撮像装置およびカメラモジュール
【課題】フレア光の発生を抑制でき、明るい光源が視野内に入った場合であってもフレア光が目立つことのない良質の画像を得ることが可能な撮像装置およびカメラモジュールを提供する。
【解決手段】被写体像を結像可能な受光部１１２を含む光学センサ１１０と、光学センサの受光部１１２側を保護するためのシール材１２０と、少なくとも受光部１１２とシール材１２０の受光部１１２との対向面１２１間に形成され、光に対して透明な中間層１３０と、中間層１３０とシール材１２０の対向面１２１との間に配置された制御膜１４０と、を有し、制御膜１４０は、膜に斜めに入射する光の入射角度に応じてカットオフ波長が短波側にシフトする。
【解決手段】被写体像を結像可能な受光部１１２を含む光学センサ１１０と、光学センサの受光部１１２側を保護するためのシール材１２０と、少なくとも受光部１１２とシール材１２０の受光部１１２との対向面１２１間に形成され、光に対して透明な中間層１３０と、中間層１３０とシール材１２０の対向面１２１との間に配置された制御膜１４０と、を有し、制御膜１４０は、膜に斜めに入射する光の入射角度に応じてカットオフ波長が短波側にシフトする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、ＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサ（ＣＩＳ）等の光学センサがチップスケールのパッケージとして構成される撮像装置およびカメラモジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光学センサの簡易なパッケージ方法として、チップスケールパッケージ（Chip Scale Package；CSP)構造が提案されている。
【０００３】
図１は、ＣＳＰ構造の基本的な構成を示す図である。
ＣＳＰ構造１は、光学センサ（センサチップ）２の前面の受光部２１の上部を保護するためのシール材としてのシールガラス（カバーガラス）３が配置される。
ＣＳＰ構造１においては、光学センサ２の受光部２１を除く周縁部において樹脂４を介してシールガラス３が配置されている。したがって、ＣＳＰ構造１では、光学センサ２の受光部２１とシールガラス３の受光部２１との対向面３１との間に空隙５が形成される。
【０００４】
このＣＳＰ構造は、センサチップの前面と裏面間を貫通する貫通ビア（TSV；Thru Silicon Via)により電極６を形成することでワイヤーボンドによる配線を失くしクリーンルーム内においてウェハー状態でガラスを貼り合わせることができる。
このため、従来のＣＯＢ(Chip On Board)タイプのパッケージと比較し、小型化、低コスト化、ダストレス化が期待できる。
【０００５】
しかしながら、ＣＳＰ構造は、貫通ビア（ＴＳＶ）形成上、チップ厚みを薄くするため上記のようにカバーガラス、チップ（光学センサ）間に空隙５が存在するとリフローなどの熱プロセスを通した際、熱応力の影響でチップが反ってしまうおそれがある。
【０００６】
これを解決する方法として、図２に示すように、上記空隙５を樹脂４で埋めて空隙を持たないＣＳＰ構造１Ａが提案されている。
以下、この空隙を持たないＣＳＰ構造を、キャビティレス(Cavity less)ＣＳＰ構造という場合もある。
【０００７】
この空隙を持たないキャビティレスＣＳＰ構造を採用することにより、空隙を持つＣＳＰ構造の空隙内で発生していた熱応力を大幅に低減することで反りの発生を抑えることができる。
さらに、キャビティレスＣＳＰ構造は、光学的にも空隙（屈折率１）の界面で生じていた反射を屈折率が約１．５の樹脂で抑制することができるため光学センサ２における受光量増大も期待することができる。
【０００８】
このキャビティレスＣＳＰ構造に関する技術は、たとえば特許文献１に開示されている。特許文献１には、キャビティレスＣＳＰ構造を実現するための製法について言及されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７‐７３９５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記したキャビティレスＣＳＰ構造では従来のセンサパッケージ構造では生じることのなかったフレア（偽画像）光が発生する。
このフレア光の発生について、図３（Ａ），（Ｂ）および図４に関連付けて説明する。
【００１１】
図３（Ａ）および（Ｂ）は、ＣＳＰ構造における空隙の有無に応じたシールガラス上面の全反射モードを説明するための図である。図３（Ａ）は空隙を持つＣＳＰ構造におけるシールガラス上面の全反射モードの状態を、図３（Ｂ）は空隙を持たないキャビティレスＣＳＰ構造におけるシールガラス上面の全反射モードの状態を示している。
図４は、空隙を持たないキャビティレスＣＳＰ構造で発生するフレア光を示す図である。
【００１２】
フレア光の発生の要因は、図３（Ｂ）に示すように、キャビティレスＣＳＰ構造の場合、シールガラス下の屈折率がシールガラス３とほぼ同じになるために光学センサを反射した回折光がシールガラス上面において全反射することが可能になることに由来する。
これに対して、光学センサとシールガラス間に空隙のあるＳＣＰ構造では、図３（Ａ）に示すように、シールガラス上面での全反射は起こりえない。
【００１３】
このフレア光はセンサピッチが小さくなると増大する。特にセルサイズ２μｍピッチ以下の微細な光学センサにおいては、図４に示すように、中心光源からぼけたような光が放射状態に拡散する、いわゆる線香花火状のフレアが発生する場合がある。
【００１４】
本技術は、フレア光の発生を抑制でき、明るい光源が視野内に入った場合であってもフレア光が目立つことのない良質の画像を得ることが可能な撮像装置およびカメラモジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本技術の第１の観点の撮像装置は、被写体像を結像可能な受光部を含む光学センサと、上記光学センサの上記受光部側を保護するためのシール材と、少なくとも上記受光部と上記シール材の当該受光部との対向面間に形成された中間層と、上記中間層と上記シール材の上記対向面との間に配置された制御膜と、を有し、上記制御膜は、膜に斜めに入射する光の入射角度に応じてカットオフ波長が短波側にシフトする。
【００１６】
本技術の第２の観点のカメラモジュールは、被写体像を結像可能な受光部を含む光学センサと、上記光学センサの上記受光部側を保護するためのシール材と、少なくとも上記受光部と上記シール材の当該受光部との対向面間に形成された中間層と、上記中間層と上記シール材の上記対向面との間に配置された制御膜と、上記光学センサの上記受光部に被写体像を結像するレンズと、を有し、上記制御膜は、膜に斜めに入射する光の入射角度に応じてカットオフ波長が短波側にシフトする。
【発明の効果】
【００１７】
本技術によれば、フレア光の発生を抑制でき、明るい光源が視野内に入った場合であってもフレア光が目立つことのない良質の画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】ＣＳＰ構造の基本的な構成を示す図である。
【図２】空隙を持たないＣＳＰ構造の構成を示す図である。
【図３】ＣＳＰ構造における空隙の有無に応じたシールガラス上面の全反射モードを説明するための図である。
【図４】空隙を持たないキャビティレスＣＳＰ構造で発生するフレア光を示す図である。
【図５】本実施形態に係る撮像装置の第１の構成例を示す図である。
【図６】本実施形態に係るカラーフィルタの構成例を示す図である。
【図７】本実施形態に係る多層膜の特性例および膜構造の一例を示す図である。
【図８】多層膜を樹脂とカバーガラス下面の間に挿入した場合と挿入しなかった場合のカバーガラス上面における反射率をシミュレーションした結果を示す図である。
【図９】本実施形態の空隙を持たず、かつ、多層膜を配置したキャビティレスＣＳＰ構造で発生するフレア光を示す図である。
【図１０】多層膜がフレア対策として機能するための光学特性を満たす最も少ない膜数条件を見積もった結果を示す図である。
【図１１】多層膜の配置位置（高さと）フレアの拡散の関係を示す図である。
【図１２】本実施形態に係る撮像装置の第２の構成例を示す図である。
【図１３】本実施形態に係るカメラモジュールの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本実施形態を図面に関連付けて説明する。
なお、説明は以下の順序で行う。
１．撮像装置の第１の構成例
２．制御膜（多層膜）の基本的な構成および機能
３．制御膜（多層膜）の具体的な構成および機能
