发明内容
本发明的目的是提供一种光学模块,其具有可感测多个画面的功能并具有较小的尺寸。
本发明的另一目的是提供一种光学模块的制作方法,其可制作出上述光学模块,并具有较为简易的制作步骤。
本发明提供的光学模块适于分别接收第一光束与第二光束。此光学模块包括基板、第一光传感器、第二光传感器、第一成像系统以及第二成像系统。第一光传感器配置于基板上。第二光传感器配置于基板上。第一成像系统位于第一光传感器之上,且第一光束通过第一成像系统传递至第一光传感器。第一成像系统包括第一透光基板与至少一个第一光学组件,该至少一个第一光学组件配置于第一透光基板上。第二成像系统位于第二光传感器之上,且第二光束通过第二成像系统传递至第二光传感器。第二成像系统包括第二透光基板与至少一个第二光学组件,该至少一个第二光学组件配置于第二透光基板上。
在本发明的一实施例中,第一透光基板与第二透光基板实质上共享同一透光基板。在本发明的一实施例中,光学模块更包括一间隙层。间隙层配置于第一透光基板与基板之间以及第二透光基板与基板之间,以分别于第一透光基板与基板之间以及第二透光基板与基板之间保持第一间隙与第二间隙。在本发明的一实施例中,至少一个第一光学组件位于第一间隙中,至少一个第二光学组件位于第二间隙中。第一光束通过第一透光基板、第一光学组件以及第一间隙传递至第一光传感器,而第二光束通过第二透光基板、第二光学组件以及第二间隙传递至第二光传感器。
在本发明的一实施例中,第一成像系统更包括一第三透光基板,其位于第一透光基板与基板之间,且第三透光基板与第二透光基板共享同一透光基板。在本发明的一实施例中,光学模块更包括光学膜片,该膜片配置于第三透光基板上。在本发明的一实施例中,光学膜片包括红外光阻隔片、低通滤波片或高通滤波片。
在本发明的一实施例中,光学模块更包括多个间隙层,它们配置于第三透光基板与基板之间、第二透光基板与基板之间以及第一透光基板与第三透光基板之间,以分别于第一透光基板与第三透光基板之间、第二透光基板与基板之间以及第三透光基板与基板之间保持第一间隙、第二间隙与第三间隙。至少一个第一光学组件位于第一间隙中,而至少一个第二光学组件位于第二间隙中。在本发明的一实施例中,依序通过第一透光基板、第一光学组件与第一间隙的第一光束依序通过光学膜片、第三透光基板与第三间隙而传递至第一光传感器。
在本发明的一实施例中,第二透光基板位于第一透光基板与基板之间。第一透光基板具有一第一开口,以暴露出位于第二光传感器之上的部分第二透光基板,而第二透光基板具有一第二开口,以暴露出位于第一光传感器之上的部分第一透光基板。
在本发明的一实施例中,第一光传感器与第二光传感器包括互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor,CMOS)光传感器或电荷耦合组件(charge coupled devices,CCDs)。
本发明另提出一种光学模块的制作方法,其包括下列步骤。首先,提供具有至少一组光感测数组的基板,其中每一光感测数组至少包括一第一光传感器与一第二光传感器。而后,于基板上配置第一间隙层,其中第一间隙层具有多个第一开口,以暴露每一光感测数组中的第一光传感器与第二光传感器。之后,提供至少一块透镜基板于第一间隙层上,以分别于第一光传感器与第二光传感器之上形成第一成像系统与第二成像系统。
在本发明的一实施例中,至少一块透镜基板包括一第一透镜基板时,第一透镜基板包括一第一透光基板、至少一个第一光学组件与至少一个第二光学组件。第一光学组件与第二光学组件配置于第一透光基板上并分别对应第一光传感器与第二光传感器,以分别构成第一成像系统与第二成像系统。第一间隙层位于第一透镜基板与基板之间,以分别于第一光传感器与第一透光基板之间保持第一间隙以及于第二光传感器与第一透光基板之间保持第二间隙。在本发明的一实施例中,第一光学组件位于第一间隙中,而第二光学组件位于第二间隙中。
