(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力光を光電変換により電気信号に変換する、パッケージに収納された撮像素子と、
被写体を該撮像素子の撮像面に結像する結像光学素子と、
上記撮像素子と結像光学素子との間に設けられた光学的ローパスフィルタと、からなり、
上記結像光学素子と上記光学的ローパスフィルタとが所定の位置関係でホルダにより保持され、
上記パッケージに収納された上記撮像素子の撮像面に対して上記ホルダに保持された上記結像光学素子の基準面が所定の位置関係になるように、上記ホルダが上記パッケージ上に固定されてなる撮像装置の製造方法であって、
上記パッケージに取り付けられた撮像素子の撮像面からの、上記結像光学素子の基準面が位置すべきところの距離を、上記基準面からの所定の位置に焦点深度が０．１μｍ〜０．１ｍｍである対物レンズを用いた測長装置を置き、該測長装置を用いて上記対物レンズからの画像が上記撮像面上にピントが合うような上記対物レンズの位置を求めることにより計測し、
上記ホルダをその結像光学素子の基準面が上記測長装置により測定された上記距離のところに存在するように位置決めし、
その上で上記ホルダと上記パッケージの位置関係を固定することを特徴とする撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像素子、特に入力光を光電変換により電気信号に変換する、パッケージに収納された撮像素子と、被写体を上記撮像素子の撮像面に結像する結像する結像光学素子と、上記撮像素子と結像光学素子との間に設けられた光学的ローパスフィルタと、からなる撮像素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
撮像装置は、一般に固体撮像素子をパッケージに収納し、更に被写体を該固体撮像素子の撮像面に結像する結像光学素子（結像レンズ）を設けてなるが、更に光学的ローパスフィルタを設ける場合が多い。というのは、ＣＣＤ固体撮像素子等の固体撮像素子は撮像面に結像された像を時間的、空間的にサンプリングして光電変換する結果、サンプリングによる偽信号が発生するので、光学的ローパスフィルタによりその偽信号を抑圧する必要があるからである。
【０００３】
そして、光学的ローパスフィルタには、主として位相型ローパスフィルタと複屈折型ローパスフィルタが用いられ、両者を比較すると、位相型ローパスフィルタの方が製造コストを低くでき、低価格化の要求が極めて強い小型撮像装置に適しているといえる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、位相型ローパスフィルタを光学的ローパスフィルタとして用いた撮像装置には、位相型ローパスフィルタの撮像素子の撮像面に対する位置決め精度を高くしなければならないと言う課題があった。というのは、位相型ローパスフィルタは回折格子による光線分離を行うため、撮像面に対するフィルタの位置関係が狂っていると撮像面に入射する光線が本来入射すべき画素と異なる画素（隣接する画素）に入射し、ノイズとなって現れてしまうという問題を惹き起こすからである。
【０００５】
また、撮像装置には小型化、特に薄型化の要求が強いが、その薄型化の要求に応えようとすると必然的に結像レンズ（結像光学素子）と撮像素子との間隔を狭くする必要が生じ、その結果、レンズとして焦点深度の浅いものを用いざるを得ない。しかし、このように焦点深度の浅い結像レンズを用いる程、その結像レンズの撮像素子の撮像面に対する位置決め精度を高めることが必要となる。
【０００６】
このように、撮像装置、特に小型の撮像装置には、結像レンズ（結像光学素子）や光学的ローパスフィルタ、特に位相型ローパスフィルタの撮像素子に対する位置決め精度を高める必要性があるが、必要な位置決め精度を得ることは従来においては容易ではなかった。
【０００７】
本発明はこのような問題点を解決すべく為されたものであり、撮像素子と結像光学素子と撮像素子・結像光学素子間に設けられた光学的ローパスフィルタとからなる撮像装置において、撮像素子・結像光学素子間の位置関係及び撮像素子・位相型ローパスフィルタ間の位置関係の高い精度での位置決めを容易に為し得るようにすることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の撮像装置の製造方法は、パッケージに取り付けられた撮像素子の撮像面との距離を焦点深度の浅い対物レンズを用いた測長装置により計測しながらその計測値が所定の値になる位置を求め、結像光学素子と光学的ローパスフィルタを所定の位置関係で保持するホルダをそのレンズ基準面が上記所定の値になる位置に存在するように位置決めし、その上でその位置関係を固定することを特徴とする。
