JP2004040287A

JP2004040287A - イメージセンサモジュール

Info

Publication number: JP2004040287A
Application number: JP2002191834A
Authority: JP
Inventors: Yuji Sakamoto; 坂本　雄二
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2002-07-01
Filing date: 2002-07-01
Publication date: 2004-02-05
Anticipated expiration: 2022-07-01
Also published as: CN101079437A; JP4082573B2

Abstract

【課題】簡易な構造によってレンズの高さを正確に規定することができ、もって鮮明な撮像が得られるとともに、全体の製造コストも低減することが可能なイメージセンサモジュールを提供する。
【解決手段】基板５上に搭載されているイメージセンサチップ４と、基板５上に取り付けられ、かつイメージセンサチップ４よりも上方にレンズ保持用の段部１ａを形成しているハウジング１と、段部１ａ上に載せられ、かつ被写体の像をイメージセンサチップ４上に結像させるためのレンズＡ，Ｂと、を備えているイメージセンサモジュールＸであって、ハウジング１に取り付けられたレンズ押さえ２を備えており、かつこのレンズ押さえ２は、少なくともその一部分が弾性変形しているとともに、この弾性変形に基づく弾発力によってレンズＡ，Ｂを段部１ａに押しつける構成とされている。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、デジタルカメラやカメラ付きの携帯電話機などに組み込まれて使用されるイメージセンサモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のイメージセンサモジュールの一般的な基本構造は、イメージセンサチップが搭載されている基板上にハウジングを取り付け、かつこのハウジング内にレンズを保持させた構造とされている。上記レンズは、被写体からの光を集束させることによってこの被写体の像を上記イメージセンサチップ上に結像させる。上記イメージセンサチップは、光電変換機能を有しており、このイメージセンサチップ上に結ばれた像に対応した撮像画像の信号を出力することとなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この種のイメージセンサモジュールにおいて鮮明な撮像画像を得るには、ハウジング内におけるレンズの取り付け高さを所定の高さに正確に規定し、イメージセンサチップ上に結像する画像がいわゆるピンぼけ状態にならないように配慮する必要がある。ところが、従来においては、レンズをハウジング内において所定の高さに正確に規定するための簡易な構造の手段が提案されていない。したがって、従来においては、レンズの高さが不正確なことに起因して鮮明な撮像画像が得られなくなったり、あるいはレンズの高さを規定するための構造が複雑であることに起因してイメージセンサモジュールの製造コストが高価になるといった不具合を生じていた。
【０００４】
本願発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、簡易な構造によってレンズの高さを正確に規定することができ、もって鮮明な撮像が得られるとともに、全体の製造コストも低減することが可能なイメージセンサモジュールを提供することをその課題としている。
【０００５】
【発明の開示】
上記の課題を解決するために、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００６】
本願発明によって提供されるイメージセンサモジュールは、基板上に搭載されているイメージセンサチップと、上記基板上に取り付けられ、かつ上記イメージセンサチップよりも上方にレンズ保持用の段部を形成しているハウジングと、上記段部上に載せられ、かつ被写体の像を上記イメージセンサチップ上に結像させるためのレンズと、を備えているイメージセンサモジュールであって、上記ハウジングに取り付けられたレンズ押さえを備えており、かつこのレンズ押さえは、少なくともその一部分が弾性変形しているとともに、この弾性変形に基づく弾発力によって上記レンズを上記段部に押しつける構成とされていることを特徴としている。
【０００７】
