CN102169197A - 透镜阵列 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种透镜阵列。该透镜阵列包含：基板，所述基板中形成多个通孔；和多个透镜，所述多个透镜通过分别填充所述多个通孔而设置在所述基板中。将对入射光不透明的突部设置在所述通孔中，作为截除入射到除开口部分以外的部分上的光的光圈。并且，所述突部在一个垂直于埋置在所述通孔中的所述透镜的光轴的平面内，从所述通孔的内壁朝所述透镜的光轴延伸，从而围绕所述光轴构成所述开口部分。

Description

透镜阵列
技术领域
本发明涉及透镜阵列。
背景技术
如今，作为电子设备的移动终端如便携式电话、PDA(个人数字助理)等装备有小型并且薄型的摄像装置(image pickup unit)。通常，这样的摄像装置配备固态摄像器件如CCD(电荷耦合器件)图像传感器、CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器等，以及一个以上用于在固态摄像器件上形成目标图像的透镜。
依照移动终端尺寸和厚度的减小，摄像装置也需要尺寸和厚度的进一步减小。并且，摄像装置在生产时需要具有更好的产率。为了符合这样的要求，建议了如下方法：将一个以上其中多个透镜分别对准的透镜阵列叠置在其中将多个固态摄像器件对准的传感器阵列上，然后通过切割所得层压结构体使得每个摄像装置包含固体摄像器件和透镜，大规模制备摄像装置(例如，见专利文件1(WO-A-2008/102648，对应于US-A-2010/0046096))。
作为用于以上应用中的透镜阵列，专利文件1公开了由基板和透镜构件构成透镜，其中将由树脂材料制成的透镜构件接合在由透光材料如玻璃等形成的平行板基板的表面。并且，专利文件2(WO-A-2009/076790，对应于EP-A-2225097)公开了在基板中形成通孔并且由填充在通孔中的树脂材料形成透镜。
在专利文件1中描述的透镜阵列中，无法使透镜的各个部分的厚度小于基板的厚度，并因而限制了透镜厚度的减小。反之，根据在专利文件2中描述的透镜阵列，透镜被设置在基板中的通孔中，并因而可以形成其部分的厚度小于基板厚度的透镜。
此外，一般将用于调节图像亮度的光圈光阑(aperture diaphragm)装配到摄像装置上(例如，见专利文件1和专利文件3(JP-B-3926380，对应于 US-A-2009/0279188))。在专利文件1中，还描述了这样的结构体：通过涂布方法如涂覆、真空沉积等在基板上形成光圈图案，从而将光圈与透镜整体地安置在透镜中。并且，在专利文件3中，描述了这样的结构体：将由不同于透镜的材料形成的光圈安置在透镜的外部。
根据专利文件1中所述的结构体，在组装摄像装置时不需要透镜和光圈之间的对准，并且还可以将光圈一起装配到多个摄像装置中。因此，这样的结构体适于大规模生产摄像装置。然而，光圈的最佳位置取决于光学系统的结构而不同。例如，取决于光学系统的结构，甚至在透镜的内部，距离入射表面的最佳距离也不同。在专利文件1所述的结构体中，光圈的位置被限制在基板的表面，并因此无法改变。
发明内容
本发明的一个示例性方面是提高光圈在透镜阵列中位置的灵活性，所述透镜阵列设置有其中分别整体地设置光圈的多个透镜。
根据本发明的一个方面，所述透镜阵列包含：基板，所述基板中形成多个通孔；和多个透镜，所述多个透镜通过分别填充所述多个通孔而设置在所述基板中。将对入射光不透明的突部设置在所述通孔中，作为截除入射到除开口部分以外的部分上的光的光圈。并且，所述突部在一个垂直于埋置在所述通孔中的所述透镜的光轴的平面内，从所述通孔的内壁朝所述透镜的光轴延伸，从而围绕所述光轴构成所述开口部分。
根据本发明的一个方面，光圈的位置可以在通孔的深度方向变化。即，可以提高光圈位置的灵活性。
附图说明
图1是为了说明本发明的一个实施方案而显示摄像装置的一个实例的图。
图2是为了说明本发明的实施方案而显示透镜阵列的一个实例的图。
图3是显示图2中的透镜阵列沿III-III线截取的截面图。
图4A至4D是显示制备图2中透镜阵列中包含的基板的方法的一个实例的图。
图5是显示用于制备图2中透镜阵列的成型模具(molding die)的一个实例的图。
图6A至6C是显示制备图2中透镜阵列的方法的一个实例的图。
图7是显示图2中透镜阵列的一种变体的图。
图8是显示图2中透镜阵列的另一种变体的图。
图9是为了说明本发明实施方案而显示透镜阵列的另一个实例的图。
图10A是10B是显示图9中的透镜阵列的变体的图。
图11A和11B是显示制备图1中摄像装置的方法的一个实例的图。
