攝像裝置及其製造方法與流程

2023-05-11 07:06:46

本發明涉及一種攝像裝置及其製造方法。

背景技術：
以往，公知有在將棒狀的稜鏡粘接於製造在矽片上的多個半導體元件，之後通過切斷一體形成的矽片、半導體元件及稜鏡來製造多個光學頭的方法。專利文獻：日本特開昭63－127444號公報但是，在具有如所粘接的稜鏡像三角稜鏡那樣使光從與攝像元件的光軸交叉的方向入射、並利用反射面使入射的光反射而入射到攝像元件的稜鏡的攝像裝置的情況下，由於反射面相對於攝像元件傾斜配置，因此通過吸附切斷後的形成單片的攝像裝置進行的處理較困難。

技術實現要素：
本發明是鑑於上述情況而做成的，其目的在於提供一種能夠容易地進行製造、並且即使在形成單片的狀態下也能夠容易地進行吸附及處理的攝像裝置及其製造方法。為了達到上述目的，本發明提供以下技術方案。本發明的第1技術方案是一種攝像裝置，包括：攝像元件；稜鏡，其固定於該攝像元件，包括使光從與該攝像元件的光軸交叉的方向入射的入射面、與上述攝像元件的攝像面大致平行的出射面以及使入射到上述入射面的光向沿著上述攝像元件的光軸的方向偏向的反射面；以及罩構件，其固定在覆蓋該稜鏡的上述反射面的位置，具有與上述攝像面大致平行的外表面。根據本發明的上述第1技術方案，若使光從與攝像元件的光軸交叉的方向入射到稜鏡的入射面，則入射的光藉助於稜鏡的反射面向沿著攝像元件的光軸的方向偏向並從與攝像元件的攝像面大致平行的出射面出射而被攝像元件拍攝。即，稜鏡的反射面相對於攝像元件的光軸傾斜配置，但罩構件固定在覆蓋反射面的位置，因此通過吸附與攝像面大致平行的罩構件的外表面，能夠容易地處理形成單片的攝像裝置。在上述第1技術方案的基礎上，也可以是，上述攝像元件的上述入射面側的端面配置在比上述入射面突出的位置。通過如此設置，在為了實現形成單片而切斷時，能夠防止切斷攝像元件的刃具等劃傷稜鏡的入射面、形成單片後其他物體接觸入射面所造成的入射面的損傷，能夠抑制由入射面的劃傷、損傷部引起的光的散射，能夠獲得清晰的圖像。另外，在上述第1技術方案的基礎上，也可以是，上述罩構件的上述入射面側的端面配置在比上述入射面突出的位置。通過如此設置，在為了實現形成單片而切斷時，能夠防止切斷罩構件的刃具等劃傷稜鏡的入射面、形成單片後其他物體接觸入射面所造成的入射面的損傷，能夠抑制由入射面的劃傷、損傷部引起的光的散射，能夠獲取清晰的圖像。另外，在上述第1技術方案的基礎上，也可以是，上述稜鏡具有多個反射面，上述罩構件固定在覆蓋上述反射面的至少一個反射面的位置。通過如此設置，不僅是具有三角稜鏡的攝像裝置，即使在具有多面體稜鏡或組合多個構件而反射多次的稜鏡部組的攝像裝置中，也能夠容易地處理形成單片的攝像裝置。另外，本發明的第2技術方案是一種攝像裝置，其是跨越形成在矽片上的多個攝像元件固定稜鏡、並在固定了罩構件之後將含有上述矽片的上述攝像元件、上述稜鏡及上述罩構件一體地切斷並形成單片而成，該稜鏡包括使光從與該攝像元件的光軸交叉的方向入射的入射面、與上述攝像元件的攝像面大致平行的出射面以及使入射到上述入射面的光向沿著上述攝像元件的光軸的方向偏向的反射面，該罩構件包括與上述反射面緊密接觸並覆蓋該反射面的覆蓋面和與上述攝像面大致平行的外表面。