成像装置、相机模块、电子设备和成像系统的制作方法

1.本技术涉及成像装置、相机模块、电子设备和成像系统，并且更具体地，涉及能够对由透镜的光学特性导致的周边光量的降低进行校正的成像装置、相机模块、电子设备和成像系统。


背景技术：

2.近年来，在诸如数码相机和具有相机的移动终端装置的成像装置以及生物特征认证装置中，像素数量的增加(多像素化)和相机尺寸的减小在不断发展。并且，随着像素数量的增加和相机尺寸的减小，包含光学系统的固态成像装置的尺寸也随之减小。
3.在这种情况下，成像光学系统的透镜发生小孔径衍射，所述成像光学系统捕获来自被摄体的图像光(入射光)并将图像光引导到固态成像元件的成像表面。为了解决这种小孔径衍射，有必要增大透镜的孔径。
4.然而，已知的是，当透镜的孔径增大时，会发生由透镜的光学特性导致的周边光量降低(减光)，其中，在图像的周边部(周缘部)的光量降低。
5.迄今为止，通过利用信号处理放大图像光量降低的周边部的图像信号来应对上述周边光量降低。
6.然而，在信号处理中的放大处理中，噪声分量、固态成像元件的缺陷、附着在固态成像元件上的细粉尘、固态成像元件和光学材料的不均匀性等都被放大，这导致成像装置的成品率降低。
7.此外，在与发射衍射光的光源组合的用于生物特征认证等的相机中，周边部中的光量小，不能有效地捕捉发射光，因此，可以想到通过不使用周边的图像来解决这一问题。然而，当存在许多未使用的区域时，光量小，因此在认证中可能发生错误检测。
8.另一方面，为了解决小孔径衍射问题，提出了如下技术：其中，两个具有连续变化的透光率的渐变中性密度(nd)滤镜被布置成彼此面对并且对称地被插入至光路中/与光路分离，以实现具有宽度可变的密度范围的光量调节装置(例如，参见专利文献1)。
9.此外，为了减轻在执行相机抖动校正功能期间将nd滤镜插入到光路中时可能发生的周边光量减少，提出了下述技术：其中，根据亮度的变化改变由nd滤镜导致的光量衰减量，并且，根据光量衰减量的增大而减小图像抖动校正范围(例如，参见专利文献2)。
10.此外，已经提出了具有用于校正透镜的辉度阴影(luminance shading)的nd功能的固态成像装置(例如，参见专利文献3)。
11.引用列表
12.专利文献
13.专利文献1：日本专利申请公开第2007-292828号
14.专利文献2：日本专利申请公开第2012-134771号
15.专利文献3：日本专利申请公开第2004-201203号


技术实现要素：

16.技术问题
17.然而，在专利文献1中描述的技术中，虽然能够消除小孔径衍射，但是没有考虑由透镜的光学特性导致的周边光量减少。
18.此外，在专利文献2中描述的技术中，即使在进行相机抖动校正时，也能够使由采用nd滤光镜导致的周边光量的不平衡变得不那么明显，但是没有考虑由透镜的光学特性导致的周边光量减少。
19.此外，在专利文献3中描述的技术中，具有不同密度的nd滤镜以类似于固态成像元件的微透镜等的方式布置，但是已知的是，当生产这样的固态成像元件时需要用于形成nd滤镜的掩模装置，并且所述掩模装置相当昂贵。此外，在固态成像元件中形成的情况下，无法在包括具有不同的周边减光特性的透镜的固态成像装置中获得合适的图像。
20.本发明是鉴于上述情况而作出的，并且特别地，光学校正了由透镜的光学特性引起的周边光量减少。
21.技术问题的技术方案
22.根据本公开的第一方面的成像装置、相机模块和电子设备包括：透镜，所述透镜将入射光会聚在拍摄图像的固态成像元件的成像表面上；和滤镜，所述滤镜过滤所述入射光以使由所述固态成像元件拍摄的所述图像的光量均匀。在所述滤镜中，至少在远离所述透镜的光轴的范围中的透光率大于在所述光轴附近的范围中的透光率。
23.在本公开的第一方面中，所述透镜将入射光会聚在拍摄图像的固态成像元件的成像表面上，所述滤镜过滤所述入射光以使由所述固态成像元件拍摄的所述图像的光量均匀，并且在所述滤镜中，至少在远离所述透镜的光轴的范围中的透光率大于在所述光轴附近的范围中的透光率。
24.根据本公开的第二方面的成像系统是包括下述装置的成像系统：投光装置，将预定光投射到被摄体上；和成像装置，通过透镜会聚来自被投射所述预定光的所述被摄体的入射光，并且拍摄图像。所述投光装置包括：滤镜，过滤所述预定光，使得通过所述透镜进行会聚而被拍摄的所述被摄体的所述图像的光量均匀，并将所述预定光投射到所述被摄体上。
25.在本公开的第二方面中，所述投光装置将预定光投射到被摄体上，所述成像装置通过透镜会聚来自被投射所述预定光的所述被摄体的入射光，并且拍摄图像，并且在所述投光装置中，所述滤镜过滤所述预定光，使得通过所述透镜进行会聚而被拍摄的所述被摄体的所述图像的光量均匀，并将所述预定光投射到所述被摄体上。
附图说明
26.图1是示出了根据本发明的第一实施例的相机模块的构造示例的图。
27.图2是示出了图1中所示的相机模块中的nd滤镜的构造示例的图。
28.图3是示出了图1中所示的相机模块中的nd滤镜的构造示例的图。
29.图4是示出了一般透镜的光量特性的图。
30.图5是示出了通过基于透镜的光量特性的信号处理的校正示例的图。
31.图6是示出本发明的nd滤镜的透光率的图。
32.图7是示出制造本发明的nd滤镜的方法的图。
33.图8是nd滤镜的另一构造示例。
34.图9是nd滤镜的另一构造示例。
