JP6338533B2 - 光電子モジュール、特にフラッシュモジュールおよびそれらの製造方法 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、光電子分野に関し、より具体的には光電子部品のパッケージングおよび製造に関する。より具体的には、本発明は、光電子モジュールおよびその製造方法と、このような光電子モジュール、特にフラッシュモジュールである光電子モジュールを含む電化製品および電子機器に関する。さらに、シーンを撮影する方法が提供される。本発明は、特許請求の範囲のオープンクローズ表現に基づく方法および装置に関する。

発明の背景
米国特許出願２０１０／０３２７１６４Ａｌからは、光電子モジュール、より具体的には近接センサが知られている。このような光電子モジュールの製造において、発光体チップおよび光検出器チップは、トランスファー成形技術を用いてオーバーモールドされ、これらのチップの上方にレンズを形成する。

米国特許５９１２８７２において、集積光学装置が記載されている。その集積光学装置の製造において、上面に複数の能動素子を有する支持ウエハは、複数の能動素子に対応する複数の光学素子を有する透明ウエハと整列される。このような支持ウエハと透明ウエハとの対は、その後分割されることができる。

米国特許出願２０１１／００５０９７９Ａｌにおいて、機能素子を備える光電子装置用の光モジュールが開示されている。このような光モジュールは、少なくとも１つのレンズ素子を備えるレンズ基板と、スペーサとを含む。スペーサは、完全に組立てられた光電子装置において、ベース基板から特定の軸方向距離でレンズ基板を保持する。機能素子の性能改良を確保するために、ＥＭＣシールドが設けられている。スペーサは、少なくとも部分的に導電性であり、したがってＥＭＣシールドまたはその一部を形成する。複数のこのようなモジュールをウエハスケールで製造する方法も、米国特許出願２０１１／００５０９７９Ａ１により開示している。
用語の定義
「能動光学部品」：たとえば、フォトダイオード、イメージセンサ、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、レーザチップなどのような光検知素子または発光素子である。能動光学部品は、ベアチップまたはパッケージ、すなわちパッケージ化された部品であってもよい。

「受動光学部品」：レンズ、プリズムおよびミラーなどのような、屈折および／または回折および／または（内部および／または外部）反射によって光の方向を変える光学素子または光学系である。光学系は、開口絞り、画像スクリーンおよびホルダーなどのような機械素子を含み得る光学素子の集合である。

「光電子モジュール」：少なくとも１つの能動光学部品と少なくとも１つの受動光学部品とを含む部品である。

「複製」：たとえば、エッチング、エンボス加工、インプリンティング、鋳造、成形などのような、指定構造または指定構造のネガ構造を模写する技術である。

「ウエハ」：実質的に円盤状または板状に形成され、一方向（ｚ方向または縦方向）の延長が、他の２つの方向（ｘ−ｙ方向または横方向）の延長より小さい素子である。通常、（空白でない）ウエハには、複数の類似する構造体または素子がその内部に、典型的には長方形のグリッド状に配置されまたは設けられる。ウエハは開口または穴を有してもよく、ウエハはさらにその横方向領域の主要部に材料を含まなくてもよい。ウエハは、任意の側面形状を有することができ、そのうち、丸い形状および矩形形状がより一般的である。多くの文脈では、ウエハは一般的に半導体材料から形成されていると理解されるが、本特許出願においてこれに明示的に限定されない。したがって、ウエハは一般的に半導体材料、高分子材料、金属とポリマーまたはポリマーとガラス材料とを含む複合材料などから作ることができる。特に、熱またはＵＶ硬化性ポリマーなどの硬化性材料が本発明に関連する興味深いウエハ材料である。

「横方向」：「ウエハ」を参照する。
「縦方向」：「ウエハ」を参照する。

「光線」：最も一般的には電磁放射、より具体的には電磁スペクトルを有する赤外線、可視光または紫外線の電磁放射である。

発明の概要
本発明の１つの目的は、特にコンパクトおよび／または有用な光電子モジュールを製造することである。また、複数のこのようなモジュールを備える電化製品、このようなモジュールを少なくとも１つ備える電子機器およびこのようなモジュールを製造する方法、ならびにシーンを撮影する方法を提供する。

本発明の別の目的は、光電子モジュールを製造する別の方法を提供することである。
本発明の別の目的は、光電子モジュールを製造する特に高速な方法および／または光電子モジュールを製造する特に簡単な方法を提供する。

本発明の別の目的は、特に正確な整列を有する光電子モジュールおよび対応の製造方法を提供することである。

本発明の別の目的は、特に小さい寸法を有する光電子モジュールを提供することである。

本発明の別の目的は、再現性よく製造可能な光電子モジュールを提供することである。
本発明の別の目的は、特に少ない製造ステップ数で製造可能な光電子モジュールおよび対応の製造方法を提供することである。

本発明の別の目的は、改善された作業、特に簡単化した作業で光電子モジュールを製造する方法を提供することである。

本発明の別の目的は、特に小型および／または軽量の撮影装置を提供することである。
本発明の別の目的は、録画されるシーンの特に良好な照明を、特に小型電子機器を用いて提供することが可能にすることである。

本発明の別の目的は、少なくとも１つの光電子モジュールを含む特に小型の電子機器を提供することである。

さらなる目的は、以下の説明および実施例から明らかになる。

これらの目的の少なくとも１つは、少なくとも部分的に、特許請求の範囲に係る装置、製品および方法により達成される。

光電子モジュールは、基板部材と、基板部材に搭載された少なくとも１つの発光部材と、基板部材に搭載された少なくとも１つの検出部材と、少なくとも１つの受動光学部品を備える少なくとも１つの光学部材と、基板部材と光学部材との間に配置された少なくとも１つのスペーサ部材とを含む。

発光部材は、出射光、特にフラッシュ光を発光するために設けられている。検出部材は、光を検出するため、特に光の少なくとも１つの色関連特性を決定するために設けられている。一部の実施形態において、検出部材は、全体の光強度および／または光の空間強度分布または光の角度強度分布を表す特性を検出または決定するために提供されてもよい。スペーサ部材の機能の１つは、スペーサ部材の一方側に設けられた少なくとも１つの受動光学部品とその他方側に設けられた少なくとも１つの発光部材および少なくとも１つの検出部材との間に特定の（垂直の）距離を提供することである。

一実施形態において、光学部材は、少なくとも１つの不透明部と、少なくとも１つの受動光学部品を備える少なくとも１つの透明部とを含む。具体的には、光学部材は、不透明部が少なくとも１つの透明部のうち少なくとも１つを囲むように形成されてもよく、より具体的には、光学部材は、不透明部が少なくとも１つの透明部のうち１つを囲むように形成されてもよい。

前述した実施形態と組合わせることができる一実施形態において、スペーサ部材は、実質的に不透明な材料から作られる。よって、光電子モジュール内に光の望ましくない入射を防ぐことができる。不透明材料は、光を実質的に減衰または遮断することができる。

前述した実施形態の１つまたは複数と組合わせることができる一実施形態において、基板部材は、実質的に印刷回路基板である。具体的には、基板部材は、主にプリント基板の基材、たとえばＦＲ４材料からなることができる。基板部材は、不透明にすることができ、発光部材から光電子モジュールの外部までの電気接点および検出部材から光電子モジュールの外部までの電気接点を提供することができる。よって、この基板部材により、少なくとも１つの検出部材から基板を横切る少なくとも１つの電気接続と、少なくとも１つの発光部材から基板を横切る少なくとも１つの電気接続とを容易に形成することができる。

前述した実施形態の１つまたは複数と組合わせることができる一実施形態において、基板部材は実質的に塊状または板状である。

前述した実施形態の１つまたは複数と組合わせることができる一実施形態において、光学部材は、少なくとも１つの受動光学部品を少なくとも無視する場合、実質的に塊状または板状である。

具体的には、基板部材と光学部材とは、互いに概ね平行に配置されている。
これらの実施形態は、光電子モジュールの特に良好な生産性に貢献することができる。

前述した実施形態の１つまたは複数と組合わせることができる一実施形態において、基板部材とスペーサ部材との外側横寸法は、実質的に同一であり、具体的には、基板部材と光学部材とスペーサ部材との外側横寸法は、実質的に同一である。

同様に、これらの実施形態は、光電子モジュールの特に良好な生産性に貢献することができる。

前述した実施形態の１つまたは複数と組合わせることができる一実施形態において、検出部材は、スペーサ部材によって囲まれ、発光部材は、スペーサ部材によって囲まれる。これにより、光電子モジュール内に光の望ましくない入射または光電子モジュールから外へ光の望ましくない出射を抑制することができる。

前述した実施形態の１つまたは複数と組合わせることができる一実施形態において、光電子モジュールは、ハウジングを含み、具体的には、基板部材とスペーサ部材と光学部材とは、ハウジングの構成に寄与する。よって、良好な生産性を達成することができ、特に小型の光電子モジュールを製造することができる。

