JP2005347837A - 撮像装置及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】撮像装置を構成する撮影光学系の製造コストの削減
【解決手段】 レンズ部を有する第1の透光性部材(1)と、該第1の透光性部材よりも像側に配置された第2の透光性部材(56)と、前記第1および第2の透光性部材が接着される保持部材(5)と、前記第1および第2の透光性部材を透過した光を光電変換する光電変換素子(17)とを有し、前記第1の透光性部材は、前記レンズ部の周辺の全周にわたって設けられた第1の接着剤(6)により前記保持部材に接着され、かつ前記第2の透光性部材は1又は複数箇所に設けられた第2の接着剤(57)により前記保持部材に接着されていることを特徴とする撮像装置。
【選択図】 図3
【解決手段】 レンズ部を有する第1の透光性部材(1)と、該第1の透光性部材よりも像側に配置された第2の透光性部材(56)と、前記第1および第2の透光性部材が接着される保持部材(5)と、前記第1および第2の透光性部材を透過した光を光電変換する光電変換素子(17)とを有し、前記第1の透光性部材は、前記レンズ部の周辺の全周にわたって設けられた第1の接着剤(6)により前記保持部材に接着され、かつ前記第2の透光性部材は1又は複数箇所に設けられた第2の接着剤(57)により前記保持部材に接着されていることを特徴とする撮像装置。
【選択図】 図3
Description
本発明は光電変換素子を有する撮像装置及び電子機器に関し、特に撮像装置を構成する光学部材の構造、配置に関するものである。
近年、小型の撮像装置が組み込まれた携帯電話や情報端末機器が実用化されている。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。その中でもCMOSセンサチップ、CCDセンサチップなどの光電変換素子を含むパッケージングは最も重要な技術である。
センサチップパッケージは、ワイヤボンディングを用いたセラミックパッケージが量産性に優れ、安価な点で多用されている。しかし、この実装方では、撮影装置の更なる小型化を実現するのが難しい。
図19は、従来の撮像装置に組み込まれた光電変換装置(例えば、特許文献1参照)の断面図である。図19において、光学ガラス101の外周側に全周にわたって接着剤103を塗布し、この部分にTABテープ102を接着し固定している。
TABテープ102は、図20に示すように絶縁シート104上に、複数の銅リード105を配して構成されている。絶縁シート104には、矩形の開口部106が形成されており、この開口部106を通って、光学ガラス101に入光した光がセンサチップ112の像面上に結像する。
銅リード105は、開口部106の対向する2辺107、108の絶縁シート104上に一定の間隔をもって形成されている。換言すると、隣接する銅リード105間には、常に絶縁シート104が存在する。
TABテープ102上には、図21に示すように異方性導電膜111を介してセンサチップ112が接続されている。このように形成された異方性導電膜111は、電気的接続の機能の他に、TABテープ102とセンサチップ112とを機械的に接続する機能及び開口部106等によって生じた中空部を外部から封止する機能も有する。
センサチップ112の表面には、図22に示したように、銅リード105に対応して、センサチップ112の2辺に沿って電極パッド117を形成する。
各電極パッド117には、バンプ113が形成されている。各銅リード105とこれに対応したバンプ113とは、異方性導電膜111が含有する導電粒子を介して電気的に接続する。センサチップ112の受光面には、マイクロレンズ115を形成する。センサチップ112は、光学ガラス101、開口部106及びマイクロレンズ115を介して光を受光する。光学ガラス101上には、異方性導電膜111を覆うように封止樹脂116を形成する。封止樹脂116は、TABテープ102とセンサチップ112との間の電気的接続及び機械的接続を補強する。
各電極パッド117には、バンプ113が形成されている。各銅リード105とこれに対応したバンプ113とは、異方性導電膜111が含有する導電粒子を介して電気的に接続する。センサチップ112の受光面には、マイクロレンズ115を形成する。センサチップ112は、光学ガラス101、開口部106及びマイクロレンズ115を介して光を受光する。光学ガラス101上には、異方性導電膜111を覆うように封止樹脂116を形成する。封止樹脂116は、TABテープ102とセンサチップ112との間の電気的接続及び機械的接続を補強する。
図23は、上述の光電変換装置が組み込まれた小型撮像装置の概略断面図である。同図において、120は光電変換装置、121は撮像レンズ、122は撮像レンズを接着保持するレンズ鏡筒、123はレンズ鏡筒122を保持する保持部材である。なお、撮像レンズ121は非球面レンズであり、プラスチック樹脂で形成されている。
そして、光電変換装置120は保持部材123の下面にその外周側全周にわたって接着固定することにより封止される。また、鏡筒122と保持部材123にはそれぞれ雄ネジ、雌ネジのネジ溝が設けられ、あらかじめ保持部材123に接着固定された光電変換装置120の受光領域124に対してピント調整できる機構となっている。
そして、ピント調整を行った後に、鏡筒122が保持部材123に対して接着固定される。なお、鏡筒122は撮像レンズ121の絞り機能を有する開口部125を備える。さらに、126、127、128はそれぞれ、撮像レンズ121及び鏡筒122を固定する接着剤、鏡筒122及び保持部材123を固定する接着剤、光電変換装置120及び保持部材123を固定する接着剤である。前記3ヵ所の接着剤126、127、128および封止樹脂116により被接着物の全周にわり接着固定し封止することで、この小型撮像装置内部に水分やゴミ等が侵入しにくい構造となっている。