【００１１】
従って、本発明の撮像装置の製造方法によれば、撮像素子の撮像面からの結像光学素子の基準面の位置すべきところの距離を焦点深度の浅い対物レンズを用いた測長装置により計測し、その距離のところにレンズ基準面が位置するように上記ホルダの上記パッケージに対する位置関係を調整してその位置関係を固定するので、結像光学素子の基準面と、撮像素子の撮像面との距離を高い精度で制御できる。
【００１２】
そして、ホルダはそれが保持する結像光学素子に対して所定の位置関係に光学的ローパスフィルタをも保持するので、パッケージに対して位置決めされることにより自ずと光学的ローパスフィルタを撮像素子に対して高い精度で正確に位置決めすることができる。即ち、結像光学素子と光学的ローパスフィルタの両方を撮像素子に対して同時に高い精度で位置決めすることができる。そして、高い精度で結像光学素子・光学的ローパスフィルタ・撮像素子間を位置決めすることができるので、結像光学素子の焦点深度を浅くしても支障なく撮像装置を構成することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明撮像装置は、基本的に、パッケージに収納された撮像素子と、被写体を該撮像素子の撮像面に結像する結像する結像光学素子と、上記撮像素子と結像光学素子との間に設けられた光学的ローパスフィルタと、からなり、上記結像光学素子と上記光学的ローパスフィルタとが所定の位置関係でホルダにより保持され、上記ホルダが上記パッケージに対して、上記撮像素子の撮像面に対して上記結像光学素子の基準面が所定の位置関係になるように、位置関係が固定されてなることを特徴とするものであり、撮像素子としてＣＣＤ固体撮像素子、ＭＯＳ型固体撮像素子あるいは増幅型固体撮像素子を用い得る。また、撮像素子はエリアセンサタイプであっても、リニアセンサタイプであっても良い。
【００１４】
光学的ローパスフィルタは、位相型ローパスフィルタが低製造コストなので本発明撮像装置に好適であるが、必ずしもそれに限定されるものではなく、例えば複屈折型ローパスフィルタを用い得る。結像光学素子は、プラスチック素材により形成してもよいし、ガラス素材により形成しても良い。また、球面レンズを用いても良いし、非球面レンズを用いても良く、被写体を撮像素子の撮像面に結像できるものであればどのような結像光学素子を用いても良い。結像光学素子を保持するホルダはガラスにより形成してもよいが、光学的ローパスフィルタを位置決めする位置決め部を設けなければならないことから加工性が必要なので、加工性に優れたプラスチックにより形成するのが好ましい。
【００１５】
撮像素子を保持するパッケージは、プラスチックにより形成しても良いし、セラミックにより形成しても良い。
【００１６】
そして、結像光学素子、光学的ローパスフィルタの撮像素子に対する位置決めは、例えば、撮像素子からのレンズ基準面の位置すべきところの距離を測長装置により測定し、その位置すべきところにレンズ基準面が位置するようにホルダをパッケージに対して位置決めし、その上でその位置関係を固定することにより行う。その測長装置は対物レンズとして焦点深度の浅いもの、例えば０．１μｍ〜０．1 ｍｍ、特に０．１μｍ〜１０μｍの焦点深度のものを用いるとよい。というのは、測長精度を高くすることができるからである。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明を図示実施例に従って詳細に説明する。図１は本発明撮像装置の第１の実施例を示す縦断面図、図２（Ａ）〜（Ｃ）は図１の撮像装置の各別の構成部材を示す断面図で、（Ａ）は結像光学素子（レンズ）及びホルダを示し、（Ｂ）は光学的ローパスフィルタ（位相型ローパスフィルタ）を示し、（Ｃ）は撮像素子及びそれを収納するパッケージを示す。図面において、１は例えばセラミックあるいは樹脂からなるパッケージ、２は該パッケージの収納凹部で、該凹部内底面上に固体撮像素子３がダイボンディングされており、更に該固体撮像素子３の図示しない各電極とパッケージ１の図示しない各配線との間がワイヤによりボンディングされているが、そのボンディングワイヤは図示しない。
【００１８】
４は上記固体撮像素子３が収納された収納凹部２を外部から閉塞する透明封止板で、ガラスないし透明樹脂からなる。５はホルダで、例えば樹脂からなり、その少なくとも略中央部近傍は透明にされ、その中央部にレンズ素子６が接着されており、このレンズ素子６により、被写体を上記固体撮像素子３の撮像面に結像する結像光学素子（結像レンズ）が構成される。
