JP3998234B2 - 撮像装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像装置に関し、特に、結像光学系と撮像素子チップを一体化した撮像モジュールの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、小型化された撮像モジュールとしては、例えば、測距モジュールの例として特開平９−０２７６０６号公報に開示されているように結像レンズと半導体チップが一体化されたものがある。図１９（Ａ）は同公報の撮像モジュールを示す断面図である。図中８１はレンズ部材、８０は半導体チップである。本測距モジュールはＣＯＧ（ｃｈｉｐ ｏｎ ｇｌａｓｓ）の構成を有し、ガラス基板８３の下面にセンサチップ８４が取り付けられている。
【０００３】
レンズ部材８１はプラスチック又はガラスで成型され、三角測量の原理で対象物までの距離を測定するために２つの像を結像するレンズ８１Ｌと８１Ｒを備えている。また、センサチップ８４には１次元の受光素子配列よりなる受光素子部８７Ｌと８７Ｒが設けられ、受光素子部８７Ｌにはレンズ８１Ｌを通った物体光が、受光素子部８７Ｒにはレンズ８１Ｒを通った物体光がそれぞれ結像する。
【０００４】
また、ガラス基板８３の上面には図１９（Ｂ）に示すようにパターンの遮光層８５が印刷されて絞りが形成され、一方、ガラス基板８３の下面には遮光兼導電部材８６がセンサチップ８４との接続端子及び外部端子として形成されている。このようなＣＯＧ構造をとることによって、プラスチック等によるセンサーパッケージが不要となり、更に、レンズを一体化することによって鏡筒を必要としないので、製造コストを比較的低く抑えることができる。
【０００５】
また、別の従来例として特開平４−４７７６９号公報に開示されているものを図２０に示している。ＣＣＤ（撮像手段）９６はＣＣＤ基板９７と呼ばれるケースの凹部に取り付けられている。９８は外部の基板と接続するための接続ピンである。ＣＣＤ９８を密封するためにＣＣＤ基板９７の上にウインドガラス９５が固着されている。ウインドガラス９５には光路長を合わせるためのガラスブロック９４が固着され、ガラスブロック９４にはカラーフィルタガラス９３が固着されている。更に、カラーフィルタガラス９３には、光学ローパスフィルタ９１が固着され、この光学ローパスフィルタ９１は偽信号やモアレの発生を抑えるためにＣＣＤのセンサアレイのピッチに相当する周波数成分を除去するためのものである。このように構成された撮像装置９００の光軸上に撮影レンズ９２が配置されている。
【０００６】
更に、撮像素子内の構造として従来良く用いられるものを図２１に示す。同図は撮像素子の画素の断面図である。シリコンウェハ上に光電変換部６４が形成され、その上に配線部６３が形成され（本図の例では２層の配線層がある）、更にその上からカラーフィルタ７１が形成されている。その上にマイクロレンズ６２を形成することによって撮像素子６が構成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１９に示す従来の構成では、絞り８５がレンズ８１とは別部材に形成されているため、センサチップ８４にガラス基板８３を貼り付ける際と半導体チップ８０にレンズ８１を貼り付ける際の両方で精密な位置調整が必要となり組み立てにおいて手間がかかっていた。
【０００８】
また、図２０に示す従来の構成では、撮影レンズ９２は撮像装置９００と固着される構成ではなく、図１９の構成例のようにセンサパッケージレスの構成ではないため製造が複雑で製造コストが問題となっていた。更に、撮像装置９００と撮影レンズ９２が精度良く位置決めできないため、例えば、撮影レンズが多眼レンズのような場合には問題となっていた。
【０００９】
一方、図２１に示す撮像素子を用いた場合には、カラーフィルタが撮像素子内に形成されているため、マイクロレンズから光電変換部までの距離が長くなり（深くなる）、マイクロレンズを用いても見かけ上の開口率を上げることが難しかった。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、位置調整が簡単で、容易に作製することが可能な撮像装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のこのような目的は、被写体の画像を撮像する撮像素子と、前記撮像素子を保護するための保護部材と、前記撮像素子に被写体からの光束を結像するための光学部材とを有する撮像装置において、前記光学部材は入射面側又は出射面側のいずれか一方の面に平面部が形成され、前記平面部に光束を制限するための絞り開口を有する遮光層が前記光学部材に印刷することによって形成され、前記保護部材には特定波長の光線を透過するフィルタが設けられ、前記光学部材と前記保護部材は、有機ポリマよりなるビーズを混入させた紫外線硬化型接着剤で接着することによって所定ギャップを空けて固着され、前記光学部材と前記保護部材を固着した光学素子モジュールと前記撮像素子とは、有機ポリマよりなるビーズを混入させた紫外線硬化型接着剤で接着することによって所定ギャップを空けて固着されており、前記光学素子モジュールと前記撮像素子を前記紫外線硬化型接着剤で固着する際、前記紫外線硬化型接着剤を塗布して前記光学素子モジュールと前記撮像素子との平面方向の位置調整及び光軸周りの回転調整が行われ、前記調整後に前記紫外線硬化型接着剤を完全硬化させることによって前記光学素子モジュールと前記撮像素子が所定ギャップを空けて固着されていることを特徴とする撮像装置によって達成される。
【００１２】
また、本発明の上記目的は、被写体の画像を撮像する撮像素子と、前記撮像素子を保護するための保護部材と、前記撮像素子に被写体からの光束を結像するための光学部材とを有する撮像装置において、前記光学部材は入射面側又は出射面側のいずれか一方の面に平面部が形成され、前記平面部に光束を制限するための絞り開口を有する遮光層が前記光学部材に印刷することによって形成され、前記保護部材には特定波長の光線を透過するフィルタが設けられ、前記保護部材と前記撮像素子は、有機ポリマよりなるビーズを混入させた紫外線硬化型接着剤で接着することによって所定ギャップを空けて固着され、前記保護部材と前記撮像素子を固着した撮像素子モジュールと前記光学部材とは、有機ポリマよりなるビーズを混入させた紫外線硬化型接着剤で接着することによって所定ギャップを空けて固着されており、前記撮像素子モジュールと前記光学部材を前記紫外線硬化型接着剤で固着する際、前記紫外線硬化型接着剤を塗布して前記撮像素子モジュールと前記光学部材との平面方向の位置調整及び光軸周りの回転調整が行われ、前記調整後に前記紫外線硬化型接着剤を完全硬化させることによって前記撮像素子モジュールと前記光学部材が所定ギャップを空けて固着されていることを特徴とする撮像装置によって達成される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は本発明の撮像装置の第１の実施形態の構成を示す断面図である。図１において、１は被写体からの光束を予定結像面に対して焦点を結ばせるための光学部材である撮影レンズであり、一方の面にレンズ部が形成され、もう一方の面は平面となっている。この撮影レンズ１の平面部に光束を制限するための絞り開口を有する遮光部材２が形成されている。３は撮像素子６の表面を保護するための透明の保護部材であり、保護部材３の下面に被写体からの光線を波長分離するためのカラーフィルタ７が設けられている。撮像素子６は複数の光電変換素子が２次元に配列され、被写体の画像を撮像する手段である。撮影レンズ１と保護部材３は接着剤４で接着され、保護部材３と撮像素子６は接着剤５で接着されている。
