JP2004165910A

JP2004165910A - 撮像装置を備えた機器

Info

Publication number: JP2004165910A
Application number: JP2002328361A
Authority: JP
Inventors: Makoto Oikawa; 真追川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-11-12
Filing date: 2002-11-12
Publication date: 2004-06-10

Abstract

【課題】・カラーフィルタ層が傷付かないようにする
・カラーフィルタ層の紫外光による退色を防ぐ
・絞り層を光学的に有利な位置に配置する
【解決手段】従来、撮像装置の光学ガラスに形成していたカラーフィルタ層、赤外カット層、絞り層を、撮像装置を取り付ける機器の保護ガラスに形成する。その際、傷や紫外光に弱いカラーフィルタ層とレンズに近い位置に配置したい絞り層を内側面に、赤外光・紫外光を反射する赤外カット層は外側面に形成することで、耐久性があり光学性能も優れた撮像装置を備えた機器を実現できる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光電変換装置を有する撮像装置を備えた携帯電話や情報端末機器などの機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年ＣＭＯＳセンサ、ＣＣＤセンサに撮像レンズを一体的に設けた小型の撮像装置が携帯電話や情報端末機器を中心に実用化されている。そして、携帯電話や情報端末機器の小型化に伴い、撮像装置の更なる小型化が求められている。中でも、液晶表示のバックライトの裏に撮像装置を入れる必要性などから、薄型化は強く求められている。
【０００３】
薄型化を実現するための撮像装置として、複眼レンズ型の撮像装置が特開平２００１−７８２１３に開示されている。この撮像装置は、色別に設けられた光学系を有し、色別に撮像された画像を合成することでカラー画像を生成することができる。そして、通常の光学系に比べて焦点距離を略１／２にできるという利点を持っている。したがって、小型かつ薄型の撮像モジュールを実現できる。
【０００４】
従来の撮像装置を図５に示す。１は光学ガラス、２は光学ガラス１上に形成されたレンズ部である。光学ガラス１上には４眼レンズ部３が形成され、それぞれ色別の光を結像する。なお、図５の断面図には４眼レンズのうち２眼のみが表現される。光学レンズ１の上面側には赤外カット層７、絞り層９の間には、４眼レンズ部３２に対応したカラーフィルタ層３７を備える。
【０００５】
光学ガラス１は保持部材５によって保持される。図５に示すように保持部材５の土手部１１に接着剤６を塗布し、光学ガラスは光学調整された後、保持部材５に接着される。保持部材５は接着剤１５を介してフレキシブル配線基板１２に接着固定されている。１６は受光領域１７を有するセンサチップで、センサチップ１６の周辺部に設けられた電極パッド１８上には金バンプ１９が形成されている。そして、異方性導電ペーストを介してフレキシブル配線基板１２と電気的に接合される。
【０００６】
図７はこの光学ガラス１を下面側からみた図で、４眼レンズ部３の４つのレンズ部３３、３４、３５、３６と、１つのベース部４を備える。そして、例えばレンズ部３３が赤色、レンズ部３４、３５が緑色、レンズ部３６が青色に対応した形状となっており、それぞれ色別の透過波長に合わせて最適化された形状となっている。
【０００７】
図８は光学ガラス１を上面側からみた図で４眼レンズ部３２に対応した絞り層９の４つの開口部３８、３９、４０、４１が観察される。そして、図中点線で示す４つの四角がカラーフィルタ層３７のフィルタ部４２、４３、４４、４５である。ここで、レンズ部３３が開口部３９、フィルタ部４３に、レンズ部３４が開口部３８、フィルタ部４２に、レンズ部３５が開口部４１、フィルタ部４５に、レンズ部３６が開口部４０、フィルタ部４４にそれぞれ対応している。
【０００８】
光学ガラス１の下面に形成されたレンズ部３３、３４、３５、３６は、センサチップ１６の異なる領域に、それぞれ色別の光学像を結像する。色別に撮像された画像を合成することでカラー画像を生成することができる。
【０００９】
