DE102004036624A1

DE102004036624A1 - Digitalkamera

Info

Publication number: DE102004036624A1
Application number: DE102004036624A
Authority: DE
Inventors: Yuichi Kurosawa
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2003-07-29
Filing date: 2004-07-29
Publication date: 2005-02-17
Also published as: US20050024529A1; GB0416948D0; JP2005051518A; GB2404810B; JP4225860B2; US7663694B2; FR2858427A1; GB2404810A

Abstract

Beschrieben ist eine Digitalkamera (200) mit einer an einem Kamerakörper befestigten Bildsensoreinheit (10). Die Bildsensoreinheit (10) hat einen Bildsensorbaustein (110), der einen Bildsensor enthält, und eine Referenzplatte (100), die an dem Kamerakörper befestigt als Lagereferenz dient. Der Bildsensorbaustein (110) wird auf die Referenzplatte (100) montiert. Die Bildsensoreinheit (10) enthält eine Vorrichtung zum Justieren zumindest der Neigung des Bildsensors bezüglich einer Referenzfläche der Referenzplatte (100).

Description

Die Erfindung betrifft eine Digitalkamera mit einer Bildaufnahmevorrichtung, z.B. einem CCD-Bildsensor: Insbesondere betrifft die Erfindung eine Digitalkamera mit einer verbesserten Konstruktion zur Befestigung der Bildaufnahmevorrichtung, die in einem Kamerakörper der Digitalkamera unterzubringen ist.

Als Bildaufnahmevorrichtung für eine Digitalkamera wird weitläufig ein CCD-Bildsensor eingesetzt. Ein solcher CCD-Bildsensor liegt üblicherweise in Form eines CCD-Bausteins (Sensorbaustein) vor, der in dem Kamerakörper montiert ist. Der CCD-Baustein ist dabei so konstruiert, dass ein CCD-Bildsensor in Form eines CCD-Chips mittels eines Klebstoffs oder eines Lots an der Bausteinbasis befestigt und mit an der Bausteinbasis vorgesehenen Außenanschlüssen elektrisch verbunden ist. Eine Schutzplatte aus Glas ist auf der Vorderseite der Bausteinbasis befestigt, um den CCD-Chip zwischen der Schutzplatte und der Bausteinbasis abzudichten. Der so aufgebaute CCD-Baustein wird an einer Stelle (Bilderzeugungsposition) innerhalb des Kamerakörpers nahe dessen hinterer Fläche eingebaut, an der durch eine Aufnahmeoptik ein Bild erzeugt wird. Übli cherweise wird der CCD-Baustein zusammen mit einem Tiefpassfilter und weiteren Komponenten, die vor dem CCD-Bildsensor anzuordnen sind, an einer Referenzplatte montiert, wodurch eine CCD-Einheit (Bildsensoreinheit) gebildet wird. Diese CCD-Einheit wird über die Referenzplatte an dem Kamerakörper befestigt. Zudem ist eine Lichtempfangsfläche (Bilderzeugungsfläche) des CCD-Chips so ausgerichtet, dass sie an einer Stelle einer Schärfen- oder Bildebene (üblicherweise der Schärfen- oder Bildpunkt der Aufnahmeoptik), an der die Aufnahmeoptik ein Bild erzeugt, senkrecht zur optischen Achse der Aufnahmeoptik liegt.

Eine solche herkömmliche CCD-Einheit wird hergestellt, indem die hintere Fläche der Basis des CCD-Bausteins mittels eines Klebstoffs auf die vordere Fläche (Befestigungsfläche) der Referenzplatte geklebt wird, wenn der CCD-Baustein an der Referenzplatte montiert wird. Das Befestigen der Referenzplatte dieser CCD-Einheit an einer vorgegebenen Stelle des Kamerakörpers macht es möglich, dass die Referenzplatte senkrecht zur optischen Achse der Aufnahmeoptik eingebaut werden kann, dass die Bilderzeugungsfläche des CCD-Chips senkrecht zur optischen Achse der Aufnahmeoptik in deren Schärfenpunkt angeordnet werden kann und dass dieser Schärfenpunkt bestimmt werden kann.

