JP2014191032A - Camera module and portable terminal - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、CCD型イメージセンサあるいはCMOS型イメージセンサ等の撮像素子を用いた小型のカメラモジュール、並びにかかるカメラモジュールを用いた携帯端末に関する。 The present invention relates to a small camera module using an image sensor such as a CCD type image sensor or a CMOS type image sensor, and a portable terminal using such a camera module.
近年、CCD(Charge Coupled Device)型イメージセンサあるいはCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型イメージセンサ等の固体撮像素子を用いたカメラモジュールが搭載された携帯端末の普及の増大に伴い、より高画質の画像が得られるよう、高画素数の撮像素子を使用したカメラモジュールが搭載されたものが市場に供給されるようになってきた。又、携帯端末としては、薄形のスマートフォンなどが主流となりつつあり、これに応じてカメラモジュールの一層の小型化の要求も高まっている。 In recent years, as mobile terminals equipped with camera modules using solid-state image sensors such as CCD (Charge Coupled Device) type image sensors or CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) type image sensors have increased in popularity, higher-quality images have been developed. In order to obtain the above, those equipped with a camera module using an image sensor with a high number of pixels have been supplied to the market. As mobile terminals, thin smartphones and the like are becoming mainstream, and in response to this, demands for further miniaturization of camera modules are increasing.
ところで、従来のカメラモジュールは、撮像素子と撮像レンズとの間に赤外線カットフィルタを設置し、これにより可視光以外の不要周波数光(主に赤外光)を遮断しているのが一般的である。ここで、現在主流である反射型の赤外線カットフィルタIFは、図1に示すように、透明ガラス基材STの表面に赤外線を反射する反射膜IRCを生成し、不要周波数光を反射させてカットする構成である。しかるに、図1において、赤外線カットフィルタIFの下方にある撮像素子の撮像面中心に向かう光線LB1と、撮像面周辺に向かう光線LB2の入射角の差により、赤外線カットフィルタIF上の反射膜IRCを通過する光線の光路長が変化することで、その反射特性が変化し色シェーディングが発生するという問題がある。 By the way, in the conventional camera module, an infrared cut filter is installed between the image pickup element and the image pickup lens, so that unnecessary frequency light other than visible light (mainly infrared light) is generally blocked. is there. Here, as shown in FIG. 1, the reflection-type infrared cut filter IF, which is currently mainstream, generates a reflective film IRC that reflects infrared light on the surface of the transparent glass substrate ST, and reflects unnecessary frequency light to cut it. It is the structure to do. However, in FIG. 1, the reflection film IRC on the infrared cut filter IF is changed by the difference in the incident angle between the light beam LB1 toward the center of the imaging surface of the image sensor below the infrared cut filter IF and the light beam LB2 toward the periphery of the imaging surface. When the optical path length of the light beam passing therethrough changes, there is a problem that the reflection characteristics thereof change and color shading occurs.
かかる問題は、反射膜IRCの角度依存性によるものである。図2に示す反射膜の特性によれば、入射角0度(赤外線カットフィルタIFに垂直に入射)の場合に比べ、入射角25度(赤外線カットフィルタIFに斜め入射)の場合、赤外線の反射範囲が短波長側にずれてしまうことによるものである。この現象を反射膜の角度依存性という。 Such a problem is due to the angle dependency of the reflective film IRC. According to the characteristics of the reflective film shown in FIG. 2, the infrared light is reflected at an incident angle of 25 degrees (obliquely incident on the infrared cut filter IF) as compared to an incident angle of 0 degrees (incident perpendicular to the infrared cut filter IF). This is because the range shifts to the short wavelength side. This phenomenon is called the angle dependency of the reflective film.
これに対し、色シェーディングを抑えるために、不要周波数光を吸収する吸収剤を混入させたガラスを使用して、赤外線カットフィルタを構成することも行われている。しかるに、このタイプの赤外線カットフィルタの赤外線吸収特性は、入射光の角度に依存しないものの、赤外線カットフィルタの厚みに依存する傾向がある。従って、光軸方向の厚みを比較的確保できるデジタルカメラでは採用が容易であるが、携帯端末用カメラモジュールでは、小型化が厳しく要求されており、そのため赤外線カットフィルタも薄くせざるを得ず、十分な吸収特性が得られないという問題がある。 On the other hand, in order to suppress color shading, an infrared cut filter is also configured by using glass mixed with an absorbent that absorbs unnecessary frequency light. However, the infrared absorption characteristics of this type of infrared cut filter do not depend on the angle of incident light, but tend to depend on the thickness of the infrared cut filter. Therefore, it is easy to adopt in a digital camera that can relatively secure the thickness in the optical axis direction, but in the camera module for mobile terminals, miniaturization is strictly demanded, so the infrared cut filter must be made thin, There is a problem that sufficient absorption characteristics cannot be obtained.
