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WO2018139280A1 - カメラモジュールおよびその製造方法、並びに電子機器 - Google Patents

カメラモジュールおよびその製造方法、並びに電子機器 Download PDF

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Publication number
WO2018139280A1
WO2018139280A1 PCT/JP2018/001089 JP2018001089W WO2018139280A1 WO 2018139280 A1 WO2018139280 A1 WO 2018139280A1 JP 2018001089 W JP2018001089 W JP 2018001089W WO 2018139280 A1 WO2018139280 A1 WO 2018139280A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
lens
substrate
camera module
light
laminated
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/001089
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
小笠原 隆行
Original Assignee
ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 filed Critical ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
Priority to US16/478,336 priority Critical patent/US11460712B2/en
Publication of WO2018139280A1 publication Critical patent/WO2018139280A1/ja

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    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H04N25/61Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise the noise originating only from the lens unit, e.g. flare, shading, vignetting or "cos4"

Definitions

  • the present technology relates to a camera module, a manufacturing method thereof, and an electronic device, and more particularly to a camera module, a manufacturing method thereof, and an electronic device that suppress generation of ghosts and flares.
  • Patent Document 1 discloses a method for manufacturing a camera module including a wafer level lens.
  • a camera module having an AF (autofocus) function includes a drive unit for moving a lens barrel (lens) along its optical axis, and the lens and IRCF (infrared light cut filter) are in contact with each other.
  • a lens barrel lens
  • IRCF infrared light cut filter
  • This technology has been made in view of such a situation, and is intended to suppress the occurrence of ghosts and flares.
  • the camera module of the present technology includes an image sensor, a lens unit provided on a light receiving surface of the image sensor, and at least one refractive index adjustment layer formed between the image sensor and the lens unit.
  • the lens unit may be a laminated lens structure in which a plurality of lenses are laminated.
  • An IRCF may be provided between the image sensor and the lens unit, and the refractive index adjustment layer may be formed without a gap between the IRCF and the lens unit.
  • the lens unit can have a variable focus lens.
  • the lens unit can be an inner focus lens.
  • the lens unit may have an apodized filter.
  • the manufacturing method of the camera module of the present technology includes a step of forming at least one refractive index adjustment layer between the image sensor and a lens unit provided on the light receiving surface of the image sensor.
  • An electronic apparatus is a camera including an image sensor, a lens unit provided on a light receiving surface of the image sensor, and at least one refractive index adjustment layer formed between the image sensor and the lens unit. Provide modules.
  • At least one refractive index adjustment layer is formed between the image sensor and the lens unit provided on the light receiving surface of the image sensor.
  • FIG. 2 is a cross-sectional structure diagram of a laminated lens structure of the camera module of FIG. 1. It is a figure explaining the direct joining of the board
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a lens array substrate as Comparative Structure Example 2.
  • FIG. It is a figure explaining the manufacturing method of the lens array board
  • FIG. It is a figure explaining the manufacturing method of the lens array board
  • FIG. It is a figure explaining the effect
  • FIG. It is sectional drawing of the laminated lens structure as the comparative structure example 7. It is a figure explaining the effect
  • FIG. 62 is a diagram illustrating a method of manufacturing the lens-attached substrate in A of FIG. 61.
  • FIG. 62 is a diagram illustrating a method of manufacturing the lens-attached substrate in B of FIG. 61. It is a figure showing the example of the planar shape of the aperture plate with which a camera module is equipped. It is a figure explaining the structure of the light-receiving area
  • FIG. 67 is a diagram showing a modification of the pixel array shown in FIG. 66.
  • FIG. 69 is a diagram showing a modification of the pixel array in FIG. 68.
  • FIG. 70 is a diagram showing a modification of the pixel array in FIG. 69. It is a figure which shows the 5th example of the pixel array of the light-receiving area
  • FIG. 83 is a diagram showing a process of forming the camera module of FIG. 82. It is a figure which shows the 2nd structural example of the camera module to which this technique is applied. It is a figure which shows the 3rd structural example of the camera module to which this technique is applied.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a first embodiment of a camera module using a laminated lens structure to which the present technology is applied.
  • FIG. 1A is a schematic diagram showing a configuration of a camera module 1A as a first embodiment of the camera module 1.
  • FIG. 1B is a schematic cross-sectional view of the camera module 1A.
  • the camera module 1A includes a laminated lens structure 11 and a light receiving element 12.
  • the laminated lens structure 11 includes five optical units 13 in total, five in each of the vertical and horizontal directions.
  • the optical unit 13 includes a plurality of lenses 21 in the direction of one optical axis.
  • the camera module 1 ⁇ / b> A is a compound eye camera module including a plurality of optical units 13.
  • the optical axes of the plurality of optical units 13 provided in the camera module 1A are arranged so as to spread toward the outside of the module, thereby enabling wide-angle image shooting. Yes.
  • the laminated lens structure 11 has a structure in which only three layers of lenses 21 are laminated, but it goes without saying that more lenses 21 may be laminated.
  • the camera module 1A in FIG. 1 can create a single wide-angle image by stitching together a plurality of images taken via a plurality of optical units 13.
  • high precision is required for the formation and arrangement of each optical unit 13 that captures each image.
  • high accuracy is required for the positional relationship and arrangement of the lenses 21 in the optical unit 13.
  • FIG. 2 is a cross-sectional structure diagram of a laminated lens structure disclosed in Patent Document 1 using a resin fixing technique.
  • a resin 513 is used as means for fixing the substrates 512 provided with the lenses 511 together.
  • the resin 513 is an energy curable resin such as UV curable resin.
  • a resin 513 layer is formed on the entire surface of the substrate 512. Thereafter, the substrates 512 are bonded together, and the resin 513 is cured. Thereby, the bonded substrates 512 are fixed to each other.
  • the resin 513 when the resin 513 is cured, the resin 513 is cured and contracted. In the case of the structure shown in FIG. 2, the resin 513 is cured after the resin 513 layer is formed on the entire substrate 512, so that the displacement amount of the resin 513 is increased.
  • the laminated lens structure 500 provided in the camera module is shown in FIG. 2 even after the laminated lens structure 500 formed by bonding the substrates 512 is separated into individual pieces and the camera module is formed by combining the imaging elements.
  • the resin 513 is present between the entire substrates 512 including the lenses 511. For this reason, when the camera module is mounted in a camera casing and actually used, there is a concern that the resin between the substrates of the laminated lens structure 500 may thermally expand due to a temperature rise due to heat generated by the device.
  • FIG. 3 is a cross-sectional structure diagram showing only the laminated lens structure 11 of the camera module 1A of FIG.
  • the laminated lens structure 11 of the camera module 1A is also formed by laminating a plurality of lens-equipped substrates 41 including the lenses 21.
  • the fixing is completely different from that shown in the laminated lens structure 500 of FIG. 2 and other prior art documents. Means are used.
  • the two lens-attached substrates 41 to be laminated are between an oxide or nitride surface layer formed on one substrate surface and an oxide or nitride surface layer formed on the other substrate surface. It is directly joined by covalent bond.
  • a silicon oxide film or a silicon nitride film is formed as a surface layer on the surface of each of the two lens-attached substrates 41 to be laminated.
  • the two lens-attached substrates 41 are bonded to each other, heated to dehydrate and condense.
  • a silicon-oxygen covalent bond is formed between the surface layers of the two lens-attached substrates 41.
  • the two lens-attached substrates 41 are directly bonded.
  • the elements contained in the two surface layers may directly form a covalent bond.
  • the two lens-attached substrates 41 are fixed through the inorganic layer disposed between the two lens-attached substrates 41, or the surfaces of the two lens-attached substrates 41.
  • the two inorganic substrates 41 are fixed to each other by chemical bonding between the inorganic layers arranged on the surface, or by dehydration condensation between the inorganic layers respectively arranged on the surfaces of the two lens substrates 41.
  • the two lens-attached substrates 41 are fixed by forming a covalent bond between the elements contained in each layer, or arranged on the surfaces of the two lens-attached substrates 41, respectively.
  • the silicon oxide layer or silicon nitride layer was silicon - oxygen covalent bond or a silicon - fixing the two lenses with the substrate 41 by forming a silicon covalent bond, referred to as direct bonding.
  • a lens is formed in a substrate state using a substrate used in the field of manufacturing semiconductor devices and flat display devices, and bonding is performed in the substrate state. Then, dehydration condensation is performed by raising the temperature, and covalent bonding is performed in the substrate state.
  • a structure in which the inorganic layers formed on the surfaces of the two lens-attached substrates 41 are bonded by covalent bonding is a concern when the technique described in FIG. 2 disclosed in Patent Document 1 is used.
  • transformation by the thermal expansion of the resin 513 at the time of actual use is brought about.
  • 5 and 6 are diagrams showing a process of forming the camera module 1A of FIG. 1 in which the laminated lens structure 11 and the light receiving element 12 are combined.
  • a plurality of lens-attached substrates 41W on which a plurality of lenses 21 (not shown) are formed in the plane direction are prepared and laminated.
  • a laminated lens structure 11W in a substrate state in which a plurality of substrates 41W with a lens in a substrate state are laminated is obtained.
  • a sensor substrate 43W in a substrate state in which a plurality of light receiving elements 12 are formed in the planar direction is prepared separately from the laminated lens structure 11W in the substrate state shown in FIG. Is done.
  • the sensor module 43W in the substrate state and the laminated lens structure 11W in the substrate state are laminated, and an external terminal is attached to each module of the bonded substrates, whereby the camera module 44W in the substrate state is obtained.
  • the camera module 44W in the substrate state is divided into modules or chips.
  • the individual camera module 44 is enclosed in a separately prepared housing (not shown), whereby the final camera module 44 is obtained.
  • a component with “W” added to the symbol indicates that it is in a substrate state (wafer state).
  • the case where “W” is not attached as in the above indicates that the module is divided into modules or chips. The same applies to the sensor substrate 43W, the camera module 44W, and the like.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating another process of forming the camera module 1A of FIG. 1 in which the laminated lens structure 11 and the light receiving element 12 are combined.
  • a laminated lens structure 11W in a substrate state in which a plurality of substrate 41W with a lens in a substrate state are laminated is manufactured.
  • the laminated lens structure 11W in the substrate state is singulated.
  • a sensor substrate 43W in the substrate state is produced and prepared.
  • the individual laminated lens structures 11 are mounted one by one on each light receiving element 12 of the sensor substrate 43W in the substrate state.
  • the sensor substrate 43W in the substrate state on which the individual laminated lens structures 11 are mounted is separated into modules or chips.
  • the laminated lens structure 11 is mounted, and the separated sensor substrate 43 is enclosed in a separately prepared housing (not shown), and further external terminals are attached, whereby the final camera module 44 is obtained. It is done.
  • the sensor substrate 43W in the substrate state shown in FIG. 1 the laminated lens structure 11 after being separated into individual light receiving elements 12 may be mounted to obtain individual camera modules 44.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating the configuration of the lens-equipped substrate 41 in the camera module 1A.
  • FIG. 8A is a schematic diagram showing the configuration of the camera module 1A, similar to A of FIG.
  • 8B is a schematic cross-sectional view of the camera module 1A, similar to B of FIG.
  • the camera module 1A is a compound eye camera module that is formed by combining a plurality of lenses 21 and includes a plurality of optical units 13 each having a single optical axis.
  • the laminated lens structure 11 includes five optical units 13 in total, five in each of the vertical and horizontal directions.
  • the optical axes of the plurality of optical units 13 are arranged so as to spread toward the outside of the module, thereby enabling wide-angle image shooting.
  • the laminated lens structure 11 has a structure in which only three layers of the substrate 41 with a lens are laminated, but it goes without saying that a larger number of substrate 41 with a lens may be laminated. .
  • FIG. 8C to 8E are diagrams showing the planar shapes of the three-layer lens-attached substrates 41 constituting the laminated lens structure 11.
  • FIG. 8C to 8E are diagrams showing the planar shapes of the three-layer lens-attached substrates 41 constituting the laminated lens structure 11.
  • FIG. 8C is a plan view of the uppermost lens-equipped substrate 41 of the three layers
  • FIG. 8D is a plan view of the middle-layer lens-equipped substrate 41
  • FIG. 8D is the lowermost layer. It is a top view of the board
  • 8F to 8H are plan views of the lens-equipped substrate 41W in the substrate state for obtaining the lens-equipped substrate 41 shown in C to E of FIG.
  • a substrate 41W with a lens shown in FIG. 8F shows a substrate state corresponding to the substrate 41 with a lens in FIG. 8C
  • the substrate 41W with a lens shown in FIG. 8G has a lens with a lens D in FIG.
  • a substrate state corresponding to the substrate 41 is shown
  • a lens-attached substrate 41W shown in FIG. 8H shows a substrate state corresponding to the lens-attached substrate 41 of FIG.
  • the substrate 41W with a lens in the substrate state shown in FIGS. 8F to 8H is configured to obtain eight camera modules 1A shown in A of FIG. 8 per substrate.
  • the pitch between the lenses in the module-equipped lens-equipped substrate 41 differs between the upper-layer lens-equipped substrate 41W and the lower-layer lens-equipped substrate 41W. It can be seen that in the lens-attached substrate 41W, the pitch of the module-unit lens-attached substrates 41 is constant from the upper lens-attached substrate 41W to the lower-layer lens-attached substrate 41W.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a second embodiment of a camera module using a laminated lens structure to which the present technology is applied.
  • FIG. 9A is a schematic diagram showing an appearance of a camera module 1B as a second embodiment of the camera module 1.
  • FIG. 9B is a schematic cross-sectional view of the camera module 1B.
  • the camera module 1B includes two optical units 13.
  • the two optical units 13 include a diaphragm plate 51 in the uppermost layer of the laminated lens structure 11.
  • the aperture plate 51 is provided with an opening 52.
  • the camera module 1B includes two optical units 13, but the optical parameters of these two optical units 13 are different. That is, the camera module 1B includes two types of optical units 13 having different optical performance.
  • the two types of optical units 13 can be, for example, an optical unit 13 having a short focal length for photographing a close view and an optical unit 13 having a long focal length for photographing a distant view.
  • the lens 21 in the same layer of the laminated lens structure 11 provided in the two optical units 13 can be configured to have different diameters, thicknesses, surface shapes, volumes, or distances between adjacent lenses. It has become.
  • the planar shape of the lens 21 in the camera module 1B is, for example, as shown in FIG. 9C, the two optical units 13 may be provided with lenses 21 having the same diameter.
  • the lens 21 may have a different shape, or as shown in FIG. 9E, one of the structures may be a cavity 21X that does not include the lens 21.
  • 9F to 9H are plan views of the lens-equipped substrate 41W in the substrate state for obtaining the lens-equipped substrate 41 shown in C to E of FIG.
  • a substrate 41W with a lens shown in FIG. 9F shows a substrate state corresponding to the substrate 41 with a lens in FIG. 9C
  • a substrate 41W with a lens shown in FIG. 9G has a lens with a lens D in FIG.
  • the substrate state corresponding to the substrate 41 is shown
  • the lens-attached substrate 41W shown in FIG. 9H shows the substrate state corresponding to the lens-attached substrate 41 of FIG.
  • a substrate 41W with a lens in the substrate state shown in F to H of FIG. 9 is configured to obtain 16 camera modules 1B shown in A of FIG. 9 per substrate.
  • a lens having the same shape or a lens having a different shape is formed on the entire surface of the substrate 41W with the lens in the substrate state. It is also possible to form a lens or not.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a third embodiment of a camera module using a laminated lens structure to which the present technology is applied.
  • FIG. 10A is a schematic diagram showing an appearance of a camera module 1C as a third embodiment of the camera module 1.
  • FIG. 10B is a schematic cross-sectional view of the camera module 1C.
  • the camera module 1C includes four optical units 13 in total, two vertically and two on the light incident surface.
  • the shape of the lens 21 is the same between the four optical units 13.
  • the four optical units 13 are provided with a diaphragm plate 51 in the uppermost layer of the laminated lens structure 11, but the size of the opening 52 of the diaphragm plate 51 is different among the four optical units 13.
  • the camera module 1C can implement
  • planar shape of the lens 21 in one camera module 1C is the same as the diameter of the lenses 21 included in the four optical units 13, as shown in FIG. 10C, for example.
  • the size of the opening 52 of the diaphragm plate 51 differs depending on the optical unit 13.
  • FIG. 10E is a plan view of the lens-attached substrate 41W in the substrate state for obtaining the lens-attached substrate 41 shown in FIG. 10C.
  • FIG. 10F is a plan view showing a diaphragm plate 51W in a substrate state for obtaining the diaphragm plate 51 shown in FIG. 10D.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a fourth embodiment of a camera module using a laminated lens structure to which the present technology is applied.
  • FIG. 11A is a schematic diagram showing an appearance of a camera module 1D as a fourth embodiment of the camera module 1.
  • FIG. 11B is a schematic cross-sectional view of the camera module 1D.
  • the camera module 1D is provided with a total of four optical units 13 in the vertical and horizontal directions on the light incident surface in the same manner as the camera module 1C.
  • the shape of the lens 21 and the size of the opening 52 of the diaphragm plate 51 are the same.
  • the optical axes of the optical units 13 arranged in the vertical direction and the horizontal direction of the light incident surface extend in the same direction.
  • a one-dot chain line shown in B of FIG. 11 represents the optical axis of each optical unit 13.
  • the camera module 1 ⁇ / b> D having such a structure is suitable for capturing an image with a higher resolution than when capturing with a single optical unit 13 using the super-resolution technique.
  • an image is taken by a plurality of light receiving elements 12 arranged at different positions with the optical axis facing the same direction in each of the vertical direction and the horizontal direction, or one light receiving element 12
  • a plurality of images that are not necessarily the same can be obtained while the optical axes are directed in the same direction by taking images with light receiving pixels in different regions of the.
  • the planar shape of the lens 21 in the single camera module 1D is the same in the four optical units 13 as shown in FIG. 11C.
  • FIG. 11D is a plan view of the lens-attached substrate 41W in the substrate state for obtaining the lens-attached substrate 41 shown in FIG. 11C.
  • the substrate 41W with a lens in a substrate state is configured to obtain eight camera modules 1D shown in FIG. 11A per substrate.
  • the camera module 1D in the substrate 41W with a lens in the substrate state, includes a plurality of lenses 21 in order to form the camera module 1D, and a lens group for this one module is provided. A plurality of them are arranged on the substrate at a constant pitch.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a fifth embodiment of a camera module using a laminated lens structure to which the present technology is applied.
  • FIG. 12A is a schematic diagram showing an appearance of a camera module 1E as a fifth embodiment of the camera module 1.
  • B of FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of the camera module 1E.
  • the camera module 1E is a monocular camera module provided with one optical unit 13 having one optical axis in the camera module 1E.
  • the 12C is a plan view of the lens-equipped substrate 41 showing the planar shape of the lens 21 in the camera module 1E.
  • the camera module 1E includes one optical unit 13.
  • FIG. 12D is a plan view of the lens-attached substrate 41W in the substrate state for obtaining the lens-attached substrate 41 shown in FIG. 12C.
  • the substrate 41W with a lens in a substrate state is configured to obtain 32 camera modules 1E shown in FIG. 12A per substrate.
  • a plurality of lenses 21 for the camera module 1E are arranged on the substrate at a constant pitch.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of the camera module 1D shown in FIG. 11B.
  • the camera module 1D includes a laminated lens structure 11 in which a plurality of lens-attached substrates 41a to 41e are laminated, and a light receiving element 12.
  • the laminated lens structure 11 includes a plurality of optical units 13.
  • a one-dot chain line 84 represents the optical axis of each optical unit 13.
  • the light receiving element 12 is disposed below the laminated lens structure 11. In the camera module 1 ⁇ / b> D, light that has entered the camera module 1 ⁇ / b> D from above passes through the laminated lens structure 11 and is received by the light receiving element 12 disposed below the laminated lens structure 11.
  • the laminated lens structure 11 includes five laminated substrates 41a to 41e with lenses. When the five lens-attached substrates 41a to 41e are not particularly distinguished, they are simply described as the lens-attached substrate 41.
  • the cross-sectional shape of the through-hole 83 of each lens-attached substrate 41 constituting the laminated lens structure 11 is a so-called bottom depression shape in which the opening width decreases toward the lower side (side where the light receiving element 12 is disposed). Yes.
  • a diaphragm plate 51 is disposed on the laminated lens structure 11.
  • the diaphragm plate 51 includes, for example, a layer formed of a material having a light absorbing property or a light shielding property.
  • the aperture plate 51 is provided with an opening 52.
  • the light receiving element 12 is composed of, for example, a front-side irradiation type or a back-side irradiation type CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor.
  • An on-chip lens 71 is formed on the upper surface of the light receiving element 12 on the laminated lens structure 11 side, and an external terminal 72 for inputting and outputting signals is formed on the lower surface of the light receiving element 12. ing.
  • the laminated lens structure 11, the light receiving element 12, the diaphragm plate 51 and the like are housed in a lens barrel 74.
  • a structural material 73 is disposed on the upper side of the light receiving element 12.
  • the laminated lens structure 11 and the light receiving element 12 are fixed via the structural material 73.
  • the structural material 73 is, for example, an epoxy resin.
  • the laminated lens structure 11 includes five laminated substrates 41a to 41e with lenses, but the number of laminated substrates 41 with lenses is not particularly limited as long as it is two or more.
  • Each lens-attached substrate 41 constituting the laminated lens structure 11 has a configuration in which a lens resin portion 82 is added to a carrier substrate 81.
  • the carrier substrate 81 has a through hole 83, and a lens resin portion 82 is formed inside the through hole 83.
  • the lens resin portion 82 includes the lens 21 described above, and also includes a portion that extends to the carrier substrate 81 and carries the lens 21, and represents a portion that is integrated with the material constituting the lens 21.
  • the carrier substrate 81, the lens resin portion 82, or the through hole 83 of each of the lens-equipped substrates 41a to 41e as shown in FIG. 13, corresponding to the lens-equipped substrates 41a to 41e, The carrier substrates 81a to 81e, the lens resin portions 82a to 82e, or the through holes 83a to 83e are described and described.
  • lens resin portion 82 ⁇ Detailed description of lens resin part> Next, the shape of the lens resin portion 82 will be described using the lens resin portion 82a of the substrate with lens 41a as an example.
  • FIG. 14 is a plan view and a cross-sectional view of the carrier substrate 81a and the lens resin portion 82a constituting the lens-attached substrate 41a.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view taken along line B-B 'and line C-C' shown in the plan view of the carrier substrate 81a and the lens resin portion 82a.
  • the lens resin part 82 a is a part formed integrally with the material constituting the lens 21, and includes a lens part 91 and a carrying part 92.
  • the lens 21 corresponds to the entire lens portion 91 or the lens resin portion 82a.
  • the lens unit 91 is a part having a performance as a lens, in other words, "a part that refracts light to converge or diverge", or "a part that has a curved surface such as a convex surface, a concave surface, or an aspheric surface, or a Fresnel lens, This is a “part where a plurality of polygons used in a lens using a diffraction grating are continuously arranged”.
  • the supporting part 92 is a part that extends from the lens part 91 to the carrier substrate 81a and supports the lens part 91.
  • the support portion 92 includes an arm portion 101 and a leg portion 102 and is located on the outer periphery of the lens portion 91.
  • the arm portion 101 is a portion that is disposed outside the lens portion 91 so as to be in contact with the lens portion 91 and extends from the lens portion 91 toward the outside with a constant film thickness.
  • the leg portion 102 is a portion including a portion other than the arm portion 101 in the supporting portion 92 and a portion in contact with the side wall of the through hole 83a.
  • the leg portion 102 is preferably thicker than the arm portion 101.
  • the planar shape of the through hole 83a formed in the carrier substrate 81a is circular, and the cross-sectional shape is naturally the same regardless of the diameter direction.
  • the shape of the lens resin portion 82a which is a shape determined by the shape of the upper die and the lower die at the time of lens formation, is also formed so that the cross-sectional shape is the same regardless of the direction of the diameter.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view showing the laminated lens structure 11 and the diaphragm plate 51 which are part of the camera module 1D of FIG.
  • the light receiving element 12 (FIG. 15) is spread inside the laminated lens structure 11 and arranged below the laminated lens structure 11. (Not shown). That is, when the entire laminated lens structure 11 is overviewed, the light incident on the module travels from the opening 52 of the diaphragm plate 51 to the lower side and spreads in a substantially divergent manner. Therefore, as an example of the size of the lens resin portion 82 provided in the laminated lens structure 11, in the laminated lens structure 11 of FIG. 15, the lens resin portion provided in the lens-equipped substrate 41 a disposed immediately below the diaphragm plate 51. 82a is the smallest, and the lens resin portion 82e provided in the lens-attached substrate 41e disposed in the lowermost layer of the laminated lens structure 11 is the largest.
  • the thickness of the lens resin portion 82 of the substrate 41 with a lens is made constant, it is more difficult to make a larger lens than a smaller lens. This is because, for example, the lens is easily deformed by a load applied to the lens when the lens is manufactured, and the strength is difficult to maintain due to its large size. For this reason, it is preferable that the lens having a large size is thicker than the lens having a small size. Therefore, in the laminated lens structure 11 of FIG. 15, the lens resin portion 82 is thickest in the lens resin portion 82e provided in the lens-attached substrate 41e disposed in the lowermost layer.
  • the laminated lens structure 11 of FIG. 15 further includes at least one of the following features in order to increase the degree of freedom in lens design.
  • the thickness of the carrier substrate 81 is different between at least the plurality of lens-attached substrates 41 constituting the laminated lens structure 11.
  • the thickness of the carrier substrate 81 is thicker in the lower substrate 41 with the lens.
  • the opening width of the through-hole 83 provided in the lens-attached substrate 41 is different among at least the plurality of lens-attached substrates 41 constituting the laminated lens structure 11.
  • the opening width of the through hole 83 is larger in the lower substrate 41 with the lens.
  • the diameter of the lens portion 91 provided in the lens-attached substrate 41 is different among at least the plurality of lens-attached substrates 41 constituting the laminated lens structure 11.
  • the diameter of the lens unit 91 is larger in the lens unit 91 of the lower substrate 41 with the lens.
  • the thickness of the lens portion 91 provided in the lens-equipped substrate 41 is different among at least the plurality of lens-equipped substrates 41 constituting the laminated lens structure 11.
  • the lens unit 91 is thicker in the lens unit 91 of the lower substrate 41 with the lens.
  • the distance between the lenses provided on the lens-attached substrate 41 is different among at least the plurality of lens-attached substrates 41 constituting the laminated lens structure 11.
  • the volume of the lens resin portion 82 provided in the lens-attached substrate 41 is different among at least the plurality of lens-attached substrates 41 constituting the laminated lens structure 11.
  • the volume of the lens resin portion 82 is larger in the lens resin portion 82 of the lower substrate 41 with the lens.
  • the material of the lens resin portion 82 provided in the lens-attached substrate 41 is different among at least the plurality of lens-attached substrates 41 constituting the laminated lens structure 11.
  • incident light incident on a camera module includes both vertical incident light and incident light. Most of the incident light hits the diaphragm plate 51, where it is absorbed or reflected to the outside of the camera module 1D. Incident incident light that could not be stopped by the stop plate 51 hits the side wall of the through hole 83 depending on the incident angle, and may be reflected there.
  • the direction in which the reflected light of the incident light travels is determined by the incident angle of the incident light 85 and the angle of the side wall of the through hole 83 shown in FIG.
  • incident light 85 having a specific incident angle that could not be narrowed by the diaphragm plate 51 is transmitted through the through hole.
  • incident light 85 When it hits the side wall 83, it is reflected in the direction of the light receiving element 12, which may become stray light or noise light.
  • the through-hole 83 has a smaller opening width toward the lower side (side on which the light receiving element 12 is disposed). It has a hollow shape. In the case of this shape, the incident light 85 hitting the side wall of the through hole 83 is reflected not in the lower direction, that is, the direction of the light receiving element 12 but in the upper direction, that is, the so-called incident direction. Thereby, the effect
  • the through-hole 83 of the lens-equipped substrate 41 in order to reduce the light reflected by the side wall, it is better to arrange a light absorbing material on the side wall.
  • the camera module 1D when using the camera module 1D as a camera, light having a wavelength desired to be received (for example, visible light) is used as first light, and light having a wavelength different from that of the first light (for example, UV light) is used as the first light.
  • a resin in which carbon particles are dispersed as a first light (visible light) absorbing material is applied to the surface of the carrier substrate 81 in a resin that is cured by the second light (UV light).
  • UV light the second light
  • the laminated lens structure 11 shown in FIG. 15 is an example of a structure in which a diaphragm plate 51 is disposed on the top of a plurality of laminated substrates 41 with lenses.
  • the diaphragm plate 51 may be inserted and arranged somewhere in the intermediate lens-attached substrate 41 instead of the top of the plurality of laminated lens-attached substrates 41.
  • the plate-shaped diaphragm plate 51 is not provided separately from the lens-equipped substrate 41, but a layer of light-absorbing material is formed on the surface of the lens-equipped substrate 41, and this serves as a diaphragm. You may let them.
  • a resin in which carbon particles are dispersed as a first light (visible light) absorbing material in a resin that is cured by the second light (UV light) is applied or sprayed onto the surface of the lens-equipped substrate 41.
  • the resin in other regions is irradiated with the second light (UV light) to leave the resin cured and not cured That is, the diaphragm may be formed on the surface of the lens-equipped substrate 41 by removing the resin in a region where light is to be transmitted when functioning as a diaphragm.
  • the lens-equipped substrate 41 that forms a diaphragm on the surface may be the lens-equipped substrate 41 disposed in the uppermost layer of the laminated lens structure 11 or may be equipped with a lens that is an inner layer of the laminated lens structure 11.
  • the substrate 41 may be used.
  • 15 has a structure in which a lens-attached substrate 41 is laminated.
  • the laminated lens structure 11 may have a structure including a plurality of substrates 41 with lenses and at least one carrier substrate 81 that does not include the lens resin portion 82.
  • the carrier substrate 81 that does not include the lens resin portion 82 may be disposed in the lowermost layer or the uppermost layer of the laminated lens structure 11 or may be disposed as an inner layer in the laminated lens structure 11.
  • This structure includes, for example, a distance between a plurality of lenses included in the laminated lens structure 11 and a light receiving element disposed below the lens resin portion 82 and the laminated lens structure 11 in the lowermost layer of the laminated lens structure 11. This brings about an action or an effect that the distance to 12 can be arbitrarily set.
  • the opening width of the carrier substrate 81 that does not include the lens resin portion 82 is appropriately set, and a material having a light absorption property is disposed in a region excluding the opening portion, thereby restricting this. An effect or an effect of being able to function as a plate is brought about.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating a sixth embodiment of a camera module using a laminated lens structure to which the present technology is applied.
  • the incident light is squeezed by the diaphragm plate 51 and then spreads inside the laminated lens structure 11 to form a laminated lens structure.
  • the light enters the light receiving element 12 disposed below the body 11. That is, when the entire laminated lens structure 11 is overviewed, the light travels from the opening 52 of the aperture plate 51 downward and spreads outward.
  • the cross-sectional shape of the through hole 83 of each lens-equipped substrate 41 constituting the laminated lens structure 11 has an opening width that increases toward the lower side (side on which the light receiving element 12 is disposed).
  • the camera module 1D shown in FIG. 13 is different from the camera module 1D shown in FIG.
  • the laminated lens structure 11 of the camera module 1F has a structure in which incident light travels from the opening 52 of the diaphragm plate 51 so as to spread downward toward the lower side, so that the opening width of the through-hole 83 is directed downward.
  • the carrier substrate 81 is less likely to obstruct the optical path than the downwardly concave shape in which the opening width of the through-hole 83 decreases downward. This brings about the effect that the degree of freedom in lens design is high.
  • the cross-sectional area of the lens resin portion 82 including the support portion 92 in the substrate plane direction is a downwardly concave shape in which the opening width of the through hole 83 decreases downward, and on the lower surface of the lens resin portion 82,
  • the lens 21 has a specific size so as to transmit light incident on the lens 21, and its cross-sectional area increases from the lower surface to the upper surface of the lens resin portion 82.
  • the cross-sectional area on the lower surface of the lens resin portion 82 is substantially the same as in the case of the lower dent shape, but the lens resin portion 82.
  • the cross-sectional area becomes smaller from the lower surface to the upper surface.
  • the structure in which the opening width of the through-hole 83 increases toward the lower side brings about an action or an effect that the size of the lens resin portion 82 including the supporting portion 92 can be reduced.
  • This also provides an effect or effect that the difficulty of lens formation that occurs when the lens described above is large can be reduced.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating a seventh embodiment of a camera module using a laminated lens structure to which the present technology is applied.
  • FIG. 17 parts corresponding to those in FIG. 13 are denoted by the same reference numerals, and description will be made by paying attention to parts different from the camera module 1D shown in FIG.
  • the camera module 1G in FIG. 17 is also different from the camera module 1D shown in FIG. 13 in the shape of the lens resin portion 82 and the through-hole 83 of each lens-equipped substrate 41 constituting the laminated lens structure 11.
  • the laminated lens structure 11 of the camera module 1G has a lens-attached substrate 41 in which the shape of the through-hole 83 is a so-called lower depression shape in which the opening width decreases toward the lower side (side where the light receiving element 12 is disposed). And the shape of the through-hole 83 includes both the lens-equipped substrate 41 having a so-called divergent shape in which the opening width increases toward the lower side.
  • the light is reflected in the upward direction, that is, the incident side direction, thereby bringing about an action or an effect of suppressing generation of stray light or noise light.
  • the through-hole 83 is formed on the lower side of the plurality of lens-attached substrates 41 constituting the laminated lens structure 11, particularly in the upper (incident side) plural sheets.
  • a lens-equipped substrate 41 having a shape of a so-called lower dent in which the opening width becomes smaller is used.
  • the carrier substrate 81 provided in the lens-equipped substrate 41 obstructs the optical path. This makes it possible to increase the degree of freedom in designing the lens, or to reduce the size of the lens resin portion 82 including the supporting portion 92 provided on the lens-equipped substrate 41.
  • the lens resin portion 82 provided in some of the arranged substrates 41 with a lens is large. In such a large lens resin portion 82, when the diverging through-hole 83 is used, the effect of suppressing the size of the lens resin portion 82 appears greatly.
  • the through-holes 83 are opened downward in the plurality of substrates 41 with a lens constituting the laminated lens structure 11, particularly in the lower plurality.
  • the lens-equipped substrate 41 having a so-called divergent shape with a large width is used.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view showing a detailed configuration of the lens-equipped substrate 41.
  • FIG. 18 the uppermost lens-equipped substrate 41a among the five lens-equipped substrates 41a to 41e is shown, but the other lens-equipped substrates 41 are configured in the same manner.
  • any one of A to C in FIG. 18 can be adopted.
  • a lens resin portion 82 is formed so as to close the through-hole 83 when viewed from above the through-hole 83 provided in the carrier substrate 81.
  • the lens resin portion 82 includes a central lens portion 91 (not shown) and a peripheral supporting portion 92 (not shown).
  • a film 121 having a light absorbing property or a light shielding property is formed on the side wall to be the through hole 83 of the substrate 41 with lens in order to prevent ghost and flare caused by light reflection. These films 121 are referred to as light shielding films 121 for convenience.
  • An upper surface layer 122 containing an oxide, nitride or other insulator is formed on the upper surface of the carrier substrate 81 and the lens resin portion 82, and on the lower surface of the carrier substrate 81 and the lens resin portion 82, A lower surface layer 123 containing oxide, nitride or other insulator is formed.
  • the upper surface layer 122 constitutes an antireflection film in which a plurality of low refractive films and high refractive films are alternately stacked.
  • the antireflection film can be constituted by, for example, laminating a total of four layers of low refractive films and high refractive films alternately.
  • the low refractive film is composed of an oxide film such as SiOx (1 ⁇ x ⁇ 2), SiOC, or SiOF
  • the high refractive film is composed of a metal oxide film such as TiO, TaO, or Nb2O5.
  • the configuration of the upper surface layer 122 only needs to be designed so as to obtain a desired antireflection performance using optical simulation, for example, the material of the low refractive film and the high refractive film, the film thickness, the number of layers, etc. Is not particularly limited.
  • the outermost surface of the upper surface layer 122 is a low-refractive film
  • the film thickness is, for example, 20 to 1000 nm
  • the density is, for example, 2.2 to 2.5 g / cm 3
  • the flatness is
  • the root mean square roughness Rq (RMS) is about 1 nm or less.
  • the upper surface layer 122 may be an antireflection film in which a plurality of low refractive films and high refractive films are alternately laminated, and may be an inorganic antireflection film.
  • the upper surface layer 122 may be a single-layer film containing an oxide, nitride, or other insulator, and may be an inorganic film.
  • the lower surface layer 123 may be an antireflection film in which a plurality of low refractive films and high refractive films are alternately laminated, and may be an inorganic antireflection film.
  • the lower surface layer 123 may be a single-layer film containing an oxide, nitride, or other insulator, and may be an inorganic film.
  • the film formed on the lower surface of the carrier substrate 81 and the lens resin portion 82 is different from the substrate 41 with the lens shown in FIG.
  • a lower surface layer 124 containing an oxide, nitride, or other insulator is formed on the lower surface of the carrier substrate 81, while the lens resin portion 82
  • the lower surface layer 124 is not formed on the lower surface.
  • the lower surface layer 124 may be the same material as the upper surface layer 122 or may be a different material.
  • Such a structure is formed by, for example, a manufacturing method in which the lower surface layer 124 is formed on the lower surface of the carrier substrate 81 before the lens resin portion 82 is formed, and then the lens resin portion 82 is formed. Can do.
  • a mask is formed on the lens resin portion 82, and the film constituting the lower surface layer 124 is formed on the carrier substrate 81 without using a mask, for example, by PVD. It can be formed by depositing on the lower surface of the substrate 81.
  • an upper surface layer 125 containing an oxide, nitride, or other insulator is formed on the upper surface of the carrier substrate 81, while the upper surface of the lens resin portion 82 is formed.
  • the upper surface layer 125 is not formed.
  • the lower surface layer 124 containing an oxide, nitride, or other insulator is formed on the lower surface of the carrier substrate 81, while the lens resin portion.
  • the lower surface layer 124 is not formed on the lower surface of 82.
  • Such a structure is obtained by, for example, a manufacturing method in which the upper surface layer 125 and the lower surface layer 124 are formed on the carrier substrate 81 before the lens resin portion 82 is formed, and then the lens resin portion 82 is formed. Can form.
  • a film is formed on the upper surface layer 125 and the lower surface layer 124 in a state where a mask is formed on the lens resin portion 82 and no mask is formed on the carrier substrate 81.
  • it can be formed by depositing on the surface of the carrier substrate 81 by PVD.
  • the lower surface layer 124 and the upper surface layer 125 may be made of the same material or different materials.
  • the lens-equipped substrate 41 can be configured as described above.
  • a substrate substrate 81W in a substrate state in which a plurality of through holes 83 are formed is prepared.
  • the carrier substrate 81W for example, a silicon substrate used in a normal semiconductor device can be used.
  • the shape of the carrier substrate 81W is, for example, a circle as shown in FIG. 19A, and its diameter is, for example, 200 mm or 300 mm.
  • the carrier substrate 81W is not a silicon substrate, and may be, for example, a glass substrate, a resin substrate, or a metal substrate.
  • the planar shape of the through hole 83 is circular as shown in FIG. 19A, but as shown in FIG. 19B, the planar shape of the through hole 83 is For example, it may be a polygon such as a rectangle.
  • the opening width of the through hole 83 may be, for example, about 100 ⁇ m to about 20 mm. In this case, for example, about 100 to about 5 million pieces can be arranged on the carrier substrate 81W.
  • the size of the through hole 83 in the planar direction of the substrate 41 with lens is referred to as an opening width.
  • the opening width means the length of one side when the planar shape of the through hole 83 is a square, and the diameter when the planar shape of the through hole 83 is a circle unless otherwise specified.
  • the through-hole 83 has a second opening width 132 on the second surface opposed to the first surface, rather than the first opening width 131 on the first surface of the carrier substrate 81W. Is smaller.
  • the through hole 83 may have the shape of a truncated cone shown in FIG.
  • the shape of a polygonal truncated pyramid may be used.
  • the cross-sectional shape of the side wall of the through hole 83 may be a straight line as shown in FIG. 20A or a curve as shown in B of FIG. Alternatively, there may be a step as shown in FIG.
  • the through hole 83 having a shape in which the second opening width 132 is smaller than the first opening width 131 supplies a resin into the through hole 83, and the resin is supplied from each of the first and second surfaces.
  • the lens resin part 82 is formed by pressing it in the opposite direction with the mold member, the resin that becomes the lens resin part 82 receives the force from the two opposite mold members and is pressed against the side wall of the through hole 83. .
  • substrate used as the lens resin part 82 becomes high can be brought about.
  • the first opening width 131 and the second opening width 132 may have the same shape, that is, a shape in which the cross-sectional shape of the side wall of the through hole 83 is vertical.
  • the through hole 83 of the carrier substrate 81W can be formed by etching the carrier substrate 81W by wet etching. Specifically, before etching the carrier substrate 81W, an etching mask for preventing the non-opening region of the carrier substrate 81W from being etched is formed on the surface of the carrier substrate 81W.
  • an insulating film such as a silicon oxide film or a silicon nitride film is used.
  • the etching mask is formed by forming a layer of an etching mask material on the surface of the carrier substrate 81W and opening a pattern having a planar shape of the through hole 83 in this layer. After the etching mask is formed, the through hole 83 is formed in the carrier substrate 81W by etching the carrier substrate 81W.
  • crystal anisotropic wet etching using an alkaline solution such as KOH is employed to form the through hole 83. can do.
  • etching is performed so that a (111) plane appears on the opening side wall. proceed.
  • the opening shape of the opening of the etching mask is a circle or a rectangle
  • the plane shape is a rectangle
  • the opening width of the through hole 83 is a second opening width larger than the first opening width 131. 132 is smaller, and a through hole 83 in which the three-dimensional shape of the through hole 83 is a truncated pyramid or a similar shape is obtained.
  • the angle of the side wall of the through-hole 83 serving as a truncated pyramid is about 55 ° with respect to the substrate plane.
  • a chemical solution disclosed in International Publication No. 2011/010739 or the like and capable of etching silicon into an arbitrary shape without being restricted by the crystal orientation is used. You may perform by wet etching.
  • this chemical solution for example, a chemical solution in which at least one of surfactants polyoxyethylene alkylphenyl ether, polyoxyalkylene alkyl ether, polyethylene glycol is added to a TMAH (tetramethylammonium hydroxide) aqueous solution, or KOH A chemical solution obtained by adding isopropyl alcohol to an aqueous solution can be employed.
  • the planar shape of the opening of the etching mask is circular.
  • the planar shape is circular
  • the second opening width 132 is smaller than the first opening width 131
  • the three-dimensional shape is a through-hole 83 having a truncated cone or similar shape. can get.
  • planar shape of the opening of the etching mask is a quadrangle
  • the planar shape is a quadrangle
  • the opening width is smaller in the second opening width 132 than in the first opening width 131
  • the three-dimensional shape is A through-hole 83 having a truncated pyramid shape or a similar shape is obtained.
  • the angle of the side wall of the through-hole 83 serving as the truncated cone or the truncated pyramid is about 45 ° with respect to the substrate plane.
  • an etching mask 141 is formed on one surface of the carrier substrate 81W.
  • the etching mask 141 has a mask pattern in which a portion for forming the through hole 83 is opened.
  • the carrier substrate 81W is predetermined by dry etching. Etched at a depth of.
  • the protective film 142 on the surface of the carrier substrate 81W and the surface of the etching mask 141 is removed by the dry etching process, the protective film 142 on the side surface of the etching mask 141 remains, and the side walls of the etching mask 141 are protected.
  • the protective film 142 on the side wall is removed, and the etching mask 141 is retracted in the direction of increasing the pattern size of the opening pattern.
  • the protective film forming process, the dry etching process, and the etching mask receding process of B to D in FIG. 21 are repeatedly performed a plurality of times.
  • the carrier substrate 81W is etched so as to have a stepped shape (uneven shape) having a periodic step.
  • through holes 83 having stepped side walls are formed in the carrier substrate 81W.
  • the width in the planar direction of the step shape of the through hole 83 (one step width) is, for example, about 400 nm to 1 ⁇ m.
  • the protective film forming step, the dry etching step, and the etching mask receding step are repeatedly performed.
  • the side wall of the through-hole 83 has a periodic staircase shape (uneven shape), reflection of incident light can be suppressed.
  • the side wall of the through-hole 83 has an irregular shape with a random size, a void (void) is generated in the adhesion layer between the lens and the side wall formed in the through-hole 83, Due to voids, adhesion to the lens may be reduced.
  • the side wall of the through-hole 83 has a periodic uneven shape, so that the adhesion is improved and a change in optical characteristics due to a lens position shift can be suppressed.
  • the carrier substrate 81W is single crystal silicon
  • the etching mask 141 is a photoresist
  • the protective film 142 is a fluorocarbon polymer formed using gas plasma such as C4F8 or CHF3
  • the etching process may be plasma etching using a gas containing F such as SF6 / O2, C4F8 / SF6, and the mask retreat process may be plasma etching containing O2 such as O2 gas and CF4 / O2.
  • the carrier substrate 81W is single crystal silicon
  • the etching mask 141 is SiO2
  • the etching is a plasma containing Cl2
  • the protective film 142 is an oxide film obtained by oxidizing the material to be etched using O2 plasma
  • the etching process is Cl2
  • the plasma etching mask receding process using a gas containing can be plasma etching using a gas containing F such as CF4 / O2.
  • a plurality of through holes 83 can be simultaneously formed in the carrier substrate 81W by wet etching or dry etching. However, as shown in FIG. The through groove 151 may be formed in a region where the hole 83 is not formed.
  • FIG. 22A is a plan view of a carrier substrate 81W in which a through groove 151 is formed in addition to the through hole 83.
  • FIG. 22A is a plan view of a carrier substrate 81W in which a through groove 151 is formed in addition to the through hole 83.
  • the through-groove 151 avoids the plurality of through-holes 83 arranged in a matrix and is partly formed between the respective through-holes 83 in the row direction and the column direction. Just placed.
  • the through groove 151 of the carrier substrate 81W can be arranged at the same position between the substrates 41 with lenses constituting the laminated lens structure 11.
  • a plurality of the through grooves 151 of the plurality of carrier substrates 81W are formed as shown in the cross-sectional view of FIG. The structure penetrates between the carrier substrates 81W.
  • the through-groove 151 of the carrier substrate 81W as a part of the lens-equipped substrate 41 relieves deformation of the lens-equipped substrate 41 due to stress when the stress that deforms the lens-equipped substrate 41 works from the outside of the lens-equipped substrate 41. May have an effect or effect.
  • the through-groove 151 can bring about an action or an effect of relaxing deformation of the lens-attached substrate 41 due to stress when, for example, a stress that deforms the lens-attached substrate 41 is generated from inside the lens-attached substrate 41.
  • a carrier substrate 81W having a plurality of through holes 83 is prepared.
  • a light shielding film 121 is formed on the side wall of the through hole 83.
  • FIG. 23 Although only two through holes 83 are shown in FIG. 23 due to space limitations, in practice, as shown in FIG. 19, a large number of through holes 83 are formed in the plane direction of the carrier substrate 81W. Has been.
  • An alignment mark (not shown) for alignment is formed in a region near the outer periphery of the carrier substrate 81W.
  • the front flat portion 171 on the upper side of the carrier substrate 81W and the lower flat portion 172 on the lower side are flat surfaces formed so as to be capable of plasma bonding performed in a later step.
  • the thickness of the carrier substrate 81W is finally singulated as a lens-equipped substrate 41, and also serves as a spacer that determines the inter-lens distance when the substrate is overlapped with another substrate 41 with a lens.
  • a low thermal expansion coefficient base material having a thermal expansion coefficient of 10 ppm / ° C. or less for the carrier substrate 81W.
  • a carrier substrate 81W is arranged on a lower mold 181 in which a plurality of concave optical transfer surfaces 182 are arranged at regular intervals. More specifically, the back side flat portion 172 of the carrier substrate 81W and the flat surface 183 of the lower mold 181 are overlapped so that the concave optical transfer surface 182 is positioned inside the through hole 83 of the carrier substrate 81W.