このような構成によれば、上記レンズ押さえの弾性変形に基づく弾発力を利用して上記レンズを上記ハウジングの段部に押しつけるために、上記レンズを上記ハウジングの段部から浮き上がりなどを生じないように密接させることができる。したがって、上記ハウジングの段部を基準として、上記レンズの高さを所望の高さに正確に規定することが可能となる。その結果、上記イメージセンサチップ上にいわゆるピンぼけの無い、または少ない画像を結像させることができ、質の高い鮮明な撮像画像が得られることとなる。また、上記構成によれば、レンズ押さえ自体が上記レンズを押しつける弾発力を発揮するとともに、上記レンズが押しつけられる段部はハウジングに形成されているために、全体の部品点数が少なく、全体の構造を簡素にすることもできる。したがって、イメージセンサモジュールの製造コストを廉価にすることもできる。
【０００８】
本願発明の好ましい実施の形態においては、上記レンズ押さえは、上記ハウジングの上面部に固定される第１の部分と、上記レンズの上面部に当接する第２の部分とを有しており、かつこれら第１および第２の部分どうしの中間部分が、上記弾発力を発揮するように撓んでいる。このような構成によれば、上記レンズ押さえの中間部分の撓み変形により上記レンズを押しつける弾発力を発生させる簡易な構成であるために、上記レンズ押さえとしては、シンプルな形状のものに形成することが可能となる。したがって、製造コストの一層の低減化を図ることができる。また、上記レンズ押さえの小サイズ化も図ることができる。
【０００９】
本願発明の好ましい実施の形態においては、上記レンズ押さえの第１の部分および上記ハウジングの上面部の一方には、凸部が形成されているとともに、他方には、上記凸部と嵌合する凹部が形成されている。このような構成によれば、上記凸部と凹部との嵌合により、上記レンズ押さえを上記ハウジングの所定箇所に正確に位置決めし、かつその位置ずれをも防止することが可能となる。
【００１０】
本願発明の好ましい実施の形態においては、上記レンズ押さえは、上記レンズの上面部のうち、中央寄りの一定領域以外の部分を覆うように構成されている。このような構成によれば、上記レンズ押さえをレンズ用の絞り部材として役立たせることができ、上記レンズ押さえとは別個に絞り部材を設ける必要が無くなる。
【００１１】
本願発明の好ましい実施の形態においては、上記レンズの上部は、上記ハウジングの上面部よりも上方に突出している。このような構成によれば、上記レンズの上部と上記ハウジングの上面部との高低段差を利用して、上記レンズ押さえを強制的に弾性変形させることができ、強い弾発力を発生させたり、あるいは有効な弾発力を簡易な構造によって発生させるのに好適となる。
【００１２】
本願発明の好ましい実施の形態においては、上記第１および第２の部分どうしの中間部分の上面部または下面部のいずれか一方には、上記中間部分の全体または一部の薄肉化を図る凹部が形成されている。このような構成によれば、上記中間部分の薄肉化により、この中間部分に優れた弾力性をもたせることができる。
【００１３】
本願発明の好ましい実施の形態においては、上記レンズとしては、第１および第２のレンズがあり、かつこれら第１および第２のレンズは、それらの周縁の互いに対向する面どうしが当接することにより上下厚み方向に重ね合わされているとともに、上記第２のレンズの上面中央部は、凹状のレンズ面として形成され、かつ上記第１のレンズの下面中央部は、上記第２のレンズの凹状のレンズ面との間に隙間を形成するようにして上記凹状部分に嵌入する凸状のレンズ面として形成されている。このような構成によれば、単一のレンズを用いる場合と比較して、収差を少なくし、かつ開口数を大きくすることが容易化され、歪みが少なく、かつ鮮明な撮像画像を得るのにより好ましいものとなる。また、上記第１および第２のレンズは、それらの厚み方向に全体のサイズが大きく嵩張らない構造に組み合わされており、イメージセンサモジュール全体の大型化を回避するのにも好ましい。
【００１４】
本願発明の好ましい実施の形態においては、上記第１および第２のレンズの互いに対向する面の一方には、凹部が形成されており、かつ他方には、上記凹部に嵌入することによって上記第１および第２のレンズの半径方向の位置ずれを阻止する凸部が形成されている。このような構成によれば、上記凹部と凸部との嵌合作用により、上記第１および第２のレンズの中心合わせおよび中心ずれの防止とを図ることができる。
【００１５】
本願発明の好ましい実施の形態においては、上記ハウジングは、上記段部の下方に位置する追加の段部を有しており、かつこの追加の段部上に光学的フィルタが取り付けられている。上記光学的フィルタとしては、たとえば赤外線遮断フィルタを利用することが可能であり、このフィルタによってノイズとなる光成分がイメージセンサチップに入射することを阻止し、撮像画像の質を高めるのにより好ましいものとなる。
