CN107592436B - 摄影模块 - Google Patents

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Abstract

一种摄影模块，包括一透光板、一上感测层、以及一截光层。透光板包括一底面以及相反于底面的一顶面。上感测层形成于底面。截光层形成于顶面，且包括一止挡材料以及穿透止挡材料的多个透光孔。

Description

摄影模块
技术领域
本发明主要关于一种摄影模块，尤指一种具有相差侦测自动对焦功能的摄影模块。
背景技术
一般而言，数码相机利用影像感测器来感测入射光线并产生影像信号，因此数码相机可根据影像信号来产生一影像。
由于数码相机的持续发展，对于影响品质以及自动对焦速度越来越要求。相差侦测自动对焦技术(phase-difference-detection-autofocus technique)利用相差侦测像素(phase difference detection pixel)来形成一对影像。通过测量两影像之间的间距，可计算出一失焦(out-of-focus)距离。基于所计算出的移动距离，通过调整透镜的位置来直接实施对焦控制，其相对于对比自动对焦技术(contrast autofocus technique)具有较快的速度。
于一些例子中，相差侦测像素排列于一分离的自动对焦感测器。一般而言，数码相机具有一分光镜分别将光线引导至影像感测器以及分离的自动对焦感测器。通过比较两感测器的影像的相差来执行自动对焦。
此外，于一些例子中，相差侦测像素整合于影像感测器中，并于这些相素中取得相差信号，但于一视角上遮蔽了部分的光线。因此，部分的入射光线并无法进入影像感测器，而是被引导开或是被遮蔽，进而降低了影像感测器的感光度(photosensitivity)，且影响了影像品质。
因此需要提供一个改进数码相机以及影像感测器的方案。于本发明中，影像感测器具有相差侦测自动对焦技术，且由于入射光线不会被分离或是遮蔽因此不会降低影像感测器的感光度。此外，通过减少入射光线至差侦测像素的路径的距离，增强了影像感测器的相差侦测像素的感光度。
发明内容
本发明提供了一种摄影模块，用以强化影像感测器的感光度。
本发明提供了一种摄影模块，包括一透光板、一上感测层、以及一截光层。透光板包括一底面以及相反于该底面的一顶面。上感测层形成于该底面。截光层形成于该顶面，且包括一止挡材料以及穿透该止挡材料的多个透光孔。
于一些实施例中，该上感测层包括一不可见光截断层以及穿透该不可见光截断层的多个上感测单元。
于一些实施例中，该等上感测单元两个为一组，每一组的该等上感测单元一起使用，其中每一组的该等上感测单元包括一第一上感测单元以及一第二上感测单元，该第一上感测单元用以产生一第一对焦信号，且该第二上感测单元用以产生一第二对焦信号，其中一处理模块根据该第一对焦信号以及该第二对焦信号取得一对焦值。
于一些实施例中，每一组的该等上感测单元定义一不可见光截断区域。每一该等不可见光截断区域位于每一该等透光孔之上。每一该等不可见光截断区域的面积大于每一该等透光孔的面积。每一该等不可见光截断区域的中央对应于每一该等透光孔的中央。
于一些实施例中，该等上感测单元经由位于该上感测层下的一基材电性连接于一处理模块。
于一些实施例中，该等上感测单元为有机光二极体，且用以感测不可见光，其中该等上感测单元连接多个透明导线，且该等上感测单元经由该等透明导线电性连接于一处理模块。
于一些实施例中，该不可见光为波长大于800nm的红外线。该不可见光为波长小于400nm的紫外线。该透明导线的材质ITO。该等上感测单元的宽度约为该等透明导线的宽度的20倍。
于一些实施例中，感测装置更包括一感测装置、多个滤光单元以及多个微透镜。感测装置包括多个下感测单元，用以产生影像信号。滤光单元设置于该等下感测单元上。微透镜设置于该等滤光单元上。上感测层位于该等微透镜之上。
于一些实施例中，摄影模块更包括一透镜位于该截光层之上。该上感测层包括多个上感测单元，用以产生多个对焦信号，且该透镜根据该等对焦信号移动。
本发明提供了一种摄影模块，包括：一透光板、一上感测层以及一截光层；透光板包括一底面以及相反于该底面的一顶面；上感测层形成于该底面，且包括一不可见光截断层以及多个上感测单元穿透该不可见光截断层；截光层形成于该顶面，包括一止挡材料以及穿透该止挡材料的多个透光孔。
综上所述，入射光线通过保护结构至感测装置，且保护结构的上感测层提供了相差侦测自动对焦功能。因此，部分的入射光线并不会被引导至习知的自动对焦感测器，进而增进了感测装置的感光度。此外亦增进了上感测层的感光度。
附图说明
图1为根据本发明的一些实施例的一影像撷取装置的示意图。