根據本發明的上述第2技術方案，通過以跨越形成在矽片上的多個攝像元件方式固定稜鏡，在以利用覆蓋面覆蓋該稜鏡的反射面的方式固定了罩構件之後將含有矽片的攝像元件、稜鏡及罩構件一體地切斷並形成單片，從而能夠提供一種雖具有相對於攝像元件的光軸傾斜的反射面、但藉助覆蓋該反射面的罩構件而具有與攝像面大致平行的外表面、且通過吸附該外表面使處理容易的攝像裝置。上述第2技術方案中，也可以是，在上述稜鏡的入射面或出射面的任一者上配置有對這些面的周緣進行遮光的遮光構件。通過如此設置，能夠利用配置在周緣的遮光構件防止漫射光向攝像元件入射，能夠獲得清晰的圖像。另外，在上述第2技術方案中，也可以是，在上述攝像元件的攝像面附近設有透鏡，在上述攝像元件與上述稜鏡的出射面之間，根據上述遮光構件的厚度設有空氣層。通過如此設置，從稜鏡的出射面出射的光被設置在攝像面附近的透鏡聚光並向攝像面上的像素入射。在該情況下，能夠利用遮光構件抑制漫射光向攝像元件入射，並且能夠藉助根據遮光構件的厚度形成的空氣層高效地進行藉助於透鏡的折射。另外，本發明的第3技術方案是一種攝像裝置的製造方法，該攝像裝置的製造方法包括以下步驟：跨越形成在矽片上的多個攝像元件固定稜鏡的步驟，該稜鏡包括使光從與該攝像元件的光軸交叉的方向入射的入射面、與上述攝像元件的攝像面大致平行的出射面以及使入射到上述入射面的光向沿著上述攝像元件的光軸的方向偏向的反射面；固定罩構件的步驟，該罩構件包括與上述反射面緊密接觸並覆蓋該反射面的覆蓋面和與上述攝像面大致平行的外表面；以及將含有矽片的攝像元件、稜鏡及具有與上述攝像面大致平行的外表面的罩構件一體地切斷並形成單片的步驟。根據本發明的上述第3技術方案，由於以跨越形成在矽片上的多個攝像元件的方式固定稜鏡，因此能夠縮短稜鏡的定位作業，能夠提高製造效率。而且，通過在以利用覆蓋面覆蓋該稜鏡的反射面的方式固定了罩構件之後將含有矽片的攝像元件、稜鏡及罩構件一體地切斷並形成單片，從而能夠一次製造多個雖具有相對於攝像元件的光軸傾斜的反射面、但藉助覆蓋該反射面的罩構件而具有與攝像面大致平行的外表面、且通過吸附該外表面使處理容易的攝像裝置。上述第3技術方案的基礎上，也可以是，在上述罩構件上設置兩個以上抵接部，該抵接部與上述攝像元件的表面相抵接，或與平行於該表面的平面相抵接，在固定上述罩構件的步驟中，在使上述抵接部與上述攝像元件的表面相抵接或與平行於該表面的平面相抵接之後，使上述抵接部沿著上述攝像元件的表面或與該表面平行的平面移動，使上述覆蓋面與上述反射面緊密接觸。通過如此設置，在利用與攝像元件的表面相抵接或和平行於表面的平面相抵接的抵接部固定了罩構件相對於攝像元件的距離的狀態下，使抵接部沿著攝像元件的表面或與該表面平行的平面移動，從而能夠使罩構件的覆蓋面與稜鏡的反射面可靠地緊密接觸。由此，能夠將罩構件簡單地以定位狀態固定於稜鏡。另外，在上述第3技術方案的基礎上，也可以是，該攝像裝置的製造方法包括製造稜鏡構件的步驟，該稜鏡構件由多個上述稜鏡以上述入射面彼此隔開平行間隔地配置、並且上述出射面配置在同一平面上的方式一體化而成，在固定上述稜鏡的步驟中固定上述稜鏡構件。