JP2009017464A - カメラモジュール及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】良好な撮像品質を確保しつつ薄型化を実現したカメラモジュール等を提供する。
【解決手段】カメラモジュール１は、入射光を集光するレンズユニット２と、レンズユニット２から出射される光を撮像領域９ａにて受けて電気信号に変換して出力するセンサ９と、センサ９が搭載され、センサ９から出力される電気信号を中継する基板１１と、センサ９の撮像領域９ａに対応する基板１１上の領域に形成され、基板１１を透過して撮像領域９ａに入射する光を遮断する導体箔層１２と、レンズユニット２を保持し、基板１１に搭載されたセンサ９を収納する矩形部３ｂとを備えた台座３とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば携帯型電子機器等に搭載されるカメラモジュール等に関する。

近年、撮像機能を備えた携帯電話機器等の携帯型電子情報端末装置は、小型化、薄型化が要請され、電子機器に搭載される各種の構成部品も小型化、薄型化が要請されている。
撮像素子を薄型化する場合、レンズを介して撮像領域に入射する光の他に、撮像素子の背面にある基板側から入射する光も無視できない。例えば、カメラモジュールの背面にストロボ等の光源が取り付けられた構造の電子機器の場合、撮像素子が取り付けられた基板に描かれた回路配線パターンが撮像領域に写り込み、その結果、カメラモジュールの撮像品質に悪影響を与えることがある。

ここで、撮像素子の背面側からの漏光を遮断する遮光パターンを基板に形成するカメラモジュールに関する公報開示の技術として、例えば、以下に説明する文献が存在する。
特許文献１には、撮像素子が搭載された非金属製基板に背面から入射する漏光を遮断する遮光パターンをフレキシブルプリント基板に形成して、そのフレキシブルプリント基板を非金属製基板に取り付ける技術が開示されている。

特開２００１−２４５２１７号公報（特に、請求項１０）

ところで、撮像素子、或いは、撮像素子が搭載された基板が薄型化されれば、撮像素子や基板を透過して撮像素子の背面から写り込む漏光の量も多くなり、カメラモジュールの撮像品質に悪影響を与えることになる。一方、漏光の写り込みを防ぐために遮光板等の部品を新たに追加すれば、追加した部品の厚さだけカメラモジュールが厚くなり、薄型化を実現できない。
本発明が解決しようとする課題は、良好な撮像品質を確保しつつ薄型化を実現したカメラモジュール等を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明にかかるカメラモジュールは、入射光を集光するレンズと、レンズから出射される光を撮像領域にて受けて電気信号に変換して出力する撮像素子と、撮像素子が搭載され、撮像素子から出力される電気信号を中継する基板と、撮像素子の撮像領域に対応する基板上の領域に形成され、基板を透過して撮像領域に入射する光を遮断する遮光手段と、レンズを直接又は間接に保持し、基板に搭載された撮像素子を収納する撮像素子収納部を備えた台座マウントとを有することを特徴とする。

ここで、この基板は、導電体で形成された回路配線を有し、遮光手段は、回路配線を構成する導電体と同じ導電体で形成されることを特徴とすれば、製造工程を簡略化できる点で好ましい。
また、この遮光手段は、電力供給線又は接地線に接続されていることを特徴とすれば、例えば電磁ノイズの影響を少なくすることが可能となる。

ここで、この基板には、台座マウントが基板に接着されて撮像素子収納部が形成する内部空間と外部とを貫通する貫通孔が形成されていることを特徴とすれば、例えば接着時に台座マウントの浮き上がりを抑制でき、接着性能を高めることができる点で優れている。
また、この基板の貫通孔は、基板の遮光手段以外の領域に形成されていることを特徴とする。
更に、この基板の貫通孔は、貫通孔を通過する光が撮像素子の撮像領域に直接入射されない位置に形成されることを特徴とする。
更にまた、この基板の貫通孔は、貫通孔を通過する光が撮像素子の撮像領域に直接入射することがない孔径を有することを特徴とする。

また、他の観点から捉えると、本発明にかかる撮像装置は、入射光を集光するレンズと、レンズから出射される光を撮像領域にて受けて電気信号に変換して出力する撮像素子と、撮像素子が搭載され、撮像素子から出力される電気信号を導電体で形成された回路配線で中継する基板と、撮像素子の撮像領域に対応する基板上の領域に基板の回路配線を構成する導電体と同じ導電体で形成され、基板と撮像素子とを透過して撮像領域に入射する光を遮断する遮光手段と、基板に直接又は間接に接続され、基板にて中継される電気信号に基づいて画像処理をする画像処理部と、レンズを直接又は間接に保持し、基板に搭載された撮像素子を収納する撮像素子収納部とを備えた台座マウントとを有することを特徴とする。

