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WO2016060198A1 - カメラモジュール及び電子機器 - Google Patents

カメラモジュール及び電子機器 Download PDF

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WO2016060198A1
WO2016060198A1 PCT/JP2015/079153 JP2015079153W WO2016060198A1 WO 2016060198 A1 WO2016060198 A1 WO 2016060198A1 JP 2015079153 W JP2015079153 W JP 2015079153W WO 2016060198 A1 WO2016060198 A1 WO 2016060198A1
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WO
WIPO (PCT)
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camera module
light
shielding plate
light shielding
convex structure
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Ceased
Application number
PCT/JP2015/079153
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English (en)
French (fr)
Inventor
朋一 梅澤
達也 藤浪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
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Publication date
Application filed by Fujifilm Corp filed Critical Fujifilm Corp
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/11—Anti-reflection coatings
    • G02B1/118—Anti-reflection coatings having sub-optical wavelength surface structures designed to provide an enhanced transmittance, e.g. moth-eye structures
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B17/00—Details of cameras or camera bodies; Accessories therefor
    • G03B17/02—Bodies
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50—Constructional details
    • H04N23/55—Optical parts specially adapted for electronic image sensors; Mounting thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof

Definitions

  • the present invention relates to a camera module that captures an image of a subject through a lens and an electronic device in which the camera module is incorporated.
  • the camera module includes an image sensor that images a subject and a lens unit that forms an image of the subject on the image sensor.
  • the lens unit is usually composed of a plurality of lenses.
  • a lens unit having a light shielding plate for cutting unnecessary light, a lens having a light shielding material with low glossiness for reducing reflected light while cutting unnecessary light, and the like have been proposed.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-048024 discloses a lens unit having a light shielding plate that is inserted between lenses and disposed at a position where unnecessary light generated by reflection on the surface of each lens does not enter other lenses. Is disclosed.
  • JP 2012-208391 A discloses a method of manufacturing an optical lens with a light shielding material having a concavo-convex shape on the lens surface in order to reduce the reflected light on the surface of the light shielding material.
  • Recent camera modules are required to achieve both a large aperture for increasing the brightness and a thin lens for miniaturization, and this requirement is expected to become more severe in the future. For this reason, the incident angle of light incident on the light shielding plate mounted on the camera module is further increased, but even in this case, a configuration that can further suppress the reflection of light on the surface of the light shielding plate is required.
  • the incident angle refers to an angle formed between the normal to the light shielding plate surface and the light incident direction.
  • the lens disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-208391 has an uneven shape on the surface of the light shielding material, but the disclosed uneven shape can sufficiently reduce the reflection of light having a large incident angle. Failure to do so may cause flare and ghosting.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and a thin camera module that reduces the reflection of light having a large incident angle and suppresses the occurrence of flare and ghost due to reflection on the surface of the light shielding plate, and the camera module
  • An object of the present invention is to provide an electronic device using the.
  • a camera module of the present invention includes a lens unit in which a plurality of lenses and at least one light-shielding plate are stacked in the optical axis direction of the lens, an imaging element that images a subject through the lens unit, have. At least a part of the light shielding plate is provided with an antireflection portion whose refractive index increases from the surface of the light shielding plate toward the inside of the light shielding plate, Of the surfaces of the plurality of lenses, TTL / f ⁇ 1.3 when the distance from the most object-side portion to the image sensor is TTL and the combined focal length of the lens unit is f.
  • the antireflection part preferably has a moth-eye structure.
  • the antireflection portion is formed on the rough concavo-convex structure having an average period larger than the longest wavelength ⁇ B in the wavelength band of light to be shielded, and is the most in the wavelength band of light to be shielded. And a fine concavo-convex structure having an average period of 1/2 or less of the short wavelength ⁇ A.
  • the average height of the fine concavo-convex structure is preferably 1 ⁇ 4 or less of ⁇ B.
  • the average height of the rough concavo-convex structure is preferably 1/2 or more of ⁇ B.
  • the light shielding plate has a base material made of Al, and the base material preferably has a rough uneven structure.
  • the fine uneven structure is preferably made of Ni plating.
  • the light shielding member has an antireflection structure by unevenness formed on the surface.
  • the light shielding plate is preferably included in the lens.
  • the electronic device of the present invention is equipped with the above camera module.
  • the reflection of light having a large incident angle is reduced, the occurrence of flare and ghost can be suppressed even when incorporated in a thin electronic device.
  • FIGS. As an example of the electronic apparatus of the present invention, a smartphone 10 is shown in FIGS. As illustrated in FIG. 1, the smartphone 10 includes a touch panel display input unit 11 on one side, and a predetermined instruction is given to the smartphone 10 by operating the display input unit 11 with a finger or the like. As shown in FIG. 2, a camera module 20 is provided on the other surface of the smartphone 10, and still images and moving images can be taken using the camera module 20. Still images and moving images captured by the camera module 20 can be displayed on the display input unit 11.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the smartphone 10, and the optical axis Ax of the camera module 20 showing the camera module 20 mounted on the smartphone 10 coincides with the thickness direction of the smartphone 10.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the camera module 20.
