JP2006251577A - Camera module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、カメラモジュールに関し、特に、カメラモジュールの内部に付着する異物の対策に適用して有効な技術に関するものである。 The present invention relates to a camera module, and more particularly to a technique that is effective when applied to countermeasures against foreign matter adhering to the inside of a camera module.
近年情報機器の利用が更に進んでおり、移動体通信の端末機所謂携帯電話或いはPDA(Personal Digital Assistants)等の情報機器が広く使用されている。こうした情報機器では、記憶装置の大容量化、処理装置或いは通信速度の高速化等の性能向上により、情報量の大きな画像データの処理が容易になった。このため、情報機器に静止画像を撮影するカメラ機能の搭載が進んでいる。 In recent years, the use of information devices has further advanced, and information devices such as mobile communication terminals, so-called mobile phones or PDAs (Personal Digital Assistants), are widely used. In such information equipment, processing of image data with a large amount of information has become easier due to performance improvements such as an increase in the capacity of a storage device, a processing device, or an increase in communication speed. For this reason, mounting of a camera function for taking a still image is progressing in information equipment.
こうしたカメラ機能を搭載するために、単一の基板にCCD(Charge Coupled Device)型固体撮像素子或いはCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型固体撮像素子を実装し、光学系を組み込んだ光学ユニットを取り付け、信号処理の回路を用いたカメラモジュールが用いられている。 In order to mount such a camera function, a CCD (Charge Coupled Device) type solid-state image sensor or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) type solid-state image sensor is mounted on a single substrate, and an optical unit incorporating an optical system is attached. A camera module using a signal processing circuit is used.
こうしたカメラモジュールでは、さらに高品質の画像を求める顧客の要望によって、より高精細な画像を撮影する機能が求められているが、そのためにカメラモジュールのサイズを拡大することは認められず、むしろサイズを縮小することが求められている。 In such a camera module, a function for photographing a higher definition image is required according to a customer's request for a higher quality image. However, it is not allowed to increase the size of the camera module. There is a need to reduce
このため、撮像素子の総画素数を増加させて、かつ光学サイズを縮小することを目的として、撮像素子の画素を構成する光学素子を微細化し、画素ピッチを狭小化する必要がある。また、撮像素子の光学サイズを小さくした場合には、同一の画角を得るのに要する光学系の焦点距離が短縮されるので、より光学系を縮小してカメラモジュールの高さを減らすことができる。 Therefore, for the purpose of increasing the total number of pixels of the image sensor and reducing the optical size, it is necessary to make the optical elements constituting the pixels of the image sensor fine and narrow the pixel pitch. In addition, when the optical size of the image sensor is reduced, the focal length of the optical system required to obtain the same angle of view is shortened, so the optical system can be further reduced to reduce the height of the camera module. it can.
このため、下記特許文献1にはフィルタ機能を有する基板を用いてカメラモジュールを薄型化する技術が記載されている。
For this reason, the following
カメラモジュールでは、内部に微細な異物が侵入し光学系の光透過面に付着すると、この異物によって撮像素子の画素に到達する光が干渉されるため、得られる画像にシミと呼ばれる不良が発生することがある。この問題は、画素ピッチの狭小化によって、画素を構成する素子が微細化されるのに伴い、従来は問題とならなかった微細な異物であっても不良の原因となり、問題となる異物が微細になるに連れて異物の侵入或いは移動を防止することが困難になってくる。 In the camera module, when a minute foreign object enters inside and adheres to the light transmission surface of the optical system, the light reaching the pixels of the image sensor interferes with the foreign object, and a defect called a stain occurs in the obtained image. Sometimes. This problem is caused by downsizing of the pixel pitch and the miniaturization of the elements constituting the pixel. Even if the foreign matter is fine, which has not been a problem in the past, it causes a defect, and the problematic foreign matter is fine. As it becomes, it becomes difficult to prevent the intrusion or movement of foreign matter.
本発明の課題は、これらの問題点を解決し、異物による不良の発生を防止することが可能な技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろう。
An object of the present invention is to provide a technique capable of solving these problems and preventing the occurrence of defects due to foreign matters.
The above and other problems and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
基板の一方の面に、撮像素子を取り付け、光学系を有する光学ユニットでこの撮像素子を覆い、前記光学系のレンズユニットを光学ユニットの駆動部によって移動させるカメラモジュールにおいて、前記光学系の光の透過面と筐体の異物の侵入部との間に、光学ユニットの内部空間を部分的に遮る障壁を設ける。
Of the inventions disclosed in this application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
An image sensor is attached to one surface of the substrate, the image sensor is covered with an optical unit having an optical system, and the lens unit of the optical system is moved by a drive unit of the optical unit. A barrier that partially blocks the internal space of the optical unit is provided between the transmission surface and the foreign substance intrusion portion of the housing.
