專利名稱：制造多個用于相機的光學裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及諸如CMOS或CXD相機的數(shù)碼相機裝置的領(lǐng)域。它涉及制造光學裝置的方法、用于這種相機的光學裝置以及含有所述光學裝置的照相機。
背景技術(shù)：
如今，所制造的電子設(shè)備(包括手機、電腦、網(wǎng)絡(luò)攝像機等)中的很大一部分中集成有相機，特別是集成的相機光學元件。越來越重要的是這種相機能夠被經(jīng)濟地制造(例如并行處理)，以及他們有盡可能少的機械上復(fù)雜的、制造困難的或需要細致處理的部件。尤其是針對移動電話以及其它應(yīng)用，對相機的薄(即延光學軸的延伸要小)的需求不斷增加。然而這樣的集成相機所能獲得的分辨率的需求也在不斷增長。出于經(jīng)濟原因，光學裝置的部件(例如透鏡模塊)往往以晶片級制造。因此先由自動化的進程生產(chǎn)出晶片或晶片堆疊，其包含多個同類部件(例如透鏡模塊)，然后在隨后的處理步驟中通過從晶片或晶片堆疊分離這些同類部件來分割出各個部件。例如透鏡模塊的光學裝置還包含具有圖像傳感器的光電單元，所述光電單元限定了在其上布置有圖像傳感器元件的圖像傳感器平面。該光電單元可以如上面所述以晶片級制造。這樣的制造工藝是本領(lǐng)域所公知的，例如在專利公開W02009/076786中所描述的。模塊包括一個或多個透鏡或透鏡部分的布置，以用于入射光在相機的光電單元的圖像傳感器平面的導(dǎo)向和分配。這種透鏡模塊有一個固定焦距，所述固定焦距被布置為:一旦透鏡模塊組裝到光學裝置中，此固定焦距將匹配于光電單元的透鏡模塊和圖像傳感器的平面之間的距離。因 此法蘭焦距(FFL)限定了所述固定焦距，所述法蘭焦距對應(yīng)于透鏡(或物鏡)的最后物理平面(即，在目前的情況下，晶片的朝向傳感器最近的平面)與待成像物體相反側(cè)上的焦平面(即傳感器側(cè))之間的距離。因此，法蘭焦距是指背面FFL。為了實現(xiàn)高的圖像清晰度，焦平面和圖像傳感器平面必須一致。即，在相機光學裝置的大規(guī)模生產(chǎn)中使用固定聚焦透鏡模塊，所有透鏡模塊必須具有恒定的FFL。然而，由于制造公差，晶片或晶片堆疊組件的透鏡模塊和/或不同的晶片或晶片堆疊組件的透鏡模塊在一定程度上具有變化的FFL值。也就是說，透鏡模塊的FFL值偏向于服從正態(tài)分布，如在圖3中所示。很顯然，F(xiàn)FL不位于此正態(tài)分布中心的透鏡模塊是被丟棄的，因為透鏡模塊的焦點平面將遠離圖像傳感器平面。然而，為了使光學裝置的生產(chǎn)更經(jīng)濟，需要盡可能少的丟棄透鏡模塊。為了減少上述的制造公差，生產(chǎn)過程只能在有限的程度上加以改進。因此，必需發(fā)現(xiàn)其他的方法以減少被丟棄的部件。本領(lǐng)域公知的是，透鏡被組裝進圓筒和底座，然后在組裝到聚焦到圖像傳感器上。這種方法的一個缺點是需要額外的組裝成本，這是由聚焦步驟造成的。由于圓筒/底座解決方案通常相對較大，因此另一個缺點是其占用較大的相機空間。另外，這種方法在圖像傳感器上有所謂的“異物”的風險。因為這種圓筒/底座的顆粒在對焦操作時可能會落到傳感器上。本領(lǐng)域還公知的是，可用固定焦距來組裝透鏡，例如給所有的透鏡提供具有固定的高度的底部間隔物或底座。此方法克服了上述方法的缺點，但有如下風險:如果在一個生產(chǎn)批次的透鏡有特定的FFL分布(這是由其常規(guī)的制造公差引起)，許多的組裝透鏡將不在焦點并因此產(chǎn)量會相當?shù)汀?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的在于提供一種用于相機的多個光學裝置的制造方法，經(jīng)濟且具有盡可能少的報廢品。本發(fā)明的另一個目的是提供用于根據(jù)本發(fā)明的制造方法所生產(chǎn)的這種相機的多個光學裝置。這些目的根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法和如權(quán)利要求10所述的光學裝置實現(xiàn)。此夕卜，通過專利從屬權(quán)利要求，優(yōu)選的實施例是顯然的。方法權(quán)利要求的特征可以與裝置的權(quán)利要求的特征組合，反之亦然。正如上面已經(jīng)提到的，每個光學裝置包括具有一個或多個透鏡或透鏡部分的固定焦距透鏡模塊。所述固定焦距透鏡模塊是用于與具有圖像傳感器的光電單元組裝，所述圖像傳感器具有圖像傳感器平面。所述光電單元可以是根據(jù)本專利申請所定義的光學裝置的一部分。傳感器元件被布置在圖像傳感器的圖像傳感器平面上。光被引導(dǎo)通過透鏡模塊至圖像傳感器平面，并照射在傳感器元件上。