  • a lens unit 21, a focus driving unit 22, and an image sensor 23 are provided inside a housing 24.
  • the focus driving unit 22 drives the lens unit 21 in the direction of the optical axis Ax by an AF control unit (not shown) provided in the camera module.
  • the focus adjustment is performed by adjusting the distance to the image sensor 23.
  • the subject light entering from the opening 28 of the lens unit 21 is condensed on the image sensor 23 by the lenses 26A to 26E, and a subject image is formed.
  • the imaging element 23 converts imaging information into an electrical signal and sends the electrical signal to a control unit (not shown) of the smartphone 10.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of the lens unit 21.
  • the lens unit includes a cylindrical lens barrel 25, five lenses 26A to 26E, and three light shielding plates 27A to 27C.
  • the lenses 26A to 26E various lenses such as a convex lens and a concave lens can be used.
  • the curved surface of the lens may be a spherical surface or an aspherical surface.
  • the lenses 26A to 26E and the light shielding plates 27A to 27C are incorporated in the lens barrel 25, and their positions in the optical axis direction are determined by a step portion 29 provided on the inner peripheral portion of the lens barrel 25.
  • the light shielding plates 27A to 27C are collectively referred to as the light shielding plate 27.
  • the light shielding plate 27 uses Al (aluminum) as a base material 30, and a moth-eye structure having a fine uneven structure 31 made of Ni (nickel) is formed on the surface of the light shielding plate 27. 32 is formed.
  • the fine concavo-convex structure 31 is formed by arranging a plurality of conical protrusions with thin tips and thick roots.
  • the volume ratio between the material of the protrusion and the light medium occupying between adjacent protrusions gradually changes from the tip of the protrusion toward the root, so the apparent refractive index changes slowly. .
  • the light medium is air when the fine concavo-convex structure 31 is present in the atmosphere outside the lens, and is a lens material when it is present in the lens.
  • the average period of the fine concavo-convex structure 31 is smaller than 1 ⁇ 2 of the shortest wavelength ⁇ A in the wavelength band of light shielded by the light shielding plate 27.
  • the period of the fine concavo-convex structure 31 is a distance between vertices (Crest) of adjacent convex portions or a root (Root), and is a distance indicated by PS1 in FIG.
  • the average period is obtained by observing the cross-section of the fine concavo-convex structure 31 with a scanning electron microscope (SEM), measuring 10 distances between the tops of 11 adjacent concavo-convex parts or the valley bottoms, and calculating the average value. Can be obtained by calculating.
  • SEM scanning electron microscope
  • the wavelength band of light to be shielded is a region of 360 nm to 830 nm (visible light region) if the camera module 20 is a normal camera module, and a region of 700 nm to 2500 nm if it is an infrared camera module. It is.
  • the antireflection part 32 is provided at least at a part of the part where the light is incident while being incorporated in the lens barrel 25, but may be provided at the whole part where the light is incident, or the entire surface of the light shielding plate 27. May be provided.
  • the antireflection part 32 has an increased refractive index from the surface toward the inside, and can reduce light reflection on the surface of the antireflection part 32. It is possible to prevent the light reflected on the surface of the antireflection part 32 from entering the image sensor 23 and reduce the occurrence of ghosts and flares.
  • the fine concavo-convex structure 31 is formed by plating (plating) Ni (nickel) on an Al (aluminum) base material 30.
  • a nickel plating process for forming the fine concavo-convex structure 31 for example, a black plating technique of Ebina Denka Kogyo is used (see http://www.ebinadk.com/technology/tech/detail02.html).
  • the fine concavo-convex structure 31 is formed by applying an energy curable resin on a base material, embossing the applied energy curable resin with a mold on which a fine concavo-convex structure is formed, and then irradiating ultraviolet rays or the like.
  • the energy curable resin may be cured by heating or curing.
  • the operation of the light shielding plate 27 of the present embodiment will be described with reference to FIG. Since the operation of each of the light shielding plates 27A to 27C is basically the same, the light shielding plate 27C will be described as an example, and the description of the light shielding plates 27A and 27B will be omitted. As described above, since the antireflection portion 32 of the light shielding plate 27C has the fine concavo-convex structure 31, since the refractive index gradually increases from the surface toward the inside, the reflected light on the surface of the antireflection portion 32 is reduced. be able to.
  • a light beam having a large incident angle ⁇ formed by the normal V of the light shielding plate 27C and the light beam L incident on the light shielding plate 27C also enters the light shielding plate 27C. It becomes like this.
  • the distance from the most object-side portion of the surface of the lens 26A to the image sensor 23 is TTL (mm) and the combined focal length f (mm) of the lenses 26A to 26E.
  • TTL / f ⁇ 1.3 the tendency becomes remarkable.
  • FIG. 12 shows a light shielding plate 40 in which a concavo-convex structure 41 larger than the wavelength of the light band to be shielded on the surface is formed on a base material 42.
  • a light beam having a small incident angle is incident on the light shielding plate 40, the light is scattered by the action of the concavo-convex structure 41, and unnecessary light incident on the image sensor can be reduced.
