TW201632916A - 透鏡模組 - Google Patents

Abstract

一種透鏡模組，包含第一晶圓級透鏡組、第二晶 圓級透鏡組、第一感測器以及第二感測器。第一晶圓級透鏡組具有第一光軸。第二晶圓級透鏡組具有第二光軸。第一光軸平行於第二光軸，且第一晶圓級透鏡組與第二晶圓級透鏡組一體成形。第一感測器對應第一晶圓級透鏡組設置，且第一感測器設置於第一光軸上。第二感測器對應第二晶圓級透鏡組設置，且第二感測器設置於第二光軸上。

Description

透鏡模組

本發明是關於一種透鏡模組。

近年來，許多場景偵測系統企圖藉由模仿人類立體觀察系統以產生二個或更多個影像，來偵測場景的景深。這些場景偵測系統可應用於相機、智慧型手機等等。為了使這些場景偵測系統正確運作，這些場景偵測系統可被設計成接收來自兩個分開但相關連的角度的影像，然後可以分析這些影像以得到景深。

在這些場景偵測系統的組裝中，由於場景偵測系統是依據光學元件之間的距離而進行景深分析，場景偵測系統的光學元件應被精準地定位，以達到上述的目的。然而，目前的定位方式，例如表面黏著技術(Surface-Mount Technology；SMT)，無法精準地控制光學元件之間的距離。因此，對具有場景偵測系統的每個裝置而言，必須要藉由額外的偵測程序以檢測該距離的誤差，且在此裝置的景深計算中，也必須將此誤差加入考量因素。

本發明之一實施方式提供具有多個一體成形之晶圓級透鏡組之透鏡模組。這些晶圓級透鏡組用以得到影像 的景深。在晶圓級製造與形成過程中，已決定這些晶圓級透鏡組之間的距離。因此，此距離的誤差是很小且可以忽略的，且無須藉由額外的偵測程序檢測此誤差，也無須將此誤差視為裝置的景深計算中的考量因素之一。

根據本發明之一實施方式，透鏡模組包含第一 晶圓級透鏡組、第二晶圓級透鏡組、第一感測器以及第二感測器。第一晶圓級透鏡組具有第一光軸。第二晶圓級透鏡組具有第二光軸。第一光軸平行於第二光軸，且第一晶圓級透鏡組與第二晶圓級透鏡組一體成形。第一感測器對應第一晶圓級透鏡組設置，且第一感測器設置於第一光軸上。第二感測器對應第二晶圓級透鏡組設置，且第二感測器設置於第二光軸上。

