JP7532500B2 - センサパッケージおよび撮像装置 - Google Patents

Description

本開示は、センサパッケージおよび撮像装置に関し、特に、小型化や低背化を実現するとともに、フレアの発生を抑制できるようにしたセンサパッケージおよび撮像装置に関する。

近年、カメラ付き移動体端末装置や、デジタルスチルカメラなどで用いられる固体撮像素子において、高画素化および小型化、並びに低背化が進んでいる。

カメラの高画素化および小型化にともない、レンズと固体撮像素子が光軸上で近くなり、赤外光カットフィルタがレンズ付近に配置されることが一般的となっている。

例えば、複数のレンズからなるレンズ群のうち、最下位層となるレンズを、固体撮像素子上に構成することにより、固体撮像素子の小型化を実現する技術が提案されている。

国際公開第２０１９／２３５２４７号

しかしながら、固体撮像素子上に最下位層のレンズを構成するようにした場合、装置構成の小型化や低背化には貢献するものの、固体撮像素子上に配置した最下位層のレンズの全反射に起因したフレアが生じてしまう。

本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、小型化や低背化を実現するとともに、フレアの発生を抑制できるようにするものである。

本開示の第１の側面のセンサパッケージは、入射光の光量に応じて光電変換により画素信号を生成する固体撮像素子と、前記固体撮像素子と電気的に接続される回路基板と、前記固体撮像素子の入射光側に配置され、前記固体撮像素子を封止状態とするセンサパッケージ基板と、前記センサパッケージ基板の前記固体撮像素子側である下面に形成されたレンズとを備え、レンズ有効口径D、焦点距離X、許容されるダストの直径Aとして、焦点から前記センサパッケージ基板の上面までの距離Yは、Y＞｛（X×√（A ^２ ／０．０２））／D｝を満たすように構成される。

本開示の第２の側面の撮像装置は、入射光の光量に応じて光電変換により画素信号を生成する固体撮像素子と、前記固体撮像素子と電気的に接続される回路基板と、前記固体撮像素子の入射光側に配置され、前記固体撮像素子を封止状態とするセンサパッケージ基板と、前記センサパッケージ基板の前記固体撮像素子側である下面に形成されたレンズとを有し、レンズ有効口径D、焦点距離X、許容されるダストの直径Aとして、焦点から前記センサパッケージ基板の上面までの距離Yは、Y＞｛（X×√（A^２／０．０２））／D｝を満たすように構成されるセンサパッケージと、前記入射光を前記固体撮像素子の受光面に合焦させるレンズ群を有するレンズユニットとを備える。

本開示の第１および第２の側面においては、入射光の光量に応じて光電変換により画素信号を生成する固体撮像素子と、前記固体撮像素子と電気的に接続される回路基板と、前記固体撮像素子の入射光側に配置され、前記固体撮像素子を封止状態とするセンサパッケージ基板と、前記センサパッケージ基板の前記固体撮像素子側である下面に形成されたレンズとが設けられ、レンズ有効口径D、焦点距離X、許容されるダストの直径Aとして、焦点から前記センサパッケージ基板の上面までの距離Yは、Y＞｛（X×√（A^２／０．０２））／D｝を満たすように構成される。

センサパッケージ及び撮像装置は、独立した装置であっても良いし、他の装置に組み込まれるモジュールであっても良い。

本開示の第１の実施の形態に係る撮像装置の構成例を示す断面図である。 図１の撮像装置の一部であるCSP固体撮像素子の外観概略図である。 固体撮像素子の基板構成を説明する図である。 固体撮像素子の回路構成例を示す図である。 画素の等価回路を示す図である。 固体撮像素子の詳細構造を示す断面図である。 ダストによるシミの観点に基づくセンサパッケージ基板と固体撮像素子との距離を説明する図である。 図１の撮像装置の効果を説明する図である。 ウエハレベルレンズの形成方法を説明する図である。 センサパッケージの変形例を示す断面図である。 センサパッケージ保持部品の平面図である。 第２変形例に係るセンサパッケージを用いた撮像装置の断面図である。 第８変形例に係るセンサパッケージを用いた撮像装置の断面図である。 本開示の第２の実施の形態に係る撮像装置の構成例を示す断面図である。 本開示の第３の実施の形態に係る撮像装置の構成例を示す断面図である。 本開示の第４の実施の形態に係る撮像装置の構成例を示す断面図である。 第４の実施の形態の変形例を示す断面図である。 本開示の第５の実施の形態に係る撮像装置の構成例を示す断面図である。 本開示の第６の実施の形態に係る撮像装置の構成例を示す断面図である。 本開示の第６の実施の形態の変形例を示す断面図である。 本開示の第７の実施の形態に係る撮像装置の構成例を示す断面図である。 本開示の技術を適用した電子機器としての撮像装置の構成例を示すブロック図である。 本開示の技術を適用した撮像装置の使用例を説明する図である。 内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。 カメラヘッド及びＣＣＵの機能構成の一例を示すブロック図である。 車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。

以下、本開示を実施するための形態（以下、実施の形態という）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．撮像装置の第１の実施の形態
２．ウエハレベルレンズの形成方法
３．センサパッケージの変形例
４．撮像装置の第２の実施の形態
５．撮像装置の第３の実施の形態
６．撮像装置の第４の実施の形態
７．撮像装置の第５の実施の形態
８．撮像装置の第６の実施の形態
９．撮像装置の第７の実施の形態
１０．電子機器への適用例
１１．撮像装置の使用例
１２．内視鏡手術システムへの応用例
１３．移動体への応用例

なお、以下の説明で参照する図面において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は実際のものとは異なる。また、図面相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

また、以下の説明における上下等の方向の定義は、単に説明の便宜上の定義であって、本開示の技術的思想を限定するものではない。例えば、対象を９０°回転して観察すれば上下は左右に変換して読まれ、１８０°回転して観察すれば上下は反転して読まれる。

＜１．撮像装置の第１の実施の形態＞
＜撮像装置の構成例＞
図１は、装置の小型化と低背化とを実現しつつ、フレアの発生を抑制できるようにした、本開示の第１の実施の形態に係る撮像装置の構成例を示す断面図である。

図１の撮像装置１は、センサパッケージ１１とレンズユニット１２とを組み付けて構成されたモジュールカメラである。

センサパッケージ１１は、回路基板２１上に配置された固体撮像素子２２を含み、回路基板２１と、センサパッケージ基板２５、および、センサパッケージ保持部品２７とにより、固体撮像素子２２が封止状態とされて構成されている。センサパッケージ基板２５を保持するセンサパッケージ保持部品２７は、回路基板２１に接着剤３０で固定されている。

固体撮像素子２２は、いわゆるCMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサや、CCD（Charge Coupled Device）などからなる撮像センサであり、回路基板２１と電気的に接続された状態で固定されている。固体撮像素子２２は、赤外線等の単波長の入射光を受光するセンサであってもよし、R,G,B等の多波長の入射光を受光するセンサであってもよい。固体撮像素子２２は、図４を参照して後述するように、アレイ状に配置された複数の画素より構成され、画素単位で、図中上方よりレンズ群３１を介して集光されて入射される入射光の光量に応じた画素信号を生成し、画像信号として回路基板２１に出力する。固体撮像素子２２は、ボロメータ、ｐｎダイオード、サーモパイル、カーボンナノチューブなどを使用したセンサとしてもよい。

固体撮像素子２２は、接着剤２３でガラス基板２４と一体化したCSP（Chip Size Package）構造の固体撮像素子（以下、CSP固体撮像素子とも称する。）とされている。接着剤２３の屈折率は、ガラス基板２４と略同一のものが採用されている。

センサパッケージ基板２５は、固体撮像素子２２の入射光側に配置され、赤外光をカットするIRCF（赤外光カットフィルタ）の機能を有する。センサパッケージ基板２５は、例えば、青板ガラス等のガラス系材料や、樹脂系材料から構成されており、センサパッケージ基板２５の上面と下面には、反射防止膜２６が成膜されている。センサパッケージ基板２５の材料は、入射光が遠赤外線である場合には、Si基板やGe基板等の金属系材料とすることもできる。

センサパッケージ保持部品２７は、センサパッケージ基板２５の下面と接してセンサパッケージ基板２５を固定するとともに、固体撮像素子２２の上方となる位置に設けた開口部に形成されたレンズ２８も保持している。センサパッケージ保持部品２７は、例えば、樹脂系材料を用いて、固体撮像素子２２の上方となる位置に、開口部を設けるように成型して製造される。

センサパッケージ保持部品２７の開口部に形成されたレンズ２８は、ウエハレベルレンズプロセスで製造されたウエハレベルレンズである。ウエハレベルレンズプロセスは、ウエハ基板の平面方向に複数の開口部を形成し、複数の開口部に滴下した樹脂に金型を押し付けて金型形状を転写する製造方法である。レンズ２８の下面にも、反射防止膜２９が成膜されている。

反射防止膜２６および２９は、例えば、低屈折膜と高屈折膜を交互に合計４層積層して構成することができる。低屈折膜は、例えば、SiOx（１≦x≦２）、SiOC、SiOFなどの酸化膜、高屈折膜は、例えば、TiO、TaO、Nb2O5などの金属酸化膜で構成される。反射防止膜２６および２９は、別の例として、酸化物もしくは窒化物あるいはその他の絶縁物を含む単層膜であっても良く、そのなかでも無機物の膜であっても良い。

一方、センサパッケージ１１の上側に組み付けられたレンズユニット１２は、複数のレンズで構成されるレンズ群３１と、レンズ群３１を収納するレンズバレル（レンズホルダ）３２と、AF駆動部３３と、AF駆動部３３を固定する固定ユニット３４とを含んで構成される。レンズユニット１２は、固定ユニット３４の下面とセンサパッケージ保持部品２７の上面とが接着剤３５により接続されることにより、センサパッケージ１１と固定されている。

AF駆動部３３は、対向して配置されたAF用コイル３６とAF用マグネット３７とで構成される。AF用コイル３６は、レンズバレル３２の外側の側壁に固定され、永久磁石であるAF用マグネット３７は、固定ユニット３４の内周の側壁に固定されている。AF駆動部３３は、AF用コイル３６に電流が流れることによりレンズバレル３２を光軸方向に移動させて、レンズ群３１と固体撮像素子２２との間の距離を調整することでオートフォーカスを実現する。AF駆動部３３のオートフォーカス機能により、レンズ群３１は、入射光を固体撮像素子２２の受光面に合焦させる。

