JP2019508873A - 立体撮像センサ装置及び立体撮像に用いる画像センサ対を製作するための方法 - Google Patents

Abstract

共通担持体上に隣接して製作される一対の画像センサを含む立体画像センサ装置が開示されており、共通担持体は、整列された複数の画像センサが整列公差内で製作されている担持体のダイシングされた一部であり、整列公差は隣接する画像センサ同士の間の目標横方向オフセットと隣接する画像センサ上の感光素子の対応する行同士の間の目標配向とを含んでいる。代替の立体画像センサ装置は整列公差内で共通窓に接合される第１及び第２の画像センサを有する共通窓を含んでいる。別の代替の立体画像センサ装置は整列公差内で共通回路基板に接合されるそれぞれの第１及び第２の画像センサの裏面を含んでいる。立体画像センサを製作するための方法も開示されている。

Description

この開示は、一般に、立体撮像において用いられる画像センサ対を製作することに関する。

立体撮像システムにおいて、二次元画像の対がｓ立体カメラを用いて僅かに異なる視点から取り込まれてもよい。右の画像をユーザの右眼に、そして、左の画像をユーザの左眼に表示することにより、人間の視覚を模倣する三次元図を提供する。三次元表示は二次元画像を超える追加の距離知覚を提供する。

立体カメラは多くの用途において用いられてもよく、例えば、人間又は動物の体腔内部の腹腔鏡手術を行うこと等の閉ざされた空間内部で作業する場合に有用であってもよい。小型立体カメラは、通常、左右画像間で視点の僅かな相違を有するが、それでもなお有用なレベルの三次元知覚を提供する。

開示する一態様によれば、立体撮像において用いられる画像センサ対を製作するための方法が提供され、各画像センサは画像センサの前面上に行列で配置される複数の感光素子を有する。方法は、担持体上に整列された複数の画像センサを製作することに関係し、複数の画像センサは整列公差内で担持体上に配設されることを含み、整列公差は、隣接する画像センサ同士の間の目標横方向オフセットと、隣接する画像センサ上の感光素子の対応する行同士の間の目標配向とを含む。方法は、また、整列された複数の画像センサ内の画像センサを画像センサのダイシングされた対に切り離すようダイシングすることに関係し、画像センサのそれぞれダイシングされた対はダイシングされた担持体の共通部分に配設される。

方法は、更に、画像センサのそれぞれダイシングされた対のために、画像センサのダイシングされた対の前面の全体にわたって共通窓を接合することに関係してもよく、窓は、光がそれぞれの前面に到達することを可能にするよう配設される開口を有するスペーサによって画像センサのダイシングされた対の前面から離間される。

整列された複数の画像センサを製作することは、更に、複数の画像センサの前面の全体にわたって延在する窓を接合することに関係し、窓は、光がそれぞれの前面に到達することを可能にするよう配設される開口を有するスペーサによって複数の画像センサの前面から離間され、担持体をダイシングすることは、担持体、スペーサ、及び窓を、それぞれの前面を横断して延在する共通窓を有する画像センサのダイシングされた対にダイシングすることに関係してもよい。

整列された複数の画像センサを製作することは、複数の画像センサ内の各画像センサのために、それぞれの前面上に１つ以上のアライメント印を形成することに関係してもよく、印は画像センサへの光学素子の後続の整列を容易にするよう操作可能である。

複数の画像センサ内の隣接する画像センサ上の感光素子の対応する行同士の間の目標配向は、隣接する画像センサ上の感光素子の対応する行同士の間の目標共線性、及び、複数の画像センサ内の隣接する画像センサの前面同士の間の目標共平面性のうちの少なくとも１つに関係してもよい。

複数の画像センサ内の各画像センサは画像センサの裏面上に複数のセンサ取付用パッドを含んでいてもよく、方法は、更に、画像センサのダイシングされた対のそれぞれの裏面上にセンサ取付用パッドを接合させてセンサを電気回路内の導体に接続することに関係してもよい。

別の開示する態様によれば、共通担持体上に隣接して製作される一対の画像センサを含む立体画像センサ装置が提供され、共通担持体は、整列された複数の画像センサが整列公差内で製作されている担持体のダイシングされた一部であり、整列公差は隣接する画像センサ同士の間の目標横方向オフセットと、隣接する画像センサ上の感光素子の対応する行同士の間の目標配向とを含んでいる。

画像センサの各対は、画像センサ対の前面にわたって接合されるスペーサと、スペーサに接合される共通窓とを含んでいてもよく、スペーサは窓を介して受ける光が各センサ対のそれぞれの前面に到達することを可能にするよう配設される開口を有する。

共通窓は整列された複数の画像センサの前記前面にわたって延在する窓のダイシングされた一部を含んでいてもよい。

複数の画像センサ内の隣接する画像センサ上の感光素子の対応する行同士の間の目標配向は、隣接する画像センサ上の感光素子の対応する行同士の間の目標共線性、及び、複数の画像センサ内の隣接する画像センサの前面同士の間の目標共平面性のうちの少なくとも１つを含んでいてもよい。

複数の画像センサ内の画像センサ対のそれぞれは、電気回路内の導体へのセンサの接続を容易にするよう操作可能な画像センサの裏面上の複数のセンサ取付用パッドを含んでいてもよい。

別の開示する態様によれば、立体撮像において用いられる第１及び第２の画像センサを隣接して実装するための方法が提供され、各画像センサは画像センサの前面上に行列で配置される複数の感光素子を有する。方法は、整列公差内で画像センサ同士を整列させるよう第１及び第２の画像センサのうちの少なくとも１つの相対移動を生じさせることに関係し、整列公差は、第１及び第２のセンサ間の目標横方向オフセットと、第１及び第２の画像センサ上の感光素子の対応する行同士の間の目標配向とを含む。方法は、また、第１及び第２の画像センサが整列公差内で整列される場合に第１及び第２の画像センサを共通窓に接合することにも関係する。

第１及び第２の画像センサのそれぞれは前面の周囲に配設されるスペーサを含み、スペーサは有し、開口は光がそれぞれの前面に到達することを可能にするよう配設され、第１及び第２の画像センサを共通窓に接合することはスペーサを共通窓に接合することに関係してもよい。

第１及び第２の画像センサを共通窓に接合することは、１つ以上のスペーサを窓に接合することであって、１つ以上のスペーサは、光が第１及び第２の画像センサのそれぞれの前面に到達することを可能にするよう配設される開口を有することと、１つ以上のスペーサを第１及び第２の画像センサに接合することとに関係してもよい。

第１及び第２の画像センサのそれぞれは前面の周囲に配設されるスペーサとスペーサに接合されるセンサ窓とを含んでいてもよく、スペーサは光が前面に到達することを可能にするよう配設される開口を有し、第１及び第２の画像センサを共通窓に接合することはそれぞれのセンサ窓を前記共通窓に接合することに関係してもよい。

第１及び第２の画像センサ上の感光素子の対応する行同士の間の目標配向は、第１及び第２の画像センサ上の感光素子の対応する行同士の間の目標共線性と、第１及び第２の画像センサの前面同士の間の目標共平面性とのうちの少なくとも１つに関係してもよい。

第１及び第２の画像センサのそれぞれは画像センサの裏面上に複数のセンサ取付用パッドを含んでいてもよく、方法は、更に、第１及び第２の画像センサのそれぞれの裏面上のセンサ取付用パッドを共通担持体に接合することに関係してもよい。

別の開示する態様によれば、立体画像センサ装置が提供される。装置は、共通窓と、それぞれが画像センサの前面上に行列で配置される複数の感光素子を有する第１及び第２の画像センサとを含み、第１及び第２の画像センサは整列公差内で共通窓に接合され、整列公差は、第１及び第２のセンサ間の目標横方向オフセットと、第１及び第２の画像センサ上の感光素子の対応する行同士の間の目標配向とを含む。

装置は、画像センサの前面の周囲と共通窓との間に接合される１つ以上のスペーサを含んでいてもよく、１つ以上のスペーサは、光がそれぞれの前面に到達することを可能にするよう配設されるそれぞれの開口を有する。

第１及び第２の画像センサ上の感光素子の対応する行同士の間の目標配向は、第１及び第２の画像センサ上の感光素子の対応する行同士の間の目標共線性と、第１及び第２の画像センサの前面同士の間の目標共平面性とのうちの少なくとも１つを含んでいてもよい。