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
(1)本発明によれば、光学ユニットの筐体の内部空間を部分的に遮蔽する障壁によって、筐体内部に侵入した微細な異物の移動する確率を小さくすることができるという効果がある。
(2)本発明によれば、上記効果(1)により、光学系の光透過面への微細な異物の付着によるシミ不良の発生確率を小さくすることができるという効果がある。
(3)本発明によれば、上記効果(1)により、完全密封を行なわずに微細な異物移動する確率を小さくするので、コストの上昇を抑制することができるという効果がある。
(4)本発明によれば、上記効果(1)により、障壁を筐体と一体に樹脂形成できるので、コストの上昇を抑制することができるという効果がある。
The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
(1) According to the present invention, the barrier that partially shields the internal space of the housing of the optical unit has the effect of reducing the probability of movement of fine foreign matter that has entered the housing.
(2) According to the present invention, the effect (1) has an effect of reducing the probability of occurrence of a stain defect due to the attachment of fine foreign matter to the light transmission surface of the optical system.
(3) According to the present invention, the above effect (1) reduces the probability of moving a fine foreign object without performing complete sealing, so that an increase in cost can be suppressed.
(4) According to the present invention, due to the effect (1), since the barrier can be formed integrally with the housing, an increase in cost can be suppressed.
以下、本発明の実施の形態を説明する。
なお、実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の一実施の形態であるカメラモジュールを示す平面図である。
図2、図3、図4はそれぞれ、図1中のA‐B、D‐E、A‐C線に沿った縦断面図である。図1では、説明のために筐体の上部を透過させて示してある。
Embodiments of the present invention will be described below.
Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a plan view showing a camera module according to an embodiment of the present invention.
2, 3 and 4 are longitudinal sectional views taken along lines AB, DE and AC in FIG. 1, respectively. In FIG. 1, the upper part of the housing is shown through for the sake of explanation.
本実施の形態のカメラモジュールは、ガラスエポキシ等の絶縁体に銅等の薄膜からなる配線を形成した基板1の一方の面に、CCD型或いはCMOS型の撮像素子2とこの撮像素子に被写体の像を結像させる光学ユニット3を取り付けてある。図2他の縦断面図では光学ユニット3は破線で囲まれた部分である。
The camera module of the present embodiment has a CCD-type or CMOS-type
撮像素子2は、光の注入により電荷を発生させる光学素子を面状に多数配置して、光電変換によって各画素の受光した光を色分解した電気信号に変換した画像信号として出力する。得られた画像信号は、撮像素子2の周縁部に設けたパッドからボンディングワイヤ4等によって基板1の配線に送られる。
The
撮像素子2は、基板1に接着されたベースマウント5とベースマウント5に固定されたフィルタ6とによって密封されており、撮像素子2への異物の付着を防止している。ベースマウント5及びフィルタ6は、光学ユニット3によって覆われている。
The
フィルタ6は、可視領域外の光による色の変化或いはスミアの発生等を防止するために、表面処理、或いは材料の光学特性によって赤外線を除去するものである。
The
画像の高精細化によって解像度が向上すると、被写体により高い精度で焦点を合わせる必要がある一方、手動で焦点を合わせるのは煩雑なため、オートフォーカス機能が必要になる。オートフォーカス機能では、被写体との距離を装置側で測定(測光)し、自動的に焦点を合わせている。 When the resolution is improved by increasing the definition of the image, it is necessary to focus on the subject with high accuracy. On the other hand, since manual focusing is complicated, an autofocus function is required. With the autofocus function, the distance to the subject is measured (photometric) on the device side, and the focus is adjusted automatically.
