(57)【要約】【課題】焦点調整を簡略化しつつレンズ構成部の高さ方向の薄形化を図ることにより、高さ方向の小形化を実現できるカメラモジュールおよびカメラモジュール搭載装置を提供する。【解決手段】受光部１０が形成された撮像素子９が基板８の下面にベアチップ実装される。基板８の上面にレンズホルダ７が搭載されて固定される。レンズホルダ７の内壁の雌ネジ６に、凹面鏡（第１ミラー）３と、凸面鏡（第２ミラー）４が形成されたミラーレンズ２が螺合される。ミラーレンズ２の雄ネジ５形成面には反射防止塗装処理が施される。ミラーレンズ系を回転させることにより、焦点の微調整が可能であり、光路長を折り返すことによりレンズ系の厚さを薄くすることができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像レンズ系，前記撮像レンズ系からの被写体像を結像する撮像素子ならびに撮像素子を上下に保持する基板とからなるカメラモジュールにおいて、
前記撮像レンズ系は、少なくとも１枚の凹面鏡と少なくとも１枚の反射鏡を含み、入射光の光路を折り返す複数のミラーからなるミラーレンズ系を有し、
前記ミラーレンズ系は前記複数のミラーで順次反射させて前記撮像素子に結像することを特徴とするカメラモジュール。
【請求項２】
前記ミラーレンズ系は、一方の面に凹部を有し他方の面に曲面を有するミラー形成用透明体を備え、該ミラー形成用透明体の前記凹部底部および前記曲面にそれぞれ光反射層を形成することにより前記凹面鏡と前記反射鏡を構成したことを特徴とする請求項１記載のカメラモジュール。
【請求項３】
前記ミラーレンズ系は、レンズホルダを備え、該レンズホルダの入射光側略中央部および前記入射側と対向する側にそれぞれ前記反射鏡および前記凹面鏡を配置して構成したことを特徴とする請求項１記載のカメラモジュール。
【請求項４】
前記反射鏡は凸面鏡であることを特徴とする請求項２または３記載のカメラモジュール。
【請求項５】
前記ミラーレンズ系の光軸方向の位置を微調整する位置調整手段を設けたことを特徴とする請求項２記載のカメラモジュール。
【請求項６】
前記位置調整手段は、前記ミラー形成用透明体の外周およびレンズホルダの内周にそれぞれ設けたネジ部より構成し、前記レンズホルダのネジ部に前記透明体ホルダのネジ部を螺合し、前記ミラーレンズ系の光軸方向の位置を微調整することにより前記ミラーレンズ系の焦点調整を可能にしたことを特徴とする請求項５記載のカメラモジュール。
【請求項７】
前記ミラー形成用透明体の螺合部分に反射防止塗装処理を施すことを特徴とする請求項６記載のカメラモジュール。
【請求項８】
前記ミラーレンズ系と前記撮像素子の間に屈折レンズ系を配置したことを特徴とする請求項１または３記載のカメラモジュール。
【請求項９】
前記カメラモジュールを用いたことを特徴とするカメラモジュール搭載装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話などの携帯通信装置，ＰＤＡなどの携帯情報端末，ディジタルカメラなどに使用するカメラモジュール、さらに詳しくいえば、カメラモジュールの撮影レンズ系に関する。
最初に、本発明の名称に用いている「カメラモジュール搭載装置」は、カメラ，携帯通信装置および携帯情報端末であると定義する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話に用いられる内蔵形カメラモジュールの更なる小形化が要請されている。従来の小形カメラモジュールは、基板に直接ベアチップを実装する方式などを採用することによって撮像素子部分の寸法の縮小化が図られており、さらに小形化を進めるためにはレンズの小形化が必要となる。
現状ではレンズ部は凹凸屈折レンズの積み上げのみであり、レンズ部の高さ方向の寸法を積極的に小さくする構造はとられていない。
【０００３】
図６は従来のカメラモジュールの例を示す断面図である。