撮像装置１は、以上のように、赤外光をカット（除去）するセンサパッケージ基板２５と、レンズ２８とをセンサパッケージ保持部品２７と一体化して設けることにより、装置構成の小型化と低背化とを実現しつつ、フレアの発生を抑制する構成とされている。

なお、図１では、センサパッケージ基板２５の上面と下面に反射防止膜２６を形成するとともに、レンズ２８の下面にも反射防止膜２９を形成するようにしたが、反射防止膜２６および２９の一方または両方は省略されてもよい。また、センサパッケージ基板２５の上面または下面のいずれか一方のみに、反射防止膜２６が形成されていてもよい。さらには、反射防止機能の代わり、もしくは機能追加する形で、その他のフィルタ機能、例えば、赤外光カットフィルタ、バンドパスフィルタなどのフィルタ機能を有する膜を形成してもよい。

＜CSP固体撮像素子の構成＞
次に、図２乃至図６を参照して、CSP固体撮像素子の構成につい説明する。図２は、CSP固体撮像素子の外観概略図を示している。

図２に示されるCSP固体撮像素子は、下側基板２２ａと上側基板２２ｂとが積層されて構成されている積層基板からなる固体撮像素子２２がパッケージ化された半導体パッケージである。

固体撮像素子２２を構成する積層基板の下側基板２２ａには、図１の回路基板２１と電気的に接続するための裏面電極であるはんだボール２２ｅが、複数、形成されている。

上側基板２２ｂの上面には、R（赤）、G（緑）、またはB（青）のカラーフィルタ２２ｃとオンチップレンズ２２ｄが形成されている。また、上側基板２２ｂは、オンチップレンズ２２ｄを保護するためのガラス基板２４と、ガラスシール樹脂からなる接着剤２３を介してキャビティレス構造で接続されている。

例えば、上側基板２２ｂには、図３のAに示されるように、光電変換を行う画素部がアレイ状に２次元配列された画素領域４１と、画素部の制御を行う制御回路４２が形成されており、下側基板２２ａには、画素部から出力された画素信号を処理する信号処理回路などのロジック回路４３が形成されている。

あるいはまた、図３のBに示されるように、上側基板２２ｂには、画素領域４１のみが形成され、下側基板２２ａに、制御回路４２とロジック回路４３が形成される構成でもよい。

以上のように、ロジック回路４３または制御回路４２及びロジック回路４３の両方を、画素領域４１の上側基板２２ｂとは別の下側基板２２ａに形成して積層させることで、１枚の半導体基板に、画素領域４１、制御回路４２、およびロジック回路４３を平面方向に配置した場合と比較して、撮像装置１としてのサイズを小型化することができる。

以下では、少なくとも画素領域４１が形成される上側基板２２ｂを、画素センサ基板２２ｂと称し、少なくともロジック回路４３が形成される下側基板２２ａを、ロジック基板２２ａと称して説明を行う。

＜固体撮像素子の構成例＞
図４は、固体撮像素子２２の回路構成例を示している。

固体撮像素子２２は、画素５１が２次元アレイ状に配列された画素アレイ部５２と、垂直駆動回路５３、カラム信号処理回路５４、水平駆動回路５５、出力回路５６、制御回路５７、および入出力端子５８を含む。

画素５１は、光電変換素子としてのフォトダイオードと、複数の画素トランジスタを有して成る。画素５１の回路構成例については、図５を参照して後述する。

また、画素５１は、共有画素構造とすることもできる。この画素共有構造は、複数のフォトダイオードと、複数の転送トランジスタと、共有される１つのフローティングディフージョン（浮遊拡散領域）と、共有される１つずつの他の画素トランジスタとから構成される。すなわち、共有画素では、複数の単位画素を構成するフォトダイオード及び転送トランジスタが、他の１つずつの画素トランジスタを共有して構成される。

制御回路５７は、入力クロックと、動作モードなどを指令するデータを受け取り、また固体撮像素子２２の内部情報などのデータを出力する。すなわち、制御回路５７は、垂直同期信号、水平同期信号及びマスタクロックに基づいて、垂直駆動回路５３、カラム信号処理回路５４及び水平駆動回路５５などの動作の基準となるクロック信号や制御信号を生成する。そして、制御回路５７は、生成したクロック信号や制御信号を、垂直駆動回路５３、カラム信号処理回路５４及び水平駆動回路５５等に出力する。

垂直駆動回路５３は、例えばシフトレジスタによって構成され、所定の画素駆動配線HLを選択し、選択された画素駆動配線HLに画素５１を駆動するためのパルスを供給し、行単位で画素５１を駆動する。すなわち、垂直駆動回路５３は、画素アレイ部５２の各画素５１を行単位で順次垂直方向に選択走査し、各画素５１の光電変換部において受光量に応じて生成された信号電荷に基づく画素信号を、垂直信号線VLを通してカラム信号処理回路５４に供給する。

カラム信号処理回路５４は、画素５１の列ごとに配置されており、１行分の画素５１から出力される信号を画素列ごとにノイズ除去などの信号処理を行う。例えば、カラム信号処理回路５４は、画素固有の固定パターンノイズを除去するためのCDS(Correlated Double Sampling：相関２重サンプリング)およびAD変換等の信号処理を行う。

水平駆動回路５５は、例えばシフトレジスタによって構成され、水平走査パルスを順次出力することによって、カラム信号処理回路５４の各々を順番に選択し、カラム信号処理回路５４の各々から画素信号を水平信号線５９に出力させる。

出力回路５６は、カラム信号処理回路５４の各々から水平信号線５９を通して順次に供給される信号に対し、信号処理を行って出力する。出力回路５６は、例えば、バファリングだけする場合もあるし、黒レベル調整、列ばらつき補正、各種デジタル信号処理などが行われる場合もある。入出力端子５８は、外部と信号のやりとりをする。

以上のように構成される固体撮像素子２２は、CDS処理とAD変換処理を行うカラム信号処理回路５４が画素列ごとに配置されたカラムAD方式と呼ばれるCMOSイメージセンサである。

＜画素の回路構成例＞
図５は、画素５１の等価回路を示している。

図５に示される画素５１は、電子式のグローバルシャッタ機能を実現する構成を示している。

画素５１は、光電変換素子としてのフォトダイオード６１、第１転送トランジスタ６２、メモリ部（MEM）６３、第２転送トランジスタ６４、FD(フローティング拡散領域)６５、リセットトランジスタ６６、増幅トランジスタ６７、選択トランジスタ６８、及び排出トランジスタ６９を有する。

フォトダイオード６１は、受光量に応じた電荷（信号電荷）を生成し、蓄積する光電変換部である。フォトダイオード６１のアノード端子が接地されているとともに、カソード端子が第１転送トランジスタ６２を介してメモリ部６３に接続されている。また、フォトダイオード６１のカソード端子は、不要な電荷を排出するための排出トランジスタ６９とも接続されている。

第１転送トランジスタ６２は、転送信号TRXによりオンされたとき、フォトダイオード６１で生成された電荷を読み出し、メモリ部６３に転送する。メモリ部６３は、FD６５に電荷を転送するまでの間、一時的に電荷を保持する電荷保持部である。

第２転送トランジスタ６４は、転送信号TRGによりオンされたとき、メモリ部６３に保持されている電荷を読み出し、FD６５に転送する。

FD６５は、メモリ部６３から読み出された電荷を信号として読み出すために保持する電荷保持部である。リセットトランジスタ６６は、リセット信号RSTによりオンされたとき、FD６５に蓄積されている電荷が定電圧源VDDに排出されることで、FD６５の電位をリセットする。

増幅トランジスタ６７は、FD６５の電位に応じた画素信号を出力する。すなわち、増幅トランジスタ６７は定電流源としての負荷MOS７０とソースフォロワ回路を構成し、FD６５に蓄積されている電荷に応じたレベルを示す画素信号が、増幅トランジスタ６７から選択トランジスタ６８を介してカラム信号処理回路５４（図４）に出力される。負荷MOS７０は、例えば、カラム信号処理回路５４内に配置されている。

選択トランジスタ６８は、選択信号SELにより画素５１が選択されたときオンされ、画素５１の画素信号を、垂直信号線VLを介してカラム信号処理回路５４に出力する。

排出トランジスタ６９は、排出信号OFGによりオンされたとき、フォトダイオード６１に蓄積されている不要電荷を定電圧源VDDに排出する。

転送信号TRX及びTRG、リセット信号RST、排出信号OFG、並びに選択信号SELは、画素駆動配線HLを介して垂直駆動回路５３から供給される。

画素５１の動作について簡単に説明する。

まず、露光開始前に、Highレベルの排出信号OFGが排出トランジスタ６９に供給されることにより排出トランジスタ６９がオンされ、フォトダイオード６１に蓄積されている電荷が定電圧源VDDに排出され、全画素のフォトダイオード６１がリセットされる。

フォトダイオード６１のリセット後、排出トランジスタ６９が、Lowレベルの排出信号OFGによりオフされると、画素アレイ部５２の全画素で露光が開始される。

予め定められた所定の露光時間が経過すると、画素アレイ部５２の全画素において、転送信号TRXにより第１転送トランジスタ６２がオンされ、フォトダイオード６１に蓄積されていた電荷が、メモリ部６３に転送される。

第１転送トランジスタ６２がオフされた後、各画素５１のメモリ部６３に保持されている電荷が、行単位に、順次、カラム信号処理回路５４に読み出される。読み出し動作は、読出し行の画素５１の第２転送トランジスタ６４が転送信号TRGによりオンされ、メモリ部６３に保持されている電荷が、FD６５に転送される。そして、選択トランジスタ６８が選択信号SELによりオンされることで、FD６５に蓄積されている電荷に応じたレベルを示す信号が、増幅トランジスタ６７から選択トランジスタ６８を介してカラム信号処理回路５４に出力される。

