JPWO2018070337A1 - 光学機器 - Google Patents
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Abstract
光学機器の低背化を実現しつつ、受光素子に対してレンズを高精度に実装することを容易とする。光学機器（１０１）は、センサー（２）とレンズ（３）とを接合する接着剤（６）を備えている。
Description
本発明は、光学機器に関する。
昨今、カメラモジュール、光検出器、および光学測距儀等に代表される、センサー（受光素子）を備えた光学機器の低背化が必要とされてきている。
特許文献１には、基板、センサー、およびレンズを備えた光学機器の低背化を図るため、基板に開口を形成し、この開口にレンズを配置する技術が提案されている。また、特許文献１にて提案されている技術においては、基板に対して、開口に配置されたレンズが固定されている。
特許文献１にて提案されている技術に係るレンズは、センサーに対して間接的に（すなわち、基板を介して）固定されている。従って、特許文献１にて提案されている技術においては、センサーに対してレンズを高精度に実装することが難しいという問題が発生する。
本発明は、上記の課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、光学機器の低背化を実現しつつ、受光素子に対してレンズを高精度に実装することを容易とする光学機器を提供することにある。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る光学機器は、開口が形成された基板と、受光部を有しており、上記開口を塞ぐように配置された受光素子と、上記開口に配置されたレンズと、上記受光素子と上記レンズとを接合する接合部材とを備えていることを特徴としている。
本発明の一態様によれば、光学機器の低背化を実現しつつ、受光素子に対してレンズを高精度に実装することが容易となる。
本発明を実施するための形態について、図１〜図４を参照して説明する。なお、説明の便宜上、先に説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
〔実施の形態１〕
図１は、本発明の実施の形態１に係る光学機器１０１の概略構成を示す断面図である。光学機器１０１は、基板１、センサー（受光素子）２、レンズ３、および赤外線カットフィルター（カバー材料）７を備えている。
図１は、本発明の実施の形態１に係る光学機器１０１の概略構成を示す断面図である。光学機器１０１は、基板１、センサー（受光素子）２、レンズ３、および赤外線カットフィルター（カバー材料）７を備えている。
基板１は例えば、セラミックス、ガラスエポキシ、または繊維強化樹脂（カーボンを含むもの等）によって構成されている。また、基板１には、開口４が形成されている。開口４は、基板１を貫通するように形成されている。
センサー２は例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device：電荷結合素子）、またはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor：相補型金属酸化膜半導体）によって構成されている。センサー２は、基板１の裏面（図１中、基板１の下面）側から、開口４を塞ぐように配置されている。また、センサー２は、その上面（換言すれば、物体側の面）に受光部１４を有している。
レンズ３は例えば、プラスチック、またはガラスによって構成されている。レンズ３は、開口４に配置されている。レンズ３は、受光部１４に対して光を屈折させて、集束、拡散することを目的として、受光部１４に対して物体側に設けられたものである。なお、図１によれば、レンズ３は、物体側が凹形状の非球面であり、センサー２側（像面側）が平面または略平面である。但し、レンズ３の両面の形状はこれに限定されず、例えば、レンズ３におけるセンサー２側が非球面であってもよい。
赤外線カットフィルター７は、レンズ３に対して物体側に配置されている。具体的に、赤外線カットフィルター７は、レンズ３を基準として、センサー２と反対側に、開口４を覆うように配置されている。赤外線カットフィルター７は、レンズ３および受光部１４に赤外線が入射することを防ぐことを目的として設けられており、自身に入射した光に対して赤外線を遮断する機能を有している。