【００１６】
本願発明のその他の特徴および利点については、以下に行う発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００１８】
図１は、本願発明に係るイメージセンサモジュールの一例を示している。本実施形態のイメージセンサモジュールＸは、第１および第２のレンズＡ，Ｂと、ハウジング１と、レンズ押さえ２と、光学的フィルタ３と、イメージセンサチップ４と、基板５と、を備えている。
【００１９】
基板５は、絶縁基板であり、たとえば矩形の平板状である。イメージセンサチップ４は、ＣＣＤ型あるいはＭＯＳ型の固体撮像素子であり、基板５上に実装されている。図４に示すように、このイメージセンサチップ４は、光を受光するための受光部８と、複数の電極１０と、内部に造り込まれた光電変換部（図示略）とを有しており、受光部８で受けた光を上記光電変換部においてその受光量に対応した電荷に変換し、かつこの電荷を各電極１０から出力するように構成されている。各電極１０は、基板５の表面に形成された複数の導体パッド７とワイヤ９を介して接続されている。基板５の裏面には、各導体パッド７と配線パターン（図示略）を介して電気的に導通した複数の端子１１が設けられている。これら複数の端子１１を利用することによって、イメージセンサモジュールＸの全体を所望の位置へ面実装することが可能である。
【００２０】
ハウジング１は、たとえば合成樹脂製であり、イメージセンサチップ４の周囲を取り囲むように基板５上に組み付けられている。この組み付けは、たとえば紫外線硬化樹脂を含む接着剤を用いて上記両者を接着することによりなされている。このような手段によれば、紫外線照射によって接着剤を迅速に硬化させることができるために、組み付け作業の時間短縮を図るのに好適である。紫外線硬化樹脂を含む接着剤は、基板５とハウジング１とを接着させる場合に限らず、後述する種々の部材どうしの接着にも利用することができる。
【００２１】
ハウジング１は、その内部に第１および第２のレンズＡ，Ｂや光学的フィルタ３を収容するための収容空間部を形成しており、その内周壁には、第１および第２の段部１ａ，１ｂが形成されている。第１の段部１ａは、第１および第２のレンズＡ，Ｂを支持するための部分である。第２の段部１ｂは、光学的フィルタ３を支持するための部分であり、第１の段部１ａよりも下方に形成されている。光学的フィルタ３は、たとえば第１および第２のレンズＡ，Ｂを透過してきた光に含まれる赤外線をカットするものであり、ノイズの少ない鮮明な撮像画像を得るのに役立つ。
【００２２】
第１および第２のレンズＡ，Ｂは、略同一の直径を有する略円板状であり、被写体から進行してきた光を集束させることにより、イメージセンサチップ４の受光部８上に上記被写体の像を結像させる。図２に示すように、第１のレンズＡは、平凸レンズとして構成されており、上面Ａ４の全体がフラットであるのに対して、下面中央部のレンズ面Ａ１が凸状の曲面に形成されている。第２のレンズＢは、凹凸レンズとして構成されており、上面中央部のレンズ面Ｂ１は凹状の曲面に形成されているとともに、下面中央部のレンズ面Ｂ４は凸状の曲面に形成されている。第１のレンズＡの下面には、レンズ面Ａ１の周囲を取り囲む環状に形成された凹部Ａ２と、この凹部Ａ２の周囲を取り囲む平面部Ａ３とが形成されている。これに対し、第２のレンズＢの上面には、レンズ面Ｂ１の周囲を取り囲む環状に形成された凸部Ｂ２と、この凸部Ｂ２の周囲を取り囲む平面部Ｂ３とが形成されている。
【００２３】
第１および第２のレンズＡ，Ｂは、平面部Ａ３，Ｂ３どうしが互いに接触するようにして上下に重ね合わされている。図１に示すように、この重ね合わせにより、レンズ面Ａ１はレンズ面Ｂ１によって規定された凹状部分に一部嵌入しており、これらのレンズ面Ａ１，Ｂ１の間には隙間６が形成されている。凹部Ａ２には凸部Ｂ２が嵌入している。この嵌入によって第１および第２のレンズＡ，Ｂの中心合わせがなされているとともに、その中心ずれが阻止される。第１および第２のレンズＡ，Ｂは、ハウジング１内に収容され、かつ第１の段部１ａ上に載せられている。ただし、第１および第２のレンズＡ，Ｂの全体はハウジング１内に収容されておらず、第１のレンズＡの上部がハウジング１の上面部１９よりも適当な寸法Ｈだけ上方に突出した構成とされている。
【００２４】