レンズ７１と光学フィルタ７０が取り付けられた鏡筒６９がホルダ６８にネジ止めにより固定される。孔が形成されたフレキシブル基板７４の上に同様に孔を有するメタルプレート６４が接着され、その上にホルダ６８が固定される。受光部６５を搭載した撮像素子６１は、フレキシブル基板７４の下面に取り付けられる。撮像素子６１の電極部の上にバンプ６６が配置され圧着される。その上に封止用の樹脂（アンダーフィル剤）６７が塗布される。
【０００４】
この例は、アンダーフィル剤が撮像素子の受光部に向かって流れた場合には、流れ込みを防止することができず、レンズ，鏡筒，ホルダを含めたレンズユニットはそのときどきに要求される仕様ごとに専用に設計しなければならず開発効率が悪いという問題が考えられる。さらに、レンズユニット６２はメタルプレート６４に接着搭載される構成であるため、光学フィルタ７０，レンズ７１の位置決めについて精度を求める作業が必要となり、加えてレンズの高さが大きくなることが考えられる。
上記各問題を解決するために本件発明者は小形モジュールカメラ（特許文献１）を提案している。
【特許文献１】特願２００２−１８８９４２号
【０００５】
図７は、上記提案したカメラモジュールの構成を示す断面図で、撮像素子部分およびレンズ部に改良を施しカメラモジュール全体の小形化を図ったものである。
受光部８３が形成された撮像素子８２はセラミック基板８６の下面に光学系収容部８７に対面するようにバンプ８４で電気接続され、その上にアンダーフィル剤８５が塗布されている。
光学系収容部８７の下端に設けた突起８６ａにＩＲカットフィルタ８８が搭載され、この突起８６ａによりアンダフィル剤８６の受光部への流れ込みを防止している。レンズ８１の外周にはネジ８１ａが形成されており、このレンズ８１をセラミック基板８６の光学系収容部８７の内壁に設けられたネジ８６ｂに螺合することにより、セラミック基板８６に取り付けるとともに焦点調整を行うことができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この提案によれば、アンダーフィル剤の流れ込みは防止でき、撮像素子およびレンズの位置決めについて精度を求める作業は要求されない。また、レンズ部も直接セラミック基板に取り付ける構造であるため、レンズ部の薄形化を図ることができる。
これは、ＸＹ方向において、チップの小形化（ＣＳＰおよびＢＧＡ化）を進める例を示すものであり、Ｚ方向（高さ方向）の小形化に応えるものである。
しかしながら、冒頭で述べたように薄い携帯電話やＰＤＡが望まれていることから一層のカメラモジュールの小形化が要請される。
【０００７】
本発明の目的は、焦点調整を簡略化しつつレンズ構成部の高さ方向の薄形化を図ることにより、高さ方向の小形化を実現できるカメラモジュールおよびカメラモジュール搭載装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明によるカメラモジュールは、撮像レンズ系，前記撮像レンズ系からの被写体像を結像する撮像素子ならびに撮像素子を上下に保持する基板とからなるカメラモジュールにおいて、前記撮像レンズ系は、少なくとも１枚の凹面鏡と少なくとも１枚の反射鏡を含み、入射光の光路を折り返す複数のミラーからなるミラーレンズ系を有し、前記ミラーレンズ系は前記複数のミラーで順次反射させて前記撮像素子に結像するように構成されている。
本発明における前記ミラーレンズ系は、一方の面に凹部を有し他方の面に曲面を有するミラー形成用透明体を備え、該ミラー形成用透明体の前記凹部底部および前記曲面にそれぞれ光反射層を形成することにより前記凹面鏡と前記反射鏡が構成されている。
本発明における前記ミラーレンズ系は、前記ミラーレンズ系は、レンズホルダを備え、該レンズホルダの入射光側略中央部および前記入射側と対向する側にそれぞれ前記反射鏡および前記凹面鏡を配置して構成されている。