图12A至12C是显示图11A和11B中的制备摄像装置的方法的一种变体的图。
图13是显示制备图1中摄像装置的方法的另一个实例的图。
具体实施方式
图1显示摄像装置的一个实例。
摄像装置1包括包含固态成像器件22的传感器组件2，和包含透镜32的透镜组件3。
传感器组件2具有晶片(wafer piece)21。例如，晶片21是由半导体如硅形成的，并且形成为当从上面看时大体是矩形的形状。固态成像器件22设置在晶片21的几乎中心的部分。固态成像器件22由例如CCD图像传感器、CMOS图像传感器等形成。对晶片21应用众所周知的膜形成步骤、光刻步骤、蚀刻步骤、杂质注入步骤等，并因而此固态成像器件22由在晶片21上形成的光接受区域、电极、绝缘膜、布线等构成。
透镜组件3具有基板片31和透镜32。当从上面看时，基板片31形成为几乎与传感器组件2的晶片21相同的大体矩形的形状。在厚度方向穿过基板片31的通孔34形成于基板片31的中心部分中。在此通孔34中设置光圈36。设置透镜32以填充通孔34，并且将其固定到基板片31。在所有示例的实例中使光学表面33成形为凸球面，但是可以根据应用采用由凸球面、凹球面、非球面、平面构成的各种组合。
在基板片31和传感器组件2的晶片21之间插入隔体(spacer)35的情况下，将透镜组件3层压在传感器组件2上。透镜32在固态成像器件22 的光接受区域中形成目标的图像。优选地，基板片31具有遮光性质。因此，可以防止对于成像不必要的光穿过基板片31并且入射到固态成像器件22上这样的情况。在示例性的实例中，层压在传感器组件2上的透镜组件3仅1个，然而可以将多个透镜组件3层压在传感器组件2上。
不具体限制隔体35的形状，只要可以将透镜组件3稳定在传感器组件2上即可。优选地，隔体35应当成形为围绕固态成像器件22的框架。当隔体35成形为框架时，在传感器组件2和透镜组件3之间形成的空间可以与外部隔绝。作为结果，可以防止异物如灰尘等进入在传感器组件2和透镜组件3之间形成的空间中，并且可以防止异物粘附到固态成像器件22或透镜32上。在此情况下，当对隔体35提供遮光性质时，也可以防止对于成像不必要的光穿过传感器组件2和透镜组件3之间的区域入射到固态成像器件22上这样的情况。
典型地，将如上构造的摄像装置1回流安装(reflow-mount)在移动终端的电路基板上。更具体地，预先将焊膏印刷在电路基板中将要安装摄像装置1的位置，并将摄像装置1安置于该位置上。然后，对包括此摄像装置1的电路基板应用加热处理如红外线照射、吹送热空气等。因此，焊料熔化然后变为固体，并从而将摄像装置1安装在电路基板上。
图2和图3显示透镜阵列的一个实例。
图2和图3中所示的透镜阵列5具有基板30和多个透镜32。以上透镜组件3通过以下方法而获得：通过切割基板30，然后将透镜阵列5分割为各自包含透镜32。换言之，透镜阵列5是以上透镜组件3的组合件。
将基板30形成为像晶片(圆形板)，并且典型地，基板30的直径为6英寸、8英寸或12英寸。在基板30中形成分别在厚度方向穿过的多个通孔34。通孔34以矩阵方式排列，并且典型地，几千个通孔34排列在具有以上尺寸的基板30上。在此情况下，基板30的外形不限于晶片形并且，例如可以采用矩形。同样，通孔34的排列也不限于矩阵型。例如，可以采用放射状排列、同轴环状排列或其它二维排列，并且也可以采用一维排列。
在通孔34中设置光圈36。光圈36在一个垂直于埋置在通孔34中的透镜32的光轴的平面内与基板30整体地形成为环状突部。将此环状突部 成形为从通孔34的内壁以相对于透镜32的光轴的对称方式朝向透镜32的光轴突出。光圈36围绕透镜32的光轴构成开口，并且对于入射到透镜32上的光是不透明的。因此，光圈36允许入射到透镜32上的部分光线穿过开口部分37，并且遮蔽剩余的光。根据以上摄像装置1(见图1)中的光学系统的结构，光圈36被安置在通孔34的深度方向上的适当位置。在示例性的实例中，将光圈36安置在对应于通孔34的深度方向上的几乎中心的位置。
设置透镜32以填充通孔34，并且所述透镜32包含光圈36。将透镜32设置为包含与基板30形成为整体的光圈36，并将此光圈36置于通孔34的深度方向。因此，在基板30和透镜32之间产生了防止透镜32在通孔34的深度方向位移的机械卡合(mechanical engagement)。作为结果，透镜32在基板30中的固定得以稳定。
此外，通过填充通孔34设置的透镜32可以整个由单一的材料形成，并且在光学性能方面优异。即，在透镜32的光轴上不形成光学特性如折射率等相互不同的材料之间的边界，从而可以抑制在边界发生的光反射以及由于这样的反射而导致的图像的光斑(flare)或重影(ghost)。
