(57)【要約】【課題】イメージセンサチップ上の所定の高さ位置にレンズを正確に配置し、鮮明な撮像画像を得ることができるようにする。【解決手段】イメージセンサチップ１を搭載した基板２と、イメージセンサチップ１に面するレンズユニット３とを備えたイメージセンサモジュールであって、レンズユニット３は、イメージセンサチップ１の上方に位置するレンズ部３１ａと、このレンズ部３１ａの周りからイメージセンサチップ１にまで達してレンズ部３１ａを位置決めする脚桁部３１ｂとを有する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イメージセンサチップを搭載した基板と、上記イメージセンサチップに面するレンズユニットと、を備えたイメージセンサモジュールであって、
上記レンズユニットは、上記イメージセンサチップの上方に位置するレンズ部と、このレンズ部の周りから上記イメージセンサチップにまで達して上記レンズ部を位置決めする脚桁部とを有することを特徴とする、イメージセンサモジュール。
【請求項２】
上記レンズユニットの脚桁部は、上記イメージセンサチップに直付けされていることを特徴とする、請求項１に記載のイメージセンサモジュール。
【請求項３】
上記レンズユニットの脚桁部は、上記イメージセンサチップに対して接着により直付けされている、請求項２に記載のイメージセンサモジュール。
【請求項４】
上記レンズユニットは、上記脚桁部を有して上記イメージセンサチップに直付けされる単体レンズに対し、さらに別の単体レンズを一体化した構造からなる、請求項１ないし３のいずれかに記載のイメージセンサモジュール。
【請求項５】
上記レンズユニットのレンズ部は、光学フィルタにより覆われている、請求項１ないし４のいずれかに記載のイメージセンサモジュール。
【請求項６】
上記レンズユニットのレンズ部と上記光学フィルタとの間には、層をなすように絞り部が形成されている、請求項５に記載のイメージセンサモジュール。
【請求項７】
イメージセンサチップを搭載した基板と、上記イメージセンサチップに面するレンズユニットとを備えたイメージセンサモジュールの製造方法であって、
上記レンズユニットを、上記イメージセンサチップの上方に位置するレンズ部と、このレンズ部の周りから上記イメージセンサチップにまで達して上記レンズ部を位置決めする脚桁部とを有するような構造とし、上記脚桁部を上記イメージセンサチップに直付けすることを特徴とする、イメージセンサモジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、たとえばデジタルカメラやカメラ付きの携帯電話などに組み込んで使用されるイメージセンサモジュールおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、従来のイメージセンサモジュールの一例を示す断面図である。このイメージセンサモジュールは、イメージセンサチップ１０１を搭載した基板１０２、イメージセンサチップ１０１の真上に位置するレンズ１０３、レンズ１０３を保持して基板１０２上に固定されるレンズホルダー１０４、およびレンズ１０３の中心部以外を覆って絞り機能を果たすレンズカバー１０５などを有している。
【０００３】
このようなイメージセンサモジュールでは、光学的観点によりレンズ１０３からイメージセンサチップ１０１までの距離が非常に重要とされる。そのため、レンズ１０３を保持するレンズホルダー１０４は、極めて高い寸法精度や取り付け精度が要求され、厳密に規定されたイメージセンサチップ１０１上の所定高さ位置にレンズ１０３を位置決めする役割を果たしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記イメージセンサモジュールのようにレンズホルダー１０４によりレンズ１０３を保持する構造では、レンズホルダー１０４に対するレンズ１０３の取り付け具合や基板１０２に対するレンズホルダー１０４の取り付け具合などからレンズ１０３の位置決め精度が左右されやすい。つまり、レンズ１０３は、基板１０２上のレンズホルダー１０４を介して位置決めされるが、イメージセンサチップ１０１と基板１０２、基板１０２とレンズホルダー１０４、レンズホルダー１０４とレンズ１０３などの多くの接点における隙間誤差からレンズ１０３を正確に位置決めするのが困難とされる。このようにして位置決めされたレンズ１０３によっては、イメージセンサチップ１０１上に鮮明な像を結像させることができず、撮像画像が不鮮明になるという難点があった。
【０００５】
