(57)【要約】【課題】  カメラモジュール内部に侵入した微細な異物による不良の発生を防止する。【解決手段】  基板の一方の面に、撮像素子を取り付け、光学系を有する光学ユニットでこの撮像素子を覆い、前記光学系のレンズユニットを光学ユニットの駆動部によって移動させるカメラモジュールにおいて、前記光学系の光の透過面と筐体の異物の侵入部との間に、光学ユニットの内部空間を部分的に遮る障壁を設ける。  この構成によって、筐体内部に侵入した微細な異物が移動する確率を小さくし、光学系の光透過面へ微細な異物が付着し、シミ不良が発生する確率を小さくすることができるという効果がある。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の一方の面に、撮像素子を取り付け、光学系を有する光学ユニットでこの撮像素子を覆い、前記光学系のレンズユニットを光学ユニットの駆動部によって移動させるカメラモジュールにおいて、前記光学系の光の透過面と筐体の異物の侵入部との間に、光学ユニットの内部空間を部分的に遮る障壁を設けたことを特徴とするカメラモジュール。
【請求項２】
前記障壁が前記光学ユニットの筐体と一体に成形されてい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】
前記駆動部がレンズユニットを移動させて焦点調節を行ない、前記侵入部が駆動部に接続する制御信号の端子と筐体との隙間であり、前記光の透過面がフィルタの表面であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のカメラモジュール。
【請求項４】
前記障壁が、光学ユニットの筐体の内部空間の上下に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載のカメラモジュール。
【請求項５】
前記障壁が同一面に複数設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載のカメラモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラモジュールに関し、特に、カメラモジュールの内部に付着する異物の対策に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年情報機器の利用が更に進んでおり、移動体通信の端末機所謂携帯電話或いはＰＤＡ(Personal Digital Assistants)等の情報機器が広く使用されている。こうした情報機器では、記憶装置の大容量化、処理装置或いは通信速度の高速化等の性能向上により、情報量の大きな画像データの処理が容易になった。このため、情報機器に静止画像を撮影するカメラ機能の搭載が進んでいる。
【０００３】
こうしたカメラ機能を搭載するために、単一の基板にＣＣＤ(Charge Coupled Device)型固体撮像素子或いはＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型固体撮像素子を実装し、光学系を組み込んだ光学ユニットを取り付け、信号処理の回路を用いたカメラモジュールが用いられている。
【０００４】
こうしたカメラモジュールでは、さらに高品質の画像を求める顧客の要望によって、より高精細な画像を撮影する機能が求められているが、そのためにカメラモジュールのサイズを拡大することは認められず、むしろサイズを縮小することが求められている。
【０００５】
このため、撮像素子の総画素数を増加させて、かつ光学サイズを縮小することを目的として、撮像素子の画素を構成する光学素子を微細化し、画素ピッチを狭小化する必要がある。また、撮像素子の光学サイズを小さくした場合には、同一の画角を得るのに要する光学系の焦点距離が短縮されるので、より光学系を縮小してカメラモジュールの高さを減らすことができる。
【０００６】
このため、下記特許文献１にはフィルタ機能を有する基板を用いてカメラモジュールを薄型化する技術が記載されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２０３９１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