  • the light shielding plate 40 appears to shine white when observed with the naked eye, and the unnecessary light cannot be sufficiently reduced.
  • the unnecessary light refers to harmful light that is generated by reflection from the lens surface or the like and causes flare or ghost.
  • FIG. 13 shows a light shielding plate 50 having an antireflection film 51 using interference of light on a base material 52.
  • ⁇ 1 is an incident angle formed by the normal line V1 of the light shielding plate 50 and the light ray L1 incident on the light shielding plate 50.
  • the change in the antireflection effect due to the incident angle is small, and the reflection of light on the surface of the antireflection part 32 is reduced. Therefore, it is suitable as a method for preventing reflection of a light shielding plate used in a thin camera module in recent years.
  • the light shielding plate 27 having the fine concavo-convex structure 31 on the surface is used, but a light shielding plate having a plurality of layers on the base material can also be used.
  • a base material 62 is provided with an antireflection portion 61 including a black paint layer 63 and an antireflection layer 64.
  • the black paint layer 63 is provided by applying GT20 manufactured by Canon Kasei Co., Ltd. to the base material 62 and then drying it.
  • the antireflection layer 64 is an Al 2 O 3 layer provided by a vacuum deposition method. J, A.M.
  • the refractive index of the black paint layer 63 was 1.7 when the wavelength was 546 nm
  • the refractive index of the antireflection layer 64 was 1. when the wavelength was 546 nm. 4.
  • a light shielding plate having a rough concavo-convex structure and a fine concavo-convex structure may be used.
  • the light shielding plate 70 shown in FIG. 9 is formed on a base material 72 having a rough concavo-convex structure 74 having an average period longer than the longest wavelength in the wavelength band of light to be shielded, and the rough concavo-convex structure 74.
  • an antireflection portion 71 having a fine concavo-convex structure 73.
  • the base material 72 is made of Al (aluminum), and the rough concavo-convex structure 74 is formed by subjecting the base material 72 to nitric acid electrolysis.
  • the fine uneven structure 73 is formed by Ni plating.
  • the rough concavo-convex structure 74 may be formed by sandblasting.
  • the fine concavo-convex structure 73 is formed by applying an energy curable resin on the base material, pressing the energy curable resin applied using a mold in which a fine concavo-convex structure is formed, and then irradiating ultraviolet rays or the like. It may be formed by heating or curing the energy curable resin.
  • the rough concavo-convex structure 74 has an average period larger than the longest wavelength ⁇ B in the wavelength band of light that the light shielding plate 70 shields.
  • the period is a distance between vertices of adjacent convex portions of the rough concavo-convex structure 74, and is a distance indicated by PL in FIG.
  • the wavelength band of light to be shielded is a region of 360 nm to 830 nm (visible light region) if the camera module 20 is a normal camera module, and a region of 700 nm to 2500 nm if it is an infrared camera module. It is.
  • the average height of the rough concavo-convex structure 74 is 1 ⁇ 2 or more of the above ⁇ B.
  • the height of the rough concavo-convex structure is the height indicated by HL in FIG. 9, and the average height is a cross-section of the rough concavo-convex structure 74 observed by a scanning electron microscope (SEM: Scanning Electron Microscope). Then, it can be obtained by measuring the heights of the vertices (Crest) of the ten adjacent irregularities and calculating the average value thereof.
  • the fine concavo-convex structure 73 is difficult to peel off from the base material 72 and light reflection on the surface of the antireflection portion 71 is further reduced. be able to.
  • the fine concavo-convex structure 73 is a moth-eye structure formed by Ni plating, and the average period of the fine concavo-convex structure 73 is smaller than 1 ⁇ 2 of the shortest wavelength ⁇ A in the wavelength band of light shielded by the light shielding plate 70. It has become.
  • the wavelength band of light to be shielded is a visible light region of 360 nm or more and 830 nm or less if the camera module 20 is a normal camera, and a region of 700 nm or more and 2500 nm or less if the camera module 20 is an infrared camera.
  • the period of the fine concavo-convex structure 73 is the distance between adjacent convex portions of the fine concavo-convex structure 73, that is, the distance indicated by PS2 in FIG. 9, and the average period is the cross section of the fine concavo-convex structure 73 taken by a scanning electron microscope. It can be obtained by observing with (SEM: Scanning ⁇ ⁇ Electron Microscope), measuring 10 distances between the vertices (Crest) of the 11 adjacent projections and depressions, or the root (Root), and calculating the average value. .
  • the average height of the fine concavo-convex structure 73 is 1 ⁇ 2 or more of the above ⁇ B.
  • the height of the fine concavo-convex structure 73 is the height indicated by HS in FIG. 9, and the average height is obtained by observing a cross section of the fine concavo-convex structure 31 with a scanning electron microscope (SEM). It can be obtained by measuring the heights of the tops (Crest) of 10 adjacent irregularities and calculating the average value thereof.
  • SEM scanning electron microscope
  • the fine concavo-convex structure 73 has the concavo-convex size as described above, the reflection of light on the surface of the antireflection portion 71 can be further reduced.
