JP2000125212A

JP2000125212A - 撮像モジュ―ル

Info

Publication number: JP2000125212A
Application number: JP11222506A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Nakashiro; 泰生中城; Yutaka Yunoki; 裕柚木
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1998-08-10
Filing date: 1999-08-05
Publication date: 2000-04-28
Anticipated expiration: 2019-08-05
Also published as: JP3506962B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の目的は、固体撮像素子に対するレンズ
部材の光軸方向の取付け精度を向上し、ピント調整機構
が省略できると共に、構造の簡略化が図れ、部品点数の
削減、組立て性の向上、製品の小形化と製品の信頼性の
向上が図れ、しかも安価な撮像モジュールを提供する事
にある。【解決手段】本発明の撮像モジュールは、セラミック
基板２の一面に同一平坦面からなる位置出し基準面Ｐを
形成し、この位置出し基準面Ｐは、半導体チップ位置出
し基準面部と、上記枠部材１０を接合してこれを取り付
ける枠部材取付け面部と、上記鏡枠部材２１を取り付け
るときに接合してこれを位置決めする鏡枠位置出し基準
面部とを含み、上記セラミック基板２の一面に形成した
同一平坦面の位置出し基準面Ｐで、上記半導体チップ１
を接合して位置決めする基準面と、上記鏡枠部材を接合
して位置決めする基準面を共用するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撮像モジュールに
係り、特にレンズと撮像用半導体チップを１つのパッケ
ージに収めて一体化した撮像モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ノートパソコン、携帯電話などの
多種多様なマルチメディアの分野、さらには監視カメラ
やテープレコーダなどの情報端末等の機器向けに小型の
イメージ・センサーの需要が高まってきている。この種
の画像入力機器向けに適する小型のイメージ・センサー
ユニットとしては、固体撮像素子、レンズ部材、フィル
タ及び絞り部材等の部品を１つのパッケージに収めて一
体化したものがある。

【０００３】従来のセンサーユニットは、基板に固体撮
像素子を取り付けた後、その基板をパッケージにねじ止
めや接着等で固定し、一方、上記パッケージに対してレ
ンズ部材を保持した支持フレームを取り付ける構造であ
った。このような構造であるため、固体撮像素子に対す
るレンズの位置関係の精度が十分に確保できなかった。

【０００４】このように、従来のセンサーユニットで
は、固体撮像素子に対するレンズの位置決め精度が劣る
ため、パッケージにピント合わせを行う可動式の焦点調
整機構を組み込み、パッケージに各部品を組み付けた後
に焦点調整機構により固体撮像素子に対するレンズ部材
のピント合わせを行うようにしていた。

【０００５】しかし、各部品を組み立てた後に可動式調
整機構を操作する、ピント合わせの作業が別個に必要に
なる。さらに、このピント調整後には鏡枠部材等を固定
する作業が必要であった。また、可動式のピント調整機
構を設ける事からそれらの構造が複雑になり、しかも、
センサーユニットが大型化する傾向があった。

【０００６】さらに、ピント合わせの作業中、ピント調
整機構の可動部分の隙間からユニット内に埃が侵入し易
く、その対策が必要であり、例えばピント調整の作業を
クリーンルーム内で行う等、生産性に劣るものであっ
た。さらに、可動式のピント調整機構は製品完成後にお
いて振動や衝撃等を受けると、ピント位置が狂い易く、
製品の信頼性に劣るという難点があった。

【０００７】そこで、固体撮像素子に対するレンズの光
軸方向の位置精度が簡単に確保できるようにした構造の
固体撮像装置が、特開平９−２３２５４８号公報におい
て提案されている。この固体撮像装置は、１つの支持部
材に複数の位置決め部を階段状に形成し、その別々の位
置決め部に対して、固体撮像素子、レンズ部材、フィル
タ及び絞り部材等の部品を分けて個別に取着し、各部材
を位置決め固定するため、各段差間の寸法誤差が各部材
の位置決め精度に直接かつ大きく影響する。

【０００８】しかも、支持部材に複数の位置決め部を階
段状に形成する事はその寸法の精度管理が難しく、誤差
が生じ易い。また、１つの支持部材に複数の位置決め部
を階段状に形成する事は高度の生産技術が求められる。
特に、支持部材をセラミックで作る場合には製造が非常
に困難であると共に製品が高価なものとなってしまう。

【０００９】そこで、多くは合成樹脂などを素材として
射出成型によって支持部材を製造する事が考えられる。

【００１０】しかし、射出成型によって支持部材を作る
としても段差のある各位置決め部の間の寸法誤差が大き
くなり易く、また、その後の経時変化によっても誤差が
拡大する事が考えられ、製品の信頼性に劣るものであっ
た。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】以上の如く、従来の固
体撮像装置にあっては、各位置決め部の間の段差間の寸
法の誤差が生じ易く、その寸法の管理が難しく、固体撮
像素子に対するレンズの光軸方向の位置精度が充分に確
保できない。また、構造が複雑であって、その生産性が
悪く、製造コストが嵩み、高価な製品となっていた。

【００１２】本発明の目的は、固体撮像素子に対するレ
ンズ部材の光軸方向の取付け精度を向上し、ピント調整
機構が省略できると共に、構造の簡略化が図れ、部品点
数の削減、組立て性の向上、製品の小形化と製品の信頼
性の向上が図れ、しかも安価な撮像モジュールを提供す
る事にある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明は、撮像用レンズ部材と、上記
レンズ部材を保持する鏡枠部材と、二次元配列された光
電変換素子群からなる光電変換部と、上記光電変換素子
群を順次駆動し、信号電荷を得る駆動回路部と、上記信
号電荷をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、上記
デジタル信号を映像信号出力となす信号処理部と、上記
デジタル信号の出力レベルを基に電気的に露光時間を制
御する露光制御手段とを同一の半導体チップ上に形成し
た半導体回路部と、上記半導体チップを保持すると共に
上記半導体チップに電気的に接続される電極群を有する
基板と、上記基板に接続され、上記半導体チップを覆う
中空構造のカバー用枠部材と、上記カバー用枠部材に取
着された赤外光遮光用光学部材と、を備えた撮像モジュ
ールにおいて、上記基板の一面に同一平坦面からなる位
置出し基準面を外周端部まで形成し、この位置出し基準
面は、上記半導体チップを平面的に接合してその半導体
チップを位置決めする半導体チップ位置出し基準面部
と、上記半導体チップの周囲に位置し、上記カバー用枠
部材を接合してその枠部材を取り付ける枠部材取付け面
部と、上記カバー用枠部材の外側に位置して上記位置出
し基準面の外周部分に残された残余部分を上記鏡枠部材
を取り付けるときに接合してその鏡枠部材を位置決めす
る鏡枠位置出し基準面部とを含み、上記基板の一面に形
成した同一平坦面の位置出し基準面で、上記半導体チッ
プを接合して位置決めする基準面と、上記鏡枠部材を接
合して位置決めする基準面を共用するようにした事を特
徴としたものである。

