カメラモジュール
【課題】カメラモジュールの薄型化及び小型化、組み立ての容易化を可能とし、かつ高い色再現性を備えるカメラモジュールを提供する。
【解決手段】カメラモジュールは、複数のイメージセンサ１Ｒ、１Ｇｒ、１Ｇｂ、１Ｂと、赤外光除去部２０Ｒ、２０Ｇｒ、２０Ｇｂ、２０Ｂと、を有する。赤外光除去部２０Ｒ、２０Ｇｒ、２０Ｇｂ、２０Ｂは、イメージセンサ１Ｒ、１Ｇｒ、１Ｇｂ、１Ｂに対応させて設けられ、赤外光を除去する。赤外光除去部２０Ｒ、２０Ｇｒ、２０Ｇｂ、２０Ｂは、対応するイメージセンサ１Ｒ、１Ｇｒ、１Ｇｂ、１Ｂが取り込む色光に応じて、透過させる可視光の波長領域が設定されている。
【解決手段】カメラモジュールは、複数のイメージセンサ１Ｒ、１Ｇｒ、１Ｇｂ、１Ｂと、赤外光除去部２０Ｒ、２０Ｇｒ、２０Ｇｂ、２０Ｂと、を有する。赤外光除去部２０Ｒ、２０Ｇｒ、２０Ｇｂ、２０Ｂは、イメージセンサ１Ｒ、１Ｇｒ、１Ｇｂ、１Ｂに対応させて設けられ、赤外光を除去する。赤外光除去部２０Ｒ、２０Ｇｒ、２０Ｇｂ、２０Ｂは、対応するイメージセンサ１Ｒ、１Ｇｒ、１Ｇｂ、１Ｂが取り込む色光に応じて、透過させる可視光の波長領域が設定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、カメラモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般的なカメラモジュールとして、屈折型レンズで屈折させた光を、一つのイメージセンサに集光させるものがある。画像を得るための光電変換を担うイメージセンサは、例えば、赤色（Ｒ）用、緑色（Ｇ）用、青色（Ｂ）用の光電変換部（画素）を同一平面上にベイヤー配列させて構成される。かかるイメージセンサと組み合わせる屈折型レンズは、各色光をできるだけ同一平面上に集光可能であること、言い換えると色収差が少ないことが求められる。
【０００３】
カメラモジュールは、薄型化や小型化の要請により、レンズとイメージセンサとの間の焦点距離をできるだけ短くする傾向にある。屈折型レンズを使用する場合、焦点距離は、レンズ材料の屈折率や屈折面の曲率に依存することになる。レンズ材料に高屈折率材料を使用することで、焦点距離を短くすることが可能になる一方、色収差の低減に複数のレンズが必要となる場合が生じる。また、レンズ設計の複雑化、カメラモジュールの組み立て精度の厳格化、屈折率を向上させるためのレンズ材料の開発を要すること等も課題となる。
【０００４】
一般的なカメラモジュールに使用されるイメージセンサは、画素ごとに設けられたカラーフィルタを備える。イメージセンサは、カラーフィルタを透過した光を検出し、カラー原画像を再現する。高い色再現性を実現させるためには、カラーフィルタは、所望の色光を完全に分離可能であることが望ましい。カラーフィルタの色分離特性は、カラーフィルタの物性に依存することになる。従来使用されるカラーフィルタは、所望の色光を透過させる以外に、他の色光については完全には遮断できず一部が透過してしまうため、イメージセンサでの混色の発生が問題となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−８４１０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の一つの実施形態は、カメラモジュールの薄型化及び小型化、組み立ての容易化を可能とし、かつ高い色再現性を備えるカメラモジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一つの実施形態によれば、カメラモジュールは、複数のイメージセンサと、赤外光除去部と、を有する。前記イメージセンサは、被写体像の各色成分を分担して撮像する。前記赤外光除去部は、前記イメージセンサに対応させて設けられている。前記赤外光除去部は、前記イメージセンサへ進行する光から赤外光を除去する。前記赤外光除去部は、対応する前記イメージセンサが取り込む色光に応じて、透過させる可視光の波長領域が設定されている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態にかかるカメラモジュールの断面模式図。
【図２】イメージセンサアレイ、ＩＲカットフィルタ及びレンズレットの斜視模式図。
【図３】赤外光除去部の透過特性の例を示す図。
【図４】赤外光除去部による波長選択性について説明する図。
【図５】第２の実施形態にかかるカメラモジュールを構成するイメージセンサアレイ、ＩＲカットフィルタ及びレンズレットの斜視模式図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に添付図面を参照して、実施形態にかかるカメラモジュールを詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態にかかるカメラモジュールの断面模式図である。イメージセンサアレイ１は、４つのイメージセンサからなる。イメージセンサは、被写体像を撮像する。レンズレット２１は、４つの屈折型レンズからなる。屈折型レンズは、被写体からの光をイメージセンサにて集光させる。ＩＲ（Ｉｎｆｒａｒｅｄ）カットフィルタ２０は、４つの赤外光除去部からなる。赤外光除去部は、屈折型レンズからイメージセンサへ進行する光から赤外光を反射等により除去する光学薄膜、例えば誘電体多層膜を備える。
【００１１】
イメージセンサアレイ１は、回線基板５上に設けられている。半田ボール４は、回線基板５のうちイメージセンサアレイ１とは反対側の面に設けられている。センサガラス６は、イメージセンサアレイ１を覆う。回線基板５とセンサガラス６とは、イメージセンサアレイ１の周囲において、接着部材９を介して互いに接着されている。センサガラス６とＩＲカットフィルタ２０は、屈折型レンズからイメージセンサへ光が進行する領域の周囲において、接着部材９を介して互いに接着されている。