複数の画像センサ内の画像センサ対のそれぞれは、電気回路内の導体へのセンサの接続を容易にするよう操作可能な画像センサの裏面上の複数のセンサ取付用パッドを含んでいてもよい。

別の開示する態様によれば、立体画像センサ装置が提供される。装置は、それぞれが画像センサの前面上に行列で配置される複数の感光素子と画像センサの裏面上の複数のセンサ取付用パッドとを有する第１及び第２の画像センサを含み、それぞれの第１及び第２の画像センサの前記裏面は、第１及び第２のセンサ間の目標横方向オフセットと、第１及び第２の画像センサ上の感光素子の対応する行同士の間の目標配向とを含む整列公差内で共通回路基板に接合される。

装置は、整列公差内で第１及び第２の画像センサを位置決めするよう操作可能な基準特徴を有するアライメントフレームを含んでいてもよい。

装置は、画像センサ対の前記前面にわたって接合される共通窓を含んでいてもよく、窓は第１及び第２の画像センサの前面を目標共平面性内で配設させるよう操作可能であり、窓は光がそれぞれの前面に到達することを可能にするよう配設される開口を有するスペーサによって画像センサ対の前面から離間される。

画像センサ対のそれぞれは前面の周囲に配設されるスペーサとスペーサに接合されるセンサ窓とを含んでいてもよく、スペーサは光が前面に到達することを可能にするよう配設される開口を有し、第１及び第２の画像センサのセンサ窓は共通窓に接合されてもよい。

装置は、整列公差内で第１及び第２の画像センサを位置決めするよう操作可能な基準特徴を有するアライメントフレームを含んでいてもよく、センサは基準特徴と係合状態で配設される。

別の開示する態様によれば、立体撮像において用いられる第１及び第２の画像センサを隣接して実装するための方法が提供され、各画像センサは前面上に行列で配置される複数の感光素子と画像センサの裏面上の複数のセンサ取付用パッドとを有する。方法は、第１及び第２の画像センサのそれぞれをアライメントフレームの基準特徴との係合状態で配設することに関係し、基準特徴は整列公差内で第１及び第２の画像センサを位置決めするよう操作可能であり、整列公差は、第１及び第２の画像センサ間の目標横方向オフセットと、第１及び第２の画像センサ上の感光素子の対応する行同士の間の目標配向とを含む。方法は、また、第１及び第２の画像センサがアライメントフレームによって整列公差内で保持されている間に、第１及び第２の画像センサのそれぞれの裏面上のセンサ取付用パッドを共通回路基板に接合することに関係する。

方法は、センサ取付用パッドを共通回路基板に接合した後に、アライメントフレームを取り外すことに関係してもよい。

アライメントフレームの基準特徴は第１及び第２の画像センサを目標横方向オフセット内及び隣接するセンサ上の感光素子の対応する行同士の間の目標共線性内で位置決めするよう操作可能であってもよく、方法は、更に、第１及び第２の画像センサのそれぞれの裏面上のセンサ取付用パッドを共通回路基板に接合する前に、画像センサ対の前面にわたって共通窓を接合することに関係してもよく、共通窓は第１及び第２の画像センサの前面を目標共平面性内で配設させるよう操作可能であり、共通窓は光がそれぞれの前面に到達することを可能にするよう配設されるそれぞれの開口を有する１つ以上のスペーサによって画像センサ対の前面から離間される。

アライメントフレームの基準特徴は、目標横方向オフセット内と、隣接するセンサ上の感光素子の対応する行同士の間の目標共線性内と、目標共平面性内とで第１及び第２の画像センサを位置決めするよう操作可能であってもよい。

方法は、センサ取付用パッドを共通回路基板に接合した後に、画像センサ対の前面にわたって共通窓を接合することに関係してもよい。

アライメントフレームは、目標横方向オフセット及び目標共線性内で第１及び第２の画像センサを位置決めするための基準特徴を画成する第１の面と、目標共平面性内で第１及び第２の画像センサの前面を位置決めするための第２の面とを含んでいてもよい。

アライメントフレームは凹部を有するフレーム本体を含んでいてもよく、凹部は目標横方向オフセット及び目標共線性内で第１及び第２の画像センサを位置決めするための基準特徴を画成する面を有し、フレーム本体は、更に、目標共平面性内で第１及び第２の画像センサの前面を位置決めするための平面を含んでいてもよい。

アライメントフレームは第１及び第２の画像センサを基準特徴との係合状態に付勢するよう操作可能な複数のバネを含んでいてもよい。

共通回路基板はセンサ取付用パッドに対応する取付用パッドを有してもよく、取付用パッドは金属に関係してもよく、センサ取付用パッドを共通回路基板に接合することは、溶融した可融合金をセンサ取付用パッドと回路基板取付用パッドとの間に流動させることに関係してもよく、可融合金は、可融合金の融点未満に冷却される場合にセンサ取付用パッドと回路基板取付用パッドとの間の接合を提供するよう操作可能である。

センサ取付用パッドの少なくとも一部は画像センサに電気接続されてもよく、共通回路基板は、回路基板取付用パッド、可融合金、及びセンサ取付用パッドを介して第１及び第２の画像センサへ、又は、それらから信号を接続操作可能な電気回路を含んでいてもよい。

他の態様及び特徴は、添付図面と共に特定の開示する実施形態の以下の説明の査読時に当業者に明らかとなるであろう。図面は開示する実施形態を示す。

立体カメラの斜視図である。 図１に示す立体カメラにおいて用いられる第１及び第２の画像センサの斜視図である。 複数の画像センサを含むＣＭＯＳウェハの平面図である。 画像センサアセンブリの分解斜視図である。 図４の組み立てられた画像センサの斜視図である。 図５に示す組み立てられた画像センサの後面斜視図である。 開示する一実施形態による立体画像センサ装置である。 開示する一実施形態による図７に示す立体画像センサの分解斜視図である。 別の開示する実施形態による図７に示す立体画像センサの分解斜視図である。 別の開示する実施形態による立体画像センサの分解斜視図である。 画像センサ対を共通窓に整列させ、接合するためのプロセスを表すフロー図である。 別の開示する実施形態による共通担持体上の立体画像センサ装置である。 図３に示すＣＭＯＳウェハの拡大部分である。 ダイシングカット後に線１４−１４に沿って取られた図１３に示すＣＭＯＳウェハの断面図である。 図１２に示す立体画像センサの実施形態のための代替組立プロセスを示す断面図である。 図１２に示す立体画像センサの実施形態のための別の組立プロセスを示す断面図である。 別の開示する実施形態による回路基板上の立体画像センサの斜視図である。 図１７に示す立体カメラにおいて用いられる画像センサ対を整列させるためのアライメントフレームの斜視略図である。 図１８に示すアライメントフレームの分解後面斜視図である。 図１７に示す立体画像センサにおいて用いられる画像センサ対を整列させるための代替アライメントフレームの斜視図である。 図２０に示すアライメントフレームの分解後面斜視図である。 アライメントフレームの更なる実施形態の斜視図である。 画像センサ対を搭載された図２２に示すアライメントフレームの斜視図である。 回路基板上の図２３に示す複数のアライメントフレームの後面斜視図である。

図１を参照すると、立体カメラが１００で概して示されている。立体カメラ１００は、ハウジング１０６内部に密閉される撮像装置１０２と撮像装置１０４とを含む２つの離間した撮像装置を含んでいる。撮像装置１０２は、オブジェクトフィールド１１４内部の第１の透視ビューポート１１２から取り込まれる光を受けるよう配設されるレンズアセンブリ１０８と第１の画像センサ１１０とを含んでいる。レンズアセンブリ１０８は複数のレンズ素子（図示せず）を含んでいてもよい。撮像装置１０４は、オブジェクトフィールド１１４内部の第２の透視ビューポート１１８から取り込まれる光を受けるよう配設されるレンズアセンブリ１１６と第２の画像センサとを含んでいる（第２の撮像装置１０４と関連する画像センサは図１に示す図において見えていない）。