【００１４】請求項２に係る発明は、撮像用レンズ部材
と、上記レンズ部材を保持する鏡枠部材と、二次元に配
列された光電変換素子群からなる光電変換部と、上記光
電変換素子群を順次駆動し、信号電荷を得る駆動回路部
と、上記信号電荷をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換
部とを同一の半導体チップ上に形成した半導体回路部
と、上記半導体チップを保持すると共に上記半導体チッ
プに電気的に接続される電極群を有する基板とを備えた
撮像モジュールにおいて、上記基板の一面に同一平坦面
からなる位置出し基準面を形成し、この位置出し基準面
は、上記半導体チップを平面的に接合してその半導体チ
ップを位置決めする半導体チップ位置出し基準面部と、
上記半導体チップの周囲に位置して上記位置出し基準面
の外周部分に残された残余部分を上記鏡枠部材を取り付
けるときに接合してその鏡枠部材を位置決めする鏡枠位
置出し基準面部とを含み、上記基板の一面に形成した同
一平坦面の位置出し基準面で、上記半導体チップを接合
して位置決めする基準面と、上記鏡枠部材を接合して位
置決めする基準面を共用するようにした事を特徴とした
ものである。

【００１５】請求項３に係る撮像モジュールは、請求項
２に係る撮像モジュールにおいての半導体回路部にＡ／
Ｄ変換部からのデジタル信号を映像信号出力となす信号
処理部と、上記デジタル信号の出力レベルを基に電気的
に露光時間を制御する露光制御手段とを組み込むように
したものある。

【００１６】請求項４に係る撮像モジュールは、上記鏡
枠部材に光学部材を気密な状態で組み付けて、上記鏡枠
部材を気密な構造とし、かつ上記鏡枠部材と上記基準面
との接合部を封止し、上記鏡枠部材で、上記半導体チッ
プを密封するようにした事を特徴とするものである。

【００１７】請求項５に係る撮像モジュールは、上記鏡
枠部材に赤外光遮光部材またはレンズまたは光学窓部材
等の光学部材を気密な状態で組み付けて鏡枠ユニットと
し、上記鏡枠ユニットと上記基準面との接合面を気密封
止し、上記鏡枠ユニットで、上記半導体チップを密封す
るようにした事を特徴とするものである。

【００１８】請求項６に係る撮像モジュールは、上記鏡
枠部材の外側に防塵用透明部材を配置し気密な構造と
し、かつ上記基準面との接合面を気密封止し、上記鏡枠
部材で、上記半導体チップを密封するようにした事を特
徴とするものである。

【００１９】請求項７に係る撮像モジュールは、上記鏡
枠部材に組み付ける光学部材を、上記半導体チップに対
向する上記鏡枠部材の内壁面よりも、上記半導体チップ
から遠ざかる位置に退避して、上記鏡枠部材の壁部の光
軸方向の厚み内に配置した事を特徴とするものである。

【００２０】請求項８に係る撮像モジュールは、基板が
バルク型セラミック基板である事を特徴とするものであ
る。

【００２１】請求項９に係る撮像モジュールは、位置出
し基準面が基板の外周端まで全面的に形成し、その外端
部に電極群を配置した事を特徴とするものである。

【００２２】請求項１０に係る撮像モジュールは、上記
位置出し基準面に向き合う鏡枠部材の一端に、上記基板
の電極群を避けて上記位置出し基準面に当たる突当て用
突起と、上記電極群に向き合う位置において上記電極群
を避けて跨ぐ逃げ部を設けた事を特徴とするものであ
る。

【００２３】請求項１１に係る撮像モジュールは、上記
枠部材の外周に上記鏡枠部材が被嵌し、上記枠部材と上
記鏡枠部材の嵌合部において上記枠部材及び上記鏡枠部
材の一方に他方に接合する突出部を形成し、上記突出部
により上記枠部材と上記鏡枠部材の位置出しを行うと共
に上記枠部材と上記鏡枠部材の嵌合部間に隙間を形成し
た事を特徴とするものである。

【００２４】請求項１２に係る撮像モジュールは、上記
赤外光遮光用光学部材が多層膜型赤外除去フィルターで
ある事を特徴とするものである。

【００２５】請求項１３に係る撮像モジュールは、上記
鏡枠部材の先端部に固定の絞り孔を持つ事を特徴とする
ものである。

【００２６】請求項１４に係る撮像モジュールは、上記
鏡枠部材の先端部に上記絞り孔の部分の周囲に筒状の壁
を持つ事を特徴とするものである。

【００２７】請求項１５に係る撮像モジュールは、上記
電極群には少なくとも他の部材が接合する部分において
保護用膜がコーティングされている事を特徴とするもの
である。

【００２８】請求項１６に係る撮像モジュールは、上記
基板の位置出し基準面において上記鏡枠部材が接合する
領域を避けて上記電極群が設けられている事を特徴とす
るものである。

【００２９】請求項１７に係る撮像モジュールは、上記
逃げ部に対応する上記電極群の領域にはコーティングが
施されていない事を特徴とするものである。

【００３０】

【発明の実施の形態】図1乃至図６を参照して本発明の
一実施例について説明する。図１は本実施例に係る撮像
モジュールの縦断面図であり、図２はその撮像モジュー
ルの正面側から見た斜視図である。

