CN110690238A - 一种图像传感器模组 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种图像传感器模组，包括：图像传感器芯片，镜头组，以及折射棱镜；其中，在所述图像传感器芯片上具有主像素区以及副像素区；所述镜头组包括与所述主像素区对应的主镜头组，以及与所述副像素区对应的副镜头组；所述折射棱镜用于将入射光的传输方向由第一方向改变为第二方向，以使所述入射光沿所述第二方向分别经过所述主镜头组与所述副镜头组到达所述主像素区与所述副像素区。

Description

一种图像传感器模组
技术领域
本发明涉及图像传感技术领域，尤其涉及一种图像传感器模组。
背景技术
为了满足摄像性能的需求，多摄式摄像头已被多个电子厂商采用。目前较为常见的双摄像头、三摄像头等多摄式摄像头，主要有两种模组组合方式：一种是一体结构，即一个线路板上同时封装多颗摄像头模组，然后增加支架固定和校准；另一种是分体结构，即将多颗摄像头模组分别安装在多个独立的线路板上，然后组合在一起。
然而，上述两种模组组合方式均具有一些不可忽视的缺点。一体结构对多颗摄像头模组的封装精密度要求较高，需要高精密的封装设备以及特殊的封装工艺；对多颗摄像头模组的偏移度、光轴倾斜度控制极高，需要通过特殊的硬件材料(如高平整度的线路板、坚固的底座、消磁的马达)来形成；因此，这种方案硬件成本高、设备投入大。而分体结构虽然对组装精密度要求相对较低，不需要投入高精密设备；但该方案图像合成的效果少。上述两种方案中各模组之间的相对位置、光轴倾斜度偏移情况都是考验多摄式摄像头成像效果的关键，一旦组合出现误差，摄像头极易出现跑焦问题；此外，由于各模组间图像传感器芯片相互独立，导致多摄式摄像头的集成度相对较差，体积较大，运算速度也有待提高。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种图像传感器模组。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供了一种图像传感器模组，包括：图像传感器芯片，镜头组，以及折射棱镜；其中，
在所述图像传感器芯片上具有主像素区以及副像素区；
所述镜头组包括与所述主像素区对应的主镜头组，以及与所述副像素区对应的副镜头组；
所述折射棱镜用于将入射光的传输方向由第一方向改变为第二方向，以使所述入射光沿所述第二方向分别经过所述主镜头组与所述副镜头组到达所述主像素区与所述副像素区。
上述方案中，所述图像传感器芯片上具有矩形像素区，所述矩形像素区分隔为所述主像素区与所述副像素区。
上述方案中，所述图像传感器芯片上所述主像素区与所述副像素区呈线性排布而形成形状不规则的像素区。
上述方案中，所述主像素区与所述副像素区沿第三方向呈线性排布，所述第三方向与所述第二方向垂直。
上述方案中，所述主像素区与所述副像素区中各像素区之间通过遮光分隔片隔开。
上述方案中，所述图像传感器芯片上还具有逻辑区；所述主像素区与所述副像素区共用一个逻辑区。
上述方案中，在所述图像传感器芯片上具有两个以上副像素区；
所述两个以上副像素区共用一个副镜头组；
或者，所述两个以上副像素区对应两个以上副镜头组。
上述方案中，所述第一方向与所述第二方向垂直。
上述方案中，在所述主像素区以及所述副像素区上分别具有滤光片，所述滤光片包括以下至少之一：红绿绿蓝RGGB滤光片、红黄黄蓝RYYB滤光片、红绿蓝无色RGBW滤光片。
上述方案中，所述主像素区与所述副像素区中各像素区上的滤光片相同或者不同。
本发明实施例所提供的图像传感器模组，包括：图像传感器芯片，镜头组，以及折射棱镜；其中，在所述图像传感器芯片上具有主像素区以及副像素区；所述镜头组包括与所述主像素区对应的主镜头组，以及与所述副像素区对应的副镜头组；所述折射棱镜用于将入射光的传输方向由第一方向改变为第二方向，以使所述入射光沿所述第二方向分别经过所述主镜头组与所述副镜头组到达所述主像素区与所述副像素区。如此，本发明实施例所提供的图像传感器模组在一颗图像传感器芯片上集成了主像素区以及副像素区，并通过统一的折射棱镜将入射光导入到各像素区，相当于在一颗摄像头模组上集成了多颗摄像头模组的功能，外观上仅有一个镜头区，内部避免了传统多摄式摄像头各模组之间的相对位置、光轴倾斜度偏移的风险，极大地缩小了多摄式摄像头的体积，提高了集成度，降低了工艺成本，改善了多摄式摄像头的运算速度；不仅如此，由于折射棱镜将入射光的传输方向由第一方向改变为第二方向，因此可以改变摄像头在电子产品上的安置方向，突破电子产品的厚度限制，制备出具有更大景深的多摄式摄像头。