前述した実施形態の１つまたは複数と組合わせることができる一実施形態において、スペーサ部材は少なくとも、硬化した硬化性材料で作られ、複製プロセス特にエンボスを用いて得られる。これにより、（縦横両方向において）高精度を達成しつつ、さまざまなデザインのスペーサ部材を大量生産することができる。

前述した実施形態の１つまたは複数と組合わせることができる一実施形態において、少なくとも１つの受動光学部品は、少なくとも１つの光学構造を含み、具体的には、少なくとも１つの光学構造は、硬化した硬化性材料で作られ、複製プロセス特にエンボス加工を用いて得られる。これにより、（縦横両方向において）高精度を達成しつつ、さまざまなデザインのスペーサ部材を大量生産することができる。

前述した実施形態の１つまたは複数と組合わせることができる一実施形態において、少なくとも１つの受動光学部品は、少なくとも１つのレンズ素子、具体的には少なくとも１つの回折レンズ素子を含む。さまざまな用途では、レンズは、たとえば、フラッシュ光を出射するフラッシュモジュールにおいて有利である。回折レンズは、少なくとも縦方向において非常に省スペースであるため、非常に小さいモジュールを製造することが可能になる。

前述した実施形態の１つまたは複数と組合わせることができる一実施形態において、少なくとも１つの受動光学部品は第１レンズを含み、第１レンズと少なくとも１つの発光部材と少なくとも１つの検出部材とは、少なくとも１の発光部材からの出射光が第１レンズの全体または少なくとも主要部を実質的に横断しかつ光電子モジュールの外部からの、少なくとも１つの検出部材に当てる光が第１レンズの全体または少なくとも主要部を実質的に横断するように、配置されている。このように、単一のレンズは、２つの機能を同時に果たすことができる。

通常最後に述べられた実施例を除いて、前述した実施形態の１つまたは複数と組合わせることができる一実施形態において、少なくとも１つの受動光学部品は、第１レンズと第２レンズとを含み、第１レンズと少なくとも１つの発光部材とは、少なくとも１の発光部材からの出射光が第１レンズの全体または少なくとも主要部を実質的に横断するように配置され、第２レンズと少なくとも１つの検出部材とは、光電子モジュールの外部からの、少なくとも１つの検出部材に当てる光が第２レンズの全体または少なくとも主要部を実質的に横断するように、配置されている。このように、第１レンズおよび第２レンズの各々は、それぞれの機能を果たすように設計されることができる。また、たとえば、発光体毎に１つのレンズおよび／または検出部材毎に１つのレンズを設けることも可能である。

前述した実施形態の１つまたは複数と組合わせることができる一実施形態において、スペーサ部材は、少なくとも１つの検出部材と少なくとも１つの発光部材との間に配置された部分を含み、具体的には、その部分は、光電子モジュールを第１区画室と第２区画室とに区切り、第１区画室は、少なくとも１つの発光部材を収納し、第２区画室は、少なくとも１つの検出部材を収納する。これにより、発光部材からの出射光が検出部材を照らすことを防止または軽減することができる。

前述した実施形態の１つまたは複数と組合わせることができる一実施形態において、少なくとも１つの発光部材は、少なくとも１つのフラッシュ光源、具体的には少なくとも１つのフラッシュＬＥＤである。フラッシュ光が現代の小型電子機器に広く使用される。これらの小型電子機器にとっては、大量生産および超小型が重要な要素である。一方、発光部材は、連続光を出射するように操作可能または動作させることもできる。少なくとも１つの発光部材は、たとえばＬＥＤを含むことができる。少なくとも１つの発光体によって出射されるまたは出射可能な光に関して、一般的に可視光が使用されるが、たとえば低光量のシーンを撮像または撮影するために、（代替的にまたは追加的には）赤外光を特別に使用してもよい。

前述した実施形態の１つまたは複数と組合わせることができる一実施形態において、光電子モジュールは、少なくとも２つの発光部材を備える。これら２つの発光部材は、名目上、特にそれぞれの仕様上異なってもよく同様であってもよい。具体的には、少なくとも２つの発光部材のうち少なくとも第１発光部材および第２発光部材は、スペクトル上異なる発光特性を有する。このことは、異なるシーンを照明する、特に選択可能な色温度または色相を有する光でシーンを照明することが望ましい場合には、有利であり得る。たとえば、少なくとも２つの発光部材のうち第１発光部材は、少なくとも２つの発光部材のうち第２発光部材よりも、青スペクトル領域においてより多い量の光および／または黄色スペクトル領域においてより少ない量の光を出射するように構築されかつ構成されることができる。また、追加的または代替的には、少なくとも２つの発光部材のうち少なくとも第１発光部材および第２発光部材は、２つの発光部材の相対発光強度を変化させることによって色温度が変化する白色光を生成するまたは模擬することを可能にするスペクトル出射特性を有するように構成されることができる。たとえば、発光部材のうちの第１発光部材を、第２発光部材よりも低い色温度を有する実質的に白色光を出射するように構成することができる。言うまでもなく、発光部材は、２つに限らず、３つでもよく、さらには４つまたは５つ設けられてもよく、その一部またはすべては、異なるスペクトル組成の光を出射し、特に色相または色温度が調整可能な光を出射することを可能になる。具体的に、このことは、それぞれの発光部材から出射された光の相対強度を変化させることによって達成することができる。

最後に述べられた実施形態を参照する一実施形態において、光電子モジュールは、発光部材のうち第１発光部材によって出射され、１つのレンズを通って光電子モジュールから離れて行く光の光強度分布（特に光の角度強度分布）と、発光部材のうち第２発光部材によって出射され、他のレンズを通って光電子モジュールから離れて行く光の光強度分布と異なるように構築されかつ構成される。このことは、たとえば光電子モジュールが使用されている装置（たとえば、カメラ）に異なるレンズまたはズームレンズが存在する場合に有利であり、さまざまな方法で達成することができる。たとえば、少なくとも１つの受動光学部品に対する少なくとも２つの発光部材の配置を、その２つの発光部材に応じてすなわちその２つの発光部材に対し異なるように選択することにより達成することができ、および／または少なくとも２つの発光部材を、（実質的に）異なる光強度分布を有する光を出射するように設計する（構築かつ構成する）ことにより達成することができ、および／または少なくとも１つの受動光学部品によって行われた、第１発光部材からの出射光に対する光の方向変換またはビーム形成を、少なくとも１つの受動光学部品によって行われた、第２発光部材からの出射光に対する光の方向変換またはビーム形成と異なるようにすることにより達成することができる。実施形態において、変化されまたは選択されることのできる少なくとも２つの発光部材によって、具体的には第１および第２発光部材の各々からの出射光の強度比を変化させるまたは選択することによって提供される（シーンの）照明が可能になる。

最後に述べられた２つの実施形態（少なくとも２つの発光部材を含む光電子モジュール）の１つまたは両方を参照する一実施形態において、少なくとも１つの受動光学部品は、少なくとも２つの発光部材のうち第１発光部材に割当てられた１つのレンズと、少なくとも２つの発光部材のうち第２発光部材に割当てられた他のレンズとを含み、１つのレンズと第１発光部材とは、第１発光部材からの出射光が１つのレンズの全体または少なくとも主要部を実質的に横断するように配置され、他のレンズと第２発光部材とは、第２発光部材からの出射光が他のレンズの全体または少なくとも主要部を実質的に横断するように配置される。具体的には、第１発光部材によって出射され、１つのレンズを通って光電子モジュールから離れて行く光の光強度分布と、第２発光部材によって出射され、他のレンズを通って光電子モジュールから離れて行く光の光強度分布とは異なる。さらに、１つのレンズおよび他のレンズを１つのレンズの２つの異なる部分として具現化することも可能である。

前述した実施形態の１つまたは複数と組合わせることができる一実施形態において、少なくとも１つの検出部材は、色に敏感であり、より具体的には、少なくとも１つの検出部材は、検出部材に当てられた光の純色量を示す信号を出力するように構築されかつ構成される。追加的または代替的には、少なくとも１つの検出部材は、光強度に違いを付ける機能をさらにまたは単に有することができ、特にその検出部材に当てられた光量に依存する信号を出力することができる。

前述した実施形態の１つまたは複数と組合わせることができる一実施形態において、少なくとも１つの検出部材は、イメージセンサ、特にカラーイメージセンサを含む。

前述した実施形態の１つまたは複数と組合わせることができる一実施形態において、光電子モジュールは、少なくとも２つの検出部材を含み、特に検出部材のうちの２つは、スペクトル上異なる感度を有する。たとえば、少なくとも２検出部材は、少なくとも２つのフォトダイオードである。たとえば、スペクトル上異なるフィルタを検出部材に設け、検出部材に検出される光をスペクトル上異なるようにフィルタリングすることができる。