通過如此設置，只要將稜鏡構件固定於形成在矽片上的攝像元件，就能夠一次對多個稜鏡進行定位及固定，能夠提高製造效率。另外，在上述第3技術方案的基礎上，也可以是，該攝像裝置的製造方法包括製造具有與上述稜鏡構件大致相同形狀的罩構件的步驟，在固定上述罩構件的步驟中，以相對於上述稜鏡構件的各個入射面在與上述罩構件之間形成有間隙的方式將該罩構件的覆蓋面固定於上述稜鏡構件的反射面。通過如此設置，只要使罩構件反轉並與稜鏡構件重疊，就能夠利用覆蓋面覆蓋所有的反射面，能夠進一步提高製造效率。在該情況下，由於以相對於稜鏡構件的各個入射面在與罩構件之間形成有間隙的方式進行固定，因此在切斷罩構件、稜鏡構件、含有攝像元件的矽片時，通過在間隙的位置進行切斷，能夠不使刃具接觸稜鏡構件的入射面地使攝像裝置形成單片。另外，在上述第3技術方案的基礎上，也可以是，在製造上述稜鏡構件的步驟中，利用向上述反射面和入射面所成的角的中間方向移動並分割的成形模具進行注射模塑成形。通過如此設置，能夠將反射面和入射面的相對角度作為成形模具的開模斜度進行利用，能夠簡單地製造稜鏡構件。根據本發明，起到能夠簡單地進行製造、並且即使在形成單片的狀態下也能夠容易地進行吸附並處理這樣的效果。附圖說明圖1是表示本發明的一實施方式的攝像裝置的側視圖。圖2是表示圖1的攝像裝置的立體圖。圖3是表示在圖1的攝像裝置的製造過程中跨越形成在矽片上的多個攝像元件配置的三角稜鏡的俯視圖。圖4是圖3的攝像元件、三角稜鏡及罩構件的側視圖。圖5是表示圖3的攝像元件、三角稜鏡及罩構件的第1變形例的側視圖。圖6A是圖3的攝像元件、三角稜鏡及罩構件的第2變形例，是表示使抵接部抵接後的狀態的側視圖。圖6B是圖3的攝像元件、三角稜鏡及罩構件的第2變形例，是表示使反射面與覆蓋面緊密接觸後的狀態的側視圖。圖7是表示圖3的攝像元件、三角稜鏡及罩構件的第3變形例的側視圖。圖8A是圖3的攝像元件、三角稜鏡及罩構件的第4變形例，是表示在入射面上具有遮光構件的側視圖的圖。圖8B是圖3的攝像元件、三角稜鏡及罩構件的第4變形例，是表示遮光構件的主視圖的圖。圖9是圖3的攝像元件、三角稜鏡及罩構件的第5變形例，是在出射面上具有遮光構件的側視圖。圖10是圖3的攝像元件、三角稜鏡及罩構件的第6變形例，是在出射面附近具有遮光構件的側視圖。圖11是圖3的攝像元件、三角稜鏡及罩構件的第7變形例，是在出射面與攝像元件之間利用遮光構件形成了空氣層的側視圖。圖12是表示具有多個圖4的三角稜鏡的稜鏡構件的成形模具的一例的縱剖視圖。圖13是表示圖1的稜鏡的第1變形例的側視圖。圖14是表示圖1的稜鏡的第2變形例的側視圖。圖15是表示圖1的稜鏡的第3變形例的側視圖。圖16是表示圖1的稜鏡的第4變形例的側視圖。具體實施方式以下，參照附圖說明本發明的一實施方式的攝像裝置1及其製造方法。如圖1和圖2所示，本實施方式的攝像裝置1包括平板狀的攝像元件2、固定在該攝像元件2的表面的三角稜鏡3以及以覆蓋該三角稜鏡3的方式固定的罩構件4。在圖中，附圖標記5是覆蓋攝像元件2的攝像面2a並構成攝像元件2的一部分的透明的玻璃蓋片。攝像元件2藉助半導體製造技術製造在矽片上，且具有供光入射的攝像面2a，並且通過將入射到該攝像面2a的光轉換為電信號而形成圖像。