Jedoch kommt es häufig vor, dass der Klebstoff oder das Lot, durch den bzw. das der CCD-Chip auf der Bausteinbasis befestigt ist, keine gleichmäßige Schicht auf dieser Basis bildet. Dadurch wird häufig ein CCD-Baustein hergestellt, bei dem der CCD-Chip so mit der Bausteinbasis verbunden ist, dass seine Bilderzeugungsfläche nicht exakt parallel zu dieser Basis angeordnet ist. Dadurch kann trotz Verbinden des CCD-Bausteins mit der Referenzplatte der CCD-Einheit keine CCD-Einheit geschaffen werden, bei der die Bilderzeugungsfläche des CCD-Chips exakt parallel zu der Referenzplatte angeordnet ist. Infolgedessen kann die Bilderzeugungsfläche des CCD-Chips nicht exakt senkrecht zur optischen Achse der Aufnahmeoptik ausgerichtet werden, so dass sie etwas gegenüber der Schärfen- oder Bildebene verkippt ist. Außerdem fällt der Schärfenpunkt nicht mit der Bilderzeugungsfläche des CCD-Chips zusammen.

In einer Digitalkamera, die mit einem kleinformatigen CCD-Bildsensor arbeitet, der als CCD-Chip in dem CCD-Baustein enthalten ist und bei dem die diagonale Abmessung seiner Bilderzeugungsfläche ½Zoll oder weniger beträgt, ist die Apertur der verwendeten Abbildungslinse so klein, dass sie der diagonalen Abmessung der Bilderzeugungsfläche des CCD-Chips entspricht, wobei auch der Bildwinkel auf der Bilderzeugungsfläche bezüglich der optischen Achse der Abbildungslinse verhältnismäßig klein ist. Dagegen ist bei einer Digitalkamera, die mit einem großformatigen CCD-Bildsensor als in dem CCD-Baustein enthaltenen CCD-Chip arbeitet, bei dem die diagonale Abmessung der Bilderzeugungsfläche des CCD-Chips gleich oder größer als 4/3'' ist, die Apertur der Abbildungslinse groß und auch der Bildwinkel auf der Bilderzeugungsfläche bezüglich der optischen Achse der Abbildungslinse groß. Folglich ist bei Verwendung des großformatigen CCD-Bildsensors die Schärfentiefe geringer als bei Verwendung des kleinformatigen CCD-Bildsensors. Wird der CCD-Baustein so an dem Kamerakörper angebracht, dass die Bilderzeugungsfläche des CCD-Chips etwas gegenüber einer zu der optischen Achse der Aufnahmeoptik senkrechten Ebene verkippt ist, so tritt leicht eine Unschärfe oder ein Verschwimmen eines Bildes auf, das am Rand der Bilderzeugungsfläche erzeugt wird, wo die Abweichung gegenüber der Schärfen- oder Bildebene in Richtung der optischen Achse größer als in der Mitte der Bilderzeugungsfläche ist. Eine solche Defokussierung wird insbesondere bei Verwendung des großformatigen CCD-Bildsensors deutlich, bei der die Abweichung in Richtung der optischen Achse am Rand der Bilderzeugungsfläche besonders groß wird. Bei Verwendung des großformatigen CCD-Bildsensors kann deshalb eine Positionsabweichung der Bilderzeugungsfläche im Schärfenbereich des Aufnahmeobjektivs nicht toleriert werden.