前述した実施形態の１つまたは複数と組合わせることができる一実施形態において、少なくとも１つの検出部材および少なくとも１つの発光部材の少なくとも１つは、チップスケールのパッケージまたはベアチップとして形成され、具体的には、すべての検出部材および発光部材は、チップスケールのパッケージまたはベアチップとして形成される。光電子モジュールは、パッケージされていないチップをその中に搭載することを可能にし、それによって、特に小型モジュールの設計を可能にする。

前述した実施形態の１つまたは複数と組合わせることができる一実施形態において、光電子モジュールはバッフル部材を備える。通常、このバッフル部材は、スペーサウエハが配置された光学ウエハの一方側と反対する光学ウエハの他方側に配置される。通常、このバッフル部材は、開口を有する。光が開口を通過してから、少なくとも１つの受動光学部品を通過することができるおよび／または光が少なくとも１つの受動光学部品を透過してから、この開口を通過することができる。このようなバッフル部材は、光電子モジュールを特定の方法で搭載または取付けるための機械的止め具になることができ、または機械的止め具を提供することができる。

前述した実施形態の１つまたは複数と組合わせることができる一実施形態において、光電子モジュールは、導光素子を含む。具体的には、導光素子は、スペーサ部材から見て外方へ向く光学部材の一側に配置される。導光素子は、光学部材の少なくとも一部と一体に形成されてもよく、光学部材と異なる部分として形成されてもよい。光学部材は、特に１つ以上の機械的導光素子、たとえば１つ以上の突起および／または１つ以上の凹部および／または１つ以上のエッジを備えることができる。導光素子は、たとえば実質的に角柱形状または実質的に円筒形状であってもよい。

２０１１年１０月５日に出願され、「MICRO-OPTICAL SYSTEM AND METHOD OF MANUFACTURE THEREOF」と題された米国仮出願シリアル番号第６１／５４３４９０号には、導光素子を含む光電子モジュールおよびその製造方法が記載されている。光電子モジュールおよびその構成要素の特性ならびにそれらの製造方法は、本願に開示されたモジュールに容易に適用することができる。したがって、米国仮出願シリアル番号第６１／５４３４９０号は、参照により本願の明細書に援用される。注意すべきこと（実際に図を比較すればわかること）は、米国仮出願シリアル番号第６１／５４３４９０号において「ベースプレート」と呼ばれたものは、本願の光学部材の一部に対応していることである。

本発明に係る電化製品は、基板ウエハと、光学ウエハと、スペーサウエハとを含む。基板ウエハは、数多くの基板を含む、光学ウエハは、数多くの光学部材を含み、スペーサウエハは、数多くのスペーサ部材を含む。具体的には、電化製品は、ウエハスタックである。

記載された種類の光電子モジュールを数多く製造する際に、このような電化製品は非常に有用である。

本発明に係る電子機器は、本発明に係る少なくとも１つの光電子モジュールと、少なくとも１つの発光部材と少なくとも１つの検出部材とに操作可能に接続された処理装置とを含む。電子機器は、少なくとも１つの光電子モジュールに操作可能に接続された電子回路を含み、より具体的には電子回路を印刷回路基板に実装し、光電子モジュールを印刷回路基板に搭載するように形成することができる。

処理装置を備えた電子機器の一実施形態において、処理装置は、検出部材からの信号を受信し、受信した信号に依存して発光部材を制御するように構築されかつ構成されている。この処理装置は、制御装置であってもよくそれを含んでもよい。これにより、シーンに依存してまたはそのシーンに配置されたライトに依存して、シーンを照明することができ、特にそのシーンに配置されたライトから出射されたフラッシュ光（通常、２つ以上の発光部材から少なくとも実質的に同時に出射された少なくとも２つのフラッシュ光）の色温度を調整することができ、特にシーンに主に存在している色温度を調整することができる。代替的または追加的には、出射光の空間強度分布および／または角度強度分布は、たとえば、電子機器（より具体的には、光電子モジュール）の発光部材の各々の強度（または相対強度）を変化させることによって、実現（たとえば、処理装置または制御装置によって制御）されることができる。

２つ以上の発光部材を順序に発光させることも可能であるが、通常は２つ以上のフラッシュ光は、１回の露光時間内に出射される。また、２つ以上の異なる照明で順序に露光することも可能である。各露光は、異なる特性のフラッシュ光によって行われる。

前述した実施形態と組合わせることができる電子機器の一実施形態において、電子機器は、携帯装置と、通信機器特に携帯通信装置と、撮影装置特に写真カメラまたはビデオカメラとのうち少なくとも１種である。

光電子モジュールを製造する方法は、数多くの検出部材と数多くの発光部材とが配置される基板ウエハを準備するステップ（ａ）と、スペーサウエハを準備するステップ（ｂ）と、光学ウエハを準備するステップ（ｃ）とを含み、光学ウエハは、数多くの受動光学部品を含み、具体的には受動光学部品は、レンズ素子であり、スペーサウエハが基板ウエハと光学ウエハとの間に配置され、具体的には検出部材と発光部材が基板ウエハと光学ウエハとの間に配置されるようにウエハスタックを準備するステップ（ｄ）を含む。

方法の一実施形態において、ステップ（ａ）は、ピックアンドプレースによって検出部材と発光部材とを基板ウエハ上に配置するステップ（ａ１）を含む。

前述の実施形態と組合わせることができる方法の一実施形態において、方法は、複製特にエンボス加工を用いて受動光学部品を製造するステップ（ｃ１）を含む。

これにより、受動光学部品の高精度の大量生産を行うことが可能になる。
前述した実施形態の１つまたは複数と組合わせることができる方法の一実施形態において、スペーサウエハは、光を実質的に減衰または遮断する材料から作れる。このことは、製造の簡素化に貢献することができる。

前述した実施形態の１つまたは複数と組合わせることができる方法の一実施形態において、数多くの受動光学部品の各々は、発光部材のうちの少なくとも１つおよび／または検出部材のうちの少なくとも１つに関連付けられる。

前述した実施形態の１つまたは複数と組合わせることができる方法の一実施形態において、方法は、複製プロセス特にエンボス加工を用いてスペーサウエハを製造するステップ（ｈ）を含む。

前述した実施形態の１つまたは複数と組合わせることができる方法の一実施形態において、方法は、検出部材が配置された基板部材の一方側と反対する基板部材の他方側に半田ボールを設けて基板ウエハを準備するステップ（ｅ）を含む。

前述した実施形態の１つまたは複数と組合わせることができる方法の一実施形態において、方法は、ウエハスタックを個別の光電子モジュールに数多く分割するステップ（ｆ）をさらに含む。各光電子モジュールは、基板ウエハの一部と、検出部材のうち少なくとも１つと、発光部材のうち少なくとも１つと、スペーサウエハの一部とを含む。

前述した実施形態の１つまたは複数と組合わせることができる方法の一実施形態において、方法は、スペーサウエハが配置された光学ウエハの一方側と反対する光学ウエハの他方側に、光学ウエハと隣接して配置されるバッフルウエハを形成するステップ（ｇ）をさらに含む。特に、前述したステップ（ｄ）は、スペーサウエハが基板ウエハと光学ウエハとの間に配置され、具体的には検出部材が基板ウエハと光学ウエハとの間に配置され、かつ、光学ウエハがバッフルウエハとスペーサウエハとの間に配置されるように、ウエハスタックを製造するステップ（ｄ′）により置換される。

前述した実施形態の１つまたは複数と組合わせることができる方法の一実施形態において、基板ウエハと数多くの検出部材と数多くの発光部材とは、実質的に印刷回路基板組立体を形成する。

シーンを撮影するための方法は、本発明に係る光電子モジュールを使用するステップと、シーンから出射される光に関連する信号を少なくとも１つの検出部材で得るステップと、少なくとも１つの発光部材が露光中に光を出射するように少なくとも１つの発光部材を制御するステップとを含み、出射光が信号に依存し、具体的には出射光のスペクトル組成および／または出射光の光強度分布が信号に依存する。

方法の一実施形態において、少なくとも１つの検出部材は、色に敏感であり、具体的には前記シーンの光の純色量に依存する信号を出力するように構築されかつ構成される。よって、信号に応じたスペクトル組成を有する光を出射するように、少なくとも１つの発光部材を制御することができる。このような状況では、少なくとも２つの発光部材を設けることは、特に有利であり得る。代替的にまたは追加的には、少なくとも１つの検出部材を用いて、シーンを撮像する前にまたはシーンを撮像する間に、そのシーンの輝度を推定することも可能である。さらに、代替的にまたは追加的には、少なくとも１つの検出部材を用いて、光強度および／または色（具体的には、シーン全体の色温度および／または色分布および／または光強度分布）を推定することも可能である。このような推定は、シーンを録画する前（マイクロバースト前）に、光特にフラッシュ光を出射しながら行うことができる。

