專利名稱：透鏡陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及透鏡陣列。
背景技術(shù)：
如今，作為電子設(shè)備的移動終端如便攜式電話、PDA(個人數(shù)字助理)等裝備有小型并且薄型的攝像裝置(image pickup unit)。通常，這樣的攝像裝置配備固態(tài)攝像器件如 CCD(電荷耦合器件)圖像傳感器、CMOS(互補金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器等，以及一個以上用于在固態(tài)攝像器件上形成目標(biāo)圖像的透鏡。依照移動終端尺寸和厚度的減小，攝像裝置也需要尺寸和厚度的進一步減小。并且，攝像裝置在生產(chǎn)時需要具有更好的產(chǎn)率。為了符合這樣的要求，建議了如下方法將一個以上其中多個透鏡分別對準(zhǔn)的透鏡陣列疊置在其中將多個固態(tài)攝像器件對準(zhǔn)的傳感器陣列上，然后通過切割所得層壓結(jié)構(gòu)體使得每個攝像裝置包含固體攝像器件和透鏡，大規(guī)模制備攝像裝置(例如，見專利文件1 (W0-A-2008/l(^648，對應(yīng)于US-A-2010/0046096))。作為用于以上應(yīng)用中的透鏡陣列，專利文件1公開了由基板和透鏡構(gòu)件構(gòu)成透鏡，其中將由樹脂材料制成的透鏡構(gòu)件接合在由透光材料如玻璃等形成的平行板基板的表面。并且，專利文件2 (W0-A-2009/076790，對應(yīng)于EP-A-2225097)公開了在基板中形成通孔并且由填充在通孔中的樹脂材料形成透鏡。在專利文件1中描述的透鏡陣列中，無法使透鏡的各個部分的厚度小于基板的厚度，并因而限制了透鏡厚度的減小。反之，根據(jù)在專利文件2中描述的透鏡陣列，透鏡被設(shè)置在基板中的通孔中，并因而可以形成其部分的厚度小于基板厚度的透鏡。此外，一般將用于調(diào)節(jié)圖像亮度的光圈光闌(aperture diaphragm)裝配到攝像裝置上(例如，見專利文件1和專利文件3(JP-B-3926380，對應(yīng)于US-A-2009/0279188))。在專利文件1中，還描述了這樣的結(jié)構(gòu)體通過涂布方法如涂覆、真空沉積等在基板上形成光圈圖案，從而將光圈與透鏡整體地安置在透鏡中。并且，在專利文件3中，描述了這樣的結(jié)構(gòu)體將由不同于透鏡的材料形成的光圈安置在透鏡的外部。根據(jù)專利文件1中所述的結(jié)構(gòu)體，在組裝攝像裝置時不需要透鏡和光圈之間的對準(zhǔn)，并且還可以將光圈一起裝配到多個攝像裝置中。因此，這樣的結(jié)構(gòu)體適于大規(guī)模生產(chǎn)攝像裝置。然而，光圈的最佳位置取決于光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)而不同。例如，取決于光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，甚至在透鏡的內(nèi)部，距離入射表面的最佳距離也不同。在專利文件1所述的結(jié)構(gòu)體中， 光圈的位置被限制在基板的表面，并因此無法改變。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個示例性方面是提高光圈在透鏡陣列中位置的靈活性，所述透鏡陣列設(shè)置有其中分別整體地設(shè)置光圈的多個透鏡。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述透鏡陣列包含基板，所述基板中形成多個通孔；和多個透鏡，所述多個透鏡通過分別填充所述多個通孔而設(shè)置在所述基板中。將對入射光不透明的突部設(shè)置在所述通孔中，作為截除入射到除開口部分以外的部分上的光的光圈。并且，所述突部在一個垂直于埋置在所述通孔中的所述透鏡的光軸的平面內(nèi)，從所述通孔的內(nèi)壁朝所述透鏡的光軸延伸，從而圍繞所述光軸構(gòu)成所述開口部分。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，光圈的位置可以在通孔的深度方向變化。即，可以提高光圈位置的靈活性。


圖1是為了說明本發(fā)明的一個實施方案而顯示攝像裝置的一個實例的圖。圖2是為了說明本發(fā)明的實施方案而顯示透鏡陣列的一個實例的圖。圖3是顯示圖2中的透鏡陣列沿III-III線截取的截面圖。圖4A至4D是顯示制備圖2中透鏡陣列中包含的基板的方法的一個實例的圖。圖5是顯示用于制備圖2中透鏡陣列的成型模具(molding die)的一個實例的圖。圖6A至6C是顯示制備圖2中透鏡陣列的方法的一個實例的圖。圖7是顯示圖2中透鏡陣列的一種變體的圖。圖8是顯示圖2中透鏡陣列的另一種變體的圖。圖9是為了說明本發(fā)明實施方案而顯示透鏡陣列的另一個實例的圖。圖IOA是IOB是顯示圖9中的透鏡陣列的變體的圖。圖IlA和IlB是顯示制備圖1中攝像裝置的方法的一個實例的圖。圖12A至12C是顯示圖IlA和IlB中的制備攝像裝置的方法的一種變體的圖。圖13是顯示制備圖1中攝像裝置的方法的另一個實例的圖。
