CN101866935B - 影像感测器及镜头模组 - Google Patents

Abstract

一种影像感测器包括光感测芯片、封装玻璃和光学像差补偿片。所述光感测芯片用于接收镜头的光信号并将其转化为电信号。所述封装玻璃与光感测芯片相对，用于保护光感测芯片。所述光学像差补偿片设置于所述封装玻璃，且其与光感测芯片中心相对的部位的厚度大于其与光感测芯片周边相对的部位的厚度，以补偿镜头成像像差。本技术方案还提供一种具有上述影像感测器的镜头模组。

Description

影像感测器及镜头模组

技术领域

本发明涉及镜头模组技术，尤其涉及一种可提高成像质量的影像感测器及具有该影像感测器的镜头模组。

背景技术

随着摄像技术的发展，镜头模组在各种用途的摄像装置中得到广泛的应用，镜头模组与各种便携式电子装置如手机、计算机等的结合，更得到众多消费者的青睐。镜头模组品质的优劣，直接影响光学模组乃至数字影像产品的显示品质。

请参阅图4，常见的镜头模组30包括光学耦合的镜头31和影像感测器32。所述镜头31用于进行光学成像。所述镜头31可为短焦距镜头(又称广角镜头)，其具有景深大、视角大等特点。影像感测器32包括封装于封装玻璃33内的光感测芯片34，所述光感测芯片34可将镜头31的光学成像转化为对应的电子信号。然而，由于镜头31的焦距短，在短距离拍摄时，其光学成像特别容易发生较大程度的场曲及像散等像差，该光学成像经过影像感测器32的封装玻璃33并在光感测芯片34上被转化为具有像差的成像。

在镜头31内使用非球面透镜可解决这一问题，但是该透镜很容易出现偏心现象，制造良率低，而且成本高。

因此，有必要提供一种可提高成像质量的影像感测器及具有该影像感测器的镜头模组。

发明内容

一种影像感测器包括光感测芯片、封装玻璃和光学像差补偿片。所述光感测芯片用于接收镜头的光信号并将其转化为电信号。所述封装玻璃与光感测芯片相对，用于保护光感测芯片。所述光学像差补偿片设置于所述封装玻璃，且其与光感测芯片中心相对的部位的厚度大于其与光感测芯片周边相对的部位的厚度，以补偿镜头成像像差。

一种具有如上所述的影像感测器的镜头模组，还包括镜座和镜头。所述影像感测器收容于所述镜座。所述镜头与所述影像感测器光学耦合。

本技术方案提供的影像感测器的封装玻璃具有光学像差补偿片，无需改变光感测芯片的微透镜结构即可对镜头的光学成像的像差进行补偿，结构和制程简单。具有该影像感测器的镜头模组即使镜头中使用球面镜片，最终成像也不会发生场曲现象，成像清晰度高。

附图说明

图1是本技术方案第一实施例提供的影像感测器的示意图。

图2是具有本技术方案第一实施例提供的影像感测器的镜头模组的示意图。

图3是本技术方案第二实施例提供的影像感测器的示意图。

图4是现有技术的镜头模组的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图及多个实施例，对本技术方案作进一步的详细说明。

请参阅图1，本技术方案第一实施例提供一种影像感测器10，其包括光感测芯片11、封装外壳12、封装玻璃13和光学像差补偿片14。

所述光感测芯片11用于接收镜头的光信号并将其转化为相应的电信号，其包括一个基板110、多个光感测单元111、多个微透镜112和多个滤光片113。

所述基板110的材料为硅。优选地，所述基板110的厚度小于10μm。

所述多个光感测单元111形成于所述基板110内，其用于感测光信号并产生光电效应，以将光信号转化为电信号。所述光感测单元111可以是电荷耦合组件(Charge Coupled Device，CCD)或互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)等。

所述多个微透镜112与所述多个光感测单元111一一对应，每一微透镜112均用于将光线会聚至与之对应的光感测单元111，以增大投射到该光感测单元111的光通量。所述多个微透镜112的大小相同，曲率半径相等。

所述多个滤光片113也与多个光感测单元111一一对应，每一滤光片113均设置于一个微透镜112与一个光感测单元111之间，用于仅使一单色光透过该滤光片113到达相应的光感测单元111。例如：该彩色滤光片可选用R(红)、G(绿)、B(蓝)三种色彩的滤光片中的一种。可以理解，所述滤光片113也可以为设置于多个微透镜112构成的阵列与形成有多个光感测单元111的基板110之间的一整块红外滤光片。

