用于光學元件的聚焦補償及其應用制造技術

提供了具有期望的焦距屬性的光學成像設備，該光學成像設備可以以晶片級制造和/或組裝。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及光學元件，并且具體地涉及在光學成像設備中使用的光學元件。
技術介紹
包含固態感測元件的光學成像設備適用于從軍事偵查和監視至消費者電子裝置的多個領域。固態相機例如用在多種消費者電子裝置中，該消費者電子裝置包括蜂窩電話、數字照相機、計算機、玩具和汽車駕駛輔助系統。為了滿足要求，需要以每天百萬量級的大數量來制造固態相機。鑒于這些數目，固態相機和其他光學設備的有效的和低成本的制造是高度重要的。傳統上，將固態相機模塊制造為分立的単元。模塊的光學元件例如被分開地安裝在透鏡旋轉臺中。外殼隨后附接到相機基板，并且透鏡旋轉臺借助螺紋被插入外殼內以將光學元件定位在圖像傳感器上。每ー個模塊的光學元件的高度通過在外殼中透鏡旋轉臺的旋轉而被調整以獲得最佳的聚焦。上述的制造技術的缺點是對于每ー個模塊的光學元件的聚焦調整被串行地有效管理。以串行格式(serial format)制造固態相機模塊和其他光學設備會顯著地增加制造的成本和時間。僅當生產大量相機模塊時，這樣的低效率才被放大。
技術實現思路
鑒于上述缺點，本專利技術提供了具有期望的聚焦屬性的光學成像設備，可以在晶片級制造和/或組裝該光學成像設備。在一些實施例中，晶片級組裝可以在避免與串行制造技術相關聯的ー個或多個低效率的同時提供光學成像設備在成本和時間上高效的生產。在一個實施例中，ー種光學成像設備包括至少ー個晶片級光學元件；耦合到該晶片級光學元件的隔離物；以及，在該隔離物上的多個聚焦補償支架，該支架限定光電元件或晶片級光學元件安裝表面，其具有與該隔離物的至少另ー個表面粗糙度不同的表面粗糙度。在一些實施例中，多個支架結合到隔離物。在一些實施例中，多個支架與隔離物連續或與隔離物形成整體結構。在一些實施例中，光學成像設備進ー步包括光電元件。在一些實施例中，光電元件是光電探測器或感測元件。在一些實施例中，光電元件是諸如發光二極管的電磁輻射發射元件。在一些實施例中，光電元件耦合到多個支架的安裝表面。 根據在此描述的實施例的聚焦補償支架具有適合于將(ー個或多個)晶片級光學元件設定于相對于像平面的期望的距離或高度處的尺寸，諸如將該(ー個或多個)光學元件的焦點設定于該像平面處或附近。在一些實施例中，光學成像設備的像平面與光電元件的平面重合。因為在ー些實施例中可以以晶片級構造在此描述的光學成像設備，所以本專利技術也提供了隔離物晶片(spacer wafer)，該隔離物晶片包括與在光學晶片上的第一光學元件位置對應的第一開ロ(aperture)和多個第一聚焦補償支架；以及，與在該光學晶片上的第ニ光學元件位置對應的第二開口和多個第二聚焦補償支架。在一些實施例中，多個第一聚焦補償支架的高度與第二聚焦補償支架的高度不同。在其他實施例中，多個第一聚焦補償支架的高度與多個第二聚焦補償支架的高度相同或基本上相同。 在另ー個方面中，本專利技術提供了ー種晶片組件，該晶片組件包括光學晶片和與該光學晶片耦合的第二晶片，該光學晶片包括光學元件的陣列。第一光學模具位于在該晶片組件上的第一模具位置處，并且包括在該光學晶片上的第一光學元件和在該第二晶片上的第一聚焦補償支架。第二光學模具位于在該晶片組件上的第二模具位置處，并且包括在該光學晶片上的第二光學元件和在該第二晶片上的第二聚焦補償支架，其中，該第二聚焦補償支架的高度與該第一聚焦補償支架的高度不同。