JP6434549B2 - フィルターアセンブリ及びこれを具えるカメラモジュール - Google Patents

Description

本発明は、フィルターアセンブリ及びこれを具えるカメラモジュールに関し、詳しくはカメラモジュールにおけるフレアの発生を抑えることができるフィルターアセンブリ及びこれを具えるカメラモジュールに関する。

携帯電話やタブレットコンピューター等の携帯電子機器には、利用者が静止画や動画を撮影できるように小型のカメラモジュールが組み込まれていることが多い。このようなカメラモジュールは、結像用のレンズと撮像素子を主に有する。

ＣＣＤやＣＭＯＳといった固体撮像素子は、一般に可視光領域外にも感度があるので、可視光以外の光線により撮影画像が影響されないように、レンズと撮像素子の間には、例えば赤外線カットフィルターといったフィルターが設けられる。フィルターは、通常は撮像素子の直前にフレームに固定されて設置されているが、レンズを通過して撮像素子に届くべき光が、このフレームに遮られていわゆるケラレが起きないように、また、部品サイズの公差や取り付け誤差分の余裕を持たせるように、フィルターのサイズは撮像素子における有効画素領域よりも大きくなくてはいけない。

また、このような小型のカメラモジュールでは、場合により、レンズを通ってモジュール内に入射した光が撮像素子周りのボンディングワイヤ等により反射されてレンズに照射されることで内部反射が起き、フレアが発生することがある。このため、通常は、レンズに反射を抑えるための表面コーティングを施したり、或いは、フィルターの一部領域にブラックインク層を設けて遮光することで、フレアーの発生を抑えている。

台湾特許第Ｉ３９７７６０号明細書

しかしながら、光学フィルターにブラックインク層を設ける方法は高度な技術が必要であり製造コストが嵩む上に、製造後に遮光効果を調整することや修正することが難しく、カメラモジュールにおけるフレアの発生を抑えるための手段としては改良の余地がある。

そこで、本発明の目的は、簡易な手段で、カメラモジュールにおけるフレアの発生を抑えることができるフィルターアセンブリを提供することにある。

また、本発明のもう一つの目的は、上記フィルターアセンブリを具えるカメラモジュールを提供することにある。

上記目的を達成するための手段として、本発明は、以下のフィルターアセンブリを提供する。

即ち、所定の波長域の光を通過させる光学フィルターと、前記光学フィルターとは別体に形成されたものであって、第１の開口を有すると共に前記光学フィルターの一表面に貼り付けられていて、前記光学フィルターにおいて前記第１の開口に対応する領域であって前記光が通過する光通過領域を画成する遮光部材とを具えることを特徴とするフィルターアセンブリを提供する。

また、上記もう一つの目的を達成するための手段として、本発明は、以下のカメラモジュールを提供する。即ち、基板と、前記基板の表面に配置された撮像素子と、前記基板の前記表面から立ち上がって前記撮像素子の配置位置を囲うように形成された周壁と、前記周壁の上端から内側に折れ曲がって延伸するように形成され、前記基板及び前記周壁と共に前記撮像素子を取り囲む空間を画成する上壁とを有し、該上壁に前記撮像素子の配置位置に対応して前記上壁を貫通する上壁開口が設けられているマウントフレームと、前記マウントフレームの前記上壁に前記上壁開口を覆うように設置されたフィルターアセンブリと、前記マウントフレーム上に設けられたハウジングと、前記ハウジング内に配置されたレンズユニットと、を具え、前記フィルターアセンブリが本発明が提供する上述のフィルターアセンブリであることを特徴とするカメラモジュールを提供する。

上記手段によれば、光学フィルターに貼り付けられた遮光部材により光学フィルターを通過する光が制限されるのでフレアを抑える効果を有する。しかも、このフィルターアセンブリは光学フィルターに遮光部材が貼り付けられているという簡易な構成なので、従来の光学フィルターにブラックインク層を設けた構成と比べて、製造が容易でコストが低く、且つ光学フィルターにおける光透過領域の大きさや位置の調整が容易である。

