CN116125632A - 摄像装置 - Google Patents

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solid
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前田兼作
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Abstract

本公开涉及能够实现装置构造的小型化和高度的减小、减少耀斑或重影的产生、防止透镜的分离的摄像装置。根据本申请,摄像装置包括:固态摄像元件,其根据入射光的光量通过光电转换产生像素信号;玻璃基板,所述玻璃基板设置在所述固态摄像元件上;红外截止滤光元件,所述红外截止滤光元件用于消除所述入射光的红外光,并设置在所述玻璃基板上;透镜组件,其包括多个透镜并且将所述入射光聚焦在所述固态摄像元件的光接收表面上,所述多个透镜包括位于相对于光入射方向的最下游侧的第一透镜组,并且所述第一透镜组设置在所述红外截止滤光元件上,其中,所述第一透镜组包括至少两个透镜。本公开适用于摄像装置。

Description

摄像装置
本申请是申请日为2019年5月24日、发明名称为“摄像装置”、申请号为201980036466.8的专利申请的分案申请。
技术领域
本公开涉及摄像装置,尤其涉及一种能够在减少耀斑和重影的产生的同时实现装置构造小型化和高度的减小并且实现摄像的摄像装置。
背景技术
近年来,在配备有照相机和数码相机等的移动终端设备中包括的固态摄像元件的高像素化、小型化和高度的减小已经取得了进展。
随着照相机的高像素化和小型化,透镜和固态摄像元件在光轴上彼此靠近。因此,通常将红外截止滤光器设置在透镜附近。
例如,已经提出了如下技术:该技术通过在固态摄像元件上设置透镜来实现固态摄像元件的小型化,所述透镜包括在由多个透镜构成的透镜组中并位于最下层。
[引用列表]
[专利文献]
[专利文献1]JP 2015-061193A
发明内容
[技术问题]
然而,在将最下层的透镜设置于固态摄像元件上的构造的情况下,该构造有助于装置构造的小型化和高度的减小,但是减小了红外截止滤光器与透镜之间的距离。因此,由光反射引起的内部漫反射会导致产生耀斑或重影。
考虑到上述情况而做出了本公开,而且特别地,本公开实现了固态摄像元件的小型化和高度的减小,并减少了耀斑和重影的产生。
[解决问题的技术方案]
根据本公开的一个方面的摄像装置涉及这样的摄像装置,所述摄像装置包括:固态摄像元件,其根据入射光的光量通过光电转换产生像素信号;整体结构单元,其整合有固定所述固态摄像元件的功能和消除所述入射光的红外光的功能;以及透镜组,其包括多个透镜,并且将所述入射光聚焦在所述固态摄像元件的光接收表面上。所述整体结构单元将所述透镜组的最下层透镜布置在接收所述入射光的方向上的最前段,所述最下层透镜构成所述入射光的入射方向上的最下层。所述最下层透镜是非球面的凹透镜,限定了用于将所述入射光会聚在所述固态摄像元件上的有效区域,所述有效区域在所述入射光的垂直方向上的尺寸小于所述最下层透镜的外部形状的尺寸,所述最下层透镜的外部形状在所述入射光的垂直方向上的尺寸小于所述固态摄像元件的尺寸。
根据本公开的上述一个方面,通过使用固态摄像元件,根据入射光的光量通过光电转换产生像素信号。通过使用包括多个透镜的透镜组,将入射光聚焦到固态摄像元件的光接收表面上。整体结构单元将透镜组的最下层透镜布置在接收入射光的方向上的最前段,所述整体结构单元整合有固定固态摄像元件的功能和消除入射光中的红外光的功能。最下层透镜是非球面的凹透镜,并构成入射光的入射方向上的最下层。限定了用于将入射光会聚在固态摄像元件上的有效区域。有效区域在入射光的垂直方向上的尺寸小于最下层透镜的外部形状的尺寸。最下层透镜的外部形状在入射光的垂直方向上的尺寸小于固态摄像元件的尺寸。
[本发明的有益效果]
根据本公开的一方面,特别地,能够实现固态摄像元件的设备结构的小型化和高度的减小,还能够减少耀斑和重影的产生。
附图说明
图1是说明根据本公开的第一实施例的摄像装置的构造示例的图。
图2是包括图1的摄像装置的固态摄像元件的整体结构单元的外观示意图。
图3示出了说明整体结构单元的基板构造的图。
图4是示出层叠基板的电路构造示例的图。
图5是示出像素的等效电路的图。
图6是示出层叠基板的详细结构的图。
图7是说明在图1的摄像装置中未产生由内部漫反射引起的耀斑和重影的图。
图8是说明在由图1的摄像装置拍摄的图像中未产生由内部漫反射引起的耀斑和重影的图。
图9是说明根据本公开的第二实施例的摄像装置的构造示例的图。
图10是说明在图9的摄像装置中未产生由内部漫反射引起的耀斑和重影的图。
图11是说明根据本公开的第三实施例的摄像装置的构造示例的图。
图12是说明根据本公开的第四实施例的摄像装置的构造示例的图。
图13是说明根据本公开的第五实施例的摄像装置的构造示例的图。
图14是说明根据本公开的第六实施例的摄像装置的构造示例的图。
图15是说明根据本公开的第七实施例的摄像装置的构造示例的图。
图16是说明根据本公开的第八实施例的摄像装置的构造示例的图。
图17是说明根据本公开的第九实施例的摄像装置的构造示例的图。
图18是说明根据本公开的第十实施例的摄像装置的构造示例的图。
图19是说明根据本公开的第十一实施例的摄像装置的构造示例的图。
图20是说明根据本公开的第十二实施例的摄像装置的构造示例的图。
图21是说明根据本公开的第十三实施例的摄像装置的构造示例的图。
图22是说明根据本公开的第十四实施例的摄像装置的构造示例的图。
图23是说明根据本公开的第十五实施例的摄像装置的构造示例的图。
图24是说明图23的透镜外部形状的变形例的图。
图25是说明图23的透镜端部的结构的变形例的图。
图26是说明图23的透镜端部的结构的变形例的另一个图。
图27是说明图23的透镜端部的结构的变形例的又一个图。
图28是说明图23的透镜端部的结构的变形例的又一个图。
图29是说明根据本公开的第十六实施例的摄像装置的构造示例的图。
图30是说明图29的摄像装置的制造方法的图。
图31是说明图29的构造示例的个别截面的变形例的图。
图32是说明图31的左上方的摄像装置的制造方法的图。
图33是说明图31的左下方的摄像装置的制造方法的图。
图34是说明图31的右上方的摄像装置的制造方法的图。
图35是说明图31的右下方的摄像装置的制造方法的图。
图36是说明在图29的构造中增加防反射膜的变形例的图。
图37是说明在图29的构造的侧面部分增加防反射膜的变形例的图。
图38是说明根据本公开的第十七实施例的摄像装置的构造示例的图。
图39是说明小型化、轻量化且能够拍摄高分辨率图像的透镜的厚度状态的图。
图40是说明根据透镜形状在实施回流热负荷期间施加于透镜上的AR涂层的应力分布的图。
图41是说明图39的透镜形状的变形例的图。
图42是说明图41的两段侧面型透镜的形状的图。
图43是说明图41的两段侧面型透镜的形状的变形例的图。
图44是说明在实施回流热负荷期间施加于图41的两段侧面型透镜上的AR涂层的应力分布的图。
图45是说明在实施回流热负载期间施加于图44的透镜上的AR涂层的应力分布的最大值的图。
图46是说明根据本公开的第十八实施例的摄像装置的制造方法的图。
图47是说明图46的制造方法的变形例的图。
图48是说明两段侧面型透镜的制造方法的图。
图49是说明两段侧面型透镜的制造方法的变形例的图。
图50是说明在图49的两段侧面型透镜的制造方法中由侧面的平均面形成的角度的调整、表面粗糙度的调整、以及折边底部的增加的图。
图51是说明根据本公开的第十九实施例的摄像装置的构造示例的图。
图52是说明图51的对准标记的示例的图。
图53是说明图51的对准标记的应用示例的图。
图54是说明根据本公开的第二十实施例的摄像装置的构造示例的图。
图55是说明在整个表面上形成AR涂层的情况下以及在不同情况下在实施回流热负荷期间施加于AR涂层的应力分布的图。
图56是说明根据本公开的第二十一实施例的摄像装置的构造示例的图。
图57是说明在连接透镜和堤坝的构造中在侧面上形成遮光膜的示例的图。
图58是示出作为应用了本公开的相机模块的电子设备的摄像装置的构造示例的框图。
图59是说明应用了本公开的技术的相机模块的使用例的图。
图60是示出内窥镜手术系统的示意性构造的示例的图。
图61是示出摄像头和相机控制单元(CCU:camera control unit)的功能构造的示例的框图。
图62是示出车辆控制系统的示意性构造的示例的框图。
图63是辅助说明车外信息检测部和摄像部的安装位置的示例的图。
具体实施方式
在下文中,将参考附图详细说明根据本公开的优选实施例。注意,在本说明书和附图中,具有基本相同的功能构造的构成元件由相同的附图标记表示,因此省略重复的说明。
在下文中,将说明用于实施本公开的方式(以下称为实施例)。注意,将按以下顺序进行说明。
1.第一实施例
2.第二实施例
3.第三实施例
4.第四实施例
5.第五实施例
6.第六实施例
7.第七实施例
8.第八实施例
9.第九实施例
10.第十实施例
11.第十一实施例
12.第十二实施例
13.第十三实施例
14.第十四实施例
15.第十五实施例
16.第十六实施例
17.第十七实施例
18.第十八实施例
19.第十九实施例
20.第二十实施例
21.第二十一实施例
22.电子设备的应用例
23.固态摄像装置的使用例
24.内窥镜手术系统的应用例
25.移动体的应用例
<1.第一实施例>
<摄像装置的构造示例>
将参考图1说明根据本公开的第一实施例的摄像装置的构造示例,所述摄像装置在实现装置构造的小型化和高度的减小的同时减少重影和耀斑的产生。注意,图1是摄像装置的侧视截面图。
图1的摄像装置1包括固态摄像元件11、玻璃基板12、IRCF(infraredcut filter:红外截止滤光器)14、透镜组16、电路板17、致动器18、连接器19和垫片20。
固态摄像元件11是由通常称为CMOS(Complementary MetalOxideSemiconductor:互补金属氧化物半导体)、或CCD(Charge Coupled Device:电荷耦合器件)等构成的图像传感器,并且固态摄像元件11以电连接的状态固定在电路板17上。如下面参考图4所述的那样,固态摄像元件11针对每个像素产生像素信号,并且将所产生的信号作为图像信号经由电路板17从连接器19输出至外部,所述固态摄像元件11包括以阵列形式布置的多个像素,所述像素信号与在经由透镜组16会聚之后从图中的上侧入射到固态摄像元件11中的入射光的光量相对应。
在图1中的固态摄像元件11的上表面部分设置有玻璃基板12,并且玻璃基板12通过透明的粘合剂(GLUE)13(即,其折射率与玻璃基板12的折射率大致相同)固定。
在图1中的玻璃基板12的上表面部分设置有用于截除入射光中所包括的红外光的IRCF 14,并且IRCF 14通过透明的粘合剂(GLUE)(即,
其折射率与玻璃基板12的折射率大致相同)15固定。例如,IRCF 14包括蓝色平板玻璃,并且截除(滤除)红外光。
换句话说,将固态摄像元件11、玻璃基板12和IRCF 14层叠在一起,并且通过透明的粘合剂13和15将它们彼此固定以构成整体结构,并且连接到电路板17。注意,固态摄像元件11、玻璃基板12和IRCF 14(由图中的单点划线包围)通过具有基本相同的折射率的粘合剂13和15相互固定,以构成整体结构。因此,以下将由此形成的整体结构也简称为整体结构单元10。
另外,可以在固态摄像元件11的制造步骤中使IRCF 14单个化,然后将IRCF 14粘贴到玻璃基板12上,或者可以将大尺寸的IRCF 14粘贴到整个玻璃基板12(该玻璃基板12具有晶片形状并由多个固态摄像元件11构成)上,然后以固态摄像元件11为单位将其单个化。可以采用这些方法中的任一种。
垫片20以包围由固态摄像元件11、玻璃基板12和IRCF 14构成的整个整体结构的方式设置在电路板17上。另外,在垫片20上设置有致动器18。具有圆柱构造的致动器18包括透镜组16并在图1中的上下方向驱动透镜组16,所述透镜组16内置在致动器18中,并由设置在圆柱形状内的多个层叠的透镜构成。
由此构造的致动器18通过在图1中的上下方向(相对于光轴的前后方向)上移动透镜组16进行聚焦调整来实现自动聚焦,从而根据与图的上侧的物体相距的距离,在固态摄像元件11的成像面上形成该物体(未示出)的图像。
<外观示意图>
随后将参考图2至图6说明整体结构单元10的构造。图2是整体结构单元10的外观示意图。
图2所示的整体结构单元10是包括封装的固态摄像元件11的半导体封装件,该固态摄像元件11包括由下侧基板11a和上侧基板11b的层叠体构成的层叠基板。
在构成固态摄像元件11的层叠基板的下侧基板11a上设置有多个焊球11e,所述多个焊球11e作为与图1中的电路板17电连接的背面电极。
在上侧基板11b的上表面上设置有R(红色)、G(绿色)或B(蓝色)的彩色滤光片11c和片上透镜11d。此外,上侧基板11b与为了保护片上透镜11d而设置的玻璃基板12连接。这种连接是经由玻璃密封树脂制成的粘合剂13通过无腔结构进行的。
例如,如图3的A所示,在上侧基板11b上设置有像素区域21和控制电路22,在像素区域21中,进行光电转换的像素单元以阵列方式二维地布置,控制电路22用于控制上述像素单元。另一方面,在下侧基板11a上设置有诸如信号处理电路等用于处理从像素单元输出的像素信号的逻辑电路23。
可替代地,如图3的B所示,在上侧基板11b上可以只设置像素区域21,而控制电路22和逻辑电路23可以设置在下侧基板11a上。
如上所述,逻辑电路23,或者控制电路22和逻辑电路23两者形成并层叠在与包括像素区域21的上侧基板11b不同的下侧基板11a上。以这种方式,与在平面方向上将像素区域21、控制电路22和逻辑电路23设置在一个半导体基板上的情况相比,摄像装置1的尺寸能够进一步减小。
在下面的说明中,至少设置有像素区域21的上侧基板11b将被称为像素传感器基板,而至少设置有逻辑电路23的下侧基板11a将被称为逻辑基板11a。
<层叠基板的构造示例>
图4示出了固态摄像元件11的电路构造示例。
固态摄像元件11包括:像素阵列单元33,其中,像素32以二维阵列的方式布置;垂直驱动电路34;列信号处理电路35;水平驱动电路36;输出电路37;控制电路38和输入/输出端子39。
每个像素32包括作为光电转换元件的光电二极管和多个像素晶体管。下面,将参考图5说明像素32的电路构造示例。
另外,每个像素32可以具有共享的像素结构。该像素共享结构包括多个光电二极管、多个传输晶体管、一个共享的浮动扩散部(浮动扩散区域)、以及一个共享的其他像素晶体管组成。换句话说,根据共享像素的构造,构成多个单位像素的光电二极管和传输晶体管具有彼此对应的其他共享像素晶体管。
控制电路38接收输入时钟以及用于命令操作模式等的数据,并且还输出诸如与固态摄像元件11相关联的内部信息等数据。具体地,控制电路38基于垂直同步信号、水平同步信号和主时钟来产生时钟信号和控制信号,该时钟信号和控制信号作为垂直驱动电路34、列信号处理电路35和水平驱动电路36等的操作的参考。此后,控制电路38将所产生的时钟信号和控制信号输出至垂直驱动电路34、列信号处理电路35和水平驱动电路36等。
垂直驱动电路34例如由移位寄存器构成,并且垂直驱动电路34选择指定的像素驱动线40,将脉冲提供给所选择的像素驱动线40以驱动像素32,并且以行为单位驱动像素32。具体地,垂直驱动电路34在垂直方向上以行为单位顺序地对像素阵列单元33的各个像素32进行选择性扫描,并且基于各个像素32的光电转换单元根据光接收量产生的信号电荷提供像素信号,并经由垂直信号线41将所产生的像素信号提供给列信号处理电路35。
每个列信号处理电路35是针对像素32的相应列而设置的,并且针对每个像素列,每个列信号处理电路35对从像素32的一行输出的信号进行诸如噪声去除等信号处理。例如,每个列信号处理电路35执行诸如CDS(Correlated Double Sampling:相关双采样)和AD转换等用于去除像素特有的固定模式噪声的信号处理。
水平驱动电路36例如由移位寄存器构成,并且水平驱动电路36通过顺序地输出水平扫描脉冲来依次选择每个列信号处理电路35,并使每个列信号处理电路35将像素信号输出至水平信号线42。
输出电路37对经由水平信号线42从各列信号处理电路35顺序提供的信号进行信号处理,并且输出处理后的信号。例如,输出电路37在某些情况下仅执行缓冲,或者在其他情况下执行黑电平调整、列变化校正和各种数字信号处理等。输入/输出端子39与外部交换信号。
如上构造的固态摄像元件11是通常被称为列AD系统的CMOS图像传感器,在该列AD系统中,针对像素列各者设置进行CDS处理和AD转换处理的列信号处理电路35。
<像素的电路构造示例>
图5示出了像素32的等效电路。
图5所示的像素32具有用于实现电子型全局快门功能的构造。
像素32包括:作为光电转换元件的光电二极管51、第一传输晶体管52、存储单元(MEM)53、第二传输晶体管54、FD(floating diffusion region:浮动扩散区)55、复位晶体管56、放大晶体管57、选择晶体管58和排出晶体管59。
光电二极管51是产生与光接收量相对应的电荷(信号电荷)并累积该电荷的光电转换单元。光电二极管51的阳极端子接地,而光电二极管51的阴极端子经由第一传输晶体管52连接到存储单元53。此外,光电二极管51的阴极端子还连接到用于排出不必要的电荷的排出晶体管59。
当通过传输信号TRX使第一传输晶体管52导通时,第一传输晶体管52读取由光电二极管51产生的电荷,并且将该电荷传输至存储单元53。存储单元53是电荷保持单元,用于在电荷传输至FD 55之前暂时保持电荷。
当通过传输信号TRG使第二传输晶体管54导通时,第二传输晶体管54读取由存储单元53保持的电荷,并且将电荷传输至FD 55。
FD 55是用于保持从存储单元53读取的电荷并将该电荷作为信号读取的电荷保持单元。当通过复位信号RST使复位晶体管56导通时,复位晶体管56通过将FD 55中累积的电荷排出至恒压源VDD来复位FD 55的电位。
放大晶体管57输出与FD 55的电位相对应的像素信号。具体地,放大晶体管57与作为恒流源的负载MOS 60协同构成源极跟随器电路。表示FD 55中累积的电荷电平的像素信号从放大晶体管57经由选择晶体管58输出至列信号处理电路35(图4)。例如,负载MOS 60设置在列信号处理电路35内。
当通过选择信号SEL选择像素32时选择晶体管58导通,并且选择晶体管58经由垂直信号线41将像素32的像素信号输出至列信号处理电路35。
当通过排出信号OFG使排出晶体管59导通时,排出晶体管59将光电二极管51中累积的不必要的负载排出至恒压源VDD。