因此，光被正確地定向到傳感器平面是重要的。圖像傳感器可以包括像素陣列，即傳感元件的陣列。圖像傳感器可以例如是有源像素傳感器(APS)，也被稱為CMOS傳感器或CCD傳感器。現(xiàn)在，該方法包 括以下步驟:.制造多個透鏡模塊；.對于每個透鏡模塊確定透鏡模塊聚焦參數(shù)值；.向透鏡模塊提供并分配底座元件，其中底座元件布置在光學裝置中以限定透鏡模塊和圖像傳感器平面之間的固定間隔距離，底座元件的底座區(qū)段長度是可變的，由此，對于每個透鏡模塊單獨地或以組為單位根據(jù)透鏡模塊的光學特性調(diào)整透鏡模塊和圖像傳感器平面之間的幾何距離，以補償多個透鏡模塊之間的透鏡模塊聚焦參數(shù)值的變化，從而使透鏡模塊的焦平面落在圖像平面上，特別是在圖像傳感器平面上，或者位于包含有光學裝置的相機的焦點深度中；.組裝透鏡模塊和底座元件，以形成光學裝置。聚焦參數(shù)優(yōu)選為焦距，尤其是法蘭焦距(FFL)。還可以是與焦距相關(guān)的其他參數(shù)，例如有效焦距(EFL)。如果在接下來的說明中涉及到FFL，那么在適當情況下，F(xiàn)FL也可以意指上位的聚焦參數(shù)。如果聚焦參數(shù)是FFL，透鏡模塊的聚焦參數(shù)值的確定步驟可以包括直接或間接測量FFL值、或可以包括確定透鏡模塊的特定的光學特性，其中這些光學特性基于相應(yīng)的透鏡模塊的法蘭焦距(FFL)。在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施例中，透鏡模塊的生產(chǎn)進一步包括以下步驟:.制造一個或多于一個的晶片或晶片堆疊組件，每個晶片或晶片堆疊組件含有多個透鏡模塊；.把每片晶片或晶片堆疊組件分離成單個的透鏡模塊。
底座元件具有幾個功能，概述如下:-它承載透鏡模塊，并能使透鏡模塊與光電單元直接或間接地可操作地連接；-它限定透鏡模塊和光電單元相對于彼此的位置；以及-補償透鏡模塊的可變的聚焦參數(shù)值，特別是FFL值，以確保透鏡模塊的焦平面落在圖像傳感器平面上。上述方法步驟也可以以不同的順序進行。然而，方法的步驟必須以邏輯上有意義的順序進行。底座元件的底座區(qū)段長度(hl，bl)，特別是在底座FFL區(qū)段長度在底座元件上的透鏡模塊的限位止擋和圖像傳感器平面之間，且限定底座元件上的透鏡模塊的限位止擋和圖像傳感器平面之間的總距離中的一長度區(qū)間。為了實現(xiàn)透鏡模塊的焦平面落在圖像傳感器上，所述總距離需要被調(diào)整為相應(yīng)的透鏡模塊的實際的聚焦參數(shù)值，尤其是FFL值。這通過提供具有可變的底座區(qū)段長度(hi)的底座元件來實現(xiàn)?？勺兊牡鬃鶇^(qū)段長度(h1、bl)對應(yīng)于底座元件的一長度區(qū)間，其中所述長度區(qū)間平行于組裝光電單元和透鏡模塊的軸線。特別地，底座元件的可變的底座區(qū)段長度(hl、bl)由底座元件上的第二接觸表面與第一接觸表面或支撐表面之間的距離而限定，通過所述第二接觸表面所述底座元件在其面向光電單元的一側(cè)被支撐在光電單元上、或者直接或間接地連接到光電單元的組件部件上，所述第一接觸表面或支撐表面支撐透鏡模塊以形成限位止擋。因此，在第一和第二接觸表面之間的距離限定了可變的底座區(qū)段長度(hl、bl)。光學器件被優(yōu)選地布置為使得所有光學器件的所述第二接觸表面和所述圖像傳感器平面之間的距離是相同的。根據(jù)本發(fā)明的進一步改進的優(yōu)選方法，進一步包括以下步驟:.定義至少兩類聚焦參數(shù)值，特別是FFL類，每類包括透鏡模塊聚焦參數(shù)值，例如FFL值，或透鏡模塊聚焦參數(shù)值的一個范圍，例如FFL值的一個范圍，其在透鏡模塊的透鏡模塊聚焦參數(shù)值(例如FFL值)的可能分布的范圍內(nèi)；.基于透鏡模塊聚焦參數(shù)值，例如FFL值，將每個透鏡模塊分配到某一類； 向每一類提供和分配具有限定的底座區(qū)段長度(hl、bl)的一類底座元件，其中所述底座區(qū)段長度(h1、bl)根據(jù)底座元件將被分配到的類的透鏡模塊聚焦參數(shù)值(例如FFL值)而限定、或者根據(jù)底座元件將被分配到的類的透鏡模塊聚焦參數(shù)值(例如FFL值)的范圍而確定；.給一類透鏡模塊中的每一個分配一個被分配到該類的底座元件。將透鏡模塊分配給某一類也可以通過排除步驟而實現(xiàn)，其中透鏡模塊不適合的類被排除直到剩下正確的類。也可以用比較法將透鏡模塊分類。在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施例中，所述底座元件的各類之間，底座元件的底座區(qū)段長度(h1、bl)以限定的間隔被分級，例如5-15μπι，特別是ΙΟμπι。