４．制御膜（多層膜）の典型的な構成および機能
５．撮像装置の第２の構成例
６．カメラモジュールの構成例
【００２０】
＜１．撮像装置の第１の構成例＞
図５は、本実施形態に係る撮像装置の第１の構成例を示す図である。
本実施形態においては、光学センサとしては一例としてＣＭＯＳイメージセンサ（ＣＩＳ：CMOS Image Sensor)が適用される。
【００２１】
本実施形態の撮像装置１００は、基本的に、光学センサチップサイズでパッケージするＣＳＰ構造を有し、かつ光学センサの前面（上面）を保護するシール材の間に中間層（本実施形態では樹脂）が形成された空隙を持たないキャビティレスＣＰＳ構造を有する。
本実施形態において、前面とは撮像装置の光学センサの受光部が形成された被写体の像光の入射側をいい、裏面とは光入射が行われず、バンプ等の接続電極やインターポーザー等が配置される面側をいう。
【００２２】
撮像装置１００は、光学センサ１１０、シール材１２０、中間層として樹脂層１３０、および制御膜１４０を含んで構成されている。
本実施形態において、制御膜１４０は中間層としての樹脂層１３０とシール材１２０との間に形成され、後で詳述するように、制御膜１４０は膜に斜めに入射する光の入射角度に応じてカットオフ波長が短波側にシフトする多層膜により形成されている。
本実施形態の撮像装置１００は、この制御膜１４０により、フレア光の発生を抑制でき、明るい光源が視野内に入った場合であってもフレア光が目立つことのない良質の画像を得ることが可能となっている。
なお、中間層としての樹脂層１３０およびシール材１２０は、光を透過する光に対して透明な材料により形成され、これらの屈折率は空気の屈折率より高く、たとえば屈折率１．５程度の材料により形成される。
また、図５の構成において、シール材１２０はガラスにより形成される例を示しており、シール材１２０をシールガラスあるいはカバーガラスという場合もある。
【００２３】
光学センサ１１０は、センサ基板１１１の前面１１１ａ側に受光部１１２が形成され、裏面１１１ｂ側にバンプ等の接続用電極１１３が形成されている。
光学センサ１１０において、センサチップの前面と裏面間を貫通する貫通ビア（TSV；Thru Silicon Via)１１４により電極１１５を形成することでワイヤーボンドによる配線を失くしクリーンルーム内においてウェハー状態でガラスを貼り合わせることができる。
受光部１１２は、センサ基板１１１の前面１１１ａに形成されており、複数の画素（受光素子）がマトリクス状に配置された受光面（画素アレイ部）１１２１を有する。
受光部１１２は、画素アレイ部１１２１のさらに前面側にカラーフィルタ１１２２が形成されている。
カラーフィルタ１１２２は、色の３原色であるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラーフィルタが、たとえば図６に示すように、ベイヤー（Ｂａｙｅｒ）配列をもってオンチップカラーフィルタ（ＯＣＣＦ）としてアレイ状に形成されている。ただし、カラーフィルタの配置パターンはベイヤーパターンに限る必要はない。
なお、図６の例では、カラーフィルタ１１２２に重なるように、赤外カットフィルタ（ＩＲＣＦ）１５０が形成されている。
ただし、本実施形態においては、後述するように、このＩＲＣＦ１５０は、制御膜とは別に設ける構成であっても、また、制御膜１４０がＩＲＣＦの機能を併せ持つことから、制御膜１４０とは個別に配置しない構成であってもよい。
【００２４】
受光部１１２は、カラーフィルタ１１２２のさらに前面側に各画素に入射光を集光するためのマイクロレンズアレイ１１２３が配置されている。
受光部１１２は、このマイクロレンズアレイ１１２３のさらに前面側に、たとえば反射防止膜等が形成される。
【００２５】
中間層としての樹脂層１３０は、上記構成を有する受光部１１２とシール材（シールガラス）１２０の受光部１１２との対向面１２１間に形成されている。樹脂層１３０の厚さは５０μｍ程度に設定される。また、シールガラス１２０の厚さは４５０〜５００μｍ程度に設定される。
【００２６】
そして、制御膜１４０は、中間層としての樹脂層１３０とシール材の対向面１２１との間に配置されている。
【００２７】
以上、本実施形態の撮像装置１００の基本的な構成について説明した。
以下に、撮像装置１００のさらに具体的な構成および機能を、本実施形態の特徴的な構成要素である制御膜１４０の構成および機能を中心に説明する。
【００２８】
＜２．制御膜（多層膜）の基本的な構成および機能＞
制御膜１４０は、膜に斜めに入射する光の入射角度に応じてカットオフ波長が短波側にシフトする機能を有している。制御膜１４０は、屈折率が異なる複数の膜の多層膜１４０Ａ（たとえば図７）により形成されている。
多層膜１４０Ａは、２種以上の膜材料を高屈折率、低屈折率の順に交互に配置されている。多層膜１４０Ａは、この２種以上の膜材料のうち屈折率最大の材料と屈折率最小の材料の間の屈折率差Δが０．５より大きいように形成される。
多層膜１４０Ａは、１層あたりの膜厚が５０ｎｍ〜１５０ｎｍの厚みを有する膜が６層以上配置される。
【００２９】
制御膜１４０である多層膜１４０Ａは、赤外領域の光を遮断する赤外カットフィルタＩＲＣＦとしての機能を含む。
前述したように、多層膜１４０Ａとは別に、光学センサの受光部１１２への光路に、多層膜１４０Ａとは別に、赤外領域の光を遮断するＩＲＣＦ１５０が配置される構成も採用可能である。
この場合、多層膜１４０ＡとＩＲＣＦ１５０のカットオフ波長、カットオフ線幅が次の条件を満足する。
【００３０】
［数１］
λｃｆ_ＩＲＣＦ＋Δλｃｆ_ＩＲＣＦ／２ ＜ λｃｆ_ＭＬ−Δλｃｆ_ＭＬ／２
・・・（１）
ここで、λｃｆ_ＩＲＣＦは赤外カットフィルタのカットオフ波長を、Δλｃｆ_ＩＲＣＦは赤外カットフィルタのカットオフ線幅を、λｃｆ_ＭＬは制御膜のカットオフ波長を、Δλｃｆ_ＭＬは制御膜のカットオフ線幅を、それぞれ示している。
【００３１】
また、多層膜１４０Ａは、光学センサ１１０の受光部１１２からシールガラス１２０の光入射側面（上面）１２２までの高さの中間の高さ、たとえば２００μｍ程度の位置に配置される。
【００３２】
＜２．制御膜（多層膜）の具体的な構成および機能＞
上述したように、撮像装置１００は、フレア光発生を抑制するため、樹脂層１３０とカバーガラス１２０の受光部１１２との対向面（下面）１２１の境界に当たる部分に多層膜１４０Ａが形成されている。
【００３３】
多層膜１４０Ａは、光入出射面１４０ａ，１４０ｂに対して垂直に入射する光に対して可視領域をほぼ透過させ、近赤外領域をほぼ反射させる機能を持つ。
この多層膜１４０Ａは、光入出射面１４０ａ，１４０ｂに対して斜めに入射する光に対してはその角度に応じてカットオフ波長が短波側にシフトする性質を持つ。
本実施形態の撮像装置１００は、この性質を利用することで光学センサ１１０の受光部１１２からの反射回折光のうち、全反射に寄与する高次回折成分を多層膜部で選択的に反射させ、フレア光の拡散を防ぐ。
一般的にこのカットオフ周波数のシフトは入射角をθとした場合、次式で表される。
【００３４】
［数２］
λＣＦ(θ) ＝λＣＦ（０) ＊ ｃｏｓ(θ) ・・・（２）
ここで、λＣＦ(θ)は入射角θのカットオフ波長を、λＣＦ（０）は入射角０度のカットオフ波長をそれぞれ示している。
【００３５】
図７（Ａ）および（Ｂ）は、本実施形態に係る多層膜の特性例および膜構造の一例を示す図である。図７（Ａ）が多層膜の特性例を、図７（Ｂ）が膜構造例を示している。
【００３６】
本例では、多層膜１４０Ａは、多層膜材料として高屈折率の第１膜１４１としてＴｉＯ２，定屈折率の第２膜１４２としてＳｉＯ２が使用され、第１膜１４１と第２膜１４２を順に交互に配置した１７層の多層膜として形成されている。
図７（Ｂ）は、この１７層の多層膜１４０Ａを形成した際に実現できる光学特性を示しており、カットオフ（cut off）波長は６５０ｎｍに設定されている。
【００３７】
この多層膜１４０Ａの全反射によるフレアに対するカットオフ波長は全反射条件から次式で表すことができる。
【００３８】
［数３］
ｓｉｎ θｔｉｒ ＝ １／ｎｇ ・・・（３）
ここで、θｔｉｒは臨界角を、ｎｇはカバーガラス１２０の屈折率をそれぞれ示している。
【００３９】
たとえば、カバーガラス１２０の屈折率ｎｇ＝１．５１を仮定すると、臨界角θｔｉｒ＝４１ｄｅｇが導出される。
これを（２）式のθに代入すると全反射によるフレアのカットオフ波長は、λＣＦ（θｔｉｒ）≒４９０ｎｍとなり、少なくとも４９０ｎｍ以上の可視域に対してこの多層膜がフレア対策として有効であることを見積もることができる。
【００４０】