【００１２】
スペーサ８は、ＩＲカットフィルタ２０とレンズレット２１との間の、光が進行する領域の周囲に設けられている。スペーサ８は、イメージセンサアレイ１とレンズレット２１との間隔を保持する。ＩＲカットフィルタ２０とスペーサ８は、接着部材９を介して互いに接着されている。レンズレット２１は、スペーサ８の上に設けられている。
【００１３】
スペーサ８とレンズレット２１は、接着部材９を介して互いに接着されている。シールド部３は、回線基板５からレンズレット２１までの各部の周囲を封止する。シールド部３は、イメージセンサアレイ１と、ＩＲカットフィルタ２０と、レンズレット２１とを一体とする。シールド部３とレンズレット２１とは、接着部材９を介して互いに接着されている。
【００１４】
図２は、イメージセンサアレイ、ＩＲカットフィルタ及びレンズレットの斜視模式図である。イメージセンサ１Ｒ、１Ｇｒ、１Ｇｂ、１Ｂは、被写体像の各色成分を分担して撮像する。イメージセンサアレイ１は、縦横２×２のマトリクス状にイメージセンサ１Ｒ、１Ｇｒ、１Ｇｂ、１Ｂが配置されて構成されている。イメージセンサ１Ｒ、１Ｇｒ、１Ｇｂ、１Ｂは、二つのＧ用イメージセンサ１Ｇｒ、１Ｇｂが斜向かいとなるように配置されている。
【００１５】
Ｒ用イメージセンサ１Ｒは、被写体像のＲ成分を撮像する。Ｒ用イメージセンサ１Ｒは、Ｒ光を透過させるカラーフィルタを備えるＲ用画素で構成されている。Ｂ用イメージセンサ１Ｂは、被写体像のＢ成分を撮像する。Ｂ用イメージセンサ１Ｂは、Ｂ光を透過させるカラーフィルタを備えるＢ用画素で構成されている。
【００１６】
Ｇ用イメージセンサ１Ｇｒ、１Ｇｂは、被写体像のＧ成分を撮像する。Ｇ用イメージセンサ１Ｇｒ、１Ｇｂは、Ｇ光を透過させるカラーフィルタを備えるＧ用画素で構成されている。イメージセンサ１Ｒ、１Ｇｒ、１Ｇｂ、１Ｂは、撮像面を同一面内に並列させ、一体のイメージセンサアレイ１として構成されている。
【００１７】
赤外光除去部２０Ｒ、２０Ｇｒ、２０Ｇｂ、２０Ｂは、イメージセンサ１Ｒ、１Ｇｒ、１Ｇｂ、１Ｂに対応させて設けられている。赤外光除去部２０Ｒ、２０Ｇｒ、２０Ｇｂ、２０Ｂは、イメージセンサ１Ｒ、１Ｇｒ、１Ｇｂ、１Ｂと同様に、縦横２×２のマトリクス状に配置されている。赤外光除去部２０Ｒ、２０Ｇｒ、２０Ｇｂ、２０Ｂは、同一面内に並列させて、一体のＩＲカットフィルタ２０として構成されている。
【００１８】
屈折型レンズ２１Ｒ、２１Ｇｒ、２１Ｇｂ、２１Ｂは、イメージセンサ１Ｒ、１Ｇｒ、１Ｇｂ、１Ｂに対応させて設けられている。屈折型レンズ２１Ｒ、２１Ｇｒ、２１Ｇｂ、２１Ｂは、イメージセンサ１Ｒ、１Ｇｒ、１Ｇｂ、１Ｂと同様に、縦横２×２のマトリクス状に配置されている。屈折型レンズ２１Ｒ、２１Ｇｒ、２１Ｇｂ、２１Ｂは、同一面内に並列させて、一体のレンズレット２１として構成されている。
【００１９】
Ｒ用屈折型レンズ２１Ｒは、Ｒ用イメージセンサ１ＲにＲ光を集光させる。Ｒ用屈折型レンズ２１Ｒは、Ｒ光の結像面がＲ用イメージセンサ１Ｒの撮像面に一致するように、Ｒ光を対象として設計が最適化されている。Ｒ用赤外光除去部２０Ｒは、Ｒ用屈折型レンズ２１ＲからＲ用イメージセンサ１Ｒへ進行する光から赤外光を除去する。
【００２０】
Ｇｒ用屈折型レンズ２１Ｇｒは、Ｇｒ用イメージセンサ１ＧｒにＧ光を集光させる。Ｇｒ用屈折型レンズ２１Ｇｒは、Ｇ光の結像面がＧｒ用イメージセンサ１Ｇｒの撮像面に一致するように、Ｇ光を対象として設計が最適化されている。Ｇｒ用赤外光除去部２０Ｇｒは、Ｇｒ用屈折型レンズ２１ＧｒからＧｒ用イメージセンサ１Ｇｒへ進行する光から赤外光を除去する。
【００２１】
Ｇｂ用屈折型レンズ２１Ｇｂは、Ｇｂ用イメージセンサ１ＧｂにＧ光を集光させる。Ｇｂ用屈折型レンズ２１Ｇｂは、Ｇ光の結像面がＧｂ用イメージセンサ１Ｇｂの撮像面に一致するように、Ｇ光を対象として設計が最適化されている。Ｇｂ用赤外光除去部２０Ｇｂは、Ｇｂ用屈折型レンズ２１ＧｂからＧｂ用イメージセンサ１Ｇｂへ進行する光から赤外光を除去する。
【００２２】
Ｂ用屈折型レンズ２１Ｂは、Ｂ用イメージセンサ１ＢにＢ光を集光させる。Ｂ用屈折型レンズ２１Ｂは、Ｂ光の結像面がＢ用イメージセンサ１Ｂの撮像面に一致するように、Ｂ光を対象として設計が最適化されている。Ｂ用赤外光除去部２０Ｂは、Ｂ用屈折型レンズ２１ＢからＢ用イメージセンサ１Ｂへ進行する光から赤外光を除去する。
【００２３】
カメラモジュールは、同一の色成分を検出する画素をイメージセンサ１Ｒ、１Ｇｒ、１Ｇｂ、１Ｂ内に持たせることにより、隣接する画素間における、異なる色成分の信号同士の干渉を回避できる。これにより、混色を減少させ、感度を大幅に向上させることが可能となる。また、各屈折型レンズ２１Ｒ、２１Ｇｒ、２１Ｇｂ、２１Ｂは、それぞれの色成分に対してレンズ設計を最適化できるため、焦点距離を短くするとともに色収差を大幅に軽減させることができる。カメラモジュールは、焦点距離を短縮させることによる薄型化及び小型化が可能となる。また、カメラモジュールは、色収差低減のための複雑な構成が不要となることで、組み立ての容易化が可能となる。
【００２４】
図３は、赤外光除去部の透過特性の例を示す図である。図示するグラフの縦軸は透過率、横軸は波長とする。実線Ｒ１は、Ｒ用画素に設けられたＲ用カラーフィルタの透過特性の例を表したものである。実線Ｇ１は、Ｇ用画素に設けられたＧ用カラーフィルタの透過特性の例を表したものである。実線Ｂ１は、Ｂ用画素に設けられたＢ用カラーフィルタの透過特性の例を表したものである。
