專(zhuān)利名稱(chēng):攝像模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及薄型、小型、高精細(xì)且能夠測(cè)量距被攝體的距離,對(duì)周?chē)鷾囟茸兓3中阅芊€(wěn)定的復(fù)眼式攝像模塊。
背景技術(shù):
通過(guò)透鏡系統(tǒng)使被攝體像在固體攝像器件上成像的攝像模塊,廣泛用于數(shù)碼靜態(tài)攝像機(jī)和便攜式電話機(jī)用攝像機(jī)等。近幾年,對(duì)于攝像模塊同時(shí)謀求高像素化和小尺寸化。一般隨著像素?cái)?shù)的增加,同時(shí)要求透鏡系統(tǒng)提高分辨力,所以,攝像模塊的光軸方向的厚度出現(xiàn)增大趨勢(shì)。對(duì)此,正在努力嘗試即使固體攝像器件的像素間距小、像素?cái)?shù)相同,也能夠通過(guò)減小攝像器件的尺寸來(lái)減小透鏡系統(tǒng)的比例,實(shí)現(xiàn)兼顧了高像素化和小尺寸化的攝像模塊。
然而,固體攝像器件的靈敏度和飽和輸出與像素尺寸成正比,所以,像素間距的縮小受到限制。
作為攝像模塊,一般是所謂的單眼式,其由沿光軸配置1或2個(gè)以上的透鏡的一個(gè)透鏡系統(tǒng)、和在該光軸上配置的一個(gè)固體攝像器件構(gòu)成。對(duì)此,近幾年,為了達(dá)到攝像模塊的薄型化,提出了所謂的復(fù)眼式攝像模塊,其由配置在同一平面上的多個(gè)透鏡系統(tǒng)、和對(duì)該多個(gè)透鏡系統(tǒng)一對(duì)一地對(duì)應(yīng)地配置在同一平面上的多個(gè)攝像區(qū)構(gòu)成。
這種復(fù)眼式攝像模塊的一例在特開(kāi)2001-61109號(hào)公報(bào)中有記載,用圖10對(duì)其進(jìn)行說(shuō)明。
配置在同一平面上的、焦距約為數(shù)百μm左右的多個(gè)微小透鏡101a形成一個(gè)整體的透鏡陣列101、以及多個(gè)受光元件配置在單一平面上的受光元件陣列103,互相面對(duì)配置。受光元件陣列103的受光區(qū),分割成與透鏡陣列101的多個(gè)微小透鏡101a一對(duì)一地對(duì)應(yīng)的多個(gè)攝像區(qū)。由一個(gè)微小透鏡101a和與該微小透鏡101a對(duì)應(yīng)的一個(gè)攝像區(qū)內(nèi)所包含的多個(gè)受光元件共同構(gòu)成一個(gè)成像單元。在透鏡陣列101和受光元件陣列103之間,配置了用于避免成像單元之間的光信號(hào)干擾的隔壁層102。對(duì)每個(gè)成像單元,由各微小透鏡101a在受光元件陣列103所對(duì)應(yīng)的攝像區(qū)形成被攝體像。由于各微小透鏡101a相對(duì)于被攝體的相對(duì)位置各不相同,所以,形成在各成像單元上的被攝體像稍有差異。通過(guò)對(duì)來(lái)自多個(gè)攝像區(qū)的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算,對(duì)各被攝體像進(jìn)行合成,可獲得高分辨率的圖像。
透鏡陣列101上的各微小透鏡101a是在玻璃基板上通過(guò)腐蝕加工形成的衍射型透鏡或折射型透鏡。通過(guò)采用約數(shù)百μm左右的短焦距透鏡,即可使透鏡陣列101和受光元件陣列103的距離非常小,能夠?qū)崿F(xiàn)薄型化。
復(fù)眼式攝像模塊的另一例記載在特開(kāi)2001-78217號(hào)公報(bào)中,用圖11對(duì)其進(jìn)行說(shuō)明。圖11僅抽出攝像模塊的主要部分來(lái)表示。具有3個(gè)透鏡111a、111b、111c的透鏡陣列112和固體攝像器件114相面對(duì)配置。在透鏡陣列112的被攝體側(cè)的面上,在分別與3個(gè)透鏡111a、111b、111c相面對(duì)的位置,分別設(shè)置了綠色濾譜器113a、紅色濾譜器113b、藍(lán)色濾譜器113c。在固體攝像器件114的透鏡陣列112側(cè)的面上,也在分別與3個(gè)透鏡111a、111b、111c相面對(duì)的位置,分別設(shè)置了綠色濾譜器115a、紅色濾譜器115b、藍(lán)色濾譜器115c。從而,綠色濾譜器113a、透鏡111a、綠色濾譜器115a、以及設(shè)置了固體攝像器件114的綠色濾譜器115a的攝像區(qū),共同構(gòu)成綠色光的成像單元。同樣,紅色濾譜器113b、透鏡111b、紅色濾譜器115b、以及設(shè)置了固體攝像器件114的紅色濾譜器115b的攝像區(qū),共同構(gòu)成紅色光的成像單元。設(shè)置了藍(lán)色濾譜器113c、透鏡111c、藍(lán)色濾譜器115c、以及固體攝像器件114的藍(lán)色濾譜器115c的攝像區(qū),共同構(gòu)成藍(lán)色光的成像單元。通過(guò)對(duì)來(lái)自3個(gè)成像單元的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算,對(duì)各被攝體像進(jìn)行合成,由此可獲得彩色圖像。
在復(fù)眼式攝像模塊中,利用從多個(gè)成像單元分別取得的多個(gè)圖像之間的視差,能夠測(cè)量出距被攝體的距離。圖12表示利用視差來(lái)測(cè)量距被攝體的距離的原理。
透鏡122a使來(lái)自被攝體121的光在固體攝像器件124a上成像為被攝體像123a,透鏡122b使來(lái)自被攝體121的光在固體攝像器件124b上成像為被攝體像123b。這時(shí),來(lái)自被攝體121上的同一點(diǎn)的光產(chǎn)生視差Δ,該光分別到達(dá)固體攝像器件124a、124b,由固體攝像器件124a、124b的像素受光,變換成電信號(hào)。
這里,設(shè)透鏡122a、122b的光軸間的距離為D;透鏡和被攝體121之間的距離為G;透鏡的焦距為f,當(dāng)距離G遠(yuǎn)大于焦距f時(shí),下式(1)成立。
G=Df/Δ……(1)透鏡122a、122b的光軸間的距離D和透鏡的焦距f是已知的。如果根據(jù)來(lái)自固體攝像器件124a、124b的電信號(hào),求固體攝像器件124a、124b之間的被攝體像123a、123b的位置偏移量、即視差Δ,則根據(jù)式(1)可計(jì)算出距被攝體的距離G。這樣,復(fù)眼式攝像模塊不僅取得圖像,而且也具有作為測(cè)距傳感器的功能。
在圖11和圖12的復(fù)眼式攝像模塊中,抽出從多個(gè)成像單元取得的多個(gè)圖像中的同一點(diǎn),以使該同一點(diǎn)互相重合的方式合成多個(gè)圖像來(lái)形成合成圖像。