三角稜鏡3包括彼此正交的入射面3a和出射面3b、以及相對於該入射面3a和出射面3b形成45°的角度的反射面3c，三角稜鏡3在將出射面3b與攝像元件2的攝像面2a大致平行地配置的狀態下固定於攝像元件2。由此，來自與攝像面2a大致平行的方向的光相對於入射面3a垂直入射，利用反射面3c偏向90°，從出射面3b向與該出射面3b垂直的方向出射。由於出射面3b與攝像面2a大致平行地配置，因此從出射面3b出射的光從沿著攝像元件2的光軸A的方向入射到攝像面2a。在此，攝像元件2的光軸A是與攝像面垂直並穿過攝像元件的攝像區域的大致中央部的線。另外，三角稜鏡3的入射面3a配置在比攝像元件2的一端面2c後讓的位置。罩構件4是具有比三角稜鏡3略大的大小和大致同等的橫截面形狀的三稜柱狀的構件，包括相互正交的兩個外表面4a、4b和相對於這些外表面以大致45°的角度傾斜的覆蓋面4c。而且，罩構件4以使該覆蓋面4c與三角稜鏡3的反射面3c緊密接觸的方式利用粘接劑固定於三角稜鏡3。罩構件4由折射率與三角稜鏡3的折射率大不相同的材質構成，由此，入射到三角稜鏡3內的光不會從反射面3c向罩構件4側出射，而是在被反射面3c全部反射之後朝向攝像元件2而從出射面3b出射。另外，罩構件4的一端4d配置在比三角稜鏡3的入射面3a突出的位置。以下說明如此構成的本實施方式的攝像裝置1的製造方法。在製造本實施方式的攝像裝置1的過程中，如圖3所示，首先，在矽片2b上利用半導體製造技術製造具有縱橫排列的多個攝像面2a的攝像元件2。接著，準備多個跨越在矽片2b上沿一個方向排列的許多攝像元件2那樣的長度的棒狀的三角稜鏡3。另外，準備與三角稜鏡3相同數量的與三角稜鏡3相同長度的罩構件4。然後，以三角稜鏡3的反射面3c被罩構件4的覆蓋面4c覆蓋的方式粘接反射面3c與覆蓋面4c。由此，製造出多個四稜柱狀的光學構件6。接著，如圖3和圖4所示，將所製造的四稜柱狀的光學構件6以使三角稜鏡3的出射面3b與攝像元件2的攝像面2a側的表面大致平行的方式粘接於攝像元件2。此時，如圖3所示，各個光學構件6以跨越許多攝像元件2的方式配置，並且以相互隔開間隔地平行排列的方式粘接。最後，以使多個攝像裝置1彼此分離的方式切斷光學構件6和含有矽片2b的攝像元件2。在圖3和圖4中，劃線B表示切斷線。由此，製造出如圖1和圖2所示形成單片後的攝像裝置1。在切斷時，光學構件6在跨越相鄰的攝像元件2的部分以棒狀的三角稜鏡3和罩構件4在長度方向上被分割為多個的方式被切斷，以刃具不接觸其他部分的方式進行切斷。根據如此構成的本實施方式的攝像裝置1，利用反射面3c使從與攝像元件2的攝像面2a大致平行的方向入射的光偏向90°，能夠利用攝像元件2進行攝影。在該情況下，攝像裝置1雖具有相對於攝像面2a傾斜配置的反射面3c，但以覆蓋該反射面3c的方式粘接的罩構件4具有與攝像面2a大致平行的外表面4a，因此在處理形成單片的攝像裝置1時，具有並非通過吸附傾斜的反射面3c而是通過吸附罩構件4的外表面4a而能夠容易地進行處理這樣的優點。另外，由於在處理時只要對罩構件4進行吸附等即可，因此也具有不接觸三角稜鏡3、攝像元件2即可完成從而能夠防止這些部件損傷這樣的優點。