ウエハーレベル光学部品を用いた自動焦点／ズームモジュール
【課題】自動焦点及び／又はズーム特性を有し、汚染により強く、部品数と製造工程数がより少なく、且つより寛容な許容差で組立て可能なカメラモジュールを提供すること。
【解決手段】基板と、前記基板に取り付けられるとともに、光センサのアレイを上面に有する集積回路画像取込装置と、前記画像取込装置の前記上面に強固に固定された第１レンズユニットと、 第２レンズユニットと、前記基板に取り付けられるとともに、前記第１レンズユニットの上方に前記第２レンズユニットを調節可能に支持するレンズアクチュエータを含み、前記第１レンズユニットが前記画像取込装置の前記上面の外周を超えて延びないことを特徴とするカメラモジュール。
【解決手段】基板と、前記基板に取り付けられるとともに、光センサのアレイを上面に有する集積回路画像取込装置と、前記画像取込装置の前記上面に強固に固定された第１レンズユニットと、 第２レンズユニットと、前記基板に取り付けられるとともに、前記第１レンズユニットの上方に前記第２レンズユニットを調節可能に支持するレンズアクチュエータを含み、前記第１レンズユニットが前記画像取込装置の前記上面の外周を超えて延びないことを特徴とするカメラモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に電子装置に関し、より詳しくはデジタルカメラモジュールに関する。より一層詳しくは、本発明は、可変焦点／ズーム装置が内蔵されたカメラモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラモジュールは、現在様々なホスト装置に内蔵されている。このようなホスト装置は、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡｓ）及びコンピュータ等を含む。したがって、ホスト装置内デジタルカメラモジュールに対する消費者の需要は増大し続けている。
【０００３】
ホスト装置の製造業者は、デジタルカメラモジュールの小型化を好み、この理由は、ホスト装置の外形寸法を増加させずにホスト装置内にデジタルカメラモジュールを内蔵することが可能となるからである。さらに、ホスト装置の製造業者は、ホスト装置の設計に及ぼす影響が最小限であるカメラモジュールを好む。これら要件を満たすために、ホスト装置の製造業者は、可能な限り高品質の画像を取り込むカメラモジュールを選択する。もちろん、カメラモジュールの製造業者にとって目下の目標は、最小減の製造原価でこれらの要件を満たすカメラモジュールを設計することである。
【０００４】
従来のデジタルカメラモジュールは、一般的に、レンズアセンブリ、ハウジング、プリント回路基板（ＰＣＢ：Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）及び集積型画像取込装置（ＩＣＤ： Ｉｍａｇｅ Ｃａｐｔｕｒｅ Ｄｅｖｉｃｅ）を含む。典型的には、部品は個別に形成され、その後の組み立てによってデジタルカメラモジュールが作り出される。即ち、ＩＣＤがＰＣＢに取り付けられ、その後、ハウジングがＰＣＢに取り付けられることにより、ＩＣＤがハウジング底部で覆われる。そして、レンズアセンブリは、ハウジングの反対側端部に取り付けられることにより、入射光をＩＣＤの画像取込面上に集束させる。ＩＣＤが、ＩＣＤ用の複数の電気接点を含むＰＣＢに電気的に連結されることにより、画像データがホスト装置に伝えられ、プロセシング、表示及び記憶がなされることになる。
【０００５】
デジタルカメラモジュールに他に普及していることは、小型のカメラモジュールでは必ずしもというわけではないが、様々な焦点領域で取り込まれた画像の品質を向上させるための可変焦点／ズーム装置を含むことである。典型的には、可変焦点／ズーム装置は、レンズアセンブリの１つ以上のレンズに連結された電子アクチュエータを含むことによって、ＩＣＤの画像取込面に対するレンズの移動やレンズ同士の移動を変動させる。
【０００６】
小型のカメラモジュールを製造する際、カメラモジュール製造業者は多くの問題に直面する。一例としては、むきだしのＩＣＤのダイは、組立前及び組立中の汚染に非常に脆い。画像取込面が埃及び／又はその他の粒子状破片にさらされると、これらの汚染物質は入射光を遮ることになり、取り込まれた画像において可視欠陥が生じてしまう。このような汚染は、頻繁に、不良の画像取込装置の廃棄処分を引き起こし、これは、特に収率損失が高い場合においては極めて高価となる可能性がある。汚染を最小限にするためには、カメラモジュールは、クラス１００のクリーンルームで注意深く組立てられる必要がある。組立てられたカメラモジュールの画像取込装置は、カメラモジュール外部からの汚染物質に対して保護されているが、それでも、これら画像取込装置は内部で生じた汚染物質に対して脆い。このような内部汚染物質は、通常、カメラモジュール内の埃、部品接着剤（例えばエポキシ等）、及び／又は摩擦摩耗によって形成された粒子である。典型的には、摩擦磨耗は、部品組立時又は組立後、例えば、カメラモジュール内で可動部品（例えば可変ズーム／焦点装置等）が作動した場合等に生じる。カメラ組立後に画像センサが汚染されることは、カメラモジュール全体の廃棄処分が必要となる可能性があるため特に高価となりうる。
【０００７】
その他の問題としては、可変焦点／ズーム装置は、典型的に多数の可動光学素子を含み、これら光学素子が小型のカメラモジュールに内蔵されるために非常に小さい必要があるため、製造、組立て、及び配置に極めて精巧な工程を必要とすることである。実際に、配置工程は、カメラモジュールに必要な部品の数が増加するにつれてますます難しくなる。この理由は、レンズが、所定の許容差内でＩＣＤに対して位置付けられる必要があるためである。全体許容差は、他の仲介部品の許容差の蓄積である。理想的には、レンズは全て、平面画像取込面の中心と同軸方向に垂直であるべきである。しかしながら、これは典型的には、ＰＣＢに対するＩＣＤの許容差、ハウジングに対するＰＣＢの許容差、焦点／ズーム装置に対するハウジングの許容差、及び焦点／ズーム装置に対するレンズの許容差の合計によって定義される所定の全体許容差内で達成されるのみである。
【０００８】
カメラモジュール組立中のＩＣＤの汚染を最小減にするための一つの従来の方法は、透明な保護基板（例えばガラス板等）を、画像取込面を覆うように固定する工程を含む。典型的には、これは、透明な接着剤を用いて、透明な保護基板を画像取込面上に直接的に接着することによって実現される。その他の一般的な方法は、画像取込装置の周囲面の周りに環状部品を形成する工程と、透明基板を環状部品に接着させることによって画像取込面と透明基板との間に空間を形成する工程を含む。
【０００９】
透明カバーは、カメラモジュール組立前に、幾らかの汚染物質から画像取込面を保護できる可能性はあるが、それでもカメラモジュールは汚染物質に対して非常に脆く画質の低下を引き起こすことになる。例えば、汚染物質は、まだ透明基板上にたまる可能性があり、この透明基板自体が汚染物質に対して無防備である。その他の例としては、透明カバーをＩＣＤに適用する工程は、その工程自体が汚染を引き起こす可能性がある。さらに、追加部品を用いることは、カメラモジュールの製造の全体的な費用を増大させ、製造時間を増加させる可能性が高い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、汚染物質に対してより強いカメラモジュールが必要とされている。さらに寛容な許容差で組立てが可能なカメラモジュールもまた、必要とされている。部品数と製造工程がより少ないカメラモジュールもまた、必要とされている。自動焦点及び／又はズーム特性を備える小型のカメラモジュールの組立て方法もまた、必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、自動焦点及び／又はズーム特性を有し、汚染により強く、部品数と製造工程数がより少なく、且つより寛容な許容差で組立て可能なカメラモジュールを提供することによって、従来技術に関連する問題を克服する。
【００１２】