本発明の特定の部分に関連して説明した方法またはモジュールの特徴は、少なくとも類推上および論理上までの意味では、本発明の他の部分、たとえば電子機器または電化製品に応用することができることは、容易に理解されるべきでだろう。達成可能な効果は、それぞれの構成に対応する。

さらなる実施形態および利点は、従属請求項および図面から明らかになる。

光電子モジュールの断面図である。 図１のモジュールの構成要素のさまざまな断面図である。 図１のモジュールを数多く製造するためのウエハスタックを形成する用ウエハの断面図である。 図１のモジュールを数多く製造するためのウエハスタックの断面図である。 光電子モジュールの断面図である。 図５のモジュールの構成要素のさまざまな断面図である。 光電子モジュールの製造を示すウエハスタックの断面図である。 光電子モジュールの断面図である。 光電子モジュールの断面図である。 光電子モジュールの断面図である。 光電子モジュールの上面図である。 光電子モジュールの上面図である。 導光素子を備える光電子モジュールを含む電子機器の細部の断面図である。 図１３に示された光学部材の上面図である。 図１３に示された光学部材の光学ウエハの上面図である。 導光素子を含む光学部材の斜視図である。 光電子モジュールを示す断面図である。

発明の詳細な説明
以下、本発明を実施例および添付図面を用いてより詳細に説明する。

記載される実施形態は、例として意図されており、本発明を限定してはならない。
図１は、光電子モジュール１の概略断面図を示している。図示の断面は、縦方向の断面図である。図２は、図１のモジュールの構成要素のさまざまな概略側断面図を示している。図１において、これらの側面断面の近似位置は、ｓ１〜ｓ５および破線によって示されている。ｓ４およびｓ５に対し、矢印で観察方向を示している。

モジュール１は、用語定義において「縦方向」と定義された方向に沿って互いに堆積されたいくつかの構成要素（Ｐ、Ｓ、Ｏ、Ｂ）を含む。この縦方向は、ｚ方向（図１参照）に対応している。縦方向（ｚ方向）に垂直なｘ−ｙ平面（図２参照）における方向は、「横方向」と称される。

モジュール１は、互いに堆積された基板部材Ｐと、スペーサ部材Ｓと、光学部材Ｏと、バッフル部材Ｂとを含む。基板部材Ｐは、たとえば印刷回路板（ＰＣＢ）である。より具体的には、印刷回路板は、インターポーザと称されてもよい。ＰＣＢの上面に、光特に白色光を発光するための発光ダイオードなどのような発光部材Ｅと、光特に可視光を検出するためのフォトダイオードまたは画像センサなどのような検出部材Ｄとを搭載することができる。発光部材Ｅの電気接点および検出部材Ｄの電気接点は、半田ボール７が取付けられているモジュール１の外側に電気的に接続される。半田ボール７の代わりに、半田ボールを設けていない（または後から半田ボールを設ける）ＰＣＢに接触パッドを設けることも可能であろう。

このように、モジュール１は、たとえば表面実装技術（ＳＭＴ）を用いて、検出部材Ｄから出力される信号に依存して発光部材Ｅを制御する制御装置などの他の電子部品（図示せず）に隣接して印刷回路板９の上に搭載することができる。印刷回路板９は、携帯通信装置または写真カメラのような撮影装置などの電子機器１０の構成要素であってもよい。特に、電子機器１０は、スマートフォンであってもよい。モジュール１は、非常に小さいサイズで製造することができるため、このような電化製品に特に適している。

スペーサ部材Ｓは、２つの開口４を有する。発光部材Ｅは、２つの開口のうち一方の開口に配置され、検出部材Ｄは、他方の開口に配置されている。このように、発光部材Ｅと検出部材Ｄとは、横方向でスペーサ部材Ｓにより囲まれる。

スペーサ部材Ｓは、いくつかの機能を果たすことができる。スペーサ部材Ｓは、（縦方向の延長によって）基板部材Ｐと光学部材Ｏとの間の特定の距離を確保することができ、よって、発光部材Ｅから光学部材Ｏを介してモジュール１の外部までの特定の光路およびモジュール１の外部から光学部材Ｏを介して検出部材Ｄまでの特定の光路を達成することに寄与する。また、スペーサ部材Ｓは、検出部材Ｄが通常検出可能な光に対して少なくとも実質的に不透明であり、かつ、モジュール１の外壁の一部を形成しているため、検出部材Ｄによって検出されるべきではない光から検出部材Ｄを保護することができる。さらに、スペーサ部材Ｓは、検出部材Ｄが通常検出可能な光に対して少なくとも実質的に不透明であり、かつ、発光部材Ｅと検出部材との間に壁を形成しているため、発光部材Ｅから出射され、検出部材Ｄに到達すべきではない光から検出部材Ｄを保護することができ、よって、発光部材Ｅと検出部材との間の光学干渉を低減する。その結果、モジュール１内部の反射光および発光部材Ｅに由来する迷光は、検出部材Ｄに到達しないように防止される。典型的には、スペーサ部材Ｓは、ポリマー材料、具体的には硬化性ポリマー材料、より具体的には熱硬化性ポリマー材料、たとえばエポキシ樹脂から形成される。

光学部材Ｏは、遮光部ｂと２つの透明部ｔとを含む。透明部の一方は、発光部材Ｅからの発光がジュール１から出射することを可能にし、他方は、モジュール１の外部からの光がモジュール１内に進入し、検出部材Ｄに到達することを可能にする。

遮光部ｂは、たとえば適当な（ポリマー）材料から作られたため、検出部材Ｄが通常検出可能な光に対して実質的に不透明である。透明部ｔの各々は、導光または光ビーム形成するために、受動光学部品Ｌ、より具体的および例示的にはレンズ部材Ｌを含む。図１に示すように、受動光学部品Ｌは、たとえば透明素子６に密着する２つのレンズ素子５を含んでもよい。透明素子６は、遮光部ｂを形成する光学部材Ｏの部分と同様の縦寸法を有することができ、したがって遮光部ｂを形成する光学部材Ｏの部分が透明素子６とともに（完璧に近い）平坦な固体平板形状を形成する。レンズ素子５は、屈折（図１参照）および／または回折によって光の方向を変える。全てのレンズ素子５は、（図１に示すように）全体的に凸状に形成されてもよい。しかしながら、１つ以上のレンズ素子５は、たとえば全体的または部分的に凹状の異なる形状に形成されることができる。回折レンズ素子は、縦方向では特に省スペースである。

バッフル部材Ｂは、好ましくない光を遮断することができ、具体的には光を所望の角度でモジュール１から出射することまたはモジュール１に入射することを可能にする。図１および２に示すように、バッフル部材Ｂは、開口としてまたは透明材料を用いて具現化することのできる２つの別々の透明領域３を有していてもよい。透明領域３の外側のバッフル部材Ｂは、検出部材Ｄが通常検出可能な光を実質的に減衰または遮断する材料から作ることができ、またはそのような性質を有する被膜に被覆されることができる。後者の場合、通常は被膜の作製がより複雑である。言うまでもなく、バッフル部材Ｂの形状、より正確には透明領域３の形状は、図１および２に示されている形状とは異なることができ、たとえば円錐状の形状または角錐台の形状を形成してもよい。さらに、バッフル部材Ｂは、モジュール１を搭載する際の機械的止め具になることができる。

透明領域３の横方向の形状のみならず、透明部ｔおよび開口４の横方向の形状も、必ずしも円形にする必要がなく、たとえば多角形または丸めたコーナーを有する長方形などの他の外観を有してもよい。

モジュール１は、光電子部品であり、より正確にはパッケージ化された光電子部品である。モジュール１の縦側壁は、部材Ｐ、Ｓ、ＯおよびＢによって構成される。底壁は、基板部材Ｐによって構成される。上壁は、バッフル部材Ｂによって、またはバッフル部材Ｂと光学部材Ｏとともによって構成される。

図２からよく見られるように、上記の理由でハウジング部品と呼ばれることのできる４つの部材Ｐ、Ｓ、Ｏ、Ｂはすべて、横方向で実質的に同一の形状と寸法とを有する。このことは、以下で図３、４を参照しながらより詳細に説明されるように、モジュール１を製造することが可能かつ非常に効率的な方法に関与している。これらのハウジング部品Ｐ、Ｓ、ＯおよびＢは、略塊状または略板状、より一般的には略直方体形状であり、（たとえばバッフル部材Ｂおよびスペーサ部材Ｓのように）穴または（たとえば光学部材Ｏのように）開口または突起を有してもよい。

図１に示されたモジュール１（および本願の明細書に記載された他の光電子モジュール）は、フラッシュモジュールであってもよく、より具体的には光センサが組込まれたフラッシュモジュールであってもよい。このようなモジュール１は、検出部材Ｄを用いてモジュール１の外部に存在する光の量、具体的には録画されるシーンに存在する光の量を決定することを可能にし、および、発光部材Ｅを用いて決定された光の量に応じた光量、具体的には録画されるシーンに存在する光の量に応じた照明を提供することを可能にする。