このため、光学ユニット3は、撮像素子2に被写体からの光を結像させるための複数のレンズ7aを鏡筒7bによって支持し光軸方向に移動可能なレンズユニット7、およびレンズユニット7を光軸方向に微調して撮像素子2上に焦点を合わせる駆動部10を筐体8内部に収容している。
For this reason, the
レンズユニット7には、光軸方向に直交して延在するアーム9および駆動板10bが取り付けられており、この駆動板29と接続した駆動部10によって駆動板29を光軸方向に移動させて光学系の合焦を行なう。駆動部10は端子11に入力された駆動信号によって駆動軸10aが回転し、駆動軸10a及び駆動板10bに形成された螺旋の作用で、駆動軸10aの回転運動を駆動板10bの光軸方向への上下動に変換している。
The
その際に、螺旋の間隙によってアーム9の位置に誤差が生じるのを防ぐために、螺旋状のバネ12aによって駆動板10bを駆動軸10aに押圧している。加えて、アーム9の移動を光軸方向に限定するために、ポール13を設け、このポール13に取り付けたバネ12bによってアーム9を逆方向に押圧してアーム9の位置に誤差が生じるのを防止している。
At that time, in order to prevent an error in the position of the
なお、スペーサ23,24は、駆動部等の金属部品をポリカーボネート等の比較的柔らかい部品に、一定の位置精度を確保して搭載するために設けられている。
The
基板1の他方の面には、撮像素子2からの画像信号をデジタル変換或いは圧縮等の処理を加えて画像データとする画像処理回路、処理した画像データを記憶するための記憶回路、駆動部を制御するレギュレータ等の制御回路を構成する複数の半導体装置14が実装され、半導体装置14はエポキシ樹脂等を用いポッティング或いはモールドによって形成された封止体15によって被覆されている。
On the other surface of the
前記画像データは、基板1の一方の端部に設けた電極16から、異方導電性フィルム(ACF:Anisotropic Conductive Film)を介して導通させたフレキシブル基板17によって、画像データを表示する或いは保存する情報機器に送られる。同様に、基板1の他方の端部に設けた電極18に異方導電性フィルムを介して導通させたフレキシブル基板19を光学ユニット3の端子11にハンダ20を用いて接続し、前記制御回路によって駆動部10を制御している。
The image data is displayed or stored on a
光学ユニット3の筐体8には、機械的強度の高いポリカーボネート(PC)等の樹脂を用い、端子11には銅等の金属が用いられている。樹脂を用いた筐体8と金属を用いた端子11との間には、熱膨張係数の違い或いは加工精度の問題等を考慮して、100μm前後の隙間を設けており、この隙間が異物21の侵入部となる。例えばフレキシブル基板19のハンダ付けの際に、ハンダ20に混入しているフラックスが前記隙間から光学ユニット3内部に侵入して異物21となる。侵入した異物21は、光学ユニット3の内部を移動して、光学系の光透過面、例えばフィルタ6の表面に付着すると撮像素子2に影響を与えることがある。
The
異物21が撮像素子2に与える影響は、異物の大きさによっても異なるが、撮像素子2の光学サイズ、レンズの焦点距離(F値)、撮像素子2から異物21との距離即ちフィルタ6から撮像素子2までの距離によって異なる。
Although the influence of the
例えば本発明者等が検討を加えた120万画素のカメラモジュールでは、1/2.9インチの撮像素子、F値3.8のレンズを使い、フィルタから撮像素子までの距離は約1mm。尚、撮像素子1画素のサイズは3.8μmであった。 For example, in the camera module with 1.2 million pixels studied by the present inventors, a 1 / 2.9 inch image sensor and a lens with an F value of 3.8 are used, and the distance from the filter to the image sensor is about 1 mm. Note that the size of one pixel of the image sensor was 3.8 μm.
本発明者等によれば、このカメラモジュールのフィルタ6に30μm以上の大きさの異物21が付着すると、最悪の場合、モニタ画像に不鮮明な黒っぽい点が現れる、いわゆるシミといわれる不良(以下シミ不良と略す)が発生することを確認した。光学ユニット3内部では、光学ユニット3の内壁と構成部品との間に70μm前後の間隔が生じるため、30μm程度の異物は光学ユニット3内部を移動することが可能である。
According to the present inventors, when a
こうした微細な異物については、運動を支配的する物理力が通常の場合と異なる。即ち、異物の運動を支配的する物理力は、重力や慣性力よりも、静電気力、粘着力、摩擦力の影響の方が大きくなる。従って、微細な異物の移動では、重力の効果が小さく摩擦力が大きいことから筐体の面に沿って回転或いは滑落して移動するよりも、極く短時間に受ける衝撃力或いは静電気力(クーロン力)によって空中を直線状に移動する可能性が高くなる。 For these fine foreign objects, the physical force that controls the movement is different from the normal case. That is, the physical force that governs the movement of the foreign matter is more influenced by the electrostatic force, the adhesive force, and the frictional force than the gravity force and the inertial force. Therefore, in the movement of minute foreign matter, since the effect of gravity is small and the frictional force is large, the impact force or electrostatic force (coulomb) received in a very short time is required rather than rotating or sliding along the surface of the housing. (Force) increases the possibility of moving in the air in a straight line.
