JP2017022313A - Camera module - Google Patents
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Abstract
Description
本実施形態はカメラモジュールに関する。 The present embodiment relates to a camera module.
カメラモジュールは、撮像素子と結像レンズを有する。撮像素子は、基板に光電変換素
子を含む画素が行列状に配列された撮像領域を有する。結像レンズは、撮像領域上に被写
体を結像させるため、撮像素子の上側に設けられている。
The camera module has an image sensor and an imaging lens. The imaging element has an imaging region in which pixels including photoelectric conversion elements are arranged in a matrix on a substrate. The imaging lens is provided on the upper side of the imaging element in order to form an image of the subject on the imaging area.
結像レンズには、光軸に対して平行に入射する光と、光軸に対して角度を持った光が入
射する。このため、平面形状である撮像素子の撮像領域の中心部に焦点を合わせても、撮
像領域内の外周部では焦点ずれといった収差が発生する。
Light incident on the imaging lens in parallel to the optical axis and light having an angle with respect to the optical axis are incident. For this reason, even when focusing on the center of the imaging region of the imaging device having a planar shape, aberration such as defocusing occurs at the outer peripheral portion in the imaging region.
カメラモジュールにおいて、結像レンズを複数枚連ねることにより撮像素子で生じる収
差が補正されることが知られている。しかし、結像レンズを複数枚連ねることは作成が困
難である上に焦点を合わせることが難しい。
In a camera module, it is known that aberration generated in an image sensor is corrected by connecting a plurality of imaging lenses. However, connecting a plurality of imaging lenses is difficult and difficult to focus.
本実施形態は収差を低減できるカメラモジュールを提供する。 This embodiment provides a camera module that can reduce aberration.
実施形態のカメラモジュールは、光が入射する第1の面と、第1の面とは反対側の第2
の面を有し、第1の面に撮像領域が設けられ、撮像領域の中心部から撮像領域の外周部に
向かうに従って光の入射側に凹形状に湾曲した撮像素子と、第1の面上に設けられたマイ
クロレンズ上に設けられ、マイクロレンズを構成する材料より屈折率の低い材料を含む透
明接着層と、透明接着層上に設けられたレンズ部材と、を有する。
The camera module according to the embodiment includes a first surface on which light is incident and a second surface opposite to the first surface.
An imaging device having an imaging area provided on the first surface, curved in a concave shape on the light incident side from the center of the imaging area toward the outer periphery of the imaging area, and on the first surface A transparent adhesive layer including a material having a refractive index lower than that of the material constituting the microlens, and a lens member provided on the transparent adhesive layer.
(第1実施形態)
以下、実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面において、同様の構成
要素については同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
(First embodiment)
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In addition, in each drawing, the same code | symbol is attached | subjected about the same component, and detailed description is abbreviate | omitted suitably.
第1実施形態に係るカメラモジュールを図1から図3を参照して説明する。図1は、第
1実施形態に係るカメラモジュールを示す断面模式図である。図2は、第1実施形態に係
るカメラモジュールを構成する撮像素子の一部を拡大した断面模式図である。図3は第1
実施形態に係るカメラモジュールを構成する撮像素子を示す断面模式図である。
The camera module according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the camera module according to the first embodiment. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view enlarging a part of the image sensor constituting the camera module according to the first embodiment. FIG. 3 shows the first
It is a cross-sectional schematic diagram which shows the image pick-up element which comprises the camera module which concerns on embodiment.
