JP2001111873A - 撮像装置及びカメラシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 撮像装置の小型薄型化を実現するに際して、
不要光の入射に伴う画像ノイズの発生が懸念されてい
た。 【解決手段】 透光用の貫通穴９が設けられるととも
に、貫通穴９の内壁面９Ａに反射防止層１５が設けられ
た基板６と、貫通穴９から撮像部１０が露出する状態で
基板６の下面６Ａに実装された撮像素子７とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撮像素子を有する
撮像装置とこれを用いたカメラシステムに関し、特に、
撮像装置の小型薄型化を実現する際に用いて好適なもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年、撮像装置を備えたカメラシステム
は、パーソナルコンピュータや携帯型テレビ電話などの
小型情報端末に搭載される用途が求められ、これに伴っ
てカメラシステム、特に、撮像装置の小型薄型化要求が
強まっている。

【０００３】従来、ＣＣＤ撮像素子等の撮像素子を用い
た撮像装置としては、図１３に示す構成のものが広く知
られている。図示した撮像装置５１においては、チップ
状の撮像素子５２をパッケージ体５３に実装してシール
ガラス５４により気密封止してなるＱＦＰ(Quad Flat P
ackage) タイプの構造が採用されている。撮像素子５２
は、パッケージ体５３の凹部底面にダイボンド材（不図
示）を用いて固着されるとともに、金線等のボンディン
グワイヤ（不図示）を介して外部接続用のリード端子
（不図示）に電気的に接続されるようになっており、そ
のための空間がパッケージ体５３の内部（中空部）に確
保されている。また、パッケージ体５３のシールガラス
５４上には、図示せぬレンズユニットが搭載されるよう
になっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで上記従来の撮
像装置５１においては、これに搭載されるレンズユニッ
ト（不図示）を含めるとかなりの厚さとなり、また全体
の平面サイズも大きくなることから、前述した小型薄型
化要求を十分に満足することができなかった。また、各
々の構成部品（撮像素子５２、パッケージ体５３、シー
ルガラス５４）の厚み寸法を小さくするにも限界のレベ
ルに達していた。

【０００５】そこで本出願人は、上記小型薄型化要求を
満足すべく、図１４に示すような構成の撮像装置６１を
既に提案している。図示した撮像装置６１は、主とし
て、基板６２、撮像素子６３及びレンズユニット６４に
よって構成されている。基板６２には透光用の貫通穴６
５が設けられ、この貫通穴６５から撮像部６６が露出す
る状態で、基板６２の下面６２Ａに撮像素子６３が実装
されている。また、レンズユニット６４は、基板６２の
上面６２Ｂに接着剤等を用いて実装されるようになって
いる。

【０００６】上記構成の撮像装置６１においては、撮像
素子６３をベアチップの状態で基板６２に直に取り付け
るようにしているため、撮像素子６３を気密封止するた
めのパッケージ寸法分が削減されるとともに、基板６２
と撮像素子６３とが厚み方向で密に配置される。そのた
め、撮像装置６１全体の厚み寸法を小さくし、かつ平面
サイズも小さくすることができる。

【０００７】ところが、上記図１４に示す撮像装置６１
においては、装置全体の小型薄型化を実現するにあたっ
て、基板６２の貫通穴６５と撮像素子６３の撮像部６６
との平面サイズ（縦横寸法）がほぼ等しく設定され、こ
れによって撮像部６６の近傍で貫通穴６５の内壁面６５
Ａが垂直に起立した構造になっている。そのため、レン
ズユニット６４を介して入射した光の一部が貫通穴６５
の内壁面６５Ａに当たると、そこで反射した光が撮像部
６６に入射してフレアやゴーストなどの画像ノイズを誘
発しやすいという難点があった。

【０００８】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、その目的とするところは、撮像装置の小型
薄型化を実現するにあたって、不要光の入射に伴う画像
ノイズの発生を有効に防止することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の撮像装置におい
ては、透光用の貫通穴が設けられるとともに、その貫通
穴の内壁面に反射防止層が設けられた基板と、貫通穴か
ら撮像部が露出する状態で基板の一方の面に実装された
撮像素子とを備えた構成となっている。そして、本発明
のカメラシステムにおいては、上記構成の撮像装置を用
いたものとなっている。

