)堆 棧。如可在晶片層面同時(shí)產(chǎn)生多個(gè)這些光學(xué)堆棧。
此外，由于可由相互固定的基底的垂直堆疊形成光學(xué)系統(tǒng)，因 此可取消光學(xué)系統(tǒng)中用于安裝鏡頭的殼體(如鏡筒)。為了在基底之 間提供適當(dāng)?shù)拈g隔(包括空氣隙)，可在基底之間提供支架或其他分 隔結(jié)構(gòu)。 一類分隔結(jié)構(gòu)包括一種其上具有孔的基底。這種間隔基底可 很容易地在晶片水平上生產(chǎn)，且對(duì)在基底之間提供較大空氣隙尤其有 用。
根據(jù)間隔基底中的空氣隙側(cè)壁在光學(xué)堆桟中的位置，由于側(cè)壁 的反射，這些側(cè)壁可幫助引導(dǎo)不需要的光照射到檢測(cè)器上而增加噪 聲。但是，用非反射材料制作間隔基底是不切合實(shí)際的。雖然簡(jiǎn)單使 用不透明材料足以制造傳統(tǒng)殼體，但不透明材料仍然可反射相機(jī)系統(tǒng) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)不需要的光。
此外，當(dāng)光學(xué)堆棧包括透鏡系統(tǒng)的陣列時(shí)，如在光學(xué)堆棧的至 少一個(gè)表面上的多于一個(gè)的透鏡，每個(gè)透鏡用于將光成像到檢測(cè)器中 對(duì)應(yīng)的有效區(qū)域，即使作為圖像適當(dāng)部分的光入射到一個(gè)有效區(qū)域 上，當(dāng)所述光入射到另一個(gè)有效區(qū)域時(shí)，檢測(cè)器也會(huì)發(fā)生增加噪聲的 串?dāng)_。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明針對(duì)使用光學(xué)堆棧的相機(jī)系統(tǒng)及相關(guān)方法，該相機(jī)系統(tǒng)及相關(guān)方法基本克服了由于現(xiàn)有技術(shù)的限制和缺點(diǎn)而起的一 個(gè)或多個(gè)問題。
因此，本發(fā)明的特征之一是提供用于減少到達(dá)相機(jī)系統(tǒng)檢測(cè)器 的噪聲的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的另一特征是，提供用于引導(dǎo)不需要的光遠(yuǎn)離相機(jī)系統(tǒng) 檢測(cè)器的間隔物的內(nèi)側(cè)壁。
本發(fā)明的再一個(gè)特征是，提供用于減小相機(jī)系統(tǒng)檢測(cè)器之間串 擾的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的以上及其他特征和優(yōu)點(diǎn)中的至少之一可以通過提供一 種相機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，該相機(jī)系統(tǒng)包括光學(xué)堆棧，其包括在堆疊方向上 固定在一起的第一和第二基底，所述第一和第二基底中的一個(gè)包括光 學(xué)元件；傳感器基底上的檢測(cè)器；和用于減少以大于相機(jī)系統(tǒng)視場(chǎng)的 角度進(jìn)入到達(dá)檢測(cè)器的光量的部件(該部件在第一和第二基底中的另 一個(gè)上)。
光學(xué)元件可在第一基底之上，且第二基底可以是在光學(xué)元件和 檢測(cè)器之間提供空氣隙的間隔基底。間隔基底的部件可以為從間隔基 底的上表面延續(xù)到間隔基底的下表面的傾斜的側(cè)壁。該側(cè)壁可在間隔 基底上表面限定比在間隔基底下表面上限定的更小的開口。側(cè)壁上可 以有防反射涂層或吸收涂層。間隔基底的部件可以為成折角的側(cè)壁。 該側(cè)壁可在間隔基底的上表面和間隔基底的下表面限定相同大小的 開口，或者可在間隔基底的上表面限定比在間隔基底的下表面限定的 更小的開口。
側(cè)壁上的吸收涂層或防反射涂層鄰近空氣隙。間隔基底可由吸 光材料形成。吸光材料可以是一種聚合材料。間隔基底可以是不透明 的。間隔基底可以是一種玻璃材料。間隔基底可以是吸光的粘合劑材 料。
相機(jī)系統(tǒng)可能還包括介于最終表面和傳感器基底之間的吸收 層，吸收層配置為吸收傳感器基底所散射的光。相機(jī)系統(tǒng)還可包括光 學(xué)堆棧和傳感器基底之間的蓋板，其中吸收層直接在蓋板之上。
通過提供一種相機(jī)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的至少一個(gè)上述及其他特征和優(yōu)點(diǎn)，該相機(jī)系統(tǒng)包括光學(xué)堆棧，其自身包含在堆疊方向上固 定在一起的第一和第二基底；其上包括至少兩個(gè)透鏡的第一和第二基 底中的至少一個(gè)的表面；傳感器基底上的檢測(cè)器；從至少兩個(gè)鏡頭的
