TWI596939B - 攝影模組 - Google Patents

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TWI596939B
TWI596939B TW105126059A TW105126059A TWI596939B TW I596939 B TWI596939 B TW I596939B TW 105126059 A TW105126059 A TW 105126059A TW 105126059 A TW105126059 A TW 105126059A TW I596939 B TWI596939 B TW I596939B
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陳勁甫
劉依佩
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采鈺科技股份有限公司
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Description

攝影模組
本發明主要關於一種攝影模組，尤指一種具有相差偵測自動對焦功能之攝影模組。
一般而言，數位相機利用影像感測器來感測入射光線並產生影像訊號，因此數位相機可根據影像訊號來產生一影像。
由於數位相機之持續發展，對於影響品質以及自動對焦速度越來越要求。相差偵測自動對焦技術(phase-difference-detection-autofocus technique)利用相差偵測像素(phase difference detection pixel)來形成一對影像。藉由測量兩影像之間的間距，可計算出一失焦(out-of-focus)距離。基於所計算出之移動距離，藉由調整透鏡之位置來直接實施對焦控制，其相對於對比自動對焦技術(contrast autofocus technique)具有較快之速度。
於一些例子中，相差偵測像素排列於一分離之自動對焦感測器。一般而言，數位相機具有一分光鏡分別將光線引導至影像感測器以及分離之自動對焦感測器。藉由比較兩感測器之影像之相差來執行自動對焦。
此外，於一些例子中，相差偵測像素整合於影像感測器中，並於這些相素中取得相差訊號，但於一視角上遮蔽 了部分之光線。因此，部分之入射光線並無法進入影像感測器，而是被引導開或是被遮蔽，進而降低了影像感測器之感光度(photosensitivity)，且影響了影像品質。
因此需要提供一個改進數位相機以及影像感測器之方案。於本發明中，影像感測器具有相差偵測自動對焦技術，且由於入射光線不會被分離或是遮蔽因此不會降低影像感測器之感光度。此外，藉由減少入射光線至差偵測像素之路徑的距離，增強了影像感測器之相差偵測像素的感光度。
本發明提供了一種攝影模組，用以強化影像感測器之感光度。
本發明提供了一種攝影模組，包括一透光板、一上感測層、以及一截光層。透光板包括一底面以及相反於該底面之一頂面。上感測層形成於該底面。截光層形成於該頂面，且包括一止擋材料以及穿透該止擋材料之複數個透光孔。
於一些實施例中，該上感測層包括一不可見光截斷層以及穿透該不可見光截斷層之複數個上感測單元。
於一些實施例中，該等上感測單元兩個為一組，每一組之該等上感測單元一起使用，其中每一組之該等上感測單元包括一第一上感測單元以及一第二上感測單元，該第一上感測單元用以產生一第一對焦訊號，且該第二上感測單元用以產生一第二對焦訊號，其中一處理模組根據該第一對焦訊號以及該第二對焦訊號取得一對焦值。
於一些實施例中，每一組之該等上感測單元定義 一不可見光截斷區域。每一該等不可見光截斷區域位於每一該等透光孔之上。每一該等不可見光截斷區域之面積大於每一該等透光孔之面積。每一該等不可見光截斷區域之中央對應於每一該等透光孔之中央。
於一些實施例中，該等上感測單元經由位於該上感測層下之一基材電性連接於一處理模組。
於一些實施例中，該等上感測單元為有機光二極體，且用以感測不可見光，其中該等上感測單元連接複數個透明導線，且該等上感測單元經由該等透明導線電性連接於一處理模組。
