專利名稱：用于獲得三維數(shù)字圖像的電耦合器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
相應(yīng)地，本發(fā)明是針對(duì)出現(xiàn)在上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題而作出的。本發(fā) 明的一個(gè)目的是提供一種電耦合器件，它安裝于各種數(shù)字圖像記錄裝置 上，例如數(shù)碼照相機(jī)和數(shù)碼攝像機(jī)，由此可以改進(jìn)而直接得到三維圖像， 而不需要單獨(dú)手段的支持。為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明提出一種具有下述技術(shù)特點(diǎn)的電耦合器件 (CCD )。
10本發(fā)明提供了一種用于獲得三維圖像的電耦合器件，該電耦合器件安 裝于數(shù)字圖像記錄裝置以輸出目標(biāo)的圖像，該電耦合器件包括主體、光 接收元件、狹縫板；主體具有開放的頂部和在主體中形成的腔體，多個(gè)芯 片針(chip pin)形成于主體外表以傳輸信息至數(shù)字圖像記錄裝置的電子 元件；光接收元件安裝于所述主體內(nèi)部的底表面上，包括一組多個(gè)光學(xué)感 應(yīng)器；狹縫板配置用于覆蓋所述主體的腔體，且狹縫板形成為透明部分和 不透明部分交替安排，這些透明部分和不透明部分具有一致的寬度比；其 中所述狹縫板和所述光接收元件之間的距離得到優(yōu)化，使得圖像信息能夠 記錄在處于菲涅爾區(qū)域外的所述光接收元件上被記錄，在菲涅爾區(qū)域，穿 過透鏡后的光穿過所述狹縫板的透明部分以直線傳播。優(yōu)選地，所述電耦合器件進(jìn)一步包括單獨(dú)的濾色鏡(color filter), 其設(shè)置在所述狹縫板的頂部，或者所述狹縫板與該濾色鏡結(jié)合為一體。13優(yōu)選地，所述透明部分和不透明部分的寬度比在l: 3到1: 6的范圍內(nèi)， 或者在3: 1到6: 1的范圍內(nèi).優(yōu)選地，所述狹縫板的透明部分和不透明部分限定狹縫，每個(gè)狹縫的 形狀與選自斜紋形狀和同心圓形狀中的任意一個(gè)相對(duì)應(yīng)。
有利效果圖2是由本申請(qǐng)明人提出的利用狹縫板的三維圖像記錄裝置的圖像 形成的原理圖；圖3是傳統(tǒng)電耦合器件的縱向剖面圖；圖5是安裝于圖4所示的電耦合器件的狹縫板的平面圖和局部放大 圖；圖9至

圖11是描述對(duì)應(yīng)于不同的圖^^形成距離的圖像之間的差別的光傳播路徑的示意圖。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明的電耦合器件(CCD) 100包括主體IOI,具有開放頂部 和在其中形成的腔體，且芯片針(chip pin) 103形成于其外表面部分上 以傳輸信息至圖像記錄裝置的電子元件；光接收元件102，安裝于主體101 內(nèi)部的底表面上，配置用于以電信號(hào)的形式記錄所傳送的光的圖像信息； 狹縫板IIO，配置用于覆蓋主體IOI的腔體的開口，且狹縫板110形成為 由透明部分111和不透明部分112限定的多個(gè)狹縫交替地安排。穿過透鏡(未示出)，目標(biāo)的圖像形成于CCD 100的光接收元件102 上，它是成像裝置，且目標(biāo)的圖像以電荷在光接收元件102中積累。在光 接收元件102中所積累的電荷由處理器(未示出)等以預(yù)定方式處理，通 過模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器，經(jīng)處理的電荷以數(shù)字信息存儲(chǔ)于諸如存儲(chǔ)器的 存儲(chǔ)裝置中。存儲(chǔ)在該存儲(chǔ)器中的數(shù)字圖像信息接下來(lái)以圖像顯示在顯示 裝置上，例如液晶顯示器(LCD)。光接收元件102是一組由硅制成的、對(duì)光敏感的多個(gè)光學(xué)感應(yīng)器或像 素。當(dāng)狹縫板110和光接收元件102的頂部表面之間的距離限定為三維圖 像可以被記錄的圖像形成距離時(shí)，本發(fā)明的圖像形成距離延伸越過菲涅爾 區(qū)域，在菲涅爾區(qū)域中，穿過狹縫板110的透明部分的光直線傳播。