JP2010219713A

JP2010219713A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2010219713A
Application number: JP2009062331A
Authority: JP
Inventors: Arata Sakamoto; 新坂本; Koichiro Matsuoka; 耕一朗松岡
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2009-03-16
Filing date: 2009-03-16
Publication date: 2010-09-30

Abstract

【課題】レンズと撮像素子との間の距離の変化、及びレンズ中心軸の傾きの変化を防止することで、環境変化の中において撮影したときの解像度の低下を防止できるようにする。
【解決手段】撮像装置１は、レンズ２と、レンズ２に対し所定距離に配置され中央部に受光部を有する撮像素子５と、撮像素子５が搭載された基板６と、撮像素子５の外周縁の外側位置で基板６に向かって突出する突起部１５と撮像素子５の受光部より外周部の近傍で位置決めする位置決め部１４とを有し、かつ、レンズ２を収納する筒状のホルダ１１と、を備え、位置決め部１４が第１接着剤１６によって撮像素子５に対して直接的または間接的に固着され、かつ、ホルダ１１側に設けられた突起部１５が第２接着剤１７を介して基板６に固定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばカメラ等に用いられる撮像装置に関する。

従来の撮像装置は、例えば、筒状のホルダに納められたレンズと、レンズに対し所定距離の位置に配置され中央部に受光部を備えた撮像素子とを有する。このような撮像装置を製造するには、例えば、撮像素子を基板上に配置し、ホルダの下部に撮像素子に向かって突出する突起部を形成し、レンズをホルダ内部に納め、ホルダの突起部の下面及び／または撮像素子の受光部より外周部に接着剤を塗布し、ホルダの突起部を、レンズの合焦状態を確認しながら接着剤を介して撮像素子の上面と近接させ、レンズが撮像素子に対し合焦した位置でホルダの位置を決めて接着剤を乾燥させるようにする（例えば特許文献１参照）。
特開２００７−１５０４２８号公報

従来の撮像装置は、ホルダの突起部をレンズの合焦状態を確認しながら接着剤を介して撮像素子の上面と接近させ、レンズが撮像素子に対して合焦した位置でホルダの位置を決めて接着剤を乾燥させるものであり、それぞれの撮像素子は接着剤の厚みが異なるものであった。

近年、撮像装置の高解像度化が要望されている。しかしながら、従来の撮像装置では、特にレンズ接着剤の厚みが厚い場合には、環境が変化すると接着剤の厚み変動が大きくなることが判った。その結果、レンズと撮像素子との間の距離及びレンズ中心軸の傾きも変化するため、撮影したときに画像の解像度が落ちるという問題点があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、環境の変化があったとしても、レンズと撮像素子との間の距離の変化、及びレンズ中心軸の傾きの変化を防止することで、環境変化の中において撮影したときの解像度の低下を防止できる撮像装置を提供することを課題とする。

本発明に係る撮像装置は上記の課題を解決するためのものであって、レンズと、前記レンズに対し所定距離に配置され中央部に受光部を有する撮像素子と、前記撮像素子が搭載された基板と、前記撮像素子の外周縁の外側位置で前記基板に向かって突出する突起部と前記撮像素子の受光部より外周部の近傍で位置決めする位置決め部とを有し、かつ、前記レンズを収納する筒状のホルダと、を備え、前記位置決め部が第１接着剤によって前記撮像素子に対して直接的または間接的に固着され、かつ、前記ホルダ側に設けられた突起部が第２接着剤に食い込んだ状態で前記基板に固定されることを特徴とする。
なお、撮像素子の受光部より外周部の「近傍で位置決めする」とは、撮像素子の実質的な撮像領域に位置決め部が接触していない状態（間接的な位置決め）での固着及び直接接触している状態（直接的な位置決め）での固着の両方を含む概念である。