【００１６】
ここで、従来の撮像素子の配列として用いられるベイヤー配列について説明する。図２は従来よく用いられる撮像装置の概略図である。被写体からの像は撮影レンズ群２１によって撮像素子６１上に結像され、その像を撮像素子６１によって撮像することによって画像を得ることができる。撮像素子６１は図３に示すような構造で、６１ｍｎｇは第１のグリーンの画素、６１ｍｎｂはブルーの画素、６１ｍｎｒはレッドの画素、６１ｍｎｇ２は第２のグリーンの画素である。ｍは横方向の画素の配列番号を示し、ｎは縦方向の画素の配列番号を示している。これらが図３に示すように規則正しく配列された構造で、一般的にベイヤー配列と呼ばれている。
【００１７】
このような画素配列ではグリーンの画素はブルー、レッドに比べて２倍の画素数を持つことになる。基本的には３色が同数ずつあればカラーの画像を作り出すことができるが、比較的視感度の高いグリーンの画素を増やすことで画質を向上できるため、このようなベイヤー配列の撮像素子を用いることが多い。本実施形態では、詳しく後述するようにベイヤー配列の撮像素子と等価な画像を得るものである。
【００１８】
次に、本実施形態の撮像装置による撮像原理に関して説明する。撮影レンズ１は図４に示すように平板状の透明部材上に４つのレンズ部１０２ａ〜１０２ｄが形成されている。レンズ１０２ａにのみ着目すると、被写体からの光束はレンズ部１０２ａを通って保護部材３へと進む。保護部材３は図５に示すようにＲＧＢ３色のカラーフィルタを備えている。７ｇは第１のグリーン、７ｂはブルー、７ｒはレッド、７ｇ２は第２のグリーンの領域で、レンズ部１０２ａからの光束は６０ｇの領域（図６参照）を通過する。
【００１９】
保護部材３を通過した光束は撮像素子６上に投影される。撮像素子６は図６に示すように６０ｇ，６０ｂ，６０ｒ，６０ｇ２という４つの撮像領域から構成されており、レンズ部１０２ａからの光束は６０ｇの領域上に結像される。同様にレンズ部１０２ｂからの光束はカラーフィルタ７ｂを通って６０ｂに、レンズ部１０２ｃからの光束はカラーフィルタ７ｒを通って６０ｒに、レンズ部１０２ｄからの光束はカラーフィルタ７ｇ２を通って６０ｇ２にそれぞれ結像する。
【００２０】
このようにして形成された４つの画像を合成して１枚のカラー画像にする訳である。この時、４つのレンズ部１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄの形状を微妙に異ならせることによって、４つの画像はそれぞれ半画素ずつずらしたような画像となる。図７は各色の画素を部分的に抜き出して重ねた時の状態を示す図である。分かり易くするために画素の大きさを異ならせて表現してあるが、実際はほぼ同一の大きさ・形状である。
【００２１】
第１のグリーンの画素である６０１３ｇを中心に考えると、ブルーの画素６０１２ｂは右側に０．５画素分ずれており、レッドの画素６０１２ｒは下側に０．５画素分ずれており、第２のグリーンの画素６０１２ｇ２は右側および下側にそれぞれ０．５画素ずつずれている。即ち、第１のグリーンの画素６０１２ｇと６０１３ｇの間にレッドの画素６０１２ｒが挿入され、第１のグリーンの画素６０１３ｇと６０２３ｇの間にブルーの６０１２ｂが挿入され、更に第１のグリーンの画素６０１２ｇ，６０２２ｇ，６０１３ｇ，６０２３ｇの接点部に第２のグリーンの画素６０１２ｇ２が挿入され、あたかも図８に示すような画素配列となっている。即ち、これは、図３に示すようなベイヤー配列の撮像素子と等価の画像が得られる。
【００２２】
次に、図１に示す撮像装置の各部の構成について説明する。撮影レンズ１及び保護部材３は透明ガラスや透明樹脂で構成されている。撮影レンズ１がガラス製の場合はガラスモールディング製法、樹脂の場合にはインジェクション成形、コンプレッション成形等を用いて作製することができる。また、撮影レンズ１は平面ガラス基板上にレプリカ製法で樹脂製のレンズ部を付加する構造であっても良い。
【００２３】
撮像レンズ１には図９に示すように絞り開口部２ａ〜２ｄを有する遮光部材２が配されている。これは撮影レンズ１の平面部に設けられており、遮光性のある塗料をオフセット印刷等によって印刷する、あるいは蒸着やメッキによって遮光性のある薄膜を形成するといった手法を用いて撮影レンズ１上に形成されている。
【００２４】
撮影レンズ１と保護部材３及び保護部材３と撮像素子６とは熱紫外線硬化型の樹脂で接着されている。熱紫外線硬化型のエポキシ樹脂は加熱でも紫外線の照射でも硬化する。エポキシ樹脂は硬化が緩やかで硬化収縮のムラがなく、応力緩和されることから、この用途に好適に用いることができる。なお、エポキシ樹脂には加熱によって硬化するタイプもあるが、ここで熱紫外線硬化型を選択している理由は、熱硬化型のエポキシ樹脂を硬化させるに充分な加熱は保護部材３に形成されたカラーフィルタ７、撮影レンズ１の樹脂部（前述のような方法によって成形された樹脂が存在する場合）、マイクロレンズ６２、遮光部材２の印刷用塗料等を劣化させる恐れがあるためである。
【００２５】
撮影レンズ１と保護部材３、保護部材３と撮像素子６を接着する方法としては、次のような２つの方法を用いることができる。第１の方法として図１０に示すように、まず、撮像素子６上に保護部材３を乗せ、接着剤５のエポキシ樹脂を塗布して紫外線照射で半硬化させた後、プレス及び若干の加熱処理をして完全硬化し撮像素子モジュール３０１を作製する。次いで、撮像素子モジュール３０１に接着剤４を塗布し、その上から撮影レンズ１を乗せて各々の光軸を合わせるために位置調整を行う。
【００２６】
位置調整は光軸方向（第一の軸方向）及び光軸に対して垂直な面上であって互いに直交する２軸（第二、第三の軸方向）の３軸の方向に対するずれ、及び第一、第二、第三軸回りの回転方向のずれの合計６軸に対して行う。すべての軸に対しての調整終了後、接着剤４を硬化させる。
【００２７】
次に、第２の方法として図１１に示すように、まず、保護部材３上に接着剤４を塗布し、その上に撮影レンズ１を乗せて接着剤４を硬化させることによって光学素子モジュール１０１を作製する。次いで、撮像素子６に接着剤５を塗布し、その上から光学素子モジュール１０１を乗せて６軸の位置調整を行い接着剤５を硬化させる。第１及び第２の方法のいずれの方法においても撮影レンズ１と撮像素子６の位置調整を２ケ所ある接着部のいずれかで行うことで高精度に位置決めを行うことができる。