【００２５】
破線Ｒ２は、Ｒ用赤外光除去部２０Ｒの透過特性の例を表したものである。破線Ｇ２は、Ｇｒ用赤外光除去部２０Ｇｒ、Ｇｂ用赤外光除去部２０Ｇｂの透過特性の例を表したものである。破線Ｂ２は、Ｂ用赤外光除去部２０Ｂの透過特性の例を表したものである。ここでは、透過率９８％で光を分離する場合を例とする。
【００２６】
Ｒ用赤外光除去部２０Ｒは、赤外光を除去可能であるとともに、可視光のうちのＲ光を選択的に透過させるように設計されている。Ｒ用赤外光除去部２０Ｒは、Ｒ用カラーフィルタにて透過可能な光の波長領域に対して、狭い波長領域の光を透過させる。Ｇｒ用赤外光除去部２０Ｇｒ、Ｇｂ用赤外光除去部２０Ｇｂは、赤外光を除去可能であるとともに、可視光のうちのＧ光を選択的に透過させるように設計されている。Ｇｒ用赤外光除去部２０Ｇｒ、２０Ｇｂは、Ｇ用カラーフィルタにて透過可能な光の波長領域に対して、狭い波長領域の光を透過させる。Ｂ用赤外光除去部２０Ｂは、赤外光を除去可能であるとともに、可視光のうちのＢ光を選択的に透過させるように設計されている。Ｂ用赤外光除去部２０Ｂは、Ｂ用カラーフィルタにて透過可能な光の波長領域に対して、狭い波長領域の光を透過させる。
【００２７】
各カラーフィルタは、広い波長領域において透過率がなだらかに変化するような透過特性を示す。透過特性を表すグラフには、異なる色光用のカラーフィルタ同士で、裾部分に明確な重なりが生じることとなる。カラーフィルタにて所望の色光を透過させる以外に、他の色光については完全には遮断できず一部が透過することとなると、イメージセンサでの混色の発生が問題となる。
【００２８】
光学薄膜は、透過及び反射の境界となる波長領域において透過率が急峻に変化するような透過特性を持たせることが可能である。光学薄膜は、透過により所望の色光を分離する場合に、イメージセンサ用に用いられる一般的なカラーフィルタに比べて、良好な分離特性を得ることができる。光学薄膜を備える赤外光除去部２０Ｒ、２０Ｇｒ、２０Ｇｂ、２０Ｂは、カラーフィルタであればある程度透過する波長の光を、カラーフィルタへ入射する以前の段階で除去することができる。
【００２９】
図４は、赤外光除去部による波長選択性について説明する図である。例えば、Ｇｒ用赤外光除去部２０Ｇｒ、Ｇｂ用赤外光除去部２０Ｇｂは、斜線を付して示すように、Ｇ用カラーフィルタとＢ用カラーフィルタとで透過特性のグラフに重なりが生じる波長領域のうち、Ｂ光の波長領域に含まれる光を除去する。
【００３０】
各赤外光除去部２０Ｒ、２０Ｇｒ、２０Ｇｂ、２０Ｂは、対応するイメージセンサ１Ｒ、１Ｇｒ、１Ｇｂ、１Ｂが取り込む色光に応じて、透過させる可視光の波長領域が設定されている。カメラモジュールは、イメージセンサ１Ｒ、１Ｇｒ、１Ｇｂ、１Ｂにて取り込む色光以外の色光を赤外光除去部２０Ｒ、２０Ｇｒ、２０Ｇｂ、２０Ｂにて除去することで、イメージセンサ１Ｒ、１Ｇｒ、１Ｇｂ、１Ｂでの混色の発生を低減させる。
【００３１】
カメラモジュールは、赤外光除去部２０Ｒ、２０Ｇｒ、２０Ｇｂ、２０Ｂによる色分離を適用することで、カラーフィルタのみによって色分離を実施する場合に対して、高い色再現性を得ることができる。これにより、カメラモジュールは、薄型化及び小型化、組み立ての容易化、高い色再現性の実現が可能となる。
【００３２】
カメラモジュールは、屈折性レンズからなるレンズレット２１を有する場合に限られない。レンズは、被写体からの光をイメージセンサ１Ｒ、１Ｇｒ、１Ｇｂ、１Ｂにて集光させるものであれば良い。レンズは、例えば、被写体からの光を回折させてイメージセンサ１Ｒ、１Ｇｒ、１Ｇｂ、１Ｂにて集光させる回折型レンズであっても良い。
【００３３】
カメラモジュールに設けられるイメージセンサ及びレンズはそれぞれ複数であれば良く、それぞれ４つである場合に限られない。イメージセンサ及びレンズは、互いに１対１の対応をなして配置されていれば良く、配置の態様を適宜変更しても良い。
【００３４】
（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態にかかるカメラモジュールを構成するイメージセンサアレイ、ＩＲカットフィルタ及びレンズレットの斜視模式図である。イメージセンサ３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｙ、３０Ｂは、被写体像の４つの色成分を分担して撮像する。イメージセンサアレイ３０は、縦横２×２のマトリクス状にイメージセンサ３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｙ、３０Ｂが配置されて構成されている。
【００３５】
Ｒ用イメージセンサ３０Ｒは、被写体像のＲ成分を撮像する。Ｒ用イメージセンサ３０Ｒは、Ｒ光を透過させるカラーフィルタを備えるＲ用画素で構成されている。Ｇ用イメージセンサ３０Ｇは、被写体像のＧ成分を撮像する。Ｇ用イメージセンサ３０Ｇは、Ｇ光を透過させるカラーフィルタを備えるＧ用画素で構成されている。
【００３６】
Ｙ用イメージセンサ３０Ｙは、被写体像の黄色（Ｙ）成分を撮像する。Ｙ用イメージセンサ３０Ｙは、Ｙ光を透過させるカラーフィルタを備えるＹ用画素で構成されている。Ｂ用イメージセンサ３０Ｂは、被写体像のＢ成分を撮像する。Ｂ用イメージセンサ３０Ｂは、Ｂ光を透過させるカラーフィルタを備えるＢ用画素で構成されている。イメージセンサ３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｙ、３０Ｂは、撮像面を同一面内に並列させ、一体のイメージセンサアレイ３０として構成されている。