  • the optical transfer surface 182 of the lower mold 181 is formed so as to correspond one-to-one with the through hole 83 of the carrier substrate 81W, and the center of the corresponding optical transfer surface 182 and the through hole 83 coincides in the optical axis direction.
  • the lower mold 181 is formed of a hard mold member, and is made of, for example, metal, silicon, quartz, or glass.
  • the energy curable resin 191 is filled (dropped) inside the overlapped lower mold 181 and the through hole 83 of the carrier substrate 81W.
  • the lens resin portion 82 is formed using this energy curable resin 191. Therefore, it is preferable that the energy curable resin 191 has been defoamed in advance so as not to include bubbles.
  • the defoaming treatment is preferably a vacuum defoaming treatment or a defoaming treatment by centrifugal force.
  • the vacuum defoaming treatment is preferably performed after filling. By performing the defoaming process, the lens resin portion 82 can be molded without embedding bubbles.
  • the upper mold 201 is disposed on the lower mold 181 and the carrier substrate 81W which are overlapped.
  • the upper mold 201 has a plurality of concave optical transfer surfaces 202 arranged at regular intervals, and the center of the through-hole 83 and the center of the optical transfer surface 202 are the optical axes, as in the case where the lower mold 181 is arranged.
  • the upper mold 201 is arranged after being positioned with high precision so as to coincide with each other.
  • a control device that controls the distance between the upper mold 201 and the lower mold 181 so that the distance between the upper mold 201 and the lower mold 181 becomes a predetermined distance.
  • the position of the upper mold 201 is fixed.
  • the space between the optical transfer surface 202 of the upper mold 201 and the optical transfer surface 182 of the lower mold 181 is equal to the thickness of the lens resin portion 82 (lens 21) calculated by optical design.
  • the flat surface 203 of the upper die 201 and the front flat portion 171 of the carrier substrate 81W may be overlapped as in the case where the lower die 181 is arranged.
  • the distance between the upper mold 201 and the lower mold 181 is equivalent to the thickness of the carrier substrate 81W, and high-precision alignment in the planar direction and the height direction is possible.
  • the distance between the upper mold 201 and the lower mold 181 is controlled to be a preset distance, the energy curable resin dropped into the inside of the through hole 83 of the carrier substrate 81W in the process of FIG. 23C described above.
  • the filling amount of 191 is controlled so as not to overflow from the space surrounded by the through hole 83 of the carrier substrate 81W and the upper and lower upper molds 201 and 181 thereof. Thereby, the manufacturing cost can be reduced without wasting the material of the energy curable resin 191.
  • the energy curable resin 191 is cured in the state shown in FIG.
  • the energy curable resin 191 is cured, for example, by applying heat or UV light as energy and leaving it for a predetermined time.
  • the upper mold 201 is pushed downward or aligned, so that deformation due to contraction of the energy curable resin 191 can be minimized.
  • thermoplastic resin instead of the energy curable resin 191, a thermoplastic resin may be used. In that case, in the state shown in FIG. 23E, the energy curable resin 191 is formed into a lens shape by raising the temperature of the upper mold 201 and the lower mold 181 and is cured by cooling.
  • the control device that controls the positions of the upper mold 201 and the lower mold 181 moves the upper mold 201 upward and the lower mold 181 downward to move the upper mold 201.
  • the lower mold 181 is released from the carrier substrate 81W.
  • the lens resin portion 82 including the lens 21 is formed inside the through hole 83 of the carrier substrate 81W.
  • the surfaces of the upper mold 201 and the lower mold 181 that are in contact with the carrier substrate 81W may be coated with a release agent such as fluorine or silicon. By doing so, the carrier substrate 81W can be easily released from the upper mold 201 and the lower mold 181. Further, as a method of easily releasing from the contact surface with the carrier substrate 81W, various coatings such as fluorine-containing DLC (Diamond Like Carbon) may be performed.
  • a release agent such as fluorine or silicon.
  • the upper surface layer 122 is formed on the surfaces of the carrier substrate 81W and the lens resin portion 82, and the lower surface layer 123 is formed on the back surfaces of the carrier substrate 81W and the lens resin portion 82. It is formed. Even if the upper surface layer 122 and the lower surface layer 123 are formed before and after the film formation, CMP (Chemical-Mechanical-Polishing) or the like is performed as necessary to flatten the front flat portion 171 and the back flat portion 172 of the carrier substrate 81W. Good.
  • CMP Chemical-Mechanical-Polishing
  • the lens resin portion 82 is formed by press-molding (imprinting) the energy curable resin 191 into the through hole 83 formed in the carrier substrate 81W using the upper mold 201 and the lower mold 181.
  • the lens-equipped substrate 41 can be manufactured.
  • the shapes of the optical transfer surface 182 and the optical transfer surface 202 are not limited to the above-described concave shape, and are appropriately determined according to the shape of the lens resin portion 82.
  • the lens shapes of the lens-equipped substrates 41a to 41e can take various shapes derived by optical system design, for example, a biconvex shape, a biconcave shape, a planoconvex shape, a flat shape.
  • a concave shape, a convex meniscus shape, a concave meniscus shape, or a higher-order aspherical shape may be used.
  • the shape of the optical transfer surface 182 and the optical transfer surface 202 may be a shape in which the lens shape after the formation has a moth-eye structure.
  • the variation in the distance in the plane direction between the lens resin portions 82 due to the curing shrinkage of the energy curable resin 191 can be cut off by the interposition of the carrier substrate 81W. Can be controlled.
  • the energy curable resin 191 having low strength is reinforced by the carrier substrate 81W having high strength. Accordingly, it is possible to provide a lens array substrate in which a plurality of lenses with good handling properties are arranged, and it is possible to suppress the warp of the lens array substrate.
  • the planar shape of the through hole 83 may be a polygon such as a quadrangle, for example.
  • FIG. 24 is a plan view and a cross-sectional view of the carrier substrate 81a and the lens resin portion 82a of the lens-attached substrate 41a when the planar shape of the through hole 83 is a quadrangle.
  • 24 is a cross-sectional view taken along line B-B ′ and line C-C ′ of the plan view.
  • the through hole 83a is square, the distance from the center of the through hole 83a to the upper outer edge of the through hole 83a, and the through hole The distance from the center of the hole 83a to the lower outer edge of the through hole 83a is different in the side direction and the diagonal direction of the through hole 83a that is a quadrangle, and is larger in the diagonal direction.
  • the planar shape of the through-hole 83a is a square
  • the lens portion 91 is circular
  • the distance from the outer periphery of the lens portion 91 to the side wall of the through-hole 83a, in other words, the length of the support portion 92 is set to And different lengths in the diagonal direction.
  • the lens resin portion 82a shown in FIG. 24 has the following structure. (1) The length of the arm portion 101 arranged on the outer periphery of the lens portion 91 is the same in the side direction of the quadrangle and the diagonal direction. (2) The length of the leg portion 102 arranged outside the arm portion 101 and extending to the side wall of the through hole 83a is longer than the length of the leg portion 102 in the side direction of the quadrangle. The direction is longer.
  • the leg portion 102 is not in direct contact with the lens portion 91, while the arm portion 101 is in direct contact with the lens portion 91.
  • the length and thickness of the arm portion 101 that is in direct contact with the lens portion 91 are made constant over the entire outer periphery of the lens portion 91, so that the entire lens portion 91 is kept constant.
  • the entire lens unit 91 by supporting the entire lens unit 91 with a constant force without bias, for example, when stress is applied from the carrier substrate 81a surrounding the through hole 83a to the entire outer periphery of the through hole 83a, this is applied to the lens.
  • a constant force without bias for example, when stress is applied from the carrier substrate 81a surrounding the through hole 83a to the entire outer periphery of the through hole 83a.
  • FIG. 25 is a plan view and a cross-sectional view of the carrier substrate 81a and the lens resin portion 82a of the lens-attached substrate 41a, showing another example of the through hole 83 having a quadrangular planar shape.
  • 25 is a cross-sectional view taken along lines B-B ′ and C-C ′ of the plan view.
  • the distance from the center of the through hole 83a to the upper outer edge of the through hole 83a, and the distance from the center of the through hole 83a to the lower outer edge of the through hole 83a are rectangular.
  • the side direction of the hole 83a is different from the diagonal direction, and the diagonal direction is larger.
  • the planar shape of the through-hole 83a is a square
  • the lens portion 91 is circular
  • the distance from the outer periphery of the lens portion 91 to the side wall of the through-hole 83a in other words, the length of the support portion 92 is set to And different lengths in the diagonal direction.
  • the lens resin portion 82a shown in FIG. 25 has the following structure.
  • positioned on the outer periphery of the lens part 91 is made constant along the four sides of the square of the through-hole 83a.
  • the length of the arm portion 101 is set to be longer in the diagonal direction than in the side direction of the square. .
  • the leg portion 102 is thicker than the arm portion 101. Therefore, the volume per unit area in the plane direction of the lens-equipped substrate 41 a is also larger than that of the arm portion 101.
  • FIG. 26 is a cross-sectional view showing another embodiment of the lens resin portion 82 and the through hole 83 of the substrate 41 with lens.
  • the lens resin portion 82 and the through hole 83 shown in FIG. 26 have the following structure.
  • the side wall of the through hole 83 has a stepped shape including a stepped portion 221.
  • the leg portion 102 of the supporting portion 92 of the lens resin portion 82 is not only disposed above the side wall of the through hole 83 but also on the stepped portion 221 provided in the through hole 83. It extends in the plane direction.
  • an etching stop film 241 having resistance to wet etching at the time of opening a through hole is formed on one surface of the carrier substrate 81W.
  • the etching stop film 241 can be a silicon nitride film, for example.
  • a hard mask 242 having resistance to wet etching at the time of opening the through hole is formed on the other surface of the carrier substrate 81W.
  • the hard mask 242 can also be a silicon nitride film, for example.
  • a predetermined region of the hard mask 242 is opened for the first etching.
  • the upper portion of the stepped portion 221 of the through hole 83 is etched. Therefore, the opening of the hard mask 242 for the first etching is a region corresponding to the opening on the upper substrate surface of the lens-attached substrate 41 shown in FIG.
  • the carrier substrate 81W is etched by a predetermined depth according to the opening of the hard mask 242 by wet etching.
  • a hard mask 243 is formed again on the surface of the carrier substrate 81W after the etching, and the hard mask corresponding to the portion below the stepped portion 221 of the through hole 83 is formed.
  • a mask 243 is opened.
  • the second hard mask 243 for example, a silicon nitride film can be adopted.
  • the carrier substrate 81W is etched by wet etching until the etching stop film 241 is reached according to the opening of the hard mask 243.
  • the step-shaped through-hole 83 shown in FIG. 26 is obtained by performing the etching of the carrier substrate 81W for forming the through-hole by wet etching in two steps.
  • FIG. 28 is a plan view and a sectional view of the carrier substrate 81a and the lens resin portion 82a of the lens-attached substrate 41a when the through hole 83a has a stepped portion 221 and the planar shape of the through hole 83a is circular. It is.
  • the cross-sectional shape of the through hole 83a is naturally the same regardless of the diameter direction.
  • the cross-sectional shapes of the outer edge of the lens resin portion 82a, the arm portion 101, and the leg portion 102 are formed to be the same regardless of the diameter direction.
  • the through hole 83a having the stepped shape of FIG. 28 has a leg portion 102 of the support portion 92 of the lens resin portion 82, compared to the through hole 83a of FIG. 14 that does not include the stepped portion 221 in the through hole 83a.
  • action or effect that the area which contacts the side wall of the through-hole 83a can be enlarged is brought about. This also brings about an action or an effect of increasing the adhesion strength between the lens resin portion 82 and the side wall of the through hole 83a, in other words, the adhesion strength between the lens resin portion 82a and the carrier substrate 81W.
  • FIG. 29 is a plan view and a cross-sectional view of the carrier substrate 81a and the lens resin portion 82a of the lens-attached substrate 41a when the through hole 83a has a stepped portion 221 and the planar shape of the through hole 83a is a quadrangle. It is.
  • 29 is a cross-sectional view taken along lines B-B ′ and C-C ′ of the plan view.
  • the lens resin portion 82 and the through hole 83 shown in FIG. 29 have the following structure.
  • the length of the arm portion 101 arranged on the outer periphery of the lens portion 91 is the same in the side direction of the quadrangle and the diagonal direction.
  • the length of the leg portion 102 that is arranged outside the arm portion 101 and extends to the side wall of the through hole 83a is longer than the length of the leg portion 102 in the side direction of the square. It ’s long.
  • the leg portion 102 is not in direct contact with the lens portion 91, while the arm portion 101 is in direct contact with the lens portion 91.
  • the length and thickness of the arm portion 101 that is in direct contact with the lens portion 91 are constant over the entire outer periphery of the lens portion 91, as in the lens resin portion 82a shown in FIG. By doing so, the action or effect of supporting the entire lens unit 91 with a constant force without bias can be brought about.
  • the entire lens unit 91 by supporting the entire lens unit 91 with a constant force without bias, for example, when stress is applied from the carrier substrate 81a surrounding the through hole 83a to the entire outer periphery of the through hole 83a, this is applied to the lens.
  • a constant force without bias for example, when stress is applied from the carrier substrate 81a surrounding the through hole 83a to the entire outer periphery of the through hole 83a.
  • the structure of the through hole 83a in FIG. 29 is such that the leg portion 102 of the support portion 92 of the lens resin portion 82a is compared with the through hole 83a in FIG.
  • action or effect that the area which contacts the side wall of the through-hole 83a can be enlarged is brought about.
  • the adhesion strength between the lens resin portion 82a and the side wall portion of the through hole 83a in other words, the adhesion strength between the lens resin portion 82a and the carrier substrate 81a is increased.
  • the lens-equipped substrate 41W in which the plurality of lens-equipped substrates 41a is formed is referred to as a lens-equipped substrate 41W-a, and the plurality of lens-equipped substrates 41b is formed.
  • the substrate 41W with the lens in the substrate state is described as a substrate 41W-b with a lens. The same applies to the other lens-equipped substrates 41c to 41e.
  • the portions of the lens-attached substrate 41W-b corresponding to the respective portions of the lens-attached substrate 41W-a are described with the same reference numerals as the lens-attached substrate 41W-a.
  • the upper surface layer 122 or 125 is formed on the upper surfaces of the lens-equipped substrate 41W-a and the lens-equipped substrate 41W-b.
  • a lower surface layer 123 or 124 is formed on the lower surface of the lens-equipped substrate 41W-a and the lens-equipped substrate 41W-b. Then, as shown in FIG. 31A, the entire lower surface including the back flat portion 172 of the lens-attached substrate 41W-a, which is a surface to which the lens-attached substrates 41W-a and 41W-a are joined, and A plasma activation process is performed on the entire upper surface including the front flat portion 171 of the lens-attached substrate 41W-b.
  • the gas used for the plasma activation treatment may be any gas that can be plasma treated, such as O2, N2, He, Ar, and H2. However, if the same gas as the constituent element of the upper surface layer 122 and the lower surface layer 123 is used as the gas used for the plasma activation process, the deterioration of the films of the upper surface layer 122 and the lower surface layer 123 is suppressed. This is preferable.
  • the OH group hydrogen on the surface of the lower surface layer 123 or 124 of the lens-attached substrate 41W-a and the OH of the surface of the upper surface layer 122 or 125 of the lens-attached substrate 41W-b are obtained.
  • a hydrogen bond is formed with the hydrogen of the group.
  • the substrate with lens 41W-a and the substrate with lens 41W-b are fixed.
  • the bonding process between the substrates with lenses can be performed under atmospheric pressure conditions.
  • Annealing treatment is applied to the lens-attached substrate 41W-a and lens-attached substrate 41W-b that have been subjected to the above-described bonding process.
  • dehydration condensation occurs from the state in which the OH groups are hydrogen-bonded, and between the lower surface layer 123 or 124 of the lens-equipped substrate 41W-a and the upper surface layer 122 or 125 of the lens-equipped substrate 41W-b.
  • a covalent bond through oxygen is formed.
  • the element contained in the lower surface layer 123 or 124 of the lens-attached substrate 41W-a and the element contained in the upper surface layer 122 or 125 of the lens-attached substrate 41W-b are covalently bonded.
  • the two lens-attached substrates are firmly fixed.
  • a covalent bond is formed between the lower surface layer 123 or 124 of the lens-equipped substrate 41W arranged on the upper side and the upper surface layer 122 or 125 of the lens-equipped substrate 41W arranged on the lower side, thereby Fixing the two lens-attached substrates 41W is referred to as direct bonding in this specification.
  • the method of fixing a plurality of lens-attached substrates disclosed in Patent Document 1 over the entire surface of the substrate with a resin has a concern about the curing shrinkage and thermal expansion of the resin and the resulting lens deformation.
  • the direct bonding of the present technology does not use a resin when fixing the plurality of lens-attached substrates 41W, the plurality of lens-attached substrates 41W can be formed without causing curing shrinkage or thermal expansion.
  • action or effect that it can fix is brought about.
  • the annealing treatment can also be performed under atmospheric pressure conditions. This annealing treatment can be performed at 100 ° C. or higher, 150 ° C. or higher, or 200 ° C. or higher because dehydration condensation is performed. On the other hand, this annealing treatment is performed at 400 ° C. or lower, 350 ° C. or lower, from the viewpoint of protecting the energy curable resin 191 for forming the lens resin portion 82 from heat and suppressing degassing from the energy curable resin 191. It can be performed at 300 ° C. or lower.
  • the bonding process between the lens substrates 41W or the direct bonding process between the lens substrates 41W is performed under conditions other than atmospheric pressure, the bonded lens substrate 41W-a and the lens substrate are bonded.
  • 41W-b is returned to the atmospheric pressure environment, a pressure difference between the space between the lens resin portion 82 and the lens resin portion 82 joined to the outside of the lens resin portion 82 is generated. Due to this pressure difference, there is a concern that pressure is applied to the lens resin portion 82 and the lens resin portion 82 is deformed.
  • plasma bonding for example, fluidity and thermal expansion as in the case of using a resin as an adhesive can be suppressed. It is possible to improve the positional accuracy when bonding -a and the lens-attached substrate 41W-b.
  • the upper surface layer 122 or the lower surface layer 123 is formed on the back flat portion 172 of the lens-attached substrate 41W-a and the front flat portion 171 of the lens-attached substrate 41W-b.
  • the upper surface layer 122 and the lower surface layer 123 dangling bonds are easily formed by the plasma activation process previously performed. That is, the lower surface layer 123 formed on the back flat portion 172 of the substrate with lens 41W-a and the upper surface layer 122 formed on the front flat portion 171 of the substrate with lens 41W-b increase the bonding strength. It also has a role.
  • the lens resin portion 82 is not corroded by plasma because it is not affected by the film quality change due to the plasma (O2). It also has the effect of suppressing the above.
  • the surface activity by plasma is caused by the substrate 41W-a with a lens in which a plurality of substrates 41a with a lens is formed and the substrate 41W- with a lens in a state with a plurality of substrates 41b with a lens formed. It joins directly after performing a heat treatment, in other words, it joins using plasma joining.
  • FIG. 32 shows a state in which the five lens-attached substrates 41a to 41e corresponding to the laminated lens structure 11 of FIG. 13 are in the substrate state by using the bonding method of the substrate 41W with the lens in the substrate state described with reference to FIG. The 1st lamination method of laminating is shown.
  • a substrate 41W-e with a lens in a substrate state located in the lowermost layer in the laminated lens structure 11 is prepared.
  • the substrate with lens 41W-d in the substrate state located in the second layer from the bottom in the laminated lens structure 11 is placed on the substrate with lens 41W-e in the substrate state. Be joined.
  • the substrate with lens 41W-c located in the third layer from the bottom in the laminated lens structure 11 is placed on the substrate with lens 41W-d in the substrate state. Be joined.
  • the substrate with lens 41W-b in the substrate state located in the fourth layer from the bottom in the laminated lens structure 11 is placed on the substrate with lens 41W-c in the substrate state. Join.
  • the substrate with lens 41W-a located in the fifth layer from the bottom in the laminated lens structure 11 is placed on the substrate with lens 41W-b in the substrate state. Be joined.
  • the diaphragm plate 51W positioned in the upper layer of the lens-attached substrate 41a in the laminated lens structure 11 is bonded onto the substrate 41W-a with the lens in the substrate state.
  • the five substrate 41W-a to 41W-e in the substrate state are sequentially placed one by one from the lower lens substrate 41W to the upper lens substrate 41W in the laminated lens structure 11.
  • the laminated lens structure 11W in the substrate state is obtained.
  • FIG. 33 shows a state in which the five lens-attached substrates 41a to 41e corresponding to the laminated lens structure 11 of FIG. 13 are in the substrate state by using the bonding method of the substrate 41W with the lens in the substrate state described with reference to FIG. The 2nd lamination method of laminating is shown.
  • a diaphragm plate 51W is prepared which is positioned in the upper layer of the lens-attached substrate 41a in the laminated lens structure 11.
  • the lens-attached substrate 41W-a located in the uppermost layer in the laminated lens structure 11 is turned upside down and joined onto the diaphragm plate 51W. Is done.
  • the substrate with lens 41W-b located in the second layer from the top in the laminated lens structure 11 is turned upside down, and then the lens in the substrate state is placed. Bonded onto the attached substrate 41W-a.
  • the substrate with lens 41W-c located in the third layer from the top in the laminated lens structure 11 is turned upside down, and then the lens in the substrate state is placed. Bonded on the attached substrate 41W-b.
  • the lens-equipped substrate 41W-d located in the fourth layer from the top in the laminated lens structure 11 is turned upside down, and then the lens in the substrate state is obtained. Bonded on the attached substrate 41W-c.
  • the lens-equipped substrate 41W-e located in the fifth layer from the top in the laminated lens structure 11 is turned upside down, and then the lens in the substrate state is obtained. Bonded onto the attached substrate 41W-d.
  • the five lens-equipped substrates 41W-a to 41W-e in the substrate state are sequentially arranged one by one from the upper-layer lens-equipped substrate 41W in the laminated lens structure 11 to the lower-layer lens-equipped substrate 41W.
  • the laminated lens structure 11W in the substrate state is obtained.
  • the five lens-attached substrates 41W-a to 41W-e in the substrate state laminated by the lamination method described in FIG. 32 or FIG. 33 are separated into modules or chips using a blade or a laser.
  • the laminated lens structure 11 in which the five lens-attached substrates 41a to 41e are laminated is obtained.
  • FIG. 34 is a diagram illustrating an eighth embodiment of a camera module using a laminated lens structure to which the present technology is applied.
  • FIG. 35 is a diagram illustrating a ninth embodiment of the camera module using the laminated lens structure to which the present technology is applied.
  • the camera module 1H of FIG. 34 and the camera module 1J of FIG. 35 are replaced with structures having different structures 73 in the camera module E shown in FIG.
  • the structure material 73 in the camera module 1J is replaced with the structure materials 301a and 301b and the light-transmitting substrate 302.
  • the structural material 301 a is disposed on a part of the upper side of the light receiving element 12.
  • the light receiving element 12 and the light transmitting substrate 302 are fixed via the structural material 301a.
  • the structural material 301a is, for example, an epoxy resin.
  • a structural material 301b is disposed on the upper side of the light-transmitting substrate 302.
  • the light transmissive substrate 302 and the laminated lens structure 11 are fixed via the structural material 301b.
  • the structural material 301b is, for example, an epoxy resin.
  • the portion of the structural material 301a of the camera module 1H of FIG. 34 is replaced with a resin layer 311 having light transmittance.
  • the resin layer 311 is disposed on the entire upper surface of the light receiving element 12.
  • the light receiving element 12 and the light transmitting substrate 302 are fixed via the resin layer 311.
  • the resin layer 311 disposed on the entire upper surface of the light receiving element 12 is applied in a concentrated manner on a part of the light receiving element 12 when stress is applied to the light transmitting substrate 302 from above the light transmitting substrate 302. This is effective in that the stress is dispersed and received over the entire surface of the light receiving element 12.
  • a structural material 301b is disposed on the upper side of the light-transmitting substrate 302.
  • the light transmissive substrate 302 and the laminated lens structure 11 are fixed via the structural material 301b.
  • the camera module 1H in FIG. 34 and the camera module 1J in FIG. 35 include a light-transmitting substrate 302 on the upper side of the light receiving element 12.
  • the light-transmitting substrate 302 has an action or an effect of suppressing the light receiving element 12 from being damaged during the manufacturing of the camera module 1H or 1J.
  • FIG. 36 is a diagram illustrating a tenth embodiment of the camera module using the laminated lens structure to which the present technology is applied.
  • the laminated lens structure 11 is housed in a lens barrel 74.
  • the lens barrel 74 is fixed by a moving member 332 that moves along the shaft 331 and a fixed member 333.
  • a drive motor By moving the lens barrel 74 in the axial direction of the shaft 331 by a drive motor (not shown), the distance from the laminated lens structure 11 to the imaging surface of the light receiving element 12 is adjusted.
  • the lens barrel 74, the shaft 331, the moving member 332, and the fixed member 333 are accommodated in the housing 334.
  • a protective substrate 335 is disposed on the light receiving element 12, and the protective substrate 335 and the housing 334 are connected by an adhesive 336.
  • the mechanism for moving the laminated lens structure 11 has an effect or effect that enables a camera using the camera module 1J to perform an autofocus operation when taking an image.
  • FIG. 37 is a diagram illustrating an eleventh embodiment of a camera module using a laminated lens structure to which the present technology is applied.
  • 37 is a camera module to which a focus adjustment mechanism using a piezoelectric element is added.
  • the structural material 301a is disposed on a part of the upper side of the light receiving element 12.
  • the light receiving element 12 and the light transmitting substrate 302 are fixed via the structural material 301a.
  • the structural material 301a is, for example, an epoxy resin.
  • a piezoelectric element 351 is disposed on the upper side of the light transmitting substrate 302.
  • the light transmissive substrate 302 and the laminated lens structure 11 are fixed via the piezoelectric element 351.
  • the laminated lens structure 11 can be moved in the vertical direction by applying and blocking a voltage to the piezoelectric element 351 disposed below the laminated lens structure 11.
  • the means for moving the laminated lens structure 11 is not limited to the piezoelectric element 351, and other devices whose shape is changed by applying and blocking voltage can be used.
  • a MEMS device can be used.
  • the mechanism for moving the laminated lens structure 11 has an effect or an effect that enables a camera using the camera module 1L to perform an autofocus operation when taking an image.
  • the laminated lens structure 11 has a structure (hereinafter referred to as the present structure) in which the lens-attached substrates 41 are fixed to each other by direct bonding. The operation and effect of this structure will be described in comparison with other structures of the lens-equipped substrate on which the lens is formed.
  • FIG. 38 shows a first substrate structure (hereinafter referred to as Comparative Structure Example 1) for comparison with the present structure, which is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-138089 (hereinafter referred to as Comparative Document 1). It is sectional drawing of the wafer level laminated structure disclosed as b).
  • each lens array substrate 1021 includes a lens-equipped substrate 1031 and a lens 1032 formed in a plurality of through-hole portions formed in the lens-equipped substrate 1031.
  • FIG. 39 shows a second substrate structure for comparison with the present structure (hereinafter referred to as Comparative Structure Example 2), which is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2009-279790 (hereinafter referred to as Comparative Document 2). It is sectional drawing of the lens array board
  • a lens 1053 is provided in each of the plurality of through holes 1052 provided in the plate-like substrate 1051.
  • Each lens 1053 is formed of a resin (energy curable resin) 1054, and the resin 1054 is also formed on the upper surface of the substrate 1051.
  • FIG. 40A shows a state in which a substrate 1051 having a plurality of through-holes 1052 is placed on the lower mold 1061.
  • FIG. The lower mold 1061 is a mold that pushes the resin 1054 upward from below in the subsequent process.
  • resin 1054 is applied to the inside of the plurality of through-holes 1052 and the upper surface of the substrate 1051, and then the upper die 1062 is placed on the substrate 1051, and the upper die 1062 and the lower die 1061 are used for pressurization.
  • the molding state is shown.
  • the upper mold 1062 is a mold that pushes the resin 1054 downward from above.
  • the resin 1054 is cured.
  • 40C shows a state where the lens array substrate 1041 is completed by releasing the upper mold 1062 and the lower mold 1061 after the resin 1054 is cured.
  • the resin 1054 formed at the position of the through hole 1052 of the substrate 1051 becomes a lens 1053, and a plurality of lenses 1053 are formed on the substrate 1051, and (2) the plurality of these A feature is that a thin layer of resin 1054 is formed on the entire upper surface of the substrate 1051 positioned between the lenses 1053.
  • a thin layer of resin 1054 formed on the entire upper surface of the substrate 1051 provides an action or effect as an adhesive that bonds the substrates together.
  • the area for bonding the substrates can be increased as compared with the wafer level laminated structure 1000 shown in FIG.
  • the substrates can be bonded with a stronger force.
  • an energy curable resin is used as the resin 1054.
  • a photocurable resin is used as the energy curable resin.
  • the resin 1054 is cured when the resin 1054 is irradiated with UV light. Due to this curing, the resin 1054 undergoes curing shrinkage.
  • the substrate 1051 is interposed between the plurality of lenses 1053.
  • the variation in the distance between the lens array substrate 1041 and the lens array substrate 1041 provided with a plurality of lenses 1053 can be suppressed.
  • FIG. 41 shows a third substrate structure for comparison with the present structure (hereinafter referred to as Comparative Structure Example 3), which is shown in FIG. It is sectional drawing of the disclosed lens array board
  • a lens 1093 is provided in each of the plurality of through holes 1092 provided in the plate-like substrate 1091.
  • Each lens 1093 is formed of a resin (energy curable resin) 1094, and the resin 1094 is also formed on the upper surface of the substrate 1091 in which the through hole 1092 is not provided.
  • FIG. 42A shows a state where a substrate 1091 having a plurality of through holes 1092 formed thereon is placed on the lower mold 1101.
  • FIG. The lower mold 1101 is a mold that pushes the resin 1094 upward from below in the subsequent process.
  • the upper mold 1102 is placed on the substrate 1091, and the upper mold 1102 and the lower mold 1101 are used for pressurization.
  • the molding state is shown.
  • the upper mold 1102 is a mold that pushes the resin 1094 downward from above. In the state shown in FIG. 42B, the resin 1094 is cured.
  • 42C shows a state where the lens array substrate 1081 is completed by releasing the upper mold 1102 and the lower mold 1101 after the resin 1094 is cured.
  • the resin 1094 formed at the position of the through hole 1092 of the substrate 1091 becomes the lens 1093, and a plurality of the lenses 1093 are formed on the substrate 1091.
  • a feature is that a thin layer of resin 1094 is formed on the entire upper surface of the substrate 1091 located between the lenses 1093.
  • an energy curable resin is used as the resin 1094.
  • a photocurable resin is used as the energy curable resin.
  • the resin 1094 is irradiated with UV light, the resin 1094 is cured. This curing causes curing shrinkage in the resin 1094.
  • the substrate 1091 is interposed between the plurality of lenses 1093.
  • the variation in the distance between the lens array substrate 1081 and the lens array substrate 1081 on which a plurality of lenses 1093 are arranged can be suppressed.
  • Comparative Documents 2 and 3 disclose that curing shrinkage occurs when the photocurable resin is cured.
  • JP-A-2013-1091 discloses that curing shrinkage occurs when the photocurable resin is cured.
  • the resin when the resin is molded into the shape of a lens and the molded resin is cured, the resin is subject to curing shrinkage and is not limited to the photocurable resin.
  • the resin in the case of a thermosetting resin which is a kind of energy curable resin as well as a photocurable resin, there is a problem that curing shrinkage occurs during curing. This is also disclosed in, for example, Comparative Documents 1 and 3 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-204631.
  • FIG. 43 shows a fourth substrate structure for comparison with this structure (hereinafter referred to as comparative structure example 4), which is a cross-sectional view of the lens array substrate disclosed as FIG. 6 in Comparative Document 2 described above. .
  • lens array substrate 1143 is different from the lens array substrate 1041 shown in FIG. 39 in that the shape of the substrate 1141 other than the through-hole 1042 portion protrudes not only on the upper side but also on the lower side.
  • the resin 1144 is also formed on part of the lower surface of the substrate 1141.
  • Other configurations of the lens array substrate 1121 are the same as those of the lens array substrate 1041 shown in FIG.
  • FIG. 44 is a diagram for explaining a manufacturing method of the lens array substrate 1121 of FIG. 43, and corresponds to FIG. 40B.
  • FIG. 44 shows a state in which a resin 1144 is applied to the inside of the plurality of through holes 1142 and the upper surface of the substrate 1141, and then pressure molding is performed using the upper mold 1152 and the lower mold 1151.
  • the resin 1144 is also injected between the lower surface of the substrate 1141 and the lower mold 1151. In the state shown in FIG. 44, the resin 1144 is cured.
  • the resin 1144 formed at the position of the through hole 1142 of the substrate 1141 becomes a lens 1143, and a plurality of the lenses 1143 are formed on the substrate 1141, and (2) the plurality of these A thin layer of resin 1144 is formed not only on the entire upper surface of the substrate 1141 positioned between the lenses 1143, but also on a part of the lower surface of the substrate 1141. It is a feature.
  • a photocurable resin which is an example of an energy curable resin is used as the resin 1144. Then, when the resin 1144 is irradiated with UV light, the resin 1144 is cured. This curing causes curing shrinkage in the resin 1144 as in Comparative Structure Examples 2 and 3.
  • the resin 1144 is thin not only on the entire upper surface of the substrate 1141 positioned between the plurality of lenses 1143 but also on a certain region of the lower surface of the substrate 1141. A layer is formed.
  • the warp direction of the entire lens array substrate 1121 can be offset.
  • a thin layer of the resin 1054 is formed on the entire upper surface of the substrate 1051 located between the plurality of lenses 1053. No thin layer of resin 1054 is formed on the lower surface of the substrate 1051.
  • the lens array substrate 1121 in FIG. 43 can provide a lens array substrate with a smaller amount of warpage than the lens array substrate 1041 in FIG.
  • FIG. 45 shows a fifth substrate structure for comparison with the present structure (hereinafter referred to as comparative structure example 5), which is a cross-sectional view of the lens array substrate disclosed as FIG. 9 in Comparative Document 2 described above. .
  • lens array substrate 1161 is different from the lens array substrate 1041 shown in FIG. 39 in that a resin protruding region 1175 is provided on the back surface of the substrate in the vicinity of the through hole 1172 formed in the substrate 1171.
  • the other configuration of the lens array substrate 1161 is the same as that of the lens array substrate 1041 shown in FIG.
  • lens array substrate 1161 of FIG. 45 shows a state after being separated into pieces.
  • the resin 1174 formed at the position of the through hole 1172 of the substrate 1171 becomes a lens 1173, and a plurality of the lenses 1173 are formed on the substrate 1171.
  • a thin layer of the resin 1174 is formed not only on the entire upper surface of the substrate 1171 located between the lenses 1173 but also on a part of the lower surface of the substrate 1171. It is a feature.
  • a photocurable resin which is an example of an energy curable resin is used as the resin 1174.
  • the resin 1174 is irradiated with UV light, the resin 1174 is cured. As a result of this curing, curing shrinkage occurs in the resin 1174 as in Comparative Structure Examples 2 and 3.
  • the resin 1174 is thin not only on the entire upper surface of the substrate 1171 positioned between the plurality of lenses 1173 but also on a certain region of the lower surface of the substrate 1171.
  • a layer (resin protrusion region 1175) is formed. Accordingly, it is possible to provide a lens array substrate in which the warp direction of the entire lens array substrate 1171 is canceled and the amount of warpage is further reduced.
  • FIG. 46 is a diagram schematically showing a structure in which a resin layer is disposed on the entire top surface of the lens array substrate, as in Comparative Structure Examples 2 and 3, and is a diagram for explaining an effect brought about by a resin serving as a lens. is there.
  • the layer of the photo-curable resin 1212 disposed on the upper surface of the lens array substrate 1211 is irradiated with UV light for curing. Curing shrinkage occurs. Thereby, in the layer of photocurable resin 1212, the force of the shrinkage direction resulting from photocurable resin 1212 generate
  • the lens array substrate 1211 itself does not contract or expand even when irradiated with UV light. That is, the lens array substrate 1211 itself does not generate a force due to the substrate. As a result, the lens array substrate 1211 warps in a downwardly convex shape as shown in FIG. 46C.
  • FIG. 47 is a diagram schematically showing a structure in which resin layers are arranged on both the upper surface and the lower surface of the lens array substrate as in Comparative Structure Examples 4 and 5, and explains the effect of the resin serving as the lens. It is a figure to do.
  • the lens array substrate 1211 itself does not contract or expand even when irradiated with UV light. That is, the lens array substrate 1211 itself does not generate a force due to the substrate.
  • the force to act works to be offset.
  • the warpage amount of the lens array substrate 1211 in the comparative structure examples 4 and 5 is reduced more than the warpage amount in the comparative structure examples 2 and 3 shown in FIG. .
  • the force to warp the lens array substrate and the amount of warpage of the lens array substrate are (1) the direction and magnitude of the force acting on the lens array substrate on the upper surface of the lens array substrate; (2) the direction and magnitude of the force acting on the lens array substrate on the lower surface of the lens array substrate; Affected by the relative relationship of
  • ⁇ Comparative structure example 6> Therefore, for example, as shown in FIG. 48A, the layer and area of the photocurable resin 1212 disposed on the upper surface of the lens array substrate 1211 and the layer of the photocurable resin 1212 disposed on the lower surface of the lens array substrate 1211.
  • a lens array substrate structure having the same area can be considered.
  • This lens array substrate structure is referred to as a sixth substrate structure for comparison with the present structure (hereinafter referred to as comparative structure example 6).
  • a force in the contraction direction due to the photocurable resin 1212 is generated.
  • the lens array substrate 1211 itself does not generate a force due to the substrate. For this reason, on the lower surface side of the lens array substrate 1211, a force acts to warp the lens array substrate 1211 into a convex shape.
  • the shapes of the lens-equipped substrates constituting the laminated lens structure incorporated in the camera module are not all the same. More specifically, the plurality of lens-attached substrates constituting the laminated lens structure are different in, for example, the thickness of the substrate with lenses and the size of the through hole, or the thickness and shape of the lens formed in the through hole. , Volume etc. may be different. Furthermore, the film thickness of the photocurable resin formed on the upper surface and the lower surface of the lens-equipped substrate may be different for each lens-equipped substrate.
  • FIG. 49 is a cross-sectional view of a laminated lens structure configured by laminating three substrates with lenses as a seventh substrate structure (hereinafter referred to as Comparative Structure Example 7).
  • Comparative Structure Example 7 the layers and areas of the photocurable resin disposed on the upper and lower surfaces of each lens-equipped substrate are formed in the same manner as in Comparative Structure Example 6 shown in FIG. .
  • the laminated lens structure 1311 shown in FIG. 49 includes three substrates with lenses 1321 to 1323.
  • This lens-equipped substrate 1323 is referred to as a third lens-equipped substrate 1323.
  • the second lens-equipped substrate 1322 arranged in the uppermost layer and the third lens-equipped substrate 1323 arranged in the lowermost layer are different in the thickness of the substrate and the thickness of the lens.
  • the third lens-equipped substrate 1323 is formed to be thicker than the second lens-equipped substrate 1322, and accordingly, the thickness of the substrate is also increased with the second lens.
  • the third lens-attached substrate 1323 is formed to be thicker than the substrate 1322.
  • Resin 1341 covers the entire contact surface between the first lens-equipped substrate 1321 and the second lens-equipped substrate 1322 and the contact surface between the first lens-equipped substrate 1321 and the third lens-equipped substrate 1323. Is formed.
  • the cross-sectional shape of the through holes of the three lens-equipped substrates 1321 to 1323 is a so-called divergent shape in which the lower surface of the substrate is wider than the upper surface of the substrate.
  • 50A to 50C are diagrams schematically showing the laminated lens structure 1311 shown in FIG.
  • the second lens-equipped substrate 1322 and the third lens-equipped substrate 1323 having different substrate thicknesses are arranged on the upper and lower surfaces of the first lens-equipped substrate 1321 as in the laminated lens structure 1311, A force that warps the laminated lens structure 1311 depending on where in the thickness direction of the laminated lens structure 1311 the layer of the resin 1341 that exists over the entire contact surface of the one of the lens-attached substrates 1321 to 1323 is present.
  • the amount of warpage of the laminated lens structure 1311 changes.
  • the layer of the resin 1341 existing over the entire contact surface of the three lens-equipped substrates 1321 to 1323 passes through the center line of the laminated lens structure 1311, that is, the midpoint of the laminated lens structure 1311 in the thickness direction. 48, the action of the force generated by the curing shrinkage of the resin 1341 arranged on the upper surface and the lower surface of the first lens-equipped substrate 1321 is shown in FIG. As shown in Fig. 2, it cannot be completely offset. As a result, the laminated lens structure 1311 warps in either direction.
  • the two layers of the resin 1341 on the upper surface and the lower surface of the first lens-attached substrate 1321 are arranged so as to be shifted upward from the center line in the thickness direction of the laminated lens structure 1311, the two layers of the resin 1341.
  • the laminated lens structure 1311 warps in a downward convex shape as shown in FIG.
  • the second lens-equipped substrate 1322 and the third lens-equipped substrate 1323 a shape in which the cross-sectional shape of the through-hole of the thinner substrate increases toward the first lens-equipped substrate 1321. In such a case, there is an increased concern that the lens will be lost or damaged.
  • the cross-sectional shape of the through hole of the second lens-equipped substrate 1322 having the smaller thickness among the second lens-equipped substrate 1322 and the third lens-equipped substrate 1323 is the first shape. It has a divergent shape that increases toward the direction of the lens-equipped substrate 1321.
  • the laminated lens structure 1311 has a lower side as shown in FIG. A force that warps the convex shape acts, and as shown in FIG. 50D, this force acts as a force in the direction in which the lens and the substrate are separated from each other in the second substrate 1322 with a lens. This action increases the concern that the lens 1332 of the second lens-attached substrate 1322 will be lost or damaged.
  • FIG. 51 is a cross-sectional view of a laminated lens structure including a laminated structure of three lens-attached substrates as an eighth substrate structure (hereinafter referred to as comparative structure example 8).
  • comparative structure example 8 the layers and areas of the photocurable resin disposed on the upper and lower surfaces of each lens-equipped substrate are formed in the same manner as in Comparative Structure Example 6 shown in FIG. .
  • Comparative Structure Example 8 of FIG. 51 only the point that the cross-sectional shape of the through holes of the three lens-equipped substrates 1321 to 1323 is a so-called bottom recess shape that is narrower on the lower surface of the substrate than on the upper surface of the substrate. Different from Comparative Structure Example 7.
  • 52A to 52C are diagrams schematically showing the laminated lens structure 1311 shown in FIG.
  • the temperature inside the camera casing rises due to the increase in power consumption accompanying the operation, and the temperature of the camera module also rises. Due to this temperature rise, in the laminated lens structure 1311 of FIG. 51, the resin 1341 disposed on the upper and lower surfaces of the first lens-equipped substrate 1321 thermally expands.
  • the entire contact surface of the three lens-attached substrates 1321 to 1323 is formed.
  • the layer of the resin 1341 existing across the center line of the laminated lens structure 1311 that is, the line running in the thickness direction of the laminated lens structure 1311 and symmetrically arranged with respect to the line running in the plane direction of the substrate. Otherwise, the action of the force generated by the thermal expansion of the resin 1341 disposed on the upper surface and the lower surface of the first lens-equipped substrate 1321 can be completely canceled as shown in FIG. Can not. As a result, the laminated lens structure 1311 warps in either direction.
  • the two layers of the resin 1341 on the upper surface and the lower surface of the first lens-attached substrate 1321 are arranged so as to be shifted upward from the center line in the thickness direction of the laminated lens structure 1311, the two layers of the resin 1341.
  • the laminated lens structure 1311 warps in an upwardly convex shape as shown in FIG. 52C.
  • the cross-sectional shape of the through hole of the second lens-equipped substrate 1322 having the smaller thickness among the second lens-equipped substrate 1322 and the third lens-equipped substrate 1323 is It is a downward dent shape that decreases toward the direction of the first lens-equipped substrate 1321.
  • a force that warps upward is exerted on the laminated lens structure 1311.
  • this force acts as a force in the direction in which the lens and the substrate are separated from each other in the second substrate 1322 with a lens. This action increases the concern that the lens 1332 of the second lens-attached substrate 1322 will be lost or damaged.
  • FIG. 53 is a view showing a laminated lens structure 1371 composed of three lens-attached substrates 1361 to 1363 adopting this structure.
  • FIG. 53A is a structure corresponding to the laminated lens structure 1311 of FIG. 49, and the cross-sectional shape of the through hole is a so-called divergent shape.
  • B in FIG. 53 is a structure corresponding to the laminated lens structure 1311 in FIG. 51, and the cross-sectional shape of the through hole is a so-called bottom dent structure.
  • FIG. 54 is a diagram schematically showing the laminated lens structure 1371 of FIG. 53 in order to explain the action brought about by this structure.
  • the second lens-attached substrate 1362 is arranged above the first first lens-equipped substrate 1361, and the third lens-equipped substrate 1363 is arranged below the first lens-equipped substrate 1361. Structure.
  • the second lens-equipped substrate 1362 arranged in the uppermost layer and the third lens-equipped substrate 1363 arranged in the lowermost layer are different in the thickness of the substrate and the thickness of the lens. More specifically, the thickness of the lens is formed so that the third lens-equipped substrate 1363 is thicker than the second lens-equipped substrate 1362, and accordingly, the thickness of the substrate is also increased with the second lens.
  • the third substrate 1363 with a lens is formed to be thicker than the substrate 1362.
  • the laminated lens structure 1371 of this structure direct bonding between the substrates is used as a means for fixing the substrates with lenses.
  • the plasma activation process is performed on the substrate with lens to be fixed, and the two substrates with lens to be fixed are plasma-bonded.
  • a silicon oxide film is formed on the surface of each of the two lens-attached substrates to be laminated, and after hydroxyl groups are bonded thereto, the two lens-attached substrates are bonded together, and the temperature is raised. Dehydrated and condensed. In this way, the two lens-attached substrates are directly bonded by the silicon-oxygen covalent bond.
  • the laminated lens structure 1371 of this structure resin bonding is not used as a means for fixing the substrates with lenses. For this reason, a lens forming resin or a resin for bonding the substrate is not disposed between the lens-equipped substrate and the lens-equipped substrate. Further, since the resin is not disposed on the upper and lower surfaces of the lens-equipped substrate, the resin does not thermally expand or cure and shrink on the upper and lower surfaces of the lens-equipped substrate.
  • the second lens-equipped substrate 1362 and the third lens-equipped substrate 1363 are different in the thickness of the lens and the thickness of the substrate on the upper layer and the lower layer of the first lens-equipped substrate 1351, respectively.
  • the warpage of the substrate due to curing shrinkage and the warpage of the substrate due to thermal expansion as in the comparative structure examples 1 to 8 described above do not occur.
  • this structure in which the lens-attached substrates are fixed to each other by direct bonding is not limited to the above-mentioned comparative structure examples, even when the lens-attached substrates with different lens thicknesses and substrate thicknesses are stacked above and below.
  • a cover glass may be provided on the upper part of the laminated lens structure 11 in order to protect the surface of the lens 21 of the laminated lens structure 11.
  • the cover glass can have an optical aperture function.
  • FIG. 55 is a diagram showing a first configuration in which the cover glass has an optical aperture function.
  • a cover glass 1501 is further laminated on the upper part of the laminated lens structure 11.
  • a lens barrel 74 is disposed outside the laminated lens structure 11 and the cover glass 1501.
  • a light shielding film 1502 is formed on the surface of the cover glass 1501 on the lens-attached substrate 41a side (the lower surface of the cover glass 1501 in the figure).
  • a predetermined range from the lens center (optical center) of each of the lens-equipped substrates 41a to 41e is an opening 1503 where the light shielding film 1502 is not formed, and the opening 1503 functions as an optical diaphragm.
  • the diaphragm plate 51 constituted by the camera module 1D and the like of FIG. 13 is omitted.
  • FIG. 56 is a diagram for explaining a method of manufacturing the cover glass 1501 on which the light shielding film 1502 is formed.
  • a light-absorbing material is spin-coated on one surface of a cover glass (glass substrate) 1501W in the form of a wafer or a panel, whereby a light shielding film 1502 is formed. Is formed.
  • a resin having a light absorbing property in which a carbon black pigment or a titanium black pigment is internally added is used.