開示の実施例では、カメラモジュールは、基板と、基板に取り付けられるとともに、光センサのアレイを上面に有する集積回路画像取込装置（ＩＣＤ）と、画像取込装置の上面に強固に固定された第１レンズユニットと、第２レンズユニットと、基板に取り付けられたレンズアクチュエータを含む。レンズアクチュエータは、第１レンズユニットの上方に第２レンズユニットを調節可能に支持する。第１レンズユニットは、積層された複数のレンズを含む。選択的に、第２レンズユニットもまた、積層された複数のレンズを含む。第１レンズユニットに対する第２レンズユニットの動きによって、焦点調整及び／ズーム機能が提供される。
【００１３】
この開示実施例の実施形態において、第１レンズユニットは、底面を有する第１レンズ素子と、上面及び底面を有する第２レンズ素子とを含む。第２レンズ素子の上面は、第１レンズ素子の底面に接着されている。第２レンズ素子の底面は、画像取込装置の上面に接着されている。
第１レンズユニットは、光センサのアレイが画像取込装置と第１レンズユニットとの間に密閉されるように、画像取込装置の上面に接着される。第１レンズユニットは、空洞が形成された取付面を含み、この取付面は、空洞がセンサアレイを覆うように、画像取込装置の上面のセンサアレイ周囲領域に固定される。特定の実施形態では、第１レンズユニットの上面は、画像取込装置の上面から少なくとも１−２ｍｍの位置に配される。
【００１４】
カメラモジュールを製造する方法もまた、開示されている。開示の実施方法の例は、センサアレイを上面に含む集積回路ＩＣＤを提供する工程と、第１レンズユニットを提供す工程と、第１レンズユニットをＩＣＤの上面に強固に取り付ける工程と、画像取込装置を基板上に取り付ける工程と、第２レンズユニットが調節可能に取り付けられた電気機械アクチュエータ・アセンブリを提供する工程と、第１レンズユニットの上に空間的な間隔をあけて位置付けられる第２レンズユニットを備える電気機械アクチュエータ・アセンブリを基板に取り付ける工程を備える。特定の方法において、第１レンズユニットを提供する工程は、複数の個別レンズが形成された第１レンズ基板を提供する工程と、複数の個別レンズが形成された第２レンズ基板を提供する工程と、第１レンズ基板の底面の少なくとも一部を、第２レンズ基板の上面の少なくとも一部に接着させる工程を含む。第１レンズユニットを画像取込装置の上面に強固に取り付ける工程は、画像取込装置及び複数のその他の画像取込装置を含む集積回路基板を提供する工程と、複数の個別レンズが形成されたレンズ基板を提供するとともに、レンズの少なくとも１つが第１レンズユニットの一部を形成し、レンズのその他がその他のレンズユニット部分を形成する工程と、レンズ基板の底面の少なくとも一部を画像取込装置の上面に接着することにより、第１レンズユニットを画像取込装置に取り付けるとともにその他のレンズユニットをその他の画像取込装置に取り付ける工程を含む。本方法は、さらに、レンズ基板及び集積回路基板を分離することにより、複数の別個の画像取込装置を生成する工程をさらに備える。この複数の別個の画像取込装置のそれぞれは、該画像取込装置に取り付けられたレンズユニットを１つ有する。
【００１５】
代替的な方法において、集積回路ＩＣＤを提供する工程は、上面を覆う透明カバー（例えば、ガラス板等）を有する集積回路ＩＣＤを提供する工程を含む。第１レンズユニットを画像取込装置の上面に強固に取り付ける工程は、第１レンズユニットを透明カバーに固定する工程を含む。
【００１６】
開示の本実施方法の例において、第１レンズユニットは、積層された複数のレンズ素子を含む。選択的に、積層された複数のレンズ素子の少なくとも１つの素子は、内蔵型の赤外線フィルターを含む。
【００１７】
その他の選択肢としては、本方法は、第１レンズユニットの少なくとも１つの光学特性を示すデータを用いて、画像取込装置をプログラミングする工程をさらに含む。
【００１８】
開示の本実施例において、カメラモジュールは、基板と、基板に取り付けられるとともに、光センサのアレイを上面に有する集積回路ＩＣＤと、第１レンズユニットと、画像取込装置に対して第１レンズユニットを取り付ける手段と、第２レンズユニットと、基板に取り付けられるとともに、第１レンズユニットに対して第２レンズユニットを調節可能に位置付けるレンズアクチュエータを含むとして記載することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】ホスト装置のプリント回路基板（ＰＣＢ）に取り付けられた本発明のカメラ モジュールの斜視図である。
【図２】図１のカメラモジュールの部分断面斜視図である。
【図３】図１のカメラモジュールの内部部品の部分断面斜視図である。
【図４】図２のカメラモジュールの光学素子積層体を製造するために用いられる複数 のガラスウエハーの分解斜視図である。
【図５】配置及び接着工程後の図４のガラスウエハーの一部の断面図である。
【図６】本発明に係るカメラモジュールを製造するための１つの特定の方法を要約し て示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明は以下図面を参照して詳説する。図面において、同様の参照符号は略類似の要素を意味するものとする。
本発明は、自動焦点及び／又はズーム特性を有する小型カメラモジュールを製造する新規の方法を提供することによって、従来技術に関連する問題を克服するものである。以下の記述において、多数の具体的な詳細（光学積層体におけるレンズ素子の数等）を説明することにより、本発明を完全に理解可能なものとする。当業者であれば理解できることではあるが、本発明はこれらの具体的事項とは異なって実施することも可能である。他の例では、公知の電子アセンブリの実施方法及び部品を省略することにより、本発明を不必要に不明瞭としないようにした。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態におけるカメラモジュール（１００）の斜視図である。カメラモジュール（１００）は、プリント回路基板（ＰＣＢ）（１０２）の一部に取り付けられることが図示されており、このプリント回路基板（ＰＣＢ）（１０２）は、カメラホスト装置のＰＣＢである。カメラモジュール（１００）は、ホスト装置のその他の素子と複数の導電性配線（１０４）を介して連通する。装置（１０６）は、電子素子（例えば受動素子）を意味し、ＰＣＢ（１０２）に直接的に取り付けられることができる。当業者であれば、ＰＣＢ（１０２）の特定の設計は、特定の用途に基づいてなされるものであり、本発明に特に関連しないことは理解できることである。したがって、ＰＣＢ（１０２）、配線（１０４）、及び装置（１０６）はその性質を示すものにすぎない。
【００２２】
図２は、カメラモジュール（１００）の部分断面図であり、集積回路画像取込装置（ＩＣＤ）（２００）、ＰＣＢ（２０２）、焦点／ズーム装置（２０４）、基部（２０６）、及びハウジング（２０８）を含む。ＩＣＤ（２０２）は、当業者に公知の方法（例えば、ワイヤボンディング、リフローはんだ付け等）を用いてＰＣＢ（２０２）に取り付けられて電気的に連結される。焦点／ズーム装置（２０４）は、光学積層体（２１０）、レンズキャリア（２１２）、及びアクチュエータ（２１４）を含む。光学積層体（２１０）とレンズキャリア（２１２）は、光軸（２１６）に沿って同軸上に位置付けられる。光軸（２１６）は、ＩＣＤ（２００）の画像取込面に対して垂直であり且つ中心付けられている。光学積層体（２１０）は、ＩＣＤ（２００）上面に強固に固定されているが、レンズキャリア（２１２）は、軸（２１６）に沿って移動可能である。アクチュエータ（２１４）は、電子機械装置（例えば、ＭＥＭＳ、圧電性物質、音声コイル等）であり、電子制御信号に応答して、光学積層体（２１０）に対するレンズキャリア（２１２）の位置を決定付けるよう作動する。特に、アクチュエータ（２１４）が特定の焦点／ズーム領域を示す信号を受信する時には、アクチュエータ（２１４）は、レンズキャリア（２１２）を、光学積層体（２１０）からの該当距離に位置付ける
【００２３】
