KR101185881B1 - 카메라 시스템 및 관련 방법들 - Google Patents
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Abstract
카메라 시스템은 두 기판을 포함하는 광학 스택을 포함할 수 있다. 상기 광학 스택은 이미징 시스템을 형성하며, 각 기판은 서로 평행하고, 상기 이미징 시스템의 광축에 수직인 두 표면을 가진다. 상기 광학 스택은 상기 두 기판의 마주보는 표면에 고정 구역을 포함하며, 상기 두 기판은 그들의 각 고정 구역에서 웨이퍼 수준에서 함께 고정된다. 상기 두 기판의 표면들 중 적어도 하나는 상기 이미징 시스템의 굴절 표면을 포함하며, 검출기 기판은 활성 영역을 가지고 덮개 구조는 상기 검출기 기판의 적어도 상기 활성 영역을 보호한다. 상기 광학 스택은 상기 덮개 구조의 상부 표면에 고정된다.
Description
본 발명의 실시예들은 카메라 시스템과 카메라 시스템을 대량생산하는 방법에 관한 것이다.
카메라 시스템이 점차 더 작은 장치에서 더 널리 사용됨에 따라, 더 작고, 가볍고, 얇고, 성능이 좋으며 저렴한 카메라 시스템에 대한 요구가 증가하고 있다. 하지만 현 해결책들은 모든 디자인 매개변수들을 최적으로나 동시에 만족시키지 못하고 있다.
따라서, 본 발명의 실시예들은 실질적으로 관련 기술의 제약들이나 단점들에 기인한 하나 이상의 문제들을 극복한 카메라 시스템 및 관련 방법들에 관한 것이다.
본 발명의 실시예의 특징은 물체를 결상시키는 렌즈 시스템이 검출기 기판에 고정되기 전에 단일화된 수직 광학 스택을 형성하는 카메라 시스템 및 관련 방법들을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시의 다른 특징은 검출기용 덮개 구조에 직접 고정된 광학 스택을 갖는 카메라 시스템 및 관련 방법들을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시의 다른 특징은 다수의 광학 스택들이 다수의 검출기들을 포함하는 웨이퍼에 고정된 카메라 시스템 및 관련 방법들을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 특징은 검출기의 덮개 구조가 광학 스택을 넘어서 연장되는 카메라 시스템 및 관련 방법들을 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 특징들이나 그 밖의 특징들과 장점들 중 적어도 하나는 두 기판을 포함하는 광학 스택을 가지는 카메라 시스템을 제공하면서 실현될 수 있는데, 상기 광학 스택은 이미징 시스템을 형성하며, 각각의 기판은 서로 평행하고 이미징 시스템의 광축에 수직한 두 개의 표면을 가지며, 상기 광학 스택은 상기 두 기판의 마주보는 표면 위에 고정 구역을 포함하고, 상기 두 기판들은 각각의 고정 구역에서 웨이퍼 위에 함께 고정되며, 상기 두 기판들의 표면들 중 적어도 하나는 이미징 시스템의 굴절면을 포함하며, 검출기 기판은 활성 영역 및 적어도 상기 검출기 기판의 활성 영역을 보호하는 덮개 구조를 구비하며, 상기 광학 스택은 상기 덮개 구조의 상부 표면에 고정된다.
상기 광학 스택의 굴절면의 지름은 상기 이미징 시스템에 대응하는 상기 활성 영역의 대각선보다 작을 수 있다.
상기 카메라 시스템은 상기 검출기 기판을 표면 실장하기에 적합한 상기 검출기 기판의 바닥면에 전도성부를 가질 수 있다.
상기 광학 스택에서 적어도 하나의 기판은 덮개 구조의 상부 표면 면적보다 작은 표면 면적을 갖는다.
상기 두 기판들과 상기 덮개 구조는 웨이퍼 수준에서 고정될 수 있다.
상기 두 기판들은 동일한 면적을 가질 수 있다.
상기 덮개 구조는 최종 광학 요소를 포함할 수 있다.
상기 카메라 시스템은 상기 광학 스택과 상기 덮개 구조 사이에서 최종 광학 요소를 포함할 수 있다.
상기 덮개 구조와 상기 검출기 기판은 웨이퍼 수준에서 고정될 수 있다.
상기 덮개 구조와 상기 광학 스택은 웨이퍼 수준에서 고정된다.
상기 카메라 시스템은 다수의 서브-카메라들을 포함할 수 있으며, 각각의 서브-카메라는 광학 스택의 동일 면에서 대응하는 굴절면을 갖는다.
상기 카메라 시스템은 마주보는 표면들의 고정 구역들 사이에서 스페이서 구조를 가질 수 있다. 상기 스페이서 구조는 접착제일 수 있다.
전기적 상호연결부가 상기 활성 영역으로부터 상기 전도성부까지 상기 검출기 기판의 가장자리들을 감쌀 수 있다.
상기 카메라 시스템은 상기 검출기 기판이 표면 실장되어 있는 회로 기판을 포함할 수 있으며, 전도성부는 상기 회로 기판에 납땜되어 있다.
상기 전도성부는 땜납일 수 있다.
상기 두 표면은 평평한 구역을 포함할 수 있다.
상기 고정 구역은 평평할 수 있다.
본 발명의 상기 특징들이나 다른 특징과 장점들 중 적어도 하나는 제 1 굴절 요소를 가지는 제 1 기판, 제 2 굴절 요소를 가지는 제 2 기판 및 인접한 기판들 사이의 제 1 분리부를 포함하는 광학 스택, 활성 영역을 가지는 검출기 기판, 및 상기 광학 스택과 상기 활성 영역 사이의 제 2 분리부를 포함하는 카메라 시스템을 제공함으로서 실현될 수 있으며, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판은 웨이퍼에 고정되며, 상기 제 2 분리부는 상기 제 1 분리부보다 작다.
광학 스택은 상기 검출기 기판에 인접한 제 3 기판을 포함할 수 있다.
상기 제 1 분리부는 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 있거나 상기 제 2 기판과 상기 제 3 기판 사이에 있을 수 있다.
상기 활성 영역에 가장 가까운 굴절 요소의 지름은 상기 광학 스택에 있는 다른 굴절 요소들의 지름보다 클 수 있다.
상기 카메라 시스템은 상기 활성 영역을 덮는 덮개 구조를 가질 수 있으며 광학 스택은 상기 덮개 구조에 직접 설치될 수 있다.
상기 카메라 시스템은 다수의 서브-카메라들을 포함할 수 있으며, 서브-카메라들은 각각 대응하는 상기 제 1 기판의 제 1 표면에 있는 제 1 굴절 요소와 상기 제 2 기판의 제 1 표면에 있는 제 2 굴절 요소를 갖는다.
본 발명의 상기 특징들이나 그 밖의 특징이나 장점들 중 적어도 하나는 제 1 지름을 갖는 제 1 굴절 요소를 가지는 제 1 기판, 제 1 차폐 개구(baffle opening)를 가지는 제 1 차폐부, 제 2 지름을 갖는 제 2 굴절 요소를 가지는 제 2 기판, 활성 영역을 갖는 검출기 기판, 및 상기 제 1 차폐부와 상기 검출기 기판 사이의 제 2 차폐부를 포함하는 카메라 시스템이 제공됨으로써 실현될 수 있으며, 여기에서 상기 제 2 지름은 상기 제 1 지름보다 크며, 상기 검출기 기판은 상기 제 1 기판보다 상기 제 2 기판에 더 가깝고, 상기 제 1, 제 2 및 검출기 기판들 중 적어도 두 개는 웨이퍼에 고정되며, 상기 제 2 차폐부는 상기 제 1 차폐 개구보다 더 큰 제 2 차폐 개구를 갖는다.
상기 제 1 차폐부는 상기 제 1 기판 위에 있을 수 있다. 상기 제 1 차폐부는 상기 검출기 기판으로부터 떨어져서 상기 제 1 기판의 제 1 표면 위에 있을 수 있다.
본 발명의 상기 특징들이나 그 밖의 특징이나 장점들 중 적어도 하나는 카메라 시스템을 만드는 방법을 제공함으로써 실현될 수 있는데, 상기 방법은, 제 1 및 제 2 웨이퍼를 포함하며 다수의 이미징 시스템들을 형성하는 광학 스택 웨이퍼를 정렬시키는 단계, 제 1 및 제 2 웨이퍼의 서로 평행하며 상기 이미징 시스템의 광축에 수직인 마주보는 표면들 상의 영역들에 광학 스택 웨이퍼를 고정시키는 단계, 상기 마주보는 표면들을 통해 상기 고정된 제 1 및 제2 웨이퍼들을 분리함으로써, 이미징 시스템을 각각 포함하는 다수의 광학 스택들을 형성하는 단계, 및 활성 영역을 갖는 검출기 기판에 광학 스택을 고정시키는 단계를 포함하며, 여기서 굴절면의 지름은 활성 영역의 대각선보다 작다.
상기 광학 스택을 고정시키는 단계는 검출기 기판이 검출기 웨이퍼의 부분일 때 검출기 기판에 상기 광학 스택을 고정시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 상기 검출기 웨이퍼에 덮개 구조 웨이퍼를 고정하는 것을 포함할 수 있다.
상기 방법은 다수의 카메라 시스템을 형성하기 위해 상기 마주보는 표면들을 통하여 상기 고정된 덮개 구조 웨이퍼, 검출기 웨이퍼 및 광학 스택들을 분리하는 단계를 포함할 수 있으며, 여기에서 각 카메라 시스템은 덮개 구조, 검출기 및 광학 스택을 포함한다.
상기 광학 스택에서 적어도 하나의 기판은 상기 덮개 구조의 표면 면적보다 더 작은 표면 면적을 갖는다.
상기 방법은 광학 스택이 허용가능한지 여부를 결정하는 단계, 상기 활성 영역이 허용가능한지 여부를 결정하는 단계 및 허용가능한 광학 스택을 허용가능한 활성 영역에 고정시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 마주보는 평행한 표면들 위의 고정 구역들 사이에 스페이서 구조를 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 스페이서 구조는 접착제 일 수 있으며, 상기 접착제 층에서 광경로를 천공(punching out)하여 형성될 수 있다.
