JP2010109815A - マルチレンズ・イメージセンサモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】３６０度の大視野角を有するイメージセンサモジュールを提供する。
【解決手段】多数のレンズと多層プリント回路基板を含む底板上に形成されるイメージセンサチップの間が光ファイバを利用して通信される。イメージセンサチップはその上に形成される画像検知領域を有する。イメージセンサモジュールは、画像分割用蓋を使用して画像検知領域を複数のサブエリアに分離する。検知領域の各分割サブエリアは１つのレンズに対応する。
【選択図】図３

Description

この発明は一般にイメージセンサモジュール、特にマルチレンズ・イメージセンサモジュールに関する。

イメージセンサモジュールの現在の技術は、デジタルスチールカメラ、デジタルビデオカメラ、テレビ電話、及びテレビ会議のような様々な分野に広く適用され、そしてモジュールは光画像信号を検知し、そして捕捉するため、光装置内に詰め込まれたイメージセンサ半導体チップを有し、次にモジュールは回路基板へ提供するため、光画像信号を電気信号に変換し、そして光画像信号が確認され、処理され、又は記憶されることを可能にする。

一般に使用される従来のイメージセンサモジュール１００は図１の簡単な図面で概略的に示される。イメージセンサモジュール１００はレンズ１０２、レンズホルダ１０４、イメージセンサチップ１０６、及び底板１０８を備える。画像検知領域を有するイメージセンサチップ１０６は、底板１０８上に形成される。イメージセンサチップを覆うレンズホルダ１０４は底板１０８上に取り付けられる。イメージセンサチップの画像検知領域と整列するレンズ１０２はレンズホルダ１０４に設置される。レンズ１０２を通して、イメージセンサチップは外部の画像信号を捕捉することができる。

例えば、類似のイメージセンサモジュール構造がＴＷ４２５０４２で開示されている。それはＣＣＤとＣＭＯＳ画像捕捉モジュールを開示し、これはＣＣＤとＣＭＯＳイメージセンサ装置と関連する電子装置を有する回路基板、及び前記イメージセンサ装置の上面に設定され、その外周寸法がイメージセンサ装置のそれと同じ寸法のレンズホルダを備える。レンズホルダをイメージセンサ装置の外縁部と整列させることにより、そしてホルダの底面とイメージセンサ装置の上面の間の平面接触により、画像を収差から保護するため、ホルダ軸とイメージセンサ装置の中心との間に生成される位置の差及び角度差はいずれも発生しない。

主として、基板、センサチップ及びレンズモジュールを備えるコンパクトカメラモジュールがＴＷ‐１２９７９２０で開示されている。基板は夫々センサチップを取り付け、そしてレンズモジュールを固定するため、チップ取り付け領域とモジュール固定領域を画定し、更にチップ取り付け領域内にチェックポイントを画定する表面を有する。その中でモジュール固定領域はチップ取り付け領域を包囲する。基板は複数の接続パッド及びチップ取り付け領域から離れた複数のチェック棒を含み、ここでチェック棒の直交する二等分線はチェックポイントと整列する交点を有する。従って、チップの取り付け後に、交点によりセンサチップのセンサ領域の中心設置をチェックするため、自己チェックステップを実施することができる。

フィルタと底部レンズ取り付け部を有するレンズホルダを備える、ガラス構造上にチップを備えるイメージモジュールはＴＷ‐Ｍ２５０４７０で開示されている。底部は複数の電気的接続手段を組み合わせる。フィルタは底部とレンズ取り付け部の間に設置される。フィルタは、電気的接続手段へ接続される複数の回路を有する。画像検知チップはフィルタ上のフリップチップである。第１密封コンパウンドが画像検知チップの検知表面を密封するため、画像検知チップとフィルタの間に設置される。

