TWI738259B - 組合光場相機和高解析度相機之相機模組及其使用晶圓級整合製程之方法 - Google Patents

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Abstract

相機模組具有光場相機和高解析度相機，光場相機具有影像感測器上方的多透鏡陣列。光場相機具有與高解析度相機的透鏡元件處於同一水平面的透鏡元件，透鏡元件承載光圈。光場相機的多透鏡陣列在影像感測器上方、與高解析度相機的平坦透明板處於同一水平面。透過接合模塑的透鏡板和間隔板來同時製作相機透鏡立方體，透鏡板和間隔板包括具有上光場相機透鏡元件和上高解析度相機透鏡元件且具有應用的光圈的上透鏡板、多個間隔板和微透鏡板，微透鏡板在光場相機中承載微透鏡陣列，微透鏡板在高解析度相機的區域中是平坦且透明的。

Description

組合光場相機和高解析度相機之相機模組及其使用晶圓級整合製 程之方法
本發明涉及光場相機技術領域，特別涉及使用晶圓級(wafer-level)整合製程的光場相機及方法。
光場(light-field)相機，也稱為全光相機(plenoptic cameras)，能捕獲比標準相機所捕獲的資訊更多的資訊。它們可以捕獲有關場景中的光強度以及光線在空間中行進的方向的資訊。可以對光場相機影像進行處理，以生成像在幾個不同的焦距下拍攝的影像，或者以增強影像的焦距深度(depth of focus)，或者以允許選擇地減小焦距深度來使距相機一定距離(不同於期望物體的距離)的物體變得模糊。
一些光場相機100(包括1908年的原始Lippmann設計)在膠片106或影像感測器(現有技術)之前具有微透鏡陣列104，如圖1所示。聚焦透鏡102將來自場景110的光聚焦到微透鏡陣列104上並且從那裡到達膠片106。透鏡102、微透鏡陣列104和膠片106或影像感測器被安裝在不透明鏡筒108中。
我們已經將晶圓級影像光學感測器製造技術應用於光場相機的製造。
相機模組具有(一個或多個)光場相機和(一個或多個)高解析度相機，(一個或多個)光場相機在影像感測器上方具有多透鏡(multi-lens)陣列。(一個或多個)光場相機具有與高解析度相機的透鏡元件處於同一水平面的 透鏡元件，透鏡元件承載光圈。光場相機的多透鏡陣列在影像感測器上方、與高解析度相機的平坦透明板處於同一水平面。
透過接合模塑的透鏡板和間隔板來同時製作相機的透鏡立方體。透鏡板和間隔板包括具有上光場相機透鏡元件和高解析度相機透鏡元件且具有應用的光圈的上透鏡板、多個間隔板、在光場相機中承載微透鏡陣列的微透鏡板。微透鏡板是平坦的、透明的且在高解析度相機的區域中有防反射塗層。
100:光場相機
104:微透鏡陣列
102:聚焦透鏡
110:場景
106:膠片
108:鏡筒
150、202:光場相機
152、204:高解析度傳統相機
206、208:影像感測器
210:黑光吸收材料
212、214:透鏡立方體
306:模塑
220:上透鏡板
222:上光場相機透鏡元件
224:上高解析度相機透鏡元件
226:不透明光圈材料
228:上光場光圈開口
230:上高解析度相機光圈開口
232:間隔板
233:透明板
235:不透明材料層
234、236:光圈開口
238:第二間隔板
252:微透鏡板
256:區域
242:下光場透鏡元件
260:第四間隔板
244:下高解析度透鏡元件
265:遮光罩
302、304、306、308、310、312、314、316、318、320、322、324、326、332、330、334、336:步驟
500:實施例
501、502、503、504、505、506、507、508、510、520、530:步驟
圖1是傳統光場相機的現有技術示意圖。
圖2和3分別是成對的光場相機和高解析度相機的鏡頭和側視圖。
圖4是製作光場相機的製造方法的局部流程圖。
圖5是使用來自光場相機和高解析度相機的陣列的影像進行影像處理的局部流程圖。
此處本發明將針對發明具體實施例及其觀點加以詳細描述，此類描述為解釋本發明之結構或步驟流程，其係供以說明之用而非用以限制本發明之申請專利範圍。因此，除說明書中之具體實施例與較佳實施例外，本發明亦可廣泛施行於其他不同的實施例中。以下藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技術之人士可藉由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之功效性與其優點。且本發明亦可藉由其他具體實施例加以運用及實施，本說明書所闡述之各項細節亦可基於不同需求而應用，且在不悖離本發明之精神下進行各種不同的修飾或變更。
