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TW201407757A - 用於具彩色濾光片之分割影像感測器之鏡片陣列 - Google Patents

用於具彩色濾光片之分割影像感測器之鏡片陣列 Download PDF

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TW201407757A
TW201407757A TW102124070A TW102124070A TW201407757A TW 201407757 A TW201407757 A TW 201407757A TW 102124070 A TW102124070 A TW 102124070A TW 102124070 A TW102124070 A TW 102124070A TW 201407757 A TW201407757 A TW 201407757A
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TW
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lens
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image sensor
filter
radius
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TW102124070A
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Inventor
Chia-Ching Wang
Jau-Jan Deng
Yun-Chiang Hsu
Original Assignee
Omnivision Tech Inc
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Publication date
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Abstract

本發明揭示一種包含一影像感測器之設備，該影像感測器包含配置於其上之N個影像感測器區域。N個鏡片結構包含於接近於該影像感測器安置之一鏡片陣列中。該N個鏡片結構中之每一者經配置以將一單個影像聚焦至該N個影像感測器區域中之一各別者上。該N個鏡片結構包含具有一紅色濾光片之一第一鏡片結構、具有一綠色濾光片之一第二鏡片結構及具有一藍色濾光片之一第三鏡片結構。該N個鏡片結構中之每一者包含一玻璃晶圓及形成於該玻璃晶圓上之一鏡片。該紅色濾光片、該綠色濾光片及該藍色濾光片中之每一者係以下形式中之一者：塗佈於該玻璃晶圓上該鏡片下方；及塗佈於該玻璃晶圓上該鏡片上方。

Description

用於具彩色濾光片之分割影像感測器之鏡片陣列 相關申請案之參考
本申請案係關於2012年6月1日提出申請之標題為「LENS ARRAY FOR PARTITIONED IMAGE SENSOR」且受讓於本申請案之受讓人之同在申請中之第13/486,787號專利申請案。
本發明一般而言係關於影像感測器，且更特定而言係關於具有彩色濾光片之一分割影像感測器之一鏡片陣列。
一影像擷取單元通常包含一影像感測器及一成像鏡片。成像鏡片將光聚焦至影像感測器上以形成一影像，且影像感測器將光轉換成電信號。電信號自影像擷取單元輸出至一主機電子系統或一子系統中之其他單元。該電子系統可係一行動電話、一電腦、一數位相機或一醫療裝置。
隨著影像擷取單元在電子系統中之使用增加，對影像擷取單元特徵、能力及裝置尺寸之需求亦增加。舉例而言，愈來愈需要影像擷取單元具有較低輪廓以使得包含影像擷取單元之電子系統之總體大小可減小而同時不犧牲所擷取之光學影像之品質。一影像擷取單元之輪廓可與自影像感測器之底部至成像鏡片之頂部之距離相關聯。
200‧‧‧影像擷取單元
202‧‧‧成像鏡片/鏡片
204‧‧‧影像感測器
210‧‧‧低輪廓影像擷取單元