さらに、上記に説明した同じ原理に従って設計されたモジュールを、発光部材Ｅの代わりにまたは発光部材Ｅに加えて、１つ以上の電子部品たとえば１つ以上の追加の光検出器、１つ以上の集積回路または１つ以上の光源を含むように、形成することは可能である。

以下の説明から明らかになるように、特に少なくとも１つの追加の発光体および／または追加の検出部材（図１には図示せず）がモジュール１内に設けられた場合、さらなる改良は可能である。

モジュール中に含まれる能動光学部品（図１の例では発光部材Ｅおよび検出部材Ｄ）は、パッケージ化された電子部品でもよく、パッケージ化されていない電子部品でもよい。基板部材Ｐに接触させるため、ワイヤボンディングまたはフリップチップ技術または任意の他の公知の表面実装技術を使用してもよく、従来のスルーホール技術でさえも使用してもよい。パッケージ化されていない電子部品（ベアチップ）は、小型モジュール１を設計することを可能にする。このことは、チップスケールのパッケージにも適用される。

図３は、図１のモジュールを数多く製造するためのウエハスタック（本特許出願において、ウエハスタックを電化製品として称する場合がある）を形成する用のウエハの概略断面図を示している。言うまでもなく、後続の分割ステップを用いて（実質的に）完全にウエハスケールでこのようなモジュールを製造することができる。図３および４は、３つのモジュール１用の供給品のみを示しているが、通常、１つのウエハスタックにおいて、横方向で１０個以上、より多くで３０個以上、さらに多くで５０個以上のモジュール用の供給品を提供することができる。一般的に、各ウエハは、横方向の寸法が少なくとも５ｃｍまたは１０ｃｍ〜３０ｃｍまたは４０ｃｍまたは５０ｃｍまでであり、縦方向の（部品が基板ウエハＰＷに配置されていないときに測定される）寸法が少なくとも０．２ｍｍまたは０．４ｍｍまたは１ｍｍ〜６ｍｍまたは１０ｍｍまたは２０ｍｍまでである。

４つのウエハ、すなわち基板ウエハＰＷ、スペーサウエハＳＷ、光学ウエハＯＷおよびバッフルウエハＢＷは、図１に示されたモジュールを数多く製造するために十分である。各ウエハは、対応するモジュール１（図１および２参照）に含まれる、数多くの対応する部材を備える。これらの部材は、通常矩形格子状に配置され、ウエハ分割ステップのため、典型的には互いに少し離れている。

基板ウエハＰＷは、標準的なＰＣＢ材料から作られたＰＣＢであっでもよい。その一方の面には半田ボール７が設けられ、他方の面には能動光学部品（ＥおよびＤ）が半田付けまたは接着されている。これらの能動光学部品は、標準的なピックアンドプレース機械を用いてピックアンドプレースによって、基板ウエハＰＷ上に配置されることができる。

好ましくない光の検出を最大限に防止するために、言うまでもなく、透明部ｔおよび透明領域３などの透明領域を除いて、すべてのウエハＰＷ、ＳＷ、ＯＷおよびＢＷは、検出部材Ｄが通常検出可能な光に対し実質的に不透明である材料から実質的に作られてもよい。

ウエハＳＷ、ＢＷおよびウエハＯＷの一部または全体は、複製によって製造することができる。例示的な複製工程において、構造化表面を液状の粘性または塑性変形可能な材料（複製材料）に入れてエンボス加工し、次いで、その材料をたとえば紫外線照射および／または加熱による熱硬化により硬化させ、その後、構造化表面を取外す。したがって、構造化表面のレプリカ（この場合、負のレプリカである）が得られる。複製に適した材料は、たとえば、硬化性（より具体的には熱硬化性）のあるポリマー材料または他の複製材料であり、すなわち硬化ステップ（より具体的には熱硬化ステップ）において液状の粘性または塑性変形可能な状態から固体状態に形質転換可能な材料である。複製は既知の技術であり、さらなる詳細は、ＷＯ２００５／０８３７８９Ａ２を参照する。

光学ウエハＯＷを製造する場合、複製または成形を用いて不透明部（遮光部ｂ）を得ることができる。また、ドリルまたはエッチングによって透明部ｔである穴を提供することも可能であろう。

続いて、このようにして得られたウエハ前駆体に受動レンズ部材Ｌを設けることにより、光学ウエハＯＷを製造する。この工程は、たとえば米国特許出願２０１１／００４３９２３Ａ１に記載されたように、たとえば受動レンズ部材Ｌを一体部品として形成する複製によって達成することができる。受動レンズ部材Ｌは、半完成品から製造することもできる。その半完成品は、透明領域３が定義される穴を有する透明素子６を含むウエハである。このような製造方法は、受動レンズ部材Ｌの各々が少なくとも１つの先端を形成し、それらの先端がレンズ部材を有しない光学ウエハＯＷの縦方向の断面の外側に位置している場合に、特に有用である。このような半完成品は、（通常の場合および図示された例の場合において）平坦な円盤状ウエハである。この平坦な円盤状ウエハは、透明領域においてウエハを貫通する穴を有しなく、実質的に波形を有しなくまたは浅い表面波形しか有しない。通常、これらの表面波形は、凹んでおり、すなわち遮光部ｂにより画定されたウエハ表面を越えて延在しない。

このような半完成品は、透明部にされる穴または開口を有する平坦なウエハ前駆体（一般的には１つの材料で作られる）から出発し、その後、たとえば分注工程を用いて、ウエハ前駆体の穴を透明材料で充填することにより得られる。充填に関しては、たとえばフリップチップ技術などにおいてアンダーフィル工程に使用されたように、ディスペンサを用いてウエハ前駆体の穴を一つずつ充填する手法、または、たとえば（スクリーン印刷に知られているような）スキージ工程またはいくつかの材料を出力する中空針を有するディスペンサを用いていくつかの穴を一度に充填する手法がある。分注工程の間に、ウエハは、たとえばシリコーンからなる平坦な支持板上に配置することができる。分注された材料の中に気泡または空洞が形成すると、製造される予定の受動レンズ部材Ｌの光学特性が劣化されるので、気泡または空洞形成の防止に注意を払わなければならない。分注工程は、たとえば以下のように行なうことができる。たとえば、ウエハと下にある支持層により形成された境界（またはその境界に近い位置）に近づくように材料を出力する中空針を適切に案内して、その境界からウエハ材料の湿潤を始める。続いて、分注された材料は、たとえば加熱またはＵＶ放射線によって熱硬化され、硬化した透明材料を与える。

このようにして形成可能の凸状メニスカスは、研磨によって平坦化され、ウエハの厚さに合わせた平行表面を有する透明素子６を得ることができる。そして、光学構造５（たとえばレンズ素子）は一般的に、複製によって、ウエハＯＷの両側（上下側）に適用される。光学構造を片面のみに適用することも可能である。透明素子が凹状メニスカスである場合、複製は、これらの上面で行うことができる。しかし、この場合、適用される複製材料の量は、凹状メニスカスに応じて調整する必要がある。

上述した半完成部品およびこのような半完成部品を含む光学ウエハならびにそれぞれの製造方法に関する詳細は、２０１１年７月１９日に出願され、「METHOD FOR MANUFACTURING PASSIVE OPTICAL COMPONENTS, AND DEVICES COMPRISING THE SAME」と題され、参照により本願の明細書に援用される米国仮出願シリアル番号第６１／５０９３５７号に記載されている。

上述したように、スペーサウエハＳＷおよび/またはバッフルウエハＢＷを特定の種類の光学ウエハとして形成されるのは、すでに時代遅れであろう。換言すれば、スペーサウエハＳＷおよび/またはバッフルウエハＢＷの特徴および機能を包含する光学ウエハ（「複合光学ウエハ」）を形成することができるようになった。このような「複合光学ウエハ」の製造は、特定のウエハ前駆体と、特定のウエハ前駆体に基づいて製造された特定の半完成品とを用いて達成することができる。このようなウエハ前駆体および半完成品はそれぞれ、少なくとも１つの構造化表面を有する。この構造化表面は、通常、ウエハ前駆体および半完成品の各々に設けられる透明素子の両表面の少なくとも一方から縦方向に延在する突起を有する。図４のウエハＯＷおよびＳＷ（またはウエハＯＷおよびＢＷ、またはウエハＯＷおよびＳＷおよびＢＷ）を単一部品と見なすと、図１に示されるモジュールの製造に対応する光学ウエハ（「複合光学ウエハ」）および半完成品の様子を容易に可視化することができる。

また、上述した「複合スペーサウエハ」に関する追加情報と詳細を提供するという理由で、２０１１年７月１９日に出願され、「METHOD FOR MANUFACTURING PASSIVE OPTICAL COMPONENTS, AND DEVICES COMPRISING THE SAME」と題された米国仮出願シリアル番号第６１／５０９３５７号は、参照により本願の明細書に援用される。