本願発明は、このような事情のもとに考えだされたものであって、イメージセンサチップ上の所定の高さ位置にレンズを正確に配置し、鮮明な撮像画像を得ることができるイメージセンサモジュールおよびその製造方法を提供することを課題としている。
【０００６】
【発明の開示】
本願発明では、上記した課題を解決すべく、次の技術的手段を講じている。
【０００７】
すなわち、本願発明の第１の側面により提供されるイメージセンサモジュールは、イメージセンサチップを搭載した基板と、上記イメージセンサチップに面するレンズユニットと、を備えたイメージセンサモジュールであって、上記レンズユニットは、上記イメージセンサチップの上方に位置するレンズ部と、このレンズ部の周りから上記イメージセンサチップにまで達して上記レンズ部を位置決めする脚桁部とを有することを特徴としている。
【０００８】
本願発明の第２の側面により提供されるイメージセンサモジュールの製造方法は、イメージセンサチップを搭載した基板と、上記イメージセンサチップに面するレンズユニットとを備えたイメージセンサモジュールの製造方法であって、上記レンズユニットを、上記イメージセンサチップの上方に位置するレンズ部と、このレンズ部の周りから上記イメージセンサチップにまで達して上記レンズ部を位置決めする脚桁部とを有するような構造とし、上記脚桁部を上記イメージセンサチップに直付けすることを特徴としている。
【０００９】
本願発明によれば、レンズ部の高さ位置に関して位置決め精度を大きく左右するレンズホルダーなどの別部材を用いることなく、レンズ部と一体となった脚桁部を直接介してレンズ部の高さ位置が位置決めされる。そのため、上記レンズホルダーなどの別部材を介した場合の隙間誤差などに起因するレンズ部の高さ位置のずれをなくすことが可能となる。したがって、イメージセンサチップ上の所定の高さ位置にレンズ部が正確に配置されるので、鮮明な撮像画像を得ることができる。
【００１０】
本願発明の好ましい実施形態としては、上記レンズユニットの脚桁部は、上記イメージセンサチップに直付けされている構成とすることができる。
【００１１】
さらに好ましくは、上記レンズユニットの脚桁部は、上記イメージセンサチップに対して接着により直付けされている構成とすることができる。
【００１２】
このような構成によれば、レンズユニットの脚桁部とイメージセンサチップとが接着固定される。そのため、たとえば脚桁部とイメージセンサチップとが互いに擦れ合うことで削れカスが生じたり、レンズユニットのレンズ部とイメージセンサチップとの中心位置のずれ、あるいはイメージセンサチップに対するレンズユニットの高さ位置のずれといった不具合の発生を抑制することができる。
【００１３】
本願発明の他の好ましい実施形態としては、上記レンズユニットは、上記脚桁部を有して上記イメージセンサチップに直付けされる単体レンズに対し、さらに別の単体レンズを一体化した構造からなる構成とすることができる。
【００１４】
このような構成によれば、１つの単体レンズでレンズ部が構成される場合と比較して収差を少なくし、しかも開口数を大きくすることができる。したがって、撮像画像の歪みの発生を抑制することができ、より鮮明な撮像画像を得ることができる。
【００１５】
本願発明の他の好ましい実施形態としては、上記レンズユニットのレンズ部は、光学フィルタにより覆われている構成とすることができる。
【００１６】
また、上記レンズユニットのレンズ部と上記光学フィルタとの間には、層をなすように絞り部が形成されている構成とすることができる。
【００１７】
このような構成によれば、光学フィルタが外部保護カバーとしての役割も兼ねて機能を果たし、別途外部保護カバーを設ける必要がなくなる。また、光学フィルタに一例として赤外線遮断フィルタを用いると、赤外線をカットした光をイメージセンサチップに受光させることができるので、ノイズの少ない鮮明な撮像画像を得ることができる。
【００１８】
本願発明のその他の特徴および利点については、以下に行う発明の実施の形態の説明から、より明らかとなるであろう。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００２０】
本願発明の一実施形態に係るイメージセンサモジュールの断面構造を図１に示す。本実施形態のイメージセンサモジュールは、たとえばデジタルカメラやカメラ付きの携帯電話などに内蔵されるものであって、イメージセンサチップ１、イメージセンサチップ１を搭載した基板２、イメージセンサチップ１に面するレンズユニット３、レンズユニット３に積層して設けられた絞り部４、絞り部４に積層して設けられた光学フィルタ５、およびレンズユニット３を囲うハウジング６などを具備して構成されている。レンズユニット３は、第１および第２の単体レンズ３１，３２を一体化した構造からなる。
