CN102356463A - 光学成像设备及制造该光学成像设备的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了光学成像设备，该光学成像设备包括可用于在晶片级上制造和组装的固态感测元件和光学部件。
Description
相关申请资料
本申请根据35U.S.C.§119(e)要求在2009年2月3日提交的美国临时专利申请序列号61/149,558的优先权，其通过引用被整体并入于此。
技术领域
本发明涉及一种包括相机的光学成像设备及制造该光学成像设备的方法。
背景技术
包含固态感测元件的光学成像设备适用于范围从军事侦查和监视到消费者电子产品的多种领域。固态相机例如用在包括手机、数字照相机、计算机、玩具和汽车行驶辅助仪的多种消费者电子产品中。为了满足要求，需要大量地制造固态相机。在2008年，例如，预期全世界生产的固态相机的数量将达到每天大约2.5百万个。根据这些数字，固态相机的有效和低成本制造高度重要。
传统上，固态相机模块被制造为离散单元。在这样的制造中，图像传感器被通过粘合剂附接到衬底，并且通过丝焊而互连到衬底。相机的光学部件被独立地安装在镜头转动架中。镜头筒随后附接到衬底，并且镜头转动架通过螺纹被插入镜头筒内，以将光学部件定位在图像传感器上。
上述的制造技术的缺点是顺次地有效制造每一个相机模块。以顺次形式来制造固态相机模块会显著地增加制造成本和时间。当生产大量的相机模块时，这样的低效被放大。
发明内容
本发明提供了一种光学成像设备，包括可用于在晶片级上制造和组装的固态感测元件和光学部件。在一些实施例中，固态感测元件和光学部件的晶片级组装可以提供包括固态相机模块的光学成像设备的有成本效率和时间效率的生产。
在一些实施例中，本发明提供了一种光学成像设备，包括：第一光学组件，其包括辐射透射衬底和隔离物，所述辐射透射衬底包括至少一个光学表面；以及，传感器组件，其包括至少一个感测元件和隔离物，其中，所述第一光学组件的隔离物联接到所述传感器组件的隔离物。在一些实施例中，第一光学组件包括光学元件，其中，一个或多个光学表面不被辐射透射衬底支撑。
在一些实施例中，所述光学组件包括多个隔离物，并且所述传感器组件包括多个隔离物。在这样的实施例中，多个光学组件隔离物联接到多个传感器组件隔离物。在其他实施例中，所述传感器组件不包括隔离物，并且所述光学组件的隔离物联接到所述感测元件或所述感测元件的盖玻片。
在一些实施例中，本发明的一种光学成像设备进一步包括至少一个另外的光学组件，其包括另外的辐射透射衬底和另外的隔离物，所述另外的辐射透射衬底包括至少一个光学表面。所述至少一个另外的光学组件通过所述另外的隔离物联接到所述第一光学组件或相邻的光学组件。在一些实施例中，所述至少一个另外的光学组件包括多个另外的隔离物，其中，所述另外的隔离物联接到所述第一光学组件或相邻的光学组件。
在其他实施例中，一种光学成像设备的光学组件包括多个光学元件。在一些实施例中，例如，多个光学元件联接到所述光学组件的隔离物。
在一些实施例中，本发明的光学成像设备包括固态相机模块。
在另一个方面，本发明提供了制造光学成像设备的方法。如在此进一步所述，在一些实施例中，本发明的方法可以通过经由晶片组装和单分技术(singulation technique)提供多个单独的光学成像设备来克服现有的顺次制造实践的缺点。
在一个实施例中，一种制造多个单独的光学成像设备的方法包括：提供晶片，所述晶片包括多个光学组件，所述光学组件包括辐射透射衬底和隔离物，所述辐射透射衬底具有至少一个光学表面；以及，提供传感器晶片，所述传感器晶片包括多个传感器组件，所述传感器组件包括感测元件和隔离物。所述光学组件的隔离物联接到所述传感器组件的隔离物，以提供多个结合的光学成像设备。所述结合的光学成像设备被单分，以提供多个单独的光学成像设备。在一些实施例中，光学组件的一个或更多个光学表面不被辐射透射衬底支撑。
在另一个实施例中，一种制造多个单独的光学成像设备的方法包括：提供晶片，所述晶片包括多个光学组件，所述光学组件包括辐射透射衬底，所述辐射透射衬底具有至少一个光学表面；以及，对所述多个光学组件进行单分。单分的光学组件随后利用隔离物彼此联接。提供传感器晶片，所述传感器晶片包括多个传感器组件，所述传感器组件包括感测元件和隔离物。所述光学组件的隔离物联接到所述传感器组件的隔离物，以提供多个结合的光学成像设备。所述结合的光学成像设备被单分，以提供多个单独的光学成像设备。在一些实施例中，光学组件的一个或多个光学表面不被辐射透射衬底支撑。
在另一个实施例中，一种制造多个单独的光学成像设备的方法包括：提供多个单分的光学元件；提供隔离物晶片，所述隔离物晶片包括多个凹陷；以及将所述多个单分的光学元件至少部分地布置在所述隔离物晶片的所述多个凹陷中。在所述隔离物晶片的所述凹陷中布置光学元件提供了光学组件。在所述隔离物晶片的所述多个凹陷中布置多个光学元件提供了多个结合的光学组件。如在此进一步所述的，在一些实施例中，光学组件包括具有堆叠构造的光学元件。
提供了包括多个感测元件的传感器晶片。隔离物晶片联接到所述传感器晶片以提供多个传感器组件，传感器组件包括在此所述的感测元件和隔离物。光学组件的隔离物晶片联接到所述传感器组件的隔离物晶片，以提供多个结合的光学成像设备。所述结合的光学成像设备被单分以提供多个光学成像设备。
在另一个方面，本发明提供了一种对场景成像的方法。在一个实施例中，一种对场景成像的方法包括：提供光学成像设备，所述光学成像设备包括第一光学组件和传感器组件，所述第一光学组件包括辐射透射衬底和隔离物，所述辐射透射衬底具有至少一个光学表面，所述传感器组件包括至少一个感测元件和隔离物，其中，所述第一光学组件的隔离物联接到所述传感器组件的隔离物；并且，接收来自所述场景的电磁辐射。接收的电磁辐射通过所述第一光学组件，并且被所述感测元件检测到。所述感测元件将接收的电磁辐射转换为用于构造所述场景的电子图像的电响应。在对场景成像的一些实施例中，光学成像设备的光学表面不被辐射透射衬底支撑。在对场景成像的一些实施例中，光学成像设备包括固态相机。
在随后的详细描述中更详细地描述了这些和其他实施例。
附图说明
图1图示了根据本发明的一个实施例的光学成像设备。
图2图示了根据本发明的一个实施例的包括多个光学组件的晶片。
图3图示了根据本发明的一个实施例的包括多个传感器组件的传感器晶片。
图4图示了根据本发明的一个实施例的、在光学成像设备的生产中将光学组件的隔离物与传感器组件的隔离物对准。
图5图示根据本发明的一个实施例的、在多个结合的光学成像设备的生产中将光学组件的隔离物与传感器组件的隔离物联接并且对该多个结合的光学成像设备进行单分。
图6图示了根据本发明的一个实施例的多个光学组件的单分。
图7图示了根据本发明的一个实施例的通过隔离物联接的单分的光学组件。
图8图示了根据本发明的一个实施例的光学成像设备。
图9图示了根据本发明的一个实施例的光学成像设备。
图10图示了根据本发明的一个实施例的光学成像设备。
图11图示了根据本发明的一个实施例的光学成像设备。
图12图示了根据本发明的一个实施例的在隔离物晶片的凹陷中布置光学元件以提供多个结合的光学组件。
图13图示了根据本发明的一个实施例的多个结合的光学成像设备的单分。
图14图示了根据本发明的一个实施例的在隔离物晶片的凹陷中布置光学元件以提供多个结合的光学组件。
