JP2020154285A - 光学アセンブリおよび方法 - Google Patents

Abstract

【課題】改良された金属製ウィンドウを有した光学アセンブリを提供する。【解決手段】光学アセンブリ１００は、内面１０４と反対側の外面１０６を有するウィンドウ１０２を含む。境界面１０８は、内面と外面の間を接続する。金属層１１０がウィンドウの境界面に接着されている。反射防止コーティング１１２が、ウィンドウの内面に接着されている。金属製の蓋部１１４が金属層に接合されて、ウィンドウと位置合わせされた焦点面アレイ１１６を囲む。【選択図】図１

Description

本開示は、光学システムに関し、より具体的には、金属化されたカメラウィンドウに関する。

ほとんどの焦点面アレイ（ＦＰＡ）は、例えばデジタルカメラにおいて、保護光学ウィンドウの後ろにパッケージされている。ウィンドウの背面端部周辺には、密封シールを提供するために金属層が堆積される。すなわち、ＦＰＡに面する表面がその外周の周囲で金属フレームを受容する。この金属領域は、はんだプリフォームで金属の蓋部にはんだ付けされる。最適な透過率を得るには、ウィンドウに反射防止コーティング（ＡＲＣ）を施す必要がある。ＡＲＣ層と金属層は完全には重なり合わないため、冗長な一つ一つの位置合わせ工程を伴う２回のマスキングのステップが必要となる。この位置合わせ工程は通常、処理時間と歩留まりを制約する手作業プロセスである。

意図された目的に対し、従来の技術で十分であると考えられてきた。しかし、金属化され改良されたカメラウィンドウに対する必要性が常に存在する。本開示はこのニーズに対する解決策を提供する。

光学アセンブリは、内面及び反対側の外面を有するウィンドウを含む。１つまたは複数の側面を含む境界面は、内面と外面の間を接続する。金属層がウィンドウの境界面に接着されている。反射防止コーティング（ＡＲＣ）が、ウィンドウの内面に接着されている。
金属製の蓋が金属層に接合され、ウィンドウと位置合わせされた焦点面アレイ（ＦＰＡ）を囲んでいる。

ＡＲＣは、ウィンドウの内面を完全に覆うことができる。ＡＲＣはウィンドウの内面の大部分を覆うことができ、金属層はウィンドウの内面の外縁にまで延びることができる。ＡＲＣはまた、ウィンドウの外面に接着できる。ＡＲＣは、ウィンドウの外面を完全に覆うことができる。ＡＲＣはウィンドウの外面の大部分を覆うことができ、金属層はウィンドウの外面の外縁にまで延びることができる。蓋部は、ＦＰＡをその中に密封シールするパッケージの一部を形成することができる。ウィンドウの境界面は、ウィンドウの全外周の周りに、ウィンドウを境界付ける４つの長方形の表面を画定できる。

方法は、ウィンドウの内面とウィンドウの外面との間を接続するウィンドウの境界面に金属を堆積させることを含む。この方法は、蓋部の金属部分とウィンドウの表面の境界上の金属との間にはんだ接合を形成することにより、ウィンドウを蓋部に接合することを含む。

この方法は、ウィンドウの内面に反射防止コーティング（ＡＲＣ）を形成することを含むことができる。内面にＡＲＣを形成することは、マスキングすることなく、ウィンドウの内面及び外面の全体にＡＲＣを堆積させることを含むことができる。

金属を堆積することは、共に積層された複数のウィンドウのそれぞれの各境界面に金属を堆積することを含むことができ、金属の堆積中にレンズペーパーまたは他の保護材料でウィンドウを互いに分離することを含むことができる。この方法は、ウィンドウのそれぞれの内面に反射防止コーティング（ＡＲＣ）をバッチ方式で形成することを含むことができる。はんだ接合部の形成には、はんだストリング及び／またははんだビーズの少なくとも１つを使用することを含むことができる。

主題の開示のシステム及び方法のこれら及び他の特徴は、図面と併せて好ましい実施形態の以下の詳細な説明から当業者により容易に明らかになるであろう。

主題の開示が関係する当業者が、不要な実験をすることなく、主題の開示のデバイス及び方法をどのように作成し使用するかを容易に理解するように、その好ましい実施形態を、特定の図を参照して以下に詳細に説明する。

