JP2004254259A - 撮像装置及び小型電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】小型の撮像装置において、高画質を図りながらも、組み付け時の手間を減らすことができる撮像装置及び小型電子機器を提供する。
【解決手段】光学部材１の脚部１ｄを撮像素子２ｂに当接させることで、凸レンズ部１ａの光軸と、撮像素子２ｂの受光面２ｄとを精度良く直交させることができるため、波長の異なる光を、光軸方向に変位して配置された異なる層でそれぞれ受光し、その受光量に応じた電気信号をそれぞれ出力する撮像素子を用いた場合でも、誤った画像信号が出力されることを抑制できる。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像装置及び小型電子機器に関し、特に携帯電話やパソコンなどに内蔵可能な撮像装置及びそれを搭載した小型電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ビデオカメラ、電子スチルカメラ、カメラ内蔵携帯端末、スキャナー等の光学機器において、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅｄ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型イメージセンサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ―Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサ等の固体撮像素子が広く使用されてきた。
【０００３】
これらの撮像素子は、カラー画像を得るために、撮像部の最小単位であるフォトセンサ個々の上にカラーフィルタを被せ色を検出するようになっている。このカラーフィルタとして、Ｒ（レッド）・Ｇ（グリ―ン）・Ｂ（ブルー）を用いた原色系タイプと、Ｙ（イエロー）・Ｍ（マゼンタ）・Ｃ（シアン）を用いた補色系タイプの２種が知られていた。
【０００４】
一方、新方式のＣＭＯＳ撮像素子が開発されカメラに搭載されて販売されるようになった。この方式の撮像素子は、シリコンが持つ、異なる波長（色）の光を異なる深さで吸収する、という特性を利用し、一つのフォトセンサから、Ｒ・Ｇ・Ｂの３原色の色成分情報を得るようにしたものである（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】
特公平６−５２８０２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述の特許文献１に記載の撮像装置は、光起電力セル上にカラーフィルタを被せずとも色情報を取り出すことができる。このため従来の撮像素子で偽色やモアレ現象の発生を防ぐために不可欠であったオプチカルローパスフィルタ（ＯＬＰＦ）を不要とでき、撮像装置の前方に配置される撮像光学系の解像力等の性能をそのまま生かした撮影ができるという特徴を有している。
【０００６】
しかし一方で、この方式の撮像素子に、従来用いられてきた一般的な撮像光学系を組み合わせた場合、同じ色の被写体が撮像素子中心にある場合と周辺にある場合とで、得られる色成分情報が異なってしまうという問題がある。この問題を図を用いて以下に説明する。
【０００７】
図１０は、異なる波長（色）の光を異なる深さで吸収する方式の撮像素子に従来の一般的な撮像光学系を組み合わせた場合の主光線の経路を簡略化して示した図である。
【０００８】
同図において、Ｌは撮像光学系の最終面、２８は赤外カットフィルタ、１３Ｂ、１３Ｇ、１３Ｒは、撮像素子中心付近の光起電力セルで、それぞれ図示しない透明電極層の接続端子を介して直列接続されている。一方、１４Ｂ、１４Ｇ、１４Ｒは、撮像素子周辺付近の光起電力セルで、同様に図示しない透明電極層の接続端子を介して直列接続されている。これら直列接続された３種の光起電力セルの両端の電圧を検出した後、所定の演算を行うことで、光起電力セルに入射した光の色成分Ｂ（ブルー）・Ｇ（グリーン）・Ｒ（レッド）を検出するようになっている。なお、赤外カットフィルタ２８及び光起電力セルへの入射時の屈折による微妙な光線経路の変化は省略して図示してある。
【０００９】
同図において、従来の撮像光学系はテレセントリックな光学系ではないため、撮像素子中心付近に入射する光束Ｒ０と周辺部に入射する光束Ｒ１はその入射角が異なり、図示のように中心付近ではほぼ垂直に入射し、周辺部では傾斜して入射する。このため、同じ厚さの光起電力セルに対する光束の通過距離が異なることとなる。それ故に撮像素子中心と周辺で、同じ色成分の光に対して各光起電力セルの両端の電圧が異なることとなり、この電圧から所定の演算を行い、入射した光の色成分Ｂ（ブルー）・Ｇ（グリーン）・Ｒ（レッド）を検出すると中心と周辺で出力が異なってしまうという問題がある。この問題は言い換えると、光学系がテレセントリックではない時、この撮像素子は撮像素子周辺で、色成分の検出を誤ってしまうということである。
