復眼方式的照相機模塊及其制造方法

專利名稱：復眼方式的照相機模塊及其制造方法
技術領域：
本發明涉及小型、薄型的照相機模塊(camera module)及其制造方法。 特別涉及通過多個攝影光學透鏡拍攝圖像的復眼方式的照相機模塊及其制 造方法。
背景技術：
在數字攝像機或數字照相機那樣的攝像裝置中，通過經由透鏡將被攝 體像成像在CCD或CMOS等攝像元件上，將被攝體轉換為二維圖像信息。 對于搭載在這樣的攝像裝置中的照相機模塊，要求小型化、薄型化。
為了實現照相機模塊的小型化、薄型化，有人提出了復眼方式的照相 機模塊。
在專利文獻1中記載有復眼式的照相機模塊的一例，利用圖13對其進 行說明。具有3個透鏡100a、 100b、 100c的透鏡陣列100與攝像元件105 對置配置。在透鏡陣列100的被攝體側的面上，設置有分別對應于3個透 鏡100a、 100b、 100c并具有綠色光譜過濾器102a、紅色光譜過濾器102b、 藍色光譜過濾器102c的濾光器陣列102。在攝像元件105的透鏡陣列100 側的面上，也設置有分別對應于3個透鏡100a、 100b、 100c并具有綠色光 譜過濾器103a、紅色光譜過濾器103b、藍色光譜過濾器103c的濾光器陣 列103。在濾光器陣列102的被攝體側，配置有在與透鏡100a、 100b、 100c 的光軸一致的位置上具有光圈(開口)的光圈部件107。透鏡100a、 100b、 100c分別將被攝體像形成在攝像元件105上的對應的攝像區域上。透鏡 100a、 100b、 100c由于各自擔當的光的波長被限定，所以雖然是單透鏡， 但能夠將被攝體像成像在攝像元件105上。因而，能夠使照相機模塊薄型 化。
但是，在該照相機模塊中，為了防止通過某個透鏡的光入射到攝像元 件105上的與該透鏡不對應的攝像區域，而在光圈部件107與透鏡陣列100
之間設置濾光器陣列102，并且在透鏡陣列IOO與攝像元件105之間設置濾 光器陣列103。由于在透鏡陣列100與攝像元件105之間需要確保所需的光 學長度，所以即使在它們之間設置濾光器陣列103，透鏡模塊的厚度也不增 加。但是，如果在光圈部件107與透鏡陣列IOO之間設置濾光器陣列102， 則照相機模塊變厚該濾光器陣列102的厚度的量。即，圖13的照相機模塊 存在不夠薄型化的問題。
在專利文獻2中記載有解決該問題的復眼式的照相機模塊，用圖14對 其進行說明。從被攝體側開始，依次配置有光圈部件lll、透鏡陣列112、 遮光塊113、濾光器陣列114及攝像元件116。透鏡陣列112具備多個透鏡。 光圈部件111在與透鏡陣列112的各透鏡的光軸一致的位置上分別具備光 圈(開口)。濾光器陣列114具備在與透鏡陣列112的各透鏡對應的各個區 域上光譜特性不同的多個濾光器，覆蓋攝像元件116的受光面。遮光塊113 在透鏡陣列112的相鄰的透鏡間的邊界、即在與濾光器陣列114的相鄰的 濾光器間的邊界一致的位置上具備遮光壁113a。攝像元件116搭載在半導 體基板115上。在半導體基板115上還安裝有驅動電路117、信號處理電路 118。
根據該照相機模塊，遮光塊113的遮光壁113a防止通過某個透鏡的光 入射到濾光器陣列114的與該透鏡不對應的濾光器。因而，不需要在圖13 的照相機模塊中需要的位于光圈部件107與透鏡陣列IOO之間的濾光器陣 列102。由此，能夠實現照相機模塊的進一步薄型化。
專利文獻l:日本特開2001-78217號公報
專利文獻2:日本特開2003-143459號公報
但是，在圖14的照相機模塊中，存在如下問題由于在與垂直于光軸 的面平行的方向上的遮光塊113相對于透鏡陣列112的組裝偏差等，而使 遮光塊113的遮光壁113a遮擋了攝像元件116的所需的攝像區域。此外， 如果考慮該偏差而將攝像元件116上的攝像區域設定得較大，則在實際的 攝像中沒有被使用的像素數增加，存在導致攝像元件116的大型化、成本 高的問題。

發明內容
本發明的目的是解決上述以往的問題，為了實現薄型且使攝像元件浪 費的像素較少而提供一種小型且低成本的復眼方式的照相機模塊及其制造 方法。
本發明的復眼方式的照相機模塊，具備 一體地具有配置在一個平面 上的多個透鏡的透鏡模塊；多個攝像區域；濾光器陣列，配置在上述透鏡 模塊與上述多個攝像區域之間，具有分別使特定波帶的光透射的多個濾光 器；以及遮光塊，配置在上述透鏡模塊與上述多個攝像區域之間，具備形 成有相互獨立的多個開口的遮光壁。上述多個透鏡、上述多個攝像區域、 上述多個濾光器及上述多個開口一對一地對應。
第1滑動面設置在上述遮光塊上。另外，在上述第1滑動面上滑動的 第2滑動面設置在上述透鏡模塊上，以使上述透鏡模塊能夠以相對于上述 多個攝像區域垂直的軸為旋轉中心軸相對于上述遮光塊旋轉。
接著，本發明的復眼方式的照相機模塊的制造方法，是下述復眼方式 的照相機模塊的制造方法，該復眼方式的照相機模塊一體地具有配置在一 個平面上的多個透鏡的透鏡模塊；多個攝像區域；濾光器陣列，配置在上 述透鏡模塊與上述多個攝像區域之間，具有分別使特定波帶的光透射的多 個濾光器；以及遮光塊，配置在上述透鏡模塊與上述多個攝像區域之間， 具備形成有相互獨立的多個開口的遮光壁，上述多個透鏡、上述多個攝像 區域、上述多個濾光器及上述多個開口一對一地對應。