兩相機模組被同時形成並且從晶圓級積體光學器件切割而成，該 兩相機模組具有1×2佈局，並且包括光場相機150(圖2)、202(圖3)和高解析度傳統相機152(圖2)、204(圖3)的相機對。在可替換實施例中，類似地形成2×2或1×3、4×4、或3×3相機模組，具有各種數量的高解析度相機和光場相機；例如具有4個相機的2×2矩形模組可以具有2個光場相機和2個高解析度相機、或者1個光場相機和3個高解析度相機。具有相關聯的納米透鏡的集成影像感測器206位於光場相機202的適當像平面處。第二影像感測器陣列208在高解析度傳統相機204的焦平面處與之並排放置。光場相機202和傳統相機204由黑光吸收材料210隔開。同時形成的光場透鏡立方體212和高解析度透鏡立方體214被應用在影像感測器陣列206、208的頂部上。
形成透鏡立方體212、214的矩形陣列，其中陣列的每個立方體透過疊加一系列模塑板而同時形成，每個模塑板承載透鏡、間隔件或類似結構的陣列。這些透鏡和間隔板被接合或附接在一起以形成透鏡立方體。
參考圖3和圖4，形成光場相機和高解析度相機(步驟300)，其開始於製造集成影像感測器的晶圓(步驟302)，該晶圓具有與影像感測器的每個光電二極體相關聯的集成納米透鏡。這透過使用CMOS影像感測器領域中已知的標準影像感測器製造製程來執行。
透鏡立方體212、214被形成透鏡立方體(步驟304)作為透鏡立方體的晶圓。形成透鏡立方體的步驟304，開始於模塑上透鏡板220(步驟306)，上透鏡板220具有用於每個相機對的上光場相機透鏡元件222和上高解析度相機透鏡元件224。上光場相機透鏡元件222和上高解析度相機透鏡元件224可以但不必具有相同的曲率、透鏡厚度或形狀。在特定實施例中，上透鏡板220的上高解析度相機透鏡元件包括多於一個焦距的上高解析度相機透鏡元件，使得高解析度相機可以形成為具有選自近焦、遠焦和中焦的多於一個聚焦範圍。
接下來，在上透鏡板220上沉積一層不透明光圈材料226，諸如鉻金屬化層或黑色光阻，並且在不透明光圈材料226中形成上光場光圈開口228 和上高解析度相機光圈開口230。接下來，於步驟310形成間隔板232並且將間隔板232附接到上透鏡板的底部。在特定實施例中，上光場光圈開口228和上高解析度光圈開口230具有不同的直徑。
於步驟312，透過在透明板233上沉積不透明材料層235，並且分別遮罩和蝕刻用於光場相機和高光解析度相機的光圈開口234、236，從平坦的、防反射塗敷的透明板233形成光圈板。在實施例中，用於光場相機和高解析度相機的光圈尺寸可以不同。在特定實施例中，不透明材料是鉻或黑色光阻。在可替換實施例中，使用中心模塑的透鏡板代替平板233，當相機完成時，形成用於光場相機和高解析度相機中的每個的三元件透鏡，而不是兩元件透鏡。然後將形成的光圈板233附接到間隔板232的底部。
於步驟314，形成第二間隔板238，並且將第二間隔板238附接到光圈板的底部。
於步驟316，第二透鏡板240被與光場相機下透鏡元件242和高解析度相機元件244一起模塑，並且不透明黑色材料層245被沉積在其上並且被遮罩以形成第三對光圈246、248。然後於步驟318，將第二透鏡板240附接到第二間隔板238的底部。
於步驟320，形成第三間隔板250，並且將第三間隔板250附接到第二透鏡板240的底部。
模塑一個微透鏡板252，微透鏡板252在光場相機202的光路區域中承載多個微透鏡254的陣列。微透鏡板是平坦的、透明的且用防反射塗層處理，其中微透鏡板用作高解析度相機204的區域256中的透明平板。微透鏡板252的透明平坦部分形成對應於微透鏡板252的位於光場相機204的透鏡元件242下方的微透鏡承載部分、並且與之處於同一水平面的透明板。
於步驟326，形成第四間隔板260，並且將第四間隔板260附接 到微透鏡板252的底部。
接下來，於步驟332，用可溶膠將組裝的透鏡立方體附接到載體晶圓(未顯示)，並且在各個透鏡系統之間切開溝槽，各個透鏡系統諸如由上光場相機鏡頭元件222、下光場透鏡元件242、微透鏡陣列板252以及周圍間隔件形成的透鏡系統，以及包括上高解析度透鏡元件224和下高解析度透鏡元件244以及周圍間隔件的高解析度相機的透鏡系統。然後用黑色光阻或黑色相機間遮光罩265填充這些溝槽。