【００１０】かかる構成の撮像装置及びこれを用いたカ
メラシステムによれば、貫通穴の内壁面に反射防止層を
設けることにより、貫通穴の内壁面での光の反射を反射
防止層により防止（又は低減）して、撮像部への不要光
の入射を有効に防止することが可能となる。

【００１１】本発明の他の撮像装置においては、透光用
の貫通穴が設けられるとともに、その貫通穴の内壁面が
所定の角度で傾斜する状態に形成された基板と、貫通穴
から撮像部が露出する状態で基板の一方の面に実装され
た撮像素子とを備えた構成となっている。そして、本発
明の他のカメラシステムにおいては、上記構成の撮像装
置を用いたものとなっている。

【００１２】かかる構成の撮像装置及びこれを用いたカ
メラシステムによれば、貫通穴の内壁面を所定の角度で
傾斜させることにより、貫通穴の内壁面に入射した光を
撮像部と異なる方向に反射させて、撮像部への不要光の
入射を有効に防止することが可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しつつ詳細に説明する。

【００１４】図１は本発明に係るカメラシステムの全体
構成を概略的に示すブロック図である。図示したカメラ
システム１は、撮像機能を備える撮像装置２と、この撮
像装置２によって得られる画像信号に種々の処理（例え
ば、画像圧縮処理等）を施す信号処理部３と、この信号
処理部３によって処理された画像信号を外部に出力する
信号出力部４と、これらの機能部に電力を供給する電源
部５とから構成されている。

【００１５】図２は本発明の第１実施形態に係る撮像装
置の構成を示す側断面図である。図示した撮像装置２
は、主として、基板６、撮像素子７及びレンズユニット
８によって構成されている。基板６は、例えば、ステン
レス鋼からなる金属プレートとポリイミドフィルムをベ
ースにしたフレキシブル配線基板とを接着剤等（不図
示）により貼り合わせた構造のもので、その下面６Ａに
は、上記フレキシブル配線基板による配線パターン（不
図示）が形成されている。また、基板６には透光用の貫
通穴９が設けられている。この貫通穴９は、図３に示す
ように、撮像素子７の撮像部１０とほぼ同じ大きさをも
って四角形（矩形状）に形成されている。

【００１６】なお、基板６の構造、材質等については、
前述した金属プレートとフレキシブル基板を組み合わせ
たものに限らず、例えば基板１０の全部又は一部を、ポ
リイミド系有機材料、ガラスエポキシ系有機材料、或い
はセラミック系材料、ガラス系材料等で構成したもので
あっても。但し、いずれの基板構造を採用する場合で
も、撮像素子７との電気的な接続のための配線パターン
を有する必要がある。

【００１７】撮像素子７は、例えばＣＣＤ撮像素子、Ｃ
ＭＯＳ撮像素子等からなるもので、その主面上に撮像部
１０が設けられている。撮像部１０には、光電変換機能
を有する多数の画素が２次元的に配列されている。ま
た、撮像素子７の周縁部には、上記撮像部１０を囲む状
態で、例えばアルミニウムパッドからなる複数の電極部
（不図示）が形成されている。この撮像素子７は、ベア
チップの状態で、基板６の下面６Ａにフリップチップ方
式等にて実装（直付け）され、これによって撮像素子７
の電極部（不図示）と基板６の配線パターン（不図示）
とが電気的に接続されている。また、この実装状態にお
いては、撮像素子７の撮像部１０が基板６の貫通穴９か
ら露出する状態で配置されている。

【００１８】なお、基板６に対する撮像素子７の実装構
造としては、上述したフリップチップ方式に限らず、例
えば異方性導電材料を用いたものなど、基板６に撮像素
子７を直に固着できるものであれば、いずれの実装構造
を採用してもかまわない。

