专利名称：光学元件阵列、光学元件阵列成型模以及光学元件单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及在由树脂等被成型物形成的晶圆的同一面上成型出多个光学元件而 得到的光学元件阵列、用于对该光学元件阵列进行成型的光学元件阵列成型模、使用成型 在该光学元件阵列中的光学元件而制造出的光学元件单元。
背景技术：
关于摄像模块，现已开发出了各种内藏有CCD (Charge Coupled Device:电耦合 器件)及 CMOS (Complementary Metal Oxide kmiconductor :互补金属氧化物半导体)这 类代表性固体摄像元件的小型数码相机以及数码摄像机。特别是在便携式信息终端以及便 携式电话等各种便携式终端得以普及的近年，对于该些便携式终端中搭载的摄像模块，人 们开始需求高分辨率、低价格的摄像模块。作为能够满足上述低价格需求的技术，目前有一种试图削减上述摄像模块中具备 的摄像镜头(光学元件单元)的制造成本的技术受到了注目。关于该类技术，例如在专利文 献1及2中揭示了一种通过称之为晶圆级透镜工序的制造工序来制造摄像镜头的技术。所谓晶圆级透镜工序，指的是以下的制造工序对由树脂等被成型物形成的晶圆， 通过在该晶圆的同一面上成型出或造型出多个透镜等光学元件来制作透镜阵列(光学元件 阵列)，并对多个该透镜阵列进行相互粘合，其后分割成每单个的摄像透镜，由此来制造摄 像镜头。通过该制造工序，能够在短时间内一并制造出大量的摄像镜头，因此能够削减摄像 镜头的制造成本。在此，关于透镜阵列，例如可以使用模具(光学元件阵列成型模)在晶圆上 转印出与该模具相逆的形状，由此制作出透镜阵列。另外，在专利文献1及2的技术中，能够配合所用的光硬化树脂的收缩来改变转印 体与光硬化树脂相接触的部位上的间距，以防止转印有转印体形状的部位与期望位置之间 出现误差。专利文献1 日本国专利申请公开公报，“特开2009-018578号公报” ；2009年1月 29日公开。专利文献2 日本国专利申请公开公报，“特开2009-023353号公报” ；2009年2月
5日公开。
发明内容
在用以制作透镜阵列的晶圆级透镜工序中，因透镜成型时的温度不均等种种条件 的不均，而会造成该透镜阵列中的收缩程度各不不同，因此很有可能导致成型于该透镜阵 列中的各两邻接透镜间的间隔不均。伴随各两邻接透镜间的间隔的不均，透镜阵列中会出 现各透镜间的间距误差，而该间距误差便成为透镜两面间的偏芯成分，或成为摄像镜头中 多个透镜相互间的偏芯成分，从而导致透镜性能下降。即，随工序条件的状况，影响各两邻接透镜间隔不均的透镜阵列收缩程度也不一 定会在同一透镜阵列整体中都相同。因此，即使运用专利文献1及2中揭示的、通过配合所用光硬化树脂的收缩来改变转印体与光硬化树脂相接触的部位上的间距的技术，各两邻接 透镜间的间隔的不均仍会发生，该不均则成为透镜阵列中各透镜间的间距误差。这是一个 较大的问题。若运用晶圆级透镜工序，且使用存有间距误差的透镜阵列来制造摄像透镜，则在 该摄像镜头中，所具备的各透镜的相对位置关系便会偏离期望的位置关系，由此出现偏芯， 且导致光学特性的恶化。本发明是鉴于上述的问题而研发的发明，目的在于提供成型出的各光学元件间 的间距误差得以了抑制的光学元件阵列、用以形成该光学元件阵列的光学元件阵列成型 模、使用成型在该光学元件阵列中的光学元件而制造出的光学元件单元。为解决上述的问 题，本发明的光学元件阵列在其同一面上形成有多个光学元件，上述多个光学元件中的两 相邻光学元件在基准光轴的法线方向上以相互隔开的方式形成，上述基准光轴是该两相邻 光学元件中任意一者的光轴，本发明的光学元件阵列的特征在于在正面及背面具有平坦 部，相对于上述法线方向的倾斜角度小于规定角度或该倾斜角度为0° ；倾斜部，相对于上 述法线方向的倾斜角度比上述平坦部大，在上述正面及背面的至少一方上，且在上述两相 邻光学元件的光轴之间，上述平坦部的幅宽在上述倾斜部的幅宽以下。本发明的发明人发现，在将晶圆(被成型物)成型为光学元件阵列时，在该光学元 件阵列中，相对光学元件光轴的法线方向的倾斜越大，光学元件阵列中与该倾斜相对应的 部分所产生的指向该法线方向的应力便越大，因此在该法线方向上的收缩限制程度便越 大。本发明的发明人根据该发现结果而得出了本发明。在上述结构中，在两邻接的光学元件的光轴间，缩短较难在法线方向上得到应力 的平坦部的幅宽，以使该平坦部的幅宽处于可在法线方向上得到较大应力的倾斜部的幅宽 以下。由此，对于法线方向上的该应力所带来的拘束(收缩抑制)影响为较小的区域，能够使 该区域变窄。由此，在本发明的光学元件阵列中，在两个邻接的光学元件以规定间距在法线 方向上隔开时，能够减小该法线方向上的收缩程度，且成型的各光学元件间的间距误差的 变动幅度能够得以减小。因此，在本发明的光学元件阵列中，能够较好地抑制上述间距误差(各光学元件间 间距的不均)。另外，本发明的光学元件阵列成型模以其两个对置面来夹入晶圆，使得该晶圆成 型为本发明的光学元件阵列，本发明的光学元件阵列成型模的特征在于，上述两个对置面 上具有平坦成型部，在上述晶圆上成型出位于上述两相邻光学元件的光轴之间的上述平 坦部；倾斜成型部，在上述晶圆上成型出位于上述两相邻光学元件的光轴之间的上述倾斜 部，在上述两个对置面的至少一方上，上述平坦成型部的幅宽在上述倾斜成型部的幅宽以 下。通过上述结构，能够使用光学元件阵列成型模来成型出间距误差(各光学元件间 间距的不均)得以良好抑制的、本发明的光学元件阵列。另外，本发明的光学元件单元的特征在于通过以下加工而得到
