JP4248586B2 - IMAGING DEVICE, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND PORTABLE INFORMATION TERMINAL AND IMAGING DEVICE WITH THE IMAGING DEVICE - Google Patents
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Description
本発明は、撮像装置及びその製造方法、並びに該撮像装置を搭載した携帯情報端末及び撮像機器に関し、詳細には、光学系と固体撮像素子との位置合わせを行うために用いられる構造体と、光学系とを、固体撮像素子が設けられたパッケージの上面に直接形成した撮像装置及びその製造方法、並びに該撮像装置を搭載した携帯情報端末及び撮像機器に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus, a manufacturing method thereof, a portable information terminal and an imaging apparatus equipped with the imaging apparatus, and more specifically, a structure used for aligning an optical system and a solid-state imaging device, The present invention relates to an imaging device in which an optical system is directly formed on the upper surface of a package provided with a solid-state imaging device, a method for manufacturing the imaging device, and a portable information terminal and imaging equipment equipped with the imaging device.
レンズからの光を撮像素子の受光面で受けて撮像情報を得ることができる固体撮像装置は、デジタルスチルカメラや、カメラ機能を有する携帯電話などの撮像機器・情報機器に用いられている。この固体撮像装置において、レンズからの光を撮像素子における所定範囲の受光領域に照射させるとともに、設計された光学性能を十分引き出し、鮮明で片ボケ等のない画像を得るためには、レンズからの光を、撮像面の所定領域に位置精度良く、且つ良好な垂直精度で結像させる必要がある。しかしながら、レンズと撮像面との間に相対位置のズレや光軸のズレがあると、レンズからの光束の位置が撮像面から外れてしまったり、撮像された画のケラレ、アオリを生じたり、片ボケを生じたりする。このような不具合が生じないようにするためには、レンズと撮像素子との相対位置や、光軸と撮像面との垂直度を正確に合わせ、且つバックフォーカス(レンズ群のなかで一番撮像面に近い面から撮像面までの距離)を正確に合わせる必要がある。 A solid-state imaging device capable of obtaining imaging information by receiving light from a lens on a light-receiving surface of an imaging element is used in imaging equipment and information equipment such as a digital still camera and a mobile phone having a camera function. In this solid-state imaging device, in order to irradiate light from the lens to a predetermined light receiving area of the imaging device, and to sufficiently draw out the designed optical performance and to obtain a clear and non-blurred image or the like, from the lens It is necessary to form an image of light on a predetermined region of the imaging surface with good positional accuracy and good vertical accuracy. However, if there is a relative position shift or optical axis shift between the lens and the imaging surface, the position of the light flux from the lens may be off the imaging surface, or vignetting or tilting of the captured image may occur. One side blur may occur. In order to prevent such a problem, the relative position between the lens and the image sensor and the perpendicularity between the optical axis and the imaging surface are accurately matched, and the back focus (the most imaged lens group) is selected. It is necessary to accurately match the distance from the surface close to the surface to the imaging surface.
従来の固体撮像装置においては、基板などの素子固定材に撮像素子を取り付けるとともに、この素子固定材に、レンズを保持したレンズホルダを、位置調整用のねじで位置調整可能な姿勢で組み付けた後、レンズからの光束が撮像素子の撮像面に良好に位置決めされ、レンズの光軸と撮像素子の撮像面とが垂直となるように、位置調整用のねじを用いて調整する構成がある。 In a conventional solid-state imaging device, an image sensor is attached to an element fixing material such as a substrate, and a lens holder that holds a lens is assembled to the element fixing material in a posture that allows position adjustment with a position adjusting screw. There is a configuration in which adjustment is performed using a position adjusting screw so that the light beam from the lens is well positioned on the imaging surface of the imaging element and the optical axis of the lens and the imaging surface of the imaging element are perpendicular to each other.
特許文献1では、素子固定材とレンズホルダとの間に位置調整用基板を介装し、この位置調整用基板の素子固定材やレンズホルダに対する取付位置を、位置調整用基板に設けたねじで調整して、レンズと撮像素子との相対位置や、レンズの光軸と撮像素子の撮像面との垂直精度を合わせている。しかしながら、上記の構成の場合、撮像素子と素子固定材との位置規制や、素子固定材とレンズホルダとの位置規制を行わずに、撮像素子と素子固定材とレンズホルダとを組み付けた後に、位置調整用のねじを調整したり、位置調整用基板の取付位置をねじで調整したりして、各撮像ユニット毎に、レンズと撮像素子との相対位置や、レンズの光軸と撮像面との垂直精度等を調整している。そのため、これらの調整作業を必ず行わなければならないとともに、これらの調整作業に極めて多くの手間や時間がかかる。 In Patent Document 1, a position adjusting substrate is interposed between the element fixing material and the lens holder, and the mounting position of the position adjusting substrate with respect to the element fixing material and the lens holder is a screw provided on the position adjusting substrate. By adjusting, the relative position between the lens and the image sensor, and the vertical accuracy between the optical axis of the lens and the imaging surface of the image sensor are matched. However, in the case of the above configuration, after assembling the imaging element, the element fixing material, and the lens holder without restricting the position of the imaging element and the element fixing material and the position regulation of the element fixing material and the lens holder, Adjust the position adjustment screw or adjust the mounting position of the position adjustment board with the screw, and for each image pickup unit, the relative position between the lens and the image sensor, the optical axis of the lens and the image pickup surface The vertical accuracy etc. are adjusted. Therefore, these adjustment operations must be performed, and these adjustment operations require a great deal of labor and time.
特許文献2には、撮像素子との位置決めを行うための位置決め用孔が形成された素子固定材を備えた構成が開示されている。この位置決め孔には、素子固定材とレンズホルダとを位置決めするための、レンズホルダに形成された位置決め用凸部も係合できるように構成されており、係合されることによって、レンズホルダが素子固定材に固定される。すなわち、この構成によれば、素子固定材と撮像素子との相対位置を位置決めする素子固定材の位置決め用孔が、素子固定材とレンズホルダとの相対位置を位置決めする位置決め孔としても用いることができる。そのため、レンズホルダにより保持されたレンズと、撮像素子とを、比較的容易に位置決めすることができる。
しかしながら、特許文献2の構成の場合、素子固定材(素子パッケージ)に形成できる位置決め部の形状は、その製法や金型構造の関係から、小径の孔や凸形状に限られ、また、正確な形状あるいは複雑な形状を形成することが困難である。
However, in the case of the configuration of
携帯電話や小型情報端末に搭載される固体撮像装置は、その筐体における大きさの制限などにより、年々小型化が進められている。更に、近年では、固体撮像素子の高画素化・高機能化が求められており、携帯電話などに搭載される小型カメラにおいても300万〜500万画素でオートフォーカスやズーム機能が搭載されたカメラも登場している。このような、小型でかつ高機能なカメラモジュールにおいては、光学系を構成するレンズ同士の高精度組立や光学系と撮像素子との高精度な位置合わせが必須であるが、上記のように、位置決め部が、正確な形状で形成されていなかったり、位置決め機能を充分に果たすことができないと、所望の撮像品位を実現することができない。 The solid-state imaging device mounted on a mobile phone or a small information terminal is being reduced in size year by year due to the size limitation of the housing. Further, in recent years, there has been a demand for higher pixels and higher functions of solid-state image sensors, and even in small cameras mounted on mobile phones and the like, cameras equipped with autofocus and zoom functions with 3 to 5 million pixels. Has also appeared. In such a small and highly functional camera module, high-precision assembly between the lenses constituting the optical system and high-precision alignment between the optical system and the image sensor are essential. If the positioning portion is not formed with an accurate shape or cannot sufficiently perform the positioning function, a desired imaging quality cannot be realized.
そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、レンズを含む光学系と、撮像素子とを、簡易な構造体を用いて、容易且つ高精度で位置決めすることができる撮像装置及びその製造方法を提供するものであるとともに、該撮像装置を搭載した携帯情報端末を提供するものである。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to easily and accurately position an optical system including a lens and an image sensor using a simple structure. In addition to providing an imaging device that can be used and a method for manufacturing the same, a portable information terminal equipped with the imaging device is provided.