一方、吸収剤を混入させたガラスに、反射膜を施したハイブリッドタイプの赤外線カットフィルタが注目を集めている(特許文献1参照)。図3に示すように、ハイブリッドタイプの赤外線カットフィルタは、角度依存性が少ないので色シェーディングを抑えるのに効果的であるとともに、薄肉にしても十分な赤外線カット機能を有するという利点がある。 On the other hand, a hybrid type infrared cut filter in which a reflective film is applied to glass in which an absorbent is mixed has attracted attention (see Patent Document 1). As shown in FIG. 3, the hybrid type infrared cut filter has an advantage that it has a sufficient infrared cut function even if it is thin, as well as being effective in suppressing color shading because it has little angle dependency.
しかしながら、ハイブリッドタイプの赤外線カットフィルタは、比較的高価であることに加え、以下に述べる別な問題を有する。ハイブリッドタイプの赤外線カットフィルタは、反射型の赤外線カットフィルタと同様に、ガラスの表面に反射膜を施しているため、図4に示すように、赤外線カットフィルタIFに斜めに入射し、角度依存性のために物体側面で反射した光線LB3が、撮像レンズLSのフランジ部FLに再入射し、これが撮像レンズLSの内部を透過して物体側面で反射した後、像側面から出射して、より垂直に近い入射角度となることで赤外線カットフィルタIFを通過してしまい、これにより撮像素子SNの撮像面IPに不要光として入射したゴーストがしばしば発生する。又、撮像面より外側で結像する光束が反射膜で反射し、同様の経路で撮像面に入射してゴーストを発生させることもある。更に、図5に示すように、撮像素子SNの撮像面IPで反射した光線LB4が、再度、赤外線カットフィルタIFの像側面で反射し、撮像面IPに再入射して発生するゴーストもある。このようなゴーストは、撮像面IPと赤外線カットフィルタIFとの間隔が近いほど生じやすく、すなわち薄形化が要求される携帯端末用のカメラモジュールで発生する可能性が高い。 However, in addition to being relatively expensive, the hybrid type infrared cut filter has another problem described below. Like the reflection type infrared cut filter, the hybrid type infrared cut filter has a reflective film on the surface of the glass. Therefore, as shown in FIG. For this reason, the light beam LB3 reflected from the object side surface is incident again on the flange portion FL of the imaging lens LS, and is transmitted through the imaging lens LS and reflected from the object side surface. When the incident angle is close to, the infrared cut filter IF is passed, and as a result, a ghost incident as unnecessary light on the imaging surface IP of the imaging element SN often occurs. In addition, a light beam that forms an image on the outside of the imaging surface may be reflected by the reflection film and may enter the imaging surface through a similar path to generate a ghost. Furthermore, as shown in FIG. 5, there is a ghost that is generated when the light beam LB4 reflected by the imaging surface IP of the imaging element SN is reflected again by the image side surface of the infrared cut filter IF and re-enters the imaging surface IP. Such a ghost is more likely to occur as the distance between the imaging surface IP and the infrared cut filter IF is closer, that is, more likely to occur in a camera module for a portable terminal that is required to be thin.
上述した色シェーディングの問題を解消するために、特許文献2では、撮像素子物体側直前に像側に凸面を向けた形状の部材を配置して、かかる部材に赤外線カットコートを施してなる。 In order to solve the above-described problem of color shading, in Patent Document 2, a member having a convex surface facing the image side is disposed immediately before the image sensor object side, and an infrared cut coat is applied to the member.
特許文献2の構成によれば、像側に凸面を向けた形状の部材に赤外線カットコートを施してなるので、撮像素子の撮像面中心に向かう光線と、撮像面周辺に向かう光線の入射角の差を減少させ、これにより反射膜IRCの角度依存性を克服して、色シェーディングを抑えることができる。ところが、特許文献2の技術では図4、5で説明したゴーストを抑えきれないという問題が残る。 According to the configuration of Patent Document 2, since an infrared cut coat is applied to a member having a convex surface facing the image side, the incident angle of the light beam toward the center of the imaging surface of the image sensor and the light beam toward the periphery of the imaging surface The difference can be reduced, thereby overcoming the angular dependence of the reflective film IRC and suppressing color shading. However, the technique of Patent Document 2 still has a problem that the ghost described with reference to FIGS.
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、小型でありながら、色シェーディングの問題とゴーストの問題とを解消できるカメラモジュール、並びにかかるカメラモジュールを用いた携帯端末を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and provides a camera module that can solve the problem of color shading and the ghost while being small in size, and a portable terminal using such a camera module. For the purpose.