在本发明的一实施例中,至少一块透镜基板包括一第一透镜基板与一第二透镜基板时,制作方法更包括提供一第二间隙层。第二间隙层位于第一透镜基板与第二透镜基板之间,且第二透镜基板位于第一间隙层与基板之间。第二间隙层具有多个开口,它们分别位于每一光感测数组中的第一光传感器与第二光传感器之上。第一透镜基板包括一第一透光基板与至少一个第一光学组件,而第二透镜基板包括一第二透光基板与至少一个第二光学组件。第一光学组件与第二光学组件分别配置于第一透光基板与第二透光基板上并分别对应第一光传感器与第二光传感器,以分别构成第一成像系统与第二成像系统。第一间隙层位于第二透镜基板与基板之间,以分别于第一光传感器与第二透光基板之间保持第三间隙以及于第二光传感器与第二透光基板之间保持第二间隙。第二间隙层位于第一透镜基板与第二透镜基板之间,以于第一透镜基板与第二透镜基板之间保持第一间隙。
在本发明的一实施例中,第一光学组件位于第一间隙中,而第二光学组件位于第二间隙中。
在本发明的一实施例中,制作方法更包括于第二透光基板上形成光学膜片,其中光学膜片包括红外光阻隔片、低通滤波片或高通滤波片。
在本发明的一实施例中,制作方法更包括于第二透光基板上形成第三开口,以暴露出第一光传感器,其中第一间隙透过第三开口与第三间隙连通。
基于上述,本发明的光学模块将至少二个光传感器配置于同一基板上,并于这些光传感器上各自配置有独立的成像系统以使来自外部的光束可分别成像于这些传感器上,如此可使光学模块同时感测至少两种以上的影像画面。换言之,本发明的光学模块具有可感测多个画面的功能。此外,由于光学模块采用晶圆级的结构,因此光学模块可严格控制每一光传感器和与其所搭配的成像系统的相对位置及缩小整体的体积。另外,本发明所提供的制作光学模块的方法除了可制作出上述的光学模块外,更具有较为简易的制作步骤。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂,下文特举实施例,并配合附图作详细说明。
具体实施方式
第一实施例
图1为本发明第一实施例的光学模块的局部剖视图。请参考图1,本实施例的光学模块100适于分别接收第一光束L1与第二光束L2,其中第一光束L1与第二光束L2可以是各自带有相同或不同的影像信息的光束,且本实施例是以两道光束作为举例说明,但不限于此,光学模块可接收的影像光束的数量视其所配置的光传感器的数量而定。换言之,本实施例仅以两个光传感器的数量作为举例说明,但不局限于此,光传感器的数量亦可以两个以上。
请继续参考图1,光学模块100包括基板110、第一光传感器120、第二光传感器130、第一成像系统140以及第二成像系统150。第一光传感器120与第二光传感器130配置于基板110上。在本实施例中,基板110例如是半导体基材的基板,而第一光传感器120与第二光传感器130可以是互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor,CMOS)传感器或电荷耦合组件(charge coupled devices,CCDs)。
第一成像系统140位于第一光传感器120之上,且第一光束L1通过第一成像系统140传递至第一光传感器120,如图1所示。第一成像系统140包括第一透光基板142与至少一个第一光学组件144,其中至少一个第一光学组件144配置于第一透光基板142上。在本实施例中,第一透光基板142例如是玻璃基板,而第一光学组件144例如是透镜,其中此透镜可以是采用如图1所示的凸透镜,且此凸透镜的凸面为背向第一透光基板142的方向。然而,在其它未示出的实施例中,第一光学组件144也可采用凹透镜的设计,此部分依使用者的需求与设计而定。
另外,第二成像系统150位于第二光传感器130之上,且第二光束L2通过第二成像系统150而传递至第二光传感器130。第二成像系统150包括第二透光基板152与至少一个第二光学组件154,其中至少一个第二光学组件154配置于第二透光基板152上。在本实施例中,第二透光基板152例如是玻璃基板,而第二光学组件154例如是透镜,其中此透镜可以是采用如图1所示的凸透镜,且此凸透镜的凸面为背向第二透光基板152的方向。然而,在其它未示出的实施例中,第二光学组件154也可采用凹透镜的设计,此部分依使用者的需求与设计而定。