本発明に係る撮像装置は、上述した課題を解決するために、撮像素子と、底部に上記撮像素子を配設することができるように構成された撮像パッケージと、上記撮像パッケージの上面に設けられ、上記撮像素子に向けて光を導く第1の光学素子と、上記第1の光学素子に向けて光を導く第2の光学素子と、上記撮像パッケージの上面に設けられ、上記第1の光学素子と上記第2の光学素子とを位置合わせするための構造体とを備えることを特徴としている。具体的には、上記構造体は、第1の光学素子と、第2の光学素子と、撮像素子との相対位置を、所望の位置に定めるための構造体である。 In order to solve the above-described problems, an imaging device according to the present invention is provided on an imaging device, an imaging package configured to be able to arrange the imaging device on the bottom, and an upper surface of the imaging package. A first optical element that guides light toward the imaging element; a second optical element that guides light toward the first optical element; and an upper surface of the imaging package. And a structure for aligning the element and the second optical element. Specifically, the structure is a structure for determining the relative positions of the first optical element, the second optical element, and the imaging element at a desired position.
上記の構成によれば、レンズを含む光学系と、撮像素子とを、簡易な構造体を用いて、容易且つ高精度で位置決めされた撮像装置を提供することができる。 According to the above configuration, it is possible to provide an imaging apparatus in which an optical system including a lens and an imaging element are easily and accurately positioned using a simple structure.
すなわち、本発明の撮像装置の構成は、上記第1の光学素子及び上記構造体が、上記撮像パッケージの上面に設けられている。そのため、(第2の)光学素子を撮像パッケージに取り付けるための位置合わせ部(位置決め部)として機能する上記構造体を、(第1の)光学素子と同じ精度で形成することが可能であり、正確な形状の構造体を実現することができ、光学素子において一般的に採用されている複雑な構造の構造体であっても、それを正確に実現することができる。よって、位置決め機能を充分に果たすことができ、所望の撮像品位を実現することができる。 That is, in the configuration of the imaging device of the present invention, the first optical element and the structure are provided on the upper surface of the imaging package. Therefore, it is possible to form the structure functioning as an alignment unit (positioning unit) for attaching the (second) optical element to the imaging package with the same accuracy as the (first) optical element, A structure having an accurate shape can be realized, and even a structure having a complicated structure generally employed in an optical element can be realized accurately. Therefore, the positioning function can be sufficiently achieved, and a desired imaging quality can be realized.
また、第1の光学素子が撮像パッケージの上面に設けられていることから、位置合わせ部を形成した部材を介装させて、光学素子を実装する構成と比較して、撮像装置の小型化を実現することができ、小型化でありながら、高性能な撮像品位を実現する撮像装置を提供することができる。 In addition, since the first optical element is provided on the upper surface of the imaging package, the imaging apparatus can be reduced in size as compared with the configuration in which the optical element is mounted by interposing a member in which an alignment portion is formed. It is possible to provide an imaging apparatus that can be realized and achieves high-performance imaging quality while being miniaturized.
また、光学系を構成するレンズ同士の高精度組立も可能となる。 In addition, it is possible to assemble the lenses constituting the optical system with high accuracy.
また、本発明に係る撮像装置は、さらに、上記第2の光学素子を保持する保持体を備えており、上記保持体が、上記構造体を介して、上記撮像パッケージに対して固定されていてもよい。 The imaging apparatus according to the present invention further includes a holding body that holds the second optical element, and the holding body is fixed to the imaging package via the structure. Also good.
また、本発明に係る撮像装置は、上記構造体と上記第1の光学素子とが、一体的に構成されている。 In the imaging apparatus according to the present invention, the structure and the first optical element are integrally formed.
これにより、上記構造体と上記第1の光学素子とが別体で構成されている場合と比較して、撮像パッケージの上面への取り付け時(固着時)に、取り扱いを容易に行うことができる。すなわち、上記構造体と上記第1の光学素子とが別体で構成されている場合、撮像パッケージの上面への取り付け時(固着時)に、個々を、撮像素子に対して位置合わせするのに加えて、互いの位置合わせが必要となるため、工程が煩雑になる。これに対して、上記構造体と上記第1の光学素子とが一体になっていれば、互いの位置合わせは必要なくなり、工程を簡素化することが可能である。 Thereby, compared with the case where the said structure and said 1st optical element are comprised separately, it can handle easily at the time of the attachment to the upper surface of an imaging package (at the time of fixation). . That is, in the case where the structure and the first optical element are configured as separate bodies, when attaching the image pickup package to the upper surface of the image pickup package (at the time of adhering), to align the individual with the image pickup element. In addition, since the mutual alignment is required, the process becomes complicated. On the other hand, if the structure and the first optical element are integrated, it is not necessary to align each other, and the process can be simplified.
また、上記の構成によれば、構造体と第1の光学素子とが別体で構成されている場合と比較して、固着強度を高めることができる。すなわち、上記構造体と上記第1の光学素子とが別体で構成されている場合、撮像パッケージの上面への取り付け時(固着時)に、各々が、撮像パッケージの上面に独立して固着されているため、上記構造体が比較的小さいサイズの場合には、何らかの外的要因によって、撮像パッケージの上面から離脱したり、位置ズレを起こしたりする虞がある。これに対して、上記構造体と上記第1の光学素子とが一体になっていれば、上記構造体が小さいサイズのものであっても、上記構造体は、第1の光学素子によっても、撮像パッケージの上面に固着させられた状態となっている。そのため、固着強度を高め、信頼性の高い位置決めを実施することが可能となる。 Moreover, according to said structure, compared with the case where a structure and a 1st optical element are comprised by a different body, a fixed strength can be raised. That is, when the structure and the first optical element are configured separately, each is fixed independently to the top surface of the imaging package when attached to the top surface of the imaging package (at the time of fixing). Therefore, when the structure has a relatively small size, there is a possibility that the structure is detached from the upper surface of the imaging package or misaligned due to some external factor. On the other hand, if the structure and the first optical element are integrated, even if the structure is of a small size, the structure is also formed by the first optical element. The state is fixed to the upper surface of the imaging package. For this reason, it is possible to increase the fixing strength and perform highly reliable positioning.
尚、本発明に係る撮像装置は、構造体と第1の光学素子とが別体で構成されているが、同時に形成された構成であってもよい。この構成によれば、別体であっても、工程数を増やすことなく形成することができる。 In the imaging device according to the present invention, the structure body and the first optical element are formed separately, but may be formed at the same time. According to this configuration, even a separate body can be formed without increasing the number of steps.
また、本発明に係る撮像装置は、上記撮像パッケージが、撮像素子の上に、透光性材料からなる蓋部材を有していることが好ましい。 In the imaging apparatus according to the present invention, it is preferable that the imaging package has a lid member made of a translucent material on the imaging element.
上記の構成によれば、透光性材料からなる蓋部材を有していることから、撮像素子を、湿気や、外部の粉塵から保護することができる。よって、所望の撮像品位を維持することができるとともに、撮像素子の劣化を防ぐことができる。 According to said structure, since it has the cover member which consists of a translucent material, an image pick-up element can be protected from moisture or external dust. Therefore, desired image quality can be maintained and deterioration of the image sensor can be prevented.
また、本発明に係る撮像装置は、上記撮像パッケージは、第1の光学素子以外から撮像素子に光が入射することを防ぐための不透光性部材を有していることが好ましい。 In the imaging apparatus according to the present invention, it is preferable that the imaging package has a light-impermeable member for preventing light from entering the imaging element from other than the first optical element.
上記の構成によれば、不要な光が撮像素子に入射することがなく、撮像品位を損なうことなく、高い撮像精度を実現することができる。 According to the above configuration, high imaging accuracy can be realized without unnecessary light entering the imaging device and without impairing imaging quality.
また、本発明に係る撮像装置は、上記第1の光学素子として、撮像パッケージの上記上面と対向する面が平面である平凹レンズまたは平凸レンズを用いることができる。 In the imaging apparatus according to the present invention, as the first optical element, a plano-concave lens or a plano-convex lens whose surface facing the top surface of the imaging package is a plane can be used.