【００１９】
７、７はホルダ５に形成されたローパスフィルタ取付用の取付段部で、これに後述する光学的ローパスフィルタ（１０）を係合させると、自ずと光学的ローパスフィルタ９のレンズ６に対する位置関係が高い精度で所定の位置関係に位置決めされるように形成されている。８、８はホルダ５の脚部で、該ホルダ５は該脚部８、８にて接着剤９、９によりパッケージ１に固定されている。
【００２０】
１０は光学的ローパスフィルタ、例えば位相型ローパスフィルタで、素子の片面又は両面に回折格子が設けられており、この素子に入射した光線は図２（Ｂ）に示すように０次光線及び±１次光線に分離される。尤も、厳密には、±２次光線、±３次光線、・・・というように±多次光線が存在するが、回折格子においてはこれらの多次光線を可能な限り小さくなるように設計しているので実際上殆ど無視できる程度に小さい。該位相型ローパスフィルタ１０は本実施例では赤外光線を吸収ないし反射する機能を備えている。即ち、ローパスフィルタとして偽信号を抑圧できるようにする機能を果たすのみならず、赤外線カット機能も果たす。このようにすれば、光学的カラーフィルタ１０の他に別個に赤外線カットフィルタを設ける必要がなく、低価格化、小型化、特に薄型化を図ることができる。
【００２１】
ところで、位相型ローパスフィルタ１０は、回折格子の周波数に応じた任意の角度で入射光を分離するので、固体撮像素子３に対する位置に誤差が生じると、撮像面での分離幅が変化してしまうことになる。従って、ローパス効果を得るためには、撮像素子の画素ピッチに対して任意の幅に光線を分離することが必要であるが、上述したように分離幅に変化が生じると所望のローパス効果が得られなくなってしまう。従って、位相型ローパスフィルタ１０は、固体撮像素子３に対して極めて高い精度で位置決めしなければならないが、それはホルダ５を固体撮像素子３に対して正確に位置決めすることにより容易に為し得る。
【００２２】
次に、ホルダ５と固体撮像素子３との位置決めについて図３（Ａ）〜（Ｃ）に従って説明する。
【００２３】
（Ａ）上記固体撮像素子３を収納するパッケージ１には固体撮像素子３をゴミ、湿気等から保護するための透明な封止板４が設けられており、該透明封止板４越しに焦点深度の浅い（焦点深度例えば０．１μｍ〜０．１ｍｍ、特に０．１μｍ〜１０μｍ）レンズを用いた測長装置１１により上記固体撮像素子３の撮像面から予め設定したおいた所定距離にあたる位置を求める。本明細書において、測長装置とは対物レンズからの画像のピントを合わせ、ピントのあったときの位置を計測することにより撮像面の位置を計測するものである。図３（Ａ）は測長装置１１により固体撮像素子３の位置を測定し、以てレンズ６の基準面の存在すべき位置を求める時の状態を示している。
【００２４】
（Ｂ）一方、レンズ素子６を保持するホルダ５は上述したように該レンズ素子６に対して所定の位置関係を持つように位相型ローパスフィルタ１０を位置決めする取付段部７、７を有し、該取付段部７、７に位相型ローパスフィルタ１０を嵌合し押し当てたとき該位相型ローパスフィルタ１０が上記レンズ素子６に所定の位置関係に高精度に位置決めされるようになっており、その状態で位相型ローパスフィルタ１０がホルダ５に固定されている。図３（Ｂ）はそのレンズ素子６を保持し、且つ該レンズ素子６に対する位相型ローパスフィルタ１０を取付段部７、７にて位置決めする状態のホルダ５を示す。
【００２５】
（Ｃ）次に図３（Ｃ）に示すように、治具１２により上記ホルダ５を保持し、レンズ基準面が図３（Ａ）に示すように測長装置１１により測定した固体撮像素子３の撮像面から所定距離にあたるところに位置するように、ホルダ５の位置を移動させる。このようにできるのは、測長装置１１と治具１２の位置データが相対的に管理されているからである。
【００２６】
そして、固体撮像素子３の撮像面に対するレンズ基準面の位置関係が所定通りになったとき、その状態でホルダ５をその脚８、８にて固体撮像素子３収納用パッケージ１に接着剤９、９により固定する。すると、図１に示すような撮像装置が出来上がる。
【００２７】
このような撮像装置の製造方法によれば、パッケージ１に収納された固体撮像素子３の撮像面に対する、予め設定されたレンズ基準面の存在すべき位置を測長装置１１により測定し、その位置にレンズ基準面が位置するように光学的ローパスフィルタ（位相型ローパスフィルタ）１０取り付け済みホルダ５を治具１２により位置決めし、その状態でホルダ５をその脚８、８にてパッケージ１に固定するので、固体撮像素子３の撮像面に対してレンズ素子６の基準面を極めて高い精度で位置決めすることができる。
