透镜阵列和包括透镜阵列的图像传感器制造技术

提供一种能够射出用于照明物体的照明光并具有高光学性能的薄型图像传感器。图像传感器（１０）包括：包括在平面上以阵列配置的透镜元件（１１ａ）的透镜阵列；用于将光学图像转换为电信号的成像元件（１３），该成像元件包含成像区域，每个成像区域包含多个光电转换部并能够接收光学图像；以及用于射出用于对形成光学图像的物体进行照明的照明光的光源部（１４）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及透镜阵列和包括该透镜阵列的图像传感器。具体地，本专利技术涉及具有在平 面上以阵列配置的多个透镜元件的透镜阵列和包括该透镜阵列的图像传感器。
技术介绍
随着通信网络的扩展以及图像处理技术的进步，对用于获取图像的图像传感器的需求 迅速增长。尤其在近几年，图像传感器被包括在诸如移动电话装置和PDA (Personal Digital Assitant，个人数字助理)的便携式装置(也称为移动装置)，从而增加了移动装置的数量， 以改进移动装置的功能和安全性。例如，实际使用了能够对包含在由图像传感器获取的两维条形码等中的信息进行解 码、并且能够在英特网上向移动装置输入诸如URL (Uniform Resource Locator,统一资源 定位器)的信息的系统。进一步，图像传感器被提出用于采用作为所谓生物测定学认证方 法之一的指纹认证方法的安全系统，从而光学上获取指纹以向装置输入该指纹。为了获取上述两维条形码或上述指纹，可以使用接触式图像传感器。在此使用的接触 式图像传感器涉及一种在与物体紧密接触的同时以大致相同的尺寸获取物体图像的图像 传感器。由于接触式图像传感器在成像元件的法线方向上(通常，在光轴方向上)的厚度 可以被减小，因此该接触式图像传感器具有在不增加移动装置厚度的情况下被结合在移动 装置中的优点。作为接触式图像传感器的实例，提出了专利文件l中所公开的指纹输入装置。在专利 文件l中公开的指纹输入装置包括具有被手指接触的上表面的透明板、照亮指纹的光源以 及图像传感器，并且多个球面透镜被配置在透明板和图像传感器之间以使来自指纹的光在 图像传感器形成图像。根据专利文件l中公开的指纹输入装置，应用球面透镜能够实现包 括比传统光学系统薄并能够以低成本制造的光学系统的指纹输入装置。专利文件1:日本特许专利公开第2004—178487号公报
技术实现思路
本专利技术将解决的问题在专利文件1公开的指纹输入装置中，多个球面透镜中的每一个与设置在成像装置中 的每一个受光部相对应。因此，难以获得高清晰的图像。进一步，由于采用球面透镜，因 而专利文件1中公开的指纹输入装置不能形成高质量的光学图像。本专利技术的目的是提供一种能够射出用于对物体照明的照明光并且能够获得高分辨率 图像的薄型图像传感器，以及提供一种适用于该图像传感器的透镜阵列。 解决问题的方案通过一种图像传感器来实现上述目的之一，该图像传感器包括，包括在平面上以阵列 配置的透镜元件的透镜阵列；用于将光学图像转换为电图像信号的成像元件，该成像元件 包括成像区域，每个成像区域包含多个光电转换部并能够接收光学图像；以及射出用于对 形成光学图像的物体进行照明的照明光的照明装置。通过一种透镜阵列来实现上述目的之一，该透镜阵列包括在平面上以阵列配置的透镜 元件。该透镜阵列被用于图像传感器，该图像传感器包括透镜阵列；用于将光学图像转换 为电图像信号的成像元件，该成像元件包括多个成像区域，每个成像区域包含多个光电转 换部并能够接收光学图像；以及包括具有板状并由透光材料制成的导光构件和与导光构件 的一侧表面相对的发光构件的照明装置。该照明装置可以经由透镜阵列射出用于对形成光 学图像的物体进行照明的照明光。并且，该透镜阵列与导光构件一体形成。 本专利技术的效果根据本专利技术，可以提供一种能够射出用于照明物体的照明光并具有高光学性能的薄型 图像传感器，以及一种适用于该图像传感器的透镜阵列。附图说明图1是显示根据实施例1的图像传感器的分解立体图。 图2是显示根据实施例1的图像传感器的截面图。图3是显示在根据实施例1的图像传感器的透镜阵列中形成的微型结构的结构图。 图4是显示根据实施例1的图像传感器的透镜阵列的半透明透视图。 