また、本発明に係る撮像装置は、上記第1の光学素子が、撮像パッケージの上記上面から上方に向けて突出した突出構造を複数有しており、上記突出構造は、先細り構造であるものを用いることができる。 In the imaging device according to the present invention, the first optical element has a plurality of protruding structures protruding upward from the upper surface of the imaging package, and the protruding structure is a tapered structure. Can be used.
上記の構成によれば、上記第1の光学素子に入射する光は、複数の突出構造によって反射が抑制される。これにより、上記第1の光学素子における光の損失(ロス)を抑え、撮像素子への光の入射量を十分確保することができる。 According to said structure, reflection of the light which injects into said 1st optical element is suppressed by several protrusion structure. Thereby, the loss of light in the first optical element can be suppressed, and a sufficient amount of light incident on the imaging element can be secured.
また、本発明に係る撮像装置は、上記構造体を凸型構造として、上記第2の光学素子には、上記凸型構造に咬合する凹型構造が形成することができる。また、この構成とは逆に、本発明に係る撮像装置は、上記構造体に凹型構造を形成しておき、上記第2の光学素子が、上記凹型構造に咬合する構成であってもよい。 In the imaging device according to the present invention, the structure may be a convex structure, and the second optical element may be formed with a concave structure that meshes with the convex structure. Contrary to this configuration, the imaging apparatus according to the present invention may have a configuration in which a concave structure is formed in the structure and the second optical element is engaged with the concave structure.
また、凸型構造が先細りの構造であってもよく、凹型構造が先細りの構造であってもよい。これにより、咬合をスムーズに行うことができる。また、撮像装置の製造過程において構造体及び第2の光学素子を射出成形によって形成する場合、先細りした構造としておくことによって、金型からの離型が容易となる。 Further, the convex structure may be a tapered structure, and the concave structure may be a tapered structure. Thereby, occlusion can be performed smoothly. Further, when the structure and the second optical element are formed by injection molding in the manufacturing process of the imaging device, release from the mold is facilitated by providing a tapered structure.
また、本発明に係る撮像装置は、上記構造体が、撮像パッケージの上面にて、第1の光学素子の外周を囲む輪状に構成されていることが好ましい。これにより、撮像装置の製造過程において、構造体及び第2の光学素子を射出成形によって形成する場合、金型の作製が容易でかつ高精度に作製することができる。また、金型から離型する際に、離型剤等を必要とせずに、構造体を欠けさせることなく離型することができる。また、第1の光学素子の外周を囲む輪状、すなわち連続した構造体とすることによって、構造体の強度が向上し、変形も抑制することができる。しかしながら、これに限定されるものではなく、本発明に係る撮像装置は、上記構造体が、撮像パッケージの上面にて、第1の光学素子の外周に沿って断続して配置されていてもよい。 In the imaging apparatus according to the present invention, it is preferable that the structure is configured in a ring shape surrounding the outer periphery of the first optical element on the upper surface of the imaging package. Thus, when the structure and the second optical element are formed by injection molding in the manufacturing process of the imaging device, the mold can be easily manufactured with high accuracy. Moreover, when releasing from a metal mold | die, a mold release agent etc. are not required but it can release without making a structure lack. Moreover, the strength of the structure can be improved and deformation can be suppressed by forming a ring-like shape surrounding the outer periphery of the first optical element, that is, a continuous structure. However, the present invention is not limited to this, and in the imaging apparatus according to the present invention, the structure may be intermittently disposed along the outer periphery of the first optical element on the upper surface of the imaging package. .
また、本発明に係る撮像装置は、上記第2の光学素子が、複数のレンズを有していてもよい。 In the imaging apparatus according to the present invention, the second optical element may include a plurality of lenses.
また、本発明に係る別の撮像装置は、上述した課題を解決するために、撮像素子と、底部に上記撮像素子を配設することができるように構成された撮像パッケージと、上記撮像素子に向けて光を導く第1の光学素子とを備えており、上記第1の光学素子は、一方の面には、上記撮像パッケージの上面に配置される平面を有しており、他方の面には、光学有効領域の外に、該他方の面側に配設される部材と、第1の光学素子との位置合わせを行う際に用いられる突起もしくは窪みが設けられていることを特徴としている。 In order to solve the above-described problems, another imaging apparatus according to the present invention includes an imaging element, an imaging package configured to be able to dispose the imaging element on the bottom, and the imaging element. A first optical element that guides light toward the first optical element, and the first optical element has a flat surface disposed on one surface of the imaging package and on the other surface. Is characterized in that, in addition to the optically effective area, a protrusion or a depression used for aligning the member disposed on the other surface side with the first optical element is provided. .
上記の構成によれば、第1の光学素子に形成した上記突起もしくは窪みを、レンズを含む光学系(例えば、レンズを保持したレンズ鏡筒)と、撮像素子との位置合わせ部として用いることができ、且つ、この突起もしくは窪みを、レンズと同様の精度、すなわち高精度で作成することができる。 According to said structure, using the said protrusion or hollow formed in the 1st optical element as an alignment part of the optical system (for example, lens barrel holding the lens) containing a lens, and an image pick-up element. In addition, this projection or depression can be created with the same accuracy as the lens, that is, with high accuracy.
さらに、上記した構成を有する撮像装置を備えた携帯情報端末も本発明の範囲である。 Furthermore, a portable information terminal including the imaging device having the above-described configuration is also within the scope of the present invention.
さらに、上記した構成を有する撮像装置を備えた撮像機器も本発明の範囲である。撮像機器としては、デジタルスチルカメラやビデオカメラなどが挙げられる。 Furthermore, an imaging device including the imaging device having the above-described configuration is also within the scope of the present invention. Examples of the imaging device include a digital still camera and a video camera.
また、本発明に係る撮像装置の製造方法は、上述した課題を解決するために、底部に撮像素子を搭載した撮像パッケージを配置したときに撮像パッケージの上面に所定の空間が形成される金型を配置した後、上記空間に未硬化の液状材料を充填する充填工程と、上記充填工程によって充填された液状材料を硬化させる硬化工程とを含み、撮像パッケージの上記上面に、上記撮像素子に光を導く第1の光学素子と、第1の光学素子に向けて光を導く第2の光学素子を撮像パッケージに取り付けるための構造体とを、上記液体材料により形成することを特徴としている。 In addition, in order to solve the above-described problem, the manufacturing method of the imaging device according to the present invention is a mold in which a predetermined space is formed on the upper surface of the imaging package when the imaging package having the imaging element mounted on the bottom is arranged. Are disposed on the upper surface of the imaging package, the filling device filling the space with an uncured liquid material and a curing step for curing the liquid material filled in the filling step. A first optical element that guides light and a structure for attaching the second optical element that guides light toward the first optical element to the imaging package are formed of the liquid material.
上記の構成によれば、レンズを含む光学系と、撮像素子とを、簡易な構造体を用いて、容易且つ高精度で位置決めすることができる。 According to said structure, the optical system containing a lens and an image pick-up element can be positioned easily and with high precision using a simple structure.
すなわち、本発明の撮像装置の製造方法は、上記第1の光学素子及び上記構造体が、上記撮像パッケージの上面に設けられている。そのため、(第2の)光学素子を撮像パッケージに取り付けるための位置合わせ部(位置決め部)として機能する上記構造体を、(第1の)光学素子と同じ精度で形成することが可能であり、正確な形状の構造体を実現することができ、光学素子において一般的に採用されている複雑な構造の構造体であっても、それを正確に実現することができる。よって、位置決め機能を充分に果たすことができ、所望の撮像品位を実現することができる。 That is, in the manufacturing method of the imaging device of the present invention, the first optical element and the structure are provided on the upper surface of the imaging package. Therefore, it is possible to form the structure functioning as an alignment unit (positioning unit) for attaching the (second) optical element to the imaging package with the same accuracy as the (first) optical element, A structure having an accurate shape can be realized, and even a structure having a complicated structure generally employed in an optical element can be realized accurately. Therefore, the positioning function can be sufficiently achieved, and a desired imaging quality can be realized.