在光学模块100中,第一透光基板142与第二透光基板152实质上是共享同一透光基板102a,即第一透光基板142与第二透光基板152是属于同一块透光基板102a,如图1所示。如此,第一光学组件144与第二光学组件154在制作时便可同时制作于此同一透光基板102a上,而形成如图1所示的结构。在本实施例中,将上述的第一光学组件144与第二光学组件154制作于同一透光基板102a上的基板可视为透镜基板102。
另外,光学模块100更可包括间隙层160,其中,间隙层160配置于第一透光基板142与基板110之间以及第二透光基板152与基板110之间,以于第一透光基板142与基板110之间以及第二透光基板152与基板110之间分别保持第一间隙S1与第二间隙S2,如图1所示。在本实施例中,间隙层160的材质可采用透光或不易透光的材质,其中优选为不易透光材质。另外,间隙层160的厚度可依第一成像系统140以及第二成像系统150所需的成像距离而定。
请继续参考图1,第一光学组件144与第二光学组件154分别位于第一间隙S1与第二间隙S2中,且带有影像信息的第一光束L1可通过第一透光基板142、第一光学组件144以及第一间隙S1而传递至第一光传感器120,而带有另一影像信息的第二光束L2可通过第二透光基板152、第二光学组件154以及第二间隙S2而传递至第二光传感器130。如此一来,光学模块100便可分别感测到两种画面信息。
基于上述,本实施例的光学模块100透过将第一光传感器120与第二光传感器130配置于同一基板110上,并使用独立的成像系统140、150以将光束L1、L2分别成像于第一光传感器120与第二光传感器130上,藉此可使光学模块100同时感测两种影像画面。
另外,当光学模块100上配置有更多的光传感器于基板110上并各自搭配独立的光学系统以使多道光束分别成像于这些光传感器上时,可使光学模块100具有多画面感测的功能,从而可应用于3D相机或是医疗诊断仪器上。此外,当光学模块100应用于3D相机或医疗诊断仪器时,基于光学模块100是采用晶圆级的结构,因此可严格控制每一光传感器与其所搭配的成像系统的相对位置、并可缩小3D相机或医疗诊断仪器整体的体积,以及简化其电路设计。
基于上述,本发明另提供一种制作出上述光学模块100的方法,对其说明如下。
图2A~图2C为本发明第一实施例的光学模块的制作流程图。请参考图2A,首先,提供具有至少一个光感测数组212的基板210,其中每一光感测数组212至少包括有前述的第一光传感器120与第二光传感器130。在本实施例中,图2A所示出的光感测数组212的数量为多个,且这些光感测数组212之间可设置有多条虚拟的分隔线214,以利于在后续的切割制造工艺中可根据分隔线214进行切割而形成各自独立的光学模块。
接着,提供间隙层220,并将此间隙层220配置于基板210上,如图2B所示,其中,间隙层220具有多个开口222,而这些开口222可暴露每一光感测数组212中的第一光传感器120与第二光传感器130。在本实施例中,间隙层220例如是前述的间隙层160。
然后,提供前述的透镜基板102于间隙层220上,并组合基板210、间隙层220与透镜基板102,则可分别于第一光传感器120与第二光传感器130之上形成前述的第一成像系统140与第二成像系统150,如图1与图2C所示。在本实施例中,可分别提供基板210、间隙层220与透镜基板102后,再将此三个构件对位组合后,并沿着前述的分隔线214进行切割制造工艺,则可形成多个如图1所示的光学模块100。
由上述的制作方法可知,制作光学模块100的方法仅需分别提供所需的具有光感测数组的基板、具有暴露出光感测数组的开口的间隙层以及具有对应于各光传感器的光学系统的透镜基板,而后再将这些构件对位组合,则可形成如图1所示的光学模块100。换言之,若将制作此光学模块100的方法应用于制作3D相机或医疗诊断仪器时,则可缩短制作3D相机或医疗诊断仪器的模块制造工艺。
第二实施例
图3为本发明第二实施例的光学模块的局部剖视图。请参考图3,本实施例的光学模块300与光学模块100结构相似,二者不同处在于,第一成像系统140a更包括第三透光基板146,其中第三透光基板146位于第一透光基板142与基板110之间,且第三透光基板146与第二透光基板152实质上共享同一透光基板103a。换言之,本实施例的光学模块300具有两个透镜基板101、103,其中透镜基板103位于透镜基板101与基板110之间,且透镜基板101为第一透光基板142与第一光学组件144的组合,而透镜基板103则为第二透光基板152、第二光学组件154与第三透光基板146的组合。