上記課題を解消するために、請求項1に記載のカメラモジュールは、
被写体像を形成する複数の撮像レンズと、
前記撮像レンズにより形成された被写体像を光電変換する撮像素子と、
前記撮像レンズと前記撮像素子との間に配置された光学素子と、を有するカメラモジュールにおいて、
前記撮像レンズを通過する、撮像面における最大像高の主光線が前記光学素子に入射した際に、その入射位置における前記光学素子の入射面の法線と前記主光線とのなす角をθ1とし、
前記撮像レンズの各々の光学面に対し、各画角の主光線の、その入射位置における前記光学面の法線と当該主光線とのなす角の最大値を各々θ2としたとき、
前記撮像レンズの光学面のうち、θ1>θ2が成立する光学面のいずれかに赤外線カットコートを形成し、前記光学素子に反射防止コートを形成したことを特徴とする。
In order to solve the above problem, a camera module according to claim 1 is provided.
A plurality of imaging lenses for forming a subject image;
An image sensor that photoelectrically converts a subject image formed by the imaging lens;
In a camera module having an optical element disposed between the imaging lens and the imaging element,
When a principal ray having the maximum image height on the imaging surface passing through the imaging lens is incident on the optical element, an angle formed by the normal of the incident surface of the optical element and the principal ray at the incident position is θ1. ,
For each optical surface of the imaging lens, when the principal ray of each angle of view has a maximum value of the angle between the normal of the optical surface at the incident position and the principal ray, respectively θ2,
An infrared cut coat is formed on any one of the optical surfaces of the imaging lens where θ1> θ2 is satisfied, and an antireflection coat is formed on the optical element.
また、上記課題を解消するために、請求項2に記載のカメラモジュールは、
被写体像を形成する複数の撮像レンズと、
前記撮像レンズにより形成された被写体像を光電変換する撮像素子と、
前記撮像レンズと前記撮像素子との間に配置された光学素子と、を有するカメラモジュールにおいて、
前記撮像レンズの光軸上を除く有効径内を通過する、撮像面における任意の像高の主光線が、前記光学素子に入射した際に、その入射位置における前記光学素子の入射面の法線と前記主光線とのなす角をθ1とし、
撮像面における同じ像高の主光線が前記撮像レンズの光学面に入射した際に、その入射位置における前記光学面の法線と前記主光線とのなす角をθ2としたとき、
前記撮像レンズの光学面のうち、θ1>θ2が成立する光学面のいずれかに赤外線カットコートを形成し、前記光学素子に反射防止コートを形成したことを特徴とする。
Moreover, in order to eliminate the said subject, the camera module of Claim 2 is
A plurality of imaging lenses for forming a subject image;
An image sensor that photoelectrically converts a subject image formed by the imaging lens;
In a camera module having an optical element disposed between the imaging lens and the imaging element,
When a principal ray having an arbitrary image height on the imaging surface that passes through the effective diameter excluding the optical axis of the imaging lens is incident on the optical element, the normal of the incident surface of the optical element at the incident position And the angle between the principal ray and θ1
When the chief ray of the same image height on the imaging surface is incident on the optical surface of the imaging lens, when the angle between the normal of the optical surface at the incident position and the chief ray is θ2,
An infrared cut coat is formed on any one of the optical surfaces of the imaging lens where θ1> θ2 is satisfied, and an antireflection coat is formed on the optical element.