【００３１】図１及び図２において、符号１はワンチッ
プの半導体チップであり、この半導体チップ１は基板、
例えばハードなバルク型のセラミック基板２の上面に接
着して搭載されている。セラミック基板２は、一体のバ
ルク材料の素材を焼成して、図３（Ａ）、図３（Ｂ）、
及び図３（Ｃ）で示す如く、矩形状で、均一な厚さの板
状のものとして作られている。このバルク型のセラミッ
ク基板２の上面は一様に同一の平坦面となるように形成
されている。この同一平坦面は他の取付け部品の位置出
し基準面Ｐとなっている（図１を参照）。

【００３２】このセラミック基板２は次のようにして製
造される。すなわち、セラミック原料の素材を平坦度の
高い型面に押し付けて、一体のバルク材に整形し、これ
を焼成する事により、セラミック基板２が作られる。ま
た、一体のバルク材料から整形され、これを焼成して作
られたセラミック基板２の一面はそのまま位置出し基準
面Ｐとして利用される。

【００３３】上記位置出し基準面Ｐの中央領域は、上記
半導体チップ１が接合して配置される半導体チップ位置
出し基準面部となっており、上記半導体チップ１はその
半導体チップ位置出し基準面部に接着等により取着され
る。また、上記位置出し基準面Ｐにおいて上記半導体チ
ップ１の周辺領域は空けられており、この半導体チップ
１の周辺に空けられた領域によって形成される、その残
余部分が後述する枠部材及び鏡枠部材を接合して取り付
けるための位置決め領域となる。

【００３４】また、セラミック基板２の４辺の外周端部
にはそれぞれ上記半導体チップ１に電気的に接続された
信号出入れ用電極群３が組み付けられている。電極群３
はセラミック基板２の４隅の部分を残して、そのセラミ
ック基板２の各辺の外周端部に配分されている。電極群
３の各リード端子４は、図３（Ｃ）で示す如く、セラミ
ック基板２の下面周辺部まで回り込んで配置されてい
る。

【００３５】この撮像モジュールを機器等に搭載すると
き、その電極群３のリード端子４に機器のリード線がハ
ンダ付け等により接続される。

【００３６】尚、電極群３は半導体チップ１の実装形態
等に応じて他の形態または混在するものであってもよ
い。

【００３７】図１で示すように、上記セラミック基板２
の上面には、上記半導体チップ１を覆うセラミック製の
中空の枠部材（中枠）１０が設置されている。枠部材１
０は埃や湿気等から上記半導体チップ１を保護するため
のカバーを兼ねるものである。

【００３８】このカバー用枠部材１０は、図４（Ａ）及
び図４（Ｂ）で示す如く、中央に透孔１１を有した平板
状の天板部１２と矩形筒状の周壁部１３とを有し、全体
的に見て矩形な箱状に形成されている。透孔１１は透明
な部材によって気密的に封止されている。例えば多層膜
型の赤外線遮光部材１５で透孔１１を覆う事により透孔
１１を閉塞する。このような構造としたカバー用枠部材
１０によって、上記セラミック基板２上の半導体チップ
１を気密的に覆ってその半導体チップ１を密封する。

【００３９】カバー用枠部材１０の周壁部１３の下端縁
は、上記セラミック基板２の上面によって形成した位置
出し基準面Ｐにおける一部を利用した枠部材取付け面部
に突き当てた状態で位置決めされ、その面部に気密的に
接着する事により固定されている。このように周壁部１
３の端縁が上記セラミック基板２の上面に突き当てて位
置決めされるため、上記セラミック基板２の取付け基準
面Ｐに対する光軸方向（ｚ方向）の取付け精度が高い。

【００４０】尚、電極群３を避けるため、その電極群３
の領域に対応した上記枠部材１０の端縁部分を切り欠い
て、電極群３の領域部分を跨ぐ凹部を形成してもよい
（図４（Ｂ）を参照）。

【００４１】上記枠部材１０は、バルク型のセラミック
素材を焼成して作られる。この際、枠部材１０の周壁部
１３における各外面がそれぞれ平坦な外面１６として形
成される。この枠部材１０の外面には後述する鏡枠部材
２１が嵌め込まれる。上記枠部材１０はセラミックバル
クによって形成されているが、プラスチックの成型品で
あってもよい。

【００４２】一方、上記鏡枠部材２１は例えば金属製の
部材からなり、その周壁部２２は上記枠部材１０の周壁
部１３の寸法形状に対応して、４つの平坦な内面２３を
有した矩形な筒状に形成されている。鏡枠部材２１は樹
脂製の部材によって形成されたものでも良い。

【００４３】上記鏡枠部材２１の周壁部２２の、上記枠
部材１０の外周に嵌合する各内側面部分において、後述
する膨大部１７を避けた中間（中央）部分には、僅かな
深さの凹部１８が切欠き形成されている（図５（Ａ）及
び図５（Ｂ）を参照）。この凹部１８は上記枠部材１０
の外側面において、上記膨大部１７を避けた外面１６の
部分に向き合って、その間の部分に隙間２４を形成す
る。

【００４４】図１及び図２で示す如く、鏡枠部材２１と
セラミック基板２はその４辺の端縁が一致する大きさに
形成されている。

【００４５】上記枠部材１０の外周の４つの隅にはそれ
ぞれ膨大部１７が形成されている。この膨大部１７は図
４（Ａ）で示す如く、隣接する２つの外面１６に対し
て、いずれも僅かに高く突き出しており、各膨大部１７
はｈの高さで均等に形成されている。そして、枠部材１
０の外周に鏡枠部材２１を被嵌したとき、その膨大部１
７のみが鏡枠部材２１の内面２３の４隅部分のみにそれ
ぞれ接合係止し、枠部材１０に対する鏡枠部材２１のｘ
ｙ方向の位置決めを行う。このため、鏡枠部材２１のｘ
ｙ方向の位置決め精度は膨大部１７の精度によってのみ
決定される。このため、膨大部１７のみを高精度に作れ
ばよく、他の部分については、それ程、高精度に作らな
くてよくなる。

【００４６】上記枠部材１０の外周に鏡枠部材２１を被
嵌したとき、その枠部材１０の平坦な外面１６と鏡枠部
材２１の平坦な内面２３との間には上記膨大部１７の高
さｈに対応した隙間２４が形成される。この隙間２４の
中に接着剤を流し込み、枠部材１０に鏡枠部材２１を接
着して両者を固定的に取着する。

【００４７】尚、接着剤を流し込む方法としては、後述
する如くの鏡枠部材２１の突起２６の間の凹部２７を通
じて流し込むのが普通であるが、鏡枠部材２１の周壁部
２２などに注入孔（図示せず）を形成して、これより上
記隙間２４内に接着剤を流し込むようにしてもよい。

【００４８】上記膨大部１７の代わりに枠部材１０の各
外面１６に突起（図示せず）を個々に形成してもよい。
この突起は上記膨大部１７に対応して各外面１６の両端
の隅部分に一体的に形成する事が望ましい。また、膨大
部１７や突起は枠部材１０側ではなく鏡枠部材２１の方
に形成してもよく、この場合にも同様な位置決め機能や
隙間形成機能が得られる。上記膨大部１７や突起は枠部
材１０と鏡枠部材２１の位置決め手段と隙間形成機能を
司る。

【００４９】上記鏡枠部材２１の光軸（ｚ）方向に位置
決めは、その鏡枠部材２１の周壁部２２の端縁を上記セ
ラミック基板２の上面に形成した位置出し基準面Ｐに突
き当てる事により行われる。図１で示すように、鏡枠部
材２１の周壁部２２の端縁が上記セラミック基板２の上
面に突き当たる領域は、位置出し基準面Ｐにおいて枠部
材１０の外側周囲に残る部分であり、かつ他の部材を配
置した後にその周辺に張り出した残余の領域である。

【００５０】ここでは、このセラミック基板２の位置出
し基準面Ｐの周辺部分が、鏡枠部材２１の取付け基準面
部となっている。鏡枠部材２１の取付け基準面は上記半
導体チップ１など、他の取付け部品の取付け基準面と同
一の平坦面からなる位置出し基準面Ｐの一部であり、両
部材は、共通の位置出し基準面Ｐによって光軸方向の位
置出しが行われる。

【００５１】ここでは、特にセラミック基板２の各辺に
配設した電極群３に周壁部２２の端縁が当たるのを避け
るために、上記鏡枠部材２１の周壁部２２の端縁におけ
る４つの隅には突当て用突起２６を一体形成し、この４
つの突起２６のみを、上記セラミック基板２の位置出し
基準面Ｐに対して突き当てるようにした。従って、上記
セラミック基板２の上面において、上記鏡枠部材２１の
４つの突起２６が当る当接部２８は図３（Ａ）で示す如
く、上記位置出し基準面Ｐの４つの隅のスペースに限ら
れる。

【００５２】各辺の両端に形成した突起２６により周壁
部２２の各端縁の中間部分は上記セラミック基板２の各
辺の電極群３を跨ぐ凹部２７を形成する。この凹部２７
は各辺の電極群３から退避するため、電極群３に鏡枠部
材２１が直接に当たるという干渉現象が回避される。

【００５３】また、周壁部２２の端縁の隅に設けた突当
て用突起２６のみを上記セラミック基板２の上面に突き
当てるようにしたから、この突起２６の部分を、特に高
精度に作る事によって、上記位置出し基準面Ｐに対する
鏡枠部材２１の取付け精度を向上させる事ができる。ま
た、枠部材１０に鏡枠部材２１を接着して固定すると
き、突起２６の間の凹部２７を通じて上記隙間２４へ接
着剤を流し込む事ができる。

【００５４】上記セラミック基板２の上面においての電
極群３を配置した領域にはアルミナなどの電気的絶縁性
の保護コーティング２９が施されている。この保護コー
ティング２９は上記鏡枠部材２１の４つの突起２６が当
る当接部２８の部分を避けて設ける事が望ましい。ま
た、保護コーティング２９は少なくとも枠部材１０に対
応する領域部分に設ければ足りるが、鏡枠部材２１に対
応する領域部分まで含めて設けるようにしてもよい。

【００５５】上記鏡枠部材２１には、光学系の光学部
材、例えばレンズ部材３１を保持する支持部３２が設け
られている。この支持部３２には、上記突起２６の先端
から所定の距離に位置するようにレンズ部材３１が保持
されている。上記レンズ部材３１より前方に位置して鏡
枠部材２１の最前端壁中央には、固定的な絞り孔３３が
穿孔されている。鏡枠部材２１の最前端面には、上記絞
り孔３３の周囲に同心的に鍔状に突出して円筒状の壁を
形成したフード３４が設けられている。フード３４は何
物かが誤って絞り孔３３に当りそれを変形させる事を防
止する。

【００５６】一方、上記セラミック基板２の上面（位置
出し基準面Ｐ）に実装されるセンサーは単一のＣＭＯＳ
型半導体チップ１によって構成されている。ＣＭＯＳ型
半導体チップ１には複数の電子回路が構成されている。
図６はその配置構造の一例を示す。半導体チップ１上の
中央部に形成される受光部位には二次元配列された光電
変換素子群からなる光電変換部が配置される。上記セラ
ミック基板２の位置出し基準面Ｐに接合される下面から
の光電変換部の受光面の高さは正確に規定されている。
光電変換部の周囲には周辺回路として、駆動回路部、ア
ナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部、信
号処理部及び露光制御部が一体的に備えている。この半
導体チップ１には図示しない外部回路より電源とクロッ
クが供給されている。クロックは撮像系専用のクロック
を用いる場合と、システムクロックを流用する場合があ
る。また、半導体チップ１からはデジタル又はアナログ
の映像信号が出力される。

【００５７】上記駆動回路部は光電変換部の光電変換素
子群を水平方向、垂直方向に順次駆動し、読み出された
信号電荷をＡ／Ｄ変換部に時系列信号として供給する。
Ａ／Ｄ変換部は信号電荷を８bit または１０bit のデジ
タル信号に変換し、デジタル信号を信号処理部に出力す
る。また、信号処理部は、デジタル信号を一般的な映像
信号に変換し、外部へ出力する。

【００５８】一般的映像信号としては、例えばデジタル
信号であれば、Ｙ、Ｃ_B、Ｃ_R、のコンポーネント信号
を４：２：２形式で出力する。また、アナログ信号であ
れば、ＮＴＳＣ方式あるいはＰＡＬ方式へのデジタルエ
ンコードを行ない、信号処理部内に設けられるＤ／Ａ変
換回路を経由して、外部へアナログ映像信号として出力
する。一方、Ａ／Ｄ変換部からは、デジタル信号が露光
制御手段としての露光制御部に供給される。露光制御部
では図示しないデジタル的な積分回路と演算手段により
最適な電気的なシャッタ速度を計算し、その電気的なシ
ャッタ速度の設定値を変更する事により撮像する際の露
光量を制御する。電気的なシャッタ速度は数万分の１
（秒）まで設定が可能であるため、光量制御のための絞
り値を変更するメカニズムは不要であり、光量制御のた
めの機械的な絞り機構を組み込まなくても撮像機能が完
結する。また、Ｄ／Ａ変換出力を直接外部に出すように
しても良い。

【００５９】上述したように、この実施例では、半導体
チップ１の受光面の光軸方向の取り付け基準面と、レン
ズ部材３１を保持した鏡枠部材２１の光軸方向の取り付
け基準面とが同一のセラミック基板２の一面に形成した
同一の平坦面からなる位置出し基準面Ｐであり、この同
一の位置出し基準面Ｐを利用して、両者を位置決めする
ため、簡単な構成でありながら、半導体チップ１の受光
面と鏡枠部材２１のレンズ部材３１の位置精度を高める
事ができる。

【００６０】このように半導体チップ１の受光面と、レ
ンズ部材３１の両者間の距離を精度良く取り付ける事が
できるため、従来必要であったピント合わせの可動調整
機構が不要であり、部品点数の低減化、軽量小型化及び
低価格化が図れる。

【００６１】さらに、同一のセラミック基板２に半導体
チップ１と鏡枠部材２１を組み付ける事で一義的に位置
出しが完了し、よって、組み立て後のピント合わせ調整
も不要であり、簡単かつ容易に組み立てる事ができる。

【００６２】また、従来必要であったピント合わせの可
動調整機構に起因する誤差の発生や信頼性の低下を防止
できると共に、ユニットの耐振性の向上が図れる。さら
に、シンプルで密閉性の高い構成の撮像モジュールが得
られ、厳しい使用環境下でも安心して使用する事ができ
る。

【００６３】また、上記セラミック基板２はラミネート
タイプのものでもよいが、ここでは一体のバルク型であ
り、これはセラミック原料を焼成する前に平坦度の高い
型面に押し付けてバルク材を一体に整形し、これを焼成
して作られる。このため、焼成後の精度が高い。従っ
て、焼成後に研磨加工なしで、その一面をそのまま位置
出し基準面Ｐとして利用できる。このため、構成の簡略
化が図れ、安価なものとなる。通常、半導体パッケージ
に良く利用されるセラミックシートを積層して形成する
ラミネートタイプのものに比べても焼成後の精度が良
く、その精度の向上が図れる。

【００６４】一般に、プラスチックは複雑な形状のもの
でも、全体的に高精度のものが作れるが、セラミックは
複雑な形状のもの程、高度の製造技術が必要であり、高
コストになる。ここではセラミック基板２の一面のみを
高精度に作ればよいので、安価に作る事ができる利点が
ある。これは枠部材についても同じであり、枠部材では
膨大部１７の部分のみを精度良く形成すれば良い。上記
セラミック基板２は一体のバルク材料から整形し、これ
を焼成して作られるため、焼成後の精度が高く、研磨加
工なしで、一面に形成した平坦面をそのまま高精度の位
置出し基準面Ｐとして利用できる。

【００６５】上記セラミック基板２の電極群３を配置し
た領域において、少なくとも枠部材１０及び鏡枠部材２
１に対応する領域部分に保護コーティング２９を設けた
から枠部材１０及び鏡枠部材２１の接合または接着剤の
塗布等によって電極群３が電気的にショートする事を防
止できる。

【００６６】上記鏡枠部材２１の周壁部２２の端縁に形
成した突起２６により、その端縁の中間部分には凹部２
７が形成される。この凹部２７により上記セラミック基
板２の電極群３を跨ぎ、その電極群３から退避し、上記
鏡枠部材２１を直接に当たらないようにする事ができ
る。このように電極群３と鏡枠部材２１の直接的な接合
を避け得るので、電極群３にハンダ付けする際、その電
気導体パターンを通じて鏡枠部材２１に直接に熱が伝わ
る事がない。このため、鏡枠部材２１の熱による変形を
防止し、鏡枠部材２１の取付け精度を確保する。

【００６７】上記セラミック基板２の上面において電極
群３を配置した領域にはアルミナなどの電気的絶縁性の
保護コーティング２９が施されているため、枠部材１０
と鏡枠部材２１を接合して固定するとき、電極群３を保
護すると共に、その電極間の電気的ショートを防ぐ事が
できる。鏡枠部材２１にその電極群３を跨ぐ凹部２７を
形成すれば、保護コーティング２９を設けなくても良い
し、また保護コーティング２９を設けてもその電極群３
の保護機能が高まる。

【００６８】尚、本発明は前述した実施例のものに限定
されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変
形が可能なものである。上記実施例での半導体チップ１
は単一のＣＭＯＳ型半導体チップであったが、ＣＣＤ撮
像素子チップで、その受光部の他にアナログ出力回路、
メモリ回路、クロック回路、ダイナミックス拡大部等の
周辺回路を一体的に形成した光センサであってもよい。
また、上記鏡枠部材２１の突起２６と、これが当たる位
置出し基準面Ｐの当接部２８は４組であって、セラミッ
ク基板２の４隅に配置したが、他の個所であっても良い
し、３つの個所に配置してもよい。セラミック基板２の
中心に合わせて半導体チップ１や鏡枠部材２１を配置し
たが、セラミック基板２の一方に寄せて配置してもよ
い。また、この撮像モジュールを端子ソケットに嵌合し
て電極群３を他の機器に接続するようにしてもよい。上
記実施例では鏡枠部材２１及び枠部材１０をセラミック
基板２に接着するようにしたが、係着手段などの他の手
段で固定するようにしてもよい。セラミック基板２の位
置出し基準面Ｐに対する鏡枠部材２１の位置決め基準面
部を確保すれば、鏡枠部材２１の他の外壁部分内にセラ
ミック基板２を配置して包囲するパッケージ構造のもの
にしてもよい。

【００６９】次に、図７乃至図１０の各図をそれぞれ参
照して、上記一実施例の撮像モジュールの変形例につい
て説明する。

【００７０】図７で示す第１の変形例は、上記撮像モジ
ュールの構成においてのカバー用枠部材１０を省略し、
一方、鏡枠部材２１の最前端に保護ガラス又は赤外線カ
ットフィルター（赤外線遮光部材）等の光学部材からな
る透明な防塵用保護部材４１を設け、この防塵用保護部
材４１によって、上記絞り孔３３を閉塞した気密封止構
造のものとした。保護部材４１は鏡枠部材２１の最前端
面に突出して円筒状に形成されたフード３４内に配置さ
れ、接着剤によって気密的に接着固定される。そして、
この保護部材４１によってレンズ部材３１の前に位置す
る絞り孔３３を気密的に封止する。また、上記鏡枠部材
２１の周壁部２２の端縁は上記セラミック基板２の上面
に対して密封されている。上記鏡枠部材２１の周壁部２
２の端縁と上記セラミック基板２の上面の間は、接着剤
などの封止材等を利用して密封されている。

【００７１】この第１の変形例では、上記鏡枠部材２１
に光学部材を気密な状態で組み付けて、上記鏡枠部材２
１を気密な構造とし、かつ上記鏡枠部材２１と上記基準
面との接合（面）部を封止し、上記鏡枠部材２１で、上
記半導体チップ１を密封するようにした。すなわち、上
記鏡枠部材２１が気密的なカバー部材を構成し、これに
よって上記半導体チップ１を覆い、その半導体チップ１
を密封する。このため、より少ない部品点数で、かつ単
純な構成で、上記半導体チップ１の気密封止とその信頼
性の確保が可能である。また、部品点数の削減により軽
量小型化とコストの低減化が図れる。

【００７２】センサーとしての同一の半導体チップ上に
露出制御回路や測光回路またはシステムインターフェー
ス等を形成するとすると、半導体チップが大型化するた
め、それに応じてパッケージも大きくする必要がある。
しかし、この第１の変形例では、気密封止部材として鏡
枠部材２１を利用するため、他に封止専用の部材が不用
であり、限られた空間内により大きな半導体チップを収
納できるようになり、製品の小型化が図れる。また、光
学系の先端側に設置した赤外線カットフィルター等を封
止部材として共用するため、防水機能も併せ持たせる事
ができる。また、光学系の先端側に設置した赤外線カッ
トフィルターは保護ガラスとしての機能も果たし、ごみ
やほこりが光学系に侵入し、レンズ等を傷つけるような
事がなくなる。

【００７３】図８で示す第２の変形例では、上記第１の
変形例に同じく、上記実施例での撮像モジュールにおい
てのカバー用枠部材１０を省略するが、赤外線カットフ
ィルター等の透明な部材４２を鏡枠部材２１の内側に位
置する内壁面に設けて気密的に封止する構造とした。上
記鏡枠部材２１の周縁部は、上記第１の変形例と同様、
セラミック基板２の上面に対して気密的に封止する状態
で取り付けられている。

【００７４】図９で示す第３の変形例では、上記第１の
変形例での気密封止構造と上記第２の変形例での気密封
止構造の両者を取り込んだ構造のものである。これによ
れば、上記レンズ部材３１及び絞り孔３３のみならず、
光学的な部材４２についても保護できる。

【００７５】図１０で示す第４の変形例では、上記第３
の変形例での内側の部材４２を上記鏡枠部材２１の内側
端面から突き出さないようにその鏡枠部材２１の壁部内
に埋め込むように配置して設けるようにした。すなわ
ち、上記鏡枠部材２１に組み付ける光学部材である内側
の部材４２を、上記半導体チップ１に対向する上記鏡枠
部材２１の内壁面よりも、上記半導体チップ１から遠ざ
かる位置に退避して、上記鏡枠部材２１の壁部の光軸方
向の厚み内に配置したものである。

【００７６】第４の変形例のものでは、上記鏡枠部材２
１の壁部の厚み内に光学部材としての部材４２が配置さ
れるため、上記半導体チップ１と部材４２の間のスペー
スを十分に大きくとる事ができる。

【００７７】尚、前述した実施例で説明したような、枠
部材１０を利用した気密封止構造に加えて、上記鏡枠部
材２１を利用した気密封止構造を追加する構造であって
もよい。

【００７８】

【発明の効果】請求項１乃至請求項３に係る発明によれ
ば、基板の一面に形成した同一平坦面の位置出し基準面
で半導体チップと鏡枠部材の取付け位置を決めるため、
簡単な構成でありながら両者の位置精度を高める事がで
きる。同一の基板に半導体チップと鏡枠部材を組み付け
る事で一義的に位置出しが完了するので、組み立て後の
ピント合わせの調整も不要であり、簡単かつ容易に組み
立てる事ができる。また、半導体チップと鏡枠部材の両
者の位置精度が高まるので、従来必要であったピント合
わせの可動調整機構が不要であり、部品点数の低減化、
製品の軽量小型化及び低価格化等が図れる。さらに可動
調整機構に起因する誤差の発生や信頼性の低下を防止で
きると共に耐振性の向上が図れる。さらにシンプルで密
閉性の高い構成の撮像モジュールが得られ、厳しい使用
環境下でも使用する事ができる。

【００７９】請求項２に係る発明によれば、上記半導体
チップ上に形成した半導体回路部が、光電変換部から得
る信号電荷をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部を含
み、電気的な撮像処理が完結する。特に、請求項１，３
に係る発明によれば、上記半導体チップ上に形成した半
導体回路部が、光電変換部から得る信号電荷をデジタル
信号に変換するＡ／Ｄ変換部と上記デジタル信号の出力
レベルを基に電気的に露光時間を制御する露光制御手段
を含むため、光量制御のための機械的な絞り機構を組み
込まなくても撮像機能が完結し、撮像モジュールの鏡体
部を簡略小型化する事ができる。

【００８０】また、請求項２，３，４，５，６，７に係
る発明によれば、枠部材を設けない場合で、より少ない
部品点数で、かつ単純な構成で、上記半導体チップの気
密封止と信頼性確保が可能である。また、部品点数の削
減により軽量小型化と製造コストの低減化が図れる。ま
た、気密封止部材として鏡枠部材を利用するため、封止
専用の部材が不用であり、限られた空間内により大きな
半導体チップを収納する事ができ、小型化が図れる。ま
た、光学系の先端側に設置した赤外線カットフィルター
等を封止部材として共用するため、防水機能も併せ持た
せる事ができる。

【００８１】また、請求項７に係る撮像モジュールは、
上記鏡枠部材に組み付ける上記光学部材を上記鏡枠部材
の壁部の厚み内に配置するため、ボンデイングワイヤを
設ける為の高さ方向のスペースを確保しながら、コンパ
クト化が図れる。

【００８２】請求項８に係る発明によれば、高精度の位
置出し基準面が得られ、しかも、撮像モジュールを安価
に作る事ができる。

【００８３】請求項９に係る発明によれば、単一の基板
に合理的に電極群を配置する事ができる。

【００８４】請求項１０に係る発明によれば、上記基板
に設けた電極群に鏡枠部材が直接に当たらず、その電極
群を保護すると共に鏡枠部材の位置決め作用を確保す
る。また、半田付けの熱が鏡枠部材に極力影響しない。

【００８５】請求項１１に係る発明によれば、上記枠部
材に対する上記鏡枠部材の位置決め精度を高め、両者の
固定が確実になる。また、半田付けの熱が鏡枠部材に極
力影響しない。さらに、例えば、上記隙間を利用して上
記枠部材に上記鏡枠部材を接着する事も可能である。

【００８６】請求項１２に係る発明によれば、光学的な
機能の信頼性の向上が図れる。

【００８７】請求項１３に係る発明によれば、上記半導
体チップに対する上記鏡枠部材の位置精度が高いので、
絞りは固定絞り孔で足り、絞りの構成の簡略小形化が図
れる。特に絞り部分を先端に持つ事により鏡枠の構成を
簡易化し、例えばモールド金型等による簡易化も図り
得、また、レンズ先端部の保護機能などが得られる。

【００８８】請求項１４に係る発明によれば、上記絞り
孔の損傷を防止する事ができる。

【００８９】請求項１５に係る発明によれば、電極群が
他の部材に接合する事による電気的ショート等の不都合
を回避する事ができる。

【００９０】請求項１６に係る発明によれば、電極群が
鏡枠部材に接合する事による不都合を回避すると共に、
鏡枠部材の位置出し精度を確保する事ができる。

【００９１】請求項１７に係る発明によれば、電極群の
領域にコーティングを施さなくてもよいので、構造の簡
略化と生産性を向上する事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る撮像モジュールの縦断
面図。

【図２】上記撮像モジュールの正面側斜め位置から見た
斜視図。

【図３】（Ａ）は上記撮像モジュールのセラミック基板
の上面図、（Ｂ）は（Ａ）中で示すIIIB−IIIB線に沿う
セラミック基板の矢視図、（Ｃ）は上記セラミック基板
の下面図。

【図４】（Ａ）は上記撮像モジュールの枠部材とセラミ
ック基板を組み合わたものの上面図、（Ｂ）は（Ａ）中
で示すIＶB−IＶB線に沿う上記撮像モジュールの枠部材
とセラミック基板を組み合わたものの縦断面図。

