JP2008211758A - 撮像モジュール、イメージセンサ用レンズの製造方法およびカメラ - Google Patents
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Abstract
【課題】レンズ系全体の薄型化が可能な撮像モジュール、このような撮像モジュールに適用するイメージセンサ用レンズの製造方法、およびこのような撮像モジュールを搭載したカメラを提供する。
【解決手段】撮像モジュール1は、入射光LLを入射させる撮像用レンズ群2と、入射光LLに対して光電変換を行なう受光素子部4および受光素子部4を保護する透明保護部材5を有するイメージセンサ3と、透明保護部材5に対向して配置されたイメージセンサ用レンズ10とを備える。イメージセンサ用レンズ10は、入射光LLが入射する第1面11に、光軸Laxを含む中心領域11cと、中心領域11cを囲んで輪帯状に配置された鋸歯状溝部11gを有する輪帯領域11bと、輪帯領域11bを囲む平坦領域11fとを備え、透明保護部材5に対向する第2面12に、イメージセンサ3と嵌合する嵌合部12dを備える。
【選択図】図1
【解決手段】撮像モジュール1は、入射光LLを入射させる撮像用レンズ群2と、入射光LLに対して光電変換を行なう受光素子部4および受光素子部4を保護する透明保護部材5を有するイメージセンサ3と、透明保護部材5に対向して配置されたイメージセンサ用レンズ10とを備える。イメージセンサ用レンズ10は、入射光LLが入射する第1面11に、光軸Laxを含む中心領域11cと、中心領域11cを囲んで輪帯状に配置された鋸歯状溝部11gを有する輪帯領域11bと、輪帯領域11bを囲む平坦領域11fとを備え、透明保護部材5に対向する第2面12に、イメージセンサ3と嵌合する嵌合部12dを備える。
【選択図】図1
Description
本発明は、イメージセンサを用いた撮像モジュール、撮像モジュールに適用するイメージセンサ用レンズの製造方法、撮像モジュールを搭載したカメラに関する。
カメラのデジタル化、小型化に伴い、CCD(電荷結合素子)、CMOS(相補型金属酸化膜半導体)などを用いたイメージセンサを備える撮像モジュールが提供されている。また、電子機器へのカメラの搭載などに伴い、撮像モジュールに対する小型化の要求はさらに強くなっている。
このような要求に対応するために、レンズ系を光軸方向で薄型化するためにいわゆるフレネルレンズを結像用のレンズ系の途中に配置したレンズ系とすることが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
図8は、フレネルレンズを用いた従来の結像光学系でのレンズ配置状態を示す説明図である。
図8は、特許文献1の図3に開示された結像光学系の概要を示す。絞り100を通って結像光学系に入射した入射光LLは、フレネルレンズとされたレンズ102、ガラス板105を通過してセンサ面104pに入射し結像が検出される。
レンズ102は、光軸を含む中心領域と中心領域の周囲を取り囲む少なくとも1つの帯状領域とに分割され、中心領域と少なくとも1つの帯状領域の間に段差(帯状の屈折部)を設けて、光学系に存在する非点収差、像面湾曲の補償を行なう形態としてある。
帯状の屈折部を設けたレンズ102を用いた結像光学系の場合では、レンズ102を配置する位置は、結像光学系全体から見て光軸方向での中ほどに配置される。このような結像光学系では、フレネルレンズのような輪帯状の表面を持つレンズ102を用いて非点収差補正を行なうことから、レンズ102に高いパワーを持たせることが難しく、結像光学系の中ほどに配置しても薄型化には向かないという問題がある。
つまり、薄型化を目指してフレネルレンズを適用した場合でも、単に帯状の屈折部のあるレンズ102を用いるだけでは薄型化を実現することは困難である。
また、薄型化、広角化を進めるほど、イメージセンサ(センサ面104p)の近傍では、結像レンズ系から出射する角度が、配置されたレンズのコバなどの平坦部での法線に対して急角度となり、結果的にはイメージセンサへの入射角が大きくなるという弊害がある。この場合には、画面の高い像高の付近が暗くなりやすく画面の明るさを一定にすることが難しいという問題を生じる。
すなわち図8に示した形態のレンズ(フレネルレンズ)をイメージセンサの近くに単純に配置しただけでは、画面の明るさを一定に保持することが困難であるという弊害が発生する。
また、隣接して配置されたカラーフィルタを通過した入射光が他の受光部に入射しないようにするためにフレネルレンズを適用した技術が提案されている(例えば、特許文献2参照。)。特許文献2で開示された技術では、フレネルレンズは、マイクロレンズとイメージセンサ(受光部)との中間に配置してある。
特許文献2で開示されたフレネルレンズは、撮像レンズ系からの入射光の入射に対して作用するわけではないことから、このような技術を用いても薄型化への効果は期待できない。また、マイクロレンズとイメージセンサとの中間にレンズを配置して形成することは容易ではなく、薄型化を実現するために適用することは適当ではない。
WO 2004/079426号明細書(第3図)
特開2005−11969号公報
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、輪帯状に配置された鋸歯状溝部を有する輪帯領域とイメージセンサに嵌合する嵌合部とを備えたイメージセンサ用レンズを備えることにより、イメージセンサ用レンズが有する入射角補正機能を有効に機能させ、イメージセンサへのイメージセンサ用レンズの位置決めを高精度に行ない、撮像用レンズ系の設計自由度を向上させて、撮像用レンズ系全体の薄型化、広角化が可能な撮像モジュールを提供することを目的とする。
本発明は、本発明に係る撮像モジュールに適用するイメージセンサ用レンズを透明樹脂シートで製造することにより、レンズ形状(中心領域、輪帯領域)および嵌合部を容易に形成でき、量産性良く安価にイメージセンサ用レンズを製造できるイメージセンサ用レンズの製造方法を提供することを他の目的とする。
本発明は、本発明に係る撮像モジュールを搭載することにより、薄型化、広角化が可能なカメラを提供することを他の目的とする。
本発明に係る撮像モジュールは、撮像用レンズ系と、光電変換を行なう受光素子部および該受光素子部を保護する透明保護部材を有するイメージセンサとを備える撮像モジュールであって、前記撮像用レンズ系は、前記透明保護部材に対向して配置されたイメージセンサ用レンズを備え、該イメージセンサ用レンズは、入射光が入射する第1面に、光軸を含む中心領域と、該中心領域を囲んで輪帯状に配置された鋸歯状溝部を有する輪帯領域と、該輪帯領域を囲む平坦領域とを備え、前記透明保護部材に対向する第2面に、前記透明保護部材と嵌合する嵌合部を備え、前記輪帯領域が形成された輪帯形成面と前記透明保護部材の入射面との距離は、該入射面と前記受光素子部の受光面との距離より小さくしてあることを特徴とする。