本発明における前記反射鏡は凸面鏡を用いることができる。
本発明は請求項２において前記ミラーレンズ系の光軸方向の位置を微調整する位置調整手段を設けて構成されている。
本発明における前記位置調整手段は、前記ミラー形成用透明体の外周およびレンズホルダの内周にそれぞれ設けたネジ部より構成し、前記レンズホルダのネジ部に前記透明体ホルダのネジ部を螺合し、前記ミラーレンズ系の光軸方向の位置を微調整することにより前記ミラーレンズ系の焦点調整を可能に構成されている。
本発明は、請求項６において前記ミラー形成用透明体の螺合部分に反射防止塗装処理を施すように構成されている。
本発明は、請求項１または３において前記ミラーレンズ系と前記撮像素子の間に屈折レンズ系を配置して構成されている。
また、本発明によるカメラモジュール搭載装置は、前記カメラモジュールを搭載したものである。
【０００９】
【作用】
上記構成によれば、レンズ部のミラー構成により、入射光の光路を折り返し光学系の高さを薄くでき、カメラモジュールの小形化を図ることができる。またミラーレンズ系の外周にネジ部を施し、ホルダのネジ部と螺合することにより、焦点調整を簡易化することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳しく説明する。
図１は、本発明によるカメラモジュールの第１の実施の形態を示す断面図である。
基板８はセラミック基板や樹脂基板を用いることができ、基板中央部に貫通孔８ａが設けられている。
撮像素子基板の中央に受光部１０が形成されて撮像素子（ベアチップ）９が形成される。基板８の下面に、貫通孔８ａに受光部１０が対面するように撮像素子９を位置付ける。そして、バンプ（金バンプや半田バンプ）により基板８の下面に形成されたパターンと撮像素子基板のパターンが電気接続され、アンダーフィル剤１２により撮像素子９と基板８下面との間が封止される。
【００１１】
このように基板８の下面に撮像素子９をフリップチップによるベアチップ実装した後、基板８の上面に透明体ホルダ７が搭載されて固定される。
透明体ホルダ７はその外形が円柱状であり、内側にミラーレンズ系を収容保持するミラーレンズ系収容部７ｂが形成され、ミラーレンズ収容部７ｂの底面には貫通孔７ａが連設されている。また、ミラーレンズ系収容部７ｂの内壁には雌ネジ６が形成されている。
ミラー形成用透明体２は、ミラーレンズ系収容部７ｂに対し、中央の凹部２ｂを除き略相補的な形状であり、透明プラスチックにより構成されている。ミラー形成用透明体２の側面には透明体ホルダ７の雌ネジ６に螺合させるための雄ネジ５が形成されている。底面の周辺部は凹面状に形成されている。
【００１２】
一方、ミラー形成用透明体２の上面中央には円柱状凹部２ｃが設けられ、その底面は凹面状に形成されている。ミラー形成用透明体２の底面の周辺部および円柱状凹部２ｃの底面に光反射層が真空蒸着などの手法により形成され、凹面鏡（第１ミラー）３と、凸面鏡（第２ミラー）４が形成される。
凸面鏡４を形成した後、円柱状凹部２ｃにはプラスチック樹脂などの板２ａが嵌め込まれる。そしてミラー形成用透明体２の雄ネジ５形成面には反射防止塗装処理が施されミラーレンズ系が構成される。
【００１３】
ミラーレンズ系は、透明体ホルダ７の雌ネジ６に螺合することにより透明体ホルダ７に取り付けることができる。
被写体からの光は、ミラーレンズ系に入射し、さらに凹面鏡３に入射して反射することにより、光路が凸面鏡４方向に変えられる。凸面鏡４に入射した光は反射して撮像素子９の受光部１０方向に変えられ、凹部２ｂを通り、受光部１０に結像する。焦点の微調整は、ミラーレンズ系を回転させミラーレンズ系と受光部１０までの距離を変化させることにより行うことができる。
光路長が折り返されるため、レンズ系の厚さを薄くすることができる。
【００１４】