  • a lens 80 shown in FIG. 10 includes a light shielding plate 81. Further, the light shielding plate 81 has an antireflection portion (not shown), and the antireflection portion is provided with a fine uneven structure and a rough uneven structure (not shown).
  • the light shielding plate 81 is temporarily assembled on the first preform 82 made of a transparent resin, and is put into the mold unit 90 (A).
  • the second preform 83 made of a transparent resin is put into the mold unit 90 and disposed so as to overlap the first preform 82 (B).
  • the first mold 91 and the second mold 92 are heated by a heater (not shown), and the first preform 82 and the second preform 83 are heated to the glass transition temperature Tg.
  • the first preform 82 and the second preform 83 are compression molded by the first mold 91 and the second mold 92 (C). After the compression molding, the first preform 82 and the second preform 83 are cooled while maintaining the pressure. The molded shape is fixed by cooling while maintaining the compression state. The first preform 82 is integrated with the second preform 83 in a state where the light shielding plate 81 is sandwiched between the first preform 82 and the second preform 83. After compression molding, the molded lens 80 is taken out from the mold unit 90 (D).
  • the light shielding plate 81 is included in the lens 80, a fine concavo-convex structure that is easily damaged is not exposed on the surface, and the handling becomes easy.
  • the lens 80 including the light shielding plate 81 is illustrated as an alternative to the lens 26A and the light shielding plate 27A.
  • the light shielding plate can be included in an arbitrary lens.
  • the lens 26E includes the light shielding plate.
  • 27C may be included.
  • a transparent resin is used as the lens preform.
  • the present invention is not limited to this.
  • glass or a resin that transmits infrared rays and does not transmit visible light may be used. .
  • the antireflection part is provided on a part of the light shielding plate, but the present invention is not limited to this, and the antireflection part is provided on the entire surface of the light shielding plate. May be.
  • the smartphone 10 is exemplified as the electronic device, but the present invention is not limited to this, and any electronic device using a camera module may be used. In particular, it is suitable for a portable electronic device that requires a thin camera module, such as a smartphone 10, a tablet terminal, a glasses-type wearable terminal, and a wristwatch-type wearable terminal.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.
