專利名稱：像素陣列上的非對(duì)稱微透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及跨越圖像傳感器的光敏部位(site)的微透鏡領(lǐng) 域，更具體地，本發(fā)明涉及跨越光敏部位的非對(duì)稱微透鏡，所述光敏 部位以基本一致的方式捕獲入射光。
背景技術(shù)：
參考圖1,圖像傳感器10通常包括像素20,所述像素20具有用 于捕獲入射光的光敏區(qū)域或光電二極管30以及與光敏區(qū)域相鄰的用 于處理的相關(guān)聯(lián)的電路40等。在一些情況下，圖像傳感器10的像素 20被非對(duì)稱地排列，以在容納相關(guān)聯(lián)的電路40的同時(shí)最大化Y象素的 性能。然而，在這種情況下，像素20的其中四個(gè)通常形成規(guī)則的網(wǎng) 格圖案，從而形成超晶格(supercell) 50。參考圖2,微透鏡60被定 位成跨越像素20的"光敏部分"并且在空間上位于該"光敏部分" 中心的上方。參考圖3,可替換地，微透鏡65可被定位成跨越整個(gè)"像 素"并且位于整個(gè)"像素"中心的上方，從而產(chǎn)生規(guī)則的微透鏡陣列。
雖然如圖2中的微透鏡60的現(xiàn)有技術(shù)的排列是符合要求的，但 它仍有缺點(diǎn)微透鏡60是像素的區(qū)域的一小部分，并且因此光電二 極管30捕獲入射光的一小部分。
更進(jìn)一步，雖然微透鏡65在非對(duì)稱定位的像素上的現(xiàn)有技術(shù)的 排列(如圖3)是符合要求的，但它們?nèi)杂腥秉c(diǎn)。參考圖4,只要光 電二極管30相對(duì)于諸如位于像素中心的微透鏡60是對(duì)稱的，那么隨 著入射光角度的增加，所有像素的性能就會(huì)以相同的方式降低。如圖 5所示，以某些角度穿過微透鏡65的光(虛線所示)并沒有被引導(dǎo)到 光電二極管30上，從而當(dāng)光電二極管30不是與微透鏡對(duì)稱排列時(shí)導(dǎo) 致所捕獲圖像的不希望有的退化。
因此，就存在著改進(jìn)光在非對(duì)稱定位的像素上的聚焦的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服上述問題中的一個(gè)或多個(gè)?？傮w上，根據(jù)本發(fā)明
的一個(gè)方面，本發(fā)明在于一種圖像傳感器，包括(a)多個(gè)光敏部位； (b)多個(gè)形狀非對(duì)稱的微透鏡，被定位成跨越光敏部位；其中入射 光被形狀非對(duì)稱的微透鏡的非對(duì)稱表面沿著預(yù)定的方向引導(dǎo)到用于以 基本一致的方式捕獲光的光敏部位上。
參考附圖，根據(jù)下面的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述和隨附的權(quán)利要 求，將會(huì)更加清楚明確地理解本發(fā)明的這些以及其他方面、目的、特 征和優(yōu)勢(shì)。
本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于增加了像素陣列的聚光能力以及消除了照明 的入射角被改變或變化時(shí)出現(xiàn)的偽像。本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)還包括對(duì)像素空 間的高效利用而言允許有更大的設(shè)計(jì)自由。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)像素陣列的頂視圖，其中孔非對(duì)稱地排列；
圖2是圖1的頂視圖，其中微透鏡跨越像素陣列的光電二極管并
且位于光電二極管中心的上方；
圖3是圖1的頂視圖，其中微透鏡跨越陣列中的像素并且位于像
素中心的上方；
圖4是現(xiàn)有技術(shù)像素陣列的側(cè)視圖，其中光電二極管和微透鏡對(duì) 稱排列；
圖5是現(xiàn)有技術(shù)像素陣列的側(cè)視圖，其中微透鏡對(duì)稱而光電二極 管非對(duì)稱排列；
圖6是本發(fā)明的像素陣列的側(cè)視圖，其中光電二極管非對(duì)稱排列 并且微透鏡非對(duì)稱排列(每個(gè)微透鏡的光軸與光電二極管的中心最 準(zhǔn))；
圖7是圖6的頂視圖；以及
圖8是本發(fā)明的圖6的可替換的實(shí)施例的頂視圖。
具體實(shí)施例方式
參考圖6和7,示出了具有本發(fā)明的多個(gè)微透鏡或微透鏡陣列80 的圖像傳感器70的側(cè)視圖和頂視圖，所述多個(gè)微透鏡或微透鏡陣列80 分別跨越多個(gè)像素90,其中每個(gè)像素都具有光敏區(qū)域或光電二極管