【００３７】
赤外光除去部３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｙ、３１Ｂは、イメージセンサ３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｙ、３０Ｂに対応させて設けられている。赤外光除去部３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｙ、３１Ｂは、イメージセンサ３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｙ、３０Ｂと同様に、縦横２×２のマトリクス状に配置されている。赤外光除去部３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｙ、３１Ｂは、同一面内に並列させて、一体のＩＲカットフィルタ３１として構成されている。
【００３８】
屈折型レンズ３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｙ、３２Ｂは、イメージセンサ３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｙ、３０Ｂに対応させて設けられている。屈折型レンズ３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｙ、３２Ｂは、イメージセンサ３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｙ、３０Ｂと同様に、縦横２×２のマトリクス状に配置されている。屈折型レンズ３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｙ、３２Ｂは、同一面内に並列させて、一体のレンズレット３２として構成されている。
【００３９】
Ｙ用屈折型レンズ３２Ｙは、Ｙ用イメージセンサ３０Ｙに光を集光させる。Ｙ用屈折型レンズ３２Ｙは、Ｙ光の結像面がＹ用イメージセンサ３０Ｙの撮像面に一致するように、Ｙ光を対象として設計が最適化されている。Ｙ用赤外光除去部３１Ｙは、Ｙ用屈折型レンズ３２ＲからＹ用イメージセンサ３０Ｙへ進行する光から赤外光を除去する。また、Ｙ用赤外光除去部３１Ｙは、赤外光を除去可能であるとともに、可視光のうちのＹ光を選択的に透過させるように設計されている。なお、Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用の屈折型レンズ及び赤外光除去部は、第１の実施形態と同様に構成されている。
【００４０】
本実施形態のカメラモジュールは、薄型化及び小型化、組み立ての容易化、高い色再現性の実現が可能となる。カメラモジュールは、Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用の要素にＹ用の要素が加わることで、さらに高い色再現性を得ることが可能となる。
【００４１】
カメラモジュールは、Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用の要素に加えてＹ用の要素を設ける場合に限られない。カメラモジュールは、Ｙに限られずいずれの色、例えば橙色についての要素を加えたものであっても良い。また、カメラモジュールは、４つの色成分を撮像する場合に限られず、５つ以上の色成分を撮像するものであっても良い。カメラモジュールに設けられるイメージセンサ及びレンズはそれぞれ複数であれば良く、それぞれ４つである場合に限られない。イメージセンサ及びレンズは、互いに１対１の対応をなして配置されていれば良く、配置の態様を適宜変更しても良い。
【００４２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４３】
１Ｒ、１Ｇｒ、１Ｇｂ、１Ｂ、３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｙ、３０Ｂ イメージセンサ、２０Ｒ、２０Ｇｒ、２０Ｇｂ、２０Ｂ、３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｙ、３１Ｂ 赤外光除去部、２１Ｒ、２１Ｇｒ、２１Ｇｂ、２１Ｂ、３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｙ、３２Ｂ 屈折型レンズ。
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、カメラモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般的なカメラモジュールとして、屈折型レンズで屈折させた光を、一つのイメージセンサに集光させるものがある。画像を得るための光電変換を担うイメージセンサは、例えば、赤色（Ｒ）用、緑色（Ｇ）用、青色（Ｂ）用の光電変換部（画素）を同一平面上にベイヤー配列させて構成される。かかるイメージセンサと組み合わせる屈折型レンズは、各色光をできるだけ同一平面上に集光可能であること、言い換えると色収差が少ないことが求められる。
【０００３】
カメラモジュールは、薄型化や小型化の要請により、レンズとイメージセンサとの間の焦点距離をできるだけ短くする傾向にある。屈折型レンズを使用する場合、焦点距離は、レンズ材料の屈折率や屈折面の曲率に依存することになる。レンズ材料に高屈折率材料を使用することで、焦点距離を短くすることが可能になる一方、色収差の低減に複数のレンズが必要となる場合が生じる。また、レンズ設計の複雑化、カメラモジュールの組み立て精度の厳格化、屈折率を向上させるためのレンズ材料の開発を要すること等も課題となる。