在一些實施例中，第二晶片通過第一聚焦補償支架而在第一模具位置處并且通過第二聚焦補償支架而在第二模具位置處耦合到光學晶片。在一些實施例中，第一聚焦補償支架和第二聚焦補償支架不耦合到光學晶片，并且具有用于容納光電元件、第三晶片或第ニ光學晶片的安裝表面。而且，在另ー個方面，本專利技術也提供了ー種晶片，該晶片包括多個單體化(singulated)的晶片級光學模具組件。在一個實施例中，一種晶片包括第一單體化光學模具組件，該第一単體化光學模具組件包括第一光學元件、第一隔離物和第一聚焦補償支架；以及，第二単體化光學模具組件，該第二単體化光學模具組件包括第二光學元件、第二隔離物和第二聚焦補償支架。在一些實施例中，第一和第二聚焦補償支架具有不相等的高度。在另ー個方面中，本專利技術提供了用于生產光學成像設備的方法。如在此進一歩描述的，在一些實施例中，本專利技術的方法可以克服在將光學元件組裝到旋轉臺或鏡筒內后進行聚焦調整的現有的光學元件聚焦技術的ー個或多個低效率。在一個實施例中，ー種用于生產光學成像設備的方法包括提供至少ー個晶片級光學元件；確定該晶片級光學元件的焦距；將隔離物耦合到該光學元件；在該隔離物上設置多個支架；對于該光學元件計算相對于像平面的聚焦補償；并且，調整該支架的高度以將該晶片級光學元件的焦點設置在該像平面處或附近。在一些實施例中，根據光學成像設備的應用或期望屬性來選擇像平面。在一些實施例中，用于生產光學成像設備的方法進ー步包括將光電元件耦合到支架的安裝表面。在一些實施例中，光電元件的表面與晶片級光學元件的像平面重合。在另ー個實施例中，ー種用于生產光學成像設備的方法包括提供至少ー個晶片級光學元件；確定該晶片級光學元件的焦距；提供隔離物；在該隔離物上設置多個支架；對于該光學元件計算相對于像平面的聚焦補償；調整該支架的高度以將該晶片級光學元件的焦點設置在該像平面處或附近；并且，將晶片級光學元件耦合到該支架的安裝表面。在ー些實施例中，用于生產光學成像設備的方法進ー步包括將光電元件耦合到隔離物。在另ー個實施例中，一種用于生產多個光學成像設備的方法包括提供至少ー個光學晶片，該光學晶片包括在該光學晶片上的在第一模具位置處的第一光學元件和在第二模具位置處的第二光學元件；并且，確定該第一光學元件的焦距和該第二光學元件的焦距。隔離物晶片耦合到該光學晶片，并且多個第一支架被設置于在該第一模具位置處的隔離物晶片上，以提供第一光學模具。多個第二支架被設置于在該第二模具位置處的隔離物晶片上，以提供第二光學模具。計算該第一光學元件相對于第一像平面的聚焦補償。計算該第ニ光學元件相對于第二像平面的聚焦補償。調整該多個第一支架的高度以將該第一光學元件的焦點設置在該第一像平面處或附近，并且調整該多個第二支架的高度以將該第二光學元件的焦點設置在該第二像平面處或附近。在一些實施例中，第一支架和第二支架被調整到不同的高度。而且，在一些實施例中，用于生產多個光學成像設備的方法進ー步包括將第一光學模具和第二光學模具單體化。一旦已經將第一和第二光學模具單體化，則在ー些實施例中，第一光電元件耦合到第一支架的安裝表面，以提供第一光學成像設備。另外，在ー些實施例中，將第二光電元件耦合到第二支架的安裝表面，以提供第二光學成像設備。在其他實施例中，將第一単體化光學模具和第二単體化光學模具耦合到晶片。晶片可以隨后稱合到光電兀件晶片，光電兀件晶片包括第一光電兀件和第二光電兀件。