この構成により、イメージセンサへのイメージセンサ用レンズの位置決めを高精度に行なうことが可能となり、イメージセンサ用レンズから受光素子部の受光面までの角度変換量を決定するときの考慮要素のうちイメージセンサ用レンズでのレンズ厚さ誤差による位置ずれ要素を無視することができるので、イメージセンサに対するイメージセンサ用レンズの配置誤差の影響を小さくできる。また、イメージセンサを製造するプロセスに影響を与えずにイメージセンサ用レンズを撮像用レンズ系に組み込むことができ、メージセンサ用レンズが有する入射角補正機能を有効に機能させ、撮像用レンズ系の設計自由度を向上させることができることから、撮像用レンズ系全体の薄型化、広角化が可能な撮像モジュールとすることができる。
また、本発明に係る撮像モジュールでは、前記受光素子部は、前記受光面に配置され入射光を検出する受光検出領域と、前記受光面に対応して形成されたマイクロレンズ配置面に配置され入射光を前記受光検出領域に集光するマイクロレンズと、該マイクロレンズへの入射光を前記受光検出領域に導光する受光検出用導光部とを備え、前記撮像用レンズ系が有する最大の画角で入射し前記輪帯領域へ到達した入射光の前記平坦領域の法線に対する入射角θと、前記受光検出用導光部の導光長および導光幅で画定される導光角度φとは、入射角θ>導光角度φの関係を有するように設定してあることを特徴とする。
この構成により、撮像用レンズ系が有する最大の画角で入射した入射光に対して最も厳しい条件の領域での入射角を緩和することとなり、結果としてイメージセンサ用レンズの配置誤差を抑制する効果を最も大きくしてマイクロレンズによる入射光の蹴られの影響も抑制することができるので、マイクロレンズに対して入射光を有効に入射させて入射光量を大きくし、マイクロレンズの作用を有効に発揮させることが可能となる。したがって、メージセンサ用レンズが有する入射角補正機能をより有効に機能させることができるので、撮像用レンズ系の設計自由度をさらに向上させることができ、撮像用レンズ系全体のさらなる薄型化、広角化が可能な撮像モジュールとすることができる。
また、本発明に係る撮像モジュールでは、前記嵌合部は、前記透明保護部材と嵌合する凹状としてあることを特徴とする。
この構成により、イメージセンサ用レンズを高精度で透明保護部材に正対して当接させることが可能となるので、イメージセンサ用レンズの位置決めを容易に行なうことができ、また、イメージセンサ用レンズにより透明保護部材の表面を封止して透明保護部材の表面への塵埃の侵入を防止できることから、優れた防塵特性を有する撮像モジュールを生産性良く製造することが可能となる。
また、本発明に係る撮像モジュールでは、前記嵌合部は、前記透明保護部材の端部に外接する円形としてあることを特徴とする。
この構成により、嵌合部を輪帯領域と同心円状に形成することが可能となるので、イメージセンサ用レンズをより高精度に透明保護部材に位置決めすることができる。
また、本発明に係る撮像モジュールでは、前記嵌合部の外周端は、前記輪帯領域の外周端の内側に配置してあることを特徴とする。
この構成により、輪帯領域の外周端に近い周辺部で大きくなる塵埃の影響を光学的に排除することができ、また、嵌合部により透明保護部材の表面を確実に密閉することができることから、透明保護部材に対する防塵対策としての封止機能をイメージセンサ用レンズに持たせることが可能となる。
また、本発明に係る撮像モジュールでは、前記第2面での前記嵌合部の周辺の外側領域は、黒色化してあることを特徴とする。
この構成により、透明保護部材に対応する領域外への入射光は、黒色化された外側領域で吸光されることからイメージセンサ用レンズに遮光機能を持たせることができる。
また、本発明に係る撮像モジュールでは、前記外側領域は、前記透明保護部材を凸状態として保持する凹状保持部に黒色接着剤で接着してあることを特徴とする。
この構成により、イメージセンサ用レンズとイメージセンサを組み立てる際に同時にイメージセンサ用レンズの外側領域を黒色化することができることから、生産性良くイメージセンサ用レンズに遮光機能を持たせることが可能となる。
また、本発明に係る撮像モジュールでは、前記嵌合部は、前記透明保護部材を凹状態として保持する凸状保持部と嵌合する凸状としてあることを特徴とする。
この構成により、イメージセンサ用レンズを高精度で透明保護部材に正対して当接させることが可能となるので、イメージセンサ用レンズの位置決めを容易に行なうことができ、また、イメージセンサ用レンズにより透明保護部材の表面を封止して透明保護部材の表面への塵埃の侵入を防止できることから、優れた防塵特性を有する撮像モジュールを生産性良く製造することが可能となる。
また、本発明に係る撮像モジュールでは、前記嵌合部は、前記透明保護部材と整合する外周形状としてあることを特徴とする。
この構成により、嵌合部を透明保護部材と高精度に正対させることが可能となるので、イメージセンサ用レンズの位置決めと固定を容易に行なうことができる。
また、本発明に係る撮像モジュールでは、前記第2面での前記嵌合部の周辺の外側領域は、黒色化してあることを特徴とする。
この構成により、透明保護部材に対応する領域外への入射光は、黒色化された外側領域で吸光されることからイメージセンサ用レンズに遮光機能を持たせることができる。
また、本発明に係る撮像モジュールでは、前記外側領域は、前記凸状保持部に黒色接着剤で接着してあることを特徴とする。
この構成により、イメージセンサ用レンズとイメージセンサを組み立てる際に同時にイメージセンサ用レンズの外側領域を黒色化することができることから、生産性良くイメージセンサ用レンズに遮光機能を持たせることが可能となる。
また、本発明に係る撮像モジュールでは、前記イメージセンサ用レンズは、透明樹脂シートを加工して形成してあることを特徴とする。
この構成により、生産性の良いイメージセンサ用レンズとできることから、生産性良く安価な撮像モジュールを製造することが可能となる。
また、本発明に係るイメージセンサ用レンズの製造方法は、光電変換を行なう受光素子部および該受光素子部を保護する透明保護部材を有するイメージセンサを備える撮像モジュールに適用され、前記透明保護部材に対向して配置されるイメージセンサ用レンズの製造方法であって、透明樹脂シートを準備するシート準備工程と、前記透明樹脂シートの第1面に、光軸を含む中心領域と、該中心領域を囲んで輪帯状に配置された鋸歯状溝部を有する輪帯領域と、該輪帯領域を囲む平坦領域とを形成するレンズ形成工程と、前記第1面に対向する前記透明樹脂シートの第2面に、前記イメージセンサと嵌合する嵌合部を形成する嵌合部形成工程とを備えることを特徴とする。
この構成により、透明樹脂シートを介して相対的に位置決めしながら両面形成することから、レンズ形状および嵌合部を容易に形成できるので、イメージセンサ用レンズを量産性良く安価に製造することが可能となる。
また、本発明に係るカメラは、撮像用レンズ系と、光電変換を行なう受光素子部および該受光素子部を保護する透明保護部材を有するイメージセンサと、前記透明保護部材に対向して配置されたイメージセンサ用レンズとを備える撮像モジュールを搭載したカメラであって、前記撮像モジュールは、本発明に係る撮像モジュールであることを特徴とする。
この構成により、薄型化、広角化が可能で有効な入射角補正機能を有する撮像モジュールを搭載することから、薄型化が可能なカメラとすることができる。