【００１０】
図１９は、白色光を垂直入射と斜め入射させ、それぞれの場合に得られる色成分の概要を示した図である。図１９（ａ）は垂直入射の場合の光起電力セル群から得られた色成分スペクトルであり、図１９（ｂ）は斜め入射の場合の光起電力セル群から得られた色成分スぺクトルである。同図に示すように、斜め入射では短波長側で高く、長波長側へゆくに従い低めの検出結果となる。
【００１１】
以上の問題は、テレセントリックな光学系を用いることで解消できるが、例えば携帯電話のような小型電子機器にはテレセントリックな光学系を用いることは困難であるから、別な手法により問題を解消する必要がある。ここで、上述の問題は、撮像光学系を撮像素子に対して直交させることである程度緩和することができるが、そのためには、部品精度を高め且つ高精度な組み立てを行う必要が生じ、コスト高を招くこととなる。
【００１２】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、小型の撮像装置において、高画質を図りながらも、組み付け時の手間を減らすことができる撮像装置及び小型電子機器を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
第１の本発明の撮像装置は、基板と、前記基板上に取り付けられた同一撮像素子であって、前記撮像素子における受光素子のピクセル単位毎に、波長の異なる光を、光の入射方向に配置された異なる吸収層でそれぞれ受光し、その受光量に応じた電気信号をそれぞれの層から出力するようになっている撮像素子と、前記撮像素子の表面に当接するように取り付けられ、前記撮像素子に対して入射光を集光する光学部材と、前記光学部材を覆って前記基板に取り付けられた外枠部材と、を備えたので、前記撮像素子の表面に前記光学部材を当接させることで、前記表面と光軸の直交度が確保され、更に前記撮像素子を用いることで、画素数が小さくても高画質画像を形成できる電気信号を出力でき、例えば薄型の携帯電話などの小型電子機器に搭載されると好適な撮像装置が提供される。
【００１４】
第２の本発明の撮像装置は、開口部が形成された基板と、前記基板の裏面側に、前記開口部の少なくとも一部を塞ぐように取り付けられた撮像素子であって、前期撮像素子における受光素子のピクセル単位毎に、波長の異なる光を、光の入射方向に配置された異なる吸収層でそれぞれ受光し、その受光量に応じた電気信号をそれぞれの層から出力するようになっている撮像素子と、前記撮像素子の表面に当接するように取り付けられ、前記撮像素子に対して入射光を集光する光学部材と、前記光学部材を覆って前記基板に取り付けられた外枠部材と、を備えたので、前記撮像素子の表面に前記光学部材を当接させることで、前記表面と光軸の直交度が確保され、更に前記撮像素子を用いることで、画素数が小さくても高画質画像を形成できる電気信号を出力でき、例えば薄型の携帯電話などの小型電子機器に搭載されると好適な撮像装置が提供される。
【００１５】
上記撮像装置は、携帯電話、デジタルスチルカメラ、パソコンカメラ、マイクロカメラユニット等の小型電子機器に搭載されると好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照して説明する。図１は、第１の実施の形態にかかる撮像装置を示す図である。図２は、図１の撮像装置をＩＩ−ＩＩ線で切断して矢印方向に見た図である。かかる撮像装置は、光学部材１と、撮像ユニット２とから構成される。
【００１７】
外枠部材を兼ねる光学部材１は、透明な樹脂材を素材とし、角管状の脚部１ｂと、その脚部１ｂの上端を塞ぐ矩形板状の上面部１ｃと、上面部１ｃの中央に形成された凸レンズ部１ａとから一体的に形成されている。尚、上面部１ｃの上面であって、凸レンズ部１ａの周囲には、遮光部材からなり、凸レンズ部１ａのＦナンバーを規定する絞り板３が配置されている。脚部１ｂと上面部１ｃとで支持部を構成する。
【００１８】
図２から明らかなように、光学部材１の脚部１ｂの下端内側には、切欠１ｄが形成されており、かかる切欠１ｄに、撮像ユニット２の肩部（後述する保護板２ａ）が係合している。脚部１ｂの下端と、基板ＰＣの上面との間には、スキマΔが形成されており、すなわち光学部材１は、基板ＰＣではなく撮像ユニット２上に取り付けられている。かかる取り付けは、接着剤を用いて行われると好ましいが、それに限られない。尚、保護板２ａは、撮像ユニット２の必須の構成ではなく、保護板２ａを設けていない撮像ユニットの場合には、撮像素子２ｂの肩部に切欠１ｄが係合することとなる。