【００２８】
そして、ホルダ５は保持したレンズ素子６に対して光学的ローパスフィルタ４を取付段部７、７にて所定の位置関係で位置決めして保持するので、上述したように測長装置１１により位置測定され、その測定データに基づいて上記治具１２により位置制御されることにより自ずと光学的ローパスフィルタ４も固体撮像素子３の撮像面に対して所定の位置関係に高い精度で位置決めされることになる。従って、結像光学素子６と光学的ローパスフィルタ１０の両方を固体撮像素子３に対して同時に高い精度で位置決めすることができる。
【００２９】
そして、高い精度で結像光学素子６・光学的ローパスフィルタ１０・撮像素子３間を位置決めすることができるということは、結像光学素子６の焦点深度を浅くしても支障なく撮像装置を構成することができるということであり、従って、小型の、特に薄型の撮像装置を支障なく提供できると言うことに他ならない。
【００３０】
尚、実施例を示す図面では光学系のカバー及び絞りが記載されていないが、ホルダ５、レンズ素子６に干渉しない範囲で任意のカバー、絞りを取り付けることができることは言うまでもない。また、図示実施例ではホルダ５の少なくとも透明にされた部分（略中央部）にレンズ素子６を入れ込んで張ることにより組み付けていたが、必ずしもそれに限らず、例えば、ホルダ６の透明部分の表裏両面に、片面が平面でもう一方の面が凸球面状のレンズ素子一対６、６をその平面にて接着したものを結像光学素子（レンズ）として用いているようにしても良いし、また、一方の面が凸球面状の一個のレンズ素子６をホルダ５のレンズ取り付け部の一方の面のみに取り付けるようにしても良い。また、球面型レンズに代えて非球面型レンズを用いても良い。要するに、被写体を固体撮像素子３の撮像面に結像することができればどのようなものを用いても良い。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の製造方法により製造される撮像装置によれば、ホルダが結像光学素子と光学的ローパスフィルタを所定の位置関係で保持するので、そのホルダを、撮像素子を保持するパッケージに位置決めするだけで、撮像素子及び結像光学素子の両方を撮像素子に対して所定の位置関係に高い精度で位置決めすることが容易に為し得る。
【００３２】
本発明撮像装置の製造方法によれば、撮像素子の撮像面からの結像光学素子の基準面の位置すべきところの距離を焦点深度の浅い対物レンズを用いた測長装置により計測し、その距離のところにレンズ基準面が位置するように上記ホルダの上記パッケージに対する位置関係を調整してその位置関係を固定するので、結像光学素子の基準面と、撮像素子の撮像面との距離を高い精度で制御できる。
【００３３】
そして、ホルダはそれが保持する結像光学素子に対して所定の位置関係に光学的ローパスフィルタをも保持するので、パッケージに対して位置決めされることにより自ずと光学的ローパスフィルタを撮像素子に対して高い精度で正確に位置決めすることができる。即ち、結像光学素子と光学的ローパスフィルタの両方を撮像素子に対して同時に高い精度で位置決めすることができる。そして、高い精度で結像光学素子・光学的ローパスフィルタ・撮像素子間を位置決めすることができるので、結像光学素子の焦点深度を浅くしても支障なく撮像装置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明撮像装置の一つの実施例を示す縦断面図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は図１の撮像装置の各別の構成部材を示す断面図で、（Ａ）は結像光学素子（レンズ）及びホルダを示し、（Ｂ）は光学的ローパスフィルタ（位相型ローパスフィルタ）を示し、（Ｃ）は撮像素子及びそれを収納するパッケージを示す。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は図１に示す撮像装置の製造方法の一例（本発明撮像装置の製造方法の一つの実施例）を示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・パッケージ、３・・・撮像素子（固体撮像素子）、５・・・ホルダ、
６・・・結像光学素子（レンズ素子）、
７・・・光学的ローパスフィルタ取付段部、
１０・・・光学的ローパスフィルタ（位相型ローパスフィルタ）。
【図１】
0004075144.tif 000002
【図２】
0004075144.tif 000003
【図３】
0004075144.tif 000004