然後，透過鋸成多個2×1模組化透鏡立方體來將透鏡立方體的晶圓切成小塊，其各自具有一個具有上光場透鏡元件222、下光場透鏡元件242和微透鏡陣列板252的光場透鏡立方體以及一個具有上高解析度透鏡元件224和下高解析度透鏡元件244的高解析度透鏡立方體。在可替換實施例中，將透鏡立方體晶圓切成多個2×2模組化透鏡立方體，其各自具有兩個光場透鏡立方體以及兩個高解析度透鏡立方體。在又一可替換實施例中，將透鏡立方體的晶圓切成多個3×2陣列，其各自具有三個光場透鏡立方體和三個高解析度透鏡立方體，或者多個4×4陣列，其各自具有四個光場透鏡立方體和四個高解析度透鏡立方體。
在2×2陣列中，上高解析度透鏡元件224和下高解析度透鏡元件244的曲率可能不同，使得2×2陣列的一個高解析度透鏡立方體被優化用於近距離聚焦，而使得2×2陣列的另一個高解析度透鏡立方體被優化用於遠距離聚焦。類似地，上光場透鏡元件的曲率和下光場透鏡元件的曲率可以在2×2陣列的一個光場透鏡立方體中可以被配置和/或被優化用於低放大倍率，而2×2陣列的一個光場透鏡立方體可以被配置和/或被優化用於高放大倍率。類似地，3×2和4×4陣列可以包括被配置和/或優化用於低放大倍率和高放大倍率兩者以及近焦、遠焦和中焦的透鏡立方體。
如在彩色相機領域中已知的，1×2、2×2、3×2或4×2陣列的任何或所有相機可以具有濾色器層(color filter layer)，其中紅色、綠色和藍色濾色 器的圖案被應用在影像感測器的光電感測器上方。在特定實施例中，陣列中的一個或多個相機的濾色器包括紅色-、綠色-、藍色-、和紅外-通過濾色器的矩形圖案，紅外-通過濾色器是使850納米波長、940納米波長的光線或兩者通過的紅外光-通過的近紅外-通過濾色器。
然後，於步驟330，將切成小塊的透鏡立方體陣列附接到集成影像感測器陣列206、208，並且於步驟336封裝在球柵陣列相機封裝件270中。然後，將組裝的相機封裝件耦合到微型電子相機領域中已知的影像處理器。
在特定實施例中，本文描述的1×2影像感測器陣列位於內窺鏡(endoscope)中，並且被配置用於觀察諸如人類的哺乳動物的內部結構。
因為它們在同一板上同時形成，所以光場透鏡立方體的上光場透鏡元件222和高解析度透鏡立方體的上高解析度透鏡元件224共平面、並與下光場透鏡元件242和下高解析度透鏡元件244相隔相同距離，而且下光場透鏡元件242和下高解析度透鏡元件244共面、並與影像感測器相隔相同第二距離。此外，光場透鏡立方體的光場相機微透鏡板252在高解析度鏡立方體中具有相應的平板。
在這些實施例中，上光場透鏡元件222、上高解析度透鏡元件224、下光場透鏡元件242和下高解析度透鏡元件244都固定在相對於影像感測器適當的位置，為每個光場相機和高解析度相機提供固定焦距。儘管光路是固定長度的，沒有可調焦距，但是使用光場相機捕獲的影像的影像處理可以克服該固定焦距，以在軟體中提供可調焦距的影像。
在特定實施例中，光場相機和高解析度相機具有相同的影像感測器。
在實施例500中，使用2×2或更大的相機陣列(諸如2×3或2×4相機陣列)，於步驟502，由該相機陣列記錄兩個或更多個高解析度相機影像， 並且由該相機陣列記錄至少一個光場影像，而在一些實施例中，於步驟504，每次執行成像時，由相機陣列記錄兩個或更多個光場影像。在具有近焦、中焦和遠焦的高解析度相機的實施例中，於步驟506，在期望物件的平面處具有最佳聚焦的高解析度相機影像中的一個被選擇用於進一步處理。在具有多於一個的光場相機的特定實施例中，於步驟508，還根據最佳聚焦來選擇光場影像；在陣列中具有單個光場相機的實施例中，默認選擇來自該相機的影像。
所選擇的高解析度影像具有比低解析度的光場影像更高的影像解析度。然後根據從美國專利申請US 20140334745 A1的方法得出的方法處理所選擇的光場影像和所選擇的高解析度相機影像，以提供更高解析度的光場影像。
於步驟510，在透過插值(interpolation)或“上採樣(up samping)”選擇最合適的高解析度相機影像之後繼續該方法，以提供具有對應於所選擇的高解析度相機影像的解析度的像素陣列的光場影像。然後使用光場相機領域中已知的技術，執行投影操作(步驟520)，以將光場影像投影為在所選擇的高解析度相機影像的像平面處具有焦點的低解析度二維影像(步驟507)。
