CN104347655A - 摄像机模块 - Google Patents

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CN104347655A CN201410207102.0A CN201410207102A CN104347655A CN 104347655 A CN104347655 A CN 104347655A CN 201410207102 A CN201410207102 A CN 201410207102A CN 104347655 A CN104347655 A CN 104347655A
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永田一博
岩田胜雄
佐藤二尚
小笠原隆行
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Abstract

本发明提供一种摄像机模块，能够改善每个像素的灵敏度的偏差。实施方式的摄像机模块具有固体摄像元件、透镜以及透镜支架。固体摄像元件具有设置有多个像素的受光面。该固体摄像元件的受光面弯曲为，使得由透镜聚光的光的主光线相对于各个像素以实质上相等的角度入射。透镜配置于固体摄像元件的上方，将光聚光到固体摄像元件的各个像素。透镜支架以覆盖固体摄像元件的方式配置，内部具有透镜。

Description

摄像机模块
相关申请的参照：本申请享受2013年7月25日申请的日本专利申请号2013-154635的优先权利益，该日本专利申请的全部内容被援用于本申请中。
技术领域
本发明的实施方式涉及一种摄像机模块。
背景技术
例如，移动电话等中所安装的小型摄像机模块为，具有多个像素按照格子状排列而成的受光面的固体摄像元件被内部具有透镜的透镜支架覆盖。
在这种摄像机模块中，以往，固体摄像元件以该元件的受光面为水平的状态设置在透镜支架内。但是，例如，在透镜支架内设置有与固体摄像元件的受光面对置的、表面弯曲为凸状的透镜的情况下，光相对于中心部的像素垂直地入射，但在端部的像素中，光从倾斜方向入射。因此，在以往的摄像机模块中，具有每个像素的灵敏度存在偏差这种问题。
发明内容
本发明要解决的课题为，提供一种能够改善每个像素的灵敏度的偏差的摄像机模块。
一个实施方式的摄像机模块的特征在于，具备：固体摄像元件，具有设置有多个像素的受光面；以及透镜，配置在上述固体摄像元件的上方，将光聚光到上述固体摄像元件的各个上述像素，
上述透镜在与上述固体摄像元件的上述受光面对置的表面具有至少一个凸部，上述固体摄像元件的上述受光面弯曲为，使得由上述透镜聚光的上述光的主光线相对于各个上述像素以实质上相等的角度入射。
另一个实施方式的摄像机模块的特征在于，具备：固体摄像元件，具有设置有多个像素的受光面；以及透镜，配置在上述固体摄像元件的上方，将光聚光到上述固体摄像元件的各个上述像素，
上述透镜为海鸥翼式(gull type)的透镜，上述固体摄像元件的上述受光面弯曲为，使得由上述透镜聚光的上述光的主光线向各个像素以实质上相等的角度入射。
此外，另一个实施方式的摄像机模块的特征在于，具备：第一基板；隔板，配置于上述第一基板，具有弯曲的表面；第二基板，以背面整体与隔板的表面相接的方式配置于上述隔板的表面，按照上述隔板的弯曲的表面形状而弯曲；固体摄像元件，配置于上述第二基板的表面，设置有多个像素，并且具有与上述第二基板的弯曲形状一致的受光面，以便由透镜聚光的上述光的主光线向各个像素以实质上相等的角度入射；透镜，配置于上述固体摄像元件的上方，将光向上述固体摄像元件的各个像素进行聚光，在与上述固体摄像元件的受光面对置的表面具有多个凸部，具有根据上述隔板的上述表面的弯曲形状来设计的特性图；透镜支架，构成为保持上述透镜，以覆盖上述隔板、上述第二基板以及上述固体摄像元件的方式配置于上述第一基板的表面；以及红外线遮断滤波器，通过上述透镜支架保持在上述透镜与上述固体摄像元件之间。
效果：
根据上述构成的摄像机模块，能够改善每个像素的灵敏度的偏差。
附图说明
图1是表示本实施方式的摄像机模块的一个截面图。