100。如上所述，像素90是非對(duì)稱排列的。然而，應(yīng)該注意到像素被 編組在一起，以便形成超晶格110的陣列。應(yīng)該注意到，為筒便起見， 在圖6和7中僅示出了兩個(gè)超晶格110a和110b，每個(gè)超晶格都包括 兩個(gè)像素。為完整起見，應(yīng)該注意到光每文區(qū)域100 -皮沿著硅襯底的頂 部放置，如現(xiàn)有技術(shù)中所公知的。像素90被如此排列，以便刻意使 它們包含非對(duì)稱排列的光敏區(qū)域100。微透鏡130的光學(xué)表面120被 非對(duì)稱地構(gòu)形。現(xiàn)有技術(shù)的微透鏡(60和65)基本上被構(gòu)形成是半 球形的。如在圖6中可以更清楚地看到的，本發(fā)明的微透鏡130基本 上是被截?cái)嗟陌肭?，這允許非對(duì)稱的排列。換句話說，每個(gè)微透鏡130 都包括沿周邊基本上構(gòu)形為弓形的部分并且包括沿剩余邊基本上彼此 垂直的基本呈直邊的部分。為清楚起見，應(yīng)該注意到，與現(xiàn)有技術(shù)的 微透鏡(60和65)相比，本發(fā)明的微透鏡130已經(jīng)被沿一個(gè)或多個(gè) 邊修整過。這使得微透鏡130的光軸與光電二極管100對(duì)準(zhǔn)。僅參考 圖7，注意在包含超晶格110的兩個(gè)像素內(nèi)，微透鏡130彼此鄰接， 以便每個(gè)單獨(dú)的微透鏡(130a、 130b、 130c和130d)相對(duì)于超晶格110 的虛y軸是對(duì)稱的，但是如上所述在任何單獨(dú)的像素90內(nèi)仍不對(duì)稱。 換句話說，每一兩個(gè)像素的超晶格110都包括跨越超晶格110且兩個(gè) 一組的形狀非對(duì)稱的微透鏡130,并且一對(duì)直邊部分(每個(gè)微透鏡都 有這一對(duì)中的一個(gè)直邊部分)被如此定位，以Y吏得由這兩個(gè)微透4竟形 成的周邊部分是兩個(gè)弓形邊和兩個(gè)直邊。
上述的像素陣列作用是這樣的，使得穿過微透鏡130的入射光被 基本上一致地(即從像素到像素是一致的)引導(dǎo)到光電二極管100上， 如實(shí)線和虛線所示，即使當(dāng)光電二極管間的間隔(即距離)不恒定或 是變化的也是如此。換句話說，光是基本一致地分布在光電二極管100 上，而不管它是超晶格內(nèi)的哪個(gè)像素，其中基本上直接從上面穿過的 光被基本一致地引導(dǎo)到光電二極管100的一部分上，而以角度穿過微 透鏡130的光被基本一致地引導(dǎo)到光電二極管100的各部分上。
如圖8所示，示出了超晶格110排列的可替換的實(shí)施例。在這個(gè) 實(shí)施例中，有四個(gè)像素90關(guān)于虛x軸和y軸對(duì)稱。
參考圖9，示出了包含本發(fā)明的圖像傳感器70的數(shù)字照相機(jī)140 的側(cè);f見圖，以用于圖示典型的商業(yè)實(shí)施例。
已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明。然而，將會(huì)理解的是在不脫
離本發(fā)明的范圍的前提下，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以實(shí)現(xiàn)各種修改 和變更。
部件列表
10圖像傳感器
20像素
30光敏區(qū)域或光電二極管
40 相關(guān)聯(lián)的電路
50形成超晶格的規(guī)則網(wǎng)格圖案
60以光電二極管為中心的微透鏡
65以像素為中心的微透鏡
70圖像傳感器
80微透鏡陣列
90多個(gè)4象素
100光敏區(qū)域或光電二極管
110像素的超晶格
110a超晶格
110b超晶格
120微透鏡的光學(xué)表面
130微透鏡
130a微透鏡
130b微透鏡
130c孩i透鏡
130d微透鏡
140數(shù)字照相機(jī)
權(quán)利要求
1.一種圖像傳感器，包括(a)多個(gè)光敏部位；以及(b)多個(gè)形狀非對(duì)稱的微透鏡，被定位成跨越所述光敏部位；其中入射光被形狀非對(duì)稱的微透鏡的非對(duì)稱表面沿預(yù)定的方向引導(dǎo)到用于以基本一致的方式捕獲光的光敏部位上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中所述光敏部位之間的 距離不恒定。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中所述光敏部位被排列 成組，每組都形成具有規(guī)則網(wǎng)格圖案的超晶格。