JP2008053887A - カメラモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構成で、レンズの光学機能部を保護できるカメラモジュールを提供すること
【解決手段】本発明にかかるカメラモジュールは、レンズ１と、レンズ１に対向するように設けられ、レンズ１を介して入射される光に基づき撮像信号を処理するイメージセンサチップ２とを備え、レンズ１が、光学的機能を有する光学機能部１１と、光学機能部１１を保護するために、光学機能部１１の外周からイメージセンサチップ２と反対方向に延出され、光学機能部１１より突出するように形成された保護部１３とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明はカメラモジュールに関し、より詳細には、レンズと、上記レンズに対向するように設けられ、上記レンズを介して入射される光に基づき撮像信号を処理するイメージセンサチップとを備えたカメラモジュールに関する。

カメラモジュールは携帯電話、携帯端末（ＰＤＡ）やカードカメラ等に広く搭載されている。ここで従来のカメラモジュールの構造例を図４に示す。図４に示されるように、従来のカメラモジュールでは、イメージセンサチップ１０６が収容されたパッケージ１０８が基板１０４上に載置されている。また、パッケージ１０８は、半田１０３により基板１０４上に固定されている。このパッケージ１０８の上部にはカバーガラス１０５が設けられており、上部から光が入射されるよう構成されている。

レンズ部１０１は、パッケージ１０８を包囲する鏡筒１０２によって支持されている。なお、鏡筒１０２は、レンズ部１０１を保持すると共に、レンズ部１０１に直接外力が加わるのを抑止するなど、レンズ部１０１を保護するために設けられている。鏡筒１０２は２つの部材１０２ａ、１０２ｂによって構成される。そして、この２つの部材１０２ａ、１０２ｂは相対的に移動可能である。これにより、レンズ部１０１とイメージセンサチップ１０６との間の距離を変更し、焦点距離を調節することができる。

ところで、携帯電話等に用いられるカメラモジュールは、携帯電話等の小型化に伴い、さらなる小型化が要請されている。しかし、従来のカメラモジュールは図４に示されるように構成部品が多く、小型化することは困難である。

また、従来のカメラモジュールでは、レンズ部１０１とイメージセンサチップ１０６との間の経路長は、基板１０４、パッケージ１０８及びイメージセンサチップ１０６といった多数の部材により決定される。したがって、各々の部材の寸法誤差及びこれらの接続による誤差が積み重ねられることになる。このように、従来のカメラモジュールでは、レンズ部１０１とイメージセンサチップ１０６との間の経路長はばらつきが大きく、精度の高い焦点合わせが難しくなる。

このような問題を解決するために、図５に示すような、レンズ部１１１と鏡筒１１２とイメージセンサチップ１２０とを備えるカメラモジュールが開示されている。図５に示されるように、鏡筒１１２は円筒状、角筒状等の形状に形成され、その内周部の所定の位置でレンズ部１１１が支持されている。このように、レンズ部１１１を鏡筒１１２の内側に取り付けることにより、レンズ部１１１が製造段階で落下して破損したり、レンズ部１１１に物が接触して傷や汚れが生じるのを防止していた。また、鏡筒１１２は、紫外線硬化樹脂等の接着剤を用いて、イメージセンサチップ１２０のうち、受光部（センサ部）１２１の外周に設けられた論理回路部１２２上に固定されている。

以上のように、図５に示すカメラモジュールにおいては、レンズ部１１１を支持する鏡筒１１２がイメージセンサチップ１２０上に直接固定されている。そのため、図４に示されている技術のように多くの部材で構成されている場合と違い、積み上げ誤差が少ない。したがって、レンズ部１１１とイメージセンサチップ１２０との相対的な位置を精確に把握し、固定することができる。
特開２００３−５１９７３号広報

しかし、図５に示すカメラモジュールにおいては、図４に示すカメラモジュールと比較して、部材点数が減少され、簡素な構成であるものの、レンズ部１１１を鏡筒１１２に取り付ける作業や、鏡筒１１２をイメージセンサチップ１２０に取り付ける作業が必要となる。このため、レンズ部１１１の表面を指や工具などにより傷付けたり、汚してしまったりすることが問題であった。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、簡素な構成で、レンズの光学機能部を保護できるカメラモジュールを提供することを目的とする。