【００２８】
次に、カラーフィルタに関して説明する。まず、図２１に示す従来の撮像素子について説明する。撮像素子６はシリコンウエハ上に光電変換部６４と配線部６３を形成した後、カラーフィルタ７１が形成されている。ＲＧＢ３色のカラーフィルタを作る場合は所定の分光特性に染色された感光性樹脂を用いてフォトレジスト法と呼ばれる手法により形成することができる。この手法では、まず、レッドに染色された感光性樹脂を薄く均一に塗布し、その上からレッドのフィルタが不要な部分をマスクして光線を照射する。すると、光線の当たったところは硬化してマスクされた部分は硬化しない。硬化しなかった部分を洗浄により取り除くことにより所定の位置にレッドのフィルタを形成することができる。
【００２９】
次に、レッドの感光性樹脂が取り除かれた部分に透明樹脂を塗布して埋める。これは平坦化と呼ばれる工程である。同様にしてレッドの上にグリーン、グリーンの上にブルーのフィルタを形成する。このような方法によって形成されたカラーフィルタ７１の上にフォトレジスト法によりマイクロレンズ６２を形成する。こうした構成を持つ撮像素子６はマイクロレンズ６２と光電変換部６４の間にカラーフィルタ７１が存在するため光電変換部６４はマイクロレンズ６２から非常に深い所に位置するようになる。この場合の光電変換部６４に入射する最外光束は破線で示すものとなる。
【００３０】
図１２は本実施形態で用いる撮像素子６の画素の断面図を示す。図２１と同一部分は同一符号を付している。本実施形態では、図２１と異なりカラーフィルタは撮像素子内部に形成されておらず、保護部材３上に形成されているため、マイクロレンズ６２の下には存在しない。この場合の光電変換部６４に入射する最外光束は実線で示すものとなる。図２１と比較すると、マイクロレンズ６２が集光する面積は実線部の方が大きくなるため、光電変換部６４に到達する光量はカラーフィルタが無いものの方が多くなる。即ち、撮像素子の感度を見かけ上高くすることが可能である。こうしたことから保護部材３上にカラーフィルタ７を配置する構成を採っている。
【００３１】
（第２の実施形態）
図１３は本発明の撮像装置の第２の実施形態を示す断面図である。図１と同一部分は同一符号を付して説明を省略する。図１４において、８は撮影レンズ１と保護部材３を適当な間隔にするためのスペーサである。第１の実施形態で述べたように撮影レンズ１はガラスや透明樹脂で構成されており、ガラス製の場合はガラスモールディング製法、樹脂の場合にはインジェクション成形、コンプレッション成形、平面ガラス基板上にレプリカ製法で樹脂製のレンズ部を付加する方法等で作製されている。このようにして作製された撮影レンズ１の平面部側に絞り開口部を有する遮光部材２が印刷等により設けられている。
【００３２】
カラーフィルタ７は湿度により劣化（退色）する恐れがあるため、通常は撮像素子６側に設けられ、保護部材３の材質を水分を通さないガラスとし、更に撮像素子６と保護部材３の固定部全体に接着剤５を塗布するようにして完全に密封する構造を採っている。但し、撮影レンズ１がガラスモールディングもしくはレプリカ法等によってガラスで構成され、且つ、撮影レンズ１と保護部材３が完全に密封されるような構成をとるときは、カラーフィルタ７は撮影レンズ１側に配してもよい。接着剤５はカラーフィルタ７、撮影レンズ１の樹脂部（前述のような方法によって成形された樹脂が存在する場合）、マイクロレンズ６２、遮光部材２の印刷用塗料等を劣化ないように保護部材３と撮像素子６とは熱紫外線硬化型の接着剤を用いている。
【００３３】
スペーサ８は樹脂や金属等で作製されており、保護部材３に固定されている。固定方法としては接着が一般的に用いられる方法であるが、樹脂であるときは超音波やレーザを使った溶着といった方法を採ってもよい。固定されたスペーサ８の上面に熱紫外線硬化型の接着剤４を塗布し、その上に撮影レンズ１を乗せて位置調整する。調整が完了すると紫外線（ＵＶ光）を照射して接着剤４を硬化させることによって撮像装置が完成する。
【００３４】
また、スペーサ８を構成する方法としては図１４に示すような方法を用いてもよい。即ち、撮影レンズ１のレンズ部が例えばレプリカ法等、型成形により作製された場合、レンズ部２０２の外周に張り出し部２０１を同時に作り込んでおく。これにより、図１３に示すスペーサ８と同様の効果をもつスペーサ部を作製することができる。また、撮像素子６の固定された保護部材３の上面に接着剤４を塗布し、その上から撮影レンズ１を乗せて位置調整を行い、その後、紫外線を照射して硬化させることによって撮像装置が完成する。
【００３５】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図１５〜図１７は本発明の第３の実施形態を示す断面図であり、いずれもビーズを用いて保護部材３と撮像素子６間あるいは保護部材３と撮像レンズ１間に所定のギャップを形成するものである。なお、図１５〜図１７では図１と同一部分は同一符号を付している。４１及び５１は所定のギャップを形成するためのビーズである。ビーズの材質は有機ポリマや石英を選択し得るが、石英ビーズの場合には、ギャップ出しのためのプレス工程で半導体ウエハに形成した保護膜や電極、あるいはスイッチング素子を破壊する可能性がある。一方、有機ポリマであればプレス工程の加圧条件が広く取れることとなってより望ましい。これらの図を用いて第３の実施形態について説明する。
【００３６】
まず、図１５に示す実施形態は保護部材３と撮像素子６間にビーズ５１を設けている。これは、図１１に示すような組み立てを行う場合に特に有効な方法である。具体的には、まず、保護部材３上に接着剤４を塗布し、その上に撮影レンズ１を乗せて接着剤５を硬化させることによって光学素子モジュール１０１を作製する。この時、撮影レンズ１のレンズ頂点と保護部材３の底面との間隔及び傾きを調整し十分な精度にしておく。そして、撮像素子６にビーズ５１を混入させた接着剤５を塗布し、その上から光学素子モジュール１０１を乗せてビーズ５１の間隔になるようにプレスして紫外線照射及び加熱により接着剤５を硬化させる。ビーズ５１は形状が高精度に管理されているため光学素子モジュール１０１は撮像素子６に精度良く固定することができる。
【００３７】
次に、図１６に示す実施形態について説明する。図１６では撮影レンズ１と保護部材３間にビーズ４１が設けられている。これは、図１０に示すような組み立てを行う場合に特に有効な方法である。即ち、図１０の方法で組み立てる場合、まず、撮像素子６上に保護部材３を乗せ、接着剤５のエポキシ樹脂を塗布して紫外線照射により硬化させ撮像素子モジュール３０１を作製する。この時、保護部材３の上面と撮像素子６の間隔及び傾きを調整し十分な精度にしておく。次いで、撮像素子モジュール３０１にビーズ４１を混入させた接着剤４を塗布し、その上から撮像レンズ１を乗せてビーズ４１の間隔になるようにプレスして紫外線照射及び加熱により接着剤４を硬化させる。これにより、撮影レンズ１が高精度に形成されていれば、簡単に撮影レンズ１を撮像素子モジュール３０１に固定することができる。