以上のように光電変換装置120に撮像レンズ121を、鏡筒122と保持部材123を介して一体的に設けることによって小型の撮像装置を実現することが可能となる。
また、固体撮像素子よりレンズ側に設けられた透光性部材であるガラス基板上にレンズを保持する鏡筒を有する撮像装置が提案されている(例えば、特許文献2参照)
特許第3207319号公報(図1参照)
特開2002−152606号公報(図2参照)
しかしながら、従来例の撮像装置では、接着剤126、127、128及び封止樹脂116を撮影装置の光軸回り全周にわたって配することにより、撮影装置を封止している。このため、封止部分が多く、接着剤や封止剤の使用量が多くなるだけでなく、接着剤や封止剤塗布のために時間を要して、結果として撮像装置の製造に時間がかかってしまう。
また、特許文献2に開示された撮像装置では、ガラス基板はその大きさが鏡筒の内径よりも大きく高価なものとなってしまうばかりでなく、外部からの光がガラスの外周部から侵入し有害光となってしまうため撮影画質が劣化するという問題点がある。
また、この有害光を除去するためには、ガラス外周部に遮光部材が必要となり撮像装置の構成が複雑かつ大型化し、さらにコストがアップしてしまうという欠点がある。
本発明の目的は、小型で簡単な構造であり、かつ高品質な画像を得ることができる撮像装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、本願発明の撮像装置の第1の構成は、レンズ部を有する第1の透光性部材と、第1の透光性部材よりも像側に配置された第2の透光性部材と、第1および第2の透光性部材が接着される保持部材と、第1および第2の透光性部材を透過した光を光電変換する光電変換素子とを有し、第1の透光性部材は、レンズ部の周辺の全周にわたって設けられた第1の接着剤により保持部材に接着され、かつ第2の透光性部材は1又は複数箇所に設けられた第2の接着剤により保持部材に接着されていることを特徴とする。
本願発明の撮像装置の第1の構成によれば、第2の透光性部材は、1又は複数箇所に設けられた第2の接着剤により保持部材に接着されているため、全周にわたって接着剤を塗布している従来技術よりも、接着剤の量を減らすことができる。これにより、撮像装置の製造コストを削減して、製造時間を短縮化することができる。
ここで、第1及び第2の接着剤として、光硬化性接着剤を用いることができる。この場合、第2の接着剤を全周にわたって塗布すると、光が届かずに硬化しない部分が生じるおそれがあるが、第2の接着剤は、1又は複数箇所に設けられているため、第2の接着剤を確実に硬化させることができる。
ここで、第1及び第2の接着剤として、光硬化性接着剤を用いることができる。この場合、第2の接着剤を全周にわたって塗布すると、光が届かずに硬化しない部分が生じるおそれがあるが、第2の接着剤は、1又は複数箇所に設けられているため、第2の接着剤を確実に硬化させることができる。
本願発明の撮像装置は、携帯電話、パーソナルコンピュータなどの電子機器に適用することができるため、結果として電子機器の製造コストの削減及び製造時間の短縮化をはかることができる。
(実施例1)
まず、図1を参照して本実施例の撮像装置が組み込まれた携帯型電子機器(携帯電話)について説明する。ここで、図1は携帯電話の外観斜視図である。機器本体70には、後述する撮像装置の電源をオン又はオフする押しボタン式の電源スイッチ74が設けられている。71は表示画面72を備えた表示器であり、機器本体70に対して回動可能に取り付けられている。表示器71には、不図示の通信機器に電波を通信するためのアンテナ75が設けられている。
73は、表示器71に組み込まれた撮像装置であり、電源スイッチ74がオンされることにより駆動される。
電源スイッチ74がオンされると、撮像装置73を構成する光電変換素子の像面に被写体像が形成され、光電変換素子から出力された被写体像は表示画面72に表示される。
まず、図1を参照して本実施例の撮像装置が組み込まれた携帯型電子機器(携帯電話)について説明する。ここで、図1は携帯電話の外観斜視図である。機器本体70には、後述する撮像装置の電源をオン又はオフする押しボタン式の電源スイッチ74が設けられている。71は表示画面72を備えた表示器であり、機器本体70に対して回動可能に取り付けられている。表示器71には、不図示の通信機器に電波を通信するためのアンテナ75が設けられている。
73は、表示器71に組み込まれた撮像装置であり、電源スイッチ74がオンされることにより駆動される。
電源スイッチ74がオンされると、撮像装置73を構成する光電変換素子の像面に被写体像が形成され、光電変換素子から出力された被写体像は表示画面72に表示される。
また、本実施例の撮像装置は、図2に示すように、パーソナルコンピュータ(以下「PC」という)なような電子機器にも組み込むことができる。ここで、図2はノート型のPCの外観斜視図である。
81は操作部としてのキーボードであり、このキーボード81を操作することにより、撮像装置83に撮影動作を行わせることができる。この撮像装置83で撮影された被写体像は、液晶表示画面82に表示され、撮影者は、キーボード81を操作することにより撮影画像の編集などを行うことができる。また、PCをインターネットに接続することにより、撮影画像を他人に送信することができる。
次に、図3を参照して、上述の電子機器に組み込まれた撮像装置について説明する。ここで、図3は、本発明の第1の実施例である撮像装置の概略断面図である。1は平板の光学ガラス(第1の透光性部材)、2は光学ガラス1の像面側の面に形成された撮影レンズ(第1の透光性部材)であり、点線Lは撮影レンズ2の光軸を示している。撮影レンズ2は、非球面部3とベース部4とからなり、アクリルもしくはエポキシ製の光硬化型樹脂を用いてレプリカ成形されている。なお、このようにして成形された撮影レンズ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の特性が支配的となる。このため、周囲の環境が変化しても高精度に非球面部3の形状を維持することができる。
