(57)【要約】【課題】本発明は、望ましくない光や環境中の汚染物質を取り込まない画像取込デバイスを低コストで提供することを目的としている。【解決手段】本発明の１実施態様による画像取込デバイスは、基板と、基板に設けられた基板位置合わせ部材と、基板に取り付けられるイメージセンサと、基板の前面に取り付けられるレンズ・モジュールと、レンズ・モジュールに設けられ、基板と協働して、レンズ・モジュールと基板との間に形作られる接合部を通じて、レンズ・モジュールと基板とで形作られる内部領域へ入る光を実質的に遮断する光遮断部材と、レンズ・モジュールに設けられ、基板位置合わせ部材と協働して、レンズ・モジュールを基板に対して位置合わせするレンズ位置合わせ部材とを有する。【選択図】図１
2006074757.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前面及び背面を持つ基板と、
前記基板に設けられる基板位置合わせ部材と、
前記基板の前記前面に取り付けられるイメージセンサと、
前記基板の前記前面に取り付けられるレンズ・モジュールと、
前記レンズ・モジュールに設けられ、前記基板と協働して、前記レンズ・モジュールと前記基板との間に形作られる接合部を通じて、前記レンズ・モジュールと前記基板とで形作られる内部領域へ入る光を実質的に遮断する光遮断部材と、
前記レンズ・モジュールに設けられ、前記基板位置合わせ部材と協働して、前記レンズ・モジュールを前記基板に対して位置合わせするレンズ位置合わせ部材とを有する画像取込デバイス。
【請求項２】
前記基板の前記前面に取り付けられた周囲リングを更に有する請求項１に記載の画像取込デバイス。
【請求項３】
前記基板位置合わせ部材が、前記周囲リングにより形作られる切り欠き部を有することを特徴とする請求項２に記載の画像取込デバイス。
【請求項４】
前記レンズ位置合わせ部材はピンを備え、前記ピンは前記周囲リングが形作っている前記切り欠き部に受容されるサイズであることを特徴とする請求項２に記載の画像取込デバイス。
【請求項５】
前記ピンは、前記レンズ・モジュールによって形作られていることを特徴とする請求項４に記載の画像取込デバイス。
【請求項６】
前記光遮断部材は肩部分を備え、前記肩部分は前記周囲リングと隣接する関係で配置されており、前記肩部分と前記基板の前面に設けられた前記周囲リングとの間の前記隣接する関係は、前記レンズ・モジュールと前記基板とで形作られている前記接合部を通じて前記内部領域へ光が進入するのを遮断することを特徴とする請求項２に記載の画像取込デバイス。
【請求項７】
前記肩部分は前記レンズ・モジュールによって形作られていることを特徴とする請求項６に記載の画像取込デバイス。
【請求項８】
前記基板はセラミック材料を有することを特徴とする請求項１に記載の画像取込デバイス。
【請求項９】
前記レンズ・モジュールはポリマー材料を有することを特徴とする請求項１に記載の画像取込デバイス。
【請求項１０】
前記基板の前記背面は、複数のはんだパッドを備えており、前記イメージセンサは前記基板の前記背面に設けられた前記複数のはんだパッドに電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の画像取込デバイス。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
電子画像取込デバイスは当該分野においては周知であるが、これは一般にＣＣＤ又はＣＭＯＳアレイ等のイメージセンサとレンズ・アセンブリを含むものである。レンズ・アセンブリはイメージセンサ上に光を収束させ、イメージセンサは入射してきた光を処理に適した電子信号へと変換する。このような画像取込デバイスは、数え切れないほど多くの電子システム及び装置に使用されている。
【０００２】
電子画像取込デバイスには異なる構成の装置が多数開発されているが、構造上の完全性（望ましくない光、或いは環境中の汚染物質を画像取込デバイス中に入り込まないようにする構造としての能力等）、低コスト性及び製造のしやすさが、良好にバランスして提供されているものは少ない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、望ましくない光や環境中の汚染物質を取り込まない画像取込デバイスを低コストで提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の１実施形態による画像取込デバイスは、基板及びその基板の前面に搭載されたイメージセンサを具備している。光遮断部材を備えたレンズ・モジュールが基板前面に取り付けられており、光遮断部材は基板と協働して、レンズ・モジュールと基板とで形作られる内部領域中に、それらの間の接合部を通じて光が実質的に入り込まないようにしている。レンズ・モジュールのレンズ位置合わせ部材は、基板に設けられた基板位置合わせ部材と協働してレンズ・モジュールを基板に対して位置合わせしている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