撮像装置１０２はレンズアセンブリ１０８を通してオブジェクトフィールド１１４から光を受け、光を第１の画像センサ１１０上で撮像して第１の透視ビューポート１１２に対応する第１の透視視点から画像を取り込む。第１の画像センサ１１０はセンサ上の感光素子で受けられる光エネルギーを表すデータ信号を生成する。同様に、第２の撮像装置１０４のレンズアセンブリ１１６は第２の透視ビューポート１１８と関連する第２の透視視点から画像を取り込み、対応する第２の画像センサ（図１では図示せず）が画像を表すデータ信号を生成する。撮像装置１０２及び１０４からのデータ信号は立体カメラ１００からの出力として提供され、オブジェクトフィールド１１４と関連する三次元（３Ｄ）空間情報を伝える画像を閲覧者に表示するよう処理されてもよい。例えば、画像は人間の視覚を模倣するようユーザの左右の眼に別々に提示されてもよい。

図２を参照すると、第１の画像センサ１１０が第２の画像センサ１２０と共に示されている。各画像センサ１１０及び１２０はそれぞれの中心点１２６及び１２８を有するそれぞれのアクティブ領域１２２及び１２４を有する。アクティブ領域１２２及び１２４はそれぞれ行１３２、１３３及び列１３４、１３５に配設される複数の感光素子又は画素１３０を含んでいる。図２において、個々の感光素子１３０は例示のために拡大されて示されており、実際には、ほんの数マイクロメートルの寸法（例えば、３μｍ×３μｍ）を有していてもよい。センサ１１０及び１２０は数百万ピクセルの画素数を有していてもよい。センサ１１０及び１２０は、中心点同士１２６及び１２８がｘ軸方向でセンサ間距離ＩＳＤによって離間されるように、互いに対して横方向にオフセットされている。センサ間距離ＩＳＤは第１の透視ビューポート１１２と第２の透視ビューポート１１８との間の十分な透視差を提供するよう選択される。一般に、ハウジング１０６の大きさはセンサ間距離に制約を置く可能性があり、特定用途と関連する空間的制約内で人間の眼の間の平均的な離隔距離に可能な限り近付くよう概して選択される。

第１及び第２のセンサ１１０及び１２０間に厳しい公差内で（通常、マイクロメートル領域内で）精確に整列された感光素子の行１３２及び１３３を有することは有利である。十分に精確な整列は３Ｄ情報を表示及び／又は抽出するための画像センサ１１０及び１２０のそれぞれによって生成されたデータ信号の処理量を低減する。画像センサ１１０及び１２０並びにそれらそれぞれのレンズが精確に整列される場合、撮像装置１０２及び１０４によって取り込まれる予め選択された公称距離にある平面オブジェクトの個々の２Ｄ画像のそれぞれ内の点はオブジェクトフィールド１１４内の平面全体にわたって略ゼロの画像対視差を有する。この場合、いずれかの残りの画像視差は、主に、オブジェクトフィールド１１４内の平面からのオブジェクト距離逸脱の関数である。

図２に示す実施形態において、第１及び第２のセンサ１１０及び１２０の感光素子の行１３２及び１３３はｙ軸方向における距離Δｙによって離間されて示されている。第１の画像センサ１１０は、また、行同士１３２及び１３３が角度αにあるように、第２の画像センサ１２０に対して傾斜している。一般に、行１３２及び１３３は距離ΔＹ、角度αによって表される共線公差内で共線に整列される。センサ１１０及び１２０ＩＳＤの横方向オフセットも公差Δｘ内にあるべきである。一実施形態において、整列公差は立体カメラ１００の所望の解像度に見合った精度にセンサの視野略全体にわたってピクセルを整列するよう選択されてもよい。解像度は、一般に、画像品質、Ｆ値、ピクセルサイズ、及び他の撮像パラメータに依存する。加えて、アクティブ領域１２２及び１２４も、画像センサ同士が略共通の焦点面を共有し、台形歪み及び倍率一致問題が最小化されるようにｘ−ｙ平面において略同一平面上にあるべきである。

一般に、撮像装置１０２及び１０４の整列は画像センサ１１０及び１２０のそれぞれ並びにそれぞれのレンズ１０８及び１１６のための幾らかの自由度での光学的及び機械的調整を必要とする。幾つかの機械的及び光学的調整は、また、相互に関係し、先の調整に影響を及ぼす後続の調整を回避し、例えば、レンズ位置合わせ等の性能上の問題を生じる原因となる可能性のある他の誤差及び収差を補償するために調整戦略を必要としてもよい。

幾つかの実施形態において、第１の透視ビューポート１１２及び第２の透視ビューポート１１８は、オブジェクトフィールド１１４内の平面における共通オブジェクト点が２点間の相関性を有して両カメラによって撮像されるように正確に一部重複することが望ましくてもよい。オブジェクトフィールド１１４内の公称平面から逸脱する三次元オブジェクト上の点は、次いで、２つのカメラの異なる透視点のために２Ｄ画像同士の間に視差を有し、従って、立体表示を用いて表示される場合に３Ｄ効果を提供する。一実施形態において、画像センサ１１０及び１２０並びにそれぞれのレンズ１０８及び１１６は、第１の透視ビューポート１１２、第２の透視ビューポート１１８が厳しい公差Δｘ内で正確に一部重複するように、オフセット又は整列されてもよい。一実施形態において、この整列はアクティブ領域１２２及び１２４の中心点１２６及び１２８に対して互いに向かって（ｘ方向に沿って）僅かに軸外にレンズ１０８及び１１６を移動させて第１及び第２の透視ビューポート１１２及び１１８間で部分的な重複を達成することに関係していてもよい。オブジェクトフィールド１１４内部の公称平面の２Ｄ画像内の共通点は、従って、画像対のそれぞれのための同じピクセル行列に位置し、画像を表すデータ信号は、従って、信号をそれぞれの立体表示に供給する前に、異なるビューポート同士を一致させるために更に処理される必要はない。透視ビューポート１１２及び１１８間のいずれかの大きな視差も、画像の取得及び表示の間に望ましくない待ち時間を加える２Ｄ画像間の回転の除去等の画像を表すデータ信号の処理を必要とする。３Ｄ画像の表示がオペレータに対してライブビデオフィードバックを提供する多くのシステムにおいて、待ち時間は問題となり、撮像システムの効率を低減する恐れがある。

画像センサ１１０及び１２０は、通常、マイクロリソグラフィ技術を用いて半導体ウェハ上に多数製作されるＣＭＯＳアクティブピクセルセンサデバイスであってもよい。代替として、電荷結合素子（ＣＣＤ）画像センサが幾つかの用途において用いられてもよい。図３を参照すると、複数の画像センサを含む代表的な３００ｍｍＣＭＯＳウェハが概して２００で平面図において示されている。ウェハ２００は多数の個々の画像センサ２０２を担持体２０４上に含んでいる。製作は、先ず、後で画像センサの光起動領域を曝露させるよう大きく除去されてもよいシリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）等のウェハ基板又は他の従来のシリコン基板上で開始してもよい。担持体２０４は、従って、元のシリコン基板でなくてもよく、元のシリコン基板の除去前にウェハに接合されてもよい。電気接続が、次いで、担持体２０４の裏側に形成される。幾つかの実施形態において、電気接続は、センサの後続の表面実装のために設けるウェハ２００の裏に形成される複数のボールグリッドアレイパッドの形を取ってもよい。電気接続は、例えば、プリント回路基板又はフレキシブル相互接続回路等の電気回路基板上のセンサと導体との間で信号及び電力を接続するために設ける。

幾つかの製造プロセスにおいて、更なる光学層がウェハレベルパッケージング（ＷＬＰ）プロセスにおいて画像センサを露出させるよう追加されてもよい。例えば、反射防止（ＡＲ）コーティングがセンサ２０２の前面にわたって施されてもよく、光学的品質のガラス窓がセンサ全体にわたって接合されて損傷及び汚染からアクティブ領域を保護してもよい。窓は、一般に、窓とウェハとの間のスペーサによってセンサの前面から離間されている。幾つかの実施形態において、センサ上の各感光素子のためのマイクロレンズ素子を有するマイクロレンズアレイはセンサ全体にわたって窓を接合する前にセンサに対して整列され、接合されてもよい。ウェハは、次いで、個々のセンサにダイシングされ、その後、ＷＬＰプロセスが、概して使用できる状態であり、何の追加処理ステップも必要としない個々の画像センサを提供する。他の非ＷＬＰプロセスにおいて、裸のＡＲコーティングされたセンサは、前面へのスペーサ／窓及び／又はマイクロレンズアレイの接合前に個々のセンサにダイシングされてもよい。

