(57)【要約】【課題】バックフォーカスを確保するとともに光学特性を向上する。【解決手段】撮像装置は、撮像レンズ１０と、撮像素子１１とを備え、撮像素子１１は、パッケージ２２の凹部２２ａにセンサ２２が配設され、第３面２３ａ及び第４面２３ｂが曲面とされたシールガラス２３により凹部２２ａが封止されている。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を受光して受光量に応じた電気信号を出力する光電変換素子と、
上記光電変換素子が配設される凹部が設けられたパッケージと、
上記光電変換素子が配設された上記パッケージの上記凹部を封止するシール部材とを備え、
上記シール部材は、透光性を有する材料により形成されてなり、光の入射面及び／又は出射面が曲面とされていることを特徴とする撮像素子。
【請求項２】
上記シール部材は、上記パッケージに当接する部分が平面とされていることを特徴とする請求項１記載の撮像素子。
【請求項３】
上記シール部材は、ガラスにより形成されてなることを特徴とする請求項１記載の撮像素子。
【請求項４】
上記シール部材は、光の入射面及び／又は出射面が非球面とされていることを特徴とする請求項１記載の撮像素子。
【請求項５】
少なくとも１枚のレンズからなり、被写体からの光を集光する撮像レンズと、
上記撮像レンズにより集光された光を受光して受光量に応じた電気信号を出力する光電変換素子と、上記光電変換素子を配設される凹部が設けられたパッケージと、上記光電変換素子が配設された上記パッケージの上記凹部を封止するシール部材とを有する撮像素子とを備え、
上記シール部材は、透光性を有する材料により形成されてなり、光の入射面及び／又は出射面が曲面とされ、上記撮像レンズによる収差を補正することを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
上記シール部材は、上記パッケージに当接する部分が平面とされていることを特徴とする請求項５記載の撮像装置。
【請求項７】
上記シール部材は、ガラスにより構成されてなることを特徴とする請求項５記載の撮像装置。
【請求項８】
上記シール部材は、光の入射面及び／又は出射面が非球面とされていることを特徴とする請求項５記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入射された光を受光強度に応じた電気信号に変換することで、被写体像を撮像する撮像素子及びこのような撮像素子を備える撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
受光量に応じた電気信号を生成する光電変換素子としてＣＭＯＳ（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ　ｍｅｎｔａｌ−ｏｘｉｄｅ　ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　ｄｅｖｉｃｅ）やＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）等があり、これらＣＭＯＳやＣＣＤは、所望の被写体像を撮像するディジタルスチルカメラやディジタルビデオカメラ等に用いられている。
【０００３】
また、上述したＣＭＯＳやＣＣＤは、ディジタルスチルカメラやディジタルビデオカメラ等に用いられるだけでなく、ノート型のパーソナルコンピュータや、携帯型の無線電話装置のような薄型で小型の筐体に組み込まれて用いられている。ここで、ＣＭＯＳやＣＣＤ等は、素子を保護するためにパッケージ内に収められ、ガラス板等で光の入射面が封止されて撮像素子を形成している。
【０００４】
近年、上述したようなディジタルスチルカメラ、ディジタルビデオカメラ、ノート型のパーソナルコンピュータ及び携帯型の無線電話装置等は、小型化が進んでおり、特に携帯型の無線電話装置では、非常に薄い筐体内に光学系を構成し、対角線の長さが略１／２インチ（略１２．７ｍｍ）である略方形状の受光面を有する小型の光電変換素子を用いている。
【０００５】
上述した携帯型の無線電話装置等の薄い筐体内において、光学系を形成するレンズの枚数が少ないほど光路長を短くすることができるため、携帯型の無線電話装置等では、レンズの枚数が少なくなるように光学設計されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した薄型の筐体内における光学系では、レンズの枚数を少なくするために、各種の光学特性を補正するレンズを減らさなければならず、所望の光学特性が得られない場合がある。