基板１とセンサー２とは、フリップチップボンド５によって、接合かつ電気的に接続されている。
さらに、光学機器１０１は、センサー２とレンズ３とを接合する接着剤（接合部材）６を備えている。接着剤６として例えば、エポキシ系の接着剤、または紫外線が照射されることにより硬化する機能を有する接着剤を用いることができる。接着剤６は、レンズ３におけるセンサー２側の面と、受光部１４の周囲とを接合している。
赤外線カットフィルター７は、接着剤８によって、基板１と接合されている。接着剤８の材料として、接着剤６と同じ材料を用いることができる。
光学機器１０１によれば、接着剤６によって、センサー２に対してレンズ３が直接的に（すなわち、基板１を介さずに）固定されている。従って、センサー２とレンズ３との相対的な位置関係を調節することが容易である。従って、光学機器１０１によれば、低背化を実現しつつ、センサー２に対してレンズ３を高精度に実装することが容易となる。
従来構造では、センサー２の受光部１４に対し異物が付着する問題に対し、受光部１４をカバーすることを目的として、赤外線カットフィルター７を、受光部１４の直上に配置する必要が有った。
これに対して、光学機器１０１においては、センサー２とレンズ３とが接合されているため、異物が受光部１４に直接付着しにくい構造となっている。結果、光学機器１０１においては、赤外線カットフィルター７は異物対策にとらわれず、どこに配置しても良いことになる。従って、上記の構成によれば、設計自由度が増す。具体例を挙げると、赤外線カットフィルター７は、基板１上に配置されていなくても良く、例えば、光学機器１０１に対して物体側に配置されたアッパーレンズ群（図示しない）に含めることが可能となる。
なお、赤外線カットフィルター７は例えば、バンドパスフィルターに置き換えられてもよい。
〔実施の形態２〕
図２は、本発明の実施の形態２に係る光学機器１０２の概略構成を示す断面図である。光学機器１０２の構成は、接着剤６の代わりに封止樹脂（接合部材）９を備えている点が光学機器１０１（図１参照）の構成と異なっている。
図２は、本発明の実施の形態２に係る光学機器１０２の概略構成を示す断面図である。光学機器１０２の構成は、接着剤６の代わりに封止樹脂（接合部材）９を備えている点が光学機器１０１（図１参照）の構成と異なっている。
封止樹脂９は、センサー２とレンズ３とを接合する機能に加え、センサー２とレンズ３との隙間を封止する機能を有している。封止樹脂９は、透光性を有する樹脂によって構成されている。
光学機器１０２によれば、光学機器１０１と比較して、センサー２とレンズ３との接合をより強固にすることができる。また、光学機器１０２によれば、受光部１４上全体に封止樹脂９を意図的に存在させているため、封止樹脂９の受光部１４への流出を考慮する必要が無く、当該流出を防止するための漏洩防止機構が不要である。このため、当該漏洩防止機構を設ける場合と比較して、光学機器の設計が単純となり、コストおよび製造時間の短縮が可能となる。
〔実施の形態３〕
図３は、本発明の実施の形態３に係る光学機器１０３の概略構成を示す断面図である。光学機器１０３の構成は、レンズ３の代わりにレンズ１０を備えている点が光学機器１０１（図１参照）の構成と異なっている。また、光学機器１０３の構成は、接着剤６の代わりに接着剤１２および接着剤１３を備えている点が光学機器１０１の構成と異なっている。
図３は、本発明の実施の形態３に係る光学機器１０３の概略構成を示す断面図である。光学機器１０３の構成は、レンズ３の代わりにレンズ１０を備えている点が光学機器１０１（図１参照）の構成と異なっている。また、光学機器１０３の構成は、接着剤６の代わりに接着剤１２および接着剤１３を備えている点が光学機器１０１の構成と異なっている。
レンズ１０は、センサー２側の面に突出部１１が形成されている点がレンズ３の構成と異なっている。レンズ１０は、突出部１１にて、接着剤１２によって、センサー２と接合されている。接着剤１３は、レンズ１０の側面と開口４の内壁とを接合している。接着剤１２および接着剤１３のそれぞれの材料として、接着剤６と同じ材料を用いることができる。