如所示例的实例，与基板30相比，光圈36的厚度足够薄，并且优选应当将光圈36的厚度设定为基板30厚度的1/10以下。据此，可以抑制在光圈36的构成开口部分37的边缘部分处发生的光反射以及由于这样的反射而导致的图像光斑或重影。在此情况下，即使在形成较厚的光圈36的情况下，也可以通过使光圈36的边缘部分或整个光圈36形成为锥形而具有尖锐的边缘部分来抑制图像的光斑或重影的发生。
以下将说明制备图2中的透镜阵列的方法的一个实例。
图4A至4C显示制备图2中的透镜阵列中包含的基板的方法的一个实例。
图4A至4C的实例显示其中通过对基板材料40应用喷砂加工(blasting process)而共同形成多个通孔34、并从而获得基板30的情况。将基板材料40形成为具有与基板30相同的外部形状和相同厚度。作为基板材料40(基板30)的材料，可以采用玻璃、硅、金属如SUS等，树脂如丙烯酸类、环氧树脂、PAI(聚酰胺酰亚胺)、PES(聚醚砜)等以及其它材料。
如图4A中所示，在图4A中基板材料40的上侧的表面(在下文中称为“上表面”)上和下侧的表面上(在下文中称为“下表面”)分别设置喷砂掩模(blast mask)41。在喷砂掩模41中以与多个通孔34的排列相同的排列形成多个孔42。喷砂掩模41将基板材料40的表面的多个区域暴露。孔42的直径具有与通孔34(见图3)的开口相同的直径。
如图4B中所示，分别在基板材料40的上表面侧和下表面侧应用喷砂加工，从而将基板材料40的暴露区域去除，并且还在基板材料40的上表面侧和下表面侧上分别形成多个凹部34a。在一对垂直对准的凹部34a之间留下预定厚度的隔离部34b。在分别从上表面侧和下表面侧应用的喷砂加工中，通过控制加工时间、加工压力等改变上表面侧的凹部34a的深度以及下表面侧的凹部34a的深度。因此，可以充分地调节隔离部34b的厚度和隔离部34b在基板材料40厚度方向的位置。
如图4C中所示，在每个隔离部34b的上表面设置喷砂掩模43。在喷砂掩模43中形成孔44以将隔离部34b上表面的中心部分的区域暴露。暴露区域具有与光圈36的开口部分37(见图3)的直径相同的直径。
如图4D中所示，以将隔离部34b的中心部分中暴露的区域完全去除并还在隔离部34b的中心部分中形成连通孔34c的方式应用喷砂加工。一对凹部34a经由连通孔34c彼此连通。通孔34由一对凹部34a和连通孔34c组成，并且其中形成连通孔34c的隔离部34b构成光圈36。
以上实例显示了其中通过对基板材料40应用喷砂加工形成通孔34的情况。在此情况下，通孔34可以通过蚀刻加工形成。
光圈36与基板30形成为整体，并且光圈36需要具有遮光性质。因此，例如，当不透明材料如硅、金属、树脂如PAI等用作基板30的材料时，或者当着黑色的透明材料如玻璃、树脂如丙烯酸类、环氧树脂、PES等用作基板30的材料时，都可以对与基板30形成为整体的光圈36提供遮光性质。此外，不论基板30的材料是否透明，都可以通过用黑色涂料涂覆光圈36的表面或用铬镀敷光圈36的表面来对光圈36提供遮光性质。
图5显示用于制备图2中透镜阵列的成型模具的一个实例。
图5中所示的成型模具50用于通过将树脂材料压缩来使透镜32成型，并且具有上模51和下模52。
将多个成形为透镜32的一个光学表面33的相反表面的成型表面53，以与透镜阵列5的多个透镜32的排列相同的排列的形式设置在与下模52相对的上模51的相对表面上。此外，将多个成形为透镜32的另一个光学表面33的相反表面的成型表面54，以与透镜阵列5的多个透镜32的排列相同的排列形式，设置在与上模51相对的下模52的相对表面上。
安置上模51和下模52以将基板30置于它们之间。用于形成透镜32的腔室C由上模51的成型表面53和与上模51配对的下模52的成型表面54、以及置于成型表面53、54之间的基板30的通孔34的内表面构成。
作为构成透镜32的树脂材料，例如可以使用可能量固化的树脂复合材料。作为可能量固化的树脂复合材料，可以采用通过热固化的树脂复合材料和通过活性能量射线的照射(例如，紫外线照射，电子束照射)固化的树脂复合材料中的任一种。
从可成型性，如成型形状的转印性等的观点来看，优选的是构成透镜32的树脂复合材料应当在该树脂复合材料固化前具有适当的流动性。具体地，树脂复合材料在室温是液体，并且优选粘度为约1000至50000mPa·s的树脂复合材料。
