JP2009182550A - Camera module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レンズ部材で集光した光を撮像素子で受光し画像データを得るカメラモジュールに関し、特に撮像素子を複数の領域に分割し各領域でそれぞれ単色のデータを得るカメラモジュールに関する。 The present invention relates to a camera module that obtains image data by receiving light condensed by a lens member with an imaging device, and more particularly to a camera module that divides the imaging device into a plurality of regions and obtains monochromatic data in each region.
従来、レンズ部を有するレンズ部材で集光した光をCCDやCMOS等の撮像素子で受光し、光を電気信号に変換して画像データを得るカメラモジュールが知られている。このようなカメラモジュールに用いられる撮像素子は、受光面が多数の画素に分割され、この画素毎に光電変換が行われる。画像データをカラーで得るため、1つの画素には光の三原色のいずれかの色のカラーフィルタが設けられ、赤色の光のみを通すフィルタが設けられた画素はR信号を検出し、緑色の光のみを通すフィルタが設けられた画素はG信号を検出し、青色の光のみを通すフィルタが設けられた画素はB信号を検出する。 2. Description of the Related Art Conventionally, camera modules are known in which light collected by a lens member having a lens portion is received by an image sensor such as a CCD or CMOS, and the light is converted into an electrical signal to obtain image data. In an image sensor used in such a camera module, the light receiving surface is divided into a large number of pixels, and photoelectric conversion is performed for each pixel. In order to obtain image data in color, one pixel is provided with a color filter of one of the three primary colors of light, and a pixel provided with a filter that passes only red light detects the R signal, and the green light A pixel provided with a filter that only passes blue light detects the G signal, and a pixel provided with a filter that passes only blue light detects the B signal.
これら各画素を図3に示すように格子状に配列することにより、カラーの画像データを構成することとしている。図3は、撮像素子の一部を拡大して示したものであり、同じ種類の画素が互いに隣り合わないように互い違いに配列されている。このような従来のカメラモジュールとしては、例えば特許文献1に挙げるようなものがある。
カメラモジュールは、携帯電話等の小型電子機器に内蔵されるため、小型化及び薄型化が求められている。しかし、薄型化に関しては、画素数に応じてレンズの焦点距離がある程度必要となるため、レンズ部材と撮像素子の距離を小さくできず、薄型化には限界があった。 Since the camera module is built in a small electronic device such as a mobile phone, it is required to be small and thin. However, regarding the thinning, since the focal length of the lens is required to some extent according to the number of pixels, the distance between the lens member and the image sensor cannot be reduced, and there is a limit to the thinning.
また、カラーの画像データを得るために、画素毎に3種類の波長の光を受光することとなるが、各波長の光毎にレンズの屈折率が異なるため、色収差が発生する。色収差を補正するためには、レンズを複数枚重ね合わせる必要があり、カメラモジュールが高価になると共に薄型化も阻害することとなる。 Further, in order to obtain color image data, light of three types of wavelengths is received for each pixel. However, since the refractive index of the lens is different for each wavelength of light, chromatic aberration occurs. In order to correct chromatic aberration, it is necessary to superimpose a plurality of lenses, which increases the cost of the camera module and hinders thinning.
本発明は前記課題を鑑みてなされたものであり、画素数を変えることなくレンズの焦点距離を小さくすることができると共に、色収差が発生しないようにすることのできるカメラモジュールを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a camera module that can reduce the focal length of a lens without changing the number of pixels and can prevent chromatic aberration from occurring. And
前記課題を解決するため、本発明に係るカメラモジュールは、光を電気信号に変換して画像データを得る撮像素子と、該撮像素子に対して光を集光するレンズ部材とからなるカメラモジュールにおいて、
前記撮像素子は少なくとも3つの領域を有してなり、前記撮像素子の第1の領域は赤色の光のみを通すフィルタを有し、前記撮像素子の第2の領域は緑色の光のみを通すフィルタを有し、前記撮像素子の第3の領域は青色の光のみを通すフィルタを有し、
前記レンズ部材は前記撮像素子の各領域にそれぞれ対応する複数のレンズ部を有してなることを特徴として構成されている。
In order to solve the above-described problems, a camera module according to the present invention is a camera module including an imaging element that converts light into an electrical signal to obtain image data, and a lens member that collects light with respect to the imaging element. ,
The image sensor has at least three regions, the first region of the image sensor has a filter that passes only red light, and the second region of the image sensor has a filter that passes only green light. And the third region of the image sensor has a filter that allows only blue light to pass through,
The lens member includes a plurality of lens portions respectively corresponding to the regions of the image sensor.