35.图10是示出了根据本公开的第二实施例的生物特征认证系统的配置构造示例的图。
36.图11是示出了在不使用nd滤镜的情况下通过图10所示的成像装置进行的成像示例的图。
37.图12是示出了将中心渐变nd滤镜应用于图10中的成像装置的构造示例的图。
38.图13是示出了图10的生物特征认证系统中的投光装置的构造示例的图。
39.图14是示出了图13中的投光装置将红外光投射到作为被摄体的用户的示例的图。
40.图15是示出了根据本发明的第三实施例的相机模块的构造示例的图。
41.图16是示出了本发明的相机模块的变型例的图。
42.图17是示出了本发明的相机模块的变型例的图。
43.图18是示出了作为本发明的电子设备的示例的成像装置的构造示例的图。
具体实施方式
44.下面将参考附图详细描述本发明的优选实施例。注意，在本说明书和附图中，具有基本相同功能构造的组件由相同的附图标记指示，以省略重复的描述。
45.下文中，将说明用于执行本公开的各模式(下文中称为实施例)。请注意，说明将按以下顺序给出。
46.1.第一实施例
47.2.第二实施例
48.3.第三实施例
49.4.变型例
50.5.作为本发明的电子设备的示例的成像装置的应用示例
51.《《1.第一实施例》》
52.图1是应用了本发明的技术的相机模块的侧面剖视图，所述相机模块光学校正由透镜的光学特性引起的周边光量降低。
53.图1中的相机模块11主要包括：位于固态成像元件31周围的成像块21，其包括用于捕获图像的机构；以及光学块22，其用于在固态成像元件31的成像表面上形成入射到成像块21上的入射光的图像。
54.在成像块21中，包括用于固定固态成像元件31的硬质金属等的板42设置在图中的最下部，并且固态成像元件31通过粘合剂35粘接在板42上。
55.此外，板42具有包含诸如陶瓷或玻璃环氧树脂之类的基板材料的电路板33，并且固态成像元件31和电路板33经由金属线32电连接。
56.固态成像元件31包括电荷耦合器件(ccd)图像传感器、互补金属氧化物半导体(cmos)图像传感器等，并且以像素为单位对来自被摄体的并且已经由包含nd滤镜51的ircf 37去除了其中的红外光成分的入射光进行光电转换以生成图像信号。
57.在电路板33上设置有：连接器39，其将固态成像元件31捕获的图像数据输出到外
部设备，并接收从外部设备到固态成像元件31的控制信号的输入；大规模集成电路(lsi)40，其输出用于控制驱动光学块22中的透镜36的致动器的脉宽调制(pwm)信号并具有诸如自动聚焦、驱动器和控制器等功能；和存储单元41，存储用于校正固态成像元件31的每个像素中的变化的校正值。
58.此外，在电路板33上设置有间隔件(spacer)34，该间隔件与用于驱动构成光学块22的透镜36的致动器一体化并且固定用于保存透镜36的保持器38。
59.光学块22通过与保持器38一体化的致动器沿光轴方向(图中的垂直方向)驱动容纳的透镜36，调整焦距，并调整入射光以在固态成像元件31的成像表面上形成图像。
60.此外，在透镜36和固态成像元件31之间设置有去除红外光的红外截止滤波器(ircf)37。
61.ircf 37去除入射光中包含的红外光成分，并使入射光透射向固态成像元件31。
62.此外，中性密度(nd)滤镜51形成在ircf 37中，并且过滤并透射入射光，以使得入射光的密度相对于固态成像元件31的成像表面均匀。
63.更具体地说，nd滤镜51包括例如吸收型nd滤镜，并且是其中至少周边部的透光率大于中心部(包含光轴的在距光轴的预定距离内的周边部)的透光率的光学元件(光学滤波器)。
64.也就是说，例如，如图2所示，nd滤镜51被配置为使得透光率从中心部向周边部增大，并且进行滤波使得入射光中靠近光轴的入射光以较低的透射率被透射，且靠近周边部(离光轴更远)的入射光以较高的透射率透射。
65.注意，在图2中，当从透镜36的光轴方向观察nd滤镜51时的透射率的变化被表示为颜色变化，并且该表示方式使得当黑色变浓时表示透光率降低，反之，当黑色变淡(更白)时透光率提高。
66.此外，在图2中，示出了具有以透镜36的光轴为中心的圆盘形状的nd滤镜51的示例。然而，只要nd滤镜被构成为使得透光率从与透镜36的光轴相对应的光学中心位置朝向周边部增大，则nd滤镜就可以具有除圆盘形状之外的形状。例如，如图3所示，nd滤镜可以被构成为具有矩形形状。
67.如上所述，nd滤镜51是具有透光率从光学中心位置朝向周边部逐渐增大这样的中心渐变特性的光学部件(光学滤波器)。
68.注意，如上所述的其中透光率从光学中心位置朝向周边部改变以渐变形状增大的光学特性在下文中被称为中心渐变特性。具有这样的中心渐变特性的nd滤镜51也被统称为渐变nd滤镜。
69.nd滤镜51的透光率的中心渐变特性也可以被说成是这样的光学特性：光学中心位置被构造为基本上与透镜36的光轴同轴，并且透光率从作为光学中心位置的光轴朝向周边部增大，换言之，透光率随着与光轴的距离的增大而增大。
70.此时，优选地，nd滤镜51的透光率从nd滤镜51的光学中心位置(透镜36的光轴)向周边部连续变化。
71.这里，“连续变化”不仅包括严格连续地变化的情况，还包括下述情况：逐步地(离散地)变化，但每个阶段的变化小于预定值且基本连续，并且允许存在由设计或制造引起的各种差异。