然而,若由于周?chē)鷾囟茸兓雇哥R和與其對(duì)應(yīng)的攝像區(qū)的相對(duì)位置發(fā)生變動(dòng),則合成圖像劣化,或者圖像處理時(shí)間大大增加。
日本專(zhuān)利文獻(xiàn)特開(kāi)2001-78217號(hào)公報(bào)公開(kāi)了假定周?chē)鷾囟茸兓s為±20℃以下,在各攝像區(qū)形成的被攝體像的同一點(diǎn)的間隔A(mm)、透鏡陣列112的材料的線膨脹系數(shù)αL、固體攝像器件114的像素間距P(mm)滿(mǎn)足下式2×A×(αL-0.26×10-5)×20<P/2……(2)在式(2)的左邊,“0.26×10-5”是固體攝像器件114的線膨脹系數(shù),“20”是溫度變化量(℃)。日本專(zhuān)利文獻(xiàn)特開(kāi)2001-78217號(hào)公報(bào)記載的例中,假定固體攝像器件114的像素間距P為2.8μm,對(duì)角線長(zhǎng)度為2.8mm,像素?cái)?shù)為48萬(wàn)個(gè),在此情況下,將αL為1.2×10-5的玻璃材料作為透鏡陣列112的材料是有效的。
然而,從日本專(zhuān)利文獻(xiàn)特開(kāi)2001-78217號(hào)公報(bào)所示的式(2)中可以看出,在復(fù)眼式攝像模塊中,為了對(duì)周?chē)鷾囟茸兓3址€(wěn)定,取得良好的圖像,必須采用線膨脹系數(shù)小的材料作為透鏡陣列材料。其結(jié)果,現(xiàn)實(shí)中不得不采用玻璃來(lái)作為滿(mǎn)足該條件的透鏡用透明材料,若與現(xiàn)狀的單眼式攝像模塊中廣泛采用的樹(shù)脂材料相比,則存在經(jīng)濟(jì)性和生產(chǎn)率方面的問(wèn)題。
并且,即使采用線膨脹系數(shù)小的玻璃材料,也不能夠使各攝像區(qū)上所形成的各被攝體像的同一點(diǎn)的間隔A與像素間距P之比A/P增大。因此,固體攝像器件的像素?cái)?shù)的上限被限制在約數(shù)10萬(wàn),不能夠獲得高精細(xì)的圖像。
再者,即使從透鏡到被攝體的距離一定,也會(huì)是在周?chē)鷾囟茸兓瘯r(shí)視差Δ也變化。這是因?yàn)橛捎跍囟茸兓a(chǎn)生的透鏡間距離的變化量、和攝像區(qū)間距離的變化量不一致。因此,當(dāng)周?chē)鷾囟茸兓瘯r(shí),不能夠高精度地測(cè)量用式(1)求得的距被攝體的距離G。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決上述過(guò)去的問(wèn)題,其目的是提供薄型、小型、高精細(xì),且生產(chǎn)率好、對(duì)周?chē)鷾囟茸兓鼙3址€(wěn)定性能的復(fù)眼式攝像模塊。
本發(fā)明的攝像模塊具有多個(gè)單透鏡和與上述多個(gè)單透鏡一對(duì)一地對(duì)應(yīng)的多個(gè)攝像區(qū)。上述多個(gè)單透鏡在上述多個(gè)攝像區(qū)分別形成被攝體像,合成來(lái)自上述多個(gè)攝像區(qū)的電信號(hào)來(lái)取得圖像。
上述攝像模塊還具有保持上述多個(gè)單透鏡的透鏡支架、和保持上述多個(gè)攝像區(qū)的攝像器件支架。上述透鏡支架和上述攝像器件支架相面對(duì)配置。并且,上述透鏡支架和上述攝像器件支架由各自的部件構(gòu)成,各自材料的線膨脹系數(shù)大致相同。上述透鏡支架、上述攝像器件支架以及上述多個(gè)單透鏡由不同材料構(gòu)成。
發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明,即使周?chē)鷾囟茸兓?,單透鏡以及與其相對(duì)應(yīng)的攝像區(qū)的相對(duì)位置偏差也很微小,所以,不管溫度是否變化,均能夠穩(wěn)定地取得高質(zhì)量圖像,并且,能夠以高精度測(cè)量距被攝體的距離。再者,根據(jù)本發(fā)明,能夠提供薄型、小型、高精細(xì)、生產(chǎn)率良好的攝像模塊。
圖1是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的攝像模塊的概略結(jié)構(gòu)的分解立體圖。
圖2是本發(fā)明第1實(shí)施方式的攝像模塊的沿光軸的剖視圖。
圖3A是表示利用本發(fā)明第1實(shí)施方式的攝像模塊的4個(gè)固體攝像器件來(lái)對(duì)實(shí)質(zhì)上放置在無(wú)限遠(yuǎn)處的白色光源進(jìn)行攝影時(shí)的光量峰值位置的一例的圖。
圖3B是表示利用本發(fā)明第1實(shí)施方式的攝像模塊的4個(gè)固體攝像器件對(duì)實(shí)質(zhì)上放置在無(wú)限遠(yuǎn)處的白色光源進(jìn)行攝影時(shí)的光量分布的一例的圖。
圖4是本發(fā)明第1實(shí)施方式的攝像模塊沿光軸的剖視圖。
圖5是說(shuō)明在本發(fā)明第1實(shí)施方式的攝像模塊中,把透鏡形成并保持在透鏡支架內(nèi)的方法的剖視圖。
圖6是表示用圖5的方法取得的帶有透鏡的透鏡支架的一例的側(cè)視圖。
圖7是表示本發(fā)明第2實(shí)施方式的攝像模塊的概略結(jié)構(gòu)的分解立體圖。
圖8是本發(fā)明第2實(shí)施方式的攝像模塊的沿光軸的剖視圖。
圖9是本發(fā)明第3實(shí)施方式的攝像模塊的沿光軸的剖視圖。
圖10是表示過(guò)去的復(fù)眼式攝像模塊的一例的概略結(jié)構(gòu)的分解立體圖。
圖11是表示過(guò)去的復(fù)眼式攝像模塊的另一例的概略結(jié)構(gòu)的分解立體圖。
圖12是表示在復(fù)眼式攝像模塊中利用視差來(lái)測(cè)量距被攝體的距離的原理的圖。
具體實(shí)施例方式
在上述本發(fā)明的攝像模塊中,最好通過(guò)比較來(lái)自上述多個(gè)攝像區(qū)的上述電信號(hào),測(cè)量距被攝體的距離。這樣,能夠把本發(fā)明的攝像模塊作為高精度的側(cè)距裝置使用。例如,能夠測(cè)量距視場(chǎng)內(nèi)的一部分或全部被攝體的距離。
在上述本發(fā)明的攝像模塊中,最好上述透鏡支架和上述攝像器件支架均由硅構(gòu)成。攝像器件支架的材料如果是硅,則攝像器件支架的線膨脹系數(shù)大致上與固體攝像器件和數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)的線膨脹系數(shù)相同,所以,容易進(jìn)行組裝和布線形成,能夠確保充分的可靠性。并且,由于透鏡支架和上述攝像器件支架由同一種材料構(gòu)成,所以?xún)烧叩木€膨脹系數(shù)相同,因此,能夠抑制性能隨溫度的變化而變化。
最好上述本發(fā)明的攝像模塊,還在上述透鏡支架和上述攝像器件支架之間具有隔離件。這樣,能夠防止不必要的光從攝像模塊的周邊射入到攝像區(qū)。
