KR20190127717A - 카메라 모듈 및 그 제조 방법, 및 전자기기 - Google Patents
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Abstract
광입사면 측을 갖는 제1 렌즈 기판을 포함하는 카메라 모듈이 제공된다. 상기 제1 렌즈 기판은 상기 제1 렌즈 기판의 관통공의 내측에 배치된 렌즈, 및 상기 제1 렌즈 기판의 상기 광입사면 측과는 반대 측에 배치된 배선층을 포함한다. 상기 카메라 모듈은, 기판의 광입사면 측에 배치된 화소 어레이를 포함하는 촬상 소자를 포함할 수 있으며, 상기 촬상 소자는 상기 제1 렌즈 기판의 상기 배선층에 전기적으로 접속되어 있으며, 상기 촬상 소자의 상기 광입사면에 평행한 방향에 있어서 상기 촬상 소자의 폭은, 상기 제1 렌즈 기판의 상기 광입사면에 평행한 방향에 있어서 상기 제1 렌즈 기판의 폭보다 작다.
Description
본 기술은, 카메라 모듈 및 그 제조 방법, 및 전자기기에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 웨이퍼 레벨 렌즈 프로세스의 렌즈 부착 기판보다 작은 칩 사이즈를 갖는 센서 칩에 있어서, 센서 기판의 로스를 줄일 수 있는 카메라 모듈 및 그 제조 방법, 및 전자기기에 관한 것이다.
<관련 출원에 대한 상호 참조>
본 출원은 2017년 3월 15일에 출원된 일본 우선권 특허출원 JP2017-049897호의 이익을 주장하며, 그 전체 내용은 참조에 의해 본원에 포함되어 있다.
웨이퍼 기판의 평면 방향으로 렌즈를 복수 배열시키는 웨이퍼 레벨 렌즈 프로세스가 알려져 있다. 예를 들어, 복수의 센서부의 어레이를 포함한 반도체 웨이퍼와, 복수의 렌즈부의 어레이를 포함한 광학 웨이퍼를 직접 접합하고, 접합 후에 개편화하여 제조되는 카메라 모듈이 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
이와 같은 카메라 모듈에서는, 예를 들어, 렌즈측 칩의 렌즈부로부터 외측의 비유효 에리어에 대응하는 센서측 칩의 영역에, 유효 화소 영역 이외의 주변 회로를 배치하는 등과 같이 하여, 렌즈측의 칩 사이즈에, 센서측의 칩 사이즈를 맞추고 있었다.
한편, 센서측 칩이, 유효 화소 영역을 형성하는 제1 기판과, 주변 회로를 형성하는 제2 기판을 적층하여 구성한 적층형의 센서 기판인 경우에는, 칩 사이즈에 대해서 유효 화소 영역이 차지하는 비율이 증가하고, 칩 사이즈를 작게 할 수 있다.
칩 사이즈가 작아지면, 렌즈측 칩의 칩 사이즈와, 센서측 칩의 칩 사이즈에 미스매치가 생긴다. 렌즈측 칩의 칩 사이즈에 센서측 칩의 사이즈를 맞추면, 센서측의 기판에 로스가 발생하여, 제조 코스트가 높아져 버린다.
본 기술은, 이와 같은 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 웨이퍼 레벨 렌즈 프로세스의 렌즈 부착 기판보다 작은 칩 사이즈를 갖는 센서 칩에 있어서, 센서 기판의 로스를 줄일 수 있도록 하는 것이다.
본 기술의 제1 실시형태에 따른 카메라 모듈은, 기판에 형성된 관통공의 내측에 렌즈가 배치되고, 상기 기판의 광입사면 측과 반대 측에 배선층이 형성된 렌즈 부착 기판과, 상기 렌즈 부착 기판의 상기 배선층과 전기적으로 접속되어 있는 고체 촬상 소자를 포함하고, 상기 고체 촬상 소자의 칩 사이즈는, 상기 렌즈 부착 기판의 칩 사이즈보다 작게 구성되었다.
본 기술의 제2 실시형태에 따른 카메라 모듈의 제조 방법은, 기판에 형성된 관통공의 내측에 렌즈가 배치되고, 상기 기판의 광입사면 측과 반대 측에 배선층이 형성되는 렌즈 부착 기판의 상기 배선층에, 상기 렌즈 부착 기판의 칩 사이즈보다 작은 칩 사이즈의 상기 고체 촬상 소자를 장착하고 전기적으로 접속하는 단계를 포함한다.
본 기술의 제3 실시형태에 따른 전자기기는, 기판에 형성된 관통공의 내측에 렌즈가 배치되고, 상기 기판의 광입사면 측과 반대 측에 배선층이 형성된 렌즈 부착 기판과, 상기 렌즈 부착 기판의 상기 배선층과 전기적으로 접속되어 있는 고체 촬상 소자를 포함하고, 상기 고체 촬상 소자의 칩 사이즈는, 상기 렌즈 부착 기판의 칩 사이즈보다 작게 구성된 카메라 모듈을 포함한다.
본 기술의 제1 및 제3 실시형태에 있어서는, 렌즈 부착 기판과 고체 촬상 소자가 제공된다. 상기 기판은, 당해 기판에 형성된 관통공의 내측에 배치된 렌즈와, 상기 기판의 광입사면 측과 반대 측에 형성된 배선층을 포함한다. 고체 촬상 소자는, 상기 렌즈 부착 기판의 배선층에 전기적으로 접속되며 상기 렌즈 부착 기판의 칩 사이즈보다 작은 칩 사이즈를 갖는다.
본 기술의 제2 실시형태에 있어서, 기판에 형성되는 관통공의 내측에 렌즈가 배치되고, 상기 기판의 광입사면 측과 반대 측에 배선층이 형성되는 렌즈 부착 기판의 상기 배선층에, 상기 렌즈 부착 기판의 칩 사이즈보다 작은 칩 사이즈의 상기 고체 촬상 소자가 장착되고 전기적으로 접속된다.
본 개시의 실시형태에 따르면, 카메라 모듈이 제공된다. 카메라 모듈은, 광입사면 측을 갖는 제1 렌즈 기판을 포함할 수 있고, 상기 제1 렌즈 기판은 상기 제1 렌즈 기판의 관통공의 내측에 배치된 렌즈, 및 상기 제1 렌즈 기판의 상기 광입사면 측과는 반대 측에 배치된 배선층을 포함한다. 상기 카메라 모듈은, 기판의 광입사면 측에 배치된 화소 어레이를 포함하는 촬상 소자를 포함할 수 있으며, 상기 촬상 소자는 상기 제1 렌즈 기판의 상기 배선층에 전기적으로 접속되어 있다. 상기 촬상 소자의 상기 광입사면에 평행한 방향에 있어서 상기 촬상 소자의 폭은, 상기 제1 렌즈 기판의 상기 광입사면에 평행한 방향에 있어서 상기 제1 렌즈 기판의 폭보다 작다.
본 개시의 실시형태에 따르면, 카메라 모듈의 제조 방법이 제공된다. 카메라 모듈의 제조 방법은, 제1 렌즈 기판의 배선층에 촬상 소자를 장착하여 상기 촬상 소자가 상기 배선층에 전기적으로 접속되도록 하는 단계를 포함하고, 상기 제1 렌즈 기판은 광입사면 측을 갖고 또한 상기 제1 렌즈 기판에 형성된 관통공의 내측에 배치된 렌즈를 포함하고, 상기 배선층은 상기 제1 렌즈 기판의 상기 광입사면 측과 반대 측에 배치된다. 상기 촬상 소자의 상기 광입사면에 평행한 방향에 있어서 상기 촬상 소자의 폭은, 상기 제1 렌즈 기판의 상기 광입사면에 평행한 방향에 있어서 상기 제1 렌즈 기판의 폭보다 작다.
본 개시의 실시형태에 따르면, 전자기기가 제공된다. 전자기기는 카메라 모듈을 포함할 수 있으며, 당해 카메라 모듈은, 광입사면 측을 갖는 제1 렌즈 기판을 포함한다. 제1 렌즈 기판은, 상기 제1 렌즈 기판의 관통공의 내측에 배치된 렌즈, 및 상기 제1 렌즈 기판의 상기 광입사면 측과는 반대 측에 배치된 배선층을 포함한다. 카메라 모듈은 또한, 기판의 광입사면 측에 배치된 화소 어레이를 포함하는 촬상 소자를 포함할 수 있으며, 상기 촬상 소자는 상기 제1 렌즈 기판의 상기 배선층에 전기적으로 접속되어 있고, 상기 촬상 소자의 상기 광입사면에 평행한 방향에 있어서 상기 촬상 소자의 폭은, 상기 제1 렌즈 기판의 상기 광입사면에 평행한 방향에 있어서 상기 제1 렌즈 기판의 폭보다 작다.
카메라 모듈 및 전자기기는, 독립한 장치여도 되고, 다른 장치에 포함되어 넣어지는 형태여도 된다.
본 기술의 제1 내지 제3 실시형태에 따르면, 웨이퍼 레벨 렌즈 프로세스의 렌즈 부착 기판보다 작은 칩 사이즈의 센서 칩에 있어서, 센서 기판의 로스를 줄일 수 있다.
또한, 여기에 기재된 효과는 반드시 한정되는 것은 아니며, 본 기술 중에 기재되어 있는 어떠한 효과이어도 된다.
[도 1] 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제1 실시형태를 나타내는 도면이다.
[도 2] 특허문헌 1에 개시된 적층 렌즈 구조체의 단면 구조도이다.
[도 3] 도 1의 카메라 모듈의 적층 렌즈 구조체의 단면 구조도이다.
[도 4] 렌즈 부착 기판의 직접 접합을 설명하는 도면이다.
[도 5] 도 1의 카메라 모듈을 형성하는 공정을 나타내는 도면이다.
[도 6] 도 1의 카메라 모듈을 형성하는 공정을 나타내는 도면이다.
[도 7] 도 1의 카메라 모듈을 형성하는 다른 공정을 나타내는 도면이다.
[도 8] 렌즈 부착 기판의 구성을 설명하는 도면이다.
[도 9] 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제2 실시형태를 나타내는 도면이다.
[도 10] 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제3 실시형태를 나타내는 도면이다.
[도 11] 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제4 실시형태를 나타내는 도면이다.
[도 12] 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제5 실시형태를 나타내는 도면이다.
[도 13] 제4 실시형태와 관련되는 카메라 모듈의 상세 구성을 설명하는 도면이다.
[도 14] 담체 기판과 렌즈 수지부의 평면도와 단면도이다.
[도 15] 적층 렌즈 구조체와 조리개판을 나타내는 단면도이다.
[도 16] 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제6 실시형태를 나타내는 도면이다.
[도 17] 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제7 실시형태를 나타내는 도면이다.
[도 18] 렌즈 부착 기판의 상세 구성을 나타내는 단면도이다.
[도 19] 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
[도 20] 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
[도 21] 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
[도 22] 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
[도 23] 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
[도 24] 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
[도 25] 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
[도 26] 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
[도 27] 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
[도 28] 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
[도 29] 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
[도 30] 기판 상태의 렌즈 부착 기판끼리의 접합을 설명하는 도면이다.
[도 31] 기판 상태의 렌즈 부착 기판끼리의 접합을 설명하는 도면이다.
[도 32] 5매의 렌즈 부착 기판을 기판 상태로 적층하는 제1 적층 방법을 설명하는 도면이다.
[도 33] 5매의 렌즈 부착 기판을 기판 상태로 적층하는 제2 적층 방법을 설명하는 도면이다.
[도 34] 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제8 실시형태를 나타내는 도면이다.
[도 35] 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제9 실시형태를 나타내는 도면이다.
[도 36] 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제10 실시형태를 나타내는 도면이다.
[도 37] 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제11 실시형태를 나타내는 도면이다.
[도 38] 비교 구조예 1로서의 웨이퍼 레벨 적층 구조의 단면도이다.
[도 39] 비교 구조예 2로서의 렌즈 어레이 기판의 단면도이다.
[도 40] 도 39의 렌즈 어레이 기판의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
[도 41] 비교 구조예 3으로서의 렌즈 어레이 기판의 단면도이다.
[도 42] 도 41의 렌즈 어레이 기판의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
[도 43] 비교 구조예 4로서의 렌즈 어레이 기판의 단면도이다.
[도 44] 도 43의 렌즈 어레이 기판의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
[도 45] 비교 구조예 5로서의 렌즈 어레이 기판의 단면도이다.
[도 46] 렌즈가 되는 수지가 가져오는 작용을 설명하는 도면이다.
[도 47] 렌즈가 되는 수지가 가져오는 작용을 설명하는 도면이다.
[도 48] 비교 구조예 6으로서의 렌즈 어레이 기판을 모식적으로 나타낸 도면이다.
[도 49] 비교 구조예 7로서의 적층 렌즈 구조체의 단면도이다.
[도 50] 도 49의 적층 렌즈 구조체가 가져오는 작용을 설명하는 도면이다.
[도 51] 비교 구조예 8로서의 적층 렌즈 구조체의 단면도이다.
[도 52] 도 51의 적층 렌즈 구조체가 가져오는 작용을 설명하는 도면이다.
[도 53] 본 구조를 채용한 적층 렌즈 구조체의 단면도이다.
[도 54] 도 53의 적층 렌즈 구조체를 모식적으로 나타낸 도면이다.
[도 55] 커버 글라스에 조리개를 추가한 제1 구성예를 나타내는 도면이다.
[도 56] 도 55의 커버 글라스의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
[도 57] 커버 글라스에 조리개를 추가한 제2 구성예를 나타내는 도면이다.
[도 58] 커버 글라스에 조리개를 추가한 제3 구성예를 나타내는 도면이다.
[도 59] 관통공의 개구 자체를 조리개 기구로 하는 구성예를 나타내는 도면이다.
[도 60] 금속 접합을 이용한 웨이퍼 레벨에서의 접합을 설명하는 도면이다.
[도 61] 고농도 도프 기판을 이용한 렌즈 부착 기판의 예를 나타내는 도면이다.
[도 62] 도 61의 A의 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
[도 63] 도 61의 B의 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
[도 64] 카메라 모듈에 구비되는 조리개판의 평면 형상의 예를 나타내는 도면이다.
[도 65] 카메라 모듈의 수광 영역의 구성을 설명하는 도면이다.
[도 66] 카메라 모듈의 수광 영역의 화소 배열의 제1 예를 나타내는 도면이다.
[도 67] 카메라 모듈의 수광 영역의 화소 배열의 제2 예를 나타내는 도면이다.
[도 68] 카메라 모듈의 수광 영역의 화소 배열의 제3 예를 나타내는 도면이다.
[도 69] 카메라 모듈의 수광 영역의 화소 배열의 제4 예를 나타내는 도면이다.
[도 70] 도 66에 나타낸 화소 배열의 변형예를 나타내는 도면이다.
[도 71] 도 68의 화소 배열의 변형예를 나타내는 도면이다.
[도 72] 도 69의 화소 배열의 변형예를 나타내는 도면이다.
[도 73] 카메라 모듈의 수광 영역의 화소 배열의 제5 예를 나타내는 도면이다.
[도 74] 카메라 모듈의 수광 영역의 화소 배열의 제6 예를 나타내는 도면이다.
[도 75] 카메라 모듈의 수광 영역의 화소 배열의 제7 예를 나타내는 도면이다.
[도 76] 카메라 모듈의 수광 영역의 화소 배열의 제8 예를 나타내는 도면이다.
[도 77] 카메라 모듈의 수광 영역의 화소 배열의 제9 예를 나타내는 도면이다.
[도 78] 카메라 모듈의 수광 영역의 화소 배열의 제10 예를 나타내는 도면이다.
[도 79] 카메라 모듈의 수광 영역의 화소 배열의 제11 예를 나타내는 도면이다.
[도 80] 본 기술을 적용한 카메라 모듈의 제12 실시형태를 나타내는 도면이다.
[도 81] 적층 렌즈 구조체를 채용했을 경우의 제12 실시형태와 관련되는 카메라 모듈의 구성예를 나타내는 도면이다.
[도 82] 도 81의 카메라 모듈의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
[도 83] 렌즈 부착 기판에 배선층을 형성하는 제1 형성 방법을 설명하는 도면이다.
[도 84] 렌즈 부착 기판에 배선층을 형성하는 제2 형성 방법을 설명하는 도면이다.
[도 85] 렌즈 부착 기판에 배선층을 형성하는 제3 형성 방법을 설명하는 도면이다.
[도 86] 땜납 범프의 형성을 설명하는 도면이다.
[도 87] 금속 스터드 범프의 형성 방법을 설명하는 도면이다.
[도 88] 렌즈 부착 기판에의 수광 소자의 실장 방법을 설명하는 도면이다.
[도 89] 렌즈 부착 기판에의 수광 소자의 그 외의 실장 방법을 설명하는 도면이다.
[도 90] 본 기술을 적용한 전자기기로서의 촬상 장치의 구성예를 나타내는 블럭도이다.
[도 91] 이미지 센서의 사용예를 나타내는 도면이다.
[도 92] 체내 정보 취득 시스템의 개략적인 구성의 일례를 나타내는 블럭도이다.
[도 93] 내시경 수술 시스템의 개략적인 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
[도 94] 카메라 헤드 및 CCU의 기능 구성의 일례를 나타내는 블럭도이다.
[도 95] 차량 제어 시스템의 개략적인 구성의 일례를 나타내는 블럭도이다.
[도 96] 차외 정보 검출부 및 촬상부의 설치 위치의 일례를 나타내는 설명도이다.
[도 2] 특허문헌 1에 개시된 적층 렌즈 구조체의 단면 구조도이다.
[도 3] 도 1의 카메라 모듈의 적층 렌즈 구조체의 단면 구조도이다.
[도 4] 렌즈 부착 기판의 직접 접합을 설명하는 도면이다.
[도 5] 도 1의 카메라 모듈을 형성하는 공정을 나타내는 도면이다.
[도 6] 도 1의 카메라 모듈을 형성하는 공정을 나타내는 도면이다.
[도 7] 도 1의 카메라 모듈을 형성하는 다른 공정을 나타내는 도면이다.
[도 8] 렌즈 부착 기판의 구성을 설명하는 도면이다.
[도 9] 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제2 실시형태를 나타내는 도면이다.
[도 10] 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제3 실시형태를 나타내는 도면이다.
[도 11] 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제4 실시형태를 나타내는 도면이다.
[도 12] 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제5 실시형태를 나타내는 도면이다.
[도 13] 제4 실시형태와 관련되는 카메라 모듈의 상세 구성을 설명하는 도면이다.
[도 14] 담체 기판과 렌즈 수지부의 평면도와 단면도이다.
[도 15] 적층 렌즈 구조체와 조리개판을 나타내는 단면도이다.
[도 16] 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제6 실시형태를 나타내는 도면이다.
[도 17] 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제7 실시형태를 나타내는 도면이다.
[도 18] 렌즈 부착 기판의 상세 구성을 나타내는 단면도이다.
[도 19] 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
[도 20] 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
[도 21] 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
[도 22] 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
[도 23] 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
[도 24] 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
[도 25] 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
[도 26] 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
[도 27] 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
[도 28] 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
[도 29] 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
[도 30] 기판 상태의 렌즈 부착 기판끼리의 접합을 설명하는 도면이다.
[도 31] 기판 상태의 렌즈 부착 기판끼리의 접합을 설명하는 도면이다.
[도 32] 5매의 렌즈 부착 기판을 기판 상태로 적층하는 제1 적층 방법을 설명하는 도면이다.
[도 33] 5매의 렌즈 부착 기판을 기판 상태로 적층하는 제2 적층 방법을 설명하는 도면이다.
[도 34] 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제8 실시형태를 나타내는 도면이다.
[도 35] 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제9 실시형태를 나타내는 도면이다.
[도 36] 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제10 실시형태를 나타내는 도면이다.
[도 37] 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제11 실시형태를 나타내는 도면이다.
[도 38] 비교 구조예 1로서의 웨이퍼 레벨 적층 구조의 단면도이다.
[도 39] 비교 구조예 2로서의 렌즈 어레이 기판의 단면도이다.
[도 40] 도 39의 렌즈 어레이 기판의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
[도 41] 비교 구조예 3으로서의 렌즈 어레이 기판의 단면도이다.
[도 42] 도 41의 렌즈 어레이 기판의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
[도 43] 비교 구조예 4로서의 렌즈 어레이 기판의 단면도이다.
[도 44] 도 43의 렌즈 어레이 기판의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
[도 45] 비교 구조예 5로서의 렌즈 어레이 기판의 단면도이다.
[도 46] 렌즈가 되는 수지가 가져오는 작용을 설명하는 도면이다.
[도 47] 렌즈가 되는 수지가 가져오는 작용을 설명하는 도면이다.
[도 48] 비교 구조예 6으로서의 렌즈 어레이 기판을 모식적으로 나타낸 도면이다.
[도 49] 비교 구조예 7로서의 적층 렌즈 구조체의 단면도이다.
[도 50] 도 49의 적층 렌즈 구조체가 가져오는 작용을 설명하는 도면이다.
[도 51] 비교 구조예 8로서의 적층 렌즈 구조체의 단면도이다.
[도 52] 도 51의 적층 렌즈 구조체가 가져오는 작용을 설명하는 도면이다.
[도 53] 본 구조를 채용한 적층 렌즈 구조체의 단면도이다.
[도 54] 도 53의 적층 렌즈 구조체를 모식적으로 나타낸 도면이다.
[도 55] 커버 글라스에 조리개를 추가한 제1 구성예를 나타내는 도면이다.
[도 56] 도 55의 커버 글라스의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
[도 57] 커버 글라스에 조리개를 추가한 제2 구성예를 나타내는 도면이다.
[도 58] 커버 글라스에 조리개를 추가한 제3 구성예를 나타내는 도면이다.
[도 59] 관통공의 개구 자체를 조리개 기구로 하는 구성예를 나타내는 도면이다.
[도 60] 금속 접합을 이용한 웨이퍼 레벨에서의 접합을 설명하는 도면이다.
[도 61] 고농도 도프 기판을 이용한 렌즈 부착 기판의 예를 나타내는 도면이다.
[도 62] 도 61의 A의 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
[도 63] 도 61의 B의 렌즈 부착 기판의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
[도 64] 카메라 모듈에 구비되는 조리개판의 평면 형상의 예를 나타내는 도면이다.
[도 65] 카메라 모듈의 수광 영역의 구성을 설명하는 도면이다.
[도 66] 카메라 모듈의 수광 영역의 화소 배열의 제1 예를 나타내는 도면이다.
[도 67] 카메라 모듈의 수광 영역의 화소 배열의 제2 예를 나타내는 도면이다.
[도 68] 카메라 모듈의 수광 영역의 화소 배열의 제3 예를 나타내는 도면이다.
[도 69] 카메라 모듈의 수광 영역의 화소 배열의 제4 예를 나타내는 도면이다.
[도 70] 도 66에 나타낸 화소 배열의 변형예를 나타내는 도면이다.
[도 71] 도 68의 화소 배열의 변형예를 나타내는 도면이다.
[도 72] 도 69의 화소 배열의 변형예를 나타내는 도면이다.
[도 73] 카메라 모듈의 수광 영역의 화소 배열의 제5 예를 나타내는 도면이다.
[도 74] 카메라 모듈의 수광 영역의 화소 배열의 제6 예를 나타내는 도면이다.
[도 75] 카메라 모듈의 수광 영역의 화소 배열의 제7 예를 나타내는 도면이다.
[도 76] 카메라 모듈의 수광 영역의 화소 배열의 제8 예를 나타내는 도면이다.
[도 77] 카메라 모듈의 수광 영역의 화소 배열의 제9 예를 나타내는 도면이다.
[도 78] 카메라 모듈의 수광 영역의 화소 배열의 제10 예를 나타내는 도면이다.
[도 79] 카메라 모듈의 수광 영역의 화소 배열의 제11 예를 나타내는 도면이다.
[도 80] 본 기술을 적용한 카메라 모듈의 제12 실시형태를 나타내는 도면이다.
[도 81] 적층 렌즈 구조체를 채용했을 경우의 제12 실시형태와 관련되는 카메라 모듈의 구성예를 나타내는 도면이다.
[도 82] 도 81의 카메라 모듈의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
[도 83] 렌즈 부착 기판에 배선층을 형성하는 제1 형성 방법을 설명하는 도면이다.
[도 84] 렌즈 부착 기판에 배선층을 형성하는 제2 형성 방법을 설명하는 도면이다.
[도 85] 렌즈 부착 기판에 배선층을 형성하는 제3 형성 방법을 설명하는 도면이다.
[도 86] 땜납 범프의 형성을 설명하는 도면이다.
[도 87] 금속 스터드 범프의 형성 방법을 설명하는 도면이다.
[도 88] 렌즈 부착 기판에의 수광 소자의 실장 방법을 설명하는 도면이다.
[도 89] 렌즈 부착 기판에의 수광 소자의 그 외의 실장 방법을 설명하는 도면이다.
[도 90] 본 기술을 적용한 전자기기로서의 촬상 장치의 구성예를 나타내는 블럭도이다.
[도 91] 이미지 센서의 사용예를 나타내는 도면이다.
[도 92] 체내 정보 취득 시스템의 개략적인 구성의 일례를 나타내는 블럭도이다.
[도 93] 내시경 수술 시스템의 개략적인 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
[도 94] 카메라 헤드 및 CCU의 기능 구성의 일례를 나타내는 블럭도이다.
[도 95] 차량 제어 시스템의 개략적인 구성의 일례를 나타내는 블럭도이다.
[도 96] 차외 정보 검출부 및 촬상부의 설치 위치의 일례를 나타내는 설명도이다.
이하, 본 기술을 실시하기 위한 형태(이하, 실시형태라고 한다)에 대해 설명한다. 또한, 설명은 이하의 순서로 행한다.
1. 카메라 모듈의 제1 실시형태
2. 카메라 모듈의 제2 실시형태
3. 카메라 모듈의 제3 실시형태
4. 카메라 모듈의 제4 실시형태
5. 카메라 모듈의 제5 실시형태
6. 제4 실시형태의 카메라 모듈의 상세 구성
7. 카메라 모듈의 제6 실시형태
8. 카메라 모듈의 제7 실시형태
9. 렌즈 부착 기판의 상세 구성
10. 렌즈 부착 기판의 제조 방법
11. 렌즈 부착 기판끼리의 접합
12. 카메라 모듈의 제8 및 제9 실시형태
13. 카메라 모듈의 제10 실시형태
14. 카메라 모듈의 제11 실시형태
15. 다른 구조와 비교한 본 구조의 효과
16. 각종의 변형예
17. 수광 소자의 화소 배열과 조리개판의 구조와 용도 설명
18. 카메라 모듈의 제12 실시형태
19. 전자기기에의 적용예
20. 이미지 센서의 사용예
21. 체내 정보 취득 시스템에의 응용예
22. 내시경 수술 시스템에의 응용예
23. 이동체에의 응용예
＜1. 카메라 모듈의 제1 실시형태＞
도 1의 A 및 B는, 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 이용한 카메라 모듈의 제1 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 1의 A는, 카메라 모듈(1)의 제1 실시형태로서의 카메라 모듈(1A)의 구성을 나타내는 모식도이다. 도 1의 B는, 카메라 모듈(1A)의 개략 단면도이다.
카메라 모듈(1A)은, 적층 렌즈 구조체(11)와 수광 소자(12)를 포함한다. 적층 렌즈 구조체(11)는, 종횡 각각 5개씩, 합계 25개의 광학 유닛(13)을 포함한다. 광학 유닛(13)은, 1개의 광축 방향으로 복수매의 렌즈(21)를 각각 포함한다. 카메라 모듈(1A)은, 광학 유닛(13)을 복수개 구비한 복안 카메라 모듈이다.
카메라 모듈(1A)이 포함하는 복수개의 광학 유닛(13)의 광축은, 도 1의 B에 나타낸 것처럼, 모듈의 외측을 향해 퍼지도록 배치된다. 이에 의해, 광각의 화상의 촬영이 가능하게 되어 있다.
또한, 도 1의 B에서는, 간단하게 나타내기 위하여, 적층 렌즈 구조체(11)는 렌즈(21)를 3층만 적층한 구조로 되어 있지만, 보다 많은 렌즈(21)를 적층해도 되는 것은 말할 필요도 없다.
도 1의 A 및 B의 카메라 모듈(1A)은, 복수개의 광학 유닛(13)을 거쳐 촬영한 복수매의 화상을 이어붙여, 1매의 광각 화상을 만들어 낼 수 있다. 복수매의 화상을 이어붙이기 때문에, 각 화상을 촬영하는 각 광학 유닛(13)의 형성 및 배치에는, 높은 정밀도가 요구된다. 또한, 특히 광각측의 광학 유닛(13)은, 렌즈(21)에의 광의 입사각이 작기 때문에, 광학 유닛(13) 중에서의 각 렌즈(21)의 위치 관계와 배치에도, 높은 정밀도가 요구된다.
도 2는, 특허문헌 1이 개시하는, 수지에 의한 고착 기술을 사용한 적층 렌즈 구조체의 단면 구조도이다.
도 2에 나타낸 적층 렌즈 구조체(500)에 있어서는, 렌즈(511)를 구비한 기판(512)을 고착하는 수단으로서 수지(513)가 이용되고 있다. 수지(513)는, UV 경화성 등의 에너지 경화성 수지이다.
기판(512)끼리 부착하기 전에, 기판(512) 표면 전면에 수지(513)의 층이 형성된다. 그 후, 기판(512)을 서로 접합하고, 나아가, 수지(513)가 경화된다. 이에 의해, 접합한 기판(512) 사이가 고착된다.
그러나, 수지(513)를 경화시켰을 때에, 수지(513)는 경화 수축한다. 도 2에 나타낸 구조의 경우, 기판(512) 전체에 수지(513)의 층을 형성한 후, 수지(513)를 경화시키기 때문에, 수지(513)의 변위량이 커져 버린다.
또한, 기판(512)을 서로 접합하여 형성한 적층 렌즈 구조체(500)를 개편화하고, 촬상 소자를 조합해 카메라 모듈을 형성한 후도, 카메라 모듈에 구비되는 적층 렌즈 구조체(500)는, 도 2에 나타낸 것처럼, 렌즈(511)를 구비한 기판(512) 사이 전체에, 수지(513)가 존재하고 있다. 이 때문에, 카메라 모듈을 카메라의 케이스내에 탑재하고, 실 사용했을 때에, 기기의 발열에 의한 온도 상승에 따라, 적층 렌즈 구조체(500)의 기판 사이의 수지가 열팽창할 염려가 있다.
도 3은, 도 1의 A 및 B의 카메라 모듈(1A)의 적층 렌즈 구조체(11)만을 나타낸 단면 구조도이다.
카메라 모듈(1A)의 적층 렌즈 구조체(11)도, 렌즈(21)를 구비한 복수의 렌즈 부착 기판(41)을 적층하여 형성되어 있다.
카메라 모듈(1A)의 적층 렌즈 구조체(11)에서는, 렌즈(21)를 구비한 렌즈 부착 기판(41) 사이를 고정하는 수단으로서, 도 2의 적층 렌즈 구조체(500)나 그 밖의 선행기술 문헌에 나타낸 것과는 완전히 다른 고정 수단이 사용되고 있다.
즉, 적층되는 2매의 렌즈 부착 기판(41)은, 일방의 기판 표면에 형성한 산화물이나 질화물에 의한 표면층과, 타방의 기판 표면에 형성한 산화물이나 질화물에 의한 표면층과의 사이의 공유 결합에 의해, 직접 접합된다. 구체적인 예로서, 도 4에 나타낸 것처럼, 적층하는 2매의 렌즈 부착 기판(41) 각각의 표면에, 표면층으로서 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막이 형성되고, 이것에 수산기를 결합시킨다. 그 후, 2매의 렌즈 부착 기판(41)이 서로 접합되고, 온도 상승되어 탈수 축합된다. 그 결과, 2매의 렌즈 부착 기판(41)의 표면층의 사이에서, 실리콘-산소 공유 결합이 형성된다. 이에 의해 2매의 렌즈 부착 기판(41)이 직접 접합된다. 또한, 축합의 결과, 2매의 표면층에 포함되는 원소 사이에 직접 공유 결합을 형성하는 것도 일어날 수 있다.
본 명세서에서는, 직접 접합은 2매의 렌즈 부착 기판(41)의 사이에 배치한 무기물의 층을 거쳐 2매의 렌즈 부착 기판(41)을 고정하는 것을 의미한다. 또는, 직접 접합은 2매의 렌즈 부착 기판(41)의 표면에 각각 배치한 무기물의 층 사이를 화학 결합시킴으로써 2매의 렌즈 부착 기판(41)을 고정하는 것을 의미한다. 또는, 직접 접합은 2매의 렌즈 부착 기판(41)의 표면에 각각 배치한 무기물의 층의 사이에 탈수 축합에 의한 결합을 형성함으로써 2매의 렌즈 부착 기판(41)을 고정하는 것을 의미한다. 또는, 직접 접합은 2매의 렌즈 부착 기판(41)의 표면에 각각 배치한 무기물의 층의 사이에, 산소를 통한 공유 결합 또는 서로의 무기물의 층에 포함되는 원소 사이의 공유 결합을 형성함으로써 2매의 렌즈 부착 기판(41)을 고정하는 것을 의미한다. 또는, 직접 접합은 2매의 렌즈 부착 기판(41)의 표면에 각각 배치한 실리콘 산화물층 또는 실리콘 질화물층의 사이에, 실리콘-산소 공유 결합 또는 실리콘-실리콘 공유 결합을 형성함으로써 2매의 렌즈 부착 기판(41)을 고정하는 것을 의미한다. 다르게는, 또는 추가적으로, 직접 접합은 직접 접합된 기판을 가리킨다.
이 접합과 온도 상승에 의한 탈수 축합을 행하기 때문에, 본 실시형태에서는, 반도체 장치나 플랫 디스플레이 장치의 제조 분야에서 사용되는 기판을 사용해, 기판 상태로 렌즈가 형성되고, 기판 상태로 접합 및 온도 상승에 의한 탈수 축합을 행하여, 기판 상태로 공유 결합에 의한 접합을 행한다. 2매의 렌즈 부착 기판(41)의 표면 사이에 형성된 무기물의 층을, 공유 결합에 의해 접합시킨 구조는, 특허문헌 1이 개시하는 도 2에 기재된 기술을 사용했을 경우에 염려되는, 기판 전체에 걸친 수지(513)의 경화 수축에 의한 변형이나, 실 사용 시의 수지(513)의 열팽창에 의한 변형을 억제하는 작용 또는 효과를 가져온다.
도 5 및 도 6은, 적층 렌즈 구조체(11)와 수광 소자(12)를 조합한 도 1의 A 및 B의 카메라 모듈(1A)을 형성하는 공정을 나타내는 도면이다.
우선, 도 5에 나타낸 것처럼, 각 렌즈(21)(도시하지 않음)가 평면 방향으로 복수 형성된 복수의 렌즈 부착 기판(41W)이 준비되고, 이들이 적층된다. 이에 의해, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)이 복수매 적층된, 기판 상태의 적층 렌즈 구조체(11W)를 얻을 수 있다.
다음으로, 도 6에 나타낸 것처럼, 수광 소자(12)가 평면 방향으로 복수 형성된 기판 상태의 센서 기판(43W)이, 도 5에 나타낸 기판 상태의 적층 렌즈 구조체(11W)와는 별도로 제작되어 준비된다.
그리고, 기판 상태의 센서 기판(43W)과, 기판 상태의 적층 렌즈 구조체(11W)가, 적층되어, 접합된 기판의 모듈마다 외부 단자를 부착함으로써, 기판 상태의 카메라 모듈(44W)을 얻을 수 있다.
마지막으로, 기판 상태의 카메라 모듈(44W)이, 모듈 단위 또는 칩 단위로 개편화된다. 개편화된 카메라 모듈(44)이, 별도 준비된 케이스(도시하지 않음)에 봉입됨으로써, 최종적인 카메라 모듈(44)을 얻을 수 있다.
또한, 본 명세서 및 도면에 있어서는, 예를 들면, 렌즈 부착 기판(41W)과 같이, 부호에 “W”가 붙여진 부품은, 그것이 기판 상태(웨이퍼 상태)인 것을 나타내고, 렌즈 부착 기판(41)과 같이 “W”가 붙여져 있지 않은 것은, 모듈 단위 또는 칩 단위로 개편화된 상태인 것을 나타낸다. 그 밖의, 센서 기판(43W), 카메라 모듈(44W) 등에 대해서도 마찬가지이다.
도 7은, 적층 렌즈 구조체(11)와 수광 소자(12)를 조합한 도 1의 A 및 B의 카메라 모듈(1A)을 형성하는 다른 공정을 나타내는 도면이다.
우선, 상술한 공정과 마찬가지로, 기판 상태의 복수의 렌즈 부착 기판(41W)이 적층된, 기판 상태의 적층 렌즈 구조체(11W)가 제조된다.
다음으로, 기판 상태의 적층 렌즈 구조체(11W)가, 개편화된다.
또한, 기판 상태의 적층 렌즈 구조체(11W)와는 별도로, 기판 상태의 센서 기판(43W)이 제작되고 준비된다.
그리고, 기판 상태의 센서 기판(43W)의 각 수광 소자(12) 위에, 개편화된 적층 렌즈 구조체(11)가 1개씩 마운트된다.
마지막으로, 개편화된 적층 렌즈 구조체(11)가 마운트된, 기판 상태의 센서 기판(43W)이 모듈 단위 또는 칩 단위로 개편화된다. 적층 렌즈 구조체(11)가 마운트되어 개편화된 센서 기판(43)이, 별도 준비된 케이스(도시하지 않음)에 봉입되고, 나아가 외부 단자를 부착함으로써, 최종적인 카메라 모듈(44)을 얻을 수 있다.
나아가, 적층 렌즈 구조체(11)와 수광 소자(12)를 조합한 도 1의 A 및 B의 카메라 모듈(1A)을 형성하는 다른 공정의 예로서, 도 7에 나타낸 기판 상태의 센서 기판(43W)을 개편화하고, 그 결과 얻을 수 있던 개개의 수광 소자(12)에, 개편화 후의 적층 렌즈 구조체(11)를 각각 마운트하여, 개편화된 카메라 모듈(44)을 얻어도 된다.
도 8의 A 내지 H는, 카메라 모듈(1A)에 있어서의 렌즈 부착 기판(41)의 구성을 설명하는 도면이다.
도 8의 A는, 도 1의 A와 마찬가지로, 카메라 모듈(1A)의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 8의 B는, 도 1의 B와 마찬가지로, 카메라 모듈(1A)의 개략 단면도이다.
카메라 모듈(1A)은, 도 8의 B에 나타낸 것처럼, 복수매의 렌즈(21)를 조합해 형성하고, 1개의 광축을 구비한 광학 유닛(13)을, 복수개 구비한 복안 카메라 모듈이다. 적층 렌즈 구조체(11)는, 종횡 각각 5 개씩, 합계 25개의 광학 유닛(13)을 구비한다.
카메라 모듈(1A)에서는, 복수개의 광학 유닛(13)의 광축이, 모듈의 외측을 향해 퍼지도록 배치되고, 이에 의해, 광각의 화상의 촬영이 가능하게 되어 있다. 도 8의 B에서는, 간단하게 나타내기 위하여, 적층 렌즈 구조체(11)는, 렌즈 부착 기판(41)을 3층만 적층한 구조가 되어 있지만, 보다 많은 렌즈 부착 기판(41)을 적층해도 되는 것은 말할 필요도 없다.
도 8의 C 내지 E는, 적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 3층의 렌즈 부착 기판(41) 각각의 평면 형상을 나타내는 도면이다.
도 8의 C는, 3층 가운데 최상층의 렌즈 부착 기판(41)의 평면도이며, 도 8의 D는, 중층의 렌즈 부착 기판(41)의 평면도이고, 도 8의 E는, 최하층의 렌즈 부착 기판(41)의 평면도이다. 카메라 모듈(1)은, 복안 광각 카메라 모듈이기 때문에, 아래층에서 위층으로 올라갈수록, 렌즈(21)의 지름이 커짐과 함께, 렌즈 사이의 피치가 커지고 있다.
도 8의 F 내지 H는, 도 8의 C 내지 E에 나타낸 렌즈 부착 기판(41)을 얻기 위한, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)의 각각의 평면도이다.
도 8의 F에 나타낸 렌즈 부착 기판(41W)은, 도 8의 C의 렌즈 부착 기판(41)에 대응하는 기판 상태를 나타내고, 도 8의 G에 나타낸 렌즈 부착 기판(41W)은, 도 8의 D의 렌즈 부착 기판(41)에 대응하는 기판 상태를 나타내며, 도 8의 H에 나타낸 렌즈 부착 기판(41W)은, 도 8의 E의 렌즈 부착 기판(41)에 대응하는 기판 상태를 나타내고 있다.
도 8의 F 내지 H에 나타낸 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)은, 도 8의 A에 나타낸 카메라 모듈(1A)을, 기판 1매에 대해 8개 얻을 수 있는 구성으로 되어 있다.
도 8의 F 내지 H의 각 렌즈 부착 기판(41W)의 사이에서, 모듈 단위의 렌즈 부착 기판(41) 내의 렌즈 사이의 피치는, 상층의 렌즈 부착 기판(41W)과 하층의 렌즈 부착 기판(41W)에서 다른 한편, 각 렌즈 부착 기판(41W)에 있어서, 모듈 단위의 렌즈 부착 기판(41)을 배치하는 피치는, 상층의 렌즈 부착 기판(41W)으로부터 하층의 렌즈 부착 기판(41W)까지, 일정하게 되고 있는 것을 알 수 있다.
＜2. 카메라 모듈의 제2 실시형태＞
도 9의 F 내지 H는, 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 사용한 카메라 모듈의 제2 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 9의 A는, 카메라 모듈(1)의 제2 실시형태로서의 카메라 모듈(1B)의 외관을 나타내는 모식도이다. 도 9의 B는, 카메라 모듈(1B)의 개략 단면도이다.
카메라 모듈(1B)은, 2개의 광학 유닛(13)을 구비한다. 2개의 광학 유닛(13)은, 적층 렌즈 구조체(11)의 최상층에, 조리개판(51)을 구비한다. 조리개판(51)에는, 개구부(52)가 설치되어 있다.
카메라 모듈(1B)은 2개의 광학 유닛(13)을 구비하지만, 이것들 2개의 광학 유닛(13)의 광학 파라미터는 다르다. 즉, 카메라 모듈(1B)은, 광학 성능이 다른 2 종류의 광학 유닛(13)을 구비한다. 2 종류의 광학 유닛(13)은, 예를 들면, 근경을 촬영하기 위한 초점 거리가 짧은 광학 유닛(13)과, 원경을 촬영하기 위해서 초점 거리가 긴 광학 유닛(13)으로 할 수 있다.