【００１９】
図７は、本実施の形態にかかる光学部材と撮像ユニットの位置決め構成を詳しく説明するための図である。図７では分離した状態で示しているが、光学部材１と撮像ユニット２とを組み付けたとき、上述したように、保護板２の上面が光学部材１の切欠１ｄに係合することで、凸レンズ部１ａと撮像素子２ｂの受光面２ｂ（図２）とは４箇所で当接し、それにより位置決め（焦点距離）と角度決め（光軸に対する受光面の直交度）が達成できる。また、切欠１ｄの下方における脚部１ｂの４つの内面１ｆ、１ｇが、撮像ユニット２の側面に４箇所で当接することで、凸レンズ部１ａの光軸と撮像素子２ｂの受光面２ｂ（図２）の中心との位置決めを達成できる。
【００２０】
図８は、光学部材と撮像ユニットの位置決め構成の変形例を示す図である。図７の実施の形態に対し、光学部材１’の脚部１ｂ’における４つの下縁の中央に切り欠き１ｅを形成し、それにより内面１ｆ’、１ｇ’を小さくした点のみが異なっている。内面１ｆ’、１ｇ’が、撮像ユニット２の側面に当接することで、凸レンズ部１ａの光軸と撮像素子２ｂの受光面２ｂ（図２）の中心との位置決めを達成できる。尚、凸レンズ部１ａの光軸と撮像素子２ｂの受光面２ｂの中心との位置決めは、少なくとも異なる方向に延びる一つずつの内面１ｆ、１ｇ（或いは１ｆ’、１ｇ’）が撮像ユニット２の側面に当接することで十分に達成されるので、全ての内面を精度良く仕上げる必要はない。それにより製造コストを減少できる。
【００２１】
図２に示すように、撮像ユニット２は、ＣＣＤ或いはＣＭＯＳなどの撮像素子２ｂの上面及び下面を、ガラス製又は樹脂製（素材はこれらに限られない）である保護板２ａと、ガラス製又は樹脂製（透明である必要はなく、素材もこれらに限られない）の板２ｃでサンドイッチ状に挟持された構成となっている。
【００２２】
撮像素子２ｂの上面中央には、受光面２ｄ（図１）が形成されており、また、撮像素子２ｂの上面両側部近傍に配置され、受光面２ｄの画素（不図示）からの電気的信号を出力するための端子２ｆから、導電体である配線２ｅが保護板２ａとの間を介して外方へと延在し、更に配線２ｅは、撮像ユニット２の側面に沿って下方に延在し、保護板２ｃの下面に回り込んで終端している。かかる終端には、下方に突出して基板ＰＣ上の銅箔（不図示）と接触する電極２ｇが形成されている。かかる銅箔はＡ／Ｄ変換回路（不図示）など基板ＰＣ上の所定の回路に接続されている。尚、本実施の形態の撮像素子２ｂは、波長の異なる光を、光軸方向に変位して配置された異なる層でそれぞれ受光し、その受光量に応じた電気信号をそれぞれ出力するものである。
【００２３】
図９は、撮像ユニットの変形例を示す断面図である。変形例にかかる撮像ユニット２’は、配線の構成が異なっている。すなわち、撮像素子２ｂ’の上面両側部近傍に配置され、受光面２ｄの画素（不図示）からの電気的信号を出力するための端子２ｆから、導電体である配線２ｅ’が撮像素子２ｂ及び保護板２ｃの内部を貫通してその下面に至り、電極２ｇで終端している。
【００２４】
本実施の形態の動作について説明する。光学部材１の凸レンズ部１ａは、被写体像を、撮像素子２ｂの受光面２ｄに結像する。撮像素子２ｂは、受光した光の量に応じた電気的信号を配線２ｅを介して出力し、これをＡ／Ｄ変換回路や画像処理回路で処理することによって、画像信号として出力できるようになっている。尚、撮像素子２ｂは、図１０に示すタイプの撮像素子を用いることができる。すなわち、同図において、Ｌは撮像光学系の最終面、２８は赤外カットフィルタ、１３Ｂ、１３Ｇ、１３Ｒは、撮像素子中心付近の光起電力セルで、それぞれ図示しない透明電極層の接続端子を介して直列接続されている。一方、１４Ｂ、１４Ｇ、１４Ｒは、撮像素子周辺付近の光起電力セルで、同様に図示しない透明電極層の接続端子を介して直列接続されている。これら直列接続された３種の光起電力セルの両端の電圧を検出した後、所定の演算を行うことで、光起電力セルに入射した光の色成分Ｂ（ブルー）・Ｇ（グリーン）・Ｒ（レッド）を検出するようになっている。
【００２５】
ここで、光学部材１の凸レンズ部１ａと、撮像素子２ｂの受光面２ｄとの間の距離Ｌが、所定の狭い範囲内に収まっていないと、かかる撮像装置から得られる画像は、ぼけたものとなってしまう。本実施の形態においては、光学部材１を基板ＰＣ上に取り付けるのではなく、撮像ユニット２上に取り付けているので、光学部材１の脚部１ｂの精度と、保護板２ａの板厚とを管理することで、上述した距離Ｌを所定の範囲に収めることができる。従って、組み付け時に、凸レンズ部１ａの合焦位置に関する調整を不要とできる。尚、ここで所定の範囲とは、撮像素子２ｂの受光面２ｄと、光学部材１の凸レンズ部１ａの像点のズレが、空気換算長で±Ｆ×２Ｐ（Ｆ：レンズ部のＦナンバー、Ｐ：撮像素子の画素ピッチ）程度の範囲をいう。
