TW201507464A - 相機模組 - Google Patents

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TW201507464A
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TW103112282A
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Kazuhiro Nagata
Katsuo Iwata
Ninao Sato
Takayuki Ogasahara
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Toshiba Kk
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    • H01L2224/83385—Shape, e.g. interlocking features

Abstract

提供一種能夠改善每個像素的靈敏度不統一之相機模組。 實施形態之相機模組，具有固態影像感測元件、透鏡、及透鏡承座。固態影像感測元件，設有複數個像素而具有受光面。該固態影像感測元件的受光面係彎曲，以使藉由透鏡而聚光之光的主光線相對於各個像素而言以實質上相等的角度入射。透鏡配置於固態影像感測元件的上方，將光聚光至固態影像感測元件的各個像素。透鏡承座配置成覆蓋固態影像感測元件，且內部具有透鏡。

Description

相機模組 [關連申請案參照]
本申請案享受2013年7月25日申請之日本國專利申請案編號2013-154635之優先權利益，該日本國專利申請案的所有內容被援用於本申請案中。
本發明之實施形態係有關相機模組。
例如組裝於行動電話等之小型的相機模組，是複數個像素排列成格子狀而具有受光面之固態影像感測元件，被內部具有透鏡之透鏡承座覆蓋而成。
在這樣的相機模組中，習知，固態影像感測元件，是以該元件的受光面呈水平之狀態，設置於透鏡承座內。但，例如當透鏡承座內是設置與固態影像感測元件的受光面相向之表面為呈凸狀彎曲的透鏡的情形下，則光相對於中心部的像素雖會垂直入射，但對於端部的像素而言，光會從斜方向入射。是故，習知之相機模組，會有每個像素靈敏度不統一的問題。
本發明所欲解決之問題，在於提供一種能夠改善每個像素的靈敏度不統一之相機模組。
一實施形態之相機模組，具備：固態影像感測元件，設有複數個像素而具有受光面；及透鏡，配置於前述固態影像感測元件的上方，將光聚光至前述固態影像感測元件的各個前述像素；前述透鏡，在與前述固態影像感測元件的前述受光面相向之表面，具有至少1個凸部，前述固態影像感測元件的前述受光面係彎曲，以使藉由前述透鏡而聚光之前述光的主光線相對於各個前述像素而言以實質上相等的角度入射。
另一實施形態之相機模組，具備：固態影像感測元件，設有複數個像素而具有受光面；及透鏡，配置於前述固態影像感測元件的上方，將光聚光至前述固態影像感測元件的各個前述像素；前述透鏡為海鷗型透鏡，前述固態影像感測元件的前述受光面係彎曲，以使藉由前述透鏡而聚光之前述光的主光線以實質上相等的角度入射至各個前述像素。
此外，另一實施形態之相機模組，具備：第1 基板；及間隔材，配置於前述第1基板，具有彎曲的表面；及第2基板，在前述間隔材的表面配置成以背面全體相接，且因應前述間隔材的彎曲的表面形狀而彎曲；固態影像感測元件，配置於前述第2基板的表面，設有複數個像素，且具有與前述第2基板的彎曲形狀一致之受光面，以使藉由透鏡而聚光之前述光的主光線以實質上相等的角度入射至各個像素；透鏡，配置於前述固態影像感測元件的上方，將光聚光至前述固態影像感測元件的各個像素，在與前述固態影像感測元件的受光面相向之表面包含複數個凸部，且具有依據前述間隔材的前述表面的彎曲形狀而設計之特性圖；透鏡承座，構成為保持住前述透鏡，且配置於前述第1基板的表面而覆蓋前述間隔材、前述第2基板、及前述固態影像感測元件；及紅外線遮蔽濾光片，在前述透鏡與前述固態影像感測元件之間，被前述透鏡承座保持住。
按照上述構成之相機模組，能夠改善每個像素的靈敏度的不統一。
10‧‧‧相機模組
11‧‧‧第1基板
12‧‧‧間隔材
13‧‧‧第2基板
14、114‧‧‧固態影像感測元件
14a、114a‧‧‧像素
114ao‧‧‧中心部的像素
114ae‧‧‧最端部的像素
14S、114S‧‧‧受光面
