光學單元、光學單元的制造方法及圖像拾取裝置制造方法及圖紙

一種光學單元包括從物側朝像側沿光路布置的多個透鏡，所述多個透鏡包括具有像側表面和物側表面的至少一個透鏡，其中所述像側表面和物側表面中的一個在晶片級形成為非球面，所述至少一個透鏡的所述非球面形成為用作具有孔徑光闌功能的孔徑光闌表面和具有遮光功能的遮光表面中的一個。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及采用晶片級透鏡的光學單元、這種光學單元的制造方法、以及圖像拾取裝置。
技術介紹
近年來，如蜂窩電話這樣的移動電子裝置在其內安裝小而薄的圖像拾取裝置。這種圖像拾取裝置包括圖像拾取元件例如電荷耦合器件(CXD)或互補金屬氧化物半導體(CMOS)圖像傳感器以及在該圖像拾取元件上形成物像的透鏡系統。例如(XD或CMOS圖像傳感器這樣的圖像拾取元件的網格間距(cell pitch)在這種光學系統中顯著下降，因而要求該光學系統具有高的成像性能，其中光學象差，尤其是軸向色差要比通常的光學系統更低。為了滿足成本需要，已知一種晶片級透鏡形成技術，由此降低成本。作為這種技術的一個代表性例子，已知在日本專利申請公報No. 2010-266667 (從下文起，稱之為專利文獻I)中公開的技術。專利文獻I說明了一種晶片級透鏡陣列，包括多個二維布置的透鏡和將這些透鏡彼此連接的基板，它們由樹指材料整體形成。順便提一下，近年來人們強烈需要安裝到蜂窩電話、個人電腦(PC)等的圖像拾取裝置具有高分辨率并成本、尺寸和高度降低。對于成本降低等而言，在晶片級生產透鏡作為降低成本的方法之一是非常卓越的方法。但是，它仍是用于低像素密度領域的技術，且對于高像素密度領域還不是有效的技術。透鏡數量增加以保持在高像素密度方面的性能，由于部件數量增加，這導致遮光結構變復雜且尺寸增加的問題。這兩個問題難以同時解決。這些問題主要是由晶片內透鏡的邊緣和透鏡的不平坦性所導致的。在晶片級透鏡中難以采用利用孔徑光闌、遮光件等的措施，這是因為晶片內通常不平坦，如專利文獻I所述。作為利用孔徑光闌、遮光件等的措施，在已有結構中利用以下方法(I)通過例如光刻或采用保護層(resist)而提供帶有遮光功能的不平坦表面；以及(2)并入獨立的部件，例如遮光管。作為上述方法(1)，如日本專利申請早期公報No. 2011-059678所公開，有一種為不平坦部分直接增加遮光功能的方法。但是，在該方法中，存在一個缺陷，即在材料使用和處理上有限制，并且難以維持必需的精度。另外，在表面數量增多的高像素透鏡中，耀斑(flare)和重影(ghost)成為非常大的問題。對于上述方法(2)，有一種如日本專利申請早期公報No. 2011048303所公開的結構。但是，粘合晶片狀的片的批處理不能確保要求定位精度的部件(例如孔徑光闌)的定位精度。這是因為在透鏡材料與遮光部件材料之間有膨脹率差異。需要為每個透鏡個別地定位這種部件，這是非常復雜且耗時的工作。以低廉且簡單的工藝和設計約束為目標的晶片級處理中部件和步驟的數量卻增加，所述設計約束條件例如，由于設置分立的部件而對透鏡間隔提出限制。因此，在減小高度、尺寸和成本上存在問題。在具有如日本專利申請早期公報No. 2010-103490中所示的透鏡形狀的晶片級攝像機中，直接在有曲率的透鏡晶片表面上形成紅外截止濾光器(IRCF)的缺點如下。特別是，難以在不平坦的表面上形成IR截止濾光器的均勻膜，產生膜不均勻、針孔、特性失效等問題。
技術實現思路
因此，需要提供一種晶片級透鏡和一種圖像拾取裝置，它們能夠容易地以高精度實現孔徑光闌或遮光結構。根據本技術的第一實施例，提供一種光學單兀，其包括從物側朝像側沿光路布置的多個透鏡，所述多個透鏡包括具有像側表面和物側表面的至少一個透鏡，所述像側表面和物側表面中的一個在晶片級形成為非球面，所述至少一個透鏡的所述非球面形成為用作具有孔徑光闌功能的孔徑光闌表面和具有遮光功能的遮光表面中的一個。根據本技術的第二實施例，提供一種制造光學單元的方法，該方法包括在多個晶片中的每個晶片上在晶片級形成多個透鏡，所述多個透鏡從物側朝像側沿光路布置；將各自在晶片級形成在所述晶片上的所述多個透鏡彼此粘合；以及切割所粘合的晶片以形成多個光學單元，所述形成多個透鏡包括將所述多個透鏡中的至少一個透鏡的像側表面和物側表面之一在晶片級形成為非球面，以及將所述至少一個透鏡的非球面形成為用作具有孔徑光闌功能的孔徑光闌表面和具有遮光功能的遮光表面中的一個。根據本技術的第三實施例，提供一種圖像拾取裝置，其包括圖像拾取元件；構造成在所述圖像拾取元件上形成物像的光學單元；以及構造成對所述圖像拾取元件的輸出信號進行預設的信號處理的信號處理單元，所述光學單元包括從物側朝像側沿光路布置的多個透鏡，所述多個透鏡包括具有像側表面和物側表面的至少一個透鏡，其中所述像側表面和物側表面中的一個在晶片級形成為非球面，所述至少一個透鏡的所述非球面形成為用作具有孔徑光闌功能的孔徑光闌表面和具有遮光功能的遮光表面中的一個。根據本技術，可容易地以高精度實現孔徑光闌或遮光結構。在以下對附圖所示的優選實施例的具體描述中，本技術的上述和其它目標、特征和優點將變得更加顯而易見。附圖說明圖I是示出根據本技術一個實施例的光學單元的第一構造例的圖；圖2是示出根據該實施例的光學單元的第二構造例的圖；圖3是示出作為遮光表面或孔徑光闌表面的表面在晶片級形成為非球面的例子的圖，其中該非球面涂覆有遮光表面或孔徑光闌；圖4是示出根據該實施例的光學單元的第三構造例的圖；圖5A和5B是將圖4所示的光學單元與作為比較例的由沒有非球面的透鏡形成的光學單元相比較的圖；圖6是示出制造根據該實施例的光學單元的方法的整個概要的圖；圖7A和7B是示出制造根據該實施例的光學單元的方法的主要部分的圖；圖8是示出制造作為比較例的光學單元的過程的圖；以及圖9是示出采用根據該實施例的光學單元的圖像拾取裝置的構造例的框圖。具體實施例方式以下將參照附圖說明本技術的實施例。將按以下順序進行說明I.光學單元的第一構造例；2.光學單元的第二構造例；3.光學單元的第三構造例；4.制造光學單元的方法；以及5.圖像拾取裝置的構造例。〈I.光學單元的第一構造例>圖I是示出根據本實施例的光學單元的第一構造例的圖。根據本實施例的光學單元100包括從物側OBJS朝像側沿光路布置的多個(在本實施例中是四個)透鏡。在光學單元100內，多個透鏡中的一個透鏡的像側表面或物側表面(在本實施例中是像側表面)是晶片級非球面。該非球面被處理使其用作具有孔徑光闌功能的孔徑光闌表面。孔徑光闌是非球面上的膜的形式。具體地，在圖I中，光學單元100包括從物側OBJS朝像側按順序布置的第一透鏡110、第二透鏡120、第三透鏡130、第四透鏡140、蓋板玻璃150和像平面160。該第一、第二、第三和第四透鏡110、120、130和140由玻璃、紫外(UV)固化樹脂、熱固樹脂、塑料等形成。作為整體，光學單兀100包括透鏡表面,所述透鏡表面包括第一表面LlSl、第二表面L1S2、第三表面L2S1、第四表面L2S2、第五表面L3S1、第六表面L3S2、第七表面L4S1和第八表面L4S2。第一透鏡110是在物側上有凸表面并在像側上有非球面的平-凸透鏡。換句話說，第一透鏡110具有由凸的物側表面形成的第一表面LlSl和由非球像側表面形成的第二表面L1S2。作為第一透鏡110像側表面的第二表面L1S2是在晶片級形成的非球面，并通過在該非球面上涂覆、光刻等被處理成具有孔徑光闌170功能的孔徑光闌表面。以這種方式，在第一構造例的光學單元100中，第一透鏡110的第二表面L1S2形成為通過在晶片本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種光學單元，包括：從物側朝像側沿光路布置的多個透鏡，所述多個透鏡包括具有像側表面和物側表面的至少一個透鏡，所述像側表面和物側表面中的一個在晶片級形成為非球面，所述至少一個透鏡的所述非球面形成為用作具有孔徑光闌功能的孔徑光闌表面和具有遮光功能的遮光表面中的一個。