Wie aus obiger Beschreibung hervorgeht, sind herkömmliche CCD-Einheiten nicht immer so konstruiert, dass die Bilderzeugungsfläche des CCD-Chips exakt parallel zur Referenzplatte angeordnet ist. Deshalb wird beim Befestigen der CCD-Einheit an dem Kamerakörper eine Konstruktion benötigt, mit der die Bilderzeugungsfläche des CCD-Chips so positioniert werden kann, dass sie senkrecht zur optischen Achse der Aufnahmeoptik angeordnet ist. Eine Konstruktion zum Befe stigen einer CCD-Einheit an einem Kamerakörper ist beispielsweise in der Japanischen Patentveröffentlichung 2003-69886 beschrieben. Bei dieser Befestigungskonstruktion ist ein Kamerakörper mit mehreren Schraublöchern versehen, wobei eine entsprechende Zahl an zylindrischen Justierelementen in die ihnen jeweils zugeordneten Schraublöcher geschraubt sind und eine Referenzplatte der CCD-Einheit über Stellschrauben so an den zylindrischen Justierelementen befestigt ist, dass sie an den Stirnflächen der Justierelemente anliegt. Diese Befestigungskonstruktion gestattet es, die Neigung der Referenzplatte so einzustellen, dass die Bilderzeugungsfläche des CCD-Chips genau senkrecht zur optischen Achse der Aufnahmeoptik angeordnet wird, indem die Höhe (axiale Position) der Stirnfläche des jeweiligen zylindrischen Justierelementes dadurch variiert wird, dass die Drehposition des jeweiligen Justierelementes unter gleichzeitiger Beobachtung des von der Bilderzeugungsfläche des CCD-Chips eingefangenen Bildes geändert wird.

Indem ein Kamerakörper mit einer solchen herkömmlichen Befestigungskonstruktion ausgestattet wird, nimmt die Zahl an Elementen zu, die für die Kamera benötigt werden. Außerdem muss eine Justierung vorgenommen werden, bei der die oben genannten zylindrischen Justierelemente eingestellt werden und dabei zugleich visuell überprüft wird, ob die Bilderzeugungsfläche des CCD-Chips in einer vorbestimmten Richtung ausgerichtet wird, wenn die CCD-Einheit in den Kamerakörper eingebaut wird. Die oben beschriebene herkömmliche Befestigungskonstruktion macht also den Einbau der CCD-Einheit in den Kamerakörper komplizierter. Dies ist verbesserungswürdig.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine mit einer Bildaufnahmevorrichtung ausgestattete Digitalkamera anzugeben, die eine Konstruktion hat, die den Einbau der Bildaufnahmevorrichtung in den Kamerakörper in einem Zustand ermöglicht, in dem die Bilderzeugungsfläche der Bildaufnahmevorrichtung bezüglich einer Schärfen- oder Bildebene exakt positioniert ist, die senkrecht zur optischen Achse einer Aufnahmeoptik angeordnet ist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Digitalkamera mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Digitalkamera mit den Merkmalen des Anspruchs 14 vorgesehen.

Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der Figuren näher erläutert. Darin zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Digitalkamera als Ausführungsbeispiel, wobei man von schräg hinten auf die Kamera blickt und zur Verdeutlichung ein Teil der Kamera aufgebrochen dargestellt ist,

2 eine perspektivische Explosionsansicht von Elementen der in 1 gezeigten Digitalkamera,

3 eine vergrößerte Querschnittsansicht längs der Linie III-III nach 1,

4 eine perspektivische Ansicht einer CCD-Einheit, wobei man schräg von vorn auf die CCD-Einheit blickt, und

5 eine perspektivische Explosionsansicht der in 4 gezeigten CCD-Einheit.

