TW201543892A - 攝像元件單元、攝像裝置及帶有照相機的便攜終端 - Google Patents
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Abstract
攝像元件單元是接近透鏡部而配置，所述透鏡部具有一個以上的透鏡群。攝像元件單元包括：攝像元件，對利用透鏡部而成像的被攝體像進行拍攝；基板，安裝有攝像元件；元件被覆部，包含折射率大於空氣的透明物質，以覆蓋攝像元件的攝像區域的方式而配置；以及包覆鑄模部，以圍繞元件被覆部的方式利用鑄模成形而形成於基板的周緣部。
Description
本發明是有關於一種攝像元件單元(unit)、攝像裝置及帶有照相機(camera)的便攜終端。
通常，在智慧型手機(smartphone)等便攜終端中，搭載有小型的攝像裝置。攝像裝置包括：透鏡(lens)部，具有一個以上的透鏡群；以及攝像元件，對利用透鏡部而成像的被攝體像進行拍攝。亦有多數具備在對被攝體進行拍攝時自動進行對焦的自動對焦功能、以及修正拍攝時產生的手震(振動)而減少圖像模糊的手震修正功能(OIS：Optical Image Stabilization)。近年來，為了應對圖像的進一步高精細化，要求高解析度的攝像裝置。
當設K：常數(代表性而言為0.61)，λ：光的波長，NA：數值孔徑時，攝像裝置中的解析度R以下式(1)表示。
R=K．λ/NA...(1)
而且，當設n：接近透鏡(close-up lens)(配置於最靠近攝像元件的位置的透鏡，亦稱作最終透鏡)與攝像元件之間的介質的折射率，θ：光的入射角時，數值孔徑NA以下式(2)表示。
NA=n．sinθ...(2)
由於K、λ為固定，故而藉由利用折射率n大的物質填充接近透鏡與攝像元件之間，可提高解析度R。
例如，專利文獻1中揭示有如下攝像元件單元：在透鏡鏡筒(lens barrel)內收容攝像元件及接近透鏡，且在它們之間填充折射率大於空氣的透明物質(例如水)。
現有技術文獻
專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2005-303148號公報
然而，在專利文獻1所記載的攝像裝置中，由於攝像元件單元包含作為透鏡部的一部分的接近透鏡而構成，故而在設計各種規格的透鏡部的方面存在制約。而且，由於是在透鏡鏡筒內收容攝像元件的構成，故而難以實現小型化。
本發明的目的在於提供一種可容易地應對各種規格的透鏡部且可實現小型化的攝像元件單元、以及具備該攝像元件單元的攝像裝置及帶有照相機的便攜終端。
本發明的攝像元件單元是接近透鏡部而配置，所述透鏡部具有一個以上的透鏡群，所述攝像元件單元的特徵在於包括：
攝像元件，對利用所述透鏡部而成像的被攝體像進行拍攝；基板，安裝有所述攝像元件；元件被覆部，包含折射率大於空氣的透明物質，以覆蓋所述攝像元件的攝像區域(area)的方式而配置；以及包覆鑄模(over mold)部，以圍繞所述元件被覆部的方式利用鑄模成形而形成於所述基板的周緣部。
本發明的攝像裝置的特徵在於包括：所述攝像元件單元；以及透鏡部，具有一個以上的透鏡群，所述透鏡群包含接近所述攝像元件單元的接近透鏡。
本發明的帶有照相機的便攜終端的特徵在於：包括所述攝像裝置。
根據本發明的攝像元件單元，由於不包含透鏡部，故而可容易地應對各種規格的透鏡部，通用性高。而且，由於利用包覆鑄模部對元件被覆部進行增強，故而可實現小型化。
1‧‧‧攝像裝置
10‧‧‧攝像元件單元
11‧‧‧攝像元件
11a‧‧‧攝像區域
11b‧‧‧非攝像區域
12‧‧‧基板
