JP2006135439A - 固体撮像装置及びこれを備えた電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 透明な基板の前後にレンズホルダと撮像素子とを配置しても、基板の寸法公差の影響を受けることがない固体撮像装置を提供する。
【解決手段】 レンズ２を保持するレンズホルダ３と、撮像素子６と、前記レンズホルダと前記撮像素子との間に配置される透明な基板７とを含み、前記撮像素子が前記基板に搭載されている固体撮像装置１であって、前記レンズホルダ及び前記基板を支持する台板１０を更に備え、前記レンズホルダの前記撮像素子側の端面３ＢＴと、前記撮像素子が搭載された前記基板の素子搭載面７Ｂとが、前記台板１０に当接している。固体撮像装置１はレンズホルダの前記端面と前記撮像素子が搭載された前記基板の素子搭載面とが台板に当接しているので、台板を基準にしてレンズホルダと撮像素子との相対位置を適切に設定できる。
【選択図】 図２

Description

本発明は固体撮像装置に関する。より詳細には、透明な基板に撮像素子を搭載している固体撮像装置に関する。

固体撮像装置は、カメラ、携帯電話等の電子機器に組込まれて使用される。固体撮像装置は内部に、レンズを含む光学系、レンズを光軸方向へ移動させる駆動機構及びレンズによって結像される撮影画像を出力する撮像素子等を含んで構成されている。近年、電子機器は著しい早さで小型化されており、これに伴って電子機器内に搭載する固体撮像装置もより一層の小型化を図ることが求められている。そして、言うまでもなく固体撮像装置は画像を撮影するために電子機器に組込まれるものであるから、正確にピント調整を行える装置であることが求められる。

特許文献１は、小型化及び焦点精度を高めた固体撮像装置を開示している。具体的には、同文献の図１０において、ガラス基板と、ガラス基板に受光部が対向するように配置した撮像素子と、この撮像素子とは反対側のガラス基板上に配置したレンズホルダ（鏡筒）とを備える固体撮像装置を開示している。この固体撮像装置は透明なガラス基板を間に挟んで、その前後にレンズを保持するレンズホルダと撮像素子とを配置した構造とすることで装置の小型化が図られている。

特開２００３−５１９７３号公報

近年のガラスは高い精度で作製されているが、ガラス基板の厚み方向（固体撮像装置での光軸方向）では未だ数十ミクロン（例えば、５０μｍ程度）の寸法公差（厚み誤差）を含んでいる。その一方で、携帯電話等の電子機器に搭載される一般的な固体撮像装置におけるピント調整は数ミクロン（例えば、５μｍ程度）レベルで行われるようになっている。

ところが、前述したように特許文献１の固体撮像装置はガラス基板上に、レンズホルダを載置した構造となっている。よって、この固体撮像装置はガラス基板の寸法公差の影響を受けて、レンズホルダの光軸方向での位置が変化する。しかも上記寸法公差は固体撮像装置に組込まれた個々のガラス基板によって異なる。そのため特許文献１の固体撮像装置は組上げた後でなければピント調整を行うことができず、しかもピント調整を個別に行うことが必要となる。製造工程で固体撮像装置を個別にピント調整すると多大な時間とコストを要することになってしまう。

なお、特許文献１にはガラス基板以外に透明又は半透明な素材を基板に使用してもよいことが記載されているが、例えば透明樹脂等で基板を形成する場合にも前述したと同様に寸法公差の問題がある。

そこで、本発明の目的は、透明な基板の前後にレンズホルダと撮像素子とを配置しても、基板の寸法公差の影響を受けることがない固体撮像装置を提供することである。

上記目的は、レンズを保持するレンズホルダと、撮像素子と、前記レンズの光軸方向において前記レンズホルダと前記撮像素子との間に配置される透明な基板とを含み、前記撮像素子が前記基板に搭載されている固体撮像装置であって、前記レンズホルダ及び前記基板を支持する台板を更に備え、前記レンズホルダの前記撮像素子側の端面と、前記撮像素子が搭載された前記基板の素子搭載面とが、前記台板に当接している固体撮像装置によって達成できる。