在上述本發(fā)明的攝像模塊中,最好上述多個(gè)單透鏡由互相獨(dú)立并分離的樹(shù)脂構(gòu)成。這樣,各透鏡的膨脹收縮對(duì)每個(gè)透鏡都是分?jǐn)嗟?,所以,能夠與透鏡的間隔無(wú)關(guān)地取得對(duì)周邊溫度保持穩(wěn)定的圖像。
上述本發(fā)明的攝像模塊還具有與上述多個(gè)單透鏡一對(duì)一地對(duì)應(yīng)的多個(gè)濾色器;上述多個(gè)濾色器中的至少一個(gè)把紅色波段的光射入上述攝像區(qū),其他至少一個(gè)把綠色波段的光射入上述攝像區(qū),其他至少一個(gè)把藍(lán)色波段的光射入上述攝像區(qū)。這樣,各透鏡不必具有可見(jiàn)光區(qū)的全波段,只要是對(duì)紅、綠、藍(lán)各波段的光產(chǎn)生像差小的透鏡即可,用單透鏡就能夠確保充分的性能。所以,能夠使攝像機(jī)光學(xué)系統(tǒng)薄型化。
尤其最好在上述多個(gè)濾色器中,至少2個(gè)透過(guò)相同波段的光。這樣,對(duì)利用相同波段的光而取得的至少2個(gè)被攝體像進(jìn)行比較,即可求出視差,能夠測(cè)量從攝像機(jī)到被攝體的距離。
在上述本發(fā)明的攝像模塊中,最好上述多個(gè)單透鏡分別在兩面具有衍射光柵。這樣,能夠減少像差,不會(huì)降低細(xì)的像素間距的攝像區(qū)的分辨率,能夠獲得高質(zhì)量的圖像。并且,能夠用更薄的透鏡來(lái)取得與非球面透鏡同等的性能,所以,能夠使攝像模塊更加薄型化。
最好上述多個(gè)單透鏡各自的光軸與對(duì)應(yīng)的上述攝像區(qū)的受光面相垂直、且大致通過(guò)上述攝像區(qū)的中心。這樣,能夠使高分辨率的圖像在攝像區(qū)的大區(qū)內(nèi)成像,所以,通過(guò)增加像素?cái)?shù),能夠獲得分辨率高的圖像。最好單透鏡的光軸和攝像區(qū)的中心的偏差量為10μm以下。
最好上述本發(fā)明的攝像模塊還具有被攝體像的焦點(diǎn)位置檢測(cè)機(jī)構(gòu);使上述透鏡支架和上述攝像器件支架之間的沿光軸的間隔變化的致動(dòng)機(jī)構(gòu);以及,根據(jù)由上述檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)出的上述焦點(diǎn)位置,驅(qū)動(dòng)上述致動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制機(jī)構(gòu)。這樣,即使由于周?chē)鷾囟茸兓寡毓廨S方向的焦點(diǎn)位置發(fā)生偏差,也能夠獲得無(wú)模糊的圖像。
最好上述隔離件防止透過(guò)與其對(duì)應(yīng)的上述單透鏡以外的上述單透鏡的光射入上述攝像區(qū)。這樣,能夠防止不需要的色的光射入各攝像區(qū),能夠防止圖像的色再現(xiàn)性劣化。
最好在上述本發(fā)明的攝像模塊中,在上述透鏡支架的面對(duì)上述攝像器件支架的面、以及上述攝像器件支架的面對(duì)上述透鏡支架的面上,涂敷用于抑制表面反射的膜層。這樣,能夠防止不需要的光射入到攝像區(qū)內(nèi),能夠防止閃爍和重影。
最好上述膜層由折射率為2.1、膜厚為140nm的單層膜構(gòu)成,上述單層膜的材料是硫化鋅、氧化鈰、氧化鉭、氧化鈦中的某一種。這樣,在透鏡支架和攝像器件支架由硅構(gòu)成的情況下,用單層膜就能夠獲得充分的防止反射效果,能夠防止不需要的光的反射。
最好在上述本發(fā)明的攝像模塊中,保持上述多個(gè)單透鏡的上述透鏡支架是通過(guò)如下過(guò)程得到用一對(duì)成形鑲塊夾持上述透鏡支架,往由上述透鏡支架和上述一對(duì)成形鑲塊形成的腔體內(nèi)注入樹(shù)脂來(lái)成形。這樣,用簡(jiǎn)單的工序就能夠同時(shí)進(jìn)行多個(gè)透鏡的形成和各個(gè)透鏡在透鏡支架上的安裝。
最好或者是在上述本發(fā)明的攝像模塊中,保持上述多個(gè)單透鏡的上述透鏡支架是通過(guò)如下過(guò)程得到用一對(duì)成形鑲塊夾持上述透鏡支架,往由上述透鏡支架和上述一對(duì)成形鑲塊形成的腔體內(nèi)注入紫外線固化樹(shù)脂,對(duì)上述紫外線固化樹(shù)脂照射紫外線來(lái)使其固化。這樣,用簡(jiǎn)單的工序即可同時(shí)進(jìn)行多個(gè)透鏡的形成和各透鏡向透鏡支架上的安裝。
以下。參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的最佳實(shí)施方式。
圖1是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的攝像模塊的概略結(jié)構(gòu)的分解立體圖。圖2是及本發(fā)明第1實(shí)施方式的攝像模塊的沿光軸的剖視圖。
4個(gè)透鏡11a、11b、11c、11d是互相獨(dú)立的雙面非球面單透鏡,用透鏡支架12配置在大致同一平面上來(lái)進(jìn)行定位。4個(gè)透鏡11a、11b、11c、11d的各光軸13a、13b、13c、13d,均與透鏡支架12的主面的法線相平行。這里,如圖1所示,將與光軸13a、13b、13c、13d相平行的方向設(shè)為Z軸,與Z軸相垂直的一個(gè)方向設(shè)為X軸,與Z軸和X軸相垂直的方向設(shè)為Y軸。透鏡11a、11b、11c、11d在XY平面上配置在由與X軸相平行的直線和與Y軸相平行的直線所形成的柵格點(diǎn)上。
在各透鏡的第1面(被攝體側(cè)的面)上涂敷有使光的三原色紅、藍(lán)、綠中的任一波段的光透過(guò)的濾色器膜。其結(jié)果,透鏡11a和透鏡11b透過(guò)綠色光;透鏡11b透過(guò)紅色光;透鏡11c透過(guò)藍(lán)色光。
透鏡支架12由硅構(gòu)成。對(duì)支承透鏡的部分實(shí)施開(kāi)孔加工。在透鏡支架12的背面?zhèn)?與被攝體相反一側(cè)的面)涂敷防止反射的膜層。具體來(lái)說(shuō),形成有折射率為2.1、膜厚為140nm的硫化鋅單層膜。如果折射率約為2.1,則不限于硫化鋅,例如也可以是氧化鈰、氧化鉭和氧化鈦等。
在與透鏡支架12的被攝體相反一側(cè)的面上,粘貼遮光隔離件14。遮光隔離件14具有把4個(gè)透鏡的光軸13a、13b、13c、13d分別作為中心的開(kāi)口(穿通孔)15a、15b、15c、15d。在形成各開(kāi)口的內(nèi)壁面上實(shí)施了防止反光處理。具體來(lái)說(shuō),為了抑制表面的反光,進(jìn)行消光處理,如涂黑色,使表面粗糙等。這樣,能夠防止在內(nèi)壁面反射的雜散光射入固體攝像器件內(nèi)。