基部（２０６）は、ＰＣＢ（２０２）上とＩＣＤ（２０２）の周辺端部に直接的に形成される硬質基板であり、アクチュエータ（２１４）とハウジング（２０８）を支持する。基部（２０６）は、幾つかの手段のうち任意の手段によって形成されることができる。例えば、基部（２０６）は、予め形成されてからＰＣＢ（２０２）に接着されることができる。代わりに、基部（２０６）は、ＩＣＤ（２００）と光学積層体（２１０）がＰＣＢ（２０２）に固定された後に、ＰＣＢ（２０２）に直接的に成形されることもできる。他の代替手段として、基部（２０６）とアクチュエータ（２１４）は、単一部品として一体化されることができる。さらにその他の代替手段として、（光学積層体（２１０）が取り付けられた）ＩＣＤ（２００）は、基部（２０６）にフリップチップで取り付けられ、その後、例えばリフローはんだ付け工程によって、ＰＣＢ（２０２）に取り付けられることができる。
【００２４】
ハウジング（２０８）は、基部（２０６）とアクチュエータ（２１４）上に直接的に形成されることにより、カメラモジュール（１００）の内部素子を保護する。ハウジング（２０８）は、アパチャー（２１８）を含み、これにより光がカメラモジュール（１００）内に入ることが可能になる。アパチャー（２１８）は、透明材料（例えば、レンズ、赤外線フィルタ等）によって覆われることにより、外部破片がカメラモジュール（１００）に入ることをさらに防ぐことが可能となる。ハウジング（２０８）の形成は、幾つかの手段のうち任意の手段を用いることにより実現できる。例えば、ハウジング（２０８）は、予め製造された後、基部（２０６）とアクチュエータ（２１４）に取り付けられることができる。その他の例として、ハウジング（２０８）は、基部（２０６）とアクチュエータ（２１４）上にオーバーモールディングされることができる。ＩＣＤ（２０２）に対する光学積層体（２１０）とレンズキャリア（２１２）の配置は、ハウジング（３０８）が仲介部材ではないために、ＩＣＤ（２００）に対するハウジング（２０８）の配置に依存しないことに留意されたい。したがって、ハウジング（２０８）は、レンズ配置の許容差蓄積に関連する問題の一因とはならない。
【００２５】
図３は、ＩＣＤ（２００）、光学積層体（２１０）、及びレンズキャリア（２１２）の部分断面図である。ＩＣＤ（２００）は、光軸（２１６）に垂直な平面の画像取込面（３００）を含む。図に示す如く、光軸（２１６）は、光学積層体（２１０）、レンズキャリア（２１２）、及び画像取込面（２００）の中心を通過する。
【００２６】
光学積層体（２１０）は、４つのレンズ（３０２）（３０４）（３０６）（３０８）の積層を含み、これらレンズは互いに固定され、画像取込面（３００）上に取り付けられる。特に、レンズ（３０２）の底面は直接的にＩＣＤ（２００）に固定され、レンズ（３０４）はレンズ（３０２）に取り付けられ、レンズ（３０６）はレンズ（３０４）に取り付けられ、レンズ（３０８）はレンズ（３０６）に取り付けられる。さらに、レンズ（３０２）の底面は、キャビティ（３１０）内の開口部を定義する。この開口部は、画像取込面（３００）の領域よりも僅かに大きい領域を有していることにより、レンズ（３０２）と画像取込面（３００）との間の接触を防ぐ。光学積層体（２１０）がＩＣＤ（２００）に固定された後に、組立後工程による汚染又は画像低下が生じることは殆ど起こりえないことを認識することが重要である。この理由は、レンズ（３０８）の上面にたまる破片は、収率損失に関連する欠陥を引き起こすには、画像焦点位置からあまりに離れすぎているからである。さらに、レンズ（３０２）をＩＣＤ（２００）に接着することは、空洞（３１０）内に画像取込面（３００）を効果的に密閉するため、汚染物質が画像取込面（３００）に到達することを防ぐことになる。
【００２７】
レンズキャリア（２１２）は、キャビティ（３１２）と光学アパチャー（３１４）を定義する。キャビティ（３１２）は、第２光学積層体（３１６）を固定可能に配置させる。第２光学積層体（３１６）は、４つのレンズ（３１８）（３２０）（３２２）（３２４）の積層を含み、これらレンズは互いに固定される。特に、レンズ（３２０）はレンズ（３１８）に取り付けられ、レンズ（３２２）はレンズ（３２０）に取り付けられ、レンズ（３２４）はレンズ（３２２）に取り付けられる。レンズ（３２４）は、アパチャー（３１４）内に配される凸面（３２６）を定義する。図示されていないが、レンズキャリア（２１２）は、アクチュエータ（２１４）から提供された電気的又は機械的な力（例えば磁力、圧電性付勢力等）と反応する特性（例えば、鉄成分、磁石、ガイドレール、剛性リップ部）を含み、これにより、光学積層体（２１０）に対してレンズキャリア（２１２）を移動させる。作動力に応答して、レンズキャリア（２１２）と光学積層体（３１６）は、光軸（２１６）に沿って画像取込面（３００）に対して移動し、これにより焦点／ズーム領域を変動させる。
【００２８】
さらに、ＩＣＤ（２００）は、光学積層体（２１０）と光学積層体（３０６）の少なくとも１つの光学特性を示すデータを含む。本情報をＩＣＤ（２００）のプログラミングコードに提供することにより、被写界深度向上（ＥＤＯＦ：ｅｎｈａｎｃｅｄ ｄｅｐｔｈ ｏｆ ｆｉｅｌｄ）及び光学不良補正（ＯＦＣ：ｏｐｔｉｃａｌ ｆａｕｌｔ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）等のソフトウェアの使用が促進される。その後、ウエハーレベル光学部品において生成された光学特性は、画像向上を目的としたソフトウェアによって使用されることができる。本特性は、画像アーチファクトを補正することによってモジュール収率も改善することができる。
【００２９】
図４は、光学積層体（２１０）を形成するために使用される４つのガラスウエハー（４００）（４０２）（４０４）（４０６）の分解斜視図である。ガラスウエハー（４００）（４０２）（４０４）（４０６）は、それぞれレンズアレイ（４０８）（４１０）（４１２）（４１４）を含む。これらレンズアレイは、例えば、エッチング／複写技術等のある好適な手段によって個別に形成される。レンズアレイが形成された後、ガラスウエハーは、各個別のレンズが３つの他の個別のレンズと同軸上になるように、垂直に配列される。その後、ガラスウエハーが互いに接着されて積層関係となり、分離工程への準備が整うことになる。この分離工程によって、幾つかの個別の光学積層体（２１０）が生成される。
【００３０】
代替的には、ガラスウエハー（４００）（４０２）（４０４）（４０６）は、類似の複数の集積回路画像取込装置を含むウエハーへとボンディングされることができ、その後に、ウエハーは、レンズ積層体が取り付けられた個別のＩＣＤへと分離される。しかしながら、レンズウエハーとＩＣＤウエハーを同時に分離することは、より困難である可能性があり、この理由は、分離にはシリコンＩＣＤウエハーの機能領域にわたってガラスウエハーをダイシングする必要がある可能性があるからである。さらに、分離前にレンズをウエハーにボンディングすることは、ガラスウエハーからのレンズの収率を下げることになる。この理由は、レンズの積層は、ＩＣＤよりも小さい領域を占めるからである。したがって、ガラスウエハーが、ＩＣＤウエハーに接着される前にダイシングされた場合には、ＩＣＤの間隔にレンズが適合するようにレンズの間隔を設けるよりも、レンズ同士をより近くに位置付けることができる。
【００３１】
図５は、ガラスウエハー（４００）（４０２）（４０４）（４０６）のほんの一部の断面図である。ガラスウエハー（４００）（４０２）（４０４）（４０６）は、配列され、互いに接着されている。ガラスウエハーが互いに接着された後、レンズは品質検査を受け、線（５００）に沿ってダイシングされ、多数の個別の光学積層体（２１０）を形成する。個別の光学積層体（２１０）が形成された後、これらは清浄され、ＩＣＤに取り付けるための準備がなされる。ここで留意すべきは、光学積層体（３１６）は、光学積層体（２１０）を形成するために用いられたものと同様の一般的な工程を用いることによって形成されるが、もちろん異なる形状を有するレンズ素子を備える。
【００３２】