72.nd滤镜51的透光率的中心渐变特性优选地根据设置在光学块22的光路中的透镜36的光量特性而改变。也就是说，nd滤镜51的中心渐变特性优选地被设定为使得透光率从光轴朝向周边部增大，以便应对透镜36的光量从光学中心位置朝向周边部减少的光量特性。
73.《nd滤镜的光学特性》
74.接下来，在nd滤镜51的光学特性的详细说明中，将描述透镜36的一般光学特性。
75.布置在光学块22的光路中的一般的透镜36的周边光量特性如图4中的波形l1所示，并且在光学中心位置处的光量为100％(图4中的1.0)的情况下，周边部的光量减小到约20％(图4中的0.2)。
76.也就是说，在通过透镜36透射的入射光中，透镜36的周边部的光量相对于透镜36的中心部的光量减少了约80％。
77.换句话说，通过透镜36透射的光变暗至透镜36的中心部的亮度的约20％。
78.如上所述，从透射过透镜36的入射光获得的图像随着从光轴朝向周边部的远离而变为更暗的图像，并且变为周边光量减少且光量整体上不均匀的图像。
79.迄今为止，通过凭借信号处理校正光量减少的周边部的图像信号来应对这样的周边光量减少。
80.注意，图4中的波形l1是图示了透镜36的透射光在距光轴中心的各个距离处的光量的图表，其中纵轴表示光量，横轴表示距透镜36的光轴的距离。
81.更具体地，在上述信号处理中，通过将透镜36的每个像素的像素信号乘以校正系数来校正周边光量减少特性，如图5中的波形l2所示地，该校正系数根据与光轴的距离而变得增大。
82.换言之，图5中的波形l2指示与距透镜36的光轴的距离相对应的校正系数的变化，并且波形l2以使得波形l2和指示光量变化的波形l1的乘积成为基本恒定的值的方式改变，由此进行校正，使得当通过透镜36透射的入射光被固态成像元件31成像时，光量在整个成像表面上的变得基本均匀。
83.然而，在通过上述信号处理校正周边光量减少的情况下，进行处理以放大图像的周边部(其中光量减少)的图像信号，但是该处理不仅放大了光量成分，而且也放大了噪声成分。
84.结果，在通过信号处理的校正处理中，例如，放大了噪声成分、固态成像元件31的缺陷、附着到固态成像元件31的细粉尘、固态成像元件31和光学材料的不均匀性等，并且存在成品率降低的可能性。
85.就此而言，在本发明中，在构成相机模块11的光学块22中，在入射到固态成像元件31上的入射光的光路中设置有nd滤镜51，该nd滤镜51具有这样的中心渐变特性，即透镜36的至少周边部(边缘部)的透光率大于光轴(中心部)附近的透光率。
86.例如，如图6所示，nd滤镜51的中心渐变特性是这样的特性：透光率在与透镜36的光轴相对应的nd滤镜51的光学中心位置处被设定为50％，该透光率从光学中心位置朝向周边部增大，并且在周边部处被设定为约100％。
87.注意，图6中的nd滤镜51的中心渐变特性仅是一个示例，期望根据透镜36的光量特性来设定，并且优选地根据透镜36的光量特性来设定。
88.通过这种构造，为了解决透镜36的小孔径衍射，作为会放大生成的噪声成分、固态成像元件的缺陷、细粉尘等的通过信号处理进行的校正的替代方案，可以进行光学校正以消除由周边光量减少(其因透镜36的孔径的增大而发生)而导致的光量的不均匀性。
89.然而，不否认通过信号处理进行的校正，并且可以通过将通过信号处理进行的校正与光学校正相加来一起使用这两种校正。
90.也就是说，在固态成像元件31的光学校正不足的区域中的校正可以由通过信号处理进行的校正来补充。
91.换言之，由于能够光学地校正周边光量减少，因此即使当透镜36的孔径增大时，也不会出现由光量减少而导致的光量的不均匀，从而能够解决透镜36的小孔径衍射。
92.此外，由于能够解决透镜36的小孔径衍射，因此能够使包括ccd图像传感器、cmos图像传感器等的固态成像元件31的像素小型化，并因此能够拍摄高清晰度图像。
93.特别地，在nd滤镜51的中心渐变特性中，透光率与透镜36的光量特性相对应地从光轴朝向周边部增大，并且因此能够使由固态成像元件31拍摄的图像的亮度(辉度)从光轴到周边部基本均匀。
94.因此，能够减轻透镜36的光学设计中的周边亮度校正(阴影校正(shading correction))，从而能够减少构成透镜36的透镜的数量，并因此能够实现成本降低和高度降低。
95.此外，由于能够减轻阴影校正的光学设计，因此能够校正失真(图像失真)。
96.《具有中心渐变特性的nd滤镜的制造方法》
97.接下来，将参考图7说明制造具有中心渐变特性的nd滤镜51的方法。注意，图7中的状态st1到st5是制造nd滤镜51时的侧面剖视图，状态st6是完成时的nd滤镜51的俯视图。
98.在状态st1中，将包括凹部71a的nd滤镜51的下部构件71以凹槽71a作为上表面的状态放置。注意，凹部71a的形状理想地是与透镜36的光量特性相对应的形状。
99.在状态st2中，将用于改变入射光的透光率的液体掩模材料72滴落在下部构件71的凹部71a中。
100.然后，如状态st3所示，使掩模材料72填充凹部71a。注意，掩模材料72的透光率根据在光的入射方向上的厚度而变化。
101.在状态st4中，具有类似于下部构件71的形状的上部构件73从上表面放置在下部构件71上，使得凹部73a与凹部71a彼此面对。注意，凹部73a的形状也期望地是与透镜36的光量特性相对应的形状。