212‧‧‧成像鏡片/鏡片
214‧‧‧影像感測器
220‧‧‧影像感測器
222‧‧‧分割區/區/影像感測器
224‧‧‧分割區/區/影像感測器
226‧‧‧分割區/區
228‧‧‧分割區/區
300‧‧‧低輪廓影像擷取單元/實例性影像擷取單元
302‧‧‧成像鏡片/鏡片
304‧‧‧成像鏡片/鏡片
320‧‧‧低輪廓影像擷取單元
400‧‧‧鏡片陣列
402‧‧‧低輪廓鏡片/鏡片
404‧‧‧低輪廓鏡片/鏡片
406‧‧‧低輪廓鏡片/鏡片/透明鏡片
408‧‧‧低輪廓鏡片/鏡片
500‧‧‧2×2鏡片陣列/鏡片陣列
501‧‧‧分割影像感測器/影像感測器
502‧‧‧晶圓級鏡片立方體/鏡片/紅色鏡片/鏡片立方體/紅色鏡片立方體
504‧‧‧晶圓級鏡片立方體/鏡片/綠色鏡片/鏡片立方體/綠色鏡片立方體
506‧‧‧晶圓級鏡片立方體/鏡片/藍色鏡片/鏡片立方體/藍色鏡片立方體
508‧‧‧晶圓級鏡片立方體/鏡片/透明鏡片/鏡片立方體/透明鏡片立方體
510‧‧‧覆蓋玻璃
512‧‧‧分割區
514‧‧‧分割區
518‧‧‧間隔件
520‧‧‧鏡片
522‧‧‧玻璃晶圓
524‧‧‧鏡片
526‧‧‧間隔件
528‧‧‧鏡片
530‧‧‧玻璃晶圓/第二玻璃晶圓
532‧‧‧鏡片
550‧‧‧剖面
560‧‧‧鏡片
562‧‧‧玻璃晶圓
564‧‧‧鏡片
566‧‧‧第二玻璃晶圓
600‧‧‧剖面
612‧‧‧分割區
614‧‧‧分割區
620‧‧‧鏡片
622‧‧‧玻璃晶圓
630‧‧‧第二玻璃晶圓
662‧‧‧玻璃晶圓
664‧‧‧鏡片
666‧‧‧第二玻璃晶圓
702‧‧‧IR截止濾光片
704‧‧‧紅色濾光片/光阻劑塗層紅色濾光片
706‧‧‧綠色濾光片/光阻劑塗層綠色濾光片
708‧‧‧藍色濾光片/光阻劑塗層藍色濾光片
710‧‧‧UV-IR截止濾光片
724‧‧‧多層介電質塗佈之紅色濾光片/紅色濾光片
726‧‧‧多層介電質塗佈之綠色濾光片
728‧‧‧多層介電質塗佈之藍色濾光片
800‧‧‧影像感測器
805‧‧‧像素陣列
810‧‧‧讀出電路
815‧‧‧功能邏輯
820‧‧‧控制電路
900‧‧‧鏡片立方體
902‧‧‧濾光片
904‧‧‧濾光片
960‧‧‧鏡片
962‧‧‧玻璃晶圓
964‧‧‧鏡片
A-A'‧‧‧虛線
B‧‧‧藍色
B-B'‧‧‧虛線
C‧‧‧透明
C1至Cx‧‧‧行
C-C'‧‧‧虛線
D‧‧‧鏡片直徑
D/2‧‧‧鏡片直徑
f‧‧‧鏡片與影像感測器之間的距離/鏡片之焦距
f1‧‧‧焦距/第一焦距
f2‧‧‧焦距/第二焦距
f/2‧‧‧鏡片與影像感測器之間的距離/鏡片之焦距
G‧‧‧綠色
P1至Pn‧‧‧像素
R‧‧‧紅色
R1至Ry‧‧‧列
W‧‧‧由鏡片覆蓋之影像感測器之寬度
W/2‧‧‧由鏡片覆蓋之影像感測器之寬度
參考以下各圖闡述本發明之非限制性及非窮盡性實施例，其中除非另有規定，否則貫穿各個視圖相同元件符號指代相同部件。
圖1A係包含一成像鏡片及一影像感測器之一影像擷取單元之一示意圖。
圖1B係包含一低輪廓成像鏡片及一影像感測器之一低輪廓影像擷取單元之一示意圖。
圖2圖解說明根據本發明之教示之具有四個分割區之一影像感測器之一項實例。
圖3A係圖解說明根據本發明之教示之一低輪廓影像擷取單元之一項實例之具有不同焦距之兩個鏡片及兩個分割區之一剖面。
圖3B係圖解說明根據本發明之教示之一低輪廓影像擷取單元之一項實例之具有不同曲率半徑之兩個鏡片及兩個分割區之一剖面。
圖4圖解說明用於紅色、綠色及藍色濾光片之光阻劑材料之實例性透射光譜。
圖5圖解說明根據本發明之教示之一分割影像感測器之一2×2鏡片陣列之一項實例。
圖6圖解說明根據本發明之教示之一分割影像感測器上之一2×2鏡片陣列之一項實例。
圖7A圖解說明根據本發明之教示之一分割影像感測器上之一2×2鏡片陣列之一項實例之一剖面。
圖7B圖解說明根據本發明之教示之一分割影像感測器上之一2×2鏡片陣列之一項實例之另一剖面。
圖8A圖解說明根據本發明之教示之一IR截止濾光片與紅色濾光片之一實例性經組合透射光譜。
圖8B圖解說明根據本發明之教示之一綠色濾光片之一實例性透射光譜。