15、25‧‧‧透鏡
15S、25S‧‧‧表面
16‧‧‧導線
17‧‧‧透鏡承座
17a‧‧‧小徑部
17b‧‧‧大徑部
17c‧‧‧公螺紋
18‧‧‧紅外線遮蔽濾光片
19‧‧‧透鏡鏡筒
19a‧‧‧頂板部
19b‧‧‧母螺紋
[圖1]本實施形態之相機模組的一個示意截面圖。
[圖2]入射至表面呈凸狀彎曲之透鏡的光，朝向具有 水平受光面的固態影像感測元件進行之情形說明圖。
[圖3]受光面為水平的固態影像感測元件之像素位置，與入射至表面呈凸狀彎曲之透鏡的光相對於各像素而言之主光線角度θ之間的關係示意透鏡特性圖。
[圖4]透鏡的變形例示意圖。
[圖5]受光面為水平的固態影像感測元件之像素位置，與入射至圖4所示透鏡的光相對於各像素而言之主光線角度θ之間的關係示意透鏡特性圖。
以下，說明實施形態之相機模組。圖1為本實施形態之相機模組的一個示意截面圖。圖1所示相機模組10中，在第1基板上11，隔著間隔材12及第2基板13，配置有固態影像感測元件14。
間隔材12，係用來使固態影像感測元件14的受光面14S因應後文詳述之透鏡15的形狀而彎曲，因而具有彎曲的表面。該間隔材12例如為樹脂成型物，配置於第1基板11的表面上。
在間隔材12的彎曲的表面上，例如配置有由矽等半導體所構成之第2基板13。第2基板13，在其表面上配置有固態影像感測元件14，該基板13的背面全面配置成與間隔材12的表面相接。藉由像這樣配置第2基板13，第2基板13便因應間隔材12的表面形狀而彎曲。
在該第2基板13的表面上，配置有固態影像感測元件14。固態影像感測元件14，具有複數個像素14a呈格子狀排列形成之受光面14S，藉由各像素14a接受光，產生與受光量相應量的電荷，藉此生成訊號電壓。這樣的固態影像感測元件14，係配置於彎曲的第2基板13的表面上，因此固態影像感測元件14的受光面14S會因應第2基板13的彎曲形狀，亦即因應間隔材12表面的彎曲形狀而彎曲。
另，固態影像感測元件14與第2基板13係電性連接。又，第2基板13與第1基板11例如係藉由導線16等而電性連接。是故，從固態影像感測元件14輸出之訊號，會透過第2基板13及導線16而傳達至第1基板11。
在像這樣配置有固態影像感測元件14之第1基板11的表面上，配置有例如由遮光性樹脂所構成之筒狀的透鏡承座17。透鏡承座17，具有內徑較小之小徑部17a、及內徑比小徑部17a還大之大徑部17b。這樣的透鏡承座17，係配置於第1基板11的表面上，而使得大徑部17b覆蓋固態影像感測元件14、第2基板13、及間隔材12，且使後述透鏡15配置於固態影像感測元件14的上方。
在該透鏡承座17的小徑部17a的一部分，配置有紅外線遮蔽濾光片18，其將從相機模組10的外部入射之光的紅外線成分予以遮蔽，而使紅外線成分以外穿透。
在這樣的透鏡承座17的小徑部17a的內部當中，在紅外線遮蔽濾光片18的上方，嵌合配置有可朝上下方向移動之筒狀的透鏡鏡筒19，其例如由遮光性樹脂所構成，一端設有中心具開口部之頂板部19a。又，在該透鏡鏡筒19的內部，配置有透鏡15，其將光聚光至上述固態影像感測元件14的各個像素14a。
另，在透鏡承座17的小徑部17a設有公螺紋17c，且在透鏡鏡筒19的外周面設有母螺紋19b。是故，本實施形態中，藉由使透鏡鏡筒19旋轉，能使透鏡鏡筒19朝上下方向移動。藉由該透鏡鏡筒19的移動，能夠調節配置於透鏡鏡筒19內部之透鏡15於上下方向的位置。
在這樣的本實施形態之相機模組10中，透鏡承座17內的透鏡15當中，與固態影像感測元件14的受光面14S相向之表面15S，係呈凸狀彎曲。以下，說明入射至這樣的透鏡15之光從透鏡15的表面15S射出之情形。
圖2為，入射至表面15S呈凸狀彎曲之透鏡15的光，朝向以格子狀設有複數個像素114a而具有水平的受光面114S的固態影像感測元件114進行之情形說明圖。圖2中，以配置於透鏡15的光軸延長線上之像素114a的位置作為「0」，而以配置於最遠離該位置的位置之像素114a的位置作為「1」，來當作相對於位置「0」的像素114a之相對位置。此外，圖中的實線箭頭L，表示從透鏡15的表面15S射出之光的主光線。另，以下說 明中，將配置於「0」位置之像素114a，稱為中心部的像素114ao，而將配置於「1」位置之像素114a，稱為最端部的像素114ae。
如圖2所示，入射至中心部的像素114ao之光，該光的主光線L相對於像素114ao的表面而言會以實質上垂直入射的方式到達像素114ao。也就是說，上述所謂水平的受光面114S，意指相對於入射至中心部的像素114ao之光的主光線L而言為實質上垂直之受光面。