13‧‧‧玻璃部(元件被覆部)
13a‧‧‧受光面
14‧‧‧包覆鑄模部
15‧‧‧黏著層
15a‧‧‧第1樹脂黏著劑
15b‧‧‧第2樹脂黏著劑
16‧‧‧接合線
20‧‧‧透鏡部
21‧‧‧第1透鏡群
22‧‧‧第2透鏡群
23‧‧‧第3透鏡群
24‧‧‧第4透鏡群
25‧‧‧第5透鏡群
32‧‧‧2群透鏡用驅動部
33‧‧‧3群透鏡用驅動部
34‧‧‧OIS用驅動部
41‧‧‧印刷配線基板
42‧‧‧印刷配線基板
321‧‧‧驅動用馬達
322‧‧‧驅動軸
323‧‧‧導軸
324‧‧‧透鏡鏡筒
X、Y、Z‧‧‧軸
圖1是表示本發明的一實施方式的攝像元件單元的立體圖。
圖2是攝像元件單元的與X軸垂直的剖面圖。
圖3A~圖3D是表示攝像元件單元的製造步驟的圖。
圖4A~圖4C是表示樹脂黏著劑的塗佈狀態的一例的圖。
圖5是表示包括攝像元件單元的攝像裝置的立體圖。
圖6是表示攝像裝置的光學系統的圖。
圖7是表示第2透鏡群的驅動機構的圖。
圖8A、圖8B是表示樹脂黏著劑的塗佈狀態的其他例的圖。
以下，基於圖式對本發明的實施方式進行詳細說明。
圖1是表示本發明的一實施方式的攝像元件單元10的立體圖。圖2是攝像元件單元10的與X軸垂直的剖面圖。
圖1、圖2所示的攝像元件單元10是在攝像裝置的光學系統中接近透鏡部而配置，所述透鏡部具有一個以上的透鏡群。攝像元件單元10包括攝像元件11、基板12、玻璃部13、及包覆鑄模部14。
攝像元件11包含例如電荷耦合元件(charge coupled device，CCD)型影像感測器(image sensor)、互補金屬氧化物半導體(complementary metal oxide semiconductor，CMOS)型影像感測器等。攝像元件11安裝於基板12上，且經由接合線(bonding wire)16而與基板11上的配線電性連接。攝像元件11對利用透鏡部(省略圖示)而成像的被攝體像進行拍攝。攝像元件11的受光面中的中央部為攝像區域11a，除攝像區域11a以外的周緣部為非攝像區域11b。
玻璃部13包含折射率大於空氣的透明的玻璃材料，且以覆蓋攝像區域11a的方式配置於攝像元件11上。藉由在攝像元
件11的攝像區域11a配置玻璃部13，數值孔徑NA(=n．sinθ)會變大，繞射極限(diffraction limit)會變小，因此，適於實現高解析度化。而且，當將攝像元件單元10安裝於攝像裝置時，可防止灰塵附著於攝像元件11的攝像區域11a，因此，可實現良好的圖像品質。
玻璃部13經由黏著層15而黏著於攝像元件11上。黏著層15例如藉由如下方式而形成：在攝像元件11的受光面塗佈樹脂黏著劑(例如矽酮系樹脂)，且在其上載置玻璃部13並以規定的壓力進行按壓，將樹脂黏著劑推展開。
黏著層15較佳為使用無填料(filler)的樹脂黏著劑(以下，稱作「第1黏著劑」)與有填料的樹脂黏著劑(以下，稱作「第2黏著劑」)而形成。將黏著層15中的包含第1黏著劑的部分稱作「第1黏著部」，將包含第2黏著劑的部分稱作「第2黏著部」。
第1黏著部配置於包含攝像區域11a的領域，第2黏著部僅配置於除攝像區域11a以外的非攝像區域11b。原因在於，通常填料較攝像元件11的一畫素更大，若在攝像區域11a內存在填料，會映入圖像中而導致圖像品質變差。
即便對玻璃部13進行按壓，填料亦不易損壞，因此，藉由將有填料的第2黏著部配置於非攝像區域11b，可容易地控制黏著層15的厚度。填料的種類、大小、形狀、添加量等可根據黏著層15所要求的黏著力或黏著層15的設計厚度而適當調整。