【０００７】
また、上述した薄型の筐体内における光学系では、撮像した画像の画質を向上するために光電変換素子の画素数が高くなる傾向にあり、従来の画素数の光電変換素子において影響が小さかった光学特性を補正しなければならなくなるといった問題がある。つまり、上述の光学系では、光学特性を補正するために補正用のレンズを増加する必要があり、筐体の小型化が難しくなってしまう。
【０００８】
さらに、上述した薄型の筐体内における光学系では、装置の小型化が進み、対角線の長さが略１／４インチ（略６．３ｍｍ）以下の略方形状の受光面を有する更に小型の光電変換素子を用いる試みがされているが、光電変換素子の受光面が小さくなることにより、撮像素子と撮像素子直前のレンズとのマージン、すなわちバックフォーカスがとれなくなり、光学設計が難しくなるといった問題がある。
【０００９】
本発明は、上述した課題を鑑みてされたものであり、その目的は、薄型の筐体内に配置される光電変換素子の受光面が小さくなっても、バックフォーカスが十分確保できるとともに、光電変換素子の画素数が高くなっても光学特性を補正することができる撮像素子及び撮像装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る撮像素子は、上述した課題を解決するために、光を受光して受光量に応じた電気信号を出力する光電変換素子と、光電変換素子が配設される凹部が設けられたパッケージと、光電変換素子が配設されたパッケージの凹部を封止するシール部材とを備え、シール部材は、透光性を有する材料により形成されてなり、光の入射面及び／又は出射面が曲面とされていることを特徴とする。
【００１１】
以上のように構成された撮像素子は、少なくとも１枚のレンズで構成された光学系に対してシール部材が曲面とされていることで、シール部材の曲面により光学特性を補正する。
【００１２】
また、本発明に係る撮像装置は、上述した課題を解決するために、少なくとも１枚のレンズからなり、被写体からの光を集光する撮像レンズと、撮像レンズにより集光された光を受光して受光量に応じた電気信号を出力する光電変換素子と光電変換素子画配設される凹部が設けられたパッケージと光電変換素子が配設されたパッケージの凹部を封止するシール部材とを有する撮像素子とを備え、シール部材は、透光性を有する材料により形成されてなり、光の入射面及び／又は出射面が曲面とされ、撮像レンズによる収差を補正することを特徴とする。
【００１３】
以上のように構成された撮像装置は、少ない枚数のレンズで構成された光学系に対してシール部材が曲面とされていることで、シール部材の曲面により光学特性を補正する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が適用された撮像装置について、図面を参照して説明する。
【００１５】
撮像装置は、図１に示すように、被写体からの光を集光する撮像レンズ１０と、撮像レンズ１０により集光された光を受光する撮像素子１１とを備え、携帯型の無線電話装置等の内部に配設されて、所望の被写体を撮像するものである。
【００１６】
撮像レンズ１０は、例えば、焦点距離が２．５ｍｍ、Ｆ値が２．８、最大像高が１．５５ｍｍとされたレンズである。この撮像レンズ１０は、透光性の高い樹脂材料により形成されてなり、被写体からの光が入射される第１面１０ａと、第１面１０ａから入射した光を出射する第２面１０ｂとを有している。
【００１７】
撮像レンズ１０は、以下の表１に示すように、レンズ厚が１．５ｍｍ、屈折率が１．５３２２６、アッベ数が５５．７とされ、第１面１０ａ及び第２面１０ｂが非球面とされている。
【００１８】
【表１】
2004056668.tif 000003
【００１９】
ここで、表１において、ｒは曲率半径、ｋは円錐係数、ａ，ｂ，ｃ，ｄはそれぞれ非球面係数を示し、各非球面係数は以下の式１に示す非球面の式に対応している。
【００２０】
【数１】
2004056668.tif 000004
【００２１】
表１より、撮像レンズ１０は、第１面１０ａの曲率半径ｒが１２．１５１６０４、第１面１０ａの非球面係数ａが−０．０７０５３５６、第２面１０ｂの曲率半径ｒが−１．３３９９７５、第２面１０ｂの非球面係数ａが０．０４８６０７４とされている。
【００２２】
