TWI454822B - 摺疊光學裝置、包含該摺疊光學裝置的相機系統及相關方法。 - Google Patents
摺疊光學裝置、包含該摺疊光學裝置的相機系統及相關方法。 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI454822B TWI454822B TW099114475A TW99114475A TWI454822B TW I454822 B TWI454822 B TW I454822B TW 099114475 A TW099114475 A TW 099114475A TW 99114475 A TW99114475 A TW 99114475A TW I454822 B TWI454822 B TW I454822B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- lens
- lens surface
- camera system
- forming
- substrate
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 84
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 82
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 77
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 claims description 22
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 12
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims description 9
- 230000003362 replicative effect Effects 0.000 claims description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 5
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 14
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 10
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 10
- 230000010076 replication Effects 0.000 description 7
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 5
- 239000006059 cover glass Substances 0.000 description 4
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 4
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 101000930354 Homo sapiens Protein dispatched homolog 1 Proteins 0.000 description 2
- 101000930348 Homo sapiens Protein dispatched homolog 2 Proteins 0.000 description 2
- BAPJBEWLBFYGME-UHFFFAOYSA-N Methyl acrylate Chemical compound COC(=O)C=C BAPJBEWLBFYGME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102100035622 Protein dispatched homolog 1 Human genes 0.000 description 2
- 102100035637 Protein dispatched homolog 2 Human genes 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- DIOQZVSQGTUSAI-UHFFFAOYSA-N decane Chemical compound CCCCCCCCCC DIOQZVSQGTUSAI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 description 2
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N Propylene oxide Chemical compound CC1CO1 GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- QYKIQEUNHZKYBP-UHFFFAOYSA-N Vinyl ether Chemical compound C=COC=C QYKIQEUNHZKYBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 description 1
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N maleic acid Chemical compound OC(=O)\C=C/C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N octamethyltrisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012634 optical imaging Methods 0.000 description 1