レンズ押さえ２は、合成樹脂製であり、中央部に開口部２ａが形成された略円板状または略矩形板状である。このレンズ押さえ２は、その外周縁部２９ａ（本願発明でいう第１の部分の一例に相当する）が、ハウジング１の上面部１９に重ね合わされた状態でハウジング１に固定して取り付けられている。外周縁部２９ａの下面には、ハウジング１の上面部１９に形成された複数の凹部１ｄに嵌入する複数の凸部２ｃが突設されている。これらの嵌合によりハウジング１に対するレンズ押さえ２の位置決めが図られており、この位置決めが図られた状態でハウジング１とレンズ押さえ２とは接着剤を介して互いに接着されている。
【００２５】
レンズ押さえ２の内周縁部２９ｂ（本願発明でいう第２の部分の一例に相当する）は、第１のレンズＡの上面Ａ４に接触しており、第１および第２のレンズＡ，Ｂに対して下向きの押圧力Ｆを付与している。図３に示すように、レンズ押さえ２は、ハウジング１に取り付けられていない自然状態においては、内周縁部２９ｂと外周縁部２９ａとのそれぞれの下面は同一平面上にある。ところが、既述したように、第１のレンズＡの上面Ａ４はハウジング１の上面部１９よりも適当な寸法Ｈだけ上方に突出しているために、レンズ押さえ２がハウジング１に取り付けられた状態においては、内周縁部２９ｂと外周縁部２９ａとの中間部分２９ｃが弾性をもって撓む。この撓み変形に起因する弾発力（弾性復元力）が上記した押圧力Ｆとなる。
【００２６】
レンズ押さえ２の中間部分２９ｃの下面には、凹部２８が形成されており、この中間部分２９ｃの全体または一部の薄肉化が図られ、外周縁部２９ａよりも薄肉にされている。このことにより、中間部分２９ｃは、弾力性に富むものとなっており、この中間部分２９ｃを無理なく大きく撓ませて強く弾発力を得ることが可能となっている。レンズ押さえ２は、第１のレンズＡの上面Ａ４のうち、中央寄りの一定領域以外の箇所を覆っている。第１のレンズＡの上面Ａ４は、レンズ押さえ２の開口部２ａに対応する部分のみが上方に開放した状態にあり、このことによって被写体の結像に不必要な余分な光が第１および第２のレンズＡ，Ｂに入射することが抑制されている。
【００２７】
次に、イメージセンサモジュールＸの作用について説明する。
【００２８】
まず、このイメージセンサモジュールＸにおいては、レンズ押さえ２がその中間部分２９ｃの弾性変形に伴う押圧力Ｆを発生させており、この押圧力Ｆによって第１および第２のレンズＡ，Ｂが第１の段部１ａの上面に押さえつけられている。したがって、それら第１および第２のレンズＡ，Ｂについては、第１の段部１ａから不当に浮き上がるようなことが抑制され、この第１の段部１ａの上面高さを基準として、第１および第２のレンズＡ，Ｂの高さを所望の正確な高さに規定することが可能となる。第１の段部１ａの上面の高さとしては、この上面上に第１および第２のレンズＡ，Ｂを浮き上がりの無いように密接させたときにそれら第１およひ第２のレンズＡ，Ｂによって被写体の像をイメージセンサチップ４上に鮮明に結像させることが可能な高さに設定しておく。このことにより、第１および第２のレンズＡ，Ｂの高さを所望の高さに正確に規定することが可能となり、イメージセンサチップ４上には被写体の像を鮮明に結像させることができる。その結果、イメージセンサチップ４を介して得られる撮像画像を鮮明な質の高いものにすることができる。
【００２９】
結像用のレンズとしては、第１および第２のレンズＡ，Ｂが組み合わされたものを用いているために、単一のレンズを用いた場合と比較すると、収差を少なくし、かつ開口数を大きくすることが可能となり、歪みが少なく、かつ明るく鮮明な撮像画像を得るのにより好ましいものとなる。また、光学的フィルタ３によって赤外線がカットされること、およびレンズ押さえ２によって第１のレンズＡの上面Ａ４の中央寄り一定領域以外の箇所が覆われていることによっても、撮像画像の質が高められることとなる。
【００３０】
レンズ押さえ２は、その一部分が撓み変形を生じていることにより押圧力Ｆを発生させており、押圧力Ｆを発生させるための手段として、たとえばレンズ押さえ２とは別の弾性部材を用いるような必要はない。また、レンズ押さえ２は、絞り部材として役立つ機能をも兼備しており、絞り部材を別途設ける必要もない。このようなことから、このイメージセンサモジュールＸでは、全体の部品点数が少なく、かつ構造がシンプルなものとなっており、その製造コストを廉価にすることが可能である。
【００３１】
本願発明は、上述した実施形態の内容に限定されるものではない。
【００３２】
たとえば、図５に示すように、第１のレンズＡの上面Ａ４がハウジング１の上面部１９よりも低い高さにある場合、あるいは同一高さにある場合であっても、上面Ａ４に接触する内周縁部２９ｂと、ハウジング１の上面部１９に固定された外周縁部２９ａとの中間部分２９ｃが撓み変形を生じるように構成することは可能であり、その撓み変形に伴って発生する弾発力を利用して、第１のレンズＡを第１の段部１ａの上面に押しつけるようにしてもかまわない。