本発明によれば、例えば背面からの光の入射を抑制し良好な撮像品質を確保しつつ薄型化を実現したカメラモジュール等を提供できる。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態（実施の形態）について詳細に説明する。
図１は、本実施の形態にかかるカメラモジュール１を示す外観斜視図であり、図２は、図１に示すカメラモジュール１の分解斜視図である。
図１に示すように、カメラモジュール１は、入射光を集光するレンズ４，６（図３参照）を保持し、入射光をセンサ９（図２参照）の撮像領域９ａ（図２参照）上に結像するレンズユニット２と、レンズユニット２を保持する台座マウントの一例としての台座３とを備えている。そして、カメラモジュール１は、基板１１上に台座３が接着されている。
図２に示すように、台座３は、レンズユニット２が取り付けられてレンズユニット２を保持する円筒部３ａと、撮像素子の一例としてのセンサ９を搭載した方形のガラスカバー１０を収容保持する撮像素子収納部の一例としての矩形部３ｂとが一体成形により形成されている。また、基板１１上には、センサ９の撮像領域９ａに対応する領域に遮光手段の一例としての導体箔層１２が形成され、その導体箔層１２の周囲の領域には貫通孔の一例としてのガス抜き孔１３が形成されている。

図３は、図１に示すカメラモジュール１の縦断面図である。
図３に示すように、レンズユニット２は、レンズユニット２の本体を構成するバレル２ａと、バレル２ａに保持される２枚のレンズ４，６とを有する。バレル２ａの端面には開口部２ｂが形成されている。２枚のレンズ４，６の間に中間環５が配されている。
レンズ６は、レンズ押さえ７によって押さえられている。バレル２ａは、外周面に雄ねじ２ｃが形成されている。尚、本実施の形態では、レンズユニット２は２枚のレンズ４，６で構成されているが、レンズは１枚或いは３枚であっても良い。また、レンズ４，６は、レンズユニット２を介することなく台座３の円筒部３ａに直接固定するようにしても良い。更に、レンズ６は、図示しない接着剤により接着されて固定されも良い。
台座３は、レンズユニット２が取り付けられてレンズユニット２を保持する円筒部３ａと、センサ９を搭載したガラスカバー１０とフィルタ８とを収容保持する矩形部３ｂとを有している。円筒部３ａの内周面には、雌ねじ３ｃが形成されている。そして、バレル２ａの外周面に形成された雄ねじ２ｃが雌ねじ３ｃに螺合されて、バレル２ａが台座３に取り付けられる。また、台座３は、内面から延びて内部空間を狭めるように形成されたフランジ部３ｄを有する。台座３は、フランジ部３ｄに穿った孔を通じて、円筒部３ａの内部空間と矩形部３ｂの内部空間とが連続している。

バレル２ａ及び台座３は、例えば、黒色の液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリフタルアミド樹脂、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂等の遮光性を有する合成樹脂により構成される。また、バレル２ａ及び台座３は、例えば、黒色のポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート等の遮光性のある合成樹脂により構成されても良い。
レンズ４，６は、外部から入射される入射光を透過してセンサ９の撮像領域（受光エリア）９ａに結像させるための光学素子である。即ち、開口部２ｂから入射した外光がレンズ４，６によって結像されてセンサ９の撮像領域９ａに入射するように所定の光学系を形成している。レンズ４，６は、光学的に透明であることが必要なため、例えば、ポリカーボネートやオレフィン系の材料、シリコン系樹脂等の剛性樹脂やガラスにより構成されることが望ましい。

中間環５は、例えば、カーボンブラックを練り込んだ延伸ポリエステル（ＰＥＴ）等の合成樹脂フィルム、又は、黒色塗料を焼き付けたＳＵＳ３０４等の薄板で構成される。中間環５は、その厚みによって２つのレンズ４，６の面間距離を一定に保つと共に、中央に穿った孔により通過光量を制限する絞り機能を有している。即ち、中間環５は、光学系の開口径を決定する光学絞り、或いは、ゴースト、フレア等の不要光を遮光する遮光絞りとして使われる。
レンズ押さえ７は、例えば、ポリカーボネート樹脂とガラス繊維とカーボンブラック等の黒色顔料の混合物から構成されている。レンズ押さえ７は、バレル２ａの内側面に接着されてレンズ６をバレル２ａ内の所定位置に保持している。
フィルタ８は、外光の特定の波長成分を除去するフィルム状の部材又はガラス材であり、本実施の形態では、赤外線除去フィルタ（ＩＲＣＦ：Infrared Cut Filter）を用いている。フィルタ８は、フランジ部３ｄに形成された搭載面に接着されている。フィルタ８が接着されると、台座３の内部空間が２つに仕切られる。このフィルタ８は、センサ９の近傍に配置されており、フィルタ８の表面に施されたＡＲコート（図示省略）により、乱反射の影響を抑制している。