  • the above-described various embodiments and various modifications can be appropriately combined.

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Abstract

　ゴーストやフレアが低減された薄型のカメラモジュール及びこのカメラモジュールを搭載した電子機器を提供する。　カメラモジュールは、レンズと遮光板とを有しており、遮光板には反射防止部を有する。反射防止部は、表面から内部に向かって屈折率が増加している。遮光板は、母材としてＡｌ（アルミニウム）が用いられ、その表面には、Ｎｉ（ニッケル）からなる微細凹凸構造を有するモスアイ構造が形成され、反射防止部を形成している。

Description

カメラモジュール及び電子機器
　本発明は、レンズを通して被写体を撮像するカメラモジュールと、このカメラモジュールが組み込まれた電子機器に関するものである。
　電子機器、例えばデジタルカメラや携帯電話等には、被写体を撮影して画像信号に変換するためのカメラモジュールが内蔵されている。このカメラモジュールは、被写体を撮像する撮像素子と、この撮像素子上に被写体の画像を結像するレンズユニットとを備えている。レンズユニットは、通常、複数のレンズから構成されている。
　カメラモジュールでは、不要な入射光や反射光を除去してフレアやゴースト等の発生を防ぎ、撮像画像の画質を向上させることが必要である。このために、不要光をカットするための遮光板を有するレンズユニットや、不要光をカットしつつ反射光を低減するための低光沢度の遮光材を有するレンズ等が提案されている。
　特開２００９－０４８０２４号公報には、レンズとレンズとの間に挿入され、それぞれのレンズ表面等の反射により発生する不要光を他のレンズに入射させない位置に配置された遮光板を有するレンズユニットが開示されている。
　また、特開２０１２－２０８３９１号公報には、遮光材表面での反射光を低減させるために、レンズ表面に凹凸形状を有する遮光材付き光学レンズの製造方法が開示されている。
　近年のカメラモジュールは、明るさを上げるためのレンズの大口径化と小型化のための薄型化とを両立させることが要求されており、この要求は今後さらに厳しくなるものと予想される。このため、カメラモジュールに搭載される遮光板に入射する光の入射角は更に大きくなるが、この場合でも、遮光板表面における光の反射をより抑制できるような構成が求められる。ここで、入射角は、遮光板表面に対する法線と光の入射方向のなす角度をいう。
　しかしながら、特開２００９－０４８０２４号公報に開示されたレンズユニットは、近年の薄型化されたカメラモジュールに適用した場合には、遮光板表面における反射光によって、フレアやゴーストが発生するおそれがある。
　また、特開２０１２－２０８３９１号公報に開示されたレンズは、遮光材表面に凹凸形状を有しているが、開示された凹凸形状では、入射角の大きな光の反射を十分に低減することができず、フレアやゴーストが発生するおそれがある。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、入射角の大きな光の反射を低減して、遮光板表面の反射によるフレアやゴーストの発生を抑制する薄型のカメラモジュール、およびこのカメラモジュールを用いた電子機器を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明のカメラモジュールは、複数のレンズおよび少なくとも１枚の遮光板がレンズの光軸方向に積み重ねられたレンズユニットと、レンズユニットを通して被写体を撮像する撮像素子と、を有している。遮光板の少なくとも一部には、遮光板の表面から遮光板の内部に向かって屈折率が増加する反射防止部が設けられ、
複数のレンズの表面のうち、最も被写体側の部分から撮像素子までの距離をＴＴＬとし、レンズユニットの合成焦点距離をfとしたとき、ＴＴＬ／ｆ　≦　１．３となっている。
　反射防止部はモスアイ構造を有することが好ましい。
　反射防止部は、遮光を行う光の波長帯域の中で最も長い波長λＢよりも大きな平均周期を有する粗凹凸構造と、粗凹凸構造上に形成され、遮光を行う光の波長帯域の中で最も短い波長λＡの１／２以下の平均周期を有する微細凹凸構造と、を有することが好ましい。
　微細凹凸構造の平均高さは、λＢの１／４以下であることが好ましい。
　粗凹凸構造の平均高さは、λＢの１／２以上であることが好ましい。
　遮光板は、Ａlからなる母材を有し、この母材は粗凹凸構造を有することが好ましい。
　微細凹凸構造はＮｉメッキからなることが好ましい。
　遮光部材は、表面に形成された凹凸による反射防止構造を有することが好ましい。
　遮光板は前記レンズに内包されていることが好ましい。
　本発明の電子機器は、上記カメラモジュールを搭載するものである。
　本発明によれば、入射角の大きな光の反射を低減するため、薄型の電子機器への組み込んだ場合でも、フレアやゴーストの発生を抑制することができる。
本発明の電子機器の表面側斜視図である。 本発明の電子機器の背面側斜視図である。 図１の電子機器の断面図である。 本発明のカメラモジュールの断面図である。 本発明のレンズユニットの分解斜視図である。 第１実施形態の遮光板の説明図である。 レンズユニットの部分拡大図である。 第２実施形態の遮光板の説明図である。 第３実施形態の遮光板の説明図である。 第４実施形態のレンズの説明図である。 第４実施形態のレンズの製造方法の説明図である。 従来の反射防止部の説明図である。 従来の反射防止部の説明図である。