在上述制造方法中，其特征在于，使上述透鏡模塊以相對于上述多個 攝像區域垂直的軸為旋轉中心軸相對于上述遮光塊旋轉；接著，將上述透 鏡模塊與上述遮光塊固定。
發明的效果
根據本發明，由于為了防止在攝像區域入射來自與其不對應的透鏡的 光而使用具備遮光壁的遮光塊，所以能夠實現薄型的照相機模塊。
此外，在本發明的照相機模塊中，遮光塊具備第1滑動面，透鏡模塊 具備在第1滑動面上滑動的第2滑動面。此外，在本發明的制造方法中， 使透鏡模塊以相對于多個攝像區域垂直的軸為旋轉中心軸相對于遮光塊旋 轉，接著，將透鏡模塊與遮光塊固定。由此，透鏡的成像區域不會超出攝 像區域，此外也不需要使用具有大量的不需要像素的大型攝像元件。因而，
能夠實現照相機模塊的小型化、低成本化。
這樣，能夠提供薄型、小型且廉價的復眼方式的照相機模塊。


圖1是本發明實施方式1的復眼方式的照相機模塊的分解立體圖。
圖2是在本發明實施方式1的復眼方式的照相機模塊中，從上鏡筒的 攝像元件側觀察的立體圖。
圖3是在本發明實施方式1的復眼方式的照相機模塊中，從遮光塊的 被攝體側觀察的立體圖。
圖4是表示在本發明實施方式1的復眼方式的照相機模塊中，在與垂 直于光軸的面平行的方向上的定位前的、透鏡陣列的透鏡相對于攝像元件 的攝像區域的配置的俯視圖。
圖5是表示在本發明實施方式1的復眼方式的照相機模塊中，在與垂直 于光軸的面平行的方向上的定位后的、透鏡陣列的透鏡相對于攝像元件的 攝像區域的配置的俯視圖。
圖6是本發明實施方式2的復眼方式的照相機模塊的分解立體圖。
圖7是在本發明實施方式2的復眼方式的照相機模塊中從上鏡筒的被 攝體側觀察的立體圖。
圖8是在本發明實施方式2的復眼方式的照相機模塊中從遮光塊的被 攝體側觀察的立體圖。
圖9是本發明實施方式2的復眼方式的照相機模塊的主視圖。
圖10是本發明實施方式2的復眼方式的照相機模塊從被攝體側觀察的 立體圖。
圖11A是表示在本發明實施方式3的復眼方式的照相機模塊中透鏡模 塊相對于遮光塊在旋轉調節前的多個透鏡的光軸與多個攝像區域的位置關 系的俯視圖。
圖11B是表示在本發明實施方式3的復眼方式的照相機模塊中透鏡模 塊相對于遮光塊在旋轉調節后的多個透鏡的光軸與多個攝像區域的位置關 系的俯視圖。
圖12A是說明利用本發明的復眼方式的照相機模塊測量到被攝體的距
離的原理的側視圖。
圖12B是說明利用本發明的復眼方式的照相機模塊測量到被攝體的距 離的原理的俯視圖。
圖13是以往的照相機模塊的攝像系統的剖視圖。
圖14是以往的另一照相機模塊的攝像系統的剖視圖。
具體實施例方式
在本發明的上述復眼方式的照相機模塊中，優選的是，上述第1滑動 面包括以上述旋轉中心軸為中心軸的圓筒面的至少一部分，上述第2滑動 面包括圓筒面的至少一部分。由此，能夠容易地實現透鏡模塊相對于遮光 塊旋轉的機構。
本發明的上述復眼方式的照相機模塊優選還具備限制上述透鏡模塊相 對于上述遮光塊的上述旋轉的角度的機構。由此，由于透鏡模塊相對于遮 光塊的旋轉調節范圍變小，所以能夠提高生產率，能夠實現更低成本的復 眼方式的照相機模塊。
在此情況下，優選通過上述機構將上述透鏡模塊與上述遮光塊固定。 由此，不需要重新設計并設置用于將透鏡模塊與遮光塊固定的部件及形狀 等。此外，能夠使透鏡模塊與遮光塊的固定方法簡單化，提髙組裝作業性。 因而，能夠實現更低成本的復眼方式的照相機模塊。
在本發明的上述復眼方式的照相機模塊中，優選沿相互正交的第1方 向及第2方向將上述多個攝像區域的像素配置為矩陣狀；優選上述透鏡模 塊具有以格點狀配置的至少第1 第4透鏡。在此情況下，優選的是，連結 上述第1透鏡的光軸與上述第3透鏡的光軸的方向、以及連結上述第2透 鏡的光軸與上述第4透鏡的光軸的方向，與上述第l方向大致平行，并且， 連結上述第1透鏡的光軸與上述第2透鏡的光軸的方向、以及連結上述第3 透鏡的光軸與上述第4透鏡的光軸的方向，與上述第2方向大致平行。并 且，優選的是，上述第3透鏡的光軸相對于上述第1透鏡的光軸在上述第2 方向的偏移量、以及上述第4透鏡的光軸相對于上述第2透鏡的光軸在上 述第2方向的偏移量中的一方或雙方，為在上述第2方向的上述像素的配 置間距以下。由此，能夠使用大致沿第1方向配置的第1透鏡及第3透鏡
及/或大致沿第1方向配置的第2透鏡及第4透鏡，利用三角測量的原理， 在短時間內高精度地測量出到被攝體的距離。
或者，在本發明的上述復眼方式的照相機模塊中，優選沿相互正交的 第1方向及第2方向將上述多個攝像區域的像素配置為矩陣狀；優選上述 透鏡模塊至少具有第1透鏡及第2透鏡。在此情況下，優選連結上述第1 透鏡的光軸與上述第2透鏡的光軸的方向與上述第1方向大致平行。并且, 優選的是，上述第2透鏡的光軸相對于上述第1透鏡的光軸的偏移量為在 上述第2方向的上述像素的配置間距以下。由此，能夠使用大致沿第1方 向配置的第1透鏡及第2透鏡，利用三角測量的原理，在短時間內高精度 地測量到被攝體的距離。
接著，在本發明的上述制造方法中，優選的是，上述照相機模塊還具 備限制上述透鏡模塊相對于上述遮光塊的上述旋轉的角度的機構。并且， 優選的是，使上述透鏡模塊在上述限制的角度范圍內相對于上述遮光塊旋 轉。由此，由于透鏡模塊相對于遮光塊的旋轉調節范圍變小，所以能夠提 高生產率，能夠提供更低成本的復眼方式的照相機模塊。