撮像素子１１は、図２及び図３に示すように、光電変換を行うセンサ２１と、このセンサ２１を載置する凹部２２ａを有するパッケージ２２と、このパッケージ２２の凹部２２ａを封止するシールガラス２３とを有している。
【００２３】
センサ２１は、略平面の受光面２１ａに入射した光を受光量に応じた電気信号に変換する光電変換素子であり、受光面２１ａに格子状に複数の素子が配設されている。センサ２１は、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の光電変換素子であり、格子状に配列された素子が縦横に６４０×４８０個の画素を形成し、いわゆるＶＧＡ（Ｖｉｄｅｏ　Ｇｒａｐｈｉｃｓ　Ａｒｒａｙ）規格に対応する画素数とされている。
【００２４】
センサ２１は、受光面２１ａの外形が略方形状とされており、この受光面２１ａの対角線の長さが略１／６インチ（略４．２ｍｍ）とされており、撮像装置の構成を小型化することができる。このセンサ２１は、パッケージ２２を介して駆動回路等が設けられた図示しないプリント基板に実装される。
【００２５】
パッケージ２２は、センサ２１を載置する凹部２２ａを有する略箱型の部材であり、例えばセラミックにより形成されている。また、パッケージ２１は、センサ２１から出力される電気信号を外部に出力するための図示しないリード線が設けられており、センサ２１からの電気信号をプリント基板側に出力する。
【００２６】
シールガラス２３は、パッケージ２２の凹部２２ａに載置されたセンサ２１の受光面２１ａ側を封止するシール部材であり、接着剤等によりパッケージ２２と接着されることでセンサ２１を保護するようになっている。また、シールガラス２３は、透光性の高いガラス材料により形成されてなり、撮像レンズ１０からの光が入射される第３面２３ａと、第３面２３ａから入射した光をセンサ２１側へ出射する第４面２３ｂとを有している。
【００２７】
シールガラス２３は、表１に示すように、レンズ厚が０．３ｍｍ、屈折率が１．５５６７１、アッベ数が５８．６、撮像面との距離、すなわちセンサ２１の受光面２１ａからの距離が０．３ｍｍとされ、第３面２３ａ及び第４面２３ｂが球面とされたレンズである。シールガラス２３は、第３面２３ａの曲率半径ｒが−３．０５９２０７、第４面２３ｂの曲率半径ｒが−６．０とされている。
【００２８】
ここで、シールガラス２３は、センサ２１の受光面２１ａに近接して配設しなければならず、図４に示すように、その光学的な有効部分２３ｃの形状がセンサ２１の受光面２１ａの外形と同じく略方形状とされている。
【００２９】
また、シールガラス２３は、パッケージ２２の凹部２２ａの外周とシールガラス２３のレンズ外形２３ｄとの間の最小間隔をｇとして、パッケージ２２の凹部２２ａを封止する接着部分を確保するため、間隔ｇを所定量だけ確保できる程度にレンズ外形２３ｄが大きくなければならない。
【００３０】
さらに、シールガラス２３は、第３面２３ａ及び第４面２３ｂが球面とされたレンズであるが、パッケージ２２の凹部２２ａを封止するために、パッケージ２２と密着しなければならない。従って、シールガラス２３とパッケージ２２とが密着するためには、互いに当接する面が平面であることが好ましい。
【００３１】
そこで、シールガラス２３は、図５及び図６に示すように、上述した間隔ｇを確保できるだけのレンズ外形２３ｄからパッケージ２２の外形からはみ出た部分を削除したレンズ外形２３ｅとされ、パッケージ２２と当接する取付部２３ｆが同心円状に平面となるような形状とされている。
【００３２】
シールガラス２３は、取付部２３ｆが平面とされていることにより、パッケージ２２との密着性が高まり、パッケージ２２の凹部２２ａを封止することができる。
【００３３】
以上のように構成された撮像装置における、撮像レンズ１０及びシールガラス２３により構成される光学系の縦収差図を図７乃至図９に示す。
【００３４】
ここで、具体的な比較のために、シールガラス２３を従来と同様の平行平板のシールガラスとした場合について説明する。なお、以下では、上述したシールガラス２３を有する撮像素子１１と略同等の構成については同じ符号を付して説明を省略する。
【００３５】
撮像装置は、図１０に示すように、被写体からの光を集光する撮像レンズ５０と、撮像レンズ５０により集光された光を受光する撮像素子５１とを備えている。
【００３６】