【００１９】レンズユニット８は、撮像素子７の撮像部
１０上の空間を覆う状態で、例えば図示せぬ接着剤或い
はホルダ部材を用いて基板１０の上面６Ｂに実装される
ようになっている。このレンズユニット８は、鏡筒１
１、光学フィルタ１２及びレンズ１３によって構成され
ている。鏡筒１１の先端部には入射光規制のための絞り
部１１Ａが一体に形成されている。光学フィルタ１２に
は、例えば、上記絞り部１１Ａを介して入射する入射光
の中から赤外線をカットする機能を果たす、いわゆる赤
外線カットフィルタが用いられる。この光学フィルタ１
２は、上記絞り部１１Ａに近接して鏡筒１１の先端寄り
に嵌合固定されている。レンズ１３は、上記絞り部１１
Ａ及び光学フィルタ１２を介して入射した光を、撮像素
子７の撮像部１０で結像させるためのものである。この
レンズ１３は、上記絞り部１１Ａを基準に位置出しを行
った状態で、上記鏡筒１１の内部に接着剤１４を用いて
固定されている。

【００２０】上記構成からなる撮像装置２においては、
レンズユニット８の鏡筒１１先端部（絞り部１１Ａ）か
ら光学フィルタ１２を通して入射した光が、レンズ１３
の屈折作用により撮像素子７の撮像部１０に結像され
る。このとき、レンズ１３から出射された光は、基板６
の開口部９を通して撮像部１０に入射される。また、撮
像素子７の撮像部１０で受光されかつそこでの光電変換
によって得られた画像信号は、基板６（フレキシブル配
線基板）の配線パターンを介して信号処理部３（図１参
照）に送られる。

【００２１】ここで、本第１実施形態の特徴とするとこ
ろは、基板６の貫通穴９の内壁面９Ａに反射防止層１５
を設けた点にある。この反射防止層１５は、基板６の貫
通穴９の内壁面９Ａに、例えば、ブラストやメッキによ
る粗面化処理を施したり、墨塗りや薄膜形成による黒色
化処理を施すことにより形成されるものである。

【００２２】このうち、粗面化処理によって形成された
反射防止層１５の場合は、図４に示すように、貫通穴９
の内壁面９Ａに向けて光が入射した際、その入射光が反
射防止層１５により多方向に分散されるかたちで、内壁
面９Ａでの光の反射が低減される。これにより、貫通穴
９の内壁面９Ａに入射した光のうち、反射防止層１５に
よって分散されかつ該分散によって強度が弱められた一
部の光だけが撮像素子７の撮像部１０に入射するように
なる。このため、撮像部１０への不要光の入射光量が低
減するとともに、撮像部１０の各点に入射する光の強度
が非常に小さなものとなる。その結果、撮像部１０への
不要光の入射とこれに伴う画像ノイズ（フレア、ゴース
ト等）の発生を有効に防止することが可能となる。

【００２３】これに対して、黒色化処理によって形成さ
れた反射防止層１５の場合は、貫通穴９の内壁面９Ａに
光が入射した際、その入射光が反射防止層１５によって
吸収される。これにより、貫通穴９の内壁面９Ａにおけ
る光の反射を防止して、撮像部１０への不要光の入射を
阻止することができる。その結果、撮像部１０への不要
光の入射とこれに伴う画像ノイズの発生を有効に防止す
ることが可能となる。

【００２４】さらに、上記粗面化処理と黒色化処理を併
用して形成された反射防止層１５の場合は、貫通穴９の
内壁面９Ａに光が入射した際、その入射光が反射防止層
１５によって吸収されるとともに、そこで吸収しきれな
かった光が反射防止層１５によって多方向に分散され
る。これにより、撮像部１０への不要光の入射をより確
実に防止することが可能となる。

【００２５】図５は上記第１実施形態に係る撮像装置の
応用例を説明する要部断面図である。この応用例におい
ては、基板６の貫通穴９の内壁面９Ａに加えて、光の入
射側となる基板６の上面６Ｂにも反射防止層１５が設け
られている。この反射防止層１５は、基板６の貫通穴９
の内壁面９Ａから基板上面６Ｂに亘って連続したかたち
で形成されている。