光学機器１０３によれば、接着剤１２によって、センサー２に対してレンズ１０が直接的に固定されていると共に、接着剤１３によって、基板１に対してレンズ１０が直接的に固定されている。従って、光学機器１０３によれば、光学機器１０１と比較して、基板１とレンズ１０との固定を行うことができ、かつ、基板１に対してレンズ１０を高精度に実装することも容易となる。
なお、光学機器１０３の構成において、レンズ１０の代わりにレンズ３を用いてもよい。この場合、レンズ３は、図１に示す接着剤６または図２に示す封止樹脂９によってセンサー２に対して接合されており、レンズ３の側面と開口４の内壁とが、接着剤１３によって接合されていることとなる。換言すれば、突出部１１を省略してもよい。
〔実施の形態４〕
図４は、本発明の実施の形態４に係る光学機器１０４の概略構成を示す断面図である。光学機器１０４の構成は、接着剤８の代わりに接着剤１５を備えている点が光学機器１０２（図２参照）の構成と異なっている。
図４は、本発明の実施の形態４に係る光学機器１０４の概略構成を示す断面図である。光学機器１０４の構成は、接着剤８の代わりに接着剤１５を備えている点が光学機器１０２（図２参照）の構成と異なっている。
接着剤１５は、レンズ３と赤外線カットフィルター７とを接合している。接着剤１５の材料として、接着剤６と同じ材料を用いることができる。光学機器１０４に示すように、レンズ３と赤外線カットフィルター７とを接合してもよい。
なお、光学機器１０４において、赤外線カットフィルター７は、開口４の一部（赤外線カットフィルター７と基板１との間の開口部分）を覆わないように配置されている。一方、光学機器１０１〜光学機器１０３と同様に、赤外線カットフィルター７が開口４全体を覆うように配置された状態で、レンズ３と赤外線カットフィルター７とを接着剤１５で接合してもよい。
また、光学機器１０１（図１参照）または光学機器１０３（図３参照）の接着剤８を、接着剤１５に代えてもよい。
〔付記事項〕
光学機器１０１の上面視における開口４の開口形状は、矩形であることが典型的であるが、これに限定されず、他にも円形等であってもよい。光学機器１０２の上面視における開口４の開口形状、光学機器１０３の上面視における開口４の開口形状、および光学機器１０４の上面視における開口４の開口形状についても同様である。
光学機器１０１の上面視における開口４の開口形状は、矩形であることが典型的であるが、これに限定されず、他にも円形等であってもよい。光学機器１０２の上面視における開口４の開口形状、光学機器１０３の上面視における開口４の開口形状、および光学機器１０４の上面視における開口４の開口形状についても同様である。
また、レンズ３の上面視における外形は、矩形であることが典型的であるが、これに限定されず、他にも円形、矩形の一部が欠けた形状等であってもよい。レンズ１０の上面視における外形についても同様である。
また、レンズ３におけるセンサー２と反対側（物体側）の端部は、基板１の表面に対して突出していないことが一般的であるが、これに限定されず、同端部が基板１の表面に対して突出していてもよい。つまり、基板１の表面に対して高い位置にレンズ３の一部が存在していてもよい。レンズ１０におけるセンサー２と反対側の端部についても同様である。
また、赤外線カットフィルター７は、基板１の上方に配置されていることが一般的であるが、開口４に配置されていてもよい。
また、基板１とレンズ３との間には、開口４のサイズとレンズ３のサイズとの差に基づくクリアランスが形成されていることが一般的であるが、当該クリアランスが形成されていなくてもよい。基板１とレンズ１０との間についても同様である。
さらに、光学機器１０１〜光学機器１０４のそれぞれは、カメラモジュール、光検出器、および光学測距儀等に適用することができる。
〔まとめ〕
本発明の態様１に係る光学機器は、開口が形成された基板と、受光部を有しており、上記開口を塞ぐように配置された受光素子（センサー２）と、上記開口に配置されたレンズと、上記受光素子と上記レンズとを接合する接合部材（接着剤６、封止樹脂９、または接着剤１２）とを備えている。
本発明の態様１に係る光学機器は、開口が形成された基板と、受光部を有しており、上記開口を塞ぐように配置された受光素子（センサー２）と、上記開口に配置されたレンズと、上記受光素子と上記レンズとを接合する接合部材（接着剤６、封止樹脂９、または接着剤１２）とを備えている。