また、第1の光学素子が撮像パッケージの上面に設けられていることから、位置合わせ部を形成した部材を介装させて、光学素子を実装する構成と比較して、撮像装置の小型化を実現することができ、小型化でありながら、高性能な撮像品位を実現することができる。 In addition, since the first optical element is provided on the upper surface of the imaging package, the imaging apparatus can be reduced in size as compared with the configuration in which the optical element is mounted by interposing a member in which an alignment portion is formed. It is possible to realize a high-performance imaging quality while being miniaturized.
本発明に係る撮像装置は、以上のように、撮像素子と、底部に上記撮像素子を配設することができるように構成された撮像パッケージと、上記撮像パッケージの上面に設けられ、上記撮像素子に向けて光を導く第1の光学素子と、上記第1の光学素子に向けて光を導く第2の光学素子と、上記撮像パッケージの上面に設けられ、上記第1の光学素子と上記第2の光学素子とを位置合わせするための構造体とを備えることを特徴としている。また、本発明に係る別の撮像装置は、以上のように、撮像素子と、底部に上記撮像素子を配設することができるように構成された撮像パッケージと、上記撮像素子に向けて光を導く第1の光学素子とを備えており、上記第1の光学素子は、一方の面には、上記撮像パッケージの上面に配置される平面を有しており、他方の面には、光学有効領域の外に、該他方の面側に配設される部材と、第1の光学素子との位置合わせを行う際に用いられる突起もしくは窪みが設けられていることを特徴としている。また、本発明に係る撮像装置の製造方法は、以上のように、底部に撮像素子を搭載した撮像パッケージを配置したときに撮像パッケージの上面に所定の空間が形成される金型を配置した後、上記空間に未硬化の液状材料を充填する充填工程と、上記充填工程によって充填された液状材料を硬化させる硬化工程とを含み、撮像パッケージの上記上面に、上記撮像素子に光を導く第1の光学素子と、第1の光学素子に向けて光を導く第2の光学素子を撮像パッケージに取り付けるための構造体とを、上記液体材料により形成することを特徴としている。また、上記した構成を有する撮像装置を備えた携帯情報端末も本発明の範囲であり、また、上記した構成を有する撮像装置を備えた撮像機器も本発明の範囲である。 As described above, the imaging device according to the present invention is provided on the top surface of the imaging device, the imaging package configured to be able to arrange the imaging device on the bottom, and the imaging device. A first optical element that guides light toward the first optical element, a second optical element that guides light toward the first optical element, and an upper surface of the imaging package. The first optical element and the first optical element And a structure for aligning the two optical elements. In addition, as described above, another imaging apparatus according to the present invention includes an imaging element, an imaging package configured to be able to dispose the imaging element on the bottom, and light toward the imaging element. A first optical element for guiding, the first optical element having a plane disposed on the upper surface of the imaging package on one surface and an optically effective surface on the other surface. Outside the region, there is provided a protrusion or a depression used when aligning the member disposed on the other surface side with the first optical element. In addition, as described above, the manufacturing method of the imaging device according to the present invention is after arranging the mold that forms a predetermined space on the upper surface of the imaging package when the imaging package having the imaging element mounted on the bottom is arranged. A first step of guiding light to the image sensor on the upper surface of the imaging package, the method comprising: a filling step for filling the space with an uncured liquid material; and a curing step for curing the liquid material filled in the filling step. And the structure for attaching the second optical element for guiding light toward the first optical element to the imaging package is formed of the liquid material. Further, a portable information terminal including the imaging device having the above-described configuration is also within the scope of the present invention, and an imaging device including the imaging device having the above-described configuration is also within the scope of the present invention.
以上の構成とすれば、レンズを含む光学系と、撮像素子とを、簡易な構造体を用いて、容易且つ高精度で位置決めすることができる。 If it is set as the above structure, the optical system containing a lens and an image pick-up element can be positioned easily and with high precision using a simple structure.
〔実施の形態1〕
本発明の一実施形態を図1ないし図6に基づいて説明する。尚、以下の説明では、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は以下の実施形態および図面に限定されるものではない。
[Embodiment 1]
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the following description, various technically preferable limitations for carrying out the present invention are given, but the scope of the present invention is not limited to the following embodiments and drawings.
図1は、本実施形態の撮像装置の構成を示した図である。本実施形態の撮像装置1は、例えば、携帯電話機等(携帯情報端末)において撮像を行うときに用いることができる。そのため、本実施形態の撮像装置1は、図1に示すように、撮像系(撮像パッケージ)2と、第1の光学系(第1の光学素子)3と、第2の光学系(第2の光学素子及び保持体、部材)4とを少なくとも備えている。以下、各構成部材について詳述する。 FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an imaging apparatus according to the present embodiment. The imaging device 1 of the present embodiment can be used, for example, when imaging is performed on a mobile phone or the like (portable information terminal). Therefore, as shown in FIG. 1, the imaging apparatus 1 of the present embodiment includes an imaging system (imaging package) 2, a first optical system (first optical element) 3, and a second optical system (second optical system). The optical element, the holding body, and the member 4). Hereinafter, each component will be described in detail.
図2は、撮像系2と、第1の光学系3とによって構成された固体撮像部の構成を示した断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a solid-state imaging unit configured by the
上記撮像系2は、図2に示すように、固体撮像素子5と、有効画素領域6と、透光性蓋部7とからなる撮像素子ユニット8、基板9、電極10、及び、不透光性パッケージ11を有している。
As shown in FIG. 2, the
上記撮像素子ユニット8の固体撮像素子5は、半導体基板上に平面視矩形状に形成されており、光を受光して電気信号に変換することができる。固体撮像素子5は、具体的には、CCDもしくはCMOSイメージセンサーを用いて構成することができる。
The solid-
上記撮像素子ユニット8の有効画素領域6は、上記固体撮像素子5に形成されており、実際に光を受光している領域である。
The
上記撮像素子ユニット8の透光性蓋部7は、外部の湿気、ダスト(ゴミ、切りくず)などから保護するために有効画素領域6に対向した位置に設けられており、例えば、ガラス材料を用いて構成することができる。透光性蓋部7には、その片面またはその両面に、必要に応じて機能性膜を設けてもよい。機能性膜としては、ARコート膜やIRカット膜等が挙げられるが、これに限定されるものではなく、固体撮像素子5に入射する光に対して何らかの作用を及ぼす従来公知のものであってもよい。
The
上記基板9は、上記の構成を備えた撮像素子ユニット8がマウントするために設けられており、例えばセラミックやガラエポ基板を用いて構成することができる。
The
上記電極10は、上記基板9における撮像素子ユニット8実装側とは反対側の面に形成されており、固体撮像素子5からの電気信号を外部に引き出している。固体撮像素子5で生成される電気信号は、例えばワイヤーボンディングを介して、電極10に出力される。
The
尚、基板9は、撮像素子ユニット8の強度を確保するものである。そのため、仮に撮像素子ユニット8自体で所望の強度が得られる場合には、基板9を設けなくてもよい。基板9を設けない場合、電極10は、固体撮像素子5における透光性蓋部7に対向する側とは反対側の面に形成することができる。
The
基板9の上面における、透光性蓋部7と固体撮像素子5とで密閉された領域以外の部分は、上記不透光性パッケージ11によって封止されている。不透光性パッケージ11は、被撮像体とは関係ない光、すなわち不要な光が固体撮像素子5に入射することを防ぎ、高い撮像品位を実現することができる。また、不透光性パッケージ11を設けることによって、ゴミの侵入を考えずに後の組立工程が進められるため、撮像素子ユニット8の取り扱いが簡易で、高い信頼性を確保することができる。不透光性パッケージ11は、半導体パッケージ用モールド樹脂等の従来公知の遮光材料から構成することができ、透光性蓋部7と固体撮像素子5とで密閉された領域以外をこの遮光材料によって封止すればよい。