102.如状态st5所示，下部构件71和上部构件73彼此接合，使得掩模材料72被夹在凹部71a与73a之间。
103.然后，按顺序接合下部构件71、掩模材料72和上部构件73，以完成nd滤镜51。
104.如图7所示，由于凹部71a和73a的形状在光学中心位置处形成为深而在周边部处形成为浅，因此在入射光的透射方向上，nd滤镜51被形成为在光学中心位置处厚，并且朝向周边部变薄。
105.因此，如状态st6所示，能够制造处具有下述中心渐变特性的nd滤镜51，其中光学中心位置处的透光率最低，并且透光率从光学中心位置向周边部降低。
106.注意，上部构件73和下部构件71仅需要包括诸如玻璃、塑料或树脂形成材料等的
可透光的材料。
107.此外，其中下部构件71和上部构件73组合在一起的一个板状构件可以通过掩模材料72的气相沉积来加工，以具有中心渐变特性，从而形成nd滤镜51。
108.然而，通过气相沉积将掩模材料72涂布至板状构件以具有中心渐变特性的加工是昂贵的，并且需要根据透镜36的光量特性进行高等级的调整以执行气相沉积，从而具有中心渐变特性。因此，与通过气相沉积实现中心渐变特性的情况相比，通过参考图7描述的制造方法生成的nd滤镜51能够实现成本降低和产量提高。
109.《第一实施例中的nd滤镜的第一应用示例》
110.在上面，已经说明了其中在下部构件71和上部构件73中设置凹部71a和73a的示例。然而，例如，如图8所示，可以使用未设置有凹部73a的板状上部构件73'代替上部构件73来形成nd滤镜51'，在nd滤镜51'中形成有具有平面上表面的掩模材料72'。
111.在图8中的nd滤镜51'的情况下，仅在下部构件71的凹部71a中调节掩模材料72的厚度，因此必须将掩模材料设计为仅在凹部71a中具有与透镜36的光量特性相对应的形状。
112.《第一实施例中的nd滤镜的第二应用示例》
113.此外，如图9所示，作为下部构件71和上部构件73的替代，可以设置凹部71a和73a，并且可以形成包括下部构件71”和上部构件73”的nd滤镜51”，下部构件71”和上部构件73”被接合以使得整体上形成透镜形状。
114.注意，在图9的情况下，nd滤镜51”是与ircf 37分别构造的，并且nd滤镜51”具有作为透镜的功能，因此需要考虑与透镜36相匹配的光学特性来设计。
115.《《2.第二实施例》》
116.在上文中，已经说明了一个示例，其中相机模块11的ircf 37设置有具有中心渐变特性的nd滤镜51。然而，在生物特征认证系统(成像系统)中使用的成像装置也可以具有类似的功能。
117.例如，生物特征认证系统具有如图10所示的构造。
118.也就是说，图10中的生物特征认证系统101包括投光装置111、衍射光学元件(doe)112和成像装置113。
119.投光装置111生成包括激光的红外光，并经由doe 112将红外光投射到作为对象的用户121上。
120.衍射光学元件(doe)112改变透射区域以改变包括第0级光lo和衍射光ld的红外光的衍射点图案，并且使从投光装置111入射的红外光投射到作为被摄体的用户121上。
121.成像装置113起到所谓的飞行时间(tof)传感器的作用，基于从投光装置111投射红外光的时序和成像装置113接收在作为被摄体的用户121的表面上被反射并且由doe 112形成的光的预定衍射点图案的时序来检测距作为被摄体的用户121的(面部的)表面的距离，从距作为被摄体的用户121的面部的表面的距离的检测图案识别用户121的面部的表面的不规则形状图案，并对用户进行身份验证。
122.这里，类似于参照图1说明的相机模块11，成像装置113也设置有透镜36。
123.因此，当作为被摄体的用户121在成像装置113中被成像为图11中的图像p1时，例如，图像p1的中心位置被成像得最亮，并且随着从中心位置到周边部的远离，拍摄的图像变暗。因此，有可能无法很好地执行使用周边部中的信息的认证处理，并且发生认证错误。
124.注意，图11中的图像p1中的圆是模拟由doe 112形成的衍射点图案，每种颜色均表示亮度，并且图像中心附近的衍射点图案由接近白色的颜色表示，并且指示被识别为明亮图像。另一方面，周边中的衍射点图案由接近黑色的颜色表示，并指示被识别为暗图像。
125.成像装置113例如如图12所示地构成，并且在固态成像元件31的前级处设置有透过红外光的带通滤波器(bpf)151，以便接收来自用户121的包含红外光的反射光。
126.注意，图12示出了成像装置113的固态成像元件31的周边构造和透镜36的构造。与图1中的相机模块11的部件相同的部件由相同的附图标记表示，并且将适当地省略其说明。
127.也就是说，图12的成像装置113与图1的相机模块11的不同之处在于：设置有包括具有中心渐变特性的nd滤镜152并且透过红外光的bpf 151，而不是包括具有中心渐变特性的nd滤镜51的ircf 37。
128.就此而言，在本发明中，如图12所示，具有中心渐变特性的nd滤镜152被包括在bpf 151中。
129.利用如图12所示的构造，透光率从透镜36的光轴朝向周边部增大，使得能够实现光学调节以获得从固态成像元件31拍摄的图像的中心位置(透镜36的光轴)到周边部的均匀的辉度(亮度)。
130.因此，成像装置113通过使用其中整个图像的亮度均匀的图像能够进行生物特征认证，并且因此能够减少在使用如图11所示的周边部为暗的图像p1的情况下发生的认证错误。