相應(yīng)透鏡接收?qǐng)D像的相應(yīng)的檢測(cè)器部分；和光學(xué)堆棧的最后基底的上 表面與傳感器基底之間的隔板。
相機(jī)系統(tǒng)可包括第一與第二基底之間的間隔基底。該間隔基底 可包括用于減少以大于光學(xué)系統(tǒng)視場(chǎng)的角度進(jìn)入到達(dá)檢測(cè)器的光量 的部件。
隔板可以處在光學(xué)堆棧中的最后基底底面上的凹痕中和/或處在 光學(xué)堆棧中的最后基底的底面之上。
相機(jī)系統(tǒng)可以包括附接到傳感器基底的蓋板。隔板可在蓋板之 上。隔板可在蓋板與光學(xué)堆棧中的最后基底之間。
通過提供一種光學(xué)模塊可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的至少一個(gè)上述及其他特 征和優(yōu)點(diǎn)，所述光學(xué)模塊包括至少包括在堆疊方向上堆疊的第一、 第二和第三基底的光學(xué)堆棧；分別配備有一個(gè)或更多光學(xué)部件的第一 和第三基底；和由吸光材料形成的第二基底。
通過提供一種形成光學(xué)模塊雛形的方法，可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的至少 一個(gè)上述及其他特征和優(yōu)點(diǎn)，該方法包括提供具有至少一種光學(xué)部 件的第一基底；以固體形式提供圖案化的吸光材料作為第一基底之上 的第二基底；并且在第二基底上提供具有至少一個(gè)光學(xué)部件的第三基 底，以形成包括在堆疊方向上堆疊的第一、第二和第三基底的光學(xué)堆 棧。例如，吸光材料可以是一種聚合材料，如未加工的或有色的聚合 物。


參照附圖，通過詳細(xì)地描述其中的示例實(shí)施例，本發(fā)明的以上 及其他特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將變得更加明顯，其中 圖1A示出根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例的多個(gè)相機(jī)系統(tǒng)的橫截面
圖1B示出圖1A的相機(jī)系統(tǒng)之一的橫截面圖；圖2A示出根據(jù)本發(fā)明的另一示例實(shí)施例的多個(gè)相機(jī)系統(tǒng)的橫 截面圖2B示出圖2A的相機(jī)系統(tǒng)之一的橫截面圖； 圖3A示出根據(jù)本發(fā)明的另一示例實(shí)施例的多個(gè)相機(jī)系統(tǒng)的橫 截面圖3B示出圖3A的相機(jī)系統(tǒng)之一的橫截面圖； 圖3C示出(根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例)圖3B變體的相機(jī)系統(tǒng) 的橫截面圖4示出根據(jù)本發(fā)明的另一示例實(shí)施例的相機(jī)系統(tǒng)的橫截面圖； 圖5示出根據(jù)本發(fā)明的另 一示例實(shí)施例的相機(jī)系統(tǒng)的橫截面圖6示出根據(jù)本發(fā)明的另一示例實(shí)施例的相機(jī)系統(tǒng)的橫截面圖； 圖7示出根據(jù)本發(fā)明的另一示例實(shí)施例的相機(jī)系統(tǒng)的橫截面禾口
圖8示出根據(jù)本發(fā)明的另一示例實(shí)施例的相機(jī)系統(tǒng)的橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
此后將參考附圖更充分地描述本發(fā)明，附圖所示為本發(fā)明的優(yōu) 選實(shí)施例。但是，可以以不同形式實(shí)施本發(fā)明，且此處闡述的實(shí)施例 不應(yīng)解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。更確切些，提供這些實(shí)施例是為了使本 發(fā)明的公開詳細(xì)和完整，并將本發(fā)明的構(gòu)思充分傳達(dá)給本技術(shù)領(lǐng)域中 的技術(shù)人員。