5は保持部材であり、光学ガラス1の外縁部分の全周に塗布された接着剤6を介して、光学ガラス1を保持している。
7は赤外カット層であり多層膜コーティングにより形成されている。
また、保持部材5は、光学ガラス1よりも像面側の位置において、光硬化性を有する接着剤57を介して防塵ガラス56(第2の透光性部材)を2点で保持している。これにより、光電変換素子16上にゴミ等の異物が侵入するのを阻止している。ここで、防塵ガラス56を2点で保持しているのは、接着剤57を保持部材5の光軸周り全周にわたって塗布すると、硬化用の紫外線が接着剤57の全てに届かないため、硬化しない部分が生じるからである。このように、本実施例では、接着剤57を保持部材5に対して部分的に塗布しているため、封止部分を削減することができる。これにより、撮像装置のコストを削減して、製造時間を短くすることができる。
また、保持部材5は、光学ガラス1よりも像面側の位置において、光硬化性を有する接着剤57を介して防塵ガラス56(第2の透光性部材)を2点で保持している。これにより、光電変換素子16上にゴミ等の異物が侵入するのを阻止している。ここで、防塵ガラス56を2点で保持しているのは、接着剤57を保持部材5の光軸周り全周にわたって塗布すると、硬化用の紫外線が接着剤57の全てに届かないため、硬化しない部分が生じるからである。このように、本実施例では、接着剤57を保持部材5に対して部分的に塗布しているため、封止部分を削減することができる。これにより、撮像装置のコストを削減して、製造時間を短くすることができる。
また、光学ガラス1の上面(像面に対して反対側の面)には円形開口部8を有する絞り層9が形成されている。絞り層9は印刷により容易に光学ガラス上に一体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できる。そして、絞り層9上には、赤外カット層7が形成されている。
この赤外カット層7は、効率よく可視光線を透過させるため、透過させる可視波長と不透過とする近赤外光波長のカットオフ波長を690nmに設定しており、その値からずれると可視光線を透過させる効率が低下する。この効率の低下を、所定限度内に抑えるためにカットオフ波長の精度を±20nmに設定している。
ここで赤外カット層7は、少なくとも絞り層9の開口部8を透過する光束が通る範囲に位置していればよい。
ここで赤外カット層7は、少なくとも絞り層9の開口部8を透過する光束が通る範囲に位置していればよい。
図4はレンズ部2、赤外カット層7及び絞り層9が形成された光学ガラスの外観図であり、(A)は光学ガラスを物体側から見た図であり、(B)は光学ガラスを像面側から見た図である。図4(A)に示すように、赤外カット層7及び絞り層9の略中央部に円形の開口部8が形成されている。また、図4(B)に示すように、光学ガラス1の略中央部に略円形の非球面部3とベース部4が形成されている。
同図において点線で囲まれる領域には、レンズ部2を取り囲むように接着剤6が配されている。図示するように、接着剤6の接着領域を示す、光軸よりの点線は、レンズ部2に重複しないように設定されている。これは、接着剤6がレンズ部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、膨張してレンズ部2に過度の応力を与えてしまうからである。
同図において点線で囲まれる領域には、レンズ部2を取り囲むように接着剤6が配されている。図示するように、接着剤6の接着領域を示す、光軸よりの点線は、レンズ部2に重複しないように設定されている。これは、接着剤6がレンズ部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、膨張してレンズ部2に過度の応力を与えてしまうからである。
また、光学ガラス1の物体側の面のうち、接着剤6の接着領域に対応した領域には、赤外カット層7、絞り層9が形成されていない。これは、光学ガラス1の物体側から紫外線を照射して接着剤6を硬化させるときに、赤外カット層7及び絞り層9が紫外線を遮断して、接着剤6の硬化を妨げるのを防止するためである。
図5は、保持部材5の物体側の外観斜視図である。保持部材5の光軸を含んだ略中央部には、縦貫通穴部10が設けられており、撮像装置の撮影
光路を形成している。貫通穴部10は、図3に示すようにレンズ部2側からテーパー形状、ナイフエッジ構造となっており、ゴースト、フレアの発生を低減できるようにしている。
光路を形成している。貫通穴部10は、図3に示すようにレンズ部2側からテーパー形状、ナイフエッジ構造となっており、ゴースト、フレアの発生を低減できるようにしている。
また、保持部材5の物体側の面には、縦貫通穴部10を囲むように凸状の取付部11が形成されており、接着剤6を介して光学レンズ1が取り付けられる。
接着剤6の接着領域は、この取付部11の幅により設定され、図4(B)に示すようにレンズ部2に接触しない構成となっている。
図3を参照して、撮像装置の説明に戻る。12はフレキシブル配線基板で、ベース材としての絶縁シート13及び銅箔パターン14により構成されている。絶縁シート13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。
そして、フレキシブル配線基板12は接着剤15を介して保持部材5に全周にわたって接着固定され封止される。16は受光領域17を有する光電変換素子(撮像素子)で、光電変換素子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20を介してフレキシブル配線基板12と電気的に接続されている。