【００２６】
更に、本実施の形態においては、光学部材１の脚部１ｄを、保護板２ａを介して撮像素子２ｂに当接させることで、凸レンズ部１ａの光軸と、撮像素子２ｂの受光面２ｄとを精度良く直交させることができるため、波長の異なる光を、光軸方向に変位して配置された異なる層でそれぞれ受光し、その受光量に応じた電気信号をそれぞれ出力する撮像素子を用いた場合でも、誤った画像信号が出力されることを抑制できる。尚、光学部材１の脚部１ｄは、後述する実施の形態と同様に、撮像素子２ｂに直接当接させても良く、基板ＰＣに当接させても同様な効果が得られる。又、光学部材１の脚部１ｄの当接は、幾何学的には３点で当接することで安定するが、当接する部品同士が精度良く形成されていれば、４点以上でもかまわない。
【００２７】
更に、撮像素子２ｂは、透明な保護板２ａ、２ｃにより保護されているので、受光面２ｄに入射する光学像の透過を確保しながらも、撮像素子２ｂの運搬時や組み付け時などに、受光面２ｄを含む撮像素子２ｂの上下面が傷つくのを防止できる。又、図２に示す本実施の形態では、撮像素子２ｂの受光面２ｄからの配線２ｅは、受光面２ｄと上方の保護板２ａとの間を介して外方に取り出され、下方の保護板２ｃの下面で、電極２ｇを介して基板ＰＣの配線（銅箔）と接続されており、図９に示す変形例では、撮像素子２ｂの受光面２ｄからの配線２ｅ’は、撮像素子２ｂ及び保護板２ｃの内部を貫通してその下面に至り、電極２ｇを介して基板ＰＣの配線（銅箔）と接続されているので、基板ＰＣに撮像ユニット２を設置するだけで、その電気的接続が達成される。
【００２８】
更に、本実施の形態においては、絞り板３を凸レンズ部１ａの入射面側に設けているので、撮像素子２ｂに入射する光束を、垂直に近い角度で入射させ、すなわちテレセントリックに近いものとすることができ、それにより高画質な画像を得ることができる。また凸レンズ部１ａの形状は、像側に強い曲率の面を向けた正レンズの形状とすることで、絞り板３と凸レンズ部１ａの主点との間隔が大きくとれ、よりテレセントリックに近い望ましい構成となる。本実施の形態では、凸レンズ部１ａを物体側に凸面を向けた正のメニスカス形状としている。
【００２９】
尚、撮像ユニット２を、組み付けた状態で、光学部材１により密封されて保護することも考えられるが、その場合、温度変化による内部空気の圧縮・膨張による影響が心配である。そこで、光学部材１のいずれかに、外部と連通する小孔を設けることで、内部空気の圧縮・膨張による影響を回避できる。尚、外部の大きな異物は、小孔を通って内部に侵入できない。
【００３０】
本実施の形態の変形例として、保護板２ａもしくは光学部材１の素材を、赤外線吸収可能な部材とすることで、別個に赤外線吸収フィルタを設ける必要を無くし、撮像装置の構成をより簡素化することが考えられる。あるいは、保護板２ａもしくは光学部材１の凸レンズ１ａの表面に、赤外線をカットするコーティングを施すことにより、同様の効果が得られる。
【００３１】
図３〜６は、第２の実施の形態にかかる光学部材の断面図である。上述した実施の形態のように、凸レンズ部１ａと脚部１ｂとを一体の透明素材で形成すると、外部から侵入した不要光が、撮像素子２ｂの受光面２ｄに入射し、ゴーストやフレアなどを発生させて画質を低下させる恐れがある。そこで、以下に述べる第２の実施の形態では、光学部材の一部を遮光性を有する部材で構成することで、かかる不具合を抑制している。
【００３２】
図３（ａ）の形態は、脚部１ｂと、レンズ部１ａ以外の上面部１ｃとを、遮光性を有する樹脂で形成し、これに透明樹脂で形成した凸レンズ部１ａを射出成形により一体化したものである。かかる構成によれば、外部からの不要光の入射が抑制される。又、上面部１ｃも遮光性を有するため、絞り効果が得られ、絞り板３を不要とすることができる。尚、凸レンズ部１ａは、温度変化により屈折率やレンズ形状が変化し、像点位置変動が生ずるが、それをうち消すように伸張又は縮長する素材を脚部１ｂに用いることで、撮像装置全体としての温度特性を向上させることができる。
【００３３】
図３（ｂ）に示す形態は、遮光性を有する樹脂を、光学部材１の外側に配置するように、射出成形によって一体化したものである。図３（ｃ）に示す形態は、遮光性を有する樹脂を、光学部材１の内側に配置するように、射出成形によって一体化したものである。その効果は、外部からの不要光をカットすると同時に、絞りも兼ねることができる点にある。
【００３４】