经由像素驱动线40从垂直驱动电路34提供传输信号TRX和TRG、复位信号RST、排出信号OFG以及选择信号SEL。
将简要地说明像素32的操作。
首先,在曝光开始之前,通过将高电平排出信号OFG提供给排出晶体管59而使排出晶体管59导通。此后,累积在光电二极管51中的电荷被排出至恒压源VDD,从而复位所有像素的光电二极管51。
当在复位光电二极管51之后通过低电平排出信号OFG使排出晶体管59关断时,开始像素阵列单元33的所有像素的曝光。
在预先确定的预定曝光时间过去之后,通过传输信号TRX使像素阵列单元33的所有像素的第一传输晶体管52导通,并且累积在光电二极管51中的电荷被传输至存储单元53。
在第一传输晶体管52关断之后,通过列信号处理电路35以行为单位顺序读取各个像素32的存储单元53中保持的电荷。在读取操作中,通过传输信号TRG使读取行中的像素32的第二传输晶体管54导通,并且保持在存储单元53中的电荷被传输至FD 55。此后,通过选择信号SEL使选择晶体管58导通。结果,表示FD 55中累积的电荷的电平的信号经由选择晶体管58从放大晶体管57输出到列信号处理电路35。
如上所述,包括图5的像素电路的像素32能够执行全局快门系统的操作(摄像),该全局快门系统的操作为像素阵列单元33的所有像素设置相同的曝光时间,在曝光结束之后将电荷临时保持在存储单元53中,然后以行为单位从存储单元53顺序读取电荷。
注意,每个像素32的电路构造不限于图5所示的构造,而是可以是不具有存储单元53且执行例如通常称为卷帘快门系统的操作的电路构造。
<固态摄像装置的基本结构示例>
将参考图6依次说明固态摄像元件11的详细结构。图6是示出固态摄像元件11的放大部分的截面图。
例如,逻辑基板11a包括多层布线层82,该多层布线层82设置在例如由硅(Si)构成的半导体基板81(以下称为硅基板81)的上侧(像素传感器基板11b侧)。多层布线层82构成图3的控制电路22和逻辑电路23。
多层布线层82包括多个布线层83,并且还包括形成在各个布线层83之间的层间电介质84,上述布线层83由最靠近像素传感器基板11b的最上层的布线层83a、中间部分的布线层83b、最靠近硅基板81的最下层的布线层83c等构成。
多个布线层83例如由铜(Cu)、铝(Al)或钨(W)等制成,而层间电介质84例如由氧化硅或氮化硅等制成。对于多个布线层83和层间电介质84中的各者,所有层可以由相同的材料制成,或者各层可以由两种或两种以上的材料制成。
在硅基板81的预定位置处形成有穿透硅基板81的硅通孔85。连接导体87经由绝缘膜86嵌入在硅通孔85的内壁中以形成硅贯通电极(TSV:Through Silicon Via)88。例如,绝缘膜86可以由SiO2膜或SiN膜等构成。
注意,图6所示的贯通电极88被构造成使得绝缘膜86和连接导体87沿着内壁表面形成,并且硅通孔85的内部是中空的。然而,根据贯通电极88的内径,硅通孔85的内部可以完全嵌入连接导体87。换句话说,可以采用贯通孔的内部嵌入导体的构造,或者可以采用贯通孔的一部分是中空的构造。这也适用于下述的芯片贯通电极(TCV:Through Chip Via)105及其他。
硅贯通电极88的连接导体87与形成在硅基板81的下表面侧的重新布线90连接。重新布线90连接到焊球11e。例如,连接导体87和重新布线90各自可以由铜(Cu)、钨(W)或多晶硅等制成。
另外,焊接掩模(阻焊层)91以覆盖重新布线90和绝缘膜86的方式设置在硅基板81的下表面侧的形成有焊球11e的区域以外的区域。
另一方面,像素传感器基板11b包括多层布线层102,该多层布线层102设置在由硅(Si)制成的半导体基板101(以下称为硅基板101)的下侧(逻辑基板11a侧)。多层布线层102构成图3的像素区域21的像素电路。
多层布线层102包括多个布线层103,并且包括形成在各个布线层103之间的层间电介质104,上述布线层103由最靠近硅基板101的最上层的布线层103a、中间部分的布线层103b、最靠近逻辑基板11a的最下层的布线层103c等构成。
形成多个布线层103和层间电介质104的材料可以是与形成上述布线层83和层间电介质84的材料相同类型的材料。另外,与上述布线层83和层间电介质84类似,多个布线层103和层间电介质104中的各者可以由一种材料制成,或者对于每层,可以由两种或两种以上的材料制成。
根据图6的示例,像素传感器基板11b的多层布线层102由三个布线层103构成,而逻辑基板11a的多层布线层82由四个布线层83构成。然而,布线层的总数不限于上述这些数目,而可以是任何数目的层。
针对硅基板101内的每个像素32设置有由pn结形成的光电二极管51。
另外,尽管图中未示出,但是诸如第一传输晶体管52和第二传输晶体管54等多个像素晶体管、存储单元(MEM)53等也包括在多层布线层102和硅基板101中。
在未设置彩色滤光片11c和片上透镜11d的部分中,在硅基板101的预定位置处设置有与像素传感器基板11b的布线层103a连接的硅贯通电极109和与逻辑基板11a的布线层83a连接的芯片贯通电极105。
芯片贯通电极105和硅贯通电极109通过设置在硅基板101的上表面上的连接布线106连接。另外,在硅基板101与硅贯通电极109和芯片贯通电极105各者之间设置有绝缘膜107。在硅基板101的上表面上经由平坦化膜(绝缘膜)108进一步设置有彩色滤光片11c和片上透镜11d。
如上所述,图2所示的固态摄像元件11具有通过将逻辑基板11a的多层布线层102侧和像素传感器基板11b的多层布线层82侧贴合在一起而产生的层叠结构。在图6中,逻辑基板11a的多层布线层102侧和像素传感器基板11b的多层布线层82侧的贴合面由虚线表示。
另外,根据摄像装置1的固态摄像元件11,像素传感器基板11b的布线层103和逻辑基板11a的布线层83通过由硅贯通电极109和芯片贯通电极105构成的两个贯通电极连接,而逻辑基板11a的布线层83和焊球(背面电极)11e通过硅贯通电极88和重新布线90连接。以这种方式,能够将摄像装置1的平面面积减小到最小。
此外,使用粘合剂13通过无腔结构将固态摄像元件11和玻璃基板12固定,以减小高度方向上的长度。
因此,图1所示的摄像装置1能够实现更加小型化的半导体装置(半导体封装)。
根据上述摄像装置1的构造,IRCF 14设置在固态摄像元件11和玻璃基板12的上方。因此,能够减少由光的内部漫反射引起的耀斑和重影的产生。
具体地,如图7的左图所示,在IRCF 14设置在透镜(Lens)16与玻璃基板(Glass)12之间的中间位置附近并远离玻璃基板12的情况下,入射光如实线所示会聚,经由IRCF 14、玻璃基板12和粘合剂13,在位置F0处进入固态摄像元件11(CIS),然后如虚线所示在位置F0处反射以产生反射光。
如虚线所示,例如,在位置F0处反射的一部分反射光经由粘合剂13和玻璃基板12在设置在远离玻璃基板12的位置处的IRCF 14的后表面(图7中的下表面)上反射,并且再次经由玻璃基板12和粘合剂13再次在位置F1进入固态摄像元件11。
另外,如虚线所示,例如,在焦点F0处反射的另一部分反射光穿过粘合剂13、玻璃基板12和设置在远离玻璃基板12的位置处的IRCF 14,并且在IRCF 14的上表面R2(图7中的上表面)上反射,然后再次经由IRCF 14、玻璃基板12和粘合剂13在位置F2处进入固态摄像元件11。
在位置F1和F2处再次入射的光会产生由内部漫反射引起的耀斑或重影。更具体地,如图8的图像P1所示,在固态摄像元件11对照明L进行摄像期间,出现耀斑或重影,如反射光R21和R22所示。
另一方面,当如图7的右图所示且与图1的摄像装置1的构造相对应的摄像装置1中那样,IRCF 14设置在玻璃基板12上时,由实线表示的入射光会聚,经由IRCF 14、粘合剂15、玻璃基板12和粘合剂13在位置F0处进入固态摄像元件11,然后如虚线所示被反射。之后,反射光经由粘合剂13、玻璃基板12、粘合剂15和IRCF 14在透镜组16的最下层的透镜表面R11上反射。然而,在透镜组16位于距离IRCF 14足够远的位置的情况下,该光在固态摄像元件11不能充分接收的范围内被反射。
这里,图中由点划线包围的固态摄像元件11、玻璃基板12和IRCF 14通过折射率基本相同的粘合剂13和15彼此固定,以构成作为整体结构的整体结构单元10。根据整体结构单元10,例如,通过使折射率相等以减小在图7的左图中靠近位置F0的位置F1和F2处的光的再入射,从而减少在具有不同折射率的层之间的边界处引起的内部漫反射。
以这种方式,为了对照明L进行摄像,图1的摄像装置1能够拍摄其中减少了由内部漫反射引起的耀斑或重影(例如,图像P1中的反射光R21和R22)的图像,如图8的图像P2所示。
结果,通过图1所示的第一实施例的摄像装置1的构造,可以实现由内部漫反射引起的耀斑或重影的减少以及装置构造的小型化和高度的减小。
注意,图8的图像P1是使用具有图7的左侧部分的构造的摄像装置1在夜间对照明L进行摄像的图像,而图像P2是通过具有图7的右侧部分的构造的摄像装置1(图1的摄像装置1)在夜间对照明L进行摄像的图像。
另外,尽管上述示例是通过使用致动器18在图1的上下方向上移动透镜组16并且根据距物体的距离来调节焦距从而实现自动聚焦的构造,但是在去除致动器18并不通过透镜组16调节焦距的同时,可以执行通常称为单焦点透镜的功能。
<2.第二实施例>
根据上述第一实施例中提出的示例,将IRCF 14固定在玻璃基板12上,该玻璃基板12固定在固态摄像元件11的成像表面侧。在这种情况下,构成透镜组16的最下层的透镜可以进一步设置在IRCF 14上。
图9示出了摄像装置1的构造示例,该摄像装置将由构成图1的摄像装置1的多个透镜构成的透镜组16中的相对于光入射方向的最下层的透镜与透镜组16分离开,并且将分离的透镜设置在IRCF 14上。注意,图5所示的具有与图1的构造的功能基本相同的功能的构造由相同的附图标记表示。将适当地省略对上述构造的说明。
具体地,图9的摄像装置1与图1的摄像装置1的不同之处在于,构成透镜组16的多个透镜中的相对于光入射方向在最下层的透镜131进一步与透镜组16分离,并且设置在图中的IRCF 14的上表面上。注意,虽然图9的透镜组16被赋予与图1的透镜组16相同的附图标记,但是从严格意义上来说,图9的透镜组16与图1的透镜组16的不同之处在于,不包括相对于光入射方向在最下层的透镜131。
根据图9所示的摄像装置1的构造,在形成于固态摄像元件11上的玻璃基板12上设置有IRCF 14。此外,在IRCF 14上设置有构成透镜组16的位于最下层的透镜131。因此,能够减少由内部漫反射引起的耀斑和重影的产生。
具体地,如图10的左侧部分所示,在IRCF 14设置在透镜组16与透镜131之间的中间位置附近并且远离透镜131的情形下,当相对于光入射方向位于透镜组16的最下层的透镜131设置在玻璃基板12上时,如实线所示的入射光会聚,经由IRCF 14、透镜131、玻璃基板12和粘合剂13在位置F0处进入固态摄像元件11,然后如虚线所示从位置F0反射以产生反射光。
如虚线所示,例如,在位置F0处反射的一部分反射光经由粘合剂13、玻璃基板12和透镜131在设置于远离透镜131的位置的IRCF 14的背面R31(图10中的下表面)上反射,并且再次经由透镜131、玻璃基板12和粘合剂13在位置F11处进入固态摄像元件11。
另外,如虚线所示,例如,在焦点F0处反射的另一部分反射光穿过粘合剂13、玻璃基板12、透镜131和设置于远离透镜131的位置处的IRCF14,并且在IRCF 14的上表面R32(图10中的上表面)上反射,然后再次经由IRCF 14、透镜131、玻璃基板12和粘合剂13在位置F12处进入固态摄像元件11。
在位置F11和F12处再次进入的光在固态摄像元件11中显示为耀斑或重影。适用于此的原理基本上类似于参考图8描述的图像P1中的照明L的反射光R21和R22在图7的位置F1和F2处再次入射的情况的原理。
另一方面,与图9的摄像装置1的构造类似,如图10的右部分所示,当透镜组16的最下层的透镜131设置在IRCF 14上时,如实线所示,入射光会聚并且经由透镜131、IRCF 14、粘合剂15、玻璃基板12和粘合剂13在位置F0处进入固态摄像元件11,然后如虚线所示,上述光经由粘合剂13、玻璃基板12、粘合剂15、IRCF 14和透镜131在充分远离的位置处的透镜组16的表面R41上反射并产生反射光。在这种情况下,反射光在基本上未被固态摄像元件11接收的范围内被反射。因此,能够减少耀斑或重影的产生。
具体地,固态摄像元件11、粘合剂13、玻璃基板12和IRCF 14通过具有基本相同的折射率的粘合剂13和15彼此固定,以构成整体结构。在这种情况下,图中由单点划线包围的作为整体结构的整体结构单元10的折射率相等。因此,例如,减少了在具有不同折射率的层的边界处引起的内部漫反射,并且如图10的左侧部分所示,减少了反射光在靠近位置F0的位置F11和F12处的入射。
结果,通过图10所示的第二实施例的摄像装置1的构造,能够实现由内部漫反射引起的耀斑或重影的减少以及装置构造的小型化和高度的减小。
<3.第三实施例>
根据上述第二实施例中提出的示例,最下层的透镜131设置在IRCF14上。在这种情况下,最下层的透镜131和IRCF 14可以通过粘合剂彼此固定。
图11示出了其中最下层的透镜131和IRCF 14通过粘合剂彼此固定的摄像装置1的构造示例。注意,图11的摄像装置1中所包括的具有与图9的摄像装置1的构造的功能基本相同的功能的构造由相同的附图标记表示。将适当地省略对上述构造的说明。
具体地,图11的摄像装置1与图9的摄像装置1的不同之处在于,最下层的透镜131和IRCF 14通过透明的(即,具有基本相同的折射率)粘合剂151彼此固定。
根据图11的摄像装置1的构造,与图9的摄像装置1类似,能够减少耀斑和重影的产生。
此外,在透镜131不具有高平坦度的情况下,当尝试不使用粘合剂151将透镜131固定到IRCF 14上时,IRCF 14可能偏离透镜131的光轴。然而,通过利用粘合剂151将透镜131和IRCF 14彼此固定,从而即使透镜131不具有高平坦度,也能够在不偏离透镜131的光轴的情况下固定IRCF 14。因此,减少由光轴的偏离产生的图像失真是可以实现的。
<4.第四实施例>
根据上述第二实施例中提出的示例,相对于光入射方向的最下层的透镜131设置在IRCF 14上。然而,在IRCF 14上,不仅可以设置有最下层的透镜131,而且还可以设置有构成透镜组16的最下层的多个透镜。
图12示出了包括透镜组的摄像装置1的构造示例,所述透镜组包括在透镜组16中且由构成相对于光入射方向的最下层的多个透镜构成,所述多个透镜作为设置在IRCF 14上的透镜组。注意,图12的摄像装置1中所包括的且具有与图9的摄像装置1的构造基本相同的功能的构造由相同的附图标记表示。将适当地省略对上述构造的说明。
具体地,图12的摄像装置1与图9的摄像装置1的不同之处在于,代替透镜131,在IRCF 14上设置有透镜组171,该透镜组171包括在透镜组16中,并由构成相对于光入射方向的最下层的多个透镜构成。注意,尽管图12示出了由两个透镜构成的透镜组171的示例,但是透镜组171还可以由更多的透镜构成。
根据上述构造,与图9的摄像装置1类似,能够减少耀斑和重影的产生。
此外,在IRCF 14上设置有透镜组171,该透镜组171包括在构成透镜组16的多个透镜中,并形成最下层。在这种情况下,能够使构成透镜组16的透镜的数量减少,因此透镜组16变得轻便。因此,能够使致动器18用于自动聚焦的驱动量减少,从而能够实现致动器18的小型化和功率降低。
注意,代替透镜组171,可以使用透明的粘合剂15将第三实施例中的图11的摄像装置1中所包括的透镜131粘合到IRCF 14上。
<5.第五实施例>
根据上述第二实施例中提出的示例,通过粘合剂13将玻璃基板12粘附到固态摄像元件11上,同时通过粘合剂15将IRCF 14粘附到玻璃基板12上。然而,玻璃基板12、粘合剂15和IRCF 14分别可以被具有玻璃基板12功能和IRCF 14功能两者的构造代替,并且通过粘合剂13粘附到固态摄像元件11上。
图13示出了其中玻璃基板12、粘合剂15和IRCF 14被具有玻璃基板12功能和IRCF14功能两者的构造代替并且通过粘合剂13粘附到固态摄像元件11上的摄像装置1的构造示例。在该构造上设置有最下层的透镜131。注意,图13的摄像装置1中所包括的并且具有与图9的摄像装置1的构造的功能基本相同的功能的构造由相同的附图标记表示。将适当地省略对上述构造的说明。
具体地,图13的摄像装置1与图9的摄像装置1的不同之处在于,用具有玻璃基板12功能和IRCF 14功能的IRCF玻璃基板14'代替玻璃基板12和IRCF 14。通过粘合剂13将IRCF玻璃基板14'粘附到固态摄像元件11上,并且在IRCF 14'上设置有最下层的透镜131。
根据上述构造,与图9的摄像装置1类似,能够减少耀斑和重影的产生。
具体地,目前,为了使固态摄像元件11小型化,将称为CSP(Chip SizePackage:芯片尺寸封装)结构的玻璃基板12和固态摄像元件11彼此接合,并且在指定玻璃基板作为基本基板的情况下,减薄固态摄像元件11。以这种方式,可以实现小型化的固态摄像元件。在图13中,IRCF玻璃基板14'执行具有高平坦度的玻璃基板12的功能以及IRCF 14的功能。因此,可以实现高度的减小。
注意,可以用具有玻璃基板12的功能和IRCF 14的功能的IRCF玻璃基板14'代替第一实施例、第三实施例和第四实施例中的图1、图11和图12的摄像装置1中所包括的玻璃基板12、粘合剂15和IRCF 14。
<6.第六实施例>
根据上述第四实施例中提出的示例,通过粘合剂13将玻璃基板12粘附到具有CSP结构的固态摄像元件11上。另外,通过粘合剂15将IRCF14粘附到玻璃基板12上,并且在IRCF14上还设置有透镜组171,该透镜组171由构成透镜组16的多个透镜中的最下层的多个透镜构成。然而,可以使用具有COB(Chip on Board:板上芯片)结构的固态摄像元件11代替具有CSP结构的固态摄像元件11。
根据图14所示的构造示例,用具有玻璃基板12的功能和IRCF 14的功能的IRCF玻璃基板14'代替图12的摄像装置1中所包括的玻璃基板12和IRCF 14,并且使用具有COB(Chip on Board:板上芯片)结构的固态摄像元件代替具有CSP结构的固态摄像元件11。注意,图14的摄像装置1中所包括的且具有与图12的摄像装置1的构造的功能基本相同的功能的构造由相同的附图标记表示。将适当地省略对上述构造的说明。