圖8C圖解說明根據本發明之教示之藍色濾光片之一實例性透射光譜。
圖8D圖解說明根據本發明之教示之透射穿過一UV-IR截止濾光片之一實例性日光光譜。
圖8E圖解說明根據本發明之教示之針對0°、25°、30°及35°入射光之UV-IR截止濾光片之一實例性透射光譜。
圖9圖解說明根據本發明之教示之多層介電塗層紅色、綠色及藍色帶通濾光片之實例性透射光譜。
圖10圖解說明根據本發明之教示之一分割影像感測器上之一鏡片陣列之一鏡片立方體之剖面。
圖11係圖解說明根據本發明之教示之一影像感測器之一項實例之一方塊圖。
在以下說明中，陳述眾多特定細節以提供對本發明之一透徹理解。然而，熟習此項技術者應明瞭，無需採用該特定細節來實踐本發明。在其他例項中，尚未詳細闡述眾所周知之材料或方法以避免使本發明模糊。
本說明書通篇中所提及之「一項實施例」、「一實施例」、「一項實例」或「一實例」意指連同該實施例或實例一起闡述之一特定特徵、結構或特性包含於本發明之至少一項實施例中。因此，在本說明書通篇中之各個地方中出現之片語「在一項實施例中」、「在一實施例中」、「一項實例」或「一實例」未必全部指代同一實施例或實例。此外，在一或多項實施例或實例中，可以任何適合組合及/或子組合來組合該等特定特徵、結構或特性。特定特徵、結構或特性可包含於一積體電路、一電子電路、一組合式邏輯電路或提供所闡述功能性之其他適合組件中。另外，應瞭解，此處所提供之各圖係出於向熟習此項 技術者闡釋之目的，且圖式未必按比例繪製。
揭示關於一低輪廓影像擷取單元之實例性方法及設備。應瞭解，根據本發明之教示之一低輪廓影像擷取單元可包含具有安置於一分割影像感測器上之個別濾光片之鏡片之一陣列。此外，未針對根據本發明之教示之低輪廓犧牲所擷取之光學影像之品質(舉例而言，其可在解析度(亦即，像素之數目)及/或清晰度方面表達)。
為圖解說明，圖1A係包含一成像鏡片202及一影像感測器204之一影像擷取單元200之一示意圖。鏡片202與影像感測器204之間的距離為約f，其中f係鏡片202之焦距。由鏡片202覆蓋之影像感測器204之寬度為W，且鏡片直徑為D。為進行比較，圖1B展示包含一成像鏡片212及一影像感測器214之一低輪廓影像擷取單元210之一示意圖。鏡片212與影像感測器214之間的距離為約f/2，其中f/2係鏡片212之焦距。由鏡片212覆蓋之影像感測器214之寬度為W/2，且鏡片直徑為D/2。
在一低輪廓影像擷取單元中，用一低輪廓成像鏡片替代成像鏡片，而不改變影像感測器。影像感測器204及214係相同影像感測器，且兩個影像感測器具有相同像素陣列結構。由於影像感測器214之寬度係影像感測器204之寬度之一半，因此與影像感測器204相比，影像感測器214將在一個維度上具有一半數目個像素。在兩個維度上，與影像感測器204相比，影像感測器214將具有四分之一數目個像素。換言之，所擷取之影像之像素之數目與鏡片與影像感測器之間的距離之比例之平方約成比例。
圖2圖解說明根據本發明之教示之具有彼此緊密接近地配置之四個分割區222、224、226及228之一影像感測器220。每一分割區222、224、226及228由一各別成像鏡片(例如，圖1B之鏡片212)覆蓋。以此方式，成像鏡片(例如，圖1B之鏡片212)之焦距可係在影像感測器未 分割成四個區時之成像鏡片(例如，圖1A之鏡片202)之一半。因此，可使用四個鏡片及一影像感測器之四個分割區構造一低輪廓影像擷取單元。與原始影像擷取單元相比，低輪廓影像擷取單元將具有約相同之解析度(亦即，相同數目個像素)，此乃因使用影像感測器之四個區。影像感測器之一區可類似於圖1B之影像感測器214。
為圖解說明，圖3A展示根據本發明之教示之包含四個成像鏡片及影像感測器之四個分割區之低輪廓影像擷取單元300之一剖面。在一項實例中，圖3A中所圖解說明之剖面可與圖2之虛線A-A'對應。影像感測器之四個分割區可係圖2之影像感測器220之區222、224、226及228。圖3A中展示分別具有焦距f1及f2之僅兩個成像鏡片302及304。類似地，圖3A中展示影像感測器220之僅兩個分割區222及224。以此方式，可構造具有低輪廓之一影像擷取系統同時可維持所擷取之影像之解析度(亦即，像素之數目)。
