(57)【要約】【課題】部材点数を削減しつつ異物対策を実現すると共に、小型化を図ることができる固体撮像装置を実現する。【解決手段】本発明に係る固体撮像装置１００は、固体撮像素子２２の受光部２２ａに対向するとともに固体撮像素子２２との間に間隔を有して配置された透光性蓋部２４上に電極２６が設けられており、電極２６に電圧が印加されることによって、透光性蓋部２４自身が振動または変形する。【選択図】図１
2011044854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体像を形成するレンズ部、および、レンズ部によって形成された被写体像を電気信号に変換する撮像部を備え、
上記撮像部が、配線基板上に実装された固体撮像素子と、固体撮像素子の受光部に対向するとともに固体撮像素子との間に間隔を有して配置された透光性蓋部とを備えた固体撮像装置において、
上記透光性蓋部上に電極が設けられており、
上記電極に電圧が印加されることによって、上記透光性蓋部が振動または変形するようになっていることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
上記透光性蓋部が、石英ガラスまたは水晶から形成されていることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
上記電極が、上記固体撮像素子の受光部を覆うように形成されており、少なくとも受光部を覆う部分が、透明であることを特徴とする請求項１または２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
上記電極が、上記固体撮像素子の受光部を避けて形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
上記透光性蓋部上の電極形成部の面積が、電極非形成部の面積よりも大きいことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
上記透光性蓋部が、互いに独立した外側部と内側部とから形成され、
上記内側部と外側部とを接続する緩衝部を備えており、
上記外側部が、上記固体撮像素子上に接着されており、
上記電極が、上記内側部から外側部にわたって形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
上記透光性蓋部の周辺の一側に切欠部が形成されており、
上記切欠部に、上記電極の電気的接続部が形成されており、
上記撮像部が、上記切欠部を含めて樹脂封止されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の固体撮像装置を備えた電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラ付き携帯電話やディジタルスチルカメラ、セキュリティカメラなどの電子機器に搭載される固体撮像装置に関し、詳しくは部材点数を増加することなく、固体撮像装置に付着された異物を除去することが可能な固体撮像装置およびそれを備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話等に使用される撮像用カメラモジュール（固体撮像装置）は、固体撮像素子（ＣＣＤやＣＭＯＳセンサーＩＣ）、赤外線フィルタ、端子を有する配線基板、レンズ、およびレンズ保持具が一体となった構造となっている。最近では、固体撮像素子のプロセスの微細化が進み、カメラモジュールで使用している固体撮像素子の受光部分やリッドガラス（ＩＲカットフィルタ）の光路上に微小な異物（３０μｍ以下、凡そ２０μｍ程度）が有る場合に、撮像画面に異物（ゴミ、ダストなど）の影が黒色の点やシミとして写し出されて画像不良になる。
【０００３】
これらの微小な異物には、カメラモジュールの構成部品の入荷時に元々付着していたもの、製造工程中で発塵したもの、あるいは、カメラモジュールを製品として使用中にオートフォーカス（ＡＦ）またはズーム等の機構部品の摩耗によって発生するもの等がある。
【０００４】
カメラモジュールの構成部品の入荷時に付着していた異物は、微小な樹脂片であることが多い。一方、製造工程中で発塵した異物は、カメラモジュールの組立装置が磨耗した金属であることが多い。
【０００５】
カメラモジュールの製造工程の出荷検査時に、異物が固体撮像素子の受光部分やリッドガラス上（即ち光路上）にある場合、異物は出荷検査時にリジェクトできる。しかし、異物が、固体撮像素子の受光部分以外の部分（例えば、レンズ保持部の壁面または配線基板上）に一時的に付着していた場合、異物は出荷検査時に検出されず、良品として出荷される。このため、出荷後のカメラモジュールの搬送または運送の過程で振動や衝撃が加えられると、異物が固体撮像素子の受光面、リッドガラス、またはレンズ上に移動して付着しする。その結果、出荷先（ユーザ元）で、画像不良が生じる。
【０００６】
一方、オートフォーカス、ズーム、マクロ等の機構部品の磨耗によって発生する異物は、特に機構部品の可動部分の摩擦で発塵する樹脂であることが多い。このような異物は、エンドユーザー（例えばカメラ付携帯電話利用者）で、画像不良を生じさせる。
【０００７】
そこで、カメラモジュールでは、このような画像不良の対策（異物対策）が実施される。例えば、カメラモジュールの構成部品に付着する異物対策として、構成部品のスクリーニングが行われる。このスクリーニング時には、部品に付着した異物の程度によっては、エアブローによって異物を吹き飛ばしたり、超音波を用いた水洗浄またはＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）洗浄によって異物が取り除かれたりする。
【０００８】
