光學(xué)元件陣列和包括該陣列的固態(tài)成像裝置的制造方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】光學(xué)元件陣列和包括該陣列的固態(tài)成像裝置
[0001]本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?01410299663.8，申請(qǐng)日為2014年6月27日，題為“光學(xué)元件陣列和包括該陣列的固態(tài)成像裝置”的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及光學(xué)元件陣列以及包括光學(xué)元件陣列的固態(tài)成像裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]諸如微透鏡陣列之類(lèi)的光學(xué)元件陣列用在固態(tài)成像裝置和顯示設(shè)備中。日本專(zhuān)利申請(qǐng)?jiān)缙诠_(kāi)N0.2007-335723公開(kāi)了具有淚滴形狀的微透鏡，以及配備具有淚滴形狀的微透鏡的陣列的固態(tài)成像裝置，以用于高效地收集來(lái)自對(duì)角方向的入射光。從平面視圖看，具有淚滴形狀的微透鏡具有朝向固態(tài)成像裝置的外側(cè)逐漸變窄的曲線(xiàn)形狀，并且在外側(cè)的端部處具有頂點(diǎn)。
[0004]根據(jù)在日本專(zhuān)利申請(qǐng)?jiān)缙诠_(kāi)N0.2007-335723中公開(kāi)的微透鏡，從平面視圖看，微透鏡的面積占有率降低。入射到固態(tài)成像裝置中未設(shè)置微透鏡的部分上的光不被收集，這降低了面積占有率并且降低了所收集的光量。另外，根據(jù)在日本專(zhuān)利申請(qǐng)?jiān)缙诠_(kāi)N0.2007-335723中公開(kāi)的微透鏡，包括其中淚滴形狀的曲率半徑較小的部分，因此，存在光收集能力受到限制的可能性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本公開(kāi)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的一種光學(xué)元件陣列包括沿第一方向放置的多個(gè)第一光學(xué)元件，其中第一光學(xué)元件位于沿第一方向距其中放置所述多個(gè)光學(xué)元件的陣列區(qū)域的中心第一距離處。第一光學(xué)元件具有底面，所述底面與包括第一方向和與第一方向正交的第二方向的面一致。底面具有沿第二方向的、位于第一光學(xué)元件內(nèi)的第一方向上的第一位置處第一寬度，以及比第一寬度窄的、沿第二方向的、位于比第一光學(xué)元件內(nèi)的第一方向上的第一位置更遠(yuǎn)離陣列區(qū)域的中心的第二位置處的第二寬度。第一光學(xué)元件具有第一曲率半徑和第一高度以及第二曲率半徑和第二高度，第一高度是當(dāng)在第一位置處沿第二方向取第一橫截面時(shí)在第一橫截面內(nèi)的最高點(diǎn)，第二曲率半徑大于第一曲率半徑，第二高度低于第一高度，第二高度是當(dāng)在第二位置處沿第二方向取第二橫截面時(shí)在第二橫截面內(nèi)的最尚點(diǎn)。
[0006]根據(jù)本公開(kāi)其它實(shí)施例的一種光學(xué)元件陣列，包括沿第一方向布置的多個(gè)第一光學(xué)元件，其中第一光學(xué)元件位于沿第一方向距其中放置所述多個(gè)光學(xué)元件的陣列區(qū)域的中心第一距離處。第一光學(xué)元件具有在包括第一方向和與第一方向正交的第二方向的面中的底面。底面具有沿第二方向的位于第一光學(xué)元件內(nèi)的第一方向上的第一位置處的第一寬度，以及比第一寬度窄的、沿第二方向的、位于比第一光學(xué)元件內(nèi)的第一方向上的第一位置更遠(yuǎn)離陣列區(qū)域的中心的第二位置處的第二寬度。第一光學(xué)元件具有第一高度，第一高度是當(dāng)在第一位置處沿第二方向取第一橫截面時(shí)在第一橫截面內(nèi)的最高點(diǎn)，以及第二高度，第二高度低于第一高度，第二高度是當(dāng)在第二位置處沿第二方向取第二橫截面時(shí)在第二橫截面內(nèi)的最高點(diǎn)。第二位置位于底面的外邊緣處。