具體實施例方式圖1顯示攝像裝置的一個實例。攝像裝置1包括包含固態(tài)成像器件22的傳感器組件2，和包含透鏡32的透鏡組件 3。傳感器組件2具有晶片(wafer piece)210例如，晶片21是由半導(dǎo)體如硅形成的， 并且形成為當(dāng)從上面看時大體是矩形的形狀。固態(tài)成像器件22設(shè)置在晶片21的幾乎中心的部分。固態(tài)成像器件22由例如CCD圖像傳感器、CMOS圖像傳感器等形成。對晶片21應(yīng)用眾所周知的膜形成步驟、光刻步驟、蝕刻步驟、雜質(zhì)注入步驟等，并因而此固態(tài)成像器件 22由在晶片21上形成的光接受區(qū)域、電極、絕緣膜、布線等構(gòu)成。透鏡組件3具有基板片31和透鏡32。當(dāng)從上面看時，基板片31形成為幾乎與傳感器組件2的晶片21相同的大體矩形的形狀。在厚度方向穿過基板片31的通孔34形成于基板片31的中心部分中。在此通孔34中設(shè)置光圈36。設(shè)置透鏡32以填充通孔34，并且將其固定到基板片31。在所有示例的實例中使光學(xué)表面33成形為凸球面，但是可以根據(jù)應(yīng)用采用由凸球面、凹球面、非球面、平面構(gòu)成的各種組合。在基板片31和傳感器組件2的晶片21之間插入隔體(spacer) 35的情況下，將透鏡組件3層壓在傳感器組件2上。透鏡32在固態(tài)成像器件22的光接受區(qū)域中形成目標(biāo)的圖像。優(yōu)選地，基板片31具有遮光性質(zhì)。因此，可以防止對于成像不必要的光穿過基板片31并且入射到固態(tài)成像器件22上這樣的情況。在示例性的實例中，層壓在傳感器組件 2上的透鏡組件3僅1個，然而可以將多個透鏡組件3層壓在傳感器組件2上。不具體限制隔體35的形狀，只要可以將透鏡組件3穩(wěn)定在傳感器組件2上即可。 優(yōu)選地，隔體35應(yīng)當(dāng)成形為圍繞固態(tài)成像器件22的框架。當(dāng)隔體35成形為框架時，在傳感器組件2和透鏡組件3之間形成的空間可以與外部隔絕。作為結(jié)果，可以防止異物如灰塵等進入在傳感器組件2和透鏡組件3之間形成的空間中，并且可以防止異物粘附到固態(tài)成像器件22或透鏡32上。在此情況下，當(dāng)對隔體35提供遮光性質(zhì)時，也可以防止對于成像不必要的光穿過傳感器組件2和透鏡組件3之間的區(qū)域入射到固態(tài)成像器件22上這樣的情況。典型地，將如上構(gòu)造的攝像裝置1回流安裝(reflow-mount)在移動終端的電路基板上。更具體地，預(yù)先將焊膏印刷在電路基板中將要安裝攝像裝置1的位置，并將攝像裝置 1安置于該位置上。然后，對包括此攝像裝置1的電路基板應(yīng)用加熱處理如紅外線照射、吹送熱空氣等。因此，焊料熔化然后變?yōu)楣腆w，并從而將攝像裝置1安裝在電路基板上。
圖2和圖3顯示透鏡陣列的一個實例。圖2和圖3中所示的透鏡陣列5具有基板30和多個透鏡32。以上透鏡組件3通過以下方法而獲得通過切割基板30，然后將透鏡陣列5分割為各自包含透鏡32。換言之， 透鏡陣列5是以上透鏡組件3的組合件。將基板30形成為像晶片(圓形板)，并且典型地，基板30的直徑為6英寸、8英寸或12英寸。在基板30中形成分別在厚度方向穿過的多個通孔34。通孔34以矩陣方式排列，并且典型地，幾千個通孔34排列在具有以上尺寸的基板30上。在此情況下，基板30的外形不限于晶片形并且，例如可以采用矩形。同樣，通孔34的排列也不限于矩陣型。例如， 可以采用放射狀排列、同軸環(huán)狀排列或其它二維排列，并且也可以采用一維排列。在通孔34中設(shè)置光圈36。光圈36在一個垂直于埋置在通孔34中的透鏡32的光軸的平面內(nèi)與基板30整體地形成為環(huán)狀突部。將此環(huán)狀突部成形為從通孔34的內(nèi)壁以相對于透鏡32的光軸的對稱方式朝向透鏡32的光軸突出。光圈36圍繞透鏡32的光軸構(gòu)成開口，并且對于入射到透鏡32上的光是不透明的。因此，光圈36允許入射到透鏡32上的部分光線穿過開口部分37，并且遮蔽剩余的光。根據(jù)以上攝像裝置1(見圖1)中的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，光圈36被安置在通孔34的深度方向上的適當(dāng)位置。在示例性的實例中，將光圈36安置在對應(yīng)于通孔34的深度方向上的幾乎中心的位置。設(shè)置透鏡32以填充通孔34，并且所述透鏡32包含光圈36。將透鏡32設(shè)置為包含與基板30形成為整體的光圈36，并將此光圈36置于通孔34的深度方向。因此，在基板 30和透鏡32之間產(chǎn)生了防止透鏡32在通孔34的深度方向位移的機械卡合(mechanical engagement)。作為結(jié)果，透鏡32在基板30中的固定得以穩(wěn)定。此外，通過填充通孔34設(shè)置的透鏡32可以整個由單一的材料形成，并且在光學(xué)性能方面優(yōu)異。即，在透鏡32的光軸上不形成光學(xué)特性如折射率等相互不同的材料之間的邊界，從而可以抑制在邊界發(fā)生的光反射以及由于這樣的反射而導(dǎo)致的圖像的光斑(flare) 或重景i (ghost) ο如所示例的實例，與基板30相比，光圈36的厚度足夠薄，并且優(yōu)選應(yīng)當(dāng)將光圈36 的厚度設(shè)定為基板30厚度的1/10以下。據(jù)此，可以抑制在光圈36的構(gòu)成開口部分37的邊緣部分處發(fā)生的光反射以及由于這樣的反射而導(dǎo)致的圖像光斑或重影。在此情況下，即使在形成較厚的光圈36的情況下，也可以通過使光圈36的邊緣部分或整個光圈36形成為錐形而具有尖銳的邊緣部分來抑制圖像的光斑或重影的發(fā)生。以下將說明制備圖2中的透鏡陣列的方法的一個實例。圖4A至4C顯示制備圖2中的透鏡陣列中包含的基板的方法的一個實例。圖4A至4C的實例顯示其中通過對基板材料40應(yīng)用噴砂加工(blasting process)而共同形成多個通孔34、并從而獲得基板30的情況。將基板材料40形成為具有與基板30相同的外部形狀和相同厚度。作為基板材料40 (基板30)的材料，可以采用玻璃、 硅、金屬如SUS等，樹脂如丙烯酸類、環(huán)氧樹脂、PAI (聚酰胺酰亞胺)、PES(聚醚砜)等以及其它材料。