카메라 모듈(1B)에서는, 2개의 광학 유닛(13)의 광학 파라미터가 다르기 때문에, 예를 들면, 도 9의 B에 나타낸 것처럼, 2개의 광학 유닛(13)의 렌즈(21)의 매수가 다르다. 또한, 2개의 광학 유닛(13)이 구비하는 적층 렌즈 구조체(11)의 같은 층의 렌즈(21)에 있어서, 지름, 두께, 표면 형상, 체적, 또는, 인접하는 렌즈의 거리 중 적어도 어느 하나는 다른 구성이 가능해지고 있다. 이 때문에, 카메라 모듈(1B)에 있어서의 렌즈(21)의 평면 형상은, 예를 들면, 도 9의 C에 나타낸 것처럼, 2개의 광학 유닛(13)이 같은 지름의 렌즈(21)를 구비하고 있어도 되고, 도 9의 D에 나타낸 것처럼, 다른 형상의 렌즈(21)를 구비하고 있어도 되고, 도 9의 E에 나타낸 것처럼, 일방이 렌즈(21)를 구비하지 않는 공동(21X)인 된 구조이어도 된다.
도 9의 F 내지 H는, 각각 도 9의 C 내지 E에 나타낸 렌즈 부착 기판(41)을 얻기 위한, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)의 평면도이다.
도 9의 F에 나타낸 렌즈 부착 기판(41W)은, 도 9의 C의 렌즈 부착 기판(41)에 대응하는 기판 상태를 나타내고, 도 9의 G에 나타낸 렌즈 부착 기판(41W)은, 도 9의 D의 렌즈 부착 기판(41)에 대응하는 기판 상태를 나타내며, 도 9의 H에 나타낸 렌즈 부착 기판(41W)은, 도 9의 E의 렌즈 부착 기판(41)에 대응하는 기판 상태를 나타내고 있다.
도 9의 F 내지 H에 나타낸 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)은, 도 9의 A에 나타낸 카메라 모듈(1B)을, 기판 1매에 대해 16개 얻을 수 있는 구성으로 되어 있다.
도 9의 F 내지 H에 나타낸 것처럼, 카메라 모듈(1B)을 형성하기 위해서, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)의 기판 전면에 같은 형상의 렌즈를 형성하는 것이나, 다른 형상의 렌즈를 형성하는 것이나, 렌즈를 형성하거나 형성하지 않거나 하는 것이 가능하다.
＜3. 카메라 모듈의 제3 실시형태＞
도 10의 A 내지 F는, 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 사용한 카메라 모듈의 제3 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 10의 A는, 카메라 모듈(1)의 제3 실시형태로서의 카메라 모듈(1C)의 외관을 나타내는 모식도이다. 도 10의 B는, 카메라 모듈(1C)의 개략 단면도이다.
카메라 모듈(1C)은, 광의 입사면상에, 종횡 2개씩, 합계 4개의 광학 유닛(13)을 구비한다. 4개의 광학 유닛(13)에서는, 렌즈(21)의 형상은 같게 되어 있다.
4개의 광학 유닛(13)은, 적층 렌즈 구조체(11)의 최상층에, 조리개판(51)을 구비하지만, 그 조리개판(51)의 개구부(52)의 크기가, 4개의 광학 유닛(13)의 사이에 다르다. 이에 의해, 카메라 모듈(1C)은, 예를 들면, 이하와 같은 카메라 모듈(1C)을 실현할 수 있다. 즉, 예를 들면 방범용의 감시 카메라에 있어서, 주간의 컬러 화상 감시용으로, RGB 3종류의 컬러 필터를 구비하고, RGB 3종의 광을 수광하는 수광 화소와, 야간의 흑백 화상 감시용으로, RGB용 컬러 필터를 구비하지 않는 수광 화소를 구비한 수광 소자(12)를 사용한 카메라 모듈(1C)에 있어서, 조도가 낮은 야간의 흑백 화상을 촬영하기 위한 화소만 조리개의 개구의 크기를 크게 하는 것이 가능해진다. 이 때문에, 1개의 카메라 모듈(1C)에 있어서의 렌즈(21)의 평면 형상은, 예를 들면 도 10의 C에 나타낸 것처럼, 4개의 광학 유닛(13)이 구비하는 렌즈(21)의 지름은 같고, 한편, 도 10의 D에 나타낸 것처럼, 조리개판(51)의 개구부(52)의 크기는, 광학 유닛(13)에 따라서는 다르다.
도 10의 E는, 도 10의 C에 나타낸 렌즈 부착 기판(41)을 얻기 위한, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)의 평면도이다. 도 10의 F는, 도 10의 D에 나타낸 조리개판(51)을 얻기 위한, 기판 상태에서의 조리개판(51W)을 나타내는 평면도이다.
도 10의 E의 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W), 및 도 10의 F의 기판 상태의 조리개판(51W)에서는, 도 10의 A에 나타낸 카메라 모듈(1C)을, 기판 1매에 대해 8개 얻을 수 있는 구성으로 되어 있다.
도 10의 F에 나타낸 것처럼, 기판 상태에서의 조리개판(51W)에서는, 카메라 모듈(1C)을 형성하기 위해서, 카메라 모듈(1C)이 구비하는 광학 유닛(13)마다, 다른 개구부(52)의 크기를 설정할 수 있다.
＜4. 카메라 모듈의 제4 실시형태＞
도 11의 A 내지 D는, 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 사용한 카메라 모듈의 제4 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 11의 A는, 카메라 모듈(1)의 제4 실시형태로서의 카메라 모듈(1D)의 외관을 나타내는 모식도이다. 도 11의 B는, 카메라 모듈(1D)의 개략 단면도이다.
카메라 모듈(1D)은, 카메라 모듈(1C)과 마찬가지로, 광의 입사면상에, 종횡 2개씩, 합계 4개의 광학 유닛(13)을 구비한다. 4개의 광학 유닛(13)에서는, 렌즈(21)의 형상과 조리개판(51)의 개구부(52)의 크기는 같게 되어 있다.
카메라 모듈(1D)은, 광의 입사면의 종방향과 횡방향의 각각에 대하여 2개씩 배치한 광학 유닛(13)에 구비되는 광축이, 같은 방향으로 늘어나고 있다. 도 11의 B에 나타낸 일점 쇄선은, 광학 유닛(13) 각각의 광축을 나타내고 있다. 이와 마찬가지의 구조의 카메라 모듈(1D)은, 초해상 기술을 이용하여, 1개의 광학 유닛(13)으로 촬영하는 것보다도, 해상도가 높은 화상을 촬영하는 것에 적합하다.
카메라 모듈(1D)에서는, 종방향과 횡방향의 각각에 대하여, 광축이 같은 방향을 향하면서, 다른 위치에 배치된 복수개의 수광 소자(12)로 화상을 촬영함으로써, 또는 1개의 수광 소자(12) 내의 다른 영역의 수광 화소로 화상을 촬영함으로써, 광축이 같은 방향을 향하면서, 반드시 동일하지 않은 복수매의 화상을 얻을 수 있다. 이러한 동일하지 않는 복수매의 화상이 갖고 있는 장소 마다의 화상 데이터를 맞춤으로써, 해상도가 높은 화상을 얻을 수 있다. 이 때문에, 1개 카메라 모듈(1D)에 있어서의 렌즈(21)의 평면 형상은, 도 11의 C에 나타낸 것처럼, 4개의 광학 유닛(13)에서 같게 되어 있는 것이 바람직하다.
도 11의 D는, 도 11의 C에 나타낸 렌즈 부착 기판(41)을 얻기 위한, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)의 평면도이다. 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)은, 도 11의 A에 나타낸 카메라 모듈(1D)을, 기판 1매에 대해 8개 얻을 수 있는 구성으로 되어 있다.
도 11의 D에 나타낸 것처럼, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)에서는, 카메라 모듈(1D)을 형성하기 위해서, 카메라 모듈(1D)이 복수개의 렌즈(21)를 구비하고, 이 복수의 모듈용 렌즈군이, 기판상에 일정한 피치로 배치되어 있다.
＜5. 카메라 모듈의 제5 실시형태＞
도 12의 A 내지 D는, 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 사용한 카메라 모듈의 제5 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 12의 A는, 카메라 모듈(1)의 제5 실시형태로서의 카메라 모듈(1E)의 외관을 나타내는 모식도이다. 도 12의 B는, 카메라 모듈(1E)의 개략 단면도이다.
카메라 모듈(1E)은, 1개의 광축을 갖는 1개의 광학 유닛(13)을 카메라 모듈(1E) 내에 구비하는, 단안 카메라 모듈이다.
도 12의 C는, 카메라 모듈(1E)에 있어서의 렌즈(21)의 평면 형상을 나타내는 렌즈 부착 기판(41)의 평면도이다. 카메라 모듈(1E)은, 1개의 광학 유닛(13)을 구비한다.
도 12의 D는, 도 12의 C에 나타낸 렌즈 부착 기판(41)을 얻기 위한, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)의 평면도이다. 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)은, 도 12의 A에 나타낸 카메라 모듈(1E)을, 기판 1매에 대해 32개 얻을 수 있는 구성으로 되어 있다.
도 12의 D에 나타낸 것처럼, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)에서는, 카메라 모듈(1E)용 복수의 렌즈(21)가, 기판상에 일정한 피치로 배치되어 있다.
＜6. 제4 실시형태의 카메라 모듈의 상세 구성＞
다음으로, 도 13을 참조하여, 도 11의 A 내지 D에 나타낸 제4 실시형태와 관련되는 카메라 모듈(1D)의 상세 구성에 대해 설명한다.
도 13은, 도 11의 B에 나타낸 카메라 모듈(1D)의 단면도이다.
카메라 모듈(1D)은, 복수의 렌즈 부착 기판(41a 내지 41e)이 적층된 적층 렌즈 구조체(11)와, 수광 소자(12)를 포함해 구성된다. 적층 렌즈 구조체(11)는, 복수개의 광학 유닛(13)을 구비한다. 일점 쇄선(84)은, 각각의 광학 유닛(13)의 광축을 나타낸다. 수광 소자(12)는, 적층 렌즈 구조체(11)의 아래쪽에 배치되어 있다. 카메라 모듈(1D)에 있어서, 위쪽으로부터 카메라 모듈(1D) 내로 입사한 광은, 적층 렌즈 구조체(11)를 투과하고, 적층 렌즈 구조체(11)의 아래쪽에 배치된 수광 소자(12)로 수광된다.
적층 렌즈 구조체(11)는, 적층된 5매의 렌즈 부착 기판(41a 내지 41e)을 구비한다. 5매의 렌즈 부착 기판(41a 내지 41e)을 특히 구별하지 않는 경우에는, 단순히, 렌즈 부착 기판(41)으로 기술해 설명한다.
적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 각 렌즈 부착 기판(41)의 관통공(83)의 단면 형상은, 아래쪽(수광 소자(12)를 배치하는 측)으로 향해 개구폭이 작아지는, 이른바 하향 테이퍼 형상이 되고 있다
적층 렌즈 구조체(11) 위에는, 조리개판(51)이 배치되어 있다. 조리개판(51)은, 예를 들면, 광 흡수성 또는 차광성을 갖는 재료로 형성된 층을 구비한다. 조리개판(51)에는, 개구부(52)가 설치되어 있다.
수광 소자(12)는, 예를 들면, 표면 조사형 또는 이면 조사형의 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서로 구성된다. 수광 소자(12)의 적층 렌즈 구조체(11)측이 되는 위쪽의 면에는, 온 칩 렌즈(71)가 형성되어 있고, 수광 소자(12)의 아래쪽의 면에는, 신호를 입출력하는 외부 단자(72)가 형성되어 있다.
적층 렌즈 구조체(11), 수광 소자(12), 조리개판(51) 등은, 렌즈 배럴(74)에 수납되어 있다.
수광 소자(12)의 위쪽에는, 구조재(73)가 배치되어 있다. 그 구조재(73)를 거쳐, 적층 렌즈 구조체(11)와 수광 소자(12)가 고정되어 있다. 구조재(73)는, 예를 들면 에폭시계 수지이다.
본 실시형태에서는, 적층 렌즈 구조체(11)는, 적층된 5매의 렌즈 부착 기판(41a 내지 41e)을 구비하지만, 렌즈 부착 기판(41)의 적층 매수는 2매 이상이면 특히 한정되지 않는다.
적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 각각의 렌즈 부착 기판(41)은, 담체 기판(81)에 렌즈 수지부(82)가 추가된 구성이다. 담체 기판(81)은 관통공(83)을 갖고, 관통공(83)의 안쪽에, 렌즈 수지부(82)가 형성되어 있다. 렌즈 수지부(82)는, 상술한 렌즈(21)를 포함하고, 담체 기판(81)까지 연장되며, 렌즈(21)를 담지하는 부위도 아울러, 렌즈(21)를 구성하는 재료에 의해 일체가 된 부분을 나타낸다.
또한, 렌즈 부착 기판(41a 내지 41e) 각각의 담체 기판(81), 렌즈 수지부(82), 또는, 관통공(83)을 구별하는 경우에는, 도 13에 나타낸 것처럼, 렌즈 부착 기판(41a 내지 41e)에 대응하여, 담체 기판(81a 내지 81e), 렌즈 수지부(82a 내지 82e), 또는, 관통공(83a 내지 83e)와 같이 기술해 설명한다.
＜렌즈 수지부의 상세 설명＞
다음으로, 렌즈 부착 기판(41a)의 렌즈 수지부(82a)를 예로, 렌즈 수지부(82)의 형상에 대해 설명한다.
도 14는, 렌즈 부착 기판(41a)을 구성하는 담체 기판(81a)과 렌즈 수지부(82a)의 평면도와 단면도이다.
도 14에 나타낸 담체 기판(81a)과 렌즈 수지부(82a)의 단면도는, 평면도에 나타나고 있는 B-B'선과 C-C'선의 단면도이다.
렌즈 수지부(82a)는, 렌즈(21)를 구성하는 재료에 의해 일체가 되어 형성한 부위이며, 렌즈부(91)와 담지부(92)를 구비한다. 상술한 설명에 있어서, 렌즈(21)는, 렌즈부(91) 또는 렌즈 수지부(82a) 전체에 상당한다.
렌즈부(91)는, 렌즈로서의 성능을 갖는 부위, 바꾸어 말하면, “광을 굴절시켜 수렴 또는 발산시키는 부위”, 또는, “철면이나 요면이나 비구면 등의 곡면을 구비한 부위, 또는 프레넬 렌즈나 회절 격자를 이용한 렌즈로 사용하는 복수개의 다각형을 연속하여 배치한 부위”이다.
담지부(92)는, 렌즈부(91)로부터 담체 기판(81a)까지 연장하여 렌즈부(91)를 담지하는 부위이다. 담지부(92)는, 완부(101)와 각부(102)로 구성되어 렌즈부(91)의 외주에 위치한다.
완부(101)는, 렌즈부(91)의 외측에, 렌즈부(91)에 접하여 배치하고, 렌즈부(91)로부터 외측 방향으로 일정한 막의 두께로 연장하는 부위이다. 각부(102)는, 완부(101) 이외의 부분에서 담지부(92)의 부분이거나, 또는 관통공(83a)의 측벽에 접하는 부분을 포함한 부위이다. 각부(102)는, 완부(101)보다 수지의 막의 두께가 두꺼운 것이 바람직하다.
담체 기판(81a)에 형성된 관통공(83a)의 평면 형상은 원형이고, 그 단면 형상은 당연히 직경의 방향에 관계없이 같다. 렌즈 형성 시에 상형과 하형의 형태에 의해 정해지는 형상인 렌즈 수지부(82a)의 단면 형상도 직경의 방향에 관계없이 같게 되도록 형성되어 있다.
도 15는, 도 13의 카메라 모듈(1D)의 일부인 적층 렌즈 구조체(11)와 조리개판(51)을 나타내는 단면도이다.
카메라 모듈(1D)에서는, 모듈에 입사되는 광이 조리개판(51)으로 좁혀진 후, 적층 렌즈 구조체(11)의 내부에서 넓힐 수 있고, 적층 렌즈 구조체(11)의 아래쪽에 배치된 수광 소자(12)(도 15에서는 도시하지 않음)로 입사된다. 즉, 적층 렌즈 구조체(11) 전체에 대해 개관하면, 모듈에 입사된 광은, 조리개판(51)의 개구부(52)로부터 아래쪽을 향하여, 대략 부채꼴 형상으로 퍼지면서 진행한다. 이 때문에, 적층 렌즈 구조체(11)에 구비되는 렌즈 수지부(82)의 크기의 일례로서, 도 15의 적층 렌즈 구조체(11)에 있어서는, 조리개판(51)의 바로 아래에 배치된 렌즈 부착 기판(41a)에 구비되는 렌즈 수지부(82a)가 가장 작고, 적층 렌즈 구조체(11)의 최하층에 배치된 렌즈 부착 기판(41e)에 구비되는 렌즈 수지부(82e)가 가장 커지고 있다.
만일 렌즈 부착 기판(41)의 렌즈 수지부(82)의 두께를 일정하게 했을 경우, 크기가 작은 렌즈보다 큰 렌즈를 만드는 것이 어렵다. 이는 예를 들면, 렌즈를 제조할 때에 렌즈에 가해지는 하중에 의해 렌즈가 변형하기 쉽고, 강도를 유지하는 것이 어렵기 때문이다. 이 때문에, 크기가 큰 렌즈는, 크기가 작은 렌즈보다, 두께를 두껍게 하는 것이 바람직하다. 이 때문에, 도 15의 적층 렌즈 구조체(11)에 있어서는, 렌즈 수지부(82)의 두께는, 최하층에 배치한 렌즈 부착 기판(41e)에 구비되는 렌즈 수지부(82e)에서 가장 두꺼워지고 있다.
도 15의 적층 렌즈 구조체(11)는, 렌즈 설계의 자유도를 높이기 위해, 나아가 이하의 특징 중 적어도 하나를 포함한다.
(1) 담체 기판(81)의 두께가, 적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 적어도 복수매의 렌즈 부착 기판(41)의 사이에서 다르다. 예를 들면, 담체 기판(81)의 두께가, 하층의 렌즈 부착 기판(41)이 두껍다.
(2) 렌즈 부착 기판(41)에 구비되는 관통공(83)의 개구폭이, 적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 적어도 복수매의 렌즈 부착 기판(41)의 사이에서 다르다. 예를 들면, 관통공(83)의 개구폭이, 하층의 렌즈 부착 기판(41)이 크다.
(3) 렌즈 부착 기판(41)에 구비되는 렌즈부(91)의 직경이, 적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 적어도 복수매의 렌즈 부착 기판(41)의 사이에서 다르다. 예를 들면, 렌즈부(91)의 직경이, 하층의 렌즈 부착 기판(41)의 렌즈부(91)가 크다.
(4) 렌즈 부착 기판(41)에 구비되는 렌즈부(91)의 두께가, 적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 적어도 복수매의 렌즈 부착 기판(41)의 사이에서 다르다. 예를 들면, 렌즈부(91)의 두께가, 하층의 렌즈 부착 기판(41)의 렌즈부(91)가 두껍다.
(5) 렌즈 부착 기판(41)에 구비되는 렌즈 사이의 거리가, 적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 적어도 복수매의 렌즈 부착 기판(41)의 사이에서 다르다.
(6) 렌즈 부착 기판(41)에 구비되는 렌즈 수지부(82)의 체적이, 적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 적어도 복수매의 렌즈 부착 기판(41)의 사이에서, 다르다. 예를 들면, 렌즈 수지부(82)의 체적이, 하층의 렌즈 부착 기판(41)의 렌즈 수지부(82)가 크다.
(7) 렌즈 부착 기판(41)에 구비되는 렌즈 수지부(82)의 재료가, 적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 적어도 복수매의 렌즈 부착 기판(41)의 사이에서 다르다.
일반적으로, 카메라 모듈에 입사되는 입사광은, 수직 입사광과 전자기기광을 아울러 포함하고 있다. 경사 입사광의 상당부분은 조리개판(51)에 부딪히고, 거기서 흡수 또는 카메라 모듈(1D)의 외측으로 반사된다. 조리개판(51)에 의해 조이지 못한 경사 입사광은, 그 입사 각도에 따라서는 관통공(83)의 측벽에 부딪혀 버려, 거기서 반사될 가능성이 있다.
경사 입사광의 반사광이 진행하는 방향은, 도 13에 있어서 나타낸, 경사 입사광(85)의 입사 각도와, 관통공(83)의 측벽의 각도에 의해 정해진다. 관통공(83)의 개구폭이, 입사측으로부터 수광 소자(12)측을 향해 커지는, 이른바, 부채꼴 형상의 경우, 조리개판(51)에 의해 조이지 못했던 특정한 입사 각도의 경사 입사광(85)이, 관통공(83)의 측벽에 부딪혀 버렸을 때에는, 그것이 수광 소자(12) 방향으로 반사되어 버려, 이것이 미광 또는 노이즈광이 될 가능성이 있다.
그러나, 도 13에 나타낸 적층 렌즈 구조체(11)에 있어서는, 도 15에 나타낸 것처럼, 관통공(83)은, 아래쪽(수광 소자(12)를 배치하는 측)으로 향해 개구폭이 작아지는, 이른바 하향 테이퍼 형상이 되고 있다. 이 형상의 경우, 관통공(83)의 측벽에 부딪힌 경사 입사광(85)은, 아래쪽 방향(이른바 수광 소자(12)의 방향)이 아닌, 위쪽 방향(이른바 입사측 방향)으로 반사된다. 이에 의해, 미광 또는 노이즈광의 발생을 억제하는 작용 또는 효과를 얻을 수 있다.
렌즈 부착 기판(41)의 관통공(83)은, 그 측벽에 부딪혀 반사되는 광을 저감하기 위해서, 광 흡수성 재료를 측벽에 배치하면 더욱 좋다.
일례로서, 카메라 모듈(1D)을 카메라로서 사용할 때에 수광하고 싶은 파장의 광(예를 들면 가시광)을, 제1 광으로 하고, 그 제1 광과는 파장이 다른 광(예를 들면 UV 광)을, 제2 광으로 했을 경우, 제2 광(UV 광)에 의해 경화하는 수지에, 제1 광(가시광)의 흡수 재료로서 카본 입자를 분산시킨 것을, 담체 기판(81)의 표면에 도포 또는 분사하고, 관통공(83)의 측벽부의 수지에만 제2 광(UV 광)을 조사하여 경화시키고, 이외의 영역의 수지를 제거한다. 이렇게 함으로써, 관통공(83)의 측벽에, 제1 광(가시광)에 대한 광 흡수성을 갖는 재료의 층을 형성해도 된다.
도 15에 나타낸 적층 렌즈 구조체(11)는, 적층한 복수매의 렌즈 부착 기판(41)의 맨 위에, 조리개판(51)을 배치한 구조의 예이다. 조리개판(51)은, 적층한 복수매의 렌즈 부착 기판(41)의 맨 위가 아닌, 중간의 렌즈 부착 기판(41)의 어디엔가 삽입하여 배치해도 된다.
또 다른 예로서, 판 형상의 조리개판(51)을 렌즈 부착 기판(41)과 따로 구비하는 것이 아닌, 렌즈 부착 기판(41)의 표면에, 광 흡수성을 갖는 재료의 층을 형성하고, 이것을 조리개로서 기능시켜도 된다. 예를 들면, 상기 제2 광(UV 광)에 의해 경화하는 수지에, 상기 제1 광(가시광)의 흡수 재료로서 카본 입자를 분산시킨 것을, 렌즈 부착 기판(41)의 표면에 도포 또는 분사하고, 조리개로서 기능시킬 때에 광을 투과시키고 싶은 영역을 제외한, 그 이외의 영역의 수지에 제2 광(UV 광)을 조사하여, 상기 수지를 경화시키고 남은, 경화시키지 않았던 영역, 즉 조리개로서 기능시킬 때에 광을 투과시키고 싶은 영역, 의 수지를 제거한다. 이렇게 함으로써, 렌즈 부착 기판(41)의 표면에 조리개를 형성해도 된다.
또한, 상기 표면에 조리개를 형성하는 렌즈 부착 기판(41)은, 적층 렌즈 구조체(11)의 최상층에 배치된 렌즈 부착 기판(41)이면 되고, 또는, 적층 렌즈 구조체(11)의 중층이 되는 렌즈 부착 기판(41)이어도 된다.
도 15에 나타낸 적층 렌즈 구조체(11)는, 렌즈 부착 기판(41)을 적층한 구조를 구비한다.
다른 실시형태로서 적층 렌즈 구조체(11)는, 복수의 렌즈 부착 기판(41)과 렌즈 수지부(82)를 구비하지 않는 담체 기판(81)을 적어도 1매, 아울러 구비한 구조이어도 된다. 이 구조에 있어서, 렌즈 수지부(82)를 구비하지 않은 담체 기판(81)은, 적층 렌즈 구조체(11)의 최하층 또는 최상층에 배치해도 되고, 적층 렌즈 구조체(11)에 있어서의 안쪽의 층으로서 배치해도 된다. 이 구조는, 예를 들면, 적층 렌즈 구조체(11)가 구비하는 복수매의 렌즈 사이의 거리나, 적층 렌즈 구조체(11)의 최하층의 렌즈 수지부(82)와 적층 렌즈 구조체(11)의 아래쪽에 배치되는 수광 소자(12)의 거리를, 임의로 설정할 수 있는 작용 또는 효과를 가져온다.
또한, 이 구조는, 렌즈 수지부(82)를 구비하지 않는 담체 기판(81)의 개구폭을 적절히 설정하고, 또한, 개구부를 제외한 영역에 광 흡수성을 갖는 재료를 배치함에 따라, 이것을 조리개판으로서 기능시킬 수 있는 작용 또는 효과를 가져온다.
＜7. 카메라 모듈의 제6 실시형태＞
도 16은, 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 사용한 카메라 모듈의 제6 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 16에 있어서, 도 13에 나타낸 제4 실시형태와 대응하는 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 있고, 도 13의 카메라 모듈(1D)과 다른 부분에 주목하여 설명한다.
도 16에 나타낸 카메라 모듈(1F)에 있어서도, 도 13에 나타낸 카메라 모듈(1D)과 마찬가지로, 입사한 광이, 조리개판(51)으로 조여진 후, 적층 렌즈 구조체(11)의 내부에서 퍼지고, 적층 렌즈 구조체(11)의 아래쪽에 배치된 수광 소자(12)로 입사된다. 즉, 적층 렌즈 구조체(11) 전체에 대해 개관하면, 광은, 조리개판(51)의 개구부(52)로부터 아래쪽을 향하여, 대략 부채꼴 형상으로 퍼지면서 진행한다.
도 16의 카메라 모듈(1F)은, 적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 각 렌즈 부착 기판(41)의 관통공(83)의 단면 형상이, 아래쪽(수광 소자(12)를 배치하는 측)을 향해 개구폭이 커지는, 이른바 부채꼴 형상이 되고 있는 점이, 도 13에 나타낸 카메라 모듈(1D)과 다르다.
카메라 모듈(1F)의 적층 렌즈 구조체(11)는, 입사한 광이, 조리개판(51)의 개구부(52)로부터 아래쪽을 향하여 폭이 넓어지는 부채꼴 형상으로 퍼지면서 진행하는 구조이다. 따라서, 관통공(83)의 개구폭이 아래쪽을 향해 커지는 부채꼴 형상은, 관통공(83)의 개구폭이 아래쪽을 향해 작아지는 하향 테이퍼 형상보다, 예를 들면, 담체 기판(81)이 광로의 방해가 되기 어렵다. 이에 의해, 렌즈 설계의 자유도가 높은 작용을 가져온다.
또한, 담지부(92)를 포함한 렌즈 수지부(82)의 기판 평면 방향의 단면적은, 관통공(83)의 개구폭이 아래쪽을 향하여 폭이 좁아지는 형상의 경우, 렌즈 수지부(82)의 하면에 있어서는, 렌즈(21)에 입사한 광선을 투과시키기 위해서 특정한 크기가 된다. 또한, 렌즈 수지부(82)의 하면으로부터 상면을 향해, 그 단면적이 커져 간다.
이에 대해서, 관통공(83)의 개구폭이 아래쪽을 향해 커지는 부채꼴 형상의 경우, 렌즈 수지부(82)의 하면에 있어서의 단면적은, 하향 테이퍼 형상의 경우와 대체로 같게 된다. 그러나, 렌즈 수지부(82)의 하면에서 상면을 향하여, 그 단면적이 작아져 간다.
이에 의해, 관통공(83)의 개구폭이 아래쪽을 향해 커지는 구조는, 담지부(92)를 포함한 렌즈 수지부(82)의 크기를, 작게 억제할 수 있는 작용 또는 효과를 가져온다. 또한, 이에 의해, 상술한 렌즈가 큰 경우에 생기는 렌즈 형성의 어려움을, 저감 할 수 있는 작용 또는 효과를 가져온다.
＜8. 카메라 모듈의 제7 실시형태＞
도 17은, 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 사용한 카메라 모듈의 제7 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 17에 있어서, 도 13의 제4 실시형태와 대응하는 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하고 있고, 도 13에 나타낸 카메라 모듈(1D)과 다른 부분에 주목하여 설명한다.
도 17의 카메라 모듈(1G)은, 역시, 적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 각 렌즈 부착 기판(41)의 렌즈 수지부(82)와 관통공(83)의 형상이, 도 13에 나타낸 카메라 모듈(1D)과 다르다.
카메라 모듈(1G)의 적층 렌즈 구조체(11)는, 관통공(83)의 형상이, 아래쪽(수광 소자(12)를 배치하는 측)을 향하여 개구폭이 작아지는, 이른바 하향 테이퍼 형상인 렌즈 부착 기판(41)과 관통공(83)의 형상이, 아래쪽을 향하여 개구폭이 커지는, 이른바 부채꼴 형상인 렌즈 부착 기판(41)의 쌍방을 구비한다.
관통공(83)이, 아래쪽을 향하여 개구폭이 작아지는, 이른바 하향 테이퍼 형상인 렌즈 부착 기판(41)은, 상술한 것처럼, 관통공(83)의 측벽에 부딪힌 경사 입사광(85)이, 위쪽 방향 이른바 입사측 방향으로 반사된다. 이에 의해, 미광 또는 노이즈광의 발생을 억제하는 작용 또는 효과를 가져온다.
도 17의 적층 렌즈 구조체(11)에 있어서는, 적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 복수매의 렌즈 부착 기판(41) 가운데, 특히 위쪽(입사측)의 복수매에 있어서, 관통공(83)이, 아래쪽을 향하여 개구폭이 작아지는, 이른바 하향 테이퍼 형상인 렌즈 부착 기판(41)이 사용되고 있다.
관통공(83)이, 아래쪽을 향하여 개구폭이 커지는, 이른바 부채꼴 형상인 렌즈 부착 기판(41)은, 상술한 것처럼, 렌즈 부착 기판(41)에 구비되는 담체 기판(81)이 광로의 방해가 되기 어렵다. 이에 의해, 렌즈 설계의 자유도가 증가하는, 또는, 렌즈 부착 기판(41)에 구비되는 담지부(92)를 포함한 렌즈 수지부(82)의 크기를 작게 억제하는 작용 또는 효과를 가져온다.
도 17의 적층 렌즈 구조체(11)에 있어서는, 광은 조리개로부터 아래쪽을 향하여, 부채꼴 형상으로 퍼지면서 진행한다. 따라서, 적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 복수매의 렌즈 부착 기판(41) 가운데, 아래쪽에 배치한 몇 매의 렌즈 부착 기판(41)에 구비되는 렌즈 수지부(82)의 크기가 크다. 이러한 큰 렌즈 수지부(82)에 있어서는, 부채꼴 형상의 관통공(83)을 사용하면, 렌즈 수지부(82)의 크기를 억제하는 작용이 크게 나타난다.
여기서, 도 17의 적층 렌즈 구조체(11)에 있어서는, 적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 복수매의 렌즈 부착 기판(41) 가운데, 특히 아래쪽의 복수매에 있어서, 관통공(83)이, 아래쪽을 향하여 개구폭이 커지는, 이른바 부채꼴 형상인 렌즈 부착 기판(41)을 사용하고 있다.
＜9. 렌즈 부착 기판의 상세 구성＞
다음으로, 렌즈 부착 기판(41)의 상세 구성에 대해 설명한다.
도 18의 A 내지 C는, 렌즈 부착 기판(41)의 상세 구성을 나타내는 단면도이다.
또한, 도 18의 A 내지 C에서는, 5매의 렌즈 부착 기판(41a 내지 41e) 가운데, 최상층의 렌즈 부착 기판(41a)이 도시되어 있지만, 그 밖의 렌즈 부착 기판(41)도 이와 마찬가지로 구성되어 있다.
렌즈 부착 기판(41)의 구성으로서는, 도 18의 A 내지 C 중 어떠한 구성도 취할 수 있다.
도 18의 A에 나타낸 렌즈 부착 기판(41)에는, 담체 기판(81)에 설치된 관통공(83)에 대해서, 상면에서 볼 때 관통공(83)을 막도록 렌즈 수지부(82)가 형성되어 있다. 렌즈 수지부(82)는, 도 14를 참조하여 설명한 것처럼, 중앙부의 렌즈부(91)(도시하지 않음)와, 그 주변부의 담지부(92)(도시하지 않음)로 구성된다.
렌즈 부착 기판(41)의 관통공(83)이 되는 측벽에는, 광반사를 기인으로 하는 고스트나 플레어를 방지하기 위해서 광 흡수성 또는 차광성을 갖는 막(121)이 성막되어 있다. 이러한 막(121)을 편의상 차광막(121)이라고 부른다.
담체 기판(81)과 렌즈 수지부(82)의 위쪽 표면에는, 산화물 또는 질화물 또는 그 밖의 절연물을 포함하는 위쪽 표면층(122)이 형성되어 있고, 담체 기판(81)과 렌즈 수지부(82)의 아래쪽 표면에는, 산화물 또는 질화물 또는 그 밖의 절연물을 포함하는 아래쪽 표면층(123)이 형성되어 있다.
위쪽 표면층(122)은, 일례로서 저굴절막과 고굴절막을 교대로 복수층 적층한 반사 방지막을 구성하고 있다. 반사 방지막은, 예를 들면, 저굴절막과 고굴절막을 교대로 합계 4층을 적층하여 구성할 수 있다. 저굴절막은, 예를 들면, SiOx(1≤x≤2), SiOC, SiOF 등의 산화막, 고굴절막은, 예를 들면, TiO, TaO, Nb2O5 등의 금속 산화막으로 구성된다.
또한, 위쪽 표면층(122)의 구성은, 예를 들면, 광학 시뮬레이션을 사용해 소망한 반사 방지 성능을 얻을 수 있도록 설계되고 있으면 되고, 저굴절막 및 고굴절막의 재료, 막의 두께, 적층 수 등은 특히 한정되지 않는다. 본 실시형태에서는, 위쪽 표면층(122)의 최표면은, 저굴절막으로 되어 있고, 그 막의 두께는, 예를 들면 20 내지 1000㎚, 밀도는, 예를 들면 2.2 내지 2.5g/cm3, 평탄도는, 예를 들면 1㎚ 이하 정도의 제곱 평균 조도(Rq)(RMS)가 되고 있다. 또한, 상세한 것은 후술하지만, 이 위쪽 표면층(122)은, 다른 렌즈 부착 기판(41)과 접합될 때의 접합막으로도 되어 있다.
위쪽 표면층(122)은, 일례로서, 저굴절막과 고굴절막을 교대로 복수층 적층한 반사 방지막이어도 되고, 그 중에서도 무기물의 반사 방지막이어어도 된다. 위쪽 표면층(122)은, 다른 예로서, 산화물 또는 질화물 또는 그 밖의 절연물을 포함한 단층막이어도 되고, 그 중에서도 무기물의 막이어도 된다.
아래쪽 표면층(123)도, 일례로서 저굴절막과 고굴절막을 교대로 복수층 적층한 반사 방지막이어도 되고, 그 중에서도 무기물의 반사 방지막이어도 된다. 아래쪽 표면층(123)은, 다른 예로서, 산화물 또는 질화물 또는 그 밖의 절연물을 포함한 단층막이어도 되고, 그 중에서도 무기물의 막이어도 된다.
도 18의 B 및 C의 렌즈 부착 기판(41)에 대해서는, 도 18의 A에 나타낸 렌즈 부착 기판(41)과 다른 부분에 대하여만 설명한다.
도 18의 B에 나타낸 렌즈 부착 기판(41)에 있어서는, 담체 기판(81)과 렌즈 수지부(82)의 아래쪽 표면에 형성되어 있는 막이, 도 18의 A에 나타낸 렌즈 부착 기판(41)과 다르다.
도 18의 B의 렌즈 부착 기판(41)에서는, 담체 기판(81)의 아래쪽 표면에는, 산화물 또는 질화물 또는 그 밖의 절연물을 포함한 아래쪽 표면층(124)이 형성되어 있는 한편, 렌즈 수지부(82)의 아래쪽 표면에는, 아래쪽 표면층(124)이 형성되어 있지 않다. 아래쪽 표면층(124)은, 위쪽 표면층(122)과 동일 재료이어도 되고, 다른 재료이어도 된다.
이러한 구조는, 예를 들면, 렌즈 수지부(82)를 형성하기 전에, 담체 기판(81)의 아래쪽 표면에 아래쪽 표면층(124)을 형성해 두고, 그 후, 렌즈 수지부(82)를 형성하는 제법에 의해, 형성할 수 있다. 또는, 렌즈 수지부(82)를 형성한 후에, 렌즈 수지부(82)에 마스크를 형성하고, 담체 기판(81) 상에는 마스크를 형성하지 않은 상태에서, 아래쪽 표면층(124)을 구성하는 막을, 예를 들면 PVD에 의해, 담체 기판(81)의 아래쪽 표면에 퇴적시킴으로써, 형성할 수 있다.
도 18의 C의 렌즈 부착 기판(41)에 있어서는, 담체 기판(81)의 위쪽 표면에, 산화물 또는 질화물 또는 그 밖의 절연물을 포함한 위쪽 표면층(125)이 형성되어 있는 한편, 렌즈 수지부(82)의 위쪽 표면에는, 위쪽 표면층(125)이 형성되어 있지 않다.
마찬가지로, 렌즈 부착 기판(41)의 아래쪽 표면에 있어서도, 담체 기판(81)의 아래쪽 표면에, 산화물 또는 질화물 또는 그 밖의 절연물을 포함한 아래쪽 표면층(124)이 형성되어 있는 한편, 렌즈 수지부(82)의 아래쪽 표면에는, 아래쪽 표면층(124)이 형성되어 있지 않다.
이러한 구조는, 예를 들면, 렌즈 수지부(82)가 형성되기 전에, 담체 기판(81)에 위쪽 표면층(125)과 아래쪽 표면층(124)을 형성해 두고, 그 후, 렌즈 수지부(82)를 형성하는 제법에 의해, 형성할 수 있다. 또는, 렌즈 수지부(82)를 형성한 후에, 렌즈 수지부(82)에 마스크를 형성하고, 담체 기판(81)상에는 마스크를 형성하지 않는 상태에서, 위쪽 표면층(125) 및 아래쪽 표면층(124)을 구성하는 막을, 예를 들면 PVD에 의해, 담체 기판(81)의 표면에 퇴적시킴으로써, 형성할 수 있다. 아래쪽 표면층(124)과 위쪽 표면층(125)은, 동일 재료이어도 되고, 다른 재료이어도 된다.
렌즈 부착 기판(41)은, 이상과 같이 구성할 수 있다.
＜10. 렌즈 부착 기판의 제조 방법＞
다음으로, 도 19의 A 및 B 내지 도 29를 참조하여, 렌즈 부착 기판(41)의 제조 방법을 설명한다.
처음에, 복수의 관통공(83)이 형성된 기판 상태의 담체 기판(81W)이 준비된다. 담체 기판(81W)은, 예를 들면, 통상의 반도체 장치에 사용하는, 실리콘의 기판을 사용할 수 있다. 담체 기판(81W)의 형상은, 예를 들면 도 19의 A에 나타낸 것과 같은 원형으로, 그 직경은, 예를 들면 200mm나 300mm 등이 된다. 담체 기판(81W)은, 실리콘의 기판은 아니고, 예를 들면, 글라스의 기판, 수지의 기판, 또는 금속의 기판이어도 된다.
또한, 관통공(83)의 평면 형상은, 본 실시형태에서는, 도 19의 A에 나타낸 것처럼 원형이라고 하지만, 도 19의 B에 나타낸 것처럼, 관통공(83)의 평면 형상은, 예를 들면 사각형 등의 다각형이어도 된다.
관통공(83)의 개구폭은, 예를 들면, 100㎛ 정도로부터 20mm 정도까지 채용할 수 있다. 이 경우, 담체 기판(81W)에는, 예를 들면, 약 100개 정도로부터 500만개 정도까지 배치할 수 있다.
본 명세서에 있어서는, 렌즈 부착 기판(41)의 평면 방향에 있어서의 관통공(83)의 크기를, 개구폭이라고 부른다. 개구폭은, 특별한 언급이 없는 한, 관통공(83)의 평면 형상이 사각형인 경우는 한 변의 길이, 관통공(83)의 평면 형상이 원형인 경우는 직경을 의미한다.
관통공(83)은, 도 20의 A 내지 C에 나타낸 것처럼, 담체 기판(81W)의 제1 표면에 있어서의 제1 개구폭(131)보다, 제1 표면과 대향하는 제2 표면에 있어서의 제2 개구폭(132)이, 작아지고 있다.
제1 개구폭(131)보다 제2 개구폭(132)이 작은 관통공(83)의 3차원 형상의 예로서, 관통공(83)은, 도 20의 A에 나타낸 원뿔대의 형상이면 되고, 다각형의 각뿔대의 형상이어도 된다. 관통공(83)의 측벽의 단면 형상은, 도 20의 A에 나타낸 것 같은 직선이어도 되고, 도 20의 B에 나타낸 것 같은 곡선이어도 된다. 또는, 도 20의 C에 나타낸 것처럼, 단차가 있어도 된다.
제1 개구폭(131)보다 제2 개구폭(132)이 작은 형상인 관통공(83)은, 관통공(83) 내에 수지를 공급하고, 이 수지를, 제1과 제2 표면의 각각으로부터 대향하는 방향으로 형 부재로 누름으로써 렌즈 수지부(82)를 형성할 때에, 렌즈 수지부(82)가 되는 수지가, 대향하는 2개의 형 부재로부터의 힘을 받아, 관통공(83)의 측벽에 강하게 눌러진다. 이에 의해, 렌즈 수지부(82)가 되는 수지와 담체 기판의 밀착 강도가 높아지는 작용을 가져올 수 있다.
또한, 관통공(83)의 다른 실시형태로서, 제1 개구폭(131)과 제2 개구폭(132)이 동일한 형상(즉, 관통공(83)의 측벽의 단면 형상이 수직이 되는 형상)이어도 된다.