以上のように、図５の画素回路を有する画素５１は、露光時間を画素アレイ部５２の全画素で同一に設定し、露光終了後はメモリ部６３に電荷を一時的に保持しておいて、メモリ部６３から行単位に順次電荷を読み出すグローバルシャッタ方式の動作が可能である。

なお、画素５１の回路構成としては、図５に示した構成に限定されるものではなく、例えば、メモリ部６３を持たず、いわゆるローリングシャッタ方式による動作を行う回路構成を採用することもできる。

＜固体撮像素子の基本構造例＞
次に、図６を参照して、固体撮像素子２２の詳細構造について説明する。図６は、固体撮像素子２２の一部分を拡大して示した断面図である。

ロジック基板２２ａには、例えばシリコン（Si）で構成された半導体基板８１（以下、シリコン基板８１という。）の上側（画素センサ基板２２ｂ側）に、多層配線層８２が形成されている。この多層配線層８２により、図３の制御回路４２やロジック回路４３が構成されている。

多層配線層８２は、画素センサ基板２２ｂに最も近い最上層の配線層８３ａ、中間の配線層８３ｂ、及び、シリコン基板８１に最も近い最下層の配線層８３ｃなどからなる複数の配線層８３と、各配線層８３の間に形成された層間絶縁膜８４とで構成される。

複数の配線層８３は、例えば、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）などを用いて形成され、層間絶縁膜８４は、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜などで形成される。複数の配線層８３及び層間絶縁膜８４のそれぞれは、全ての階層が同一の材料で形成されていてもよし、階層によって２つ以上の材料を使い分けてもよい。

シリコン基板８１の所定の位置には、シリコン基板８１を貫通するシリコン貫通孔８５が形成されており、シリコン貫通孔８５の内壁に、絶縁膜８６を介して接続導体８７が埋め込まれることにより、シリコン貫通電極（TSV：Through Silicon Via）８８が形成されている。絶縁膜８６は、例えば、SiO2膜やSiN膜などで形成することができる。

なお、図６に示されるシリコン貫通電極８８では、内壁面に沿って絶縁膜８６と接続導体８７が成膜され、シリコン貫通孔８５内部が空洞となっているが、内径によってはシリコン貫通孔８５内部全体が接続導体８７で埋め込まれることもある。換言すれば、貫通孔の内部が導体で埋め込まれていても、一部が空洞となっていてもどちらでもよい。このことは、後述するチップ貫通電極（TCV：Through Chip Via)１０５などについても同様である。

シリコン貫通電極８８の接続導体８７は、シリコン基板８１の下面側に形成された再配線９０と接続されており、再配線９０は、はんだボール２２ｅと接続されている。接続導体８７及び再配線９０は、例えば、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）、タングステン（Ｗ）、ポリシリコンなどで形成することができる。

また、シリコン基板８１の下面側には、はんだボール２２ｅが形成されている領域を除いて、再配線９０と絶縁膜８６を覆うように、ソルダマスク（ソルダレジスト）９１が形成されている。

一方、画素センサ基板２２ｂには、シリコン（Si）で構成された半導体基板１０１（以下、シリコン基板１０１という。）の下側（ロジック基板２２ａ側）に、多層配線層１０２が形成されている。この多層配線層１０２により、図３の画素領域４１の画素回路が構成されている。

多層配線層１０２は、シリコン基板１０１に最も近い最上層の配線層１０３ａ、中間の配線層１０３ｂ、及び、ロジック基板２２ａに最も近い最下層の配線層１０３ｃなどからなる複数の配線層１０３と、各配線層１０３の間に形成された層間絶縁膜１０４とで構成される。

複数の配線層１０３及び層間絶縁膜１０４として使用される材料は、上述した配線層８３及び層間絶縁膜８４の材料と同種のものを採用することができる。また、複数の配線層１０３や層間絶縁膜１０４が、１または２つ以上の材料を使い分けて形成されてもよい点も、上述した配線層８３及び層間絶縁膜８４と同様である。

なお、図６の例では、画素センサ基板２２ｂの多層配線層１０２は３層の配線層１０３で構成され、ロジック基板２２ａの多層配線層８２は４層の配線層８３で構成されているが、配線層の総数はこれに限られず、任意の層数で形成することができる。

シリコン基板１０１内には、PN接合により形成されたフォトダイオード６１が、画素５１ごとに形成されている。

また、図示は省略されているが、多層配線層１０２とシリコン基板１０１には、第１転送トランジスタ６２、第２転送トランジスタ６４などの複数の画素トランジスタや、メモリ部（MEM）６３なども形成されている。

カラーフィルタ２２ｃとオンチップレンズ２２ｄが形成されていないシリコン基板１０１の所定の位置には、画素センサ基板２２ｂの配線層１０３ａと接続されているシリコン貫通電極１０９と、ロジック基板２２ａの配線層８３ａと接続されているチップ貫通電極１０５が、形成されている。

チップ貫通電極１０５とシリコン貫通電極１０９は、シリコン基板１０１上面に形成された接続用配線１０６で接続されている。また、シリコン貫通電極１０９及びチップ貫通電極１０５のそれぞれとシリコン基板１０１との間には、絶縁膜１０７が形成されている。さらに、シリコン基板１０１の上面には、平坦化膜（絶縁膜）１０８を介して、カラーフィルタ２２ｃやオンチップレンズ２２ｄが形成されている。

以上のように、図２に示される固体撮像素子２２は、ロジック基板２２ａの多層配線層１０２側と、画素センサ基板２２ｂの多層配線層８２側とを貼り合わせた積層構造となっている。図６では、ロジック基板２２ａの多層配線層１０２側と、画素センサ基板２２ｂの多層配線層８２側とを貼り合わせ面が、破線で示されている。

また、撮像装置１の固体撮像素子２２では、画素センサ基板２２ｂの配線層１０３とロジック基板２２ａの配線層８３が、シリコン貫通電極１０９とチップ貫通電極１０５の２本の貫通電極により接続され、ロジック基板２２ａの配線層８３とはんだボール（裏面電極）２２ｅが、シリコン貫通電極８８と再配線９０により接続されている。これにより、撮像装置１の平面積を、極限まで小さくすることができる。

さらに、固体撮像素子２２とガラス基板２４との間を、キャビティレス構造にして、接着剤２３により貼り合わせることにより、高さ方向についても低くすることができる。

したがって、図１に示される撮像装置１によれば、より小型化した半導体装置（半導体パッケージ）を実現することができる。

撮像装置１は、図１を参照して説明したように、固体撮像素子２２が、回路基板２１と、センサパッケージ基板２５、および、センサパッケージ保持部品２７とにより封止されて構成されている。

この封止状態において、AF駆動部３３で発生するダストによるシミの影響を抑えるため、センサパッケージ基板２５と固体撮像素子２２との光軸方向の距離を、一定程度離す必要がある。

図７を参照して、AF駆動部３３で発生するダストによるシミの観点に基づく、センサパッケージ基板２５と固体撮像素子２２との間の距離について考察する。

図７に示されるように、AF駆動部３３によりレンズバレル３２が駆動することにより、AF駆動部３３においてダスト１５１が発生し、センサパッケージ基板２５上の入射光の光路内に到達すると、シミ不良の原因となる。センサパッケージ基板２５と固体撮像素子２２との距離を離せば、ダスト１５１のサイズが大きい場合でもシミとはならないため、シミの観点では、センサパッケージ基板２５と固体撮像素子２２との距離を大きく設定した方がよいが、そのようにすると装置サイズが大きくなるため、小型化および低背化とのトレードオフになっている。

そこで、ダストによるシミの観点から、最低限必要とされるセンサパッケージ基板２５と固体撮像素子２２との距離を計算する必要がある。

ここで、図７に示されるように、撮像装置１の焦点距離をX、焦点からセンサパッケージ基板２５上面までの距離をY、レンズ群３１のレンズ有効口径をD、許容されるダスト１５１の直径をA、センサパッケージ基板２５上の入射光の直径をBとする。なお、図１では、開口絞り３８が省略されているが、レンズ群３１のレンズ有効口径Dは、開口絞り３８の大きさにより決定される。

例えば、出荷時の規格として、円形と仮定するダスト１５１のサイズが、センサパッケージ基板２５上の入射光の面積に対して２％以下となることとすると、センサパッケージ基板２５上の入射光の直径Bは、ダスト１５１の直径Aを用いて、以下のように表すことができる。
０．０２×（B／２）^２×π＝（A／２）^２×π
B＝√（A^２／０．０２）

そして、センサパッケージ基板２５上の入射光の直径Bとレンズ有効口径Dとの関係は、焦点距離Xと、焦点からセンサパッケージ基板２５上面までの距離Yとの距離と対応するから、焦点からセンサパッケージ基板２５上面までの距離Yは、焦点距離X、ダスト１５１の直径A、および、レンズ有効口径Dを用いて、次式で表すことができる。
B:D＝Y:X
√（A^２／０．０２）：D＝Y:X
Y＝（X×√（A^２／０．０２））／D

したがって、ダスト１５１のサイズが、センサパッケージ基板２５上の入射光の面積に対して２％以下となるようにするためには、焦点からセンサパッケージ基板２５上面までの距離Yが、Y＞｛（X×√（A^２／０．０２））／D｝となるように設計する必要がある。

例えば、A＝２３μｍ、D＝２．２mm、X＝４．４mmとすると、
Y＞｛（X×√（A^２／０．０２））／D｝＝０．３２５
となり、焦点からセンサパッケージ基板２５上面までの距離Yを、０．３２５mm以上離す必要がある。

以上のように、ダストによるシミの観点から、焦点からセンサパッケージ基板２５上面までの距離Yを、一定程度確保する必要があるため、図７に示されるように、センサパッケージ基板２５と固体撮像素子２２との間には、所定のスペース（空間）が発生する。

そこで、図８に示されるように、センサパッケージ基板２５と固体撮像素子２２との間に発生したスペース（空間）を活用して、空いたスペースに、ウエハレベルレンズを配置することでレンズパワーを持たせ、光学特性を改善することができる。

センサパッケージ基板２５と固体撮像素子２２との間のスペースに、ウエハレベルレンズを配置する方法としては、図８のAのように、固体撮像素子２２と一体化されたガラス基板２４上に、レンズ２８Aを形成する方法と、図８のBのように、センサパッケージ基板２５の下面に、レンズ２８を形成する方法とが考えられる。