如圖4A中所示，在圖4A中基板材料40的上側(cè)的表面(在下文中稱為“上表面”) 上和下側(cè)的表面上(在下文中稱為“下表面”)分別設(shè)置噴砂掩模(blast mask)410在噴砂掩模41中以與多個通孔34的排列相同的排列形成多個孔42。噴砂掩模41將基板材料 40的表面的多個區(qū)域暴露?？?2的直徑具有與通孔34(見圖幻的開口相同的直徑。如圖4B中所示，分別在基板材料40的上表面?zhèn)群拖卤砻鎮(zhèn)葢?yīng)用噴砂加工，從而將基板材料40的暴露區(qū)域去除，并且還在基板材料40的上表面?zhèn)群拖卤砻鎮(zhèn)壬戏謩e形成多個凹部34a。在一對垂直對準(zhǔn)的凹部3 之間留下預(yù)定厚度的隔離部34b。在分別從上表面?zhèn)群拖卤砻鎮(zhèn)葢?yīng)用的噴砂加工中，通過控制加工時間、加工壓力等改變上表面?zhèn)鹊陌疾縈a 的深度以及下表面?zhèn)鹊陌疾縈a的深度。因此，可以充分地調(diào)節(jié)隔離部34b的厚度和隔離部34b在基板材料40厚度方向的位置。如圖4C中所示，在每個隔離部34b的上表面設(shè)置噴砂掩模43。在噴砂掩模43中形成孔44以將隔離部34b上表面的中心部分的區(qū)域暴露。暴露區(qū)域具有與光圈36的開口部分37(見圖幻的直徑相同的直徑。如圖4D中所示，以將隔離部34b的中心部分中暴露的區(qū)域完全去除并還在隔離部 34b的中心部分中形成連通孔34c的方式應(yīng)用噴砂加工。一對凹部3 經(jīng)由連通孔3 彼此連通。通孔34由一對凹部3 和連通孔；Mc組成，并且其中形成連通孔34c的隔離部 34b構(gòu)成光圈36。以上實例顯示了其中通過對基板材料40應(yīng)用噴砂加工形成通孔34的情況。在此情況下，通孔34可以通過蝕刻加工形成。光圈36與基板30形成為整體，并且光圈36需要具有遮光性質(zhì)。因此，例如，當(dāng)不透明材料如硅、金屬、樹脂如PAI等用作基板30的材料時，或者當(dāng)著黑色的透明材料如玻璃、樹脂如丙烯酸類、環(huán)氧樹脂、PES等用作基板30的材料時，都可以對與基板30形成為整體的光圈36提供遮光性質(zhì)。此外，不論基板30的材料是否透明，都可以通過用黑色涂料涂覆光圈36的表面或用鉻鍍敷光圈36的表面來對光圈36提供遮光性質(zhì)。圖5顯示用于制備圖2中透鏡陣列的成型模具的一個實例。圖5中所示的成型模具50用于通過將樹脂材料壓縮來使透鏡32成型，并且具有上模51和下模52。將多個成形為透鏡32的一個光學(xué)表面33的相反表面的成型表面53，以與透鏡陣列5的多個透鏡32的排列相同的排列的形式設(shè)置在與下模52相對的上模51的相對表面上。此外，將多個成形為透鏡32的另一個光學(xué)表面33的相反表面的成型表面54，以與透鏡陣列5的多個透鏡32的排列相同的排列形式，設(shè)置在與上模51相對的下模52的相對表面上。安置上模51和下模52以將基板30置于它們之間。用于形成透鏡32的腔室C由上模51的成型表面53和與上模51配對的下模52的成型表面54、以及置于成型表面53、 54之間的基板30的通孔34的內(nèi)表面構(gòu)成。作為構(gòu)成透鏡32的樹脂材料，例如可以使用可能量固化的樹脂復(fù)合材料。作為可能量固化的樹脂復(fù)合材料，可以采用通過熱固化的樹脂復(fù)合材料和通過活性能量射線的照射(例如，紫外線照射，電子束照射)固化的樹脂復(fù)合材料中的任一種。從可成型性，如成型形狀的轉(zhuǎn)印性等的觀點來看，優(yōu)選的是構(gòu)成透鏡32的樹脂復(fù)合材料應(yīng)當(dāng)在該樹脂復(fù)合材料固化前具有適當(dāng)?shù)牧鲃有?。具體地，樹脂復(fù)合材料在室溫是液體，并且優(yōu)選粘度為約1000至50000mPa · s的樹脂復(fù)合材料。而且，優(yōu)選的是，構(gòu)成透鏡32的樹脂復(fù)合材料應(yīng)當(dāng)具有在這樣的樹脂復(fù)合材料固化后的整個回流階段不引起熱變形的耐熱性。從以上觀點來看，固化樹脂復(fù)合材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度應(yīng)當(dāng)優(yōu)選設(shè)定在200°C以上，更優(yōu)選250°C以上，并且特別優(yōu)選300°C以上。為了對樹脂復(fù)合材料賦予高的耐熱性，必要的是應(yīng)當(dāng)將遷移性限制在分子水平。作為有效的方法，列舉了(1)用于提高每單位體積的交聯(lián)密度的方法，(2)利用具有剛性環(huán)結(jié)構(gòu)體的樹脂的方法(例如，具有以下結(jié)構(gòu)的樹脂脂環(huán)結(jié)構(gòu)如環(huán)己烷、降冰片烷、四環(huán)十二烷等， 芳環(huán)結(jié)構(gòu)如苯、萘等，和軸節(jié)(cardo)結(jié)構(gòu)如9，9’ -聯(lián)苯基芴等，或螺結(jié)構(gòu)如螺二茚滿等， 具體地，例如在 JP-A-9-137043、JP-A-10-67970、JP-A-2003-55316、JP-A-2007-334018, JP-A-2007-238883等中描述的樹脂)，(3)用于均勻分散高Tg材料如無機細(xì)粒等的方法 (例如，JP-A-5-209027、JP-A-10498265等中描述)等?？梢詫⒍鄠€這樣的方法組合使用。 優(yōu)選的是應(yīng)當(dāng)在不損害其它特性如流動性、收縮率和折射率等的范圍內(nèi)使用這樣的組合。