カメラモジュールでは、内部に微細な異物が侵入し光学系の光透過面に付着すると、この異物によって撮像素子の画素に到達する光が干渉されるため、得られる画像にシミと呼ばれる不良が発生することがある。この問題は、画素ピッチの狭小化によって、画素を構成する素子が微細化されるのに伴い、従来は問題とならなかった微細な異物であっても不良の原因となり、問題となる異物が微細になるに連れて異物の侵入或いは移動を防止することが困難になってくる。
【０００９】
本発明の課題は、これらの問題点を解決し、異物による不良の発生を防止することが可能な技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
基板の一方の面に、撮像素子を取り付け、光学系を有する光学ユニットでこの撮像素子を覆い、前記光学系のレンズユニットを光学ユニットの駆動部によって移動させるカメラモジュールにおいて、前記光学系の光の透過面と筐体の異物の侵入部との間に、光学ユニットの内部空間を部分的に遮る障壁を設ける。
【発明の効果】
【００１１】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
（１）本発明によれば、光学ユニットの筐体の内部空間を部分的に遮蔽する障壁によって、筐体内部に侵入した微細な異物の移動する確率を小さくすることができるという効果がある。
（２）本発明によれば、上記効果（１）により、光学系の光透過面への微細な異物の付着によるシミ不良の発生確率を小さくすることができるという効果がある。
（３）本発明によれば、上記効果（１）により、完全密封を行なわずに微細な異物移動する確率を小さくするので、コストの上昇を抑制することができるという効果がある。
（４）本発明によれば、上記効果（１）により、障壁を筐体と一体に樹脂形成できるので、コストの上昇を抑制することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
なお、実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の一実施の形態であるカメラモジュールを示す平面図である。
図２、図３、図４はそれぞれ、図１中のＡ‐Ｂ、Ｄ‐Ｅ、Ａ‐Ｃ線に沿った縦断面図である。図１では、説明のために筐体の上部を透過させて示してある。
【００１３】
本実施の形態のカメラモジュールは、ガラスエポキシ等の絶縁体に銅等の薄膜からなる配線を形成した基板１の一方の面に、ＣＣＤ型或いはＣＭＯＳ型の撮像素子２とこの撮像素子に被写体の像を結像させる光学ユニット３を取り付けてある。図２他の縦断面図では光学ユニット３は破線で囲まれた部分である。
【００１４】
撮像素子２は、光の注入により電荷を発生させる光学素子を面状に多数配置して、光電変換によって各画素の受光した光を色分解した電気信号に変換した画像信号として出力する。得られた画像信号は、撮像素子２の周縁部に設けたパッドからボンディングワイヤ４等によって基板１の配線に送られる。
【００１５】
撮像素子２は、基板１に接着されたベースマウント５とベースマウント５に固定されたフィルタ６とによって密封されており、撮像素子２への異物の付着を防止している。ベースマウント５及びフィルタ６は、光学ユニット３によって覆われている。
【００１６】
フィルタ６は、可視領域外の光による色の変化或いはスミアの発生等を防止するために、表面処理、或いは材料の光学特性によって赤外線を除去するものである。
【００１７】
画像の高精細化によって解像度が向上すると、被写体により高い精度で焦点を合わせる必要がある一方、手動で焦点を合わせるのは煩雑なため、オートフォーカス機能が必要になる。オートフォーカス機能では、被写体との距離を装置側で測定（測光）し、自動的に焦点を合わせている。
【００１８】
このため、光学ユニット３は、撮像素子２に被写体からの光を結像させるための複数のレンズ７ａを鏡筒７ｂによって支持し光軸方向に移動可能なレンズユニット７、およびレンズユニット７を光軸方向に微調して撮像素子２上に焦点を合わせる駆動部１０を筐体８内部に収容している。
【００１９】