  • a predetermined region of the light shielding film 1502 is removed by a lithography technique or an etching process, so that a plurality of openings 1503 are formed at predetermined intervals as shown in FIG.
  • the arrangement of the openings 1503 corresponds one-to-one with the arrangement of the through holes 83 of the carrier substrate 81W in FIG.
  • a method for forming the light shielding film 1502 and the opening portion 1503 a method in which a light absorbing material that becomes the light shielding film 1502 is ejected to a region excluding the opening portion 1503 by inkjet can be used.
  • the cover glass 1501W in the substrate state manufactured as described above and the plurality of substrate 41W with a lens in the same substrate state are bonded to each other and then separated into pieces by dicing using a blade or a laser. . Thereby, the laminated lens structure 11 shown in FIG. 55 in which the cover glass 1501 having a diaphragm function is laminated is completed.
  • the cover glass 1501 as one step of the semiconductor process, it is possible to suppress the occurrence of dust defects that are a concern when the cover glass is formed in another assembly step.
  • the light shielding film 1502 can be formed with a thin film thickness of about 1 ⁇ m, and the diaphragm mechanism has a predetermined thickness. It is possible to suppress deterioration of optical performance (peripheral light reduction) due to shielding of incident light.
  • the cover glass 1501W is separated after being joined to the plurality of lens-attached substrates 41W, but may be performed before joining.
  • the cover glass 1501 provided with the light shielding film 1502 and the five lens-attached substrates 41a to 41e may be joined at the wafer level or at the chip level.
  • the surface of the light shielding film 1502 may be roughened. In this case, since the surface reflection of the surface of the cover glass 1501 on which the light shielding film 1502 is formed can be reduced and the surface area of the light shielding film 1502 can be increased, the bonding strength between the cover glass 1501 and the lens-equipped substrate 41 can be improved. it can.
  • a method for making the surface of the light shielding film 1502 rough for example, after applying a light absorbing material to be the light shielding film 1502, a method of processing to a rough surface by etching or the like, a cover glass 1501 before applying the light absorbing material is roughened.
  • a method of applying a light absorbing material a method of forming irregularities on the surface after film formation by aggregating light absorbing material, a surface having irregularities after film formation by a light absorbing material containing solid content
  • a method of applying a light absorbing material for example, after applying a light absorbing material to be the light shielding film 1502, a method of processing to a rough surface by etching or the like, a cover glass 1501 before applying the light absorbing material is roughened.
  • a method of applying a light absorbing material a method of forming irregularities on the surface after film formation by aggregating light absorbing material, a surface having irregularities after film formation by a light absorbing material containing solid content
  • an antireflection film may be formed between the light shielding film 1502 and the cover glass 1501.
  • the cover glass 1501 also serves as a support substrate for the diaphragm, the size of the camera module 1 can be reduced.
  • FIG. 57 is a diagram showing a second configuration in which the cover glass has an optical aperture function.
  • the cover glass 1501 is arranged at the position of the opening of the lens barrel 74.
  • Other configurations are the same as those of the first configuration example shown in FIG.
  • FIG. 58 is a diagram showing a third configuration in which the cover glass has an optical aperture function.
  • the light shielding film 1502 is formed on the upper surface of the cover glass 1501, in other words, on the side opposite to the lens-attached substrate 41a.
  • Other configurations are the same as those of the first configuration example shown in FIG.
  • the light shielding film 1502 may be formed on the upper surface of the cover glass 1501 even in the configuration in which the cover glass 1501 is disposed in the opening of the lens barrel 74 shown in FIG.
  • FIG. 59A is a diagram showing a first configuration example in which the opening of the through hole 83 itself is used as a diaphragm mechanism.
  • FIG. 59 In the description of FIG. 59, only the parts different from the laminated lens structure 11 shown in FIG. 58 will be described, and the description of the same parts will be omitted as appropriate. Further, in FIG. 59, only symbols necessary for explanation are shown in order to avoid complication of the drawing.
  • a laminated lens structure 11f shown in FIG. 59A is closest to the light incident side among the five lens-attached substrates 41a to 41e constituting the laminated lens structure 11 shown in FIG.
  • the lens-equipped substrate 41a at the farthest position is replaced with a lens-equipped substrate 41f.
  • the lens-fitted substrate 41a in FIG. 58 Comparing the lens-fitted substrate 41f with the lens-fitted substrate 41a in FIG. 58, the lens-fitted substrate 41a in FIG. 58 has a hole diameter on the upper surface larger than that on the lower surface, whereas the lens-fitted substrate 41a in FIG. In the substrate 41f, the hole diameter D1 on the upper surface is smaller than the hole diameter D2 on the lower surface. That is, the cross-sectional shape of the through hole 83 of the lens-attached substrate 41f is a so-called divergent shape.
  • the height position of the outermost surface of the lens 21 formed in the through hole 83 of the lens-attached substrate 41f is lower than the position of the uppermost surface of the lens-attached substrate 41f indicated by a one-dot chain line in FIG. .
  • the hole diameter on the light incident side of the through hole 83 of the uppermost lens-attached substrate 41f among the plurality of lens-attached substrates 41 is minimized, so
  • the smallest part (the part having the hole diameter D1) functions as an optical diaphragm that restricts the ray of incident light.
  • FIG. 59B is a diagram showing a second configuration example in which the opening of the through hole 83 itself is used as a diaphragm mechanism.
  • the laminated lens structure 11g shown in B of FIG. 59 is, of the five lens-attached substrates 41a to 41e constituting the laminated lens structure 11 shown in FIG. It is configured to be replaced with a lens-attached substrate 41g.
  • the substrate 1511 is further laminated on the lens-attached substrate 41g.
  • the hole diameter of the through-hole 83 of the lens-attached substrate 41g has a smaller divergent shape on the light incident side, similar to the lens-attached substrate 41f shown in FIG.
  • the substrate 1511 has a through hole 83 but does not hold the lens 21.
  • the cross-sectional shapes of the lens-attached substrate 41g and the through hole 83 of the substrate 1511 are so-called divergent shapes.
  • the hole diameter D3 on the upper surface of the substrate 1511 is configured to be smaller than the diameter D4 of the curved surface portion (lens portion 91) of the lens 21.
  • the portion with the smallest hole diameter of the through-hole 83 of the substrate 1511 functions as an optical diaphragm that restricts the rays of incident light.
  • the position of the optical diaphragm is as far as possible from the uppermost lens 21 in the laminated lens structure 11g, so that the exit pupil position can be separated and shading can be suppressed.
  • the position of the optical diaphragm can be changed to the uppermost surface in the laminated lens structure 11g.
  • the lens 21 can be positioned far away from the lens 21 of the lens-equipped substrate 41g in the direction opposite to the light incident direction, and shading can be suppressed.
  • FIG. 59C is a diagram illustrating a third configuration example in which the opening of the through hole 83 itself is used as a diaphragm mechanism.
  • a laminated lens structure 11h shown in FIG. 59C has a substrate 1512 further above the lens-equipped substrate 41a among the five lens-equipped substrates 41a to 41f constituting the laminated lens structure 11 shown in FIG. It is set as the structure laminated
  • the substrate 1512 has a through hole 83 but does not hold the lens 21.
  • the through hole 83 of the substrate 1512 has a so-called divergent shape in which the hole diameter is different between the uppermost surface and the lowermost surface of the substrate 1512 and the hole diameter D5 on the upper surface is smaller than the hole diameter D5 on the lower surface.
  • the hole diameter D5 on the uppermost surface of the substrate 1512 is configured to be smaller than the diameter of the curved surface portion (lens portion 91) of the lens 21.
  • the portion having the smallest hole diameter (the portion having the hole diameter D5) of the through hole 83 functions as an optical diaphragm that restricts the light beam of the incident light.
  • a so-called bottom recess shape in which the hole diameter D5 on the upper surface is larger than the hole diameter D5 on the lower surface may be used.
  • the lens-mounted substrate on the uppermost surface (the position farthest from the light receiving element 12) among the plurality of lens-mounted substrates 41 constituting the laminated lens structure 11.
  • the hole diameter of the through hole 83 of 41f is configured as an optical diaphragm, or the hole diameter of the through hole 83 of the substrate 1511 or 1512 disposed in the uppermost layer is configured as an optical diaphragm.
  • the diameter of the through-hole 83 of any of the lens-attached substrates 41b to 41e other than the uppermost surface among the plurality of lens-attached substrates 41 constituting the laminated lens structure 11 is set to the lens-attached substrate 41f or the substrate described above. It may be configured as 1511 or 1512 and function as an optical diaphragm.
  • the lens-attached substrate 41 having the function of the optical diaphragm is the uppermost layer, or as far as possible (position farthest from the light receiving element 12). It is better to place it in
  • a predetermined one lens-equipped substrate 41 among the plurality of lens-equipped substrates 41 constituting the laminated lens structure 11 or the substrate 1511 or 1512 not holding the lens 21 is an optical aperture.
  • the positional accuracy of the lens curved surface closest to the diaphragm that affects the imaging performance and the optical diaphragm is improved, and the imaging performance is improved. Can do.
  • the lens-attached substrates 41W in which the lenses 21 are formed in the through-holes 83 are bonded together by plasma bonding, but may be bonded using metal bonding.
  • FIG. 60 is a diagram for explaining bonding at the wafer level using metal bonding.
  • a lens-attached substrate 1531W-a in which a lens 1533 is formed in each of a plurality of through-holes 1532 is prepared, and the lens-attached substrate 1531W-a is prepared.
  • An antireflection film 1535 is formed on the upper surface and the lower surface.
  • This lens-attached substrate 1531W corresponds to the lens-attached substrate 41W described above.
  • the antireflection film 1535 corresponds to the upper surface layer 122 and the lower surface layer 123 described above.
  • the upper surface of the lens-attached substrate 1531W-a is a surface that is bonded to the lens-attached substrate 1531W-b in the process of FIG.
  • a metal film 1542 is formed on the upper surface of the lens-attached substrate 1531W-a that serves as a bonding surface with the lens-attached substrate 1531W-b.
  • the portion of the through hole 1532 where the lens 1533 is formed is masked using the metal mask 1541 so that the metal film 1542 is not formed.
  • the metal film 1542 As a material of the metal film 1542, for example, Cu that is often used for metal bonding can be used. As a method for forming the metal film 1542, a PVD method such as an evaporation method, a sputtering method, or an ion plating method that can be formed at a low temperature can be used.
  • a PVD method such as an evaporation method, a sputtering method, or an ion plating method that can be formed at a low temperature can be used.
  • the metal film 1542 in addition to Cu, Ni, Co, Mn, Al, Sn, In, Ag, Zn, or the like, or an alloy material of two or more of these may be used. Further, any material other than those exemplified may be used as long as it is a metal material that is easily plastically deformed.
  • an inkjet method using metal nanoparticles such as silver particles may be used in addition to the PVD method and the metal mask.
  • an oxide film formed on the surface of the metal film 1542 when released to the atmosphere is reduced with a reducing property such as formic acid, hydrogen gas, or hydrogen radical.
  • a reducing property such as formic acid, hydrogen gas, or hydrogen radical.
  • Ar ions in the plasma may be incident on the metal surface and the oxide film may be physically removed by sputtering.
  • a substrate with lens 1531W-b which is a substrate with lens 1531W in the other substrate state to be joined, is prepared by the same steps as A to C in FIG.
  • a foreign substance 1543 is also mixed into the lower surface of the lens-attached substrate 1531W-b, which is a bonding surface of the lens-attached substrate 1531W-b.
  • a metal material that is easily plastically deformed is used as the metal film 1542. Therefore, the metal film 1542 is deformed, and the substrate with lens 1531W-a and the substrate with lens 1531W-b Are joined.
  • the lens-attached substrates 1531W in which the lens 1533 is formed in each of the plurality of through holes 1532 can be bonded together using metal bonding.
  • a film serving as an adhesion layer can be formed between the lens-attached substrate 1531W-a and the metal film 1542.
  • the adhesion layer is formed on the upper side (outside) of the antireflection film 1535, in other words, between the antireflection film 1535 and the metal film 1542.
  • Ti, Ta, or W can be used as the adhesion layer.
  • a nitride or oxide such as Ti, Ta, or W, or a stacked structure of nitride and oxide may be used. The same applies to the bonding between the lens-attached substrate 1531W-b and the metal film 1542.
  • the material of the metal film 1542 formed on the lens-attached substrate 1531W-a and the material of the metal film 1542 formed on the lens-attached substrate 1531W-b may be different metal materials.
  • the metal film 1542 has excellent sealing properties and is from the side. Since inflow of light and moisture can be prevented, the highly reliable laminated lens structure 11 and the camera module 1 can be manufactured.
  • FIG. 61 is a cross-sectional view of lens-equipped substrates 41a′-1 and 41a′-2, which are modifications of the lens-equipped substrate 41a.
  • a substrate 41a′-1 with a lens shown in FIG. 61A is a highly doped substrate in which B (boron) is diffused (ion implantation) at a high concentration in a silicon substrate.
  • the impurity concentration of the lens-attached substrate 41a′-1 is, for example, about 1 ⁇ 10 19 cm ⁇ 3 , and the lens-attached substrate 41a′-1 can efficiently absorb light in a wide range of wavelengths. .
  • lens-equipped substrate 41a'-1 are the same as those of the lens-equipped substrate 41a described above.
  • the region of the silicon substrate is divided into two regions having different impurity concentrations, that is, a first region 1551 and a second region 1552.
  • the first region 1551 is formed at a predetermined depth (for example, about 3 ⁇ m) from the substrate surface on which light is incident.
  • the impurity concentration of the first region 1551 is as high as about 1 ⁇ 10 16 cm ⁇ 3 , for example.
  • the impurity concentration of the second region 1552 is, for example, about 1 ⁇ 10 10 cm ⁇ 3, and is lower than the first concentration.
  • the ions diffused (ion-implanted) into the first region 1551 and the second region 1552 are, for example, B (boron), like the lens-attached substrate 41a′-1.
  • the impurity concentration of the first region 1551 on the light incident side of the lens-attached substrate 41a′-2 is about 1 ⁇ 10 16 cm ⁇ 3
  • the impurity concentration of the lens-attached substrate 41a′-1 (for example, 1 ⁇ 10 10). Lower than 19 cm ⁇ 3 ). Therefore, in the substrate with lens 41a′-2, the film thickness of the light shielding film 121 ′ formed on the side wall of the through hole 83 is formed thicker than the light shielding film 121 of the substrate with lens 41a′-1 in FIG. ing. For example, assuming that the thickness of the light shielding film 121 of the substrate with lens 41a′-1 is 2 ⁇ m, the thickness of the light shielding film 121 ′ of the substrate with lens 41a′-2 is 5 ⁇ m.
  • lens-attached substrate 41a'-2 are the same as those of the lens-attached substrate 41a described above.
  • the doping amount may be set as appropriate depending on the amount of light reaching the substrate and the film thickness of the light shielding film 121 and the upper surface layer 122, as long as the light reaching the substrate can be absorbed.
  • the silicon substrates easy to handle are used as the lens-equipped substrates 41a'-1 and 41a'-2, handling is easy.
  • Light that has passed through the light shielding film 121 and the upper surface layer 122 and reached the substrate can be absorbed by the base material itself, so that the thickness of the light shielding film 121, the upper surface layer 122, and the stacked substrate itself is reduced. It is possible to reduce the thickness and simplify the structure.
  • the ions doped into the silicon substrate are not limited to B (boron), and other examples include phosphorus (P), arsenic (As), or antimony ( Sb) may be used, and more specifically, any element can be used as long as it can have a band structure in which the amount of light absorption increases.
  • the other lens-attached substrates 41b to 41e constituting the laminated lens structure 11 can also have the same configuration as the lens-attached substrates 41a'-1 and 41a'-2.
  • a highly doped substrate 1561W in a substrate state in which B (boron) is diffused (ion-implanted) at a high concentration is prepared.
  • the impurity concentration of the heavily doped substrate 1561W is, for example, about 1 ⁇ 10 19 cm ⁇ 3 .
  • a through hole 83 is formed by etching at a predetermined position of the highly doped substrate 1561W.
  • FIG. 62 only two through-holes 83 are shown due to space limitations, but in practice, a large number of through-holes 83 are formed in the planar direction of the highly doped substrate 1561W.
  • a black resist material is applied to the side wall of the through-hole 83 by spray coating to form a light shielding film 121.
  • the lens resin portion 82 including the lens 21 is formed inside the through hole 83 by pressure molding using the upper mold 201 and the lower mold 181 described with reference to FIG. Formed.
  • the upper surface layer 122 is formed on the upper surface of the high concentration doped substrate 1561W and the lens resin portion 82, and the lower surface layer is formed on the lower surface of the high concentration doped substrate 1561W and the lens resin portion 82.
  • 123 is formed and separated into individual pieces. Thereby, the lens-attached substrate 41a'-1 shown in FIG. 61A is completed.
  • a doped substrate 1571W in a substrate state in which B (boron) is diffused (ion-implanted) at a predetermined concentration is prepared.
  • the impurity concentration of the doped substrate 1571W is, for example, about 1 ⁇ 10 10 cm ⁇ 3 .
  • through holes 83 are formed by etching at predetermined positions of the doped substrate 1571W.
  • FIG. 63 only two through holes 83 are shown due to space limitations, but in reality, a large number of through holes 83 are formed in the planar direction of the doped substrate 1571W.
  • B boron
  • a predetermined depth for example, about 3 ⁇ m
  • Heat treatment is applied.
  • a first region 1551 having a high impurity concentration and a second region 1552 having a lower concentration are formed.
  • the light shielding film 121 is formed by apply
  • the lens resin portion 82 including the lens 21 is formed inside the through hole 83 by pressure molding using the upper mold 201 and the lower mold 181 described with reference to FIG. Formed.
  • the upper surface layer 122 is formed on the upper surface of the doped substrate 1571W and the lens resin portion 82, and the lower surface layer 123 is formed on the lower surface of the doped substrate 1571W and the lens resin portion 82. And is singulated. Thereby, the lens-attached substrate 41a'-2 shown in FIG. 61B is completed.
  • Each of the lens-attached substrates 41a to 41e constituting the laminated lens structure 11 shown in FIG. 1 can be a highly doped substrate as shown in FIG. Thereby, the light absorption amount of the substrate itself can be increased.
  • FIG. 64 is a diagram illustrating an example of a planar shape of the diaphragm plate 51 provided in the camera module 1 illustrated in FIGS. 10 and 11.
  • the diaphragm plate 51 includes a shielding region 51a that prevents incidence by absorbing or reflecting light and an opening region 51b that transmits light.
  • the four optical units 13 provided in the camera module 1 shown in FIGS. 10 and 11 have the same opening diameter of the opening region 51b of the diaphragm plate 51 as shown in FIGS. 64A to 64D. It may be a different size. “L”, “M”, and “S” in the drawing of FIG. 64 indicate that the opening diameter of the opening region 51b is “large”, “medium”, and “small”.
  • the opening diameters of the four opening regions 51b are the same.
  • the diaphragm plate 51 shown in B of FIG. 64 is a standard diaphragm opening in which the size of the opening diameter of the two opening regions 51b is “medium”.
  • the diaphragm plate 51 may be slightly overlapped with the lens 21 of the substrate 41 with the lens.
  • the opening region 51 b of the diaphragm plate 51 is larger than the diameter of the lens 21. Slightly small.
  • the remaining two opening regions 51b of the diaphragm plate 51 shown in FIG. 64B have a larger opening diameter than that having the opening diameter of “medium” described above.
  • the opening diameter is large.
  • the large opening area 51b has an effect of allowing more light to enter the light receiving element 12 provided in the camera module 1 when the illuminance of the subject is low, for example.
  • the diaphragm plate 51 shown in FIG. 64C is a standard diaphragm opening in which the size of the opening diameter of the two opening regions 51b is “medium”.
  • the remaining two opening regions 51b of the diaphragm plate 51 shown in FIG. 64C have a smaller opening diameter than that having the opening diameter of “medium” described above. Also, the opening diameter is small.
  • the small opening area 51b has, for example, high illuminance on the subject, and light from the object enters the light receiving element 12 included in the camera module 1 through the opening area 51b having a medium opening diameter. When the charge generated in the photoelectric conversion unit provided exceeds the saturation charge amount of the photoelectric conversion unit, the amount of light incident on the light receiving element 12 is reduced.
  • the diaphragm plate 51 shown in D of FIG. 64 is a standard diaphragm opening in which the size of the opening diameter of the two opening regions 51b is “medium”. In the remaining two opening regions 51b of the diaphragm plate 51 shown in FIG. 64D, one opening diameter is “large” and one is “small”. These opening regions 51b have the same effect as the opening regions 51b whose opening diameters are “large” and “small” described in FIG. 64B and FIG. 64C.
  • FIG. 65 shows the structure of the light receiving area of the camera module 1 shown in FIGS.
  • the camera module 1 includes four optical units 13 (not shown) as shown in FIG. Then, the light incident on these four optical units 13 is received by the light receiving means corresponding to each of the optical units 13.
  • the light receiving element 12 includes four light receiving regions 1601a1 to 1601a4.
  • the light receiving element 12 includes one light receiving region 1601a for receiving light incident on one optical unit 13 provided in the camera module 1, and the camera module 1 is configured in such a manner.
  • the number of the light receiving elements 12 may be the same as the number of the optical units 13 provided in the camera module 1, for example, four in the case of the camera module 1 illustrated in FIGS. 10 and 11.
  • the light receiving areas 1601a1 to 1601a4 include pixel arrays 1601b1 to 1601b4 in which pixels that receive light are arranged in an array.
  • FIG. 65 for simplicity, a circuit for driving pixels included in the pixel array and a circuit for reading pixels are omitted, and the light receiving regions 1601a1 to 1601a4 and the pixel arrays 1601b1 to 1601b4 have the same size. Represents.
  • the pixel arrays 1601b1 to 1601b4 provided in the light receiving regions 1601a1 to 1601a4 include pixel repeating units 1602c1 to 1602c4 each including a plurality of pixels, and a plurality of these repeating units 1602c1 to 1602c4 are arranged in both the vertical and horizontal directions. As a result, pixel arrays 1601b1 to 1601b4 are configured.
  • the four optical units 13 are respectively arranged.
  • the four optical units 13 include a diaphragm plate 51 as a part thereof.
  • FIG. 65 as an example of the opening diameters of the four opening regions 51b of the diaphragm plate 51, the opening regions 51b of the diaphragm plate 51 shown in D of FIG. 64 are indicated by broken lines.
  • super-resolution technology is known as a technology for obtaining an image with higher resolution by adapting to an original image.
  • One example thereof is disclosed in, for example, JP-A-2015-102794.
  • the camera module 1 shown in FIGS. 10 and 11 can take the structures shown in FIGS. 13, 16, 17, and FIGS. 34, 35, 37, and 55 as cross-sectional structures.
  • the optical axes of the two optical units 13 arranged in each of the vertical direction and the horizontal direction of the surface of the module 1 serving as a light incident surface extend in the same direction. Accordingly, a plurality of images that are not necessarily the same can be obtained using different light receiving regions while the optical axes are directed in the same direction.
  • the camera module 1 having such a structure has a resolution higher than that of one image obtained from one optical unit 13 by using the super-resolution technique based on the obtained plural original images. Is suitable for obtaining high images.
  • G pixel represents a pixel that receives green wavelength light
  • R pixel represents a pixel that receives red wavelength light
  • B pixel represents a blue wavelength light.
  • the C pixel represents a pixel that receives light in the entire wavelength region of visible light.
  • FIG. 66 shows a first example of a pixel array of four pixel arrays 1601b1 to 1601b4 provided in the light receiving element 12 of the camera module 1.
  • the repeating units 1602c1 to 1602c4 are repeatedly arranged in the row direction and the column direction, respectively.
  • Each of the repeating units 1602c1 to 1602c4 in FIG. 66 includes R, G, B, and G pixels.
  • the pixel arrangement in FIG. 66 is suitable for obtaining an image composed of RGB three colors by splitting incident light from a subject irradiated with visible light into red (R), green (G), and blue (B). Bring.
  • FIG. 67 shows a second example of the pixel array of four pixel arrays 1601b1 to 1601b4 provided in the light receiving element 12 of the camera module 1.
  • FIG. 67 shows a second example of the pixel array of four pixel arrays 1601b1 to 1601b4 provided in the light receiving element 12 of the camera module 1.
  • each of the repeating units 1602c1 to 1602c4 is composed of R, G, B, and C pixels.
  • the pixel array in FIG. 67 includes C pixels that receive light in the entire wavelength region of visible light without being split into R, G, and B as described above.
  • the C pixel receives more light than the R, G, and B pixels that receive a portion of the dispersed light. For this reason, for example, even when the illuminance of the subject is low, this configuration uses information obtained from the C pixel having a large amount of received light, for example, luminance information of the subject, for example, for a higher brightness image or luminance level. This brings about an effect that an image with more tonality can be obtained.
  • FIG. 68 shows a third example of the pixel array of four pixel arrays 1601b1 to 1601b4 provided in the light receiving element 12 of the camera module 1.
  • FIG. 68 shows a third example of the pixel array of four pixel arrays 1601b1 to 1601b4 provided in the light receiving element 12 of the camera module 1.
  • each of the repeating units 1602c1 to 1602c4 is composed of R, C, B, and C pixels.
  • the pixel repeating units 1602c1 to 1602c4 shown in FIG. 68 do not include G pixels.
  • Information corresponding to the G pixel is obtained by calculating information from the C, R, and B pixels. For example, it is obtained by subtracting the output values of the R pixel and the B pixel from the output value of the C pixel.
  • the pixel repeating units 1602c1 to 1602c4 illustrated in FIG. 68 include two C pixels that receive light in the entire wavelength region, which are twice the repeating units 1602c1 to 1602c4 illustrated in FIG. 68.
  • the pitch of the C pixel in the pixel array 1601b provided in FIG. 68 is twice the pitch of the C pixel in the pixel array 1601b shown in FIG. 67 in both the vertical and horizontal directions of the pixel array 1601b.
  • the pixel repeating units 1602c1 to 1602c4 shown in FIG. 68 have two C pixels arranged in the diagonal direction of the outline of the repeating unit 1602c.
  • the configuration shown in FIG. 68 has, for example, information obtained from C pixels with a large amount of received light, for example, luminance information, when the illuminance of the subject is low, twice the resolution compared to the configuration shown in FIG. This provides an effect that a clear image can be obtained with a resolution twice as high.
  • FIG. 69 shows a fourth example of the pixel array of four pixel arrays 1601b1 to 1601b4 provided in the light receiving element 12 of the camera module 1.
  • FIG. 69 shows a fourth example of the pixel array of four pixel arrays 1601b1 to 1601b4 provided in the light receiving element 12 of the camera module 1.
  • each of the repeating units 1602c1 to 1602c4 is composed of R, C, C, and C pixels.
  • the configuration shown in FIG. 69 is provided with an R pixel to recognize a red brake lamp of an automobile and a red signal of a traffic light installed on a road, and a C pixel having a large amount of received light is shown in FIG.
  • R pixel to recognize a red brake lamp of an automobile and a red signal of a traffic light installed on a road
  • a C pixel having a large amount of received light is shown in FIG.
  • any of the camera modules 1 including the light receiving element 12 shown in FIGS. 66 to 69 may use any of the configurations shown in FIGS. 64A to 64D as the shape of the diaphragm plate 51.
  • the camera module 1 shown in FIGS. 10 and 11 including any one of the light receiving elements 12 shown in FIGS. 66 to 69 and any one of the diaphragm plates 51 shown in FIGS.
  • the optical axes of the optical units 13 arranged in the vertical direction and the horizontal direction on the surface of the module 1 extend in the same direction.
  • the camera module 1 having such a structure brings about an effect that an image with higher resolution can be obtained by applying a super-resolution technique to a plurality of obtained original images.
  • FIG. 70 shows a modification of the pixel array shown in FIG.
  • the repeating units 1602c1 to 1602c4 in FIG. 66 are composed of R, G, B, and G pixels, and the structures of two G pixels of the same color are the same, whereas in FIG. 70, the repeating units 1602c1 to 1602c4 are the same. Is composed of R, G1, B, and G2 pixels, and two G pixels of the same color, that is, the G1 pixel and the G2 pixel, have different pixel structures.
  • G1 pixels and G2 pixels have signal operation means (for example, photodiodes) provided with the pixels, G2 pixels have higher proper operation limits than G1 pixels (for example, have a larger saturation charge amount) ).
  • the generation signal conversion means for example, charge-voltage conversion capacitor
  • the generation signal conversion means provided in the pixel is also larger in the G2 pixel than in the G1 pixel.
  • the output signal when a certain amount of signal (for example, charge) is generated per unit time is suppressed to be smaller than that of the G1 pixel, and the saturation charge amount is large. Even when the illuminance of the subject is high, the pixel does not reach the operation limit, and this brings about an effect that an image having high gradation can be obtained.
  • a certain amount of signal for example, charge
  • the G1 pixel produces a larger output signal than the G2 pixel when a certain amount of signal (for example, electric charge) is generated per unit time, so it is high even when the illuminance of the subject is low.
  • a certain amount of signal for example, electric charge
  • the light receiving element 12 shown in FIG. 70 includes the G1 pixel and the G2 pixel, an image having a high gradation can be obtained in a wide illuminance range, and a so-called wide dynamic range image can be obtained. This brings about the effect.
  • FIG. 71 shows a modification of the pixel arrangement of FIG.
  • the repeating units 1602c1 to 1602c4 in FIG. 68 are composed of R, C, B, and C pixels, and the two C pixels having the same color have the same structure, whereas in FIG. 71, the repeating units 1602c1 to 1602c4 are the same. Is composed of R, C1, B, and C2 pixels, and two C pixels of the same color, that is, the C1 pixel and the C2 pixel have different pixel structures.
  • the C2 pixel has a higher operating limit (for example, has a higher saturation charge amount) than the C1 pixel as the signal generation means (for example, photodiode) provided in the pixel.
  • the generation signal conversion means for example, charge-voltage conversion capacitor
  • the generation signal conversion means for example, charge-voltage conversion capacitor
  • FIG. 72 shows a modification of the pixel arrangement of FIG.
  • the repeating units 1602c1 to 1602c4 in FIG. 69 are composed of R, C, C, and C pixels, and the structure of the three C pixels of the same color is the same, whereas in FIG. 72, the repeating units 1602c1 to 1602c4 are the same. Is composed of R, C1, C2, and C3 pixels, and the three C pixels of the same color, that is, C1 to C3 pixels, have different pixel structures.
  • the signal generation means for example, a photodiode included in the pixels
  • the C2 pixel is higher than the C1 pixel
  • the C3 pixel is higher in operation limit than the C2 pixel ( For example, a device having a large saturation charge amount).
  • the generation signal conversion means for example, charge-voltage conversion capacitor
  • the generation signal conversion means provided in the pixel also includes a C2 pixel larger than the C1 pixel and a C3 pixel larger than the C2 pixel.
  • the light receiving element 12 shown in FIGS. 71 and 72 has the above-described configuration, as in the light receiving element 12 shown in FIG. 70, an image having a high gradation can be obtained in a wide illuminance range. The effect is that a wide image can be obtained.
  • the configuration of the diaphragm plate 51 of the camera module 1 including the light receiving element 12 shown in FIGS. 70 to 72 As the configuration of the diaphragm plate 51 of the camera module 1 including the light receiving element 12 shown in FIGS. 70 to 72, the configurations of various diaphragm plates 51 shown in A to D of FIG. 64 and modifications thereof are adopted. be able to.
  • the camera module 1 shown in FIGS. 10 and 11 including any one of the light receiving elements 12 shown in FIGS. 70 to 72 and any one of the diaphragm plates 51 shown in FIGS. 64A to 64 becomes a light incident surface.
  • the optical axes of the two optical units 13 arranged in the vertical direction and the horizontal direction on the surface of the camera module 1 extend in the same direction.
  • the camera module 1 having such a structure brings about an effect that an image with higher resolution can be obtained by applying a super-resolution technique to a plurality of obtained original images.
  • FIG. 73A shows a fifth example of the pixel array of the four pixel arrays 1601b1 to 1601b4 provided in the light receiving element 12 of the camera module 1.
  • FIG. 73A shows a fifth example of the pixel array of the four pixel arrays 1601b1 to 1601b4 provided in the light receiving element 12 of the camera module 1.
  • the four pixel arrays 1601b1 to 1601b4 included in the light receiving element 12 are not necessarily the same structure as described above, and may have different structures as shown in FIG. 73A.
  • the pixel arrays 1601b1 and 1601b4 have the same structure, and the repeating units 1602c1 and 1602c4 constituting the pixel arrays 1601b1 and 1601b4 have the same structure.
  • the structures of the pixel array 1601b2 and the pixel array 1601b3 are different from the structures of the pixel array 1601b1 and the pixel array 1601b4.
  • the pixel sizes included in the repeating units 1602c2 and 1602c3 of the pixel arrays 1601b2 and 1601b3 are larger than the pixel sizes of the repeating units 1602c1 and 1602c4 of the pixel arrays 1601b1 and 1601b4.
  • the size of the photoelectric conversion unit included in the pixel is large. Since the pixel size is large, the area size of the repeating units 1602c2 and 1602c3 is also larger than the area size of the repeating units 1602c1 and 1602c4. For this reason, the pixel array 1601b2 and the pixel array 1601b3 have the same area but a smaller number of pixels than the pixel array 1601b1 and the pixel array 1601b4.
  • the configuration of the diaphragm plate 51 of the camera module 1 including the light receiving element 12 of FIG. 73 is shown in the configurations of various diaphragm plates 51 shown in FIGS. 64A to 64, or B to D of FIG.
  • the configuration of the diaphragm plate 51 or a modification thereof can be adopted.
  • a light receiving element using a large pixel brings about an effect that an image having a better signal noise ratio (S / N ratio) can be obtained than a light receiving element using a small pixel.
  • the magnitude of noise in a signal readout circuit or a circuit that amplifies the readout signal is almost the same for a light receiving element using a large pixel and a light receiving element using a small pixel, whereas the signal generation provided in the pixel
  • the magnitude of the signal generated by the unit increases as the pixel size increases.
  • a light receiving element using a large pixel has an effect that an image having a better signal noise ratio (S / N ratio) can be obtained than a light receiving element using a small pixel.
  • the light receiving element using small pixels has a higher resolution than the light receiving element using large pixels.
  • a light receiving element using small pixels has an effect that an image with higher resolution can be obtained than a light receiving element using large pixels.
  • the above configuration of the light receiving element 12 shown in FIG. 73A is, for example, a light receiving region 1601a1 having a small pixel size and a high resolution when the illuminance of the subject is high and therefore a large signal is obtained at the light receiving element 12. It is possible to obtain an image with a high resolution by using 1601a4, and further to obtain an image with a higher resolution by applying a super-resolution technique to these two images.
  • the camera module 1 including the light receiving element 12 illustrated in FIG. 73A has, as the shape of the diaphragm plate 51, among the three plates related to the shape of the diaphragm plate 51 illustrated in FIGS.
  • the shape of the diaphragm plate 51 described in B of FIG. 73 may be used.
  • the diaphragm plate 51 of FIG. 73 is a diaphragm plate 51 used in combination with the light receiving regions 1601a2 and 1601a3 using large pixels.
  • the opening area 51b is larger than the opening area 51b of the diaphragm plate 51 used in combination with other light receiving areas.
  • the camera module using the diaphragm plate 51 of FIG. 73 in combination with the light receiving element 12 shown in FIG. 1 is, for example, lower in illuminance of the subject than the camera module 1 that uses the diaphragm plate 51 of FIG. 73 in combination with the light receiving element 12 shown in A of FIG. If this is not the case, it is possible to obtain an image with a higher S / N ratio in the light receiving regions 1601a2 and 1601a3.
  • the diaphragm plate 51 of FIG. 73 is used in combination with the light receiving areas 1601a2 and 1601a3 using large pixels. Is smaller than the opening area 51b of the diaphragm plate 51 used in combination with other light receiving areas.
  • the camera module using the diaphragm plate 51 of FIG. 73 in combination with the light receiving element 12 shown in FIG. 1 is a camera module that uses the diaphragm plate 51 of FIG. 73B in combination with the light receiving element 12 shown in FIG. 73A among the three plates related to the shape of the diaphragm plate 51 described in FIGS.
  • the illuminance of the subject is high and therefore a large signal is obtained at the light receiving element 12, the amount of light incident on the light receiving regions 1601a2 and 1601a3 is suppressed.
  • FIG. 74A shows a sixth example of the pixel array of four pixel arrays 1601b1 to 1601b4 provided in the light receiving element 12 of the camera module 1.
  • FIG. 74A shows a sixth example of the pixel array of four pixel arrays 1601b1 to 1601b4 provided in the light receiving element 12 of the camera module 1.
  • the area size of the repeating unit 1602c1 of the pixel array 1601b1 is smaller than the area size of the repeating units 1602c1 and 1602c2 of the pixel arrays 1601b2 and 1601b3.
  • the area size of the repeating unit 1602c4 of the pixel array 1601b4 is larger than the area size of the repeating units 1602c1 and 1602c2 of the pixel arrays 1601b2 and 1601b3.
  • the configuration of the diaphragm plate 51 of the camera module 1 including the light receiving element 12 of FIG. 74 the configurations of various diaphragm plates 51 shown in A to C of FIG. 64 or B to D of FIG.
  • the configuration of the diaphragm plate 51 or a modification thereof can be adopted.
  • the above-described configuration of the light receiving element 12 illustrated in A of FIG. 74 has the light receiving region 1601a1 with a small pixel size and high resolution when, for example, the illuminance of the subject is high and thus a large signal is obtained at the light receiving element 12. Use of this has the effect that an image with high resolution can be obtained.
  • the S / N is obtained by using the light receiving region 1601a4 where an image with a higher S / N ratio is obtained. It is possible to obtain an image with a higher ratio.
  • the camera module 1 including the light receiving element 12 shown in A of FIG. 74 has, as the shape of the diaphragm plate 51, among the three sheets related to the shape of the diaphragm plate 51 shown in B to D of FIG.
  • the shape of the diaphragm plate 51 shown in B of FIG. 74 may be used.
  • the diaphragm plate 51 of FIG. 74C is a diaphragm plate 51 used in combination with the light receiving regions 1601a2 and 1601a3 using large pixels. Is larger than the opening area 51b of the diaphragm plate 51 used in combination with the light receiving area 1601a1 using a small image. In addition, the aperture region 51b of the diaphragm plate 51 used in combination with the light receiving region 1601a4 using larger pixels is even larger.
  • the camera module using the diaphragm plate 51 of FIG. 74C in combination with the light receiving element 12 shown in FIG. 1 is a camera module that uses the diaphragm plate 51 of FIG. 74B in combination with the light receiving element 12 shown in FIG. 74A among the three plates related to the shape of the diaphragm plate 51 described in FIGS.
  • the camera module using the diaphragm plate 51 of FIG. 74C in combination with the light receiving element 12 shown in FIG. 1 is a camera module that uses the diaphragm plate 51 of FIG. 74B in combination with the light receiving element 12 shown in FIG. 74A among the three plates related to the shape of the diaphragm plate 51 described in FIGS.
  • the diaphragm plate 51 of FIG. 74 is used in combination with the light receiving areas 1601a2 and 1601a3 using large pixels. Is smaller than the opening area 51b of the diaphragm plate 51 used in combination with the light receiving area 1601a1 using a small image. In addition, the aperture region 51b of the diaphragm plate 51 used in combination with the light receiving region 1601a4 using larger pixels is even smaller.
  • the camera module using the diaphragm plate 51 of FIG. 74 in combination with the light receiving element 12 shown in FIG. 1 is a camera module that uses the diaphragm plate 51 of FIG. 74B in combination with the light receiving element 12 shown in FIG. 74A among the three plates related to the shape of the diaphragm plate 51 described in FIGS.
  • the illuminance of the subject is high and therefore a large signal is obtained at the light receiving element 12, the amount of light incident on the light receiving regions 1601a2 and 1601a3 is suppressed.
  • the amount of light incident on the light receiving region 1601a4 is further suppressed, and thereby excessive light is incident on the pixels included in the light receiving region 1601a4, thereby exceeding the proper operation limit of the pixels included in the light receiving region 1601a4. (For example, exceeding the saturation charge amount) is also suppressed.
  • an aperture region is formed using a structure similar to a diaphragm that combines a plurality of plates and changes the size of the aperture by changing its positional relationship.
  • the camera module may include a diaphragm plate 51 in which 51b is variable, and the size of the aperture of the diaphragm may be changed according to the illuminance of the subject.
  • the diaphragm plate 51 shown in B to D of FIG. 73 and B to D of FIG. 73 of FIG. 73 and C of FIG. 74 are used, and when the illuminance of the subject is higher than this, the shapes of B of FIG. 73 and B of FIG. 74 are used.
  • the structure of using the shapes D in FIG. 73 and D in FIG. 74 may be used.
  • FIG. 75 shows a seventh example of the pixel array of four pixel arrays 1601b1 to 1601b4 provided in the light receiving element 12 of the camera module 1.
  • all the pixels of the pixel array 1601b1 are composed of pixels that receive light having a green wavelength.
  • All the pixels of the pixel array 1601b2 are configured by pixels that receive light having a blue wavelength.
  • All the pixels of the pixel array 1601b3 are configured by pixels that receive light having a red wavelength.
  • All the pixels of the pixel array 1601b4 are composed of pixels that receive light having a green wavelength.
  • FIG. 76 shows an eighth example of the pixel array of four pixel arrays 1601b1 to 1601b4 provided in the light receiving element 12 of the camera module 1.
  • all the pixels of the pixel array 1601b1 are composed of pixels that receive light having a green wavelength.
  • All the pixels of the pixel array 1601b2 are configured by pixels that receive light having a blue wavelength.
  • All the pixels of the pixel array 1601b3 are configured by pixels that receive light having a red wavelength.
  • All the pixels of the pixel array 1601b4 are composed of pixels that receive light having a wavelength in the entire visible light region.
  • FIG. 77 shows a ninth example of the pixel array of four pixel arrays 1601b1 to 1601b4 provided in the light receiving element 12 of the camera module 1.
  • all the pixels of the pixel array 1601b1 are composed of pixels that receive light having a wavelength in the entire visible light region.
  • All the pixels of the pixel array 1601b2 are configured by pixels that receive light having a blue wavelength.
  • All the pixels of the pixel array 1601b3 are configured by pixels that receive light having a red wavelength.
  • All the pixels of the pixel array 1601b4 are composed of pixels that receive light having a wavelength in the entire visible light region.
  • FIG. 78 shows a tenth example of the pixel array of four pixel arrays 1601b1 to 1601b4 provided in the light receiving element 12 of the camera module 1.
  • all the pixels of the pixel array 1601b1 are composed of pixels that receive light having a wavelength in the entire visible light region.
  • All the pixels of the pixel array 1601b2 are composed of pixels that receive light in the entire visible light region.
  • All the pixels of the pixel array 1601b3 are configured by pixels that receive light having a red wavelength.
  • All the pixels of the pixel array 1601b4 are composed of pixels that receive light having a wavelength in the entire visible light region.
  • the pixel arrays 1601b1 to 1601b4 of the light receiving element 12 can be configured to receive light having a wavelength in the same band for each pixel array.
  • a conventionally known RGB 3 plate type solid-state imaging device has three light receiving elements, and each light receiving element captures only an R image, only a G image, and only a B image.
  • a conventionally known RGB 3 plate type solid-state imaging device separates light incident on one optical unit in three directions by a prism and then receives light using three light receiving elements. For this reason, the positions of the subject images incident on the three light receiving elements are the same among the three. For this reason, it is difficult to obtain a highly sensitive image by applying the super-resolution technique to these three images.
  • Two optical units 13 are arranged in each of the vertical direction and the horizontal direction, and the optical axes of these four optical units 13 are parallel and extend in the same direction.
  • a plurality of images that are not necessarily the same can be obtained using the four different light receiving regions 1601a1 to 1601a4 included in the light receiving element 12 while the optical axes are directed in the same direction.
  • the camera module 1 having such a structure is based on a plurality of images obtained from the four optical units 13 having the above-described arrangement, and uses a super-resolution technique for the images. This brings about an effect that an image having a higher resolution than that of a single obtained image can be obtained.
  • the structure which acquires four images of G, R, G, B by the light receiving element 12 shown in FIG. 75 is G, R, G, B, four pieces in the light receiving element 12 shown in FIG. The same effect as that obtained by the configuration in which the pixel is a repeating unit is brought about.
  • R, C, C, C, and 4 images are obtained by using the R, C, C, C, and 4 pixels in the light receiving element 12 shown in FIG. The same effect as the effect brought about by the constitution of the repeating unit is brought about.
  • the configuration of the diaphragm plate 51 of the camera module 1 including any one of the light receiving elements 12 shown in FIGS. 75 to 78 includes various configurations of the diaphragm plates 51 shown in FIGS. Can be adopted.
  • FIG. 79A shows an eleventh example of the pixel array of the four pixel arrays 1601b1 to 1601b4 provided in the light receiving element 12 of the camera module 1.
  • FIG. 79A shows an eleventh example of the pixel array of the four pixel arrays 1601b1 to 1601b4 provided in the light receiving element 12 of the camera module 1.
  • each pixel array 1601b1 to 1601b4 has a different pixel size or wavelength of light received by each pixel.
  • the pixel array 1601b1 is the smallest, the pixel arrays 1601b2 and 1601b3 are the same size, larger than the pixel array 1601b1, and the pixel array 1601b4 is configured to be larger than the pixel arrays 1601b2 and 1601b3.
  • the size of the pixel size is proportional to the size of the photoelectric conversion unit included in each pixel.
  • the pixel arrays 1601b1, 1601b2, and 1601b4 are configured by pixels that receive light having wavelengths in the entire visible light region, and the pixel array 1601b3 receives light having red wavelengths. It is made up of pixels that
  • 79A includes the light receiving region 1601a1 having a small pixel size and a high resolution when, for example, the illuminance of the subject is high and thus a large signal can be obtained in the light receiving device 12. Use of this has the effect that an image with high resolution can be obtained.
  • the S / N is obtained by using the light receiving region 1601a4 where an image with a higher S / N ratio is obtained. It is possible to obtain an image with a higher ratio.
  • the configuration using the combination of the diaphragm plate 51 of FIG. 74 As the three elements related to the shape of the diaphragm plate 51 described in FIGS. 79B to D to the light receiving element 12 illustrated in FIG. 79A, the configuration using the combination of the diaphragm plate 51 of FIG. 74.
  • FIG. 80 is a diagram illustrating a configuration example of a conventional camera module having an AF function.
  • the 80 includes an image sensor 2011, a lens unit 2012 in which lenses 2021 are stacked in three layers, an IRCF 2013, and a lens driving unit 2014.
  • the lens unit 2012 is configured by housing lenses 2021 stacked in three layers on a lens barrel (not shown).
  • the lens driving unit 2014 moves the lens unit 2012 along its optical axis by, for example, a VCM (Voice Coil Motor) method.
  • VCM Vehicle Coil Motor
  • an air layer is provided between the lens unit 2012 and the IRCF 2013 so that the lens unit 2012 and the IRCF 2013 do not come into contact with each other. Further, in the example of FIG. 80, an air layer is also provided between the IRCF 2013 and the image sensor 2011.
  • the oblique light L12 is incident on the light receiving surface of the image sensor 2011 at a high image height as shown in the right side of FIG. Incident angle becomes large. As a result, color mixture with adjacent pixels occurs, resulting in a decrease in sensitivity and a deterioration in color reproducibility.
  • FIG. 82 is a diagram illustrating a first configuration example of a camera module to which the present technology is applied.
  • the 82 includes a refractive index adjusting layer 2041 and 2042 in addition to the image sensor 2011, the lens unit 2012, and the IRCF 2013.
  • the camera module 2031 does not include a lens driving unit, and the lens unit 2012 is configured as a fixed focus lens.
  • the lens unit 2012 is configured as a stacked lens structure in which three lenses 2021 are stacked, but may be configured by stacking four or more lenses 2021.
  • the F value of the lens unit 2012 is, for example, F2.0 or less.
  • the refractive index adjustment layer 2041 is formed between the lens unit 2012 and the IRCF 2013 without a gap.
  • the refractive index adjustment layer 2042 is formed between the IRCF 2013 and the image sensor 2011 without a gap.
