图像提取透镜模块及图像提取装置封装物

摘要

本发明公开了图像提取透镜模块及图像提取透镜模块封装物。图像提取透镜模块包括：一光圈光阑；一上盖玻璃；一复合透镜，具有模塑形成于一基板的两侧的一第一透镜元件与一第二透镜元件，该复合透镜设置于该光圈光阑与该上盖玻璃之间；以及一视场光阑，设置于该第一透镜元件与该基板之间或该第二透镜元件与该基板之间的一界面，其中该视场光阑为具有一多边形透光区的一涂布层。本发明可避免鬼影及杂散光，改善图像提取透镜模块的品质及制造领域及降低制作成本。于透镜元件之间也可提供视场光阑的额外设计，其限制了抵达图像感测器的光线品质并改善了图像品质，进而避免了鬼影或透镜光晕。

权利要求

1.一种图像提取透镜模块，包括：

一光圈光阑；

一上盖玻璃；

一复合透镜，具有模塑形成于一基板的两侧的一第一透镜元件与一第二透镜元件，该复合透镜设置于该光圈光阑与该上盖玻璃之间；以及一视场光阑，设置于该第一透镜元件与该基板之间或该第二透镜元件与该基板之间的一界面，其中该视场光阑为具有一多边形透光区的一涂布层；其中该视场光阑的实际长方形透光区具有一长度L，且一图像传感器的有效感测区具有一长度D，L大于D且L与D之间的差异为ΔL。

2.如权利要求1所述的图像提取透镜模块，其中该基板包括一玻璃基板、一石英基板或其他光学陶瓷基板，而该第一透镜元件与该第二透镜元件包括非球面表面。

3.如权利要求1所述的图像提取透镜模块，其中该第一透镜元件与该第二透镜元件包括可回焊及可深紫外光固化的聚合化合物或包括经模塑形成的一光学级塑胶。

4.如权利要求1所述的图像提取透镜模块，其中该视场光阑的该多边形透光区为正方形、八边形或针垫形。

5.一种图像提取透镜模块，包括：

一第一复合透镜，具有模塑形成于一第一基板两侧的一第一透镜元件及一第二透镜元件；

一第二复合透镜，具有模塑形成于一第二基板两侧的一第三透镜元件及一第四透镜元件；

一视场光阑，设置于该第一透镜元件与该第一基板之间、该第二透镜元件与该第一基板之间、该第三透镜元件与该第二基板之间或该第四透镜元件与该第二基板之间的一界面；以及一间隔物，插入于该第一复合透镜与该第二复合透镜之间，以于该第一复合透镜与第二复合透镜之间分隔形成一第一间隙，其中该视场光阑为具有一多边形透光区的一涂布层；其中该视场光阑的实际长方形透光区具有一长度L，且一图像传感器的有效感测区具有一长度D，L大于D且L与D之间的差异为ΔL。

6.如权利要求5所述的图像提取透镜模块，其中该第一基板与该第二基板包括一玻璃基板、一石英基板或其他光学陶瓷基板，而该第一透镜元件、该第二透镜元件、该第三透镜元件与该第四透镜元件包括非球面表面。

7.如权利要求5所述的图像提取透镜模块，其中该第一透镜元件、该第二透镜元件、该第三透镜元件与该第四透镜元件包括可回焊及可深紫外光固化的聚合化合物或包括经模塑形成的一光学级塑胶。

8.如权利要求5所述的图像提取透镜模块，其中该视场光阑的该多边形透光区为正方形、八边形或针垫形。

9.一种图像提取装置封装物，包括：

一光圈光阑；

一第一复合透镜，具有模塑形成于一第一基板两侧的一第一透镜元件及一第二透镜元件；

一第二复合透镜，具有模塑于一第二基板两侧的一第三透镜元件及一第四透镜元件；

一视场光阑，设置于该第一透镜元件与该第一基板之间、该第二透镜元件与该第一基板之间、该第三透镜元件与该第二基板之间或该第四透镜元件与该第二基板之间的一界面；

一间隔物，插入于该第一复合透镜与该第二复合透镜之间，以于该第一复合透镜与第二复合透镜之间分隔形成一特定间隙；以及一上盖玻璃，设置于该第二复合透镜的后端，其中该光圈光阑、该第一复合透镜、该第二复合透镜及该上盖玻璃自一物体侧至一图像侧而依序设置，其中该视场光阑为具有一多边形透光区的一涂布层；其中该视场光阑的实际长方形透光区具有一长度L，且一图像传感器的有效感测区具有一长度D，L大于D且L与D之间的差异为ΔL。