附图说明
图1为相关技术中多摄式摄像头内图像传感器芯片的结构示意图；
图2为实施例1中图像传感器模组的结构示意图；
图3为实施例1及实施例2中像素区的结构示意图；
图4为实施例1中图像传感器模组的工作光路示意图；
图5为实施例2中图像传感器模组的结构示意图；
图6为实施例2中图像传感器模组的工作光路示意图；
图7为实施例3中图像传感器模组的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明，而不应被这里阐述的具体实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述；即，这里不描述实际实施例的全部特征，不详细描述公知的功能和结构。
在附图中，为了清楚，层、区、元件的尺寸以及其相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。
应当明白，当元件或层被称为“在……上”、“与……相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在……上”、“与……直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。而当讨论的第二元件、部件、区、层或部分时，并不表明本发明必然存在第一元件、部件、区、层或部分。
空间关系术语例如“在……下”、“在……下面”、“下面的”、“在……之下”、“在……之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在……下面”和“在……下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
图1为相关技术中多摄式摄像头内图像传感器芯片的结构示意图。如图所示，所述多摄式摄像头具体具有三个摄像头，每一摄像头由一独立的图像传感器芯片实现功能；各图像传感器芯片10、20、30分别具有各自的像素区11、21、31以及逻辑区12、22、32。这此基础上，无论是通过一体结构组合还是通过分体结构组合成多摄式摄像头，都难以避免各模组间的相对位置、光轴倾斜度偏移问题；由于各像素区由各自独立的逻辑区控制，导致运算速度难以提高；组合形成的多摄式摄像头集成度相对较差，体积较大。
基于此，本发明实施例提供了一种图像传感器模组，包括：图像传感器芯片，镜头组，以及折射棱镜；其中，在所述图像传感器芯片上具有主像素区以及副像素区；所述镜头组包括与所述主像素区对应的主镜头组，以及与所述副像素区对应的副镜头组；所述折射棱镜用于将入射光的传输方向由第一方向改变为第二方向，以使所述入射光沿所述第二方向分别经过所述主镜头组与所述副镜头组到达所述主像素区与所述副像素区。
可以理解地，本发明实施例所提供的图像传感器模组在一颗图像传感器芯片上集成了主像素区以及副像素区，并通过统一的折射棱镜将入射光导入到各像素区，相当于在一颗摄像头模组上集成了多颗摄像头模组的功能，外观上仅有一个镜头区，内部避免了传统多摄式摄像头各模组之间的相对位置、光轴倾斜度偏移的风险，极大地缩小了多摄式摄像头的体积，提高了集成度，降低了工艺成本，改善了多摄式摄像头的运算速度；不仅如此，由于折射棱镜将入射光的传输方向由第一方向改变为第二方向，因此可以改变摄像头在电子产品上的安置方向，突破电子产品的厚度限制，制备出具有更大景深的多摄式摄像头。
下面结合附图及具体实施例对本发明技术方案进行详细地描述。
实施例1
首先，请参考图2。图2为实施例1中图像传感器模组的结构示意图；如图所示，本实施例提供的图像传感器模组，包括：图像传感器芯片1100，镜头组1200，以及折射棱镜1300。入射光照射到折射棱镜1300上，通过折射棱镜1300对光的折射作用而改变方向，射入到镜头组1200内，经镜头组1200的调节汇聚到图像传感器芯片1100上，从而将光信号转变为电信号。
在所述图像传感器芯片1100上具有主像素区1111以及副像素区1112和1113。可以理解地，这里仅以两个副像素区为例进行说明；本发明实施例所提供的图像传感器模组主要应用于多摄式摄像头，因此，在图像传感器芯片中除包括主像素区以外还包括副像素区即可，对副像素区的数量不做具体限定。