図４の形態では、凸レンズ１ａと撮像ユニット２との間に、遮光部材である遮光板４を設置することで、光学部材１の内面で反射する不要光が撮像素子２ｂの受光面２ｄに入射することを抑制できる。尚、遮光板４には、受光面２ｄの形状に応じて矩形の開口４ａが設けられていると好ましい。更に、図３（ａ）〜（ｃ）の構成も合わせると、外部からの不要光もカットでき、ゴーストやフレアのない良好な画像を得ることができる。
【００３５】
図５の形態においては、光学部材１の脚部１ｂの内面の粗度を上げることで、内面反射の影響を抑制するようになっている。粗度を上げる手法としては、機械的加工もしくは化学的処理剤で、樹脂表面を処理することが考えられるが、光学部材を上下に切り離して示す図５（ｂ）のごとく、型の抜き方向に延在する凹凸を成形することで、脚部１ｂの内面の粗度を向上することも考えられる。更に、図３（ａ）〜（ｃ）の構成及び図４の構成も合わせると、外部からの不要光のカットと、内面反射の影響の抑制とを行うことができ、ゴーストやフレアのない更に良好な画像を得ることができる。
【００３６】
図６に示す実施の形態においては、脚部１ｂの撮像素子２ｂ（特に受光面）とのなす角θを減少させ、光学部材１のレンズ部１ａに必要画角より大きな画角の光が入射した場合、その入射光が光学部材の内面で反射し、撮像素子２ｂの受光面２ｄに到達するのを防ぐことができる。尚、かかる構成では、図４に示す遮光板４を、凸レンズ１と撮像ユニット２との間に設置すると、より効果が増大する。更に、図３（ａ）〜（ｃ）の構成及び図４の構成も合わせると、外部からの不要光のカットと、内面反射の影響の抑制とを行うことができ、ゴーストやフレアのない更に良好な画像を得ることができる。
【００３７】
図１１は、第３の実施の形態における撮像装置１００の斜視図であり、図１２は、図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線における撮像装置１００の一部省略断面図である。図１３は、撮像装置１００の基板ＰＣの一部省略上面図である。図１４は、撮像装置１００に備えられた光学部材１０１の斜視図であり、図１５は、同光学部材１０１の下面図である。図１６は、図１２のＸＶＩ−ＸＶＩ線における断面図である。
【００３８】
図１１から図１３に示されるように、撮像装置１００は、開口部１１０が形成された基板ＰＣと、その基板ＰＣの裏面側から開口部１１０を塞ぐように備えられた撮像素子１０２と、基板ＰＣの表面側から開口部１１０を通じて、その撮像素子１０２の表面である受光面に当接し、撮像素子１０２に集光させるための光学部材１０１と、この光学部材１０１に入射する光の量を調節する絞り板１０３と、撮像素子１０２と開口部１１０とを覆い隠す外枠部材としての鏡枠１０４と、鏡枠１０４に備えられた遮光性を有する遮光板１０５と、遮光板１０５に支持されるフィルタ１０６と、遮光板１０５と光学部材１０１の間に備えられ、光学部材１０１を基板ＰＣ側へ押圧する押圧部材１０７と、光学部材１０１の位置決めを行うために基板ＰＣ上の所定位置に配置された位置決め電気部品１０８ａ・・・と、その他基板ＰＣ上に配置された電気部品１０８・・・等により構成されている。
【００３９】
撮像素子１０２は、図１０に示すタイプのイメージセンサからなり、矩形薄板状の撮像素子１０２の端部における上面が、基板ＰＣの裏面側に取り付けられている。撮像素子１０２の上面中央には、画素が２次元的に配列され、撮像面としての光電変換部１０２ａが形成されており、撮像素子１０２が基板ＰＣの裏面に取り付けられた際、基板ＰＣに形成された開口部１１０の位置に光電変換部１０２ａが対応するようになっている。
【００４０】
また、撮像素子１０２の端部における上面と、基板ＰＣの裏面側とは、電極としてのバンプ１１２を介して取り付けられており、撮像素子１０２と基板ＰＣとはバンプ１１２により電気的に接続されている。なお、撮像素子１０２と基板ＰＣとは、ＡＣＦ（導電性フィルム）等を用いた圧着や、溶着、溶接等により取り付けられ、接続されている。
【００４１】
光学部材１０１は、透明なプラスチック材料を素材とし、図１２及び図１４から図１６に示されるように、管状の脚部１０１ｃと、この脚部１０１ｃに支持される凸レンズ形状のレンズ部１０１ａとが一体的に形成されている。脚部１０１ｃは、下端に形成された４つの当接部１０１ｄと、上端周囲に形成された上脚部１０１ｅと、当接部１０１ｄと上脚部１０１ｅとの間に形成された下脚部１０１ｆとを備えている。また、脚部１０１ｃの上端を塞ぐ板状の上面部１０１ｂの中央にレンズ部１０１ａが形成されている。
【００４２】
下脚部１０１ｆは、水平断面視において円の外周の２点を結ぶ線（弦）によって切り欠かれた略Ｄ字形状となっており、被嵌合部を形成している。
【００４３】