而且，從形狀轉(zhuǎn)印精度的觀點來看，優(yōu)選的是應(yīng)當(dāng)采用由固化反應(yīng)引起的體積收縮率小的樹脂復(fù)合材料作為構(gòu)成透鏡32的樹脂復(fù)合材料。樹脂復(fù)合材料的固化收縮率應(yīng)當(dāng)優(yōu)選設(shè)定為10%以下，更優(yōu)選5%以下，并且特別優(yōu)選3%以下。作為固化收縮率低的樹脂復(fù)合材料，可以列舉例如(1)包含高分子量固化劑(預(yù)聚物等)的樹脂復(fù)合材料(例如在 JP-A-2001-19740,JP-A-2004-302293,JP-A-2007-211247 等中描述的。高分子量固化劑的數(shù)均分子量應(yīng)當(dāng)優(yōu)選設(shè)定在200至100，000的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在500至50，000的范圍內(nèi)，并且特別優(yōu)選在1，000至20，000的范圍內(nèi)。并且，通過固化劑的數(shù)均分子量/固化反應(yīng)基團數(shù)計算的比例應(yīng)當(dāng)優(yōu)選設(shè)定在50至10，000的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在100至5，000的范圍內(nèi)，并且特別優(yōu)選在200至3，000的范圍內(nèi))，(2)包含非反應(yīng)性材料(有機/無機細(xì)粒、非反應(yīng)性樹脂等)的樹脂復(fù)合材料(例如，在 JP-A-6-298883、JP-A-2001-247793, JP-A-2006-225434 等中描述的)，(3)包含低收縮率交聯(lián)反應(yīng)基團的樹脂復(fù)合材料(例如，開環(huán)聚合基團(例如，環(huán)氧基(例如，JP-A-2004-210932等中描述的)、氧雜環(huán)丁基(oxetanyl group)(例如， JP-A-8-134405等描述的)、環(huán)硫化物基團(例如，JP-A-2002-105110等中描述的)、環(huán)狀碳酸酯基團(例如，JP-A-7-62065等中描述的)等)、烯醇/硫醇(en/thiol)固化基團(例如，JP-A-2003-20334等中描述的)、氫化硅烷化固化基團(例如，JP-A-2005-15666等中描述的)等)，(4)包含剛性骨架樹脂(芴、金剛烷、異佛爾酮等)的樹脂復(fù)合材料(例如，JP-A-9-137043等中描述的)，(5)其中形成了包含不同聚合基團的兩種單體的互穿網(wǎng)絡(luò) (所謂IPN結(jié)構(gòu))的樹脂復(fù)合材料(例如，JP-A-2006-131868等中描述的)，(6)包含膨脹性材料的樹脂復(fù)合材料(例如，JP-A-2004-2719、JP-A-2008-238417等中描述的)，等等，并且這些樹脂復(fù)合材料可以優(yōu)選在本發(fā)明中使用。并且，從物理性質(zhì)優(yōu)化的觀點來看，優(yōu)選的是上述多種固化收縮率減小方法應(yīng)當(dāng)組合使用(例如，包含開環(huán)聚合基團的預(yù)聚物和包含細(xì)粒的樹脂復(fù)合材料等)。并且，兩種以上阿貝數(shù)(Abbe’ s number)不同的、例如阿貝數(shù)高和低的樹脂的混合物適于作為構(gòu)成透鏡32的樹脂復(fù)合材料。在高阿貝數(shù)一方的樹脂中，阿貝數(shù)(vd)應(yīng)當(dāng)優(yōu)選設(shè)定為50以上，更優(yōu)選55以上，并且特別優(yōu)選60以上。并且，折射率(nd)應(yīng)當(dāng)優(yōu)選設(shè)定為1.52以上，更優(yōu)選1.55以上，并且特別優(yōu)選1.57以上。作為這樣的樹脂，脂族樹脂是優(yōu)選的，并且具有脂環(huán)結(jié)構(gòu)的樹脂(例如，具有環(huán)結(jié)構(gòu)如環(huán)己烷、降冰片烷、金剛烷、 三環(huán)癸烷、四環(huán)十二烷等的樹脂。具體地，例如在JP-A-10-152551、JP-A-2002-212500、 JP-A-2003-20334、 JP-A-2004-210932、 JP-A-2006-199790、 JP-A-2007-2144、 JP-A-2007-284650.JP-A-2008-105999等中描述的樹脂)是特別優(yōu)選的。在低阿貝數(shù)一方的樹脂中，阿貝數(shù)(vd)應(yīng)當(dāng)優(yōu)選設(shè)定為優(yōu)選30以下，更優(yōu)選25以下，并且特別優(yōu)選20以下。并且，折射率(nd)應(yīng)當(dāng)優(yōu)選設(shè)定為1.60以上，更優(yōu)選1.63以上，并且特別優(yōu)選1. 65 以上。作為這樣的樹脂，具有芳烴結(jié)構(gòu)的樹脂是優(yōu)選的。例如，包含結(jié)構(gòu)如9，9’_ 二芳基芴、萘、苯并噻唑、苯并三唑等的樹脂(具體地，例如在JP-A-60-38411、JP-A-10-67977、 JP-A-2002-47335、JP-A-2003-238884、JP-A-2004-83855、JP-A-2005-325331、 JP-A-2007-238883、W0-A-2006/095610、JP-B-2537540 等中描述的樹脂)是優(yōu)選的。并且，優(yōu)選的是，為了提高折射率或者調(diào)節(jié)阿貝數(shù)，應(yīng)當(dāng)將無機細(xì)粒分散到構(gòu)成透鏡32的樹脂復(fù)合材料的基體中。