图2为根据本发明的一些实施例的影像撷取装置的系统图。
图3A为根据本发明的一些实施例的保护结构的俯视图。
图3B为根据本发明的一些实施例的上感测层的俯视图。
图3C为根据本发明的一些实施例的截光层的俯视图。
图4为根据本发明的一些实施例的上感测单元以及透明导线的示意图。
图5为根据本发明的一些实施例的一影像撷取装置的示意图。
其中，附图标记说明如下：
影像撷取装置A1
镜头A20
透镜壳体A21
透镜组A22
透镜A221
保护透镜A222
摄影模块A30
处理模块A40
感测装置20
感测层21
基材211
下感测单元212
滤光单元22
微透镜23
保护结构30
透光板31
底面311
顶面312
上感测层32
不可见光截断层321
不可见光截断区域321a
上感测单元322(322a、322b)
截光层33
止挡材料331
透光孔332
光线L1、L2、L3、L4、L5
参考平面P1
空间S1
宽度T1、T2
透明导线w1
具体实施方式
以下的说明提供了许多不同的实施例、或是例子，用来实施本发明的不同特征。以下特定例子所描述的元件和排列方式，仅用来精简的表达本发明，其仅作为例子，而并非用以限制本发明。例如，第一特征在一第二特征上或上方的结构的描述包括了第一和第二特征之间直接接触，或是以另一特征设置于第一和第二特征之间，以致于第一和第二特征并不是直接接触。
此外，本说明书于不同的例子中沿用了相同的元件标号及/或文字。前述的沿用仅为了简化以及明确，并不表示于不同的实施例以及设定之间必定有关联。图式中的形状、尺寸、厚度、以及倾斜的角度可能为了清楚说明的目的而未依照比例绘制或是被简化，仅提供说明之用。
图1为根据本发明的一些实施例的一影像撷取装置A1的示意图。图2为根据本发明的一些实施例的影像撷取装置A1的系统图。于一些实施例中，影像撷取装置A1为一具有照相功能的一电子装置，例如相机、行动电话、或是电脑。影像撷取装置A1提供相差侦测自动对焦功能(phase-difference-detection-autofocus function)用以增加拍摄一物体的影像时的对焦速度。
影像撷取装置A1包括一镜头A20、一摄影模块A30、以及一处理模块A40。镜头A20设置于摄影模块A30上。镜头A20包括一透镜壳体A21以及一透镜组A22。透镜组A22设置于透镜壳体A21内。
透镜组A22包括一或多个透镜A221以及一保护透镜A222。透镜A221用以将光线对焦于摄影模块A30。保护透镜A222为一板状结构，且用以保护透镜A221。
摄影模块A30用以拍摄一物体的影像。处理模块A40电性连接于摄影模块A30以及镜头A20。于一些实施例中，处理模块A40为一处理晶片。
摄影模块A30包括一感测装置20以及一保护结构30。感测装置20用影侦测一入射光线且根据照射于感测装置20的光线产生影像信号。保护结构30位于感测装置20上。
于一些实施例中，感测装置20可为互补式金属氧化物半导体(CMOS，Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)感测器。于一些实施例中，感测装置20为一前照式(FSI，Frontside illumination)、背照式(BSI，backside illumination)CMOS感测器、或是其他适合的感测器。
如图1所示，保护结构30与感测装置20分离。换句话说，一空间S1位于保护结构30与感测装置20之间。于一些实施例中，空间S1填充气体或是透光材料。保护结构30用以保护感测装置20，且提供相差侦测自动对焦功能。于一些实施例中，保护结构30为一板状结构。
感测装置20包括一感测层21、多个滤光单元22、以及多个微透镜23。感测层21沿一参考平面P1延伸。感测层21可包括所有下列元件，但只要能达到感测层21之于使用上的目的，感测层21不需包括所有的下列元件。
感测层21包括一基材211以及多个下感测单元212。于一些实施例中，感测层21亦可选择性地包括其他层，例如一介电层或是一抗反射层(图未示)。
下感测单元212设置于基材211内。下感测单元212沿参考平面P1排列于一感测阵列。于一些实施例中，下感测单元212为光二极体。每一下感测单元212用以感测光线且根据照射于其上的光线的强度产生一影像信号。处理模块A40电性连接于下感测单元212，且接收影像信号。处理模块A40可根据影像信号产生影像。
滤光单元22设置于感测层21上。滤光单元22沿平行于参考平面P1的一平面排列于一滤光阵列。每一滤光单元22设置于每一下感测单元212上。
每一滤光单元22允许一特定范围内波长的光线通过。于一些实施例中，滤光单元22彩色滤光单元。滤光单元22包括红光滤光单元、绿光滤光单元、以及蓝光滤光单元。红光滤光单元、绿光滤光单元、以及蓝光滤光单元交错排列于滤光阵列。