説明用として、好ましい本発明の実施例が添付図に示されている。
【０００６】
本発明の一実施例に基づく画像取込デバイス１０を、図１〜図４に示しているが、これは基板１２と、その基板１２に取り付けられるようになっているレンズ・モジュール１４とを備えている。イメージセンサ１６は基板１２の前面１８に取り付けられており、一実施例では、基板１２の背面２２に設けられた複数のはんだパッド２０に電気的に接続されている。図２を見ると、１つ以上の基板位置合わせ部材２４（図１では１つだけが示されている）もまた、基板１２に設けられている。ここで図示し説明する実施例では、基板１２はセラミック材料で作られているが、以下に詳しく説明するように、他の材料を用いることも出来る。
【０００７】
レンズ・モジュール１４は基板１２に取り付けられる構成になっている。図２に最も良く示されるように、肩部分２８のような光遮断部材２６がレンズ・モジュール１４に設けられている。以下の詳細な説明からわかることであるが、光遮断部材２６は基板１２と協働して、光が基板１２とレンズ・モジュール１４により形作られる内部領域３０へ、それらの間に形作られる接合部３２を通して入り込まないようにしている。次に図３及び図４を参照して説明する。１つ以上のレンズ位置合わせ部材３４が、レンズ・モジュール１４に設けられている。レンズ位置合わせ部材３４は対応する基板位置合わせ部材２４と協働して、レンズ・モジュール１４を基板１２に対して位置合わせさせるものである。本願に記載の実施例においては、レンズ・モジュール１４は、光をイメージセンサ１６に収束させるに好適な１つ以上のレンズ３８を有するレンズバレルアセンブリ３６を備えることもできる。レンズ・モジュール１４は、意図しているアプリケーションに好適なように、ポリマー・プラスチック等を含む幅広い材料のいずれかを使って製造することができる。
【０００８】
レンズ・モジュール１４は、多くの種類の接着剤のいずれかによって、基板１２へ固定することが出来る。例えば、一実施例においてはレンズ・モジュール１４を基板１２へ取り付ける為に使用される接着剤としてはエポキシ樹脂を含む。接着剤は、レンズ・モジュール１４を基板１２へ取り付ける場合に、接合部３２を形成する取付面４０及び４２のうちのいずれか一方、或いは両方に塗布することが出来る。接着剤を塗布した後、レンズ・モジュール１４を基板１２と接触させることにより、これら２つを取付面４０及び４２の接着剤で接合することが出来る。基板１２とレンズ・モジュール１４を接合させるとき、基板１２とレンズ・モジュール１４を位置合わせさせるために、レンズ位置合わせ部材３４を基板位置合わせ部材２４と係合させる。上述したように、光遮断部材２６は基板１２と協働して、接合部３２を通じて画像取得デバイス１０の内部領域３０中に実質的に光が入り込まないように作用する（図３及び図４を参照）。
【０００９】
本発明の重要な利点は、光遮断部材２６が、基板１２とレンズ・モジュール１４との間に形作られた接合部３２から光がリークするのを実質的に防ぐという点である。従来の画像取込デバイスにおいては、様々な接合部を通じて光がリークするのが問題となっていた。加えて、従来デバイスにおける問題の１つとして、接着剤によりイメージセンサ１６或いははんだパッド２０を意図せずして汚染してしまうリスクがあったが、本画像取込デバイスの構造は、このリスクを生じることなく基板１２とレンズ・モジュール１４を固定することが可能となる。基板及びレンズの位置合わせ部材２４、３４は、基板１２とレンズ・モジュール１４との間を確実に位置合わせする指標となっている。この確実な位置合わせの指標は良好な光学アラインメントを保証するので、イメージセンサ１６を保持する基板１２にスルーホールを設ける必要を無くしている。従来のデバイスにおいては、このようなスルーホールが、部品の固定に使われる接着剤にもう１つの経路を作るので、基板上に設けられているはんだパッド或いは導電性トレースを汚染する可能性があった。
【００１０】
基板１２がセラミック材料で作られている場合には、更に利点を有することになる。例えば、基板１２の前面１８がイメージセンサ１６を受容し、背面２２がイメージセンサ１６に電気的に接続されている１つ以上のはんだパッド２０を備えているという本願に図示及び記載した実施例においては、基板１２にそりを生じさせることなく、はんだパッド２０をフレキシブルプリント配線基板（図示せず）等他の基板に容易にはんだ付けすることが出来る。はんだ付け工程中の基板のそりは、従来デバイスにおける問題の１つであった。