10.如权利要求9所述的图像提取装置封装物，其中该第一基板与该第二基板包括一玻璃基板、一石英基板或其他光学陶瓷基板而该第一透镜元件、该第二透镜元件、该第三透镜元件与该第四透镜元件包括非球面表面。

11.如权利要求9所述的图像提取装置封装物，其中该第一透镜元件、该第二透镜元件、该第三透镜元件与该第四透镜元件包括可回焊及可深紫外光固化的聚合化合物或包括经模塑形成的一光学级塑胶。

12.如权利要求9所述的图像提取装置封装物，其中该视场光阑的该多边形透光区为正方形、八边形或针垫形。

说明书

图像提取透镜模块及图像提取装置封装物

技术领域

[0001] 本发明涉及一种图像提取透镜模块(image capture lens modules)，且特别涉及一种高效晶片级封装的图像提取透镜模块(high performance wafer-level packaged image capture lens modules)及晶片级封装的图像提取装置(wafer level packaged image capture devices)。

背景技术

[0002] 使用高解析度的电子图像感测器的数码相机通常需要如图像提取透镜模块(image capture lens modules)的高解析度光学元件。便携式电子装置的相机模块的设计与制作的挑战极高。普遍性的因素包括了高产量(high production volume)、固定价格的侵蚀(constant price)、尺寸限制(size limitation)及所需表现与功能性的改变。

[0003] 位于一数码相机模块内的将景象聚焦于图像仪(imager)上的图像提取透镜的数量可少如用于一数码像机模块的一个，或多如用于具有百万像素解析度的一数码像机模块的四个。通常，为了降低成本，此些透镜为塑胶的。然而，较高品质数码相机通常使用玻璃做为其第一透镜之用，因为玻璃具有极佳的光学特性。

[0004] 图1为一示意图，显示了公知的一图像透镜模块(imaging lens module)的形态。请参照图1，公知的图像透镜模块100包括设置于一隔离主体(barrier body)140内的一第一透镜元件110、一视场光阑(field stop)130及一第二透镜元件120。隔离主体140与一卡口(flange)160形成了一隔离物(barrier)。此卡口160具有一平截头孔(frustum hole)170以做为一光圈光阑(aperture stop)之用。第一透镜元件110与第二透镜元件
120包括非球面表面(aspheric surfaces)。视场光阑130的不透光区的形状则为环状。于透镜模块的背侧(rear end)则设置有间隔物(spacers)150。公知的图像提取透镜模块使用了堆叠于第一透镜元件110与第二透镜元件120之间的共心的塑胶或金属环的视场光阑
130。由于塑胶或金属的视场光阑130的材料特性，可消除散射光(scattered light)或杂散光(stray-light)以改善图像品质。由于制作与透镜模块组装物相容性等因素，典型的一视场光阑130具有一共心的环形状。

[0005] 然而，公知的图像提取透镜模块仍存在有许多问题，例如内部光散射(inner light scattering)、杂散光影响(stray-lignt effect)及鬼影(ghost images)。鬼影为由来自透镜、滤镜、观景窗及图像感测阵列表面处的杂散光的两次反射所形成的二次图像(secondary images)。特别地，塑胶或金属的视场光阑的内部环状区域大于图像平面(image plane)的有效感测区，如此导致了透镜模块内的多重光反射。如此的多重光反射情形可能造成了鬼影与散射光。因此，便需要适用于数码相机的具有无散射光与较少鬼影的晶片级封装的透镜模块。

发明内容

[0006] 为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种图像提取透镜模块，包括：

[0007] 一光圈光阑；一上盖玻璃；一复合透镜，具有模塑形成于一基板的两侧的一第一透镜元件与一第二透镜元件，该复合透镜设置于该光圈光阑与该上盖玻璃之间；以及一视场光阑，设置于该第一透镜元件与该基板之间或该第二透镜元件与该基板之间的一界面，其中该视场光阑为具有一多边形透光区的一涂布层。

[0008] 本发明提供了一种图像提取透镜模块，包括：

[0009] 一第一复合透镜，具有模塑形成于一第一基板两侧的一第一透镜元件及一第二透镜元件；一第二复合透镜，具有模塑形成于一第二基板两侧的一第三透镜元件及一第四透镜元件；一视场光阑，设置于该第一透镜元件与该第一基板之间、该第二透镜元件与该第一基板之间、该第三透镜元件与该第二基板之间或该第四透镜元件与该第二基板之间的一界面；以及一间隔物，插入于该第一复合透镜与该第二复合透镜之间，以于该第一复合透镜与第二复合透镜之间分隔形成一第一间隙，其中该视场光阑为具有一多边形透光区的一涂布层。