具体地,图14的摄像装置1与图12的摄像装置1的不同之处在于,用具有玻璃基板12的功能和IRCF 14的功能的IRCF玻璃基板14'代替玻璃基板12和IRCF 14,并且使用具有COB(Chip on Board:板上芯片)结构的固态摄像元件91代替具有CSP结构的固态摄像元件11。
根据这种构造,与图12的摄像装置1类似,能够减少耀斑和重影的产生。
此外,近年来,CSP结构已被普遍用于固态摄像元件11的小型化和摄像装置1的小型化。然而,CSP结构需要复杂的处理,例如与玻璃基板12或IRCF玻璃基板14'的粘附,以及固态摄像元件11的端子在光接收表面的背面上的布线。因此,CSP结构比具有COB结构的固态摄像元件11更昂贵。因此,除了CSP结构之外,还可以使用具有COB结构并且经由引线键合92与电路板17连接的固态摄像元件91。
通过使用具有COB结构的固态摄像元件91,可以促进与电路板17的连接。因此,可以简化处理并且降低成本。
注意,可以用具有COB(Chip on Board:板上芯片)结构的固态摄像元件11代替第一至第三实施例以及第五实施例中的图1、图9、图11和图13的摄像装置1中所包括的具有CSP结构的固态摄像元件11。
<7.第七实施例>
根据上述第二实施例中提出的示例,在固态摄像元件11上设置有玻璃基板12,并且在玻璃基板上进一步设置有IRCF 14。然而,IRCF 14可以设置在固态摄像元件11上,并且在IRCF 14上可以进一步设置玻璃基板12。
图15是在设置有玻璃基板12的情况下的摄像装置1的构造示例。在这种情况下,IRCF 14设置在固态摄像元件11上,并且在IRCF 14上进一步设置玻璃基板12。
图15的摄像装置1与图9的摄像装置1的不同之处在于,改变了玻璃基板12和IRCF14的顺序。在这种情况下,通过透明的粘合剂13将IRCF 14粘附到固态摄像元件11上,通过透明的粘合剂15将玻璃基板12进一步粘附到IRCF 14上,并且在玻璃基板12上设置透镜131。
根据这种构造,与图9的摄像装置1类似,能够减少耀斑和重影的产生。
另外,根据IRCF 14的特性,通常由于温度和干扰的影响而降低IRCF14的平坦度。在这种情况下,可能导致固态摄像元件11上的图像失真。
因此,通常采用用于保持平坦度的特殊材料,例如在IRCF 14的两个表面上涂覆的涂层材料。然而,这种材料增加了成本。
另一方面,根据图15的摄像装置1,具有低平坦度的IRCF 14夹在均具有高平坦度的固态摄像元件11与玻璃基板12之间。以这种方式,能够以低成本确保平坦度,因此能够减少图像的失真。
因此,图15的摄像装置1减少了耀斑或重影,并且还减少了由IRCF14的特性引起的图像失真。此外,消除了由用于保持平坦度的特殊材料制成的涂层的必要性,因此可以降低成本。
注意,在第一实施例、第三实施例和第四实施例中的图1、图11和图12的摄像装置1中,在改变玻璃基板12和IRCF 14的顺序的情形下,玻璃基板12和IRCF 14也可以通过粘合剂13和15彼此粘结在一起。
<8.第八实施例>
根据上述第一实施例中提出的示例,使用IRCF 14作为用于截除红外光的构造。然而,也可以采用除了IRCF 14以外的构造,只要可以截除红外光即可。例如,可以应用并使用红外截止树脂来代替IRCF 14。
图16示出了使用红外截止树脂代替IRCF 14的摄像装置1的构造示例。注意,图16的摄像装置1中所包括的具有与图1的摄像装置1的构造的功能基本相同的功能的构造由相同的附图标记表示。将适当地省略对上述构造的说明。
具体地,图16的摄像装置1与图1的摄像装置1的不同之处在于,设置红外截止树脂211代替IRCF 14。例如,通过涂覆来设置红外截止树脂211。
根据这种构造,与图1的摄像装置1类似,能够减少耀斑和重影的产生。
此外,随着树脂的最新发展,通常采用具有红外截止效果的树脂。众所周知,在CSP型固态摄像元件11的制造过程中,可以用红外截止树脂211涂覆玻璃基板12。
注意,可以采用红外截止树脂211代替第二至第四实施例以及第七实施例中的图9、图11、图12和图15的摄像装置1中所包括的IRCF 14。
<9.第九实施例>
根据上述第二实施例中提出的示例,在使用玻璃基板12的情况下,平板状的玻璃基板12以无腔的方式与固态摄像元件11紧密接触地设置。然而,可以在玻璃基板12与固态摄像元件11之间设置空腔。
图17是在玻璃基板12与固态摄像元件11之间包括空腔的摄像装置1的构造示例。注意,图17的摄像装置1中所包括的具有与图9的摄像装置1的构造的功能基本相同的功能的构造由相同的附图标记表示。将适当地省略对上述构造的说明。
具体地,图17的摄像装置1与图9的摄像装置1的不同之处在于,设置在外周包括凸部231a的玻璃基板231代替玻璃基板12。使外周的凸部231a与固态摄像元件11接触,并且通过透明的粘合剂232接合。以这种方式,在固态摄像元件11的成像面与玻璃基板231之间形成有分别由空气层构成的腔232b。
根据这种构造,与图9的摄像装置1类似,能够减少耀斑和重影的产生。
注意,可以使用玻璃基板231代替第一实施例、第三实施例、第四实施例和第八实施例中的图1、图11、图12和图16的摄像装置1中所包括的玻璃基板12,并经由粘合剂232仅通过接合凸部231a来形成腔232b。
<10.第十实施例>
根据上述第二实施例中提出的示例,在形成于玻璃基板12上的IRCF14上设置有透镜组16的最下层的透镜131。然而,可以使用由多层有机膜构成且具有红外截止功能的涂布剂代替玻璃基板12上的IRCF 14。
图18示出了包括代替玻璃基板12上的IRCF 14的由多层有机膜构成且具有红外截止功能的涂布剂的摄像装置1的构造示例。
图18的摄像装置1与图9的摄像装置1的不同之处在于,代替玻璃基板12上的IRCF14,设置有由多层有机膜构成且具有红外截止功能的涂布剂251。
根据这种构造,与图9的摄像装置1类似,能够减少耀斑和重影的产生。
注意,可以采用由多层有机膜构成且具有红外截止功能的涂布剂251来代替第一实施例、第三实施例、第四实施例、第七实施例和第九实施例中的图1、图6、图7、图10和图12的摄像装置1中所包括的IRCF 14。
<11.第十一实施例>
根据上述第十实施例中提出的示例,在由多层有机膜构成且具有红外截止功能的涂布剂251而不是玻璃基板12上的IRCF 14上设置透镜组16的最下层的透镜131。在这种情况下,可以用AR(Anti Reflection:防反射)涂层进一步涂覆透镜131。
图19是包括图13的摄像装置1中涂覆有AR涂层的透镜131的摄像装置1的构造示例。
具体地,图19的摄像装置1与图18的摄像装置1的不同之处在于,代替透镜131,设置有透镜271,该透镜271被包括在透镜组16的最下层中并涂覆有AR涂层271a。例如,可以将真空沉积、溅射、或WET涂覆等用于AR涂层271a。
根据这种构造,与图9的摄像装置1类似,能够减少耀斑和重影的产生。
此外,透镜271的AR涂层271a减少了来自固态摄像元件11的反射光的内部漫反射。因此,可以以较高的精度来减少耀斑或重影的产生。
注意,代替第二实施例、第三实施例、第五实施例、第七实施例、第九实施例和第十实施例中的图9、图11、图13、图15、图17和图18的摄像装置1中所包括的透镜131,可以采用涂覆有AR涂层271a的透镜271。另外,可以用与AR涂层271a类似的AR涂层涂覆第四实施例和第六实施例中的图12和图14的摄像装置1中所包括的透镜组171的表面(图中的最上面的表面)。
优选地,AR涂层271a是如下构成的单层或多层结构膜。具体地,例如,AR涂层271a是:透明树脂,例如硅树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂和苯乙烯树脂;主要包含Si(硅)、C(碳)和H(氢)的绝缘膜(例如,SiCH、SiCOH和SiCNH);主要包含Si(硅)和N(氮)的绝缘膜(例如,SiON和SiN);或使用氧化剂和原料气(其至少是氢氧化硅、烷基硅烷、烷氧基硅烷或聚硅氧烷等中的任一种)形成的SiO2膜、P-SiO膜或HDP-SiO膜。
<12.第十二实施例>
根据上述第十一实施例中提出的示例,使用涂覆有AR(AntiReflection:防反射)涂层271a的透镜271代替透镜131。然而,只要能够发挥防反射功能,也可以使用AR涂层以外的构造。例如,可以采用包括用于防止反射的微小凹凸的蛾眼结构。
图20是包括透镜291(代替图19的摄像装置1中所包括的透镜131)的摄像装置1的构造示例,在透镜291中添加了具有蛾眼结构的防反射功能。
具体地,图20的摄像装置1与图18的摄像装置1的不同之处在于,代替透镜131,设置有透镜组16的最下层的透镜291。透镜291包括经过蛾眼结构处理的防反射处理部291a。
根据上述构造,与图18的摄像装置1类似,能够减少耀斑和重影的产生。
此外,包括在透镜291中且经过蛾眼结构处理的防反射处理部291a减少了来自固态摄像元件11的反射光的内部漫反射。因此,可以以较高的精度减少耀斑或重影的产生。注意,只要能够实现防反射功能,可以对防反射处理部291a进行蛾眼结构以外的防反射处理。
优选地,防反射处理部291a是如下构成的单层或多层结构膜。具体地,例如,防反射处理部291a是:透明树脂,例如硅树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂和苯乙烯树脂;主要包含Si(硅)、C(碳)和H(氢)的绝缘膜(例如,SiCH、SiCOH和SiCNH);主要包含Si(硅)和N(氮)的绝缘膜(例如,SiON和SiN);或使用氧化剂和原料气(其至少是氢氧化硅、烷基硅烷、烷氧基硅烷或聚硅氧烷等中的任一种)形成的SiO2膜、P-SiO膜或HDP-SiO膜。
注意,代替第二实施例、第三实施例、第五实施例、第七实施例、第九实施例和第十实施例中的图9、图11、图13、图15、图17和图18的摄像装置1中所包括的透镜131,可以采用添加了防反射处理部291a的透镜291。另外,可以对第四实施例和第六实施例中的图12和图14的摄像装置1所包括的透镜组171的表面进行与防反射处理部291a的处理类似的防反射处理。
<13.第十三实施例>
根据上述第四实施例中提出的示例,在IRCF 14上设置有透镜组16的最下层的透镜131。然而,该构造可以用具有红外截止功能以及与最下层的透镜131的功能类似的功能的构造代替。
图21示出了包括红外截止透镜(代替图9的摄像装置1中所包括的IRCF 14和透镜组16的最下层的透镜131)的摄像装置1的构造示例,该红外截止透镜具有红外截止功能以及与透镜组16的最下层的透镜的功能类似的功能。
具体地,图21的摄像装置1与图9的摄像装置1的不同之处在于,代替IRCF 14和透镜组16的最下层的透镜131,设置有具有红外截止功能的红外截止透镜301。
根据上述构造,与图9的摄像装置1类似,能够减少耀斑和重影的产生。
此外,红外截止透镜301被构造成具有红外截止功能和透镜组16的最下层的透镜131的功能。在这种情况下,消除了分别设置IRCF 14和透镜131的必要性。因此,可以实现摄像装置1的装置构造的进一步小型化和高度的减小。此外,可以用红外截止透镜代替第四实施例中的图12的摄像装置1中所包括的透镜组171和IRCF 14,该红外截止透镜具有红外截止功能和由透镜组16的最下层的多个透镜构成的透镜组171的功能。
<14.第十四实施例>
众所周知,杂散光容易从固态摄像元件11的光接收表面的外周边缘部分进入。因此,可以在固态摄像元件11的光接收表面的外周边缘部分中设置黑色掩模以减少杂散光的进入,从而减少耀斑或重影的产生。
图22的左侧示出了包括设置有黑色掩模321a的玻璃基板321(代替图18的摄像装置1中所包括的玻璃基板12)的摄像装置1的构造示例,该黑色掩模321a用于对固态摄像元件11的光接收表面的外周边缘部分进行遮光。
具体地,图22左侧的摄像装置1与图18的摄像装置1的不同之处在于,代替玻璃基板12,如图22的右侧所示,在外周边缘部分Z2处设置配备有由遮光膜构成的黑色掩模321a的玻璃基板321。黑色掩模321a通过光刻法等形成在玻璃基板321上。注意,在图22的右侧,在玻璃基板321的中央部分Z1处未设置黑色掩模。
根据上述构造,与图9的摄像装置1类似,能够减少耀斑和重影的产生。
另外,在外周边缘部分Z2中设置有黑色掩模321a的玻璃基板321能够减少杂散光从外周边缘部分的进入,从而减少由杂散光引起的耀斑或重影的产生。
注意,只要能够防止杂散光进入固态摄像元件11,黑色掩模321a不仅可以设置在玻璃基板321上,而且还可以设置在玻璃基板321以外的构造上。例如,黑色掩模321a可以设置在透镜131或由多层有机膜构成且具有红外截止功能的涂布剂251上,或者可以设置在IRCF 14、IRCF玻璃基板14'、玻璃基板231、透镜组171、透镜271和291、红外截止树脂211、红外截止透镜301等上。在这种情况下,注意,例如,在由于表面的低平坦度而难以通过光刻形成黑色掩模的情况下,可以通过喷墨在具有低平坦度的表面上设置黑色掩模。
如上所述,根据本公开,能够减少由于小型化而导致的来自固态摄像元件的光的内部漫反射引起的耀斑和重影。此外,可以实现高像素化、高图像质量和小型化,而不会降低摄像装置的性能。
<15.第十五实施例>
根据上述示例,通过接合、粘附等方法将透镜131、271或291、透镜组171、或红外截止透镜301接合到方形的固态摄像元件11上。
然而,当将分别为方形的透镜131、271和291、透镜组171以及红外截止透镜301中的任何一者接合或粘附到具有基本相同尺寸的固态摄像元件11上时,靠近角部的部分容易分离。透镜131的角部的分离防止入射光适当地入射到固态摄像元件11中,并且可能引起耀斑或重影的产生。
因此,在将分别为方形的透镜131、271和291、透镜组171以及红外截止透镜301中的任何一者接合或粘附到固态摄像元件11上的情况下,可以将接合或粘附的透镜或透镜组的外部尺寸设定为比固态摄像元件11的外部尺寸小的尺寸。此外,可以在透镜的中心附近限定有效区域,并且可以在透镜的外周部分中限定无效区域。以这种方式,即使端部稍微分开,也可以降低分离的可能性,或者可以有效地会聚入射光。
具体地,在将透镜131接合或粘附到设置于固态摄像元件11上的玻璃基板12上的情况下,例如,如图23所示,使透镜131的外部尺寸小于固态摄像元件11上的玻璃基板12的外部尺寸。另外,在透镜131的外周部分中限定无效区域131b,并且在无效区域131b内侧限定有效区域131a。注意,代替玻璃基板12,玻璃基板231可以设置在固态摄像元件11上。
此外,图23的构造是从图9的摄像装置1的整体结构单元10中去除IRCF 14和粘合剂15的构造。然而,这种去除仅是为了便于说明。当然,可以在透镜131与玻璃基板12之间设置IRCF 14和粘合剂15。
此外,这里的有效区域131a是具有非球面形状且包括在透镜131的入射光进入的区域中的区域,并且有效地执行将入射光会聚到固态摄像元件11中允许进行光电转换的区域上的功能。换句话说,有效区域131a是具有包括非球面透镜结构的同心结构的区域,外接透镜外周部分,并且将入射光会聚到固态摄像元件11中允许进行光电转换的成像面上。
另一方面,无效区域131b是这样的区域:该区域不一定用作用于将已经进入透镜131的光会聚到固态摄像元件11中进行光电转换的区域上的透镜。
然而,优选地,无效区域131b在与有效区域131a的边界的一部分处具有用作非球面透镜的延伸结构。通过在与有效区域131a的边界附近的无效区域131b中设置起透镜作用的延伸结构,即使在将透镜131接合或粘附到固态摄像元件11上的玻璃基板12上时产生位置偏移,入射光也能够适当地会聚在固态摄像元件11的成像面上。
注意,在图23中,固态摄像元件11上的玻璃基板12的尺寸被确定为在垂直方向(Y方向)上具有高度Vs,在水平方向(X方向)上具有宽度Hs,并且透镜131的尺寸为在垂直方向上具有高度Vn,在水平方向上具有宽度Hn,上述两者的尺寸小于固态摄像元件11(玻璃基板12)的对应尺寸,将上述透镜131接合或粘附至固态摄像元件11上的玻璃基板12内的中央部分。此外,在透镜131的外周部分中限定不用作透镜的无效区域131b,并且在无效区域131b内侧限定有效区域131a,该有效区域131a的尺寸为:在垂直方向上具有高度Ve,并且在水平方向上具有宽度He。
换句话说,对于水平方向上的宽度和垂直方向上的高度,保持“透镜131的有效区域131a的宽度和长度<无效区域131b的宽度和长度<固态摄像元件11上(玻璃基板12)的外部尺寸的宽度和长度”的关系。透镜131、有效区域131a和无效区域131b的中心布置是基本相同的。
此外,在图23中,图的上部是将透镜131接合或粘附至固态摄像元件11上的玻璃基板12时从入射侧看到的俯视图,而图的左下部是将透镜131接合或粘附至固态摄像元件11上的玻璃基板12时的外观透视图。
此外,图23的右下部是将透镜131接合或粘附至固态摄像元件11上的玻璃基板12时的外观透视图。该图示出了包括透镜131的侧面部分与玻璃基板12之间的边界B1、无效区域131b的外侧的边界B2、以及有效区域131a的外部与无效区域131b的内部之间的边界B3的端部。
这里,图23示出了透镜131的侧端部垂直于固态摄像元件11上的玻璃基板12的示例。因此,在图23的俯视图中,无效区域131b的外侧的边界B2形成在透镜131的上表面部分,而有效区域131a与无效区域131b之间的边界B1形成在透镜131的底表面部分。在这种情况下,边界B1和边界B2具有相同的尺寸。因此,在图23的上部,透镜131的外周部分(边界B1)和无效区域131b的外周部分(边界B2)被表示为相同的外部形状。
根据上述构造,在形成透镜131的外周部分的侧面与固态摄像元件11上的玻璃基板12的外周部分之间产生间隔。在这种情况下,能够减少透镜131的侧面部分与另一物体之间的干涉。因此,在该构造中,能够降低从固态摄像元件11上的玻璃基板12分离的可能性。
此外,在无效区域131b内侧限定透镜131的有效区域131a。因此,即使周边部分稍微分开,入射光也能够适当地会聚在固态摄像元件11的成像面上。此外,当将透镜131分离时,界面反射增加。在这种情况下,耀斑或重影会变得更糟。因此,减少分离能够减少耀斑或重影的产生。
尽管已经参考图23说明了将透镜131接合或粘附至固态摄像元件11上的玻璃基板12的示例,但是显然,透镜271和291、透镜组171、以及红外截止透镜301中的任何一个都可以代替透镜131进行接合或粘附。
<透镜外部形状的变形例>
根据上述示例,在透镜131的中央部分限定有效区域131a,在透镜131的外周部分限定无效区域131b,并且有效区域131a的尺寸小于固态摄像元件11(固态摄像元件11上的玻璃基板12)的外周尺寸。另外,透镜131的外部形状的四个角中的每个角都为锐角。