第1実施形態では、撮像素子1を裏面照射型撮像素子として説明する。裏面照射型撮像
素子は、光が入射する基板の面とは反対側に配線層が設けられた構造である。尚、配線層
については後述する。
In the first embodiment, the
図1に示すように、カメラモジュール100は、結像レンズ21及びレンズ部材20と
、結像レンズ21を介して入射された入射光を電気信号に変換する撮像素子1から構成さ
れる。
As shown in FIG. 1, the
レンズ部材20には、透明基板22が含まれている。またレンズ部材20は、結像レン
ズ21を固定するためのレンズホルダ23を有する。結像レンズ21の枚数はカメラレン
ズの性能に応じて1枚でも3枚でもあるいはそれ以上でも構わない。また、図面には記載
しないが、レンズホルダ23の撮像素子1側にはIR(Infrared Ray)カットフィルタが設
けられている。透明基板22は、レンズ部材20を撮像素子1上に設ける役割を有する。
透明基板22の材料は、例えばガラス基板である。尚、第1実施形態ではレンズ部材20
に透明基板22を含むとして説明するが、透明基板22が含まれていなくても実施可能で
ある。
The
The material of the
However, the present invention can be implemented even if the
透明接着層9は、後述の第1の面2a及びマイクロレンズ7上に設けられている。
The transparent
透明基板22は透明接着層9を介して撮像素子1の受光側に設けられている。透明基板2
2が透明接着層9と接着することにより撮像素子1の撮像領域3は封止される。このため
、透明接着層9と透明基板22との間には空洞は形成されない。レンズ部材20は、透明
基板22上に設けられている。透明接着層9は、屈折率が低く、例えば屈折率は1.4以
下である。透明性を有する材料として、例えばSiO2フッ素ポリマー、シリコン樹脂、ポリ
シロキサン系の樹脂、中空シリカを含有したエポキシ樹脂などである。
The
When 2 adheres to the transparent
また、屈折率が1.34のポリテトラフロロエチレン(PTFEP)、屈折率1.35の
パーフロロアルコキシ(PFA)、屈折率1.33〜1.38のポリビニルフロライド(
PVF)を含むポリビニル系フッ素樹脂、あるいはパーフロロエチレンプロペンコポリマ
(PFEP)、クロロトリフロロエチレン(CTFE)、エチレンクロロトリフロロエチ
レン(ECTFE)などである。
Also, polytetrafluoroethylene (PTFEP) having a refractive index of 1.34, perfluoroalkoxy (PFA) having a refractive index of 1.35, polyvinyl fluoride having a refractive index of 1.33 to 1.38 (
Polyvinyl fluoride resin containing PVF), or perfluoroethylene propene copolymer (PFEP), chlorotrifluoroethylene (CTFE), ethylene chlorotrifluoroethylene (ECTFE), or the like.
次に、撮像素子1について説明する。図2に示すように、撮像素子1は、第1の面2a
及び第1の面2aとは反対側の第2の面2bを有する第1部材としての第1基板2と、第2
の面2b上に設けられた配線層5と、配線層5を介して第2の面2b上に設けられた第2部
材としての第2基板10が接合した積層構造体である。
Next, the
And a
A laminated structure in which a
第1基板2は撮像領域3及び回路領域3aを有する。
The
撮像領域3は、光電変換素子4を含む画素が行列状に配列されている領域をいう。第1
実施形態では、光軸と撮像領域3とが交わる点を中心部とする。ここで光軸とは、結像レ
ンズ21の中心及び焦点を通る仮想線として考える。
The
In the embodiment, the point where the optical axis and the
回路領域3aは、画素を動作させる回路素子等が設けられている領域をいう。尚、回路
領域3aの詳細な説明については省略する。
The
第1基板2の材料は、例えば、シリコン(Si)、ガリウムヒ素(GaAs)、ガリウムリン
(GaP)、窒化ガリウム(GaN)、シリコンゲルマニウム(SiGe)である。第1実施形態の
一例として、第1基板2はシリコン(Si)から構成されるとして説明する。
The material of the
配線層5は例えば配線5aとトランジスタ5bと絶縁膜とにより構成される。
The
トランジスタ5bは、回路領域3aの回路素子から出力された信号が配線5aを介して入
力されることにより光電変換素子4に蓄積された電荷を読み出す役割を有する。
The
第2基板10は配線層5を介して第2の面2b上に設けられている。第2基板10は第