於一些實施例中，該不可見光為波長大於800nm之紅外線。該不可見光為波長小於400nm之紫外線。該透明導線之材質ITO。該等上感測單元之寬度約為該等透明導線之寬度的20倍。
於一些實施例中，感測裝置更包括一感測裝置、多個濾光單元以及多個微透鏡。感測裝置包括複數個下感測單元，用以產生影像訊號。濾光單元設置於該等下感測單元上。微透鏡設置於該等濾光單元上。上感測層位於該等微透鏡之上。
於一些實施例中，攝影模組更包括一透鏡位於該截光層之上。該上感測層包括複數個上感測單元，用以產生對焦訊號，且該透鏡根據該等對焦訊號移動。
綜上所述，入射光線通過保護結構至感測裝置，且保護結構之上感測層提供了相差偵測自動對焦功能。因此， 部分之入射光線並不會被引導至習知之自動對焦感測器，進而增進了感測裝置之感光度。此外亦增進了上感測層之感光度。
A1‧‧‧影像擷取裝置
A20‧‧‧鏡頭
A21‧‧‧透鏡殼體
A22‧‧‧透鏡組
A221‧‧‧透鏡
A222‧‧‧保護透鏡
A30‧‧‧攝影模組
A40‧‧‧處理模組
20‧‧‧感測裝置
21‧‧‧感測層
211‧‧‧基材
212‧‧‧下感測單元
22‧‧‧濾光單元
23‧‧‧微透鏡
30‧‧‧保護結構
31‧‧‧透光板
311‧‧‧底面
312‧‧‧頂面
32‧‧‧上感測層
321‧‧‧不可見光截斷層
321a‧‧‧不可見光截斷區域
322(322a、322b)‧‧‧上感測單元
33‧‧‧截光層
331‧‧‧止擋材料
332‧‧‧透光孔
L1、L2、L3、L4、L5‧‧‧光線
P1‧‧‧參考平面
S1‧‧‧空間
T1、T2‧‧‧寬度
w1‧‧‧透明導線
第1圖為根據本發明之一些實施例之一影像擷取裝置的示意圖。
第2圖為根據本發明之一些實施例之影像擷取裝置的系統圖。
第3A圖為根據本發明之一些實施例之保護結構的俯視圖。
第3B圖為根據本發明之一些實施例之上感測層的俯視圖。
第3C圖為根據本發明之一些實施例之截光層的俯視圖。
第4圖為根據本發明之一些實施例之上感測單元以及透明導線的示意圖。
第5圖為根據本發明之一些實施例之一影像擷取裝置的示意圖。
以下之說明提供了許多不同的實施例、或是例子，用來實施本發明之不同特徵。以下特定例子所描述的元件和排列方式，僅用來精簡的表達本發明，其僅作為例子，而並非用以限制本發明。例如，第一特徵在一第二特徵上或上方的結構之描述包括了第一和第二特徵之間直接接觸，或是以另一特徵設置於第一和第二特徵之間，以致於第一和第二特徵並不 是直接接觸。
此外，本說明書於不同的例子中沿用了相同的元件標號及/或文字。前述之沿用僅為了簡化以及明確，並不表示於不同的實施例以及設定之間必定有關聯。圖式中之形狀、尺寸、厚度、以及傾斜之角度可能為了清楚說明之目的而未依照比例繪製或是被簡化，僅提供說明之用。
第1圖為根據本發明之一些實施例之一影像擷取裝置A1的示意圖。第2圖為根據本發明之一些實施例之影像擷取裝置A1的系統圖。於一些實施例中，影像擷取裝置A1為一具有照相功能之一電子裝置，例如相機、行動電話、或是電腦。影像擷取裝置A1提供相差偵測自動對焦功能(phase-difference-detection-autofocus function)用以增加拍攝一物體之影像時之對焦速度。
影像擷取裝置A1包括一鏡頭A20、一攝影模組A30、以及一處理模組A40。鏡頭A20設置於攝影模組A30上。鏡頭A20包括一透鏡殼體A21以及一透鏡組A22。透鏡組A22設置於透鏡殼體A21內。
透鏡組A22包括一或多個透鏡A221以及一保護透鏡A222。透鏡A221用以將光線對焦於攝影模組A30。保護透鏡A222為一板狀結構，且用以保護透鏡A221。
攝影模組A30用以拍攝一物體之影像。處理模組A40電性連接於攝影模組A30以及鏡頭A20。於一些實施例中，處理模組A40為一處理晶片。
攝影模組A30包括一感測裝置20以及一保護結構 30。感測裝置20用影偵測一入射光線且根據照射於感測裝置20之光線產生影像訊號。保護結構30位於感測裝置20上。