於本發明之一或多個實施方式中，第一晶圓級透鏡組之一端無縫連接第二晶圓級透鏡組之一端。

根據本發明之一實施方式，透鏡模組包含多個晶圓級透鏡組與多個感測器。每一晶圓級透鏡組具有光軸，光軸平行設置，且晶圓級透鏡組一體成形。每一感測器設置於每一光軸上。

應了解到，前面的概述與以下的詳細說明皆為例示，用以提供申請專利範圍進一步的解釋。

100‧‧‧透鏡模組

110‧‧‧第一晶圓級透鏡組

112‧‧‧第一前非球面表面

114‧‧‧第一後非球面表面

116‧‧‧端

120‧‧‧第二晶圓級透鏡組

122‧‧‧第二前非球面表面

124‧‧‧第二後非球面表面

126‧‧‧端

130‧‧‧第一感測器

140‧‧‧第二感測器

150‧‧‧處理器

160‧‧‧成像透鏡組

200‧‧‧透鏡模組

210‧‧‧晶圓級透鏡組

220‧‧‧感測器

230‧‧‧成像透鏡組

240‧‧‧成像感測器

S‧‧‧基板

S1‧‧‧基板

S11‧‧‧表面

S12‧‧‧相對表面

S2‧‧‧透鏡層

O‧‧‧光軸

O1‧‧‧第一光軸

O2‧‧‧第二光軸

O3‧‧‧成像光軸

OI‧‧‧成像光軸

第1圖為根據本發明之一實施方式之透鏡模組之剖面圖。

第2圖為根據本發明之另一實施方式之透鏡模組之上視圖。

第3圖為根據本發明之再一實施方式之透鏡模組之示意圖。

詳細參照本發明之多個實施方式，其中多個實施方式之實施例將搭配圖式以詳細說明。盡可能地，圖式與說明敘述中使用相同的標號用標示相同或相似的元件。

第1圖為根據本發明之一實施方式之透鏡模組100之剖面圖。透鏡模組100包含第一晶圓級透鏡組110、第二晶圓級透鏡組120、第一感測器130以及第二感測器140。第一晶圓級透鏡組110具有第一光軸O1。第二晶圓級透鏡組120具有第二光軸O2。第一光軸O1平行於第二光軸O2，且第一晶圓級透鏡組110與第二晶圓級透鏡組120一體成形。第一感測器130對應第一晶圓級透鏡組110設置，且第一感測器130設置於第一光軸O1上。第二感測器140對應第二晶圓級透鏡組120設置，且第二感測器140設置於第二光軸O2上。

須注意的是，第一光軸O1與第二光軸O2並非互相對準或重疊。第一晶圓級透鏡組110與第二晶圓級透鏡組120是用以收集不同影像的光線。如此一來，第一感測器130可以接收經過第一晶圓級透鏡組110的第一影像，而第二感測器140可以接收經過第二晶圓級透鏡組120的第二影像。

於本發明之一或多個實施方式中，透鏡模組100包含處理器150，處理器150連接第一感測器130與第二感測器140。處理器150藉由計算分析第一影像與第二影像，進而得到影像的景深值。

於本實施方式中，第一晶圓級透鏡組110與第二晶圓級透鏡組120可由複數個層體形成，例如玻璃基板與樹脂。第一晶圓級透鏡組110與第二晶圓級透鏡組120可由相同的步驟製作而成。

詳細而言，第一晶圓級透鏡組110與第二晶圓級透鏡組120的組合可以形成一個堆疊，該堆疊包含相同的基板S1與相同的多個透鏡層S2。基板S1可包含表面S11與一相對於表面S11的相對表面S12，而透鏡層S2可以分別形成於表面S11和相對表面S12上。透鏡層S2可分別包含兩個透鏡結構。如此一來，基板S1的一部份與透鏡層S2的一部份共同形成第一晶圓級透鏡組110，而基板S1的另一部份與透鏡層S2的另一部份共同形成第二晶圓級透鏡組120。而且，透鏡層S2之透鏡結構提供第一晶圓級透鏡組110與第二晶圓級透鏡組120聚焦能力。

於此，第一晶圓級透鏡組110與第二晶圓級透鏡組120之間的虛線是用以指出第一晶圓級透鏡組110與第二晶圓級透鏡組120可以是兩個獨立群組，其中第一晶圓級透鏡組110與第二晶圓級透鏡組120在結構上是連接的。應注意的是，此虛線並非指第一晶圓級透鏡組110與第二晶圓級透鏡組120之間的結構上的分離。

於本發明之一或多個實施方式中，第一晶圓級透鏡組110實質上相同於第二晶圓級透鏡組120，但這不應用以限制本發明之範圍。第一晶圓級透鏡組110與第二晶圓級透鏡組120可以是不同的，但兩者仍一體成形。

傳統上，透鏡組分別被設計定位於預定的位置。舉例而言，表面黏著技術是一種定位方法，其中透鏡組分別安裝於多個預定的位置。然而，由於限制，此安裝程序並不夠精確，而多個安裝的透鏡組之間的距離並非一固定且精準的值，換句話說，此距離隨著不同的透鏡系統而變動。在具有透鏡系統的裝置的量產中，此安裝的透鏡組之間的變動距離是一個問題。需要執行矯正程序，以偵測每個透鏡系統中安裝的透鏡組之間的距離之誤差，並且將此誤差視為景深計算中的考量因素之一。此誤差可以是一個絕對誤差，即預定距離與實際距離之間的差值。