また、製造工程中で発塵する異物対策として、工程内のクリーン度を上げたり、カメラモジュールの出荷前に異物の有無が検証されたりする。異物の有無の検証は、例えば、カメラモジュールに一定時間振動を加え、撮像テストを繰り返すことによって、カメラモジュール内部の異物（可動性の異物）の有無が検証される。
【０００９】
しかし、このような異物対策を実施するためには、クリーンルームの設備投資や維持管理、および、製造工程のメンテナンス管理（製造装置クリーニングや磨耗する部品の交換）が必要になる。具体的には、クリーンルームの設置、空気循環のための設備（エアカーテン、空気循環、ろ過設備、洗浄設備）などへの投資、および、それらの設備の維持管理に、膨大な費用がかかる。しかも、クリーンルーム内でカメラモジュールを製造することによって、カメラモジュールの組立時に異物の混入を防いだとしても、前述のように、昨今ではカメラモジュールの使用時にも、カメラモジュール内部に異物が発生する。このため、異物を除去するには、製造工程のクリーン度を確保するだけでは、充分ではない。つまり、異物対策は、製造工程のクリーン度を上げるのみではなく、レンズおよびリッドガラスを含めた光学系全体に施す必要がある。
【００１０】
そこで、このような状況に鑑み、特許文献１〜３には、種々の異物対策が施されたカメラモジュールが開示されている。
【００１１】
例えば、特許文献１には、カメラモジュール内部の異物発生個所および発生過程に着目して、異物の発生自体を防ぐとともに、発生個所近傍にて異物を捕捉するカメラモジュールが開示されている。図１０は、特許文献１のカメラモジュールの断面図である。昨今のカメラモジュールは、図１０のカメラモジュール３００のように、カメラモジュール３００内部の異物を排除するために、固体撮像素子３２１に透明ガラス３２４を直接貼り付けてパッケージ化されているのが主流となっている。透明ガラス３２４は、固体撮像素子３２１の受光部分を覆うように設けられている。このため、固体撮像素子３２１の撮像面に異物が付着して発生する画像不良を防止することができる。なお、透明ガラス３２４は、その厚さと、スペーサ（接着部３２３）の厚さとを考慮して位置決めされている。
【００１２】
さらに、図１０のカメラモジュール３００では、光学構造体３３０（レンズ３３１、レンズ部３３２、およびレンズバレル３３３を含む）とレンズホルダ３０４との間に、光路を避けて非金属からなる緩衝部材３３４が配置されている。これにより、緩衝部材３３４が光学構造体３３０を削ることによる異物の発生が低減される。従って、製造時および使用時の異物の発生を防止することができる。
【００１３】
一方、特許文献２および３には、撮像素子または光学部材を振動させて、撮像部に付着した異物を振り落とすカメラモジュールが開示されている。図１１は、特許文献２のカメラモジュールを示す模式図であり、図１２は、特許文献３のカメラモジュールの断面図である。
【００１４】
特許文献２には、手ブレ補正機能を実現する機構によって、固体撮像素子をシフト（振動）させて、異物を除去する異物除去装置を備えたカメラモジュールが開示されている。つまり、図１１に示すように、カメラモジュール４００は、電磁駆動アクチュエータであるボイスコイルモータ４１５によって、撮像素子４１７を撮像面と平行な上下左右方向に駆動する。これにより、撮像素子４１７に付着した異物を落下させる。
【００１５】
また、図１２のように、特許文献３のカメラモジュール５００は、撮像素子５０１を覆うカバーガラス５５０および光学ＬＰＦ（Law pass Filter）５６０に密着する圧電素子５３０などの加振部材を備えている。そして、この圧電素子５３０を、カバーガラス５５０および光学ＬＰＦ５６０の固有共振数で交互に切り換えて振動させる。このように、カメラモジュール５００は、カバーガラス５５０および光学ＬＰＦ５６０に効率よく大きな振動を与え、カバーガラス５５０および光学ＬＰＦ５６０に付着した異物を落下させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００８−３１２０５０号公報（２００８年１２月２５日公開）
【特許文献２】特開２００８−２１９７１１号公報（２００８年  ９月１８日公開）
【特許文献３】特開２００７−１２４００６号公報（２００７年  ５月１７日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、特許文献１〜３のカメラモジュールは、カメラモジュールの小型化と有効な異物対策とを両立することができないという問題がある。
【００１８】
具体的には、上述のように、特許文献１のカメラモジュール３００は、異物の発生を防いだり、異物の発生箇所近傍で異物を捕捉したりするものである。しかし、現実には、カメラモジュール３００が携帯機器（特にカメラ付き携帯電話）に組み込まれた場合、カメラ付き携帯電話使用中の落下の衝撃または連続した一定期間の振動（バイブレーションモード）などによって、思わぬ個所での異物の発生を招く虞がある。このように予期せぬ部分で発生した異物は、緩衝部材３３４に塗布または注入されたグリースでは、捕捉しきれない。その結果、捕捉しきれなかった異物が、固体撮像素子３２１の受光部分や透明ガラス３２４の光路上に付着して、撮像画面に異物の影が黒色の点やシミとして写し出されて画像不良になる。従って、特許文献１のカメラモジュール３００の異物対策は不十分である。
【００１９】
また、特許文献２のカメラモジュール４００は、撮像素子４１７を振動させて、異物を除去する。しかし、カメラモジュール４００において、撮像素子４１７は、周辺の光学部材（特にレンズ）に対して、高精度に位置合わせを行うことが必要不可欠である。このため、振動後の撮像素子４１７の位置を元の位置（原点位置）に復帰させるためには、非常に高精度の技術が必要である。