　「第１実施形態」
　本発明の電子機器の一例として、図１及び図２にスマートフォン１０を示す。図１に示すように、スマートフォン１０は、その片面にタッチパネル形式の表示入力部１１を有し、表示入力部１１が指などで操作されることで所定の指示がスマートフォン１０に与えられる。また、図２に示すように、スマートフォン１０のもう一方の面にはカメラモジュール２０が設けられ、このカメラモジュール２０を用いて静止画や動画を撮影することができる。カメラモジュール２０で撮影された静止画や動画は、表示入力部１１に表示させることができる。
　図３は、スマートフォン１０の断面図であり、スマートフォン１０に搭載された状態のカメラモジュール２０を示しているカメラモジュール２０の光軸Ａｘは、スマートフォン１０の厚み方向と一致している。
　図４は、カメラモジュール２０の断面図である。カメラモジュール２０は、レンズユニット２１、フォーカス駆動部２２、撮像素子２３が筐体２４の内部に設けられている。
　ここで、カメラモジュール２０の作用について説明する。スマートフォン１０によって被写体が撮影される場合には、カメラモジュールに設けられたＡＦ制御部（図示せず）によって、フォーカス駆動部２２がレンズユニット２１を光軸Ａｘの方向に駆動し、レンズユニット２１と撮像素子２３との距離が調整されることで、ピント調整が行われる。
　レンズユニット２１の開口部２８から入る被写体光は、レンズ２６Ａ～２６Ｅによって、撮像素子２３上に集光され、被写体像が結像される。撮像素子２３は、撮像情報を電気信号に変換し、スマートフォン１０の制御部（図示せず）に電気信号を送る。
　図５はレンズユニット２１の分解斜視図である。レンズユニットは、円筒状のレンズバレル２５、５枚のレンズ２６Ａ～２６Ｅ、３枚の遮光板２７Ａ～２７Ｃからなる。レンズ２６Ａ～２６Ｅとしては、凸レンズや凹レンズ等、種々のレンズを用いることができる。また、レンズの曲面は、球面であってもよく、非球面であってもよい。レンズ２６Ａ～２６Ｅおよび遮光板２７Ａ～２７Ｃは、レンズバレル２５の内部に組み込まれ、レンズバレル２５の内周部に設けられた段差部２９によって光軸方向の位置が決められている。なお、以降の説明において遮光板２７Ａ～２７Ｃをまとめて総称する場合には、遮光板２７と記載する。
　図６に示すように、遮光板２７は、母材３０としてＡｌ（アルミニウム）が用いられ、その表面には、Ｎｉ（ニッケル）からなる微細凹凸構造３１を有するモスアイ構造が形成され、反射防止部３２を形成している。微細凹凸構造３１は、先端が細く根元が太い円錐形状の突起を複数配列することによって形成される。モスアイ構造においては、突起の材料と、隣接する突起間を占有する光の媒質との体積比率が、突起の先端から根元に向かって徐々に変化するため、見かけ上の屈折率がゆるやかに変化する。そのため、微細凹凸構造３１への入射光は、光の反射や屈折が生じにくくなり、微細凹凸構造３１で吸収される。ここで、光の媒質は、微細凹凸構造３１がレンズ外の大気中に存在する場合は空気であり、レンズ内に存在する場合にはレンズ材料である。
　微細凹凸構造３１の平均周期は、遮光板２７が遮光する光の波長帯域の中で最も短い波長λＡの１／２よりも小さくなっている。ここで、微細凹凸構造３１の周期とは、隣り合う凸部の頂点（Crest）間または谷底（Root）間の距離であり、図６においてＰＳ１で示した距離のことである。平均周期は、微細凹凸構造３１の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）により観察し、隣り合う１１個の凹凸の頂点間、もしくは谷底間の距離１０箇所を計測し、その平均値を算出することで求めることができる。また、遮光する光の波長帯域とは、カメラモジュール２０が通常のカメラモジュールであれば、３６０ｎｍ以上８３０ｎｍ以下の領域（可視光域）であり、赤外線カメラモジュールであれば、７００ｎｍ以上２５００ｎｍ以下の領域である。
　反射防止部３２は、少なくとも、レンズバレル２５に組み込まれた状態で光が入射する部分の一部に設けられるが、光が入射する部分の全部に設けてもよく、あるいは遮光板２７の表面全体に設けてもよい。微細凹凸構造３１が、上記のような平均周期を有することにより、反射防止部３２は、表面から内部に向かって屈折率が増加し、反射防止部３２の表面における光の反射を低減することができ、反射防止部３２の表面上で反射した光が撮像素子２３に入射するのを防いで、ゴーストやフレアの発生を低減することができる。
　微細凹凸構造３１は、Ａｌ（アルミニウム）の母材３０にＮｉ（ニッケル）メッキ（めっき）することで形成される。微細凹凸構造３１を形成するためのニッケルのメッキ処理としては、例えば、エビナ電化工業の黒色メッキ技術が用いられる（http://www.ebinadk.com/technology/tech/detail02.html参照）。なお、微細凹凸構造３１は、母材の上にエネルギー硬化性樹脂を塗布し、塗布されたエネルギー硬化性樹脂を微細な凹凸構造が形成された型によって型押した後、紫外線等を照射したり、加熱したりして、エネルギー硬化性樹脂を硬化することで形成してもよい。
　本実施形態の遮光板２７の作用について、図７を用いて説明する。なお、遮光板２７Ａ～２７Ｃのぞれぞれの作用は基本的に同様であるので、遮光板２７Ｃを例にして説明し、遮光板２７Ａ，２７Ｂについては説明を略す。上記のとおり、遮光板２７Ｃの反射防止部３２は、微細凹凸構造３１を有することにより、表面から内部に向かって徐々に屈折率が増加するので、反射防止部３２の表面における反射光を低減することができる。カメラモジュール２０の薄型化（低背化）が進められるにつれ、遮光板２７Ｃには、遮光板２７Ｃの法線Ｖと遮光板２７Ｃに入射する光線Ｌとがなす入射角θの大きい光線も入射するようになってくる。具体的には、図４に示すように、レンズ２６Ａの表面の最も被写体側の部分から撮像素子２３までの距離をＴＴＬ（ｍｍ）とし、レンズ２６Ａ～２６Ｅの合成焦点距離ｆ（ｍｍ）としたとき、ＴＴＬ／ｆ≦１．３となると、その傾向は顕著となる。