【００３８】
次に、図１７は撮影レンズ１と保護部材３間にビーズ４１、保護部材３と撮像素子６間にビーズ５１を設けた例である。図１７では図１と同一部分は同一符号を付している。これは、撮影レンズ１、保護部材３と撮像素子６がそれぞれ高精度に作製できたときに有効な方法である。ビーズ４１及びビーズ５１を混入させた接着剤４及び接着剤５を用意しておく。そして、図１８に示すように撮影レンズ１にまずビーズ４１の混入していない接着剤４を光線の有効領域を含むその周囲に塗布して紫外線照射で半硬化させておく。次いで、ビーズ４１を混入させた接着剤をその周辺に塗布する。これを保護部材３に乗せてビーズ４１の間隔になるようにプレスして加熱し完全硬化させる。
【００３９】
次いで、この方法により作製された光学素子モジュール１０１の底面の周囲もしくは撮像素子６の上面周囲にビーズ５１を混入させた接着剤５を塗布し、撮像素子６に乗せてビーズ５１の間隔となるようにプレスして紫外線照射及び加熱によって完全硬化させる。この時、光学素子モジュール１０１と撮像素子６の平面方向の位置調整及び光軸回りの回転調整を行う。以上のようにすることで、第１の実施形態で説明したように６軸調整が必要であったものが、第一の軸方向のずれ及び第二、第三の軸回りの回転方向のずれが調整不要となり、調整軸が３軸で済むため組立を非常に簡単に行うことができる。
【００４０】
また、組み立て手順としては図１０に示すようにビーズ５１を混入させて接着剤５を用いて保護部材３と撮像素子６を固定して撮像素子モジュール３０１を作製してから、ビーズ４１を混入させた接着剤４を用いて撮像素子モジュール３０１と撮影レンズ１を固定するという方法を採ってもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、次の効果がある。
（１）撮影レンズの平面部に光束を制限するための絞り開口を有する遮光層を形成することにより、撮影レンズと絞り開口の位置調整が不要となり、製造工程を簡単化できる。
（２）撮影レンズと撮像素子の位置調整を撮影レンズと保護部材あるいは保護部材と撮像素子の接着部のいずれかで行えばよいため調整作業を簡単化できる。
（３）保護部材にフィルタを形成することにより撮像素子の構成を簡単化でき、撮像素子の製造を簡単に行うことができる。
（４）撮影レンズに絞り開口を有する遮光層、保護部材にフィルタを形成することにより、各部材に対する加工が少なくなるため各部材を精度良く作製できると共に、歩留まりを向上できるためコストを低減できる。
（５）撮影レンズと保護部材をスペーサを介して所定ギャップを空けて固定することにより、撮影レンズと撮像素子間に空気層を形成できるため撮影レンズで埋める場合に比べて間隔を短くできる。
（６）撮影レンズと保護部材又は保護部材と撮像素子をビーズを介して所定ギャップを空けて固着することにより、部材間のギャップを高精度に管理できると共に、６軸の調整が３軸の調整で済むため、組立作業を非常に簡単に行うことができる。
（７）各部材間を接着剤を用いて固着することにより、各部材の構成を精度良く保つことができると共に、内部を密閉でき、フィルタ等の劣化を防止できる。
（８）遮光層を撮影レンズに印刷によって形成することにより、遮光層を精度良く簡単に形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の撮像装置の第１の実施形態を示す断面図である。
【図２】従来例の撮像系を示す概略図である。
【図３】従来例の撮像素子の構造を示す図である。
【図４】図１の撮像レンズを示す斜視図である。
【図５】図１の保護部材上のカラーフィルタを示す図である。
【図６】図１の撮像素子の撮像領域を示す図である。
【図７】図１の実施形態の画像合成時の画素配置を示す図である。
【図８】図１の実施形態の画像合成時の見かけの画素配置を示す図である。
【図９】図１の遮光部材を示す図である。
【図１０】図１の実施形態の組み立て手順を示す図である。
【図１１】図１の実施形態の他の組み立て手順を示す図である。
【図１２】図１の撮像素子の画素の断面図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態を示す断面図である。
【図１４】図１３の変形例を示す断面図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態を示す図である。
【図１６】本発明の第３の実施形態を示す図である。
【図１７】本発明の第３の実施形態を示す図である。
【図１８】図１７の接着剤の塗布方法を説明する図である。
【図１９】従来例の撮像装置を示す図である。
【図２０】他の従来例の撮像装置を示す図である。
【図２１】従来例の撮像素子を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 撮影レンズ（光学部材）
１０１ａ〜１０１ｄ レンズ部
２ 遮光部材
２ａ〜２ｄ 絞り開口
３ 保護部材
４，５ 接着剤
６ 撮像素子
７ カラーフィルタ
８ スペーサ
４１，５１ ビーズ
６２ マイクロレンズ
６３ 配線部
６４ 光電変換部
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像装置に関し、特に、結像光学系と撮像素子チップを一体化した撮像モジュールの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、小型化された撮像モジュールとしては、例えば、測距モジュールの例として特開平９−０２７６０６号公報に開示されているように結像レンズと半導体チップが一体化されたものがある。図１９（Ａ）は同公報の撮像モジュールを示す断面図である。図中８１はレンズ部材、８０は半導体チップである。本測距モジュールはＣＯＧ（ｃｈｉｐ ｏｎ ｇｌａｓｓ）の構成を有し、ガラス基板８３の下面にセンサチップ８４が取り付けられている。
【０００３】
レンズ部材８１はプラスチック又はガラスで成型され、三角測量の原理で対象物までの距離を測定するために２つの像を結像するレンズ８１Ｌと８１Ｒを備えている。また、センサチップ８４には１次元の受光素子配列よりなる受光素子部８７Ｌと８７Ｒが設けられ、受光素子部８７Ｌにはレンズ８１Ｌを通った物体光が、受光素子部８７Ｒにはレンズ８１Ｒを通った物体光がそれぞれ結像する。
【０００４】
また、ガラス基板８３の上面には図１９（Ｂ）に示すようにパターンの遮光層８５が印刷されて絞りが形成され、一方、ガラス基板８３の下面には遮光兼導電部材８６がセンサチップ８４との接続端子及び外部端子として形成されている。このようなＣＯＧ構造をとることによって、プラスチック等によるセンサーパッケージが不要となり、更に、レンズを一体化することによって鏡筒を必要としないので、製造コストを比較的低く抑えることができる。