相對於此，包括最端部的像素114ae在內，入射至中心部的像素114ao以外的各像素114a之光，該光的主光線L相對於像素114a的表面而言會以斜方向入射的方式到達各像素114a。
也就是說，中心部的像素114ao，是以主光線角度θ=0°來接受光，相對於此，包括最端部的像素114ae在內，中心部的像素114a以外的各像素114a，是以主光線角度θ≠0°來接受光。
圖3為，受光面114S為水平的固態影像感測元件114之像素114a位置，與入射至表面15S呈凸狀彎曲之透鏡15的光相對於各像素114a而言之主光線角度θ之間的關係示意透鏡特性圖。圖3中，橫軸表示像素114a的位置，縱軸表示相對於各像素114a之主光線角度θ。
如圖3所示，當利用表面15S呈凸狀彎曲之透鏡15，將光聚光至具有水平的受光面114S之固態影像感測元件114的情形下，中心部的像素114ao雖會以主光 線角度θ=0°來接受光，但中心部的像素114ao以外的各像素114a當中，配置於愈遠離中心部的像素114a的位置之像素114a(=配置於愈接近最端部的像素114ae的位置之像素114a)，會以愈大的主光線角度θ接受光。
當如圖2、圖3所示般固態影像感測元件114的各像素114a接受光的情形下，中心部的像素114ao會接受最多的光，而配置於愈遠離中心部的像素114ao的位置之像素114a(=配置於愈接近最端部的像素114ae的位置之像素114a)，光的受光量愈降低。是故，配置於愈接近最端部的像素114ae的位置之像素114a，靈敏度愈降低。像這樣，在受光面114S為水平的固態影像感測元件114中，每個像素114a靈敏度不統一，每個像素114a的靈敏度變得不均一。
為了解決此問題，圖1所示之相機模組10中，係使固態影像感測元件14的受光面14S彎曲，以便入射至像素14a之光的主光線角度θ，於所有的像素14a均彼此成為相等。是故，會改善每個像素14a的靈敏度不統一。
另，固態影像感測元件14的受光面14S，例如可依據圖3所示之透鏡特性圖來設計製造間隔材12表面的彎曲形狀，並藉由在如此製造出來的間隔材12上配置固態影像感測元件14，來使其彎曲成所需形狀。
尤其是，實施形態之相機模組10中，係使固態影像感測元件14的受光面14S彎曲，以便入射至像素 14a之光的主光線角度θ，於所有的像素14a均成為實質上θ=0°。是故，不僅會改善每個像素14a的靈敏度不統一，尤其還能提升中心部以外的各像素14a的靈敏度。
如以上說明般，本實施形態之相機模組10中，係使固態影像感測元件14的受光面14S彎曲，以便入射至像素14a之光的主光線角度θ，於所有的像素14a均彼此成為相等。是故，能夠改善每個像素14a的靈敏度不統一。
又，本實施形態之相機模組10中，係使固態影像感測元件14的受光面14S彎曲，以便入射至像素14a之光的主光線角度θ，於所有的像素14a均成為實質上θ=0°。是故，能夠改善每個像素14a的靈敏度不統一，同時尤其還能提升中心部以外的各像素14a的靈敏度。
另，上述實施形態中，係針對採用表面15S呈凸狀彎曲之透鏡15的情形來做說明，但本實施形態之相機模組10中，能夠因應所採用之透鏡的表面形狀，來使固態影像感測元件14的受光面14S彎曲，以便入射至像素14a之光的主光線角度θ，於所有的像素14a均彼此成為相等，藉此改善每個像素14a的靈敏度不統一。
圖4為另一透鏡之一例模型示意圖。圖4所示之透鏡25，在與固態影像感測元件14的受光面14S相向之表面25S具有複數個凸部，即所謂海鷗狀透鏡。該透鏡25能夠將圖1所示之透鏡15所造成的像面彎曲予以修 正。
圖5為，受光面114S為水平的固態影像感測元件114之像素114a位置，與入射至所謂海鷗狀透鏡25的光相對於各像素114a而言之主光線角度θ之間的關係示意透鏡特性圖。圖5中同樣地，橫軸表示像素114a的位置，縱軸表示相對於各像素114a之主光線角度θ。