在與遮光隔離件14的被攝體相反一側(cè)的面上粘貼攝像器件支架16。攝像器件支架16由硅構(gòu)成,在與該透鏡支架12相面對(duì)的面上,涂敷和透鏡支架12上所設(shè)置的膜層相同的防止反射的膜層。在攝像器件支架16的遮光隔離件14側(cè)的面上,4個(gè)固體攝像器件17a、17b、17c、17d配置在大致同一平面上(XY平面上)。4個(gè)透鏡的光軸13a、13b、13c、13d大致上通過(guò)4個(gè)固體攝像器件各自的中心(矩形狀的固體攝像器件的對(duì)角線的交點(diǎn))。所以,各固體攝像器件的中心間隔和各透鏡的中心間隔大致上相等。各固體攝像器件進(jìn)行黑白檢測(cè),在內(nèi)部不具有濾色器。
圖2是表示包括圖1所示的攝像模塊的光軸13a、13d的剖視圖。在攝像器件支架16上設(shè)置包括數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)的基板21,其上配置4個(gè)固體攝像器件17a、17b、17c、17d。
在本實(shí)施方式的攝像模塊中,在射入單透鏡11a、11d的來(lái)自被攝體的光中、綠色光分別射入固體攝像器件17a、17d。并且,射入單透鏡11b的來(lái)自被攝體的光中、紅色光射入固體攝像器件17b。并且,射入單透鏡11c的來(lái)自被攝體的光中、藍(lán)色光射入固體攝像器件17c。這樣,來(lái)自被攝體的光分離成綠色波段光、紅色波段光和藍(lán)色波段光,由固體攝像器件17a、17b、17c、17d拍攝。對(duì)由這些4個(gè)固體攝像器件17a、17b、17c、17d拍攝的4個(gè)圖像進(jìn)行合成,得到彩色圖像。這些圖像的合成通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)來(lái)進(jìn)行。
在本實(shí)施方式的攝像模塊中,具有4個(gè)成像單元,該成像單元包括一個(gè)透鏡和與其對(duì)應(yīng)的一個(gè)固體攝像器件。
遮光隔離件14具有與4個(gè)成像單元對(duì)應(yīng)且獨(dú)立的4個(gè)開(kāi)口15a、15b、15c、15d,所以能夠防止來(lái)自分別與其對(duì)應(yīng)的透鏡以外的透鏡的光射入各固體攝像器件。因此,能夠防止圖像質(zhì)量下降。
4個(gè)透鏡11a、11b、11c、11d相對(duì)于被攝體的相對(duì)位置不同,所以,在由4個(gè)固體攝像器件17a、17b、17c、17d拍攝的4個(gè)圖像之間,產(chǎn)生視差引起的偏差。如圖1所示,如果將配置在對(duì)角的象限內(nèi)的接受綠色波段的光的固體攝像器件17a、17d拍攝的2個(gè)綠色波段圖像合成為一致,則能夠求出兩者間的視差(像差)的X方向成分和Y方向成分,這樣,能夠推導(dǎo)出X方向和Y方向的圖像的合成規(guī)則。利用該2方向的合成規(guī)則,把紅色波段圖像和藍(lán)色波段圖像合成為綠色波段圖像,即可獲得彩色圖像。在此,為了校正視差所造成的像差,采用2個(gè)綠色波段圖像,這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)增多人眼容易感受的綠色光信號(hào),能夠獲得鮮明的圖像。
以合成分別從4個(gè)固體攝像器件17a、17b、17c及17d獲得的4個(gè)圖像為前提,必須知道拍攝到相同被攝體的像素各固體攝像器件的什么地方。用圖3A和圖3B說(shuō)明該認(rèn)知方法的一例。
如圖3A所示,對(duì)實(shí)質(zhì)上放置在無(wú)限遠(yuǎn)(例如離開(kāi)10m的距離)處的白色光源(最好從實(shí)施上看作點(diǎn)光源的光源)進(jìn)行攝影,把光量達(dá)到峰值的位置(像素)定為各固體攝像器件17a、17b、17c、17d的原點(diǎn)31、32、33、34,這樣,能夠確定構(gòu)成各固體攝像器件的多個(gè)像素的位置。在裝配攝像模塊后,利用該方法求出各固體攝像器件的原點(diǎn)31、31、33、34,由此,各固體攝像器件組裝等裝配時(shí)不再需要準(zhǔn)確地對(duì)準(zhǔn)位置,使攝像模塊容易制作。
即使實(shí)質(zhì)上為無(wú)限遠(yuǎn)處的大體上的點(diǎn)光源,也并非僅對(duì)一個(gè)像素拍攝其圖像。來(lái)自大致白色光源的光在固體攝像器件的受光面上的光量分布,如圖3B所示。在此情況下,像素35a、35b、35c中,將受光量最大的像素35b作為該固體攝像器件的原點(diǎn)。
根據(jù)這樣確定的各個(gè)固體攝像器件的原點(diǎn),即可求出成像單元之間的上述視差。
以下利用圖4,詳細(xì)說(shuō)明在本實(shí)施方式的攝像模塊中當(dāng)周?chē)鷾囟茸兓瘯r(shí)產(chǎn)生的影響。圖4與圖2相同,是包括本實(shí)施方式的攝像模塊的光軸13a、13b的面內(nèi)的剖視圖。
在利用圖3A和圖3B說(shuō)明的各固體攝像器件的原點(diǎn)的確定操作結(jié)束之后,假定周?chē)鷾囟壬仙う?℃)。
這時(shí),透鏡支架12和攝像器件支架16分別膨脹,所以,透鏡的中心間隔和固體攝像器件的中心間隔擴(kuò)大。如果透鏡中心間隔的變化量和固體攝像器件的中心間隔的變化量不同,則預(yù)先確定的各固體攝像器件上的上述原點(diǎn)位置產(chǎn)生偏差。
當(dāng)將各透鏡直徑設(shè)為L(zhǎng)(mm),透鏡、固體攝像器件、透鏡支架和攝像器件支架的線膨脹系數(shù)分別設(shè)為α、β、γ、δ,在對(duì)角方向上互相鄰接的光軸13a、13d(或者13b、13c)之間的間隔設(shè)為D時(shí),周?chē)鷾囟壬仙う?℃),因此各固體攝像器件上的原點(diǎn)偏差量Δd可按下式求得。
Δd=D·|γ-δ|·Δτ/2……(3)從式(3)可以看出,在本實(shí)施方式的攝像模塊中,原點(diǎn)偏差量Δd,與透鏡和固體攝像器件的線膨脹系數(shù)α、β、透鏡直徑L完全沒(méi)有關(guān)系。
例如,固體攝像器件17a、17b、17c、17d分別具有100萬(wàn)個(gè)像素(受光部),對(duì)角方向(連結(jié)光軸13a、13d的方向)上的像素間距為2.8μm的情況下,各固體攝像器件的對(duì)角線長(zhǎng)度T約為2.8mm。各透鏡11a、11b、11c、11d的直徑L為1.6mm,焦距為2.5mm。作為透鏡材料,假定為一般使用的聚烯烴類(lèi)熱可塑性樹(shù)脂(例如日本ゼオン公司、ZEONEX×480、線膨脹系數(shù)α為6×10-5)。