　ところで、遮光板表面における反射光を低減する方法としては、本発明のように、屈折率を遮光板の表面から内部に向かって増加させる方法以外に、光を遮光板の表面で散乱させる方法や、光の干渉を利用する方法が従来から存在する。
　図１２には、表面に遮光する光の帯域の波長よりも大きい凹凸構造４１が母材４２の上に形成された遮光板４０を示す。遮光板４０に、入射角が小さい光線が入射したときには、凹凸構造４１の作用によって光が散乱し、撮像素子に入射する不要光を低減することができる。しかし、入射角の大きい光線が入射すると、遮光板４０は、肉眼で観察すると白く光るように見え、十分に不要光を低減することができなくなる。ここで、不要光とは、レンズ表面等の反射により発生し、フレアやゴーストの原因となる有害光をいう。
　図１３には、光の干渉を利用した反射防止膜５１を母材５２の上に有する遮光板５０を示す。遮光板５０において、反射防止膜５１に光Ｌ１が入射したときの反射防止膜５１の表面で反射する光Ｌ１Ａと、反射防止膜５１と母材５２の界面で反射する光Ｌ１Ｂとの光路差ΔＬｄ（ｎｍ）は、反射防止膜５１の膜厚をＤ（ｎｍ）とすると、ΔＬｄ＝２Ｄ／ｃｏｓθ１となる。θ１は、遮光板５０の法線Ｖ１と遮光板５０に入射する光線Ｌ１とがなす入射角である。ΔＬｄが、入射する光の波長λｎｍの１／２となるとき、Ｌ１ＡとＬ１Ｂの位相が１８０°ずれるため、互いに強度を弱め合って反射防止効果が最大となる。そのため、反射防止膜の膜厚Ｄは、θ１が小さいときに合わせてＤ＝４／λとして設けられることが一般的である。しかし、このように膜厚Ｄをｄ＝４／λと設定すると、θ１の大きい光線も遮光板５０に入射する場合には、光路差がλ／２から大きくずれてしまうため、反射防止効果を得ることができず、十分に不要光を低減することができなくなる。
　一方、本発明のように、屈折率を遮光板の表面から内部に向かって増加させる方法では、入射角による反射防止効果の変化が小さく、反射防止部３２の表面における光の反射を低減することができるため、近年の薄型化されたカメラモジュールに用いられる遮光板の反射防止の方式として好適である。
　「第２実施形態」
　第１実施形態では、表面に微細凹凸構造３１を有する遮光板２７が用いられているが、母材の上に複数の層を有する遮光板を用いることもできる。図８に示した遮光板６０は、母材６２に、黒色塗料層６３および反射防止層６４からなる反射防止部６１が設けられている。本実施形態において黒色塗料層６３は、キヤノン化成株式会社製ＧＴ２０を母材６２に塗布した後、乾燥させることで設けている。また、反射防止層６４は、Ａｌ2Ｏ3層を真空蒸着法にて設けたものである。Ｊ，Ａ．Ｗｏｏｌｌａｍ　Ｊａｐａｎ社製のエリプソメータＶＡＳＥを使用して屈折率を測定したところ、黒色塗料層６３の屈折率は、波長５４６ｎｍのとき１．７、反射防止層６４の屈折率は、波長５４６ｎｍのとき１．４であった。このように、複数の層を設けて、遮光板６０に設けた反射防止部６１の屈折率を、表面から内部に向かって増加させることで、反射防止部６４の表面における光の反射を低減することができる。
　「第３実施形態」
　さらに別の実施形態として、粗凹凸構造と微細凹凸構造とを有する遮光板を用いることもできる。図９に示す遮光板７０は、平均周期が遮光を行う光の波長帯域の中で最も長い波長よりも大きな周期を有する粗凹凸構造７４を有する母材７２と、粗凹凸構造７４上に形成された微細凹凸構造７３とを有する反射防止部７１を有している。
　ここで、母材７２は、Ａｌ（アルミニウム）からなり、粗凹凸構造７４は、母材７２を硝酸電解処理することにより、形成される。また、微細凹凸構造７３は、Ｎｉメッキによって形成される。
　粗凹凸構造７４は、サンドブラストによって形成してもよい。微細凹凸構造７３は母材の上にエネルギー硬化性樹脂を塗布し、微細な凹凸構造が形成された型を用いて塗布されたエネルギー硬化性樹脂を型押した後、紫外線等を照射したり、加熱したりして、エネルギー硬化性樹脂を硬化することで形成してもよい。
　粗凹凸構造７４は、遮光板７０が遮光を行う光の波長帯域の中で最も長い波長λＢよりも大きな平均周期を有する。ここで、周期とは、粗凹凸構造７４の隣り合う凸部の頂点間の距離であり、図９においてＰＬで示す距離のことである。また、遮光する光の波長帯域とは、カメラモジュール２０が通常のカメラモジュールであれば、３６０ｎｍ以上８３０ｎｍ以下の領域（可視光域）であり、赤外線カメラモジュールであれば、７００ｎｍ以上２５００ｎｍ以下の領域である。
　また、粗凹凸構造７４の平均高さは、上記λＢの１／２以上となっている。ここで、粗凹凸構造の高さとは、図９においてＨＬで示した高さのことであり、平均高さは、粗凹凸構造７４の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）により観察し、隣り合う１０個の凹凸の頂点（Crest）の高さを計測し、その平均値を算出することで求めることができる。粗凹凸構造７４が、このような大きさの凹凸となっていることで、微細凹凸構造７３が、母材７２から剥離しにくくなるとともに、反射防止部７１の表面における光の反射をより低減することができる。