センサ９は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子（イメージセンサ）であり、本実施の形態では、ＣＳＰ（Chip Scale Package）構造を有するセンサを用いている。センサ９は、レンズユニット２を介して撮像領域９ａに入射した光に応じて電気信号を生成し、出力する。
ガラスカバー１０は、フィルタ８とセンサ９との間に配置される。ガラスカバー１０には、センサ９の撮像領域９ａ側の面をガラスカバー１０に向けた状態でセンサ９が取り付けられている。これにより、センサ９の撮像領域９ａに埃等が直接落ちることを防いでいる。

ガラスカバー１０の出射面（下面）側には、配線パターンが予め設けられている（図示省略）。そして、この配線パターンの電極とセンサ９とをつなぐように複数の半田バンプ１６が位置している。電極の位置に取り付けられた半田バンプ１６により、センサ９は、ガラスカバー１０に固定されると共に、ガラスカバー１０の電極と電気的に接続されている。
ここで、センサ９とガラスカバー１０との離間距離は、半田バンプ１６の大きさによって決定される。半田バンプ１６の大きさを制御することは容易であることから、センサ９とガラスカバー１０との位置決めを正確に行うことが可能である。また、複数の半田バンプ１６により位置決めすることから、センサ９とガラスカバー１０との離間距離が平均化される。

ガラスカバー１０の出射面側の電極の別の位置には、半田バンプ１７が配置されている。この半田バンプ１７により、ガラスカバー１０と基板１１との間の電気的な接続が確保される。この半田バンプ１７は、ガラスカバー１０に固定されているセンサ９と基板１１とが互いに離間するためのスペーサとしても用いられている。
基板１１は、例えば、ガラス繊維とエポキシ樹脂を主剤とする絶縁性材料で構成され、表面に銅等の導体箔層１２を形成し、更に導体箔層１２の上に絶縁体層を被せて保護した回路基板である。本施の形態に使用する基板１１は、厚さが約０．３ｍｍ以上である。尚、ポリイミド樹脂を主体とするフレキシブルプリント基板で構成されても良い。

図４は、基板１１を上から見た平面図である。
図４に示すように、基板１１の撮像素子側の面には、中央に導体箔層１２が形成され、その導体箔層１２の周囲の領域にはガス抜き孔１３が形成されている。導体箔層１２は、センサ９の撮像領域９ａに対応する基板１１上の領域に形成されている。ガス抜き孔１３は、導体箔層１２の周囲の位置に形成されている。
導体箔層１２は、例えば、銅又は銅を含む合金等の導体をインク印刷されて形成された層であって、層厚は１０〜３０μｍである。基板１１に電気回路を形成する際に、センサ９の撮像領域９ａに対応する領域にインク印刷により形成される。導体箔層１２は、電力供給線又は接地線に接続されている（図示省略）。

ガス抜き孔１３は、台座３の矩形部３ｂが形成する内部空間と外部との間で空気の流通が可能となるように、内部空間と外部とを貫通する貫通路として形成されている。より詳しく述べれば、ガス抜き孔１３は、例えば、熱硬化型接着剤を用いて台座３を基板１１に接着する際の気圧調整穴である。ガス抜き孔１３は、上記した導体箔層１２が形成される領域の周囲の位置であって、外部からガス抜き孔１３を通過して入射する光が、センサ９の撮像領域９ａに直接入射することのない位置に形成される。即ち、このガス抜き孔１３は、ガス抜き孔１３を通過して入射する光がセンサ９の撮像領域９ａに直接入射することがない位置、及び、孔径を有して形成される。

ここで、本実施の形態にかかるカメラモジュール１の組み立て方法を説明する。
図２に示されるように、レンズユニット２が台座３の円筒部３ａに螺合して取り付けられる。
フィルタ８が接着剤により台座３に接着される。センサ９を搭載したガラスカバー１０が基板１１に取り付けられる。台座３と基板１１とは、接着剤により接着される。
続いて、台座３の円筒部３ａにねじ込まれているレンズユニット２が結像調整（焦点合わせ）されて接着される。これにより、カメラモジュール１が完成する。

