JP2006135741A - 固体撮像装置及びこれを備えた電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 撮像素子の受光部へ進入する不要な光を遮断して鮮明な撮影画像が得られる固体撮像装置を提供する。
【解決手段】 レンズ２を支持するホルダ３，４と、撮像素子６と、該撮像素子を前記レンズとは反対側となる背面７Ｂに搭載している透明な基板７とを含む固体撮像装置１Ａであって、前記基板の前面に撮影用の領域を除いて遮光部３０が形成されている。本固体撮像装置によると、撮影に寄与する撮像光は撮像素子の受光部に進入するが、周辺の不要光は遮光部により遮断できる。よって、不要光による影響を遮断して鮮明な画像を撮影できる。また、基板の背面に前記撮像素子を搭載する部分を除いてさらに遮光部が形成されている構造としてもよい。
【選択図】 図２

Description

本発明は固体撮像装置に関する。より詳細には撮像素子の受光部に進入する不要な光を遮断した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組込む固体撮像装置についてもより一層の小型化を図ることが求められている。また、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ので、言うまでもなく鮮明な画像を撮影でき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

しかしながら、特許文献１の固体撮像装置は透明なガラス基板を採用しているので光が反射或いは屈折し易い。よって、透明なガラス基板を採用した場合には撮像に寄与しない周辺の不要な光が反射や屈折を繰り返して撮像素子の受光部に進入してくる場合がある。このように不要な光が受光部に進入してしまうと撮影画像が不鮮明になるという問題がある。

そこで、本発明の目的は、撮像素子の受光部へ進入する不要な光を遮断して鮮明な撮影画像が得られる固体撮像装置を提供することである。

上記目的は、レンズを支持するホルダと、撮像素子と、該撮像素子を前記レンズと反対側の面に搭載している透明な基板とを含む固体撮像装置であって、前記基板には撮影用の領域を除いて前記レンズからの入射光を遮断する遮光部が形成され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、撮影に寄与する撮像光は撮像素子の受光部に進入するが、周辺の不要光は遮光部により遮断できる。よって、不要光による影響を解消して鮮明な画像を撮影できる固体撮像装置を提供できる。また、前記遮光部が前記基板の前記レンズ側の面に形成されている構造としてもよい。また、前記遮光部が前記基板の前記レンズと反対側の面に形成されている構造としてもよい。

また、上記目的は、レンズを支持するホルダと、撮像素子と、該撮像素子を前記レンズと反対側の面に搭載している透明な基板とを含む固体撮像装置であって、前記基板の前記レンズと反対側の面には前記撮像素子を搭載する部分を除いて前記レンズと反対側からの入射光を遮断する遮光部が形成されている固体撮像装置によっても達成できる。

また、前記基板の前記レンズと反対側の面上には前記撮像素子と導通する配線パターンが形成されており、前記遮光部が前記配線パターン上に形成された絶縁層または該絶縁層を介して設けた金属層により形成される構造を採用してもよい。

また、前記ホルダが前記基板及び前記撮像素子を内部に収納すると共に、該ホルダの端部を前記撮像素子より突出するように形成されており、前記端部によって形成される開口が遮光部材で封鎖されている固体撮像装置としてもよい。

前述したような固体撮像装置を備える電子機器であれば鮮明な画像を撮影できる。

本発明によると、撮像素子の受光部へ進入する不要な光を遮断して鮮明な撮影画像が得られる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複数の実施例を説明する。

図１は、実施例１に係る固体撮像装置１Ａ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１Ａを説明する。

固体撮像装置１Ａは、レンズ２と、第１のホルダ３及び第２のホルダ４、並びに撮像素子６等を備えて構成されている。第２のホルダ４内の所定位置にレンズ２が保持されている。第２のホルダ４は円筒に形成されている。また、第１のホルダ３は下方側が角筒状であり、上方側内部は第２のホルダ４と嵌合するように円筒状に形成されている。図２で示すように第１のホルダ３と第２のホルダ４とは互いに嵌合する部分ＣＮで螺合している。第１のホルダ３の内部にはフィルタ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。