然後，於步驟505，將低解析度二維影像與所選擇的高解析度相機影像一起使用以計算約束(constraints)。約束(步驟505)，是將步驟503中低解析度光場影像的二維投影於步驟501映射到所選擇的高解析度影像的一組因數。例如，約束(步驟505)可以包括用於高解析度影像501的每個像素的係數。實施例的用於每個像素的係數是當與低解析度影像的二維投影507中的資料點相乘時提供所選擇的高解析度影像501中的相應像素值的值。此處，其他的約束方式亦可以被使用。
一旦已經確定了約束(步驟505)，則於步驟530它們被應用於原始低解析度光場影像，以提供高解析度、合成的四維“光場”影像，其具有比原始所選擇的光場影像(步驟503)增強的解析度。
在可替換實施例中，代替選擇在最佳焦點示出期望物件的最佳高解析度相機影像，從所有高解析度相機影像中得出約束，並應用約束以給出單個高解析度四維影像。
在沒有脫離其範圍的情況下，可以對上面的方法和系統進行改變。因此應注意的是，包含在上面描述中或示出在附圖中的內容應解釋為說明性的，而不是限制性的。所附權利要求書旨在覆蓋本文描述的所有通用且特定的特徵，以及本方法和系統的範圍的所有陳述，就語言而言，可以認為其介於兩者之間。還可以預期的是，可以與顯示出的順序不同的順序來執行方法的步驟，並且仍然在權利要求書的含義內。
202:光場相機
204:高解析度傳統相機
206、208:影像感測器
210:黑光吸收材料
212、214:透鏡立方體
306:模塑
220:上透鏡板
222:上光場相機透鏡元件
224:上高解析度相機透鏡元件
226:不透明光圈材料
228:上光場光圈開口
230:上高解析度相機光圈開口
232:間隔板
233:透明板
235:不透明材料層
234、236:光圈開口
238:第二間隔板
252:微透鏡板
256:區域
242:下光場透鏡元件
260:第四間隔板
244:下高解析度透鏡元件
265:遮光罩

Claims (10)

  1. 一種組合光場相機和高解析度相機之相機模組，包括至少一個光場相機和至少一個高解析度相機，該至少一個光場相機具有位於一個光場相機影像感測器上方的一個多透鏡陣列；其中，該光場相機至少包括一個上光場透鏡元件，在該光場相機影像感測器上方、與一個高解析度相機影像感測器上方的該高解析度相機的一個上高解析度透鏡元件處於同一水平面；該光場相機的該上光場透鏡元件和該高解析度相機的該上高解析度透鏡元件具有沉積在其上的不透明光圈材料，該不透明光圈材料具有形成在其中的上光場光圈開口與上高解析度光圈開口；以及該光場相機的多透鏡陣列在該光場相機影像感測器上方的一個第二距離處、與該高解析度相機的一個平坦透明板處於同一水平面。
  2. 如請求項1所述的組合光場相機和高解析度相機之相機模組，其中上述光場相機還包括一個下光場透鏡元件，該下光場透鏡元件在該光場相機影像感測器上方的一個第三距離處、與一個高解析度相機影像感測器上方的該高解析度相機的一個下高解析度透鏡元件處於同一水平面。
  3. 如請求項1所述的組合光場相機和高解析度相機之相機模組，其中上述光場相機和高解析度相機被封裝在一個相同球柵陣列封裝件中。
  4. 如請求項1所述的組合光場相機和高解析度相機之相機模組，其中該上光場光圈開口與該上高解析度光圈開口具有不同的尺寸。
  5. 如請求項1所述的組合光場相機和高解析度相機之相機模組，其中上述相機模組中有四個相機。
  6. 如請求項5所述的組合光場相機和高解析度相機之相機模組，其中上述相機模組包括具有一個第一焦距的一個第一高解析度相機和具有一個第二焦距 的一個第二高解析度相機。
  7. 一種使用晶圓級整合製程以形成組合光場相機和高解析度相機的相機模組的方法，包括：透過接合模塑的透鏡板和間隔板同時形成矩形陣列的光場相機和高解析度透鏡立方體，該透鏡板和間隔板包括：具有上光場相機透鏡元件和上高解析度相機透鏡元件的一個上透鏡板；一個不透明光圈材料層，該不透明光圈材料選自於由一金屬和一黑色光阻組成的組合，該不透明光圈材料層被沉積在具有上光場光圈開口與上高解析度相機光圈開口的該上透鏡板上，其中該上光場光圈開口和該上高解析度相機光圈開口形成在該不透明光圈材料中；一個第一間隔板，被設置為鄰近該上透鏡板的底部；一個微透鏡板，在該光場相機的區域中承載多個微透鏡的一個陣列，該微透鏡板是平坦的、透明的、且在該高解析度相機的區域中用防反射塗層處理；以及一個第二間隔板，被附接到該微透鏡板的底部；以及至少將形成在該透鏡立方體的該矩形陣列中的至少一個光場相機透鏡立方體和至少一個高解析度透鏡立方體接合到與同一積體電路封裝件附接的影像感測器。