撮像レンズ５０は、焦点距離が２．５ｍｍ、Ｆ値が２．８、最大像高が１．５５ｍｍとされたレンズである。この撮像レンズ５０は、透光性の高い樹脂材料により形成されてなり、被写体からの光が入射される第１面５０ａと、第１面５０ａから入射した光を出射する第２面５０ｂとを有している。
【００３７】
撮像レンズ５０は、以下の表２に示すように、レンズ厚が１．５ｍｍ、屈折率が１．５３２２６、アッベ数が５５．７とされ、第１面５０ａ及び第２面５０ｂが非球面とされている。
【００３８】
【表２】
2004056668.tif 000005
【００３９】
ここで、表２において、ｒは曲率半径、ｋは円錐係数、ａ，ｂ，ｃ，ｄはそれぞれ非球面係数を示し、各非球面係数は上述した式１に示す非球面の式に対応している。
【００４０】
表２より、撮像レンズ５０は、第１面５０ａの曲率半径ｒが２．２２１４８５９、第１面５０ａの非球面係数ａが０．０３００７５６、第２面１０ｂの曲率半径ｒが−２．５５２６１６９７、第２面１０ｂの非球面係数ａが０．１０８７６３６５とされている。
【００４１】
撮像素子５１は、光電変換を行うセンサ２１と、このセンサ２１を載置する凹部２２ａを有するパッケージ２２と、このパッケージ２２の凹部２２ａを封止するシールガラス５２とを有している。
【００４２】
シールガラス５２は、パッケージ２２の凹部２２ａに載置されたセンサ２１の受光面２１ａ側を封止するシール部材であり、接着剤等によりパッケージ２２と接着されることでセンサ２１を保護するようになっている。また、シールガラス５２は、透光性の高いガラス材料により形成されてなり、撮像レンズ５０からの光が入射される第３面５２ａと、第３面５２ａから入射した光をセンサ２１側へ出射する第４面５２ｂとを有している。
【００４３】
シールガラス５２は、表２に示すように、レンズ厚が０．５ｍｍ、屈折率が１．５５６７１、アッベ数が５８．６、撮像面との距離、すなわちセンサ２１の受光面２１ａからの距離が０．３ｍｍとされ、第３面５２ａ及び第４面５２ｂが平面とされている。
【００４４】
以上のように構成された撮像装置における、撮像レンズ５０及びシールガラス５２により構成される光学系の縦収差図を図１１乃至図１３に示す。
【００４５】
上述した図７乃至図９に示す縦収差図と図１１乃至図１３に示す縦収差図との比較から、本発明を適用した撮像装置では、シールガラスを平行平板とせずに、曲面を有するレンズとすることで、特に歪曲収差及び像面湾曲を改善し、高画素数のセンサ２１に対応させることができる。
【００４６】
また、高画素数のセンサ２１に対応させるために、歪曲収差及び像面湾曲を補正するレンズを不要とし、光学系のレンズ枚数を抑制することができるため、バックフォーカスを十分に確保することができ、光学設計が容易となる。
【００４７】
なお、上述した撮像装置における光学系では、シールガラス２３の第３面２３ａ及び第４面２３ｂを球面としたが、球面とすること限定されるものではなく、両面若しくは片面を非球面にすることで、より効果的に光学特性を補正することができる。
【００４８】
そこで、具体的に、シールガラスの入射面及び出射面を非球面とした場合について説明する。なお、以下では、上述したシールガラス２３を有する撮像素子１１と略同等の構成については同じ符号を付して説明を省略する。
【００４９】
撮像装置は、図１４に示すように、被写体からの光を集光する撮像レンズ６０と、撮像レンズ６０により集光された光を受光する撮像素子６１とを備えている。
【００５０】
撮像レンズ６０は、透光性の高い樹脂材料により形成されてなり、被写体からの光が入射される第１面６０ａと、第１面６０ａから入射した光を出射する第２面６０ｂとを有している。
【００５１】
撮像レンズ６０は、以下の表３に示すように、レンズ厚が１．５ｍｍ、屈折率が１．５３２２６、アッベ数が５５．７とされ、第１面６０ａ及び第２面６０ｂが非球面とされている。
【００５２】
【表３】
2004056668.tif 000006
【００５３】
ここで、表３において、ｒは曲率半径、ｋは円錐係数、ａ，ｂ，ｃ，ｄはそれぞれ非球面係数を示し、各非球面係数は上述した式１に示す非球面の式に対応している。
【００５４】
表３より、撮像レンズ６０は、第１面６０ａの曲率半径ｒが３１．１７１７４、第１面６０ａの非球面係数ａが−０．１２９２６６、第２面６０ｂの曲率半径ｒが−１．３４１１７２８、第２面６０ｂの非球面係数ａが０．０１２９９２７とされている。
【００５５】