在此種情況下，優選通過上述機構進行上述透鏡模塊與上述遮光塊的 固定。由此，不需要重新設計并設置用于將透鏡模塊與遮光塊固定的部件 及形狀等。此外，能夠簡化透鏡模塊與遮光塊的固定方法，提高組裝作業 性。因而，能夠提供更低成本的復眼方式的照相機模塊。
在本發明的上述制造方法中，優選沿相互正交的第1方向及第2方向 將上述多個攝像區域的像素配置為矩陣狀；優選上述透鏡模塊具有以格點 狀配置的至少第1 第4透鏡。在此情況下，優選的是，使上述透鏡模塊相 對于上述遮光塊旋轉，以使得連結上述第1透鏡的光軸與上述第3透鏡的 光軸的方向、以及連結上述第2透鏡的光軸與上述第4透鏡的光軸的方向， 與上述第1方向大致平行，并且，連結上述第1透鏡的光軸與上述第2透 鏡的光軸的方向、以及連結上述第3透鏡的光軸與上述第4透鏡的光軸的 方向，與上述第2方向大致平行，并且上述第3透鏡的光軸相対于上述第1 透鏡的光軸在上述第2方向的偏移量、以及上述第4透鏡的光軸相對于上 述第2透鏡的光軸在上述第2方向的偏移量中的一方或雙方,為在上述第2 方向的上述像素的配置間距以下。由此，能夠使用大致沿第1方向配置的
第1透鏡及第3透鏡及/或大致沿第1方向配置的第2透鏡及第4透鏡，利 用三角測量的原理，在短時間內高精度地測量出到被攝體的距離。
或者，在本發明的上述制造方法中，優選沿相互正交的第1方向及第2 方向將上述多個攝像區域的像素配置為矩陣狀；優選上述透鏡模塊至少具 有第1透鏡及第2透鏡。在此情況下，優選的是，使上述透鏡模塊相對于 上述遮光塊旋轉，以使得連結上述第1透鏡的光軸與上述第2透鏡的光軸 的方向與上述第1方向大致平行，并且上述第2透鏡的光軸相對于上述第1 透鏡的光軸的偏移量為在上述第2方向的上述像素的配置間距以下。由此， 能夠使用大致沿第1方向配置的第1透鏡及第2透鏡，利用三角測量的原 理，在短時間內高精度地測量出到被攝體的距離。 (實施方式l)
以下，參照附圖對本發明的實施方式l進行說明。
圖1是本實施方式1的復眼方式的照相機模塊的分解立體圖。在圖1 中，1是透鏡陣列，2是濾光器陣列，3是基板，4是攝像元件，5是上鏡筒， 6是遮光塊(下鏡筒)，7是透鏡模塊。為了便于說明，設定圖示那樣的XYZ 正交坐標系。這里，Z軸為通過攝像元件4的有效像素區域的大致中心并 與其垂直的軸。X軸是與Z軸正交并與遮光塊6的后述遮光壁61a、 61c平 行的軸，Y軸是與Z軸正交并與遮光塊6的后述遮光壁61b、 61d平行的軸。
透鏡陣列1 一體地具有在與XY面平行的同一平面上以格點狀配置的4 個單透鏡la ld。 4個透鏡la ld的各光軸與Z軸平行，配置在平行于 XY面的假想的長方形的4個頂點上。透鏡la ld設計為，分別滿足對光 的三原色中的紅、藍、綠的某一個的波帶的光要求的MTF等的光學規格。 具體而言，設計為使透鏡la最適合于紅色、透鏡lb最適合于綠色、透鏡 lc最適合于綠色、透鏡ld最適合于藍色的各波帶的光。透鏡la ld使用 玻璃或塑料等材料一體地形成。透鏡la ld分別使來自被攝體(未圖示) 的光通過濾光器陣列2之后成像在攝像元件4上。
濾光器陣列2配置在透鏡陣列1與攝像元件4之間。濾光器陣列2也 與透鏡陣列1同樣，具有配置在與XY面平行的同一平面上的4個濾光器 2a 2d。 4個濾光器2a 2d分別僅使紅、綠、藍中的某一個的波帶的光透 射。具體而言，濾光器2a使紅色、濾光器2b使綠色、濾光器2c使綠色、
濾光器2d使藍色的各波帶的光透射。另外，在需要除去紅外線的情況下， 也可以在濾光器2a 2d中附加該特性。4個濾光器2a 2d分別配置在4 個透鏡la ld的各光軸上。
攝像元件4是CCD等攝像傳感器，具備沿縱橫方向二維排列的多個像 素。攝像元件4的有效像素區域大致被等分為4個攝像區域4a 4d。 4個 攝像區域4a 4d分別配置在4個透鏡la ld的各光軸上。由此，在4個 攝像區域4a 4d上，獨立地形成僅由紅、綠、藍中的某一個的波長成分構 成的被攝體像。具體而言，通過透鏡la的來自被攝體的光中僅紅色的波帶 光通過濾光器2a而將僅由紅色的波長成分構成的被攝體像成像在攝像區域 4a上。同樣，通過透鏡lb的來自被攝體的光中僅綠色的波帶光通過濾光器 2b而將僅由綠色的波長成分構成的被攝體像成像在攝像區域4b上。通過透 鏡lc的來自被攝體的光中僅綠色的波帶光通過濾光器2c而將僅由綠色的 波長成分構成的被攝體像成像在攝像區域4c上。通過透鏡ld的來自被攝 體的光中僅藍色的波帶光通過濾光器2d而將僅由藍色的波長成分構成的被 攝體像成像在攝像區域4d上。
構成攝像元件4的攝像區域4a 4d的各像素將入射的來自被攝體的光 進行光電轉換，分別輸出對應于光的強度的電信號(未圖示)。
從攝像元件4輸出的電信號被實施各種信號處理，進行影像處理。例 如，根據綠色的波帶光入射的攝像區域4b、 4c所攝像的兩個圖像求出這些 圖像間的視差量，由此求出4個攝像區域4a 4d分別攝像的4個圖像間的 視差量，考慮這些視差量而合成紅、綠、藍三色的圖像，能夠制作一個彩 色圖像。或者，也可以將攝像區域4b、 4c所攝像的兩個圖像進行比較，利 用三角測量的原理測量出到被攝體的距離。這些處理可以使用數字信號處 理器(DSP,未圖示)等進行。