  • the refractive index adjusting layers 2041 and 2042 are formed using a resin, liquid, or solid having a refractive index of 1.2 to 1.7 as a material.
  • the transmittance of the refractive index adjustment layers 2041 and 2042 is approximately 80% or more in the wavelength range of 400 nm to 700 nm, which is the wavelength range of visible light.
  • the transmittances of the refractive index adjustment layers 2041 and 2042 exhibit almost flat characteristics without coloring in the wavelength range of 400 nm to 700 nm. Specifically, as shown in FIG. 83, the transmittance of the refractive index adjustment layers 2041 and 2042 draws a gentle curve in the wavelength range of 400 nm to 700 nm, and the fluctuation range falls within 20%. It shows such characteristics.
  • the difference in refractive index between the refractive index adjustment layer 2041 and the IRCF 2013 is reduced, and the light L11 that has passed through the lens is incident on the IRCF 2013 as shown on the left side of FIG. It is possible to reduce reflection on the screen and suppress the occurrence of ghosts and flares.
  • the oblique light L12 enters the light receiving surface of the image sensor 2011 at a high image height, as shown on the right side of FIG.
  • the incident angle at the time can be suppressed. As a result, it is possible to prevent color mixing with adjacent pixels, improve sensitivity, and improve color reproducibility.
  • FIG. 85 is a diagram showing a process of forming the camera module 2031 of FIG.
  • a plurality of lens-attached substrates 2021W in which a plurality of lenses 2021 are formed in the planar direction are prepared, and these are laminated to obtain a laminated lens structure 2012W in a substrate state.
  • a sensor substrate 2011W in a substrate state in which a plurality of image sensors 2011 are formed in a planar direction is prepared and prepared separately from the laminated lens structure 2012W in a substrate state.
  • the sensor substrate 2011W, the refractive index adjustment layer 2042W, the IRCF2013W, the refractive index adjustment layer 2041W, and the laminated lens structure 2012W in a substrate state are laminated, and an external terminal is attached to each module of the bonded substrates.
  • the camera module 2031W in the state is obtained.
  • the camera module 2031W in the substrate state is separated into modules or chips.
  • the individual camera module 2031 is enclosed in a separately prepared housing (not shown), whereby the final camera module 2031 is obtained.
  • FIG. 86 is a diagram illustrating a second configuration example of the camera module to which the present technology is applied.
  • 86 includes a cover glass 2051 and refractive index adjustment layers 2052 and 2053 in addition to the image sensor 2011, the lens unit 2012, the IRCF 2013, and the refractive index adjustment layer 2041.
  • the cover glass 2051 is provided between the image sensor 2011 and the IRCF 2013.
  • the refractive index adjustment layer 2052 is formed between the IRCF 2013 and the cover glass 2051 without a gap, and the refractive index adjustment layer 2052 is formed between the cover glass 2051 and the image sensor 2011 without a gap.
  • the refractive index adjustment layer 2052 is formed without a gap between the IRCF 2013 and the cover glass 2051, but the IRCF 2013 is formed directly (without a gap) on the cover glass 2051. You may do it.
  • FIG. 87 is a diagram illustrating a third configuration example of the camera module to which the present technology is applied.
  • 87 is provided with a lens unit 2012B instead of the lens unit 2012 of the camera module 2031 of FIG.
  • the lens unit 2012B has a variable focus lens 2061 on a lens 2021 laminated in three layers.
  • the variable focus lens 2061 is composed of a liquid crystal lens, a liquid lens, or a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) lens, and is configured such that the focal length can be adjusted electrically.
  • the focal length is adjusted by changing the refractive index by controlling the orientation of the liquid crystal molecules by an electrical signal.
  • the focal length is adjusted by changing the refractive index by changing the shape of the liquid by an electric signal.
  • the variable focus lens 2061 is configured by a MEMS lens
  • the focal length is adjusted by changing the refractive index by deforming the shape of the object (gel) with a piezoelectric element.
  • the lens unit 2012B can constitute a camera module having an AF function without providing a lens driving unit.
  • FIG. 88 is a diagram illustrating a fourth configuration example of a camera module to which the present technology is applied.
  • the lens unit 2012C is configured as an inner focus lens and includes lenses 2081 to 2083 and a lens driving unit 2084.
  • the lens driving unit 2084 moves the lens 2082 by, for example, the VCM method while the lenses 2081 and 2083 are fixed, so that the focal length is adjusted.
  • the lens unit 2012C can constitute a camera module having an AF function.
  • FIG. 89 is a diagram illustrating a fifth configuration example of the camera module to which the present technology is applied.
  • 89 is provided with a lens unit 2012D instead of the lens unit 2012 of the camera module 2031 of FIG.
  • the lens unit 2012D has an apodized filter 2091 on the lens 2021 laminated in three layers.
  • the apodized filter 2091 is one of optical diaphragms.
  • FIG. 90 is a diagram for explaining the transmittance of a conventional optical diaphragm.
  • the transmittance of the conventional optical diaphragm 2092 takes a uniform value at the opening and becomes zero around the transmittance.
  • the resolution may be reduced due to diffraction of light generated around the opening.
  • the transmittance of the apodized filter 2091 has a characteristic that it gradually decreases from the central portion toward the peripheral portion. Specifically, the transmittance of the apodized filter 2091 is, for example, 80% or more at the optical center and 0.01% at the end in the wavelength region of 400 to 700 nm. Further, the transmittance of the apodized filter 2091 is not flat and has a substantially flat characteristic in the wavelength range of 400 to 700 nm.
  • the lens unit 2012D with the apodized filter 2091, the occurrence of light diffraction can be suppressed, and the resolution can be reduced. Can be prevented.
  • FIG. 92 is a diagram illustrating a sixth configuration example of the camera module to which the present technology is applied.
  • a camera module 2031E shown in FIG. 92 includes a lens unit 2012E instead of the lens unit 2012 of the camera module 2031 in FIG.
  • the lens unit 2012E has an apodized filter 2091 and a variable focus lens 2061 on a lens 2021 laminated in two layers.
  • the lens unit 2012E it is possible to configure a camera module that has an AF function and can prevent a decrease in resolution.
  • FIG. 93 is a diagram illustrating a seventh configuration example of the camera module to which the present technology is applied.
  • a camera module 2031F shown in FIG. 93 includes a lens unit 2012F instead of the lens unit 2012 of the camera module 2031 in FIG.
  • the lens unit 2012F is configured as an inner focus lens, and includes lenses 2081 to 2083, a lens driving unit 2084, and an apodized filter 2091.
  • the lens unit 2012F it is possible to configure a camera module that has an AF function and can prevent a decrease in resolution.
  • step A a glass substrate 2111 and a mold 2112 are prepared.
  • a photocurable resin 2121 is formed on the glass substrate 2111.
  • a black resin such as titanium black or titanium carbon is added to the photocurable resin 2121.
  • step C the mold 2112 is pressurized and further irradiated with UV light.
  • Step D the mold 2112 is released to produce the apodized filter 2091W in the substrate state.
  • the apodized filter 2091 formed as described above can be bonded to the lens 2021 at the wafer level described above.
  • the apodized filter 2091 in the configuration in which the apodized filter 2091 is provided in front of the lens 2021 (subject side) (so-called front aperture configuration), the apodized filter 2091 can mechanically adjust the aperture. It can also be made to be configured.
  • a plurality of apodized filters having different F values are prepared, and these are mechanically switched using a mechanical shutter mechanism.
  • the apodized filter is switched so as to be F1.4 in the dark, F1.8 in the middle, and F2.8 in the bright.
  • This configuration makes it possible to adjust the aperture value.
  • an apodized filter whose diaphragm can be adjusted electrically may be used.
  • FIG. 95 is a diagram illustrating an eighth configuration example of a camera module to which the present technology is applied.
  • a camera module 2031G shown in FIG. 95 includes a lens unit 2012G instead of the lens unit 2012 of the camera module 2031 in FIG.
  • the lens unit 2012G has an apodized filter 2131 on the lens 2021 laminated in two layers and below the lens 2021 in one layer.
  • the apodized filter 2131 is configured such that the aperture can be adjusted electrically.
  • the apodized filter 2131 includes a liquid crystal material or an electrochromic material that can electrically change the state.
  • the aperture diameter is changed by changing the transmittance by controlling the orientation of the liquid crystal molecules by an electric signal.
  • the aperture diameter is changed by changing the transmittance by controlling the coloring state with an electric signal.
  • the aperture diameter is changed to F1.4 as shown on the left side of FIG. 95, and in bright time, the aperture diameter is changed to F2.8 as shown on the right side of FIG. Is changed.
  • This configuration makes it possible to adjust the aperture value.
  • cover glass 2051 and the refractive index adjustment layers 2052 and 2053 provided in the second configuration example may be combined.
  • the above-described camera module 2031 is an image capturing unit (photoelectric conversion unit) such as an imaging device such as a digital still camera or a video camera, a portable terminal device having an imaging function, a copying machine using a solid-state imaging device as an image reading unit, or the like. It can be used in a form incorporated in an electronic device using a solid-state imaging device.
  • FIG. 96 is a block diagram illustrating a configuration example of an imaging apparatus as an electronic apparatus to which the present technology is applied.
  • the 96 includes a camera module 3002 and a DSP (Digital Signal Processor) circuit 3003 which is a camera signal processing circuit.
  • the imaging device 3000 also includes a frame memory 3004, a display unit 3005, a recording unit 3006, an operation unit 3007, and a power supply unit 3008.
  • the DSP circuit 3003, the frame memory 3004, the display unit 3005, the recording unit 3006, the operation unit 3007 and the power supply unit 3008 are connected to each other via a bus line 3009.
  • the image sensor 3001 in the camera module 3002 takes in incident light (image light) from a subject, converts the amount of incident light imaged on the imaging surface into an electric signal in units of pixels, and outputs it as a pixel signal.
  • the camera module 2031 described above is employed as the camera module 3002, and the image sensor 3001 corresponds to the image sensor 2011 described above.
  • the display unit 3005 includes, for example, a panel type display device such as a liquid crystal panel or an organic EL (Electro Luminescence) panel, and displays a moving image or a still image captured by the image sensor 3001.
  • the recording unit 3006 records a moving image or a still image captured by the image sensor 3001 on a recording medium such as a hard disk or a semiconductor memory.
  • the operation unit 3007 issues operation commands for various functions of the imaging device 3000 under the operation of the user.
  • the power supply unit 3008 appropriately supplies various power sources serving as operation power sources for the DSP circuit 3003, the frame memory 3004, the display unit 3005, the recording unit 3006, and the operation unit 3007 to these supply targets.
  • the camera module 2031 including at least one refractive index adjustment layer formed between the image sensor 2011 and the lens unit 2012 as the camera module 3002 while suppressing the occurrence of ghosts and flares, It is possible to prevent color mixing with adjacent pixels, improve sensitivity, and improve color reproducibility. Therefore, in the imaging device 3000 such as a video camera, a digital still camera, or a camera module for mobile devices such as a mobile phone, the occurrence of ghosts and flares can be suppressed while preventing color mixing with adjacent pixels, improving sensitivity, Improved reproducibility can be realized.
  • FIG. 97 is a diagram illustrating a usage example in which the camera module 2031 is used.
  • the camera module 2031 can be used in various cases for sensing light such as visible light, infrared light, ultraviolet light, and X-ray as follows.
  • Devices for taking images for viewing such as digital cameras and mobile devices with camera functions
  • Devices used for traffic such as in-vehicle sensors that capture the back, surroundings, and interiors of vehicles, surveillance cameras that monitor traveling vehicles and roads, and ranging sensors that measure distances between vehicles, etc.
  • Equipment used for home appliances such as TVs, refrigerators, air conditioners, etc. to take pictures and operate the equipment according to the gestures ⁇ Endoscopes, equipment that performs blood vessel photography by receiving infrared light, etc.
  • Equipment used for medical and health care ⁇ Security equipment such as security surveillance cameras and personal authentication cameras ⁇ Skin measuring instrument for photographing skin and scalp photography Such as a microscope to do beauty Equipment used for sports-Equipment used for sports such as action cameras and wearable cameras for sports applications-Used for agriculture such as cameras for monitoring the condition of fields and crops apparatus
  • the technology according to the present disclosure can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure may be applied to an endoscopic surgery system.
  • FIG. 98 is a block diagram illustrating an example of a schematic configuration of a patient in-vivo information acquisition system using a capsule endoscope to which the technology (present technology) according to the present disclosure can be applied.
  • the in-vivo information acquisition system 10001 includes a capsule endoscope 10100 and an external control device 10200.
  • the capsule endoscope 10100 is swallowed by the patient at the time of examination.
  • the capsule endoscope 10100 has an imaging function and a wireless communication function, and moves inside the organ such as the stomach and the intestine by peristaltic motion or the like until it is spontaneously discharged from the patient.
  • Images (hereinafter also referred to as in-vivo images) are sequentially captured at predetermined intervals, and information about the in-vivo images is sequentially wirelessly transmitted to the external control device 10200 outside the body.
  • the external control device 10200 comprehensively controls the operation of the in-vivo information acquisition system 10001. Further, the external control device 10200 receives information about the in-vivo image transmitted from the capsule endoscope 10100 and, based on the received information about the in-vivo image, displays the in-vivo image on the display device (not shown). The image data for displaying is generated.
  • an in-vivo image obtained by imaging the inside of the patient's body can be obtained at any time in this manner until the capsule endoscope 10100 is swallowed and discharged.
  • the capsule endoscope 10100 includes a capsule-type casing 10101.
  • a light source unit 10111 In the casing 10101, a light source unit 10111, an imaging unit 10112, an image processing unit 10113, a wireless communication unit 10114, a power supply unit 10115, and a power supply unit 10116 and the control unit 10117 are stored.
  • the light source unit 10111 is composed of a light source such as an LED (Light Emitting Diode), for example, and irradiates the imaging field of the imaging unit 10112 with light.
  • a light source such as an LED (Light Emitting Diode), for example, and irradiates the imaging field of the imaging unit 10112 with light.
  • the image capturing unit 10112 includes an image sensor and an optical system including a plurality of lenses provided in front of the image sensor. Reflected light (hereinafter referred to as observation light) of light irradiated on the body tissue to be observed is collected by the optical system and enters the image sensor. In the imaging unit 10112, in the imaging element, the observation light incident thereon is photoelectrically converted, and an image signal corresponding to the observation light is generated. The image signal generated by the imaging unit 10112 is provided to the image processing unit 10113.
  • the image processing unit 10113 is configured by a processor such as a CPU (Central Processing Unit) or a GPU (Graphics Processing Unit), and performs various signal processing on the image signal generated by the imaging unit 10112.
  • the image processing unit 10113 provides the radio communication unit 10114 with the image signal subjected to signal processing as RAW data.
  • the wireless communication unit 10114 performs predetermined processing such as modulation processing on the image signal that has been subjected to signal processing by the image processing unit 10113, and transmits the image signal to the external control apparatus 10200 via the antenna 10114A.
  • the wireless communication unit 10114 receives a control signal related to drive control of the capsule endoscope 10100 from the external control device 10200 via the antenna 10114A.
  • the wireless communication unit 10114 provides a control signal received from the external control device 10200 to the control unit 10117.
  • the power feeding unit 10115 includes a power receiving antenna coil, a power regeneration circuit that regenerates power from a current generated in the antenna coil, a booster circuit, and the like. In the power feeding unit 10115, electric power is generated using a so-called non-contact charging principle.
  • the power supply unit 10116 is composed of a secondary battery, and stores the electric power generated by the power supply unit 10115.
  • FIG. 98 in order to avoid complication of the drawing, illustration of an arrow or the like indicating a power supply destination from the power supply unit 10116 is omitted, but power stored in the power supply unit 10116 is stored in the light source unit 10111.
  • the imaging unit 10112, the image processing unit 10113, the wireless communication unit 10114, and the control unit 10117 can be used for driving them.
  • the control unit 10117 includes a processor such as a CPU, and a control signal transmitted from the external control device 10200 to drive the light source unit 10111, the imaging unit 10112, the image processing unit 10113, the wireless communication unit 10114, and the power feeding unit 10115. Control accordingly.
  • a processor such as a CPU
  • the external control device 10200 is configured by a processor such as a CPU or GPU, or a microcomputer or a control board in which a processor and a storage element such as a memory are mounted.
  • the external control device 10200 controls the operation of the capsule endoscope 10100 by transmitting a control signal to the control unit 10117 of the capsule endoscope 10100 via the antenna 10200A.
  • the capsule endoscope 10100 for example, the light irradiation condition for the observation target in the light source unit 10111 can be changed by a control signal from the external control device 10200.
  • an imaging condition for example, a frame rate or an exposure value in the imaging unit 10112
  • a control signal from the external control device 10200 can be changed by a control signal from the external control device 10200.
  • the contents of processing in the image processing unit 10113 and the conditions (for example, the transmission interval, the number of transmission images, etc.) by which the wireless communication unit 10114 transmits an image signal may be changed by a control signal from the external control device 10200. .
  • the external control device 10200 performs various image processing on the image signal transmitted from the capsule endoscope 10100, and generates image data for displaying the captured in-vivo image on the display device.
  • image processing for example, development processing (demosaic processing), high image quality processing (band enhancement processing, super-resolution processing, NR (Noise reduction) processing and / or camera shake correction processing, etc.), and / or enlargement processing ( Various signal processing such as electronic zoom processing can be performed.
  • the external control device 10200 controls driving of the display device to display an in-vivo image captured based on the generated image data.
  • the external control device 10200 may cause the generated image data to be recorded on a recording device (not shown) or may be printed out on a printing device (not shown).
  • the technology according to the present disclosure can be applied to the imaging unit 10112 among the configurations described above.
  • the camera module 2031 in FIG. 82 can be applied to the imaging unit 10112.
  • FIG. 99 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of an endoscopic surgery system to which the technology (present technology) according to the present disclosure can be applied.
  • FIG. 99 shows a state where an operator (doctor) 11131 is performing an operation on a patient 11132 on a patient bed 11133 using an endoscopic operation system 11000.
  • an endoscopic surgery system 11000 includes an endoscope 11100, other surgical instruments 11110 such as an insufflation tube 11111 and an energy treatment instrument 11112, and a support arm device 11120 that supports the endoscope 11100. And a cart 11200 on which various devices for endoscopic surgery are mounted.
  • the endoscope 11100 includes a lens barrel 11101 in which a region having a predetermined length from the distal end is inserted into the body cavity of the patient 11132, and a camera head 11102 connected to the proximal end of the lens barrel 11101.
  • a lens barrel 11101 in which a region having a predetermined length from the distal end is inserted into the body cavity of the patient 11132, and a camera head 11102 connected to the proximal end of the lens barrel 11101.
  • an endoscope 11100 configured as a so-called rigid mirror having a rigid lens barrel 11101 is illustrated, but the endoscope 11100 may be configured as a so-called flexible mirror having a flexible lens barrel. Good.
  • An opening into which the objective lens is fitted is provided at the tip of the lens barrel 11101.
  • a light source device 11203 is connected to the endoscope 11100, and light generated by the light source device 11203 is guided to the tip of the lens barrel by a light guide extending inside the lens barrel 11101. Irradiation is performed toward the observation target in the body cavity of the patient 11132 through the lens.
  • the endoscope 11100 may be a direct endoscope, a perspective mirror, or a side endoscope.
  • An optical system and an image sensor are provided inside the camera head 11102, and reflected light (observation light) from the observation target is condensed on the image sensor by the optical system. Observation light is photoelectrically converted by the imaging element, and an electrical signal corresponding to the observation light, that is, an image signal corresponding to the observation image is generated.
  • the image signal is transmitted to a camera control unit (CCU: Camera Control Unit) 11201 as RAW data.
  • CCU Camera Control Unit
  • the CCU 11201 is configured by a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), and the like, and comprehensively controls operations of the endoscope 11100 and the display device 11202. Further, the CCU 11201 receives an image signal from the camera head 11102 and performs various kinds of image processing for displaying an image based on the image signal, such as development processing (demosaic processing), for example.
  • a CPU Central Processing Unit
  • GPU Graphics Processing Unit
  • the display device 11202 displays an image based on an image signal subjected to image processing by the CCU 11201 under the control of the CCU 11201.
  • the light source device 11203 is composed of a light source such as an LED (Light Emitting Diode), for example, and supplies irradiation light to the endoscope 11100 when photographing a surgical site or the like.
  • a light source such as an LED (Light Emitting Diode), for example, and supplies irradiation light to the endoscope 11100 when photographing a surgical site or the like.
  • the input device 11204 is an input interface for the endoscopic surgery system 11000.
  • a user can input various information and instructions to the endoscopic surgery system 11000 via the input device 11204.
  • the user inputs an instruction to change the imaging conditions (type of irradiation light, magnification, focal length, etc.) by the endoscope 11100.
  • the treatment instrument control device 11205 controls the drive of the energy treatment instrument 11112 for tissue ablation, incision, blood vessel sealing, or the like.
  • the pneumoperitoneum device 11206 passes gas into the body cavity via the pneumoperitoneum tube 11111.
  • the recorder 11207 is an apparatus capable of recording various types of information related to surgery.
  • the printer 11208 is a device that can print various types of information related to surgery in various formats such as text, images, or graphs.
  • the light source device 11203 that supplies the irradiation light when the surgical site is imaged to the endoscope 11100 can be configured by, for example, a white light source configured by an LED, a laser light source, or a combination thereof.
  • a white light source is configured by a combination of RGB laser light sources, the output intensity and output timing of each color (each wavelength) can be controlled with high accuracy. Therefore, the light source device 11203 adjusts the white balance of the captured image. It can be carried out.
  • the driving of the light source device 11203 may be controlled so as to change the intensity of the output light every predetermined time. Synchronously with the timing of changing the intensity of the light, the drive of the image sensor of the camera head 11102 is controlled to acquire an image in a time-sharing manner, and the image is synthesized, so that high dynamic without so-called blackout and overexposure A range image can be generated.
  • the light source device 11203 may be configured to be able to supply light of a predetermined wavelength band corresponding to special light observation.
  • special light observation for example, by utilizing the wavelength dependence of light absorption in body tissue, the surface of the mucous membrane is irradiated by irradiating light in a narrow band compared to irradiation light (ie, white light) during normal observation.
  • a so-called narrow band imaging is performed in which a predetermined tissue such as a blood vessel is imaged with high contrast.
  • fluorescence observation may be performed in which an image is obtained by fluorescence generated by irradiating excitation light.
  • the body tissue is irradiated with excitation light to observe fluorescence from the body tissue (autofluorescence observation), or a reagent such as indocyanine green (ICG) is locally administered to the body tissue and applied to the body tissue. It is possible to obtain a fluorescence image by irradiating excitation light corresponding to the fluorescence wavelength of the reagent.
  • the light source device 11203 can be configured to be able to supply narrowband light and / or excitation light corresponding to such special light observation.
  • FIG. 100 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the camera head 11102 and CCU 11201 shown in FIG.
  • the camera head 11102 includes a lens unit 11401, an imaging unit 11402, a drive unit 11403, a communication unit 11404, and a camera head control unit 11405.
  • the CCU 11201 includes a communication unit 11411, an image processing unit 11412, and a control unit 11413.
  • the camera head 11102 and the CCU 11201 are connected to each other by a transmission cable 11400 so that they can communicate with each other.
  • the lens unit 11401 is an optical system provided at a connection portion with the lens barrel 11101. Observation light taken from the tip of the lens barrel 11101 is guided to the camera head 11102 and enters the lens unit 11401.
  • the lens unit 11401 is configured by combining a plurality of lenses including a zoom lens and a focus lens.
  • the imaging unit 11402 includes an imaging element.
  • One (so-called single plate type) image sensor may be included in the imaging unit 11402, or a plurality (so-called multi-plate type) may be used.
  • image signals corresponding to RGB may be generated by each imaging element, and a color image may be obtained by combining them.
  • the imaging unit 11402 may be configured to include a pair of imaging elements for acquiring right-eye and left-eye image signals corresponding to 3D (Dimensional) display. By performing the 3D display, the operator 11131 can more accurately grasp the depth of the living tissue in the surgical site.
  • 3D 3D
  • the imaging unit 11402 is not necessarily provided in the camera head 11102.
  • the imaging unit 11402 may be provided inside the lens barrel 11101 immediately after the objective lens.
  • the driving unit 11403 is configured by an actuator, and moves the zoom lens and the focus lens of the lens unit 11401 by a predetermined distance along the optical axis under the control of the camera head control unit 11405. Thereby, the magnification and the focus of the image captured by the imaging unit 11402 can be adjusted as appropriate.
  • the communication unit 11404 is configured by a communication device for transmitting and receiving various types of information to and from the CCU 11201.
  • the communication unit 11404 transmits the image signal obtained from the imaging unit 11402 as RAW data to the CCU 11201 via the transmission cable 11400.
  • the communication unit 11404 receives a control signal for controlling driving of the camera head 11102 from the CCU 11201 and supplies the control signal to the camera head control unit 11405.
  • the control signal includes, for example, information for designating the frame rate of the captured image, information for designating the exposure value at the time of imaging, and / or information for designating the magnification and focus of the captured image. Contains information about the condition.
  • the imaging conditions such as the frame rate, exposure value, magnification, and focus may be appropriately specified by the user, or may be automatically set by the control unit 11413 of the CCU 11201 based on the acquired image signal. Good. In the latter case, a so-called AE (Auto Exposure) function, AF (Auto Focus) function, and AWB (Auto White Balance) function are mounted on the endoscope 11100.
  • AE Auto Exposure
  • AF Automatic Focus
  • AWB Auto White Balance
  • the camera head control unit 11405 controls driving of the camera head 11102 based on a control signal from the CCU 11201 received via the communication unit 11404.
  • the communication unit 11411 is configured by a communication device for transmitting and receiving various types of information to and from the camera head 11102.
  • the communication unit 11411 receives an image signal transmitted from the camera head 11102 via the transmission cable 11400.
  • the communication unit 11411 transmits a control signal for controlling driving of the camera head 11102 to the camera head 11102.
  • the image signal and the control signal can be transmitted by electrical communication, optical communication, or the like.
  • the image processing unit 11412 performs various types of image processing on the image signal that is RAW data transmitted from the camera head 11102.
  • the control unit 11413 performs various types of control related to imaging of the surgical site by the endoscope 11100 and display of a captured image obtained by imaging of the surgical site. For example, the control unit 11413 generates a control signal for controlling driving of the camera head 11102.
  • control unit 11413 causes the display device 11202 to display a picked-up image showing the surgical part or the like based on the image signal subjected to the image processing by the image processing unit 11412.
  • the control unit 11413 may recognize various objects in the captured image using various image recognition techniques.
  • the control unit 11413 detects surgical tools such as forceps, specific biological parts, bleeding, mist when using the energy treatment tool 11112, and the like by detecting the shape and color of the edge of the object included in the captured image. Can be recognized.
  • the control unit 11413 may display various types of surgery support information superimposed on the image of the surgical unit using the recognition result. Surgery support information is displayed in a superimposed manner and presented to the operator 11131, thereby reducing the burden on the operator 11131 and allowing the operator 11131 to proceed with surgery reliably.
  • the transmission cable 11400 for connecting the camera head 11102 and the CCU 11201 is an electric signal cable corresponding to electric signal communication, an optical fiber corresponding to optical communication, or a composite cable thereof.
  • communication is performed by wire using the transmission cable 11400.
  • communication between the camera head 11102 and the CCU 11201 may be performed wirelessly.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to the lens unit 11401 and the imaging unit 11402 among the configurations described above.
  • the camera module 2031 in FIG. 82 can be applied to the lens unit 11401 and the imaging unit 11402.
  • the technology according to the present disclosure is realized as a device mounted on any type of mobile body such as an automobile, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a motorcycle, a bicycle, a personal mobility, an airplane, a drone, a ship, and a robot. May be.
  • FIG. 101 is a block diagram illustrating a schematic configuration example of a vehicle control system that is an example of a mobile control system to which the technology according to the present disclosure can be applied.
  • the vehicle control system 12000 includes a plurality of electronic control units connected via a communication network 12001.
  • the vehicle control system 12000 includes a drive system control unit 12010, a body system control unit 12020, an outside information detection unit 12030, an in-vehicle information detection unit 12040, and an integrated control unit 12050.
  • a microcomputer 12051, an audio image output unit 12052, and an in-vehicle network I / F (interface) 12053 are illustrated.
  • the drive system control unit 12010 controls the operation of the device related to the drive system of the vehicle according to various programs.
  • the drive system control unit 12010 includes a driving force generator for generating a driving force of a vehicle such as an internal combustion engine or a driving motor, a driving force transmission mechanism for transmitting the driving force to wheels, and a steering angle of the vehicle. It functions as a control device such as a steering mechanism that adjusts and a braking device that generates a braking force of the vehicle.
  • the body system control unit 12020 controls the operation of various devices mounted on the vehicle body according to various programs.
  • the body system control unit 12020 functions as a keyless entry system, a smart key system, a power window device, or a control device for various lamps such as a headlamp, a back lamp, a brake lamp, a blinker, or a fog lamp.
  • the body control unit 12020 can be input with radio waves transmitted from a portable device that substitutes for a key or signals from various switches.
  • the body system control unit 12020 receives input of these radio waves or signals, and controls a door lock device, a power window device, a lamp, and the like of the vehicle.
  • the vehicle outside information detection unit 12030 detects information outside the vehicle on which the vehicle control system 12000 is mounted.
  • the imaging unit 12031 is connected to the vehicle exterior information detection unit 12030.
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 causes the imaging unit 12031 to capture an image outside the vehicle and receives the captured image.
  • the vehicle outside information detection unit 12030 may perform an object detection process or a distance detection process such as a person, a car, an obstacle, a sign, or a character on a road surface based on the received image.
  • the imaging unit 12031 is an optical sensor that receives light and outputs an electrical signal corresponding to the amount of received light.
  • the imaging unit 12031 can output an electrical signal as an image, or can output it as distance measurement information. Further, the light received by the imaging unit 12031 may be visible light or invisible light such as infrared rays.
  • the vehicle interior information detection unit 12040 detects vehicle interior information.
  • a driver state detection unit 12041 that detects a driver's state is connected to the in-vehicle information detection unit 12040.
  • the driver state detection unit 12041 includes, for example, a camera that images the driver, and the vehicle interior information detection unit 12040 determines the degree of fatigue or concentration of the driver based on the detection information input from the driver state detection unit 12041. It may be calculated or it may be determined whether the driver is asleep.
  • the microcomputer 12051 calculates a control target value of the driving force generator, the steering mechanism, or the braking device based on the information inside / outside the vehicle acquired by the vehicle outside information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040, and the drive system control unit A control command can be output to 12010.
  • the microcomputer 12051 realizes an ADAS (Advanced Driver Assistance System) function including vehicle collision avoidance or impact mitigation, following traveling based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintaining traveling, vehicle collision warning, or vehicle lane departure warning, etc. It is possible to perform cooperative control for the purpose.
  • ADAS Advanced Driver Assistance System
  • the microcomputer 12051 controls the driving force generator, the steering mechanism, the braking device, and the like based on the information around the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040. It is possible to perform cooperative control for the purpose of automatic driving that autonomously travels without depending on the operation.
  • the microcomputer 12051 can output a control command to the body system control unit 12020 based on information outside the vehicle acquired by the vehicle outside information detection unit 12030.
  • the microcomputer 12051 controls the headlamp according to the position of the preceding vehicle or the oncoming vehicle detected by the outside information detection unit 12030, and performs cooperative control for the purpose of anti-glare, such as switching from a high beam to a low beam. It can be carried out.
  • the sound image output unit 12052 transmits an output signal of at least one of sound and image to an output device capable of visually or audibly notifying information to a vehicle occupant or the outside of the vehicle.
  • an audio speaker 12061, a display unit 12062, and an instrument panel 12063 are illustrated as output devices.
  • the display unit 12062 may include at least one of an on-board display and a head-up display, for example.
  • FIG. 102 is a diagram illustrating an example of an installation position of the imaging unit 12031.
  • the vehicle 12100 includes imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 as the imaging unit 12031.
  • the imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 are provided, for example, at positions such as a front nose, a side mirror, a rear bumper, a back door, and an upper part of a windshield in the vehicle interior of the vehicle 12100.
  • the imaging unit 12101 provided in the front nose and the imaging unit 12105 provided in the upper part of the windshield in the vehicle interior mainly acquire an image in front of the vehicle 12100.
  • the imaging units 12102 and 12103 provided in the side mirror mainly acquire an image of the side of the vehicle 12100.
  • the imaging unit 12104 provided in the rear bumper or the back door mainly acquires an image behind the vehicle 12100.
  • the forward images acquired by the imaging units 12101 and 12105 are mainly used for detecting a preceding vehicle or a pedestrian, an obstacle, a traffic light, a traffic sign, a lane, or the like.
  • FIG. 102 shows an example of the shooting range of the imaging units 12101 to 12104.
  • the imaging range 12111 indicates the imaging range of the imaging unit 12101 provided in the front nose
  • the imaging ranges 12112 and 12113 indicate the imaging ranges of the imaging units 12102 and 12103 provided in the side mirrors, respectively
  • the imaging range 12114 The imaging range of the imaging part 12104 provided in the rear bumper or the back door is shown. For example, by superimposing the image data captured by the imaging units 12101 to 12104, an overhead image when the vehicle 12100 is viewed from above is obtained.
  • At least one of the imaging units 12101 to 12104 may have a function of acquiring distance information.
  • at least one of the imaging units 12101 to 12104 may be a stereo camera including a plurality of imaging elements, or may be an imaging element having pixels for phase difference detection.
  • the microcomputer 12051 based on the distance information obtained from the imaging units 12101 to 12104, the distance to each three-dimensional object in the imaging range 12111 to 12114 and the temporal change in this distance (relative speed with respect to the vehicle 12100).
  • a predetermined speed for example, 0 km / h or more
  • the microcomputer 12051 can set an inter-vehicle distance to be secured in advance before the preceding vehicle, and can perform automatic brake control (including follow-up stop control), automatic acceleration control (including follow-up start control), and the like.
  • automatic brake control including follow-up stop control
  • automatic acceleration control including follow-up start control
  • cooperative control for the purpose of autonomous driving or the like autonomously traveling without depending on the operation of the driver can be performed.
  • the microcomputer 12051 converts the three-dimensional object data related to the three-dimensional object to other three-dimensional objects such as a two-wheeled vehicle, a normal vehicle, a large vehicle, a pedestrian, and a utility pole based on the distance information obtained from the imaging units 12101 to 12104. It can be classified and extracted and used for automatic avoidance of obstacles.
  • the microcomputer 12051 identifies obstacles around the vehicle 12100 as obstacles that are visible to the driver of the vehicle 12100 and obstacles that are difficult to see.
  • the microcomputer 12051 determines the collision risk indicating the risk of collision with each obstacle, and when the collision risk is equal to or higher than the set value and there is a possibility of collision, the microcomputer 12051 is connected via the audio speaker 12061 or the display unit 12062. By outputting an alarm to the driver and performing forced deceleration or avoidance steering via the drive system control unit 12010, driving assistance for collision avoidance can be performed.
  • At least one of the imaging units 12101 to 12104 may be an infrared camera that detects infrared rays.
  • the microcomputer 12051 can recognize a pedestrian by determining whether a pedestrian is present in the captured images of the imaging units 12101 to 12104. Such pedestrian recognition is, for example, whether or not the user is a pedestrian by performing a pattern matching process on a sequence of feature points indicating the outline of an object and a procedure for extracting feature points in the captured images of the imaging units 12101 to 12104 as infrared cameras. It is carried out by the procedure for determining.
  • the audio image output unit 12052 When the microcomputer 12051 determines that there is a pedestrian in the captured images of the imaging units 12101 to 12104 and recognizes the pedestrian, the audio image output unit 12052 has a rectangular contour line for emphasizing the recognized pedestrian.
  • the display unit 12062 is controlled so as to be superimposed and displayed.
  • voice image output part 12052 may control the display part 12062 so that the icon etc. which show a pedestrian may be displayed on a desired position.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to the imaging unit 12031 among the configurations described above.
  • the camera module 2031 in FIG. 82 can be applied to the imaging unit 12031.
  • this technique can take the following structures.
  • An image sensor A lens unit provided on the light receiving surface of the image sensor; A camera module comprising: at least one refractive index adjustment layer formed between the image sensor and the lens unit.
  • the camera module according to (1) wherein the lens unit is a laminated lens structure in which a plurality of lenses are laminated.
  • the camera module according to (2) wherein the laminated lens structure is formed by laminating three or more lenses.
  • An IRCF infrared light cut filter
  • a cover glass is further provided between the image sensor and the IRCF unit, The camera module according to (4), wherein the refractive index adjustment layer is further formed without a gap between the image sensor and the cover glass and between the cover glass and the IRCF.
  • the transmittance of the refractive index adjusting layer is 80% or more in a wavelength range of 400 to 700 nm.
  • the lens unit includes a variable focus lens.
  • the variable focus lens includes a liquid crystal lens, a liquid lens, or a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) lens.
  • the lens unit is an inner focus lens.
  • the lens unit includes an apodized filter.
  • the camera module according to (13), wherein the apodized filter is configured such that a diaphragm can be mechanically adjusted.
  • the camera module according to (13), wherein the apodized filter is configured such that an aperture can be adjusted electrically.
  • the transmittance of the apodized filter is 80% or more at the optical center and 0.01% at the end in the wavelength region of 400 to 700 nm. (13) to (15) The camera module.
  • the camera module according to (16), wherein the transmittance of the apodized filter is substantially flat and has no coloring in a wavelength range of 400 to 700 nm.
  • the F value of the lens unit is F2.0 or less.
  • a method of manufacturing a camera module comprising: forming at least one refractive index adjustment layer between an image sensor and a lens unit provided on a light receiving surface of the image sensor.
  • An electronic apparatus comprising: a camera module having at least one refractive index adjustment layer formed between the image sensor and the lens unit.