1 zeigt eine Digitalkamera 200, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt. Die Digitalkamera 200, die eine einäugige Spiegelreflex-Digitalkamera, kurz SLR-Digitalkamera bildet, ist mit einem Wechselobjektiv 2 ausgestattet, das lösbar an der Vorderseite eines Kamerakörpers 1 angebracht ist. Die Digitalkamera 200 hat auf einer oberen Abdeckung 3 des Kamerakörpers 1 einen LCD- Anzeigeteil 4, eine Auslösetaste 5 und ein Wählrad (Wählschalter) 6. Die Digitalkamera 200 hat an einer hinteren Abdeckung 7, die in 1 zur Verdeutlichung teilweise aufgebrochen dargestellt ist, einen LCD-Monitor und verschiedene Schalter, die in 1 nicht dargestellt sind. Die Digitalkamera 200 hat innerhalb der hinteren Abdeckung 7 und damit innerhalb des Kamerakörpers 1 eine Bildsensoreinheit 10. Diese Bildsensoreinheit wird im Folgenden als CCD-Einheit 10 bezeichnet, da die Digitalkamera 200 mit einem CCD-Bildsensor als Bildaufnahmevorrichtung arbeitet. Die CCD-Einheit 10 ist an einem Hauptrahmen 8, der innerhalb des Kamerakörpers 1 in einem Raum hinter einem nicht gezeigten Spiegelkasten angeordnet ist, derart befestigt, dass die Bilderzeugungsfläche eines in den 3 und 5 gezeigten CCD-Chips 113 in einer Schärfen- oder Bildebene liegt, in der das Aufnahmeobjektiv 2 ein Objektbild erzeugt.
2 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht von Elementen der Digitalkamera 200. 3 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht längs der Linie III-III nach 1. Wie in 2 gezeigt, hat die Digitalkamera 200 vor dem Hauptrahmen 8 eine Verschlusseinheit 9 und vor dem nicht gezeigten Spiegelkasten, in dem die Verschlusseinheit 9 aufgenommen ist, einen Fassungsring (Objektivfassung) 11, an dem das Aufnahmeobjektiv 2 lösbar angebracht ist. Der Fassungsring 11 ist an der vorderen Fläche des Kamerakörpers 1 befestigt und dort gehalten. Der Hauptrahmen 8 besteht aus einer festen Metallplatte und hat eine rechteckige Öffnung 81, durch welche die CCD-Einheit 10 mit dem Spiegelkasten in Verbindung steht, so dass ein Lichtbündel eines Objektbildes, das durch das Aufnahmeobjektiv 2 erzeugt wird, durch die rechteckige Öffnung 81 tritt, um auf der Bilderzeugungsfläche der CCD-Einheit fokussiert zu werden. Die CCD-Einheit 10 ist der Öffnung 81 zugewandt an dem Hauptrahmen 8 befestigt.
Auf der hinteren Fläche des Hauptrahmens 8 sind um die rechteckige Öffnung 81 herum drei zylindrische Auflagevorsprünge 82 angeordnet, die durch Tiefziehen, Pressen oder Kaltschmieden fest an dem Hauptrahmen 8 angebracht bzw. einstückig mit diesem ausgebildet sind. In diese drei zylindrischen Auflagevorsprünge 82 können drei Stellschrauben 84 geschraubt werden, um die CCD-Einheit 10 an dem Hauptrahmen 8 zu befestigen. Die Stirnflächen der drei zylindrischen Auflagevorsprünge 82 sind so ausgebildet, dass sie in einer Ebene liegen, die parallel zu einer Anbringfläche (Vorderfläche) des Fassungsrings 11 ist. Zwei dünne zylindrische Positionierstifte 83 stehen von der hinteren Fläche des Hauptrahmens 8 nach hinten ab. Die Positionierstifte 83 sind oben bzw. unten nahe dem oberen bzw. unteren Ende einer seitlichen Kante (linke Kante in 2) der rechteckigen Öffnung 81 angeordnet. Die Positionierstifte 83 sind jeweils durch Tiefziehen, Pressen oder Kaltschmieden fest an dem Hauptrahmen 8 angebracht bzw. einstückig mit diesem ausgebildet. Wie später im Detail beschrieben, greifen die Positionierstifte 83 in zwei ihnen zugeordnete Positionierlöcher 102 der CCD-Einheit 10, um letztere exakt bezüglich des Hauptrahmens 8 zu positionieren.