【００１１】
画像取込デバイスの一実施態様について概要と、その重要な特徴や利点のいくつかを紹介して来たが、本発明の他の実施態様を以下に詳細に説明する。しかし説明を進める前にこれから説明し、図示する本発明の様々な実施態様は、イメージセンサ１６に収束する二次元画像を表すモノクロの電子信号（例えばデータ）を生成する好適な画像検出システムに利用することが出来るものであるという点を認識してもらいたい。しかし本願に記載の内容を理解した当該分野における当業者にとって明らかなように、他の実施態様及び様々な撮像システム（例えば１Ｄ又は線映像システム、或いは１Ｄ又は２Ｄ画像データのカラー撮像システム）にも利用可能である。このように本発明は本願に図示及び記載した特定の実施態様及びアプリケーションに限られるものとして捉えるべきものではない。
【００１２】
図１及び図２の説明に戻るが、画像取込デバイス１０の一実施態様は、基板１２と基板１２に取り付けられるように構成されたレンズ・モジュール１４とを備えていても良い。基板１２は、多くの種類の中からその特定のアプリケーションに適した形状又は構成を持ついずれかのものとすることが出来る。例えば、一実施形態における基板１２は、概ね方形の形状（正方形等）をし、前面１８及び背面２２を持つプレート状の部材である。前面１８はイメージセンサ１６を受容するように構成されている一方で、背面２２には１つ以上のはんだパッド２０が設けられている。基板１２に設けられた複数の回路トレース又は導電性経路（図示せず）は、イメージセンサ１６を、基板１２の背面２２にある１つ以上のはんだパッド２０へと電気的に接続するものである。
【００１３】
基板１２は数ある材料のうちのいずれかから、数ある周知の技術又は将来開発されるであろう技術のうち、意図するアプリケーションに好適な、又は好適になるであろういずれかの技術によって製作することが出来る。従って本発明は、いずれかの特定材料から製作される基板１２に限られるものと見なすべきではない。しかしながら、先にも少し触れたように、基板１２の製作をセラミック材料（アルミナ等）又はセラミック材料と組み合わせた材料を用い、例えば高温同時焼成セラミック（ＨＴＣＣ）プロセス等、多数ある従来プロセスのいずれかに基づいて実施すると有利である。代わりに、基板１２は他のセラミック材料から、低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ）プロセスのような別の処理法により製作することも可能である。セラミック材料から基板１２を製作することにより、画像取込デバイス１０に非常に安定したベースが提供でき、更に後のはんだ処理中に基板１２にそりが生じるのを大幅に低減できることになる。
【００１４】
例えば、一実施態様では、はんだパッド２０が基板１２の背面２２に設けられており、フレキシブルプリント回路（図示せず）にはんだ付けされ、これによりイメージセンサ１６が外部の電子システム（図示せず）に電気的に接続される。フレキシブルプリント回路は、ホットバーを利用したはんだ付け処理によりパッド２０に取り付けることが出来る。ホットバーによるはんだ付け処理中に、はんだパッド２０と基板１２に印加される熱は、基板が非セラミック材料（例えばエポキシガラス材料）の場合には、そりを生じるほどの高温にもなり得る。そのため基板１２のそりを回避したいのであれば、一般に基板１２をセラミック材料で製作することが推奨される。
【００１５】
基板１２がアルミナを備えている本願に記載及び図示した実施形態においては、基板に設けられる回路トレース（図示せず）はタングステンを備えている。代わりに、本願の内容を理解した当業者であれば容易に想定することが出来るように、特定の基板材料に適合する他の金属又は合金を使用することも出来る。このように本発明は特定の組成を持つ金属トレースに限られるものであると、捉えるべきではない。
【００１６】
基板１２には更に周囲リング４４を設けることも出来る。周囲リング４４はレンズ・モジュール１４の取付面４０を提供すると同時に、レンズ・モジュール１４に設けられた光遮断部材２６と以下にその詳細を説明する方式で協働するものである。本願に図示及び説明する実施態様においては、周囲リング４４は１つ以上の切り欠き部４６を持っており、これらはそれぞれ基板位置合わせ部材２４を形成している。
【００１７】