【０００４】
一般的なカメラモジュールに使用されるイメージセンサは、画素ごとに設けられたカラーフィルタを備える。イメージセンサは、カラーフィルタを透過した光を検出し、カラー原画像を再現する。高い色再現性を実現させるためには、カラーフィルタは、所望の色光を完全に分離可能であることが望ましい。カラーフィルタの色分離特性は、カラーフィルタの物性に依存することになる。従来使用されるカラーフィルタは、所望の色光を透過させる以外に、他の色光については完全には遮断できず一部が透過してしまうため、イメージセンサでの混色の発生が問題となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−８４１０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の一つの実施形態は、カメラモジュールの薄型化及び小型化、組み立ての容易化を可能とし、かつ高い色再現性を備えるカメラモジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一つの実施形態によれば、カメラモジュールは、複数のイメージセンサと、赤外光除去部と、を有する。前記イメージセンサは、被写体像の各色成分を分担して撮像する。前記赤外光除去部は、前記イメージセンサに対応させて設けられている。前記赤外光除去部は、前記イメージセンサへ進行する光から赤外光を除去する。前記赤外光除去部は、対応する前記イメージセンサが取り込む色光に応じて、透過させる可視光の波長領域が設定されている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態にかかるカメラモジュールの断面模式図。
【図２】イメージセンサアレイ、ＩＲカットフィルタ及びレンズレットの斜視模式図。
【図３】赤外光除去部の透過特性の例を示す図。
【図４】赤外光除去部による波長選択性について説明する図。
【図５】第２の実施形態にかかるカメラモジュールを構成するイメージセンサアレイ、ＩＲカットフィルタ及びレンズレットの斜視模式図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に添付図面を参照して、実施形態にかかるカメラモジュールを詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態にかかるカメラモジュールの断面模式図である。イメージセンサアレイ１は、４つのイメージセンサからなる。イメージセンサは、被写体像を撮像する。レンズレット２１は、４つの屈折型レンズからなる。屈折型レンズは、被写体からの光をイメージセンサにて集光させる。ＩＲ（Ｉｎｆｒａｒｅｄ）カットフィルタ２０は、４つの赤外光除去部からなる。赤外光除去部は、屈折型レンズからイメージセンサへ進行する光から赤外光を反射等により除去する光学薄膜、例えば誘電体多層膜を備える。
【００１１】
イメージセンサアレイ１は、回線基板５上に設けられている。半田ボール４は、回線基板５のうちイメージセンサアレイ１とは反対側の面に設けられている。センサガラス６は、イメージセンサアレイ１を覆う。回線基板５とセンサガラス６とは、イメージセンサアレイ１の周囲において、接着部材９を介して互いに接着されている。センサガラス６とＩＲカットフィルタ２０は、屈折型レンズからイメージセンサへ光が進行する領域の周囲において、接着部材９を介して互いに接着されている。
【００１２】
スペーサ８は、ＩＲカットフィルタ２０とレンズレット２１との間の、光が進行する領域の周囲に設けられている。スペーサ８は、イメージセンサアレイ１とレンズレット２１との間隔を保持する。ＩＲカットフィルタ２０とスペーサ８は、接着部材９を介して互いに接着されている。レンズレット２１は、スペーサ８の上に設けられている。
【００１３】
スペーサ８とレンズレット２１は、接着部材９を介して互いに接着されている。シールド部３は、回線基板５からレンズレット２１までの各部の周囲を封止する。シールド部３は、イメージセンサアレイ１と、ＩＲカットフィルタ２０と、レンズレット２１とを一体とする。シールド部３とレンズレット２１とは、接着部材９を介して互いに接着されている。
【００１４】
図２は、イメージセンサアレイ、ＩＲカットフィルタ及びレンズレットの斜視模式図である。イメージセンサ１Ｒ、１Ｇｒ、１Ｇｂ、１Ｂは、被写体像の各色成分を分担して撮像する。イメージセンサアレイ１は、縦横２×２のマトリクス状にイメージセンサ１Ｒ、１Ｇｒ、１Ｇｂ、１Ｂが配置されて構成されている。イメージセンサ１Ｒ、１Ｇｒ、１Ｇｂ、１Ｂは、二つのＧ用イメージセンサ１Ｇｒ、１Ｇｂが斜向かいとなるように配置されている。
【００１５】
Ｒ用イメージセンサ１Ｒは、被写体像のＲ成分を撮像する。Ｒ用イメージセンサ１Ｒは、Ｒ光を透過させるカラーフィルタを備えるＲ用画素で構成されている。Ｂ用イメージセンサ１Ｂは、被写体像のＢ成分を撮像する。Ｂ用イメージセンサ１Ｂは、Ｂ光を透過させるカラーフィルタを備えるＢ用画素で構成されている。
【００１６】
Ｇ用イメージセンサ１Ｇｒ、１Ｇｂは、被写体像のＧ成分を撮像する。Ｇ用イメージセンサ１Ｇｒ、１Ｇｂは、Ｇ光を透過させるカラーフィルタを備えるＧ用画素で構成されている。イメージセンサ１Ｒ、１Ｇｒ、１Ｇｂ、１Ｂは、撮像面を同一面内に並列させ、一体のイメージセンサアレイ１として構成されている。
【００１７】