본 발명의 상기 특징들이나 그 밖의 특징이나 장점들 중 적어도 하나는 카메라 시스템을 만드는 방법을 제공함으로써 실현될 수 있는데, 상기 방법은, 제 1 및 제 2 웨이퍼를 포함하며 다수의 이미징 시스템을 형성하는 광학 스택 웨이퍼를 정렬하는 단계, 서로 평행하고 이미징 시스템의 광축과 수직인 상기 제 1 및 제 2 웨이퍼의 마주보는 표면들 위의 구역들에 상기 광학 스택 웨이퍼를 고정시키는 단계, 상기 평행한 표면들을 통해서 상기 고정된 제 1 및 제 2 웨이퍼들을 분리함으로써, 이미징 시스템을 각각 포함하는 다수의 광학 스택을 형성하는 단계, 활성 영역을 가지는 검출기 기판에 광학 스택을 고정시키는 단계, 및 상기 카메라 시스템을 표면 실장하기에 적합한 상기 검출기 기판의 바닥 표면에 전도성부를 형성하는 단계를 포함한다.
상기 방법은 상기 활성 영역으로부터 상기 전도성부까지 상기 검출기 기판의 가장자리를 감싸는 전기적 상호연결부를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방법은 마주보는 평행 표면들의 고정 구역들 사이에 스페이서 구조를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 스페이서 구조는 접착제일 수 있다. 상기 방법은 상기 접착제의 층에서 광경로를 천공하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 회로 기판을 제공하는 단계 및 상기 전도성부와 상기 회로 기판을 고정시키기 위해 땜납을 리플로우(reflow)하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 전도성부는 땜납일 수 있다.
본 발명의 상기 특징들이나 그 밖의 특징이나 장점들은 첨부된 도면들을 참조하여 상세 실시예를 기술함으로써 당해 분야의 기술을 가진 사람들에게 쉽게 명백해 질 것이다.
도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 시스템의 개략적인 측면도이다.
도 1b는 도 1a의 상기 카메라의 개략적인 투시도이다.
도 1c는 도 1a의 상기 카메라의 단면도이다.
도 1d는 도 1c의 상기 광학 스택을 포함하는 카메라 시스템의 단면도이다.
도 1e는 도 1d의 상기 카메라의 평면도이다.
도 2a와 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 도 1d의 광학 스택들의 제조 방법 단계에서의 단면도이다.
도 3a와 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 도 1d의 상기 카메라 시스템의 제조방법 단계에서의 단면도이다.
도 4a와 도 4b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 스택들의 제조 방법 단계에서의 단면도이다.
도 5는 웨이퍼 수준에서 고정된 오목한 요소들을 포함하는 센서 기판과 광학 기판의 단면도이다.
도 6a와 도 6b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도 4b와 도 5에 도시된 상기 요소들을 포함하는 카메라 시스템의 제조 방법 단계에서의 단면도이다.
도 7a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카메라 시스템의 개략적인 분해 투시도이다.
도 7b는 휴대용 장치에 통합된 도 7a의 카메라 시스템을 도시하고 있다.
도 8a와 도 8b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카메라 시스템의 제조 방법 단계에서의 단면도이다.
도 9a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카메라 시스템의 개략적인 측면도이다.
도 9b는 도 9a의 상기 카메라 시스템의 개략적인 단면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카메라 시스템의 개략적인 측면도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카메라 시스템의 개략적인 측면도 이다.
본 발명의 실시예들은 수반된 도면들을 참조하여 이하에서 보다 충분히 기술될 것이다. 하지만 본 발명은 다른 형태로도 실시될 수 있으며, 여기에 제시된 실시예들에 한정되어 해석되어서는 안 된다. 오히려 이 실시예들은 이 명세서를 빈틈없고 완벽하게 하고 당해 기술 분야에서 숙련된 자들에게 본 발명의 개념을 충분히 전달하기 위해서 제공된다.
도면들에서 층이나 영역들의 두께는 명확성을 위해서 과장될 수 있다. 어떤 층이 다른 층이나 기판 '위에' 있다라고 언급된 경우 이는 상기 다른 층이나 기판 바로 위이거나, 그 사이에 다른 층들이 존재할 수 있다고 이해될 수 있다. 또한 어떤 층이 다른 층의 '아래에' 있다라고 언급된 경우 이는 바로 아래이거나, 그 사이에 한 개 이상의 다른 층이 존재할 수 있다고 이해될 수 있다. 어떤 층이 두 층 '사이에'라고 언급된 경우 상기 두 층 사이에 오직 한 층만이 있거나, 그 사이에 한 개 이상의 층이 존재할 수 있다고 이해될 수 있다. 같은 번호는 시종일관 같은 요소를 가리킨다. 여기에서 사용된 용어 "웨이퍼"는 다수의 구성요소들이 평평한 표면 위에 형성되어 있으며 마지막 사용 전에 상기 평평한 표면을 통해서 분리되는 어떤 기판을 의미한다. 여기에서 사용된 상기 용어 "카메라 시스템"은 정보, 예를 들어 이미지를 출력하는 검출기 시스템, 예를 들어 이미지 캡쳐 시스템에 광학 신호를 중계하는 광학 이미징 시스템을 포함하는 시스템을 의미한다.
본 발명의 실시예들에 따라 렌즈, 예를 들어 검출기의 활성 영역의 대각선 길이보다 짧은 지름을 가지는 렌즈를 이용하는 카메라 시스템은 웨이퍼 수준에서 고정된 적어도 두 개의 기판을 가지는 광학 스택을 포함할 수 있다. 광학 스택은 광학 이미징 시스템을 포함할 수 있다. 광학 스택은 검출기를 보호하는 덮개 구조에 직접 고정될 수 있으며, 또는 덮개 구조가 광학 스택의 부분일 수도 있다. 덮개 구조는 광학 스택을 넘어서 연장될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 카메라 시스템은 도 1a에서 도 1c까지에 도시되어 있다. 도 1a에서 도 1c까지에서 단일 이미징 시스템이 모든 색들에 사용될 수 있으며, 색 필터 어레이가 검출기 어레이(24) 위에 직접 제공될 수 있다. 물론 이 이미징 시스템은 각 카메라의 다수의 서브-카메라를 형성하는 아래에서 논의된 것처럼어떤 개수, 예를 들어 3개나 4개로도 제공될 수 있으며, 상기 색 필터 어레이의 색 필터들의 설계 및/또는 위치는 적절히 가변적일 수 있다.
도 1a와 도 1b에서 상이한 광경로들은 물체로부터의 상이한 필드 점들과 대응한다. 이미징 시스템은 제 1 기판(110), 제 2 기판(120) 및 제 3 기판(130)을 포함하는 광학 스택(140)으로 실현될 수 있다.
상기 제 1 기판(110)의 제 1 표면은, 입력된 광을 결상시키는 것을 돕는, 예를 들어 상기 이미징 시스템의 초점 거리에 영향을 주거나 및/또는 수차를 보정할 수 있는, 제 1 굴절면(112)을 갖는다. 상기 제 1 기판(110)의 제 2 표면(114)은 평면이며, 그 위에 적외선 필터(115)를 포함할 수 있다. 이 배열은 적절히 가변적이며 상기 적외선 필터(115)는 상기 표면의 어느 곳에나 있을 수 있다.
상기 제 2 기판(120)의 제 1 표면(122)은 광을 결상시키는 것을 더 도울 수 있는 회절 소자(123)을 그 위에 가질 수 있다. 상기 제 2 기판(120)의 제 2 표면은 광을 결상시키는 것을 더 도울 수 있는 제 2 굴절면(124)을 갖는다.
제 3 기판(130)의 제 1 표면은 제 3 굴절면(132)을 갖는다. 상기 제 3 굴절면(132)은 이미지의 필드를 평평하게 할 수 있으며, 따라서 모든 이미지 점들이 도 1b에 도시된 검출기 어레이(24) 위로 결상되도록 동일 평면(135)에서 결상될 수 있다.
도 1a와 도 1b에서 도시된 바와 같이, 상기 제 1 굴절면(112)과 제 2 굴절면(124)은 볼록할 수 있으며, 상기 제 3 굴절면은 오목할 수 있다. 물론 뒤에서 논의되는 바와 같이, 더 복잡한 비구면 굴절면, 예를 들어 적어도 하나의 오목한 부분과 적어도 하나의 볼록한 부분을 포함하는 굴절면이 특정 디자인에 따라서 사용될 수 있다.
필름을 사용하는 카메라와 달리 이미징 매체로서 센서들을 사용하는 카메라는 이미지 평면에 대해 오른쪽 위치한 광학 요소를 가질 수 있다. 도 1b와 도 1c에서 도시된 바와 같이, 마지막 기판, 여기서는 제 3 굴절면(132)을 포함하는 제 3 기판(130)은 검출기 어레이(24)에 직접 고정될 수 있다. 상기 광학 스택(140)과 상기 검출기 어레이를 고정시키기 위한 다양한 구성들이 아래에서 자세히 논의될 것이다. 상기 검출기 어레이(24)가 덮개판을 포함한다면, 상기 제 3 기판(130)은 상기 덮게판에 접합될 수 있다. 상기 검출기 어레이가 덮개판을 가지고 있지 않다면, 상기 제 3 기판(130)은 상기 검출기 어레이와 관련된 마이크로렌즈들을 덮거나 둘러싸도록 고정될 수 있고, 환경 요소들로부터 상기 검출기 어레이를 봉인하기 위해 상기 덮개판으로 작용할 수 있다.
이 구성은 능동 초점 조정을 위한 필요를 제거할 수 있다. 부가적인 광학 요소들이 희망하는 초점거리나 색수차로부터의 편향을 보상하는데 사용될 수 있다.
도 1c의 단면도에서 좀더 세부적으로 도시된 바와 같이, 상기 기판들(110, 120, 130)은 그 위에 형성된 상기 광학 요소들(112, 115, 123, 124, 및 132)을 가지고 상기 이미징 시스템의 광축에 수직인 마주보는 평면 구역들을 가질 수 있다. 렌즈 시스템에서 상기 모든 요소들의 틸트가 조절될 수 있기 때문에 그런 평면 구역을 가지는 기판들의 사용은 유리할 수 있다. 평면 구역들을 가지는 상기 기판들은 상기 요소들의 적층 및 마주보는 평면 구역들에 직접 결합되는 것을 허용할 수 도 있으며, 그에 의해 광학 요소들이 세 개의 모든 축을 따라 정렬될 수 있는데, 이는 웨이퍼 수준의 조립을 용이하게 하며 하우싱 요소들을 제거할 수 있다. 상기 기판들의 평면 구역들은 각각의 광학 요소 둘레의 주변부에 있을 수 있으며 및/또는 상기 평면 구역들은 예컨대 적절한 재료의 증착을 통해 각각의 광학 요소의 주변부 둘레에 형성될 수 있다. 그 대신 상기 기판들은, 예를 들면 미국 특허 제6,096,155호에서 공개된 바와 같이 격리부(standoff) 내의 홈들을 채우기 위한 접착제를 사용하여 비평면의 고정 구역에 고정될 수도 있다. 이런 고정 구역들은 상기 광학 요소들이 형성되어 있는 표면에 있을 수 있다.