ウエハスタック２を形成するために、複数のウエハは整列され、たとえば熱硬化性エポキシ樹脂を用いる接着によって接合される。このとき、通常最も重要なことは、（たとえば基板ウエハＰＷ上の検出部材Ｄおよび発光部材Ｅなどのような）各能動光学部品が対応の（たとえば光学ウエハＯＷの受動レンズ部材Ｌなどのような）受動光学部品に対して十分正確に配置されていることである。

図４は、このようにして得られた、図１のモジュール１を数多く製造するためのウエハスタック２の断面図を示す。細い破線の長方形は、たとえばダイシング鋸またはレーザ切断を用いて分割を行なう場所を示している。

ほとんどの整列ステップがウエハレベルで行えるということは、かなり簡単かつ非常に高速な方法で良好な整列（特に部材Ｌに対する部材ＤおよびＥの整列）を達成することができる。全体的な製造工程は、非常に高速かつ正確である。ウエハスケールで製造するため、数多くのモジュール１の製造にはごく少数の製造ステップが必要とされる。

図５および６は、図１および２と同様に、それぞれ光電子モジュール１を示している。図５および６の場合、受動光学部品が検出部材Ｄおよび発光部材Ｅに別々に設けられていない。モジュール１の外部から入射され、検出部材Ｄに当てられた光と、発光部材Ｅによって出射され、モジュール１から離れて行く光とは、たとえばレンズ素子のような同一の光学構造５を通過する。それに応じて、モジュール１のいくつかの他の部品は、図２のものとはある程度異なるように構成される。特に、図２の実施形態と対照的に、検出部材Ｄから発光部材Ｅを分離する要素がモジュール１に設けられていないため、図１の実施形態の場合と異なる。図１の実施形態の場合には、スペーサ部材Ｓの一部は、２つの別々の区画室の作成に寄与し、一方の区画室が検出部材Ｄを収納し、他方の区画室が発光部材Ｅを収納する。

図７は、他の光電子モジュール１の製造を概略的に示し、かつ、ウエハスタック２を示している。図において、細い破線の長方形は、分割を行なう場所を示している。透明光学ウエハＯＷが形成され、受動光学部品Ｌが非常に概略的に示されている。それらは、モジュール１内に配置されている。たとえば、レンズまたはレンズ素子などの光学部品Ｌは、たとえばエンボス加工などの複製を用いて、ガラスまたは透明ポリマー基板上に製造されることができる。このような光学ウエハＯＷは、遮光部を有しない透明部として見なされることができる。

たとえばエンボス加工などの複製を用いて製造された不透明スペーサウエハＳＷ、および、たとえばガラス板またはポリマー系基板などの透明基板ウエハＰＷは、用意される。ウエハＯＷ、ＳＷおよびＰＷからウエハスタック２を形成する前に、たとえば接着、半田付けまたはワイヤボンディングなどの通常の接合方法によって、ＬＥＤおよびフォトダイオードなどの能動光学部品Ｄ，Ｅを（機械的に）取付ける。能動光学部品Ｄ，Ｅの取付けは、ウエハスタック２を個別の光電子モジュール１に分割する前に実施され、すなわち、ウエハレベルで実施される。これによって、作業が簡略化され、高精度の（横方向）の整列は比較的容易に実現することができる。

光電子モジュール１の電気接点は、接触パッド２７によって形成されてもよく、リードフレームまたは半田ボールによって形成されてもよく、またはリードフレームまたは半田ボールと異なって形成されてもよい。

また、図１〜４に示すように、光学ウエハＯＷをたとえば部分的に不透明のように形成することも可能である。

部分的に不透明基板ウエハＰＷは、たとえば上記の説明に基づき、半完成品として形成することができる。代わりに、部分的に不透明基板ウエハＰＷは、前述と同様にウエハ前駆体として形成することができる。しかしながら、基板ウエハＰは、通常、図７に示すように（完全に）不透明であろう。

特に、基板ウエハＰＷおよび光学ウエハＯＷの少なくとも一方が部分的に透明および部分的に不透明である場合、対応する２つのウエハ（ＯＷおよびＳＷ、またはＰＷおよびＳＷ）の機能を１つのウエハに合併することによって、基板ウエハおよび光学ウエハのいずれかでスペーサウエハＳＷを置換えることができる。

基板ウエハＰＷが不透明または部分的に透明および部分的に不透明であり、光学ウエハＯＷが部分的に透明および部分的に不透明であり、もしスペーサウエハＳＷが不透明として存在すると、光が所望の特定の光路のみで、より具体的には受動光学部品Ｌなどの所望の透明部のみを通って出射されるように、光電子モジュール１を製造することができる。この場合、特定の光路を通った光、より具体的には受動光学部品Ｌなどの所望の透明部のみを通った光のみが検出部材Ｄに当たる（より正確には、検出部材Ｄの光学活性表面に当たる）。

言うまでもなく、図７に示すように、モジュール１内のすべての能動光学部品（Ｄ，Ｅ）に１つの受動光学部品Ｌを設ける代わりに、能動光学部品の各々に別々の受動光学部品を設けることも可能である。

図８は、別の光電子モジュール１の断面図を示している。図９〜１２および図１７に示されたさらなるモジュール１と同様に、この光電子モジュール１は、上述した方法で製造することができる。モジュール１は、透過部ｔおよび遮断部（不透明部）ｂを備える光学部材Ｏと、スペーサ部材Ｓと、基板部材Ｐとを含む。基板部材Ｐの上面には、２つの発光部材Ｅ１，Ｅ２および検出部材Ｄが搭載されており、半田ボール７が基板部材に適用されている。単一の受動光学部品Ｌは、すべての能動光学部品Ｅ１，Ｅ２，Ｄが共用されるように設けられる。スペーサ部材１４は、傾斜の側壁を有してもよい。この傾斜の側壁は、たとえば反射コーティング１８で塗布されてもよい。

図９は、別の光電子モジュール１の断面図を示す。このモジュール１は、いくつかの点で図８に示されたものと類似している。しかしながら、図９のモジュール１には、遮断部が設けられていない。図９のモジュール１は、図１〜４に示された実施形態と同様に、検出部材Ｄと発光部材Ｅをスペーサ部材Ｓの一部によって互いに分離させ、各々に別体の受動光学部品Ｌａ，Ｌｂを設けることにより、得ることができる。

一方、図７〜９において、能動光学部品は、半田ボールによって基板部材Ｓに電気的に接続されると示されているが、前述のように、機械的接続および／または電気接続を形成する他の方法を使用してもよい。

図１０は、図８と類似する光電子モジュール１を示している。図１０の光電子モジュールにおいて、受動光学部品Ｌａは発光部材Ｅ１，Ｅ２に、受動光学部品Ｌｂは検出部材のＤ１，Ｄ２に別々設けられている。異なる数の受動光学部品を形成し、これらを能動光学部品に割当てることも可能であろう。たとえば、図８のようにすべての能動光学部品に１つの受動光学部品を設けることは可能であり、能動光学部品毎に１つの受動光学部品を設けることも可能である。

また、図１０において、ベアチップの能動光学部品Ｅを電気的に接触させる別の方法、すなわちワイヤボンディング（ボンドワイヤ１６）と導電性接着剤１７とを使用する方法を示している。図１０に示すように、たとえば、光学能動成分（発光部材Ｅ１，Ｅ２および検出部材Ｄ１，Ｄ２）の正面をボンドワイヤ１６によって電気的に接触させるとともに、裏面を導電性接着剤１７によって電気的に接触させる。両方の接点を、基板部材Ｐを構成するＰＣＢまたはインターポーザの接触パッドに向わせることができる。言うまでもなく、これ以外の方法で、能動光学部品を電気的に接触させることも可能である。

パッケージ化されていない（ベアチップ）能動光学部品をモジュール１内に設けることは、特に小型のモジュール１を実現可能である。

概略図の多くにおいて、能動光学部品が並んで配置されていると示されたが、３つ以上の能動光学部品がモジュールに設けられている場合、むしろ図１１および１２に示されたようにそれらを前述の配置と異なって配置することができる。

図１１および１２は、受動光学部品と能動光学部品をモジュール１に配置するさまざまな可能性を可視化するために、光電子モジュール１の概略上面図を示している。能動光学部品（Ｄ，Ｄ１，Ｄ２，Ｅ１，Ｅ２）の内側の矩形は、それぞれの能動光学部品の光学活性表面を表す。１つ以上の遮断部ｂが存在するかしないかおよびバッフル部材が存在するかしないかに応じて、上面図で見えるハウジング部は、たとえば図１１に示されたように１つ以上の遮光部ｂにより形成されることができ、またはたとえば図１２に示されたようにバッフル部材（図示せず）もしくはスペーサ部材Ｓにより形成されることができる。