なお、この実施の形態は、ミラーレンズをプラスチックで構成した場合を説明したが、硝材など光を通過させる材質であれば、プラスチックに限定する必要はない。また、第１ミラー，第２ミラーを形成する方法として真空蒸着とは異なる方法を用いても良い。また、フリップチップによる実装法を示したが、他の方法によるベアチップ実装法を用いても良い。
【００１５】
図２は、本発明によるカメラモジュールの第２の実施の形態を示す断面図である。この実施の形態は、レンズホルダに直接ミラーを取り付けてミラーレンズ系を構成したものである。
基板８，撮像素子９，受光部１０，バンプ１１，アンダーフィル剤１２は図１の同じ番号を付した部分と同じ機能部である。
レンズホルダ１７はその外形が円柱状であり、内側に２つのミラーを収容保持するミラー収容部１７ｂが形成され、ミラー収容部１７ｂの底面には貫通孔１７ａが連設されている。底面の周辺部は第１ミラーである凹面鏡１４が配置されている。
【００１６】
一方、レンズホルダ１７の上面には中央にミラー保持部１８ａを有し周囲が透明板１８ｂで構成されるミラー保持板１８が取り付けられている。
第２ミラーである凸面鏡１４はミラー保持部１８ａの下面に取り付けられる。
被写体からの光は、透明板１８ｂを通過し、凹面鏡１４に入射して反射することにより、光路が凸面鏡１５方向に変えられる。凸面鏡１５に入射した光は反射して撮像素子９の受光部１０方向に変えられ、貫通孔１７ａを通り、受光部１０に結像する。
凸面鏡１５を光軸方向に前後に僅かに移動させるために例えば、レンズホルダ１７の内壁に雌ねじを設け、ミラー保持板１８の外周に雄ネジを設けることにより凸面鏡１５と受光部１０までの距離を変化させて焦点の微調整をすることができる。光路長が折り返されるため、レンズ系の厚さを薄くすることができる。
【００１７】
図３は、本発明によるカメラモジュールの第３の実施の形態を示す断面図である。
この実施の形態は、図２のミラーによるレンズ系に屈折レンズ系を設けたものである。
第１ミラーである凹面鏡２４の中央に、凸レンズ２６ａ，凹レンズ２６ｂおよび凹レンズ２６ｃよりなる屈折レンズ２６を配置してある。
凹面鏡２４に対面させてミラー保持板２７が配置されている。
ミラー保持板２７は中央にミラー保持部２７ａを有し周囲が透明板２７ｂで構成されている。第２ミラーである凸面鏡２５はミラー保持部２７ａの下面に取り付けられる。結像位置には撮像素子であるＣＣＤ２８が配置されている。
【００１８】
被写体からの光は、透明板２７ｂを通過し、凹面鏡２４に入射して反射することにより、光路が凸面鏡２５方向に変えられる。凸面鏡２５に入射した光は反射して屈折レンズ２６方向に変えられ、屈折レンズ２６を通過してＣＣＤ２８面に結像する。
固定焦点光学系を構成する場合は屈折レンズ２６の一部のレンズのレンズ枠外周部などにネジを設け、一部のレンズを光軸方向に前後に移動可能なように構成することにより、ＣＣＤ２８までの距離を変化させて焦点の微調整を行うことができる。また、ズーミング光学系を構成する場合は、屈折レンズ２６の一部のレンズのレンズ枠に光軸方向に前後に移動可能な摺動機構部を設け、撮影時に摺動機構部によって一部のレンズを移動することによってズーミングを行うことができる。この実施の形態も光路が折り返されるため、屈折レンズ系を一部用いたにも係わらずレンズ系の厚さを薄くすることができる。
【００１９】
図４は、本発明によるカメラモジュールの第４の実施の形態を示す断面図である。
この実施の形態は撮像素子モジュールをレンズホルダ内に収容した例である。
基板４０の下面には抵抗Ｒ，コンデンサＣ，半導体素子Ｔｃ  のチップが搭載され、図示しないパターンに半田付により電気接続されている。また、基板４０の上面には中央に受光部３８を有する撮像素子４１が搭載され、バンプ（金バンプまたは半田バンプ）３９によって図示しないパターンに電気接続されている。
【００２０】
上記構成の基板４０の上にはミラーを設けたレンズホルダ３７が撮像素子モジュールを収容するように取り付けられる。