[0010] 本发明提供了一种图像提取装置封装物，包括：

[0011] 一光圈光阑；一第一复合透镜，具有模塑形成于一第一基板两侧的一第一透镜元件及一第二透镜元件；一第二复合透镜，具有模塑于一第二基板两侧的一第三透镜元件及一第四透镜元件；一视场光阑，设置于该第一透镜元件与该第一基板之间、该第二透镜元件与该第一基板之间、该第三透镜元件与该第二基板之间或该第四透镜元件与该第二基板之间的一界面；一间隔物，插入于该第一复合透镜与该第二复合透镜之间，以于该第一复合透镜与第二复合透镜之间分隔形成一特定间隙；以及一上盖玻璃，设置于该第二复合透镜的后端，其中该光圈光阑、该第一复合透镜、该第二复合透镜及该上盖玻璃自一物体侧至一图像侧而依序设置，其中该视场光阑为具有一多边形透光区的一涂布层。

[0012] 本发明可避免鬼影及杂散光，改善图像提取透镜模块的品质及制造领域及降低制作成本。于透镜元件之间也可提供视场光阑的额外设计，其限制了抵达图像感测器的光线品质并改善了图像品质，进而避免了鬼影(ghost images)或透镜光晕(lens flare)。

[0013] 为让本发明的上述目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附的附图，作详细说明如下：

附图说明

[0014] 图1为一示意图，显示了公知的一种图像透镜的形态；

[0015] 图2为一示意图，显示了本发明的一实施例的图像提取复合透镜；

[0016] 图3为一示意图，显示了依据本发明的一实施例的晶片级封装的图像提取装置；以及

[0017] 图4A-图4D示出了本发明的视场光阑的多边形透光区的多个实施例。

[0018] 并且，上述附图中的附图标记说明如下：

[0019] 100～图像透镜模块；

[0020] 110～图像透镜模块；

[0021] 120～第二透镜元件；

[0022] 130～视场光阑；

[0023] 140～隔离主体；

[0024] 150～间隔物；

[0025] 160～隔离主体；

[0026] 170～平截头孔；

[0027] 200～图像提取透镜模块；

[0028] 210～晶片级基板；

[0029] 220～第一透镜元件；

[0030] 230～第二透镜元件；

[0031] 240a、240b～视场光阑；

[0032] 300～晶片级封装图像提取装置；

[0033] 310～第一晶片级基板；

[0034] 320～第一透镜元件；

[0035] 330～第二透镜元件；

[0036] 340a、340b、340c、340d～视场光阑；

[0037] 345～间隔物；

[0038] 350～第二晶片级基板；

[0039] 360～第三透镜元件；

[0040] 370～第四透镜元件；

[0041] 380～光圈光阑；

[0042] 390～上盖玻璃；

[0043] 410a～圆形视场光阑；

[0044] 410b～长方形光圈；

[0045] 410c～多边形光圈；

[0046] 410d～针垫形光圈；

[0047] 450～有效感测区；

[0048] 451～有效感测区；

[0049] 452～长方形透光区；

[0050] 461～有效感测区；

[0051] 462～八边形透光区；

[0052] 463～长方形；

[0053] 471～有效感测区；

[0054] 472～针垫形透光区；

[0055] D～长度；

[0056] L～长度；

[0057] ΔL～L与D之间的差异。

具体实施方式

[0058] 本发明提供了可避免鬼影及杂散光的具有图像提取透镜模块及CMOS感测器的高效晶片级封装物的数个实施例。本发明的一实施例的图像提取装置由一图像提取透镜模块与一图像感测器所组成。如此的组成允许于空间中选定一特定区域、排除其余部分及最佳化图像感测器的通量收集能力(flux collecting capability)。图像提取透镜模块借由光阑(stops)而控制了入射光线。举例来说，光圈光阑(aperture stop)限制了光束的剖面区域而使之免于投射至图像点，进而控制了图像的亮度。一视场光阑限制了光电装置的图像的角视场(angular field)。于不同应用中的计算程序依照其形态及期望功能而不相同。于图像提取透镜模块内的多重反射光线可为位于晶片级封装的透镜元件之内的特定视场光阑所拦截，以改善图像提取透镜模块的品质及制造领域及降低制作成本。于透镜元件之间也可提供视场光阑的额外设计，其限制了抵达图像感测器的光线品质并改善了图像品质，进而避免了鬼影(ghost images)或透镜光晕(lens flare)。