如圖5所示，當採用所謂海鷗狀透鏡25的情形下，中心部的像素114ao(配置於「0」位置之像素)，是以主光線角度θ=0°來接受光，而包括最端部的像素114ae在內，中心部的像素114a以外的各像素114a，是以主光線角度θ≠0°來接受光。針對這一點，雖與採用表面14S呈凸狀彎曲之透鏡15的情形相同，但不同之處在於，各像素114a接受光的情況係成為，主光線角度θ在配置於中心部的像素114ao與最端部的像素114ae(配置於「1」位置之像素)之間的規定像素114a會成為最大。也就是說，當採用海鷗狀透鏡25的情形下，從中心部的像素114ao朝向外側至配置於規定位置之像素114a的區域中，相對於各像素之主光線角度θ，是像素的位置愈從中心朝向外側則愈增加。但，從上述配置於規定位置之像素至最端部的像素114ae的區域中，相對於各像素之主光線角度θ，是像素的位置愈從配置於規定位置之像素朝向外側則愈減少。
在採用這種特性的透鏡25的情形下，同樣如上述實施形態中所說明般，係使固態影像感測元件14的 受光面14S彎曲，以便入射至像素14a之光的主光線角度θ，於所有的像素14a均彼此成為相等，藉此能夠改善每個像素14a的靈敏度不統一。
另，在此情形下的固態影像感測元件14的受光面14S，同樣地，例如可依據圖5所示之透鏡特性圖來設計製造間隔材12表面的彎曲形狀，並藉由在如此製造出來的間隔材12上配置固態影像感測元件14，來使其彎曲成所需形狀。
又，在採用這種特性的透鏡25的情形下，同樣地，係使固態影像感測元件14的受光面14S彎曲，以便入射至像素14a之光的主光線角度θ，於所有的像素14a均實質上成為θ=0°，藉此能夠改善每個像素14a的靈敏度不統一，同時尤其還能提升中心部以外的各像素14a的靈敏度。
以上已說明了本發明的實施形態，但該實施形態僅是提出作為一例，並非意圖限定發明之範圍。該些新穎之實施形態，可藉由其他各種形態而實施，在不脫離發明要旨之範圍內，能夠進行種種省略、置換、變更。該些實施形態或其變形，均包含於發明之範圍或要旨中，且包含於申請專利範圍所記載之發明及其均等範圍內。
舉例來說，實施形態中，透鏡15、25是配置於透鏡承座17內部配置之透鏡鏡筒19內。但，透鏡15、25只要以至少配置於固態影像感測元件14的受光面14S的上方之方式來配置於透鏡承座內部即可，例如亦可 直接固定於透鏡承座內部。
10‧‧‧相機模組
11‧‧‧第1基板
12‧‧‧間隔材
13‧‧‧第2基板
14‧‧‧固態影像感測元件
14a‧‧‧像素
14S‧‧‧受光面
15‧‧‧透鏡
15S‧‧‧表面
16‧‧‧導線
17‧‧‧透鏡承座
17a‧‧‧小徑部
17b‧‧‧大徑部
17c‧‧‧公螺紋
18‧‧‧紅外線遮蔽濾光片
19‧‧‧透鏡鏡筒
19a‧‧‧頂板部
19b‧‧‧母螺紋

Claims (20)

  1. 一種相機模組，其特徵為，具備：固態影像感測元件，設有複數個像素而具有受光面；及透鏡，配置於前述固態影像感測元件的上方，將光聚光至前述固態影像感測元件的各個前述像素；前述透鏡，在與前述固態影像感測元件的前述受光面相向之表面，具有至少1個凸部，前述固態影像感測元件的前述受光面係彎曲，以使藉由前述透鏡而聚光之前述光的主光線相對於各個前述像素而言以實質上相等的角度入射。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之相機模組，其中，前述角度，係為與各個前述像素垂直之角度。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之相機模組，其中，更具備：第1基板；及間隔材，配置於前述第1基板上，依據前述透鏡的透鏡特性圖而設計成彎曲；及第2基板，在前述間隔材的表面上配置成以背面全體相接，且於表面具有前述固態影像感測元件。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之相機模組，其中，前述固態影像感測元件與前述第2基板彼此電性連接，前述第2基板與前述第1基板藉由導線而電性連接，來自前述固態影像感測元件的輸出訊號係藉由前述第2基板及前述導線而傳達至前述第1基板。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之相機模組，其中， 更具備：透鏡承座，配置於前述第1基板的表面而覆蓋前述間隔材、前述第2基板、及前述固態影像感測元件，且構成為在前述固態影像感測元件的上方以規定間隔保持住前述透鏡。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之相機模組，其中，前述透鏡承座為圓筒狀，由遮光性樹脂形成。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之相機模組，其中，更具備：紅外線遮蔽濾光片，在前述透鏡與前述固態影像感測元件之間，被前述透鏡承座保持住。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之相機模組，其中，前述透鏡承座具有大徑部及小徑部以便配置圓筒狀的透鏡鏡筒，前述圓筒狀的透鏡鏡筒係保持住前述透鏡，且能夠調整前述透鏡與前述固態影像感測元件之間的間隔。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之相機模組，其中，前述透鏡承座的小徑部具有公螺紋，前述透鏡鏡筒的外周面具有母螺紋，前述透鏡與前述固態影像感測元件之間的間隔，是藉由使前述透鏡鏡筒旋轉來調節。