상기 카메라는 능동 초점 조절을 갖지 않도록 설계되어 있기 때문에, 굴절력을 갖는 광학 요소들 사이, 예를 들어 분리부 S12와 S23이 정확히 조절될 수 있다. 어떤 경우에는 분리부 S12에 대해 얇은 간격이 바람직할 수 있다. 다른 경우에는 분리부 S23에 대해 더 큰 간격이 필요하다. 두 경우 모두, z-방향으로의, 즉 광축을 따른 광학 요소들 사이의 거리를 정확하게 조절할 수 있게 해주고, 입자, 부스러기 및 다른 환경적 요인들로부터 상기 광학 요소들을 보호하기 위해 그들을 봉인해주는 분리부가 바람직할 수 있다. 적어도 2가지 이유 때문에 광경로 바깥쪽에 상기 분리부 S12와 S23을 위치시키는 것이 유리할 수 있다. 첫 번째로, 공기를 통한 광의 진행은 상기 카메라의 전체 길이를 짧게 해주는데 도움을 줄 수 있다. 두 번째로, 상기 분리부가 상기 렌즈 개구 밖에 있다면, 상기 분리부가 차폐부(baffle)로서도 작용할 수 있도록 불투명한 재료가 사용될 수 있다.
바람직한 분리부의 양에 따라, 상기 분리부 S12와 S23은 리소그래피 기술을 통해 또는 별개의 웨이퍼의 사용을 통해서 실현될 수 있다. 사용될 수 있는 리소그래피 기술은, 평평한 기판 내에 광학 요소의 재료를 증착하고 패터닝하거나 에칭하는 것을 포함하며, 그렇게 하여 기판의 주변부가 상기 광학 요소의 정점을 넘어서 확장되게 한다. 재료가 증착되고 패터닝된다면, 불투명하거나 흡수성이 있는 재료, 예컨대 금속이나 흡수성 폴리머가 사용될 수 있다. 약 50-100 마이크론의 조절된 두께로 리소그래피 방식으로 패터닝될 수 있는 SU-8 같은 중합체가 사용될 수 있다. 하지만 그런 폴리머는 투명하기 때문에 차폐부로서 작용하기 위해서 상기 폴리머는 불투명한 재료로 코팅되거나 자체로 흡수성이 있도록 염색되어야 한다. 그런 격리부는 미국 특허 제 5,912,872호와 미국 특허 제 6,096,155호에서 공개된 바와 같이 형성될 수 있으며, 스페이서 웨이퍼는 미국 특허 제 6,669,803호에서 공개된 것처럼 형성될 수 있는데, 이들은 모두 여기서 참조에 의해 병합된다. 부가적으로 격리부들은 고정되어질 표면 위에 접착제 층과 같은 층을 제공하고 그를 관통하는 필요한 광경로를 제공하기 위해 상기 층에 적절한 통로를 천공함으로써 격리부다.
또한, 금속 같은 불투명하거나 및/또는 흡수성 있는 재료의 초기 분리부 S01은 상기 광학 스택 140의 상부 표면 위에, 예컨대 제 1 굴절 표면(112)과 동일한 표면 위에 제공될 수 있다. 초기 분리부 S01은 주 개구 조리개로서 작용할 수 있다. 초기 분리부 S01은 상기 제 1 기판(110)에 리소그래피 기술로 형성될 수 있다.
마주보는 광학 표면들 사이 즉, 굴절표면이나 회절 표면의 정점과 마주보는 기판 표면 사이에 허용되기에 충분한, 예를 들어 5-10 마이크론 정도의, 최소 공극은 각 광학 요소들이 적절한 기능 하는 것을 보증하도록 돕는다. 부가적으로, 더 큰 공극은, 빛이 상기 기판에서보다 공기에서 더 큰 각으로 굴절하기 때문에, 더 컴팩트한 디자인을 위해서 제공될 수 있다. 또한 위에서 언급된 바와 같이 상이한 광학 효과를 위한 상이한 초점 거리들을 갖는 렌즈 시스템들을 제공한다면, 다른 공극들이 상기 다른 렌즈 시스템들에게 제공되어야 한다.
도 1c에 도시된 특정 실시예에서, 상기 분리부 S23은 상기 이미지가 상기 검출기 어레이(24)를 채우도록 하는 상기 분리부 S12보다 크며, S12와 S23은 모두 상기 마지막 기판(130)과 상기 검출기 어레이(24) 사이의 공극이 없을 수도 있는 분리부보다 크다. 본 발명의 실시예에 따라 상기 광학 스택(140)과 상기 검출기 어레이(24) 사이의 간격을 최소로 유지하면서, 초기 굴절 표면과 마지막 굴절 표면 사이에 더 큰 공극을 제공함으로써, 상기 카메라는 상기 광학 시스템과 상기 센서 들 사이에 공간을 필요로 하는 기존의 접근보다 더 얇아질 수 있다. 상기 분리부 S01, S12와 S23은 다른 방법과 다른 재료로 만들어질 수 있다.
도 1a부터 도 1c까지에서 가장 큰 공극이 상기 마지막 굴절 표면(132)보다 앞에, 상기 초기 굴절 표면(112)보다 뒤에 온다는 것을 주목하라. 기존 카메라 디자인에서는, 가장 큰 공극이 일반적으로 상기 마지막 광학 요소와 상기 센서 사이에 온다. 이런 관점에서 이 실시예가 다르다는 몇 가지 이유가 있다. 첫째로, 카메라 안에서 가능한 큰 공극을 갖는 것은 상기 카메라의 상기 두께를 최소화할 수 있다. 일반적으로 빛은 기판 안에서보다 공기에서 더 큰 각도로 진행하므로, 공극이 커질수록 상기 두께는 최소화된다. 하지만, 상기 기판들이 상기 요소들을 갖고 위해서는 공간이 필요하며, 공극이 위치하는 곳이 두께를 최소화하고 성능을 최대화 하는데 모두 도움을 줄 수 있다.
부가적으로 상기 굴절 표면들 중 적어도 하나의 광학 구경(clear aperture)과 가능한 모든 굴절 표면들의 광학 구경들은 상기 검출기 어레이(24)의 활성 영역보다 작을 수 있다. 각 렌즈 요소의 상기 광학 구경을 줄이는 것은 각 굴절 표면의 상기 만곡편차(SAG)를 줄이게 해준다. 일반적으로 각 굴절 표면의 SAG가 작아질수록, 더 쉽고 저렴하게 만들어 질 수 있으며, 특히 웨이퍼 내부로 에칭되는 경우 그러하다. 일반적으로 굴절 표면의 지름이 작아질수록, SAG가 작아진다. 굴절 표면의 지름을 가능한 작게 유지하는 것은 상기 마지막 표면까지의 상기 검출기 어레이(24)의 상기 활성 어레이보다 빔경을 작게 유지함으로써 달성된다.
이 마지막 표면은 동시에 상기 빔경을 증가시키고 필드를 평평하게 하는데 사용될 수 있다. 필드 평탄화기(field flattener)가 이런 방식으로 사용될 때, 상기 필드 평탄화기는 입사동의 직경과 상기 센서의 직경의 중간의 직경을 가질 수 있다. 부가적으로 이 실시예에서, 상기 입사동은 상기 제 1 굴절 볼록 표면(112) 위에 위치할 수 있으며, 따라서 상기 제 1 굴절 볼록 표면(112)의 광학 구경은 상기 입사동의 광학 구경과 같게 된다. 따라서 상기 필드 평탄화기의 광학 구경은 상기 제 1 굴절 표면(112)과 상기 검출기 어레이(24)의 활성 영역의 광학 구경의 중간일 수 있다.
따라서, 더 작은 직경의 굴절 표면이 상기 입사동에 또는 그 근처에 위치할 수 있으며, 모든 광학 요소들의 광학 구경들은 빛이 상기 입사동에서 상기 검출기 어레이(24)의 상기 활성 영역으로 이동하면서 확대될 수 있다. 상기 마지막 굴절 표면은 상기 제 1 굴절 표면(112)와 상기 검출기 어레이(24)의 상기 활성 영역의 직경의 중간의 직경을 갖게 된다.
카메라를 디자인할 때, 상기 제 1 굴절 표면(112), 상기 제 2 굴절표면(124)의 상기 직경들, 즉 상기 SAG를 유지하기 위해서 상기 제 3 굴절 표면(132)은 필드 평탄화기로서 작용하고 상기 시야의 크기를 넓히기 위해서 오목할 수 있다. 그런 필드 평탄화기가 사용될 때, 큰 공극 상기 제 3 굴절 표면(132) 앞에 필요할 수 있다.
위에서 언급된 바와 같이, 센서 틀은 대개 상기 광학 틀보다 크다. 이런 크기 차이는 위에서 언급된 것처럼 상기 검출기의 상기 활성 영역의 대각선 보다 렌즈 직경을 가지는 렌즈가 사용되는 카메라 시스템 설계에서 더욱 커진다. 즉, 상기 렌즈들은 상기 검출기와는 다른 피치(pitch)를 갖는다. 그런 설계를 위해서나 생산량이 카메라 시스템을 제조하는 데에서는 더욱 중요하기 때문에 웨이퍼 수준에서 모든 요소를 고정하는 것과 그 위에 상기 검출기를 가지는 상기 기판을 포함하는 것은 이런 카메라 시스템을 제조하는데 있어서 가장 경제적인 방식이 아닐 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 카메라 시스템(100)이 도 1d와 도 1e에 도시되어 있다. 광학 스택(140)에 부가하여 카메라 시스템(100)은 덮개판(150), 격리부(160)와 검출기 기판(170)을 포함할 수 있다. 상기 검출기 기판(170)은 활성 영역(176), 마이크로렌즈(174)의 어레이와 결합 패드(172)를 포함할 수 있다.
상기 격리부(160)는 상기 광학 스택(140)과 상기 검출기 기판(170) 사이에 정밀한 간격을 제공한다. 상기 덮개판(150)과 상기 격리부(160)는 상기 활성 영역(176)을 봉인한다.