図４を参照すると、個々の画像センサの分解図が２５０で示されている。画像センサ２５０は、スペーサ２５８の実装を容易にする担持体２０４の前面２５６上で内側に間隔を空けて配置されるアクティブ領域２５４を有する裸センサアセンブリ２５２を含んでいる。スペーサ２５８は、光がそれぞれのアクティブ領域２５４に到達することを可能にするよう配設される開口２６０を含んでいる。画像センサ２５０は、また、スペーサ２５８に接合されて図５に示すような組み立てられた画像センサ２５０を生じる光学的品質の窓２６２も含んでいる。アクティブ領域２５４は窓２６２によって埃の侵入又は他の汚染から保護されている。画像センサ２５０は、また、担持体２０４の裏面２６６上に形成される複数の電気接続２６４も含んでいる。図６を参照すると、画像センサ２５０が、この実施形態においてボールグリッドアレイのパッドとして提供される複数の電気接続２６４を示すよう上向きに配向された裏面２６６と共に示されている。

図４〜６に示す個々の画像センサ２５０はＷＬＰプロセスにおいて製作されてもよく、ここで、個々のセンサがスペーサに沿ってダイシングされてセンサ同士を切り離す前に、スペーサ２５８及び窓２６２の包含がウェハレベルで行われる。代替として、非ＷＬＰプロセスにおいて、裸センサ２５２がウェハレベルで製作され、次いで、個々の裸センサ２５２にダイシングされてもよい。ダイシングの後、スペーサ２５８及び窓２６２が個々に各裸センサに接合されて画像センサ２５０を作成してもよい。

図７を参照すると、一実施形態による立体画像センサ装置が３００で概して示されている。立体画像センサ３００は、センサ及び／又は照明光源の波長帯にわたって光の高い透過率及び低い表面反射率を有する略平面で均一厚さの光学的品質のガラスから製作されてもよい共通窓３０２を含んでいる。立体画像センサ３００は、また、共通窓３０２に接合される第１の画像センサ３０４及び第２の画像センサ３０６を含んでいる。共通窓３０２の材料は、異なる環境温度で動作する場合に熱的に誘導される剪断力を低減するためにセンサ３０４及び３０６の熱膨張係数と類似する熱膨張係数を有するよう選択されてもよい。共通窓３０２は、従って、第１の画像センサ３０４及び第２の画像センサ３０６の両方によって共用される。

第１の画像センサ３０４及び第２の画像センサ３０６はそれぞれ、図２に示すように、画像センサのそれぞれの前面上で行と列に配置される感光素子を含んでいる。第１及び第２の画像センサ３０４及び３０６は整列公差内で共通窓３０２に接合される。整列公差は、目標のセンサ間距離ＩＳＤ並びに第１及び第２の画像センサ上の感光素子の対応する行の間の目標の共線性によってセンサ３０４及び３０６同士を離間させることに関係する。加えて、窓２６２は、窓に接合される場合に、センサ３０４及び３０６の前面３１２及び３１４に目標の共平面性内で配向させるよう十分な平面を提供するよう選択されてもよい。

図示する実施形態において、第１及び第２の画像センサ３０４及び３０６のそれぞれは、前面３１２及び３１４と窓３０２との間に配設されるそれぞれのスペーサ３０８及び３１０を有する。窓３０２は、従って、埃又は組み立て中の取り扱いによる汚染からセンサ３０４及び３０６の前面３１２及び３１４上のアクティブ領域を保護している。この実施形態において、図７のセンサ３０４及び３０６はそれぞれ、センサのそれぞれの裏面３２６上にボールグリッド電気接続３２４及び３２５を含んでいる。他の実施形態において、センサ３０４及び３０６は、他の種類の表面実装又は非表面実装技術を介する電気接続のために構成されてもよい。

開示する一実施形態による立体画像センサ３００の分解斜視図を図８に示す。図８によれば、この実施形態において、センサ３０４及び３０６はセンサの前面３１２及び３１４上に含まれるスペーサ３０８及び３１０と共に製作され、次いでダイシングされる。それぞれのセンサのスペーサ３０８及び３１０は、次いでその後、窓３０２に接合される。

図９を参照すると、センサ３０４及び３０６は、代替として、ウェハで複数の裸センサとして製作され、次いで、個々の裸センサにダイシングされてもよい。個々のスペーサ３０８及び３１０は共通窓３０２に接合されて窓アセンブリを形成してもよい。窓アセンブリは、次いで、センサ３０４及び３０６の前面３１２及び３１４に接合されてもよい。

図１０を参照すると、別の実施形態において、センサ３０４及び３０６は、両スペーサ３０８及び３１０並びにそれぞれのセンサ窓３２０及び３２２を含むようＷＬＰプロセスにおいて製作されてもよい。後続の組立プロセスにおいて、センサ窓３２０及び３２２は窓の間に光学的に透明な接着剤を用いて共通窓３０２に接合されてもよい。この実施形態はＯＥＭ機器に組み込むためのメーカによって利用可能にされるような標準的にパッケージ化された汎用センサを用いる可能性を提供する。図８及び９に示す実施形態は、追加センサ窓３２０及び３２２を省略する利点を有しているが、図９の実施形態の場合に裸センサ又は図８の実施形態の場合にスペーサ３０８及び３１０を有する部分的にパッケージ化されたセンサの使用を必要とする。

図１１を参照すると、図７乃至図１０に示すような第１の画像センサ３０４及び第２の画像センサ３０６を共通窓３０２に対して整列し、接合するためのプロセスフロー図が概して３５０で示されている。３５２に示すように、センサ窓３２０は最初に固定化され、これは一実施形態において、取り付け力により著しい歪みを生じることなく、窓を所定位置で確実に保持する固定具に窓を受け取ることに関係してもよい。

共通窓３０２は光学的に平坦であり（通常、サブμｍ範囲で）、従って、センサ３０４及び３０６を実装するための平面の基準面を提供する表面を有している。３５４において、第１のセンサ３０４及び第２のセンサ３０６のどちらか一方又は両方が３自由度での移動を提供する治具内部に取り付けられる。図８を参照すると、一実施形態において、３自由度はｘ軸に沿った各センサの変位、ｙ軸に沿った各センサの変位、及びｚ軸を中心とする各センサの回転を含んでいる。

プロセス３５０は次いで３５６で継続し、ここで、ＵＶ硬化型接着剤が第１及び第２のセンサ３０４及び３０６と共通窓３０２との間に導入される。３５８において、第１の画像センサ３０４及び第２の画像センサ３０６は、前面３１２及び３１４上のアクティブ領域が共通窓３０２の平面基準面との係合により略同一平面上にあるように、共通窓３０２に当接される。この時、共通窓３０２に対する第１のセンサ３０４の位置は、また、センサの縁部が共通窓と略整列して位置決めされ、且つ、センサ上の感光素子の行が窓の長い縁部３１６と略平行になるように、調整されてもよい。共通窓３０２の縁部に対するセンサ位置のための公差は、概して、センサ間の整列程重要ではなく、第１のセンサのｓ精確な調整はこの点において必要とされなくてもよい。

３６０で示すように、プロセス３５０は次いで第２のセンサの調整を継続して、目標の共線公差に適合するよう感光素子の対応する行をｘ軸に沿って整列させる。一実施形態において、複数の基準マーカー３１８及び３１９（図８に示す）が第１及び第２のセンサ３０４及び３０６のそれぞれの前面３１２及び３１４上でのマイクロリソグラフィ製作プロセス中に組み込まれる。基準マーカー３１８及び３１９は、例えば、各センサ上の感光素子の中央に位置する行と比較して高い精度で位置してもよい。一例として、第１及び第２のセンサ固定具のｘ軸と整列される高精度の移動軸及び尺度を有するトラベリングマイクロスコープが、第１のセンサ３０４上の基準マーク３１８のうちの１つを中央に置くために用いられてもよい。トラベリングマイクロスコープは、次いで、第２のセンサ３０６上の対応する基準マーカー３１９の上で移動されてもよく、第２のセンサに関連する固定具が基準マーカーをトラベリングマイクロスコープの軸と整列させるために用いられ、従って、Δｙ≒０を設定する。同様に、センサ間距離ＩＳＤが、基準マーカー３１８及び３１９をトラベリングマイクロスコープの尺度によって示される所望のｘ軸オフセットに配置するよう、第２のセンサ３０６を移動させることによってｘ軸において設定されてもよく、従って、Δｘ≒０を設定する。トラベリングマイクロスコープは、また、共平面性を検証するために用いられてもよい。他の実施形態において、代替の光学機械式整列及び測定機器が基準マーカー３１８及び３１９に対して整列させるために用いられてもよい。