1基板2を結像レンズ21側に凹形状に湾曲させる役割を有する。これにより撮像素子1
は、撮像領域3の中心部から撮像領域3の外周部に向かうに従って、撮像領域3の外周部
が結像レンズ21に向かう側に凹状に湾曲する。第2基板10は第1基板2より熱膨張係
数が大きく、第2基板10の熱膨張係数は第1基板2の膨張係数の3倍以上9倍以下であ
る。第2基板10は例えば、銅(Cu)や金(Au)、アルミニウム(Al)である。第1実施
形態の一例として第2基板10は銅(Cu)から構成されるとして説明する。シリコンの熱
膨張係数は2.0~4.0 (μm/℃)である。また、銅の熱膨張係数は16.0〜17.0 (μm /℃)であ
る。ここで、熱膨張係数は、温度上昇により1K(ケルビン)あたり物体の長さが膨張す
る割合に限らず、体積が膨張する割合も含む。
The
The outer peripheral part of the
支持基板8は第2の面2b上に配線層5を介して設けられている。裏面照射型撮像素子
において、第1基板2を薄く研磨するため支持基板8は撮像素子1の強度を保つ役割を有
する。
The
カラーフィルタ6は第1の面2a上に光電変換素子4に対応して設けられている。
The
マイクロレンズ7は、カラーフィルタ6上に設けられている。マイクロレンズ7はカラ
ーフィルタ6を介して光電変換素子4にそれぞれ対応して設けられる。また、図3に示す
ように、撮像領域3の中心部に設けられたマイクロレンズ7の頂部を第1頂部7aとし、撮
像領域3の外周部に設けられたマイクロレンズ7の頂部を第2頂部7bとすると、第2頂部
7bは、第1頂部7aより光の入射側に位置している。これにより、撮像領域3の中心にピン
トを合わせた場合、撮像領域3の外周部で生じる像面湾曲を抑制できる。尚、像面湾曲に
ついては後述する。。マイクロレンズ7の屈折率は1.5以上であり、例えば1.5〜1
.6の透明材料により形成されている。マイクロレンズ7を構成する材料は、例えばアク
リル樹脂である。
The
7b is located on the light incident side from the first
. 6 transparent materials. The material constituting the
次に、第1実施形態に係るカメラモジュールの作用及び効果について説明する。 Next, functions and effects of the camera module according to the first embodiment will be described.
カメラモジュール100において、光は、結像レンズ21を透過することによって集光
され、撮像素子1の上面に結像される。結像レンズ21の中心から撮像領域3における外
周部までの距離は、結像レンズ21の中心から撮像領域3の中心部までの距離より長くな
る。このため、光軸に近い入射光は、光軸に垂直な撮像素子1の平面上に焦光するが、光
軸に対して角度をもつ入射光は、撮像素子1の平面上に必ずしも焦光せず、像が曲面上に
できてしまう。この現象を像面湾曲という。従って、像面湾曲が補正されていないレンズ
を使って撮像領域3中心にピントを合わせ像を結像すると、撮像領域3の中心部から離れ
るに従ってピントがぼけた像ができてしまう。このため、撮像領域3の中心部から撮像領
域3の外周部に向かうに従って、撮像素子1を結像レンズ21に向かう側に凹形状に湾曲
させることで、光軸に対して角度を持って入射した光が集まる位置を撮像素子1に近づけ
ることができる。撮像素子1を凹形状に湾曲されることにより、像面湾曲を補正するため
にレンズの枚数を増やす必要がなく、撮像領域3の外周部で生じる像面湾曲の発生を低減
することができる。また、光を集光して感度の良いカメラモジュール100を得るには、
マイクロレンズ7表面で屈折した光が撮像素子上で焦点を結ぶことが望ましい。光の屈折
はマイクロレンズ7の材料の屈折率、マイクロレンズ7上面に設けられた透明接着層9、
マイクロレンズ7の形状により決まる。撮像素子1受光面のマイクロレンズ7の屈折率が
、1.5以上である時、マイクロレンズ7上に設けられた透明接着層9の屈折率が1.5
以下であることにより、マイクロレンズ7の集光性を向上できる。これにより、全高寸法
を薄くすると同時に感度の高いカメラモジュール100を提供できる。
In the
It is desirable that the light refracted on the surface of the
It depends on the shape of the
By being below, the condensing property of the
(第2実施形態)
第2実施形態に係るカメラモジュールを図4を用いて説明する。図4は、第2実施形態
に係るカメラモジュールを示す断面模式図である。
(Second Embodiment)
A camera module according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a camera module according to the second embodiment.