本発明者は、従来と異なる視点から、色シェーディングの問題とゴーストの問題とを解消できないかを考えた。まず、不要周波数光については、撮像素子の撮像面に入射する前のいずれかの位置でカットすれば足りる。そこで、本発明では、撮像レンズのいずれかの光学面に赤外線カットコートを形成することとした。しかしながら、上述したように、赤外線カットコートには角度依存性がある。ここで、一般的に光学面は曲面であるから、赤外線カットコートを形成する光学面を適切に選択することで、撮像素子の撮像面の中心に向かう光線と、撮像面の周辺に向かう光線とで、入射角を近づけることができ、これにより赤外線カットコートの角度依存性の問題を緩和することができる。例えば、像側に凸の面や物体側に凹の面であると、かかる条件に適合する。赤外線カットコートを形成するのに適切な光学面を一般化すると、
(1)撮像レンズを通過する、撮像面における最大像高の主光線が光学素子に入射した際に、その入射位置における光学素子の入射面の法線と主光線とのなす角をθ1とし、撮像レンズの各々の光学面に対し、光軸近傍〜周辺部までの各画角の主光線の、その入射位置における光学面の法線と当該主光線とのなす角の最大値を各々θ2としたとき、前記撮像レンズの光学面のうち、θ1>θ2が成立する光学面。
又は、
(2)撮像レンズの光軸上を除く有効径内を通過する、撮像面における任意の像高の主光線が、光学素子に入射した際に、その入射位置における光学素子の入射面の法線と主光線とのなす角をθ1とし、撮像面における同じ像高の主光線が撮像レンズの光学面に入射した際に、その入射位置における光学面の法線と主光線とのなす角をθ2としたとき、θ1>θ2が成立する光学面。
と定義でき、このような撮像レンズの光学面のいずれかに赤外線カットコートを形成することで、色シェーディングを有効に抑制できる。赤外線カットコートについては、例えば国際公開WO2009/157310号公報に詳細が記載されている。なお、主光線とは、開口絞りの中心を通る各画角の光線のことである。
The present inventor considered whether the problem of color shading and the problem of ghost could be solved from a viewpoint different from the conventional one. First, unnecessary frequency light may be cut at any position before entering the imaging surface of the imaging device. Therefore, in the present invention, an infrared cut coat is formed on any optical surface of the imaging lens. However, as described above, the infrared cut coat has angle dependency. Here, since the optical surface is generally a curved surface, by appropriately selecting the optical surface on which the infrared cut coat is to be formed, a light beam traveling toward the center of the imaging surface of the image sensor and a light beam traveling toward the periphery of the imaging surface Thus, the incident angle can be made closer, and the problem of the angle dependency of the infrared cut coat can be alleviated. For example, a convex surface on the image side and a concave surface on the object side meet this condition. Generalizing the appropriate optical surface to form an infrared cut coat,
(1) When a principal ray having the maximum image height on the imaging surface that passes through the imaging lens is incident on the optical element, an angle formed by a normal line of the incident surface of the optical element at the incident position and the principal ray is θ1, With respect to each optical surface of the imaging lens, the maximum value of the angle between the principal ray of each optical field angle from the vicinity of the optical axis to the peripheral portion and the principal ray at the incident position and the principal ray is θ 2. Then, among the optical surfaces of the imaging lens, an optical surface that satisfies θ1> θ2.
Or
(2) When a principal ray having an arbitrary image height on the imaging surface that passes through the effective diameter excluding the optical axis of the imaging lens is incident on the optical element, the normal of the incident surface of the optical element at the incident position The angle between the principal ray and the principal ray is θ1, and when a principal ray having the same image height on the imaging surface is incident on the optical surface of the imaging lens, the angle between the normal of the optical surface and the principal ray at the incident position is θ2. , An optical surface that satisfies θ1> θ2.
Color shading can be effectively suppressed by forming an infrared cut coat on one of the optical surfaces of such an imaging lens. The details of the infrared cut coat are described in, for example, International Publication WO2009 / 157310. The principal ray is a ray at each angle of view that passes through the center of the aperture stop.
しかるに、色シェーディングを有効に抑制できても、塵埃等が撮像面に付着することを抑制するために、撮像レンズと撮像素子との間に配置された光学素子からの反射によるゴーストの問題は残る。そこで、本発明では、撮像レンズと撮像素子との間に配置された光学素子に、反射防止コートを形成したのである。これにより、光学素子での反射が抑制されるため、図4、5に示すゴーストが有効に抑制される。また、赤外線カットコートを形成した光学面を、従来よりも撮像素子から遠い位置に配置できるので、その反射光の影響は少ない。本発明では、反射防止コートを形成することで、可視光領域における光学素子の反射率は2%以下に抑えることが好ましい。また、可視光及び赤外光領域において反射率1%以下であれば、より好ましい。反射防止コートは、例えば、誘電体多層膜で形成することができる。 However, even if color shading can be effectively suppressed, the problem of ghost due to reflection from the optical element disposed between the imaging lens and the imaging element remains in order to prevent dust and the like from adhering to the imaging surface. . Therefore, in the present invention, an antireflection coating is formed on the optical element disposed between the imaging lens and the imaging element. Thereby, since reflection at the optical element is suppressed, the ghost shown in FIGS. 4 and 5 is effectively suppressed. Further, since the optical surface on which the infrared cut coat is formed can be arranged at a position farther from the image sensor than in the past, the influence of the reflected light is small. In the present invention, the reflectance of the optical element in the visible light region is preferably suppressed to 2% or less by forming an antireflection coating. Moreover, it is more preferable if the reflectance is 1% or less in the visible light and infrared light regions. The antireflection coating can be formed of, for example, a dielectric multilayer film.
請求項2に記載のカメラモジュールは、請求項1に記載の発明において、前記光学素子は平行平板であることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the camera module according to the first aspect, the optical element is a parallel plate.
光学素子を平行平板とすることで、平板のガラス等を用いることができ、低コストとすることができる。 When the optical element is a parallel plate, flat glass or the like can be used, and the cost can be reduced.