各類底座元件之間的間隔優(yōu)選是恒定的。如果可用的聚焦參數(shù)值(尤其是FFL值)的譜以ΙΟμπι的間隔被分割，則10種類型的底座元件以及相應(yīng)的10類FEL值范圍覆蓋了總范圍IOOym的FFL值。由于位于限定的FFL值范圍內(nèi)的透鏡模塊的數(shù)量隨著與正態(tài)分布中心的距離的增加迅速降低，遠離中心的界外值優(yōu)選為不包括在這個步驟中，而且將被報廢。正如已經(jīng)提到的， 透鏡模塊優(yōu)選地以晶片級制造(即，復(fù)制)，其中所述透鏡模塊優(yōu)選地基于晶片堆疊組件。復(fù)制工藝可以包括模制或壓花工藝步驟。例如出版物EP-A-1443344, EP-A-1837165，EP-A-1837167 和 W02009/076786 公開了制造(即復(fù)制)透鏡模塊的工藝。因此，晶片堆疊組件包括多個透鏡模塊。晶片堆疊組件本身優(yōu)選地包含第一晶片和第二晶片。在第一和第二晶片上復(fù)制有多個用于透鏡模塊的透鏡結(jié)構(gòu)，其中第一晶片形成多個第一透鏡單元、第二晶片形成多個第二透鏡單元。第一和第二晶片接合、并例如通過間隔晶片彼此隔開。即晶片彼此堆疊。間隔晶片可以具有多個通孔，其與復(fù)制的透鏡結(jié)構(gòu)對準，以使通過第一透鏡單元的一個或多個透鏡的光不受干擾地穿過第一和第二透鏡單元之間的空間。可選地，第一晶片的物體側(cè)，布置有面對待成像物體的帶孔遮蔽晶片或遮擋晶片?？着c晶片堆疊組件的透鏡模塊的透鏡對準。有孔的遮蔽被設(shè)置用來阻擋雜散光。如上所述，遮蔽晶片或遮擋晶片也可以應(yīng)用到另一個用于透鏡模塊生產(chǎn)的晶片設(shè)計。額外或替代地，例如第一晶片可以包括一個非透明層或多個非透明層層，非透明層可以一起形成遮擋，例如在W02009/076787所描述的，其通過弓I用并入本文。在本發(fā)明的一個優(yōu)選的進一步的改進中，光電單元也以晶片級制造，其中所制造的晶片或晶片堆疊組件中包含多個光電單元。然后把晶片或晶片堆疊組件分離成單獨的光電單元。本發(fā)明還包括根據(jù)上述發(fā)明方法制造的用于相機的多個光學裝置。一組光學裝置的多個透鏡模塊具有可變的聚焦參數(shù)值，特別是法蘭焦距(FFL)。每個光學裝置包括底座元件。底座元件具有可變的底座區(qū)段長度(hl、bl)，特別是底座FFL區(qū)段，其中所述底座元件的底座FFL區(qū)段(h1、bl)適配于相應(yīng)的光學裝置的透鏡模塊FFL值，以致透鏡模塊的焦平面落在圖像傳感器平面內(nèi)。所述透鏡模塊例如是為具有相同設(shè)計的相機而設(shè)計的。對于透鏡模塊的制造，優(yōu)選用相同的透鏡·或相同的透鏡組來形成透鏡模塊。然而，由于在透鏡模塊中使用的部件的生產(chǎn)過程中的制造公差和/或由于在透鏡模塊中的制造公差，透鏡模塊之間的FFL可以有所不同。底座元件優(yōu)選地具有中空的圓柱形元件的形狀，它容納透鏡模塊。底座元件可以具有圓形、橢圓形或棱柱形筒的形式，特別是也可以有一個長方體的形狀。底座元件可在其內(nèi)包含至少一個突起或圓周向內(nèi)突出的環(huán)，其形成透鏡模塊的第一接觸表面并作為透鏡模塊的完全止擋(dead stop)或者支撐表面使用，該透鏡模塊從底部或從頂部(如分別從底座元件的第二接觸表面、及從焦平面看)被導(dǎo)入到所述底座元件。完全止擋，即第一接觸表面，也可以由至少部分閉合的擋遮元件在底座元件的與第二接觸表面相對的端面上形成。擋遮元件可以是不透明或透明的。該擋遮元件可例如是向內(nèi)的環(huán)狀突起的形式。此外，擋遮元件優(yōu)選為與底座元件一體化的一部分。因此，上述完全止擋的第一接觸表面限定了底座區(qū)段長度(hl、bl)的一個邊界。底座元件的第二接觸面被設(shè)計為，當?shù)鬃c光電單元組裝時，朝向光電單元，并且被設(shè)計為在光電單元上直接或間接地支撐底座元件。該表面例如是底座元件的環(huán)形前端。當與光電單元組裝在一起時，底座元件的底座區(qū)段長度(hl、bl)尺寸優(yōu)選為，對于所有類的底座元件，底座元件的第二接觸表面和光電單元的圖像傳感器平面之間的距離，即所謂的裝置區(qū)段長度(h2、b2)，特別是裝置FFL區(qū)段，保持恒定。完全止擋(特別是所述的至少一個突起)在底座元件的軸向方向(D)上相對于所述第二接觸表面的位置和設(shè)計，即所述第一接觸表面相對于所述第二接觸表面的位置，限定底座元件的可變的底座區(qū)段長度。