在本实施例中,光学模块300更包括多个间隙层310,其中,这些间隙层310配置于第一透光基板142与第三透光基板146之间、第二透光基板152与基板110之间以及第三透光基板146与基板110之间,以分别于第一透光基板142与第三透光基板146之间、第二透光基板152与基板110之间以及第三透光基板146与基板110之间保持第一间隙S1、第二间隙S2与第三间隙S3,其中第一成像系统140a的第一光学组件144位于第一间隙S1中,而第二成像系统150的第二光学组件154位于第二间隙S2中,如图3所示。
另外,为了提高光学模块300的成像质量或光学特性,光学模块300更包括光学膜片320,其中,光学膜片320配置于透光基板103a上,如图3所示。在本实施例中,光学膜片320例如是红外光阻隔片、低通滤波片或高通滤波片等。详细而言,依序通过第一透光基板142、第一光学组件144与第一间隙S1的第一光束L1可依序通过光学膜片320、第三透光基板146与第三间隙S3而传递至第一光传感器120。而第二光束L2可依序通过光学膜片320、第二透光基板152、第二光学组件154与第二间隙S2而传递至第二光传感器130。因此,本实施例的光学模块300同样地可分别搭配使用独立的成像系统140a、150以分别成像于第一光传感器120与第二光传感器130上,藉此可使光学模块300同时感测两种影像画面。其中,在未示出的实施例中,若光学膜片320仅配置于第三透光基板146上,而没有配置到第二透光基板152时,则第二光束L2便可依序通过第二透光基板152、第二光学组件154与第二间隙S2而传递至第二光传感器130。
值得一提的是,由于第一光学组件144与第二光学组件154是配置于不同的透光基板上,因此第一光学组件144与第二光学组件154相对于基板110的距离便会不同。如此,第一光学组件144与第二光学组件154可分别使用不同焦距的透镜,而使光束L1、L2可较佳地成像于第一光传感器120与第二光传感器130上。
基于上述,本实施例的光学模块300与光学模块100结构相似,且二者所采用的概念亦相近,因此,光学模块300同样具有前述光学模块100所提及的优点,在此便不再赘述。
另外,本实施例亦提出一种制作上述光学模块300的方法,对其说明如下。
由于光学模块300具有两个透镜基板101、103,因此相较于光学模块100的制作方法,本实施例在提供前述具有至少一个光感测数组212的基板210之后,可分别提供图3所绘示的间隙层310、透镜基板103、光学膜片320、间隙层310与透镜基板101,并将这些构件依序地配置于基板210上,再将这些构件对位组合。如此则可形成如图3所绘示的光学模块300,其中较为详细的步骤与描述可参考并应用前实施例的光学模块100的制作方法,在此不再赘述。
同样地,由于制作光学模块300的方法与制作光学模块100的方法相似,因此,本实施例的制作光学模块300的方法同样具有前述制作光学模块100的方法所描述的优点,在此便不再赘述。
第三实施例
图4为本发明第三实施例的光学模块的局部剖视图。请参考图4,本实施例的光学模块400与光学模块300结构相似,二者不同处在于,第二透光基板152位于第一透光基板142与基板110之间,且第一透光基板142具有第一开口P1,以暴露出位于第二光传感器130之上的部分第二透光基板142,而第二透光基板152具有第二开口P2,以暴露出位于第一光传感器120之上的部分第一透光基板142。换言之,本实施例的光学模块400具有两个透镜基板105、107,其中透镜基板107位于透镜基板105与基板110之间,且透镜基板105由第一透光基板142与第一光学组件144组合,而透镜基板107则由第二透光基板152与第二光学组件154组合,如图4所示。