赤外光除去部２０Ｒ、２０Ｇｒ、２０Ｇｂ、２０Ｂは、イメージセンサ１Ｒ、１Ｇｒ、１Ｇｂ、１Ｂに対応させて設けられている。赤外光除去部２０Ｒ、２０Ｇｒ、２０Ｇｂ、２０Ｂは、イメージセンサ１Ｒ、１Ｇｒ、１Ｇｂ、１Ｂと同様に、縦横２×２のマトリクス状に配置されている。赤外光除去部２０Ｒ、２０Ｇｒ、２０Ｇｂ、２０Ｂは、同一面内に並列させて、一体のＩＲカットフィルタ２０として構成されている。
【００１８】
屈折型レンズ２１Ｒ、２１Ｇｒ、２１Ｇｂ、２１Ｂは、イメージセンサ１Ｒ、１Ｇｒ、１Ｇｂ、１Ｂに対応させて設けられている。屈折型レンズ２１Ｒ、２１Ｇｒ、２１Ｇｂ、２１Ｂは、イメージセンサ１Ｒ、１Ｇｒ、１Ｇｂ、１Ｂと同様に、縦横２×２のマトリクス状に配置されている。屈折型レンズ２１Ｒ、２１Ｇｒ、２１Ｇｂ、２１Ｂは、同一面内に並列させて、一体のレンズレット２１として構成されている。
【００１９】
Ｒ用屈折型レンズ２１Ｒは、Ｒ用イメージセンサ１ＲにＲ光を集光させる。Ｒ用屈折型レンズ２１Ｒは、Ｒ光の結像面がＲ用イメージセンサ１Ｒの撮像面に一致するように、Ｒ光を対象として設計が最適化されている。Ｒ用赤外光除去部２０Ｒは、Ｒ用屈折型レンズ２１ＲからＲ用イメージセンサ１Ｒへ進行する光から赤外光を除去する。
【００２０】
Ｇｒ用屈折型レンズ２１Ｇｒは、Ｇｒ用イメージセンサ１ＧｒにＧ光を集光させる。Ｇｒ用屈折型レンズ２１Ｇｒは、Ｇ光の結像面がＧｒ用イメージセンサ１Ｇｒの撮像面に一致するように、Ｇ光を対象として設計が最適化されている。Ｇｒ用赤外光除去部２０Ｇｒは、Ｇｒ用屈折型レンズ２１ＧｒからＧｒ用イメージセンサ１Ｇｒへ進行する光から赤外光を除去する。
【００２１】
Ｇｂ用屈折型レンズ２１Ｇｂは、Ｇｂ用イメージセンサ１ＧｂにＧ光を集光させる。Ｇｂ用屈折型レンズ２１Ｇｂは、Ｇ光の結像面がＧｂ用イメージセンサ１Ｇｂの撮像面に一致するように、Ｇ光を対象として設計が最適化されている。Ｇｂ用赤外光除去部２０Ｇｂは、Ｇｂ用屈折型レンズ２１ＧｂからＧｂ用イメージセンサ１Ｇｂへ進行する光から赤外光を除去する。
【００２２】
Ｂ用屈折型レンズ２１Ｂは、Ｂ用イメージセンサ１ＢにＢ光を集光させる。Ｂ用屈折型レンズ２１Ｂは、Ｂ光の結像面がＢ用イメージセンサ１Ｂの撮像面に一致するように、Ｂ光を対象として設計が最適化されている。Ｂ用赤外光除去部２０Ｂは、Ｂ用屈折型レンズ２１ＢからＢ用イメージセンサ１Ｂへ進行する光から赤外光を除去する。
【００２３】
カメラモジュールは、同一の色成分を検出する画素をイメージセンサ１Ｒ、１Ｇｒ、１Ｇｂ、１Ｂ内に持たせることにより、隣接する画素間における、異なる色成分の信号同士の干渉を回避できる。これにより、混色を減少させ、感度を大幅に向上させることが可能となる。また、各屈折型レンズ２１Ｒ、２１Ｇｒ、２１Ｇｂ、２１Ｂは、それぞれの色成分に対してレンズ設計を最適化できるため、焦点距離を短くするとともに色収差を大幅に軽減させることができる。カメラモジュールは、焦点距離を短縮させることによる薄型化及び小型化が可能となる。また、カメラモジュールは、色収差低減のための複雑な構成が不要となることで、組み立ての容易化が可能となる。
【００２４】
図３は、赤外光除去部の透過特性の例を示す図である。図示するグラフの縦軸は透過率、横軸は波長とする。実線Ｒ１は、Ｒ用画素に設けられたＲ用カラーフィルタの透過特性の例を表したものである。実線Ｇ１は、Ｇ用画素に設けられたＧ用カラーフィルタの透過特性の例を表したものである。実線Ｂ１は、Ｂ用画素に設けられたＢ用カラーフィルタの透過特性の例を表したものである。
【００２５】
破線Ｒ２は、Ｒ用赤外光除去部２０Ｒの透過特性の例を表したものである。破線Ｇ２は、Ｇｒ用赤外光除去部２０Ｇｒ、Ｇｂ用赤外光除去部２０Ｇｂの透過特性の例を表したものである。破線Ｂ２は、Ｂ用赤外光除去部２０Ｂの透過特性の例を表したものである。ここでは、透過率９８％で光を分離する場合を例とする。
【００２６】
Ｒ用赤外光除去部２０Ｒは、赤外光を除去可能であるとともに、可視光のうちのＲ光を選択的に透過させるように設計されている。Ｒ用赤外光除去部２０Ｒは、Ｒ用カラーフィルタにて透過可能な光の波長領域に対して、狭い波長領域の光を透過させる。Ｇｒ用赤外光除去部２０Ｇｒ、Ｇｂ用赤外光除去部２０Ｇｂは、赤外光を除去可能であるとともに、可視光のうちのＧ光を選択的に透過させるように設計されている。Ｇｒ用赤外光除去部２０Ｇｒ、２０Ｇｂは、Ｇ用カラーフィルタにて透過可能な光の波長領域に対して、狭い波長領域の光を透過させる。Ｂ用赤外光除去部２０Ｂは、赤外光を除去可能であるとともに、可視光のうちのＢ光を選択的に透過させるように設計されている。Ｂ用赤外光除去部２０Ｂは、Ｂ用カラーフィルタにて透過可能な光の波長領域に対して、狭い波長領域の光を透過させる。
【００２７】
各カラーフィルタは、広い波長領域において透過率がなだらかに変化するような透過特性を示す。透過特性を表すグラフには、異なる色光用のカラーフィルタ同士で、裾部分に明確な重なりが生じることとなる。カラーフィルタにて所望の色光を透過させる以外に、他の色光については完全には遮断できず一部が透過することとなると、イメージセンサでの混色の発生が問題となる。
【００２８】
光学薄膜は、透過及び反射の境界となる波長領域において透過率が急峻に変化するような透過特性を持たせることが可能である。光学薄膜は、透過により所望の色光を分離する場合に、イメージセンサ用に用いられる一般的なカラーフィルタに比べて、良好な分離特性を得ることができる。光学薄膜を備える赤外光除去部２０Ｒ、２０Ｇｒ、２０Ｇｂ、２０Ｂは、カラーフィルタであればある程度透過する波長の光を、カラーフィルタへ入射する以前の段階で除去することができる。
【００２９】