本発明に係るカメラモジュールの第１の実施形態を示す分解斜視図である。 上記第１の実施形態を示す断面図である。 本発明に係るカメラモジュールの第２の実施形態を示す断面図である。 本発明に係るカメラモジュールの第３の実施形態を示す断面図である。 本発明に係るカメラモジュールの第４の実施形態を示す断面図である。 本発明に係るカメラモジュールの第５の実施形態を示す断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の具体的な実施形態を説明する。なお、第２の実施形態以下、第１の実施形態と共通の構成については同じ参照符号を付して詳細な説明を省略する。
（第１の実施形態）
図１及び図２に、本発明に係るカメラモジュール（以下単にカメラモジュール）の第１の実施形態を示す。図１は分解斜視図、図２はカメラモジュールの光軸方向に沿った断面図である。

カメラモジュールは、基板１と、基板１に設置された撮像素子３と、基板１に撮像素子３を囲うように設置されたマウントフレーム２と、マウントフレーム２に設置されたフィルターアセンブリ４と、マウントフレーム２上に設置されたハウジング５と、ハウジング５内に設置されたレンズユニット６とを具える。なお、フィルターアセンブリ４と撮像素子３はレンズユニット６の光軸上に配置される。

基板１は、撮像素子３が設置される表面１１を有するプリント回路基板である。

マウントフレーム２は、基板１の表面１１から立ち上がって撮像素子３を配置する位置である配置位置を囲うように形成された周壁２１と、周壁２１の上端から内側に折れ曲がって延伸するように形成され、基板１及び周壁２１と共に撮像素子３を取り囲む空間２３（図２参照）を画成する上壁２２とを有し、周壁２１の下端が基板１に接着されて固定されている。

マウントフレーム２の上壁２２には、撮像素子３の配置位置に対応して上壁２２を貫通して空間２３と連通する上壁開口２２１（図１参照）が設けられていると共に、上壁開口２２１に隣する内周縁側の上面から窪んで階段状になった階段部２２２が設けられており、その階段部２２２の窪みにより上側に開放すると共に上壁開口２２１と繋がるフィルター設置溝２２３が形成されている。

撮像素子３は、例えばＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサ或いは赤外線センサであり、基板１としてのプリント回路基板と電気的に接続されている。

フィルターアセンブリ４は、マウントフレーム２のフィルター設置溝２２３に嵌め込まれると共に接着によりマウントフレーム２に固定されている。本実施形態においては、フィルターアセンブリ４は、レンズユニット６寄りの上面４１１と基板１寄りの下面４１２とを有し、下面４１２で上壁開口２２１を覆うようにマウントフレーム２のフィルター設置溝２２３に嵌め込まれている光学フィルター４１と、内側に第１の開口４２１（図２参照）を有するように枠状に形成されていると共に光学フィルター４１の上面４１１に貼り付けられている遮光部材４２とを有する。

光学フィルター４１は、所定の波長域の光を通過させるものであって、例として可視光のみを通過させるものが用いられるが、これに限らず、必要に応じて赤外線のみを通過させるものなど所望の波長域の光を通過させるフィルターが用いられる。

遮光部材４２は、光学フィルター４１とは別体に形成されたものであって、中央に上記第１の開口４２１が画成されていると共にサイズが光学フィルター４１と対応する第１の遮光フィルム４２２を具える。第１の遮光フィルム４２２は、一面（図２における下側の面）に粘着層４２３ａが設けられており、この粘着層４２３ａにより光学フィルター４１の一表面に貼り付けられている。なお、本実施形態においては遮光部材４２として可視光を遮断できる材料を用いたが、これに限らず、例えば光学フィルター４１として赤外線を通過させるものを用いた場合、遮光部材４２としては赤外線を遮断できる材料を用いることができる。

本実施形態では、この遮光部材４２により、光学フィルター４１において第１の開口４２１に対応する領域であって上記所定の波長域の光が通過する光通過領域４１３と、それ以外の領域（つまり、遮光フィルム４２２に対応する領域）であって光が遮断される遮光領域とが画成される。そしてこの遮光部材４２がフレアカッターとなり、カメラモジュールにおけるフレアの発生が抑えられる。

上述のように、本実施形態では、第１の遮光フィルム４２２に粘着層４２３ａが設けられるよう構成された遮光部材４２を、光学フィルター４１に貼り付けることで光学フィルター４１の周辺部分が遮光されたフィルターアセンブリ４を構成するので、従来の光学フィルターにブラックインク層を塗布して遮光領域とする構成と比べて、製造が容易でコストが抑えられる。また、カメラモジュールの種類によって、レンズユニット６その他の光学系や撮像素子３の大きさが異なり、光学フィルター４１においてもこれらに合わせた光通過領域４１３が必要となるが、本実施形態によれば遮光部材４２の大きさや光学フィルター４１に対する貼り付け位置を調整するだけで、光通過領域４１３の調整が容易に可能であり、光学系やセンサーサイズに合わせて異なる光学フィルター４１を用意する必要がない。