【００２６】このように基板６の上面６Ｂにも反射防止
層１５を設けることにより、前述した反射防止層１５に
よる光の吸収作用や光の分散作用により、基板上面６Ｂ
に入射した光の反射を防止（又は低減）することができ
る。これにより、基板６の上面６Ｂに入射しかつそこで
反射した光が、前述のレンズユニット８内で乱反射して
撮像素子７の撮像部１０に入射するのを有効に防止する
ことができる。その結果、撮像１０への不要光の入射
を、より一層確実に防止することが可能となる。

【００２７】図６は本発明の第２実施形態に係る撮像装
置の構成を示す側断面図である。なお、本第２実施形態
においては、上記第１実施形態と同様の構成部分に同じ
符号を付し、重複する説明は省略する。

【００２８】本第２実施形態に係る撮像装置２において
は、基板６に設けられた貫通穴９の内壁面９Ａが、基板
６の下面６Ａから上面６Ｂに向かって徐々に穴径が大き
くなるように傾斜する状態で形成されている。内壁面９
Ａの傾斜角度は、該内壁面９Ａに入射しかつ該内壁面９
Ａで反射した光が、撮像素子７の撮像部１０に入射しな
い条件で設定されている。

【００２９】ここで、内壁面９Ａの傾斜角度の具体的な
設定条件につき、図７（ａ），（ｂ）を用いて説明す
る。なお、図７（ａ）は貫通穴９の内壁面９Ａが撮像部
１０と垂直をなしている場合の模式図であり、図７
（ｂ）は貫通穴９の内壁面９Ａが撮像部１０に対して角
度δをなして傾斜している場合の模式図である。

【００３０】いま、レンズユニット８等の撮像用光学系
を介して入射される光線が、撮像部１０と垂直な面に対
して角度θをなしている場合を考えると、図７（ａ），
（ｂ）における光線の入射角度βと反射角度βは、図中
破線で示す法線を境にβ＝π／２−θで表される。この
とき、貫通穴９の内壁面９Ａを垂直にするか、内壁面９
Ａに傾きを持たせるかによって、同じ角度θで入射した
光線であっても、内壁面９Ａで反射した光線の進行方向
（光の反射する方向）が異なるものとなる。

【００３１】ここで、図７（ｂ）において、撮像部１０
と垂直な面に対する内壁面９Ａの角度をαとすると、α
＋θ＋β＝π／２となり、これを変形すると、 α＝π／２−θ−β・・・（１） となる。

【００３２】また、内壁面９Ａで反射した光の軸が撮像
部１０と平行になる条件、つまり内壁面９Ａで反射した
光線が撮像部１０に入射しない条件は、θ＋β＋β＝π
／２となり、これを変形すると、 β＝（π／２−θ）／２・・・（２） となる。

【００３３】そこで上記（１）式に（２）式を代入する
と、 α＝π／２−θ−（π／２−θ）／２ ＝π／２−θ−π／４＋θ／２ ＝π／４−θ／２ ＝（π／２−θ）／２・・・（３） となる。

【００３４】図７（ｂ）における内壁面９Ａの傾斜角度
δは、 δ＝π／２−αで表されるため、これに上記（３）式を代入すると、 ＝π／２−（π／２−θ）／２ ＝π／４−θ／２ となる。

【００３５】以上のことから、内壁面９Ａの傾斜角度δ
については、 δ≦（π／２−θ）／２・・・（４） の条件を満たすように設定すればよい。具体的には、例
えば角度θ＝３０°であるとすると、δ≦３０°の条件
で内壁面９Ａを傾けた状態に形成すれば良い。

【００３６】このように基板６の貫通穴９の内壁面９Ａ
を傾けて形成することにより、図８に示すように、内壁
面９Ａに入射した光を、撮像部１０と異なる方向つまり
撮像部１０に入射しない方向に反射させることができ
る。これにより、撮像部１０への不要光の入射とこれに
伴う画像ノイズの発生を有効に防止することが可能とな
る。

