光學元件陣列、光電轉換裝置以及圖像拾取系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及光學元件陣列、包括光學元件陣列的光電轉換裝置以及圖像拾取系統。
【背景技術】
[0002]光電轉換裝置包括諸如微透鏡陣列的光學元件陣列。日本專利特開2006-049721號公開了這樣的光電轉換裝置:其中光電轉換裝置外部(外圍)區域中的微透鏡的凸面的最大曲率大于光電轉換裝置中心區域中的微透鏡的凸面的最大曲率，從而可以有效地收集斜射入到光電轉換裝置上的光。
【發明內容】
[0003]光學元件陣列包括多個光學元件，所述多個光學元件至少包括位于同一平面的第一光學元件和第二光學元件。第一光學元件位于陣列區域的中心處，所述陣列區域是其中布置光學元件的相同平面上的區域。第二光學元件比第一光學元件距離陣列區域的中心更遠。第一光學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離第二光學元件更近并且位于穿過第一端部和陣列區域的中心的第一直線上。第一光學元件的頂點在平面上的正交投影與第一端部和第二端部的間隔相等并且位于第一直線上的第一位置處。第二光學元件在平面上的正交投影包括位于第一直線上的第三端部和位于第一直線上并且比第三端部距離陣列區域的中心更遠的第四端部。第二光學元件的頂點在平面上的正交投影位于第一直線上的第二位置。第三端部與第二位置之間的間隔小于第一端部與第一位置之間的間隔，并且也小于第四端部與第二位置之間的間隔。在第一光學元件的橫截面中，該橫截面垂直于所述平面并且包括第一直線，第一光學元件包括從第一光學元件的頂點延伸到第二端部的第一外緣。在第二光學元件的橫截面中，該橫截面垂直于所述平面并且包括第一直線，第二光學元件包括從第二光學元件的頂點延伸到第四端部的第二外緣。第二外緣的曲率半徑或第二外緣的曲率半徑的中間值大于或等于第一外緣的曲率半徑或第一外緣的曲率半徑的中間值的80%并且小于或等于第一外緣的曲率半徑或第一外緣的曲率半徑的中間值的120%。
[0004]光學元件陣列包括多個光學元件，所述多個光學元件至少包括位于同一平面上的第一光學元件和第二光學元件。第二光學元件比第一光學元件距離陣列區域的中心更遠，所述陣列區域是其中布置光學元件的相同平面上的區域。第一光學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離陣列區域的中心更遠并且位于穿過第一端部和陣列區域的中心的第一直線上。第一光學元件的頂點在所述平面上的正交投影位于第一直線上的第一位置處。第二光學元件在所述平面上的正交投影包括位于第一直線上的第三端部和位于第一直線上并且比第三端部距離陣列區域的中心更遠的第四端部。第二光學元件的頂點在所述平面上的正交投影位于第一直線上的第二位置處。第三端部與第二位置之間的間隔小于第一端部與第一位置之間的間隔，并且也小于第四端部與第二位置之間的間隔。在第一光學元件的橫截面中，該橫截面垂直于所述平面并且包括第一直線，第一光學元件包括從第一光學元件的頂點延伸到第二端部的第一外緣。在第二光學元件的橫截面中，該橫截面垂直于所述平面并且包括第一直線，第二光學元件包括從第二光學元件的頂點延伸到第四端部的第二外緣。第二外緣的曲率半徑或第二外緣的曲率半徑的中間值大于或等于第一外緣的曲率半徑的80%且小于或等于第一外緣的曲率半徑的120%，或者大于或等于第一外緣的曲率半徑的中間值的80%且小于或等于第一外緣的曲率半徑的中間值的120%。
[0005]參照附圖根據下列示例性實施例的描述，本發明的更多特征將變得明白。
【附圖說明】
[0006]圖1是用于描述第一實施例的示意性平面圖。
[0007]圖2A是用于描述根據第一實施例的光學元件陣列的形狀的圖。
[0008]圖2B是用于描述第一實施例的不意性截面圖。
[0009]圖3A是用于描述根據第一實施例的光學元件陣列的形狀的圖。
[0010]圖3B是用于描述第一實施例的不意性截面圖。
[0011]圖4A是用于描述根據第二實施例的光學元件陣列的形狀的圖。
[0012]圖4B是用于描述第二實施例的示意性截面圖。
[0013]圖5是用于描述第二實施例的示意性平面圖。
[0014]圖6A是用于描述第二實施例的曲線圖。
[0015]圖6B是用于描述第二實施例的曲線圖。
[0016]圖7A是用于描述第三實施例的不意性截面圖。
[0017]圖7B是用于描述第二實施例的不意性截面圖。
[0018]圖8A是用于描述根據第四實施例的光學元件陣列的形狀的圖。
[0019]圖SB是用于描述根據第四實施例的光學元件陣列的形狀的圖。
[0020]圖SC是用于描述根據第四實施例的光學元件陣列的形狀的圖。
[0021]圖9是用于描述根據任一實施例的光學元件的形狀的圖。
【具體實施方式】
[0022]關于日本專利特開2006-049721號中描述的微透鏡，雖然考慮了微透鏡的凸面的最大曲率，但是沒有考慮微透鏡的端部的曲率。微透鏡的端部的曲率與微透鏡的位置之間的關系也沒有考慮。