図６は、本発明に係る自動焦点／ズームカメラモジュールを製造するための一つの方法を要約したフローチャートである。第１工程（６０２）では、画像取込装置（ＩＣＤ）が提供される。そして、第２工程（６０４）では、第１レンズユニットが提供される。次に、第３工程（６０６）では、第１レンズユニットがＩＣＤに強固に取り付けられる。選択的に、工程（６０２）（６０４）（６０６）は、ウエハーレベルで生じる。即ち、これらの工程は、ＩＣＤがまだその他のＩＣＤとともに１つのウエハー内に組み込まれている間、そして、レンズ素子がまだ、その他のレンズ素子とともにガラスウエハーに組み込まれている間に生じるということである。
【００３３】
次に、第４工程（６０８）では、（第１レンズユニットが取り付けられた）ＩＣＤが、基板（例えば、ホスト装置のＰＣＢ）上に取り付けられる。その後、第５工程（６１０）では、第２レンズユニットを備えるアクチュエータが提供される。第６工程（６１２）では、アクチュエータが、ＩＣＤと第１レンズユニットを覆って、基板上に取り付けられる。
【００３４】
これで本発明の特定の実施形態の説明を完了する。説明された特徴の多くは、本発明の範囲を逸脱することなく、代替、変更又は省略することができる。例えば、示された光学積層体の代わりに、代替的なレンズユニットを使用することができる。その他の例としては、カメラモジュールを組立てるために、異なる電子取付工程を用いることができる。特定の示された実施形態から派生したこれら及びその他の内容は、特に先行開示内容を考慮すると、当業者にとって明らかなものであるといえる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に電子装置に関し、より詳しくはデジタルカメラモジュールに関する。より一層詳しくは、本発明は、可変焦点／ズーム装置が内蔵されたカメラモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラモジュールは、現在様々なホスト装置に内蔵されている。このようなホスト装置は、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡｓ）及びコンピュータ等を含む。したがって、ホスト装置内デジタルカメラモジュールに対する消費者の需要は増大し続けている。
【０００３】
ホスト装置の製造業者は、デジタルカメラモジュールの小型化を好み、この理由は、ホスト装置の外形寸法を増加させずにホスト装置内にデジタルカメラモジュールを内蔵することが可能となるからである。さらに、ホスト装置の製造業者は、ホスト装置の設計に及ぼす影響が最小限であるカメラモジュールを好む。これら要件を満たすために、ホスト装置の製造業者は、可能な限り高品質の画像を取り込むカメラモジュールを選択する。もちろん、カメラモジュールの製造業者にとって目下の目標は、最小減の製造原価でこれらの要件を満たすカメラモジュールを設計することである。
【０００４】
従来のデジタルカメラモジュールは、一般的に、レンズアセンブリ、ハウジング、プリント回路基板（ＰＣＢ：Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）及び集積型画像取込装置（ＩＣＤ： Ｉｍａｇｅ Ｃａｐｔｕｒｅ Ｄｅｖｉｃｅ）を含む。典型的には、部品は個別に形成され、その後の組み立てによってデジタルカメラモジュールが作り出される。即ち、ＩＣＤがＰＣＢに取り付けられ、その後、ハウジングがＰＣＢに取り付けられることにより、ＩＣＤがハウジング底部で覆われる。そして、レンズアセンブリは、ハウジングの反対側端部に取り付けられることにより、入射光をＩＣＤの画像取込面上に集束させる。ＩＣＤが、ＩＣＤ用の複数の電気接点を含むＰＣＢに電気的に連結されることにより、画像データがホスト装置に伝えられ、プロセシング、表示及び記憶がなされることになる。
【０００５】
デジタルカメラモジュールに他に普及していることは、小型のカメラモジュールでは必ずしもというわけではないが、様々な焦点領域で取り込まれた画像の品質を向上させるための可変焦点／ズーム装置を含むことである。典型的には、可変焦点／ズーム装置は、レンズアセンブリの１つ以上のレンズに連結された電子アクチュエータを含むことによって、ＩＣＤの画像取込面に対するレンズの移動やレンズ同士の移動を変動させる。
【０００６】
小型のカメラモジュールを製造する際、カメラモジュール製造業者は多くの問題に直面する。一例としては、むきだしのＩＣＤのダイは、組立前及び組立中の汚染に非常に脆い。画像取込面が埃及び／又はその他の粒子状破片にさらされると、これらの汚染物質は入射光を遮ることになり、取り込まれた画像において可視欠陥が生じてしまう。このような汚染は、頻繁に、不良の画像取込装置の廃棄処分を引き起こし、これは、特に収率損失が高い場合においては極めて高価となる可能性がある。汚染を最小限にするためには、カメラモジュールは、クラス１００のクリーンルームで注意深く組立てられる必要がある。組立てられたカメラモジュールの画像取込装置は、カメラモジュール外部からの汚染物質に対して保護されているが、それでも、これら画像取込装置は内部で生じた汚染物質に対して脆い。このような内部汚染物質は、通常、カメラモジュール内の埃、部品接着剤（例えばエポキシ等）、及び／又は摩擦摩耗によって形成された粒子である。典型的には、摩擦磨耗は、部品組立時又は組立後、例えば、カメラモジュール内で可動部品（例えば可変ズーム／焦点装置等）が作動した場合等に生じる。カメラ組立後に画像センサが汚染されることは、カメラモジュール全体の廃棄処分が必要となる可能性があるため特に高価となりうる。
【０００７】
その他の問題としては、可変焦点／ズーム装置は、典型的に多数の可動光学素子を含み、これら光学素子が小型のカメラモジュールに内蔵されるために非常に小さい必要があるため、製造、組立て、及び配置に極めて精巧な工程を必要とすることである。実際に、配置工程は、カメラモジュールに必要な部品の数が増加するにつれてますます難しくなる。この理由は、レンズが、所定の許容差内でＩＣＤに対して位置付けられる必要があるためである。全体許容差は、他の仲介部品の許容差の蓄積である。理想的には、レンズは全て、平面画像取込面の中心と同軸方向に垂直であるべきである。しかしながら、これは典型的には、ＰＣＢに対するＩＣＤの許容差、ハウジングに対するＰＣＢの許容差、焦点／ズーム装置に対するハウジングの許容差、及び焦点／ズーム装置に対するレンズの許容差の合計によって定義される所定の全体許容差内で達成されるのみである。
【０００８】
カメラモジュール組立中のＩＣＤの汚染を最小減にするための一つの従来の方法は、透明な保護基板（例えばガラス板等）を、画像取込面を覆うように固定する工程を含む。典型的には、これは、透明な接着剤を用いて、透明な保護基板を画像取込面上に直接的に接着することによって実現される。その他の一般的な方法は、画像取込装置の周囲面の周りに環状部品を形成する工程と、透明基板を環状部品に接着させることによって画像取込面と透明基板との間に空間を形成する工程を含む。
【０００９】
透明カバーは、カメラモジュール組立前に、幾らかの汚染物質から画像取込面を保護できる可能性はあるが、それでもカメラモジュールは汚染物質に対して非常に脆く画質の低下を引き起こすことになる。例えば、汚染物質は、まだ透明基板上にたまる可能性があり、この透明基板自体が汚染物質に対して無防備である。その他の例としては、透明カバーをＩＣＤに適用する工程は、その工程自体が汚染を引き起こす可能性がある。さらに、追加部品を用いることは、カメラモジュールの製造の全体的な費用を増大させ、製造時間を増加させる可能性が高い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、汚染物質に対してより強いカメラモジュールが必要とされている。さらに寛容な許容差で組立てが可能なカメラモジュールもまた、必要とされている。部品数と製造工程がより少ないカメラモジュールもまた、必要とされている。自動焦点及び／又はズーム特性を備える小型のカメラモジュールの組立て方法もまた、必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、自動焦点及び／又はズーム特性を有し、汚染により強く、部品数と製造工程数がより少なく、且つより寛容な許容差で組立て可能なカメラモジュールを提供することによって、従来技術に関連する問題を克服する。
【００１２】