A portion of the upper surface of the
以上のような構成を備えた上記撮像系2の、透光性蓋部7と不透光性パッケージ11とによって形成される面(以下、この面を撮像系2の上面と称する)には、図1及び図2に示すように、上記第1の光学系3が形成されている。
The surface formed by the
上記第1の光学系3は、例えば、透光性を有するガラスや樹脂から構成することができ、後述するように、固体撮像素子5の近傍における撮像系2の上面に形成されている。第1の光学系3は、主に固体撮像素子5への光の入射角を緩和し、周辺部の光量落ちを改善する役割を有しているが、必要に応じて、本実施形態のようにレンズ機能を有する構造としてもよい。尚、本実施形態では、図1及び図2に示すように、第1の光学系3として平凸レンズを採用しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、平凹レンズを採用してもよい。
The first
上記第1の光学系3は、撮像系2の上面をみたときに、図3に示すように円形を有している。そして、この円形の第1の光学系3の外周には、上記第2の光学系4と、上記撮像系2との位置決めを行うために設けられた本発明の特徴的構成である構造体12aが形成されている。
When the upper surface of the
上記構造体12aは、撮像系2の上面から突出した凸型構造であり、図3に示した円形の第1の光学系3の外周において第1の光学系3と同心円状の輪を構成するように形成されている。同心円状とすることで、金型の作製が容易でかつ高精度に作製することができるだけでなく、金型から離型する際に、離型剤等を必要とせずに、構造体12aが欠けることなく離型することを可能とする。また、外周に輪状の構造、すなわち連続した構造とすることによって、構造体12aの変形も抑制することができる。更に、図2に示すように、構造体12aを突出端に向けて徐々に細くなった先細りした構造となっている。このように先細りした構造とすることによって、構造体12aを金型を用いて製造する際に、離型性をより一層向上させることができるだけでなく、後述する、第2の光学系4に設けている受け部16(図5)との嵌合も容易となる。
The
構造体12aは、図2に示すように、第1の光学系3と一体的に構成されている。このように構造体12aと第1の光学系3とを一体的に構成すれば、取り扱いや撮像系2の上面への固定等が容易となると共に、変形等により、構造体12aの第1の光学系3に対する位置決め機能を損なうことを抑制することができる。仮に、構造体12aと第1の光学系3とが一体的に構成されておらず、各々別体で構成されている場合、撮像系2の上面への形成時に、個々を、撮像素子に対して位置合わせするのに加えて、互いの位置合わせが必要となるため、工程が煩雑になる。これに対して、構造体12aと第1の光学系3とが一体的に構成されていれば、互いの位置合わせは必要なくなり、工程を簡素化することが可能である。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、構造体12aと第1の光学系3とが別体で構成されていてもよい。この場合には、形成工程数が増加しないよう、両者を同時に撮像系2の上面に形成することが好ましい。以下の説明では、構造体12aと第1の光学系3とが一体的に構成されている態様について説明する。
As shown in FIG. 2, the
構造体12aを構成する材料は、第1の光学系3を構成する材料と同一であり、ガラスや樹脂を用いることができる。
The material constituting the
樹脂の場合は、紫外線等により硬化する樹脂を用いることができる。樹脂を用いれば、構造体12a及び第1の光学系3を、撮像系2の上面に直接形成することが可能である。直接形成することによって、位置調整や接着材等を用いて固定するといった工程を簡略化することが可能となる。この形成方法については、後述する。
In the case of a resin, a resin that is cured by ultraviolet rays or the like can be used. If resin is used, the
一方、ガラスの場合は、撮像系2の上面に直接形成することは困難である。しかしながら、撮像系2の上面に配設する前に、予め構造体12a及び第1の光学系3を一体的に構成(製造)し、該製造物と有効画素領域6との位置調整を行った後、接着剤等を用いて撮像系2の上面に固着させればよい。
On the other hand, in the case of glass, it is difficult to form directly on the upper surface of the
また、樹脂の中でも熱硬化性樹脂を用いる場合、撮像系2の上面で樹脂を加熱して硬化させると撮像系2の破損を招く恐れがある。そこで、このように撮像系2の破損を招く恐れがある材料を採用する場合には、ガラスの場合と同様に、撮像系2の上面に配設する前に、予め構造体12a及び第1の光学系3を一体的に構成(製造)しておけばよい。
Further, when a thermosetting resin is used among the resins, the
尚、構造体12aと第1の光学系3との一体構造は、図2に示すように構造体12a及び第1の光学系3の下面に厚みを有する構造のほかにも、構造体12a及び第1の光学系3同士の一部が繋がった構造(不図示)であってもよい。
The integrated structure of the
また、本実施形態では、輪状の構造体12aについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、別の形状として、輪状ではなく、構造体12aと同じ位置にあって、且つ互いに等間隔をあけて並ぶ複数の構造体からなるものであってもよい。図4は、この構造を撮像系2の上面を斜め方向からみたときの状態を示している。図4では、第1の光学系3の同心円状に等間隔に少なくとも3箇所に設けている。図4に示す各構造体12a’は、ピン形状やそれに類似した形状で形成してもよい。この場合、第1の光学系3及び撮像系2の中心光軸に対して垂直な平面を形成し、その結果、光学系のチルトを抑制することができる。また、構造体12aを第1の光学系3の外周の同心円状に少なくとも3箇所以上のフック形状として、第2の光学系4を接着剤の介在なしに撮像系2の上面に搭載できる構造としても良い。
Further, in the present embodiment, the ring-shaped
上記第2の光学系4は、少なくとも1枚以上のレンズ14(第2の光学素子)と、レンズ14を保持する鏡筒15(保持体)とによって構成されており、図5に示すように、複数のレンズ14が配設されることが好ましい。上記鏡筒15には、上記構造体12aと嵌合するように形成された受け部16が設けられている。すなわち、受け部16は、凹型構造を有している。
The second
以上の構成を備えた撮像装置1(図1)において、第2の光学系4(レンズ14)、第1の光学系3、及び撮像系2の光軸同士が一致していないと、撮像された画のケラレ、アオリを生じたり、片ボケを生じたりする。そこで、以下に、図6に基づいて、これらの光軸同士を互いに一致もしくは実質的に一致させるための、撮像系2と第1の光学系3との組立時、及び第1の光学系3と第2の光学系4との組立時に行われる位置調整(位置合わせ)を、第1の光学系3及び第2の光学系4の製造工程に沿って説明する。
In the imaging apparatus 1 (FIG. 1) having the above configuration, an image is captured if the optical axes of the second optical system 4 (lens 14), the first
まず、図6に示すXYステージ17に撮像系2を載置する。次に、第1の光学系3及び構造体12aを樹脂を用いて形成する場合は、XYステージ17に載置した撮像系2の上面に、第1の光学系3と構造体12aとが互いに位置合わせされている金型13を配置する。この金型は透明材料から構成されている。そのため、金型13越しにCCDカメラ18で認識し、つづいて透明金型13に付けられたアライメントマークや、第1の光学系3の外周あるいは、第1の光学系3の外周に設けた構造体12aを認識して、有効画素領域6の中心と金型の中心を合わせるようにXYステージ17で位置調整を行う。これにより、第1の光学系3及び構造体12aは、撮像系2の有効画素領域6に対して高精度にアライメントされる。
First, the
このようにアライメントがとれた状態で、例えば紫外線硬化樹脂を金型に充填する。そして、透明である金型の外側から紫外線を照射し、充填した樹脂を硬化させる。これにより、撮像系2の上面に、第1の光学系3と構造体12aとを直接形成することができる。
In such a state of alignment, for example, a mold is filled with an ultraviolet curable resin. Then, ultraviolet rays are irradiated from the outside of the transparent mold to cure the filled resin. Thereby, the first
次に、第2の光学系4を実装する。撮像系2の有効画素領域6と、第1の光学系3及び構造体12aとが高精度に位置合わせされていれば、この構造体12aに、第2の光学系4の受け部16と嵌合することによって、有効画素領域6と、第1の光学系3と、第2の光学系4とを高精度に組み立てることができる。ここで、第2の光学系4を構成するレンズ14と鏡筒15とは、予め、レンズ14の光軸と、第1の光学系3の光軸とが互いに一致もしくは実質的に一致するように組み立てられており、鏡筒15の受け部16も、これらの光軸同士が一致もしくは実質的に一致するよう形成されている。受け部16の形成方法は、鏡筒15を金型によって成型し、この金型に受け部16の形状を設けておけばよい。これにより、簡易且つ正確に鏡筒15及び受け部16を形成することができる。
Next, the second
以上のように、本実施形態における撮像装置1は、固体撮像素子5が底面に搭載された撮像系2と、固体撮像素子5に光学像を結像できるように構成された第1の光学系3とを備えており、第1の光学系3は、一方の面に平面を有していて、該平面と撮像系2の上面とが固着することによって撮像系2の上面に搭載されており、上記第1の光学系3には、他方の面における光学有効領域の外に、他方の面の側に配設される第2の光学系4と第1の光学系3との位置決めを行う際に用いられる構造体12aが設けられている。これにより、レンズを含む光学系と、撮像素子とを、簡易な構造体を用いて、容易且つ高精度で位置決めされた撮像装置を提供することができる。すなわち、撮像装置1の構成は、第1の光学系3及び構造体12aを、撮像系2の上面に直接固着させている。そのため、第2の光学系4を搭載する際の位置決め部として機能する構造体12aを、第1の光学系3と同じ精度で形成することが可能であり、正確な形状の構造体12aを実現することができ、光学素子において一般的に採用されている複雑な構造の構造体であっても、それを正確に実現することができる。よって、位置決め機能を充分に果たすことができ、所望の撮像品位を実現することができる。
As described above, the imaging apparatus 1 according to the present embodiment includes the
また、第1の光学系3を撮像系2の上面に直接固着させていることから、位置決め部を形成した部材を介装させて、光学素子を実装する構成と比較して、撮像装置の小型化を実現することができ、小型化でありながら、高性能な撮像品位を実現する撮像装置を提供することができる。
In addition, since the first
また、本実施形態によれば、構造体12aと第1の光学系3とが、一体的に構成されていることから、構造体と第1の光学系とが別体で構成されている場合と比較して、撮像系2の上面への取り付け時(固着時)に、取り扱いを容易に行うことができる。すなわち、上記構造体と上記第1の光学素子とが別体で構成されている場合、撮像系2の上面への取り付け時(固着時)に、個々を、撮像素子に対して位置合わせするのに加えて、互いの位置合わせが必要となるため、工程が煩雑になる。これに対して、上記構造体と上記第1の光学素子とが一体になっていれば、互いの位置合わせは必要なくなり、工程を簡素化することが可能である。
Moreover, according to this embodiment, since the
また、上記の構成によれば、構造体と第1の光学系とが別体で構成されている場合と比較して、固着強度を高めることができる。すなわち、構造体と第1の光学系とが別体で構成されている場合、撮像系2の上面への取り付け時(固着時)に、各々が、撮像系2の上面に独立して固着されているため、上記構造体が比較的小さいサイズの場合には、何らかの外的要因によって、撮像系2の上面から離脱したり、位置ズレを起こしたりする虞がある。これに対して、本実施形態のように構造体12aと第1の光学系3とが一体になっていれば、構造体12aが小さいサイズのものであっても、構造体12aは、第1の光学素子によっても、撮像系2の上面に固着させられた状態となっている。そのため、固着強度を高め、信頼性の高い位置決めを実施することが可能となる。
