减少光斑的成像系统和相关的图像传感器技术方案

一种能够捕获由透镜形成的像的图像传感器包括基板和焊线。基板具有像素阵列，和像素阵列和基板边缘之间的基板的上表面上的焊盘。焊线电连接至焊盘并具有相对于基板上表面形成非零角的区域。非零角在用于最小化区域上的入射光的反射到达图像传感器的低角度范围和高角度范围的至少一个中。选择低角度范围使得区域将入射光远离像素阵列朝向包括透镜的平面反射。选择高角度范围使得区域将入射光反射至焊盘和像素阵列之间的空隙。

【技术实现步骤摘要】
减少光斑的成像系统和相关的图像传感器
本专利技术涉及光学领域，尤其涉及减少光斑的成像系统和相关的图像传感器。
技术介绍
大容量消费品(例如移动设备和电动汽车)通常包括至少一个数字照相机。例如，图1示出具有集成其中的照相机模块180的移动设备190。照相机模块180包括透镜170下方的图像传感器110。图像传感器110包括像素阵列112。照相机模块180捕获的图像的质量取决于许多因素。这些因素的一个是到达图像传感器110的杂散光的量。改善图像质量的一种方法是最小化由杂散光引起的图像伪影(artifact)，即最小化经过透镜170和像素阵列112之间的元件反射到达像素阵列112的透镜170透射的光。
技术实现思路
在此公开的实施例包括经过消除杂散光源的具有改善的图像质量的图像传感器。在第一方面中，减少光斑的成像系统包括图像传感器、透镜和焊线。图像传感器具有在基板的上表面上形成的像素阵列，基板包括在像素阵列和基板的边缘之间的基板上表面上的焊盘。透镜在像素阵列之上且具有与其正交的光轴。焊线电连接至焊盘，并具有相对于基板上表面形成非零角且远离光轴延伸的区域。非零角在用于最小化区域上的入射光的反射到达图像传感器的低角度范围和高角度范围的至少一个中。选择低角度范围使得区域将入射光远离像素阵列朝向包括透镜的平面反射。选择高角度范围使得区域将入射光反射至焊盘和像素阵列之间的空隙。在第二方面中，能够捕获由具有与其正交的光轴的透镜形成的像的减少光斑的图像传感器包括基板和焊线。基板具有其上形成的像素阵列，并包括在像素阵列和基板的边缘之间的基板的上表面上的焊盘。焊线电连接至焊盘并具有相对于基板上表面形成非零角且远离像素阵列延伸的区域。非零角在用于最小化区域上的入射光的反射到达图像传感器的低角度范围和高角度范围的至少一个中。选择低角度范围使得区域将入射光远离像素阵列朝向包括透镜的平面反射。选择高角度范围使得区域将入射光反射至焊盘和像素阵列之间的空隙。附图说明图1示出具有集成其中的照相机模块的移动设备。图2是包括透镜和图像传感器的成像系统的平面图。图3是连接至图像传感器的示出焊线反射的光的路径的图2的成像系统的剖视图。图4是实施例中具有减少光斑的图像传感器的减少光斑的成像系统的平面图，其中减少光斑的图像传感器具有将光反射远离图像传感器的像素阵列的焊线。图5是实施例中示出焊线反射的光的路径的图4的成像系统的剖视图，其中路径是远离图像传感器。图6是实施例中使得入射光被反射远离图像传感器的焊线的最大允许角的示例性图。图7示出实施例中附接至图4的减少光斑的图像传感器的具有相对于图像传感器平面形成不同角的部分的焊线。图8是实施例中具有将光朝向焊线和图像传感器的像素阵列之间的空隙反射的焊线的减少光斑的图像传感器的剖视图。图9是实施例中使得入射光被朝向焊线和图像传感器的像素阵列之间的空隙反射的焊线的最小允许角的示例性图。图10示出实施例中附接至图8的减少光斑的图像传感器的具有相对于图像传感器平面形成不同角的部分的焊线。具体实施方式图2和图3分别是成像系统200的平面图和剖视图，成像系统200包括透镜270和配置使得成像系统200具有像圈272的图像传感器210。图3的剖视图沿图2的横截面A-A'。图3的剖视图对应图2的横截面A-A'。图像传感器210经由多个至少部分地在像圈272内的焊线230电连接至印刷电路板(PCB)202。透镜270具有与图像传感器210的像素阵列212的平面正交的光轴271。图像传感器210和透镜270可以分别用作图1的图像传感器110和透镜170。在下面描述中最好一起查看图2和图3。如图3所示，成像系统200包括透镜270和图像传感器210之间的保护玻璃340。焊线230连接至焊盘214并相对于与图像传感器210的上表面平行的平面210T形成角φ3。由于焊线230至少部分地在像圈272内，透镜270能够透射主光线380并将上边缘光线382折射朝向焊线230。角φ3足够高使得在被像素阵列112的像素检测之前，上边缘光线382被焊线230和保护玻璃340反射出去。在由透镜270形成的并由图像传感器210检测的像中，上边缘光线382因此是杂散光的源并产生伪影(被称为焊线光斑)。取决于角φ3的值，主光线380还可以被朝向保护玻璃340反射并导致焊线光斑。申请人已经发现焊线光斑可以通过角φ3的战略性选择而被显著地减少，如下文所示。图4和图5分别是减少光斑的成像系统400的平面图和剖视图，减少光斑的成像系统400包括配置使得减少光斑的成像系统400具有像圈472的减少光斑的图像传感器410之上的透镜470。在下面描述中最好一同查看图4和图5。减少光斑的图像传感器410经由多个焊线430电连接至印刷电路板(PCB)202，多个焊线430例如经过本领域中已知的逆向焊接工艺连接至减少光斑的图像传感器410的各自的多个焊盘414。一个或多个焊线430至少部分地在像圈472内。减少光斑的图像传感器410包括与平面410T平行的像素阵列212，图5。例如，平面410T与像素阵列212的一个或多个显微透镜(未示出)的光轴正交。平面410T可以与减少光斑的图像传感器410的上表面平行。减少光斑的图像传感器410和像素阵列212具有各自的宽度410W和212W，如图4所示。空隙413在像素阵列212和焊线430之间，使得焊线430与像素阵列212被分隔开空隙413。焊线430从焊接带414上的其各自的焊接位置延伸距离430L。透镜470具有焦距f、直径D和与平面410T正交的光轴471。减少光斑的图像传感器410和透镜470可以分别用作图1的图像传感器110和透镜170。在实施例中，宽度410W等于6.2mm、宽度212W等于5.6mm、空隙413等于0.21mm且直径D等于3.7mm。如图5所示，减少光斑的成像系统400包括透镜470和图像传感器210之间的保护玻璃340。由于焊线430至少部分地在像圈472内，透镜570能够折射主光线580、下边缘光线578和上边缘光线582，使得它们在位置431R处入射到焊线430上。位置431R在距光轴471的垂直距离xr且在平面410T之上的高度h处，其中h＜＜f。例如，距离xr还可以是距像素阵列212的中点的距离并在图4中标记的距离430L跨越的区域内。保护玻璃340具有远远小于f的厚度341使得在主光线角和边缘光线角的下列表达式中可以忽略偏移δx。例如，厚度341小于300μm。主光线580以相对于光轴471的主光线角χ传播，其中下边缘光线578和上边缘光线582分别以相对于光轴471的角β-和β+传播。角β±满足等式(1)，其中且焊线430电连接至减少光斑的图像传感器410的焊盘414并具有区域430P处的PCB202之上的峰高。焊线430包括在形成相对于平面410T的角φu(xr)的位置431R的周围的区域431。角φu(xr)小于或等于最大角当角φu(xr)超过φmax时，如图3所示(其中φ3＝φu)，区域431将上边缘光线582朝向保护玻璃340和像素阵列212反射，使得保护玻璃340将上边缘光线582的部分朝向像素阵列212反射。当角φu(xr)等于φmax时，区域431在与平面410本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种减少光斑的成像系统，包括：图像传感器，具有在基板的上表面上形成的像素阵列，所述基板包括所述像素阵列和所述基板的边缘之间的基板上表面上的焊盘；透镜，在所述像素阵列之上并具有与所述像素阵列正交的光轴；以及焊线，电连接至所述焊盘，并具有相对于所述基板上表面形成非零角且远离所述光轴延伸的区域，所述非零角在用于最小化所述区域上的入射光的反射到达所述图像传感器的低角度范围和高角度范围的至少一个中，选择低角度范围使得所述区域将所述入射光远离所述像素阵列朝向包括所述透镜的平面反射，选择高角度范围使得所述区域将所述入射光反射至所述焊盘和所述像素阵列之间的空隙。