因此，對于不同類的聚焦參數(shù)值，特別是FFL值，底座元件的第一接觸表面沿中空圓筒狀底座元件的軸向方向(D)(其對應(yīng)于組裝軸)相對于第二表面的距離不同，從而實現(xiàn)底座元件的可變的底座區(qū)段長度以補償透鏡模塊的變化的聚焦參數(shù)值。底座元件可以例如單獨制造、也可以以晶片級制造。他們可以例如通過注模工藝生產(chǎn)。然而，本發(fā)明的一個重要方面是:底座區(qū)段長度(透鏡模塊和成像平面之間的幾何距離通過該底座區(qū)段長度而調(diào)整)可與底座元件一體生產(chǎn)、或通過后段工藝步驟生產(chǎn)，但總是在底座元件被分配到透鏡模塊前并且與透鏡模塊組裝前生產(chǎn)。本發(fā)明提供了一種用于分別與光電單元組裝、組裝進相機形成光學裝置的“預(yù)聚焦(pre-focused)”模塊。因此，在組裝進相機時或組裝進相機后、或在與光電單元組裝過程中或與光電單元組裝之后，都不需要進行進一步的聚焦步驟。本發(fā)明還包括多個含有如上所述的光學裝置的照像機。


本發(fā)明的主題將參照在附圖中示出的優(yōu)選的實施例在下面的文本中更詳細地說明。圖中示意性地表示: 圖1示出包括多個透鏡模塊的晶片堆疊組件；圖2示出從根據(jù)圖1的晶片堆疊組件分離出的透鏡模塊；圖3示出透鏡模塊的FFL值或依賴于FFL的值的分布；圖4示出底座元件；圖5示出限定類型的透鏡模塊的FFL值或依賴于FFL的值的分布；圖6示出一組光學裝置的第一實施例；圖7示出圖像傳感器；圖8示出添加光電單元的光學裝置；圖9示出根據(jù)本發(fā)明的整個制造過程中的FFL值或依賴于FFL的值的分布；圖10示出一組光學裝置的第二實施例。在附圖中參考符號和它們的含義在參考符號列表中以概括的形式列出。原則上，相同的部分以相同的參考符號標記在圖中。
具體實施例方式圖1示意性地示出包括多個透鏡模塊2a..d的晶片堆疊組件I。透鏡模塊2a..d分離后的單體也被稱為透鏡芯片。晶片堆疊組件I的構(gòu)成包括第一和第二晶片23、25，每個晶片23、25含有多個透鏡結(jié)構(gòu)17a..d、18a..d (也參見圖2)。透鏡結(jié)構(gòu)17a..d、18a..d例如是透明的塑料制成的或者可以包含透明的塑料，例如透明的固化性環(huán)氧樹脂。它們可以例如被復(fù)制到所述第一和第二晶片23、25的表面上。第一和第二晶片23、25可以由塑料或玻璃制造或可以包含塑料或玻璃。第一晶片23的透鏡結(jié)構(gòu)17a..b，與晶片載體部分一起，限定第一透鏡單兀13a..b,每一個第一透鏡單兀用于一個透鏡模塊2a..b。第二晶片25的透鏡結(jié)構(gòu)18a..b與晶片載體部分一起，限定第二透鏡單元15a..b，每一個第二透鏡單元用于一個透鏡模塊2a..bo透鏡模塊2a..b的第一和第二透鏡單兀13a..b、15a..b形成所述透鏡模塊2a..b的透鏡布置(圖2)。第一和第二晶片23、25通過間隔晶片24間隔開。間隔晶片24包括多個間隔件元件14a..b，每一個間隔元件用于一個透鏡模塊2a..d。間隔晶片24進一步包括多個開口或通孔26a..b,每一個開口或通孔用于一個間隔兀件14a..b,即一個透鏡模塊2a..b。通孔26a..b與透鏡模塊2a..d的透鏡布置對齊，以使光可以通過第一透鏡單元13a..b、通孔26a..b和第二透鏡單元15a..b。第一和第二晶片23、25及間隔晶片24優(yōu)選地粘合在一起，例如通過粘接劑。在第一晶片23的自由表面上，晶片堆疊組件還包含一個遮蔽晶片22，其限定了多個遮蔽兀件12a..b,每一個遮蔽兀件用于一個透鏡模塊2a..b。遮蔽晶片22包含多個孔16a..b,每一個孔用于一個遮蔽兀件12a..b?？?6a..b與透鏡模塊2a..d的透鏡布置對齊，從而使入射光在通過透鏡布置之前先進入并通過孔16a..b。遮蔽元件12a...b用來防止不期望的雜散光進入和通過透鏡布置。遮蔽晶片22，布置在第一晶片23上，朝向背離圖像傳感器平面5的方向。遮蔽晶片22可以粘合到第一晶片23上，例如通過粘接劑。當然，如在圖1中所示的晶片堆疊組件I不是生產(chǎn)透鏡模塊的唯一可能的晶片級構(gòu)成方式。透鏡模塊也可以被設(shè)計為僅基于一個包含透鏡結(jié)構(gòu)的晶片或基于兩個以上的包含透鏡結(jié)構(gòu)的晶片。第一種情況下不需要間隔晶片，在后者的情況下需要一個以上間隔晶片以便彼此隔離晶片。另外，透鏡結(jié)構(gòu)可以提供在晶片上的一側(cè)或兩側(cè)。