本発明に係る撮像モジュールによれば、撮像用レンズ系と、光電変換を行なう受光素子部および受光素子部を保護する透明保護部材を有するイメージセンサとを備える撮像モジュールであって、撮像用レンズ系は、透明保護部材に対向して配置されたイメージセンサ用レンズを備え、イメージセンサ用レンズは、入射光が入射する第1面に、光軸を含む中心領域と、中心領域を囲んで輪帯状に配置された鋸歯状溝部を有する輪帯領域と、輪帯領域を囲む平坦領域とを備え、透明保護部材に対向する第2面に、透明保護部材と嵌合する嵌合部を備え、輪帯領域が形成された輪帯形成面と透明保護部材の入射面との距離は、入射面と受光素子部の受光面との距離より小さくしてあることから、イメージセンサに対するイメージセンサ用レンズの配置誤差の影響を小さくでき、また、メージセンサ用レンズが有する入射角補正機能を有効に機能させ、撮像用レンズ系の設計自由度を向上させることができることから、撮像用レンズ系全体の薄型化、広角化が可能となるという効果を奏する。
また、本発明に係るイメージセンサ用レンズの製造方法によれば、透明樹脂シートを適用して、第1面に光軸を含む中心領域と、該中心領域を囲んで輪帯状に配置された鋸歯状溝部を有する輪帯領域と、該輪帯領域を囲む平坦領域とを形成するレンズ形成工程と、第2面にイメージセンサと嵌合する嵌合部を形成する嵌合部形成工程とを備えることから、レンズ形状および嵌合部を容易に形成でき、イメージセンサ用レンズを量産性良く安価に製造することが可能となるという効果を奏する。
本発明に係るカメラによれば、薄型化、広角化が可能で有効な入射角補正機能を有する本発明に係る撮像モジュールを搭載することから、撮像用レンズ系の設計が容易で小型化、広角化が可能となるという効果を奏する。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
<実施の形態1>
図1および図2に基づいて、本発明の実施の形態1に係る撮像モジュールについて説明する。
図1および図2に基づいて、本発明の実施の形態1に係る撮像モジュールについて説明する。
図1は、本発明の実施の形態1に係る撮像モジュールの概略構成を示す構成図である。図2は、図1に示した撮像モジュールによる効果を説明する説明図であり、(A)は図1に示した撮像モジュールによる撮像状態(画像)を示し、(B)は比較のために従来技術による撮像状態(画像)を示す。
本実施の形態に係る撮像モジュール1は、撮像用の入射光LLを入射させる撮像用レンズ群2と、受光した入射光LLに対して光電変換を行なう受光素子部4および受光素子部4を保護する透明保護部材5を有するイメージセンサ3と、透明保護部材5に対向して配置されたイメージセンサ用レンズ10とを備える。撮像用レンズ群2およびイメージセンサ用レンズ10は、被写体からの入射光LLを受光素子部4へ導光して結像する撮像用レンズ系(結像用レンズ系)を構成する。
イメージセンサ用レンズ10は、入射光LLが入射する第1面11に、光軸Laxを含む中心領域11cと、中心領域11cを囲んで輪帯状に配置された鋸歯状溝部11gを有する輪帯領域11bと、輪帯領域11bを囲む平坦領域11fとを備え、透明保護部材5に対向する第2面12に、イメージセンサ3と嵌合する嵌合部12dを備える。
イメージセンサ3では、CCDなどで構成される受光素子部4は基板6に配置してある。基板6には、透明保護部材5をイメージセンサ3から突出させて凸状態として保持する凹状保持部5bが配置してある。凹状保持部5bは、例えば樹脂モールドにより形成してある。嵌合部12dは、第2面12を凹状として形成してあることから、対向する透明保護部材5(凹状保持部5b)に対して嵌合することができる。
つまり、イメージセンサ用レンズ10を高精度で透明保護部材5bに正対して当接させることが可能となるので、イメージセンサ用レンズ10の位置決めを容易に行なうことができ、また、イメージセンサ用レンズ10により透明保護部材5bの表面を封止して透明保護部材5bの表面への塵埃の侵入を防止できることから、優れた防塵特性を有する撮像モジュール1を生産性良く製造することが可能となる。
撮像レンズ群2を介して入射された入射光LLは、入射角θでイメージセンサ用レンズ10に入射し、イメージセンサ用レンズ10で屈折された後、入射角θmでイメージセンサ3(受光素子部4)へ導光される。なお、入射角θ、入射角θmは、いずれも法線Axを基準にして規定される。法線Axは、平坦領域11f(受光素子部4の表面)に対する垂直方向(光軸Lax方向)で規定される。
光軸Lax方向で撮像モジュール1を短くして小型化、薄型化すると、画像の周辺に対応する外周領域では、イメージセンサ3へ導光された入射光LLの入射角θmが大きくなり、受光素子部4が表面に有するマイクロレンズ15(図3E参照)の作用を十分に発揮させることができない恐れがある。
本実施の形態に係るイメージセンサ用レンズ10を配置しないなど、何ら対策を講じない場合は、大きな入射角θmに対してマイクロレンズ15が有効に機能することができないことから、撮像状態(画像IMp)は、例えば図2(B)に示すように画像の周辺(4隅画像IMpc)で画質が劣化することとなる。
本実施の形態では、イメージセンサ3に対してイメージセンサ用レンズ10を対向して配置してあることから、入射光Ledの方向は、イメージセンサ用レンズ10(輪帯領域11b)で法線Axの方向に屈折される。つまり、輪帯領域11bに対応する外周領域での入射角θmを小さくすることが可能となる。
したがって、画像の周辺に対応する外周領域では、イメージセンサ3のマイクロレンズ15に対する入射角θmを緩和させることが可能となり、撮像状態(画像IMi)は、図2(A)に示すように画像の周辺(4隅)でも画質が劣化を生じることはない。つまり、入射光LLのイメージセンサ3への入射角θmを緩和してマイクロレンズ15に入射光LLを入射させて入射光量を大きくすることから、マイクロレンズ15の作用(集光作用)を有効に発揮させることが可能となる。
図3Aないし図3Eに基づいて、本発明の実施の形態1に係る撮像モジュール1に適用したイメージセンサ3およびイメージセンサ用レンズ10についてさらに詳細を説明する。なお、基本構成は図1に示したとおりであるので、適宜符号を援用し、また説明を省略することがある。
図3Aは、図1に示したイメージセンサに嵌合させたイメージセンサ用レンズの平面図である。図3Bは、図3Aの矢符B−Bでの断面の端面図である。図3Cは、図3Aの矢符C−Cでの断面の端面図である。図3Dは、図1に示したイメージセンサとイメージセンサ用レンズの組み立て状態を説明する説明図である。図3Eは、図1に示したイメージセンサが有する受光素子部のマイクロレンズを含む細部構造の断面を拡大して示す拡大断面図である。なお、図面の見易さを考慮して、断面でのハッチングは省略してある。
イメージセンサ用レンズ10は、上述したとおり、第1面11に、光軸Lax(レンズ中心Oc)を中心として含む中心領域11c、中心領域11cを囲んで輪帯状に配置された鋸歯状溝部11gを有する輪帯領域11b、外周領域に輪帯領域11bを囲む平坦領域11fを備える。また、輪帯領域11bと平坦領域11fとの境界は、輪帯領域11bの外周端11beを構成する。