所述图像传感器芯片1100可以通过系统集成芯片(System on Chip，SOC)技术形成，从而降低系统板上因信号在多个芯片之间进出带来的延迟而导致的性能局限，提高运算速度及系统的可靠性；此外，还改善了结构集成度，减小了整体体积。在一具体实施例中，所述图像传感器芯片1100可以为互补金属氧化物半导体图像传感器(CMOS Image Sensor，CIS)。
在一实施例中，所述图像传感器芯片上具有矩形像素区，所述矩形像素区分隔为所述主像素区与所述副像素区。
作为一种具体实施方式，所述主像素区1111以及副像素区1112和1113分别为13万像素区、8万像素区和5万像素区。所述图像传感器芯片1100上可具有矩形像素区，所述矩形像素区根据实际应用需求被分隔为13万像素的主像素区以及8万像素和5万像素的两个副像素区。请参考图3，图3示出了本实施例中像素区的结构示意图；如图所示，在所述图像传感器芯片上具有m+h+1行、n+k+1列的矩形像素区，所述矩形像素区被分为13万像素区、8万像素区和5万像素区共三个像素区，从0至m+h行、0至n列构成13万像素区，从0至m行、n+1至n+k列构成8万像素区，从m+1至m+h行、n+1至n+k列构成5万像素区。
在一实施例中，所述主像素区与所述副像素区中各像素区之间通过遮光分隔片隔开。所述遮光分隔片的材料可以为不透光的金属，也可为不透光的塑料。
请继续参考图2。在一实施例中，所述图像传感器芯片1100上还具有逻辑区1120；所述主像素区1111与所述副像素区1112、1113共用一个逻辑区1120。这里，所述逻辑区用于形成所述图像传感器芯片的逻辑电路，以控制实现图像传感器芯片的信号处理以及信号传输的功能。可以理解地，本实施例不仅将相关技术中各图像传感器芯片的像素区集成在一颗芯片上，更将各图像传感器芯片的逻辑区集成为一个逻辑区，该逻辑区能够分别对各像素区的成像作处理和运算。
如此，本发明实施例所提供的图像传感器芯片在制备过程中改变晶圆光罩设计，相当于将原来的三颗独立的芯片合并成一颗芯片；像素区的设计和工艺可以采用背照式图像传感器(Back Surface Illuminated，BSI)芯片的相关技术；逻辑区的设计满足能分别或同时处理三个像素区的要求即可。
在一实施例中，在所述主像素区以及所述副像素区上分别具有滤光片(图中未示出)，所述滤光片包括以下至少之一：RGGB滤光片(一颗红色、一颗蓝色、两颗绿色的滤光片颜色排布)、RYYB滤光片(一颗红色、一颗蓝色、两颗黄色的滤光片颜色排布)、RGBW滤光片(一颗红色、一颗蓝色、一颗绿色，一颗无色的滤光片颜色排布)。所述主像素区与所述副像素区中各像素区上的滤光片相同或者不同。作为一种具体的实施方式，所述主像素区与所述副像素区中各像素区可均采用RGGB滤光片；作为另一种具体的实施方式，所述主像素区与所述副像素区中各像素区可分别采用RGGB滤光片、RYYB滤光片、RGBW滤光片。
所述镜头组1200包括与所述主像素区1111对应的主镜头组1201，以及与所述副像素区对应的副镜头组；入射光分别经过所述主镜头组与所述副镜头组到达所述主像素区与所述副像素区；每一镜头组中可以根据实际需要包括凹透镜以及凸透镜。在本实施例中，所述图像传感器芯片1100上具有两个以上副像素区，所述副镜头组的数量也在两个以上，所述两个以上副像素区对应两个以上副镜头组；应当理解，即使在这种情况下，所述副像素区的数量与所述副镜头组的数量可以相等，也可以不等，即所述副像素区中的每一副像素区可以分别对应有一副镜头组，也可以部分共用一副镜头组。作为一种具体实施方式，如图2所示，所述镜头组1200包括与所述副像素区1112对应的副镜头组1202，以及与所述副像素区1113对应的副镜头组1203。
所述折射棱镜1300用于将入射光的传输方向由第一方向改变为第二方向，以使所述入射光沿所述第二方向分别经过所述主镜头组1201与所述副镜头组1202、1203到达所述主像素区1111与所述副像素区1112、1113。
图4为本实施例中图像传感器模组的工作光路示意图。如图所示，所述折射棱镜1300具体可以为直角三角棱镜，所述第一方向与所述第二方向垂直。这里，所述图像传感器模组内有且仅有一个折射棱镜，因此在外观上相当于仅有一个镜头区，减小了镜头区在电子产品表面的占用面积；更重要的是，通过折射棱镜的方向转换，使得摄像头在电子产品上的安置方向可以不局限于垂直电子产品表面安置，例如，当所述第一方向与所述第二方向垂直时，能够将摄像头旋转90°，即将摄像头沿镜头组到像素区的方向平行于电子产品的长度方向而非平行厚度方向的方式安置，从而使得摄像头的长度突破电子产品的厚度限制，尤其是镜头组中各透镜可以获得更大距离的安置，从而制备出具有更大景深的多摄式摄像头。