【００２０】
しかし、カメラ付携帯電話等の電子機器において、カメラ機能は、あくまで追加機能としての位置付けでしかない。このため、電子機器に搭載されるカメラモジュールには、小型および省スペース化が要求される。このため、そもそも、この電子機器には、撮像素子４１７を振動（シフト）させるスペースも、撮像素子４１７の位置を高精度に制御できる部品を搭載するスペースも存在しない。さらに、異物除去装置のために、ＣＰＵパワーを割けないのが実情である。また、そのような電子機器を安価に実現することもできない。従って、特許文献２の異物除去装置を、カメラ機能を備えた電子機器に適用することは、不適切である。
【００２１】
一方、特許文献３のカメラモジュール５００は、カバーガラス５５０およびＬＰＦ５６０を振動させる加振部材として、圧電素子５３０が必要である。さらに、図示されていないが、圧電素子５３０に電圧を供給する部材も必要である。しかし、益々小型化、特にサイズ（高さ）の縮小が要求されるカメラモジュールにおいて、圧電部材５３０を追加して部材が増えてしまうことは、その要求を満たすために大きな制約を受けることになる。
【００２２】
これらの問題点に鑑みて、本発明は、部材点数を削減しつつ異物対策を実現すると共に、小型化を図ることができる固体撮像装置および電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明に係る固体撮像装置は、上記課題を解決するために、被写体像を形成するレンズ部、レンズ部によって形成された被写体像を電気信号に変換する撮像部、および、固体撮像素子の受光部に対向し且つ接着部を介して固体撮像素子上に接着された透光性蓋部を備えた固体撮像装置であって、上記透光性蓋部上に電極が設けられており、上記電極に電圧が印加されることによって、上記透光性蓋部が振動または変形するようになっていることを特徴としている。
【００２４】
上記構成によれば、透光性蓋部上に設けられた電極への電圧の印加によって、透光性蓋部自身が振動または変形する。これにより、透光性蓋部に付着した異物を、その振動または変形によって除去することができる。しかも、透光性蓋部を振動させるために、特許文献２の圧電素子のような加振部材が必要ない。従って、部材点数を削減しつつ、有効な異物対策を実現すると共に、小型化の固体撮像装置を実現することができる。
【００２５】
また、上記構成によれば、透光性蓋部自身を振動させるため、その振動は、固体撮像素子には伝わりにくい。従って、透光性蓋部の振動による固体撮像素子のダメージを防止することができる。
【００２６】
また、上記固体撮像装置において、透光性蓋部が、石英ガラスまたは水晶から形成されていることが好ましい。
【００２７】
上記構成によれば、透光性蓋部が、圧電効果を呈する石英ガラスまたは水晶から形成されている。これにより、電極への電圧印加によって、透光性蓋部が効果的に振動または変形する。従って、より有効な異物対策を実現することができる。
【００２８】
また、上記固体撮像装置において、上記電極が、上記固体撮像素子の受光部を覆うように形成されており、少なくとも受光部に対向する部分が透明であることが好ましい。
【００２９】
上記構成によれば、受光部を覆う部分の電極が、透明であるため、電極が画像不良の原因となることはない。また、電極に電圧が印加されると、受光部に対向する透光性蓋部が重点的に振動または変形する。このため、画像不良の原因となる光路上の異物を確実に除去することができる。従って、より有効な異物対策を実現することができる。
【００３０】
また、上記固体撮像装置において、電極が、固体撮像素子の受光部を避けて形成されていることが好ましい。
【００３１】
上記構成によれば、電極が固体撮像素子の受光部を避けて形成されているので、電極は透明である必要がない。従って、電極材料の選択の自由度を高めることができる。
【００３２】
また、上記固体撮像装置において、上記透光性蓋部上の電極形成部の面積は、電極非形成部の面積よりも大きいことが好ましい。
【００３３】
上記構成によれば、透光性蓋部上の電極が形成された領域が、電極が形成されていない領域よりも広い。このため、電極に電圧が印加されると、透光性蓋部が振動または変形する領域が大きくなる。従って、より効率的に透光性蓋部を振動または変形させることができる。
【００３４】
また、上記固体撮像装置において、上記透光性蓋部が、互いに独立した外側部と内側部とから形成され、上記内側部と外側部とを接続する緩衝部を備えており、上記外側部が、上記接着部によって固体撮像素子上に接着されており、上記電極が、上記内側部から外側部にわたって形成されていてもよい。
【００３５】
上記構成によれば、透光性蓋部が、互いに独立した外側部と内側部とから構成されている。また、外側部と内側部とは、緩衝部によって接続されている。そして、この外側部は固体撮像素子上に接着されている一方、内側部に電極が形成されている。これにより、透光性蓋部の外側部を固体撮像素子上に固定することができる。一方、電極に電圧を印加することによって、内側部を重点的に振動または変形させることができる。従って、特に、透光性蓋部の振動または変形による固体撮像素子のダメージを、効果的に防止することができる。
【００３６】
また、上記固体撮像装置において、上記透光性蓋部の周辺の一側に切欠部が形成されており、上記切欠部に、上記電極の電気的接続部が形成されており、上記撮像部が、上記切欠部を含めて樹脂封止されていることが好ましい。
【００３７】
上記構成によれば、透光性蓋部に形成された切欠部に、電極の電気的接続部（つまり電力供給部）が形成されている。そして、この切欠部を含めて、撮像部が樹脂封止されている。従って、電極の電気的接続部が、腐食されるのを防止することができる。
【００３８】