そこで、本実施の形態では光学系の透過面であるフィルタ6と異物の侵入部である端子11との間に、光学ユニット3の筐体8の内部空間を部分的に遮る障壁22を設けてある。障壁22は筐体8と一体に成形されており、筐体8の内部空間の幅にわたって高さは光学系のアーム9の最下点(図3 hbtm)よりもある値(d1)だけ低くなっている。ここで最上点(図3 htop)と最下点(hbtm)間の距離がアーム9の動作振幅となる。
Therefore, in the present embodiment, a
この値(d1)は本発明者が検討した結果によれば、異物の侵入方向に50μm以下であることが望ましい。同様に光学ユニット3の筐体8と障壁22の間隔(d2)、およびレンズユニット7と障壁22の間隔(d3)は50μm以下であることが望ましい。
This value (d1) is preferably 50 μm or less in the intrusion direction of the foreign matter according to the result of the study by the present inventors. Similarly, the distance (d2) between the
この障壁22によって、図4に矢印で示すように端子11部から侵入した微細な異物21の直線的な移動を規制し、異物21がフィルタ6に到達し、シミ不良となる確率を小さくすることができる。
This
一方、図5に示す障壁22のない従来のカメラモジュールでは、筐体8内部に侵入した異物21は図5中に矢印(1)(以下、図中では丸で囲む)で示すように、比較的容易にフィルタ6まで移動してしまう可能性がある。
On the other hand, in the conventional camera module without the
さらに図5に示す通り、異物は矢印(2)および矢印(3)の経路を通って侵入する場合がある。矢印(2)はレンズユニット7と筐体8とのすき間から入り、アクチュエータ内部を通過して、フィルタ6に到達する経路、矢印(3)は矢印(2)同様、レンズユニット7と筐体8とのすき間から入り直接フィルタ6に到達する経路である。
Further, as shown in FIG. 5, the foreign matter may enter through the paths indicated by arrows (2) and (3). The arrow (2) enters from the gap between the
これらレンズユニット7と筐体8との隙間から侵入する異物21の場合の対策としては、図6及びそのF‐G線に沿った縦断面図である図7に示すように、レンズユニット7及びベースマウント5に環状の障壁22を夫々追加することが有効である。ここで夫々の障壁22の間隔d1は50μm以下、障壁22の高さl1は1,000μm以上であることが望ましい。
As measures against the
図8及びそのH‐J線に沿った縦断面図である図9には、こうした障壁22を前述した図1及び図2に示す例に追加した場合を示す。これにより矢印(1)、(2)、(3)方向から侵入する異物すべてについて対策することができる。
FIG. 8 and FIG. 9, which is a longitudinal sectional view taken along the line HJ, shows a case where such a
ここで前述した寸法効果によって重力の影響が少なくなることから、静電気によって筐体8の内壁に付着した異物21が、筐体8の向きにかかわらず付着したままとなり、重力方向に無関係な移動をすることも考えられるので、双方に障壁22を形成することが有効である。
Here, since the influence of gravity is reduced by the above-described dimensional effect, the
なお、筐体8内部の構造等から、侵入した異物21の移動経路を予測できる場合には、異物21の移動経路を遮断するように障壁22を配置することで、より効果的に異物21の移動を防止することが可能になる。
In addition, when the movement path | route of the
このように障壁はひとつだけでなく、コスト的に許される範囲内で複数の障壁を設けた方がより効果的である。また先程すき間が有効となる値について述べたが、もしこれが何らかの理由で満たせなくても、複数の障壁を組み合わせることによって、完全とは言えなくてもそれに近い程度の結果が得られる。 As described above, it is more effective to provide not only one barrier but also a plurality of barriers within a cost allowable range. In addition, as described above, the value at which the gap is effective is described. Even if this value cannot be satisfied for some reason, a combination of a plurality of barriers can provide a result close to that even if it is not perfect.
以上述べた通り、本方法は異物の侵入および移動を完全に制限するのではなく、以下2つの方法によって、移動を完全に制限するのと同様の効果を得ようとするものである。 As described above, this method does not completely limit the intrusion and movement of a foreign substance, but attempts to obtain the same effect as if movement is completely limited by the following two methods.
1.50μm程度のすき間によって異物が移動する確率を小さくし、シミ不良の発生率を小さくする。 1. The probability that a foreign substance moves due to a gap of about 50 μm is reduced, and the occurrence rate of stain defects is reduced.