【００２１】
イメージセンサチップ１は、たとえばＣＣＤ型あるいはＣＭＯＳ型の固体撮像デバイスからなる。イメージセンサチップ１の上面中央には、レンズユニット３を透過してきた光を受ける受光部１１が設けられている。このイメージセンサチップ１は、多数のワイヤ１２を介して基板２上の図示しないランドに電気的に接続され、受光部１１での受光量に応じた信号をワイヤ１２を通じて外部に出力する。ちなみに、イメージセンサチップ１からの出力信号は、Ａ／Ｄコンバータや画像処理プロセッサなどを経て撮像画像の画素情報として利用される。
【００２２】
基板２は、たとえばプリント配線基板などであり、デジタルカメラやカメラ付きの携帯電話などの内蔵サイズに適した全体形状とされる。特に図示しないが基板２の裏面２ａには、スルーホールを介してランドに導通する複数の端子が設けられており、これらの端子を介してイメージセンサチップ１からの出力信号が外部に取り出される。
【００２３】
レンズユニット３は、イメージセンサチップ１上に直接固定された第１の単体レンズ３１と、第１の単体レンズ３１上に固定された第２の単体レンズ３２とからなる。これらの単体レンズ３１，３２は、たとえば透明な合成樹脂製で個別に形成され、外部からの光を収束させつつイメージセンサチップ１の受光部１１へと導くレンズ部３１ａ，３２ａが互いに対面するように一体化されている。特に、第１の単体レンズ３１は、光学的観点からイメージセンサチップ１の受光部１１からレンズ部３１ａまでの距離が非常に重要とされ、イメージセンサチップ１に対してレンズ部３１ａが適切な高さ位置にあることが要求されるために、独特の全体形状を呈するように成形加工されている。その点を踏まえて第１および第２の単体レンズ３１，３２についてさらに詳細に説明する。
【００２４】
第１の単体レンズ３１は、レンズ部３１ａのほか、このレンズ部３１ａの周縁からイメージセンサチップ１に突き当たるように突き出た形状の脚桁部３１ｂを有する。図２は、図１のＩ−Ｉ線で切断した第１の単体レンズ３１の断面図であるが、この図からも明らかなように第１の単体レンズ３１は、全体的には瓶キャップ状の円筒形状とされ、レンズ部３１ａと脚桁部３１ｂとで包囲した内部空間をイメージセンサチップ１上に介在させるような構造とされている。レンズ部３１ａとその周縁付近には、イメージセンサチップ１側に向いて凸状に湾曲する凸レンズ面３１ａａ、イメージセンサチップ１とは反対側に向いて凹状に湾曲する凹レンズ面３１ａｂ、凹レンズ面３１ａｂの周縁付近に突出する突出部３１ａｃ、突出部３１ａｃの外縁をなす平坦部３１ａｄが形成されている。脚桁部３１ｂの基端は、平坦部３１ａｄ付近に相当する一方、脚桁部３１ｂの先端は、凸レンズ面３１ａａよりもイメージセンサチップ１側に突き出るようになされている。この脚桁部３１ｂの先端は、イメージセンサチップ１の受光部１１より外側の上面に図示しない接着剤を介して接合される。つまり、脚桁部３１ｂは、イメージセンサチップ１に対してレンズ部３１ａの高さ位置を位置決めする役割を直接果たす。この脚桁部３１ｂの長さを厳密に規定された寸法とすれば、あとは脚桁部３１ｂの先端をイメージセンサチップ１上に接着固定するだけでレンズ部３１ａの高さ位置が正確に位置決めされる。
【００２５】
第２の単体レンズ３２は、レンズ部３２ａと、このレンズ部３２ａとほぼ同程度の厚みからなる周縁部３２ｂとを有する。レンズ部３２ａには、第１の単体レンズ３１のレンズ部３１ａに面して凸状に湾曲する凸レンズ面３２ａａ、第１の単体レンズ３１とは反対側で全面にわたって平坦な入射レンズ面３２ａｂが形成されている。周縁部３２ｂには、第１の単体レンズ３１の突出部３１ａｃや平坦部３１ａｄに密接する形状の段部３２ｂａが形成されており、これらの密接部分が互いに嵌め合わされることで第１および第２の単体レンズ３１，３２が一体化されている。つまり、第２の単体レンズ３２は、第１の単体レンズ３１にぴったりと付くように接合されることでイメージセンサチップ１に対するレンズ部３２ａの高さ位置が正確に位置決めされる。これにより、レンズユニット３全体としても、イメージセンサチップ１に対するレンズ部３１ａ，３２ａの高さ位置が正確に位置決めされ、被写界深度が深い固定焦点タイプとしても焦点距離が適正とされる。要するに、外部からの光は、第１および第２の単体レンズ３１，３２のレンズ部３１ａ，３２ａを通過することで集束され、イメージセンサチップ１の受光部１１上に被写体の像が結像されるが、このときにピントずれなどが生じることはない。
