JP4424488B2 - カメラモジュール及びこれを搭載した携帯端末 - Google Patents

Description

本発明は、携帯端末に搭載されるカメラモジュールに関し、特に、異なる２方向の画像入射面を有するカメラモジュール及びこれを搭載した携帯端末に関する。

近年、携帯端末技術の進展によって、異なる２方向の画像入射面を有する携帯端末が製品化されている。このような携帯端末においては、例えば、一方の画像入射面をメインとなる通常撮影用とし、他方の画像入射面をサブとなるテレビ電話用とし、そのそれぞれのカメラモジュールが搭載されている。

図６は、異なる２方向の画像入射面を有する従来のカメラモジュールが搭載された携帯端末の外観を示す図であり、（ａ）はその内側を示す図、（ｂ）はその外側を示す図である。

図６に示すように、本従来例においては、携帯端末１２０内のカメラ部１１９に、携帯端末１２０の外側を撮影するための外側カメラモジュール１１２と、携帯端末１２０の内側を撮影するための内側カメラモジュール１１５とが設けられている。

図７は、図６に示した携帯端末１２０内のカメラ部１１９の一構成例を示す図である。

本構成例におけるカメラ部１１９は図７に示すように、携帯端末１２０の外側を撮影するための外側カメラモジュール１１２と、携帯端末１２０の内側を撮影するための内側カメラモジュール１１５と、外側カメラモジュール１１２と内側カメラモジュール１１５とを制御し、双方で処理された画像データの画像出力処理を行う後段ＬＳＩ９とから構成されている。

また、外側カメラモジュール１１２においては、携帯端末１２０の外側からの光が、外側カメラレンズユニット２を通して外側カメラセンサ１１０に入射し、入射した光が外側カメラセンサ１１０にて光電変換され電気信号となり、出力され、外側カメラセンサ１１０から出力された電気信号が外側カメラＤＳＰ１１１に入力される。外側カメラＤＳＰ１１１に入力された電気信号は、外側カメラＤＳＰ１１１において画像データの補正等の処理が行われ、後段ＬＳＩ９に出力される。

同様に、内側カメラモジュール１１５においては、携帯端末１２０の内側からの光が、内側カメラレンズユニット３を通して内側カメラセンサ１１３に入射し、入射した光が内側カメラセンサ１１３にて光電変換され電気信号となり、出力され、内側カメラセンサ１１３から出力された電気信号が内側カメラＤＳＰ１１４に入力される。内側カメラＤＳＰ１１４に入力された電気信号は、内側カメラＤＳＰ１１４において画像データの補正等の処理が行われ、後段ＬＳＩ９に出力される。

図８は、図６に示した携帯端末１２０内のカメラ部１１９の他の構成を示す図である。

本構成例におけるカメラ部１１９は図８に示すように、図６に示した構成に対して、内側センサモジュール１１８内に内側カメラＤＳＰ１１４が存在せず、外側カメラモジュール１１６内のＤＳＰ１１７に、外側カメラセンサ１１０と内側カメラセンサ１１３とから出力された電気信号が入力され、処理が行われることになる。

ところが、上述したように、２つのカメラモジュールを搭載することにより、外側と内側とを画像入射面とする携帯端末においては、携帯端末内に２つのカメラモジュールが搭載されることになるため、携帯端末の小型化を図ることができなくなってしまうとともに、コストアップが生じてしまう。また、２つのカメラモジュールの特性に違いが発生してしまうことが、ユーザクレームの原因になってしまうと考えられ、特性の類似したカメラモジュールを選択する必要があるため、カメラモジュールの選択肢が狭まってしまうとともに、異なるカメラ画質を合わせこむための時間が必要となり、開発期間が長くなってしまう。

そこで、異なる２方向を画像入射面とし、この２つの画像入射面から入射した画像をそれぞれミラーを用いて１つの撮像素子に入射させ、それにより、１つのカメラモジュールで異なる２方向から入射する画像を撮像する技術が考えられている（例えば、特許文献１，２参照。）。
特開２００３−０９１０４１号公報 特開２００３−０８７６１３号公報