図８のBに示されるようにセンサパッケージ基板２５の下面にレンズ２８を形成する構造は、図１の撮像装置１で採用した構造である。一方、図８のAに示されるガラス基板２４上にレンズ２８Aを形成する構造は、図１の撮像装置１と比較する比較例としての撮像装置の構造である。図８のAおよびBにおいて、レンズ２８とレンズ２８Aの配置以外の構造は同一であり、レンズ群３１は簡略化されている。

カメラ光学において、像面の中心から端に行くほど、主光線が斜め入射することによって、感度低下が発生することが知られている。このことは、シェーディングと称される。カメラ光学において、像面の中心から端に行くほど、主光線が斜め入射することによって、感度低下が発生することが知られている。このことはシェーディングと称される。センサパッケージ基板２５と固体撮像素子２２との間の空いたスペースに、０．５枚（片面レンズ）相当のレンズ２８Aまたはレンズ２８を形成し、レンズパワーを持たせることで、主光線の斜め入射を垂直入射角度に近くなるように変化させてシェーディング特性を改善することができる。レンズ２８Aとレンズ２８は、像面湾曲を補正する必要があるため、非球面凹レンズとなる。

図８のAのようにガラス基板２４上にレンズ２８Aが形成される場合、入射光が固体撮像素子２２の表面で反射された反射光F1は、図８のAに示されるように、レンズ２８Aの表面に対して大きな入射角で入射されるので、レンズ２８Aの表面で全反射してしまい、リングフレアとなってしまう。

これに対して、図８のBのように、センサパッケージ基板２５の下面にレンズ２８が形成される場合、入射光が固体撮像素子２２の表面で反射された反射光F2は、図８のBに示されるように、空気層を介し、レンズ２８の表面に対して垂直に近い小さな入射角で入射されるので、全反射条件に当てはまらなくなり、レンズ２８の表面で全反射しない。これにより、リングフレアの発生を抑制することができる。また、固体撮像素子２２の表面で反射された反射光F2は、レンズ２８の表面に形成された反射防止膜２６によっても抑制することができる。

以上より、センサパッケージ基板２５と固体撮像素子２２との間のスペースであって、センサパッケージ基板２５の下面にレンズ２８を配置した図１の撮像装置１によれば、小型化や低背化を実現するとともに、フレアの発生を抑制することができる。換言すれば、レンズ２８の構成によれば、図８のAと光学的特性はそのままで、レンズ２８Aで発生するフレアを抑制することができる。

なお、レンズ２８の形成方法については、図９を参照して後述するが、仮に、レンズ２８の形成工程（ウエハレベルレンズプロセス）において不良が発生した場合、図８のAのようにガラス基板２４上にレンズ２８Aを配置する方法では、レンズ２８Aの歩留まりはCSP固体撮像素子の歩留まりとなる。

一方、図８のBのようにセンサパッケージ基板２５の下面にレンズ２８を配置する方法では、レンズ２８の歩留まりはセンサパッケージ基板２５の歩留まりとなる。センサパッケージ基板２５とCSP固体撮像素子の部品単位のコストを比較すると、センサパッケージ基板２５の方が安いので、レンズ２８の不良発生時の損失を抑えることができる。

＜２．ウエハレベルレンズの形成方法＞
次に、図９を参照して、ウエハレベルレンズであるレンズ２８をセンサパッケージ保持部品２７に形成するレンズ形成方法について説明する。

なお、図９では、１個のレンズ２８を形成するレンズ形成方法について説明するが、センサパッケージ保持部品２７の平面方向に複数個のレンズ２８を同時に形成するウエハレベルレンズプロセスにおいても同様である。

初めに、図９のAに示されるように、上面および下面の両面に反射防止膜２６が成膜されたセンサパッケージ基板２５が用意され、センサパッケージ基板２５の片側の面に、所定の開口部が形成されたセンサパッケージ保持部品２７が接するように固定される。

次に、図９のBに示されるように、センサパッケージ保持部品２７の開口部に、レンズ材料１７１が滴下（充填）される。レンズ材料１７１の滴下位置は、センサパッケージ保持部品２７の所定の位置に形成されたアライメントマークを基準にして、高精度に制御することができる。レンズ材料１７１は、例えば、紫外線で硬化する樹脂材料で構成される。

なお、レンズ材料１７１には、紫外線硬化性ではなく、熱硬化性または熱可塑性の樹脂材料やガラス系材料を用いることができる。また、入射光として検出する光の波長が赤外領域などの場合は金属系材料であってもよい。

次に、図９のCに示されるように、インプリント装置に取り付けられた、レンズ２８の凹凸形状を有する金型１７２が、所定の速度及び荷重でセンサパッケージ保持部品２７に押し付けられる。これにより、センサパッケージ保持部品２７の開口部に滴下されたレンズ材料１７１に、金型１７２の凹凸形状が転写される。このとき、金型１７２がセンサパッケージ保持部品２７に突き当たることで、金型１７２とセンサパッケージ保持部品２７との距離（高さ）が高精度に制御される。金型１７２の平面方向の位置については、レンズ材料１７１の滴下位置と同様に、センサパッケージ保持部品２７上の所定の位置に形成されたアライメントマークを基準にして、高精度に制御される。レンズ材料１７１と接触する金型１７２の表面には、硬化後のレンズ材料１７１から金型１７２を剥離しやすいように離型処理を予め施してもよい。

そして、金型１７２がレンズ材料１７１に押し付けられた状態で、金型１７２の上側から、紫外線を照射することにより、レンズ材料１７１が硬化され、レンズ２８が形成される。金型１７２の平面方向の外周部分には、紫外線を透過しない遮光膜（マスク）１７３が成膜されており、金型１７２からはみ出たレンズ材料１７１には紫外線が照射されない。したがって、金型１７２より外側のレンズ材料１７１については、硬化されずに、除去することができる。レンズ材料１７１が硬化し、レンズ２８が形成された後、金型１７２が剥離される。

そして、図９のDに示されるように、金型１７２が剥離されたレンズ２８の表面に、反射防止膜２９が成膜される。

以上のようにレンズ２８を形成することにより、レンズ２８の形成時に、センサパッケージ基板２５とセンサパッケージ保持部品２７を同時接合することができるので、１回の接合（接着）工程で、センサパッケージ基板２５、センサパッケージ保持部品２７、および、レンズ２８を接合することができる。

＜３．センサパッケージの変形例＞
図１０のA乃至Hは、図９で説明したような１回の接合工程によりセンサパッケージ基板２５、センサパッケージ保持部品２７、および、レンズ２８を同時接合できる構造を有するセンサパッケージ１１のその他の構造例を示している。

図１０のA乃至Hの説明では、図１の第１の実施の形態に係る撮像装置１と共通する部分についての説明は適宜省略し、図１の撮像装置１と異なる部分について、図１の撮像装置１と対比して説明する。

なお、図１０のA乃至Hでは、センサパッケージ基板２５とレンズ２８の周辺部分のみを図示しており、その他の構成（例えば、回路基板２１、固体撮像素子２２、センサパッケージ保持部品２７の外周側）は省略されている。

図１０のAは、センサパッケージ１１の第１変形例を示している。

図１０のAの第１変形例では、図１の撮像装置１においてレンズ２８の固体撮像素子２２側となる下側の表面に成膜されていた反射防止膜２９が省略された例を示している。この例のように、レンズ２８の表面に成膜されていた反射防止膜２９は省略することができる。

図１０のBは、センサパッケージ１１の第２変形例を示している。

図１の撮像装置１では、センサパッケージ保持部品２７の開口部の側面の傾斜の向きが、固体撮像素子２２側が広くなるように形成されていた。これに対して、図１０のBの第２変形例では、センサパッケージ保持部品２７の開口部の側面の傾斜の向きが、センサパッケージ基板２５側が広くなるように形成されている。これにより、入射光がレンズ２８の側面に当たるようになるため、レンズ２８の側面に、遮光膜２０１が形成されている。

図１０のCは、センサパッケージ１１の第３変形例を示している。

図１０のCの第３変形例では、図１の撮像装置１においてセンサパッケージ基板２５の上面と下面に成膜されていた反射防止膜２６が省略されるとともに、レンズ２８の表面に成膜されていた反射防止膜２９も省略された例を示している。この例のように、反射防止膜２６と反射防止膜２９は省略することができ、特にセンサパッケージ基板２５の下面の反射防止膜２６は最も省略することができる。

図１０のDは、センサパッケージ１１の第４変形例を示している。

図１０のDの第４変形例は、図１０のBの第２の変形例に、遮光膜２０２および２０３を追加した構成とされている。遮光膜２０２は、センサパッケージ基板２５の上面の外周部に形成されている。遮光膜２０３は、レンズ２８の表面に成膜されていた反射防止膜２９の上で、かつ、レンズ２８の外周部に形成されている。遮光膜２０２および２０３を形成することにより、不要な入射光が固体撮像素子２２の受光面に入射されるのを防止することができる。なお、遮光膜２０２または２０３のいずれか一方のみを形成してもよい。

図１０のEは、センサパッケージ１１の第５変形例を示している。

図１０のEの第５変形例は、センサパッケージ保持部品２７がセンサパッケージ基板２５と接触する接触面の一部が掘り込まれ、その掘り込まれた空間にレンズ２８の材料が挿入されることで、レンズ２８とセンサパッケージ基板２５との接触面、および、センサパッケージ保持部品２７とレンズ２８との接触面の両方を拡大した構成とされている。レンズ２８とセンサパッケージ基板２５およびセンサパッケージ保持部品２７との接触面を拡大したことで、固着を強化することができる。

図１０のFは、センサパッケージ１１の第６変形例を示している。

図１０のFの第６変形例は、センサパッケージ保持部品２７とセンサパッケージ基板２５との接触面、および、センサパッケージ保持部品２７とレンズ２８との接触面に、山形形状（三角錐形状）の凸部が一定周期で形成された凹凸部２０４が形成されている。

図１０のGは、センサパッケージ１１の第７変形例を示している。

図１０のGの第７変形例は、センサパッケージ保持部品２７とセンサパッケージ基板２５との接触面、および、センサパッケージ保持部品２７とレンズ２８との接触面に、表面に対して垂直に掘り込んだ凹部が一定周期で形成された凹凸部２０５が形成されている。