  8. 如請求項7所述的使用晶圓級整合製程以形成組合光場相機和高解析度相機的相機模組的方法，其中上述透鏡板和間隔板還包括：一個透明光圈板，具有沉積在其上的一個不透明材料層，該不透明材料層具有用於該光場相機和該高解析度相機的光圈開口，以及一個第三間隔板，被附接到該光圈板的底部。
  9. 如請求項8所述的使用晶圓級整合製程以形成組合光場相機和高解析度相機的相機模組的方法，其中上述透鏡板和間隔板還包括：一個第二透鏡板，在其上形成有光場相機下透鏡元件和高解析度相機元件，以及一個第四間隔板，被附接到該第二透鏡板的底部。
  10. 如請求項9所述的使用晶圓級整合製程以形成組合光場相機和高解析度相機的相機模組的方法，還包括在相機之間切割溝槽並且用一不透明材料填充該溝槽。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210105056A (ko) * 2020-02-18 2021-08-26 에스케이하이닉스 주식회사 이미지 센서 및 이를 포함하는 촬영 장치
US11543654B2 (en) * 2020-09-16 2023-01-03 Aac Optics Solutions Pte. Ltd. Lens module and system for producing image having lens module
US20220293655A1 (en) * 2021-03-11 2022-09-15 Visera Technologies Company Limited Semiconductor device

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120050562A1 (en) * 2009-04-22 2012-03-01 Raytrix Gmbh Digital imaging system, plenoptic optical device and image data processing method
TW201732320A (zh) * 2015-12-21 2017-09-16 高通公司 用於計算Scheimpflug相機之方法及裝置
CN107424195A (zh) * 2017-07-20 2017-12-01 清华大学深圳研究生院 一种光场距离估计方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10298834B2 (en) * 2006-12-01 2019-05-21 Google Llc Video refocusing
US8866920B2 (en) * 2008-05-20 2014-10-21 Pelican Imaging Corporation Capturing and processing of images using monolithic camera array with heterogeneous imagers
KR101733443B1 (ko) * 2008-05-20 2017-05-10 펠리칸 이매징 코포레이션 이종 이미저를 구비한 모놀리식 카메라 어레이를 이용한 이미지의 캡처링 및 처리
WO2011066275A2 (en) 2009-11-25 2011-06-03 Massachusetts Institute Of Technology Actively addressable aperture light field camera
US8998411B2 (en) 2011-07-08 2015-04-07 Carl Zeiss Meditec, Inc. Light field camera for fundus photography
EP2731490B1 (en) * 2011-07-14 2015-01-21 Koninklijke Philips N.V. System and method for remote measurement of optical focus