在本实施例中,光学模块400更包括多个间隙层410,其中,这些间隙层410配置于透镜基板107与基板110之间以及透镜基板105与透镜基板107之间,以分别于第一透光基板142与第二透光基板152之间、第二光传感器130与第二透光基板152之间以及第一光传感器120与第二透光基板152之间保持第一间隙S1、第二间隙S2与第三间隙S3,其中第一成像系统140a的第一光学组件144位于第一间隙S1中,而第二成像系统150a的第二光学组件154位于第二间隙S2中,如图4所示。另外,第一间隙S1透过上述的第二开口P2与第三间隙S3连通。
在本实施例中,依序通过第一透光基板142、第一光学组件144与第一间隙S1的第一光束L1可依序通过第二开口P2与第三间隙S3而传递至第一光传感器120。而第二光束L2可依序通过第一开口P1、第二透光基板152、第二光学组件154与第二间隙S2而传递至第二光传感器130。因此,本实施例之光学模块400同样地使用各自独立的成像系统140a、150a将光束L1、L2分别成像于第一光传感器120与第二光传感器130上,而可使光学模块400可同时感测两种影像画面。
同样地,由于第一光学组件144与第二光学组件154相对于基板110的距离不同,因此第一光学组件144与第二光学组件154亦可分别采用不同焦距的透镜,而使得光束L1、L2可较佳地成像于第一光传感器120与第二光传感器130上。
基于上述,本实施例的光学模块400与光学模块300结构相似,且二者所采用的概念亦相近,因此,光学模块400同样具有前述光学模块300所提及的优点,在此便不再赘述。
另外,本实施例亦提出一种制作上述光学模块400的方法,对其说明如下。
由于光学模块400具有两个透镜基板105、107,因此相似于光学模块300的制作方法,本实施例在提供前述具有至少一个光感测数组212的基板210之后,可分别提供图4所绘示的间隙层410、透镜基板107、间隙层410与透镜基板105,并将这些构件依序地配置于基板210上,并将这些构件对位组合。如此则可形成如图4所绘示的光学模块400,其中更为详细的步骤与描述可参考及应用前实施例的光学模块100或300的制作方法,在此便不再赘述。
同样地,由于制作光学模块400的方法与制作光学模块300的方法相似,因此,本实施例的制作光学模块400的方法同样具有前述制作光学模块100、300的方法所描述的优点,在此便不再赘述。
另外,为了提高上述光学模块400的成像质量或光学特性,光学模块400a更可包括光学膜片420,其中光学膜片420配置于第二透光基板152上,如图5所示。在本实施例中,光学膜片420例如是红外光阻隔片、低通滤波片或高通滤波片等。详细而言,依序通过第一透光基板142、第一光学组件144与第一间隙S1的第一光束L1可通过光学膜片420传递至第一光传感器120。而第二光束L2可依序通过光学膜片420、第二透光基板152、第二光学组件154与第二间隙S2而传递至第二光传感器130。换言之,本实施例的光学模块400a同样可分别搭配使用独立的成像系统140a、150a以分别成像于第一光传感器120与第二光传感器130上,藉此使光学模块400a可同时感测两种影像画面。
综上所述,本发明的光学模块将至少二个光传感器配置于同一基板上,并于这些光传感器上各自配置有独立的成像系统以使来自外部的光束可分别成像于这些传感器上,如此可使光学模块同时感测至少两种以上的影像画面。换言之,本发明的光学模块具有可感测多个画面的功能,从而可应用于3D相机或医疗诊断仪器上。
此外,由于光学模块采用晶圆级的结构,因此当光学模块应用于3D相机或医疗诊断仪器时,便可严格控制每一光传感器与其所搭配的成像系统的相对位置、缩小3D相机或医疗诊断仪器整体的体积以及简化其电路设计。
另外,本发明所提供的制作光学模块的方法仅需分别提供所需的具有光感测数组的基板、具有暴露出光感测数组的开口的间隙层以及具有对应于各光传感器的光学系统的透镜基板,甚至设置可提高光学模块的成像质量或光学特性的光学膜片,而后再将这些构件对位组合,便可形成多个光学模块。换言之,本发明所提供制作此光学模块的方法具有较为简易的制作步骤。
虽然本发明已以实施例揭露如上,然其并非用以限定本发明,任何所属技术领域的技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作些许更动与润饰,故本发明的保护范围应以所附权利要求界定的范围为准。