光学元件阵列、光电转换装置以及图像拾取系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光学元件阵列、包括光学元件阵列的光电转换装置以及图像拾取系统。
【背景技术】
[0002]光电转换装置包括诸如微透镜阵列的光学元件阵列。日本专利特开2006-049721号公开了这样的光电转换装置:其中光电转换装置外部(外围)区域中的微透镜的凸面的最大曲率大于光电转换装置中心区域中的微透镜的凸面的最大曲率，从而可以有效地收集斜射入到光电转换装置上的光。
【发明内容】
[0003]光学元件阵列包括多个光学元件，所述多个光学元件至少包括位于同一平面的第一光学元件和第二光学元件。第一光学元件位于阵列区域的中心处，所述阵列区域是其中布置光学元件的相同平面上的区域。第二光学元件比第一光学元件距离阵列区域的中心更远。第一光学元件在平面上的正交投影包括第一端部和第二端部，所述第二端部比第一端部距离第二光学元件更近并且位于穿过第一端部和阵列区域的中心的第一直线上。第一光学元件的顶点在平面上的正交投影与第一端部和第二端部的间隔相等并且位于第一直线上的第一位置处。第二光学元件在平面上的正交投影包括位于第一直线上的第三端部和位于第一直线上并且比第三端部距离阵列区域的中心更远的第四端部。第二光学元件的顶点在平面上的正交投影位于第一直线上的第二位置。第三端部与第二位置之间的间隔小于第一端部与第一位置之间的间隔，并且也小于第四端部与第二位置之间的间隔。在第一光学元件的横截面中，该横截面垂直于所述平面并且包括第一直线，第一光学元件包括从第一光学元件的顶点延伸到第二端部的第一外缘。在第二光学元件的横截面中，该横截面垂直于所述平面并且包括第一直线，第二光学元件包括从第二光学元件的顶点延伸到第四端部的第二外缘。第二外缘的曲率半径或第二外缘的曲率半径的中间值大于或等于第一外缘的曲率半径或第一外缘的曲率半径的中间值的80%并且小于或等于第一外缘的曲率半径或第一外缘的曲率半径的中间值的120%。
[0004]光学元件阵列包括多个光学元件，所述多个光学元件至少包括位于同一平面上的第一光学元件和第二光学元件。第二光学元件比第一光学元件距离阵列区域的中心更远，所述阵列区域是其中布置光学元件的相同平面上的区域。第一光学元件在所述平面上的正交投影包括第一端部和第二端部，所述第二端部比第一端部距离阵列区域的中心更远并且位于穿过第一端部和阵列区域的中心的第一直线上。第一光学元件的顶点在所述平面上的正交投影位于第一直线上的第一位置处。第二光学元件在所述平面上的正交投影包括位于第一直线上的第三端部和位于第一直线上并且比第三端部距离阵列区域的中心更远的第四端部。第二光学元件的顶点在所述平面上的正交投影位于第一直线上的第二位置处。第三端部与第二位置之间的间隔小于第一端部与第一位置之间的间隔，并且也小于第四端部与第二位置之间的间隔。在第一光学元件的横截面中，该横截面垂直于所述平面并且包括第一直线，第一光学元件包括从第一光学元件的顶点延伸到第二端部的第一外缘。在第二光学元件的横截面中，该横截面垂直于所述平面并且包括第一直线，第二光学元件包括从第二光学元件的顶点延伸到第四端部的第二外缘。第二外缘的曲率半径或第二外缘的曲率半径的中间值大于或等于第一外缘的曲率半径的80%且小于或等于第一外缘的曲率半径的120%，或者大于或等于第一外缘的曲率半径的中间值的80%且小于或等于第一外缘的曲率半径的中间值的120%。
[0005]参照附图根据下列示例性实施例的描述，本发明的更多特征将变得明白。
【附图说明】
[0006]图1是用于描述第一实施例的示意性平面图。
[0007]图2A是用于描述根据第一实施例的光学元件阵列的形状的图。
[0008]图2B是用于描述第一实施例的不意性截面图。
[0009]图3A是用于描述根据第一实施例的光学元件阵列的形状的图。
[0010]图3B是用于描述第一实施例的不意性截面图。
[0011]图4A是用于描述根据第二实施例的光学元件阵列的形状的图。
[0012]图4B是用于描述第二实施例的示意性截面图。
[0013]图5是用于描述第二实施例的示意性平面图。
[0014]图6A是用于描述第二实施例的曲线图。
[0015]图6B是用于描述第二实施例的曲线图。
[0016]图7A是用于描述第三实施例的不意性截面图。
[0017]图7B是用于描述第二实施例的不意性截面图。
[0018]图8A是用于描述根据第四实施例的光学元件阵列的形状的图。
[0019]图SB是用于描述根据第四实施例的光学元件阵列的形状的图。
[0020]图SC是用于描述根据第四实施例的光学元件阵列的形状的图。
[0021]图9是用于描述根据任一实施例的光学元件的形状的图。
【具体实施方式】
[0022]关于日本专利特开2006-049721号中描述的微透镜，虽然考虑了微透镜的凸面的最大曲率，但是没有考虑微透镜的端部的曲率。微透镜的端部的曲率与微透镜的位置之间的关系也没有考虑。