圖示中，為了清楚，因此夸大了層和區(qū)域的厚度。應(yīng)當(dāng)理解， 當(dāng)提及一層在另一層或基底"之上"時(shí)，它可以是直接在另一層或基 底之上或者也可存在介入層。此外，應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)提及一層在另一層 "之下"，它可以是直接在下面或者也可存在一個(gè)或更多介入層。另 夕卜，應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)提及一層在兩層"之間"時(shí)，可以是僅該層在兩層 之間或者也可存在一層或更多介入層。所有附圖中類似編號(hào)是指類似 元件。此處所用的術(shù)語(yǔ)"晶片"應(yīng)理解為指任意基底，任意基底之上 形成多個(gè)在最終使用之前在垂直方向上獨(dú)立的部件。此外，此處所用 的術(shù)語(yǔ)"相機(jī)系統(tǒng)"應(yīng)理解為指包括光學(xué)成像系統(tǒng)的任意系統(tǒng)，光學(xué)成像系統(tǒng)將光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)到檢測(cè)器(例如，輸出信息(如圖像)的圖像 采集系統(tǒng))。將多個(gè)相機(jī)系統(tǒng)分開的虛線表明可以沿著線將相機(jī)系統(tǒng) 切分(如切割)。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，利用鏡頭的相機(jī)系統(tǒng)可包括具有至少兩 個(gè)在晶片層面上固定的基底的光學(xué)堆棧，光學(xué)堆?？砂ü鈱W(xué)成像系 統(tǒng)。當(dāng)基底之間的間隔物是反射性的時(shí)，它們將沿著系統(tǒng)的光學(xué)路徑 反射雜散光，這會(huì)增加到達(dá)檢測(cè)器的雜散光，從而增加噪聲。此外， 當(dāng)對(duì)單個(gè)相機(jī)系統(tǒng)使用鏡頭陣列時(shí)，串?dāng)_可能成為問題。通過在相機(jī) 系統(tǒng)中的適當(dāng)位置提供阻斷材料，可減少或消除這種雜散光。
圖1A示出了根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例的多個(gè)相機(jī)系統(tǒng)100，并 且圖1B示出了相應(yīng)的單個(gè)相機(jī)系統(tǒng)100。圖1A和1B中，可將單透 鏡系統(tǒng)用于所有顏色，且可直接在檢測(cè)器陣列(即，檢測(cè)器或傳感器 陣列，每個(gè)檢測(cè)器或傳感器都是用于接收光并產(chǎn)生代表所接收光強(qiáng)度 的電信號(hào)的裝置)上提供濾色鏡(如Bayer濾鏡)。另一種選擇，對(duì) 于每個(gè)相機(jī)系統(tǒng)，可以以任意數(shù)量的(如3或4個(gè))子相機(jī)來提供這 種透鏡系統(tǒng)，并且濾色鏡的設(shè)計(jì)和/或位置可以改變。例如可以在2006 年10月31日申請(qǐng)的共同轉(zhuǎn)讓的待決的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng) No.60/855,365、2006年7月17日申請(qǐng)的美國(guó)專利申請(qǐng)No.11/487,580 及2004年9月27日申請(qǐng)的10/949,807和2007年7月17日申請(qǐng)的 PCT申請(qǐng)No.PCT/US2007/016156中找到相機(jī)的這種透鏡堆棧設(shè)計(jì)， 以上所列專利分別通過整體引用結(jié)合于此。
如圖1A和1B所示，相機(jī)系統(tǒng)100可包括光學(xué)堆棧140和傳感 器基底170。光學(xué)堆棧140可包括一起固定為堆棧的第一基底110、 第二基底120和第三基底130。與圖1A和1B是如何示出的相對(duì)應(yīng)， 堆疊方向是垂直的。第一基底iio可包括協(xié)助輸入光成像的第一折射 凸面112。第一基底110的第二表面114可以是平面的。第一基底110 也可包括作為其上的孔徑光闌的涂層116 (如不透明材料)，該涂層 116在與第一折射凸面相同的表面上并圍繞第一折射凸面112，如通 過整體引用結(jié)合于此的美國(guó)專利No.6,096，115中所公開。
第二基底120可以是在第一基底110和第三基底130之間具有限定空氣隙124的側(cè)壁122的間隔基底。第二基底120可由吸光材料 形成，例如未加工的聚酰亞胺(如來自DuPont Electronics的 Kapton )、有色(如黑色)聚酰亞胺、另一類聚合物(如來自Brewer Science Specialty Materials的PSKTM2000)、黑鉻、另一類金屬、陽(yáng) 極化金屬、干膜、陶瓷、有色的(如黑色)粘合劑、玻璃、硅、光敏 玻璃(如來自Schott AG的Foturan⑧或來自日本東京的Hoya公司的 PEG3)等。可以薄片形式(即固體形態(tài))提供這些吸光材料，并對(duì) 其穿孔、鉆孔或者在不必須使用光刻技術(shù)的情況下以其他方式使其形 成圖案。這些吸光材料在堆疊方向上可以是柔韌的、保形的和/或可 壓縮的，這可幫助使其容易地固定到不完全平坦的表面(如具有表面 粗糙度或表面上部分地覆蓋了器件)。另一種選擇，吸光材料可以是 被旋涂、涂敷或?qū)訅旱洁徑幕字系?。此外，可以進(jìn)一步涂敷任 何一種吸光材料，以進(jìn)一步增強(qiáng)其抑制特性。