なお、製造の際には、フィルターアセンブリ４を構成してから、完成したフィルターアセンブリ４を、マウントフレーム２のフィルター設置溝２２３に嵌め込む。フィルター設置溝２２３には例えば予め接着剤が塗布されており、これによりフィルターアセンブリ４がマウントフレーム２に固定される。

本実施形態では、遮光部材４２の第１の遮光フィルム４２２としてマイラー（ＭＹＬＡＲ〔登録商標〕）フィルムを用いたが、これに限らず、例えば製造工程を考慮して遮光性を有するその他のポリマー材料からなるフィルムを用いてもよい。また、遮光部材４２は、他の実施形態として遮光性を有する両面テープであってもよく、この場合、その片面が光学フィルター４１に直接貼り付けられる。

ハウジング５は、マウントフレーム２の上壁２２にその下端が接着されている外殻５２を有し、この外殻５２によりフィルターアセンブリ４を囲う内部空間５１が画成されている。また、本実施形態において、カメラモジュールはオートフォーカス機能を有するものであり、内部空間５１には、オートフォーカス機能のためのレンズアクチュエーターとしてのボイスコイルモーター（ＶＣＭ）５３が設置されている。

レンズユニット６は、ハウジング５の内部空間５１においてボイスコイルモーター５３により駆動可能に支持されており、レンズユニット６を通った光が光学フィルター４１の光通過領域４１３を通過してから撮像素子３の受光面で結像するように構成される。

なお、レンズユニット６をボイスコイルモーター５３に螺子止めする際、或いはボイスコイルモーター５３が作動してレンズユニット６が駆動される際には、部材間の摩擦等により金属屑等のチリが発生し、このチリが光学フィルター４１上に落ちることで撮影画像に影響を及ぼすことがある。そこで、本実施形態では、遮光部材４２の光学フィルター４１に貼り付けられている側の反対側である表面、即ち第１の遮光フィルム４２２の上述の粘着層４２３ａが設けられている面と反対の面（図２における上側の面）にも粘着層４２３ｂが設けられており、この粘着層４２３ｂによって、ハウジング５の内部空間５１に進入したチリを粘着して、光学フィルター４１上に落ちることを防いでいる。また、上述のように遮光部材４２として両面テープを用いた場合も、光学フィルター４１に貼り付けた面の反対側の粘着面を露出させることで、当該粘着面が粘着層４２３ｂと同様の効果を奏する。

なお、本発明において、カメラモジュールはオートフォーカスである必要は無く、例えばパンフォーカスとなるように構成して固定焦点としてもよく、この場合ボイスコイルモーター５３等のレンズ駆動系は省略され、レンズユニット６は直接ハウジング５に固定されるように設けられる。
（第２の実施形態）
図３に、カメラモジュールの第２の実施形態が断面図で示されている。第１の実施形態との差異は、遮光部材４２が、光学フィルター４１の上面４１１ではなく、基板１寄りの下面４１２に貼り付けられている点にある。製造の際には、フィルターアセンブリ４を構成してから、完成したフィルターアセンブリ４を、遮光部材４２が設けられた下面４１２側から、マウントフレーム２のフィルター設置溝２２３に嵌め込む。本実施形態における遮光部材４２の粘着層４２３ｂは、マウントフレーム２の上壁２２に接する部分以外の部分がマウントフレーム２内の空間２３に露出するようになるので、この空間２３に進入したチリを粘着して、チリが撮像素子３に付着することを防ぐことができる。
（第３の実施形態）
図４に、カメラモジュールの第３の実施形態が断面図で示されている。第１の実施形態との差異は、フィルターアセンブリ４が、光学フィルター４１の上面４１１に貼り付けられている遮光部材４２に加えて、光学フィルター４１の下面４１２に貼り付けられているシート状部材４３を更に具える点にある。

シート状部材４３は、遮光部材４２と同様に、遮光部材４２の第１の開口４２１と対応する第２の開口４３１を内側に有するように枠状に形成されている。より具体的に言うと、シート状部材４３は、本実施形態では可視光を遮断するフィルムであって中央に上記第２の開口４３１が画成されている第２の遮光フィルム４３２を具え、第２の遮光フィルム４３２は、一面（図４における上側の面）に粘着層４３３ａが設けられており、この粘着層４３３ａにより光学フィルター４１の下面４１２に、その第２の開口４３１が遮光部材４２の第１の開口４２１と、即ち光通過領域４１３と対応するように貼り付けられていると共に、上記一面の反対面（図４における下側の面）にも粘着層４３３ｂが設けられている。