周囲リング４４は個別の部材として作り、好適な接着剤等で基板１２に取り付けてもよい。代わりに、周囲リング４４は基板１２と一体の部分として、その成形時に（隆起させた外周として）形作られたものでも良い。従って、本発明の周囲リング４４は別個の要素から成るものであるのか、基板１２の成形時に形成されたものであるのかに限定して解釈されるべきではない。しかしながら、例を挙げて説明する上で、一実施形態における周囲リング４４は、焼成前に基板１２へと取り付けられた、或いは固定されたセラミック材料（アルミナ等）を備えているものとした。焼成プロセスの後、周囲リング４４は基板１２と一体の部分になる。
【００１８】
イメージセンサ１６は、意図するアプリケーションに好適で、当該分野において周知の数ある撮像素子のうちのいずれか、或いは将来開発されるであろういずれかの撮像素子とすることが出来る。従って、本発明は、特定のイメージセンサ１６に限られるものではない。しかしながら、例に基づいて説明する関係上、一実施形態におけるイメージセンサ１６は２次元ＣＭＯＳアレイを備えるものとしている。
【００１９】
イメージセンサ１６を、現在当該分野において周知の技術のいずれか、或いは将来開発されるであろういずれかの技術により、基板１２の前面に固定し、基板１２の前面１８に設けられたパッド（図示せず）へと電気的に接続することが出来る。例を挙げると、一実施形態のイメージセンサ１６は、基板１２の前面１８に、好適な接着剤（例えばＬＥテープ）によって固定される。イメージセンサ１６は、ワイヤボンディング・プロセスによって、前面１８に設けられたパッド（図示せず）と電気的に接続される。しかしながら、イメージセンサ１６のようなものを基板に固定する技術は当該分野において周知であり、イメージセンサ１６を基板１２に動作可能な状態で取り付ける上で利用出来るいずれかの特定技術を説明することは、本発明の理解又は実行には不要であるので、本願においては詳細な説明は行わない。
【００２０】
レンズ・モジュール１４は基板１２に取り付けられるようになっており、基板１２に受容され得るサイズに作られた概ね方形のハウジング５６を備えている。代わりに、他の構成も可能である。レンズ・モジュール１４のハウジング５６には、イメージセンサ１６に光を収束するのに適した１つ以上のレンズ３８を設けることが出来る。図示及び記載の実施形態においては、レンズ３８はレンズバレルアセンブリ３６に設けられている。レンズバレルアセンブリ３６には、レンズ・モジュール１４のハウジング５６に設けられた対応するねじ山５０と係合するサイズのねじ山４８が切られていても良い。代わりに、１つ以上のレンズ３８をレンズ・モジュール１４に設ける他の構成も可能である。本願に図示及び記載した実施形態においては、レンズ・モジュール１４には更に、図２で最も良くわかる赤外線フィルタ５２が設けられている。その名称からわかるように、赤外線フィルタ５２は、光がイメージセンサ１６に届く前に赤外線光を除去、即ちフィルタリングするものである。
【００２１】
しかしながら、光学部品（例えばレンズ３８及びフィルタ５２）の種類や、それらがレンズ・モジュール１４にどのように取り付けられるのか（例えばレンズバレルアセンブリ３６を通じて等）、についてはアプリケーションに応じて異なるものであり、また、部品タイプやそれらの構成の詳細は本発明を理解する上で必要なことではないので、レンズ３８及びフィルタ５２の構成及びこれらがレンズ・モジュール１４にどのように取り付けられるのかの詳細については、本願においてはこれ以上説明しない。
【００２２】
レンズ・モジュール１４のハウジング５６は、当該分野において現在周知の、或いは将来開発されるであろう広い範囲のプロセスのうち、意図したアプリケーションに好適な、或いは好適になるであろういずれかのプロセスに基づいて、広い範囲の材料のいずれかで製作することが出来る。よって本発明は、特定の材料から、或いは特定のプロセスにより、作られたレンズ・モジュール１４に限定されるものではない。しかしながら、一例を挙げる意味での一実施形態では、レンズ・モジュール１４のハウジング５６及びレンズバレルアセンブリ３６はいずれも、Ｓｏｌｖａｙ−Ｘｙｄａｒ  Ｇ−９３０等の液晶ポリマーでモールディング成形されたものである。
【００２３】
次に主に図２〜図４を参照しつつ説明するが、レンズ・モジュール１４には、基板１２と協働することで画像取込デバイス１０の内部領域３０（図３及び図４）に光が入り込むのを実質的に阻止する光遮断部材２６が設けられている。本願に図示及び記載されている実施形態では、光遮断部材２６は肩部分２８を備えている。肩部分２８は、図３及び図４から最も良くわかるように、基板１２に設けられた周囲リング４４に隣接するサイズとされている。光遮断部材２６を構成する肩部分２８は、レンズ・モジュール１４のハウジング５６に取り付けられる別個の要素で形成することが出来る。代わりに、光遮断部材２６はレンズ・モジュール１４のハウジング５６の成形中に形作ることも可能である。本願に図示及び記載した実施形態では、肩部分２８はレンズ・モジュール１４のハウジング５６のモールディング成形中に形作られるものであり、つまり肩部分２８はレンズ・モジュール１４のハウジング５６の一体要素としてモールディング成形されるものである。