[0059] 图2为一示意图，显示了本发明的一实施例的图像提取透镜模块。请参照图2，图像提取透镜模块200包括具有模塑形成于一晶片级基板210两侧的一第一透镜元件220及一第二透镜元件230的一复合透镜(compound lens)。晶片级基板210包括一玻璃基板、一石英基板或其他光学陶瓷基板。于一实施例中，第一透镜元件220及第二透镜元件230包括了可回焊(reflowable)及可深紫外光(UV)固化或热固化的聚合化合物(polymer compound)。第一透镜元件220及第二透镜元件230包括了非球面表面。于其他实施例中，第一透镜元件220及第二透镜元件230包括了借由模塑方式形成的光学级塑胶(optical grade plastics)。视场光阑(field stop)240a与240b设置于介于第一透镜元件220及晶片级基板(240a)之间或于介于第二透镜元件230与晶片级基板(240b)之间的一界面，其中视场光阑为对应于图像感测器的一有效感测区域的具有多边形透光区的一涂布层。此些视场光阑控制了入射光线并定义了视场(field of view)。此些视场光阑经过设计以确保视场可抵达感测元件的感测区。即，视场光阑阻绝了光线免于抵达一有效感测区之外，以使得视场可局限于图像感测器的感测区域。

[0060] 图4A的圆形视场光阑410a区域大于有效感测区450，因此造成了如图4A所示的不期望的鬼影与杂散光情形。于部分实施例中，视场光阑的多边形透光区于形状上为一长方形光圈(rectangular aperture)、一八边形光圈(polygonal aperture)或一针垫形光圈(pincushion aperture)，而视场光阑的实际多边形透光区大于有效感测区，如图4B-图4D所示。视场光阑的长方形光圈410b、多边形(八边形)光圈410c及针垫形光圈410d不仅可增加了抵达感测区的边角的光量，并也阻挡了于有效感测区的周边的多重反射光。请参照第图4B，视场光阑410b的实际长方形透光区452具有一长度L，图像感测器的有效感测区451具有一长度D，L大于D且L与D之间的差异为ΔL，其中ΔL＜0.1*D。请参照图4C，视场光阑410c的实际八边形透光区462具有一合适的长方形463，其具有一长度L，图像感测器的有效感测区461具有一长度D，L大于D且L与D之间的差异为ΔL，其中ΔL＜0.1*D。请参照图4D，视场光阑410d的针垫形透光区472具有一长度L，图像感测区的有效感测区471具有一长度D，L大于D且L与D之间的差异为ΔL，其中ΔL＜0.1*D。

[0061] 可依照有效感测区而调整上述尺寸及深宽比。于另一实施例中，长方形与多边形的视场光阑光圈可借由于任何晶片级基板上施行涂布、光刻与蚀刻等程序而形成。视场光阑光圈也可直接涂布于透镜元件的单一表面或两表面之上。视场光阑光圈可控制进入CMOS图像感测器内的光线品质，进而防止了鬼影与杂散光。

[0062] 图3为一示意图，显示了依据本发明的一实施例的晶片级封装的图像提取装置。请参照图3，晶片级封装图像提取装置300包括了一光圈光阑(aperture stop)380、具有模塑形成于第一晶片级基板310两侧的一第一透镜元件320与一第二透镜元件330的一第一复合透镜、及具有模塑形成于第二晶片级基板350两侧的一第三透镜元件360与一第四透镜元件370的一第二复合透镜。于第一透镜元件及第一晶片级基板之间、第二透镜元件与第一晶片级基板之间、第三透镜元件及第二晶片级基板之间或第四透镜元件与第二晶片级基板之间的一界面处可设置有数个视场光阑340a-340d。于第一复合透镜与第二复合透镜之间可插入数个间隔物345以于第一复合透镜与第二复合透镜之间分隔形成一特定空隙。图像感测装置的上盖玻璃(cover glass)390则设置于第二复合透镜的后侧，其中光圈380、第一复合透镜310-330、第二复合透镜350-370及上盖玻璃390则依序自一物体侧(object side)至一图像测(image side)而设置，而视场光阑340a-340d为对应于图像感测器的一有效感测区的具有多边形透光区的一涂布层。视场光阑340a-340d设置于光圈光阑380与上盖玻璃390之间。视场光阑的多边形透光区为一长方形光圈、一八边形光圈或一针垫形光圈，如图4B-图4D所示的形状。光圈光阑380可调整自外侧进入的光线品质。
视场光阑340a-340d可控制进入CMOS图像感测器的光量，进而免除了鬼影与散射光。

[0063] 当图4A内的圆形视场光阑与图4B-图4D内的多边形视场光阑相比较时，显示了视场光阑的不透光区410b-410d可拦截较多进入感测区的光量。更特别的是，一正方形视场光阑光圈可过滤至感测器的较多散色光量。模拟结果显示了抵达具有长方形视场光阑的CMOS感测器的光量较抵达具有圆形视场光阑的CMOS感测器的光量为少。

[0064] 虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作更动与润饰，因此本发明的保护范围当视随附的权利要求所界定的范围为准。