於本實施方式中，由於第一晶圓級透鏡組110與第二晶圓級透鏡組120藉由晶圓級程序而共同製作，且其共同安裝於預定位置上，因此第一晶圓級透鏡組110與第二晶圓級透鏡組120之間的距離的誤差是微小到可以忽略的。因此，並不需要為了景深計算，而偵測此距離的誤差。更甚者，可以省略矯正程序，且由於矯正程序的省略，具有晶圓級透鏡組之相機的製作成本也可以降低。

於本發明之一或多個實施方式中，第一晶圓級透鏡組110與第二晶圓級透鏡組120皆為凸透鏡，但這不應用以限制本發明之範圍。應了解到，於部份實施方式中，第 一晶圓級透鏡組110與第二晶圓級透鏡組120可以是凹透鏡。

於本發明之一或多個實施方式中，第一晶圓級透鏡組110之一端116無縫地連接第二晶圓級透鏡組120之一端126。詳細而言，第一晶圓級透鏡組110包含第一前非球面表面112與第一後非球面表面114，第一前非球面表面112相對於第一感測器130，第一後非球面表面114面向第一感測器130。第二晶圓級透鏡組120包含第二前非球面表面122與第二後非球面表面124，第二前非球面表面122相對於第二感測器140，第二後非球面表面124面向第二感測器140。如此一來，第一前非球面表面112與第二前非球面表面122無縫地連接，且第一後非球面表面114與第二後非球面表面124無縫地連接。

應了解到，雖然第1圖中的晶圓級透鏡組之數量為二，但這不應用以限制本發明之範圍。晶圓級透鏡組之數量可以是三、四、五等等。這些多個晶圓級透鏡組一體成形，而使其間具有預定的距離。

第2圖為根據本發明之另一實施方式之透鏡模組100之上視圖。透鏡模組100適用於相機或智慧型手機。於一或多個實施方式中，除了第一晶圓級透鏡組110與第二晶圓級透鏡組120之外，透鏡模組100包含成像透鏡組160與成像感測器(未繪示)。成像透鏡組160具有成像光軸O3，成像光軸O3平行於第一光軸O1或第二光軸O2。

同時參照第1圖與第2圖，如同第一感測器130設置對應於第一晶圓級透鏡組110，成像感測器(未繪示)對應成像透鏡組160設置。且，如同前述，成像感測器設置於成像光軸O3上。成像透鏡組160與成像感測器是用以擷取具有高畫素與畫質的影像，並將此擷取之影像傳送至處理器，如此一來，使用者可以於相機或智慧型手機的顯示器上觀看影像。

如此一來，第一感測器130、第二感測器140與成像感測器可以藉由第一晶圓級透鏡組110、第二晶圓級透鏡組120與成像透鏡組160而偵測並擷取場景。成像透鏡組160的功能異於第一晶圓級透鏡組110與第二晶圓級透鏡組120的功能，第一晶圓級透鏡組110與第二晶圓級透鏡組120主要用於獲取場景的景深值。

因此，成像透鏡組160之材料、光學能力以及厚度可以不同於第一晶圓級透鏡組110與第二晶圓級透鏡組120之材料、光學能力以及厚度。且，成像透鏡組160的製作方法可以不同於第一晶圓級透鏡組110與第二晶圓級透鏡組120之組合的製作方法。尤其是，第一晶圓級透鏡組110與第二晶圓級透鏡組120藉由可以一次製作多個晶圓級透鏡組的製作方法而一體成形，而成像透鏡組160可以是個別製作。

第3圖為根據本發明之再一實施方式之透鏡模組200之示意圖。透鏡模組200包含多個晶圓級透鏡組210與多個感測器220。每一晶圓級透鏡組210具有光軸O，光 軸O平行設置。每一感測器220設置於每一光軸O上，且位於晶圓級透鏡組210之同一側。晶圓級透鏡組210一體成形。舉例而言，晶圓級透鏡組210可包含透明樹脂或其他材料，如圖所示，這些透明樹脂或其他材料形成於同一基板S上。

如同前述，透鏡模組200可以更包含成像透鏡組230與成像感測器240。成像透鏡組230具有成像光軸OI，成像光軸OI平行於光軸O。成像感測器240對應成像透鏡組230設置，且成像感測器240設置於成像光軸OI上。