- 150000002924 oxiranes Chemical class 0.000 description 1
- -1 perfluorocyclobutyl Chemical group 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000004987 plasma desorption mass spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 150000003573 thiols Chemical class 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B17/00—Details of cameras or camera bodies; Accessories therefor
- G03B17/02—Bodies
- G03B17/17—Bodies with reflectors arranged in beam forming the photographic image, e.g. for reducing dimensions of camera
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B17/00—Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
- G02B17/08—Catadioptric systems
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49826—Assembling or joining
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lenses (AREA)
Description
本申請案主張美國臨時申請案號61/213,085之優先權,其申請於2009年5月5日,其完整內容已併入此案以供所有用途之參考。
例示性實施例係有關於相機系統。更明確來說,例示性實施例係相關於包含摺疊光學裝置的相機系統及相關方法。
固態相機系統的尺寸及成本基本上是由透鏡組件決定。增加用於相機系統中的透鏡的數目可以增加效能,但亦會增加相機系統的厚度及成本。
因此,例示性實施例係針對摺疊光學裝置、包含該摺疊光學裝置的相機及相關方法,而能實質上解決先前技術中的限制及缺
點所造成的問題。
據此,例示性實施例的特徵之一為提供單一透鏡作為在相機系統中用以成像的透鏡組件。
例示性實施例的另一特徵為提供在相機系統中用為成像的較薄透鏡組件。
例示性實施例的又另一特徵為提供相機系統中用為成像的較廉價透鏡組件。
可藉由提供其中包含光學組件的相機系統而達成上述及其他特徵及優點其中至一,該光學組件包含摺疊光學裝置及感測器。摺疊光學裝置包含透明支撐基板,設於透明支撐基板的第一表面上的第一透鏡表面,及設於透明支撐基板的第一表面上的第二透鏡表面,第一及第二透鏡表面其中至少一者包含複製材料。感測器用以自光學組件循序接收入射於第一及第二透鏡表面的光線。
相機系統可包含另一支撐基板,其沿
著z軸而固定於支撐基板,另一支撐基板包含反射表面。
第一透鏡表面可為平凸表面,第二透鏡表面可為反射性的。
光學組件可更包含設於透明支撐基板的第二表面上的第三透鏡表面,第二表面為對向於第一表面,感測器循序自第一、第三及第二透鏡表面接收光線。第一透鏡表面可為第一材料,第二透鏡表面可為第二材料,第三透鏡表面可為不同於第一材料的第三材料。第二材料可為與第一材料相同,第一材料及基板具有實質相等的折射率,第三材料的折射率大於第一材料及基板的折射率。
光學組件更包含設於透明支撐基板的第二表面上的第四透鏡表面,感測器自光學組件循序接收入射於第一、第三、第二及第四表面的光線。第一透鏡表面可為第一平凸表面,摺疊光學裝置的孔徑闌設於第一平
凸表面,第二透鏡表面可為第一凹面反射表面,第三透鏡表面可為第二平凸表面,第四透鏡表面可為第二凸面反射表面。第一至第四表面皆為非球狀,且皆具有光功率,其中只有第一平凸表面具有正圓錐常數。
感測器可包含固態偵測器及微透鏡陣列。
相機系統可包含設於基板的第一表面上的第三透鏡表面及第四透鏡表面,及另一感測器,其可自光學組件循序接收入射於第三及第四透鏡表面的光線。第三及第四透鏡表面可為第一及第二透鏡表面的鏡像。
上述及其他特徵及優點其中至少一者可藉由提供製造相機系統的方法而實現,該方法包含於透明支撐基板的第一表面上形成第一透鏡表面,於透明支撐基板的第一表面上形成第二透鏡表面,第一及第二透鏡表面其中至少一者包含複製材料,並設置感測器以循序接收入射於第一及第二透鏡表面的
光線。
形成步驟可包含於透明支撐基板上形成第二透鏡表面,圖案化反射材料於第二透鏡表面的一部分上,及在圖案化反射材料之後,複製第一透鏡表面於第二透鏡表面上。
形成第二透鏡表面可包含以第一材料複製第二透鏡表面。形成第一透鏡表面可包含以不同於第一材料的第二材料複製第一透鏡表面。
形成第二透鏡表面可包含轉移第二透鏡表面至透明支撐基板。
該方法包含於透明支撐基板的第二表面形成第三透鏡表面,第二表面為對向於第一表面,感測器自第一、第三及第二透鏡表面循序接收光線。
該方法包含於透明支撐基板的第二表面上形成第四透鏡表面,感測器自光學組件循序接收入射於第一、第三、第二及第四透鏡表面的光線。第一透鏡表面能以第一材
料形成,第二透鏡表面能以第二材料形成,第三透鏡表面能以不同於第一材料的第三材料形成。
形成第一及第二透鏡表面包含於第一晶圓上同時形成多數個第一及第二透鏡表面其中至少一者。設置感測器可包含於第二晶圓上設置多數個感測器,對準並固定第一及第二晶圓,及分割第一及第二晶圓以形成個別相機。個別相機可為雙重相機,其包含兩個第一透鏡表面、兩個第二透鏡表面及兩個感測器。