開示の実施例では、カメラモジュールは、基板と、基板に取り付けられるとともに、光センサのアレイを上面に有する集積回路画像取込装置（ＩＣＤ）と、画像取込装置の上面に強固に固定された第１レンズユニットと、第２レンズユニットと、基板に取り付けられたレンズアクチュエータを含む。レンズアクチュエータは、第１レンズユニットの上方に第２レンズユニットを調節可能に支持する。第１レンズユニットは、積層された複数のレンズを含む。選択的に、第２レンズユニットもまた、積層された複数のレンズを含む。第１レンズユニットに対する第２レンズユニットの動きによって、焦点調整及び／ズーム機能が提供される。
【００１３】
この開示実施例の実施形態において、第１レンズユニットは、底面を有する第１レンズ素子と、上面及び底面を有する第２レンズ素子とを含む。第２レンズ素子の上面は、第１レンズ素子の底面に接着されている。第２レンズ素子の底面は、画像取込装置の上面に接着されている。
第１レンズユニットは、光センサのアレイが画像取込装置と第１レンズユニットとの間に密閉されるように、画像取込装置の上面に接着される。第１レンズユニットは、空洞が形成された取付面を含み、この取付面は、空洞がセンサアレイを覆うように、画像取込装置の上面のセンサアレイ周囲領域に固定される。特定の実施形態では、第１レンズユニットの上面は、画像取込装置の上面から少なくとも１−２ｍｍの位置に配される。
【００１４】
カメラモジュールを製造する方法もまた、開示されている。開示の実施方法の例は、センサアレイを上面に含む集積回路ＩＣＤを提供する工程と、第１レンズユニットを提供す工程と、第１レンズユニットをＩＣＤの上面に強固に取り付ける工程と、画像取込装置を基板上に取り付ける工程と、第２レンズユニットが調節可能に取り付けられた電気機械アクチュエータ・アセンブリを提供する工程と、第１レンズユニットの上に空間的な間隔をあけて位置付けられる第２レンズユニットを備える電気機械アクチュエータ・アセンブリを基板に取り付ける工程を備える。特定の方法において、第１レンズユニットを提供する工程は、複数の個別レンズが形成された第１レンズ基板を提供する工程と、複数の個別レンズが形成された第２レンズ基板を提供する工程と、第１レンズ基板の底面の少なくとも一部を、第２レンズ基板の上面の少なくとも一部に接着させる工程を含む。第１レンズユニットを画像取込装置の上面に強固に取り付ける工程は、画像取込装置及び複数のその他の画像取込装置を含む集積回路基板を提供する工程と、複数の個別レンズが形成されたレンズ基板を提供するとともに、レンズの少なくとも１つが第１レンズユニットの一部を形成し、レンズのその他がその他のレンズユニット部分を形成する工程と、レンズ基板の底面の少なくとも一部を画像取込装置の上面に接着することにより、第１レンズユニットを画像取込装置に取り付けるとともにその他のレンズユニットをその他の画像取込装置に取り付ける工程を含む。本方法は、さらに、レンズ基板及び集積回路基板を分離することにより、複数の別個の画像取込装置を生成する工程をさらに備える。この複数の別個の画像取込装置のそれぞれは、該画像取込装置に取り付けられたレンズユニットを１つ有する。
【００１５】
代替的な方法において、集積回路ＩＣＤを提供する工程は、上面を覆う透明カバー（例えば、ガラス板等）を有する集積回路ＩＣＤを提供する工程を含む。第１レンズユニットを画像取込装置の上面に強固に取り付ける工程は、第１レンズユニットを透明カバーに固定する工程を含む。
【００１６】
開示の本実施方法の例において、第１レンズユニットは、積層された複数のレンズ素子を含む。選択的に、積層された複数のレンズ素子の少なくとも１つの素子は、内蔵型の赤外線フィルターを含む。
【００１７】
その他の選択肢としては、本方法は、第１レンズユニットの少なくとも１つの光学特性を示すデータを用いて、画像取込装置をプログラミングする工程をさらに含む。
【００１８】
開示の本実施例において、カメラモジュールは、基板と、基板に取り付けられるとともに、光センサのアレイを上面に有する集積回路ＩＣＤと、第１レンズユニットと、画像取込装置に対して第１レンズユニットを取り付ける手段と、第２レンズユニットと、基板に取り付けられるとともに、第１レンズユニットに対して第２レンズユニットを調節可能に位置付けるレンズアクチュエータを含むとして記載することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】ホスト装置のプリント回路基板（ＰＣＢ）に取り付けられた本発明のカメラ モジュールの斜視図である。
【図２】図１のカメラモジュールの部分断面斜視図である。
【図３】図１のカメラモジュールの内部部品の部分断面斜視図である。
【図４】図２のカメラモジュールの光学素子積層体を製造するために用いられる複数 のガラスウエハーの分解斜視図である。
【図５】配置及び接着工程後の図４のガラスウエハーの一部の断面図である。
【図６】本発明に係るカメラモジュールを製造するための１つの特定の方法を要約し て示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明は以下図面を参照して詳説する。図面において、同様の参照符号は略類似の要素を意味するものとする。
本発明は、自動焦点及び／又はズーム特性を有する小型カメラモジュールを製造する新規の方法を提供することによって、従来技術に関連する問題を克服するものである。以下の記述において、多数の具体的な詳細（光学積層体におけるレンズ素子の数等）を説明することにより、本発明を完全に理解可能なものとする。当業者であれば理解できることではあるが、本発明はこれらの具体的事項とは異なって実施することも可能である。他の例では、公知の電子アセンブリの実施方法及び部品を省略することにより、本発明を不必要に不明瞭としないようにした。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態におけるカメラモジュール（１００）の斜視図である。カメラモジュール（１００）は、プリント回路基板（ＰＣＢ）（１０２）の一部に取り付けられることが図示されており、このプリント回路基板（ＰＣＢ）（１０２）は、カメラホスト装置のＰＣＢである。カメラモジュール（１００）は、ホスト装置のその他の素子と複数の導電性配線（１０４）を介して連通する。装置（１０６）は、電子素子（例えば受動素子）を意味し、ＰＣＢ（１０２）に直接的に取り付けられることができる。当業者であれば、ＰＣＢ（１０２）の特定の設計は、特定の用途に基づいてなされるものであり、本発明に特に関連しないことは理解できることである。したがって、ＰＣＢ（１０２）、配線（１０４）、及び装置（１０６）はその性質を示すものにすぎない。
【００２２】
図２は、カメラモジュール（１００）の部分断面図であり、集積回路画像取込装置（ＩＣＤ）（２００）、ＰＣＢ（２０２）、焦点／ズーム装置（２０４）、基部（２０６）、及びハウジング（２０８）を含む。ＩＣＤ（２０２）は、当業者に公知の方法（例えば、ワイヤボンディング、リフローはんだ付け等）を用いてＰＣＢ（２０２）に取り付けられて電気的に連結される。焦点／ズーム装置（２０４）は、光学積層体（２１０）、レンズキャリア（２１２）、及びアクチュエータ（２１４）を含む。光学積層体（２１０）とレンズキャリア（２１２）は、光軸（２１６）に沿って同軸上に位置付けられる。光軸（２１６）は、ＩＣＤ（２００）の画像取込面に対して垂直であり且つ中心付けられている。光学積層体（２１０）は、ＩＣＤ（２００）上面に強固に固定されているが、レンズキャリア（２１２）は、軸（２１６）に沿って移動可能である。アクチュエータ（２１４）は、電子機械装置（例えば、ＭＥＭＳ、圧電性物質、音声コイル等）であり、電子制御信号に応答して、光学積層体（２１０）に対するレンズキャリア（２１２）の位置を決定付けるよう作動する。特に、アクチュエータ（２１４）が特定の焦点／ズーム領域を示す信号を受信する時には、アクチュエータ（２１４）は、レンズキャリア（２１２）を、光学積層体（２１０）からの該当距離に位置付ける
【００２３】