黏著層15的厚度較佳為2μm以上且25μm以下。原因
在於，若黏著層15的厚度小於2μm，則有攝像元件11與玻璃部13因熱應力等而剝離的擔憂，若超過25μm，則有對圖像品質造成不良影響的擔憂。藉由對分散於第2黏著劑中的填料進行調整，可容易地將黏著層15的厚度設為所期望的厚度。
包覆鑄模部14是以圍繞除受光面13a以外的玻璃部13的周圍的方式利用鑄模成形而形成於基板12的周緣部。包覆鑄模部14包含遮光性高且硬質的樹脂材料(例如環氧樹脂)，對玻璃部13進行增強。包覆鑄模部14是包含接合線16的配置領域而形成，可加工成與基板12的外形尺寸相同，因此，與如專利文獻1所記載的攝像元件單元相比，可實現小型化。另外，包覆鑄模部14亦填充至攝像元件11的周圍的小間隙中，而可確保高的遮光性，因此，可抑制光的散射。
玻璃部13與包覆鑄模部14的界面較佳為凹凸狀。原因在於，若玻璃部13與包覆鑄模部14的界面為平坦，則無助於拍攝的光線會反射而入射至攝像元件11，產生光斑(flare)(光霧)或重影(ghost)(光的映入)。例如，藉由對玻璃部13的周面實施粗面加工，可將玻璃部13與包覆鑄模部14的界面形成為凹凸狀。
另外，亦可在玻璃部13中的未被包覆鑄模部14覆蓋的露出面，即，玻璃部13的受光面13a，配置紅外線截止濾波器(cut filter)(紅外線截止層)。此時，紅外線截止濾波器的膜厚較佳為4μm~7μm。
圖3A~圖3D是表示攝像元件單元10的製造步驟的圖。
首先，如圖3A所示，在基板12上安裝攝像元件11(第1步驟)。
然後，如圖3B所示，在攝像元件11的受光面塗佈樹脂黏著劑(第2步驟)。具體而言，如圖4A所示，將有填料的第2樹脂黏著劑15b塗佈於攝像元件11的非攝像區域11b，藉由加熱或光照射使其暫時硬化，成為凝膠狀。圖4A中，在攝像區域11a的四角的外側塗佈有第2樹脂黏著劑15b。
繼而，如圖4B所示，將無填料的第1樹脂黏著劑15a塗佈於攝像區域11a內。第1樹脂黏著劑15a的塗佈量設定為如下程度：當對玻璃部13進行按壓而將第1樹脂黏著劑15a推展開時，可覆蓋攝像區域11a的整個面。
其次，如圖3C所示，在攝像元件11上載置玻璃部13，以規定的壓力進行按壓(第3步驟)。此時，無填料的第1樹脂黏著劑15a被推展開，亦自有填料的第2樹脂黏著劑15b的間隙被推出至攝像區域11a外。而且，氣泡亦與第1樹脂黏著劑15a一併被推出至攝像區域11a外。藉此，形成均勻的黏著層15(參照圖4C)。然後，藉由加熱或光照射而使第1樹脂黏著劑15a及第2樹脂黏著劑15b正式硬化。
另外，由於利用玻璃部13的按壓亦將有填料的第2樹脂黏著劑15b稍微推展開，故而應以即便展開亦不會侵入攝像區域11a內的方式設定第2樹脂黏著劑15b的塗佈位置及塗佈量。
其次，如圖3D所示，在玻璃部13的周圍利用鑄模成形
而形成包覆鑄模部14，從而完成攝像元件單元10(第4步驟)。亦可在鑄模成形後，對包覆鑄模部14的上表面進行研磨，使玻璃部13的受光面13a露出。
如上所述，攝像元件單元10包括：攝像元件(11)，對利用透鏡部而成像的被攝體像進行拍攝；基板(12)，安裝有攝像元件(11)；元件被覆部(玻璃部13)，包含折射率大於空氣的透明物質，以覆蓋攝像元件(11)的攝像區域(11a)的方式而配置；以及包覆鑄模部(14)，以圍繞元件被覆部(13)的方式利用鑄模成形而形成於基板(12)的周緣部。
根據攝像元件單元10，由於不包含透鏡部，故而可容易地應對各種規格的透鏡部，通用性高。另外，由於利用包覆鑄模部14對玻璃部13進行增強，故而可實現小型化。而且，由於攝像元件11的受光面被玻璃部13覆蓋，故而可實現攝像裝置的高解析度化。進而，由於不會有灰塵附著於攝像元件11的攝像區域11a，故而可實現良好的圖像品質。