本開示に従って構成された光学アセンブリの例示的な実施形態の概略分解斜視図であり、パッケージ内のウィンドウ、蓋部、及び焦点面アレイ（ＦＰＡ）を示している。 図１におけるものと同様の複数のウィンドウの概略側面図であり、金属堆積中のウィンドウを示している。 図２のウィンドウの概略斜視図であり、金属堆積後に反射防止コーティング（ＡＲＣ）でコーティングされているウィンドウを示している。 図１のウィンドウの一部の概略断面側面図であり、ＡＲＣがウィンドウの内面全体を内面１０４のまさに縁部まで覆っていることを示している。 図１のウィンドウの一部の概略側面断面図であり、金属層がウィンドウの内面の縁に重なっていることを示している。 図１のウィンドウを蓋部に接合するためのはんだビーズを備えたはんだプリフォームの概略斜視図である。

ここで図面を参照すると、同様の参照番号は、本開示の類似の構造的特徴または態様を識別する。本開示による光学アセンブリの例示的な実施形態の部分図は、限定ではなく説明及び例示の目的で図１に示されており、全体として参照符号１００で示されている。本開示による光学アセンブリの他の実施形態、またはその態様は、以下説明されるように図２〜図６において提供される。本明細書で説明されるシステム及び方法は、撮像システム用のウィンドウを蓋部に接合することを容易にするために使用することができる。

光学アセンブリ１００は、内面１０４及び反対側の外面１０６を有するウィンドウ１０２を含む。例えば、図１において表示されているように、ウィンドウ１０２の全外縁の周りにウィンドウを境界付ける、４つの長方形すべての表面を含む境界面１０８は、内面１０４と外面１０６との間を接続する。金属層１１０は、ウィンドウ１０２の境界面１０８に接着されている。

図４に示すように、反射防止コーティング（ＡＲＣ）１１２がウィンドウ１０２の内面１０４に接着されている。ＡＲＣ１１２が境界面１０８によって境界付けられたウィンドウ１０２のまさに縁まで延びていることが示されている図４におけるように、ＡＲＣ１１２は、ウィンドウ１０２の内面１０４を完全に覆うことができ、したがって、ＡＲＣ１１２は内面１０４の４つの縁のすべてに延びることができる。また、図５におけるように、金属層１１０がウィンドウ１０４の内面１０４の外縁上に延び、ＡＲＣ１１２は、金属層１１０まで延びているので、ＡＲＣ１１２はウィンドウ１０２の内面１０４の大部分のみを覆うことができるとも考えられる。図４及び図５に破線で概略を示すように、ＡＲＣはまた、ウィンドウ１０２の外面１０６に完全に（図４のように）接着することができ、または金属層１１０がウィンドウ１０２の外面１０６の外縁上にまで延びる場合（図５のように）には、ウィンドウ１０２の外面１０６の大部分のみを接着することができる。

再び図１を参照すると、金属の蓋部１１４は、撮像のためにウィンドウ１０２と位置合わせされた焦点面アレイ（ＦＰＡ）１１６を囲むために金属層１１０に接合される。
蓋部１１４は、バッキング１１８に接合されると、その中にＦＰＡ１１６を密封シールするためのパッケージの一部を形成する。

図２を参照すると、複数のウィンドウ１０２は、例えば、図２の大きな矢印で示されるように、クランプ１２６により一体に押し付けることにより積層することができる。
次いで、図２の平行する矢印によって示されるように、ウィンドウ１０２のそれぞれの各境界面１０８の上に、金属層１１０を一度に堆積することができる。ウィンドウ１０２は、金属の堆積中、レンズ紙１２８により互いに分離されていることができる。例えば、表面１０４、１０６の光学品質を保護するため、レンズ紙以外のいずれの適切な保護材料も使用できる。図２は、境界面１０８の４つの側面のうちの１つに金属が堆積されていることを示しているが、金属層１１０がウィンドウ１０２のそれぞれにもれなく形成されるまで、プロセスはすべての側面に対して繰り返される。

ここで図３を参照すると、ウィンドウ１０２の境界面１０８上に金属層１１０の金属を堆積した後、金属層１１０を有するウィンドウ１０２のそれぞれをスタックから分離し、図３の下向き矢印で示されるように、ウィンドウの内面１０４にＡＲＣ１１２をバッチ方式（ｂａｔｃｈ）で形成することができる。ウィンドウ１０２をひっくり返して、外面１０６（図１に示す）に対してＡＲＣのコーティングプロセスを繰り返すことができる。ＡＲＣ１１２は、マスキングを行うことなく、各ウィンドウ１０２の内面１０４及び外面１０６の全体に堆積させることができる。