また、上面部１０１ｂの上面であって、レンズ部１０１ａの周囲には、遮光性のある素材からなり、凸レンズ部１０１ａのＦナンバーを規定する第１の絞りとしての開口１０３ａを有する絞り板１０３が接着剤により固定されている。
【００４４】
光学部材１０１の外側には、遮光性のある素材からなり外枠部材を構成する鏡枠１０４が配置されている。鏡枠１０４には、図１１に示すように、角柱状の下部１０４ａと、円筒状の上部１０４ｂとが設けられている。鏡枠１０４の上部１０４ｂの上端には、遮光板１０５が接着剤Ｂにより取り付けられている。遮光板１０５は、その中央に第２の絞りとしての開口１０５ａを有している。遮光板１０５の中央の開口１０５ａの下方に、赤外線吸収特性を有する素材からなるフィルタ１０６が接着剤Ｂにより接合されている。そして、この遮光板１０５とフィルタ１０６とでカバー部材１１１を構成する。
【００４５】
また、下部１０４ａの下端部１０４ａａは、基板ＰＣ上に鏡枠１０４が取り付けられる際の接着部位となる箇所であって、鏡枠１０４の下部１０４ａが基板ＰＣ上に当接され取り付けられる際には、下部１０４ａの下端部１０４ａａと、基板ＰＣとの間に接着剤Ｂが塗布され、固着される。
【００４６】
このように、基板ＰＣと鏡枠１０４とカバー部材１１１とが密着し接合しているので、基板ＰＣと鏡枠１０４とカバー部材１１１等に覆われる光学部材１０１や撮像素子１０２の表面は、環境外乱である埃などのゴミや湿気等の付着や傷等の損傷から防がれ、保護される。
【００４７】
つまり、鏡枠１０４とカバー部材１１１とで構成される外枠部材が、光学部材１０１や基板ＰＣの開口部１１０、撮像素子１０２の表面を覆うことにより、撮像装置１００は、防塵、防湿の構造、光学部材１等の保護構造を有する。
【００４８】
また、鏡枠１０４の下部１０４ａと上部１０４ｂとの間の隔壁１０４ｃの内周面には、光学部材１０１の被嵌合部である下脚部１０１ｆに対応した嵌合部としてのＤ溝１４４が形成されており、図１６に示されるように、このＤ溝１４４に下脚部１０１ｆが密着的に嵌合している。このような、下脚部１０１ｆとＤ溝１４４との嵌合により、光学部材１０１は、例えば、光学部材１０１のレンズ部１０１ａの光軸を中心とした回転が防止されるように、鏡枠１０４に位置規制されている。
【００４９】
また、光学部材１０１は鏡枠１０４に位置規制されているので、基板ＰＣの所定位置に、例えば、後述する位置決め電気部品１０８ａに基づき、鏡枠１０４を位置決めして配置することにより、基板ＰＣの所定位置に光学部材１０１を配置することができ、例えば、基板ＰＣに備えられた撮像素子１０２の光電変換部１０２ａの中心と、鏡枠１０４に嵌合された光学部材１０１のレンズ部１０１ａの光軸の中心を一致させるように備えることができる。
【００５０】
また、光学部材１０１は鏡枠１０４に位置規制されているため、基板ＰＣの所定位置に鏡枠１０４が配置され、固定された状態においては、光学部材１０１は所定の位置からずれにくく、例えば、光学部材１０１のレンズ部１０１ａの光軸の中心と、撮像素子１０２の光電変換部１０２ａの中心とが一致した状態を維持しやすい。
【００５１】
図１２において、光学部材１０１と、遮光板１０５との間には、例えば、コイルばねなどの弾性部材により構成された押圧部材１０７が配置されている。遮光板１０５が鏡枠１０４に取り付けられることで、遮光板１０５が押圧部材１０７を押圧して、押圧部材１０７が弾性変形する。この押圧部材１０７は、光学部材１０１を図１２中、下方に向かって所定の押圧力により押圧して、光学部材１０１を撮像素子１０２に付勢する。ここで、遮光板１０５から下方の撮像素子１０２に向かう力が加わった際、押圧部材１０７が弾性変形することにより、その力を吸収する緩衝作用が働くので、その力は直接撮像素子１０２には伝達されず、撮像素子１０２が破損することを防ぐ効果がある。
【００５２】
電気部品１０８・・・は、撮像装置１００を動作させ、画像処理を行うために必要な電気部品である。このように電気部品１０８・・・が基板ＰＣ上に設けられているので、撮像装置１００を一つのユニットとして、様々な電子機器に搭載しやすくなる。
【００５３】
位置決め電気部品１０８ａ・・・は、例えば、コンデンサ、抵抗、ダイオード等であり、図１２、図１３において、基板ＰＣ上の鏡枠１０４と、開口部１１０との間であって、鏡枠１０４に近接し、鏡枠１０４の４隅に対応して配置されている。この位置決め電気部品１０８ａ・・・は、鏡枠１０４を基板ＰＣ上に固着する際の固定位置の近傍にあり、鏡枠１０４の位置決め指標となる。なお、位置決め電気部品１０８は、例えば、コンデンサ、抵抗、ダイオード等に限らず、撮像装置１００に必要な電気部品であればよい。
【００５４】
また、電気部品１０８・・・のうち、鏡枠１０４等からなる外枠部材の外部における環境外乱から保護したい電気部品１０８（例えば、ＣＰＵなどの電子部品）は、位置決め電気部品１０８ａのように、鏡枠１０４（外枠部材）の内側に配置すればよい。