如所圖解說明實例中所展示，成像鏡片302定位於遠離各別影像感測器222一第一焦距f1處。成像鏡片304定位於遠離各別影像感測器224一第二焦距f2處。如所繪示實例中所展示，第二焦距f2係當與圖1A中所展示之鏡片202相比時之焦距之約一半。因此，根據本發明之教示，圖3A之實例性影像擷取單元300係一低輪廓影像擷取單元以使得由鏡片302及304覆蓋之影像感測器222及224之寬度為W/2，且鏡片302及304之鏡片直徑為D/2。
一典型影像擷取單元可在影像感測器上包含一拜耳(Bayer)型彩色濾光片陣列。拜耳型彩色濾光片陣列通常由光阻劑材料製成。圖4中繪示用於紅色(R)、綠色(G)及藍色(B)濾光片之光阻劑材料之透射光譜。紅色濾光片之透射包含一IR光譜(例如，超過650nm之波長)。因此，通常需要一IR截止濾光片來截止超過650nm之波長之透射。圖4中亦存在可使彩色影像之品質降級之串擾域。
相比而言，圖3A之影像感測器222及224之分割區可不包含拜耳型彩色濾光片陣列。返回參考圖2，分割區222、224、226及228可分別指定為紅色(R)、綠色(G)、透明(C)及藍色(B)區。紅色區可由一單個紅色濾光片覆蓋，綠色區可由一單個綠色濾光片覆蓋，藍色區可由一單個藍色濾光片覆蓋，且透明或C區可不由任何濾光片覆蓋或可由一單個綠色濾光片覆蓋。
影像感測器上之拜耳型彩色濾光片陣列之製作係基於隨感測器間距減小需要極準確覆蓋物之一半導體微影程序。因此，拜耳型彩色濾光片塗佈係一極昂貴程序。此外，再製程序將增加損壞影像感測器之風險。另一方面，一玻璃基板(例如，一晶圓級鏡片立方體之一玻璃晶圓)上之單個彩色濾光片塗佈係不需要準確遮蔽及對準之一廉價程序。玻璃基板上之再製係極容易的。
如圖3A之實例中所展示，第一焦距f1可不同於第二焦距f2。在一項實例中，第一焦距f1與具有一第一色彩(諸如，舉例而言但不限於紅色(R))之光對應，且第二焦距f2與具有一第二色彩(諸如，舉例而言但不限於綠色(G))之光對應。因此，根據本發明之教示，具有第一色彩之一單個影像由鏡片302聚焦至影像感測器222上，且具有第二色彩之相同單個影像由鏡片304聚焦至影像感測器224上。
簡要地返回參考圖2中所繪示之實例，紅色(R)區僅包含紅色像素，綠色(G)區僅包含綠色像素，且藍色(B)區僅包含藍色像素。透明或C區可在未應用濾光片時包含白色像素，且在應用一綠色濾光片時包含綠色像素。一讀出系統及/或處理器(未展示)可將紅色、綠色及藍色像素重新配置成拜耳圖案或任何圖案以用於進一步處理彩色信號及形成彩色影像。根據本發明之教示，C像素可用作白色像素以用於特定處理或簡單地貢獻為綠色像素。
圖5圖解說明根據本發明之教示之分割影像感測器之一鏡片陣列 400。該分割影像感測器可係圖2之影像感測器220。鏡片陣列400可係具有分別指定為紅色(R)、綠色(G)、透明(C)及藍色(B)區之低輪廓鏡片402、404、406及408之一2×2陣列。換言之，鏡片402、404、406及408中之每一者經配置以將一單個影像聚焦至紅色(R)、綠色(G)、透明(C)及藍色(B)區影像感測器區域中之一各別者上。因此，鏡片402僅形成一紅色影像，鏡片404僅形成一綠色影像，且鏡片408僅形成一藍色影像。
在一項實例中，鏡片402、404、406及408中之每一者具有與正聚焦至對應影像感測器區域(例如，參見圖3A)上之光之特定色彩對應之一不同各別焦距。在另一實例中，鏡片402、404、406及408中之每一者具有與正聚焦至對應影像感測器區域(例如，參見圖3B)上之光之特定色彩對應之一不同各別曲率半徑(ROC)。在又一實例中，鏡片402、404、406及408可具有相同焦距及相同ROC。
由於每一鏡片402、404、406及408個別地形成一單個彩色影像，因此每一個別影像之光學品質(例如，清晰度)可藉由個別地調整每一鏡片與對應影像感測器之間的焦距距離而改良。因此，在一項實例中，根據本發明之教示(例如，參見圖3A)，可根據光之波長個別地調整鏡片402、404、406及408中之每一者與對應分割影像感測器之間的焦距距離以獲得一高品質影像。C鏡片406之焦距可與鏡片402、404及408中之一者相同。