[0007]本發(fā)明的更多特征將從參考所附附圖對(duì)示例性實(shí)施例的以下描述變得顯然。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1A和1B是描述根據(jù)第一實(shí)施例的光學(xué)元件陣列的平面示意圖。
[0009]圖2A是描述根據(jù)第一實(shí)施例的光學(xué)元件的平面示意圖。
[0010]圖2B和2C是描述根據(jù)第一實(shí)施例的光學(xué)元件的橫截面示意圖。
[0011]圖3A和3B是描述根據(jù)第一實(shí)施例的光學(xué)元件的平面示意圖。
[0012]圖3C和3D是描述根據(jù)第一實(shí)施例的光學(xué)元件的橫截面示意圖。
[0013]圖4A和4B是描述根據(jù)第一實(shí)施例的光學(xué)元件的平面示意圖。
[0014]圖4C和4D是描述根據(jù)第一實(shí)施例的光學(xué)元件的橫截面示意圖。
[0015]圖5是描述根據(jù)第一實(shí)施例的光學(xué)元件的橫截面示意圖。
[0016]圖6A和6B是描述根據(jù)第二實(shí)施例的光學(xué)元件的平面示意圖。
[0017]圖7是描述根據(jù)第三實(shí)施例的光學(xué)元件的平面示意圖。
[0018]圖8A是描述根據(jù)第四實(shí)施例的光學(xué)元件陣列的橫截面示意圖。
[0019]圖8B是描述根據(jù)第四實(shí)施例的光學(xué)元件陣列的平面示意圖。
[0020]圖9A至9C是描述根據(jù)第四實(shí)施例的光學(xué)元件陣列的修改例的平面示意圖。
[0021]圖10A至10E是描述根據(jù)第五實(shí)施例的光學(xué)元件陣列的平面示意圖。
[0022]圖11是描述根據(jù)第六實(shí)施例的光學(xué)元件陣列的平面示意圖。
[0023]圖12是描述根據(jù)第七實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的橫截面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]將使用多個(gè)實(shí)施例來(lái)描述本公開(kāi)的光學(xué)元件的配置。每個(gè)實(shí)施例可以被修改或被組合。光學(xué)元件陣列可以應(yīng)用于固態(tài)成像裝置和顯示設(shè)備，以及應(yīng)用于使用該固態(tài)成像裝置的成像系統(tǒng)和使用該顯示設(shè)備的顯示系統(tǒng)。
[0025]以下描述使用以中心0為基準(zhǔn)的X軸方向(第一方向)，和Y軸方向(第二方向)，其中X軸方向也簡(jiǎn)稱(chēng)為“X軸”，Y軸方向也簡(jiǎn)稱(chēng)為“Y軸”，但本發(fā)明不限于此。例如，如圖1A和1B中所示的與X軸成θ 1角度傾斜的方向131可以指定為第一方向，而與方向131正交的方向可以指定為第二方向。即，從布置光學(xué)元件的區(qū)域(陣列區(qū)域)的中心向外周輻射的任意方向都可以指定為第一方向，并且與之正交的任意方向可以指定為第二方向。
[0026]第一實(shí)施例
[0027]將參考圖1至7來(lái)描述根據(jù)本實(shí)施例的光學(xué)元件陣列。圖1A是描述光學(xué)元件陣列100的平面示意圖。光學(xué)元件陣列100包括多個(gè)光學(xué)元件110。陣列區(qū)域120包括中心0并且是放置多個(gè)光學(xué)元件110的地方。這多個(gè)光學(xué)元件110在包括X軸和Y軸的面(平面)上按矩陣(兩個(gè)維度)布置，矩陣包括沿X軸的η列(η是自然數(shù))和沿Υ軸的m行(m是自然數(shù))。沿一個(gè)方向(X軸)的這多個(gè)光學(xué)元件被放置在陣列區(qū)域120中，陣列區(qū)域120可以被設(shè)置為使得每個(gè)光學(xué)元件的中心位于表示單個(gè)方向的線(xiàn)上。在圖1A中圖示出每個(gè)光學(xué)元件110的坐標(biāo)。之后，描述將關(guān)注第一光學(xué)元件111至第四光學(xué)元件114。
[0028]第一光學(xué)元件111至第四光學(xué)元件114是位于沿X軸的線(xiàn)130上的距中心0的一距離處的任意光學(xué)元件。光學(xué)元件被布置在該線(xiàn)上，按照從第二光學(xué)元件112到第一光學(xué)元件111、第三光學(xué)元件113然后到第四光學(xué)元件114的次序從陣列區(qū)域120的中心0到陣列區(qū)域120的外周(外邊緣)。相似的光學(xué)元件位于任何線(xiàn)131上，線(xiàn)131是繞中心0從線(xiàn)130旋轉(zhuǎn)角度θ 1的線(xiàn)。