イメージセンサ用レンズ10の中心領域11cおよび輪帯領域11bは、薄型の光路変換素子として機能し、光軸Lax方向の厚さ増加への影響を最小限にして入射光LLの入射角θ、つまり入射光θmの緩和を行なうことができる。
また、イメージセンサ用レンズ10は、焦点距離を短くすることなどの精度面で実現の難しい構造とする必要もなく、所望の角度変化(入射角θ、θmの緩和)を得るだけの機能に絞って形成することができる。つまり、イメージセンサ用レンズ10は、中心領域11cを囲む周囲に輪帯領域11bを有することから、入射角緩和機能を実現することができる。
さらに、イメージセンサ用レンズ10による入射角緩和機能を確実に実現するには、イメージセンサ3および撮像用レンズ群2に対するイメージセンサ用レンズ10の位置関係の精度管理が重要である。
イメージセンサ用レンズ10は、上述したとおり、第2面12に、イメージセンサ3(透明保護部材5)と嵌合する嵌合部12dを備える。嵌合部12dは、凹状としてあることから、矢符Prで示す方向で、凹状保持部5bから突出した状態で凹状保持部5bに保持される透明保護部材5と嵌合させることにより、イメージセンサ用レンズ10をイメージセンサ3に自己整合的に位置決めして取り付けることが可能となる(図3D)。なお、嵌合部12dは、予めイメージセンサ用レンズ10の第2面12に、光軸Laxに中心(対角線の交差点)を整合させて形成しておくことが可能である。
嵌合部12dは透明保護部材5に嵌合することから、イメージセンサ用レンズ10を自己整合的に透明保護部材5(受光素子部4)に対して位置決めすることが可能となり、イメージセンサ3に対してイメージセンサ用レンズ10を高精度に位置決めすることができる。
また、イメージセンサ用レンズ10の中心領域11cおよび輪帯領域11bの光路変換素子としての入射角緩和機能を確実に実現するには、光軸Laxに垂直な面内方向の誤差影響も低減することも重要である。
したがって、本実施の形態では、輪帯領域11bが形成された輪帯形成面11p(一般的には、平坦領域11fの平坦面に対応する。具体的には、鋸歯状溝部11gが構成する三角形の底辺に対応する。)と透明保護部材5の入射光LL側の表面である入射面5pとの距離D1を、透明保護部材5の入射面5pと受光素子部4の受光面4pとの距離D2よりも十分に小さくしてある(図3B、図3C参照)。
この構成により、輪帯形成面11pと入射面5pとの距離D1の部分での光路誤差によるイメージセンサ用レンズ10の位置決め誤差の発生を抑制することが可能となる。つまり、イメージセンサ用レンズから受光素子部の受光面までの角度変換量を決定するときの考慮要素のうちイメージセンサ用レンズでのレンズ厚さ誤差による位置ずれ要素を無視することができるので、イメージセンサに対するイメージセンサ用レンズの配置誤差の影響を小さくできる。
本実施の形態では、輪帯領域11bの輪帯形成面11pから透明保護部材5の入射面5pまでの距離D1は例えば0.05mmとしてある。また、入射面5pから受光素子部4の受光面4pまでの距離D2は0.6mmとしてある。つまり、距離D1<<距離D2の関係を持たせてある。
したがって、次に示すようなシフト抑制効果が得られる。シフト抑制はマイクロレンズ15に対する入射光LLを調整するうえで重要である。
距離D1(輪帯形成面11pと入射面5pとの間でのイメージセンサ用レンズ10の厚み)でのレンズの屈折効果(イメージセンサ用レンズ10の屈折率n=1.5)によって入射光LLは、面内方向でシフト量ΔSのシフトを生じる。
シフト量ΔSは、誤差割合erを考慮して次に示す式1で定義される。
ΔS=D1×(tan(θm)−tan(asin(sin(θm)/n)))×er・・・(式1)
式1での誤差割合erを10%とした場合、シフト量ΔSは0.6μmとなり、入射面5pから受光面4pまでの距離D2(0.6mm)の1000分の1であることから、イメージセンサ用レンズ10の光路変換性能に対する影響はほとんど無視でき、イメージセンサ用レンズ10の配置誤差緩和につながる。
式1での誤差割合erを10%とした場合、シフト量ΔSは0.6μmとなり、入射面5pから受光面4pまでの距離D2(0.6mm)の1000分の1であることから、イメージセンサ用レンズ10の光路変換性能に対する影響はほとんど無視でき、イメージセンサ用レンズ10の配置誤差緩和につながる。
本実施の形態では、嵌合部12dを備えることにより、イメージセンサ用レンズ10を高精度で透明保護部材5に正対して当接させることが可能となるので、イメージセンサ用レンズ10の位置決めを容易に行なうことができ、配置誤差の影響を低減できる。また、イメージセンサ用レンズ10により透明保護部材5の表面を封止して透明保護部材5の表面への塵埃の侵入を防止できることから、優れた防塵特性を有する撮像モジュール1を生産性良く製造することが可能となる。
マイクロレンズ15の位置をイメージセンサ3の透明保護部材5に対して位置決めすることにより、位置決め誤差をさらに緩和することができる。
この構成により、イメージセンサ用レンズ10が有する入射角補正機能をより有効に機能させることが可能となり、撮像レンズ系の薄型化、広角化が可能な撮像モジュール1とすることができる。
受光素子部4は、受光面4pに配置され入射光LLを検出する受光検出領域4dと、受光面4pに対応して形成されたマイクロレンズ配置面15pに配置され入射光LLを受光検出領域4dに集光するマイクロレンズ15と、マイクロレンズ15への入射光LLを受光検出領域4dに導光する受光検出用導光部15rと備える(図3E参照)。また、受光検出用導光部15r(マイクロレンズ15)相互間には、入射光LLを相互に遮光する遮光部4sが形成してある。
マイクロレンズ15に入射した入射光LLを受光素子部4の受光検出領域4dに精度良く導光するために受光検出領域4dとマイクロレンズ15との間には、受光検出用導光部15rが配置される。つまり、マイクロレンズ配置面15pと受光面4pとの間で、受光検出用導光部15rは、導光長Dr(マイクロレンズ配置面15pと受光面4pとの距離)および導光幅Wr(遮光部4sで画定される受光検出用導光部15rの幅)を有する。なお、導光幅Wrとしては、効果を最大にできる状態であることを考慮して受光検出用導光部15rでの最大値を対象とする。
撮像用レンズ群2(撮像用レンズ系)が有する最大の画角で入射した入射光LLが輪帯領域11bに到達する位置(最大画角入射時到達位置11bt。図3C参照)での、望ましい条件について説明する。
本実施の形態では、撮像用レンズ系が有する最大の画角で入射し輪帯領域11b(最大画角入射時到達位置11bt)へ到達した入射光LLの平坦領域11fの法線Axに対する入射光LLの入射角θと、受光検出用導光部15rの導光長Drおよび導光幅Wrで画定される導光角度φとは、入射角θ>導光角度φの関係(ただし、入射角θ<90度とする。)を有するように設定してある。なお、導光角度φは、次に示す式2で定義することが可能である。
φ=tan-1(Wr/2Dr)・・・(式2)