於一些實施例中，感測裝置20可為互補式金屬氧化物半導體(CMOS，Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)感測器。於一些實施例中，感測裝置20為一前照式(FSI，Frontside illumination)、背照式(BSI，backside illumination)CMOS感測器、或是其他適合之感測器。
如第1圖所示，保護結構30與感測裝置20分離。換句話說，一空間S1位於保護結構30與感測裝置20之間。於一些實施例中，空間S1填充氣體或是透光材料。保護結構30用以保護感測裝置20，且提供相差偵測自動對焦功能。於一些實施例中，保護結構30為一板狀結構。
感測裝置20包括一感測層21、多個濾光單元22、以及多個微透鏡23。感測層21沿一參考平面P1延伸。感測層21可包括所有下列元件，但只要能達到感測層21之於使用上之目的，感測層21不需包括所有的下列元件。
感測層21包括一基材211以及多個下感測單元212。於一些實施例中，感測層21亦可選擇性地包括其他層，例如一介電層或是一抗反射層(圖未示)。
下感測單元212設置於基材211內。下感測單元212沿參考平面P1排列於一感測陣列。於一些實施例中，下感測單元212為光二極體。每一一下感測單元212用以感測光線且根據照射於其上之光線的強度產生一影像訊號。處理模組A40電性連接於下感測單元212，且接收影像訊號。處理模組A40可根據影 像訊號產生影像。
濾光單元22設置於感測層21上。濾光單元22沿平行於參考平面P1之一平面排列於一濾光陣列。每一濾光單元22設置於每一下感測單元212上。
每一濾光單元22允許一特定範圍內波長之光線通過。於一些實施例中，濾光單元22彩色濾光單元。濾光單元22包括紅光濾光單元、綠光濾光單元、以及藍光濾光單元。紅光濾光單元、綠光濾光單元、以及藍光濾光單元交錯排列於濾光陣列。
紅光濾光單元允許波長為620nm至750nm(紅光)的光線通過至下感測單元212。綠光濾光單元允許波長為495nm至570nm(綠光)的光線通過至下感測單元212。藍光濾光單元允許波長為425nm至495nm(藍光)的光線通過至下感測單元212。
微透鏡23對齊於濾光單元22。每一微透鏡23設置於濾光單元22中之一者上。微透鏡23排列於平行於參考平面P1之一平面上之一微透鏡陣列。微透鏡23用以將光線對焦於下感測單元212。
第3A圖為根據本發明之一些實施例之保護結構30的俯視圖。第3B圖為根據本發明之一些實施例之上感測層32的俯視圖。第3C圖為根據本發明之一些實施例之截光層33的俯視圖。保護結構30包括一透光板31、上感測層32、以及一截光層33。
透光板31為平行於參考平面P1之一板狀結構。於 一些實施例中，透光板31由玻璃所製成。透光板31具有一底面311以及相反於底面311之一頂面312。
上感測層32形成於底面311上且朝向感測裝置20。上感測層32位於微透鏡23之上。如第1圖所示，上感測層32與微透鏡23分離。空間S1位於上感測層32與微透鏡23之間。
上感測層32包括一不可見光截斷層321以及上感測單元322。不可見光截斷層321用以止擋光線之不可見部分，且允許光線之可見部分通過。不可見部分對應於波長大於800nm之紅外線或是波長小於400nm之紫外線。可見部分對應於可見光。於本實施例中，不可見部分對應於紅外線。
不可見光截斷層321環繞上感測單元322。上感測單元322為透明的。上感測單元322排列於一感測陣列。於一些實施例中，上感測單元322之尺寸大於下感測單元212之尺寸。上感測單元322之數目小於下感測單元212之數目。
於一些實施例中，上感測單元322為有機光二極體或是紅外線有機光二極體。上感測單元322用以根據照射於上感測單元322之光線產生對焦訊號。
於一些實施例中，上感測單元322用以感測紅外線或是紫外線。上感測單元322照射於上感測單元322之光線之不可見部分(紅外線部分或是紫外線部分)產生對焦訊號。處理模組A40電性連接於上感測單元322，且接收對焦訊號。