图15图示了根据本发明的一个实施例的多个结合的光学成像设备的单分。
具体实施方式
可以通过参考下面的详细说明、示例和附图和它们的先前和随后的描述来更容易地理解本发明。然而，本发明的元件、设备和方法不限于在详细说明、示例和附图中提供的特定实施例。应当认识到，这些实施例仅是本发明的原理的说明。在不偏离本发明的精神和范围的情况下，多种变型和改变对于本领域内的技术人员是显而易见的。
本发明提供了一种光学成像设备，该光学成像设备包括可用于在晶片级制造和组装的光学部件和固态感测元件。在一些实施例中，固态感测元件和光学组件的晶片级组装可以提供包括固态相机模块的光学成像设备的成本和时间有效的生产。
在一些实施例中，本发明提供了一种光学成像设备，该光学成像设备包括：第一光学组件，其包括辐射透射衬底，该辐射透射衬底包括至少一个光学表面和隔离物；以及传感器组件，其包括至少一个感测元件和隔离物，其中，该第一光学组件的该隔离物联接到该传感器组件的该隔离物，以在所述光学表面和所述传感器之间建立总体的间隔。
在晶片级上被组装中，在一些实施例中，该第一光学组件的隔离物是光学组件隔离物晶片的单分部分(singulated section)。在其他实施例中，第一光学组件的隔离物是包括至少一个光学表面的光学晶片的单分部分。在其中该第一光学组件的隔离物是光学晶片的单分部分的一些实施例中，该隔离物和该光学晶片被设置为集成或单块结构。在一些实施例中，包括至少一个光学表面的辐射透射衬底是光学晶片的单分部分。而且，在一些实施例中，传感器组件的隔离物是传感器组件隔离物晶片的单分部分。在一些实施例中，传感器组件的隔离物不包括感测元件的盖玻片或其他保护覆盖物。在其他实施例中，盖玻片或其他保护覆盖物可以是传感器组件的隔离物的一部分。
在此使用的辐射透射指的是在电磁谱的可见的、红外线的和/或紫外线区域中至少部分地使辐射通过的能力。在一些实施例中，辐射透射材料可以以最小的吸收或其他干扰来使可见的电磁辐射通过。在一些实施例中，可以使用具有变化的或一致的色散(阿贝数)的材料来获得期望的镜头特性。也应当明白，辐射透射材料可以具有变化或一致的折射率，以获得期望的镜头特性。
在一些实施例中，第一光学组件包括光学元件，其中，一个或多个光学表面不被辐射透射衬底支撑。
在一些实施例中，一种光学组件包括多个隔离物，并且传感器组件包括多个隔离物。在这样的实施例中，多个光学组件隔离物被联接到多个传感器组件隔离物。
而且，在一些实施例中，光学组件包括多个光学表面。在一些实施例中，在辐射透射衬底上支撑多个光学表面。在其他实施例中，在辐射透射衬底上不支撑多个光学表面。在其中光学表面不被辐射透射衬底支撑的一些实施例中，像在例如模制聚合物晶片或玻璃光学晶片的情况下那样，光学表面是单块结构的一部分。
现在参见附图，图1图示了根据本发明的一个实施例的光学成像设备的横截面图。图1的光学成像设备(100)包括光学组件(102)和传感器组件(104)。光学组件(102)包括辐射透射衬底(106)，该辐射透射衬底(106)包括多个光学表面(108，110)。光学组件(102)还包括隔离物(112)。隔离物(112)包括与多个光学表面(108，110)对准的孔(114)。因为包括与光学表面(108，110)对准的孔(114)，所以该隔离物不干扰通过多个光学表面(108，110)的辐射。
如图1中所示，隔离物(112)是联接到包括光学表面(108，110)的辐射透射衬底(106)的隔离物晶片的独立部分。在其他实施例中，隔离物(112)和包括光学表面(108，110)的辐射透射衬底(106)被设置为连续的或单块的结构。在一个实施例中，例如，隔离物(112)是包括具有光学表面(108，110)的辐射透射衬底的模制光学晶片的连续部分。
在图1中所示的实施例中，多个光学表面(108，110)在辐射透射衬底(106)的相反表面上彼此面对。在一些实施例中，光学表面(108，110)是透镜或其他光学元件，诸如可用于与电磁辐射相互作用的衍射元件、滤波器、孔阑或其他折射件。在一些实施例中，光学表面(108，110)在同时或顺序的处理步骤期间形成在衬底(106)上。例如，光学表面(108，110)可以被模制或复制到衬底(106)上。彼此作比较或与衬底(106)作比较，光学表面(108，110)可以以具有不同的折射率或色散值的类似或不同的材料形成。在一些实施例中，使用光刻或模制处理来将光学表面(108，110)形成在衬底(106)中。
传感器组件(104)包括至少一个感测元件(116)和隔离物(122)。传感器晶片的隔离物(122)包括与感测元件(116)对准的孔(124)。在图1中所示的实施例中，感测元件(116)包括半导体晶片(118)，半导体晶片(118)具有可用于检测由光学成像设备(100)接收的电磁辐射的光敏区域(120)。因为包括与感测元件(116)对准的孔(124)，所以在一些实施例中，隔离物(124)不干扰经过光学表面(108，110)的电磁辐射到达感测元件(116)。在一些实施例中，光学组件(102)的光学表面(108，110)将电磁辐射聚焦在感测元件的光敏区域(120)上或附近。
在一些实施例中，隔离物(122)通过一种或多种粘合材料联接到感测元件(116)的结合垫(126，128)。在一些实施例中，结合垫(126，128)是隔离物(122)的一部分。
如在此进一步所述，传感器组件的隔离物(122)可以具有各种结构。在一个实施例中，例如，隔离物(122)形成为在感测元件(116)上的焊接掩模。在另一个实施例中，在感测元件(116)上由不导电或绝缘材料形成隔离物(122)。可以使用没有与本发明的目的不一致的任何不导电或绝缘材料。在一些实施例中，不导电或绝缘材料包括液晶聚合物(LCP)、纤维增强塑料和/或其他聚合物种类。
在一些实施例中，隔离物(122)包括两种或更多种材料的复合构造。在一些实施例中，该复合构造包括彼此联接的两种或更多种材料。在一些实施例中，隔离物(122)具有包括联接到结合垫的焊接掩模的复合构造。在另一个实施例中，隔离物(122)具有包括联接到硅隔离材料的焊接掩模的复合构造。在一些实施例中，包括联接到硅隔离材料的焊接掩模的隔离物(122)进一步包括联接到焊接掩模的一个或多个结合垫。
在一些实施例中，传感器组件(104)进一步包括在感测元件(116)的光敏区域(120)的表面上布置的光学表面(未示出)。在一些实施例中，该光学表面至少部分地覆盖感测元件(116)的光敏区域(120)。在一些实施例中，在光敏区域(120)的表面上布置的光学表面包括一个或多个微透镜结构。
如图1中所示，光学组件的隔离物(112)联接到传感器组件(104)的隔离物(122)。光学组件隔离物(112)和传感器组件隔离物(122)的组合高度可以被设定为任何期望值。在一些实施例中，例如，光学组件隔离物(112)和传感器组件隔离物(122)的组合高度被设定成提供光学成像设备(100)的期望焦距或其他光学参数。例如，可以参考光学组件的一个或多个光学表面来确定光学成像设备的焦距。