基部（２０６）は、ＰＣＢ（２０２）上とＩＣＤ（２０２）の周辺端部に直接的に形成される硬質基板であり、アクチュエータ（２１４）とハウジング（２０８）を支持する。基部（２０６）は、幾つかの手段のうち任意の手段によって形成されることができる。例えば、基部（２０６）は、予め形成されてからＰＣＢ（２０２）に接着されることができる。代わりに、基部（２０６）は、ＩＣＤ（２００）と光学積層体（２１０）がＰＣＢ（２０２）に固定された後に、ＰＣＢ（２０２）に直接的に成形されることもできる。他の代替手段として、基部（２０６）とアクチュエータ（２１４）は、単一部品として一体化されることができる。さらにその他の代替手段として、（光学積層体（２１０）が取り付けられた）ＩＣＤ（２００）は、基部（２０６）にフリップチップで取り付けられ、その後、例えばリフローはんだ付け工程によって、ＰＣＢ（２０２）に取り付けられることができる。
【００２４】
ハウジング（２０８）は、基部（２０６）とアクチュエータ（２１４）上に直接的に形成されることにより、カメラモジュール（１００）の内部素子を保護する。ハウジング（２０８）は、アパチャー（２１８）を含み、これにより光がカメラモジュール（１００）内に入ることが可能になる。アパチャー（２１８）は、透明材料（例えば、レンズ、赤外線フィルタ等）によって覆われることにより、外部破片がカメラモジュール（１００）に入ることをさらに防ぐことが可能となる。ハウジング（２０８）の形成は、幾つかの手段のうち任意の手段を用いることにより実現できる。例えば、ハウジング（２０８）は、予め製造された後、基部（２０６）とアクチュエータ（２１４）に取り付けられることができる。その他の例として、ハウジング（２０８）は、基部（２０６）とアクチュエータ（２１４）上にオーバーモールディングされることができる。ＩＣＤ（２０２）に対する光学積層体（２１０）とレンズキャリア（２１２）の配置は、ハウジング（３０８）が仲介部材ではないために、ＩＣＤ（２００）に対するハウジング（２０８）の配置に依存しないことに留意されたい。したがって、ハウジング（２０８）は、レンズ配置の許容差蓄積に関連する問題の一因とはならない。
【００２５】
図３は、ＩＣＤ（２００）、光学積層体（２１０）、及びレンズキャリア（２１２）の部分断面図である。ＩＣＤ（２００）は、光軸（２１６）に垂直な平面の画像取込面（３００）を含む。図に示す如く、光軸（２１６）は、光学積層体（２１０）、レンズキャリア（２１２）、及び画像取込面（２００）の中心を通過する。
【００２６】
光学積層体（２１０）は、４つのレンズ（３０２）（３０４）（３０６）（３０８）の積層を含み、これらレンズは互いに固定され、画像取込面（３００）上に取り付けられる。特に、レンズ（３０２）の底面は直接的にＩＣＤ（２００）に固定され、レンズ（３０４）はレンズ（３０２）に取り付けられ、レンズ（３０６）はレンズ（３０４）に取り付けられ、レンズ（３０８）はレンズ（３０６）に取り付けられる。さらに、レンズ（３０２）の底面は、キャビティ（３１０）内の開口部を定義する。この開口部は、画像取込面（３００）の領域よりも僅かに大きい領域を有していることにより、レンズ（３０２）と画像取込面（３００）との間の接触を防ぐ。光学積層体（２１０）がＩＣＤ（２００）に固定された後に、組立後工程による汚染又は画像低下が生じることは殆ど起こりえないことを認識することが重要である。この理由は、レンズ（３０８）の上面にたまる破片は、収率損失に関連する欠陥を引き起こすには、画像焦点位置からあまりに離れすぎているからである。さらに、レンズ（３０２）をＩＣＤ（２００）に接着することは、空洞（３１０）内に画像取込面（３００）を効果的に密閉するため、汚染物質が画像取込面（３００）に到達することを防ぐことになる。
【００２７】
レンズキャリア（２１２）は、キャビティ（３１２）と光学アパチャー（３１４）を定義する。キャビティ（３１２）は、第２光学積層体（３１６）を固定可能に配置させる。第２光学積層体（３１６）は、４つのレンズ（３１８）（３２０）（３２２）（３２４）の積層を含み、これらレンズは互いに固定される。特に、レンズ（３２０）はレンズ（３１８）に取り付けられ、レンズ（３２２）はレンズ（３２０）に取り付けられ、レンズ（３２４）はレンズ（３２２）に取り付けられる。レンズ（３２４）は、アパチャー（３１４）内に配される凸面（３２６）を定義する。図示されていないが、レンズキャリア（２１２）は、アクチュエータ（２１４）から提供された電気的又は機械的な力（例えば磁力、圧電性付勢力等）と反応する特性（例えば、鉄成分、磁石、ガイドレール、剛性リップ部）を含み、これにより、光学積層体（２１０）に対してレンズキャリア（２１２）を移動させる。作動力に応答して、レンズキャリア（２１２）と光学積層体（３１６）は、光軸（２１６）に沿って画像取込面（３００）に対して移動し、これにより焦点／ズーム領域を変動させる。
【００２８】
さらに、ＩＣＤ（２００）は、光学積層体（２１０）と光学積層体（３０６）の少なくとも１つの光学特性を示すデータを含む。本情報をＩＣＤ（２００）のプログラミングコードに提供することにより、被写界深度向上（ＥＤＯＦ：ｅｎｈａｎｃｅｄ ｄｅｐｔｈ ｏｆ ｆｉｅｌｄ）及び光学不良補正（ＯＦＣ：ｏｐｔｉｃａｌ ｆａｕｌｔ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）等のソフトウェアの使用が促進される。その後、ウエハーレベル光学部品において生成された光学特性は、画像向上を目的としたソフトウェアによって使用されることができる。本特性は、画像アーチファクトを補正することによってモジュール収率も改善することができる。
【００２９】
図４は、光学積層体（２１０）を形成するために使用される４つのガラスウエハー（４００）（４０２）（４０４）（４０６）の分解斜視図である。ガラスウエハー（４００）（４０２）（４０４）（４０６）は、それぞれレンズアレイ（４０８）（４１０）（４１２）（４１４）を含む。これらレンズアレイは、例えば、エッチング／複写技術等のある好適な手段によって個別に形成される。レンズアレイが形成された後、ガラスウエハーは、各個別のレンズが３つの他の個別のレンズと同軸上になるように、垂直に配列される。その後、ガラスウエハーが互いに接着されて積層関係となり、分離工程への準備が整うことになる。この分離工程によって、幾つかの個別の光学積層体（２１０）が生成される。
【００３０】
代替的には、ガラスウエハー（４００）（４０２）（４０４）（４０６）は、類似の複数の集積回路画像取込装置を含むウエハーへとボンディングされることができ、その後に、ウエハーは、レンズ積層体が取り付けられた個別のＩＣＤへと分離される。しかしながら、レンズウエハーとＩＣＤウエハーを同時に分離することは、より困難である可能性があり、この理由は、分離にはシリコンＩＣＤウエハーの機能領域にわたってガラスウエハーをダイシングする必要がある可能性があるからである。さらに、分離前にレンズをウエハーにボンディングすることは、ガラスウエハーからのレンズの収率を下げることになる。この理由は、レンズの積層は、ＩＣＤよりも小さい領域を占めるからである。したがって、ガラスウエハーが、ＩＣＤウエハーに接着される前にダイシングされた場合には、ＩＣＤの間隔にレンズが適合するようにレンズの間隔を設けるよりも、レンズ同士をより近くに位置付けることができる。
【００３１】
図５は、ガラスウエハー（４００）（４０２）（４０４）（４０６）のほんの一部の断面図である。ガラスウエハー（４００）（４０２）（４０４）（４０６）は、配列され、互いに接着されている。ガラスウエハーが互いに接着された後、レンズは品質検査を受け、線（５００）に沿ってダイシングされ、多数の個別の光学積層体（２１０）を形成する。個別の光学積層体（２１０）が形成された後、これらは清浄され、ＩＣＤに取り付けるための準備がなされる。ここで留意すべきは、光学積層体（３１６）は、光学積層体（２１０）を形成するために用いられたものと同様の一般的な工程を用いることによって形成されるが、もちろん異なる形状を有するレンズ素子を備える。
【００３２】