而且，优选的是，构成透镜32的树脂复合材料应当具有在这样的树脂复合材料固化后的整个回流阶段不引起热变形的耐热性。从以上观点来看，固化树脂复合材料的玻璃化转变温度应当优选设定在200℃以上，更优选250℃以上，并且特别优选300℃以上。为了对树脂复合材料赋予高的耐热性，必要的是应当将迁移性限制在分子水平。作为有效的方法，列举了(1)用于提高每单位体积的交联密度的方法，(2)利用具有刚性环结构体的树脂的方法(例如，具有以下结构的树脂：脂环结构如环己烷、降冰片烷、四环十二烷等，芳环结构如苯、萘等，和轴节(cardo)结构如9，9’-联苯基芴等，或螺结构如螺二茚满等，具体地，例如在JP-A-9-137043、JP-A-10-67970、JP-A-2003-55316、JP-A-2007-334018、JP-A-2007-238883等中描述的树脂)，(3)用于均匀分散高Tg材料如无机细粒等的方法(例如，JP-A-5-209027、JP-A-10-298265等中描述)等。可以将多个这样的方法组合使用。优选的是应当在不损害其它特性如流动性、收缩率和折射率等的范围内使用这样的组合。
而且，从形状转印精度的观点来看，优选的是应当采用由固化反应引起的体积收缩率小的树脂复合材料作为构成透镜32的树脂复合材料。树脂复合材料的固化收缩率应当优选设定为10％以下，更优选5％以下，并且特别优选3％以下。作为固化收缩率低的树脂复合材料，可以列举例如(1)包含高分子量固化剂(预聚物等)的树脂复合材料(例如在JP-A-2001-19740、JP-A-2004-302293、JP-A-2007-211247等中描述的。高分子量固化剂的数均分子量应当优选设定在200至100,000的范围内，更优选在500至50,000的范围内，并且特别优选在1,000至20,000的范围内。并且，通过固化剂的数均分子量/固化反应基团数计算的比例应当优选设定在50至10,000的范围内，更优选在100至5,000的范围内，并且特别优选在200至3,000的范围内)，(2)包含非反应性材料(有机/无机细粒、非反应性树脂等)的树脂复合材料(例如，在JP-A-6-298883、JP-A-2001-247793、JP-A-2006-225434等中描述的)，(3)包含低收缩率交联反应基团的树脂复合材料(例如，开环聚合基团(例如，环氧基(例如，JP-A-2004-210932等中描述的)、氧杂环丁基(oxetanyl group)(例如，JP-A-8-134405等描述的)、环硫化物基团(例如，JP-A-2002-105110等中描述的)、环状碳酸酯基团(例如，JP-A-7-62065等中描述的)等)、烯醇/硫醇(en/thiol)固化基团(例如，JP-A-2003-20334等中描述的)、氢化硅烷化固化基团(例如，JP-A-2005-15666等中描述的)等)，(4)包含刚性骨架树脂(芴、金刚烷、异佛尔酮等)的树脂复合材料(例如，JP-A-9-137043等中描述的)，(5)其中形成了包含不同聚合基团的两种单体的互穿网络(所谓IPN结构)的树脂复合材料(例如，JP-A-2006-131868等中描述的)，(6)包含膨胀性材料的树脂复合材料(例如，JP-A-2004-2719、JP-A-2008-238417等中描述的)，等等，并且这些树脂复合材料可以优选在本发明中使用。并且，从物理性质优化的观点来看，优选的是上述多种固化收缩率减小方法应当组合使用(例如，包含开环聚合基团的预聚物和包含细粒的树脂复合材料等)。
并且，两种以上阿贝数(Abbe’s number)不同的、例如阿贝数高和低的树脂的混合物适于作为构成透镜32的树脂复合材料。在高阿贝数一方的树脂中，阿贝数(vd)应当优选设定为50以上，更优选55以上，并且特别优选60以上。并且，折射率(nd)应当优选设定为1.52以上，更优选1.55 以上，并且特别优选1.57以上。作为这样的树脂，脂族树脂是优选的，并且具有脂环结构的树脂(例如，具有环结构如环己烷、降冰片烷、金刚烷、三环癸烷、四环十二烷等的树脂。具体地，例如在JP-A-10-152551、JP-A-2002-212500、JP-A-2003-20334、JP-A-2004-210932、JP-A-2006-199790、JP-A-2007-2144、JP-A-2007-284650、JP-A-2008-105999等中描述的树脂)是特别优选的。在低阿贝数一方的树脂中，阿贝数(vd)应当优选设定为优选30以下，更优选25以下，并且特别优选20以下。并且，折射率(nd)应当优选设定为1.60以上，更优选1.63以上，并且特别优选1.65以上。作为这样的树脂，具有芳烃结构的树脂是优选的。例如，包含结构如9，9’-二芳基芴、萘、苯并噻唑、苯并三唑等的树脂(具体地，例如在JP-A-60-38411、JP-A-10-67977、JP-A-2002-47335、JP-A-2003-238884、JP-A-2004-83855、JP-A-2005-325331、JP-A-2007-238883、WO-A-2006/095610、JP-B-2537540等中描述的树脂)是优选的。