상기 격리부(160)가 상기 검출기 기판(170)과 상기 덮개판(150)과 분리된 요소로 존재한다고 설명되는 반면에, 상기 격리부는 상기 검출기 기판(170)과 상기 덮개판(150)에 모두 또는 둘 중 하나와 일체일 수 있다. 더욱이 상기 격리부(160)의 옆벽은 틀이나 본에 의해 형성된 것처럼 수직으로 도시되어 있지만, 이들은 상기 격리부(160)가 형성된 방법, 예를 들어 상기 격리부(160)에 사용된 특정 재료의 에칭각에 따라서 기울어질 수 있다. 또 다른 실시에서는 상기 격리부(160)는 미국 특허 제 6,669,803호에서 공개된 바와 같이 상기 검출기 기판(170)과 상기 덮개판(150) 둘 다 또는 하나의 위에 정확하게 제공된 점착성 재료일 수 있다.
상기 덮개판(150)은 기울어진 가장자리를 갖는 것으로 설명되어 있지만, 이는 상기 덮개판(150)을 만들기 위해 사용되는 공정의 인위적 구조이며, 다른 공정에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 다이싱(dicing)될 표면 아래의 요소들이 보호되고 있다면, 예를 들어 상기 다이싱이 모든 고정된 웨이퍼를 통해서 일어나지 않는다면, 기울어진 다이싱 날이 사용될 수 있다. 더욱이 덮개판(150)은 유리 같이 상기 카메라 시스템(100)에 의해 기록되기 위해 빛에 투과성이 있다.
도 1d와 도 1e에서 볼 수 있는 것처럼 위에서 언급된 작은 직경의 결과로서 상기 광학 스택(140)은 상기 검출기 기판(170)보다 작을 수 있다. 도 1e에서 설명된 상기 특정 예에서 상기 광학 스택(140)은 1.3 mm에서 1.5 mm이며, 상기 활성 영역(176)은 1.0 mm에서 1.5 mm이고, 상기 검출기 기판(170)은 2.0 mm에서 3.0 mm이다. 상기 굴절 표면 112, 124와 132의 증가하는 직경 역시 볼 수 있으며, 이 모든 직경들은 상기 활성 영역(176)의 대각선 보다 작을 것이다.
크기에 있어서 이런 차이는 같은 크기의 웨이퍼로부터 검출기 기판(170)보다 더 많은 광학 스택(140)이 만들어질 수 있다는 것을 의미한다. 따라서, 상기 광학 스택(140)을 상기 검출기 기판(170)에 고정하기 전에 상기 광학 스택(140)을 만들고 단일화함으로써, 제조 비용이 감소 될 수 있다. 특히, 오직 양질의 광학 스택(140)만 검출기 기판(170)에 고정되면 되기 때문에 광학 스택(140)의 생산량은 많을 필요가 없다. 더욱이 웨이퍼 수준에서 상기 광학 스택과 상기 검출기를 고정하는 것보다 더 많은 광학 스택(140)이 상기 같은 재료로부터 생산될 것이다.
상기 광학 스택(140)의 제조 방법 단계들이 도 2a와 도 2b에 도시되어 있다. 여기에서 보여지는 것과 같이 광학 스택 웨이퍼(140')는 굴절 표면(112)에 대응하는 제 1 기판(110)의 제 1 웨이퍼(110'), 굴절 표면(124) 위에 대응하는 제 2 기판(120)의 제 2 웨이퍼(120')와 굴절 표면(132) 위에 대응하는 제 3 기판(130)의 제 3 웨이퍼(130')를 포함할 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 웨이퍼(110',120')는 대응하는 분리부 S12에 의해 고정될 수 있으며, 상기 제 2 및 제 3 웨이퍼(120', 130')는 대응하는 분리부 S23에 의해 고정될 수 있다.
도 2a에 도시된 것처럼 제 1, 제 2 및 제 3 웨이퍼(110', 120', 130')들이 정렬되고 고정된 후에, 이들은 도 2b에 도시된 것처럼 상기 개별 광학 스택(140)을 만들기 위해 다이싱이나 에칭 등에 의해 수직으로 분리될 수 있다.
도 3a와 도 3b에서 도시된 바와 같이 상기 개별 광학 스택들(140)은 덮개 웨이퍼(105')에 고정되고 정렬될 수 있으며, 차례로 대응하는 격리부(160)를 통해 검출기 웨이퍼(170')에 고정될 수 있다. 도 3a에 도시된 바와 같이 상기 개별 광학 스택들(140)이 상기 덮개 웨이퍼(150')에 고정되고 정렬된 후에, 상기 검출기 웨이퍼(170')와 상기 덮개 웨이퍼(150')는 상기 개별 카메라 시스템(100)을 만들기 위해 다이싱이나 에칭 등으로 수직으로 분리될 수 있다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 이 수직으로 분리하는 것은 상기 덮개 웨이퍼(150')와 상기 검출기 웨이퍼(170')에 따라 다른 기술을 사용하여 행해질 수 있다. 미국 특허 제 7,208,771호에서 기술된예처럼 도 3b에 도시된 특정 예에서, 상기 덮개 웨이퍼(150')는 그것의 상부 표면으로부터 다이싱하여 분리될 수 있으며, 상기 검출기 웨이퍼(170')는 그것의 아래 표면으로부터 다이싱하여 분리 될 수 있다. 상기 분리는 상기 접촉 패드(172)를 노 출시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카메라 시스템(200)이 도 4a부터 도 6b까지 도시되어 있다. 이 실시예에서, 오목한 평면 같은 마지막 굴절 표면(232)을 가지는 덮개 광학 기판(230)은 요소를 제거함으로써 상기 덮개판(150)을 대신하여 사용될 수 있다. 하지만, 단순한 덮개판을 대신하여 덮개 구조로서 그런 덮개 광학 기판을 사용하는 것은 상기 덮개 광학 기판(230)과 상기 광학 스택(240) 사이에 좀더 촘촘한 정렬을 요구할 수 있다. 더욱이 요소가 상기 광학 시스템으로부터 달아날 수 있기 때문에 상기 광학 스택(240)을 상기 검출기 기판(170)에 고정하기 전에 상기 광학 스택(240)의 수용성을 시험하기 어렵다.
광학 스택(240)을 제조하는 방법의 단계들이 도 4a와 도 4b에 도시되어 있다. 거기서 보여지는 것처럼, 광학 스택 웨이퍼(240')는 렌즈 112에 대응하는 제 1 기판(110)의 제 1 웨이퍼(110')와 렌즈 124에 대응하는 제 2 기판(120)의 제 2 웨이퍼(120')를 포함할 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 웨이퍼들(110', 120')은 대응하는 분리부 S12에 의해 고정될 수 있다. 대응하는 분리부 S23은 상기 제 2 웨이퍼(120')의 바닥 표면에 제공될 수 있다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 웨이퍼(110', 120')들이 정렬되고 고정된 후에, 이들은 도 4b에서 도시된 바와 같이 상기 개별 광학 스택(240)들을 만들기 위해 다이싱이나 에칭 등으로 수직으로 분리되어 진다.
도 5는 상기 검출기 웨이퍼(170')에 대응하는 격리부(260)를 통해서 고정된 광학 덮개 웨이퍼(230')의 단면도를 도시하고 있다. 상기 오목한 굴절 렌즈는 상기 광학 덮개 웨이퍼(230')가 상기 검출기 웨이퍼(170')에 고정되기 전 또는 후에 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 분리부 S23은 상기 광학 스택(240)을 대신하여 또는 부가하여 상기 광학 덮개 웨이퍼(230') 위에 형성될 수 있다.
도 6a와 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 개별 광학 스택들(240)은 상기 광학 덮개 웨이퍼(230')에 정렬되고 고정될 수 있으며, 차례로 대응하는 격리부(260)를 통해서 상기 검출기 웨이퍼(170')에 고정될 수 있다. 도6a에 도시된 바와 같이 상기 개별 광학 스택들(240)이 상기 광학 덮개 웨이퍼(230')에 정렬되고 고정된 후에, 그것들은 상기 개별 카메라 시스템(200)을 만들기 위해 다이싱이나 에칭 등으로 수직으로 분리될 수 있다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 이렇게 수직으로 분리하는 것은 다른 기술이나 상기 광학 덮개 웨이퍼(230')와 검출기 웨이퍼(170')를 위한 공정 단계에 의하여 행해질 수 있다. 도 6b에서 도시된 상기 특정 예에서, 상기 광학 덮개 웨이퍼(230')는 상부 표면으로부터 다이싱하여 상기 광학 덮개 기판(230)으로 분리될 수 있고, 상기 검출기 웨이퍼(170')는 그것의 아래 표면으로부터 다이싱하여 상기 검출기 기판(170)으로 분리될 수 있다. 상기 광학 덮개 기판(230)의 상기 분리는 상기 격리부(260)에 부분적으로 제거하는 등의 영향을 미칠 수 있다. 상기 분리는 상기 결합 패드(172)를 노출시킬 수 있다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카메라 시스템(300)은 네 개의 서브-카메라를 포함할 수 있다. 상기 카메라 시스템(300)은 광학 스택(340), 덮개판(350)과 검출기 기판(370)을 포함할 수 있다.
상기 광학 스택(340)은 필터 기판(302), 제 1 기판(310), 제 2 기판(320)과 제 3 기판(330)을 포함할 수 있다. 상기 필터 기판(302)은 상기 필터 기판(302)의 제 1 표면 위에 렌즈(304)들의 어레이를, 상기 필터 기판(302)의 제 2 표면 위에 색 필터(306)들의 어레이를 포함할 수 있다. 상기 제 1 기판(310)은 제 1 굴절 표면(312)들의 어레이를 가질 수 있다. 상기 제 2 기판(320)은 제 2 굴절 표면(324)들의 어레이를 포함할 수 있다. 상기 제 3 기판(330)은 제 3 굴절 표면(332)들의 어레이를 포함할 수 있다.
각 서브-카메라는 색 필터(306)와 제 1, 제 2 및 제 3 굴절 표면(312, 314, 323)을 포함할 수 있다. 상기 색 필터(306)는 빨강 필터, 초록 필터와 파랑 필터를 포함하며, 상기 서브-카메라 세 개에 각 하나씩 존재한다. 네 번째 필터는 초록이거나 완전히 투명할 수 있고, 상기 서브-이미져는 상기 다른 세 개의 서브-카메라와 다른 초점 거리를 제공할 수 있다. 대신 개별 색 필터는 예를 들어 4번 서브-카메라 위치에 있는 4번째 렌즈 같은 렌즈와 결합 되어 있지 않고, 그것은 대신에 다른 광학 효과들을 실현시키기 위해 베이어 패턴과 상기 ILA에서 상기 나머지 렌즈 시스템과 다른 초점 거리를 갖는 렌즈, 예를 들면 망원 렌즈, 광각 렌즈, 접사용 렌즈, 어안 렌즈 등을 제공한다. 더욱이 각 렌즈 시스템은 다른 초점 거리를 제공하며, 모든 색을 재현하기 위해 베이어 패턴과 연관될 수 있다.