即， 光接收元件102位于相距狹縫板足夠的距離，超越菲涅爾區(qū)域。當(dāng)由目標(biāo) 反射且穿過透鏡(未示出)的光穿過狹縫板110的透明部分111時(shí)，光在 菲涅爾區(qū)域直線傳播，不發(fā)生衍射。如果光偏離菲涅爾區(qū)域，就會(huì)發(fā)生衍 射，因此衍射光形成。穿過對(duì)應(yīng)于透明部分lll的狹縫的光由于光接收元 件102上的狹縫的特點(diǎn)而形成圖案，如上所述。然而，當(dāng)圖像形成距離由 零開始逐步增加時(shí)，由于光穿過菲涅爾區(qū)域，記錄在光接收元件上的圖像 受狹縫的圖案的影響逐漸地越來(lái)越小。
7[321在該實(shí)施例中，如圖5所示，使用狹縫板110，在狹縫板110中，多 個(gè)垂直的透明部分111和不透明部分112交替地安排。多個(gè)透明部分111 和不透明部分112中的每個(gè)優(yōu)選地形成為寬度為/U敫米(micrometer ), 透明部分的寬度與不透明部分的寬度的比率可在1: 3到1: 6的范圍內(nèi)，或 是3:1到6:1的范圍內(nèi)。狹縫板110可形成為具有厚度50 jam到0. 5mm。 由本發(fā)明的狹縫板110可獲得的最優(yōu)圖像形成距離隨著透明部分lll與不 透明部分112的相對(duì)寬度的大小或它們的寬度比率而不同。例如，當(dāng)每個(gè) 透明部分lll的寬度為30pm而每個(gè)不透明部分112的寬度為180jum時(shí)， 本發(fā)明的圖像形成距離為llmm到12腿。在本發(fā)明中，應(yīng)該注意透明部分 111不是在狹縫板110上制作開口。即，本發(fā)明的狹縫板110由可用作光 學(xué)透鏡或光學(xué)過濾器的材料制成，透明部分lll形成為透明的，以使光穿 過，與不透明部分112不同。圖9至圖11是描述對(duì)應(yīng)于不同的圖像形成距離的圖像之間的差別的 光傳播路徑的示意圖。
35]圖9所示為狹縫板110與CCD 100的光接收元件102之間的距離過長(zhǎng) 的情形，因此，光穿過透明部分111時(shí)形成的衍射圖案的影響產(chǎn)生。圖 10所示為狹縫板110與CCD 100的光接收元件102之間的距離過短的情 形，因此，光穿過透明部分lll時(shí)形成的衍射圖案的影響產(chǎn)生。本發(fā)明的 圖像形成距離118，即狹^1110與光接收元件102之間的距離，要長(zhǎng)于 菲涅爾區(qū)域的長(zhǎng)度，如前面所提及的。但是，當(dāng)該距離過長(zhǎng)時(shí)，圖像形成 就要受到穿過鄰近透明部分111的光的衍射光115的影響。在這種情形， 衍射光115的交叉117處在狹縫板110與圖像記錄表面(即光接收元件 102的頂表面)之間。此時(shí)，如果三維圖像信息轉(zhuǎn)化成電荷，而該電荷在 光接收元件102中累積，由于衍射光115的令人不喜歡的作用，條狀圖案， 由白線121表示，就會(huì)產(chǎn)生在三維圖像上。這里，當(dāng)衍射光115的交叉117位于光接收元件102的圖像記錄表面 時(shí)所得到的狹縫板110與光接收元件102的圖像記錄表面之間的距離定義 為最優(yōu)圖像形成距離。該最優(yōu)圖像形成距離隨著透明部分111與不透明部 分112的相對(duì)寬度的大小(即它們的寬度比率)而改變。
[39優(yōu)選地，單獨(dú)的濾色鏡(未示出)設(shè)置在狹縫板110的頂部上，與狹 縫板110以間隔分開或緊密接觸。在這種情況下，由于不需要安裝獨(dú)立的 濾色鏡，帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)是，制造CCD過程得到簡(jiǎn)化，CCD的組件可以自由設(shè) 計(jì)。
[40本發(fā)明的模式
[41圖6示出依照本發(fā)明的另一實(shí)施例的狹縫板140。依照本實(shí)施例的狹 縫板140中，透明部分141和不透明部分142交替地安排且以對(duì)角線方向 傾斜。當(dāng)使用形成有在對(duì)角線方向上傾斜的狹縫的狹縫板140時(shí)，由狹縫 引起的方向性就可以得到避免。