本発明の電子機器は、上記の課題を解決するために、前記いずれかの固体撮像装置を備えることを特徴としている。従って、部材点数を削減しつつ、有効な異物対策を実現すると共に、小型化の電子機器を実現することができる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明の固体撮像装置は、上記透光性蓋部上に設けられた電極に電圧が印加されることによって、上記透光性蓋部が振動または変形する構成である。それゆえ、部材点数を削減しつつ、有効な異物対策を実現すると共に、小型化の固体撮像装置を実現することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の固体撮像装置を示す断面図である。
【図２】図１に示す固体撮像装置における撮像部の概略構成を示す斜視図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の固体撮像装置における透光性蓋部上に形成された電極パターンを示す平面図である。
【図４】（ａ）は、本発明の固体撮像装置における透光性蓋部が振動する様子を示す断面図であり、（ｂ）は、透光性蓋部上の異物が除去される様子を示す斜視図である。
【図５】本発明の固体撮像装置における透光性蓋部の駆動回路を示す回路図である。
【図６】本発明の固体撮像装置における透光性蓋部上の電極に印加される電圧パターンを示す波形図である。
【図７】本発明の他の固体撮像装置を示す断面図である。
【図８】（ａ）は、図７に示す固体撮像装置における透光性蓋部の上面図であり、（ｂ）は、図７に示す固体撮像装置における透光性蓋部の断面図である。
【図９】図７に示す固体撮像装置の透光性蓋部の上に形成された電極パターンを示す平面図である。
【図１０】特許文献１の固体撮像装置を示す断面図である。
【図１１】特許文献２の固体撮像装置を示す模式図である。
【図１２】特許文献３の固体撮像装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。図１は、本実施形態の固体撮像装置１００の断面図である。
【００４２】
図１のように、固体撮像装置１００は、レンズ部１が、撮像部２上に、接着剤を介して接着されている。なお、説明の便宜上、レンズ部１側を上方、撮像部２側を下方とする。
【００４３】
レンズ部１は、外部からの光を撮像部２に導くものである。図１のように、レンズ部１は、撮像用のレンズ１１が、中空のレンズバレル１２の内部に保持された構成である。
【００４４】
撮像部２は、レンズ部１によって形成された被写体像を、電気信号に変換する。つまり、撮像部２は、レンズ部１から入射された入射光を光電変換する。撮像部２は、配線基板２１、固体撮像素子２２、ワイヤ２３、透光性蓋部２４、接着部２５および電極２６から構成されている。固体撮像素子２２は、配線基板２１上に実装されている。配線基板２１と固体撮像素子２２とは、ワイヤ２３によって、互いに電気的に接続されている。
【００４５】
配線基板２１は、固体撮像素子２２の電気信号を取り出すものである。配線基板２１は、固体撮像素子２２と電気的に接続するために、図示しないパターニングされた配線を有している。配線基板２１は、例えば、プリント基板，またはセラミック基板などである。
【００４６】
固体撮像素子２２は、レンズ部１で形成された被写体像を、電気信号に変換するものである。固体撮像素子２２は、配線基板２１のおもて面に実装されている。また、固体撮像素子２２は、レンズ部１の内部に収容されている。固体撮像素子２２は、半導体回路が形成された半導体基板（例えばシリコン単結晶基板）が平面視矩形形状に形成されたものである。固体撮像素子２２は、例えば、ＣＣＤ（charge-coupled device）イメージセンサ、ＣＭＯＳ（complementary metal-oxide semiconductor）イメージセンサ、ＶＭＩＳイメージセンサ（Threshold Voltage Modulation Image Sensor）である。なお、固体撮像素子２２は、ワイヤボンディングにより配線基板２１に電気的に接続される。
【００４７】
固体撮像素子２２の表面（上面）には、複数の画素がマトリクス状に配置された受光部２２ａが形成されている。受光部２２ａは、レンズ部１から入射される光を透過する領域（光透過領域）であり、画素エリアとも言い換えられる。撮像部２の撮像面は、この受光部２２ａである。
【００４８】
固体撮像素子２２は、受光部２２ａに結像された被写体像を電気信号に変換して、アナログの画像信号として出力する。つまり、受光部２２ａで、光電変換が行われる。固体撮像素子２２の動作は、図示しないＤＳＰで制御され、固体撮像素子２２で生成された画像信号は、ＤＳＰで処理される。
【００４９】
透光性蓋部２４は、接着部２５を介して、固体撮像素子２２上に接着されている。透光性蓋部２４は、固体撮像素子２２の受光部２２ａに対向するとともに固体撮像素子２２との間に間隔を有して配置されている。つまり、透光性蓋部２４は、固体撮像素子２２の受光部２２ａと離間して設けられ、少なくとも固体撮像素子２２の受光部２２ａを覆っている。これにより、受光部２２ａへの塵埃の浸入および付着などを防止することができる。また、透光性蓋部２４は、レンズ部１と離間して設けられている。なお、本実施形態では、透光性蓋部２４の固体撮像素子２２との対向面の面積は、固体撮像素子２２の受光部２２ａの面積よりも大きくなっている。
【００５０】
透光性蓋部２４は、後述する電極２６への電圧の印加によって、自身が振動または変形する材料から形成されている。例えば、透光性蓋部２４は、石英ガラスまたは水晶などの透光性を有するガラスまたは樹脂から構成されている。なお、透光性蓋部２４上（レンズ部１側の面）には、赤外線カットフィルタ等の光学フィルタが形成されていてもよい。これにより、透光性蓋部２４は、赤外線を遮断する機能も備えることになる。