作為無機細(xì)粒，可以列舉例如氧化物細(xì)粒、硫化物細(xì)粒、 硒化物細(xì)粒和碲化物細(xì)粒。更具體地，可以列舉例如，由氧化鋯、氧化鈦、氧化鋅、氧化錫、 氧化鈮、氧化鈰、氧化鋁、氧化鑭、氧化釔、硫化鋅等組成的細(xì)粒。特別地，優(yōu)選的是應(yīng)當(dāng)將由氧化鑭、氧化鋁、氧化鋯等組成的細(xì)粒分散到高阿貝數(shù)的樹脂中，同時優(yōu)選的是應(yīng)當(dāng)將由氧化鈦、氧化錫、氧化鋯等組成的細(xì)粒分散到低阿貝數(shù)的樹脂中?？梢詥为毷褂脽o機細(xì)粒， 或者可以將兩種以上的無機細(xì)粒組合使用。并且，可以采用包含多種組分的復(fù)合材料。并且，對于降低光催化活性、減少水吸收等多種目的，可以將不同類型的金屬摻雜到無機細(xì)粒中，可以用不同類型的金屬氧化物如二氧化硅、氧化鋁等包覆無機細(xì)粒的表面層，或者可以通過以下試劑將無機細(xì)粒的表面改性硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、有機酸(羧酸類、磺酸類、磷酸類、膦酸類等)、具有有機酸基團的分散劑等。通常，無機細(xì)粒的數(shù)均粒子尺寸可以設(shè)定為約Inm至lOOOnm。在此情況下，如果粒子的尺寸太小，則材料的特性在一些情況下變化，而如果粒子尺寸太大，則瑞利散射的影響將變得顯著。因此，粒子尺寸應(yīng)當(dāng)優(yōu)選設(shè)定為Inm至15nm，更優(yōu)選2nm至lOnm，并且特別優(yōu)選3nm至7nm。并且，適宜的是粒子尺寸的粒子尺寸分布應(yīng)當(dāng)設(shè)定為盡可能窄?？梢钥紤]各種限定這樣的單分散粒子的方式。例如， JP-A-2006-160992中描述的數(shù)值規(guī)定范圍屬于粒子尺寸分布的優(yōu)選范圍。在此，以上數(shù)均初級粒子尺寸可以通過例如X-射線衍射儀(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)等測量。在22°C 和589nm的波長時，無機細(xì)粒的折射率應(yīng)當(dāng)優(yōu)選設(shè)定為1. 90至3. 00，更優(yōu)選1. 90至2. 70， 并且特別優(yōu)選2. 00至2. 70。從透明度和更高折射率的觀點來看，無機細(xì)粒在樹脂中的含量應(yīng)當(dāng)優(yōu)選設(shè)定為5質(zhì)量％以上，更優(yōu)選10至70質(zhì)量％，并且特別優(yōu)選30至60質(zhì)量％。為了將細(xì)粒均勻地分散到樹脂復(fù)合材料中，適宜的是應(yīng)當(dāng)通過適當(dāng)?shù)厥褂美缫韵赂黜梺矸稚⒓?xì)粒包含具有與構(gòu)成基體的樹脂單體的反應(yīng)性的官能團的分散劑(例如， 在JP-A-2007-238884的實施方案等中描述的)，由疏水鏈段和親水鏈段構(gòu)成的嵌段共聚物 (例如，JP-A-2007-211164中描述的)，包含可以與無機細(xì)粒在聚合物末端或側(cè)鏈發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)的官能團的樹脂(例如，JP-A-2007-238擬9、JP-A-2007-238930等中描述的)等。并且，為了提高透鏡32和基板30之間的結(jié)合強度，可以在構(gòu)成透鏡32的樹脂復(fù)合材料中適當(dāng)?shù)鼗旌吓悸?lián)劑，例如，可以混合硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑等， 以改善無機材料的粘合性。并且，可以在構(gòu)成透鏡32的樹脂復(fù)合材料中適當(dāng)?shù)鼗旌咸砑觿?。可以混合例如公知的脫模劑如硅氧烷系化學(xué)試劑、氟系化學(xué)試劑、含長鏈烷基的化學(xué)試劑等、抗氧化劑如受阻酚等，等等。并且，如有必要，可以在構(gòu)成透鏡32的樹脂復(fù)合材料中混合固化催化劑或引發(fā)劑。具體地，可以列舉例如通過利用熱或活性能量射線的作用促進固化反應(yīng)(自由基聚合或離子聚合)的化合物，其描述在JP-A_2005-92099(段落號W063]至W070])等中。基于催化劑或引發(fā)劑的類型、固化反應(yīng)部分的不同等，固化促進劑等的添加量是不同的，并且這樣的添加量不能無條件地指定。通常，相對于固化反應(yīng)樹脂復(fù)合材料的全部固體含量，優(yōu)選這樣的添加量應(yīng)當(dāng)設(shè)定為約0. 1至15質(zhì)量％，并且更優(yōu)選這樣的添加量設(shè)定為約0. 5至 5質(zhì)量％。構(gòu)成透鏡32的樹脂復(fù)合材料可以通過適當(dāng)?shù)鼗旌仙鲜鼋M分制備。此時，在可以將其它組分溶解在液體解聚單體(反應(yīng)性稀釋劑)等中時，不需要單獨添加溶劑。然而， 當(dāng)其它單體不適用于這種情況時，在可固化樹脂復(fù)合材料的制備中可以通過使用溶劑溶解各個構(gòu)成組分?？梢杂糜诠袒磻?yīng)樹脂復(fù)合材料中的溶劑不受特別的限制，并且可以適當(dāng)?shù)剡x擇，條件是這種溶劑不導(dǎo)致復(fù)合材料沉淀并且可以均勻溶解或分散。具體地，可以列舉例如，酮類(例如，丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮等)、酯類(例如，乙酸乙酯、乙酸丁酯等)，醚類(例如，四氫呋喃，1，4_ 二 _烷等)、醇類(例如，甲醇、乙醇、異丙烯、丁醇、乙二醇等)、芳烴(例如，甲苯、二甲苯等)、水等。