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像傳感器，其中所述光敏部位被排列 成組，每組都形成具有規(guī)則網(wǎng)格圖案的超晶格。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中非對(duì)稱形狀包括沿周 邊的構(gòu)形為基本上弓形的部分并且包括沿剩余邊基本上彼此垂直定位 的兩個(gè)基本上呈直邊的部分。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像傳感器，其中非對(duì)稱形狀包括沿周邊的構(gòu)形為基本上弓形的部分并且包括沿剩余邊基本上彼此垂直定位 的兩個(gè)基本上呈直邊的部分。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像傳感器，其中四個(gè)形狀非對(duì)稱的微 透鏡被編組以跨越超晶格，并且一對(duì)直邊部分-每個(gè)微透鏡有一個(gè)直 邊部分-被面向〗皮此定位，以使得由這四個(gè)孩i透鏡形成的周邊部分是 四個(gè)弓形邊。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像傳感器，其中兩個(gè)形狀非對(duì)稱的微 透鏡被編組以跨越超晶格，并且一對(duì)直邊部分-每個(gè)微透鏡有一個(gè)直 邊部分-被如此定位，以使得由這兩個(gè)微透鏡形成的周邊部分是兩個(gè) 弓形邊和兩個(gè)直線邊。
9. 一種數(shù)字照相機(jī)，包括； 圖像傳感器，所述圖像傳感器包括(a) 多個(gè)光敏部位；以及(b) 多個(gè)形狀非對(duì)稱的微透鏡，被定位成跨越所述光敏部位； 其中入射光被形狀非對(duì)稱的微透鏡的非對(duì)稱表面沿預(yù)定的方向引導(dǎo)到 用于以基本一致的方式捕獲光的光敏部位上。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的數(shù)字照相機(jī)，其中所述光敏部位之間 的距離不恒定。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的數(shù)字照相機(jī)，其中所述光敏部位被排列成組，每組都形成具有規(guī)則網(wǎng)格圖案的超晶格。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的數(shù)字照相機(jī)，其中所述光敏部位被排 列成組，每組都形成具有規(guī)則網(wǎng)格圖案的超晶格。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的數(shù)字照相機(jī)，其中非對(duì)稱形狀包括沿 周邊的構(gòu)形為基本上弓形的部分并且包括沿剩余邊基本上彼此垂直定 位的兩個(gè)基本上呈直邊的部分。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的數(shù)字照相機(jī)，其中非對(duì)稱形狀包括沿位的兩個(gè)基本上呈直邊的部分。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的數(shù)字照相機(jī)，其中四個(gè)形狀非對(duì)稱的 微透鏡被編組以跨越超晶格，并且一對(duì)直邊部分-每個(gè)微透鏡有一個(gè) 直邊部分_被面向彼此定位，以使得由這四個(gè)微透鏡形成的周邊部分 是四個(gè)弓形的邊。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的數(shù)字照相機(jī)，其中兩個(gè)形狀非對(duì)稱的 微透鏡被編組，以跨越超晶格，并且一對(duì)直邊部分-每個(gè)微透鏡有一 個(gè)直邊部分-被如此定位，以使得由這兩個(gè)微透鏡形成的周邊部分是 兩個(gè)弓形邊和兩個(gè)直邊。
全文摘要
一種圖像傳感器，包括多個(gè)光敏部位(100)；多個(gè)形狀非對(duì)稱的微透鏡(130)，被定位成跨越光敏部位(100)；其中入射光被形狀非對(duì)稱的微透鏡(120)的非對(duì)稱表面沿預(yù)定的方向引導(dǎo)到用于以基本一致的方式捕獲光的光敏部位(100)上。
文檔編號(hào)H01L31/0232GK101189731SQ200680019420
公開日2008年5月28日 申請(qǐng)日期2006年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月1日
發(fā)明者R·D·麥格拉思, R·W·沃克 申請(qǐng)人:伊斯曼柯達(dá)公司