形成第一及第二透鏡表面包含以第一材料形成第一透鏡表面,並以不同於第一材料的第二材料形成第二透鏡表面。
上述及其他特徵及優點的其中至少一者可藉由提供具有摺疊光學裝置的相機系統而實現,該摺疊光學裝置在單一基板上設有多於兩個光學表面(其中具有光功率)及感測器。摺疊光學裝置包含一透明且堅硬的
基板,其具有對向的第一及第二表面,於基板的第一表面上以第一材料形成第一複製透鏡,第一複製透鏡具有第一平凸表面及第一凹面反射表面,摺疊光學裝置的一孔徑闌設於該第一平凸表面,以不同於第一材料的第二材料於基板的第二表面上設置第二複製透鏡,第二複製透鏡具有第二平凸表面及第二凸面反射表面,來自物體側的光線以下列順序通過摺疊光學裝置:第一平凸表面、第二凹面反射表面、第一凸面反射表面、第二平凹表面,其中第一平凸表面、第二凹面反射表面、第一凹面反射表面及第二平凸表面皆為非球狀,且皆具有光功率,但僅有第一平凸表面具有正圓錐常數,第一平凸表面具有以下非球狀係數:
第一凹面反射表面具有以下非球狀係數:
第二平凸表面具有以下非球狀係數:
第二凸面反射表面具有以下非球狀係數:
第一材料具有高於第二材料的Abbe(阿貝)數。第一材料及基板具有實質相等的折射率,第二材料之折射率大於第一材料及基板的折射率,且摺疊光學裝置具有1mm的焦距長度。感測器接收從摺疊光學裝置的第二凸面表面輸出的光線,且可包含固態偵測器及微透鏡陣列。
以下將參照附圖來更完整地說明例示性實施例,於附圖中顯示本發明之較佳實施例,然而,例示性實施例能以不同的形式體現之,並不限於此處所提出之實施例。又,此等例示性實施例乃為使揭示內容透徹及完
整,且其能夠傳達本發明之概念予熟知本技藝者。
於此所使用的術語「晶圓」應被理解為其上形成有在最後使用之前應垂直分離的多數個元件的任何基板。更進一步,於此處所使用的術語「相機系統」應被理解為表示包含光學成像系統的任何系統,該光學成像系統將光學訊號中繼傳遞至輸出資訊(例如影像)的偵測器,例如影像拍攝系統。更進一步,此處所使用的術語「摺疊光學裝置」應被理解為表示其中光束彎折而提供遠較該光學系統的厚度為長的光徑的光學系統。
根據例示性實施例,摺疊光學裝置包含設於支撐基板的相同支撐表面上的至少兩個透鏡表面,其為相互不同,但其內皆具有光功率。當用於相機系統時,將成像之光線會循序入射於摺疊光學裝置的該至少兩個透鏡表面。
根據以下將詳細說明的例示性實施
例,可於支撐基板的對向支撐表面上形成單一複合透鏡,該單一複合透鏡具有其內具有光功率的多於兩個的透鏡表面。可利用單一複製步驟於基板的各個支撐表面上形成其內具有光功率的多於兩個的透鏡表面。
因此,如以下說明,比起設置相同數目的支撐表面的習知光學系統,使用摺疊光學裝置可藉由多個具有光功率的透鏡而容許改善效能,同時減少整體光學系統的成本及厚度。
參照圖1,相機系統10包含單一複合透鏡100(摺疊光學裝置)及感測器R21。單一複合透鏡100可用以取代習知的透鏡組件。單一複合透鏡100可為摺疊光學裝置,亦即包含反射部位,以減少光學系統的實際長度。摺疊光學裝置100可沿著z軸而相對於感測器R21移動,如雙向箭頭所示,以調整焦點。於圖1中,Ri表示第i個表面。
更詳細而言,摺疊光學裝置100包含
具有對向的第一及第二平坦平行表面R5及R6的基板G。第一及第二平坦平行表面R5及R6之上分別形成有第一及第二透鏡L1及L2。詳細而言,摺疊光學裝置100於第一及第二表面R5及R6之上分別具有兩個Cassegrainian反射表面R13及R8,及兩個平凸表面R3及R18。如圖1所示,第一及第二反射表面R13及R8可為於基板G的第一及第二表面R5及R6上為斜向對向設置,且第一及第二平凸表面R3及R18亦可為於基板的第一及第二表面R5及R6上為對向斜向設置,並分別相鄰於反射表面R13及R8。換而言之,很明顯的,從物體側至影像側的表面編號可看出,光線入射於第一平凸表面R3、第二反射表面R8、第一反射表面R13,並從第二平凸表面R18輸出。
全部的透鏡表面R3、R8、R13及R18皆具有光功率。當圖1所示的透鏡表面之間具有突然轉折時,其並非位於通過摺疊光學
裝置100的光線的光徑中,且能以多種方式解決之,例如混雜考量特定因素,以簡化第一及第二透鏡表面L1及L2的形成。
如圖1所示,光線通過孔徑闌A1進入單一光學裝置100,以入射於具有正功率的第一平凸透鏡表面R3,其引導光線至於此為凸鏡面的第二反射表面R8。然後第二反射表面R8將光線反射朝向於此為凹鏡面的第一反射表面R13。第一反射表面R13所反射的光線由第二平凸表面R18聚焦於感測器R21。
第一透鏡L1包含第一平凸表面R3及第一反射表面R13。第二透鏡L2包含第二平凸表面R18及第二反射表面R8。第一及第二透鏡L1及L2能以複製材料形成,也就是可利用母版而在基板G的個別表面R5及R6上被複製(例如模造、壓印、浮雕等)的材料。母版可形成為晶圓或是對各個表面及/或是各個透鏡先形成次母版,然後用以形成
陣列而創造母版。
第一及第二透鏡L1及L2可用不同的複製材料形成。用於第一及第二透鏡L1及L2的複製材料可為弱分散性的,而用於基板G的材料為高分散性的。色差只會因為第一及第二平凸表面R3及R18而產生,因為反射表面R8及R13的反射率於整個可見光波長範圍中為相對均勻的。若用於特定用途,則需要色調校正,可使用色調校正元件(例如繞射元件),及/或最後表面R18可具有負功率。
複製材料為可變形但可固化的材料,例如熱固性、紫外光(UV)固性、或是可射出模造之材料。複製材料的範例包含環氧化物/環氧丙烷、丙烯酸酯/丙烯酸甲酯、順丁烯二酸酯、硫醇/烯、乙烯乙醚、全氟環丁基、胺甲酸乙酯/丙烯酸酯/甲基丙烯酸甲酯、矽氧烷及其混合物。
母版可由各種能夠對微光學裝置提供足夠結構細部的材料所製成,且對多次使
用具有充分耐用性。例如,母版可由具有一些彈性,但具有充足的機械強度的材料形成,例如聚二甲矽氧(PDMS)或是鐵氟龍。