由于制造公差，可能例如會導(dǎo)致透鏡結(jié)構(gòu)的幾何形狀不同，透鏡模塊2a..d的法蘭焦距(FFL)6a..d是可變的。即透鏡模塊2a..d的焦平面27a..d與透鏡裝置的距離6a..d是可變的。圖3示出了對應(yīng)于標準分布的多個透鏡模塊的FFL值或依賴于FEL的值的典型分布19a，其由制造公差引起。圖4示出了所謂的頂部裝載型的底座元件3b的第一實施例。名稱“頂部裝載型”是指透鏡模塊2b從上面插入底座元件3b的內(nèi)部(從焦平面27b觀察)。底座元件具有中空的圓筒狀或長方體形狀。在底座元件3b的內(nèi)壁上提供環(huán)狀突起，其限制空心圓筒的內(nèi)徑。環(huán)狀突起與中空圓筒同心配置。底座元件3b的內(nèi)部空間容納透鏡模塊2b，其中上述突起形成第一接觸或支撐表面10，在導(dǎo)入底座元件3b的內(nèi)部空間以形成光學裝置20a (也見圖6)時，其作為透鏡模塊2b的完全止擋。底座元件3b在其面向光電單元4的一側(cè)進一步形成第二接觸表面11，以與光電單元4組裝。在這種情況下，第二接觸表面11是與空心圓筒同心布置的底座兀件3b的環(huán)形的前端。一旦包括透鏡模塊2a和底座兀件3a的光學裝置20a和光電單元4組裝以形成被補充的光學裝置(參見圖8)，在光電單元4上通過第二接觸表面11直接或間接地支撐底座元件3a..b。然而當光學裝置20a和光電單元4被可操作地連接在一起時，也可以僅在相機中形成被補充的光學裝置20a。突起的所述第二接觸表面11和第一接觸表面10之間的距離7a..7b對應(yīng)底座FFL區(qū)段hi。如圖6所示，底座元件3a..b的底座FFL區(qū)段hi是可變的且適配于對應(yīng)透鏡模塊2a..b的FFL值以補償所述的透鏡模塊2a..b的FFL值變化。底座FFL區(qū)段hi的可變性是通過環(huán)狀突起部9a..b沿中空圓筒形底座元件3a..b的軸線D的不同位置而實現(xiàn)的。底座元件3a..b的第二接觸表面11和圖像傳感器平面5 (分別為焦平面27a..b)之間的距離8(也被稱為裝置FFL區(qū)段h2)是恒定的。根據(jù)“頂部裝載底座”的實施例，透鏡模塊2a..d的法蘭焦距長度FFL6a..b對應(yīng)于可變的底座FFL區(qū)段hi和恒定的裝置FFL區(qū)段h2的總和。
根據(jù)圖9，在第一步驟A每個透鏡模塊2a..d的FFL值或依賴于FFL的值通過例如測量而確定。在隨后的步驟B中，透鏡模塊2a..d根據(jù)其確定的值分類，特別是FFL值。對此，有幾個FFL類或組，這里共有五類:1、I1、II1、IV、V，其中每個FFL類限定一個值范圍，特別是FLL值范圍。每一個透鏡模塊2a..d現(xiàn)在被分配到一個FFL類。界外值可以被丟棄。對于每一個類或組，關(guān)于第一接觸表面的位置(即突起)，沿所述軸線D相對于所述第二接觸表面提供具體設(shè)計的底座元件。在步驟C中，每個FFL類中的透鏡模塊與分配到該類的底座元件相組裝。由于每個FFL類不僅涵蓋一個值，而是一個范圍內(nèi)的值，特別是FFL值，某一 FFL類的透鏡模塊仍然有可變的值，特別是FFL值。這樣的FFL值的分布19b在圖9中步驟B所示。y軸代表底座元件的數(shù)量、X軸代表FFL值或依賴于FFL的值。然而，在一類中的鏡頭模塊2a..d的FFL值中變量19b遠小于整體的分布19a，所以不論公差范圍是多少，透鏡模塊的焦平面都能夠基本落在圖像傳感器4的圖像傳感器平面5上。在圖5和圖9 (步驟C)中，示出了透鏡模塊被分類后的FFL值的累積分布19c。正如可以從圖中看到的，F(xiàn)FL值的變化相較于分布19a要小得多，因此透鏡模塊因為不合格的FFL變化量而導(dǎo)致的丟棄被減小或甚至可以被消除。圖10示出了所謂的“底裝載型”的一組底座元件43a..b的第二實施例。名稱“底裝載型”是指透鏡模塊42a..b從下面被插入底座元件43a..b的內(nèi)部(從焦平面57a..b看去)。底座元件43a..b具有中空的圓柱形或長方體形狀。在相對第二接觸面51a..b放置的底座元件43a..b的端面上，底座元件43a..b包含限位止擋49，其形成第一接觸面，從而防止插入的透鏡模塊42a..b在插入方向的進一步移動。在這種情況下，限位止擋49是罩49的形式，其罩住底座元件43a..b的開口，與第二接觸表面51a..b相反。罩49被設(shè)計成具有孔56的遮蔽元件?？?6對準透鏡模塊42a...b的透鏡。具有孔56的遮蔽元件被提供來用于阻擋雜散光。然而，限位止擋也可以是在所述底座元件的端面上的環(huán)狀突起的形式。底座元件43a ..b的內(nèi)部空間容納透鏡模塊42a..b，其中上述罩49形成第一接觸或支撐表面50，當引入底座元件43a..b的內(nèi)部空間以形成光學裝置60a..b時，其作為透鏡模塊42a..b的完全止擋。底座兀件43a..b在其面向光電單兀(圖中未不出)的一側(cè)還具有第二接觸面51a..b以與光電單元組裝。