図８は、多層膜を樹脂とカバーガラス下面の間に挿入した場合と挿入しなかった場合のカバーガラス上面における反射率をシミュレーションした結果を示す図である。
図８（Ａ）がシミュレーション結果を示し、図８（Ｂ）は多層膜を樹脂とカバーガラス下面の間に挿入しなかった場合の状態を、図８（Ｃ）は多層膜を樹脂とカバーガラス下面の間に挿入した場合の状態を模式的に示している。
【００４１】
このシミュレーションでは、光学センサ１１０のピクセルサイズは１．４μｍを前提としており、その反射電場は厳密な電磁場解析をもとに導出している。
この結果は、多層膜１４０Ａのカットオフ波長シフトの効果を定量的に裏付ける計算であり、これにより対策の効果を理論的に説明することができる。
【００４２】
図９は、本実施形態の空隙を持たず、かつ、多層膜を配置したキャビティレスＣＳＰ構造で発生するフレア光を示す図である。
図９からわかるように、多層膜１４０Ａがフレア光抑制の効果があることを実デバイスにおいても確認できており、制御膜である多層膜のフレア抑制効果は明らかである。
【００４３】
＜４．制御膜（多層膜）の典型的な構成および機能＞
撮像装置１００は、その典型的な構成としては、上述したように、制御膜１４０として多層膜１４０Ａを含む構造が基本となる。ここで重要となるのは多層膜の膜構造の条件および膜の配置場所である。
【００４４】
まず、多層膜構造についてフレア対策として機能するためには、次の光学特性を有することが必要である。
・多層膜１４０Ａの光入出射面１４０ａ，１４０ｂに対する垂直入射に対してカットオフ波長が赤外域にあり、全反射フレアの回折角においてカットオフ波長が可視域にあること、並びに、
・カットオフ波長より短波側で十分大きい透過率（８０%以上）、長波側で十分小さい透過率（２０%以下）、
の光学特性を有することである。
【００４５】
図１０（Ａ）および（Ｂ）は、多層膜がフレア対策として機能するための光学特性を満たす最も少ない膜数条件を見積もった結果を示す図である。図１０（Ａ）が多層膜の特性例を、図１０（Ｂ）が膜構造例を示している。
【００４６】
この計算より、多層膜構造として、次の条件を満たすことができれば、フレア対策としての機能を果たすことができる。
・膜の総数は第１膜１４１と第２膜１４２で６層程度以上（設計は７層）である。
・１層の膜厚さはλＣＦ/４/ｎ程度である。
ここで、λＣＦは設計カットオフ波長を、ｎは屈折率を示している。
たとえば、λＣＦ＝６５０ｎｍ、ｎ（高屈折率n_highは２．２〜２．５、低屈折率n_lowは１．４〜１．６)のためこの値は５０〜１５０ｎｍ程度に相当する。
・屈折率最大の材料と屈折率最小の材料の間の屈折率差Δは０．５以上（図１０で用いた値はΔｎ＝約１）である。
【００４７】
この多層膜の上記条件はカメラモジュールにおいて一般的に使用されるＩＲＣＦ（InfraRed Cutoff Filter)と兼用することが可能である。
すなわち、一般的には別部品として配置していたＩＲＣＦを削減して上記多層膜１４０Ａを所望のＩＲＣＦ特性にすることでカメラモジュールの部品点数削減が期待できる。
【００４８】
一方でＩＲＣＦと上記多層膜１４０Ａをそれぞれ別々に配置する方法を採用することも可能である。
この場合、上記多層膜はＩＲＣＦの特性に影響を及ぼさないためにカットオフ波長およびカットオフ線幅を設定する必要がある。
このためには、ＩＲＣＦのカットオフ波長をλｃｆ_ＩＲＣＦ、カットオフ線幅をΔλｃｆ_ＩＲＣＦ、多層膜（ML）のカットオフ波長をλｃｆ_ＭＬ、カットオフ線幅をΔλｃｆ_ＭＬとして、上記した（１）式の条件を満足する必要がある。
【００４９】
λｃｆ_ＩＲＣＦ＋Δλｃｆ_ＩＲＣＦ／２ ＜ λｃｆ_ＭＬ−Δλｃｆ_ＭＬ／２
・・・（１）
【００５０】
また、この多層膜１４０Ａの配置高さが、フレア対策として機能するために重要である。ここで、多層膜１４０Ａの配置高さとは、光学センサ１１０の受光部１１２の所定面、たとえば受光面１１２１からの配置位置（高さ）をいう。
【００５１】
図１１（Ａ）および（Ｂ）は、多層膜の配置位置（高さと）フレアの拡散の関係を示す図である。図１１（Ａ）は多層膜がない場合を、図１１（Ｂ）は多層膜がある場合を示している。
【００５２】
この図を見て分かるように多層膜の位置１４０Ａが高くなればなるほどフレア光の拡散が大きくなることが分かる。
上述した実験結果において効果のある多層膜１４０Ａの高さ(=樹脂厚み）は５０μｍであった。
これに対し、全反射が問題になっているシールガラス（カバーガラス）１２０の上面１２１の位置は４５０μｍであり、この高さに多層膜を配置してもフレア対策として機能しないことは明白である。
これらを考慮して、多層膜の配置高さはこの値（４００μｍ程度）の中間にあたる２００μｍより小さいことが望ましい。
【００５３】
また、この多層膜の製造方法としてセンサ上樹脂の上に成膜で形成する方法およびガラス上に成膜して樹脂に貼り合わせる方法を採用することが可能である。
しかしながら、樹脂上に屈折率が大きい無機膜を精度良く形成することは非常に難しく、製造方法として後者が望ましい。このため接着層が樹脂と多層膜の間に配置されることが望ましい。
また、この構造はたとえば特開２００３‐３１７８２号公報に見られるようなシールガラスレス構造についてもガラスと樹脂はほぼ同じ屈折率を持つため、光学的には同じ機能を持つ。
このため、前述した各条件を満たした場合、この構造についても本技術の適用範囲となることは明白である。
【００５４】
＜５．撮像装置の第２の構成例＞
図１２は、本実施形態に係る撮像装置の第２の構成例を示す図である。
【００５５】
図１２の撮像装置１００Ａが図５の撮像装置１００と異なる点は次の通りである。
図５の撮像装置１００において、光学センサ１１０は、センサ基板１１１の前面１１１ａ側に受光部１１２が形成され、裏面１１１ｂ側にバンプ等の接続用電極１１３が形成されている。
これに対して、図１２の撮像装置１００Ａにおいて、光学センサ１１０Ａは、センサ基板１１１の裏面１１１ｂ側がインターポーザー１６０の一面１６０ａ上にダイボンド材１７０を介して取り付けされている。
センサ基板１１１の前面１１１ａ側の周縁部に形成されたワイヤーボンドパッドＰＤ１１１１，ＰＤ１１２とインターポーザー１６０の一面１６０ａの周縁部に形成されたワイヤーボンドパッドＰＤ１６１，ＰＤ１６２がワイヤーボンド配線ＷＢＬで接続されている。
【００５６】
その他の構成は、撮像装置１００Ａと撮像装置１００とは同様の構成を有し、多層膜により形成される制御膜１４０としての機能は上述した通りである。
【００５７】
以上説明したように、本実施形態の撮像装置によれば、フレア光の発生を抑制でき、明るい光源が視野内に入った場合であってもフレア光が目立つことのない良質の画像を得ることが可能となる。
【００５８】
以上説明した撮像装置１００，１００Ａは、撮像レンズを有するカメラモジュールに適用することが可能である。
【００５９】
＜６．カメラモジュールの構成例＞
図１３は、本実施形態に係るカメラモジュールの構成例を示す図である。
【００６０】
このカメラモジュール２００は、撮像装置１００の前面側（被写体側）に光学センサ１１０の受光部１１２に被写体像を結像する撮像レンズ２１０が配置されている。図１３の例では図５の撮像装置１００を例に示しているが、図１２の撮像装置１００Ａを適用することも可能である。
カメラモジュール２００は、撮像レンズ２１０に加えて、図示しない信号処理部等を有する。
【００６１】
このような構成のカメラモジュール２００においては、撮像レンズ２１０で取り込んだ被写体からの光を、撮像装置で電気信号に変換しやすいように受光部において光学的な処理を施す。その後、光学センサ１１０の光電変換部に導き、光電変換して得られる電気信号に対して、後段の信号処理部で所定の信号処理を施す。
【００６２】
本実施形態のカメラモジュールにおいても、フレア光の発生を抑制でき、明るい光源が視野内に入った場合であってもフレア光が目立つことのない良質の画像を得ることが可能となる。
【００６３】
なお、本技術は以下のような構成をとることができる。
（１）被写体像を結像可能な受光部を含む光学センサと、
上記光学センサの上記受光部側を保護するためのシール材と、
少なくとも上記受光部と上記シール材の当該受光部との対向面間に形成された中間層と、
上記中間層と上記シール材の上記対向面との間に配置された制御膜と、を有し、
上記制御膜は、
膜に斜めに入射する光の入射角度に応じてカットオフ波長が短波側にシフトする
撮像装置。
（２） 上記制御膜は、
屈折率が異なる複数の膜の多層膜により形成されている
上記（１）記載の撮像装置。
（３）上記多層膜は、