并且，优选的是，为了提高折射率或者调节阿贝数，应当将无机细粒分散到构成透镜32的树脂复合材料的基体中。作为无机细粒，可以列举例如氧化物细粒、硫化物细粒、硒化物细粒和碲化物细粒。更具体地，可以列举例如，由氧化锆、氧化钛、氧化锌、氧化锡、氧化铌、氧化铈、氧化铝、氧化镧、氧化钇、硫化锌等组成的细粒。特别地，优选的是应当将由氧化镧、氧化铝、氧化锆等组成的细粒分散到高阿贝数的树脂中，同时优选的是应当将由氧化钛、氧化锡、氧化锆等组成的细粒分散到低阿贝数的树脂中。可以单独使用无机细粒，或者可以将两种以上的无机细粒组合使用。并且，可以采用包含多种组分的复合材料。并且，对于降低光催化活性、减少水吸收等多种目的，可以将不同类型的金属掺杂到无机细粒中，可以用不同类型的金属氧化物如二氧化硅、氧化铝等包覆无机细粒的表面层，或者可以通过以下试剂将无机细粒的表面改性：硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、有机酸(羧酸类、磺酸类、磷酸类、膦酸类等)、具有有机酸基团的分散剂等。通常，无机细粒的数均粒子尺寸可以设定为约1nm至1000nm。在此情况下，如果粒子的尺寸太小，则材料的特性在一些情况下变化，而如果粒子尺寸太大，则瑞利散射的影响将变得显著。因此，粒子尺寸应 当优选设定为1nm至15nm，更优选2nm至10nm，并且特别优选3nm至7nm。并且，适宜的是粒子尺寸的粒子尺寸分布应当设定为尽可能窄。可以考虑各种限定这样的单分散粒子的方式。例如，JP-A-2006-160992中描述的数值规定范围属于粒子尺寸分布的优选范围。在此，以上数均初级粒子尺寸可以通过例如X-射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等测量。在22℃和589nm的波长时，无机细粒的折射率应当优选设定为1.90至3.00，更优选1.90至2.70，并且特别优选2.00至2.70。从透明度和更高折射率的观点来看，无机细粒在树脂中的含量应当优选设定为5质量％以上，更优选10至70质量％，并且特别优选30至60质量％。
为了将细粒均匀地分散到树脂复合材料中，适宜的是应当通过适当地使用例如以下各项来分散细粒：包含具有与构成基体的树脂单体的反应性的官能团的分散剂(例如，在JP-A-2007-238884的实施方案等中描述的)，由疏水链段和亲水链段构成的嵌段共聚物(例如，JP-A-2007-211164中描述的)，包含可以与无机细粒在聚合物末端或侧链发生任何化学反应的官能团的树脂(例如，JP-A-2007-238929、JP-A-2007-238930等中描述的)等。
并且，为了提高透镜32和基板30之间的结合强度，可以在构成透镜32的树脂复合材料中适当地混合偶联剂，例如，可以混合硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂等，以改善无机材料的粘合性。
并且，可以在构成透镜32的树脂复合材料中适当地混合添加剂。可以混合例如公知的脱模剂如硅氧烷系化学试剂、氟系化学试剂、含长链烷基的化学试剂等、抗氧化剂如受阻酚等，等等。
并且，如有必要，可以在构成透镜32的树脂复合材料中混合固化催化剂或引发剂。具体地，可以列举例如通过利用热或活性能量射线的作用促进固化反应(自由基聚合或离子聚合)的化合物，其描述在JP-A-2005-92099(段落号[0063]至[0070])等中。基于催化剂或引发剂的类型、固化反应部分的不同等，固化促进剂等的添加量是不同的，并且这样的添加量不能无条件地指定。通常，相对于固化反应树脂复合材料的全部固体含量，优选这样的添加量应当设定为约0.1至15质量％，并且更优选这样的添加量设定为约0.5至5质量％。
构成透镜32的树脂复合材料可以通过适当地混合上述组分制备。此 时，在可以将其它组分溶解在液体解聚单体(反应性稀释剂)等中时，不需要单独添加溶剂。然而，当其它单体不适用于这种情况时，在可固化树脂复合材料的制备中可以通过使用溶剂溶解各个构成组分。可以用于固化反应树脂复合材料中的溶剂不受特别的限制，并且可以适当地选择，条件是这种溶剂不导致复合材料沉淀并且可以均匀溶解或分散。具体地，可以列举例如，酮类(例如，丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮等)、酯类(例如，乙酸乙酯、乙酸丁酯等)，醚类(例如，四氢呋喃，1，4-二 