在一些实施例中，光学组件隔离物(112)和传感器组件隔离物(122)的组合高度至少是大约1mm。在其他实施例中，光学组件隔离物(112)和传感器组件隔离物(122)的组合高度达到大约1mm。在诸如其中传感器尺寸足够小或在镜头设计中包括另外的光学表面(未示出)的另一个实施例中，光学组件隔离物和传感器组件隔离物的组合高度的范围为从250μm至大约1.0mm。在例如具有较大的传感器的一些实施例中，光学组件隔离物和传感器组件隔离物的组合高度的范围为从大约1.0mm至大约1.5mm或从大约1.5mm至大约2mm。在另一个实施例中，光学组件隔离物和传感器组件隔离物的组合高度小于大约250μm或大于大约2mm。
在图1中所示的实施例中，光学组件隔离物(112)显示与传感器组件隔离物(122)相同或基本上相同的高度。然而，在一些实施例中，光学组件隔离物没有与传感器隔离物相同或基本上相同的高度。在一个实施例中，光学组件隔离物具有大于传感器组件隔离物的高度。在另一个实施例中，传感器组件隔离物具有大于光学组件隔离物的高度。
如图1中所示，本发明的光学设备可以进一步包括联接到传感器组件(104)的电路。在一些实施例中，电路是用于与感测元件通信的输入/输出(I/O)回路。在一些实施例中，电路(130)包括在感测元件(116)的与光敏区域(120)相反的一侧上的密封剂(132)，诸如电泳涂层(E涂层)。电路也包括在密封剂(132)上的溅射金属(136)的硅通孔(TSV)(134)，该硅通孔(TSV)(134)在感测元件(116)和传感器组件隔离物(122)之间的结合垫(126，128)/焊接掩模结构处终止或通过其中或在其内。在一些实施例中，溅射金属与光刻技术相结合地沉积，以提供球状栅格阵列界面的初始图案。TSV(134)被镀有另外的金属(138)，诸如铅，并且球状栅格阵列(140)完成电路(130)。诸如聚合物或其他密封材料的另一密封剂(142)填充在球状栅格阵列(140)的各个接触部(144)之间。
在一些实施例中，电路(130)不包括一个或多个TSV，并且采用一个或多个边缘连接的结构。
在一些实施例中，联接到本发明的光学设备的感测元件的电路与SHELLCASE
技术的电路一致，该SHELLCASE技术包括可例如从Tessera Inc.of San Jose，California以商业方式获得的SHELLCASE
MVP通孔接触和SHELLCASEOP、OC或RT边缘接触技术。
图9图示根据本发明的另一个实施例的光学成像设备的横截面图。在图9中所示的光学成像设备(900)包括光学组件(902)和传感器组件(904)。光学组件(902)包括光学元件(906)，该光学元件包括具有多个光学表面(910，912)的辐射透射衬底(908)。在一些实施例中，挡板(914)被布置在光学表面(910)上。在一些实施例中，挡板(914)可用于调整通过光学组件(902)的辐射量。光学组件(902)也包括隔离物(916)。隔离物(916)包括与多个光学表面(910，912)对准的孔(920)。因为包括孔(920)，所以在一些实施例中，隔离物(916)不干扰通过多个光学表面(910，912)的辐射。
在图9中所示的实施例中，隔离物(916)另外是光学元件(906)的保持器。隔离物/保持器(916)例如包括凹陷或内部部分，该凹陷或内部部分具有其上可以安置光学元件(906)的凸缘或突出物(918)。在图9中所示的实施例中，光学元件(906)配合在隔离物/保持器(916)内。在其他实施例中，光学元件(906)可以至少部分地配合在隔离物/保持器(916)内。
在一些实施例中，隔离物/保持器(916)可以具有可用于调整通过光学组件(902)的辐射量的形状，由此作为挡板、遮光罩或孔径光阑。在一些实施例中，隔离物/保持器(916)可以具有可用于进一步限制通过光学组件(902)的辐射量的形状。在其他实施例中，隔离物/保持器(916)的形状不进一步限制通过光学组件(902)的辐射量。在一个实施例中，例如，凸缘或突出物(918)可以作为挡板以调整通过光学组件的辐射量。例如，孔(920)可以具有由凸缘或突出物(918)形成的圆形、矩形、椭圆形或其他形状，以限制通过光学组件(902)的辐射量。
在一些实施例中，隔离物/保持器(916)提供或辅助提供光学元件(906)与感测元件(922)的光敏区域(932)的正确的对准。
在一些实施例中，光学组件(902)进一步包括聚焦隔离物(919)。在一些实施例中，聚焦隔离物(919)的尺寸适合于在相对于像平面的期望距离或高度处设置光学元件(906)以例如将光学元件(906)的焦点设定在感测元件的像平面处或附近。在一些实施例中，聚焦隔离物(919)被布置在光学元件(906)和隔离物/保持器(916)之间。在一些实施例中，聚焦隔离物(919)独立于隔离物/保持器(916)和光学元件(906)，并且随后联接到隔离物/保持器(916)和/或光学元件(906)。在另一个实施例中，聚焦隔离物(919)与隔离物/保持器(916)或光学元件(906)连续。
传感器组件(904)包括至少一个感测元件(922)和隔离物(924)。传感器组件的隔离物(924)包括与感测元件(922)对准的孔(926)。在图9中所示的实施例中，感测元件(922)包括具有光敏区域(932)的半导体晶片(930)，可用于检测由光学成像设备(900)接收的电磁辐射。因为包括与感测元件(922)对准的孔(926)，所以在一些实施例中，隔离物(924)不干扰通过光学元件(906)的电磁辐射到达感测元件(922)。在其他实施例中，在隔离物(924)内形成的孔(926)的形状可以用于限制通过到达感测元件(922)的辐射量。
在一些实施例中，隔离物(924)通过一个或多个粘合材料而联接到感测元件(922)的结合垫(934)。在一些实施例中，结合垫(934)是隔离物(924)的一部分。
如在此所述，传感器组件的隔离物(924)可以具有各种结构。在一个实施例中，例如，隔离物(924)形成为在感测元件(922)上的焊接掩模。在另一个实施例中，由在感测元件(922)上的不导电或绝缘材料形成隔离物(924)。可以使用没有与本发明的目的不一致的任何不导电或绝缘材料。在一些实施例中，不导电或绝缘材料包括液晶聚合物(LCP)、纤维增强塑料和/或其他聚合物种类。
在一些实施例中，隔离物(924)包括两种或更多种材料的复合构造。在一些实施例中，该复合构造包括彼此联接的两种或更多种材料。在一些实施例中，隔离物(924)具有包括联接到结合垫的焊接掩模的复合构造。在另一个实施例中，隔离物(924)具有包括联接到硅隔离材料的焊接掩模的复合构造。在一些实施例中，包括联接到硅隔离材料的焊接掩模的隔离物(924)进一步包括联接到焊接掩模的一个或多个结合垫。
如图9中所示，光学组件的隔离物/保持器(916)联接到传感器组件(904)的隔离物(924)。光学组件隔离物/保持器(916)和传感器组件隔离物(924)的组合高度可以被设定为任何期望值。在一些实施例中，光学组件隔离物/保持器(916)和传感器组件隔离物(924)的组合高度被设定成提供光学成像设备(900)的期望的焦距或其他光学参数。例如，可以参考光学组件的一个或多个光学表面来确定光学成像设备的焦距。
在一些实施例中，光学组件隔离物/保持器和传感器组件隔离物的组合高度至少是大约1mm。在其他实施例中，光学组件隔离物/保持器和传感器组件隔离物的组合高度达到大约1mm。在诸如其中传感器尺寸足够小或在镜头设计中包括另外的光学表面(未示出)的另一个实施例中，光学组件隔离物/保持器和传感器组件隔离物的组合高度的范围为从250μm至大约1.0mm。在例如具有较大的传感器的一些实施例中，光学组件隔离物/保持器和传感器组件隔离物的组合高度的范围为从大约1.0mm至大约1.5mm或从大约1.5mm至大约2mm。在另一个实施例中，光学组件隔离物/保持器和传感器组件隔离物的组合高度小于大约250μm或大于大约2mm。