Wie die perspektivische Ansicht nach 4 und die perspektivische Explosionsansicht nach 5 zeigen, ist die CCD-Einheit 10 mit einer Referenzplatte (Basisplatte) 100 und einem separaten Halterahmen 120 versehen. Ferner ist die CCD-Einheit 10 mit einem CCD-Baustein (Sensorbaustein) 110 versehen, der über den Halterahmen 120 an der Referenzplatte 100 montiert ist. Der CCD-Baustein 110 wird als vorgefertigter Baustein geliefert. Wie aus 3 ersichtlich, hat der CCD-Baustein 110 eine Bausteinbasis 111, die z.B. aus Keramik oder Kunstharz besteht. An einer Fläche der Bausteinbasis 111 ist eine Montagevertiefung 112 ausgebildet, in der der CCD-Chip 113 angeordnet ist. Der CCD-Chip 113 ist über ein Haftmittel 114, z.B. einen Klebstoff oder ein leicht schmelzendes Lot an der Bodenfläche der Montagevertiefung 112 angebracht und mit dieser verbunden. Wird das Haftmittel 114 so verfestigt, dass es eine ungleichmäßige Dicke aufweist, so kann die Bilderzeugungsfläche des CCD-Chips 113 nicht genau parallel zu der Fläche der Bausteinbasis 111 angeordnet werden, mit der der CCD-Chip 113 zu verbinden ist, wie oben beschrieben wurde. 3 zeigt den Fall, dass der CCD-Chip 113 so mit der Bausteinbasis 111 verbunden ist, dass seine Bilderzeugungsfläche 112 infolge der ungleichmäßigen Dicke des Haftmittels 114 etwas gegenüber der Fläche verkippt ist, an der der CCD-Chip 113 anzubringen ist. Obgleich in den Figuren nicht dargestellt, sind Elektroden des CCD-Chips 113 über ein nicht gezeigtes internes Verdrahtungssystem mit zwei Außen anschlussanordnungen 115 elektrisch verbunden, die von der Bausteinbasis 111 abstehen. Der CCD-Chip 113 ist mit einem Schutzglas 116 abgedichtet, das mit einer vorderen Fläche der Bausteinbasis 111 verbunden ist.
Die Basisplatte 100 besteht aus einer gleichmäßig dicken Metallplatte und hat zwei Schlitze 101, in welche die beiden Außenanschlussanordnungen 115 des CCD-Bausteins 110 einsetzbar sind. Die hintere Fläche des CCD-Bausteins 110 wird mittels eines Klebstoffs 117 auf eine vordere Fläche (Montagefläche) der Referenzplatte 100 geklebt, wobei die beiden Außenanschlussanordnungen 115 in die beiden Schlitze 101 eingesetzt sind. In einem Flächenbereich der Referenzplatte 100, in dem der CCD-Baustein 110 nicht aufgeklebt ist, befinden sich zwei Positionierlöcher 102, die entsprechend den beiden Positionierstiften 83, die von dem Hauptrahmen 8 abstehen, angeordnet sind. An der Referenzplatte 100 sind an drei Stellen, die den Stellen entsprechen, an denen die drei Auflagevorsprünge 82 angeordnet sind, drei Befestigungslöcher 103 vorgesehen. In dem Flächenbereich der Referenzplatte 100, auf den der CCD-Baustein 110 geklebt ist, sind drei Justierschraublöcher 104 vorgesehen, die in drei ein Dreieck bildenden Punkten um eine optische Achse O (vergl. 