しかしながら、上述したように、２つの画像入射面から入射した画像をそれぞれミラーを用いて１つの撮像素子に入射させるものにおいては、２つの画像入射面のうち、メインとなる画像入射面側の画素・レンズに相当するサイズのミラーが必要となり、カメラモジュールのサイズが大きくなってしまい、携帯端末の小型化を図ることが困難であるという問題点がある。

また、特許文献１に開示されたものにおいては、センサの実装方法がレンズに対して垂直方向であるため、端末自体の厚さに影響を及ぼしてしまうという問題点がある。

また、特許文献２に開示されたものにおいては、画像入射面をいずれの画像入射面とした場合でも、センサに入射する光が、センサに対して垂直とすることができないため、センサの感度等の特性において垂直に入射する場合と比較すると、不利になってしまうという問題点がある。

本発明は、上述したような従来の技術が有する問題点を鑑みてなされたものであって、互いに異なる方向の２つの画像入射面を有しながらも、小型化を図ることができ、かつ、センサの感度を低下させることのないカメラモジュール及びこれを搭載した携帯端末を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、
互いに異なる方向から光が入射される２つの画像入射面を有し、該２つの画像入射面を介して入射された光を電気信号に変換することにより画像を撮影するカメラモジュールであって、
前記２つの画像入射面のうち一方の画像入射面を介して入射される光の進行方向に対して垂直に設けられ、前記２つの画像入射面を介して入射された光を電気信号に変換する変換手段と、
前記２つの画像入射面のうち他方の画像入射面を介して入射される光を、前記変換手段に対して垂直に入射するように反射させる反射手段と、
前記第１の画像入射面を介しての光の入射／遮光を制御する第１の遮光手段と、
前記第２の画像入射面を介しての光の入射／遮光を制御する第２の遮光手段とを有し、
前記第２の遮光手段は、前記反射手段の少なくとも一部を構成する。

また、
前記第１の遮光手段は、前記第１の画像入射面を介して入射された光を電気信号に変換することにより画像を撮影するためのメカシャッターであり、前記第２の画像入射面を介して入射された光を電気信号に変換することにより画像を撮影する際に、前記第１の画像入射面を介して入射された光を遮光し、
前記第２の遮光手段は、前記第２の画像入射面を介して入射された光を電気信号に変換することにより画像を撮影するためのメカシャッターであり、前記第１の画像入射面を介して入射された光を電気信号に変換することにより画像を撮影する際に、前記第２の画像入射面を介して入射された光を遮光することを特徴とする。

また、
前記反射手段は、少なくとも一部がプリズムによって構成されていることを特徴とする。

また、
前記反射手段は、ミラーであることを特徴とする。

また、
前記カメラモジュールが搭載された携帯端末であって、
前記カメラモジュールにて撮影された画像を出力する。

上記のように構成された本発明においては、互いに異なる２方向の画像入射面から入射される光のうち、一方の画像入射面から入射される光が、変換手段に垂直に入射し、他方の画像入射面から入射される光が、反射手段によって反射されて変換手段に垂直に入射する。

このように、１つのカメラモジュールによって２つの画像入射面での撮影が可能となるため、携帯端末内でのカメラモジュールの占有するスペースが小さくなることにより、携帯端末の小型化が実現でき、また、カメラモジュールにかかるコストが下がることにより、携帯端末の低価格化を図ることができる。また、２つの画像入射面で撮影した映像を処理するモジュールが１つであるため、２つの画像入射面で撮影した映像の画質を同一にするための手間が不要となり、開発期間を短縮することができる。