基板為剛性透明的材料,例如各種玻璃其中任一者。透鏡L1及L2可同時或是循序形成於基板G之上。基板G可為晶圓的一部份,且可在該晶圓上形成多數個第一及第二透鏡,然後將其分割之以形成多數個個別的摺疊光學裝置100。形成第一及第二透鏡L1及L2之後的殘餘複製材料可在分割之前被移除,以使分割易於進行,且能減少第一及第二透鏡L1及L2的應力。儘管所表示的第一及第二透鏡表面係分別由相同材料形成,但能以不同材料製造第一及第二透鏡表面,例如平凸表面R3、R18,及反射表面R8、R18皆可為不同材料。
於形成之後,第一及第二透鏡表面L1及L2可於對應於第一及第二反射部位R13及R8的個別部位鍍以反射材料,例如以金屬
噴濺之,而形成摺疊光學裝置100。當使用覆蓋玻璃CG時,覆蓋玻璃CG可為晶圓的一部份,該晶圓對準包含摺疊光學裝置100的一晶圓,或是可為設置於分割之後的個別摺疊光學裝置100上。
感測器R21為揀選過,且在分割之前或是之後被放置於相鄰各個摺疊光學裝置100(亦即對向的透鏡表面R18)的個別感測器,或是可為晶圓的感測器陣列的一部分,該晶圓對準包含個別光學裝置100的一晶圓。感測器R21包含固態偵測器,例如CCD、CMOS等,及微透鏡陣列。無論在何種情況中,具有或是不具有覆蓋玻璃CG的感測器基板/晶圓將沿著z軸,利用連接材料(例如玻璃熔合等)固定於摺疊光學裝置基板/晶圓。
以下將詳細說明摺疊光學裝置的特定設計範例。
表面R3、R8、R13及R18為非球狀,且由以下球狀式所定義:
Z為從非球狀透鏡表面的距離光學軸Y的一點直到非球狀表面頂點的切平面的長度(mm),C為非球狀透鏡表面於光學軸上的曲率,Y為距離光學軸的距離(mm),K為二次曲線常數,A_i為第i個非球狀係數,並加總偶數數目i。
參照圖2A及2B為顯示光學裝置100的特定範例,其可用於具有VGA感測器(且其像素尺寸為1.4微米、F數字為2.9)的相機系統。在圖2A中,表1從物體側列出表面數目、靠近光學軸的各個表面的曲率半徑R(mm)、表面之間的距離、透鏡直徑、用於各個透鏡的材料。在圖2B中,表2_3、表2_8、表2_13及表2_18分別列出用於非球狀表面R3、R8、R13及R18的i=2、4、6、8、10、12、14、16的常數A_i之值。
根據特定實施例,所使用的材料可滿足n1=n2<n3,例如n1=n2=1.52,n3=1.56,
其中物體側的第一分散材料DISP1具有之折射率為n1,基板材料SUB具有之折射率為n2,影像側的第二分散材料DISP2具有之折射率為n3。第一分散材料DISP1具有之Abbe數為50.9,基板材料SUB具有之Abbe數為62,第二分散材料DISP2具有之Abbe數為36。此外,整個透鏡系統的焦距長度可為f=1mm,且總軌跡長度TTL=1mm。當使用表1所指示的覆蓋玻璃時,TTL/影像尺寸=0.89。
參照圖3為根據一實施例顯示雙重相機系統200的橫剖面圖。雙重相機系統200包含具有折疊光學裝置的第一相機210及具有折疊光學裝置的第二相機250。此種雙重相機系統200可形成3D相機的一部分,其中兩個聚光透鏡模擬人眼,且為適當分隔,例如相距6-7cm。兩個影像感測器可被製造於單一晶片上,因此,其之距離遠小於聚光透鏡之間的距離。
如圖3所示,第一及第二相機210、
250可為彼此的鏡像,且可包含圖1之摺疊光學裝置100。第一及第二相機210、250可形成為彼此相鄰,且係沿著共用的基板220、230的y軸而分離。第一及第二相機如參照圖1之上述而作用,而不再重複說明細節。
共用基板220、230可來自個別沿著z軸固定的晶圓,例如來自各個雙重相機的共用基板的平面周邊區域,以形成多數個雙重相機200。接著固定的晶圓可沿著z軸被分割以形成個別的雙重相機200。
使用單一基板上的摺疊光學裝置100可使較薄的透鏡組件及減少相機的成本為可能,但實施例不限於所述者。例如,第一透鏡L1可形成於第一基板的表面上,第二透鏡L2可形成於第二基板的表面上。基板可沿著z軸以晶圓位階固定,然後在固定感測器之前或是之後被分割。
如上所述,摺疊光學裝置需要具有部分圖案化孔徑的複合透鏡形狀。除了上述的
複製之外,相同的光學表面可藉由過模造而形成。參照圖4顯示將製造的複合透鏡300的橫剖面。如圖4所示,相當於圖1中的第一透鏡形狀L1的複合透鏡300包含基板320的第一支撐表面322上的第一透鏡表面302及第二透鏡表面304。第一透鏡表面302為透明的,第二透鏡表面上具有反射塗佈306。
參照圖5A至5C為根據一實施例,顯示用以製造圖4的複合透鏡形狀的過模造方法的階段的橫剖面圖。如圖5A至5C所示,圖4A的複合透鏡形狀300可藉由複製兩種單純透鏡形狀而形成。
明確而言,如圖5A所示,第一簡單透鏡形狀312可由第一材料形成(例如複製)於基板320上。如圖5B所示,反射塗佈可為部份圖案化於第一簡單透鏡形狀312上,以設置第二透鏡表面304的反射塗佈306。然後,如圖5C所示,可過模造其上具有反射塗佈306的第一簡單透鏡表面312,且利用第
二材料而形成第二簡單透鏡形狀314。因此,第一透鏡表面302可藉由組合其上不具有反射塗佈的第一簡單透鏡形狀312及於其上過模造第二簡單透鏡形狀而實現。第一及第二材料可為不同,如圖5C所示,或者可為相同。
圖6A至6D為根據另一實施例,顯示用以製造圖4的複合透鏡形狀的過模造方法的階段橫剖面圖。參照圖6A至6D所示,圖4的複合透鏡形狀可藉由在第一種單純透鏡形狀上過模造第二種單純透鏡形狀而形成。
明確而言,參照圖6A所示,可藉由例如複製而在基板320上形成第一簡單透鏡形狀312。如圖6B所示,第一簡單透鏡形狀312可轉移至基板320以形成一體的第一簡單透鏡形狀313。然後,如圖6C所示,於一體的第一簡單透鏡形狀313上部分圖案化反射塗佈,以設置第二透鏡表面304的反射塗佈306。接著,如圖6D所示,其上具有反射塗佈306的一體的第一簡單透鏡形狀313可
藉由第二簡單透鏡形狀314而過模造。因此,可藉由使一體的第一簡單透鏡表面313其上不具有反射塗佈及於其上過模造第二簡單透鏡形狀314而實現第一透鏡表面302。