レンズユニット７には、光軸方向に直交して延在するアーム９および駆動板１０ｂが取り付けられており、この駆動板２９と接続した駆動部１０によって駆動板２９を光軸方向に移動させて光学系の合焦を行なう。駆動部１０は端子１１に入力された駆動信号によって駆動軸１０ａが回転し、駆動軸１０ａ及び駆動板１０ｂに形成された螺旋の作用で、駆動軸１０ａの回転運動を駆動板１０ｂの光軸方向への上下動に変換している。
【００２０】
その際に、螺旋の間隙によってアーム９の位置に誤差が生じるのを防ぐために、螺旋状のバネ１２ａによって駆動板１０ｂを駆動軸１０ａに押圧している。加えて、アーム９の移動を光軸方向に限定するために、ポール１３を設け、このポール１３に取り付けたバネ１２ｂによってアーム９を逆方向に押圧してアーム９の位置に誤差が生じるのを防止している。
【００２１】
なお、スペーサ２３，２４は、駆動部等の金属部品をポリカーボネート等の比較的柔らかい部品に、一定の位置精度を確保して搭載するために設けられている。
【００２２】
基板１の他方の面には、撮像素子２からの画像信号をデジタル変換或いは圧縮等の処理を加えて画像データとする画像処理回路、処理した画像データを記憶するための記憶回路、駆動部を制御するレギュレータ等の制御回路を構成する複数の半導体装置１４が実装され、半導体装置１４はエポキシ樹脂等を用いポッティング或いはモールドによって形成された封止体１５によって被覆されている。
【００２３】
前記画像データは、基板１の一方の端部に設けた電極１６から、異方導電性フィルム(ＡＣＦ：Anisotropic Conductive Film)を介して導通させたフレキシブル基板１７によって、画像データを表示する或いは保存する情報機器に送られる。同様に、基板１の他方の端部に設けた電極１８に異方導電性フィルムを介して導通させたフレキシブル基板１９を光学ユニット３の端子１１にハンダ２０を用いて接続し、前記制御回路によって駆動部１０を制御している。
【００２４】
光学ユニット３の筐体８には、機械的強度の高いポリカーボネート（ＰＣ）等の樹脂を用い、端子１１には銅等の金属が用いられている。樹脂を用いた筐体８と金属を用いた端子１１との間には、熱膨張係数の違い或いは加工精度の問題等を考慮して、１００μｍ前後の隙間を設けており、この隙間が異物２１の侵入部となる。例えばフレキシブル基板１９のハンダ付けの際に、ハンダ２０に混入しているフラックスが前記隙間から光学ユニット３内部に侵入して異物２１となる。侵入した異物２１は、光学ユニット３の内部を移動して、光学系の光透過面、例えばフィルタ６の表面に付着すると撮像素子２に影響を与えることがある。
【００２５】
異物２１が撮像素子２に与える影響は、異物の大きさによっても異なるが、撮像素子２の光学サイズ、レンズの焦点距離（Ｆ値）、撮像素子２から異物２１との距離即ちフィルタ６から撮像素子２までの距離によって異なる。
【００２６】
例えば本発明者等が検討を加えた１２０万画素のカメラモジュールでは、１/２．９インチの撮像素子、Ｆ値３．８のレンズを使い、フィルタから撮像素子までの距離は約１ｍｍ。尚、撮像素子１画素のサイズは３．８μｍであった。
【００２７】
本発明者等によれば、このカメラモジュールのフィルタ６に３０μｍ以上の大きさの異物２１が付着すると、最悪の場合、モニタ画像に不鮮明な黒っぽい点が現れる、いわゆるシミといわれる不良（以下シミ不良と略す）が発生することを確認した。光学ユニット３内部では、光学ユニット３の内壁と構成部品との間に７０μｍ前後の間隔が生じるため、３０μｍ程度の異物は光学ユニット３内部を移動することが可能である。
【００２８】
こうした微細な異物については、運動を支配的する物理力が通常の場合と異なる。即ち、異物の運動を支配的する物理力は、重力や慣性力よりも、静電気力、粘着力、摩擦力の影響の方が大きくなる。従って、微細な異物の移動では、重力の効果が小さく摩擦力が大きいことから筐体の面に沿って回転或いは滑落して移動するよりも、極く短時間に受ける衝撃力或いは静電気力（クーロン力）によって空中を直線状に移動する可能性が高くなる。
【００２９】