當(dāng)可固化復(fù)合材料包含溶劑時，優(yōu)選模形狀轉(zhuǎn)印操作(mold form transferring operation)應(yīng)在溶齊Ll干燥后進行。當(dāng)可能量固化的樹脂復(fù)合材料用作構(gòu)成透鏡32的樹脂復(fù)合材料時，可以根據(jù)樹脂復(fù)合材料適當(dāng)?shù)剡x擇上模51和下模52的材料。即，當(dāng)熱固性樹脂用作樹脂復(fù)合材料時， 采用例如在導(dǎo)熱性方面優(yōu)異的金屬材料如鎳等、或透射紅外線的材料如玻璃等作為模的材料。并且，當(dāng)可UV固化的樹脂用作樹脂復(fù)合材料時，采用例如透射紫外線的材料如玻璃等作為模的材料。并且，當(dāng)可電子束固化的樹脂用作樹脂復(fù)合材料時，采用透射電子束的材料作為模的材料。圖6A至6C顯示制備圖2中的透鏡陣列的方法的一個實例。如圖6A中所示，將下模52設(shè)置在基板30上。將基板30中的通孔34安置在下模 52的成型表面M上。然后，將樹脂材料M以形成透鏡32所需的量供應(yīng)到凹部中，所述凹部由基板30中的通孔34的內(nèi)表面和下模52的成型表面M構(gòu)成。如圖6B中所示，將上模51壓下。隨上模51的向下運動，樹脂材料M被壓在上模
951的成型表面53和下模52的成型表面M之間。從而，使樹脂材料M變形以復(fù)制成型表面 53、54和通孔34的內(nèi)表面。如圖6C中所示，在將上模51完全壓下后成型模具50關(guān)閉的狀態(tài)下，用樹脂材料 M填充腔室。在此狀態(tài)下，通過適當(dāng)?shù)厥┘庸袒芰縀使樹脂材料M固化。從而，將樹脂材料M埋置在通孔34中，并形成透鏡32。圖7顯示圖2中的透鏡陣列的一種變體。在圖7中所示的透鏡陣列5中，相對于基板30，形成的光圈36較厚，并且構(gòu)成開口部分37的光圈36的邊緣部分形成為錐形。如上所述，因為光圈36的邊緣部分尖銳化為錐形，所以可以抑制光在邊緣部分發(fā)生反射以及由于這樣的反射而導(dǎo)致的圖像的光斑或重影。隨后，因為透鏡32包含與基板30形成為整體的光圈36，所以透鏡32在基板30中的固定能夠得以穩(wěn)定。在此情況下，因為通過形成較厚的光圈36而提高了光圈36的強度，所以透鏡32在基板30中的固定可以更加穩(wěn)定。圖8顯示圖2中的透鏡陣列的另一種變體。在圖8中顯示的透鏡陣列5中，將在光學(xué)表面33的外側(cè)以外向外延伸的凸緣38 設(shè)置在透鏡32沿光軸方向的一個端部(圖8中上側(cè)的端部)，并且此凸緣38與基板30的表面交疊。因為凸緣38與基板30的表面交疊，所以加大了透鏡32和基板30之間的接觸面積并提高了它們之間的結(jié)合強度。作為結(jié)果，透鏡32在基板30中的固定可以得到更進一步地穩(wěn)定。在示例性的實例中，僅將凸緣38設(shè)置在透鏡32沿光軸方向的一個端部。在此情況下，可以將凸緣38分別設(shè)置在兩個端部，并且此凸緣38可以分別與基板30兩側(cè)的表面交疊。據(jù)此，一對凸緣38可以保持基板30而將其置于它們之間，并且透鏡32在基板30中的固定可以得到更進一步的穩(wěn)定。圖9顯示透鏡陣列的另一個實例圖9中所示的透鏡陣列105裝備有基板130和多個透鏡132?；?30像晶片那樣形成，并且在基板130中形成多個通孔134。在通孔134中分別設(shè)置光圈136。透鏡132通過在通孔134中壓縮成型樹脂材料形成，并且被設(shè)置為埋入通孔 134?；?30通過層壓三片基板構(gòu)件130a、130b、130c構(gòu)成。在基板構(gòu)件130a中以與透鏡陣列105中多個透鏡132的排列相同的排列形式形成多個孔134a?？?3 形成為圓柱形孔，使得此孔的平行于基板構(gòu)件130a的表面截取的截面形狀構(gòu)成圓形，其在孔13 在深度方向的任何位置的直徑都基本上恒定。類似地，在基板構(gòu)件130b中形成多個圓柱形孔 134b，并且在基板構(gòu)件孔130c中也形成多個圓柱形孔13如。通過層壓這些基板構(gòu)件130a、130b和130c，使得基板構(gòu)件130a中的孔134a、基板構(gòu)件130b中的孔134b和基板構(gòu)件130c中的孔13 相互對準(zhǔn)，從而構(gòu)成基板130。并且，通過將基板構(gòu)件130a中的孔134a、基板構(gòu)件130b中的孔134b和基板構(gòu)件130c中的孔 134c以此順序彼此連通，從而構(gòu)成在基板130中的通孔134。位于圖9中最上層的基板構(gòu)件130a中的孔13 的直徑和位于圖9中最下層的基板構(gòu)件130c中的孔13 的直徑設(shè)定為彼此相等。并且，置于基板構(gòu)件130a和基板構(gòu)件 130c之間的基板構(gòu)件130b中的孔134b的直徑設(shè)定為小于孔13^、134c的直徑。因此，基板構(gòu)件130b中孔134b的周邊部分暴露于孔13^、134c中，并且充當(dāng)光圈136。使各個孔 134aU34bU34c形成為具有簡單的形狀如圓柱形，并且使孔的形成變得容易。當(dāng)具有較高韌性的金屬或樹脂用作基板構(gòu)件130a，130b, 130c的材料時，這些孔134a，134b，134c還可以通過利用沖壓的機械加工形成。并且，在示例性的實例中，形成為安置構(gòu)成光圈136的基板構(gòu)件130b的基板構(gòu)件 130a和基板構(gòu)件130c各自的厚度設(shè)定為彼此相等，并且將光圈136安置于通孔134在深度方向上的幾乎中心的位置。