图2是对向表面弯曲为凸状的透镜入射的光朝向具有水平的受光面的固体摄像元件前进的情况进行说明的图。
图3是表示受光面为水平的固体摄像元件的像素的位置与向表面弯曲为凸状的透镜入射的光相对于各像素的主光线角度θ之间的关系的透镜的特性图。
图4是表示透镜的变形例的图。
图5是表示受光面为水平的固体摄像元件的像素的位置与向图4所示的透镜入射的光相对于各像素的主光线角度θ之间的关系的透镜的特性图。
符号的说明
10…摄像机模块
11…第一基板
12…隔板
13…第二基板
14、114…固体摄像元件
14a、114a…像素
114ao…中心部的像素
114ae…最端部的像素
14S、114S…受光面
15、25…透镜
15S、25S…表面
16…导线
17…透镜支架
17a…小径部
17b…大径部
17c…螺纹牙
18…红外线遮断滤波器
19…透镜镜筒
19a…顶板部
19b…螺纹槽
具体实施方式
以下，对实施方式的摄像机模块进行说明。图1是表示本实施方式的摄像机模块的一个截面图。在图1所示的摄像机模块10中，在第一基板11上隔着隔板12以及第二基板13配置有固体摄像元件14。
隔板12用于使固体摄像元件14的受光面14S按照之后详述的透镜15的形状弯曲，具有弯曲的表面。该隔板12例如是树脂成型物，配置在第一基板11的表面上。
在隔板12的弯曲的表面上，例如配置有由硅等半导体形成的第二基板13。第二基板13为，在其表面上配置有固体摄像元件14，并被配置为该基板13的背面整面与隔板12的表面相接。通过如此配置第二基板13，由此第二基板13按照隔板12的表面形状弯曲。
在该第二基板13的表面上配置有固体摄像元件14。固体摄像元件14具有多个像素14a排列形成为格子状而成的受光面14S，通过由各像素14a对光进行受光，并产生与受光量相对应的量的电荷，由此生成信号电压。这种固体摄像元件14配置在弯曲的第二基板13的表面上，因此固体摄像元件14的受光面14S按照第二基板13的弯曲形状、即按照隔板12表面的弯曲形状弯曲。
此外，固体摄像元件14与第二基板13电连接。并且，第二基板13与第一基板11例如通过导线16等电连接。因此，从固体摄像元件14输出的信号经由第二基板13以及导线16向第一基板11传递。
如此，在配置有固体摄像元件14的第一基板11的表面上，例如配置有由遮光性树脂形成的筒状的透镜支架17。透镜支架17具有内径较小的小径部17a以及内径比小径部17a的内径大的大径部17b。这种透镜支架17在第一基板11的表面上被配置为，大径部17b覆盖固体摄像元件14、第二基板13以及隔板12，并且后述的透镜15配置在固体摄像元件14的上方。
在该透镜支架17的小径部17a的一部分，配置有将从摄像机模块10的外部入射的光的红外线成分遮断、使红外线成分以外的成分透射的红外线遮断滤波器18。
在这种透镜支架17的小径部17a的内部中的、红外线遮断滤波器18的上方，能够沿上下方向移动地嵌合配置有筒状的透镜镜筒19，该透镜镜筒19例如由遮光性树脂形成，在一端设置有在中心具有开口部的顶板部19a。并且，在该透镜镜筒19的内部，配置有将光向上述固体摄像元件14的各个像素14a进行聚光的透镜15。
此外，在透镜支架17的小径部17a上设置有螺纹牙17c，并且在透镜镜筒19的外周面上设置有螺纹槽19b。因此，在本实施方式中，通过使透镜镜筒19旋转，能够使透镜镜筒19沿上下方向移动。通过该透镜镜筒19的移动，能够对配置在透镜镜筒19内部的透镜15的上下方向的位置进行调节。
在这种本实施方式的摄像机模块10中，透镜支架17内的透镜15中的、与固体摄像元件14的受光面14S对置的表面15S弯曲为凸状。以下，对向这种透镜15入射的光从透镜15的表面15S出射的情况进行说明。
图2是对向表面15S弯曲为凸状的透镜15入射的光朝向固体摄像元件114前进的情况进行说明的图，该固体摄像元件114具有多个像素114a设置为格子状而成的水平的受光面114S。在图2中，将配置在透镜15的光轴的延长线上的像素114a的位置设为“0”，将配置在与该位置距离最远的位置上的像素114a的位置作为与位置“0”的像素114a相对的相对位置而设为“1”。此外，图中的实线箭头L表示从透镜15的表面15S出射的光的主光线。此外，在以下的说明中，将配置在“0”的位置的像素114a称为中心部的像素114ao，将配置在“1”的位置的像素114a称为最端部的像素114ae。