然而,只要上述外部形状形成为使得透镜131的尺寸小于固态摄像元件11(固态摄像元件11上的玻璃基板12)的尺寸,有效区域131a被限定在透镜131的中央部分,并且无效区域131b被限定在透镜131的外周部分中,该外部形状也可以是其他形状。
换句话说,如图24的左上部(对应于图23)所示,透镜131的外部形状的四个角中的每个角处的区域Z301可以具有锐角的形状。此外,如图24的右上部的透镜131'所示,四个角中的每个角处的区域Z302可以具有钝角的多边形形状。
此外,如图24的左中部的透镜131”所示,外部形状的四个角中的每个角处的区域Z303可以具有圆形形状。
此外,如图24的右中部的透镜131”'所示,外部形状的四个角中的每个角处的区域Z304可以具有从四个角中的对应角突出的小方形部分。此外,所突出的部分可以具有除方形以外的形状,例如,圆形、椭圆形和多边形。
此外,如图24的左下部的透镜131””所示,外部形状的四个角中的每个角处的区域Z305可以具有方形的凹部。
此外,如图24的右下部的透镜131””'所示,有效区域131a可以具有方形,并且无效区域131b外侧的周边部分可以具有圆形形状。
通常,随着透镜131的角的角度变得越尖锐,这些角更容易与玻璃基板12分离。在这种情况下,可能产生光学不良影响。因此,如图24中的透镜131'至131””'所示,上述角分别具有钝角大于90°的多边形形状、圆形形状、凹入形状或突出形状等,以产生用于降低透镜131从玻璃基板12分离的可能性的构造。以这种方式,能够降低光学不良影响的风险。
<透镜端部结构的变形例>
根据上述示例,透镜131的端部以垂直于固态摄像元件11的成像面的方式形成。然而,只要外部形状形成为使得透镜131的尺寸小于固态摄像元件11的尺寸,有效区域131a被限定在透镜131的中央部分,并且无效区域131b被限定在透镜131的外周部分中,也可以采用其他形状。
具体地,如图25的左上部所示,与作为非球面透镜的有效区域131a类似的构造可以在无效区域131b中的与有效区域131a的边界处延伸,并且端部可以如无效区域131b的端部Z331所示那样垂直地形成(对应于图23的构造)。
另外,如图25中从左起的上方第二部分所示,与作为非球面透镜的有效区域131a类似的构造可以在无效区域131b中的与有效区域131a的边界处延伸,并且端部可以具有如无效区域131b的端部Z332所示的锥形形状。
此外,如图25中从左起的上方第三部分所示,与作为非球面透镜的有效区域131a类似的构造可以在无效区域131b中的与有效区域131a的边界处延伸,并且端部可以具有如无效区域131b的端部Z333所示的圆形形状。
此外,如图25的右上部所示,与作为非球面透镜的有效区域131a类似的构造可以在无效区域131b中的与有效区域131a的边界处延伸,并且端部可以是具有如无效区域131b的端部Z334所示的多级结构的侧面。
此外,如图25的左下部所示,与作为非球面透镜的有效区域131a类似的构造可以在无效区域131b中的与有效区域131a的边界处延伸,并且如无效区域131b的端部Z335所示,端部可以在水平方向上具有平坦表面部分。另外,可以形成具有堤坝状并且从有效区域131a向与入射光的入射方向相反的方向突出的突出部,并且该突出部的侧面可以垂直地形成。
此外,如图25中从左起的下方第二部分所示,与作为非球面透镜的有效区域131a类似的构造可以在无效区域131b中的与有效区域131a的边界处延伸,并且如无效区域131b的端部Z336所示,端部可以在水平方向上具有平坦表面部分。另外,可以形成具有堤坝状并且从有效区域131a向与入射光的入射方向相反的方向突出的突出部,并且该突出部的侧面可以具有锥形形状。
另外,如图25中从左起的下方第三部分所示,与作为非球面透镜的有效区域131a类似的构造可以在无效区域131b中的与有效区域131a的边界处延伸,并且如无效区域131b的端部Z337所示,端部可以在水平方向上具有平坦表面部分。另外,可以形成具有堤坝状并且从有效区域131a向与入射光的入射方向相反的方向突出的突出部,并且该突出部的侧面可以具有圆形形状。
此外,如图25的右下部所示,与作为非球面透镜的有效区域131a类似的构造可以在无效区域131b中与有效区域131a的边界处延伸,并且如无效区域131b的端部Z338所示,端部可以在水平方向上具有平坦表面部分。另外,可以形成具有堤坝状并且从有效区域131a向与入射光的入射方向相反的方向突出的突出部,并且该突出部的侧面可以具有多级结构。
注意,图25的上部示出了均不包括突出部的结构示例,所述突出部在透镜131的端部处在水平方向上具有平坦表面部分并且具有从有效区域131a向与入射光的入射方向相反的方向突出的堤坝状;而图25的下部示出了均包括突出部的结构示例,所述突出部在透镜131的端部处在水平方向上具有平坦表面部分。此外,图25的上部和下部分别示出了透镜131的端部垂直于玻璃基板12的构造示例、端部具有锥形形状的构造示例、端部具有圆形形状的构造示例、以及端部具有形成多个侧面的多级的构造示例。
此外,如图26的上部所示,与作为非球面透镜的有效区域131a类似的构造可以在无效区域131b中的与有效区域131a的边界处延伸,并且如无效区域131b的端部Z351所示,突出部可以相对于玻璃基板12垂直地形成。另外,在固态摄像元件11上与玻璃基板12的边界处可以留下具有方形的边界结构Es。
此外,如图26的下部所示,与作为非球面透镜的有效区域131a类似的构造可以在无效区域131b中的与有效区域131a的边界处延伸,并且如无效区域131b的端部Z352所示,突出部可以相对于玻璃基板12垂直地形成。另外,在固态摄像元件11上与玻璃基板12的边界处可以留下具有圆形形状的边界结构Er。
在具有方形的边界结构Es和具有圆形形状的边界结构Er中,通过增大透镜131与玻璃基板12之间的接触面积,能够使透镜131和玻璃基板12更紧密地接合。结果,能够减少透镜131与玻璃基板12的分离。
注意,在端部具有锥形形状的情况、端部具有圆形形状的情况以及端部具有多级结构的情况中的任一种情况下,可以采用具有方形的边界结构Es和具有圆形形状的边界结构Er中的每一种边界结构。
此外,如图27所示,与作为非球面透镜的有效区域131a类似的构造可以在无效区域131b中的与有效区域131a的边界处延伸,并且如无效区域131b的端部Z371所示,透镜131的侧面可以相对于玻璃基板12垂直地形成。另外,在玻璃基板12的侧面的外周部分中,具有预定折射率的折射膜351可以在与透镜131的高度大致相同的高度处形成。
以这种方式,在折射膜351的折射率高于预定折射率的情况下,例如,如图27的上部的实线箭头所示,来自透镜131的外周部分的入射光被反射到透镜131的外部。另外,如虚线箭头所示,朝向透镜131的侧面部分的入射光减少。结果,减少了杂散光进入透镜131,因此减少了耀斑或重影的产生。
此外,在折射膜351的折射率低于预定折射率的情况下,如图27的下部的实线箭头所示,未进入固态摄像元件11的入射表面而是试图穿过透镜131的侧面到达透镜131的外部的光被透射。另外,如虚线箭头所示,来自透镜131的侧面的反射光减少了。结果,减少了杂散光进入透镜131,因此可以减少耀斑或重影的产生。
此外,根据上面参考图27所述的示例,在玻璃基板12上,折射膜351以与透镜131的高度相同的高度形成,并且折射膜351的端部垂直地形成。然而,也可以采用其他形状。
例如,如图28的左上部的区域Z391所示,折射膜351可以在玻璃基板12上具有锥形的端部,并且其厚度高于透镜131的端部的高度。
此外,例如,如图28的上方中间部分的区域Z392所示,折射膜351可以具有锥形的端部,并且其厚度高于透镜131的端部的高度。此外,折射膜351的一部分可以与透镜131的无效区域131b重叠。
此外,例如,如图28的右上部的区域Z393所示,折射膜351可以具有从透镜131的端部的高度延伸至玻璃基板12的端部的锥形形状。
另外,例如,如图28的左下部的区域Z394所示,折射膜351可以在玻璃基板12的端部处具有锥形部,并且其厚度低于透镜131的端部的高度。
此外,例如,如图28的右下部的区域Z395所示,折射膜351可以具有从透镜131的端部的高度朝向玻璃基板12凹陷的部分,并且具有圆形形状。
图27和图28的任何构造减少了杂散光进入透镜131。因此,可以减少耀斑或重影的产生。
<16.第十六实施例>
根据上述示例,通过降低透镜131与玻璃基板12分离的可能性或者减少杂散光的进入,减少了耀斑或重影。然而,也可以通过减少加工过程中产生的粘合剂的毛刺来减少耀斑或重影。
具体地,如图29的上部所示,这里考虑的是在IRCF 14设置在固态摄像元件11上(例如,图15的第七实施例的构造)的情形下通过粘合剂15将玻璃基板12接合到IRCF 14上的情况。注意,图29的构造对应于图15的摄像装置1中所包括的整体结构单元10除去透镜之外的构造。
在这种情况下,IRCF 14需要预定的膜厚度。然而,IRCF 14的材料的粘度通常难以增加,并且难以一次获得期望的膜厚度。然而,重涂会产生微孔或夹带空气,并且可能使光学特性劣化。
此外,在固态摄像元件11上形成IRCF 14之后,通过粘合剂15接合玻璃基板12。在这种情况下,由于IRCF 14的固化收缩而产生翘曲,并且玻璃基板12与IRCF 14之间可能会产生接合不良。此外,仅通过玻璃基板12难以校正IRCF 14的翘曲。因此,整个装置翘曲,并且光学特性可能劣化。
此外,特别是在通过粘合剂15将玻璃基板12和IRCF 14接合的情况下,如图29的上部的范围Z411所示,在个体化过程中会从粘合剂15产生树脂毛刺。在这种情况下,安装(例如,拾取)时可能会降低工作精度。
因此,如图29的中部所示,将IRCF 14分成由IRCF 14-1和14-2构成的两部分,并且通过粘合剂15将IRCF 14-1和14-2接合。
根据上述构造,能够在膜形成期间将IRCF 14-1和14-2中的每一个划分并形成为薄膜。因此,易于形成厚膜以获得期望的光谱特性。
另外,当将玻璃基板12接合到固态摄像元件11上,能够在接合玻璃基板12之前通过IRCF 14-2使固态摄像元件11上的台阶(诸如PAD等传感器台阶)平坦化。因此,能够减小粘合剂15的膜厚度,从而能够减小摄像装置1的高度。
此外,通过形成在玻璃基板12和固态摄像元件11上的IRCF 14-1和14-2消除了翘曲。因此,能够减小装置芯片的翘曲。
此外,玻璃的弹性模量高于IRCF 14-1和14-2的弹性模量。当IRCF14-1和14-2的弹性模量高于粘合剂15的弹性模量时,在个体化过程中,具有低弹性的粘合剂15的上侧和下侧被IRCF 14-1和14-2覆盖(其弹性高于粘合剂15的弹性)。因此,如图29的上部的范围Z412所示,能够减少在个体化(膨胀)期间树脂毛刺的产生。
此外,如图29的下部所示,可以形成各自具有粘合剂功能的IRCF14'-1和14'-2,以在彼此相对的状态下直接粘合。以这种方式,能够减少在个体化期间从粘合剂15产生的树脂毛刺。
<制造方法>
接下来,将参考图30说明使用IRCF 14-1和14-2(粘合剂15位于其间)将玻璃基板12接合到图29的中部所示的固态摄像元件11的制造方法。
在第一步中,如图30的左上部所示,将IRCF 14-1施加到玻璃基板12上,并形成在玻璃基板12上。另外,将IRCF 14-2施加到固态摄像元件11上,并形成在固态摄像元件11上。注意,图30的左上部的玻璃基板12是以在施加了IRCF 14-2之后将顶部和底部颠倒的状态示出的。
在第二步中,如图30的上方中央部分所示,将粘合剂15涂覆到IRCF14-2上。
在第三步中,如图30的右上部所示,将玻璃基板12上的IRCF 14-1以面对涂覆了粘合剂15的表面的方式粘附到图30的上方中央部分所示的粘合剂15上。
在第四步中,如图30的左下部所示,将电极设置在固态摄像元件11的背面上。
在第五步中,如图30的下方中央部分所示,通过抛光使玻璃基板12变薄。
随后,在第五步之后,通过刀片等切割端部以进行个体化,从而完成固态摄像元件11,该固态摄像元件11包括层叠在成像面上的IRCF 14-1和14-2以及设置在IRCF 14-1和14-2的叠层上的玻璃基板12。
通过以上步骤,粘合剂15被夹在IRCF 14-1与14-2之间。因此,能够减少因个体化而产生的毛刺。
此外,IRCF 14-1和14-2能够分别构成必要的膜厚度的一半。在这种情况下,能够减小需要重涂的厚度,或者消除了重涂的必要性。因此,能够通过减少微孔或夹带空气来减少光学特性的劣化。
此外,随着IRCF 14-1和14-2各自膜厚度的减小,能够使由固化收缩引起的翘曲减小。因此,能够通过减少玻璃基板12与IRCF 14之间的接合不良来减少由翘曲引起的光学特性的劣化。
注意,如图29的下部所示,在使用具有粘合剂功能的IRCF 14'-1和14'-2的情况下,仅跳过涂覆粘合剂15的步骤。因此,省略这种情况的说明。
<个体化后的侧面形状的变形例>
假设,在使通过上述制造方法设置IRCF 14-1和14-2以及玻璃基板12的固态摄像元件11个体化时,通过刀片等切割固态摄像元件11的端部,使得侧面截面垂直于成像面。
然而,通过调整设置于固态摄像元件11上的IRCF 14-1和14-2以及玻璃基板12的侧面截面的形状,可以进一步减小玻璃基板12、IRCF 14-1和14-2、以及粘合剂15所产生的掉落废物的影响。
例如,如图31的左上部所示,侧面截面可以形成为使得固态摄像元件11在水平方向上的外部形状最大,并且玻璃基板12、IRCF 14-1和14-2、以及粘合剂15在水平方向上的外部形状相等并小于固态摄像元件11。
另外,如图31的右上部所示,侧面截面可以形成为使得固态摄像元件11在水平方向上的外部形状最大,IRCF 14-1和14-2以及粘合剂15的外部形状相等并且大小仅次于固态摄像元件11,玻璃基板12的外部形状最小。
此外,图31的左下部所示,侧面截面形成为使得外部形状在水平方向上的尺寸按照固态摄像元件11、IRCF 14-1和14-2、粘合剂15、以及玻璃基板12的顺序递减地变化。
此外,如图31的右下部所示,侧面截面可以形成为使得固态摄像元件11在水平方向上的外部形状最大,玻璃基板12的外部形状仅次于固态摄像元件11,IRCF 14-1和14-2以及粘合剂15的外部形状相等并且最小。
<图31的左上部的个体化方法>
随后,将参考图32说明图31的左上部的个体化方法。
图32的上部所示的图是用于说明图31的左上部所示的侧面截面的图。具体地,如图32的上部的侧面截面所示,固态摄像元件11在水平方向上的外部形状最大,玻璃基板12、IRCF 14-1和14-2、以及粘合剂15的尺寸相等并且小于固态摄像元件11。
这里,将参考图32的中间部分说明图31的左上部所示的侧面截面的形成方法。注意,图32的中间部分是从侧面看时为了个体化而切割的相邻固态摄像元件11之间的边界的放大图。
在第一步中,在相邻的固态摄像元件11之间的边界处,使用具有预定宽度Wb(例如,约100μm)的刀片,从IRCF 14-1的表面层将由玻璃基板12、IRCF 14-1和14-2、以及粘合剂15构成的范围Zb切割至深度Lc1。
这里,在图32的中央部分中,把与从IRCF 14-1的表面层开始的深度Lc1对应的位置定义为固态摄像元件11的表面层中的直至由CU-CU结等构成的布线层11M的位置。然而,该位置仅需要到达固态摄像元件11的表面层。因此,深度Lc1可以是切割至图6的半导体基板81的表面层的位置。
此外,如图32的中央部分所示,在刀片居中设置在以单点划线所示的相邻固态摄像元件11的中心位置的状态下切割边界。此外,图中的宽度WLA是形成有在相邻的两个固态摄像元件11的端部处设置的布线层的宽度。另外,固态摄像元件11的一个芯片到划线的中心的宽度为宽度Wc,而到玻璃基板12的端部的宽度为宽度Wg。
此外,范围Zb对应于刀片的形状。范围Zb的上部由刀片的宽度Wb限定,而下部表示为半球形。范围Zb的形状对应于刀片的形状。
在第二步中,例如通过干蚀刻、激光切割、或使用刀片在具有预定宽度Wd(例如,约35μm)的范围Zh中切割固态摄像元件11的Si基板(图6的半导体基板81),以进行固态摄像元件11的个体化,上述宽度Wd小于切割玻璃基板12的刀片的宽度。然而,在激光切割的情况下,宽度Wd基本上变为零。此外,可通过干蚀刻、激光切割或使用刀片将切割形状调整至所需形状。
结果,如图32的下部所示,侧面截面形成为使得固态摄像元件11在水平方向上的外部形状最大,玻璃基板12、IRCF 14-1和14-2、以及粘合剂15相等并且小于固态摄像元件11。
注意,如图32的下部的范围Z431所示,IRCF 14-2的在水平方向上靠近固态摄像元件11的边界的部分的宽度大于IRCF 14-1在水平方向上的宽度,并且上述部分的形状与图32的上部的玻璃基板12、IRCF 14-1和14-2、以及粘合剂15的侧面截面的形状都不同。
然而,这种差异是由于使用刀片导致切割形状变形而产生的。通过使用干蚀刻、激光切割、或使用刀片来调整切割形状,能够使图32的下部的构造与图32的上部的构造基本相同。
此外,在切割范围Zb的工作之前,可以在范围Zh中执行构成固态摄像元件11的Si基板(图6的半导体基板81)的切割处理。此时,可以在相对于图32的中间部分的状态上下颠倒的状态下执行上述工作。
此外,在刀片切割过程中很可能会产生裂纹或布线层的薄膜分离。因此,可以通过使用短脉冲激光的烧蚀处理来切割范围Zh。
<图31的右上部的个体化方法>
随后,将参考图33说明图31的右上部的个体化方法。
图33的上部所示的图是用于说明图31的右上部所示的侧面截面的图。具体地,如图33的上部的侧面截面所示,固态摄像元件11在水平方向上的外部形状最大,IRCF 14-1和14-2以及粘合剂15的外部形状相等并仅次于固态摄像元件11,玻璃基板12的外部形状最小。
这里,将参考图33的中间部分说明图31的右上部所示的侧面截面的形成方法。注意,图33的中间部分是是从侧面看时为了个体化而切割的相邻固态摄像元件11之间的边界的放大图。
在第一步中,在相邻的固态摄像元件11之间的边界处,使用具有预定宽度Wb1(例如,约100μm)的刀片,从IRCF 14-1的表面层将由玻璃基板12、IRCF 14-1和14-2、以及粘合剂15构成的范围Zb1切割至深度Lc11。
在第二步中,通过具有预定宽度Wb2(<宽度Wb1)的刀片切割深度超过布线层11M的范围Zb2。
在第三步中,例如通过干蚀刻、激光切割、或使用刀片在具有小于宽度Wb2的预定宽度Wd(例如,约35μm)的范围Zh中切割Si基板(图6中的半导体基板81),以进行固态摄像元件11的个体化。然而,在激光切割的情况下,宽度Wd基本上变为零。此外,可通过干蚀刻、激光切割或使用刀片将切割形状调整至所需形状。