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烷等)、醇类(例如，甲醇、乙醇、异丙烯、丁醇、乙二醇等)、芳烃(例如，甲苯、二甲苯等)、水等。当可固化复合材料包含溶剂时，优选模形状转印操作(mold form transferring operation)应在溶剂干燥后进行。
当可能量固化的树脂复合材料用作构成透镜32的树脂复合材料时，可以根据树脂复合材料适当地选择上模51和下模52的材料。即，当热固性树脂用作树脂复合材料时，采用例如在导热性方面优异的金属材料如镍等、或透射红外线的材料如玻璃等作为模的材料。并且，当可UV固化的树脂用作树脂复合材料时，采用例如透射紫外线的材料如玻璃等作为模的材料。并且，当可电子束固化的树脂用作树脂复合材料时，采用透射电子束的材料作为模的材料。
图6A至6C显示制备图2中的透镜阵列的方法的一个实例。
如图6A中所示，将下模52设置在基板30上。将基板30中的通孔34安置在下模52的成型表面54上。然后，将树脂材料M以形成透镜32所需的量供应到凹部中，所述凹部由基板30中的通孔34的内表面和下模52的成型表面54构成。
如图6B中所示，将上模51压下。随上模51的向下运动，树脂材料M被压在上模51的成型表面53和下模52的成型表面54之间。从而，使树脂材料M变形以复制成型表面53、54和通孔34的内表面。
如图6C中所示，在将上模51完全压下后成型模具50关闭的状态下，用树脂材料M填充腔室。在此状态下，通过适当地施加固化能量E使树脂材料M固化。从而，将树脂材料M埋置在通孔34中，并形成透镜32。
图7显示图2中的透镜阵列的一种变体。
在图7中所示的透镜阵列5中，相对于基板30，形成的光圈36较厚， 并且构成开口部分37的光圈36的边缘部分形成为锥形。如上所述，因为光圈36的边缘部分尖锐化为锥形，所以可以抑制光在边缘部分发生反射以及由于这样的反射而导致的图像的光斑或重影。随后，因为透镜32包含与基板30形成为整体的光圈36，所以透镜32在基板30中的固定能够得以稳定。在此情况下，因为通过形成较厚的光圈36而提高了光圈36的强度，所以透镜32在基板30中的固定可以更加稳定。
图8显示图2中的透镜阵列的另一种变体。
在图8中显示的透镜阵列5中，将在光学表面33的外侧以外向外延伸的凸缘38设置在透镜32沿光轴方向的一个端部(图8中上侧的端部)，并且此凸缘38与基板30的表面交叠。因为凸缘38与基板30的表面交叠，所以加大了透镜32和基板30之间的接触面积并提高了它们之间的结合强度。作为结果，透镜32在基板30中的固定可以得到更进一步地稳定。
在示例性的实例中，仅将凸缘38设置在透镜32沿光轴方向的一个端部。在此情况下，可以将凸缘38分别设置在两个端部，并且此凸缘38可以分别与基板30两侧的表面交叠。据此，一对凸缘38可以保持基板30而将其置于它们之间，并且透镜32在基板30中的固定可以得到更进一步的稳定。
图9显示透镜阵列的另一个实例
图9中所示的透镜阵列105装备有基板130和多个透镜132。
基板130像晶片那样形成，并且在基板130中形成多个通孔134。在通孔134中分别设置光圈136。透镜132通过在通孔134中压缩成型树脂材料形成，并且被设置为埋入通孔134。
基板130通过层压三片基板构件130a、130b、130c构成。在基板构件130a中以与透镜阵列105中多个透镜132的排列相同的排列形式形成多个孔134a。孔134a形成为圆柱形孔，使得此孔的平行于基板构件130a的表面截取的截面形状构成圆形，其在孔134a在深度方向的任何位置的直径都基本上恒定。类似地，在基板构件130b中形成多个圆柱形孔134b，并且在基板构件孔130c中也形成多个圆柱形孔134c。
通过层压这些基板构件130a、130b和130c，使得基板构件130a中的孔134a、基板构件130b中的孔134b和基板构件130c中的孔134c相互对 准，从而构成基板130。并且，通过将基板构件130a中的孔134a、基板构件130b中的孔134b和基板构件130c中的孔134c以此顺序彼此连通，从而构成在基板130中的通孔134。
位于图9中最上层的基板构件130a中的孔134a的直径和位于图9中最下层的基板构件130c中的孔134c的直径设定为彼此相等。并且，置于基板构件130a和基板构件130c之间的基板构件130b中的孔134b的直径设定为小于孔134a、134c的直径。因此，基板构件130b中孔134b的周边部分暴露于孔134a、134c中，并且充当光圈136。使各个孔134a、134b、134c形成为具有简单的形状如圆柱形，并且使孔的形成变得容易。当具有较高韧性的金属或树脂用作基板构件130a，130b，130c的材料时，这些孔134a，134b，134c还可以通过利用冲压的机械加工形成。