【００５１】
接着部２５は、固体撮像素子２２と透光性蓋部２４とを接着するものである。接着部２５は、固体撮像素子２２の受光部２２ａの周囲に形成され、固体撮像素子２２上に、透光性蓋部２４を接着する。これにより、固体撮像素子２２の受光部２２ａは、透光性蓋部２４によって覆われる。
【００５２】
より詳細には、接着部２５は、固体撮像素子２２の受光部２２ａの周囲に形成されている。接着部２５には、図示しないが、通気孔が形成されている。これにより、固体撮像素子２２との間に形成された空間内への湿気の進入を防止できる。また、および、受光部２２ａへの塵埃の浸入および付着などを防止することができる。
【００５３】
なお、接着部２５は、例えば、固体撮像素子２２上にシート状の接着剤を貼着した後、フォトリソグラフィ技術で露光及び現像等の処理を施すパターンニングによって形成することができる。フォトリソグラフィ技術を用いれば、接着部２５のパターンニングは高精度に行うことができ、また、シート状の接着剤を用いるため、接着部２５の厚さを均一にすることができる。これにより、透光性蓋部２４を固体撮像素子２２の受光部２２ａに対して高精度に接着することができる。
【００５４】
透光性蓋部２４上には、電極２６が形成されている。電極２６は、透光性蓋部２４上の異物を除去するための異物対策として形成されている。電極２６については、後述する。
【００５５】
なお、固体撮像装置１００では、レンズ部１と撮像部２とは、高精度に位置決めされている。すなわち、レンズ１１の光学中心と固体撮像素子２２の光学中心とは、高精度に一致している。また、固体撮像素子２２の受光部２２ａからレンズ１１の距離（焦点距離）も高精度に規定されている。
【００５６】
このような固体撮像装置１００は、外部の光を、レンズ部１から透光性蓋部２４を介して固体撮像素子２２に取り込む。取り込まれた光は、固体撮像素子２２の受光部２２ａに導かれ、受光部２２ａに被写体像が結像される。固体撮像素子２２は、その被写体像を電気信号に変換する。撮像部２では、変換された電気信号に対し、各種処理（画像処理等）が施される。
【００５７】
ここで、固体撮像装置１００において、光路上に異物が存在すると、撮像画面に異物の影が黒色の点やシミとして写し出されて画像不良になる。この異物は、固体撮像装置１００の製造工程時に完全に除去することができない。このため、固体撮像装置１００の使用中に思いがけずに光路上（特に透光性蓋部２４上）に異物が付着する場合がある。その結果、固体撮像装置１００の使用中に突然画像不良が生じる。
【００５８】
そこで、固体撮像装置１００においては、このような異物対策として、透光性蓋部２４に電極２６が形成されている。
【００５９】
具体的には、図２は、撮像部２の概略構成を示す斜視図である。図２のように、本実施形態では、透光性蓋部２４を挟むように形成された電極２６が形成されている。すなわち、電極２６は、透光性蓋部２４の上面（おもて面）に形成された上方電極２６ａと、裏面（固体撮像素子２２と対向する面）に形成された下方電極２６ｂとから形成されている。また、上方電極２６ａには、透光性蓋部２４の周縁部に延設された延長部２６ａ’が形成されている。一方、下方電極２６ｂにも、透光性蓋部２４の裏面から、おもて面の延長部２６ａの近傍にまで引き伸ばされた延長部２６ｂ’が形成されている。なお、延長部２６ａ’，２６ｂ’にボンディングパッド（バンプ）を形成し、ワイヤを介して配線基板２１（図１参照）に接続すれば、外部の電圧源（図示せず）と上方電極２６ａおよび下方電極２６ｂとを電気的に接続することができる。これにより、外部の電圧源と、延長部２６ａ’および延長部２６ｂ’とを接続し、上方電極２６ａおよび下方電極２６ｂに電圧を印加すると、透光性蓋部２４を駆動（振動または変形）させる電気回路が形成される。このように、図２の電極２６は、外部との電気的な接続が容易になる形状になっている。
【００６０】
しかも、上述のように、透光性蓋部２４は、電極２６への電圧の印加によって、自身が振動または変形する材料から形成されている。これにより、電極２６に電圧が印加されると、透光性蓋部２４自身が振動または変形する。これにより、透光性蓋部２４に付着した異物を、その振動または変形によって除去することができる。
【００６１】
特に、透光性蓋部２４は、石英ガラスまたは水晶から形成されていることが好ましい。透明ガラスである石英または水晶は、もともと圧電効果を呈する。このため、石英ガラスまたは水晶から形成された透光性蓋部２４に電圧をかけると、変形または振動する。石英ガラスまたは水晶が振動する性質を利用して、発振回路に組み込んだものが水晶発振子であり、時計やコンピュータのクロックの原振に使用されている。なお、本発明において、透光性蓋部２４の振動または変形は、異物を除去することを目的としているため、高精度に制御する必要はない。異物を除去できる程度の電圧で透光性蓋部２４が変形或いは振動しさえすればよい。
【００６２】
ここで、透光性蓋部２４が振動または変形する原理について説明する。透光性蓋部２４の振動は、水晶振動子の原理で説明できる。すなわち、水晶の板に機械的圧縮または伸長力を加えると電気的偏極が発生する（圧電気現象）。また、圧電結晶体を電界中に置くと変形する（逆圧電気現象）ことをリップマンが発見した。この応力歪みを応用したものが水晶振動子である。加えられる圧縮又は伸長力により内部応力が発生し、これにより弾性体である水晶内に生ずる弾性歪みは、その弾性限界内において比例関係がある。この比例定数を弾性定数と呼び、また応力と表面に現れる電荷とも比例関係がある。特に水晶振動子は、その高い電気的特性（Ｑ値）によって高精度・高安定に周波数を制御ならびに選択する電子部品として使用されている。