【００２６】
絞り部４は、レンズユニット３に進入する光を絞るための部材であり、レンズ部３１ａ，３２ａに光を導く開口部４ａを有している。この絞り部４は、レンズ部３１ａ，３２ａに対して遮光性を有するコーティングあるいは塗装を行うことにより形成される。
【００２７】
光学フィルタ５は、絞り部４全体を覆うように設けられており、その側面部５ａとハウジング６との間に充填された接着剤７を介してハウジング６に固着されている。光学フィルタ５としては、たとえば赤外線遮断フィルタが用いられ、赤外線がカットされた光をレンズユニット３を経てイメージセンサチップ１の受光部１１に受光させることで鮮明な撮像画像を得るのに役立つ。また、光学フィルタ５は、絞り部４やレンズユニット３に対して埃や衝撃などから保護する保護カバーとしての役目も兼ねるので、別途保護カバーを設ける必要はない。さらに、光学フィルタ５は、ハウジング６と一体となって絞り部４の上面に密着されるので、第１および第２の単体レンズ３１，３２などの浮き上がりなどを防止することができる。
【００２８】
ハウジング６は、遮光性のある合成樹脂製などからなり、基板２上のイメージセンサチップ１やレンズユニット３などを全体的に覆う円筒形状とされる。ハウジング６は、基板２に対して接合されている。このハウジング６によれば、レンズユニット３などに対して側方からの光の漏れがないようにしたり、レンズユニット３が衝撃などで位置ずれしないようにすることができる。
【００２９】
次に、イメージセンサモジュールの製造方法について図面を参照しつつ説明する。
【００３０】
図３ないし図５は、イメージセンサモジュールの製造手順を説明するための説明図である。図１のイメージセンサモジュールを製造するにあたっては、まず図３に示すように、基板２上にイメージセンサチップ１を接合し、ワイヤボンディングによりワイヤ１２を形成しておく。
【００３１】
そうしてイメージセンサチップ１と基板２とが一体となったものに対しては、図４に示すように、イメージセンサチップ１の受光部１１に対面させながらイメージセンサチップ１上にレンズユニット３が直接搭載される。このとき、第１の単体レンズ３１の脚桁部３１ｂの先端が受光部１１より外側のイメージセンサチップ１上に接着剤などを介して接合されるので、脚桁部３１ｂの先端とイメージセンサチップ１とが互いに擦れ合うことで削れカスが生じたりすることはない。また、レンズ部３１ａ，３２ａと受光部１１の中心とが一致するように正確に位置合わせされるが、それと同時にイメージセンサチップ１に対するレンズユニット３の高さ位置も決まってしまう。
【００３２】
要するに、受光部１１に対するレンズ部３１ａ，３２ａの高さ位置については、脚桁部３１ｂの長さから自ずと決まるために特に位置合わせされることもなく、受光部１１に面してレンズ部３１ａ，３２ａが横ずれしないように脚桁部３１ｂを接合するだけで特別な高さ位置調整を行う必要はない。なお、レンズユニット３としては、あらかじめ第１および第２の単体レンズ３１，３２を一体化したものが用いられるが、第２の単体レンズ３２の入射レンズ面３２ａｂ上にも、あらかじめ絞り部４が形成済みとされている。
【００３３】
最終的には、図５に示すように、一体となったイメージセンサチップ１やレンズユニット３の上から被せるようにしてハウジング６が基板２上に接合される。ハウジング６の開口部には、あらかじめ光学フィルタ５が固着されており、ハウジング６が基板２上に完全に接合された状態では、光学フィルタ５と絞り部４とが密着させられる。したがって、レンズユニット３は、イメージセンサチップ１に対して若干浮いた接合状態にあってもハウジング６と一体となった光学フィルタ５により押さえつけられ、最終的にハウジング６を固定することでレンズ部３１ａ，３２ａの高さ位置が規定の高さに保たれる。
【００３４】
したがって、本実施形態のイメージセンサモジュールによれば、単にイメージセンサチップ１にレンズユニット３を接合するだけで脚桁部３１ｂを直接介してレンズ部３１ａ，３２ａの高さ位置を正確に位置決めすることができる。その結果、従来のようにレンズホルダーなどの別部材を介した場合の隙間誤差などに起因するレンズ部３１ａ，３２ａの高さ位置のずれをなくすことができ、ひいてはイメージセンサモジュールをたとえばデジタルカメラやカメラ付きの携帯電話などに内蔵させることで鮮明な撮像画像を得ることができる。
【００３５】