在圖3B中所繪示之另一實例中，由於每一鏡片402、404、406及408個別地形成一單個彩色影像，因此每一個別影像之光學品質(例如，清晰度)可藉由將每一鏡片402、404、406及408形成為具有不同ROC而改良。類似於圖3A，圖3B展示根據本發明之教示之包含四個成像鏡片及影像感測器之四個分割區之低輪廓影像擷取單元320之一剖面。圖3B中所圖解說明之剖面可與圖2之虛線A-A'對應。鏡片402及 404之ROC係不同的以使得鏡片402及404之焦距變得相同。藉由進行此，根據本發明之教示，每一鏡片402、404、406及408之焦距在個別色彩處可相同，且因此不需要個別調整每一鏡片與對應影像感測器之間的焦距距離。儘管R、G及B鏡片之曲率半徑不同，但C鏡片406之ROC可與鏡片402、404及408中之一者相同。
如下文將在又一實例中論述，根據本發明之教示(例如，參見圖7A及圖7B)，鏡片402、404、406及408可具有相同ROC，且鏡片402、404、406及408之焦距差可係小的及可忽略的。
圖6圖解說明根據本發明之教示之接近於一分割影像感測器501安置之一2×2鏡片陣列500。在一項實例中，根據本發明之教示，鏡片陣列500可包含個別晶圓級鏡片立方體502、504、506及508(其為相同鏡片)以將一單個影像聚焦至影像感測器501之各別分割區中之一各別者上。在所繪示實例中，鏡片502、504、506及508分別指定為R、G、B及C區。如先前所闡述，可適當地調整R鏡片502、G鏡片504、B鏡片506及C鏡片508之焦距位置。然而，為簡單起見，此處在根據本發明之教示之一實例中將論述僅不具有焦距調整之一實例。應瞭解，實施例可經擴展以包含根據本發明之教示之具有焦距調整之一實例(例如，參見圖3A)以及具有帶有不同ROC之鏡片之一實例(例如，參見圖3B)。
圖7A圖解說明根據本發明之教示之包含2×2鏡片陣列500之剖面550之一實例。圖7A中展示僅鏡片立方體502及504。圖7A中所圖解說明之剖面可與圖6之虛線B-B'對應。如所繪示實例中所展示，鏡片立方體502及504安置於一覆蓋玻璃510上。一單個影像感測器之分割區512及514在覆蓋玻璃510下方，分別與鏡片立方體502及504對準。
在一項實例中，每一晶圓級鏡片立方體包含至少一玻璃晶圓及玻璃晶圓上之一鏡片。通常，每一晶圓級鏡片立方體可包含：一鏡片 520，其在一玻璃晶圓522上；一鏡片524，其在玻璃晶圓522之另一側上；一鏡片528，其在一玻璃晶圓530上；一鏡片532，其在玻璃晶圓530之另一側上；玻璃晶圓522及530；一間隔件526，其在玻璃晶圓522與530之間；及一間隔件518，其在玻璃晶圓530與覆蓋玻璃510之間。
如所繪示實例中所展示，一IR截止濾光片702安置於一玻璃晶圓562上一鏡片560下方。IR截止濾光片702可係多層介電塗層。舉例而言，多層介電塗層可包含高與低折射率之交替層。一紅色濾光片704與玻璃晶圓562之另一側接觸地安置於玻璃晶圓562與一鏡片564之間。紅色濾光片704可係一光阻劑塗層。圖8A中繪示IR截止濾光片702及紅色濾光片704之經組合透射光譜。在一項實例中，超過650nm之波長之透射將由IR截止濾光片702截止。一綠色濾光片706與玻璃晶圓522接觸地安置於玻璃晶圓522與鏡片524之間。綠色濾光片706可係一光阻劑塗層。圖8B中繪示綠色濾光片706之透射光譜。
IR截止濾光片702及紅色濾光片704可形成於玻璃晶圓562之任一側上。此外，IR截止濾光片702及紅色濾光片704可形成於一第二玻璃晶圓566之任一側上。類似地，根據本發明之教示，綠色濾光片706可形成於玻璃晶圓522之任一側或第二玻璃晶圓530之任一側上。
圖7B圖解說明根據本發明之教示之2×2鏡片陣列500之剖面600。圖7B中展示僅鏡片立方體506及508。圖7B中所圖解說明之剖面可與圖6之虛線C-C'對應。如所繪示實例中所展示，鏡片立方體506及508安置於一覆蓋玻璃510上。一單個影像感測器之分割區612及614在覆蓋玻璃510下方，分別與鏡片立方體506及508對準。