本実施の形態では、マイクロレンズ15の外径は、例えば2μmから3μm程度、高さは0.5μmから1μm程度として設定し、凸レンズ状のものを適用した。したがって、導光幅Wrは、3μmとすることが可能である。また、導光長Drを4μmとした場合、導光角度φは、式2により約20度となる。
本実施の形態では、マイクロレンズ15の外径は、例えば2μmから3μm程度、高さは0.5μmから1μm程度として設定し、凸レンズ状のものを適用した。したがって、導光幅Wrは、3μmとすることが可能である。また、導光長Drを4μmとした場合、導光角度φは、式2により約20度となる。
したがって、導光角度φが約20度であることから、入射角θを約20度以上となるように、イメージセンサ用レンズ10を設定することとなる。
入射角θが導光角度φより大きくなるようにイメージセンサ用レンズ10を配置する理由について、図3A、図3B、図3C、および図3Eに基づいてさらに説明する。
同一の撮像用レンズ群2からの入射光LLであっても、例えば、図3Bの場合では、イメージセンサ3の端部はレンズ中心Oc(光軸Lax。図3Bでは図示を省略。)からの距離が図3Cの場合に比較して短い状態となっている。したがって、対応する入射角θ1は例えば20度(上述した導光角度φ=20度の場合)より小さい。また、図3Cの場合では、イメージセンサ3の端部はレンズ中心Oc(光軸Lax。図3Cでは図示を省略。)からの距離が図3Bの場合に比較して長い状態となっていることから、入射角θ2は例えば20度(上述した導光角度φ=20度の場合)より大きい状態を想定することができる。
図3Bと図3Cの比較からわかるように、撮像用レンズ群2が有する最大の画角で入射した入射光LLがイメージセンサ用レンズ10の輪帯領域11bに到達する位置(最大画角入射時到達位置11bt)に対応するイメージセンサ用レンズ10での入射角θは、イメージセンサ用レンズ10の半径方向で、イメージセンサ用レンズ10への入射光LLの到達位置がレンズ中心Oc(光軸Lax)から離れるにしたがって大きくなる。
例えば、イメージセンサ3(受光素子部4)の対角線の端部、すなわち4隅位置で最大である。つまり、同一の撮像用レンズ群2からの入射光LLであっても、イメージセンサ用レンズ10に対する入射角θは、透明保護部材5に対応するイメージセンサ3の位置によってそれぞれ異なる。
仮にイメージセンサ用レンズ10の輪帯領域11bが存在しない(鋸歯状溝部11gによる屈折効果による入射角緩和作用が生じない)とした場合、図3Bで示したイメージセンサ3の位置では、入射光θ1が20度(上述した導光角度φ=20度の場合)より小さいことから撮像した画像に悪影響を与えない場合であっても、図3Cで示したイメージセンサ3の位置では、入射光θ2が20度(上述した導光角度φ=20度の場合)より大きいことから撮像した画像に悪影響を与えることがある。つまり、受光素子部4の対角線方向(図3C)の端部(4隅)でイメージセンサ3への入射角θが最も大きくなり、撮像した画像に悪影響を与えることがある。
イメージセンサ用レンズ10の平坦領域11fの法線Ax方向を基準として入射角θおよび導光角度φを規定し、入射角θに対して導光角度φを境界的に規定して、入射角θが導光角度φより大きい場合および入射角θが導光角度φより小さい場合として区別する理由は、次のとおりである。
イメージセンサ用レンズ10への入射角θが導光角度φを超えると受光素子部4が備えるマイクロレンズ15に対する入射光LLの整合性などが不十分となることから、撮像用レンズ群2の設計が難しくなる。
しかし、入射角θが導光角度φを超えて撮像用レンズ群2の設計が困難となる場合でも、輪帯状の鋸歯状溝部11gで構成した輪帯領域11bを設けることにより受光素子部4にあるマイクロレンズ15に対する実質的な入射角を抑制することが可能となる。
つまり、撮像用レンズ群2(撮像用レンズ系)に最大の画角で入射した入射光LLが輪帯領域11bに到達する位置(最大画角入射時到達位置11bt)での入射光LLの平坦領域11fの法線Axに対する入射角θが、導光角度φを超えるイメージセンサ用レンズ10の面内位置に輪帯領域11bを設定することにより、輪帯領域11bでの鋸歯状溝部11gによる屈折効果に基づいてイメージセンサ3への入射角緩和効果を最も有効に発揮させることが可能となる。
例えば図3Eで示す形状のマイクロレンズ15の場合、イメージセンサ用レンズ10がない状態では、イメージセンサ3(受光素子部4)への入射角θが20度(上述した導光角度φ=20度の場合)を超えると、結果としてマイクロレンズ15の湾曲した表面では入射角が45度程度(大きい場合には60度近く)の大きな値となり、マイクロレンズ配置面15pでの反射率が急増し始め、透過率の偏光依存性も強くなることに加えて、マイクロレンズ15での屈折光が受光面4pに到達しないという現象も生じる。この現象に伴い、マイクロレンズが本来有する受光素子部4(の受光領域)への導光機能は、低下することとなる。
また、イメージセンサ用レンズ10の裏面(嵌合部12d。透明保護部材5の入射面5p)から受光素子部4の表面(マイクロレンズ15)までの間隔(距離D2)は、例えば0.3mmから0.6mm程度としてある。この程度の間隔でイメージセンサ用レンズ10による角度補正効果を奏させるには、イメージセンサ用レンズ10のレンズ厚さを増さずに強いレンズパワーで光路変換する機能を高めるような形状とすることが望ましい。つまり、本実施の形態でのイメージセンサ用レンズ10のような形状に設定されたレンズを配置することがマイクロレンズ15への入射角θmをより小さくすることにつながる。
上述したとおり、入射角θが受光検出用導光部15rの導光長Drおよび導光幅Wrで画定される導光角度φより大きくなる位置にイメージセンサ用レンズ10の輪帯領域11b(最大画角入射時到達位置11bt)を配置することが、撮像モジュール1(撮像レンズ系)の薄型化をはかった上で、最も効果的にイメージセンサ3への入射角θを緩和するために重要である。
つまり、結果として、イメージセンサ用レンズ10によって入射角緩和効果が施された入射光LL(撮像レンズ系が有する最大画角で入射した入射光LL)をイメージセンサ3に対して入射することが可能となることから、撮像モジュール1の撮像レンズ系(撮像用レンズ群2とイメージセンサ用レンズ10で構成される)全体に対して薄型化への設計自由度を向上させることとなり、撮像レンズ系全体の薄型化を効果的に行なうことが可能となる。
上述したとおり、本実施の形態によれば、イメージセンサ3を製造するプロセスに影響を与えずにイメージセンサ用レンズ10を撮像用レンズ系に組み込むことができ、メージセンサ用レンズ10が有する入射角補正機能を有効に機能させ、撮像用レンズ系の設計自由度を向上させることができることから、撮像用レンズ系全体の薄型化、広角化が可能な撮像モジュール1とすることができる。
また、撮像用レンズ系が有する最大の画角で入射した入射光に対して最も厳しい条件の領域(例えば対角線上にある4隅)での入射角を緩和することとなり、結果としてイメージセンサ用レンズの配置誤差を抑制する効果を最も大きくしてマイクロレンズによる入射光の蹴られの影響も抑制することができるので、マイクロレンズに対して入射光を有効に入射させ、マイクロレンズの作用を有効に発揮させることが可能となる。
