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TWI547730B - 製造用於攝像機之複數光學裝置的方法、包括複數光學裝置之總成及包括複數具有光學裝置的攝像機之總成 - Google Patents

製造用於攝像機之複數光學裝置的方法、包括複數光學裝置之總成及包括複數具有光學裝置的攝像機之總成 Download PDF

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TWI547730B
TWI547730B TW100128860A TW100128860A TWI547730B TW I547730 B TWI547730 B TW I547730B TW 100128860 A TW100128860 A TW 100128860A TW 100128860 A TW100128860 A TW 100128860A TW I547730 B TWI547730 B TW I547730B
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哈馬特 盧德曼
彼得 羅英特根
馬修斯 馬路克
馬克思 羅西
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新加坡恒立私人有限公司
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Description

製造用於攝像機之複數光學裝置的方法、包括複數光學裝置之總成及包括複數具有光學裝置的攝像機之總成
本發明係為數位攝像機裝置之領域，CMOS或CCD攝像機。其係有關於一種用於製造光學裝置的方法、用於攝像機的光學裝置、以及包含該等光學裝置的攝像機。
攝像機以及特別是整合式攝像機光學設施現今已整合於大部份其他被製造出的電子裝置內，包括行動電話、電腦、網路攝像機等。能夠以經濟方式製造攝像機，例如說以平行製程為之，且他們在具有機械複雜度、不容易製造、或必須要專門處理的零件上愈少愈好等方面是愈來愈重要了。特別是對於行動電話的應用，以及其他的應用上，對於薄型，即在光學軸線方向上的延伸量要小，的攝像機有漸增的需求。然而，對於該等整合式攝像機所能達成的解析度亦有漸增的需求。
基於經濟理由的考量，光學裝置的零組件，例如說透鏡模組，通常是以晶圓尺寸來加以製做的。因此晶圓或晶圓堆疊要以自動化製程加以製做，且會包含複數個同種的零組件，例如說透鏡模組，其等會在後續的製程步驟中將他們自晶圓或晶圓堆疊中分離出來而個別化。
光學裝置，其間的透鏡模組，亦包含一具有影像感測器的光電單元，其界定一影像感測器平面，可供影像感測器元件設置於其上。另外，此光電單元可以如上所述般製造於晶圓尺度上。此種型式的製造程序是目前的技彸術，係描述於例如說專利公開文獻WO 2009/076 786內。
透鏡模組包含一個或多個透鏡或透鏡零件的配置，其係用來導引及分配入射光於攝像機之光電單元的影像感測器平面上。此等透鏡模組具有一固定焦距，其係設置成能在組裝於光學裝置內時配合於光電單元的透鏡模組與影像感測器平面間的距離。此固定焦距是由凸緣焦距(FFL)所定義，其相當於本身為最後晶圓平面的透鏡(或物鏡)(亦即在本例中是朝向感測器的那一平面)的最後實體平面與相對於待呈像之物體之側(亦即感測器側)上的焦平面之間的距離。因此，凸緣焦距是指後FFL(back FFL)。為能得到高影像清晰度，焦平面及影像感測器平面必須要一致。也就是說在供攝像機用之光學裝置的大尺寸製造程序內使用固定焦距透鏡模組時，所有的透鏡模組均必須要具有固定的FFL。
但是，由於製造公差之故，一晶圓或晶圓堆疊總成內的透鏡模組及/或不同晶圓或晶圓堆疊總成內的透鏡模組在某種程度上會具有不固定的FFL值。也就是說透鏡模組的FFL值係採取常態分佈，如例如說第3圖中所示。很清楚的，透鏡模組的FFL位於此常態分佈中心以外者就必須被淘汰，因為透鏡模組的焦平面將會偏離於影像感測器平面。但是，就該等光學裝置的經濟製造而言，基本上不合格品的要儘可能地少。在減低前面所述的製造公差上，製造程序僅能改善有限的程度。因此必須要能找到其他的方式來減少不合格零組件的數量。
現有技藝中已知透鏡是組裝於一鏡筒及安裝座內，而後在組裝於影像感測器後再加以對焦。此種作法會有額外組裝成本的缺點，這是由對焦步驟所造成的。另一項缺點是要有大的攝像機底面積，因為鏡筒/安裝座通常都比較大型。另外，此方法在影像感測器上會有所謂的“異物”的風險。這是因為鏡筒/安裝座的顆粒在對焦作業時會掉落至感測器上。
現有技藝中亦已知可利用例如說對於所有透鏡而言具有固定高度的底部分隔件或安裝座來將透鏡組裝於固定的焦距處。此方法可以克服前述作法的缺點，但是會具有的風險是，如果一製造批次內的透鏡在他們的FFL上具有某種的分佈情形(由一般製造公差所造成的)，則許多組裝好的透鏡將不會對準焦點，因此產量會相當的低。
本發明的目的是要提供一種製造用於攝像機之複數光學裝置的經濟方法，其具有儘可能少的不合格品。本發明的另一項目的在於提供用於該等攝像機的複數光學裝置，其等係以根據本發明的製造方法加以製做的。
這些目的可由根據申請專利範圍第1項的方法以及根據申請專利範圍第10項的光學裝置來加以達成。另外，自申請專利範圍附屬專利項中可以得知較佳的實施例。這些方法專利項的特點可以結合於裝置專利項的特點，反之亦然。
如前面所提及的，每一光學裝置包含一固定焦距透鏡模組，具有一個或多個透鏡或透鏡零件。該固定焦距透鏡模組係供組裝於包含具有一影像感測器平面之影像感測器的光電單元上。
根據本專利申請案的定義，該光電單元可以是光學裝置的一項零件。感測器元件係設置在該影像感測器的影像感測器平面上。光線會被導引通過透鏡模組到達影像感測器平面，並照射該等感測器元件。因此很重要的是，光線能被正確地導引至該感測器平面上。該影像感測器可以包含多個陣列的像素，亦即多個陣列的感測元件。影像感測器可以是例如說一主動像素感測器(APS)，亦稱為CMOS感測器，或是一CCD感測器。
此方法包含以下步驟：
‧製造複數透鏡模組；
‧針對每一透鏡模組決定出一透鏡模組聚焦參數值；
‧提供並將安裝座元件分配於該等透鏡模組，因而使該等安裝座元件設置於該光學裝置內，以在該透鏡模組與該影像感測器平面之間定義出一段固定的分離距離，該等安裝座元件具有可變的安裝座區段長度，藉由之可以針對每一透鏡模組個別地或依該透鏡模組的光學特性而以群組方式來調整該透鏡模組與該影像感測器平面之間的該幾何距離，以補償該等複數個透鏡模組之間的透鏡模組聚焦參的變化，而使得該等透鏡模組的該焦平面落於該影像平面上或位於含有該光學裝置之攝像機的焦深內；
‧組裝該等透鏡模組及該等安裝座元件，以構成光學裝置。
該聚焦參數最好是焦距，特別是凸緣焦距(FFL)。其也可以是其他與焦距有關的參數，例如說有效焦距(EFL)。在下面說明中引用FFL時，在適當的情形下，其也可以是泛指聚焦參數。
如果該聚焦參數是FFL，則決定透鏡模組聚焦參數值的步驟可以包含直接或間接測量該FFL值或是可以包含有決定該透鏡模組的特定光學特性，其中該等光學特性是根據相對應透鏡模組的凸緣焦距(FFL)而來的。
在本發明的一較佳實施例中，透鏡模組的製造進一步包含下列步驟：
‧製造一或多於一的晶圓或晶圓堆疊總成，每一晶圓或晶圓堆疊總成包含有複數透鏡模組；
‧將每一晶圓或晶圓堆疊總成分離成為個別的透鏡模組。
安裝座元件具有數項功能，簡述於下：
-　其承載透鏡模組，並使得者直接或間接地操作性連接於一光電單元；
-　其定義出透鏡模組及光電單元互相相對的位置；以及
-　其補償透鏡模組的可變的聚焦參數值，特別是FFL值，以確保透鏡模組的焦平面會落於影像感測器平面上。
此方法的步驟亦可以不同的順序施行之。但是，此方法的步驟必須要以合理的邏輯順序進行之。
安裝座元件的安裝座區段長度(h1、b1)，特別是安裝座FFL區段長度，是位在供透鏡模組組裝於安裝座元件上之限止器與影像感測器平面之間，且界定出安裝座元件上之限止器與影像感測器平面間之總距離內的一長度區段。為能達成使透鏡模組的焦平面落於影像感測器的平面上，該總距離必須要調整成相對應透鏡模組的實際聚焦參數值，特別是FFL值。這可藉由讓安裝座元件具有可變的安裝座區段長度(h1)而達成。
該可變的安裝座區段長度(h1、b1)是對應於安裝座元件的一長度區段，其中該長度區段是平行於光電單元及透鏡模組沿之組裝的軸線。一安裝座元件的可變安裝座區段長度(h1、b1)是特別由安裝座元件上可用來在其面對光電單元之一側上將安裝座元件支撐於光電單元或一直接或間接連接至光電單元上之組裝零件上的一第二接觸表面，與可供支撐透鏡模組且構成一限止器的一第一接觸表面或支撐表面間的距離加以定義的。因此，第一及第二接觸表面間的距離定義出該可變安裝座區段長度(h1、b1)。該光學裝置的配置最好是能讓該第二接觸表面與影像感測器平面間的距離在所有的光學裝置中均相同。
根據本發明進一步發展的較佳實施例，該方法進一步包含下列步驟：
‧定義出至少二個等級的聚焦參數值，特別是FFL等級，每一等級涵蓋單一透鏡模組聚焦參數值，例如說一FFL值，或一個範圍的透鏡模組聚焦參數值，例如說一個範圍的FFL值，其係位於透鏡模組的透鏡模組聚焦參數值，例如說FFL值，的可能分佈內；
‧依據透鏡模組聚焦參數值，例如說FFL值，將每一透鏡模組分配於一等級內；
‧提供並分配一等級具有預定安裝座區段長度(h1、b1)的安裝座元件於每一等級內，其中安裝座區段長度(h1、b1)是依該安裝座元件所分配之等級的透鏡模組聚焦參數值，例如說FFL值，或是該範圍之透鏡模組聚焦參數值，例如說FFL值，來加以定義的；
‧將此等級的一安裝座元件分配至一等級內的每一透鏡模組。
將透鏡模組分配至一等級內亦可透過消的方法來加以施行，其中係將不適合於透鏡模組的等級加以排除，直到正確的等級留存下來為止。透鏡模組的等級分配亦可透過相比較的方法來加以施行。
在本發明的一較佳實施例中，安裝座元件的安裝座區段長度(h1、b1)是以設定的級距，例如說5-15μm的級距，特別是10μm的級距，於該等安裝座元件等級之間加以分級。安裝座元件等級之間的級距最好是固定的。如果可能的聚焦參數值，特別是FFL值，的範圍是以10μm的級距來加以分割，則10種型式的安裝座元件，而因此10種等級的FFL值範圍可涵蓋總範圍為100 μm的FFL值。由於一預定範圍之FFL值內的透鏡模組數量會隨著與常態分佈中心點距離的增加而快速地減少，因此位在偏離該中心點處的界外值最好不會被本方法加以涵蓋而被加以排除掉。
如已討論過的，透鏡模組最好是在晶圓尺度上加以製做，亦即複製，其中透鏡模組最好是依據一晶圓堆疊總成而製成。該複製的程序可以包含如模製或軋花等步驟。公開文獻EP-A-1 443 344、EP-A-1 837 165、EP-A-1 837 167、及WO 2009/076 786中揭露例如說用以製做，即複製透鏡模組的製程。
因此，一晶圓堆疊總成包含複數透鏡模組。該晶圓堆疊總成本身最好包含一第一晶圓及一第二晶圓。在第一及第二晶圓上，複數個用於透鏡模組的透鏡結構會被加以複製，其中該第一晶圓形成複數個第一透鏡單元，而該第二晶圓則形成複數個第二透鏡單元。第一及第二晶圓係經由例如一間隔晶圓而加以結合並互相分隔開。亦即該等晶圓係互相疊置起來的。間隔晶圓可具有複數貫穿孔，其等係對齊於該等複製的透鏡結構，因此通過第一透鏡單元的該等透鏡的光線會不受干擾地穿過位於第一及第二透鏡單元間的空間。選用上，在第一晶圓的物體側，設有一具有孔洞的屏蔽晶圓或阻隔晶圓，面對著要攝影的物體。該等孔洞係對齊於晶圓堆疊總成的透鏡模組的透鏡。該具有孔洞的屏蔽係設置用來阻擋散逸光線。如前面所述的該屏蔽晶圓或阻隔晶圓亦可應用於其他用以製造透鏡模組的晶圓設計上。額外地域代替地，例如說該第一晶圓可包含一非透明層或複數個非透明層，該等非透明層可一起構成一阻隔體，例如說如WO 2009/076 787中所描述者，其係引述於此，以供參考。
在本發明進一步發展的一較佳實施例中，該等光電單元亦可在晶圓尺度上加以製造，其中係製做出包含有複數光電單元的晶圓或晶圓堆疊總成。該晶圓或晶圓堆疊總成接著即可分割成個別的光電單元。
本發明進一步包含用於攝像機的複數光學裝置，係根據前面所述的本發明方法來加以製造。一組光學裝置中的透鏡模組會具有可變聚焦參數值，特別是凸緣焦距(FFL)。每一光學裝置包含一安裝座元件。安裝座元件具有可變的安裝座區段長度(h1、b1)，特別是安裝座FFL區段，其中安裝座元件的安裝座FFL區段(h1、b1)係配合於相對應光學裝置的透鏡模組的FFL值，因此透鏡模組的焦平面會落於影像感測器平面上。該等透鏡模組可以是例如說設計供具有相同設計之攝像機使用。在製造透鏡模組上，最好是使用相同的透鏡或相同群組的透鏡來構成透鏡模組。但是，透鏡模組間的FFL會因為透鏡模組所用之零組件製造時的製造公差，及/或因為透鏡模組內的製造公差之故而會有所變化。
安裝座元件最好具有中空圓柱狀元件的形狀，其可容置透鏡模組。安裝座元件可以具有圓柱、橢圓柱、或稜柱的形式，特別是也可以具有長方體的形狀。安裝座元件在其內側可以包含至少一突出部或一環周向內突出環狀物，其構成供透鏡模組用的該第一接觸表面，用以做為供自底側或自頂側引入(自安裝座元件的第二接觸表面或焦平面觀看)該安裝座元件內之透鏡模組用的固定擋止部或支撐表面。該固定擋止部，亦即第一接觸表面，也可以由位於安裝座元件上相對於第二接觸表面之末端表面上的至少部份封蓋住的蓋子元件來加以構成。蓋子元件可以是不透明或透明的。蓋子元件可以是例如說具有面向內之環狀突出部的形式。另外，蓋子元件最好是安裝座元件一體的部件。因此，前述固定擋止部的第一接觸表面界定出安裝座區段長度(h1、b1)的一邊界。
安裝座元件的第二接觸表面是設計成在組裝於光電單元時是面向著一光電單元，並係設計成用以將安裝座元件直接或間接地支撐於光電單元上。此表面是例如說安裝座元件的環狀前方末端。安裝座元件的安裝座區段長度(h1、b1)的大小最好是能讓安裝座元件的第二接觸表面與光電單元的影像感測器平面之間的距離，即所謂的裝置區段長度(h2、b2)，特別是裝置FFL區段，在組裝於光電單元，能針對所有等級的安裝座元件均保持為定值。
固定擋止部，特別是該至少一個的突出部，沿著安裝座元件之軸向方向(D)相對於該第二接觸表面的位置或設計，亦即該第一接觸表面相對於該第二接觸表面的位置，界定出安裝座元件的可變安裝座區段長度。因此，對於不同聚焦參數值的等級，特別是FFL值，安裝座元件的第一接觸表面是沿著中空圓柱狀安裝座元件的軸向方向(D)(其係對應於組裝的軸線)相對於該等第二表面位於不同的距離處，因此可以達到安裝座元件的可變安裝座區段長度，以供補償透鏡模組的可變聚焦參數值。安裝座元件可以例如說個別地或在晶圓尺度上加以製做。他們可以例如說透過射出成型製程來加以製造。但是，本發明中很重要的一項觀點是，透鏡模組與影像平面間的幾何距離要藉由之加以調整的安裝座區段長度可以與安裝座元件一起加以製做，或是在一後處理步驟中進行，但總是要在安裝座元件配設至透鏡模組之前且在組裝於透鏡模組之前為之。
本發明提供一種“預對焦”模組，可供組裝於一攝像機，用以與一光電單元組裝來構成一光學裝置。因此，在組裝至攝像機時或其後，或是在組裝於光電單元時或其後，不需要進行另外的對焦步驟。
本發明進一步包含複數攝像機，其等包含有前述的光學裝置。
下文中將配合於附圖中所示之較佳範例實施例來詳細解釋本發明的標的。
圖式中所用的參考編號及他們的意義，係整合型式表列於參考編號的列表內。原則上，相同的零件在圖式中是具有相同的參考編號。
第1圖示意地顯示出一晶圓堆疊總成1，包含複數透鏡模組2a..d。透鏡模組2a..d在分割成個別單元後，即稱為透鏡晶片。晶圓堆疊總成1的組成包含一第一及一第二晶圓23、25，每一晶圓23、25包含有複數透鏡結構17a..d、18a..d(亦參見第2圖)。透鏡結構17a..d、18a..d是例如說由透明塑膠製成或包含透明塑膠，例如透明可固化的環氧樹脂。他們可以例如說重複於第一及第二晶圓23、25的表面上。第一及第二晶圓23、25可以由塑膠或玻璃製成或包含塑膠或玻璃。第一晶圓23透鏡的結構17a..b可配合一晶圓承載區段而構成多個第一透鏡單元13a..b，每一透鏡模組2a..b均配合於其一者。第二晶圓25的透鏡結構18a..b可配合一晶圓承載區段而構成多個第二透鏡單元15a..b，每一透鏡模組2a..b均配合於其一者。一透鏡模組2a..b的第一及第二透鏡單元13a..b、15a..b構成該透鏡模組2a..b的透鏡配置(第2圖)。
第一及第二晶圓23、25係由一間隔晶圓24加以分隔開。間隔晶圓24包含複數間隔元件14a..b，每一透鏡模組2a..d配合於其一者均。間隔晶圓24進一步包含複數開口或貫穿孔26a..b，每一間隔元件14a..b均配合於其一者，亦即每一透鏡模組2a..b均配合於其一者。貫穿孔26a..b係對齊於透鏡模組2a..d的透鏡配置，以使得光線能夠通過第一透鏡單元13a..b、貫穿孔26a..b、以及第二透鏡單元15a..b。第一及第二晶圓23、25及間隔晶圓24最好是由例如說黏著劑加以結合在一起。
在第一晶圓23的自由表面上，晶圓堆疊總成進一步包含有一屏蔽晶圓22，構成複數屏蔽元件12a..b，每一透鏡模組2a..b均配合於其一者。屏蔽晶圓22包含複數孔洞16a..b，每一者均配合於一屏蔽元件12a..b。孔洞16a..b係對齊於透鏡模組2a..d的透鏡配置，因此入射光在通過該透鏡配置之前會先通過孔洞16a..b。屏蔽元件12a...b用以防止不需要的散逸光線進入及通過透鏡配置。屏蔽晶圓22係設置在第一晶圓23上，面向著遠離於影像感測器平面5的方向。屏蔽晶圓22可以透過例如說黏著劑而結合至第一晶圓23上。
當然，第1圖中所示的晶圓堆疊總成1並不是可用於製做透鏡模組的唯一可能的晶圓尺度組成。透鏡模組亦可根據單一或多於二個包含有透鏡結構之晶圓來加以設計。在第一種情形中，不需要有間隔晶圓，而後者的情形中則需要多於一個的間隔晶圓，以將該等晶圓互相分隔開。另外，透鏡結構可以設置在該等晶圓的一側或二側。
由於製造上的公差會例如說造成不同幾何形狀的透鏡結構，因此透鏡模組2a..d的凸緣焦距(FFL)6a..d是非固定的。也就是說透鏡模組2a..d的焦平面27a..d是位在距離該透鏡配置的可變距離6a..d處。第3圖顯示出複數個透鏡模組因製造公差造成之FFL值或依FFL而變之數值相對於標準分佈的典型分佈曲線19a。
第4圖顯示出所謂之頂載式的安裝座元件3b的第一實施例。“頂載式”之名稱是指透鏡模組2b是自上方插入至安裝座元件3b的內部(由焦平面27b觀看)。該安裝座元件具有中空圓柱或長方體的形狀。在安裝座元件3b的內壁上設有一環狀突出部，其縮減中空圓柱體的內徑。該環狀突出部係與該中空圓柱體同心設置。安裝座元件3b的內部空間容置該透鏡模組2b，其中前述之突出部構成一第一接觸或支持表面10，用以做為透鏡模組2b插入至安裝座元件3b內部空間的固定擋止部，以構成一光學裝置20a(亦參見第6圖)。安裝座元件3b進一步在其面向著光電單元4的一側形成一第二接觸表面11，以供與該光電單元4組裝。在本例的情形中，該第二接觸表面11是安裝座元件3b的一環狀前方末端，其係同心地設置於該中空圓柱體上。一旦包括透鏡模組2a及安裝座元件3a在內的光學裝置20a與光電單元4組裝起來而形成一整套的光學裝置(亦參見第8圖)時，安裝座元件3a..b是透過該第二接觸表面11而直接或間接地支撐於光電單元4上。但是，在光學裝置20a與光電單元4是以一種操作性連接的方式組在一起時，該整套光學裝置20a也可以形成於攝像機內。
該第二接觸表面11與該突出部之第一接觸表面10間的距離7a..7b是等於安裝座FFL區段h1。如第6圖中所示，安裝座元件3a..b的安裝座FFL區段h1是可變的，並係配合於相對應透鏡模組2a..b的FFL值，以補償該透鏡模組2a..b之FFL值的變動。安裝座FFL區段h1的變化是透過環狀突出部9a..b沿著中空圓柱狀安裝座元件3a..b之軸線D設在不同位置處而達成的。安裝座元件3a..b之第二接觸表面11與影像感測器平面5，即焦平面27a..b，之間的距離8，亦稱為裝置FFL區段h2，是定值。根據此“頂載式安裝座”實施例，透鏡模組2a..d的凸緣焦距FFL 6a..b是等於可變的安裝座FFL區段h1及固定的裝置FFL區段h2的總和。
根據第9圖，在第一步驟A中，每一透鏡模組2a..d的FFL值或隨FFL而變之數值會被加以決定，例如說被加以測量。在後續的步驟B中，透鏡模組2a..d會他們所決定的數值，特別是FFL值，來加以分類。就此而言，其會建立數種的FFL等級或群組，在此總數為五類：I、II、III、IV、V，其中每一種FFL等級均定義一數值範圍，特別是FLL值範圍。每一透鏡模組2a..d現在均分配於一個FFL等級內。界外值則會被排除掉。
對於每一等級或群組而言，其會針對第一接觸表面，亦即該突出部，沿著該軸線D相對於第二接觸表面的位置來提供特別設計的安裝座元件。在步驟C中，每一FFL等級的透鏡模組現在均將分配於此等級的安裝座元件組裝在一起。
由於每一種FFL等級並非只涵蓋單一數值而是涵蓋一個範圍的數值，特別是FFL值，因此任一FFL等級內的透鏡模組仍具有會變的數值，特別是FFL值。此種的FFL值分佈曲線19b是顯示於第9圖的步驟B內。其y軸代表安裝座元件的數量，而x軸代表FFL值或隨FFL而變之數值。但是，單一等級內之透鏡模組2a..d的FFL值變化19b是遠小於整體的分佈曲線19a，因此除了公差範圍以外，透鏡模組的焦平面基本上是落於影像感測器4的影像感測器平面5上。在第5圖及第9圖(步驟C)中顯示出透鏡模組分類之後的FFL值累進分佈曲線19c。由圖中可以看到，與分佈曲線19a相比較下，FFL值的變化是遠小許多，因此由於不被容許的FFL變異而致的不合格透鏡模組將可減少，甚或沒有。