本発明によると、レンズホルダの端面と撮像素子が搭載された基板の素子搭載面とが台板に当接しているので、台板を基準にしてレンズホルダと撮像素子との相対位置を適切でき、基板の寸法公差の影響を受けない。よって、透明な基板の前後にレンズホルダと撮像素子とを配置しても基板の寸法公差の影響を受けてピントがずれることを防止する固体撮像装置を提供できる。

また、前記レンズホルダの前記端面及び前記基板の前記素子搭載面が、前記光軸方向において同一高さにある前記台板の当接面に当接している構造とすることが好ましい。また、前記当接面には前記レンズホルダ及び前記基板の少なくとも一方に当接して当該部材を前記光軸方向と直交する方向に位置決めする突起部が形成されている構造としてもよい。また、前記台板は、前記基板に搭載された前記撮像素子を収容する空間を有していることがより好ましい。前記固体撮像装置を備えた電子機器は、正確にピント調整がなされているので鮮明な画像を撮影できる。また、本発明の固体撮像装置は従来よりも低コストで製作できるので、これを採用する電子機器のコスト低減を図ることもできる。

本発明によると基板の寸法公差の影響を受けることがない固体撮像装置を提供できる。

以下、図面を参照して本発明に係る一実施形態を説明する。図１は、実施形態に係る固体撮像装置１の外観を示している平面図である。図２は図１におけるＸ−Ｘ線での断面図、図３は同Ｙ−Ｙ線での断面図である。これらの図を参照して固体撮像装置１を説明する。

固体撮像装置１は、レンズ２と、このレンズ２を内部に保持するレンズホルダ３及び撮像素子６等を備えて構成されている。レンズホルダ３は下方の角筒部３ａと上方の円筒部３ｂとにより形成されている。上側の円筒部３ｂ内の所定位置にはレンズ２が保持されている。このレンズ２の前面側（被写体側）にレンズキャップ４が配設され、背面側（撮像素子側）にはフィルタ５が配設されている。フィルタ５としては、例えば赤外線をカットするＩＲカットフィルタが採用されている。

レンズホルダ３の角筒部３ａ側には透明なガラス基板７が配設されている。ガラス基板７の背面７Ｂ側に撮像素子６が搭載されている（以下、背面７Ｂを素子搭載面７Ｂという）。撮像素子６としては、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等の画像出力センサが採用されている。ガラス基板７の素子搭載面７Ｂには図示しない透明な配線パターンが形成されている。撮像素子６は、例えばフリップチップ実装(ｆlip chip bonding)によって配線パターンに接続されている。撮像素子６は突起電極８を介して基板上のパターンと接続されている。撮像素子６の受光部（撮像エリア）６ＰＡは、素子搭載面７Ｂに近接して対向するように配置される。

ところで、本実施例の固体撮像装置１も前述した従来の固体撮像装置と同様に、透明な基板を間にしてレンズホルダ３と撮像素子６とが前後に配置される構成となっている。しかし、固体撮像装置１はガラス基板７の寸法公差がピント状態に影響を与えない構造を備えている。この点について説明する。

図２及び図３で示すように、固体撮像装置１はレンズホルダ３の下部に台板１０を備えている。この台板１０は角筒状であり、外形はレンズホルダ３の下側の角筒部３ａと略同一に形成されている。よって、外観はレンズホルダ３と一体的である。台板１０の上面には、レンズ２の光軸方向ＬＡと垂直な平面１０ＦＡが設けられている。また、この平面１０ＦＡの一部から突起部１１が光軸方向ＬＡに沿って立ち上がっている。この突起部１１は図１で示すように矩形の環状に形成されている。一方、レンズホルダ３の撮像素子６側の下端面３ＢＴ（撮像素子側の端面）はガラス基板７側まで延在していると共に、台板１０の突起部１１の外側部分とちょうど係合する切欠３ＤＥが形成されている。よって、レンズホルダ３は所定位置に光軸方向ＬＡと直交する方向に位置決めされて平面１０ＦＡに当接する。