第１のホルダ３の下側では内壁が外側に広げられており、段部３ＳＴが形成されている。この段部３ＳＴのレンズ２の光軸方向ＬＡと直交する面にガラス基板７の前面７Ｔが当接し、第１ホルダ３の内壁にガラス基板７の外周が当接して位置決めされている。このようにガラス基板７を位置決めするとレンズ２の光軸方向ＬＡと垂直な方向での位置ずれを防止できる。特にガラス基板７のレンズ２と反対側の背面（素子搭載面）７Ｂ側に撮像素子６が搭載されているので撮像素子６を光軸上に正確に配置できる。また、固体撮像装置１Ａはガラス基板７の背面７Ｂ側に撮像素子６を搭載するので、前述した従来装置と同様に小型化を図ることができる。

上記撮像素子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の背面７Ｂには図示しない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を介して基板上の配線パターンと接続されている。撮像素子６の受光部６ＰＡは背面７Ｂに近接して対向するように配置される。

さらに、図１及び図３で図示するように固体撮像装置１Ａ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第１のホルダ３に切欠が設けられている。

固体撮像装置１Ａは撮影の障害となる周辺の不要な光（以下、単に不要光という）が受光部６ＰＡに進入することを抑制するための構成を備えている。ガラス基板７の前面（レンズ２側の面）７Ｔ上には遮光部３０が形成されている。図４は、ガラス基板７を取り出して前面側（レンズ２側）から見みた状態を示す平面図である。図４で示すようにガラス基板７の背面７Ｂの中央部には撮像素子６が位置している（図２参照）。

ガラス基板７の前面７Ｔ上には、撮像素子６の受光部６ＰＡを含んだ撮影用の領域（受光部６ＰＡに到達する有効な入射光を遮らない領域）ＦＲを除いて、レンズ２からの直接の入射光やレンズ２から入射してホルダ３、４の内壁で反射した光を遮断する遮光部３０が設けられている。この撮影用の領域ＦＲは図示するように受光部６ＰＡに撮像光が確実に入射するように、受光部６ＰＡよりも少し大きめに設定されている。上記遮光部３０は印刷或いは塗装等の周知技術を用いて例えば黒色の遮光部材を前面７Ｔ上に塗布することにより被膜として形成してもよいし、遮光フィルムを貼付することにより形成してもよい。また、遮光部３０は段部３ＳＴの光軸方向ＬＡと直交する面に当接する部分を除いて形成されており、遮光部３０によって基板７と撮像素子６が傾斜することを防止できる。

以上のようにガラス基板７の前面７Ｔに遮光部３０が形成されていると、撮影に寄与する撮像光は撮像素子６の受光部６ＰＡに進入するが、周辺の不要光は遮光部３０により遮断できる。よって、固体撮像装置１Ａによると不要光を遮断して鮮明な画像を撮影できる。また、図２、図３では図示を省略しているがガラス基板７の背面７Ｂに形成したアルミや銀などの金属配線パターンに撮像素子６を実装している場合であっても、固体撮像装置１Ａは遮光部３０を備えているので不要光の殆どを遮断するので従来と比較して鮮明な画像を撮影できる。なお、仮に撮影用の領域ＦＲの周辺から少量の不要光がカラス基板７に進入して、配線パターンで反射したとしても遮光部３０が上方に配置されているので不要光を減衰できる。
また、本実施例では、遮光部３０をガラス基板７の前面７Ｔ上に設けたが、遮光部３０を背面７Ｂに撮影用の領域ＦＲを除いて設けても良い。この場合、背面７Ｂ上に形成されている撮像素子６と導通する配線パターン（不図示）と基板７との間にレジスト等の遮光部材を形成すれば、遮光部３０を容易に形成できる。このようにすれば、遮光部３０を前面７Ｔに形成する場合よりも、遮光部３０を撮像素子６側により近づけて配置でき、また撮影用の領域ＦＲがより狭くなるので、より確実に不要光を遮断できる。また、前面７Ｔと背面７Ｂとの両方に遮光部３０を設けても良い。