采用本发明实施例中图像传感器模组形成的多摄式摄像头可以安装在各种电子产品中，包括但不限于：手机、平板电脑、笔记本电脑、行车记录仪等。
实施例2
图5为实施例2中图像传感器模组的结构示意图。如图所示，本实施例中图像传感器芯片2100、折射棱镜2300与实施例1中图像传感器芯片1100、折射棱镜1300均相同；图像传感器芯片2100上同样具有主像素区2111、副像素区2112和2113，以及逻辑区2120；这里，对于相同的部分不再予以赘述。实施例2与实施例1的主要区别在于，在所述图像传感器芯片2100上具有两个以上副像素区2112和2113；但是所述两个以上副像素区2112和2113共用一个副镜头组2202。
图6为本实施例中图像传感器模组的工作光路示意图。结合图5可知，本实施例中，镜头组2200包括主镜头组2201以及副镜头组2202；所述主镜头组2201与所述主像素区2111对应，从而将经过折射棱镜2300折射的入射光传输至所述主像素区2111；所述副镜头组2202对应所述两个以上副像素区2112和2113，由于各副像素区间几乎没有间距，并且副像素区仅承担辅助功能，对聚焦要求较低，因此各副像素区可共用一个副镜头组，简化了模组结构。
实施例3
图7为实施例3中图像传感器模组的结构示意图。如图所示，本实施例中图像传感器芯片3100上所述主像素区3111与所述副像素区3112、3113呈线性排布而形成形状不规则的像素区；各像素区依然共用一个逻辑区3120。镜头组3200可以包括主镜头组3201以及副镜头组3202、3203；折射棱镜3300与前述实施例中折射棱镜并无差异，这里不再赘述。
可以理解地，在本实施例中图像传感器模组的工作光路更为简单，入射光经折射棱镜3300改变方向，射入到主镜头组3201以及副镜头组3202、3203上，从而经过上述各镜头组到达与之对应的各像素区。
在一实施例中，所述主像素区3111与所述副像素区3112、3113沿第三方向呈线性排布，所述第三方向与所述第二方向垂直。进一步地，所述第一方向、所述第二方向、所述第三方向可以两两垂直。
需要说明的是，本发明各实施例所记载的技术方案中各技术特征之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种图像传感器模组，其特征在于，包括：图像传感器芯片，镜头组，以及折射棱镜；其中，
在所述图像传感器芯片上具有主像素区以及副像素区；
所述镜头组包括与所述主像素区对应的主镜头组，以及与所述副像素区对应的副镜头组；
所述折射棱镜用于将入射光的传输方向由第一方向改变为第二方向，以使所述入射光沿所述第二方向分别经过所述主镜头组与所述副镜头组到达所述主像素区与所述副像素区。
2.根据权利要求1所述的图像传感器模组，其特征在于，所述图像传感器芯片上具有矩形像素区，所述矩形像素区分隔为所述主像素区与所述副像素区。
3.根据权利要求1所述的图像传感器模组，其特征在于，所述图像传感器芯片上所述主像素区与所述副像素区呈线性排布而形成形状不规则的像素区。
4.根据权利要求3所述的图像传感器模组，其特征在于，所述主像素区与所述副像素区沿第三方向呈线性排布，所述第三方向与所述第二方向垂直。
5.根据权利要求1所述的图像传感器模组，其特征在于，所述主像素区与所述副像素区中各像素区之间通过遮光分隔片隔开。
6.根据权利要求1所述的图像传感器模组，其特征在于，所述图像传感器芯片上还具有逻辑区；所述主像素区与所述副像素区共用一个逻辑区。
7.根据权利要求1所述的图像传感器模组，其特征在于，在所述图像传感器芯片上具有两个以上副像素区；
所述两个以上副像素区共用一个副镜头组；
或者，所述两个以上副像素区对应两个以上副镜头组。
8.根据权利要求1所述的图像传感器模组，其特征在于，所述第一方向与所述第二方向垂直。
9.根据权利要求1所述的图像传感器模组，其特征在于，在所述主像素区以及所述副像素区上分别具有滤光片，所述滤光片包括以下至少之一：红绿绿蓝RGGB滤光片、红黄黄蓝RYYB滤光片、红绿蓝无色RGBW滤光片。
10.根据权利要求9所述的图像传感器模组，其特征在于，所述主像素区与所述副像素区中各像素区上的滤光片相同或者不同。
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