并且，在示例性的实例中，形成为安置构成光圈136的基板构件130b的基板构件130a和基板构件130c各自的厚度设定为彼此相等，并且将光圈136安置于通孔134在深度方向上的几乎中心的位置。当基板构件130a的厚度Ta和基板构件130c的厚度Tc可以互补性地增加/减少时，可以在保持基板130的厚度恒定的同时容易地改变光圈136的位置。
图10A和10B显示图9中透镜阵列的变体。
在图10A和10B中所示的透镜阵列105中，通过层压两片基板构件130a、130b构成基板130。基板构件130a中的孔134a形成为圆柱形，使得此孔的平行于基板构件130a的表面截取的截面形状构成圆形，其在孔134a在深度方向上的任何位置的直径D都基本上恒定。反之，基板构件130b中的孔134b形成为界面为锥形的孔，使其直径从一个开口到另一个开口逐渐减小，同时使圆柱形孔134b在深度方向的任何位置处的截面形状保持为圆形。在孔134b的两个开口中小开口的直径设定为小于孔134a的直径，并且大开口的直径设定为等于孔134a的直径。
图10A显示了其上排列孔134b的两个开口中的小开口的基板构件130b的表面(在图10A的上侧)上层压基板构件130a的情况。图10B显示了其上排列孔134b的两个开口中的大开口的基板构件130b的表面(在图10B的下侧)上层压基板构件130a的情况。在两种情况下，在其上孔134b的直径设定为最小的基板构件130b的表面(在图中上侧)起光圈136的作 用。
光束在光圈136中的截除或透射由开口部分137的最小直径部分决定。因此，可以说光圈136的位置对应于开口部分137的最小直径部分的位置。在图10A中的实例中，光圈136的位置对应于基板构件130b中构成开口部分137的孔134b的最小直径部分的位置，并且对应于通孔134在深度方向几乎位于中心的部分。并且，在图10B中，光圈136的位置对应于位于基板130表面(在图10B的上侧)的部分。相对于平行于基板构件130b的表面截取为穿过在深度方向上的几乎中心的位置的截面，使构成光圈136的开口部分137的基板构件130b中的孔134b不对称地成形。作为结果，即使当基板130由两片基板构件130a、130b组成时，也可以通过改变这些基板构件的层压顺序来改变光圈136的位置。
当用切割器等切割基板30(130)时，如上所述制备的透镜阵列5(105)被分割为多个透镜组件3，所述透镜组件3各自包含透镜32(132)。如上所述，当结合传感器组件2时透镜组件3构成摄像装置1。
图11A和11B显示制备图1中摄像装置的方法的一个实例。
如图11A中所示，沿切割线L切割基板30，所述切割线L在以矩阵方式排列的多个透镜32的行和列之间延伸。据此，将透镜阵列5分割为分别包含透镜32的多个透镜组件3。然后，如图11B中所示，将每个透镜组件3经由隔体35层压在传感器组件2上。以上述方式，获得摄像装置1(见图1)。
图12A至12C显示图11A和11B中的制备摄像装置的方法的一种变体。在图12A至12C中显示的实例中，将两个传感器组件2层压在传感器组件2上。
如图12A中所示，经由隔体阵列9层压两片透镜阵列5，其中多个隔体35以与透镜阵列5中透镜32的排列相同的排列形式排列，并且相互连接，从而构成透镜阵列层压结构体6。将包含在透镜阵列层压结构体6中的两片透镜阵列5的基板30和隔体阵列9，分别沿切割线L共同切割。作为结果，如图12B中所示，透镜阵列层压结构体6被分割为多个透镜组件层压结构体7，在每个透镜组件层压结构体7中层压了两个透镜组件3。随后，如图12C中所示，经由隔体35将每个透镜组件层压结构体7层压 在传感器组件2上。以上述方式，获得摄像装置1(见图1)。
以此方式，在其中事先层压多个透镜组件3的透镜组件层压结构体7被层压在传感器组件2上的情况下，可以比其中将这些透镜组件3依序层压在传感器组件2上的情况更大地提高摄像装置1的产率。
图13显示制备图1中摄像装置的方法的另一个实例。
在图13中所示的实例中，通过将透镜阵列5叠置在传感器阵列4上制备构成多个摄像装置1的组合件的元件阵列层压结构体8，然后将元件阵列层压结构体8分割为多个摄像装置1。
传感器阵列4包括由半导体材料如硅等形成的晶片20。多个固态成像器件22以与透镜阵列5中的透镜32的排列相同的排列形式在传感器阵列4上排列。典型地，晶片20的直径设定为6英寸、8英寸或12英寸，并且几千个固态成像器件22在此排列。