第三基底130其中可具有折射的凹面132。凹面132可使圖像視 場(chǎng)變平，以使圖像點(diǎn)在同一平面成像到傳感器基底170上的檢測(cè)器陣 列的有效區(qū)域之上。應(yīng)該注意，此處提供的圖1A、 1B和其他實(shí)施例 中所示的光學(xué)堆棧140的光學(xué)設(shè)計(jì)是示例性的，且可將不同位置、不 同數(shù)量的光學(xué)表面和不同形狀(包括凹面、凸面及非球面)的光學(xué)表 面合并到特定相機(jī)系統(tǒng)ioo的特定光學(xué)設(shè)計(jì)中。
可以在光學(xué)堆棧140和傳感器基底170之間提供在光學(xué)堆棧140 和傳感器基底170之間進(jìn)行準(zhǔn)確間隔的蓋板150和支架160。傳感器 基底170可包括檢測(cè)器陣列172和檢測(cè)器陣列172之上的微透鏡陣列 174。檢測(cè)器陣列172可以是CMOS光電二極管陣列或CCD陣列。
蓋板150和支架160可封閉有效區(qū)域。支架160可由以上記錄 的任何一種吸光材料形成。蓋板150可直接在支架160之上形成。雖 然將支架160示為與傳感器基底170和蓋板150分離的元件，但支架 與傳感器170和蓋板150之一或其二者也可以是整體的。此外，雖然 所示支架160的側(cè)壁是例如通過切割或圖案化來形成為直的，但還可 以根據(jù)支架160的形成方式來使它們是傾斜的(例如以用于支架160 的特定材料的蝕刻角來形成)。另外，支架160可以是在傳感器基底170和蓋板150之一或其二者之上精確提供的粘性材料，例如在共同 轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專利No.6,669,803中公開的，其整體通過引用結(jié)合于此。 蓋板150可包括高效吸收材料層190，如黑鉻之類的黑色金屬。 層190可以非常薄，如大約1000-2000義左右的數(shù)量級(jí)。層190可以 在面對(duì)傳感器基底170的蓋板150的表面之上。當(dāng)光到達(dá)該高效吸收 材料時(shí)，大部分光將被吸收。此外，當(dāng)光入射到光滑的玻璃/材料界 面，剩余光將從傳感器基底170反射走。例如，當(dāng)在蓋板150的底面 提供層190時(shí)，可更容易地控制剛好在視場(chǎng)之外的光，因?yàn)檫h(yuǎn)離該表 面的孔徑在減少?gòu)膫鞲衅骰?70表面散射開的光的方面可能作用 較小。另一種選擇，當(dāng)不使用蓋板時(shí)，可在光學(xué)堆棧140的最后表面 提供層190。
如圖1A和1B所示，基底110、 120和130可能具有與光學(xué)元 件112和132及它們之間形成的空氣隙124相對(duì)的平面。平面的使用 是有利的，因?yàn)樗梢钥刂仆哥R系統(tǒng)中所有元件的傾斜。平面的使用 也可允許元件堆疊并直接粘合到平面，這有利于進(jìn)行晶片層面的組 裝。例如，第二基底120的目的或作用可以是粘合層。平面可在每個(gè) 元件外圍的左側(cè)，或者平面可在通過適當(dāng)材料的沉積在每個(gè)透鏡元件 外圍形成。
可形成如此處通過整體引用并入本文的美國(guó)專利No.6,669，803 中公開的間隔晶片120。當(dāng)如圖1A和1B中所示的側(cè)壁122是直的 時(shí)，在比相機(jī)系統(tǒng)視場(chǎng)更高的角度進(jìn)入相機(jī)系統(tǒng)100的雜散光會(huì)被反 射到傳感器基底170的有效區(qū)域上。如圖1B所示，作為一種選擇， 可在側(cè)壁122之上提供吸收涂層126，以幫助減少反射到傳感器基底 170的雜散光的量。
此時(shí)將討論一種形成多個(gè)第一光學(xué)模塊雛形(first inchoate optical module)(或者換句話說，如相機(jī)系統(tǒng)100的多個(gè)第一前體) 的(根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例)方法。這種方法可包括提供具有至 少一種光學(xué)元件(如傳感器170或基底130)的第一基底；在第一基 底上形成間隔物，如支架160或間隔基底120;提供具有用于減少以 大于視場(chǎng)的角度到達(dá)檢測(cè)器的光的部件的第二基底，如其上具有吸收材料190的蓋板150或基底120;和在大致為平面的區(qū)域中在堆疊方 向上(如z方向)固定第一和第二基底。