圖5是表示包括攝像元件單元10的攝像裝置1的立體圖。圖6是表示攝像裝置1的光學系統的圖。
圖5、圖6所示的攝像裝置1包括：所述攝像元件單元10；以及透鏡部20，具有一個以上的包含接近攝像元件單元10的接近透鏡的透鏡群(圖6中為五群)。攝像裝置1搭載於例如智慧型手機、行動電話、筆記型個人電腦(note personal computer)、平板終端(tablet terminal)、便攜型遊戲機、網路(web)照相機、車
載用照相機等帶有照相機的便攜終端中。
透鏡部20為所謂的變焦透鏡(zoom lens)，可應對自廣角拍攝(焦點距離：短)至遠距拍攝(焦點距離：長)。透鏡部20自被攝體側起依序具有第1透鏡群21、第2透鏡群22、第3透鏡群23、第4透鏡群24、及第5透鏡群25。
第1透鏡群21為包含稜鏡(prism)的透鏡群，在變倍中為固定。
第2透鏡群22為變倍透鏡群(variator lens group)，在變倍時在光軸上移動以改變透鏡系統整體的焦點距離。例如，當自廣角端向遠距端變倍時，第2透鏡群22向第1透鏡群21側移動。
第3透鏡群23為補償透鏡群(compensator lens group)，與第2透鏡群22的移動連動地在光軸上移動，對隨變倍而產生的焦點偏移進行修正。
第4透鏡群24為手震修正用的透鏡。
第5透鏡群25為接近透鏡，接近攝像元件單元10的受光面。
第2透鏡群22與2群透鏡用驅動部32連接。將第2透鏡群22的驅動機構示於圖7。如圖7所示，第2透鏡群22保持於透鏡鏡筒324中。透鏡鏡筒324可滑動地保持於與光軸平行地配置的導軸(guide shaft)323。另外，透鏡鏡筒324連接於驅動用馬達(motor)321的驅動軸322。
藉由利用控制部(省略圖示)對2群透鏡用驅動部32(驅動用馬達321)的動作進行控制，而使保持第2透鏡群22的透鏡鏡
筒324沿導軸323移動規定距離，從而變更焦點距離。
第3透鏡群23與3群透鏡用驅動部33連接。藉由利用控制部(省略圖示)對第3群透鏡用驅動部33的動作進行控制，而使第3透鏡群23在光軸上移動規定距離。第3透鏡群23的驅動機構由於與第2透鏡群22的驅動機構相同，故而省略說明。
第4透鏡群24與OIS(Optical Image Stabilization)用驅動部34連接。OIS用驅動部34包括：可動部，具有例如保持第4透鏡群24的透鏡鏡筒(省略圖示)及磁鐵(magnet)部(省略圖示)；以及固定部，具有線圈(coil)部(省略圖示)；且利用語音線圈馬達(Voice Coil Motor，VCM)的驅動力使透鏡鏡筒擺動。藉由利用控制部(省略圖示)對OIS用驅動部34的動作進行控制，而使第4透鏡群24擺動，進行手震修正。
2群透鏡用驅動部32、3群透鏡用驅動部33、及OIS用驅動部34與印刷配線基板(printed wiring board)42連接，經由所述印刷配線基板42而進行供電及與驅動相關的信號的輸入輸出。
攝像元件單元10接近第5透鏡群25(接近透鏡)而配置。攝像元件單元10(玻璃部13的受光面13a或紅外線截止濾波器)與第5透鏡群25的間隔較佳為0.1μm~2.8mm。此種情況下，確認到與未設置玻璃部13的光學系統相比，光軸上的調變轉移函數(Modulation Transfer Function，MTF)30%時的空間頻率(spatial frequency)提高2.5倍，解析度明顯提昇。