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Abstract

本技術は、ゴーストやフレアの発生を抑えることができるようにするカメラモジュールおよびその製造方法、並びに電子機器に関する。 カメラモジュールは、イメージセンサと、イメージセンサの受光面上に設けられるレンズユニットと、イメージセンサとレンズユニットとの間に形成された少なくとも1の屈折率調整層とを備える。本技術は、例えばCMOSイメージセンサを備えるカメラモジュールに適用することができる。

Description

カメラモジュールおよびその製造方法、並びに電子機器
 本技術は、カメラモジュールおよびその製造方法、並びに電子機器に関し、特に、ゴーストやフレアの発生を抑えるようにするカメラモジュールおよびその製造方法、並びに電子機器に関する。
 近年、カメラモジュールの小型化を実現するために、低コストの耐熱レンズや貫通電極、ウエハレベル実装の技術を利用して、イメージセンサおよびレンズを含むカメラモジュールの製造工程全てをウエハレベルで行う技術開発が進められている。
 例えば、特許文献1には、ウエハレベルレンズを備えるカメラモジュールの製造方法が開示されている。
特開2009-141406号公報
 ところで、AF(オートフォーカス)機能を有するカメラモジュールは、レンズバレル(レンズ)をその光軸に沿って移動させるための駆動部を備えており、レンズとIRCF(赤外光カットフィルタ)とが接触しないように、レンズとIRCFとの間には空気層が設けられている。
 しかしながら、空気層とIRCFとの間の屈折率の差により、レンズを通った光がIRCF表面上で反射することで、ゴーストやフレアが発生してしまう。
 本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、ゴーストやフレアの発生を抑えるようにするものである。
 本技術のカメラモジュールは、イメージセンサと、前記イメージセンサの受光面上に設けられるレンズユニットと、前記イメージセンサと前記レンズユニットとの間に形成された少なくとも1の屈折率調整層とを備える。
 前記レンズユニットは、複数枚のレンズが積層されてなる積層レンズ構造体であるようにすることができる。
 前記イメージセンサと前記レンズユニットとの間にIRCFが設けられ、前記屈折率調整層は、前記IRCFと前記レンズユニットとの間に隙間なく形成されるようにすることができる。
 前記レンズユニットは、可変フォーカスレンズを有するようにすることができる。
 前記レンズユニットは、インナーフォーカス式レンズであるようにすることができる。
 前記レンズユニットは、アポダイズドフィルタを有するようにすることができる。
 本技術のカメラモジュールの製造方法は、イメージセンサと、前記イメージセンサの受光面上に設けられるレンズユニットとの間に少なくとも1の屈折率調整層を形成するステップを含む。
 本技術の電子機器は、イメージセンサと、前記イメージセンサの受光面上に設けられるレンズユニットと、前記イメージセンサと前記レンズユニットとの間に形成された少なくとも1の屈折率調整層とを有するカメラモジュールを備える。
 本技術においては、イメージセンサと、前記イメージセンサの受光面上に設けられるレンズユニットとの間に少なくとも1の屈折率調整層が形成される。
 本技術によれば、ゴーストやフレアの発生を抑えることが可能となる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
本技術を適用した積層レンズ構造体を用いたカメラモジュールの第1の実施の形態を示す図である。 特許文献1に開示された積層レンズ構造体の断面構造図である。 図1のカメラモジュールの積層レンズ構造体の断面構造図である。 レンズ付き基板の直接接合を説明する図である。 図1のカメラモジュールを形成する工程を示す図である。 図1のカメラモジュールを形成する工程を示す図である。 図1のカメラモジュールを形成する別の工程を示す図である。 レンズ付き基板の構成を説明する図である。 本技術を適用した積層レンズ構造体を用いたカメラモジュールの第2の実施の形態を示す図である。 本技術を適用した積層レンズ構造体を用いたカメラモジュールの第3の実施の形態を示す図である。 本技術を適用した積層レンズ構造体を用いたカメラモジュールの第4の実施の形態を示す図である。 本技術を適用した積層レンズ構造体を用いたカメラモジュールの第5の実施の形態を示す図である。 第4の実施の形態に係るカメラモジュールの詳細構成を説明する図である。 担体基板とレンズ樹脂部の平面図と断面図である。 積層レンズ構造体と絞り板を示す断面図である。 本技術を適用した積層レンズ構造体を用いたカメラモジュールの第6の実施の形態を示す図である。 本技術を適用した積層レンズ構造体を用いたカメラモジュールの第7の実施の形態を示す図である。 レンズ付き基板の詳細構成を示す断面図である。 レンズ付き基板の製造方法を説明する図である。 レンズ付き基板の製造方法を説明する図である。 レンズ付き基板の製造方法を説明する図である。 レンズ付き基板の製造方法を説明する図である。 レンズ付き基板の製造方法を説明する図である。 レンズ付き基板の製造方法を説明する図である。 レンズ付き基板の製造方法を説明する図である。 レンズ付き基板の製造方法を説明する図である。 レンズ付き基板の製造方法を説明する図である。 レンズ付き基板の製造方法を説明する図である。 レンズ付き基板の製造方法を説明する図である。 基板状態のレンズ付き基板どうしの接合を説明する図である。 基板状態のレンズ付き基板どうしの接合を説明する図である。 5枚のレンズ付き基板を基板状態で積層する第1の積層方法を説明する図である。 5枚のレンズ付き基板を基板状態で積層する第2の積層方法を説明する図である。 本技術を適用した積層レンズ構造体を用いたカメラモジュールの第8の実施の形態を示す図である。 本技術を適用した積層レンズ構造体を用いたカメラモジュールの第9の実施の形態を示す図である。 本技術を適用した積層レンズ構造体を用いたカメラモジュールの第10の実施の形態を示す図である。 本技術を適用した積層レンズ構造体を用いたカメラモジュールの第11の実施の形態を示す図である。 比較構造例1としてのウエハレベル積層構造の断面図である。 比較構造例2としてのレンズアレイ基板の断面図である。 図39のレンズアレイ基板の製造方法を説明する図である。 比較構造例3としてのレンズアレイ基板の断面図である。 図41のレンズアレイ基板の製造方法を説明する図である。 比較構造例4としてのレンズアレイ基板の断面図である。 図43のレンズアレイ基板の製造方法を説明する図である。 比較構造例5としてのレンズアレイ基板の断面図である。 レンズとなる樹脂がもたらす作用を説明する図である。 レンズとなる樹脂がもたらす作用を説明する図である。 比較構造例6としてのレンズアレイ基板を模式的に表した図である。 比較構造例7としての積層レンズ構造体の断面図である。 図49の積層レンズ構造体がもたらす作用を説明する図である。 比較構造例8としての積層レンズ構造体の断面図である。 図51の積層レンズ構造体がもたらす作用を説明する図である。 本構造を採用した積層レンズ構造体の断面図である。 図53の積層レンズ構造体を模式的に表した図である。 カバーガラスに絞りを追加した第1の構成例を示す図である。 図55のカバーガラスの製造方法を説明する図である。 カバーガラスに絞りを追加した第2の構成例を示す図である。 カバーガラスに絞りを追加した第3の構成例を示す図である。 貫通孔の開口自体を絞り機構とする構成例を示す図である。 金属接合を用いたウエハレベルでの貼り合わせを説明する図である。 高濃度ドープ基板を用いたレンズ付き基板の例を示す図である。 図61のAのレンズ付き基板の製造方法を説明する図である。 図61のBのレンズ付き基板の製造方法を説明する図である。 カメラモジュールに備わる絞り板の平面形状の例を表す図である。 カメラモジュールの受光領域の構成を説明する図である。 カメラモジュールの受光領域の画素配列の第1の例を示す図である。 カメラモジュールの受光領域の画素配列の第2の例を示す図である。 カメラモジュールの受光領域の画素配列の第3の例を示す図である。 カメラモジュールの受光領域の画素配列の第4の例を示す図である。 図66に示した画素配列の変形例を示す図である。 図68の画素配列の変形例を示す図である。 図69の画素配列の変形例を示す図である。 カメラモジュールの受光領域の画素配列の第5の例を示す図である。 カメラモジュールの受光領域の画素配列の第6の例を示す図である。 カメラモジュールの受光領域の画素配列の第7の例を示す図である。 カメラモジュールの受光領域の画素配列の第8の例を示す図である。 カメラモジュールの受光領域の画素配列の第9の例を示す図である。 カメラモジュールの受光領域の画素配列の第10の例を示す図である。 カメラモジュールの受光領域の画素配列の第11の例を示す図である。 AF機能を有する従来のカメラモジュールの構成例を示す図である。 従来のカメラモジュールの問題点について説明する図である。 本技術を適用したカメラモジュールの第1の構成例を示す図である。 屈折率調整層の透過率特性について説明する図である。 本技術を適用したカメラモジュールによる改善点について説明する図である。 図82のカメラモジュールを形成する工程を示す図である。 本技術を適用したカメラモジュールの第2の構成例を示す図である。 本技術を適用したカメラモジュールの第3の構成例を示す図である。 本技術を適用したカメラモジュールの第4の構成例を示す図である。 本技術を適用したカメラモジュールの第5の構成例を示す図である。 従来の光学絞りの透過率について説明する図である。 アポダイズドフィルタの透過率について説明する図である。 本技術を適用したカメラモジュールの第6の構成例を示す図である。 本技術を適用したカメラモジュールの第7の構成例を示す図である。 アポダイズドフィルタを形成する工程を示す図である。 本技術を適用したカメラモジュールの第8の構成例を示す図である。 本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。 イメージセンサの使用例を説明する図である。 体内情報取得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。 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、本技術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.カメラモジュールの第1の実施の形態
2.カメラモジュールの第2の実施の形態
3.カメラモジュールの第3の実施の形態
4.カメラモジュールの第4の実施の形態
5.カメラモジュールの第5の実施の形態
6.第4の実施の形態のカメラモジュールの詳細構成
7.カメラモジュールの第6の実施の形態
8.カメラモジュールの第7の実施の形態
9.レンズ付き基板の詳細構成
10.レンズ付き基板の製造方法
11.レンズ付き基板どうしの接合
12.カメラモジュールの第8及び第9の実施の形態
13.カメラモジュールの第10の実施の形態
14.カメラモジュールの第11の実施の形態
15.他の構造と比較した本構造の効果
16.各種の変形例
17.受光素子の画素配列と絞り板の構造と用途説明
18.AF機能を有する従来のカメラモジュールの構成
19.本技術を適用したカメラモジュールの第1の構成例
20.本技術を適用したカメラモジュールの第2の構成例
21.本技術を適用したカメラモジュールの第3の構成例
22.本技術を適用したカメラモジュールの第4の構成例
23.本技術を適用したカメラモジュールの第5の構成例
24.本技術を適用したカメラモジュールの第6の構成例
25.本技術を適用したカメラモジュールの第7の構成例
26.本技術を適用したカメラモジュールの第8の構成例
27.電子機器への適用例
28.カメラモジュールの使用例
29.体内情報取得システムへの応用例
30.内視鏡手術システムへの応用例
31.移動体への応用例
<1.カメラモジュールの第1の実施の形態>
 図1は、本技術を適用した積層レンズ構造体を用いたカメラモジュールの第1の実施の形態を示す図である。
 図1のAは、カメラモジュール1の第1の実施の形態としてのカメラモジュール1Aの構成を示す模式図である。図1のBは、カメラモジュール1Aの概略断面図である。
 カメラモジュール1Aは、積層レンズ構造体11と受光素子12とを備える。積層レンズ構造体11は、縦横それぞれ5個ずつ、合計25個の光学ユニット13を備える。光学ユニット13は、1本の光軸方向に複数枚のレンズ21を含んで構成される。カメラモジュール1Aは、光学ユニット13を複数個備えた複眼カメラモジュールである。
 カメラモジュール1Aが備える複数個の光学ユニット13の光軸は、図1のBに示されるように、モジュールの外側に向かって広がるように配置され、これにより広角の画像の撮影が可能とされている。
 なお、図1のBでは、簡単のため、積層レンズ構造体11はレンズ21を3層だけ積層した構造になっているが、より多くのレンズ21を積層して良いことは言うまでもない。
 図1のカメラモジュール1Aは、複数個の光学ユニット13を介して撮影した複数枚の画像をつなぎ合わせて、1枚の広角画像を作り出すことができる。複数枚の画像をつなぎ合わせるため、各画像を撮影する各光学ユニット13の形成および配置には、高い精度が要求される。また、特に広角側の光学ユニット13は、レンズ21への光の入射角度が小さいため、光学ユニット13の内での各レンズ21の位置関係と配置にも、高い精度が要求される。
 図2は、特許文献1が開示する、樹脂による固着技術を用いた積層レンズ構造体の断面構造図である。
 図2に示される積層レンズ構造体500においては、レンズ511を備えた基板512どうしを固着する手段として、樹脂513が用いられている。樹脂513は、UV硬化性などのエネルギー硬化性樹脂である。
 基板512どうしを貼り合わせる前に、基板512表面全面に樹脂513の層が形成される。その後、基板512どうしが貼り合わされ、さらに、樹脂513が硬化される。これにより、貼り合わせた基板512どうしが固着される。
 しかし、樹脂513を硬化させた際に、樹脂513は硬化収縮する。図2に示される構造の場合、基板512全体に樹脂513の層を形成した後、樹脂513を硬化させるため、樹脂513の変位量が大きくなってしまう。
 また、基板512どうしを貼り合わせて形成した積層レンズ構造体500を個片化し、撮像素子を組み合わせてカメラモジュールを形成した後も、カメラモジュールに備わる積層レンズ構造体500は、図2に示されるように、レンズ511を備えた基板512間全体に、樹脂513が存在している。このため、カメラモジュールをカメラの筐体内に搭載し、実使用した際に、機器の発熱による温度上昇により、積層レンズ構造体500の基板間の樹脂が熱膨張する懸念がある。
 図3は、図1のカメラモジュール1Aの積層レンズ構造体11のみを示した断面構造図である。
 カメラモジュール1Aの積層レンズ構造体11も、レンズ21を備えたレンズ付き基板41を複数枚積層して形成されている。
 カメラモジュール1Aの積層レンズ構造体11では、レンズ21を備えたレンズ付き基板41どうしを固定する手段として、図2の積層レンズ構造体500やその他の先行技術文献に示されるものとは全く異なる固定手段が用いられている。
 すなわち、積層される2枚のレンズ付き基板41は、一方の基板表面に形成した酸化物や窒化物による表面層と、他方の基板表面に形成した酸化物や窒化物による表面層と、の間の共有結合によって、直接接合される。具体例として、図4に示されるように、積層する2枚のレンズ付き基板41それぞれの表面に、表面層としてシリコン酸化膜もしくはシリコン窒化膜が形成され、これに水酸基を結合させた後、2枚のレンズ付き基板41どうしが貼り合わされ、昇温されて脱水縮合される。その結果、2枚のレンズ付き基板41の表面層の間で、シリコン-酸素共有結合が形成される。これにより2枚のレンズ付き基板41が直接接合される。なお、縮合の結果、2枚の表面層に含まれる元素同士が直接共有結合を形成することも起こり得る。
 本明細書では、このように、2枚のレンズ付き基板41の間に配置した無機物の層を介して2枚のレンズ付き基板41を固定すること、あるいは、2枚のレンズ付き基板41の表面にそれぞれ配置した無機物の層どうしを化学結合させることで2枚のレンズ付き基板41を固定すること、あるいは、2枚のレンズ付き基板41の表面にそれぞれ配置した無機物の層の間に脱水縮合による結合を形成することで2枚のレンズ付き基板41を固定すること、あるいは、2枚のレンズ付き基板41の表面にそれぞれ配置した無機物の層の間に、酸素を介した共有結合あるいは互いの無機物の層に含まれる元素どうしの共有結合を形成することで2枚のレンズ付き基板41を固定すること、あるいは、2枚のレンズ付き基板41の表面にそれぞれ配置したシリコン酸化物層もしくはシリコン窒化物層の間に、シリコン―酸素共有結合あるいはシリコン―シリコン共有結合を形成することで2枚のレンズ付き基板41を固定すること、を直接接合と呼ぶ。
 この貼り合わせと昇温による脱水縮合を行うため、本実施の形態では、半導体装置やフラットディスプレイ装置の製造分野で使用される基板を用いて、基板状態でレンズが形成され、基板状態で貼り合わせおよび昇温による脱水縮合が行われ、基板状態で共有結合による接合が行われる。2枚のレンズ付き基板41の表面に形成した無機物の層の間を、共有結合によって接合させた構造は、特許文献1が開示する図2で説明した技術を用いた場合に懸念される、基板全体に渡る樹脂513の硬化収縮による変形や、実使用時の樹脂513の熱膨張による変形を抑える、という作用または効果をもたらす。
 図5及び図6は、積層レンズ構造体11と受光素子12を組み合わせた図1のカメラモジュール1Aを形成する工程を示す図である。
 まず、図5に示されるように、各レンズ21(不図示)が平面方向に複数形成されたレンズ付き基板41Wが複数枚用意され、これらが積層される。これにより、基板状態のレンズ付き基板41Wが複数枚積層された、基板状態の積層レンズ構造体11Wが得られる。
 次に、図6に示されるように、受光素子12が平面方向に複数形成された基板状態のセンサ基板43Wが、図5に示した基板状態の積層レンズ構造体11Wとは別に作製され、用意される。
 そして、基板状態のセンサ基板43Wと、基板状態の積層レンズ構造体11Wが、積層され、貼り合わせた基板のモジュール毎に外部端子を着けることで、基板状態のカメラモジュール44Wが得られる。
 最後に、基板状態のカメラモジュール44Wが、モジュール単位またはチップ単位に個片化される。個片化されたカメラモジュール44が、別途用意された筐体(不図示)に封入されることで、最終的なカメラモジュール44が得られる。
 なお、本明細書及び図面においては、例えば、レンズ付き基板41Wのように、符号に“W”が付加された部品は、それが基板状態(ウエハ状態)であることを表し、レンズ付き基板41のように“W”が付されていないものは、モジュール単位またはチップ単位に個片化された状態であることを表す。その他、センサ基板43W、カメラモジュール44Wなどについても同様である。
 図7は、積層レンズ構造体11と受光素子12を組み合わせた図1のカメラモジュール1Aを形成する別の工程を示す図である。
 まず、上述した工程と同様に、基板状態のレンズ付き基板41Wが複数枚積層された、基板状態の積層レンズ構造体11Wが製造される。
 次に、基板状態の積層レンズ構造体11Wが、個片化される。
 また、基板状態の積層レンズ構造体11Wとは別に、基板状態のセンサ基板43Wが作製され、用意される。
 そして、基板状態のセンサ基板43Wの各受光素子12の上に、個片化された積層レンズ構造体11が1個ずつマウントされる。
 最後に、個片化された積層レンズ構造体11がマウントされた、基板状態のセンサ基板43Wがモジュール単位またはチップ単位に個片化される。積層レンズ構造体11がマウントされ、個片化されたセンサ基板43が、別途用意された筐体(不図示)に封入され、さらに外部端子が着けられることで、最終的なカメラモジュール44が得られる。
 さらに、積層レンズ構造体11と受光素子12を組み合わせた図1のカメラモジュール1Aを形成する別の工程の例として、図7に示した基板状態のセンサ基板43Wを個片化し、その結果得られた個々の受光素子12へ、個片化後の積層レンズ構造体11をそれぞれマウントして、個片化されたカメラモジュール44を得ても良い。
 図8は、カメラモジュール1Aにおけるレンズ付き基板41の構成を説明する図である。
 図8のAは、図1のAと同様の、カメラモジュール1Aの構成を示す模式図である。
 図8のBは、図1のBと同様の、カメラモジュール1Aの概略断面図である。
 カメラモジュール1Aは、図8のBに示されるように、複数枚のレンズ21を組み合わせて形成し、1本の光軸を備えた光学ユニット13を、複数個備えた複眼カメラモジュールである。積層レンズ構造体11は、縦横それぞれ5個ずつ、合計25個の光学ユニット13を備える。
 カメラモジュール1Aでは、複数個の光学ユニット13の光軸が、モジュールの外側に向かって広がるように配置され、これにより、広角の画像の撮影が可能とされている。図8のBでは、簡単のため、積層レンズ構造体11は、レンズ付き基板41を3層だけ積層した構造になっているが、より多くのレンズ付き基板41を積層して良いことは言うまでもない。
 図8のC乃至Eは、積層レンズ構造体11を構成する3層のレンズ付き基板41それぞれの平面形状を示す図である。
 図8のCは、3層のうちの最上層のレンズ付き基板41の平面図であり、図8のDは、中層のレンズ付き基板41の平面図であり、図8のDは、最下層のレンズ付き基板41の平面図である。カメラモジュール1は、複眼広角カメラモジュールであるため、上層になるに従って、レンズ21の径が大きくなると共に、レンズ間のピッチが広がっている。
 図8のF乃至Hは、図8のC乃至Eに示したレンズ付き基板41を得るための、基板状態のレンズ付き基板41Wの平面図である。
 図8のFに示されるレンズ付き基板41Wは、図8のCのレンズ付き基板41に対応する基板状態を示し、図8のGに示されるレンズ付き基板41Wは、図8のDのレンズ付き基板41に対応する基板状態を示し、図8のHに示されるレンズ付き基板41Wは、図8のEのレンズ付き基板41に対応する基板状態を示している。
 図8のF乃至Hに示される基板状態のレンズ付き基板41Wは、図8のAに示したカメラモジュール1Aを、基板1枚につき8個得られる構成とされている。
 図8のF乃至Hの各レンズ付き基板41Wの間で、モジュール単位のレンズ付き基板41内のレンズ間のピッチは、上層のレンズ付き基板41Wと下層のレンズ付き基板41Wとで異なる一方、各レンズ付き基板41Wにおいて、モジュール単位のレンズ付き基板41を配置するピッチは、上層のレンズ付き基板41Wから下層のレンズ付き基板41Wまで、一定となっていることがわかる。
<2.カメラモジュールの第2の実施の形態>
 図9は、本技術を適用した積層レンズ構造体を用いたカメラモジュールの第2の実施の形態を示す図である。
 図9のAは、カメラモジュール1の第2の実施の形態としてのカメラモジュール1Bの外観を示す模式図である。図9のBは、カメラモジュール1Bの概略断面図である。
 カメラモジュール1Bは、2個の光学ユニット13を備える。2個の光学ユニット13は、積層レンズ構造体11の最上層に、絞り板51を備える。絞り板51には、開口部52が設けられている。
 カメラモジュール1Bは2個の光学ユニット13を備えるが、これら2つの光学ユニット13の光学パラメータは異なる。すなわち、カメラモジュール1Bは、光学性能が異なる2種類の光学ユニット13を備える。2種類の光学ユニット13は、例えば、近景を撮影するための焦点距離が短い光学ユニット13と、遠景を撮影するために焦点距離が長い光学ユニット13とすることができる。
 カメラモジュール1Bでは、2つの光学ユニット13の光学パラメータが異なるため、例えば、図9のBに示されように、2つの光学ユニット13のレンズ21の枚数が異なる。また、2つの光学ユニット13が備える積層レンズ構造体11の同じ層のレンズ21において、径、厚さ、表面形状、体積、または、隣接するレンズとの距離、のいずれかが異なる構成が可能となっている。このため、カメラモジュール1Bにおけるレンズ21の平面形状は、例えば、図9のCに示されるように、2つの光学ユニット13が同じ径のレンズ21を備えていても良いし、図9のDに示すように、 異なる形状のレンズ21を備えていても良いし、図9のEに示すように、一方がレンズ21を備えない空洞21Xとなった構造でも良い。
 図9のF乃至Hは、図9のC乃至Eに示したレンズ付き基板41を得るための、基板状態のレンズ付き基板41Wの平面図である。
 図9のFに示されるレンズ付き基板41Wは、図9のCのレンズ付き基板41に対応する基板状態を示し、図9のGに示されるレンズ付き基板41Wは、図9のDのレンズ付き基板41に対応する基板状態を示し、図9のHに示されるレンズ付き基板41Wは、図9のEのレンズ付き基板41に対応する基板状態を示している。
 図9のF乃至Hに示される基板状態のレンズ付き基板41Wは、図9のAに示したカメラモジュール1Bを、基板1枚につき16個得られる構成とされている。
 図9のF乃至Hに示されるように、カメラモジュール1Bを形成するために、基板状態のレンズ付き基板41Wの基板全面に同じ形状のレンズを形成することや、異なる形状のレンズを形成することや、レンズを形成したり形成しなかったりすることが可能である。
<3.カメラモジュールの第3の実施の形態>
 図10は、本技術を適用した積層レンズ構造体を用いたカメラモジュールの第3の実施の形態を示す図である。
 図10のAは、カメラモジュール1の第3の実施の形態としてのカメラモジュール1Cの外観を示す模式図である。図10のBは、カメラモジュール1Cの概略断面図である。
 カメラモジュール1Cは、光の入射面上に、縦横2個ずつ、合計4個の光学ユニット13を備える。4個の光学ユニット13どうしでは、レンズ21の形状は同じになっている。
 4個の光学ユニット13は、積層レンズ構造体11の最上層に、絞り板51を備えるが、その絞り板51の開口部52の大きさが、4個の光学ユニット13の間で異なる。これにより、カメラモジュール1Cは、例えば、以下のようなカメラモジュール1Cを実現することができる。すなわち、例えば防犯用の監視カメラにおいて、昼間のカラー画像監視用に、RGB3種類のカラーフィルタを備えてRGB3種の光を受光する受光画素と、夜間の白黒画像監視用に、RGB用のカラーフィルタを備えない受光画素と、を備えた受光素子12を用いたカメラモジュール1Cにおいて、照度が低い夜間の白黒画像を撮影するための画素だけ絞りの開口の大きさを大きくすることが可能となる。このため、1個のカメラモジュール1Cにおけるレンズ21の平面形状は、例えば図10のCに示されるように、4つの光学ユニット13が備えるレンズ21の径は同じであって、かつ、図10のDに示されるように、絞り板51の開口部52の大きさは、光学ユニット13によっては異なる。
 図10のEは、図10のCに示したレンズ付き基板41を得るための、基板状態のレンズ付き基板41Wの平面図である。図10のFは、図10のDに示した絞り板51を得るための、基板状態での絞り板51Wを示す平面図である。
 図10のEの基板状態のレンズ付き基板41W、及び、図10のFの基板状態の絞り板51Wでは、図10のAに示したカメラモジュール1Cを、基板1枚につき8個得られる構成とされている。
 図10のFに示されるように、基板状態での絞り板51Wでは、カメラモジュール1Cを形成するために、カメラモジュール1Cが備える光学ユニット13毎に、異なる開口部52の大きさを設定することができる。
<4.カメラモジュールの第4の実施の形態>
 図11は、本技術を適用した積層レンズ構造体を用いたカメラモジュールの第4の実施の形態を示す図である。
 図11のAは、カメラモジュール1の第4の実施の形態としてのカメラモジュール1Dの外観を示す模式図である。図11のBは、カメラモジュール1Dの概略断面図である。
 カメラモジュール1Dは、カメラモジュール1Cと同様に、光の入射面上に、縦横2個ずつ、合計4個の光学ユニット13を備える。4個の光学ユニット13どうしでは、レンズ21の形状と絞り板51の開口部52の大きさは同じになっている。
 カメラモジュール1Dは、光の入射面の縦方向と横方向のそれぞれについて2個ずつ配置した光学ユニット13に備わる光軸が、同じ方向に延びている。図11のBに示される1点鎖線は、光学ユニット13それぞれの光軸を表している。この様な構造のカメラモジュール1Dは、超解像技術を利用して、1個の光学ユニット13で撮影するよりも、解像度が高い画像を撮影することに適している。
 カメラモジュール1Dでは、縦方向と横方向のそれぞれについて、光軸が同じ方向を向きながら、異なる位置に配置された複数個の受光素子12で画像を撮影することにより、あるいは1個の受光素子12の中の異なる領域の受光画素で画像を撮影することにより、光軸が同じ方向を向きながら、必ずしも同一ではない複数枚の画像を得ることができる。これら同一ではない複数枚の画像が持っている場所毎の画像データを合わせることで、解像度が高い画像を得ることができる。このため、1個カメラモジュール1Dにおけるレンズ21の平面形状は、図11のCに示されるように、4つの光学ユニット13で同じになっていることが望ましい。
 図11のDは、図11のCに示したレンズ付き基板41を得るための、基板状態のレンズ付き基板41Wの平面図である。基板状態のレンズ付き基板41Wは、図11のAに示したカメラモジュール1Dを、基板1枚につき8個得られる構成とされている。
 図11のDに示されるように、基板状態のレンズ付き基板41Wでは、カメラモジュール1Dを形成するために、カメラモジュール1Dが複数個のレンズ21を備え、この1個のモジュール用のレンズ群が、基板上に一定のピッチで複数個配置されている。
<5.カメラモジュールの第5の実施の形態>
 図12は、本技術を適用した積層レンズ構造体を用いたカメラモジュールの第5の実施の形態を示す図である。
 図12のAは、カメラモジュール1の第5の実施の形態としてのカメラモジュール1Eの外観を示す模式図である。図12のBは、カメラモジュール1Eの概略断面図である。
 カメラモジュール1Eは、1本の光軸を有する光学ユニット13をカメラモジュール1E内に1個備える、単眼のカメラモジュールである。
 図12のCは、カメラモジュール1Eにおけるレンズ21の平面形状を示すレンズ付き基板41の平面図である。カメラモジュール1Eは、1個の光学ユニット13を備える。
 図12のDは、図12のCに示したレンズ付き基板41を得るための、基板状態のレンズ付き基板41Wの平面図である。基板状態のレンズ付き基板41Wは、図12のAに示したカメラモジュール1Eを、基板1枚につき32個得られる構成とされている。
 図12のDに示されるように、基板状態のレンズ付き基板41Wでは、カメラモジュール1E用のレンズ21が、基板上に一定のピッチで複数個配置されている。
<6.第4の実施の形態のカメラモジュールの詳細構成>
 次に、図13を参照して、図11に示した第4の実施の形態に係るカメラモジュール1Dの詳細構成について説明する。
 図13は、図11のBに示したカメラモジュール1Dの断面図である。
 カメラモジュール1Dは、複数のレンズ付き基板41a乃至41eが積層された積層レンズ構造体11と、受光素子12を含んで構成される。積層レンズ構造体11は、複数個の光学ユニット13を備える。1点鎖線84は、それぞれの光学ユニット13の光軸を表す。受光素子12は、積層レンズ構造体11の下側に配置されている。カメラモジュール1Dにおいて、上方からカメラモジュール1D内へと入射した光は、積層レンズ構造体11を透過し、積層レンズ構造体11の下側に配置された受光素子12で受光される。
 積層レンズ構造体11は、積層された5枚のレンズ付き基板41a乃至41eを備える。5枚のレンズ付き基板41a乃至41eを特に区別しない場合には、単に、レンズ付き基板41と記述して説明する。
 積層レンズ構造体11を構成する各レンズ付き基板41の貫通孔83の断面形状は、下側(受光素子12を配置する側)に向かって開口幅が小さくなる、いわゆる下すぼみの形状となっている。
 積層レンズ構造体11の上には、絞り板51が配置されている。絞り板51は、例えば、光吸収性もしくは遮光性を有する材料で形成された層を備える。絞り板51には、開口部52が設けられている。
 受光素子12は、例えば、表面照射型または裏面照射型のCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサで構成される。受光素子12の積層レンズ構造体11側となる上側の面には、オンチップレンズ71が形成されており、受光素子12の下側の面には、信号を入出力する外部端子72が形成されている。
 積層レンズ構造体11、受光素子12、絞り板51などは、レンズバレル74に収納されている。
 受光素子12の上側には、構造材73が配置されている。その構造材73を介して、積層レンズ構造体11と受光素子12とが固定されている。構造材73は、例えばエポキシ系の樹脂である。
 本実施の形態では、積層レンズ構造体11は、積層された5枚のレンズ付き基板41a乃至41eを備えるが、レンズ付き基板41の積層枚数は2枚以上であれば特に限定されない。
 積層レンズ構造体11を構成するそれぞれのレンズ付き基板41は、担体基板81にレンズ樹脂部82が追加された構成である。担体基板81は貫通孔83を有し、貫通孔83の内側に、レンズ樹脂部82が形成されている。レンズ樹脂部82は、上述したレンズ21を含み、担体基板81まで延在してレンズ21を担持する部位も併せて、レンズ21を構成する材料によって一体となった部分を表す。
 なお、レンズ付き基板41a乃至41eそれぞれの担体基板81、レンズ樹脂部82、または、貫通孔83を区別する場合には、図13に示されるように、レンズ付き基板41a乃至41eに対応して、担体基板81a乃至81e、レンズ樹脂部82a乃至82e、または、貫通孔83a乃至83eのように記述して説明する。
<レンズ樹脂部の詳細説明>
 次に、レンズ付き基板41aのレンズ樹脂部82aを例に、レンズ樹脂部82の形状について説明する。
 図14は、レンズ付き基板41aを構成する担体基板81aとレンズ樹脂部82aの平面図と断面図である。
 図14に示される担体基板81aとレンズ樹脂部82aの断面図は、平面図に示されているB‐B’線とC‐C’線の断面図である。
 レンズ樹脂部82aは、レンズ21を構成する材料によって一体となって形成した部位であり、レンズ部91と担持部92を備える。上述した説明において、レンズ21とは、レンズ部91またはレンズ樹脂部82a全体に相当する。
 レンズ部91は、レンズとしての性能を有する部位、言い換えれば、「光を屈折させて集束もしくは発散させる部位」、あるいは、「凸面や凹面や非球面などの曲面を備えた部位、もしくはフレネルレンズや回折格子を利用したレンズで用いる複数個の多角形を連続して配置した部位」である。
 担持部92は、レンズ部91から担体基板81aまで延在してレンズ部91を担持する部位である。担持部92は、腕部101と脚部102で構成され、レンズ部91の外周に位置する。
 腕部101は、レンズ部91の外側に、レンズ部91に接して配置し、レンズ部91から外側方向へ一定の膜厚で延在する部位である。脚部102は、担持部92のなかで腕部101以外の部分で、かつ貫通孔83aの側壁に接する部分を含む部位である。脚部102は、腕部101よりも樹脂の膜厚が厚いことが好ましい。
 担体基板81aに形成された貫通孔83aの平面形状は円形であり、その断面形状は当然直径の方向によらず同じである。レンズ形成時に上型と下型の形によって決まる形状であるレンズ樹脂部82aの形状も、その断面形状が直径の方向によらず同じとなるように形成されている。
 図15は、図13のカメラモジュール1Dの一部である積層レンズ構造体11と絞り板51を示す断面図である。
 カメラモジュール1Dでは、モジュールに入射される光が絞り板51で絞られた後、積層レンズ構造体11の内部で広げられて、積層レンズ構造体11の下方に配置された受光素子12(図15では不図示)へと入射される。すなわち、積層レンズ構造体11全体について概観すると、モジュールに入射された光は、絞り板51の開口部52から下側に向かって、ほぼ末広がりに広がって進行する。このため、積層レンズ構造体11に備わるレンズ樹脂部82の大きさの一例として、図15の積層レンズ構造体11においては、絞り板51の直下に配置されたレンズ付き基板41aに備わるレンズ樹脂部82aが最も小さく、積層レンズ構造体11の最下層に配置されたレンズ付き基板41eに備わるレンズ樹脂部82eが最も大きくなっている。
 仮にレンズ付き基板41のレンズ樹脂部82の厚さを一定にした場合、大きさが小さなレンズよりも大きなレンズを作る方が難しい。それは例えば、レンズを製造する際にレンズに加わる荷重によってレンズが変形しやすい、大きさが大きいゆえに強度を保つのが難しい、との理由による。このため、大きさが大きなレンズは、大きさが小さなレンズよりも、厚さを厚くすることが好ましい。このため、図15の積層レンズ構造体11においては、レンズ樹脂部82の厚さは、最下層に配置したレンズ付き基板41eに備わるレンズ樹脂部82eが最も厚くなっている。
 図15の積層レンズ構造体11は、レンズ設計の自由度を高めるために、さらに以下の特徴の少なくとも一つを備える。
(1) 担体基板81の厚さが、積層レンズ構造体11を構成する少なくとも複数枚のレンズ付き基板41の間で異なる。例えば、担体基板81の厚さが、下層のレンズ付き基板41の方が厚い。
(2) レンズ付き基板41に備わる貫通孔83の開口幅が、積層レンズ構造体11を構成する少なくとも複数枚のレンズ付き基板41の間で異なる。例えば、貫通孔83の開口幅が、下層のレンズ付き基板41の方が大きい。
(3) レンズ付き基板41に備わるレンズ部91の直径が、積層レンズ構造体11を構成する少なくとも複数枚のレンズ付き基板41の間で異なる。例えば、レンズ部91の直径が、下層のレンズ付き基板41のレンズ部91の方が大きい。
(4) レンズ付き基板41に備わるレンズ部91の厚さが、積層レンズ構造体11を構成する少なくとも複数枚のレンズ付き基板41の間で異なる。例えば、レンズ部91の厚さが、下層のレンズ付き基板41のレンズ部91の方が厚い。
(5) レンズ付き基板41に備わるレンズ間の距離が、積層レンズ構造体11を構成する少なくとも複数枚のレンズ付き基板41の間で異なる。
(6) レンズ付き基板41に備わるレンズ樹脂部82の体積が、積層レンズ構造体11を構成する少なくとも複数枚のレンズ付き基板41の間で、異なる。例えば、レンズ樹脂部82の体積が、下層のレンズ付き基板41のレンズ樹脂部82の方が大きい。
(7) レンズ付き基板41に備わるレンズ樹脂部82の材料が、積層レンズ構造体11を構成する少なくとも複数枚のレンズ付き基板41の間で異なる。
 一般的に、カメラモジュールに入射される入射光は、垂直入射光と射入射光とを併せて含んでいる。射入射光の多くは絞り板51に当たり、そこで吸収もしくはカメラモジュール1Dの外側へ反射される。絞り板51によって絞りきれなかった射入射光は、その入射角度によっては貫通孔83の側壁に当たってしまい、そこで反射される可能性がある。
 射入射光の反射光が進行する方向は、図13において示される、射入射光85の入射角度と、貫通孔83の側壁の角度とによって決まる。貫通孔83の開口幅が、入射側から受光素子12側へ向かって大きくなる、いわゆる、末広がりの形状の場合、絞り板51によって絞りきれなかった特定の入射角度の射入射光85が、貫通孔83の側壁に当たってしまった際には、それが受光素子12方向へと反射されてしまい、これが迷光あるいはノイズ光となる可能性がある。
 しかしながら、図13に示した積層レンズ構造体11においては、図15に示されるように、貫通孔83は、下側(受光素子12を配置する側)に向かって開口幅が小さくなる、いわゆる下すぼみの形状となっている。この形状の場合、貫通孔83の側壁に当たった射入射光85は、下側方向いわゆる受光素子12の方向ではなく、上側方向、いわゆる入射側方向へと反射される。これにより、迷光あるいはノイズ光の発生を抑えるという作用または効果が得られる。
 レンズ付き基板41の貫通孔83は、その側壁に当たって反射される光を低減するために、光吸収性の材料を側壁に配置するとなお良い。
 一例として、カメラモジュール1Dをカメラとして使用する際に受光したい波長の光(例えば可視光)を、第1の光とし、その第1の光とは波長が異なる光(例えばUV光)を、第2の光とした場合、第2の光(UV光)によって硬化する樹脂に、第1の光(可視光)の吸収材料としてカーボン粒子を分散させたものを、担体基板81の表面に塗布または噴射し、貫通孔83の側壁部の樹脂のみに第2の光(UV光)を照射して硬化させ、これ以外の領域の樹脂を除去することで、貫通孔83の側壁に、第1の光(可視光)に対する光吸収性を有する材料の層を形成して良い。
 図15に示した積層レンズ構造体11は、積層した複数枚のレンズ付き基板41の一番上に、絞り板51を配置した構造の例である。絞り板51は、積層した複数枚のレンズ付き基板41の一番上ではなく、中間のレンズ付き基板41のどこかに挿入して配置しても良い。
 さらに別の例として、板状の絞り板51をレンズ付き基板41と別に備えるのではなく、レンズ付き基板41の表面に、光吸収性を有する材料の層を形成して、これを絞りとして機能させても良い。例えば、上記第2の光(UV光)によって硬化する樹脂に、上記第1の光(可視光)の吸収材料としてカーボン粒子を分散させたものを、レンズ付き基板41の表面に塗布または噴射し、絞りとして機能させる際に光を透過させたい領域を除いて、それ以外の領域の樹脂へ第2の光(UV光)を照射して、上記樹脂を硬化させて残し、硬化させなかった領域、すなわち絞りとして機能させる際に光を透過させたい領域、の樹脂を除去することで、レンズ付き基板41の表面に絞りを形成しても良い。
 なお、上記表面に絞りを形成するレンズ付き基板41は、積層レンズ構造体11の最上層に配置されたレンズ付き基板41であって良いし、あるいは、積層レンズ構造体11の内層となるレンズ付き基板41であっても良い。
 図15に示した積層レンズ構造体11は、レンズ付き基板41を積層した構造を備える。
 別の実施形態として、積層レンズ構造体11は、レンズ付き基板41を複数枚と、レンズ樹脂部82を備えない担体基板81を少なくも1枚、併せて備えた構造であっても良い。この構造において、レンズ樹脂部82を備えない担体基板81は、積層レンズ構造体11の最下層もしくは最上層に配置しても良いし、積層レンズ構造体11における内側の層として配置しても良い。この構造は、例えば、積層レンズ構造体11が備える複数枚のレンズ間の距離や、積層レンズ構造体11の最下層のレンズ樹脂部82と積層レンズ構造体11の下側に配置される受光素子12との距離を、任意に設定し得る、と言う作用または効果をもたらす。
 あるいはまた、この構造は、レンズ樹脂部82を備えない担体基板81の開口幅を適切に設定し、かつ、開口部を除いた領域に光吸収性を有する材料を配置することによって、これを絞り板として機能させ得る、と言う作用または効果をもたらす。
<7.カメラモジュールの第6の実施の形態>
 図16は、本技術を適用した積層レンズ構造体を用いたカメラモジュールの第6の実施の形態を示す図である。
 図16において、図13に示した第4の実施の形態と対応する部分については同一の符号を付してあり、図13のカメラモジュール1Dと異なる部分に注目して説明する。
 図16に示されるカメラモジュール1Fにおいても、図13に示したカメラモジュール1Dと同様に、入射した光が、絞り板51で絞られた後、積層レンズ構造体11の内部で広がり、積層レンズ構造体11の下方に配置された受光素子12へと入射される。すなわち、積層レンズ構造体11全体について概観すると、光は、絞り板51の開口部52から下側に向かって、末広がりに広がって進行する。
 図16のカメラモジュール1Fは、積層レンズ構造体11を構成する各レンズ付き基板41の貫通孔83の断面形状が、下側(受光素子12を配置する側)に向かって開口幅が大きくなる、いわゆる末広がりの形状となっている点が、図13に示したカメラモジュール1Dと異なる。
 カメラモジュール1Fの積層レンズ構造体11は、入射した光が、絞り板51の開口部52から下側に向かって末広がりに広がって進行する構造であるため、貫通孔83の開口幅が下側向かって大きくなる末広がり形状は、貫通孔83の開口幅が下側に向かって小さくなる下すぼみ形状よりも、例えば、担体基板81が光路の邪魔になりにくい。これにより、レンズ設計の自由度が高いという作用をもたらす。
 また、担持部92を含めたレンズ樹脂部82の基板平面方向の断面積は、貫通孔83の開口幅が下側に向かって小さくなる下すぼみ形状の場合、レンズ樹脂部82の下面においては、レンズ21に入射した光線を透過させるために特定の大きさとなり、かつ、レンズ樹脂部82の下面から上面に向かって、その断面積が大きくなって行く。
 これに対して、貫通孔83の開口幅が下側向かって大きくなる末広がり形状の場合、レンズ樹脂部82の下面における断面積は、下すぼみ形状の場合と概ね同じとなるが、レンズ樹脂部82の下面から上面に向かって、その断面積が小さくなって行く。
 これにより、貫通孔83の開口幅が下側に向かって大きくなる構造は、担持部92を含めたレンズ樹脂部82の大きさを、小さく抑えることができるという作用または効果をもたらす。また、これにより、先に述べたレンズが大きい場合に生じるレンズ形成の難しさを、低減できるという作用または効果をもたらす。
<8.カメラモジュールの第7の実施の形態>
 図17は、本技術を適用した積層レンズ構造体を用いたカメラモジュールの第7の実施の形態を示す図である。
 図17においても、図13と対応する部分については同一の符号を付してあり、図13に示したカメラモジュール1Dと異なる部分に注目して説明する。
 図17のカメラモジュール1Gは、やはり、積層レンズ構造体11を構成する各レンズ付き基板41のレンズ樹脂部82と貫通孔83の形状が、図13に示したカメラモジュール1Dと異なる。
 カメラモジュール1Gの積層レンズ構造体11は、貫通孔83の形状が、下側(受光素子12を配置する側)に向かって開口幅が小さくなる、いわゆる下すぼみの形状となったレンズ付き基板41と、貫通孔83の形状が、下側に向かって開口幅が大きくなる、いわゆる末広がりの形状となったレンズ付き基板41と、の双方を備える。
 貫通孔83が、下側に向かって開口幅が小さくなる、いわゆる下すぼみの形状となったレンズ付き基板41は、先に述べたように、貫通孔83の側壁に当たった射入射光85が、上側方向いわゆる入射側方向へと反射され、これにより迷光あるいはノイズ光の発生を抑える、という作用または効果をもたらす。
 そこで、図17の積層レンズ構造体11においては、積層レンズ構造体11を構成する複数枚のレンズ付き基板41のうち、特に上側(入射側)の複数枚において、貫通孔83が、下側に向かって開口幅が小さくなる、いわゆる下すぼみの形状となったレンズ付き基板41が用いられている。
 貫通孔83が、下側に向かって開口幅が大きくなる、いわゆる末広がりの形状となったレンズ付き基板41は、先に述べたように、レンズ付き基板41に備わる担体基板81が光路の邪魔となりにくく、これによって、レンズ設計の自由度が増す、あるいは、レンズ付き基板41に備わる担持部92を含めたレンズ樹脂部82の大きさを小さく抑える、という作用または効果をもたらす。
 図17の積層レンズ構造体11においては、光は絞りから下側に向かって、末広がりに広がって進行するため、積層レンズ構造体11を構成する複数枚のレンズ付き基板41のうち、下側に配置した何枚かのレンズ付き基板41に備わるレンズ樹脂部82の大きさが大きい。このような大きいレンズ樹脂部82において、末広がりの形状の貫通孔83を用いると、レンズ樹脂部82の大きさを抑制する作用が大きく現れる。
 そこで、図17の積層レンズ構造体11においては、積層レンズ構造体11を構成する複数枚のレンズ付き基板41のうち、特に下側の複数枚において、貫通孔83が、下側に向かって開口幅が大きくなる、いわゆる末広がりの形状となったレンズ付き基板41を用いている。
<9.レンズ付き基板の詳細構成>
 次に、レンズ付き基板41の詳細構成について説明する。
 図18は、レンズ付き基板41の詳細構成を示す断面図である。
 なお、図18では、5枚のレンズ付き基板41a乃至41eのうちの、最上層のレンズ付き基板41aが図示されているが、その他のレンズ付き基板41も同様に構成されている。
 レンズ付き基板41の構成としては、図18のA乃至Cのいずれかの構成をとることができる。
 図18のAに示されるレンズ付き基板41には、担体基板81に設けられた貫通孔83に対して、上面からみて貫通孔83を塞ぐようにレンズ樹脂部82が形成されている。レンズ樹脂部82は、図14を参照して説明したように、中央部のレンズ部91(不図示)と、その周辺部の担持部92(不図示)で構成される。
 レンズ付き基板41の貫通孔83となる側壁には、光反射を起因とするゴーストやフレアを防止するために光吸収性もしくは遮光性を有する膜121が成膜されている。これらの膜121を便宜的に遮光膜121と呼ぶ。
 担体基板81とレンズ樹脂部82の上側表面には、酸化物もしくは窒化物あるいはその他の絶縁物を含む上側表面層122が形成されており 、担体基板81とレンズ樹脂部82の下側表面には、酸化物もしくは窒化物あるいはその他の絶縁物を含む下側表面層123が形成されている。
 上側表面層122は、一例として、低屈折膜と高屈折膜を交互に複数層積層した反射防止膜を構成している。反射防止膜は、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。
 なお、上側表面層122の構成は、例えば、光学シミュレーションを用いて所望の反射防止性能が得られるように設計されていればよく、低屈折膜及び高屈折膜の材料、膜厚、積層数などは特に限定されない。本実施の形態では、上側表面層122の最表面は、低屈折膜となっており、その膜厚は、例えば20乃至1000nm、密度は、例えば2.2乃至2.5g/cm3、平坦度が、例えば1nm以下程度の二乗平均粗さRq(RMS)となっている。また、詳細は後述するが、この上側表面層122は、他のレンズ付き基板41と接合される際の接合膜にもなっている。
 上側表面層122は、一例として、低屈折膜と高屈折膜を交互に複数層積層した反射防止膜であって良く、そのなかでも無機物の反射防止膜であって良い。上側表面層122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。
 下側表面層123も、一例として、低屈折膜と高屈折膜を交互に複数層積層した反射防止膜であって良く、そのなかでも無機物の反射防止膜であって良い。下側表面層123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。
 図18のB及びCのレンズ付き基板41については、図18のAに示したレンズ付き基板41と異なる部分についてのみ説明する。
 図18のBに示されるレンズ付き基板41においては、担体基板81とレンズ樹脂部82の下側表面に形成されている膜が、図18のAに示したレンズ付き基板41と異なる。
 図18のBのレンズ付き基板41では、担体基板81の下側表面には、酸化物もしくは窒化物あるいはその他の絶縁物を含む下側表面層124が形成されている一方、レンズ樹脂部82の下側表面には、下側表面層124が形成されていない。下側表面層124は、上側表面層122と同一材料でもよいし、異なる材料でもよい。
 このような構造は、例えば、レンズ樹脂部82を形成する前に、担体基板81の下側表面に下側表面層124を形成しておき、その後、レンズ樹脂部82を形成する製法により、形成し得る。あるいは、レンズ樹脂部82を形成した後に、レンズ樹脂部82にマスクを形成し、担体基板81上にはマスクを形成しない状態で、下側表面層124を構成する膜を、例えばPVDにより、担体基板81の下側表面に堆積させることで、形成し得る。
 図18のCのレンズ付き基板41においては、担体基板81の上側表面に、酸化物もしくは窒化物あるいはその他の絶縁物を含む上側表面層125が形成されている一方、レンズ樹脂部82の上側表面には、上側表面層125が形成されていない。
 同様に、レンズ付き基板41の下側表面においても、担体基板81の下側表面に、酸化物もしくは窒化物あるいはその他の絶縁物を含む下側表面層124が形成されている一方、レンズ樹脂部82の下側表面には、下側表面層124が形成されていない。
 このような構造は、例えば、レンズ樹脂部82が形成される前に、担体基板81に上側表面層125と下側表面層124を形成しておき、その後、レンズ樹脂部82を形成する製法により、形成し得る。あるいは、レンズ樹脂部82を形成した後に、レンズ樹脂部82にマスクを形成し、担体基板81上にはマスクを形成しない状態で、上側表面層125および下側表面層124を構成する膜を、例えばPVDにより、担体基板81の表面に堆積させることで、形成し得る。下側表面層124と上側表面層125は、同一材料でもよいし、異なる材料でもよい。
 レンズ付き基板41は、以上のように構成することができる。
<10.レンズ付き基板の製造方法>
 次に、図19乃至図29を参照して、レンズ付き基板41の製造方法を説明する。
 初めに、複数の貫通孔83が形成された基板状態の担体基板81Wが用意される。担体基板81Wは、例えば、通常の半導体装置に用いる、シリコンの基板を用いることができる。担体基板81Wの形状は、例えば図19のAに示されるような円形で、その直径は、例えば200mmや300mmなどとされる。担体基板81Wは、シリコンの基板ではなく、例えば、ガラスの基板、樹脂の基板、あるいは金属の基板であっても良い。