また、ガラス基板７は外縁が台板１０の突起部１１の内縁に嵌り込むように形成されている。よって、ガラス基板７も所定位置に光軸方向ＬＡと直交する方向に位置決めされた状態で平面１０ＦＡに当接する。よって、レンズホルダ３の下端面３ＢＴ及びガラス基板７の素子搭載面７Ｂは台板１０の光軸方向ＬＡにおいて同一高さの平面１０ＦＡを共通の当接面として載置された状態となる。

上記構造は台板１０の平面１０ＦＡ上にレンズホルダ３及びガラス基板７が支持された状態となる。この構造では、レンズ２を保持するレンズホルダ３の光軸方向ＬＡでの位置と、ガラス基板７に搭載される撮像素子６の光軸方向ＬＡでの位置とを平面１０ＦＡを基準にして設定できる。すなわち、平面１０ＦＡを基準にして、撮像素子６の受光部６ＰＡにちょうど合焦するように、レンズ２の位置と撮像素子６の相対位置を適正に設定することによりピント調整を行える。ここでのピント調整は、レンズホルダ３がガラス基板７上に載置されないのでガラス基板７の寸法公差の影響を受けない。そして、レンズホルダ３、台板１０は金型等で一定に成型できるので、レンズ２の位置と撮像素子６の相対位置を適正に設定してピント調整すれば以後同様に同じ装置を作製できる。よって、従来の装置のようにガラス基板の寸法公差による影響を受けずに固体撮像装置１を作製できるので低コストで製造できる。

なお、図２で示すように上記台板１０は光軸方向ＬＡでの厚みが撮像素子６より長さＤだけ厚くなるように形成しておくことが望ましい。このように台板１０の方を厚く形成することによって、内部に撮像素子６を収納できる空間ＳＰが形成される。このように台板１０内の空間ＳＰに撮像素子６を収納する構造とすることにより、撮像素子６が他の部品と接触して破損しないように保護できる。また、台板１０とレンズホルダ３並びにガラス基板７とは接着剤を用いて確実に固定することができる。その際、光軸方向ＬＡと平行な面同士に接着剤を塗布して接着することが好ましい。このように台板１０の当接面となる平面１０ＦＡに以外の面に接着剤を塗布して固定することにより接着剤の厚みによる影響も排除してピント調整を正確に行える。

さらに、図１及び図３で図示するように固体撮像装置１には、図示しない外部装置（回路）と電気的に接続するためのＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）２０がガラス基板７の配線パターンに接続されている。ＦＰＣ２０が外部に延伸する部分では台板１０は他の部分より低く設定されている。符号ＣＲで示すようにこの部分のＦＰＣ２０は、上側でガラス基板７の素子搭載面７Ｂ及びレンズホルダ３の下端面３ＢＴと接すると共に、下側では台板２０と接して挟持された状態となっている。このようにＦＰＣ２０を上下から挟むことでＦＰＣ２０の剥離を防止して固体撮像装置１に確りと固定した構造とすることができる。

以上説明した固体撮像装置１は台板１０を新たに設け、この台板１０を基準にしてレンズホルダ３と撮像素子６が搭載されたガラス基板７との相対位置を設定するのでガラス基板７の寸法公差による影響を受けずにピントがずれることを防止できる。また、台板１０の上の平面１０ＦＡに形成した環状の突起部１１によってレンズホルダ３及びガラス基板７を位置決めするので光軸方向ＬＡとの垂直な方向での位置ずれも防止できるのでこの点でも正確なピント調整を行える。