将透镜阵列5经由隔体阵列9叠置在传感器阵列4上以构成元件阵列层压结构体8。随后，将包含在元件阵列层压结构体8中的传感器阵列4的晶片20、透镜阵列5的基板30和晶片阵列9，分别沿切割线L共同地切割。以上述方式，元件阵列层压结构体8被分割为多个摄像装置1，每个摄像装置1都包含透镜22和固态成像器件22。
以此方式，在将一片以上的透镜阵列5叠置在传感器阵列4上并随后将传感器阵列4的晶片20和透镜阵列5的基板30一起切割为多个摄像装置1的情况下，可以比将透镜组件3或透镜组件层压结构体7安装到传感器组件2的情况更大地提高摄像装置1的产率。
如上所述，公开了所述透镜阵列包含：基板，所述基板中形成多个通孔；和多个透镜，所述多个透镜通过分别填充所述多个通孔而设置在所述基板中。将对入射光不透明的突部设置在所述通孔中，作为截除入射到除开口部分以外的部分上的光的光圈。并且，所述突部在一个垂直于埋置在所述通孔中的所述透镜的光轴的平面内，从所述通孔的内壁朝所述透镜的光轴延伸，从而围绕所述光轴构成所述开口部分。
并且，在上述透镜阵列中，所述基板通过层压多个基板构件而构成，所述多个基板构件中分别以相同的排列形式设置多个孔，在所述多个基板构件的至少一个基板构件中设置的孔的开口面积形成为小于在其余的基 板构件中设置的孔的开口面积，所述通孔通过层压所述多个基板构件使得所述多个孔的各个位置相互对准而形成于所述基板中，并且所述多个基板构件的所述至少一个基板构件延伸到至少埋置在所述通孔中的透镜中的部分形成为所述对入射光不透明的突部，以将所述突部设置为所述光圈，所述突部在所述多个基板构件的所述至少一个基板构件的孔中形成所述开口部分。
并且，上述透镜阵列中，所述光圈在所述开口那侧的边缘部分是尖锐化的。
并且，公开了透镜阵列层压结构体，其中层压多个透镜阵列，所述多个透镜阵列包含至少一个上述透镜阵列。
并且，公开了：元件阵列层压结构体包括：根据上述的透镜阵列层压结构体；和传感器阵列，在所述传感器阵列中，多个固态成像器件排列在晶片上。所述透镜阵列层压结构体叠置在所述传感器阵列上。
并且，公开了一种透镜组件，所述透镜组件由上述的透镜阵列分割以包含一个透镜。
并且，公开了一种透镜组件层压结构体，所述透镜组件层压结构体由上述的透镜阵列层压结构体分割以包含在层压方向上对准的透镜。
并且，公开了一种摄像装置，所述摄像装置由上述的元件阵列层压结构体分割以包含在层压方向上对准的固态成像器件和透镜。

Claims (8)

1.一种透镜阵列，所述透镜阵列包含：
基板，所述基板中形成多个通孔；和
多个透镜，所述多个透镜通过分别填充所述多个通孔而设置在所述基板中；
其中，将对入射光不透明的突部设置在所述通孔中，作为截除入射到除开口部分以外的部分上的光的光圈，并且
所述突部在一个垂直于埋置在所述通孔中的所述透镜的光轴的平面内，从所述通孔的内壁朝所述透镜的所述光轴延伸，从而围绕所述光轴构成所述开口部分。
2.根据权利要求1所述的透镜阵列，其中
所述基板通过层压多个基板构件而构成，所述多个基板构件中分别以相同的排列形式设置多个孔，
在所述多个基板构件的至少一个基板构件中设置的孔的开口面积形成为小于在其余的基板构件中设置的孔的开口面积，
所述通孔通过层压所述多个基板构件使得所述多个孔的各个位置相互对准而形成于所述基板中，并且
所述多个基板构件的所述至少一个基板构件延伸到至少埋置在所述通孔中的透镜中的部分形成为所述对入射光不透明的突部，以将所述突部设置为所述光圈，所述突部在所述多个基板构件的所述至少一个基板构件的孔中形成所述开口部分。
3.根据权利要求1或2所述的透镜阵列，其中
所述光圈在所述开口那侧的边缘部分是尖锐化的。
4.一种透镜阵列层压结构体，其中层压多个透镜阵列，所述多个透镜阵列包含至少一个根据权利要求1至3中任一项的透镜阵列。
5.一种元件阵列层压结构体，所述元件阵列层压结构体包括：
根据权利要求4所述的透镜阵列层压结构体；和
传感器阵列，在所述传感器阵列中，多个固态成像器件排列在晶片上，
其中所述透镜阵列层压结构体叠置在所述传感器阵列上。
6.一种透镜组件，所述透镜组件由根据权利要求1至3中任一项所述的透镜阵列分割以包含一个透镜。
7.一种透镜组件层压结构体，所述透镜组件层压结构体由根据权利要求4所述的透镜阵列层压结构体分割以包含在层压方向上对准的透镜。
8.一种摄像装置，所述摄像装置由根据权利要求5所述的元件阵列层压结构体分割以包含在层压方向上对准的固态成像器件和透镜。
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