將透鏡光軸間距離D設(shè)為稍大于固體攝像器件的對(duì)角線長(zhǎng)度T的3mm,將周?chē)鷾囟茸兓う釉O(shè)為20℃時(shí),在采用式(3)時(shí),原點(diǎn)偏差量Δd為像素間距2.8μm的10分之1以下的條件為|γ-δ|≤0.94×10-5/℃……(4)式中,將原點(diǎn)偏差量Δd的允許上限值設(shè)為像素間距的10分之1,其基于為抑制合成圖像的分辨率下降所需的圖像合成精度約為這么大。
已知,如果將透鏡支架12和攝像器件支架16的材料選擇為滿(mǎn)足上述式(4)的關(guān)系,則在固體攝像器件17a、17d的各原點(diǎn)確定之后,即使對(duì)原點(diǎn)確定時(shí)的溫度產(chǎn)生了約20℃的溫度變化,原點(diǎn)位置實(shí)質(zhì)上仍不變,對(duì)圖像合成沒(méi)有影響。
具體來(lái)說(shuō),例如透鏡支架12的材料為石英(線膨脹系數(shù)為0.04×10-5),攝像器件支架16的材料為硅(0.3×10-5)的情況下,滿(mǎn)足式(4)。
這樣,在本實(shí)施方式的攝像模塊中,使用時(shí)即使出現(xiàn)溫度變化,也不需要更改對(duì)由4個(gè)固體攝像器件得到的4個(gè)圖像進(jìn)行合成而取得彩色圖像時(shí)的運(yùn)算。也就是說(shuō),盡管溫度變化,仍可以用相同的像素作為原點(diǎn),在相同條件下進(jìn)行圖像合成。因此,能夠簡(jiǎn)化數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)。這樣,利用本實(shí)施方式,能夠用薄型來(lái)取得不受周?chē)鷾囟茸兓挠绊懙?00萬(wàn)像素以上的高精細(xì)圖像。
并且,對(duì)由固體攝像器件17a、17d拍攝的2個(gè)綠色波段圖像進(jìn)行比較,計(jì)算其視差,用式(1)進(jìn)行運(yùn)算,即可測(cè)量出從攝像機(jī)到被攝體的距離。這時(shí),在滿(mǎn)足上述式(4)的情況下,如果周?chē)鷾囟茸兓s為20℃以下,則其對(duì)視差的影響可以控制在像素間距的10分之1以下,即0.28μm以下。所以,若采用本實(shí)施方式的攝像模塊,則即使使用時(shí)發(fā)生溫度變化,也完全不會(huì)影響測(cè)量距被攝體距離的精度。
在本實(shí)施方式中,透鏡支架12和攝像器件支架16的材料只要具有大致上相同的線膨脹系數(shù)即可。一般來(lái)說(shuō),固體攝像器件17a、17b、17c、17d和數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)的基板材料以硅為主要成分。如果攝像器件支架16的線膨脹系數(shù)大致上與其上所安裝的固體攝像器件和數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)的線膨脹系數(shù)相同,則有利于安裝、布線形成,防止翹曲、提高可靠性。所以,最好攝像器件支架16的材料是硅。再者,為了減小周?chē)鷾囟茸兓う铀斐傻脑c(diǎn)偏差量Δd,透鏡支架12的材料也最好是硅。
在本實(shí)施方式的復(fù)眼式攝像模塊中,來(lái)自被攝體的光,對(duì)每個(gè)成像單元,均分離成綠色波段光、紅色波段光、藍(lán)色波段光,各固體攝像器件對(duì)3原色中的某一種色的圖像進(jìn)行攝影。這里,對(duì)綠色波段光的圖像進(jìn)行攝影的成像單元的數(shù)為2個(gè)。對(duì)由這2個(gè)成像單元取得的2個(gè)綠色圖像進(jìn)行比較,求出視差,由此來(lái)測(cè)量距被攝體的距離,而且,對(duì)綠、紅、藍(lán)各色圖像進(jìn)行合成,取得彩色圖像。通過(guò)對(duì)同色的圖像進(jìn)行比較,能夠更準(zhǔn)確地求出視差,所以,能夠提高距離測(cè)量的精度,并且,能夠獲得高質(zhì)量的彩色圖像。
本實(shí)施方式的復(fù)眼式攝像模塊中,來(lái)自被攝體的光對(duì)每個(gè)成像單元分離成綠色波段光、紅色波段光、藍(lán)色波段光,由各固體攝像器件對(duì)3原色中的某一色圖像進(jìn)行攝像。但是,本發(fā)明的攝像模塊并不限于這種方式。例如,也可以是在各成像單元中不進(jìn)行分色,由各固體攝像器件對(duì)全色圖像進(jìn)行攝像的復(fù)眼式攝像模塊(例如參照特開(kāi)2001-61109號(hào)公報(bào))。即使這種方式也需要把各固體攝像器件所取得的彩色圖像合成為一個(gè)圖像來(lái)進(jìn)行處理。在此情況下,也需要確定上述原點(diǎn)像素。因此,本發(fā)明能夠廣泛應(yīng)用于各種復(fù)眼式攝像模塊。
以下利用圖5,詳細(xì)說(shuō)明在本實(shí)施方式的攝像模塊中,在透鏡支架12上形成并保持各透鏡11a、11b、11c、11d,且不產(chǎn)生光軸偏差的方法。
在本實(shí)施方式的攝像模塊中,透鏡支架12和固體攝像器件支架16由互相獨(dú)立的各自的部件構(gòu)成,所以,能夠采用以下說(shuō)明的那種透鏡形成方法。
把預(yù)先制作的透鏡支架12夾入分別形成有與透鏡形狀相反的反轉(zhuǎn)形狀的上下成形鑲塊51a、51b內(nèi)。這時(shí),成形鑲塊51a、51b各自的標(biāo)準(zhǔn)面52a、52b垂直于分別形成在成形鑲塊51a、51b上的反轉(zhuǎn)的透鏡形狀光軸53a、53b。使上側(cè)的成形鑲塊51a的標(biāo)準(zhǔn)面52a和透鏡支架12的上面55a緊密結(jié)合,使下側(cè)的成形鑲塊51b的標(biāo)準(zhǔn)面52b和透鏡支架12的下面55b緊密結(jié)合,這樣,在與光軸53a、53b相平行的方向上,對(duì)透鏡支架12和成形鑲塊51a、51b相對(duì)進(jìn)行位置限制。再者,使形成在透鏡支架12的周緣上的止動(dòng)器54a、54b、54c、54d抵接到上下的成形鑲塊51a、51b的側(cè)面,由此,在與光軸53a、53b相垂直的方向上,對(duì)透鏡支架12和成形鑲塊51a、51b相對(duì)進(jìn)行位置限制。由此,形成在上側(cè)的成形鑲塊51a上的反轉(zhuǎn)的透鏡形狀的光軸53a、和形成在下側(cè)的成形鑲塊51b上的反轉(zhuǎn)的透鏡形狀的光軸53b相一致。在此狀態(tài)下,將加熱而低粘度的熱可塑性樹(shù)脂從成形鑲塊澆口處(未圖示)流入到由形成在透鏡支架12上的開(kāi)口和成形鑲塊51a、51b構(gòu)成的空腔56內(nèi),進(jìn)行注射成形。
利用這種方法,能夠得到具有任意非球面形狀的透鏡11a、11b、11c、11d,而且使各透鏡的光軸13a、13b、13c、13d與透鏡支架12的法線相平行,使各透鏡定位和保持在透鏡支架12上。