本発明にかかるカメラモジュールは、レンズと、上記レンズに対向するように設けられ、上記レンズを介して入射される光に基づき撮像信号を処理するイメージセンサチップとを備え、上記レンズは、光学的機能を有する光学機能部と、上記光学機能部を保護するために、上記光学機能部の外周から上記イメージセンサチップと反対方向に延出され、上記光学機能部より突出するように形成された保護部とを備えるものである。このような構成により光学機能部を保護することができる。

また、本発明にかかるカメラモジュールの上記イメージセンサチップは、上記レンズを介して入射される光を受光して映像信号に変換する受光部を有し、上記光学機能部の外周から上記イメージセンサチップの方向に延出され、先端が上記イメージセンサチップの受光部以外に当接された支持部を備えていてもよい。これにより、上記効果に加えて、レンズをイメージセンサチップに簡単に取り付けられる。

また、本発明にかかるカメラモジュールは、上記レンズに対向して設けられた基板と、上記光学機能部の外周から上記基板の方向に延出され、先端が上記基板に当接された支持部とを備える。これにより、上記効果に加えて、レンズを基板に簡単に取り付けられる。

ここで、上記支持部は、上記レンズの焦点が上記イメージセンサチップに配設されるように設けられている。このように、上記レンズが上記イメージセンサチップ上または基板上に直接固定されているため、レンズの焦点距離を合わせることが容易となる。

また、本発明にかかるカメラモジュールの上記イメージセンサチップは、上記基板に取り付けられてもよい。このことにより、上記イメージセンサチップは、上記基板により保護される。

さらに、本発明のかかるカメラモジュールは、上記レンズの上記光学機能部以外から上記イメージセンサチップへ入射される光をさえぎるための遮光部を備える。これにより、入射光の乱反射等によるゴーストやフレアを低減することができる。

本発明にかかるカメラモジュールの上記保護部は、上記イメージセンサ一チップから離れるにつれて、上記光学機能部の中央部から遠ざかるように、上記光学機能部の外周から延出されている。これにより、保護部を画角外に設けることができる。また、遮光加工を容易にすることができる。

本発明により、簡素な構成で、レンズの光学機能部を保護できるカメラモジュールを提供することができる。

発明の実施の形態１．
まず、図１は本発明の実施の形態１にかかるカメラモジュールの構成を示す模式断面図である。このカメラモジュールはレンズ１とイメージセンサチップ２を備えている。ここで、レンズ１は、光学機能を有する光学機能部１１と、レンズモールド１２により構成される。レンズ１はプラスチックやガラス等により形成される。また、イメージセンサチップ２は光学機能部１１を介して入射される光に基づき撮像信号を処理する機能を有する。

光学機能部１１は、入射光をイメージセンサチップ２の表面にある受光部３ａで結像させる機能を有する。レンズモールド１２は、光学機能部１１と一体的に形成されるレンズ１の一部である。そして、レンズ１は光学機能部１１を支持する形状に成形加工されている。レンズモールド１２は、円筒状、角筒状等の形状に形成されており、その内周部の所定の位置において光学機能部１１が支持されている。光学機能部１１は外周部全体がレンズモールド１２と接続し、支持されている。また、光学機能部１１は外周部が部分的にレンズモールド１２と接続し、支持されていてもよい。

イメージセンサチップ２は略矩形状に形成されており、受光部３ａ、論理回路部３ｂ及び電極パッド１５を有する。受光部３ａはイメージセンサチップ２の表面上の略中央部に形成される。受光部３ａは光学的な情報を映像信号に変換する素子である。この素子は多数の読取画素を有する。受光部３ａはＣＣＤ素子やＣＭＯＳ素子等が好ましい。論理回路部３ｂは受光部３ａの外周部に設けられており、受光部３ａから出力された信号に対して、増幅処理、ノイズ除去処理等の種々の信号処理を行う。

電極パッド１５はイメージセンサチップ２の外周縁に設けられており、論理回路部と電気的に接続された入出力端子である。電極パッド１５は外部の電極とワイヤーボンディングにより電気的に接続される。例えば、イメージセンサチップ２は携帯電話、携帯末端（ＰＤＡ）やカードカメラを構成する配線基板上に設置される。この配線基板と電極パッド１５とはワイヤーボンディングにて電気的に接続される。

また、イメージセンサチップ２は抵抗、コンデンサー等の受動部品、また、トランジスター、ＬＳＩ等の能動部品を搭載したサブ配線基板に設置されてもよい。例えば、電極パッド１５と前記サブ配線基板とはワイヤーボンディングにて電気的に接続される。これにより、前記サブ配線基板は携帯電話、携帯末端（ＰＤＡ）やカードカメラと電気的に接続される。また、イメージセンサチップ２を透明基板や開口基板とフリップ実装してもよい。さらに、電極パッド１５より貫通孔を開け、半対面に配線し、そこで外部基板と接続するようにしてもよい。