撮像素子６１は、光電変換を行うセンサ２１と、このセンサ２１を載置する凹部２２ａを有するパッケージ２２と、このパッケージ２２の凹部２２ａを封止するシールガラス６２とを有している。
【００５６】
シールガラス６２は、パッケージ２２の凹部２２ａに載置されたセンサ２１の受光面２１ａ側を封止するシール部材であり、接着剤等によりパッケージ２２と接着されることでセンサ２１を保護するようになっている。また、シールガラス６２は、透光性の高いガラス材料により形成されてなり、撮像レンズ６０からの光が入射される第３面６２ａと、第３面６２ａから入射した光をセンサ２１側へ出射する第４面６２ｂとを有している。
【００５７】
シールガラス６２は、表３に示すように、レンズ厚が０．３ｍｍ、屈折率が１．５５６７１、アッベ数が５８．６、撮像面との距離、すなわちセンサ２１の受光面２１ａからの距離が０．３ｍｍとされ、第３面６２ａが非球面とされている。
【００５８】
また、シールガラス６２は、第３面６２ａの曲率半径ｒが３８．９１５２２５、第３面６２ａの非球面係数ａが−０．１０７７６６、第４面６２ｂの曲率半径ｒが６．３７１１９７５、第４面６２ｂの円錐係数ｋが−６４．１７５０とされている。
【００５９】
以上のように構成された撮像装置における、撮像レンズ６０及びシールガラス６２により構成される光学系の縦収差図を図１５乃至図１７に示す。
【００６０】
上述した図７乃至図９に示す縦収差図と図１１乃至図１３に示す縦収差図との比較から、本発明を適用した撮像装置では、非球面を有するシールガラス６２を用いることで、球面収差、歪曲収差及び像面湾曲の全てが良好に補正されており、更なる性能向上を果たしている。
【００６１】
次に、上述したようなシールガラス２３の製造方法について説明する。
【００６２】
まず、図１８及び図１９に示すように、レンズを形成するための凸部を有する部品、すなわち光学インサート１０１ａを複数有する第１の金型１０１と、複数の光学インサート１０１ａに対応する複数の光学インサート１０２ａを有する第２の金型１０２との間に板ガラス１０３を挿入し、互いに対応する光学インサート１０１ａと光学インサート１０２ａとが対向するように第１の金型１０１及び第２の金型１０２を向き合わせ、板ガラス１０３を加熱状態でプレスすることにより、図２０に示すシールガラスブロック１０４を成形する。
【００６３】
ここで、第１の金型１０１及び第２の金型１０２は、互いに対向する光学インサート１０１ａ，光学インサート１０２ａが、シールガラス２３の第３面２３ａ，第４面２３ｂにそれぞれ対応する形状とされている。
【００６４】
次に、プレス成形されたシールガラスブロック１０４を冷却した後に反射防止膜をスパッタリング等の手法で成膜する。なお、このときに必要に応じて、赤外光をカットする赤外カット膜等を成膜してもよい。
【００６５】
次に、図２１に示すように、シールガラスブロック１０４から複数のシールガラス２３を切り出すいわゆるダイシング行う。
【００６６】
このような手順でシールガラス２３を製造することにより、複数のシールガラス２３を一度に多数個製造することができ、生産性が向上し、低コスト化が可能である。
【００６７】
また、ダイシングを行うことにより、シールガラス２３の外形を所望の形状にすることができる。
【００６８】
さらに、シールガラス２３のパッケージ２２と当接する取付部２３ｆに対応して金型を製造することでシールガラス２３の形状を容易に成形することができる。
【００６９】
なお、上述したシールガラス２３の製造方法では、シールガラス２３以外に、シールガラス６２のような非球面を有するレンズも同様に容易に製造することができる。
【００７０】
なお、上述では撮像レンズが１枚のいわゆる単玉レンズの構成について説明したが、本発明を適用した光学撮像装置は、レンズ枚数が１枚の光学系に限定されるものではなく、複数枚のレンズを有する光学系であってもよい。
【００７１】
そこで、以下では、撮像レンズを２枚構成とした例を説明する。なお、以下では、上述したシールガラス２３を有する撮像素子１１と略同等の構成については同じ符号を付して説明を省略する。
【００７２】
撮像装置は、図２２に示すように、被写体からの光を集光する第１の撮像レンズ７０及び第２の撮像レンズ７１と、第１の撮像レンズ７０及び第２の撮像レンズ７１により集光された光を受光する撮像素子７２とを備え、携帯型の無線電話装置等の内部に配設されて、所望の被写体を撮像することができるようになっている。
【００７３】