如图2所示那样，向中心部的像素114ao入射的光，以该光的主光线L相对于像素114ao的表面实质上垂直地入射的方式到达像素114ao。即，上述水平的受光面114S意味着，相对于向中心部的像素114ao入射的光的主光线L实质上垂直的受光面。
与此相对，向包含最端部的像素114ae在内的、除了中心部的像素114ao以外的各像素114a入射的光，以该光的主光线L相对于像素114a的表面从倾斜方向入射的方式到达各像素114a。
即，中心部的像素114ao以主光线角度θ＝0°来对光进行受光，与此相对，包含最端部的像素114ae在内的、除了中心部的像素114a以外的各像素114a以主光线角度θ≠0°来对光进行受光。
图3是表示受光面114S为水平的固体摄像元件114的像素114a的位置与向表面15S弯曲为凸状的透镜15入射的光相对于各像素114a的主光线角度θ之间的关系的透镜的特性图。在图3中，横轴表示像素114a的位置，纵轴表示相对于各像素114a的主光线角度θ。
如图3所示那样，在使用表面15S弯曲为凸状的透镜15将光向具有水平的受光面114S的固体摄像元件114进行聚光的情况下，中心部的像素114ao以主光线角度θ＝0°来对光进行受光，当中心部的像素114ao以外的各像素114a为，越是配置在从中心部的像素114a远离的位置上的像素114a(＝越是配置在接近最端部的像素114ae的位置上的像素114a)，以越大的主光线角度θ来对光进行受光。
如图2、图3所示那样，在固体摄像元件114的各像素114a对光进行受光的情况下，中心部的像素114ao受光最多的光，越是配置在从中心部的像素114ao远离的位置上的像素114a(＝越是配置在接近最端部的像素114ae的位置上的像素114a)，光的受光量越降低。因此，越是配置在接近最端部的像素114ae的位置的像素114a，灵敏度越降低。如此，在受光面114S为水平的固体摄像元件114中，每个像素114a的灵敏度偏差，每个像素114a的灵敏度变得不均匀。
为了解决该问题，在图1所示的摄像机模块10中，以向像素14a入射的光的主光线角度θ在全部像素14a中都相互相等的方式，使固体摄像元件14的受光面14S弯曲。因此，每个像素14a的灵敏度的偏差被改善。
此外，固体摄像元件14的受光面14S可以为，例如根据图3所示的透镜特性图来对隔板12的表面的弯曲形状进行设计制造，在如此制造的隔板12上配置固体摄像元件14，由此使其弯曲为所希望的形状即可。
特别是，在实施方式的摄像机模块10中，以向像素14a入射的光的主光线角度θ在全部像素14a中实质上成为θ＝0°的方式，使固体摄像元件14的受光面14S弯曲。因此，不仅每个像素14a的灵敏度的偏差被改善，特别是能够使中心部以外的各像素14a的灵敏度提高。
如以上说明的那样，在本实施方式的摄像机模块10中，以向像素14a入射的光的主光线角度θ在全部像素14a中都相互相等的方式，使固体摄像元件14的受光面14S弯曲。因此，能够改善每个像素14a的灵敏度的偏差。
并且，在本实施方式的摄像机模块10中，以向像素14a入射的光的主光线角度θ在全部像素14a中实质上成为θ＝0°的方式，使固体摄像元件14的受光面14S弯曲。因此，在能够改善每个像素14a的灵敏度的偏差的同时，特别是能够使中心部以外的各像素14a的灵敏度提高。
此外，在上述实施方式中，对采用表面15S弯曲为凸状的透镜15的情况进行了说明，但在本实施方式的摄像机模块10中，能够根据所采用的透镜的表面形状，以向像素14a入射的光的主光线角度θ在全部像素14a中都相互相等的方式，使固体摄像元件14的受光面14S弯曲，由此能够改善每个像素14a的灵敏度的偏差。
图4是示意性地表示其他透镜的一个例子的图。图4所示的透镜25是与固体摄像元件14的受光面14S对置的表面25S具有多个凸部的、所谓海鸥翼式(gull type)透镜。该透镜25能够对图1所示的透镜15的像面弯曲进行修正。
