TWI707483B - 發射可變強度分布的光線的光電模組 - Google Patents

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Abstract

一種光電模組(1)包含：一第一基材構件(P)；一第二基材構件(O)；一第一間隔件構件(S)，其被包含在該第一基材構件內或被包含在該第二基材構件內或和該第一及第二基材構件不同且被設置在它們之間，該第一間隔件構件包含至少一開口(4)；一光發射元件(E)，其被設置在該第一基材構件上；一第一被動式光學構件(8)；該第一及第二基材構件的至少一者包含一或多個光可穿透的透明部分(t)，該第一被動式光學構件(8)被包含在該一或多個透明部分中或和該一或多個透明部分不同，及其中第一被動式光學構件具有可調整的光學特性。此等模組(1)可高精密度地大量製造且可被使用在光學相機中，例如作為閃光燈。

Description

發射可變強度分布的光線的光電模組
本發明係有關於光學器件(optics)的領域及更具體地係關於微型光學器件的領域。本發明係關於光電模組及其製造方法及關於包含此模組的應用器件及裝置，尤其是其中該模組包含一光發射器。本發明係關於諸申請專利範圍的開頭句子所述的方法及設備。
[名詞定義]
“主動式光學構件”：一種光感測器或光發射構件。例如，光二極體、影像感測器、LED、OLED、雷射晶片。一主動式光學構件可如一裸晶粒(bare die)般呈現或以一封裝體形式(如，一封裝構件)呈現。
“被動式光學構件”：一種藉由折射及/或繞射及/或(內部及/或外部)反射來將光線轉向的光學構件，譬如一鏡片、一稜鏡、一鏡子、或一光學系統，其中一光學系統是此等光學構件的集合，其亦可能包含像是光圈光闌、影像螢幕、固持件的機械元件。在“被動式光學構件”中的“被動式(passive)”一詞並未排除其具有電操作的或電致 動的部件的可能性。
“光電模組”：一種構件，其包含至少一主動式及至少一被動式光學構件。
“複製”：一種技術，一給定的結構或其負形(negative)可藉由此技術被複製。例如，蝕刻、壓花、銘印、澆鑄、模製。
“晶圓”：一種實質圓盤或板片式形狀的物件，其在一個方向(z方向或垂直方向)上的延伸相對於其在另兩個方向(x及y方向或側向)上的延伸小很多。通常，在一(非空白的)晶圓上，多個相類似的結構或物件被配置或設置於其中，典型地在一矩形的格點上。一晶圓可具有開口或孔，且晶圓甚至在其側向的區域的一預定的部分沒有材料。一晶圓可具有任何側向形狀，其中圓的形狀及矩形是極常見的形狀。雖然在許多情境中，一晶圓被理解為主要是用半導體材料製成的，但在本專利申請案中，並不侷限於此。因此，一晶圓可以主要是由例如半導體材料、聚合物材料、包含金屬與聚合物或聚合物與玻璃材料的複合材料所製成。詳言之，可硬化的材料(譬如，可熱硬化或UV硬化的聚合物)都是本發明感興趣的晶圓材料。
“側向”：參見“晶圓”。
“垂直”：參見“晶圓”。
“光”：最一般性地是電磁輻射；較具體地是電磁光譜的紅外線、可見光或紫外線部分的電磁輻射。
本發明的目的是要創造出新穎且有用的光電模組及製造此光電模組的方法以及包含此光電模組的應用器具及裝置、製造此等裝置的方法及此等光電模組的各式用途。
本發明的另一目的是要提供特別小型的光電模組。
本發明的另一目的是要提供特別多功能的光電模組。
本發明的另一目的是要提供特別適合大量製造的光電模組。
本發明的另一目的是要提供先進的閃光模組。
其它的目的將從下面的描述及實施例中浮現。
這些目的中的至少一個目的係藉由本案申請專利範圍所請的設備及方法而被至少部分地被達成。
該光電模組包含：一第一基材構件；一第二基材構件；一第一間隔件構件，其被包含在該第一基材構件內或被包含在該第二基材構件內或和該第一及第二基材構件不同且被設置在它們之間，該第一間隔件構件包含至少一開口； 一光發射元件，其被設置在該第一基材構件上；一第一被動式光學構件；該第一及第二基材構件的至少一者包含一或多個光可穿透的透明部分，該第一被動式光學構件被包含在該一或多個透明部分中或和該一或多個透明部分不同，及其中第一被動式光學構件具有可調整的光學特性。
此一模組尤其可以是一用來發出具有可變強度分布的光線的模組。更具體地，該模組發出的光的強度分布(例如，在一立體角(solid angle)內的強度分布)可藉由調整該第一被動式光學構件的可調整的光學特性來加以調整。例如，藉由選擇性地影響該第一被動式光學構件的一些部分，該等強度分布的對應區域內(譬如，從該模組發出的光被射入的立體角部分)的強度可被減弱，或藉由調整該第一被動式光學構件，用以選擇性地將一部分入射到該第一被動式光學構件的光重新導向，在該等強度分布的區域內(譬如，從該模組的發出的光被射入的立體角部分)的強度可被減弱或被增強(強化)。
該等可調整的光學特性通常是指可被重複地調整的光學特性。
該等可調整的光學特性可以是(或可包含)可被選擇性地橫跨該第一被動式光學構件的一作用表面地改變的透射率、吸收係數或反射率。或者，它可以是(或可包含)一表面之可被選擇性地改變的折射特性及/或形狀。
光可撞擊於其上用以被該被動式光學構件(可調整地)影響的表面及光在已被該被動式光學構件(可調整地)影響之後離開該第一被動式光學構件的表面這兩個表面的一者或兩者可被稱為作用表面。
該一或多個透明部分通常被設置來讓起源於該光發射元件的光能夠離開該模組。光(通常是起源於該光發射元件的光)可從該模組內部經由該一或多個透明部分的任一透明部分傳播至模組外部。
該光發射元件是一用來發射光的主動式光學構件。該被發出的光可以是(可見的)白光，其在該模組被使用於照相的閃光應用時很有用。但它亦可以是紅外光，如果該模組被用於產生一景象(scene)的(不可見的)圖案(pattern)的話，例如當需要實施距離測量的時候，則被應用於一景象的此一圖案被分析以估算出介於該模組和該景象的不同部分之間的距離。
如果該第一間隔件構件被包含在該第一基材構件內的話，則它通常是位在該第一基材構件面向該第二基材構件的一側。
如果該第一間隔件構件被包含在該第二基材構件內的話，則它通常是位在該第二基材構件面向該第一基材構件的一側。
該光發射元件通常被設置在該第一基材構件面向該第二基材構件的表面上。
通常，該光發射元件被電連接至該第一基材 構件。而且，該光發射元件透過該第一基材構件被電連接至該模組的外部。藉此，可從該模組外部對該光發射元件提供電能。
該第一被動式光學構件被設置在該第一基材構件(例如，設於其上或其內)，但另外地，該第一被動式光學構件亦可被設置在該第二基材構件(例如，設於其上或其內)。
在一實施例中，該模組包含一第二被動式光學構件，尤其是其中該第二被動式光學構件是一鏡片或鏡片元件。該第二被動式光學構件可以是一繞射性及/或一折射性被動式光學構件。該第二被動式光學構件可以是一透明的光學結構，譬如一鏡片或稜鏡，但它亦可以是一反射元件，譬如一平面的或曲面的(如，拋物面的)面鏡。更複雜的或被光學地改良的光學元件可用此方式來達成。
在一參考前面提到的實施例的實施例中，該第二被動式光學構件是：至少實質地用被硬化的可硬化材料來製造及使用複製處理來獲得，這兩種中的至少一者。尤其是，浮凸壓印可被用來製造該第二被動式光學構件。如果該等基材構件的一者和該第二被動式光學構件在同一處理中被製造的話，則會是特別有效率。在此特殊的情形中，該各別的基材構件亦是至少實質地用被硬化的可硬化材料來製造及/或使用複製處理來獲得。
在此可和前面提到的實施例結合的實施例中，該光發射元件、該一或多個透明部分及該第一被動式 光學構件被相互地設置使得從該光發射元件發出的光可沿著一將該光發射元件、該第一被動式光學構件及該一或多個透明部分互連的光路徑傳播，並經由該一或多個透明部分離開該模組。(應指出的是，該第一被動式光學構件可被包含在一透明部分內。)
如果有該第二被動式光學構件的話，則它通常被設置在該光路徑上，尤其是沿著介於該光發射元件和該第一被動式光學構件之間的該光路徑上，但它亦可被設置成沿著介於該第一被動式光學構件和該一或多個透明部分之間的該光路徑上(其它可被包含在後者內)。該光路徑尤其可被設置在該模組內。
在一可和一或多個前面提到的實施例結合的實施例中，該第一被動式光學構件被建造及建構成能夠允許藉由調整該等可調整的光學特性來調整起源於該光發射元件的光離開該模組的強度分布。因此，如果光被該光發射器發射的話，則該光在和該第一被動式光學構件交互作用之後及在離開該模組之後(通常是經由一或多個該等透明部分)所具有的強度分布可藉由調整該第一被動式光學構件的該等可調整的光學特性來加以調整(或選擇)。
已經離開該模組的光的強度分布可以例如是一可在一屏幕(譬如，白紙或銀屏或偵測器屏幕)上偵測到的光強度分布，離開該模組的光即撞擊在該屏幕上。
在一可能的應用中，該等可調整的光學特性可以被用來達成一被該起源於該發光元件之經由該一或多 個透明部分離開該模組的光所照射之可調整的角度範圍(寬度及/或角度位置可調整)，例如一立體角(solid angle)(其被該起源於該發光元件之經由該一或多個透明部分離開該模組的光所照射且具有該光的最大強度的至少5%的強度)可藉由適當地調整該第一被動式光學構件來加以調整。
在另一可能的應用中，該等可調整的光學特性可被用來達成該起源於該發光元件之經由該一或多個透明部分離開該模組的光的一可調整的主要發射方向及/或一可調整的中心發射方向。這對於在照相的閃光或照明應用上很有用，或在靜態照相或攝影或視訊拍攝中的照明應用很有用。此外，它對於用來將一或多個光束掃過一景象亦很有用，例如在一景象上產生照明圖，其在照相上很有用。
“主要發射方向”一詞係被理解為，最大光線強度被發射的方向。“中心發射方向”一詞係被理解為一方向性發射特徵的加權式平均值所得到的平均方向。