他の実施形態において、基準マーカー３１８及び３１９は省略されてもよく、トラベリングマイクロスコープ又は他の機器はセンサのアクティブ領域内の選択された感光素子又はセンサ上の他の特徴を基準マーカーとして用いてもよい。多くの小型フォーマットのＣＭＯＳ画像センサにおいて、ピクセルは小さく（例えば３μｍ×３μｍ）、サブミクロン整列精度を容易にするべきである。

プロセスは３６２で継続し、ここで第２のセンサ３０６の配向角度が次いで、ピクセル行が目標の角度公差α内で平行となるように設定するために複数の基準マーカー３１８及び３１９を用いて調整される。３６４において、更なる測定は、ｙ及びＩＳＤ位置の両方がそれぞれのΔｙ及びα公差内にあり、且つ、ＩＳＤがΔｘ公差内にあるかどうかを判断するためにトラベリングマイクロスコープ又は他の機器を用いて行われる。一般に、配向角度に対する変化はｙ位置及び場合によるとＩＳＤに影響を及ぼし、全ての公差が３６４において適合するまで、別々の調整を反復して行う必要がある可能性がある。仮に３６４において、第１及び第２のセンサ３０４及び３０６の位置及び配向が公差内にある場合、プロセスは３６６で継続し、ここで第１及び第２のセンサ３０４及び３０６がＵＶ照射に曝露されてＵＶ接着剤を硬化させ、整列されたセンサを窓３０２上の所定位置に固定する。

結果として生じる立体画像センサアセンブリ３００（図７に示す）は、従って、予め整列され、いずれかの更なるセンサ毎の調整を必要とすることなく、図１に示す立体カメラ１００に組み込まれてもよい。それぞれの第１及び第２の画像センサに対するレンズアセンブリ１０８の整列等の残りの光学的整列はカメラ組み立て時に行われてもよい。一実施形態において、光学的整列は各レンズアセンブリ１０８及び１１６に関連する光学軸をセンサアクティブ領域のそれぞれの中心点（すなわち、図２に示す点１２６）に整列させることに関係してもよい。代替として、上で説明したように、レンズアセンブリ１０８及び１１６の光学軸は、第１の透視ビューポート１１２及び第２の透視ビューポート１１８にオブジェクトフィールド１１４（図１）内の公称平面で一部重複させるよう意図的にオフセットされてもよい。

共通窓平面３０２への第１の画像センサ３０４及び第２の画像センサ３０６の接合に依存する実施形態は、画像センササブアセンブリレベルにおいて目標のセンサ間距離ＩＳＤへの変化を容易に促進し、低い精度の製造プロセス及び／又は他のカメラ調整不良を可能にすることに有利である。加えて、立体撮像において、第１及び第２のセンサ３０４及び３０６のアクティブ領域に重ね合わせる窓部分間の厚さのいずれかの変化も、センサに僅かに異なる撮像特性をもたらしてもよい。図８及び９に示す実施形態のために、光学的品質の共通窓３０２は略均一な厚さを有し、撮像性能に関する窓の効果は、従って、略同一である。図１０に示す実施形態のために、共通窓３０２は、２つのセンサのための別々の、そして場合によっては異なるセンサ窓３２０及び３２２の使用による任意の固有の相違を超え、それより上の撮像特性における何らかの有意差の原因とはならない。しかし、レンズアセンブリ１０８及び１１６のための光学的設計は追加の窓厚さを考慮に入れる必要があるかもしれない。

図１２を参照すると、代替の実施形態による立体画像センサ装置が４００で概して示されている。立体画像センサ４００は共通の担持体４０６上に隣接して製作される一対の画像センサ４０２及び４０４を含んでいる。図示の実施形態において、画像センサ４０２はセンサの前面４１６上でアクティブ領域４１２を取り囲むスペーサ４０８を有し、画像センサ４０４はセンサの前面４１８上でアクティブ領域４１４を取り囲むスペーサ４１０を有する。共通窓４２０はスペーサ４０８及び４１０に接合され、センサ４０２及び４０４の前面４１６及び４１８を覆う。

図３に示すウェハ２００の拡大部分２０６を図１３に示す。共通担持体４０６は、整列された複数の画像センサ２０２が製作された担持体２０４のダイシングされた部分である。図１３を参照すると、ウェハ上のセンサ２０２は製作プロセス中に用いられるマイクロリソグラフィ技術によって提供される整列公差内で配設される。センサ間の整列は、通常、製作プロセスにおいて用いられるリソグラフィプロセスのライン幅に見合ったサブミクロン範囲であり、通常、約０．１μｍ未満であってもよい。ウェハ２００上のセンサ２０２は、従って、隣接する画像センサ同士の間の目標横方向オフセット及び隣接する画像センサ上の感光素子の対応する行同士の間の目標共線性を含む整列公差内で製作されてもよい。更なるＷＬＰ集積化はウェハ全体にわたるスペーサ層及び完全な窓プレートを含むことができる。

図１３に示す実施形態において、個々のセンサ２０２はｙ軸方向に密接して離間されて示されているが、ｘ軸方向において、隣接するセンサ同士の間の間隔は、センサ間の距離が選択したセンサ間距離ＩＳＤに対応するように拡張されている。この実施形態において、ｘ軸に沿ってウェハ２００をダイシングすることはウェハ製作において通常通りに進行する。しかし、ｙ軸方向に沿ってウェハ２００を個々のセンサ２０２にダイシングするのではなく、センサは図１３において４０２及び４０４で示すセンサのような隣接して対となったセンサに切り離される。センサ２０２を対にするための例示のダイシングカットは略図的に示されるダイシングブレード４３０、４３２、４３４、及び４３６によって示されている。ダイシングは、センサが対となるセンサ同士に切り離されるのと同時に、スペーサ及び窓を切り出してもよい。

図１４を参照すると、担持体２００のダイシングされた部分４０６上のセンサ４０２及び４０４を切り離すｘ軸方向でのダイシングカット４３０及び４３２並びにｙ軸方向でのダイシングカット４３４及び４３６後のダイシングされたセンサが断面で示されている。ｘ軸及びｙ軸方向のダイシングは任意の順序で行われてもよい。代替の実施形態において、ウェハ２００は、より多くのセンサがウェハ上で製作されることを可能にするよう隣接する対同士の間の間隔を低減して対で配置されるセンサ２０２を有していてもよい。代替として、ウェハは、各ウェハが対となったセンサと個々のセンサの両方を生じるように、対で配置される複数のセンサの一部だけを有して製作されてもよい。

幾つかの実施形態において、ＷＬＰ処理は、更に、ウェハ処理段階においてマイクロレンズアレイをセンサ２０２全体にわたって接合することに関係してもよい。マイクロレンズアレイは、アクティブ領域上の各感光素子のための個々のレンズを含んでいてもよく、ウェハ製作に特有の製作公差に見合った公差に対してマイクロリソグラフィ技術を用いて製作されてもよい。

図１５を参照すると、代替の実施形態において、ウェハは共通担持体４０６上の一対の裸センサ４０２及び４０４として製作されてもよく、別々の窓４２０並びにスペーサ４０８及び４１０は、ウェハをセンサ対にダイシングした後、センサに接合されてもよい。図１６を参照すると、別の実施形態において、スペーサ４０８及び４１０はダイシングの前にウェハ２００上に製作されてもよく、窓４２０はダイシングされた各センサ対のためのスペーサに接合されてもよい。

図８及び９に示す実施形態の場合のように、図１２に示す立体画像センサ４００は画像センサ４０２及び４０４の各対を覆う共通窓４２０の一部に対して略均一な厚さを有する。共通担持体４０６及び共通窓４２０は共に、センサ４０２及び４０４の前面４１６及び４１８が略同一平面上にあることを確実にする。