取決於特殊設計,第一及第二簡單透鏡形狀可為相同材料或是不同材料。更進一步,順序及結構亦可用於其他多種設計,例如可藉由重複過模造步驟的數目及部分孔洞而縮放之。
實施例係有關於以摺疊光學裝置為基礎的單一複合透鏡,其適用於利用固態成像裝置的可攜式設備,例如相機電話或是類似裝置。與習知的光學系統相比,根據實施例之成像透鏡組件的元件數目可減少至一個,同時能提供多於兩個具有光功率的光學表面。因此,可得到產生較薄及/或較廉價的相機的較薄及/或較廉價的透鏡組件。
實施例亦有關於在支撐基板的相同支撐表面上形成其中具有光功率的兩個透鏡
表面。其中具有光功率的兩個透鏡表面可利用於支撐基板上的單一複製步驟、多重平行複製步驟、或是過模造而形成。因此,與設置相同數目的支撐表面的習知光學系統相比,可以藉由多個具有光功率的表面而提升效能,同時降低整體光學系統的成本及厚度。
在圖式中,誇張了層、區域、基板等的厚度以清楚表現。應了解者為,當說明元件(例如層、區域、基板)為位於另一元件「之上」時,可為直接設置於其他元件之上,或者可能有中介元件出現。相比之下,當元件或層被稱為「直接位於上方」、「直接連接於」或是「直接耦接於」另一元件或是層,則不會有中介元件或是層出現。更進一步,應了解者為,當層、區域或是基板被稱為位於另一層「下方」或是「上方」時,可為直接位於下方或是上方,亦可出現一或更多中介層、區域、基板。此外,亦應了解者為,當層被稱為位於兩層「之間」時,其可為該
二層之間的唯一層,或是會出現一或更多中介層。更進一步,當說明一單元「包含」一組成元件時,代表該單元可能更包含除了指定元件的其他組成元件,除非有特別說明不包含。相似的標號指的是相似的元件。此處所使用之術語「及/或」包含一個或更多個相關列舉項目的任一者及全部組合。
儘管於此處使用「第一」、「第二」等術語來說明多個元件、區域、基板或是層,但不應侷限於該等術語。其之用途僅限於區別元件、區域、基板或是層。因此,此處所述的第一元件、區域、基板或是層可被稱為第二元件、區域、基板或是層,但仍不脫離例示性實施例的教示。
已於此處揭示例示性實施例,儘管其中使用特定術語,但應將其解讀為總括性及說明性的,而並非用以限制。儘管為了說明之目的而揭示特定的複合透鏡設計,但熟知本技藝者當可了解,在不脫離例示性實施例
的精神及範圍之內,可作出各種形式及細節的改變。例如,只有三個表面之中具有光功率及/或最後表面提供負功率。
10‧‧‧相機系統
100‧‧‧摺疊光學裝置
200‧‧‧雙重相機
210‧‧‧第一相機
220‧‧‧基板
230‧‧‧基板
250‧‧‧第二相機
300‧‧‧複合透鏡形狀
302‧‧‧第一透鏡表面
304‧‧‧第二透鏡表面
306‧‧‧反射塗佈
312‧‧‧第一簡單透鏡形狀
313‧‧‧第一簡單透鏡形狀
314‧‧‧第二簡單透鏡形狀
320‧‧‧基板
322‧‧‧第一支撐表面
G‧‧‧基板
L1‧‧‧第一透鏡
L2‧‧‧第二透鏡
L3‧‧‧第三透鏡
L4‧‧‧第四透鏡
R3‧‧‧第一平凸表面
R5‧‧‧第一表面
R6‧‧‧第二表面
R8‧‧‧第二反射表面
R13‧‧‧第一反射表面
R18‧‧‧第二平凸表面
R21‧‧‧感測器
熟知本技藝者當可藉由參照附圖所述的說明而更了解上述及其他例示性實施例的特徵及優點,於附圖中:圖1為根據例示性實施例顯示的包含摺疊光學裝置的相機系統的橫剖面圖;圖2A及2B為根據例示性實施例顯示的使用摺疊光學裝置的相機系統的特定範例的表格;圖3為根據例示性實施例顯示的包含摺疊光學裝置的雙重相機系統的橫剖面圖;圖4為根據實施例顯示的用於摺疊光學裝置中的光學元件的橫剖面圖;圖5A至5C為根據實施例顯示的用以製造圖4所示的光學元件的方法階段橫剖面圖;及圖6A至6D為根據另一實施例顯示的用以製造圖4所示的光學元件的方法階段橫
剖面圖。
10‧‧‧相機系統
R13‧‧‧反射表面
100‧‧‧複合透鏡(摺疊光學裝置)
G‧‧‧基板
R18‧‧‧平凸表面
R21‧‧‧感測器
L2‧‧‧透鏡
R8‧‧‧反射表面
R6‧‧‧平坦平行表面
R5‧‧‧平坦平行表面
R3‧‧‧平凸表面
A1‧‧‧孔徑闌
L1‧‧‧透鏡
Claims (24)
- 一種相機系統,包含:一光學組件,包含一摺疊光學裝置,該摺疊光學裝置包含:一透明支撐基板,一第一透鏡表面,設於該透明支撐基板的一第一表面上,及一第二透鏡表面,設於該透明支撐基板的該第一表面上,該第一及第二透鏡表面其中至少一者包含一複製材料;及一感測器,自該光學組件循序接收入射於該第一及第二透鏡表面上的光線。
- 如申請專利範圍第1項所述的相機系統,更包含:另一支撐基板,沿著一z軸固定於該支撐基板,該另一支撐基板包含一反射表面。
- 如申請專利範圍第1項所述的相機系統,其中該第一透鏡表面為平凸表面,且該第二透鏡表面具反射性。
- 如申請專利範圍第1項所述的相機系統,其中該光學組件更包含一第三透鏡表面,設於該透明支撐基板的一第二表面,該第二表面係對向於該第一表面,該感測器從該第一、第三及第二透鏡表面循序接收光線。
- 如申請專利範圍第4項所述的相機系統,其中該第一透鏡表面為一第一材料,該第二透鏡表面為一第二材料,且該第三透鏡表面為不同於該第一材料的一第三材料。
- 如申請專利範圍第5項所述的相機系統,其中該第二材料與該第一材料相同,該第一材料及該基板具有實質相同的折射率,且該第三材料的折射率大於該第一材料及該基板的折射率。
- 如申請專利範圍第4項所述的相機系統,其中該光學組件更包含一第四透鏡表 面,設於該透明支撐基板的該第二表面上,該感測器自該光學組件循序接收入射於該第一、第三、第二及第四表面上的光線。
- 如申請專利範圍第7項所述的相機系統,其中:該第一透鏡表面為一第一平凸表面,該摺疊光學裝置的一孔徑光闌係位於該第一平凸表面,該第二透鏡表面為一第一凹面反射表面,該第三透鏡表面為一第二平凸表面,及該第四透鏡表面為一第二凸面反射表面。
- 如申請專利範圍第7項所述的相機系統,其中:該第一至第四表面皆為非球狀表面,且皆具有光功率,僅有該第一平凸表面具有一正圓錐常數。