一藍色濾光片708與一玻璃晶圓662接觸地安置於玻璃晶圓662與一鏡片664之間。藍色濾光片708可係一光阻劑塗層。圖8C中繪示藍色濾光片708之透射光譜。一UV-IR截止濾光片710安置於一玻璃晶圓 622上一鏡片620下方。UV-IR截止濾光片710可係多層介電塗層。舉例而言，多層介電塗層可包含高與低折射率之30個交替層。圖8D中繪示透射穿過UV-IR截止濾光片710之日光光譜。圖8E中繪示針對0°、25°、30°及35°入射光之UV-IR截止濾光片710之透射光譜。舉例而言，UV-IR截止濾光片截止長於650nm且短於420nm之波長之透射。
藍色濾光片708可形成於玻璃晶圓662之任一側或一第二玻璃晶圓666之任一側上。類似地，根據本發明之教示，UV-IR截止濾光片710可形成於玻璃晶圓622之任一側或一第二玻璃晶圓630之任一側上。
顯而易見，僅R鏡片立方體502需要一IR截止濾光片。G鏡片立方體504及B鏡片立方體506不需要IR截止濾光片。C鏡片立方體508使用一經組合UV-IR截止濾光片且不需要個別IR截止濾光片。因此，根據本發明之教示可實現IR截止濾光片塗佈中之一成本節省。
在另一實例中，根據本發明之教示，分別用多層介電質塗佈之紅色濾光片724、綠色濾光片726及藍色濾光片728替換光阻劑塗層紅色濾光片704、綠色濾光片706及藍色濾光片708，如圖7A及圖7B中所繪示。多層介電質塗佈之濾光片係帶通濾光片。圖9中展示多層介電質塗佈之紅色濾光片724、綠色濾光片726及藍色濾光片728之透射光譜。舉例而言，一多層介電質塗佈之彩色濾光片可包含高與低折射率之交替層。由於紅色濾光片724係一帶通濾光片，因此一IR截止濾光片(例如，IR截止濾光片702)不再係必需的。因此，將存在一IR截止濾光片塗佈之一額外成本節省。帶通濾光片亦將減輕如圖4中所展示之光阻劑濾光片之串擾。
在又一實例中，根據本發明之教示，IR截止濾光片、UV-IR截止濾光片以及紅色、綠色及藍色濾光片可適當地塗佈為一玻璃晶圓962 上之一鏡片960上及玻璃晶圓962環繞鏡片960之表面上方之一濾光片902，或玻璃晶圓962之另一側上之一鏡片964上方及玻璃晶圓962上環繞鏡片964之表面上方之一濾光片904，如圖10中所繪示。圖10展示可係圖7A及圖7B中所繪示之鏡片立方體中之一者之一鏡片立方體900。
圖11係圖解說明根據本發明之教示之一影像感測器800之一方塊圖。影像感測器800係圖2之影像感測器220或圖6之影像感測器501之一項實例性實施方案。影像感測器800之所圖解說明實例包含一像素陣列805、讀出電路810、功能邏輯815及控制電路820。像素陣列805可分割成諸如圖2中所展示之四個分割區(圖11中未展示)。
像素陣列805係一影像感測器或像素(例如，像素P1、P2、...、Pn)之一個二維(2D)陣列。每一像素可係一CMOS像素或一CCD像素。如所圖解說明，每一像素配置成一列(例如，列R1至Ry)及一行(例如，行C1至Cx)以獲取一人、地方、物件等之影像資料，然後可使用該影像資料再現該人、地方、物件等之一2D影像。在一項實例中，像素陣列805係一背側照明式(BSI)影像感測器。在一項實例中，像素陣列805係一前側照明式(FSI)影像感測器，像素陣列805被分割成複數個分割區。每一分割區由一彩色濾光片覆蓋。
在每一像素已獲取其影像資料或影像電荷之後，該影像資料由讀出電路810讀出且傳送至功能邏輯815。讀出電路810可包含放大電路、類比轉數位(ADC)轉換電路或其他電路。功能邏輯815可僅儲存該影像資料或甚至藉由應用影像後效應(例如，修剪、旋轉、移除紅眼、調整亮度、調整對比度或其他操作)來操縱該影像資料。在一項實例中，讀出電路810可沿讀出行線一次讀出一列影像資料(所圖解說明)或可使用多種其他技術(未圖解說明)同時讀出影像資料，諸如一串列讀出或所有像素之一全並列讀出。
控制電路820耦合至像素陣列805以控制像素陣列805之操作特 性。舉例而言，控制電路820可產生用於控制影像獲取之一快門信號。在一項實施例中，該快門信號係用於同時啟用像素陣列805內之所有像素以在一單個獲取窗期間同時擷取其各別影像資料之一全域快門信號。在一替代實施例中，該快門信號係藉此在連續獲取窗期間順序地啟用每一列像素、每一行像素或每一像素群組之一滾動快門信號。