従来の撮像装置では、以下のような問題点が存在する。光学ガラス１と保持部材５の接着には、紫外線硬化型接着剤を用いる。そのため、光学調整が終わった光学レンズ１は、上面から紫外線光を照射して接着剤を硬化させる必要がある。しかし、光学ガラスの上面には赤外カット層７、絞り層９、カラーフィルタ層３７があるため、上面から照射して紫外線を接着剤まで透過させるのは非常に困難である。そこで赤外カット層７、絞り層９、カラーフィルタ層３７は光学ガラス１上にないことが望ましい。
【００１０】
撮影レンズの外側に配置される光学部材の外面に、透過光の波長を限定するフィルタをつけることを特徴とする携帯情報端末装置が特開２００１−２３６１７２に開示されている。これを従来の撮像光学系に適用すると、撮像装置が取り付けられる機器の保護ガラスの外側に赤外カット層７、絞り層９、カラーフィルタ層３７を取り付けることが考えられる。このような撮像装置を備えた機器の構成を図６に示す。機器の筐体２０に保護ガラス１０が取り付けられている。撮像装置はこの保護ガラスの内側に配置される。赤外カット層７、絞り層９、カラーフィルタ層３７は光学ガラス１ではなく、保護ガラス１０の外側面に形成される。これにより、光学調整した光学ガラス１を保持部材５に接着する際、上面から照射して紫外線を接着剤まで透過させることが可能となる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の撮像装置を備えた機器では以下のような問題がある。
【００１２】
▲１▼カラーフィルタ層３７は傷つきやすく、保護ガラス１０の外側面についていると、すぐに傷がついてしまう。
【００１３】
▲２▼カラーフィルタ層３７は紫外光による退色を起こしやすく、外光に直接当たると外光に含まれる紫外光の影響で退色してしまう。
【００１４】
▲３▼光学性能を出すためには、絞り層９はレンズ部３３、３４、３５、３６の、球面中心近くに位置することが望ましいが、保護ガラス１０の外側では球面中心から遠くなってしまう。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明は、撮像装置を備えた機器において、前記機器の筐体には前記撮像装置に光束を導くための貫通穴部があり、前記貫通穴部は筐体外装面と略同一面上に配置された透光性部材を有し、前記透光性部材の第１面には第１の波長選択フィルタが形成され、前記透光性部材の第２面には第１の波長選択フィルタとは波長選択特性が異なる第２の波長選択フィルタが形成されていることを特徴とする撮像装置を備えた機器を提供することを目的とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
まず、請求項と実施例の語句の対応関係について説明する。実施例中の撮像装置５０が請求項中の撮像装置に、機器の筐体２０が請求項中の筐体に、穴部２３が請求項中の貫通穴部に、筐体外装面２４が請求項中の筐体外装面に、保護ガラス１０が透光性部材に、赤外カット層７が第１の波長選択フィルタに、カラーフィルタ層３７が第２の波長選択フィルタに、絞り層９が絞りに、それぞれ対応している。
【００１７】
図１は本発明の実施例を示す、撮像装置を備えた機器を側面側からみた概略断面図である。１は光学ガラス、２は光学ガラス１上に形成されたレンズである。光学ガラス１は、従来例のパッケージ用の光学ガラスとしての役割も兼ねるため、その材料はセンサチップのカバーガラスとして使用されているパッケージ用の光学ガラスを選択する必要がある。光学ガラス１上には４眼レンズ部３が形成され、それぞれ色別の光を結像する。なお、図１の断面図には４眼レンズのうち２眼のみが表現される。レンズ２は、４眼レンズ部３とベース部４からなり、レプリカ成形などの手段により光学ガラス１上に容易に形成することが可能である。レプリカ成形を用いた場合、アクリルもしくはエポキシ製の光硬化型樹脂で成形されることが一般的である。なお、このようにして成形されたレンズ２は、光学ガラス１との体積比差が大きいため、線膨張係数は光学ガラス１の特性が支配的であり、周囲の環境が変化しても高精度に４眼レンズ部３の形状を維持することができる。
【００１８】
５はレンズ２が形成された光学ガラスを保持する保持部材で、接着剤６により光学ガラス１を接着保持している。図１に示すように保持部材５の土手部１１に接着剤６を塗布し、光学ガラスは光学調整された後、保持部材５に接着される。接着剤６はレンズ２には接触しないよう形成されている。これは、接着剤６がレンズ２に接触すると、周囲の環境が変化した際に、接着剤６が収縮、膨張してレンズ２に無理な応力を与えてしまうからである。
【００１９】