使用多个本发明的光学元件阵列，对各光学元件阵列进行贴合，且在贴合时，在各光学 元件阵列相互之间，使形成在各光学元件阵列中的每单个光学元件的光轴相互处于同一直 线上；在进行了上述贴合后，将光轴相互处于同一直线上的各光学元件的组合视为一个单位来进行分割，从而得到本发明的光学元件单元。本发明的光学元件阵列中形成的光学元件被良好地抑制了间距误差，因此本发明 适于以晶圆级透镜工序来制造具备有多个光学元件的、具有复杂结构的光学元件单元。通过上述结构，本发明的光学元件单元是使用多个本发明的光学元件阵列并运用 晶圆级透镜工序而制造的。所以能够在短时间对一并制造出大量的光学元件单元，从而能 够削减制造成本。因此能够实现廉价的光学元件单元。(发明效果)
如上所述，本发明的光学元件阵列在其同一面上形成有多个光学元件，上述多个光学 元件中的两相邻光学元件在基准光轴的法线方向上以相互隔开的方式形成，上述基准光轴 是该两相邻光学元件中任意一者的光轴，在本发明的光学元件阵列中，在正面及背面具有 平坦部，相对于上述法线方向的倾斜角度小于规定角度或该倾斜角度为0° ；倾斜部，相对 于上述法线方向的倾斜角度比上述平坦部大，在上述正面及背面的至少一方上，且在上述 两相邻光学元件的光轴之间，上述平坦部的幅宽在上述倾斜部的幅宽以下。因此，本发明的效果在于能够对所成型的各光学元件间的间距误差进行抑制。
图1是表示本发明一实施方式的透镜阵列的结构的截面图。图2是表示本发明另一实施方式的透镜阵列的结构的截面图。图3是表示本发明一实施方式的摄像镜头的结构的截面图。图4是表示使用本发明的透镜阵列来制造摄像模块的方法的例图，是表示将晶圆 成型为图2所示的透镜阵列的工序的截面图。图5是表示使用本发明的透镜阵列来制造摄像模块的方法的例图，是表示对多个 透镜阵列进行贴合的工序的截面图。图6是表示使用本发明的透镜阵列来制造摄像模块的方法的例图，是表示将贴合 后的多个透镜阵列切割成每单个摄像模块的工序的截面图。图7是表示经由图4 图6所示的工序而完成的摄像模块的结构的截面图。(附图标记说明)
10、20透镜(光学元件)
II光轴(基准光轴) 21光轴 12、13、22、23 倾斜部
14,15,24,25 倾斜部幅
32,33平坦部
34,35平坦部幅
40晶圆
50间距
100透镜阵列(光学元件阵列)
110、120透镜(光学元件)
III光轴(基准光轴)121光轴 112、113、122、123 倾斜部 114、115、124、125 倾斜部幅
130突出部(凹凸部分)
132,133平坦部
134、135平坦部幅
140晶圆
150间距
200透镜阵列(光学元件阵列)
201透镜阵列(光学元件阵列)
300摄像镜头(光学元件单元)
301孔径光阑
302透镜(第2光学元件)
303透镜(第1光学元件) 304、305光轴
306直线(同一直线)
307突出部(凹凸部分)
400模具(光学元件阵列成型模) 412、413、422、423 倾斜成型部 414,415,424,425 倾斜成型部幅
432,433平坦成型部
434,435平坦成型部幅
500摄像模块(光学元件单元)
501孔径光阑 502、503透镜
504传感器。
具体实施例方式以下详细说明本发明的实施方式。(本发明的光学元件阵列的结构1)
图1是表示本发明一实施方式的透镜阵列的结构的截面图。图1所示的透镜阵列(光学元件阵列)100是通过在晶圆40的同一面上成型出多 个透镜(光学元件)而得到的。在图1中，为了便于理解，从多个透镜中仅选出某特定的两个 邻接的透镜(光学元件)10及透镜(光学元件)20来作图示。所成型的透镜10及透镜20，在透镜10的光轴(基准光轴)11的法线方向上，以规 定的间距50相互隔开。在图1中，由于透镜20的光轴21与光轴11平行，因此也可以解释 为所成型的透镜10及透镜20，在透镜20的光轴21的法线方向上，以规定的间距50相互 隔开。即，所成型的透镜10及透镜20，在光轴11和光轴21中的某一者的法线方向上，以规 定的间距50相互隔开。