そこで、本実施の形態では光学系の透過面であるフィルタ６と異物の侵入部である端子１１との間に、光学ユニット３の筐体８の内部空間を部分的に遮る障壁２２を設けてある。障壁２２は筐体８と一体に成形されており、筐体８の内部空間の幅にわたって高さは光学系のアーム９の最下点（図３  ｈｂｔｍ）よりもある値（ｄ１）だけ低くなっている。ここで最上点（図３  ｈｔｏｐ）と最下点（ｈｂｔｍ）間の距離がアーム９の動作振幅となる。
【００３０】
この値（ｄ１）は本発明者が検討した結果によれば、異物の侵入方向に５０μｍ以下であることが望ましい。同様に光学ユニット３の筐体８と障壁２２の間隔（ｄ２）、およびレンズユニット７と障壁２２の間隔（ｄ３）は５０μｍ以下であることが望ましい。
【００３１】
この障壁２２によって、図４に矢印で示すように端子１１部から侵入した微細な異物２１の直線的な移動を規制し、異物２１がフィルタ６に到達し、シミ不良となる確率を小さくすることができる。
【００３２】
一方、図５に示す障壁２２のない従来のカメラモジュールでは、筐体８内部に侵入した異物２１は図５中に矢印（１）（以下、図中では丸で囲む）で示すように、比較的容易にフィルタ６まで移動してしまう可能性がある。
【００３３】
さらに図５に示す通り、異物は矢印（２）および矢印（３）の経路を通って侵入する場合がある。矢印（２）はレンズユニット７と筐体８とのすき間から入り、アクチュエータ内部を通過して、フィルタ６に到達する経路、矢印（３）は矢印（２）同様、レンズユニット７と筐体８とのすき間から入り直接フィルタ６に到達する経路である。
【００３４】
これらレンズユニット７と筐体８との隙間から侵入する異物２１の場合の対策としては、図６及びそのＦ‐Ｇ線に沿った縦断面図である図７に示すように、レンズユニット７及びベースマウント５に環状の障壁２２を夫々追加することが有効である。ここで夫々の障壁２２の間隔ｄ１は５０μｍ以下、障壁２２の高さｌ１は１，０００μｍ以上であることが望ましい。
【００３５】
図８及びそのＨ‐Ｊ線に沿った縦断面図である図９には、こうした障壁２２を前述した図１及び図２に示す例に追加した場合を示す。これにより矢印（１）、（２）、（３）方向から侵入する異物すべてについて対策することができる。
【００３６】
ここで前述した寸法効果によって重力の影響が少なくなることから、静電気によって筐体８の内壁に付着した異物２１が、筐体８の向きにかかわらず付着したままとなり、重力方向に無関係な移動をすることも考えられるので、双方に障壁２２を形成することが有効である。
【００３７】
なお、筐体８内部の構造等から、侵入した異物２１の移動経路を予測できる場合には、異物２１の移動経路を遮断するように障壁２２を配置することで、より効果的に異物２１の移動を防止することが可能になる。
【００３８】
このように障壁はひとつだけでなく、コスト的に許される範囲内で複数の障壁を設けた方がより効果的である。また先程すき間が有効となる値について述べたが、もしこれが何らかの理由で満たせなくても、複数の障壁を組み合わせることによって、完全とは言えなくてもそれに近い程度の結果が得られる。
【００３９】
以上述べた通り、本方法は異物の侵入および移動を完全に制限するのではなく、以下２つの方法によって、移動を完全に制限するのと同様の効果を得ようとするものである。
【００４０】
１．５０μｍ程度のすき間によって異物が移動する確率を小さくし、シミ不良の発生率を小さくする。
【００４１】
２．異物侵入口からフィルタ上部までの経路をできるだけ長くすることによって、異物によるシミ不良の発生率を小さくする。
【００４２】
一方、異物の影響を排除するための別の方法として、すき間の全く存在しない完全密封状態にする方法がある。しかしこの方法は製造工程の増加、および部品の加工精度が要求され、コストを上げるため望ましくない。本実施の形態では、内部空間を部分的に遮蔽する障壁２２によって光学系の赤外線フィルタ６と異物侵入部である端子１１部との間の異物２１の移動を防止するため、コストの上昇を抑えつつ、微細な異物２１の光学系への付着を防止することが可能となる。
【００４３】
以上、本発明を、前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【００４４】