[0023]当光学元件的端部根据光学元件在光学元件阵列的阵列区域中的位置而具有不同的曲率时，有可能在阵列区域的外围处将会降低光学元件的光收集性能。光学元件的光收集性能在阵列区域的外围处的降低可能在光电转换装置中引起图像的阴影。
[0024]因此，本公开提供光学元件阵列，采用该光学元件阵列可以抑制光学元件的光收集性能在阵列区域的外围处的降低。
[0025]将描述根据本公开的实施例的光学元件阵列的结构。可以适当地对实施例进行修改或组合。根据本公开的光学兀件阵列可以被包括在光电转换装置、显不设备、包含光电转换装置的图像拾取系统或包含显示设备的显示系统中。
[0026]在下面的描述中，穿过某中心O的X轴方向(第一方向)、Y轴方向(第二方向)和Z轴方向(第三方向)被用作参考物(reference)。但是，参考物不限于此。例如，相对于图1中所示的X轴方向倾斜角度Θ I的方向131可以定义为第一方向，而与方向131垂直的方向可以定义为第二方向。换句话说，从其中布置有光学元件的区域(阵列区域)的中心向该区域的外围放射状地延伸的任何方向可以定义为第一方向，而与第一方向垂直的方向可以定义为第二方向。在下面的描述中，假设光学兀件阵列沿着包括第一方向和第二方向的平面延伸。
[0027]第一实施例
[0028]将参照图1、2A和2B描述根据第一实施例的光学元件阵列。图1是示出了光学元件阵列100的示意性平面图。该示意性平面图示出了其中每个元件被投影到包括X轴和垂直于X轴的Y轴的平面上的投影图像(正交投影图像)。
[0029]光学元件阵列100包括同一平面上的多个光学元件110。光学元件110被布置在阵列区域120中。阵列区域120的正交投影具有中心(在下文中称为中心O)。阵列区域120的中心O是其中在至少一个方向上布置光学地起作用的光学元件110的区域的中心。在这里，没有光学地起作用的光学元件包括例如布置在光电转换装置的包括光学黑区、夕卜围电路区域等的遮光区域中的光学元件。布置光学元件110使得光学元件110的正交投影图像的中心在沿单一方向延伸的直线上。
[0030]在本实施例中，光学元件110布置在包括X轴和垂直于X轴的Y轴的平面上。更具体地，光学元件110布置在包括η列(η是自然数)和m行(m是自然数)的矩阵图案(二维图案)中，所述列布置在沿着X轴的方向(在下文中称为X轴方向)上，所述行布置在沿着Y轴的方向(在下文中称为Y轴方向)上。一个方向被定义为X轴方向(直线)。在图1中，每个光学元件110的坐标被定义为(m，n)。在下面的描述中，光学元件111 (第一光学元件)和光学元件112 (第二光学元件)将作为示例被描述。如图1所示，在本实施例中，光学元件111在阵列区域120的中心O处，并且在X轴方向上光学元件112与光学元件111隔开长度141。在这里，假设光学元件110的底表面被包括在上述平面中。
[0031]图2A是用于描述光学元件111和光学元件112的沿着在X轴方向和沿Z轴的方向(在下文中称为Z轴方向)上延伸的平面的横截面形状的示意图。Z轴与X轴、Y轴都垂直。在下面的描述中，每个光学兀件在X轴方向、Y轴方向和Z轴方向上的尺寸分别定义为长度、宽度和高度。现在详细描述光学元件111和光学元件112的形状。在示出了光学元件的横截面形状的图中，例如图2A，横截面形状可称为横截面。
[0032]光学元件111具有半球形状，并且在沿X轴方向和Z轴方向延伸的平面中在Z轴上有顶点。参照图2A,在光学兀件111的横截面211中，光学兀件111包括布置在第一方向上的第一端部201和第二端部202。每个端部既可以是点也可以是线。在下面的描述中，端部是布置在第一方向(直线)上的点。如横截面211中所示，光学元件111具有在Z = O的位置处沿着X轴延伸的底表面243。光学元件111的第一端部201在与X轴方向相反的方向上与中心O隔开，并且光学元件111的第二端部202在X轴方向上与中心O隔开。在X轴方向上第一端部201和第二端部202之间的长度为长度220。第一端部201和第二端部202之间的长度可以是光学元件111在X轴方向上的最大长度。在这里，两个位置之间的长度可意指间隔或距离。
[0033]如图2A所示，在正交投影图像中光学元件111具有位于X轴方向上的第一位置207处的第一顶点205。光学元件111相对于底表面243的穿过顶点205的法线具有旋转对称的形状。在这里，顶点是光学元件的最高部分。光学元件可以具有平坦的顶表面。在这种情况中，平坦表面上的任一点的高度可以定义为顶点的高度。同样在下面的描述中，顶点具有相同的意思。第一顶点205位于在Z轴方向上与底表面243隔开长度230的位置。换句话说，光学元件111的高度是长度230。另外，在正交投影图像中，第一位置207和第一端部201之间的长度等于第一位置207和第二端部202之间的长度。当假设光学元件111被设在作为具有长度220的矩形区域