在图1中，Z方向表示光轴11及光轴21的延伸方向。另外，X方向与Y方向都表 示光轴11及光轴21的法线方向，且X方向与Y方向相互垂直。此外，在由Y方向及Z方向 所构成的平面上，以Y方向为基准(倾斜角度为0° )的倾斜角度设为Θ。S卩，以平行于Y方 向的方向为0°，以平行于Z方向的方向为90°时，将自Y方向朝Z方向的倾斜角度设为θ (0° 彡 θ <90° )。透镜10具有倾斜部12及倾斜部13。在光轴11与光轴21之间，即在间距50的幅 宽范围内，透镜10上满足自Y方向朝Z方向的倾斜角度θ为10°以上的部分相当于倾斜 部12及倾斜部13。在此，倾斜部12及倾斜部13大致等于该同一幅宽范围内的透镜10的 有效孔径。倾斜部12形成在晶圆40 —侧的面上，倾斜部13形成在晶圆40另一侧的面上。透镜20具有倾斜部22及倾斜部23。在光轴11与光轴21之间，即在间距50的幅 宽范围内，透镜20上满足自Y方向朝Z方向的倾斜角度θ为10°以上的部分相当于倾斜 部22及倾斜部23。在此，倾斜部22及倾斜部23大致等于该同一幅宽范围内的透镜20的 有效孔径。倾斜部22形成在晶圆40的与倾斜部12相同一侧的面上，倾斜部23形成在晶 圆40的与倾斜部13相同一侧的面上。此外，在透镜阵列100中，透镜10与透镜20之间具有平坦部32及平坦部33。在 光轴11与光轴21之间，即在间距50的幅宽范围内，透镜阵列100上满足自Y方向朝Z方 向的倾斜角度θ小于10° (包括0° )的部分相当于平坦部32及平坦部33。在此，平坦 部32及平坦部33大致等于该同一幅宽范围内的、透镜10的有效孔径与透镜20的有效孔 径之间的部分。平坦部32形成在晶圆40的与倾斜部12及倾斜部22相同一侧的面上，平 坦部33形成在晶圆40的与倾斜部13及倾斜部23相同一侧的面上。在图示中，关于相邻接的透镜10与透镜20之间的平行于Y方向的间距50，在该 间距50的幅宽所占用尺寸中，倾斜部幅14表示倾斜部12的幅宽，倾斜部幅15表示倾斜部 13的幅宽，倾斜部幅M表示倾斜部22的幅宽，倾斜部幅25表示倾斜部23的幅宽，平坦部 幅34表示平坦部32的幅宽，平坦部幅35表示平坦部33的幅宽。在透镜阵列100中，透镜10及透镜20满足了以下的关系式(1)。平坦部幅35 <倾斜部幅15+倾斜部幅25 · · · (1)
本发明的发明人发现，在将晶圆40成型为透镜阵列100时，自Y方向朝Z方向的倾斜 角度θ越大，透镜阵列100中与该倾斜角度θ相对应的部位所产生的指向Y方向的应力 便越大，因此在Y方向上的收缩限制程度便越大。本发明的发明人根据该发现结果而得出 了本发明。具体为，在将晶圆40成型为透镜阵列100时，例如使用模具(未图示)在Z方向上 加压。此时，在晶圆40中，会在Z方向上产生抵抗模具加压的抵抗应力。因该应力，在成型 时，Z方向上的收缩可得以抑制。关于向Z方向加压而得到的该收缩抑制效果，为了在Y方 向上也得到同样的效果，有效的方法是制作出形成有自Y方向向Z方向倾斜的倾斜部12、倾 斜部13、倾斜部22、倾斜部23的透镜阵列100。在透镜阵列100中，在Y方向上与倾斜部12及/或倾斜部13位于同等位置的部 分是拘束区域16。在该拘束区域16中，Z方向上的加压会使Y方向上也得到加压，因此在 Y方向上也产生上述应力，从而获得较大的收缩抑制效果。同样地，在Y方向上与倾斜部22 及/或倾斜部23位于同等位置的部分是拘束区域26。在该拘束区域沈中，Z方向上的加压会使Y方向上也得到加压，因此在Y方向上也产生上述应力，从而获得较大的收缩抑制效 果。另一方面，透镜阵列100中的、Y方向上的位置与倾斜部12、倾斜部13、倾斜部22、倾斜 部23都不相同的部分是非拘束区域36。在该非拘束区域36中，Z方向上的加压几乎不会 带来Y方向上的加压，从而Y方向上不产生上述应力，收缩抑制效果也较小，或几乎无效果。通过上述结构，在透镜10的光轴11与透镜20的光轴21之间的区间中，能够缩短 较难在Y方向上得到应力的平坦部33的幅宽，以使该平坦部33的幅宽处于能在Y方向上 得到较大应力的倾斜部13及倾斜部23的幅宽之和以下。由此，对于Y方向上的该应力所 带来的拘束(收缩抑制)影响为较小的非拘束区域36，能够使该非拘束区域36变窄。另一 方面，对于该应力所带来的拘束影响为较大的拘束区域16及拘束区域沈，能够使该拘束区 域16及拘束区域沈变宽。其结果，在透镜阵列100中，Y方向上的收缩程度能够得以减小， 且成型的各透镜10及透镜20的间距50的间距误差的变动幅度能够得以减小。因此，能够在透镜阵列100中较好地抑制上述间距误差(各透镜间间距的不均)。当然，在图1所示的透镜阵列100中，透镜10及透镜20也可以满足以下的关系式 (2)。平坦部幅；34 <倾斜部幅14+倾斜部幅24 · · · (2) 若得以满足了关系式(2)，则并非一定要满足关系式(1)。根据以上所述，在图1所示的透镜阵列100中，只要透镜10和透镜20满足关系式