 また、貫通孔83の平面形状は、本実施の形態では、図19のAに示されるように円形であるとするが、図19のBに示されるように、貫通孔83の平面形状は、例えば四角形などの多角形であっても良い。
 貫通孔83の開口幅は、例えば、100μm程度から20mm程度まで採り得る。この場合、担体基板81Wには、例えば100個程度から500万個程度まで配置し得る。
 本明細書においては、レンズ付き基板41の平面方向における貫通孔83の大きさを、開口幅と呼ぶ。開口幅は、特に断り書きがが無い限り、貫通孔83の平面形状が四角形である場合は一辺の長さ、貫通孔83の平面形状が円形である場合は直径を意味する。
 貫通孔83は、図20に示されるように、担体基板81Wの第1の表面における第1の開口幅131よりも、第1の表面と対向する第2の表面における第2の開口幅132の方が、小さくなっている。
 第1の開口幅131よりも第2の開口幅132の方が小さい貫通孔83の3次元形状の例として、貫通孔83は、図20のAに示される円錐台の形状であって良いし、多角形の角錐台の形状であっても良い。貫通孔83の側壁の断面形状は、図20のAに示されるような直線であって良いし、図20のBに示されるような曲線であってもよい。あるいはまた、図20のCに示されるように、段差があっても良い。
 第1の開口幅131よりも第2の開口幅132の方が小さい形状である貫通孔83は、貫通孔83内に樹脂を供給し、この樹脂を、第1と第2の表面のそれぞれから対向する方向へ型部材で押すことでレンズ樹脂部82を形成する際に、レンズ樹脂部82となる樹脂が、対向する2つの型部材からの力を受けて、貫通孔83の側壁に押し付けられる。これにより、レンズ樹脂部82となる樹脂と担体基板との密着強度が高くなるという作用をもたらし得る。
 なお、貫通孔83の他の実施の形態として、第1の開口幅131と第2の開口幅132が等しい形状、すなわち貫通孔83の側壁の断面形状が垂直となる形状であっても良い。
<ウェットエッチングを用いた貫通孔の形成方法>
 担体基板81Wの貫通孔83は、担体基板81Wをウェットエッチングにより、エッチングすることによって形成することができる。具体的には、担体基板81Wをエッチングする前に、担体基板81Wの非開口領域がエッチングされることを防ぐためのエッチングマスクが、担体基板81Wの表面に形成される。エッチングマスクの材料には、例えばシリコン酸化膜あるいはシリコン窒化膜などの絶縁膜が用いられる。エッチングマスクは、エッチングマスク材料の層を担体基板81Wの表面に形成し、この層に貫通孔83の平面形状となるパターンを開口することで、形成される。エッチングマスクが形成された後、担体基板81Wをエッチングすることにより、担体基板81Wに貫通孔83が形成される。
 担体基板81Wとして、例えば、基板表面方位が(100)の単結晶シリコンを使用する場合、貫通孔83を形成するためには、KOHなどのアルカリ性の溶液を用いた結晶異方性ウェットエッチングを採用することができる。
 基板表面方位が(100)の単結晶シリコンである担体基板81Wに、KOHなどのアルカリ性の溶液を用いた結晶異方性ウェットエッチングを行うと、開口側壁に(111)面が現れるようにエッチングが進行する。その結果、エッチングマスクの開口部の平面形状が円形もしくは四角形のどちらであっても、平面形状が四角形であって、貫通孔83の開口幅は第1の開口幅131よりも第2の開口幅132の方が小さく、貫通孔83の3次元形状が角錐台もしくはこれに類似の形状となる貫通孔83が得られる。角錐台となる貫通孔83の側壁の角度は、基板平面に対して、約55°の角度となる。
 貫通孔形成のためのエッチングは、別の実施の例として、国際公開第2011/010739号などに開示された、結晶方位の制約を受けずに任意の形状にシリコンをエッチング可能な薬液を用いたウェットエッチングによって行っても良い。この薬液としては、例えば、TMAH(水酸化テトラメチルアンモニウム)水溶液に、界面活性剤であるポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリエチレングリコールの少なくとも1つを加えた薬液、もしくは、KOH水溶液にイソプロピルアルコールを加えた薬液、などを採用することができる。
 基板表面方位が(100)の単結晶シリコンである担体基板81Wに、上述したいずれかの薬液を用いて貫通孔83形成のためのエッチングを行うと、エッチングマスクの開口部の平面形状が円形である場合は、平面形状が円形であって、第1の開口幅131よりも第2の開口幅132の方が小さく、3次元形状が円錐台もしくはこれに類似の形状、となる貫通孔83が得られる。
 エッチングマスクの開口部の平面形状が四角形である場合には、平面形状が四角形であって、開口幅は第1の開口幅131よりも第2の開口幅132の方が小さく、3次元形状が角錐台もしくはこれに類似の形状、となる貫通孔83が得られる。上記円錐台もしくは角錐台となる貫通孔83の側壁の角度は、基板平面に対して、約45°の角度となる。
<ドライエッチングを用いた貫通孔の形成方法>
 また、貫通孔83形成のエッチングには、上述したウェットエッチングではなく、ドライエッチングを用いることも可能である。
 図21を参照して、ドライエッチングを用いた貫通孔83の形成方法について説明する。
 図21のAに示されるように、担体基板81Wの一方の表面に、エッチングマスク141が形成される。エッチングマスク141は、貫通孔83を形成する部分が開口されたマスクパターンとなっている。
 次に、図21のBに示されるように、エッチングマスク141の側壁を保護するための保護膜142が形成された後、図21のCに示されるように、ドライエッチングにより担体基板81Wが所定の深さでエッチングされる。ドライエッチング工程により、担体基板81W表面とエッチングマスク141表面の保護膜142は除去されるが、エッチングマスク141側面の保護膜142は残存し、エッチングマスク141の側壁は保護される。エッチング後、図21のDに示されるように、側壁の保護膜142が除去され、エッチングマスク141が、開口パターンのパターンサイズを大きくする方向に後退される。
 そして、再び、図21のB乃至Dの保護膜形成工程、ドライエッチング工程、エッチングマスク後退工程が、複数回繰り返し行われる。これにより、図21のEに示されるように、担体基板81Wは、周期性のある段差を持つ階段形状(凹凸形状)となるようにエッチングされる。
 最後に、エッチングマスク141が除去されると、図21のFに示されるように、階段形状の側壁をもつ貫通孔83が、担体基板81Wに形成される。貫通孔83の階段形状の平面方向の幅(1段の幅)は、例えば、400nm乃至1μm程度とされる。
 以上のようにドライエッチングを用いて貫通孔83を形成する場合には、保護膜形成工程、ドライエッチング工程、エッチングマスク後退工程が繰り返し実行される。
 貫通孔83の側壁が周期性のある階段形状(凹凸形状)であることにより、入射光の反射を抑制することができる。また、仮に、貫通孔83の側壁がランダムな大きさの凹凸形状である場合には、貫通孔83内に形成されるレンズと側壁との間の密着層にボイド(空隙)が発生し、そのボイドが原因でレンズとの密着性が低下する場合がある。しかしながら、上述した形成方法によれば、貫通孔83の側壁は周期性のある凹凸形状となるので、密着性が向上し、レンズ位置ずれによる光学特性の変化を抑制することができる。
 各工程で使用される材料の一例としては、例えば、担体基板81Wは単結晶シリコン、エッチングマスク141はフォトレジスト、保護膜142は、C4F8やCHF3などのガスプラズマを用いて形成するフロカーボンポリマー、エッチング処理は、SF6/O2、C4F8/SF6などFを含むガスを用いたプラズマエッチング、マスク後退工程は、O2ガス、CF4/O2などO2を含むプラズマエッチングとすることができる。
 あるいはまた、担体基板81Wは単結晶シリコン、エッチングマスク141はSiO2、エッチングは、Cl2を含むプラズマ、保護膜142は、O2プラズマを用いてエッチング対象材を酸化させた酸化膜、エッチング処理は、Cl2を含むガスを用いたプラズマエッチングマスク後退工程は、CF4/O2などFを含むガスを用いたプラズマエッチングとすることができる。
 以上のように、ウェットエッチング、または、ドライエッチングにより、担体基板81Wに、複数の貫通孔83を同時形成することができるが、担体基板81Wには、図22のAに示されるように、貫通孔83を形成していない領域に貫通溝151を形成しても良い。
 図22のAは、貫通孔83に加えて貫通溝151を形成した担体基板81Wの平面図である。
 貫通溝151は、例えば、図22のAに示されるように、行列状に配置された複数個の貫通孔83を避けて、行方向と列方向のそれぞれの貫通孔83の間の一部にだけ配置される。
 また、担体基板81Wの貫通溝151は、積層レンズ構造体11を構成する各レンズ付き基板41どうしで、同一の位置に配置することができる。この場合には、積層レンズ構造体11として複数枚の担体基板81Wが積層された状態では、図22のBの断面図のように、複数枚の担体基板81Wの貫通溝151が、複数枚の担体基板81Wの間で貫通した構造となる。
 レンズ付き基板41の一部としての担体基板81Wの貫通溝151は、例えば、レンズ付き基板41を変形させる応力がレンズ付き基板41の外部から働く場合に、応力によるレンズ付き基板41の変形を緩和する作用または効果をもたらし得る。
 あるいは、貫通溝151は、例えば、レンズ付き基板41を変形させる応力がレンズ付き基板41の内部から発生する場合に、応力によるレンズ付き基板41の変形を緩和する作用または効果をもたらし得る。
<レンズ付き基板の製造方法>
 次に、図23を参照して、基板状態のレンズ付き基板41Wの製造方法について説明する。
 初めに、図23のAに示されるように、貫通孔83が複数形成された担体基板81Wが用意される。貫通孔83の側壁には遮光膜121が成膜されている。図23では、紙面の制約上、2個の貫通孔83のみが示されているが、実際には、図19で示したように、担体基板81Wの平面方向に、多数の貫通孔83が形成されている。また、担体基板81Wの外周に近い領域には、位置合わせのためのアライメントマーク(不図示)が形成されている。
 担体基板81W上側の表側平坦部171と、下側の裏側平坦部172は、後の工程で行われるプラズマ接合が可能な程度に平坦に形成された平坦面となっている。担体基板81Wの厚みは、最終的にレンズ付き基板41として個片化され、他のレンズ付き基板41と重ねられた際に、レンズ間距離を決定するスペーサとしての役割も担っている。
 担体基板81Wには、熱膨張係数が10ppm/℃以下の低熱膨張係数の基材を用いるのが好ましい。
 次に、図23のBに示されるように、凹形状の光学転写面182が一定の間隔で複数配置された下型181の上に、担体基板81Wが配置される。より詳しくは、凹形状の光学転写面182が担体基板81Wの貫通孔83の内側に位置するように、担体基板81Wの裏側平坦部172と下型181の平坦面183とが重ね合わされる。下型181の光学転写面182は、担体基板81Wの貫通孔83と1対1に対応するように形成されており、対応する光学転写面182と貫通孔83の中心が光軸方向で一致するように、担体基板81Wと下型181の平面方向の位置が調整される。下型181は、硬質の型部材で形成されており、例えば、金属やシリコン、石英、ガラスで構成される。
 次に、図23のCに示されるように、重ね合わされた下型181と担体基板81Wの貫通孔83の内側に、エネルギー硬化性樹脂191が充填(滴下)される。レンズ樹脂部82は、このエネルギー硬化性樹脂191を用いて形成される。そのため、エネルギー硬化性樹脂191は、気泡を含まないようにあらかじめ脱泡処理されていることが好ましい。脱泡処理としては、真空脱泡処理、または、遠心力による脱泡処理であることが好ましい。また、真空脱泡処理は充填後に行うことが好ましい。脱泡処理を行うことにより、気泡を抱き込むことなく、レンズ樹脂部82の成形が可能となる。
 次に、図23のDに示されるように、重ね合わされた下型181と担体基板81Wの上に、上型201が配置される。上型201には、凹形状の光学転写面202が一定の間隔で複数配置されており、下型181を配置したときと同様に、貫通孔83の中心と光学転写面202の中心が光軸方向で一致するように、精度良く位置決めされた上で、上型201が配置される。
 紙面上の縦方向となる高さ方向については、上型201と下型181との間隔を制御する制御装置により、上型201と下型181との間隔が予め定めた距離となるように、上型201の位置が固定される。このとき、上型201の光学転写面202と下型181の光学転写面182とで挟まれる空間は、光学設計によって計算されたレンズ樹脂部82(レンズ21)の厚みと等しくなる。
 あるいはまた、図23のEに示されるように、下型181を配置したときと同様に、上型201の平坦面203と、担体基板81Wの表側平坦部171とを、重ね合わせても良い。この場合、上型201と下型181との距離は、担体基板81Wの厚みと同値となり、平面方向及び高さ方向の高精度な位置合わせが可能となる。
 上型201と下型181との間隔が予め設定した距離となるように制御したとき、上述した図23のCの工程において、担体基板81Wの貫通孔83の内側に滴下されたエネルギー硬化性樹脂191の充填量は、担体基板81Wの貫通孔83と、その上下の上型201及び下型181とで囲まれる空間から溢れないようにコントロールされた量となっている。これにより、エネルギー硬化性樹脂191の材料を無駄にすることなく、製造コストを削減することができる。
 続いて、図23のEに示される状態において、エネルギー硬化性樹脂191の硬化処理が行われる。エネルギー硬化性樹脂191は、例えば、熱またはUV光をエネルギーとして与え、所定の時間放置することで、硬化する。硬化中には、上型201を下方向に押し込んだり、アライメントをすることにより、エネルギー硬化性樹脂191の収縮による変形を最小限に抑制することができる。
 エネルギー硬化性樹脂191の代わりに、熱可塑性樹脂を用いても良い。その場合には、図23のEに示される状態において、上型201と下型181を昇温することでエネルギー硬化性樹脂191がレンズ形状に成形され、冷却することで硬化する。
 次に、図23のFに示されるように、上型201と下型181の位置を制御する制御装置が、上型201を上方向、下型181を下方向へ移動させて、上型201と下型181を担体基板81Wから離型する。上型201と下型181が担体基板81Wから離型されると、担体基板81Wの貫通孔83の内側に、レンズ21を含むレンズ樹脂部82が形成されている。
 なお、担体基板81Wと接触する上型201と下型181の表面をフッ素系またはシリコン系等の離型剤でコーティングしてもよい。そのようにすることにより、上型201と下型181から担体基板81Wを容易に離型することができる。また、担体基板81Wとの接触面から容易に離型する方法として、フッ素含有DLC(Diamond Like Carbon)等の各種コーティングを行ってもよい。
 次に、図23のGに示されるように、担体基板81Wとレンズ樹脂部82の表面に上側表面層122が形成され、担体基板81Wとレンズ樹脂部82の裏面に、下側表面層123が形成される。上側表面層122及び下側表面層123の成膜前後において、必要に応じてCMP(Chemical Mechanical Polishing)等を行うことで、担体基板81Wの表側平坦部171と裏側平坦部172を平坦化してもよい。
 以上のように、担体基板81Wに形成された貫通孔83に、エネルギー硬化性樹脂191を上型201と下型181を用いて加圧成型(インプリント)することで、レンズ樹脂部82を形成し、レンズ付き基板41を製造することができる。
 光学転写面182及び光学転写面202の形状は、上述した凹形状に限定されるものではなく、レンズ樹脂部82の形状に応じて適宜決定される。図15に示したように、レンズ付き基板41a乃至41eのレンズ形状は、光学系設計により導出された様々な形状をとることができ、例えば、両凸形状、両凹形状、平凸形状、平凹形状、凸メニスカス形状、凹メニスカス形状、更には高次非球面形状などでもよい。
 また、光学転写面182及び光学転写面202の形状は、形成後のレンズ形状がモスアイ構造となる形状とすることもできる。
 上述した製造方法によれば、エネルギー硬化性樹脂191の硬化収縮によるレンズ樹脂部82どうしの平面方向の距離の変動を、担体基板81Wの介在によって断ち切ることができるので、レンズ距離間精度を高精度に制御することができる。また、強度の弱いエネルギー硬化性樹脂191を、強度の強い担体基板81Wによって補強する効果がある。これにより、ハンドリング性の良いレンズを複数配置したレンズアレイ基板を提供することができるとともに、レンズアレイ基板の反りを抑制できる効果を有する。
<貫通孔形状が多角形の例>
 図19のBに示したように、貫通孔83の平面形状は、例えば四角形などの多角形であっても良い。
 図24は、貫通孔83の平面形状が四角形である場合の、レンズ付き基板41aの担体基板81aとレンズ樹脂部82aの平面図と断面図である。
 図24におけるレンズ付き基板41aの断面図は、平面図のB‐B’線とC‐C’線における断面図を示している。
 B‐B’線断面図とC‐C’線断面図を比較して判るように、貫通孔83aが四角形の場合、貫通孔83aの中心から貫通孔83aの上部外縁までの距離、および、貫通孔83aの中心から貫通孔83aの下部外縁までの距離は、四角形である貫通孔83aの辺方向と対角線方向とで異なり、対角線方向の方が大きい。このため、貫通孔83aの平面形状が四角形の場合、レンズ部91を円形にすると、レンズ部91外周から貫通孔83a側壁までの距離、言い換えれば、担持部92の長さを、四角形の辺方向と対角線方向とで異なる長さにする必要がある。
 そこで、図24に示されるレンズ樹脂部82aは、以下の構造を備える。
(1)レンズ部91の外周に配置した腕部101の長さは、四角形の辺方向と対角線方向とで同じである。
(2)腕部101の外側に配置し、貫通孔83a側壁まで延在する脚部102の長さは、四角形の辺方向の脚部102の長さよりも対角線方向の脚部102の長さの方を、長くしている。
 図24に示されるように、脚部102は、レンズ部91に直接は接していない一方、腕部101は、レンズ部91に直接接している。
 図24のレンズ樹脂部82aでは、レンズ部91に直接接している腕部101の長さと厚さを、レンズ部91の外周全体に渡って一定にすることで、レンズ部91全体を偏りなく一定の力で支える、という作用または効果をもたらし得る。
 さらに、レンズ部91全体を偏りなく一定の力で支えることにより、例えば、貫通孔83aを取り囲む担体基板81aから、貫通孔83aの外周全体に渡って応力が加わるような場合には、これをレンズ部91全体に偏りなく伝えることで、レンズ部91の特定の部分だけに偏って応力が伝わることを抑える、という作用または効果をもたらし得る。
 図25は、平面形状が四角形である貫通孔83のその他の例について示す、レンズ付き基板41aの担体基板81aとレンズ樹脂部82aの平面図と断面図である。
 図25におけるレンズ付き基板41aの断面図は、平面図のB‐B’線とC‐C’線における断面図を示している。
 図25においても、図22と同様に、貫通孔83aの中心から貫通孔83aの上部外縁までの距離、および、貫通孔83aの中心から貫通孔83aの下部外縁までの距離は、四角形である貫通孔83aの辺方向と対角線方向とで異なり、対角線方向の方が大きい。このため、貫通孔83aの平面形状が四角形の場合、レンズ部91を円形にすると、レンズ部91外周から貫通孔83a側壁までの距離、言い換えれば、担持部92の長さを、四角形の辺方向と対角線方向とで異なる長さにする必要がある。
 そこで、図25に示されるレンズ樹脂部82aは、以下の構造を備える。
(1)レンズ部91の外周に配置した脚部102の長さを、貫通孔83aの四角形の4つの辺に沿って、一定にしている。
(2)上記(1)の構造を実現するために、腕部101の長さは、四角形の辺方向の腕部の長さよりも対角線方向の腕部の長さの方を、長くしている。
 図25に示されるように、脚部102は腕部101よりも、樹脂の膜厚が厚い。このため、レンズ付き基板41aの平面方向の単位面積当たりの体積も、脚部102は腕部101よりも大きい。
 図25の実施例では、脚部102の体積をできるだけ小さくし、かつ、貫通孔83aの四角形の4辺に沿って一定にすることで、例えば樹脂の膨潤のような変形が発生するような場合には、これによる体積変化をできるだけ抑え、かつ体積変化がレンズ部91の外周全体に渡ってできるだけ偏らないようにする、という作用または効果をもたらし得る。
 図26は、レンズ付き基板41のレンズ樹脂部82と貫通孔83の他の実施形態を示す断面図である。
 図26に示されるレンズ樹脂部82と貫通孔83は、以下の構造を備える。
(1)貫通孔83の側壁は、段付き部221を備える段付き形状である。
(2)レンズ樹脂部82の担持部92の脚部102が、貫通孔83の側壁上方に配置されるだけでなく、貫通孔83に備わる段付き部221の上にも、レンズ付き基板41の平面方向に延在している。
 図27を参照して、図26に示した段付き形状の貫通孔83の形成方法について説明する。
 初めに、図27のAに示されるように、担体基板81Wの一方の面に、貫通孔開口の際のウェットエッチングに対する耐性を有するエッチングストップ膜241が形成される。エッチングストップ膜241は、例えば、シリコン窒化膜とすることができる。
 次いで、担体基板81Wのもう一方の面に、貫通孔開口の際のウェットエッチングに対する耐性を有するハードマスク242が形成される。ハードマスク242も、例えばシリコン窒化膜とすることができる。
 次に、図27のBに示されるように、ハードマスク242の所定の領域が、1回目のエッチングのために開口される。1回目のエッチングでは、貫通孔83の段付き部221の上段となる部分がエッチングされる。このため、1回目のエッチングのためのハードマスク242の開口部は、図26に記載のレンズ付き基板41の上側基板表面における開口に対応した領域となる。
 次に、図27のCに示されるように、ウェットエッチングにより、ハードマスク242の開口部に応じて、担体基板81Wが所定の深さ分だけエッチングされる。
 次に、図27のDに示されるように、エッチング後の担体基板81Wの表面に、ハードマスク243が改めて形成され、貫通孔83の段付き部221の下側となる部分に対応してハードマスク243が開口される。2回目のハードマスク243も、例えばシリコン窒化膜を採用することができる。
 次に、図27のEに示されるように、ウェットエッチングにより、ハードマスク243の開口部に応じて、エッチングストップ膜241に到達するまで担体基板81Wがエッチングされる。
 最後に、図27のFに示されるように、担体基板81Wの上側表面のハードマスク243と、下側表面のエッチングストップ膜241が除去される。
 以上のように、ウェットエッチングによる貫通孔形成のための担体基板81Wのエッチングを2回に分けて行うことで、図26に示した段付き形状の貫通孔83が得られる。
 図28は、貫通孔83aが段付き部221を有し、かつ、貫通孔83aの平面形状が円形である場合の、レンズ付き基板41aの担体基板81aとレンズ樹脂部82aの平面図と断面図である。
 図28におけるレンズ付き基板41aの断面図は、平面図のB‐B’線とC‐C’線における断面図を示している。
 貫通孔83aの平面形状が円形である場合、貫通孔83aの断面形状は当然直径の方向によらず同じである。これに加えて、レンズ樹脂部82aの外縁、腕部101、及び脚部102の断面形状も、直径の方向によらず同じとなるように形成されている。
 図28の段付き形状を有する貫通孔83aは、貫通孔83a内に段付き部221を備えない図14の貫通孔83aと比較して、レンズ樹脂部82の担持部92の脚部102が、貫通孔83aの側壁と接触する面積を大きくできる、という作用または効果をもたらす。また、これにより、レンズ樹脂部82と貫通孔83aの側壁との密着強度、言い換えれば、レンズ樹脂部82aと担体基板81Wとの密着強度を増加させる、という作用または効果をもたらす。
 図29は、貫通孔83aが段付き部221を有し、かつ、貫通孔83aの平面形状が四角形である場合の、レンズ付き基板41aの担体基板81aとレンズ樹脂部82aの平面図と断面図である。
 図29におけるレンズ付き基板41aの断面図は、平面図のB‐B’線とC‐C’線における断面図を示している。
 図29に示されるレンズ樹脂部82と貫通孔83は、以下の構造を備える。
(1)レンズ部91の外周に配置した腕部101の長さは、四角形の辺方向と対角線方向とで同じである。
(2)腕部101の外側に配置し、貫通孔83aの側壁まで延在する脚部102の長さは、四角形の辺方向の脚部102の長さよりも、対角線方向の脚部102の長さが長い。
 図29に示されるように、脚部102は、レンズ部91に直接は接していない一方、腕部101は、レンズ部91に直接接している。
 図29のレンズ樹脂部82aでは、図24に記載のレンズ樹脂部82aと同様に、レンズ部91に直接接している腕部101の長さと厚さを、レンズ部91の外周全体に渡って一定にすることで、レンズ部91全体を偏りなく一定の力で支える、という作用または効果をもたらし得る。
 さらに、レンズ部91全体を偏りなく一定の力で支えることにより、例えば、貫通孔83aを取り囲む担体基板81aから、貫通孔83aの外周全体に渡って応力が加わるような場合には、これをレンズ部91全体に偏りなく伝えることで、レンズ部91の特定の部分だけに偏って応力が伝わることを抑える、という作用または効果をもたらし得る。
 さらに、図29の貫通孔83aの構造は、貫通孔83a内に段付き部221を備えない図24等の貫通孔83aと比較して、レンズ樹脂部82aの担持部92の脚部102が、貫通孔83aの側壁と接触する面積を大きくできる、という作用または効果をもたらす。これにより、レンズ樹脂部82aと貫通孔83aの側壁部との密着強度、言い換えれば、レンズ樹脂部82aと担体基板81aとの密着強度が増加する、という作用または効果をもたらす。
<11.レンズ付き基板どうしの直接接合>
 次に、複数のレンズ付き基板41が形成された基板状態のレンズ付き基板41Wどうしの直接接合について説明する。
 以下の説明では、図30に示されるように、複数のレンズ付き基板41aが形成された基板状態のレンズ付き基板41Wを、レンズ付き基板41W-aと記述し、複数のレンズ付き基板41bが形成された基板状態のレンズ付き基板41Wを、レンズ付き基板41W-bと記述する。その他のレンズ付き基板41c乃至41eについても同様に表す。
 図31を参照して、基板状態のレンズ付き基板41W-aと、基板状態のレンズ付き基板41W-bとの直接接合について説明する。
 なお、図31では、レンズ付き基板41W-aの各部と対応するレンズ付き基板41W-bの部分には、レンズ付き基板41W-aと同じ符号を付して説明する。
 レンズ付き基板41W-aとレンズ付き基板41W-bの上側表面には、上側表面層122または125が形成されている。レンズ付き基板41W-aとレンズ付き基板41W-bの下側表面には、下側表面層123または124が形成されている。そして、図31のAに示されるように、レンズ付き基板41W-aと41W-aの接合される面となる、レンズ付き基板41W-aの裏側平坦部172を含む下側表面全体、及び、レンズ付き基板41W-bの表側平坦部171を含む上側表面全体に、プラズマ活性処理が施される。プラズマ活性処理に使用されるガスは、O2、N2、He、Ar、H2などプラズマ処理可能なガスであれば何でもよい。ただし、プラズマ活性処理に使用されるガスとして、上側表面層122及び下側表面層123の構成元素と同じガスを使用すると、上側表面層122及び下側表面層123の膜自体の変質を抑制することができるので、好ましい。
 そして、図31のBに示されるように、活性化された表面状態のレンズ付き基板41W-aの裏側平坦部172と、レンズ付き基板41W-bの表側平坦部171とを貼り合わせる。
 このレンズ付き基板どうしの貼り合わせ処理により、レンズ付き基板41W-aの下側表面層123または124の表面のOH基の水素とレンズ付き基板41W-bの上側表面層122または125の表面のOH基の水素との間に水素結合が生じる。これにより、レンズ付き基板41W-aとレンズ付き基板41W-bとが固定される。このレンズ付き基板どうしの貼り合わせ処理は、大気圧の条件下で行い得る。
 上記貼り合わせ処理を行ったレンズ付き基板41W-aとレンズ付き基板41W-bに、アニール処理を加える。これによりOH基どうしが水素結合した状態から脱水縮合が起きて、レンズ付き基板41W-aの下側表面層123または124と、レンズ付き基板41W-bの上側表面層122または125との間に、酸素を介した共有結合が形成される。あるいは、レンズ付き基板41W-aの下側表面層123または124に含まれる元素と、レンズ付き基板41W-bの上側表面層122または125に含まれる元素とが共有結合する。これらの結合により、2枚のレンズ付き基板が強固に固定される。このように、上側に配置したレンズ付き基板41Wの下側表面層123または124と、下側に配置したレンズ付き基板41Wの上側表面層122または125との間に共有結合が形成され、これによって2枚のレンズ付き基板41Wが固定されることを、本明細書では直接接合と呼ぶ。特許文献1が開示する複数枚のレンズ付き基板を基板全面に渡って樹脂によって固着する方法は、樹脂の硬化収縮や熱膨張とこれによるレンズの変形の懸念がある。これに対して、本技術の直接接合は、複数枚のレンズ付き基板41Wを固定する際に樹脂を用いないため、これによる硬化収縮や熱膨張を起こすことなく、複数枚のレンズ付き基板41Wを固定することができる、という作用または効果をもたらす。
 上記アニール処理も、大気圧の条件下で行い得る。このアニール処理は、脱水縮合を行うため、100℃以上または150℃以上もしくは200℃以上で行い得る。一方、このアニール処理は、レンズ樹脂部82を形成するためのエネルギー性硬化樹脂191を熱から保護する観点やエネルギー性硬化樹脂191からの脱ガスを抑える観点から、400℃以下または350℃以下もしくは300℃以下で行い得る。
 上記レンズ付き基板41Wどうしの貼り合わせ処理あるいは上記レンズ付き基板41Wどうしの直接接合処理を、仮に大気圧以外の条件下で行った場合には、接合されたレンズ付き基板41W-aとレンズ付き基板41W-bを大気圧の環境に戻すと、接合されたレンズ樹脂部82とレンズ樹脂部82との間の空間と、レンズ樹脂部82の外部との圧力差が生じてしまう。この圧力差により、レンズ樹脂部82に圧力が加わり、レンズ樹脂部82が変形してしまう懸念がある。
 上記レンズ付き基板41Wどうしの貼り合わせ処理あるいは上記レンズ付き基板どうしの直接接合処理の双方を、大気圧の条件下で行うことは、接合を大気圧以外の条件下で行った場合に懸念されるレンズ樹脂部82の変形を回避することができる、という作用または効果をもたらす。
 プラズマ活性処理を施した基板を直接接合する、言い換えればプラズマ接合することで、例えば、接着剤として樹脂を用いた場合のような流動性、熱膨張を抑制することができるので、レンズ付き基板41W-aとレンズ付き基板41W-bを接合する際の位置精度を向上させることができる。
 レンズ付き基板41W-aの裏側平坦部172と、レンズ付き基板41W-bの表側平坦部171には、上述したように、上側表面層122または下側表面層123が成膜されている。この上側表面層122及び下側表面層123は、先に行ったプラズマ活性処理により、ダングリングボンドが形成されやすくなっている。即ち、レンズ付き基板41W-aの裏側平坦部172に成膜した下側表面層123と、レンズ付き基板41W-bの表側平坦部171に成膜した上側表面層122は、接合強度を増加させる役割も有している。
 また、上側表面層122または下側表面層123が酸化膜で構成されている場合には、プラズマ(O2)による膜質変化の影響を受けないため、レンズ樹脂部82に対しては、プラズマによる腐食を抑制する効果も有する。
 以上のように、複数のレンズ付き基板41aが形成された基板状態のレンズ付き基板41W-aと、複数のレンズ付き基板41bが形成された基板状態のレンズ付き基板41W-が、プラズマによる表面活性化処理を施したうえで直接接合される、言い換えれば、プラズマ接合を用いて接合される。
 図32は、図31を参照して説明した基板状態のレンズ付き基板41Wどうしの接合方法を用いて、図13の積層レンズ構造体11に対応する5枚のレンズ付き基板41a乃至41eを基板状態で積層する第1の積層方法を示している。
 最初に、図32のAに示されるように、積層レンズ構造体11において最下層に位置する基板状態のレンズ付き基板41W-eが用意される。
 次に、図32のBに示されるように、積層レンズ構造体11において下から2層目に位置する基板状態のレンズ付き基板41W-dが、基板状態のレンズ付き基板41W-eの上に接合される。
 次に、図32のCに示されるように、積層レンズ構造体11において下から3層目に位置する基板状態のレンズ付き基板41W-cが、基板状態のレンズ付き基板41W-dの上に接合される。
 次に、図32のDに示されるように、積層レンズ構造体11において下から4層目に位置する基板状態のレンズ付き基板41W-bが、基板状態のレンズ付き基板41W-cの上に接合させる。
 次に、図32のEに示されるように、積層レンズ構造体11において下から5層目に位置する基板状態のレンズ付き基板41W-aが、基板状態のレンズ付き基板41W-bの上に接合される。
 最後に、図32のFに示されるように、積層レンズ構造体11においてレンズ付き基板41aの上層に位置する絞り板51Wが、基板状態のレンズ付き基板41W-aの上に接合される。
 以上のように、基板状態の5枚のレンズ付き基板41W-a乃至41W-eを、積層レンズ構造体11における下層のレンズ付き基板41Wから、上層のレンズ付き基板41Wへと、1枚ずつ順番に積層していくことで、基板状態の積層レンズ構造体11Wが得られる。
 図33は、図31を参照して説明した基板状態のレンズ付き基板41Wどうしの接合方法を用いて、図13の積層レンズ構造体11に対応する5枚のレンズ付き基板41a乃至41eを基板状態で積層する第2の積層方法を示している。
 最初に、図33のAに示されるように、積層レンズ構造体11においてレンズ付き基板41aの上層に位置する絞り板51Wが用意される。
 次に、図33のBに示されるように、積層レンズ構造体11において最上層に位置する基板状態のレンズ付き基板41W-aが、上下を反転させたうえで、絞り板51Wの上に接合される。
 次に、図33のCに示されるように、積層レンズ構造体11において上から2層目に位置する基板状態のレンズ付き基板41W-bが、上下を反転させたうえで、基板状態のレンズ付き基板41W-aの上に接合される。
 次に、図33のDに示されるように、積層レンズ構造体11において上から3層目に位置する基板状態のレンズ付き基板41W-cが、上下を反転させたうえで、基板状態のレンズ付き基板41W-bの上に接合される。
 次に、図33のEに示されるように、積層レンズ構造体11において上から4層目に位置する基板状態のレンズ付き基板41W-dが、上下を反転させたうえで、基板状態のレンズ付き基板41W-cの上に接合される。
 最後に、図33のFに示されるように、積層レンズ構造体11において上から5層目に位置する基板状態のレンズ付き基板41W-eが、上下を反転させたうえで、基板状態のレンズ付き基板41W-dの上に接合される。
 以上のように、基板状態の5枚のレンズ付き基板41W-a乃至41W-eを、積層レンズ構造体11における上層のレンズ付き基板41Wから、下層のレンズ付き基板41Wへと、1枚ずつ順番に積層していくことで、基板状態の積層レンズ構造体11Wが得られる。
 図32または図33で説明した積層方法により積層した基板状態の5枚のレンズ付き基板41W-a乃至41W-eは、ブレード若しくはレーザなどを用いてモジュール単位またはチップ単位に個片化されることで、5枚のレンズ付き基板41a乃至41eが積層された積層レンズ構造体11となる。
<12.カメラモジュールの第8及び第9の実施の形態>
 図34は、本技術を適用した積層レンズ構造体を用いたカメラモジュールの第8の実施の形態を示す図である。
 図35は、本技術を適用した積層レンズ構造体を用いたカメラモジュールの第9の実施の形態を示す図である。
 図34及び図35の説明では、図13に示したカメラモジュールEと異なる部分についてのみ説明する。
 図34のカメラモジュール1Hと図35のカメラモジュール1Jは、図13に示したカメラモジュールEにおける構造材73の部分が異なる構造に置き換えられている。
 図34のカメラモジュール1Hでは、カメラモジュール1Jにおける構造材73の部分が、構造材301a及び301bと、光透過性基板302に置き換えられている。
 具体的には、受光素子12の上側の一部に、構造材301aが配置されている。その構造材301aを介して、受光素子12と光透過性基板302が固定されている。構造材301aは、例えばエポキシ系の樹脂である。
 光透過性基板302の上側には、構造材301bが配置されている。その構造材301bを介して、光透過性基板302と積層レンズ構造体11が固定されている。構造材301bは、例えばエポキシ系の樹脂である。
 これに対して、図35のカメラモジュール1Jでは、図34のカメラモジュール1Hの構造材301aの部分が、光透過性を有する樹脂層311に置き換えられている。
 樹脂層311は、受光素子12の上側全面に配置されている。その樹脂層311を介して、受光素子12と光透過性基板302が固定されている。受光素子12の上側全面に配置された樹脂層311は、光透過性基板302の上方から光透過性基板302に応力が加わった場合に、これが受光素子12の一部の領域に集中して印加されることを防ぎ、受光素子12全面に応力を分散させて受け止める作用または効果をもたらす。
 光透過性基板302の上側には、構造材301bが配置されている。その構造材301bを介して、光透過性基板302と積層レンズ構造体11が固定されている。
 図34のカメラモジュール1Hと図35のカメラモジュール1Jは、受光素子12の上側に光透過性基板302を備える。光透過性基板302は、例えば、カメラモジュール1Hまたは1Jを製造する途中で、受光素子12に傷が着くことを抑える、という作用または効果をもたらす。
<13.カメラモジュールの第10の実施の形態>
 図36は、本技術を適用した積層レンズ構造体を用いたカメラモジュールの第10の実施の形態を示す図である。
 図36に示されるカメラモジュール1Jにおいて、積層レンズ構造体11は、レンズバレル74に収納されている。レンズバレル74は、シャフト331に沿って移動する移動部材332と、固定部材333で固定されている。レンズバレル74が不図示の駆動モータによってシャフト331の軸方向に移動されることにより、積層レンズ構造体11から受光素子12の撮像面までの距離が調整される。
 レンズバレル74、シャフト331、移動部材332、及び、固定部材333は、ハウジング334に収納されている。受光素子12の上部には保護基板335が配置され、保護基板335とハウジング334が、接着剤336により接続されている。
 上記の積層レンズ構造体11を移動させる機構は、カメラモジュール1Jを用いたカメラが、画像を撮影する際に、オートフォーカス動作を行うことを可能にする、という作用または効果をもたらす。
<14.カメラモジュールの第11の実施の形態>
 図37は、本技術を適用した積層レンズ構造体を用いたカメラモジュールの第11の実施の形態を示す図である。
 図37のカメラモジュール1Lは、圧電素子による焦点調節機構を追加したカメラモジュールである。
 即ち、カメラモジュール1Lでは、図34のカメラモジュール1Hと同様に、受光素子12の上側の一部に、構造材301aが配置されている。その構造材301aを介して、受光素子12と光透過性基板302が固定されている。構造材301aは、例えばエポキシ系の樹脂である。
 光透過性基板302の上側には、圧電素子351が配置されている。その圧電素子351を介して、光透過性基板302と積層レンズ構造体11が固定されている。
 カメラモジュール1Lでは、積層レンズ構造体11の下側に配置した圧電素子351へ電圧を印加および遮断することで、積層レンズ構造体11を上下方向に移動させることができる。積層レンズ構造体11を移動する手段としては、圧電素子351に限らず、電圧の印加および遮断によって形状が変化する他のデバイスを用いることができる。例えばMEMSデバイスを用いることができる。
 上記の積層レンズ構造体11を移動させる機構は、カメラモジュール1Lを用いたカメラが、画像を撮影する際に、オートフォーカス動作を行うことを可能にする、という作用または効果をもたらす。
<15.他の構造と比較した本構造の効果>
 積層レンズ構造体11は、レンズ付き基板41どうしを直接接合により固着させた構造(以下、本構造という。)である。本構造の作用及び効果について、レンズが形成されたレンズ付き基板のその他の構造と比較して説明する。
<比較構造例1>
 図38は、本構造と比較するための第1の基板構造(以下、比較構造例1という。)であって、特開2011-138089号公報(以下、比較文献1という。)において図14(b)として開示されたウエハレベル積層構造の断面図である。
 図38に示されるウエハレベル積層構造1000は、ウエハ基板1010上にイメージセンサ1011が複数配列されているセンサアレイ基板1012の上に、2枚のレンズアレイ基板1021が、柱状のスペーサ1022を介して積層された構造を有する。各レンズアレイ基板1021は、レンズ付き基板1031と、そのレンズ付き基板1031に複数形成された貫通孔部分に形成されているレンズ1032とで構成される。
<比較構造例2>
 図39は、本構造と比較するための第2の基板構造(以下、比較構造例2という。)であって、特開2009-279790号公報(以下、比較文献2という。)において図5(a)として開示されたレンズアレイ基板の断面図である。
 図39に示されるレンズアレイ基板1041では、板状の基板1051に設けられた複数の貫通孔1052それぞれに、レンズ1053が設けられている。各レンズ1053は、樹脂(エネルギー硬化性樹脂)1054で形成されており、その樹脂1054は、基板1051の上面にも形成されている。
 図40を参照して、図39のレンズアレイ基板1041の製造方法について簡単に説明する。
 図40のAは、複数個の貫通孔1052が形成された基板1051が、下型1061の上に置かれた状態を示している。下型1061は、この後の工程で、樹脂1054を下方から上方へ押す金型である。
 図40のBは、複数個の貫通孔1052内部と基板1051上面に樹脂1054を塗布した後、上型1062を基板1051の上に配置し、上型1062と下型1061を用いて、加圧成型している状態を示している。上型1062は、樹脂1054を上方から下方へ押す金型である。図40のBに示される状態で、樹脂1054の硬化が行われる。
 図40のCは、樹脂1054が硬化した後、上型1062と下型1061を離形させ、レンズアレイ基板1041が完成した状態を示している。
 このレンズアレイ基板1041は、(1)基板1051の貫通孔1052の位置に形成された樹脂1054がレンズ1053となり、このレンズ1053が基板1051に複数個形成され、かつ、(2)これら複数個のレンズ1053の間に位置する基板1051の上側表面全体に、樹脂1054の薄い層が形成されている、ことが特徴である。
 このレンズアレイ基板1041を複数積層した構造体を形成する場合、基板1051の上側表面全体に形成された樹脂1054の薄い層が、基板どうしを接着する接着剤としての作用または効果をもたらす。
 また、レンズアレイ基板1041を複数積層した構造体を形成する場合、比較構造例1として示した図38のウエハレベル積層構造1000と比較して、基板どうしを接着する面積を大きくすることができるので、基板どうしをより強い力で接着することができる。
<比較構造例2において樹脂がもたらす作用>
 比較構造例2である図39のレンズアレイ基板1041が開示されている比較文献2では、レンズ1053となる樹脂1054の作用として、以下のことが開示されている。
 比較構造例2では、樹脂1054としてエネルギー硬化性樹脂が使用されている。そして、エネルギー硬化性樹脂の一例として、光硬化性樹脂が使用されている。エネルギー硬化性樹脂として光硬化性樹脂を使用した場合、UV光が樹脂1054に照射されると、樹脂1054が硬化する。この硬化により、樹脂1054では、硬化収縮が起きる。
 しかし、図39のレンズアレイ基板1041の構造によれば、樹脂1054の硬化収縮が起きても、複数個あるレンズ1053の間には基板1051が介在するので、樹脂1054の硬化収縮によるレンズ1053間の距離の変動を断ち切ることができ、これにより、複数個のレンズ1053を配置したレンズアレイ基板1041の反りを抑制することができるとしている。
<比較構造例3>
 図41は、本構造と比較するための第3の基板構造(以下、比較構造例3という。)であって、特開2010-256563号公報(以下、比較文献3という。)において図1として開示されたレンズアレイ基板の断面図である。
 図41に示されるレンズアレイ基板1081では、板状の基板1091に設けられた複数の貫通孔1092それぞれに、レンズ1093が設けられている。各レンズ1093は樹脂(エネルギー硬化性樹脂)1094で形成されており、その樹脂1094は、貫通孔1092が設けられていない基板1091の上面にも形成されている。
 図42を参照して、図41のレンズアレイ基板1081の製造方法について簡単に説明する。
 図42のAは、複数個の貫通孔1092が形成された基板1091が、下型1101の上に置かれた状態を示している。下型1101は、この後の工程で、樹脂1094を下方から上方へ押す金型である。
 図42のBは、複数個の貫通孔1092内部と基板1091上面に樹脂1094を塗布した後、上型1102を基板1091の上に配置し、上型1102と下型1101を用いて、加圧成型している状態を示している。上型1102は、樹脂1094を上方から下方へ押す金型である。図42のBに示される状態で、樹脂1094の硬化が行われる。
 図42のCは、樹脂1094が硬化した後、上型1102と下型1101を離形させ、レンズアレイ基板1081が完成した状態を示している。
 このレンズアレイ基板1081は、(1)基板1091の貫通孔1092の位置に形成された樹脂1094がレンズ1093となり、このレンズ1093が基板1091に複数個形成され、かつ、(2)これら複数個のレンズ1093の間に位置する基板1091の上側表面全体に、樹脂1094の薄い層が形成されている、ことが特徴である。
<比較構造例3において樹脂がもたらす作用>
 比較構造例3である図41のレンズアレイ基板1081が開示されている比較文献3では、レンズ1093となる樹脂1094の作用として、以下のことが開示されている。
 比較構造例3では、樹脂1094としてエネルギー硬化性樹脂が使用されている。そして、エネルギー硬化性樹脂の一例として、光硬化性樹脂が使用されている。エネルギー硬化性樹脂として光硬化性樹脂を使用した場合、UV光が樹脂1094に照射されると、樹脂1094が硬化する。この硬化により、樹脂1094では、硬化収縮が起きる。
 しかし、図41のレンズアレイ基板1081の構造によれば、樹脂1094の硬化収縮が起きても、複数個あるレンズ1093の間には基板1091が介在するので、樹脂1094の硬化収縮によるレンズ1093間の距離の変動を断ち切ることができ、これにより、複数個のレンズ1093を配置したレンズアレイ基板1081の反りを抑制することができるとしている。
 以上のように、比較文献2及び3では、光硬化性樹脂が硬化する際、硬化収縮が起きることが開示されている。なお、光硬化性樹脂が硬化する際、硬化収縮が起きることは、比較文献2及び3以外にも、例えば、特開2013-1091号公報などでも開示されている。
 また、樹脂をレンズの形状に成型し、成型後の樹脂を硬化させると、樹脂に硬化収縮が起きて問題となるのは、光硬化性樹脂に限ったことではない。例えば、光硬化性樹脂と同様にエネルギー硬化性樹脂の一種である熱硬化性樹脂においても、硬化の際に硬化収縮が起きることが問題となる。このことは、例えば、比較文献1や3、特開2010-204631号公報などにおいても開示されている。
<比較構造例4>
 図43は、本構造と比較するための第4の基板構造(以下、比較構造例4という。)であって、上述した比較文献2において図6として開示されたレンズアレイ基板の断面図である。
 図43のレンズアレイ基板1121は、図39に示したレンズアレイ基板1041と比較すると、貫通孔1042部分以外の基板1141の形状が、上側だけでなく下側にも突出した形状となっている点、及び、基板1141の下側表面の一部にも、樹脂1144が形成されている点が異なる。レンズアレイ基板1121のその他の構成は、図39に示したレンズアレイ基板1041と同様である。
 図44は、図43のレンズアレイ基板1121の製造方法を説明する図であって、図40のBに対応する図である。
 図44は、複数個の貫通孔1142内部と基板1141上面に樹脂1144を塗布した後、上型1152と下型1151を用いて、加圧成型している状態を示している。樹脂1144は、基板1141下面と下型1151との間にも注入されている。図44に示される状態で、樹脂1144の硬化が行われる。
 このレンズアレイ基板1121は、(1)基板1141の貫通孔1142の位置に形成された樹脂1144がレンズ1143となり、このレンズ1143が基板1141に複数個形成され、かつ、(2)これら複数個のレンズ1143の間に位置する基板1141の上側表面全体に、樹脂1144の薄い層が形成されているだけでなく、基板1141の下側表面の一部にも、樹脂1144の薄い層が形成されている、ことが特徴である。
<比較構造例4において樹脂がもたらす作用>
 比較構造例4である図43のレンズアレイ基板1121が開示されている比較文献2では、レンズ1143となる樹脂1144の作用として、以下のことが開示されている。
 比較構造例4である図43のレンズアレイ基板1121においても、樹脂1144として、エネルギー硬化性樹脂の一例である光硬化性樹脂が使用されている。そして、UV光が樹脂1144に照射されると、樹脂1144が硬化する。この硬化により、比較構造例2および3と同様に、樹脂1144では、硬化収縮が起きる。
 しかし、比較構造例4のレンズアレイ基板1121では、複数個のレンズ1143の間に位置する基板1141の上側表面全体だけでなく、基板1141の下側表面の一定の領域にも、樹脂1144の薄い層が形成されている。
 このように、基板1141の上側表面と下側表面の双方に樹脂1144を形成した構造とすることにより、レンズアレイ基板1121全体の反りの方向を相殺することができる。
 これに対して、比較構造例2として図39に示したレンズアレイ基板1041では、複数個のレンズ1053の間に位置する基板1051の上側表面全体には樹脂1054の薄い層が形成されているが、基板1051の下側表面には、樹脂1054の薄い層が一切形成されていない。
 従って、図43のレンズアレイ基板1121では、図39のレンズアレイ基板1041と比較して、反り量をより小さくしたレンズアレイ基板を提供することができる。
<比較構造例5>
 図45は、本構造と比較するための第5の基板構造(以下、比較構造例5という。)であって、上述した比較文献2において図9として開示されたレンズアレイ基板の断面図である。
 図45のレンズアレイ基板1161は、図39に示したレンズアレイ基板1041と比較すると、基板1171に形成された貫通孔1172近傍の基板裏面に、樹脂はみだし領域1175を有している点が異なる。レンズアレイ基板1161のその他の構成は、図39に示したレンズアレイ基板1041と同様である。
 なお、図45のレンズアレイ基板1161は、個片化された後の状態を示している。
 このレンズアレイ基板1161は、(1)基板1171の貫通孔1172の位置に形成された樹脂1174がレンズ1173となり、このレンズ1173が基板1171に複数個形成され、かつ、(2)これら複数個のレンズ1173の間に位置する基板1171の上側表面全体に、樹脂1174の薄い層が形成されているだけでなく、基板1171の下側表面の一部にも、樹脂1174の薄い層が形成されている、ことが特徴である。
<比較構造例5において樹脂がもたらす作用>
 比較構造例5である図45のレンズアレイ基板1161が開示されている比較文献2では、レンズ1173となる樹脂1174の作用として、以下のことが開示されている。
 比較構造例5である図45のレンズアレイ基板1161においても、樹脂1174として、エネルギー硬化性樹脂の一例である光硬化性樹脂が使用されている。そして、UV光が樹脂1174に照射されると、樹脂1174が硬化する。この硬化により、比較構造例2および3と同様に、樹脂1174では、硬化収縮が起きる。
 しかし、比較構造例5のレンズアレイ基板1171では、複数個のレンズ1173の間に位置する基板1171の上側表面全体だけでなく、基板1171の下側表面の一定の領域にも、樹脂1174の薄い層(樹脂はみだし領域1175)が形成されている。これにより、レンズアレイ基板1171全体の反りの方向を相殺し、反り量をより小さくしたレンズアレイ基板を提供することができる。
<比較構造例2乃至5において樹脂がもたらす作用の比較>
 比較構造例2乃至5において樹脂がもたらす作用についてまとめると、次のようになる。