在一些實施例中，將晶片耦合到光電元件晶片實現了在第一単體化光學模具和第一光電元件之間、以及在第二単體化光學模具和第二光電元件之間的期望的對齊。另外，在一些實施例中，第一像平面與第一光電元件的表面重合，并且第二像平面與第二光電元件的表面重合。晶片與第一和第二光電元件可以被單體化以提供単體化后的第一光學成像設備和単體化后的第二光學成像設備。在隨后的詳細說明中更詳細地描述了這些和其本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2009.10.20 US 61/253,3371.一種光學成像設備，包括 至少一個晶片級光學元件； 隔離物，所述隔離物耦合到所述至少一個晶片級光學元件；以及 在所述隔離物上的多個聚焦補償支架，該支架限定光電元件或晶片級光學元件安裝表面，所述光電元件或晶片級光學元件安裝表面具有與所述隔離物的至少另一個表面粗糙度不同的表面粗糙度。2.根據權利要求I所述的光學成像設備，其中，所述多個聚焦補償支架與所述隔離物連續。3.根據權利要求I所述的光學成像設備，其中，所述多個聚焦補償支架結合到所述隔離物。4.根據權利要求I所述的光學成像設備，進一步包括耦合到所述光電元件安裝表面的光電元件。5.根據權利要求I所述的光學成像設備，其中，所述聚焦補償支架具有多邊形形狀。6.根據權利要求I所述的光學成像設備，其中，所述聚焦補償支架具有柱形、球形、橢圓或圓錐形狀。7.根據權利要求4所述的光學成像設備，其中，所述至少一個晶片級光學元件的焦點在所述光電元件的表面處或附近。8.根據權利要求I所述的光學成像設備，其中，所述聚焦補償支架被基本上設置在所述隔離物的外圍。9.根據權利要求I所述的光學成像設備，其中，所述光電元件或晶片級光學元件安裝表面具有與在第二方向上的表面粗糙度頻率不同的、在第一方向上的表面粗糙度頻率。10.一種晶片，包括 第一開口 ； 第一高度的多個第一聚焦補償支架，所述第一開口和所述第一聚焦補償支架對應于在光學晶片上的第一光學元件位置； 第二開口 ；以及 第二高度的多個第二聚焦補償支架，所述第二開口和所述第二聚焦補償支架對應于在光學晶片上的第二光學元件位置。11.根據權利要求10所述的晶片，其中，所述第一高度和所述第二高度不同。12.根據權利要求10所述的晶片，其中，所述第一高度和所述第二高度相同或基本上相同。13.一種晶片組件，包括 光學晶片，所述光學晶片包括光學元件的陣列； 第二晶片，所述第二晶片與所述光學晶片耦合； 第一光學模具，所述第一光學模具位于在所述晶片組件上的第一模具位置處，所述第一光學模具包括在所述光學晶片上的第一光學元件和在所述第二晶片上的多個第一聚焦補償支架；以及 第二光學模具，所述第二光學模具位于在所述晶片組件上的第二模具位置處，所述第二光學模具包括在所述光學晶片上的第二光學元件和在所述第二晶片上的多個第二聚焦補償支架。14.根據權利要求13所述的晶片組件，其中，所述第一聚焦補償支架具有與所述第二聚焦補償支架不同的高度。15.根據權利要求13所述的晶片組件，其中，所述第一聚焦補償支架具有與所述第二聚焦補償支架相同或基本上相同的高度。16.—種組件,包括 晶片；以及 第一單體化光學模具，所述第一單體化光學模具耦合到所述晶片，所述第一單體化光學模具包括第一光學元件、第...

【專利技術屬性】
技術研發人員：威廉·哈德森·韋爾奇，大衛·奧維魯特斯基，安德魯·阿蘭達，
申請(專利權)人：數字光學東部公司，
類型：發明
國別省市：