本実施の形態によれば、センサ９の撮像領域９ａに対応する基板１１の領域に形成された導体箔層１２が、基板１１を透過してセンサ９の裏面側から撮像領域９ａに入射する漏光を遮断する。よって、遮光板を必要としないので、薄型化を実現できる。カメラモジュール１の裏面側から入射する漏光による撮像品質への悪影響を排除することができ、良好な撮像品質を得ることができる。特に、例えば、カメラモジュール１の背面にストロボ等の光源を配した構成の電子機器の場合、背面の配された光源に起因する撮像品質への悪影響を排除することができる。
また、導体箔層１２は、インピーダンスの低い電力供給線又は接地線に接続されている。よって、導体箔層１２が、電磁シールドの役割を果たすことができる。
本実施の形態によれば、カメラモジュール１の製造時に接着剤から生じるガスは、基板１１に形成されたガス抜き孔１３から外部に放出される。よって、台座３の矩形部３ｂの内部空間の気圧の上昇は回避される。これにより、内部空間の気圧上昇に起因して台座３が基板１１に対して浮き上がることを防止でき、台座３を基板１１の所定の位置に接着することができる。

本実施の形態によれば、ガス抜き孔１３を通じて入射される光がセンサ９の撮像領域９ａに直接入射することのない位置に、このガス抜き孔１３は形成されている。よって、ガス抜き孔１３を通じて入射される光による撮像品質への悪影響はない。故に、製造時の終了段階でガス抜き孔１３を塞ぐ必要はなく、作業工程を省くことができ、カメラモジュール１の量産化と製造コストの低減を実現できる。
また、ガス抜き孔１３はセンサ９の撮像領域９ａの裏面に形成されるので、仮にガス抜き孔１３を通じてゴミや埃等が浸入しても、センサ９の撮像領域９ａの側へ到達する可能性が極めて低い。よって、良好な撮像品質を維持できる。

尚、上記実施の形態では、導体箔層１２が基板１１の裏面（背面）に形成されても良い。基板１１の裏面から入射する光を遮断することができる。
また、上記実施の形態では、ガラスエポキシ系樹脂で構成される基板を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、フレキシブルプリント基板に適用しても良い。

（他の実施の形態）
図５は、他の実施の形態にかかるカメラモジュール２０の縦断面図である。
図５に示すカメラモジュール２０は、図３に示すカメラモジュール１に比して、センサ９がガラスカバー１０に搭載されていない点で相違する。
図５に示すように、センサ９が基板１１に半田バンプ１８を介して接続される形態であっても、本発明は実施可能である。即ち、センサ９が有する撮像領域９ａに対応する基板１１の領域に導体箔層１２を形成し、導体箔層１２の周囲の位置にガス抜き孔１３を形成することができる。これにより、図３に示すカメラモジュール１と同様の効果を得ることができる。

（撮像装置）
続いて、上記カメラモジュール１を搭載した撮像装置３０を説明する。尚、カメラモジュール１は、撮像装置３０の他に、例えば、携帯電話機やパーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）に搭載されるカメラ、自動車に搭載されるカメラ又は監視カメラ等にも適用することが可能である。
図６は、撮像装置３０の構成を示したブロック図である。

図６に示すように、撮像装置３０は、カメラモジュール１からの画像信号に対して画像処理を行う画像処理部の一例としての画像処理プロセッサ１０１と、撮像装置３０における各種制御を行うＭＰＵ（Micro Processing Unit）１０２と、このＭＰＵ１０２にユーザからの指示を与えるための入力キー１０３とを備えている。また、撮像装置３０は、カメラモジュール１により撮影された被写体を映し出す液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）１０４を備えている。また、撮像装置３０は、撮像装置３０を制御するための各種情報等を記憶するメモリ１０５と、画像データを記録するメモリカード１０６とを備えている。
撮像装置３０では、入力キー１０３においてデジタルカメラ使用モードが選択されると、ＭＰＵ１０２はカメラモジュール１との通信を開始する。そして、ＭＰＵ１０２はカメラモジュール１に制御信号を送信する。被写体からの光は、カメラモジュール１のセンサ９によって電気信号に変換され、画像処理プロセッサ１０１で信号処理が施される。画像処理プロセッサ１０１で信号処理された画像信号は、撮像装置３０のメモリ１０５に一時的に保存され、ＬＣＤ１０４にスルー画として表示される。