かかる構成によれば、第１接着剤によりホルダ側に設けられた位置決め部を撮像素子の近傍位置に固着するので、環境変化があったとしても、レンズと撮像素子との間の距離及びレンズ中心軸の傾きの変化を防止できる。また、第２接着剤にホルダ側に設けられた突起部が食い込む形で取り付けられているため、ホルダのずれを防止して安定固定でき、つまり、ホルダに収納されたレンズ中心の位置決めができる。その結果、環境変化の中で撮影したとしても、画像の解像度が落ちるのを防止することができる。

また、本発明に係る撮像装置は、前記第２接着剤の厚みが前記第１接着剤の厚みより厚いことが望ましい。

かかる構成によれば、非常に薄い層の第１接着剤によりホルダ側に設けられた位置決め部を撮像素子に固着するので、環境変化があったとしても、レンズと撮像素子との間の距離及びレンズ中心軸の傾きの変化をさらに防止できる。また、厚い層の第２接着剤にホルダの突起部が食い込む形で取り付けられるため、ホルダのずれを防止してさらに安定固定できる。

また、本発明に係る撮像装置は、前記第１接着剤が熱硬化型エポキシ系接着剤であり、前記第２接着剤がシリコーン変性ポリマー系弾性接着剤であることが望ましい。

かかる構成によれば、上記材料の第１接着剤によってホルダ側に設けられた位置決め部を撮像素子に固着するので、環境変化があったとしても、レンズと撮像素子との距離及びレンズ中心軸の傾きの変化をさらに防止できる。また、上記材料の第２接着剤にホルダ側に設けられた突起部が食い込む形で取り付けられるため、ホルダのずれを防止してさらに安定固定できる。

また、本発明に係る撮像装置は、前記撮像素子の外周面が、前記第２接着剤によってその全体が覆われるか、又は前記第２接着剤の一部に隙間を有して覆われることが望ましい。

かかる構成によれば、撮像素子へのゴミ等の異物の侵入を阻止する、又は低減することができる。

また、本発明に係る撮像装置は、前記基板の表面とホルダ側に設けられた突起部とが離間されることが望ましい。

かかる構成によれば、ホルダ側に設けられた位置決め部を撮像素子に確実に固着することができる。その結果、環境変化があったとしても、レンズと撮像素子との間の距離及びレンズ中心軸の傾きの変化をさらに防止できる。

本発明によれば、レンズと撮像素子との間の距離の変化、及びレンズ中心軸の傾きの変化を防止することで、環境変化の中において撮影したときの解像度の低下を防止できる。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。図１〜図５は、本発明に係る撮像装置の第１実施形態を示している。

図１に示すように、撮像装置１は、レンズ２と、レンズ２を収容するレンズバレル３と、このレンズバレル３を介してレンズ２を収納する筒状のホルダ１１を備えた筐体４と、レンズ２から所定距離の位置に配置されるとともにその中央部に受光部を有する撮像素子５と、撮像素子５が搭載される基板６と、撮像素子５を覆うガラス板７と、赤外線カットフィルタ８とから主構成される。

レンズバレル３には、複数（図例では３枚）のレンズ２が収容されている。レンズバレル３の上部には、開口部９が設けられている。この開口部９は、レンズ２の絞りの機能を果たすものである。また、レンズバレル３の外面には、雄ねじ１０が形成されている。

筐体４は、レンズバレル３を保持するホルダ１１と、ホルダ１１側に設けられ、ホルダ１１を支持する支持部１２とを有する。ホルダ１１は筒状に構成されるとともに、その内面に雌ねじ１３が形成されている。このホルダ１１の雌ねじ１３には、レンズバレル３の雄ねじ１０が螺合するようになっている。

支持部１２は、その下部に、ホルダ１１に保持されている、レンズバレル３及びレンズ２の主として上下方向の位置決めを行うための位置決め部１４と、撮像素子５（又は基板６）に向かって（下方に）突出する突起部１５とを有する。