＜? 에칭을 사용한 관통공의 형성 방법＞
담체 기판(81W)의 관통공(83)은, 담체 기판(81W)을 ? 에칭에 의해, 에칭함으로써 형성할 수 있다. 구체적으로는, 담체 기판(81W)을 에칭하기 전에, 담체 기판(81W)의 비개구 영역이 에칭되는 것을 막기 위한 에칭 마스크가, 담체 기판(81W)의 표면에 형성된다. 에칭 마스크의 재료에는, 예를 들면 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막등의 절연막이 이용된다. 에칭 마스크는, 에칭 마스크 재료의 층을 담체 기판(81W)의 표면에 형성하고, 이 층에 관통공(83)의 평면 형상이 되는 패턴을 개구함으로써, 형성된다. 에칭 마스크가 형성된 후, 담체 기판(81W)을 에칭함으로써, 담체 기판(81W)에 관통공(83)이 형성된다.
담체 기판(81W)으로서, 예를 들면, 기판 표면 방위가 (100)인 단결정 실리콘을 사용하는 경우, 관통공(83)을 형성하기 위해서는, KOH 등의 알칼리성 용액을 사용한 결정 이방성 ? 에칭을 채용할 수 있다.
기판 표면 방위가 (100)인 단결정 실리콘인 담체 기판(81W)에, KOH 등의 알칼리성 용액을 사용한 결정 이방성 ? 에칭을 행하면, 개구 측벽에 (111)면이 나타나도록 에칭이 진행한다. 그 결과, 에칭 마스크의 개구부의 평면 형상이 원형 또는 사각형 어느 것이어도, 평면 형상이 사각형으로, 관통공(83)의 개구폭은 제1 개구폭(131)보다 제2 개구폭(132)이 작고, 관통공(83)의 3차원 형상이 각뿔대 또는 이에 유사한 형상이 되는 관통공(83)을 얻을 수 있다. 각뿔대가 되는 관통공(83)의 측벽의 각도는, 기판 평면에 대해서, 약 55°의 각도가 된다.
관통공 형성을 위한 에칭은, 다른 실시의 예로서, 국제공개 제2011/010739호 등에 개시된, 결정 방위의 제약을 받지 않고 임의의 형상으로 실리콘을 에칭 가능한 약액을 사용한 ? 에칭에 의해 행해도 된다. 이 약액으로는, 예를 들면, TMAH(수산화 테트라 메틸 암모늄) 수용액에, 계면 활성제인 폴리옥시 에틸렌 알킬 페닐 에테르, 폴리옥시 알킬렌 알킬 에테르, 폴리에틸렌 글리콜 중 적어도 하나를 첨가한 약액, 또는, KOH 수용액에 이소프로필 알코올을 첨가한 약액, 등을 채용할 수 있다.
기판 표면 방위가 (100)인 단결정 실리콘인 담체 기판(81W)에, 상술한 어떠한 약액을 사용하여 관통공(83) 형성을 위한 에칭을 행해도, 에칭 마스크의 개구부의 평면 형상이 원형인 경우는, 평면 형상이 원형으로, 제1 개구폭(131)보다 제2 개구폭(132)이 작고, 3차원 형상이 원뿔대 또는 이에 유사한 형상, 인 관통공(83)을 얻을 수 있다.
에칭 마스크의 개구부의 평면 형상이 직사각형인 경우에는, 평면 형상이 직사각형이고, 개구폭은 제1 개구폭(131)보다 제2 개구폭(132)이 작고, 3차원 형상이 각뿔대 또는 이에 유사한 형상, 이 되는 관통공(83)을 얻을 수 있다. 상기 원뿔대 또는 각뿔대가 되는 관통공(83)의 측벽의 각도는, 기판 평면에 대해서, 약 45°의 각도가 된다.
＜드라이 에칭을 사용한 관통공의 형성 방법＞
또한, 관통공(83) 형성의 에칭에는, 상술한 ? 에칭이 아닌, 드라이 에칭을 사용하는 것도 가능하다.
도 21의 A 내지 F를 참조하여, 드라이 에칭을 사용한 관통공(83)의 형성 방법에 대해 설명한다.
도 21의 A에 나타낸 것처럼, 담체 기판(81W)의 일방의 표면에, 에칭 마스크(141)가 형성된다. 에칭 마스크(141)는, 관통공(83)을 형성하는 부분이 개구된 마스크 패턴으로 되어 있다.
다음으로, 도 21의 B에 나타낸 것처럼, 에칭 마스크(141)의 측벽을 보호하기 위한 보호막(142)이 형성된 후, 도 21의 C에 나타낸 것처럼, 드라이 에칭에 의해 담체 기판(81W)이 소정의 깊이로 에칭된다. 드라이 에칭 공정에 의해, 담체 기판(81W) 표면과 에칭 마스크(141) 표면의 보호막(142)은 제거되지만, 에칭 마스크(141) 측면의 보호막(142)은 잔존하고, 에칭 마스크(141)의 측벽은 보호된다. 에칭 후, 도 21의 D에 나타낸 것처럼, 측벽의 보호막(142)이 제거되고, 에칭 마스크(141)가, 개구 패턴의 패턴 사이즈를 크게 하는 방향으로 후퇴된다.
그리고, 다시, 도 21의 B 내지 D의 보호막 형성 공정, 드라이 에칭 공정, 에칭 마스크 후퇴 공정이, 복수회 반복해 행해진다. 이에 의해, 도 21의 E에 나타낸 것처럼, 담체 기판(81W)은, 주기성이 있는 단차를 갖는 계단 형상(요철 형상)이 되도록 에칭된다.
마지막으로, 에칭 마스크(141)가 제거되면, 도 21의 F에 나타낸 것처럼, 계단 형상의 측벽을 갖는 관통공(83)이, 담체 기판(81W)에 형성된다. 관통공(83)의 계단 형상의 평면 방향의 폭(1단의 폭)은, 예를 들면, 400㎚ 내지 1㎛ 정도가 된다.
이상과 같이 드라이 에칭을 사용해 관통공(83)을 형성하는 경우에는, 보호막 형성 공정, 드라이 에칭 공정, 에칭 마스크 후퇴 공정이 반복해 실행된다.
관통공(83)의 측벽이 주기성이 있는 계단 형상(요철 형상)이 됨으로써, 입사광의 반사를 억제할 수 있다. 또한, 만일, 관통공(83)의 측벽이 랜덤한 크기의 요철 형상인 경우에는, 관통공(83) 내에 형성되는 렌즈와 측벽과의 사이의 밀착층에 보이드(공극)가 발생하고, 그 보이드가 원인이 되어 렌즈의 밀착성이 저하하는 경우가 있다. 그러나, 상술한 형성 방법에 의하면, 관통공(83)의 측벽은 주기성이 있는 요철 형상이 되므로, 밀착성이 향상하고, 렌즈 위치 이동(shift)에 의한 광학 특성의 변화를 억제할 수 있다.
각 공정에서 사용되는 재료의 일례로서는, 예를 들면, 담체 기판(81W)은 단결정 실리콘, 에칭 마스크(141)는 포토 레지스트(photoresist), 보호막(142)은, C4F8나 CHF3 등 가스 플라즈마를 이용하여 형성하는 불화 탄소 화합물, 에칭 처리는, SF6/O2, C4F8/SF6 등 F를 포함한 가스를 사용한 플라즈마 에칭, 마스크 후퇴 공정은, O2가스, CF4/O2 등 O2를 포함한 플라즈마 에칭으로 할 수 있다.
또한, 담체 기판(81W)은 단결정 실리콘, 에칭 마스크(141)는 SiO2, 에칭은, Cl2를 포함한 플라즈마, 보호막(142)은, O2 플라즈마를 이용하여 에칭 대상재를 산화시킨 산화막, 에칭 처리는, Cl2를 포함한 가스를 사용한 플라즈마 에칭 마스크 후퇴 공정은, CF4/O2 등 F를 포함한 가스를 사용한 플라즈마 에칭으로 할 수 있다.
이상과 같이, ? 에칭, 또는, 드라이 에칭에 의해, 담체 기판(81W)에, 복수의 관통공(83)을 동시 형성할 수 있지만, 담체 기판(81W)에는, 도 22의 A에 나타낸 것처럼, 관통공(83)을 형성하고 있지 않는 영역에 관통홈(151)을 형성해도 된다.
도 22의 A는, 관통공(83)에 더하여 관통홈(151)을 형성한 담체 기판(81W)의 평면도이다.
관통홈(151)은, 예를 들면, 도 22의 A에 나타낸 것처럼, 행렬 형상으로 배치된 복수개의 관통공(83)을 피해, 행 방향과 열 방향의 각각의 관통공(83)의 사이의 일부에만 배치된다.
또한, 담체 기판(81W)의 관통홈(151)은, 적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 각 렌즈 부착 기판(41)에서, 동일한 위치에 배치할 수 있다. 이 경우에는, 적층 렌즈 구조체(11)로서 복수매의 담체 기판(81W)이 적층된 상태에서는, 도 22의 B의 단면도와 같이, 복수매의 담체 기판(81W)의 관통홈(151)이, 복수매의 담체 기판(81W)의 사이로 관통한 구조가 된다.
렌즈 부착 기판(41)의 일부로서의 담체 기판(81W)의 관통홈(151)은, 예를 들면, 렌즈 부착 기판(41)을 변형시키는 응력이 렌즈 부착 기판(41)의 외부로부터 작용하는 경우에, 응력에 의한 렌즈 부착 기판(41)의 변형을 완화하는 작용 또는 효과를 가져올 수 있다.
또는, 관통홈(151)은, 예를 들면, 렌즈 부착 기판(41)을 변형시키는 응력이 렌즈 부착 기판(41)의 내부로부터 발생하는 경우에, 응력에 의한 렌즈 부착 기판(41)의 변형을 완화하는 작용 또는 효과를 가져올 수 있다.
＜렌즈 부착 기판의 제조 방법＞
다음으로, 도 23의 A 내지 G를 참조하여, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)의 제조 방법에 대해 설명한다.
처음에, 도 23의 A에 나타낸 것처럼, 관통공(83)이 복수 형성된 담체 기판(81W)이 준비된다. 관통공(83)의 측벽에는 차광막(121)이 성막되어 있다. 도 23의 A 내지 G에서는, 지면의 제약상, 2개의 관통공(83)만이 나타나고 있지만, 실제로는, 도 19의 A 및 B에서 나타낸 것처럼, 담체 기판(81W)의 평면 방향으로, 다수의 관통공(83)이 형성되어 있다. 또한, 담체 기판(81W)의 외주에 가까운 영역에는, 위치 맞춤을 위한 얼라인먼트 마크(도시하지 않음)가 형성되어 있다.
담체 기판(81W) 위쪽의 표면측 평탄부(171)와 아래쪽의 이면측 평탄부(172)는, 후의 공정에서 행해지는 플라즈마 접합이 가능할 정도로 평탄하게 형성된 평탄면이 되고 있다. 담체 기판(81W)의 두께는, 최종적으로 렌즈 부착 기판(41)으로서 개편화되고, 다른 렌즈 부착 기판(41)과 겹칠 수 있었을 때에, 렌즈 사이 거리를 결정하는 스페이서로서의 역할도 담당하고 있다.
담체 기판(81W)에는, 열팽창 계수가 10ppm/℃ 이하인 저열팽창 계수의 기재를 사용하는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 23의 B에 나타낸 것처럼, 오목한 형상의 광학 전사면(182)이 일정한 간격으로 복수 배치된 하형(181) 위에, 담체 기판(81W)이 배치된다. 보다 상세하게는, 오목한 형상의 광학 전사면(182)이 담체 기판(81W)의 관통공(83)의 안쪽에 위치하도록, 담체 기판(81W)의 이면측 평탄부(172)와 하형(181)의 평탄면(183)이 겹쳐진다. 하형(181)의 광학 전사면(182)은, 담체 기판(81W)의 관통공(83)으로 1대 1로 대응하도록 형성되어 있고, 대응하는 광학 전사면(182)과 관통공(83)의 중심이 광축 방향에서 일치하도록, 담체 기판(81W)과 하형(181)의 평면 방향의 위치가 조정된다. 하형(181)은, 경질의 형 부재로 형성되어 있고, 예를 들면, 금속이나 실리콘, 석영, 글라스로 구성된다.
다음으로, 도 23의 C에 나타낸 것처럼, 겹쳐진 하형(181)과 담체 기판(81W)의 관통공(83)의 안쪽에, 에너지 경화성 수지(191)가 충전(적하)된다. 렌즈 수지부(82)는, 이 에너지 경화성 수지(191)를 사용해 형성된다. 그 때문에, 에너지 경화성 수지(191)는, 기포를 포함하지 않게 미리 탈포 처리되어 있는 것이 바람직하다. 탈포 처리로서는, 진공 탈포 처리, 또는, 원심력에 의한 탈포 처리인 것이 바람직하다. 또한, 진공 탈포 처리는 충전 후에 행하는 것이 바람직하다. 탈포 처리를 행함으로써, 기포를 끌어들이지 않고, 렌즈 수지부(82)의 성형이 가능해진다.
다음으로, 도 23의 D에 나타낸 것처럼, 겹쳐진 하형(181)과 담체 기판(81W) 위에, 상형(201)이 배치된다. 상형(201)에는, 오목한 형상의 광학 광학 전사면(202)이 일정한 간격으로 복수 배치되어 있고, 하형(181)을 배치했을 때와 마찬가지로, 관통공(83)의 중심과 광학 전사면(202)의 중심이 광축 방향에서 일치하도록, 정밀도 좋게 위치 결정된 다음, 상형(201)이 배치된다.
지면상의 종방향이 되는 높이 방향에 대해서는, 상형(201)과 하형(181)의 간격을 제어하는 제어 장치에 의해, 상형(201)과 하형(181)의 간격이 소정의 거리가 되도록, 상형(201)의 위치가 고정된다. 이 때, 상형(201)의 광학 전사면(202)과 하형(181)의 광학 전사면(182)의 사이의 공간은, 광학 설계에 의해 계산된 렌즈 수지부(82)(렌즈(21))의 두께와 동일해진다.
또한, 도 23의 E에 나타낸 것처럼, 하형(181)을 배치했을 때와 마찬가지로, 상형(201)의 평탄면(203)과 담체 기판(81W)의 표면측 평탄부(171)를, 겹쳐도 된다. 이 경우, 상형(201)과 하형(181)의 거리는, 담체 기판(81W)의 두께와 같은 값이 되고, 평면 방향 및 높이 방향의 높은 정밀도의 위치 맞춤이 가능해진다.
상형(201)과 하형(181)의 간격이 소정의 거리가 되도록 제어했을 때, 상술한 도 23의 C의 공정에 있어서, 담체 기판(81W)의 관통공(83)의 안쪽에 적하된 에너지 경화성 수지(191)의 충전량은, 담체 기판(81W)의 관통공(83)과, 그 상하의 상형(201) 및 하형(181)으로 둘러싸이는 공간으로부터 흘러넘치지 않게 컨트롤된 양이 되고 있다. 이에 의해, 에너지 경화성 수지(191)의 재료를 낭비하지 않고, 제조 코스트를 삭감할 수 있다.
계속해서, 도 23의 E에 나타낸 상태에 있어서, 에너지 경화성 수지(191)의 경화 처리를 행한다. 에너지 경화성 수지(191)는, 예를 들면, 열 또는 UV 광을 에너지로서 공급하고, 소정의 시간 방치함으로써, 경화한다. 경화 중에는, 상형(201)을 아래쪽으로 누르거나 얼라인먼트를 행함으로써, 에너지 경화성 수지(191)의 수축에 의한 변형을 최소한으로 억제할 수 있다.
에너지 경화성 수지(191) 대신에, 열가소성 수지를 사용해도 된다. 그 경우에는, 도 23의 E에 나타낸 상태에 있어서, 상형(201)과 하형(181)을 온도 상승함으로써 에너지 경화성 수지(191)가 렌즈 형상으로 성형되고, 냉각함으로써 경화한다.
다음으로, 도 23의 F에 나타낸 것처럼, 상형(201)과 하형(181)의 위치를 제어하는 제어 장치가, 상형(201)을 위쪽 방향, 하형(181)을 아래쪽 방향으로 이동시키고, 상형(201)과 하형(181)을 담체 기판(81W)으로부터 이형한다. 상형(201)과 하형(181)이 담체 기판(81W)으로부터 이형되면, 담체 기판(81W)의 관통공(83)의 안쪽에, 렌즈(21)를 포함한 렌즈 수지부(82)가 형성되어 있다.
또한, 담체 기판(81W)과 접촉하는 상형(201)과 하형(181)의 표면을 불소계 또는 실리콘계 등의 이형제로 코팅해도 된다. 그렇게 함으로써, 상형(201)과 하형(181)으로부터 담체 기판(81W)을 용이하게 이형할 수 있다. 또한, 담체 기판(81W)의 접촉면으로부터 용이하게 이형하는 방법으로서, 불소 함유 DLC(Diamond Like Carbon) 등의 각종 코팅을 행해도 된다.
다음으로, 도 23의 G에 나타낸 것처럼, 담체 기판(81W)과 렌즈 수지부(82)의 표면에 위쪽 표면층(122)이 형성되고, 담체 기판(81W)과 렌즈 수지부(82)의 이면에, 아래쪽 표면층(123)이 형성된다. 위쪽 표면층(122) 및 아래쪽 표면층(123)의 성막 전후에 있어서, 필요에 따라서 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 등을 행함으로써, 담체 기판(81W)의 표면측 평탄부(171)와 이면측 평탄부(172)를 평탄화해도 된다.
이상과 같이, 담체 기판(81W)에 형성된 관통공(83)에, 에너지 경화성 수지(191)를 상형(201)과 하형(181)을 사용해 가압 성형(임프린트)함으로써, 렌즈 수지부(82)를 형성하고, 렌즈 부착 기판(41)을 제조할 수 있다.
광학 전사면(182) 및 광학 전사면(202)의 형상은, 상술한 오목한 형상으로 한정되는 것은 아니고, 렌즈 수지부(82)의 형상에 따라 적절히 결정된다. 도 15에 나타낸 것처럼, 렌즈 부착 기판(41a 내지 41e)의 렌즈 형상은, 광학계 설계에 의해 도출된 여러가지 형상을 취할 수 있다. 예를 들면, 양볼록형상(biconvex shape), 양오목형상(biconcave shape), 평볼록형상(plano-convex shape), 평오목형상(plano-concave shape), 볼록 매니스커스 형상(convex meniscus shape), 오목 매니스커스 형상(concave meniscus shape), 나아가, 고차비구면 형상 등이어도 된다.
또한, 광학 전사면(182) 및 광학 전사면(202)의 형상은, 형성 후의 렌즈 형상이 모스아이 구조로 되는 형상으로 할 수도 있다.
상술한 제조 방법에 의하면, 에너지 경화성 수지(191)의 경화 수축에 의한 렌즈 수지부(82) 사이의 평면 방향의 거리의 변동을, 담체 기판(81W)의 개재에 의해 절단할 수 있으므로, 렌즈 거리 사이의 높은 정밀도로 제어할 수 있다. 또한, 강도가 약한 에너지 경화성 수지(191)를, 강도가 강한 담체 기판(81W)에 의해 보강하는 효과가 있다. 이에 의해, 핸들링성이 좋은 렌즈를 복수 배치한 렌즈 어레이 기판을 제공할 수 있음과 함께, 렌즈 어레이 기판의 휘어짐을 억제할 수 있는 효과를 갖는다.
＜관통공 형상이 다각형의 예＞
도 19의 B에 나타낸 것처럼, 관통공(83)의 평면 형상은, 예를 들면 직사각형 등의 다각형이어도 된다.
도 24는, 관통공(83)의 평면 형상이 직사각형인 경우의, 렌즈 부착 기판(41a)의 담체 기판(81a)과 렌즈 수지부(82a)의 평면도와 단면도이다.
도 24에 있어서의 렌즈 부착 기판(41a)의 단면도는, 평면도의 B-B'선과 C-C'선에 있어서의 단면도를 나타내고 있다.
B-B'선의 단면도와 C-C'선의 단면도를 비교하면 알 수 있듯이, 관통공(83a)이 직사각형인 경우, 관통공(83a)의 중심으로부터 관통공(83a)의 상부 외연까지의 거리, 및 관통공(83a)의 중심으로부터 관통공(83a)의 하부 외연까지의 거리는, 직사각형인 관통공(83a)의 변 방향과 대각선 방향에서 다르고, 대각선 방향이 크다. 이 때문에, 관통공(83a)의 평면 형상이 직사각형인 경우, 렌즈부(91)를 원형으로 하면, 렌즈부(91) 외주로부터 관통공(83a) 측벽까지의 거리(즉, 담지부(92)의 길이)를, 직사각형의 변 방향과 대각선 방향에서 다른 길이로 할 필요가 있다.
여기서, 도 24에 나타낸 렌즈 수지부(82a)는, 이하의 구조를 구비한다.
(1) 렌즈부(91)의 외주에 배치한 완부(101)의 길이는, 직사각형의 변 방향과 대각선 방향에서 같다.
(2) 완부(101)의 외측에 배치하고, 관통공(83a) 측벽까지 연장하는 각부(102)의 길이는, 직사각형의 변 방향의 각부(102)의 길이보다 대각선 방향의 각부(102)의 길이를, 길게 하고 있다.
도 24에 나타낸 것처럼, 각부(102)는, 렌즈부(91)에 직접 접하지 않는 반면, 완부(101)는, 렌즈부(91)에 직접 접하고 있다.
도 24의 렌즈 수지부(82a)에서는, 렌즈부(91)에 직접 접하고 있는 완부(101)의 길이와 두께를, 렌즈부(91)의 외주 전체에 걸쳐 일정하게 함으로써, 렌즈부(91) 전체를 치우침없이 일정한 힘으로 지지하는 작용 또는 효과를 가져올 수 있다.
나아가, 렌즈부(91) 전체를 치우침없이 일정한 힘으로 지지함으로써, 예를 들면, 관통공(83a)을 둘러싸는 담체 기판(81a)으로부터, 관통공(83a)의 외주 전체에 걸쳐 응력이 가해지는 것과 같은 경우에는, 이를 렌즈부(91) 전체에 치우침없이 전함으로써, 렌즈부(91)의 특정한 부분에만 치우치게 응력이 전해지는 것을 억제하는 작용 또는 효과를 가져올 수 있다.
도 25는, 평면 형상이 직사각형인 관통공(83)의 그 밖의 예에 대해 나타내는, 렌즈 부착 기판(41a)의 담체 기판(81a)과 렌즈 수지부(82a)의 평면도와 단면도이다.
도 25에 있어서의 렌즈 부착 기판(41a)의 단면도는, 평면도의 B-B'선과 C-C'선에 있어서의 단면도를 나타내고 있다.
도 25에 있어서도, 도 22의 A 및 B와 마찬가지로, 관통공(83a)의 중심으로부터 관통공(83a)의 상부 외연까지의 거리, 및 관통공(83a)의 중심으로부터 관통공(83a)의 하부 외연까지의 거리는, 직사각형인 관통공(83a)의 변 방향과 대각선 방향에서 다르고, 대각선 방향이 크다. 이 때문에, 관통공(83a)의 평면 형상이 직사각형인 경우, 렌즈부(91)를 원형으로 하면, 렌즈부(91) 외주로부터 관통공(83a) 측벽까지의 거리(즉, 담지부(92)의 길이)를, 사각형의 변 방향과 대각선 방향에서 다른 길이로 할 필요가 있다.
여기서, 도 25에 나타낸 렌즈 수지부(82a)는, 이하의 구조를 구비한다.
(1) 렌즈부(91)의 외주에 배치한 각부(102)의 길이를, 관통공(83a)의 직사각형의 네 변을 따라, 일정하게 하고 있다.
(2) 상기 (1)의 구조를 실현하기 위하여, 완부(101)의 길이는, 사각형의 변 방향의 완부의 길이보다 대각선 방향의 완부의 길이를, 길게 하고 있다.
도 25에 나타낸 것처럼, 각부(102)는 완부(101)보다, 수지의 막의 두께가 두껍다. 이 때문에, 렌즈 부착 기판(41a)의 평면 방향의 단위 면적 당 체적도, 각부(102)는 완부(101)보다 크다.
도 25의 실시형태에서는, 각부(102)의 체적을 가능한 한 작게 하고, 또한, 관통공(83a)인 직사각형의 네 변을 따라 일정하게 함으로써, 예를 들면 수지의 팽윤과 같은 변형이 발생하는 것과 같은 경우에는, 이에 따른 체적 변화를 가능한 한 억제하고, 또한, 체적 변화가 렌즈부(91)의 외주 전체에 걸쳐 가능한 한 치우치지 않게 하는 작용 또는 효과를 가져올 수 있다.
도 26은, 렌즈 부착 기판(41)의 렌즈 수지부(82)와 관통공(83)의 다른 실시형태를 나타내는 단면도이다.
도 26에 나타낸 렌즈 수지부(82)와 관통공(83)은, 이하의 구조를 구비한다.
(1) 관통공(83)의 측벽은, 단차부(221)를 구비하는 계단 형상이다.
(2) 렌즈 수지부(82)의 담지부(92)의 각부(102)가, 관통공(83)의 측벽 위쪽에 배치될 뿐만 아니라, 관통공(83)에 구비되는 단차부(221) 위에도, 렌즈 부착 기판(41)의 평면 방향으로 연장하고 있다.
도 27의 A 내지 F를 참조하여, 도 26에 나타낸 계단 형상의 관통공(83)의 형성 방법에 대해 설명한다.
처음에, 도 27의 A에 나타낸 것처럼, 담체 기판(81W)의 일방의 면에, 관통공을 형성할 때 ? 에칭에 대한 내성을 갖는 에칭 스톱막(241)이 형성된다. 에칭 스톱막(241)은, 예를 들면, 실리콘 질화막으로 할 수 있다.
다음으로, 담체 기판(81W)의 다른 일방의 면에, 관통공을 형성할 때 ? 에칭에 대한 내성을 갖는 하드 마스크(242)가 형성된다. 하드 마스크(242)도, 예를 들면 실리콘 질화막으로 할 수 있다.
다음으로, 도 27의 B에 나타낸 것처럼, 하드 마스크(242)의 소정의 영역이, 1회째의 에칭을 위하여 개구된다. 1회째의 에칭에서는, 관통공(83)의 단차부(221)의 상단이 되는 부분이 에칭된다. 이 때문에, 1회째의 에칭을 위한 하드 마스크(242)의 개구부는, 도 26에 기재된 렌즈 부착 기판(41)의 위쪽 기판 표면에 있어서의 개구에 대응하는 영역이 된다.
다음으로, 도 27의 C에 나타낸 것처럼, ? 에칭에 의해, 하드 마스크(242)의 개구부에 따라, 담체 기판(81W)이 소정의 깊이만큼 에칭된다.
다음으로, 도 27의 D에 나타낸 것처럼, 에칭 후의 담체 기판(81W)의 표면에, 하드 마스크(243)가 재차 형성되고, 관통공(83)의 단차부(221)의 아래쪽이 되는 부분에 대응하여 하드 마스크(243)가 개구된다. 2회째의 하드 마스크(243)도, 예를 들면 실리콘 질화막을 채용할 수 있다.
다음으로, 도 27의 E에 나타낸 것처럼, ? 에칭에 의해, 하드 마스크(243)의 개구부에 따라, 에칭 스톱막(241)에 도달할 때까지 담체 기판(81W)이 에칭된다.
마지막으로, 도 27의 F에 나타낸 것처럼, 담체 기판(81W)의 위쪽 표면의 하드 마스크(243)와, 아래쪽 표면의 에칭 스톱막(241)이 제거된다.
이상과 같이, ? 에칭에 의한 관통공 형성을 위한 담체 기판(81W)의 에칭을 2회로 나누어 행함으로써, 도 26에 나타낸 계단 형상의 관통공(83)을 얻을 수 있다.
도 28은, 관통공(83a)이 단차부(221)를 갖고, 또한, 관통공(83a)의 평면 형상이 원형인 경우의, 렌즈 부착 기판(41a)의 담체 기판(81a)과 렌즈 수지부(82a)의 평면도와 단면도이다.
도 28에 있어서의 렌즈 부착 기판(41a)의 단면도는, 평면도의 B-B'선과 C-C'선에 있어서의 단면도를 나타내고 있다.
관통공(83a)의 평면 형상이 원형인 경우, 관통공(83a)의 단면 형상은 당연히 직경의 방향에 관계없이 같다. 이에 더하여, 렌즈 수지부(82a)의 외연, 완부(101), 및 각부(102)의 단면 형상도, 직경의 방향에 관계없이 같게 되도록 형성되어 있다.
도 28의 계단 형상을 갖는 관통공(83a)은, 관통공(83a) 내에 단차부(221)를 구비하지 않는 도 14의 관통공(83a)과 비교하여, 렌즈 수지부(82)의 담지부(92)의 각부(102)가, 관통공(83a)의 측벽과 접촉하는 면적을 크게 할 수 있는 작용 또는 효과를 가져온다. 또한, 이에 의해, 렌즈 수지부(82)와 관통공(83a)의 측벽과의 밀착 강도(즉, 렌즈 수지부(82a)와 담체 기판(81W)의 밀착 강도)를 증가시키는 작용 또는 효과를 가져온다.
도 29는, 관통공(83a)이 단차부(221)를 갖고, 또한, 관통공(83a)의 평면 형상이 직사각형인 경우의, 렌즈 부착 기판(41a)의 담체 기판(81a)과 렌즈 수지부(82a)의 평면도와 단면도이다.
도 29에 있어서의 렌즈 부착 기판(41a)의 단면도는, 평면도의 B-B'선과 C-C'선에 있어서의 단면도를 나타내고 있다.
도 29에 나타낸 렌즈 수지부(82)와 관통공(83)은, 이하의 구조를 구비한다.
(1) 렌즈부(91)의 외주에 배치한 완부(101)의 길이는, 직사각형의 변 방향과 대각선 방향에서 같다.
(2) 완부(101)의 외측에 배치하고, 관통공(83a)의 측벽까지 연장하는 각부(102)의 길이는, 직사각형의 변 방향의 각부(102)의 길이보다, 대각선 방향의 각부(102)의 길이가 길다.
도 29에 나타낸 것처럼, 각부(102)는, 렌즈부(91)에 직접 접하지 않은 반면, 완부(101)는, 렌즈부(91)에 직접 접하고 있다.
도 29의 렌즈 수지부(82a)에서는, 도 24에 기재한 렌즈 수지부(82a)와 마찬가지로, 렌즈부(91)에 직접 접하고 있는 완부(101)의 길이와 두께를, 렌즈부(91)의 외주 전체에 걸쳐 일정하게 함으로써, 렌즈부(91) 전체를 치우침없이 일정한 힘으로 지지하는 작용 또는 효과를 가져올 수 있다.
나아가, 렌즈부(91) 전체를 치우침없이 일정한 힘으로 지지함으로써, 예를 들면, 관통공(83a)을 둘러싸는 담체 기판(81a)으로부터, 관통공(83a)의 외주 전체에 걸쳐 응력이 가해지는 것과 같은 경우에는, 이것을 렌즈부(91) 전체에 치우침없이 전함으로써, 렌즈부(91)의 특정한 부분에만 치우치게 응력이 전해지는 것을 억제하는 작용 또는 효과를 가져올 수 있다.
나아가, 도 29의 관통공(83a)의 구조는, 관통공(83a) 내에 단차부(221)를 구비하지 않는 도 24 등의 관통공(83a)과 비교하여, 렌즈 수지부(82a)의 담지부(92)의 각부(102)가, 관통공(83a)의 측벽과 접촉하는 면적을 크게 할 수 있는 작용 또는 효과를 가져온다. 이에 의해, 렌즈 수지부(82a)와 관통공(83a)의 측벽부의 밀착 강도(즉, 렌즈 수지부(82a)와 담체 기판(81a)의 밀착 강도)가 증가하는 작용 또는 효과를 가져온다.
＜11. 렌즈 부착 기판 사이의 직접 접합＞
다음으로, 복수의 렌즈 부착 기판(41)이 형성된 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W) 사이의 직접 접합에 대해 설명한다.
이하의 설명에서는, 도 30의 A 및 B에 나타낸 것처럼, 복수의 렌즈 부착 기판(41a)이 형성된 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)을, 렌즈 부착 기판(41W-a)이라고 기술하고, 복수의 렌즈 부착 기판(41b)이 형성된 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)을, 렌즈 부착 기판(41W-b)이라고 기술한다. 그 밖의 렌즈 부착 기판(41c 내지 41e)에 대해서도 마찬가지로 나타낸다.
도 31의 A 및 B를 참조하여, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-a)과 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-b)의 직접 접합에 대해 설명한다.
도 31의 A 및 B에서는, 렌즈 부착 기판(41W-a)의 각 부와 대응하는 렌즈 부착 기판(41W-b)의 부분에서는, 렌즈 부착 기판(41W-a)과 같은 부호를 교부해 설명한다.
렌즈 부착 기판(41W-a)과 렌즈 부착 기판(41W-b)의 위쪽 표면에는, 위쪽 표면층(122 또는 125)이 형성되어 있다. 렌즈 부착 기판(41W-a)과 렌즈 부착 기판(41W-b)의 아래쪽 표면에는, 아래쪽 표면층(123 또는 124)이 형성되어 있다. 그리고, 도 31의 A에 나타낸 것처럼, 렌즈 부착 기판(41W-a)과 렌즈 부착 기판(41W-b)의 접합되는 면이 되는, 렌즈 부착 기판(41W-a)의 이면측 평탄부(172)를 포함한 아래쪽 표면 전체, 및 렌즈 부착 기판(41W-b)의 표면측 평탄부(171)를 포함한 위쪽 표면 전체에, 플라즈마 활성 처리가 행해진다. 플라즈마 활성 처리에 사용되는 가스는, O2, N2, He, Ar, H2 등 플라즈마 처리 가능한 가스이면 어떤 것이어도 된다. 다만, 플라즈마 활성 처리에 사용되는 가스로서, 위쪽 표면층(122) 및 아래쪽 표면층(123)의 구성 원소와 같은 가스를 사용하면, 위쪽 표면층(122) 및 아래쪽 표면층(123)의 막 자체의 변질을 억제할 수 있다.
그리고, 도 31의 B에 나타낸 것처럼, 활성화된 표면 상태의 렌즈 부착 기판(41W-a)의 이면측 평탄부(172)와, 렌즈 부착 기판(41W-b)의 표면측 평탄부(171)를 접합한다.
이 렌즈 부착 기판 사이의 접합 처리에 의해, 렌즈 부착 기판(41W-a)의 아래쪽 표면층(123 또는 124)의 표면의 OH기의 수소와 렌즈 부착 기판(41W-b)의 위쪽 표면층(122 또는 125)의 표면의 OH기의 수소의 사이에 수소 결합이 생긴다. 이에 의해, 렌즈 부착 기판(41W-a)과 렌즈 부착 기판(41W-b)이 고정된다. 이 렌즈 부착 기판 사이의 접합 처리는, 대기압의 조건하에서 행할 수 있다.
상기 접합 처리를 행한 렌즈 부착 기판(41W-a)과 렌즈 부착 기판(41W-b)에, 어닐링 처리를 가한다. 이에 의해, OH기 사이가 수소 결합한 상태로부터 탈수 축합이 일어나고, 렌즈 부착 기판(41W-a)의 아래쪽 표면층(123 또는 124)과 렌즈 부착 기판(41W-b)의 위쪽 표면층(122 또는 125)의 사이에, 산소를 개입시킨 공유 결합이 형성된다. 또는, 렌즈 부착 기판(41W-a)의 아래쪽 표면층(123 또는 124)에 포함되는 원소와 렌즈 첨부 기판(41W-b)의 위쪽 표면층(122 또는 125)에 포함되는 원소가 공유 결합한다. 이러한 결합에 의해, 2매의 렌즈 부착 기판이 강고하게 고정된다. 이와 같이, 위쪽에 배치한 렌즈 부착 기판(41W)의 아래쪽 표면층(123 또는 124)과, 아래쪽에 배치한 렌즈 부착 기판(41W)의 위쪽 표면층(122 또는 125)의 사이에 공유 결합이 형성되고, 이에 의해 2매의 렌즈 부착 기판(41W)이 고정되는 것을, 본 명세서에서는 직접 접합이라고 부른다. 특허문헌 1이 개시하는 복수매의 렌즈 부착 기판을 기판 전면에 걸쳐 수지에 의해 고착하는 방법은, 수지의 경화 수축이나 열팽창과 여기에 따른 렌즈의 변형의 염려가 있다. 이에 대해서, 본 기술의 직접 접합은, 복수매의 렌즈 부착 기판(41W)을 고정할 때에 수지를 사용하지 않기 때문에, 여기에 따른 경화 수축이나 열팽창을 일으키는 일 없이, 복수매의 렌즈 부착 기판(41W)을 고정할 수 있는 작용 또는 효과를 가져온다.
상기 어닐링 처리도, 대기압의 조건하에서 할 수 있다. 이 어닐링 처리는, 탈수 축합을 행하기 때문에, 100℃ 이상 또는 150℃ 이상 또는 200℃ 이상에서 할 수 있다. 한편, 이 어닐링 처리는, 렌즈 수지부(82)를 형성하기 위한 에너지성 경화 수지(191)를 열로부터 보호하는 관점이나 에너지성 경화 수지(191)로부터의 탈가스를 억제하는 관점으로부터, 400℃ 이하 또는 350℃ 이하 또는 300℃ 이하에서 행할 수 있다.
상기 렌즈 부착 기판(41W) 사이의 접합 처리 또는 상기 렌즈 부착 기판(41W) 사이의 직접 접합 처리를, 만일 대기압 이하의 조건하에서 행했을 경우에는, 접합된 렌즈 부착 기판(41W-a)과 렌즈 부착 기판(41W-b)을 대기압의 환경으로 되돌리면, 접합된 렌즈 수지부(82) 사이의 사이의 공간과, 렌즈 수지부(82)의 외부와의 압력차가 생겨 버린다. 이 압력차에 의해, 렌즈 수지부(82)에 압력이 가해지고, 렌즈 수지부(82)가 변형해 버리는 염려가 있다.
상기 렌즈 부착 기판(41W)사이의 접합 처리 또는 상기 렌즈 부착 기판 사이의 직접 접합 처리의 쌍방을, 대기압의 조건하에서 행하는 것은, 접합을 대기압 이하의 조건하에서 행했을 경우에 염려되는 렌즈 수지부(82)의 변형을 회피할 수 있는 작용 또는 효과를 가져온다.
플라즈마 활성 처리를 가한 기판을 직접 접합(즉, 플라즈마 접합)함으로써, 예를 들면, 접착제로서 수지를 이용했을 경우와 같은 유동성, 열팽창을 억제할 수 있으므로, 렌즈 부착 기판(41W-a)과 렌즈 부착 기판(41W-b)을 접합할 때의 위치 정밀도를 향상시킬 수 있다.
렌즈 부착 기판(41W-a)의 이면측 평탄부(172)와, 렌즈 부착 기판(41W-b)의 표면측 평탄부(171)에는, 상술한 것처럼, 위쪽 표면층(122) 또는 아래쪽 표면층(123)이 성막되어 있다. 이 위쪽 표면층(122) 및 아래쪽 표면층(123)은, 먼저 행한 플라즈마 활성 처리에 의해, 단글링 본드가 형성되기 쉬워지고 있다. 즉, 렌즈 부착 기판(41W-a)의 이면측 평탄부(172)에 성막한 아래쪽 표면층(123)과, 렌즈 부착 기판(41W-b)의 표면측 평탄부(171)에 성막한 위쪽 표면층(122)은, 접합 강도를 증가시키는 역할도 갖고 있다.
또한, 위쪽 표면층(122) 또는 아래쪽 표면층(123)이 산화막으로 구성되어 있는 경우에는, 플라즈마(O2)에 의한 막질 변화의 영향을 받지 않기 때문에, 렌즈 수지부(82)에 대해서는, 플라즈마에 의한 부식을 억제하는 효과도 갖는다.
이상과 같이, 복수의 렌즈 부착 기판(41a)이 형성된 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-a)과 복수의 렌즈 부착 기판(41b)이 형성된 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-)이, 플라즈마에 의한 표면 활성화 처리(즉, 플라즈마 접합을 사용한 기판의 접합)를 받은 후 직접 접합된다.
도 32의 A 내지 F는, 도 31의 A 및 B를 참조하여 설명한 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W) 사이의 접합 방법을 사용하여, 도 13의 적층 렌즈 구조체(11)에 대응하는 5매의 렌즈 부착 기판(41a 내지 41e)을 기판 상태로 적층하는 제1 적층 방법을 나타내고 있다.
최초로, 도 32의 A에 나타낸 것처럼, 적층 렌즈 구조체(11)에 있어서 최하층에 위치하는 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-e)이 준비된다.
다음으로, 도 32의 B에 나타낸 것처럼, 적층 렌즈 구조체(11)에 있어서 아래로부터 두 번째 층에 위치하는 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-d)이, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-e) 위에 접합된다.
다음으로, 도 32의 C에 나타낸 것처럼, 적층 렌즈 구조체(11)에 있어서 아래로부터 세 번째 층에 위치하는 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-c)이, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-d) 위에 접합된다.
다음으로, 도 32의 D에 나타낸 것처럼, 적층 렌즈 구조체(11)에 있어서 아래로부터 네 번째 층에 위치하는 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-b)이, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-c) 위에 접합시킨다.
다음으로, 도 32의 E에 나타낸 것처럼, 적층 렌즈 구조체(11)에 있어서 아래로부터 다섯 번째 층에 위치하는 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-a)이, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-b) 위에 접합된다.
마지막으로, 도 32의 F에 나타낸 것처럼, 적층 렌즈 구조체(11)에 있어서 렌즈 부착 기판(41a)의 상층에 위치하는 조리개판(51W)이, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-a) 위에 접합된다.
이상과 같이, 기판 상태의 5매의 렌즈 부착 기판(41W-a 내지 41W-e)을, 적층 렌즈 구조체(11)에 있어서의 하층의 렌즈 부착 기판(41W)으로부터, 상층의 렌즈 부착 기판(41W)으로, 1매씩 차례로 적층함으로써, 기판 상태의 적층 렌즈 구조체(11W)를 얻을 수 있다.
도 33의 F는, 도 31의 A 및 B를 참조하여 설명한 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W) 사이의 접합 방법을 사용하여, 도 13의 적층 렌즈 구조체(11)에 대응하는 5매의 렌즈 부착 기판(41a 내지 41e)을 기판 상태로 적층하는 제2 적층 방법을 나타내고 있다.
최초로, 도 33의 A에 나타낸 것처럼, 적층 렌즈 구조체(11)에 있어서 렌즈 부착 기판(41a)의 상층에 위치하는 조리개판(51W)이 준비된다.
다음으로, 도 33의 B에 나타낸 것처럼, 적층 렌즈 구조체(11)에 있어서 최상층에 위치하는 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-a)이, 상하를 반전시킨 후에, 조리개판(51W) 위에 접합된다.
다음으로, 도 33의 C에 나타낸 것처럼, 적층 렌즈 구조체(11)에 있어서 위로부터 두 번째 층에 위치하는 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-b)이, 상하를 반전시킨 후에, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-a) 위에 접합된다.
다음으로, 도 33의 D에 나타낸 것처럼, 적층 렌즈 구조체(11)에 있어서 위로부터 세 번째 층에 위치하는 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-c)이, 상하를 반전시킨 후에, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-b) 위에 접합된다.
