具有单侧晶片级光学器件的系统和装置制造方法及图纸

一种光学系统可包含被布置成传播光的两个或更多个单侧晶片级光学器件WLO透镜的透镜组合件。所述光学系统可另外包含图像传感器，其中所述透镜组合件相对于所述图像传感器布置成使在所述透镜组合件的第一表面处接收的光传播穿过所述两个或更多个单侧WLO透镜并且到达所述图像传感器。在一些实施例中，所述光学系统另外包含相机，所述相机包括所述透镜组合件和所述图像传感器。在各种实施例中，智能手机、平板计算机或另一移动计算装置可包含此类相机。在一些实施例中，所述至少两个单侧晶片级光学器件WLO透镜各自间隔开间隙G，其中所述间隙可在所述单侧透镜中的每一个之间为不同的，且所述间隙G可为零。

Systems and devices with unilateral wafer-level optical devices

An optical system may comprise lens assemblies of two or more unilateral wafer-level optical devices WLO lenses arranged to propagate light. The optical system may also include an image sensor, wherein the lens assembly is arranged relative to the image sensor so that light received at the first surface of the lens assembly passes through the two or more unilateral WLO lenses and reaches the image sensor. In some embodiments, the optical system also includes a camera comprising the lens assembly and the image sensor. In various embodiments, a smartphone, tablet computer or another mobile computing device may include such a camera. In some embodiments, the WLO lenses of at least two unilateral wafer-level optical devices are separated by gaps G, which can be different between each of the unilateral lenses, and the gaps G can be zero.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有单侧晶片级光学器件的系统和装置
本文公开的系统和方法是针对晶片级光学器件，并且更明确地说，是针对光学系统(例如相机、智能电话和平板计算机)中的单侧晶片级光学器件透镜。
技术介绍
晶片级相机是可用于具有薄外观尺寸的电子装置(例如移动电话、笔记本计算机、平板计算机等)中的具有小占用面积的相机。此类晶片级相机包含用于形成图像的光学器件和用于感测图像的图像传感器。为形成高质量图像，相机模块的光学器件可包含需要精确对准的数个透镜，其有时通过间隔件分隔开。通常通过使用对准和接合技术堆叠和接合具有光学组件的晶片，制造晶片级相机。举例来说，可首先提供具有数个布置成阵列或网格图案的图像传感器的传感器晶片，可能具有盖玻璃层以用于保护传感器衬底。通过提供晶片并且在晶片的每一侧使用半导体技术单独地形成透镜表面，制造具有被称为透镜板的透镜阵列的晶片。在晶片的第一侧上形成透镜表面，并且接着在第二侧上形成第二透镜表面。接着将透镜板的每一透镜与图像传感器中的一个对准。单独地形成透镜表面包含制作并对准第一侧的透镜表面与第二侧的透镜表面的步骤，且此类对准当在制造阶段期间进行时可能是困难的且容易出错。
技术实现思路