図6はフレキシブル配線基板12と光電変換素子16との外観図であり、(A)はフレキシブル配線基板12を図3の下側(像面側)から、(B)は光電変換素子16を図3の上側(物体側)からみた図である。光電変換素子16の受光領域17には、多数の画素部が形成されており、それぞれの画素部ごとにカラーフィルタ、マイクロレンズ及び受光部を有しており、ベイヤー配列のカラーフィルタ構成となっている(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、レンズ部2の光路を確保している。そして、この開口部21の縁の周辺には、複数の銅箔パターン14が形成されている。一方、光電変換素子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が形成されている。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20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ている。これにより、フレキシブル配線基板12と光電変換素子16との電気的接合の信頼性を向上させることができる。
図6(B)において点線で囲まれた領域が異方性導電ペースト20の広がる範囲であり、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形成されている。従って、異方性導電ペースト20は、単に銅箔パターン14と金バンプ19とを電気的に接続するだけではなく、電気的に接合された各金バンプ19間の中空部を埋め、外気が内部に侵入するのを防止する役割も担っている。
図6(B)において点線で囲まれた領域が異方性導電ペースト20の広がる範囲であり、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形成されている。従って、異方性導電ペースト20は、単に銅箔パターン14と金バンプ19とを電気的に接続するだけではなく、電気的に接合された各金バンプ19間の中空部を埋め、外気が内部に侵入するのを防止する役割も担っている。
図3に示す22は、光電変換素子16のまわりを封止している封止剤で、光電変換素子16の表面が外気に触れ劣化するのを防止している(封止)。本実施例では異方性導電ペースト20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により封止する構成としている。
なお、接着剤6および接着剤15についても、撮像装置内部に外気が侵入するのを防ぐために光軸周り全周にわたって設けられており、完全に封止された構成となっている。
図7は保持部材5に防塵ガラス56を取り付けた状態を撮像装置の物体側から見た図である。防塵ガラス56は接着剤57によって2ヵ所で固定されている。接着剤57として、上述の紫外線によって硬化する光硬化型の接着剤を使用しているが、熱硬化型の接着剤を用いてもよい。
また、図中の点線60は光電変換素子16の外形、点線61は受光領域17を示している。したがって、防塵ガラス56の外形はセンサの受光領域17よりも若干大きく、光電変換素子16の外形より小さくなっている。
さらに、点線62は、光学ガラス1の外形を示し、防塵ガラス56の外形より大きくなっている。
図3に示すように、防塵ガラス56の物体側の面には、フレア、ゴーストを防ぐための絞り63が設けられており、保持部材5に対して接着剤64を介して接着固定されている。同様に、防塵ガラス56を固定する保持部材5の接着固定部には、フレア、ゴーストを防ぐための光束制限部5aが設けられている。
図3に示すように、防塵ガラス56の物体側の面には、フレア、ゴーストを防ぐための絞り63が設けられており、保持部材5に対して接着剤64を介して接着固定されている。同様に、防塵ガラス56を固定する保持部材5の接着固定部には、フレア、ゴーストを防ぐための光束制限部5aが設けられている。
図8は絞り63を物体側から見た図である。絞り63はレンズ部2の光束に対応した開口部65を有している。絞り63を防塵ガラス56に接着する接着剤64として、熱硬化型の接着剤を使用している。なお、絞り63は、防塵ガラス56の物体側の面に印刷やフォトリソによって形成してもよい。
以上が本実施例における撮像装置の構成である。
次に、図9を用いて撮像装置の製造プロセスについて説明する。なお、本実施例の製造プロセスにおいては、図3の撮像装置の上下を反転させたフェイスダウン製造方法を用いる。
以上が本実施例における撮像装置の構成である。
次に、図9を用いて撮像装置の製造プロセスについて説明する。なお、本実施例の製造プロセスにおいては、図3の撮像装置の上下を反転させたフェイスダウン製造方法を用いる。
図9は図3に示した撮像装置の製造プロセスを示す図である。まず、絶縁シート13上に銅箔パターン14をエッチング法等で用いて形成する(ステップ501)。
ステップ501で形成されたフレキシブル配線基板12の銅箔パターン14が形成されていない面上に、スクリーン印刷等を用いて接着剤15を形成する(ステップ502)。
次に、保持部材5とフレキシブル配線基板12とを接着剤15により接着する(ステップ503)。ステップ503では、接着剤15として紫外線硬化・熱硬化併用型のものを用い、保持部材5をフレキシブル配線基板12に押し当てた状態で、フレキシブル配線基板12の開口部21にはみ出してくる接着剤15をあらかじめ上下方向から貫通穴部10、開口部21を通して紫外線を照射することで、貫通穴部10、開口部21にはみ出してくる接着剤15をブロックする。
そして、所定時間、加熱することにより接着剤15全体を完全に硬化する。なお、保持部材5はフレキシブル配線基板12に加圧した状態で接着するため、保持部材5とフレキシブル配線基板12との間に存在する接着剤15の厚み寸法は、数〜十数ミクロン程度の超微小な厚みとなる。