前述したように第１のホルダ３の下側には段部３ＳＴが形成されるが、これより光軸方向ＬＡの下側へ伸びる端部３ＢＴが図２で示すように撮像素子６よりも下側へ長さＤだけ突出するように形成されている。すなわち、レンズ２の光軸方向ＬＡにおいて、第１のホルダ３の下端面３ＢＦの位置が、撮像素子６の下面６ＢＦよりも下側に位置するように第１のホルダ３が形成されている。端部３ＢＴは撮像素子６の外周を囲むように配設されるので内部には所定空間ＳＰが形成される。この空間ＳＰの内部にはガラス基板７及びこのガラス基板７に搭載された撮像素子６が収納される。よって、撮像素子６が周辺の部材に当たることを防止することで、固体撮像装置１Ａは上記撮像素子６の破損を防ぐことができる構造も備えている。

なお、実施例１では第１のホルダ３と第２のホルダ４とによりレンズ２を支持するホルダを構成しているが、第１のホルダ３と第２のホルダ４とを一体に形成してもよい。

次に、図５を参照して実施例２に係る固体撮像装置１Ｂについて説明する。この固体撮像装置１Ｂの基本構成は実施例１の固体撮像装置１Ａと同様である。よって、固体撮像装置１Ｂの特徴的な部分について説明し、固体撮像装置１Ａと同一部分には同一の符号を付して説明を省略する。図５はガラス基板７を取り出して背面７Ｂ側（撮像素子６側）から見た状態を示す平面図である。ガラス基板７の中央部の手前側には撮像素子６が位置している。なお、図５では撮像素子６が接続される配線パターン３５を示している。

固体撮像装置１Ｂはガラス基板７の背面７Ｂ上に、撮像素子６が載置される部分を除いて背面７Ｂ側（レンズ２の反対側）からの入射光を遮断する遮光部３０が設けられている。遮光部３０はガラス基板７の背面７Ｂに撮像素子６を搭載する前に設けてもよいし、撮像素子６を搭載した後に設けてもよい。撮像素子６の搭載する前に遮光部３０を設ける場合には、撮像素子６を配線パターン３５に実装する際に障害とならない領域とする。

図５は金属の配線パターン３５上に絶縁層３１を形成し、その上に金属層をパターン形成することにより遮光部３０を設けた場合の構造例を示している。この構造は配線パターン３５を作製する設備を流用してガラス基板７の背面７Ｂ上にさらに絶縁層３１及び遮光部３０を積層するだけで簡単に作製できる。よって、固体撮像装置１Ｂはコストを抑制して遮光部３０を形成できる。だだし、ガラス基板７の背面７Ｂに設ける遮光部３０は、この例によらず遮光性を備えた絶縁層３１のみによって形成してもよい。また、遮光部３０は実施例１の場合と同様に塗装等の周知技術を用いて遮光材を背面７Ｂ上に塗布することにより被膜として形成してもよいし、遮光フィルムを貼付することにより形成してもよい。

以上のようにガラス基板７の背面７Ｂに遮光部３０が形成されていると、第１のホルダ３の下側（レンズ２の反対側）から進入する不要光を遮光部３０により遮断できる。よって、固体撮像装置１Ｂによると不要光を遮断して鮮明な画像を撮影できる。そして、実施例１の固体撮像装置１Ａの構造と実施例２の固体撮像装置１Ｂの構造とを組合せて、ガラス基板７の前面７Ｔ及び背面７Ｂに遮光部３０を設けた場合には、ガラス基板７の前面側及び背面側から進入する不要光をより確実に遮断できる固体撮像装置となるので更に鮮明な画像を撮影できる装置となる。

上記固体撮像装置１Ａ、１Ｂ或いはこれら組合せた構造の固体撮像装置は、次の手順で製造することができる。先ず、ガラス基板７に配線パターン３５及び必要な箇所に遮光部３０を形成する。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を接続する。第１のホルダ３内にフィルタ５及びガラス基板７を接着する。予めレンズ２等を組付けられている第１のホルダ４を第１のホルダ３に螺合すればよい。

さらに図６を参照して実施例３に係る固体撮像装置１Ｃについて説明する。この固体撮像装置１Ｃの基本構成も実施例１の固体撮像装置１Ａと同様である。よって、固体撮像装置１Ａと同一の部分には同じ符号を付すことで重複する説明を省略する。図６は固体撮像装置１Ｃの断面図を示している。この図６は実施例１の図２と対応している。