红光滤光单元允许波长为620nm至750nm(红光)的光线通过至下感测单元212。绿光滤光单元允许波长为495nm至570nm(绿光)的光线通过至下感测单元212。蓝光滤光单元允许波长为425nm至495nm(蓝光)的光线通过至下感测单元212。
微透镜23对齐于滤光单元22。每一微透镜23设置于滤光单元22中之一者上。微透镜23排列于平行于参考平面P1的一平面上的一微透镜阵列。微透镜23用以将光线对焦于下感测单元212。
图3A为根据本发明的一些实施例的保护结构30的俯视图。图3B为根据本发明的一些实施例的上感测层32的俯视图。图3C为根据本发明的一些实施例的截光层33的俯视图。保护结构30包括一透光板31、上感测层32、以及一截光层33。
透光板31为平行于参考平面P1的一板状结构。于一些实施例中，透光板31由玻璃所制成。透光板31具有一底面311以及相反于底面311的一顶面312。
上感测层32形成于底面311上且朝向感测装置20。上感测层32位于微透镜23之上。如图1所示，上感测层32与微透镜23分离。空间S1位于上感测层32与微透镜23之间。
上感测层32包括一不可见光截断层321以及上感测单元322。不可见光截断层321用以止挡光线的不可见部分，且允许光线的可见部分通过。不可见部分对应于波长大于800nm的红外线或是波长小于400nm的紫外线。可见部分对应于可见光。于本实施例中，不可见部分对应于红外线。
不可见光截断层321环绕上感测单元322。上感测单元322为透明的。上感测单元322排列于一感测阵列。于一些实施例中，上感测单元322的尺寸大于下感测单元212的尺寸。上感测单元322的数目小于下感测单元212的数目。
于一些实施例中，上感测单元322为有机光二极体或是红外线有机光二极体。上感测单元322用以根据照射于上感测单元322的光线产生对焦信号。
于一些实施例中，上感测单元322用以感测红外线或是紫外线。上感测单元322照射于上感测单元322的光线的不可见部分(红外线部分或是紫外线部分)产生对焦信号。处理模块A40电性连接于上感测单元322，且接收对焦信号。
如图1、2、4所示，上感测单元322经由透明导线w1以及上感测层32下方的基材211电性连接于处理模块A40。于一些实施例中，上感测单元322的宽度T1约为20μm。透明导线w1的宽度T2约为1μm。上感测单元322的宽度T1约为透明导线w1的宽度T2的20倍。宽度T1以及宽度T2于平行于如图1所示的参考平面P1的方向上被测量。
于一些实施例中，透明导线w1由ITO(Indium Tin Oxide)所制成。透明导线w1允许波长约为400nm至800nm的光线通过。透明导线w1的透光率约为90％。因此，上感测层32的漏光率(light loss)约小于1％。
截光层33形成于顶面312上。透镜A221位于截光层33的上方。截光层33包括一止挡材料331以及多个透光孔332。止挡材料331位于上感测单元322上方。止挡材料331用以止挡光线的不可见部分，且允许光线的可见部分。
透光孔332穿过止挡材料331，且位于上感测层32的不可见光截断层321的上方。透光孔332排列于一孔阵列。透光孔332允许光线的所有部分(可见及不可见部分)通过。于一些实施例中，只要止挡材料331或透光孔332的材料可止挡光线的不可见部分，止挡材料331或是透光孔332的材料可相同或是不同。
如图1、2所示，不可见光截断层321包括不可见光截断区域321a。上感测单元322包括一对上感测单元322a、322b。每一对上感测单元322a、322b具有不同的相差。每一不可见光截断区域321a位于一对或是两对上感测单元322a、322b之间。每一透光孔332位于每一不可见光截断区域321a上。不可见光截断区域321a的面积大于透光孔332的面积。
如图1所示，通过上感测层32以及截光层33，光线L1的不可见部分于光线L1照射于感测装置20上之前被止挡。因此，影像的品质不被光线L1的不可见部分所影响。
于一些实施例中，上感测单元322为相差侦测像素。相差侦测自动对焦技术利用上感测单元322形成一对影像。
如图1、2所示，一光线L2可通过透光孔332后，通过上感测单元322a，由于光线L2并不通过止挡材料331，因此光线L2的不可见部分并不会被止挡。换句话说，照射于上感测单元322a的光线L2包括了可见与不可见部分。
上感测单元322a根据照射于上感测单元322a的光线L2的不可见部分产生第一对焦信号。再者，光线L2的可见部分通过上感测层32、微透镜23、以及滤光单元22，且照射于下感测单元212。