【００６３】
固体撮像装置１００では、このような原理を利用して、透光性蓋部２４に形成された電極２６に例えば交流電圧を印加することによって、透光性蓋部２４を振動または変形させることが可能となる。
【００６４】
電極２６の形成位置および形状は特に限定されるものではない。しかし、透光性蓋部２４の振動量（変形量）および安定度を考慮すると、透光性蓋部２４上の電極形成部の面積は、電極非形成部の面積よりも大きいことが好ましい。つまり、透光性蓋部２４上の電極２６が形成された部分の面積が、電極２６が形成されていない部分の面積よりも大きいことが好ましい。これにより、電極２６に電圧が印加されると、透光性蓋部２４が振動または変形する部分が大きくなる。従って、より効率的に透光性蓋部２４を振動または変形させることができる。また、上方電極２６ａと下方電極２６ｂとの形状は、同じとすることが好ましい。
【００６５】
また、上述のように、光路上の異物が画素不良の原因となるため、電極２６も、光路上に形成されていることが好ましい。つまり、電極２６は、固体撮像素子２２の受光部２２ａの真上（受光部２２ａの延長線上の透光性蓋部２４上）に形成されていることが好ましい。これにより、画像不良の原因となる光路上の異物を、確実に除去することができる。
【００６６】
ここで、図３に基づき、電極２６の形状の一例を説明する。図３の（ａ）〜（ｃ）は、電極２６の形状（形成パターン）を示す平面図である。なお、図３の（ａ）〜（ｃ）は、上方電極２６ａ側の平面図を示しているが、下方電極２６ｂも延長部２６ｂ’以外は同形状となっている。
【００６７】
図３（ａ）では、透光性蓋部２４の中央部分に電極２６（上方電極２６ａおよび下方電極２６ｂ）が形成されている一方、透光性蓋部２４の周縁部には、電極２６が形成されていない。このようなパターンでは、受光部２２ａの延長線上に、電極２６が形成されることになる。このため、電極２６（特に、上方電極２６ａおよび下方電極２６ｂ）は、透明電極から形成することが好ましい。また、下方電極２６ｂの延長部２６ｂ’は、上方電極２６ａの延長部２６ａ’の近傍まで引き伸ばされている。これにより、透光性蓋部２４の上面（おもて面）で、電極２６への電気的な接続を行うことができる。このように、図３の（ａ）のパターンでは、上方電極２６ａおよび下方電極２６ｂを一部、透光性蓋部２４の周縁へ引き伸ばして電気的な接続を容易にする工夫が施されている。
【００６８】
図３の（ｂ）では、透光性蓋部２４の略全面に電極２６が形成されている。このパターンでも、（ａ）と同様に、透光性蓋部２４の下方電極２６ｂには、透光性蓋部２４の上面に引き伸ばされて延長部２６ｂ’が形成されている。これにより、透光性蓋部２４の上面（おもて面）で、電極２６への電気的な接続を行うことができる。この際、本来の透光性蓋部２４の上面に形成される上方電極２６ａの一部をなくし、下方電極２６ｂの延長部２６ｂ’を配置するためのスペースを作成するので、電気的な短絡を防ぐことができる。
【００６９】
また、図３の（ｃ）では、透光性蓋部２４の中央部に上方電極２６ａおよび下方電極２６ｂが形成されていない。つまり、このパターンでは、電極２６（上方電極２６ａおよび下方電極２６ｂ）が、固体撮像素子２２の受光部２２ａを覆わない。一方、（ｂ）と同様に、透光性蓋部２４の下方電極２６ｂには、透光性蓋部２４の上面に引き伸ばされて延長部２６ｂ’が形成されている。これにより、透光性蓋部２４の上面（おもて面）で、電極２６への電気的な接続を行うことができる。この際、本来の透光性蓋部２４の上面に形成される上方電極２６ａの一部をなくし、下方電極２６ｂの延長部２６ｂ’を配置するためのスペースを作成するので、電気的な短絡を防ぐことができる。
【００７０】
なお、図３の（ａ）および（ｂ）のパターンでは、電極２６（上方電極２６ａおよび下方電極２６ｂ）が、固体撮像素子２２の受光部２２ａを覆うように形成されているので、少なくとも受光部２２ａを覆う部分を透明（透明電極）にする。一方、図３の（ｃ）のパターンでは、電極２６（上方電極２６ａおよび下方電極２６ｂ）が固体撮像素子２２の受光部２２ａを避けて形成されているので、電極２６は、必ずしも透明でなくてもよい。
【００７１】
このように、電極２６は、固体撮像素子２２の受光部２２ａを覆うように形成されており、少なくとも受光部２２ａを覆う部分が透明であってもよい。この構成では、受光部２２ａを覆う部分の上方電極２６ａおよび下方電極２６ｂが、透明であるため、上方電極２６ａおよび下方電極２６ｂが画像不良の原因となることはない。また、電極２６に電圧が印加されると、受光部２２ａに対向する透光性蓋部２４が重点的に振動または変形する。このため、画像不良の原因となる光路上の異物を確実に除去することができる。従って、より有効な異物対策を実現することができる。
【００７２】
一方、電極２６は、固体撮像素子２２の受光部２２ａを避けて形成されていてもよい。この構成では、上方電極２６ａおよび下方電極２６ｂが、固体撮像素子２２の受光部２２ａを避けて形成されているので、上方電極２６ａおよび下方電極２６ｂが透明でなくてもよい。従って、電極材料の選択の自由度を高めることができる。
【００７３】