上記従来技術は、全て完全な一組の３６０度視野角方向を備えるイメージセンサモジュールを開示していない。

この発明とそのいくつかの付属する利点と特性は、先の記述と付属図面から理解されると確信する。
ＴＷ４２５０４２ ＴＷ‐１２９７９２０ ＴＷ‐Ｍ２５０４７０

上記記述によると、ここでのこの発明の態様はマルチレンズ・イメージセンサモジュールを提供することである。

この発明の別の態様は、３６０度の大視野角を有するイメージセンサモジュールを提供することである。

この発明の別の態様は、画像信号を転送するためレンズと画像検知領域の間の通信経路として、光学系を利用することである。

この発明の別の態様は、画像検知領域を複数のサブエリアへ分離するため、画像区分用蓋を利用することである。検知領域の各分割サブエリアは１つのレンズと１つの光通信経路に対応する。

ここでのこの発明はマルチレンズ・イメージセンサモジュールを開示することで、これは、底板、底板へ結合され、その上に形成される画像検知領域を有するイメージセンサチップ、その上のイメージセンサチップを覆う底板上に形成される蓋、及び複数の開口に応じて複数のサブエリアに分割される画像検知領域に対応する複数の開口を有する蓋、蓋に結合される光学系、及び光学系を介して画像信号を画像検知領域へ転送する光学系に結合される複数のレンズを備える。

ここでの発明はマルチレンズ・イメージセンサモジュールを開示し、これは、底板、底板に結合され、画像検知領域を有するイメージセンサチップ、その上のイメージセンサチップを覆う底板上に形成される蓋、及び複数の開口に応じて複数のサブエリアへ分割される画像検知領域に対応する複数の開口を有する蓋、複数の開口上に配置される一組のガラス、蓋の複数開口を覆う光ファイバ出力固定架台、光ファイバを介して光ファイバ出力固定架台へ接続される複数の光ファイバ入力固定架台、光ファイバを介して画像信号を画像検出領域へ転送する、複数の光ファイバ入力固定架台に個別に配置される複数のレンズを備える。

この発明はマルチレンズ・イメージセンサモジュールを開示し、ここで底部は多層ＰＣＢ（プリント回路基板）である。前記イメージセンサチップはＣＣＤ（電荷結合素子）又はＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）センサチップを含む。前記レンズの数は、イメージセンサモジュールの３６０度視野角を可能にするため、少なくとも３つである。

この発明のマルチレンズ・イメージセンサモジュールは画像検地領域を複数の個々のサブエリアへ分割し、そして検知領域の各分割サブエリアは１つのレンズと１つの光ファイバ通信経路に対応する。このように、３６０度の大視野角を得るためには、１つのイメージセンサモジュールしか必要とせず、これにより多くイメージセンサモジュールの数を節約する。更に、この発明のマルチレンズ・イメージセンサモジュールは、光信号を転送するため、レンズとイメージセンサモジュールの画像検知領域の間の通信経路として光ファイバを使用し、これによりイメージセンサモジュールとレンズの間の距離を伸ばす。

本発明をこれ以降、本発明の好適実施例と付属図面で、より詳細に記述する。にもかかわらず、本発明の好適実施例は本発明を限定するためではなく、それを説明するために提供されると認識されるべきである。この発明はここで記述される好適実施例においてのみではなく、明瞭に記述される実施例の他に広範囲の他の実施例においても実施することができる。更に、この発明の範囲は、付属の特許請求の範囲に特定されるものを除き、特に特定の実施例に限定されない。

ある実施例は本発明の実施又は例である。明細書における“ある実施例”、“一実施例”、“いくつかの実施例”、又は“他の実施例”への参照とは、実施例と関連して記述される特定の性質、構造、又は特徴は、少なくともいくつかの実施例に含まれるが、全ての実施例に含まれる必要はない。“ある実施例”、“一実施例”、または“いくつかの実施例”は、必ずしも全て同一実施例に言及しているわけではない。本発明の典型的実施例の先の記述で、本発明の様々な特性は、開示を簡素化し、１つ以上の様々な発明的態様の理解を助けるため、時には単一実施例、図面、又はその記述にまとめられると認識されるべきである。