なお、上記実施例ではより好ましい構造として光軸方向ＬＡでの同じ高さ位置に形成した台板１０の平面（当接面）１０ＦＡにレンズホルダ３の下端面３ＢＴとガラス基板７の素子搭載面７Ｂとを当接するようしている。しかし、レンズホルダ３の下端面３ＢＴとガラス基板７の素子搭載面７Ｂとの光軸方向ＬＡでの高さ位置はずれていてもよい。すなわち、下端面３ＢＴと素子搭載面７Ｂとが当接する台板１０の当接面が光軸方向ＬＡでずれる場合でも、ガラス基板７の寸法公差の影響を受けずにピント調整を行える構造を実現できる。なお、この構造を採用した場合にはレンズホルダ３の下端面３ＢＴとガラス基板７の素子搭載面７Ｂとの高さ位置がずれることになるが、図３のＣＲで示すと同様にＦＰＣ２０を外部に引出す部分についてレンズホルダ３及び台板１０の形状を適宜に変更すればよい。

上記固体撮像装置１は次の手順で製造することができる。先ず、配線パターンが形成されているガラス基板７に撮像素子６等の電子部品を実装し、さらにＦＰＣ２０をガラス基板７に接続する。このガラス基板７を台板１０に接着剤を用いて接続する。予めレンズ２等を組付けられているレンズホルダ３を接着剤等を用いて台板１０に接着する。このように簡単に接続するだけで以降のピント調整は不要であるので、従来の固体撮像装置と比較して低コストで製造できる。なお、レンズホルダ３はレンズ２を保持する円筒部３ｂと下方の角筒部３ａとが一体に形成されているが、円筒部３ｂと角筒部３ａとの間をネジで螺合した構造とすればレンズホルダ３を台板１０に接着後でもレンズ２を光軸方向ＬＡ方向に移動してピント調整を行うことができる。

以上説明した固体撮像装置１を含むカメラ、携帯電話等の電子機器であれば正確にピント調整がなされているので鮮明が画像を撮影できる。また、固体撮像素装置１は低コストで製造できるので、これを採用する電子機器のコスト低減を図ることもできる。なお、上記実施例では透明なガラス基板を用いる例を示したが、同様に寸法公差を含む他の透明素材により基板を形成した場合に本発明を適用できることは言うまでもない。

以上本発明の好ましい一実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

実施形態に係る固体撮像装置の外観を示している平面図である。 図１におけるＸ−Ｘ線での断面図である。 図１におけるＹ−Ｙ線での断面図である。

符号の説明

１ 固体撮像装置
２ レンズ
３ レンズホルダ
３ＢＴ レンズホルダの下端面
６ 撮像素子
７ ガラス基板（透明な基板）
７Ｂ ガラス基板の素子搭載面
１０ 台板
１０ＦＡ 平面（当接面）
１１ 突起部

Claims (5)

1. レンズを保持するレンズホルダと、撮像素子と、前記レンズの光軸方向において前記レンズホルダと前記撮像素子との間に配置される透明な基板とを含み、前記撮像素子が前記基板に搭載されている固体撮像装置であって、
   前記レンズホルダ及び前記基板を支持する台板を更に備え、
   前記レンズホルダの前記撮像素子側の端面と、前記撮像素子が搭載された前記基板の素子搭載面とが、前記台板に当接していることを特徴とする固体撮像装置。
2. 前記レンズホルダの前記端面及び前記基板の前記素子搭載面が、前記光軸方向において同一高さにある前記台板の当接面に当接していることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
3. 前記当接面には、前記レンズホルダ及び前記基板の少なくとも一方に当接して当該部材を前記光軸方向と直交する方向に位置決めする突起部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置。
4. 前記台板は、前記基板に搭載された前記撮像素子を収容する空間を有していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の固体撮像装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の固体撮像装置を備えたことを特徴とする電子機器。
   

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