结果,如图33的下部所示,侧面截面形成为使得固态摄像元件11在水平方向上的外部形状最大,IRCF 14-1和14-2以及粘合剂15的外部形状相等并仅次于固态摄像元件11,玻璃基板12的外部形状最小。
注意,如图33的下部的范围Z441所示,IRCF 14-1的一部分在水平方向上的宽度与玻璃基板12在水平方向上的宽度相同。另外,如范围Z442所示,IRCF 14-2的一部分在水平方向上的宽度大于IRCF 14-1在水平方向上的宽度。
因此,玻璃基板12、IRCF 14-1和14-2、以及粘合剂15的侧面截面的形状与图33的上部的对应形状不同。
然而,这种差异是由于使用刀片导致切割形状变形而产生的。通过使用干蚀刻、激光切割、或使用刀片来调整切割形状,能够使图33的下部的构造与图33的上部的构造基本相同。
此外,在切割范围Zb1和Zb2的工作之前,可以在范围Zh中执行构成固态摄像元件11的Si基板(图6的半导体基板81)的切割处理。此时,可以在将图33的中间部分的状态上下颠倒的状态下执行上述工作。
此外,在刀片切割过程中很可能会产生裂纹或布线层的薄膜分离。因此,可以通过使用短脉冲激光的烧蚀处理来切割范围Zh。
<图31的左下部的个体化方法>
随后,将参考图34说明图31的左下部的个体化方法。
图34的上部所示的图是用于说明图31的左下部所示的侧面截面的图。具体地,如图34的左上部的侧面截面所示,水平方向上的外部形状的尺寸按固态摄像元件11、IRCF14-1和14-2、粘合剂15以及玻璃基板12的顺序依次减小。
这里,将参考图34的中间部分说明图31的左下部所示的侧面截面的形成方法。注意,图34的中间部分是是从侧面看时为了个体化而切割的相邻固态摄像元件11之间的边界的放大图。
在第一步中,使用具有预定宽度Wb1(例如,约100μm)的刀片,从IRCF 14-2的表面层将由玻璃基板12、IRCF 14-1和14-2、以及粘合剂15构成的范围Zb切割至深度Lc21。
在第二步中,通过使用激光的烧蚀处理将深度超过布线层11M的范围ZL切割至预定宽度Wb2(<宽度Wb1)。
在该步骤中,IRCF 14-1和14-2以及粘合剂15由于吸收了处理表面附近的激光束而引起热收缩。在这种情况下,粘合剂15从IRCF 14-1和14-2的切割表面向后移动,并且具有基于波长依赖性的凹形形状。
在第三步中,例如通过干蚀刻、激光切割、或使用刀片在具有小于宽度Wb2的预定宽度Wd(例如,约35μm)的范围Zh中切割Si基板(图6中的半导体基板81),以进行固态摄像元件11的个体化。然而,在激光切割的情况下,宽度Wd基本上变为零。此外,可通过干蚀刻、激光切割或使用刀片将切割形状调整至所需形状。
结果,如图34的下部所示,侧面截面形成为使得固态摄像元件11在水平方向上的外部形状最大,IRCF 14-1和14-2的外部形状仅次于固态摄像元件11,粘合剂15的外部形状仅次于IRCF 14-1和14-2,玻璃基板12的外部形状最小。换句话说,如图34的下部的范围Z452所示,粘合剂15的外部形状小于IRCF 14-1和14-2的外部形状。
在图34的下部中,注意,如范围Z453所示,IRCF 14-2的一部分在水平方向上的宽度大于IRCF 14-1在水平方向上的宽度。另外,如范围Z451所示,IRCF 14-1的一部分在水平方向上的宽度与玻璃基板12在水平方向上的宽度相同。
因此,图34的下部的玻璃基板12、IRCF 14-1和14-2、以及粘合剂15的侧面截面的形状与图34的上部的对应形状不同。
然而,这种差异是由于使用刀片导致切割形状变形而产生的。通过使用干蚀刻、激光切割、或使用刀片来调整切割形状,能够使图34的下部的构造与图34的上部的构造基本相同。
此外,在切割范围Zb和ZL的工作之前,可以在范围Zh中执行构成固态摄像元件11的Si基板(图6的半导体基板81)的切割处理。此时,可以在将图34的中间部分的状态上下颠倒的状态下执行上述工作。
此外,在刀片切割过程中很可能会产生裂纹或布线层的薄膜分离。因此,可以通过使用短脉冲激光的烧蚀处理来切割范围Zh。
<图31的右下部的个体化方法>
随后,将参考图35说明图31的右下部的个体化方法。
图35的上部所示的图是用于说明图31的右下部所示的侧面截面的图。具体地,如图35的上部的侧面截面所示,固态摄像元件11在水平方向上的外部形状最大,玻璃基板12的外部形状仅次于固态摄像元件11,IRCF 14-1和14-2以及粘合剂15的外部形状相等并且最小。
这里,将参考图35的中间部分说明图31的右下部所示的侧面截面的形成方法。注意,图35的中间部分是是从侧面看时为了个体化而切割的相邻固态摄像元件11之间的边界的放大图。
在第一步中,通过使用激光的通常称为隐形(激光)切割来切割宽度Ld基本为零的范围Zs1中的玻璃基板12。
在第二步中,仅对预定宽度Wab进行使用激光的烧蚀处理,以切割包括在IRCF 14-1和14-2以及固态摄像元件11中且到达超过布线层11M的深度的范围ZL。
在该步骤中,执行处理,使得通过调节使用激光的烧蚀处理来使IRCF 14-1和14-2以及粘合剂15的切割表面相等。
在第三步中,通过使用激光的通常称为隐形(激光)切割来切割宽度Ld基本为零的范围Zs2,以使固态摄像元件11个体化。此时,由烧蚀产生的有机物经由隐形切割形成的凹槽排放到外部。
结果,如图35的下部的范围Z461和Z462所示,侧面截面形成为使得固态摄像元件11在水平方向上的外部形状最大,玻璃基板12的外部形状仅次于固态摄像元件11,IRCF14-1和14-2以及粘合剂15的外部形状相等并且最小。
另外,可以调换对玻璃基板12的隐形切割处理和对固态摄像元件11的隐形切割处理的顺序。在这种情况下,可以在将图35的中间部分的状态上下颠倒的状态下执行上述工作。
<防反射膜的添加>
根据上述示例,如图36的左上部所示,通过粘合剂15将IRCF 14-1和14-2接合到固态摄像元件11,并形成在固态摄像元件11上,并且在IRCF 14-1上设置玻璃基板12。以这种方式,减少了毛刺的产生和光学特性的劣化。在这种情况下,可以进一步形成具有防反射功能的附加膜。
具体地,例如,如图36的左边中间部分所示,在玻璃基板12上可以设置具有防反射功能的附加膜371。
此外,例如,如图36的左下部所示,分别具有防反射功能的附加膜371-1至371-4可以分别设置在玻璃基板12上、玻璃基板12与IRCF 14-1之间的边界上、IRCF 14-1与粘合剂15之间的边界上、以及粘合剂15与IRCF 14-2之间的边界上。
此外,如图36的右上部、右边中间部分和右下部所示,可以形成分别具有防反射功能的附加膜371-2、371-4和371-3中的任一个,或者附加膜371-2、371-4和371-3可以组合地形成。
注意,例如,附加膜371和371-1至371-4各自可以由功能与上述AR涂层271a的功能或防反射处理部(蛾眼)291a的功能等效的膜构成。
附加膜371和371-1至371-4防止不必要的光进入,从而减少耀斑或重影的产生。
<侧面部的添加>
根据上述示例,玻璃基板12、玻璃基板12与IRCF 14-1之间的边界、IRCF 14-1与粘合剂15之间的边界、或粘合剂15与IRCF 14-2之间的边界中的至少任一者设置有分别具有防反射功能的附加膜371-1至371-4中的对应一个。然而,侧面部也可以设置有起到防反射膜或光吸收膜的作用的附加膜。
具体地,如图37的左部所示,可以在玻璃基板12、IRCF 14-1和14-2、粘合剂15以及固态摄像元件11的整个侧面截面上设置起到防反射膜或光吸收膜等的作用的附加膜381。
此外,如图37的右部所示,固态摄像元件11的侧面除外,可以仅在玻璃基板12、IRCF 14-1和14-2以及粘合剂15的侧面上设置起到防反射膜或光吸收膜等的作用的附加膜381。
在上述情况的任一种情况下,通过设置在固态摄像元件11、玻璃基板12、IRCF 14-1和14-2以及粘合剂15的侧面部上的附加膜381,可以减少不必要的光进入固态摄像元件11,从而减少耀斑和重影的产生。
<17.第十七实施例>
根据上述示例,通过调整彼此层叠的固态摄像元件11、IRCF 14-1、粘合剂15、IRCF14-2和玻璃基板12在水平方向上的尺寸关系,可以减少落下的废物,也可以减少耀斑或重影的产生。然而,可以通过指定透镜形状来实现小型且轻便并实现高分辨率摄像的透镜。
例如,考虑将与涂覆有AR涂层271a的透镜271相对应的透镜接合到设置于固态摄像元件11上的玻璃基板12上(例如,包括在图19的摄像装置1中的整体结构单元10)的情况。注意,摄像装置1的构造可以是除了图19的构造之外的构造。例如,这同样适用于用透镜271替换在图9的摄像装置1的整体结构单元10中所包括的透镜131的情况。
具体地,如图38所示,假设在形成于固态摄像元件11上的玻璃基板12上设置有具有非球面的凹形透镜401(对应于图19的透镜271),从顶表面看时该凹形透镜401同心地围绕位于重心的中心。进一步假设:在透镜401的光进入的表面上设置有AR涂层402(具有与上述AR涂层271a或防反射处理部291a的功能等效的功能的膜),并且在透镜401的外周部分上设置有突出部401a。注意,图38和图39分别示出了从包括在图19的摄像装置1中的整体结构单元10中提取的固态摄像元件11、玻璃基板12和透镜271的构造。
如图39所示,这里透镜401具有研钵形状,当从顶表面看时,该研钵形状具有位于重心的中心周围的非球面凹入形状。注意,图39的右上部示出了透镜401在图的左上部的虚线表示的方向上的截面形状,而图的右下部示出了透镜401在图的左上部的实线表示的方向上的截面形状。
在图39中,在图39的右上部和右下部中,透镜401的范围Ze都具有共同的非球面曲面结构。这种形状构成固态摄像元件11的成像面上的有效区域,作为用于会聚来自图中上方的入射光的区域。
此外,由非球面曲面构成的透镜401的厚度根据在垂直于光入射方向的方向上距中心位置的距离而变化。更具体地,在范围Ze中,透镜厚度在中心位置处变为最小厚度D,并且在距中心最远的位置处变为最大厚度H。另外,在玻璃基板12的厚度为厚度Th的情况下,透镜401的最大厚度H大于玻璃基板12的厚度Th,而透镜401的最小厚度D小于玻璃基板12的厚度Th。
因此,总结上述关系,通过使用厚度D、H和Th具有"厚度H>厚度Th>厚度D"的关系的透镜401和玻璃基板12,能够实现小型且轻便并实现高分辨率摄像的摄像装置1的(整体结构单元10)。
另外,通过将玻璃基板12的体积VG设定为小于透镜401的体积VL的体积并且因此实现透镜体积的最高效率,能够实现小型且轻便并实现高分辨率摄像的摄像装置1。
<加热AR涂层过程中产生的应力分布>
另外,上述构造能够减小在实施回流热负荷或可靠性测试过程中由AR涂层402的膨胀或收缩产生的应力。
图40示出了根据图39的透镜401的外部形状的变化在实施回流热负荷过程中由AR涂层402的膨胀和收缩产生的应力分布。注意,图40中的应力分布表示相对于作为基准的透镜401的中心位置在水平方向和垂直方向的1/2范围内的分布,即,整体的1/4(如图38中的范围Zp所示)。
图40的最左侧部分示出了在未设置突出部401a的透镜401A中实施回流热负荷期间在AR涂层402A中产生的应力分布。
图40中从左边起的第二部分示出了在设置有图39所示的突出部401a的透镜401B中实施回流热负荷期间在AR涂层402B中产生的应力分布。
图40中从左边起的第三部分示出了在其中图39所示的突出部401a的高度大于图39中的高度的透镜401C中实施回流热负荷期间在AR涂层402C中产生的应力分布。
图40中从左边起的第四部分示出了在其中图39所示的突出部401a的宽度大于图39中的宽度的透镜401D中实施回流热负荷期间在AR涂层402D中产生的应力分布。
图40中从左边起的第五部分示出了在其中图39所示的突出部401a的外周部分的侧面比图39中的侧面的锥度更大的透镜401E中实施回流热负荷期间在AR涂层402E中产生的应力分布。
图40的最右部分示出了在其中仅在构成外周部分的四个角处设置图39所示的突出部401a的透镜401F中实施回流热负荷期间在AR涂层402F中产生的应力分布。
如图40所示,在其中如最左侧部分所示的未设置突出部401a的401A的AR涂层402A中产生的应力分布中,在有效区域的外周侧表现出大的应力分布。然而,在其上分别设置有突出部401a的透镜401B至401F的AR涂层402B至402F中,不产生AR涂层402A中表现的大的应力分布。
因此,通过在透镜401上设置突出部401a,能够减少在实施回流热负荷期间由透镜401的膨胀或收缩产生的AR涂层402中的裂纹的产生。
<透镜形状的变形例>
根据上述示例,摄像装置1包括透镜401,该透镜401是凹陷的,并包括具有如图39所示的锥形外周部分的突出部401a以实现小型化、轻量化和高分辨率摄像。然而,对于厚度D、H和Th而言,只要透镜401和玻璃基板12具有"厚度H>厚度Th>厚度D"的关系,透镜401就可以具有其他形状。此外,优选地,对于体积VG和VL而言,保持"体积VG<体积VL"的关系。
例如,如图41的透镜401G所示,突出部401a的外周侧的侧面可以相对于玻璃基板12不具有锥角而成直角。
此外,如图41的透镜401H所示,突出部401a的外周侧的侧面可以包括圆锥形。
此外,如图41的透镜401I所示,上述侧面可以包括相对于玻璃基板12具有预定角度的线性锥形形状,而不包括突出部401a本身。
此外,如图41的透镜401J所示,上述侧面可以具有不包括突出部401a本身的构造,即,可以具有相对于玻璃基板12成直角的构造而不包括锥形形状。
此外,如图41的透镜401K所示,上述侧面可以相对于玻璃基板12包括圆锥形状而不包括突出部401a本身。
此外,如图41的透镜401L所示,透镜的侧面可以具有两段构造,该两段构造具有两个拐点而不包括突出部401a本身。注意,下面将参考图42说明透镜401L的详细构造。另外,由于透镜401L的侧面具有包括两个拐点的两段构造,因此透镜401L将也被称为两段侧面型透镜。
此外,如图41的透镜401M所示,上述侧面可以包括突出部401a,并且还可以具有在外部形状侧面中包括两个拐点的两段构造。
此外,如图41的透镜401N所示,作为相对于玻璃基板12成直角的构造,上述侧面可以包括突出部401a,并且在与玻璃基板12的边界附近,可以进一步具有方形的折边底部401b。
此外,如图41的透镜401O所示,作为相对于玻璃基板12成直角的构造,可以包括突出部401a,并且在与玻璃基板12的边界附近,可以进一步添加圆形的折边底部401b'。
<两段侧面型透镜的详细构造>
这里,将参考图42说明图41的两段侧面型透镜401L的详细构造。
图42是在形成于固态摄像元件11上的玻璃基板12上设置有两段侧面型透镜401L时从各个方向看到的外形透视图。在图42的上方中央部分中,这里从图中的固态摄像元件11的右侧开始顺时针定义侧面LA、LB、LC和LD。
另外,图42的右部是在图42的上方中央部分中用视线E1看固态摄像元件11和透镜401L时由固态摄像元件11的侧面LA和LB构成的角周围的透视图。此外,图42的下方中央部分是在图42的上方中央部分中用视线E2看固态摄像元件11和透镜401L时由固态摄像元件11的侧面LA和LB构成的角周围的透视图。此外,图42的左下部是在图42的中央部分中用视线E3看固态摄像元件11和透镜401L时由固态摄像元件11的侧面LB和LC构成的角周围的透视图。
具体地,根据两段侧面型透镜401L,从对应于凹透镜的两段侧面型透镜401L的顶面看时,对应于长边的侧面LB和LD(未示出)各自的中央部分分别位于在用作透镜的圆圈中具有最小透镜厚度的重心附近。因此,透镜变薄,并且每个棱线具有被虚线包围的逐渐弯曲的形状。
另一方面,对应于短边的侧面LA和LC的中央部分分别位于远离重心的位置。在这种情况下,透镜变厚,并且每个棱线均具有线性形状。
<两个拐点和两段侧面型>
另外,如图43所示,根据两段侧面型透镜401L,在有效区域Ze的外侧设置的无效区域中的侧面的截面形状具有两段式构造。侧面的平均表面X1和X2彼此偏离。截面形状的拐点P1和P2形成在由两段侧面产生台阶的位置处。
拐点P1和P2是从固态摄像元件11附近的位置开始按此顺序凹凸变化的点。
另外,拐点P1和P2距玻璃基板12的位置均高于两段侧面型透镜401L的最小厚度Th。
此外,优选地,两段侧面型的各个平均表面X1和X2之间的差(平均表面X1和X2之间的距离)大于固态摄像元件11的厚度(图6的固态摄像元件11的硅基板81的厚度)。
此外,优选地,两段侧面型的平均表面X1和X2之间的距离差为在透镜401L的有效区域中垂直于入射光的入射方向的区域宽度(例如,图23中的水平方向上的宽度He或垂直方向上的高度Ve)的1%以上。
因此,只要形成满足上述条件的两段侧面和两个拐点,就可以采用两段侧面型透镜401L的形状以外的形状。例如,如从图43的上方起的第二部分所示,两段侧面型透镜可以是包括由平均表面X11和X12构成的两段侧面并具有拐点P11和P12的两段侧面型透镜401P,该拐点P11和P12的曲率与拐点P1和P2的曲率不同,并且拐点P11和P12定位在距玻璃基板12的高度高于透镜的最小厚度Th的位置处。
此外,例如,如从图43中的上方起的第三部分所示,两段侧面型透镜可以是包括由平均表面X21和X22构成的两段侧面并具有拐点P21和P22的两段侧面型透镜401Q,该拐点P21和P22的曲率与拐点P1和P2以及拐点P11和P22的曲率不同,并且拐点P21和P22定位在距玻璃基板12的高度高于透镜的最小厚度Th的位置处。
此外,例如,如从图43中的上方起的第四部分所示,两段侧面型透镜可以是这样一种两段侧面型透镜401R,该两段侧面型透镜包括由平均表面X31和X32构成的两段侧面,具有定位在距玻璃基板12的高度高于透镜的最小厚度Th的位置处的拐点P31和P32,并且具有位于透镜401的最厚位置的圆形端部。
<在包括具有两个拐点和两段式构造的侧面的透镜中的AR涂层加热期间产生的应力分布>
如上所述,两段侧面型透镜401L(具有两个拐点和两段式构造的侧面)能够减小在实施回流热负荷或可靠性测试期间由透镜401L的膨胀或收缩而施加到AR涂层402上的应力。
图44示出了根据图39的透镜401的外部形状的变化,在实施回流热负荷期间由AR涂层402的膨胀和收缩产生的应力分布。在图44中,上部示出了当沿对角线方向看透镜401时背面上的AR涂层402的应力分布。图的下部示出了当沿对角线方向看透镜401时正面上的AR涂层402的应力分布。
图44的最左侧部分示出了在不具有突出部401a并且不是两段侧面型透镜的透镜401S(对应于透镜401A)中实施回流热负荷期间在AR涂层402S中产生的应力分布。