(1)及(2)中至少一者便可。即意味着只要在晶圆40的至少一方的面(正面及背面的至少 一方)上，光轴11与光轴21之间(间距50的幅宽内)的平坦部的幅宽为倾斜部的幅宽以下 便可。另外，当透镜10及透镜20相互为大致相同的形状时，若满足关系式(1)及/或
(2)，则透镜10与透镜20之间的间隔便小于单个透镜在Y方向上的尺寸，而间距50小于两 个透镜在Y方向上的合计尺寸。从产生足以抑制收缩的应力的观点出发，对于倾斜部，优选相对于Y方向的倾斜 角度θ为10°以上。但并不限定于此，也可以依照实际需要产生多大的该应力，任意地改 变倾斜角度的范围。对于相当于平坦部的区域，从容易使该区域变足够窄的观点出发，对于平坦部，优 选相对于Y方向的倾斜角度θ小于10°。但并不限定于此，也可以依照平坦部区域的所需 大小，任意地改变倾斜角度的范围。另外，在透镜阵列100中，优选透镜10、透镜20以及其他成型的各透镜是，PV值的 不均得以了优化的透镜。在此，PV值表示的是表面精度(形状精度)，特别是在本发明中，PV 值表示了各透镜光学面的相对于设计值的最大形状误差。通过预先对PV值施以优化来制 作透镜阵列100，便能够在透镜阵列100中实现充分精密的形状精度。特别是优先该PV值 的不均在0. 5 μ m以内。这样，从形状精度的观点来看，能够实现非常优良的透镜阵列100。在以上的说明中，为了便于理解，将Y方向设为了沿Z方向延伸的光轴11及光轴 21的法线方向。但即使将X方向设为该法线方向，或将X方向及Y方向以外的方向设为该 法线方向，也能够运用与上述同样的方法来实现本发明。透镜10及透镜20都可以用其他拥有光轴的光学元件来替换。(本发明的光学元件阵列的结构2)图2是表示本发明其他实施方式的透镜阵列的结构的截面图。图2所示的透镜阵列(光学元件阵列)200是通过在晶圆140的同一面上成型出多 个透镜(光学元件)而得到的。在图2中，为了便于理解，从多个透镜中仅选出某特定的两个 邻接的透镜(光学元件)110及透镜(光学元件)120来作图示。所成型的透镜110及透镜120在透镜110的光轴(基准光轴)111的法线方向上， 以规定的间距150相互隔开。在图2中，由于透镜120的光轴121与光轴111平行，因此也 可以解释为所成型的透镜110及透镜120在透镜120的光轴121的法线方向上，以规定的 间距150相互隔开。即，所成型的透镜110及透镜120在光轴111和光轴121中的某一者 的法线方向上，以规定的间距150相互隔开。在图2中，Z方向表示光轴111及光轴121的延伸方向。另外，X方向与Y方向都 表示光轴111及光轴121的法线方向，且X方向与Y方向相互垂直。此外，将由Y方向及Z 方向所构成的平面上的、以Y方向为基准(倾斜角度为0° )的倾斜角度设为Θ。S卩，以平行 于Y方向的方向为0°，以平行于Z方向的方向为90°时，将自Y方向朝Z方向的倾斜角度 设为θ (0°彡θ彡90° )。此外，在晶圆140上形成的各透镜之间，例如在透镜110与透镜120之间形成有突 出部(凹凸部分)130。突出部130形成在与透镜阵列100中的平坦部32 (参照图1)相对 应的部位，该部位相当于透镜110及透镜120的两有效口径的外周部分。另外，突出部130 沿平行于光轴111的Z方向呈突出状态，优选突出部130的侧壁如图2所示那样，自Y方向 朝Z方向倾斜10°以上。透镜110具有倾斜部112及倾斜部113。在光轴112与倾斜部113之间，即在间 距150的幅宽范围内，倾斜部112及倾斜部113包含了 透镜110上满足自Y方向朝Z方向 的倾斜角度θ为10°以上的部分。在此，倾斜部112及倾斜部113包含了该同一幅宽范 围内的透镜110的有效孔径。此外，在图2中，突出部130的侧壁从Y方向起向Z方向倾斜 了 10°以上，且在上述同一幅宽范围内，突出部130的靠向透镜110侧的侧壁，包含在倾斜 部112中。倾斜部112形成在晶圆140 —侧的面上，倾斜部113形成在晶圆140另一侧的 面上。透镜120具有倾斜部122及倾斜部123。在光轴111与光轴121之间，即在间距 150的幅宽范围内，倾斜部122及倾斜部123包含了 透镜120上满足自Y方向朝Z方向的 倾斜角度θ为10°以上的部分。在此，倾斜部122及倾斜部123包含了该同一幅宽范围 内的透镜120的有效孔径。此外，在图2中，突出部130的侧壁从Y方向起向Z方向倾斜了 10°以上，且在上述同一幅宽范围内，突出部130的靠向透镜120侧的侧壁包含在倾斜部 122中。倾斜部122形成在晶圆140的与倾斜部112相同侧的面上，倾斜部123形成在晶圆 140的与倾斜部113相同侧的面上。此外，在透镜阵列200中，透镜110与透镜120之间具有平坦部132及平坦部133。 在光轴111与光轴121之间，即在间距150的幅宽范围内，透镜阵列200上满足自Y方向 朝Z方向的倾斜角度θ小于10° (包括0° )的部分相当于平坦部132及平坦部133。平 坦部133大致等于该同一幅宽范围内的、透镜110的有效孔径与透镜120的有效孔径之间 的部分。