また、本実施形態のイメージセンサモジュールでは、レンズユニット３が第１および第２の単体レンズ３１，３２を一体化した構造からなるので、１つの単体レンズでレンズ部が構成される場合と比較して収差を少なくし、しかも開口数を大きくすることができ、その結果、撮像画像の歪みやピントずれを抑えて鮮明な撮像画像を得ることができる。
【００３６】
なお、本願発明は、上記した実施形態の内容に限定されるものではない。
【００３７】
たとえば、図６に他の実施形態に係るイメージセンサモジュールの断面構造を示す。この図に示すように、レンズユニット３’以外の部材については、先の実施形態と同様とされるが、レンズユニット３’は、先述したような第１および第２の単体レンズ３１，３２を組み合わせた構造ではなく、単に一つの単体レンズからなるものとしても良い。このようなレンズユニット３’では、第１の単体レンズ３１の凸レンズ面３１ａａや第２の単体レンズ３２の入射レンズ面３２ａｂに相当するレンズ面３１ａａ’，３２ａｂ’を両面とするレンズ部３０’を有するほか、イメージセンサチップ１に対して接合される脚桁部３１’を有する。このようなレンズユニット３’を備えたイメージセンサモジュールでも、単にイメージセンサチップ１にレンズユニット３’を接合するだけで脚桁部３１’を直接介してレンズ部３０’の高さ位置を正確に位置決めすることができるので、鮮明な撮像画像を得ることができる。
【００３８】
もちろん、レンズユニットについては、イメージセンサチップ１に対して接合される脚桁部があれば、３枚以上の単体レンズを組み合わせた構造としても良い。
【００３９】
第１の単体レンズ３１やレンズユニット３’の脚桁部３１ｂ，３１’は、高さ方向の長さが厳密に規定されるが完全な円筒状でなくても良く、たとえば高さ方向に沿ってスリット状の溝が設けられたような形状としても良い。
【００４０】
絞り部４は、光学フィルタ５の内面側に遮光性を有するコーティングあるいは塗装を行うことにより形成しても良いし、光学フィルタ５と第２の単体レンズ３２との間に単に挟み込むだけとしても良い。
【００４１】
光学フィルタ５としては、赤外線遮断フィルタを適用することで赤外線をカットした光をイメージセンサチップ１に受光させることができ、これによりノイズの少ない鮮明な撮像画像を得ることができるが、もちろん赤外線遮断フィルタ以外の単に透明なカバーでも良い。
【００４２】
レンズユニット３，３’、絞り部４、光学フィルタ５、およびハウジング６は、これらを一体としてあらかじめ製作しておいた上でレンズユニット３，３’の脚桁部３１ｂ，３１’をイメージセンサチップ１に対して接合するようにしても良い。そうした場合、ハウジング６については、ある程度十分な量の接着剤を用いて基板２上に固定するのが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の一実施形態に係るイメージセンサモジュールの断面構造を示す断面図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ線で切断した第１の単体レンズの断面図である。
【図３】イメージセンサモジュールの製造手順を説明するための説明図である。
【図４】イメージセンサモジュールの製造手順を説明するための説明図である。
【図５】イメージセンサモジュールの製造手順を説明するための説明図である。
【図６】他の実施形態に係るイメージセンサモジュールの断面構造を示す断面図である。
【図７】従来のイメージセンサモジュールの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１　　　　イメージセンサチップ
２　　　　基板
３，３’　レンズユニット
４　　　　絞り部
５　　　　光学フィルタ
６　　　　ハウジング
３０’　　レンズ部
３１’　　脚桁部
３１　　　第１の単体レンズ
３１ａ　　レンズ部
３１ｂ　　脚桁部
３２　　　第２の単体レンズ
３２ａ　　レンズ部
【図１】
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【図２】
2004061623.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004061623.tif 000006
【図５】
2004061623.tif 000007
【図６】
2004061623.tif 000008
【図７】
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