被写体の撮影は、入力キー１０３にあるシャッタボタンで行われる。シャッタボタンを押すと、ＭＰＵ１０２は、画像処理プロセッサ１０１で処理された画像データをメモリ１０５に保存する。ＭＰＵ１０２には、ＪＰＥＧやＭＰＥＧ等の手法による圧縮解凍回路が含まれており、メモリ１０５に保存された画像データは、ＭＰＵ１０２により圧縮処理されてメモリカード１０６に記録される。また、メモリカード１０６に記録された画像データをＭＰＵ１０２によって解凍してメモリ１０５に読み込み、ＬＣＤ１０４に再度表示させることも可能である。
なお、ＭＰＵ１０２では、入力キー１０３からの操作により、撮影モードの選択やホワイトバランスや露出、感度等の設定が可能である。また、画像処理プロセッサ１０１で処理された画像データをメモリ１０５に保存する際に、デジタルズーム処理を行うことも可能である。

このように、本実施の形態にかかる撮像装置３０では、薄型化を実現したカメラモジュール１を採用する。よって、撮像装置３０の薄型化が実現できる。また、カメラモジュール１の裏面にストロボ等の光源を配置しても、センサ９への漏光を遮断するので、良好な撮像品質を確保できる。

本実施の形態にかかるカメラモジュールの外観斜視図である。 図１に示すカメラモジュールの分解斜観図である。 図１に示すカメラモジュールの縦断面図である。 図１に示すカメラモジュールの基板を上から見た平面図である。 他の実施の形態にかかるカメラモジュールの縦断面図である。 図１に示すカメラモジュールを採用した撮像装置のブロック図である。

符号の説明

１，２０…カメラモジュール（カメラモジュール）、２…レンズユニット、３…台座（台座マウント）、３ａ…円筒部、３ｂ…矩形部（撮像素子収納部）、９…センサ（撮像素子）、９ａ…撮像領域、１０…ガラスカバー、１１…基板、１２…導体箔層（遮光手段）、１３…ガス抜き孔（貫通孔）、３０…撮像装置、１０１…画像処理プロセッサ（画像処理部）

Claims (8)

1. 入射光を集光するレンズと、
   前記レンズから出射される光を撮像領域にて受けて電気信号に変換して出力する撮像素子と、
   前記撮像素子が搭載され、当該撮像素子から出力される電気信号を中継する基板と、
   前記撮像素子の前記撮像領域に対応する前記基板上の領域に形成され、当該基板を透過して当該撮像領域に入射する光を遮断する遮光手段と、
   前記レンズを直接又は間接に保持し、前記基板に搭載された前記撮像素子を収納する撮像素子収納部を備えた台座マウントと
   を有することを特徴とするカメラモジュール。
2. 前記基板は、導電体で形成された回路配線を有し、
   前記遮光手段は、前記回路配線を構成する導電体と同じ導電体で形成されることを特徴とする請求項１に記載のカメラモジュール。
3. 前記遮光手段は、電力供給線又は接地線に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のカメラモジュール。
4. 前記基板には、前記台座マウントが当該基板に接着されて前記撮像素子収納部が形成する内部空間と外部とを貫通する貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のカメラモジュール。
5. 前記基板の前記貫通孔は、当該基板の前記遮光手段以外の領域に形成されていることを特徴とする請求項４に記載のカメラモジュール。
6. 前記基板の前記貫通孔は、当該貫通孔を通過する光が前記撮像素子の前記撮像領域に直接入射されない位置に形成されることを特徴とする請求項４に記載のカメラモジュール。
7. 前記基板の前記貫通孔は、当該貫通孔を通過する光が前記撮像素子の前記撮像領域に直接入射することがない孔径を有することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のカメラモジュール。
8. 入射光を集光するレンズと、
   前記レンズから出射される光を撮像領域にて受けて電気信号に変換して出力する撮像素子と、
   前記撮像素子が搭載され、当該撮像素子から出力される電気信号を導電体で形成された回路配線で中継する基板と、
   前記撮像素子の前記撮像領域に対応する前記基板上の領域に当該基板の前記回路配線を構成する導電体と同じ導電体で形成され、当該基板と当該撮像素子とを透過して当該撮像領域に入射する光を遮断する遮光手段と、
   前記基板に直接又は間接に接続され、当該基板にて中継される電気信号に基づいて画像処理をする画像処理部と、
   前記レンズを直接又は間接に保持し、前記基板に搭載された前記撮像素子を収納する撮像素子収納部を備えた台座マウントと
   を有することを特徴とする撮像装置。

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