从图44的左边起的第二部分示出了在与图43所示的两段侧面型透镜401L相对应的透镜401T中实施回流热负荷期间在AR涂层402T中产生的应力分布。
从图44的左边起的第三部分示出了在透镜401U中实施回流热负荷期间在AR涂层402U中产生的应力分布,该透镜401U不包括突出部401a,但是具有锥形部分和透镜的各个侧面的被模制成圆形的角。
从图44的左边起的第四部分示出了在透镜401V中实施回流热负荷期间在AR涂层402V中产生的应力分布,该透镜401V既不包括突出部401a也不包括锥形部分,但是具有垂直于玻璃基板12的侧面以及透镜的各个侧面的被模制成圆形的角。
另外,图45示出了在图44的各个透镜形状的AR涂层中产生的应力分布的各个区域中的最大值(即,从图的左边开始依次是整体的最大值(最差)、透镜的有效区域的最大值(有效)以及棱线(ridge)的最大值)的图表。此外,从左边开始,图45的每个区域中的最大值的图表依次表示AR涂层402S至402V的应力分布的最大值。
图45示出了在每个透镜整体上表现出的最大应力。具体地,在透镜401S的AR涂层402S的情况下,最大应力在顶表面的角Ws(图44)处变为1390MPa,在透镜401T的AR涂层402T的情况下,最大应力在棱线的角Wt(图44)处变为1130MPa,在透镜401U的AR涂层402U的情况下,最大应力在棱线Wu(图44)处变为800MPa,在透镜401V的AR涂层402V的情况下,最大应力在棱线Wv(图44)处变为1230MPa。
另外,图45示出了在每个透镜的有效区域中表现出的最大应力。具体地,在透镜401S的AR涂层402S的情况下,最大应力变为646MPa,在透镜401T的AR涂层402T的情况下,最大应力变为588MPa,在透镜401U的AR涂层402U的情况下,最大应力变为690MPa,在透镜401V的AR涂层402V的情况下,最大应力变为656MPa。
此外,在每个透镜的棱线中,在透镜401S的AR涂层402S的情况下,最大应力变为1050MPa,在透镜401T的AR涂层402T的情况下,最大应力变为950MPa,在透镜401U的AR涂层402U的情况下,最大应力变为800MPa,在透镜401V的AR涂层402V的情况下,最大应力变为1230MPa。
根据图45,在每个区域中,在透镜401S的AR涂层402S的情况下,最大应力变为最小。从图44明显可见,在600Mpa附近的应力分布在靠近透镜401U的AR涂层402U的外周部分的范围内增加,但是在透镜401T的AR涂层402T的整个有效区域的应力分布中不存在。总体上,在由透镜401T(与透镜401L相同)的AR涂层402T构成的外部形状中,AR涂层402T(与AR涂层402L相同)中产生的应力分布减小。
换句话说,从图44和45明显看出,在实施回流热负荷期间,在透镜401T(401L)(其具有两个拐点和两段式构造的侧面)中减少了由AR涂层402T(402L)引起的膨胀和收缩。因此,由膨胀或收缩导致的应力减小。
如上所述,采用具有两个拐点和两段式构造的侧面的两段侧面型透镜401L作为透镜401。因此,在实施回流热负荷或可靠性测试等过程中,能够减少由热引起的膨胀或收缩。
结果,能够减小施加到AR涂层402L上的应力。因此,可以减少裂纹的产生和透镜分离等的产生。另外,由此实现的透镜本身的膨胀或收缩的减小能够减少失真的产生,因此,减少了由于变形导致的双反射的增加而引起的图像质量劣化,并且减少了由折射率的局部变化引起的界面反射的增加而产生的耀斑。
<18.第十八实施例>
根据上述示例,通过指定透镜形状,可以实现小型且轻便并实现高分辨率摄像的透镜。然而,通过在固态摄像元件11上形成透镜的过程中提高精度,也可以实现更加小型且轻便并实现高分辨率摄像的透镜。
如图46的上部所示,在将基板451上的模具452压靠在固态摄像元件11上的玻璃基板12上的状态下,作为透镜401的材料的紫外线固化树脂461填充到在模具452与玻璃基板12之间形成的空间中。此后,从图的上部照射紫外线预定时间。
基板451和模具452分别由透射紫外线的材料制成。
模具452具有与凹形透镜401的形状相对应的非球面突出结构。在模具452的外周部分形成有遮光膜453。例如,如图46所示,模具452能够根据紫外线的入射角在透镜401的侧面形成角度为θ的锥度。
通过将作为透镜401的材料的紫外线固化树脂461暴露于紫外线下预定时间来使其固化。如图46的下部所示,固化后的紫外线固化树脂461形成为非球面凹透镜,并且被粘附到玻璃基板12上。
在以紫外线照射的状态下经过预定时间之后,紫外线固化树脂461被固化并形成透镜401。在形成透镜401之后,将模具452与由此形成的透镜401分离(模具分离)。
紫外线固化树脂461的一部分从模具452泄漏,并且在透镜401的外周部分与玻璃基板12之间的边界处形成泄漏部461a。然而,泄漏部461a被遮光膜453遮蔽而不受紫外线的影响。因此,如放大图Zf中的范围Zc所示,作为紫外线固化树脂461的一部分的泄漏部461a保持未固化,并且在模具分离后通过自然光中包含的紫外线来固化。结果,泄漏部461a作为折边底部401c保留下来。
以这种方式,使用模具452将透镜401形成为凹透镜,并且在透镜401的侧面中形成具有由遮光膜453指定的角度θ的锥形形状。此外,折边底部401c形成在透镜401的与玻璃基板12的边界处的外周部分。在这种情况下,透镜401能够更牢固地接合到玻璃基板12上。
结果,能够以高精度制造出小型且轻便并实现高分辨率摄像的透镜。
注意,上述示例是这样的情况:如图47的左上部所示,在基板451的相对于紫外线的入射方向的背面(图中的下侧),在透镜401的外周部分的基板451上设置遮光膜453。然而,如图47的右上部所示,在基板451的相对于紫外线的入射方向的正面(图中的上侧),遮光膜453可以设置在透镜401的外周部分的基板451上。
此外,可以形成在水平方向上比模具452大的模具452',并且如从图47的上方起左边的第二部分所示,在相对于紫外线的入射方向的背面(图中的下侧),遮光膜453可以设置在透镜401(而不是基板451)的外周部分。
此外,如从图47的上方起右边的第二部分所示,在基板451的相对于紫外线的入射方向的正面(图中的上侧),遮光膜453可以设置在模具452'上的基板451上的位于透镜401的外周部分的位置。
此外,如从图47的上方起左边的第三部分所示,可以通过将基板451和模具452一体化来制造模具452”,并且遮光膜453可以设置在相对于紫外光的入射方向的背面(图中的下侧)的透镜401的外周部分中。
此外,如从图47的上方起右边的第三部分所示,可以通过将基板451和模具452一体化来制造模具452”,并且遮光膜453可以设置在相对于紫外光的入射方向的正面(图中的上侧)的透镜401的外周部分中。
此外,如图47的左下部所示,除了基板451和模具452之外,还可以形成具有用于调节侧面部分的一部分的构造的模具452”',并且遮光膜453可以设置在模具452”'的相对于紫外线的入射方向的背面的外周部分中。
注意,图46和图47的构造均是从图9的摄像装置1的整体结构单元10中去除了IRCF14和粘合剂15的构造。然而,上述去除仅是为了便于说明。不用说,在透镜401(131)与玻璃基板12之间可以设置有IRCF14和粘合剂15。此外,在下文中,假设从图9所示的摄像装置1的构造中省略IRCF 14和粘合剂15,继续对示例进行说明。然而,在任何情况下,例如,在透镜401(131)与玻璃基板12之间可以设置有IRCF 14和粘合剂15。
<两段侧面型透镜的形成方法>
随后,将说明两段侧面型透镜的制造方法。
基本制造方法与上述非两段侧面型透镜的制造方法相似。
具体地,如图48的左侧部分所示,为基板451准备与两段侧面型透镜401L的侧面形状相对应的模具452。将紫外线固化树脂461放置在设置于固态摄像元件11上的玻璃基板12上。注意,图48仅示出了模具452的侧截面的右半部分的构造。
随后,如图48的中央部分所示,通过按压将其上放置有模具452的紫外线固化树脂461固定在玻璃基板12上。在该状态下,在将紫外线固化树脂461填充到模具452的凹部中的情况下,从图中的上方照射紫外线。
通过将紫外线固化树脂461暴露于紫外线而使其固化。结果,形成了具有与模具452相对应的凹陷形状的两段侧面型透镜401。
在通过照射紫外线预定时间而形成透镜401之后,如图48的右侧部分所示,将模具452与模具分离。结果,完成了由两段侧面型透镜构成的透镜401。
另外,如图49的左侧部分所示,例如可以切割模具452的外周部分的与玻璃基板12部分接触的一部分(即,侧面的截面形状的两个拐点中靠近玻璃基板12的拐点的高度以下的部分),以在切割表面上设置遮光膜453。
在这种情况下,如从图49中的左边起的第二部分所示,当在将紫外线固化树脂461填充到模具452的凹部中的状态下从图的上方照射紫外线预定时间时,在遮光膜453的下方的部分中,紫外线被遮挡。在这种情况下,在该部分没有进行固化,并且透镜401保持未完成的状态。然而,位于图中的有效区域周围且暴露于紫外线的紫外线固化树脂461被固化并构成透镜401。
当在这种状态下分离模具452时,如图49中的从左边起的第三部分所示,构成两段侧面型透镜的透镜401的最外周中靠近玻璃基板12的部分中的两段式构造的侧面被作为未固化的紫外线固化树脂461的泄漏部461a而保留下来。
因此,如图49的右侧部分所示,在控制侧面的角度和表面粗糙度的同时,将紫外线单独地施加到仍处于未固化的紫外线固化树脂461的泄漏部461a的状态下的侧面,以使侧面固化。
以这种方式,如图50的上部所示,能够相对于入射光的入射方向将由透镜401的侧面的平均表面X1和X2形成的角度设置为不同的角度,例如角度θ1和θ2。
在此,当在假设侧面X1和X2的角度分别为角度θ1和θ2的情况下将侧面X1和X2的角度设置为角度θ1<角度θ2时,能够减少侧面耀斑的产生以及在模具452的模具分离过程中完成的透镜401与玻璃基板12的分离。
另外,能够将侧面X1和X2的表面粗糙度值ρ(X1)和ρ(X2)分别设为不同的值。
当在此将侧面X1和X2的相应表面粗糙度值ρ(X1)和ρ(X2)设为表面粗糙度ρ(X1)<表面粗糙度ρ(X2)时,能够减少侧面耀斑的产生以及在模具452的模具分离过程中完成的透镜401与玻璃基板12的分离。
此外,如图50的下部所示,通过调整紫外线固化树脂461的泄漏部461a的形状,能够形成折边底部401c。以这种方式,能够将透镜401更牢固地固定在玻璃基板12上。
注意,即使在未采用参考图48说明的遮光膜453的情况下,也能够使用模具452的形状来定义角度θ1和θ2的形成、表面粗糙度值ρ(X1)和ρ(X2)以及折边底部401c。然而,在如参考图49所说明的那样使用设置有遮光膜453的模具452的情况下,对在紫外线的初始照射后作为未固化的部分留下的紫外线固化树脂461的泄漏部461a进行稍后的调整。因此,能够提高角度θ1和θ2、表面粗糙度值ρ(X1)和ρ(X2)以及折边底部401d的设置自由度。
在任何一种情况下,都能够将透镜401准确地设置在形成于固态摄像元件11上的玻璃基板12上。此外,可以调节两段侧面型透镜401的侧面X1和X2的角度、表面粗糙度值ρ(X1)和ρ(X2)、以及折边底部401d的有无。因此,能够减少耀斑或重影的产生,并且还能够将透镜401更牢固地设置在玻璃基板12上。
<19.第十九实施例>
根据上述示例,通过使用模制方法,将透镜401准确地设置在形成于固态摄像元件11上的玻璃基板12上。然而,可以在玻璃基板12上形成对准标记,以将透镜401设置在玻璃基板12上的适当位置。以这种方式,可以基于对准标记来定位透镜401,以将透镜401更准确地设置在玻璃基板12上。
具体地,如图51所示,从中心限定透镜401的有效区域Ze(对应于图23的有效区域131a)。在透镜401的外周部分中设置有无效区域Zn(对应于图23的无效区域131b)。在外周部分中进一步设置有玻璃基板12露出来的区域Zg。在固态摄像元件11的最外周部分中设置有限定切割线的区域Zsc。在图51中,在无效区域Zn(对应于图23的无效区域131b)中设置有突出部401a。
各个区域的宽度关系为“有效区域Ze的宽度>无效区域Zn的宽度>露出玻璃基板12的区域Zg的宽度>限定切割线的区域Zsc的宽度”。
在玻璃基板12上的作为露出玻璃基板12的区域的区域Zg中形成有对准标记501。因此,对准标记501的尺寸小于区域Zg的尺寸,但是必须是足以识别用于对准的对准标记501的图像的尺寸。
例如,可以通过在玻璃基板12上的与透镜401的角接触的位置形成对准标记501以及基于对准相机拍摄的图像将透镜在模具452中的角调整到与形成对准标记501的位置对准的位置,来实现对准。
<对准标记的示例>
例如,可以采用图52所示的对准标记501A至501K作为对准标记501。
具体地,对准标记501A至501C均具有方形,对准标记501D和501E均具有圆形形状,对准标记501F至501I均具有多边形形状,对准标记501J和501K分别由多个线性形状构成。
<形成于玻璃基板和模具上的对准标记的示例>
另外,通过在与模具452上的透镜401的外周部分和玻璃基板12的区域Zg相对应的位置处分别形成对准标记501A至501K各者的黑色部分和灰色部分以及基于由例如对准相机拍摄的图像来检查是否已经实现相互对应的位置关系,可以使透镜401的位置和玻璃基板12的位置对准。
具体地,在对准标记501A的情况下,如图52所示,在模具452上形成由方形框构成的灰色部分的对准标记501',而形成由正方形部分构成的作为黑色部分的对准标记501。对准标记501'和501都被形成为使得保持透镜401与模具452之间的适当的位置关系。
此后,可以通过使用对准相机在图53的箭头方向上拍摄玻璃基板12上的对准标记501的图像和模具452上的对准标记501'的图像以及通过调整模具452的位置使得拍摄具有黑色方向形状并在由灰色方形框构成的对准标记501'内重叠的对准标记501的图像,来调整对准。
在这种情况下,优选地,将作为黑色部分的对准标记501和作为灰色部分的对准标记501'布置在同一摄像机的相同视野内。然而,可以通过预先校准多个摄像机之间的位置关系以及通过使用多个摄像机来调整设置在对应的不同位置处的对准标记501与501'之间的位置关系的对应性,来实现对准。
在任何一种情况下,都能够通过使用对准标记501将透镜401准确地定位并设置在形成于固态摄像元件11上的玻璃基板12上。
<20.第二十实施例>
根据上述示例,通过使用对准标记来准确地定位并设置固态摄像元件11上的透镜401和玻璃基板12。然而,可以在透镜401的有效区域中形成AR涂层402,以增加灵敏度并实现精细摄像。
具体地,例如,如图54的最上部的粗线所示,在玻璃基板12上、包含突出部401a的侧面和平坦表面部分的无效区域(对应于图23的无效区域131b)和有效区域(对应于图23的有效区域131a)的整个区域中可以形成有AR涂层402-P1。
此外,例如,如从图54中的上方起的第二部分所示,可以仅在透镜401上的突出部401a内的有效区域中形成AR涂层402-P2。通过仅在透镜401上的突出部401a内的区域(有效区域(对应于图23的有效区域131a))中形成AR涂层402-P2,能够减少在实施回流热负荷等期间由热引起的透镜401的膨胀或收缩所产生的应力,因此能够减少AR涂层402-P2中的裂纹产生。
此外,例如,如从图54中的上方起的第三部分所示,可以在位于突出部401a的内侧(有效区域(对应于图23的有效区域131a))且包括透镜401上的突出部401a的平坦表面部分的区域中形成AR涂层402-P3。通过仅在位于突出部401a的内侧且包括透镜401上的突出部401a的区域中形成AR涂层402-P3,能够减少在实施回流热负荷等期间由热引起的透镜401的膨胀或收缩对AR涂层402-P3所产生的应力,因此能够减少裂纹的产生。
此外,例如,如从图54中的上方起的第四部分所示,除了透镜401上的突出部401a的平坦表面部分和该平坦表面部分的外周部分的一部分之外,还可以在突出部401a内侧的区域(有效区域(对应于图23的有效区域131a))中形成AR涂层402-P4,并且可以进一步在玻璃基板12上以及透镜401上的与玻璃基板12的边界附近的区域中形成AR涂层402-P5。如在AR涂层402-P4和402-P5的情况下那样,在透镜401的侧面部分的一部分中限定未形成AR涂层的区域。以这种方式,能够减少在实施回流热负荷等期间由热引起的透镜401的膨胀或收缩对AR涂层402-P4和402-P5所产生的应力,因此能够减少裂纹的产生。
图55总体上呈现了通过不同地改变透镜401中的形成有AR涂层402的区域而在实施回流热负荷期间在AR涂层402中产生的应力分布。
图55的上部示出了在水平方向和垂直方向上将透镜401分成两部分时透镜401和AR涂层402的外部形状,而下部示出了在实施回流热负荷期间在相应的AR涂层402中产生的应力分布。
图55的左侧部分示出了在包括外围的玻璃基板12、透镜401的侧面、突出部401a和突出部401a的内侧的整个区域中形成有AR涂层的情况下AR涂层402AA的形成情况。
相比于图55的最左侧部分的构造,从图55中的左侧起的第二部分示出了AR涂层未形成在外围的玻璃基板12和透镜401的侧面中而形成在其他区域中的情况下AR涂层402AB的情况。
相比于图55的最左侧部分的构造,从图55中的左侧起的第三部分示出了在AR涂层未形成在透镜401的侧面区域中而形成在玻璃基板12外围、突出部401a和突出部401a的内侧中的情况下AR涂层402AC的情况。
相比于图55的最左侧部分的构造,从图55中的左侧起的第四部分示出了在AR涂层未形成在透镜401的侧面区域、突出部401a的平坦表面部分、以及突出部401a的从突出部401a的上表面的平坦部分起的预定宽度A的范围内的内侧区域中而形成在突出部401a的其他范围的内侧和玻璃基板12外围中的情况下AR涂层402AD的情况。例如,这里宽度A为100μm。
相比于图55的最左侧部分的构造,从图55中的左侧起的第五部分示出了在AR涂层形成在突出部401a的内侧、突出部401a的上表面的平坦部分以及突出部401a外侧的侧面中的平坦部分下方的预定宽度A的范围内的情况下AR涂层402AE的情况。
相比于图55的最左侧部分的构造,从图55中的左侧起的第六部分示出了在AR涂层形成在突出部401a的内侧、突出部401a的上表面的平坦部分以及突出部401a外侧的侧面中的平坦部分下方的预定宽度2A的范围内的情况下AR涂层402AF的情况。
相比于图55的最左侧部分的构造,从图55中的左侧起的第七部分示出了在AR涂层形成在突出部401a的内侧、突出部401a的上表面的平坦部分以及突出部401a外侧的侧面中的平坦部分下方的预定宽度3A的范围内的情况下AR涂层402AG的情况。