間隔基底120可以是以固體形式提供的吸光材料，如聚合材料。 空氣隙可在聚合材料與第一基底和第三基底對(duì)準(zhǔn)之前在聚合材料中 形成，以允許光學(xué)元件和檢測(cè)器之間的通信。可選擇間隔基底120 的厚度，以在堆棧方向上將光學(xué)堆棧140的至少一個(gè)光學(xué)元件安置在 距傳感器基底170希望的距離之處。
另外，第二光學(xué)模塊雛形可通過使用額外的基底如形成光學(xué)堆 棧140來形成?？稍趯⒌谝缓?或第二光學(xué)模塊切分之前或之后，在 堆疊方向上將這些第二光學(xué)模塊雛形沿其大致為平面的部分與第一 光學(xué)模塊雛形固定。
如圖2A和2B所示出的根據(jù)另一示例實(shí)施例的相機(jī)系統(tǒng)200可 包括光學(xué)堆棧240和傳感器基底170。在相機(jī)系統(tǒng)200中，間隔基底 220可具有成折角的側(cè)壁222a、 222b。這種成折角的側(cè)壁可通過從基 底(例如硅基底)上表面和下表面進(jìn)行各向異性的濕式蝕刻技術(shù)來實(shí) 現(xiàn)。
即使在沒有圖2B所示的可選涂層226a的情況下，入射到上側(cè) 壁222a的雜散光也會(huì)被反射回到第一基底110。涂層226a可進(jìn)一步 加強(qiáng)雜散光從相機(jī)系統(tǒng)200的消除，且可以是反射的或吸收的。第一 基底110上的涂層116可以具有防反射特性或者可以為吸收的。較低 側(cè)壁222b其上可具有可選的涂層226b，該涂層也可以為防反射的或 吸收的。圖2A和2B的其他元件與圖1A和1B中的那些相同，因此 省略其詳細(xì)描述。
如圖3A和3B示出的根據(jù)另一示例實(shí)施例的相機(jī)系統(tǒng)300，可 包括光學(xué)堆棧340和傳感器基底170。在相機(jī)系統(tǒng)300中，間隔基底 320可具有急劇傾斜的側(cè)壁322。關(guān)于圖3A和3B，側(cè)壁322在垂直 方向上從頂部到底部的移動(dòng)可描述為錐度向外。側(cè)壁322在垂直方向 上從底部向頂部的移動(dòng)可描述為錐度向內(nèi)。這樣的側(cè)壁可通過從基底 底面進(jìn)行濕式蝕刻技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。
即使沒有圖3B中所示的涂層326，側(cè)壁322也可允許光避開傳感器基底170的有效區(qū)域。涂層326還可進(jìn)一步加強(qiáng)雜散光從相機(jī)系 統(tǒng)300的消除，且可以為防反射的或吸收的。此外，通過增加由從間 隔基底上表面到間隔基底下表面的側(cè)壁322所限定的開口大小，當(dāng)?shù)?一基底110上的折射凸面元件112的透鏡直徑小于第三基底330上折 射凹面元件332的透鏡直徑時(shí)，間隔基底320可進(jìn)一步有效地用作孔 徑光闌。圖3A和3B中的其他元件與圖1A和1B中的那些相同，因 此省略其詳細(xì)描述。
在相機(jī)系統(tǒng)300'中，圖3C (根據(jù)本發(fā)明的另一示例實(shí)施例)中 示出圖2B和3B的另一替代結(jié)合方面。圖3C示出成折角的側(cè)壁328a、 328b，它們?cè)谂c基底410與基底430之間的中點(diǎn)相比距離第一基底 410更近的頂點(diǎn)相遇，而不是在如圖2A和2B中所示在基本垂直的 方向上的中點(diǎn)處的頂點(diǎn)相遇。另一種選擇，成折角的側(cè)壁328a、 328b 可在距第三基底330更近的頂點(diǎn)相遇。這種側(cè)壁328a、 328b可容易 地如通過從基底的不同表面蝕刻不同次數(shù)來在晶片層面形成。間隔晶 片320'可提供從相機(jī)系統(tǒng)300'反射的增強(qiáng)的反射性，禾卩/或貫穿光學(xué) 堆棧340'的適當(dāng)?shù)目讖?。?cè)壁328a其上可具有涂層(如涂層226a)， 且側(cè)壁328b其上可具有涂層(如涂層226b或326)。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明的另一示例實(shí)施例的相機(jī)系統(tǒng)400，其包括 在光學(xué)堆棧440的至少一個(gè)表面上的多個(gè)透鏡(如排列為2X2陣列 的四個(gè)透鏡)。