다시 상기 광학 스택(340)은 상기 검출기 기판(370)보다 작을 수 있으며, 위에서 언급된 상기 카메라 시스템(300)의 제조 방법들 중 하나가 사용될 수 있다. 여기서, 각 서브-카메라의 상기 렌즈의 직경은 그 서브-카메라가 이미지를 제공하는 대응되는 활성 영역의 대각선 길이보다 작을 수 있다.
더욱이 도 7a에 도시된 바와 같이, 상기 덮개 판(350)과 상기 검출기 기판(370)은 함께 확장될 수 있으며, 상기 검출기 기판(370)은 상기 검출기 기판(370)의 상기 활성 영역을 회로 기판에 전기적으로 연결시키기 위해 그것의 가장 자리를 감싸는 전기적 상호연결부(372)와 전도성 구조(374)를 포함할 수 있다. 대신 상기 활성 영역은 미국 특허 제 7,224,856호에서 공개되어 여기에서 참조된 바와 같이 상기 검출기 기판(370)의 바닥 표면에서 전도성 재료를 통해서 상기 전도성 구조에 의해서 연결될 수 있다.
실시예에 따라 상기 이미징 시스템을 형성하는 상기 모든 요소들은 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 전도성 구조(374)를 회로 기판(380)에 고정하는데 필요한 열적 조건을 견딜 수 있다. 예를 들어, 상기 전도성 구조(374)가 땜납일 때, 상기 이미징 시스템을 형성하는 모든 요소들은 땜납이 녹는 조건을 견딜 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 상기 광학 스택(340)을 가지는 상기 검출기(370)는 녹은 땜납에 의해 상기 회로 기판(380) 위의 표면에 설치될 수 있다. 특히 플라스틱 하우싱은 더 이상 필요하지 않으며 모든 광학 요소들은 복제 재료나 유리에 형성되기 때문에, 상기 이미징 시스템은 상기 카메라를 표면에 설치할 때 마주치는 조건들에 대해 덜 민감할 수 있다.
도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 회로 기판(380)은 휴대폰과 같은 휴대용 장치에 결합될 수 있다. 도 7b의 상기 측면도로부터 볼 수 있듯이, 상기 카메라 시스템(300)은 상기 휴대용 장치의 가장 두꺼운 구성요소가 될 수 있다.
또 다른 대안의 실시예가 도 8a와 도 8b에 도시되어 있다. 여기서 도시된 바 와 같이, 광학 스택(440)은 도 6b에서 도시된 것과 같은 구조를 가질 수 있고, 비록 이 실시예에서 이지만 상기 렌즈들을 가지는 상기 기판이 상기 광학 덮개판 기판(230)과 같은 크기로 확장될 수 있고, 그것들은 웨이퍼 수준에서 상기 광학 스택과 통합될 수 있다. 상기 전체 고정된 스택은 분리되기 때문에, 상기 광학 덮개판 기판은 직선의 가장자리를 가질 수 있음을 주목한다.
특히 상기 렌즈 직경들은 도 6b에서와 같은 크기로 남아 있을 수 있는 반면에, 상기 광학 스택(440)은 예를 들면, 1.8 mm에서 2.0 mm의 크기를 가질 수 있다. 따라서, 상기 광학 스택(240)이 대략 상기 검출기 기판(170)의 면적의 1/3일 수 있는 반면에, 상기 광학 스택의 크기를 .5 mm를 증가시키더라도 상기 광학 스택(440)은 여전히 상기 검출기 기판(170)의 크기의 2/3 보다 작게 된다. 일반적으로 상기 광학 스택의 면적이 상기 검출기 기판의 20%보다 작다면, 그것을 상기 검출기 웨이퍼에 고정하기 전에 상기 광학 스택을 고정하고 단일화하는 것이 유리할 수 있다. 오직 수용할 수 있는 광학 스택만이 수용할 수 있는 검출기에 고정될 수 있기 때문에, 이는 또한 생산량이 증대되게 한다.
또 도 8a에 도시된 바와 같이, 격리부(460)는 상기 광학 스택(440)과 함께 웨이퍼 수준에서 만들어질 수 있다. 상기 격리부(460)는 위에서 언급된 상기 격리부의 변형 중 어느 것도 될 수 있다. 상기 광학 스택(440)에서 모든 기판들은 함께 확장될 수 있는 것으로 설명되는 반면에, 상기 광학 스택은 광학 덮개판 웨이퍼와 함께 웨이퍼 수준에서 고정되고 상기 광학 덮개판 기판이 예를 들어, 도 6b 처럼 수직이나 경사진 가장자리를 갖는 상기 다른 렌즈 기판을 넘어서 확장되도록 분리 된 도 6b의 상기 렌즈 기판을 포함할 수 있다.
도 8b에 도시된 바와 같이 상기 개별 광학 스택(440)이 상기 검출기 웨이퍼(170')에 고정되고 정렬된 후에, 이 구조는 상기 개별 카메라 시스템(400)을 형성하기 위해 다이싱, 에칭 등에 의해 수직으로 분리될 수 있다. 더욱이 오직 상기 검출기 기판(170)의 상기 활성 영역(176)만 보호되면 되므로, 격리부(460)는 상기 활성 영역(176)에 더 가까울 수 있으며, 따라서 추가적인 회로를 결합하고 통합시키는 등 사용가능한 노출 영역을 증가시킨다. 도 8a와 도 8b에 도시된 바와 같이, 상기 격리부(460)는 상기 광학 스택(440)과 함께 웨이퍼 수준에서 만들어질 수 있으나, 이 격리부(460)들은 대신 상기 검출기 기판(170) 위에 제공된다. 상기 위의 디자인들 중 어떤 것도 상기 광학 스택의 상기 수평 단면이나 최소한 그것의 상기 마지막 기판의 표면 영역을 충분히 증가시키는 이런 방법으로 만들어 질 수 있다.
광학 스택(540)의 또 다른 예가 도 9a와 도 9b에 도시되어 있다. 다시, 단일 렌즈 시스템이 모든 색을 위해 사용될 수 있으며, 이 단일 렌즈 시스템은 다수의 렌즈 시스템 중 하나일 수 있다.
도 9a에서 상이한 광경로들은 물체로부터의 상이한 필드 점들과 대응한다. 제 1 기판(550)은 그 위에 주 개구 조리개(S05)를 가질 수 있으며, 그것은 상기 카메라에 입력되는 상기 빛을 제한할 수 있다. 상기 제 2 기판(560)은 제 1 굴절 표면(562)을 가질 수 있으며, 그것은 거기에 입력되는 상기 빛의 상이 맺히는 것을 돕는다. 상기 제 2 기판(560)은 상기 빛의 상이 맺히는 것을 돕는 제 2 굴절 표면(564)을 포함할 수 있다. 회절 요소(572)는 제 3 기판(570) 위에 올 수 있으며, 그것은 색과 이미징 수차를 보정할 수 있다. 상기 제 3 기판(570)은 또한 제 3 굴절 표면(574)을 가질 수 있으며, 이는 상기 빛의 상이 맺히는 것을 돕는다. 마지막 기판(580)은 거기에 제 4 굴절 표면(582)을 가질 수 있다. 상기 제 4 굴절 표면(582)은 오목일 수 있으며, 이미지의 필드를 평평하게 할 수 있으며, 따라서 모든 이미지 점들이 상기 검출기 어레이(24) 위로 결상되도록 동일 평면에서 결상될 수 있다.
도 9b에서 명확하게 볼 수 있듯이, 마주보는 기판들 사이의 분리부 S56, S57과 S78은 다를 수 있다. 도 9a와 도 9b에서 도시된 상기 특정 배치에서, 가장 큰 분리부 S56은 주 개구 조리개(S05)와 상기 제1 굴절 표면(562) 사이에 있으나, 다른 실시예에서는 가장 큰 분리부는 분리부 S67 같이 다른 곳에 위치할 수 있다.
이미징 시스템의 또 다른 실시예가 도 10에 도시되어 있다. 거기에 도시된 바와 같이, 상기 이미징 시스템은 제 1 기판(650)과 제 2 기판(660)으로 만들어진 렌즈 스택을 포함할 수 있다. 상기 이미징 시스템은 공간적으로 떨어져 있거나 검출기의 활성 영역(674)을 덮는 덮개판(670)에 붙어 있을 수 있다.
제 1 기판(650)은 제 1 표면 위에 제 1 굴절 요소(652)와 상기 제 1 표면에 평행한 제 2 표면 위에 제 2 굴절 요소(654)를 포함할 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 기판(650)의 상기 옆 표면은 상기 광학 스택이 상기 광학 요소들이 형성되어 있는 상기 표면을 통해서 어떻게 단일화 되었는지에 따라 서로 평행하지 않을 수 있다.
상기 제 2 기판(660)은 제 1 표면 위에 상기 제 1 기판(650)의 상기 제 2 표 면과 마주보는 제 3 굴절 요소(662)와 상기 제 1 표면과 평행한 제 2 표면 위에 있는 제 4 굴절 요소(664)를 포함할 수 있다. 도 10에서 도시된 바와 같이, 상기 곡률 반경은 상기 굴절 요소(662, 664)에 따라서 가변적이다.
상기 제 1 및 제 2 기판(650,660)은 그것들의 마주보는 표면들 위의 고정 구역(656,666)들을 사용하여 웨이퍼 수준에서 함께 고정될 수 있다. 상기 기판들 사이에 정확한 분리부를 제공하기 위해 앞에서 언급된 다양한 기술들, 예를 들어 격리부, 입력된 접착제, 스페이서 웨이퍼 등이 사용될 수 있다. 위에서 논의된 것처럼, 상기 광학 스택은 웨이퍼 수준에서나 다이(die) 수준에서 상기 덮개(670)에 고정될 수 있다. 비록 상기 광학 스택은 위에서 언급된 상기 스페이싱 기술들 중 어느 것을 사용하여 상기 덮개(670)로부터 공간이 있지만, 상기 제 1 및 제 2 기판(650,660) 사이의 공극은 상기 광학 스택 사이, 여기서는 상기 제 2 기판(660)의 상기 제 2 표면과 상기 덮개(670) 사이의 공극보다 클 수 있다.