如第1、2、4圖所示，上感測單元322經由透明導線w1以及上感測層32下方之基材211電性連接於處理模組A40。於一些實施例中，上感測單元322之寬度T1約為20um。 透明導線w1之寬度T2約為1um。上感測單元322之寬度T1約為透明導線w1之寬度T2的20倍。寬度T1以及寬度T2於平行於如第1圖所示之參考平面P1的方向上被測量。
於一些實施例中，透明導線w1由ITO(Indium Tin Oxide)所製成。透明導線w1允許波長約為400nm至800nm的光線通過。透明導線w1之透光率約為90%。因此，上感測層32之漏光率(light loss)約小於1%。
截光層33形成於頂面312上。透鏡A221位於截光層33之上方。截光層33包括一止擋材料331以及多個透光孔332。止擋材料331位於上感測單元322上方。止擋材料331用以止擋光線之不可見部分，且允許光線之可見部分。
透光孔332穿過止擋材料331，且位於上感測層32之不可見光截斷層321之上方。透光孔332排列於一孔陣列。透光孔332允許光線之所有部分(可見及不可見部分)通過。於一些實施例中，只要止擋材料331或透光孔332之材料可止擋光線之不可見部分，止擋材料331或是透光孔332之材料可相同或是不同。
如第1、2圖所示，不可見光截斷層321包括不可見光截斷區域321a。上感測單元322包括一對上感測單元322a、322b。每一對上感測單元322a、322b具有不同之相差。每一不可見光截斷區域321a位於一對或是兩對上感測單元322a、322b之間。每一透光孔332位於每一不可見光截斷區域321a上。不可見光截斷區域321a之面積大於透光孔332之面積。
如第1圖所示，藉由上感測層32以及截光層33，光 線L1之不可見部分於光線L1照射於感測裝置20上之前被止擋。因此，影像之品質不被光線L1之不可見部分所影響。
於一些實施例中，上感測單元322為相差偵測像素。相差偵測自動對焦技術利用上感測單元322形成一對影像。
如第1、2圖所示，一光線L2可通過透光孔332後，通過上感測單元322a，由於光線L2並不通過止擋材料331，因此光線L2之不可見部分並不會被止擋。換句話說，照射於上感測單元322a之光線L2包括了可見與不可見部分。
上感測單元322a根據照射於上感測單元322a之光線L2之不可見部分產生第一對焦訊號。再者，光線L2之可見部分通過上感測層32、微透鏡23、以及濾光單元22，且照射於下感測單元212。
同理，光線L3通過相同之透光孔332後，通過上感測單元322b。由於光線L3並不通過止擋材料331，因此光線L3之不可見部分並不會被止擋。換句話說，照射於上感測單元322b之光線包括可見與不可見部分。上感測單元322b根據照射於上感測單元322b上之光線L3之不可見部分產生第二對焦訊號。此外，光線L3之可見部分通過上感測層32、微透鏡23、以及濾光單元22，照射於下感測單元212。
如第5圖所示，光線L4包括可見與不可見部分。光線L4之可見與不可見部分通過透光孔332。光線L4之不可見部分照射於不可見光截斷層321，且被不可見光截斷層321所止擋。光線L4之可見部分通過不可見光截斷層321、微透鏡23、濾光單元22，且照射於下感測單元212。
再者，光線L5包括可見與不可見部分。光線L5之不可見部分照射於止擋材料331，且被止擋材料331所止擋。光線L5之可見部分通過止擋材料331、上感測單元322a(或上感測單元322b)、微透鏡23、以及濾光單元22，照射於下感測單元212。
處理模組A40根據第一對焦訊號以及第二對焦訊號取得對焦值。之後，處理模組A40根據對焦值控制透鏡組A22以將透鏡A221相對於感測裝置20移動。
再者，由於光線L2、L3之可見部分通過上感測單元322a、322b，影像品質不會被上感測單元322a、322b所影響。
綜上所述，入射光線通過保護結構至感測裝置，且保護結構之上感測層提供了相差偵測自動對焦功能。因此，部分之入射光線並不會被引導至習知之自動對焦感測器，進而增進了感測裝置之感光度。此外亦增進了上感測層之感光度。
上述已揭露之特徵能以任何適當方式與一或多個已揭露之實施例相互組合、修飾、置換或轉用，並不限定於特定之實施例。