同理，光线L3通过相同的透光孔332后，通过上感测单元322b。由于光线L3并不通过止挡材料331，因此光线L3的不可见部分并不会被止挡。换句话说，照射于上感测单元322b的光线包括可见与不可见部分。上感测单元322b根据照射于上感测单元322b上的光线L3的不可见部分产生第二对焦信号。此外，光线L3的可见部分通过上感测层32、微透镜23、以及滤光单元22，照射于下感测单元212。
如图5所示，光线L4包括可见与不可见部分。光线L4的可见与不可见部分通过透光孔332。光线L4的不可见部分照射于不可见光截断层321，且被不可见光截断层321所止挡。光线L4的可见部分通过不可见光截断层321、微透镜23、滤光单元22，且照射于下感测单元212。
再者，光线L5包括可见与不可见部分。光线L5的不可见部分照射于止挡材料331，且被止挡材料331所止挡。光线L5的可见部分通过止挡材料331、上感测单元322a(或上感测单元322b)、微透镜23、以及滤光单元22，照射于下感测单元212。
处理模块A40根据第一对焦信号以及第二对焦信号取得对焦值。之后，处理模块A40根据对焦值控制透镜组A22以将透镜A221相对于感测装置20移动。
再者，由于光线L2、L3的可见部分通过上感测单元322a、322b，影像品质不会被上感测单元322a、322b所影响。
综上所述，入射光线通过保护结构至感测装置，且保护结构的上感测层提供了相差侦测自动对焦功能。因此，部分的入射光线并不会被引导至习知的自动对焦感测器，进而增进了感测装置的感光度。此外亦增进了上感测层的感光度。
上述已揭露的特征能以任何适当方式与一或多个已揭露的实施例相互组合、修饰、置换或转用，并不限定于特定的实施例。
本发明虽以各种实施例揭露如上，然而其仅为范例参考而非用以限定本发明的范围，任何熟习此项技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰。因此上述实施例并非用以限定本发明的范围，本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (8)

1.一种摄影模块，包括：
一透光板，包括一底面以及相反于该底面的一顶面；
一上感测层，形成于该底面，且包括一不可见光截断层以及穿透所述不可见光截断层的多个上感测单元，所述上感测单元用以根据照射于其上的光线产生对焦信号；以及
一截光层，形成于该顶面，包括一止挡材料以及穿透该止挡材料的多个透光孔。
2.根据权利要求1所述的摄影模块，其中所述多个上感测单元两个为一组，每一组的上感测单元一起使用，其中每一组的上感测单元包括一第一上感测单元以及一第二上感测单元，该第一上感测单元用以产生一第一对焦信号，且该第二上感测单元用以产生一第二对焦信号，其中一处理模块根据该第一对焦信号以及该第二对焦信号取得一对焦值。
3.根据权利要求1所述的摄影模块，其中每一组的上感测单元定义一不可见光截断区域，且每一不可见光截断区域位于每一透光孔之上。
4.根据权利要求3所述的摄影模块，其中每一不可见光截断区域的面积大于每一透光孔的面积，且每一不可见光截断区域的中央对应于每一透光孔的中央。
5.根据权利要求1所述的摄影模块，其中所述多个上感测单元经由位于该上感测层下的一基材电性连接于一处理模块，所述多个上感测单元为有机光二极体，且用以感测不可见光，其中所述多个上感测单元连接多个透明导线，且所述多个上感测单元经由所述多个透明导线电性连接于一处理模块。
6.根据权利要求5所述的摄影模块，其中该不可见光为波长大于800nm的红外线。
7.根据权利要求5所述的摄影模块，其中该透明导线的材质ITO，且所述多个上感测单元的宽度为所述多个透明导线的宽度的20倍。
8.根据权利要求1所述的摄影模块，还包括：
一感测装置，包括：多个下感测单元，用以产生影像信号；
多个滤光单元，设置于所述多个下感测单元上；以及
多个微透镜，设置于所述多个滤光单元上，
一透镜，位于该截光层之上，
其中该上感测层，位于所述多个微透镜之上，其中该透镜根据所述多个上感测单元产生的多个对焦信号移动。
CN201610626483.5A 2016-07-07 2016-08-03 摄影模块 Active CN107592436B (zh)

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US15/204,313 2016-07-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107592436A CN107592436A (zh) 2018-01-16
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