２種以上の膜材料を高屈折率、低屈折率の順に交互に配置されている
上記（２）記載の撮像装置。
（４）上記多層膜は、
上記２種以上の膜材料のうち屈折率最大の材料と屈折率最小の材料の間の屈折率差が０．５より大きい
上記（３）記載の撮像装置。
（５）上記多層膜は、
１層あたりの膜厚が５０ｎｍ〜１５０ｎｍの厚みを有する膜が６層以上配置されている
上記（３）または（４）記載の撮像装置。
（６）上記制御膜は、
赤外領域の光を遮断する赤外カットフィルタとしての機能を含む
上記（１）から（５）のいずれか一に記載の撮像装置。
（７）上記光学センサの受光部への光路に、上記制御膜とは別に、赤外領域の光を遮断する赤外カットフィルタが配置されている
上記（１）から（６）のいずれか一に記載の撮像装置。
（８）上記多層膜と上記赤外カットフィルタのカットオフ波長、カットオフ線幅が次の条件を満足する
上記（７）記載の撮像装置。
λｃｆ_ＩＲＣＦ＋Δλｃｆ_ＩＲＣＦ／２ ＜ λｃｆ_ＭＬ−Δλｃｆ_ＭＬ／２
ここで、λｃｆ_ＩＲＣＦは赤外カットフィルタのカットオフ波長を、Δλｃｆ_ＩＲＣＦは赤外カットフィルタのカットオフ線幅を、λｃｆ_ＭＬは制御膜のカットオフ波長を、Δλｃｆ_ＭＬは制御膜のカットオフ線幅を、それぞれ示している。
（９）上記制御膜は、
上記光学センサの上記受光部から上記シール材の光入射側面までの高さの中間の高さの位置に配置されている
上記（１）から（８）のいずれか一に記載の撮像装置。
（１０）上記制御膜の上層のシール材がガラスによって形成されている
上記（１）から（９）のいずれか一に記載の撮像装置。
（１１）上記制御膜は、
上記シール材の上記対向面の直接成膜されている
上記（１）から（１０）のいずれか一に記載の撮像装置。
【００６４】
（１２）被写体像を結像可能な受光部を含む光学センサと、
上記光学センサの上記受光部側を保護するためのシール材と、
少なくとも上記受光部と上記シール材の当該受光部との対向面間に形成された中間層と、
上記中間層と上記シール材の上記対向面との間に配置された制御膜と、
上記光学センサの上記受光部に被写体像を結像するレンズと、を有し、
上記制御膜は、
膜に斜めに入射する光の入射角度に応じてカットオフ波長が短波側にシフトする
カメラモジュール。
（１３）上記制御膜は、
屈折率が異なる複数の膜の多層膜により形成されている
上記（１２）記載のカメラモジュール。
（１４）上記多層膜は、
２種以上の膜材料を高屈折率、低屈折率の順に交互に配置されている
上記（１３）記載のカメラモジュール。
（１５）上記多層膜は、
上記２種以上の膜材料のうち屈折率最大の材料と屈折率最小の材料の間の屈折率差が０．５より大きい
上記（１４）記載のカメラモジュール。
（１６）上記多層膜は、
１層あたりの膜厚が５０ｎｍ〜１５０ｎｍの厚みを有する膜が６層以上配置されている
上記（１４）または（１５）記載のカメラモジュール。
（１７）上記制御膜は、
赤外領域の光を遮断する赤外カットフィルタとしての機能を含む
上記（１２）から（１６）のいずれか一に記載のカメラモジュール。
（１８）上記光学センサの受光部への光路に、上記制御膜とは別に、赤外領域の光を遮断する赤外カットフィルタが配置されている
上記（１２）から（１７）のいずれか一に記載のカメラモジュール。
（１９）上記多層膜と上記赤外カットフィルタのカットオフ波長、カットオフ線幅が次の条件を満足する
上記（１８）記載のカメラモジュール。
λｃｆ_ＩＲＣＦ＋Δλｃｆ_ＩＲＣＦ／２ ＜ λｃｆ_ＭＬ−Δλｃｆ_ＭＬ／２
ここで、λｃｆ_ＩＲＣＦは赤外カットフィルタのカットオフ波長を、Δλｃｆ_ＩＲＣＦは赤外カットフィルタのカットオフ線幅を、λｃｆ_ＭＬは制御膜のカットオフ波長を、Δλｃｆ_ＭＬは制御膜のカットオフ線幅を、それぞれ示している。
（２０）上記制御膜は、
上記光学センサの上記受光部から上記シール材の光入射側面までの高さの中間の高さの位置に配置されている
上記（１２）から（１９）のいずれか一に記載のカメラモジュール。
【符号の説明】
【００６５】
１００，１００Ａ・・・撮像装置、１１０・・・光学センサ、１１１・・・センサ基板、１１２・・・受光部、１２０・・・シールガラス、１３０・・・樹脂層（中間層）、１４０・・・制御膜、１４０Ａ・・・多層膜、１５０・・・赤外カットフィルタ（ＩＲＣＦ）、１６０・・・インターポーザー、２００・・・カメラモジュール、２１０・・・撮像レンズ。
【技術分野】
【０００１】
本技術は、ＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサ（ＣＩＳ）等の光学センサがチップスケールのパッケージとして構成される撮像装置およびカメラモジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光学センサの簡易なパッケージ方法として、チップスケールパッケージ（Chip Scale Package；CSP)構造が提案されている。
【０００３】
図１は、ＣＳＰ構造の基本的な構成を示す図である。
ＣＳＰ構造１は、光学センサ（センサチップ）２の前面の受光部２１の上部を保護するためのシール材としてのシールガラス（カバーガラス）３が配置される。
ＣＳＰ構造１においては、光学センサ２の受光部２１を除く周縁部において樹脂４を介してシールガラス３が配置されている。したがって、ＣＳＰ構造１では、光学センサ２の受光部２１とシールガラス３の受光部２１との対向面３１との間に空隙５が形成される。
【０００４】
このＣＳＰ構造は、センサチップの前面と裏面間を貫通する貫通ビア（TSV；Thru Silicon Via)により電極６を形成することでワイヤーボンドによる配線を失くしクリーンルーム内においてウェハー状態でガラスを貼り合わせることができる。
このため、従来のＣＯＢ(Chip On Board)タイプのパッケージと比較し、小型化、低コスト化、ダストレス化が期待できる。
【０００５】
しかしながら、ＣＳＰ構造は、貫通ビア（ＴＳＶ）形成上、チップ厚みを薄くするため上記のようにカバーガラス、チップ（光学センサ）間に空隙５が存在するとリフローなどの熱プロセスを通した際、熱応力の影響でチップが反ってしまうおそれがある。
【０００６】
これを解決する方法として、図２に示すように、上記空隙５を樹脂４で埋めて空隙を持たないＣＳＰ構造１Ａが提案されている。
以下、この空隙を持たないＣＳＰ構造を、キャビティレス(Cavity less)ＣＳＰ構造という場合もある。
【０００７】
この空隙を持たないキャビティレスＣＳＰ構造を採用することにより、空隙を持つＣＳＰ構造の空隙内で発生していた熱応力を大幅に低減することで反りの発生を抑えることができる。
さらに、キャビティレスＣＳＰ構造は、光学的にも空隙（屈折率１）の界面で生じていた反射を屈折率が約１．５の樹脂で抑制することができるため光学センサ２における受光量増大も期待することができる。
【０００８】
このキャビティレスＣＳＰ構造に関する技術は、たとえば特許文献１に開示されている。特許文献１には、キャビティレスＣＳＰ構造を実現するための製法について言及されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７‐７３９５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記したキャビティレスＣＳＰ構造では従来のセンサパッケージ構造では生じることのなかったフレア（偽画像）光が発生する。
このフレア光の発生について、図３（Ａ），（Ｂ）および図４に関連付けて説明する。
【００１１】
図３（Ａ）および（Ｂ）は、ＣＳＰ構造における空隙の有無に応じたシールガラス上面の全反射モードを説明するための図である。図３（Ａ）は空隙を持つＣＳＰ構造におけるシールガラス上面の全反射モードの状態を、図３（Ｂ）は空隙を持たないキャビティレスＣＳＰ構造におけるシールガラス上面の全反射モードの状態を示している。
図４は、空隙を持たないキャビティレスＣＳＰ構造で発生するフレア光を示す図である。
【００１２】
フレア光の発生の要因は、図３（Ｂ）に示すように、キャビティレスＣＳＰ構造の場合、シールガラス下の屈折率がシールガラス３とほぼ同じになるために光学センサを反射した回折光がシールガラス上面において全反射することが可能になることに由来する。
これに対して、光学センサとシールガラス間に空隙のあるＳＣＰ構造では、図３（Ａ）に示すように、シールガラス上面での全反射は起こりえない。
【００１３】
このフレア光はセンサピッチが小さくなると増大する。特にセルサイズ２μｍピッチ以下の微細な光学センサにおいては、図４に示すように、中心光源からぼけたような光が放射状態に拡散する、いわゆる線香花火状のフレアが発生する場合がある。