- 如申請專利範圍第1項所述的相機系統,其中該感測器包含一固態偵測器及一微透鏡陣列。
- 如申請專利範圍第1項所述的相機系統,更包含:一第三透鏡表面及一第四透鏡表面,設於該基板的該第一表面上,及另一感測器,用以自該光學組件循序接收入射於該第三及第四表面的光線。
- 如申請專利範圍第11項所述的相機系統,其中該第三及第四透鏡表面具有該第一及該第二透鏡表面的鏡像。
- 一種相機系統的製造方法,該方法包含:於一透明支撐基板的一第一表面上形成一第一透鏡表面; 於一透明支撐基板的該第一表面上形成一第二透鏡表面,該第一及該第二透鏡表面的形成至少其中一者包含複製(Replicating);及設置一感測器,其用以接收循序入射於該第一及第二透鏡表面的光線。
- 如申請專利範圍第13項所述的製造方法,其中,形成該第二透鏡表面包含:於該透明支撐基板上形成該第二透鏡表面;圖案化一反射材料於該第二透鏡表面的一部份中;及於圖案化該反射材料之後,在該第二透鏡表面上複製該第一透鏡表面。
- 如申請專利範圍第14項所述的製造方法,其中,形成該第二透鏡表面包含以一第一材料複製該第二透鏡表面。
- 如申請專利範圍第15項所述的方法,其中,形成該第一透鏡表面包含以不同於該第一材料的一第二材料複製該第一透鏡表面。
- 如申請專利範圍第14項所述的製造方法,其中,形成該第二透鏡表面包含轉移該第二透鏡表面至該透明支撐基板。
- 如申請專利範圍第13項所述的製造方法,更包含在該透明支撐基板的一第二表面上形成一第三透鏡表面,該第二表面係對向於該第一表面,該感測器自該第一、第三及第二透鏡表面循序接收光線。
- 如申請專利範圍第18項所述的製造方法,更包含在該透明支撐基板的一第二表面上形成一第四透鏡表面,該感測器自光學組件接收循序入射於該第一、第三、第二及第四透鏡表面的光線。
- 如申請專利範圍第18項所述的製造方法,其中該第一透鏡表面為以一第一材料形成,一第二透鏡表面為以一第二材料形成,且該第三透鏡表面為以不同於該第一材料的一第三材料形成。
- 如申請專利範圍第13項所述的製造方法,其中,形成該第一及第二透鏡表面包含於一第一晶圓上同時形成多數個該第一及第二透鏡表面其中至少一者。
- 如申請專利範圍第21項所述的製造方法,其中,設置該感測器包含:於一第二晶圓上設置多數個感測器;對準及固定該第一及第二晶圓;及分割該第一及第二晶圓以形成個別相機。
- 如申請專利範圍第22項所述的製造方 法,其中,個別相機為雙重相機,包含兩個第一透鏡表面、兩個第二透鏡表面及兩個感測器。
- 如申請專利範圍第13項所述的製造方法,其中,形成該第一及第二透鏡表面包含以一第一材料形成該第一透鏡表面及以不同於該第一材料的一第二材料形成該第二透鏡表面。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US21308509P | 2009-05-05 | 2009-05-05 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW201109816A TW201109816A (en) | 2011-03-16 |
TWI454822B true TWI454822B (zh) | 2014-10-01 |
Family
ID=42260307
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW099114475A TWI454822B (zh) | 2009-05-05 | 2010-05-05 | 摺疊光學裝置、包含該摺疊光學裝置的相機系統及相關方法。 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8391705B2 (zh) |
TW (1) | TWI454822B (zh) |
WO (1) | WO2010129039A1 (zh) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010129039A1 (en) * | 2009-05-05 | 2010-11-11 | Tessera Technologies Hungary Kft. | Folded optic, camera system including the same, and associated methods |
US20150109456A1 (en) * | 2012-01-23 | 2015-04-23 | Flir Systems, Inc. | Tir imaging lens, image capturing system having the same, and associated methods |
US9348120B2 (en) | 2012-01-23 | 2016-05-24 | Flir Systems Trading Belgium Bvba | LWIR imaging lens, image capturing system having the same, and associated method |
US20130208353A1 (en) | 2012-01-23 | 2013-08-15 | Jeremy Huddleston | Lwir imaging lens, image capturing system having the same, and associated methods |
KR20160091085A (ko) | 2015-01-23 | 2016-08-02 | 삼성전자주식회사 | 반사 굴절 광학계 및 이미지 촬영 장치 |
EP3623857B1 (en) * | 2015-02-27 | 2022-10-26 | FotoNation Limited | An optical system for an image acquisition device |