在透鏡成形后,如圖6所示,有時(shí)相鄰?fù)哥R之間的透鏡支架12的表面上,粘附樹(shù)脂層61。該樹(shù)脂層61有時(shí)對(duì)透鏡的可靠性和圖像造成障礙,所以最好在后加工時(shí)將其除去,使各透鏡互相分離,保持獨(dú)立。
在圖5中,說(shuō)明了成形鑲塊51a、51b分別具有多個(gè)透鏡的反轉(zhuǎn)形狀的例子。但是也可以在透鏡支架12的上下各配置4個(gè)具有一個(gè)透鏡的反轉(zhuǎn)形狀的成形鑲塊,來(lái)形成4個(gè)透鏡。
在圖5中采用熱可塑性樹(shù)脂作為透鏡材料,但是,也可以使用透明的紫外線固化樹(shù)脂。透鏡材料往成形鑲塊內(nèi)充填的方法,也可以和圖5的情況一樣利用澆口。利用石英等透過(guò)紫外線的材料構(gòu)成的成形鑲塊,通過(guò)成形鑲塊往透鏡材料照射紫外線,和圖5時(shí)一樣,使透鏡和透鏡支架12形成一個(gè)整體。
過(guò)去,采用的方法是,在透明的、線膨脹系數(shù)比樹(shù)脂小的基材如玻璃板的表面上,用各種方法來(lái)形成樹(shù)脂透鏡。但是用這種方法很難形成兩面均為曲面的透鏡。與此相反,若利用上述方法,則能夠自由設(shè)定透鏡兩面的形狀。例如能夠制成雙面非球面透鏡或雙面衍射光柵透鏡等,采用這種透鏡,能夠得到過(guò)去很難實(shí)現(xiàn)的高分辨率的圖像。如果用像素間距細(xì)的固體攝像器件來(lái)對(duì)高分辨率的圖像進(jìn)行分辨,則能夠以更高的精度求出視差,所以能夠進(jìn)一步提高到達(dá)被攝體的距離測(cè)量精度。
圖7是表示本發(fā)明第2實(shí)施方式的攝像模塊的概略結(jié)構(gòu)的分解立體圖。圖8是本發(fā)明第2實(shí)施方式的攝像模塊沿光軸的剖視圖。
4個(gè)透鏡71a、71b、71c、71d是互相獨(dú)立的兩面帶衍射光柵的非球面單透鏡,利用透鏡支架72來(lái)配置在大致上同一個(gè)平面上來(lái)進(jìn)行定位。4個(gè)透鏡71a、71b、71c、71d的光軸73a、73b、73c、73d均與透鏡支架72的主面的法線相平行。在此,如圖7所示,與光軸73a、73b、73c、73d相平行的方向?yàn)閆軸,與Z軸相垂直的一個(gè)方向?yàn)閄軸,與Z軸和X軸相垂直的的方向?yàn)閅軸。透鏡71a、71b、71c、71d在XY平面上,配置在由與X軸相平行的直線和與Y軸相平行的直線形成的柵格點(diǎn)上。
透鏡71a和71d是對(duì)綠色光的衍射效率和成像性能進(jìn)行了最優(yōu)化的、兩面帶有衍射光柵的非球面單透鏡,透鏡71b是對(duì)紅色光的衍射效率和成像性能進(jìn)行了最優(yōu)化的、兩面帶有衍射光柵的非球面單透鏡。透鏡71c是對(duì)藍(lán)色光的衍射效率和成像性能進(jìn)行了最優(yōu)化的、兩面帶有衍射光柵的非球面單透鏡。
透鏡支架72由硅構(gòu)成,和第1實(shí)施方式的透鏡支架12相同,所以其詳細(xì)說(shuō)明從略。
在與透鏡支架72的被攝體相反一側(cè)的面上粘貼遮光隔離件74。遮光隔離件74具有4個(gè)透鏡的光軸73a、73b、73c、73d通過(guò)的一個(gè)開(kāi)口(穿通孔)77。遮光隔離件74遮擋從攝像模塊周邊射入到各固體攝像器件內(nèi)的光。對(duì)形成開(kāi)口77的內(nèi)壁面實(shí)施了防止反光的處理。具體來(lái)說(shuō),為了抑制表面反射,進(jìn)行消光處理,如涂黑色,使表面粗糙等。從而,能夠避免在內(nèi)壁面反射的雜散光射入到固體攝像器件內(nèi)。
在與遮光隔離件74的被攝體相反一側(cè)的面上粘貼攝像器件支架75。攝像器件支架75由硅構(gòu)成,在與該透鏡支架72相面對(duì)的面上,實(shí)施了與設(shè)在透鏡支架72上的膜同樣的防止反射的涂膜。在攝像器件支架75的遮光隔離件74側(cè)的面上,在大致上同一個(gè)平面上(XY平面上)配置有4個(gè)固體攝像器件76a、76b、76c、76d。4個(gè)透鏡的光軸73a、73b、73c、73d大致通過(guò)4個(gè)固體攝像器件各自的中心(矩形狀的固體攝像器件的對(duì)角線交點(diǎn))。所以,各固體攝像器件的中心間隔和各透鏡的中心間隔幾乎相等。
在對(duì)綠色光最優(yōu)化的透鏡71a、71d所對(duì)應(yīng)的固體攝像器件76a、76d的內(nèi)部(比受光部更靠近透鏡側(cè)),設(shè)置了通過(guò)綠波段光的濾色器,同樣,在對(duì)紅色光最優(yōu)化的透鏡71b所對(duì)應(yīng)的固體攝像器件76b的內(nèi)部(比受光部更靠近透鏡側(cè)),設(shè)置了透過(guò)紅波段光的濾色器。在對(duì)藍(lán)色光最優(yōu)化的透鏡71c所對(duì)應(yīng)的固體攝像器件76c的內(nèi)部(比受光部更靠近透鏡側(cè)),設(shè)置了透過(guò)藍(lán)波段光的濾色器。
圖8是圖7所示的包括攝像模塊的光軸73a、73d的面的剖視圖。在攝像器件支架75上設(shè)置包括數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)的基板81,其上配置了4個(gè)固體攝像器件76a、76b、76c、76d。
在本實(shí)施方式的攝像模塊中,射入各透鏡71a、71b、71c、71d的來(lái)自被攝體的光分別到達(dá)面對(duì)的固體攝像器件76a、76b、76c、76d。固體攝像器件76a、76c利用設(shè)在其內(nèi)部的綠色濾色器檢測(cè)綠色光。同樣,固體攝像器件76b檢測(cè)紅色光,固體攝像器件76d檢測(cè)藍(lán)色光。對(duì)由這些4個(gè)固體攝像器件76a、76b、76c及76d拍攝的4個(gè)圖像進(jìn)行合成,取得彩色圖像。這些合成由數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)進(jìn)行。
本實(shí)施方式的攝像模塊中的圖像處理過(guò)程、各固體攝像器件的原點(diǎn)位置確定、周?chē)鷾囟茸兓斐傻脑c(diǎn)位置偏差、透鏡材料、透鏡在透鏡支架上的保持方法與第1實(shí)施方式相同,所以其說(shuō)明從略。
由于本實(shí)施方式的攝像模塊利用兩面帶有衍射光柵的非球面透鏡,所以能夠減小像差。因此,不會(huì)降低細(xì)的像素間距的固體攝像器件的分辨率,能夠獲得高質(zhì)量圖像。并且,能夠用更薄的透鏡厚度來(lái)獲得與非球面透鏡同等的性能。所以,能夠使攝像模塊更加薄型化。