したがって、メージセンサ用レンズが有する入射角補正機能をより有効に機能させることができるので、撮像用レンズ系の設計自由度をさらに向上させることができ、撮像用レンズ系全体のさらなる薄型化、広角化が可能な撮像モジュールとすることができる。
<実施の形態2>
図4Aないし図4Dに基づいて、実施の形態1に係る撮像モジュール1に適用されるイメージセンサ用レンズ10の製造方法を本発明の実施の形態2に係るイメージセンサ用レンズの製造方法として説明する。なお、イメージセンサ用レンズ10の基本構成は実施の形態1に示したとおりであるので、適宜符号を援用し、また説明を省略することがある。
図4Aないし図4Dに基づいて、実施の形態1に係る撮像モジュール1に適用されるイメージセンサ用レンズ10の製造方法を本発明の実施の形態2に係るイメージセンサ用レンズの製造方法として説明する。なお、イメージセンサ用レンズ10の基本構成は実施の形態1に示したとおりであるので、適宜符号を援用し、また説明を省略することがある。
図4Aは、本発明の実施の形態2に係るイメージセンサ用レンズの製造方法で製造したイメージセンサ用レンズの平面図である。図4Bは、図4Aに示したイメージセンサ用レンズの底面図である。図4Cは、図4Aの矢符C−Cでの断面の端面図である。図4Dは、図4Aに示したイメージセンサ用レンズを同時に複数製造する過程での平面状態を示す平面図である。なお、図面の見易さを考慮して、断面でのハッチングは省略してある。
本実施の形態に係るイメージセンサ用レンズ10の製造方法は、光電変換を行なう受光素子部4および受光素子部4を保護する透明保護部材5を有するイメージセンサ3を備える撮像モジュール1に適用され、透明保護部材5に対向して配置されるイメージセンサ用レンズ10の製造方法に関する。
イメージセンサ用レンズ10は、透明樹脂シート20を加工して形成する。具体的には、以下の工程で製造する。平板状の透明樹脂シート20を準備するシート準備工程と、透明樹脂シート20の第1面11に、光軸Lax(ここでは不図示)を含む中心領域11cと、中心領域11cを囲んで輪帯状に配置された鋸歯状溝部11gを有する輪帯領域11bと、輪帯領域11bを囲む平坦領域11fとを形成するレンズ形成工程と、第1面11に対向する透明樹脂シート20の第2面12に、イメージセンサ3と嵌合する嵌合部12dを形成する嵌合部形成工程とを備える。
なお、第1面11に対する加工工程(レンズ形成工程)と、第2面12に対する加工工程(嵌合部形成工程)は、例えば透明樹脂シート20に対して両面から金型によるプレス加工するなどの加工方法を適用して同時に行なうことも可能である。
この構成により、透明樹脂シート20を適用してイメージセンサ用レンズ10を形成することから、レンズ形状(中心領域11c、輪帯領域11b、平坦領域11f)および嵌合部12dを容易に形成できるので、イメージセンサ用レンズ10を量産性良く安価に製造することが可能となる。つまり、透明樹脂シート20を介して相対的に位置決めしながら両面に加工を施すことから、高精度に位置合わせしたレンズ形状および嵌合部12dを容易に形成できるので、イメージセンサ用レンズ10を量産性良く安価に製造することが可能となる。
なお、レンズ形成工程および嵌合部形成工程は、例えば透明樹脂シート20として感光性樹脂(例えばアクリル)に無機粒子(例えばシリカ)を分散させた複合樹脂材料で構成することにより光インプリント技術を適用して行なうことができる。
また、シート(平板状)であることから、複数のイメージセンサ用レンズ10を透明樹脂シート20の表面に併せて同時に形成することが可能となる。透明樹脂シート20に複数のイメージセンサ用レンズ10を併せて形成した場合には、個々のイメージセンサ用レンズ10に分離するレンズ分離工程が必要となる。この構成によれば、生産性の良いイメージセンサ用レンズ10とできることから、生産性良く安価な撮像モジュール1を製造することが可能となる。
<実施の形態3>
図5Aないし図5Dに基づいて、実施の形態1に係る撮像モジュール1に適用されるイメージセンサ用レンズ10の変形例を本発明の実施の形態3に係るイメージセンサ用レンズ10として説明する。なお、イメージセンサ用レンズ10の基本構成は実施の形態1、実施の形態2に示したとおりであるので、適宜符号を援用し、また説明を省略することがある。
図5Aないし図5Dに基づいて、実施の形態1に係る撮像モジュール1に適用されるイメージセンサ用レンズ10の変形例を本発明の実施の形態3に係るイメージセンサ用レンズ10として説明する。なお、イメージセンサ用レンズ10の基本構成は実施の形態1、実施の形態2に示したとおりであるので、適宜符号を援用し、また説明を省略することがある。
図5Aは、本発明の実施の形態3に係るイメージセンサ用レンズの平面図である。図5Bは、図5Aに示したイメージセンサ用レンズの底面図である。図5Cは、図5Aの矢符C−Cでの断面の端面図である。図5Dは、透明保護部材と図5Aに示したイメージセンサ用レンズの嵌合部との関連を説明する説明図である。なお、図面の見易さを考慮して、断面でのハッチングは省略してある。
実施の形態1、実施の形態2の場合での嵌合部12dと異なり、本実施の形態に係るイメージセンサ用レンズ10では、嵌合部12dは、透明保護部材5の端部に外接する円形としてある。つまり、嵌合部12dの直径Rは、透明保護部材5の対角線の長さLとほぼ同一としてあり、相互に嵌合できる関係を有する。
この構成により、嵌合部12dを輪帯領域11bと同心円状に形成することが可能となるので、嵌合部12dの中心とイメージセンサ用レンズ10(中心領域11c、輪帯領域11b)のレンズ中心Oc(光軸Lax)とを極めて容易に一致させることができ、高精度の位置関係を持たせることが可能となる。したがって、イメージセンサ用レンズ10をより高精度に透明保護部材5に位置決めすることができる。
<実施の形態4>
実施の形態1に係る撮像モジュール1に適用されるイメージセンサ用レンズ10の変形例を本発明の実施の形態4に係るイメージセンサ用レンズ10として説明する。なお、イメージセンサ用レンズ10の基本構成は実施の形態1ないし実施の形態3に示したとおりであるので、適宜符号を援用し、また説明を省略することがある。
実施の形態1に係る撮像モジュール1に適用されるイメージセンサ用レンズ10の変形例を本発明の実施の形態4に係るイメージセンサ用レンズ10として説明する。なお、イメージセンサ用レンズ10の基本構成は実施の形態1ないし実施の形態3に示したとおりであるので、適宜符号を援用し、また説明を省略することがある。
本実施の形態に係るイメージセンサ用レンズ10では、光軸Laxからの半径方向で輪帯領域11bの外周端11beを嵌合部12dの外周端12dtより外側に配置してある(図3D、図5C参照。)。
イメージセンサ用レンズ10の輪帯領域11bの外周端11beでは、フレネルレンズ形成の原理から鋸歯状溝部11gの大きさ(高さ)が小さくなり、影響を受ける塵埃のサイズが相対的に小さくなってくる。つまり、輪帯領域11bでは、外周端11beに近い周辺部の方が塵埃の影響を受けやすくなる。