第１の撮像レンズ７０は、透光性の高い樹脂材料により形成されてなり、被写体からの光が入射される第１面７０ａと、第１面７０ａから入射した光を出射する第２面７０ｂとを有している。
【００７４】
第１の撮像レンズ７０は、以下の表４に示すように、レンズ厚が１．０ｍｍ、屈折率が１．５３２２６、アッベ数が５５．７、次の面までの距離、すなわち第２面７０ｂから第２のレンズ７１の入射面までの距離が０．７ｍｍとされ、第１面７０ａ及び第２面７０ｂが非球面とされている。
【００７５】
【表４】
2004056668.tif 000007
【００７６】
ここで、表４において、ｒは曲率半径、ｋは円錐係数、ａ，ｂ，ｃ，ｄはそれぞれ非球面係数を示し、各非球面係数は上述した式１に示す非球面の式に対応している。
【００７７】
表４より、第１の撮像レンズ７０は、第１面７０ａの曲率半径ｒが２．８３０７０、第１面７０ａの非球面係数ａが０．０１４２５８９、第２面７０ｂの曲率半径ｒが８．７１８１５、第２面７０ｂの非球面係数ａが−０．００３２３７４０とされている。
【００７８】
第２の撮像レンズ７１は、透光性の高い樹脂材料により形成されてなり、第１の撮像レンズ７０からの光が入射される第３面７１ａと、第３面７１ａから入射した光を出射する第４面７１ｂとを有している。
【００７９】
第２の撮像レンズ７１は、表４に示すように、レンズ厚が１．７ｍｍ、屈折率が１．５８３１２６、アッベ数が５９．４、次の面までの距離、すなわち第４面７１ｂから撮像素子７２の入射面までの距離が１．０３５９７９ｍｍとされ、第３面７１ａ及び第４面７１ｂが非球面とされている。
【００８０】
表４より、第２の撮像レンズ７１は、第３面７１ａの曲率半径ｒが−１．８、第３面７１ａの非球面係数ａが−０．４２５３８３、第４面７１ｂの曲率半径ｒが−０．８８４００、第４面７１ｂの円錐係数ｋが−０．５７５８２３、第４面７１ｂの非球面係数ａが０．０５２８７８８とされている。
【００８１】
撮像素子７２は、光電変換を行うセンサ２１と、このセンサ２１を載置する凹部２２ａを有するパッケージ２２と、このパッケージ２２の凹部２２ａを封止するシールガラス７３とを有している。
【００８２】
シールガラス７３は、パッケージ２２の凹部２２ａに載置されたセンサ２１の受光面２１ａ側を封止するシール部材であり、接着剤等によりパッケージ２２と接着されることでセンサ２１を保護するようになっている。また、シールガラス７３は、透光性の高いガラス材料により形成されてなり、第２の撮像レンズ７１からの光が入射される第５面７３ａと、第５面７３ａから入射した光をセンサ２１側へ出射する第６面７３ｂとを有している。
【００８３】
シールガラス７３は、表４に示すように、レンズ厚が０．７ｍｍ、屈折率が１．５３２２６、アッベ数が５５．７、次の面までの空気間隔、すなわちセンサ２１の受光面２１ａからの距離が０．５ｍｍとされ、第５面７３ａ及び第６面７３ｂが非球面とされたレンズである。
【００８４】
シールガラス７３は、第５面７３ａの曲率半径ｒが−４．３６８１７、第５面の円錐係数ｋが−５０．３５９７３、第５面の非球面係数ａが−０．０３９０１９、第６面７３ｂの曲率半径ｒが６５．４９４１４とされている。
【００８５】
以上のように構成された撮像装置における、第１の撮像レンズ７０、第２の撮像レンズ７１及びシールガラス７３により構成される光学系の縦収差図を図２３乃至図２５に示す。ここで、図２３中に示すＲは、波長が略６５６．２８ｎｍの光に対する特性を示し、Ｇは、波長が略５４６．０７ｎｍの光に対する特性を示し、Ｂは、波長が略４３５．８４ｎｍの光に対する特性を示している。
【００８６】
ここで、具体的な比較のために、シールガラス７３を従来と同様の平行平板のシールガラスとし、撮像レンズを３枚とした光学系を構成した撮像装置について説明する。なお、以下では、上述したシールガラス２３を有する撮像素子１１と略同等の構成については同じ符号を付して説明を省略する。
【００８７】
撮像装置は、図２６に示すように、被写体からの光を集光する第１の撮像レンズ８０、第２の撮像レンズ８１及び第３の撮像レンズ８２と、第１の撮像レンズ８０、第２の撮像レンズ８１及び第２の撮像レンズ８２により集光された光を受光する撮像素子８３とを備えている。
【００８８】
第１の撮像レンズ８０は、透光性の高い樹脂材料により形成されてなり、被写体からの光が入射される第１面８０ａと、第１面８０ａから入射した光を出射する第２面８０ｂとを有している。
【００８９】