在這種情況下，第二接觸表面51a..b是安裝元件43a..b的一個環(huán)狀的前端(圓形的、棱柱形的或任何其它形狀的)，其同心地布置成空心圓筒。一旦包括透鏡模塊42a..b和底座元件43a..b的光學裝置60a..b與光電單元被組裝以形成被補充的光學裝置60a..b，則通過第二接觸面51在光電單元上直接或間接地支撐底座元件43a..b。然而當光學裝置60a..b和光電單元被可操作地連接在一起時，也可以僅在相機中形成被補充的光學裝置60a..b。所述第二接觸面51a..b和罩49的第一接觸表面50之間的距離47a..b對應(yīng)于可變的底座FFL區(qū)段bl。如圖10所示，底座元件43a..b的底座FFL區(qū)段bl是可變的，并適配于相應(yīng)的透鏡模塊42a..b的FFL值以補償所述透鏡模塊42a..b的FFL值變化。底座FFL區(qū)段bl的可變性是通過底座元件43a..b的可變高度實現(xiàn)的(沿著軸線D的底座長度)。底座元件43a..b的第二接觸表面51a..b和圖像傳感器平面(分別為焦平面67a..b)之間的距離48，也被稱為裝置FFL區(qū)段b2，對于所有光學裝置60a..b都是恒定的。
根據(jù)“底部裝載底座”的實施例，透鏡模塊42a..d的法蘭焦距長度FFL46a..b與透鏡芯片高度70、b4的總和對應(yīng)于可變的底座FFL區(qū)段47a..b、hl和固定裝置FFL區(qū)段48、h2的總和。正如鏡頭芯片42a..b的高度b4那樣。雖然已經(jīng)以當前優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，然而仍需要清楚地理解本發(fā)明并不限于此，而也可以其他方式在權(quán)利要求的范圍內(nèi)進行各種具體的表現(xiàn)和實施。附圖標記灃釋1:透鏡模塊的晶片堆疊組件2a..d:透鏡模塊3a..b:底座元件4:具有圖像傳感器的光電單元5:圖像傳感器平面6a..d:透鏡模塊的FFL7a..b:可變的底座FFL區(qū)段(hi)8:恒定的裝置FFL區(qū)段(h2)9a..b:環(huán)狀突起10:第一接觸表面11:第二接觸表面12a..b:遮蔽元件13a..b:第一透鏡單元14a..b:間隔元件15a..b:第二鏡頭單元16a..b:遮蔽孔17a..b:第一透鏡單元的透鏡結(jié)構(gòu)18a..b:第二透鏡單元的透鏡結(jié)構(gòu)19a:所有透鏡模塊的FFL分布19b: 1-V類的FFL分布和分類19c:透鏡模塊分類之后的累積FFL分布20a..b:光學裝置22:遮蔽晶片23:第一晶片24:間隔晶片25:第二晶片26a..b:通孔27a..d:焦平面42a..b:透鏡模塊43a…b:底座元件46a..b:透鏡模塊的FFL (透鏡FFL )47a..b :可變的底座FFL區(qū)段(bl)48:恒定的裝置FFL區(qū)段(b2)
49:罩元件(遮蔽元件)50:第一接觸表面51a..b:第二接觸表面56:遮蔽孔60a..b:光學裝置67a..b:焦平面70:透鏡芯片 的高度(b4)
權(quán)利要求
1.一種用于制造多個用于相機的光學裝置(20a)的方法，每個光學裝置(20a)具有固定焦距的透鏡模塊(2a)和用于與包含圖像傳感器平面(5)的圖像傳感器組裝的底座元件(3a)，每個固定焦距的透鏡模塊(2a)包括一個或多個透鏡(17a、18a)或透鏡部分，該方法包括以下步驟:制造多個透鏡模塊(2a..d); 對于每個透鏡模塊(2a..d)確定透鏡模塊聚焦參數(shù)值(FP);向透鏡模塊(2a..b)提供并分配底座元件(3a..b)，所述底座元件(3a..b)要布置在所述光學裝置(20a)內(nèi)以限定所述透鏡模塊(2a..b)和所述圖像傳感器平面(5)之間的固定的間隔距離(6a..b)，所述底座元件(3a..b)的底座區(qū)段長度(7a..b)是可變的，由此，對于每個透鏡模塊(2a..d)單獨地或以組為單位根據(jù)透鏡模塊(2a..b)的光學特性調(diào)整所述透鏡模塊(2a)和所述圖像傳感器平面(5)之間的幾何距離(6a)，以補償多個透鏡模塊(2a..d)之間的透鏡模塊聚焦參數(shù)值的變化，從而使所述透鏡模塊的所述焦平面落在所述圖像平面上，特別是所述圖像傳感器平面(5)上，或位于包含所述光學裝置(20a)的相機的焦點深度內(nèi)； 