次に、フレキシブル配線基板12上に、スクリーン印刷等を用いて異方性導電ペースト20を形成する(ステップ504)。なお、異方性導電ペースト20の代わりに、フィルム状の異方性導電膜をフレキシブル配線基板12上に載せるようにしてもよい。
次に、フレキシブル配線基板12と金バンプ19が形成された光電変換素子16とをフレキシブル配線基板12の銅箔パターン14の接合部と金バンプ19とを位置合わせをして、異方性導電ペースト20を介して接続する(ステップ505)。異方性導電ペースト20による接続は、加熱及び加圧によって行われる。したがって、保持部材5のフレキシブル配線基板12側の面23において、異方性導電ペースト20の形成される範囲と重なる領域については平面であることが望ましく、平面性も必要となる。
したがって、面23については貫通穴部10を除いて、全て平面としてある。さらに、加圧する際には、光電変換素子16の裏面24と、保持部材5の光学ガラス1側の面25を治具などで押し付けるために、保持部材5の光学ガラス1側の面にもある程度の平面部が必要となる。
本実施例では、図5で示す取付部11の上の面25がこの面に相当し、光軸Lに垂直な平面において面25と異方性導電ペースト20の形成される範囲についてもほぼ重なるよう構成されている。これにより、加圧した際に発生する保持部材5の変形を低減することができ、異方性導電ペースト20による接続の歩留まりを向上させることができる。ところで、異方性導電ペースト20として、エポキシ樹脂に、直径が1〜10μm程度の金粒子を3〜30%程度分散させたものを使用している。
次に、異方性導電ペースト20を覆うよう封止剤22を加熱あるいは紫外線の照射、あるいはその両方により形成する(ステップ506)。
なお、フレキシブル配線基板12と光電変換素子16とを異方性導電ペースト20により接続した後、保持部材5とフレキシブル配線基板12とを接着剤15により接着してもよい。
なお、フレキシブル配線基板12と光電変換素子16とを異方性導電ペースト20により接続した後、保持部材5とフレキシブル配線基板12とを接着剤15により接着してもよい。
次に、ステップ507では防塵ガラス56を保持部材5に対して接着固定する。防塵ガラス56の光電変換素子面側の2か所には、あらかじめスクリーン印刷やディスペンサ法などにより接着剤57を塗布しておき、治具などを使用して防塵ガラス56を保持部材に押し当てた状態で紫外線硬化型の接着剤を採用する時には図中下方から紫外線を照射し接着剤57を硬化させる。
以上、ここまでがクリーンルーム内での作業が必要な工程となる。これから説明するステップ508以降の工程は、通常の環境下での作業が可能な工程である。ステップ508では、次のステップで接着固定する絞り63を接着するための接着剤64をディスペンサにより塗布する。
次に、ステップ509では、絞り63を保持部材5に治具などを用いて押し当て、接着固定する。ここで、絞り63は遮光部材であるため、紫外線による硬化は困難である。そこで、前述したように、接着剤64としては熱硬化型の接着剤を使用する。そして、次のステップへ進む。
次に、撮像装置全体の上下を反転させて保持部材5の取付部11に接着剤6を塗布する(ステップ510)。図10は保持部材5の取付部11上に接着剤6を塗布した状態を示し、図9のステップ510にて図示する保持部材5を上側からみた図である。
接着剤6は、スクリーン印刷、ディスペンサ法などにより形成されている。接着剤6は、取付部11の形状に応じて環状に形成するが、接着剤6の一部には、開口部26が形成されている。これは後述するステップ511の光学ガラス接着工程において、接着剤6に開口部26がない場合、撮像装置内部に密閉された空気の逃げ場がなくなる。このため、温度上昇により密閉された空気が膨張した場合、予期しない箇所で接着剤6が破断し、そこから空気がもれてしまうからである。接着剤6としては紫外線硬化型のエポキシ系接着剤を使用する。
次に、光学ガラス1と保持部材5を接着する(ステップ511)。光学ガラス1には、あらかじめレンズ部2、赤外カット層7及び絞り層9が形成されている。そして、光学ガラス1を治具などでチャッキングし、レンズ部2のピント調整、傾き調整を行い、光学ガラス1の位置が確定した後に、紫外線を光学ガラス1の絞り層形成面側(物体側)から照射し接着剤6を硬化させ、硬化終了後に治具のチャッキングを解放する。このとき、光学ガラス1のうち、接着剤6に照射される紫外線が通る領域には、絞り層9および赤外カット層7が形成されていないため、この照射された紫外線は、大きく減衰することなく光学ガラス1を通過し、接着剤6を硬化させる。
接着剤6の厚みは、各部材の寸法公差、組立誤差を含んだ範囲で上記のような調整が可能な最少厚みに設定するのが好ましい。これは、使用環境の変化により接着剤6が収縮・膨張した際の、レンズ部2と光電変換素子16の相対的な位置関係を維持するためであり、接着剤6は他の構成部材よりも、使用環境によって変化する度合いが大きいからである。
なお、レンズ部2のピント調整、傾き調整はレンズ部2により所定のチャートを光電変換素子16上に結像させ、光電変換素子16の画像信号を読み出すことで容易にできる。なお、ステップ511の時点で、フレキシブル配線基板12は、光電変換素子16と電気的に接続されているので、画像信号はフレキシブル配線基板12を介して読み出せばよい。また、レンズ部2のピント調整、傾き調整は未硬化の接着剤6を挟んだ状態で行い、その状態で光学ガラス1を微小ではあるが動かす必要があるので、接着剤6の粘度、濡れ性は重要である。しかしながら、一般的に接着剤の粘度はフィラーの含有率、種類を変更することで容易に変えることが可能なので、被着体である光学ガラス1、保持部材5の特性に応じて最適化すればよい。