位置決め部１４は、所定の面積を有する平面状に形成されている。また、この位置決め部１４の外周は、平面視四角形状に構成されている。位置決め部１４は、撮像素子５の受光部よりも外周部の近傍で、撮像素子５に対するレンズ２の位置決めを行うようになっている。具体的には、位置決め部１４は、撮像素子５の上側に位置するガラス板７の表面（上面）に当接するようになっている。この位置決め部１４は、所定の接着剤（以下「第１接着剤」という）１６を介して、ガラス板７に固定される。本実施形態では、第１接着剤１６として、主成分がアクリル系樹脂又はエポキシ系樹脂の熱硬化型や紫外線硬化型の接着剤、好ましくは、熱硬化型エポキシ系接着剤が使用されている。

図２に示すように、第１接着剤１６は、複数箇所（図例では計４箇所）で、ホルダ１１側に設けられた支持部１２を、基板６に搭載されたガラス板７に固着している。第１接着剤１６は、この支持部１２の下面の４つの角部寄りの位置に塗布されている。

突起部１５は、撮像素子５の外周縁の外側位置で基板６に向かって突出するように構成される。また、突起部１５は、撮像素子５の外周を覆うように、その下面が四角形状（四角筒状）に構成されている。具体的には、突起部１５は、ガラス板７の外周縁の外側位置で基板６に向かって突出するように構成される。また、突起部１５は、ガラス板７の外周を覆うように、その下面が四角形状（四角筒状）に構成されている。

突起部１５は、所定の接着剤（以下「第２接着剤」という）１７を介して基板６の表面（上面）に固定される。本実施形態では、第２接着剤１７として、シリコーン樹脂、アリルエステル、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド、ウレタン系樹脂等の接着剤、好ましくは、シリコーン変性ポリマー系弾性接着剤が使用されている。図３に示すように、突起部１５は、基板６の表面から所定の間隔Ｓをおいて離間されており、基板６の表面に直接接触していない。本実施形態では、突起部１５の先端と基板６の表面との間隔Ｓは、０．1ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲、好ましくは０．２ｍｍ〜０.３ｍｍの範囲に設定している。これにより、突起部１５と基板６の間には、第２接着剤１７が介在しており、これによって、突起部１５は、基板６に固着（固定）されている。なお、間隔Ｓが０．５ｍｍ越えた場合には、第２接着剤１７が基板６の外周面側に広がるため、基板６の外形寸法を大きくする必要があり、間隔Ｓが０．１ｍｍより小さい場合には、間隔Ｓに第２接着剤１７が介在しにくくなり、接着強度が低下しホルダ１１のずれの問題が発生することがある。

また、図３に示すように、突起部１５は、基板６に塗布された第２接着剤１７の上側から食い込んでおり、第２接着剤１７が硬化することで、基板６に固定されることとなる。具体的には、所定の厚みに塗布された接着前の第２接着剤１７の厚みは、位置決め部１４を撮像素子５が設けられたガラス板７に当接させたときに、突起部１５と基板６の表面との離間間隔Ｓよりも厚くされており、したがって、位置決め部１４を撮像素子５が設けられたガラス板７に当接させた状態では、突起部１５が第２接着剤１７の上から食い込むこととなる。

ここで、突起部１５が第２接着剤１７に「食い込む」とは、図３に示すように、基板６に塗布された所定厚みの第２接着剤１７の頂部よりも突起部１５の先端が下側（基板６側）に入り込むことをいう。図３では、突起部１５の先端の全体が第２接着剤１７に食い込んでいるが、図４、図５に示すように、突起部１５の先端部の一部分が第２接着剤１７に食い込む状態であってもよい。

より具体的に説明すると、図４では、突起部１５のうち、撮像素子５が設けられたガラス板７側の部分が、第２接着剤１７に食い込んだ状態となっており、図５では、突起部１５の外周側（撮像素子５が設けられたガラス板７側とは反対側）の部分が第２接着剤１７に食い込んだ状態となっている。