また、本発明に係るカメラモジュールは、前記レンズ部材は前記レンズ部がアレイ状に配列されてなることを特徴として構成されている。 In the camera module according to the present invention, the lens member includes the lens portions arranged in an array.
さらに、本発明に係るカメラモジュールは、前記撮像素子は略方形状に形成されて上下左右に4つの領域に分割され、前記レンズ部材は前記撮像素子の各領域に対応するように4つのレンズ部がアレイ状に配列されてなることを特徴として構成されている。 Furthermore, in the camera module according to the present invention, the imaging element is formed in a substantially rectangular shape, and is divided into four areas vertically and horizontally, and the lens member includes four lens portions so as to correspond to each area of the imaging element. Are arranged in an array.
さらにまた、本発明に係るカメラモジュールは、前記前記撮像素子の領域は仕切板によって仕切られることを特徴として構成されている。 Furthermore, the camera module according to the present invention is characterized in that the region of the image sensor is partitioned by a partition plate.
そして、本発明に係るカメラモジュールは、前記レンズ部材を構成する各レンズ部は、対応する前記撮像素子の領域が有するフィルタが通す光の中心波長について、所定の焦点距離となるように形成され、該所定の焦点距離は、全ての前記撮像素子の領域において同じであることを特徴として構成されている。 And the camera module which concerns on this invention is formed so that each lens part which comprises the said lens member may become a predetermined | prescribed focal distance about the center wavelength of the light which the filter which the area | region of the said said image pick-up element passes has passed, The predetermined focal length is the same in all the image sensor regions.
本発明に係るカメラモジュールによれば、撮像素子は少なくとも3つの領域を有し、第1の領域は赤色の光のみを通すフィルタを有し、第2の領域は緑色の光のみを通すフィルタを有し、第3の領域は青色の光のみを通すフィルタを有し、レンズ部材は撮像素子の各領域にそれぞれ対応する複数のレンズ部を有してなることにより、各レンズ部は撮像素子の分割された1領域に対して結像する焦点距離を有していればよいので、撮像素子の大きさが一定とした場合に焦点距離を小さくすることができ、撮像素子とレンズ部材の距離を小さくすることができるので、薄型化を図ることができる。 According to the camera module of the present invention, the imaging device has at least three regions, the first region has a filter that allows only red light to pass, and the second region has a filter that allows only green light to pass through. And the third region has a filter that allows only blue light to pass therethrough, and the lens member includes a plurality of lens portions respectively corresponding to the respective regions of the image pickup device, whereby each lens portion is formed of the image pickup device. Since it is only necessary to have a focal length for forming an image with respect to one divided region, the focal length can be reduced when the size of the imaging device is constant, and the distance between the imaging device and the lens member can be reduced. Since it can be made smaller, it can be made thinner.
また、本発明に係るカメラモジュールによれば、レンズ部材はレンズ部がアレイ状に配列されてなることにより、レンズ部材を容易に製造することができる。 According to the camera module of the present invention, the lens member can be easily manufactured by arranging the lens portions in an array.
さらに、本発明に係るカメラモジュールによれば、撮像素子は略方形状に形成されて上下左右に4つの領域に分割され、レンズ部材は撮像素子の各領域に対応するように4つのレンズ部がアレイ状に配列されてなることにより、全体の画素数を変えることなく結像する画像の大きさを縦横半分にして焦点距離を半分にすることができるので、画質を落とすことなく薄型化を図ることができる。 Furthermore, according to the camera module of the present invention, the imaging element is formed in a substantially rectangular shape and divided into four areas in the vertical and horizontal directions, and the lens member has four lens portions so as to correspond to the respective areas of the imaging element. By arranging in an array, the size of the image to be formed can be halved vertically and horizontally without changing the total number of pixels, and the focal length can be halved. be able to.
さらにまた、本発明に係るカメラモジュールによれば、撮像素子の領域は仕切板によって仕切られることにより、領域間のクロストークを防止でき、より画質を向上させることができる。 Furthermore, according to the camera module of the present invention, the region of the image sensor is partitioned by the partition plate, so that crosstalk between the regions can be prevented and the image quality can be further improved.