當(dāng)基板構(gòu)件130a的厚度Ta和基板構(gòu)件130c的厚度Tc可以互補性地增加/減少時，可以在保持基板130的厚度恒定的同時容易地改變光圈136的位置。圖IOA和IOB顯示圖9中透鏡陣列的變體。在圖IOA和IOB中所示的透鏡陣列105中，通過層壓兩片基板構(gòu)件130a、130b構(gòu)成基板130?；鍢?gòu)件130a中的孔13 形成為圓柱形，使得此孔的平行于基板構(gòu)件130a的表面截取的截面形狀構(gòu)成圓形，其在孔13 在深度方向上的任何位置的直徑D都基本上恒定。反之，基板構(gòu)件130b中的孔134b形成為界面為錐形的孔，使其直徑從一個開口到另一個開口逐漸減小，同時使圓柱形孔134b在深度方向的任何位置處的截面形狀保持為圓形。 在孔134b的兩個開口中小開口的直徑設(shè)定為小于孔13 的直徑，并且大開口的直徑設(shè)定為等于孔13 的直徑。圖IOA顯示了其上排列孔134b的兩個開口中的小開口的基板構(gòu)件130b的表面 (在圖IOA的上側(cè))上層壓基板構(gòu)件130a的情況。圖IOB顯示了其上排列孔134b的兩個開口中的大開口的基板構(gòu)件130b的表面(在圖IOB的下側(cè))上層壓基板構(gòu)件130a的情況。在兩種情況下，在其上孔134b的直徑設(shè)定為最小的基板構(gòu)件130b的表面(在圖中上側(cè))起光圈136的作用。光束在光圈136中的截除或透射由開口部分137的最小直徑部分決定。因此，可以說光圈136的位置對應(yīng)于開口部分137的最小直徑部分的位置。在圖IOA中的實例中， 光圈136的位置對應(yīng)于基板構(gòu)件130b中構(gòu)成開口部分137的孔134b的最小直徑部分的位置，并且對應(yīng)于通孔134在深度方向幾乎位于中心的部分。并且，在圖IOB中，光圈136的位置對應(yīng)于位于基板130表面(在圖IOB的上側(cè))的部分。相對于平行于基板構(gòu)件130b的表面截取為穿過在深度方向上的幾乎中心的位置的截面，使構(gòu)成光圈136的開口部分137 的基板構(gòu)件130b中的孔134b不對稱地成形。作為結(jié)果，即使當(dāng)基板130由兩片基板構(gòu)件 130a、130b組成時，也可以通過改變這些基板構(gòu)件的層壓順序來改變光圈136的位置。當(dāng)用切割器等切割基板30 (130)時，如上所述制備的透鏡陣列5 (105)被分割為多個透鏡組件3，所述透鏡組件3各自包含透鏡32(132)。如上所述，當(dāng)結(jié)合傳感器組件2時透鏡組件3構(gòu)成攝像裝置1。圖IlA和IlB顯示制備圖1中攝像裝置的方法的一個實例。如圖1IA中所示，沿切割線L切割基板30，所述切割線L在以矩陣方式排列的多個透鏡32的行和列之間延伸。據(jù)此，將透鏡陣列5分割為分別包含透鏡32的多個透鏡組件 3。然后，如圖IlB中所示，將每個透鏡組件3經(jīng)由隔體35層壓在傳感器組件2上。以上述方式，獲得攝像裝置1(見圖1)。圖12A至12C顯示圖IlA和IlB中的制備攝像裝置的方法的一種變體。在圖12A至12C中顯示的實例中，將兩個傳感器組件2層壓在傳感器組件2上。如圖12A中所示，經(jīng)由隔體陣列9層壓兩片透鏡陣列5，其中多個隔體35以與透鏡陣列5中透鏡32的排列相同的排列形式排列，并且相互連接，從而構(gòu)成透鏡陣列層壓結(jié)構(gòu)體6。將包含在透鏡陣列層壓結(jié)構(gòu)體6中的兩片透鏡陣列5的基板30和隔體陣列9，分別沿切割線L共同切割。作為結(jié)果，如圖12B中所示，透鏡陣列層壓結(jié)構(gòu)體6被分割為多個透鏡組件層壓結(jié)構(gòu)體7，在每個透鏡組件層壓結(jié)構(gòu)體7中層壓了兩個透鏡組件3。隨后，如圖12C中所示，經(jīng)由隔體35將每個透鏡組件層壓結(jié)構(gòu)體7層壓在傳感器組件2上。以上述方式，獲得攝像裝置1 (見圖1)。以此方式，在其中事先層壓多個透鏡組件3的透鏡組件層壓結(jié)構(gòu)體7被層壓在傳感器組件2上的情況下，可以比其中將這些透鏡組件3依序?qū)訅涸趥鞲衅鹘M件2上的情況更大地提高攝像裝置1的產(chǎn)率。圖13顯示制備圖1中攝像裝置的方法的另一個實例。在圖13中所示的實例中，通過將透鏡陣列5疊置在傳感器陣列4上制備構(gòu)成多個攝像裝置1的組合件的元件陣列層壓結(jié)構(gòu)體8，然后將元件陣列層壓結(jié)構(gòu)體8分割為多個攝像裝置1。傳感器陣列4包括由半導(dǎo)體材料如硅等形成的晶片20。多個固態(tài)成像器件22以與透鏡陣列5中的透鏡32的排列相同的排列形式在傳感器陣列4上排列。典型地，晶片20 的直徑設(shè)定為6英寸、8英寸或12英寸，并且?guī)浊€固態(tài)成像器件22在此排列。將透鏡陣列5經(jīng)由隔體陣列9疊置在傳感器陣列4上以構(gòu)成元件陣列層壓結(jié)構(gòu)體 8。隨后，將包含在元件陣列層壓結(jié)構(gòu)體8中的傳感器陣列4的晶片20、透鏡陣列5的基板 30和晶片陣列9，分別沿切割線L共同地切割。以上述方式，元件陣列層壓結(jié)構(gòu)體8被分割為多個攝像裝置1，每個攝像裝置1都包含透鏡22和固態(tài)成像器件22。以此方式，在將一片以上的透鏡陣列5疊置在傳感器陣列4上并隨后將傳感器陣列4的晶片20和透鏡陣列5的基板30 —起切割為多個攝像裝置1的情況下，可以比將透鏡組件3或透鏡組件層壓結(jié)構(gòu)體7安裝到傳感器組件2的情況更大地提高攝像裝置1的產(chǎn)率。如上所述，公開了所述透鏡陣列包含基板，所述基板中形成多個通孔；和多個透鏡，所述多個透鏡通過分別填充所述多個通孔而設(shè)置在所述基板中。