最後に、図10に示す接着剤6の開口部26を封止し、撮像装置が完成する(ステップ512)。この封止は、図9に示すように側面からディスペンサのノズル29を近接させ塗布する。このとき接着剤6のギャップ28は微小であるため、毛管力を利用して容易に内部に接着剤を侵入させることが可能である。封止に用いる接着剤は、接着剤6と同様である。
また、上記製造プロセスのステップ510〜512は、撮像装置の上下を反転させたフェイスダウン製造方法を用いていないが、図11に示すように接着剤6を光学ガラス1側に形成すれば、フェイスダウン製造方法を利用することも可能である。
ところで、フレキシブル配線基板12と光電変換素子16の電気的接合は、本実施例においては異方性導電ペースト20を用いる。しかしながら、図12に示すように、フレキシブル配線基板12の銅箔パターン14と光電変換素子16の電極パッド18上に形成された金バンプ19の電気的接続を、ボンディング用小型ヒーターツール30を使用して1ピン毎に超音波併用熱圧着で行うようにしてもよい。この場合、図9に示すプロセスは保持部材5と光電変換素子16の組立工程が入れ替わる。また、各金バンプ19間の中空部は封止材22で満たされることなる。さらに、フレキシブル配線基板12は、図中に示すように絶縁シート13より銅箔パターン14が開口部21に延出した構造、いわゆる、リードフレーム構造となっているため、保持部材5とフレキシブル配線基板12とを接着固定する際は、保持部材5として絶縁材料を選択する必要がある。
ところで、フレキシブル配線基板12と光電変換素子16の電気的接合は、本実施例においては異方性導電ペースト20を用いる。しかしながら、図12に示すように、フレキシブル配線基板12の銅箔パターン14と光電変換素子16の電極パッド18上に形成された金バンプ19の電気的接続を、ボンディング用小型ヒーターツール30を使用して1ピン毎に超音波併用熱圧着で行うようにしてもよい。この場合、図9に示すプロセスは保持部材5と光電変換素子16の組立工程が入れ替わる。また、各金バンプ19間の中空部は封止材22で満たされることなる。さらに、フレキシブル配線基板12は、図中に示すように絶縁シート13より銅箔パターン14が開口部21に延出した構造、いわゆる、リードフレーム構造となっているため、保持部材5とフレキシブル配線基板12とを接着固定する際は、保持部材5として絶縁材料を選択する必要がある。
もし、少しでも導電性のある材料を用いる場合は、銅箔パターン14と保持部材5とが接触しないように保持部材5のフレキシブル配線基板12側に新たな絶縁シートを設けるなどの対策が必要となる。しかしながら、この製造方法では、フェイスダウンの製造工程が省略でき、さらには、1ピンの接続に必要なタクトは数秒なので、電極パッド数が少ない場合は異方性導電ペースト20を用いるよりタクトを短縮できるというメリットがある。
以上のようにして、撮像装置の小型化かつ構造の簡単化を実現するとともに、コスト面、環境性も向上した撮像装置を実現することが可能となる。
以上のようにして、撮像装置の小型化かつ構造の簡単化を実現するとともに、コスト面、環境性も向上した撮像装置を実現することが可能となる。
また、本実施例においては、全ての製造プロセスをクリーンルームで行う必要がなく、クリーンルームによる製造工程と通常の環境下における製造工程の2つに分割することが可能で、かつクリーンルーム内での工程を削減したため、設備投資が巨額なクリーンルーム工程を削減できる効果があり、さらには、小型化、コストダウンの効果もある。
また、本実施例において防塵ガラス56を保持部材5に対して2か所で接着固定しているが、これは1か所でも、また3か所以上でも良い。防塵ガラス56が大きいときは複数のポイントで接着固定するのが好ましい。また、防塵ガラス56が小さいときには1か所で接着固定しても良く、防塵ガラス56と保持部材5の大きさ、形状等により決定すればよい。つまり従来例に比べ撮像モジュールの封止部分を削減できるため、詳述すると本実施例の撮像モジュールは接着剤6、15および封止剤22により封止され、防塵ガラス56と保持部材5はポイントで接着固定されているため接着剤57の使用量を大幅に削減でき、また接着工程を短縮できるため大幅なコストダウンができるという効果がある。
ここで、本実施例においては赤外カット層7を光学ガラス1上ではなく防塵ガラス56上に設けて、光学ガラス1の構造を単純にすることも可能である。
(実施例2)
実施例2は、本発明を複眼レンズ型の撮像装置に応用した例である。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、本撮像装置を組み合わせることによってより小型の撮像モジュールを実現できる。
以下の実施例では、実施例1と同一の構成要素については同一符号を付し、同様の構成を説明する場合には実施例1の図を用いて説明する。
(実施例2)
実施例2は、本発明を複眼レンズ型の撮像装置に応用した例である。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、本撮像装置を組み合わせることによってより小型の撮像モジュールを実現できる。
以下の実施例では、実施例1と同一の構成要素については同一符号を付し、同様の構成を説明する場合には実施例1の図を用いて説明する。
図13は本発明の第2の実施例を示す撮像装置の光軸方向を含む概略断面図である。光学ガラス1上には4眼レンズ部32が形成され、それぞれ色別の光を結像する。なお、図13の断面図には4眼レンズのうち2眼のみを図示している。
図14(A)はこの光学ガラス1を像面側から見た図であり、4つの非球面部33、34、35、36と1つのベース部4を備えている。そして、例えば非球面部33が赤色、非球面部34、35が緑色、非球面部36が青色に対応している場合、それぞれ色別の透過波長に応じた形状となっている。そして、光学ガラス1の物体側の面には、絞り層9が形成され、絞り層9の4つの開口部38、39、40、41の上に赤外カット層7が形成されている。