この発明のマルチレンズ・イメージセンサモジュールは、イメージセンサチップの画像検知領域を複数のサブエリアへ分離するための、画像分割用蓋を使用する。各レンズは１つだけの分割サブエリアから画像を捕捉し、次に確立されたアルゴリズムは全ての分割サブエリアからの画像を処理し、又は合成するために作動し、従って大視野角（３６０度迄）を得る。この発明は、いくつかのイメージセンサモジュールから得られるそれと同様の視界に到達するため、１つのイメージセンサモジュールしか必要とせず、従ってイメージセンサモジュールの数を節約する。

この発明のイメージセンサモジュールは、光学系を介して複数のレンズに結合され、より広範囲の実用化を可能にするため、イメージセンサモジュールとレンズの間の距離を伸ばし、そして更なる画像を、イメージセンサモジュールの更に離れたレンズを基に、捕捉することができる。複数のレンズは、３６０度の視界の完全な画像を得るため、夫々視野角内に水平に配置される。

好適実施例によると、この発明のマルチレンズ・イメージセンサモジュール２００の図は図２に示される。イメージセンサモジュール２００は、イメージセンサチップ２０２、光学系２０６、一組のガラス２０８、及び複数のレンズ２１６を備える。

外からの画像信号は光学系２０６を介して、イメージセンサチップ２０２へ転送される。光学系２０６により転送される画像信号は、蓋（表示なし）を通して、相互干渉なく別々の信号に分割される。蓋はイメージセンサチップ２０２の画像検知領域を複数のサブエリアへ分割する。各サブエリアは１つのレンズ２１６に対応する。外部の画像信号はイメージセンサチップ２０２の画像検知領域に到達するため、レンズ２１６、光学系２０６、一組のガラス２０８、及び蓋を順に通過する。前記複数の光通信経路の各々は、互いに相互干渉なく、個々に独立である。イメージセンサチップ２０２が画像信号を受信した後、光画像信号は、画像信号をデジタル画像信号に変換するため、アナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）２１８へ供給される。

好適実施例において、光学系は、凸レンズ、凹レンズ、及び単面鏡の組み合わせである。光学系の装置は、当技術分野で周知であり、従って詳細記述を省略する。一実施例で、光学系は光ファイバ通信システムである。

この発明の好適実施例によると、マルチレンズ・イメージセンサモジュール３００の部品分割図は図３に示される。マルチレンズ・イメージセンサモジュール３００は、イメージセンサチップ３０２、底部３０４、イメージセンサモジュール蓋３０６、一組のガラス３０８、光ファイバ出力固定架台３１０、光ファイバ３１２、複数の光ファイバ入力固定架台３１４、及び複数のレンズ３１６を備える。

画像を捕捉するため、その上に形成される画像検知領域３０３を有するイメージセンサチップ３０２は、底板３０４上に設置される。底板３０４は、限定されないが、多層ＰＣＢ（プリント回路基板）であり、そして適切な回路基板をここでこの発明に適用することができる。底板３０４は、例えばＤＳＰ（デジタル信号処理装置）、メモリチップ、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）チップ、及び受動構成要素のような、その上に形成されるアナログ及びデジタル回路（表示なし）も含む。イメージセンサチップ３０２の画像検知領域３０３は光信号を受信し、そしてアナログ画像信号は、ＤＳＰとＡＳＩＣチップによりデジタル画像信号に変換され、次にデジタル画像信号がメモリチップへ記憶される。

イメージセンサチップ３０２にはＣＣＤ（電荷結合素子）又はＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）センサチップがある。ＣＣＤは、通常メガピクセルとして示される、デジタルスチールカメラに光の変化を記録することができる半導体であり、そしてその材料は主としてシリコン半導体であり、これは感光素子表面上の光を記憶電荷へ変換することができる。ＣＣＤ表面は光照明を感知するので、電荷はそれに対応してその上に生成され、それに続き、ＣＣＤ上の感光素子により生成される全信号を回復させるため、増幅及びコード化素子へそれを転送し、こうして完全な絵が構築される。ＣＭＯＳイメージセンサチップは、同様にデジタルスチールカメラにおいて、光の変化を記録することができる半導体チップである。しかしＣＭＯＳの製造技術はＣＣＤのそれと異なり、むしろ通常のコンピュータチップのそれに近い。ＣＭＯＳの材料は主にシリコンとゲルマニウムからできており、そのイメージセンサモジュールは、画像としての信号を記録し、そして解釈するため、チップを処理するための電流を利用する。