如圖2所示，上鏡筒5在其下面具備保持并固定透鏡陣列1的凹部51。 透鏡陣列1通過嵌入凹部51內而相對于上鏡筒5定位。此外，在被保持的 透鏡陣列1的4個透鏡la ld的各光軸通過的位置上形成有4個光圈(開 口) 5a 5d。上鏡筒5由不透射光的材料構成，遮蔽不需要的外來光從光 圈5a 5d以外入射到透鏡la ld中。
通過透鏡陣列1和保持它的上鏡筒5構成透鏡模塊7。
如圖3所示，遮光塊6具備配置為十字狀以形成相互獨立的4個開 口6a 6d的遮光壁61a 61d;和保持遮光壁61a 61d的外筒部62。遮光 壁61a 61d相對于作為遮光塊6的中心軸的Z軸以放射狀延伸，遮光壁 61a、 61c沿著XZ面，遮光壁61b、 61d沿著YZ面。4個開口6a 6d分別 配置在4個透鏡la ld的各光軸上。遮光壁61a 61d將攝像元件4的有 效像素區域分割為4個攝像區域4a 4d。從與Z軸平行的方向觀察的開口 6a 6d的大小與攝像區域4a 4d大致相同或比其大。分別通過透鏡la ld的來自被攝體的光通過開口 6a 6d，分別成像在攝像區域4a 4d上。 遮光壁61a 61d防止通過了透鏡la ld中的一個的光入射到與該透鏡不 對應的攝像區域。例如，傾斜地入射到透鏡lb中并通過了濾光器2b的綠 色的波帶光不入射到本來僅紅色的波帶光應該入射的攝像區域4a中地，沿 攝像區域4a與攝像區域4b的邊界設置有隔斷該綠色的波帶光的遮光壁 61a。包圍開口 6a 6d的外筒部62防止沒有通過透鏡陣列1及濾光器陣列 2的外光入射到攝像區域4a 4d中。這樣，通過遮光塊6，不需要的光不 會入射到各攝像區域4a 4d中，能夠防止雜散光等的產生。為了有效地發 揮該功能，遮光塊6與上鏡筒5同樣由不透射光的材料構成。進而，優選 將露出開口 6a 6d內的遮光壁61a 61d及外筒部62的側面實施各種表面 處理(例如粗糙化處理、電鍍、黑色化處理等)，以使光的反射盡可能變小。
在遮光塊6的透鏡陣列1側的面上，具備保持并固定濾光器陣列2的 凹部63。濾光器陣列2通過嵌入凹部63內而相對于遮光塊6定位。濾光器 2a 2d分別配置在開口 6a 6d內。
接著，說明本實施方式的照相機模塊的組裝方法。
將攝像元件4相對于基板3定位固定。攝像元件4與基板3通過引線 接合等電連接，進而連接在處理來自攝像元件4的電信號的DSP等的電子 部件上。該DSP等的電子部件也可以安裝在基板3上。基板3起到電連接 和作為組裝時的各部件的基準面的作用。
接著，將固定有濾光器陣列2的遮光塊6相對于攝像元件4定位并固 定在基板3上，以使遮光塊6的中心軸即Z軸通過攝像元件4的有效像素 區域的大致中心，且使遮光塊6的遮光壁61a 61d與構成攝像元件4的多 個像素的縱橫的排列方向一致。由此，攝像元件4的受光面相對于Z軸垂
直，構成攝像元件4的以矩陣狀配置的多個像素的一個排列方向(例如橫 的排列方向)與X軸平行，另一個排列方向(例如縱的排列方向)與Y軸 平行。此外，攝像元件4的有效像素區域對應于4個開口6a 6d而大致被 等分為4個攝像區域4a 4d。
接著，將在上鏡筒5上固定有透鏡陣列1的透鏡模塊7嵌合在遮光塊6 上。此時，上鏡筒5的四個角的腳53a 53d的前端面與基板3接觸。這樣， 透鏡陣列1相對于XY面平行，并且在Z軸方向上被定位。
進而，在與XY面平行的方向上，必須將包括透鏡陣列1的透鏡模塊7 相對于攝像元件4及遮光塊6準確地定位。即，圖2所示的上鏡筒5的中 心軸55 (它是與透鏡1的4個透鏡la ld的各光軸平行，且通過以各光軸 位置為頂點的假想的長方形的中心的軸)在XY面內需要與Z軸大致一致。 除此以外，如圖4所示，以4個透鏡la ld的光軸位置lla lld為頂點 的假想的長方形的長邊12a及短邊12b需要分別與X軸及Y軸大致平行。 這是因為，如果長邊12a及短邊12b分別不平行于X軸及Y軸，則透鏡la ld的成像區域13a 13d中劃斜線的區域14a 14d超出攝像區域4a 4d。 即，不能確保對透鏡la ld分別成像的被攝體攝像所需要的像素。在圖4 中，41表示構成攝像元件4的像素。
本實施方式通過以下實現。如圖3所示，在定位并固定在基板3上的 遮光塊6的四角的外周壁上，設置有以遮光塊6的中心軸即Z軸為中心軸、 半徑為rl的假想的圓筒面65c的一部分即第l滑動面66、 67、 68、 69。另 一方面，如圖2所示，在透鏡模塊7的上鏡筒5的四個角的腳53a 53d的 內壁面上，設置有以上鏡筒5的中心軸55為中心軸、半徑為r2的假想的 圓筒面55c的一部分即第2滑動面56、 57、 58、 59。將半徑r2設定得比半 徑rl稍大，以在第1滑動面66、 67、 68、 69與第2滑動面56、 57、 58、 59之間形成使旋轉側的上鏡筒5的第2滑動面56、 57、 58、 59在固定側的 遮光塊6的第1滑動面66、 67、 68、 69上滑動所需要的最小限度的間隙。