相比于图55的最左侧部分的构造,从图55中的左侧起的第八部分示出了在AR涂层形成在突出部401a的内侧、突出部401a的上表面的平坦部分以及突出部401a外侧的侧面中的平坦部分下方的预定宽度4A的范围内的情况下AR涂层402AH的情况。
如与图55的最左侧部分的比较所示,在任何情况下,以透镜401上的突出部401a内侧的AR涂层与玻璃基板12上的AR涂层402不连续地连接的方式形成的AR涂层402相比于在AR涂层402以覆盖透镜401的整个表面的方式形成的情况下的AR涂层402AA,在AR涂层402中产生的应力变小。
通过以上述方式在透镜401上形成AR涂层402,能够减少耀斑或重影的产生。因此,可以实现更精细的摄像。
此外,在包括突出部401a的透镜401中的无效区域和有效区域以及作为透镜401的外周部分的玻璃基板12的整个表面上,通过以在有效区域和除了玻璃基板12之外的至少一部分中留下未形成AR涂层的区域的方式来设置AR涂层402,能够减少在实施回流热负荷或可靠性测试等期间由热引起的膨胀或收缩而导致的裂纹的产生。
尽管上面已经说明了AR涂层402,但是还可以采用其他膜,只要该膜形成在透镜401的表面上即可。例如,可以采用诸如蛾眼膜等防反射膜。
此外,尽管上面已经说明了包括突出部401a的透镜的示例,但是也可以采用不包括突出部401a的透镜,只要在包括有效区域和无效区域以及作为透镜401的外周部分的玻璃基板12的整个表面上的有效区域和除了玻璃基板12之外的至少一部分中设置有未形成AR涂层的区域即可。换句话说,形成在透镜401上的AR涂层402可以不以与设置在透镜侧面和玻璃基板12上的AR涂层402连续连接的状态来设置。因此,透镜401例如可以是两段侧面型透镜401L。在这种情况下,如果AR涂层402以不与设置于透镜侧面和玻璃基板12上的AR涂层402连续连接的方式形成在透镜401上,则也能够产生相同的效果。
<21.第二十一实施例>
根据上述示例,通过在透镜401上以不连续地连接到设置在玻璃基板12上的AR涂层402的方式形成AR涂层402,减少了在实施回流热负荷期间由热引起的膨胀或收缩而在AR涂层402中产生的应力。
然而,通过以覆盖透镜401的突出部401a和侧面的方式形成遮光膜,可以减少侧面耀斑的产生。
具体地,如图56的最上侧部分所示,可以在包括透镜401的侧面和直至突出部401a的顶表面的平坦表面部分的高度的区域的整个范围(即,玻璃基板12上的有效区域以外的范围)内形成遮光膜521。
此外,如从图56中的上方起的第二部分所示,可以在玻璃基板12的上部至透镜401的侧面以及直至突出部401a的顶表面的平坦表面部分的整个表面的范围(即,有效区域以外的表面部分的整个区域)内形成遮光膜521。
此外,如从图56中的上方起的第三部分所示,可以在从玻璃基板12的上部至透镜401的突出部401a的侧面的范围内形成遮光膜521。
此外,如从图56中的上方起的第四部分所示,可以在从玻璃基板12的上部直至透镜401的突出部401a的侧面上距玻璃基板12预定高度的范围内形成遮光膜521。
此外,如从图56中的上方起的第五部分所示,可以仅在透镜401的突出部401a的侧面上形成遮光膜521。
此外,如从图56中的上方起的第六部分所示,可以在玻璃基板12上的直至两段侧面型透镜401的两个侧面的最高位置的范围内形成遮光膜521。
此外,如从图56中的上方起的第七部分所示,可以以覆盖玻璃基板12上的直至两段侧面型透镜401的两个侧面的最高位置的整个表面和固态摄像元件11的外周部分的方式形成遮光膜521。
在上述情况中的任何一种情况下,遮光膜521是通过局部成膜、通过成膜后进行光刻、通过形成抗蚀剂、成膜、然后剥离抗蚀剂或通过光刻来形成的。
此外,可以在两段侧面型透镜401的外周部分中设置用于形成遮光膜的堤坝,然后可以在两段侧面型透镜401的外周部分和堤坝内侧形成遮光膜521。
具体地,如图57的最上侧部分所示,可以在两段侧面型透镜401的外周部分的玻璃基板12上形成高度等于透镜高度的堤坝531。在这种情况下,可以通过光刻或涂布在两段侧面型透镜401的外周部分和堤坝531的内侧形成遮光膜521,然后可以通过诸如CMP(Chemical MechanicalPolishing:化学机械抛光)等抛光来使遮光膜521的高度、透镜401的高度和堤坝531的高度相等。
此外,如图57的第二部分所示,可以在两段侧面型透镜401的外周部分的玻璃基板12上形成高度等于透镜高度的堤坝531。在这种情况下,可以仅在堤坝531的内侧且在两段侧面型透镜401的外周部分涂布遮光膜521的材料,并且遮光膜521的高度、透镜401的高度和堤坝531的高度可以基于遮光膜521的材料自对准。
此外,如图57的第三部分所示,可以在两段侧面型透镜401的外周部分的玻璃基板12上形成高度等于透镜高度的堤坝531。在这种情况下,可以通过光刻仅在两段侧面型透镜401的外周部分和堤坝531的内侧形成遮光膜521。
此外,如图57的第四部分所示,可以以连接两段侧面型透镜401与玻璃基板12之间的边界的方式在两段侧面型透镜401的外周部分的玻璃基板12上形成堤坝531。在这种情况下,可以通过光刻或涂布在两段侧面型透镜401的外周部分和堤坝531的内侧形成遮光膜521,然后可以通过诸如CMP(Chemical Mechanical Polishing:化学机械抛光)等抛光来使遮光膜521的高度、透镜401的高度和堤坝531的高度相等。
此外,如图57的第五部分所示,可以以连接两段侧面型透镜401与玻璃基板12之间的边界的方式在两段侧面型透镜401的外周部分的玻璃基板12上形成堤坝531。在这种情况下,可以仅在堤坝531的内侧且在两段侧面型透镜401的外周部分涂布遮光膜521的材料,并且遮光膜521的高度、透镜401的高度和堤坝531的高度可以基于遮光膜521的材料自对准。
此外,如图57的第六部分所示,可以以连接两段侧面型透镜401与玻璃基板12之间的边界的方式在两段侧面型透镜401的外周部分的玻璃基板12上形成堤坝531。在这种情况下,可以通过光刻仅在两段侧面型透镜401的外周部分和堤坝531的内侧形成遮光膜521。
在上述情况的任何一种情况下,遮光膜都是以覆盖透镜401的突出部401a和侧面的方式形成的。因此,能够减少侧面耀斑的产生。
根据上述示例,遮光膜形成在透镜401的外周部分中。然而,只要能够防止光从透镜401的外周部分进入,就可以采用任何构造。因此,可以采用例如光吸收膜来代替遮光膜。
<22.电子设备的应用例>
上述的图1、图4和图6至图17所示的摄像装置1适用于各种类型的电子设备,该电子设备包括:例如,诸如数码相机和数字摄像机等摄像装置、具有摄像功能的移动电话和具有摄像功能的其他设备。
图58是示出作为应用了本技术的电子设备的摄像装置的构造示例的框图。
图58所示的摄像装置1001包括光学系统1002、快门装置1003、固态摄像元件1004、驱动电路1005、信号处理电路1006、监视器1007和存储器1008,并且摄像装置1001能够拍摄静止图像和运动图像。
包括一个或多个透镜的光学系统1002将从物体接收的光(入射光)引导向固态摄像元件1004,并且在固态摄像元件1004的光接收表面上拍摄物体的图像。
快门装置1003设置在光学系统1002与固态摄像元件1004之间,并且在驱动电路1005的控制下,快门装置1003控制固态摄像元件1004的光照时段和遮光时段。
固态摄像元件1004由包括上述固态摄像元件的封装件构成。固态摄像元件1004根据经由光学系统1002和快门装置1003在光接收表面上成像的光,在固定时间段内累积信号电荷。根据从驱动电路1005提供的驱动信号(时序信号)来传输固态摄像元件1004中累积的信号电荷。
驱动电路1005输出用于控制固态摄像元件1004的传输操作和快门装置1003的快门操作的驱动信号,以驱动固态摄像元件1004和快门装置1003。
信号处理电路1006对从固态摄像元件1004输出的信号电荷进行各种信号处理。通过信号处理电路1006进行信号处理而获得的图像(图像数据)被提供给监视器1007并显示在监视器1007上,或者被提供给存储器1008并存储(记录)在存储器1008中。
如上构造的摄像装置1001还能够通过采用图1、图9和图11至图22中的任一个图所示的摄像装置1代替上述的光学系统1002和固态摄像元件1004,在实现装置构造的小型化和高度减小的同时,减少由内部漫反射引起的耀斑或重影。
<23.固态摄像装置的使用例>
图59是示出上述摄像装置1的使用例的图。
例如,如下所述,上述摄像装置1可以用于感测诸如可见光、红外光、紫外光和X-射线等光的各种情况。
-用于拍摄欣赏用的图像的设备,例如数字摄像机和具有摄像功能的便携式设备
-用于交通的设备,例如,为了诸如自动停车、识别驾驶员的状态、或出于其他目的等安全驾驶,用于对汽车的前后、周围、内部等进行摄像的车载传感器;用于监视行驶的车辆和道路的监视摄像机;以及用于测量车辆间的距离的距离测量传感器
-用于诸如TV、冰箱和空调等家用电器的设备,用于对使用者的手势进行摄像并根据该手势进行设备操作
-用于医疗保健的设备,例如内窥镜和用于通过接收红外光对血管进行摄像的设备
-用于安全的设备,例如用于预防犯罪的监视摄像机和用于个人身份验证的摄像机
-用于美容的设备,例如用于对皮肤进行摄像的皮肤测量设备和用于对头皮进行摄像的显微镜
-用于运动的设备,例如用于运动应用的运动相机和可穿戴式相机
-用于农业的设备,例如用于监视田地和农作物状态的相机
<24.内窥镜手术系统的应用例>
根据本公开的技术(本技术)适用于各种产品。例如,根据本公开的技术可以应用于内窥镜手术系统。
图60是示出能够应用根据本公开的实施例的技术(本技术)的内窥镜手术系统的示意性构造的示例的图。
在图60中,示出了外科医生(医生)11131使用内窥镜手术系统11000对病床11133上的患者11132进行手术的情形。如图所示,内窥镜手术系统11000包括:内窥镜(endoscope)11100;诸如气腹管(pneumoperitoneumtube)11111和能量工具11112等其他手术工具11110;支撑内窥镜11100的支撑臂装置11120;以及安装有用于内窥镜手术的各种装置的推车11200。
内窥镜11100包括:镜筒11101,该镜筒11101的从远端起具有预定长度的区域被插入患者11132的体腔中;以及摄像头11102,该摄像头11102连接到镜筒11101的近端。在所示的示例中,示出了构造为具有刚性镜筒11101的刚性内窥镜的内窥镜11100。然而,内窥镜11100也可以被构造为具有柔性镜筒11101的柔性内窥镜。
在镜筒11101的远端处,具有安装有物镜的开口。光源装置11203连接到内窥镜11100,使得由光源装置11203产生的光通过在镜筒11101内延伸的光导被引导到该镜筒11101的远端并通过上述物镜照射患者11132体腔中的观察目标。应注意,内窥镜11100可以是前视内窥镜(forward-viewing endoscope),或者可以是斜视内窥镜(oblique-viewingendoscope)或侧视内窥镜(side-viewing endoscope)。
在摄像头11102内部设置有光学系统和摄像元件,使得来自观察目标的反射光(观察光)通过该光学系统会聚到摄像元件上。观察光通过摄像元件进行光电转换,并且产生了对应于观察光的电信号,即,对应于观察图像的图像信号。该图像信号作为原始数据被发送到相机控制单元(camera control unit:CCU)11201。
CCU 11201包括中央处理单元(CPU:central processing unit)、图形处理单元(GPU:graphics processing unit)等,并且整体地控制内窥镜11100和显示装置11202的操作。此外,CCU 11201接收来自摄像头11102的图像信号,并且对该图像信号进行诸如显像处理(去马赛克处理)等用于显示基于该图像信号的图像的各种图像处理。
在CCU 11201的控制下,显示装置11202显示基于图像信号(由CCU11201进行了图像处理)的图像。
例如,光源装置11203包括诸如发光二极管(LED:light emitting diode)等光源,并且将对手术区域进行摄像时的照射光提供给内窥镜11100。
输入装置11204是内窥镜手术系统11000的输入接口。用户能够通过输入装置11204将各种信息或指令输入到内窥镜手术系统11000。例如,用户输入用于改变内窥镜11100的摄像条件(照射光的类型、放大率、焦距等)的指令等。
处置工具控制装置11205控制能量工具11112的驱动,用于烧灼或切割组织、密封血管等。为了确保内窥镜11100的视野和外科医生的工作空间,气腹装置11206通过气腹管11111将气体送入患者11132的体腔中以使体腔膨胀。记录仪11207是能够记录与手术有关的各种信息的装置。打印机11208是能够以诸如文本、图像、或图表等各种形式打印与手术有关的各种信息的装置。
应注意,对手术区域进行摄像时将照射光提供给内窥镜11100的光源装置11203可以包括白光源,该白光源例如包括LED、激光光源、或LED和激光光源的组合。在白光源包括红色、绿色和蓝色(RGB)激光光源的组合的情况下,由于能够以高精度来控制各颜色(各波长)的输出强度和输出时刻,因此能够通过光源装置11203对所拍摄图像的白平衡进行调整。此外,在这种情况下,如果以时分方式(time-divisionally)将来自RGB激光光源各者的激光束照射观察对象,并与照射时序同步地控制摄像头11102的摄像元件的驱动。那么,也能够以时分方式来拍摄分别对应于R、G和B颜色的图像。根据这种方法,即使在摄像元件中没有设置彩色滤光片,也能够获得彩色图像。
此外,可以控制光源装置11203,从而以预定时间改变输出的光强度。通过与改变光强度的时刻同步地控制摄像头11102的摄像元件的驱动来以时分方式(time-divisionally)获取图像,并且合成这些图像,从而能够产生没有曝光不足的遮挡阴影(underexposed blocked up shadow)和曝光过度的高光(overexposed highlight)的高动态范围图像。
此外,光源装置11203可以被配置成为特殊光观察准备提供预定波长带的光。在特殊光观察中,例如,通过利用人体组织中的光吸收的波长依赖性来照射比常规观察时的照射光(即,白光)更窄的带域的光,从而以高对比度来执行对诸如黏膜表层部分的血管等预定组织进行摄像的窄带观察(窄带摄像)。可替代地,在特殊光观察中,可以执行用于通过照射激发光而产生的荧光来获得图像的荧光观察。在荧光观察中,可以通过将激发光照射到人体组织上来观察来自该人体组织的荧光(自发荧光观察),或者可以通过将诸如吲哚菁绿(ICG:indocyanine green)等试剂局部注射到人体组织中并且将与该试剂的荧光波长对应的激发光照射到人体组织上来获得荧光图像。光源装置11203能够被构造成提供适合于如上所述的特殊光观察的这种窄带光和/或激发光。
图61是示出图60所示的摄像头11102和CCU 11201的功能构造的示例的框图。
摄像头11102包括透镜单元11401、摄像单元11402、驱动单元11403、通信单元11404和摄像头控制单元11405。CCU 11201包括通信单元11411、图像处理单元11412和控制单元11413。摄像头11102和CCU11201通过传输线缆11400可通信地连接。
透镜单元11401是设置在与镜筒11101连接的位置处的光学系统。从镜筒11101的远端引入的观察光被引导到摄像头11102,并引入到透镜单元11401上。透镜单元11401包括多个透镜(包括变焦透镜和聚焦透镜)的组合。
摄像单元11402所包括的摄像元件的数量可以是一个(单板型)或多个(多板型)。在摄像单元11402被构造为多板型摄像元件的情况下,例如,通过各摄像元件产生与R、G和B各者对应的图像信号,并且可以通过合成这些图像信号来获得彩色图像。摄像单元11402还可以被构造为具有一对摄像元件,用于分别获取为三维(3D)显示准备的右眼图像信号和左眼图像信号。如果执行3D显示,则外科医生11131能够更精确地掌握手术区域中的生物体组织的深度。应注意,在摄像单元11402被构造为立体型摄像元件的情况下,与各个摄像元件对应地设置多个透镜单元11401系统。
此外,摄像单元11402可以不设置在摄像头11102上。例如,摄像单元11402可以设置在镜筒11101内且紧接在物镜的后方。
驱动单元11403包括致动器,并且在摄像头控制单元11405的控制下,驱动单元11403将透镜单元11401的变焦透镜和聚焦透镜沿着光轴移动预定距离。因此,能够适当地调整通过摄像单元11402拍摄的图像的放大率和焦点。
通信单元11404包括用于向CCU 11201发送各种信息和从CCU11201接收各种信息的通信装置。通信单元11404通过传输线缆11400将从摄像单元11402获得的图像信号作为原始数据发送到CCU 11201。
另外,通信单元11404从CCU 11201接收用于控制摄像头11102的驱动的控制信号,并将该控制信号提供给摄像头控制单元11405。例如,上述控制信号包括与摄像条件相关的信息,例如,规定被摄图像的帧率的信息、规定摄像时的曝光值的信息、和/或规定被摄图像的放大率和焦点的信息等。
应注意,诸如上述的帧率、曝光值、放大率或焦点等摄像条件可以由用户指定,或者可以由CCU 11201的控制单元11413基于所获取的图像信号来自动地设置。在后一种情况下,内窥镜11100内置有自动曝光(AE:auto exposure)功能、自动聚焦(AF:auto focus)功能和自动白平衡(AWB:auto white balance)功能。
摄像头控制单元11405基于通过通信单元11404接收的来自CCU11201的控制信号来控制摄像头11102的驱动。
通信单元11411包括用于向摄像头11102发送各种信息和从摄像头11102接收各种信息的通信装置。通信单元11411通过传输线缆1140 0接收从摄像头11102发送的图像信号。
此外,通信单元11411将用于控制摄像头11102的驱动的控制信号发送到摄像头11102。上述图像信号和上述控制信号能够通过电通信或光学通信等进行传输。
图像处理单元11412对从摄像头11102发送来的原始数据形式的图像信号进行各种图像处理。
控制单元11413执行与通过内窥镜11100对手术区域等进行摄像以及显示通过对手术区域等进行摄像而获得的拍摄图像有关的各种控制。例如,控制单元11413产生用于控制摄像头11102的驱动的控制信号。