使用来自半导体制造的技术制造供在相机中使用的包含双侧晶片级光学器件(WLO)的透镜板可导致以下问题：(1)存在使用标准晶片级制造技术不可能制造的某些透镜形状；(2)晶片的每一侧上的透镜对准可不针对竞争性智能手机相机图像质量所需的改进(例如，随着晶片级技术改进，减少f数)而经优化；和(3)半导体制造中使用的机器和技术不针对在相同制造步骤期间可能需要复制和对准的晶片级透镜制造而经优化。用于晶片对准和透镜复制的常规机器和晶片级制造技术可能无法达成高达1微米精确度的透镜表面对准。可能需要此类精确度以便在具有例如800万像素或更多的图像传感器的相机上产生高分辨率图像。因此，对于商业移动相机应用(例如，蜂窝式电话应用、平板计算机应用等)，透镜制造商可能倾向于不使用双侧WLO。在一些实施例中，通过本文中所描述的公开WLO和透镜堆叠尤其解决前述问题。各种实施例替换在一些应用中使用的一或多个双侧WLO，其中多个WLO在晶片的一侧具有透镜表面。此类WLO在下文称为“单侧WLO”。举例来说，在一些实施例中，透镜堆叠仅包括单侧WLO。一个创新包含一种光学系统，其包含透镜组合件，所述透镜组合件包含被布置成传播光的两个或更多个单侧WLO透镜。所述光学系统可包含图像传感器，其中所述透镜组合件相对于所述图像传感器布置成使在所述透镜组合件的第一表面处接收的光传播穿过所述两个或更多个单侧WLO透镜并且到达所述图像传感器。所述透镜组合件可包含至少三个单侧WLO透镜。在各种实施例中，所述光学系统包含至少四个单侧WLO透镜，或五个、或六个、或七个或更多个单侧WLO透镜。在一些实施例中，透镜组合件包含至少一个双侧WLO透镜。在一些实施例中，所述透镜组合件仅包含单侧WLO透镜。所述光学系统还可包含相机，所述相机包含所述透镜组合件和所述图像传感器。在各种实施例中，所述至少两个单侧WLO透镜可各自间隔开间隙G，其中所述间隙可在所述单侧透镜中的每一个之间为不同的，且所述间隙G可为零。因此，一个方面涉及一种光学系统。所述光学系统包括透镜组合件，其包含被布置成传播光的两个或更多个单侧晶片级光学器件(WLO)透镜。在一些实施例中，所述光学系统另外包含图像传感器。所述透镜组合件可相对于所述图像传感器布置成使在所述透镜组合件的第一表面处接收的光传播穿过所述两个或更多个单侧WLO透镜并且到达所述图像传感器。所述光学系统可包含任何数目个单侧WLO。所述光学系统还可包含相机，其包括所述透镜组合件和所述图像传感器。在一些实施例中，所述透镜组合件包含被布置成以与一或多个双侧WLO透镜大体上类似的方式传播光的两个或更多个单侧WLO。在一些实施例中，所述单侧WLO各自间隔开间隙G，其中所述间隙可在所述单侧透镜中的每一个之间为不同的。在一些实施例中，所述间隙G可为零。在一些实施例中，每一单侧WLO包含具有第一侧和第二侧的晶片和复制到晶片的所述第一侧上的透镜表面。所述晶片可为玻璃晶片。所述透镜表面可为环氧树脂和透明材料中的至少一个的复制。粘附层可安置于两个单侧WLO的每一晶片的第二表面之间。所述粘附层可被配置成促进两个单侧WLO之间的大体精确对准。在一些实施例中，使用原子力和分子力中的至少一个直接接合两个单侧WLO透镜的每一晶片的所述第二表面，所述第二表面可不在其间包含胶粘剂。根据另一方面，公开一种光学系统。此光学系统包含两个或更多个单侧WLO。每一单侧WLO包括玻璃晶片，其具有第一表面和第二表面；和透镜表面，其复制到沉积于所述玻璃晶片的所述第一侧上的透明材料上。所述光学系统还包含透镜组合件，其包括所述两个或更多个单侧WLO，使得所述两个或更多个单侧WLO的透镜表面被布置成实际上等效于使用双侧WLO不可达成的布置。根据另一方面，公开一种光学系统。此光学系统包含两个或更多个单侧WLO。每一单侧WLO包含玻璃晶片，其具有第一表面和第二表面；和透镜表面，其复制到沉积于所述玻璃晶片的所述第一侧上的透明材料上。在一些实施例中，所述光学系统还包含粘附层，其安置于所述两个或更多个单侧WLO的所述玻璃晶片之间，使得所述粘附层安置于每一玻璃晶片的所述第二表面上。所述光学系统透镜组合件，其包括所述两个或更多个单侧WLO，其中所述粘附层被配置成促进所述两个单侧WLO之间的大体对准优点。在另一实施例中，所述光学系统可包含包括两个或更多个单侧WLO的透镜组合件。使用原子力和分子力中的至少一个直接接合两个单侧WLO的每一晶片的所述第二表面，使得在两个单侧WLO的每一晶片的所述第二表面之间不存在粘附层。根据另一方面，公开一种制作光学系统的方法。所述方法包含在玻璃晶片上形成多个透镜。所述多个透镜中的每一透镜包括安置于所述玻璃晶片的区域内的第一侧上的透镜表面。所述方法还包含分隔所述多个透镜以形成多个单侧晶片级光学器件(WLO)，且在分隔所述多个透镜之后，对准第一单侧WLO与一或多个光学元件，以产生所述光学系统。