【００３７】図９は本発明の第３実施形態に係る撮像装
置の構成を示す側断面図である。なお、本第３実施形態
においては、上記第１，第２実施形態と同様の構成部分
に同じ符号を付し、重複する説明は省略する。

【００３８】本第３実施形態に係る撮像装置２において
は、基板６の貫通穴９の内壁面９Ａを上記第２実施形態
と同様に傾斜させた状態で形成するとともに、その内壁
面９Ａとこれに続く基板上面６Ｂとに上記第１実施形態
と同様の反射防止層１５を設けた構成となっている。つ
まり、本第３実施形態に係る撮像装置２は、上記第１，
第２実施形態の特徴部分を組み合わせたものとなってい
る。但し、第１，第２実施形態の組み合わせ例として
は、図９において、貫通穴９の内壁面９Ａだけに反射防
止層１５を設ける構成も考えられる。

【００３９】このような構成を採用することにより、例
えば反射防止層１５を粗面化処理によって形成した場合
は、図１０に示すように、貫通穴９の内壁面９Ａに向け
て光が入射した際、その入射光が反射防止層１５によっ
て多方向に分散され、しかも内壁面９Ａが傾いているこ
とにより、反射防止層１５で分散された光が撮像素子７
の撮像部１０に入射され難くなる。これにより、上記第
１実施形態に比較して、撮像部１０への不要光の入射光
量を大幅に低減することが可能となる。

【００４０】これに対して、反射防止層１５を黒色化処
理によって形成した場合は、貫通穴９の内壁面９Ａに光
が入射した際、その入射光が反射防止層１５によって吸
収されるとともに、そこで吸収しきれなかった光が内壁
面９Ａの傾きによって撮像部１０と異なる方向に反射さ
れる。これにより、上記第１実施形態に比較して、撮像
部１０への不要光の入射光量を大幅に低減することが可
能となる。

【００４１】さらに、基板６の貫通穴９の内壁面９Ａか
ら基板６の上面６Ｂに亘って反射防止層１５を設けるこ
とにより、上記第１実施形態と同様に基板上面６Ｂに入
射した光の反射を反射防止層１５で防止して、レンズユ
ニット８内での乱反射による撮像部１０への不要光の入
射を有効に防止することが可能となる。

【００４２】なお、上記第１〜第３実施形態において
は、基板６、撮像素子７及びレンズユニット８からなる
撮像装置２への適用例について説明したが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、透光用の貫通穴９を有す
る基板６を用いて、貫通穴９から撮像部１０が露出する
状態で基板６の下面６Ａに撮像素子７を実装した構成の
ものに広く適用可能である。

【００４３】具体的には、図１１（ａ），（ｂ）及び図
１２（ａ），（ｂ）に示すように、先述のレンズユニッ
ト８に代えて、透光性を有する平板状の蓋体１６を用い
たものであってもよい。この蓋体１６は、例えば撮像素
子７の撮像部１０をゴミ等の付着から保護するシールガ
ラスであってもよい。また、赤外線カットフィルタ又は
光学的ローパスフィルタからなる光学素子、或いは赤外
線カットフィルタと光学的ローパスフィルタの両機能を
有する光学素子であってよい。

【００４４】因みに、図１１（ａ）においては、蓋体１
６を用いた撮像装置２において、上記第１実施形態と同
様に基板６の貫通穴９の内壁面９Ａに反射防止層１５を
設けた構成を示し、図１１（ｂ）においては、その応用
例として基板６の上面６Ｂにも反射防止層１５を設けた
構成を示している。また、図１２（ａ）においては、蓋
体１６を用いた撮像装置２において、上記第２実施形態
と同様に基板６の貫通穴９の内壁面９Ａを傾斜させた状
態で形成した構成を示し、図１２（ｂ）においては、蓋
体１６を用いた撮像装置２において、上記第３実施形態
と同様に基板６の貫通穴９の内壁面９Ａを傾斜させた状
態で形成するとともに、その内壁面９Ａとこれに続く基
板上面６Ｂとに反射防止層１５を設けた構成を示してい
る。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の撮像装置及
びこれを用いたカメラシステムによれば、貫通穴の内壁
面での光の反射を反射防止層により防止（又は低減）し
て、撮像部への不要光の入射を有効に防止することがで
きる。これにより、撮像装置の小型薄型化を実現するに
際して、不要光の入射に伴う画像ノイズの発生を防止す
ることが可能となる。