應瞭解，低輪廓影像擷取單元不限於2×2鏡片陣列，任何大小之鏡片陣列皆係可能的。因此，影像感測器不限於四個分割區，任何數目個分割區皆係可能的。影像感測器之分割區可為正方形或矩形。鏡片立方體之剖面可為圓形、橢圓形、正方形或矩形。影像感測器可係一CMOS影像感測器或一CCD。
包含發明摘要中所闡述之內容之本發明之所圖解說明實例之以上說明並非意欲為窮盡性的或對所揭示之確切形式之限制。儘管本文中出於說明性目的闡述本發明之特定實施例及實例，但在不背離本發明之較寬廣精神及範疇之情況下，可做出各種等效修改。實際上，應瞭解，出於闡釋之目的而提供特定實例性電壓、電流、頻率、電力範圍值、時間等，且亦可在根據本發明之教示之其他實施例及實例中採用其他值。
222‧‧‧分割區/區/影像感測器
224‧‧‧分割區/區/影像感測器
300‧‧‧低輪廓影像擷取單元/實例性影像擷取單元
302‧‧‧成像鏡片/鏡片
304‧‧‧成像鏡片/鏡片
402‧‧‧低輪廓鏡片/鏡片
404‧‧‧低輪廓鏡片/鏡片
D/2‧‧‧鏡片直徑
f1‧‧‧焦距/第一焦距
f2‧‧‧焦距/第二焦距
f/2‧‧‧鏡片與影像感測器之間的距離/鏡片之焦距
W/2‧‧‧由鏡片覆蓋之影像感測器之寬度

Claims (19)

  1. 一種設備，其包括：一影像感測器，其包含配置於其上之N個影像感測器區域；及N個鏡片結構，其包含於接近於該影像感測器安置之一鏡片陣列中，該N個鏡片結構中之每一者經配置以將一單個影像聚焦至該N個影像感測器區域中之一各別者上，該N個鏡片結構包含具有一紅色濾光片之一第一鏡片結構、具有一綠色濾光片之一第二鏡片結構及具有一藍色濾光片之一第三鏡片結構，該N個鏡片結構中之每一者包含一玻璃晶圓及形成於該玻璃晶圓上之一鏡片，其中該紅色濾光片、該綠色濾光片及該藍色濾光片中之每一者係以下形式中之一者：塗佈於該玻璃晶圓上該鏡片下方；及塗佈於該玻璃晶圓上該鏡片上方。
  2. 如請求項1之設備，其中該N個鏡片結構進一步包含一第四鏡片結構，該第四鏡片結構具有包含多層介電塗層之一UV-IR截止濾光片，其中該UV-IR截止濾光片係以下形式中之一者：塗佈於該玻璃晶圓上該鏡片下方；及塗佈於該玻璃晶圓上該鏡片上方。
  3. 如請求項1之設備，其中該第一鏡片結構進一步包含一IR截止濾光片，該IR截止濾光片包含多層介電塗層，其中該IR截止濾光片係以下形式中之一者：塗佈於該玻璃晶圓上該鏡片下方；及塗佈於該玻璃晶圓上該鏡片上方。
  4. 如請求項1之設備，其中該紅色濾光片、該綠色濾光片及該藍色濾光片包括光阻劑塗層。
  5. 如請求項1之設備，其中該紅色濾光片、該綠色濾光片及該藍色濾光片包括多層介電塗層。
  6. 如請求項1之設備，其中該N個鏡片結構包含：一第一鏡片結 構，其具有一第一焦距且定位於遠離該N個影像感測器區域中之該各別者該第一焦距處；一第二鏡片結構，其具有一第二焦距且定位於遠離該N個影像感測器區域中之該各別者該第二焦距處，及一第三鏡片結構，其具有一第三焦距且定位於遠離該N個影像感測器區域中之該各別者該第三焦距處，其中該第一焦距、該第二焦距及該第三焦距係不同的，其中該第一焦距與具有一紅色之光對應，其中該第二焦距與具有一綠色之光對應，且其中該第三焦距與具有一藍色之光對應。
  7. 如請求項6之設備，其中該N個鏡片結構進一步包含一第四鏡片結構，該第四鏡片結構具有一第四焦距且定位於遠離該N個影像感測器區域中之該各別者該第四焦距處，其中該第四焦距實質上等於該第一焦距、該第二焦距及該第三焦距中之一者。
  8. 如請求項1之設備，其中該N個鏡片結構包含：一第一鏡片結構，其具有一第一曲率半徑且定位於遠離該N個影像感測器區域中之該各別者一焦距處；一第二鏡片結構，其具有一第二曲率半徑且定位於遠離該N個影像感測器區域中之該各別者該焦距處；及一第三鏡片結構，其具有一第三曲率半徑且定位於遠離該N個影像感測器區域中之該各別者該焦距處，其中該第一曲率半徑、該第二曲率半徑及該第三曲率半徑係不同的，其中該第一曲率半徑與具有一紅色之光對應，其中該第二曲率半徑與具有一綠色之光對應，且其中該第三曲率半徑與具有一藍色之光對應。