2.異物侵入口からフィルタ上部までの経路をできるだけ長くすることによって、異物によるシミ不良の発生率を小さくする。 2. By making the path from the foreign substance entrance to the upper part of the filter as long as possible, the occurrence rate of stain defects due to foreign substances is reduced.
一方、異物の影響を排除するための別の方法として、すき間の全く存在しない完全密封状態にする方法がある。しかしこの方法は製造工程の増加、および部品の加工精度が要求され、コストを上げるため望ましくない。本実施の形態では、内部空間を部分的に遮蔽する障壁22によって光学系の赤外線フィルタ6と異物侵入部である端子11部との間の異物21の移動を防止するため、コストの上昇を抑えつつ、微細な異物21の光学系への付着を防止することが可能となる。
On the other hand, as another method for eliminating the influence of foreign matter, there is a method of completely sealing without any gap. However, this method is not desirable because it requires an increase in the manufacturing process and processing accuracy of parts, which increases costs. In the present embodiment, the
以上、本発明を、前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。 Although the present invention has been specifically described based on the above-described embodiment, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. is there.
例えば、図10及びそのK‐L線に沿った縦断面図である図11に示すのは、前述した実施の形態の変形例であり、この例では筐体8の内部空間に、アーム9および駆動板29の移動を妨げない範囲で、上下に障壁22を設けてある。本実施の形態のようなカメラモジュールでは、持ち運びの際に或いは使用時に、上下関係が一定の状態に固定されることがないので、双方に障壁22を形成することが有効である。ここでd5、d6は50μm以下、l2は1,000μm以上であることが望ましい。
(実施の形態2)
ここから先は説明を簡単にするため、単焦点のカメラモジュールに本発明を適用した例を挙げて示すことにする。この例では、レンズユニット7の被写界深度を深くすることによって、オートフォーカス機能を省略している。
For example, FIG. 10 and FIG. 11, which is a longitudinal sectional view along the line KL, is a modification of the above-described embodiment. In this example, the
(Embodiment 2)
From here on, for the sake of simplicity, an example in which the present invention is applied to a single-focus camera module will be described. In this example, the autofocus function is omitted by increasing the depth of field of the
例えば、図12及びそのM‐N線に沿った縦断面図である図13に示した例ではベースマウント5上にレンズユニット7の移動を妨げない範囲で、x1からx2の範囲内で障壁22を設けてある。ここでx1は、レンズユニット7外枠の鉛直方向とベースマウント5が交差する点、x2はベースマウント5のもう片方の端である。図13に示した通り、障壁22の位置はベースマウント5上、x1からx2のどこであっても良い。ここでレンズユニット7とベースマウント5上の障壁22とのすき間d7は50μm以下であることが望ましい。
For example, in the example shown in FIG. 12 and FIG. 13 which is a longitudinal sectional view taken along line MN in FIG. 12, the
同様に図14〜図16にこの実施の形態の変形例を示す。ここでレンズユニット7とベースマウント5上の障壁22とのすき間d8、d9、d10は50μm以下、長さl3、l4、l5は1,000μm以上であることが望ましい。
Similarly, FIGS. 14 to 16 show modifications of this embodiment. Here, the gaps d8, d9, d10 between the
図16について説明を加えておく。図16の障壁は、障壁の端がレンズユニットの端と滑らかに繋がっていることを特徴としている(=出っ張りが無い)。ただしここでも、レンズユニット7とベースマウント5上の障壁22とのすき間d10は50μm以下が望ましい。侵入してきた異物21はレンズユニット7および障壁22の壁にぶつかりながら移動してゆく。障壁22の端がレンズユニット7の端と滑らかに繋がっているので、異物21がすき間の近くに留まっている確率は小さくなる。したがって異物21がすき間から侵入する確率は小さくなる。
A description will be added to FIG. The barrier of FIG. 16 is characterized in that the end of the barrier is smoothly connected to the end of the lens unit (= no protrusion). However, also here, the gap d10 between the
1…基板、2…撮像素子、3…光学ユニット、4…ボンディングワイヤ、5…ベースマウント、6…フィルタ、7…レンズユニット、7a…レンズ、7b…鏡筒、8…筐体、9…アーム、10…駆動部、10a…駆動軸、10b…駆動板、11…端子、12a,12b…バネ、13…ポール、14…半導体装置、15…封止体、16,18…電極、17,19…フレキシブル基板、20…ハンダ、21…異物、22…障壁、23…スペーサ、24…スペーサ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
The camera module according to claim 1, wherein a plurality of the barriers are provided on the same surface.
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