【００３３】
本願発明においては、レンズ押さえの具体的な形状はとくに限定されるものではなく、たとえばハウジングに外嵌可能な筒状部を備えたキャップ状に形成することもできる。また、レンズ押さえとしては、たとえば１または複数の押圧用のアームを有し、かつこの押圧用のアームが弾性変形を生じているとともに、その弾性変形に基づく弾発力によって結像用のレンズを所定方向に押圧するといった構成にすることも可能であり、レンズ押さえは略板状に形成されていなくてもかまわない。結像用のレンズとしては、単一のレンズを用いてもかまわない。その他、本願発明に係るイメージセンサモジュールの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に係るイメージセンサモジュールの一例を示す断面図である。
【図２】第１および第２のレンズの断面図である。
【図３】ハウジングに取り付ける前のレンズ押さえの状態を示す断面図である。
【図４】基板およびイメージセンサチップの一例を示す斜視図である。
【図５】本願発明に係るイメージセンサモジュールの他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１　ハウジング
１ａ　第１の段部
１ｂ　第２の段部（追加の段部）
１ｄ　凹部
２　レンズ押さえ
２ａ　開口部
２ｃ　突起
３　光学的フィルタ
２９ａ　外周縁部（レンズ押さえの）
２９ｂ　内周縁部（レンズ押さえの）
２９ｃ　中間部分（レンズ押さえの）
Ａ　第１のレンズ
Ａ１　レンズ面（第１のレンズの）
Ａ２　凹部（第１のレンズの）
Ａ４　上面（第１のレンズの）
Ｂ　第２のレンズ
Ｂ１，Ｂ４　レンズ面（第２のレンズの）
Ｂ２　凸部

Claims

基板上に搭載されているイメージセンサチップと、上記基板上に取り付けられ、かつ上記イメージセンサチップよりも上方にレンズ保持用の段部を形成しているハウジングと、上記段部上に載せられ、かつ被写体の像を上記イメージセンサチップ上に結像させるためのレンズと、を備えているイメージセンサモジュールであって、
上記ハウジングに取り付けられたレンズ押さえを備えており、かつ、
このレンズ押さえは、少なくともその一部分が弾性変形しているとともに、この弾性変形に基づく弾発力によって上記レンズを上記段部に押しつける構成とされていることを特徴とする、イメージセンサモジュール。
上記レンズ押さえは、上記ハウジングの上面部に固定される第１の部分と、上記レンズの上面部に当接する第２の部分とを有しており、かつこれら第１および第２の部分どうしの中間部分が、上記弾発力を発揮するように撓んでいる、請求項１に記載のイメージセンサモジュール。
上記レンズ押さえの第１の部分および上記ハウジングの上面部の一方には、凸部が形成されているとともに、他方には、上記凸部と嵌合する凹部が形成されている、請求項２に記載のイメージセンサモジュール。
上記レンズ押さえは、上記レンズの上面部のうち、中央寄りの一定領域以外の部分を覆うように構成されている、請求項２または３に記載のイメージセンサモジュール。
上記レンズの上部は、上記ハウジングの上面部よりも上方に突出している、請求項２ないし４のいずれかに記載のイメージセンサモジュール。
上記第１および第２の部分どうしの中間部分の上面部または下面部のいずれか一方には、上記中間部分の全体または一部の薄肉化を図る凹部が形成されている、請求項２ないし５のいずれかに記載のイメージセンサモジュール。
上記レンズとしては、第１および第２のレンズがあり、かつこれら第１および第２のレンズは、それらの周縁の互いに対向する面どうしが当接することにより上下厚み方向に重ね合わされているとともに、上記第２のレンズの上面中央部は、凹状のレンズ面として形成され、かつ上記第１のレンズの下面中央部は、上記第２のレンズの凹状のレンズ面との間に隙間を形成するようにして上記凹状部分に嵌入する凸状のレンズ面として形成されている、請求項１ないし６のいずれかに記載のイメージセンサモジュール。
上記第１および第２のレンズの互いに対向する面の一方には、凹部が形成されており、かつ他方には、上記凹部に嵌入することによって上記第１および第２のレンズの半径方向の位置ずれを阻止する凸部が形成されている、請求項７に記載のイメージセンサモジュール。
上記ハウジングは、上記段部の下方に位置する追加の段部を有しており、かつこの追加の段部上に光学的フィルタが取り付けられている、請求項１ないし８に記載のイメージセンサモジュール。