【００１４】
本技術は、フレア光の発生を抑制でき、明るい光源が視野内に入った場合であってもフレア光が目立つことのない良質の画像を得ることが可能な撮像装置およびカメラモジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本技術の第１の観点の撮像装置は、被写体像を結像可能な受光部を含む光学センサと、上記光学センサの上記受光部側を保護するためのシール材と、少なくとも上記受光部と上記シール材の当該受光部との対向面間に形成された中間層と、上記中間層と上記シール材の上記対向面との間に配置された制御膜と、を有し、上記制御膜は、膜に斜めに入射する光の入射角度に応じてカットオフ波長が短波側にシフトする。
【００１６】
本技術の第２の観点のカメラモジュールは、被写体像を結像可能な受光部を含む光学センサと、上記光学センサの上記受光部側を保護するためのシール材と、少なくとも上記受光部と上記シール材の当該受光部との対向面間に形成された中間層と、上記中間層と上記シール材の上記対向面との間に配置された制御膜と、上記光学センサの上記受光部に被写体像を結像するレンズと、を有し、上記制御膜は、膜に斜めに入射する光の入射角度に応じてカットオフ波長が短波側にシフトする。
【発明の効果】
【００１７】
本技術によれば、フレア光の発生を抑制でき、明るい光源が視野内に入った場合であってもフレア光が目立つことのない良質の画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】ＣＳＰ構造の基本的な構成を示す図である。
【図２】空隙を持たないＣＳＰ構造の構成を示す図である。
【図３】ＣＳＰ構造における空隙の有無に応じたシールガラス上面の全反射モードを説明するための図である。
【図４】空隙を持たないキャビティレスＣＳＰ構造で発生するフレア光を示す図である。
【図５】本実施形態に係る撮像装置の第１の構成例を示す図である。
【図６】本実施形態に係るカラーフィルタの構成例を示す図である。
【図７】本実施形態に係る多層膜の特性例および膜構造の一例を示す図である。
【図８】多層膜を樹脂とカバーガラス下面の間に挿入した場合と挿入しなかった場合のカバーガラス上面における反射率をシミュレーションした結果を示す図である。
【図９】本実施形態の空隙を持たず、かつ、多層膜を配置したキャビティレスＣＳＰ構造で発生するフレア光を示す図である。
【図１０】多層膜がフレア対策として機能するための光学特性を満たす最も少ない膜数条件を見積もった結果を示す図である。
【図１１】多層膜の配置位置（高さと）フレアの拡散の関係を示す図である。
【図１２】本実施形態に係る撮像装置の第２の構成例を示す図である。
【図１３】本実施形態に係るカメラモジュールの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本実施形態を図面に関連付けて説明する。
なお、説明は以下の順序で行う。
１．撮像装置の第１の構成例
２．制御膜（多層膜）の基本的な構成および機能
３．制御膜（多層膜）の具体的な構成および機能
４．制御膜（多層膜）の典型的な構成および機能
５．撮像装置の第２の構成例
６．カメラモジュールの構成例
【００２０】
＜１．撮像装置の第１の構成例＞
図５は、本実施形態に係る撮像装置の第１の構成例を示す図である。
本実施形態においては、光学センサとしては一例としてＣＭＯＳイメージセンサ（ＣＩＳ：CMOS Image Sensor)が適用される。
【００２１】
本実施形態の撮像装置１００は、基本的に、光学センサチップサイズでパッケージするＣＳＰ構造を有し、かつ光学センサの前面（上面）を保護するシール材の間に中間層（本実施形態では樹脂）が形成された空隙を持たないキャビティレスＣＰＳ構造を有する。
本実施形態において、前面とは撮像装置の光学センサの受光部が形成された被写体の像光の入射側をいい、裏面とは光入射が行われず、バンプ等の接続電極やインターポーザー等が配置される面側をいう。
【００２２】
撮像装置１００は、光学センサ１１０、シール材１２０、中間層として樹脂層１３０、および制御膜１４０を含んで構成されている。
本実施形態において、制御膜１４０は中間層としての樹脂層１３０とシール材１２０との間に形成され、後で詳述するように、制御膜１４０は膜に斜めに入射する光の入射角度に応じてカットオフ波長が短波側にシフトする多層膜により形成されている。
本実施形態の撮像装置１００は、この制御膜１４０により、フレア光の発生を抑制でき、明るい光源が視野内に入った場合であってもフレア光が目立つことのない良質の画像を得ることが可能となっている。
なお、中間層としての樹脂層１３０およびシール材１２０は、光を透過する光に対して透明な材料により形成され、これらの屈折率は空気の屈折率より高く、たとえば屈折率１．５程度の材料により形成される。
また、図５の構成において、シール材１２０はガラスにより形成される例を示しており、シール材１２０をシールガラスあるいはカバーガラスという場合もある。
【００２３】
光学センサ１１０は、センサ基板１１１の前面１１１ａ側に受光部１１２が形成され、裏面１１１ｂ側にバンプ等の接続用電極１１３が形成されている。
光学センサ１１０において、センサチップの前面と裏面間を貫通する貫通ビア（TSV；Thru Silicon Via)１１４により電極１１５を形成することでワイヤーボンドによる配線を失くしクリーンルーム内においてウェハー状態でガラスを貼り合わせることができる。
受光部１１２は、センサ基板１１１の前面１１１ａに形成されており、複数の画素（受光素子）がマトリクス状に配置された受光面（画素アレイ部）１１２１を有する。
受光部１１２は、画素アレイ部１１２１のさらに前面側にカラーフィルタ１１２２が形成されている。
カラーフィルタ１１２２は、色の３原色であるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラーフィルタが、たとえば図６に示すように、ベイヤー（Ｂａｙｅｒ）配列をもってオンチップカラーフィルタ（ＯＣＣＦ）としてアレイ状に形成されている。ただし、カラーフィルタの配置パターンはベイヤーパターンに限る必要はない。
なお、図６の例では、カラーフィルタ１１２２に重なるように、赤外カットフィルタ（ＩＲＣＦ）１５０が形成されている。
ただし、本実施形態においては、後述するように、このＩＲＣＦ１５０は、制御膜とは別に設ける構成であっても、また、制御膜１４０がＩＲＣＦの機能を併せ持つことから、制御膜１４０とは個別に配置しない構成であってもよい。
【００２４】
受光部１１２は、カラーフィルタ１１２２のさらに前面側に各画素に入射光を集光するためのマイクロレンズアレイ１１２３が配置されている。
受光部１１２は、このマイクロレンズアレイ１１２３のさらに前面側に、たとえば反射防止膜等が形成される。
【００２５】
中間層としての樹脂層１３０は、上記構成を有する受光部１１２とシール材（シールガラス）１２０の受光部１１２との対向面１２１間に形成されている。樹脂層１３０の厚さは５０μｍ程度に設定される。また、シールガラス１２０の厚さは４５０〜５００μｍ程度に設定される。
【００２６】
そして、制御膜１４０は、中間層としての樹脂層１３０とシール材の対向面１２１との間に配置されている。
【００２７】
以上、本実施形態の撮像装置１００の基本的な構成について説明した。
以下に、撮像装置１００のさらに具体的な構成および機能を、本実施形態の特徴的な構成要素である制御膜１４０の構成および機能を中心に説明する。
【００２８】
＜２．制御膜（多層膜）の基本的な構成および機能＞
制御膜１４０は、膜に斜めに入射する光の入射角度に応じてカットオフ波長が短波側にシフトする機能を有している。制御膜１４０は、屈折率が異なる複数の膜の多層膜１４０Ａ（たとえば図７）により形成されている。
多層膜１４０Ａは、２種以上の膜材料を高屈折率、低屈折率の順に交互に配置されている。多層膜１４０Ａは、この２種以上の膜材料のうち屈折率最大の材料と屈折率最小の材料の間の屈折率差Δが０．５より大きいように形成される。
多層膜１４０Ａは、１層あたりの膜厚が５０ｎｍ〜１５０ｎｍの厚みを有する膜が６層以上配置される。
【００２９】
制御膜１４０である多層膜１４０Ａは、赤外領域の光を遮断する赤外カットフィルタＩＲＣＦとしての機能を含む。
前述したように、多層膜１４０Ａとは別に、光学センサの受光部１１２への光路に、多層膜１４０Ａとは別に、赤外領域の光を遮断するＩＲＣＦ１５０が配置される構成も採用可能である。
この場合、多層膜１４０ＡとＩＲＣＦ１５０のカットオフ波長、カットオフ線幅が次の条件を満足する。
【００３０】