図６は、本発明に係る自動焦点／ズームカメラモジュールを製造するための一つの方法を要約したフローチャートである。第１工程（６０２）では、画像取込装置（ＩＣＤ）が提供される。そして、第２工程（６０４）では、第１レンズユニットが提供される。次に、第３工程（６０６）では、第１レンズユニットがＩＣＤに強固に取り付けられる。選択的に、工程（６０２）（６０４）（６０６）は、ウエハーレベルで生じる。即ち、これらの工程は、ＩＣＤがまだその他のＩＣＤとともに１つのウエハー内に組み込まれている間、そして、レンズ素子がまだ、その他のレンズ素子とともにガラスウエハーに組み込まれている間に生じるということである。
【００３３】
次に、第４工程（６０８）では、（第１レンズユニットが取り付けられた）ＩＣＤが、基板（例えば、ホスト装置のＰＣＢ）上に取り付けられる。その後、第５工程（６１０）では、第２レンズユニットを備えるアクチュエータが提供される。第６工程（６１２）では、アクチュエータが、ＩＣＤと第１レンズユニットを覆って、基板上に取り付けられる。
【００３４】
これで本発明の特定の実施形態の説明を完了する。説明された特徴の多くは、本発明の範囲を逸脱することなく、代替、変更又は省略することができる。例えば、示された光学積層体の代わりに、代替的なレンズユニットを使用することができる。その他の例としては、カメラモジュールを組立てるために、異なる電子取付工程を用いることができる。特定の示された実施形態から派生したこれら及びその他の内容は、特に先行開示内容を考慮すると、当業者にとって明らかなものであるといえる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に取り付けられるとともに、光センサのアレイを上面に有する集積回路画像取込装置と、
前記画像取込装置の前記上面に強固に固定された第１レンズユニットと、
第２レンズユニットと、
前記基板に取り付けられるとともに、前記第１レンズユニットの上方に前記第２レンズユニットを調節可能に支持するレンズアクチュエータを含み、
前記第１レンズユニットが前記画像取込装置の前記上面の外周を超えて延びない
カメラモジュール。
【請求項２】
前記第１レンズユニットが、積層された複数のレンズを含むことを特徴とする請求項１記載のカメラモジュール。
【請求項３】
前記第２レンズユニットが、積層された複数のレンズを含むことを特徴とする請求項２記載のカメラモジュール。
【請求項４】
前記第１レンズユニットは、
底面を有する第１レンズ素子と、
上面及び底面を有する第２レンズ素子とを含み、
前記第２レンズ素子の前記上面が、前記第１レンズ素子の底面に接着し、
前記第２レンズ素子の前記底面が、前記画像取込装置の前記上面に接着することを特徴とする請求項１記載のカメラモジュール。
【請求項５】
前記第１レンズユニットに対する前記第２レンズユニットの動きによって、焦点調整機能が提供されることを特徴とする請求項１記載のカメラモジュール。
【請求項６】
前記第１レンズユニットに対する前記第２レンズユニットの動きによって、ズーム機能が提供されることを特徴とする請求項１記載のカメラモジュール。
【請求項７】
前記第１レンズユニットに対する前記第２レンズユニットの動きによって、焦点調整機能が提供されることを特徴とする請求項６記載のカメラモジュール。
【請求項８】
前記光センサのアレイが前記画像取込装置と前記第１レンズユニットとの間に挟まれて密閉されるように、前記第１レンズユニットが前記画像取込装置の上面に直接接着されることを特徴とする請求項１記載のカメラモジュール。
【請求項９】
前記第１レンズユニットの底面が、前記画像取込装置の前記上面に接着され、
前記第１レンズユニットの上面が、前記画像取込装置の前記上面から少なくとも１ｍｍの位置に配されることを特徴とする請求項８記載のカメラモジュール。
【請求項１０】
前記第１レンズユニットの前記上面が、前記画像取込装置の前記上面から少なくとも２ｍｍの位置に配されることを特徴とする請求項９記載のカメラモジュール。
【請求項１１】
前記第１レンズユニットは、空洞が形成された取付面を含み、
前記取付面は、前記空洞が前記センサアレイを覆うように、前記画像取込装置の前記上面の前記センサアレイ周囲領域に固定されることを特徴とする請求項１記載のカメラモジュール。
【請求項１２】
前記集積回路画像取込装置が、積層された複数のレンズの少なくとも１つの光学特性を示すデータを含む請求項１記載のカメラモジュール。
【請求項１３】
前記基板に結合され、前記第２レンズユニット及び前記レンズアクチュエータ上に取り付けられたハウジングをさらに備え、前記画像取込装置に関する前記第１レンズユニットと第２レンズユニットとの調節が前記ハウジングに独立である請求項１記載のカメラモジュール。
【請求項１４】
センサアレイを上面に含む集積回路画像取込装置を提供する工程と、
第１レンズユニットを提供する工程と、
前記第１レンズユニットを前記画像取込装置の前記上面に強固に取り付ける工程と、
前記画像取込装置を基板上に取り付ける工程と、
第２レンズユニットが調節可能に取り付けられた電気機械アクチュエータ・アセンブリを提供する工程と、
前記第１レンズユニットの上に空間的な間隔をあけて位置付けられる前記第２レンズユニットを備える前記電気機械アクチュエータ・アセンブリを前記基板に取り付ける工程を備えるカメラモジュールの製造方法。
【請求項１５】
前記第１レンズユニットを提供する工程は、
複数の個別レンズが形成された第１レンズ基板を提供する工程と、
複数の個別レンズが形成された第２レンズ基板を提供する工程と、
前記第１レンズ基板の底面の少なくとも一部を、前記第２レンズ基板の上面の少なくとも一部に接着させる工程を含むことを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記第１レンズユニットを前記画像取込装置の前記上面に強固に取り付ける工程は、
前記画像取込装置及び複数のその他の画像取込装置を含む集積回路基板を提供する工程
と、
複数の個別レンズが形成されたレンズ基板を提供するとともに、前記レンズの少なくとも１つが前記第１レンズユニットの一部を形成し、前記レンズのその他がその他のレンズユニット部分を形成する工程と、
前記レンズ基板の底面の少なくとも一部を前記画像取込装置の前記上面に接着することにより、前記第１レンズユニットを前記画像取込装置に取り付けるとともに前記その他のレンズユニットを前記その他の画像取込装置に取り付ける工程を含むことを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１７】
前記レンズ基板及び前記集積回路基板を分離することにより、複数の別個の画像取込装置を生成する工程をさらに備え、
前記複数の別個の画像取込装置のそれぞれが、該画像取込装置に取り付けられた前記レンズユニットを１つ有することを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記集積回路画像取込装置を提供する工程が、前記上面を覆う透明カバーを有する集積回路画像取込装置を提供する工程を含み、
前記第１レンズユニットを前記画像取込装置の前記上面に強固に取り付ける工程が、前記第１レンズユニットを前記透明カバーに固定する工程を含むことを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１９】
前記第１レンズユニットが、積層された複数のレンズ素子を含むことを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項２０】
前記積層された複数のレンズ素子の少なくとも１つの素子が、内蔵型の赤外線フィルターを含むことを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
前記第１レンズユニットの少なくとも１つの光学特性を示すデータを用いて、前記画像取込装置をプログラミングする工程をさらに備えることを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項２２】
ハウジングを設ける工程と、
前記ハウジングが前記第２レンズユニットおよび前記電気機械アクチュエータ・アセンブリ上に取り付けられるように、前記ハウジングを前記基板に結合する工程を含み、前記画像取込装置に関する前記第１レンズユニットと第２レンズユニットとの調節が前記ハウジングに独立である請求項１４記載の方法。