3) des CCD-Chips 113 herum angeordnet sind. (Die optische Achse O ist in Übereinstimmung mit der optischen Achse des Aufnahmeobjektivs 2 zu bringen.) In dem gleichen vorstehend genannten Flächenbereich der Referenzplatte 100 befinden sich drei Einspritzlöcher 105 zur Einbringung eines Klebstoffs. In diesem besonderen Ausführungsbeispiel befinden sich zwei der drei Einspritzlöcher 105 beiderseits eines der drei Justierschraublöcher 104, während das verbleibende Einspritzloch 105 zwischen den beiden anderen Justierschraublöchern 104 ausgebildet ist, wie 5 zeigt. Drei scheiben- oder knopfförmige Justierschrauben (Justiervorrichtungen) 106 sind von hinten in die drei Justierschraublöcher 104 der Referenzplatte 100 geschraubt. Mit den Justierschrauben 106 lässt sich der Winkel des CCD-Bausteins 110 bezüglich der Referenzplatte 100 einstellen. Die der Bausteinbasis 111 zugewandte Stirnfläche der jeweiligen Justierschraube 106 ist sphärisch geformt, so dass sie in Punktkontakt mit der hinteren Fläche der Bausteinbasis 111 kommen kann.
Der Halterahmen 120 ist an der Vorderfläche der wie oben beschrieben konstruierten Referenzplatte 100 befestigt. Der Halterahmen 120 wird an der Referenzplatte 100 über vier Stellschrauben 122 befestigt, von denen in 5 nur eine gezeigt ist und die in vier verschiedenen Punkten durch den Rand des Halterahmens 120 gehen. Der Halterahmen 120 besteht aus einer rechteckigen, elastischen oder federnden Metallplatte. Der Halterahmen 120 hat an seinen vier Seiten vier Halteblätter 121, die jeweils durch Biegen eines Teils des Halterahmens 120 ausgeformt sind. Zudem hat der CCD-Baustein 110 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel an der vorderen Fläche des Schutzglases 116 ein staubbeständiges Dichtelement 130, das die Form eines rechteckigen Rahmens hat, und auf diesem Dichtelement 130 ein rechteckiges Tiefpassfilter 140, dessen Abmessungen im Wesentlich identisch mit den Abmessungen des Schutzglases 116 sind. Durch die federnde oder elastische Wirkung der vier Halteblätter 121 des Halterahmens 120 wird das Tiefpassfilter 140 über das staubbeständige Dichtelement 130 gegen die vordere Fläche des Schutzglases 116 gedrückt. Gleichzeitig werden das Tiefpassfilter 140 und das staubbeständige Dichtelement 130 gegen die Referenzplatte 100 gedrückt, so dass das Tiefpassfilter 140, das Dichtelement 130 und der CCD-Baustein 110 an der Referenzplatte 100 gehalten sind.
Beim Zusammenbau der vorstehend beschriebenen CCD-Einheit 10 werden die beiden Außenanschlussanordnungen 115 des CCD-Bausteins 110 in die beiden Schlitze 101 der Referenzplatte 100 eingesetzt, um den CCD-Baustein 110 mit nach oben weisender Vorderfläche auf der Referenzplatte 100 anzuordnen. Anschließend werden das staubbeständige Element 130 und das Tiefpassfilter 140 in dieser Reihenfolge auf das Schutzglas 116 gelegt. Dann wird der Halterahmen 120 von oberhalb des Tiefpassfilters 140 so auf die Referenzplatte 100 gelegt, dass die vier Halteblätter 121 in Kontakt mit den vier Seiten oder Kanten des Tiefpassfilters 140 kommen, und über vier Stellschrauben 122 an der Referenzplatte 100 befestigt. Durch das Befestigen des Halterahmens 120 an der Referenzplatte 100 kommen die vier Halteblätter 121 des Halterahmens 120 in Presskontakt mit den vier Seiten des Tiefpassfilters 140, so dass das Tiefpassfil ter 140, das staubbeständige Dichtelement 130 und der CCD-Baustein 110 zwischen dem Halterahmen 120 und der Referenzplatte 100 als Einheit gehalten sind. Obgleich die CCD-Einheit 10 in vorstehend beschriebener Weise zusammengesetzt wird, ist an diesem Punkt noch nicht sichergestellt, dass der in dem CCD-Baustein 110 eingebaute CCD-Chip 113 exakt parallel zur Vorderfläche der Referenzplatte 100 angeordnet ist.