本發明之實施方式之透鏡模組200的其他相關細節大致上與第1圖之實施方式之透鏡模組100相同，在此不再贅述。

綜上所述，本發明之實施方式提供具有多個一體成形之晶圓級透鏡組之透鏡模組。這些晶圓級透鏡組用以得到影像的景深。在晶圓級製造與形成過程中，已決定這些晶圓級透鏡組之間的距離。因此，此距離的誤差是很小且可以忽略的，且無須藉由額外的偵測程序檢測此誤差，也無須將此誤差視為裝置的景深計算中的考量因素之一。

雖然本發明已以多種實施方式詳細揭露如上，然仍有多個可行的其他實施方式。因此，所附之申請專利範圍之精神與範圍不應受在此所含的實施方式之內容所限制。

任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可對本發明之結構作各種之更動與潤飾。有鑒於 以上敘述，本發明涵蓋之更動與潤飾，皆在後附之申請專利範圍所界定範圍之內。

100‧‧‧透鏡模組

110‧‧‧第一晶圓級透鏡組

112‧‧‧第一前非球面表面

114‧‧‧第一後非球面表面

116‧‧‧端

120‧‧‧第二晶圓級透鏡組

122‧‧‧第二前非球面表面

124‧‧‧第二後非球面表面

126‧‧‧端

130‧‧‧第一感測器

140‧‧‧第二感測器

150‧‧‧處理器

S1‧‧‧基板

S11‧‧‧表面

S12‧‧‧相對表面

S2‧‧‧透鏡層

O1‧‧‧第一光軸

O2‧‧‧第二光軸

Claims (9)

1. 一種透鏡模組，包含：一第一晶圓級透鏡組，具有一第一光軸；一第二晶圓級透鏡組，具有一第二光軸，其中該第一光軸平行於該第二光軸，且該第一晶圓級透鏡組與該第二晶圓級透鏡組一體成形；一第一感測器，對應該第一晶圓級透鏡組設置，且該第一感測器設置於該第一光軸上；以及一第二感測器，對應該第二晶圓級透鏡組設置，且該第二感測器設置於該第二光軸上。
2. 如請求項1所述之透鏡模組，其中該第一晶圓級透鏡組之一端無縫連接該第二晶圓級透鏡組之一端。
3. 如請求項1所述之透鏡模組，其中該第一晶圓級透鏡組實質上相同於該第二晶圓級透鏡組。
4. 如請求項1所述之透鏡模組，其中該第一晶圓級透鏡組與該第二晶圓級透鏡組由複數個層體形成。
5. 如請求項1所述之透鏡模組，更包含：一成像透鏡組，具有一成像光軸，該成像光軸平行於該第一光軸；以及 一成像感測器，對應該成像透鏡組設置，且該成像感測器設置於該成像光軸上。
6. 如請求項1所述之透鏡模組，更包含一處理器，連接該第一感測器與該第二感測器，其中該處理器根據該第一感測器與該第二感測器接收的複數個影像以及該第一光軸與該第二光軸之間的距離，計算一景深值。
7. 如請求項1所述之透鏡模組，其中該第一晶圓級透鏡組包含一第一前非球面表面與一第一後非球面表面，該第一前非球面表面相對於該第一感測器，該第一後非球面表面朝向該第一感測器，該第二晶圓級透鏡組包含一第二前非球面表面與一第二後非球面表面，且該第二前非球面表面相對於該第二感測器，該第二後非球面表面朝向該第二感測器。
8. 一種透鏡模組，包含：複數個晶圓級透鏡組，其中每一晶圓級透鏡組具有一光軸，該些光軸平行設置，且該些晶圓級透鏡組一體成形；以及複數個感測器，分別對應該些晶圓級透鏡組設置，且每一該些感測器設置於每一該些光軸上。
9. 如請求項8所述之透鏡模組，更包含： 一成像透鏡組，具有一成像光軸，該成像光軸平行於該光軸；以及一成像感測器，對應該成像透鏡組設置，且該成像感測器設置於該成像光軸上。