在一可能的應用中，該等可調整的光學特性可被用來發射一形成一光圖案的光，更具體地，用來發射一具有代表光圖案的強度分布的光。因而可產生一描述一圖案的照明或用一光圖案照明一景象。一光圖案應被理解為具有數個(至少兩個)強度的起和落(rises and drops)(其通常被視為很陡的起或落)或具有數個(至少兩個)光強度高峰(其通常被視為很尖的高峰)，更具 體地，吾人可界定的是，一光圖案的一光強度分布沿著一穿過該強度分布的直線具有一沿著該直線的強度輪廓，其顯示至少兩個被一局部最小值分開的局部最大值，其中在該局部最小值的強度至多為該等局部最大值的任一者的強度的10%(或至多為5%)。配合該被描述的模組，吾人可說的是，在一平行於由該第一基材構件所界定的平面(x-y平面，側平面)的平面中有一直的線，及用於該起源於該發光元件之經由該一或多個透明部分離開該模組的光的一沿著該直的線的強度分布具有至少兩個被一局部最小值分隔開之局部最大值，該局部最小值的強度至多為該等局部最大值的任一者的強度的10%(或至多為5%)。該等光圖案通常包含在該光強度分布中的重複性形狀，譬如數個至少大致上強度相等的線或拼塊(patch)，其中這些形狀通常重複至少兩次、至少三次或甚至至少四次。典型地，線圖案包含數個直的線，尤其是交叉線、或強度大致相同的多邊形，典型地被均勻地分布在該光強度分布中，例如一棋盤上的方塊。
在一可和一或多個前面提到的實施例結合的實施例中，該第一被動式光學構件包含用於調整該等可調整的光學特性的儲備物(provision)。
在一可和一或多個前面提到的實施例結合的實施例中，該等可調整的光學特性可藉由施加一訊號，尤其是一電子訊號(譬如，一電壓)，至該第一被動式光學構件來加以調整。
在一可和一或多個前面提到的實施例結合的實施例中，該第一被動式光學構件包含一控制輸入，其中該等可調整的光學特性可藉由施加一電子訊號至該控制輸入來加以調整。該電子訊號可以例如是一電壓。
在一可和一或多個前面提到的實施例結合的實施例中，該第一被動式光學構件被電連接至該第一基材構件。如果該第一被動式光學構件具有一如上所述的控制輸入的話，則此控制輸入可被電連接至該第一基材構件。
在一可和一或多個前面提到的實施例結合的實施例中，該第一被動式光學構件包含一致動器。該等可調整的光學特性可透過該致動器來調整。
尤其是，該致動器是可電操作的。
致動器可以例如是電極、壓電(piezo-electric)元件、微機械驅動器、梳狀致動器。
在一可和一或多個前面提到的實施例結合的實施例中，該第一被動式光學構件是一反射性被動式光學構件和一透射性被動式光學構件的至少一者。面鏡狀的第一被動式光學構件是反射性被動式光學構件，例如可變形的面鏡或微型面鏡陣列或具有可調整的繞射常數之繞射光柵。透射性被動式光學構件通常是透明的(或至少包含一透明的區域或部分)，例如，可變形的鏡片(液體或固體)，可調整的色蔭(shade)。
尤其是，吾人可說的是，起源於該光發射元件並經由該一或多個透明部分離開該模組的光： 在該第一被動式光學構件是一透射性被動式光學構件的情形中係穿過(橫貫)該第一被動式光學構件；及在該第一被動式光學構件是一反射性被動式光學構件的情形中係被該第一被動式光學構件反射。
在一可和一或多個前面提到的實施例結合的實施例中，該等光學特性可藉由下列至少一者加以調整：將該第一被動式光學構件的至少一組成物變形；及將該第一被動式光學構件的至少一組成物重新安排。
該變形處理可包含將該至少一組成物拉伸、收縮、彎折的一種或多種。這可以是例如用於固體的可變形鏡片及用於可變形的繞射光柵的例子。
該重新安排處理可包含將該第一被動式光學構件的至少一組成物傾斜、轉動、平移的一種或多種。這可以是用於用液體形成的鏡片、用於以液晶為特色的被動式光學構件及用於微型面鏡陣列的面鏡的例子。
尤其是，該等光學特性可藉由將該第一被動式光學構件的多個組成物重新安排及/或變形來加以調整。
在一可和一或多個前面提到的實施例結合的實施例中，該等光學特性可藉由將該第一被動式光學構件的多個組成物重新安排來加以調整，其中該等多個組成物是：多個微型面鏡；或多個分子或原子。
該等微型面鏡可以例如被傾斜。
該等多個分子或原子可以例如是：電活性聚合物分子；或液晶；至少兩種形成一界面的流體的分子或原子，該界面的形狀在例如施加一電場時會改變。
至少在兩個前面提到的例子中，各別的原子或分子通常被包含在一殼體(housing)中，典型地它們係完全被該殼體所包圍。此一殼體通常被建造及建構成可讓光穿過它。
在許多例子中，該等多個構成物的重新安排是各個組成物的相互或相對的重新安排，譬如原子或分子或微型面鏡相對於彼此被移動或傾斜。
在一可和一或多個前面提到的實施例結合的實施例中，該等可調整的光學特性可藉由下面所列的至少一者加以調整：將一包含在該第一被動式光學構件中的鏡片元件變形；將一包含在該第一被動式光學構件中的繞射光柵變形；將一包含在該第一被動式光學構件中的面鏡或面鏡元件變形；將一包含在該第一被動式光學構件中的反射性薄膜變形。
在一可和一或多個前面提到的實施例結合的實施例中，該等可調整的光學特性可為了下列的至少一者被不同地調整：入射在該第一被動式光學構件上不同位置的光；以不同的入射角入射至該第一被動式光學構件上的光。
在一可和一或多個前面提到的實施例結合的實施例中，該第一被動式光學構件具有一作用區(active area)，及其中該等可調整的光學特性包含透明度及反射率的至少一者，其在該作用區的不同區域內可調整至不同的數值。該作用區可以例如是該起源於該光發射元件的光會入射於其上的一區域，該光在受到該第一被動式光學構件的影響之後稍後將離開該模組；此一可變的或可調整的色蔭(shade)尤其可被建造或建構成使得它的透明度可為了該色蔭的不同區域而被不同地調整，例如，在一第一區域內的透明度可被提高而比在一第二區域的透明度更好或可在第一區域內被提高而在第二區域內被降低。或者，該第一被動式光學構件可包含一面鏡，其在面鏡的不同位置的反射率可被不同地調整。
一種包含一色蔭的第一被動式光學構件可藉由液晶而被實現，在該色蔭的不同位置的透明度可被不同地調整。
在一可和一或多個前面提到的實施例結合的實施例中，該第一被動式光學構件被建造及建構來將沿著 不同的入射方向入射在該第一被動式光學構件上的光重新導向至不同的離開方向，尤其是至少為了下列的一者，離開方向可被不同地調整：以不同的入射角入射在該被動式光學構件上的光；入射在該被動式光學構件上的不同位置的光。
將入射在該被動式光學構件上的光重新導向的方向可為了從不同方向入射在該被動式光學構件上的光及/或為了入射在該被動式光學構件上不同位置的光而被不同地調整。因此，操縱(steer)光束及/或產生來自該模組的圖案式光輸出成為可能。
在一可和一或多個前面提到的實施例結合的實施例中，該第一被動式光學構件包含下列至少一者：壓電式元件；梳狀致動器；電極，更具體地兩個電極；一包含電活性聚合物的元件。
一壓電式元件可變形，例如彎折或收縮或伸展，以回應一電壓的施加。這可例如被用來將該第一被動式光學構件的另一部分變形。該另一部分可以例如是一鏡片或鏡片元件或一面鏡或一面鏡的一部分。
一梳狀致動器通常是微機械且具有兩個部件，其可相對於彼此被移動以回應靜電力。這可例如被用來將一物件(譬如，繞射光柵)拉伸或壓縮。一夠薄的、以矽為主的繞射光柵的光柵常數可因而被改變。
電活性聚合物可例如藉由施加適當的電壓而以一明確界定的方式被變形。這可被用來建構可變形的鏡片或面鏡。
在一可和一或多個前面提到的實施例結合的實施例中，該第一被動式光學構件包含下列至少一者：一具有可調整的光柵常數的光柵；一殼體，其內有至少兩種不同的流體存在，用以形成一可變形狀的界面，其如一可變形狀的鏡片般地作用；一其內有液晶及至少一電極(通常至少兩個電極)的殼體；一微型面鏡陣列；一可變形的反射性薄膜；一固體之可變形的板子，尤其是其中該板子是透明的，更具體地，其中該板子和一透明可變形的本體機械性地接觸，該可變形的本體的形狀調整至該可變形的板子的形狀。
後者是一種實現一可調整的(可變形的)鏡片的方式。
在一可和一或多個前面提到的實施例結合的實施例中，該光發射元件包含發光二極體、雷射、鹵素燈的至少一者。
該發光二極體可以是白光發光二極體或紅外線二極體。它可以例如是高強度短脈衝發光二極體，例如像是使用在現今的照相機或智慧型手機上者。尤其是，被 稱為“高亮度LED”的發光二極體可被使用。使用高輝度(superluminescent)發光二極體亦是可能的。
該雷射可以例如是二極體雷射。它尤其可以是垂直腔面射型雷射。
該鹵素燈是一鹵素放電燈，尤其是鹵素閃光燈。
在一可和一或多個前面提到的實施例結合的實施例中，該光發射元件是一封裝的構件。或者，該光發射元件被設置成一裸晶粒(bare die)。介於該光發射元件和該第一基材構件之間的電連接可例如藉由穿孔技術或表面安裝技術(SMT)來達成，尤其是如果該光發射元件被設置成一封裝的構件的話。但，如果該光發射元件被設置成裸晶粒的話，則介於該光發射元件和該第一基材構件之間的電連接可例如藉由打線接合(wire bonding)或覆晶技術或使用導電黏劑或藉由這些方式的至少兩種方式的組合來達成；例如，藉由導電黏劑來將該裸晶粒的非發光側電及機械係連接至該第一基材構件且藉由打線接合來在該裸晶粒的相反側(發光側)和該第一基材構件之間產生電連接。
在一可和一或多個前面提到的實施例結合的實施例中，該模組包含：一第三基材構件，其被設置在該第一及第二基材構件之間；一第二間隔件構件，其被包含在該第二基材構件內或 被包含在該第三基材構件內或和這兩個基材構件不同且被設置在它們之間，其包含至少一開口。
在此例子中，該第一被動式光學構件被設置在該第三基材構件(例如，設於其上或其內)。通常，藉由提供這些額外的構件，可在此模組內實現更複雜且更精細的光學配置(setup)。
通常，該第一及第二基材構件相對於彼此被固定。此固定可以是直接固定，或如果該第一間隔件構件和該第一及第二基材構件不同的話，則透過該第一間隔件構件間接地固定(至少)。黏結合材料(如，環氧樹脂)可出現在各個構件之間。如果有該第三基材構件和該第二間隔件構件的話，則該第一及第二基材構件之間的固定可間接地透過：該第一間隔件，該第三基材構件，及該第二間隔件構件來達成，其中黏結材料可出現在各個構件之間。