另外，由於攝像元件2的一端面2c和罩構件4的一端以比三角稜鏡3的入射面3a突出的方式配置，因此形成單片狀態的攝像裝置1即使配置為入射面3a朝下，也被比入射面3a突出配置的攝像元件2的一端面2c和罩構件4的一端4d保護以使得入射面3a不接觸外部的物體，能夠防止入射面3a劃傷。另外，根據本實施方式的攝像裝置1的製造方法，在以跨越形成在矽片2b上的許多攝像元件2的方式粘接了光學構件6之後，切斷含有矽片2b的攝像元件2和光學構件6，因此能夠將光學構件6一次定位於多個攝像元件2並縮短製造時間，能夠高效地製造多個攝像裝置1。在該情況下，在切斷時，光學構件6僅以沿長度方向分割的方式進行切斷，刃具未接觸三角稜鏡3的入射面3a，因此能夠防止入射面3a劃傷。另外，在本實施方式中，以跨越矽片2b上的個多攝像元件2的方式對粘接有三角稜鏡3與罩構件4而得到的四稜柱狀的光學構件6進行粘接，但是取代此，也可以將棒狀的三角稜鏡3最先粘接於攝像元件2，再在各個三角稜鏡3的反射面3c上分別粘接罩構件4。另外，在本實施方式中，以跨越多個攝像元件2的方式對攝像元件2的每一列單獨地粘接多個棒狀的三角稜鏡3，但是取代此，也可以如圖5所示那樣製造使多個棒狀的三角稜鏡3一體化而成的稜鏡構件3A，將以跨越所有的攝像元件2的方式粘接該稜鏡構件3A。通過如此設置，能夠一次完成三角稜鏡3的定位作業，能夠進一步提高製造效率。在該情況下，作為稜鏡構件3A，如圖5所示，能夠採用各個三角稜鏡3的入射面3a相互平行地配置、出射面3b配置在同一平面上那樣的形狀的稜鏡構件。另外，在該情況下，作為罩構件4，也如圖5所示，優選的是製造具有與稜鏡構件3A大致相同的形狀的罩構件。通過如此設置，只要使罩構件4A反轉並與稜鏡構件3A重疊，就能夠利用罩構件4A的覆蓋面4c覆蓋稜鏡構件3A所具有的所有的三角稜鏡3的反射面3c，能夠進一步提高製造效率。而且，在該情況下，優選的是，稜鏡構件3A和罩構件4A製造為在使反射面3c與覆蓋面4c緊密接觸時以罩構件4A未接觸各個入射面3a的方式形成有間隙C那樣的形狀。通過如此設置，在使攝像裝置1形成單片時，通過在間隙的位置切斷稜鏡構件3A和罩構件4A，能夠使刃具不接觸入射面3a地完成切斷，能夠防止入射面3a劃傷。而且，能夠簡易地製造攝像元件2的一端面2c和罩構件4的一端4d相對於入射面3a突出的攝像裝置1。另外，如圖6A、圖6B所示，在罩構件4A上，也可以設置兩個以上的同與攝像元件2的表面平行的稜鏡構件3A的表面相抵接的抵接部4e。通過如此設置，在將罩構件4A粘接於稜鏡構件3A時，首先，如圖6A所示，使抵接部4e抵接於稜鏡構件3A的表面，進行與入射面3a平行的方向的罩構件4A和稜鏡構件3A之間的定位，接著，如圖6B所示，通過在使抵接部4e抵接於稜鏡構件3A的表面的狀態下使罩構件4A與稜鏡構件3A沿與入射面3a正交的方向相對移動，能夠以使反射面3c與覆蓋面4c緊密接觸的方式簡易且高精度地對罩構件4A與稜鏡構件3A進行定位。另外，如圖7所示，也可以在稜鏡構件3A和罩構件4A兩者上設置在使反射面3c與覆蓋面4c緊密接觸的位置緊密接觸的傾斜面3d、4f。