以上説明したように本発明においては、互いに異なる方向から光が入射される２つの画像入射面を有し、２つの画像入射面を介して入射された光を電気信号に変換することにより画像を撮影するカメラモジュールであって、２つの画像入射面のうち一方の画像入射面を介して入射される光の進行方向に対して垂直に設けられ、２つの画像入射面を介して入射された光を電気信号に変換する変換手段と、２つの画像入射面のうち他方の画像入射面を介して入射される光を、変換手段に対して垂直に入射するように反射させる反射手段とを有するという構成としたため、互いに異なる方向の２つの画像入射面を有しながらも、小型化を図ることができ、かつ、センサの感度を低下させることがない。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明のカメラモジュールが搭載された携帯端末の実施の一形態を示す図であり、携帯端末のカメラ部の構成のみを示す。

本形態は図１に示すように、カメラモジュール８と後段ＬＳＩ９とが接続されており、カメラモジュール８は、携帯端末の異なる２方向の画像入射面のうち一方となる外側の画像入射面に開閉自在に設けられることにより、外側の画像入射面に入射する光の入射／遮光を制御する第１の遮光手段であるメカシャッター１と、メカシャッター１が開いたときに通過した光が入射し、その光を集光する外側カメラレンズユニット２と、携帯端末の異なる２方向の画像入射面のうち他方となる内側の画像入射面に入射する光を集光する内側カメラレンズユニット３と、内側カメラレンズユニット３にて集光された光の進行方向を９０度変更させるプリズム４と、プリズム４によって進行方向を９０度変更された光を遮光あるいは進行方向をさらに９０度変更する第２の遮光手段であるミラー付きメカシャッター５と、外側カメラレンズユニット２で集光された光あるいはミラー付きメカシャッター５で進行方向を変更された光のいずれか一方の光が入射され、入射された光のうち赤外線成分を遮断する赤外カットフィルタ１０と、外側の画像入射面を介して入射された光の進行方向に対して垂直に設けられ、赤外カットフィルタ１０によって赤外線成分を遮断された光を光電変換によって電気信号に変換して出力する変換手段であるセンサ６と、センサ６から出力された電気信号が入力され補正等の処理を行うＤＳＰ７とから構成されている。なお、内側カメラレンズユニット３にて集光された光の進行方向を９０度変更させるものとしては、プリズム４の代わりにミラーを用いることも考えられる。また、ミラー付きメカシャッター５は、開閉自在に設けられることにより、プリズム４によって進行方向を９０度変更された光の入射／遮光を制御する。このミラー付きメカシャッター５が開いた状態において、プリズム４と合わせて反射手段を構成し、内側の画像入射面を介して入射された光を、センサ６に対して垂直に入射するように反射させる。

以下に、上記のように構成されたカメラモジュールが搭載された携帯端末の動作について説明する。

図２は、図１に示したカメラモジュール８の外観図を示す図であり、（ａ）は外側カメラ側から見た外観図、（ｂ）は上側から見た外観図、（ｃ）は内側カメラ側から見た外観図、（ｄ）は側面から見た外観図である。また、図３は、図２の（ａ）に示したＤ−Ｅ断面図である。

図３に示すように、カメラモジュール８はレンズホルダ１１に包まれており、モールド１２内には、ＤＳＰ７等の周辺部品が含まれている。また、外側からの入射光のルートをＢ、内側からの入射光のルートをＣで示す。

まず、外側の画像入射面に画像を入射させて外側のカメラにて画像を撮影する場合の動作について説明する。

外側のカメラにて画像を撮影する場合には、内側の画像入射面からの入射光Ｃを遮光するために、図１に示したＤＳＰ７または後段ＬＳＩ９の制御によって、ミラー付きメカシャッター５が閉じた状態に保持される。

外側のカメラにて撮影時に、ＤＳＰ７または後段ＬＳＩ９の制御により、メカシャッター１が開閉され、外側から光が入射される。入射された光は、外側カメラレンズユニット２にて集光される。ここで、外側カメラレンズユニット２は、外側のカメラの仕様によっては、マクロ機能、オートフォーカス及び光学ズーム機能に対応する高画素カメラ向けレンズユニットであり、オートフォーカス機能または光学ズーム機能を使用する場合は、ＤＳＰ７または後段ＬＳＩ９によって駆動制御される。