図１に示されるように、レンズモールド１２は支持部１４と保護部１３とからなる。支持部１４は、レンズモールド１２の中で光学機能部１１を支持する側、すなわち光学機能部１１からイメージセンサチップ２側へ向けて延出される部分を示す。また、保護部１３は、レンズモールド１２の中で光学機能部１１からイメージセンサチップ２とは反対方向に向けて延出される部分を示す。

支持部１４はその底面でイメージセンサチップ２に固定される。すなわち、支持部１４は、光学機能部１１の外周からイメージセンサチップ２の方向に延出され、その先端がイメージセンサチップ２の受光部３ａ以外（例えば、論理回路部３ｂ）に当接されている。このように、光学機能部１１を支持する支持部１４はイメージセンサチップ２上に直接固定されることになる。これにより、簡素な構成のカメラモジュールを得ることができる。また、多くの部材で構成されている場合と違い、積み上げ誤差が少ない。したがって、光学機能部１１とイメージセンサチップ２との相対的な位置を精確に把握し、固定することができる。

支持部１４は接着部１６を介してイメージセンサチップ２に接着固定されている。接着部１６の接着剤としては紫外線硬化樹脂等が用いられる。この場合、イメージセンサチップ２に対して予め定められた位置に支持部１４を載置し、その後イメージセンサチップ２と支持部１４が接着部１６で固定されるように紫外線硬化樹脂を塗布する。また、イメージセンサチップ２または支持部１４のいずれか一方または双方に紫外線硬化樹脂を塗布し、その後、両者の位置決めをしてもよい。そして、紫外線をこの紫外線硬化樹脂に照射することによって樹脂が硬化する。これにより、イメージセンサチップ２と支持部１４が接着部１６において接着固定される。尚、接着部１６の用いられる接着剤は熱硬化性樹脂等であってもよい。

ここで、支持部１４の先端部は、イメージセンサチップ２に接着固定されたときに光学機能部１１の焦点距離が合うように予め調節されている。すなわち、レンズ１の光学機能部１１の焦点が、イメージセンサチップ２の受光部３ａ上に配設されるように調節されている。また、レンズモールド１２の成形誤差があった場合であっても、支持部１４とイメージセンサチップ２との接着時に焦点距離を微調整することにより補正が可能となる。このとき、支持部１４とイメージセンサチップ２との間に接着剤を塗布した後、接着剤の厚みを調整することにより焦点距離を調節する。このように、本実施の形態にかかるカメラモジュールは、簡素な構成であり、また、イメージセンサチップ２上に直接光学機能部１１と一体の支持部１４が固定されているため、容易に焦点距離を合わせることができる。

図１に示されるように、保護部１３はイメージセンサチップ２から離れるにつれて、光学機能部１１の中央部から遠ざかるように、光学機能部１１の外周から延出されている。すなわち、保護部１３はイメージセンサチップ２とは逆方向に突出するように形成され、内周部はテーパー状に形成されている。これにより、簡素な構成で、レンズ１の光学機能部１１を保護できるカメラモジュールを得ることがでる。さらに、後述する遮光加工が容易になり、また、光学機能部１１の画角範囲が確保される。

レンズ１の光学機能部１１以外からイメージセンサチップ２へ入射される光を遮るために、遮光部４を設ける必要がある。遮光部４は、レンズモールド１２の外面に遮光インキ等が塗装または印刷されることにより形成される。また、遮光フィルムやカバー部品をレンズモールド１２に取り付けることにより形成されてもよい。遮光部４は入射光の乱反射によるゴースト、フレアを低減することができる。また、遮光のための塗装をすることで、従来必要であったバレルや鏡筒等の部品を削減でき、簡単な構成でレンズ１の光学機能部１１を保護できるカメラモジュールを得ることができる。

図２を用いてレンズ１の実装方法について示す。レンズ１の実装には、空気を吸入するための吸入孔１９を有するコレットチャック２０を用いる。コレットチャック２０のうち、レンズ１に対抗する面は吸着面となっており、吸入孔１９から空気を注入することにより、レンズ１の保護部１３の上面を吸着することができる。このように、レンズ１の保護部１３の上面をコレットチャック２０により吸着できるように形成することにより、レンズ１を簡単にイメージセンサ上に実装できる。