図４は、赤外光除去部による波長選択性について説明する図である。例えば、Ｇｒ用赤外光除去部２０Ｇｒ、Ｇｂ用赤外光除去部２０Ｇｂは、斜線を付して示すように、Ｇ用カラーフィルタとＢ用カラーフィルタとで透過特性のグラフに重なりが生じる波長領域のうち、Ｂ光の波長領域に含まれる光を除去する。
【００３０】
各赤外光除去部２０Ｒ、２０Ｇｒ、２０Ｇｂ、２０Ｂは、対応するイメージセンサ１Ｒ、１Ｇｒ、１Ｇｂ、１Ｂが取り込む色光に応じて、透過させる可視光の波長領域が設定されている。カメラモジュールは、イメージセンサ１Ｒ、１Ｇｒ、１Ｇｂ、１Ｂにて取り込む色光以外の色光を赤外光除去部２０Ｒ、２０Ｇｒ、２０Ｇｂ、２０Ｂにて除去することで、イメージセンサ１Ｒ、１Ｇｒ、１Ｇｂ、１Ｂでの混色の発生を低減させる。
【００３１】
カメラモジュールは、赤外光除去部２０Ｒ、２０Ｇｒ、２０Ｇｂ、２０Ｂによる色分離を適用することで、カラーフィルタのみによって色分離を実施する場合に対して、高い色再現性を得ることができる。これにより、カメラモジュールは、薄型化及び小型化、組み立ての容易化、高い色再現性の実現が可能となる。
【００３２】
カメラモジュールは、屈折性レンズからなるレンズレット２１を有する場合に限られない。レンズは、被写体からの光をイメージセンサ１Ｒ、１Ｇｒ、１Ｇｂ、１Ｂにて集光させるものであれば良い。レンズは、例えば、被写体からの光を回折させてイメージセンサ１Ｒ、１Ｇｒ、１Ｇｂ、１Ｂにて集光させる回折型レンズであっても良い。
【００３３】
カメラモジュールに設けられるイメージセンサ及びレンズはそれぞれ複数であれば良く、それぞれ４つである場合に限られない。イメージセンサ及びレンズは、互いに１対１の対応をなして配置されていれば良く、配置の態様を適宜変更しても良い。
【００３４】
（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態にかかるカメラモジュールを構成するイメージセンサアレイ、ＩＲカットフィルタ及びレンズレットの斜視模式図である。イメージセンサ３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｙ、３０Ｂは、被写体像の４つの色成分を分担して撮像する。イメージセンサアレイ３０は、縦横２×２のマトリクス状にイメージセンサ３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｙ、３０Ｂが配置されて構成されている。
【００３５】
Ｒ用イメージセンサ３０Ｒは、被写体像のＲ成分を撮像する。Ｒ用イメージセンサ３０Ｒは、Ｒ光を透過させるカラーフィルタを備えるＲ用画素で構成されている。Ｇ用イメージセンサ３０Ｇは、被写体像のＧ成分を撮像する。Ｇ用イメージセンサ３０Ｇは、Ｇ光を透過させるカラーフィルタを備えるＧ用画素で構成されている。
【００３６】
Ｙ用イメージセンサ３０Ｙは、被写体像の黄色（Ｙ）成分を撮像する。Ｙ用イメージセンサ３０Ｙは、Ｙ光を透過させるカラーフィルタを備えるＹ用画素で構成されている。Ｂ用イメージセンサ３０Ｂは、被写体像のＢ成分を撮像する。Ｂ用イメージセンサ３０Ｂは、Ｂ光を透過させるカラーフィルタを備えるＢ用画素で構成されている。イメージセンサ３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｙ、３０Ｂは、撮像面を同一面内に並列させ、一体のイメージセンサアレイ３０として構成されている。
【００３７】
赤外光除去部３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｙ、３１Ｂは、イメージセンサ３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｙ、３０Ｂに対応させて設けられている。赤外光除去部３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｙ、３１Ｂは、イメージセンサ３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｙ、３０Ｂと同様に、縦横２×２のマトリクス状に配置されている。赤外光除去部３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｙ、３１Ｂは、同一面内に並列させて、一体のＩＲカットフィルタ３１として構成されている。
【００３８】
屈折型レンズ３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｙ、３２Ｂは、イメージセンサ３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｙ、３０Ｂに対応させて設けられている。屈折型レンズ３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｙ、３２Ｂは、イメージセンサ３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｙ、３０Ｂと同様に、縦横２×２のマトリクス状に配置されている。屈折型レンズ３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｙ、３２Ｂは、同一面内に並列させて、一体のレンズレット３２として構成されている。
【００３９】