［数１］
λｃｆ_ＩＲＣＦ＋Δλｃｆ_ＩＲＣＦ／２ ＜ λｃｆ_ＭＬ−Δλｃｆ_ＭＬ／２
・・・（１）
ここで、λｃｆ_ＩＲＣＦは赤外カットフィルタのカットオフ波長を、Δλｃｆ_ＩＲＣＦは赤外カットフィルタのカットオフ線幅を、λｃｆ_ＭＬは制御膜のカットオフ波長を、Δλｃｆ_ＭＬは制御膜のカットオフ線幅を、それぞれ示している。
【００３１】
また、多層膜１４０Ａは、光学センサ１１０の受光部１１２からシールガラス１２０の光入射側面（上面）１２２までの高さの中間の高さ、たとえば２００μｍ程度の位置に配置される。
【００３２】
＜２．制御膜（多層膜）の具体的な構成および機能＞
上述したように、撮像装置１００は、フレア光発生を抑制するため、樹脂層１３０とカバーガラス１２０の受光部１１２との対向面（下面）１２１の境界に当たる部分に多層膜１４０Ａが形成されている。
【００３３】
多層膜１４０Ａは、光入出射面１４０ａ，１４０ｂに対して垂直に入射する光に対して可視領域をほぼ透過させ、近赤外領域をほぼ反射させる機能を持つ。
この多層膜１４０Ａは、光入出射面１４０ａ，１４０ｂに対して斜めに入射する光に対してはその角度に応じてカットオフ波長が短波側にシフトする性質を持つ。
本実施形態の撮像装置１００は、この性質を利用することで光学センサ１１０の受光部１１２からの反射回折光のうち、全反射に寄与する高次回折成分を多層膜部で選択的に反射させ、フレア光の拡散を防ぐ。
一般的にこのカットオフ周波数のシフトは入射角をθとした場合、次式で表される。
【００３４】
［数２］
λＣＦ(θ) ＝λＣＦ（０) ＊ ｃｏｓ(θ) ・・・（２）
ここで、λＣＦ(θ)は入射角θのカットオフ波長を、λＣＦ（０）は入射角０度のカットオフ波長をそれぞれ示している。
【００３５】
図７（Ａ）および（Ｂ）は、本実施形態に係る多層膜の特性例および膜構造の一例を示す図である。図７（Ａ）が多層膜の特性例を、図７（Ｂ）が膜構造例を示している。
【００３６】
本例では、多層膜１４０Ａは、多層膜材料として高屈折率の第１膜１４１としてＴｉＯ２，定屈折率の第２膜１４２としてＳｉＯ２が使用され、第１膜１４１と第２膜１４２を順に交互に配置した１７層の多層膜として形成されている。
図７（Ｂ）は、この１７層の多層膜１４０Ａを形成した際に実現できる光学特性を示しており、カットオフ（cut off）波長は６５０ｎｍに設定されている。
【００３７】
この多層膜１４０Ａの全反射によるフレアに対するカットオフ波長は全反射条件から次式で表すことができる。
【００３８】
［数３］
ｓｉｎ θｔｉｒ ＝ １／ｎｇ ・・・（３）
ここで、θｔｉｒは臨界角を、ｎｇはカバーガラス１２０の屈折率をそれぞれ示している。
【００３９】
たとえば、カバーガラス１２０の屈折率ｎｇ＝１．５１を仮定すると、臨界角θｔｉｒ＝４１ｄｅｇが導出される。
これを（２）式のθに代入すると全反射によるフレアのカットオフ波長は、λＣＦ（θｔｉｒ）≒４９０ｎｍとなり、少なくとも４９０ｎｍ以上の可視域に対してこの多層膜がフレア対策として有効であることを見積もることができる。
【００４０】
図８は、多層膜を樹脂とカバーガラス下面の間に挿入した場合と挿入しなかった場合のカバーガラス上面における反射率をシミュレーションした結果を示す図である。
図８（Ａ）がシミュレーション結果を示し、図８（Ｂ）は多層膜を樹脂とカバーガラス下面の間に挿入しなかった場合の状態を、図８（Ｃ）は多層膜を樹脂とカバーガラス下面の間に挿入した場合の状態を模式的に示している。
【００４１】
このシミュレーションでは、光学センサ１１０のピクセルサイズは１．４μｍを前提としており、その反射電場は厳密な電磁場解析をもとに導出している。
この結果は、多層膜１４０Ａのカットオフ波長シフトの効果を定量的に裏付ける計算であり、これにより対策の効果を理論的に説明することができる。
【００４２】
図９は、本実施形態の空隙を持たず、かつ、多層膜を配置したキャビティレスＣＳＰ構造で発生するフレア光を示す図である。
図９からわかるように、多層膜１４０Ａがフレア光抑制の効果があることを実デバイスにおいても確認できており、制御膜である多層膜のフレア抑制効果は明らかである。
【００４３】
＜４．制御膜（多層膜）の典型的な構成および機能＞
撮像装置１００は、その典型的な構成としては、上述したように、制御膜１４０として多層膜１４０Ａを含む構造が基本となる。ここで重要となるのは多層膜の膜構造の条件および膜の配置場所である。
【００４４】
まず、多層膜構造についてフレア対策として機能するためには、次の光学特性を有することが必要である。
・多層膜１４０Ａの光入出射面１４０ａ，１４０ｂに対する垂直入射に対してカットオフ波長が赤外域にあり、全反射フレアの回折角においてカットオフ波長が可視域にあること、並びに、
・カットオフ波長より短波側で十分大きい透過率（８０%以上）、長波側で十分小さい透過率（２０%以下）、
の光学特性を有することである。
【００４５】
図１０（Ａ）および（Ｂ）は、多層膜がフレア対策として機能するための光学特性を満たす最も少ない膜数条件を見積もった結果を示す図である。図１０（Ａ）が多層膜の特性例を、図１０（Ｂ）が膜構造例を示している。
【００４６】
この計算より、多層膜構造として、次の条件を満たすことができれば、フレア対策としての機能を果たすことができる。
・膜の総数は第１膜１４１と第２膜１４２で６層程度以上（設計は７層）である。
・１層の膜厚さはλＣＦ/４/ｎ程度である。
ここで、λＣＦは設計カットオフ波長を、ｎは屈折率を示している。
たとえば、λＣＦ＝６５０ｎｍ、ｎ（高屈折率n_highは２．２〜２．５、低屈折率n_lowは１．４〜１．６)のためこの値は５０〜１５０ｎｍ程度に相当する。
・屈折率最大の材料と屈折率最小の材料の間の屈折率差Δは０．５以上（図１０で用いた値はΔｎ＝約１）である。
【００４７】
この多層膜の上記条件はカメラモジュールにおいて一般的に使用されるＩＲＣＦ（InfraRed Cutoff Filter)と兼用することが可能である。
すなわち、一般的には別部品として配置していたＩＲＣＦを削減して上記多層膜１４０Ａを所望のＩＲＣＦ特性にすることでカメラモジュールの部品点数削減が期待できる。
【００４８】
一方でＩＲＣＦと上記多層膜１４０Ａをそれぞれ別々に配置する方法を採用することも可能である。
この場合、上記多層膜はＩＲＣＦの特性に影響を及ぼさないためにカットオフ波長およびカットオフ線幅を設定する必要がある。
このためには、ＩＲＣＦのカットオフ波長をλｃｆ_ＩＲＣＦ、カットオフ線幅をΔλｃｆ_ＩＲＣＦ、多層膜（ML）のカットオフ波長をλｃｆ_ＭＬ、カットオフ線幅をΔλｃｆ_ＭＬとして、上記した（１）式の条件を満足する必要がある。
【００４９】
λｃｆ_ＩＲＣＦ＋Δλｃｆ_ＩＲＣＦ／２ ＜ λｃｆ_ＭＬ−Δλｃｆ_ＭＬ／２
・・・（１）
【００５０】
また、この多層膜１４０Ａの配置高さが、フレア対策として機能するために重要である。ここで、多層膜１４０Ａの配置高さとは、光学センサ１１０の受光部１１２の所定面、たとえば受光面１１２１からの配置位置（高さ）をいう。
【００５１】
図１１（Ａ）および（Ｂ）は、多層膜の配置位置（高さと）フレアの拡散の関係を示す図である。図１１（Ａ）は多層膜がない場合を、図１１（Ｂ）は多層膜がある場合を示している。
【００５２】
この図を見て分かるように多層膜の位置１４０Ａが高くなればなるほどフレア光の拡散が大きくなることが分かる。
上述した実験結果において効果のある多層膜１４０Ａの高さ(=樹脂厚み）は５０μｍであった。
これに対し、全反射が問題になっているシールガラス（カバーガラス）１２０の上面１２１の位置は４５０μｍであり、この高さに多層膜を配置してもフレア対策として機能しないことは明白である。
これらを考慮して、多層膜の配置高さはこの値（４００μｍ程度）の中間にあたる２００μｍより小さいことが望ましい。
【００５３】
また、この多層膜の製造方法としてセンサ上樹脂の上に成膜で形成する方法およびガラス上に成膜して樹脂に貼り合わせる方法を採用することが可能である。
しかしながら、樹脂上に屈折率が大きい無機膜を精度良く形成することは非常に難しく、製造方法として後者が望ましい。このため接着層が樹脂と多層膜の間に配置されることが望ましい。
また、この構造はたとえば特開２００３‐３１７８２号公報に見られるようなシールガラスレス構造についてもガラスと樹脂はほぼ同じ屈折率を持つため、光学的には同じ機能を持つ。
このため、前述した各条件を満たした場合、この構造についても本技術の適用範囲となることは明白である。
【００５４】
＜５．撮像装置の第２の構成例＞
図１２は、本実施形態に係る撮像装置の第２の構成例を示す図である。