図１７を参照すると、別の開示する実施形態による立体画像センサが５００で概して示されている。立体画像センサ５００は第１の画像センサ５０４及び第２の画像センサ５０６を含んでいる。画像センサ５０４及び５０６はそれぞれ、図２に関連して上で説明したように画像センサのそれぞれの前面５０８及び５１０上で行列に配置される複数の感光素子を有している。センサ５０４及び５０６はそれぞれ、画像センサのそれぞれの裏面５１６及び５１８上で複数の電気取付用パッド５１２及び５１４を含む。それぞれの第１及び第２の画像センサ５０４及び５０６の取付用パッド５１２及び５１４は整列公差内で共通回路基板５２０に接合される。整列公差は、第１及び第２のセンサ５０４及び５０６間の目標横方向オフセットＩＳＤ並びに第１及び第２の画像センサ上の感光素子の対応する行の間の目標配向を含む。共通回路基板５２０はセンサ５０４及び５０６の実装並びにセンサへの電気接続の両方を容易にするプリント回路基板であってもよい。

図１７に示す実施形態において、立体画像センサ５００は一対の画像センサ５０４及び５０６の前面にわたって接合される共通窓５２２並びにスペーサ５２４及び５２６を含む。共通窓５２２は光学的に平坦であり、窓に接合されるか又は付勢されてそれと当接する場合に、第１及び第２の画像センサの前面を目標の同一平面内に配設させる。

図１８を参照すると、センサ５０４及び５０６を整列させるためのアライメントフレームが５３０で示されている。アライメントフレーム５３０は、対応する行が角度α及びΔｙ公差内で同一線上に整列されるようにセンサを設置するための基準特徴として作用する面５３４及び５３６を有する基部５３２を含んでいる。アライメントフレーム５３０は、また、所望のセンサ間距離ＩＳＤでセンサ５０４及び５０６の間隔を空けるための基準特徴として作用する面５４０及び５４２を有する中央スペーサ５３８も含んでいる。面５３６内の切欠き５４４及び面５４０内の切欠き５４６は、センサによる面の正確な係合を防ぐことによって整列精度を低減する可能性のある材料を角から切除している。アライメントフレーム５３０は、更に、センサ５０４を基準面５４０に係合させるよう中央スペーサ５３８に向かって押圧されてもよいピン５４８と、センサ５０６を基準面５４２に係合させるよう中央スペーサ５３８に向かって押圧されてもよいピン５５０とを含んでいる。アライメントフレーム５３０は金属材料から製作されてもよく、基準面５３４、５３６、５４０、及び５４２はセンサ５０４及び５０６の正確な整列を提供するための正確な土台であってもよい。他のピン（図示せず）がセンサ５０４及び５０６を基準面５３４及び５３６に対して付勢するためにｙ方向において用いられてもよい。

アライメントフレーム５３０の後側並びにセンサ５０４及び５０６の裏面５１６及び５１８を図１９に示す。図１９を参照すると、センサ取付用パッド５１２及び５１４が曝露され、アライメントフレーム５３０を満足し、これははんだプロセス中に回路基板５２０に接合することを可能にしている。この場合、複数のセンサ取付用パッド５１２及び５１４はボールグリッド電気接続であり、はんだプロセスは流動はんだプロセス又はリフローはんだプロセスであってもよい。はんだペースト等の可融材料は、センサ５０４及び５０６を回路基板に一時的に取り付けるために複数のセンサ取付用パッド５１２及び５１４と回路基板５２０上の対応するパッドとの間に施される。はんだペーストは、ピン５４８及び５５０がセンサを基準面５４０及び５４２に係合させるよう中央スペーサ５３８に向かって押し下げられた後、センサの縁部を基準面５３４及び５３６に位置合わせするようセンサ５０４及び５０６の横方向の移動を可能にする。これらの条件の下で、センサ５０４及び５０６はアライメントフレーム５３０に整列され、共通窓５２２は、前面５０８及び５１０を互いに同一平面上に整列させるようセンサ５０４及び５０６上のスペーサ５２４及び５２６に接合されてもよい。アライメントフレームの基準面の係合に依存するプロセスは、基準と係合するセンサの縁部が感光素子の行列に対して正確に位置することを必要とする。

接合された共通窓５２２、アライメントフレーム５３０、及びセンサを含む立体画像センサ５００は次いでリフローはんだプロセスを受け、ここで熱サイクルが、可融合金を溶融させ、且つ、センサ取付用パッドとＰＣＢ取付用パッドとの間に流動させるよう施される。可融合金は、従って、可融合金の融点未満に冷却される場合にセンサ取付用パッド５１２及び５１４とＰＣＢ取付用パッドとの間の接合を提供するよう操作可能である。図１７に示す実施形態において、アライメントフレーム５３０はその後、取り外される。しかし、他の実施形態において、アライメントフレーム５３０はセンサアセンブリ５００の一部として所定位置に残されてもよい。

アライメントフレーム５３０の基準特徴は、従って、目標の横方向オフセット内、感光素子の対応する行同士の間の目標の共線性、及びそれぞれの前面５０８及び５１０の目標の共平面性内での第１及び第２の画像センサ５０４及び５０６の位置決めを容易にする。この実施形態において、アライメントフレーム５３０の基準特徴は面として実装されるが、他の実施形態において、ピン又は球状ボール等の他の基準特徴が用いられてもよい。厳しい整列公差を必要とする実施形態において、はんだ付けは容認できない歪みの原因となる可能性があり、かかる場合、上で説明したように、最初にセンサを共通窓に接合することが好ましい可能性がある。

センサ５０４及び５０６（図１７に示す）を整列させるためのアライメントフレームの代替の実施形態を図２０において５６０で示す。図２０を参照すると、アライメントフレーム５３０に関連して上で説明したように、アライメントフレーム５６０は、センサ上の対応する行がα及びｙ公差内で整列されるように、センサ５０４及び５０６を設置するための基準特徴として作用する基準面５６４及び５６８を有する基部５６２を含んでいる。アライメントフレーム５６０は、また、所望のセンサ間距離ＩＳＤによってセンサ５０４及び５０６の間隔を空けるための基準特徴として作用する面５７０及び５７２を有する中央スペーサ５６９も含んでいる。アライメントフレーム５６０は、更に、センサを中央スペーサ５６９上の面５７０及び５７２に向けて付勢するためのピン５７４及び５７６を含んでいる。他のピンがセンサ５０４及び５０６を基準面５６４及び５６８に対して付勢するためにｙ方向において用いられてもよい。

アライメントフレーム５６０は、加えて、センサ５０４の平面を整列させるための平面基準を共に提供するアライメントフレーム５６０によって画成される基準面５７８及び５８０を含んでいる。アライメントフレーム５６０は、また、面５７８及び５８０と同一平面上のアライメントフレーム５６０によって画成される基準面５８２及び５８４も含んでいる。基準面５７８、５８０、５８２、及び５８４は図２０においてアライメントフレーム５６０の外側に面している面の後ろに位置している。基準面５８２及び５８４は共に、センサの前面５０８及び５１０が同一平面上にあるように、センサ５０６の平面を整列させるための基準平面を提供する。センサ５０４及び５０６は、センサの共平面性を保証するようピン又は他の手段によって提供される保持力によって基準面５７８、５８０、５８２、及び５８４に対して付勢される。

アライメントフレーム５６０の後側並びにセンサ５０４及び５０６の裏面５１６及び５１８を図２１に示す。センサ５０６は、センサ５０６の横方向の整列を提供する基準面５６４及び５７０と、センサ５０４及び５０６の同一平面上の整列を提供する基準面５８２及び５８４とを明らかにするよう部分的に切り取られて示されている。図２０及び２１に示す実施形態において、アライメントフレーム５６０がセンサ５０４及び５０６の共平面性を提供するため、共通窓は必要とされない。一実施形態において、センサ５０４及び５０６は、図５に示す画像センサ２５０等の一体型の窓を有する汎用のＷＬＰでパッケージ化されたセンサを用いて実装されてもよい。

図１８に関連して上で説明したように、センサ５０４及び５０６がアライメントフレーム５６０内で整列されると、センサの裏面５１６及び５１８はプリント回路基板にはんだ付けされてセンサを互いに整列した関係で固定してもよい。アライメントフレーム５６０は次いで取り外されてもよい。代替として、センサ５０６及び５０８ははんだ付けの前に接着剤を用いてフレーム５６０に接合されてもよく、フレームは画像センサアセンブリ５００の一部を残してもよい。