Moreover, according to said structure, compared with the case where a structure and a 1st optical system are comprised by the different body, a fixed strength can be raised. That is, when the structure and the first optical system are configured separately, each is independently fixed to the upper surface of the
また、本発明に係る撮像装置は、以下の構成を特徴としていると換言することができる。
すなわち、本発明に係る撮像装置は、固体撮像素子と、固体撮像素子を有するパッケージと、パッケージの上面に、固体撮像素子と対向して配設した光学素子と、光学素子の外周に配設した構造体と、を備えたことを特徴としていると換言することができる。また、上記の構成において、構造体は、光学素子と一体で形成されていることが好ましい。また、上記の構成において、光学素子と構造体は、パッケージの上面に形成されていることが好ましい。また、上記の構成において、構造体は、光学素子の外周に同心円状に形成されていることが好ましいが、構造体は、等間隔に、少なくとも3箇所に設けられていてもよい。また、上記の構成において、構造体は、凸形状からなることが好ましい。
In other words, the imaging apparatus according to the present invention is characterized by the following configuration.
That is, the imaging apparatus according to the present invention is provided with a solid-state imaging device, a package having the solid-state imaging device, an optical element disposed on the upper surface of the package so as to face the solid-state imaging element, and an outer periphery of the optical element. In other words, it is characterized by having a structure. In the above configuration, the structure is preferably formed integrally with the optical element. In the above structure, the optical element and the structure are preferably formed on the upper surface of the package. In the above configuration, the structures are preferably formed concentrically on the outer periphery of the optical element, but the structures may be provided at at least three locations at equal intervals. In the above configuration, the structure body preferably has a convex shape.
尚、本実施形態では、携帯電話機等の携帯情報端末を例に挙げたが、本発明はこれに限定されるものではなく、あらゆる撮像機器に適用することが可能である。 In the present embodiment, a portable information terminal such as a mobile phone has been described as an example. However, the present invention is not limited to this and can be applied to any imaging device.
〔実施の形態2〕
本発明にかかる他の実施の形態について、図7及び図8に基づいて説明すれば以下の通りである。なお、本実施の形態では、上記実施の形態1との相違点について説明するため、説明の便宜上、実施の形態1で説明した部材と同一の機能を有する部材には同一の部材番号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 2]
Another embodiment according to the present invention will be described below with reference to FIGS. In this embodiment, in order to explain differences from the first embodiment, members having the same functions as the members described in the first embodiment are denoted by the same member numbers for convenience of explanation. The description is omitted.
図7は、本実施形態の撮像装置の一部である固体撮像部の構成を示した断面図を示しており、上記実施の形態1の図2に示した構成に相当する。図7に示す固体撮像部は、上記実施の形態1の図2に基づいて説明した固体撮像部の構造体12aに代えて、構造体12bを備えている。
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a solid-state imaging unit that is a part of the imaging apparatus of the present embodiment, and corresponds to the configuration illustrated in FIG. 2 of the first embodiment. The solid-state imaging unit illustrated in FIG. 7 includes a
構造体12bは、図7に示すように、凹型構造となっている。構造体12bは、凹形状が、実施の形態1の図2に示した構造体12aと同じく、図7に示す円形の第1の光学系3の外周において第1の光学系3と同心円状の輪を構成するように形成されている。また、図7に示すように、構造体12bは、開口部から先端に向けて凹型構造が徐々に細くなった先細りした構造となっている。このような先細りした構造にすることによって、構造体12bを金型を用いて製造する際に、離型性をより一層向上させることができる。
The
ところで、上記した実施の形態1では、構造体12a(図2)と嵌合するように形成された受け部16が鏡筒15(図5)に設けられている。これに対して、本実施形態の第2の光学系4’は、鏡筒15’の端部が、凹型の構造体12bと嵌合する。すなわち、本実施形態は、鏡筒15の端部に凸型構造の受け部を形成せず、鏡筒15の端部が、直接、凹型の構造体12bと嵌合するように構成されている。
By the way, in above-mentioned Embodiment 1, the receiving
従来の撮像装置(以下、カメラモジュールと記載する)は、デジタルカメラを想定していたが、近年のカメラモジュールは、先に示したように、携帯電話等の携帯端末に搭載されることを想定としている。カメラモジュールが携帯端末に搭載される場合、カメラモジュールには、薄型化・小型化が要求されることとなり、カメラモジュールを構成する光学系、固体撮像装置の薄型化・小型化を行う必要がある。そこで、本発明の撮像装置においては、撮像系の上面にレンズ機能を有する光学系を設け、レンズ枚数やレンズの厚みを削減しても光学性能を低下させない光学系とした構成を取っている。また、透光性蓋部7を有効画素領域とほぼ同程度のサイズとし性能を維持した構成をとっている。
A conventional imaging device (hereinafter referred to as a camera module) is assumed to be a digital camera. However, as described above, a recent camera module is assumed to be mounted on a mobile terminal such as a mobile phone. It is said. When the camera module is mounted on a portable terminal, the camera module is required to be thin and small, and it is necessary to reduce the thickness and size of the optical system and the solid-state imaging device constituting the camera module. . Therefore, the imaging apparatus according to the present invention has a configuration in which an optical system having a lens function is provided on the upper surface of the imaging system so that the optical performance is not deteriorated even if the number of lenses and the lens thickness are reduced. In addition, the
その結果、カメラモジュールを構成する光学系や固体撮像装置の薄型化・小型化は出来たものの、それらを組み立てることが困難な構造となっている。例えば、光学系を調整する機構を設けるスペースがないことが挙げられる。そこで、本実施形態では、光学系を構成するレンズを保持する鏡筒15の側面を薄肉とした場合において、構造体12が凸型構造の場合、鏡筒15の側面に嵌合するための凹型構造を設けることができない場合がある。そこで、構造体12を図7に示すように凹型構造とすれば、鏡筒15の側面に嵌合するための凸型構造は、形成することなく直接に嵌合することができる。この状態を図8に示す。
As a result, although the optical system and the solid-state imaging device constituting the camera module can be thinned and miniaturized, it is difficult to assemble them. For example, there is no space for providing a mechanism for adjusting the optical system. Therefore, in this embodiment, when the side surface of the
また、本実施形態のように、凹型構造の構造体12bを形成することによって、第2の光学系4’を無調整で組み立てることができる。よって、上記した実施の形態1と比べて、構造における低コスト化、簡便な組立による低コスト化が実現できる。
Further, as in the present embodiment, the second
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、図9に示すように、第2の光学系4’の鏡筒15の端部に、凸型構造19を形成してもよい。そして、凸型構造19は、先細りした構造の凹型の構造体12bに嵌合するように、突出端に向けて徐々に細くなった先細りした構造とすることができる。
However, the present invention is not limited to this, and a
また、構成体12bは、同心円状に連続した構造であっても、あるいは、等間隔で、少なくとも3箇所に形成した構造であっても構わない。その他の形状や製造工程については、上記した実施の形態1に同じものとすることができる。
Moreover, the
〔実施の形態3〕
本発明にかかる他の実施の形態について、図10及び図11に基づいて説明すれば以下の通りである。なお、本実施の形態では、上記実施の形態1との相違点について説明するため、説明の便宜上、実施の形態1で説明した部材と同一の機能を有する部材には同一の部材番号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 3]
Another embodiment according to the present invention will be described below with reference to FIGS. In this embodiment, in order to explain differences from the first embodiment, members having the same functions as the members described in the first embodiment are denoted by the same member numbers for convenience of explanation. The description is omitted.