다음으로, 도 33의 E에 나타낸 것처럼, 적층 렌즈 구조체(11)에 있어서 위로부터 네 번째 층에 위치하는 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-d)이, 상하를 반전시킨 후에, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-c) 위에 접합된다.
마지막으로, 도 33의 F에 나타낸 것처럼, 적층 렌즈 구조체(11)에 있어서 위로부터 다섯 번째 층에 위치하는 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-e)이, 상하를 반전시킨 후에, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W-d) 위에 접합된다.
이상과 같이, 기판 상태의 5매의 렌즈 부착 기판(41W-a 내지 41W-e)을, 적층 렌즈 구조체(11)에 있어서의 상층의 렌즈 부착 기판(41W)으로부터, 하층의 렌즈 부착 기판(41W)으로, 1매씩 차례대로 적층함으로써, 기판 상태의 적층 렌즈 구조체(11W)를 얻을 수 있다.
도 32의 A 내지 F 또는 도 33의 A 내지 F에서 설명한 적층 방법에 의해 적층한 기판 상태의 5매의 렌즈 부착 기판(41W-a 내지 41W-e)은, 블레이드 또는 레이저 등을 사용하여 모듈 단위 또는 칩 단위로 개편화됨으로써, 5매의 렌즈 부착 기판(41a 내지 41e)이 적층된 적층 렌즈 구조체(11)가 된다.
＜12. 카메라 모듈의 제8 및 제9 실시형태＞
도 34는, 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 사용한 카메라 모듈의 제8 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 35는, 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 사용한 카메라 모듈의 제9 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 34 및 도 35의 설명에서는, 도 13에 나타낸 카메라 모듈(E)과 다른 부분에 대하여만 설명한다.
도 34의 카메라 모듈(1H)과 도 35의 카메라 모듈(1J)은, 도 13에 나타낸 카메라 모듈(E)에 있어서의 구조재(73)의 부분이 다른 구조로 바뀌었다.
도 34의 카메라 모듈(1H)에서는, 카메라 모듈(1J)에 있어서의 구조재(73)의 부분이, 구조재(301a 및 301b)와, 광 투과성 기판(302)으로 바뀌었다.
구체적으로는, 수광 소자(12)의 위쪽의 일부에, 구조재(301a)가 배치되어 있다. 그 구조재(301a)를 거쳐, 수광 소자(12)와 광 투과성 기판(302)이 고정되어 있다. 구조재(301a)는, 예를 들면 에폭시계 수지이다.
광 투과성 기판(302)의 위쪽에는, 구조재(301b)가 배치되어 있다. 그 구조재(301b)를 거쳐, 광 투과성 기판(302)과 적층 렌즈 구조체(11)가 고정되어 있다. 구조재(301b)는, 예를 들면 에폭시계 수지이다.
이에 대해서, 도 35의 카메라 모듈(1J)에서는, 도 34의 카메라 모듈(1H)의 구조재(301a)의 부분이, 광 투과성을 갖는 수지층(311)으로 바뀌었다.
수지층(311)은, 수광 소자(12)의 위쪽 전면에 배치되어 있다. 그 수지층(311)을 거쳐, 수광 소자(12)와 광 투과성 기판(302)이 고정되어 있다. 수광 소자(12)의 위쪽 전면에 배치된 수지층(311)은, 광 투과성 기판(302)의 위쪽으로부터 광 투과성 기판(302)에 응력이 가해진 경우에, 이것이 수광 소자(12)의 일부의 영역에 집중되어 인가되는 것을 방지하고, 수광 소자(12) 전면에 응력을 분산시키고 받아들이는 작용 또는 효과를 가져온다.
광 투과성 기판(302)의 위쪽에는, 구조재(301b)가 배치되어 있다. 그 구조재(301b)를 거쳐, 광 투과성 기판(302)과 적층 렌즈 구조체(11)가 고정되어 있다.
도 34의 카메라 모듈(1H)과 도 35의 카메라 모듈(1J)은, 수광 소자(12)의 위쪽에 광 투과성 기판(302)을 구비한다. 광 투과성 기판(302)은, 예를 들면, 카메라 모듈(1H 또는 1J)을 제조하는 도중에, 수광 소자(12)에 흠이 생기는 것을 억제하는 작용 또는 효과를 가져온다.
＜13. 카메라 모듈의 제10 실시형태＞
도 36은, 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 사용한 카메라 모듈의 제10 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 36에 나타낸 카메라 모듈(1J)에 있어서, 적층 렌즈 구조체(11)는, 렌즈 배럴(74)에 수납되어 있다. 렌즈 배럴(74)은, 샤프트(331)를 따라 이동하는 이동 부재(332)와, 고정 부재(333)로 고정되어 있다. 렌즈 배럴(74)이 도시하지 않은 구동 모터에 의해 샤프트(331)의 축방향으로 이동됨으로써, 적층 렌즈 구조체(11)로부터 수광 소자(12)의 촬상면까지의 거리가 조정된다.
렌즈 배럴(74), 샤프트(331), 이동 부재(332), 및 고정 부재(333)는, 하우징(334)에 수납되어 있다. 수광 소자(12)의 상부에는 보호 기판(335)이 배치되고, 보호 기판(335)과 하우징(334)이, 접착제(336)에 의해 접속되어 있다.
상기의 적층 렌즈 구조체(11)를 이동시키는 기구는, 카메라 모듈(1J)을 사용한 카메라가, 화상을 촬영할 때에, 오토 포커스 동작을 행하는 것을 가능하게 하는 작용 또는 효과를 가져온다.
＜14. 카메라 모듈의 제11 실시형태＞
도 37은, 본 기술을 적용한 적층 렌즈 구조체를 사용한 카메라 모듈의 제11 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 37의 카메라 모듈(1L)은, 압전 소자에 의한 초점 조정 기구를 추가한 카메라 모듈이다.
즉, 카메라 모듈(1L)에서는, 도 34의 카메라 모듈(1H)과 마찬가지로, 수광 소자(12)의 위쪽의 일부에, 구조재(301a)가 배치되어 있다. 그 구조재(301a)를 거쳐, 수광 소자(12)와 광 투과성 기판(302)이 고정되어 있다. 구조재(301a)는, 예를 들면 에폭시계 수지이다.
광 투과성 기판(302)의 위쪽에는, 압전 소자(351)가 배치되어 있다. 그 압전 소자(351)를 거쳐, 광 투과성 기판(302)과 적층 렌즈 구조체(11)가 고정되어 있다.
카메라 모듈(1L)에서는, 적층 렌즈 구조체(11)의 아래쪽에 배치한 압전 소자(351)에 전압을 인가 및 차단함으로써, 적층 렌즈 구조체(11)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있다. 적층 렌즈 구조체(11)를 이동하는 수단으로서는, 압전 소자(351)에 한정하지 않고, 전압의 인가 및 차단에 의해 형상이 변화하는 다른 디바이스를 사용할 수 있다. 예를 들면 MEMS 디바이스를 사용할 수 있다.
상기의 적층 렌즈 구조체(11)를 이동시키는 기구는, 카메라 모듈(1L)을 이용한 카메라가, 화상을 촬영할 때에, 오토 포커스 동작을 행하는 것을 가능하게 하는 작용 또는 효과를 가져온다.
＜15. 다른 구조와 비교한 본 구조의 효과＞
적층 렌즈 구조체(11)는, 렌즈 부착 기판(41) 사이를 직접 접합에 의해 고착시킨 구조(이하, 본 구조라고 칭함)이다. 본 구조의 작용 및 효과에 대해, 렌즈가 형성된 렌즈 부착 기판의 그 밖의 구조와 비교하여 설명한다.
＜비교 구조예 1＞
도 38은, 본 구조와 비교하기 위한 제1 기판 구조(이하, 비교 구조예 1이라고 한다)로서, 일본 특허공개 제2011-138089호(이하, 비교 문헌 1이라고 한다)에 있어서 도 14(b)로서 개시된 웨이퍼 레벨 적층 구조의 단면도이다.
도 38에 나타낸 웨이퍼 레벨 적층 구조(1000)는, 웨이퍼 기판(1010)상에 이미지 센서(1011)가 복수 배열되어 있는 센서 어레이 기판(1012) 위에, 2매의 렌즈 어레이 기판(1021)이, 기둥 형상의 스페이서(1022)를 거쳐 적층된 구조를 갖는다. 각 렌즈 어레이 기판(1021)은, 렌즈 부착 기판(1031)과, 그 렌즈 부착 기판(1031)에 복수 형성된 관통공 부분에 형성되어 있는 렌즈(1032)로 구성된다.
＜비교 구조예 2＞
도 39는, 본 구조와 비교하기 위한 제2 기판 구조(이하, 비교 구조예 2라고 한다)로서, 일본 특허공개 제2009-279790호 공보(이하, 비교 문헌 2라고 한다)에 있어서 도 5(a)로서 개시된 렌즈 어레이 기판의 단면도이다.
도 39에 나타낸 렌즈 어레이 기판(1041)에서는, 판 형상의 기판(1051)에 설치된 복수의 관통공(1052) 각각에, 렌즈(1053)가 설치되어 있다. 각 렌즈(1053)는, 수지(에너지 경화성 수지)(1054)로 형성되어 있고, 그 수지(1054)는, 기판(1051)의 상면에도 형성되어 있다.
도 40의 A 내지 C를 참조하여, 도 39의 렌즈 어레이 기판(1041)의 제조 방법에 대해 간단하게 설명한다.
도 40의 A는, 복수개의 관통공(1052)이 형성된 기판(1051)이, 하형(1061) 위에 위치하는 상태를 나타내고 있다. 하형(1061)은, 이후의 공정에서, 수지(1054)를 아래쪽에서 위쪽으로 누르는 금형이다.
도 40의 B는, 복수개의 관통공(1052) 내부와 기판(1051) 상면에 수지(1054)를 도포한 후, 상형(1062)을 기판(1051) 위에 배치하고, 상형(1062)과 하형(1061)을 사용하여, 가압 성형하고 있는 상태를 나타내고 있다. 상형(1062)은, 수지(1054)를 위쪽에서 아래쪽으로 누르는 금형이다. 도 40의 B에 나타낸 상태로, 수지(1054)의 경화를 행한다.
도 40의 C는, 수지(1054)가 경화한 후, 상형(1062)과 하형(1061)을 이형시키고, 렌즈 어레이 기판(1041)이 완성한 상태를 나타내고 있다.
이 렌즈 어레이 기판(1041)은, (1) 기판(1051)의 관통공(1052)의 위치에 형성된 수지(1054)가 렌즈(1053)가 되고, 이 복수의 렌즈(1053)가 기판(1051)에 형성되며, 또한, (2) 이들 복수의 렌즈(1053)의 사이에 위치하는 기판(1051)의 위쪽 표면 전체에, 수지(1054)의 얇은 층이 형성되어 있는, 것이 특징이다.
이 복수의 렌즈 어레이 기판(1041)을 적층한 구조체를 형성하는 경우, 기판(1051)의 위쪽 표면 전체에 형성된 수지(1054)의 얇은 층이, 기판을 접착하는 접착제로서의 작용 또는 효과를 가져온다.
또한, 복수의 렌즈 어레이 기판(1041)을 적층한 구조체를 형성하는 경우, 비교 구조예 1로서 나타낸 도 38의 웨이퍼 레벨 적층 구조(1000)와 비교하여, 기판을 접착하는 면적을 크게 할 수 있으므로, 기판을 보다 강한 힘으로 접착할 수 있다.
＜비교 구조예 2에 있어서 수지가 가져오는 작용＞
비교 구조예 2인 도 39의 렌즈 어레이 기판(1041)이 개시되어 있는 비교 문헌 2에서는, 렌즈(1053)가 되는 수지(1054)의 작용으로서 이하가 개시되어 있다.
비교 구조예 2에서는, 수지(1054)로서 에너지 경화성 수지가 사용되고 있다. 그리고, 에너지 경화성 수지의 일례로서 광경화성 수지가 사용되고 있다. 에너지 경화성 수지로서 광경화성 수지를 사용했을 경우, UV 광이 수지(1054)에 조사되면, 수지(1054)가 경화한다. 이 경화에 의해, 수지(1054)에서는, 경화 수축이 일어난다.
그러나, 도 39의 렌즈 어레이 기판(1041)의 구조에 의하면, 수지(1054)의 경화 수축이 일어나도, 복수의 렌즈(1053)의 사이에는 기판(1051)이 개재하므로, 수지(1054)의 경화 수축에 의한 렌즈(1053) 사이의 거리의 변동을 단절할 수 있다. 이에 의해, 복수개의 렌즈(1053)를 배치한 렌즈 어레이 기판(1041)의 휘어짐을 억제할 수 있다고 하고 있다.
＜비교 구조예 3＞
도 41은, 본 구조와 비교하기 위한 제3 기판 구조(이하, 비교 구조예 3이라고 한다)로서, 일본 특허공개 제2010-256563호(이하, 비교 문헌 3이라고 한다)에 있어서 도 1로서 개시된 렌즈 어레이 기판의 단면도이다.
도 41에 나타낸 렌즈 어레이 기판(1081)에는, 판 형상의 기판(1091)에 설치된 복수의 관통공(1092) 각각에, 렌즈(1093)가 설치되어 있다. 각 렌즈(1093)는 수지(에너지 경화성 수지)(1094)로 형성되어 있고, 그 수지(1094)는, 관통공(1092)이 설치되지 않은 기판(1091)의 상면에도 형성되어 있다.
도 42의 A 내지 C를 참조하여, 도 41의 렌즈 어레이 기판(1081)의 제조 방법에 대해 간단하게 설명한다.
도 42의 A는, 복수개의 관통공(1092)이 형성된 기판(1091)이, 하형(1101) 위에 위치한 상태를 나타내고 있다. 하형(1101)은, 이후의 공정에서, 수지(1094)를 아래쪽에서 위쪽으로 누르는 금형이다.
도 42의 B는, 복수개의 관통공(1092) 내부와 기판(1091) 상면에 수지(1094)를 도포한 후, 상형(1102)을 기판(1091) 위에 배치하고, 상형(1102)과 하형(1101)을 사용하여, 가압 성형하고 있는 상태를 나타내고 있다. 상형(1102)은, 수지(1094)를 위쪽에서 아래쪽으로 누르는 금형이다. 도 42의 B에 나타낸 상태로, 수지(1094)의 경화를 한다.
도 42의 C는, 수지(1094)가 경화한 후, 상형(1102)과 하형(1101)을 이형시켜, 렌즈 어레이 기판(1081)이 완성한 상태를 나타내고 있다.
이 렌즈 어레이 기판(1081)은, (1) 기판(1091)의 관통공(1092)의 위치에 형성된 수지(1094)가 렌즈(1093)가 되고, 이 복수의 렌즈(1093)가 기판(1091)에 형성되고, 또한, (2) 이들 복수의 렌즈(1093)의 사이에 위치하는 기판(1091)의 위쪽 표면 전체에, 수지(1094)의 얇은 층이 형성되어 있는, 것이 특징이다.
＜비교 구조예 3에 있어서 수지가 가져오는 작용＞
비교 구조예 3인 도 41의 렌즈 어레이 기판(1081)이 개시되어 있는 비교 문헌 3에서는, 렌즈(1093)가 되는 수지(1094)의 작용으로서 이하가 개시되어 있다.
비교 구조예 3에서는, 수지(1094)로서 에너지 경화성 수지가 사용되고 있다. 그리고, 에너지 경화성 수지의 일례로서, 광경화성 수지가 사용되고 있다. 에너지 경화성 수지로서 광경화성 수지를 사용했을 경우, UV 광이 수지(1094)에 조사되면, 수지(1094)가 경화한다. 이 경화에 의해, 수지(1094)에서는, 경화 수축이 일어난다.
그러나, 도 41의 렌즈 어레이 기판(1081)의 구조에 의하면, 수지(1094)의 경화 수축이 일어나도, 복수의 렌즈(1093)의 사이에는 기판(1091)이 개재하므로, 수지(1094)의 경화 수축에 의한 렌즈(1093) 사이의 거리의 변동을 단절할 수 있다. 이에 의해, 복수의 렌즈(1093)를 배치한 렌즈 어레이 기판(1081)의 휘어짐을 억제할 수 있다.
이상과 같이, 비교 문헌 2 및 3에서는, 광경화성 수지가 경화할 때, 경화 수축이 일어나는 것이 개시되어 있다. 또한, 광경화성 수지가 경화할 때, 경화 수축이 일어나는 것은, 비교 문헌 2 및 3 이외에도, 예를 들면, 일본 특허공개 제2013-1091호 등에서도 개시되어 있다.
또한, 수지를 렌즈의 형상으로 성형하고, 성형한 수지를 경화시키면, 수지에 경화 수축이 일어나 문제가 되는 것은, 광경화성 수지에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 광경화성 수지와 마찬가지로 에너지 경화성 수지의 일종인 열경화성 수지에 있어서도, 경화 시에 경화 수축이 일어나는 것이 문제가 된다. 이는, 예를 들면, 비교 문헌 1이나 3, 일본 특허공개 제2010-204631호 공보 등에 있어서도 개시되어 있다.
＜비교 구조예 4＞
도 43은, 본 구조와 비교하기 위한 제4 기판 구조(이하, 비교 구조예 4라고 한다)로서, 상술한 비교 문헌 2에 있어서 도 6으로서 개시된 렌즈 어레이 기판의 단면도이다.
도 43의 렌즈 어레이 기판(1121)은, 도 39에 나타낸 렌즈 어레이 기판(1041)과 비교하면, 관통공(1042) 부분 이외의 기판(1141)의 형상이, 위쪽뿐만 아니라 아래쪽으로도 돌출된 형상이 되고 있는 점, 및 기판(1141)의 아래쪽 표면의 일부에도, 수지(1144)가 형성되어 있는 점이 다르다. 렌즈 어레이 기판(1121)의 그 밖의 구성은, 도 39에 나타낸 렌즈 어레이 기판(1041)과 마찬가지이다.
도 44는, 도 43의 렌즈 어레이 기판(1121)의 제조 방법을 설명하는 도면으로, 도 40의 B에 대응하는 도면이다.
도 44는, 복수의 관통공(1142) 내부와 기판(1141) 상면에 수지(1144)를 도포한 후, 상형(1152)과 하형(1151)을 사용하여, 가압 성형하고 있는 상태를 나타내고 있다. 수지(1144)는, 기판(1141) 하면과 하형(1151)의 사이에도 주입되어 있다. 도 44에 나타낸 상태로, 수지(1144)의 경화가 행해진다.
이 렌즈 어레이 기판(1121)은, (1) 기판(1141)의 관통공(1142)의 위치에 형성된 수지(1144)가 렌즈(1143)가 되고, 이 복수의 렌즈(1143)가 기판(1141)에 형성되며, 또한, (2) 이들 복수의 렌즈(1143)의 사이에 위치하는 기판(1141)의 위쪽 표면 전체에, 수지(1144)의 얇은 층이 형성되고 있을 뿐만 아니라, 기판(1141)의 아래쪽 표면의 일부에도, 수지(1144)의 얇은 층이 형성되어 있는, 것이 특징이다.
＜비교 구조예 4에 있어서 수지가 가져오는 작용＞
비교 구조예 4인 도 43의 렌즈 어레이 기판(1121)이 개시되어 있는 비교 문헌 2에서는, 렌즈(1143)가 되는 수지(1144)의 작용으로서 이하가 개시되어 있다.
비교 구조예 4인 도 43의 렌즈 어레이 기판(1121)에 있어서도, 수지(1144)로서, 에너지 경화성 수지의 일례인 광경화성 수지가 사용되고 있다. 그리고, UV 광이 수지(1144)에 조사되면, 수지(1144)가 경화한다. 이 경화에 의해, 비교 구조예 2 및 3과 마찬가지로, 수지(1144)에서는, 경화 수축이 일어난다.
그러나, 비교 구조예 4의 렌즈 어레이 기판(1121)에서는, 복수의 렌즈(1143)의 사이에 위치하는 기판(1141)의 위쪽 표면 전체뿐만 아니라, 기판(1141)의 아래쪽 표면의 일정한 영역에도, 수지(1144)의 얇은 층이 형성되어 있다.
이와 같이, 기판(1141)의 위쪽 표면과 아래쪽 표면의 쌍방에 수지(1144)를 형성한 구조로 함으로써, 렌즈 어레이 기판(1121) 전체의 휘어짐의 방향을 상쇄할 수 있다.
이에 대해서, 비교 구조예 2로서 도 39에 나타낸 렌즈 어레이 기판(1041)에서는, 복수의 렌즈(1053)의 사이에 위치하는 기판(1051)의 위쪽 표면 전체에는 수지(1054)의 얇은 층이 형성되어 있지만, 기판(1051)의 아래쪽 표면에는, 수지(1054)의 얇은 층이 일절 형성되어 있지 않다.
따라서, 도 43의 렌즈 어레이 기판(1121)에서는, 도 39의 렌즈 어레이 기판(1041)과 비교하여, 휘어짐량을 보다 작게 한 렌즈 어레이 기판을 제공할 수 있다.
＜비교 구조예 5＞
도 45는, 본 구조와 비교하기 위한 제5 기판 구조(이하, 비교 구조예 5라고 한다)로서, 상술한 비교 문헌 2에 있어서 도 9로서 개시된 렌즈 어레이 기판의 단면도이다.
도 45의 렌즈 어레이 기판(1161)은, 도 39에 나타낸 렌즈 어레이 기판(1041)과 비교하면, 기판(1171)에 형성된 관통공(1172) 근방의 기판 이면에, 수지는 돌출부(1175)를 갖고 있는 점이 다르다. 렌즈 어레이 기판(1161)의 그 밖의 구성은, 도 39에 나타낸 렌즈 어레이 기판(1041)과 마찬가지이다.
또한, 도 45의 렌즈 어레이 기판(1161)은, 개편화된 후 상태를 나타내고 있다.
이 렌즈 어레이 기판(1161)은, (1) 기판(1171)의 관통공(1172)의 위치에 형성된 수지(1174)가 렌즈(1173)가 되고, 이 복수의 렌즈(1173)가 기판(1171)에 형성되며, 또한, (2) 이들 복수의 렌즈(1173)의 사이에 위치하는 기판(1171)의 위쪽 표면 전체에, 수지(1174)의 얇은 층이 형성되어 있을 뿐만 아니라, 기판(1171)의 아래쪽 표면의 일부에도, 수지(1174)의 얇은 층이 형성되어 있는, 것이 특징이다.
＜비교 구조예 5에 있어서 수지가 가져오는 작용＞
비교 구조예 5인 도 45의 렌즈 어레이 기판(1161)이 개시되어 있는 비교 문헌 2에서는, 렌즈(1173)가 되는 수지(1174)의 작용으로서 이하가 개시되어 있다.
비교 구조예 5인 도 45의 렌즈 어레이 기판(1161)에 있어서도, 수지(1174)로서, 에너지 경화성 수지의 일례인 광경화성 수지가 사용되고 있다. 또한, UV 광이 수지(1174)에 조사되면, 수지(1174)가 경화한다. 이 경화에 의해, 비교 구조예 2 및 3과 마찬가지로, 수지(1174)에서는, 경화 수축이 일어난다.
그러나, 비교 구조예 5의 렌즈 어레이 기판(1171)에서는, 복수의 렌즈(1173)의 사이에 위치하는 기판(1171)의 위쪽 표면 전체뿐만 아니라, 기판(1171)의 아래쪽 표면의 일정한 영역에서도, 수지(1174)의 얇은 층(수지 돌출부(1175))이 형성되어 있다. 이에 의해, 렌즈 어레이 기판(1171) 전체의 휘어짐의 방향을 상쇄하고, 휘어짐량을 보다 작게 한 렌즈 어레이 기판을 제공할 수 있다.
＜비교 구조예 2 내지 5에 있어서 수지가 가져오는 작용의 비교＞
비교 구조예 2 내지 5에 있어서 수지가 가져오는 작용에 대해 정리하면, 다음과 같이 된다.
(1) 비교 구조예 2 및 3과 같이, 렌즈 어레이 기판의 상면 전체에 수지의 층을 배치한 구조의 경우, 복수의 렌즈를 배치한 기판에, 휘어짐량이 발생해 버린다.
도 46의 A 내지 C는, 렌즈 어레이 기판의 상면 전체에 수지의 층을 배치한 구조를 모식적으로 나타낸 도면으로, 렌즈가 되는 수지가 가져오는 작용을 설명하는 도면이다.
도 46의 A 및 B에 나타낸 것처럼, 렌즈 어레이 기판(1211)(렌즈 및 관통공의 도시는 생략)의 상면에 배치된 광경화성 수지(1212)의 층에서는, 경화를 위한 UV 광의 조사에 의해, 경화 수축이 생긴다. 이에 의해, 광경화성 수지(1212)의 층 내에서는, 광경화성 수지(1212)에 기인한 수축 방향의 힘이 발생한다.
한편, 렌즈 어레이 기판(1211) 자체는, UV 광을 조사해도, 수축도 팽창도 하지 않는다. 즉, 렌즈 어레이 기판(1211) 자체에는, 기판에 기인한 힘은 발생하지 않는다. 그 결과, 렌즈 어레이 기판(1211)은, 도 46의 C에 나타낸 것처럼, 아래로 볼록한 형상으로 휘어져 버린다.
(2) 그러나, 비교 구조예 4 및 5와 같이, 렌즈 어레이 기판의 상면과 하면의 쌍방에서 수지의 층을 배치한 구조의 경우, 렌즈 어레이 기판의 휘어짐의 방향이 상쇄되므로, 비교 구조예 2 및 3보다, 렌즈 어레이 기판의 휘어짐량을 작게 할 수 있다.
도 47의 A 내지 C는, 렌즈 어레이 기판의 상면과 하면의 쌍방에서 수지의 층을 배치한 구조를 모식적으로 나타낸 도면으로, 렌즈가 되는 수지가 가져오는 작용을 설명하는 도면이다.
도 47의 A 및 B에 나타낸 것처럼, 렌즈 어레이 기판(1211)의 상면에 배치한 광경화성 수지(1212)의 층에서는, 경화를 위한 UV 광의 조사에 의해, 경화 수축이 생긴다. 이에 의해, 렌즈 어레이 기판(1211)의 상면에 배치한 광경화성 수지(1212)의 층 내에서는, 광경화성 수지(1212)에 기인한 수축 방향의 힘이 발생한다. 이 때문에, 렌즈 어레이 기판(1211)의 상면측에서는, 렌즈 어레이 기판(1211)을 아래로 볼록한 형상으로 휘어지게 하려는 힘이 작용한다.
이에 대해서, 렌즈 어레이 기판(1211) 자체는, UV 광을 조사해도, 수축도 팽창도 하지 않는다. 즉, 렌즈 어레이 기판(1211) 자체에는, 기판에 기인한 힘은 발생하지 않는다.
한편, 렌즈 어레이 기판(1211)의 하면에 배치한 광경화성 수지(1212)의 층에서는, 경화를 위한 UV 광의 조사에 의해, 경화 수축이 생긴다. 이에 의해, 렌즈 어레이 기판(1211)의 하면에 배치한 광경화성 수지(1212)의 층 내에서는, 광경화성 수지(1212)에 기인한 수축 방향의 힘이 발생한다. 이 때문에, 렌즈 어레이 기판(1211)의 하면측에서는, 렌즈 어레이 기판(1211)을 위로 볼록한 형상으로 휘어지게 하려는 힘이 작용한다.
렌즈 어레이 기판(1211)의 상면측에 있어서, 렌즈 어레이 기판(1211)을 아래로 볼록한 형상으로 휘어지게 하려는 힘과, 렌즈 어레이 기판(1211)의 하면측에 있어서, 렌즈 어레이 기판(1211)을 위로 볼록한 형상으로 휘어지게 하려는 힘은, 상쇄되도록 작용한다.
그 결과, 도 47의 C에 나타낸 것처럼, 비교 구조예 4 및 5에 있어서의 렌즈 어레이 기판(1211)의 휘어짐량은, 도 46의 C에 나타낸 비교 구조예 2 및 3에 있어서의 휘어짐량보다 저감된다.
이상과 같이, 렌즈 어레이 기판을 휘어지게 하는 힘 및 렌즈 어레이 기판의 휘어짐량은, (1) 해당 렌즈 어레이 기판의 상면에 있어서 해당 렌즈 어레이 기판에 작용하는 힘의 방향 및 크기와, (2) 해당 렌즈 어레이 기판의 하면에 있어서 해당 렌즈 어레이 기판에 작용하는 힘의 방향 및 크기의 상대 관계의 영향을 받는다.
＜비교 구조예 6＞
여기서, 예를 들면, 도 48의 A에 나타낸 것처럼, 렌즈 어레이 기판(1211)의 상면에 배치하는 광경화성 수지(1212)의 층 및 면적과, 렌즈 어레이 기판(1211)의 하면에 배치하는 광경화성 수지(1212)의 층 및 면적을, 동일하게 하는 렌즈 어레이 기판 구조가 생각된다. 이 렌즈 어레이 기판 구조를, 본 구조와 비교하기 위한 제6 기판 구조(이하, 비교 구조예 6이라고 한다)라고 부른다.
비교 구조예 6에서는, 렌즈 어레이 기판(1211)의 상면에 배치된 광경화성 수지(1212)의 층에서는, 광경화성 수지(1212)에 기인한 수축 방향의 힘이 발생한다. 렌즈 어레이 기판(1211) 자체는, 기판에 기인한 힘이 발생하지 않는다. 이 때문에, 렌즈 어레이 기판(1211)의 상면측에서는, 렌즈 어레이 기판(1211)을 아래로 볼록한 형상으로 휘어지게 하려는 힘이 작용한다.
한편, 렌즈 어레이 기판(1211)의 하면에 배치된 광경화성 수지(1212)의 층에서는, 광경화성 수지(1212)에 기인한 수축 방향의 힘이 발생한다. 렌즈 어레이 기판(1211) 자체는, 기판에 기인한 힘이 발생하지 않는다. 이 때문에, 렌즈 어레이 기판(1211)의 하면측에서는, 렌즈 어레이 기판(1211)을 위로 볼록한 형상으로 휘어지게 하려는 힘이 작용한다.
렌즈 어레이 기판(1211)을 휘어지게 하려는 상기 2개의 힘이, 도 47의 A에 나타낸 구조보다 상쇄하는 방향으로 더 작용한다. 그 결과, 렌즈 어레이 기판(1211)을 휘어지게 하는 힘 및 렌즈 어레이 기판(1211)의 휘어짐량은, 비교 구조예 4 및 5보다 더 저감된다.
＜비교 구조예 7＞
그런데, 실제로는, 카메라 모듈에 조립되는 적층 렌즈 구조체를 구성하는 렌즈 부착 기판의 형상은 모두 같지 않다. 보다 구체적으로는, 적층 렌즈 구조체를 구성하는 복수의 렌즈 부착 기판들은, 예를 들면, 렌즈 부착 기판의 두께나 관통공의 크기가 차이가 나거나, 관통공에 형성되는 렌즈의 두께나 형상, 체적 등이 다른 경우가 있다. 나아가, 렌즈 부착 기판의 상면 및 하면에 형성되는 광경화성 수지의 막의 두께 등도, 각 렌즈 부착 기판에서 다른 경우도 있다.
도 49는, 제7 기판 구조(이하, 비교 구조예 7이라고 한다)로서의, 3매의 렌즈 부착 기판의 적층으로 구성되는 적층 렌즈 구조체의 단면도이다. 이 적층 렌즈 구조체에서는, 도 48의 A 내지 C에서 나타낸 비교 구조예 6과 마찬가지로, 각 렌즈 부착 기판의 상면 및 하면에 배치된 광경화성 수지의 층 및 면적이 동일하게 형성되어 있는 것으로 한다.
도 49에 나타낸 적층 렌즈 구조체(1311)는, 3매의 렌즈 부착 기판(1321 내지 1323)으로 구성된다.
이하에서는, 3매의 렌즈 부착 기판(1321 내지 1323) 중, 중간층의 렌즈 부착 기판(1321)을, 제1 렌즈 부착 기판(1321), 최상층의 렌즈 부착 기판(1322)을, 제2 렌즈 부착 기판(1322), 최하층의 렌즈 부착 기판(1323)을, 제3 렌즈 부착 기판(1323)이라고 한다.
최상층에 배치된 제2 렌즈 부착 기판(1322)과, 최하층에 배치된 제3 렌즈 부착 기판(1323)은, 기판의 두께, 및 렌즈의 두께가 다르다.
보다 구체적으로는, 렌즈의 두께가, 제2 렌즈 부착 기판(1322)보다 제3 렌즈 부착 기판(1323)이 두껍게 형성되어 있다. 여기에 따라, 기판의 두께도, 제2 렌즈 부착 기판(1322)보다 제3 렌즈 부착 기판(1323)이 두껍게 형성되어 있다.
제1 렌즈 부착 기판(1321)과 제2 렌즈 부착 기판(1322)의 접촉면, 및 제1 렌즈 부착 기판(1321)과 제3 렌즈 부착 기판(1323)의 접촉면에는, 수지(1341)가 전면에 걸쳐 형성되어 있다.
3매의 렌즈 부착 기판(1321 내지 1323)의 관통공의 단면 형상은, 기판 상면보다 기판 하면이 넓은, 이른바 부채꼴 형상이다.
도 50의 A 내지 D를 참조하여, 형상이 다른 3매의 렌즈 부착 기판(1321 내지 1323)이 가져오는 작용에 대해 설명한다.
도 50의 A 내지 C는, 도 49에 나타낸 적층 렌즈 구조체(1311)를 모식적으로 나타낸 도면이다.
이 적층 렌즈 구조체(1311)와 같이, 제1 렌즈 부착 기판(1321)의 상면과 하면에, 기판의 두께가 다른 제2 렌즈 부착 기판(1322)과 제3 렌즈 부착 기판(1323)을 배치했을 경우, 3매의 렌즈 부착 기판(1321 내지 1323)의 접촉면 전면에 걸쳐 존재하는 수지(1341)의 층이, 적층 렌즈 구조체(1311)의 두께 방향의 어느 위치에 존재하는지에 따라, 이 적층 렌즈 구조체(1311)를 휘어지게 하는 힘, 및 적층 렌즈 구조체(1311)의 휘어짐량이, 변한다.
3매의 렌즈 부착 기판(1321 내지 1323)의 접촉면 전면에 걸쳐 존재하는 수지(1341)의 층이, 적층 렌즈 구조체(1311)의 중심선(즉, 적층 렌즈 구조체(1311)의 두께 방향의 중점)을 지나고, 기판 평면 방향으로 돌출된 선에 대해서 대칭으로 배치되어 있지 않으면, 제1 렌즈 부착 기판(1321)의 상면과 하면에 배치된 수지(1341)의 경화 수축에 의해 발생하는 힘의 작용을, 도 48의 C에 나타낸 것처럼, 완전하게 상쇄할 수 없다. 그 결과, 적층 렌즈 구조체(1311)는 어느 방향으로 휘어져 버린다.
예를 들면, 제1 렌즈 부착 기판(1321)의 상면과 하면의 2층의 수지(1341)가, 적층 렌즈 구조체(1311)의 두께 방향의 중심선보다 위쪽 방향으로 시프트하여 배치되는 경우, 2층의 수지(1341)가 경화 수축을 일으키면, 적층 렌즈 구조체(1311)는, 도 50의 C에 나타낸 것처럼, 아래로 볼록한 형상으로 휘어져 버린다.
나아가, 제2 렌즈 부착 기판(1322)과 제3 렌즈 부착 기판(1323) 중, 두께가 얇은 쪽의 기판의 관통공의 단면 형상이, 제1 렌즈 부착 기판(1321)의 방향을 향해 커지는 형상인 경우에는, 렌즈의 결손 또는 파손, 이 될 염려가 증가한다.
도 49에 나타낸 예에서는, 제2 렌즈 부착 기판(1322)과 제3 렌즈 부착 기판(1323) 중, 두께가 얇은 쪽의 제2 렌즈 부착 기판(1322)의 관통공의 단면 형상이, 제1 렌즈 부착 기판(1321)의 방향을 향해 넓어지는 부채꼴 형상이다. 이러한 형상에 있어서, 제1 렌즈 부착 기판(1321)의 상면과 하면의 2층의 수지(1341)가 경화 수축했을 때에는, 적층 렌즈 구조체(1311)에는, 도 50의 C에 나타낸 것처럼 아래로 볼록한 형상으로 휘어지는 힘이 작용한다. 이 힘은, 도 50의 D에 나타낸 것처럼, 제2 렌즈 부착 기판(1322)에 있어서, 렌즈와 기판이 이간하는 방향의 힘으로서 작용한다. 이 작용에 의해, 제2 렌즈 부착 기판(1322)의 렌즈(1332)가, 결손 또는 파손, 이 되는 염려가 증가한다.
다음으로, 수지가 열팽창하는 경우에 대해 생각한다.
＜비교 구조예 8＞
도 51은, 제8 기판 구조(이하, 비교 구조예 8이라고 한다)로서의, 3매의 렌즈 부착 기판의 적층으로 구성되는 적층 렌즈 구조체의 단면도이다. 이 적층 렌즈 구조체에서는, 도 48의 A 내지 C에서 나타낸 비교 구조예 6과 마찬가지로, 각 렌즈 부착 기판의 상면 및 하면에 배치된 광경화성 수지의 층 및 면적이 동일하게 형성되어 있는 것으로 한다.
도 51의 비교 구조예 8은, 3매의 렌즈 부착 기판(1321 내지 1323)의 관통공의 단면 형상이, 기판 상면보다 기판 하면이 좁은, 이른바 하향 테이퍼 형상인 점만이, 도 49의 비교 구조예 7과 다르다.
도 52의 A 내지 C는, 도 51에 나타낸 적층 렌즈 구조체(1311)를 모식적으로 나타낸 도면이다.
유저가 카메라 모듈을 실 사용할 때, 동작에 수반하는 소비 전력의 증대에 의해 카메라의 케이스내의 온도가 상승하고, 카메라 모듈의 온도도 상승한다. 이 온도 상승에 의해, 도 51의 적층 렌즈 구조체(1311)에 있어서, 제1 렌즈 부착 기판(1321)의 상면과 하면에 배치된 수지(1341)가 열팽창한다.
제1 렌즈 부착 기판(1321)의 상면과 하면에 배치하는 수지(1341)의 면적과 두께를, 도 48의 A와 같이 동일하게 했다고 해도, 3매의 렌즈 부착 기판(1321 내지 1323)의 접촉면 전면에 걸쳐 존재하는 수지(1341)의 층이, 적층 렌즈 구조체(1311)의 중심선(즉, 적층 렌즈 구조체(1311)의 두께 방향의 중점)을 지나고, 기판 평면 방향으로 돌출된 선에 대해서 대칭으로 배치되어 있지 않으면, 제1 렌즈 부착 기판(1321)의 상면과 하면에 배치된 수지(1341)의 열팽창에 의해 발생하는 힘의 작용을, 도 48의 C에 나타낸 것처럼, 완전하게 상쇄할 수 없다. 그 결과, 적층 렌즈 구조체(1311)는 어느 방향으로 휘어져 버린다.
예를 들면, 제1 렌즈 부착 기판(1321)의 상면과 하면의 2층의 수지(1341)가, 적층 렌즈 구조체(1311)의 두께 방향의 중심선보다 위쪽 방향으로 시프트시켜 배치되는 경우, 2층의 수지(1341)가 열팽창을 일으키면, 적층 렌즈 구조체(1311)는, 도 52의 C에 나타낸 것처럼, 위로 볼록한 형상으로 휘어져 버린다.
나아가, 도 51에 나타낸 예에서는, 제2 렌즈 부착 기판(1322)과 제3 렌즈 부착 기판(1323) 중, 두께가 얇은 쪽의 제2 렌즈 부착 기판(1322)의 관통공의 단면 형상이, 제1 렌즈 부착 기판(1321)의 방향을 향해 좁아지는 하향 테이퍼 형상이다. 이러한 형상에 있어서, 제1 렌즈 부착 기판(1321)의 상면과 하면의 2층의 수지(1341)가 열팽창했을 때에는, 적층 렌즈 구조체(1311)에는, 위로 볼록한 형상으로 휘어지는 힘이 작용한다. 이 힘은, 도 52의 D에 나타낸 것처럼, 제2 렌즈 부착 기판(1322)에 있어서, 렌즈와 기판이 이간하는 방향의 힘으로서 작용한다. 이 작용에 의해, 제2 렌즈 부착 기판(1322)의 렌즈(1332)가, 결손 또는 파손, 이 되는 염려가 증가한다.
＜본 구조＞
도 53의 A 및 B는, 본 구조를 채용한 3매의 렌즈 부착 기판(1361 내지 1363)으로 이루어진 적층 렌즈 구조체(1371)를 나타내는 도면이다.
도 53의 A는, 도 49의 적층 렌즈 구조체(1311)에 대응하는 구조이며, 관통공의 단면 형상이, 이른바 부채꼴 형상의 구조이다. 한편, 도 53의 B는, 도 51의 적층 렌즈 구조체(1311)에 대응하는 구조이며, 관통공의 단면 형상이, 이른바 하향 테이퍼 형상의 구조이다.
도 54의 A 내지 C는, 본 구조가 가져오는 작용을 설명하기 위하여, 도 53의 A 및 B의 적층 렌즈 구조체(1371)를 모식적으로 나타낸 도면이다.
적층 렌즈 구조체(1371)는, 정중앙의 제1 렌즈 부착 기판(1361)의 위쪽에 제2 렌즈 부착 기판(1362)을 배치하고, 제1 렌즈 부착 기판(1361)의 아래쪽에 제3 렌즈 부착 기판(1363)을 배치한 구조이다.
최상층에 배치된 제2 렌즈 부착 기판(1362)과, 최하층에 배치된 제3 렌즈 부착 기판(1363)은, 기판의 두께, 및 렌즈의 두께가 다르다. 보다 구체적으로는, 렌즈의 두께가, 제2 렌즈 부착 기판(1362)보다 제3 렌즈 부착 기판(1363)이 두껍게 형성되어 있다. 이에 따라, 기판의 두께도, 제2 렌즈 부착 기판(1362)보다 제3 렌즈 부착 기판(1363)이 두껍게 형성되어 있다.
본 구조의 적층 렌즈 구조체(1371)에서는, 렌즈 부착 기판을 고착하는 수단으로서, 기판의 직접 접합이 사용된다. 바꾸어 말하면, 고착시키는 렌즈 부착 기판에 플라즈마 활성 처리가 행해지고, 고착시키는 2개의 렌즈 부착 기판이 플라즈마 접합된다. 나아가, 적층하는 2매의 렌즈 부착 기판 각각의 표면에, 실리콘 산화막을 형성하고, 이에 수산기를 결합시킨다. 그 후, 2매의 렌즈 부착 기판을 접합하고, 이것을 온도 상승하여 탈수 축합시킨다. 이렇게 하여, 2매의 렌즈 부착 기판이, 실리콘-산소 공유 결합에 의해, 직접 접합되고 있다.