請求項3に記載のカメラモジュールは、請求項1又は2に記載の発明において、前記赤外線カットコートを形成する前記撮像レンズの光学面は、像側に凸面を向けていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the camera module according to the first or second aspect, the optical surface of the imaging lens forming the infrared cut coat has a convex surface facing the image side.
像側に凸面を向けた光学面に赤外線カットコートを形成することで、撮像素子の撮像面の中心に向かう光線と、撮像面の周辺に向かう光線との入射角を近づけて、赤外線カットコートの角度依存性を緩和できる。 By forming the infrared cut coat on the optical surface with the convex surface facing the image side, the incident angle of the light beam toward the center of the imaging surface of the image sensor and the light beam toward the periphery of the image pickup surface is made closer, Angle dependence can be relaxed.
請求項4に記載のカメラモジュールは、請求項1又は2に記載の発明において、前記赤外線カットコートを形成する前記撮像レンズの光学面は、物体側に凹面を向けていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the camera module according to the first or second aspect, the optical surface of the imaging lens forming the infrared cut coat has a concave surface directed toward the object side.
物体側に凹面を向けた光学面に赤外線カットコートを形成することで、撮像素子の撮像面の中心に向かう光線と、撮像面の周辺に向かう光線との入射角を近づけて、赤外線カットコートの角度依存性を緩和できる。 By forming the infrared cut coat on the optical surface with the concave surface facing the object side, the incident angle of the light beam toward the center of the imaging surface of the image sensor and the light beam toward the periphery of the image pickup surface is made closer, Angle dependence can be relaxed.
請求項5に記載のカメラモジュールは、請求項1〜4のいずれかに記載の発明において、前記赤外線カットコートを形成する光学面において、光軸上を除く有効径内を通過する任意の像高の主光線の入射位置における前記光学面の法線と、前記主光線とのなす角度が25度以下であることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the camera module according to any one of the first to fourth aspects, wherein the optical surface on which the infrared cut coat is formed has an arbitrary image height passing through an effective diameter excluding the optical axis. The angle between the normal of the optical surface at the incident position of the principal ray and the principal ray is 25 degrees or less.
従来の平板の赤外線カットフィルタに入射する主光線のうち、撮像面の最大像高における入射角度は30度前後であり、今後カメラモジュールの低背化が進むにつれ、この角度は大きくなる可能性もある。赤外線カットコートを形成する光学面において、任意の像高の主光線と、入射位置での光学面の法線とのなす角がすべて25度以下であれば、赤外線カットコートの角度依存性が大きな問題とならず、色シェーディングを改善することができる。これは、赤外線カットコートの角度依存性が入射角25度を越えると比較的大きく変化するからであり、25度以下とするのが望ましい。なお、20度以下であれば、より望ましい。 Of the chief rays incident on a conventional flat-plate infrared cut filter, the incident angle at the maximum image height on the imaging surface is around 30 degrees, and this angle may increase as the camera module becomes lower in the future. is there. If the angle between the principal ray of any image height and the normal of the optical surface at the incident position is 25 degrees or less on the optical surface on which the infrared cut coat is formed, the angle dependency of the infrared cut coat is large. There is no problem, and color shading can be improved. This is because the angle dependency of the infrared cut coat changes relatively greatly when the incident angle exceeds 25 degrees, and is desirably 25 degrees or less. In addition, if it is 20 degrees or less, it is more desirable.
請求項6に記載のカメラモジュールは、請求項1〜5のいずれかに記載の発明において、前記光学部材の両面に前記反射防止コートを形成したことを特徴とする。 A camera module according to a sixth aspect is characterized in that, in the invention according to any one of the first to fifth aspects, the antireflection coat is formed on both surfaces of the optical member.
これにより、光学部材での反射をより抑制でき、これによりゴーストを抑制できる。 Thereby, the reflection by an optical member can be suppressed more and, thereby, a ghost can be suppressed.
請求項7に記載の携帯端末は、請求項1〜6のいずれかに記載のカメラモジュールと、前記カメラモジュールで得られた被写体像を表示する表示部及び/又は前記カメラモジュールで得られた被写体像を送信する無線通信部と、を有することを特徴とする。 A portable terminal according to claim 7 is a camera module according to any one of claims 1 to 6, a display unit for displaying a subject image obtained by the camera module, and / or a subject obtained by the camera module. And a wireless communication unit that transmits an image.