外側カメラレンズユニット２において集光された光は、赤外カットフィルタ１０に入射され、赤外線成分が遮断される。

赤外カットフィルタ１０において赤外線成分が遮断された光は、センサ６に入射されセンサ６において光電変換され、電気信号として出力される。

センサ６から出力された電気信号は、モールド１２内のＤＳＰ７において、補正等の処理が行われ、後段ＬＳＩ９へ出力される。

後段ＬＳＩ９に出力された電気信号については、後段ＬＳＩ９において、携帯端末１２０の使用用途に適した画像出力等の処理が行われる。

なお、メカシャッター１は、外側カメラでの静止画像撮影のとき、センサ６がＣＣＤセンサの場合にはスミア防止、ＣＭＯＳセンサの場合にはフォーカルプレーン防止にそれぞれ有効である。

次に、内側の画像入射面に画像を入射させて内側のカメラにて画像を撮影する場合の動作について説明する。

内側のカメラにて画像を撮影する場合には、外側の画像入射面からの入射光Ｂを遮光するために、ＤＳＰ７または後段ＬＳＩ９の制御によってメカシャッター１は閉じた状態に保持される。

内側から入射された光は、内側カメラレンズユニット３にて集光される。内側カメラレンズユニット３にて集光された光は、プリズム４において反射し、進行方向が９０度変更される。

プリズム４において反射し、進行方向が９０度変更された光は、ミラー付きメカシャッター５に到達する。

ここで、メカシャッター１と同様に、ＤＳＰ７または後段ＬＳＩ９の制御により、ミラー付きメカシャッター５が開閉する。ミラー付きメカシャッター５が開かれ、ミラーまたはプリズム４から入射された光がミラー付きメカシャッター５において反射することにより、進行方向が９０度変更される。

ミラー付きメカシャッター５において反射され、進行方向が９０度変更された光は、赤外カットフィルタ１０に入射され、赤外線成分が遮断される。

赤外カットフィルタ１０において赤外線成分が遮断された光は、センサ６に入射されセンサ６において光電変換され、電気信号として出力される。

センサ６から出力された電気信号は、モールド１２内のＤＳＰ７において、補正等の処理が行われ、後段ＬＳＩ９へ出力される。

後段ＬＳＩ９に出力された電気信号については、後段ＬＳＩ９において、携帯端末１２０の使用用途に適した画像出力等の処理が行われる。

ここで、プリズムの使用例について説明する。

図４は、プリズムの使用例を示す図である。

図４では、１８０度異なる方向Ｆ及びＧからの光をセンサＫに入射する場合に用いられる例である。

図４に示すように、プリズムＨは全反射のミラーＩとハーフミラーＪとから構成されており、Ｆからの光は全反射のミラーＩにおいて全反射され、進行方向が９０度変更され、ハーフミラーＪを通過して、センサＫに到達する。一方、Ｇからの光は、ハーフミラーＪにおいて全反射され、進行方向が９０度変更され、センサＫに到達する。このように、異なる方向からの光の進行方向を同一方向に制御するために用いられている。

なお、外側のカメラが携帯端末１２０の側面に搭載されているように、外側と内側との方向の関係が１８０度ではなく９０度違いとなる場合にでも、プリズム４の搭載位置や角度を変更することにより、１つのセンサ６にて撮影可能である。

また、本形態においては、外側のカメラと内側のカメラとの撮影を各々で行った例を示したが、外側のカメラと内側のカメラを同時に動作させ、それぞれで撮影した映像データをＤＳＰ７または後段ＬＳＩ９において合成し、携帯端末１２０の使用用途に適した画像出力等の処理が行われる例も考えられる。