第２接着剤１７の粘度は、第１接着剤１６よりの高く設定されている。また、この第２接着剤１７の厚みは、第１接着剤１６の厚みよりも厚くされている。
具体的には、上述した範囲から、上記突起部１５の先端と基板６の表面との間の間隔を０．２ｍｍとし、この第２接着剤１７の厚みは少なくとも０．２ｍｍ超えた０．３ｍｍとし、第１接着剤１６の厚みはこの０．２ｍｍよりも小さい０．０１ｍｍとしている。なお、第２接着剤１７の厚みは、撮像素子５の撮像領域に第２接着剤１７が飛散して付着させないように、ガラス板１７の上面より低く設定することが好ましい。

また、第２接着剤１７は、図２に示すように、撮像素子５の外周面を覆う（囲む）ように、基板６上に塗布されている。すなわち、撮像素子５およびガラス板７は平面視四角形状に構成されており、第２接着剤１７は、撮像素子５が設けられた四角形状のガラス板７の各辺を連続状かつ四角形状に取り囲むように基板６に塗布されている。この第２接着剤１７は、撮像素子５が設けられたガラス板７を完全に取り囲むのではなく、その一部に隙間が残るように基板６に塗布されている。この隙間の部分が、第２接着剤１７の内側（撮像素子５が設けられたガラス板７側の領域をいう）と外側（撮像素子５が設けられたガラス板７側とは反対側の領域をいう）とを連通する連通部１８となっている。

また、図３に示すように、第２接着剤１７は、その一部が、ホルダ１１側に設けられた突起部１５と、ガラス板７とによって挟まれた状態となっている。このように、粘度の高い第２接着剤１７が突起部１５とガラス板７との間に介在することで、ホルダ１１の位置ずれを効果的に防止できるようになっている。

撮像素子５は、ガラス板７の下面側の固着されている。ガラス板７は、その下面が半田バンプ等その他の接続手段による接続部１９を介して基板６に固定されている。

赤外線カットフィルタ８は、レンズ２とガラス板７の間の位置に設けられている。具体的には、この赤外線カットフィルタ８は、ホルダ１１側に設けられた支持部１２に固定されている。より具体的には、赤外線カットフィルタ８は、支持部１２の位置決め部１４よりも内側位置で、この支持部１２に固定されている。

以下、本発明に係る撮像装置１の製造方法について説明する。

まず、レンズ２をレンズバレル３内に取り付けるとともに、このレンズバレル３の雄ねじ１０を筐体４のホルダ１１の雌ねじ１３に螺合させて、このレンズバレル３をホルダ１１内に収容する。

次に、ホルダ１１側に設けられた位置決め部１４に第１接着剤１６を塗布し、基板６に第２接着剤１７を塗布する。そして、ホルダ１１側に設けられた位置決め部１４をガラス板７の所定の位置に載置するとともに、ホルダ１１側に設けられた突起部１５を基板６に塗布された第２接着剤１７に接触させる。位置決め部１４を撮像素子５が設けられたガラス板７上に載置したとき、ホルダ１１側に設けられた突起部１５は、第２接着剤１７に接触しているが、基板６の表面には接触しておらず、所定の間隔離間された状態となっている。これにより、位置決め部１４と撮像素子５が設けられたガラス板７とが確実に当接するので、撮像素子５に対するレンズ２中心の位置づれ及びそのレンズ中心軸の傾きをそれぞれ防止することができ、レンズ２の位置決めを完了することができる。

このようにレンズ２の位置決めが完了すると、第１接着剤１６を加熱して硬化させる。このとき、第２接着剤１７には、連通部１８が形成されていることから、第２接着剤１７の内側の撮像素子５の近傍領域の熱及び膨張空気をこの連通部１８を介して外部に排出することができる。