光學(xué)堆棧440可包括第一基底410、第二基底420和 第三基底430。第一基底410可包括第一折射凸面412和在上表面上 的不透光材料416。第二基底420可以是間隔基底，并且可包括側(cè)壁 上的涂層126?？稍诠鈱W(xué)堆棧440和蓋板450之間提供不透明或吸收 材料480，而蓋板450可通過支架460固定到傳感器基底470。對(duì)于 透鏡陣列中的每個(gè)透鏡，傳感器基底470可包括檢測(cè)器陣列472和檢 測(cè)器陣列472頂部的微透鏡陣列474。檢測(cè)器陣列472可以是CMOS 光電二極管陣列或CCD陣列?？稍诘谌?30或蓋板450之上提 供不透明的或吸收材料480。
可以將不透明或吸收材料480圖案化或蝕刻，且不透明或吸收 材料480可以由以上所述的任意吸光材料形成。例如，不透明或吸收材料480可以是能被以光刻方式進(jìn)行圖案化到可控厚度(例如約 50-100微米)的聚合物，如SU-8。但是，由于這種聚合物是可透射 的，因此為了減少雜散光該聚合物可由不透明材料覆蓋或者可染色使 其本身成為可吸收的。可以如在共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專利No.5，912,872 和美國(guó)專利No.6，096,155 (其所有內(nèi)容通過引用結(jié)合于此)中所公開 的那樣來形成這種支架460和/或材料480。最終，不透明的或吸收 材料480可以是粘合劑或焊接劑。
圖5中示出根據(jù)本發(fā)明的另一示例實(shí)施例的相機(jī)系統(tǒng)500，其包 括在光學(xué)堆棧540的至少一個(gè)表面上的透鏡陣列。光學(xué)堆棧540可包 括第一基底410、第二基底420和第三基底530。此處，不是在第三 基底530與蓋板450之間提供不透明或吸收材料，而是第三基底530 的底面中可具有通過切割或蝕刻形成的凹進(jìn)或凹痕536。這個(gè)凹痕 536可由不透明或吸收材料580填充。作為另一種選擇或者作為附加 的，蓋板450的上表面和/或下表面中可具有可由不透明或吸收材料 580填充的凹痕。作為另一種選擇，例如在將第三基底530用以密封 傳感器基底470的有效區(qū)域的情況下，可從相機(jī)系統(tǒng)500去除蓋板 450。
圖6中示出根據(jù)本發(fā)明的另一示例實(shí)施例的相機(jī)系統(tǒng)600，其包 括在光學(xué)堆棧640的至少一個(gè)表面上的透鏡陣列。光學(xué)堆棧640可包 括第一基底410、第二基底620和第三基底630。在這個(gè)特定實(shí)施例 中，第三基底630上的透鏡332可具有比第一基底410上的透鏡412 更大的直徑。如圖6中看到的，當(dāng)使用高效吸收材料(如金屬)曰寸， 例如可在如光學(xué)堆棧640中最后表面的底面上、第三基底630的底面 上或在蓋板450的上表面上提供非常薄(如大約1000-2000l的數(shù)量 級(jí))的層6S0，以減少串?dāng)_。
圖7中示出根據(jù)本發(fā)明的另一示例實(shí)施例的相機(jī)系統(tǒng)700。當(dāng)圖 7中示出的相機(jī)系統(tǒng)700的方向相對(duì)于圖1A、 1B、 2A、 2B、 3A、 3B、 3C和圖4-6中所示的方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，堆疊方向仍然沿著z軸，即仍然 是垂直的。
由圖7可知，光學(xué)堆棧可包括第一基底710、第二基底720、第三基底730和第四基底740。第一基底710的表面A可包括折射凸面 712和孔徑光闌716。第一基底710的表面B可包括衍射透鏡714。 具有表面C和D的第二基底720可以是根據(jù)本發(fā)明的另一示例實(shí)施 例的間隔晶片。第三基底730的表面E可包括另一折射凸面732。第 三基底730的表面F其上可包括金屬層780，以進(jìn)一步阻止雜散光。 第四基底740的表面G中可包括折射凹面742。還示出了蓋板750 和檢測(cè)器的有效區(qū)域776。蓋板750的表面H可以是平面。
圖8中示出根據(jù)本發(fā)明另一示例實(shí)施例的相機(jī)系統(tǒng)800，其包括 在光學(xué)堆棧840的至少一個(gè)表面上的透鏡陣列。但是，相對(duì)于參考的 水平線，圖2A、 2B、 3C和6示出的空氣隙其成折角的側(cè)壁為凸面， 而圖8中的空氣隙824示出為具有凹面的成折角的側(cè)壁828a、 828b。