　微細凹凸構造７３は、Ｎｉメッキによって形成されるモスアイ構造であり、微細凹凸構造７３の平均周期は、遮光板７０が遮光する光の波長帯域の中で最も短い波長λＡの１／２よりも小さくなっている。ここで、遮光する光の波長帯域とは、カメラモジュール２０が通常のカメラであれば、３６０ｎｍ以上８３０ｎｍ以下の可視光域であり、赤外線カメラであれば、７００ｎｍ以上２５００ｎｍ以下の領域である。微細凹凸構造７３の周期とは、微細凹凸構造７３の隣合う凸部間の距離、すなわち図９において、ＰＳ２で示した距離であり、平均周期は、微細凹凸構造７３の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）により観察し、隣り合う１１個の凹凸の頂点（Crest）間、もしくは谷底（Root）間の距離１０箇所を計測し、その平均値を算出することで求めることができる。また、微細凹凸構造７３の平均高さは、上記λＢの１／２以上となっている。ここで、微細凹凸構造７３の高さとは、図９においてＨＳで示した高さであり、平均高さは、微細凹凸構造３１の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）により観察し、隣り合う１０個の凹凸の頂点（Crest）の高さを計測し、その平均値を算出することで求めることができる。
　微細凹凸構造７３が上記のような大きさの凹凸となっていることで、反射防止部７１の表面における光の反射をより低減することができる。
　「第４実施形態」
　本発明のカメラモジュールでは、２６Ａのレンズおよび遮光板２７Ａの替わりに、以下のレンズおよび遮光板を用いることもできる。図１０に示すレンズ８０は、遮光板８１を内包している。また、遮光板８１には図示しない反射防止部を有しており、反射防止部には、図示しない微細凹凸構造と粗凹凸構造とが設けられている。
　このようなレンズ８０の作成方法を、図１１を用いて説明する。まず、透明な樹脂からなる第１プリフォーム８２に遮光板８１を仮組みし、金型ユニット９０の中に投入する（Ａ）。次いで、透明な樹脂からなる第２プリフォーム８３を金型ユニット９０内に投入して、第１プリフォーム８２上に重なるように配置する（Ｂ）。この状態でヒータ（図示せず）により、第１金型９１および第２金型９２を加熱し、第１プリフォーム８２及び第２プリフォーム８３をガラス転移温度Ｔｇまで加熱する。
　加熱後、第１金型９１と第２金型９２により、第１プリフォーム８２及び第２プリフォーム８３が圧縮成形される（Ｃ）。圧縮成形後、第１プリフォーム８２及び第２プリフォーム８３は圧力を維持したまま冷却される。圧縮状態が保たれたまま冷却されることにより、成形した形状が固定化される。第１プリフォーム８２は、第２プリフォーム８３との間に、遮光板８１を挟み込んだ状態で第２プリフォーム８３と一体化される。圧縮成形後、成形されたレンズ８０が金型ユニット９０から取り出される（Ｄ）。
　このように、遮光板８１がレンズ８０に内包されることで、破損しやすい微細凹凸構造が表面に露出せず、取扱いが容易になる。
　なお、本実施形態では、レンズ２６Ａおよび遮光板２７Ａの代替として、遮光板８１を内包したレンズ８０を例示したが、任意のレンズに遮光板を内包させることができ、たとえば、レンズ２６Ｅに遮光板２７Ｃを内包させてもよい。
　また、本実施形態では、レンズ用プリフォームとして透明な樹脂が用いられているが、これに限られるものではなく、たとえばガラスや、赤外線を透過し可視光を透過させない樹脂等であってもよい。
　上記各実施形態において、反射防止部が、遮光板の一部に設けられた例が図示されているが、本発明はこれに限られるものでなく、遮光板表面の全部に反射防止部を設けてもよい。
　上記実施形態では、電子機器としてスマートフォン１０が例示されているが、本発明はこれに限られるものではなく、カメラモジュールが用いられる電子機器であればよい。特に、スマートフォン１０、タブレット端末、めがね型ウェアラブル端末、腕時計型ウェアラブル端末等、カメラモジュールの薄型化が必要な携帯型の電子機器に好適である。
　本発明は、上記各実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない限り種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、上述の種々の実施形態や種々の変形例を適宜組み合わせることも可能である。

Claims (9)

  1. 　複数のレンズおよび少なくとも１枚の遮光板が、前記レンズの光軸方向に積み重ねられたレンズユニットと、前記レンズユニットを通して被写体を撮像する撮像素子と、を有するカメラモジュールであって、
    　前記遮光板の少なくとも一部には、前記遮光板の表面から前記遮光板の内部に向かって屈折率が増加する反射防止部が設けられ、
    　前記複数のレンズの表面のうち、最も被写体側の部分から前記撮像素子までの距離をＴＴＬとし、前記レンズユニットの合成焦点距離をfとしたとき、ＴＴＬ／ｆ　≦　１．３となっていることを特徴とするカメラモジュール。
  2. 　前記反射防止部はモスアイ構造を有する請求項１に記載のカメラモジュール。
  3. 　前記反射防止部は、遮光を行う光の波長帯域の中で最も長い波長λＢよりも大きな平均周期を有する粗凹凸構造と、
    　前記凹凸構造上に、遮光を行う光の波長帯域の中で最も短い波長λＡの１／２以下の平均周期を有する微細凹凸構造と、を有する請求項２に記載のカメラモジュール。
  4. 　前記微細凹凸構造の平均高さが、前記λＢの１／４以下である請求項３に記載のカメラモジュール。
  5. 　前記粗凹凸構造の平均高さが、λＢの１／２以上である請求項４に記載のカメラモジュール。
  6. 　前記遮光板は、Ａｌからなる母材を有し、前記母材は、粗凹凸構造を有する請求項１または２に記載のカメラモジュール。
  7. 　前記微細凹凸構造がＮｉメッキからなる請求項６に記載のカメラモジュール。
  8. 　前記遮光板が前記レンズに内包されていることを特徴とする請求項２または３に記載のカメラモジュール。
  9. 　請求項１または２に記載のカメラモジュールを有することを特徴とする電子機器。
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