如果使透鏡模塊7嵌合到遮光塊6中，以使上鏡筒5的第2滑動面56、 57、 58、 59分別對置于遮光塊6的第1滑動面66、 67、 68、 69，則遮光塊 6的中心軸即Z軸與上鏡筒5的中心軸55大致一致。接著，將透鏡模塊7 在XY面內相對于遮光塊6旋轉調節，使圖4所示的以4個透鏡la ld的
光軸位置11a lld為頂點的假想長方形的長邊12a及短邊12b分別平行于 X軸及Y軸。
該透鏡模塊7的旋轉調節例如可以如以下這樣進行。在Z軸上設置作 為被攝體的平行光源，經由透鏡la ld及濾光器2a 2d使被攝體像成像 在攝像區域4a 4d上。根據攝像區域4a 4d分別拍攝的光點的位置計算 透鏡la ld的光軸位置11a lld。并且，如圖5所示，使透鏡模塊7在 XY面內旋轉，以使以光軸位置11a lld為頂點的假想長方形的長邊12a 及短邊12b分別平行于X軸及Y軸。結果，透鏡la ld的成像區域13a 13d不會超出攝像區域4a 4d，在攝像區域4a 4d中的各個可以不缺少地 拍攝被攝體像。
由于半徑rl與半徑r2的差較小，所以當旋轉調節時，第2滑動面56、 57、 58、 59相對于第1滑動面66、 67、 68、 69大致接觸的同時滑動。因而， 在XY面內，上鏡筒5的中心軸55相對于Z軸幾乎不偏移。由此，在透鏡 模塊7旋轉調節時，各光軸位置11a lld相對于各攝像區域4a 4d的相 對位置關系總是大致相同。
包括上鏡筒5的四個角的腳53a 53d的前端面的平面與配置有4個透 鏡la ld的平面平行。并且，在透鏡模塊7旋轉調節時，四個角的腳53a 53d的前端面總是在與基板3接觸的同時滑動。因而，即使使透鏡模塊7 旋轉，透鏡la ld在攝像區域4a 4d上分別形成的光點形狀也不會變化。 因而，旋轉調節作業變得容易，并且攝影圖像不會隨著旋轉位置而變化。
以上，根據本實施方式，為了防止在攝像區域中入射來自與其不對應 的透鏡的光，而使用具備遮光壁61a 61d的遮光塊6，因此，不需要設置 兩層進行顏色分離的濾光器陣列。因而，能夠實現照相機模塊的薄型化。
此外，由于遮光塊6具備第1滑動面66、 67、 68、 69，上鏡筒5具備 第2滑動面56、 57、 58、 59，所以能夠使遮光塊6的中心軸(Z軸)與上 鏡筒5的中心軸55大致一致。進而，通過相對于遮光塊6及攝像元件4旋 轉調節透鏡模塊7，能夠使以透鏡la ld的光軸位置11a lld為頂點的假 想長方形的長邊12a及短邊12b分別平行于X軸及Y軸。由此，透鏡la ld的成像區域13a 13d不會超出攝像區域4a 4d，此外，也不需要使用 具有大量的不需要像素的大型攝像元件。因而，能夠實現照相機模塊的小
型化、低成本化。
上述實施方式是一例，本發明并不限于此。
例如，在上述實施方式中，表示了在透鏡模塊7旋轉調節時使用平行 光源作為被攝體的例子，但在本發明中，旋轉調節時的被攝體并不限于此， 例如也可以利用各種圖表求出光軸位置11a lld。
此外，在上述實施方式中，旋轉調節以遮光塊6及攝像元件4為固定 側，以透鏡模塊7為旋轉側，但本發明并不限于此，即使固定側及旋轉側 與上述相反，也能夠改變兩者的相對位置，能夠得到與上述同樣的效果。
此外，在上述實施方式中，表示了將來自被攝體的光分離為紅、綠、 綠、藍的4個波帶光的光學系統，但本發明的光學系統并不限于此，例如 也可以是分離為兩個近紅外波帶光和兩個綠色波帶光的光學系統，或者也 可以是除此以外的波帶光的組合。不論選擇的波帶光如何，都能夠得到本 實施方式的上述效果。
此外，在上述實施方式中，表示了透鏡陣列l具備4個透鏡la ld的 例子，但本發明的透鏡陣列并不限于此。設置于透鏡陣列中的透鏡的數量 并不限于4個，只要是2個以上就可以。此外，2個以上的透鏡的配置并不 限于格點狀配置。
進而，在上述實施方式中，表示了透鏡模塊7包括透鏡陣列1和保持 它的上鏡筒5，第2滑動面56、 57、 58、 59形成在上鏡筒5上的例子，但 本發明的透鏡模塊7并不限于此。例如，透鏡模塊7也可以包括具備透鏡 la ld的透鏡陣列、具備第2滑動面56、 57、 58、 59的部件、及具備光圈 5a 5d的光圈部件。
此外，在上述實施方式中，第1滑動面66、 67、 68、 69僅在遮光塊6 的四個角上不連續地形成，但本發明的第1滑動面并不限于此，例如也可 以是在整個遮光塊6的全周連續的圓筒面。同樣，在上述實施方式中，第2 滑動面56、 57、 58、 59在上鏡筒5的四個角的腳53a 53d上不連續地形 成，但本發明的第2滑動面并不限于此，例如也可以是貫穿全周地連續的 圓筒面。
此外，在上述實施方式中，第1滑動面及第2滑動面分別包含有不連 續的4個面，但本發明的第1滑動面及第2滑動面并不限于此。只要能夠
使第2滑動面在第1滑動面上滑動、使透鏡模塊7相對于遮光塊6旋轉， 第1滑動面及第2滑動面的中的一方或雙方也可以包括不連續的2個、3 個或5個以上的面。
此外，在上述實施方式中，第1滑動面及第2滑動面都是沿著圓筒面 的面，但本發明的第1滑動面及第2滑動面并不限于此。例如，第l滑動 面及第2滑動面也可以是圓錐面、球面等沿著旋轉體的表面的面。
此外，在上述實施方式中，表示了第1滑動面與第2滑動面相互面接 觸的例子，但本發明并不限于此。例如，也可以是，第1滑動面及第2滑 動面中的一方是具有規定面積的面，另一方是相對于該面點接觸的球面或 線接觸的圓筒面。