保持部材５は接着剤１５を介してフレキシブル配線基板１２に接着されている。フレキシブル配線基板１２は、ベース材の絶縁シート、銅箔パターンにより構成されている。絶縁シートとしては、一般的にポリイミド・ポリアミド・ポリエステル、またはフェノール・ガラスエポキシ樹脂等と紙・ガラス基材の複合基板が用いられる。１６は受光領域１７を有するセンサチップで、センサチップ１６の周辺部に設けられた電極パッド１８上には金バンプ１９が形成されている。そして、異方性導電ペーストを介してフレキシブル配線基板１２と電気的に接合される。
【００２０】
図３、図４はフレキシブル配線基板１２とセンサチップ１６の接合を理解しやすくするための図で、図３はフレキシブル配線基板を図１において下面側から、図４はセンサチップ１６を図１において上面側からみた図である。センサチップ１６の受光領域１７には、多数の画素部が形成され、それぞれの画素部ごとにマイクロレンズ、受光部を有する構成となっている（不図示）。これらの図において、フレキシブル配線基板１２は中央に開口部２１を有し、レンズ２の光路を確保している。そして、この開口部２１の四辺付近には複数の銅箔パターン１４が形成されている。一方、センサチップ１６にも銅箔パターン１４に対応して、複数の電極パッド１８が設けられている。この電極パッド１８上にはそれぞれ金バンプ１９が形成される。そして、銅箔パターン１４と金バンプ１９とを位置合わせして、異方性導電ペーストを介して電気的に接続される。ここで、フレキシブル配線基板１２の銅箔パターン１４のうち配線を引き回しているのは上下の二辺のみであるが、左右の二辺にもダミーの銅箔パターン、電極パッドを設けるようにした。こうすることで、フレキシブル配線基板１２とセンサチップ１６の電気的接合の信頼性を向上させることができる。
【００２１】
異方性導電ペーストは、銅箔パターン１４の接合部、電極パッド１８の周囲を取り囲むように広がる。従って、異方性導電ペーストは、単に銅箔パターン１４と金バンプ１９の電気的接合を行うのみでならず、電気的に接合された各金バンプ１９間の中空部を埋め、外気が内部に侵入してくるのを防ぐ役割も担っている。
【００２２】
図１において、２２はセンサチップ１６まわりを封止している封止剤で、センサチップ１６の表面が外気に触れ劣化するのを防ぐ役割を果たす。本実施例では異方性導電ペーストにより外気を遮断しているが、より信頼性を向上させるため封止剤２２により封止する構造とした。なお、その他の接着剤６および接着剤１５についても撮像モジュール内部に外気が侵入するのを防ぐために完全に封止された構造となっている。
【００２３】
以上説明したセンサチップ１６から光学ガラス１まで組みあがったモジュールを、撮像装置５０と総称することにする。
【００２４】
２０は撮像装置５０が取り付けられる機器の筐体である。機器の筐体２０には、撮像装置に入射する光の光路を確保するために穴部２３がある。この穴部２３には、筐体外装面２４と略同一面上に配置された保護ガラス１０が取り付けられ、外部からのゴミの浸入や人の手の油脂が光学ガラス１に付着することを防いでいる。保護ガラス１０は透光性部材のため、撮像装置に入射する光束を透過することができる。
【００２５】
保護ガラス１０の内側面にはカラーフィルタ層３７と絞り層９が形成されており、外側面には赤外カット層７が形成されている。図２は保護ガラス１０を下面側からみた図で４眼レンズ部３２に対応した絞り層９の４つの開口部３８、３９、４０、４１が観察される。そして、図中点線で示す４つの四角がカラーフィルタ層３７のフィルタ部４２、４３、４４、４５である。ここで、レンズ部３３が開口部３９、フィルタ部４３に、レンズ部３４が開口部３８、フィルタ部４２に、レンズ部３５が開口部４１、フィルタ部４５に、レンズ部３６が開口部４０、フィルタ部４４にそれぞれ対応している。図中フィルタ部４２〜４５は開口部３８〜４１より大きく形成されている。これは、カラーフィルタ層３７が４眼レンズ部３２の瞳面近傍に形成されているため平面性が極めて重要であり、開口部３８〜４１ぎりぎりに形成すると周辺部のダレにより平面性が悪化してしまうためである。カラーフィルタ層３７上面の絞り層９の開口部３８、３９、４０、４１は、凹凸のない平面に形成することとなり、製造歩留まりを向上させることができる。絞り層９は印刷により容易に光学ガラス上に形成することはできるが、液晶のブラックマトッリクス作製に用いられるフォトリソ工程を利用すればより高精度な円形開口を得ることが可能である。
【００２６】
赤外カット層７は多層膜コーティングにより形成され、赤外光及び紫外光を反射する。カラーフィルタ層３７は染料あるいは顔料タイプ印刷により形成され、所定波長を吸収する。
【００２７】