(1)比較構造例2及び3のように、レンズアレイ基板の上面全体に樹脂の層を配置した構造の場合、複数個のレンズを配置した基板に、反りが発生してしまう。
 図46は、比較構造例2及び3のように、レンズアレイ基板の上面全体に樹脂の層を配置した構造を模式的に表した図であり、レンズとなる樹脂がもたらす作用を説明する図である。
 図46のA及びBに示されるように、レンズアレイ基板1211(レンズ及び貫通孔の図示は省略)の上面に配置された光硬化性樹脂1212の層では、硬化のためのUV光の照射により、硬化収縮が生じる。これにより、光硬化性樹脂1212の層内では、光硬化性樹脂1212に起因した収縮方向の力が発生する。
 一方、レンズアレイ基板1211自体は、UV光を照射しても、収縮も膨張もしない。すなわち、レンズアレイ基板1211自体には、基板に起因した力は発生しない。その結果、レンズアレイ基板1211は、図46のCに示されるように、下に凸の形状に反ってしまう。
(2)しかし、比較構造例4および5のように、レンズアレイ基板の上面と下面の双方に樹脂の層を配置した構造の場合、レンズアレイ基板の反りの方向が相殺されるので、比較構造例2及び3よりも、レンズアレイ基板の反り量を小さくすることができる。
 図47は、比較構造例4及び5のように、レンズアレイ基板の上面と下面の双方に樹脂の層を配置した構造を模式的に表した図であり、レンズとなる樹脂がもたらす作用を説明する図である。
 図47のA及びBに示されるように、レンズアレイ基板1211の上面に配置した光硬化性樹脂1212の層では、硬化のためのUV光の照射により、硬化収縮が生じる。これにより、レンズアレイ基板1211の上面に配置した光硬化性樹脂1212の層内では、光硬化性樹脂1212に起因した収縮方向の力が発生する。このため、レンズアレイ基板1211の上面側では、レンズアレイ基板1211を下に凸の形状に反らせようとする力が働く。
 これに対して、レンズアレイ基板1211自体は、UV光を照射しても、収縮も膨張もしない。すなわち、レンズアレイ基板1211自体には、基板に起因した力は発生しない。
 一方、レンズアレイ基板1211の下面に配置した光硬化性樹脂1212の層では、硬化のためのUV光の照射により、硬化収縮が生じる。これにより、レンズアレイ基板1211の下面に配置した光硬化性樹脂1212の層内では、光硬化性樹脂1212に起因した収縮方向の力が発生する。このため、レンズアレイ基板1211の下面側では、レンズアレイ基板1211を上に凸の形状に反らせようとする力が働く。
 レンズアレイ基板1211の上面側における、レンズアレイ基板1211を下に凸の形状に反らせようとする力と、レンズアレイ基板1211の下面側における、レンズアレイ基板1211を上に凸の形状に反らせようとする力は、相殺されるように働く。
 その結果、図47のCに示されるように、比較構造例4及び5におけるレンズアレイ基板1211の反り量は、図46のCに示した比較構造例2及び3における反り量よりも低減される。
 以上のように、レンズアレイ基板を反らせる力およびレンズアレイ基板の反り量は、
(1)当該レンズアレイ基板の上面において当該レンズアレイ基板に作用する力の方向および大きさと、
(2)当該レンズアレイ基板の下面において当該レンズアレイ基板に作用する力の方向および大きさと、
の相対関係の影響を受ける。
<比較構造例6>
 そこで、例えば、図48のAに示されるように、レンズアレイ基板1211の上面に配置する光硬化性樹脂1212の層及び面積と、レンズアレイ基板1211の下面に配置する光硬化性樹脂1212の層及び面積とを、同一にするレンズアレイ基板構造が考えられる。このレンズアレイ基板構造を、本構造と比較するための第6の基板構造(以下、比較構造例6という。)と呼ぶ。
 比較構造例6では、レンズアレイ基板1211の上面に配置された光硬化性樹脂1212の層では、光硬化性樹脂1212に起因した収縮方向の力が発生する。レンズアレイ基板1211自体は、基板に起因した力が発生しない。このため、レンズアレイ基板1211の上面側では、レンズアレイ基板1211を下に凸の形状に反らせようとする力が働く。
 一方、レンズアレイ基板1211の下面に配置された光硬化性樹脂1212の層では、光硬化性樹脂1212に起因した収縮方向の力が発生する。レンズアレイ基板1211自体は、基板に起因した力が発生しない。このため、レンズアレイ基板1211の下面側では、レンズアレイ基板1211を上に凸の形状に反らせようとする力が働く。
 レンズアレイ基板1211を反らせようとする上記2つの力が、図47のAに示した構造よりもさらに相殺する方向に働く。その結果、レンズアレイ基板1211を反らせる力およびレンズアレイ基板1211の反り量は、比較構造例4および5よりもさらに低減される。
<比較構造例7>
 ところで、実際には、カメラモジュールに組み込まれる積層レンズ構造体を構成するレンズ付き基板の形状は全て同じではない。より具体的には、積層レンズ構造体を構成する複数のレンズ付き基板どうしは、例えば、レンズ付き基板の厚さや貫通孔の大きさが異なっていたり、貫通孔に形成されるレンズの厚みや形状、体積などが異なる場合がある。さらに言えば、レンズ付き基板の上面及び下面に形成される光硬化性樹脂の膜厚なども、各レンズ付き基板で異なる場合もある。
 図49は、第7の基板構造(以下、比較構造例7という。)としての、3枚のレンズ付き基板の積層で構成される積層レンズ構造体の断面図である。この積層レンズ構造体では、図48で示した比較構造例6と同様に、各レンズ付き基板の上面及び下面に配置された光硬化性樹脂の層及び面積が同一に形成されているものとする。
 図49に示される積層レンズ構造体1311は、3枚のレンズ付き基板1321乃至1323で構成される。
 以下では、3枚のレンズ付き基板1321乃至1323のうち、真ん中のレンズ付き基板1321を、第1のレンズ付き基板1321、最上層のレンズ付き基板1322を、第2のレンズ付き基板1322、最下層のレンズ付き基板1323を、第3のレンズ付き基板1323という。
 最上層に配置された第2のレンズ付き基板1322と、最下層に配置された第3のレンズ付き基板1323は、基板の厚さ、及び、レンズの厚さが異なる。
 より具体的には、レンズの厚さが、第2のレンズ付き基板1322よりも第3のレンズ付き基板1323の方が厚く形成されており、それに伴い、基板の厚さも、第2のレンズ付き基板1322よりも第3のレンズ付き基板1323の方が厚く形成されている。
 第1のレンズ付き基板1321と第2のレンズ付き基板1322との接触面、及び、第1のレンズ付き基板1321と第3のレンズ付き基板1323との接触面には、樹脂1341が全面に渡って形成されている。
 3枚のレンズ付き基板1321乃至1323の貫通孔の断面形状は、基板上面よりも基板下面の方が広い、いわゆる末広がり形状である。
 図50を参照して、形状の異なる3枚のレンズ付き基板1321乃至1323がもたらす作用について説明する。
 図50のA乃至Cは、図49に示した積層レンズ構造体1311を模式的に表した図である。
 この積層レンズ構造体1311のように、第1のレンズ付き基板1321の上面と下面に、基板の厚さが異なる第2のレンズ付き基板1322と第3のレンズ付き基板1323を配置した場合、3枚のレンズ付き基板1321乃至1323の接触面全面に渡って存在する樹脂1341の層が、積層レンズ構造体1311の厚さ方向のどの位置に存在するかによって、この積層レンズ構造体1311を反らせる力、及び、積層レンズ構造体1311の反る量が、変わる。
 3枚のレンズ付き基板1321乃至1323の接触面全面に渡って存在する樹脂1341の層が、積層レンズ構造体1311の中心線、即ち、積層レンズ構造体1311の厚さ方向の中点を通って、基板平面方向に走る線に対して対称に配置されていないと、第1のレンズ付き基板1321の上面と下面に配置された樹脂1341の硬化収縮によって発生する力の作用を、図48のCに示したように、完全に相殺することはできない。その結果、積層レンズ構造体1311はどちらかの方向へ反ってしまう。
 例えば、第1のレンズ付き基板1321の上面と下面の2層の樹脂1341が、積層レンズ構造体1311の厚さ方向の中心線よりも上側方向にずれて配置される場合、2層の樹脂1341が硬化収縮を起こすと、積層レンズ構造体1311は、図50のCに示されるように、下に凸の形状に反ってしまう。
 さらに、第2のレンズ付き基板1322と第3のレンズ付き基板1323のうち、厚さが薄い方の基板の貫通孔の断面形状が、第1のレンズ付き基板1321の方向に向かって大きくなる形状である場合には、レンズの欠損あるいは破損、となる懸念が増加する。
 図49に示した例では、第2のレンズ付き基板1322と第3のレンズ付き基板1323のうち、厚さが薄い方の第2のレンズ付き基板1322の貫通孔の断面形状が、第1のレンズ付き基板1321の方向に向かって大きくなる末広がり形状である。このような形状において、第1のレンズ付き基板1321の上面と下面の2層の樹脂1341が硬化収縮した際には、積層レンズ構造体1311には、図50のCに示したように下に凸の形状に反る力が作用し、この力は、図50のDに示されるように、第2のレンズ付き基板1322において、レンズと基板が離間する方向の力として作用する。この作用により、第2のレンズ付き基板1322のレンズ1332が、欠損あるいは破損、となる懸念が増加する。
 次に、樹脂が熱膨張する場合について考える。
<比較構造例8>
 図51は、第8の基板構造(以下、比較構造例8という。)としての、3枚のレンズ付き基板の積層で構成される積層レンズ構造体の断面図である。この積層レンズ構造体では、図48で示した比較構造例6と同様に、各レンズ付き基板の上面及び下面に配置された光硬化性樹脂の層及び面積が同一に形成されているものとする。
 図51の比較構造例8は、3枚のレンズ付き基板1321乃至1323の貫通孔の断面形状が、基板上面よりも基板下面の方が狭い、いわゆる下すぼみ形状である点のみが、図49の比較構造例7と異なる。
 図52のA乃至Cは、図51に示した積層レンズ構造体1311を模式的に表した図である。
 ユーザがカメラモジュールを実使用する際、動作に伴う消費電力の増大によりカメラの筐体内の温度が上昇し、カメラモジュールの温度も上昇する。この温度上昇により、図51の積層レンズ構造体1311において、第1のレンズ付き基板1321の上面と下面に配置された樹脂1341が熱膨張する。
 第1のレンズ付き基板1321の上面と下面に配置する樹脂1341の面積と厚さを、図48のAのように同一にしたとしても、3枚のレンズ付き基板1321乃至1323の接触面全面に渡って存在する樹脂1341の層が、積層レンズ構造体1311の中心線、即ち、積層レンズ構造体1311の厚さ方向の中点を通って、基板平面方向に走る線に対して対称に配置されていないと、第1のレンズ付き基板1321の上面と下面に配置された樹脂1341の熱膨張によって発生する発生する力の作用を、図48のCに示したように、完全に相殺することはできない。その結果、積層レンズ構造体1311はどちらかの方向へ反ってしまう。
 例えば、第1のレンズ付き基板1321の上面と下面の2層の樹脂1341が、積層レンズ構造体1311の厚さ方向の中心線よりも上側方向にずれて配置される場合、2層の樹脂1341が熱膨張を起こすと、積層レンズ構造体1311は、図52のCに示されるように、上に凸の形状に反ってしまう。
 さらに、図51に示した例では、第2のレンズ付き基板1322と第3のレンズ付き基板1323のうち、厚さが薄い方の第2のレンズ付き基板1322の貫通孔の断面形状が、第1のレンズ付き基板1321の方向に向かって小さくなる下すぼみ形状である。このような形状において、第1のレンズ付き基板1321の上面と下面の2層の樹脂1341が熱膨張した際には、積層レンズ構造体1311には、上に凸の形状に反る力が作用し、この力は、図52のDに示されるように、第2のレンズ付き基板1322において、レンズと基板が離間する方向の力として作用する。この作用により、第2のレンズ付き基板1322のレンズ1332が、欠損あるいは破損、となる懸念が増加する。
<本構造>
 図53は、本構造を採用した3枚のレンズ付き基板1361乃至1363からなる積層レンズ構造体1371を示す図である。
 図53のAは、図49の積層レンズ構造体1311に対応した構造であり、貫通孔の断面形状が、いわゆる末広がり形状の構造である。一方、図53のBは、図51の積層レンズ構造体1311に対応した構造であり、貫通孔の断面形状が、いわゆる下すぼみ形状の構造である。
 図54は、本構造がもたらす作用を説明するため、図53の積層レンズ構造体1371を模式的に示した図である。
 積層レンズ構造体1371は、真ん中の第1のレンズ付き基板1361の上方に第2のレンズ付き基板1362を配置し、第1のレンズ付き基板1361の下方に第3のレンズ付き基板1363を配置した構造である。
 最上層に配置された第2のレンズ付き基板1362と、最下層に配置された第3のレンズ付き基板1363は、基板の厚さ、及び、レンズの厚さが異なる。より具体的には、レンズの厚さが、第2のレンズ付き基板1362よりも第3のレンズ付き基板1363の方が厚く形成されており、それに伴い、基板の厚さも、第2のレンズ付き基板1362よりも第3のレンズ付き基板1363の方が厚く形成されている。
 本構造の積層レンズ構造体1371では、レンズ付き基板どうしを固着する手段として、基板どうしの直接接合が用いられる。言い換えれば、固着させるレンズ付き基板へプラズマ活性処理が施され、固着させる2つのレンズ付き基板がプラズマ接合される。さらに言い換えれば、積層する2枚のレンズ付き基板それぞれの表面に、シリコン酸化膜を形成し、これに水酸基を結合させた後、2枚のレンズ付き基板どうしを貼り合わせ、これを昇温して脱水縮合させる。こうして、2枚のレンズ付き基板が、シリコン-酸素共有結合により、直接接合されている。
 したがって、本構造の積層レンズ構造体1371においては、レンズ付き基板どうしを固着する手段として、樹脂による接着は用いられていない。このため、レンズ付き基板とレンズ付き基板との間に、レンズ形成用の樹脂もしくは基板を接着するための樹脂が配置されない。また、レンズ付き基板の上面や下面に樹脂が配置されないため、レンズ付き基板の上面や下面において、樹脂が熱膨張したり、硬化収縮することはない。
 従って、積層レンズ構造体1371では、第1のレンズ付き基板1351の上層及び下層に、レンズの厚さ、及び、基板の厚さが異なる第2のレンズ付き基板1362と第3のレンズ付き基板1363が配置されても、上述した各比較構造例1乃至8のような、硬化収縮に起因した基板の反り、及び、熱膨張に起因した基板の反りは発生しない。
 即ち、レンズ付き基板どうしを直接接合により固着させた本構造は、上方と下方に、レンズの厚さ、及び、基板の厚さが異なるレンズ付き基板を積層した場合でも、上述した各比較構造例1乃至8よりも、基板の反りを大きく抑制することができる、という作用及び効果をもたらす。
<16.各種の変形例>
 上述した各実施の形態のその他の変形例について、以下説明する。
<16.1 光学絞り付きカバーガラス>
 積層レンズ構造体11の上部には、積層レンズ構造体11のレンズ21の表面を保護するため、カバーガラスを設ける場合がある。この場合、カバーガラスに、光学絞りの機能を持たせるようにすることができる。
 図55は、カバーガラスが光学絞りの機能を備える第1の構成を示す図である。
 図55に示されるカバーガラスが光学絞りの機能を備える第1の構成例では、積層レンズ構造体11の上部にカバーガラス1501がさらに積層されている。そして、積層レンズ構造体11とカバーガラス1501の外側に、レンズバレル74が配置されている。
 カバーガラス1501のレンズ付き基板41a側の面(図中、カバーガラス1501の下面)に、遮光膜1502が形成されている。ここで、各レンズ付き基板41a乃至41eのレンズ中心(光学中心)から所定の範囲は、遮光膜1502が形成されていない開口部1503となっており、開口部1503は、光学絞りとして機能する。これにより、例えば、図13のカメラモジュール1D等で構成されていた絞り板51が省略されている。
 図56は、遮光膜1502が形成されたカバーガラス1501の製造方法を説明する図である。
 初めに、図56のAに示されるように、例えば、ウエハもしくはパネルの形態のカバーガラス(ガラス基板)1501Wの一方の面全体に、光吸収材料がスピンコート塗布されることにより、遮光膜1502が形成される。遮光膜1502となる光吸収材料としては、例えば、カーボンブラック顔料や、チタンブラック顔料を内添した光吸収性を有する樹脂が用いられる。
 次に、遮光膜1502の所定の領域がリソグラフィ技術またはエッチング処理によって除去されることにより、図56のBに示されるように、開口部1503が所定の間隔で複数形成される。開口部1503の配置は、図23の担体基板81Wの貫通孔83の配置と1対1に対応する。なお、遮光膜1502と開孔部1503の別の形成方法の例として、開口部1503を除いた領域へインクジェットによって遮光膜1502となる光吸収材料噴射するという方法を用いることもできる。
 以上のようにして製造された基板状態のカバーガラス1501Wと、同じく基板状態の複数枚のレンズ付き基板41Wとが、貼り合わされた後、ブレードもしくはレーザなどを活用したダイシング等により個片化される。これにより、図55に示した、絞り機能を備えるカバーガラス1501が積層された積層レンズ構造体11が完成する。
 このように、半導体プロセスの一工程として、カバーガラス1501を形成することにより、別の組み立て工程でカバーガラスを形成する場合に懸念されるゴミ欠陥の発生を抑制することができる。
 図55に示した第1の構成例によれば、塗布により光学絞りを形成するので、遮光膜1502は1μm程度の薄い膜厚で形成することができ、絞り機構が所定の厚みを有することにより入射光が遮蔽されることに起因する光学性能の劣化(周辺部の減光)を抑えることができる。
 なお、上述した例では、カバーガラス1501Wの個片化を、複数枚のレンズ付き基板41Wと接合した後に行ったが、接合前に行っても良い。換言すれば、遮光膜1502を備えたカバーガラス1501と5枚のレンズ付き基板41a乃至41eとの接合は、ウエハレベルで行っても良いし、チップレベルで行っても良い。
 遮光膜1502の表面は粗くしてもよい。この場合、遮光膜1502を形成したカバーガラス1501表面の表面反射を減らすとともに、遮光膜1502の表面積を増大させることができるので、カバーガラス1501とレンズ付き基板41との接合強度を向上させることができる。
 遮光膜1502の表面を粗面にする方法としては、例えば、遮光膜1502となる光吸収材料を塗布後、エッチングなどにより粗面に加工する方法、光吸収材料を塗布前のカバーガラス1501を粗面に形成後、光吸収材料を塗布する方法、凝集する光吸収材料により成膜後に表面に凹凸が生じるようにする方法、固形分を含んだ光吸収材料により成膜後に表面に凹凸が生じるようにする方法、などがある。
 また、遮光膜1502とカバーガラス1501との間に、反射防止膜を形成してもよい。
 カバーガラス1501が絞りの支持基板を兼用することにより、カメラモジュール1のサイズを小型化することができる。
 図57は、カバーガラスが光学絞りの機能を備える第2の構成を示す図である。
 図57に示されるカバーガラスが光学絞りの機能を備える第2の構成例では、カバーガラス1501が、レンズバレル74の開口部の位置に配置されている。その他の構成は、図55に示した第1の構成例と同じである。
 図58は、カバーガラスが光学絞りの機能を備える第3の構成を示す図である。
 図58に示されるカバーガラスが光学絞りの機能を備える第3の構成例では、遮光膜1502が、カバーガラス1501の上面、換言すれば、レンズ付き基板41aと反対側に形成されている。その他の構成は、図55に示した第1の構成例と同じである。
 なお、図57に示した、レンズバレル74の開口部にカバーガラス1501を配置した構成においても、遮光膜1502を、カバーガラス1501の上面に形成してもよい。
<16.2 貫通孔による絞り形成>
 次に、上述した絞り板51やカバーガラス1501を用いた絞りに代えて、レンズ付き基板41の貫通孔83の開口自体を絞り機構とする例について説明する。
 図59のAは、貫通孔83の開口自体を絞り機構とする第1の構成例を示す図である。
 なお、図59の説明においては、図58に示した積層レンズ構造体11と異なる部分についてのみ説明し、同一部分の説明は適宜省略する。また、図59では、図が煩雑になるのを避けるため、説明に必要となる符号のみ図示されている。
 図59のAに示される積層レンズ構造体11fは、図58に示した積層レンズ構造体11を構成する5枚のレンズ付き基板41a乃至41eのうち、光入射側に最も近く、受光素子12から最も遠い位置にあるレンズ付き基板41aが、レンズ付き基板41fに置き換えられた構成とされている。
 レンズ付き基板41fを図58のレンズ付き基板41aと比較すると、図58のレンズ付き基板41aでは、上面の穴径が下面の穴径よりも大きくなっているのに対して、図59のレンズ付き基板41fでは、上面の穴径D1が下面の穴径D2よりも小さくなっている。すなわち、レンズ付き基板41fの貫通孔83の断面形状は、いわゆる末広がり形状となっている。
 レンズ付き基板41fの貫通孔83に形成されているレンズ21の最表面の高さ位置は、図59のAにおいて一点鎖線で示される、レンズ付き基板41fの最上面の位置よりも低くなっている。
 積層レンズ構造体11fでは、複数枚のレンズ付き基板41のうち、最上層のレンズ付き基板41fの貫通孔83の光入射側の穴径が最も小さくなることにより、この貫通孔83の穴径の最も小さい部分(穴径D1の部分)が、入射光の光線を制限する光学絞りとして機能する。
 図59のBは、貫通孔83の開口自体を絞り機構とする第2の構成例を示す図である。
 図59のBに示される積層レンズ構造体11gは、図58に示した積層レンズ構造体11を構成する5枚のレンズ付き基板41a乃至41eのうち、やはり、最上層のレンズ付き基板41aが、レンズ付き基板41gに置き換えられた構成とされている。そして、レンズ付き基板41gのさらに上に、基板1511が積層された構成とされている。
 レンズ付き基板41gの貫通孔83の穴径は、図59のAに示したレンズ付き基板41fと同様、光入射側の方が小さい末広がり形状になっている。基板1511は、貫通孔83を有するが、レンズ21を保持していない基板である。レンズ付き基板41gと基板1511の貫通孔83の断面形状は、いずれも、いわゆる末広がり形状となっている。
 レンズ付き基板41gの上に基板1511が積層されることにより、入射光が入射される平面領域が、図59のAのレンズ付き基板41fよりもさらに狭められている。基板1511の上面の穴径D3は、レンズ21の曲面部分(レンズ部91)の直径D4よりも小さく構成されている。これにより、基板1511の貫通孔83の穴径の最も小さい部分(穴径D3の部分)が、入射光の光線を制限する光学絞りとして機能する。
 光学絞りの位置は、積層レンズ構造体11gのなかの最上面のレンズ21からできるだけ離れた位置にある方が、射出瞳位置を離し、シェーディングを抑えることができる。
 図59のBに示されるように、5枚のレンズ付き基板41b乃至41e及び41gのさらに上に基板1511を積層することにより、光学絞りの位置を、積層レンズ構造体11gのなかで最上面のレンズ21となる、レンズ付き基板41gのレンズ21から、光入射方向の反対方向に大きく離れた位置とすることができ、シェーディングを抑えることができる。
 図59のCは、貫通孔83の開口自体を絞り機構とする第3の構成例を示す図である。
 図59のCに示される積層レンズ構造体11hは、図58に示した積層レンズ構造体11を構成する5枚のレンズ付き基板41a乃至41fのうちのレンズ付き基板41aのさらに上に、基板1512が積層された構成とされている。
 基板1512は、貫通孔83を有するが、レンズ21を保持していない基板である。基板1512の貫通孔83は、穴径が基板1512の最上面と最下面で異なり、上面の穴径D5が下面の穴径D5よりも小さい、いわゆる末広がり形状である。また、基板1512の最上面の穴径D5は、レンズ21の曲面部分(レンズ部91)の直径よりも小さく構成されている。これにより、この貫通孔83の穴径の最も小さい部分(穴径D5の部分)が、入射光の光線を制限する光学絞りとして機能する。なお、基板1512の形状の別の例として、上面の穴径D5が下面の穴径D5よりも大きい、いわゆる下すぼみの形状であっても良い。
 なお、図59のA乃至Cの例は、いずれも、積層レンズ構造体11を構成する複数枚のレンズ付き基板41のなかで、最上面(受光素子12から最も離れた位置)のレンズ付き基板41fの貫通孔83の穴径を、光学絞りとして構成したり、最上層に配置した基板1511若しくは1512の貫通孔83の穴径を、光学絞りとして構成する例である。
 しかしながら、積層レンズ構造体11を構成する複数枚のレンズ付き基板41のなかの、最上面以外のレンズ付き基板41b乃至41eいずれかの貫通孔83の穴径を、上述したレンズ付き基板41fまたは基板1511若しくは1512のように構成し、光学絞りとして機能させてもよい。
 ただし、シェーディングを抑える観点では、図59のA乃至Cに示したように、光学絞りの機能を有するレンズ付き基板41は、最上層、または、可能な限り上方(受光素子12から最も遠い位置)に配置した方がよい。
 以上のように、積層レンズ構造体11を構成する複数枚のレンズ付き基板41のなかの所定の1枚のレンズ付き基板41、または、レンズ21を保持していない基板1511若しくは1512が、光学絞りの機能を兼ね備えることで、積層レンズ構造体11及びカメラモジュール1としてのサイズを小型化することができる。
 光学絞りが、レンズ21を保持するレンズ付き基板41と一体とすることで、結像性能に影響を与える絞りに最も近いレンズ曲面と光学絞りの位置精度が向上し、結像性能を向上させることができる。
<16.3 金属接合によるウエハレベル接合>
 上述した実施の形態では、貫通孔83にレンズ21が形成されたレンズ付き基板41Wどうしを、プラズマ接合により貼り合わせるようにしたが、金属接合を用いて貼り合わせるようにすることもできる。
 図60は、金属接合を用いたウエハレベルでの貼り合わせを説明する図である。
 初めに、図60のAに示されるように、複数形成された貫通孔1532のそれぞれにレンズ1533が形成された基板状態のレンズ付き基板1531W-aが用意され、そのレンズ付き基板1531W-aの上側表面と下側表面に、反射防止膜1535が成膜される。
 このレンズ付き基板1531Wは、上述した基板状態のレンズ付き基板41Wに対応するものである。また、反射防止膜1535は、上述した上側表面層122と下側表面層123に対応する。
 ここで、レンズ付き基板1531W-aの上側表面に形成された反射防止膜1535の一部に、異物1536が混入された状態を想定する。レンズ付き基板1531W-aの上側表面は、後述する図60のDの工程において、レンズ付き基板1531W-bと接合される面である。
 次に、図60のBに示されるように、金属膜1542が、レンズ付き基板1531W-bとの接合面となるレンズ付き基板1531W-aの上側表面に形成される。このとき、レンズ1533が形成されている貫通孔1532の部分は、金属膜1542が形成されないように、メタルマスク1541を用いてマスクされる。
 金属膜1542の材料としては、例えば、金属接合としてよく使用されるCuを用いることができる。金属膜1542の成膜方法としては、低温で形成が可能な蒸着法やスパッタ法、イオンプレーティング法などのPVD法を用いることができる。
 なお、金属膜1542の材料としては、Cu以外に、Ni、Co、Mn、Al、Sn、In、Ag、Zn等や、これら2種以上の合金材料を用いても良い。また、塑性変形し易い金属材料であれば、例示した以外の材料でもよい。
 金属膜1542の成膜法として、PVD法とメタルマスクによる形成以外にも、例えば、銀粒子などの金属ナノ粒子を用いたインクジェット法を用いてもよい。
 次に、図60のCに示されるように、接合前の前処理として、大気に開放した際に金属膜1542の表面に形成される酸化被膜を、ギ酸、水素ガス、水素ラジカルなどの還元性ガスを用いて除去することにより、金属膜1542の表面が清浄化される。
 金属膜1542の表面の清浄化の方法として、還元ガス以外にも、プラズマ中のArイオンを金属表面に入射させてスパッタ作用により物理的に酸化被膜を除去しても良い。
 上述した図60のA乃至Cと同様の工程によって、接合するもう一方の基板状態のレンズ付き基板1531Wであるレンズ付き基板1531W-bが用意される。
 そして、図60のDに示されるように、レンズ付き基板1531W-bの接合面と、レンズ付き基板1531W-aの接合面とが向き合うように配置され、位置合わせが行われた後、適切な圧力が加えられると、レンズ付き基板1531W-aの金属膜1542とレンズ付き基板1531W-bの金属膜1542が、金属接合により接合される。
 ここで、レンズ付き基板1531W-bの接合面となるレンズ付き基板1531W-bの下側表面にも、例えば、異物1543が混入されているとする。しかしながら、異物1536や異物1543があっても、金属膜1542として、塑性変形し易い金属材料を用いているので、金属膜1542は変形し、レンズ付き基板1531W-aとレンズ付き基板1531W-bとが接合される。
 最後に、図60のEに示されるように、熱処理を加えることにより、金属の原子間接合、結晶化を促し、接合強度が高められる。なお、この熱処理工程は省略することもできる。
 以上のようにして、複数の貫通孔1532のそれぞれにレンズ1533が形成されたレンズ付き基板1531Wどうしを、金属接合を用いて貼り合わせることができる。
 なお、レンズ付き基板1531W-aと金属膜1542の接合を得るために、密着層となる膜を、レンズ付き基板1531W-aと金属膜1542との間に形成することも可能である。この場合、密着層は、反射防止膜1535の上側(外側)、換言すれば、反射防止膜1535と金属膜1542の間に形成される。密着層としては、例えば、Ti、Ta、または、Wなどを用いることができる。または、Ti、Ta、Wなどの窒化物若しくは酸化物、または、窒化物と酸化物との積層構造を用いても良い。レンズ付き基板1531W-bと金属膜1542との接合についても同様である。
 また、レンズ付き基板1531W-aに成膜する金属膜1542の材料と、レンズ付き基板1531W-bに成膜する金属膜1542の材料は、異なる金属材料としてもよい。
 基板状態のレンズ付き基板1531Wどうしを、ヤング率が低く塑性変形し易い金属接合を用いて貼り合わせることで、接合面に異物が存在する場合であっても押し当て圧により変形することで接触面積が得られる。
 金属接合を用いて貼り合わせた複数のレンズ付き基板1531Wを個片化して積層レンズ構造体11とし、上述したカメラモジュール1に組み込んだ場合、金属膜1542は、封止性に優れ、側面からの光や水分の流入を防止することができるので、信頼性の高い積層レンズ構造体11及びカメラモジュール1を作製することができる。
<16.4 高濃度ドープ基板を用いたレンズ付き基板>
 図61は、上述したレンズ付き基板41aの変形例であるレンズ付き基板41a’-1と41a’-2の断面図である。
 図61のレンズ付き基板41a’-1と41a’-2の説明では、上述したレンズ付き基板41aと同一の部分の説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。
 図61のAに示されるレンズ付き基板41a’-1は、シリコン基板に、B(ボロン)が高濃度に拡散(イオン注入)された高濃度ドープ基板である。レンズ付き基板41a’-1の不純物濃度は、例えば、1×1019cm-3程度の濃度であり、レンズ付き基板41a’-1は、広い範囲の波長の光を効率よく吸収することができる。
 レンズ付き基板41a’-1のその他の構成は、上述したレンズ付き基板41aと同様である。
 一方、図61のBに示されるレンズ付き基板41a’-2では、シリコン基板の領域が、不純物濃度が異なる2つの領域、即ち、第1の領域1551と第2の領域1552に分けられる。
 第1の領域1551は、光が入射される側の基板表面から所定の深さ(例えば、3μm程度)に形成されている。第1の領域1551の不純物濃度は、例えば、1×1016cm-3程度の高濃度である。第2の領域1552は、その不純物濃度が、例えば、1×1010cm-3程度とされ、第1の濃度よりも低い濃度にされている。第1の領域1551及び第2の領域1552に拡散(イオン注入)されたイオンは、例えば、レンズ付き基板41a’-1と同様に、B(ボロン)である。
 レンズ付き基板41a’-2の光入射側となる第1の領域1551の不純物濃度は、1×1016cm-3程度であり、レンズ付き基板41a’-1の不純物濃度(例えば、1×1019cm-3)よりも低い。そこで、レンズ付き基板41a’-2では、貫通孔83の側壁に形成される遮光膜121’の膜厚が、図61のAのレンズ付き基板41a’-1の遮光膜121よりも厚く形成されている。例えば、レンズ付き基板41a’-1の遮光膜121の膜厚が2μmであるとすると、レンズ付き基板41a’-2の遮光膜121’の膜厚は、5μmに形成されている。
 レンズ付き基板41a’-2のその他の構成は、上述したレンズ付き基板41aと同様である。
 以上のように、レンズ付き基板41a’-1及び41a’-2として、高濃度ドープ基板を採用することにより、遮光膜121や上側表面層122を透過して基板に到達した光を基材そのもので吸収することができるので、反射光を抑制することができる。ドーピング量は、基板に到達した光を吸収できればよいため、基板に到達してくる光量や、遮光膜121や上側表面層122の膜厚によって、適宜設定することができる。
 また、レンズ付き基板41a’-1及び41a’-2として、取扱い容易なシリコン基板を用いるので、ハンドリングが容易である。遮光膜121や上側表面層122を透過して基板に到達した光を基材そのもので吸収することができるので、遮光膜121や上側表面層122、積層される基板自体の厚み等を薄くすることもでき、薄膜化、構造の簡便化が可能である。
 なお、レンズ付き基板41a’-1及び41a’-2において、シリコン基板にドープされるイオンは、B(ボロン)に限られず、その他、例えば、リン(P)、ヒ素(As)、またはアンチモン(Sb)などでもよく、さらに言えば、光吸収量が増加するバンド構造をとることができる元素であればよい。
 また、積層レンズ構造体11を構成するその他のレンズ付き基板41b乃至41eについても、レンズ付き基板41a’-1及び41a’-2と同様の構成とすることができる。
<製造方法>
 図62を参照して、図61のAに示したレンズ付き基板41a’-1の製造方法について説明する。
 初めに、図62のAに示されるように、B(ボロン)が高濃度に拡散(イオン注入)された基板状態の高濃度ドープ基板1561Wが用意される。高濃度ドープ基板1561Wの不純物濃度は、例えば、1×1019cm-3程度である。
 次に、図62のBに示されるように、高濃度ドープ基板1561Wの所定の位置に、エッチングにより、貫通孔83が形成される。図62では、紙面の制約上、2個の貫通孔83のみが示されているが、実際には、高濃度ドープ基板1561Wの平面方向に、多数の貫通孔83が形成されている。
 次に、図62のCに示されるように、貫通孔83の側壁に、黒色のレジスト材料をスプレーコートによって塗布することにより、遮光膜121が成膜される。
 そして、図62のDに示されるように、レンズ21を含むレンズ樹脂部82が、図23を参照して説明した上型201と下型181を用いた加圧成型により、貫通孔83の内側に形成される。
 その後、図示は省略するが、高濃度ドープ基板1561Wとレンズ樹脂部82の上側表面に上側表面層122が成膜され、高濃度ドープ基板1561Wとレンズ樹脂部82の下側表面に下側表面層123が成膜され、個片化される。これにより、図61のAに示したレンズ付き基板41a’-1が完成する。
 次に、図63を参照して、図61のBに示したレンズ付き基板41a’-2の製造方法について説明する。
 初めに、図63のAに示されるように、B(ボロン)が所定の濃度で拡散(イオン注入)された基板状態のドープ基板1571Wが用意される。ドープ基板1571Wの不純物濃度は、例えば、1×1010cm-3程度である。
 次に、図63のBに示されるように、ドープ基板1571Wの所定の位置に、エッチングにより、貫通孔83が形成される。図63では、紙面の制約上、2個の貫通孔83のみが示されているが、実際には、ドープ基板1571Wの平面方向に、多数の貫通孔83が形成されている。
 次に、図63のCに示されるように、ドープ基板1571Wの光入射面側の基板表面から所定の深さ(例えば、3μm程度)まで、B(ボロン)がイオン注入された後、900℃で熱処理が施される。その結果、図63のDに示されるように、不純物濃度が高濃度である第1の領域1551と、それよりも低濃度である第2の領域1552が形成される。
 そして、図63のEに示されるように、貫通孔83の側壁に、黒色のレジスト材料をスプレーコートによって塗布することにより、遮光膜121が成膜される。
 また、図63のFに示されるように、レンズ21を含むレンズ樹脂部82が、図23を参照して説明した上型201と下型181を用いた加圧成型により、貫通孔83の内側に形成される。
 その後、図示は省略するが、ドープ基板1571Wとレンズ樹脂部82の上側表面に上側表面層122が成膜され、ドープ基板1571Wとレンズ樹脂部82の下側表面に下側表面層123が成膜され、個片化される。これにより、図61のBに示したレンズ付き基板41a’-2が完成する。
 図1に示した積層レンズ構造体11を構成するレンズ付き基板41a乃至41eのそれぞれを、図61に示したような高濃度ドープ基板とすることができる。これにより、基板自体の光吸収量を上げることができる。
<17.受光素子の画素配列と絞り板の構造と用途説明>
 次に、図10と図11で示したカメラモジュール1が備える受光素子12の画素配列と絞り板51の構成についてさらに説明する。
 図64は、図10と図11で示したカメラモジュール1に備わる絞り板51の平面形状の例を表す図である。
 絞り板51は、光を吸収もしくは反射することで入射を防ぐ遮蔽領域51aと、光を透過させる開口領域51bとを備える。
 図10と図11で示したカメラモジュール1に備わる4個の光学ユニット13は、絞り板51の開口領域51bの開口径が、図64のA乃至Dに示されるように、4個とも同じ大きさであっても良いし、異なる大きさであっても良い。図64の図中の「L」、「M」、「S」は、開口領域51bの開口径が「大」、「中」、「小」であることを表す。
 図64のAに記載の絞り板51は、4個の開口領域51bの開口径が同じである。
 図64のBに記載の絞り板51は、2個の開口領域51bの開口径の大きさが「中」つまり、標準的な絞りの開口である。これは例えば図13に記載したように、絞り板51が、レンズ付き基板41のレンズ21にやや重畳していて良い、言い換えれば、レンズ21の直径よりも絞り板51の開口領域51bの方がやや小さくて良い。そして、図64のBに記載の絞り板51の残りの2個の開口領域51bは、開口径の大きさが「大」つまり、先に述べた開口径の大きさが「中」のものよりも、開口径が大きい。この大きな開口領域51bは、例えば被写体の照度が低い場合に、より多くの光をカメラモジュール1に備わる受光素子12へ入射させるという作用をもたらす。
 図64のCに記載の絞り板51は、2個の開口領域51bの開口径の大きさが「中」つまり、標準的な絞りの開口である。そして、図64のCに記載の絞り板51の残りの2個の開口領域51bは、開口径の大きさが「小」つまり、先に述べた開口径の大きさが「中」のものよりも、開口径が小さい。この小さな開口領域51bは、例えば被写体の照度が高く、ここからの光を開口径の大きさが「中」である開口領域51bを通してカメラモジュール1に備わる受光素子12へ入射させると受光素子12に備わる光電変換部で発生する電荷が光電変換部の飽和電荷量を越えてしまうような場合に、受光素子12へ入射する光量を減らすという作用をもたらす。
 図64のDに記載の絞り板51は、2個の開口領域51bの開口径の大きさが「中」つまり、標準的な絞りの開口である。そして、図64のDに記載の絞り板51の残りの2個の開口領域51bは、開口径の大きさが1個が「大」、1個が「小」である。これらの開口領域51bは、図64のBと図64のCで述べた開口径の大きさが「大」および「小」の開口領域51bと同様の作用をもたらす。
 図65は、図10と図11で示したカメラモジュール1の受光領域の構成を示している。
 カメラモジュール1は、図65に示されるように、4個の光学ユニット13(不図示)を備える。そして、これら4個の光学ユニット13へ入射した光を、それぞれの光学ユニット13に対応した受光手段でそれぞれ受光する。そのために、図10と図11で示したカメラモジュール1は、受光素子12が、4個の受光領域1601a1乃至1601a4を備える。
 なお受光手段に関わる別の実施の形態として、カメラモジュール1に備わる1個の光学ユニット13へ入射した光を受光する受光領域1601aを、受光素子12が1個備え、カメラモジュール1がこのような受光素子12を、カメラモジュール1に備わる光学ユニット13の個数分、例えば図10と図11に記載のカメラモジュール1の場合は4個、備える構成であっても良い。
 受光領域1601a1乃至1601a4は、それぞれに光を受光する画素をアレイ状に配列した画素アレイ1601b1乃至1601b4を備える。
 なお、図65では、簡単のため、画素アレイに備わる画素を駆動するための回路や画素を読み出すための回路を省略し、受光領域1601a1乃至1601a4と、画素アレイ1601b1乃至1601b4とを同じ大きさで表している。
 受光領域1601a1乃至1601a4に備わる画素アレイ1601b1乃至1601b4は、複数の画素からなる画素の繰り返し単位1602c1乃至1602c4を備え、これら繰り返し単位1602c1乃至1602c4を縦方向と横方向との双方にそれぞれ複数個アレイ状に配列することで、画素アレイ1601b1乃至1601b4が構成されている。
 受光素子12に備わる4個の受光領域1601a1乃至1601a4上には、それぞれに光学ユニット13が配置される。4個の光学ユニット13は、その一部として絞り板51を備える。図65では、絞り板51の4個の開口領域51bの開口径の一例として、図64のDに示した絞り板51の開口領域51bが破線で示されている。
 画像の信号処理の分野では、原画像に対して適応してすることでより解像度が高い画像を得る技術として、超解像技術が知られている。その一例は、例えば特開2015-102794に開示されている。
 図10と図11に記載のカメラモジュール1は、断面構造として、図13、図16、図17や、図34、図35、図37、図55に記載の構造を取り得る。
 これらのカメラモジュール1は、光の入射面となるモジュール1の表面の縦方向と横方向のそれぞれについて2個ずつ配置した光学ユニット13に備わる光軸が、同じ方向に延びている。これにより、光軸が同じ方向を向きながら、異なる受光領域を用いて、必ずしも同一ではない複数枚の画像を得ることができる。
 この様な構造のカメラモジュール1は、得られた複数枚の原画像を基に、これらへ超解像技術を利用して、1個の光学ユニット13から得られる1枚の画像よりも、解像度が高い画像を得ることに適している。
 図66乃至図69は、図10と図11で示したカメラモジュール1の受光領域の画素の構成例を示している。
 なお、図66乃至図69において、Gの画素は、緑色波長の光を受光する画素を表し、Rの画素は、赤色波長の光を受光する画素を表し、Bの画素は、青色波長の光を受光する画素を表す。Cの画素は、可視光の全波長領域の光を受光する画素を表す。
 図66は、カメラモジュール1の受光素子12に備わる4個の画素アレイ1601b1乃至1601b4の画素配列の第1の例を示している。
 4個の画素アレイ1601b1乃至1601b4では、それぞれ、繰り返し単位1602c1乃至1602c4が行方向及び列方向に繰り返し配列されている。図66の繰り返し単位1602c1乃至1602c4それぞれは、R,G,B,Gの画素で構成されている。
 図66の画素配列は、可視光が照射された被写体からの入射光を赤色(R)・緑色(G)・青色(B)に分光してRGB3色からなる画像を得ることに適する、という作用をもたらす。
 図67は、カメラモジュール1の受光素子12に備わる4個の画素アレイ1601b1乃至1601b4の画素配列の第2の例を示している。
 図67の画素配列は、図66の画素配列とは、繰り返し単位1602c1乃至1602c4を構成する各画素が受光する光の波長(色)の組合せが異なる。図67では、繰り返し単位1602c1乃至1602c4それぞれは、R,G,B,Cの画素で構成されている。
 図67の画素配列は、上述のようにR,G,Bに分光しないで可視光の全波長領域の光を受光するCの画素を備える。Cの画素は分光した一部の光を受光するR,G,Bの画素よりも受光する光量が多い。このためこの構成は、例えば被写体の照度が低い場合であっても、この受光量の多いCの画素で得られる情報、例えば被写体の輝度情報を用いて、明度がより高い画像あるいは輝度についての階調性がより多い画像を得ることができる、という作用をもたらす。
 図68は、カメラモジュール1の受光素子12に備わる4個の画素アレイ1601b1乃至1601b4の画素配列の第3の例を示している。
 図68では、繰り返し単位1602c1乃至1602c4それぞれは、R,C,B,Cの画素で構成されている。
 図68に記載の画素の繰り返し単位1602c1乃至1602c4は、Gの画素を備えない。Gの画素に相当する情報は、C、R、及びBの画素からの情報を演算処理することによって得る。例えば、Cの画素の出力値から、Rの画素とBの画素の出力値を減じることによって得る。
 図68に記載の画素の繰り返し単位1602c1乃至1602c4は、全波長領域の光を受光するCの画素を、図67に記載の繰り返し単位1602c1乃至1602c4の2倍となる2個備える。また、図68に備わる画素アレイ1601bにおけるCの画素のピッチが、画素アレイ1601bの縦方向と横方向の双方において、図67に備わる画素アレイ1601bにおけるCの画素のピッチの2倍となるように、図68に記載の画素の繰り返し単位1602c1乃至1602c4は、2個のCの画素を繰り返し単位1602cの外形線の対角線方向に配置している。
 このため図68に記載の構成は、例えば被写体の照度が低い場合に、受光量の多いCの画素から得る情報、例えば輝度情報を、図67に記載の構成と比較して、2倍の解像度で得ることが可能となり、これにより解像度が2倍高くて鮮明な画像を得ることができる、という作用をもたらす。
 図69は、カメラモジュール1の受光素子12に備わる4個の画素アレイ1601b1乃至1601b4の画素配列の第4の例を示している。
 図69では、繰り返し単位1602c1乃至1602c4それぞれは、R,C,C,Cの画素で構成されている。
 例えば、自動車に搭載して前方を撮影するカメラ用途の場合、カラー画像は必ずしも必要とされない場合が多々ある。前方を走行する自動車の赤色のブレーキランプと道路に設置された信号機の赤信号を認識できて、かつ、その他の被写体の形状を認識できることを要求される場合が多い。
 このため図69に記載の構成は、Rの画素を備えることで自動車の赤色のブレーキランプと道路に設置された信号機の赤信号を認識し、かつ、受光量の多いCの画素を図68に記載の画素の繰り返し単位1602cよりもさらに数多く備えることで、例えば被写体の照度が低い場合にも、より解像度が高くて鮮明な画像を得ることができる、という作用をもたらす。
 なお、図66乃至69に示した受光素子12を備えるカメラモジュール1は、そのいずれもが、絞り板51の形状として、図64のA乃至Dに記載のいずれを用いても良い。
 図66乃至69に示した受光素子12のいずれかと、図64のA乃至Dいずれかの絞り板51を備えた、図10と図11に記載のカメラモジュール1は、光の入射面となるカメラモジュール1の表面の縦方向と横方向のそれぞれについて2個ずつ配置した光学ユニット13に備わる光軸が、同じ方向に延びている。
 このような構造のカメラモジュール1は、得られた複数枚の原画像へ超解像技術を適応して、より解像度が高い画像を得ることができる、という作用をもたらす。
 図70は、図66に示した画素配列の変形例を示している。
 図66の繰り返し単位1602c1乃至1602c4は、R,G,B,Gの画素で構成され、同色の2つのGの画素の構造が同一であるのに対して、図70では、繰り返し単位1602c1乃至1602c4は、R,G1,B,G2の画素で構成され、同色の2つのGの画素、即ち、G1の画素とG2の画素で、画素の構造が異なる。
 G1の画素とG2の画素は、画素に備わる信号生成手段(例えばフォトダイオード)として、G1の画素よりもG2の画素の方が、その適正な動作限界が高いもの(例えば飽和電荷量が大きいもの)を備える。かつ、画素に備わる生成信号の変換手段(例えば電荷電圧変換容量)の大きさも、G1の画素よりもG2の画素の方が大きいものを備える。
 これらの構成により、G2の画素は、単位時間当たりに一定量の信号(例えば電荷)が生成した場合の出力信号がG1の画素よりも小さく抑えられ、かつ飽和電荷量が大きいために、例えば、被写体の照度が高い場合にも、画素が動作限界には至らず、これにより高い階調性を有する画像を得られる、という作用をもたらす。
 一方、G1の画素は、単位時間当たりに一定量の信号(例えば電荷)が生成した場合に、G2の画素よりも大きな出力信号が得られるため、例えば、被写体の照度が低い場合にも、高い階調性を有する画像を得られる、という作用をもたらす。
 図70に記載の受光素子12は、このようなG1の画素とG2の画素とを備えるため、広い照度範囲において高い階調性を有する画像を得られる、いわゆるダイナミックレンジの広い画像を得られる、という作用をもたらす。
 図71は、図68の画素配列の変形例を示している。
 図68の繰り返し単位1602c1乃至1602c4は、R,C,B,Cの画素で構成され、同色の2つのCの画素の構造が同一であるのに対して、図71では、繰り返し単位1602c1乃至1602c4は、R,C1,B,C2の画素で構成され、同色の2つのCの画素、即ち、C1の画素とC2の画素で、画素の構造が異なる。
 C1の画素とC2の画素も、画素に備わる信号生成手段(例えばフォトダイオード)として、C1の画素よりもC2の画素の方が、その動作限界が高いもの(例えば飽和電荷量が大きいもの)を備える。かつ、画素に備わる生成信号の変換手段(例えば電荷電圧変換容量)の大きさも、C1の画素よりもC2の画素の方が大きいものを備える。
 図72は、図69の画素配列の変形例を示している。
 図69の繰り返し単位1602c1乃至1602c4は、R,C,C,Cの画素で構成され、同色の3つのCの画素の構造が同一であるのに対して、図72では、繰り返し単位1602c1乃至1602c4は、R,C1,C2,C3の画素で構成され、同色の3つのCの画素、即ち、C1乃至C3の画素で、画素の構造が異なる。
 例えば、C1乃至C3の画素も、画素に備わる信号生成手段(例えばフォトダイオード)として、C1の画素よりもC2の画素、C2の画素よりもC3の画素の方が、その動作限界が高いもの(例えば飽和電荷量が大きいもの)を備える。また、画素に備わる生成信号の変換手段(例えば電荷電圧変換容量)の大きさも、C1の画素よりもC2の画素、C2の画素よりもC3の画素の方が大きいものを備える。
 図71及び図72に記載の受光素子12は、上記の構成を備えるため、図70に記載の受光素子12と同様、広い照度範囲において高い階調性を有する画像を得られる、いわゆるダイナミックレンジの広い画像を得られる、という作用をもたらす。
 図70乃至図72に記載の受光素子12を備えるカメラモジュール1の絞り板51の構成としては、図64のA乃至Dに示した各種の絞り板51の構成や、それらの変形例を採用することができる。
 図70乃至図72に示した受光素子12のいずれかと、図64のA乃至Dいずれかの絞り板51を備えた、図10と図11に記載のカメラモジュール1は、光の入射面となるカメラモジュール1の表面の縦方向と横方向のそれぞれについて2個ずつ配置した光学ユニット13に備わる光軸が、同じ方向に延びている。
 このような構造のカメラモジュール1は、得られた複数枚の原画像へ超解像技術を適応して、より解像度が高い画像を得ることができる、という作用をもたらす。
 図73のAは、カメラモジュール1の受光素子12に備わる4個の画素アレイ1601b1乃至1601b4の画素配列の第5の例を示している。
 受光素子12に備わる4個の画素アレイ1601b1乃至1601b4は、上述したように必ずしも同一の構造ではなく、図73のAに示されるように、異なる構造であっても良い。
 図73のAに示される受光素子12においては、画素アレイ1601b1と画素アレイ1601b4の構造が同じであり、画素アレイ1601b1と1601b4を構成する繰り返し単位1602c1と1602c4の構造も同じである。
 これに対して、画素アレイ1601b2と画素アレイ1601b3の構造は、画素アレイ1601b1と画素アレイ1601b4の構造と異なる。具体的には、画素アレイ1601b2と画素アレイ1601b3の繰り返し単位1602c2と1602c3に含まれる画素サイズが、画素アレイ1601b1と画素アレイ1601b4の繰り返し単位1602c1と1602c4の画素サイズより大きい。さらに言えば、画素に含まれる光電変換部の大きさが大きい。画素サイズが大きいため、繰り返し単位1602c2と1602c3の領域サイズも、繰り返し単位1602c1と1602c4の領域サイズよりも大きい。このため、画素アレイ1601b2と画素アレイ1601b3は、画素アレイ1601b1と画素アレイ1601b4と比較して、同じ面積ではあるが、少ない画素数で構成されている。