在一可和一或多個前面提到的實施例結合的實施例中，在該第一間隔件上的該開口被該第一基材構件、該第二基材構件及該第一間隔件構件包圍。更具體地，它可被這些構件界定。因此，一腔穴被形成在該模組內。一或多個被動式光學構件及/或一或多個主動式光學構件可在該腔穴內。尤其是，被包圍在該模組內的該開口或腔穴可被氣密地密封。這可保護該模組的內部不受泥土 或灰塵的不利影響。因此，在該模組內的光學構件可藉此受到保護，且在該模組內的光路徑保持良好狀態一段很長的時間。該第一基材構件、該第二基材構件及該第一間隔件構件是界定此開口或腔穴的物件。
同樣的內容亦可類似地適用於第二間隔件構件上的開口及相關的第二及第三基材構件。
在一可和一或多個前面提到的實施例結合的實施例中，該模組包含一內部空間及一包圍該內部空間的外殼，該內部空間包含該開口或被包含在該開口內，除了該一或多個透明部分之外該外殼是完全不透明的，使得光只能經由該一或多個透明部分進入或離開該內部空間。尤其是，該第一間隔件構件及該第一及第二基材構件的至少一者促成(contribute to)該外殼，或更加具體地，它們形成該外殼。再更具體地，該第一基材構件、該第二基材構件及該第一間隔件構件促成該外殼，更加具體地，它們甚至形成該外殼(通常只有在該第三基材構件及該第二間隔件構件不存在時才會如此)。當有該第三基材構件及該第二間隔件構件時，該內部空間通常被包圍在一外殼內，該第一、第二及第三基材構件及該第一及第二間隔件構件促成該外殼，或該等構件甚至形成該外殼。一極為精巧地封裝的光學模組可用此方式被完成。而且，該光電模組可以只使用極少數的部件來完成。此外，不只該第一構件，該第二構件也可以包含至少一透明部分。
在一可和一或多個前面提到的實施例結合的 實施例中，該第一基材構件、該第二基材構件及該第一間隔件構件大致上是塊狀或板狀形狀，其可包含至少一孔洞。在晶圓層上製造此等光電模組是很有可能的。
在一可和一或多個前面提到的實施例結合的實施例中，該模組的垂直輪廓(vertical silhouette)的外邊界(即，該光電模組在一側向平面上的投影所描繪出來的形狀的外邊界)及該第一基材構件、該第二基材構件及該第一間隔件構件的垂直輪廓的外邊界(即，各構件在一側向平面上的投影所描繪出來的形狀的外邊界)，其每一者都描繪同一個實質上矩形的形狀。這可獲得一更佳的可製造性。詳言之，所有被提到的垂直輪廓可描繪一個且同一個矩形形狀。該第一基材構件、該第二基材構件及該第一間隔件構件的側向尺寸係實質相同。在晶圓層上來製造此等光電模組是很有可能的，這可獲得高精密度的大量製造。
在一可和一或多個前面提到的實施例結合的實施例中，該第一及第二基材構件的至少一者，尤其是它們兩者，該第一及第二基材構件至少部分是實質上用至少實質上不透明的材料來製造。當然，該一或多個透明部分不是用至少實質上不透明的材料來製造。此一材料的選擇可以防止所不想要之光線離開該光電模組及/或避免所不想要的光線進入該光電模組中。它可促成(contribute to)光學地密封該光電模組，其中，該光學密封被該一或多個透明部分中斷，尤其是只被該一或多個透明部分中 斷。
因此，該第一基材構件是實質上完全用一至少實質不透明的材料製造，但該一或多個透明部分除外，如果該一或多個透明部分存在的話。而且，該第二基材構件是實質上完全用一至少實質不透明的材料製造，但該一或多個透明部分除外，如果該一或多個透明部分存在的話。適當的不透明材料可以例如是聚合物材料。該第一基材構件可以實質上(或至少主要地)是用半導體材料，更具體地用矽製造，或者它可以實質上(或至少主要地)是用印刷電路基礎材料(譬如，聚醯亞胺或FR4材料)製造。
在一可和一或多個前面提到的實施例結合的實施例中，該第一間隔件構件(及如果有的話，該第二間隔件構件)至少部分是用一至少實質上不透明的材料製造。這可促成光學地密封該光電模組。
在一可和一或多個前面提到的實施例結合的實施例中，該第一間隔件構件是一單一部件，尤其是其中該第一間隔件構件和該第一及第二基材構件不同。這可提高該第一間隔件構件的可製造性。
該第一間隔件構件(尤其是在它和該第一及第二基材構件不同的時候)可具有一垂直的延伸量，其受限於從該第一基材構件之面向該第二基材構件的第一表面到該第二基材構件之面向該第一基材構件的該第二表面的垂直距離。當有一第三基材構件及一第二間隔件構件時， 該第一間隔件構件可具有一垂直的延伸量，其受限於從該第一表面至該第三基材構件之面向該第一基材構件的第三表面的垂直距離。
通常，一第一間隔件構件(更具體地，一分開的第一間隔件構件)亦可被稱為一間隔件或一疏遠構件，因為它可在該第一及第二基材構件之間，更明確地在該第一及第二表面之間，造成一明確界定的(垂直)距離。當有一第三基材構件及一第二間隔件構件時，該第一間隔件構件可在該第一及第三基材構件之間，更明確地在該第一及第三表面之間，造成一明確界定的(垂直)距離；及該第二間隔件構件可在該第二及第三基材構件之間，更明確地在該第二及第三基材構件的相應的(內)表面之間，造成一明確界定的(垂直)距離。
在一可和一或多個前面提到的實施例結合的實施例中，該第一間隔件構件是：用被硬化之可硬化材料製造及使用複製處理獲得，這兩種中的至少一者。這讓達成一更好的可製造性成為可能。這讓用更效率的方式及更高的精確度以單一部件形式提供第一間隔件構件成為可能。如果有第二間隔件構件的話，這亦可適用於第二間隔件構件。
在一可和一或多個前面提到的實施例結合的實施例中，該第一基材構件實質地是一印刷電路板或印刷電路板組件。這對於電連接該光發射元件或包含在該模組內的主動式光學構件(如果有的話)很有用。一被體現為 一印刷電路板或印刷電路板組件的基材構件可提供一或多個橫跨此個別的基材構件的電連接。
在一可和一或多個前面提到的實施例結合的實施例中，此模組額外地包含另一被動式光學構件，尤其是一至少部分反射的元件。不只是簡單的光學配置，複雜的光學配置亦可被設置在該模組內。
在一可和一或多個前面提到的實施例結合的實施例中，該一或多個透明部分包含一和該第一被動式光學構件不同的被動式光學構件，尤其是稜鏡、鏡片、鏡片元件的一者或多者，其中後者可以是繞射式及/或折射式元件。這可光學地提升該模組及/或促成該模組的尺寸的最小化及/或改善該模組的可製造性。
在一可和一或多個前面提到的實施例結合的實施例中，至少一不透明的遮擋部分被設置來圍繞(更具體地：側向地包圍)該一或多個透明部分的至少一第一個透明部分，其中該至少一不透明的遮擋部分被包含在該具有該一或多個透明部分的該第一個透明部分的基材構件內。更具體地，該一或多個透明部分的每一者被至少一遮擋部分圍繞(更具體地：側向地包圍)。因此，一包含一或多個透明部分的基材晶圓包含至少一個被稱為遮擋部分的部分，其對於特定的波長範圍而言係至少實質上不透明，及至少一個被稱為透明部分的另一部分，其對於該特定的波長範圍而言係至少實質上透明的。
藉由提供一或多個遮擋部分，可以有一或多 個明界定的途徑讓光進入及/或離開該模組，同時遮擋光經由該第一基材構件的其它路徑進入或離開該模組。
在一可和一或多個前面提到的實施例結合的實施例中，該一或多個透明部分至少部分地(尤其是，實質上完全地)是實質上用一透明的材料(尤其是一硬化的可硬化材料)製造。該一或多個透明部分可使用複製(如，浮凸壓印)來製造。
在一可和一或多個前面提到的實施例結合的實施例中，在該第一間隔件構件上的該至少一開口是被該第一及第二基材構件和該第一間隔件構件所界定，尤其是被它們完全包圍，其中在該第三基材構件及該第二間隔件構件被提供的例子中，可適用下列至少一者：在該第一間隔件構件上的該至少一開口是被該第一及第三基材構件和該第一間隔件構件所界定，尤其是被它們完全包圍；在該第二間隔件構件上的該至少一開口是被該第二及第三基材構件和該第二間隔件構件所界定，尤其是被它們完全包圍。
這些實施例對於實現光學地及/或氣密地密封該等模組或模組部分很有用。至少一個或兩個或甚至是三個以上腔穴可被形成在此一模組內。在該等腔穴中可以有一或多個被動式光學構件及/或一或多個主動式光學構件。尤其是，被包圍在該模組內的該等開口或腔穴可被氣密地密封。這可保護該模組的內部不受泥土或灰塵的不利 影響。因此，在該模組內的光學構件可藉此受到保護，且在該模組內的光路徑保持良好狀態一段很長的時間。
在一可和一或多個前面提到的實施例結合的實施例中，該模組的最大垂直延伸量最多是45mm，尤其是最多30mm。
在一可和一或多個其面提到的實施例結合的實施例中，該模組的最大側向延伸量最多是50mm，尤其是最多30mm。
一種應用器具包含多個上述的光電模組。這些光電模組通常被設置在一共同平面上且被並排設置。該應用器具尤其可以是一晶圓堆疊。此一應用器具或晶圓堆疊對於大量製造上述的模組很有用。
在該應用器具的一實施例中，該應用器具包含：一第一晶圓，其包含多個該第一基材構件；一第二晶圓，其包含多個該第二基材構件；一第三晶圓，其包含多個該第一間隔件構件，其中該第三晶圓被包含在該第一晶圓中或被包含在該第二晶圓中或和該第一及第二晶圓不同；多個該光發射元件；及多個該第一被動式光學構件；其中該第一及第二晶圓的至少一者包含多個透明部分。
此一應用器具或晶圓堆疊對於大量製造本文 中描述的光電模組很有用。
在一實施例中，該應用器具包含：一第一基材晶圓，其包含多個該第一基材構件；一第二基材晶圓，其包含多個該第二基材構件；一第一間隔件晶圓，其包含多個該第一間隔件構件，其中該第一間隔件晶圓被包含在該第一基材晶圓中或被包含在該第二基材晶圓中或和該第一及第二基材晶圓不同；多個該光發射元件；及多個該第一被動式光學構件；其中該第一及第二基材晶圓的至少一者包含多個透明部分。
該等被動式光學構件尤其可被包含在該第一或第二基材晶圓內或被設置在該第一或第二基材晶圓。
在此一應用器具中，通常該等光發射元件的一者；該等透明部分及光學部分的一或多者；及該等第一被動式光學構件的一者；係被分配給彼此。在一分割步驟之後，這些都將屬於同一個模組。
該第一基材晶圓可以實質地是一印刷電路板或一印刷電路板組件。