另一方面，平坦部132大致等于突出部130的、靠向透镜110侧的侧壁与靠向透镜 120侧的侧壁之间的部分。由此，平坦部132比透镜阵列100中的平坦部32 (参照图1)要窄。平坦部132形成在晶圆140的与倾斜部112及倾斜部122相同一侧的面上，平坦部133 形成在晶圆140的与倾斜部113及倾斜部123相同一侧的面上。关于相邻接的透镜110与透镜120之间的平行于Y方向的间距150，在该间距150 的幅宽所占用尺寸中，倾斜部幅114表示倾斜部112的幅宽，倾斜部幅115表示倾斜部113 的幅宽，倾斜部幅124表示倾斜部122的幅宽，倾斜部幅125表示倾斜部123的幅宽，平坦 部幅134表示平坦部132的幅宽，平坦部幅135表示平坦部133的幅宽。在透镜阵列200中，透镜110及透镜120满足了以下的关系式(3)及(4)。平坦部幅134彡倾斜部幅114+倾斜部幅124 · · · (3) 平坦部幅135 <倾斜部幅115+倾斜部幅125 · · · (4)
透镜阵列200发挥与透镜阵列100相同的作用及效果。透镜阵列200中形成有突出部130的这一点与透镜阵列100不同。关于形成该突 出部130而得到的效果，其说明如下。形成突出部130而得到的第1个效果在于通过使沿Z方向突出的突出部130的侧 壁从Y方向朝Z方向倾斜，便能够将该倾斜作为本发明的倾斜部来利用。因此，在透镜阵列 200中，关于Y方向上的位置与倾斜部112及/或倾斜部113相同的部位即、拘束区域116， 能够使该拘束区域116大于拘束区域16(参照图1)。同样地，在透镜阵列200中，关于在Y 方向上的位置与倾斜部122及/或倾斜部123相同的部位即、拘束区域126，能够使该拘束 区域1 大于拘束区域沈(参照图1)。另一方面，在透镜阵列200中，关于Y方向上的位 置与倾斜部112、倾斜部113、倾斜部122、倾斜部123都不相同的部位即、非拘束区域136， 能够使该非拘束区域136小于非拘束区域36(参照图1)。因此，相比于透镜阵列100，能够 在透镜阵列200中明显较好地抑制上述间距误差(各透镜间间距的不均)。另外，关于该第 1个效果，即使形成出沿ζ方向凹陷的凹字形奎坑(无图示)来代替凸字形的突出部130，只 要该奎坑的侧壁从Y方向朝Z方向倾斜，便也能够得到同样的效果。形成突出部130而得到的第2个效果在于由于使透镜的突出部130与其他部件 相抵接，因此能够适于调整该透镜的有效孔径面与其他部件之间的间隔。关于这一点，将在 以后详述。在图2所示的透镜阵列200中，关于透镜110及透镜120，只要满足关系式(3)及 (4)中的至少一者便可。即意味着只要在晶圆140的至少一方的面(正面及背面的至少一 方)上，光轴111与光轴121之间(间距150的幅宽内)的平坦部的幅宽为倾斜部的幅宽以 下便可。另外，当透镜110及透镜120相互为大致相同的形状时，若满足关系式(3)及/或 (4)，透镜110与透镜120之间的间隔便小于单个透镜在Y方向上的尺寸，而间距150便小 于两个透镜在Y方向上的合计尺寸。透镜阵列200也与透镜阵列100的实施方式相同，即，倾斜部也可以满足自Y方向 起的倾斜角度θ为10°以上的这一事项以外的事项，平坦处也可以满足自Y方向起的倾斜 角度θ小于10°的这一事项以外的事项。对于倾斜部和平坦部，可以对应各情况来任意地 改变倾斜角的范围。与透镜阵列100的实施方式相同，在透镜阵列200中，优选透镜110、透镜120以及 其他成型的各透镜是PV值的不均被优化在0. 5 μ m以内的透镜。
在以上的说明中，为了便于理解，将Y方向设为了沿Z方向延伸的光轴111及光轴 121的法线方向。但即使将X方向设为该法线方向，或将X方向及Y方向以外的方向设为该 法线方向，也能够运用与上述同样的方法来实现本发明。透镜110及透镜120都可以用其他拥有光轴的光学元件来替换。(本发明的光学元件单元的结构1)
图3是表示本发明一实施方式的摄像镜头的结构的截面图。图3所示的摄像镜头(光学元件单元)300具备有孔径光阑301、透镜(光学元件) 302及透镜(光学元件)303。孔径光阑301具体以包围透镜302朝向物体(未图示)侧的面的形式设置。孔径光 阑301的设置目的在于控制入射光的光轴上的光束直径，从而使入射到摄像镜头300的光 恰当地通过透镜302及透镜303。透镜(第2光学元件)302是透镜阵列200 (参照图2)上形成的多个透镜中的一 个，其具有光轴304以及形成于有效孔径外周部分的突出部307。S卩，光轴304相当于光轴 111，突出部307相当于突出部130。透镜(第1光学元件)303是透镜阵列201上形成的多个透镜中的一个，其具有光 轴305。透镜阵列201中各透镜间的间距与透镜阵列200中各透镜间的间距相等，透镜阵列 201与透镜阵列200中的倾斜部的形状虽然不同，但在本发明中，透镜阵列201具有与透镜 阵列100及透镜阵列200相同的特征的光学元件阵列。