第１の撮像レンズ８０は、以下の表５に示すように、レンズ厚が１．０ｍｍ、屈折率が１．５３２２６、アッベ数が５５．７、次の面までの空気間隔、すなわち第２面８０ｂから第２の撮像レンズ８１第１面８０ａ及び第２面８０ｂが非球面とされている。
【００９０】
【表５】
2004056668.tif 000008
【００９１】
ここで、表５において、ｒは曲率半径、ｋは円錐係数、ａ，ｂ，ｃ，ｄはそれぞれ非球面係数を示し、各非球面係数は上述した式１に示す非球面の式に対応している。
【００９２】
表５より、第１の撮像レンズ８０は、第１面８０ａの曲率半径ｒが２．６４６０３、第１面８０ａの非球面係数ａが０．０１２０７０８、第２面８０ｂの曲率半径ｒが７．１２２５３、第２面８０ｂの非球面係数ａが−０．００５５０７８１とされている。
【００９３】
第２の撮像レンズ８１は、透光性の高い樹脂材料により形成されてなり、被写体からの光が入射される第３面８１ａと、第３面８１ａから入射した光を出射する第４面８１ｂとを有している。
【００９４】
第２の撮像レンズ８１は、表５に示すように、レンズ厚が１．５ｍｍ、屈折率が１．５８３１２６、アッベ数が５９．４、次の面までの空気間隔、すなわち第４面８１ｂから第３の撮像レンズ８１の入射面までの距離が０．２０４６ｍｍとされ、第３面８１ａ及び第４面８１ｂが非球面とされている。
【００９５】
表５より、第２の撮像レンズ８１は、第３面８１ａの曲率半径ｒが−１．８９２９２、第３面８１ａの非球面係数ａが−０．５５０３６９、第４面８１ｂの曲率半径ｒが−２．５５２６１６９７、第４面８１ｂの円錐係数ｋが−０．６０８５４５、第４面８１ｂの非球面係数ａが０．０６４９６３８とされている。
【００９６】
第３の撮像レンズ８２は、透光性の高い樹脂材料により形成されてなり、被写体からの光が入射される第５面８２ａと、第５面８２ａから入射した光を出射する第６面８２ｂとを有している。
【００９７】
第３の撮像レンズ８２は、表５に示すように、レンズ厚が０．６ｍｍ、屈折率が１．５３２２６、アッベ数が５５．７、次の面までの空気間隔、すなわち第６面８２ｂから撮像素子８３の入射面までの距離が０．５ｍｍとされ、第５面８２ａ及び第６面８２ｂが非球面とされている。
【００９８】
表５より、第３の撮像レンズ８２は、第５面８２ａの曲率半径ｒが−５．０、第５面８２ａの円錐係数ｋが−１０．０２１０６４、第５面８２ａの非球面係数ａが−０．０５４３８０５、第６面８２ｂの曲率半径ｒが６．７９５４３、第６面８２ｂの非球面係数ａが−０．１１０１１８とされている。
【００９９】
撮像素子８３は、光電変換を行うセンサ２１と、このセンサ２１を載置する凹部２２ａを有するパッケージ２２と、このパッケージ２２の凹部２２ａを封止するシールガラス８４とを有している。
【０１００】
シールガラス８４は、パッケージ２２の凹部２２ａに載置されたセンサ２１の受光面２１ａ側を封止するシール部材であり、接着剤等によりパッケージ２２と接着されることでセンサ２１を保護するようになっている。また、シールガラス８４は、透光性の高いガラス材料により形成されてなり、第３の撮像レンズ８２からの光が入射される第７面８４ａと、第７面８４ａから入射した光をセンサ２１側へ出射する第８面８４ｂとを有している。
【０１０１】
シールガラス８４は、レンズ厚が０．５ｍｍ、屈折率が１．５５６７１、アッベ数が５８．６、撮像面との距離、すなわちセンサ２１の受光面２１ａからの距離が０．３ｍｍとされ、第７面８４ａ及び第８面８４ｂが平面とされている。
【０１０２】
以上のように構成された撮像装置における、第１乃至第３の撮像レンズ８０，８１，８２及びシールガラス８４により構成される光学系の縦収差図を図２７乃至図２９に示す。ここで、図２７中に示すＲは、波長が略６５６．２８ｎｍの光に対する特性を示し、Ｇは、波長が略５４６．０７ｎｍの光に対する特性を示し、Ｂは、波長が略４３５．８４ｎｍの光に対する特性を示している。
【０１０３】
上述した図２３乃至図２５に示す縦収差図と図２７乃至図２９に示す縦収差図との比較から、本発明を適用した撮像装置では、非球面を有するシールガラスを用いた撮像レンズが２枚構成の光学系とした場合でも、撮像レンズが３枚構成の光学系に対して、略同等の光学特性とすることができる。
【０１０４】
以上のように、本発明を適用した撮像装置では、曲面又は非球面を有するシールガラスを用いてパッケージを封止することで、光学特性を向上させることが可能となり、高画素数のセンサに対応しうる光学特性を得ることができる。