如图9中所示，光学成像设备(900)可以进一步包括联接到传感器组件(904)的电路(935)。在一些实施例中，联接到传感器组件(904)的电路(935)与对于图1的光学成像设备(100)所述的相同或基本上相同。
现在转向本发明的光学成像设备的部件，在一些实施例中，本发明的光学成像设备包括：第一光学组件，其包括辐射透射衬底，所述辐射透射衬底包括至少一个光学表面。如在此提供，在一些实施例中，辐射透射衬底包括多个光学表面。
在一些实施例中，辐射透射衬底包括没有与本发明的目的不一致的任何适当类型的玻璃。在其他实施例中，辐射透射衬底包括没有与本发明的目的不一致的任何聚合物或溶胶凝胶材料。在一些实施例中，辐射透射聚合物材料包括聚碳酸酯或聚丙烯酸酯，诸如聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯或其混合物。
如在此所述，辐射透射衬底包括一个或多个光学表面。在一些实施例中，光学表面包括可用于与电磁辐射相互作用的透镜或其他折射光学元件。
在一些实施例中，例如，光学表面包括凸、凹、球面或非球面形状，其中包括在一些区域中同时为凹并且在其他区域中为凸的表面。在其中辐射透射衬底的相反两侧包括光学表面的一些实施例中，该相反两侧组合地形成双凸、双凹、平-凸、平-凹、正弯月形或负弯月形的透镜。
在一些实施例中，光学表面包括可用于选择性地通过或选择性地阻挡电磁频谱的区域的滤波材料。
在一些实施例中，在辐射透射衬底上的光学表面包括在此所述的玻璃或辐射透射聚合磁材料中的任一种。而且，在一些实施例中，直接地在辐射透射衬底上形成光学表面。在其他实施例中，光学表面独立于辐射透射衬底地形成，并且随后联接或沉积在辐射透射衬底上。
在其他实施例中，光学组件包括在没有衬底的情况下形成的光学表面。在一些实施例中，在没有衬底的情况下形成的光学表面在横截面中更均匀，如一些模制聚合物或模制玻璃晶片光学器件所示例的。
光学组件也包括一个或多个隔离物。光学组件的隔离物可以具有没有与本发明的目的不一致的任何形状。在一些实施例中，光学组件的隔离物包括大体平坦的表面。在一些实施例中，光学组件的隔离物包括可用于容纳一个或多个光学元件的一个或多个凹陷区域或内部部分。在一些实施例中，如在此所述，隔离物可以具有可用于调整通过光学成像设备的光学组件的电磁辐射量的形状。在一些实施例中，隔离物可以具有可用于进一步限制通过光学组件的电磁辐射量的形状。在其他实施例中，隔离物的形状不进一步限制通过光学组件的电磁辐射量。
光学组件的隔离物可以由没有与本发明的目的不一致的任何期望材料构成。在一些实施例中，光学组件的隔离物包括纤维增强聚合复合材料。在一些实施例中，纤维增强聚合材料包括玻璃纤维增强热塑材料或玻璃纤维增强热固材料。在一些实施例中，光学组件的隔离物包括LCP。LCP隔离物可以通过下述多种技术来形成：所述技术无限制地包括以液体形式模制或以散装固体形式改变尺寸为期望的形状。在一些实施例中，构成光学组件的隔离物的材料可用于吸收一种或多种波长的辐射，由此减少在光学成像设备中的散射或杂散光。
在一个实施例中，例如，光学组件的隔离物包括玻璃纤维增强环氧树脂。在一些实施例中，玻璃纤维增强环氧树脂包括FR-4。FR-4的特定形成形式在不同的方向上具有不同的热膨胀系数(CTE)。例如，在一个实施例中，隔离物材料的特征在于在第一方向上的较大热膨胀系数和在第二基本上正交方向上的大体更小的热膨胀系数。在CTE上的这种差别可以是一个数量级那样大(例如，在正交方向上的大约175ppm/摄氏度对14ppm/摄氏度)。在这样的情况下，隔离物材料可以被定向成使得在基本上与光学和传感器衬底平行的方向(如图1中所示的X-Y方向)上出现最小量的热膨胀。沿着光轴(如图1中所示的Z方向)出现对应的较大的热膨胀。这种特定配置可以帮助最小化随着温度改变而在粘合结合部处的应力。
在一个实施例中，在光学组件中的隔离物由与在传感器组件中的隔离物相同的材料构成。在一个实施例中，在光学组件中的隔离物由与在传感器组件中的隔离物不同的材料构成。例如，在光学组件中的隔离物可以被选择以具有与在光学组件中的其他材料的热膨胀系数精密地匹配的热膨胀系数。同样，在传感器组件的隔离物可以被选择以具有与在传感器组件中的其他材料的热膨胀系数精密地匹配的热膨胀系数。在传感器组件中的隔离物例如可以是硅。在一些实施例中，该隔离物可以由具有在光学组件中使用的材料和在传感器组件中使用的材料的热膨胀系数之间的热膨胀系数的材料构造。
在一个或多个实施例中，隔离物附接到传感器和/或光学晶片。在其他实施例中，隔离物可以使用光刻技术形成在传感器和/或光学晶片上。例如，其可以由通过光刻建立的焊接掩模材料形成。
在一些实施例中，光学组件的隔离物可以具有期望的高度，使得该光学组件的隔离物在与传感器组件的隔离物联接时产生具有在此所述的值的组合高度。
而且，在一些实施例中，本发明的光学成像设备进一步包括：至少一个另外的光学组件，其包括另外的辐射透射衬底，该另外的辐射透射衬底包括至少一个光学表面和另外的隔离物。该至少一个另外的光学组件通过该另外的隔离物联接到该第一光学组件或相邻的光学组件。在一些实施例中，该至少一个另外的光学组件包括多个另外的隔离物，其中，该另外的隔离物联接到该第一光学组件或相邻的光学组件。在一些实施例中，另外的光学组件的各个部件选自在此所述的任何一个。
图8图示根据本发明的一个实施例的光学成像设备，该光学成像设备进一步包括另外的光学组件，该另外的光学组件包括另外的辐射透射衬底，所述另外的辐射透射衬底包括至少一个光学表面和另外的隔离物。图8的光学成像设备(800)包括第一光学组件(102)和传感器组件(104)。第一光学组件(102)包括辐射透射衬底(106)，该辐射透射衬底(106)包括多个光学表面(108，110)。第一光学组件(102)也包括隔离物(112)。隔离物(112)包括与多个光学表面(108，110)对准的孔(114)。传感器组件(104)包括至少一个感测元件(116)，该至少一个感测元件(116)包括光敏区域(120)和隔离物(122)。传感器晶片的隔离物(122)包括与感测元件(116)和光敏区域(120)对准的孔(124)。
该另外的光学组件(802)包括另外的辐射透射衬底(806)，该辐射透射衬底(806)包括多个光学表面(808，810)。该另外的光学组件(802)也包括另外的隔离物(812)。该另外的隔离物(812)包括与多个光学表面(808，810)对准的孔(814)。该另外的隔离物(814)的孔(814)也与第一光学组件的多个光学表面(108，110)对准。该另外的光学组件(802)通过另外的隔离物(812)联接到第一光学组件(102)。