將對入射光不透明的突部設(shè)置在所述通孔中，作為截除入射到除開口部分以外的部分上的光的光圈。并且，所述突部在一個垂直于埋置在所述通孔中的所述透鏡的光軸的平面內(nèi)，從所述通孔的內(nèi)壁朝所述透鏡的光軸延伸，從而圍繞所述光軸構(gòu)成所述開口部分。并且，在上述透鏡陣列中，所述基板通過層壓多個基板構(gòu)件而構(gòu)成，所述多個基板構(gòu)件中分別以相同的排列形式設(shè)置多個孔，在所述多個基板構(gòu)件的至少一個基板構(gòu)件中設(shè)置的孔的開口面積形成為小于在其余的基板構(gòu)件中設(shè)置的孔的開口面積，所述通孔通過層壓所述多個基板構(gòu)件使得所述多個孔的各個位置相互對準(zhǔn)而形成于所述基板中，并且所述多個基板構(gòu)件的所述至少一個基板構(gòu)件延伸到至少埋置在所述通孔中的透鏡中的部分形成為所述對入射光不透明的突部，以將所述突部設(shè)置為所述光圈，所述突部在所述多個基板構(gòu)件的所述至少一個基板構(gòu)件的孔中形成所述開口部分。并且，上述透鏡陣列中，所述光圈在所述開口那側(cè)的邊緣部分是尖銳化的。
并且，公開了透鏡陣列層壓結(jié)構(gòu)體，其中層壓多個透鏡陣列，所述多個透鏡陣列包含至少一個上述透鏡陣列。并且，公開了 元件陣列層壓結(jié)構(gòu)體包括根據(jù)上述的透鏡陣列層壓結(jié)構(gòu)體；和傳感器陣列，在所述傳感器陣列中，多個固態(tài)成像器件排列在晶片上。所述透鏡陣列層壓結(jié)構(gòu)體疊置在所述傳感器陣列上。并且，公開了一種透鏡組件，所述透鏡組件由上述的透鏡陣列分割以包含一個透
^Mi ο并且，公開了一種透鏡組件層壓結(jié)構(gòu)體，所述透鏡組件層壓結(jié)構(gòu)體由上述的透鏡陣列層壓結(jié)構(gòu)體分割以包含在層壓方向上對準(zhǔn)的透鏡。并且，公開了一種攝像裝置，所述攝像裝置由上述的元件陣列層壓結(jié)構(gòu)體分割以包含在層壓方向上對準(zhǔn)的固態(tài)成像器件和透鏡。
1權(quán)利要求
1.一種透鏡陣列，所述透鏡陣列包含基板，所述基板中形成多個通孔；和多個透鏡，所述多個透鏡通過分別填充所述多個通孔而設(shè)置在所述基板中；其中，將對入射光不透明的突部設(shè)置在所述通孔中，作為截除入射到除開口部分以外的部分上的光的光圈，并且所述突部在一個垂直于埋置在所述通孔中的所述透鏡的光軸的平面內(nèi)，從所述通孔的內(nèi)壁朝所述透鏡的所述光軸延伸，從而圍繞所述光軸構(gòu)成所述開口部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透鏡陣列，其中所述基板通過層壓多個基板構(gòu)件而構(gòu)成，所述多個基板構(gòu)件中分別以相同的排列形式設(shè)置多個孔，在所述多個基板構(gòu)件的至少一個基板構(gòu)件中設(shè)置的孔的開口面積形成為小于在其余的基板構(gòu)件中設(shè)置的孔的開口面積，所述通孔通過層壓所述多個基板構(gòu)件使得所述多個孔的各個位置相互對準(zhǔn)而形成于所述基板中，并且所述多個基板構(gòu)件的所述至少一個基板構(gòu)件延伸到至少埋置在所述通孔中的透鏡中的部分形成為所述對入射光不透明的突部，以將所述突部設(shè)置為所述光圈，所述突部在所述多個基板構(gòu)件的所述至少一個基板構(gòu)件的孔中形成所述開口部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的透鏡陣列，其中所述光圈在所述開口那側(cè)的邊緣部分是尖銳化的。
4.一種透鏡陣列層壓結(jié)構(gòu)體，其中層壓多個透鏡陣列，所述多個透鏡陣列包含至少一個根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項的透鏡陣列。
5.一種元件陣列層壓結(jié)構(gòu)體，所述元件陣列層壓結(jié)構(gòu)體包括根據(jù)權(quán)利要求4所述的透鏡陣列層壓結(jié)構(gòu)體；和傳感器陣列，在所述傳感器陣列中，多個固態(tài)成像器件排列在晶片上，其中所述透鏡陣列層壓結(jié)構(gòu)體疊置在所述傳感器陣列上。
6.一種透鏡組件，所述透鏡組件由根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的透鏡陣列分割以包含一個透鏡。
7.—種透鏡組件層壓結(jié)構(gòu)體，所述透鏡組件層壓結(jié)構(gòu)體由根據(jù)權(quán)利要求4所述的透鏡陣列層壓結(jié)構(gòu)體分割以包含在層壓方向上對準(zhǔn)的透鏡。
8.一種攝像裝置，所述攝像裝置由根據(jù)權(quán)利要求5所述的元件陣列層壓結(jié)構(gòu)體分割以包含在層壓方向上對準(zhǔn)的固態(tài)成像器件和透鏡。
全文摘要
本發(fā)明提供一種透鏡陣列。該透鏡陣列包含基板，所述基板中形成多個通孔；和多個透鏡，所述多個透鏡通過分別填充所述多個通孔而設(shè)置在所述基板中。將對入射光不透明的突部設(shè)置在所述通孔中，作為截除入射到除開口部分以外的部分上的光的光圈。并且，所述突部在一個垂直于埋置在所述通孔中的所述透鏡的光軸的平面內(nèi)，從所述通孔的內(nèi)壁朝所述透鏡的光軸延伸，從而圍繞所述光軸構(gòu)成所述開口部分。
文檔編號G03B17/12GK102169197SQ20101062156
公開日2011年8月31日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月26日
發(fā)明者原田明憲, 山田大輔 申請人:富士膠片株式會社