図10は、本実施形態の撮像装置の一部である撮像系2´の構成を示した断面図を示しており、上記実施の形態1の図2に示した構成に相当する。図10に示す撮像系2´は、上記実施の形態1の図2に基づいて説明した不透光性パッケージ11に代えて、撮像素子保護部材20を備えている。以下、本実施形態について詳述する。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a configuration of an
本実施形態の撮像装置に設けられた撮像系2´は、図10に示すように、固体撮像素子5と、有効画素領域6と、透光性蓋部7と、基板9、電極10、及び、素子保護部材20とを有している。この撮像系2´では、素子保護部材20は樹脂材料で成型されており、透光性蓋部7を保持するとともに、固体撮像素子5を覆ってゴミ・傷から保護し、被撮像体とは関係ない光、すなわち不要な光が固体撮像素子5に入射することを防ぐ。
As shown in FIG. 10, the
素子保護部材20は、透光性蓋部7を貼り付けた後、基板9に接着剤等により固定される。ここでは、透光性蓋部7は、素子保護部材20に固定するために固体撮像素子5と同じ側に固定した構成としているが、固体撮像素子5と逆の側に固定した構成としても構わない。例えば、透光性蓋部7の周辺の断面からゴミや埃が落ちるのであれば、固体撮像素子5と逆の側に固定した構成とすることによって防止することが可能である。いずれの構成であっても撮像系の上面に第1の光学素子及び構造体を形成することによって図2と同様の構成を得ることができる。
The element protection member 20 is fixed to the
構造体12aと第1の光学系3とは、図10に示すように、透光性蓋部7の上面に設けられていればよい。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、図11にしめすように、構造体12aが、部分的に素子保護部材20の上面に配置されていてもよい。また、図示しないが、構造体12aは素子保護部材20の上面に配置されて、第1の光学系3のみが透光性蓋部7の上面に配置されてもよい。
The
〔実施の形態4〕
本発明にかかる他の実施の形態について、図12に基づいて説明すれば以下の通りである。なお、本実施の形態では、上記実施の形態1との相違点について説明するため、説明の便宜上、実施の形態1で説明した部材と同一の機能を有する部材には同一の部材番号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 4]
Another embodiment according to the present invention will be described below with reference to FIG. In this embodiment, in order to explain differences from the first embodiment, members having the same functions as the members described in the first embodiment are denoted by the same member numbers for convenience of explanation. The description is omitted.
図12は、本実施形態の撮像装置の一部である撮像系2及び第1の光学系3´の構成を示した断面図を示しており、上記実施の形態1の図2に示した構成に相当する。図12に示す第1の光学系3´について、以下に詳述する。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing the configuration of the
上記実施の形態1の第1の光学系3は、固体撮像素子5への入射角を緩和や、周辺部の光量落ちを改善する役割を有したり、レンズ機能を有する構成としていたが、本実施形態で採用している第1の光学系3´は、固体撮像素子5へ入射する光線により、不透光性パッケージ11に設けられた透光性蓋部7から反射する光を低減するために透光性蓋部7の表面に反射を抑制する複数の先鋭構造(突出構造)を設けた構成とした。
The first
一般に、透光性蓋部の表面には、反射を防止するためにARコート層を設けた構成を採用している。しかしながら、本発明は、第2の光学系4(具体的にはレンズ14)の位置決めを行う構造体12を形成することが特徴であり、不透光性パッケージの表面に構造体を形成する工程を必要とする。その結果、コストの増加につながり問題となった。そこで、ここでは、ARコート層を形成せず、構造体12を形成すると同時に反射を抑制する複数の先鋭構造を形成することによって、コストを増加させることなく、撮像装置を得ることができる。
In general, a configuration in which an AR coat layer is provided on the surface of the translucent lid portion to prevent reflection is employed. However, the present invention is characterized in that the
複数の先鋭構造の形成は、上記実施の形態1に示した第1の光学系3の形成と同じであり、金型に複数の先鋭構造を形成する構成を設け、紫外線硬化樹脂を用いて構造体12と同時に形成することができる。
The formation of a plurality of sharp structures is the same as the formation of the first
尚、図12では、透光性蓋部7に直接、複数の先鋭構造を固定した構成としているが、僅かに厚みを設けてその上に複数の先鋭構造を形成した構成としても構わない。その構成とすることによって、例えば、紫外線硬化樹脂を均一に流し込むことができ、複数の先鋭構造が一つも欠けることなく形成することができる。
In FIG. 12, a plurality of sharp structures are directly fixed to the
複数の先鋭構造のサイズとしては、例えば、ピッチ250nm、アスペクト比を1以上とすることによって、撮像において必要とされる波長の範囲(例えば、300〜800nm)において反射率を1%未満とすることができる。 As the size of the plurality of sharp structures, for example, the reflectance is less than 1% in the wavelength range (for example, 300 to 800 nm) required for imaging by setting the pitch to 250 nm and the aspect ratio to 1 or more. Can do.
また、第1の光学系3を曲面形状とし、その表面に複数の先鋭構造を有する構成としても構わない。一般にレンズの表面にはARコート層を設けた構成とし、反射を防止するが、ARコート層を形成する工程を省略して、曲面形状と、その表面に反射を抑制する先鋭構造を同時に形成することができる。この時の金型としては、曲面形状を形成する型を先に形成し、その後に、複数の先鋭構造を形成する型を追加して設けることによって形成することができる。
The first
尚、本発明は上述した各実施の形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims, and the technical means disclosed in different embodiments can be appropriately combined. Such embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
本発明の撮像装置は、第1の光学素子が撮像パッケージの上面に直接固着しており、且つ、第1の光学素子に向けて光を導く第2の光学素子を撮像パッケージに取り付けるための構造体が、撮像パッケージの上記上面に直接固着していることから、レンズを含む光学系と、撮像素子とを、簡易な構造体を用いて、容易且つ高精度で位置決めされた撮像装置を提供することができる。 The image pickup apparatus of the present invention has a structure in which the first optical element is directly fixed to the upper surface of the image pickup package, and the second optical element that guides light toward the first optical element is attached to the image pickup package. Since the body is directly fixed to the upper surface of the imaging package, an imaging apparatus in which an optical system including a lens and an imaging element are easily and accurately positioned using a simple structure is provided. be able to.