此外，在上述實施方式中，表示了在遮光塊6的沿半徑rl的假想圓筒 面的第1滑動面66、 67、 68、 69的外側配置有透鏡模塊7的沿半徑r2的 假想圓筒面的第2滑動面56、 57、 58、 59的例子，但反之，也可以將透鏡 模塊7的第2滑動面配置在遮光塊6的第1滑動面的內側。在此情況下， rl>r2，但優選半徑rl與半徑r2之差較小是與上述實施方式相同的。
此外，在上述實施方式中，說明了將透鏡模塊7相對于遮光塊6進行 旋轉調節，以使以透鏡la ld的光軸位置11a lld為頂點的假想長方形 的長邊12a及短邊12b的各方向與構成攝像元件4的多個像素的縱橫的排 列方向(即Y軸及X軸)平行的情況，但本發明的旋轉調節并不限于此。 例如，也可以將透鏡模塊7相對于遮光塊6旋轉調節，以使長邊12a及短 邊12b的各方向相對于攝像元件4的多個像素的縱橫的排列方向(即Y軸 及X軸)以微小的角度傾斜，在此情況下，通過像素錯開能夠得到高分辨 率圖像。
(實施方式2)
以下，參照附圖對本發明的實施方式2進行說明。
圖6是本實施方式2的復眼方式的照相機模塊的分解立體圖。在圖6 中，對于與圖l相同的部件標以相同的標號而省略對它們的說明。
本實施方式的照相機模塊的基本結構與實施方式1大致相同。本實施 方式有關上鏡筒500及遮光塊600的形狀與實施方式1不同。
圖7是從被攝體側觀察的上鏡筒500的立體圖。本實施方式的上鏡筒
500在相反的兩側面上設置有槽501、 502，這一點與實施方式1的上鏡筒5 不同。
圖8是從被攝體側觀察的遮光塊600的立體圖。本實施方式的遮光塊 600設置有使相反的兩側面向被攝體側延長而突出的壁601、 602，這一點 與實施方式l的遮光塊6不同。
如果使上鏡筒500嵌合在遮光塊600上，則如圖9及圖10所示，壁601、 602嵌入槽501、 502中。此時，由于槽501、 502比壁601、 602大，所以 能夠使上鏡筒500相對于遮光塊600在XY面內旋轉。但是，該可旋轉范 圍限定于壁601、 602與槽501、 502不抵接的范圍。艮卩，壁601、 602及槽 501、 502作為限制包括上鏡筒500的透鏡模塊7相對于遮光塊600的旋轉 的角度的機構(擋塊)而起作用。
在本實施方式中，僅通過使上鏡筒500嵌合在遮光塊600上以使壁601 、 602嵌入槽501、 502中，能夠減小圖4所示的、以4個透鏡la ld的光軸 位置11a lld為頂點的假想長方形的長邊12a及短邊12b相對于X軸及Y 軸的傾斜量。因而，能夠減小其后的透鏡模塊7的旋轉調節工序中的調節 量。由此，能夠縮短透鏡模塊7的旋轉調節工序的時間，能夠提高照相機 模塊的生產率。
在槽501、 502與壁601、 602之間，存在能夠進行透鏡模塊7的旋轉 調節的程度的間隙901、 902。因而，在透鏡模塊7的旋轉調節工序后，能 夠將粘接劑涂敷在該間隙901、 902中而將上鏡筒500與遮光塊600固定。 這樣，通過利用透鏡模塊7相對于遮光塊600的旋轉限制機構(擋塊)將 透鏡模塊7與遮光塊600固定，能夠使兩者的固定方法簡化，提髙組裝作 業性。此外，不需要重新設計并設置用于將遮光塊600與透鏡模塊7固定 的部件及形狀等。因而，能夠實現更低成本的復眼方式的照相機模塊。
槽501、 502及/或壁601、 602的側面也可以傾斜，以使得槽501、 502 與壁601、 602之間的間隔在Z軸方向上越接近于被攝體越大。由此，能夠 使粘接劑確實地注入到間隙901、902內，并且由于粘接劑的粘接面積擴大， 所以能夠將遮光塊600與透鏡模塊7更牢固地固定。
在上述實施方式中，作為透鏡模塊7相對于遮光塊600的旋轉限制機 構，表示了槽501、 502與壁601、 602的組合，但本發明的旋轉限制機構
并不限于此，例如如果是圓弧狀的槽(或孔)和插入其中的銷的組合等，
能夠容許透鏡模塊7相對于遮光塊600在XY面內的旋轉，且將其旋轉角 度限制在規定的范圍內的機構就能夠使用，在此情況下也能夠得到與上述 同樣的效果。
(實施方式3)
具有多個透鏡的透鏡陣列1，例如可以通過使用模具將透鏡材料(例如 樹脂或玻璃)成形而一體地得到。在這樣的情況下，有時由于模具的制作 誤差或成形誤差等，得到的透鏡陣列上的多個透鏡的光軸位置從所希望的 位置偏離。例如，如圖IIA所示，有以配置為格點狀的4個透鏡la ld(未 圖示)的光軸位置lla lld為頂點的四邊形不是精確的長方形的情況。在 這樣的情況下，即使相對于遮光塊6、600旋轉調節透鏡模塊7以使透鏡la ld的成像區域13a 13d不超出攝像區域4a 4d，例如在使用照相機模塊 利用三角測量的原理測量出到被攝體的距離的情況下，也會產生測量精度 下降，或者運算時間長時間化的問題。