第１接着剤１６、第２接着剤１７が硬化した後に、所定の閉塞部材によって、連通部１８を塞ぐようにしてもよい。また、連通部１８を閉塞せずにそのまま残すようにしてもよい。このようにして、撮像素子５の外周面は、第２接着剤１７によってその全体が覆われるか、又は第２接着剤１７の一部に隙間を有して覆われる状態になる。

第１接着剤１６及び第２接着剤１７が硬化すると、ホルダ１１側に設けられた位置決め部１４及び突起部１５が撮像素子５及び基板６に固定され、以上によって、撮像装置１が完成する。

以上説明した本発明の撮像装置１によれば、第１接着剤１６によりホルダ１１側に設けられた位置決め部１４を、ガラス板７を介して間接的に撮像素子５に固着することで、環境変化があったとしても、レンズ２と撮像素子５との間の距離及びレンズ２中心軸の傾きの変化を防止できる。また、第２接着剤１７にホルダ１１側に設けられた突起部１５が食い込む形で取り付けられているため、ホルダ１１の位置ずれを防止して安定固定できる。これによって、環境変化の中で撮影したとしても、画像の解像度の低下を防止することができる。

また、第２接着剤１７の厚みが第１接着剤１６の厚みより厚いことから、非常に薄い層の第１接着剤１６によりホルダ１１側に設けられた位置決め部１４を、ガラス板７を介して撮像素子５に固着するので、環境変化があったとしても、レンズ２と撮像素子５との間の距離及びレンズ２中心軸の傾きの変化をさらに防止できる。また、厚い層の第２接着剤１７にホルダ１１側に設けられた突起部１５が食い込む形で取り付けられるため、ホルダ１１のずれを防止してさらに安定固定できる。

また、ガラス板７の外周面は、第２接着剤１７によって、その全体が覆われる場合には撮像素子５へのゴミ等の異物の侵入を可及的に阻止でき、また、一部に隙間を有して覆われる場合には、撮像素子５へのゴミ等の異物の侵入を低減でき、かつ第１接着剤１６の加熱による熱等を外部に適切に排除でき、レンズ２と撮像素子５との間の距離及びレンズ２中心軸の傾きの変化を防止できる。また、前記の一部に隙間を有して覆われたものを製作した後に、その隙間を第２接着剤１７で埋めてもよく、この場合には、撮像素子５へのゴミ等の異物の侵入も可及的に阻止できる。

また、基板６の表面とホルダ１１側に設けられた突起部１５とが離間されていることから、ホルダ１１側に設けられた位置決め部１４を、ガラス板７を介して撮像素子５に確実に固着することができる。その結果、環境変化があったとしても、レンズ２と撮像素子５との間の距離及びレンズ２中心軸の傾きの変化をさらに防止できる。

また、第２接着剤１７の粘度が第１接着剤１６の粘度よりも高くされていることから、第２接着剤１７によってホルダ１１の位置ずれを効果的に防止するとともに、粘度の低い第１接着剤１６を介して位置決め部１４による位置決めを容易に行うことができる。

また、第２接着剤１７による連通部１８を設けて撮像装置１を製造することによって、第１接着剤１６や第２接着剤１７を高温雰囲気中で硬化させる場合であっても、撮像素子５の周辺の領域の熱及び膨張空気を、連通部１８を介して第２接着剤１７の外側に排出することができる。これによって、空気の膨張によって第２接着剤１７が変形し、レンズ２と撮像素子５との距離の変化を効果的に防止できるようになる。

図６は、本発明に係る撮像装置１の第２実施形態を示している。上述した第１実施形態では、撮像素子５が、基板６に固着されたガラス板７を介してこの基板６に搭載された例を示したが、第２実施形態では、撮像素子５の搭載の状態が第１実施形態と異なる。