【００５５】
図１２の撮像装置１００Ａが図５の撮像装置１００と異なる点は次の通りである。
図５の撮像装置１００において、光学センサ１１０は、センサ基板１１１の前面１１１ａ側に受光部１１２が形成され、裏面１１１ｂ側にバンプ等の接続用電極１１３が形成されている。
これに対して、図１２の撮像装置１００Ａにおいて、光学センサ１１０Ａは、センサ基板１１１の裏面１１１ｂ側がインターポーザー１６０の一面１６０ａ上にダイボンド材１７０を介して取り付けされている。
センサ基板１１１の前面１１１ａ側の周縁部に形成されたワイヤーボンドパッドＰＤ１１１１，ＰＤ１１２とインターポーザー１６０の一面１６０ａの周縁部に形成されたワイヤーボンドパッドＰＤ１６１，ＰＤ１６２がワイヤーボンド配線ＷＢＬで接続されている。
【００５６】
その他の構成は、撮像装置１００Ａと撮像装置１００とは同様の構成を有し、多層膜により形成される制御膜１４０としての機能は上述した通りである。
【００５７】
以上説明したように、本実施形態の撮像装置によれば、フレア光の発生を抑制でき、明るい光源が視野内に入った場合であってもフレア光が目立つことのない良質の画像を得ることが可能となる。
【００５８】
以上説明した撮像装置１００，１００Ａは、撮像レンズを有するカメラモジュールに適用することが可能である。
【００５９】
＜６．カメラモジュールの構成例＞
図１３は、本実施形態に係るカメラモジュールの構成例を示す図である。
【００６０】
このカメラモジュール２００は、撮像装置１００の前面側（被写体側）に光学センサ１１０の受光部１１２に被写体像を結像する撮像レンズ２１０が配置されている。図１３の例では図５の撮像装置１００を例に示しているが、図１２の撮像装置１００Ａを適用することも可能である。
カメラモジュール２００は、撮像レンズ２１０に加えて、図示しない信号処理部等を有する。
【００６１】
このような構成のカメラモジュール２００においては、撮像レンズ２１０で取り込んだ被写体からの光を、撮像装置で電気信号に変換しやすいように受光部において光学的な処理を施す。その後、光学センサ１１０の光電変換部に導き、光電変換して得られる電気信号に対して、後段の信号処理部で所定の信号処理を施す。
【００６２】
本実施形態のカメラモジュールにおいても、フレア光の発生を抑制でき、明るい光源が視野内に入った場合であってもフレア光が目立つことのない良質の画像を得ることが可能となる。
【００６３】
なお、本技術は以下のような構成をとることができる。
（１）被写体像を結像可能な受光部を含む光学センサと、
上記光学センサの上記受光部側を保護するためのシール材と、
少なくとも上記受光部と上記シール材の当該受光部との対向面間に形成された中間層と、
上記中間層と上記シール材の上記対向面との間に配置された制御膜と、を有し、
上記制御膜は、
膜に斜めに入射する光の入射角度に応じてカットオフ波長が短波側にシフトする
撮像装置。
（２） 上記制御膜は、
屈折率が異なる複数の膜の多層膜により形成されている
上記（１）記載の撮像装置。
（３）上記多層膜は、
２種以上の膜材料を高屈折率、低屈折率の順に交互に配置されている
上記（２）記載の撮像装置。
（４）上記多層膜は、
上記２種以上の膜材料のうち屈折率最大の材料と屈折率最小の材料の間の屈折率差が０．５より大きい
上記（３）記載の撮像装置。
（５）上記多層膜は、
１層あたりの膜厚が５０ｎｍ〜１５０ｎｍの厚みを有する膜が６層以上配置されている
上記（３）または（４）記載の撮像装置。
（６）上記制御膜は、
赤外領域の光を遮断する赤外カットフィルタとしての機能を含む
上記（１）から（５）のいずれか一に記載の撮像装置。
（７）上記光学センサの受光部への光路に、上記制御膜とは別に、赤外領域の光を遮断する赤外カットフィルタが配置されている
上記（１）から（６）のいずれか一に記載の撮像装置。
（８）上記多層膜と上記赤外カットフィルタのカットオフ波長、カットオフ線幅が次の条件を満足する
上記（７）記載の撮像装置。
λｃｆ_ＩＲＣＦ＋Δλｃｆ_ＩＲＣＦ／２ ＜ λｃｆ_ＭＬ−Δλｃｆ_ＭＬ／２
ここで、λｃｆ_ＩＲＣＦは赤外カットフィルタのカットオフ波長を、Δλｃｆ_ＩＲＣＦは赤外カットフィルタのカットオフ線幅を、λｃｆ_ＭＬは制御膜のカットオフ波長を、Δλｃｆ_ＭＬは制御膜のカットオフ線幅を、それぞれ示している。
（９）上記制御膜は、
上記光学センサの上記受光部から上記シール材の光入射側面までの高さの中間の高さの位置に配置されている
上記（１）から（８）のいずれか一に記載の撮像装置。
（１０）上記制御膜の上層のシール材がガラスによって形成されている
上記（１）から（９）のいずれか一に記載の撮像装置。
（１１）上記制御膜は、
上記シール材の上記対向面の直接成膜されている
上記（１）から（１０）のいずれか一に記載の撮像装置。
【００６４】
（１２）被写体像を結像可能な受光部を含む光学センサと、
上記光学センサの上記受光部側を保護するためのシール材と、
少なくとも上記受光部と上記シール材の当該受光部との対向面間に形成された中間層と、
上記中間層と上記シール材の上記対向面との間に配置された制御膜と、
上記光学センサの上記受光部に被写体像を結像するレンズと、を有し、
上記制御膜は、
膜に斜めに入射する光の入射角度に応じてカットオフ波長が短波側にシフトする
カメラモジュール。
（１３）上記制御膜は、
屈折率が異なる複数の膜の多層膜により形成されている
上記（１２）記載のカメラモジュール。
（１４）上記多層膜は、
２種以上の膜材料を高屈折率、低屈折率の順に交互に配置されている
上記（１３）記載のカメラモジュール。
（１５）上記多層膜は、
上記２種以上の膜材料のうち屈折率最大の材料と屈折率最小の材料の間の屈折率差が０．５より大きい
上記（１４）記載のカメラモジュール。
（１６）上記多層膜は、
１層あたりの膜厚が５０ｎｍ〜１５０ｎｍの厚みを有する膜が６層以上配置されている
上記（１４）または（１５）記載のカメラモジュール。
（１７）上記制御膜は、
赤外領域の光を遮断する赤外カットフィルタとしての機能を含む
上記（１２）から（１６）のいずれか一に記載のカメラモジュール。
（１８）上記光学センサの受光部への光路に、上記制御膜とは別に、赤外領域の光を遮断する赤外カットフィルタが配置されている
上記（１２）から（１７）のいずれか一に記載のカメラモジュール。
（１９）上記多層膜と上記赤外カットフィルタのカットオフ波長、カットオフ線幅が次の条件を満足する
上記（１８）記載のカメラモジュール。
λｃｆ_ＩＲＣＦ＋Δλｃｆ_ＩＲＣＦ／２ ＜ λｃｆ_ＭＬ−Δλｃｆ_ＭＬ／２
ここで、λｃｆ_ＩＲＣＦは赤外カットフィルタのカットオフ波長を、Δλｃｆ_ＩＲＣＦは赤外カットフィルタのカットオフ線幅を、λｃｆ_ＭＬは制御膜のカットオフ波長を、Δλｃｆ_ＭＬは制御膜のカットオフ線幅を、それぞれ示している。
（２０）上記制御膜は、
上記光学センサの上記受光部から上記シール材の光入射側面までの高さの中間の高さの位置に配置されている
上記（１２）から（１９）のいずれか一に記載のカメラモジュール。
【符号の説明】
【００６５】
１００，１００Ａ・・・撮像装置、１１０・・・光学センサ、１１１・・・センサ基板、１１２・・・受光部、１２０・・・シールガラス、１３０・・・樹脂層（中間層）、１４０・・・制御膜、１４０Ａ・・・多層膜、１５０・・・赤外カットフィルタ（ＩＲＣＦ）、１６０・・・インターポーザー、２００・・・カメラモジュール、２１０・・・撮像レンズ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体像を結像可能な受光部を含む光学センサと、
上記光学センサの上記受光部側を保護するためのシール材と、
少なくとも上記受光部と上記シール材の当該受光部との対向面間に形成された中間層と、
上記中間層と上記シール材の上記対向面との間に配置された制御膜と、を有し、
上記制御膜は、
膜に斜めに入射する光の入射角度に応じてカットオフ波長が短波側にシフトする
撮像装置。
【請求項２】
上記制御膜は、
屈折率が異なる複数の膜の多層膜により形成されている
請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
上記多層膜は、
２種以上の膜材料を高屈折率、低屈折率の順に交互に配置されている
請求項２記載の撮像装置。
【請求項４】
上記多層膜は、
上記２種以上の膜材料のうち屈折率最大の材料と屈折率最小の材料の間の屈折率差が０．５より大きい
請求項３記載の撮像装置。
【請求項５】
上記多層膜は、
１層あたりの膜厚が５０ｎｍ〜１５０ｎｍの厚みを有する膜が６層以上配置されている
請求項４記載の撮像装置。