另一方面,對(duì)于帶有衍射光柵的透鏡,必須對(duì)表面施加微細(xì)形狀,所以,在透鏡材料為玻璃的情況下,采用模具成形的透鏡加工生產(chǎn)率不一定好。這是因?yàn)殡S著成形次數(shù)的增加,涂敷在模具的成形鑲塊表面上的保護(hù)膜產(chǎn)生磨損或變形,所以形狀精度提前下降。但是,在本實(shí)施方式的攝像模塊中,由于可以采用樹(shù)脂作為透鏡材料,所以能夠大大提高模具的耐久性,從而能夠廉價(jià)而大量制作兩面帶有衍射光柵的非球面透鏡。制作衍射光柵的方法,除了模具成形外,還有干腐蝕和切削加工。但是,用干腐蝕法很難在任意的曲面上加工衍射光柵,用切削加工,則必須每次只加工透鏡的一個(gè)面。這些方法都有生產(chǎn)率較差的問(wèn)題。模具成形最適合作為兩面帶有衍射光柵的非球面透鏡的加工方法。這是本實(shí)施方式的攝像模塊的優(yōu)點(diǎn)之一。
圖9是表示本實(shí)施方式的攝像模塊的包括光軸73a、73d的面的剖視圖。本實(shí)施方式的攝像模塊,附加了致動(dòng)機(jī)構(gòu)90,該致動(dòng)機(jī)構(gòu)90用來(lái)使攝像器件支架75沿光軸相對(duì)于透鏡支架72移動(dòng)。這一點(diǎn)不同于圖8所示的第2實(shí)施方式的攝像模塊。對(duì)與第2實(shí)施方式的攝像模塊相同的構(gòu)成部件標(biāo)注同一標(biāo)記,其說(shuō)明從略。
致動(dòng)機(jī)構(gòu)90包括壓電元件91、使其長(zhǎng)度方向與Z軸平行配置的棒狀驅(qū)動(dòng)軸92、與Z方向相面對(duì)的一對(duì)支持塊93a、93b以及摩擦運(yùn)轉(zhuǎn)部94。壓電元件91的一端固定在支持塊93a上,另一端連接在驅(qū)動(dòng)軸92的一端。驅(qū)動(dòng)軸92的另一端固定在支持塊93b上。一對(duì)支持塊93a、93b固定在框體98的內(nèi)壁面上。驅(qū)動(dòng)軸92穿過(guò)摩擦運(yùn)轉(zhuǎn)部94,利用摩擦力來(lái)保持摩擦運(yùn)轉(zhuǎn)部94。摩擦運(yùn)轉(zhuǎn)部94通過(guò)連結(jié)桿95來(lái)保持?jǐn)z像器件支架75。
攝像器件支架75通過(guò)多個(gè)致動(dòng)機(jī)構(gòu)90保持在框架98內(nèi)。
緩慢地向壓電元件91施加電壓,使其伸長(zhǎng),使摩擦運(yùn)轉(zhuǎn)部94和驅(qū)動(dòng)軸92一起沿Z軸移動(dòng),然后,若突然去掉電壓,則壓電元件91瞬時(shí)收縮返回原狀,但摩擦運(yùn)轉(zhuǎn)部94因慣性作用而不動(dòng)。
或者,若對(duì)壓電元件91施加急劇上升的電壓,則驅(qū)動(dòng)軸92瞬時(shí)移動(dòng),但摩擦運(yùn)轉(zhuǎn)部94因慣性作用而不移動(dòng)。所以,摩擦運(yùn)轉(zhuǎn)部94在Z軸方向上相對(duì)于驅(qū)動(dòng)軸92移動(dòng)。然后,若緩慢地去除加在壓電元件91上的電壓,則摩擦運(yùn)轉(zhuǎn)部94與驅(qū)動(dòng)軸92一起移動(dòng)。
通過(guò)重復(fù)這種動(dòng)作,即可使摩擦運(yùn)轉(zhuǎn)部95在Z軸方向上移動(dòng)。若對(duì)多個(gè)致動(dòng)機(jī)構(gòu)90同步進(jìn)行驅(qū)動(dòng),則能夠通過(guò)摩擦運(yùn)轉(zhuǎn)部95來(lái)使攝像器件支架75、包括數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)的基板81、以及4個(gè)固體攝像器件76a、76b、76c、76d整體在Z軸方向上移動(dòng)。
本實(shí)施方式的攝像模塊是還具有用于檢測(cè)焦點(diǎn)位置的機(jī)構(gòu)、和根據(jù)該焦點(diǎn)位置來(lái)對(duì)壓電元件91進(jìn)行電壓控制的控制機(jī)構(gòu)的、帶有自動(dòng)對(duì)焦功能的攝像模塊。對(duì)焦點(diǎn)位置的檢測(cè)方法沒(méi)有特別限制,例如可以采用這樣的方法,即根據(jù)從固體攝像器件取得的圖像,對(duì)視場(chǎng)中央部的被攝體像的對(duì)比度進(jìn)行分析,對(duì)致動(dòng)機(jī)構(gòu)90進(jìn)行驅(qū)動(dòng),以提高其對(duì)比度。對(duì)壓電元件91的控制機(jī)構(gòu),沒(méi)有特別限制,可以采用帶有壓電元件的致動(dòng)機(jī)構(gòu)用的已知驅(qū)動(dòng)電路。
當(dāng)周?chē)鷾囟茸兓瘯r(shí),如第1、2實(shí)施方式所述,透鏡間的間隔和固體攝像器件間的間隔產(chǎn)生變化,同時(shí),在Z軸方向即透鏡的光軸方向上焦點(diǎn)位置產(chǎn)生偏差。光軸方向的焦點(diǎn)位置偏差,其原因是溫度變化造成的透鏡厚度和形狀的變化或透鏡材質(zhì)的折射率的變化。越是F數(shù)小且亮的透鏡,震深越淺,所以,溫度變化造成的焦點(diǎn)位置偏差容易表現(xiàn)為圖像劣化。
在本實(shí)施方式的攝像模塊中,因?yàn)槟軌蚴构腆w攝像器件在光軸方向上移動(dòng),所以,即使因周?chē)鷾囟茸兓贡粩z體像的成像位置在光軸方向上移動(dòng),也容易對(duì)其進(jìn)行校正。所以,能夠?qū)崿F(xiàn)溫度變化對(duì)圖像質(zhì)量影響更小的攝像模塊。
而且,在本實(shí)施方式中,使固體攝像器件移動(dòng),但也可以使透鏡移動(dòng)。并且,致動(dòng)機(jī)構(gòu)不限于利用壓電元件的方式,只要是例如電磁方式等能夠控制位移的方式就可以。
在圖9中省略了在第2實(shí)施方式中說(shuō)明的遮光隔離件74的圖示。為了對(duì)透鏡支架72和攝像器件支架75的間隔進(jìn)行調(diào)整,在本實(shí)施方式中必須使未圖示的遮光隔離件與攝像器件支架75和透鏡支架72中的一個(gè)相分離?;蛘咭部梢酝ㄟ^(guò)使框體98具有遮光功能,省略遮光隔離件74。
并且,在本實(shí)施方式中,表示了在第2實(shí)施方式的攝像模塊中增加了致動(dòng)機(jī)構(gòu)的例子。但也可在第1實(shí)施方式的攝像模塊中增加致動(dòng)機(jī)構(gòu)。
在第1~3實(shí)施方式的攝像模塊中,使用了分別與4個(gè)透鏡相對(duì)應(yīng)的4個(gè)固體攝像器件。但是,本發(fā)明的攝像模塊并不限于此。例如,也可以使用單一的固體攝像器件,將其分割成4個(gè)攝像區(qū),以便分別與4個(gè)透鏡相對(duì)應(yīng)。在此情況下,容易安裝固體攝像器件,能夠降低成本。即使在此情況下,也需要確定被分割的4個(gè)攝像區(qū)的各原點(diǎn)像素的作業(yè)。