したがって、嵌合部12dの外周端12dtを輪帯領域11bの外周端11beの内側に配置することにより、微細な塵埃の影響を光学的に除去することが可能となる。また、嵌合部12dにより透明保護部材5の表面を確実に密閉することが可能となることから、透明保護部材5に対する防塵対策としての封止機能をイメージセンサ用レンズ10に持たせることができる。
つまり、図3D、図5Aないし図5Dに示したイメージセンサ用レンズ10のように、嵌合部12dの外周端12dtは、輪帯領域11bの外周端11beの内側に配置することが望ましい。
<実施の形態5>
図6Aないし図6Cに基づいて、実施の形態1に係る撮像モジュール1に適用されるイメージセンサ用レンズ10の変形例を本発明の実施の形態5に係るイメージセンサ用レンズ10として説明する。なお、イメージセンサ用レンズ10、イメージセンサ3の基本構成は実施の形態1ないし実施の形態4に示したとおりであるので、適宜符号を援用し、また説明を省略することがある。
図6Aないし図6Cに基づいて、実施の形態1に係る撮像モジュール1に適用されるイメージセンサ用レンズ10の変形例を本発明の実施の形態5に係るイメージセンサ用レンズ10として説明する。なお、イメージセンサ用レンズ10、イメージセンサ3の基本構成は実施の形態1ないし実施の形態4に示したとおりであるので、適宜符号を援用し、また説明を省略することがある。
図6Aは、本発明の実施の形態5に係るイメージセンサ用レンズの平面図である。図6Bは、図6Aの矢符BC−BCでの断面の端面図である。なお、図面の見易さを考慮して、断面でのハッチングは省略してある。
第2面12での嵌合部12dの周辺の外側領域12fは、黒色化してあり、黒色化層12fdを構成してある。透明保護部材5に対応する領域(嵌合部12d)外への入射光LL(不図示)は、黒色化された外側領域12fで吸光(遮光)されることからイメージセンサ用レンズ10に遮光機能を持たせることができる。
つまり、イメージセンサ用レンズ10を介してイメージセンサ3の受光素子部4に向かう入射光LLが通過しうる領域をイメージセンサ用レンズ10によって透明保護部材5に対応する範囲に限定することから、イメージセンサ用レンズ10をイメージセンサ3に取り付けて固定する際に必要となる不要光遮光機能を、遮光板などの追加部材を用いずに持たせることが可能となる。したがって、生産性の良い撮像モジュール1とすることが可能となる。
図6Cは、図6Aのイメージセンサ用レンズをイメージセンサに固定した場合の図6Aの矢符BC−BCでの断面を拡大して示す拡大端面図である。なお、図面の見易さを考慮して、断面でのハッチングは省略してある。
イメージセンサ用レンズ10は、外側領域12fと透明保護部材5をイメージセンサ3から突出させて凸状態として保持する凹状保持部5bの表面との間に充填(塗布)した黒色接着剤13で凹状保持部5bに接着してある。外側領域12fは黒色接着剤13により黒色化された状態となり、図6Aの場合と同様に機能する。つまり、外側領域12fは、透明保護部材5を突出させて凸状態として保持する凹状保持部5bに黒色接着剤13で接着してある。
したがって、イメージセンサ用レンズ10とイメージセンサ3を組み立てる際に同時にイメージセンサ用レンズ10の外側領域12fを黒色化することができることから、生産性良くイメージセンサ用レンズ10に遮光機能を持たせることが可能となる。
<実施の形態6>
図7Aおよび図7Bに基づいて、実施の形態1に係る撮像モジュール1に適用したイメージセンサ3およびイメージセンサ用レンズ10についての変形例を本発明の実施の形態6に係るイメージセンサ用レンズ10として説明する。なお、イメージセンサ3、イメージセンサ用レンズ10の基本構成は実施の形態1ないし実施の形態5に示したとおりであるので、適宜符号を援用し、主に異なる点について説明する。
図7Aおよび図7Bに基づいて、実施の形態1に係る撮像モジュール1に適用したイメージセンサ3およびイメージセンサ用レンズ10についての変形例を本発明の実施の形態6に係るイメージセンサ用レンズ10として説明する。なお、イメージセンサ3、イメージセンサ用レンズ10の基本構成は実施の形態1ないし実施の形態5に示したとおりであるので、適宜符号を援用し、主に異なる点について説明する。
図7Aは、本発明の実施の形態6に係るイメージセンサおよびイメージセンサ用レンズの組み立て状態を説明する説明図である。図7Bは、図7Aでの組み立て後の状態を説明する説明図である。
本実施の形態に係るイメージセンサ3とイメージセンサ用レンズ10の嵌合は、実施の形態1ないし実施の形態6に対して凹凸関係(嵌合関係)を逆にして行なう形態としてある。つまり、嵌合部12dは、透明保護部材5を引き込ませて凹状態として保持する凸状保持部5cと嵌合する凸状としてある。
図示したとおり、イメージセンサ3のイメージセンサ用レンズ10に対向する側で、透明保護部材5の表面に対して凸状保持部5cの表面がイメージセンサ用レンズ10により近接して形成される場合がある。凸状保持部5cは、例えば透明保護部材5を固定する樹脂モールドで形成してあり、基板6との結合関係などに起因して透明保護部材5の表面よりイメージセンサ用レンズ10側に凸状として形成されることがある。
このような場合に、嵌合部12dをイメージセンサ3に対して凸状とすることにより、嵌合部12dを凸状保持部5cに嵌合させて透明保護部材5に当接させ、凸状保持部5cによる影響を防止することが可能となる。したがって、本実施の形態でも、実施の形態1ないし実施の形態5と同様の作用効果を奏することが可能となる。
つまり、イメージセンサ用レンズ10を高精度で透明保護部材5に正対して当接させることが可能となるので、イメージセンサ用レンズ10の位置決めを容易に行なうことができ、また、イメージセンサ用レンズ10により透明保護部材5の表面を封止して透明保護部材5の表面への塵埃の侵入を防止できることから、優れた防塵特性を有する撮像モジュール1を生産性良く製造することが可能となる。
なお、嵌合部12dは、透明保護部材5と整合する外周形状としておくことが望ましい。この構成により、嵌合部12dを透明保護部材5と高精度に正対させることが可能となるので、イメージセンサ用レンズ10の位置決めと固定を容易に行なうことができる。
なお、本実施の形態でも、実施の形態5を同様に適用することが可能であり、実施の形態5と同様の作用効果を奏する。つまり、第2面12の嵌合部12dの周辺(外側領域12f)は、黒色化され、あるいは凸状保持部5cに黒色接着剤で接着してある。
<実施の形態7>
本実施の形態に係るカメラ(不図示)は、実施の形態1ないし実施の形態6に係る撮像モジュール1を搭載してある。
本実施の形態に係るカメラ(不図示)は、実施の形態1ないし実施の形態6に係る撮像モジュール1を搭載してある。
つまり、本実施の形態に係るカメラは、撮像用レンズ群2と、光電変換を行なう受光素子部4および受光素子部4を保護する透明保護部材5を有するイメージセンサ3と、透明保護部材5に対向して配置されたイメージセンサ用レンズ10とを備える撮像モジュール1を搭載したカメラであって、撮像モジュール1は、実施の形態1ないし実施の形態6のいずれかに記載したものである。