 図73のAの受光素子12を備えるカメラモジュール1の絞り板51の構成としては、図64のA乃至Cに示した各種の絞り板51の構成、もしくは、図73のB乃至Dに示される絞り板51の構成、または、それらの変形例を採用することができる。
 一般的に、大きな画素を用いる受光素子は、小さな画素を用いる受光素子よりも、信号ノイズ比(S/N比)の良い画像を得られる、という作用をもたらす。
 例えば信号の読み出し回路や読み出した信号を増幅する回路でのノイズの大きさは、大きな画素を用いる受光素子と小さな画素を用いる受光素子とでほぼ同じであるのに対して、画素に備わる信号生成部で生成する信号の大きさは、画素が大きいほど大きくなる。
 このため、大きな画素を用いる受光素子は、小さな画素を用いる受光素子よりも、信号ノイズ比(S/N比)の良い画像を得られる、という作用をもたらす。
 一方、画素アレイの大きさが同じであるならば、小さな画素を用いる受光素子は、大きな画素を用いる受光素子よりも、解像度が高くなる。
 このため、小さな画素を用いる受光素子は、大きな画素を用いる受光素子よりも、解像度の高い画像を得られる、という作用をもたらす。
 図73のAに記載の受光素子12に備わる上記の構成は、例えば、被写体の照度が高くそれゆえ受光素子12において大きな信号が得られる場合には、画素サイズが小さく解像度が高い受光領域1601a1と1601a4を用いて、解像度の高い画像を得ることが可能となり、さらにこれら2枚の画像へ超解像技術を適応してより解像度の高い画像をも得る、という作用をもたらす。
 また、被写体の照度が低くそれゆえ受光素子12において大きな信号が得られないために、画像のS/N比が低下する懸念がある場合には、S/N比の高い画像が得られる受光領域1601a2と1601a3を用いて、S/N比の高い画像を得ることが可能となり、さらにこれら2枚の画像へ超解像技術を適応してより解像度の高い画像をも得る、という作用をもたらす。
 この場合、図73のAに示した受光素子12を備えるカメラモジュール1は、絞り板51の形状として、図73のB乃至Dに記載した絞り板51の形状に関わる3枚のうち、例えば、図73のBに記載の絞り板51の形状を用いて良い。
 図73のB乃至Dに記載した絞り板51の形状に関わる3枚のうち、例えば、図73のCの絞り板51は、大きな画素を用いた受光領域1601a2と1601a3と組み合わせて用いる絞り板51の開口領域51bが、他の受光領域と組み合わせて用いる絞り板51の開口領域51bよりも大きい。
 このため、図73のB乃至Dに記載した絞り板51の形状に関わる3枚のうち、図73のCの絞り板51を、図73のAに示した受光素子12と組み合わせて用いるカメラモジュール1は、図73のBの絞り板51を、図73のAに示した受光素子12と組み合わせて用いるカメラモジュール1よりも、例えば、被写体の照度が低くそれゆえ受光素子12において大きな信号が得られない場合に、受光領域1601a2と1601a3とにおいて、よりS/N比の高い画像を得ることが可能になる、という作用をもたらす。
 図73のB乃至Dに記載した絞り板51の形状に関わる3枚のうち、例えば、図73のDの絞り板51は、大きな画素を用いた受光領域1601a2と1601a3と組み合わせて用いる絞り板51の開口領域51bが、他の受光領域と組み合わせて用いる絞り板51の開口領域51bよりも小さい。
 このため、図73のB乃至Dに記載した絞り板51の形状に関わる3枚のうち、図73のDの絞り板51を、図73のAに示した受光素子12と組み合わせて用いるカメラモジュール1は、図73のB乃至Dに記載した絞り板51の形状に関わる3枚のうち、図73のBの絞り板51を、図73のAに示した受光素子12と組み合わせて用いるカメラモジュール1よりも、例えば、被写体の照度が高くそれゆえ受光素子12において大きな信号が得られる場合に、受光領域1601a2と1601a3へ入射する光の量を抑える、という作用をもたらす。
 これにより、受光領域1601a2と1601a3に備わる画素へ過大な光が入射してしまい、これにより受光領域1601a2と1601a3に備わる画素の適正な動作限界を超えてしまう(例えば飽和電荷量を越えてしまう)という事態の発生を抑える、という作用をもたらす。
 図74のAは、カメラモジュール1の受光素子12に備わる4個の画素アレイ1601b1乃至1601b4の画素配列の第6の例を示している。
 図74のAに示される受光素子12においては、画素アレイ1601b1の繰り返し単位1602c1の領域サイズが、画素アレイ1601b2及び1601b3の繰り返し単位1602c1及び1602c2の領域サイズよりも小さい。画素アレイ1601b4の繰り返し単位1602c4の領域サイズは、画素アレイ1601b2及び1601b3の繰り返し単位1602c1及び1602c2の領域サイズよりも大きい。
 即ち、繰り返し単位1602c1乃至1602c4の領域サイズには、繰り返し単位1602c1<(繰り返し単位1602c2=繰り返し単位1602c3)<繰り返し単位1602c4、という関係がある。
 繰り返し単位1602c1乃至1602c4の領域サイズが大きいほど、画素サイズも大きく、光電変換部のサイズも大きい。
 図74のAの受光素子12を備えるカメラモジュール1の絞り板51の構成としては、図64のA乃至Cに示した各種の絞り板51の構成、もしくは、図74のB乃至Dに示される絞り板51の構成、または、それらの変形例を採用することができる。
 図74のAに記載の受光素子12に備わる上記の構成は、例えば、被写体の照度が高くそれゆえ受光素子12において大きな信号が得られる場合には、画素サイズが小さく解像度が高い受光領域1601a1を用いて、解像度の高い画像を得ることが可能となる、という作用をもたらす。
 また、被写体の照度が低くそれゆえ受光素子12において大きな信号が得られないために、画像のS/N比が低下する懸念がある場合には、S/N比の高い画像が得られる受光領域1601a2と1601a3を用いて、S/N比の高い画像を得ることが可能となり、さらにこれら2枚の画像へ超解像技術を適応してより解像度の高い画像をも得る、という作用をもたらす。
 被写体の照度がさらに低くそれゆえ受光素子12において画像のS/N比がさらに低下する懸念がある場合には、S/N比のさらに高い画像が得られる受光領域1601a4を用いて、S/N比のさらに高い画像を得ることが可能となり、という作用をもたらす。
 この場合、図74のAに示した受光素子12を備えるカメラモジュール1は、絞り板51の形状として、図74のB乃至Dに記載した絞り板51の形状に関わる3枚のうち、例えば、図74のBに記載の絞り板51の形状を用いて良い。
 図74のB乃至Dに記載した絞り板51の形状に関わる3枚のうち、例えば、図74のCの絞り板51は、大きな画素を用いた受光領域1601a2と1601a3と組み合わせて用いる絞り板51の開口領域51bが、小さな画像を用いた受光領域1601a1と組み合わせて用いる絞り板51の開口領域51bよりも大きい。また、さらに大きな画素を用いた受光領域1601a4と組み合わせて用いる絞り板51の開口領域51bは、さらに大きい。
 このため、図74のB乃至Dに記載した絞り板51の形状に関わる3枚のうち、図74のCの絞り板51を、図74のAに示した受光素子12と組み合わせて用いるカメラモジュール1は、図74のB乃至Dに記載した絞り板51の形状に関わる3枚のうち、図74のBの絞り板51を、図74のAに示した受光素子12と組み合わせて用いるカメラモジュール1よりも、例えば、被写体の照度が低くそれゆえ受光素子12において大きな信号が得られない場合に、受光領域1601a2と1601a3とにおいて、よりS/N比の高い画像を得ることが可能になると共に、被写体の照度がさらに低い場合に、受光領域1601a4において、さらにS/N比の高い画像を得ることが可能になる、という作用をもたらす。
 図74のB乃至Dに記載した絞り板51の形状に関わる3枚のうち、例えば、図74のDの絞り板51は、大きな画素を用いた受光領域1601a2と1601a3と組み合わせて用いる絞り板51の開口領域51bが、小さな画像を用いた受光領域1601a1と組み合わせて用いる絞り板51の開口領域51bよりも小さい。また、さらに大きな画素を用いた受光領域1601a4と組み合わせて用いる絞り板51の開口領域51bは、さらに小さい。
 このため、図74のB乃至Dに記載した絞り板51の形状に関わる3枚のうち、図74のDの絞り板51を、図74のAに示した受光素子12と組み合わせて用いるカメラモジュール1は、図74のB乃至Dに記載した絞り板51の形状に関わる3枚のうち、図74のBの絞り板51を、図74のAに示した受光素子12と組み合わせて用いるカメラモジュール1よりも、例えば、被写体の照度が高くそれゆえ受光素子12において大きな信号が得られる場合に、受光領域1601a2と1601a3へ入射する光の量を抑える、という作用をもたらす。
 これにより、受光領域1601a2と1601a3に備わる画素へ過大な光が入射してしまい、これにより受光領域1601a2と1601a3に備わる画素の適正な動作限界を超えてしまう(例えば飽和電荷量を越えてしまう)という事態の発生を抑える、という作用をもたらす。
 また、受光領域1601a4へ入射する光の量をさらに抑え、これにより、受光領域1601a4に備わる画素へ過大な光が入射してしまい、これにより受光領域1601a4に備わる画素の適正な動作限界を超えてしまう(例えば飽和電荷量を越えてしまう)という事態の発生をも抑える、という作用をもたらす。
 なお、別の実施形態として、例えば一般的なカメラで用いられるように、複数枚の板を組み合わせ、その位置関係を変えることで開口の大きさを変える絞りと同様の構造を用いて、開口領域51bが可変となる絞り板51をカメラモジュールが備え、被写体の照度に応じて絞りの開口の大きさを変える構造としても良い。
 例えば、図73のAと図74のAに記載の受光素子12を用いる場合に、被写体の照度が低い場合には、図73のB乃至Dと図74のB乃至Dに記載した絞り板51の形状に関わる3枚のうち、図73のCと図74のCの形状を用いて、これよりも被写体の照度が高い場合には、図73のBと図74のBの形状を用いて、これよりもさらに被写体の照度が高い場合には、図73のDと図74のDの形状を用いる、という構造としても良い。
 図75は、カメラモジュール1の受光素子12に備わる4個の画素アレイ1601b1乃至1601b4の画素配列の第7の例を示している。
 図75に示される受光素子12では、画素アレイ1601b1の全画素は、緑色の波長の光を受光する画素で構成されている。画素アレイ1601b2の全画素は、青色の波長の光を受光する画素で構成されている。画素アレイ1601b3の全画素は、赤色の波長の光を受光する画素で構成されている。画素アレイ1601b4の全画素は、緑色の波長の光を受光する画素で構成されている。
 図76は、カメラモジュール1の受光素子12に備わる4個の画素アレイ1601b1乃至1601b4の画素配列の第8の例を示している。
 図76に示される受光素子12では、画素アレイ1601b1の全画素は、緑色の波長の光を受光する画素で構成されている。画素アレイ1601b2の全画素は、青色の波長の光を受光する画素で構成されている。画素アレイ1601b3の全画素は、赤色の波長の光を受光する画素で構成されている。画素アレイ1601b4の全画素は、可視光全体の領域の波長の光を受光する画素で構成されている。
 図77は、カメラモジュール1の受光素子12に備わる4個の画素アレイ1601b1乃至1601b4の画素配列の第9の例を示している。
 図77に示される受光素子12では、画素アレイ1601b1の全画素は、可視光全体の領域の波長の光を受光する画素で構成されている。画素アレイ1601b2の全画素は、青色の波長の光を受光する画素で構成されている。画素アレイ1601b3の全画素は、赤色の波長の光を受光する画素で構成されている。画素アレイ1601b4の全画素は、可視光全体の領域の波長の光を受光する画素で構成されている。
 図78は、カメラモジュール1の受光素子12に備わる4個の画素アレイ1601b1乃至1601b4の画素配列の第10の例を示している。
 図78に示される受光素子12では、画素アレイ1601b1の全画素は、可視光全体の領域の波長の光を受光する画素で構成されている。画素アレイ1601b2の全画素は、可視光全体の領域の光を受光する画素で構成されている。画素アレイ1601b3の全画素は、赤色の波長の光を受光する画素で構成されている。画素アレイ1601b4の全画素は、可視光全体の領域の波長の光を受光する画素で構成されている。
 図75乃至図78に示したように、受光素子12の画素アレイ1601b1乃至1601b4は、画素アレイ単位で同一帯域の波長の光を受光するように構成することができる。
 従来から知られるRGB3板式の固体撮像装置は、受光素子を3個備えそれぞれの受光素子が、R画像のみ、G画像のみ、B画像のみ、を撮影する。従来から知られるRGB3板式の固体撮像装置は、1個の光学ユニットへ入射した光を、プリズムによって3方向へ分光した後、3個の受光素子を用いて受光している。このため、3個の受光素子へ入射する被写体画像の位置は、3個の間で同一である。このためこれら3個の画像へ超解像技術を適用して、感度の高い画像を得ることは難しい。
 これに対して、図75乃至図78に記載の受光素子12いずれかを用いる、図10と図11に記載のカメラモジュール1は、光の入射面となるカメラモジュール1の表面において、その面内の縦方向と横方向のそれぞれに2個ずつ光学ユニット13が配置され、かつこれら4個の光学ユニット13に備わる光軸が、平行となって同じ方向に延びている。これにより、光軸が同じ方向を向きながら、受光素子12が備える4個の異なる受光領域1601a1乃至1601a4を用いて、必ずしも同一ではない複数枚の画像を得ることができる。
 この様な構造のカメラモジュール1は、上記の配置の4個の光学ユニット13から得られた複数枚の画像を基に、これらへ超解像技術を利用して、1個の光学ユニット13から得られる1枚の画像よりも、解像度が高い画像を得ることができる、という作用をもたらす。
 なお、図75に記載の受光素子12によって、G、R、G、B、4枚の画像を得る構成は、図66に記載の受光素子12において、G、R、G、B、4個の画素を繰り返し単位とする構成によってもたらされる作用と、同様の作用をもたらす。
 図76に記載の受光素子12において、R、G、B、C、4枚の画像を得る構成は、図67に記載の受光素子12において、R、G、B、C、4個の画素を繰り返し単位とする構成によってもたらされる作用と、同様の作用をもたらす。
 図77に記載の受光素子12において、R、C、B、C、4枚の画像を得る構成は、図68に記載の受光素子12において、R、C、B、C、4個の画素を繰り返し単位とする構成によってもたらされる作用と、同様の作用をもたらす。
 図78に記載の受光素子12において、R、C、C、C、4枚の画像を得る構成は、図69に記載の受光素子12において、R、C、C、C、4個の画素を繰り返し単位とする構成によってもたらされる作用と、同様の作用をもたらす。
 図75乃至図78に示した受光素子12いずれかを備えるカメラモジュール1の絞り板51の構成としては、図64のA乃至Dに示した各種の絞り板51の構成や、それらの変形例を採用することができる。
 図79のAは、カメラモジュール1の受光素子12に備わる4個の画素アレイ1601b1乃至1601b4の画素配列の第11の例を示している。
 図79のAに示される受光素子12においては、画素アレイ1601b1乃至1601b4それぞれで、1画素の画素サイズ、または、各画素が受光する光の波長が異なる。
 画素サイズについては、画素アレイ1601b1が最も小さく、画素アレイ1601b2と1601b3が同サイズで、画素アレイ1601b1よりも大きく、画素アレイ1601b4が、画素アレイ1601b2と1601b3よりも、さらに大きく構成されている。画素サイズの大きさは、各画素が備える光電変換部の大きさと比例する。
 各画素が受光する光の波長については、画素アレイ1601b1、1601b2、及び1601b4は、可視光全体の領域の波長の光を受光する画素で構成され、画素アレイ1601b3は、赤色の波長の光を受光する画素で構成されている。
 図79のAに記載の受光素子12に備わる上記の構成は、例えば、被写体の照度が高くそれゆえ受光素子12において大きな信号が得られる場合には、画素サイズが小さく解像度が高い受光領域1601a1を用いて、解像度の高い画像を得ることが可能となる、という作用をもたらす。
 また、被写体の照度が低くそれゆえ受光素子12において大きな信号が得られないために、画像のS/N比が低下する懸念がある場合には、S/N比の高い画像が得られる受光領域1601a2を用いて、S/N比の高い画像を得ることが可能となる、という作用をもたらす。
 被写体の照度がさらに低くそれゆえ受光素子12において画像のS/N比がさらに低下する懸念がある場合には、S/N比のさらに高い画像が得られる受光領域1601a4を用いて、S/N比のさらに高い画像を得ることが可能となり、という作用をもたらす。
 なお、図79のAに記載の受光素子12へ、図79のB乃至Dに記載した絞り板51の形状に関わる3枚のうち、図79のBの絞り板51を組み合わせて用いる構成は、図74のAに記載の受光素子12へ、図74のB乃至Dに記載した絞り板51の形状に関わる3枚のうち、図74のBの絞り板51を組み合わせて用いる構成によってもたらされる作用と、同様の作用をもたらす。
 また、図79のAに記載の受光素子12へ、図79のB乃至Dに記載した絞り板51の形状に関わる3枚のうち、図79のCの絞り板51を組み合わせて用いる構成は、図74のAに記載の受光素子12へ、図74のB乃至Dに記載した絞り板51の形状に関わる3枚のうち、図74のCの絞り板51を組み合わせて用いる構成によってもたらされる作用と、同様の作用をもたらす。
 また、図79のAに記載の受光素子12へ、図79のB乃至Dに記載した絞り板51の形状に関わる3枚のうち、図79のDの絞り板51を組み合わせて用いる構成は、図74のAに記載の受光素子12へ、図74のB乃至Dに記載した絞り板51の形状に関わる3枚のうち、図74のDの絞り板51を組み合わせて用いることによってもたらされる作用と、同様の作用をもたらす。
 図79のAの受光素子12を備えるカメラモジュール1には、図64のA若しくはDに示した絞り板51の構成、若しくは、図79のB乃至Dに示される絞り板51の構成、または、それらの変形例を採用することができる。
<18.AF機能を有する従来のカメラモジュールの構成>
 ところで、近年、カメラモジュールの小型化に伴い、レンズの低F値化による感度向上や解像度向上が図られている。しかしながら、低F値化、すなわちレンズの大口径化により、被写界深度が狭くなり、焦点を合わせ難くなるため、AF機能を備える必要が生じる。
 図80は、AF機能を有する従来のカメラモジュールの構成例を示す図である。
 図80に示されるカメラモジュール2001は、イメージセンサ2011、レンズ2021が3層に積層されたレンズユニット2012、IRCF2013、レンズ駆動部2014を備えている。
 レンズユニット2012は、図示せぬレンズバレルに3層に積層されたレンズ2021が収納されて構成される。レンズ駆動部2014は、例えば、VCM(Voice Coil Motor)方式により、レンズユニット2012をその光軸に沿って移動させる。
 このような構造のため、レンズユニット2012とIRCF2013とが接触しないように、レンズユニット2012とIRCF2013との間には空気層が設けられている。さらに、図80の例では、IRCF2013とイメージセンサ2011との間にも空気層が設けられている。
 しかしながら、空気層(屈折率n=1.0)とIRCF(n=1.5)との間の屈折率の差により、図81左側に示されるように、レンズを通った光L11がIRCF2013に入射する際、光L11がIRCF2013表面上で大きく反射することで、ゴーストやフレアが発生してしまう。
 また、上述した屈折率の差と、近年のレンズの大口径化とにより、図81右側に示されるように、斜め光L12が、高像高でイメージセンサ2011の受光面に入射する際、その入射角度が大きくなってしまう。これにより、隣接画素との混色が発生し、感度が低下したり、色再現性が悪化してしまう。
 そこで、以下においては、ゴーストやフレアの発生を抑え、隣接画素との混色を防ぐカメラモジュールの構成について説明する。
<19.本技術を適用したカメラモジュールの第1の構成例>
 図82は、本技術を適用したカメラモジュールの第1の構成例を示す図である。
 図82に示されるカメラモジュール2031は、イメージセンサ2011、レンズユニット2012、およびIRCF2013に加え、屈折率調整層2041,2042を備えている。
 カメラモジュール2031は、レンズ駆動部を備えず、レンズユニット2012は固定焦点レンズとして構成される。なお、レンズユニット2012は、3枚のレンズ2021が積層されてなる積層レンズ構造体として構成されるが、4枚以上のレンズ2021が積層されて構成されるようにしてもよい。レンズユニット2012のF値は、例えば、F2.0以下とされる。
 屈折率調整層2041は、レンズユニット2012とIRCF2013との間に隙間なく形成される。また、屈折率調整層2042は、IRCF2013とイメージセンサ2011との間に隙間なく形成される。
 屈折率調整層2041,2042は、屈折率が1.2乃至1.7の樹脂、液体、または固体を材料として形成される。
 屈折率調整層2041,2042の透過率は、およそ可視光線の波長域である400nm乃至700nmの波長域で80%以上とされる。
 また、屈折率調整層2041,2042の透過率は、400nm乃至700nmの波長域で色付けがなくほぼフラットな特性を示す。具体的には、図83に示されるように、屈折率調整層2041,2042の透過率は、400nm乃至700nmの波長域において、変化点が緩やかなカーブを描き、変動幅が20%以内に収まるような特性を示す。
 このような構成により、屈折率調整層2041とIRCF2013との間の屈折率の差が小さくなり、図84左側に示されるように、レンズを通った光L11がIRCF2013に入射する際、IRCF2013表面上での反射を低減することができ、ゴーストやフレアの発生を抑えることが可能となる。
 また、IRCF2013と屈折率調整層2042との間の屈折率の差も小さくなることにより、図84右側に示されるように、斜め光L12が、高像高でイメージセンサ2011の受光面に入射する際の入射角度を抑えることができる。これにより、隣接画素との混色を防ぎ、感度の向上、色再現性の改善を実現することが可能となる。
 図85は、図82のカメラモジュール2031を形成する工程を示す図である。
 まず、各レンズ2021が平面方向に複数形成されたレンズ付き基板2021Wが複数枚用意され、これらが積層されることで、基板状態の積層レンズ構造体2012Wが得られる。
 次に、イメージセンサ2011が平面方向に複数形成された基板状態のセンサ基板2011Wが、基板状態の積層レンズ構造体2012Wとは別に作製され、用意される。
 そして、それぞれ基板状態のセンサ基板2011W、屈折率調整層2042W、IRCF2013W、屈折率調整層2041W、および積層レンズ構造体2012Wが積層され、貼り合わせた基板のモジュール毎に外部端子を着けることで、基板状態のカメラモジュール2031Wが得られる。
 最後に、基板状態のカメラモジュール2031Wが、モジュール単位またはチップ単位に個片化される。個片化されたカメラモジュール2031が、別途用意された筐体(不図示)に封入されることで、最終的なカメラモジュール2031が得られる。
<20.本技術を適用したカメラモジュールの第2の構成例>
 図86は、本技術を適用したカメラモジュールの第2の構成例を示す図である。
 図86に示されるカメラモジュール2031Aは、イメージセンサ2011、レンズユニット2012、IRCF2013、および屈折率調整層2041に加え、カバーガラス2051、および屈折率調整層2052,2053を備えている。
 カバーガラス2051は、イメージセンサ2011とIRCF2013との間に設けられる。
 そして、屈折率調整層2052は、IRCF2013とカバーガラス2051との間に隙間なく形成され、屈折率調整層2052は、カバーガラス2051とイメージセンサ2011との間に隙間なく形成される。
 このような構成においても、第1の構成例と同様、ゴーストやフレアの発生を抑えつつ、隣接画素との混色を防ぎ、感度の向上、色再現性の改善を実現することが可能となる。なお、図86の例では、IRCF2013とカバーガラス2051との間に、屈折率調整層2052が隙間なく形成されるものとしたが、カバーガラス2051の上にIRCF2013が直接(隙間なく)形成されるようにしてもよい。
<21.本技術を適用したカメラモジュールの第3の構成例>
 図87は、本技術を適用したカメラモジュールの第3の構成例を示す図である。
 図87に示されるカメラモジュール2031Bは、図82のカメラモジュール2031のレンズユニット2012に代えて、レンズユニット2012Bを備えている。
 レンズユニット2012Bは、3層に積層されたレンズ2021の上に、可変フォーカスレンズ2061を有している。
 可変フォーカスレンズ2061は、液晶レンズ、液体レンズ、またはMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)レンズで構成され、電気的に焦点距離が調整可能に構成されている。例えば、可変フォーカスレンズ2061が液晶レンズで構成される場合、電気信号により液晶分子の配向を制御して屈折率を変えることで、焦点距離が調整される。また、可変フォーカスレンズ2061が液体レンズで構成される場合、電気信号により液体の形状を変形させて屈折率を変えることで、焦点距離が調整される。さらに、可変フォーカスレンズ2061がMEMSレンズで構成される場合、圧電素子により物体(ゲル)の形状を変形させて屈折率を変えることで、焦点距離が調整される。
 レンズユニット2012Bにより、レンズ駆動部を備えることなく、AF機能を有するカメラモジュールを構成することができる。
 そして、このような構成においても、第1の構成例と同様、ゴーストやフレアの発生を抑えつつ、隣接画素との混色を防ぎ、感度の向上、色再現性の改善を実現することが可能となる。
<22.本技術を適用したカメラモジュールの第4の構成例>
 図88は、本技術を適用したカメラモジュールの第4の構成例を示す図である。
 図88に示されるカメラモジュール2031Cは、図82のカメラモジュール2031のレンズユニット2012に代えて、レンズユニット2012Cを備えている。
 レンズユニット2012Cは、インナーフォーカス式レンズとして構成され、レンズ2081乃至2083、およびレンズ駆動部2084を有している。
 レンズユニット2012Cにおいては、レンズ2081,2083を固定した状態で、レンズ駆動部2084が、例えばVCM方式によりレンズ2082を移動させることで、焦点距離が調整される。
 レンズユニット2012Cにより、AF機能を有するカメラモジュールを構成することができる。
 そして、このような構成においても、第1の構成例と同様、ゴーストやフレアの発生を抑えつつ、隣接画素との混色を防ぎ、感度の向上、色再現性の改善を実現することが可能となる。
<23.本技術を適用したカメラモジュールの第5の構成例>
 図89は、本技術を適用したカメラモジュールの第5の構成例を示す図である。
 図89に示されるカメラモジュール2031Dは、図82のカメラモジュール2031のレンズユニット2012に代えて、レンズユニット2012Dを備えている。
 レンズユニット2012Dは、3層に積層されたレンズ2021の上に、アポダイズドフィルタ2091を有している。
 アポダイズドフィルタ2091は、光学絞りの1つである。
 図90は、従来の光学絞りの透過率について説明する図である。
 図90に示されるように、従来の光学絞り2092の透過率は、その開口部で均一な値をとり、その周囲では0となる。しかしながら、このような透過率特性を有する光学絞り2092では、開口部の周囲において発生する光の回折により解像度が低下するおそれがあった。
 一方、図91に示されるように、アポダイズドフィルタ2091の透過率は、中心部分より周辺部分に向かって徐々に低くなるような特性を有している。具体的には、アポダイズドフィルタ2091の透過率は、例えば、400乃至700nmの波長域で、光学中心において80%以上とされ、端部において0.01%とされる。また、アポダイズドフィルタ2091の透過率は、400乃至700nmの波長域で色付けがなくほぼフラットな特性を示すものとする。
 特に、レンズの大口径化により被写界深度が狭くなると、焦点を合わせ難くなるが、レンズユニット2012Dにアポダイズドフィルタ2091を設けることで、光の回折の発生を抑制することができ、解像度の低下を防ぐことが可能となる。
 そして、このような構成においても、第1の構成例と同様、ゴーストやフレアの発生を抑えつつ、隣接画素との混色を防ぎ、感度の向上、色再現性の改善を実現することが可能となる。
<24.本技術を適用したカメラモジュールの第6の構成例>
 図92は、本技術を適用したカメラモジュールの第6の構成例を示す図である。
 図92に示されるカメラモジュール2031Eは、図82のカメラモジュール2031のレンズユニット2012に代えて、レンズユニット2012Eを備えている。
 レンズユニット2012Eは、2層に積層されたレンズ2021の上に、アポダイズドフィルタ2091と可変フォーカスレンズ2061とを有している。
 レンズユニット2012Eによれば、AF機能を有し、さらに解像度の低下を防ぐことのできるカメラモジュールを構成することができる。
<25.本技術を適用したカメラモジュールの第7の構成例>
 図93は、本技術を適用したカメラモジュールの第7の構成例を示す図である。
 図93に示されるカメラモジュール2031Fは、図82のカメラモジュール2031のレンズユニット2012に代えて、レンズユニット2012Fを備えている。
 レンズユニット2012Fは、インナーフォーカス式レンズとして構成され、レンズ2081乃至2083、レンズ駆動部2084、およびアポダイズドフィルタ2091を有している。
 レンズユニット2012Fによれば、AF機能を有し、さらに解像度の低下を防ぐことのできるカメラモジュールを構成することができる。
 ここで、図94を参照して、上述した構成例において採用されているアポダイズドフィルタ2091を形成するナノインプリントの工程について説明する。
 まず、工程Aに示されるように、ガラス基板2111と金型2112とが用意される。
 次に、工程Bに示されるように、ガラス基板2111上に、光硬化性樹脂2121を形成する。光硬化性樹脂2121には、チタンブラックやチタンカーボンなどの黒色樹脂が添加されている。
 そして、工程Cに示されるように、金型2112により加圧し、さらに、UV光を照射する。
 その後、工程Dに示されるように、金型2112を離型することで、基板状態のアポダイズドフィルタ2091Wが製造される。
 以上のようにして形成されたアポダイズドフィルタ2091は、上述で説明したウエハレベルで、レンズ2021との接合が行われるようにすることができる。
 なお、上述した構成例のうち、アポダイズドフィルタ2091がレンズ2021の前(被写体側)に設けられる構成(いわゆる前絞りの構成)において、アポダイズドフィルタ2091が、機械的に絞りが調整可能に構成されるようにすることもできる。
 具体的には、F値が異なる複数のアポダイズドフィルタを用意し、メカニカルシャッタ機構を用いて、これらを機械的に切り替えるようにする。例えば、暗時ではF1.4、中間時ではF1.8、明時ではF2.8となるように、アポダイズドフィルタを切り替える。
 このような構成により、絞り値を調整することが可能となる。
 さらに、電気的に絞りが調整可能なアポダイズドフィルタが用いられるようにしてもよい。
<26.本技術を適用したカメラモジュールの第8の構成例>
 図95は、本技術を適用したカメラモジュールの第8の構成例を示す図である。
 図95に示されるカメラモジュール2031Gは、図82のカメラモジュール2031のレンズユニット2012に代えて、レンズユニット2012Gを備えている。
 レンズユニット2012Gは、2層に積層されたレンズ2021の上で、かつ、1層のレンズ2021の下に、アポダイズドフィルタ2131を有している。
 アポダイズドフィルタ2131は、電気的に絞りが調整可能に構成されている。
 具体的には、アポダイズドフィルタ2131は、電気的に状態を変化させることのできる液晶材料またはエレクトロクロミック材料を含んでいる。液晶材料が用いられる場合、電気信号により液晶分子の配向を制御して透過率を変えることで、絞り径が変更される。エレクトロクロミック材料が用いられる場合、電気信号により着色状態を制御して透過率を変えることで、絞り径が変更される。
 例えば、暗時では、図95左側に示されるように、F1.4となるように絞り径が変更され、明時では、図95右側に示されるように、F2.8となるように絞り径が変更される。
 このような構成により、絞り値を調整することが可能となる。
 なお、上述した第3乃至第8の構成例において、第2の構成例に設けられるカバーガラス2051、および屈折率調整層2052,2053が組み合わされるようにしてもよい。
<27.電子機器への適用例>
 上述したカメラモジュール2031は、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置や、撮像機能を有する携帯端末装置や、画像読取部に固体撮像装置を用いる複写機など、画像取込部(光電変換部)に固体撮像装置を用いる電子機器に組み込んだ形で使用することが可能である。
 図96は、本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。
 図96の撮像装置3000は、カメラモジュール3002、およびカメラ信号処理回路であるDSP(Digital Signal Processor)回路3003を備える。また、撮像装置3000は、フレームメモリ3004、表示部3005、記録部3006、操作部3007、および電源部3008も備える。DSP回路3003、フレームメモリ3004、表示部3005、記録部3006、操作部3007および電源部3008は、バスライン3009を介して相互に接続されている。
 カメラモジュール3002内のイメージセンサ3001は、被写体からの入射光(像光)を取り込んで撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力する。このカメラモジュール3002として、上述したカメラモジュール2031が採用されており、イメージセンサ3001は、上述したイメージセンサ2011に対応する。
 表示部3005は、例えば、液晶パネルや有機EL(Electro Luminescence)パネル等のパネル型表示装置からなり、イメージセンサ3001で撮像された動画または静止画を表示する。記録部3006は、イメージセンサ3001で撮像された動画または静止画を、ハードディスクや半導体メモリ等の記録媒体に記録する。
 操作部3007は、ユーザによる操作の下に、撮像装置3000が持つ様々な機能について操作指令を発する。電源部3008は、DSP回路3003、フレームメモリ3004、表示部3005、記録部3006および操作部3007の動作電源となる各種の電源を、これら供給対象に対して適宜供給する。
 上述したように、カメラモジュール3002として、イメージセンサ2011とレンズユニット2012との間に形成された少なくとも1の屈折率調整層を備えるカメラモジュール2031を用いることで、ゴーストやフレアの発生を抑えつつ、隣接画素との混色を防ぎ、感度の向上、色再現性の改善を実現することができる。したがって、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ、さらには携帯電話機等のモバイル機器向けカメラモジュールなどの撮像装置3000においても、ゴーストやフレアの発生を抑えつつ、隣接画素との混色を防ぎ、感度の向上、色再現性の改善を実現することができる。
<28.カメラモジュールの使用例>
 図97は、カメラモジュール2031を使用する使用例を示す図である。
 カメラモジュール2031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
<29.体内情報取得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98は、本開示に係る技術(本技術)が適用され得る、カプセル型内視鏡を用いた患者の体内情報取得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。
 体内情報取得システム10001は、カプセル型内視鏡10100と、外部制御装置10200とから構成される。
 カプセル型内視鏡10100は、検査時に、患者によって飲み込まれる。カプセル型内視鏡10100は、撮像機能及び無線通信機能を有し、患者から自然排出されるまでの間、胃や腸等の臓器の内部を蠕動運動等によって移動しつつ、当該臓器の内部の画像(以下、体内画像ともいう)を所定の間隔で順次撮像し、その体内画像についての情報を体外の外部制御装置10200に順次無線送信する。
 外部制御装置10200は、体内情報取得システム10001の動作を統括的に制御する。また、外部制御装置10200は、カプセル型内視鏡10100から送信されてくる体内画像についての情報を受信し、受信した体内画像についての情報に基づいて、表示装置(図示せず)に当該体内画像を表示するための画像データを生成する。
 体内情報取得システム10001では、このようにして、カプセル型内視鏡10100が飲み込まれてから排出されるまでの間、患者の体内の様子を撮像した体内画像を随時得ることができる。
 カプセル型内視鏡10100と外部制御装置10200の構成及び機能についてより詳細に説明する。
 カプセル型内視鏡10100は、カプセル型の筐体10101を有し、その筐体10101内には、光源部10111、撮像部10112、画像処理部10113、無線通信部10114、給電部10115、電源部10116、及び制御部10117が収納されている。
 光源部10111は、例えばLED(Light Emitting Diode)等の光源から構成され、撮像部10112の撮像視野に対して光を照射する。
 撮像部10112は、撮像素子、及び当該撮像素子の前段に設けられる複数のレンズからなる光学系から構成される。観察対象である体組織に照射された光の反射光(以下、観察光という)は、当該光学系によって集光され、当該撮像素子に入射する。撮像部10112では、撮像素子において、そこに入射した観察光が光電変換され、その観察光に対応する画像信号が生成される。撮像部10112によって生成された画像信号は、画像処理部10113に提供される。
 画像処理部10113は、CPU(Central Processing Unit)やGPU(Graphics Processing Unit)等のプロセッサによって構成され、撮像部10112によって生成された画像信号に対して各種の信号処理を行う。画像処理部10113は、信号処理を施した画像信号を、RAWデータとして無線通信部10114に提供する。
 無線通信部10114は、画像処理部10113によって信号処理が施された画像信号に対して変調処理等の所定の処理を行い、その画像信号を、アンテナ10114Aを介して外部制御装置10200に送信する。また、無線通信部10114は、外部制御装置10200から、カプセル型内視鏡10100の駆動制御に関する制御信号を、アンテナ10114Aを介して受信する。無線通信部10114は、外部制御装置10200から受信した制御信号を制御部10117に提供する。
 給電部10115は、受電用のアンテナコイル、当該アンテナコイルに発生した電流から電力を再生する電力再生回路、及び昇圧回路等から構成される。給電部10115では、いわゆる非接触充電の原理を用いて電力が生成される。
 電源部10116は、二次電池によって構成され、給電部10115によって生成された電力を蓄電する。図98では、図面が煩雑になることを避けるために、電源部10116からの電力の供給先を示す矢印等の図示を省略しているが、電源部10116に蓄電された電力は、光源部10111、撮像部10112、画像処理部10113、無線通信部10114、及び制御部10117に供給され、これらの駆動に用いられ得る。
 制御部10117は、CPU等のプロセッサによって構成され、光源部10111、撮像部10112、画像処理部10113、無線通信部10114、及び、給電部10115の駆動を、外部制御装置10200から送信される制御信号に従って適宜制御する。
 外部制御装置10200は、CPU,GPU等のプロセッサ、又はプロセッサとメモリ等の記憶素子が混載されたマイクロコンピュータ若しくは制御基板等で構成される。外部制御装置10200は、カプセル型内視鏡10100の制御部10117に対して制御信号を、アンテナ10200Aを介して送信することにより、カプセル型内視鏡10100の動作を制御する。カプセル型内視鏡10100では、例えば、外部制御装置10200からの制御信号により、光源部10111における観察対象に対する光の照射条件が変更され得る。また、外部制御装置10200からの制御信号により、撮像条件(例えば、撮像部10112におけるフレームレート、露出値等)が変更され得る。また、外部制御装置10200からの制御信号により、画像処理部10113における処理の内容や、無線通信部10114が画像信号を送信する条件(例えば、送信間隔、送信画像数等)が変更されてもよい。
 また、外部制御装置10200は、カプセル型内視鏡10100から送信される画像信号に対して、各種の画像処理を施し、撮像された体内画像を表示装置に表示するための画像データを生成する。当該画像処理としては、例えば現像処理(デモザイク処理)、高画質化処理(帯域強調処理、超解像処理、NR(Noise reduction)処理及び/若しくは手ブレ補正処理等)、並びに/又は拡大処理(電子ズーム処理)等、各種の信号処理を行うことができる。外部制御装置10200は、表示装置の駆動を制御して、生成した画像データに基づいて撮像された体内画像を表示させる。あるいは、外部制御装置10200は、生成した画像データを記録装置(図示せず)に記録させたり、印刷装置(図示せず)に印刷出力させてもよい。
 以上、本開示に係る技術が適用され得る体内情報取得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、撮像部10112に適用され得る。具体的には、図82のカメラモジュール2031は、撮像部10112に適用することができる。撮像部10112に本開示に係る技術を適用することにより、より鮮明な術部画像を得ることができるため、検査の精度を向上させることができる。
<30.内視鏡手術システムへの応用例>
 また、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99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99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100は、図99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、レンズユニット11401および撮像部11402に適用され得る。具体的には、図82のカメラモジュール2031は、レンズユニット11401および撮像部11402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11402に本開示に係る技術を適用することにより、より鮮明な術部画像を得ることができるため、術者が術部を確実に確認することが可能になる。
 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。
<31.移動体への応用例>
 さらに、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101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101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101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102は、撮像部12031の設置位置の例を示す図である。
 図102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102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、撮像部12031に適用され得る。具体的には、図82のカメラモジュール2031は、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、より見やすい撮影画像を得ることができるため、ドライバの疲労を軽減することが可能になる。
 なお、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
 さらに、本技術は以下のような構成をとることができる。
(1)
 イメージセンサと、
 前記イメージセンサの受光面上に設けられるレンズユニットと、
 前記イメージセンサと前記レンズユニットとの間に形成された少なくとも1の屈折率調整層と
 を備えるカメラモジュール。
(2)
 前記レンズユニットは、複数枚のレンズが積層されてなる積層レンズ構造体である
 (1)に記載のカメラモジュール。
(3)
 前記積層レンズ構造体は、3枚以上の前記レンズが積層されてなる
 (2)に記載のカメラモジュール。
(4)
 前記イメージセンサと前記レンズユニットとの間にIRCF(赤外光カットフィルタ)が設けられ、
 前記屈折率調整層は、前記IRCFと前記レンズユニットとの間に隙間なく形成される
 (1)乃至(3)のいずれかに記載のカメラモジュール。
(5)
 前記屈折率調整層は、さらに、前記イメージセンサと前記IRCFとの間に隙間なく形成される
 (4)に記載のカメラモジュール。
(6)
 前記イメージセンサと前記IRCF部との間にカバーガラスがさらに設けられ、
 前記屈折率調整層は、さらに、前記イメージセンサと前記カバーガラスとの間、および、前記カバーガラスと前記IRCFとの間に隙間なく形成される
 (4)に記載のカメラモジュール。
(7)
 前記屈折率調整層は、屈折率が1.2乃至1.7の樹脂、液体、または固体を材料として形成される
 (4)乃至(6)のいずれかに記載のカメラモジュール。
(8)
 前記屈折率調整層の透過率は、400乃至700nmの波長域で80%以上とされる
 (4)乃至(7)のいずれかに記載のカメラモジュール。
(9)
 前記屈折率調整層の透過率は、400乃至700nmの波長域で色付けがなくほぼフラットな特性を示す
 (8)に記載のカメラモジュール。
(10)
 前記レンズユニットは、可変フォーカスレンズを有する
 (4)乃至(9)のいずれかに記載のカメラモジュール。
(11)
 前記可変フォーカスレンズは、液晶レンズ、液体レンズ、またはMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)レンズで構成される
 (10)に記載のカメラモジュール。
(12)
 前記レンズユニットは、インナーフォーカス式レンズである
 (4)乃至(9)のいずれかに記載のカメラモジュール。
(13)
 前記レンズユニットは、アポダイズドフィルタを有する
 (4)乃至(12)のいずれかに記載のカメラモジュール。
(14)
 前記アポダイズドフィルタは、機械的に絞りが調整可能に構成される
 (13)に記載のカメラモジュール。
(15)
 前記アポダイズドフィルタは、電気的に絞りが調整可能に構成される
 (13)に記載のカメラモジュール。
(16)
 前記アポダイズドフィルタの透過率は、400乃至700nmの波長域で、光学中心において80%以上とされ、端部において0.01%とされる
 (13)乃至(15)のいずれかに記載のカメラモジュール。
(17)
 前記アポダイズドフィルタの透過率は、400乃至700nmの波長域で色付けがなくほぼフラットな特性を示す
 (16)に記載のカメラモジュール。
(18)
 前記レンズユニットのF値は、F2.0以下とされる
 (1)乃至(17)のいずれかに記載のカメラモジュール。
(19)
 イメージセンサと、前記イメージセンサの受光面上に設けられるレンズユニットとの間に少なくとも1の屈折率調整層を形成する
 ステップを含むカメラモジュールの製造方法。
(20)
 イメージセンサと、
 前記イメージセンサの受光面上に設けられるレンズユニットと、
 前記イメージセンサと前記レンズユニットとの間に形成された少なくとも1の屈折率調整層とを有するカメラモジュール
 を備える電子機器。
 2011 イメージセンサ, 2012 レンズユニット, 2013 IRCF, 2021 レンズ, 2031 カメラモジュール, 2041,2042 屈折率調整層, 2051 カバーガラス, 2052,2053 屈折率調整層, 2061 可変フォーカスレンズ, 2084 レンズ駆動部, 2091 アポダイズドフィルタ, 2131 アポダイズドフィルタ, 3000 撮像装置, 3001 イメージセンサ, 3002 カメラモジュール

Claims (20)

  1.  イメージセンサと、
     前記イメージセンサの受光面上に設けられるレンズユニットと、
     前記イメージセンサと前記レンズユニットとの間に形成された少なくとも1の屈折率調整層と
     を備えるカメラモジュール。
  2.  前記レンズユニットは、複数枚のレンズが積層されてなる積層レンズ構造体である
     請求項1に記載のカメラモジュール。
  3.  前記積層レンズ構造体は、3枚以上の前記レンズが積層されてなる
     請求項2に記載のカメラモジュール。
  4.  前記イメージセンサと前記レンズユニットとの間にIRCF(赤外光カットフィルタ)が設けられ、
     前記屈折率調整層は、前記IRCFと前記レンズユニットとの間に隙間なく形成される
     請求項3に記載のカメラモジュール。
  5.  前記屈折率調整層は、さらに、前記イメージセンサと前記IRCFとの間に隙間なく形成される
     請求項4に記載のカメラモジュール。
  6.  前記イメージセンサと前記IRCF部との間にカバーガラスがさらに設けられ、
     前記屈折率調整層は、さらに、前記イメージセンサと前記カバーガラスとの間、および、前記カバーガラスと前記IRCFとの間に隙間なく形成される
     請求項4に記載のカメラモジュール。
  7.  前記屈折率調整層は、屈折率が1.2乃至1.7の樹脂、液体、または固体を材料として形成される
     請求項4に記載のカメラモジュール。
  8.  前記屈折率調整層の透過率は、400乃至700nmの波長域で80%以上とされる
     請求項4に記載のカメラモジュール。
  9.  前記屈折率調整層の透過率は、400乃至700nmの波長域で色付けがなくほぼフラットな特性を示す
     請求項8に記載のカメラモジュール。
  10.  前記レンズユニットは、可変フォーカスレンズを有する
     請求項4に記載のカメラモジュール。
  11.  前記可変フォーカスレンズは、液晶レンズ、液体レンズ、またはMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)レンズで構成される
     請求項10に記載のカメラモジュール。
  12.  前記レンズユニットは、インナーフォーカス式レンズである
     請求項4に記載のカメラモジュール。
  13.  前記レンズユニットは、アポダイズドフィルタを有する
     請求項4に記載のカメラモジュール。
  14.  前記アポダイズドフィルタは、機械的に絞りが調整可能に構成される
     請求項13に記載のカメラモジュール。
  15.  前記アポダイズドフィルタは、電気的に絞りが調整可能に構成される
     請求項13に記載のカメラモジュール。
  16.  前記アポダイズドフィルタの透過率は、400乃至700nmの波長域で、光学中心において80%以上とされ、端部において0.01%とされる
     請求項13に記載のカメラモジュール。
  17.  前記アポダイズドフィルタの透過率は、400乃至700nmの波長域で色付けがなくほぼフラットな特性を示す
     請求項16に記載のカメラモジュール。
  18.  前記レンズユニットのF値は、F2.0以下とされる
     請求項1に記載のカメラモジュール。
  19.  イメージセンサと、前記イメージセンサの受光面上に設けられるレンズユニットとの間に少なくとも1の屈折率調整層を形成する
     ステップを含むカメラモジュールの製造方法。
  20.  イメージセンサと、
     前記イメージセンサの受光面上に設けられるレンズユニットと、
     前記イメージセンサと前記レンズユニットとの間に形成された少なくとも1の屈折率調整層とを有するカメラモジュール
     を備える電子機器。
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