在該應用器具的一實施例中，該應用器具額外地包含：一第三基材晶圓，其包含多個第三基材構件； 一第二間隔件晶圓，其包含多個第二間隔件構件，其中該第二間隔件晶圓被包含在該第三基材晶圓中或被包含在該第二基材晶圓中或和該第三及第二基材晶圓不同。
該等構件被安排在該應用器具內的順序通常是：第一基材構件、第一間隔件構件、第二基材構件、第二間隔件構件、第三基材構件。
該用來製造光電模組的方法包含下列步驟：a)提供一第一基材晶圓，多個光發射元件被設置在該第一基材晶圓上；b)提供一第二基材晶圓；c)提供一第一間隔件晶圓，其中該第一間隔件晶圓被包含在該第一基材晶圓內或被包含在該第二基材晶圓內或和該第一及第二基材晶圓不同，及其中該第一間隔件晶圓包含多個開口；d)提供多個第一被動式光學構件，該等第一被動式光學構件的每一者具有可調整的光學特性；e)形成一晶圓堆疊，其包含該第一基材晶圓、該第二基材晶圓、該第一間隔件晶圓、該等多個光發射元件及該等多個第一被動式光學構件；其中該第一及第二基材晶圓的至少一者包含多個透明部分。尤其是，步驟e)可包含下面的步驟：e1)安排該第一及第二基材晶圓、該第一間隔件晶圓、該等光發射元件及該等第一被動式光學構件，使得該第一間隔件晶圓被設置在該第一及第二基材晶圓之間且該 等多個第一被動式光學構件的每一者被分配該等多個光發射元件的一個光發射元件、被分配該等多個開口的一開口及被分配該等多個透明部分的一透明部分；其中該第一及第二基材晶圓的至少一者包含多個透明部分。
藉此，高精密度之光電模組的有效率的大量製造可被達成。
該等透明部分通常被設置來讓起源於一光發射元件的光離開相應的模組。因此，光可通過該等透明部分。
在一實施例中，該方法包含下面的步驟：l)用取放操作(pick-and-place)將該等多個光發射元件的每一者設置在該第一基材晶圓的第一表面上。
該等光發射元件可例如藉由重熔流佈(reflowing)而被黏合至該第一基材構件，用以在它們之間建立電連接。
在一可和前面提到的方法實施例結合的實施例中，該方法包含下面的步驟：m)使用複製處理，尤其是浮凸壓印處理，來製造該等多個透明部分的每一透明部分或該等多個透明部分的一部分。
該等透明部分在此例子中不一定完全用複製處理來製造，而是它們的每一者可部分地用複製處理來製造。
在一可和一或多個前面提到的方法實施例結合的實施例中，該方法包含下列步驟的至少一者：n1)使用複製處理，尤其是浮凸壓印處理，來至少部分地製造該第一基材晶圓；n2)使用複製處理，尤其是浮凸壓印處理，來至少部分地製造該第二基材晶圓；n3)使用複製處理，尤其是浮凸壓印處理，來至少部分地製造該第三基材晶圓。
複製(replication)可以高精密度來大量製造精巧地結構化的部分。
通常，以浮凸壓印為本的複製處理包含下列步驟：i)沉積複製材料於一基材上；ii)讓一複製工具和該複製材料接觸；iii)將該複製材料硬化；iv)移除該複製工具。
一適合的複製工具尤其可包含多個複製區域，每一複製區域具有一表面結構，其和一將被製造的表面結構的負形(negative)相對應。步驟i)可使用一施配器(dispenser)來實施，用以形成用於每一將被製造的表面結構的複製材料的單一部分。
在一可和一或多個前面提到的方法實施例結合的實施例中，該方法包含下面的步驟：f)將該晶圓堆疊分割成該等多個光電模組。
詳言之，該等光電模組的每一者包含：該等多個透明部分的至少一個透明部分；該等多個光發射元件的至少一光發射元件；該等多個第一被動式光學構件的至少一第一被動式光學構件；及該等多個開口的至少一開口。
該等光電模組的每一者可以是本專利申請案在上文中描述的光電模組。
該分割可使用已知的分切(dicing)技術，如鋸切、雷射切割及其它，來實施。
在一可和一或多個前面提到的方法實施例結合的實施例中，該方法包含下面的步驟：x)提供一第三基材晶圓；y)提供一第二間隔件晶圓，其被包含在該第三基材晶圓內或被包含在該第二基材晶圓內或和它們不同，其包含多個開口；其中該步驟e)被下面的步驟取代：e’)形成一晶圓堆疊，其包含該第一基材晶圓、該第二基材晶圓、該第三基材晶圓、該第一間隔件晶圓、該第二間隔件晶圓、該等多個光發射元件及該等多個第一被動式光學構件。
本發明包含具有依據本發明的相對應的方法的特徵的光電模組，反之亦然，本發明包含具有依據本發明的相對應的光電模組的特徵的方法。
該等光電模組的好處基本上對應於相應的方法的好處，反之亦然，該等方法的好處基本上對應於相應的光電模組的好處。
再者，一種製造一裝置的方法被提供。用來製造該裝置的該方法(該裝置包含一光電模組及一印刷電路板)包含將該光電模組安裝在該印刷電路板上。或者(或額外地)，該方法可包含依據前述的方法的一種方法來製造該光電模組。尤其是，該光電模組是上文所述類型的光電模組。該安裝可包含使用取放處理來將該光電模組放在該印刷電路板上及將該光模組黏合至該印刷電路板(例如，藉由重熔流佈(reflowing))的至少一者。
依據本發明的裝置包含一上文所述類型的模組，尤其是，其中該裝置包含一印刷電路板，該模組係***作地連接至該印刷電路板。
尤其是，該裝置可以是一照相或攝影裝置，譬如一數位相機、一通信裝置(譬如，智慧型手機)，它可以是一手持式裝置及/或一行動運算裝置。它尤其可以是一閃光單元或一感測器單元，尤其是用於照相應用中的閃光或感測單元。該裝置亦可以是一電子裝置的附件(attachment)，該附件通常包含電接點，當該附件被附裝至該電裝置時，一電連接可藉由這些電接點而被建立在該附件和該電裝置之間。此一附件在附裝至該電裝置時可形成該電裝置的外殼的一部分，例如，一背板(不論是附裝至已存在的背板上，或取代之前附裝於該裝置上的背 板)。
依據本發明的用途為依據本發明的光電模組的用途。此一光電模組可被用來以一可調整的強度分布閃光照明一景象(scene)。它亦可被用來將一光圖案投影至一景象。它可被用來在一景象上產生一光圖案。而且，它亦可被用來將一或多個光束掃過一景象，尤其是用來產生一光圖案於一景象上。任何這些用途尤其可被應用在照相上，更具體地，在記錄一影像之前或期間。
其它的實施例及好處從附屬請求項及圖中浮現。
1‧‧‧光電模組
8‧‧‧被動式光學模組
10‧‧‧裝置
9‧‧‧印刷電路板
P‧‧‧第一基材構件
S1‧‧‧第一間隔件構件
O‧‧‧第二基材構件
S2‧‧‧第二間隔件構件
B‧‧‧第三基材構件
F0‧‧‧表面
F1‧‧‧表面
F2‧‧‧表面
F3‧‧‧表面
F4‧‧‧表面
F5‧‧‧表面
7‧‧‧焊錫球
4a‧‧‧開口
4b‧‧‧開口
D‧‧‧光偵測元件
E‧‧‧光發射元件
La‧‧‧鏡片構件
Lb‧‧‧鏡片構件
3‧‧‧開口
ta‧‧‧透明部分
tb‧‧‧透明部分
b’‧‧‧遮擋部分
5a‧‧‧鏡片元件
5a’‧‧‧鏡片元件
5b‧‧‧鏡片元件
5b’‧‧‧鏡片元件
6a‧‧‧透明元件
6b‧‧‧透明元件
PW‧‧‧基材晶圓
SW1‧‧‧間隔件晶圓
OW‧‧‧基材晶圓
BW‧‧‧基材晶圓
SW2‧‧‧間隔件晶圓
t‧‧‧透明部分
B‧‧‧遮擋部分
2‧‧‧晶圓堆疊
5‧‧‧光學結構
5’‧‧‧光學結構
33‧‧‧開口
4‧‧‧開口
O’‧‧‧結合式構件
17‧‧‧導電黏膠
M‧‧‧面鏡
8’‧‧‧被動式光學模組
25‧‧‧打線接合
22‧‧‧電極
22’‧‧‧電極
7‧‧‧焊錫球
19‧‧‧穿孔
11‧‧‧外殼
40‧‧‧透明基材
42‧‧‧可變形的透明材料
45‧‧‧透明的可變形板子
50‧‧‧液晶
20‧‧‧致動器
20’‧‧‧致動器
20”‧‧‧致動器(電極)
55‧‧‧殼體
61‧‧‧不混合的流體
62‧‧‧不混合的流體
65‧‧‧界面
70‧‧‧繞射光柵
75‧‧‧繞射光柵
c‧‧‧積體電路
在下文中，本發明藉由例子及圖式來作更詳細的描述。該等圖式以示意的方式顯示：圖1是一光電模組的剖面圖；圖2是圖1的模組的構成物的各式剖面圖；圖3是用來形成一用於製造多個圖1的模組的晶圓堆疊的晶圓的剖面圖；圖4是一用於製造多個圖1的模組的晶圓堆疊的剖面圖；圖5是一光電模組的剖面圖；圖6是圖5的模組的構成物的各式剖面圖；圖7是用來形成一用於製造多個圖5的模組的晶圓堆疊的晶圓的剖面圖；圖8是一用於製造多個圖5的模組的晶圓堆疊的剖面 圖；圖9是一光電模組的剖面圖；圖10是一光電模組的剖面圖；圖11是一光電模組的剖面圖；圖12是一光電模組的剖面圖；圖13是一光電模組的剖面圖；圖14是一光電模組的剖面圖；圖15是一包含可變形的鏡片的被動式光學構件的圖式；圖16是一包含液晶的被動式光學構件的圖式；圖17是一包含由兩種流體的界面形成之可變的鏡片的被動式光學構件的圖式；圖18是一包含微型面鏡陣列的被動式光學構件的圖式；圖19是一包含可變形的繞射光柵的被動式光學構件的圖式；圖20是一在光電模組內的被動式光學構件之被改變的光學特性的效果的圖式；圖21是一在光電模組內的被動式光學構件之被改變的光學特性的效果的圖式；圖22至24是一在光電模組內的被動式光學構件之被改變的光學特性的效果的圖式；圖25是一在光電模組內的被動式光學構件之被改變的光學特性的效果的圖式； 圖26是一被光電模組投影的圖案的圖式，該光電模組包含一具有可調整的光學特性的被動式光學構件；圖27是一沿著穿過圖26的圖案的點線的強度分布的圖式；圖28是一被光電模組投影的圖案的圖式，該光電模組包含一具有可調整的光學特性的被動式光學構件。
被描述的實施例是要作為例子之用，其不應被用來限制本發明。
圖1例示一光電模組1的剖面圖，該光電模組具有一可用各種將於下文中詳細討論的方式被體現的被動式光學構件8。圖1同時例示包含此一模組1的裝置10。
該被例示的是一垂直剖面。圖2顯示圖1的模組的組成物的各式示意側剖面圖，其中這些側剖面的大致位置在圖1中係以s0至s5及虛線來標示。關於s4及s5，其觀看方向係以箭頭來標示。