[42圖7示出依照本發(fā)明的又一實(shí)施例的狹縫板150。依照本實(shí)施例的狹 縫板150中，透明部分151和不透明部分152交替地安排，構(gòu)成同心圓。 當(dāng)使用具有這種形狀的狹縫板150時(shí)，狹縫的方向性的控制進(jìn)一步得到方 便。
工業(yè)適用性
43如上所述，本發(fā)明提供了一種電耦合器件，它可以被安裝到大多數(shù)數(shù) 字圖像記錄設(shè)備上使用，例如數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)以及數(shù)字醫(yī)學(xué)影像設(shè) 備。因此，可以想象，可獲得三維圖像的本發(fā)明的電耦合器件的使用在各 產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域都很高。
44此外，由于采用本發(fā)明的電耦合器件的數(shù)字圖像記錄裝置不需要單獨(dú) 的設(shè)備來(lái)獲得三維圖像，該數(shù)字圖像記錄裝置可期望廣泛應(yīng)用于實(shí)際的多 種成像設(shè)備領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1. 一種用于獲得三維圖像的電耦合器件，所述電耦合器件安裝在數(shù)字圖像記錄裝置上以輸出目標(biāo)的圖像，其包括主體，具有開放頂部和在所述主體形成的腔體，以及具有形成于所述主體的外表面上的芯片針，以傳輸信息至所述數(shù)字圖像記錄裝置的電子元件；光接收元件，安裝在所述主體內(nèi)部的底表面上，包括一組對(duì)光敏感的多個(gè)光學(xué)感應(yīng)器；狹縫板，配置用于覆蓋所述主體的腔體的開口，形成為透明部分和不透明部分交替安排，所述透明部分和不透明部分的寬度具有一致的比率；其中，所述狹縫板與所述光接收元件之間的距離得到優(yōu)化，使得圖像信息可以在超越菲涅爾區(qū)域的位置被記錄在所述光接收元件上，在菲涅爾區(qū)域中，當(dāng)穿過透鏡的光穿過所述狹縫板的透明部分時(shí)，光直線傳播。
2. 如權(quán)利要求1所述的電耦合器件，其特征在于所述狹縫板與 所述光接收元件之間的距離得到優(yōu)化，使得穿過所述狹縫板的鄰近的透明 部分的干涉光的交叉處于所述光接收元件的圖像記錄表面。
3. 如權(quán)利要求l所述的電耦合器件，其特征在于進(jìn)一步包括設(shè) 置于所述狹縫板上的濾色鏡。
4. 如權(quán)利要求1所述的電耦合器件，其特征在于所述狹縫板與 所述濾色鏡一體形成。
5. 如權(quán)利要求l所述的電耦合器件，其特征在于所述透明部分 和所述不透明部分的寬度比率在1: 3到1: 6的范圍內(nèi)。
6. 如權(quán)利要求l所述的電耦合器件，其特征在于所述透明部分 和所述不透明部分的寬度比率在3:1到6:1的范圍內(nèi)。
7. 如權(quán)利要求1到5中任意一個(gè)所述的電耦合器件，其特征在于 所述狹縫板的所述透明部分和所述不透明部分限定了狹縫，每個(gè)狹縫具 有與選自對(duì)角線形狀和同心圓形狀中任何一個(gè)相對(duì)應(yīng)的形狀。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電耦合器件，其經(jīng)改進(jìn)可獲得清晰明了的三維圖像，而不需要單獨(dú)的設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明用于獲得三維圖像的電耦合器件包括主體(101)，具有開放頂部和在所述主體形成的腔體，以及具有形成于所述主體的外表面上的芯片針，以傳輸信息至所述數(shù)字圖像記錄裝置的電子元件；光接收元件(102)，安裝在所述主體內(nèi)部的底表面上，包括一組對(duì)光敏感的多個(gè)光學(xué)感應(yīng)器；狹縫板(110)，配置用于覆蓋所述主體的腔體的開口，形成為透明部分和不透明部分交替安排。
文檔編號(hào)H01L27/146GK101506982SQ200780029618
公開日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2007年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月8日
發(fā)明者李忠遖 申請(qǐng)人:杰尚企業(yè)株式會(huì)社