이미징 시스템의 또 다른 실시예가 도 11에 도시되어 있다. 여기에서 보여지는 바와 같이, 상기 이미징 시스템은 제 1 기판(740), 제 2 기판(750)과 제 3 기판(760)으로 만들어진 렌즈 스택을 포함할 수 있다. 상기 이미징 시스템은 검출기의 활성 영역(774)을 덮는 덮개판(770)에 직접 접착될 수 있다.
상기 제 1 기판(740)은 제 1 표면 위에 제 1 굴절 요소(742)를 포함하고, 상기 제 1 표면과 평행한 제 2 표면 위의 상기 광학 경로에는 아무런 요소도 포함하지 않을 수 있다. 상기 제 2 기판(750)은 상지 제 1 기판(740)의 상기 제 2 표면과 마주하는 제 1 표면 위에 제 2 굴절 요소(752)를 포함하고, 상기 제 1 표면과 평행 한 제 2 표면 위의 상기 광학 경로에는 아무런 요소도 포함하지 않을 수 있다. 상기 제 3 기판(760)은 상기 제 2 기판(750)의 상기 제 2 표면과 마주하는 제 1 표면 위에 제 3 굴절 요소(762)를 포함하고, 상기 제 1 표면에 평행한 제 2 표면 위의 상기 광학 경로에는 아무런 요소를 포함하지 않을 수 있다. 상기 제 3 기판(760)의 상기 제 2 표면은 평면이며, 상기 덮개판(770)에 직접 고정될 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 상기 곡률 반경은 상기 굴절 요소 752,762에 따라 가변적일 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 굴절 요소(752)는 제 1 곡률 반경을 가지는 중심의 볼록한 구역과 변하는 곡률 반경을 가지는 주변의 오목한 구역을 포함할 수 있다. 상기 제 3 굴절 요소는 제 2 곡률 반경을 가지는 중심의 오목한 구역과 제 3 곡률 반경을 가지는 주변의 볼록한 구역을 포함할 수 있다.
상기 제 1, 제 2 및 제 3 기판(740, 750, 760)들은 그것들의 각각 마주보는 표면들 위의 고정 구역(746, 756, 758, 766)들을 사용하여 웨이퍼 수준에서 함께 고정될 수 있다. 상기 기판들 사이에 정확한 분리부를 제공하기 위해 위에서 언급된 다양한 기술들, 예를 들어 격리부, 입력된 접착제, 스페이서 웨이퍼 등이 사용될 수 있다. 앞서 언급된 바와 같이, 상기 광학 스택은 웨이퍼 수준이나 다이 수준에서 상기 덮개(770)에 고정될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따라 카메라 시스템은 웨이퍼 수준에서 만들어진 광학 요소들을 사용하여 실현될 수 있으며, 그것은 평면의 표면을 사용하여 고정될 수 있다. 이런 광학 요소들 사이에 분리부를 제공하기 위해 다양한 방법들이 사용될 수 있다. 상기 분리 방법들을 포함하는 차폐부는 상기 광학 조립품을 통해 서 제공될 수 있다. 이런 분리 방법들은 또한 상기 광학 조립품의 상기 광학 요소들을 봉인하고 보호할 수 있다. 상기 광학 시스템의 상기 마지막 평면의 표면은 상기 검출기 어레이의 바로 위, 즉 상기 검출기 마이크로렌즈 어레이나 상기 검출기 덮개판 위에 위치할 수 있다. 회절 요소와 다른 보정 요소들은 초점 거리 편차나 수차 같은 기대하는 광학 기능으로부터의 편차를 보정하는데 사용될 수 있다. 다른 초점 거리를 갖는 렌즈들은 또 다른 광학 기능들을 제공하기 위해 카메라 시스템의 어레이에 제공될 수 있다.
본 발명의 어떤 실시예들은 각 카메라 시스템을 위해 예를 들어, 각 색이 상기 광학 시스템에 의해 상이 맺도록 하는 렌즈 시스템과 같은 렌즈 시스템 어레이를 사용할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예는 각 카메라 시스템을 위해 단일 렌즈 시스템을 사용할 수 있다. 각 색을 위해 렌즈 시스템을 사용하는 것은 각 렌즈가 특정의 연관된 파장 범위에서 최적화되게 해주며, 더 얇아지고, 상기 색 필터가 상기 광학 시스템 안에 즉, 꼭대기 표면 뒤에 상기 검출기 어레이 전에 위치할 수 있게 해준다. 하지만, 각 카메라 시스템을 위해 상기 다수의 렌즈 시스템을 사용하는 것은 결과 이미지들을 결합하는 마지막 신호 처리를 증가시킨다. 단일 렌즈 시스템을 사용하는 것은 더 기존의 접근에 적합하고, 뒤의 처리 공정을 줄여주지만, 얇게 만들어질 수 없으며, 상기 색 필터가 상기 검출기 어레이 안에 남아 있을 것을 요할 수 있다.
상기의 웨이퍼 형태에서 수동 광학 요소들을 만드는 것, 이런 수동 광학 요소들을 웨이퍼나 다이 수준에서 다른 수동 광학 요소들이나 전자 광학 요소들과 함 께 고정하는 것, 그 사이의 요소들을 봉인하기 위해 상기 웨이퍼를 고정하는데 상기 웨이퍼나 접착성 재료를 사용하는 것은 미국 특허 제 5,912,872호와 제 6,096,155호에서 공개된 바와 같이 잘 알려져 있다. 거기에서 공개된 바와 같이, 상기 기판들은 그것의 평면 표면 위에 고정될 수 있고, 에폭시, 땜납, UV 처리된 접착제, 열처리된 접착제 등과 같은 점착성 재료를 제공하여 고정될 수 있으며 또는 인접한 기판들을 융합시킬 수 있다. 이 특허들에서 공개된 바와 같이, 동적인 특징들은 기판들을 짝지어 주고 정렬시키는 것을 돕기 위해 리소그래피 기술로 형성될 수 있다. 광학 요소가 웨이퍼 수준에서 고정된 후에 노출된 채로 남아 있는 표면, 예를 들어 상기 제 1 기판(110)의 상부 표면, 상기 광학 덮개판(230)이나 상기 필터 기판(302) 위에 형성되어 있다면, 그것들은 고정된 후에 형성될 것이다.
이 특허들에서 공개된 바와 같이, 상기의 수동 광학 요소들을 만드는 것은 리소그래피 기술로 행해지거나 매스터는 몰딩, 리소그래피 기술, 기계 가공 등에 의해 만들어질 수 있고, 수동 광학 요소들은 이 매스터로부터 복제될 수 있고 그것들 중 하나는 여기에서 '리소그래프'로 언급될 수 있다. 더욱이 복제된 리소그래프는 미국 특허 제 6,027,595호에서 공개된 바와 같이 기판에 옮겨질 수 있고 그것은 여기에서 참조 된다. 이런 수동 광학 요소를 만드는데 사용되는 상기 방법과 재료는 상기 수동 광학 요소들의 상기 디자인에 의해서 결정된다. 예를 들어, 큰 SAG를 가지는 굴절 광학 요소가 필요하다면, 직접 리소그래피 기술이 그런 렌즈를 만드는데 많은 시간을 요구하고 에칭 시간은 상기 SAG에 직접 비례하기 때문에 복제가 유리할 수 있다.
직접 리소그래피 기술에 적합한 투명한 재료들은 유리나 용해된 규토 같이 그 수가 제한되어 있다. 불행히도 직접 리소그래피 기술에 적합한 많은 재료들은 비슷한 굴절률과 분산율을 갖는다. 이는 웨이퍼 수준에서 제작된 광학 요소들을 사용하여 상기 전체 필드에 걸쳐 높은 MTF를 같는 것처럼 양질의 카메라 시스템을 설계하는 것을 매우 어렵게 만든다. 특히 색수차는 MTF의 감소를 초래하는 특수한 원인이다. 이 문제에 대한 한가지 해결책은 상기 색수차를 줄이기 위해 회절 요소를 사용하는 것이다. 부가적으로 각 렌즈 시스템의 상기 파장 범위는 좁아질 수 있다. 즉, 각 렌즈 시스템을 위해 다른 색을 사용하면 상기 색수차는 더 감소된다. 또 다른 가능한 해결책은 복제된 리소그래피이 상기 마지막 요소일 때 상기 렌즈 표면들 중 일부에 폴리머 같은 플라스틱 재료를 사용하는 것이다. 이런 플라스틱 재료들은 대체로 유리보다 저렴하고 가벼우나, 유리보다 더 높은 열 팽창계수와 분산을 가지고 있다.
그러나 다른 색 분산 특성을 갖는 재료, 예를 들어 높은 분산 재료와 낮은 분산 재료를 사용하여 한 재료만을 사용하는 것과 비교하여 높은 MTF가 실현될 수 있다. 예를 들어, 복제된 요소들은 폴리머로 만들어질 수 있고, 리소그래피 요소들은 유리로 만들어질 수 있다. 이 재료들은 다른 열 팽창계수와 굴절률, 색 분산 특성을 가질 수 있다. 폴리머 광학 요소들과 유리 광학 요소들을 사용하여 시스템을 만듦으로서, 한 재료만을 사용하는 것과 비교하여 높은 MTF가 실현될 수 있다. 따라서 시스템은 제 1 굴절 요소 같은 몇몇 광학 요소들에 직접 리소그래피 기술을 사용하여 만들어질 수 있고, 그것은 가장 작은 직경과 다른 광학 요소들을 위한 복 제물을 가질 것이다. 물론 모든 요소들은 복제물이거나 직접 형성될 수 있다.
상기 제 1 기판, 상기 제 2 기판, 상기 마지막 기판과 상기 검출기 어레이 중 적어도 두 개는 웨이퍼 수준에서 만들어지고 고정된다. 즉, 다수의 이 요소들은 함께 만들어지고 고정된 다음, 예를 들어 도 2b, 도 6b, 도 7, 또는 도 8a에 도시된 상기 스택을 형성하기 위해 단일화된다. 그런 웨이퍼 수준의 제조는 미국 특허 제 6,451,150호와 제 6,483,627호에서 가르치는 것에 따라 실현될 수 있고, 이들은 여기에 참조 되어 완전히 편입된다. 더욱이 상기 광학 요소들 모두는 다이 수준에서 단지 고정될지라도 웨이퍼 수준에서 만들어진다.