裝置10例如可以是一電子裝置及/或一照相裝置，尤其是一閃光單元。它可以例如是一手持式通信裝置，譬如一智慧型手機。其它的可能性被描述於本專利申請案的其它地方。模組1特別適合這些應用，因為它可被製造成具有一極小的尺寸且它可使用晶圓等級製造技術大量地製造。裝置10除了模組1之外還包含印刷電路板 9，該模組1係安裝於該印刷電路板上。此外，安裝在該印刷電路板9上的是一積體電路c，譬如一控制單元或控制器晶片，其透過該印刷電路板9和模組1操作地互連。例如，積體電路c可評估該模組1輸出的訊號及/或提供訊號至模組1，用以控制模組1。
模組1包含數個組成物(P、S1、O、S2、B)其彼此堆疊於一被界定為“垂直”的方向上；其對應於z方向(參見圖1)。在x-y平面上和垂直(z)方向正交的方向被稱為“側向方向(lateral direction)”。
模組1包含一第一基材構件P、一第一間隔件構件S1、一第二基材構件O、一第二間隔件構件S2及一第三基材構件B，它們係彼此堆疊。如圖1所示，該等構件包含表面F0、F1、F2、F3、F4及F5。基材構件P例如是一印刷電路板或印刷電路板組件。此印刷電路板(PCB)組件的PCB更具體地亦可被稱為一***物(interposer)。一用來發出光(例如，紅外光或可見光)的光發射元件E被安裝在該PCB上。這例如可以是發光二體或雷射二極體，尤其是VCSEL(垂直腔面射型雷射)或一鹵素燈。此外，另一主動式光學構件(其被稱為D)被安裝在該基材構件P上。該主動式光學構件D可以是另一光發射元件或一用來偵測光(尤其是該光發射元件E所發出的光)的光偵測元件D。在此例子中，它尤其可以例如是一影像偵測器或一維度偵測器，譬如光二極體的直線陣列。在D是另一光發射元件的例子中，它和該光 發射元件E可以是同類型也可以是不同類型。
該光發射元件E及該主動式光學構件D的電接點被電連接(橫跨該基材構件P)至該模組1的外部，焊錫球7係附裝至該模組外部。亦可以提供接點墊片於該PCB上，而不是設置焊錫球7，接點墊片上不設(或在稍後的時間點設有)焊錫球。
藉此，模組1可被安裝在印刷電路板9上，例如用表面安裝技術(SMT)，並與其它電子構件(譬如，積體電路c)比鄰。
間隔件構件S1具有兩個開口4a，4b，該光發射元件E被設置在兩個開口中的一個開口(4a)內及該主動式光學構件D被設置在另一個開口(4b)內。藉此，光發射元件E和主動式光學構件D被分隔構件S1側向地圍繞，且兩個分隔通道被形成在模組1中，尤其是在一介於基材構件P及O之間的空間內的兩個光學分隔通道。這將會很重要，如果該主動式光學構件D是光偵測元件的話。
間隔件構件S1可達成數項作用。它可(透過其垂直的延伸量(extension))確保該基材構件P和光學器件構件(optics component)O之間一明確界定的距離，這有助於達成從該光發射元件E經由光學器件構件O(穿過透明部分ta)及從開口3經由光學器件構件O(穿過透明部分tb)到達主動式光學構件D之明確界定的光路徑。因此，間隔件構件S1亦可被稱為一分隔構件(分 隔構件S1)。
在該主動式光學構件D是一光偵測元件的例子中，間隔件構件S1亦可藉由讓自己對於可被該光偵測元件D偵測到的光而言是實質上不透明及藉由形成該模組1的外壁的一部分來遮擋掉不應被該偵測元件D偵測到的光線以提供該光偵測元件D保護。而且，在同一例子中，該間隔件構件S1(更具體地，該間隔件部分Sb)亦可藉由讓自己實質上不透光(尤其是對於可被該光偵測元件D偵測到的光是不透明的)及藉由在該光發射元件E和該光偵測元件D之間以間隔件部分Sb的形式形成一壁(或通道分隔件)來提供該光偵測元件D保護使其不會被(不應到達該光偵測元件D之)該光發射元件E所發出的光照到，用以降低該光發射元件E和該光偵測元件D之間的光學串音。在該模組1內被反射的光和來自該光發射元件E之雜散光可藉此方式被阻擋使其無法到達該光偵測元件D。典型地，分隔構件S1是用聚合物材料製成，尤其是可硬化的，或更具體地可固化的聚合物材料，如環氧樹脂製成。
該構件O包含一遮擋部分b’及兩個透明部分ta及tb，其中的一個透明部分(ta)讓該光發射元件E發出的光離開開口4a及進入開口3，另一透明部分(tb)讓該主動式光學構件D發出的光離開開口4b並混入開口3，或讓光從開口3進入開口4b並到達該主動式光學構件D。
透明部分ta及tb每一者皆包含一被動式光學構件La及Lb，更具體地且在被例示的實施例中是一用於光導引及/或形成光束的鏡片構件。鏡片構件La，Lb可以如圖1所示地分別包含分別和透明元件6a及6b緊密接觸的兩個鏡片元件5a，5a’及5b，5b’。透明元件6a，6b可具有和光學器件構件O的遮擋部分b’相同的垂直尺寸，使得光學器件構件O的遮擋部分b’和透明元件6a，6b一起形成一(接近完美的)實心板形狀。鏡片元件5a，5a’，5b，5b’藉由折射(參見圖1)及/或藉由繞射(未示於圖1中)將光重新導向。例如它們可以全部是大致外凸形狀(如圖1所示)，但一或多個鏡片元件可被不同地塑形，如大致內凹或部分內凹。鏡片元件5a’，5b’可以例如是如圖1所示的非球面鏡片元件。
該間隔件構件S2具有一開口3，其被一介於基材構件B及O之間的空間所圍繞。
該間隔件構件S2可達成數項作用。它可(透過其垂直的延伸量(extension))確保該基材構件B和光學器件構件O之間一明確界定的距離，這有助於達成被動式光學構件8和每一透明部分ta，tb之間明確界定的光路徑。因此，間隔件構件S2亦可被稱為一分隔構件(分隔構件S2)。
該間隔件構件S2亦可藉由讓自己實質上不透光及藉由形成該模組1的外壁的一部分來提供保護以防止光進入到前面提到的空間中(光不應進入到該空間中)。 形成該外壁的一不透明的部分有助於防止沿著所不想要的途徑漏出該模組1外。典型地，分隔構件S2是用聚合物材料製成，尤其是可硬化的，或更具體地可固化的聚合物材料，如環氧樹脂製成。
基材構件B至少主要是用不透明的材料，譬如不透明的聚合物材料，製成。至少在沒有該被動式光學構件8的區域中是用不透明的材料製成。在圖1至4的例子中，構件B包含一透明部分t(因為被動式光學構件8至少部分是透明的)。在該構件B是用不透明的材料製造的地方形成了遮擋部分b。和對於構件O(有關透明部分ta，tb及遮擋部分b’)所作的說明相類似地，透明部分t及遮擋部分b有助於提供明確界定的光路徑。
該被間隔件構件S1，S2側向地圍繞的空間尤其可被氣密地密封，這可防止可灰塵或其它粒子讓光學特性衰減。
該光發射元件E所發出之已通過透明區域ta的光將會以可選擇的方式被該被動式光學構件8影響。根據該被動式光學構件8的實施例，它例如可用可選擇的方式將光束轉向及/或它能夠可選擇地衰減部分光線。該被動式光學構件8可達成的一個結果是，從該模組1發出的光的強度分布是可調整的，即可透過該被動式光學構件8來調整。
此一模組1可以是一閃光模組，其可使用一被特別選取的光線強度分布來照明一景象，例如一依據該 景象之固有的(intrinsic)照明所選擇的光分布。例如，該景象的陰暗部分比光亮部分可被模組1照射得更強。
開口3，4a及4b以及透明部分t，ta，tb的側向形狀可以例如是圓形或具有其它外形，例如具有圓角化的角落之多角形或矩形。
模組1是一光電構件，更精確地是一封裝的光電構件。該模組1的垂直側壁是由物件P、S1、S2、O及B所形成。底壁是由基材構件P所形成，及頂壁是由感測器基構件B所形成。
從圖2中可看出來的是，五個構件P、S1、S2、O、B(其為了上述的理由亦可被稱為外殼構件)都具有實質相同的側向形狀及側向尺度。這和用一極有效率的方式製造模組1有關，這將於下文中參考圖3及4詳細地討論。這些外殼構件P、S1、S2、O、B都是大致塊狀或板狀形狀或大致矩形的平行四邊形的形狀，其可具有孔洞或開口(譬如，間隔件構件S1，S2就有)或突出部(譬如，基材構件O就有)。
此外，亦可提供用和上文所描述的原理相同的原理設計的模組，但包含一或多個額外的電子構件，譬如一或多個額外的主動式光學構件，例如光偵測器或光源、或一或多個積體電路。額外的被動式光學構件亦可被提供。而且，亦可提供較少的主動式光學構件及/或較少的被動式光學構件，如在圖5至8中所示，這將於下文中進一步討論。
包含在一模組內的主動式電子構件(譬如在圖1的例子中的光發射元件E及光偵測元件D)可以是封裝的或未封裝的電子構件。為了接觸基材構件P，可使用打線接合(wire bonding)技術或覆晶技術或任何其它已知的表面安裝技術，或甚至傳統的穿孔技術。
圖3顯示用來形成一用於製造多個圖1所示的模組1的晶圓堆疊的晶圓的示意剖面圖。(實際上)完全以晶圓尺度(wafer-scale)來製造該等模組1是可行的，當然具有後續的分割步驟。雖然圖3及4只顯示提供三個模組1，但通常在一個晶圓堆疊中在每一側向方向上可提供至少5個、或至少10個或甚至多於30個的模組。每一個晶圓的典型尺度為：側向地至少5公分或10公分、及高達30公分或40公分或甚至50公分；及垂直地(在沒有構件被設置在該基材晶圓PW時測量)至少0.2公釐至0.4公釐或甚至1公釐，及高達6公釐或10公釐或甚至20公釐。
五片晶圓就足夠製造多個示於圖1中的模組：一基材晶圓PW、兩個間隔件晶圓SW1及SW2、一基材晶圓OW、及一基材晶圓BW。每一晶圓包含多個包含在相應的模組1內之相應的構件(參見圖1及2)，其通常被設置在一矩形的柵格上，其彼此之間典型地具有一很小的距離以用於晶圓分割步驟。
基材晶圓PW可以是一PCB組件，其包含一標準PCB材料的PCB，其一側上設有焊錫球7且主動式 光學元件(E及D)被黏結(例如，焊接)至其另一側。該等主動式光學元件係藉由使用標準的取放機器實施的取放操作(pick-and-place)而可被置於該基材晶圓PW上。
為了要提供最大保護以防止偵測到所不想要的光(如果D是光偵測元件的話)或在該模組1的所不想要的地方發出光(如果D是光發射元件的話)，所有晶圓PW、SW1、SW2、OW、BW可實質地用不透明的材料(尤其是，對於可被該光偵測元件D偵測的光而言是不透明的材料)製成，但在透明的區域除外，譬如透明部分t，ta，tb及開口3，4a，4b。