この固体撮像装置１Ｃは、実施例１の固体撮像装置１Ａの第１のホルダ３の端部の開口側を遮光部材で封鎖した構造を有している。具体的には、固体撮像装置１Ｃは第１のホルダ３の端部３ＢＴ内に形成される空間ＳＰの開口側を遮光性のカバー部材１８で封鎖している。カバー部材１８は第１のホルダ３の段部３ＳＴの内壁に当接する共に、ガラス基板７の背面７Ｂに当接する突起部１９を備えている。また、カバー部材１８の上面１８ＴＦは第１のホルダ３の下端面３ＢＦに当接する。カバー部材１８は金型成型される樹脂材等で形成され所定の強度を備えている。この固体撮像装置１Ｃは撮像素子６を保護する機能も備えている。固体撮像装置１Ｃは第１のホルダ３の底部に、カバー部材１８を嵌合して必要により接着剤を用いて第１のホルダ３にカバー部材１８を固定すればよい。

実施例３の固体撮像装置１Ｃは、実施例１及び実施例２の固体撮像装置を組合わせたガラス基板７の表裏面に遮光部を備える装置と同等な装置となるので、ガラス基板７の前面側及び背面側から進入する不要光をより確実に遮断できる。よって、固体撮像装置１Ｃによると鮮明な画像を撮影できる。さらに、固体撮像装置１Ｃは第１のホルダ３の開口を封鎖するカバー部材１８は撮像素子６を保護する機能も備えるのでより好ましい固体撮像装置となる。なお、固体撮像装置１Ｃは遮光性のカバー部材１８にかえて開口部を遮光性の樹脂で充填して封鎖するようにしてもよい。

以上説明した実施例の固体撮像装置１Ａ〜１Ｃは撮像素子６の受光部６ＰＡへの不要光を確実に遮断して鮮明な画像を得ることができる。よって、このように優れた固体撮像装置を備えるカメラ、携帯電話等の電子機器であれば鮮明な画像を撮影できる。なお、以上の実施例では透明な基板としてガラス基板を用いている例を示したが、透明な樹脂等の基板を用いる固体撮像装置について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。

実施例１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。 図１の固体撮像装置のガラス基板を取り出して前面側から見みた状態を示す平面図である。 実施例２に係る固体撮像装置のガラス基板を取り出して背面側から見た状態を示す平面図である。 実施例３に係る固体撮像装置の断面図である。

符号の説明

１ 固体撮像装置
２ レンズ
３ 第１のホルダ（ホルダ）
４ 第２のホルダ（ホルダ）
６ 撮像素子
７ ガラス基板（透明な基板）
７Ｔ ガラス基板の前面
７Ｂ ガラス基板の背面
３０ 遮光部
ＦＲ 撮影用の領域

Claims (7)

1. レンズを支持するホルダと、撮像素子と、該撮像素子を前記レンズと反対側の面に搭載している透明な基板とを含む固体撮像装置であって、
   前記基板には撮影用の領域を除いて前記レンズからの入射光を遮断する遮光部が形成されていることを特徴とする固体撮像装置。
2. 前記遮光部は、前記基板の前記レンズ側の面に形成され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. 前記遮光部は、前記基板の前記レンズと反対側の面に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の固体撮像装置。
4. レンズを支持するホルダと、撮像素子と、該撮像素子を前記レンズと反対側の面に搭載している透明な基板とを含む固体撮像装置であって、
   前記基板の前記レンズと反対側の面には前記撮像素子を搭載する部分を除いて前記レンズと反対側からの入射光を遮断する遮光部が形成されていることを特徴とする固体撮像装置。
5. 前記基板の前記レンズと反対側の面上には前記撮像素子と導通する配線パターンが形成されており、
   前記遮光部が前記配線パターン上に形成された絶縁層または当該絶縁層を介して設けた金属層であることを特徴とする請求項４に記載の固体撮像装置。
6. 前記ホルダが前記基板及び前記撮像素子を内部に収納すると共に、該ホルダの端部を前記撮像素子より突出するように形成されており、
   前記端部によって形成される開口が遮光部材で封鎖されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の固体撮像装置。
7. 請求項１乃至６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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