131.《第二实施例中的应用示例》
132.在上文中，已经说明了在在生物特征认证系统中的成像装置113的bpf151中设置有具有中心渐变特性的nd滤镜152的示例。然而，在生物特征认证系统中使用的投光装置111也可以具有类似的功能。
133.也就是说，在不使用具有中心渐变特性的nd滤镜的情况下，如参考图11所述，拍摄其中在成像装置113的透镜36的光轴的附近明亮并且随着从光轴向周边部远离而越变越暗的图像。因此，生物特征认证中很可能会出现错误。
134.就此而言，在从投光装置111投射红外光的范围内，在成像装置113的透镜36的光轴的附近被成像的图像的中心附近可以被投射暗的红外光，并且明亮的红外光可以被投射向周边部。
135.通过这样的构造，在由成像装置113拍摄的图像的中心附近拍摄暗图像，但是根据光学块22的光量特性，将明亮的光投射向周边部的区域被成像为暗图像，因此，被摄图像作为整体被拍摄为具有均匀亮度的图像。
136.即，如图13所示，投光装置111包括：产生包括红外光的激光的激光光源201；和校正透镜202，其将从激光光源201发射的激光转换为平行光。
137.注意，尽管图13示出了其中校正透镜202包括透镜202a和202b这两个透镜的示例，但是校正透镜可以包括两个透镜之外的其它数量的透镜。
138.然后，将doe 112布置在校正透镜202的下一级，并且将包括从投光装置111发射的预定衍射点图案的光投射至作为被摄体的用户121。
139.通过这种构造，例如，如图14所示，通过在分别构成校正透镜202和doe 112的透镜202a和202b中设置具有中心渐变特性的nd滤镜211、212和213，处于下述状态的红外光被投
射至作为被摄体的用户121，在该状态下，所述红外光在与成像装置113的透镜36的光轴相对应的中心附近为暗且随着朝向周边部的距离而变亮。
140.注意，在图14中，圆圈表示由doe 112形成的衍射点图案，并且圆圈的颜色代表被投射的红外光的亮度。
141.通过投射包括如图14所示的衍射点图案的红外光，在由成像装置113捕获的图像的中心附近捕获暗图像，而明亮的光被投射到周边部，并且因为根据透镜36的光量特性图像被拍摄为暗图像，因此使得被摄图像作为整体被拍摄为具有均匀亮度的图像。
142.结果，能够在用于生物特征认证的整个图像的亮度为均匀状态的情况下拍摄图像，并因此，能够抑制生物特征认证中的错误的发生。
143.注意，已经说明了这样的示例：其中，在图13的投光装置111中，在分别构成校正透镜202和doe 112的透镜202a和202b中设置了具有中心渐变特性的nd滤镜211、212和213。然而，具有中心渐变特性的nd滤镜211、212和213仅需要设置于至少一个或多个透镜，并且不必在所有位置都设置。
144.然而，总的来说，需要调节透光率，使得例如用具有如图14所示的光分布的红外光照射作为被摄体的用户121。
145.此外，在生物特征认证系统中，可以在投光装置111侧和成像装置113侧或者在这两侧的至少一侧设置具有中心渐变特性的nd滤镜152以及nd滤镜211、212和213。
146.《《3.第三实施例》》
147.在上文中，已经说明了如下示例：其中，在相机模块11和生物特征认证系统101中，具有中心渐变特性的nd滤镜51、152和211至213设置在ircf 37、bpf 151、校正透镜202的透镜202a和202b以及doe112等的内部。然而，也可以采用其他构造，只要设置nd滤镜51以光学地校正要拍摄的图像即可。
148.图15图示了图1中的相机模块11的另一种相机模块221的构造示例。
149.注意，在图15中的相机模块221中，与图1中的相机模块的组件相同的组件由相同的附图标记表示，并且将适当地省略对它们的说明。
150.也就是说，图15中的相机模块221与图1中的相机模块11的不同之处在于：在透镜36的前级设置有保护玻璃231，并且固态成像元件31形成为芯片尺寸封装(csp)，在成像表面上设置有晶圆级透镜(wll)233，并且进一步设置有后级侧透镜232，其将透镜36作为前一级的前级侧透镜。
151.wll 233是以固态成像元件31的像素为单位的薄透镜，透镜232与透镜36一起构成光学块22，并且来自附图中的上方的入射光被会聚以在固态成像元件31的成像表面上形成图像。
152.在图15的相机模块221中，设置有具有中心渐变特性的nd滤镜241至246。
153.nd滤镜241设置在保护玻璃231中。
154.此外，nd滤镜242至244分别设置在透镜36的图中的上段附近、中段附近和下段附近。
155.此外，nd滤镜245设置在透镜232与wll 233之间(在csp固态成像元件31的玻璃中)。
156.此外，在wll 233中设置有nd滤镜246。
157.也就是说，在图15中，当中心渐变特性由六个nd滤镜241到246形成时，透射率被配置为在透镜36的光轴附近最低，并且从光轴向着周边部变高。那么，通过这种配置，能够使由固态成像元件31拍摄的整个图像的亮度变得均匀。
158.结果，能够拍摄具有均匀的整体亮度的图像。
159.此外，图15示出了其中设置有所有六个nd滤镜241到246的构造示例，但是如果设置了至少一个nd滤镜就足够了。