따라서, 본 구조의 적층 렌즈 구조체(1371)에 있어서는, 렌즈 부착 기판을 고착하는 수단으로서, 수지에 의한 접착은 사용되지 않았다. 이 때문에, 렌즈 부착 기판의 사이에, 렌즈 형성용 수지 또는 기판을 접착하기 위한 수지가 배치되지 않는다. 또한, 렌즈 부착 기판의 상면이나 하면에 수지가 배치되지 않기 때문에, 렌즈 부착 기판의 상면이나 하면에 있어서, 수지가 열팽창하거나 경화 수축하는 일은 없다.
따라서, 적층 렌즈 구조체(1371)에서는, 제1 렌즈 부착 기판(1351)의 상층 및 하층에, 렌즈의 두께, 및 기판의 두께가 다른 제2 렌즈 부착 기판(1362)과 제3 렌즈 부착 기판(1363)이 배치되어도, 상술한 각 비교 구조예 1 내지 8과 같은, 경화 수축에 기인한 기판의 휘어짐, 및 열팽창에 기인한 기판의 휘어짐은 발생하지 않는다.
즉, 렌즈 부착 기판 사이를 직접 접합에 의해 고착시킨 본 구조는, 위쪽과 아래쪽에, 렌즈의 두께, 및 기판의 두께가 다른 렌즈 부착 기판을 적층한 경우에도, 상술한 각 비교 구조예 1 내지 8보다, 기판의 휘어짐을 크게 억제할 수 있는 작용 및 효과를 가져온다.
＜16. 각종의 변형예＞
상술한 각 실시형태의 그 밖의 변형예에 대해, 이하 설명한다.
＜16.1 광학 조리개 부착 커버 글라스＞
적층 렌즈 구조체(11)의 상부에는, 적층 렌즈 구조체(11)의 렌즈(21)의 표면을 보호하기 위해, 커버 글라스를 설치하는 경우가 있다. 이 경우, 커버 글라스에, 광학 조리개의 기능을 갖도록 할 수 있다.
도 55는, 커버 글라스가 광학 조리개의 기능을 구비하는 제1 구성예를 나타내는 도면이다.
도 55에 나타낸 커버 글라스가 광학 조리개의 기능을 구비하는 제1 구성예에서는, 적층 렌즈 구조체(11)의 상부에 커버 글라스(1501)가 더 적층되어 있다. 그리고, 적층 렌즈 구조체(11)와 커버 글라스(1501)의 외측에, 렌즈 배럴(74)이 배치되어 있다.
커버 글라스(1501)의 렌즈 부착 기판(41a)측의 면(도면에서, 커버 글라스(1501)의 하면)에, 차광막(1502)이 형성되어 있다. 여기서, 각 렌즈 부착 기판(41a 내지 41e)의 렌즈 중심(광학 중심)으로부터 소정의 범위는, 차광막(1502)이 형성되어 있지 않은 개구부(1503)가 되고 있고, 개구부(1503)는, 광학 조리개로서 기능한다. 이에 의해, 예를 들면, 도 13의 카메라 모듈(1D) 등으로 구성되어 있던 조리개판(51)이 생략되어 있다.
도 56의 A 및 B는, 차광막(1502)이 형성된 커버 글라스(1501)의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
처음에, 도 56의 A에 나타낸 것처럼, 예를 들면, 웨이퍼 또는 패널의 형태의 커버 글라스(글라스 기판)(1501W)의 일방의 면 전체에, 광흡수 재료가 스핀 코팅 도포됨으로써, 차광막(1502)이 형성된다. 차광막(1502)이 되는 광흡수 재료로서는, 예를 들면, 카본 블랙 안료나, 티탄 블랙 안료를 내첨한 광 흡수성을 갖는 수지가 사용된다.
다음으로, 차광막(1502)의 소정의 영역이 리소그래피 기술 또는 에칭 처리에 의해 제거됨으로써, 도 56의 B에 나타낸 것처럼, 개구부(1503)가 소정의 간격으로 복수 형성된다. 개구부(1503)의 배치는, 도 23의 A 내지 G의 담체 기판(81W)의 관통공(83)의 배치와 1대 1로 대응하는다. 또한, 차광막(1502)과 개구부(1503)의 다른 형성 방법의 예로서, 개구부(1503)를 제외한 영역에 잉크젯에 의해 차광막(1502)이 되는 광흡수 재료 분사하는 방법을 사용할 수도 있다.
이상과 같이 하여 제조된 기판 상태의 커버 글라스(1501W)와, 같이 기판 상태의 복수매의 렌즈 부착 기판(41W)이, 접합된 후, 블레이드 또는 레이저 등을 활용한 다이싱 등에 의해 개편화된다. 이에 의해, 도 55에 나타낸, 조리개 기능을 구비하는 커버 글라스(1501)가 적층된 적층 렌즈 구조체(11)가 완성된다.
이와 같이, 반도체 프로세스의 한 공정으로서, 커버 글라스(1501)를 형성함으로써, 다른 조립 공정으로 커버 글라스를 형성하는 경우에 염려되는 먼지 결함의 발생을 억제할 수 있다.
도 55에 나타낸 제1 구성예에 의하면, 도포에 의해 광학 조리개를 형성하므로, 차광막(1502)은 대략 1㎛ 정도의 얇은 막의 두께로 형성할 수 있다. 또한, 조리개 기구가 소정의 두께를 갖는 것으로 입사광이 차폐되는 것에 기인하는 광학 성능의 열화(주변부의 감광)를 억제할 수 있다.
또한, 상술한 예에서는, 커버 글라스(1501W)의 개편화를, 복수의 렌즈 부착 기판(41W)과 접합한 후에 행했으나, 접합 전에 행해도 된다. 환언하면, 차광막(1502)을 구비한 커버 글라스(1501)와 5매의 렌즈 부착 기판(41a 내지 41e)의 접합은, 웨이퍼 레벨에서 행해도 되고, 칩 레벨에서 행해도 된다.
차광막(1502)의 표면은 거칠어도 된다. 이 경우, 차광막(1502)을 형성한 커버 글라스(1501) 표면의 표면 반사를 줄이는 것과 함께, 차광막(1502)의 표면적을 증대시킬 수 있으므로, 커버 글라스(1501)와 렌즈 부착 기판(41)과의 접합 강도를 향상시킬 수 있다.
차광막(1502)의 표면을 조면으로 하는 방법으로는, 예를 들면, 차광막(1502)이 되는 광흡수 재료를 도포 후, 에칭 등에 의해 조면으로 가공하는 방법, 광흡수 재료를 도포 전의 커버 글라스(1501)를 조면으로 형성 후, 광흡수 재료를 도포하는 방법, 응집하는 광흡수 재료에 의해 성막 후에 표면에 요철이 생기도록 하는 방법, 고형분을 포함한 광흡수 재료에 의해 성막 후에 표면에 요철이 생기도록 하는 방법, 등이 있다.
또한, 차광막(1502)과 커버 글라스(1501)의 사이에, 반사 방지막을 형성해도 된다.
커버 글라스(1501)가 조리개의 지지 기판을 겸용함으로써, 카메라 모듈(1)의 사이즈를 소형화할 수 있다.
도 57은, 커버 글라스가 광학 조리개의 기능을 구비하는 제2 구성을 나타내는 도면이다.
도 57에 나타낸 커버 글라스가 광학 조리개의 기능을 구비하는 제2 구성예에서는, 커버 글라스(1501)가, 렌즈 배럴(74)의 개구부의 위치에 배치되어 있다. 그 밖의 구성은, 도 55에 나타낸 제1 구성예와 같다.
도 58은, 커버 글라스가 광학 조리개의 기능을 구비하는 제3 구성을 나타내는 도면이다.
도 58에 나타낸 커버 글라스가 광학 조리개의 기능을 구비하는 제3 구성예에서는, 차광막(1502)이, 커버 글라스(1501)의 상면(즉, 렌즈 부착 기판(41a)과 반대 측)에 형성되어 있다. 그 밖의 구성은, 도 55에 나타낸 제1 구성예와 같다.
또한, 도 57에 나타낸, 렌즈 배럴(74)의 개구부에 커버 글라스(1501)를 배치한 구성에 있어서도, 차광막(1502)을, 커버 글라스(1501)의 상면에 형성해도 된다.
＜16. 2 관통공에 의한 조리개 형성＞
다음으로, 상술한 조리개판(51)이나 커버 글라스(1501)를 이용한 조리개를 대신하여, 렌즈 부착 기판(41)의 관통공(83)의 개구 자체를 조리개 기구로 하는 예에 대해 설명한다.
도 59의 A는, 관통공(83)의 개구 자체를 조리개 기구로 하는 제1 구성예를 나타내는 도면이다.
또한, 도 59의 A 내지 C의 설명에 있어서는, 도 58에 나타낸 적층 렌즈 구조체(11)와 다른 부분에 대하여만 설명하고, 동일 부분의 설명은 적절히 생략한다. 또한, 도 59의 A 내지 C에서는, 도면이 복잡하게 되는 것을 피하기 위해, 설명에 필요한 부호만 도시되어 있다.
도 59의 A에 나타낸 적층 렌즈 구조체(11f)는, 도 58에 나타낸 적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 5매의 렌즈 부착 기판(41a 내지 41e) 중, 광입사측에 가장 가깝고, 수광 소자(12)로부터 가장 먼 위치에 있는 렌즈 부착 기판(41a)이, 렌즈 부착 기판(41f)으로 바뀐 구성으로 되어 있다.
렌즈 부착 기판(41f)을 도 58의 렌즈 부착 기판(41a)과 비교하면, 도 58의 렌즈 부착 기판(41a)에서는, 상면의 지름이 하면의 지름보다 커지고 있는데 반해, 도 59의 A 내지 C의 렌즈 부착 기판(41f)에서는, 상면의 지름(D1)이 하면의 지름(D2)보다 작아지고 있다. 즉, 렌즈 부착 기판(41f)의 관통공(83)의 단면 형상은, 이른바 부채꼴 형상이 되고 있다.
렌즈 부착 기판(41f)의 관통공(83)에 형성되어 있는 렌즈(21)의 최표면의 높이 위치는, 도 59의 A에 있어서 일점 쇄선으로 나타낸, 렌즈 부착 기판(41f)의 최상면의 위치보다 낮아지고 있다.
적층 렌즈 구조체(11f)에서는, 복수매의 렌즈 부착 기판(41) 중, 최상층의 렌즈 부착 기판(41f)의 관통공(83)의 광입사측의 지름이 가장 작아짐으로써, 이 관통공(83)의 지름의 가장 작은 부분(지름(D1)에 대응하는 부분)이, 입사광의 광선을 제한하는 광학 조리개로서 기능한다.
도 59의 B는, 관통공(83)의 개구 자체를 조리개 기구로 하는 제2 구성예를 나타내는 도면이다.
도 59의 B에 나타낸 적층 렌즈 구조체(11g)는, 도 58에 나타낸 적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 5매의 렌즈 부착 기판(41a 내지 41e) 중, 최상층의 렌즈 부착 기판(41a)이, 렌즈 부착 기판(41g)으로 바뀐 구성으로 되어 있다. 그리고, 렌즈 부착 기판(41g)의 더 위에, 기판(1511)이 적층된 구성으로 되어 있다.
렌즈 부착 기판(41g)의 관통공(83)의 지름은, 도 59의 A에 나타낸 렌즈 부착 기판(41f)과 마찬가지로, 광입사측이 작은 부채꼴 형상으로 되어 있다. 기판(1511)은, 관통공(83)을 갖지만, 렌즈(21)를 갖지는 않는 기판이다. 렌즈 부착 기판(41g)과 기판(1511)의 관통공(83)의 단면 형상은, 어떤 것이어도, 이른바 부채꼴 형상이 되고 있다.
렌즈 부착 기판(41g) 위에 기판(1511)이 적층됨으로써, 입사광이 입사되는 평면 영역이, 도 59의 A의 렌즈 부착 기판(41f)보다 더 좁아질 수 있다. 기판(1511)의 상면의 지름(D3)은, 렌즈(21)의 곡면 부분(렌즈부(91))의 직경(D4)보다 작게 구성되어 있다. 이에 의해, 기판(1511)의 관통공(83)의 지름의 가장 작은 부분(지름(D3)의 부분)이, 입사광의 광선을 제한하는 광학 조리개로서 기능한다.
광학 조리개의 위치는, 적층 렌즈 구조체(11g)의 최상면의 렌즈(21)로부터 가능한 한 멀어진 위치에 있는 쪽이, 사출 동공(exit pupil)의 위치를 멀어지게 하고, 쉐이딩을 억제할 수 있다.
도 59의 B에 나타낸 것처럼, 5매의 렌즈 부착 기판(41b 내지 41e 및 41g)의 더 위에 기판(1511)을 적층함으로써, 광학 조리개의 위치를, 적층 렌즈 구조체(11g)의 최상면의 렌즈(21)가 되는, 렌즈 부착 기판(41g)의 렌즈(21)로부터, 광입사 방향의 반대 방향으로 크게 멀어진 위치로 할 수 있고, 쉐이딩을 억제할 수 있다.
도 59의 C는, 관통공(83)의 개구 자체를 조리개 기구로 하는 제3 구성예를 나타내는 도면이다.
도 59의 C에 나타낸 적층 렌즈 구조체(11h)는, 도 58에 나타낸 적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 5매의 렌즈 부착 기판(41a 내지 41f) 가운데 렌즈 부착 기판(41a)의 더 위에, 기판(1512)이 적층된 구성으로 되어 있다.
기판(1512)은, 관통공(83)을 갖지만, 렌즈(21)를 갖지는 않는다. 기판(1512)의 관통공(83)은, 지름이 기판(1512)의 최상면과 최하면에서 다르고, 상면의 지름(D5)이 하면의 지름(D5)보다 작은, 이른바 부채꼴 형상이다. 또한, 기판(1512)의 최상면의 지름(D5)은, 렌즈(21)의 곡면 부분(렌즈부(91))의 직경보다 작게 구성되어 있다. 이에 의해, 이 관통공(83)의 지름의 가장 작은 부분(지름(D5)에 대응하는 부분)이, 입사광의 광선을 제한하는 광학 조리개로서 기능한다. 또한, 기판(1512)의 형상의 다른 예로서, 상면의 지름(D5)이 하면의 지름(D5)보다 큰, 이른바 하향 테이퍼 형상이어도 된다.
또한, 도 59의 A 내지 C의 예는, 어떤 것이어도, 적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 복수매의 렌즈 부착 기판(41) 내에서, 최상면(수광 소자(12)로부터 가장 멀어진 위치)의 렌즈 부착 기판(41f)의 관통공(83)의 지름을, 광학 조리개로서 구성하거나, 최상층에 배치한 기판(1511 또는 1512)의 관통공(83)의 지름을, 광학 조리개로서 구성하는 예이다.
그러나, 적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 복수매의 렌즈 부착 기판(41) 내의, 최상면 이외의 렌즈 부착 기판(41b 내지 41e)의 어느 관통공(83)의 지름을, 상술한 렌즈 부착 기판(41f) 또는 기판(1511 또는 1512)과 같이 구성하고, 광학 조리개로서 기능시켜도 된다.
다만, 쉐이딩을 억제하는 관점에서는, 도 59의 A 내지 C에 나타낸 것처럼, 광학 조리개의 기능을 갖는 렌즈 부착 기판(41)은, 최상층, 또는, 가능한 한 위쪽(수광 소자(12)로부터 가장 먼 위치)에 배치하는 것이 바람직하다.
이상과 같이, 적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 복수매의 렌즈 부착 기판(41) 내의 소정의 1매의 렌즈 부착 기판(41), 또는, 렌즈(21)를 보유하지 않는 기판(1511 또는 1512)이, 광학 조리개의 기능을 겸비함으로써, 적층 렌즈 구조체(11) 및 카메라 모듈(1)로서의 사이즈를 소형화할 수 있다.
광학 조리개가, 렌즈(21)를 갖는 렌즈 부착 기판(41)과 일체가 됨으로써, 결상 성능에 영향을 주는 조리개에 가장 가까운 렌즈 곡면과 광학 조리개의 위치 정밀도가 향상하고, 결상 성능을 향상시킬 수 있다.
＜16. 3 금속 접합에 의한 웨이퍼 레벨 접합＞
상술한 실시형태에서는, 관통공(83)에 렌즈(21)가 형성된 렌즈 부착 기판(41W)을, 플라즈마 접합에 의해 접합하도록 했지만, 금속 접합을 사용해 접합하도록 할 수도 있다.
도 60의 A 내지 E는, 금속 접합을 사용한 웨이퍼 레벨에서의 접합을 설명하는 도면이다.
처음에, 도 60의 A에 나타낸 것처럼, 복수의 관통공(1532)의 각각에 렌즈(1533)가 형성된 기판 상태의 렌즈 부착 기판(1531W-a)이 준비되고, 그 렌즈 부착 기판(1531W-a)의 위쪽 표면과 아래쪽 표면에, 반사 방지막(1535)이 성막된다.
이 렌즈 부착 기판(1531W)은, 상술한 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)에 대응하는 것이다. 또한, 반사 방지막(1535)은, 상술한 위쪽 표면층(122)과 아래쪽 표면층(123)에 대응하는다.
여기서, 렌즈 부착 기판(1531W-a)의 위쪽 표면에 형성된 반사 방지막(1535)의 일부에, 이물(1536)이 혼입된 상태를 상정한다. 렌즈 부착 기판(1531W-a)의 위쪽 표면은, 후술하는 도 60의 D의 공정에 있어서, 렌즈 부착 기판(1531W-b)과 접합되는 면이다.
다음으로, 도 60의 B에 나타낸 것처럼, 금속막(1542)이, 렌즈 부착 기판(1531W-b)의 접합면이 되는 렌즈 부착 기판(1531W-a)의 위쪽 표면에 형성된다. 이 때, 렌즈(1533)가 형성되어 있는 관통공(1532)의 부분은, 금속막(1542)이 형성되지 않도록, 메탈 마스크(1541)를 사용하여 마스크된다.
금속막(1542)의 재료로는, 예를 들면, 금속 접합으로 자주 사용되는 Cu를 사용할 수 있다. 금속막(1542)의 성막 방법으로는, 저온으로 형성이 가능한 증착법이나 스퍼터링법, 이온 도금법 등의 PVD법을 사용할 수 있다.
또한, 금속막(1542)의 재료로는, Cu 이외에, Ni, Co, Mn, Al, Sn, In, Ag, Zn 등이나, 이들 2종 이상의 합금 재료를 사용해도 된다. 또한, 소성 변형되기 쉬운 금속 재료이면, 상술한 재료 이외의 재료이어도 된다.
금속막(1542)의 성막법으로서, PVD법과 메탈 마스크에 의한 형성 이외에도, 예를 들면, 은 입자 등의 금속 나노 입자를 사용한 잉크젯법을 사용해도 된다.
다음으로, 도 60의 C에 나타낸 것처럼, 접합 전의 사전 처리로서 대기에 개방하는 때에 금속막(1542)의 표면에 형성되는 산화 피막을, 포름산, 수소 가스, 수소 라디칼 등의 환원성 가스를 사용하여 제거함으로써, 금속막(1542)의 표면이 청정화된다.
금속막(1542)의 표면의 청정화의 방법으로, 환원성 가스 이외에도, 플라즈마 내의 Ar 이온을 금속 표면에 입사시켜 스퍼터링 작용에 의해 물리적으로 산화 피막을 제거해도 된다.
상술한 도 60의 A 내지 C와 마찬가지의 공정에 의해, 접합하는 다른 일방의 기판 상태의 렌즈 부착 기판(1531W)인 렌즈 부착 기판(1531W-b)이 준비된다.
또한, 도 60의 D에 나타낸 것처럼, 렌즈 부착 기판(1531W-b)의 접합면과, 렌즈 부착 기판(1531W-a)의 접합면이 마주보도록 배치되어, 위치 맞춤을 행한다. 그 후, 적절한 압력이 가해지면, 렌즈 부착 기판(1531W-a)의 금속막(1542)과 렌즈 부착 기판(1531W-b)의 금속막(1542)이, 금속 접합에 의해 접합된다.
여기서, 렌즈 부착 기판(1531W-b)의 접합면이 되는 렌즈 부착 기판(1531W-b)의 아래쪽 표면에도, 예를 들면, 이물(1543)이 혼입되어 있다고 한다. 그러나, 이물(1536)이나 이물(1543)이 있어도, 금속막(1542)으로서 소성 변형하기 쉬운 금속 재료를 사용하고 있으므로, 금속막(1542)은 변형되고, 렌즈 부착 기판(1531W-a)과 렌즈 부착 기판(1531W-b)이 접합된다.
마지막으로, 도 60의 E에 나타낸 것처럼, 열처리를 가함으로써, 금속의 원자 사이의 접합, 결정화를 촉진하여, 접합 강도를 높일 수 있다. 또한, 이 열처리 공정은 생략할 수도 있다.
이상과 같이 하여, 복수의 관통공(1532)의 각각에 렌즈(1533)가 형성된 렌즈 첨부 기판(1531W) 사이를, 금속 접합을 사용해 접합할 수 있다.
또한, 렌즈 부착 기판(1531W-a)과 금속막(1542)의 접합을 얻기 위하여, 밀착층이 되는 막을, 렌즈 부착 기판(1531W-a)과 금속막(1542)의 사이에 형성하는 것도 가능하다. 이 경우, 밀착층은, 반사 방지막(1535)의 위쪽(외측)(즉, 반사 방지막(1535)과 금속막(1542)의 사이)에 형성된다. 밀착층으로는, 예를 들면, Ti, Ta, 또는, W 등을 사용할 수 있다. 또는, Ti, Ta, W 등의 질화물 또는 산화물, 또는, 질화물과 산화물의 적층 구조를 사용해도 된다. 렌즈 부착 기판(1531W-b)과 금속막(1542)의 접합에 대해서도 마찬가지이다.
또한, 렌즈 부착 기판(1531W-a)에 성막하는 금속막(1542)의 재료와, 렌즈 부착 기판(1531W-b)에 성막하는 금속막(1542)의 재료는, 다른 금속 재료이어도 된다.
기판 상태의 렌즈 부착 기판(1531W)은, 영률이 낮고 소성 변형하기 쉬운 금속 접합을 사용해 접합함으로써, 접합면에 이물이 존재하는 경우이어도 누르는 압에 의해 변형함으로써 접촉 면적을 얻을 수 있다.
금속 접합을 사용해 접합된 복수의 렌즈 부착 기판(1531W)을 개편화하여 적층 렌즈 구조체(11)로 하고, 상술한 카메라 모듈(1)에 삽입한 경우, 금속막(1542)은, 봉지성이 우수하고, 측면으로부터의 광이나 수분의 유입을 방지할 수 있으므로, 신뢰성이 높은 적층 렌즈 구조체(11) 및 카메라 모듈(1)을 제작할 수 있다.
＜16. 4 고농도 도핑 기판을 사용한 렌즈 부착 기판＞
도 61의 A 및 B는, 상술한 렌즈 부착 기판(41a)의 변형예인 렌즈 부착 기판(41a’-1과 41a’-2)의 단면도이다.
도 61의 A 및 B의 렌즈 부착 기판(41a’-1과 41a’-2)의 설명에서는, 상술한 렌즈 부착 기판(41a)과 동일한 부분의 설명은 생략하고, 다른 부분에 대하여만 설명한다.
도 61의 A에 나타낸 렌즈 부착 기판(41a’-1)은, 실리콘 기판에, B(붕소)가 고농도로 확산(이온 주입)된 고농도 도핑 기판이다. 렌즈 부착 기판(41a’-1)의 불순물 농도는, 예를 들면, 1×1019cm-3 정도의 농도이며, 렌즈 부착 기판(41a’-1)은, 넓은 범위의 파장의 광을 효율적으로 흡수할 수 있다.
렌즈 부착 기판(41a’-1)의 그 밖의 구성은, 상술한 렌즈 부착 기판(41a)과 마찬가지이다.
한편, 도 61의 B에 나타낸 렌즈 부착 기판(41a’-2)에서는, 실리콘 기판의 영역이, 불순물 농도가 다른 2개의 영역, 즉, 제1 영역(1551)과 제2 영역(1552)으로 나눌 수 있다.
제1 영역(1551)은, 광이 입사되는 측의 기판 표면으로부터 소정의 깊이(예를 들면, 3㎛ 정도)에 형성되어 있다. 제1 영역(1551)의 불순물 농도는, 예를 들면, 1×1016cm-3 정도의 고농도이다. 제2 영역(1552)은, 그 불순물 농도가, 예를 들면, 1×1010cm-3 정도가 되고, 제1 농도보다 낮은 농도로 되어 있다. 제1 영역(1551) 및 제2 영역(1552)에 확산(이온 주입)된 이온은, 예를 들면, 렌즈 부착 기판(41a’-1)과 마찬가지로, B(붕소)이다.
렌즈 부착 기판(41a’-2)의 광입사측이 되는 제1 영역(1551)의 불순물 농도는, 1×1016cm-3 정도이며, 렌즈 부착 기판(41a’-1)의 불순물 농도(예를 들면, 1×1019cm-3)보다 낮다. 여기서, 렌즈 부착 기판(41a’-2)에서는, 관통공(83)의 측벽에 형성되는 차광막(121’)의 막의 두께가, 도 61의 A의 렌즈 부착 기판(41a’-1)의 차광막(121)보다 두껍게 형성되어 있다. 예를 들면, 렌즈 부착 기판(41a’-1)의 차광막(121)의 막의 두께가 2㎛라고 하면, 렌즈 부착 기판(41a’-2)의 차광막(121’)의 막의 두께는, 5㎛로 형성되어 있다.
렌즈 부착 기판(41a’-2)의 그 밖의 구성은, 상술한 렌즈 부착 기판(41a)과 마찬가지이다.
이상과 같이, 렌즈 부착 기판(41a’-1 및 41a’-2)으로서 고농도 도핑 기판을 채용함으로써, 차광막(121)이나 위쪽 표면층(122)을 투과하여 기판에 도달한 광을 기재 그 자체로 흡수할 수 있으므로, 반사광을 억제할 수 있다. 도핑량은, 기판에 도달한 광을 흡수할 수 있으면 좋기 때문에, 기판에 도달해 오는 광량이나, 차광막(121)이나 위쪽 표면층(122)의 막의 두께에 따라, 적절히 설정할 수 있다.
또한, 렌즈 부착 기판(41a’-1 및 41a’-2)으로서, 취급하기 용이한 실리콘 기판을 사용하므로, 핸들링이 용이하다. 차광막(121)이나 위쪽 표면층(122)을 투과하여 기판에 도달한 광을 기재 그 자체로 흡수할 수 있으므로, 차광막(121)이나 위쪽 표면층(122), 적층되는 기판 자체의 두께 등을 얇게 할 수도 있고, 박막화, 구조의 간편화가 가능하다.
또한, 렌즈 부착 기판(41a’-1 및 41a’-2)에 있어서, 실리콘 기판에 도핑되는 이온은, B(붕소)에 한정되지 않는다. 그 대신에, 예를 들면, 인(P), 비소(As), 또는 안티몬(Sb) 등이어도 된다. 나아가, 광흡수량이 증가하는 밴드 구조를 취할 수 있는 임의의 원소이면 된다.
또한, 적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 그 밖의 렌즈 부착 기판(41b 내지 41e)에 대해서도, 렌즈 부착 기판(41a’-1 및 41a’-2)과 마찬가지의 구성으로 할 수 있다.
＜제조 방법＞
도 62의 A 내지 D를 참조하여, 도 61의 A에 나타낸 렌즈 부착 기판(41a’-1)의 제조 방법에 대해 설명한다.
처음에, 도 62의 A에 나타낸 것처럼, B(붕소)가 고농도로 확산(이온 주입)된 기판 상태의 고농도 도핑 기판(1561W)이 준비된다. 고농도 도핑 기판(1561W)의 불순물 농도는, 예를 들면, 1×1019cm-3 정도이다.
다음으로, 도 62의 B에 나타낸 것처럼, 고농도 도핑 기판(1561W)의 소정의 위치에, 에칭에 의해, 관통공(83)이 형성된다. 도 62의 A 내지 D에서는, 지면의 제약상, 2개의 관통공(83)만이 나타나고 있지만, 실제로는, 고농도 도핑 기판(1561W)의 평면 방향으로, 다수의 관통공(83)이 형성되어 있다.
다음으로, 도 62의 C에 나타낸 것처럼, 관통공(83)의 측벽에, 흑색의 레지스터 재료를 스프레이 코팅에 의해 도포함으로써, 차광막(121)이 성막된다.
그리고, 도 62의 D에 나타낸 것처럼, 렌즈(21)를 포함한 렌즈 수지부(82)가, 도 23의 A 내지 G를 참조하여 설명한 상형(201)과 하형(181)을 사용한 가압 성형에 의해, 관통공(83)의 안쪽에 형성된다.
그 후, 도시는 생략하였으나, 고농도 도핑 기판(1561W)과 렌즈 수지부(82)의 위쪽 표면에 위쪽 표면층(122)이 성막되고, 고농도 도핑 기판(1561W)과 렌즈 수지부(82)의 아래쪽 표면에 아래쪽 표면층(123)이 성막되어 개편화된다. 이에 의해, 도 61의 A에 나타낸 렌즈 부착 기판(41a’-1)이 완성한다.
다음으로, 도 63의 A 내지 F를 참조하여, 도 61의 B에 나타낸 렌즈 부착 기판(41a’-2)의 제조 방법에 대해 설명한다.
처음에, 도 63의 A에 나타낸 것처럼, B(붕소)가 소정의 농도로 확산(이온 주입)된 기판 상태의 도핑 기판(1571W)이 준비된다. 도핑 기판(1571W)의 불순물 농도는, 예를 들면, 1×1010cm-3 정도이다.
다음으로, 도 63의 B에 나타낸 것처럼, 도핑 기판(1571W)의 소정의 위치에, 에칭에 의해, 관통공(83)이 형성된다. 도 63의 A 내지 F에서는, 지면의 제약상, 2개의 관통공(83)만이 나타나고 있지만, 실제로는, 도핑 기판(1571W)의 평면 방향으로, 다수의 관통공(83)이 형성되어 있다.
다음으로, 도 63의 C에 나타낸 것처럼, 도핑 기판(1571W)의 광입사면 측의 기판 표면으로부터 소정의 깊이(예를 들면, 3㎛ 정도)까지, B(붕소)가 이온 주입된 후, 900℃에서 열처리가 행해진다. 그 결과, 도 63의 D에 나타낸 것처럼, 불순물 농도가 고농도인 제1 영역(1551)과, 이보다 저농도인 제2 영역(1552)이 형성된다.
또한, 도 63의 E에 나타낸 것처럼, 관통공(83)의 측벽에, 흑색의 레지스터 재료를 스프레이 코팅에 의해 도포함으로써, 차광막(121)이 성막된다.
또한, 도 63의 F에 나타낸 것처럼, 렌즈(21)를 포함한 렌즈 수지부(82)가, 도 23의 A 내지 G를 참조하여 설명한 상형(201)과 하형(181)을 사용한 가압 성형에 의해, 관통공(83)의 안쪽에 형성된다.
그 후, 도시는 생략하였으나, 도핑 기판(1571W)과 렌즈 수지부(82)의 위쪽 표면에 위쪽 표면층(122)이 성막되고, 도핑 기판(1571W)과 렌즈 수지부(82)의 아래쪽 표면에 아래쪽 표면층(123)이 성막되어 개편화된다. 이에 의해, 도 61의 B에 나타낸 렌즈 부착 기판(41a’-2)이 완성한다.
도 1의 A 및 B에 나타낸 적층 렌즈 구조체(11)를 구성하는 렌즈 부착 기판(41a 내지 41e)의 각각을, 도 61의 A 및 B에 나타낸 것 같은 고농도 도핑 기판으로 할 수 있다. 이에 의해, 기판 자체의 광흡수량을 증가시킬 수 있다.
＜17. 수광 소자의 화소 배열과 조리개판의 구조와 용도 설명＞
다음으로, 도 10의 A 내지 F와 도 11의 A 내지 D에서 나타낸 카메라 모듈(1)이 구비하는 수광 소자(12)의 화소 배열과 조리개판(51)의 구성에 대해 더 설명한다.
도 64의 A 내지 D는, 도 10의 A 내지 F와 도 11의 A 내지 D에서 나타낸 카메라 모듈(1)에 구비되는 조리개판(51)의 평면 형상의 예를 나타내는 도면이다.
조리개판(51)은, 광을 흡수 또는 반사함으로써 입사를 막는 차폐 영역(51a)과, 광을 투과시키는 개구 영역(51b)을 구비한다.
도 10의 A 내지 F와 도 11의 A 내지 D에서 나타낸 카메라 모듈(1)에 구비되는 4개의 광학 유닛(13)은, 조리개판(51)의 개구 영역(51b)의 개구경이, 도 64의 A 내지 D에 나타낸 것처럼, 4개 모두 같은 크기이어도 되고, 다른 크기이어도 된다. 도 64의 A 내지 D의 도면 내에서의 “L”, “M”, “S”는, 개구 영역(51b)의 개구경이 “대”, “중”, “소”인 것을 나타낸다.
도 64의 A에 기재된 조리개판(51)은, 4개의 개구 영역(51b)의 개구경이 같다.
도 64의 B에 기재된 조리개판(51)은, 2개의 개구 영역(51b)의 개구경의 크기가 “중” 즉, 표준적인 조리개의 개구다. 이는 예를 들면 도 13에 기재한 것처럼, 조리개판(51)이, 렌즈 부착 기판(41)의 렌즈(21)에 약간 중첩되고 있어도 된다. 즉, 렌즈(21)의 직경보다 조리개판(51)의 개구 영역(51b)이 약간 작아도 된다. 그리고, 도 64의 B에 기재된 조리개판(51)의 나머지의 2개의 개구 영역(51b)은, 개구경의 크기가 “대”이다. 즉, 상술한 개구경의 크기가 “중”인 것보다, 개구경이 크다. 이 큰 개구 영역(51b)은, 예를 들면 피사체의 조도가 낮은 경우에, 보다 많은 광을 카메라 모듈(1)에 구비되는 수광 소자(12)에 입사시키는 작용을 가져온다.
도 64의 C에 기재된 조리개판(51)은, 2개의 개구 영역(51b)의 개구경의 크기가 “중” 즉, 표준적인 조리개의 개구이다. 그리고, 도 64의 C에 기재된 조리개판(51)의 나머지의 2개의 개구 영역(51b)은, 개구경의 크기가 “소”이다. 즉, 상술한 개구경의 크기가 “중”인 것보다, 개구경이 작다. 이 작은 개구 영역(51b)은, 예를 들면 피사체의 조도가 높고, 여기로부터의 광을 개구경의 크기가 “중”인 개구 영역(51b)을 통해 카메라 모듈(1)에 구비되는 수광 소자(12)에 입사시키면 수광 소자(12)에 구비되는 광전 전환부에서 발생하는 전하가 광전 전환부의 포화 전하량을 넘어 버리는 것 같은 경우에, 수광 소자(12)에 입사하는 광량을 줄이는 작용을 가져온다.
도 64의 D에 기재된 조리개판(51)은, 2개의 개구 영역(51b)의 개구경의 크기가 “중”, 즉, 표준적인 조리개의 개구다. 그리고, 도 64의 D에 기재된 조리개판(51)의 나머지의 2개의 개구 영역(51b)은, 개구경의 크기가 1개가 “대”, 1개가 “소”이다. 이러한 개구 영역(51b)은, 도 64의 B와 도 64의 C에서 언급한 개구경의 크기가 “대” 및 “소”인 개구 영역(51b)과 마찬가지의 작용을 가져온다.
도 65는, 도 10의 A 내지 F와 도 11의 A 내지 D에서 나타낸 카메라 모듈(1)의 수광 영역의 구성을 나타내고 있다.
카메라 모듈(1)은, 도 65에 나타낸 것처럼, 4개의 광학 유닛(13)(도시하지 않음)을 구비한다. 그리고, 이러한 4개의 광학 유닛(13)에 입사한 광을, 각각의 광학 유닛(13)에 대응하는 수광 수단으로 각각 수광한다. 그 때문에, 도 10의 A 내지 F와 도 11의 A 내지 D에서 나타낸 카메라 모듈(1)은, 수광 소자(12)가, 4개의 수광 영역(1601a1 내지 1601a4)을 구비한다.
또한 수광부에 관련되는 다른 실시형태로서, 카메라 모듈(1)에 구비되는 1개의 광학 유닛(13)에 입사한 광을 수광하는 수광 영역(1601a)을, 수광 소자(12)가 1개 구비하고, 카메라 모듈(1)이 이러한 수광 소자(12)를, 카메라 모듈(1)에 구비되는 광학 유닛(13)의 개수에 대응하여 구비한다. 예를 들면, 도 10의 A 내지 F와 도 11의 A 내지 D에 기재된 카메라 모듈(1)의 경우는 4개, 구비하는 구성이어도 된다.
수광 영역(1601a1 내지 1601a4)은, 각각에 광을 수광하는 화소를 어레이 형상으로 배열한 화소 어레이(1601b1 내지 1601b4)를 구비한다.
또한, 도 65에서는, 간단하게 나타내기 위하여, 화소 어레이에 구비하는 화소를 구동하기 위한 회로나 화소를 판독하기 위한 회로를 생략하고, 수광 영역(1601a1 내지 1601a4)과, 화소 어레이(1601b1 내지 1601b4)를 같은 크기로 나타내고 있다.
수광 영역(1601a1 내지 1601a4)에 구비되는 화소 어레이(1601b1 내지 1601b4)는, 복수의 화소로 이루어진 화소의 반복 단위(1602c1 내지 1602c4)를 구비한다. 이들 반복 단위(1602c1 내지 1602c4)를 종방향과 횡방향의 쌍방으로 각각 복수개 어레이 형상으로 배열함으로써, 화소 어레이(1601b1 내지 1601b4)가 구성되어 있다.
수광 소자(12)에 구비되는 4개의 수광 영역(1601a1 내지 1601a4) 상에는, 각각 광학 유닛(13)이 배치된다. 4개의 광학 유닛(13)은, 그 일부로서 조리개판(51)을 구비한다. 도 65에서는, 조리개판(51)의 4개의 개구 영역(51b)의 개구경의 일례로서, 도 64의 D에 나타낸 조리개판(51)의 개구 영역(51b)이 파선으로 나타나고 있다.
화상의 신호 처리의 분야에서는, 원화상에 대해 적용함으로써 보다 해상도가 높은 화상을 얻는 기술로서, 초해상 기술이 알려져 있다. 그 일례는, 예를 들면 일본 특허공개 제2015-102794호 에 개시되어 있다.
도 10의 A 내지 F와 도 11의 A 내지 D에 기재된 카메라 모듈(1)은, 단면 구조로서 도 13, 도 16, 도 17이나, 도 34, 도 35, 도 37, 도 55에 기재의 구조를 취할 수 있다.
이러한 카메라 모듈(1)은, 광의 입사면이 되는 모듈(1)의 표면의 종방향과 횡방향의 각각에 대하여 2개씩 배치한 광학 유닛(13)에 구비되는 광축이, 같은 방향으로 늘어나고 있다. 이에 의해, 광축이 같은 방향을 향하면서, 다른 수광 영역을 사용하여, 반드시 동일하지는 않는 복수매의 화상을 얻을 수 있다.
이와 마찬가지의 구조의 카메라 모듈(1)은, 얻을 수 있던 복수매의 원화상을 기본으로, 이것들에 초해상 기술을 사용해, 1개의 광학 유닛(13)으로부터 얻을 수 있는 1매의 화상보다, 해상도가 높은 화상을 얻는 것에 적합하다.
도 66 내지 도 69는, 도 10의 A 내지 F와 도 11의 A 내지 D에서 나타낸 카메라 모듈(1)의 수광 영역의 화소의 구성예를 나타내고 있다.
또한, 도 66 내지 도 69에 있어서, G의 화소는, 녹색 파장의 광을 수광하는 화소를 나타내고, R의 화소는, 적색 파장의 광을 수광하는 화소를 나타내며, B의 화소는, 청색 파장의 광을 수광하는 화소를 나타낸다. C의 화소는, 가시광의 전 파장 영역의 광을 수광하는 화소를 나타낸다.
도 66은, 카메라 모듈(1)의 수광 소자(12)에 구비되는 4개의 화소 어레이(1601b1 내지 1601b4)의 화소 배열의 제1 예를 나타내고 있다.
4개의 화소 어레이(1601b1 내지 1601b4)에서는, 각각, 반복 단위(1602c1 내지 1602c4)가 행 방향 및 열 방향으로 반복해 배열되고 있다. 도 66의 반복 단위(1602c1 내지 1602c4) 각각은, R, G, B, G의 화소로 구성되어 있다.
도 66의 화소 배열은, 가시광이 조사된 피사체로부터의 입사광을 적색(R)·녹색(G)·청색(B)으로 분광 하여, RGB 3색으로 이루어진 화상을 얻는 것에 적합한 작용을 가져온다.
도 67은, 카메라 모듈(1)의 수광 소자(12)에 구비되는 4개의 화소 어레이(1601b1 내지 1601b4)의 화소 배열의 제2 예를 나타내고 있다.
도 67의 화소 배열은, 도 66의 화소 배열과는, 반복 단위(1602c1 내지 1602c4)를 구성하는 각 화소가 수광하는 광의 파장(색)의 조합이 다르다. 도 67에서는, 반복 단위(1602c1 내지 1602c4) 각각은, R, G, B, C의 화소로 구성되어 있다.
도 67의 화소 배열은, 상술한 바와 같이 R, G, B로 분광하지 않고 가시광의 전 파장 영역의 광을 수광하는 C의 화소를 구비한다. C의 화소는 분광한 일부의 광을 수광하는 R, G, B의 화소보다 수광하는 광량이 많다. 이 때문에 이 구성은, 예를 들면, 피사체의 조도가 낮은 경우이어도, 이 수광량이 많은 C의 화소로 얻을 수 있는 정보(예를 들면 피사체의 휘도 정보)를 사용하여, 명도가 보다 높은 화상 또는 휘도에 대한 계조성이 보다 많은 화상을 얻을 수 있는 작용을 가져온다.
도 68은, 카메라 모듈(1)의 수광 소자(12)에 구비되는 4개의 화소 어레이(1601b1 내지 1601b4)의 화소 배열의 제3 예를 나타내고 있다.
도 68에서는, 반복 단위(1602c1 내지 1602c4) 각각은, R, C, B, C의 화소로 구성되어 있다.
도 68에 기재된 화소의 반복 단위(1602c1 내지 1602c4)는, G의 화소를 구비하지 않는다. G의 화소에 상당하는 정보는, C, R, 및 B의 화소로부터의 정보를 연산 처리함으로써 얻는다. 예를 들면, C의 화소의 출력치로부터, R의 화소와 B의 화소의 출력치를 줄이는 것에 의해 얻는다.