図14(A)はこの光学ガラス1を像面側から見た図であり、4つの非球面部33、34、35、36と1つのベース部4を備えている。そして、例えば非球面部33が赤色、非球面部34、35が緑色、非球面部36が青色に対応している場合、それぞれ色別の透過波長に応じた形状となっている。そして、光学ガラス1の物体側の面には、絞り層9が形成され、絞り層9の4つの開口部38、39、40、41の上に赤外カット層7が形成されている。
また、光学ガラス1の像面側には4眼レンズ部32が形成されている。ここで赤外カット層7は、少なくとも絞り層9の4つの開口部38、39、40、41を透過する光束が通る範囲に配置されていればよい。
また、実施例1と同様に、光学ガラス1のうち、接着剤6に対応した領域には赤外カット層7及び絞り層9が形成されていない。
図14(B)は光学ガラス1を物体側からみた図で、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と赤外カット層7が図示されている。ここで、非球面部33が開口部39に、非球面部34が開口部38に、非球面部35が開口部41に、非球面部36が開口部40にそれぞれ対応している。
また、保持部材5には防塵ガラス56、そして防塵ガラス56の上にはフレア、ゴーストおよび光軸間の入射光のクロストークを防ぐための絞り63が接着保持された構成となっている。
図14(B)は光学ガラス1を物体側からみた図で、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と赤外カット層7が図示されている。ここで、非球面部33が開口部39に、非球面部34が開口部38に、非球面部35が開口部41に、非球面部36が開口部40にそれぞれ対応している。
また、保持部材5には防塵ガラス56、そして防塵ガラス56の上にはフレア、ゴーストおよび光軸間の入射光のクロストークを防ぐための絞り63が接着保持された構成となっている。
また、実施例1と同様に保持部材5の防塵ガラス56を接着する固定部には、フレア、ゴーストを防ぐための光束制限部5aが設けられている。また、本実施例は複数の光軸を有するため各光軸間の入射光のクロストークを防ぐために、壁部5bが設けられている。
本実施例においては、防塵ガラス56の像面側にカラーフィルタ層37が設けられている。したがって、光学ガラス1の上に形成されるのは、4眼レンズ部32、赤外カット層7及び絞り層9のみである。
本実施例においては、防塵ガラス56の像面側にカラーフィルタ層37が設けられている。したがって、光学ガラス1の上に形成されるのは、4眼レンズ部32、赤外カット層7及び絞り層9のみである。
図15は、防塵ガラス56を像面側からみた図である。そして、4眼レンズ部に対応した色別のフィルタ部42、43、44、45を備えている。本実施例においては、カラーフィルタ層37の上側には何も形成していないため、平坦化処理を行う必要がない。したがって、撮像装置をコストダウンすることができる。
図16は絞り63を物体側から見た図である。絞り63には、4眼レンズ部32の図14(A)に示される4つの非球面部33、34、35、36に対応した4つの開口部71、72、73、74が形成されている。
なお、本実施例ではカラーフィルタ42、43、44、45を防塵ガラス56に設けたので、実施例1のように光電変換素子16のマイクロレンズ下に設ける必要がない。したがって、マイクロレンズと受光部の間隔を近づけることが可能となり、マイクロレンズの集光範囲を広げることが可能となる。
なお、本実施例ではカラーフィルタ42、43、44、45を防塵ガラス56に設けたので、実施例1のように光電変換素子16のマイクロレンズ下に設ける必要がない。したがって、マイクロレンズと受光部の間隔を近づけることが可能となり、マイクロレンズの集光範囲を広げることが可能となる。
ところで、このようなカラーフィルタ42、43、44、45はCCD等のカラーフィルタ製造に用いられるフォトリソ法を利用することで容易に製造できる。また、印刷などの手段によっても形成可能である。
また、本実施例では、光学ガラス1上面から見た絞り層9と赤外カット層7の外形をほぼ同じ大きさとしているが、これは先にも述べたように、「赤外カット層7は少なくとも絞り層9の4つの開口部38、39、40、41を透過する光束が通る範囲に配置されている。」という条件と、「光学ガラス1のうち、接着剤6に対応した領域には赤外カット層7及び絞り層9が形成されていない。」という条件を満たせば、これらの外形の大小は絞り層9と赤外カット層7のどちらが大きくてもよい。これは実施例1においても同様である。
図17は本実施例の光電変換素子16を物体側からみた図である。受光領域17には、4眼レンズ部32に対応した4つの受光領域46、47、48、49が設けられている。
各受光領域46〜49はわずかな隙間50を隔てて形成されている。そして、非球面部33が受光領域47に、非球面部34が受光領域46に、非球面部35が受光領域49に、非球面部36が受光領域48にそれぞれ対応している。
図18は保持部材5を像面側からみた図で、4眼レンズ部に対応した4つの貫通穴部51、52、53、54を備えている。各貫通穴部51〜54は、図13に示すように薄肉の壁部55により仕切られており、例えば、4眼レンズ部32の非球面部33を通過した光束が、隣接する受光領域46、49に漏れ込む光クロストークを防ぐ役割を担っている。
そして、この壁部55の下面(図18中の斜線部)が光電変換素子16の隙間50に対応している。なお、壁部55が図13の断面図に示すように、2つのテーパー形状で形成されているのは、ゴースト、フレア及び光クロストークを防ぐとともに、機械的強度を保つためである。