160.然而，在形成中心渐变特性的部分较薄并且不能施加亮度的充分改变的情况下，有必要形成多个滤镜直到能够获得亮度的充分改变的程度。
161.《《4.变型例》》
162.固态成像元件31可以封装在封装体中。
163.也就是说，图16的相机模块271与图1的相机模块11的不同之处在于：其中，在构造方面，固态成像元件31安装在电路板33上，固态成像元件31形成在将被封装(容纳)在包含透光材料的封装体311中的基板301上；并且其它构造基本相同。因此，在光学块22中，nd滤镜51具有中心渐变特性，即透光率的值优选地从透镜36的光轴朝向周边部(随着远离光轴)连续地增大。
164.封装固态成像元件31的封装体311是主要包含透光材料(例如玻璃作为材料)的封装体。例如，在固态成像元件31的封装中，可以使用在晶圆状态下执行直到封装的处理的晶圆级芯片尺寸封装(wlcsp)半导体封装技术。
165.根据wlcsp半导体封装技术，通过切割晶圆获得的半导体芯片的尺寸就是封装体311的尺寸，因此相机模块271能够小型化和轻量化。容纳固态成像元件31的封装体311经由焊料凸块312安装在电路板上。
166.注意，这里举例说明了在ircf 37中形成nd滤镜51的情况。然而，nd滤镜可以类似于图1中的相机模块11那样被形成在ircf 37中的至少一个位置，此外，不限于ircf 37，可以形成在被定位为与ircf 37分离的透镜36和相机模块271的保护屏蔽玻璃中的至少一个位置中。
167.此外，除了ircf 37和透镜36之外，如图17所示，具有中心渐变特性的nd滤镜可以形成为封装体311的表面上的nd滤镜321。
168.然后，在nd滤镜321形成在ircf 37侧的情况、nd滤镜形成在透镜36侧的情况、nd滤镜形成在封装体311侧的情况中的任何情况下，能够根据透镜36的光量特性、加工精度和制造方法适当地改变nd滤镜的形成位置。
169.图16和17中的任意相机模块271能够获得与图1中的相机模块11的作用和效果相似的作用和效果。也就是说，为了解决透镜36的小孔径衍射，能够光学地校正由透镜36的孔径增大而引发的周边光量减少所导致的光量的不均匀性，而不是通过会放大固态成像元件的噪声成分和缺陷或微细粉尘等的信号处理进行校正，并且能够在不放大噪声成分、缺陷、灰尘等的影响的情况下使整个被摄图像中的光量均匀。
170.《《5.应用于作为本发明的电子设备的示例的成像装置的示例》》
171.图18是示出作为本发明的电子设备的示例的成像装置的构造的框图。如图18所示，根据本示例的成像装置1100包括成像光学系统1101、成像单元1102、数字信号处理器(dsp)电路1103、帧存储器1104、显示装置1105、记录装置1106、操作系统1107和电源系统
1108等。然后，dsp电路1103、帧存储器1104、显示装置1105、记录装置1106、操作系统1107和电源系统1108被构成为经由总线1109彼此连接。
172.成像光学系统1101捕获来自被摄体的入射光(图像光)，并在成像单元1102的成像表面上形成图像。成像单元1102将由光学系统1101形成在成像表面上的入射光的光量以像素为单位转换为电信号，并将电信号作为像素信号输出。dsp电路1103执行一般的相机信号处理，例如，白平衡处理、去马赛克处理、伽马校正处理等。
173.帧存储器1104适当地用于在dsp电路1103中的信号处理的过程中存储数据。显示装置1105包括诸如液晶显示装置或有机电致发光(el)显示装置等面板型显示装置，并且显示由成像单元102拍摄的运动图像或静止图像。记录装置1106将由成像单元1102拍摄的运动图像或静止图像记录在诸如便携式半导体存储器、光盘或硬盘驱动器(hdd)等记录媒介上。
174.操作系统1107在用户的操作下发出用于成像装置1100的各种功能的操作命令。电源系统1108将用作dsp电路1103、帧存储器1104、显示装置1105、记录装置1106和操作系统1107的操作电源的各种电源适当地提供给这些供电目标。
175.在具有上述构造的成像装置1100中，根据上述第一实施例或第二实施例的相机模块可以用作成像光学系统1101和成像单元1102。根据这些实施例的相机模块能够实现从光学中心到周边部的均匀亮度，并因此能够在成像光学系统1101的透镜的设计中减轻阴影校正的光学设计，从而能够减少透镜的数量。
176.因此，当使用根据第一实施例或第二实施例的相机模块作为成像光学系统1101和成像单元1102时，能够减少透镜的数量以实现成本降低和高度降低。此外，能够通过根据本发明的技术解决聚光透镜的小孔径衍射问题，因此，能够使固态成像元件的像素小型化，从而能够拍摄高清晰度图像。
177.注意，本发明还可以具有以下构造。
178.《1》一种成像装置，其包括：
179.透镜，所述透镜将入射光会聚在拍摄图像的固态成像元件的成像表面上；和
180.滤镜，所述滤镜过滤所述入射光以使由所述固态成像元件拍摄的所述图像的光量均匀，
181.其中，在所述滤镜中，至少在远离所述透镜的光轴的范围中的透光率大于在所述光轴附近的范围中的透光率。
182.《2》根据《1》中所述的成像装置，
183.其中，所述滤镜是中性密度(nd)滤镜，在所述nd滤镜中透光率随着远离所述透镜的光轴而增大。
184.《3》根据《1》中所述的成像装置，