도 68에 기재된 화소의 반복 단위(1602c1 내지 1602c4)는, 전 파장 영역의 광을 수광하는 C의 화소를, 도 67에 기재된 반복 단위(1602c1 내지 1602c4)의 2배가 되는 2개 구비한다. 또한, 도 68에 구비되는 화소 어레이(1601b)에 있어서의 C의 화소의 피치가, 화소 어레이(1601b)의 종방향과 횡방향의 쌍방에 대해, 도 67에 구비되는 화소 어레이(1601b)에 있어서의 C의 화소의 피치의 2배가 되도록, 도 68에 기재된 화소의 반복 단위(1602c1 내지 1602c4)는, 2개의 C의 화소를 반복 단위(1602c)의 외형선의 대각선 방향으로 배치하고 있다.
이 때문에 도 68에 기재된 구성은, 예를 들면 피사체의 조도가 낮은 경우에, 수광량이 많은 C의 화소로부터 얻는 정보(예를 들면, 휘도 정보)를, 도 67에 기재된 구성과 비교하여, 2배의 해상도로 얻는 것이 가능해지고, 이에 의해 해상도가 2배 높고 선명한 화상을 얻을 수 있는 작용을 가져온다.
도 69는, 카메라 모듈(1)의 수광 소자(12)에 구비되는 4개의 화소 어레이(1601b1 내지 1601b4)의 화소 배열의 제4 예를 나타내고 있다.
도 69에서는, 반복 단위(1602c1 내지 1602c4) 각각은, R, C, C, C의 화소로 구성되어 있다.
예를 들면, 자동차에 탑재되어 전방을 촬영하는 카메라용 카메라 모듈의 경우, 컬러 화상은 반드시 필요하지는 않는 경우가 많이 있다. 전방을 주행하는 자동차의 적색의 브레이크 램프와 도로에 설치된 신호기의 적신호를 인식할 수 있고, 또한, 그 밖의 피사체의 형상을 인식할 수 있는 것이 요구되는 경우가 많다.
이 때문에 도 69에 기재된 구성은, R의 화소를 구비함으로써 자동차의 적색의 브레이크 램프와 도로에 설치된 신호기의 적신호를 인식하고, 또한, 수광량이 많은 C의 화소를 도 68에 기재된 화소의 반복 단위(1602c)보다 더 많이 구비함으로써, 예를 들면 피사체의 조도가 낮은 경우에도, 보다 해상도가 높고 선명한 화상을 얻을 수 있는 작용을 가져온다.
또한, 도 66 내지 69에 나타낸 수광 소자(12)를 구비하는 카메라 모듈(1)은, 조리개판(51)의 형상으로서, 도 64의 A 내지 D에 기재된 어느 것을 사용해도 된다.
도 66 내지 69에 나타낸 수광 소자(12) 중 어느 하나와, 도 64의 A 내지 D 중 어느 조리개판(51)을 구비한, 도 10의 A 내지 F와 도 11의 A 내지 D에 기재된 카메라 모듈(1)은, 광의 입사면이 되는 카메라 모듈(1)의 표면의 종방향과 횡방향의 각각에 대하여 2개씩 배치한 광학 유닛(13)에 구비되는 광축이, 같은 방향으로 늘어나고 있다.
이러한 구조의 카메라 모듈(1)은, 얻을 수 있던 복수매의 원화상에 초해상 기술을 적용하여, 보다 해상도가 높은 화상을 얻을 수 있는 작용을 가져온다.
도 70은, 도 66에 나타낸 화소 배열의 변형예를 나타내고 있다.
도 66의 반복 단위(1602c1 내지 1602c4)는, R, G, B, G의 화소로 구성되고, 같은 색의 2개의 G의 화소의 구조가 동일하다. 이에 반하여, 도 70에서는, 반복 단위(1602c1 내지 1602c4)는, R, G1, B, G2의 화소로 구성되어 같은 색의 2개의 G의 화소, 즉, G1의 화소와 G2의 화소로, 화소의 구조가 다르다.
G1의 화소와 G2의 화소는, 신호 생성 수단(예를 들면, 포토 다이오드)으로서, G1의 화소보다 G2의 화소가, 그 적정한 동작 한계가 높은 것(예를 들면 포화 전하량이 큰 것)을 구비한다. 한편, 생성 신호의 변환 수단(예를 들면, 전하 전압 변환 용량)의 크기도, G1의 화소보다 G2의 화소가 큰 것을 구비한다.
이러한 구성에 의해, G2의 화소는, 단위 시간 당 일정량의 신호(예를 들면 전하)가 생성된 경우의 출력 신호가 G1의 화소보다 작게 억제되고, 또한, 포화 전하량이 크기 때문에, 예를 들면, 피사체의 조도가 높은 경우에도, 화소가 동작 한계에는 이르지 않고, 이에 의해 높은 계조성을 갖는 화상을 얻을 수 있는 작용을 가져온다.
한편, G1의 화소는, 단위 시간 당 일정량의 신호(예를 들면 전하)가 생성된 경우에, G2의 화소보다 큰 출력 신호를 얻을 수 있기 때문에, 예를 들면, 피사체의 조도가 낮은 경우에도, 높은 계조성을 갖는 화상을 얻을 수 있는 작용을 가져온다.
도 70에 기재된 수광 소자(12)는, 이러한 G1의 화소와 G2의 화소를 구비하기 때문에, 넓은 조도 범위에 있어서 높은 계조성을 갖는 화상을 얻을 수 있는, 이른바 다이나믹 레인지가 넓은 화상을 얻을 수 있는 작용을 가져온다.
도 71은, 도 68의 화소 배열의 변형예를 나타내고 있다.
도 68의 반복 단위(1602c1 내지 1602c4)는, R, C, B, C의 화소로 구성되고, 각각, 같은 색의 2개의 C의 화소의 구조가 동일하다. 이에 반하여, 도 71에서는, 반복 단위(1602c1 내지 1602c4)는, R, C1, B, C2의 화소로 구성되고, 각각, 같은 색의 2개의 C의 화소, 즉, C1의 화소와 C2의 화소로, 화소의 구조가 다르다.
C1의 화소와 C2의 화소도, 신호 생성 수단(예를 들면 포토 다이오드)으로서, C1의 화소보다 C2의 화소가, 그 동작 한계(예를 들면, 포화 전하량)가 높은 것을 구비한다. 한편, 생성 신호의 변환 수단(예를 들면 전하 전압 변환 용량)의 크기도, C1의 화소보다 C2의 화소가 큰 것을 구비한다.
도 72는, 도 69의 화소 배열의 변형예를 나타내고 있다.
도 69의 반복 단위(1602c1 내지 1602c4)는, R, C, C, C의 화소로 구성되고, 각각, 같은 색의 3개의 C의 화소의 구조가 동일하다. 이에 반하여, 도 72에서는, 반복 단위(1602c1 내지 1602c4)는, R, C1, C2, C3의 화소로 구성되고, 각각, 같은 색의 3개의 C의 화소, 즉, C1 내지 C3의 화소로, 화소의 구조가 다르다.
예를 들면, C1 내지 C3의 화소도, 화소에 구비되는 신호 생성 수단(예를 들면 포토 다이오드)으로서, C1의 화소보다 C2의 화소, C2의 화소보다 C3의 화소가, 그 동작 한계(예를 들면, 포화 전하량)가 높은 것을 구비한다. 또한, 화소에 구비되는 생성 신호의 변환 수단(예를 들면, 전하 전압 변환 용량)의 크기도, C1의 화소보다 C2의 화소, C2의 화소보다 C3의 화소가 큰 것을 구비한다.
도 71 및 도 72에 기재된 수광 소자(12)는, 상기의 구성을 갖추기 때문에, 도 70에 기재된 수광 소자(12)와 마찬가지로, 넓은 조도 범위에 있어서 높은 계조성을 갖는 화상을 얻을 수 있는, 이른바 다이나믹 레인지가 넓은 화상을 얻을 수 있는 작용을 가져온다.
도 70 내지 도 72에 기재된 수광 소자(12)를 구비하는 카메라 모듈(1)의 조리개판(51)의 구성으로서는, 도 64의 A 내지 D에 나타낸 각종의 조리개판(51)의 구성이나, 그러한 변형예를 채용할 수 있다.
도 70 내지 도 72에 나타낸 수광 소자(12)의 어느 것과, 도 64의 A 내지 D 중 어느 조리개판(51)을 구비한, 도 10의 A 내지 F와 도 11의 A 내지 D에 기재된 카메라 모듈(1)은, 광의 입사면이 되는 카메라 모듈(1)의 표면의 종방향과 횡방향의 각각에 대하여 2개씩 배치한 광학 유닛(13)에 구비되는 광축이, 같은 방향으로 늘어나고 있다.
이러한 구조의 카메라 모듈(1)은, 얻을 수 있던 복수의 원화상에 초해상 기술을 적용하여, 보다 해상도가 높은 화상을 얻을 수 있는 작용을 가져온다.
도 73의 A는, 카메라 모듈(1)의 수광 소자(12)에 구비되는 4개의 화소 어레이(1601b1 내지 1601b4)의 화소 배열의 제5 예를 나타내고 있다.
수광 소자(12)에 구비되는 4개의 화소 어레이(1601b1 내지 1601b4)는, 상술한 것처럼 반드시 동일한 구조가 아닌, 도 73의 A에 나타낸 것처럼, 다른 구조이어도 된다.
도 73의 A에 나타낸 수광 소자(12)에 있어서는, 화소 어레이(1601b1)와 화소 어레이(1601b4)의 구조가 같고, 화소 어레이(1601b1)와 화소 어레이(1601b4)를 구성하는 반복 단위(1602c1)와 반복 단위(1602c4)의 구조도 같다.
이에 대해서, 화소 어레이(1601b2)와 화소 어레이(1601b3)의 구조는, 화소 어레이(1601b1)와 화소 어레이(1601b4)의 구조와 다르다. 구체적으로는, 화소 어레이(1601b2와 1601b3)의 반복 단위(1602c2와 1602c3)에 포함되는 화소 사이즈가, 화소 어레이(1601b1과 1601b4)의 반복 단위(1602c1과 1602c4)의 화소 사이즈보다 크다. 나아가, 화소에 포함되는 광전 전환부의 크기도 광전 전환부(1602c2와 1602c3)가 광전 전환부(1602c1과 1602c4)보다 크다. 화소 사이즈가 크기 때문에, 반복 단위(1602c2와 1602c3)의 영역 사이즈도, 반복 단위(1602c1과 1602c4)의 영역 사이즈보다 크다. 이 때문에, 화소 어레이(1601b2와 1601b3)는, 화소 어레이(1601b1과 1601b4)와 비교하여, 같은 면적이지만, 적은 화소수로 구성되어 있다.
도 73의 A의 수광 소자(12)를 구비하는 카메라 모듈(1)의 조리개판(51)의 구성으로서는, 도 64의 A 내지 C에 나타낸 각종의 조리개판(51)의 구성, 또는, 도 73의 B 내지 D에 나타낸 조리개판(51)의 구성, 또는, 그러한 변형예를 채용할 수 있다.
일반적으로, 큰 화소를 사용하는 수광 소자는, 작은 화소를 사용하는 수광 소자보다, 신호 노이즈비(S/N비)가 좋은 화상을 얻을 수 있는 작용을 가져온다.
예를 들면, 신호의 판독 회로나 신호 증폭 회로에서의 노이즈의 크기는, 큰 화소를 사용하는 수광 소자와 작은 화소를 사용하는 수광 소자에서 거의 같은 것에 반하여, 화소에 구비되는 신호 생성부에서 생성하는 신호의 크기는, 화소가 큰 만큼 커진다.
이 때문에, 큰 화소를 사용하는 수광 소자는, 작은 화소를 사용하는 수광 소자보다, 신호 노이즈비(S/N비)가 좋은 화상을 얻을 수 있는 작용을 가져온다.
한편, 화소 어레이의 크기가 같은 경우에는, 작은 화소를 사용하는 수광 소자는, 큰 화소를 사용하는 수광 소자보다, 해상도가 높아진다.
이 때문에, 작은 화소를 사용하는 수광 소자는, 큰 화소를 사용하는 수광 소자보다, 해상도가 높은 화상을 얻을 수 있는 작용을 가져온다.
도 73의 A에 기재된 수광 소자(12)에 구비되는 상기의 구성은, 예를 들면, 피사체의 조도가 높고 그러므로 수광 소자(12)에 있어서 큰 신호를 얻을 수 있는 경우에는, 화소 사이즈가 작고 해상도가 높은 수광 영역(1601a1)과 수광 영역(1601a4)을 사용하여, 해상도가 높은 화상을 얻는 것이 가능해지고, 나아가 이들 2매의 화상에 초해상 기술을 적용하여 보다 해상도가 높은 화상도 얻는 작용을 가져온다.
또한, 피사체의 조도가 낮고 그러므로 수광 소자(12)에 있어서 큰 신호를 얻을 수 없기 때문에, 화상의 S/N비가 저하하는 염려가 있는 경우에는, S/N비가 높은 화상을 얻을 수 있는 수광 영역(1601a2와 1601a3)을 사용하여, S/N비가 높은 화상을 얻는 것이 가능해지고, 나아가 이들 2매의 화상에 초해상 기술을 적용해 보다 해상도가 높은 화상도 얻는 작용을 가져온다.
이 경우, 도 73의 A에 나타낸 수광 소자(12)를 구비하는 카메라 모듈(1)은, 조리개판(51)의 형상으로서, 도 73의 B 내지 D에 기재한 조리개판(51)의 형상에 관련되는 3매 가운데, 예를 들면, 도 73의 B에 기재된 조리개판(51)의 형상을 사용해도 된다.
도 73의 B 내지 D에 기재된 조리개판(51)의 형상에 관련되는 3매 가운데, 예를 들면, 도 73의 C의 조리개판(51)은, 큰 화소를 사용한 수광 영역(1601a2와 1601a3)을 조합하여 사용하는 조리개판(51)의 개구 영역(51b)이, 다른 수광 영역과 조합해 사용하는 조리개판(51)의 개구 영역(51b)보다 크다.
이 때문에, 도 73의 B 내지 D에 기재한 조리개판(51)의 형상에 관련되는 3매 가운데, 도 73의 C의 조리개판(51)을, 도 73의 A에 나타낸 수광 소자(12)와 조합하여 사용하는 카메라 모듈(1)은, 도 73의 B의 조리개판(51)을, 도 73의 A에 나타낸 수광 소자(12)와 조합하여 사용하는 카메라 모듈(1)보다도, 예를 들면, 피사체의 조도가 낮고 그러므로 수광 소자(12)에 있어서 큰 신호를 얻을 수 없는 경우에, 수광 영역(1601a2와 1601a3)에 있어서, 보다 S/N비가 높은 화상을 얻는 것이 가능하게 되는 작용을 가져온다.
도 73의 B 내지 D에 기재된 조리개판(51)의 형상에 관련되는 3매 가운데, 예를 들면, 도 73의 D의 조리개판(51)은, 큰 화소를 사용한 수광 영역(1601a2와 1601a3)을 조합하여 사용하는 조리개판(51)의 개구 영역(51b)이, 다른 수광 영역과 조합하여 사용하는 조리개판(51)의 개구 영역(51b)보다 작다.
이 때문에, 도 73의 B 내지 D에 기재된 조리개판(51)의 형상에 관련되는 3매 가운데, 도 73의 D의 조리개판(51)을, 도 73의 A에 나타낸 수광 소자(12)와 조합하여 사용하는 카메라 모듈(1)은, 도 73의 B 내지 D에 기재된 조리개판(51)의 형상에 관련되는 3매 가운데, 도 73의 B의 조리개판(51)을, 도 73의 A에 나타낸 수광 소자(12)와 조합하여 사용하는 카메라 모듈(1)보다, 예를 들면, 피사체의 조도가 높고 그러므로 수광 소자(12)에 있어서 큰 신호를 얻을 수 있는 경우에, 수광 영역(1601a2와 1601a3)에 입사하는 광의 양을 억제하는 작용을 가져온다.
이에 의해, 수광 영역(1601a2와 1601a3)에 구비되는 화소에 과대한 광이 입사해 버려, 이에 의해 수광 영역(1601a2와 1601a3)에 구비되는 화소의 적정한 동작 한계(예를 들면, 포화 전하량)를 넘어 버리는 사태의 발생을 억제하는 작용을 가져온다.
도 74의 A는, 카메라 모듈(1)의 수광 소자(12)에 구비되는 4개의 화소 어레이(1601b1 내지 1601b4)의 화소 배열의 제6 예를 나타내고 있다.
도 74의 A에 나타낸 수광 소자(12)에 있어서는, 화소 어레이(1601b1)의 반복 단위(1602c1)의 영역 사이즈가, 화소 어레이(1601b2와 1601b3)의 반복 단위(1602c1와 1602c2)의 영역 사이즈보다 작다. 화소 어레이(1601b4)의 반복 단위(1602c4)의 영역 사이즈는, 화소 어레이(1601b2와 1601b3)의 반복 단위(1602c1와 1602c2)의 영역 사이즈보다 크다.
즉, 반복 단위(1602c1 내지 1602c4)의 영역 사이즈에서는, [반복 단위(1602c1)]＜[(반복 단위(1602c2)=반복 단위(1602c3))]＜[반복 단위(1602c4)]의 관계가 있다.
반복 단위(1602c1 내지 1602c4)의 각 영역 사이즈가 큰 만큼, 화소 사이즈도 크고, 광전 전환부의 사이즈도 크다.
도 74의 A의 수광 소자(12)를 구비하는 카메라 모듈(1)의 조리개판(51)의 구성으로는, 도 64의 A 내지 C에 나타낸 각종의 조리개판(51)의 구성, 또는, 도 74의 B 내지 D에 나타낸 조리개판(51)의 구성, 또는, 그러한 변형예를 채용할 수 있다.
도 74의 A에 기재된 수광 소자(12)에 구비되는 상기의 구성은, 예를 들면, 피사체의 조도가 높고 그러므로 수광 소자(12)에 있어서 큰 신호를 얻을 수 있는 경우에는, 화소 사이즈가 작고 해상도가 높은 수광 영역(1601a1)을 사용하여, 해상도가 높은 화상을 얻는 것이 가능해지는 작용을 가져온다.
또한, 피사체의 조도가 낮고 그러므로 수광 소자(12)에 있어서 큰 신호를 얻을 수 없기 때문에, 화상의 S/N비가 저하하는 염려가 있는 경우에는, S/N비가 높은 화상을 얻을 수 있는 수광 영역(1601a2와 1601a3)을 사용하여, S/N비가 높은 화상을 얻는 것이 가능해지고, 나아가 이들 2매의 화상에 초해상 기술을 적용하여 보다 해상도가 높은 화상도 얻는 작용을 가져온다.
나아가, 피사체의 조도가 더 낮고 그러므로 수광 소자(12)에 있어서 화상의 S/N비가 더 저하하는 염려가 있는 경우에는, S/N비가 더 높은 화상을 얻을 수 있는 수광 영역(1601a4)을 사용하여, S/N비가 더 높은 화상을 얻는 것이 가능한 작용을 가져온다.
이 경우, 도 74의 A에 나타낸 수광 소자(12)를 구비하는 카메라 모듈(1)은, 조리개판(51)의 형상으로서, 도 74의 B 내지 D에 기재한 조리개판(51)의 형상에 관련되는 3매 가운데, 예를 들면, 도 74의 B에 기재된 조리개판(51)의 형상을 사용해도 된다.
도 74의 B 내지 D에 기재된 조리개판(51)의 형상에 관련되는 3매 가운데, 예를 들면, 도 74의 C의 조리개판(51)은, 큰 화소를 사용한 수광 영역(1601a2와 1601a3)을 조합하여 사용하는 조리개판(51)의 개구 영역(51b)이, 작은 화소를 사용한 수광 영역(1601a1)과 조합하여 사용하는 조리개판(51)의 개구 영역(51b)보다 크다. 또한, 더 큰 화소를 사용한 수광 영역(1601a4)과 조합하여 사용하는 조리개판(51)의 개구 영역(51b)은, 더 크다.
이 때문에, 도 74의 B 내지 D에 기재된 조리개판(51)의 형상에 관련되는 3매 가운데, 도 74의 C의 조리개판(51)을, 도 74의 A에 나타낸 수광 소자(12)와 조합하여 사용하는 카메라 모듈(1)은, 도 74의 B 내지 D에 기재된 조리개판(51)의 형상에 관련되는 3매 가운데, 도 74의 B의 조리개판(51)을, 도 74의 A에 나타낸 수광 소자(12)와 조합하여 사용하는 카메라 모듈(1)보다, 예를 들면, 피사체의 조도가 낮고 그러므로 수광 소자(12)에 있어서 큰 신호를 얻을 수 없는 경우에, 수광 영역(1601a2와 1601a3)에 있어서, 보다 S/N비가 높은 화상을 얻는 것이 가능하게 됨과 함께, 피사체의 조도가 더 낮은 경우에, 수광 영역(1601a4)에 있어서, S/N비가 더 높은 화상을 얻는 것이 가능하게 되는 작용을 가져온다.
도 74의 B 내지 D에 기재된 조리개판(51)의 형상에 관련되는 3매 가운데, 예를 들면, 도 74의 D의 조리개판(51)은, 큰 화소를 사용한 수광 영역(1601a2와 1601a3)을 조합하여 사용하는 조리개판(51)의 개구 영역(51b)이, 작은 화상을 사용한 수광 영역(1601a1)과 조합하여 사용하는 조리개판(51)의 개구 영역(51b)보다 작다. 또한, 더 큰 화소를 사용한 수광 영역(1601a4)과 조합하여 사용하는 조리개판(51)의 개구 영역(51b)은, 더 작다.
이 때문에, 도 74의 B 내지 D에 기재된 조리개판(51)의 형상에 관련되는 3매 가운데, 도 74의 D의 조리개판(51)을, 도 74의 A에 나타낸 수광 소자(12)와 조합하여 사용하는 카메라 모듈(1)은, 도 74의 B 내지 D에 기재된 조리개판(51)의 형상에 관련되는 3매 가운데, 도 74의 B의 조리개판(51)을, 도 74의 A에 나타낸 수광 소자(12)와 조합하여 사용하는 카메라 모듈(1)보다, 예를 들면, 피사체의 조도가 높고 그러므로 수광 소자(12)에 있어서 큰 신호를 얻을 수 있는 경우에, 수광 영역(1601a2와 1601a3)에 입사하는 광의 양을 억제하는 작용을 가져온다.
이에 의해, 수광 영역(1601a2와 1601a3)에 구비되는 화소에 과대한 광이 입사해 버리고, 이에 의해 수광 영역(1601a2와 1601a3)에 구비되는 화소의 적정한 동작 한계를 넘어 버리는(예를 들면 포화 전하량을 넘어 버린다) 사태의 발생을 억제하는 작용을 가져온다.
또한, 수광 영역(1601a4)에 입사하는 광의 양을 더 억제하고, 이에 의해, 수광 영역(1601a4)에 구비되는 화소에 과대한 광이 입사해 버려, 이에 의해 수광 영역(1601a4)에 구비되는 화소의 적정한 동작 한계(예를 들면, 포화 전하량)를 넘어 버리는 사태의 발생도 억제하는 작용을 가져온다.
또한, 다른 실시형태로서, 예를 들면 일반적인 카메라로 사용되도록, 복수매의 판을 조합하고, 그 위치 관계를 바꿈으로써, 개구의 크기를 바꾸는 조리개와 마찬가지의 구조를 사용하여, 개구 영역(51b)이 가변이 되는 조리개판(51)을 카메라 모듈이 구비하고, 피사체의 조도에 따라 조리개의 개구의 크기를 바꾸는 구조이어도 된다.
예를 들면, 도 73의 A와 도 74의 A에 기재된 수광 소자(12)를 사용하는 경우에, 피사체의 조도가 낮은 경우에는, 도 73의 B 내지 D와 도 74의 B 내지 D에 기재된 조리개판(51)의 형상에 관련되는 3매 가운데, 도 73의 C와 도 74의 C의 형상을 사용하고, 이보다 피사체의 조도가 높은 경우에는, 도 73의 B와 도 74의 B의 형상을 사용하고, 이보다 더 피사체의 조도가 높은 경우에는, 도 73의 D와 도 74의 D의 형상을 사용하는 구조이어도 된다.
도 75는, 카메라 모듈(1)의 수광 소자(12)에 구비되는 4개의 화소 어레이(1601b1 내지 1601b4)의 화소 배열의 제7 예를 나타내고 있다.
도 75에 나타낸 수광 소자(12)에서는, 화소 어레이(1601b1)의 모든 화소는, 녹색의 파장의 광을 수광하는 화소로 구성되어 있다. 화소 어레이(1601b2)의 모든 화소는, 청색의 파장의 광을 수광하는 화소로 구성되어 있다. 화소 어레이(1601b3)의 모든 화소는, 적색의 파장의 광을 수광하는 화소로 구성되어 있다. 화소 어레이(1601b4)의 모든 화소는, 녹색의 파장의 광을 수광하는 화소로 구성되어 있다.
도 76은, 카메라 모듈(1)의 수광 소자(12)에 구비되는 4개의 화소 어레이(1601b1 내지 1601b4)의 화소 배열의 제8 예를 나타내고 있다.
도 76에 나타낸 수광 소자(12)에서는, 화소 어레이(1601b1)의 모든 화소는, 녹색의 파장의 광을 수광하는 화소로 구성되어 있다. 화소 어레이(1601b2)의 모든 화소는, 청색의 파장의 광을 수광하는 화소로 구성되어 있다. 화소 어레이(1601b3)의 모든 화소는, 적색의 파장의 광을 수광하는 화소로 구성되어 있다. 화소 어레이(1601b4)의 모든 화소는, 가시광 전체의 영역의 파장의 광을 수광하는 화소로 구성되어 있다.
도 77은, 카메라 모듈(1)의 수광 소자(12)에 구비되는 4개의 화소 어레이(1601b1 내지 1601b4)의 화소 배열의 제9 예를 나타내고 있다.
도 77에 나타낸 수광 소자(12)에서는, 화소 어레이(1601b1)의 모든 화소는, 가시광 전체의 영역의 파장의 광을 수광하는 화소로 구성되어 있다. 화소 어레이(1601b2)의 모든 화소는, 청색의 파장의 광을 수광하는 화소로 구성되어 있다. 화소 어레이(1601b3)의 모든 화소는, 적색의 파장의 광을 수광하는 화소로 구성되어 있다. 화소 어레이(1601b4)의 모든 화소는, 가시광 전체의 영역의 파장의 광을 수광하는 화소로 구성되어 있다.
도 78은, 카메라 모듈(1)의 수광 소자(12)에 구비되는 4개의 화소 어레이(1601b1 내지 1601b4)의 화소 배열의 제10 예를 나타내고 있다.
도 78에 나타낸 수광 소자(12)에서는, 화소 어레이(1601b1)의 모든 화소는, 가시광 전체의 영역의 파장의 광을 수광하는 화소로 구성되어 있다. 화소 어레이(1601b2)의 모든 화소는, 가시광 전체의 영역의 광을 수광하는 화소로 구성되어 있다. 화소 어레이(1601b3)의 모든 화소는, 적색의 파장의 광을 수광하는 화소로 구성되어 있다. 화소 어레이(1601b4)의 모든 화소는, 가시광 전체의 영역의 파장의 광을 수광하는 화소로 구성되어 있다.
도 75 내지 도 78에 나타낸 것처럼, 수광 소자(12)의 화소 어레이(1601b1 내지 1601b4)는, 각각의 화소 어레이 단위와 동일 대역의 파장의 광을 수광하도록 구성할 수 있다.
종래부터 알려진 RGB 3판식의 고체 촬상 장치는, 수광 소자를 3개 구비하고 각각의 수광 소자가, R 화상만, G 화상만, B 화상만, 을 촬영한다. 종래부터 알려진 RGB 3판식의 고체 촬상 장치는, 1개의 광학 유닛에 입사한 광을, 프리즘에 의해 3방향으로 분광한 후, 3개의 수광 소자를 사용해 수광하고 있다. 이 때문에, 3개의 수광 소자에 입사하는 피사체 화상의 위치는, 3개의 사이에서 동일하다. 이 때문에 이들 3개의 화상에 초해상 기술을 적용하여, 감도가 높은 화상을 얻는 것은 어렵다.
이에 대해서, 도 75 내지 도 78에 기재된 수광 소자(12) 중 어느 것을 사용하는, 도 10의 A 내지 F와 도 11의 A 내지 D에 기재된 카메라 모듈(1)은, 광의 입사면이 되는 카메라 모듈(1)의 표면에 있어서, 그 면의 종방향과 횡방향의 각각에 2개씩 광학 유닛(13)이 배치되고, 또한, 이들 4개의 광학 유닛(13)에 구비되는 광축이, 평행이 되어 같은 방향으로 늘어나고 있다. 이에 의해, 광축이 같은 방향을 향하면서, 수광 소자(12)가 구비하는 4개의 다른 수광 영역(1601a1 내지 1601a4)을 사용하여, 반드시 동일하지 않는 복수매의 화상을 얻을 수 있다.
이와 같은 구조의 카메라 모듈(1)은, 상기의 배치의 4개의 광학 유닛(13)으로부터 얻을 수 있던 복수매의 화상을 기본으로, 이들에 초해상 기술을 사용하여, 1개의 광학 유닛(13)으로부터 얻을 수 있는 1매의 화상보다도, 해상도가 높은 화상을 얻을 수 있는 작용을 가져온다.
또한, 도 75에 기재된 수광 소자(12)에 의해, G, R, G, B, 4매의 화상을 얻는 구성은, 도 66에 기재된 수광 소자(12)에 있어서, G, R, G, B, 4개의 화소를 반복 단위로 하는 구성에 의해 초래되는 작용과 마찬가지의 작용을 가져온다.
도 76에 기재된 수광 소자(12)에 있어서, R, G, B, C, 4매의 화상을 얻는 구성은, 도 67에 기재된 수광 소자(12)에 있어서, R, G, B, C, 4개의 화소를 반복 단위로 하는 구성에 의해 초래되는 작용과 마찬가지의 작용을 가져온다.
도 77에 기재된 수광 소자(12)에 있어서, R, C, B, C, 4매의 화상을 얻는 구성은, 도 68에 기재된 수광 소자(12)에 있어서, R, C, B, C, 4개의 화소를 반복 단위로 하는 구성에 의해 초래되는 작용과 마찬가지의 작용을 가져온다.
도 78에 기재된 수광 소자(12)에 있어서, R, C, C, C, 4매의 화상을 얻는 구성은, 도 69에 기재된 수광 소자(12)에 있어서, R, C, C, C, 4개의 화소를 반복 단위로 하는 구성에 의해 초래되는 작용과 마찬가지의 작용을 가져온다.
도 75 내지 도 78에 나타낸 수광 소자(12) 중 어느 것을 구비하는 카메라 모듈(1)의 조리개판(51)의 구성으로는, 도 64의 A 내지 D에 나타낸 각종의 조리개판(51)의 구성이나, 그러한 변형예를 채용할 수 있다.
도 79의 A는, 카메라 모듈(1)의 수광 소자(12)에 구비되는 4개의 화소 어레이(1601b1 내지 1601b4)의 화소 배열의 제11 예를 나타내고 있다.
도 79의 A에 나타낸 수광 소자(12)에 있어서는, 화소 어레이(1601b1 내지 1601b4) 각각에서, 1 화소의 화소 사이즈, 또는, 각 화소가 수광하는 광의 파장이 다르다.
화소 사이즈에 대해서는, 화소 어레이(1601b1)가 가장 작고, 화소 어레이(1601b2)와 화소 어레이(1601b3)가 같은 사이즈로 화소 어레이(1601b1)보다 크고, 화소 어레이(1601b4)가, 화소 어레이(1601b2)와 화소 어레이(1601b3)보다, 더 크게 구성되어 있다. 화소 사이즈는, 각 화소가 구비하는 광전 전환부의 크기와 비례한다.
각 화소가 수광하는 광의 파장에 대해서는, 화소 어레이(1601b1, 1601b2, 및 1601b4)는, 가시광 전체의 영역의 파장의 광을 수광하는 화소로 구성되고, 화소 어레이(1601b3)는, 적색의 파장의 광을 수광하는 화소로 구성되어 있다.
도 79의 A에 기재된 수광 소자(12)에 구비되는 상기의 구성은, 예를 들면, 피사체의 조도가 높고 그러므로 수광 소자(12)에 있어서 큰 신호를 얻을 수 있는 경우에는, 화소 사이즈가 작고 해상도가 높은 수광 영역(1601a1)을 사용하여, 해상도가 높은 화상을 얻는 것이 가능해지는 작용을 가져온다.
또한, 피사체의 조도가 낮고 그러므로 수광 소자(12)에 있어서 큰 신호를 얻을 수 없기 때문에, 화상의 S/N비가 저하하는 염려가 있는 경우에는, S/N비가 높은 화상을 얻을 수 있는 수광 영역(1601a2)을 사용하여, S/N비가 높은 화상을 얻는 것이 가능해지는 작용을 가져온다.
나아가, 피사체의 조도가 더 낮고 그러므로 수광 소자(12)에 있어서 화상의 S/N비가 더 저하하는 염려가 있는 경우에는, 예를 들면, S/N비가 더 높은 화상을 얻을 수 있는 수광 영역(1601a4)을 사용하여, S/N비가 더 높은 화상을 얻는 것이 가능해지는 작용을 가져온다.
또한, 도 79의 A에 기재된 수광 소자(12)에, 도 79의 B 내지 D에 기재된 조리개판(51)의 형상에 관련되는 3매 가운데, 도 79의 B의 조리개판(51)을 조합하여 사용하는 구성은, 도 74의 A에 기재된 수광 소자(12)에, 도 74의 B 내지 D에 기재된 조리개판(51)의 형상에 관련되는 3매 가운데, 도 74의 B의 조리개판(51)을 조합하여 사용하는 구성에 의해 초래되는 작용과, 마찬가지의 작용을 가져온다.
또한, 도 79의 A에 기재된 수광 소자(12)에, 도 79의 B 내지 D에 기재된 조리개판(51)의 형상에 관련되는 3매 가운데, 도 79의 C의 조리개판(51)을 조합하여 사용하는 구성은, 도 74의 A에 기재된 수광 소자(12)에, 도 74의 B 내지 D에 기재된 조리개판(51)의 형상에 관련되는 3매 가운데, 도 74의 C의 조리개판(51)을 조합하여 사용하는 구성에 의해 초래되는 작용과, 마찬가지의 작용을 가져온다.
또한, 도 79의 A에 기재된 수광 소자(12)에, 도 79의 B 내지 D에 기재된 조리개판(51)의 형상에 관련되는 3매 가운데, 도 79의 D의 조리개판(51)을 조합하여 사용하는 구성은, 도 74의 A에 기재된 수광 소자(12)에, 도 74의 B 내지 D에 기재된 조리개판(51)의 형상에 관련되는 3매 가운데, 도 74의 D의 조리개판(51)을 조합하여 사용함으로써 초래되는 작용과, 마찬가지의 작용을 가져온다.
도 79의 A의 수광 소자(12)를 구비하는 카메라 모듈(1)에는, 도 64의 A 또는 D에 나타낸 조리개판(51)의 구성, 또는, 도 79의 B 내지 D에 나타낸 조리개판(51)의 구성, 또는, 그러한 변형예를 채용할 수 있다.
＜18. 카메라 모듈의 제12 실시형태＞
상술한 각 실시형태에서는, 개편화 된 때의 하나 이상의 렌즈 부착 기판(41)과, 수광 소자(고체 촬상 소자)(12)의 칩 사이즈(다이 사이즈)가 동일한 경우를 전제로 하여 설명했다.
그렇지만, 수광 소자(12)의 칩 사이즈가, 하나 이상의 렌즈 부착 기판(41)으로 구성되는 렌즈 모듈의 칩 사이즈보다 작은 경우도 있을 수 있다. 예를 들면, 수광 소자(12)가, 포토 다이오드 등의 광전 변환부가 2차원 행렬 형상으로 배치된 광전 변환 영역이 형성되어 있는 기판과, 광전 변환부의 구동 회로나, 광전 변환부에서 생성된 화소 신호의 AD변환을 행하는 AD변환부 등의 신호 처리 회로를 포함하는 주변 회로 등이 형성되어 있는 기판이 적층된 적층형의 고체 촬상 소자로 구성되는 경우, 수광 소자(12)의 칩(센서 칩)의 대부분의 영역이 유효 화소 영역이 되고, 칩 사이즈 자체는 작아진다.
또한 예를 들면, 고화질이고 고휘도의(F값이 작은) 렌즈가 필요한 경우나, 초광각 렌즈가 필요한 경우, 렌즈 부착 기판(41)에 형성되는 렌즈(21)의 사이즈는, 수광 소자(12)의 유효 화소 영역의 대각선 길이보다 긴 직경이 필요하게 되고, 수광 소자(12)의 칩 사이즈보다 커지는 경우가 있다.
그래서, 이하에 나타내는 제12 실시형태에서는, 수광 소자(12)의 칩 사이즈가, 하나 이상의 렌즈 부착 기판(41)으로 구성되는 렌즈 모듈의 칩 사이즈보다 작은 경우의 카메라 모듈(1)의 실시형태에 대해 설명한다.
도 80은, 본 기술을 적용한 카메라 모듈의 제12 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 80에 도시된 카메라 모듈(1M)은, 적어도 1매의 렌즈 부착 기판(2011)과, 수광 소자(고체 촬상 소자)(2031)를 포함하여 구성된다. 수광 소자(2031)의 칩 사이즈는, 렌즈 부착 기판(2011)의 칩 사이즈보다 작게 구성되어 있다. 렌즈 부착 기판(2011)은, 상술한 렌즈 부착 기판(41)에 대응하고, 수광 소자(2031)는, 상술한 수광 소자(12)에 대응한다.
렌즈 부착 기판(2011)은, 담체 기판(81)에 관통공(83)이 형성되고, 관통공(83)의 내측에 렌즈 수지부(82)가 형성된 구성이다. 도 14 등에서 설명한 바와 같이, 렌즈 수지부(82)는, 렌즈부(91)와 담지부(92)를 구비한다.
렌즈 부착 기판(2011)의 담체 기판(81)과 렌즈 수지부(82)의 상측 표면에는, 도 18 등을 참조하여 설명한 바와 같이, 저굴절막과 고굴절막을 교대로 복수층 적층한 반사 방지막 등으로 구성되는 상측 표면층(122)이 형성되어 있다. 또한, 렌즈 수지부(82)의 하측 표면에도, 반사 방지막 등의 하측 표면층(123)이 형성되어 있다.
담체 기판(81)의 광입사면 측과 반대 측이 되는 하측 표면에는, 수광 소자(2031)에 입력되는 신호, 및, 수광 소자(2031)로부터 출력된 신호를 전송하는 금속 배선이 형성된 배선층(2012)이 형성되어 있다.
또한, 담체 기판(81)의 배선층(2012)이 형성된 하측 표면의 일부에는, 커패시터, 저항기 등으로 구성되는 수동 부품(2013)이 실장되어 있다. 또한, 담체 기판(81)의 배선층(2012)이 형성된 하측 표면의 일부에는, 카메라 모듈(1M)을 다른 기판에 실장할 때의 접속 단자(2014)도 형성되어 있다. 접속 단자(2014)는, 예를 들면, 솔더 볼이다. 접속 단자(2014)의 높이는, 수광 소자(2031)의 높이보다 높게 형성되어 있고, 카메라 모듈(1M)이 다른 기판에 2차 실장된 때, 다른 기판과 렌즈 부착 기판(2011) 사이의 공간에, 수광 소자(2031)가 배치된다.
수광 소자(2031)의 광입사면 측이 되는 상면에는, 수광 영역(화소 어레이)(2032)이 형성되어 있다. 수광 영역(2032)의 외측으로서, 수광 소자(2031)의 외주부에는, 신호를 입출력하는 접속 단자(2033)가 형성되어 있다. 수광 소자(2031)에서 생성된 화상 신호는, 접속 단자(2033), 배선층(2012), 및 접속 단자(2014)의 순서로 전송되고, 카메라 모듈(1M)의 외부로 출력된다. 접속 단자(2033)는, 도 13에 나타낸 외부 단자(72)에 대응한다.
도 80의 예에서는, 접속 단자(2033)는 솔더 볼이고, 솔더 볼인 접속 단자(2033)의 주위가 언더필(underfill) 수지(2034)로 덮여 있다. 언더필 수지(2034)는, 카메라 모듈(1M)을 다른 기판에 2차 실장할 때에, 접속 단자(2033)의 접합부가 움직이지 않도록 고정하여, 접속 신뢰성을 높인다.
접속 단자(2014) 및 접속 단자(2033)는, 솔더 볼 외에, 금속 스터드 범프(metal stud bump), 구리 필러(copper pillar), 이방성 도전성 수지(ACF), 메탈-메탈 본딩(금속 접합) 등으로 형성할 수도 있다. 이방성 도전성 수지는, 면 방향으로 절연성을 가지고, 두께 방향으로 도전성을 가지는 수지이다.
이상과 같이, 카메라 모듈(1M)에서는, 렌즈 부착 기판(2011)의 칩 사이즈보다 작은 칩 사이즈의 수광 소자(2031)가 채용되고 있고, 수광 소자(2031)가 렌즈 부착 기판(2011)의 배선층(2012)에 접속 단자(2033)를 거쳐 직접 실장(COB: Chip On Board)으로 마주보고 접합된 구조를 가진다.
접속 단자(2033)의 크기, 환언하면, 렌즈 부착 기판(2011)과 수광 소자(2031)와의 거리는, 초점거리에 맞추어 설계된다.
또한, 렌즈 부착 기판(2011)의 배선층(2012)이 형성된 영역 중, 수광 소자(2031)가 실장되어 있지 않은 영역에는, 카메라 모듈(1M)을 다른 기판에 2차 실장할 때의 접속 단자(2014)나, 수동 부품(2013)이 실장되어 있다.
따라서, 수광 소자(2031)의 칩 사이즈가 렌즈 모듈(렌즈 부착 기판(2011))의 칩 사이즈보다 작은 경우에, 수광 소자(2031)가 실장되지 않는 렌즈 모듈의 빈 영역을 유효하게 활용할 수 있다.
또한, 도 80의 카메라 모듈(1M)은, 렌즈 모듈이 1매의 렌즈 부착 기판(2011)으로 구성되는 예이지만, 복수매의 렌즈 부착 기판에 있어서도 마찬가지이다.
도 81은, 렌즈 모듈로서, 적층된 5매의 렌즈 부착 기판(41a 내지 41e＇)을 구비하는 적층 렌즈 구조체(11)를 채용한 경우의 카메라 모듈(1M)의 구성예를 나타내는 도면이다.
렌즈 모듈로서, 적층된 5매의 렌즈 부착 기판(41a 내지 41e＇)을 구비하는 적층 렌즈 구조체(11)가 채용된 경우, 수광 소자(2031)에 가장 가까운 쪽의 렌즈 부착 기판(41e＇)의 하면에, 배선층(2012)이 형성된다. 렌즈 부착 기판(41e＇)은, 상술한 렌즈 부착 기판(41e)의 양면 중 일방인 하면에 배선층(2012)이 형성된 기판이다. 또한, 도 81에서는, 수동 부품(2013)의 도시가 생략되어 있다.