KR20130112541A (ko) * 2012-04-04 2013-10-14 삼성전자주식회사 플레놉틱 카메라 장치
JP2014090294A (ja) * 2012-10-30 2014-05-15 Toshiba Corp 固体撮像モジュール、固体撮像装置、および固体撮像装置の本体部
US20140183334A1 (en) 2013-01-03 2014-07-03 Visera Technologies Company Limited Image sensor for light field device and manufacturing method thereof
US10271038B2 (en) * 2013-01-15 2019-04-23 Disney Enterprise, Inc. Camera with plenoptic lens
US10057498B1 (en) * 2013-03-15 2018-08-21 Cognex Corporation Light field vision system camera and methods for using the same
CN203219391U (zh) 2013-04-09 2013-09-25 上海海鸥数码照相机有限公司 可拍摄数码照片的光场相机
US9679360B2 (en) 2013-05-10 2017-06-13 Trustees Of Princeton University High-resolution light-field imaging
CN103417181B (zh) 2013-08-01 2015-12-09 北京航空航天大学 一种光场视频摄像机内窥方法
US9077901B2 (en) * 2013-09-11 2015-07-07 Lytro, Inc. Light field image capture device having 2D image capture mode
JP2015060053A (ja) * 2013-09-18 2015-03-30 株式会社東芝 固体撮像装置、制御装置及び制御プログラム
US9426365B2 (en) * 2013-11-01 2016-08-23 The Lightco Inc. Image stabilization related methods and apparatus
KR102172992B1 (ko) * 2014-07-31 2020-11-02 삼성전자주식회사 이미지 촬영 장치 및 이미지 촬영 방법
CN108074218B (zh) * 2017-12-29 2021-02-23 清华大学 基于光场采集装置的图像超分辨率方法及装置
US10924667B2 (en) * 2018-10-04 2021-02-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor and image sensing method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120050562A1 (en) * 2009-04-22 2012-03-01 Raytrix Gmbh Digital imaging system, plenoptic optical device and image data processing method
EP2422525B1 (en) * 2009-04-22 2014-05-21 Raytrix GmbH Digital imaging system, plenoptic optical device and image data processing method
TW201732320A (zh) * 2015-12-21 2017-09-16 高通公司 用於計算Scheimpflug相機之方法及裝置
CN107424195A (zh) * 2017-07-20 2017-12-01 清华大学深圳研究生院 一种光场距离估计方法

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