晶圓SW1及SW2以及晶圓OW及BW的全部或一部分可用複製來製造。在一示範性的複製處理中，一結構化的表面被凸浮壓印到一液狀黏滯性的材料或可塑性變形的材料，然後該材料被硬化，譬如使用超紫外線或加熱予以固化，然後該結構化表面被移除。因此，該結構化表面的一複製品(replica)(其在此例子中為一負形複製品)被獲得。適合用於複製的材料為，例如，可硬化的(更具體地為可固化的)聚合物材料或其它複製材料，即可在硬化步驟中(更明確地為在固化步驟中)從液狀黏滯或可塑性變形的狀態轉變為固態的材料。複製是一種習知的技術，例如參見WO 2005/083789 A2以獲得關於此技術的更多細節。
在基材晶圓OW的例子中，複製或模製，可被用來獲得不透明的部分(遮擋部分b’)。亦可在應出現 透明部分ta，tb的地方藉由鑽孔或蝕刻來提供孔洞。
接下來，一被如此獲得之先驅物晶圓設有被動式光學器件構件La，Lb用以形成基材晶圓OW。這可藉由複製來完成，如將鏡片構件La，Lb形成為一單一部件，如美國公開案第US 2011/0043923 A1號中所描述者。然而，該等鏡片構件La，Lb亦可從一半完成的(semi-finished)部件開始製造，該半完成的部件是一晶圓其包含設在孔洞內的透明元件6a，6b，該等透明部分ta，tb是由這些孔洞所界定。這在等鏡片構件La，Lb的每一者都具有至少一個頂點(apex)，且這些頂點都位在該基材晶圓OW的垂直剖面外面的時候很有用。此一半完成的部件(通常且在圖中所示的示範性例子中)是一平的圓盤狀晶圓，其(在稍後將會有透明部分ta，tb的區域)沒有貫穿該晶圓的孔洞且沒有或只有很淺的表面皺紋，此等表面皺紋通常是下凹的，即不超過該等遮擋部分b所界定的晶圓表面。
一如上文所述的半完成的部件可從一平的先驅物晶圓(其典型地是由單一組成材料製成)開始被製造，該先驅物晶圓在應該要有透明部分的地方具有孔洞或開孔，然後使用例如一配給處理將該等孔洞用透明材料填滿，並例如使用一類似於在覆晶技術中用於底膠填充(underfilling)處理的配給器來將該先驅物晶圓上的該等孔洞一個接著一個地填滿，或例如使用刷塗(squeegee)處理(如，網版印刷所使用者)或一具有數個輸出材料的 中空針頭的配給器來一次填充數個孔洞。在該配給期間，該晶圓可被置於一例如用矽製成之平的支撐板上。必須要小心處理以防止氣泡或空穴形成於該被配給的材料中，因為這將會讓所製造的鏡片構件La，Lb的光學特性變差。例如，吾人實施該配給的方式可使得該晶圓材料的弄濕(wetting)是在該晶圓的邊緣及底下的支撐板(或在一靠近此邊緣的地方)開始，藉由適當地引導一輸出該材料的中空針頭靠近此邊緣來達成。接下來，該被配給的材料藉由加熱或UV輻射而被固化，用以獲得被硬化的透明材料。
此方式可能形成的外凸的新月形(meniscus)可用研磨予以平坦化，用以獲得透明元件6a，6b，其具有被調整至該晶圓厚度的平行表面。然後，藉由複製，鏡片元件5a，5a’，5b，5b’被施加至晶圓OW的一側或兩側(頂側及底側)上。在該等透明元件的下凹的新月形的情況中，該複製可實施於這些新月形上，其中所施用的複製材料需要作相應的調整。
如已在此專利申請案的其它地方被提到及被描述的，從一特殊類型的光學器件晶圓、一特殊類型的感測器晶圓及/或一特殊類型的基材晶圓被提供的角度來看，該間隔件晶圓SW1及/或SW2有可能是廢棄的(obsolete)。亦即，一種包含了各個間隔件晶圓以及各種其它晶圓的特徵及功能的晶圓(即“組合式晶圓”或“組合式基材晶圓”)。製造此“組合式晶圓”可使用一特殊的 先驅物晶圓來實施，一特殊的半完成的部件係以該先驅物晶圓為基礎被製造。此一先驅物晶圓及半完成的部件分別具有至少一結構化的表面，其通常具有突出部，其分別垂直地延伸超過將分別被設置在該先驅物晶圓內且出現在該半完成的部件內的透明元件6a，6b的兩個表面。將圖4中的晶圓OW及SW1(或晶圓OW及SW2、或晶圓BW及SW2、或晶圓OW及SW1及SW2)看作是一個單一部件，可輕易地看出來用於製造圖1的模組的“組合式晶圓”以及一相對應之半完成的部件是長什麼樣子。
將一相鄰的基材構件(或相鄰的基材晶圓)內的一或兩個間隔件構件(或間隔件晶圓)結合的此一概念亦適用於其它被描述的實施例中；在一些實施例中，詳盡的例子被例示。
用來製造在此處被說明的晶圓OW的材料及方法亦適用於晶圓BW，尤其是當晶圓BW(及構件B)包含除了被動式光學構件8以外的其它被動式光學構件及/或透明元件(譬如，圖1至4的例子中的透明元件ta，tb)時更是如此。
為了要形成一晶圓堆疊2，該等晶圓被對準且藉由使用一可熱固化的環氧樹脂而被黏結在一起。確保每一主動式光學構件(譬如，在基材晶圓PW上的元件D及E)被夠精確地分配給一相應的被動式光學構件(譬如，基材晶圓OW的鏡片構件La，Lb及晶圓b的被動式光學構件8)是很關鍵的重點。
圖4顯示一被如此獲得之用於製造多個圖1所示的模組1的晶圓堆疊2的剖面圖。該薄薄的矩形虛線是例如使用分切鋸片或雷射切割來實施分割的地方。
多數對準步驟是在晶圓層級被實施的事實讓以相當簡單且極快速的方式達成良好的對準(尤其是，主動式光學構件D及E相對於構件La，Lb以及所有這些構件相對於感測元件8的對準)成為可能。整體製程很快速且精確。
因為該晶圓尺度製造的關係，所以只需要很少的製造步驟來製造多個模組1。
圖5至8用和圖1至4相同的方式顯示另一裝置10及包含在該裝置內的另一光電模組1。和圖2的側剖面近似的位置在圖5中係以s1’至s5’來標示。
圖5中的模組1的例子只包含一個主動式光學構件，即光發射元件E。它包含一基材構件P(該光發射元件E係安裝於其上)及一包含一透明部分t的基材構件O，該透明部分t包含被動式光學構件8及兩個非必要的光學結構5，5’(其例如是鏡片元件，該鏡片元件可以是如圖1所示的繞射性鏡片，或折射性鏡片)。一間隔件構件S被設置在構件P及O之間。構件B是非必要的且其作用如一用於該模組1所發出的光的遮板。它包含一開口33，光可經由該開口離開模組1。一開口4被間隔件構件S側向地包圍。
模組1非常精巧且可以有許多應用，例如作 為照相裝置的閃光燈及/或輔助光源。
進一步的細節(即，製造方式、材料、功能、配置及應用)可以從上文中配合圖1至4所作的說明中推知。
圖9例示另一光電模組1的剖面圖。此光電模組1和圖1及5的模組相類似；其諸如功能、構成物及標號等細節可從相對應的描述中推知。但圖9的模組1具有兩個和圖1的一個層類似的層，因為它具有三個基材構件P，O及B及兩個間隔件構件S1及S2，但它只有一個通道及一個主動式光學構件，尤其是一個光發射元件E。構件O的透明部分ta包含一個共平面的透明元件6a及一個附裝於其上(在構件O的表面F2)的鏡片元件5，其被遮擋部分b’側向地圍繞。在圖9中，被動式光學元構件85裝至透明元件6b。
在任一實施例中，該模組除了該具有可調整的光學特性的被動式光學構件8之外還可提供零個、一個或更多個光學結構或被動式光學構件。而且，零個、一個或兩個光學結構或被動式光學構件可根據被動式光學構件8的類型來加以附裝。再者，在圖9的例子以及在其它實施例中(尤其是，被動式光學構件8被包含在一透明部分t內(起源於光發射元件8的光即經由此透明部分t離開模組1)的例子中)，增加一類似圖5中的擋板件B的另一構件是可能的。
圖10例示例示另一光電模組1的剖面圖。再 次地，此圖的例示方式和圖1、5及9類似且諸如功能、構成物及參標號等細節可從這些圖式中推知。圖10例示一“組合式構件”O’被提供的例子。而且，此構件可使用複製來製造，且它結合基材構件O和間隔件構件S的功能。圖10更例示機械地及電地接觸光發射元件E的各種可能性中的一種，亦即使用導電膠(參見標號17)來黏合。而且，圖10例示一種將一光學結構5(譬如，鏡片元件(繞射性及/或折射性元件))附裝至被動式光學元件8的方式。
再者，圖10例示如何完成介於光發射元件E和模組1外部之間的電接點(例如，透過被示出的焊錫球7)。和在標準的印刷電路板相類似地，電接點可被設置橫跨該基材構件P且接點墊可被設置在相對應的穿孔的兩端。
圖11例示又另一光電模組1的剖面圖。再次地，此圖的例示方式和圖1、5，9及10類似且諸如功能、構成物及參標號等細節可再次地從這些圖式中推知。圖11例示一在模組1內部具有更複雜的光路徑的模組1且是一使用反射性被動式光學構件8的例子。基材構件B包含兩個透明部分t及t’；t包含反射性被動式光學構件8，t’包含透明部分6b及一被體現為一稜鏡的光學結構5b。遮擋部分b側向地圍繞者兩者。基材構件O包含透明部分ta(其包含被動式光學構件La)，及一面鏡M被設置在構件O的表面F3上。
從光發射元件E發出的光通過被動式光學構件La，用以例如，用於光束的形成及/或校直及/或重新導向。然後，該光線在被動式光學構件8處以一種可調整的方式被反射，用以產生一可選擇的光線強度分布。然後，該光線在面鏡M(其可以是曲面式而不是平面式面鏡)被反射，然後經由被動式光學構件Lb離開模組1，用以例如(被稜鏡5b)重新導向。
面鏡M例如可藉由選擇性地塗覆一包含多個構件O的晶圓而被製造在晶圓上，或它可藉由取放操作而被置於其上。
圖12例示一光電模組1的剖面圖。再次地，此圖的例示方式和圖1、5、9、10及11類似且諸如功能、構成物及參標號等細節可再次地從這些圖式中推知。圖12例示一具有兩個被動式光學構件8，8’的模組1，每一反射性被動式光學構件具有可調整的光學特性。對於該等被動式光學構件的一者(8’)而言，圖12亦示出如何達成介於被動式光學構件8和模組1外部之間的電接點(例如，透過被示出的焊錫球7)。例如，打線接合(wirebonds)25可被設置在模組1的外面(在表面F1)或如圖所示地在模組1內部(在表面F2)，其提供一電連接於被動式光學構件8’的電極22，22’和構件P(其再次地可被體現為一***物或一印刷電路板)之間。
其它裝置可被提供來電連接一具有可調整的光學特性的被動式光學構件(譬如在圖12的構件O的被 動式光學構件8)，該被動式光學構件係被設置在一構件上，其(如構件P般地)提供電接點來從外面(例如，透過接點墊及/或焊錫球7)電接觸該模組1)。例如，條狀導體可被設置在該等基材構件及間隔件構件的側邊，其可以是在模組1的內表面及/或在外表面上。