＜제조 방법＞
다음으로, 도 82를 참조하여, 적층 렌즈 구조체(11)와 수광 소자(2031)를 조합한 도 81의 카메라 모듈(1M)의 제조 방법에 대해 설명한다.
먼저, 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이, 각 렌즈(21)(도시하지 않음)가 평면 방향으로 복수 형성된 렌즈 부착 기판(41W)이 복수매 준비되고, 이들이 적층된다. 이에 의해, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)이 복수매 적층된, 기판 상태의 적층 렌즈 구조체(11W)가 얻어진다.
다만, 제12 실시형태에서는, 기판 상태의 적층 렌즈 구조체(11W)의 상면 또는 하면의 일방, 보다 구체적으로는, 후술하는 공정에 있어서, 개편화 된 수광 소자(2031)가 탑재되는 쪽의 일면에는, 배선층(2012)이 형성되어 있다.
다음으로, 수광 소자(12)가 평면 방향으로 복수 형성된 기판 상태의 센서 기판(43W)이, 기판 상태의 적층 렌즈 구조체(11W)와는 별도로 제작되고, 모듈 단위 또는 칩 단위로 개편화 된다. 개편화 된 센서 기판(43)이, 도 81의 수광 소자(2031)에 대응한다.
다음으로, 기판 상태의 적층 렌즈 구조체(11W)의 각 적층 렌즈 구조체(11) 상에, 개편화 된 수광 소자(2031)가 1개씩 마운트된다.
마지막으로, 개편화 된 수광 소자(2031)가 마운트 된, 기판 상태의 적층 렌즈 구조체(11W)가 모듈 단위 또는 칩 단위로 개편화 된다. 개편화 된 수광 소자(2031) 및 적층 렌즈 구조체(11)가, 별도 준비된 케이스(도시하지 않음)에 봉입됨으로써, 도 81의 카메라 모듈(1M)에 대응하는, 최종적인 카메라 모듈(2051)을 얻을 수 있다.
이상과 같이, 기판 상태의 센서 기판(43W)이 개편화 된 후, 개편화 된 수광 소자(2031)가 기판 상태의 적층 렌즈 구조체(11W)(렌즈 부착 기판(41W))에 1개씩 마운트 되고, 마지막으로, 기판 상태의 적층 렌즈 구조체(11W)가 모듈 단위 또는 칩 단위로 개편화 된다.
이에 의해, 기판 상태의 센서 기판(43W)과 적층 렌즈 구조체(11W)가 접합된 기판을 일괄로 다이싱 할 필요가 없어지고, 센서 기판(43W)의 다이싱과, 렌즈 부착 기판(41W)의 다이싱을 각각에 최적화할 수 있으므로, 절단 횟수는 2배가 되지만, 치핑(chipping) 등의 발생 확률을 낮게 억제할 수 있다.
＜배선층의 제1 형성 방법＞
제12 실시형태에서는, 렌즈 모듈을 구성하는 1매 이상의 렌즈 부착 기판(41) 중, 소정의 1매의 렌즈 부착 기판(41)의 하면(광입사면 측과 반대 측의 면)에 배선층(2012)이 형성되어 있는 점이, 상술한 다른 실시형태의 렌즈 부착 기판(41)과 다르다.
그래서, 이하에서는, 렌즈 부착 기판(41)의 일방의 면에 배선층(2012)을 형성하는 형성 방법에 대해 설명한다.
도 83을 참조하여, 렌즈 부착 기판(41)의 일방의 면에 배선층(2012)을 형성하는 제1 형성 방법에 대해 설명한다.
먼저, 도 83의 A에 나타내는 바와 같이, 담체 기판(81W)의 일방의 표면에, 배선층(2012)으로서 형성되는 배선 패턴에 맞추어, 레지스트(2071)가 패터닝 된다.
도 83의 B에 나타내는 바와 같이, 레지스트(2071)의 패턴을 마스크로 하여서, 예를 들면, 드라이 에칭법에 의해, 담체 기판(81W)이, 10㎛ 정도의 깊이로 파들어가진다.
다음으로, 레지스트(2071)가 제거된 후, 도 83의 C에 나타내는 바와 같이, LP-CVD(low pressure CVD)법, PE-CVD(plasma-enhanced CVD)법 등을 이용하여, 파들어가진 개구면을 포함하는 담체 기판(81W)의 표면 전체에, 열산화막, 질화막 등의 절연막(2072)이, 100㎚ 정도의 막두께로 형성된다.
다음으로, 도 83의 D에 나타내는 바와 같이, 담체 기판(81W)의 파들어가진 개구면에, 예를 들면 다마신법(damascene)에 따라, 배선층(2012)으로서의 구리(Cu)가 매입된다. 구리를 매입하는 방법은, 예를 들면, 다음의 방법을 채용할 수 있다. 우선, 스퍼터법을 이용하여, 배리어 메탈막과 전해 도금용의 Cu 시드층을 형성하고, 필요에 따라 무전해 도금법 등으로 Cu 시드층이 보강된다. 그 후, 전해 도금법으로 구리가 충전된 후, 잉여 구리가, CMP법으로 제거됨으로써, 배선층(2012)이 형성된다. 배리어 메탈막의 재료에는, 탄탈(Ta), 티탄(Ti), 텅스텐(W), 지르코늄(Zr) 및, 그 질화막, 탄화막 등을 이용할 수 있다. 배리어 메탈막의 막두께는, 예를 들면 30㎚ 정도이고, Cu 시드층의 막두께는, 예를 들면 100㎚ 정도이다.
마지막으로, 도 83의 E에 나타내는 바와 같이, PE-CVD법을 이용하여, 배선층(2012)의 상면에, 캡막(2073)이 형성된다. 캡막(2073)은, 예를 들면, SiN, SiC, 또는, SiO2의 단층막 또는 적층막을 채용할 수 있다.
이상과 같이 하여 담체 기판(81W)의 일방의 표면에 배선층(2012)이 형성된 후, 관통공(83)이 형성되고, 나아가 관통공(83)의 내측에, 렌즈(21)를 포함한 렌즈 수지부(82)가 형성된다.
＜배선층의 제2 형성 방법＞
도 84를 참조하여, 렌즈 부착 기판(41)의 일방의 면에 배선층(2012)을 형성하는 제2 형성 방법에 대해 설명한다.
먼저, 도 84의 A에 나타내는 바와 같이, 담체 기판(81W)의 일방의 표면에, LP-CVD법, PE-CVD법 등을 이용하여, 열산화막, 질화막 등의 절연막(2081)이, 100㎚ 정도의 막두께로 형성된다.
다음으로, 도 84의 B에 나타내는 바와 같이, 절연막(2081)이, 배선층(2012)으로서 형성되는 배선 패턴에 맞추어 개구된다. 또한, 도 84의 B에서는 생략되어 있지만, 개구면에 있어서도, 후에 형성되는 배선층(2012)이 담체 기판(81W)과 절연되도록, 절연막(2081)이 소정의 막두께 이상은 남아 있다.
다음으로, 도 84의 C에 나타내는 바와 같이, 담체 기판(81W)에 형성된 절연막(2081)의 개구면에, 예를 들면 다마신법에 따라, 배선층(2012)으로서의 구리(Cu)가 매입된다. 구리를 매입하는 방법은, 예를 들면, 다음의 방법을 채용할 수 있다. 우선, 스퍼터법을 이용하여, 배리어 메탈막과 전해 도금용의 Cu 시드층을 형성하고, 필요에 따라 무전해 도금법 등으로 Cu 시드층이 보강된다. 그 후, 전해 도금법으로 구리가 충전된 후, 잉여 구리가, CMP법으로 제거됨으로써, 배선층(2012)이 형성된다. 배리어 메탈막의 재료에는, 탄탈(Ta), 티탄(Ti), 텅스텐(W), 지르코늄(Zr) 및, 그 질화막, 탄화막 등을 이용할 수 있다. 배리어 메탈막의 막두께는, 예를 들면 30㎚ 정도이고, Cu 시드층의 막두께는, 예를 들면 100㎚ 정도이다.
마지막으로, 도 84의 D에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 PE-CVD법을 이용하여, 배선층(2012)의 상면에, 캡막(2082)이 형성된다. 캡막(2082)은, 예를 들면, SiN, SiC, 또는, SiO2의 단층막 또는 적층막을 채용할 수 있다.
이상과 같이 하여 담체 기판(81W)의 일방의 표면에 배선층(2012)이 형성된 후, 관통공(83)이 형성되고, 나아가 관통공(83)의 내측에, 렌즈(21)를 포함한 렌즈 수지부(82)가 형성된다.
＜배선층의 제3 형성 방법＞
다음으로, 도 85를 참조하여, 렌즈 부착 기판(41)의 일방의 면에 배선층(2012)을 형성하는 제3 형성 방법에 대해 설명한다.
상술한 제1 및 제2 형성 방법은, 관통공(83) 및 렌즈 수지부(82)를 형성하기 전의 담체 기판(81W)에, 배선층(2012)을 형성하는 방법이었지만, 제3 형성 방법은, 관통공(83) 및 렌즈 수지부(82)를 형성한 후의 렌즈 부착 기판(41W)에, 배선층(2012)을 형성하는 방법이다.
먼저, 도시는 생략하지만, 렌즈 부착 기판(41W)의 배선층(2012)이 형성되는 면에, 담체 기판(81W)과 절연하기 위한 절연막이 성막된다. 여기서 성막되는 절연막은, 예를 들면, 100㎚ 이상의 막두께로 형성되는 SiO2막으로 할 수 있다.
그리고, 도 85의 A에 나타내는 바와 같이, 렌즈 부착 기판(41W)의 배선층(2012)이 형성되는 면에, 예를 들면, 세미애디티브법(semiadditive method) 등을 이용하여, 배선층(2012)이 형성된다. 구체적으로는, 렌즈 부착 기판(41W)의 배선층(2012)이 형성되는 면(도 85에서는 렌즈 부착 기판(41W)의 상측의 면)에, 스퍼터법을 이용하여, 배리어 메탈막으로서의 티탄(Ti)과 전해 도금용의 Cu 시드층(2111)이 연속 성막된다. 티탄(Ti)과 Cu 시드층의 막두께는, 모두 100㎚ 정도이다.
다음으로, 도 85의 B에 나타내는 바와 같이, 레지스트(2112)를 이용하여, 배선 형성용의 패턴을 형성하고, 전해 도금법에 의해, 5㎛ 이상의 Cu가 패턴 도금된다. 레지스트(2112)가 형성되어 있지 않은 영역으로서, Cu가 도금된 부분이, 배선층(2012)이 된다.
다음으로, 레지스트(2112)가 제거된 후, 도 85의 C에 나타내는 바와 같이, 웨트 에칭법에 의해, 배리어 메탈막으로서의 티탄(Ti)과 전해 도금용의 Cu 시드층(2111)이, 순서대로 제거된다. 이 때, 도금 Cu가 남아있는 부분의 티탄은 에칭되지 않으므로, 배선층(2012)이 형성된다.
마지막으로, 도 85의 D에 나타내는 바와 같이, 배선층(2012)의 소정의 영역에, 감광성의 솔더 레지스트(2113)가 형성됨으로써, 접속 단자(2033)와 접속 단자(2014)가 배치되는 영역이 패드로서 개구된다.
이상과 같이, 렌즈 부착 기판(41W)의 전극 패드를 포함한 배선층(2012)은, 세미애디티브법, 서브트랙티브법(subtractive method), 및, 스퍼터법, 레지스트 패터닝 및 드라이 에칭의 조합 등, 임의의 방법으로 형성할 수 있다.
＜외부 단자의 형성 방법＞
다음으로, 수광 소자(2031)의 접속 단자(2033)의 형성에 대해 설명한다.
수광 소자(2031)의 접속 단자(2033)의 형성 방법으로서는, 예를 들면, Al 등의 전극 패드 상에, 무전해 니켈 도금욕을 이용하여 UBM(언더 범프 메탈)을 형성하고, 그 UBM 상에는 땜납 범프를 형성하는 방법을 채용할 수 있다.
UBM의 형성 방법으로서는, 예를 들면, 일본특허공개 제2016-188407호 공보의 [0039] 내지 [0049] 단락에 기재된 방법 등을 이용할 수 있다. 이 형성 방법에 의하면, 전 처리로서, Zn를 포함한 약액을 이용하여 밀착성이 좋은 균일한 Zn 치환막을 전극 패드 상에 형성하고, 무전해 니켈 도금욕을 이용하여 전극 패드를 포함한 소정 영역에 니켈로 이루어지는 UBM이 형성된다. Zn 치환막 중의 Zn이, 도금욕 중에 용출하고, 니켈과 치환된다. 그 후, 치환 및 석출된 니켈 상에 니켈이 환원되고, 석출한다. 이에 의해, 예를 들면 막두께가 2㎛ 내지 12㎛ 정도이고, 전극 패드와의 밀착성이 양호한 니켈 도금 피막이 형성된다.
다음으로, UBM으로서의 니켈 도금 피막 상에, 땜납 범프나 금속 범프가 형성된다.
도 86은, 땜납 범프의 형성에 대해 설명하는 도면이다.
도 86에서는, 반도체 웨이퍼로 이루어지는 기판(2220)의 전극(2221) 상에 땜납 범프(2234)를 형성하는 방법에 대해 설명한다.
도 86의 A에 나타내는 바와 같이, 전극(2221)에 대응하는 위치에 관통공(2231)이 형성되어 있는 인쇄용 마스크(2030)를 이용하여, 인쇄용 마스크(2230)의 상면에, 땜납 페이스트(2232)를 공급하고, 스퀴지(2233)가 이동함으로써, 땜납 페이스트(2232)가 관통공(2231)에 충전된다. 전극(2221) 상에는, 플럭스(2224)가 인쇄되어 있다.
다음으로, 도 86의 B에 나타내는 바와 같이, 기판(2220)으로부터 인쇄용 마스크(2230)가 분리된다.
또한, 도 86의 C에 나타내는 바와 같이, 인쇄용 마스크(2230)가 분리되면, 땜납 페이스트(2232)가 늘어지는 경향이 있지만, 하측의 플럭스(2224)의 높은 점착력에 의해, 이 처짐을 억제하고 인접한 전극(2221)과의 단락을 확실히 방지하도록 하고 있다.
이 후에 땜납의 용융 온도 이상의 온도로 열처리함으로써, 기판(2220)의 전극(2221) 상에, 도 86의 D에 나타내는 바와 같이, 땜납 범프(2234)가 형성된다. 이 때에 하측의 플럭스(2224)는, 땜납 페이스트(2232) 내의 땜납 입자 표면의 산화막을 제거하는 기능을 하며, 땜납 범프(2234)를 형성한 후에 세정 제거된다.
수광 소자(2031)의 접속 단자(2033)에는, 금속 스터드 범프를 이용해도 된다. 금속 스터드 범프의 형성 방법으로서는, 예를 들면, 일본특허공개 제2006-147842호 공보의 [0024] 내지 [0028] 단락에 기재된 방법 등을 이용할 수 있다.
도 87은, 일본특허공개 제2006-147842호 공보의 [0024] 내지 [0028] 단락에 기재된 금속 스터드 범프의 형성 방법을 설명하는 도면이다.
도 87의 A에 나타내는 바와 같이, 금속 와이어(2303)가, 캐필러리(capillary)(2310)에 설치된 와이어 삽입 통과공(2312)에 삽입 통과되고, 와이어 도출공(2312)으로부터 외부로 도출된 부분의 선단에 아크 방전을 일으키게 하고, 가열 용융하여 볼(2304)이 형성된다. 볼(2304)은, 캐필러리(2310)의 와이어 도출공(2312)의 주위에 형성되어 있는 챔퍼 오목부(chamfer recess)(2313)에 수용되고, 포착된다. 여기서, 캐필러리(2310)는, 와이어 도출공(2312)이 설치된 중공의 바늘이다.
다음으로, 도 87의 B에 나타내는 바와 같이, 캐필러리(2310)가, 피대상물인 전극(2301)으로 향해 강하되고, 볼(2304)이 전극(2301)에 대해 눌려진 상태에서, 초음파 진동을 가하면서, 피대상물인 전극(2301)에 열압착시킨다. 이 때, 금속 와이어(2303)나 전극(2301)은, 200도 정도로 가열되어 용융된다.
그 후, 도 87의 C에 나타내는 바와 같이, 캐필러리(2310)를 상승시키고, 금속 와이어(2303)를 상부로 당김으로써, 금속 와이어(2303)가 볼(2304)의 근원인 재결정부(2304a)에서 파열 분리되어, 스터드 범프(2302)가 형성된다. 이와 같은 형성 방법에 의하면, 절단 치구를 필요로 하는 일 없이, 또한 작업 공수도 종래 그대로인 채로, 높이가 균일한 스터드 범프(2302)를 효율적으로 형성할 수 있다.
또한, 수광 소자(2031)의 접속 단자(2033)는, 기판 상태의 수광 소자(2031)를 개편화하기 전에 형성해도 되고, 개편화한 후에 형성해도 된다.
＜렌즈 부착 기판에의 수광 소자의 실장 방법＞
다음으로, 도 88을 참조하여, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)에, 개편화 된 수광 소자(2031)를 실장하는 실장 방법에 대해 설명한다.
먼저, 도 88의 A에 나타내는 바와 같이, 렌즈 부착 기판(41W)의 배선층(2012)이 형성된 면(광입사면 측의 반대 측의 면)의 전극 패드 상에, 2차 실장용의 접속 단자(2014)로서의 솔더 볼이 탑재된다. 전극 패드 상에 솔더 볼을 탑재하는 방법은, 예를 들면, 일본특허공개 평11-297886호 공보에 개시된 바와 같은 방법이 가능하다. 구체적으로는, 메탈 마스크를 이용한 인쇄법에 의해 전극 패드에 플럭스를 도포하고, 전극 패드 위치에 대응하여 개구부가 형성된 메탈 마스크 상에 다수의 솔더 볼을 장착하고 스퀴지를 이동시킴으로써, 개구부에 1개의 솔더 볼을 떨어뜨려, 플럭스에 부착시키는 방법을 채용할 수 있다.
다음으로, 도 88의 B에 나타내는 바와 같이, 개편화 된 수광 소자(2031)를 렌즈 부착 기판(41W)의 소정의 위치에 마운트한 후, 도 88의 C에 나타내는 바와 같이, 리플로우가 실시된다. 리플로우에 의해, 접속 단자(2014)와 접속 단자(2033)의 솔더 볼이 용융하고, 렌즈 부착 기판(41W)의 배선층(2012)의 전극 패드와 접속된다.
계속하여, 도 88의 D에 나타내는 바와 같이, 수광 소자(2031)의 접속 단자(2033)를 덮도록, 접속 단자(2033)의 주위에 언더필 수지(2034)를 충전하고, 언더필 수지(2034)가, 자외선 조사 등에 의해 경화된다.
마지막으로, 도 88의 E에 나타내는 바와 같이, 수광 소자(2031)와 접속 단자(2014)의 탑재면 이외의 소정의 영역에, 수동 부품(2013)이 실장된다(탑재되어 전기적으로 접속된다).
이상과 같이 하여, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)에, 개편화 된 수광 소자(2031)가 실장된다. 수광 소자(2031)가 실장된 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)이, 모듈 단위 또는 칩 단위로 다이싱 됨으로써, 도 80의 카메라 모듈(1M) 상태가 된다.
도 89는, 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)에, 개편화 된 수광 소자(2031)를 실장하는 그 외의 실장 방법이다.
도 88의 실장 방법은, 접속 단자(2033)가 형성된 수광 소자(2031)를, 렌즈 부착 기판(41W)에 탑재하는 방법이었지만, 도 89의 실장 방법은, 수광 소자(2031)의 접속 단자(2033)도, 접속 단자(2014)와 마찬가지로 렌즈 부착 기판(41W)에 형성하도록 하여, 접속 단자(2033)가 없는 수광 소자(2031)를, 렌즈 부착 기판(41W)에 마운트하는 방법이다.
먼저, 도 89의 A에 나타내는 바와 같이, 렌즈 부착 기판(41W)의 배선층(2012)이 형성된 면(광입사면 측의 반대 측의 면)의 전극 패드 상에, 2차 실장용의 접속 단자(2014)와, 수광 소자(2031)용의 접속 단자(2033)가 탑재된다.
다음으로, 도 89의 B에 나타내는 바와 같이, 개편화 된 수광 소자(2031)가, 렌즈 부착 기판(41W)의 접속 단자(2033)의 위치에 마운트되고, 도 88의 C에 나타내는 바와 같이, 수광 소자(2031)와 접속 단자(2014)의 탑재면 이외의 소정의 영역에, 수동 부품(2013)이 마운트된다.
계속해서, 도 89의 D에 나타내는 바와 같이, 리플로우가 실시된다. 리플로우에 의해, 접속 단자(2014)와 접속 단자(2033)의 솔더 볼, 및 수동 부품(2013)의 접속 단자의 땜납이 용융하여, 렌즈 부착 기판(41W)의 배선층(2012)의 전극 패드와 접속된다.
마지막으로, 도 89의 E에 나타내는 바와 같이, 수광 소자(2031)의 접속 단자(2033)를 덮도록, 접속 단자(2033)의 주위에 언더필 수지(2034)를 충전하고, 언더필 수지(2034)가, 자외선 조사 등에 의해 경화된다.
이상과 같이 하여, 담체 기판(81)에 형성되는 관통공(83)의 내측에 렌즈 수지부(82)(렌즈(21))가 배치되고, 담체 기판(81)의 광입사면 측과 반대 측에 배선층(2012)이 형성되는 렌즈 부착 기판(41W)의 배선층(2012)에, 렌즈 부착 기판(41W)의 칩 사이즈보다 작은 칩 사이즈의, 개편화 된 수광 소자(2031)가 탑재되어, 전기적으로 접속된다.
그리고, 수광 소자(2031)가 실장된 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)이, 모듈 단위 또는 칩 단위로 다이싱 됨으로써, 도 80의 카메라 모듈(1M) 상태가 된다.
제12 실시형태에 의하면, 렌즈 부착 기판(2011)의 칩 사이즈보다 작은 칩 사이즈의 수광 소자(2031)를, 렌즈 부착 기판(2011)에 실장한 카메라 모듈(1M)을 실현할 수 있다. 수광 소자(2031)의 칩 사이즈를 렌즈 부착 기판(2011)의 칩 사이즈에 맞출 필요가 없고, 1매의 기판으로 보다 많은 수광 소자(2031)를 제조할 수 있고, 기판의 로스가 발생하지 않기 때문에, 비용 삭감을 기대할 수 있다.
렌즈 부착 기판(2011)의 광입사면 측과 반대 측이 되는 면에, 회로 배선(재배선)을 가지는 배선층(2012)를 구비하고, 수광 소자(2031)에 신호를 입출력하는 수광 소자(2031)의 접속 단자(2033)와 2차 실장용의 접속 단자(2014)가 접속되는 전극 패드를 설치하고, 급전과 신호 전송의 기능을 구비한다. 이에 의해, 수광 소자(2031)의 수광면의 반대 측으로부터 관통 전극(TSV) 등에 의해 신호를 취출하는 방법보다, 공정수를 대폭 삭감할 수 있기 때문에, 비용 절감을 기대할 수 있다.
렌즈 부착 기판(2011)의 수광 소자(2031)를 실장하지 않는 빈 영역에는, 수동 부품(2013)도 배치할 수 있다.
또한, 개편화 후의 수광 소자(2031)를 기판 상태의 렌즈 부착 기판(41W)에 실장하기 때문에, 양품이라 판단된 수광 소자(2031)만을 이용하여 개별적으로 얼라이먼트를 확인하면서 실장할 수 있어, 수율의 로스를 줄이는 것이 가능해지고, 비용 절감에 공헌한다.
렌즈 모듈은, 1매의 렌즈 부착 기판(2011)이여도 좋고, 복수매의 렌즈 부착 기판(41)을 구비하는 적층 렌즈 구조체(11)여도 마찬가지로 좋다.
＜19. 전자기기에의 적용예＞
상술한 카메라 모듈(1)은, 디지털 스틸 카메라나 비디오 카메라 등의 촬상 장치나, 촬상 기능을 가지는 휴대단말장치나, 화상 판독부에 고체 촬상 장치를 이용하는 복사기 등, 화상 취입부(광전 변환부)에 고체 촬상 장치를 이용하는 전자기기에 포함되어 넣어진 형태로 사용하는 것이 가능하다.
도 90은, 본 기술을 적용한 전자기기로서의, 촬상 장치의 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 90의 촬상 장치(3000)는, 카메라 모듈(3002), 및 카메라 신호 처리 회로인 DSP(Digital Signal Processor) 회로(3003)를 구비한다. 또한, 촬상 장치(3000)는, 프레임 메모리(3004), 표시부(3005), 기록부(3006), 조작부(3007), 및 전원부(3008)도 구비한다. DSP 회로(3003), 프레임 메모리(3004), 표시부(3005), 기록부(3006), 조작부(3007) 및 전원부(3008)는, 버스 라인(3009)를 거쳐 서로 접속되어 있다.
카메라 모듈(3002) 내의 이미지 센서(3001)는, 피사체로부터의 입사광(상광)을 취입하고 촬상면 상에 결상된 입사광의 광량을 화소 단위로 전기 신호로 변환하여 화소 신호로서 출력한다. 이 카메라 모듈(3002)로서, 상술한 카메라 모듈(1)이 채용되고 있고, 이미지 센서(3001)는, 상술한 수광 소자(12)에 대응한다.
표시부(3005)는, 예를 들면, 액정 패널이나 유기 EL(Electro Luminescence) 패널 등의 패널형 표시장치로 이루어지고, 이미지 센서(3001)로 촬상된 동영상 또는 정지화상을 표시한다. 기록부(3006)는, 이미지 센서(3001)에 의해 촬상된 동영상 또는 정지화상을, 하드 디스크나 반도체 메모리 등의 기록 매체에 기록한다.
조작부(3007)는, 유저에 의한 조작 하에, 촬상 장치(3000)가 가지는 다양한 기능에 대해 조작 지령을 발한다. 전원부(3008)는, DSP 회로(3003), 프레임 메모리(3004), 표시부(3005), 기록부(3006) 및 조작부(3007)의 동작 전원이 되는 각종의 전원을, 이들 공급 대상에 대해 적절히 공급한다.
상술한 바와 같이, 카메라 모듈(3002)로서, 각 실시형태와 관련되는 카메라 모듈(1)을 이용함으로써, 고화질화 및 소형화를 실현할 수 있다. 따라서, 비디오 카메라나 디지털 스틸 카메라, 나아가 휴대전화기 등의 모바일 기기용 카메라 모듈 등의 촬상 장치(3000)에 있어서도, 반도체 패키지의 소형화와, 촬상 화상의 고화질화의 양립을 도모할 수 있다.
＜20. 이미지 센서의 사용예＞
도 91은, 카메라 모듈(1)로서 구성된 이미지 센서를 사용하는 사용예를 나타내는 도면이다.
카메라 모듈(1)로서 구성된 이미지 센서는, 예를 들면, 이하와 같이, 가시광이나, 적외광, 자외광, X선 등의 광을 센싱하는 다양한 케이스에 사용할 수 있다.
·디지털 카메라나, 카메라 기능을 가지는 휴대기기 등의, 감상용으로 제공되는 화상을 촬영하는 장치
·자동 정지 등의 안전 운전이나, 운전자 상태 인식 등을 위해, 자동차의 전방이나 후방, 주위, 차내 등을 촬영하는 차재용 센서, 주행 차량이나 도로를 감시하는 감시 카메라, 차량간 등의 측거를 행하는 측거 센서 등의, 교통용으로 제공되는 장치
·유저의 제스처를 촬영하고, 그 제스처에 따른 기기 조작을 행하기 위해서, TV나, 냉장고, 에어컨디셔너 등의 가전에 제공되는 장치
·내시경이나, 적외광의 수광에 의한 혈관 촬영을 행하는 장치 등의, 의료나 헬스케어용으로 제공되는 장치
·방범 용도의 감시 카메라나, 인물 인증 용도의 카메라 등의, 시큐리티용으로 제공되는 장치
·피부를 촬영하는 피부 측정기나, 두피를 촬영하는 마이크로스코프 등의, 미용용으로 제공되는 장치
·스포츠 용도 등 전용의 액션 카메라나 웨어러블 카메라 등의, 스포츠용으로 제공되는 장치
·밭이나 작물의 상태를 감시하기 위한 카메라 등의, 농업용으로 제공되는 장치
＜21. 체내 정보 취득 시스템에의 응용예＞
본 개시와 관련되는 기술(본 기술)은, 여러가지 제품에 응용할 수 있다. 예를 들면, 본 개시와 관련되는 기술은, 캡슐형 내시경을 사용한 환자의 체내 정보 취득 시스템에 적용되어도 된다.
도 92는, 본 개시와 관련되는 기술(본 기술)이 적용될 수 있는, 캡슐형 내시경을 사용한 환자의 체내 정보 취득 시스템의 개략적인 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
체내 정보 취득 시스템(10001)은, 캡슐형 내시경(10100)과 외부 제어 장치(10200)로 구성된다.
캡슐형 내시경(10100)은, 검사 시에, 환자에 의해 삼켜진다. 캡슐형 내시경(10100)은, 촬상 기능 및 무선 통신 기능 기능을 갖고, 환자로부터 자연 배출될 때까지, 위나 장 등의 장기의 내부를 연동 운동 등에 의해 이동하면서, 해당 장기의 내부의 화상(이하, 체내 화상이라고도 한다)을 소정의 간격으로 차례대로 촬상하고, 그 체내 화상에 대한 정보를 체외의 외부 제어 장치(10200)에 차례대로 무선 송신한다.
외부 제어 장치(10200)는, 체내 정보 취득 시스템(10001)의 동작을 통괄적으로 제어한다. 또한, 외부 제어 장치(10200)는, 캡슐형 내시경(10100)으로부터 송신되어 오는 체내 화상에 대한 정보를 수신한다. 이 수신한 체내 화상에 대한 정보에 기초하여, 표시 장치(도시하지 않음)에 해당 체내 화상을 표시하기 위한 화상 데이터를 생성한다.
체내 정보 취득 시스템(10001)에서는, 이와 같이 하여, 캡슐형 내시경(10100)이 삼켜지고 나서부터 배출될 때까지, 환자의 체내의 모습을 촬상한 체내 화상을 수시로 얻을 수 있다.
캡슐형 내시경(10100)과 외부 제어 장치(10200)의 구성 및 기능에 대해 보다 상세하게 설명한다.
캡슐형 내시경(10100)은, 캡슐형의 케이스(10101)를 갖고, 그 케이스(10101) 내에는, 광원부(10111), 촬상부(10112), 화상 처리부(10113), 무선 통신부(10114), 급전부(10115), 전원부(10116), 및 제어부(10117)가 수납되어 있다.
광원부(10111)는, 예를 들면, LED(Light Emitting Diode) 등의 광원으로부터 구성되고, 촬상부(10112)의 촬상 시야에 대해서 광을 조사한다.
촬상부(10112)는, 촬상 소자, 및 해당 촬상 소자의 전단에 설치되는 복수의 렌즈로 이루어진 광학계로부터 구성된다. 관찰 대상인 체조직에 조사된 광의 반사광(이하, 관찰광이라고 한다)은, 해당 광학계에 의해 집광되어, 해당 촬상 소자에 입사한다. 촬상부(10112)에서는, 촬상 소자에 있어서, 거기에 입사한 관찰광이 광전 변환되고, 그 관찰광에 대응하는 화상 신호가 생성된다. 촬상부(10112)에 의해 생성된 화상 신호는, 화상 처리부(10113)에 제공된다.
화상 처리부(10113)는, CPU(Central Processing Unit)나 GPU(Graphics Processing Unit) 등의 프로세서에 의해 구성되고, 촬상부(10112)에 의해 생성된 화상 신호에 대해서 각종의 신호 처리를 행한다. 화상 처리부(10113)는, 신호 처리를 행한 화상 신호를, RAW 데이터로서 무선 통신부(10114)에 제공한다.
무선 통신부(10114)는, 화상 처리부(10113)에 의해 신호 처리가 행해진 화상 신호에 대해서 변조 처리 등의 소정의 처리를 실시하고, 그 화상 신호를, 안테나(10114A)를 거쳐 외부 제어 장치(10200)에 송신한다. 또한, 무선 통신부(10114)는, 외부 제어 장치(10200)로부터, 캡슐형 내시경(10100)의 구동 제어에 관한 제어 신호를, 안테나(10114A)를 거쳐 수신한다. 무선 통신부(10114)는, 외부 제어 장치(10200)로부터 수신한 제어 신호를 제어부(10117)에 제공한다.
급전부(10115)는, 예를 들면, 수전용 안테나 코일, 해당 안테나 코일에 발생한 전류로부터 전력을 재생하는 전력 재생 회로, 및 승압 회로 등으로부터 구성된다. 급전부(10115)에서는, 이른바 비접촉 또는 무선 충전의 원리를 사용하여 전력이 생성된다.
전원부(10116)는, 2차 전지에 의해 구성되고, 급전부(10115)에 의해 생성된 전력을 축전한다. 도 92에서는, 도면이 복잡하게 되는 것을 피하기 위하여, 전원부(10116)로부터의 전력의 공급처를 나타내는 화살표 등의 도시를 생략하고 있지만, 전원부(10116)에 축전된 전력은, 광원부(10111), 촬상부(10112), 화상 처리부(10113), 무선 통신부(10114), 및 제어부(10117)에 공급되고, 이러한 구동에 사용될 수 있다.
제어부(10117)는, CPU 등의 프로세서에 의해 구성되고, 광원부(10111), 촬상부(10112), 화상 처리부(10113), 무선 통신부(10114), 및 급전부(10115)의 구동을, 외부 제어 장치(10200)로부터 송신되는 제어 신호에 따라 적절히 제어한다.
외부 제어 장치(10200)는, CPU, GPU 등의 프로세서, 또는 프로세서와 메모리 등의 기억 소자가 혼재된 마이크로 컨트롤러 또는 제어 기판 등으로 구성된다. 외부 제어 장치(10200)는, 캡슐형 내시경(10100)의 제어부(10117)에 대해서 제어 신호를, 안테나(10200A)를 거쳐 송신함으로써, 캡슐형 내시경(10100)의 동작을 제어한다. 캡슐형 내시경(10100)에서는, 예를 들면, 외부 제어 장치(10200)로부터의 제어 신호에 의해, 광원부(10111)에 있어서의 관찰 대상에 대한 광의 조사 조건이 변경될 수 있다. 또한, 외부 제어 장치(10200)로부터의 제어 신호에 의해, 촬상 조건(예를 들면, 촬상부(10112)에 있어서의 프레임 레이트, 노출치 등)이 변경될 수 있다. 또한, 외부 제어 장치(10200)로부터의 제어 신호에 의해, 화상 처리부(10113)에 있어서의 처리의 내용이나, 무선 통신부(10114)가 화상 신호를 송신하는 조건(예를 들면, 송신 간격, 송신 화상의 수)이 변경되어도 된다.
또한, 외부 제어 장치(10200)는, 캡슐형 내시경(10100)으로부터 송신되는 화상 신호에 대해서, 각종의 화상 처리를 행하고, 촬상된 체내 화상을 표시 장치에 표시하기 위한 화상 데이터를 생성한다. 해당 화상 처리로서는, 예를 들면 현상 처리(디모자이크 처리), 고화질화 처리(대역 강조 처리, 초해상 처리, NR(Noise reduction) 처리 및/또는 손떨림 보정 처리 등), 및/또는 확대 처리(전자 줌 처리) 등, 각종의 신호 처리를 행할 수 있다. 외부 제어 장치(10200)는, 표시 장치의 구동을 제어하고, 생성한 화상 데이터에 기초하여 촬상된 체내 화상을 표시시킨다. 또는, 외부 제어 장치(10200)는, 생성한 화상 데이터를 기록 장치(도시하지 않음)에 기록시키거나, 인쇄 장치(도시하지 않음)에 인쇄 출력시켜도 된다.
이상, 본 개시와 관련되는 기술이 적용될 수 있는 체내 정보 취득 시스템의 일례에 대해 설명했다. 본 개시와 관련되는 기술은, 이상 설명한 구성 가운데, 촬상부(10112)에 적용될 수 있다. 구체적으로는, 촬상부(10112)로서, 전술한 카메라 모듈(1)을 적용할 수 있다. 촬상부(10112)에 본 개시와 관련되는 기술을 적용함으로써, 캡슐형 내시경(10100)을 보다 소형화할 수 있기 때문에, 환자의 부담을 더욱 경감할 수 있다. 또한, 캡슐형 내시경(10100)을 소형화하면서도, 보다 선명한 술부 화상을 얻을 수 있기 때문에, 검사의 정밀도가 향상한다.
＜22. 내시경 수술 시스템에의 응용예＞
본 개시와 관련되는 기술(본 기술)은, 여러가지 제품에 응용할 수 있다. 예를 들면, 본 개시와 관련되는 기술은, 내시경 수술 시스템에 적용되어도 된다.
도 93은, 본 개시와 관련되는 기술(본 기술)이 적용될 수 있는 내시경 수술 시스템의 개략적인 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 93에서는, 시술자(의사)(11131)가, 내시경 수술 시스템(11000)을 사용하여, 환자 침대(11133) 상의 환자(11132)에게 수술을 행하고 있는 모습이 도시되어 있다. 도시한 것처럼, 내시경 수술 시스템(11000)은, 내시경(11100)과, 기복 튜브(11111)나 에너지 처치구(11112) 등의, 그 밖의 시술구(11110)와, 내시경(11100)을 지지하는 지지 암 장치(11120)와, 내시경을 사용한 수술을 위한 각종의 장치가 탑재된 카트(11200)로부터 구성된다.
내시경(11100)은, 선단으로부터 소정의 길이의 영역이 환자(11132)의 체강 내에 삽입되는 경통(11101)과, 경통(11101)의 기단에 접속되는 카메라 헤드(11102)로부터 구성된다. 도시하는 예에서는, 경성의 경통(11101)을 갖는 이른바 경성경으로서 구성되는 내시경(11100)을 도시하고 있지만, 내시경(11100)은, 연성의 경통을 갖는 이른바 연성경으로서 구성되어도 된다.
경통(11101)의 선단에는, 대물렌즈가 끼워진 개구부가 설치되어 있다. 내시경(11100)에는 광원 장치(11203)가 접속되어 있다. 해당 광원 장치(11203)에 의해 생성된 광이, 경통(11101)의 내부에 연장 설치되는 라이트 가이드에 의해 해당 경통의 선단까지 도광되어 대물렌즈를 거쳐 환자(11132)의 체강 내의 관찰 대상을 향해 조사된다. 또한, 내시경(11100)은, 직시경이어도 되고, 사시경 또는 측시경이어도 된다.
카메라 헤드(11102)의 내부에는 광학계 및 촬상 소자가 설치되어 있다. 관찰 대상으로부터의 반사광(관찰광)은 해당 광학계에 의해 해당 촬상 소자에 집광된다. 해당 촬상 소자에 의해 관찰광이 광전 변환되어, 관찰광에 대응하는 전기 신호, 즉 관찰상에 대응하는 화상 신호가 생성된다. 해당 화상 신호는, RAW 데이터로서 카메라 컨트롤 유닛(CCU： Camera Control Unit)(11201)에 송신된다.
CCU(11201)는, CPU(Central Processing Unit)나 GPU(Graphics Processing Unit) 등에 의해 구성되며, 내시경(11100) 및 표시 장치(11202)의 동작을 통괄적으로 제어한다. 또한, CCU(11201)는, 카메라 헤드(11102)로부터 화상 신호를 수취하고, 그 화상 신호에 대해, 예를 들면 현상 처리(디모자이크 처리) 등의, 해당 화상 신호에 기초하는 화상을 표시하기 위한 각종의 화상 처리를 행한다.
표시 장치(11202)는, CCU(11201)로부터의 제어에 의해, 해당 CCU(11201)에 의해 화상 처리가 행해진 화상 신호에 기초하는 화상을 표시한다.
광원 장치(11203)는, 예를 들면 LED(Light Emitting Diode) 등의 광원으로 구성되고, 시술부 등을 촬영할 때의 조사광을 내시경(11100)에 공급한다.
입력장치(11204)는, 내시경 수술 시스템(11000)에 대한 입력 인터페이스이다. 유저는, 입력장치(11204)를 거쳐, 내시경 수술 시스템(11000)에 대해 각종의 정보의 입력이나 지시 입력을 행할 수 있다. 예를 들면, 유저는, 내시경(11100)에 의한 촬상 조건(조사광의 종류, 배율 및 초점 거리 등)을 변경하는 취지의 지시 등을 입력한다.
처치 기구 제어장치(11205)는, 조직의 소작, 절개 또는 혈관의 봉지 등을 위한 에너지 처치구(11112)의 구동을 제어한다. 기복 장치(11206)는, 내시경(11100)에 의한 시야의 확보 및 시술자의 작업 공간의 확보의 목적으로, 환자(11132)의 체강을 부풀어 오르게 하기 위해, 기복 튜브(11111)를 거쳐 해당 체강 내에 가스를 보낸다. 레코더(11207)는, 수술에 관한 각종의 정보를 기록 가능한 장치이다. 프린터(11208)는, 수술에 관한 각종의 정보를, 텍스트, 화상 또는 그래프 등 각종의 형식에서 인쇄 가능한 장치이다.
또한, 내시경(11100)에 시술부를 촬영할 때의 조사광을 공급하는 광원 장치(11203)는, 예를 들면 LED, 레이저 광원 또는 이러한 조합에 의해 구성되는 백색 광원으로부터 구성할 수 있다. RGB 레이저 광원의 조합에 의해 백색 광원이 구성되는 경우에는, 각 색(각 파장)의 출력 강도 및 출력 타이밍을 고정밀도로 제어할 수 있기 때문에, 광원 장치(11203)에 있어서 촬상 화상의 화이트 밸런스의 조정을 행할 수 있다. 또한, 이 경우에는, RGB 레이저 광원 각각으로부터의 레이저광을 시분할로 관찰 대상으로 조사하고, 그 조사 타이밍에 동기하여 카메라 헤드(11102)의 촬상 소자의 구동을 제어함으로써, RGB 각각에 대응하는 화상을 시분할로 촬상하는 것도 가능하다. 해당 방법에 의하면, 해당 촬상 소자에 컬러 필터를 설치하지 않아도, 컬러 화상을 얻을 수 있다.
또한, 광원 장치(11203)의 구동은, 출력하는 광의 강도를 소정의 시간마다 변경하도록 제어되어도 된다. 그 광의 강도의 변경의 타이밍에 동기하여 카메라 헤드(11102)의 촬상 소자의 구동을 제어해 시분할로 화상을 취득하고, 그 화상을 합성함으로써, 이른바 노출 과다나 부족이 없는 고다이나믹 레인지의 화상을 생성할 수 있다.