イメージセンサモジュール蓋３０６はイメージセンサチップ３０２上に配置され、そしてそれは底板３０４上に取り付けられる。イメージセンサモジュール蓋３０６はイメージセンサチップ３０２の画像検知領域３０３に対応する開口３０７を有する。イメージセンサチップ３０２は開口３０７を介して外部画像を捕捉する。蓋３０６は開口３０７を複数の開口３０７へ分割するため、複数の側壁３０９を有し、画像検知領域３０３はその結果、複数のサブエリアへ分割される。この実施例で、画像検知領域はイメージセンサモジュール蓋３０６により４つのサブエリアに分割されるが、必ずしも４つである必要はない。

一組のガラス３０８と光ファイバ出力固定架台３１０は、蓋３０６の開口３０７上に配置される。複数のガラスを有する一組のガラス３０８は、夫々複数の開口３０７に正確に対応する。光ファイバ出力固定架台３１０、一組のガラス３０８、蓋３０６、及び底板３０７の間の空間は、湿分がその中へ進入することを防止するため、真空に又は低湿度ガス（窒素又はアルゴン）で充填され、これによりイメージセンサチップの検知能力への影響を回避する。光ファイバ出力固定架台３１０は、光ファイバ３１２を介して、個々の光ファイバ入力固定架台３１４へ接続される。光ファイバ入力固定架台３１４の開口３１５は、レンズ３１６へネジ止めするための内部ネジ山を有する。

外部光信号は、マルチレンズ・イメージセンサモジュール３００により、光ファイバを介して、イメージセンサチップ３０２上の画像検知領域３０３へ転送される。優れた通信効率は、光ファイバを介して光信号を転送することにより達成することができる。レンズ３１６と画像検知領域３０３の間の経路は別々で、信号転送中は互いに干渉しない。

この発明のマルチレンズ・イメージセンサモジュールは、レンズと画像検知領域の間の距離を伸ばし、これにより光ファイバ入力固定架台３１４とレンズ３１６がイメージセンサチップ３０２と、底板３０４から離れた距離に設置されることを可能にし、その結果レンズに対して、いかなる位置も選択可能になり、特にイメージセンサモジュール全体に備えるべきレンズ用空間を非常に狭くすることを可能にする。

イメージセンサチップ３０２上の画像検知領域３０３は、イメージセンサモジュール蓋により、複数のサブエリアへ分割され、各レンズ３１６は単に部分検知領域に関係し、従って３６０度大視野角を得ることを可能にする。この実施例で、レンズの数は４つであるが、必ずしも４つである必要はなく、適切な数のレンズがここでのこの発明において適用可能である。

この発明の実施例による、マルチレンズ・イメージセンサモジュール３００の部品分解図を図４に示す。好適実施例で、マルチレンズ・イメージセンサモジュール３００は歩行可能な定位ロボット又は長さ測定器のような３６０度視野角を必要とする装置に適用できる。水平方向で、各レンズ３１６は、夫々９０度視野角を共有するため、特定位置に光ファイバにより配置され、これによりマルチレンズ・イメージセンサモジュール３００が全体として３６０度視野角を得ることを可能にする。好適実施例で、マルチレンズ・イメージセンサモジュール３００は、各レンズが夫々１２０度視野角を共有する３つのレンズを備える。

この発明では、光信号を転送するため、光ファイバが利用され、レンズはその中で必要とする任意の位置に設定することができる。完全な一組の視野角方向が、従来技術で必要な場合、複数のイメージセンサモジュールが個々に多くの方向に配置されることが、要求される。ここでのこの発明のマルチレンズ・イメージセンサモジュールにおいて、完全な一組の視野角方向を達成するためには、１つのイメージセンサモジュールしか必要としない。