【０００５】
また、別の従来例として特開平４−４７７６９号公報に開示されているものを図２０に示している。ＣＣＤ（撮像手段）９６はＣＣＤ基板９７と呼ばれるケースの凹部に取り付けられている。９８は外部の基板と接続するための接続ピンである。ＣＣＤ９８を密封するためにＣＣＤ基板９７の上にウインドガラス９５が固着されている。ウインドガラス９５には光路長を合わせるためのガラスブロック９４が固着され、ガラスブロック９４にはカラーフィルタガラス９３が固着されている。更に、カラーフィルタガラス９３には、光学ローパスフィルタ９１が固着され、この光学ローパスフィルタ９１は偽信号やモアレの発生を抑えるためにＣＣＤのセンサアレイのピッチに相当する周波数成分を除去するためのものである。このように構成された撮像装置９００の光軸上に撮影レンズ９２が配置されている。
【０００６】
更に、撮像素子内の構造として従来良く用いられるものを図２１に示す。同図は撮像素子の画素の断面図である。シリコンウェハ上に光電変換部６４が形成され、その上に配線部６３が形成され（本図の例では２層の配線層がある）、更にその上からカラーフィルタ７１が形成されている。その上にマイクロレンズ６２を形成することによって撮像素子６が構成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１９に示す従来の構成では、絞り８５がレンズ８１とは別部材に形成されているため、センサチップ８４にガラス基板８３を貼り付ける際と半導体チップ８０にレンズ８１を貼り付ける際の両方で精密な位置調整が必要となり組み立てにおいて手間がかかっていた。
【０００８】
また、図２０に示す従来の構成では、撮影レンズ９２は撮像装置９００と固着される構成ではなく、図１９の構成例のようにセンサパッケージレスの構成ではないため製造が複雑で製造コストが問題となっていた。更に、撮像装置９００と撮影レンズ９２が精度良く位置決めできないため、例えば、撮影レンズが多眼レンズのような場合には問題となっていた。
【０００９】
一方、図２１に示す撮像素子を用いた場合には、カラーフィルタが撮像素子内に形成されているため、マイクロレンズから光電変換部までの距離が長くなり（深くなる）、マイクロレンズを用いても見かけ上の開口率を上げることが難しかった。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、位置調整が簡単で、容易に作製することが可能な撮像装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のこのような目的は、被写体の画像を撮像する撮像素子と、前記撮像素子を保護するための保護部材と、前記撮像素子に被写体からの光束を結像するための光学部材とを有する撮像装置において、前記光学部材は入射面側又は出射面側のいずれか一方の面に平面部が形成され、前記平面部に光束を制限するための絞り開口を有する遮光層が前記光学部材に印刷することによって形成され、前記保護部材には特定波長の光線を透過するフィルタが設けられ、前記光学部材と前記保護部材は、有機ポリマよりなるビーズを混入させた紫外線硬化型接着剤で接着することによって所定ギャップを空けて固着され、前記光学部材と前記保護部材を固着した光学素子モジュールと前記撮像素子とは、有機ポリマよりなるビーズを混入させた紫外線硬化型接着剤で接着することによって所定ギャップを空けて固着されており、前記光学素子モジュールと前記撮像素子を前記紫外線硬化型接着剤で固着する際、前記紫外線硬化型接着剤を塗布して前記光学素子モジュールと前記撮像素子との平面方向の位置調整及び光軸周りの回転調整が行われ、前記調整後に前記紫外線硬化型接着剤を完全硬化させることによって前記光学素子モジュールと前記撮像素子が所定ギャップを空けて固着されていることを特徴とする撮像装置によって達成される。
【００１２】
また、本発明の上記目的は、被写体の画像を撮像する撮像素子と、前記撮像素子を保護するための保護部材と、前記撮像素子に被写体からの光束を結像するための光学部材とを有する撮像装置において、前記光学部材は入射面側又は出射面側のいずれか一方の面に平面部が形成され、前記平面部に光束を制限するための絞り開口を有する遮光層が前記光学部材に印刷することによって形成され、前記保護部材には特定波長の光線を透過するフィルタが設けられ、前記保護部材と前記撮像素子は、有機ポリマよりなるビーズを混入させた紫外線硬化型接着剤で接着することによって所定ギャップを空けて固着され、前記保護部材と前記撮像素子を固着した撮像素子モジュールと前記光学部材とは、有機ポリマよりなるビーズを混入させた紫外線硬化型接着剤で接着することによって所定ギャップを空けて固着されており、前記撮像素子モジュールと前記光学部材を前記紫外線硬化型接着剤で固着する際、前記紫外線硬化型接着剤を塗布して前記撮像素子モジュールと前記光学部材との平面方向の位置調整及び光軸周りの回転調整が行われ、前記調整後に前記紫外線硬化型接着剤を完全硬化させることによって前記撮像素子モジュールと前記光学部材が所定ギャップを空けて固着されていることを特徴とする撮像装置によって達成される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は本発明の撮像装置の第１の実施形態の構成を示す断面図である。図１において、１は被写体からの光束を予定結像面に対して焦点を結ばせるための光学部材である撮影レンズであり、一方の面にレンズ部が形成され、もう一方の面は平面となっている。この撮影レンズ１の平面部に光束を制限するための絞り開口を有する遮光部材２が形成されている。３は撮像素子６の表面を保護するための透明の保護部材であり、保護部材３の下面に被写体からの光線を波長分離するためのカラーフィルタ７が設けられている。撮像素子６は複数の光電変換素子が２次元に配列され、被写体の画像を撮像する手段である。撮影レンズ１と保護部材３は接着剤４で接着され、保護部材３と撮像素子６は接着剤５で接着されている。
【００１６】
ここで、従来の撮像素子の配列として用いられるベイヤー配列について説明する。図２は従来よく用いられる撮像装置の概略図である。被写体からの像は撮影レンズ群２１によって撮像素子６１上に結像され、その像を撮像素子６１によって撮像することによって画像を得ることができる。撮像素子６１は図３に示すような構造で、６１ｍｎｇは第１のグリーンの画素、６１ｍｎｂはブルーの画素、６１ｍｎｒはレッドの画素、６１ｍｎｇ２は第２のグリーンの画素である。ｍは横方向の画素の配列番号を示し、ｎは縦方向の画素の配列番号を示している。これらが図３に示すように規則正しく配列された構造で、一般的にベイヤー配列と呼ばれている。
【００１７】