  9. 如請求項8之設備，其中該N個鏡片結構進一步包含一第四鏡片結構，該第四鏡片結構具有一第四曲率半徑且定位於遠離該N個影像感測器區域中之該各別者該焦距處，其中該第四曲率半徑實質上等於該第一曲率半徑、該第二曲率半徑及該第三曲率半 徑中之一者。
  10. 一種成像系統，其包括：一像素陣列，其包含其中配置有N個影像感測器區域之一影像感測器，其中該N個影像感測器區域中之每一者在其中配置有複數個像素；N個鏡片結構，其包含於接近於該影像感測器安置之一鏡片陣列中，該N個鏡片結構中之每一者經配置以將一單個影像聚焦至該N個影像感測器區域中之一各別者上，該N個鏡片結構包含具有一紅色濾光片之一第一鏡片結構、具有一綠色濾光片之一第二鏡片結構及具有一藍色濾光片之一第三鏡片結構，該N個鏡片結構中之每一者包含一玻璃晶圓及形成於該玻璃晶圓上之一鏡片，其中該紅色濾光片、該綠色濾光片及該藍色濾光片中之每一者係以下形式中之一者：塗佈於該玻璃晶圓上該鏡片下方；及塗佈於該玻璃晶圓上該鏡片上方；控制電路，其耦合至該像素陣列以控制該像素陣列之操作；及讀出電路，其耦合至該像素陣列以自該複數個像素讀出影像資料。
  11. 如請求項10之成像系統，其進一步包括功能邏輯，該功能邏輯耦合至該讀出電路以儲存自該N個影像感測器區域中之每一者讀出之單個影像資料。
  12. 如請求項10之成像系統，其中該N個鏡片結構進一步包含一第四鏡片結構，該第四鏡片結構具有包含多層介電塗層之一UV-IR截止濾光片，其中該UV-IR截止濾光片係以下形式中之一者：塗佈於該玻璃晶圓上該鏡片下方；及塗佈於該玻璃晶圓上該鏡片上方。
  13. 如請求項10之成像系統，其中該第一鏡片結構進一步包含一IR截止濾光片，該IR截止濾光片包含多層介電塗層，其中該IR截止濾光片係以下形式中之一者：塗佈於該玻璃晶圓上該鏡片下方；及塗佈於該玻璃晶圓上該鏡片上方。
  14. 如請求項10之成像系統，其中該紅色濾光片、該綠色濾光片及該藍色濾光片包括光阻劑塗層。
  15. 如請求項10之成像系統，其中該紅色濾光片、該綠色濾光片及該藍色濾光片包括多層介電塗層。
  16. 如請求項10之成像系統，其中該N個鏡片結構包含：一第一鏡片結構，其具有一第一焦距且定位於遠離該N個影像感測器區域中之該各別者該第一焦距處；一第二鏡片結構，其具有一第二焦距且定位於遠離該N個影像感測器區域中之該各別者該第二焦距處；及一第三鏡片結構，其具有一第三焦距且定位於遠離該N個影像感測器區域中之該各別者該第三焦距處，其中該第一焦距、該第二焦距及該第三焦距係不同的，其中該第一焦距與具有一紅色之光對應，其中該第二焦距與具有一綠色之光對應，且其中該第三焦距與具有一藍色之光對應。
  17. 如請求項16之成像系統，其中該N個鏡片結構進一步包含一第四鏡片結構，該第四鏡片結構具有一第四焦距且定位於遠離該N個影像感測器區域中之該各別者該第四焦距處，其中該第四焦距實質上等於該第一焦距、該第二焦距及該第三焦距中之一者。
  18. 如請求項10之成像系統，其中該N個鏡片結構包含：一第一鏡片結構，其具有一第一曲率半徑且定位於遠離該N個影像感測器區域中之該各別者一焦距處；一第二鏡片結構，其具有一第二曲率半徑且定位於遠離該N個影像感測器區域中之該各別者該焦距處；及一第三鏡片結構，其具有一第三曲率半徑且定位於遠離 該N個影像感測器區域中之該各別者該焦距處，其中該第一曲率半徑、該第二曲率半徑及該第三曲率半徑係不同的，其中該第一曲率半徑與具有一紅色之光對應，其中該第二曲率半徑與具有一綠色之光對應，且其中該第三曲率半徑與具有一藍色之光對應。
  19. 如請求項10之成像系統，其中該N個鏡片結構進一步包含一第四鏡片結構，該第四鏡片結構具有一第四曲率半徑且定位於遠離該N個影像感測器區域中之該各別者該焦距處，其中該第四曲率半徑實質上等於該第一曲率半徑、該第二曲率半徑及該第三曲率半徑中之一者。
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