ここで本発明を説明するため、好適実施例が上で記述されたが、この発明において宣言される特許請求の範囲を限定するために提供される。請求されるものは、付属の特許請求の範囲及び相当する分野に依存する。変更や修正は本発明の精神から離れることなく、記述されたいずれかの文章から行うことができるが、以下の特許請求の範囲により限定されるこの発明の範囲の下での相当する設計又は修正に含まれることは当業者には明らかであるだろう。

従来のイメージセンサモジュールの好適実施例の概略図である。 この発明のマルチレンズ・イメージセンサモジュールの好適実施例の図である。 この発明のマルチレンズ・イメージセンサモジュールの部品分解図である。 この発明のマルチレンズ・イメージセンサモジュールの部品分解図である。

符号の説明

100：イメージセンサモジュール
102、216、316：レンズ
104：レンズホルダ
106、202、302：イメージセンサチップ
108、304：底板
200、300：マルチレンズ・イメージセンサモジュール
206：光学系
208、308：ガラス
218：Ａ／Ｄ変換器
303：画像検知領域
306：イメージセンサモジュール蓋
307、315：開口
309：側壁
310：光ファイバ出力固定架台
312：光ファイバ
314：光ファイバ入力固定架台

Claims (5)

1. 多層ＰＣＢ（プリント回路基板）を含む底板、
   前記底板に結合されるその上に形成される画像検知領域を有し、そしてＣＣＤ（電荷結合素子）またはＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）センサチップを含む、イメージセンサチップ、
   複数の開口に応じて複数のサブエリアに分割され、前記画像検知領域に対応する前記複数の開口を有し、その上の前記イメージセンサチップを覆う、前記底板上に形成される蓋、
   凸レンズ、凹レンズ、および平面鏡、または光ファイバ通信システムの組み合わせを含み、前記蓋に結合される光学系、及び
   各前記レンズが１つの前記開口に対応し、前記画像信号は前記光学系を介して前記画像検知領域の対応するサブエリアへ転送され、そして前記レンズの数は少なくとも３つである、前記光学系に結合される複数のレンズ、を備えるマルチレンズ・イメージセンサモジュール。
2. 前記マルチレンズ・イメージセンサモジュールは更に、
   前記複数の開口上に配置される一組のガラス、
   前記蓋の前記複数の開口を覆う、光信号出力固定架台、
   前記複数のレンズが複数の光信号入力固定架台に個々に配置され、前記光信号出力固定架台に接続される、複数の光信号入力固定架台を含むことを特徴とする、請求項１に記載のモジュール。
3. 前記マルチレンズ・イメージセンサモジュールは３６０度視野角を有することを特徴とする、請求項１に記載のモジュール。
4. 多層ＰＣＢ（プリント回路基板）を含む底板、
   前記底板へ結合され、その上に形成される画像検知領域を有し、そしてＣＣＤ（電荷結合素子）またはＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）センサチップを含むイメージセンサチップ、
   前記複数の開口に応じて複数のサブエリアに分割される前記画像検知領域に対応する複数の開口を有し、その上の前記イメージセンサチップを覆う前記底板上に形成される蓋、
   前記複数の開口上に配置される一組のガラス、
   前記蓋の前記複数の開口を覆う光ファイバ出力固定架台、
   光ファイバを介して前記光ファイバ出力固定架台へ結合される複数の光ファイバ入力固定架台、及び
   各前記レンズが1つの前記開口に対応し、前記イメージ信号は前記光ファイバを介して前記画像検知領域の対応するサブエリアへ転送され、そして前記レンズの数は、少なくとも３つである、前記複数の光ファイバ入力固定架台に個々に配置される複数のレンズ、を備えるマルチレンズ・イメージセンサモジュール。
5. 前記マルチレンズ・イメージセンサモジュールは３６０度視野角を有することを特徴とする、請求項４に記載のモジュール。