なお、このような透光性蓋部２４上の電極２６の形成方法は特に限定されるものではないが、例えば、公知の薄膜形成法によって形成することができる。例えば、液晶ディスプレイや有機ＥＬ（エレクトロ・ルミネッセンス）ディスプレイにおいて、透明電極を形成する際に一般に用いられている方法を適用することができる。例えば、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイの分野では、透明電極として、酸化錫が用いられていた。しかしながら、現在は、加工性の良さ、透明度、導電率が高いなどの理由で、ＩＴＯ（Indium-tin-oxide）と呼ばれるインジウムと錫の共合酸化物からなる透明電極が多く用いられている。また、出光興産（株）からＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）という酸化インジウムと酸化亜鉛からなる透明電極も用いられる。いずれの透明電極も、金属元素を蒸着、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）、スパッタリングなどで薄膜形成によって形成される。例えば、この透明電極（膜）は、初めにガラス基板の全面に蒸着またはスパッタリングにより形成され、その後フォトエッチングプロセスにより所定の形状にパターニングされる。固体撮像装置１００における電極２６も、この透明電極と同様にパターニングすることによって、任意の形状とすることができる。
【００７４】
次に、図４に基づいて、透光性蓋部２４上の異物を除去する方法について説明する。図４の（ａ）は、本発明の固体撮像装置における透光性蓋部が振動する様子を示す断面図であり、図４の（ｂ）は、透光性蓋部上の異物が除去される様子を示す斜視図である。
【００７５】
上述したいずれかのパターンの電極２６、つまり、上方電極２６ａの延長部２６ａ’と、下方電極２６ｂの延長部２６ｂ’とに、電圧源が接続されると、電気回路が形成される。特に、透光性蓋部２４が石英ガラスまたは水晶から形成されていると、透光性蓋部２４は水晶振動子として機能する。これにより、電圧源から延長部２６ａ’と延長部２６ｂ’とに電圧が印加されると、その電圧によって図４の（ａ）のように、透光性蓋部２４が振動または変形する。そして、この振動または変形によって、図４の（ｂ）のように、透光性蓋部２４上の異物を光路上から除去することができる。
【００７６】
固体撮像装置１００において、透光性蓋部２４を駆動するための駆動回路は、特に限定されるものではない。図５は、透光性蓋部２４の駆動回路（水晶発振機）を示す回路図である。図５において、Ｘ’ＴＡＬが透光性蓋部２４に相当する。また、図５のコンデンサＣ１，Ｃ２には、上方電極２６ａまたは下方電極２６ｂが接続されるが、どちらにどちらが接続されてもよい。なお、抵抗器Ｒｆ、Ｒｄ、コンデンサＣ１、Ｃ２は、透光性蓋部２４の大きさ等によって決定される。この駆動回路は、固体撮像素子２２の回路上にあっても固体撮像装置１００の外部にあってもよい。
【００７７】
一方、図５に示す駆動回路の他に、電圧源から電極２６に供給される電圧を外部から制御することによっても、透光性蓋部２４を振動させることができる。図６の（ａ）〜（ｄ）は、電極２６に印加される電圧パターンを示す波形図である。
【００７８】
図６の（ａ）のパターンでは、上方電極２６ａに対し任意の電圧を印加する期間と、０Ｖ（又はＧＮＤ）の期間とが同じになるような電圧が印加される。この際、下方電極２６ｂは、常に０Ｖ（又はＧＮＤ）とする。上方電極２６ａと下方電極２６ｂとは逆になっていてもよく、下方電極２６ｂに対する電圧を変化させる場合は、上方電極２６ａを常に一定（０Ｖ）にする。
【００７９】
一方、図６の（ｂ）のパターンでは、上方電極２６ａに任意の電圧を印加する期間と、０Ｖ（又はＧＮＤ）の期間とが同じになる電圧が印加される。同時に、下方電極２６ｂに対しては、上方電極２６ａに印加される電圧と全く逆位相の電圧が印加される。この電圧パターンは、図５の回路にて駆動するのと同じである。
【００８０】
また、図６の（ｃ）のパターンでは、上方電極２６ａに任意の電圧を印加する期間よりも、０Ｖ（又はＧＮＤ）の期間が長くなるような電圧が印加される。この際、下方電極２６ｂは、常に０Ｖ（又はＧＮＤ）とする。上方電極２６ａと下方電極２６ｂとは逆になっていてもよく、下方電極２６ｂに対する電圧を変化させる場合は、上方電極２６ａを常に一定（０Ｖ）にする。
【００８１】
なお、図６の（ａ）〜（ｃ）電圧パターンでは、矩形波の例を示したがサイン波やその他の波形を持つ電圧でもよい。
【００８２】
一方、図６（ｄ）のパターンでは、上方電極２６ａに任意の電圧のノコギリ波の電圧が印加される。この際、下方電極２６ｂは、常に０Ｖ（又はＧＮＤ）とする。このパターンで電圧を印加すると、透光性蓋部２４が変形するタイミングと、変形した透光性蓋部２４が元の形に復帰するタイミングとがずれる。これにより、透光性蓋部２４が振動し、透光性蓋部２４上の異物が一定の方向に移動する。従って、異物を移動させる方向を、制御することができる。なお、上方電極２６ａと下方電極２６ｂとは逆になっていてもよく、下方電極２６ｂに対する電圧を変化させる場合は、上方電極２６ａを常に一定（０Ｖ）にする。
【００８３】
以上のように、固体撮像装置１００では、撮像した画像に黒傷、シミ等が発生する画像不良の原因となる異物対策として、透光性蓋部２４上に電極が形成されている。そして、固体撮像装置１００では、透光性蓋部２４上に設けられた電極２６への電圧の印加によって、透光性蓋部２４自身が振動または変形する。これにより、固体撮像装置１００の使用中に透光性蓋部２４に異物が付着したとしても、透光性蓋部２４に付着した異物を、その振動または変形によって簡便に排除することができる。しかも、透光性蓋部２４を振動させるために、特許文献２の圧電素子のような加振部材を必要としない。つまり、固体撮像装置１００のサイズ（高さ）を大きくすることなく、透光性蓋部２４上に付着した異物を除去することができる。従って、部材点数を削減しつつ、有効な異物対策を実現すると共に、小型化の固体撮像装置１００を実現することができる。
【００８４】
このような異物対策は、部材点数が増えず、スペースも必要ないため、固体撮像装置１００を適用する電子機器（カメラ付き携帯電話等）にも適用することができる。また、このような異物の除去は、システムによって異物を自動検出して、異物を検出したときに透光性蓋部２４を振動または変形させて光路上から異物を除去することもできるし、ユーザが任意に異物の除去を実行することもできる。