图5是显示根据实施例2的图像传感器的分解立体图。图6是显示在根据实施例2的图像传感器的透镜阵列中形成的微型结构的结构图。图7是显示在根据实施例2的图像传感器的透镜阵列中形成的微型结构的放大图。图8是显示根据实施例3的图像传感器的截面图。图9是显示根据实施例3的变化例的图像传感器的截面图。图10是显示根据实施例3的另一变化例的图像传感器的截面图。 图11是显示根据实施例4的图像传感器的截面图。图12A是显示包括在根据实施例5的图像传感器的透镜阵列中的透镜元件的光路图。 图12B是显示在根据实施例5的图像传感器的透镜阵列中形成的微型结构的形成区域 的平面图。图13是显示根据实施例6的移动电话的立体图。图14是显示根据实施例7的跟踪球装置(trackball device)的结构的立体图。 参考符号说明 11透镜阵列 12隔壁 13成像元件 14光源部 15反射板 16冷阴极管 21透镜阵列 24光源部 25 LED 31导光板 32透镜阵列 42透镜阵列 52透镜阵列 61导光板 71物侧面 72物体光 73透镜阵列 74像侧面 75受光面76像侧面上的光线的轨迹 77形成微型结构的区域 81上壳体 82下壳体 83铰链部84显示装置 85操作按钮单元 91壳体 92球具体实施例方式(实施例1)图I是显示根据实施例1的图像传感器的分解立体图。图2是显示根据实施例1的图 像传感器的截面图。在图1和图2中，根据实施例1的图像传感器10包括透镜阵列11、 隔壁12、成像元件13和光源部14。透镜阵列11包括多个透镜元件lla，每个透镜元件lla 具有聚焦能力并且在同一平面上被配置成阵列。每个透镜元件lla用作在后述成像元件13 上形成物体的部分光学图像的成像透镜。即，物体光X通过该成像透镜被聚焦在成像区域 上。透镜阵列11由能够在要求的波长区域内使光束透过的树脂材料形成。当要求的波长区 域从可见光区域到红外线区域的范围内变化时，聚碳酸酯、丙烯酸树脂、聚烯烃树脂等可 以被用作透镜阵列11的树脂材料。形成透镜阵列11以便使配置在物侧上的多个透镜元件 lla以一体的方式相互结合。配置多个透镜元件lla以便使其光轴被大致相互平行放置。 进一步，透镜阵列ll具有允许照明光Y进入透镜阵列ll的侧表面llb，并且具有设置在 成像元件13侧的表面llc。表面llc具有形成在其上的用于衍射或散射照明光Y以便使照 明光Y偏向物体光X进入透镜阵列11 一侧的微型结构。接下来将对该微型结构进行说明。成像元件13典型地可以是CCD (Charged Coupled Device,电荷耦合装置)并且包括 大量(例如，大于30.万个)光电转换部。成像元件13产生与在配置光电转换部的受光面 上形成的光学图像对应的电信号，并且输出作为图像信号电信号。透镜阵列11包括多个透 镜元件lla。从而，与每一个成像区域13a对应的多个透镜元件lla中的每一个形成光学 图像。注意每个成像区域13a被设置以便包括多个光电转换部。也就是说，图像传感器IO 是成像单元U的集合，每个成像单元U包括透镜元件lla以及设置在成像装置13上的成 像区域13a，因而图像传感器10是所谓的复眼成像设备。光源部14包括反射板15和冷阴极管16。冷阴极管16是面向透镜阵列11的侧表面lib 放置的发光构件。反射板15具有椭圆状截面并且将部分冷阴极管16发出的照明光反射到 透镜阵列11侧。进一步，微型结构被形成在与成像元件13相对的透镜阵列11的表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像传感器，其特征在于，包括：包括在平面上以阵列配置的透镜元件的透镜阵列；用于将光学图像转换为电图像信号的成像元件，该成像元件包含成像区域，每个成像区域包含多个光电转换部并能够接收光学图像；以及照明装置，用于经由 所述透镜阵列射出用于对形成光学图像的物体进行照明的照明光。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中康弘，山形道弘，朴一武，冈山裕昭，林谦一，伏见吉正，村田茂树，林孝行，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]