作為傾斜面3d、4f，只要在稜鏡構件3A中向與反射面3c相反的方向、在罩構件4A中向與覆蓋面4c相反的方向傾斜即可。如圖7所示，也可以是在稜鏡構件3A上還具有向與反射面3c相同的方向傾斜的傾斜面3e、4g。另外，在本實施方式的攝像裝置1中，也可以在三角稜鏡3的入射面3a或出射面3b的任一者具有對周緣部分進行遮光的遮光構件7。由此，能夠抑制向攝像元件2的攝像面2a入射的漫射光，能夠獲取抑制了雜光後的清晰的圖像。作為遮光構件7，如圖8A所示那樣粘接於棒狀的稜鏡構件3A的各個入射面3a，也可以如圖8B所示那樣通過粘接具有與多個攝像元件2對應的多個通孔7a的平板狀的構件而得到。另外，如圖9所示，也可以通過雙色成形或嵌入成形形成於稜鏡構件3A的出射面3b側。另外，如圖10所示，遮光構件7也可以通過與粘接於攝像元件2的表面和稜鏡構件3A的出射面3b之間的平板狀的透明構件5一體成形來進行設置。在任意情況下，通過連同遮光構件7一起切斷，均能夠製造分別具有對周緣部分進行遮光的遮光構件7的攝像裝置1。而且，如圖11所示，也可以利用具有恆定厚度的遮光構件在攝像元件的表面與稜鏡構件的出射面之間形成空氣層D。在該攝像元件的表面上配置有透鏡，透鏡與攝像面的像素對應配置。在像粘接這種結構的攝像元件與稜鏡構件這樣的情況下，能夠利用空氣層D提高透鏡的聚光效果。透鏡的折射作用較大地受到光線入射前後的介質的折射率差的影響。通過在透鏡的入射側設置空氣層D，能夠增大折射率差，能夠增大透鏡的折射作用，能夠增大透鏡的聚光效果。另外，在三角稜鏡3的入射面3a側配置遮光構件7的情況下的切斷部位既可以是設置在遮光構件7與罩構件4之間的間隙C的位置，也可以在遮光構件7的厚度方向的中途位置進行切斷。即使在任意位置進行切斷，都可在不用刃具劃傷三角稜鏡3的入射面3a的前提下完成切斷。另外，如圖12所示，優選的是，一體具有多個棒狀的三角稜鏡3的稜鏡構件3A利用向稜鏡構件3A的入射面3a和反射面3c所成的角的中間方向E移動並分割的成形模具8A、8B注射模塑出射成形而成。通過如此設置，能夠將入射面3a與反射面3c的相對角度作為開模斜度進行利用，能夠不劃傷入射面3a和反射面3c地進行脫模。另外，在本實施方式中，作為粘接於攝像元件2的稜鏡3，例示了具有直角等腰三角形的橫截面的三角稜鏡3，但是取代此，也可以如圖13和圖14所示那樣採用具有除直角三角形以外的三角形橫截面的三角稜鏡9，如圖15所示那樣採用組合兩個以上的三角形稜鏡10a、10b而成的稜鏡10，如圖16所示那樣採用具有四邊形以上的多邊形截面的多面體稜鏡11。另外，在本實施方式中，罩構件4與三角稜鏡3由折射率大不相同的材質構成，但是在使用折射率大不相同的材質較困難的情況下，也可以在反射面上施加以鋁、銀等為材質的反射膜。附圖標記說明A光軸；D空氣層；1攝像裝置；2攝像元件；2a攝像面；2b矽片；2c端面；3、9、10a、10b三角稜鏡（稜鏡）；3A稜鏡構件（稜鏡）；3a入射面；3b出射面；3c反射面；4罩構件；4A罩構件；4a外表面；4c覆蓋面；4d端部；4e抵接部；7遮光構件；8A、8B成形模具；10稜鏡；11多面體稜鏡（稜鏡）。