組裝所述透鏡模塊(2a)和底座元件(2a)，以形成光學裝置(20a)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述聚焦參數(shù)對應(yīng)于法蘭焦距(FFL)或?qū)?yīng)于基于法蘭焦距的透鏡模塊參數(shù)，并且其中所述方法包括下述步驟:通過相應(yīng)透鏡模塊(2a..d)的FFL值的直接或間接測量、或通過確定基于相應(yīng)透鏡模塊(2a..d)的法蘭聚焦長度(FFL) (6a..d)的參數(shù)值來確定所述透鏡模塊聚焦參數(shù)值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或 2所述的方法，其中所述透鏡模塊(2a..d)的制造方法還包括以下步驟:制造一個或多于一個晶片或晶片堆疊組件(I )，每個晶片或晶片堆疊組件含有多個透鏡模塊(2a..d); 把每個晶片或晶片堆疊組件(I)分離成單獨的透鏡模塊(2a..d);
4.根據(jù)前述權(quán)利要求1至3中之一所述的方法，其中所述方法進一步包括以下步驟: 定義至少兩類聚焦參數(shù)值(FP)，特別是FFL類，每類包括可表征透鏡模塊(2a..d)的透鏡模塊聚焦參數(shù)值或透鏡模塊聚焦參數(shù)值的一個范圍； 基于確定的，特別是測量的透鏡模塊聚焦參數(shù)值(6a..d)，將每個透鏡模塊(2a..d)分配到某一類聚焦參數(shù)值； 向每一類聚焦參數(shù)值提供和分配一類底座元件，該類底座元件具有限定的底座區(qū)段長度(7a..b)，尤其是底座FFL區(qū)段長度，其取決于底座元件(3a..b)被分配到的類的透鏡模塊聚焦參數(shù)值或者透鏡模塊聚焦參數(shù)值的范圍； 給一類透鏡模塊(2a..b)中的每一個分配一個被分配到該類的底座元件(3a..b)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求1至4之一所述的方法，其中所述底座元件(3a..b)的各類之間，所述底座元件(3a..b)的所述底座區(qū)段長度(7a..b)以5_10 μ m的間隔，尤其是10 μ m的間隔被分級。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求3至5之一所述的方法，其中，由于透鏡結(jié)構(gòu)的制造公差，晶片或晶片堆疊組件(I)的所述透鏡模塊(2a..d)或不同的晶片或晶片堆疊組件(I)之間的透鏡模塊(2a..d)具有不同的聚焦參數(shù)值，特別是法蘭焦距長度(FFL) (6a..d)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求1至6之一所述的方法，包括以下制造步驟:制造一個或多個晶片堆疊組件(1)，每個晶片堆疊組件(I)含有多個透鏡模塊(2a..b)，其中所述晶片堆疊組件(I)包含第一晶片(23a)和第_■晶片(25a),在每個晶片上提供有用于透鏡|旲塊(2a..b)的多個透鏡結(jié)構(gòu)(17a..b、18a..b)，例如復(fù)制，以及其中所述第一和第二晶片(23a、25a)通過間隔晶片(24a)結(jié)合，所述間隔晶片(24a)具有多個通孔(16a..b)，其中所述通孔(16a、16b)與所述透鏡結(jié)構(gòu)(17a..b、18a..b)對齊。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求1至7中之一所述的方法，其中所述光學裝置還包括光電單元(4)，每個光電單元具有包含圖像傳感器平面(5)的圖像傳感器，且光電單元(4)優(yōu)選地在晶片級上制造，其中所制造的晶片或晶片堆疊組件包含多個光電單元(4)，以及其中晶片或晶片堆疊組件被分離成單獨的光電單元(4)，光電單元(4)、透鏡模塊(2a..b)和底座元件(3a..b)結(jié)合在一起,優(yōu)選地組裝在一起,可操作地連接。
9.一種制造相機的方法，包含根據(jù)權(quán)利要求1-8中任意一項的制造光學裝置的步驟，還包括把光學裝置置入相機的步驟。
10.多個光學裝置(20a..b、60a..b)，特別地用于相機的多個光學裝置(20a..b、60a..b)，優(yōu)選地用根據(jù)權(quán)利要求1至8之一的方法制造，其中所述光學裝置(20a..b、60a..b)包括透鏡模塊(2a..b、42a..b)和底座元件(3a..b、43a..b)，至少兩個光學裝置(20a..b、60a..b)的透鏡模塊(2a..b、42a..b)具有不同的透鏡模塊聚焦參數(shù)值，特別是法蘭焦距長度(FFL)，其中所述光學裝置(20a..b、60a..b)的所述底座元件(3a..b、43a..b)具有可變的底座區(qū)段長度(7a..b、47a..b)，以及所述相應(yīng)底座元件(3a..b、43a..b)的所述底座區(qū)段長度(7a..b、47a..b)適配于所述聚焦參數(shù)值，特別是相應(yīng)的光學裝置(20a..b、60a..b)的法蘭聚焦長度(FFL) (6a..b、46a..b)，從而使得所述透鏡模塊(2a..b、42a..b)的所述焦平面落在成像平面上，特別是與光學裝置(20a..b、60a..b)可操作地連接的光電單元(4)的所述圖像傳感器平面(5)上、或位于包括所述光學裝置(20a)的相機的焦點深度內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的 