【００８５】
なお、固体撮像装置１００は、以下の構成とすることもできる。図７は、別の固体撮像装置１０１の構成を示す断面図である。図７の固体撮像装置１０１では、撮像部２が、樹脂封止されており、それ以外の構成は固体撮像装置１００と略同じである。具体的には、撮像部２は、光路を遮断しないように、樹脂２７によって封止されている。つまり、固体撮像装置１０１は、配線基板２１上の各部材が、樹脂２７により封止された、いわゆるＣＳＰ（Chip Scale Package）構造である。固体撮像装置１０１では、撮像部２が樹脂封止されているため、耐衝撃性を高めることができる。
【００８６】
固体撮像装置１０１では、撮像部２が樹脂封止されているため、固体撮像装置１００と同様にして、透光性蓋部２４を振動または変形させることができない。
【００８７】
そこで、固体撮像装置１０１では、透光性蓋部２４が、分割構造となっている。図８の（ａ）は、図７に示す固体撮像装置１０１における透光性蓋部２４の上面図であり、（ｂ）は、図７に示す固体撮像装置１０１における透光性蓋部２４の断面図である。図９は、固体撮像装置１０１の透光性蓋部２４に形成された電極２６のパターンを示す平面図である。
【００８８】
具体的には、図８の（ａ）（ｂ）のように、固体撮像装置１０１では、透光性蓋部２４が、互いに独立した外側部２４ａと内側部２４ｂとから形成されている。また、固体撮像装置１０１では、外側部２４ａと内側部２４ｂとを接続する緩衝部２８を備えている。さらに、外側部２４ａが、接着部２５（図７参照）によって固体撮像素子２２（図７参照）上に接着され、内側部２４ｂは固体撮像素子２２上には接着されない。また、固体撮像装置１０１では、透光性蓋部２４の周辺の一側に切欠部２４ｃが形成されている。なお、内側部２４ｂは、固体撮像素子２２の受光部２２ａを覆っている。緩衝部２８は、柔軟な樹脂、ゴム、シリコーンゴム、エラストマ等から形成することができる。
【００８９】
また、固体撮像装置１０１においても、電極２６の形成位置、形状などは固体撮像装置１００と同様である。ただし、図９のように、固体撮像装置１０１では、電極２６（上方電極２６ａおよび下方電極２６ｂ）は、内側部２４ｂから外側部２４ａにわたって形成されている。しかも、固体撮像装置１０１では、上方電極２６ａの延長部２６ａ’および下方電極２６ｂの延長部２６ｂ’が、透光性蓋部２４の切欠部２４ｃに配置されている。つまり、透光性蓋部２４に形成された切欠部２４ｃに、電極２６の電気的接続部（つまり電力供給部）が形成されている。また、図７の破線部Ｒのように、この切欠部２４ｃを含めて樹脂２７によって撮像部２が封止されている。
【００９０】
固体撮像装置１０１では、透光性蓋部２４の外側部２４ａが固体撮像素子２２に接着されている一方、内側部２４ｂは接着されていない。このため、電極２６に電圧が印加されると、透光性蓋部２４の内側部２４ｂが、自由に振動または変形することが可能となる。したがって、樹脂２７により撮像部２が封止されていても、透光性蓋部２４上（特に内側部２４ｂ上）の異物を除去することができる。また、内側部２４ｂが重点的に振動または変形するため、振動または変形による固体撮像素子のダメージを、効果的に防止することができる。
【００９１】
さらに、固体撮像装置１０１では、透光性蓋部２４に形成された切欠部２４ｃに、延長部２６ａ’，２６ｂ’が形成されており、この切欠部２４ｃを含めて樹脂２７によって封止されている。従って、金などの金属材料から延長部２６ａ’，２６ｂ’を構成した場合に、延長部２６ａ’，２６ｂ’が腐食されるのを防止することができる。
【００９２】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【００９３】
例えば、上述の実施形態では、レンズが固定式の固定焦点方式の固体撮像装置について説明した。しかし、本発明の固体撮像装置は、光学部にズーム機構またはオートフォーカス機構が設けられ、焦点を変動できる固体撮像装置であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明は、製造時および使用時のゴミの発生を防止しつつ、小型化が可能となる固体撮像装置を提供し、本発明による固体撮像装置は、カメラ付携帯電話，ディジタルスチルカメラ，セキュリティカメラ等に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００９５】
１００、１０１  固体撮像装置
１              レンズ部
２              撮像部
２２            固体撮像素子
２２ａ          受光部
２４            透光性蓋部
２４ｃ          切欠部
２６            電極
２７            樹脂
２８            緩衝部
【図１】
2011044854.tif 000003
【図２】
2011044854.tif 000004
【図３】
2011044854.tif 000005
【図４】
2011044854.tif 000006
【図５】
2011044854.tif 000007
【図６】
2011044854.tif 000008
【図７】
2011044854.tif 000009
【図８】
2011044854.tif 000010
【図９】
2011044854.tif 000011
【図１０】
2011044854.tif 000012
【図１１】
2011044854.tif 000013
【図１２】
2011044854.tif 000014