【請求項１】
基板と、
前記基板に取り付けられるとともに、光センサのアレイを上面に有する集積回路画像取込装置と、
前記画像取込装置の前記上面に強固に固定された第１レンズユニットと、
第２レンズユニットと、
前記基板に取り付けられるとともに、前記第１レンズユニットの上方に前記第２レンズユニットを調節可能に支持するレンズアクチュエータを含み、
前記第１レンズユニットが前記画像取込装置の前記上面の外周を超えて延びない
カメラモジュール。
【請求項２】
前記第１レンズユニットが、積層された複数のレンズを含むことを特徴とする請求項１記載のカメラモジュール。
【請求項３】
前記第２レンズユニットが、積層された複数のレンズを含むことを特徴とする請求項２記載のカメラモジュール。
【請求項４】
前記第１レンズユニットは、
底面を有する第１レンズ素子と、
上面及び底面を有する第２レンズ素子とを含み、
前記第２レンズ素子の前記上面が、前記第１レンズ素子の底面に接着し、
前記第２レンズ素子の前記底面が、前記画像取込装置の前記上面に接着することを特徴とする請求項１記載のカメラモジュール。
【請求項５】
前記第１レンズユニットに対する前記第２レンズユニットの動きによって、焦点調整機能が提供されることを特徴とする請求項１記載のカメラモジュール。
【請求項６】
前記第１レンズユニットに対する前記第２レンズユニットの動きによって、ズーム機能が提供されることを特徴とする請求項１記載のカメラモジュール。
【請求項７】
前記第１レンズユニットに対する前記第２レンズユニットの動きによって、焦点調整機能が提供されることを特徴とする請求項６記載のカメラモジュール。
【請求項８】
前記光センサのアレイが前記画像取込装置と前記第１レンズユニットとの間に挟まれて密閉されるように、前記第１レンズユニットが前記画像取込装置の上面に直接接着されることを特徴とする請求項１記載のカメラモジュール。
【請求項９】
前記第１レンズユニットの底面が、前記画像取込装置の前記上面に接着され、
前記第１レンズユニットの上面が、前記画像取込装置の前記上面から少なくとも１ｍｍの位置に配されることを特徴とする請求項８記載のカメラモジュール。
【請求項１０】
前記第１レンズユニットの前記上面が、前記画像取込装置の前記上面から少なくとも２ｍｍの位置に配されることを特徴とする請求項９記載のカメラモジュール。
【請求項１１】
前記第１レンズユニットは、空洞が形成された取付面を含み、
前記取付面は、前記空洞が前記センサアレイを覆うように、前記画像取込装置の前記上面の前記センサアレイ周囲領域に固定されることを特徴とする請求項１記載のカメラモジュール。
【請求項１２】
前記集積回路画像取込装置が、積層された複数のレンズの少なくとも１つの光学特性を示すデータを含む請求項１記載のカメラモジュール。
【請求項１３】
前記基板に結合され、前記第２レンズユニット及び前記レンズアクチュエータ上に取り付けられたハウジングをさらに備え、前記画像取込装置に関する前記第１レンズユニットと第２レンズユニットとの調節が前記ハウジングに独立である請求項１記載のカメラモジュール。
【請求項１４】
センサアレイを上面に含む集積回路画像取込装置を提供する工程と、
第１レンズユニットを提供する工程と、
前記第１レンズユニットを前記画像取込装置の前記上面に強固に取り付ける工程と、
前記画像取込装置を基板上に取り付ける工程と、
第２レンズユニットが調節可能に取り付けられた電気機械アクチュエータ・アセンブリを提供する工程と、
前記第１レンズユニットの上に空間的な間隔をあけて位置付けられる前記第２レンズユニットを備える前記電気機械アクチュエータ・アセンブリを前記基板に取り付ける工程を備えるカメラモジュールの製造方法。
【請求項１５】
前記第１レンズユニットを提供する工程は、
複数の個別レンズが形成された第１レンズ基板を提供する工程と、
複数の個別レンズが形成された第２レンズ基板を提供する工程と、
前記第１レンズ基板の底面の少なくとも一部を、前記第２レンズ基板の上面の少なくとも一部に接着させる工程を含むことを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記第１レンズユニットを前記画像取込装置の前記上面に強固に取り付ける工程は、
前記画像取込装置及び複数のその他の画像取込装置を含む集積回路基板を提供する工程
と、
複数の個別レンズが形成されたレンズ基板を提供するとともに、前記レンズの少なくとも１つが前記第１レンズユニットの一部を形成し、前記レンズのその他がその他のレンズユニット部分を形成する工程と、
前記レンズ基板の底面の少なくとも一部を前記画像取込装置の前記上面に接着することにより、前記第１レンズユニットを前記画像取込装置に取り付けるとともに前記その他のレンズユニットを前記その他の画像取込装置に取り付ける工程を含むことを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１７】
前記レンズ基板及び前記集積回路基板を分離することにより、複数の別個の画像取込装置を生成する工程をさらに備え、
前記複数の別個の画像取込装置のそれぞれが、該画像取込装置に取り付けられた前記レンズユニットを１つ有することを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記集積回路画像取込装置を提供する工程が、前記上面を覆う透明カバーを有する集積回路画像取込装置を提供する工程を含み、
前記第１レンズユニットを前記画像取込装置の前記上面に強固に取り付ける工程が、前記第１レンズユニットを前記透明カバーに固定する工程を含むことを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１９】
前記第１レンズユニットが、積層された複数のレンズ素子を含むことを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項２０】
前記積層された複数のレンズ素子の少なくとも１つの素子が、内蔵型の赤外線フィルターを含むことを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
前記第１レンズユニットの少なくとも１つの光学特性を示すデータを用いて、前記画像取込装置をプログラミングする工程をさらに備えることを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項２２】
ハウジングを設ける工程と、
前記ハウジングが前記第２レンズユニットおよび前記電気機械アクチュエータ・アセンブリ上に取り付けられるように、前記ハウジングを前記基板に結合する工程を含み、前記画像取込装置に関する前記第１レンズユニットと第２レンズユニットとの調節が前記ハウジングに独立である請求項１４記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−２０２６７（Ｐ２０１３−２０２６７Ａ）
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２２６４１６（Ｐ２０１２−２２６４１６）
【出願日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【分割の表示】特願２０１０−５０６２５９（Ｐ２０１０−５０６２５９）の分割
【原出願日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【出願人】（５１２２６３４４１）デジタルオプティクス コーポレーション (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【分割の表示】特願２０１０−５０６２５９（Ｐ２０１０−５０６２５９）の分割
【原出願日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【出願人】（５１２２６３４４１）デジタルオプティクス コーポレーション (1)
【Ｆターム（参考）】
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