【請求項６】
上記制御膜は、
赤外領域の光を遮断する赤外カットフィルタとしての機能を含む
請求項１記載の撮像装置。
【請求項７】
上記光学センサの受光部への光路に、上記制御膜とは別に、赤外領域の光を遮断する赤外カットフィルタが配置されている
請求項１記載の撮像装置。
【請求項８】
上記多層膜と上記赤外カットフィルタのカットオフ波長、カットオフ線幅が次の条件を満足する
請求項７記載の撮像装置。
λｃｆ_ＩＲＣＦ＋Δλｃｆ_ＩＲＣＦ／２ ＜ λｃｆ_ＭＬ−Δλｃｆ_ＭＬ／２
ここで、λｃｆ_ＩＲＣＦは赤外カットフィルタのカットオフ波長を、Δλｃｆ_ＩＲＣＦは赤外カットフィルタのカットオフ線幅を、λｃｆ_ＭＬは制御膜のカットオフ波長を、Δλｃｆ_ＭＬは制御膜のカットオフ線幅を、それぞれ示している。
【請求項９】
上記制御膜は、
上記光学センサの上記受光部から上記シール材の光入射側面までの高さの中間の高さの位置に配置されている
請求項１記載の撮像装置。
【請求項１０】
上記制御膜の上層のシール材がガラスによって形成されている
請求項１記載の撮像装置。
【請求項１１】
上記制御膜は、
上記シール材の上記対向面の直接成膜されている
請求項１記載の撮像装置。
【請求項１２】
被写体像を結像可能な受光部を含む光学センサと、
上記光学センサの上記受光部側を保護するためのシール材と、
少なくとも上記受光部と上記シール材の当該受光部との対向面間に形成された中間層と、
上記中間層と上記シール材の上記対向面との間に配置された制御膜と、
上記光学センサの上記受光部に被写体像を結像するレンズと、を有し、
上記制御膜は、
膜に斜めに入射する光の入射角度に応じてカットオフ波長が短波側にシフトする
カメラモジュール。
【請求項１３】
上記制御膜は、
屈折率が異なる複数の膜の多層膜により形成されている
請求項１２記載のカメラモジュール。
【請求項１４】
上記多層膜は、
２種以上の膜材料を高屈折率、低屈折率の順に交互に配置されている
請求項１３記載のカメラモジュール。
【請求項１５】
上記多層膜は、
上記２種以上の膜材料のうち屈折率最大の材料と屈折率最小の材料の間の屈折率差が０．５より大きい
請求項１４記載のカメラモジュール。
【請求項１６】
上記多層膜は、
１層あたりの膜厚が５０ｎｍ〜１５０ｎｍの厚みを有する膜が６層以上配置されている
請求項１５記載のカメラモジュール。
【請求項１７】
上記制御膜は、
赤外領域の光を遮断する赤外カットフィルタとしての機能を含む
請求項１２記載のカメラモジュール。
【請求項１８】
上記光学センサの受光部への光路に、上記制御膜とは別に、赤外領域の光を遮断する赤外カットフィルタが配置されている
請求項１２記載のカメラモジュール。
【請求項１９】
上記多層膜と上記赤外カットフィルタのカットオフ波長、カットオフ線幅が次の条件を満足する
請求項１８記載のカメラモジュール。
λｃｆ_ＩＲＣＦ＋Δλｃｆ_ＩＲＣＦ／２ ＜ λｃｆ_ＭＬ−Δλｃｆ_ＭＬ／２
ここで、λｃｆ_ＩＲＣＦは赤外カットフィルタのカットオフ波長を、Δλｃｆ_ＩＲＣＦは赤外カットフィルタのカットオフ線幅を、λｃｆ_ＭＬは制御膜のカットオフ波長を、Δλｃｆ_ＭＬは制御膜のカットオフ線幅を、それぞれ示している。
【請求項２０】
上記制御膜は、
上記光学センサの上記受光部から上記シール材の光入射側面までの高さの中間の高さの位置に配置されている
請求項１２記載のカメラモジュール。
【請求項１】
被写体像を結像可能な受光部を含む光学センサと、
上記光学センサの上記受光部側を保護するためのシール材と、
少なくとも上記受光部と上記シール材の当該受光部との対向面間に形成された中間層と、
上記中間層と上記シール材の上記対向面との間に配置された制御膜と、を有し、
上記制御膜は、
膜に斜めに入射する光の入射角度に応じてカットオフ波長が短波側にシフトする
撮像装置。
【請求項２】
上記制御膜は、
屈折率が異なる複数の膜の多層膜により形成されている
請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
上記多層膜は、
２種以上の膜材料を高屈折率、低屈折率の順に交互に配置されている
請求項２記載の撮像装置。
【請求項４】
上記多層膜は、
上記２種以上の膜材料のうち屈折率最大の材料と屈折率最小の材料の間の屈折率差が０．５より大きい
請求項３記載の撮像装置。
【請求項５】
上記多層膜は、
１層あたりの膜厚が５０ｎｍ〜１５０ｎｍの厚みを有する膜が６層以上配置されている
請求項４記載の撮像装置。
【請求項６】
上記制御膜は、
赤外領域の光を遮断する赤外カットフィルタとしての機能を含む
請求項１記載の撮像装置。
【請求項７】
上記光学センサの受光部への光路に、上記制御膜とは別に、赤外領域の光を遮断する赤外カットフィルタが配置されている
請求項１記載の撮像装置。
【請求項８】
上記多層膜と上記赤外カットフィルタのカットオフ波長、カットオフ線幅が次の条件を満足する
請求項７記載の撮像装置。
λｃｆ_ＩＲＣＦ＋Δλｃｆ_ＩＲＣＦ／２ ＜ λｃｆ_ＭＬ−Δλｃｆ_ＭＬ／２
ここで、λｃｆ_ＩＲＣＦは赤外カットフィルタのカットオフ波長を、Δλｃｆ_ＩＲＣＦは赤外カットフィルタのカットオフ線幅を、λｃｆ_ＭＬは制御膜のカットオフ波長を、Δλｃｆ_ＭＬは制御膜のカットオフ線幅を、それぞれ示している。
【請求項９】
上記制御膜は、
上記光学センサの上記受光部から上記シール材の光入射側面までの高さの中間の高さの位置に配置されている
請求項１記載の撮像装置。
【請求項１０】
上記制御膜の上層のシール材がガラスによって形成されている
請求項１記載の撮像装置。
【請求項１１】
上記制御膜は、
上記シール材の上記対向面の直接成膜されている
請求項１記載の撮像装置。
【請求項１２】
被写体像を結像可能な受光部を含む光学センサと、
上記光学センサの上記受光部側を保護するためのシール材と、
少なくとも上記受光部と上記シール材の当該受光部との対向面間に形成された中間層と、
上記中間層と上記シール材の上記対向面との間に配置された制御膜と、
上記光学センサの上記受光部に被写体像を結像するレンズと、を有し、
上記制御膜は、
膜に斜めに入射する光の入射角度に応じてカットオフ波長が短波側にシフトする
カメラモジュール。
【請求項１３】
上記制御膜は、
屈折率が異なる複数の膜の多層膜により形成されている
請求項１２記載のカメラモジュール。
【請求項１４】
上記多層膜は、
２種以上の膜材料を高屈折率、低屈折率の順に交互に配置されている
請求項１３記載のカメラモジュール。
【請求項１５】
上記多層膜は、
上記２種以上の膜材料のうち屈折率最大の材料と屈折率最小の材料の間の屈折率差が０．５より大きい
請求項１４記載のカメラモジュール。
【請求項１６】
上記多層膜は、
１層あたりの膜厚が５０ｎｍ〜１５０ｎｍの厚みを有する膜が６層以上配置されている
請求項１５記載のカメラモジュール。
【請求項１７】
上記制御膜は、
赤外領域の光を遮断する赤外カットフィルタとしての機能を含む
請求項１２記載のカメラモジュール。
【請求項１８】
上記光学センサの受光部への光路に、上記制御膜とは別に、赤外領域の光を遮断する赤外カットフィルタが配置されている
請求項１２記載のカメラモジュール。
【請求項１９】
上記多層膜と上記赤外カットフィルタのカットオフ波長、カットオフ線幅が次の条件を満足する
請求項１８記載のカメラモジュール。
λｃｆ_ＩＲＣＦ＋Δλｃｆ_ＩＲＣＦ／２ ＜ λｃｆ_ＭＬ−Δλｃｆ_ＭＬ／２
ここで、λｃｆ_ＩＲＣＦは赤外カットフィルタのカットオフ波長を、Δλｃｆ_ＩＲＣＦは赤外カットフィルタのカットオフ線幅を、λｃｆ_ＭＬは制御膜のカットオフ波長を、Δλｃｆ_ＭＬは制御膜のカットオフ線幅を、それぞれ示している。
【請求項２０】
上記制御膜は、
上記光学センサの上記受光部から上記シール材の光入射側面までの高さの中間の高さの位置に配置されている
請求項１２記載のカメラモジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−１７５４６１（Ｐ２０１２−１７５４６１Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３６３３７（Ｐ２０１１−３６３３７）
【出願日】平成２３年２月２２日（２０１１．２．２２）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２２日（２０１１．２．２２）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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