FR3042911B1 (fr) * | 2015-10-22 | 2018-03-16 | Irlynx | Systeme optique pour imageur thermique |
KR102561935B1 (ko) | 2016-02-03 | 2023-08-01 | 삼성전기주식회사 | 카메라 모듈 |
US9967547B2 (en) | 2016-06-08 | 2018-05-08 | Qualcomm Incorporated | Wafer level optics for folded optic passive depth sensing system |
US9986223B2 (en) | 2016-06-08 | 2018-05-29 | Qualcomm Incorporated | Folded optic passive depth sensing system |
JP7005207B2 (ja) | 2017-07-26 | 2022-01-21 | キヤノン株式会社 | 光学系、それを備える撮像装置及び投影装置 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1371010B1 (en) * | 2001-03-08 | 2008-08-27 | Hand Held Products, Inc. | Optical reader imaging module |
TW200837478A (en) * | 2007-02-26 | 2008-09-16 | Pentax Corp | Imaging unit and mobile electronic device |
US20090251224A1 (en) * | 2007-01-31 | 2009-10-08 | Denatale Jeffrey Frank | Compact optical assembly for chip-scale atomic clock |
TW201008063A (en) * | 2008-04-30 | 2010-02-16 | Corning Inc | Optical package having deformable mirrors for focus compensation |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5300263A (en) * | 1992-10-28 | 1994-04-05 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Method of making a microlens array and mold |
US5768023A (en) * | 1994-06-29 | 1998-06-16 | Fujitsu Limited | Optical apparatus |
US5978015A (en) * | 1994-10-13 | 1999-11-02 | Minolta Co., Ltd. | Stereoscopic system with convergence and dioptric power adjustments according to object distance |
US5886822A (en) * | 1996-10-08 | 1999-03-23 | The Microoptical Corporation | Image combining system for eyeglasses and face masks |
JP4751534B2 (ja) * | 2001-07-24 | 2011-08-17 | 大日本印刷株式会社 | 光学系及びそれを用いた装置 |
JP3913600B2 (ja) * | 2002-04-17 | 2007-05-09 | ホシデン株式会社 | 双方向光通信用光学部品 |
US7414661B2 (en) * | 2002-08-13 | 2008-08-19 | Micron Technology, Inc. | CMOS image sensor using gradient index chip scale lenses |
KR20070096020A (ko) * | 2002-09-17 | 2007-10-01 | 앤터온 비.브이. | 카메라 디바이스, 카메라 디바이스 제조 방법, 웨이퍼스케일 패키지 및 광학 어셈블리 |
JP2005062803A (ja) * | 2003-07-31 | 2005-03-10 | Olympus Corp | 撮像光学系及びそれを用いた光学装置 |
US7796187B2 (en) * | 2004-02-20 | 2010-09-14 | Flextronics Ap Llc | Wafer based camera module and method of manufacture |
KR100716829B1 (ko) * | 2005-08-10 | 2007-05-09 | 삼성전기주식회사 | 초박형 모바일 카메라 광학 렌즈 시스템 및 이를 이용한이미지 결상 방법 |
KR100867520B1 (ko) * | 2007-04-23 | 2008-11-07 | 삼성전기주식회사 | 결상 렌즈 및 그 제조 방법 |
WO2010129039A1 (en) * | 2009-05-05 | 2010-11-11 | Tessera Technologies Hungary Kft. | Folded optic, camera system including the same, and associated methods |