상기 카메라 시스템의 구성요소들은 고정되고 단일화된 뒤에 또한 다른 구성요소들과 함께 고정되고 단일화된 다른 구성요소에 고정된다. 상기 카메라 시스템을 단일화하는 대신에 다른 초점 거리 같은 다른 광학 효과를 제공하는 이 카메라 시스템의 어레이가 상기 다른 카메라 시스템에 의해서 제공될 수 있다. 예를 들어, 하나는 표준 렌즈 형태를 가지는 것, 다른 것은 광각 렌즈, 망원 렌즈, 접사용 렌즈를 가지는 카메라 시스템의 2행 2열의 어레이가 만들어질 수 있다.
위에서 상세히 언급되었듯이, 카메라 시스템을 설계하는데 있어 상기 제 1 렌즈와 상기 센서 사이의 어떤 점에서 큰 공극을 가지는 것이 유리하다. 그러나, 광학에 기본이 되는 웨이퍼가 사용될 때, 상기 광학 요소를 상기 전체 웨이퍼의 상기 요소들을 지지할 수 있도록 충분히 큰 두께를 가지는 기판에 제조하는 것이 또한 유리하다. 이는 큰 공극이 위치할 수 있는 상기 장소를 제한한다. 즉, 큰 공극이 두 요소 사이에 놓인다면 많은 경우에 그것은 상기 얇은 공간의 제약하에서 상 기 카메라 시스템에 필요한 모든 상기 기판과 요소들이 여전히 적합하게 유지되면서 큰 공극이 사용될 수 있는 유일한 위치일 것이다. 다시 말해, 카메라 시스템의 설계에서 오직 하나의 큰 공극만이 사용가능하다. 그러므로 어떤 두 요소 사이의 상기 큰 공극 또는 상기 가장 큰 공극의 상기 위치는 중요한 설계 매개변수가 될 수 있다.
전통적인 카메라 설계에서, 상기 가장 큰 공극은 일반적으로 상기 마지막 렌즈 표면과 상기 센서 사이에 위치한다. 이는 종종 렌즈 요소를 상기 센서 평면 바로 위에 또는 그에 가까이 위치하게 하는 것이 어렵기 때문이다. 위에서 언급되었듯이, 웨이퍼 크기의 카메라 시스템에서 이런 제약은 제거된다. 광학 표면들은 위에서 기술된 것처럼 상기 센서 평면 근처에 쉽게 위치하게 할 수 있다. 필드 평탄화기를 상기 센서 평면 가까이에 위치시키는 것은 도 1a의 요소 112, 124 같은 상기 카메라 광학의 대부분이 더 작은 구경 따라서 더 작은 직경과 SAG를 갖게 하며, 상기 필드 평탄화기에 의해 차례로 보정될 수 있는 더 높은 상면 만곡과 더 많은 축소에서 카메라의 기능을 수행하도록 하며, 이는 상기 필드를 확장 해주고 평평하게 해준다. 따라서, 상기 마지막 렌즈 요소 표면과 상기 센서 사이에서 마주보는 두 광학 요소 표면 사이에 위치하는 어떤 두 요소들 사이에 가장 큰 공극을 갖는 것은 웨이퍼 크기의 카메라 시스템을 위한 더 쉬운 제조가능한 설계를 가능하게 해준다. 가장 큰 간격은 예를 들어 도 1a와 도 6b에 도시된 바와 같이 상기 필드 평탄화기 앞에 오는 상기 마지막 렌즈 표면과 상기 필드 평탄화기 사이에 위치할 수 있다.
더욱이 본 발명의 실시예에 따라 상기 광학 스택을 넘어서 확장되는 덮개 구조의 상기 제공은 빛을 차단하는 재료가 벗어나는 빛을 줄이기 위해 상기 광학 스택을 둘러싸는 상기 덮개 구조 위에 제공될 수 있는 것 같이, 상기 덮개 구조가 상기 카메라의 다른 요소들의 대지로서 작용하게 해준다.
마지막으로 카메라 시스템을 위해 특정 렌즈 시스템이 설명되는 반면에, 상기 원칙이 광학 기판들이 검출기 기판과 비교하여 작은 어떤 렌즈 시스템 설계가 검출기의 수에 비해 웨이퍼 위에 만들어지는 렌즈 시스템의 수를 충분히 증가시키는 데에 적용될 수 있다.
본 발명의 실시예들이 여기에서 공개되었고, 특정 용어들이 사용되었으나 이들은 일반적이고 설명적인 의미에서 사용되고 해석될 것이며, 제한을 목적으로 사용되지 않았다. 예를 들어, 전통적인 세 가지 색이 전체적으로 설명되었으나, 모든 색 카메라를 실현하기 위해 적절한 세 가지 이상의 색 요소들이 사용될 수 있다. 또한 원형 렌즈가 상기 서브-이미져 설계를 위해 설명되는 반면에, 육각형 렌즈 같이 더 높은 채움 계수를 위해 더 높은 포장 밀도를 허락하는 다른 모양이 사용될 수 있다. 부가하여 다른 구경들이 상기 같은 색을 가지는 상기 서브-카메라에서 다른 상들을 제공하기 위해 설명되는 반면에, 차이점을 제공하는 다른 광학 요소가 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 픽셀들의 상기 활성 영역들이 상기 다른 서브-카메라들을 위해 다르게 표현될 수 있다. 상기 전기적인 I/O 해결책 중 어떤 것도 상기 실시예와 함께 사용될 수 있다. 따라서, 뒤에 오는 청구항들에서 나열된 바와 같이 본 발명의 의도와 범위를 벗어남이 없이 형태와 세부사항에서 다양한 변화가 만들어 지는 것은 당해 기술 분야에서 평균의 기술을 가진 사람들은 이해할 수 있을 것이다.
Claims (59)
- 두 개의 기판을 포함하는 광학 스택;활성 영역을 갖는 검출기 기판; 및상기 검출기 기판의 적어도 활성 영역을 보호하는 덮개 구조를 포함하는 것으로,상기 광학 스택은 이미지 시스템을 형성하고, 각각의 기판은 서로 평행하고 상기 이미지 시스템의 광축에 수직한 두 개의 표면을 가지며, 상기 광학 스택은 상기 두 개의 기판들의 마주보는 표면들 위에 고정 구역을 포함하고, 상기 두 개의 기판은 각각의 고정 구역에서 웨이퍼 수준에서 함께 고정되며, 상기 두 개의 기판들의 표면들 중 적어도 하나는 이미지 시스템의 굴절면을 포함하고,상기 광학 스택은 상기 덮개 구조의 상부 표면에 고정되며, 상기 광학 스택에서 굴절면의 직경은 이미지 시스템에 대응하는 활성 영역의 대각선보다 작은 카메라 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 광학 스택에서 적어도 하나의 기판은 상기 덮개 구조의 상부 표면 면적보다 더 작은 표면 면적을 가지는 카메라 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 두 기판과 상기 덮개 구조는 웨이퍼 수준에서 고정되는 카메라 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 두 기판은 동일한 면적을 갖는 카메라 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 광학 스택과 상기 덮개 구조는 복수의 굴절 표면들을 포함하는 카메라 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 광학 스택과 상기 덮개 구조 사이에 마련된 굴절 표면을 더 포함하는 카메라 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 덮개 구조와 상기 검출기 기판은 웨이퍼 수준에서 고정되는 카메라 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 덮개 구조와 상기 광학 스택은 웨이퍼 수준에서 고정되는 카메라 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 카메라 시스템은 상기 광학 스택의 동일 표면 위에 대응하는 굴절면을 각각 가지는 다수의 서브-카메라를 포함하는 카메라 시스템.
- 제 1 항에 있어서,마주보는 표면들의 상기 고정 구역들 사이에 스페이서 구조를 더 포함하는 카메라 시스템.
- 제 10 항에 있어서,상기 스페이서 구조는 접착제인 카메라 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 광학 스택이 고정되어 있는 상기 검출기 기판을 표면 실장하도록 상기 검출기 기판의 바닥 표면에 마련된 전도성부를 더 포함하는 카메라 시스템.
- 제 12 항에 있어서,상기 활성 영역에서부터 상기 전도성부까지 상기 검출기 기판의 가장자리를 둘러싸는 전기적 상호연결부를 더 포함하는 카메라 시스템.
- 제 12 항에 있어서,상기 광학 스택이 고정되어 있는 상기 검출기 기판이 표면 실장되는 회로 기판을 더 포함하고, 상기 전도성부는 상기 회로 기판에 납땜 되어 있는 카메라 시스템.
- 제 12 항에 있어서,상기 전도성부는 땜납인 카메라 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 서로 평행하고 상기 이미지 시스템의 광축에 수직한 두 개의 표면은 평평한 구역을 포함하는 카메라 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 고정 구역은 평평한 카메라 시스템.
- 제 1 굴절 요소를 갖는 제 1 기판, 제 2 굴절 요소를 갖는 제 2 기판 및 상기 제 1 및 제 2 기판들의 사이에 마련된 제 1 분리부를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 기판들이 웨이퍼 수준에서 고정되어 있는 광학 스택;활성 영역을 갖는 검출기 기판; 및상기 광학 스택과 상기 활성 영역의 사이에 마련된 제 2 분리부를 포함하며, 상기 제 2 분리부의 높이는 상기 제 1 분리부의 높이 보다 작고, 상기 광학 스택은 상기 검출기 기판 상에 적층된 카메라 시스템.
- 제 18 항에 있어서,상기 광학 스택은 상기 검출기 기판 상에 적층된 제 3 기판을 포함하는 카메라 시스템.
- 제 19 항에 있어서,상기 제 2 및 제 3 기판들 사이에 마련된 제 3 분리부를 더 포함하는 카메라 시스템.
- 제 20 항에 있어서,상기 제 2 분리부의 높이는 상기 제 3 분리부의 높이 보다 작은 카메라 시스템.
- 제 18 항에 있어서,상기 활성 영역에 가장 가까운 굴절 요소의 직경이 상기 광학 스택 내의 다른 굴절 요소들의 직경보다 더 큰 카메라 시스템.
- 제 18 항에 있어서,상기 활성 영역을 덮는 덮개 구조를 더 포함하며, 상기 광학 스택은 상기 덮개 구조 위에 직접 설치되는 카메라 시스템.
- 제 18 항에 있어서,대응하는 상기 제 1 기판의 제 1 표면상의 제 1 굴절 요소와 상기 제 2 기판의 제 1 표면상의 제 2 굴절 요소를 각각 가지는 다수의 서브-카메라들을 포함하는 카메라 시스템.
- 제 18 항에 있어서,상기 카메라 시스템을 표면 실장하도록 상기 검출기 기판의 바닥 표면에 마련된 전도성부를 더 포함하는 카메라 시스템.