上記の構成によれば、接合部材によって、受光素子に対してレンズが直接的に（すなわち、基板を介さずに）固定されている。従って、受光素子とレンズとの相対的な位置関係を調節することが容易である。従って、上記の構成によれば、光学機器の低背化を実現しつつ、受光素子に対してレンズを高精度に実装することが容易となる。
また、本発明の態様２に係る光学機器は、上記態様１において、上記接合部材は、上記受光素子と上記レンズとの隙間を封止する封止樹脂である。
上記の構成によれば、受光素子とレンズとの接合をより強固にすることができる。また、上記の構成によれば、受光部上に封止樹脂を意図的に存在させているため、封止樹脂の受光部への流出を考慮する必要が無く、当該流出を防止するための漏洩防止機構が不要である。このため、当該漏洩防止機構を設ける場合と比較して、光学機器の設計が単純となり、コストおよび製造時間の短縮が可能となる。
また、本発明の態様３に係る光学機器は、上記態様１または２において、上記基板と上記レンズとが接合されている。
上記の構成によれば、基板に対してレンズが直接的に固定されている。従って、上記の構成によれば、基板とレンズとの固定を行うことができ、かつ、基板に対してレンズを高精度に実装することも容易となる。
また、本発明の態様４に係る光学機器は、上記態様１から３のいずれかにおいて、上記レンズを基準として、上記受光素子と反対側に、上記開口を覆うように配置されたカバー材料（赤外線カットフィルター７）を備えている。
上記の構成によれば、受光素子とレンズとが接合されているため、異物が受光部に直接付着しにくい構造となっている。結果、上記の構成によれば、カバー材料は異物対策にとらわれず、どこに配置しても良いことになる。換言すれば、上記の構成によれば、光学機器の設計自由度が増す。
また、本発明の態様５に係る光学機器として、上記態様１から３のいずれかにおいて、上記レンズを基準として、上記受光素子と反対側に配置されたカバー材料を備えており、上記レンズと上記カバー材料とが接合されていてもよい。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
１ 基板
２ センサー（受光素子）
３ レンズ
４ 開口
５ フリップチップボンド
６ 接着剤（接合部材）
７ 赤外線カットフィルター（カバー材料）
８ 接着剤
９ 封止樹脂（接合部材）
１０ レンズ
１１ 突出部
１２ 接着剤（接合部材）
１３ 接着剤
１４ 受光部
１５ 接着剤
１０１〜１０４ 光学機器
２ センサー（受光素子）
３ レンズ
４ 開口
５ フリップチップボンド
６ 接着剤（接合部材）
７ 赤外線カットフィルター（カバー材料）
８ 接着剤
９ 封止樹脂（接合部材）
１０ レンズ
１１ 突出部
１２ 接着剤（接合部材）
１３ 接着剤
１４ 受光部
１５ 接着剤
１０１〜１０４ 光学機器
Claims (5)
- 開口が形成された基板と、
受光部を有しており、上記開口を塞ぐように配置された受光素子と、
上記開口に配置されたレンズと、
上記受光素子と上記レンズとを接合する接合部材とを備えていることを特徴とする光学機器。 - 上記接合部材は、上記受光素子と上記レンズとの隙間を封止する封止樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
- 上記基板と上記レンズとが接合されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光学機器。
- 上記レンズを基準として、上記受光素子と反対側に、上記開口を覆うように配置されたカバー材料を備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光学機器。
- 上記レンズを基準として、上記受光素子と反対側に配置されたカバー材料を備えており、
上記レンズと上記カバー材料とが接合されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光学機器。
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