本実施形態に係る撮像装置１は、撮像素子５を支持する支持台２０を有し、この支持台２０を基板６に固定することによって、撮像素子５を基板６に搭載するように構成される。より具体的には、支持台２０は、撮像素子５を装着できる凹部２１を有し、その凹部２１の底面が平坦面状となっており、撮像素子５がボンディングワイヤ２２を介して凹部２１の前記底面に接続されている。また、支持台２０は、その上部において、ガラス板７を支持するように構成されており、撮像素子５は、支持台２０の凹部２１の底面とガラス板７との間の空間に位置に設けられている。

本実施形態のその他の点は、第１実施形態と同様の構成であり、本実施形態と第１実施形態とが共通する要素には共通符号を付してその説明を割愛する。本実施形態においても第１実施形態と同様の作用効果を奏する。

なお、本発明に係る撮像装置は、上記の実施形態に限らず、種々の変形が可能である。

例えば、上記の実施形態では、レンズバレル３に複数のレンズ２が収容された例を示したが、これに限らず、１つのレンズを用いて撮像装置を構成してもよい。

また、上記の実施形態では、撮像素子５の上側に位置するガラス板７にホルダ１１側に設けられた位置決め部１４を固定した例を示したが、これに限らず、ガラス板７のない状態で、位置決め部１４を撮像素子５の受光部より外周部の表面に、第１接着剤１６を介して位置決め部１４を直接的に固着するようにしてもよい。すなわち、本発明において、撮像素子５の受光部より外周部の「近傍で位置決めする」とは、撮像素子５の実質的な撮像領域に位置決め部１４が接触していない状態（間接的な位置決め）での固着及び直接接触している状態（直接的な位置決め）での固着の両方を含む概念である。

本発明に係る撮像装置は、レンズと、前記レンズに対し所定距離に配置され中央部に受光部を有する撮像素子と、前記撮像素子が搭載された基板と、前記撮像素子の外周縁の外側位置で前記基板に向かって突出する突起部と前記撮像素子の受光部より外周部で当接して位置決めする位置決め部とを有し、かつ、前記レンズを収納する筒状のホルダと、を備え、前記位置決め部が第１接着剤によって前記撮像素子に固着され、かつ、前記ホルダ側に設けられた突起部が第２接着剤に食い込んだ状態で前記基板に固定されることを特徴とする構成を有することによって、環境の変化があったとしても、レンズと撮像素子との間の距離の変化、及びレンズ中心軸の傾きの変化を防止することが必要な用途にも適用できる。

本発明の第１実施形態に係る撮像装置を示す側面断面図第１接着剤及び第２接着剤の位置を示す平面断面図第２接着剤による接着の状態の一例を示す部分拡大図第２接着剤による接着の状態の他の例を示す部分拡大図第２接着剤による接着の状態の他の例を示す部分拡大図本発明の第２実施形態に係る撮像装置を示す側面断面図

１撮像装置
２レンズ
５撮像素子
６基板
１１ホルダ
１４位置決め部
１５突起部
１６第１接着剤
１７第２接着剤
１８隙間（連通部）

Claims

レンズと、前記レンズに対し所定距離に配置され中央部に受光部を有する撮像素子と、
前記撮像素子が搭載された基板と、前記撮像素子の外周縁の外側位置で前記基板に向かって突出する突起部と前記撮像素子の受光部より外周部の近傍で位置決めする位置決め部とを有し、かつ、前記レンズを収納する筒状のホルダと、を備え、前記位置決め部が第１接着剤によって前記撮像素子に対して直接的または間接的に固着され、かつ、前記ホルダ側に設けられた突起部が第２接着剤に食い込んだ状態で前記基板に固定されることを特徴とする撮像装置。
前記第２接着剤の厚みが前記第１接着剤の厚みより厚いことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記第１接着剤が熱硬化型エポキシ系接着剤であり、前記第２接着剤がシリコーン変性ポリマー系弾性接着剤であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記撮像素子の外周面は、前記第２接着剤によってその全体が覆われるか、又は前記第２接着剤の一部に隙間を有して覆われることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記基板の表面とホルダ側に設けられた突起部とが離間されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の撮像装置。