攝像元件單元10的基板12與印刷配線基板41連接，經由所述印刷配線基板41對攝像元件11進行供電及輸出由攝像元件11拍攝所得的影像信號。
根據包括攝像元件單元10的攝像裝置1，可實現高解析度化。另外，由於不會有灰塵附著於攝像元件11的攝像區域11a，故而可保持一定的品質。
以上，基於實施方式對本發明者所完成的發明進行了具體說明，但本發明並不限定於所述實施方式，可在不脫離其主旨的範圍內進行變更。
例如，亦可應用密封有水或油等液體的箱體來代替實施方式中的玻璃部13。即，本發明中的元件被覆部只要包含折射率大於空氣的透明物質即可。
另外，實施方式中的有填料的第2樹脂黏著劑15b的配置部位並不限定於圖4A~圖4C所示的形態。例如圖8A所示，亦可在沿攝像元件11的攝像區域11a的周緣的多個部位(圖8A中為八個部位)塗佈第2樹脂黏著劑15b。此外，例如圖8B所示，亦可沿攝像元件11的攝像區域11a的周緣呈帶狀塗佈第2樹脂黏著劑15b。即，第2樹脂黏著劑15b只要以具有供無填料的第2樹脂黏著劑15a被推出至攝像區域11a外的間隙的方式進行塗佈即可。
本次揭示的實施方式在所有方面均為例示，不應認為具有限制性。本發明的範圍由申請專利範圍所表示而非所述說明，
且包含在與申請專利範圍均等的含義及範圍內的所有變更。
2014年4月25日申請的日本專利特願2014-091933的日本申請中所包含的說明書、圖式及摘要的揭示內容全部被引用於本申請案中。
10‧‧‧攝像元件單元
11‧‧‧攝像元件
11a‧‧‧攝像區域
11b‧‧‧非攝像區域
12‧‧‧基板
13‧‧‧玻璃部(元件被覆部)
13a‧‧‧受光面
14‧‧‧包覆鑄模部
16‧‧‧接合線
Claims (10)
- 一種攝像元件單元，接近透鏡部而配置，所述透鏡部具有一個以上的透鏡群，所述攝像元件單元的特徵在於包括：攝像元件，對利用所述透鏡部而成像的被攝體像進行拍攝；基板，安裝有所述攝像元件；元件被覆部，包含折射率大於空氣的透明物質，以覆蓋所述攝像元件的攝像區域的方式而配置；以及包覆鑄模部，以圍繞所述元件被覆部的方式利用鑄模成形而形成於所述基板的周緣部。
- 如申請專利範圍第1項所述的攝像元件單元，其中所述元件被覆部包含玻璃。
- 如申請專利範圍第1項所述的攝像元件單元，其中所述元件被覆部經由黏著層而黏著於所述攝像元件上。
- 如申請專利範圍第3項所述的攝像元件單元，其中所述黏著層的厚度為2μm以上且為25μm以下。
- 如申請專利範圍第3項所述的攝像元件單元，其中所述黏著層包括：第1黏著部，包含無填料的第1樹脂黏著劑，配置於包含所述攝像區域的領域；以及第2黏著部，包含有填料的第2樹脂黏著劑，僅配置於除所述攝像區域以外的非攝像區域。
- 如申請專利範圍第1項所述的攝像元件單元，其中所述元 件被覆部與所述包覆鑄模部的界面具有凹凸。
- 如申請專利範圍第1項所述的攝像元件單元，其中在所述元件被覆部中的未被所述包覆鑄模部覆蓋的露出面，具有紅外線截止層。
- 一種攝像裝置，其特徵在於包括：如申請專利範圍第1項所述的攝像元件單元；以及透鏡部，具有一個以上的包含接近所述攝像元件單元的接近透鏡的透鏡群。
- 如申請專利範圍第8項所述的攝像裝置，其中所述接近透鏡與所述攝像元件單元的間隔為0.1μm~2.8mm。
- 一種帶有照相機的便攜終端，其特徵在於：包括如申請專利範圍第8項所述的攝像裝置。
Applications Claiming Priority (1)
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