光學(xué)堆棧840可包括第一基底410、第二基底820和第三基底 630。在這個(gè)特定實(shí)施例中，第三基底630上的透鏡332可具有比第 一基底410上的透鏡412更大的直徑。所示出的成折角的側(cè)壁828a、 828b在距第一基底410比基底410與基底630之間的中點(diǎn)更近的頂 點(diǎn)處相遇。另一種選擇，頂點(diǎn)可位于基本在垂直方向上的中點(diǎn)處或位 于距基底610比基底410更近的點(diǎn)處。這種側(cè)壁828a、 828b可容易 地例如通過從基底的不同表面蝕刻不同的次數(shù)來在晶片層面形成。間 隔晶片820可提供增強(qiáng)的從相機(jī)系統(tǒng)800反射的反射性，禾n/或貫穿 光學(xué)堆棧840的適當(dāng)?shù)目讖健?cè)壁828a其上可具有涂層，如涂層226a， 且側(cè)壁828b其上可具有涂層，如涂層226b或326。
從圖8中可知，當(dāng)使用高效吸收材料(如黑金屬)時(shí)，可提供 非常薄(大約1000-2000又的數(shù)量級(jí))的層880，以減小串?dāng)_。例如 可在如光學(xué)堆棧840中的最后基底的底面上、在第三基底630的底面 上提供層880，和/或也可在蓋板450的兩個(gè)表面的任一個(gè)上提供層 890，以減小串?dāng)_。特別地，當(dāng)光到達(dá)高效吸收材料時(shí)，大部分光將 被吸收。此外，當(dāng)光入射到光滑的玻璃/材料界面時(shí)，剩余的光將從 傳感器反射走。例如，當(dāng)在蓋板450的底面上提供層890時(shí)，可更容 易地控制恰在視場(chǎng)外的光，因?yàn)檫h(yuǎn)離該表面的孔徑在減少?gòu)膫鞲衅骰?底470的表面散射開的光的方面作用較小?，F(xiàn)在將討論一種形成多個(gè)第一光學(xué)模塊雛形(或者換句話說， 如相機(jī)系統(tǒng)800的多個(gè)第一前體)的(根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例的) 方法。這種方法可包括提供具有至少一個(gè)光學(xué)部件的第一基底，如 傳感器基底470;在第一基底上形成支架，如460;在第二基底(如
蓋板450)之上(如直接在其上)形成黑鉻層890;和在支架上(如
直接在其上)沉積第二基底，使得第二基底的具有黑鉻層的一面面向 第一基底。
在附圖中，將限定空氣隙的側(cè)壁基本示出為直線線段。另一種 選擇，側(cè)壁可以為曲線。同樣，側(cè)壁表面可具有相對(duì)粗糙的表面結(jié)構(gòu)。 此外，可結(jié)合其他實(shí)施例來使用在一個(gè)實(shí)施例中示出的任何阻斷部 件。
因此，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，通過在相機(jī)系統(tǒng)中的適當(dāng)位置提 供阻斷材料，可減少或消除這些雜散光。
此處公開了本發(fā)明的示例實(shí)施例，且盡管使用了特定術(shù)語(yǔ)，但 它們僅是以一般說明的意義并且不是限制的目的使用和闡釋的。例 如，光學(xué)堆棧中的所有基底可以是相同材料的或不同材料的。另外， 光學(xué)堆棧中的一些或所有光學(xué)元件是可復(fù)制的且可以是塑料的，而不 是轉(zhuǎn)為基底。因此，可理解為在不脫離所附權(quán)利要求所述的本發(fā)明的 范圍和本意的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可從形式和細(xì)節(jié)上做出各種改 變。
權(quán)利要求
1.一種相機(jī)系統(tǒng)，包括光學(xué)堆棧，其包括在堆疊方向上固定在一起的第一基底和第二基底，第一基底和第二基底中的一個(gè)包括光學(xué)元件；傳感器基底上的檢測(cè)器；和部件，其減少以大于相機(jī)系統(tǒng)視場(chǎng)的角度進(jìn)入到達(dá)檢測(cè)器的光量，該部件在第一基底和第二基底中的另一個(gè)上。
2. 如權(quán)利要求1所述的相機(jī)系統(tǒng)，其中光學(xué)元件在第一基底上， 且第二基底是在光學(xué)元件與檢測(cè)器之間提供空氣隙的間隔基底。
3. 如權(quán)利要求2所述的相機(jī)系統(tǒng)，其中間隔基底的部件是傾斜 側(cè)壁，該傾斜側(cè)壁從間隔基底的上表面到間隔基底的下表面是連續(xù) 的。
4. 如權(quán)利要求3所述的相機(jī)系統(tǒng)，其中側(cè)壁在間隔基底的上表 面比在間隔基底的下表面限定了更小的開口。
5. 如權(quán)利要求3所述的相機(jī)系統(tǒng)，還包括在側(cè)壁上的防反射涂 層和在側(cè)壁上的吸收涂層中的一個(gè)。