図７はこの光学ガラス１を下面側からみた図で、４眼レンズ部３の４つのレンズ部３３、３４、３５、３６と、１つのベース部４を備える。そして、例えばレンズ部３３が赤色、レンズ部３４、３５が緑色、レンズ部３６が青色に対応した形状となっており、それぞれ色別の透過波長に合わせて最適化された形状となっている。
【００２８】
光学ガラス１の仮面に形成されたレンズ部３３、３４、３５、３６は、センサチップの異なる領域に、それぞれ色別の光学像を結像する。色別に撮像された画像を合成することでカラー画像を生成することができる。
【００２９】
保護ガラス１０は、筐体外装面２４と略同一面上に配置されるため、筐体外装面２４と区別がつきにくく、機器の使用者が誤って保護ガラス１０を触ってしまいやすい。しかし保護ガラス１０に形成するカラーフィルタ層３７は傷つきやすく、保護ガラス１０の外側面に露出しているとすぐに傷がついてしまう。また、カラーフィルタ層３７は紫外線による退色を起こしやすく、外光に直接当たると外光に含まれる紫外光の影響で退色してしまう。
【００３０】
しかし本発明における撮像装置を備えた機器では、カラーフィルタ層３７は保護ガラスの内側に形成されているため、傷を防ぐことができる。また、カラーフィルタ層３７は赤外カット層７より内側に配置されているため、外部から到達する光は赤外カット層７で赤外光成分と紫外光成分が除去されており、退色を防ぐことができる。これにより、耐久性に優れた撮像装置を備えた機器を実現することができる。
【００３１】
また、光学性能を出すためには、絞り層９は、レンズ部３３、３４、３５、３６の、球面中心近くに位置することが望ましい。本発明における撮像装置を備えた機器では、絞り層９は保護ガラス１０の内側面に形成されているため、絞り層９は、レンズ部３３、３４、３５、３６の、中心付近の近似球面の球面中心近くに位置することができ、光学性能に優れた撮像装置を備えた機器を実現することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の撮像装置によれば以下のような効果が得られる。
【００３３】
▲１▼カラーフィルタ層３７は保護ガラスの内側面に形成されているため、傷を防ぐことができた。
【００３４】
▲２▼カラーフィルタ層３７は赤外カット層７より内側に配置されているため、外部から到達する光は赤外カット層７で赤外光成分と紫外光成分が除去されており、退色を防ぐことができた。
【００３５】
上記▲１▼▲２▼により、耐久性に優れた撮像装置を備えた機器を実現することができた。
【００３６】
▲３▼絞り層９は保護ガラス１０の内側面に形成されているため、絞り層９は、レンズ部３３、３４、３５、３６の、球面中心近くに位置することができ、光学性能に優れた撮像装置を備えた機器を実現することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す撮像装置５０を側面側から見た概略断面図
【図２】保護ガラス１０を図１において下面側から見た図
【図３】フレキシブル配線基板１２を図１において下面側から見た図
【図４】センサチップ１６を図１において上面側から見た図
【図５】従来の撮像装置
【図６】従来の撮像装置に特開２００１−２３６１７２に開示されている方式を適用した場合
【図７】光学ガラス１を図５において下面側から見た図
【図８】光学ガラス１を図５において上面側から見た図
【符号の説明】
１光学ガラス
２レンズ部
５保持部材
６接着剤
７赤外カット層
９絞り層
１２フレキシブル配線基板
１５接着剤
１６センサチップ
１８電極パッド
１９金バンプ
２０保護ガラス
２２封止材
２３穴部
２４筐体外装面
３２４眼レンズ部
３７カラーフィルタ層
６３絞り

Claims

撮像装置を備えた機器において、前記機器の筐体には前記撮像装置に光束を導くための貫通穴部があり、前記貫通穴部は筐体外装面と略同一面上に配置された透光性部材を有し、前記透光性部材の第１面には第１の波長選択フィルタが形成され、前記透光性部材の第２面には第１の波長選択フィルタとは波長選択特性が異なる第２の波長選択フィルタが形成されていることを特徴とする撮像装置を備えた機器。
前記第１の波長選択フィルタは赤外光を反射する赤外カットフィルタで、前記第２の波長選択フィルタは所定波長を吸収する染料あるいは顔料タイプのカラーフィルタで、前記第２の波長選択フィルタは撮像装置側に配置されていることを特徴とする。
前記撮像装置は、撮影レンズを具備し、前記透光性部材の第２面には該撮影レンズに入射する光束を制限する絞りが形成されていることを特徴とする。