(57)【要約】【課題】収差を低減できるカメラモジュールを提供する。【解決手段】  光が入射する第１の面と、第１の面とは反対側の第２の面を有し、第１の面に撮像領域が設けられ、撮像領域の中心部から撮像領域の外周部に向かうに従って光の入射側に凹形状に湾曲した撮像素子と、第１の面上に設けられたマイクロレンズ上に設けられ、マイクロレンズを構成する材料より屈折率の低い材料を含む透明接着層と、透明接着層上に設けられたレンズ部材と、を有する。【選択図】図１
2017022313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光が入射する第１の面と、前記第１の面とは反対側の第２の面を有し、前記第１の面に
撮像領域が設けられ、前記撮像領域の中心部から前記撮像領域の外周部に向かうに従って
光の入射側に凹形状に湾曲した撮像素子と、
前記第１の面上に設けられたマイクロレンズ上に設けられ、前記マイクロレンズを構成
する材料より屈折率の低い材料を含む透明接着層と、
前記透明接着層上に設けられたレンズ部材と、
を有するカメラモジュール。
【請求項２】
前記撮像素子上には、前記撮像領域を囲むように前記撮像領域と前記撮像領域と隣り合
う回路領域の間に設けられた部材を有する請求項１に記載のカメラモジュール。
【請求項３】
前記撮像領域の外周部に設けられた前記マイクロレンズの第２頂部は、前記撮像領域の
前記中心部に設けられた前記マイクロレンズの第１頂部より、光の入射側に位置している
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のカメラモジュール。
【請求項４】
前記透明接着層の屈折率は１．３以上１．４以下であることを特徴とする請求項１乃至
３のいずれか１に記載のカメラモジュール。
【請求項５】
前記撮像素子は、前記撮像領域が設けられた前記第１の面を有する第１部材及び第２部
材との積層構造であり、前記第２部材は前記第１部材より熱膨張係数が大きいことを特徴
とする請求項１乃至４のいずれか１に記載のカメラモジュール。
【請求項６】
前記第２部材は前記第１部材の熱膨張係数の３倍以上９倍以下である請求項５に記載の
カメラモジュール。
【請求項７】
前記撮像素子は、前記第１部材及び前記第２部材の間に配線層を有することを特徴とす
る請求項５又は６に記載のカメラモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態はカメラモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラモジュールは、撮像素子と結像レンズを有する。撮像素子は、基板に光電変換素
子を含む画素が行列状に配列された撮像領域を有する。結像レンズは、撮像領域上に被写
体を結像させるため、撮像素子の上側に設けられている。
【０００３】
結像レンズには、光軸に対して平行に入射する光と、光軸に対して角度を持った光が入
射する。このため、平面形状である撮像素子の撮像領域の中心部に焦点を合わせても、撮
像領域内の外周部では焦点ずれといった収差が発生する。
【０００４】
カメラモジュールにおいて、結像レンズを複数枚連ねることにより撮像素子で生じる収
差が補正されることが知られている。しかし、結像レンズを複数枚連ねることは作成が困
難である上に焦点を合わせることが難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−６４０６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本実施形態は収差を低減できるカメラモジュールを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態のカメラモジュールは、光が入射する第１の面と、第１の面とは反対側の第２
の面を有し、第１の面に撮像領域が設けられ、撮像領域の中心部から撮像領域の外周部に
向かうに従って光の入射側に凹形状に湾曲した撮像素子と、第１の面上に設けられたマイ
クロレンズ上に設けられ、マイクロレンズを構成する材料より屈折率の低い材料を含む透
明接着層と、透明接着層上に設けられたレンズ部材と、を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態に係るカメラモジュールを示す断面模式図。
【図２】第１実施形態に係るカメラモジュールを構成する撮像素子の一部を拡大した断面模式図。
【図３】第１実施形態に係るカメラモジュールを構成する撮像素子を示す断面模式図。
【図４】第２実施形態に係るカメラモジュールを示す断面模式図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１実施形態）
以下、実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面において、同様の構成
要素については同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【００１０】
第１実施形態に係るカメラモジュールを図１から図３を参照して説明する。図１は、第
１実施形態に係るカメラモジュールを示す断面模式図である。図２は、第１実施形態に係
るカメラモジュールを構成する撮像素子の一部を拡大した断面模式図である。図３は第１