6. 如權(quán)利要求2所述的相機(jī)系統(tǒng)，其中間隔基底的部件是成折 角的側(cè)壁。
7. 如權(quán)利要求6所述的相機(jī)系統(tǒng)，其中側(cè)壁在間隔基底的上表 面和在間隔基底的下表面限定了相同大小的開口。
8. 如權(quán)利要求2所述的相機(jī)系統(tǒng)，其中側(cè)壁在間隔基底的上表 面限定了與在間隔基底的下表面處的開口不同的開口。
9. 如權(quán)利要求2所述的相機(jī)系統(tǒng)，還包括在鄰近空氣隙的側(cè)壁上的一個(gè)吸收涂層和一個(gè)防反射涂層的其中一個(gè)。
10. 如權(quán)利要求2所述的相機(jī)系統(tǒng)，其中間隔基底由吸光材料形成。
11. 如權(quán)利要求IO所述的相機(jī)系統(tǒng)，其中吸光材料為聚合材料。
12. 如權(quán)利要求IO所述的相機(jī)系統(tǒng)，其中間隔基底是不透明的。
13. 如權(quán)利要求IO所述的相機(jī)系統(tǒng)，其中間隔基底是玻璃材料的。
14. 如權(quán)利要求1所述的相機(jī)系統(tǒng)，其中第二基底的特征是第二 基底由吸光材料形成，第二基底也代表粘合層。
15. 如權(quán)利要求1所述的相機(jī)系統(tǒng)，還包括介于最終表面和傳感 器基底之間的吸收層，吸收層配置為吸收由傳感器基底散射的光。
16. 如權(quán)利要求15所述的相機(jī)系統(tǒng)，還包括介于光學(xué)堆棧和傳 感器基底之間的蓋板，其中吸收層直接在蓋板之上。
17. —種相機(jī)系統(tǒng)，包括光學(xué)堆棧，其包括在堆疊方向上固定在一起的第一基底和第二 基底，第一基底和第二基底中至少一個(gè)的表面其上至少包括兩個(gè)透 鏡；傳感器基底上的有效區(qū)域，相應(yīng)的有效區(qū)域適于從至少兩個(gè)透 鏡的一個(gè)相應(yīng)透鏡接收?qǐng)D像；和隔板，其在光學(xué)堆棧的最后基底的上表面與傳感器基底之間。
18. 如權(quán)利要求n所述的相機(jī)系統(tǒng)，還包括在第一基底和第二 基底之間的間隔基底。
19. 如權(quán)利要求18所述的相機(jī)系統(tǒng)，其中間隔基底包括一種部 件，用以減少以大于相機(jī)系統(tǒng)視場(chǎng)的角度進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)到達(dá)檢測(cè)器的
20. 如權(quán)利要求n所述的相機(jī)系統(tǒng)，其中隔板在光學(xué)堆棧中的最后基底的底面的凹痕中。
21. 如權(quán)利要求n所述的相機(jī)系統(tǒng)，其中隔板在光學(xué)堆棧中的 最后基底的底面上。
22. 如權(quán)利要求17所述的相機(jī)系統(tǒng)，還包括附接到傳感器基底 的蓋板，其中隔板在蓋板之上。
23. 如權(quán)利要求22所述的相機(jī)系統(tǒng)，其中隔板在蓋板與光學(xué)堆 棧中的最后基底之間。
24. —種形成光學(xué)模塊雛形的方法，該方法包括 提供具有至少一個(gè)光學(xué)部件的第一基底； 以固體形式提供圖案化的吸光材料作為第二基底；和在第二基底上提供至少具有一種光學(xué)部件的第三基底，以形成 包括了在堆疊方向上堆疊的第一基底、第二基底和第三基底的光學(xué)堆 棧。
25. 如權(quán)利要求24所述的方法，其中吸光材料是聚合材料。
全文摘要
一種相機(jī)系統(tǒng)(100)，可包括光學(xué)堆棧(140)，光學(xué)堆棧(140)包括了在堆疊方向上固定在一起的第一基底(110)和第二基底(120)，第一基底(110)和第二基底(120)中的一個(gè)包括光學(xué)元件(112)；傳感器基底(170)上的檢測(cè)器；和用于減少以大于相機(jī)系統(tǒng)視場(chǎng)的角度進(jìn)入到達(dá)檢測(cè)器的光量的部件，該部件在第一基底(110)和第二基底(120)中的另一個(gè)上。
文檔編號(hào)H01L27/146GK101606243SQ200780049288
公開日2009年12月16日 申請(qǐng)日期2007年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月17日
發(fā)明者保羅·埃利奧特, 凱瑟琳·莫里斯, 杰夫·卡時(shí), 格雷格·金茨, 羅伯特·D·泰科斯特, 詹姆斯·E·莫里斯, 邁克爾·奈斯特龍, 韓洪濤 申請(qǐng)人:德薩拉北美公司