【００４６】また、本発明の他の撮像装置及びこれを用
いたカメラシステムによれば、貫通穴の内壁面を所定の
角度で傾斜させることにより、貫通穴の内壁面に入射し
た光を撮像部と異なる方向に反射させて、撮像部への不
要光の入射を有効に防止することができる。これによ
り、撮像装置の小型薄型化を実現するに際して、不要光
の入射に伴う画像ノイズの発生を防止することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るカメラシステムの全体構成を概略
的に示すブロック図である。

【図２】本発明の第１実施形態に係る撮像装置の構成を
示す側断面図である。

【図３】基板と撮像素子の配置関係を示す平面図であ
る。

【図４】第１実施形態に係る撮像装置の作用効果を説明
する図である。

【図５】第１実施形態に係る撮像装置の応用例を説明す
る要部断面図である。

【図６】本発明の第２実施形態に係る撮像装置の構成を
示す側断面図である。

【図７】内壁面の傾斜角度の設定条件を説明するための
図である。

【図８】第２実施形態に係る撮像装置の作用効果を説明
する図である。

【図９】本発明の第３実施形態に係る撮像装置の構成を
示す側断面図である。

【図１０】第３実施形態に係る撮像装置の作用効果を説
明する図である。

【図１１】本発明の他の適用例を説明する図（その１）
である。

【図１２】本発明の他の適用例を説明する図（その２）
である。

【図１３】従来の撮像装置の構成を示す側断面図であ
る。

【図１４】小型薄型化対応の撮像装置の構成を示す側断
面図である。

【符号の説明】

１…カメラシステム、２…撮像装置、６…基板、７…撮
像素子、８…レンズユニット、９…貫通穴、９Ａ…内壁
面、１０…撮像部、１５…反射防止層

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透光用の貫通穴が設けられるとともに、
   前記貫通穴の内壁面に反射防止層が設けられた基板と、 前記貫通穴から撮像部が露出する状態で前記基板の一方
   の面に実装された撮像素子とを備えることを特徴とする
   撮像装置。
2. 【請求項２】 透光用の貫通穴が設けられるとともに、
   前記貫通穴の内壁面が所定の角度で傾斜する状態に形成
   された基板と、 前記貫通穴から撮像部が露出する状態で前記基板の一方
   の面に実装された撮像素子とを備えることを特徴とする
   撮像装置。
3. 【請求項３】 前記基板の他方の面に反射防止層が設け
   られていることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
4. 【請求項４】 前記貫通穴の内壁面が所定の角度で傾斜
   する状態に形成されていることを特徴とする請求項１記
   載の撮像装置。
5. 【請求項５】 前記貫通穴の内壁面が所定の角度で傾斜
   する状態に形成されていることを特徴とする請求項３記
   載の撮像装置。
6. 【請求項６】 透光用の貫通穴が設けられるとともに、
   前記貫通穴の内壁面に反射防止層が設けられた基板と、 前記貫通穴から撮像部が露出する状態で前記基板の一方
   の面に実装された撮像素子とを備える撮像装置を用いた
   ことを特徴とするカメラシステム。
7. 【請求項７】 透光用の貫通穴が設けられるとともに、
   前記貫通穴の内壁面が所定の角度で傾斜する状態に形成
   された基板と、 前記貫通穴から撮像部が露出する状態で前記基板の一方
   の面に実装された撮像素子とを備える撮像装置を用いた
   ことを特徴とするカメラシステム。