图10图示根据本发明的一个实施例的光学成像设备，该光学成像设备进一步包括另外的光学组件，该另外的光学组件包括另外的辐射透射衬底，该另外的辐射透射衬底包括至少一个光学表面和另外的隔离物。图10的光学成像设备(10)包括第一光学组件(12)和传感器组件(14)。第一光学组件(12)包括光学元件(16)，光学元件(16)包括辐射透射衬底(18)，该辐射透射衬底(18)具有多个光学表面(20，22)。挡板(21)被布置在光学表面(20)上。第一光学组件(12)也包括隔离物(24)，该隔离物(24)具有与该多个光学表面(20，22)对准的孔(26)。在图10中所示的实施例中，隔离物(24)另外作为光学元件(16)的保持器。隔离物/保持器(24)包括其上可以安置光学元件(16)的凸缘或突出物(28)。光学元件(16)配合在隔离物/保持器(24)的内部或凹陷内。在图10中所示的实施例中，在光学元件(16)和隔离物/保持器(24)之间布置有在此所述的聚焦隔离物(25)。
传感器组件(14)包括至少一个感测元件(30)，该至少一个感测元件(30)包括光敏区域(32)。传感器组件(14)也包括隔离物(34)，该隔离物(34)具有与感测元件(30)的光敏区域(32)对准的孔(36)。
另外的光学组件(40)包括另外的光学元件(42)，该另外的光学元件(42)包括辐射透射衬底(45)，该辐射透射衬底(45)具有多个光学表面(44，46)。挡板(47)被布置在光学表面(44)上。该另外的光学组件(40)进一步包括另外的隔离物(48)，该另外的隔离物(48)具有与多个光学表面(44，46)对准的孔(50)。该另外的隔离物(48)的孔(50)也与第一光学组件(12)的多个光学表面(20，22)对准。在图10中所示的实施例中，该另外的隔离物(48)作为该另外的光学元件(42)的保持器。该另外的隔离物(48)包括其上安置光学元件(42)的凸缘或突出物(52)。该另外的光学元件(42)配合在隔离物/保持器(48)的内部或凹陷内。在图10中所示的实施例中，在光学元件(42)和隔离物/保持器(48)之间布置有聚焦隔离物(53)。
该另外的光学组件(40)通过另外的隔离物/保持器(48)联接到第一光学组件(12)。
在一些实施例中，光学成像设备的光学组件包括多个光学元件。在一些实施例中，例如，多个光学元件联接到光学组件的隔离物。
图11图示根据本发明的一个实施例的光学成像设备，其中，多个光学元件被联接到光学组件的隔离物。图11的光学成像设备(1)包括光学组件(2)和传感器组件(3)。光学组件(2)包括多个光学元件(4，5)，光学元件(4，5)包括辐射透射衬底(6)，辐射透射衬底(6)具有多个光学表面(7，8)。在一些实施例中，挡板(9)被布置在光学元件(4)的光学表面(7)上。
光学组件(2)也包括隔离物(10)。隔离物(10)包括与光学元件(4，5)的多个光学表面(7，8)对准的孔(31)，以允许辐射通过光学组件(2)。在图11中所示的实施例中，隔离物(10)另外是光学元件(4，5)的保持器。隔离物/保持器(10)例如包括沿着光轴的两个凹陷(11，12)，每一个凹陷可用于容纳光学元件。每一个凹陷(11，12)包括其上可以安置光学元件的凸缘或突出物(13)。如图11中所示，光学元件(4)配合在凹陷(11)内，并且光学元件(5)配合在凹陷(12)内，以便以堆叠构造来提供光学元件(4，5)。在光学元件(4，5)和隔离物(10)之间布置有聚焦隔离物(14)。在一些实施例中，光学元件至少部分地配合在隔离物/保持器的凹陷区域内。
在一些实施例中，隔离物/保持器(10)将光学元件(4，5)设置成彼此相距期望的距离。在一些实施例中，隔离物/保持器(10)的单块或连续结构可以通过排除或减少与每一个光学元件(4，5)相关联的另外的隔离物的使用来简化包括多个光学元件的光学成像设备的构造。
在一些实施例中，隔离物/保持器(10)可以具有可用于调整通过光学组件(2)的辐射量的形状，由此作为挡板、遮光罩或孔径光阑。在一些实施例中，隔离物/保持器(10)可以具有可用于进一步限制通过光学组件(2)的辐射量的形状。在一个实施例中，例如，凸缘或突出物(13)可以作为挡板以调整通过光学组件(2)的辐射量。而且，孔(31)可以具有由凸缘或突出物(13)形成的圆形、矩形、椭圆形或其他形状，以限制通过光学组件(2)的辐射量。在其他实施例中，隔离物/保持器(10)的形状不进一步限制通过光学组件(2)的辐射量。
在一些实施例中，隔离物/保持器(10)提供或辅助提供光学元件(4，5)与感测元件(16)的光敏区域(20)的正确的对准。
光学成像设备(1)的传感器组件(3)包括至少一个感测元件(16)和隔离物(17)。传感器组件(3)的隔离物(17)包括与感测元件(16)的光敏区域(20)对准的孔(18)。在图11中所示的实施例中，感测元件(16)包括具有光敏区域(20)的半导体晶片(19)，该半导体晶片(19)可用于检测由光学成像设备(1)接收的电磁辐射。因为包括与感测元件(16)的光敏区域(20)对准的孔(18)，所以在一些实施例中，隔离物(17)不干扰通过光学元件(4，5)的电磁辐射到达光敏区域(20)。在其他实施例中，在隔离物(17)内形成的孔(18)的形状可以用于限制通过到达光敏区域(20)的辐射量。而且，隔离物(17)可以具有用于感测或光学组件的隔离物的、在此所述的任何构造。
如图11中所示，光学组件(2)的隔离物/保持器(10)被联接到传感器组件(3)的隔离物(17)。光学组件隔离物/保持器(10)和传感器组件隔离物(17)的组合高度可以被设定为任何期望值。在一些实施例中，例如，光学组件隔离物/保持器(10)和传感器组件隔离物(17)的组合高度被设定成提供光学成像设备(1)的期望的焦距或其他光学参数。在一些实施例中，可以参考光学组件的一个或多个光学表面来确定光学成像设备的焦距。
在一些实施例中，传感器组件不包括隔离物(17)，并且光学组件(2)的隔离物/保持器(10)被联接到感测元件(16)或感测元件(16)的盖玻片(未示出)。在这样的实施例中，光学组件的隔离物/保持器(10)的高度被设置以提供光学成像设备(1)的期望的焦距或其他光学参数。
如图11中所示，光学成像设备(1)可以进一步包括联接到传感器组件(3)的电路(30)。在一些实施例中，联接到传感器组件(3)的电路(30)与关于图1的光学成像设备(100)所述的相同或基本上相同。
现在转向光学成像设备的传感器组件的各种构造，在一些实施例中，传感器组件包括至少一个感测元件和一个或多个隔离物。在其他实施例中，传感器组件包括至少一个感测元件，并且不包括隔离物。如在此所述，感测元件包括可用于检测由光学成像设备接收的电磁辐射的光敏区域。在一些实施例中，包括光敏区域的感测元件包括半导体。没有与本发明的目的不一致的任何适当的半导体可以用于包括光敏区域的该感测元件。在一些实施例中，半导体包括IV族半导体，该IV族半导体包括硅或任何的IV族元素的组合。在另一个实施例中，半导体包括III/V族半导体或II/VI族半导体。
在一些实施例中，感测元件的光敏区域包括焦平面阵列。在一些实施例中，焦平面阵列是VGA传感器，该VGA传感器包括640×480的像素。在一些实施例中，传感器包括更少的像素(例如，CIF、QCIF)或更多的像素(一兆或更多兆的像素)。
在一个实施例中，包括光敏区域的感测元件包括电荷耦合器件(CCD)。在另一个实施例中，包括光敏区域的感测元件包括互补金属氧化物半导体(CMOS)结构。
传感器组件的隔离物可以包括没有与本发明的目的不一致的任何材料。在一些实施例中，传感器组件的隔离物包括任何在此所述的半导体材料。