図１０のFの第６変形例と、図１０のGの第７変形例は、いずれも、センサパッケージ保持部品２７の開口部の側面の傾斜の向きが、センサパッケージ基板２５側が広くなるように形成されているため、入射光の反射を防止する必要がある。凹凸部２０４および２０５は、入射光の反射を防止する反射防止構造の一種である。また、凹凸部２０４および２０５に、レンズ２８の材料が挿入されることで、レンズ２８とセンサパッケージ保持部品２７との固着を強化することができる。

なお、センサパッケージ保持部品２７とセンサパッケージ基板２５との接触面、および、センサパッケージ保持部品２７とレンズ２８との接触面に形成される凹凸構造は、山形形状の繰り返しである凹凸部２０４や、凹部の繰り返しである凹凸部２０５以外のその他のモスアイ構造であってもよい。

図１０のHは、センサパッケージ１１の第８変形例を示している。

図１０のHの第８変形例では、図１の撮像装置１におけるセンサパッケージ保持部品２７が、セラミックまたは有機の回路基板２０６で形成されている。回路基板２０６の開口部の大きさは、固体撮像素子２２側とセンサパッケージ基板２５側とが同じ大きさである。

図１１は、レンズ２８が形成されたセンサパッケージ保持部品２７の平面図を示している。

センサパッケージ保持部品２７の開口部およびレンズ２８の平面形状は、図１１のAに示されるように、四角形とすることもできるし、図１１のBに示されるように、円形とすることもできる。あるいはまた、センサパッケージ保持部品２７の開口部およびレンズ２８の平面形状は、楕円形としてもよい。図１１のAおよびBにおいて、レンズ２８の外枠の実線は、センサパッケージ保持部品２７の上面と同一面におけるレンズ２８の外周を表し、レンズ２８の内枠の破線は、センサパッケージ保持部品２７の下面と同一面におけるレンズ２８の外周を表す。

また、図１０のEに示した第５変形例のように、センサパッケージ保持部品２７がセンサパッケージ基板２５と接触する上側の接触面にもレンズ２８の材料が配置される場合には、図１１のCに示されるように、センサパッケージ保持部品２７のセンサパッケージ基板２５側である上面の開口部近傍に、凹形状の溝部２１１を複数備えることができる。センサパッケージ保持部品２７のセンサパッケージ基板２５側となる上面に、溝部２１１を複数設けることで、レンズ２８の材料が溝部２１１に浸透し、レンズ２８とセンサパッケージ保持部品２７との固着が強化される。図１１のDは、複数の溝部２１１を設けたセンサパッケージ保持部品２７に、レンズ２８を形成した状態の平面図を示している。

図１２は、図１０のBに示した第２変形例に係るセンサパッケージ１１を用いた撮像装置１全体の断面図である。図１０のAおよび図１０のC乃至Gの各変形例についても同様に、センサパッケージ１１の一部を置き換えて、撮像装置１が構成される。

図１３は、図１０のHに示した第８変形例に係るセンサパッケージ１１を用いた撮像装置１全体の断面図である。

第８変形例のように、センサパッケージ保持部品２７が、セラミックまたは有機の回路基板２０６で形成される場合、図１３に示されるように、固体撮像素子２２の下側に配置される回路基板２１は省略することができる。また、図１３では、固体撮像素子２２の上面に形成されていた接着剤２３とガラス基板２４も省略されている。

以上の第１の実施の形態の各変形例においても、センサパッケージ基板２５と固体撮像素子２２との間のスペースであって、センサパッケージ基板２５の下面にレンズ２８を配置した構成を有するので、図８を参照して説明したように、小型化や低背化を実現するとともに、フレアの発生を抑制することができる。

＜４．撮像装置の第２の実施の形態＞
図１４は、本開示の第２の実施の形態に係る撮像装置の構成例を示す断面図である。

図１４の第２の実施の形態においては、上述した第１の実施の形態およびその変形例と対応する部分については同一の符号を付してあり、その部分の説明は適宜省略する。図１５以降で説明する他の実施の形態についても同様とする。

図１４の第２の実施の形態においては、センサパッケージ保持部品２７の開口部の側面の傾斜の向きが、センサパッケージ基板２５側が広くなるように形成されており、レンズ２８の側面に遮光膜２０１が形成されている点で、図１２（図１０のB）に示した第２変形例に係る撮像装置１と共通する。

一方、図１２に示した第２変形例に係る撮像装置１では、遮光膜２０１が形成されたレンズ２８の側面が、センサパッケージ保持部品２７の開口部の側面と接しているのに対して、図１４の第２の実施の形態では、レンズ２８の側面と、センサパッケージ保持部品２７の開口部の側面とが所定距離離され、レンズ２８とセンサパッケージ保持部品２７との間にスペースが形成されている。

第２の実施の形態では、レンズ２８とセンサパッケージ保持部品２７が接合されていない代わりに、反射防止膜２６を含むセンサパッケージ基板２５の下面と、センサパッケージ保持部品２７の上面とが、接着剤２２１で固定されている。

このようなセンサパッケージ基板２５、センサパッケージ保持部品２７、および、レンズ２８の構成は、図９で説明した同時接合ではなく、まず、ウエハレベルレンズプロセスによりセンサパッケージ基板２５上にレンズ２８を形成し、レンズ２８が形成されたセンサパッケージ基板２５を、接着剤２２１でセンサパッケージ保持部品２７と接着して形成される。

以上の第２の実施の形態においても、センサパッケージ基板２５と固体撮像素子２２との間のスペースであって、センサパッケージ基板２５の下面にレンズ２８を配置した構成を有するので、図８を参照して説明したように、小型化や低背化を実現するとともに、フレアの発生を抑制することができる。

＜５．撮像装置の第３の実施の形態＞
図１５は、本開示の第３の実施の形態に係る撮像装置の構成例を示す断面図である。

図１５の第３の実施の形態は、図１３（図１０のH）に示した第８変形例に係る撮像装置１をさらに変形した構成を有している。

図１３（図１０のH）に示した第８変形例に係る撮像装置１においては、レンズ２８の側面が、セラミックまたは有機の回路基板２０６と接合され、レンズ２８の平面サイズが、固体撮像素子２２側とセンサパッケージ基板２５側とで同じ大きさとされていた。

一方、図１５の第３の実施の形態では、レンズ２８の側面と、回路基板２０６の開口部の側面とが所定距離離され、レンズ２８と回路基板２０６との間にスペースが形成されている。レンズ２８の側面の傾斜の向きが、センサパッケージ基板２５側が広くなるように形成されており、レンズ２８の側面に遮光膜２０１が形成されている。そして、反射防止膜２６を含むセンサパッケージ基板２５の下面と、回路基板２０６の上面とが、接着剤２２１で固定されている。

このようなセンサパッケージ基板２５、回路基板２０６、および、レンズ２８の構成は、図１４で説明した第２の実施の形態と同様に、まず、ウエハレベルレンズプロセスによりセンサパッケージ基板２５上にレンズ２８を形成し、レンズ２８が形成されたセンサパッケージ基板２５を、接着剤２２１で回路基板２０６と接着して形成される。

以上の第３の実施の形態においても、センサパッケージ基板２５と固体撮像素子２２との間のスペースであって、センサパッケージ基板２５の下面にレンズ２８を配置した構成を有するので、図８を参照して説明したように、小型化や低背化を実現するとともに、フレアの発生を抑制することができる。

＜６．撮像装置の第４の実施の形態＞
図１６は、本開示の第４の実施の形態に係る撮像装置の構成例を示す断面図である。

図１６の第４の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態と比較すると、センサパッケージ保持部品２７が、センサパッケージ保持部品２４１に置き換えられている。図１６の撮像装置１は、上側のレンズユニット１２の装置サイズが図１と図１６とで同一であるとすると、下側のセンサパッケージ１１の固体撮像素子２２のチップサイズが、図１に示した第１の実施の形態と比較して大きい構成とされている。

センサパッケージ保持部品２４１は、断面視で、固体撮像素子２２が配置される内側方向に張り出した凸部２４２を有し、反射防止膜２６を含むセンサパッケージ基板２５の下面と、センサパッケージ保持部品２４１の凸部２４２の上面とが、接着剤２２１で固定されている。センサパッケージ基板２５は、下面と側面でセンサパッケージ保持部品２４１と接している。

センサパッケージ保持部品２４１は、凸部２４２の側面の傾斜の向きが、センサパッケージ基板２５側が広くなるように形成されており、レンズ２８の側面と、センサパッケージ保持部品２４１の凸部２４２の側面とが所定距離離され、レンズ２８とセンサパッケージ保持部品２４１の凸部２４２との間にスペースが形成されている。

図１６の例では、図１４の第２の実施の形態においてレンズ２８の下面に形成されていた反射防止膜２９が省略されているが、反射防止膜２９は形成してもよい。

図１７は、図１６に示した第４の実施の形態の変形例であり、センサパッケージ１１のその他の例を示している。なお、レンズユニット１２は、図１６と同様であるので省略されている。

図１７のAは、第４の実施の形態の第１の変形例を示すセンサパッケージ１１の断面図である。

図１７のAのセンサパッケージ１１は、センサパッケージ保持部品２４１の凸部２４２の側面の傾斜の向きが、センサパッケージ基板２５側ではなく、固体撮像素子２２側が広くなるように形成されている点が、図１６の第４の実施の形態と異なる。その他の構成は、図１６の第４の実施の形態と同様である。

図１７のBは、第４の実施の形態の第２の変形例を示すセンサパッケージ１１の断面図である。

図１７のBのセンサパッケージ１１は、図１６のセンサパッケージ保持部品２４１が、センサパッケージ保持部品２５１に置き換えられている。センサパッケージ保持部品２５１は、固体撮像素子２２が配置される内側方向に張り出した凸部２５２を最上部に備え、凸部２５２の下面で、反射防止膜２６を含むセンサパッケージ基板２５の上面と接し、接着剤２２１でセンサパッケージ基板２５を固定している。レンズ２８の下面と側面には、反射防止膜２５０が形成されている。