例えば、図１０及びそのＫ‐Ｌ線に沿った縦断面図である図１１に示すのは、前述した実施の形態の変形例であり、この例では筐体８の内部空間に、アーム９および駆動板２９の移動を妨げない範囲で、上下に障壁２２を設けてある。本実施の形態のようなカメラモジュールでは、持ち運びの際に或いは使用時に、上下関係が一定の状態に固定されることがないので、双方に障壁２２を形成することが有効である。ここでｄ５、ｄ６は５０μｍ以下、ｌ２は１，０００μｍ以上であることが望ましい。
（実施の形態２）
ここから先は説明を簡単にするため、単焦点のカメラモジュールに本発明を適用した例を挙げて示すことにする。この例では、レンズユニット７の被写界深度を深くすることによって、オートフォーカス機能を省略している。
【００４５】
例えば、図１２及びそのＭ‐Ｎ線に沿った縦断面図である図１３に示した例ではベースマウント５上にレンズユニット７の移動を妨げない範囲で、ｘ１からｘ２の範囲内で障壁２２を設けてある。ここでｘ１は、レンズユニット７外枠の鉛直方向とベースマウント５が交差する点、ｘ２はベースマウント５のもう片方の端である。図１３に示した通り、障壁２２の位置はベースマウント５上、ｘ１からｘ２のどこであっても良い。ここでレンズユニット７とベースマウント５上の障壁２２とのすき間ｄ７は５０μｍ以下であることが望ましい。
【００４６】
同様に図１４〜図１６にこの実施の形態の変形例を示す。ここでレンズユニット７とベースマウント５上の障壁２２とのすき間ｄ８、ｄ９、ｄ１０は５０μｍ以下、長さｌ３、ｌ４、ｌ５は１，０００μｍ以上であることが望ましい。
【００４７】
図１６について説明を加えておく。図１６の障壁は、障壁の端がレンズユニットの端と滑らかに繋がっていることを特徴としている（＝出っ張りが無い）。ただしここでも、レンズユニット７とベースマウント５上の障壁２２とのすき間ｄ１０は５０μｍ以下が望ましい。侵入してきた異物２１はレンズユニット７および障壁２２の壁にぶつかりながら移動してゆく。障壁２２の端がレンズユニット７の端と滑らかに繋がっているので、異物２１がすき間の近くに留まっている確率は小さくなる。したがって異物２１がすき間から侵入する確率は小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施の形態であるカメラモジュールを示す平面図である。
【図２】図１中のＡ−Ｂ線に沿った縦断面図である。
【図３】図１中のＤ‐Ｅ線に沿った縦断面図である。
【図４】図１中のＡ‐Ｃ線に沿った縦断面図である。
【図５】従来のカメラモジュールを示す縦断面図である。
【図６】本発明の一実施の形態であるカメラモジュールの変形例を示す平面図である。
【図７】図６中のＦ−Ｇ線に沿った縦断面図である。
【図８】本発明の一実施の形態であるカメラモジュールの変形例を示す平面図である。
【図９】図８中のＨ−Ｊ線に沿った縦断面図である。
【図１０】本発明の一実施の形態であるカメラモジュールの変形例を示す平面図である。
【図１１】図１０中のＫ−Ｌ線に沿った縦断面図である。
【図１２】本発明の他の実施の形態であるカメラモジュールの変形例を示す平面図である。
【図１３】図１２中のＭ−Ｎ線に沿った縦断面図である。
【図１４】本発明の他の実施の形態であるカメラモジュールの変形例を示す縦断面図である。
【図１５】本発明の他の実施の形態であるカメラモジュールの変形例を示す縦断面図である。
【図１６】本発明の他の実施の形態であるカメラモジュールの変形例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１…基板、２…撮像素子、３…光学ユニット、４…ボンディングワイヤ、５…ベースマウント、６…フィルタ、７…レンズユニット、７ａ…レンズ、７ｂ…鏡筒、８…筐体、９…アーム、１０…駆動部、１０ａ…駆動軸、１０ｂ…駆動板、１１…端子、１２ａ，１２ｂ…バネ、１３…ポール、１４…半導体装置、１５…封止体、１６，１８…電極、１７，１９…フレキシブル基板、２０…ハンダ、２１…異物、２２…障壁、２３…スペーサ、２４…スペーサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2006251577.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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