所述封装外壳12用于收容光感测芯片11，其包括相连接的侧壁120和底壁121，所述侧壁120和底壁121共同构成一个用于收容该光感测芯片11的收容空间122。所述侧壁120可以由金属或树脂构成，例如可以由环氧树脂构成。所述底壁121可为电路板，其用于承载所述光感测芯片11并将所述光感测芯片11的电信号导出，具体地，其与基板110远离所述滤光片113的一侧面相接触。当然，所述光感测芯片11也可通过粘接或其他方式与封装外壳12相连接。

所述封装玻璃13与光感测芯片11相对，用于保护光感测芯片11，其连接于所述封装外壳12的侧壁120远离底壁121的一端，以将所述光感测芯片11密封于所述收容空间122内。所述封装玻璃13具有相对的第一表面130和第二表面131，其中，所述第一表面130连接于所述封装外壳12的侧壁120并与光感测芯片11相对，第二表面131位于所述封装外壳12的收容空间122外部。优选地，所述第一表面130与所述光感测芯片11之间的距离小于40μm。

所述光学像差补偿片14设置于所述封装玻璃13，且其与光感测芯片11中心相对的部位的厚度大于其与光感测芯片11周边相对的部位的厚度。所述光学像差补偿片14可采用玻璃等折射率大于空气的材料制成，用于补偿镜头成像的像差。本实施例中，为缩小影像感测器10的封装高度，所述光学像差补偿片14位于封装玻璃13的第一表面130。且中心轴线与光感测芯片11的中心轴线重合。当然，所述光学像差补偿片14还可位于封装玻璃13的第二表面131。所述光学像差补偿片14为阶梯形结构，包括第一补偿片140和连接于所述第一补偿片140中心处的第二补偿片141。所述第二补偿片141的横截面积小于第一补偿片140的横截面积。第一补偿片140设置于封装玻璃13的第一表面130，第一补偿片140具有远离第一表面130的、且与光感测芯片11相对的第一阶梯面142。第二补偿片144设置于第一阶梯面142中央部位，其具有第二阶梯面143以及连接面144。所述第二阶梯面143远离第一补偿片143，且与光感测芯片11相对。所述连接面144连接于第一阶梯面142与第二阶梯面143之间。本实施例中，所述第一补偿片140和第二补偿片141均为方形，因此第一阶梯面142、第二阶梯面143均为方形面。

所述光学像差补偿片14可通过粘接方式附加于厚度等于第一表面130和第二表面131间距的封装玻璃13上。当然，所述光学像差补偿片14还可通过光刻技术(PhotolithographyTechnology)与封装玻璃13一体成型，即，提供一厚度大于第一表面130和第二表面131间距的玻璃板，蚀刻掉该玻璃板周边的部分从而得到与光学像差补偿片14一体的封装玻璃13。

当具有像差的成像光线自所述封装玻璃13的第二表面131进入影像感测器10后，远离影像感测器10中心处的光线聚焦点可能偏离影像感测器10中心处光线的聚焦平面。由于第一补偿片140和第二补偿片141的折射率大于空气的折射率，靠近影像感测器10中心处的光线自第一补偿片140和第二补偿片141出射后，在封装外壳12的收容空间122内的传播的距离缩小，从而靠近影像感测器10中心处的光线的聚焦点被调整至与远离影像感测器10中心处的光线聚焦点共面。可以理解，第一补偿片140和第二补偿片141的厚度并无限制，可根据第一补偿片140和第二补偿片141的折射率而定，只要能使光线在第一补偿片140和第二补偿片141内传播的光程增大一定的量即可。

当然，所述光学像差补偿片14不一定为仅包括第一补偿片140和第二补偿片141这两阶的阶梯形结构，可根据对于成像像差补偿精度的实际要求选择相应的阶数。

请一并参阅图1和图2，本技术方案还提供一种具有如第一实施例所述的影像感测器10的镜头模组100，其还包括用于收容所述影像感测器10的镜座101和与所述影像感测器10光学耦合的镜头102。

所述镜座101具有相连接的第一座体103和第二座体104。所述第一座体103用于容置所述影像感测器10，其包括相连接的第一底壁105和第一侧壁106。第一底壁105中心处具有通孔107，所述第二座体104自第一底壁105的通孔107边缘处垂直延伸。所述第二座体104的内径小于第一座体103的内径，其远离第一座体103的一端具有用于与所述镜头102相配合的内螺纹108。