図５は、外側のカメラと内側のカメラとで撮影したそれぞれの映像を合成した画像の一例を示す図であり、（ａ）は撮影風景の図、（ｂ）は（ａ）に示したＬ部を拡大した図である。

図５に示すように、例えば、外側のカメラで景色を撮影しながら、内側のカメラで自分の顔を撮影し、それらを合成した映像をテレビ電話にて、相手に送信する例が考えられる。

本発明のカメラモジュールが搭載された携帯端末の実施の一形態を示す図であり、携帯端末のカメラ部の構成のみを示す。 図１に示したカメラモジュールの外観図を示す図であり、（ａ）は外側カメラ側から見た外観図、（ｂ）は上側から見た外観図、（ｃ）は内側カメラ側から見た外観図、（ｄ）は側面から見た外観図である。 図３は、図２の（ａ）に示したＤ−Ｅ断面図である。 プリズムの使用例を示す図である。 外側のカメラと内側のカメラとで撮影したそれぞれの映像を合成した画像の一例を示す図であり、（ａ）は撮影風景の図、（ｂ）は（ａ）に示したＬ部を拡大した図である。 異なる２方向の画像入射面を有する従来のカメラモジュールが搭載された携帯端末の外観を示す図であり、（ａ）はその内側を示す図、（ｂ）はその外側を示す図である。 図６に示した携帯端末１２０内のカメラ部１１９の一構成例を示す図である。 図６に示した携帯端末１２０内のカメラ部１１９の他の構成を示す図である。

符号の説明

１ メカシャッター
２ 外側カメラレンズユニット
３ 内側カメラレンズユニット
４，Ｈ プリズム
５ ミラー付きメカシャッター
６，Ｋ センサ
７ ＤＳＰ
８ カメラモジュール
９ 後段ＬＳＩ
１０ 赤外カットフィルタ
１１ レンズホルダ
１２ モールド
１２０ 携帯端末
Ｉ 全反射のミラー
Ｊ ハーフミラー

Claims (5)

1. 互いに異なる方向から光が入射される２つの画像入射面を有し、該２つの画像入射面を介して入射された光を電気信号に変換することにより画像を撮影するカメラモジュールであって、
   前記２つの画像入射面のうち一方の画像入射面を介して入射される光の進行方向に対して垂直に設けられ、前記２つの画像入射面を介して入射された光を電気信号に変換する変換手段と、
   前記２つの画像入射面のうち他方の画像入射面を介して入射される光を、前記変換手段に対して垂直に入射するように反射させる反射手段と、
   前記第１の画像入射面を介しての光の入射／遮光を制御する第１の遮光手段と、
   前記第２の画像入射面を介しての光の入射／遮光を制御する第２の遮光手段とを有し、
   前記第２の遮光手段は、前記反射手段の少なくとも一部を構成するカメラモジュール。
2. 請求項１に記載のカメラモジュールにおいて、
   前記第１の遮光手段は、前記第１の画像入射面を介して入射された光を電気信号に変換することにより画像を撮影するためのメカシャッターであり、前記第２の画像入射面を介して入射された光を電気信号に変換することにより画像を撮影する際に、前記第１の画像入射面を介して入射された光を遮光し、
   前記第２の遮光手段は、前記第２の画像入射面を介して入射された光を電気信号に変換することにより画像を撮影するためのメカシャッターであり、前記第１の画像入射面を介して入射された光を電気信号に変換することにより画像を撮影する際に、前記第２の画像入射面を介して入射された光を遮光することを特徴とするカメラモジュール。
3. 請求項１または請求項２に記載のカメラモジュールにおいて、
   前記反射手段は、少なくとも一部がプリズムによって構成されていることを特徴とするカメラモジュール。
4. 請求項１または請求項２に記載のカメラモジュールにおいて、
   前記反射手段は、ミラーであることを特徴とするカメラモジュール。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のカメラモジュールが搭載された携帯端末であって、
   前記カメラモジュールにて撮影された画像を出力する携帯端末。

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