従って、デジタルカメラや、撮像機能をもつ携帯電話機といった撮像素子を搭載するあらゆる機器に適用することができる。 Therefore, the present invention can be applied to any device equipped with an image pickup device such as a digital camera or a mobile phone having an image pickup function.
1 撮像装置
2 撮像系(撮像パッケージ)
3 第1の光学系(第1の光学素子)
4 第2の光学系(第2の光学素子、部材)
5 固体撮像素子(撮像素子)
6 有効画素領域
7 透光性蓋部
8 撮像素子ユニット
9 基板
10 電極
11 不透光性パッケージ
12a 構造体(凸型構造)
12b 構造体(凹型構造)
13 金型
14 レンズ
15 鏡筒
16 受け部(凹型構造)
17 XYステージ
18 CCDカメラ
19 凸型構造
1
3 First optical system (first optical element)
4 Second optical system (second optical element, member)
5 Solid-state imaging device (imaging device)
6
12b Structure (concave structure)
13
17
Claims (21)
底部に上記撮像素子を配設することができるように構成された撮像パッケージと、
上記撮像パッケージの上面に設けられ、上記撮像素子に向けて光を導く第1の光学素子と、
上記第1の光学素子に向けて光を導く第2の光学素子と、
上記撮像パッケージの上面に設けられ、上記第1の光学素子と上記第2の光学素子とを位置合わせするための構造体とを備えており、
上記撮像パッケージの上記上面の一部分は、
上記第1の光学素子を透過する光を遮らない位置に設けられた、上記第1の光学素子以外から撮像素子に光が入射することを防ぐための不透光性部材によって形成されており、
上記構造体と上記第1の光学素子とは、同一材料から構成されており、
上記構造体は、上記第1の光学素子の外周に位置しており、
上記構造体における上記撮像パッケージの上記上面と対向する側の面は、その全域が上記不透光性部材の上面に固着していることを特徴とする撮像装置。 An image sensor;
An imaging package configured to be able to arrange the imaging device on the bottom;
A first optical element that is provided on the upper surface of the imaging package and guides light toward the imaging element;
A second optical element that guides light toward the first optical element;
Provided on the upper surface of the imaging package, and includes a structure for aligning the first optical element and the second optical element,
A portion of the top surface of the imaging package is
Formed by a non-transparent member for preventing light from entering the image sensor from other than the first optical element, provided at a position that does not block light transmitted through the first optical element,
The structure and the first optical element are made of the same material,
The structure is located on an outer periphery of the first optical element ;
Surface on the side opposed to the upper surface of the imaging package in said structure, an imaging apparatus to which the entire area is characterized in that it is fixed to the upper surface of the opaque member.
上記保持体は、上記構造体を介して、上記撮像パッケージに対して固定されていることを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。 Furthermore, a holding body for holding the second optical element is provided,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the holding body is fixed to the imaging package via the structure.
上記不透光性部材は、上記蓋部材の周りに設けられており、
上記撮像パッケージの上記上面は、上記不透光性部材及び上記蓋部材によって形成されていることを特徴とする請求項1から6までの何れか1項に記載の撮像装置。 The imaging package has a lid member made of a translucent material on the imaging element,
The opaque member is provided around the lid member,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the upper surface of the imaging package is formed by the light-impermeable member and the lid member.
上記平面が上記撮像パッケージの上面に固着していることを特徴とする請求項1から7までの何れか1項に記載の撮像装置。 The first optical element is a plano-concave lens or a plano-convex lens whose surface facing the top surface of the imaging package is a plane,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the plane is fixed to an upper surface of the imaging package.
上記突出構造は、先細り構造であることを特徴とする請求項7に記載の撮像装置。 The first optical element has a plurality of protruding structures for reducing light reflected from the lid member by light rays incident on the imaging element, which protrude upward from the upper surface of the imaging package.
The imaging apparatus according to claim 7 , wherein the protruding structure is a tapered structure.
上記第2の光学素子には、上記凸型構造に咬合する凹型構造が形成されていることを特徴とする請求項1から9までの何れか1項に記載の撮像装置。 The structure is a convex structure,
10. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the second optical element has a concave structure that meshes with the convex structure. 11.
上記第2の光学素子は、上記凹型構造に咬合することを特徴とする請求項1から9までの何れか1項に記載の撮像装置。 The structure has a concave structure,
10. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the second optical element is engaged with the concave structure. 11.
底部に上記撮像素子を配設することができるように構成された撮像パッケージと、
上記撮像素子に向けて光を導く第1の光学素子と、
上記撮像パッケージの上面に設けられ、上記第1の光学素子と、当該第1の光学素子における上記上面の側とは反対側に配設される部材との位置合わせを行う際に用いられる突起もしくは窪みが形成された構造体とを備えており、
上記撮像パッケージの上記上面の一部分は、
上記第1の光学素子を透過する光を遮らない位置に設けられた、上記第1の光学素子以外から撮像素子に光が入射することを防ぐための不透光性部材によって形成されており、
上記構造体と上記第1の光学素子とは、同一材料から構成されており、
上記構造体は、上記第1の光学素子の外周に位置しており、
上記構造体における上記撮像パッケージの上記上面と対向する側の面は、その全域が上記不透光性部材の上面に固着していることを特徴とする撮像装置。 An image sensor;
An imaging package configured to be able to arrange the imaging device on the bottom;
A first optical element that guides light toward the imaging element;
A protrusion provided on the upper surface of the imaging package and used when aligning the first optical element and a member disposed on the opposite side of the upper surface of the first optical element, or And a structure in which a depression is formed,
A portion of the top surface of the imaging package is
Formed by a non-transparent member for preventing light from entering the image sensor from other than the first optical element, provided at a position that does not block light transmitted through the first optical element,
The structure and the first optical element are made of the same material,
The structure is located on an outer periphery of the first optical element ;
Surface on the side opposed to the upper surface of the imaging package in said structure, an imaging apparatus to which the entire area is characterized in that it is fixed to the upper surface of the opaque member.
上記撮像パッケージの上面の一部分は、上記第1の光学素子を透過する光を遮らない位置に設けられた、上記第1の光学素子以外から撮像素子に光が入射することを防ぐための不透光性部材によって形成されており、
上記撮像パッケージを配置したときに上記上面に所定の空間が形成される金型であって、当該所定の空間が、第1の光学素子に相当する形状、及び、第1の光学素子と、第1の光学素子に向けて光を導く第2の光学素子とを撮像パッケージの上面に取り付ける際に当該第1の光学素子と第2の光学素子との位置合わせを行う際に用いられる構造体に相当する形状をなした当該金型を配置した後、上記空間に未硬化の液状材料を充填する充填工程と、
上記充填工程によって充填された液状材料を硬化させる硬化工程とを含み、上記充填工程では、上記金型の上記構造体に相当する形状の部分が、上記撮像パッケージの上記上面における上記不透光性部材の上面に位置するように、当該金型を配置することを特徴とする撮像装置の製造方法。 A manufacturing method for manufacturing an imaging device having a first optical element that guides light to the imaging element on an upper surface of an imaging package having the imaging element mounted on the bottom,
A part of the upper surface of the imaging package is impermeable to prevent light from entering the imaging element from other than the first optical element provided at a position that does not block the light transmitted through the first optical element. It is formed by a light member,
A mold in which a predetermined space is formed on the upper surface when the imaging package is disposed, and the predetermined space has a shape corresponding to the first optical element, a first optical element, A structure used for aligning the first optical element and the second optical element when the second optical element for guiding light toward the first optical element is attached to the upper surface of the imaging package. A filling step of filling the space with an uncured liquid material after placing the corresponding mold in a corresponding shape;
A curing step of curing the liquid material filled in the filling step, and in the filling step, a portion having a shape corresponding to the structure of the mold is the light-impermeable on the upper surface of the imaging package. so as to be located on surface of the member, the imaging device manufacturing method characterized by placing the mold.
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