このような画素配列ではグリーンの画素はブルー、レッドに比べて２倍の画素数を持つことになる。基本的には３色が同数ずつあればカラーの画像を作り出すことができるが、比較的視感度の高いグリーンの画素を増やすことで画質を向上できるため、このようなベイヤー配列の撮像素子を用いることが多い。本実施形態では、詳しく後述するようにベイヤー配列の撮像素子と等価な画像を得るものである。
【００１８】
次に、本実施形態の撮像装置による撮像原理に関して説明する。撮影レンズ１は図４に示すように平板状の透明部材上に４つのレンズ部１０２ａ〜１０２ｄが形成されている。レンズ１０２ａにのみ着目すると、被写体からの光束はレンズ部１０２ａを通って保護部材３へと進む。保護部材３は図５に示すようにＲＧＢ３色のカラーフィルタを備えている。７ｇは第１のグリーン、７ｂはブルー、７ｒはレッド、７ｇ２は第２のグリーンの領域で、レンズ部１０２ａからの光束は６０ｇの領域（図６参照）を通過する。
【００１９】
保護部材３を通過した光束は撮像素子６上に投影される。撮像素子６は図６に示すように６０ｇ，６０ｂ，６０ｒ，６０ｇ２という４つの撮像領域から構成されており、レンズ部１０２ａからの光束は６０ｇの領域上に結像される。同様にレンズ部１０２ｂからの光束はカラーフィルタ７ｂを通って６０ｂに、レンズ部１０２ｃからの光束はカラーフィルタ７ｒを通って６０ｒに、レンズ部１０２ｄからの光束はカラーフィルタ７ｇ２を通って６０ｇ２にそれぞれ結像する。
【００２０】
このようにして形成された４つの画像を合成して１枚のカラー画像にする訳である。この時、４つのレンズ部１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄの形状を微妙に異ならせることによって、４つの画像はそれぞれ半画素ずつずらしたような画像となる。図７は各色の画素を部分的に抜き出して重ねた時の状態を示す図である。分かり易くするために画素の大きさを異ならせて表現してあるが、実際はほぼ同一の大きさ・形状である。
【００２１】
第１のグリーンの画素である６０１３ｇを中心に考えると、ブルーの画素６０１２ｂは右側に０．５画素分ずれており、レッドの画素６０１２ｒは下側に０．５画素分ずれており、第２のグリーンの画素６０１２ｇ２は右側および下側にそれぞれ０．５画素ずつずれている。即ち、第１のグリーンの画素６０１２ｇと６０１３ｇの間にレッドの画素６０１２ｒが挿入され、第１のグリーンの画素６０１３ｇと６０２３ｇの間にブルーの６０１２ｂが挿入され、更に第１のグリーンの画素６０１２ｇ，６０２２ｇ，６０１３ｇ，６０２３ｇの接点部に第２のグリーンの画素６０１２ｇ２が挿入され、あたかも図８に示すような画素配列となっている。即ち、これは、図３に示すようなベイヤー配列の撮像素子と等価の画像が得られる。
【００２２】
次に、図１に示す撮像装置の各部の構成について説明する。撮影レンズ１及び保護部材３は透明ガラスや透明樹脂で構成されている。撮影レンズ１がガラス製の場合はガラスモールディング製法、樹脂の場合にはインジェクション成形、コンプレッション成形等を用いて作製することができる。また、撮影レンズ１は平面ガラス基板上にレプリカ製法で樹脂製のレンズ部を付加する構造であっても良い。
【００２３】
撮像レンズ１には図９に示すように絞り開口部２ａ〜２ｄを有する遮光部材２が配されている。これは撮影レンズ１の平面部に設けられており、遮光性のある塗料をオフセット印刷等によって印刷する、あるいは蒸着やメッキによって遮光性のある薄膜を形成するといった手法を用いて撮影レンズ１上に形成されている。
【００２４】
撮影レンズ１と保護部材３及び保護部材３と撮像素子６とは熱紫外線硬化型の樹脂で接着されている。熱紫外線硬化型のエポキシ樹脂は加熱でも紫外線の照射でも硬化する。エポキシ樹脂は硬化が緩やかで硬化収縮のムラがなく、応力緩和されることから、この用途に好適に用いることができる。なお、エポキシ樹脂には加熱によって硬化するタイプもあるが、ここで熱紫外線硬化型を選択している理由は、熱硬化型のエポキシ樹脂を硬化させるに充分な加熱は保護部材３に形成されたカラーフィルタ７、撮影レンズ１の樹脂部（前述のような方法によって成形された樹脂が存在する場合）、マイクロレンズ６２、遮光部材２の印刷用塗料等を劣化させる恐れがあるためである。
【００２５】
撮影レンズ１と保護部材３、保護部材３と撮像素子６を接着する方法としては、次のような２つの方法を用いることができる。第１の方法として図１０に示すように、まず、撮像素子６上に保護部材３を乗せ、接着剤５のエポキシ樹脂を塗布して紫外線照射で半硬化させた後、プレス及び若干の加熱処理をして完全硬化し撮像素子モジュール３０１を作製する。次いで、撮像素子モジュール３０１に接着剤４を塗布し、その上から撮影レンズ１を乗せて各々の光軸を合わせるために位置調整を行う。
【００２６】
位置調整は光軸方向（第一の軸方向）及び光軸に対して垂直な面上であって互いに直交する２軸（第二、第三の軸方向）の３軸の方向に対するずれ、及び第一、第二、第三軸回りの回転方向のずれの合計６軸に対して行う。すべての軸に対しての調整終了後、接着剤４を硬化させる。
【００２７】
次に、第２の方法として図１１に示すように、まず、保護部材３上に接着剤４を塗布し、その上に撮影レンズ１を乗せて接着剤４を硬化させることによって光学素子モジュール１０１を作製する。次いで、撮像素子６に接着剤５を塗布し、その上から光学素子モジュール１０１を乗せて６軸の位置調整を行い接着剤５を硬化させる。第１及び第２の方法のいずれの方法においても撮影レンズ１と撮像素子６の位置調整を２ケ所ある接着部のいずれかで行うことで高精度に位置決めを行うことができる。
【００２８】
次に、カラーフィルタに関して説明する。まず、図２１に示す従来の撮像素子について説明する。撮像素子６はシリコンウエハ上に光電変換部６４と配線部６３を形成した後、カラーフィルタ７１が形成されている。ＲＧＢ３色のカラーフィルタを作る場合は所定の分光特性に染色された感光性樹脂を用いてフォトレジスト法と呼ばれる手法により形成することができる。この手法では、まず、レッドに染色された感光性樹脂を薄く均一に塗布し、その上からレッドのフィルタが不要な部分をマスクして光線を照射する。すると、光線の当たったところは硬化してマスクされた部分は硬化しない。硬化しなかった部分を洗浄により取り除くことにより所定の位置にレッドのフィルタを形成することができる。
【００２９】
次に、レッドの感光性樹脂が取り除かれた部分に透明樹脂を塗布して埋める。これは平坦化と呼ばれる工程である。同様にしてレッドの上にグリーン、グリーンの上にブルーのフィルタを形成する。このような方法によって形成されたカラーフィルタ７１の上にフォトレジスト法によりマイクロレンズ６２を形成する。こうした構成を持つ撮像素子６はマイクロレンズ６２と光電変換部６４の間にカラーフィルタ７１が存在するため光電変換部６４はマイクロレンズ６２から非常に深い所に位置するようになる。この場合の光電変換部６４に入射する最外光束は破線で示すものとなる。
【００３０】