【００２４】
説明を進める前に、レンズ・モジュール１４の光遮断部材２６は基板１２と協働することで、接合部３２を通じた内部領域３０への光の入射を実質的に防ぐものである為、光遮断部材２６の存在及びその位置は様々に解釈できるものである点に留意されたい。例えば、周囲リング４４は肩部分２８の先端又は外延部からの光を遮断する位置にあることから、周囲リング４４もまた光遮断機能を有する、或いは少なくとも光遮断機能の一部を有しているものと考えることが出来る。即ち、このような解釈においては、周囲リング４４が光遮断部材２６であり、また、肩部分２８が補助の光遮断部材２６であると解釈することもできる。本願に記載の要素の定義は、それぞれの要素の基本的機能に基づくものであり、周囲リング４４の基本的機能は取付面４０を形作ることであり、そして肩部分２８の基本的機能は２つの取付面４０、４２により形作られる接合部３２を通じた光の入り込みを実質的に遮断することである、という観点で定義している。まとめると、光遮断部材２６が基板１２に設けられている、或いは基板１２により形作られている、というのは、いずれも本発明の範囲に入るべきものである。
【００２５】
レンズ・モジュール１４には更に、１つ以上のレンズ位置合わせ部材３４が設けられており、基板に設けられている対応する基板位置合わせ部材２４と協働するサイズになっている。レンズ位置合わせ部材３４が基板位置合わせ部材２４と協働することにより、基板１２とレンズ・モジュール１４との間の確実な配置及び位置合わせが行われ、これにより高精度な光学アラインメントが確実に行われる。図示及び説明した実施形態においては、レンズ位置合わせ部材３４は、基板１２の周囲リング４４が形作る切り欠き部４６と係合するサイズに作られたピン５４を備えている。
【００２６】
レンズ・モジュール１４は、基板１２やレンズ・アセンブリ１４を構成している特定の材料及び特定のアプリケーションに、好適な現在周知の或いは将来的に開発され好適になるであろう様々な種類の接着剤のいずれかによって、基板１２に固定することが出来る。従って、本発明はいずれかの特定の接着剤に限定されるものではない。しかしながら、一例を挙げると、接着剤は、一実施形態においては当該分野において周知で、市販されているタイプのエポキシ樹脂である。接着剤はレンズ・モジュール１４を基板１２に取り付ける際に、接合部３２を形作る取付面４０及び４２のいずれか一方、又は両方に塗布出来る。代わりに、使用される接着剤の種類によっては、基板１２とレンズ・モジュール１４が相互に対して配置された後に接合部３２へと外部から塗布しても良い。いずれの場合においても、基板１２及びレンズ・モジュール１４は貼り合わせられ、レンズ位置合わせ部材３４が基板位置合わせ部材２４と係合して基板１２及びレンズ・モジュール１４を高い精度で配置、即ち位置合わせするものである。これらを完全に合わせると、光遮断部材２６を構成する肩部分２８は基板１２に設けられた周囲リング４４と協働して画像取込デバイス１０の内部領域３０へと光が入ることを実質的に防ぐことになる。
【００２７】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明して来たが、本発明の範囲から離れることなく好適な変更を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態に基づく画像取込デバイスの前面部を示す分解斜視図である。
【図２】図１に示した画像取込デバイスの背面部を示す分解斜視図である。
【図３】画像取込デバイスの縦断面図である。
【図４】図３に示した画像取込デバイスの縦断面図の一部を拡大したものである。
【符号の説明】
【００２９】
１０：画像取込デバイス
１２：基板
１４：レンズ・モジュール
１６：イメージセンサ
１８：前面
２２：背面
２４：基板位置合わせ部材
２６：光遮断部材
２８：肩部分
３０：内部領域
３２：接合部
３４：レンズ位置合わせ部材
４４：周囲リング
４６：切り欠き部
５４：ピン
【図１】
2006074757.tif 000003
【図２】
2006074757.tif 000004
【図３】
2006074757.tif 000005
【図４】
2006074757.tif 000006