[0023]當光學元件的端部根據光學元件在光學元件陣列的陣列區域中的位置而具有不同的曲率時，有可能在陣列區域的外圍處將會降低光學元件的光收集性能。光學元件的光收集性能在陣列區域的外圍處的降低可能在光電轉換裝置中引起圖像的陰影。
[0024]因此，本公開提供光學元件陣列，采用該光學元件陣列可以抑制光學元件的光收集性能在陣列區域的外圍處的降低。
[0025]將描述根據本公開的實施例的光學元件陣列的結構。可以適當地對實施例進行修改或組合。根據本公開的光學兀件陣列可以被包括在光電轉換裝置、顯不設備、包含光電轉換裝置的圖像拾取系統或包含顯示設備的顯示系統中。
[0026]在下面的描述中，穿過某中心O的X軸方向(第一方向)、Y軸方向(第二方向)和Z軸方向(第三方向)被用作參考物(reference)。但是，參考物不限于此。例如，相對于圖1中所示的X軸方向傾斜角度Θ I的方向131可以定義為第一方向，而與方向131垂直的方向可以定義為第二方向。換句話說，從其中布置有光學元件的區域(陣列區域)的中心向該區域的外圍放射狀地延伸的任何方向可以定義為第一方向，而與第一方向垂直的方向可以定義為第二方向。在下面的描述中，假設光學兀件陣列沿著包括第一方向和第二方向的平面延伸。
[0027]第一實施例
[0028]將參照圖1、2A和2B描述根據第一實施例的光學元件陣列。圖1是示出了光學元件陣列100的示意性平面圖。該示意性平面圖示出了其中每個元件被投影到包括X軸和垂直于X軸的Y軸的平面上的投影圖像(正交投影圖像)。
[0029]光學元件陣列100包括同一平面上的多個光學元件110。光學元件110被布置在陣列區域120中。陣列區域120的正交投影具有中心(在下文中稱為中心O)。陣列區域120的中心O是其中在至少一個方向上布置光學地起作用的光學元件110的區域的中心。在這里，沒有光學地起作用的光學元件包括例如布置在光電轉換裝置的包括光學黑區、夕卜圍電路區域等的遮光區域中的光學元件。布置光學元件110使得光學元件110的正交投影圖像的中心在沿單一方向延伸的直線上。
[0030]在本實施例中，光學元件110布置在包括X軸和垂直于X軸的Y軸的平面上。更具體地，光學元件110布置在包括η列(η是自然數)和m行(m是自然數)的矩陣圖案(二維圖案)中，所述列布置在沿著X軸的方向(在下文中稱為X軸方向)上，所述行布置在沿著Y軸的方向(在下文中稱為Y軸方向)上。一個方向被定義為X軸方向(直線)。在圖1中，每個光學元件110的坐標被定義為(m，n)。在下面的描述中，光學元件111 (第一光學元件)和光學元件112 (第二光學元件)將作為示例被描述。如圖1所示，在本實施例中，光學元件111在陣列區域120的中心O處，并且在X軸方向上光學元件112與光學元件111隔開長度141。在這里，假設光學元件110的底表面被包括在上述平面中。
[0031]圖2A是用于描述光學元件111和光學元件112的沿著在X軸方向和沿Z軸的方向(在下文中稱為Z軸方向)上延伸的平面的橫截面形狀的示意圖。Z軸與X軸、Y軸都垂直。在下面的描述中，每個光學兀件在X軸方向、Y軸方向和Z軸方向上的尺寸分別定義為長度、寬度和高度。現在詳細描述光學元件111和光學元件112的形狀。在示出了光學元件的橫截面形狀的圖中，例如圖2A，橫截面形狀可稱為橫截面。
[0032]光學元件111具有半球形狀，并且在沿X軸方向和Z軸方向延伸的平面中在Z軸上有頂點。參照圖2A,在光學兀件111的橫截面211中，光學兀件111包括布置在第一方向上的第一端部201和第二端部202。每個端部既可以是點也可以是線。在下面的描述中，端部是布置在第一方向(直線)上的點。如橫截面211中所示，光學元件111具有在Z = O的位置處沿著X軸延伸的底表面243。光學元件111的第一端部201在與X軸方向相反的方向上與中心O隔開，并且光學元件111的第二端部202在X軸方向上與中心O隔開。在X軸方向上第一端部201和第二端部202之間的長度為長度220。第一端部201和第二端部202之間的長度可以是光學元件111在X軸方向上的最大長度。在這里，兩個位置之間的長度可意指間隔或距離。
[0033]如圖2A所示，在正交投影圖像中光學元件111具有位于X軸方向上的第一位置207處的第一頂點205。光學元件111相對于底表面243的穿過頂點205的法線具有旋轉對稱的形狀。在這里，頂點是光學元件的最高部分。光學元件可以具有平坦的頂表面。在這種情況中，平坦表面上的任一點的高度可以定義為頂點的高度。同樣在下面的描述中，頂點具有相同的意思。第一頂點205位于在Z軸方向上與底表面243隔開長度230的位置。換句話說，光學元件111的高度是長度230。另外，在正交投影圖像中，第一位置207和第一端部201之間的長度等于第一位置207和第二端部202之間的長度。當假設光學元件111被設在作為具有長度220的矩形區域