以上が、実施例2の撮像装置の構成である。したがって、実施例1に比べて、より小型の撮像モジュールを実現できる。なお、製造プロセスについては実施例1と同様のため説明を省略する。
本実施例においても、実施例1の図12で述べたような構成のフレキシブル配線基板12、光電変換素子16のユニットも使用することができる。
また、本実施例においても防塵ガラス56を保持部材5に対して2か所で接着固定しているが、これは1か所でも、また3か所以上でも良い。防塵ガラス56が大きいときは複数のポイントで接着固定するのが好ましい。
本実施例においても、実施例1の図12で述べたような構成のフレキシブル配線基板12、光電変換素子16のユニットも使用することができる。
また、本実施例においても防塵ガラス56を保持部材5に対して2か所で接着固定しているが、これは1か所でも、また3か所以上でも良い。防塵ガラス56が大きいときは複数のポイントで接着固定するのが好ましい。
また、防塵ガラス56が小さいときには1か所で接着固定しても良く、防塵ガラス56と保持部材5の大きさ、形状等により決定すればよい。つまり、従来例に比べて撮像モジュールの封止部分を削減できるため、詳述すると本実施例の撮像モジュールは接着剤6、15および封止剤22により封止され、防塵ガラス56と保持部材5はポイントで接着固定されているため接着剤57の使用量を削減でき、また接着工程を短縮できるためコストダウンすることができる。
ここで、本実施例においても赤外カット層7を光学ガラス1上ではなく防塵ガラス56上に設け光学ガラス1の構造を単純にすることも可能である。
以上のように、実施例2の撮像装置においては、カラーフィルタ層37を防塵ガラス56上に形成したので平坦化処理を省くことができ、実施例1の撮像装置で得られる効果に加えて、大幅なコストダウンという効果も得られる。
また、防塵ガラス56上面側および下面側に光束規制部材を設けたため、フレア、ゴーストや光軸間の入射光のクロストークが発生しにくく、高画質の得られる撮像装置とすることができる効果がある。
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 光電変換素子 18 電極パッド
19 金バンプ 20 異方性導電ペースト
22 封止材 32 4眼レンズ部
37 カラーフィルタ層 56 防塵ガラス
63 絞り
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 光電変換素子 18 電極パッド
19 金バンプ 20 異方性導電ペースト
22 封止材 32 4眼レンズ部
37 カラーフィルタ層 56 防塵ガラス
63 絞り
Claims (7)
- レンズ部を有する第1の透光性部材と、
該第1の透光性部材よりも像側に配置された第2の透光性部材と、
前記第1および第2の透光性部材が接着される保持部材と、
前記第1および第2の透光性部材を透過した光を光電変換する光電変換素子とを有し、
前記第1の透光性部材は、前記レンズ部の周辺の全周にわたって設けられた第1の接着剤により前記保持部材に接着され、かつ前記第2の透光性部材は1又は複数箇所に設けられた第2の接着剤により前記保持部材に接着されていることを特徴とする撮像装置。 - 前記第1の透光性部材のうち前記光電変換素子側の第1面に前記レンズ部および前記第1の接着剤が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 前記第1及び第2の接着剤は、光硬化性接着剤であることを特徴とする請求項1又は2に記載の撮像装置。
- 前記第2の透光性部材に、カラーフィルタが設けられていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1つに記載の撮像装置。
- 前記第1の透光性部材は、前記光電変換素子の互いに異なる領域に像を形成する複数の前記レンズ部を有し、
前記カラーフィルタは、前記レンズ部ごとに特定の色光成分を透過させる特性を有することを特徴とする請求項1から4のいずれか1つに記載の撮像装置。 - 前記保持部材と前記光電変換素子との間に、前記光電変換素子が実装された電気配線基板が設けられていることを特徴とする請求項1から5のいずれか1つに記載の撮像装置。
- 請求項1から6のいずれか1つに記載の撮像装置を有することを特徴とする電子機器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004161939A JP2005347837A (ja) | 2004-05-31 | 2004-05-31 | 撮像装置及び電子機器 |
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ID=35499846
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2011172174A (ja) * | 2010-02-22 | 2011-09-01 | Ricoh Co Ltd | 撮像装置、距離画像取得装置、及びこれらの製造方法 |
JP2019133017A (ja) * | 2018-01-31 | 2019-08-08 | 大日本印刷株式会社 | レンズシートユニット、撮像モジュール、撮像装置、レンズシートユニットの製造方法 |
CN112363292A (zh) * | 2015-04-30 | 2021-02-12 | Lg伊诺特有限公司 | 透镜移动装置 |
-
2004
- 2004-05-31 JP JP2004161939A patent/JP2005347837A/ja active Pending
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