実施形態に係るカメラモジュールを構成する撮像素子を示す断面模式図である。
【００１１】
第１実施形態では、撮像素子１を裏面照射型撮像素子として説明する。裏面照射型撮像
素子は、光が入射する基板の面とは反対側に配線層が設けられた構造である。尚、配線層
については後述する。
【００１２】
図１に示すように、カメラモジュール１００は、結像レンズ２１及びレンズ部材２０と
、結像レンズ２１を介して入射された入射光を電気信号に変換する撮像素子１から構成さ
れる。
【００１３】
レンズ部材２０には、透明基板２２が含まれている。またレンズ部材２０は、結像レン
ズ２１を固定するためのレンズホルダ２３を有する。結像レンズ２１の枚数はカメラレン
ズの性能に応じて１枚でも３枚でもあるいはそれ以上でも構わない。また、図面には記載
しないが、レンズホルダ２３の撮像素子１側にはIR（Infrared Ray）カットフィルタが設
けられている。透明基板２２は、レンズ部材２０を撮像素子１上に設ける役割を有する。
透明基板２２の材料は、例えばガラス基板である。尚、第１実施形態ではレンズ部材２０
に透明基板２２を含むとして説明するが、透明基板２２が含まれていなくても実施可能で
ある。
【００１４】
透明接着層９は、後述の第１の面２a及びマイクロレンズ７上に設けられている。
【００１５】
透明基板２２は透明接着層９を介して撮像素子１の受光側に設けられている。透明基板２
２が透明接着層９と接着することにより撮像素子１の撮像領域３は封止される。このため
、透明接着層９と透明基板２２との間には空洞は形成されない。レンズ部材２０は、透明
基板２２上に設けられている。透明接着層９は、屈折率が低く、例えば屈折率は１．４以
下である。透明性を有する材料として、例えばSiO2フッ素ポリマー、シリコン樹脂、ポリ
シロキサン系の樹脂、中空シリカを含有したエポキシ樹脂などである。
【００１６】
また、屈折率が１．３４のポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥＰ）、屈折率１．３５の
パーフロロアルコキシ（ＰＦＡ）、屈折率１．３３〜１．３８のポリビニルフロライド（
ＰＶＦ）を含むポリビニル系フッ素樹脂、あるいはパーフロロエチレンプロペンコポリマ
（ＰＦＥＰ）、クロロトリフロロエチレン（ＣＴＦＥ）、エチレンクロロトリフロロエチ
レン（ＥＣＴＦＥ）などである。
【００１７】
次に、撮像素子１について説明する。図２に示すように、撮像素子１は、第１の面２a
及び第１の面２aとは反対側の第２の面２bを有する第１部材としての第１基板２と、第２
の面２b上に設けられた配線層５と、配線層５を介して第２の面２b上に設けられた第２部
材としての第２基板１０が接合した積層構造体である。
【００１８】
第１基板２は撮像領域３及び回路領域３aを有する。
【００１９】
撮像領域３は、光電変換素子４を含む画素が行列状に配列されている領域をいう。第１
実施形態では、光軸と撮像領域３とが交わる点を中心部とする。ここで光軸とは、結像レ
ンズ２１の中心及び焦点を通る仮想線として考える。
【００２０】
回路領域３aは、画素を動作させる回路素子等が設けられている領域をいう。尚、回路
領域３aの詳細な説明については省略する。
【００２１】
第１基板２の材料は、例えば、シリコン（Si）、ガリウムヒ素（GaAs）、ガリウムリン
（GaP）、窒化ガリウム（GaN）、シリコンゲルマニウム（SiGe）である。第１実施形態の
一例として、第１基板２はシリコン（Si）から構成されるとして説明する。
【００２２】
配線層５は例えば配線５aとトランジスタ５bと絶縁膜とにより構成される。
【００２３】
トランジスタ５bは、回路領域３aの回路素子から出力された信号が配線５aを介して入
力されることにより光電変換素子４に蓄積された電荷を読み出す役割を有する。
【００２４】
第２基板１０は配線層５を介して第２の面２b上に設けられている。第２基板１０は第
１基板２を結像レンズ２１側に凹形状に湾曲させる役割を有する。これにより撮像素子１
は、撮像領域３の中心部から撮像領域３の外周部に向かうに従って、撮像領域３の外周部
が結像レンズ２１に向かう側に凹状に湾曲する。第２基板１０は第１基板２より熱膨張係
数が大きく、第２基板１０の熱膨張係数は第１基板２の膨張係数の３倍以上９倍以下であ
る。第２基板１０は例えば、銅（Cu）や金（Au）、アルミニウム（Al）である。第１実施
形態の一例として第２基板１０は銅（Cu）から構成されるとして説明する。シリコンの熱
膨張係数は2.0~4.0 (μm/℃)である。また、銅の熱膨張係数は16.0〜17.0 (μm /℃)であ
る。ここで、熱膨張係数は、温度上昇により１K（ケルビン）あたり物体の長さが膨張す
る割合に限らず、体積が膨張する割合も含む。
【００２５】
支持基板８は第２の面２b上に配線層５を介して設けられている。裏面照射型撮像素子
において、第１基板２を薄く研磨するため支持基板８は撮像素子１の強度を保つ役割を有
する。
【００２６】
カラーフィルタ６は第１の面２a上に光電変換素子４に対応して設けられている。
【００２７】
マイクロレンズ７は、カラーフィルタ６上に設けられている。マイクロレンズ７はカラ
ーフィルタ６を介して光電変換素子４にそれぞれ対応して設けられる。また、図３に示す
ように、撮像領域３の中心部に設けられたマイクロレンズ７の頂部を第１頂部7aとし、撮