如在此所述，传感器组件的隔离物可以具有各种构造。在一个实施例中，例如，隔离物形成为在感测元件上的焊接掩模。在另一个实施例中，隔离物由在感测元件上的不导电或绝缘材料形成。可以使用没有与本发明的目的不一致的任何不导电或绝缘材料。在一些实施例中，不导电或绝缘材料包括LCP、纤维增强塑料和/或其他聚合物种类。
在一些实施例中，隔离物包括两种或更多种材料的复合构造。在一些实施例中，该复合构造包括彼此联接的两种或更多种材料。在一些实施例中，隔离物具有包括联接到结合垫的焊接掩模的复合构造。在另一个实施例中，隔离物具有包括联接到硅隔离材料的焊接掩模的复合构造。在一些实施例中，包括联接到硅隔离材料的焊接掩模的隔离物进一步包括联接到焊接掩模的一个或多个结合垫。
在一些实施例中，本发明的光学成像设备包括固态相机模块。如在此提供的，本发明的固态相机模块可以用在各种产品中，该产品包括手机相机、数字相机、玩具、计算机和汽车行驶辅助仪。
在另一个方面，本发明提供了制造光学成像设备的方法。如在此进一步描述的，在一些实施例中，本发明的方法可以通过经由晶片组装和单分技术提供多个单独的光学成像设备来克服现有的顺次制造实践的缺点。
在一个实施例中，一种用于制造多个单独的光学成像设备的方法包括：提供晶片，该晶片包括多个光学组件，该光学组件包括辐射透射衬底，该辐射透射衬底具有隔离物和至少一个光学表面；以及提供传感器晶片，该传感器晶片包括多个传感器组件，该传感器组件包括感测元件和隔离物。该光学组件的该隔离物联接到该传感器组件的该隔离物，以提供多个结合的光学成像设备。该多个结合的光学成像设备被单分，以提供该多个单独的光学成像设备
再一次参见附图，图2图示了包括多个光学组件的光学晶片。该多个光学组件(202)包括辐射透射衬底(206)，辐射透射衬底(206)包括多个光学表面(208，210)。在图2中所示的实施例中，光学晶片作为辐射透射衬底(206)，其上沉积了光学表面(206，208)。光学组件(202)进一步包括隔离物(212)，隔离物(212)具有与光学表面(208，210)基本上对准的孔(214)。在一些实施例中，隔离物(212)被设置为联接到光学晶片的隔离物晶片，该光学晶片包括辐射透射衬底(206)，该辐射透射衬底(206)具有光学表面(206，208)。在其他实施例中，隔离物(212)与包括具有光学表面(206，208)的辐射透射衬底(206)的光学晶片连续，以提供单块结构。
如在此所述，在其他实施例中，光学组件包括没有衬底地形成的光学表面。在一些实施例中，没有衬底地形成的光学表面在横截面上更均匀，如一些模制聚合物或模制玻璃晶片光学器件所示例的。
在一些实施例中，隔离物(212)被设置为包括多个孔(214)的隔离物晶片。隔离物晶片的孔(214)与在光学晶片(206)上的光学表面(206，208)对准。隔离物晶片随后联接到包括光学表面(208，210)的光学晶片(216)以提供包括多个光学组件的晶片。
图3图示根据本发明的一个实施例的包括多个传感器组件的传感器晶片。该多个传感器组件(304)包括感测元件(316)和隔离物(322)，该感测元件(316)包括光敏区域(320)，该隔离物(322)具有基本上与感测元件(316)的光敏区域(320)对准的孔(324)。
在一些实施例中，隔离物(322)被提供为包括多个孔(324)的隔离物晶片。隔离物晶片的孔(324)与传感器晶片的光敏区域(320)基本上对准。隔离物晶片随后联接到包括光敏区域(320)的传感器晶片，以提供包括多个传感器组件的晶片。
在一些实施例中，隔离物(322)通过结合垫(326，328)联接到隔离物晶片的感测元件(316)。在图3中所示的实施例中，传感器晶片作为用于多个光学组件(304)的感测元件(316)。诸如电泳涂层(332)这样的绝缘层驻留在感测元件(304)的与光敏区域(320)相反的表面上。
在一些实施例中，可以通过根据图4和图5将包括多个光学组件的晶片与包括多个传感器组件的传感器晶片联接来形成多个结合的光学成像设备。如图4中所示，光学组件隔离物(212)与传感器组件隔离物(322)对准。一旦对准，则光学组件隔离物(212)联接到传感器组件隔离物(322)，以提供如图5中所示的多个结合的光学成像设备。
将光学组件隔离物(212)与传感器组件隔离物(322)对准另外将在辐射透射衬底(206)上的光学表面(208，210)与感测元件(316)的光敏区域(320)对准。替代地，在辐射透射衬底(206)上的对准基准(未示出)可以与在感测元件(316)上的对应的基准对准。
而且，在光学组件隔离物(212)和传感器组件隔离物(322)的联接之前或之后，可以在传感器组件(304)上构造用于每一个光学成像设备的电路(430)。在一个实施例中，在向感测元件(304)的与光敏区域(320)相反的表面上施加绝缘层(332)之后，但是在电路(430)的金属部分形成在传感器组件(304)上之前，光学组件(202)和传感器组件(304)对准并且结合在一起。
另外，如图5中所示，在一些实施例中，沿着联接的光学组件(212)隔离物和传感器组件(322)隔离物对该多个结合的光学成像设备进行单分，以提供多个单独的光学成像设备(100)。可以通过保留光学成像设备的光学、结构和电子完整性的任何方法来实现结合的光学成像设备的单分。公知的技术包括切割和激光烧蚀。可以使用切割技术或步骤的组合。例如，可以从结合的晶片的顶侧应用第一切割，切割通过光学组件(202)。可以从结合的晶片的底侧应用第二切割，切割通过传感器组件(304)，以完全地分离各个光学成像设备(100)。在一些实施例中，多个单独的光学成像设备包括在此所述的固态相机。
在另一个实施例中，一种用于制造多个单独的光学成像设备的方法包括：提供晶片，该晶片包括多个光学组件，该光学组件包括辐射透射衬底，该辐射透射衬底包括至少一个光学表面；以及对该多个光学组件进行单分。被单分的光学组件随后利用隔离物彼此联接。提供传感器晶片，该传感器晶片包括多个传感器组件，该传感器组件包括感测元件和隔离物。该光学组件的隔离物联接到该传感器组件的隔离物，以提供多个结合的光学成像设备。结合的光学成像设备被单分，以提供多个单独的光学成像设备。
再一次参见附图，图6图示根据本发明的一个实施例的多个光学组件的单分。如在此提供，多个光学组件(602)包括辐射透射衬底(606)，该辐射透射衬底(606)包括多个光学表面(608，610)。在图6中所示的实施例中，光学晶片作为辐射透射衬底(606)，其上沉积了光学表面(608，610)。可以通过保留光学组件的光学和结构完整性的任何方法来对该多个光学组件进行单分。在图6中，通过切割刀片对光学组件(602)进行单分。
在一些实施例中，在与传感器组件相关联之前对多个光学组件单分允许测试光学组件以保证该组件表现期望的性能。在这样的实施例中，未能通过性能测试的光学组件在与传感器组件联接之前被丢弃。同样，已知的良好光学组件可以从差的传感器组件中省去，由此提高成本效率并且降低有缺陷的光学成像设备的等级。
在单分和光学性能测试后，在一些实施例中，光学组件利用隔离物彼此联接。图7图示根据本发明的一个实施例的通过隔离物联接的单分的光学组件。在一些实施例中，单分的光学组件所联接到的隔离物是隔离物晶片。在图7(a)中图示的实施例中，使用粘合层(642)来在载体(640)上布置多个单分的光学组件(602)。在利用隔离物(612)联接之前，载体(640)可以按照彼此间的期望间隔来稳定和固定单分的光学组件(602)。