此外,基于由图像处理单元11412进行了图像处理的图像信号,控制单元11413控制显示装置11202使其显示对手术区域等进行摄像的被摄图像。于是,控制单元11413可以利用各种图像识别技术来识别被摄图像中的各种物体。例如,控制单元11413能够通过检测被摄图像中所包括的物体的边缘的形状、颜色等,来识别出诸如镊子等手术工具、特定生物体区域、出血、以及在使用能量装置11112时的薄雾等。当控制单元11413控制显示装置11202使其显示出被摄图像时,控制单元11413可以利用识别结果以与手术区域的图像叠加的方式显示各种手术辅助信息。在以叠加的方式显示手术辅助信息并将该手术辅助信息呈现给外科医生11131的情况下,能够减轻外科医生11131的负担,并且外科医生11131能够可靠地进行手术。
将摄像头11102连接到CCU 11201的传输线缆11400是准备用于电信号通信的电信号线缆、准备用于光通信的光纤或者准备用于电通信和光学通信的复合线缆。
虽然,这里,在所示的示例中,使用传输线缆11400通过有线通信执行通信,但是也可以通过无线通信的方式执行摄像头11102与CCU11201之间的通信。
上面已经说明了根据本公开的技术适用的内窥镜手术系统的示例。根据本公开的技术适用于内窥镜11100、摄像头11102的(摄像单元11402)、CCU 11201的(图像处理单元11412)等。具体地,例如,图1、图9和图11至图22的摄像装置1适用于透镜单元11401和摄像单元11402。通过将根据本公开的技术应用于透镜单元11401和摄像单元11402,实现了装置构造的小型化和高度的减小,还减少了由内部漫反射引起的耀斑和重影的产生。
注意,尽管在此以示例的方式说明了内窥镜手术系统,但是根据本公开的技术还可以应用于显微手术系统等。
<25.移动体的应用例>
根据本公开的技术(本技术)适用于各种产品。例如,根据本公开的技术可以被实现为安装在下列任何类型的移动体上的装置,所述移动体例如是:汽车、电动汽车、混合动力汽车、摩托车、自行车、个人移动设备、飞机、无人机、轮船、和机器人。
图62是示出作为能够应用根据本公开的实施例的技术的移动体控制系统的示例的车辆控制系统的示意性构造示例的框图。
车辆控制系统12000包括通过通信网络12001连接的多个电子控制单元。在图62所示的示例中,车辆控制系统12000包括:驱动系统控制单元12010、车身系统控制单元12020、车外信息检测单元12030、车内信息检测单元12040以及集成控制单元12050。另外,作为集成控制单元12050的功能构造,示出了微型计算机12051、声音/图像输出部12052和车载网络接口(I/F)12053。
驱动系统控制单元12010根据各种程序来控制与车辆的驱动系统有关的设备的操作。例如,驱动系统控制单元12010起到如下设备的控制装置的作用,这些设备是:诸如内燃机或驱动电机等用于产生车辆的驱动力的驱动力产生设备;用于将驱动力传递到车轮的驱动力传递机构;用于调节车辆的转向角的转向机构;以及用于产生车辆的制动力的制动设备等。
车身系统控制单元12020根据各种程序来控制安装在车体上的各种设备的操作。例如,车身系统控制单元12020起到下述各设备的控制装置的作用,这些设备是:无钥匙进入系统;智能钥匙系统;自动车窗装置;或者诸如前灯、后灯、刹车灯、转向灯或雾灯等各种灯。在这种情况下,能够把从代替钥匙的移动设备发送的无线电波或各种开关的信号输入到车身系统控制单元12020。车身系统控制单元12020接收这些输入的无线电波或信号,并且控制车辆的门锁装置、自动车窗装置、和灯等。
车外信息检测单元12030检测包括车辆控制系统12000的车辆的外部信息。例如,车外信息检测单元12030与摄像部12031连接。车外信息检测单元12030使摄像部12031对车辆外部的图像进行摄像,并且接收所拍摄的图像。基于所接收到的图像,车外信息检测单元12030可以对诸如行人、车辆、障碍物、交通标志、或路面上的字母等物体进行检测处理或进行距离检测处理。
摄像部12031是用于接收光并且输出与所接收的光量对应的电信号的光学传感器。摄像部12031能够将该电信号作为图像输出,或者能够将该电信号作为测量的距离信息输出。另外,由摄像部12031接收的光可以是可见光,或者可以是诸如红外光等非可见光。
车内信息检测单元12040检测车辆内部的信息。例如,车内信息检测单元12040与用于检测驾驶员状态的驾驶员状态检测部12041连接。例如,驾驶员状态检测部12041包括用于对驾驶员进行摄像的相机。基于从驾驶员状态检测部12041输入的检测信息,车内信息检测单元12040可以计算驾驶员的疲劳程度或专注程度,或者可以判定驾驶员是否在打瞌睡。
微型计算机12051能够基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获取的车外或车内的信息来计算驱动力产生设备、转向机构、或制动设备的控制目标值,并且能够向驱动系统控制单元12010输出控制命令。例如,微型计算机12051能够执行用于实现高级驾驶员辅助系统(ADAS:advanced driver assistance system)功能的协同控制,所述高级驾驶员辅助系统功能包括:车辆的碰撞避免或撞击减轻、基于跟随距离的跟随驾驶、车速保持驾驶、车辆的碰撞警告、或车辆的车道偏离警告等。
另外,微型计算机12051能够基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获取的车外或车内的信息来控制驱动力产生设备、转向机构、或制动设备等,从而执行用于实现不依赖驾驶员的操作而使车辆自主行驶的自动驾驶的协同控制。
此外,基于由车外信息检测单元12030获取的车辆外部信息,微型计算机12051能够向车身系统控制单元12020输出控制命令。例如,微型计算机12051能够根据由车外信息检测单元12030检测到的前车或对面来车的位置来控制前灯并将远光灯切换到近光灯,从而执行用于防眩光的协调控制。
声音/图像输出部12052将声音和图像中的至少一者的输出信号发送到输出设备,该输出设备能够在视觉上或在听觉上向车上的乘客或车辆外部通知信息。在图62的示例中,作为输出设备,示出了音频扬声器12061、显示部12062和仪器面板12063。例如,显示部12062可以包括车载显示器(on-board display)和平视显示器(head-up display)中的至少一者。
图63是示出摄像部12031的安装位置的示例的图。
在图63中,摄像部12031包括摄像部12101、12102、12103、12104和12105。
摄像部12101、12102、12103、12104和12105被设置在例如车辆12100的前鼻、后视镜、后保险杠和后门的位置以及车内的挡风玻璃的上部的位置。设置于前鼻的摄像部12101和设置于车内的挡风玻璃的上部的摄像部12105主要获取车辆12100前方的图像。设置于后视镜的摄像部12102和12103主要获取车辆12100侧面的图像。设置于后保险杠或后门的摄像部12104主要获取车辆12100后方的图像。设置于车内的挡风玻璃的上部的摄像部12105主要用于检测前车、行人、障碍物、交通信号灯、交通标志、或车道等。
顺便提及,图63示出了摄像部12101~12104的摄像范围的示例。摄像范围12111表示设置于前鼻的摄像部12101的摄像范围。摄像范围12112和12113分别表示设置于后视镜的摄像部12102和12103的摄像范围。摄像范围12114表示设置于后保险杠或后门的摄像部12104的摄像范围。例如,通过叠加由摄像部12101~12104成像的图像数据,获得了从上方看时车辆12100的鸟瞰图像。
摄像部12101~12104中的至少一者可以具有获取距离信息的功能。例如,摄像部12101~12104中的至少一者可以是由多个摄像元件构成的立体相机,或者可以是具有用于相位差检测的像素的摄像元件。
例如,微型计算机12051能够基于从摄像部12101~12104获得的距离信息来确定与摄像范围12111~12114内的三维物体的距离以及该距离随时间的变化(相对于车辆12100的相对速度),从而能够将如下三维物体提取为前车:特别地,所述三维物体在行驶道路上最靠近车辆12100,并且在与车辆12100基本相同的方向上以预定速度(例如,等于或大于0km/h)行驶。此外,微型计算机12051能够预先设定在前车之前要保持的跟随距离,并且能够执行自动制动控制(包括跟随停止控制)或自动加速控制(包括跟随起动控制)等。因此,可以执行用于实现不依赖驾驶员等的操作而使车辆自主行驶的自动驾驶的协同控制。
例如,微型计算机12051能够基于从摄像部12101~12104获得的距离信息,将与三维物体有关的三维物体数据分类为两轮车辆、普通车辆、大型车辆、行人、电线杆和其他三维物体的三维物体数据,提取分类后的三维物体数据,并使用所提取的三维物体数据来自动避开障碍物。例如,微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物识别为车辆12100的驾驶员在视觉上能够识别的障碍物和驾驶员视觉上难以识别的障碍物。另外,微型计算机12051判断用于表示与各个障碍物发生碰撞的风险的碰撞风险。在碰撞风险等于或高于设定值并因此存在碰撞可能性的情况下,微型计算机12051通过音频扬声器12061或显示部12062向驾驶员输出警告,并且通过驱动系统控制单元12010执行强制减速或避让转向。从而微型计算机12051能够辅助驾驶以避免碰撞。
摄像部12101~12104中的至少一者可以是检测红外线的红外相机。例如,微型计算机12051能够通过判定摄像部12101~12104的拍摄图像中是否存在行人,来识别出该行人。例如,通过以下过程来执行这种行人的识别:在作为红外相机的摄像部12101~12104的拍摄图像中提取特征点;以及通过对表示物体轮廓的一系列特征点进行图案匹配处理,来判定人是否是行人。当微型计算机12051判定摄像部12101~12104的拍摄图像中存在行人并因此识别出该行人时,声音/图像输出部12052控制显示部12062,使得在识别出的行人上以叠加的方式显示用于强调的矩形轮廓线。此外,声音/图像输出部12052还可以控制显示部12062,使得在所期望的位置处显示用于表示行人的图标等。
上面已经说明了根据本公开的技术适用的车辆控制系统的示例。例如,根据本公开的技术适用于上述构造中的摄像部12031。具体地,例如,图1、图9和图11至图22的摄像装置1适用于摄像部12031。通过将根据本公开的技术应用于摄像部12031,可以实现装置构造的小型化和高度的减小,并且还可以减少由内部漫反射引起的耀斑和重影的产生。
注意,本公开可以具有以下构造。
<1>
一种摄像装置,其包括:
固态摄像元件,其根据入射光的光量通过光电转换产生像素信号;
整体结构单元,其整合有固定所述固态摄像元件的功能和消除所述入射光的红外光的功能;以及
透镜组,其包括多个透镜,并且将所述入射光聚焦在所述固态摄像元件的光接收表面上,其中,
所述整体结构单元在接收所述入射光的方向上的最前段布置所述透镜组的最下层透镜,所述最下层透镜构成所述入射光的入射方向上的最下层,并且
所述最下层透镜是非球面的凹透镜,限定了用于将所述入射光会聚在所述固态摄像元件上的有效区域,所述有效区域在所述入射光的垂直方向上的尺寸小于所述最下层透镜的外部形状的尺寸,所述最下层透镜的外部形状在所述入射光的垂直方向上的尺寸小于所述固态摄像元件的尺寸。
<2>
根据<1>所述的摄像装置,其中,
所述有效区域被限定在所述最下层透镜在所述入射光的垂直方向上的宽度的大致中央处,用于不必将所述入射光会聚在所述固态摄像元件上的无效区域被限定在所述有效区域的外周部分,并且
所述无效区域是通过在与所述有效区域的边界处延伸用作所述有效区域的结构而形成的。
<3>
根据<1>或<2>所述的摄像装置,其中,从所述入射光的入射方向的垂直方向看时所述最下层透镜的外周侧面部分的截面形状具有垂直形状、锥形形状、圆形形状或多段侧面形状中的至少一种形状。
<4>
根据<1>至<3>中任一项所述的摄像装置,其中,在所述最下层透镜的外周侧面上的与所述固态摄像元件的边界处形成有折边底部。
<5>
根据<4>所述的摄像装置,其中,从所述入射光的入射方向的垂直方向看时,所述折边底部具有方形或圆形的截面形状。
<6>
根据<1>至<5>中任一项所述的摄像装置,其中,所述最下层透镜的角具有包括钝角的多边形、圆形、凹部或凸部的形状。
<7>
根据<1>至<6>中任一项所述的摄像装置,其中,在所述最下层透镜的外周侧面部分形成有折射膜,所述折射膜的折射率与所述最下层透镜的折射率不同。
<8>
根据<7>所述的摄像装置,其中,所述折射膜的所述折射率高于所述最下层透镜的所述折射率。
<9>
根据<7>所述的摄像装置,其中,所述折射膜的所述折射率低于所述最下层透镜的所述折射率。
<10>
根据<7>所述的摄像装置,其中,所述最下层透镜的外周侧面上的所述折射膜在所述入射光的入射方向上的厚度是等于所述最下层透镜的厚度的厚度、大于所述最下层透镜的厚度的厚度、以及小于所述最下层透镜的厚度的厚度中的任一种厚度。
<11>
根据<1>至<10>中任一项所述的摄像装置,其中,所述最下层透镜的前表面具有防反射功能。
<12>
根据<1>至<11>中任一项所述的摄像装置,其中,
在所述固态摄像元件与所述最下层透镜之间,相对于所述入射光的入射方向,在所述固态摄像元件的前段形成有IRCF(infrared cut filter:红外切割滤光片),在所述IRCF的前段形成有玻璃基板,并且
所述IRCF包括两层,其中一个所述层形成在所述固态摄像元件上,所述另一层形成在所述玻璃基板上,所述一个层中的所述IRCF和所述另一层中的IRCF通过粘合剂以彼此相对的状态接合。
<13>
根据<12>所述的摄像装置,其中,所述玻璃基板的弹性模量高于所述IRCF的弹性模量,所述IRCF的所述弹性模量高于所述粘合剂的弹性模量。
<14>
根据<12>所述的摄像装置,其中,在所述入射光的入射方向的垂直方向上,所述固态摄像元件的尺寸大于所述玻璃基板、所述IRCF和所述粘合剂中任一者的尺寸。
<15>
根据<14>所述的摄像装置,其中,在所述入射光的入射方向的垂直方向上,所述玻璃基板的尺寸大于所述IRCF和所述粘合剂中任一者的尺寸。
<16>
根据<14>所述的摄像装置,其中,在所述入射光的入射方向的垂直方向上,所述玻璃基板的尺寸小于所述IRCF和所述粘合剂中任一者的尺寸。
<17>
根据<16>所述的摄像装置,其中,在所述入射光的入射方向的垂直方向上,所述粘合剂的尺寸基本上等于所述IRCF的尺寸。
<18>
根据<16>所述的摄像装置,其中,在所述入射光的入射方向的垂直方向上,所述粘合剂的尺寸小于所述IRCF的尺寸。
<19>
根据<12>所述的摄像装置,其中,在所述玻璃基板上的位置、所述玻璃基板与所述IRCF之间的位置、所述粘合剂与形成于所述玻璃基板上的所述IRCF之间的位置、及所述粘合剂与形成于所述固态摄像元件上的所述IRCF之间的位置中的至少任一位置处形成有防反射膜。
<20>
根据<12>所述的摄像装置,其中,除了所述固态摄像元件的至少侧面部分以外,在所述玻璃基板、形成于所述玻璃表面上的所述IRCF、所述粘合剂、形成于所述固态摄像元件上的所述IRCF、和所述固态摄像元件的整个侧面中所包括的侧面部分上形成有防反射膜或光吸收膜。
[附图标记列表]
1摄像装置,10整体结构单元,11固态摄像元件(具有CPS结构),11a下侧基板(逻辑基板),11b上侧基板(像素传感器基板),11c彩色滤光片,11d片上透镜,12玻璃基板,13粘合剂,14IRCF(红外截止滤光器),14'IRCF玻璃基板,15粘合剂,16透镜组,17电路板,18致动器,19连接器,20垫片,21像素区域,22控制电路,23逻辑电路,32像素,51光电二极管,81硅基板,83布线层,86绝缘膜,88硅贯通电极,91焊接掩模,101硅基板,103布线层,105芯片贯通电极,106连接配线,109硅贯通电极,131透镜,151粘合剂,171透镜组,191固态摄像元件(具有COB结构),192引线键合,211红外截止树脂,231玻璃基板,231a凸起,232b腔体,251具有红外截止功能的涂布剂,271透镜,271a AR涂层,291透镜,291a防反射处理部,301红外截止透镜,321玻璃基板,351折射膜,371,371-1至371-4,381附加膜,401,401A至401U,401AA至401AH透镜,401a突出部分,401b,401b'折边底部,401c折边底部,402,402A至402U,402AA至402AH,402-P1至402-P5 AR涂层,451基板,452,452',452”,452”'模具,453遮光膜,461紫外线固化树脂,461a泄漏部,501,501',501A至501K对准标记,521遮光膜,531堤坝。

Claims (11)

1.一种摄像装置,其包括:
固态摄像元件,其根据入射光的光量通过光电转换产生像素信号;
玻璃基板,所述玻璃基板设置在所述固态摄像元件上;
红外截止滤光元件,所述红外截止滤光元件用于消除所述入射光的红外光,并设置在所述玻璃基板上;
透镜组件,其包括多个透镜并且将所述入射光聚焦在所述固态摄像元件的光接收表面上,所述多个透镜包括位于相对于光入射方向的最下游侧的第一透镜组,并且所述第一透镜组设置在所述红外截止滤光元件上,其中,所述第一透镜组包括至少两个透镜。
2.根据权利要求1所述的摄像装置,其中,所述玻璃基板通过粘合剂设置在所述固态摄像元件上。
3.根据权利要求1所述的摄像装置,其中,所述固态摄像元件包括相互层叠的上侧基板和下侧基板。
4.根据权利要求1所述的摄像装置,其中,所述第一透镜组与所述多个透镜中的其它透镜分离开。
5.根据权利要求1所述的摄像装置,其中,所述第一透镜组包括相互叠置的凸透镜和凹透镜。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的摄像装置,其中,所述固态摄像元件包括半导体基板,并且所述半导体基板中形成有硅贯通电极。
7.根据权利要求6所述的摄像装置,其中,所述硅贯通电极与形成在所述半导体基板的上侧的布线层连接。
8.根据权利要求6所述的摄像装置,其中,在所述半导体基板的下方设置有绝缘膜。
9.根据权利要求7所述的摄像装置,其中,在所述布线层上设置有所述光电二极管。
10.根据权利要求8所述的摄像装置,其中,所述半导体基板中形成有穿透所述半导体基板的硅通孔,所述硅贯通电极通过连接导体经由所述绝缘膜嵌入在所述硅通孔的内壁中而形成。
11.根据权利要求10所述的摄像装置,其中,所述硅贯通电极的所述连接导体与形成在所述半导体基板的下表面侧的重新布线连接。
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