【０１０５】
また、撮像装置は、所望の光学特性を得るために、撮像レンズの枚数を少なくできるため、バックフォーカスを十分にとることが可能となり、小型の筐体内における光学設計を容易とすることができる。
【０１０６】
【発明の効果】
上述したように、本発明では、曲面を有するシール部材を用いてパッケージを封止することで、光学特性を向上させることが可能となり、撮像レンズの枚数を少なくすることができるため、バックフォーカスを十分にとることが可能となり、小型の筐体内における光学設計を容易とすることができる。
【０１０７】
また、本発明では、高画素数の光電変換素子に対応しうる光学特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した撮像装置の構成を説明するための側面図である。
【図２】撮像装置が備える撮像素子の構成を説明するための斜視図である。
【図３】撮像装置が備える撮像素子の構成を説明するための斜視図である。
【図４】撮像装置が備える撮像素子の構成を説明するための平面図である。
【図５】撮像素子が有するシールガラスの構成を説明するための平面図である。
【図６】撮像素子が有するシールガラスの構成を説明するための側面図である。
【図７】図１に示す撮像装置における光学系の球面収差を測定した結果を示す図である。
【図８】図１に示す撮像装置における光学系の非点・像面湾曲を測定した結果を示す図である。
【図９】図１に示す撮像装置における光学系の歪曲収差を測定した結果を示す図である。
【図１０】撮像素子が有するシールガラスを平行平板とした撮像装置の構成を説明するための側面図である。
【図１１】図１０に示す撮像装置における光学系の球面収差を測定した結果を示す図である。
【図１２】図１０に示す撮像装置における光学系の非点・像面湾曲を測定した結果を示す図である。
【図１３】図１０に示す撮像装置における光学系の歪曲収差を測定した結果を示す図である。
【図１４】撮像素子が有するシールガラスの入射面を非球面とした撮像装置の構成を説明するための側面図である。
【図１５】図１４に示す撮像装置における光学系の球面収差を測定した結果を示す図である。
【図１６】図１４に示す撮像装置における光学系の非点・像面湾曲を測定した結果を示す図である。
【図１７】図１４に示す撮像装置における光学系の歪曲収差を測定した結果を示す図である。
【図１８】シールガラスを製造する方法を説明するための図である。
【図１９】シールガラスを製造する方法を説明するための図であり、板ガラスを第１の金型及び第２の金型でプレスする状態を示している。
【図２０】シールガラスを製造する方法を説明するための図であり、プレスされた板ガラスがシールガラスブロックとされた状態を示している。
【図２１】シールガラスを製造する方法を説明するための図であり、シールガラスブロックからシールガラスをダイシングする状態を示している。
【図２２】撮像レンズを２枚構成とし、撮像素子が有するシールガラスの入射面を非球面とした撮像装置の構成を説明するための側面図である。
【図２３】図２２に示す撮像装置における光学系の球面収差を測定した結果を示す図である。
【図２４】図２２に示す撮像装置における光学系の非点・像面湾曲を測定した結果を示す図である。
【図２５】図２２に示す撮像装置における光学系の歪曲収差を測定した結果を示す図である。
【図２６】撮像レンズを３枚構成とし、撮像素子が有するシールガラスを平行平板とした撮像装置の構成を説明するための側面図である。
【図２７】図２６に示す撮像装置における光学系の球面収差を測定した結果を示す図である。
【図２８】図２６に示す撮像装置における光学系の非点・像面湾曲を測定した結果を示す図である。
【図２９】図２６に示す撮像装置における光学系の歪曲収差を測定した結果を示す図である。
【符号の説明】
１０　撮像レンズ、１０ａ　第１面、１０ｂ　第２面、１１　撮像素子、２１センサ、２１ａ　受光面、２２　パッケージ、２２ａ　凹部、２３　シールガラス、２３ａ　第３面、２３ｂ　第４面、２３ｃ　有効面積、２３ｄ　レンズ外形、２３ｅ　レンズ外形、２３ｆ　取付部
【図１】
2004056668.tif 000009
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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