-
2010
- 2010-05-04 WO PCT/US2010/001311 patent/WO2010129039A1/en active Application Filing
- 2010-05-05 TW TW099114475A patent/TWI454822B/zh not_active IP Right Cessation
-
2011
- 2011-11-03 US US13/288,163 patent/US8391705B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1371010B1 (en) * | 2001-03-08 | 2008-08-27 | Hand Held Products, Inc. | Optical reader imaging module |
US20090251224A1 (en) * | 2007-01-31 | 2009-10-08 | Denatale Jeffrey Frank | Compact optical assembly for chip-scale atomic clock |
TW200837478A (en) * | 2007-02-26 | 2008-09-16 | Pentax Corp | Imaging unit and mobile electronic device |
TW201008063A (en) * | 2008-04-30 | 2010-02-16 | Corning Inc | Optical package having deformable mirrors for focus compensation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2010129039A1 (en) | 2010-11-11 |
US8391705B2 (en) | 2013-03-05 |
TW201109816A (en) | 2011-03-16 |
US20120099848A1 (en) | 2012-04-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI454822B (zh) | 摺疊光學裝置、包含該摺疊光學裝置的相機系統及相關方法。 | |
TWI541537B (zh) | 光學成像鏡頭及應用此鏡頭之電子裝置 | |
US20190170973A1 (en) | Lwir imaging lens, image capturing system having the same, and associated method | |
TWI578019B (zh) | 低剖面混合型透鏡系統及其製造方法 | |
US20190162937A1 (en) | Optical Assembly for a Compact Wide Field of View Digital Camera with Low First Lens Diameter to Image Diagonal Ratio | |
TWI521233B (zh) | 光學成像鏡頭及應用此鏡頭之電子裝置 | |
TW201020583A (en) | Optical lens system for taking image | |
TWI475252B (zh) | 可攜式電子裝置與其光學成像鏡頭 | |
US10782513B2 (en) | Total internal reflection aperture stop imaging | |
CN104142563B (zh) | 具有广视角的五个非球面表面晶片级透镜系统 | |
TW201100853A (en) | Optical lens system for taking image | |
TWI471593B (zh) | 光學成像鏡頭及應用此鏡頭之電子裝置 | |
TWI768105B (zh) | 光學成像模組、成像系統及其製造方法 | |
US10901189B2 (en) | Optical assembly for a compact wide field of view digital camera with low lateral chromatic aberration | |
EP3529656B1 (en) | Method of fabricating a multi-aperture system for foveated imaging and corresponding multi-aperture system | |
CN101776788A (zh) | 摄像用透镜组 | |
TWI610092B (zh) | 三表面寬視場透鏡系統 | |
US10409041B2 (en) | TIR imaging lens, image capturing system having the same, and associated methods | |
TWI567441B (zh) | 光學成像鏡頭及應用此鏡頭之電子裝置 | |
TWI624682B (zh) | 四表面窄視場複合透鏡 | |
US9912849B2 (en) | Mobile device and optical imaging lens thereof | |
CN101782677B (zh) | 四片式成像透镜组 | |
JP2011090018A (ja) | 撮像レンズ、撮像モジュール、撮像レンズの製造方法、および、撮像モジュールの製造方法 | |
TWI624683B (zh) | 六非球面透鏡 | |
TWM642445U (zh) | 光學成像系統 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees |