JP2002252796A - 撮像装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 焦点を調整する必要がない小型の撮像装置を
得る。 【解決手段】 対向する第１の表面と第２の表面を有す
るとともに前記第１の表面内の一部に撮像面１ａを有す
る撮像素子１と、被写体からの光像を前記撮像素子の撮
像面で結像させるための光学系３と、前記光学系３と前
記撮像素子とに係合する支持手段４とを有する。前記支
持手段４は前記光学系３が当接する第１の当接部４ｃと
前記撮像素子１が当接する第２の当接部４ａとを有す
る。前記光学系３は前記第１の当接部４ｃに直接当接す
るように固定され、前記撮像素子１は、前記第１の表面
が前記第２の当接部４ａに直接当接するように固定され
る。
得る。 【解決手段】 対向する第１の表面と第２の表面を有す
るとともに前記第１の表面内の一部に撮像面１ａを有す
る撮像素子１と、被写体からの光像を前記撮像素子の撮
像面で結像させるための光学系３と、前記光学系３と前
記撮像素子とに係合する支持手段４とを有する。前記支
持手段４は前記光学系３が当接する第１の当接部４ｃと
前記撮像素子１が当接する第２の当接部４ａとを有す
る。前記光学系３は前記第１の当接部４ｃに直接当接す
るように固定され、前記撮像素子１は、前記第１の表面
が前記第２の当接部４ａに直接当接するように固定され
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学系の合焦調整
機構を必要としない撮像装置の構成に関する。
機構を必要としない撮像装置の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】図７は従来の小型撮像装置の構成を示
す。図７において、２０はレンズ、２１は前記レンズ２
０を保持するレンズバレル、２１ａはネジ部、２２は後
絞り手段、２３はレンズバレルを保持するレンズホル
ダ、２３ａはネジ部、２４は赤外線カットフィルタ、２
５は撮像素子、２５ａは撮像素子２５における有効画素
領域、２５ｂはボンディングワイヤ、２５ｃはリード、
２６は基板である。
す。図７において、２０はレンズ、２１は前記レンズ２
０を保持するレンズバレル、２１ａはネジ部、２２は後
絞り手段、２３はレンズバレルを保持するレンズホル
ダ、２３ａはネジ部、２４は赤外線カットフィルタ、２
５は撮像素子、２５ａは撮像素子２５における有効画素
領域、２５ｂはボンディングワイヤ、２５ｃはリード、
２６は基板である。
【０００３】このような従来の撮像装置を組み立てる際
に生じる合焦性能のばらつきについて以下に述べる。ど
のくらい正確に焦点が合うかは、図７のＺ方向における
レンズ２０と撮像素子２５との間の距離の誤差により決
まる。合焦性能のばらつきの原因には以下のようなもの
がある。すなわち、レンズ２０とレンズバレル２１との
間の取り付け誤差、レンズ２０の寸法のばらつきによる
バックフォーカス（像点距離、以後Ｂｆと称する）のば
らつき、レンズバレル２１の寸法のばらつき、赤外線カ
ットフィルタ２４の厚みのばらつき、レンズホルダ２３
の寸法のばらつき、Ｚ方向における有効画素領域２５ａ
の位置のばらつき、撮像素子２５と基板２６との取り付
け位置のばらつきなどである。
に生じる合焦性能のばらつきについて以下に述べる。ど
のくらい正確に焦点が合うかは、図７のＺ方向における
レンズ２０と撮像素子２５との間の距離の誤差により決
まる。合焦性能のばらつきの原因には以下のようなもの
がある。すなわち、レンズ２０とレンズバレル２１との
間の取り付け誤差、レンズ２０の寸法のばらつきによる
バックフォーカス（像点距離、以後Ｂｆと称する）のば
らつき、レンズバレル２１の寸法のばらつき、赤外線カ
ットフィルタ２４の厚みのばらつき、レンズホルダ２３
の寸法のばらつき、Ｚ方向における有効画素領域２５ａ
の位置のばらつき、撮像素子２５と基板２６との取り付
け位置のばらつきなどである。
【０００４】図７において、ネジ部２１ａとネジ部２３
ａを介して、レンズバレル２１とレンズホルダ２３とを
嵌合させる。レンズバレル２１をレンズホルダ２３に対
して回転させると、レンズバレル２１をレンズホルダ２
３に対してＺ方向に移動させることができる。これによ
り、レンズ２０と有効画素領域２５ａとの間の距離を調
節して、光学系を正確に合焦させることで、上記の種々
の寸法誤差による合焦性能のばらつきを吸収する。この
ような従来技術による撮像装置では部品点数が多い。ま
た、量産時には、レンズバレル２１をレンズホルダに２
３に取り付けた後、一台ずつ個別に焦点の調整（以後焦
点調整と呼ぶ）をしなければならないという問題があっ
た。
ａを介して、レンズバレル２１とレンズホルダ２３とを
嵌合させる。レンズバレル２１をレンズホルダ２３に対
して回転させると、レンズバレル２１をレンズホルダ２
３に対してＺ方向に移動させることができる。これによ
り、レンズ２０と有効画素領域２５ａとの間の距離を調
節して、光学系を正確に合焦させることで、上記の種々
の寸法誤差による合焦性能のばらつきを吸収する。この
ような従来技術による撮像装置では部品点数が多い。ま
た、量産時には、レンズバレル２１をレンズホルダに２
３に取り付けた後、一台ずつ個別に焦点の調整（以後焦
点調整と呼ぶ）をしなければならないという問題があっ
た。
【０００５】図８は、別の従来技術による撮像装置（特
開平９−２３２５４８）の一例を示す。この撮像装置で
は、各構成部材の取り付け精度を上げることで焦点調整
の作業をしなくてすむようにしている。図８において、
３０は絞り板、３０ａは入射孔（絞り孔）、３１は赤外
線フィルタ、３２は支持部材、３２ａは絞り板用の位置
決め部、３２ｂはレンズ用の位置決め部、３２ｃは撮像
素子用の位置決め部、３３はレンズ、３５は撮像素子、
３５ａは有効画素領域、３５ｂはボンディングワイヤ、
３６はリード、３７は接着材である。
開平９−２３２５４８）の一例を示す。この撮像装置で
は、各構成部材の取り付け精度を上げることで焦点調整
の作業をしなくてすむようにしている。図８において、
３０は絞り板、３０ａは入射孔（絞り孔）、３１は赤外
線フィルタ、３２は支持部材、３２ａは絞り板用の位置
決め部、３２ｂはレンズ用の位置決め部、３２ｃは撮像
素子用の位置決め部、３３はレンズ、３５は撮像素子、
３５ａは有効画素領域、３５ｂはボンディングワイヤ、
３６はリード、３７は接着材である。
【０００６】また、光学部材の支持部材３２とリード３
６とを一体成形で製作する必要がある。支持部材３６は
アクリル、ＰＣ（ポリカーボネイド）、ＡＢＳ（アクリ
ロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体）、ＰＢＴ
（ポリブチレンテレフタレート）、合成樹脂などで形成
することが多い。また、リード３６は導電性の高い金属
で形成する必要がある。しかし、支持部材３２とリード
３６のように物理的特性が著しく異なる部材を一体成形
することは技術的に難しい。したがって、図９に示すよ
うに、支持部材をリード３６より下側の部分と上側の部
分とを分けて成形することが多い。
６とを一体成形で製作する必要がある。支持部材３６は
アクリル、ＰＣ（ポリカーボネイド）、ＡＢＳ（アクリ
ロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体）、ＰＢＴ
（ポリブチレンテレフタレート）、合成樹脂などで形成
することが多い。また、リード３６は導電性の高い金属
で形成する必要がある。しかし、支持部材３２とリード
３６のように物理的特性が著しく異なる部材を一体成形
することは技術的に難しい。したがって、図９に示すよ
うに、支持部材をリード３６より下側の部分と上側の部
分とを分けて成形することが多い。
【０００７】各構成部材を正確な位置に取り付けるため
に、支持部材３２には、各構成部材の取り付け位置を形
成している。すなわち、レンズ３３の位置決め部３２ｂ
を設けることでレンズ３３の取り付け精度を高め、撮像
素子３５の取り付け部３２ｃを設けることで撮像素子３
５の取り付け精度を高めている。また、接着材３７を注
入する部分を凹部とすることで、接着材３７によって撮
像素子３５が持ち上げられることがないようにしてい
る。また、各構成部材の取り付け精度を高めることで、
レンズ３３の焦点を調整するための機構をなくすととも
に、図７に示したレンズバレル２１とレンズホルダ２３
とに相当する部分を支持部材３２として一体化し、構成
部材数の低減をも図っている。
に、支持部材３２には、各構成部材の取り付け位置を形
成している。すなわち、レンズ３３の位置決め部３２ｂ
を設けることでレンズ３３の取り付け精度を高め、撮像
素子３５の取り付け部３２ｃを設けることで撮像素子３
５の取り付け精度を高めている。また、接着材３７を注
入する部分を凹部とすることで、接着材３７によって撮
像素子３５が持ち上げられることがないようにしてい
る。また、各構成部材の取り付け精度を高めることで、
レンズ３３の焦点を調整するための機構をなくすととも
に、図７に示したレンズバレル２１とレンズホルダ２３
とに相当する部分を支持部材３２として一体化し、構成
部材数の低減をも図っている。
【０００８】図９は、上記のように構成された撮像装置
の合焦性能に影響を及ぼす組立誤差の要因を示す。前述
のように、支持部材３２とリード３６のように物理的特
性が著しく異なる部材を一体成形することは技術的に難
しい。したがって、ここでは、支持部材を、リード３６
より下側の部分と上側の部分とに分けて構成した場合に
ついて説明する。まず、レンズ３３の曲率半径等の誤差
から生じるＢｆ誤差があり、この誤差をΔＡにて表す。
撮像装置の小型化を図る場合、撮像素子３５をセラミッ
クパーケージなどに入れず、半導体のウェハをそのまま
用いる。そこで、撮像素子３５のウェハの厚みの誤差を
ΔＣとし、支持部材３２の寸法の誤差をΔＤとし、撮像
素子３５と取り付け部３２ｃとの間の隙間の誤差をΔＥ
とし、レンズ３３と支持部材３２との接着材の層の厚さ
をΔＦとする。また、凹部に入る接着材３７の量が少な
くて、撮像素子３５が取り付け部３２ｃより浮くことが
なければ、誤差ΔＥは、０とすることができる。支持部
材３２の上側部分と下側部分を接着する際に、上側部分
と下側部分との接合部には、接着材の層３９の誤差ΔＧ
を生じる。上記の誤差はすべて合焦性能に影響を及ぼ
す。焦点調整を必要としない上記構成による撮像装置を
実現するためには、いま合焦性能として許容される焦点
深度をΔδとした場合、前記誤差の合計ΔＴ＝ΔＡ＋Δ
Ｃ＋ΔＤ＋ΔＦ＋ΔＧをΔδより小さくする必要があ
る。したがって、上記ばらつきΔＡ、ΔＣ、ΔＤ、ΔＦ
及びΔＧを正確に管理する必要があり、各部材の寸法管
理や組み立てに高い精度を要するという問題があった。
の合焦性能に影響を及ぼす組立誤差の要因を示す。前述
のように、支持部材３２とリード３６のように物理的特
性が著しく異なる部材を一体成形することは技術的に難
しい。したがって、ここでは、支持部材を、リード３６
より下側の部分と上側の部分とに分けて構成した場合に
ついて説明する。まず、レンズ３３の曲率半径等の誤差
から生じるＢｆ誤差があり、この誤差をΔＡにて表す。
撮像装置の小型化を図る場合、撮像素子３５をセラミッ
クパーケージなどに入れず、半導体のウェハをそのまま
用いる。そこで、撮像素子３５のウェハの厚みの誤差を
ΔＣとし、支持部材３２の寸法の誤差をΔＤとし、撮像
素子３５と取り付け部３２ｃとの間の隙間の誤差をΔＥ
とし、レンズ３３と支持部材３２との接着材の層の厚さ
をΔＦとする。また、凹部に入る接着材３７の量が少な
くて、撮像素子３５が取り付け部３２ｃより浮くことが
なければ、誤差ΔＥは、０とすることができる。支持部
材３２の上側部分と下側部分を接着する際に、上側部分
と下側部分との接合部には、接着材の層３９の誤差ΔＧ
を生じる。上記の誤差はすべて合焦性能に影響を及ぼ
す。焦点調整を必要としない上記構成による撮像装置を
実現するためには、いま合焦性能として許容される焦点
深度をΔδとした場合、前記誤差の合計ΔＴ＝ΔＡ＋Δ
Ｃ＋ΔＤ＋ΔＦ＋ΔＧをΔδより小さくする必要があ
る。したがって、上記ばらつきΔＡ、ΔＣ、ΔＤ、ΔＦ
及びΔＧを正確に管理する必要があり、各部材の寸法管
理や組み立てに高い精度を要するという問題があった。
【０００９】図１０は、特開平９−１２１０４１に開示
された他の従来例を示し、これは焦点調整を必要としな
いように構成されている。４０はレンズ、４１はレンズ
取り付け部材、４２は脚、４３は位置決め用傾斜面、４
４は撮像素子、４５は紫外線硬化樹脂（以後、ＵＶ硬化
樹脂と称す）、４６は基板である。本撮像装置では、被
写体からの光像を集光するレンズ４０と、レンズ４０を
取り付けて支持する部分（レンズ取付部材４１）とを一
体化させ、レンズ４０の合焦方向への取付誤差の低減を
図っている。また、位置決め用傾斜面４３を用いて、レ
ンズ４０の光軸を撮像素子４４の有効画素領域の中心と
一致させているが、図１１に示すように位置決め用傾斜
面が傾斜しているので、レンズ４０の光軸と撮像素子１
の法線がずれる、いわゆる「θずれ」の問題が生じ易
い。そのためレンズ部材の取付作業には、微調整機構を
有する取付装置を必要とする。
された他の従来例を示し、これは焦点調整を必要としな
いように構成されている。４０はレンズ、４１はレンズ
取り付け部材、４２は脚、４３は位置決め用傾斜面、４
４は撮像素子、４５は紫外線硬化樹脂（以後、ＵＶ硬化
樹脂と称す）、４６は基板である。本撮像装置では、被
写体からの光像を集光するレンズ４０と、レンズ４０を
取り付けて支持する部分（レンズ取付部材４１）とを一
体化させ、レンズ４０の合焦方向への取付誤差の低減を
図っている。また、位置決め用傾斜面４３を用いて、レ
ンズ４０の光軸を撮像素子４４の有効画素領域の中心と
一致させているが、図１１に示すように位置決め用傾斜
面が傾斜しているので、レンズ４０の光軸と撮像素子１
の法線がずれる、いわゆる「θずれ」の問題が生じ易
い。そのためレンズ部材の取付作業には、微調整機構を
有する取付装置を必要とする。
【００１０】さらに、図１０及び図１１に示した従来の
撮像装置では、光学系におけるレンズ４０とそれを支持
する機構部（レンズ取付部材４１および脚４２）との間
の取付誤差を無くすために、それら部材を一体化してい
る。しかし、一体化のためには各部材４０、４１、４
２、４３を一体成形する必要がある。さらに、光を集光
するためのレンズ４０だけを透明とし、他の部分を遮光
しなければ光ノイズが発生する。したがって、一体成形
した後に、レンズ４０以外の部分を黒色に塗装する後工
程を必要とする。
撮像装置では、光学系におけるレンズ４０とそれを支持
する機構部（レンズ取付部材４１および脚４２）との間
の取付誤差を無くすために、それら部材を一体化してい
る。しかし、一体化のためには各部材４０、４１、４
２、４３を一体成形する必要がある。さらに、光を集光
するためのレンズ４０だけを透明とし、他の部分を遮光
しなければ光ノイズが発生する。したがって、一体成形
した後に、レンズ４０以外の部分を黒色に塗装する後工
程を必要とする。
【００１１】また、レンズ４０の部分には透明な材料
（例えばアクリル（ＰＭＭＡ））を用い、他の部分には
黒色の材料を用いて、２色成形を行うことで製作できる
が、レンズ４０のように、その曲率半径に精度を要する
光学部材を２色成形で製作することは、技術的にきわめ
て困難であり、高い量産技術を要するという問題があ
る。
（例えばアクリル（ＰＭＭＡ））を用い、他の部分には
黒色の材料を用いて、２色成形を行うことで製作できる
が、レンズ４０のように、その曲率半径に精度を要する
光学部材を２色成形で製作することは、技術的にきわめ
て困難であり、高い量産技術を要するという問題があ
る。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】従来の撮像装置は、以
上のように構成されていたので、量産時には、撮像装置
を組み立てる際に、個別に、焦点調整を行う必要があ
り、量産効率が低いという問題があった。
上のように構成されていたので、量産時には、撮像装置
を組み立てる際に、個別に、焦点調整を行う必要があ
り、量産効率が低いという問題があった。
【００１３】また、焦点調整を行うので、撮像装置の構
成部材が多くなるという問題があった。
成部材が多くなるという問題があった。
【００１４】更に、焦点の無調整化を図るためには、構
成部材の成形精度を上げるとともに、各部材の組立作業
に高い精度を要するという問題があった。
成部材の成形精度を上げるとともに、各部材の組立作業
に高い精度を要するという問題があった。
【００１５】更に、正確に合焦させる目的で、光学系の
レンズとホルダとを互いに対して正確に位置決めするに
は、レンズとホルダとの一体成形など、量産技術として
困難な製造を行う必要があった。
レンズとホルダとを互いに対して正確に位置決めするに
は、レンズとホルダとの一体成形など、量産技術として
困難な製造を行う必要があった。
【００１６】更に、レンズとホルダを一体成形で製作し
た場合、光学的ノイズの問題を解決するために、ホルダ
の部分を遮光するための後工程（例えば、黒色塗料を塗
布）を必要としたり、２色成形など量産技術として困難
な製造を行う必要があった。
た場合、光学的ノイズの問題を解決するために、ホルダ
の部分を遮光するための後工程（例えば、黒色塗料を塗
布）を必要としたり、２色成形など量産技術として困難
な製造を行う必要があった。
【００１７】更に、撮像素子の下側に基板を配置するの
で、撮像装置の大きさを決める要素には、光学系から定
まる光学的寸法だけでなく基板の厚みも含まれるという
問題点があった。
で、撮像装置の大きさを決める要素には、光学系から定
まる光学的寸法だけでなく基板の厚みも含まれるという
問題点があった。
【００１８】更に、従来の構成では、撮像素子の一部に
光学ホルダを接触させる構造の場合、基板を取り付ける
位置を自由に選択できないという問題点があった。
光学ホルダを接触させる構造の場合、基板を取り付ける
位置を自由に選択できないという問題点があった。
【００１９】本発明は以上のような問題点を解決するた
めになされたもので、構成部材の点数を減らし、且つ組
立誤差を低減し、焦点の無調整化を図った量産性の高い
小型の撮像装置を得ることである。
めになされたもので、構成部材の点数を減らし、且つ組
立誤差を低減し、焦点の無調整化を図った量産性の高い
小型の撮像装置を得ることである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の撮像装
置は、対向する第１の表面と第２の表面を有するととも
に前記第１の表面内の一部に撮像面を有する撮像素子
と、被写体からの光像を前記撮像素子の撮像面で結像さ
せるための光学系と、前記光学系と前記撮像素子とに係
合する支持手段とを有する。前記支持手段は前記光学系
が当接する第１の当接部と前記撮像素子が当接する第２
の当接部とを有する。前記光学系は前記第１の当接部に
直接当接するように固定され、前記撮像素子は、前記第
１の表面が前記第２の当接部に直接当接するように固定
される。
置は、対向する第１の表面と第２の表面を有するととも
に前記第１の表面内の一部に撮像面を有する撮像素子
と、被写体からの光像を前記撮像素子の撮像面で結像さ
せるための光学系と、前記光学系と前記撮像素子とに係
合する支持手段とを有する。前記支持手段は前記光学系
が当接する第１の当接部と前記撮像素子が当接する第２
の当接部とを有する。前記光学系は前記第１の当接部に
直接当接するように固定され、前記撮像素子は、前記第
１の表面が前記第２の当接部に直接当接するように固定
される。
【００２１】請求項２に記載の撮像装置は、請求項１に
記載の装置において、前記撮像装置は光学系保持部材を
更に含む。前記光学系が前記光学系保持部材と前記支持
手段との間に挟持されて固定されるように、前記光学保
持部材が前記光学系と前記支持手段とに係合する。
記載の装置において、前記撮像装置は光学系保持部材を
更に含む。前記光学系が前記光学系保持部材と前記支持
手段との間に挟持されて固定されるように、前記光学保
持部材が前記光学系と前記支持手段とに係合する。
【００２２】請求項３に記載の撮像装置は、請求項２に
記載の撮像装置において、前記撮像装置は前記撮像素子
に電気的に接続される基板を更に含み、前記基板は前記
撮像面が露出する開口部を有するとともに前記支持手段
に固定される。
記載の撮像装置において、前記撮像装置は前記撮像素子
に電気的に接続される基板を更に含み、前記基板は前記
撮像面が露出する開口部を有するとともに前記支持手段
に固定される。
【００２３】請求項４に記載の撮像装置は、請求項１に
記載の撮像装置において、前記撮像面を除く前記第１の
表面が前記支持手段に対して当接する。
記載の撮像装置において、前記撮像面を除く前記第１の
表面が前記支持手段に対して当接する。
【００２４】請求項５に記載の撮像装置は、請求項３に
記載の撮像装置において、前記第２の当接部は凸部であ
り、この凸部が前記開口部を通って、前記撮像面を除く
前記撮像素子の前記第１の表面に当接する。
記載の撮像装置において、前記第２の当接部は凸部であ
り、この凸部が前記開口部を通って、前記撮像面を除く
前記撮像素子の前記第１の表面に当接する。
【００２５】請求項６に記載の撮像装置は、請求項３に
記載の撮像装置において、前記撮像装置が撮像素子保持
手段を更に含み、前記撮像素子が前記撮像素子保持手段
と前記支持手段との間に挟持されるように、前記撮像素
子保持手段が前記第２の表面と前記支持手段とに係合す
る。
記載の撮像装置において、前記撮像装置が撮像素子保持
手段を更に含み、前記撮像素子が前記撮像素子保持手段
と前記支持手段との間に挟持されるように、前記撮像素
子保持手段が前記第２の表面と前記支持手段とに係合す
る。
【００２６】請求項７に記載の撮像装置は、請求項３に
記載の撮像装置において、前記支持手段と前記基板及び
前記撮像素子保持手段は接着材により互いに固定され、
前記接着材が、前記第２の当接部と前記第２の当接部に
当接する前記第１の面とを除く部分に塗布される。
記載の撮像装置において、前記支持手段と前記基板及び
前記撮像素子保持手段は接着材により互いに固定され、
前記接着材が、前記第２の当接部と前記第２の当接部に
当接する前記第１の面とを除く部分に塗布される。
【００２７】請求項８に記載の撮像装置は、請求項７記
載の撮像装置において、前記接着材が紫外線硬化型の接
着材である。
載の撮像装置において、前記接着材が紫外線硬化型の接
着材である。
【００２８】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、本発明に
よる撮像装置の構成を示す。図１において、１は固体デ
バイスであるＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ
Ｄｅｖｉｃｅ）センサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｉｍｅｎ
ｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉ−ｃｏｎ
ｄｕｃｔｏｒ）センサ等の撮像素子、１ａは撮像素子内
にて光電変換を行う有効画素領域、２は基板、３は光学
系、４は前記光学系３を支持するホルダ、５はホルダ４
に対して光学系３を固定するバレル、６は前記撮像素子
１をホルダ４に対して固定するセンサ支持板、７は赤外
線カットフィルタである。
よる撮像装置の構成を示す。図１において、１は固体デ
バイスであるＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ
Ｄｅｖｉｃｅ）センサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｉｍｅｎ
ｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉ−ｃｏｎ
ｄｕｃｔｏｒ）センサ等の撮像素子、１ａは撮像素子内
にて光電変換を行う有効画素領域、２は基板、３は光学
系、４は前記光学系３を支持するホルダ、５はホルダ４
に対して光学系３を固定するバレル、６は前記撮像素子
１をホルダ４に対して固定するセンサ支持板、７は赤外
線カットフィルタである。
【００２９】図２（ａ）と図２（ｂ）は、図１に示した
撮像装置の光学系３、ホルダ４及びバレル５の外部形状
を示す。図２（ｃ）と図２（ｄ）は、内部形状を示す。
図２（ｃ）は、図１に示した構成図に対応する。
撮像装置の光学系３、ホルダ４及びバレル５の外部形状
を示す。図２（ｃ）と図２（ｄ）は、内部形状を示す。
図２（ｃ）は、図１に示した構成図に対応する。
【００３０】図１において、撮像素子１はベアチップ
（半導体ウェハから切り出したもので、パッケージを有
しない）であり、その上面に、光学系３によって結像し
た被写体の光像を電気信号として変換する有効画素領域
１ａと、撮像素子１以外の回路と電気的に結合するため
の電極１ｂとを有する。図３（ａ）は撮像素子１と基板
２との接合部の拡大図である。図３（ｂ）は、図３
（ａ）の矢印Ｃ方向からみた図である。小型で薄型の撮
像装置を構成しようとする場合は、薄膜のフレキシブル
基板（ＦＰＣ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃ
ｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ）を用いて、薄型の基板２を
実現する。例えばポリイミド基板を用いることにより５
０μｍ〜８０μｍ程度の厚みの基板が実現できる。本発
明では基板の種類、材質は特に問わない。基板２は、開
口部２ａを有しており、その開口部２ａ内に撮像素子１
の有効画素領域１ａが露出するように、撮像素子１と基
板２とが接合されている。基板２上に配線された回路線
２ｂが、撮像素子１内に形成した回路の出力端子である
端子部１ｂに対して、銅バンプを介して接合される（Ｃ
ＯＦ：Ｃｈｉｐ Ｏｎ ＦＰＣ）。これにより、基板２
と撮像素子１との間の電気的な接続がなされる。有効画
素領域１ａは基板２の開口部２ａを介して光学系３から
の光像を受光する。
（半導体ウェハから切り出したもので、パッケージを有
しない）であり、その上面に、光学系３によって結像し
た被写体の光像を電気信号として変換する有効画素領域
１ａと、撮像素子１以外の回路と電気的に結合するため
の電極１ｂとを有する。図３（ａ）は撮像素子１と基板
２との接合部の拡大図である。図３（ｂ）は、図３
（ａ）の矢印Ｃ方向からみた図である。小型で薄型の撮
像装置を構成しようとする場合は、薄膜のフレキシブル
基板（ＦＰＣ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃ
ｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ）を用いて、薄型の基板２を
実現する。例えばポリイミド基板を用いることにより５
０μｍ〜８０μｍ程度の厚みの基板が実現できる。本発
明では基板の種類、材質は特に問わない。基板２は、開
口部２ａを有しており、その開口部２ａ内に撮像素子１
の有効画素領域１ａが露出するように、撮像素子１と基
板２とが接合されている。基板２上に配線された回路線
２ｂが、撮像素子１内に形成した回路の出力端子である
端子部１ｂに対して、銅バンプを介して接合される（Ｃ
ＯＦ：Ｃｈｉｐ Ｏｎ ＦＰＣ）。これにより、基板２
と撮像素子１との間の電気的な接続がなされる。有効画
素領域１ａは基板２の開口部２ａを介して光学系３から
の光像を受光する。
【００３１】光学系３は、被写体からの光を集光して、
撮像素子１の有効画素領域１ａ内で結像させるレンズ３
ａと、前記レンズ３ａを他の部材に固定するのに必要な
鍔３ｂとから構成されている。レンズ３ａと鍔３ｂと
は、光学系３を作成する際に一つの部品として同一部材
で成形されている。ホルダ４は前記光学系３、赤外線カ
ットフィルタ７及び撮像素子１を支持する手段である。
また、ホルダ４は、被写体像以外の光を遮光するための
役割も果たしており、外光を遮断する目的で、光を通さ
ない黒色の材料、例えば、ポリカーボネイド（ＰＣ）な
どで製作される。バレル５は、ホルダ４上に配置した光
学系３を上から保持するための手段であり、ホルダ４と
同様に光を通さない黒色の材料にて製作される。赤外線
カットフィルタ７は、撮像素子１の分光感度特性と人間
の比視感度特性（ｓｐｅｃｔｒａｌｌｕｍｉｎｏｕｓ
ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を合わせるための感度補正フィ
ルタである。通常は色ガラスや、透明ガラス上に色フィ
ルタを蒸着することで実現している。センサ支持板６
は、ホルダ４に対して撮像素子１を保持及び固定するた
めの板である。
撮像素子１の有効画素領域１ａ内で結像させるレンズ３
ａと、前記レンズ３ａを他の部材に固定するのに必要な
鍔３ｂとから構成されている。レンズ３ａと鍔３ｂと
は、光学系３を作成する際に一つの部品として同一部材
で成形されている。ホルダ４は前記光学系３、赤外線カ
ットフィルタ７及び撮像素子１を支持する手段である。
また、ホルダ４は、被写体像以外の光を遮光するための
役割も果たしており、外光を遮断する目的で、光を通さ
ない黒色の材料、例えば、ポリカーボネイド（ＰＣ）な
どで製作される。バレル５は、ホルダ４上に配置した光
学系３を上から保持するための手段であり、ホルダ４と
同様に光を通さない黒色の材料にて製作される。赤外線
カットフィルタ７は、撮像素子１の分光感度特性と人間
の比視感度特性（ｓｐｅｃｔｒａｌｌｕｍｉｎｏｕｓ
ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を合わせるための感度補正フィ
ルタである。通常は色ガラスや、透明ガラス上に色フィ
ルタを蒸着することで実現している。センサ支持板６
は、ホルダ４に対して撮像素子１を保持及び固定するた
めの板である。
【００３２】図４は、図１に示した撮像装置を構成して
いる各手段を示す分解図である。光学系３は光学性能に
影響を与えない鍔３ｂをホルダ４の接触面４ｃに対して
接触させる。光学系３を基準として考えた場合、合焦性
能に関する距離であるフランジバックの基準位置は、光
学系３の鍔３ｂの接触面３ｃとなり、接触面３ｃから有
効画素１ｂまでの距離がフランジバックとなる。上記鍔
３ｂは接触面３ｃを平面にて形成することができ、その
部分をホルダ４の接触面４ｃに押し当てることで容易に
ホルダ４に取り付けることができ、また取り付け誤差が
生じない。
いる各手段を示す分解図である。光学系３は光学性能に
影響を与えない鍔３ｂをホルダ４の接触面４ｃに対して
接触させる。光学系３を基準として考えた場合、合焦性
能に関する距離であるフランジバックの基準位置は、光
学系３の鍔３ｂの接触面３ｃとなり、接触面３ｃから有
効画素１ｂまでの距離がフランジバックとなる。上記鍔
３ｂは接触面３ｃを平面にて形成することができ、その
部分をホルダ４の接触面４ｃに押し当てることで容易に
ホルダ４に取り付けることができ、また取り付け誤差が
生じない。
【００３３】ホルダ４側にも、光学系３との接触面４ｃ
を設け、光学系３の接触面３ｃとホルダ４の接触面４ｃ
との接合部分には、どんな部材も介在させず、直接それ
ぞれの接触面を互いに当接させる。したがって、ホルダ
４と光学系３は、単に接合しているだけであり、接着等
による固定はされていない。
を設け、光学系３の接触面３ｃとホルダ４の接触面４ｃ
との接合部分には、どんな部材も介在させず、直接それ
ぞれの接触面を互いに当接させる。したがって、ホルダ
４と光学系３は、単に接合しているだけであり、接着等
による固定はされていない。
【００３４】バレル５は、ホルダ４上に配置された光学
系３に対して上から覆い被さるように取り付けられ、バ
レル５の部位５ａと５ｂ（図４）にて、ホルダ４に固定
される。部位５ａに塗布された接着部材（黒帯で示す部
分）により、バレル５と光学系３とを接着する。また、
部位５ｂに塗布された接着部材により、バレル５とホル
ダ４とを接着する。光学系３とホルダ４は、それぞれの
接触面３ｃと接触面４ｃが互いに接触した状態で固定さ
れる。また、ホルダ４には、接着の際、余剰分の接着材
が逃げていくように逃げ溝４ｄを設けている。さらに、
バレル５は開口部（アパーチャ）５ｃを有し、前記開口
部５ｃを通して、撮像に必要な被写体の光像を入射さ
せ、光学的絞りの役割を果たす。
系３に対して上から覆い被さるように取り付けられ、バ
レル５の部位５ａと５ｂ（図４）にて、ホルダ４に固定
される。部位５ａに塗布された接着部材（黒帯で示す部
分）により、バレル５と光学系３とを接着する。また、
部位５ｂに塗布された接着部材により、バレル５とホル
ダ４とを接着する。光学系３とホルダ４は、それぞれの
接触面３ｃと接触面４ｃが互いに接触した状態で固定さ
れる。また、ホルダ４には、接着の際、余剰分の接着材
が逃げていくように逃げ溝４ｄを設けている。さらに、
バレル５は開口部（アパーチャ）５ｃを有し、前記開口
部５ｃを通して、撮像に必要な被写体の光像を入射さ
せ、光学的絞りの役割を果たす。
【００３５】また、上記部位５ａと５ｂに塗布する接着
材は、光学系３やホルダ４側に塗布してもよい。この場
合、光学系３の接触面３ｃとホルダ４の接触面４ｃとの
間に接着材が入り込まないような位置に接着材を塗布す
れば同じ効果が得られる。
材は、光学系３やホルダ４側に塗布してもよい。この場
合、光学系３の接触面３ｃとホルダ４の接触面４ｃとの
間に接着材が入り込まないような位置に接着材を塗布す
れば同じ効果が得られる。
【００３６】光学系３、バレル５及びホルダ４を上記の
ように構成することにより、図１０に示した従来例のよ
うな、量産には不向きな、若しくは、高い量産技術を必
要とする一体成形や２色成形などを行わずに、合焦性能
に影響する取付誤差を生じない構成を実現できる。ま
た、光学系３の光軸が、撮像素子１の撮像領域である有
効画素領域１ａの中心点を通過するように、光学系３を
位置決め（図４のＸＹ方向。Ｙは紙面に対して垂直な方
向）するためには、例えば、バレル５の内側の形状や寸
法、光学系３の外周寸法（鍔３ａ部）およびホルダ−５
のバレル５との接触面の寸法を互いに整合させておけ
ば、光軸を合わせる作業を特に必要としない。また、図
１１に示した従来技術において生じやすいθずれの問題
も生じない。
ように構成することにより、図１０に示した従来例のよ
うな、量産には不向きな、若しくは、高い量産技術を必
要とする一体成形や２色成形などを行わずに、合焦性能
に影響する取付誤差を生じない構成を実現できる。ま
た、光学系３の光軸が、撮像素子１の撮像領域である有
効画素領域１ａの中心点を通過するように、光学系３を
位置決め（図４のＸＹ方向。Ｙは紙面に対して垂直な方
向）するためには、例えば、バレル５の内側の形状や寸
法、光学系３の外周寸法（鍔３ａ部）およびホルダ−５
のバレル５との接触面の寸法を互いに整合させておけ
ば、光軸を合わせる作業を特に必要としない。また、図
１１に示した従来技術において生じやすいθずれの問題
も生じない。
【００３７】赤外線カットフィルタ７は、ホルダ−５に
対して接着材で接着される。赤外線カットフィルタ７の
Ｚ方向の位置精度は合焦性能に影響しないのでその説明
は略す。
対して接着材で接着される。赤外線カットフィルタ７の
Ｚ方向の位置精度は合焦性能に影響しないのでその説明
は略す。
【００３８】図５は撮像素子１を取り付ける方向から見
たホルダ４示す。ホルダ４は、撮像素子１を支持する手
段となる２つの凸部４ａを有している。前記凸部４ａが
基板２の開口部２ａを通って、有効画素領域１ａを除く
撮像素子１上の領域に接触する。凸部４ａと撮像素子１
との接触面には、接着材等どんな部材も介在させない。
上記のように撮像素子１を支持する手段を凸形状（４
ａ）とすることで、基板３を介さず撮像素子１に直接接
触させることが可能となり、基板３の厚みのばらつきに
関係なく、合焦性能を左右する部品の位置決めを行うこ
とができる。上記の構造により、撮像素子１の有効画素
領域１ａの側に配置された基板が、凸部４ａよりも光学
系３に近づく。したがって、基板の厚みは、撮像装置の
光軸方向の寸法に影響しないから、撮像装置の小型化を
図る場合に有利となる。
たホルダ４示す。ホルダ４は、撮像素子１を支持する手
段となる２つの凸部４ａを有している。前記凸部４ａが
基板２の開口部２ａを通って、有効画素領域１ａを除く
撮像素子１上の領域に接触する。凸部４ａと撮像素子１
との接触面には、接着材等どんな部材も介在させない。
上記のように撮像素子１を支持する手段を凸形状（４
ａ）とすることで、基板３を介さず撮像素子１に直接接
触させることが可能となり、基板３の厚みのばらつきに
関係なく、合焦性能を左右する部品の位置決めを行うこ
とができる。上記の構造により、撮像素子１の有効画素
領域１ａの側に配置された基板が、凸部４ａよりも光学
系３に近づく。したがって、基板の厚みは、撮像装置の
光軸方向の寸法に影響しないから、撮像装置の小型化を
図る場合に有利となる。
【００３９】センサ支持板６は、ホルダ４の下部に配置
された撮像素子１および基板２を下から固定するために
取り付けられる。センサ支持板６の周囲（図１の４ｂ）
に塗布された接着材により、撮像素子１、ホルダ４及び
センサ支持板６を互いに接着させる。また、基板２とホ
ルダ４間の部位に塗布された接着材により、基板２とホ
ルダ４とを接着する。センサ支持板６が、ホルダ４と撮
像素子１とに、接着されて固定することにより、前記撮
像素子１はその上部をホルダの凸部４ａに押し当てられ
たまま固定される。
された撮像素子１および基板２を下から固定するために
取り付けられる。センサ支持板６の周囲（図１の４ｂ）
に塗布された接着材により、撮像素子１、ホルダ４及び
センサ支持板６を互いに接着させる。また、基板２とホ
ルダ４間の部位に塗布された接着材により、基板２とホ
ルダ４とを接着する。センサ支持板６が、ホルダ４と撮
像素子１とに、接着されて固定することにより、前記撮
像素子１はその上部をホルダの凸部４ａに押し当てられ
たまま固定される。
【００４０】図６は、合焦性能に影響を及ぼす種々の誤
差を示す。成形時に生じる光学系２の寸法の誤差に起因
するＢｆの誤差をΔＡとする。光学系３とホルダ４との
間は、従来技術のような接着材で接合せず、当接させて
いるだけなので、従来技術のように接着材の厚みによる
Ｚ軸方向の取付誤差は生じない。また、ホルダ４と撮像
素子１の上面とを当接させているだけで接着材を使用し
ないので、従来技術のような接着材の厚みによるＺ軸方
向の取り付けの誤差は生じない。
差を示す。成形時に生じる光学系２の寸法の誤差に起因
するＢｆの誤差をΔＡとする。光学系３とホルダ４との
間は、従来技術のような接着材で接合せず、当接させて
いるだけなので、従来技術のように接着材の厚みによる
Ｚ軸方向の取付誤差は生じない。また、ホルダ４と撮像
素子１の上面とを当接させているだけで接着材を使用し
ないので、従来技術のような接着材の厚みによるＺ軸方
向の取り付けの誤差は生じない。
【００４１】赤外線カットフィルタ７は、レンズ部３ａ
から撮像素子１の有効画素領域１ａまでの間のどの位置
に設けても、光学的に結像条件に影響を与えないので、
赤外線カットフィルタ７の取付誤差は合焦性能に影響を
与えない。したがって、赤外線カットフィルタ７の厚み
のばらつきのみが合焦性能に影響を与えることになる。
赤外線カットフィルタ７の厚みの誤差を、赤外線カット
フィルタ７の屈折率を考慮して空気換算したときの値を
ΔＢとする。
から撮像素子１の有効画素領域１ａまでの間のどの位置
に設けても、光学的に結像条件に影響を与えないので、
赤外線カットフィルタ７の取付誤差は合焦性能に影響を
与えない。したがって、赤外線カットフィルタ７の厚み
のばらつきのみが合焦性能に影響を与えることになる。
赤外線カットフィルタ７の厚みの誤差を、赤外線カット
フィルタ７の屈折率を考慮して空気換算したときの値を
ΔＢとする。
【００４２】次に、撮像素子１の厚みのばらつき（撮像
素子１底面から有効画素領域１ａまでの高さ）をΔＣと
する。ホルダ４の当接面４ｃ（又はレンズの接触面３
ｃ）から、凸部４ａが撮像素子に当接する面までのホル
ダの寸法の誤差をΔＤとする。本構成では、撮像素子１
の上面側にホルダ４を押し当てているので、Ｂｆはレン
ズ部３ａから有効画素１ａ領域までの距離で決まり、撮
像素子１の厚みの誤差ΔＣおよび基板２の厚みの誤差
は、合焦性能に関する誤差として加算されない。したが
って、合焦性能に影響を与える誤差は（ΔＡ＋ΔＢ＋Δ
Ｄ）となり、（ΔＡ＋ΔＢ＋ΔＤ）の値が光学系２の焦
点深度Δδより小さければ焦点調整をする必要がない。
素子１底面から有効画素領域１ａまでの高さ）をΔＣと
する。ホルダ４の当接面４ｃ（又はレンズの接触面３
ｃ）から、凸部４ａが撮像素子に当接する面までのホル
ダの寸法の誤差をΔＤとする。本構成では、撮像素子１
の上面側にホルダ４を押し当てているので、Ｂｆはレン
ズ部３ａから有効画素１ａ領域までの距離で決まり、撮
像素子１の厚みの誤差ΔＣおよび基板２の厚みの誤差
は、合焦性能に関する誤差として加算されない。したが
って、合焦性能に影響を与える誤差は（ΔＡ＋ΔＢ＋Δ
Ｄ）となり、（ΔＡ＋ΔＢ＋ΔＤ）の値が光学系２の焦
点深度Δδより小さければ焦点調整をする必要がない。
【００４３】上述した個々の誤差について述べる。小型
で且つ薄型の撮像装置を構成する目的で、例えば、光学
系３の画角を標準的な５０〜５５度に選び、撮像素子１
の有効画素領域１ａの大きさを１／５〜１／７インチの
光学系サイズとすると、そのレンズの厚みは数ｍｍ程度
となる。したがって、光学系３の寸法の誤差から、ΔＡ
は±１０〜２０μｍ程度であると想定される。また、Ｂ
ｆは上記光学系３の場合は、２〜４ｍｍ程度であり、光
学系３から撮像素子１上面までのホルダ４の寸法は上記
Ｂｆにほぼ等しい。同様に、ホルダ４の寸法の誤差は±
１０〜２０μｍが想定される。金型などを使って射出成
形する際に、上記寸法誤差には、射出成形材料の線膨張
係数のばらつきなどが含まれる。赤外線カットフィルタ
７の厚みを０．５５ｍｍとして厚みばらつきを±２０μ
ｍと予測する。赤外線カットフィルタ７は、ガラスで製
作されることが多い。ガラスの屈折率はｎ＝約１．５で
ある。よって誤差ΔＢは、約±６．７μｍとなる。
で且つ薄型の撮像装置を構成する目的で、例えば、光学
系３の画角を標準的な５０〜５５度に選び、撮像素子１
の有効画素領域１ａの大きさを１／５〜１／７インチの
光学系サイズとすると、そのレンズの厚みは数ｍｍ程度
となる。したがって、光学系３の寸法の誤差から、ΔＡ
は±１０〜２０μｍ程度であると想定される。また、Ｂ
ｆは上記光学系３の場合は、２〜４ｍｍ程度であり、光
学系３から撮像素子１上面までのホルダ４の寸法は上記
Ｂｆにほぼ等しい。同様に、ホルダ４の寸法の誤差は±
１０〜２０μｍが想定される。金型などを使って射出成
形する際に、上記寸法誤差には、射出成形材料の線膨張
係数のばらつきなどが含まれる。赤外線カットフィルタ
７の厚みを０．５５ｍｍとして厚みばらつきを±２０μ
ｍと予測する。赤外線カットフィルタ７は、ガラスで製
作されることが多い。ガラスの屈折率はｎ＝約１．５で
ある。よって誤差ΔＢは、約±６．７μｍとなる。
【００４４】例えば、数値の一例を示すと、誤差の最大
値は下記のようになる。 ΔＡ＋ΔＢ＋ΔＤ＝±２０±６．７±２０＝±４６．７
μｍ 一方、本撮像装置の焦点深度の概算は、光学系のＦ値
（明るさ）と最小錯乱円の大きさによって算出できる。
撮像素子１の場合、最小錯乱円は、画素の大きさに置き
換えることができる。したがって、いま、Ｆ値を２．
８、撮像素子１の画素の大きさを２０μｍとすると、焦
点深度＝±２．８×２０μｍ＝±５６μｍとなる。この
計算による焦点深度は、撮像装置の合焦に寄与する最大
誤差±４６．７μｍよりも大きいので、充分に合焦した
画像を撮像することが可能である。上記数値は一例であ
り、Ｆ値、画素の大きさ、光学系の画角や撮像素子の大
きさは上記に限るものではない。
値は下記のようになる。 ΔＡ＋ΔＢ＋ΔＤ＝±２０±６．７±２０＝±４６．７
μｍ 一方、本撮像装置の焦点深度の概算は、光学系のＦ値
（明るさ）と最小錯乱円の大きさによって算出できる。
撮像素子１の場合、最小錯乱円は、画素の大きさに置き
換えることができる。したがって、いま、Ｆ値を２．
８、撮像素子１の画素の大きさを２０μｍとすると、焦
点深度＝±２．８×２０μｍ＝±５６μｍとなる。この
計算による焦点深度は、撮像装置の合焦に寄与する最大
誤差±４６．７μｍよりも大きいので、充分に合焦した
画像を撮像することが可能である。上記数値は一例であ
り、Ｆ値、画素の大きさ、光学系の画角や撮像素子の大
きさは上記に限るものではない。
【００４５】図６（ｂ）は、図８に示す従来の撮像装置
に、本発明と同様の赤外線カットフィルタ３４を設けた
場合の合焦誤差の要因を示す。従来技術では、また、リ
ードと支持部材３２との一体成形が困難である場合に生
じる、支持部３２と基板８との接着材の厚みの誤差ΔＧ
を加味すればさらに全体の誤差は大きくなる。例えば、
レンズ３３のＢｆの誤差ΔＡを±１０〜２０μｍ、支持
部材３２の寸法誤差ΔＤを±１０〜２０μｍと仮定す
る。また、凹部に入る接着材の量が少なくて、撮像素子
１が取り付け部３２ｃより浮くことがなければ、誤差Δ
Ｅは、ゼロとすることができる。基板面をホルダに当接
することで、撮像素子１を位置決めするので、撮像素子
１の厚み４００μｍに対して、その厚み誤差ΔＣ＝±３
０μｍが生じる。レンズ３３と支持部材３２との接着材
の層の誤差ΔＦは数μｍ以下である。いまΔＦを４μｍ
と仮定すると、合焦誤差の最大値は下記のようになる。 ΔＡ＋ΔＢ＋ΔＣ＋ΔＤ＋ΔＦ＝±２０±６．７±３０
±２０±４μｍ＝±８０．７μｍ
に、本発明と同様の赤外線カットフィルタ３４を設けた
場合の合焦誤差の要因を示す。従来技術では、また、リ
ードと支持部材３２との一体成形が困難である場合に生
じる、支持部３２と基板８との接着材の厚みの誤差ΔＧ
を加味すればさらに全体の誤差は大きくなる。例えば、
レンズ３３のＢｆの誤差ΔＡを±１０〜２０μｍ、支持
部材３２の寸法誤差ΔＤを±１０〜２０μｍと仮定す
る。また、凹部に入る接着材の量が少なくて、撮像素子
１が取り付け部３２ｃより浮くことがなければ、誤差Δ
Ｅは、ゼロとすることができる。基板面をホルダに当接
することで、撮像素子１を位置決めするので、撮像素子
１の厚み４００μｍに対して、その厚み誤差ΔＣ＝±３
０μｍが生じる。レンズ３３と支持部材３２との接着材
の層の誤差ΔＦは数μｍ以下である。いまΔＦを４μｍ
と仮定すると、合焦誤差の最大値は下記のようになる。 ΔＡ＋ΔＢ＋ΔＣ＋ΔＤ＋ΔＦ＝±２０±６．７±３０
±２０±４μｍ＝±８０．７μｍ
【００４６】本実施の形態による撮像装置はレンズ３３
と支持部材３２との間の接着材による誤差ΔＦが生じな
い。さらに、撮像素子１は、フリップチップ実装されて
いるので有効画素領域１ａが形成される面が、撮像素子
１の取付の基準となる。したがって、撮像素子１の厚み
の誤差ΔＣは、合焦性能として影響を与える誤差に加算
されない。よって、本実施の形態に示す撮像装置による
構成では、合焦性能に影響を与える誤差が大幅に小さく
なり、合焦調整をするための手段を必要としなくなる。
また、従来の構成よりも緩やかな組立精度で、合焦調整
を実現できる。
と支持部材３２との間の接着材による誤差ΔＦが生じな
い。さらに、撮像素子１は、フリップチップ実装されて
いるので有効画素領域１ａが形成される面が、撮像素子
１の取付の基準となる。したがって、撮像素子１の厚み
の誤差ΔＣは、合焦性能として影響を与える誤差に加算
されない。よって、本実施の形態に示す撮像装置による
構成では、合焦性能に影響を与える誤差が大幅に小さく
なり、合焦調整をするための手段を必要としなくなる。
また、従来の構成よりも緩やかな組立精度で、合焦調整
を実現できる。
【００４７】また、撮像素子１、ホルダ４及びセンサ支
持板６を互いに固定する接着材として、紫外線によって
硬化するＵＶ硬化材を用いてもよい。ＵＶ硬化材は低温
にて高速で硬化するので、組立作業中に上記各部材間の
位置ずれが生じにくい。また、ＵＶ硬化時に接着材自体
の収縮が小さいので、さらに上記各部材間の位置ずれが
生じにくい。また、熱収縮が小さく、耐熱性が大きいの
で、熱の影響を受けにくい撮像装置を得ることができ
る。ＵＶ硬化材は、図１の４ｂに示す個所に塗布し、そ
の後ＵＶ照射を行うことで硬化し、各部材を相互に固定
することができる。
持板６を互いに固定する接着材として、紫外線によって
硬化するＵＶ硬化材を用いてもよい。ＵＶ硬化材は低温
にて高速で硬化するので、組立作業中に上記各部材間の
位置ずれが生じにくい。また、ＵＶ硬化時に接着材自体
の収縮が小さいので、さらに上記各部材間の位置ずれが
生じにくい。また、熱収縮が小さく、耐熱性が大きいの
で、熱の影響を受けにくい撮像装置を得ることができ
る。ＵＶ硬化材は、図１の４ｂに示す個所に塗布し、そ
の後ＵＶ照射を行うことで硬化し、各部材を相互に固定
することができる。
【００４８】上記のように撮像装置を構成することによ
って、焦点調整を行う機構が不要となるので、構成する
部品点数を少なくすることができる。
って、焦点調整を行う機構が不要となるので、構成する
部品点数を少なくすることができる。
【００４９】また、本発明では光学系２ａのレンズ形状
は両凸レンズであるが、レンズ形状を凹と凸との組み合
わせで構成しても問題ない。
は両凸レンズであるが、レンズ形状を凹と凸との組み合
わせで構成しても問題ない。
【００５０】本発明では、保持手段であるバレル５を、
光学系３とホルダ４とに接着することで、光学系３とホ
ルダ４とを固定した。しかし、接着材を用いずに、バレ
ル５、ホルダ４及び光学系３の間の寸法をよく整合させ
て、バレル５をホルダ４に圧入させることにより嵌合さ
せてもよい。
光学系３とホルダ４とに接着することで、光学系３とホ
ルダ４とを固定した。しかし、接着材を用いずに、バレ
ル５、ホルダ４及び光学系３の間の寸法をよく整合させ
て、バレル５をホルダ４に圧入させることにより嵌合さ
せてもよい。
【００５１】
【発明の効果】本発明の撮像装置は、以下のような効果
を奏する。請求項１に記載の撮像装置は、対向する第１
の表面と第２の表面を有するとともに前記第１の表面内
の一部に撮像面を有する撮像素子と、被写体からの光像
を前記撮像素子の撮像面で結像させるための光学系と、
前記光学系と前記撮像素子とに係合する支持手段とを有
する。前記支持手段は前記光学系が当接する第１の当接
部と前記撮像素子が当接する第２の当接部とを有する。
前記光学系は前記第１の当接部に直接当接するように固
定され、前記撮像素子は、前記第１の表面が前記第２の
当接部に直接当接するように固定される。したがって、
合焦精度に起因する誤差要因を削減し、焦点の無調整化
を実現できる。組み立て時に焦点調整を行う必要が無い
ので、量産効率をあげることができる。さらには焦点調
整に必要な機構部を不要なので、構成部品の低減化を行
うことができる。
を奏する。請求項１に記載の撮像装置は、対向する第１
の表面と第２の表面を有するとともに前記第１の表面内
の一部に撮像面を有する撮像素子と、被写体からの光像
を前記撮像素子の撮像面で結像させるための光学系と、
前記光学系と前記撮像素子とに係合する支持手段とを有
する。前記支持手段は前記光学系が当接する第１の当接
部と前記撮像素子が当接する第２の当接部とを有する。
前記光学系は前記第１の当接部に直接当接するように固
定され、前記撮像素子は、前記第１の表面が前記第２の
当接部に直接当接するように固定される。したがって、
合焦精度に起因する誤差要因を削減し、焦点の無調整化
を実現できる。組み立て時に焦点調整を行う必要が無い
ので、量産効率をあげることができる。さらには焦点調
整に必要な機構部を不要なので、構成部品の低減化を行
うことができる。
【００５２】請求項２に記載の撮像装置は、請求項１に
記載の装置において、前記撮像装置は光学系保持部材を
更に含む。前記光学系が前記光学系保持部材と前記支持
手段との間に挟持されて固定されるように、前記光学保
持部材が前記光学系と前記支持手段とに係合する。した
がって、簡単な構成でレンズをホルダーに固定保持する
ことができるるとともに焦点の無調整化を図ることがで
きる。
記載の装置において、前記撮像装置は光学系保持部材を
更に含む。前記光学系が前記光学系保持部材と前記支持
手段との間に挟持されて固定されるように、前記光学保
持部材が前記光学系と前記支持手段とに係合する。した
がって、簡単な構成でレンズをホルダーに固定保持する
ことができるるとともに焦点の無調整化を図ることがで
きる。
【００５３】請求項３に記載の撮像装置は、請求項２に
記載の撮像装置において、前記撮像装置は前記撮像素子
に電気的に接続される基板を更に含み、前記基板は前記
撮像面が露出する開口部を有するとともに前記支持手段
に固定される。したがって、支持手段を撮像素子に直接
接触させて位置決めすることが可能となる。基板の厚み
ばらつきに関係なく、合焦性能に関する寸法の位置決め
を行うことができ、かつ従来の撮像装置の構成に比べ基
板の厚み分の高さを削減することで撮像装置の小型化が
図れる。
記載の撮像装置において、前記撮像装置は前記撮像素子
に電気的に接続される基板を更に含み、前記基板は前記
撮像面が露出する開口部を有するとともに前記支持手段
に固定される。したがって、支持手段を撮像素子に直接
接触させて位置決めすることが可能となる。基板の厚み
ばらつきに関係なく、合焦性能に関する寸法の位置決め
を行うことができ、かつ従来の撮像装置の構成に比べ基
板の厚み分の高さを削減することで撮像装置の小型化が
図れる。
【００５４】請求項４に記載の撮像装置は、請求項１に
記載の撮像装置において、前記撮像面を除く前記第１の
表面が前記支持手段に対して当接する。したがって、撮
像素子の厚みのばらつきが合焦性能に寄与しない。
記載の撮像装置において、前記撮像面を除く前記第１の
表面が前記支持手段に対して当接する。したがって、撮
像素子の厚みのばらつきが合焦性能に寄与しない。
【００５５】請求項５に記載の撮像装置は、請求項３に
記載の撮像装置において、前記第２の当接部は凸部であ
り、この凸部が前記開口部を通って、前記撮像面を除く
前記撮像素子の前記第１の表面に当接する。したがっ
て、撮像素子を支持する手段を簡単な凸形状とすること
で、基板を介さず、撮像素子に支持手段を接触させるこ
とができる。これにより、基板の厚みのばらつきに関係
なく、合焦性能に関する寸法の位置決めを行うことがで
きる。
記載の撮像装置において、前記第２の当接部は凸部であ
り、この凸部が前記開口部を通って、前記撮像面を除く
前記撮像素子の前記第１の表面に当接する。したがっ
て、撮像素子を支持する手段を簡単な凸形状とすること
で、基板を介さず、撮像素子に支持手段を接触させるこ
とができる。これにより、基板の厚みのばらつきに関係
なく、合焦性能に関する寸法の位置決めを行うことがで
きる。
【００５６】請求項６に記載の撮像装置は、請求項３に
記載の撮像装置において、前記撮像装置が撮像素子保持
手段を更に含み、前記撮像素子が前記撮像素子保持手段
と前記支持手段との間に挟持されるように、前記撮像素
子保持手段が前記第２の表面と前記支持手段とに係合す
る。したがって、簡単な構成で撮像素子をホルダーに固
定保持することができる。
記載の撮像装置において、前記撮像装置が撮像素子保持
手段を更に含み、前記撮像素子が前記撮像素子保持手段
と前記支持手段との間に挟持されるように、前記撮像素
子保持手段が前記第２の表面と前記支持手段とに係合す
る。したがって、簡単な構成で撮像素子をホルダーに固
定保持することができる。
【００５７】請求項７に記載の撮像装置は、請求項３に
記載の撮像装置において、前記支持手段と前記基板及び
前記撮像素子保持手段は接着材により互いに固定され、
前記接着材が、前記第２の当接部と前記第２の当接部に
当接する前記第１の面とを除く部分に塗布される。した
がって、撮像素子とホルダーとを強く固定保持すること
ができる。
記載の撮像装置において、前記支持手段と前記基板及び
前記撮像素子保持手段は接着材により互いに固定され、
前記接着材が、前記第２の当接部と前記第２の当接部に
当接する前記第１の面とを除く部分に塗布される。した
がって、撮像素子とホルダーとを強く固定保持すること
ができる。
【００５８】請求項８に記載の撮像装置は、請求項７記
載の撮像装置において、前記接着材が紫外線硬化型の接
着材である。したがって、組み立て時に部材間の位置精
度を上げることができ、耐熱性が高い接合を実現できる
載の撮像装置において、前記接着材が紫外線硬化型の接
着材である。したがって、組み立て時に部材間の位置精
度を上げることができ、耐熱性が高い接合を実現できる
【図１】 本発明による撮像装置の構成を示す図であ
る。
る。
【図２】 （ａ）から（ｄ）は、本発明による撮像装置
の構成を示す外形図および内部の構成を示した図であ
り、（ａ）は平面図、（ｃ）は（ａ）の線ｃ−ｃに沿っ
てみた断面図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ｂの方向からみた
側面図、（ｄ）は、（ａ）の線ｄ−ｄに沿ってみた断面
図である。
の構成を示す外形図および内部の構成を示した図であ
り、（ａ）は平面図、（ｃ）は（ａ）の線ｃ−ｃに沿っ
てみた断面図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ｂの方向からみた
側面図、（ｄ）は、（ａ）の線ｄ−ｄに沿ってみた断面
図である。
【図３】 （ａ）と（ｂ）は本発明による撮像素子と基
板の構成を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）の矢
印Ｃの方向からみた平面図である。
板の構成を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）の矢
印Ｃの方向からみた平面図である。
【図４】 本発明の撮像装置の分解側面断面図である。
【図５】 撮像素子を取り付ける方向からみたホルダを
示す図である。
示す図である。
【図６】 （ａ）と（ｂ）は合焦性能に影響を及ぼす撮
像装置の誤差要因を示し、（ａ）は本発明の例を示し、
（ｂ）は図８の従来技術の構成に本発明の赤外線フィル
タを設けた場合を示す。
像装置の誤差要因を示し、（ａ）は本発明の例を示し、
（ｂ）は図８の従来技術の構成に本発明の赤外線フィル
タを設けた場合を示す。
【図７】 従来技術による撮像装置の構成を示した図で
ある。
ある。
【図８】 従来技術による撮像装置の他の構成を示した
図である。
図である。
【図９】 図８に示した撮像装置の合焦性能に影響する
各部の寸法誤差を示した図である。
各部の寸法誤差を示した図である。
【図１０】 従来技術による撮像装置の更に他の構成を
示す。
示す。
【図１１】 図１０に示す撮像装置の取付誤差を示す。
１ 撮像素子、 １ａ 有効画素領域、１ｂ 端子部、
２ 基板、 ２ａ 開口部、 ２ｂ 回路線（リー
ド）、 ３ 光学系、 ３ａ レンズ、 ３ｂ 鍔、
３ｃ 接触面、 ４ ホルダ、 ４ａ 凸部、 ４ｂ
ＵＶ硬化型接着材、４ｃ 接触面、 ４ｄ 逃げ溝、
５ バレル、 ５ａ 接着部位（光学系との接着）、
５ｂ 接着部位（ホルダとの接着）、 ６ センサー支
持板、 ７赤外線カットフィルタ、 ２０ レンズ、
２１ レンズバレル、 ２１ａネジ部（レンズバレ
ル）、 ２２ 後絞り手段、 ２３ レンズホルダ、
２３ａ ネジ部（レンズホルダ）、 ２３ｂ 位置決め
部、 ２４ 赤外線カットフィルタ、 ２５ 撮像素
子、 ２５ａ 有効画素領域、 ２５ｂ ボンディング
ワイヤ、 ２５ｃ リード、 ２６ 基板、 ３０ 絞
り板、 ３０ａ 入射孔（絞り孔）、 ３１ フィル
タ、 ３２ 支持部材、 ３２ａ 位置決部（絞り板
用）、 ３２ｂ 位置決部（レンズ用）、 ３２ｃ 位
置決部（撮像素子用）、 ３３ レンズ、 ３４ 赤外
線カットフィルタ、 ３５ 撮像素子、 ３５ａ 有効
画素領域、 ３５ｂ ボンディングワイヤ、 ３６ リ
ード、 ３７接着材、 ３９ 接着材の層
２ 基板、 ２ａ 開口部、 ２ｂ 回路線（リー
ド）、 ３ 光学系、 ３ａ レンズ、 ３ｂ 鍔、
３ｃ 接触面、 ４ ホルダ、 ４ａ 凸部、 ４ｂ
ＵＶ硬化型接着材、４ｃ 接触面、 ４ｄ 逃げ溝、
５ バレル、 ５ａ 接着部位（光学系との接着）、
５ｂ 接着部位（ホルダとの接着）、 ６ センサー支
持板、 ７赤外線カットフィルタ、 ２０ レンズ、
２１ レンズバレル、 ２１ａネジ部（レンズバレ
ル）、 ２２ 後絞り手段、 ２３ レンズホルダ、
２３ａ ネジ部（レンズホルダ）、 ２３ｂ 位置決め
部、 ２４ 赤外線カットフィルタ、 ２５ 撮像素
子、 ２５ａ 有効画素領域、 ２５ｂ ボンディング
ワイヤ、 ２５ｃ リード、 ２６ 基板、 ３０ 絞
り板、 ３０ａ 入射孔（絞り孔）、 ３１ フィル
タ、 ３２ 支持部材、 ３２ａ 位置決部（絞り板
用）、 ３２ｂ 位置決部（レンズ用）、 ３２ｃ 位
置決部（撮像素子用）、 ３３ レンズ、 ３４ 赤外
線カットフィルタ、 ３５ 撮像素子、 ３５ａ 有効
画素領域、 ３５ｂ ボンディングワイヤ、 ３６ リ
ード、 ３７接着材、 ３９ 接着材の層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三宅 博之 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 2H044 AB02 AB06 AB07 AB16 AB17 AE01 AE06 5C022 AA00 AC51 AC70 AC78 CA00 5C024 CY47 CY49 EX22
Claims (8)
- 【請求項１】 対向する第１の表面と第２の表面を有す
るとともに前記第１の表面内の一部に撮像面を有する撮
像素子と、被写体からの光像を前記撮像素子の撮像面で
結像させるための光学系と、前記光学系と前記撮像素子
とに係合する支持手段とを有し、前記支持手段は前記光
学系が当接する第１の当接部と前記撮像素子が当接する
第２の当接部とを有し、前記光学系は前記第１の当接部
に直接当接するように固定され、前記撮像素子は、前記
第１の表面が前記第２の当接部に直接当接するように固
定されることを特徴とする撮像装置。 - 【請求項２】 前記撮像装置は光学系保持部材を更に含
み、前記光学系が前記光学系保持部材と前記支持手段と
の間に挟持されて固定されるように、前記光学保持部材
が前記光学系と前記支持手段とに係合することを特徴と
する請求項１に記載の撮像装置。 - 【請求項３】 前記撮像装置は前記撮像素子に電気的に
接続される基板を更に含み、前記基板は前記撮像面が露
出する開口部を有するとともに前記支持手段に固定され
ることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。 - 【請求項４】 前記撮像面を除く前記第１の表面が前記
第２の当接部に当接する請求項１に記載の撮像装置。 - 【請求項５】 前記第２の当接部は凸部であり、前記凸
部が前記開口部を通って、前記撮像面を除く前記撮像素
子の前記第１の表面に当接することを特徴とする請求項
３に記載の撮像装置。 - 【請求項６】 前記撮像装置は撮像素子保持手段を更に
含み、前記撮像素子が前記撮像素子保持手段と前記支持
手段との間に挟持されるように、前記撮像保持手段が前
記第２の表面と前記支持手段とに係合することを特徴と
する請求項３に記載の撮像装置。 - 【請求項７】 前記支持手段と前記基板及び前記撮像素
子保持手段は接着材により互いに固定され、前記接着材
が、前記第２の当接部と前記第２の当接部に当接する前
記第１の面とを除く部分に塗布されることを特徴とする
請求項３に記載の撮像装置。 - 【請求項８】 前記接着材が紫外線硬化型の接着材であ
ることを特徴とする請求項７記載の撮像装置。
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