本発明によれば、小型でありながら、色シェーディングの問題とゴーストの問題とを解消できるカメラモジュール、並びにかかるカメラモジュールを用いた携帯端末を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a camera module that can solve the problem of color shading and the problem of ghost, and a portable terminal using such a camera module, while being small.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図6は、本実施の形態にかかるカメラモジュール10の断面図である。なお、以下に示す構成は概略図であり、形状や寸法等は実際と異なるものがある。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a cross-sectional view of the
図6に示すように、カメラモジュール10は、光電変換部(撮像面)11aを備えた固体撮像素子としてのCMOS型撮像素子11と、この撮像素子11の光電変換部11aに被写体像を形成する撮像レンズ12と、撮像レンズ12を保持する鏡筒13と、撮像レンズ12と撮像素子11の間に配置された平行平板状の光学素子14と、撮像レンズ12を駆動するアクチュエータ15と、撮像素子11を実装した回路基板16と、撮像レンズ12及びアクチュエータ15を保持する台座部材17とを有する。
As shown in FIG. 6, the
図6に示すように、撮像素子11は、ウェハチップ11b上に複数の受光画素(光電変換素子)が2次元的に配置された、撮像面としての光電変換部11aが形成されており、その周囲には信号処理回路(不図示)が形成されている。かかる信号処理回路は、各画素を順次駆動し出力信号を得る駆動回路部と、各出力信号をデジタル信号に変換するA/D変換部と、このデジタル信号を用いて画像信号出力を形成する信号処理部等から構成されている。
As shown in FIG. 6, the
また、撮像素子11のウェハチップ11bにおける受光面側の外縁近傍に形成された複数のパッド(不図示)は、ワイヤ11cにより回路基板16に接続されている。
A plurality of pads (not shown) formed near the outer edge of the
樹脂により一体成形された台座部材17は、全体的に直方体の筐体状であり、撮像素子11を囲うように設けられた4つの側壁部17aと、その上端に交差する上壁部17bとを有する。上壁部17bの中央には、矩形状の開口17cが形成されており、かかる開口17cを覆うようにして上壁部17bに光学フィルタ14が取り付けられている。
The
撮像素子11は、光電変換部11aからの出力信号をデジタルYUV信号等の画像信号等に変換し、ワイヤ11cから回路基板16の配線パターンを介して、不図示の外部回路(例えば、カメラモジュールを実装した上位装置が有する制御回路)へと送信するようになっている。又、回路基板16の配線パターンからワイヤ11cを介して、外部回路から撮像素子11を駆動するための電力やクロック信号の供給を受けることもできる。ここで、Yは輝度信号、U(=R−Y)は赤と輝度信号との色差信号、V(=B−Y)は青と輝度信号との色差信号である。なお、撮像素子は上記CMOS型のイメージセンサに限定されるものではなく、CCD等の他のものを使用しても良い。
The
図6において、鏡筒13の内部には、撮像レンズ12が設けられている。撮像レンズ12は、物体側から順に配置された、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、第4レンズL4からなり、それぞれ有効径外の光束を遮蔽する遮光板を介在させつつフランジ部をつきあわせて組み立てられている。なお、本例では開口絞りは、鏡筒13に形成されている第1レンズL1の物体側の開口部が相当する。
In FIG. 6, an
赤外線カットコートIRCを形成する光学面は以下のような条件に基づき決められている。撮像レンズ12を通過する、撮像面における最大像高の主光線LBが光学素子14に入射した際に、その入射位置における光学素子14の入射面14aの法線NL1と主光線とのなす角をθ1とし、撮像レンズの光学面L1a、L1b、L2a、L2b、L3a、L3b、L4a、L4bの各々に対し、それぞれ各画角の主光線の、その入射位置における光学面の法線NL2と当該主光線とのなす角のうち最大値を各々θ2としたとき、撮像レンズ12の光学面のうち、θ1>θ2が成立する光学面に、赤外線カットコートIRCが形成されている。θ2は25度以下であると好ましく、20度以下であるとより好ましい。本例においては具体的には、第3レンズL3の像側に凸面を向けた像側面L3aが最も好ましい対象となるが、物体側に凹面を向けた物体側面L3b、或いは、第1レンズL1の像側に凸面を向けた像側面L1aに、赤外線カットコートIRCが形成されていてもよい。
The optical surface on which the infrared cut coat IRC is formed is determined based on the following conditions. When the principal ray LB having the maximum image height on the imaging surface that passes through the
また、以下のような条件に基づき赤外線カットコートIRCを形成する光学面を決めてもよい。撮像レンズ12の光軸O上を除く有効径内を通過する、撮像面における任意の像高の主光線LBが、光学素子14に入射した際に、その入射位置における光学素子14の入射面14aの法線NL1と、主光線LBとのなす角をθ1とし、撮像面における同じ像高の主光線LBが撮像レンズ12の光学面に入射した際に、その入射位置における光学面の法線NL2と主光線LBとのなす角をθ2としたときに、θ1>θ2が成立する撮像レンズ12の光学面に、赤外線カットコートIRCを形成する。θ2は25度以下であると好ましく、20度以下であるとより好ましい。本例においては具体的には、第3レンズL3の像側に凸面を向けた像側面L3aが最も好ましい対象となるが、物体側に凹面を向けた物体側面L3b、或いは、第1レンズL1の像側に凸面を向けた像側面L1aに、赤外線カットコートIRCを形成しても良い。
Moreover, you may determine the optical surface which forms the infrared cut coat IRC based on the following conditions. When a principal ray LB having an arbitrary image height on the imaging surface that passes through the effective diameter excluding the optical axis O of the
また、赤外線カットコートIRCを形成するレンズは、製造過程での耐熱性を考慮しガラス製であると、より好ましい。 In addition, it is more preferable that the lens forming the infrared cut coat IRC is made of glass in consideration of heat resistance in the manufacturing process.