図１２は本実施形態で用いる撮像素子６の画素の断面図を示す。図２１と同一部分は同一符号を付している。本実施形態では、図２１と異なりカラーフィルタは撮像素子内部に形成されておらず、保護部材３上に形成されているため、マイクロレンズ６２の下には存在しない。この場合の光電変換部６４に入射する最外光束は実線で示すものとなる。図２１と比較すると、マイクロレンズ６２が集光する面積は実線部の方が大きくなるため、光電変換部６４に到達する光量はカラーフィルタが無いものの方が多くなる。即ち、撮像素子の感度を見かけ上高くすることが可能である。こうしたことから保護部材３上にカラーフィルタ７を配置する構成を採っている。
【００３１】
（第２の実施形態）
図１３は本発明の撮像装置の第２の実施形態を示す断面図である。図１と同一部分は同一符号を付して説明を省略する。図１４において、８は撮影レンズ１と保護部材３を適当な間隔にするためのスペーサである。第１の実施形態で述べたように撮影レンズ１はガラスや透明樹脂で構成されており、ガラス製の場合はガラスモールディング製法、樹脂の場合にはインジェクション成形、コンプレッション成形、平面ガラス基板上にレプリカ製法で樹脂製のレンズ部を付加する方法等で作製されている。このようにして作製された撮影レンズ１の平面部側に絞り開口部を有する遮光部材２が印刷等により設けられている。
【００３２】
カラーフィルタ７は湿度により劣化（退色）する恐れがあるため、通常は撮像素子６側に設けられ、保護部材３の材質を水分を通さないガラスとし、更に撮像素子６と保護部材３の固定部全体に接着剤５を塗布するようにして完全に密封する構造を採っている。但し、撮影レンズ１がガラスモールディングもしくはレプリカ法等によってガラスで構成され、且つ、撮影レンズ１と保護部材３が完全に密封されるような構成をとるときは、カラーフィルタ７は撮影レンズ１側に配してもよい。接着剤５はカラーフィルタ７、撮影レンズ１の樹脂部（前述のような方法によって成形された樹脂が存在する場合）、マイクロレンズ６２、遮光部材２の印刷用塗料等を劣化ないように保護部材３と撮像素子６とは熱紫外線硬化型の接着剤を用いている。
【００３３】
スペーサ８は樹脂や金属等で作製されており、保護部材３に固定されている。固定方法としては接着が一般的に用いられる方法であるが、樹脂であるときは超音波やレーザを使った溶着といった方法を採ってもよい。固定されたスペーサ８の上面に熱紫外線硬化型の接着剤４を塗布し、その上に撮影レンズ１を乗せて位置調整する。調整が完了すると紫外線（ＵＶ光）を照射して接着剤４を硬化させることによって撮像装置が完成する。
【００３４】
また、スペーサ８を構成する方法としては図１４に示すような方法を用いてもよい。即ち、撮影レンズ１のレンズ部が例えばレプリカ法等、型成形により作製された場合、レンズ部２０２の外周に張り出し部２０１を同時に作り込んでおく。これにより、図１３に示すスペーサ８と同様の効果をもつスペーサ部を作製することができる。また、撮像素子６の固定された保護部材３の上面に接着剤４を塗布し、その上から撮影レンズ１を乗せて位置調整を行い、その後、紫外線を照射して硬化させることによって撮像装置が完成する。
【００３５】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図１５〜図１７は本発明の第３の実施形態を示す断面図であり、いずれもビーズを用いて保護部材３と撮像素子６間あるいは保護部材３と撮像レンズ１間に所定のギャップを形成するものである。なお、図１５〜図１７では図１と同一部分は同一符号を付している。４１及び５１は所定のギャップを形成するためのビーズである。ビーズの材質は有機ポリマや石英を選択し得るが、石英ビーズの場合には、ギャップ出しのためのプレス工程で半導体ウエハに形成した保護膜や電極、あるいはスイッチング素子を破壊する可能性がある。一方、有機ポリマであればプレス工程の加圧条件が広く取れることとなってより望ましい。これらの図を用いて第３の実施形態について説明する。
【００３６】
まず、図１５に示す実施形態は保護部材３と撮像素子６間にビーズ５１を設けている。これは、図１１に示すような組み立てを行う場合に特に有効な方法である。具体的には、まず、保護部材３上に接着剤４を塗布し、その上に撮影レンズ１を乗せて接着剤５を硬化させることによって光学素子モジュール１０１を作製する。この時、撮影レンズ１のレンズ頂点と保護部材３の底面との間隔及び傾きを調整し十分な精度にしておく。そして、撮像素子６にビーズ５１を混入させた接着剤５を塗布し、その上から光学素子モジュール１０１を乗せてビーズ５１の間隔になるようにプレスして紫外線照射及び加熱により接着剤５を硬化させる。ビーズ５１は形状が高精度に管理されているため光学素子モジュール１０１は撮像素子６に精度良く固定することができる。
【００３７】
次に、図１６に示す実施形態について説明する。図１６では撮影レンズ１と保護部材３間にビーズ４１が設けられている。これは、図１０に示すような組み立てを行う場合に特に有効な方法である。即ち、図１０の方法で組み立てる場合、まず、撮像素子６上に保護部材３を乗せ、接着剤５のエポキシ樹脂を塗布して紫外線照射により硬化させ撮像素子モジュール３０１を作製する。この時、保護部材３の上面と撮像素子６の間隔及び傾きを調整し十分な精度にしておく。次いで、撮像素子モジュール３０１にビーズ４１を混入させた接着剤４を塗布し、その上から撮像レンズ１を乗せてビーズ４１の間隔になるようにプレスして紫外線照射及び加熱により接着剤４を硬化させる。これにより、撮影レンズ１が高精度に形成されていれば、簡単に撮影レンズ１を撮像素子モジュール３０１に固定することができる。
【００３８】
次に、図１７は撮影レンズ１と保護部材３間にビーズ４１、保護部材３と撮像素子６間にビーズ５１を設けた例である。図１７では図１と同一部分は同一符号を付している。これは、撮影レンズ１、保護部材３と撮像素子６がそれぞれ高精度に作製できたときに有効な方法である。ビーズ４１及びビーズ５１を混入させた接着剤４及び接着剤５を用意しておく。そして、図１８に示すように撮影レンズ１にまずビーズ４１の混入していない接着剤４を光線の有効領域を含むその周囲に塗布して紫外線照射で半硬化させておく。次いで、ビーズ４１を混入させた接着剤をその周辺に塗布する。これを保護部材３に乗せてビーズ４１の間隔になるようにプレスして加熱し完全硬化させる。
【００３９】
次いで、この方法により作製された光学素子モジュール１０１の底面の周囲もしくは撮像素子６の上面周囲にビーズ５１を混入させた接着剤５を塗布し、撮像素子６に乗せてビーズ５１の間隔となるようにプレスして紫外線照射及び加熱によって完全硬化させる。この時、光学素子モジュール１０１と撮像素子６の平面方向の位置調整及び光軸回りの回転調整を行う。以上のようにすることで、第１の実施形態で説明したように６軸調整が必要であったものが、第一の軸方向のずれ及び第二、第三の軸回りの回転方向のずれが調整不要となり、調整軸が３軸で済むため組立を非常に簡単に行うことができる。
【００４０】