発光部材（Ｅ１，Ｅ２）は、たとえばＬＥＤ（発光ダイオード）であってもよい。これらの発光部材は、現代の写真カメラまたはスマートフォンに使用されるＬＥＤなどのような高強度短パルス発光体である。

検出部材Ｄ，Ｄ１，Ｄ２は、たとえば図１２に示されたフォトダイオードであってもよく、図１１に示されたピクセル配列（イメージセンサ）であってもよく、または他のものであってもよい。

図１３〜１６は、導光素子を備える光電子モジュールに関する。
図１３は、導光素子１１を備える光学部材Ｏを有する光電子モジュール１を含む電子機器１０の細部を示す概略断面図である。電子機器１０は、たとえば円形の断面を有する貫通孔として設けられた開口５２を有するハウジング５１を備える。光学系１は、導光素子１１と、ベースプレート１２と、特に少なくとも１枚のレンズ素子である少なくとも１つの受動光学部品Ｌとを備える。図１３の実施形態において、設けられた受動光学部品が１つのみであるが、上記の教示に従って、光電子モジュール１の設計目的に応じて、２つまたは３つまたはそれ以上の受動光学部品を設けることができることは明らかである。導光部材１１とベースプレート１２とは、個別の部品であってもよく、一体部品として形成されてもよい。導光素子１１または少なくともその一部は、開口５２内に配置されている。その形状は、開口５２の形状を補完するように設計されている。

光電子モジュール１は、２つ、より一般的には少なくとも２つの能動光学部品ＤおよびＥ、すなわち本特許出願に記載されたＬＥＤおよびフォトダイオードまたはその他の能動光学部品のような検出部材Ｄおよび発光部材Ｅと、能動光学部品ＤおよびＥを保持するケーシング部２５とを含む。ケーシング部２５は、一体部品であってもよく、または図１３に示すように、具体的にはスペーサ部材Ｓと基板部材Ｐとを含む２つ以上の部品を含んでもよい。これらの部材は、本特許出願において説明した他の実施形態に記載されたように構築または製造されることができる。ケーシング部２５は、光学部材Ｏ特に受動光学部品に対する能動光学部品Ｄ，Ｅの相対位置を（横方向および縦方向の両方で）精密にかつ一定に確保する。図１３において、ｚで表された縦方向は、ベースプレート１２に垂直であり、横方向ｘ，ｙは、ベースプレート１２によって画定された平面内にある。

ケーシング部２５は、少なくとも１つの、通常は２つまたは３つまたは４つの機械的な案内要素５５によって光学部材Ｏに対して横方向に位置決められる。これらの機械的な案内要素５５の各々は、対応する他の部分に設けられた機械的な案内要素と協働する。たとえば、ケーシング部２５に設けられた案内ピンがベースプレート１２に設けられた穴と相互作用し、その逆にしてもよい。縦方向の整列は、ケーシング部２５の縦方向の延長（具体的にはスペーサ部材Ｓ）を特定のかつ精確な縦位置に位置付けることによって達成される。このケーシング部２５（具体的には基板部材Ｐ）には、能動光学部品Ｄ，Ｅが取付けられている。言うまでもなく、ケース部２５内の能動光学部品Ｄ，Ｅの横方向の位置も、精確に特定されなければならない。本特許出願において説明された他の実施形態に記載されたように、たとえば接合または接着によって、異なる方法で光学部材Ｏをケーシング部２５に取付けることは可能である。ケース部２５内および基板部材Ｐの上面のそれぞれにある能動光学部品Ｄ，Ｅの横方向位置は、たとえば整列マークを用いて、ウエハレベルでまたはピックアンドプレースによって達成することができる。

ベースプレート１２は、整列ピンのような２つの機械的な案内要素５を備えている。整列ピンは、たとえば穴のようなハウジング５１の機械的な案内要素と協働する。しかしながら、１つのみの機械的な案内要素を設けてもよい。その理由は、具体的には導光素子１１は機械的な案内要素として機能することができ、および／または、案内部材５は、その横断面が長方形または三角形または星形に設計された場合、ハウジング５１の機械的な案内要素と協働すると、ハウジング５１に対する光学部材Ｏの回転を防ぐことができるのである。なお、穴を機械的な案内要素５としてベースプレート１２に作製し、ハウジング５１のピンと協働するようにしてもよい。

さらに、機械的な案内要素５および５５のすべてまたはその一部は、たとえばねじまたは屈曲またはスナップ嵌めを設けることにより、光学部材Ｏをハウジング５１およびケーシング部２５のそれぞれに定着せるために形成することができる。しかし、実際の定着は、前述した方法と少なくとも部分的に異なり、接合させることにより行われる。たとえば、エポキシ接着剤を塗布し、上記で説明したように、放射線硬化または熱硬化によって接着剤を硬化させることにより、定着させる。

通常、導光素子１１は、軸たとえば中心軸を形成する。この軸は、通常縦方向に整列される。

能動光学部品Ｄ，Ｅへの光または能動光学部品Ｄ，Ｅからの光の光路は、通常、受動光学部品Ｌの少なくとも１つと、ベース板１２と、導光素子１１とを通る。

ベースプレート１２は、透明なポリマーまたはガラスのような透明材料から実質的に作製されてもよい。この場合、少なくとも（横方向に整列される表面法線を有する）側壁に塗膜特に非透明塗膜を形成すると、有用であり得る。図１〜６、図８および図１０の実施形態で説明したように、少なくとも１つの透明部および少なくとも１つの不透明部（図１３に示されず）を有するように、ベースプレート１２を形成することも可能である。不透明部は、たとえば、実質的に不透明な材料から作られる。

受動光学部品Ｌは、たとえば、回折または屈折レンズもしくは屈折および回折レンズであってもよく、２種以上のレンズ素子を含んでもよい。また、全反射（ＴＩＲ）を利用してもよい。

電子機器１０は、たとえば撮影装置または携帯電話特にスマートフォンなどの携帯通信装置であってもよい。特に後者の場合、空間が非常に希少であるため、その空間に配置される光電子モジュール１は、できるだけ小さくする必要がある。

ベースプレート１２の典型的な寸法は、横方向において１０ｍｍ未満、特に７ｍｍ未満であり、縦方向において０．６ｍｍ未満、特に０．４ｍｍ未満である。導光素子１１の典型的な寸法は、横方向において５ｍｍ未満、特に３．５ｍｍ未満であり、縦方向において３ｍｍ未満、特に２ｍｍ未満である。受動光学部品Ｌとするレンズの典型的な寸法は、横方向において１０ｍｍ未満、特に６ｍｍ未満であり、縦方向において３．５ｍｍ未満、特に１ｍｍ未満である。

図１４は、図１３に示された光学部材の上面図である。
図１５は、図１３に示された光学部材Ｏを含む光学ウエハ３０の概略上面図である。直線は、分割が行われる場所を示している。ウエハスケールの製造方法を用いれば、このような光学部材Ｏの大量生産は可能である。このように、高整列精度および高収量、高生産性の製造は、達成することができる。

図１６は、図１３および１４に示されたものと同様の光学部材の斜視図である。図１６に示されたベースプレート１２の丸めた角部は、たとえばレーザー切断または超音波切断を用いて容易に製造することができる。

図１３〜１６に関連して説明した光電子モジュールおよび電子機器、特にそれらの製造方法に関するさらなる詳細は、２０１１年１０月５日に出願され、「MICRO-OPTICAL SYSTEM AND METHOD OF MANUFACTURE THEREOF」と題された米国仮出願シリアル番号第６１／５４３４９０号に記載され、参照により本願の明細書に援用される。

上記には、少なくとも２つの発光部材を用いて光電子モジュールによって出射される光の色または色相を調整することができると説明したが、その反対に、以下図１７を参照して説明するように、光電子モジュールから異る光強度分布の光を（選択的に）出射することも可能である。

図１７は、別の光電子モジュール１の概略断面図である。この光電子モジュールは、かなりの程度で図９のものと類似しており、したがって、詳細については図９を参照する。一方、図１７において、２つの発光部材Ｅ１とＥ２はそれぞれ、異なる受動光学部品ＬａとＬｃを通って光を出射する。受動光学部品Ｌａ，Ｌｃは、異なって構成され、したがって、図１７において透明部ｔ上方の破線で示されるように、光部材Ｅ１から出射された光の光強度の角度分布が、光部材Ｅ２から出射された光の光強度の角度分布と異なる。さらに、上述した制御装置または処理装置を用いて、異なる強度の光を出射するように発光部材Ｅ１，Ｅ２を制御することができる。なお、このような制御を達成するためには、制御装置または処理装置は、必ずしも検出部材Ｄに操作可能に接続される必要がない。撮影のために使用される場合には、発光部材Ｅ１，Ｅ２から出射される光の強度比が、使用される撮影レンズの焦点距離および／または撮影されるシーンの光分布に応じて選択されてもよい。撮影されるシーンの光分布は、検出部材Ｄを用いて決定されてもよい。