  10. 一種相機模組，其特徵為，具備：固態影像感測元件，設有複數個像素而具有受光面；及透鏡，配置於前述固態影像感測元件的上方，將光聚光至前述固態影像感測元件的各個前述像素，前述透鏡為海鷗型透鏡，前述固態影像感測元件的前述受光面係彎曲，以使藉由前述透鏡而聚光之前述光的主光線以實質上相等的角度 入射至各個像素。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之相機模組，其中，前述角度，係為與各個前述像素垂直之角度。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之相機模組，其中，更具備：第1基板；及間隔材，配置於前述第1基板上，依據透鏡的透鏡特性圖而設計成彎曲形狀；及第2基板，在前述間隔材的表面上配置成以背面全體相接，且於表面支撐前述固態影像感測元件。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之相機模組，其中，前述固態影像感測元件與前述第2基板彼此電性連接，前述第2基板與前述第1基板藉由導線而電性連接，來自前述固態影像感測元件的輸出訊號係藉由前述第2基板及前述導線而傳達至前述第1基板。
  14. 如申請專利範圍第10項所述之相機模組，其中，更具備：透鏡承座，配置於前述第1基板的表面而覆蓋前述間隔材、前述第2基板、及前述固態影像感測元件，且構成為在前述固態影像感測元件的上方相距間隔而保持住前述透鏡。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之相機模組，其中，前述透鏡承座為筒狀，由遮光性樹脂形成。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之相機模組，其中，更具備：紅外線遮蔽濾光片，在前述透鏡與前述固態影像感測元件之間，被前述透鏡承座保持住。
  17. 如申請專利範圍第14項所述之相機模組，其 中，前述透鏡承座具有大徑部及小徑部以便配置筒狀的透鏡鏡筒，前述筒狀的透鏡鏡筒係保持住前述透鏡，且能夠調整前述透鏡與前述固態影像感測元件之間的間隔。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之相機模組，其中，前述透鏡承座的小徑部具有公螺紋，前述透鏡鏡筒的外周面具有母螺紋，前述透鏡與前述固態影像感測元件之間的間隔，是藉由使前述透鏡鏡筒旋轉來調節。
  19. 一種相機模組，其特徵為，具備：第1基板；間隔材，配置於前述第1基板，具有彎曲的表面；第2基板，在前述間隔材的表面配置成以背面全體相接，且因應前述間隔材的彎曲的表面形狀而彎曲；固態影像感測元件，配置於前述第2基板的表面，設有複數個像素，且具有與前述第2基板的彎曲形狀一致之受光面，以使藉由透鏡而聚光之前述光的主光線以實質上相等的角度入射至各個像素；透鏡，配置於前述固態影像感測元件的上方，將光聚光至前述固態影像感測元件的各個像素，在與前述固態影像感測元件的受光面相向之表面包含複數個凸部，且具有依據前述間隔材的前述表面的彎曲形狀而設計之特性圖；透鏡承座，構成為保持住前述透鏡，且配置於前述第1基板的表面而覆蓋前述間隔材、前述第2基板、及前述固態影像感測元件；及紅外線遮蔽濾光片，在前述透鏡與前述固態影像感測 元件之間，被前述透鏡承座保持住。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之相機模組，其中，前述透鏡承座具有大徑部及小徑部以便配置筒狀的透鏡鏡筒，前述筒狀的透鏡鏡筒係保持住前述透鏡，且能夠調整前述透鏡與前述固態影像感測元件之間的間隔。
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