レンズホルダ３７は外形が円柱状であり、内側に２つのミラーを収容保持するミラー収容部３７ｂが形成され、ミラー収容部３７ｂの底面には撮像素子モジュールを収容する貫通孔３７ａが連設されている。
レンズホルダ３７の底面の周辺部は第１ミラーである凹面鏡３４が配置され、レンズホルダ３７の上面には中央にミラー保持部３６ａを有し周囲が透明板３６ｂで構成されるミラー保持板１８の下面に第２ミラーである凸面鏡３５が取り付けられる構成は、図２のミラーを用いた光学系と同じである。
【００２１】
被写体からの光も凹面鏡３４，凸面鏡３５で入反射されて撮像素子モジュールの受光部３８に結像する光路も図２と同様である。
凸面鏡３５を光軸方向に前後に僅かに移動させるために例えば、レンズホルダ３７の内壁に雌ねじを設け、ミラー保持板３６の外周に雄ネジを設け凸面鏡３５と受光部３８までの距離を変化させることにより焦点を微調整することができる。光路長が折り返されるためレンズ系の厚さを薄くすることができる。
【００２２】
図５は、本発明によるカメラモジュールを携帯電話に用いた例を示す略図である。
フレキシブル基板４４の一端に本発明によるカメラモジュール４２の基板４３が接続され、他端にコネクタ（雄）４５が接続されている。携帯電話４７の内部にコネクタ（雌）４６が設けられている。コネクタ４５を４６に差し込むことにより携帯電話４７の電子回路に接続される。
本発明によるカメラモジュール４２は従前のものより薄くなっているため、携帯電話の薄形をさらに進めることができる。
【００２３】
本発明によるカメラモジュールは携帯電話などの携帯通信装置やＰＤＡなどの情報端末機器の他に，ディジタルカメラ，車載カメラ，コンピュータ用ボードカメラ，監視カメラ，ドアホーンカメラなどに適用可能である。
【００２４】
以上説明したようにレンズ部のミラー構成により、入射光の光路長を折り返し光学系の厚さを薄くできるためカメラモジュールのさらなる小形化を図ることができる。またミラーレンズ系の外周または第２ミラーの取付枠の外周にネジ部を施し、ホルダのネジ部と螺合することにより、焦点調整を手間を掛けることなく容易に行うことができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、カメラモジュールの小形化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるカメラモジュールの第１の実施の形態を示す断面図である。
【図２】本発明によるカメラモジュールの第２の実施の形態を示す断面図である。
【図３】本発明によるカメラモジュールの第３の実施の形態を示す断面図である。
【図４】本発明によるカメラモジュールの第４の実施の形態を示す断面図である。
【図５】本発明によるカメラモジュールを携帯電話に用いた例を示す略図である。
【図６】従来のカメラモジュールの例を示す断面図である。
【図７】他の提案したカメラモジュールの例を示す断面図である。
【符号の説明】
１，１３，２３，３３，４２  カメラモジュール
２  ミラー形成用透明体
３，１４，２４，３４  凹面鏡（第１ミラー）
４，１５，２５，３５  凸面鏡（第２ミラー）
５  雄ネジ
６  雌ネジ
７  透明体ホルダ
８，４０，４３  基板
９，４１  撮像素子
１０，２０，３８  受光部
１１，２１，３９  バンプ
１２  アンダーフィル剤
１６  透光板
１７，３７  レンズホルダ
１８，２７，３６  ミラー保持板
２６  屈折レンズ
２８  ＣＣＤ
４４  フレキシブル基板
４５  コネクタ（雄）
４６  コネクタ（雌）
４７  携帯電話
【図１】
2004179736.tif 000003
【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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