用圖12A及圖12B說明使用照相機模塊測量距離的原理。圖12A表示 沿與包括兩個透鏡la、 lc的光軸lla、 llc的面正交的方向觀察的側視圖， 圖12B表示沿與兩個透鏡la、 lc的光軸lla、 llc平行的方向觀察的俯視 圖。15a、 15c是光軸lla、 llc與攝像元件4的攝像區域相交的位置。處于 光軸llc上的被攝體200通過透鏡la、 lc作為被攝體像201a、 201c成像在 攝像元件4的攝像區域上。由于透鏡la、 lc的光軸lla、 Uc相互不同，所 以如果從透鏡la、 lc到被攝體200的距離變化，則被攝體像201a的位置 在攝像元件4上在連結交點15a和交點15c的直線202上移動。將該現象 稱作"視差"。如果設被攝體像201a從交點15a的偏移量(以下稱作"視 差量")為S、設光軸lla、 llc間的距離為d、設被攝體距離(從透鏡lc 到被攝體200的距離)為A、設成像距離為f，則它們滿足A/d-PS的關系。 因而，只要求出視差S,就能夠求出被攝體距離A。具體而言，將經由透 鏡lc得到的攝像圖像作為基準圖像，將經由透鏡la得到的攝像圖像作為 被比較圖像，求出被比較圖像內的被攝體像201a的位置相對于基準圖像內 的被攝體像201c的位置的偏移量(即視差量)S。為了求出視差量S，需 要在被比較圖像內探索對應于基準圖像內的被攝體像201c的被攝體像
201a (將其稱作"立體匹配")。在進行該立體匹配的情況下，如果圖12B 所示的直線202的方向與攝像元件4的像素的排列方向不一致，則在被比 較圖像內不能準確地特定被攝體像201a,不能準確地求出被攝體距離。或 者，為了在被比較圖像內探索被攝體像201a而需要較多的時間，運算時間 變長。
如圖11A所示，考慮使用具備配置為格點狀的4個透鏡的照相機模塊， 在由上面2個攝像區域4a、 4c得到的2個攝像圖像間進行立體匹配測量被 攝體距離，并且，在由下面2個攝像區域4b、 4d得到的2個攝像圖像間進 行立體匹配測定被攝體距離的情況。在這種情況下，如果連接光軸lla、 llc 的直線12a,的方向及/或連接光軸llb、 lld的直線12&2的方向與像素41橫 向的排列方向(即X軸)不平行，則如上所述，被攝體距離的測量精度降 低，另外運算時間變長。
因此，將透鏡模塊7相對于遮光塊6、 600旋轉調節，以使直線12ai 及直線12a2相對于X軸的平行度最合適。具體而言，如圖11B所示，優選 將光軸lla相對于光軸llc在Y軸方向的偏移量Dy,及光軸lib相對于光 軸11d在Y軸方向的偏移量Dy2中的一方(更優選的是雙方)設定為在Y 軸方向上的像素41的配置間距以下。由此，在被攝體距離測量中能夠得到 在實用上沒有問題的測量精度及運算時間。
在上述說明中，說明了在由上面兩個攝像區域4a、 4c得到的兩個攝像 圖像間進行立體匹配，并且在由下面兩個攝像區域4b、 4d得到的兩個攝像 圖像間進行立體匹配的情況，但本發明并不限于此。
例如，也可以在由右面兩個攝像區域4a、 4b得到的兩個攝像圖像間進 行立體匹配，并且在由左面兩個攝像區域4c、 4d得到的兩個攝像圖像間進 行立體匹配。在此情況下，優選將透鏡模塊7相對于遮光塊6、 600旋轉調 節，以使光軸lib相對于光軸lla在X軸方向的偏移量DXl及光軸lid相 對于光軸llc在X軸方向的偏移量Dx2中的一方(更優選的是雙方)為在 X軸方向上的像素41的配置間距以下。
或者，也可以僅用由上面兩個攝像區域4a、 4c得到的兩個攝像圖像測 量被攝體距離，在此情況下，優選將偏移量D》設定為在Y軸方向上的像 素41的配置間距以下。同樣，也可以僅用由下面兩個攝像區域4b、 4d得
到的兩個攝像圖像測量被攝體距離，在此情況下，優選將偏移量Dy2設定 為在Y軸方向上的像素41的配置間距以下。進而，也可以僅用由右面兩個 攝像區域4a、 4b得到的兩個攝像圖像測量被攝體距離，在此情況下，優選 將偏移量Dx,設定為在X軸方向上的像素41的配置間距以下。同樣，也可 以僅用從左面兩個攝像區域4c、 4d得到的兩個攝像圖像測量被攝體距離， 在此情況下，優選將偏移量Dx2設定為在X軸方向上的像素41的配置間距 以下。
在上述實施方式中，以透鏡陣列具有4個透鏡的情況為例進行了說明， 但在透鏡陣列僅具有兩個透鏡的情況下，通過將連結兩個透鏡的光軸的方 向如上述那樣設定為與X軸或Y軸大致平行，能夠得到與上述同樣的效果。
此外，在透鏡陣列具有5個以上的透鏡的情況下，通過將其中的兩個 或4個透鏡相對于攝像元件4配置以滿足上述的條件，能夠得到與上述同 樣的效果。為了提高被攝體距離的測量精度，優選選擇在距離測量中使用 的透鏡，以使透鏡的光軸間距離d變大。
為了提高測量精度及運算速度，優選在通過相同的波帶光得到的兩個 攝像圖像間進行立體匹配，但在通過不同的波帶光得到的兩個攝像圖像間 也能夠進行立體匹配，也能夠測量被攝體距離。
以上說明的實施方式，其意圖都是為了使本發明的技術內容清楚，本 發明并不僅限于這樣的具體例進行的解釋，在本發明的主旨和權利要求所 述的范圍內能夠進行各種變更來實施，應該廣義地解釋本發明。
工業實用性
本發明的復眼方式的照相機模塊的使用領域并沒有特別限制，例如可 以優選使用在小型、薄型且具備照相機功能的便攜電話、數碼相機、監視 用照相機、車載相機等中。
權利要求