本發明雖以各種實施例揭露如上，然而其僅為範例參考而非用以限定本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾。因此上述實施例並非用以限定本發明之範圍，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
A1‧‧‧影像擷取裝置
A20‧‧‧鏡頭
A21‧‧‧透鏡殼體
A22‧‧‧透鏡組
A221‧‧‧透鏡
A222‧‧‧保護透鏡
A30‧‧‧攝影模組
A40‧‧‧處理模組
20‧‧‧感測裝置
21‧‧‧感測層
211‧‧‧基材
212‧‧‧下感測單元
22‧‧‧濾光單元
23‧‧‧微透鏡
30‧‧‧保護結構
31‧‧‧透光板
311‧‧‧底面
312‧‧‧頂面
32‧‧‧上感測層
321‧‧‧不可見光截斷層
321a‧‧‧不可見光截斷區域
322(322a、322b)‧‧‧上感測單元
33‧‧‧截光層
331‧‧‧止擋材料
332‧‧‧透光孔
L1、L2、L3‧‧‧光線
P1‧‧‧參考平面
S1‧‧‧空間

Claims (10)

  1. 一種攝影模組，包括：一透光板，包括一底面以及相反於該底面之一頂面；一上感測層，形成於該底面；以及一截光層，形成於該頂面，包括一止擋材料以及穿透該止擋材料之複數個透光孔。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之攝影模組，其中該上感測層包括一不可見光截斷層以及穿透該不可見光截斷層之複數個上感測單元。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之攝影模組，其中該等上感測單元兩個為一組，每一組之該等上感測單元一起使用，其中每一組之該等上感測單元包括一第一上感測單元以及一第二上感測單元，該第一上感測單元用以產生一第一對焦訊號，且該第二上感測單元用以產生一第二對焦訊號，其中一處理模組根據該第一對焦訊號以及該第二對焦訊號取得一對焦值。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之攝影模組，其中該不可見光截斷層定義一不可見光截斷區域，位於該等上感測單元之間，且每一該等不可見光截斷區域位於每一該等透光孔之下。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之攝影模組，其中每一該等不可見光截斷區域之面積大於每一該等透光孔之面積，且每一該等不可見光截斷區域之中央對應於每一該等透光孔之中央。
  6. 如申請專利範圍第2項所述之攝影模組，其中該等上感測單元為有機光二極體，且用以感測不可見光，其中該等上感測單元連接複數個透明導線，且該等上感測單元經由該等透明導線電性連接於一處理模組。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之攝影模組，其中該不可見光為波長大於800nm之紅外線。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之攝影模組，其中該透明導線之材質為ITO，且該等上感測單元之寬度約為該等透明導線之寬度的20倍。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之攝影模組，更包括：一感測裝置，包括複數個下感測單元，用以產生影像訊號；複數個濾光單元，設置於該等下感測單元上；以及複數個微透鏡，設置於該等濾光單元上，一透鏡，位於該截光層之上，其中該上感測層，位於該等微透鏡之上，且包括複數個上感測單元，用以產生對焦訊號，其中該透鏡根據該等對焦訊號移動。
  10. 一種攝影模組，包括：一透光板，包括一底面以及相反於該底面之一頂面；一上感測層，形成於該底面，且包括一不可見光截斷層以及複數個上感測單元穿透該不可見光截斷層；以及一截光層，形成於該頂面，包括一止擋材料以及穿透該止擋材料之複數個透光孔。
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