第10圖顯示出一組所謂之“底載式”(bottom loading type)安裝座元件43a..b的第二實施例。“底載式”的名稱是指透鏡模組42a..b是自下方插入至安裝座元件43a..b的內部(自焦平面57a..b觀看)。安裝座元件43a..b具有中空圓柱或長方體的形狀。在安裝座元件43a..b上與第二接觸表面51a..b相對的末端表面上，安裝座元件43a..b包含有一限止器49，其構成該第一接觸表面，因此可防止插入的透鏡模組42ab沿著插入的方向做進一步的移動。在本例的情形中，限止器49具有蓋子49的形式，可封蓋住安裝座元件43a..b上與第二接觸表面51a..b相對的開口。蓋子49是設計成一具有孔洞56的屏蔽元件。孔洞56是對齊於透鏡模組42a...b的透鏡。該具有孔洞56的屏蔽元件係供用來阻擋散逸光線。但是，限止器亦可具為設於安裝座元件之該末端表面上的環狀突出部的形式。
安裝座元件43a..b的內部空間容置透鏡模組42a..b，其中前述的蓋子49構成第一接觸或支撐表面50，用以做為透鏡模組42a..b引入至安裝座元件43a..b內部空間的固定擋止部，以構成一光學裝置60a..b。安裝座元件43a..b進一步在其面向著光電單元(未顯示)的一側形成一第二接觸表面51a..b，以供與該光電單元組裝。在本例的情形中，該第二接觸表面51a..b是安裝座元件43a..b的一環狀前方末端(圓形、稜柱、或任何其他形狀)，其係同心地設置於該中空圓柱體上。一旦包括透鏡模組42a..b及安裝座元件43a..b在內的光學裝置60a..b與光電單元組裝起來而形成一整套的光學裝置60a..b時，安裝座元件43a..b是透過該第二接觸表面51而直接或間接地支撐於光電單元上。但是，在光學裝置60a..b與光電單元是一種操作性連接的方式組在一起時，該整套光學裝置60a..b也可以形成於攝像機內。
該第二接觸表面51a..b與蓋子49之第一接觸表面50間的距離47a..b是等於可變的安裝座FFL區段b1。如第10圖中所示，安裝座元件43a..b的安裝座FFL區段b1是可變的，並係配合於相對應透鏡模組42a..b的FFL值，以補償該透鏡模組42a..b之FFL值的變動。安裝座FFL區段b1的變化是透過安裝座元件43a..b的可變高度(沿著軸線D的安裝座長度)而達成的。安裝座元件43a..b之第二接觸表面51a..b與影像感測器平面，即焦平面67a..b，之間的距離48，亦稱為裝置FFL區段b2，對於所有的光學裝置60a..b是定值。
根據此“底載式安裝座”實施例，透鏡模組42a..d的凸緣焦距FFL 46a..b與透鏡晶片高度70,b4的和是等於可變的安裝座FFL區段47a..b,h1與固定的裝置FFL區段48,h2的和。透鏡晶片42a..b的高度b4。
雖然前面已透過本發明的較佳實施例來說明本發明，但可以很清楚地理解到，本發明並不僅限於此而已，而是能以多種其他屬於申請專利範圍內的方式來加以實施及使用。
1．．．透鏡模組的晶圓堆疊總成
2a..d．．．透鏡模組
3a..b．．．安裝座元件
4．．．影像感測器內的光電單元
5．．．影像感測器平面
6a..d．．．透鏡模組的FFL
7a..b．．．可變的安裝座FFL區段(h1)
8．．．固定的裝置FFL區段(h2)
9a..b．．．環狀突出部
10．．．第一接觸表面
11．．．第二接觸表面
12a..b．．．屏蔽元件
13a..b．．．第一透鏡單元
14a..b．．．間隔元件
15a..b．．．第二透鏡單元
16a..b．．．屏蔽孔洞
17a..b．．．第一透鏡單元的透鏡結構
18a..b．．．第二透鏡單元的透鏡結構
19a．．．所有透鏡模組的FFL分佈曲線
19b．．．等級I至V內的FFL分佈曲線及分類
19c．．．透鏡模組分類後的累進FFL分佈曲線
20a..b．．．光學裝置
22．．．屏蔽晶圓
23．．．第一晶圓
24．．．間隔晶圓
25．．．第二晶圓
26a..b．．．貫穿孔
27a..d．．．焦平面
42a..b．．．透鏡模組
43a..b．．．安裝座元件
46a..b．．．透鏡模組的FFL(透鏡FFL)
47a..b．．．可變的安裝座FFL區段(b1)
48．．．固定的裝置FFL區段(b2)
49．．．蓋子元件(屏蔽元件)
50．．．第一接觸表面
51a..b．．．第二接觸表面
56．．．屏蔽孔洞