センサ５０４及び５０６（図１７に示す）を整列させるためのアライメントフレームの別の実施形態を図２２及び２３において６００で示す。アライメントフレーム６００は、凹部６０４と、第１及び第２の画像センサを目標横方向オフセット、共線性、及び共平面性内に位置決めするための基準特徴を画成する複数の面とを有するフレーム本体６０２を含んでいる。凹部６０４はセンサ５０４及び５０６間で共平面性を確立するための基準面６０６を含んでいる。基準面６０６は、図１７に示すセンサ５０４及び５０６の前面５０８及び５１０と係合するための略平面であるべき土台であってもよく、センサは凹部６０４内で下向きに載置される。代替として、センサが図５に示すような一体型のセンサ窓を有する場合、共平面性が基準面６０６との窓の慎重な係合により確立されてもよい。

凹部６０４は、また、センサ５０４及び５０６上の感光素子の対応する行同士の間で共線性を確立するための基準面６０８も含んでいる。凹部６０４は、更に、センサ５０４及び５０６の目標横方向オフセットを確立するための基準面６１０及び６１２を含んでいる。切欠き６１４、６１６、及び６１８は、整列の不正確さの原因となるセンサの縁部と係合してもよい角から材料を除去するよう設けられてもよい。アライメントフレーム６００は、また、各センサ５０４及び５０６を基準面６０８との当接状態に付勢し、センサを凹部６０４内部に固定するためのバネ６２０及び６２２も含んでいる。追加バネ（図示せず）が、センサ５０４及び５０６を基準面６０６、６１０、及び６１２との係合状態に付勢するために設けられてもよい。

図２４を参照すると、複数のアライメントフレーム６００が後面透視から示されている。バネ６２０及び６２２は、基部６０２の裏側に取り付けられ、スロット６４２及び６４４を通って突出する平坦部６３８及び６４０を含んでいる。図２４に示す実施形態において、複数のアライメントフレーム６００はセンサ対を搭載し、次いで、リフローはんだ付けに備えてプリント回路基板６５０と当接した状態で載置されている。プリント回路基板６５０はその後、センサ対同士を切り離すようダイシングされてもよい。

上で開示した実施形態は、目標の共線性、共平面性内の、及び互いに対する目標センサ間距離で間隔を空けたセンサ対のプリアライメントを可能にする。整列されたセンサはその後、図１において１００で示したような立体カメラに組み込まれてもよい。カメラは、実装の複雑さを排除する整列された対としてのセンサ及びハウジング１０６内のハードウェアの後続の整列を提供することのみを必要とする。

特定の実施形態を説明し、例示してきたが、かかる実施形態は発明の例示としてのみ考えられるべきであり、発明を添付の特許請求の範囲に従って解釈されるように制限するものとして考えるべきではない。

Claims (36)