発明の実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２にかかるカメラモジュールの構成を示す模式断面図である。レンズ１とイメージセンサチップ２との間に透明基板２２及び配線層２３を設ける以外は実施の形態１と同様であるため、相違部分のみ以下に説明する。実施の形態2では、イメージセンサ部１９はパッケージの構造をとり、イメージセンサチップ２及び配線層２３を備えた透明基板２２により構成される。

図３に示されるように、支持部１４は光学機能部１１の外周から透明基板２２の方向に延出され、その先端が透明基板２２に当接されている。すなわち、レンズ１の支持部１４は透明基板２２と接着部１６により接着固定されている。接着方法は実施例１と同様であるため省略する。イメージセンサチップ２は透明基板２２のうち、レンズ１が接着固定されている面とは反対側の面上に取り付けられている。透明基板２２のうち、イメージセンサチップ２が取り付けられている面上に配線層２３が形成されており、電極パッド１５と配線層２３とに接続されている。このように、本発明の実施の形態２にかかるカメラモジュールは、簡単な構成でレンズ１の光学機能部１１を保護することができる。また、イメージセンサチップ２は透明基板２２に保護される利点を有する。さらに、支持部１４は、光学機能部１１の中心からイメージセンサチップ２の受光部３ａまでが焦点距離となるように調整されている。

この場合、外部基板とは、透明基板２２の配線層２３と接合する電極パッド１５を介し、半田バンプ、金バンプなどの金属バンプにより接続される。また、外部基板と電極パッド１５を接触させた状態で樹脂などにより固定されていてもよく、何ら限定されるものではない。

本発明の実施の形態１にかかるカメラモジュールの構成を示す模式断面図である。 本発明の実施の形態１にかかるカメラモジュールに使用されるレンズを実装する際の状態を示す図である。 本発明の実施の形態２にかかるカメラモジュールの構成を示す模式断面図である。 従来のカメラモジュールの構成を示す模式断面図である。 従来の他のカメラモジュールの構成を示す模式断面図である。

符号の説明

１ レンズ、 ２ イメージセンサチップ、 ３ａ 受光部、３ｂ 論理回路部、
４ 遮光部、 １１ 光学機能部、 １２ レンズモールド、 １３ 保護部、１４ 支持部、１５ 電極パッド、 １６ 接着部、１９ 吸入孔、 ２０ コレットチャック、 ２１ イメージセンサ部、２２ 透明基板、 ２３ 配線層、
１０１ レンズ部、 １０２ 鏡筒、１０３ 半田、 １０４ 基板、
１０５ カバーガラス、１０６ イメージセンサチップ、 １０８ パッケージ、１１１ レンズ部、１１２鏡筒、１２０ イメージセンサチップ、
１２１ 受光部（センサ部）、１２２論理回路部、
１２３ 電極パッド（ボンディングパッド）

Claims (7)

1. レンズと、上記レンズに対向するように設けられ、上記レンズを介して入射される光に基づき撮像信号を処理するイメージセンサチップとを備えたカメラモジュールであって、
   上記レンズは、光学的機能を有する光学機能部と、
   上記光学機能部を保護するために、上記光学機能部の外周から上記イメージセンサチップと反対方向に延出され、上記光学機能部より突出するように形成された保護部とを備えたことを特徴とするカメラモジュール。
2. 上記イメージセンサチップは、上記レンズを介して入射される光を受光して映像信号に変換する受光部を有し、
   上記光学機能部の外周から上記イメージセンサチップの方向に延出され、先端が上記イメージセンサチップの受光部以外に当接された支持部を備えた請求項１に記載のカメラモジュール。
3. 上記レンズに対向して設けられた基板と、
   上記光学機能部の外周から上記基板の方向に延出され、先端が上記基板に当接された支持部とを備えた請求項１に記載のカメラモジュール。
4. 上記支持部は、上記レンズの焦点が上記イメージセンサチップに配設されるように設けられている請求項２または３に記載のカメラモジュール。
5. 上記イメージセンサチップが上記基板に取り付けられている請求項３に記載のカメラモジュール。
6. 上記レンズの上記光学機能部以外から上記イメージセンサチップへ入射される光を遮るように設けられた遮光部を備えた請求項１に記載のカメラモジュール。
7. 上記保護部は、上記イメージセンサ一チップから離れるにつれて、上記光学機能部の中央部から遠ざかるように、上記光学機能部の外周から延出されている請求項１に記載のカメラモジュール。

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