将透镜阵列200与透镜阵列201相贴合，且使透镜302的光轴304与透镜303的 光轴305处于同一直线306上，然后按每一摄像镜头300，即，按透镜302与透镜303的每一 组合，沿分割线308进行分割，从而得到一个摄像镜头300。到得出一个摄像镜头300为止 的这个工序相当于晶圆级透镜工序。在摄像镜头300中，突出部307沿光轴304的延伸直线306方向，与孔径光阑301 抵接，由此决定透镜302的有效孔径面与孔径光阑301之间的在直线306方向上的间隔。通 过使孔径光阑301与突出部307相抵接，便能够较容易地在直线306方向上调整透镜302 的有效孔径面与孔径光阑301的间隔。另外，虽然无图示，但也可以在透镜303的有效孔径外周部分上形成与突出部307 相同的突出部，且在光轴305的延伸直线306方向上使该突出部与透镜302相抵接，从而调 整透镜303的有效孔径面与透镜302的有效孔径面之间的在直线306方向上的间隔。通过 使透镜303的突出部与透镜302相抵接，便能够较容易地调整透镜303的有效孔径面与透 镜302的有效孔径面之间的在直线306方向上的间隔。当然，透镜阵列200也可以替换成透镜阵列100。在进行了替换时，由于透镜阵列 100中不存在突出部，因此需要在直线306方向上另行调整透镜302的有效孔径面与孔径光 阑301之间的间隔。(本发明的光学元件阵列成型模的结构)
图4是表示使用本发明的透镜阵列来制造摄像模块的方法的例图，是表示将晶圆140 成型为透镜阵列200的工序的截面图。可以使用模具(光学元件阵列成型模)400 ·400来将晶圆140成型为透镜阵列200。模具400 · 400通过它们的两个对置的面来夹入晶圆140，以将晶圆140成型为透镜阵列200。模具400 · 400的两对置面的一方上具备有倾斜成型部412、倾斜成型部422 以及平坦成型部432，该两对置面的另一方上具备有倾斜成型部413、倾斜成型部423以及 平坦成型部433。倾斜成型部412是用以将晶圆140成型为透镜阵列200中倾斜部112的成型模部 分，其与倾斜部112呈逆形状。倾斜成型部413是用以将晶圆140成型为透镜阵列200中倾斜部113的成型模部 分，其与倾斜部113呈逆形状。倾斜成型部422是用以将晶圆140成型为透镜阵列200中倾斜部122的成型模部 分，其与倾斜部122呈逆形状。倾斜成型部423是用以将晶圆140成型为透镜阵列200中倾斜部123的成型模部 分，其与倾斜部123呈逆形状。平坦成型部432是用以将晶圆140成型为透镜阵列200中平坦部132的成型模部 分，其与平坦部I32呈逆形状。平坦成型部433是用以将晶圆140成型为透镜阵列200中平坦部133的成型模部 分，其与平坦部I33呈逆形状。关于相邻接的透镜110与透镜120之间的平行于Y方向的间距150，在该间距150 的幅宽所占用尺寸中，倾斜成型部幅414表示倾斜成型部412的幅宽，倾斜成型部幅415表 示倾斜成型部413的幅宽，倾斜成型部幅4 表示倾斜成型部422的幅宽，倾斜成型部幅 425表示倾斜成型部423的幅宽，平坦成型部幅434表示平坦成型部432的幅宽，平坦成型 部幅435表示平坦成型部433的幅宽。因此，关于与透镜110及透镜120相对应的模具400 · 400中各成型部分，在用以 对间距150的幅宽内的透镜阵列200部分进行成型的模具400 -400的成型模部分中，随上 述关系式(3)及(4)的满足而满足以下的关系式(5)及(6)。平坦成型部幅434 <倾斜成型部幅414+倾斜成型部幅424 · · · (5) 平坦成型部幅435 <倾斜成型部幅415+倾斜成型部幅425 · · · (6)
通过上述结构，能够运用模具400 ·400成型出间距误差(各透镜间间距的不均)得以了 良好抑制的透镜阵列200。在图4所示的模具400 · 400中，关于与透镜110及透镜120相对应的各成型部 分，只要满足关系式(5)及(6)中的至少一方便可。即意味着只要在晶圆140的至少一方 的面(正面及背面的至少一方)上，间距150的幅宽内的平坦成型部的幅宽为倾斜成型部的 幅宽以下便可。也就是，只要在模具400 -400的两对置面中的至少一方的面上，与间距150 相对应的幅范围内的平坦成型部的幅宽为倾斜成型部的幅宽以下便可。在图4中，虽然将用以对透镜阵列200进行成型的模具400 · 400例示为本发明 的光学元件阵列成型模，但通过省去作为平坦成型部432的凹陷部分，即，通过填平与透镜 110有效孔径面呈逆形状的倾斜成型部412部分、和与透镜120有效孔径面呈逆形状的倾斜 成型部422部分之间的空间，便也能够容易地制作出用以对透镜阵列100进行成型的模具 (光学元件阵列成型模)。(本发明的光学元件单元的结构2及其制造方法)