Nachdem der Halterahmen 120 in vorstehend beschriebener Weise mit den vier Stellschrauben 122 an der Referenzplatte 100 befestigt ist, wird deshalb nach Bedarf eine Justierung vorgenommen, um sicherzustellen, dass die Bilderzeugungsfläche des CCD-Chips 113 exakt parallel zur Vorderfläche der Referenzplatte 100 angeordnet ist. Bei dieser Justierung wird die Referenzplatte 100 auf einem Objekttisch eines nicht gezeigten Lichtmikroskops so angebracht, dass sie in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse des Lichtmikroskops liegt. Anschließend wird das Lichtmikroskop auf die Bilderzeugungsfläche des CCD-Chips 113 fokussiert, während der Objekttisch in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse des Lichtmikroskops in X-Richtung und Y-Richtung bewegt wird. Dabei ist eine Fokussierung des Lichtmikroskops an beliebigen X-Y-Punkten auf der Bilderzeugungsfläche des CCD-Chips 113 dann sichergestellt, wenn die Bilderzeugungsfläche des CCD-Chips 113 exakt parallel zur Referenzplatte 100 angeordnet ist.
Ist dagegen das Lichtmikroskop an einem oder mehreren Punkten auf der Bilderzeugungsfläche des CCC-Chips 113 defokussiert, so werden die Justierschrauben 106 von dem hinter der Referenzplatte 100 liegenden Raum her so betätigt, dass der Winkel der Bilderzeugungsfläche des CCD-Chips 113 bezüglich der Referenzplatte 100 eingestellt wird. Wird die jeweilige Justierschraube 106 vor- und zurückgedreht, so wird deren Spitzen- oder Stirnfläche aus der Vorderfläche der Referenzplatte 100 hervorgeschoben bzw. zurückgezogen. Bei Heraustreten aus der Vorderfläche der Referenzplatte 100 kommt die Spitzenfläche einer der Einstellschrauben 106 in Punktkontakt mit der hinteren Fläche der Bausteinbasis 111, so dass der CCD-Baustein 110 an diesem Kontaktpunkt von der Vorderseite der Referenzplatte 100 weggedrückt wird. Da die Vorderseite des CCD-Bausteins 110, wie vorstehend beschrieben, durch die vier Halteblätter 121 des Halterahmens 120 federnd oder elastisch auf die Referenzplatte 100 gedrückt wird, bleibt der CCD-Baustein 110 durch den Halterahmen 120 auch dann gehalten, wenn er durch die Justierschraube 106 nach vorn gedrückt wird. Indem ein Teil des CCD-Bausteins 110 nach vorn von der Vorderseite der Referenzplatte 100 weggedrückt wird, ändert sich der Winkel des CCD-Bausteins 110 relativ zu der Referenzplatte 100. So kann durch Betätigen der drei Justierschrauben 106 der Winkel des CCD-Bausteins 110 relativ zur Referenzplatte 100 eingestellt werden, während die Bilderzeugungsfläche des CCD-Chips 113 mit einem Lichtmikroskop beobachtet wird. Mit anderen Worten kann also die Neigung der Bilderzeugungsfläche des CCD-Chips 113 durch Justieren der drei Justierschrauben 106 eingestellt werden, während die Bilderzeugungsfläche des CCD-Chips 113 mit einem Lichtmikroskop beobachtet wird. Die Neigung der Bilderzeugungsfläche des CCD-Chips 113 bezüglich der Referenzplatte 100 kann also so eingestellt werden, dass eine Fokussierung des Lichtmikroskops an beliebigen X-Y-Punkten auf der Bilderzeugungsfläche des CCD-Chips 113 sichergestellt ist. Dabei wird der Abstand zwischen der Referenzplatte 100 und der Bilderzeugungsfläche des CCD-Chips 113 auf einen vorbestimmten Abstand eingestellt.