本実施形態では、第２の遮光フィルム４３２としてマイラー（ＭＹＬＡＲ〔登録商標〕）フィルムを用いたが、これに限らず、例えば製造工程を考慮して遮光性を有するその他のポリマー材料からなるフィルムを用いてもよい。また、シート状部材４３は、他の実施形態として両面テープであってもよく、この場合、その片面が光学フィルター４１に直接貼り付けられる。

なお、シート状部材４３として本実施形態では遮光フィルムを用いたが、これに限らず、透光性のある部材を用いてもよく、更に、遮光部材４２と同様に、例えば光学フィルター４１として赤外線を通過させるものを用いた場合、シート状部材４３としては赤外線を遮断できる材料を用いることができる。また、本実施形態とは逆に、光学フィルター４１の上面４１１にシート状部材４３が設けられ、下面４１２に遮光部材４２が設けられるように構成してもよい。

本実施形態では、図４に示されるように、ハウジング５の内部空間５１に、即ち光学フィルター４１とレンズユニット６との間に遮光部材４２の粘着層４２３ｂが露出し、マウントフレーム２内の空間２３に、即ち光学フィルター４１と基板１との間に粘着層４３３ｂが露出するので、それぞれの空間において進入したチリを粘着して、チリが光学フィルタ４１若しくはレンズユニット６、又は撮像素子３に付着することを防ぐことができる。また、上述のようにシート状部材４３として両面テープを用いた場合も、光学フィルター４１に貼り付けられた面の反対側の粘着面を露出させることで、当該粘着面が粘着層４３３ｂと同様の効果を奏する。

なお、製造の際には、上記各実施形態と同様に、フィルターアセンブリ４を構成してから、完成したフィルターアセンブリ４を、マウントフレーム２のフィルター設置溝２２３に嵌め込む。
（第４の実施形態）
図５に、カメラモジュールの第４の実施形態が断面図で示されている。第１の実施形態との差異は、第１の実施形態では遮光部材４２の第１の遮光フィルム４２２が光学フィルター４１と対応するサイズであるのに対し、本実施形態では第１の遮光フィルム４２２が光学フィルター４１よりも大きく、遮光フィルム４２２の外側部分が階段部２２２側に延伸している点にある。この形態は、製造の際に、例えばマウントフレーム２のフィルター設置溝２２３に接着剤を塗布した上で、まず光学フィルター４１をその下面４１２からフィルター設置溝２２３に嵌め込んだ後に、遮光部材４２を内側部分が粘着剤４２３ａにより光学フィルター４１に固定されると同時に外側部分が粘着剤４２３ａによりマウントフレーム２の上壁２２に固定されるように貼り付けを行うことができるので、遮光部材４２をより強固に固定できる。
（第５の実施形態）
図６に、カメラモジュールの第５の実施形態が断面図で示されている。本実施形態では、マウントフレーム２のフィルター設置溝２２３が下側に形成されている。具体的には、マウントフレーム２の階段部２２２が、上壁２２における上壁開口２２１に隣する内周縁側の下面から窪むように設けられていて、この階段部２２２の窪みにより下側に開放すると共に上壁開口２２１と繋がるフィルター設置溝２２３が形成されている。

また、フィルターアセンブリ４は、上記第４の実施形態と同様に遮光部材４２が光学フィルター４１よりも外側部が大きく形成されているので、光学フィルター４１の下面４１２に遮光部材４２を貼り付けることができ、より強固に固定できる。

本実施形態のカメラモジュールは、例えばマウントフレーム２のフィルター設置溝２２３に接着剤を塗布した上で、光学フィルター４１をその上面４１１からフィルター設置溝２２３に嵌め込んだ後に、遮光部材４２を内側部分が粘着剤４２３ａにより光学フィルター４１に固定されると同時に外側部分が粘着剤４２３ａによりマウントフレーム２の上壁２２に固定されるように貼り付けを行い、その後にマウントフレーム２を基板１に固定する順序で製造を行うことができる。