所述镜头102连接于所述镜座101的第二座体104，其包括镜筒109和收容于所述镜筒109内的光学元件1010。

所述镜筒109包括相连接的第二侧壁1011和第二底壁1012。所述第二侧壁1011靠近所述镜座101，且具有外螺纹1013。所述外螺纹1013与所述内螺纹108相匹配从而使所述镜筒109连接于镜座101并使光学元件1010与镜座101内的影像感测器10光学耦合。所述第二底壁1012连接于第二侧壁1011远离镜座101的一端，其中心处开设有光圈孔1014用于供成像光线透过。

所述光学元件1010用于进行光学成像，本实施例中，其为一片透镜。

当光线进入镜头102并通过光学元件1010成像，可能会出现场曲现象，即，远离镜头102的光轴处的光线的聚焦点会偏离聚焦平面。由于所述影像感测器10的封装玻璃13具有光学像差补偿片14，该光学像差补偿片14可补偿靠近镜头102光轴处光线的光程，从而将该处的光线的聚焦点调整至与远离镜头102光轴处光线聚焦点共面，从而该影像感测器10可得到像差被校正的成像的电信号，提高镜头模组100成像清晰度。

请参阅图3，本技术方案第二实施例提供的影像感测器20与第一实施例影像感测器10大致相同，其区别在于，所述光学像差补偿片24远离封装玻璃23的表面25为抛物面。所述表面25向靠近光感测芯片21处凸出，且其与光感测芯片21中心相对的部位的厚度大于其与光感测芯片21周边相对的部位的厚度。

本实施例中，由于所述光学像差补偿片24的厚度是渐变的，对于与封装玻璃23中心处具有不同间距的光线的聚焦点，可具有不同程度的调整，从而可进一步提高对于镜头成像像差的补偿精度。

当然，本技术方案的影像感测器的形状并不限于为长方体形，从而封装玻璃的形状也可相应发生变化。且其封装方式并不限于为芯片尺寸封装(Chip Scale Package，CSP)，还可以为硅贯通电极封装(through silicon via，TSV)。

本技术方案提供的影像感测器的封装玻璃具有光学像差补偿片，无需改变光感测芯片的微透镜结构即可对镜头的光学成像的像差进行补偿，结构和制程简单。具有该影像感测器的镜头模组即使镜头中使用球面镜片，最终成像也不会发生场曲现象，成像清晰度高。

可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种影像感测器，其包括光感测芯片和封装玻璃，所述光感测芯片用于接收镜头的光信号并将其转化为电信号，所述封装玻璃与光感测芯片相对，用于保护光感测芯片，其特征在于，所述影像感测器还包括光学像差补偿片，所述光学像差补偿片设置于所述封装玻璃，所述光学像差补偿片的中心轴线与光感测芯片的中心轴线重合，所述光学像差补偿片的折射率大于空气的折射率且其与光感测芯片中心相对的部位的厚度大于其与光感测芯片周边相对的部位的厚度，以补偿镜头成像像差。

2.如权利要求1所述的影像感测器，其特征在于，所述光学像差补偿片与所述封装玻璃一体成型。

3.如权利要求1所述的影像感测器，其特征在于，所述封装玻璃与光感测芯片的间距小于40μm。

4.如权利要求3所述的影像感测器，其特征在于，所述光学像差补偿片设置于封装玻璃靠近光感测芯片的表面。

5.如权利要求1所述的影像感测器，其特征在于，所述光学像差补偿片远离封装玻璃的表面为抛物面。

6.如权利要求1所述的影像感测器，其特征在于，所述光学像差补偿片为阶梯形结构，其包括第一阶梯面、第二阶梯面以及连接面，所述第一阶梯面靠近封装玻璃，所述第二阶梯面远离封装玻璃，且与第一阶梯面平行，所述连接面连接于第一阶梯面和第二阶梯面之间。

7.如权利要求1所述的影像感测器，其特征在于，所述光感测芯片包括一个基板、多个光感测单元和多个微透镜，所述多个光感测单元形成于基板内，所述多个微透镜与多个光感测单元一一对应，用于将光线会聚至与之对应的光感测单元，以增大投射到该光感测单元的光通量。

8.如权利要求7所述的影像感测器，其特征在于，所述光感测芯片还包括多个滤光片，所述多个滤光片也与多个光感测单元一一对应，每一滤光片均设置于一个微透镜与一个光感测单元之间，用于仅使一单色光透过该滤光片到达相应的光感测单元。

9.一种具有如权利要求1所述的影像感测器的镜头模组，其特征在于，还包括镜座和镜头，所述影像感测器容置于所述镜座，所述镜头与所述影像感测器光学耦合。

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