【００５５】
このように、撮像装置１００において、撮像素子１０２が基板ＰＣの裏面側から基板ＰＣの開口部１１０を塞ぐように備えられるとともに、基板ＰＣの表面側から開口部１１０を通じて、その撮像素子１０２の受光面に当接するように光学部材１０１が備えられているので、基板ＰＣの厚さ分、基板ＰＣ表面から垂直方向への光学部材１０１の突出を抑えることができる。よって、その光学部材１０１の突出を抑えた分、撮像装置１００の厚みを薄くすることができる。
【００５６】
特に、光学部材１０１や、光学部材１０１が備えられた撮像素子１０２の表面は、鏡枠１０４とカバー部材１１１等の外枠部材により覆われていることにより、光学部材１０１や撮像素子１０２は、撮像装置１００の外部からの埃などのゴミや湿気等の付着や傷等の損傷から防がれ、保護されるので、光学部材１０１や撮像素子１０２の状態に起因する撮像情報への影響を排除することができる。
【００５７】
また、光学部材１０１は、鏡枠１０４に嵌合され、位置規制されているので、鏡枠１０４を基板ＰＣの所定の位置に固着することに基づき、光学部材１０１を基板ＰＣや基板ＰＣに備えられた撮像素子１０２に対し、所定の位置合わせを行うように備えることができるとともに、光学部材１０１が基板ＰＣや基板ＰＣに備えられた撮像素子１０２の所定位置からずれることを防ぐことができる。
【００５８】
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。なお、第３の実施の形態と同様の箇所の説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。図１７は、本発明の第４の実施の形態における撮像装置２００の一部省略断面図である。
【００５９】
図１７に示されるように、撮像装置２００における光学部材は、基板の表面側から開口部１１０を通じて、撮像素子１０２の表面に当接する第１の光学部材１５０と、この第１の光学部材１５０に入射する光の量を調節する絞り板１３３を介し、第１の光学部材１５０の上方に備えられた補助光学部材としての第２の光学部材１６０とにより構成されている。なお、第１の光学部材１５０と第２の光学部材１６０との光軸は一致している。
【００６０】
第１の光学部材１５０は、レンズ部１５０ａの周囲に管状の下脚部１５０ｆを備えたものであり、下脚部１５０ｆの下端部には撮像素子１０２に当接する当接部１５０ｄが設けられている。また、第１の光学部材１５０の外周部は、鏡枠１０４の隔壁１０４ｃに当接し嵌合されており、第１の光学部材１５０の位置決めを確実なものとしている。
【００６１】
第１の光学部材１５０の管状の下脚部１５０ｆの上面であって、レンズ部１５０ａの周囲には、遮光性のある素材からなり、レンズ部１５０ａのＦナンバーを規定する絞りとしての開口１３３ａを有する絞り板１３３が接着剤により、固定されている。
【００６２】
第２の光学部材１６０は、レンズ部１６０ａの周囲に管状の上脚部１６０ｅを備えたものであり、上脚部１６０ｅの下面側には、絞り板１３３が接着剤により、固定されている。また、第２の光学部材１６０は、第２の光学部材１６０と、遮光板１０５との間に配置された押圧部材１０７により、第２の光学部材１６０を図１７中、下方に向かって所定の押圧力により押圧して、絞り板１３３を介し第１の光学部材１５０を撮像素子１０２に付勢する。
【００６３】
このように、撮像装置２００において、第１の光学部材１５０と第２の光学部材１６０とを複合して用いることにより、第１の光学部材１５０と第２の光学部材１６０との、それぞれの光学素子としての機能等を複合することにより、光学部材としての機能の幅を広げることができる。よって、薄型化した撮像装置であっても、より高機能な撮像装置とすることができる。
【００６４】
次に、撮像装置１００を一例として、上記撮像装置を搭載した携帯端末（小型電子機器）について説明する。図１８に示すように、携帯端末は、例えば、折り畳み式携帯電話機Ｔ（以下、携帯電話機Ｔという）であり、表示画面Ｄを備えたケースとしての上筐体１７１と、操作ボタンＰを備えた下筐体１７２とがヒンジ１７３を介して連結されている。撮像装置１００は、上筐体１７１の内表面側（表示画面Ｄを有する側）の表示画面Ｄの下方に内蔵されており、撮像装置１００（光学部材１０１）が上筐体１７１の外表面から光を取り込めるものとされている。このように、携帯電話機Ｔに薄型化された撮像装置１００を内蔵することにより、携帯電話機Ｔをより薄型化することができ、撮像対象との距離や、撮像環境に合わせて撮像装置１００の機能を使い分けることにより、付加価値の高い携帯電話機Ｔとすることができる。なお、携帯電話機Ｔのその他の構成要素は、公知のものであるため、説明を省略する。