上述のように、本発明に係るカメラモジュールによれば、レンズユニット６と撮像素子３との間に配置されるフィルターアセンブリ４の遮光部材４２がフレアカッターとして作用する上に、この遮光部材４２は、粘着剤による接着という容易な手段で光学フィルター４１に設置されている。従って、従来の光学フィルターにブラックインク層を塗布してフレアカッターとする構成と比べて、製造が容易でありコストが抑えられるだけでなく、光学フィルター４１における光通過領域４１３の大きさや位置の調整が容易に可能となる。即ち、カメラモジュールにおけるフレアの発生を抑えることができるフィルターアセンブリを簡易な手段で提供することが可能となる。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

本発明は、携帯電子機器に搭載される小型のカメラモジュールとして利用でき、特に撮影画像が鮮鋭であり且つ安価なカメラモジュールとして有用である。

１ 基板
１１ 表面
２ マウントフレーム
２１ 周壁
２２ 上壁
２２１ 上壁開口
２２２ 階段部
２２３ フィルター設置溝
２３ 空間
３ 撮像素子
４ フィルターアセンブリ
４１ 光学フィルター
４１１ 上面
４１２ 下面
４１３ 光通過領域
４２ 遮光部材
４２１ 第１の開口
４２２ 第１の遮光フィルム
４２３ａ 粘着層
４２３ｂ 粘着層
４３ シート状部材
４３１ 第２の開口
４３２ 第２の遮光フィルム
４３３ａ 粘着層
４３３ｂ 粘着層
５ ハウジング
５１ 内部空間
５２ 外殻
５３ ボイスコイルモーター
６ レンズユニット

Claims (5)

1. 基板と、
   前記基板の表面に配置された撮像素子と、
   前記基板の前記表面から立ち上がって前記撮像素子の配置位置を囲うように形成された周壁と、前記周壁の上端から内側に折れ曲がって延伸するように形成され、前記基板及び前記周壁と共に前記撮像素子を取り囲む空間を画成する上壁とを有し、該上壁に前記撮像素子の配置位置に対応して前記上壁を貫通する上壁開口が設けられているマウントフレームと、
   前記マウントフレームの前記上壁に前記上壁開口を覆うように設置されたフィルターアセンブリと、
   通過光が前記フィルターセンブリを通過した上で前記撮像素子で結像されるように設けられたレンズユニットと、
   前記マウントフレーム上に前記レンズユニットを支持するように設けられたハウジングと、を具えるカメラモジュールであって、
   前記フィルターアセンブリは、
   所定の波長域の光を通過させる光学フィルターと、
   前記光学フィルターとは別体に形成されたものであって、第１の開口を有すると共に前記光学フィルターの一表面に貼り付けられていて、前記光学フィルターにおいて前記第１の開口に対応する領域であって前記光が通過する光通過領域を画成する遮光部材と、を具え、
   前記遮光部材は、前記光学フィルターに貼り付けられている側の反対側である表面としての面と前記光学フィルターに貼り付けられている側の面とを有する遮光フィルムを具え、該遮光フィルムは、前記表面としての面に粘着層が設けられていて、該粘着層は、前記マウントフレームの前記上壁に一部分が接すると共に、当該部分以外の部分が前記撮像素子を取り囲む前記空間に露出していることを特徴とする、カメラモジュール。
2. 前記遮光フィルムは、前記表面としての面に粘着層が設けられていると共に、前記光学フィルターに貼り付けられている側の面にも粘着層が設けられていて、この粘着層により該遮光フィルムが前記光学フィルターに貼り付けられている、請求項１に記載のカメラモジュール。
3. 前記フィルターアセンブリは、前記光学フィルターの前記一表面の反対側である他表面に貼り付けられているシート状部材を更に具える、請求項１又は２に記載のカメラモジュール。
4. 前記シート状部材は、第２の開口を有するように形成されていると共に、その前記第２の開口が前記遮光部材の前記第１の開口と位置対応するように前記光学フィルターに貼り付けられている、請求項３に記載のカメラモジュール。
5. 前記シート状部材は、前記遮光フィルムに加えて、前記光学フィルターに貼り付けられている側の反対側である表面としての面と前記光学フィルターに貼り付けられている側の面とを有する他の遮光フィルムを具え、前記他の遮光フィルムは、前記表面としての面に粘着層が設けられていると共に、前記光学フィルターに貼り付けられている側の面にも粘着層が設けられていて、この粘着層により前記他の遮光フィルムが前記光学フィルターに貼り付けられている、請求項４に記載のカメラモジュール。

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