この構成により、薄型化が可能で有効な入射角補正機能を有する撮像モジュール1を搭載することから、撮像用レンズ群2を容易に設計および薄型化することが可能で、全体を薄型化することが可能なカメラとすることができる。
1 撮像モジュール
2 撮像用レンズ群(撮像用レンズ系)
3 イメージセンサ
4 受光素子部
4d 受光検出領域
4p 受光面
4s 遮光部
5 透明保護部材
5b 凹状保持部
5c 凸状保持部
5p 入射面
6 基板
10 イメージセンサ用レンズ(撮像用レンズ系)
11 第1面
11c 中心領域
11b 輪帯領域
11bt 最大画角入射時到達位置
11be 外周端
11f 平坦領域
11g 鋸歯状溝部
11p 輪帯形成面
12 第2面
12d 嵌合部
12dt 外周端
12f 外側領域
12fd 遮光化層
13 黒色接着剤
15 マイクロレンズ
15p マイクロレンズ配置面
15r 受光検出用導光部
20 透明樹脂シート
Ax 法線
D1 距離
D2 距離
Dr 導光長
IMi 画像
IMp 画像
Lax 光軸
Led 入射光
LL 入射光
Oc レンズ中心
Wr 導光幅
θ 入射角(イメージセンサ用レンズに対する入射角)
θm 入射角(イメージセンサに対する入射角)
φ 導光角度
2 撮像用レンズ群(撮像用レンズ系)
3 イメージセンサ
4 受光素子部
4d 受光検出領域
4p 受光面
4s 遮光部
5 透明保護部材
5b 凹状保持部
5c 凸状保持部
5p 入射面
6 基板
10 イメージセンサ用レンズ(撮像用レンズ系)
11 第1面
11c 中心領域
11b 輪帯領域
11bt 最大画角入射時到達位置
11be 外周端
11f 平坦領域
11g 鋸歯状溝部
11p 輪帯形成面
12 第2面
12d 嵌合部
12dt 外周端
12f 外側領域
12fd 遮光化層
13 黒色接着剤
15 マイクロレンズ
15p マイクロレンズ配置面
15r 受光検出用導光部
20 透明樹脂シート
Ax 法線
D1 距離
D2 距離
Dr 導光長
IMi 画像
IMp 画像
Lax 光軸
Led 入射光
LL 入射光
Oc レンズ中心
Wr 導光幅
θ 入射角(イメージセンサ用レンズに対する入射角)
θm 入射角(イメージセンサに対する入射角)
φ 導光角度
Claims (14)
- 撮像用レンズ系と、光電変換を行なう受光素子部および該受光素子部を保護する透明保護部材を有するイメージセンサとを備える撮像モジュールであって、
前記撮像用レンズ系は、前記透明保護部材に対向して配置されたイメージセンサ用レンズを備え、
該イメージセンサ用レンズは、入射光が入射する第1面に、光軸を含む中心領域と、該中心領域を囲んで輪帯状に配置された鋸歯状溝部を有する輪帯領域と、該輪帯領域を囲む平坦領域とを備え、前記透明保護部材に対向する第2面に、前記透明保護部材と嵌合する嵌合部を備え、
前記輪帯領域が形成された輪帯形成面と前記透明保護部材の入射面との距離は、該入射面と前記受光素子部の受光面との距離より小さくしてあること
を特徴とする撮像モジュール。 - 前記受光素子部は、前記受光面に配置され入射光を検出する受光検出領域と、前記受光面に対応して形成されたマイクロレンズ配置面に配置され入射光を前記受光検出領域に集光するマイクロレンズと、該マイクロレンズへの入射光を前記受光検出領域に導光する受光検出用導光部とを備え、
前記撮像用レンズ系が有する最大の画角で入射し前記輪帯領域へ到達した入射光の前記平坦領域の法線に対する入射角θと、前記受光検出用導光部の導光長および導光幅で画定される導光角度φとは、入射角θ>導光角度φの関係を有するように設定してあることを特徴とする請求項1に記載の撮像モジュール。 - 前記嵌合部は、前記透明保護部材と嵌合する凹状としてあることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の撮像モジュール。
- 前記嵌合部は、前記透明保護部材の端部に外接する円形としてあることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一つに記載の撮像モジュール。
- 前記嵌合部の外周端は、前記輪帯領域の外周端の内側に配置してあることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一つに記載の撮像モジュール。
- 前記第2面での前記嵌合部の周辺の外側領域は、黒色化してあることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか一つに記載の撮像モジュール。
- 前記外側領域は、前記透明保護部材を凸状態として保持する凹状保持部に黒色接着剤で接着してあることを特徴とする請求項6に記載の撮像モジュール。
- 前記嵌合部は、前記透明保護部材を凹状態として保持する凸状保持部と嵌合する凸状としてあることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の撮像モジュール。
- 前記嵌合部は、前記透明保護部材と整合する外周形状としてあることを特徴とする請求項8に記載の撮像モジュール。
- 前記第2面での前記嵌合部の周辺の外側領域は、黒色化してあることを特徴とする請求項8または請求項9に記載の撮像モジュール。
- 前記外側領域は、前記凸状保持部に黒色接着剤で接着してあることを特徴とする請求項10に記載の撮像モジュール。
- 前記イメージセンサ用レンズは、透明樹脂シートを加工して形成してあることを特徴とする請求項1ないし請求項11のいずれか一つに記載の撮像モジュール。
- 光電変換を行なう受光素子部および該受光素子部を保護する透明保護部材を有するイメージセンサを備える撮像モジュールに適用され、前記透明保護部材に対向して配置されるイメージセンサ用レンズの製造方法であって、
透明樹脂シートを準備するシート準備工程と、
前記透明樹脂シートの第1面に、光軸を含む中心領域と、該中心領域を囲んで輪帯状に配置された鋸歯状溝部を有する輪帯領域と、該輪帯領域を囲む平坦領域とを形成するレンズ形成工程と、
前記第1面に対向する前記透明樹脂シートの第2面に、前記イメージセンサと嵌合する嵌合部を形成する嵌合部形成工程と
を備えることを特徴とするイメージセンサ用レンズの製造方法。 - 撮像用レンズ系と、光電変換を行なう受光素子部および該受光素子部を保護する透明保護部材を有するイメージセンサと、前記撮像用レンズ系で前記透明保護部材に対向して配置されたイメージセンサ用レンズとを備える撮像モジュールを搭載したカメラであって、
前記撮像モジュールは、請求項1ないし請求項12のいずれか一つに記載の撮像モジュールであることを特徴とするカメラ。
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WO2010116584A1 (ja) * | 2009-04-06 | 2010-10-14 | パナソニック株式会社 | 光学デバイス、電子機器、及びその製造方法 |
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