一旦与隔离物(612)联接，则在一些实施例中，从在图7(b)中显示的载体(640)移除光学组件(602)。在一个实施例中，该多个单分的光学组件(602)被布置在隔离物(612)上，而不使用载体(640)。在任何一种情况下，光学组件(602)可以随后在在此所述的光学成像设备的生产中联接到传感器组件。
在另一个实施例中，一种用于制造多个单独的光学成像设备的方法包括：提供多个光学元件；提供隔离物晶片，该隔离物晶片包括多个凹陷；以及将该多个光学元件至少部分地布置在该隔离物晶片的该多个凹陷中。在该隔离物晶片的凹陷中布置光学元件提供了光学组件。在该隔离物晶片的多个凹陷中布置多个光学元件提供了多个结合的光学组件。在一些实施例中，光学组件包括具有堆叠构造的光学元件。在一些实施例中，光学元件是单分的光学元件。
在一些实施例中，如在此所述，光学元件包括辐射透射衬底，该辐射透射衬底包括一个或多个光学表面。在其他实施例中，光学元件包括未在辐射透射衬底上支撑的一个或多个光学表面。在其中光学表面未被辐射透射衬底支撑的一些实施例中，光学表面是单块结构的一部分，就像在例如模制聚合或玻璃光学晶片的情况下那样。
在一些实施例中，在与隔离物晶片相关联之前使用单分的光学元件来提供光学组件允许测量光学元件以保证该光学元件表现期望的性能。在一些实施例中，未能通过性能测试的光学组件在沉积在隔离物晶片的凹陷中之前被丢弃。同样，已知的良好的光学元件以及因此的光学组件可以从差的传感器组件省去，由此提高成本效率并且降低有缺陷的光学成像设备的等级。
提供了一种包括多个感测元件的传感器晶片。隔离物晶片联接到该传感器晶片以提供多个传感器组件，传感器组件包括在此描述的感测元件和隔离物。该光学组件的隔离物晶片联接到该传感器组件的隔离物晶片，以提供多个结合的光学成像设备。结合的光学成像设备被单分以提供多个光学成像设备。在本发明的方法的一些实施例中，光学组件的隔离物和/或传感器组件的隔离物可以包括一个或多个凹槽，以便利单分处理。
再一次参见附图，图12图示了根据本发明的一个实施例的将光学组件沉积在隔离物晶片的凹陷内以提供多个结合的光学组件。如图12中所示，隔离物晶片(20)包括多个凹陷(22，23)，用于容纳光学组件(24，25)。凹陷(22，23)包括其上可以安置光学组件的凸缘或突出物(26)。该凸缘或突出物(26)也限定或辅助限定辐射可以通过的孔(28)。如在此所述，在一些实施例中，隔离物晶片(20)的凸缘或突出物(26)可以具有可用于限制通过隔离物晶片(20)的辐射量的形状。
在图12中所示的实施例中，光学组件(24，25)每一个包括辐射透射衬底(30)，该辐射透射衬底(30)具有多个光学表面(32，33)。在其他实施例中，光学元件的光学表面不被辐射透射衬底支撑。在光学组件(24，25)的光学表面(32)上布置有挡板(34)。
光学组件(24)被布置在隔离物晶片(20)的凹陷(22)中，并且被安置在凸缘或突出物(26)上。如在此所述，在光学组件(24)和凸缘或突出物(26)之间布置有聚焦隔离物(36)。当被安置在凹陷(22)中时，光学组件(24)的光学表面(32，33)与通过凸缘或突出物(26)提供的孔(28)对准。
光学组件(25)被定位以被布置在隔离物晶片的凹陷(23)中。在图12中图示的实施例中，聚焦隔离物(38)被附接到光学组件(25)。光学组件(25)在凹陷(24)内的布置提供了多个结合的光学组件(40，41)。
在一些实施例中，光学元件被以顺次的方式布置在隔离物晶片的凹陷中。在其他实施例中，光学元件被同时或基本上同时地布置在隔离物晶片的凹陷中。
而且，在一些实施例中，包括在另外的晶片的凹陷中布置的一个或多个光学元件的至少一个另外的隔离物晶片可以联接到隔离物晶片(20)以便以堆叠的构造来提供光学组件。在一个实施例中，在图10中图示以堆叠构造布置的多个光学组件。
现在参见图13，提供了一种包括多个结合的传感器组件(52，53)的传感器晶片。传感器组件(52，53)包括感测元件(54)和隔离物(56)。如在此所述，隔离物(56)包括与感测元件(54)对准的孔(57)。在一些实施例中，隔离物(56)被提供为与传感器晶片(58)联接的隔离物晶片，传感器晶片(58)包括多个感测元件(54)。
结合的光学组件(40，41)的隔离物晶片(20)联接到结合的传感器组件(52，53)的隔离物晶片(56)，以提供多个结合的光学成像设备。沿着单分轴(60)来对结合的光学成像设备进行单分以提供多个光学成像设备。
在另一个实施例中，可以使用单个隔离物晶片以堆叠的构造来布置光学组件的多个光学元件。图14图示根据本发明的一个实施例的多个结合的光学组件，该多个结合的光学组件包括具有通过单个隔离物晶片提供的堆叠结构的多个光学元件。
如图14中所示，单个隔离物晶片(70)用于提供具有堆叠构造的光学元件的光学组件(72，73)。对于每一个光学组件(72，73)，隔离物晶片(70)提供可用于容纳光学元件的两个凹陷区域(80，82)。在一些实施例中，单个隔离物(70)的使用便于将光学元件设置为彼此具有固定的距离(d)。在一些实施例中，在光学元件之间的固定距离(d)平移跨过由隔离物晶片(70)提供的每一个光学组件，由此产生具有均匀的构造的多个光学组件。在图14中所示的实施例中，例如，隔离物(70)将光学组件(72)的光学元件(74，76)设定成彼此具有固定的距离(d)。隔离物(70)也将光学组件(73)的光学元件(75，77)设定成彼此具有相同的固定距离(d)。
在图14中所示的实施例中，光学元件(74，75)可以被布置和固定在光学组件(72，73)的凹陷(80)中。而且，光学元件(76，77)可以被布置和固定在凹陷(82)中。可以以任何期望的顺序和/或方式来在隔离物(70)的凹陷中布置光学元件(74，75，76，77)。在一些实施例中，光学元件(74，75，76，77)同时被布置在隔离物(70)的凹陷中。在一些实施例中，同时或顺序地在凹陷(80)中布置光学元件(74，75)。在一些实施例中，同时或顺序地在凹陷(82)中布置光学元件(76，77)。
在一些实施例中，如在此所述，在隔离物(70)和光学元件(74，75，76，77)之间布置聚焦隔离物(83)。另外，光学元件(74，75)可以具有在一个或多个光学表面上的挡板(85)。隔离物晶片(70)提供用于每一个光学组件(72，73)的孔(86)，以允许辐射通过。在一些实施例中，隔离物(70)具有可用于进一步限制通过光学组件(72，73)的辐射量的形状。
现在参见图15，提供了包括多个结合传感器组件(92，93)的传感器晶片(95)。传感器组件(92，93)包括传感器晶片(95)的感测元件(94)。在图15中图示的实施例中，图14的结合的光学组件(72，73)的隔离物(70)联接到传感器晶片(95)或结合的传感器组件(92，93)的相关联的盖玻片，以提供多个结合的光学成像设备。因为联接到传感器晶片或结合的传感器组件(92，93)的相关联的盖玻片，所以在一些实施例中，结合的光学组件(72，73)的隔离物(70)不联接到传感器组件(92，93)的隔离物。
替代地，在一些实施例中，结合的传感器组件(92，93)包括结合的光学组件(72，73)的隔离物(70)所联接到的隔离物，以提供多个结合的光学成像设备。
沿着单分轴(100)来对结合的光学成像设备进行单分，以提供多个光学成像设备。