図１７のCは、第４の実施の形態の第３の変形例を示すセンサパッケージ１１の断面図である。

図１７のCのセンサパッケージ１１は、反射防止膜２６を含むセンサパッケージ基板２５の上面の外周部に遮光膜２５３が形成されるとともに、センサパッケージ基板２５の下面の外周部と、レンズ２８の下面の一部（外周部）と側面に、反射防止膜２５４が、さらに追加形成されている点が、図１６の第４の実施の形態と異なる。その他の構成は、図１６の第４の実施の形態と同様である。

以上の第４の実施の形態およびその変形例においても、センサパッケージ基板２５と固体撮像素子２２との間のスペースであって、センサパッケージ基板２５の下面にレンズ２８を配置した構成を有するので、図８を参照して説明したように、小型化や低背化を実現するとともに、フレアの発生を抑制することができる。

＜７．撮像装置の第５の実施の形態＞
図１８は、本開示の第５の実施の形態に係る撮像装置の構成例を示す断面図である。

上述した第１乃至第４の実施の形態は、レンズユニット１２が、レンズバレル３２を光軸方向に移動させるAF駆動部３３を備える撮像装置１の構成とされていた。

図１８の第５の実施の形態に係る撮像装置１は、レンズユニット１２が固定された固定焦点型の構成である。

図１８の第５の実施の形態では、図１の第１の実施の形態におけるレンズバレル（レンズホルダ）３２、固定ユニット３４、および、センサパッケージ保持部品２７の機能が一体となったレンズバレル２８１が設けられている。

レンズバレル２８１は、複数のレンズで構成されるレンズ群３１を収納し、かつ、回路基板２１に接着剤３０で固定されている。また、レンズバレル２８１は、反射防止膜２６を含むセンサパッケージ基板２５の上面と接着剤２８２で接続され、センサパッケージ基板２５を固定している。センサパッケージ基板２５の下面（固体撮像素子２２側の面）には、レンズ２８が形成されている。図１８では省略されているが、レンズ２８の表面には、図１５に示した反射防止膜２９や遮光膜２０１が形成されてもよい。

このような固定焦点型の撮像装置１では、レンズバレル２８１で固定されている装置全体がレンズユニット２９１を構成し、レンズ群３１より下側（固体撮像素子２２側）である、反射防止膜２６を含むセンサパッケージ基板２５から回路基板２１までが、図１のセンサパッケージ１１に対応するセンサパッケージ機能部２９２を構成する。

以上の第５の実施の形態においても、センサパッケージ基板２５と固体撮像素子２２との間のスペースであって、センサパッケージ基板２５の下面にレンズ２８を配置した構成を有するので、図８を参照して説明したように、小型化や低背化を実現するとともに、フレアの発生を抑制することができる。

なお、レンズユニット１２が固定された固定焦点型の構成において、レンズバレル２８１の構造は、図１８に示した構造に限定されるものではなく、センサパッケージ基板２５と固体撮像素子２２との間のスペースであって、センサパッケージ基板２５の下面にレンズ２８を配置した構成であれば、その他の構造であってもよい。

＜８．撮像装置の第６の実施の形態＞
図１９は、本開示の第６の実施の形態に係る撮像装置の構成例を示す断面図である。

上述した第１乃至第５の実施の形態では、固体撮像素子２２が、CSP構造であり、固体撮像素子２２の裏面のはんだボール２２ｅを介して、画素信号や電源等のやりとりを回路基板２１との間で行うこととした。

しかしながら、CSP構造は、ガラス基板２４との貼り合わせや、固体撮像素子２２の入出力端子を受光面の裏側に配線する必要があるなど、加工が複雑になる。

そこで、固体撮像素子２２の入出力端子（電極）を、受光面と同じ面に設け、ボンディングワイヤを用いて回路基板２１と電気的に接続し、画素信号や電源等のやりとりを行うCOB（Chip on Board）構造を採用することもできる。

図１９の第６の実施の形態は、CSP構造を採用した図１の第１の実施の形態に係る撮像装置１を、ボンディングワイヤを用いたCOB構造に変形した構成を有している。

図１９の第６の実施の形態では、図１における固体撮像素子２２、接着剤２３、および、ガラス基板２４が、固体撮像素子２２Xに変更されている。固体撮像素子２２Xは、ボンディングワイヤ３０１で回路基板２１と電気的に接続されており、ボンディングワイヤ３０１を介して画素信号や電源等のやりとりを行う。

ボンディングワイヤ３０１を用いて回路基板２１と電気的に接続するCOB構造は、第５の実施の形態として図１８に示した固定焦点型の撮像装置１にも適用することができる。

図２０は、第６の実施の形態の変形例であり、図１８に示した固定焦点型の撮像装置１の固体撮像素子２２を、図１９と同様の、ボンディングワイヤ３０１を用いたCOB構造の固体撮像素子２２Xに変形した構成例を示している。

図２０では、固体撮像素子２２Xのオンチップレンズが省略された例が示されているが、オンチップレンズは、形成される場合と形成されない場合の両方があり得る。

以上の第６の実施の形態においても、センサパッケージ基板２５と固体撮像素子２２Xとの間のスペースであって、センサパッケージ基板２５の下面にレンズ２８を配置した構成を有するので、図８を参照して説明したように、小型化や低背化を実現するとともに、フレアの発生を抑制することができる。

COB構造の固体撮像素子２２Xを用いることにより、回路基板２１への接続を容易なものとすることができるので、加工をシンプルにすることが可能となり、コストを低減させることができる。

＜９．撮像装置の第７の実施の形態＞
図２１は、本開示の第７の実施の形態に係る撮像装置の構成例を示す断面図である。

図１５に示した第３の実施の形態において、センサパッケージ保持部品２７が、セラミックまたは有機の回路基板２０６で形成され、センサパッケージ基板２５が、接着剤２２１によりセンサパッケージ基板２５の下面で回路基板２０６と固定される構成を示した。また、回路基板２０６は、固体撮像素子２２の上面と接して、固体撮像素子２２を固定していた。

これに対して、図２１の第７の実施の形態では、図１５における回路基板２０６が、キャビティ構造の回路基板２０６Aに変更されている。キャビティ構造の回路基板２０６Aは、固体撮像素子２２Xの上方となる位置に開口部を有し、その開口部の大きさは、固体撮像素子２２Xのサイズより大きい。固体撮像素子２２Xは、COB構造であり、ボンディングワイヤ３０１を用いて回路基板２０６Aと電気的に接続されている。回路基板２０６Aは、接着剤２２１によりセンサパッケージ基板２５の下面を固定している。

このように、キャビティ構造の回路基板２０６Aを、センサパッケージ保持部品２７とする構成も可能である。

以上の第７の実施の形態においても、センサパッケージ基板２５と固体撮像素子２２Xとの間のスペースであって、センサパッケージ基板２５の下面にレンズ２８を配置した構成を有するので、図８を参照して説明したように、小型化や低背化を実現するとともに、フレアの発生を抑制することができる。

なお、図２１の例は、キャビティ構造の回路基板２０６A上に配置する固体撮像素子を、COB構造の固体撮像素子２２Xとした例であるが、CSP構造の固体撮像素子２２でもよいことは言うまでもない。

＜１０．電子機器への適用例＞
上述した撮像装置１は、例えば、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像装置、撮像機能を備えた携帯電話機、または、撮像機能を備えた他の機器といった各種の電子機器に適用することができる。

図２２は、本開示を適用した電子機器としての撮像装置の構成例を示すブロック図である。

図２２に示される撮像装置１００１は、光学系１００２、シャッタ装置１００３、固体撮像素子１００４、駆動回路１００５、信号処理回路１００６、モニタ１００７、およびメモリ１００８を備えて構成され、静止画像および動画像を撮像可能である。

光学系１００２は、１枚または複数枚のレンズを有して構成され、被写体からの光（入射光）を固体撮像素子１００４に導き、固体撮像素子１００４の受光面に結像させる。

シャッタ装置１００３は、光学系１００２および固体撮像素子１００４の間に配置され、駆動回路１００５の制御に従って、固体撮像素子１００４への光照射期間および遮光期間を制御する。

固体撮像素子１００４は、上述した固体撮像素子を含むパッケージにより構成される。固体撮像素子１００４は、光学系１００２およびシャッタ装置１００３を介して受光面に結像される光に応じて、一定期間、信号電荷を蓄積する。固体撮像素子１００４に蓄積された信号電荷は、駆動回路１００５から供給される駆動信号（タイミング信号）に従って転送される。

駆動回路１００５は、固体撮像素子１００４の転送動作、および、シャッタ装置１００３のシャッタ動作を制御する駆動信号を出力して、固体撮像素子１００４およびシャッタ装置１００３を駆動する。

信号処理回路１００６は、固体撮像素子１００４から出力された信号電荷に対して各種の信号処理を施す。信号処理回路１００６が信号処理を施すことにより得られた画像（画像データ）は、モニタ１００７に供給されて表示されたり、メモリ１００８に供給されて記憶（記録）されたりする。

このように構成されている撮像装置１００１においても、上述した光学系１００２、および固体撮像素子１００４に代えて、図１等の各実施の形態に係る撮像装置１を適用することにより、小型化や低背化を実現するとともに、フレアの発生を抑制することができる。

＜１１．撮像装置の使用例＞

図２３は、上述の撮像装置１を使用する使用例を示す図である。

上述した撮像装置１は、例えば、以下のように、可視光や、赤外光、紫外光、X線等の光をセンシングする様々なケースに使用することができる。

・ディジタルカメラや、カメラ機能付きの携帯機器等の、鑑賞の用に供される画像を撮影する装置
・自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置
・ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、TVや、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置
・内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置
・防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置
・肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置
・スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置
・畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置

＜１２．内視鏡手術システムへの応用例＞
本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。

図２４は、本開示に係る技術（本技術）が適用され得る内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。

図２４では、術者（医師）１１１３１が、内視鏡手術システム１１０００を用いて、患者ベッド１１１３３上の患者１１１３２に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム１１０００は、内視鏡１１１００と、気腹チューブ１１１１１やエネルギー処置具１１１１２等の、その他の術具１１１１０と、内視鏡１１１００を支持する支持アーム装置１１１２０と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート１１２００と、から構成される。