图5是表示受光面114S为水平的固体摄像元件114的像素114a的位置与向所谓的海鸥翼式透镜25入射的光相对于各像素114a的主光线角度θ之间的关系的透镜的特性图。在图5中也是同样，横轴表示像素114a的位置，纵轴表示相对于各像素114a的主光线角度θ。
如图5所示那样，在采用所谓的海鸥翼式透镜25的情况下，中心部的像素114ao(配置在“0”的位置的像素)以主光线角度θ＝0°来对光进行受光，包含最端部的像素114ae在内的、除了中心部的像素114a以外的各像素114a以主光线角度θ≠0°来对光进行受光。关于这一点，与采用了表面14S弯曲为凸状的透镜15的情况同样，但不同点在于，各像素114a以在中心部的像素114ao与最端部的像素114ae(配置在“1”的位置的像素)之间所配置的规定的像素114a处主光线角度θ成为最大的方式，对光进行受光。即，在采用海鸥翼式透镜25的情况下，在从中心部的像素114ao朝向外侧而到达配置在规定的位置上的像素114a为止的区域中，像素的位置越从中心朝向外侧相对于各像素的主光线角度θ越增加。但是，在从配置在上述规定的位置上的像素到达最端部的像素114ae为止的区域中，越从像素的位置配置在规定的位置上的像素朝向外侧，相对于各像素的主光线角度θ越减少。
即使在采用了这种特性的透镜25的情况下，也如在上述实施方式中说明了那样，以向像素14a入射的光的主光线角度θ在全部像素14a中都相互相等的方式，使固体摄像元件14的受光面14S弯曲，由此能够改善每个像素14a的灵敏度的偏差。
此外，该情况下的固体摄像元件14的受光面14S也同样，例如根据图5所示的透镜特性图来对隔板12的表面的弯曲形状进行设计制造，在如此制造的隔板12上配置固体摄像元件14，由此使其弯曲为所希望的形状即可。
并且，即使在采用了这种特性的透镜25的情况下，也以向像素14a入射的光的主光线角度θ在全部像素14a中实质上成为θ＝0°的方式，使固体摄像元件14的受光面14S弯曲，由此在能够改善每个像素14a的灵敏度的偏差的同时，特别是能够使中心部以外的各像素14a的灵敏度提高。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但该实施方式是作为例子提示的，不意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种方式来实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式、其变形包含于发明的范围、主旨，并且包含于专利请求的范围记载的发明和其等同的范围。
例如，在实施方式中，透镜15、25配置在透镜支架17内部所配置的透镜镜筒19内。但是，透镜15、25也可以以至少配置在固体摄像元件14的受光面14S的上方的方式，配置在透镜支架内部即可，例如也可以直接固定在透镜支架内部。

Claims (20)

1.一种摄像机模块，其特征在于，
具备：
固体摄像元件，具有设置有多个像素的受光面；以及
透镜，配置在上述固体摄像元件的上方，将光聚光到上述固体摄像元件的各个上述像素，
上述透镜在与上述固体摄像元件的上述受光面对置的表面具有至少一个凸部，
上述固体摄像元件的上述受光面弯曲为，使得由上述透镜聚光的上述光的主光线相对于各个上述像素以实质上相等的角度入射。
2.如权利要求1记载的摄像机模块，其特征在于，
上述角度是与各个上述像素垂直的角度。
3.如权利要求1记载的摄像机模块，其特征在于，
还具备：第一基板；隔板，配置于上述第一基板上，根据上述透镜的透镜特性图而设计为弯曲；以及第二基板，以背面整体与上述隔板的表面相接的方式配置在上述隔板的表面上，在该第二基板的表面具有上述固体摄像元件。
4.如权利要求3记载的摄像机模块，其特征在于，
上述固体摄像元件与上述第二基板相互电连接，上述第二基板与上述第一基板通过导线电连接，来自上述固体摄像元件的输出信号通过上述第二基板以及上述导线向上述第一基板传递。
5.如权利要求3记载的摄像机模块，其特征在于，