图5是表示使用本发明的透镜阵列来制造摄像模块的方法的例图，是表示对多个透镜阵列进行贴合的工序的截面图。图6是表示使用本发明的透镜阵列来制造摄像模块的方法的例图，是表示将贴合 后的多个透镜阵列切割成每单个摄像模块的工序的截面图。图7是表示经由图4 图6所示的工序而完成的摄像模块的结构的截面图。以下，参照图4 图7，说明以晶圆级透镜工序来制造摄像模块(光学元件单元) 500的方法。在图4所示的工序中，使用配置有用以成型的两个对置面的模具400 -400,沿Z方 向(参照图2)夹入晶圆140，以成型出透镜阵列200。另外，虽然无图示，但在同一工序中， 还使用配置有用以进行成型的两个对置面的其他模具，沿Z方向(参照图2)夹入晶圆，以成 型出透镜阵列201。在图5及图6所示的工序中，贴合透镜阵列200和透镜阵列201。在贴合透镜阵 列200和透镜阵列201时，使透镜302的光轴304与透镜303的光轴305位于直线306上。 另外，在该同一工序中，使透镜阵列200中的突出部307与孔径光阑301相抵接，以调整孔 径光阑301与透镜302的有效孔径面在直线306方向上的间隔。此外，在该同一工序中，向 透镜阵列201贴合在同一平面上形成有多个传感器的504 (参照图7)的传感器阵列309。 在贴合传感器阵列309时，为了对应1个透镜303搭载一个传感器504，例如，使传感器504 的中心位于直线306上。接着，在图6所示的工序中，沿分割线308将经由以上工序而得的透镜阵列贴合体 分割成每单个的摄像模块500，即，分割成透镜302与透镜303的每个组合。经由图4 图6所示的各工序而完成了的摄像模块500具备有图7所示的孔径光 阑501、透镜502、透镜503、传感器504。孔径光阑501、透镜502、透镜503、传感器504是， 通过将具备有孔径光阑301及透镜302的透镜阵列200、具备有透镜303的透镜阵列201、 具备有传感器504的传感器阵列309分割成单个的摄像模块500而得到的。在摄像模块500中，配置传感器504的目的在于将接收到的照射光成像为像。传 感器504可以是例如CXD及CMOS这类典型的固体摄像元件。另外，本发明的光学元件阵列的特征在于对于上述倾斜部，相对于上述法线方向 的倾斜角度在10°以上。通过上述结构，能够在倾斜部产生足以抑制收缩的较大应力。另外，本发明的光学元件阵列的特征在于对于上述平坦部，相对于上述法线方向 的倾斜角度小于10°
通过上述结构，能够简单且充分地缩窄相当于平坦部的区域。另外，本发明的光学元件阵列的特征在于所形成的上述各光学元件是，PV (peak to valley)值的不均得以了优化的光学元件。在此，PV值表示的是表面精度(形状精度)，特别是在本发明中，PV值表示了光学元 件的光学面的、相对于设计值的最大形状误差。在上述结构中，通过预先对PV值施以优化来制作本发明的光学元件阵列，便能够 在本发明的光学元件阵列中实现充分精密的形状精度。在本发明的光学元件阵列中，尤其优选上述PV值的不均在0. 5 μ m以内。这样，从 形状精度的观点来看，能够实现非常优良的光学元件阵列。
另外，本发明的光学元件阵列的特征在于上述两相邻光学元件之间形成有在上 述基准光轴的方向上延伸的凹凸部分。在上述结构中，形成沿基准光轴延伸的凹凸部分，从而能够进一步缩窄平坦部的 区域，由此能够进一步良好地抑制间距误差(各光学元件间间距的不均)。另外，通过使光学 元件的凹凸部分与其他部件相抵接，便能够将该凹凸部分作为调整该光学元件与该其他部 件之间间隔的部件来使用。另外，本发明的光学元件单元的特征在于在作为上述组合中一方的第1光学元 件的有效孔径外周部分上，形成有突出部，在上述第1光学元件的光轴方向上，上述第1光 学元件的突出部与作为上述组合中另一方的第2光学元件相抵接。另外，本发明的光学元件单元的特征在于还具有孔径光阑；在上述第2光学元件 的有效孔径外周部分上形成有突出部；上述第2光学元件的突出部与上述孔径光阑在上述 第2光学元件的光轴方向上相抵接。另外，本发明的光学元件单元的特征在于还具有孔径光阑；在至少一个上述光 学元件的有效孔径外周部分上形成有突出部；上述光学元件的突出部与上述孔径光阑在该 光学元件的光轴方向上相抵接。在上述结构中，使光学元件的突出部与其他光学元件及/或孔径光阑相抵接，从 而能够在光轴方向上，较容易地对光学元件的有效孔径与其他光学元件的有效孔径及/或 孔径光阑之间的间隔进行调整。另外，本发明的光学元件单元的特征在于上述突出部是在成型有对应光学元件 的光学元件阵列中，在两光学元件之间沿上述基准光轴的方向延伸形成的凹凸部分。通过上述结构，能够将形成于本发明的光学元件阵列中的凹凸部分作为突出部来 利用。本发明并不限于上述各实施方式，可以根据权利要求所示的范围进行各种的变 更，适当地组合不同实施方式中记述的技术手段而得到的实施方式也包含于本发明的技术 范围之内。(工业上的利用可能性)