1.一種復眼方式的照相機模塊，具備一體地具有配置在一個平面上的多個透鏡的透鏡模塊；多個攝像區域；濾光器陣列，配置在上述透鏡模塊與上述多個攝像區域之間，具有分別使特定波帶的光透射的多個濾光器；以及遮光塊，配置在上述透鏡模塊與上述多個攝像區域之間，具備形成有相互獨立的多個開口的遮光壁，上述多個透鏡、上述多個攝像區域、上述多個濾光器及上述多個開口一對一地對應，其特征在于，第1滑動面設置在上述遮光塊上；在上述第1滑動面上滑動的第2滑動面設置在上述透鏡模塊上，以使上述透鏡模塊能夠以相對于上述多個攝像區域垂直的軸為旋轉中心軸相對于上述遮光塊旋轉。
2、 如權利要求1所述的復眼方式的照相機模塊，其特征在于，上述第 1滑動面包括以上述旋轉中心軸為中心軸的圓筒面的至少一部分，上述第2 滑動面包括圓筒面的至少一部分。
3、 如權利要求1所述的復眼方式的照相機模塊，其特征在于，還具備 限制上述透鏡模塊相對于上述遮光塊的上述旋轉的角度的機構。
4、 如權利要求3所述的復眼方式的照相機模塊，其特征在于，通過上 述機構將上述透鏡模塊與上述遮光塊固定。
5、 如權利要求1所述的復眼方式的照相機模塊，其特征在于， 沿相互正交的第1方向及第2方向將上述多個攝像區域的像素配置為矩陣狀；上述透鏡模塊具有以格點狀配置的至少第1透鏡 第4透鏡；連結上述第1透鏡的光軸與上述第3透鏡的光軸的方向以及連結上述 第2透鏡的光軸與上述第4透鏡的光軸的方向，與上述第1方向大致平行;連結上述第1透鏡的光軸與上述第2透鏡的光軸的方向以及連結上述 第3透鏡的光軸與上述第4透鏡的光軸的方向，與上述第2方向大致平行;上述第3透鏡的光軸相對于上述第1透鏡的光軸在上述第2方向的偏 移量、以及上述第4透鏡的光軸相對于上述第2透鏡的光軸在上述第2方 向的偏移量中的一方或雙方，為在上述第2方向的上述像素的配置間距以2 下。
6、 如權利要求1所述的復眼方式的照相機模塊，其特征在于， 沿相互正交的第1方向及第2方向將上述多個攝像區域的像素配置為矩陣狀；上述透鏡模塊至少具有第1透鏡及第2透鏡；連結上述第1透鏡的光軸與上述第2透鏡的光軸的方向與上述第1方 向大致平行；上述第2透鏡的光軸相對于上述第1透鏡的光軸在上述第2方向的偏 移量為在上述第2方向的上述像素的配置間距以下。
7、 一種復眼方式的照相機模塊的制造方法，該復眼方式的照相機模塊具備 一體地具有配置在一個平面上的多個透鏡的透鏡模塊；多個攝像區域；濾光器陣列，配置在上述透鏡模塊與上述多個攝像區域之間，具有分別使特定波帶的光透射的多個濾光器；以及遮光塊，配置在上述透鏡模塊與上述多個攝像區域之間，具備形成有相互獨立的多個開口的遮光壁，上述多個透鏡、上述多個攝像區域、上述多個濾光器及上述多個開口一對一 地對應，其特征在于，使上述透鏡模塊以相對于上述多個攝像區域垂直的軸為旋轉中心軸相 對于上述遮光塊旋轉；接著，將上述透鏡模塊與上述遮光塊固定。
8、 如權利要求7所述的復眼方式的照相機模塊的制造方法，其特征在于，上述照相機模塊還具備限制上述透鏡模塊相對于上述遮光塊的上述旋 轉的角度的機構；使上述透鏡模塊在上述被限制的角度范圍內相對于上述遮光塊旋轉。
9、 如權利要求8所述的復眼方式的照相機模塊的制造方法，其特征在 于，通過上述機構進行上述透鏡模塊與上述遮光塊的固定。
10、 如權利要求7所述的復眼方式的照相機模塊，其特征在于， -沿相互正交的第1方向及第2方向將上述多個攝像區域的像素配置為矩陣狀；上述透鏡模塊具有以格點狀配置的至少第1透鏡 第4透鏡； 使上述透鏡模塊相對于上述遮光塊旋轉，以使得連結上述第1透鏡的光軸與上述第3透鏡的光軸的方向、以及連結上述第2透鏡的光軸與上述 第4透鏡的光軸的方向，與上述第1方向大致平行，并且連結上述第1透 鏡的光軸與上述第2透鏡的光軸的方向、以及連結上述第3透鏡的光軸與 上述第4透鏡的光軸的方向，與上述第2方向大致平行，并且上述第3透 鏡的光軸相對于上述第1透鏡的光軸在上述第2方向的偏移量、以及上述 第4透鏡的光軸相對于上述第2透鏡的光軸在上述第2方向的偏移量中的 一方或雙方，為在上述第2方向的上述像素的配置間距以下。
11、如權利要求7所述的復眼方式的照相機模塊，其特征在于， 沿相互正交的第1方向及第2方向將上述多個攝像區域的像素配置為 矩陣狀；上述透鏡模塊至少具有第1透鏡及第2透鏡；使上述透鏡模塊相對于上述遮光塊旋轉，以使得連結上述第1透鏡的 光軸與上述第2透鏡的光軸的方向與上述第1方向大致平行，并且上述第2 透鏡的光軸相對于上述第1透鏡的光軸在上述第2方向的偏移量為在上述 第2方向的上述像素的配置間距以下。
全文摘要
本發明提供一種復眼方式的照相機模塊。在一體地具有配置在一個平面上的多個透鏡(1a～1d)的透鏡模塊(7)和多個攝像區域(4a～4d)之間，配置有具有多個濾光器(2a～2d)的濾光器陣列(2)和具備形成有相互獨立的多個開口(6a～6d)的遮光壁(61a～61d)的遮光塊(6)。在遮光塊上設置有第1滑動面(66～69)。在透鏡模塊上，設置有在第1滑動面上滑動的第2滑動面(56～59)，以使透鏡模塊能夠以相對于多個攝像區域垂直的軸為旋轉中心軸相對于遮光塊旋轉。由此，能夠實現小型、薄型、低成本的復眼方式的照相機模塊。
文檔編號G03B11/00GK101371568SQ20078000259
公開日2009年2月18日 申請日期2007年1月12日 優先權日2006年1月20日
發明者今田勝巳, 末永辰敏, 玉木悟史 申請人:松下電器產業株式會社