そして、本発明に係るカメラモジュールによれば、レンズ部材を構成する各レンズ部は、対応する撮像素子の領域が有するフィルタが通す光の中心波長について、所定の焦点距離となるように形成され、所定の焦点距離は、全ての撮像素子の領域において同じであることにより、撮像素子の各領域において焦点距離を揃えることができ、色収差が発生しないようにすることができる。 And according to the camera module concerning the present invention, each lens part which constitutes a lens member is formed so that it may become a predetermined focal length about the central wavelength of the light which the filter which the area of the corresponding image sensor passes through, Since the predetermined focal length is the same in all the image pickup device regions, the focal length can be made uniform in each region of the image pickup device, and chromatic aberration can be prevented from occurring.
本発明の実施形態について図面に沿って詳細に説明する。図1には、本実施形態におけるカメラモジュールの分解図を示している。この図に示すように、本実施形態のカメラモジュールは、方形の板状に形成されてなる撮像素子1と、撮像素子1と対向する板状に形成されてなるレンズ部材2と、撮像素子1とレンズ部材2の間に設けられる仕切板3とからなっており、レンズ部材2で集光した光を撮像素子1で受光し、撮像素子1において光を電気信号に変換して画像データを得ることのできるものである。
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows an exploded view of the camera module in the present embodiment. As shown in this figure, the camera module of the present embodiment includes an
撮像素子1には、受光面に光電変換素子が多数配列されている。なお、光電変換素子は極めて微小であるため、図面上は記載されていない。各光電変換素子には、表面に赤色、緑色、青色のいずれか一色の光のみを通すフィルタが設けられている。撮像素子1は、十字状に仕切られて上下左右の4つの領域に分けられており、各領域にそれぞれ多数の光電変換素子が配列されている。
In the
図1において図中(R)と表されている第1の領域10に配置される光電変換素子には、赤色の光のみを通すフィルタが設けられ、第1の領域10の右側に隣接し図中(G)と表されている第2の領域11に配置される光電変換素子には、緑色の光のみを通すフィルタが設けられ、第2の領域11の下側に隣接し図中(B)と表されている第3の領域12に配置される光電変換素子には、青色の光のみを通すフィルタが設けられ、第3の領域12の左側に隣接し図中(G)と表されている第4の領域13に配置される光電変換素子には、緑色の光のみを通すフィルタが設けられる。このように、撮像素子1の各領域10〜13には、単色のフィルタのみが設けられる。
In FIG. 1, the photoelectric conversion element arranged in the
レンズ部材2は、平板状の基部20に4つのレンズ部21がアレイ状に配列されて構成されている。基部20はガラス板により形成され、基部20の表面に樹脂材を成形することにより各レンズ部21が形成される。このレンズ部材2は、大判のガラス板に対して、4つのレンズ部21を1つのパターンとして多数のパターンを形成し、大判のガラス板を切断することにより個々のレンズ部材を形成するようにすることで、容易に製造することができる。
The
4つのレンズ部21は、それぞれ撮像素子1の各領域10〜13に対応して配置されており、各領域10〜13に対してそれぞれ光を集光する。これにより、撮像素子1の各領域10〜13において、それぞれ単色の画像データが得られる。具体的には、第1の領域10では赤色の画像データが、第2の領域11及び第4の領域13では緑色の画像データが、第3の領域12では青色の画像データが、それぞれ得られる。これらを撮像素子内部あるいは外部の画像生成部(図示しない)において合成することで、カラーの画像データを得ることができる。
The four
図2には、撮像素子1とレンズ部材2を組み立てた状態のカメラモジュールの斜視図を示している。この図に示すように、撮像素子1の各領域10〜13は、十字状に形成される仕切板3によって仕切られる。仕切板3は、撮像素子1の受光面とレンズ部材2の撮像素子1側面との間隔と同等の高さを有しており、撮像素子1とレンズ部材2間を領域毎に仕切っている。これにより、レンズ部材2の各レンズ部21と撮像素子1の各領域10〜13とが1対1に対応し、1つのレンズ部21からの光が、対応する撮像素子1の領域以外に漏れる、いわゆるクロストークを防止することができる。
FIG. 2 is a perspective view of the camera module in a state in which the
レンズ部材2を構成する各レンズ部21は、対応する撮像素子1の領域が受光する色の光の中心波長について、焦点距離がいずれも同じとなるように設計される。赤色、緑色、青色の各色は、それぞれ中心波長が異なり、レンズ部材2に対する屈折率も若干異なっている。これに対応して、レンズ部21の形状を色毎に変えることにより、各色において焦点距離が同じとなるようにすることができる。これによって、従来のカメラモジュールの構成において1枚のレンズでは避けられなかった色収差が生じないようにすることができる。