更に、撮像レンズ12と撮像素子11との間に配置された光学素子14には、反射防止コートが形成されている。これにより、光学素子14での反射が抑制されるため、図4、5に示すゴーストが有効に抑制できる。なお、反射防止コートは両面に施されていることが好ましい。
Furthermore, an antireflection coat is formed on the
アクチュエータ15は、鏡筒13にねじ込まれた筒状のキャリヤ15aと、キャリヤ15aに取り付けられ光軸方向に延在するコイル15bと、コイル15bに対抗して配置された磁石15cと、磁石15cを支持した筐体状のヨーク15dとからなっている。コイル15bは、不図示の配線を介して外部回路に接続されている。ヨーク15dの下端は、台座部材17の上壁部17b上に接着されている。また、キャリヤ15aは不図示の弾性部材により撮像素子11方向に付勢されている。
The
本実施の形態によれば、被写体光中に含まれる赤外光などの不要周波数光については、撮像レンズ12の第3レンズL3の像側面13aに赤外線カットコートIRCを形成することによりカットしている。第3レンズL3の像側面13aは、像側に凸面を向けているので、撮像素子11の撮像面11aの中心や、その近傍に向かう光線と、撮像面11aの周辺に向かう光線とで、入射角の差及び入射角自体の値が小さくなり、従って赤外線カットコートの角度依存性を克服して、色シェーディングを有効に抑制できる。また、赤外線カットコートIRCを形成した光学面は、従来よりも撮像素子から遠い位置に配置されることになるので、赤外線カットコートIRCを形成した光学面で発生する反射光の撮像素子への影響を少なくできる。更に、撮像レンズ12と撮像素子11との間に配置された光学素子14には、反射防止コートが形成されているので、光学素子14での反射が抑制され、これらにより、小型でありながら、色シェーディングの問題とゴーストの問題とを解消したカメラモジュールを得ることができる。
According to the present embodiment, unnecessary frequency light such as infrared light included in the subject light is cut by forming the infrared cut coat IRC on the image side surface 13a of the third lens L3 of the
更に、本実施の形態では、撮像レンズ12と撮像素子11との間に、反射防止コートARCを形成した光学素子14を配置したので、光学素子14での反射が抑制されるため、ゴーストが有効に抑制される。又、光学素子14で撮像素子11を覆うことで、塵埃等が撮像面に付着することを抑制できる。
Furthermore, in this embodiment, since the
なお、本例では、4枚構成の撮像レンズで説明しているが、これに限るものでないのはもちろんである。 In this example, the imaging lens having four lenses is described, but the present invention is not limited to this.
上述したカメラモジュール10の動作について説明する。図7は、カメラモジュール10を携帯端末の一例であるスマートフォン100に装備した状態を示す。また、図8はスマートフォン100の制御ブロック図である。
The operation of the
カメラモジュール10は、例えば、鏡筒13の物体側端面がスマートフォン100の背面(図7(b)参照)に設けられ、スマートフォン100の表面側には液晶表示部が配設されている。
In the
カメラモジュール10は、外部接続端子(図7では矢印)を介して、スマートフォン100の制御部101と接続され、輝度信号や色差信号等の画像信号を制御部101側に出力する。
The
一方、スマートフォン100は、図8に示すように、各部を統括的に制御すると共に、各処理に応じたプログラムを実行する制御部(CPU)101と、電源等のスイッチ及び番号等をタッチパッドにより指示入力するための入力部60と、所定のデータの他に撮像した映像等を液晶パネルで表示する表示部65(但し、表示部の液晶パネルと入力部のタッチパッドはタッチパネル70が兼用する)と、外部サーバとの間の各種情報通信を実現するための無線通信部80と、スマートフォン100のシステムプログラムや各種処理プログラム及び端末ID等の必要な諸データを記憶している記憶部(ROM)91と、制御部101によって実行される各種処理プログラムやデータ、若しくは処理データ、或いはカメラモジュール10により得られた撮像データ等を一時的に格納する作業領域として用いられる及び一時記憶部(RAM)92とを備えている。
On the other hand, as shown in FIG. 8, the
カメラモジュール10は、スマートフォン100の入力部60の操作によって動作させられ、アクチュエータ15により撮像レンズ12を駆動してオートフォーカス動作を行い、レリーズボタン71等を押圧することで、カメラモジュール10を動作させて撮像を行うことができる。カメラモジュール10から入力された画像信号は、上記スマートフォン100の制御系により、記憶部91や一時記憶部92に記憶されたり、或いは表示部65に表示され、さらには、無線通信部80を介して映像情報として外部に送信される。
The
本発明は、明細書に記載の実施例に限定されるものではなく、他の実施例・変形例を含むことは、本明細書に記載された実施例や思想から本分野の当業者にとって明らかである。 The present invention is not limited to the embodiments described in the specification, and other embodiments and modifications are apparent to those skilled in the art from the embodiments and ideas described in the present specification. It is.