60a..b．．．光學裝置
67a..b．．．焦平面
70．．．透鏡晶片的高度(b4)
第1圖是包含複數透鏡模組的晶圓堆疊總成。
第2圖是自根據第1圖之晶圓堆疊總成分離出的透鏡模組。
第3圖是透鏡模組之FFL值或隨FFL而變之數值的分佈曲線。
第4圖是安裝座元件。
第5圖是一預定等級之透鏡模組的FFL值或隨FFL而變之數值的分佈曲線。
第6圖是一組光學裝置的第一實施例。
第7圖是影像感測器。
第8圖是設有光電單元的光學裝置。
第9圖是經由根據本發明之製造程序而得的FFL值或隨FFL而變之數值的分佈曲線。
第10圖是一組光學裝置的第二實施例。
2a..b．．．透鏡模組
3a..b．．．安裝座元件
6a..b．．．透鏡模組的FFL
7a..b．．．可變的安裝座FFL區段(h1)
8．．．固定的裝置FFL區段(h2)
9a..b．．．環狀突出部
10．．．第一接觸表面
11．．．第二接觸表面
20a..b．．．光學裝置
27a..b．．．焦平面

Claims (16)

  1. 一種製造用於攝像機之複數光學裝置(20a)的方法，每一光學裝置(20a)均具有一固定焦距透鏡模組(2a)及一安裝座元件(3a)，用以組裝於具有一影像感測器平面(5)的一影像感測器，每一固定焦距透鏡模組(2a)包含一或多個透鏡(17a、18a)或透鏡零件，該方法包含下列步驟：‧製造複數個透鏡模組(2a..d)；‧針對每一透鏡模組(2a..d)決定出一透鏡模組聚焦參數值(FP)；‧提供並將安裝座元件(3a..b)分配於該等透鏡模組(2a..b)，因而使該等安裝座元件(3a..b)設置於該光學裝置(20a)內，以在該透鏡模組(2a..b)與該影像感測器平面(5)之間定義出一段固定的分離距離(6a..b)，該等安裝座元件(3a..b)具有可變的安裝座區段長度(7a..b)，藉此針對每一透鏡模組(2a..d)個別地或依該透鏡模組(2a..b)的光學特性而以群組方式來調整該透鏡模組(2a)與該影像感測器平面(5)之間的該幾何距離(6a)，以補償該等複數個透鏡模組(2a..d)之間的透鏡模組聚焦參數值的變化，而使得該等透鏡模組的該焦平面落於該影像平面上或位於含有該光學裝置(20a)之攝像機的焦深內； ‧組裝該等透鏡模組(2a)及該等安裝座元件(2a)，以構成光學裝置(20a)。
  2. 根據申請專利範圍第1項的方法，其中該聚焦參數係對應於該凸緣焦距(FFL)或一依據該凸緣焦距的透鏡模組參數，且其中該方法包含一步驟：藉由直接或間接測量該FFL值或依據相對應之透鏡模組(2a..d)的該凸緣焦距(FFL)(6a..d)來決定該參數值，以決定出該透鏡模組聚焦參數值。
  3. 根據申請專利範圍第1項的方法，其中透鏡模組(2a..d)的製造進一步包含下列步驟：‧製造一或多於一的晶圓或晶圓堆疊總成(1)，每一晶圓或晶圓堆疊總成包含複數透鏡模組(2a..d)；‧將每一晶圓或晶圓堆疊總成(1)分離成為個別的透鏡模組(2a..d)。
  4. 根據申請專利範圍第1項的方法，其中該方法進一步包含下列步驟：‧定義出至少二個等級的聚焦參數值(FP)，每一等級的聚焦參數值涵蓋做為該透鏡模組(2a..d)之特性的單一透鏡模組聚焦參數值或一個範圍的透鏡模組聚焦參數值；‧依據已決定的透鏡模組聚焦參數值(6a..d)將每一透鏡模組(2a..d)分配於一聚焦參數值等級內； ‧對每一等級的聚焦參數值提供並分配一具有預定安裝座區段長度(7a..b)的安裝座元件(3a..b)的等級，取決於該等安裝座元件(3a..b)所分配到之等級的該透鏡模組聚焦參數值或該透鏡模組聚焦參數值的範圍；‧將此等級的一安裝座元件(3a..b)分配至一等級的每一透鏡模組(2a..b)。
  5. 根據申請專利範圍第1項的方法，其中該等安裝座元件(3a..b)的該安裝座區段長度(7a..b)係以5-10μm的級距於該等安裝座元件(3a..b)等級之間加以分級。
  6. 根據申請專利範圍第3項的方法，其中一晶圓或晶圓堆疊總成(1)內的透鏡模組(2a..d)或不同晶圓或晶圓堆疊總成(1)之間的透鏡模組(2a..d)具有因該透鏡結構之製造公差而致的不同聚焦參數值。