Each
また、各レンズ部21からの光は、4分割された撮像素子1の1領域に結像するため、撮像素子1全体に結像させる従来のカメラモジュールの場合に比べて、縦横がそれぞれ半分の大きさの領域に結像させることとなる。したがって、各レンズ部21の焦点距離は、撮像素子1の大きさが従来と同じで同じ画素数であった場合に、半分とすることができる。すなわち、撮像素子1とレンズ部材2との間の間隔を小さくすることができる。一方で、画像全体としての画素数は変わらないため、画質を落とすこともない。
Further, since the light from each
さらに、各レンズ部21は焦点距離が従来に比べて半分となるため、前述の色収差に加えてその他の収差も小さくすることができる。したがって、撮像素子1においてより画質の高い画像データを得ることができるので、それらを合成して最終的な画像データを生成しても、従来と比べて画質を低下させないようにすることができる。
Furthermore, since each
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の適用は本実施形態には限られず、その技術的思想の範囲内において様々に適用されうるものである。例えば、本実施形態では、レンズ部材2は基部20にレンズ部21をアレイ状に配列してなるものとしたが、複数のレンズ部21がそれぞれ別部材で、それらが位置決め手段により位置決めされるようにしてもよい。この場合においては、各レンズ部21の形状を同一としつつ、対応する撮像素子1の領域毎に光軸方向位置を変えることにより、色収差が生じないようにすることもできる。
Although the embodiment of the present invention has been described above, the application of the present invention is not limited to this embodiment, and can be applied in various ways within the scope of its technical idea. For example, in the present embodiment, the
レンズ部21をアレイ状とする場合において、基部20に複数の貫通孔を形成し、該貫通孔を埋めるようにレンズ部21を成形するようにしてもよく、この場合には各レンズ部21の形状を変えることもできるし、レンズ部21の表面形成位置を変えることにより、色収差を生じないようにすることもできる。
In the case where the
また、本実施形態では、撮像素子1を上下左右の4つの領域に分割したが、光の三原色である赤色を受光する領域と、緑色を受光する領域と、青色を受光する領域の少なくとも3つの領域に分割されていればよい。ただし、本実施形態のように4つの領域に分割することで、従来の撮像素子1と同じ画素数であった場合に同じ解像度の画像データを得ることができる。
In the present embodiment, the
本発明にかかるカメラモジュールは、撮像素子1の複数の領域にそれぞれ対応するレンズ部21により光を集光するため、領域毎に若干異なる角度の画像が生成されることとなるが、本実施形態のカメラモジュールは小型電子機器に内蔵されるものが想定され、小さいために角度の違いはほとんど問題とならない。ただし、近接撮影を行う場合など、角度の相違が画質に影響を及ぼすときには、画像生成部において画像を合成する際に、角度の違いを補正する処理を行うこととしてもよい。
In the camera module according to the present invention, light is collected by the
1 撮像素子
2 レンズ部材
3 仕切板
10 第1の領域
11 第2の領域
12 第3の領域
13 第4の領域
20 基部
21 レンズ部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記撮像素子は少なくとも3つの領域を有してなり、前記撮像素子の第1の領域は赤色の光のみを通すフィルタを有し、前記撮像素子の第2の領域は緑色の光のみを通すフィルタを有し、前記撮像素子の第3の領域は青色の光のみを通すフィルタを有し、
前記レンズ部材は前記撮像素子の各領域にそれぞれ対応する複数のレンズ部を有してなることを特徴とするカメラモジュール。 In a camera module comprising an image sensor that converts light into an electrical signal to obtain image data, and a lens member that condenses the light to the image sensor,
The image sensor has at least three areas, the first area of the image sensor has a filter that passes only red light, and the second area of the image sensor is a filter that passes only green light. And the third region of the image sensor has a filter that allows only blue light to pass through,
The camera module according to claim 1, wherein the lens member includes a plurality of lens portions respectively corresponding to the regions of the image sensor.
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