非常に小型のパッケージ（たとえば、チップスケールパッケージ）にベアチップ式の出射部材または発光部材を設けると、特にコンパクトな光電子モジュールの設計は可能になる。なお、発光部材Ｅ１，Ｅ２は、それ自体が既に異なる光強度分布を有する場合、たとえば、発光部材の１つ以上がレンズまたは絞りまたは反射器などの受動光学部品を含むようにパッケージ化されている場合、異なるレンズＬａ，Ｌｃの設置は任意的である。可変強度分布の光を生成するさらに別の方法は、発光部材Ｅ１，Ｅ２（より具体的には、発光部材の各光学活性面）とそれに関連する各受動光学部品との間に異なる距離（通常は縦距離）を選択することである。この場合、発光部材Ｅ１，Ｅ２には個別のまたは異なる受動光学部品を使用する必要はないが、１つの同様に構成された受動光学部品または２つの同様に構成された受動光学部品を使用してもよい。言うまでもなく、光電子モジュールから出射される光の角度分布および／または空間分布を選択的に変化させる上記の方法は、たとえば対に組合わせるまたは全部で組合わせることができる。また、言うまでもなく、選択可能な光強度分布を達成する原理（および選択可能な光色を達成する原理）は、各図面を参照して説明した実施形態に限定されず、説明した実施形態から推測できる他の電子モジュール構成で実現することもできる。

本明細書に開示された任意の実施形態において、発光部材は、通常、可視光を出射する。しかしながら、特に低照度の状況において、赤外光を発光する１つ以上の発光部材を設けると、特に有用であり得る。光バースト（フラッシュ）、すなわち（高強度短パルス）光の出射は、多くの場合に、特に静止画撮影時に有益である。一方、ビデオ撮影の場合に、一連のパルス光の出射は、有益である。いくつかの場合に、連続的な発光は、たとえば、（映画、ビデオの）撮影時に有益である。また、発光部材は、それぞれの目的によって設計されることができおよび／または上記の制御装置または処理装置によってそれぞれの目的に応じて制御されることができる。

本特許出願に記載された光電子モジュールは、非常に小さくすることができ、大量におよび高品質、特に懸念される横方向および縦方向の高整列精度で製造することができる。

前述したように、本発明は、光感知能力、特に色感知能力を有するフラッシュ光モジュールを提供することができ、特にそのようなモジュールを小さいサイズで提供することができる。写真撮りまたはビデオ撮影などの画像記録に使用するときに、少なくとも２つの発光部材を含むモジュールは、記録されるシーンに適合したおよび／または改善された照明、特により自然なシーンの照明を作ることができる。この場合、少なくとも２つの発光部から出射される光の色またはスペクトル組成は、発光部材のうちの少なくとも一部とは部分的にまたは実質的に異なる。具体的には、光色またはスペクトル組成は、少なくとも１つの検出部材から生成された信号に応じて、少なくとも２つの発光部材からの出射光を制御することによって選択され、よって、（上記信号に応じて）選定の（所望の）強度比を提供する。

Claims (21)

1. 基板部材と、
   前記基板部材に搭載された少なくとも２つの発光部材と、
   前記基板部材に搭載された少なくとも１つの検出部材と、
   少なくとも１つの受動光学部品を備える少なくとも１つの光学部材と、
   前記基板部材と前記光学部材との間に配置された少なくとも１つのスペーサ部材とを含み、
   前記少なくとも２つの発光部材は、それぞれの仕様に関して名目上異なり、
   前記基板部材と、前記スペーサ部材と、前記光学部材とは縦方向と称される方向に沿って互いに積層され、前記スペーサ部材は、前記縦方向の延長によって、前記基板部材と前記光学部材との間の特定の距離を確保する、光電子モジュール。
2. 前記少なくとも２つの発光部材は、スペクトル上異なる発光特性を有する、請求項１に記載の光電子モジュール。
3. 前記少なくとも２つの発光部材のうち第１発光部材は、前記少なくとも２つの発光部材のうちの第２発光部材よりも、
   青スペクトル領域においてより多い量の光、および
   黄スペクトル領域においてより小さい量の光、
   のうちの少なくとも１つを有する光を出射するように構築されかつ構成される、請求項２に記載の光電子モジュール。
4. 前記少なくとも２つの発光部材のうち少なくとも第１発光部材および第２発光部材は、これら２つの発光部材の相対発光強度を変化させることによって色温度が変化する白色光の放射を生成または模擬するための異なるスペクトル出射特性を有する、請求項２または請求項３に記載の光電子モジュール。
5. 前記少なくとも２つの発光部材のうちの前記第１発光部材は、前記第２発光部材よりも低い色温度を有する白色光を出射する、請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の光電子モジュール。
6. ３つ、４つまたは５つの発光部材を備え、それらの一部またはすべてが、異なるスペクトル組成の光を出射する、請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の光電子モジュール。
7. 前記光学部材は、少なくとも１つの不透明部と、前記少なくとも１つの受動光学部品を備える少なくとも１つの透明部とを含む、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光電子モジュール。
8. 前記基板部材は、印刷回路基板である、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光電子モジュール。
9. 前記少なくとも１つの検出部材は、色に敏感である、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の光電子モジュール。
10. 前記少なくとも２つの発光部材は、フラッシュ光源である、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の光電子モジュール。
11. 請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の光電子モジュールを数多く含む電化製品であって、
    前記電化製品は、基板ウエハと、光学ウエハと、スペーサウエハとを含み、
    前記基板ウエハは、数多くの基板部材を含み、
    前記光学ウエハは、数多くの光学部材を含み、
    前記スペーサウエハは、数多くのスペーサ部材を含む、電化製品。
12. 電子機器であって、
    請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の少なくとも１つの光電子モジュールと、前記少なくとも２つの発光部材と前記少なくとも１つの検出部材とに操作可能に接続された処理装置とを含む、電子機器。
13. 前記処理装置は、前記検出部材からの信号を受信し、前記信号に依存して前記発光部材を制御するように構築されかつ構成されている、請求項１２に記載の電子機器。
14. 基板部材と、
    前記基板部材に搭載された少なくとも２つの発光部材と、
    前記基板部材に搭載された少なくとも１つの検出部材と、
    少なくとも１つの受動光学部品を備える少なくとも１つの光学部材と、
    前記基板部材と前記光学部材との間に配置された少なくとも１つのスペーサ部材とを含み、
    前記少なくとも１つの受動光学部品は、前記少なくとも２つの発光部材のうち第１発光部材に割当てられた１つのレンズと、前記少なくとも２つの発光部材のうち第２発光部材に割当てられた他のレンズとを含み、
    前記１つのレンズと前記第１発光部材とは、前記第１発光部材からの出射光が前記１つのレンズの少なくとも主要部を横断するように配置され、
    前記他のレンズと前記第２発光部材とは、前記第２発光部材からの出射光が前記他のレンズの少なくとも主要部を実質的に横断するように配置され、
    前記第１発光部材によって出射され、前記１つのレンズを通って光電子モジュールから離れて行く光の光強度分布と、前記第２発光部材によって出射され、前記他のレンズを通って光電子モジュールから離れて行く光の光強度分布とは、異なり、
    前記基板部材と、前記スペーサ部材と、前記光学部材とは縦方向と称される方向に沿って互いに積層され、前記スペーサ部材は、前記縦方向の延長によって、前記基板部材と前記光学部材との間の特定の距離を確保する、光電子モジュール。
15. 前記光強度分布は、角度光強度分布である、請求項１４に記載の光電子モジュール。
16. 前記１つのレンズおよび前記他のレンズは、１つのレンズの２つの異なる部分として具現化される、請求項１４または請求項１５に記載の光電子モジュール。
17. 前記光学部材は、少なくとも１つの不透明部と、前記少なくとも１つの受動光学部品を備える少なくとも１つの透明部とを含む、請求項１４から請求項１６のいずれか１項に記載の光電子モジュール。
18. 前記基板部材は、印刷回路基板である、請求項１４から請求項１７のいずれか１項に記載の光電子モジュール。
19. 前記少なくとも２つの発光部材は、フラッシュ光源である、請求項１４から請求項１８のいずれか１項に記載の光電子モジュール。
20. 請求項１４から請求項１９のいずれか１項に記載の光電子モジュールを数多く含む電化製品であって、
    前記電化製品は、基板ウエハと、光学ウエハと、スペーサウエハとを含み、
    前記基板ウエハは、数多くの基板部材を含み、
    前記光学ウエハは、数多くの光学部材を含み、
    前記スペーサウエハは、数多くのスペーサ部材を含む、電化製品。
21. 電子機器であって、
    請求項１４から請求項１９のいずれか１項に記載の少なくとも１つの光電子モジュールと、前記少なくとも２つの発光部材と前記少なくとも１つの検出部材とに操作可能に接続された処理装置とを含む、電子機器。

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