还具备透镜支架，该透镜支架构成为，以覆盖上述隔板、上述第二基板以及上述固体摄像元件的方式配置于上述第一基板的表面，在上述固体摄像元件的上方以规定的间隔保持上述透镜。
6.如权利要求5记载的摄像机模块，其特征在于，
上述透镜支架为筒状，由遮光性树脂形成。
7.如权利要求5记载的摄像机模块，其特征在于，
还具备红外线遮断滤波器，该红外线遮断滤波器由上述透镜支架保持在上述透镜与上述固体摄像元件之间。
8.如权利要求5记载的摄像机模块，其特征在于，
上述透镜支架以配置有筒状的透镜镜筒的方式具有大径部以及小径部，上述筒状的透镜镜筒保持上述透镜，并能够调整上述透镜与上述固体摄像元件之间的间隔。
9.如权利要求8记载的摄像机模块，其特征在于，
上述透镜支架的小径部具有螺纹牙，上述透镜镜筒的外周面具有螺纹槽，通过使上述透镜镜筒旋转来调节上述透镜与上述固体摄像元件之间的间隔。
10.一种摄像机模块，其特征在于，
具备：
固体摄像元件，具有设置有多个像素的受光面；以及
透镜，配置在上述固体摄像元件的上方，将光聚光到上述固体摄像元件的各个上述像素，
上述透镜为海鸥翼式的透镜，
上述固体摄像元件的上述受光面弯曲为，使得由上述透镜聚光的上述光的主光线向各个像素以实质上相等的角度入射。
11.如权利要求10记载的摄像机模块，其特征在于，
上述角度为与各个上述像素垂直的角度。
12.如权利要求10记载的摄像机模块，其特征在于，
还具备：第一基板；隔板，配置于上述第一基板上，根据透镜的透镜特性图而设计为弯曲形状；以及第二基板，以背面整体与上述隔板的表面相接的方式配置在上述隔板的表面上，在该第二基板的表面支撑上述固体摄像元件。
13.如权利要求12记载的摄像机模块，其特征在于，
上述固体摄像元件与上述第二基板相互电连接，上述第二基板与上述第一基板通过导线电连接，来自上述固体摄像元件的输出信号通过上述第二基板以及上述导线向上述第一基板传递。
14.如权利要求12记载的摄像机模块，其特征在于，
还具备透镜支架，该透镜支架构成为，以覆盖上述隔板、上述第二基板以及上述固体摄像元件的方式配置于上述第一基板的表面，在上述固体摄像元件的上方隔开间隔地保持上述透镜。
15.如权利要求14记载的摄像机模块，其特征在于，
上述透镜支架为筒状，由遮光性树脂形成。
16.如权利要求14记载的摄像机模块，其特征在于，
还具备红外线遮断滤波器，该红外线遮断滤波器由上述透镜支架保持在上述透镜与上述固体摄像元件之间。
17.如权利要求14记载的摄像机模块，其特征在于，
上述透镜支架以配置有筒状的透镜镜筒的方式具有大径部以及小径部，
上述筒状的透镜镜筒保持上述透镜，并能够调整上述透镜与上述固体摄像元件之间的间隔。
18.如权利要求17记载的摄像机模块，其特征在于，
上述透镜支架的小径部具有螺纹牙，上述透镜镜筒的外周面具有螺纹槽，通过使上述透镜镜筒旋转来调节上述透镜与上述固体摄像元件之间的间隔。
19.一种摄像机模块，其特征在于，具备：
第一基板；
隔板，配置于上述第一基板，具有弯曲的表面；
第二基板，以背面整体与上述隔板的表面相接的方式配置于上述隔板的表面，按照上述隔板的弯曲的表面形状而弯曲；
固体摄像元件，配置于上述第二基板的表面，设置有多个像素，并且具有与上述第二基板的弯曲形状一致的受光面，使得由透镜聚光的上述光的主光线向各个像素以实质上相等的角度入射；
透镜，配置于上述固体摄像元件的上方，将光聚光到上述固体摄像元件的各个像素，在该透镜的与上述固体摄像元件的受光面对置的表面具有多个凸部，具有根据上述隔板的上述表面的弯曲形状设计而成的特性图；
透镜支架，构成为保持上述透镜，以覆盖上述隔板、上述第二基板以及上述固体摄像元件的方式配置于上述第一基板的表面；以及
红外线遮断滤波器，通过上述透镜支架保持在上述透镜与上述固体摄像元件之间。
20.如权利要求19记载的摄像机模块，其特征在于，
上述透镜支架以配置有筒状的透镜镜筒的方式具有大径部以及小径部，
上述筒状的透镜镜筒保持上述透镜，并能够调整上述透镜与上述固体摄像元件之间的间隔。
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