- 제 25 항에 있어서,상기 활성 영역에서부터 상기 전도성부까지 상기 검출기 기판의 가장자리를 둘러싸는 전기적 상호연결부를 더 포함하는 카메라 시스템.
- 제 1 직경을 갖는 제 1 굴절 요소를 가지는 제 1 기판;제 1 차폐 개구를 갖고, 상기 제 1 기판 상에 마련된 제 1 차폐부;상기 제 1 직경보다 큰 제 2 직경을 갖는 제 2 굴절 요소를 갖는 제 2 기판;활성 영역을 갖는 검출기 기판; 및상기 제 1 차폐부와 상기 검출기 기판 사이의 상기 제 2 기판 상에 마련된 제 2 차폐부를 포함하며,상기 검출기 기판은 상기 제 1 기판보다 제 2 기판에 더 가깝고, 상기 제 1, 제 2 및 검출기 기판들 중에서 적어도 두 개는 웨이퍼 수준에서 고정되어 있으며,상기 제 2 차폐부는 상기 제 1 차폐 개구보다 큰 제 2 차폐 개구를 가지고,상기 제 2 기판은 상기 검출기 기판 상에 적층되며, 상기 제 1 기판과 상기 검출기 기판 사이에 마련되는 카메라 시스템.
- 제 27 항에 있어서,상기 제 1 직경은 상기 활성 영역의 대각선보다 작은 카메라 시스템.
- 제 27 항에 있어서,상기 검출기 기판을 표면 실장하도록 상기 검출기 기판의 바닥 표면에 마련된 전도성부를 더 포함하는 카메라 시스템.
- 제 29 항에 있어서,상기 활성 영역에서부터 상기 전도성부까지 상기 검출기 기판의 가장자리를 감싸는 전기적 상호연결부를 더 포함하는 카메라 시스템.
- 삭제
- 제 27 항에 있어서,상기 제 1 차폐부는 상기 검출기 기판에서부터 멀리 떨어져 상기 제 1 기판의 제 1 표면 위에 있는 카메라 시스템.
- 두 개의 기판을 포함하는 광학 스택;활성 영역을 갖는 검출기 기판; 및상기 검출기 기판을 표면 실장하도록 상기 검출기 기판의 바닥 표면상의 전도성부를 포함하는 것으로,상기 광학 스택은 이미지 시스템을 형성하고, 각각의 기판은 서로 평행하며 상기 이미지 시스템의 광축에 수직한 두 개의 표면을 가지며, 상기 광학 스택은 상기 두 개의 기판들의 마주보는 평행한 표면들 위에 고정 구역을 포함하고, 상기 두 개의 기판은 각각의 고정 구역에서 웨이퍼 수준에서 함께 고정되며, 상기 두 기판들의 평행한 표면들 중 적어도 하나는 이미지 시스템의 굴절면을 포함하며,상기 광학 스택은 상기 검출기 기판 상에 적층된 카메라 시스템.
- 제 33 항에 있어서,상기 활성영역에서부터 상기 전도성부까지 상기 검출기 기판의 가장자리를 감싸는 전기적 상호연결부를 더 포함하는 카메라 시스템.
- 제 33 항에 있어서,상기 광학 스택과 함께 상기 검출기 기판이 표면 실장되어 있는 회로 기판을 더 포함하고, 상기 전도성부는 상기 회로 기판에 납땜 되어 있는 카메라 시스템.
- 제 35 항에 있어서,상기 전도성부는 땜납인 카메라 시스템.
- 제 33 항에 있어서,상기 서로 평행하며 상기 이미지 시스템의 광축에 수직한 두 개의 표면은 평평한 구역을 포함하는 카메라 시스템.
- 서로 마주보는 제 1 및 제 2 웨이퍼들을 정렬하는 단계;상기 제 1 및 제 2 웨이퍼들의 마주보는 표면들상의 구역들에서 상기 제1 및 제2 웨이퍼들을 고정시켜서 다수의 이미지 시스템을 형성하는 광학 스택 웨이퍼를 형성하되, 상기 마주보는 표면들은 서로 평행하고 상기 이미지 시스템의 광축에 수직하게 형성되는 단계;상기 광학 스택 웨이퍼를 분리함으로써, 상기 이미지 시스템을 각각 포함하는 다수의 광학 스택들을 형성하는 단계; 및활성 영역 및 상기 활성 영역의 대각선보다 작은 직경의 굴절면을 갖는 검출기 기판에 상기 광학 스택을 고정시키는 단계를 포함하는 카메라 시스템 제조 방법.
- 제 38 항에 있어서,상기 광학 스택을 고정시키는 단계는 상기 검출기 기판이 검출기 웨이퍼의 일부일 때 검출기 기판에 상기 광학 스택을 고정시키는 단계를 포함하는 카메라 시 스템 제조방법.
- 제 39 항에 있어서,덮개 구조 웨이퍼를 상기 검출기 웨이퍼에 고정시키는 단계를 더 포함하는 카메라 시스템 제조방법.
- 제 40 항에 있어서,덮개 구조, 검출기 및 광학 스택을 각각 포함하는 다수의 카메라 시스템을 형성하기 위해, 상기 마주보는 표면들을 통해서 고정된 상기 덮개 구조 웨이퍼, 검출기 웨이퍼 및 광학 스택을 분리하는 단계를 더 포함하는 카메라 시스템 제조방법.
- 제 41 항에 있어서,상기 광학 스택 내의 적어도 하나의 기판은 상기 덮개 구조의 상부 표면 면적보다 더 작은 표면 면적을 갖는 카메라 시스템 제조방법.
- 제 38 항에 있어서,상기 광학 스택과 상기 검출기 기판 사이에서 덮개 구조를 고정하는 단계를 더 포함하는 카메라 시스템 제조방법.
- 제 38 항에 있어서,상기 광학 스택이 상기 카메라 시스템에 사용하는데 수용 가능한지를 결정하는 단계;상기 활성 영역이 상기 카메라 시스템에 사용하는데 수용 가능한지를 결정하는 단계; 및오직 수용 가능한 광학 스택만을 수용 가능한 활성 영역에 고정시키는 단계를 더 포함하는 카메라 시스템 제조방법.
- 제 38 항에 있어서,마주보며 평행한 표면들 위에 있는 고정 구역들 사이에 스페이서 구조를 제공하는 단계를 더 포함하는 카메라 시스템 제조방법.
- 제 45 항에 있어서,상기 스페이서 구조는 접착제인 카메라 시스템 제조방법.
- 제 46 항에 있어서,상기 접착제 내의 광경로를 천공하는 단계를 더 포함하는 카메라 시스템 제조방법.
- 제 38 항에 있어서,상기 검출기 기판을 표면 실장하도록 상기 검출기 기판의 바닥 표면에 전도성부를 형성하는 단계를 더 포함하는 카메라 시스템 제조방법.
- 제 48 항에 있어서,상기 활성 영역에서부터 상기 전도성부까지 상기 검출기 기판의 가장자리를 감싸는 전기적 상호연결부를 형성하는 단계를 더 포함하는 카메라 시스템 제조방법.
- 제 48 항에 있어서,회로 기판을 제공하는 단계; 및상기 전도성부와 상기 회로 기판을 고정시키기 위해 땜납을 리플로우하는 단계를 더 포함하는 카메라 시스템 제조방법.
- 제 50 항에 있어서,상기 전도성부는 땜납인 카메라 시스템 제조방법.
- 서로 마주보는 제 1 및 제 2 웨이퍼들을 정렬하는 단계;상기 제 1 및 제 2 웨이퍼들의 마주보는 표면들상의 구역들에서 상기 제1 및 제2 웨이퍼들을 고정시켜서 다수의 이미지 시스템을 형성하는 광학 스택 웨이퍼를 형성하되, 상기 마주보는 표면들은 서로 평행하고 상기 이미지 시스템의 광축에 수직하게 형성되는 단계;상기 마주보는 표면들을 통해서 고정된 상기 광학 스택 웨이퍼를 분리함으로써, 다수의 광학 스택들을 형성하는 단계; 및활성 영역을 갖는 검출기 기판에 광학 스택을 고정시키는 단계를 포함하며,각각의 광학 스택은 상기 이미지 시스템 및 상기 광학 스택 내의 상기 제 1 및 제 2 기판들의 사이에 마련된 제 1 분리부를 포함하고, 상기 활성 영역과 상기 광학 스택은 제 2 분리부에 의해 분리되어 있으며, 상기 제 2 분리부의 높이는 상기 제 1 분리부의 높이 보다 작은 카메라 시스템 제조 방법.
- 서로 마주보는 제 1 및 제 2 웨이퍼들을 정렬하는 단계;상기 제 1 및 제 2 웨이퍼들의 마주보는 표면들상의 구역들에서 상기 제1 및 제2 웨이퍼들을 고정시켜서 다수의 이미지 시스템을 형성하는 광학 스택 웨이퍼를 형성하되, 상기 마주보는 표면들은 서로 평행하고 상기 이미지 시스템의 광축에 수직하게 형성되는 단계;상기 광학 스택 웨이퍼를 분리함으로써, 상기 이미지 시스템을 각각 포함하는 다수의 광학 스택들을 형성하는 단계;활성 영역을 갖는 검출기 기판에 상기 광학 스택을 고정시키는 단계; 및카메라 시스템을 표면 실장하도록 상기 검출기 기판의 바닥 표면에 전도성부를 형성하는 단계를 포함하는 카메라 시스템 제조 방법.
- 제 53 항에 있어서,상기 활성 영역에서부터 상기 전도성부까지 상기 검출기 기판의 가장자리를 감싸는 전기적 상호연결부를 형성하는 단계를 더 포함하는 카메라 시스템 제조방 법.
- 제 53 항에 있어서,마주보며 평행한 표면들 상의 고정 구역들 사이에 스페이서 구조를 제공하는 단계를 더 포함하는 카메라 시스템 제조방법.
- 제 55 항에 있어서,상기 스페이서 구조는 접착제인 카메라 시스템 제조방법.
- 제 56 항에 있어서,상기 접착제 내의 광경로를 천공하는 단계를 더 포함하는 카메라 시스템 제조방법.
- 제 53 항에 있어서,회로 기판을 제공하는 단계; 및상기 전도성부와 상기 회로 기판을 고정시키기 위해 땜납을 리플로우하는 단계를 더 포함하는 카메라 시스템 제조방법.
- 제 58 항에 있어서,상기 전도성부는 땜납인 카메라 시스템 제조방법.
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