10 カメラモジュール
11 撮像素子
11a 光電変換部
11b ウェハチップ
11c ワイヤ
12 撮像レンズ
13 鏡筒
14 光学素子
15 アクチュエータ
15a キャリヤ
15b コイル
15c 磁石
15d ヨーク
16 回路基板
17 台座部材
17a 側壁部
17b 上壁部
17c 開口
60 入力キー部
65 表示部
70 タッチパネル
71 レリーズボタン
80 無線通信部
92 記憶部
100 スマートフォン
101 制御部
L1〜L4 撮像レンズ
IRC 赤外線カットコート
ARC 反射防止コート
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記撮像レンズにより形成された被写体像を光電変換する撮像素子と、
前記撮像レンズと前記撮像素子との間に配置された光学素子と、を有するカメラモジュールにおいて、
前記撮像レンズを通過する、撮像面における最大像高の主光線が前記光学素子に入射した際に、その入射位置における前記光学素子の入射面の法線と前記主光線とのなす角をθ1とし、
前記撮像レンズの各々の光学面に対し、各画角の主光線の、その入射位置における前記光学面の法線と当該主光線とのなす角の最大値を各々θ2としたとき、
前記撮像レンズの光学面のうち、θ1>θ2が成立する光学面のいずれかに赤外線カットコートを形成し、前記光学素子に反射防止コートを形成したことを特徴とするカメラモジュール。 A plurality of imaging lenses for forming a subject image;
An image sensor that photoelectrically converts a subject image formed by the imaging lens;
In a camera module having an optical element disposed between the imaging lens and the imaging element,
When a principal ray having the maximum image height on the imaging surface passing through the imaging lens is incident on the optical element, an angle formed by the normal of the incident surface of the optical element and the principal ray at the incident position is θ1 ,
For each optical surface of the imaging lens, when the principal ray of each angle of view has a maximum value of the angle between the normal of the optical surface at the incident position and the principal ray, respectively θ2,
An infrared cut coat is formed on any one of the optical surfaces of the imaging lens that satisfies θ1> θ2, and an antireflection coat is formed on the optical element.
前記撮像レンズにより形成された被写体像を光電変換する撮像素子と、
前記撮像レンズと前記撮像素子との間に配置された光学素子と、を有するカメラモジュールにおいて、
前記撮像レンズの光軸上を除く有効径内を通過する、撮像面における任意の像高の主光線が、前記光学素子に入射した際に、その入射位置における前記光学素子の入射面の法線と前記主光線とのなす角をθ1とし、
撮像面における同じ像高の主光線が前記撮像レンズの光学面に入射した際に、その入射位置における前記光学面の法線と前記主光線とのなす角をθ2としたとき、
前記撮像レンズの光学面のうち、θ1>θ2が成立する光学面のいずれかに赤外線カットコートを形成し、前記光学素子に反射防止コートを形成したことを特徴とするカメラモジュール。 A plurality of imaging lenses for forming a subject image;
An image sensor that photoelectrically converts a subject image formed by the imaging lens;
In a camera module having an optical element disposed between the imaging lens and the imaging element,
When a principal ray having an arbitrary image height on the imaging surface that passes through the effective diameter excluding the optical axis of the imaging lens is incident on the optical element, the normal of the incident surface of the optical element at the incident position And the angle between the principal ray and θ1
When the chief ray of the same image height on the imaging surface is incident on the optical surface of the imaging lens, when the angle between the normal of the optical surface at the incident position and the chief ray is θ2,
An infrared cut coat is formed on any one of the optical surfaces of the imaging lens that satisfies θ1> θ2, and an antireflection coat is formed on the optical element.
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CN110955009A (en) * | 2019-12-20 | 2020-04-03 | 瑞声通讯科技(常州)有限公司 | Lens structure and ink coating method |
-
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