光發射元件E被設置有被動式光學構件5，譬如稜鏡。被動式光學構件8是一反射性被動式光學構件，及被動式光學構件8’是一透射性被動式光學構件。
構件P、S及O在圖12中被例示為分開的單元，因為如上文中所說明的，間隔件構件S可被包含在構件O及P的任一者中或和它們不同。
圖13例示一光電模組1的剖面圖。再次地，此圖的例示方式和圖1、5、9、10、11及12類似且諸如功能、構成物及參標號等細節可再次地從這些圖式中推知。雖然是一單層式模組，但一相當複雜的光學路徑在此實施例中被實現。從該光發射元件E發出的光被彎曲的面鏡M聚焦及重新導向。然後，它以一種可調整的方式被該被動式光學構件8反射並最終在經過被動式光學構件L及在非必要的(擋板)構件B中的開口33之後從模組1被發射出。再次地，包含模組1的裝置10可包含一其上安裝了該模組1以及一積體電路c的印刷電路板9，其中積體電路c可提供用來控被動式光學構件8及/或光發射元件E的控制訊號(譬如，電壓)。從被動式光學構件8到構件P的電接處可用任何習知的表面安裝技術(SMT) 來達成。
圖14例示一光電模組1的剖面圖。再次地，此圖的例示方式和圖1、5、9、10、11及12類似且諸如功能、構成物及參標號等細節可再次地從這些圖式中推知。在圖14的模組1中，光經由和模組1電接觸的同一構件(P)離開模組1。因此之故，該裝置10之其上安裝了模組1的印刷電路板9包含一開口或穿孔19。被動式光學構件8是透射性的，且一彎曲的面鏡M以及一稜鏡5被設置來將從該光發射元件E發出的光重新導向以適當地照射該被動式光學構件8。再者，在圖14中顯示出的是，哪些構成物構成(事實上是組成)模組1的外殼11。
在下文中，各種實施或體現具有可調整的光學特性的被動式光學構件8的方式將藉由說明基本的基礎原理及配置並示意性的例示來加以說明。
圖15例示一包含一可變形的鏡片的被動式光學構件8的剖面圖。一可變形的透明材料42被提供在一透明的基材40上，該材料被調整並設置在該基材40和一透明的可變形的板子45(如，一玻璃薄膜)之間。致動器20，20’(譬如，壓電式致動器)被設置成使得當適當的電壓被施用於致動器20，20’時它們可施加力至板子45上。該等致動器的電極未被分開地示出。藉此，可實現一曲率可變及可調整的鏡片。可變形的鏡片是可從市場上獲得且被描述在例如www.polight.com。
圖16是一包含液晶50的被動式光學構件8的一極簡化的剖面圖。液晶50被包含在一殼體55內，該殼體設置有作為致動器20，20’，20”的電極。電極20”是透明的。藉由施加適當的電壓至該等電極，液晶50會以一種通過殼體55的光最終具有一可(被電壓)精準地調整之強度分布的方式被配置。一示範性的強度分布被畫在圖16的殼體55的上方。在照相應用中使用液晶顯示器來衰減光被更詳細地描述在“Spatially Adaptive Photographic Flash”by Rolf Adelsberger et al.,ETH Zurich,Dep.Of Computer Science,Technical Report No.612,2008中。
圖17是一包含一由兩種流體61，62之間的界面65形成之可變鏡片的被動式光學構件8的剖面圖。該等非混合的流體61，62被包含在一殼體65內，該殼體包含作為致動器20，20’的電極。藉由施加適當的電壓至該等電極，該界面65的形狀及前進穿過該界面的光所經歷的光學特性會以可選擇的方式被改變。利用電濕潤原理，各種鏡片形狀可用此方式產生。此液體鏡片可從市場上獲得且被描述在例如www.varioptic.com中。
圖18是一包含一微型面鏡陣列的被動式光學構件8的圖式。一微型面鏡陣列的細節(以極端示意的方式)用(在一側平面上的)頂視圖來顯示。微型面鏡陣列是習知的且可從各種來源在市場上獲得。它們包含多個微型面鏡80，它們通常是可獨立地被控制，用以至少從一第一位置傾斜至一第二位置。因此，藉由一微型面鏡陣列 來產生可選擇的強度分布可被輕易地達成。基本上，適當的控制訊號必需被施加，用以將每一微型面鏡移動至所想要的位置。
圖19是一包含一(微型加工及/或以矽為主的)可變形繞射光柵70的被動式光學構件8的剖面圖。在一基材75(例如，一矽板)上，一繞射光柵75被設置在該基材的相反端，致動器20，20’以梳狀致動器的形式被設置。梳狀致動器在微電機系統(MEMS)及以靜電力為主來作功的領域中是習知的。施加適當的電壓至該等致動器可將該繞射光柵75拉伸或收縮於側向方向上(在圖9中為沿著x座標軸)。因此，該繞射光柵75的晶格參數可以此方式被改變。這能夠可調整地改變被繞射光柵75反射的光；例如，一角度可用此方式予以調整(在此角度下以一角度入射的光會被反射)及/或該被反射的光的顏色分布可被調整。
具有可調整的晶格參數的繞射光柵已被描述在Centre Suisse d’Electronique et deMicrotechnique AS(CSEM)的共同研究者的各種出版物中。
反射性薄膜亦是合適之具有可調整的光學特性的被動式光學構件。變形可被電地或機械地(尤其是微機械地)達成。
可變形的面鏡，尤其是MEMS可變形的面鏡可例如在http：//www.bostonmicromachines.com或http：//www.okotech.com或http：//www.irisao.com獲得。
光學元件，尤其是以電致伸縮的聚合物及/或電活性的聚合物為主之可調整的鏡片是已知的。它們被描述在例如www.optotune.com中。
圖20是在一光電模組1內的被動式光學構件之光學特性被改變的效果的圖式。該被例示的效果為主要發射方向或中心發射方向被改變。點線係沿著(相對於光電模組1的)垂直方向被對準。光從透明部分t被發出。對於以實線畫出之被發出的光線而言，其離開角度不同於以虛線畫出之被發出的光線。光發射的一圓錐形的寬度(如圖20中所畫者)保持實質上恆定。但亦可能(替代地或額外地)改變該寬度。
圖21例示在(主要或中心)發射方向實質未改變(即，沿著一垂直方向)但光發射的圓錐的寬度被改變的例子中在一光電模組1內的被動式光學構件之光學特性被改變的效果。在光線如實線所示的例子中，被發射的光線的強度(在角度及在空間上)比光線係如虛線所示的光線被更緊密地聚焦。
從虛線所示的光發射變成實線所示的光發射(反之亦然)的改變可如上文所述地使用一包含可調整的光學特性的光電模組來達成。
圖22至24是在一光電模組1內的被動式光學構件之光學特性被改變的效果的圖式。水平軸線表示光離開模組1的離開角度。零角度表示垂直發射(即，沿著z軸線)。圖22 vs.圖23的強度圖顯示出圖20所示的效 果。圖23 vs.圖24的強度圖顯示出圖21所示的效果，但這是用於非垂直的光發射。
圖25是在一光電模組1內的被動式光學構件之光學特性被改變的效果的圖式。在圖25的上部及下部，強度分布係以等強度(iso-intensity)線來例示。該等強度分布是可偵測的，例如在使用影像偵測器來在一離該模組1一距離的側向平面(或另一平面)上偵測從該模組1發出的光的強度的時候可偵測該等強度分布。在圖25上面的板中，一相當平的強度分布被示出，其相當對稱且集中。藉由對模組1內的一被動式光學構件8實施適當的調整，從該模組1發出的光的強度分布即可看起來如圖25的下部所示者。在此例子中，帶有相當陡且不集中的強度分布的光被發射出。圖25的作畫平面內的方向可被指定給側向的房間座標(room coordinates)或離開角度的側向分量。
圖20至25所示的效果可以很容易地用各式被描述的被動式光學構件8來達成。
亦可使用上述類型的光電模組來產生光圖案。這些光圖案可以很容易用微型面鏡陣列(參見圖18)來達成且可用液晶(參見圖16)來達成。這些圖案可例如被用來在照相時決定距離或亮度。這些圖案通常具有很陡的對比。
圖26是一光電模組投射出的圖案的圖式，該光電模組包含一具有可調整的光學特性的被動式光學構 件，如一微型面鏡陣列。該圖案是一直線圖案。暗的線代表高的強度。(圖26的作畫平面內的方向可被指定給離開角度的側向分量或側向的房間座標)。
圖27是沿著穿過圖26所示的圖案的點線的強度分布的圖式。數個陡峭的高峰清楚可見。
各式的直線圖案(不只是格子狀的圖案)可被完成。
圖28是一光電模組投射出的另一圖案的圖式，該光電模組包含一具有可調整的光學特性的被動式光學構件。在此例子中，一棋盤圖案被投射。(在圖28的作畫平面內的方向可被指定給離開角度的側向分量或側向的房間座標)。
實現該被動式光學構件8(其具有可調整的光學特性)的任何被揭露的方式都可被應用在任何實施例中，但一類似一光學結構的被動式光學構件附裝至被動式光學構件8是不適合的情況(譬如，附裝至一可變形的鏡片的一可變形的表面的情況(參見圖1))除外及被動式光學構件8的類型(反射性或透射性)必須和該模組的組態相匹配的情形亦除外。
模組1的可能應用被揭露在〔發明內容〕中以及其它地方，例如在〔實施方式〕的特殊實施例的描述中。任何被描述的實施例可發現這些應用的任何一種；即使是具有微型面鏡陣列(參見圖18)的實施例比其它實施例更適合將圖案投射至一景象上。
該等被描述的光電模組的一特別感興趣的應用是在照相上。該等模組透別適合作為閃光燈模組。該等被描述的模組允許根據一將被取像的景象的特相來選擇特別適合的光強度分布，而不是提供一成不變之(在空間上)相同的光強度分布。例如，特別高的光強度可被提供在該景象中特別陰暗處及/或在該景象中離該模組特別遠的物件上。甚至還可以在決定距離或亮度或反射率期間及在(根據該被決定的距離)進行閃光照明期間使用該模組。為此，讓兩個光發射元件被包含在一模組1內(參見圖1)是適當的，但亦可只使用單一光發射元件來實施。
1‧‧‧光電模組
4‧‧‧開口
5‧‧‧光學結構
5’‧‧‧光學結構
7‧‧‧焊錫球
8‧‧‧被動式光學模組
9‧‧‧印刷電路板
10‧‧‧裝置
33‧‧‧開口
P‧‧‧第一基材構件
O‧‧‧第二基材構件
B‧‧‧第三基材構件