在第1~3實(shí)施方式的攝像模塊中,固體攝像器件的像素沿X軸方向和Y軸方向配置成柵格點(diǎn)狀,以便與4個(gè)透鏡的光軸配置相對(duì)應(yīng)。但是,本發(fā)明的攝像模塊并不僅限于此。例如,也可以使像素沿著對(duì)配置于對(duì)角位置的透鏡的光軸進(jìn)行連結(jié)的方向(若是第1實(shí)施方式,則是對(duì)光軸13a、13d進(jìn)行連結(jié)的方向、以及對(duì)光軸13b、13c進(jìn)行連結(jié)的方向),配置成柵格點(diǎn)狀。并且,也可以使像素配置成柵格點(diǎn)狀。
以上說(shuō)明的實(shí)施方式,歸根結(jié)底都是為了說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容,不能解釋為本發(fā)明僅限于這些具體例子,在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求所述的范圍內(nèi),可以進(jìn)行各種更改,應(yīng)當(dāng)廣義地解釋本發(fā)明。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性根據(jù)本發(fā)明,能夠?qū)崿F(xiàn)薄型、小型高精細(xì),能夠取得即使周?chē)鷾囟茸兓材鼙3址€(wěn)定的圖像的攝像模塊。因此,本發(fā)明能夠很好地應(yīng)用于便攜式電話機(jī)用攝像機(jī)、監(jiān)視用攝像機(jī)或車(chē)載用攝像機(jī)等用途。
權(quán)利要求
1.一種攝像模塊,具有多個(gè)單透鏡和與上述多個(gè)單透鏡一對(duì)一地對(duì)應(yīng)的多個(gè)攝像區(qū),上述多個(gè)單透鏡在上述多個(gè)攝像區(qū)分別形成被攝體像,合成來(lái)自上述多個(gè)攝像區(qū)的電信號(hào)來(lái)取得圖像,其特征在于,該攝像模塊還具有保持上述多個(gè)單透鏡的透鏡支架、和保持上述多個(gè)攝像區(qū)的攝像器件支架;上述透鏡支架和上述攝像器件支架相面對(duì)配置,上述透鏡支架和上述攝像器件支架由各自的部件構(gòu)成,各自材料的線膨脹系數(shù)大致相同,上述透鏡支架、上述攝像器件支架以及上述多個(gè)單透鏡由不同材料構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所述的攝像模塊,其特征在于,通過(guò)比較來(lái)自上述多個(gè)攝像區(qū)的上述電信號(hào),測(cè)量距被攝體的距離。
3.如權(quán)利要求1所述的攝像模塊,其特征在于,上述透鏡支架和上述攝像器件支架均由硅構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1所述的攝像模塊,其特征在于,還在上述透鏡支架和上述攝像器件支架之間具有隔離件。
5.如權(quán)利要求1所述的攝像模塊,其特征在于,上述多個(gè)單透鏡由互相獨(dú)立并分離的樹(shù)脂構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求1所述的攝像模塊,其特征在于,還具有與上述多個(gè)單透鏡一對(duì)一地對(duì)應(yīng)的多個(gè)濾色器;上述多個(gè)濾色器中的至少一個(gè)把紅色波段的光射入上述攝像區(qū),其他至少一個(gè)把綠色波段的光射入上述攝像區(qū),其他至少一個(gè)把藍(lán)色波段的光射入上述攝像區(qū)。
7.如權(quán)利要求6所述的攝像模塊,其特征在于,在上述多個(gè)濾色器中,至少2個(gè)透過(guò)相同波段的光。
8.如權(quán)利要求1所述的攝像模塊,其特征在于,上述多個(gè)單透鏡分別在兩面具有衍射光柵。
9.如權(quán)利要求1所述的攝像模塊,其特征在于,上述多個(gè)單透鏡各自的光軸與對(duì)應(yīng)的上述攝像區(qū)的受光面相垂直、且大致通過(guò)上述攝像區(qū)的中心。
10.如權(quán)利要求1所述的攝像模塊,其特征在于,還具有被攝體像的焦點(diǎn)位置檢測(cè)機(jī)構(gòu);使上述透鏡支架和上述攝像器件支架之間的沿光軸的間隔變化的致動(dòng)機(jī)構(gòu);以及,根據(jù)由上述檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)出的上述焦點(diǎn)位置,驅(qū)動(dòng)上述致動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制機(jī)構(gòu)。
11.如權(quán)利要求3所述的攝像模塊,其特征在于,上述隔離件防止透過(guò)與其對(duì)應(yīng)的上述單透鏡以外的上述單透鏡的光射入上述攝像區(qū)。
12.如權(quán)利要求1所述的攝像模塊,其特征在于,在上述透鏡支架的面對(duì)上述攝像器件支架的面、以及上述攝像器件支架的面對(duì)上述透鏡支架的面上,涂敷用于抑制表面反射的膜層。
13.如權(quán)利要求12所述的攝像模塊,其特征在于,上述膜層由折射率為2.1、膜厚為140nm的單層膜構(gòu)成,上述單層膜的材料是硫化鋅、氧化鈰、氧化鉭、氧化鈦中的某一種。
14.如權(quán)利要求1所述的攝像模塊,其特征在于,保持上述多個(gè)單透鏡的上述透鏡支架是通過(guò)如下過(guò)程得到用一對(duì)成形鑲塊夾持上述透鏡支架,往由上述透鏡支架和上述一對(duì)成形鑲塊形成的腔體內(nèi)注入樹(shù)脂來(lái)成形。
15.如權(quán)利要求1所述的攝像模塊,其特征在于,保持上述多個(gè)單透鏡的上述透鏡支架通過(guò)如下過(guò)程得到用一對(duì)成形鑲塊夾持上述透鏡支架,往由上述透鏡支架和上述一對(duì)成形鑲塊形成的腔體內(nèi)注入紫外線固化樹(shù)脂,對(duì)上述紫外線固化樹(shù)脂照射紫外線來(lái)使其固化。
全文摘要
本發(fā)明的攝像模塊,多個(gè)單透鏡(11a~11d)分別在多個(gè)攝像區(qū)(17a~17d)形成被攝體像,合成來(lái)自多個(gè)攝像區(qū)的電信號(hào)來(lái)取得圖像。多個(gè)單透鏡保持在透鏡支架(12)上,多個(gè)攝像區(qū)保持在攝像器件支架(16)上。透鏡支架和攝像器件支架面對(duì)配置。
文檔編號(hào)H04N9/09GK1918903SQ200580004079
公開(kāi)日2007年2月21日 申請(qǐng)日期2005年10月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月28日
發(fā)明者是永繼博 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社