Ｙ用屈折型レンズ３２Ｙは、Ｙ用イメージセンサ３０Ｙに光を集光させる。Ｙ用屈折型レンズ３２Ｙは、Ｙ光の結像面がＹ用イメージセンサ３０Ｙの撮像面に一致するように、Ｙ光を対象として設計が最適化されている。Ｙ用赤外光除去部３１Ｙは、Ｙ用屈折型レンズ３２ＲからＹ用イメージセンサ３０Ｙへ進行する光から赤外光を除去する。また、Ｙ用赤外光除去部３１Ｙは、赤外光を除去可能であるとともに、可視光のうちのＹ光を選択的に透過させるように設計されている。なお、Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用の屈折型レンズ及び赤外光除去部は、第１の実施形態と同様に構成されている。
【００４０】
本実施形態のカメラモジュールは、薄型化及び小型化、組み立ての容易化、高い色再現性の実現が可能となる。カメラモジュールは、Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用の要素にＹ用の要素が加わることで、さらに高い色再現性を得ることが可能となる。
【００４１】
カメラモジュールは、Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用の要素に加えてＹ用の要素を設ける場合に限られない。カメラモジュールは、Ｙに限られずいずれの色、例えば橙色についての要素を加えたものであっても良い。また、カメラモジュールは、４つの色成分を撮像する場合に限られず、５つ以上の色成分を撮像するものであっても良い。カメラモジュールに設けられるイメージセンサ及びレンズはそれぞれ複数であれば良く、それぞれ４つである場合に限られない。イメージセンサ及びレンズは、互いに１対１の対応をなして配置されていれば良く、配置の態様を適宜変更しても良い。
【００４２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４３】
１Ｒ、１Ｇｒ、１Ｇｂ、１Ｂ、３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｙ、３０Ｂ イメージセンサ、２０Ｒ、２０Ｇｒ、２０Ｇｂ、２０Ｂ、３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｙ、３１Ｂ 赤外光除去部、２１Ｒ、２１Ｇｒ、２１Ｇｂ、２１Ｂ、３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｙ、３２Ｂ 屈折型レンズ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体像の各色成分を分担して撮像する複数のイメージセンサと、
前記イメージセンサに対応させて設けられ、前記イメージセンサへ進行する光から赤外光を除去する赤外光除去部と、を有し、
前記赤外光除去部は、対応する前記イメージセンサが取り込む色光に応じて、透過させる可視光の波長領域が設定されていることを特徴とするカメラモジュール。
【請求項２】
複数の前記赤外光除去部は、前記色光ごとに設けられ、これらが一体として構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。
【請求項３】
前記赤外光除去部は、光学薄膜を備えることを特徴とする１又は２に記載のカメラモジュール。
【請求項４】
前記被写体からの光を、前記色光ごとに前記イメージセンサにて集光させる複数のレンズを有し、
複数の前記レンズは、一体として構成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のカメラモジュール。
【請求項５】
複数の前記イメージセンサと、複数の前記赤外光除去部と、複数の前記レンズとを一体とするシールド部を有す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。
【請求項１】
被写体像の各色成分を分担して撮像する複数のイメージセンサと、
前記イメージセンサに対応させて設けられ、前記イメージセンサへ進行する光から赤外光を除去する赤外光除去部と、を有し、
前記赤外光除去部は、対応する前記イメージセンサが取り込む色光に応じて、透過させる可視光の波長領域が設定されていることを特徴とするカメラモジュール。
【請求項２】
複数の前記赤外光除去部は、前記色光ごとに設けられ、これらが一体として構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。
【請求項３】
前記赤外光除去部は、光学薄膜を備えることを特徴とする１又は２に記載のカメラモジュール。
【請求項４】
前記被写体からの光を、前記色光ごとに前記イメージセンサにて集光させる複数のレンズを有し、
複数の前記レンズは、一体として構成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のカメラモジュール。
【請求項５】
複数の前記イメージセンサと、複数の前記赤外光除去部と、複数の前記レンズとを一体とするシールド部を有す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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１３４７４２（Ｐ２０１２−１３４７４２Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８４７１２（Ｐ２０１０−２８４７１２）
【出願日】平成２２年１２月２１日（２０１０．１２．２１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２１日（２０１０．１２．２１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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