【技術特征摘要】
2011.08.12 JP 2011-1771371.一種光學單兀，包括 從物側朝像側沿光路布置的多個透鏡，所述多個透鏡包括具有像側表面和物側表面的至少一個透鏡，所述像側表面和物側表面中的一個在晶片級形成為非球面，所述至少一個透鏡的所述非球面形成為用作具有孔徑光闌功能的孔徑光闌表面和具有遮光功能的遮光表面中的一個。2.根據權利要求I所述的光學單元，其中 所述至少一個透鏡的像側表面形成為所述非球面，以及 所述非球面形成為用作所述孔徑光闌表面。3.根據權利要求I所述的光學單元，其中 所述多個透鏡中的所述至少一個透鏡的物側表面形成為所述非球面，及 所述非球面形成為用作所述遮光表面。4.根據權利要求I所述的光學單元，其中 在所述多個透鏡的所述至少一個透鏡的所述非球面上，形成紅外截止濾光器，所述非球面形成為用作所述遮光表面。5.根據權利要求4所述的光學單元，其中 所述多個透鏡包括具有像側表面和物側表面的透鏡，所述像側表面和物側表面中的一個形成為非球面， 所述透鏡的所述非球面形成為用作具有遮光功能的所述遮光表面，以及在所述非球面上，形成所述紅外截止濾光器，所述透鏡最接近于圖像拾取元件的其上形成物像的像平面。6.一種制造光學單兀的方法，包括 在多個晶片中的每個晶片上在晶片級形成多個透鏡，所述多個透鏡從物側朝像側沿光路布置； 將各自在晶片級形成在所述晶片上的所述多個透鏡彼此粘合；以及 切割所粘合的晶片以形成多個光學單元，所述形成多個透鏡包括 將所述多個透鏡中的至少一個透鏡的像側表面和物側表面之一在晶片級形成為非球面，以及 將所述至少一個透鏡的所述非球面形成為用作具有孔徑光闌功能的孔徑...

【專利技術屬性】
技術研發人員：二瓶泰英，
申請(專利權)人：索尼公司，
類型：發明
國別省市：