E‧‧‧光發射元件
S‧‧‧間隔件構件

Claims (38)

  1. 一種發光的光電模組，其可操作用以發出具有可變強度分布的光，該可變強度分布代表具有至少兩個光強度高峰的光圖案，該發光的光電模組包含：一第一基材構件；一光發射元件，其被設置在該第一基材構件上；一第二基材構件，其包含固體的透明部分，該光發射元件發出的光可穿過該固體的透明部分；一第一間隔件構件，其將該第一及第二基材構件彼此分隔開，其中該第一間隔件構件包含至少一開口，用來容納該光發射元件；一第三基材構件，其包含不透明的遮擋部分及一第一被動式光學構件，該不透明的遮擋部分側向地包圍該第一被動式光學構件；一第二間隔件構件，其將該第二及第三基材構件彼此分隔開，使得該第一、第二及第三基材構件一個疊在另一個上；其中該第一被動式光學構件具有諸可調整的光學特性且被設置成在該光發射元件發出的光穿過該第二基材構件的該固體的透明部分之後與該光的路徑交叉，用以藉由調整該等可調整的光學特性來實施代表具有至少兩個光強度高峰的該光圖案的該強度分布的變化，及其中該光電模組是可操作的，用以在與該第一被動式光學構件交互作用之後經由該第三基材構件的一透明部分 或開口將具有該光圖案的該光投射至該光電模組的外面；及其中該等可調整的光學特性因為入射在該第一被動式光學構件上不同位置的光及/或以不同的入射角入射至該第一被動式光學構件上的光而被不同地調整。
  2. 如申請專利範圍第1項之光電模組，其包含一第二被動式光學構件。
  3. 如申請專利範圍第1項之光電模組，其中該第二被動式光學構件是一鏡片或鏡片元件。
  4. 如申請專利範圍第1項之光電模組，其中該光發射元件、該一或多個透明部分及該第一被動式光學構件被相互地設置使得從該光發射元件發出的光可沿著一將該光發射元件、該第一被動式光學構件及該一或多個透明部分互連的光路徑傳播，並經由該一或多個透明部分離開該模組。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之光電模組，其中該第一被動式光學構件被建造及建構成能夠允許藉由調整該等可調整的光學特性來調整起源於該光發射元件的光離開該模組的強度分布。
  6. 如申請專利範圍第1項之光電模組，其中該光電模組是一發光的光電模組，其操作以發出帶有可變強度分布的光線。
  7. 如申請專利範圍第1項之光電模組，其中至少一不透明的遮擋部分被設置來側向地包圍該等透明部分的至 少一第一個透明部分，其中該至少一不透明的遮擋部分被包含在該具有該等透明部分的該第一個透明部分的個別的構件內。
  8. 如申請專利範圍第1項之光電模組，其中該第一被動式光學構件是一反射性被動式光學構件及一透射性被動式光學構件的至少一者。
  9. 如申請專利範圍第1項之光電模組，其中該等光學特性可藉由下列至少一者加以調整：將該第一被動式光學構件的至少一組成物變形；及將該第一被動式光學構件的至少一組成物重新安排。
  10. 如前述申請專利範圍第1項之光電模組，其中該等光學特性可藉由將該第一被動式光學構件的多個組成物重新安排來加以調整，其中該等多個組成物是：多個微型面鏡；或多個分子或原子。
  11. 如申請專利範圍第1項之光電模組，其中該等光學特性可藉由下面所列的至少一者加以調整：將一包含在該第一被動式光學構件中的鏡片元件變形；將一包含在該第一被動式光學構件中的繞射光柵變形；將一包含在該第一被動式光學構件中的面鏡或面鏡元件變形；將一包含在該第一被動式光學構件中的反射性薄膜變 形。
  12. 如申請專利範圍第1項之光電模組，其中該第一被動式光學構件具有一作用區(active area)，及其中該等可調整的光學特性包含透明度及反射率的至少一者，其在該作用區的不同區域內可調整至不同的數值。
  13. 如申請專利範圍第1項之光電模組，其中該第一被動式光學構件被建造及建構來將沿著不同的入射方向入射在該第一被動式光學構件上的光重新導向至不同的離開方向。
  14. 如申請專利範圍第13項之光電模組，其中下列至少一者，離開方向可被不同地調整：以不同的入射角入射在該被動式光學構件上的光；入射在該被動式光學構件上的不同位置的光。
  15. 如申請專利範圍第1項之光電模組，其中該第一被動式光學構件包含下列至少一者：壓電元件；梳狀致動器；電極；包含電活性聚合物的元件。
  16. 如申請專利範圍第1項之光電模組，其中該第一被動式光學構件包含下列至少一者：一具有可調整的光柵常數的光柵；一殼體，其內有至少兩種不同的流體存在，用以形成一可變形狀的界面，其如一可變形狀的鏡片般地作用； 一其內有液晶及至少一電極的殼體；一微型面鏡陣列；一可變形的反射性薄膜；一固體式可變形的板子。
  17. 如申請專利範圍第16項之光電模組，其中該板子是透明的。
  18. 如申請專利範圍第16項之光電模組，其中該板子和一透明可變形的本體機械性地接觸，該可變形的本體的形狀調整至該可變形的板子之形狀。
  19. 如申請專利範圍第1項之光電模組，其中該光發射元件包含發光二極體、雷射、鹵素燈的至少一者。
  20. 如申請專利範圍第1項之光電模組，其中該第三基材構件被設置在該第一及第二基材構件之間；該第二間隔件構件被包含在該第二基材構件內或被包含在該第三基材構件內或和此兩個基材構件不同且被設置在此兩者之間，其包含至少一開口。
  21. 如申請專利範圍第1項之光電模組，其中該開口被該第一基材構件、該第二基材構件及該第一間隔件構件包圍。
  22. 如申請專利範圍第1項之光電模組，其中該第一基材構件、該第二基材構件及該第一間隔件構件大致上是塊狀或板狀形狀，其可包含至少一孔洞。
  23. 如申請專利範圍第1項之光電模組，其中該模組 的垂直輪廓(vertical silhouette)的外邊界及該第一基材構件、該第二基材構件及該第一間隔件構件的垂直輪廓的外邊界，其每一者都描繪一個實質上矩形的形狀。
  24. 如申請專利範圍第1項之光電模組，其中該第一及第二基材構件的至少一者，至少部分是實質上用至少實質不透明的材料來製造。
  25. 如申請專利範圍第1項之光電模組，其中該第一間隔件構件至少部分是用一至少實質不透明的材料製造。
  26. 如申請專利範圍第1項之光電模組，其中該第一間隔件構件是下列至少一者：以硬化之可硬化材料製造及利用複製處理獲得。
  27. 如申請專利範圍第1項之光電模組，其中該第一基材構件實質上是一印刷電路板或印刷電路板組件。
  28. 如申請專利範圍第1項之光電模組，其中至少一不透明的遮擋部分係設置以圍繞該一或多個透明部分的至少一第一個透明部分，其中該至少一不透明的遮擋部分被包含在該具有該一或多個透明部分的該第一個透明部分的該個別的基材構件內。
  29. 一種應用器具(appliance)，其包含多個如前述申請專利範圍中第1項所述之光電模組。
  30. 如申請專利範圍第29項所述之應用器具，其中該應用器具是一晶圓堆疊。
  31. 如申請專利範圍第29項之應用器具，其包含：一第一基材晶圓，其包含多個該第一基材構件； 一第二基材晶圓，其包含多個該第二基材構件；一第一間隔件晶圓，其包含多個該第一間隔件構件，其中該第一間隔件晶圓被包含在該第一基材晶圓中或被包含在該第二基材晶圓中或和該第一及第二基材晶圓不同；多個該光發射元件；及多個該第一被動式光學構件；其中該第一及第二基材晶圓的至少一者包含多個透明部分。
  32. 一種製造光電模組的方法，該光電模組可操作用以發出具有可變強度分布的光，該可變強度分布代表具有至少兩個光強度高峰的光圖案，該方法包含下列步驟：a)提供一第一基材晶圓，其上設置有多個光發射元件；b)提供一第二基材晶圓；c)提供一第一間隔件晶圓，其中該第一間隔件晶圓被包含在該第一基材晶圓內或被包含在該第二基材晶圓內或和該第一及第二基材晶圓不同，及其中該第一間隔件晶圓包含多個開口；d)提供第三基材晶圓，其包含不透明的遮擋部分及多個透明部分或開口；e)提供第二間隔件晶圓，其被包含在該第三基材晶圓內或被包含在該第二基材晶圓內或與該第二基材晶圓及該第三基材晶圓不同，該第二間隔件晶圓包含多個開口；f)提供多個第一被動式光學構件，該等第一被動式 光學構件的每一者具有諸可調整的光學特性，g)形成一晶圓堆疊，其包含該第一基材晶圓、該第二基材晶圓、該第三基材晶圓、該第一間隔件晶圓、該第二間隔件晶圓、該等多個光發射元件及該等多個第一被動式光學構件，及h)將該晶圓堆疊分割成如申請專利範圍第1項的該等多個光電模組。
  33. 如申請專利範圍第32項之方法，其中至少一不透明的遮擋部分被設置來側向地包圍該一或多個透明部分的至少一第一個透明部分，其中該至少一不透明的遮擋部分被包含在該具有該一或多個透明部分的該第一個透明部分的個別的構件內。
  34. 一種製造一裝置的方法，該裝置包含一如申請專利範圍第1至28項中任一項之光電模組及一印刷電路板，該方法包含將該光電模組安裝至該印刷電路板上。
  35. 一種裝置，其包含一如申請專利範圍第1至28項中任一項的光電模組。
  36. 如申請專利範圍第35項的裝置，其中該裝置是下列至少一者：一照相裝置；一數位相機；一視頻裝置；一攝相機(camcorder)；一通信裝置； 一智慧型手機；一手持式裝置；一行動運算裝置；一電子裝置的附件；一行動通信裝置的附件；閃光單元；用於照相應用的閃光單元；感測器單元；用於照相應用的感測器單元。
  37. 一種如申請專利範圍第1至28項任一項的光電模組用於：用可調整的強度分布來閃光照明一景象的用途；或將一光圖案投射至一景象的用途；或產生一光圖案於一景象上的用途；或將一或多個光束掃過一景象的用途。
  38. 一種如申請專利範圍第1至28項任一項的光電模組用於：在照相時用可調整的強度分布來閃光照明一景象的用途；或在照相時將一光圖案投射至一景象的用途；或在照相時產生一光圖案於一景象上的用途；或在照相時將一或多個光束掃過一景象的用途。
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