[0029]第一光學(xué)元件111位于距陣列區(qū)域120的中心0的距離D1 (第一距離)處。第二光學(xué)元件112位于距陣列區(qū)域120的中心0的距離D2(第二距離)處。第三光學(xué)元件113位于距陣列區(qū)域120的中心0的距離D3(第三距離)處。第四光學(xué)元件114位于距陣列區(qū)域120的中心0的距離D4(第四距離)處。當(dāng)測(cè)量距離時(shí)光學(xué)元件的位置是光學(xué)元件的中心沿X軸的位置。第二光學(xué)元件112的中心與陣列區(qū)域120的中心0處于相同位置，并且第二距離D2的距離為零。然而，陣列區(qū)域120的中心0和第二光學(xué)元件112的中心不是必須匹配。這些距離之間的關(guān)系可以表示為D2 = 0<D1<D3<D4。距陣列區(qū)域120的中心0的距離表示沿單個(gè)方向(X軸)從中心0到每個(gè)光學(xué)元件的中心的距離。
[0030]圖1B是圖1A中圖示出的光學(xué)元件陣列100的更具體的平面示意圖。
[0031]圖1B中的第二光學(xué)元件112具有球狀形狀并且包括在中心0處的頂點(diǎn)，如從平面視圖可見(jiàn)。頂點(diǎn)描述第二光學(xué)元件112的最高點(diǎn)。第一光學(xué)元件111、第三光學(xué)元件113和第四光學(xué)元件114具有相同形狀，其不是球狀形狀，如從平面視圖可見(jiàn)。將使用第一光學(xué)元件111作為示例參考圖2A至2C來(lái)描述該形狀。
[0032]圖2A是第一光學(xué)元件111的平面示意圖，并且圖2B和2C是第一光學(xué)元件111的橫截面示意圖。
[0033]圖2A是圖示出第一光學(xué)元件111在包括X軸和Y軸的面中(或平面上)的底面(底表面)200的平面示意圖。底面200等于將第一光學(xué)元件111投影在包括X軸和Y軸的面上的圖像(正投影表示)的外邊緣。第一光學(xué)元件111具有沿X軸的第一長(zhǎng)度L1和沿Y軸的第一長(zhǎng)度L1，如能夠在底面200上看見(jiàn)的。
[0034]第一位置P1到第六位置P6沿底面200中(光學(xué)元件中)中的X軸存在，它們按照從光學(xué)元件陣列的中心0到第三位置P3、第一位置P1、第六位置P6、第五位置P5、第二位置P2和第四位置P4的次序布置。
[0035]光學(xué)元件111的底面200的邊緣中，沿Y軸并且最靠近第一區(qū)域121的中心0的邊緣211設(shè)置在第三位置P3處。光學(xué)元件111的底面200的邊緣中，沿Y軸并且與第一區(qū)域121的中心0最遠(yuǎn)的邊緣215設(shè)置在第四位置P4處。光學(xué)元件111的底面200的中心設(shè)置在第五位置P5處，第五位置P5是第三位置P3和第四位置P4之間的中央的位置。SP，第四位置P4位于遠(yuǎn)離第三位置P3第一長(zhǎng)度L1處，并且第五位置P5位于遠(yuǎn)離第三位置P3第一長(zhǎng)度L1的一半(L1/2)處。第六位置P6表示光學(xué)元件111的頂點(diǎn)沿X軸的位置，這將在稍后描述。第一區(qū)域121是在陣列區(qū)域120中二維地設(shè)置的矩陣的一個(gè)晶格。一個(gè)光學(xué)元件被提供給一個(gè)晶格。
[0036]如圖2A中所示，底面200具有關(guān)于X軸成垂直線(xiàn)對(duì)稱(chēng)的形狀，并且配置有外邊緣211到218。邊緣211是連接點(diǎn)201和208的直線(xiàn)，而邊緣212是連接點(diǎn)201和202的曲線(xiàn)。邊緣213是連接點(diǎn)202和203的直線(xiàn)，而邊緣214是連接點(diǎn)203和204的曲線(xiàn)。邊緣215是連接點(diǎn)204和205的直線(xiàn)，而邊緣216是連接點(diǎn)205和206的曲線(xiàn)。邊緣217是連接點(diǎn)206和207的直線(xiàn)，而邊緣218是連接點(diǎn)207和208的曲線(xiàn)。邊緣211是沿X軸的直線(xiàn)。邊緣213