在一些实施例中，所述方法可包含将透明材料沉积于所述玻璃晶片的所述第一侧上，并且将所述多个透镜表面复制到所述透明材料上。所述第一单侧WLO可包括具有归因于形成所述多个透镜而相对于所述玻璃晶片不对准的光轴的透镜表面。在一些实施例中，所述一或多个光学元件包括具有形成于第二玻璃晶片的区域的第一侧上并且具有第二光轴的透镜表面的第二单侧WLO。所述第一单侧WLO的所述光轴可与所述第二单侧WLO的所述第二光轴对准。在一些实施例中，所述方法还可包含在所述第一单侧WLO的所述玻璃晶片和所述第二单侧WLO之间沉积粘附层。所述粘附层可安置于每一玻璃晶片的所述第二表面上，使得所述粘附层被配置成促进所述第一单侧WLO和所述第二单侧WLO之间的大致对准优点。在另一实施例中，所述方法可包含经由原子力和分子力中的至少一个直接接合所述第一单侧WLO和第二单侧WLO，使得在两个单侧WLO的每一晶片的所述第二表面之间不存在粘附层。附图说明将在下文结合附图和附录来描述所公开的方面，提供附图和附录是为了说明而非限制所公开的方面，其中相同符号表示相同元件。图1说本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学系统，其包括：透镜组合件，其包含被布置成传播光的两个或更多个单侧晶片级光学器件WLO透镜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.05 US 62/318,681;2016.05.03 US 62/331,283;1.一种光学系统，其包括：透镜组合件，其包含被布置成传播光的两个或更多个单侧晶片级光学器件WLO透镜。2.根据权利要求1所述的光学系统，其另外包括图像传感器，其中所述透镜组合件相对于所述图像传感器布置成使在所述透镜组合件的第一表面处接收的光传播穿过所述两个或更多个单侧WLO透镜并且到达所述图像传感器。3.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述透镜组合件包含至少三个单侧WLO透镜。4.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述透镜组合件包含至少四个单侧WLO透镜。5.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述透镜组合件包含至少五个单侧WLO透镜。6.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述透镜组合件包含至少六个单侧WLO透镜。7.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述透镜组合件包含至少七个单侧WLO透镜。8.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述透镜组合件仅包含单侧WLO透镜。9.根据权利要求2所述的光学系统，其另外包括相机，所述相机包括所述透镜组合件和所述图像传感器。10.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述至少两个单侧WLO透镜各自间隔开间隙G，其中所述间隙可在所述单侧透镜中的每一个之间为不同的，且所述间隙G可为零。11.根据权利要求1所述的光学系统，其中每一单侧WLO透镜包括：晶片，其具有第一侧和第二侧；和透镜表面，其复制到所述晶片的所述第一侧上。12.根据权利要求11所述的光学系统，其中所述晶片是玻璃晶片。13.根据权利要求12所述的光学系统，其中所述透镜表面是环氧树脂和透明材料中的至少一个的复制。14.根据权利要求11所述的光学系统，其中所述透镜组合件包括被布置成以与一或多个双侧WLO透镜大体上类似的方式传播光的两个或更多个单侧WLO透镜。15.根据权利要求11所述的光学系统，其另外包括安置于两个单侧WLO透镜的每一晶片的所述第二表面之间的粘附层。16.根据权利要求15所述的光学系统，其中所述粘附层被配置成促进所述两个单侧WLO透镜之间的大致精确对准。17.根据权利要求11所述的光学系统，其中使用原子力和分子力中的至少一个直接接合两个单侧WLO透镜的每一晶片的所述第二表面。18.根据权利要求17所述的光学系统，其中所述第二表...

【专利技术属性】
技术研发人员：托多尔·格奥尔基耶夫·格奥尔基耶夫，孙文宇，李正武，乔恩·拉斯特，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US