185.其中，根据所述透镜的光量特性，所述滤镜的透光率随着远离所述透镜的光轴而增大。
186.《4》根据《1》中所述的成像装置，
187.其中，所述滤镜被布置成与所述透镜分离或形成在所述透镜的内部。
188.《5》根据《1》至《4》中任一项所述的成像装置，进一步包括：
189.用于截止所述入射光中的红外光的红外截止滤镜(ircf)，
190.其中，所述滤镜被布置成与所述ircf分离或形成在所述ircf内。
191.《6》根据《1》至《5》中任一项所述的成像装置，
192.其中，所述滤镜具有下述结构：其中，包含透光材料的下部构件和上部构件彼此接合，并且在所述下部构件与所述上部构件之间夹持有掩模材料，并且
193.在所述下部构件和所述上部构件中的至少一者中形成有填充有所述掩模材料的凹部。
194.《7》根据《6》中所述的成像装置，
195.其中，所述凹部的形状为：在所述透镜的光轴处深，并且随着从所述透镜的光轴朝向周边部远离而变浅。
196.《8》根据《6》中所述的成像装置，
197.其中，所述凹部的形状是基于所述透镜的光量特性的形状。
198.《9》根据《6》中所述的成像装置，
199.其中，所述上部构件和所述下部构件被接合以构成将所述入射光会聚在所述固态成像元件的所述成像表面上的透镜。
200.《10》根据《1》至《9》中任一项所述的成像装置，
201.其中，所述固态成像元件被容纳在包含透光材料的封装体中。
202.《11》一种相机模块，其包括：
203.透镜，所述透镜将入射光会聚在拍摄图像的固态成像元件的成像表面上；和
204.滤镜，所述滤镜过滤所述入射光以使由所述固态成像元件拍摄的所述图像的光量均匀，
205.其中，在所述滤镜中，至少在远离所述透镜的光轴的范围中的透光率大于在所述光轴附近的范围中的透光率。
206.《12》一种电子设备，其包括：
207.透镜，所述透镜将入射光会聚在拍摄图像的固态成像元件的成像表面上；和
208.滤镜，所述滤镜过滤所述入射光以使由所述固态成像元件拍摄的所述图像的光量均匀，
209.其中，在所述滤镜中，至少在远离所述透镜的光轴的范围中的透光率大于在所述光轴附近的范围中的透光率。
210.《13》一种成像系统，其包括：
211.投光装置，将预定光投射到被摄体上；和
212.成像装置，通过透镜会聚来自被投射所述预定光的所述被摄体的入射光，并且拍摄图像，
213.其中，所述投光装置包括：
214.滤镜，过滤所述预定光，使得通过所述透镜进行会聚而被拍摄的所述被摄体的所述图像的光量均匀，并将所述预定光投射到所述被摄体上。
215.《14》根据《13》中所述的成像系统，
216.其中，所述滤镜是中性密度(nd)滤镜，在所述nd滤镜中透光率随着远离所述透镜的光轴而增大。
217.《15》根据《13》中所述的成像系统，
218.其中，根据所述透镜的光量特性，所述滤镜的透光率随着远离所述透镜的光轴而增大。
219.《16》根据《13》至《15》中任一项所述的成像系统，
220.其中，所述投光装置还包括：
221.将所述预定光转换为平行光的校正透镜，并且
222.所述滤镜被构造成与所述校正透镜分离或在所述校正透镜内。
223.《17》根据《13》至《16》中任一项所述的成像系统，
224.其中，所述预定光是红外光，
225.所述投光装置还包括图案形成单元，其通过使用所述红外光形成衍射点图案，并且
226.所述滤镜被构造成与所述图案形成单元分离或在所述图案形成单元内。
227.《18》根据《17》中所述的成像系统，
228.其中，所述被摄体是用户的脸，并且
229.所述成像装置基于照射在所述被摄体上的并使用所述红外光形成的所述衍射点图案来检测所述用户的脸的不规则性，并认证所述用户。
230.《19》根据《18》中所述的成像系统，
231.其中，所述成像装置包括飞行时间(tof)传感器，并且
232.基于所述tof传感器测量的到所述用户的面部的表面的距离的测量结果，检测所述用户的面部的表面的不规则性，并认证所述用户，其中所述tof传感器使用照射在所述被摄体上的并使用所述红外光形成的所述衍射点图案。
233.《20》根据《17》中所述的成像系统，还包括：
234.透过所述入射光中包含的所述红外光的带通滤波器(bpf)，
235.其中，所述滤镜被布置成与所述bpf分离或形成在所述bpf中。
236.附图标记列表
237.11
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
相机模块
238.21
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
成像块
239.22
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
光学块
240.31
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
固态成像元件
241.32
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
金属线
242.33
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
电路板
243.34
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
间隔件
244.35
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
粘合剂
245.36
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
透镜
246.37
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
红外截止滤波器(ircf)
247.38
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
保持器
248.39
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
连接器
249.40
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
lsi
250.41
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
存储单元
251.42
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
板
252.51,51',51
”ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
nd滤镜
253.71,71',71
”ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
下部构件
254.71a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
凹部
255.72,72'
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
掩模材料
256.73,73',73
”ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
下部构件
257.73a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
凹部
258.101
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
生物特征认证系统
259.111
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
投光单元
260.112
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
doe
261.113
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
成像装置
262.121
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
用户
263.151
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
带通滤波器(bpf)
264.152
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
nd滤镜
265.201
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
激光光源
266.202
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
校正透镜
267.202a,202b
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
透镜
268.211,212,213
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
nd滤镜
269.221
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
相机模块
270.231
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
保护玻璃
271.232
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
透镜
272.233
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
晶圆级透镜(wll)
273.241至246
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
nd滤镜
274.271
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
相机模块
275.311
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
封装体
276.312
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
焊料凸块