また、組み立て手順としては図１０に示すようにビーズ５１を混入させて接着剤５を用いて保護部材３と撮像素子６を固定して撮像素子モジュール３０１を作製してから、ビーズ４１を混入させた接着剤４を用いて撮像素子モジュール３０１と撮影レンズ１を固定するという方法を採ってもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、次の効果がある。
（１）撮影レンズの平面部に光束を制限するための絞り開口を有する遮光層を形成することにより、撮影レンズと絞り開口の位置調整が不要となり、製造工程を簡単化できる。
（２）撮影レンズと撮像素子の位置調整を撮影レンズと保護部材あるいは保護部材と撮像素子の接着部のいずれかで行えばよいため調整作業を簡単化できる。
（３）保護部材にフィルタを形成することにより撮像素子の構成を簡単化でき、撮像素子の製造を簡単に行うことができる。
（４）撮影レンズに絞り開口を有する遮光層、保護部材にフィルタを形成することにより、各部材に対する加工が少なくなるため各部材を精度良く作製できると共に、歩留まりを向上できるためコストを低減できる。
（５）撮影レンズと保護部材をスペーサを介して所定ギャップを空けて固定することにより、撮影レンズと撮像素子間に空気層を形成できるため撮影レンズで埋める場合に比べて間隔を短くできる。
（６）撮影レンズと保護部材又は保護部材と撮像素子をビーズを介して所定ギャップを空けて固着することにより、部材間のギャップを高精度に管理できると共に、６軸の調整が３軸の調整で済むため、組立作業を非常に簡単に行うことができる。
（７）各部材間を接着剤を用いて固着することにより、各部材の構成を精度良く保つことができると共に、内部を密閉でき、フィルタ等の劣化を防止できる。
（８）遮光層を撮影レンズに印刷によって形成することにより、遮光層を精度良く簡単に形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の撮像装置の第１の実施形態を示す断面図である。
【図２】従来例の撮像系を示す概略図である。
【図３】従来例の撮像素子の構造を示す図である。
【図４】図１の撮像レンズを示す斜視図である。
【図５】図１の保護部材上のカラーフィルタを示す図である。
【図６】図１の撮像素子の撮像領域を示す図である。
【図７】図１の実施形態の画像合成時の画素配置を示す図である。
【図８】図１の実施形態の画像合成時の見かけの画素配置を示す図である。
【図９】図１の遮光部材を示す図である。
【図１０】図１の実施形態の組み立て手順を示す図である。
【図１１】図１の実施形態の他の組み立て手順を示す図である。
【図１２】図１の撮像素子の画素の断面図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態を示す断面図である。
【図１４】図１３の変形例を示す断面図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態を示す図である。
【図１６】本発明の第３の実施形態を示す図である。
【図１７】本発明の第３の実施形態を示す図である。
【図１８】図１７の接着剤の塗布方法を説明する図である。
【図１９】従来例の撮像装置を示す図である。
【図２０】他の従来例の撮像装置を示す図である。
【図２１】従来例の撮像素子を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 撮影レンズ（光学部材）
１０１ａ〜１０１ｄ レンズ部
２ 遮光部材
２ａ〜２ｄ 絞り開口
３ 保護部材
４，５ 接着剤
６ 撮像素子
７ カラーフィルタ
８ スペーサ
４１，５１ ビーズ
６２ マイクロレンズ
６３ 配線部
６４ 光電変換部
Claims (2)
- 被写体の画像を撮像する撮像素子と、前記撮像素子を保護するための保護部材と、前記撮像素子に被写体からの光束を結像するための光学部材とを有する撮像装置において、
前記光学部材は入射面側又は出射面側のいずれか一方の面に平面部が形成され、前記平面部に光束を制限するための絞り開口を有する遮光層が前記光学部材に印刷することによって形成され、
前記保護部材には特定波長の光線を透過するフィルタが設けられ、
前記光学部材と前記保護部材は、有機ポリマよりなるビーズを混入させた紫外線硬化型接着剤で接着することによって所定ギャップを空けて固着され、
前記光学部材と前記保護部材を固着した光学素子モジュールと前記撮像素子とは、有機ポリマよりなるビーズを混入させた紫外線硬化型接着剤で接着することによって所定ギャップを空けて固着されており、
前記光学素子モジュールと前記撮像素子を前記紫外線硬化型接着剤で固着する際、前記紫外線硬化型接着剤を塗布して前記光学素子モジュールと前記撮像素子との平面方向の位置調整及び光軸周りの回転調整が行われ、前記調整後に前記紫外線硬化型接着剤を完全硬化させることによって前記光学素子モジュールと前記撮像素子が所定ギャップを空けて固着されていることを特徴とする撮像装置。 - 被写体の画像を撮像する撮像素子と、前記撮像素子を保護するための保護部材と、前記撮像素子に被写体からの光束を結像するための光学部材とを有する撮像装置において、
前記光学部材は入射面側又は出射面側のいずれか一方の面に平面部が形成され、前記平面部に光束を制限するための絞り開口を有する遮光層が前記光学部材に印刷することによって形成され、
前記保護部材には特定波長の光線を透過するフィルタが設けられ、
前記保護部材と前記撮像素子は、有機ポリマよりなるビーズを混入させた紫外線硬化型接着剤で接着することによって所定ギャップを空けて固着され、
前記保護部材と前記撮像素子を固着した撮像素子モジュールと前記光学部材とは、有機ポリマよりなるビーズを混入させた紫外線硬化型接着剤で接着することによって所定ギャップを空けて固着されており、
前記撮像素子モジュールと前記光学部材を前記紫外線硬化型接着剤で固着する際、前記紫外線硬化型接着剤を塗布して前記撮像素子モジュールと前記光学部材との平面方向の位置調整及び光軸周りの回転調整が行われ、前記調整後に前記紫外線硬化型接着剤を完全硬化させることによって前記撮像素子モジュールと前記光学部材が所定ギャップを空けて固着されていることを特徴とする撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001344863A JP3998234B2 (ja) | 2001-11-09 | 2001-11-09 | 撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001344863A JP3998234B2 (ja) | 2001-11-09 | 2001-11-09 | 撮像装置 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
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