多個用于相機的光學裝置(20a..b、60a..b),其中所述底座兀件(3a..b、43a..b)呈中空的圓柱形元件形式，其容納所述透鏡模塊(2a..b、42a..b)，其中所述底座元件(3a..b、43a..b)在其內(nèi)側(cè)包含用于所述透鏡模塊(2a、42a)的第一接觸表面(10、50)，其作為引入到所述底座元件(3a..b、43a..b)中的透鏡模塊(2a..b、42a..b)的止擋或者支撐表面，所述底座元件(3a..b、43a..b)包含第二接觸表面(ll、51a..b)，其被設(shè)計為用來在光電單元上直接或間接支撐底座元件，所述光電單元與光學裝置(20a..b、60a..b)可操作地連接，以及在所述第一接觸表面(10、50)和所述第二接觸表面(11、51a..)之間沿著所述底座元件(3a..b、43..b)的軸線方向(D)的距離限定底座區(qū)段長度，特別是所述底座元件(3a..b、43a..b)的所述底座FFL區(qū)段長度(7a..b、47a..b)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11的多個用于相機的光學裝置(20a..b)，其中所述底座元件(3a..b)在其內(nèi)側(cè)包含至少一個突起(9a)，其形成第一接觸表面(10)，其作為引入底座元件(3a..b)中的透鏡模塊(2a..b)的止擋或支撐表面。
13.根據(jù)權(quán)利要求10或11的多個用于相機的光學裝置(20a..b)，其中在所述底座元件(43a..b)的與所述第二接觸表面(51a..b)相對的端面上,底座元件(43a..b)部分地通過擋遮元件(49)封閉，然而所述擋遮元件(49)在其內(nèi)側(cè)形成所述第一接觸表面(50)，其作為引入所述底座元件(43a..b)中的所述透鏡模塊(42a..b)的止擋。
14.根據(jù)權(quán)利要求10至13之一的多個用于相機的光學裝置(20a..b、60a..b)，其中所述光學裝置(20a..b、60a..b)包括與所述底座兀件(3a..b、43a..b)以及所述光學裝置(20a..b、60a..b)的所述透鏡模塊(2a..b、42a..b)可操作地連接的光電單元(4)。
15.多個包含根據(jù)權(quán)利 要求10至14之一所述的光學裝置(20a)的相機。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制造多個用于相機的光學裝置(20a)方法，每個光學器件(20a)具有固定焦距的透鏡模塊(2a)用于與包含圖像傳感器平面(5)的圖像傳感器組裝，每個固定焦距透鏡模塊(2a)包括一個或多個透鏡(17a、18a)或者透鏡部分，該方法包括制造多個透鏡模塊(2a..d);對于每個透鏡模塊(2a..d)確定透鏡模塊值，其中所述透鏡模塊值與相應(yīng)透鏡模塊(2a..d)的法蘭焦距長度(FFL)相關(guān);向透鏡模塊(2a..b)提供并分配底座元件(3a..b)，而所述底座元件(3a..b)布置在所述光學裝置(20a)內(nèi)以限定所述透鏡模塊(2a..b)和所述圖像傳感器平面(5)之間的固定的間隔距離(6a..b)，所述底座元件(3a..b)的底座區(qū)段長度(7a..b)是可變的，由此，對于每個透鏡模塊(2a..d)單獨地或以組為單位根據(jù)透鏡模塊(2a..b)的光學特性調(diào)整所述透鏡模塊(2a)和所述圖像傳感器平面(5)之間的幾何距離(6a)，以補償透鏡模塊在所述多個透鏡模塊(2a..b)之間的透鏡模塊值的變化，從而使所述透鏡模塊的所述焦平面落在所述圖像傳感器平面(5)上;組裝所述透鏡模塊(2a)和底座元件(2a)，以形成光學裝置(20a)。
文檔編號G02B13/00GK103229084SQ201180039940
公開日2013年7月31日 申請日期2011年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月17日
發(fā)明者H·拉德曼, P·倫琴, M·馬盧克, M·羅西 申請人:赫普塔岡微光學有限公司