또한, 광원 장치(11203)는, 특수광 관찰에 대응하는 소정의 파장 대역의 광을 공급할 수 있게 구성되어도 된다. 특수광 관찰에서는, 예를 들면, 체조직에 있어서의 광의 흡수의 파장 의존성을 이용하여, 통상의 관찰시에 있어서의 조사광(즉, 백색광)에 비해 협대역의 광을 조사함으로써, 점막 표층의 혈관 등의 소정의 조직을 높은 콘트라스트로 촬영하는, 이른바 협대역광 관찰(Narrow Band Imaging)이 행해진다. 또는, 특수광 관찰에서는, 여기광을 조사함으로써 발생되는 형광에 의해 화상을 얻는 형광 관찰을 행해도 된다. 형광 관찰에서는, 체조직에 여기광을 조사하여 해당 체조직으로부터의 형광을 관찰(자가 형광 관찰)한다. 또 다른 예를 들면, 인도시아닌그린(ICG) 등의 시약을 체조직에 국부적으로 주입함과 함께 해당 체조직에 그 시약의 형광 파장에 대응하는 여기광을 조사해 형광상을 얻는 것 등을 행할 수 있다. 광원 장치(11203)는, 이러한 특수광 관찰에 대응하는 협대역광 및/또는 여기광을 공급 가능하도록 구성될 수 있다.
도 94는, 도 93에 나타내는 카메라 헤드(11102) 및 CCU(11201)의 기능 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
카메라 헤드(11102)는, 렌즈 유닛(11401)과, 촬상부(11402)와, 구동부(11403)와, 통신부(11404)와, 카메라 헤드 제어부(11405)를 갖는다. CCU(11201)는, 통신부(11411)와, 화상 처리부(11412)와 제어부(11413)를 갖는다. 카메라 헤드(11102)와 CCU(11201)는, 전송 케이블(11400)에 의해 서로 통신 가능하게 접속되어 있다.
렌즈 유닛(11401)은, 경통(11101)과의 접속부에 설치되는 광학계이다. 경통(11101)의 선단으로부터 받아들여진 관찰광은, 카메라 헤드(11102)까지 도광되어, 해당 렌즈 유닛(11401)에 입사한다. 렌즈 유닛(11401)은, 줌 렌즈 및 포커스 렌즈를 포함하는 복수의 렌즈가 조합되어 구성된다.
촬상부(11402)는, 촬상 소자로 구성된다. 촬상부(11402)를 구성하는 촬상 소자는, 1개(이른바 단판식)이어도 되고, 복수(이른바 다판식)이어도 된다. 촬상부(11402)가 다판식으로 구성되는 경우에는, 예를 들면, 각 촬상 소자에 의해 RGB 각각에 대응하는 화상 신호가 생성되고, 이들이 합성됨으로써 컬러 화상을 얻을 수 있어도 된다. 또는, 촬상부(11402)는, 3D(Dimensional) 표시에 대응하는 오른쪽 눈용 및 왼쪽 눈용 화상 신호를 각각 취득하기 위한 한 쌍의 촬상 소자를 갖도록 구성되어도 된다. 3D표시가 행해짐으로써, 시술자(11131)는 시술부에 있어서의 생체 조직의 안쪽으로의 깊이를 보다 정확하게 파악하는 것이 가능하게 된다. 또한, 촬상부(11402)가 다판식으로 구성되는 경우에는, 각 촬상 소자에 대응하여, 렌즈 유닛(11401)도 복수 계통 설치될 수 있다.
또한, 촬상부(11402)는, 반드시 카메라 헤드(11102)에 설치되지 않아도 된다. 예를 들면, 촬상부(11402)는, 경통(11101)의 내부에, 대물렌즈의 바로 뒤에 설치되어도 된다.
구동부(11403)는, 액추에이터에 의해 구성된다. 카메라 헤드 제어부(11405)로부터의 제어에 의해, 렌즈 유닛(11401)의 줌 렌즈 및 포커스 렌즈를 광축에 따라 소정의 거리만큼 이동시킨다. 이에 의해, 촬상부(11402)에 의한 촬상 화상의 배율 및 초점이 적절히 조정될 수 있다.
통신부(11404)는, CCU(11201)에 대한 각종의 정보를 송수신하기 위한 통신 장치에 의해 구성된다. 통신부(11404)는, 촬상부(11402)로부터 얻은 화상 신호를 RAW 데이터로서 전송 케이블(11400)을 거쳐 CCU(11201)에 송신한다.
또한, 통신부(11404)는, CCU(11201)로부터, 카메라 헤드(11102)의 구동을 제어하기 위한 제어 신호를 수신하고, 카메라 헤드 제어부(11405)에 공급한다. 해당 제어 신호에는, 예를 들면, 촬상 화상의 프레임 레이트를 지정하는 취지의 정보, 촬상 시의 노출치를 지정하는 취지의 정보, 및/또는 촬상 화상의 배율 및 초점을 지정하는 취지의 정보 등, 촬상 조건에 관한 정보가 포함된다.
또한, 상기의 프레임 레이트나 노출치, 배율, 초점 등의 촬상 조건은, 유저에 의해 적절히 지정되어도 되고, 취득된 화상 신호에 기초하여 CCU(11201)의 제어부(11413)에 의해 자동적으로 설정되어도 된다. 후자의 경우에는, 이른바 AE(Auto Exposure) 기능, AF(Auto Focus) 기능 및 AWB(Auto White Balance) 기능이 내시경(11100)에 탑재되고 있게 된다.
카메라 헤드 제어부(11405)는, 통신부(11404)를 거쳐 수신한 CCU(11201)로부터의 제어 신호에 기초하여, 카메라 헤드(11102)의 구동을 제어한다.
통신부(11411)는, 카메라 헤드(11102)의 사이에 각종의 정보를 송수신하기 위한 통신 장치에 의해 구성된다. 통신부(11411)는, 카메라 헤드(11102)로부터, 전송 케이블(11400)을 거쳐 송신되는 화상 신호를 수신한다.
또한, 통신부(11411)는, 카메라 헤드(11102)에 대해서, 카메라 헤드(11102)의 구동을 제어하기 위한 제어 신호를 송신한다. 화상 신호나 제어 신호는, 전기 통신이나 광 통신 등에 의해 송신할 수 있다.
화상 처리부(11412)는, 카메라 헤드(11102)로부터 송신된 RAW 데이터인 화상 신호에 대해서 각종의 화상 처리를 행한다.
제어부(11413)는, 내시경(11100)에 의한 시술부 등의 촬상, 및 술부 등의 촬상에 의해 얻을 수 있는 촬상 화상의 표시에 관한 각종의 제어를 행한다. 예를 들면, 제어부(11413)는, 카메라 헤드(11102)의 구동을 제어하기 위한 제어 신호를 생성한다.
또한, 제어부(11413)는, 화상 처리부(11412)에 의해 화상 처리가 행해진 화상 신호에 기초하여, 시술부 등이 찍힌 촬상 화상을 표시 장치(11202)에 표시시킨다. 이 때, 제어부(11413)는, 각종의 화상 인식 기술을 사용하여 촬상 화상 내에 있어서의 각종의 물체를 인식해도 된다. 예를 들면, 제어부(11413)는, 촬상 화상에 포함되는 물체의 에지의 형상이나 색 등을 검출함으로써, 겸자 등의 시술구, 특정한 생체 부위, 출혈, 에너지 처치구(11112)의 사용 시의 미스트(mist) 등을 인식할 수 있다. 제어부(11413)는, 표시 장치(11202)에 촬상 화상을 표시시킬 때에, 그 인식 결과를 사용하여, 각종의 수술 지원 정보를 해당 시술부의 화상에 중첩 표시시켜도 된다. 수술 지원 정보가 중첩 표시되어 시술자(11131)에게 제시됨으로써, 시술자(11131)의 부담을 경감하는 것이나, 시술자(11131)가 확실히 수술을 진행시키는 것이 가능하게 된다.
카메라 헤드(11102) 및 CCU(11201)를 접속하는 전송 케이블(11400)은, 전기 신호의 통신에 대응하는 전기 신호 케이블, 광통신에 대응하는 광섬유, 또는 이러한 복합 케이블이다.
여기서, 도시하는 예에서는, 전송 케이블(11400)을 사용해 유선으로 통신을 하고 있었지만, 카메라 헤드(11102)와 CCU(11201)의 사이의 통신은 무선으로 행해져도 된다.
이상, 본 개시와 관련되는 기술이 적용될 수 있는 내시경 수술 시스템의 일례에 대해 설명했다. 본 개시와 관련되는 기술은, 이상 설명한 구성 가운데, 카메라 헤드(11102)의 렌즈 유닛(11401) 및 촬상부(11402)에 적용될 수 있다. 구체적으로는, 렌즈 유닛(11401) 및 촬상부(11402)로서, 전술한 카메라 모듈(1)을 적용할 수 있다. 렌즈 유닛(11401) 및 촬상부(11402)에 본 개시와 관련되는 기술을 적용함으로써, 카메라 헤드(11102)를 소형화하면서도, 보다 선명한 시술부 화상을 얻을 수 있다.
또한, 여기에서는, 일례로서 내시경 수술 시스템에 대해 설명했지만, 본 개시와 관련되는 기술은, 그 밖의, 예를 들면, 현미경 수술 시스템 등에 적용되어도 된다.
＜23. 이동체에의 응용예＞
본 개시와 관련되는 기술(본 기술)은, 여러가지 제품에 응용할 수 있다. 예를 들면, 본 개시와 관련되는 기술은, 자동차, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차, 자동 이륜차, 자전거, 퍼스널 모빌리티, 비행기, 드론, 선박, 로봇 등의 어느 종류의 이동체에 탑재되는 장치로서 실현되어도 된다.
도 95는, 본 개시와 관련되는 기술이 적용될 수 있는 이동체 제어 시스템의 일례인 차량 제어 시스템의 개략적인 구성예를 나타내는 블록도이다.
차량 제어 시스템(12000)은, 통신 네트워크(12001)를 거쳐 접속된 복수의 전자 제어 유닛을 구비한다. 도 95에 나타낸 예에서는, 차량 제어 시스템(12000)은, 구동계 제어 유닛(12010), 보디계 제어 유닛(12020), 차외 정보 검출 유닛(12030), 차내 정보 검출 유닛(12040), 및 통합 제어 유닛(12050)을 구비한다. 또한, 통합 제어 유닛(12050)의 기능 구성으로서 마이크로 컨트롤러(12051), 음성 화상 출력부(12052), 및 차재 네트워크 I/F(interface)(12053)가 도시되어 있다.
구동계 제어 유닛(12010)은, 각종 프로그램에 따라 차량의 구동계와 관련하는 장치의 동작을 제어한다. 예를 들면, 구동계 제어 유닛(12010)은, 내연 기관 또는 구동용 모터 등 차량의 구동력을 발생시키기 위한 구동력 발생 장치, 구동력을 차륜에 전달하기 위한 구동력 전달 기구, 차량의 타각을 조정하는 스티어링 기구, 및 차량의 제동력을 발생시키는 제동 장치 등 제어 장치로서 기능한다.
보디계 제어 유닛(12020)은, 각종 프로그램에 따라 차체에 장비된 각종 장치의 동작을 제어한다. 예를 들면, 보디계 제어 유닛(12020)은, 키리스 엔트리(keyless entry) 시스템, 스마트 키 시스템, 파워 윈도우 장치, 또는, 헤드 램프, 백 램프, 브레이크 램프, 방향 지시등 또는 안개등 등의 각종 램프의 제어 장치로서 기능한다. 이 경우, 보디계 제어 유닛(12020)에는, 키를 대체하는 휴대기로부터 발신되는 전파 또는 각종 스위치의 신호가 입력될 수 있다. 보디계 제어 유닛(12020)은, 이러한 전파 또는 신호의 입력을 받아들여 차량의 도어록 장치, 파워 윈도우 장치, 램프 등을 제어한다.
차외 정보 검출 유닛(12030)은, 차량 제어 시스템(12000)을 탑재한 차량의 외부의 정보를 검출한다. 예를 들면, 차외 정보 검출 유닛(12030)에는, 촬상부(12031)가 접속된다. 차외 정보 검출 유닛(12030)은, 촬상부(12031)에 차 밖의 화상을 촬상시킴과 함께, 촬상된 화상을 수신한다. 차외 정보 검출 유닛(12030)은, 수신한 화상에 기초하여, 사람, 차, 장애물, 표지 또는 노면상의 문자등의 물체 검출 처리 또는 거리 검출 처리를 행해도 된다.
촬상부(12031)는, 광을 수광하고, 그 광의 수광량에 따른 전기 신호를 출력하는 광 센서이다. 촬상부(12031)는, 전기 신호를 화상으로서 출력할 수도 있고, 측거의 정보로서 출력할 수도 있다. 또한, 촬상부(12031)가 수광하는 광은, 가시광이어도 되고, 적외선 등의 비가시광이어도 된다.
차내 정보 검출 유닛(12040)은, 차 내의 정보를 검출한다. 차내 정보 검출 유닛(12040)에는, 예를 들면, 운전자 상태를 검출하는 운전자 상태 검출부(12041)가 접속된다. 운전자 상태 검출부(12041)는, 예를 들면 운전자를 촬상하는 카메라를 포함한다. 차내 정보 검출 유닛(12040)은, 운전자 상태 검출부(12041)로부터 입력되는 검출 정보에 기초하여, 운전자의 피로 정도 또는 집중 정도를 산출해도 되고, 운전자가 앉아서 졸고 있는지 여부를 판별해도 된다.
마이크로 컨트롤러(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030) 또는 차내 정보 검출 유닛(12040)에서 취득되는 차 내외의 정보에 기초하여, 구동력 발생 장치, 스티어링 기구 또는 제동 장치의 제어 목표치를 연산하고, 구동계 제어 유닛(12010)에 대해 제어 지령을 출력할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 컨트롤러(12051)는, 차량의 충돌 회피 또는 충격 완화, 차간 거리에 기초하는 추종 주행, 차속 유지 주행, 차량의 충돌 경고, 또는 차량의 레인 이탈 경고 등을 포함한 ADAS(Advanced Driver Assistance System)의 기능 실현을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수 있다.
또한, 마이크로 컨트롤러(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030) 또는 차내 정보 검출 유닛(12040)에서 취득되는 차량의 주위의 정보에 기초하여 구동력 발생 장치, 스티어링 기구 또는 제동 장치 등을 제어함으로써, 운전자의 조작에 의하지 않고 자율적으로 주행하는 자동 운전 등을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수 있다.
또한, 마이크로 컨트롤러(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030)에서 취득되는 차외 정보에 기초하여, 보디계 제어 유닛(12020)에 대해서 제어 지령을 출력할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 컨트롤러(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030)으로 검지한 선행차 또는 대향차의 위치에 따라 헤드 램프를 제어하고, 하이 빔을 로우 빔으로 전환하는 등, 예를 들면, 눈부심 방지를 꾀할 목적으로 한 협조 제어를 행할 수 있다.
음성 화상 출력부(12052)는, 차량의 탑승자 또는 차 밖에 대해서, 시각적 또는 청각적으로 정보를 통지하는 것이 가능한 출력 장치에 음성 및 화상 가운데 적어도 일방의 출력 신호를 송신한다. 도 95의 예에서는, 출력 장치로서 오디오 스피커(12061), 표시부(12062) 및 인스트루먼트 패널(12063)이 예시되어 있다. 표시부(12062)는, 예를 들면, 온보드 디스플레이 및 헤드 업 디스플레이 중 적어도 하나를 포함하고 있어도 된다.
도 96은, 촬상부(12031)의 설치 위치의 예를 나타내는 도면이다.
도 96에서는, 차량(12100)은, 촬상부(12031)로서 촬상부(12101, 12102, 12103, 12104, 12105)를 갖는다.
촬상부(12101, 12102, 12103, 12104, 12105)는, 예를 들면, 차량(12100)의 프론트 노즈, 사이드 미러, 리어 범퍼, 백 도어 및 차실내의 자동차 프론트 글라스의 상부 등의 위치에 설치된다. 프론트 노즈에 구비되는 촬상부(12101) 및 차실내의 자동차 프론트 글라스의 상부에 대비할 수 있는 촬상부(12105)는, 주로 차량(12100)의 전방의 화상을 취득한다. 사이드 미러에 대비할 수 있는 촬상부(12102, 12103)는, 주로 차량(12100)의 측방의 화상을 취득한다. 리어 범퍼 또는 백 도어에 구비될 수 있는 촬상부(12104)는, 주로 차량(12100)의 후방의 화상을 취득한다. 촬상부(12101 및 12105)로 취득되는 전방의 화상은, 주로 선행 차량 또는, 보행자, 장애물, 신호기, 교통 표지 또는 차선 등의 검출에 사용된다.
또한, 도 96에는, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 범위의 일례가 도시되어있다. 촬상 범위(12111)는, 프론트 노즈에 설치된 촬상부(12101)의 촬상 범위를 나타내고, 촬상 범위(12112, 12113)는, 각각 사이드 미러에 설치된 촬상부(12102, 12103)의 촬상 범위를 나타내며, 촬상 범위(12114)는, 리어 범퍼 또는 백 도어에 설치된 촬상부(12104)의 촬상 범위를 나타낸다. 예를 들면, 촬상부(12101 내지 12104)로 촬상된 화상 데이터가 겹쳐짐으로써, 차량(12100)을 위쪽으로부터 본 부감 화상을 얻을 수 있다.
촬상부(12101 내지 12104) 중 적어도 하나는, 거리 정보를 취득하는 기능을 갖고 있어도 된다. 예를 들면, 촬상부(12101 내지 12104) 중 적어도 하나는, 복수의 촬상 소자로 이루어진 스테레오 카메라여도 되고, 위상차 검출용의 화소를 갖는 촬상 소자이어도 된다.
예를 들면, 마이크로 컨트롤러(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)로부터 얻을 수 있던 거리 정보를 기본으로, 촬상 범위(12111 내지 12114) 내에 있어서의 각 입체물까지의 거리와, 이 거리의 시간적 변화(차량(12100)에 대한 상대속도)를 구함으로써, 특히 차량(12100)의 진행로 상에 있는 가장 가까운 입체물로, 차량(12100)과 대략 같은 방향으로 소정의 속도(예를 들면, 0 km/h 이상)로 주행하는 입체물을 선행차로서 추출할 수 있다. 나아가, 마이크로 컨트롤러(12051)는, 선행차의 앞에 미리 확보해야 할 차간 거리를 설정하고, 자동 브레이크 제어(추종 정지 제어도 포함한다)나 자동 가속 제어(추종 발진 제어도 포함한다) 등을 행할 수 있다. 이와 같이 운전자의 조작에 의하지 않고 자율적으로 주행하는 자동 운전 등을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수 있다.
예를 들면, 마이크로 컨트롤러(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)로부터 얻을 수 있던 거리 정보를 바탕으로, 입체물에 관한 입체물 데이터를, 이륜차, 보통 차량, 대형 차량, 보행자, 전봇대 등 그 밖의 입체물로 분류하여 추출하고, 장애물의 자동 회피에 사용할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 컨트롤러(12051)는, 차량(12100)의 주변의 장애물을, 차량(12100)의 드라이버가 시인 가능한 장애물과 시인 곤란한 장애물로 식별한다. 그리고, 마이크로 컨트롤러(12051)는, 각 장애물과의 충돌의 위험도를 나타내는 충돌 리스크를 판단한다. 충돌 리스크가 설정치 이상으로 충돌 가능성이 있는 상황일 때에는, 마이크로 컨트롤러(12051)는 오디오 스피커(12061)나 표시부(12062)를 거쳐 드라이버에 경보를 출력하는 것이나, 구동계 제어 유닛(12010)을 거쳐 강제 감속이나 회피 조타를 행함으로써, 충돌 회피를 위한 운전 지원을 행할 수 있다.
촬상부(12101 내지 12104) 중 적어도 하나는, 적외선을 검출하는 적외선 카메라이어도 된다. 예를 들면, 마이크로 컨트롤러(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상 중에 보행자가 존재하는지 여부를 판정함으로써 보행자를 인식할 수 있다. 보행자의 인식은, 예를 들면, 적외선 카메라로서의 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상에 있어서의 특징점을 추출하는 순서와, 물체의 윤곽을 나타내는 일련의 특징점에 패턴 매칭 처리를 행하여 보행자인지 여부를 판별하는 순서에 의해 행해진다. 마이크로 컨트롤러(12051)가, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상 중에 보행자가 존재한다고 판정하고, 보행자를 인식하면, 음성 화상 출력부(12052)는, 해당 인식된 보행자에게 강조를 위한 사각형 윤곽선을 중첩 표시하도록, 표시부(12062)를 제어한다. 또한, 음성 화상 출력부(12052)는, 보행자를 나타내는 아이콘 등을 소망한 위치에 표시하도록 표시부(12062)를 제어해도 된다.
이상, 본 개시와 관련되는 기술이 적용될 수 있는 차량 제어 시스템의 일례에 대해 설명했다. 본 개시와 관련되는 기술은, 이상 설명한 구성 가운데, 촬상부(12031)에 적용될 수 있다. 구체적으로는, 촬상부(12031)로서 전술한 카메라 모듈(1)을 적용할 수 있다. 촬상부(12031)에 본 개시와 관련되는 기술을 적용함으로써, 소형화하면서도, 보다 선명한 촬영 화상을 얻을 수 있거나, 거리 정보를 취득할 수 있다. 또한, 얻을 수 있던 촬영 화상이나 거리 정보를 사용하여, 드라이버의 피로를 경감하거나 드라이버나 차량의 안전도를 높이는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 기술은, 가시광의 입사 광량의 분포를 검지하여 화상으로서 촬상하는 카메라 모듈에의 적용에 한정되지 않고, 적외선이나 X선, 또는 입자 등의 입사량의 분포를 화상으로서 촬상하는 카메라 모듈이나, 광의의 의미로서, 압력이나 정전 용량 등, 다른 물리량의 분포를 검지하여 화상으로서 촬상하는 지문 검출 센서 등의 카메라 모듈(물리량 분포 검지 장치) 전반에 대해서 적용 가능하다.
본 기술의 실시형태는, 상술한 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 본 기술의 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러 가지의 변경이 가능하다.
예를 들면, 상술한 복수의 실시형태의 모두 또는 일부를 조합한 형태를 임으로 채용할 수 있다.
또한, 본 명세서에 기재된 효과는 어디까지나 예시로서 한정되는 것은 아니고, 본 명세서에 기재된 것 이외의 효과가 있어도 된다.
또한, 본 기술은 이하와 같은 구성도 취할 수 있다.
(1)
기판에 형성된 관통공의 내측에 렌즈가 배치되고, 상기 기판의 광입사면 측과 반대 측에 배선층이 형성된 렌즈 부착 기판과,
상기 렌즈 부착 기판의 상기 배선층과 전기적으로 접속되어 있는 고체 촬상 소자
를 포함하고,
상기 고체 촬상 소자의 칩 사이즈는, 상기 렌즈 부착 기판의 칩 사이즈보다 작게 구성된,
카메라 모듈.
(2)
상기 렌즈 부착 기판은, 다른 렌즈 부착 기판과 적층되어 있는,
상기 (1)에 기재된 카메라 모듈.
(3)
다른 기판에 실장되는 제1 접속 단자를 더 포함하는,
상기 (1) 또는 (2)에 기재된 카메라 모듈.
(4)
상기 렌즈 부착 기판에는, 수동 부품이 실장되어 있는
상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 카메라 모듈.
(5)
상기 제1 접속 단자는, 솔더 볼이며,
상기 솔더 볼의 높이는, 상기 고체 촬상 소자의 높이보다 높은,
상기 (3)에 기재된 카메라 모듈.
(6)
상기 렌즈 부착 기판의 상기 배선층과 상기 고체 촬상 소자는, 제2 접속 단자에 의해 전기적으로 접속되어 있는,
상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 카메라 모듈.
(7)
상기 제2 접속 단자는, 금속 스터드 범프, 솔더 볼, 또는, 구리 필러인,
상기 (6)에 기재된 카메라 모듈.
(8)
상기 제2 접속 단자는, 언더필 수지로 덮여 있는,
상기 (6) 또는 (7)에 기재된 카메라 모듈.
(9)
상기 렌즈 부착 기판의 상기 배선층과 상기 고체 촬상 소자는, 이방성 도전성 수지 또는 금속 접합에 의해 전기적으로 접속되어 있는,
상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 카메라 모듈.
(10)
기판에 형성되는 관통공의 내측에 렌즈가 배치되며, 상기 기판의 광입사면 측과 반대 측에 배선층이 형성되는 렌즈 부착 기판의 상기 배선층에, 상기 렌즈 부착 기판의 칩 사이즈보다 작은 칩 사이즈의 상기 고체 촬상 소자를 탑재하여 전기적으로 접속하는 단계를 포함하는,
카메라 모듈의 제조 방법.
(11)
상기 기판에 상기 배선층을 형성한 후에, 상기 관통공과 상기 렌즈를 상기 기판에 형성하는,
상기 (10)에 기재된 카메라 모듈의 제조 방법.
(12)
상기 기판에 상기 관통공과 상기 렌즈를 형성한 후에, 상기 배선층을 상기 기판에 형성하는,
상기 (10)에 기재된 카메라 모듈의 제조 방법.
(13)
수광면측에 접속 단자가 형성된 상기 고체 촬상 소자를, 상기 렌즈 부착 기판에 탑재하고 전기적으로 접속하는 단계를 포함하는,
상기 (10) 내지 (12) 중 어느 하나에 기재된 카메라 모듈의 제조 방법.
(14)
상기 렌즈 부착 기판의 상기 배선층에 접속 단자를 형성하고, 상기 접속 단자에 상기 고체 촬상 소자를 탑재하고 전기적으로 접속하는 단계를 포함하는,
상기 (10) 내지 (12) 중 어느 하나에 기재된 카메라 모듈의 제조 방법.
(15)
기판 상태의 상기 렌즈 부착 기판의 상기 배선층에, 개편화 된 상기 고체 촬상 소자를 탑재하고 전기적으로 접속한 후, 기판 상태의 상기 렌즈 부착 기판을 개편화 하는 단계를 포함하는,
상기 (10) 내지 (14) 중 어느 하나에 기재된 카메라 모듈의 제조 방법.
(16)
세미애디티브법(semiadditive method)을 이용하여, 상기 기판에 상기 배선층을 형성하는,
상기 (10) 내지 (15) 중 어느 하나에 기재된 카메라 모듈의 제조 방법.
(17)
기판에 형성된 관통공의 내측에 렌즈가 배치되고, 상기 기판의 광입사면 측과 반대 측에 배선층이 형성된 렌즈 부착 기판과,
상기 렌즈 부착 기판의 상기 배선층과 전기적으로 접속되어 있는 고체 촬상 소자
를 포함하고,
상기 고체 촬상 소자의 칩 사이즈는, 상기 렌즈 부착 기판의 칩 사이즈보다 작게 구성된
카메라 모듈
을 포함하는 전자기기.
(18)
카메라 모듈로서,
광입사면 측을 갖는 제1 렌즈 기판으로서, 상기 제1 렌즈 기판의 관통공의 내측에 배치된 렌즈, 및 상기 제1 렌즈 기판의 상기 광입사면 측과는 반대 측에 배치된 배선층을 포함하는, 상기 제1 렌즈 기판; 및
기판의 광입사면 측에 배치된 화소 어레이를 포함하는 촬상 소자
를 포함하고,
상기 촬상 소자는 상기 제1 렌즈 기판의 상기 배선층에 전기적으로 접속되어 있고,
상기 촬상 소자의 상기 광입사면에 평행한 방향에 있어서 상기 촬상 소자의 폭은, 상기 제1 렌즈 기판의 상기 광입사면에 평행한 방향에 있어서 상기 제1 렌즈 기판의 폭보다 작은,
카메라 모듈.
(19)
상기 (18)에 있어서,
상기 제1 렌즈 기판은 제2 렌즈 기판과 적층되어 있는,
카메라 모듈.
(20)
상기 (19)에 있어서,
상기 제1 렌즈 기판은 상기 제2 렌즈 기판에 직접 접합되어 있는,
카메라 모듈.
(21)
상기 (20)에 있어서,
상기 제1 렌즈 기판에 형성된 제1 층, 및, 상기 제2 렌즈 기판에 형성된 제2 층을 더 포함하고,
상기 제1 층 및 상기 제2 층 각각은 산화물 재료, 질화물 재료, 또는 카본 재료 중 하나 이상을 포함하는,
카메라 모듈.
(22)
상기 (21)에 있어서,
상기 제1 렌즈 기판은 상기 제1 층 및 상기 제2 층을 거쳐 상기 제2 렌즈 기판에 직접 접합되어 있는,
카메라 모듈.
(23)
상기 (21) 또는 (22)에 있어서,
상기 제1 층 및 상기 제2 층은 플라즈마 접합부를 포함하는,
카메라 모듈.
(24)
상기 (18) 내지 (23) 중 어느 하나에 있어서,
상기 배선층이 상기 제1 렌즈 기판에 전기적으로 접속되도록 상기 제1 렌즈 기판에 부착된 제1 접속 단자를 더 포함하는,
카메라 모듈.
(25)
상기 (24)에 있어서,
상기 제1 접속 단자는 솔더 볼을 포함하고, 상기 솔더 볼의 직경은 상기 촬상 소자의 두께보다 큰,
카메라 모듈.
(26)
상기 (24) 또는 (25)에 있어서,
상기 제1 렌즈 기판의 상기 배선층과 상기 촬상 소자는 제2 접속 단자에 의해 서로 전기적으로 접속되어 있는,
카메라 모듈.
(27)
상기 (26)에 있어서,
상기 제2 접속 단자는 금속 스터드 범프(metal stud bump), 솔더 볼 또는 구리 필러(copper pillar)를 포함하는,
카메라 모듈.
(28)
상기 (26)에 있어서,
상기 제2 접속 단자를 덮고 있는 언더필 수지층을 더 포함하는,
카메라 모듈.
(29)
상기 (18) 내지 (28) 중 어느 하나에 있어서,
상기 제1 렌즈 기판은 당해 제1 렌즈 기판에 장착된 수동 부품을 포함하는,
카메라 모듈.
(30)
상기 (18) 내지 (25) 중 어느 하나에 있어서,
상기 제1 렌즈 기판의 배선층과 상기 촬상 소자는 이방성 도전성 수지 및 금속 접합 중 하나에 의해 서로 전기적으로 접속되어 있는,
카메라 모듈.
(31)
상기 (18)에 있어서,
상기 제1 렌즈 기판에 형성된 상기 관통공의 내측에 배치된 차광막을 더 포함하고, 상기 차광막은, 상기 제1 렌즈 기판의 상기 관통공의 내측에 배치된 상기 렌즈와 상기 제1 렌즈 기판의 상기 관통공의 내면 사이에 배치되는,
카메라 모듈.
(32)
상기 (18)에 있어서,
상기 촬상 소자에 가장 가까운 상기 제1 렌즈 기판의 면에서 상기 관통공의 직경은, 상기 촬상 소자에 가장 가까운 상기 제1 렌즈 기판의 면에 반대되는 상기 제1 렌즈 기판의 면에서의 상기 관통공의 직경보다 작은,
카메라 모듈.
(33)
카메라 모듈의 제조 방법으로서, 제1 렌즈 기판의 배선층에 촬상 소자를 장착하여 상기 촬상 소자가 상기 배선층에 전기적으로 접속되도록 하는 단계를 포함하고, 상기 제1 렌즈 기판은 광입사면 측을 갖고 또한 상기 제1 렌즈 기판에 형성된 관통공의 내측에 배치된 렌즈를 포함하고, 상기 배선층은 상기 제1 렌즈 기판의 상기 광입사면 측과 반대 측에 배치되고, 상기 촬상 소자의 상기 광입사면에 평행한 방향에 있어서 상기 촬상 소자의 폭은, 상기 제1 렌즈 기판의 상기 광입사면에 평행한 방향에 있어서 상기 제1 렌즈 기판의 폭보다 작은, 카메라 모듈의 제조 방법.
(34)
상기 (33)에 있어서,
상기 배선층이 상기 제1 렌즈 기판에 형성된 후, 상기 제1 렌즈 기판에 상기 관통공 및 상기 렌즈를 형성하는 단계를 더 포함하는,
카메라 모듈의 제조 방법.
(35)
상기 (33)에 있어서,
상기 제1 렌즈 기판에 상기 관통공 및 상기 렌즈가 형성된 후, 상기 제1 렌즈 기판에 상기 배선층을 형성하는 단계를 더 포함하는,
카메라 모듈의 제조 방법.
(36)
상기 (33)에 있어서,
상기 제1 렌즈 기판이 상기 촬상 소자에 전기적으로 접속되도록 상기 제1 렌즈 기판 및 상기 촬상 소자의 광입사면 측에 형성된 접속 단자를 장착하는 단계를 더 포함하는,
카메라 모듈의 제조 방법.
(37)
상기 (33)에 있어서,
상기 제1 렌즈 기판의 상기 배선층은 접속 단자를 포함하고, 상기 촬상 소자는 상기 접속 단자에 장착되어 상기 접속 단자에 전기적으로 접속되는,
카메라 모듈의 제조 방법.
(38)
상기 (33) 내지 (37) 중 어느 하나에 있어서,
분할된 촬상 소자가 상기 제1 렌즈 기판의 상기 배선층에 장착되어 상기 배선층에 전기적으로 접속된 후, 상기 제1 렌즈 기판을 분할하는 단계를 더 포함하는,
카메라 모듈의 제조 방법.
(39)
상기 (33)에 있어서,
상기 배선층은 세미애디티브법(semiadditive method)에 의해 상기 제1 렌즈 기판에 형성되는,
카메라 모듈의 제조 방법.
(40)
전자기기로서,
광입사면 측을 갖는 제1 렌즈 기판으로서, 상기 제1 렌즈 기판의 관통공의 내측에 배치된 렌즈, 및 상기 제1 렌즈 기판의 상기 광입사면 측과는 반대 측에 배치된 배선층을 포함하는, 상기 제1 렌즈 기판; 및
기판의 광입사면 측에 배치된 화소 어레이를 포함하는 촬상 소자
를 포함하고,
상기 촬상 소자는 상기 제1 렌즈 기판의 상기 배선층에 전기적으로 접속되어 있고,
상기 촬상 소자의 상기 광입사면에 평행한 방향에 있어서 상기 촬상 소자의 폭은, 상기 제1 렌즈 기판의 상기 광입사면에 평행한 방향에 있어서 상기 제1 렌즈 기판의 폭보다 작은,
카메라 모듈.
을 포함하는, 전자기기.
당업자라면 청구범위 또는 균등범위에 있는 한, 설계 조건 및 다른 요인에 따라 다양한 변형, 조합, 서브조합 및 변경이 있을 수 있음을 이해해야 한다.
1: 카메라 모듈
11: 적층 렌즈 구조체
12: 수광 소자(고체 촬상 소자)
13: 광학 유닛
21: 렌즈
41: 렌즈 부착 기판
43: 센서 기판
51: 조리개판
52: 개구부
81: 담체 기판
82: 렌즈 수지부
83: 관통공
91: 렌즈부
2011: 렌즈 부착 기판
2012: 배선층
2013: 수동 부품
2014: 접속 단자
2031: 수광 소자
2033: 접속 단자
2034: 언더필 수지
2051: 카메라 모듈
3000: 촬상 장치
3001: 이미지 센서
3002: 카메라 모듈
11: 적층 렌즈 구조체
12: 수광 소자(고체 촬상 소자)
13: 광학 유닛
21: 렌즈
41: 렌즈 부착 기판
43: 센서 기판
51: 조리개판
52: 개구부
81: 담체 기판
82: 렌즈 수지부
83: 관통공
91: 렌즈부
2011: 렌즈 부착 기판
2012: 배선층
2013: 수동 부품
2014: 접속 단자
2031: 수광 소자
2033: 접속 단자
2034: 언더필 수지
2051: 카메라 모듈
3000: 촬상 장치
3001: 이미지 센서
3002: 카메라 모듈
Claims (23)
- 카메라 모듈로서,
광입사면 측을 갖는 제1 렌즈 기판으로서, 상기 제1 렌즈 기판의 관통공의 내측에 배치된 렌즈, 및 상기 제1 렌즈 기판의 상기 광입사면 측과는 반대 측에 배치된 배선층을 포함하는, 상기 제1 렌즈 기판; 및
기판의 광입사면 측에 배치된 화소 어레이를 포함하는 촬상 소자
를 포함하고,
상기 촬상 소자는 상기 제1 렌즈 기판의 상기 배선층에 전기적으로 접속되어 있고,
상기 촬상 소자의 상기 광입사면에 평행한 방향에 있어서 상기 촬상 소자의 폭은, 상기 제1 렌즈 기판의 상기 광입사면에 평행한 방향에 있어서 상기 제1 렌즈 기판의 폭보다 작은,
카메라 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 제1 렌즈 기판은 제2 렌즈 기판과 적층되어 있는,
카메라 모듈 - 제2항에 있어서,
상기 제1 렌즈 기판은 상기 제2 렌즈 기판에 직접 접합되어 있는,
카메라 모듈. - 제3항에 있어서,
상기 제1 렌즈 기판에 형성된 제1 층, 및, 상기 제2 렌즈 기판에 형성된 제2 층을 더 포함하고,
상기 제1 층 및 상기 제2 층 각각은 산화물 재료, 질화물 재료, 또는 카본 재료 중 하나 이상을 포함하는,
카메라 모듈. - 제4항에 있어서,
상기 제1 렌즈 기판은 상기 제1 층 및 상기 제2 층을 거쳐 상기 제2 렌즈 기판에 직접 접합되어 있는,
카메라 모듈. - 제5항에 있어서,
상기 제1 층 및 상기 제2 층은 플라즈마 접합부를 포함하는,
카메라 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 배선층이 상기 제1 렌즈 기판에 전기적으로 접속되도록 상기 제1 렌즈 기판에 부착된 제1 접속 단자를 더 포함하는,
카메라 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 제1 렌즈 기판은 당해 제1 렌즈 기판에 장착된 수동 부품을 포함하는,
카메라 모듈. - 제7항에 있어서,
상기 제1 접속 단자는 솔더 볼을 포함하고, 상기 솔더 볼의 직경은 상기 촬상 소자의 두께보다 큰,
카메라 모듈. - 제7항에 있어서,
상기 제1 렌즈 기판의 상기 배선층과 상기 촬상 소자는 제2 접속 단자에 의해 서로 전기적으로 접속되어 있는,
카메라 모듈. - 제10항에 있어서,
상기 제2 접속 단자는 금속 스터드 범프(metal stud bump), 솔더 볼 또는 구리 필러(copper pillar)를 포함하는,
카메라 모듈. - 제10항에 있어서,
상기 제2 접속 단자를 덮고 있는 언더필 수지층을 더 포함하는,
카메라 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 제1 렌즈 기판의 배선층과 상기 촬상 소자는 이방성 도전성 수지 및 금속 접합 중 하나에 의해 서로 전기적으로 접속되어 있는,
카메라 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 제1 렌즈 기판에 형성된 상기 관통공의 내측에 배치된 차광막을 더 포함하고,
상기 차광막은, 상기 제1 렌즈 기판의 상기 관통공의 내측에 배치된 상기 렌즈와 상기 제1 렌즈 기판의 상기 관통공의 내면 사이에 배치되는,
카메라 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 촬상 소자에 가장 가까운 상기 제1 렌즈 기판의 면에서 상기 관통공의 직경은, 상기 촬상 소자에 가장 가까운 상기 제1 렌즈 기판의 면에 반대되는 상기 제1 렌즈 기판의 면에서의 상기 관통공의 직경보다 작은,
카메라 모듈. - 카메라 모듈의 제조 방법으로서,
제1 렌즈 기판의 배선층에 촬상 소자를 장착하여 상기 촬상 소자가 상기 배선층에 전기적으로 접속되도록 하는 단계를 포함하고,
상기 제1 렌즈 기판은 광입사면 측을 갖고 또한 상기 제1 렌즈 기판에 형성된 관통공의 내측에 배치된 렌즈를 포함하고,
상기 배선층은 상기 제1 렌즈 기판의 상기 광입사면 측과 반대 측에 배치되고,
상기 촬상 소자의 상기 광입사면에 평행한 방향에 있어서 상기 촬상 소자의 폭은, 상기 제1 렌즈 기판의 상기 광입사면에 평행한 방향에 있어서 상기 제1 렌즈 기판의 폭보다 작은,
카메라 모듈의 제조 방법. - 제16항에 있어서,
상기 배선층이 상기 제1 렌즈 기판에 형성된 후, 상기 제1 렌즈 기판에 상기 관통공 및 상기 렌즈를 형성하는 단계를 더 포함하는,
카메라 모듈의 제조 방법. - 제16항에 있어서,
상기 제1 렌즈 기판에 상기 관통공 및 상기 렌즈가 형성된 후, 상기 제1 렌즈 기판에 상기 배선층을 형성하는 단계를 더 포함하는,
카메라 모듈의 제조 방법. - 제16항에 있어서,
상기 제1 렌즈 기판이 상기 촬상 소자에 전기적으로 접속되도록 상기 제1 렌즈 기판 및 상기 촬상 소자의 광입사면 측에 형성된 접속 단자를 장착하는 단계를 더 포함하는,
카메라 모듈의 제조 방법. - 제16항에 있어서,
상기 제1 렌즈 기판의 상기 배선층은 접속 단자를 포함하고, 상기 촬상 소자는 상기 접속 단자에 장착되어 상기 접속 단자에 전기적으로 접속되는,
카메라 모듈의 제조 방법. - 제16항에 있어서,
분할된 촬상 소자가 상기 제1 렌즈 기판의 상기 배선층에 장착되어 상기 배선층에 전기적으로 접속된 후, 상기 제1 렌즈 기판을 분할하는 단계를 더 포함하는,
카메라 모듈의 제조 방법. - 제16항에 있어서,
상기 배선층은 세미애디티브법(semiadditive method)에 의해 상기 제1 렌즈 기판에 형성되는,
카메라 모듈의 제조 방법. - 전자기기로서,
광입사면 측을 갖는 제1 렌즈 기판으로서, 상기 제1 렌즈 기판의 관통공의 내측에 배치된 렌즈, 및 상기 제1 렌즈 기판의 상기 광입사면 측과는 반대 측에 배치된 배선층을 포함하는, 상기 제1 렌즈 기판; 및
기판의 광입사면 측에 배치된 화소 어레이를 포함하는 촬상 소자
를 포함하고,
상기 촬상 소자는 상기 제1 렌즈 기판의 상기 배선층에 전기적으로 접속되어 있고,
상기 촬상 소자의 상기 광입사면에 평행한 방향에 있어서 상기 촬상 소자의 폭은, 상기 제1 렌즈 기판의 상기 광입사면에 평행한 방향에 있어서 상기 제1 렌즈 기판의 폭보다 작은,
카메라 모듈.
을 포함하는, 전자기기.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JPJP-P-2017-049897 | 2017-03-15 | ||
| JP2017049897A JP6949515B2 (ja) | 2017-03-15 | 2017-03-15 | カメラモジュール及びその製造方法、並びに、電子機器 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20190127717A true KR20190127717A (ko) | 2019-11-13 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020197026592A KR20190127717A (ko) | 2017-03-15 | 2018-03-02 | 카메라 모듈 및 그 제조 방법, 및 전자기기 |
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| WO (1) | WO2018168526A1 (ko) |
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