在另一个方面，本发明提供了一种对场景成像的方法。在一个实施例中，一种对场景成像的方法包括：提供光学成像设备，该光学成像设备包括：第一光学组件和传感器组件，该第一光学组件包括辐射透射衬底和隔离物，该辐射透射衬底包括至少一个光学表面，该传感器组件包括至少一个感测元件和隔离物，其中，该第一光学组件的该隔离物联接到该传感器组件的该隔离物；并且，接收来自该场景的电磁辐射。该接收的电磁辐射通过该第一光学组件，并且被该感测元件检测到。该感测元件将该接收的电磁辐射转换为用于构造该场景的电子图像的电响应。在对场景成像的一些实施例中，该光学成像设备包括固态相机。
已经描述了用于实现本发明的各个目的的各个实施例，应当认识到，这些实施例仅是本发明的原理的说明。在不偏离本发明的精神和范围的情况下，多种变型及其改变对于本领域技术人员是显而易见的。
Claims (33)
1.一种光学成像设备，包括：
第一光学组件，所述第一光学组件包括辐射透射衬底和隔离物，
所述辐射透射衬底包括至少一个光学表面；以及，
传感器组件，所述传感器组件包括隔离物和至少一个感测元件，其中，所述第一光学组件的隔离物联接到所述传感器组件的隔离物。
2.根据权利要求1所述的光学成像设备，其中，所述辐射透射衬底包括多个光学表面。
3.根据权利要求1所述的光学成像设备，其中，所述第一光学组件的隔离物是光学组件隔离物晶片的单分部分。
4.根据权利要求3所述的光学成像设备，其中，所述传感器组件的隔离物是传感器组件隔离物晶片的单分部分。
5.根据权利要求1所述的光学成像设备，其中，所述第一光学组件的隔离物包括凹陷，包括所述至少一个光学表面的所述辐射透射衬底安置在所述凹陷中。
6.根据权利要求5所述的光学成像设备，其中，在所述凹陷的凸缘与包括所述至少一个光学表面的所述辐射透射衬底之间布置有聚焦隔离物。
7.根据权利要求5所述的光学成像设备，其中，所述第一光学组件的隔离物部分地限制通过所述光学组件的电磁辐射量。
8.根据权利要求1所述的光学成像设备，其中，所述第一光学组件的隔离物由可用于吸收通过所述第一光学组件的一种或多种波长的电磁辐射的材料构成。
9.根据权利要求1所述的光学成像设备，其中，所述传感器组件的隔离物包括彼此联接的两种或更多种材料的复合构造。
10.根据权利要求9所述的光学成像设备，其中，所述两种或更多种材料选自由焊接掩模、绝缘材料和硅材料构成的组。
11.根据权利要求1所述的光学成像设备，其中，所述至少一个感测元件是感测元件晶片的单分部分。
12.根据权利要求1所述的光学成像设备，进一步包括联接到所述传感器组件的所述至少一个感测元件的电路。
13.根据权利要求1所述的光学成像设备，其中，与传感器组件隔离物的高度相结合的第一光学组件隔离物的高度将所述至少一个光学表面的焦点设定在所述感测元件的平面处或所述平面附近。
14.根据权利要求1所述的光学成像设备，进一步包括至少一个另外的光学组件，所述至少一个另外的光学组件包括另外的辐射透射衬底和另外的隔离物，所述另外的辐射透射衬底包括至少一个另外的光学表面。
15.一种光学成像设备，包括：
光学组件，所述光学组件包括联接到隔离物的多个光学元件；以及
传感器组件，所述传感器组件包括隔离物和至少一个感测元件，其中，所述光学组件的隔离物联接到所述传感器组件的隔离物。
16.根据权利要求15所述的光学成像设备，其中，所述光学组件的隔离物包括至少一个凹陷，所述光学元件中的一个至少部分地布置在所述至少一个凹陷中。
17.根据权利要求15所述的光学成像设备，其中，所述光学组件的隔离物包括多个凹陷，所述光学元件至少部分地布置在所述多个凹陷中。
18.根据权利要求15所述的光学成像设备，其中，所述多个光学元件以堆叠的构造布置。
19.根据权利要求15所述的光学成像设备，其中，所述光学组件的隔离物是光学组件隔离物晶片的单分部分。
20.根据权利要求15所述的光学成像设备，其中，所述传感器组件的隔离物是传感器组件隔离物晶片的单分部分。
21.根据权利要求15所述的光学成像设备，其中，所述至少一个感测元件是感测元件晶片的单分部分。
22.一种制造多个单独的光学成像设备的方法，包括：
提供包括多个光学组件的晶片，所述光学组件包括隔离物和辐射透射衬底，所述辐射透射衬底具有至少一个光学表面；
提供传感器晶片，所述传感器晶片包括多个传感器组件，所述传感器组件包括感测元件和隔离物；
将所述光学组件的隔离物联接到所述传感器组件的隔离物，以提供多个结合的光学成像设备；以及
对所述结合的光学成像设备进行单分。
23.一种制造多个单独的光学成像设备的方法，包括：
提供包括多个光学组件的晶片，所述光学组件包括辐射透射衬底，所述辐射透射衬底具有至少一个光学表面；
对所述光学组件进行单分；
将所述光学组件联接到隔离物；
提供传感器晶片，所述传感器晶片包括多个传感器组件，所述传感器组件包括感测元件和隔离物；
将所述光学组件的隔离物联接到所述传感器组件的隔离物，以提供多个结合的光学成像设备；以及
对所述结合的光学成像设备进行单分。
24.一种制造多个单独的光学成像设备的方法，包括：
提供多个光学元件；
提供隔离物晶片，所述隔离物晶片包括多个凹陷；
将所述多个光学元件至少部分地布置在所述隔离物晶片的所述凹陷中，以提供多个结合的光学组件；
提供包括多个感测元件的传感器晶片；
将隔离物晶片联接到所述传感器晶片，以提供多个传感器组件；
将所述光学组件的隔离物晶片联接到所述传感器组件的隔离物晶片，以提供多个结合的光学成像设备；以及
对所述结合的光学成像设备进行单分。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述光学元件是单分的光学元件。
26.根据权利要求24所述的方法，其中，所述光学元件中的至少一个包括具有至少一个光学表面的辐射透射衬底。
27.一种对场景成像的方法，包括：
提供光学成像设备，所述光学成像设备包括第一光学组件和传感器组件，所述第一光学组件包括隔离物和辐射透射衬底，所述辐射透射衬底具有至少一个光学表面，且所述传感器组件包括隔离物和至少一个感测元件，其中，所述第一光学组件的隔离物联接到所述传感器组件的隔离物；以及
通过所述感测元件接收来自所述场景的电磁辐射。
28.根据权利要求27所述的方法，进一步包括：将所接收的电磁辐射转换成用于构成所述场景的电子图像的电响应。
29.一种光学成像设备，包括：
第一光学组件，所述第一光学组件包括隔离物晶片的第一隔离物，所述第一隔离物包括沿着光轴的多个凹陷区域和布置在每一个凹陷区域中的光学元件；以及
第一传感器组件，所述第一传感器组件包括感测元件晶片的第一感测元件，其中，所述第一光学组件联接到所述传感器组件。
30.根据权利要求29所述的光学成像设备，其中，所述第一隔离物是单分的隔离物，并且所述第一感测元件是单分的感测元件。
31.根据权利要求29所述的光学成像设备，其中，凹陷位于所述隔离物的相反两侧上。
32.根据权利要求29所述的光学成像设备，进一步包括：第二光学组件，所述第二光学组件包括所述隔离物晶片的第二隔离物；以及第二传感器组件，所述第二传感器组件包括传感器元件晶片的第二感测元件，其中，所述第二隔离物与所述第一隔离物是连续的。
33.根据权利要求29所述的光学成像设备，其中，所述光学元件是来自光学晶片的单分的光学元件。
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