  7. 根據申請專利範圍第1項的方法，包含有製造一或多晶圓堆疊總成(1)的步驟，每一晶圓堆疊總成(1)包含複數透鏡模組(2a..b)，其中該晶圓堆疊總成(1)包含一第一晶圓(23a)及一第二晶圓(25a)，每一晶圓上設置，例如說複製，供透鏡模組(2a..b)用的複數透鏡結構(17a..b、18a..b)，且其中該等第一及第二晶圓(23a、25a)係經由一間隔晶圓(24a)而結合，該間隔晶圓(24a)具有複數貫穿孔(16a..b)，其中該等貫穿孔(16a、16b)係對齊於該等透鏡結構(17a..b、18a..b)。
  8. 根據申請專利範圍第1項的方法，其中該等光學裝置進一步包含光電單元(4)，每一者具有一影像感測器，包含一影像感測器平面(5)，且該等光電單元(4)以一晶圓尺度製成的，其中被製造出的一晶圓或一晶圓堆疊總成具有複數光電單元(4)，且其中該晶圓或晶圓堆疊總成係被分開成個別的光電單元(4)，且該等光電單元(4)、該等透鏡模組(2a..b)、及該等安裝座元件(3a..b)是以操作性連接的方式組在一起。
  9. 一種製造攝像機的方法，包含根據申請專利範圍第1項至第8項中任一項之製造光學裝置的該等步驟，並進一步包含將該等光學裝置組裝於該等攝像機內的步驟。
  10. 一種包括複數光學裝置(20a..b、60a..b)之總成，其中該等光學裝置(20a..b、60a..b)包含一透鏡模組(2a..b、42a..b)及一安裝座元件(3a..b、43a..b)，且至少二光學裝置(20a..b、60a..b)的該等透鏡模組(2a..b、42a..b)具有不同的透鏡模組聚焦參數值，且其中該等光學裝置(20a..b、60a..b)的該等安裝座元件(3a..b、43a..b)具有可變的安裝座區段長度(7a..b、47a..b)，且對應之安裝座元件(3a..b、43a..b)的該安裝座區段長度(7a..b、47a..b)係適用於對應之光學裝置(20a..b、60a..b)的該聚焦參數值，因此該透鏡模組(2a..b、42a..b)的焦平面會落於與該光學裝置(20a..b、60a..b)以組成操作性連接之一光電單元(4)的一影像平面上或位於一包含該光學裝置(20a)之攝像 機的焦深內。
  11. 根據申請專利範圍第10項的總成，其中該安裝座元件(3a..b、43a..b)的形式是一中空圓柱狀元件，其容置該透鏡模組(2a..b、42a..b)，且其中該安裝座元件(3a..b、43a..b)在其內側包含供該透鏡模組(2a、42a)用的一第一接觸表面(10、50)，其做為該透鏡模組(2a..b、42a..b)引入該安裝座元件(3a..b、43a..b)內的固定擋止部或支撐表面，且該安裝座元件(3a..b、43a..b)包含一第二接觸表面(11、51a..b)，用來將該安裝座元件直接或間接支撐於待與該光學裝置(20a..b、60a..b)組成操作性連接的一光電單元上，且該第一接觸表面(10、50)與該第二接觸表面(11、51a..)在該安裝座元件(3a..b、43a..b)之軸向方向(D)上的距離定義出該安裝座元件(3a..b、43a..b)的該安裝座區段長度。
  12. 根據申請專利範圍第10項的總成，其中該安裝座元件(3a..b)在其內部具有至少一突出部(9a)，形成該第一接觸表面(10)，其做為該透鏡模組(2a..b)引入至該安裝座元件(3a..b)內的固定擋止部或支撐表面。
  13. 根據申請專利範圍第10項的總成，其中在該安裝座元件(43a..b)上與該第二接觸表面(51a..b)相對的末端表面上，該安裝座元件(43a..b)被一蓋子元件49加以部份地封蓋住，而該蓋子元件49在其內側形成該第一接觸表面(50)，其做為該透鏡模組(42a..b)引入至該安裝座元件(43a..b)內的一固定擋止部。
  14. 根據申請專利範圍第10項的總成，其中該光學裝置(20a..b、60a..b)包含一光電單元(4)，與該光學裝置(20a..b、60a..b)的該安裝座元件(3a..b、43a..b)及該透鏡模組(2a..b、42a..b)組成操作性連接。
  15. 根據申請專利範圍第10項至第14項中任一項的總成，其中該光學裝置(20a..b、60a..b)是供攝像機用的光學裝置(20a..b、60a..b)。
  16. 一種包括複數攝像機之總成，該總成具有如申請專利範圍第15項所述的總成，其中該等攝像機中之每一者皆包括該複數光學裝置中之一者。
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