内視鏡１１１００は、先端から所定の長さの領域が患者１１１３２の体腔内に挿入される鏡筒１１１０１と、鏡筒１１１０１の基端に接続されるカメラヘッド１１１０２と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒１１１０１を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡１１１００を図示しているが、内視鏡１１１００は、軟性の鏡筒を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。

鏡筒１１１０１の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡１１１００には光源装置１１２０３が接続されており、当該光源装置１１２０３によって生成された光が、鏡筒１１１０１の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者１１１３２の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡１１１００は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。

カメラヘッド１１１０２の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光（観察光）は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、ＲＡＷデータとしてカメラコントロールユニット（ＣＣＵ： Ｃａｍｅｒａ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１１２０１に送信される。

ＣＣＵ１１２０１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等によって構成され、内視鏡１１１００及び表示装置１１２０２の動作を統括的に制御する。さらに、ＣＣＵ１１２０１は、カメラヘッド１１１０２から画像信号を受け取り、その画像信号に対して、例えば現像処理（デモザイク処理）等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。

表示装置１１２０２は、ＣＣＵ１１２０１からの制御により、当該ＣＣＵ１１２０１によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。

光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の光源から構成され、術部等を撮影する際の照射光を内視鏡１１１００に供給する。

入力装置１１２０４は、内視鏡手術システム１１０００に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置１１２０４を介して、内視鏡手術システム１１０００に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、内視鏡１１１００による撮像条件（照射光の種類、倍率及び焦点距離等）を変更する旨の指示等を入力する。

処置具制御装置１１２０５は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具１１１１２の駆動を制御する。気腹装置１１２０６は、内視鏡１１１００による視野の確保及び術者の作業空間の確保の目的で、患者１１１３２の体腔を膨らめるために、気腹チューブ１１１１１を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ１１２０７は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ１１２０８は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。

なお、内視鏡１１１００に術部を撮影する際の照射光を供給する光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成することができる。ＲＧＢレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色（各波長）の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置１１２０３において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、ＲＧＢレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御することにより、ＲＧＢそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。

また、光源装置１１２０３は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。

また、光源装置１１２０３は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光（すなわち、白色光）に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察（Ｎａｒｒｏｗ Ｂａｎｄ Ｉｍａｇｉｎｇ）が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察すること（自家蛍光観察）、又はインドシアニングリーン（ＩＣＧ）等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得ること等を行うことができる。光源装置１１２０３は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び／又は励起光を供給可能に構成され得る。

図２５は、図２４に示すカメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１の機能構成の一例を示すブロック図である。

カメラヘッド１１１０２は、レンズユニット１１４０１と、撮像部１１４０２と、駆動部１１４０３と、通信部１１４０４と、カメラヘッド制御部１１４０５と、を有する。ＣＣＵ１１２０１は、通信部１１４１１と、画像処理部１１４１２と、制御部１１４１３と、を有する。カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１とは、伝送ケーブル１１４００によって互いに通信可能に接続されている。

レンズユニット１１４０１は、鏡筒１１１０１との接続部に設けられる光学系である。鏡筒１１１０１の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド１１１０２まで導光され、当該レンズユニット１１４０１に入射する。レンズユニット１１４０１は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。

撮像部１１４０２は、撮像素子で構成される。撮像部１１４０２を構成する撮像素子は、１つ（いわゆる単板式）であってもよいし、複数（いわゆる多板式）であってもよい。撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、例えば各撮像素子によってＲＧＢそれぞれに対応する画像信号が生成され、それらが合成されることによりカラー画像が得られてもよい。あるいは、撮像部１１４０２は、３Ｄ（Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ）表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための１対の撮像素子を有するように構成されてもよい。３Ｄ表示が行われることにより、術者１１１３１は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット１１４０１も複数系統設けられ得る。

また、撮像部１１４０２は、必ずしもカメラヘッド１１１０２に設けられなくてもよい。例えば、撮像部１１４０２は、鏡筒１１１０１の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。

駆動部１１４０３は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部１１４０５からの制御により、レンズユニット１１４０１のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部１１４０２による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。

通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４０４は、撮像部１１４０２から得た画像信号をＲＡＷデータとして伝送ケーブル１１４００を介してＣＣＵ１１２０１に送信する。

また、通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１から、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を受信し、カメラヘッド制御部１１４０５に供給する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに／又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。

なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、ユーザによって適宜指定されてもよいし、取得された画像信号に基づいてＣＣＵ１１２０１の制御部１１４１３によって自動的に設定されてもよい。後者の場合には、いわゆるＡＥ（Ａｕｔｏ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）機能、ＡＦ（Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ）機能及びＡＷＢ（Ａｕｔｏ Ｗｈｉｔｅ Ｂａｌａｎｃｅ）機能が内視鏡１１１００に搭載されていることになる。

カメラヘッド制御部１１４０５は、通信部１１４０４を介して受信したＣＣＵ１１２０１からの制御信号に基づいて、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御する。

通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２から、伝送ケーブル１１４００を介して送信される画像信号を受信する。

また、通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２に対して、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を送信する。画像信号や制御信号は、電気通信や光通信等によって送信することができる。

画像処理部１１４１２は、カメラヘッド１１１０２から送信されたＲＡＷデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。

制御部１１４１３は、内視鏡１１１００による術部等の撮像、及び、術部等の撮像により得られる撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部１１４１３は、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を生成する。

また、制御部１１４１３は、画像処理部１１４１２によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部等が映った撮像画像を表示装置１１２０２に表示させる。この際、制御部１１４１３は、各種の画像認識技術を用いて撮像画像内における各種の物体を認識してもよい。例えば、制御部１１４１３は、撮像画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具１１１１２の使用時のミスト等を認識することができる。制御部１１４１３は、表示装置１１２０２に撮像画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させてもよい。手術支援情報が重畳表示され、術者１１１３１に提示されることにより、術者１１１３１の負担を軽減することや、術者１１１３１が確実に手術を進めることが可能になる。

カメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１を接続する伝送ケーブル１１４００は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。

ここで、図示する例では、伝送ケーブル１１４００を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１との間の通信は無線で行われてもよい。

以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、例えば、内視鏡１１１００や、カメラヘッド１１１０２（の撮像部１１４０２）、ＣＣＵ１１２０１（の画像処理部１１４１２）等に適用され得る。具体的には、例えば、上述した各実施の形態に係る撮像装置１を、レンズユニット１１４０１および撮像部１０４０２に適用することができる。レンズユニット１１４０１および撮像部１０４０２に本開示に係る技術を適用することにより、小型化や低背化を実現するとともに、フレアの発生を抑制することができる。

なお、ここでは、一例として内視鏡手術システムについて説明したが、本開示に係る技術は、その他、例えば、顕微鏡手術システム等に適用されてもよい。

＜１３．移動体への応用例＞
本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。

図２６は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。

車両制御システム１２０００は、通信ネットワーク１２００１を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図２６に示した例では、車両制御システム１２０００は、駆動系制御ユニット１２０１０、ボディ系制御ユニット１２０２０、車外情報検出ユニット１２０３０、車内情報検出ユニット１２０４０、及び統合制御ユニット１２０５０を備える。また、統合制御ユニット１２０５０の機能構成として、マイクロコンピュータ１２０５１、音声画像出力部１２０５２、及び車載ネットワークＩ／Ｆ（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）１２０５３が図示されている。

駆動系制御ユニット１２０１０は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット１２０１０は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。

ボディ系制御ユニット１２０２０は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット１２０２０は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット１２０２０には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット１２０２０は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。

車外情報検出ユニット１２０３０は、車両制御システム１２０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット１２０３０には、撮像部１２０３１が接続される。車外情報検出ユニット１２０３０は、撮像部１２０３１に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット１２０３０は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。

撮像部１２０３１は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部１２０３１は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部１２０３１が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。

車内情報検出ユニット１２０４０は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット１２０４０には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部１２０４１が接続される。運転者状態検出部１２０４１は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット１２０４０は、運転者状態検出部１２０４１から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。

マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット１２０１０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｄｒｉｖｅｒ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ Ｓｙｓｔｅｍ）の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。

また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。

また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット１２０２０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。

音声画像出力部１２０５２は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図２６の例では、出力装置として、オーディオスピーカ１２０６１、表示部１２０６２及びインストルメントパネル１２０６３が例示されている。表示部１２０６２は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。

図２７は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。

図２７では、車両１２１００は、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５を有する。

撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２，１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。撮像部１２１０１及び１２１０５で取得される前方の画像は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。

なお、図２７には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。

撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。

例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０ｋｍ／ｈ以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。

例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。

撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。

以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、例えば、撮像部１２０３１に適用され得る。具体的には、例えば、上述した各実施の形態に係る撮像装置１を、撮像部１２０３１に適用することができる。撮像部１２０３１に本開示に係る技術を適用することにより、小型化や低背化を実現するとともに、フレアの発生を抑制することができる。

なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、本明細書に記載されたもの以外の効果があってもよい。

なお、本技術は、以下のような構成も取ることができる。
（１）
入射光の光量に応じて光電変換により画素信号を生成する固体撮像素子と、
前記固体撮像素子と電気的に接続される回路基板と、
前記固体撮像素子の入射光側に配置され、前記固体撮像素子を封止状態とするセンサパッケージ基板と、
前記センサパッケージ基板の前記固体撮像素子側である下面に形成されたレンズと
を備えるセンサパッケージ。
（２）
レンズ有効口径D、焦点距離X、許容されるダストの直径Aとして、焦点から前記センサパッケージ基板の上面までの距離Yは、
Y＞｛（X×√（A^２／０．０２））／D｝を満たすように構成される
前記（１）に記載のセンサパッケージ。
（３）
前記レンズの下面、または、前記センサパッケージ基板の上面もしくは下面の少なくとも一つには、フィルタ機能を有する膜が形成されている
前記（１）または（２）に記載のセンサパッケージ。
（４）
前記センサパッケージ基板の材料は、ガラス系材料、樹脂系材料、または、金属系材料のいずれかである
前記（１）乃至（３）のいずれかに記載のセンサパッケージ。
（５）
前記固体撮像素子は、単波長の入射光を受光するセンサ、または、多波長の入射光を受光するセンサである
前記（１）乃至（４）のいずれかに記載のセンサパッケージ。
（６）
前記レンズの材料は、樹脂材料、ガラス系材料、または、金属系材料のいずれかである
前記（１）乃至（５）のいずれかに記載のセンサパッケージ。
（７）
前記センサパッケージ基板を保持するセンサパッケージ保持部品をさらに備える
前記（１）乃至（６）のいずれかに記載のセンサパッケージ。
（８）
前記センサパッケージ保持部品は、前記固体撮像素子の上方となる位置に開口部を有し、
前記開口部の側面の傾斜の向きが、前記固体撮像素子側または前記センサパッケージ基板側の一方が広くなるように形成されている
前記（７）に記載のセンサパッケージ。
（９）
前記センサパッケージ保持部品は、前記センサパッケージ基板の上面または下面と接して前記センサパッケージ基板を固定する
前記（７）または（８）に記載のセンサパッケージ。
（１０）
前記センサパッケージ保持部品は、前記固体撮像素子の上方となる位置に開口部を有する回路基板であり、
前記開口部の大きさは、前記固体撮像素子側と前記センサパッケージ基板側とが同じ大きさである
前記（７）乃至（９）のいずれかに記載のセンサパッケージ。
（１１）
前記センサパッケージ保持部品は、前記固体撮像素子の上方となる位置に開口部を有し、
前記開口部の平面形状は、四角形または円形である
前記（７）乃至（１０）のいずれかに記載のセンサパッケージ。
（１２）
前記センサパッケージ保持部品は、前記固体撮像素子の上方となる位置に開口部を有し、
前記レンズは、前記レンズの側面が前記開口部の側面と接することで、前記センサパッケージ保持部品に保持されている
前記（７）乃至（１１）のいずれかに記載のセンサパッケージ。
（１３）
前記センサパッケージ保持部品と前記レンズとの接触面に凹凸構造を有する
前記（７）乃至（１２）のいずれかに記載のセンサパッケージ。
（１４）
前記センサパッケージ保持部品の前記センサパッケージ基板側である上面に、凹形状の溝部を複数備える
前記（７）乃至（１３）のいずれかに記載のセンサパッケージ。
（１５）
前記センサパッケージ保持部品は、前記固体撮像素子の上方となる位置に開口部を有する回路基板であり、
前記開口部の大きさは、前記固体撮像素子のサイズより大きい
前記（７）に記載のセンサパッケージ。
（１６）
前記センサパッケージ基板の一部または前記レンズの一部に、遮光膜を有する
前記（１）乃至（１５）のいずれかに記載のセンサパッケージ。
（１７）
前記入射光を前記固体撮像素子の受光面に合焦させるレンズ群と、
前記レンズ群を光軸方向に移動させる駆動部と
をさらに備える
前記（１）乃至（１６）のいずれかに記載のセンサパッケージ。
（１８）
前記入射光を前記固体撮像素子の受光面に合焦させるレンズ群と、
前記レンズ群を固定するレンズホルダと
をさらに備え、
前記レンズホルダは、前記センサパッケージ基板の上面と接して前記センサパッケージ基板を固定する
前記（１）乃至（１７）のいずれかに記載のセンサパッケージ。
（１９）
前記固体撮像素子と前記回路基板とは、ワイヤボンディングにより電気的に接続されている
前記（１）乃至（１８）のいずれかに記載のセンサパッケージ。
（２０）
センサパッケージ基板の片側の面に、所定の開口部が形成されたセンサパッケージ保持部品が接するように固定された状態で、前記所定の開口部にレンズ材料を充填し、レンズの金型により前記レンズ材料を成形して硬化させることで、前記センサパッケージ基板、前記センサパッケージ保持部品、および、前記レンズを同時接合する
センサパッケージの製造方法。
（２１）
入射光の光量に応じて光電変換により画素信号を生成する固体撮像素子と、
前記固体撮像素子と電気的に接続される回路基板と、
前記固体撮像素子の入射光側に配置され、前記固体撮像素子を封止状態とするセンサパッケージ基板と、
前記センサパッケージ基板の前記固体撮像素子側である下面に形成されたレンズと
を有するセンサパッケージと、
前記入射光を前記固体撮像素子の受光面に合焦させるレンズ群を有するレンズユニットと
を備える撮像装置。

１ 撮像装置， １１ センサパッケージ， １２ レンズユニット， ２２，２２X 固体撮像素子， ２２ａ 下側基板（ロジック基板）， ２２ｂ 上側基板（画素センサ基板）， ２２ｃ カラーフィルタ， ２２ｄ オンチップレンズ， ２５ センサパッケージ基板， ２６ 反射防止膜， ２７ センサパッケージ保持部品， ２８ レンズ， ２９ 反射防止膜， ３１ レンズ群， ３２ レンズバレル（レンズホルダ）， ３３ AF駆動部， ３４ 固定ユニット， ２０１，２０２ 遮光膜， ２０４，２０５ 凹凸部， ２０６ 回路基板， ２１１ 溝部， ２４１，２５１ センサパッケージ保持部品， ２５０ 反射防止膜， ２５３ 遮光膜， ２５４ 反射防止膜， ２８１ レンズバレル， ２９１ レンズユニット， ２９２ センサパッケージ機能部， ３０１ ボンディングワイヤ， １００１ 撮像装置， １００２ 光学系， １００４ 固体撮像素子

Claims (19)

1. 入射光の光量に応じて光電変換により画素信号を生成する固体撮像素子と、
   前記固体撮像素子と電気的に接続される回路基板と、
   前記固体撮像素子の入射光側に配置され、前記固体撮像素子を封止状態とするセンサパッケージ基板と、
   前記センサパッケージ基板の前記固体撮像素子側である下面に形成されたレンズと
   を備え、
   レンズ有効口径D、焦点距離X、許容されるダストの直径Aとして、焦点から前記センサパッケージ基板の上面までの距離Yは、
   Y＞｛（X×√（A^２／０．０２））／D｝を満たすように構成される
   センサパッケージ。
2. 前記レンズの下面、または、前記センサパッケージ基板の上面もしくは下面の少なくとも一つには、フィルタ機能を有する膜が形成されている
   請求項１に記載のセンサパッケージ。
3. 前記センサパッケージ基板の材料は、ガラス系材料、樹脂系材料、または、金属系材料のいずれかである
   請求項１に記載のセンサパッケージ。
4. 前記固体撮像素子は、単波長の入射光を受光するセンサ、または、多波長の入射光を受光するセンサである
   請求項１に記載のセンサパッケージ。
5. 前記レンズの材料は、樹脂材料、ガラス系材料、または、金属系材料のいずれかである
   請求項１に記載のセンサパッケージ。
6. 前記センサパッケージ基板を保持するセンサパッケージ保持部品をさらに備える
   請求項１に記載のセンサパッケージ。
7. 前記センサパッケージ保持部品は、前記固体撮像素子の上方となる位置に開口部を有し、
   前記開口部の側面の傾斜の向きが、前記固体撮像素子側または前記センサパッケージ基板側の一方が広くなるように形成されている
   請求項６に記載のセンサパッケージ。
8. 前記センサパッケージ保持部品は、前記センサパッケージ基板の上面または下面と接して前記センサパッケージ基板を固定する
   請求項６に記載のセンサパッケージ。
9. 前記センサパッケージ保持部品は、前記固体撮像素子の上方となる位置に開口部を有する回路基板であり、
   前記開口部の大きさは、前記固体撮像素子側と前記センサパッケージ基板側とが同じ大きさである
   請求項６に記載のセンサパッケージ。
10. 前記センサパッケージ保持部品は、前記固体撮像素子の上方となる位置に開口部を有し、
    前記開口部の平面形状は、四角形または円形である
    請求項６に記載のセンサパッケージ。
11. 前記センサパッケージ保持部品は、前記固体撮像素子の上方となる位置に開口部を有し、
    前記レンズは、前記レンズの側面が前記開口部の側面と接することで、前記センサパッケージ保持部品に保持されている
    請求項６に記載のセンサパッケージ。
12. 前記センサパッケージ保持部品と前記レンズとの接触面に凹凸構造を有する
    請求項６に記載のセンサパッケージ。
13. 前記センサパッケージ保持部品の前記センサパッケージ基板側である上面に、凹形状の溝部を複数備える
    請求項６に記載のセンサパッケージ。
14. 前記センサパッケージ保持部品は、前記固体撮像素子の上方となる位置に開口部を有する回路基板であり、
    前記開口部の大きさは、前記固体撮像素子のサイズより大きい
    請求項６に記載のセンサパッケージ。
15. 前記センサパッケージ基板の一部または前記レンズの一部に、遮光膜を有する
    請求項１に記載のセンサパッケージ。
16. 前記入射光を前記固体撮像素子の受光面に合焦させるレンズ群と、
    前記レンズ群を光軸方向に移動させる駆動部と
    をさらに備える
    請求項１に記載のセンサパッケージ。
17. 前記入射光を前記固体撮像素子の受光面に合焦させるレンズ群と、
    前記レンズ群を固定するレンズホルダと
    をさらに備え、
    前記レンズホルダは、前記センサパッケージ基板の上面と接して前記センサパッケージ基板を固定する
    請求項１に記載のセンサパッケージ。
18. 前記固体撮像素子と前記回路基板とは、ワイヤボンディングにより電気的に接続されている
    請求項１に記載のセンサパッケージ。
19. 入射光の光量に応じて光電変換により画素信号を生成する固体撮像素子と、
    前記固体撮像素子と電気的に接続される回路基板と、
    前記固体撮像素子の入射光側に配置され、前記固体撮像素子を封止状態とするセンサパッケージ基板と、
    前記センサパッケージ基板の前記固体撮像素子側である下面に形成されたレンズと
    を有し、
    レンズ有効口径D、焦点距離X、許容されるダストの直径Aとして、焦点から前記センサパッケージ基板の上面までの距離Yは、
    Y＞｛（X×√（A^２／０．０２））／D｝を満たすように構成される
    センサパッケージと、
    前記入射光を前記固体撮像素子の受光面に合焦させるレンズ群を有するレンズユニットと
    を備える撮像装置。

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