【００６５】
なお、以上の実施の形態においては、光学部材１０１に形成された被嵌合部である下脚部１０１ｆは、断面略Ｄ字形状としたが、本発明はこれに限定されるものではなくその他の嵌合形状であってもよい。
【００６６】
また、撮像装置２００は、第１の光学部材１５０と第２の光学部材１６０とによるレンズ部２枚構成を例に説明したが、光学部材、レンズ部の数はこれに限らず、任意であり、複数の光学部材の積層形状、積層方法等も任意である。また、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【００６７】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。本発明の撮像装置は、携帯電話、パソコン、ＰＤＡ、ＡＶ装置、テレビ、家庭電化製品など種々の小型電子機器に組み込むことが可能である。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によれば、小型の撮像装置において、高画質を図りながらも、組み付け時の手間を減らすことができる撮像装置及び小型電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態にかかる撮像装置を示す図である。
【図２】図１の撮像装置をＩＩ−ＩＩ線で切断して矢印方向に見た図である。
【図３】第２の実施の形態にかかる光学部材の断面図である。
【図４】第２の実施の形態にかかる光学部材の断面図である。
【図５】第２の実施の形態にかかる光学部材の断面図である。
【図６】第２の実施の形態にかかる光学部材の断面図である。
【図７】本実施の形態にかかる光学部材と撮像ユニットの位置決め構成を詳しく説明するための図である。
【図８】光学部材と撮像ユニットの位置決め構成の変形例を示す図である。
【図９】撮像ユニットの変形例を示す断面図である。
【図１０】撮像素子の拡大断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態における撮像装置を示す斜視図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態における撮像装置を示す一部省略断面図である。
【図１３】本発明にかかる撮像素子における基板の一部省略上面図である。
【図１４】本発明の第３の実施の形態における光学部材の斜視図である。
【図１５】本発明の第３の実施の形態における光学部材の下面図である。
【図１６】図１２のＶＩ−ＶＩ線における断面図である。
【図１７】本発明の第４の実施の形態における撮像装置を示す一部省略断面図である。
【図１８】本発明の撮像装置を搭載した携帯電話機の一例を示す正面図及び背面図である。
【図１９】図１０に示す撮像素子に対し、白色光を垂直入射と斜め入射させ、それぞれの場合に得られる色成分の概要を示した図であり、図１９（ａ）は垂直入射の場合の光起電力セル群から得られた色成分スペクトルであり、図１９（ｂ）は斜め入射の場合の光起電力セル群から得られた色成分スぺクトルである。
【符号の説明】
１、１’、１０１ 光学部材
１ａ、１０１ａ 凸レンズ部
１ｂ、 脚部
２、２’、１０２ 撮像ユニット
２ｂ、１０２ａ 撮像素子

Claims (3)

1. 基板と、
   前記基板上に取り付けられた同一撮像素子であって、前記撮像素子における受光素子のピクセル単位毎に、波長の異なる光を、光の入射方向に配置された異なる吸収層でそれぞれ受光し、その受光量に応じた電気信号をそれぞれの層から出力するようになっている撮像素子と、
   前記撮像素子の表面に当接するように取り付けられ、前記撮像素子に対して入射光を集光する光学部材と、
   前記光学部材を覆って前記基板に取り付けられた外枠部材と、を備えたことを特徴とする撮像装置。
2. 開口部が形成された基板と、
   前記基板の裏面側に、前記開口部の少なくとも一部を塞ぐように取り付けられた撮像素子であって、前期撮像素子における受光素子のピクセル単位毎に、波長の異なる光を、光の入射方向に配置された異なる吸収層でそれぞれ受光し、その受光量に応じた電気信号をそれぞれの層から出力するようになっている撮像素子と、
   前記撮像素子の表面に当接するように取り付けられ、前記撮像素子に対して入射光を集光する光学部材と、
   前記光学部材を覆って前記基板に取り付けられた外枠部材と、を備えたことを特徴とする撮像装置。
3. 請求項１又は２に記載の撮像装置を搭載したことを特徴とする小型電子機器。

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