【技术特征摘要】
2016.03.22 US 15/076,9111.一种减少光斑的成像系统，包括：图像传感器，具有在基板的上表面上形成的像素阵列，所述基板包括所述像素阵列和所述基板的边缘之间的基板上表面上的焊盘；透镜，在所述像素阵列之上并具有与所述像素阵列正交的光轴；以及焊线，电连接至所述焊盘，并具有相对于所述基板上表面形成非零角且远离所述光轴延伸的区域，所述非零角在用于最小化所述区域上的入射光的反射到达所述图像传感器的低角度范围和高角度范围的至少一个中，选择低角度范围使得所述区域将所述入射光远离所述像素阵列朝向包括所述透镜的平面反射，选择高角度范围使得所述区域将所述入射光反射至所述焊盘和所述像素阵列之间的空隙。2.根据权利要求1所述的减少光斑的成像系统，其中，所述非零角超过5度。3.根据权利要求1所述的减少光斑的成像系统，其中，所述区域在(a)所述焊盘和(b)所述图像传感器和所述透镜之间的所述焊线的峰高区域之间。4.根据权利要求1所述的减少光斑的成像系统，其中，所述低角度范围具有上限其中β+是上边缘光线和所述光轴之间的角。5.根据权利要求4所述的减少光斑的成像系统，其中，所述透镜具有焦距f和直径D，所述上边缘光线在距所述光轴的垂直距离xr且在所述上表面之上的高度h＜＜f处入射到所述焊线上，且6.根据权利要求4所述的减少光斑的成像系统，其中，所述空隙小于100微米。7.根据权利要求1所述的减少光斑的成像系统，其中，所述高角度范围具有相对于所述基板上表面的最小角φmin，使得所述空隙超过h(tan(π-2φmin+β-)-cotφmin)，其中β-是入射到所述上表面之上的高度h处的区域的下边缘光线相对于所述光轴的传播角。8.根据权利要求7所述的减少光斑的成像系统，其中，所述透镜具有焦距f和直径D，所述焊线在距所述光轴的垂直距离xr且在所述上表面之上的高度h＜＜f处反射所述入射光且9.根据权利要求7所述的减少光斑的成像系统，其中，所述空隙小于600微米。10....

【专利技术属性】
技术研发人员：林昭弘，李洪军，陈炳旭，朱朱，
申请(专利权)人：豪威科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US