再び図１を参照すると、各ウィンドウ１０２上に金属層１１０及びＡＲＣ１１２が形成された状態で、蓋部１１４の金属部分１２０とウィンドウ１０２の境界面１０８上の金属層１１０の金属との間にはんだ接合を形成することにより、個々のウィンドウ１０２を蓋部１１４に接合することができる。例えば、蓋部１１４全体を金属製とすることができ、または少なくとも図１で識別される部分１２０を金属製にすることができる。
はんだ接合部を形成することは、図１に示されるようなはんだストリング１２２及び／または図６に示されるようなはんだビード１２４の少なくとも１つを使用することを含むことができ、これにより、金属層１１０の外向き表面と蓋部１１４の部分１２０の内向き表面の間にはんだ接合部が形成される。これにより、ウィンドウ１０２と蓋部１１４との間に密封シールを形成することができる。蓋部１１４は、蓋部１１４を裏材１１８に密封シールする方法で接合し、ＦＰＡ１１６の周りに完全に密封シールされたパッケージを形成することができる。

上記の順序で境界面に金属を形成し、続いてＡＲＣを形成することが可能である一方、これら２つのプロセスの順序は逆にすることができる。例えば、特定のアプリケーションにおいて金属堆積プロセスによりＡＲＣが容易に損傷する可能性があることがわかった場合、最初に金属化を行い、その後、部品を洗浄した後にＡＲＣを形成することができる。ただし、アプリケーションによっては、この順序を逆とする理由がある場合がある。

上述し図面に示した本開示の方法及びシステムは、焦点面アレイ（ＦＰＡ）のパッケージ化を行うためのウィンドウの蓋部へのはんだ付けの容易化を含む優れた特性を備えた光学アセンブリを提供する。本開示の装置及び方法が好ましい実施形態を参照して示され説明されたが、当業者は、本開示の範囲から逸脱することなくこれらに対する変更及び／または修正がなされ得ることを容易に理解するであろう。

Claims (15)

1. 内面及び反対側の外面を含むウィンドウであって、１つまたは複数の側面を含む境界面が、前記内面と前記外面との間を接続する、前記ウィンドウと、
   前記ウィンドウの前記境界面に接着された金属層と、
   前記ウィンドウの前記内面に接着された反射防止コーティング（ＡＲＣ）と、
   前記ウィンドウに位置合わせされた焦点面アレイ（ＦＰＡ）を囲うように前記金属層に接合された金属の蓋部と、
   を含む光学アセンブリ。
2. 前記ＡＲＣは、前記ウィンドウの前記内面を完全に覆う、請求項１に記載の光学アセンブリ。
3. 前記ＡＲＣは、前記ウィンドウの前記内面の大部分を覆い、
   前記金属層は、前記ウィンドウの前記内面の外縁まで延びる、請求項１に記載の光学アセンブリ。
4. 前記ＡＲＣはまた、前記ウィンドウの前記外面に接着されている、請求項１に記載の光学アセンブリ。
5. 前記ＡＲＣは、前記ウィンドウの前記外面を完全に覆う、請求項４に記載の光学アセンブリ。
6. 前記ＡＲＣは、前記ウィンドウの前記外面の大部分を覆い、
   前記金属層は、前記ウィンドウの前記外面の外縁まで延びる、請求項４に記載の光学アセンブリ。
7. 前記蓋部は、ＦＰＡをその中に密封シールするパッケージの一部を形成する、請求項１に記載の光学アセンブリ。
8. 前記ウィンドウの前記境界面は、前記ウィンドウの全外周の周りに、前記ウィンドウを境界付ける４つの長方形の表面を画定する、請求項１に記載の光学アセンブリ。
9. ウィンドウの内面と前記ウィンドウの外面との間を接続する、前記ウィンドウの境界面に金属を堆積させることと、
   蓋部の金属部分と前記ウィンドウの表面の前記境界の前記金属との間にはんだ接合を形成することにより前記ウィンドウを前記蓋部に接合することと、
   を含む、方法。
10. 前記ウィンドウの前記内面に反射防止コーティング（ＡＲＣ）を形成することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記内面にＡＲＣを形成することは、マスキングすることなく、前記ウィンドウの前記内面及び前記外面の全体に前記ＡＲＣを堆積させることを含む、請求項１０に記載の方法。
12. 金属を堆積することは、共に積層された複数のウィンドウのそれぞれの各境界面に金属を堆積することを含む、請求項１０に記載の方法。
13. 前記金属の堆積中、レンズペーパーまたは他の保護材料で前記ウィンドウを互いに分離することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記ウィンドウのそれぞれの内面に反射防止コーティング（ＡＲＣ）をバッチ方式で形成することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
15. はんだ接合を形成することは、はんだストリング及び／またははんだビーズのうちの少なくとも１つを使用することを含む、請求項９に記載の方法。

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