第2実施形態に係るカメラモジュールが第1実施形態と異なる点は、撮像領域3と、回
路領域3aとの間に部材11を設けた点である。第2実施形態に係るカメラモジュールは
、上記点を除いて第1実施形態に係るカメラモジュールの構造と同じであるので、同一部
分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
The camera module according to the second embodiment is different from the first embodiment in that a
第2実施形態のカメラモジュール係る撮像素子1は、第1部材としての第1基板2と、
第2の面2b上に設けられた第2部材としての第2基板10が接合した積層構造体である
。
The
This is a laminated structure in which a
第1基板2は撮像領域3及び回路領域3aに分けられる。
The
部材11は、撮像領域3を囲むように撮像領域3と回路領域3aとの間に設けられてい
る。部材11は例えば、カーボン等のブラックレジストから構成される。また、アルミニ
ウム(Al)、銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、タングステン(W)等を設け、これらにブ
ラックレジストを塗布したものでも実施可能である。
The
第2実施形態では、撮像領域3及び回路領域3aの間に部材11を設けた。部材11を
設けることにより、強い光源により撮像素子1内に入射した光がレンズ等に反射し撮像領
域3に入射することを低減することができる。このため強い光源によりレンズ面等で光が
反射することにより、画像の一部や全体が白っぽくなるフレアを低減することができる。
In the second embodiment, the
本発明の実施形態を説明したが、本実施形態は、例として提示したものであり、発明の
範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実
施されることが可能であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変
更を行うことができる。本実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに
、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
Although the embodiment of the present invention has been described, this embodiment is presented as an example and is not intended to limit the scope of the invention. The novel embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. This embodiment and its modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1・・・撮像素子
2・・・第1基板
2a・・・第1の面
2b・・・第2の面
3・・・撮像領域
3a・・・回路領域
4・・・光電変換素子
5・・・配線層
5a・・・配線
5b・・・トランジスタ
6・・・カラーフィルタ
7・・・マイクロレンズ
7a・・・第1頂部
7b・・・第2頂部
8・・・支持基板
9・・・透明接着層
10・・・第2基板
11・・・部材
20・・・レンズ部材
21・・・結像レンズ
22・・・透明基板
23・・・レンズフォルダ
100・・・カメラモジュール
DESCRIPTION OF
Claims (7)
撮像領域が設けられ、前記撮像領域の中心部から前記撮像領域の外周部に向かうに従って
光の入射側に凹形状に湾曲した撮像素子と、
前記第1の面上に設けられたマイクロレンズ上に設けられ、前記マイクロレンズを構成
する材料より屈折率の低い材料を含む透明接着層と、
前記透明接着層上に設けられたレンズ部材と、
を有するカメラモジュール。 A first surface on which light is incident and a second surface opposite to the first surface, an imaging region is provided on the first surface, and the imaging region from the center of the imaging region An image sensor that is curved in a concave shape on the light incident side toward the outer periphery of
A transparent adhesive layer that is provided on a microlens provided on the first surface and includes a material having a refractive index lower than that of the material constituting the microlens;
A lens member provided on the transparent adhesive layer;
Having a camera module.
う回路領域の間に設けられた部材を有する請求項1に記載のカメラモジュール。 The camera module according to claim 1, further comprising a member provided between the imaging region and a circuit region adjacent to the imaging region so as to surround the imaging region on the imaging element.
前記中心部に設けられた前記マイクロレンズの第1頂部より、光の入射側に位置している
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のカメラモジュール。 The second top of the microlens provided on the outer periphery of the imaging region is positioned closer to the light incident side than the first top of the microlens provided on the center of the imaging region. The camera module according to claim 1 or 2, characterized in that
3のいずれか1に記載のカメラモジュール。 4. The camera module according to claim 1, wherein the transparent adhesive layer has a refractive index of 1.3 or more and 1.4 or less.
材との積層構造であり、前記第2部材は前記第1部材より熱膨張係数が大きいことを特徴
とする請求項1乃至4のいずれか1に記載のカメラモジュール。 The imaging element has a laminated structure of a first member and a second member having the first surface provided with the imaging region, and the second member has a larger thermal expansion coefficient than the first member. The camera module according to any one of claims 1 to 4, characterized in that:
カメラモジュール。 The camera module according to claim 5, wherein the second member has a coefficient of thermal expansion that is not less than 3 times and not more than 9 times the thermal expansion coefficient of the first member.
る請求項5又は6に記載のカメラモジュール。 The camera module according to claim 5, wherein the imaging element includes a wiring layer between the first member and the second member.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2015140558A JP2017022313A (en) | 2015-07-14 | 2015-07-14 | Camera module |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20190002963A (en) * | 2017-06-30 | 2019-01-09 | 에스케이하이닉스 주식회사 | Curved image sensor |
WO2020137283A1 (en) * | 2018-12-27 | 2020-07-02 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Semiconductor element |
WO2021131904A1 (en) * | 2019-12-27 | 2021-07-01 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Imaging device and method for manufacturing imaging device |
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2015
- 2015-07-14 JP JP2015140558A patent/JP2017022313A/en active Pending
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