1. 立体撮像において用いられる画像センサ対を製作するための方法であって、各画像センサは前記画像センサの前面上に行列で配置される複数の感光素子を有し、
   担持体上に整列された複数の画像センサを製作することであって、前記複数の画像センサは整列公差内で前記担持体上に配設されることを含み、前記整列公差は、
   隣接する画像センサ同士の間の目標横方向オフセットと、
   隣接する画像センサ上の感光素子の対応する行同士の間の目標配向を含み、
   前記整列された複数の画像センサ内の画像センサを画像センサのダイシングされた対に切り離すよう前記担持体をダイシングすることであって、画像センサのそれぞれダイシングされた対は前記ダイシングされた担持体の共通部分に配設されることを含む、
   方法。
2. 画像センサのそれぞれダイシングされた対のために、
   前記画像センサのダイシングされた対の前記前面の全体にわたって共通窓を接合することを更に含み、前記窓は、光が前記それぞれの前面に到達することを可能にするよう配設される開口を有するスペーサによって前記画像センサのダイシングされた対の前記前面から離間される、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記整列された複数の画像センサを製作することは、
   前記複数の画像センサの前記前面の全体にわたって延在する窓を接合することを含み、前記窓は、光が前記それぞれの前面に到達することを可能にするよう配設される開口を有するスペーサによって前記複数の画像センサの前記前面から離間され、
   前記担持体をダイシングすることは、前記担持体、前記スペーサ、及び前記窓を、前記それぞれの前面を横断して延在する共通窓を有する前記画像センサのダイシングされた対にダイシングすることを更に含む、
   請求項１に記載の方法。
4. 前記整列された複数の画像センサを製作することは、前記複数の画像センサ内の各画像センサのために、前記それぞれの前面上に１つ以上のアライメント印を形成することを含み、前記印は前記画像センサへの光学素子の後続の整列を容易にするよう操作可能である、請求項１に記載の方法。
5. 前記複数の画像センサ内の隣接する画像センサ上の感光素子の対応する行同士の間の前記目標配向は、
   隣接する画像センサ上の感光素子の対応する行同士の間の目標共線性、及び、
   前記複数の画像センサ内の隣接する画像センサの前面同士の間の目標共平面性のうちの少なくとも１つを備える、請求項１に記載の方法。
6. 前記複数の画像センサ内の各画像センサは前記画像センサの裏面上に複数のセンサ取付用パッドを備え、更に、前記画像センサのダイシングされた対の前記それぞれの裏面上に前記センサ取付用パッドを接合させて前記センサを電気回路内の導体に接続することを含む、請求項１に記載の方法。
7. 共通担持体上に隣接して製作される一対の画像センサを備える立体画像センサ装置であって、前記共通担持体は、整列された複数の画像センサが整列公差内で製作された担持体のダイシングされた一部であり、前記整列公差は、
   前記隣接する画像センサ同士の間の目標横方向オフセットと、
   前記隣接する画像センサ上の感光素子の対応する行同士の間の目標配向を含む、
   立体画像センサ装置。
8. 画像センサの各対は、
   前記画像センサ対の前面にわたって接合されるスペーサと、
   前記スペーサに接合される共通窓を備え、前記スペーサは前記窓を介して受ける光が前記各センサ対の前記それぞれの前面に到達することを可能にするよう配設される開口を有する、
   請求項７に記載の装置。
9. 前記共通窓は前記整列された複数の画像センサの前記前面にわたって延在する窓のダイシングされた一部を備える、請求項７に記載の装置。
10. 前記複数の画像センサ内の隣接する画像センサ上の感光素子の対応する行同士の間の前記目標配向は、
    隣接する画像センサ上の感光素子の対応する行同士の間の目標共線性、及び、
    前記複数の画像センサ内の隣接する画像センサの前面同士の間の目標共平面性のうちの少なくとも１つを備える、請求項７に記載の装置。
11. 前記複数の画像センサ内の前記画像センサ対のそれぞれは、電気回路内の導体への前記センサの接続を容易にするよう操作可能な前記画像センサの裏面上の複数のセンサ取付用パッドを備える、請求項７に記載の装置。
12. 立体撮像において用いられる第１及び第２の画像センサを隣接して実装するための方法であって、各画像センサは前記画像センサの前面上に行列で配置される複数の感光素子を有し、
    整列公差内で前記画像センサ同士を整列させるよう前記第１及び第２の画像センサのうちの少なくとも１つの相対移動を生じさせることを含み、前記整列公差は、
    前記第１及び第２のセンサ間の目標横方向オフセットと、
    前記第１及び第２の画像センサ上の感光素子の対応する行同士の間の目標配向を含み、
    前記第１及び第２の画像センサが前記整列公差内で整列される場合に前記第１及び第２の画像センサを共通窓に接合することを含む、
    方法。
13. 前記第１及び第２の画像センサのそれぞれは前記前面の周囲に配設されるスペーサを含み、前記スペーサは有し、開口は光が前記それぞれの前面に到達することを可能にするよう配設され、前記第１及び第２の画像センサを前記共通窓に接合することは前記スペーサを前記共通窓に接合することを含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記第１及び第２の画像センサを前記共通窓に接合することは、
    １つ以上のスペーサを前記窓に接合することであって、前記１つ以上のスペーサは、光が前記第１及び第２の画像センサの前記それぞれの前面に到達することを可能にするよう配設される開口を有することと、
    前記１つ以上のスペーサを前記第１及び第２の画像センサに接合することと、を含む、
    請求項１２に記載の方法。
15. 前記第１及び第２の画像センサのそれぞれは前記前面の周囲に配設されるスペーサと前記スペーサに接合されるセンサ窓とを含み、前記スペーサは光が前記前面に到達することを可能にするよう配設される開口を有し、前記第１及び第２の画像センサを前記共通窓に接合することは前記それぞれのセンサ窓を前記共通窓に接合することを含む、請求項１２に記載の方法。
16. 前記第１及び第２の画像センサ上の感光素子の対応する行同士の間の前記目標配向は、
    前記第１及び第２の画像センサ上の感光素子の対応する行同士の間の目標共線性と、
    前記第１及び第２の画像センサの前面同士の間の目標共平面性とのうちの少なくとも１つを備える、
    請求項１２に記載の方法。
17. 前記第１及び第２の画像センサのそれぞれは前記画像センサの裏面上に複数のセンサ取付用パッドを備え、更に、前記第１及び第２の画像センサの前記それぞれの裏面上の前記センサ取付用パッドを共通担持体に接合することを含む、請求項１２に記載の方法。
18. 立体画像センサ装置であって、
    共通窓と、
    それぞれが前記画像センサの前面上に行列で配置される複数の感光素子を有する第１及び第２の画像センサとを備え、前記第１及び第２の画像センサは整列公差内で前記共通窓に接合され、前記整列公差は、
    前記第１及び第２のセンサ間の目標横方向オフセットと、
    前記第１及び第２の画像センサ上の感光素子の対応する行同士の間の目標配向とを含む、
    立体画像センサ装置。
19. 前記画像センサの前記前面の周囲と前記共通窓との間に接合される１つ以上のスペーサを更に備え、前記１つ以上のスペーサは、光が前記それぞれの前面に到達することを可能にするよう配設されるそれぞれの開口を有する、請求項１８に記載の装置。
20. 前記第１及び第２の画像センサ上の感光素子の対応する行同士の間の前記目標配向は、
    前記第１及び第２の画像センサ上の感光素子の対応する行同士の間の目標共線性と、
    前記第１及び第２の画像センサの前面同士の間の目標共平面性とのうちの少なくとも１つを備える、
    請求項１８に記載の装置。
21. 前記複数の画像センサ内の前記画像センサ対はそれぞれ、電気回路内の導体への前記センサの接続を容易にするよう操作可能な前記画像センサの裏面上の複数のセンサ取付用パッドを備える、請求項１８に記載の装置。
22. 立体画像センサ装置であって、
    それぞれが前記画像センサの前面上に行列で配置される複数の感光素子と前記画像センサの裏面上の複数のセンサ取付用パッドとを有する第１及び第２の画像センサを備え、前記それぞれの第１及び第２の画像センサの前記裏面は、
    前記第１及び第２のセンサ間の目標横方向オフセットと、
    前記第１及び第２の画像センサ上の感光素子の対応する行同士の間の目標配向とを含む整列公差内で共通回路基板に接合される、
    立体画像センサ装置。
23. 前記整列公差内で前記第１及び第２の画像センサを位置決めするよう操作可能な基準特徴を有するアライメントフレームを更に備える、請求項２２に記載の装置。
24. 前記画像センサ対の前記前面にわたって接合される共通窓を更に備え、前記窓は前記第１及び第２の画像センサの前記前面を目標共平面性内で配設させるよう操作可能であり、前記窓は光が前記それぞれの前面に到達することを可能にするよう配設される開口を有するスペーサによって前記画像センサ対の前記前面から離間される、請求項２２に記載の装置。
25. 前記画像センサ対のそれぞれは前記前面の周囲に配設されるスペーサと前記スペーサに接合されるセンサ窓とを含み、前記スペーサは光が前記前面に到達することを可能にするよう配設される開口を有し、前記第１及び第２の画像センサの前記センサ窓は前記共通窓に接合される、請求項２４に記載の装置。
26. 前記整列公差内で前記第１及び第２の画像センサを位置決めするよう操作可能な基準特徴を有するアライメントフレームを更に備え、前記センサは前記基準特徴と係合状態で配設される、請求項２２に記載の装置。
27. 立体撮像において用いられる第１及び第２の画像センサを隣接して実装するための方法であって、各画像センサは前面上に行列で配置される複数の感光素子と前記画像センサの裏面上の複数のセンサ取付用パッドとを有し、
    前記第１及び第２の画像センサのそれぞれをアライメントフレームの基準特徴との係合状態で配設することを含み、前記基準特徴は整列公差内で前記第１及び第２の画像センサを位置決めするよう操作可能であり、前記整列公差は、
    前記第１及び第２の画像センサ間の目標横方向オフセットと、
    前記第１及び第２の画像センサ上の感光素子の対応する行同士の間の目標配向を含み、
    前記第１及び第２の画像センサが前記アライメントフレームによって前記整列公差内で保持されている間に、前記第１及び第２の画像センサの前記それぞれの裏面上の前記センサ取付用パッドを共通回路基板に接合することを含む、
    方法。
28. 前記センサ取付用パッドを前記共通回路基板に接合した後に、前記アライメントフレームを取り外すことを更に含む、請求項２７に記載の方法。
29. 前記アライメントフレームの前記基準特徴は前記第１及び第２の画像センサを前記目標横方向オフセット内及び隣接するセンサ上の感光素子の対応する行同士の間の目標共線性内で位置決めするよう操作可能であり、
    前記第１及び第２の画像センサの前記それぞれの裏面上の前記センサ取付用パッドを前記共通回路基板に接合する前に、前記画像センサ対の前記前面にわたって共通窓を接合することを更に含み、前記共通窓は前記第１及び第２の画像センサの前記前面を目標共平面性内で配設させるよう操作可能であり、前記共通窓は光が前記それぞれの前面に到達することを可能にするよう配設されるそれぞれの開口を有する１つ以上のスペーサによって前記画像センサ対の前記前面から離間される、請求項２７に記載の方法。
30. 前記アライメントフレームの前記基準特徴は、
    前記目標横方向オフセット内と、
    隣接するセンサ上の感光素子の対応する行同士の間の目標共線性内と、
    目標共平面性内と、で前記第１及び第２の画像センサを位置決めするよう操作可能である、
    請求項２７に記載の方法。
31. 前記センサ取付用パッドを前記共通回路基板に接合した後に、前記画像センサ対の前記前面にわたって共通窓を接合することを更に含む、請求項３０に記載の方法。
32. 前記アライメントフレームは、前記目標横方向オフセット及び前記目標共線性内で前記第１及び第２の画像センサを位置決めするための前記基準特徴を画成する第１の面と、前記目標共平面性内で前記第１及び第２の画像センサの前記前面を位置決めするための第２の面とを備える、請求項３０に記載の方法。
33. 前記アライメントフレームは凹部を有するフレーム本体を備え、前記凹部は前記目標横方向オフセット及び前記目標共線性内で前記第１及び第２の画像センサを位置決めするための前記基準特徴を画成する面を有し、前記フレーム本体は、前記目標共平面性内で前記第１及び第２の画像センサの前記前面を位置決めするための平面を更に備える、請求項３０に記載の方法。
34. 前記アライメントフレームは前記第１及び第２の画像センサを前記基準特徴との係合状態に付勢するよう操作可能な複数のバネを備える、請求項２７に記載の方法。
35. 前記共通回路基板は前記センサ取付用パッドに対応する取付用パッドを有し、前記取付用パッドは金属を備え、前記センサ取付用パッドを前記共通回路基板に接合することは、
    溶融した可融合金を前記センサ取付用パッドと回路基板取付用パッドとの間に流動させることを含み、前記可融合金は、前記可融合金の融点未満に冷却される場合に前記センサ取付用パッドと回路基板取付用パッドとの間の接合を提供するよう操作可能である、
    請求項２７に記載の方法。
36. 前記センサ取付用パッドの少なくとも一部は前記画像センサに電気接続され、前記共通回路基板は、前記回路基板取付用パッド、前記可融合金、及び前記センサ取付用パッドを介して前記第１及び第２の画像センサへ、又は、それらから信号を接続操作可能な電気回路を備える、請求項３５に記載の方法。
    

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