像領域３の外周部に設けられたマイクロレンズ７の頂部を第２頂部7bとすると、第２頂部
7bは、第１頂部7aより光の入射側に位置している。これにより、撮像領域３の中心にピン
トを合わせた場合、撮像領域３の外周部で生じる像面湾曲を抑制できる。尚、像面湾曲に
ついては後述する。。マイクロレンズ７の屈折率は１．５以上であり、例えば１．５〜１
．６の透明材料により形成されている。マイクロレンズ７を構成する材料は、例えばアク
リル樹脂である。
【００２８】
次に、第１実施形態に係るカメラモジュールの作用及び効果について説明する。
【００２９】
カメラモジュール１００において、光は、結像レンズ２１を透過することによって集光
され、撮像素子１の上面に結像される。結像レンズ２１の中心から撮像領域３における外
周部までの距離は、結像レンズ２１の中心から撮像領域３の中心部までの距離より長くな
る。このため、光軸に近い入射光は、光軸に垂直な撮像素子１の平面上に焦光するが、光
軸に対して角度をもつ入射光は、撮像素子１の平面上に必ずしも焦光せず、像が曲面上に
できてしまう。この現象を像面湾曲という。従って、像面湾曲が補正されていないレンズ
を使って撮像領域３中心にピントを合わせ像を結像すると、撮像領域３の中心部から離れ
るに従ってピントがぼけた像ができてしまう。このため、撮像領域３の中心部から撮像領
域３の外周部に向かうに従って、撮像素子１を結像レンズ２１に向かう側に凹形状に湾曲
させることで、光軸に対して角度を持って入射した光が集まる位置を撮像素子１に近づけ
ることができる。撮像素子１を凹形状に湾曲されることにより、像面湾曲を補正するため
にレンズの枚数を増やす必要がなく、撮像領域３の外周部で生じる像面湾曲の発生を低減
することができる。また、光を集光して感度の良いカメラモジュール１００を得るには、
マイクロレンズ７表面で屈折した光が撮像素子上で焦点を結ぶことが望ましい。光の屈折
はマイクロレンズ７の材料の屈折率、マイクロレンズ７上面に設けられた透明接着層９、
マイクロレンズ７の形状により決まる。撮像素子１受光面のマイクロレンズ７の屈折率が
、１．５以上である時、マイクロレンズ７上に設けられた透明接着層９の屈折率が１．５
以下であることにより、マイクロレンズ７の集光性を向上できる。これにより、全高寸法
を薄くすると同時に感度の高いカメラモジュール１００を提供できる。
【００３０】
（第２実施形態）
第２実施形態に係るカメラモジュールを図４を用いて説明する。図４は、第２実施形態
に係るカメラモジュールを示す断面模式図である。
【００３１】
第２実施形態に係るカメラモジュールが第１実施形態と異なる点は、撮像領域３と、回
路領域３aとの間に部材１１を設けた点である。第２実施形態に係るカメラモジュールは
、上記点を除いて第１実施形態に係るカメラモジュールの構造と同じであるので、同一部
分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３２】
第２実施形態のカメラモジュール係る撮像素子１は、第１部材としての第１基板２と、
第２の面２b上に設けられた第２部材としての第２基板１０が接合した積層構造体である
。
【００３３】
第１基板２は撮像領域３及び回路領域３aに分けられる。
【００３４】
部材１１は、撮像領域３を囲むように撮像領域３と回路領域３aとの間に設けられてい
る。部材１１は例えば、カーボン等のブラックレジストから構成される。また、アルミニ
ウム（Al）、銅（Cu）、銀（Ag）、金（Au）、タングステン（W）等を設け、これらにブ
ラックレジストを塗布したものでも実施可能である。
【００３５】
第２実施形態では、撮像領域３及び回路領域３aの間に部材１１を設けた。部材１１を
設けることにより、強い光源により撮像素子１内に入射した光がレンズ等に反射し撮像領
域３に入射することを低減することができる。このため強い光源によりレンズ面等で光が
反射することにより、画像の一部や全体が白っぽくなるフレアを低減することができる。
【００３６】
本発明の実施形態を説明したが、本実施形態は、例として提示したものであり、発明の
範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実
施されることが可能であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変
更を行うことができる。本実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに
、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３７】
１・・・撮像素子
２・・・第１基板
２a・・・第１の面
２b・・・第２の面
３・・・撮像領域
３a・・・回路領域
４・・・光電変換素子
５・・・配線層
５a・・・配線
５b・・・トランジスタ
６・・・カラーフィルタ
７・・・マイクロレンズ
７a・・・第１頂部
７b・・・第２頂部
８・・・支持基板
９・・・透明接着層
１０・・・第２基板
１１・・・部材
２０・・・レンズ部材
２１・・・結像レンズ
２２・・・透明基板
２３・・・レンズフォルダ
１００・・・カメラモジュール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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