【図５】（Ａ）は上記撮像モジュールの鏡枠部材の縦断
面図、（Ｂ）は上記撮像モジュールの鏡枠部材の下面
図。

【図６】上記撮像モジュールのＭＯＳ型半導体チップの
回路部の配置構造の説明図。

【図７】本発明の一実施例の第１の変形例に係る撮像モ
ジュールの縦断面図。

【図８】本発明の一実施例の第２の変形例に係る撮像モ
ジュールの縦断面図。

【図９】本発明の一実施例の第３の変形例に係る撮像モ
ジュールの縦断面図。

【図１０】本発明の一実施例の第４の変形例に係る撮像
モジュールの縦断面図。

【符号の説明】

１…半導体チップ、２…セラミック基板、３…信号出入
れ用電極群、１０…枠部材、１１…透孔、２１…鏡枠部
材、Ｐ…位置出し基準面。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像用レンズ部材と、上記レンズ部材を保持する鏡枠部材と、二次元に配列された光電変換素子群からなる光電変換部
と、上記光電変換素子群を順次駆動し、信号電荷を得る
駆動回路部と、上記信号電荷をデジタル信号に変換する
Ａ／Ｄ変換部と、上記デジタル信号を映像信号出力とな
す信号処理部と、上記デジタル信号の出力レベルを基
に、電気的に露光時間を制御する露光制御手段とを同一
の半導体チップ上に形成した半導体回路部と、上記半導体チップを保持すると共に上記半導体チップに
電気的に接続される電極群３を有する基板と、上記基板に接続され、上記半導体チップを覆う中空構造
のカバー用枠部材と、上記カバー用枠部材に取着された赤外光遮光用光学部材
と、を備えた撮像モジュールにおいて、上記基板の一面に同一平坦面からなる位置出し基準面を
外周端部まで形成し、この位置出し基準面は、上記半導
体チップを平面的に接合してその半導体チップを位置決
めする半導体チップ位置出し基準面部と、上記半導体チ
ップの周囲に位置し、上記カバー用枠部材を接合してそ
の枠部材を取り付ける枠部材取付け面部と、上記カバー
用枠部材の外側に位置して上記位置出し基準面の外周部
分に残された残余部分を上記鏡枠部材を取り付けるとき
に接合してその鏡枠部材を位置決めする鏡枠位置出し基
準面部とを含み、上記基板の一面に形成した同一平坦面の位置出し基準面
で、上記半導体チップを接合して位置決めする基準面
と、上記鏡枠部材を接合して位置決めする基準面を共用
するようにした事を特徴とした撮像モジュール。
【請求項２】撮像用レンズ部材と、上記レンズ部材を保持する鏡枠部材と、二次元に配列された光電変換素子群からなる光電変換部
と、上記光電変換素子群を順次駆動し、信号電荷を得る
駆動回路部と、上記信号電荷をデジタル信号に変換する
Ａ／Ｄ変換部とを同一の半導体チップ上に形成した半導
体回路部と、上記半導体チップを保持すると共に上記半導体チップに
電気的に接続される電極群を有する基板と、を備えた撮像モジュールにおいて、上記基板の一面に同一平坦面からなる位置出し基準面を
形成し、この位置出し基準面は、上記半導体チップを平
面的に接合してその半導体チップを位置決めする半導体
チップ位置出し基準面部と、上記半導体チップの周囲に
位置して上記位置出し基準面の外周部分に残された残余
部分を上記鏡枠部材を取り付けるときに接合してその鏡
枠部材を位置決めする鏡枠位置出し基準面部とを含み、上記基板の一面に形成した同一平坦面の位置出し基準面
で、上記半導体チップを接合して位置決めする基準面
と、上記鏡枠部材を接合して位置決めする基準面を共用
するようにした事を特徴とした撮像モジュール。
【請求項３】撮像用レンズ部材と、上記レンズ部材を保持する鏡枠部材と、二次元に配列された光電変換素子群からなる光電変換部
と、上記光電変換素子群を順次駆動し、信号電荷を得る
駆動回路部と、上記信号電荷をデジタル信号に変換する
Ａ／Ｄ変換部と、上記デジタル信号を映像信号出力とな
す信号処理部と、上記デジタル信号の出力レベルを基に
電気的に露光時間を制御する露光制御手段とを同一の半
導体チップ上に形成した半導体回路部と、上記半導体チップを保持すると共に上記半導体チップに
電気的に接続される電極群を有する基板と、を備えた撮像モジュールにおいて、上記基板の一面に同一平坦面からなる位置出し基準面を
形成し、この位置出し基準面は、上記半導体チップを平
面的に接合してその半導体チップを位置決めする半導体
チップ位置出し基準面部と、上記半導体チップの周囲に
位置して上記位置出し基準面の外周部分に残された残余
部分を上記鏡枠部材を取り付けるときに接合してその鏡
枠部材を位置決めする鏡枠位置出し基準面部とを含み、上記基板の一面に形成した同一平坦面の位置出し基準面
で、上記半導体チップを接合して位置決めする基準面
と、上記鏡枠部材を接合して位置決めする基準面を共用
するようにした事を特徴とした撮像モジュール。
【請求項４】上記鏡枠部材に光学部材を気密な状態で
組み付けて、上記鏡枠部材を気密な構造とし、かつ上記
鏡枠部材と上記基準面との接合部を封止し、上記鏡枠部
材で、上記半導体チップを密封するようにした事を特徴
とする請求項２または請求項３に記載の撮像モジュー
ル。
【請求項５】上記鏡枠部材に赤外光遮光部材またはレ
ンズまたは光学窓部材等の光学部材を気密な状態で組み
付けて鏡枠ユニットとし、上記鏡枠ユニットと上記基準面との接合面を封止し、上
記鏡枠ユニットで、上記半導体チップを密封するように
した事を特徴とする請求項２または請求項３または請求
項４に記載の撮像モジュール。
【請求項６】上記鏡枠部材の外側に防塵用透明部材を
配置し気密な構造とし、かつ上記基準面との接合面を封
止し、上記鏡枠部材で、上記半導体チップを密封するよ
うにした事を特徴とする請求項２または請求項３または
請求項４に記載の撮像モジュール。
【請求項７】上記撮像用レンズ部材を保持する鏡枠部
材に組み付ける光学部材を、上記半導体チップに対向す
る上記鏡枠部材の内壁面よりも、上記半導体チップから
遠ざかる位置に退避して、上記鏡枠部材の壁部の光軸方
向の厚み内に配置した事を特徴とする請求項２または請
求項３または請求項４に記載の撮像モジュール。
【請求項８】上記基板はバルク型セラミック基板であ
る事を特徴とした請求項１又は請求項２または請求項３
に記載の撮像モジュール。
【請求項９】上記位置出し基準面は上記基板の外周端
まで全面的に形成し、その外端部に電極群を配置した事
を特徴とした請求項１〜８のいずれかに記載の撮像モジ
ュール。
【請求項１０】上記位置出し基準面に向き合う鏡枠部
材の一端に、上記基板の電極群を避けて上記位置出し基
準面に当たる突当て用突起と、上記電極群に向き合う位
置において上記電極群を避けて跨ぐ逃げ部を設けた事を
特徴とした請求項１又は請求項２または請求項３に記載
の撮像モジュール。
【請求項１１】上記カバー用枠部材の外周に上記鏡枠
部材が被嵌し、上記枠部材と上記鏡枠部材の嵌合部にお
いて上記枠部材及び上記鏡枠部材の一方に他方に接合す
る突出部を形成し、上記突出部により上記枠部材と上記
鏡枠部材の位置出しを行うと共に上記枠部材と上記鏡枠
部材の嵌合部間に隙間を形成した事を特徴とした請求項
１に記載の撮像モジュール。
【請求項１２】上記赤外光遮光用光学部材が多層膜型
赤外除去フィルターである事を特徴とした請求項１に記
載の撮像モジュール。
【請求項１３】上記鏡枠部材の先端部に固定の絞り孔
を持つ事を特徴とした請求項１〜１２のいずれかに記載
の撮像モジュール。
【請求項１４】上記鏡枠部材の先端部に上記絞り孔の
部分の周囲に筒状の壁を持つ事を特徴とした請求項１〜
１３のいずれかに記載の撮像モジュール。
【請求項１５】上記電極群には少なくとも他の部材が
接合する部分において保護用膜がコーティングされてい
る事を特徴とした請求項１〜１４のいずれかに記載の撮
像モジュール。
【請求項１６】上記基板の位置出し基準面において上
記鏡枠部材が接合する領域を避けて上記電極群が設けら
れている事を特徴とした請求項１〜１５のいずれかに記
載の撮像モジュール。
【請求項１７】上記逃げ部に対応する上記電極群の領
域にはコーティングが施されていない事を特徴とした請
求項１０に記載の撮像モジュール。