本发明能够适用于在由树脂等被成型物形成的晶圆的同一面上成形出多个光学元件 而得到的光学元件阵列、用于对该光学元件阵列进行成型的光学元件阵列成型模、使用成 型在该光学元件阵列中的光学元件而制造出的光学元件单元。
权利要求
1.一种光学元件阵列，在其同一面上形成有多个光学元件，上述多个光学元件中的两 相邻光学元件在基准光轴的法线方向上以相互隔开的方式形成，上述基准光轴是该两相邻 光学元件中任意一者的光轴，该光学元件阵列的特征在于在正面及背面具有平坦部，相对于上述法线方向的倾斜角度小于规定角度或该倾斜角度为0° ； 倾斜部，相对于上述法线方向的倾斜角度比上述平坦部大，在上述正面及背面的至少一方上，且在上述两相邻光学元件的光轴之间，上述平坦部 的幅宽在上述倾斜部的幅宽以下。
2.根据权利要求1所述的光学元件阵列，其特征在于对于上述倾斜部，相对于上述法线方向的倾斜角度在10°以上。
3.根据权利要求1所述的光学元件阵列，其特征在于 对于上述平坦部，相对于上述法线方向的倾斜角度小于10°。
4.根据权利要求1所述的光学元件阵列，其特征在于所形成的上述各光学元件是，PV值的不均得以了优化的光学元件。
5.根据权利要求4所述的光学元件阵列，其特征在于 上述PV值的不均在0. 5 μ m以内。
6.根据权利要求1所述的光学元件阵列，其特征在于上述两相邻光学元件之间形成有在上述基准光轴的方向上延伸的凹凸部分。
7.一种光学元件阵列成型模，以其两个对置面来夹入晶圆，使得该晶圆成型为光学元 件阵列，该光学元件阵列成型模的特征在于在上述光学元件阵列的同一面上形成有多个光学元件，上述多个光学元件中的两相邻 光学元件在基准光轴的法线方向上以相互隔开的方式形成，上述基准光轴是该两相邻光学 元件中任意一者的光轴，上述光学元件阵列在其正面及背面具有平坦部，相对于上述法线方向的倾斜角度小于规定角度或该倾斜角度为0° ； 倾斜部，相对于上述法线方向的倾斜角度比上述平坦部大，在上述正面及背面的至少一方上，且在上述两相邻光学元件的光轴之间，上述平坦部 的幅宽在上述倾斜部的幅宽以下， 上述两个对置面上具有平坦成型部，在上述晶圆上成型出位于上述两相邻光学元件的光轴之间的上述平坦部；倾斜成型部，在上述晶圆上成型出位于上述两相邻光学元件的光轴之间的上述倾斜部，在上述两个对置面的至少一方上，上述平坦成型部的幅宽在上述倾斜成型部的幅宽以下。
8.一种光学元件单元，其特征在于，通过以下加工而得到 使用多个光学元件阵列，对各光学元件阵列进行贴合，且在贴合时，在各光学元件阵列相互之间，使形成在各光学元件阵列中的每单个光学元件的光轴相互处于同一直线上；在进行了上述贴合后，将光轴相互处于同一直线上的各光学元件的组合视为一个单位 来进行分割，从而得到该光学元件单元， 其中，在上述光学元件阵列的同一面上形成有多个光学元件，上述多个光学元件中的两相邻 光学元件在基准光轴的法线方向上以相互隔开的方式形成，上述基准光轴是该两相邻光学 元件中任意一者的光轴，上述光学元件阵列在其正面及背面具有平坦部，相对于上述法线方向的倾斜角度小于规定角度或该倾斜角度为0° ； 倾斜部，相对于上述法线方向的倾斜角度比上述平坦部大，在上述正面及背面的至少一方上，且在上述两相邻光学元件的光轴之间，上述平坦部 的幅宽在上述倾斜部的幅宽以下。
9.根据权利要求8所述的光学元件单元，其特征在于在作为上述组合中一方的第1光学元件的有效孔径外周部分上，形成有突出部， 在上述第1光学元件的光轴方向上，上述第1光学元件的突出部与作为上述组合中另 一方的第2光学元件相抵接。
10.根据权利要求9所述的光学元件单元，其特征在于 还具有孔径光阑；在上述第2光学元件的有效孔径外周部分上形成有突出部；上述第2光学元件的突出部与上述孔径光阑在上述第2光学元件的光轴方向上相抵接。
11.根据权利要求8所述的光学元件单元，其特征在于 还具有孔径光阑；在至少一个上述光学元件的有效孔径外周部分上形成有突出部； 上述光学元件的突出部与上述孔径光阑在该光学元件的光轴方向上相抵接。
12.根据权利要求9所述的光学元件单元，其特征在于 上述突出部是在成型有对应光学元件的光学元件阵列中，在两光学元件之间，沿上述基准光轴的方 向延伸形成的凹凸部分。
13.根据权利要求11所述的光学元件单元，其特征在于 上述突出部是在成型有对应光学元件的光学元件阵列中，在所成型的两光学元件间，沿上述基准光 轴的方向延伸形成的凹凸部分。
全文摘要
在透镜阵列中，其正面及背面具有平坦部，相对于法线方向的倾斜角度小于规定角度，或该倾斜角度为0°；倾斜部，相对于法线方向的倾斜角度比平坦部大；在正面及背面的至少一方上，且在两相邻光学元件的光轴之间，平坦部的幅宽在倾斜部的幅宽以下。由此实现一种能够使所成型的各光学元件间的间距误差得以抑制的光学元件阵列等。
文档编号G02B3/04GK102135633SQ20111002395
公开日2011年7月27日 申请日期2011年1月21日 优先权日2010年1月22日
发明者花户宏之, 重光学道 申请人:夏普株式会社