Nach Abschluss einer solchen Justierung wird der Klebstoff 117 in die drei Einspritzlöcher 105 eingespritzt, die an der hinteren Fläche der Referenzplatte 100 offen liegen, um den Klebstoff 117 in den Raum zwischen der Vorderfläche der Referenzplatte 100 und der hinteren Fläche des CCD-Bausteins 110, d.h. der hinteren Fläche der Bausteinbasis 111, zu füllen. Nachdem der Klebstoff 117 in diesen Zwischenraum eingebracht worden ist, wird er fest, so dass er den CCD-Baustein 110 an der Referenzplatte 100 befestigt. Dadurch ist sichergestellt, dass die Bilderzeugungsfläche des CCD-Chips 113 exakt parallel zur Vorderfläche der Referenzplatte 100 ist. Damit ist der Zusammenbau der CCD-Einheit 10 abgeschlossen, bei dem die Bilderzeugungsfläche des CCD-Chips 113 exakt parallel zur Referenzplatte 100 eingestellt und mittels des Klebstoffs 117 bezüglich der Referenzplatte 100 fixiert worden ist.
Anschließend wird die zusammengebaute CCD-Einheit 10 an dem Hauptrahmen 8 befestigt, der innerhalb des Kamerakörpers 1 angeordnet ist. Die Lage der CCD-Einheit 10 an der hinteren ebenen Fläche des Hauptrahmens 8 wird dadurch festgelegt, dass die beiden Positionierlöcher 102 auf die ihnen jeweils zugeordneten Positionsstifte 83 des Hauptrahmens 8 gesteckt werden. Dann wird die Referenzplatte 100 an dem Hauptrahmen 8 befestigt, indem die drei Stellschrauben 84 in die drei ihnen jeweils zugeordneten zylindrischen Auflagevorsprünge 82 geschraubt werden, während sich die Stirnflächen der Auflagevorsprünge 82 in Kontakt mit der Vorderfläche der Referenzplatte 100 befinden, um die CCD-Einheit 10 an dem Hauptrahmen 8 zu befestigen. Da die Ebene, in der die Stirnflächen der drei Auflagevorsprünge 82 liegen, parallel zur Anbringfläche des Fassungsrings 11 ist, wie schon oben erwähnt wurde, und da sich die Stirnflächen der Auflagevorsprünge 82 jeweils an einer Stelle befinden, die in Richtung der optischen Achse O einen vorbestimmten Abstand von der Anbringfläche des Fassungsrings 11 hat, wird die an dem Hauptrahmen 8 befestigte Referenzplatte 100 und damit auch die Bilderzeugungsfläche des CCD-Chips 113 parallel zur Anbringfläche des Fassungsrings 11, wodurch die genannte Bilderzeugungsfläche in der Schärfenebene angeordnet wird.
Wie aus obiger Beschreibung hervorgeht, wird die Bilderzeugungsfläche des CCD-Chips 113 parallel zur Referenzplatte 100 eingestellt. Die CCD-Einheit 10 kann in einer vorbestimmten Position bezüglich der Anbringfläche des Fassungsrings 11 angeordnet werden, da der CCD-Baustein 110 durch Justieren der Justierschrauben 106 parallel zur Referenzebene 100 eingestellt und in einem vorbestimmten Abstand von der Referenzebene 100 angeordnet wird, wenn der CCD-Baustein 110 an der Referenzplatte 100 montiert wird. Der CCD-Baustein 110 wird dann nach Justieren der Justierschrauben 106 mittels des Klebstoffs 117 an der Referenzplatte 100 befestigt. Die CCD-Einheit 10 benötigt demnach nur die drei Justierschrauben 106 als Positioniervorrichtung, um die Bilderzeugungsfläche des CCD-Chips 113 geeignet anzuordnen. Außerdem müssen die drei Stellschrauben 84 nur in die ihnen jeweils zugeordneten drei Auflagevorsprünge 82 geschraubt werden, wenn die CCD-Einheit 10 an dem Hauptrahmen 8 befestigt wird, da die Bilderzeugungsfläche des CCD-Chips 113 schon im Voraus in oben beschriebener Weise auf die Referenzplatte 100 eingestellt worden ist. Dies erleichtert das Befestigen der CCD-Einheit 10 an dem in dem Kamerakörper 1 angeordneten Hauptrahmen 8 beträchtlich.
Zudem kann bei der Digitalkamera 200 nach oben beschriebenem Ausführungsbeispiel eine Ablagerung von Staub auf der Vorderfläche des Schutzglases 116 des CCD-Bausteins 110 zuverlässig verhindert werden, insbesondere im Bereich unmittelbar vor der Bilderzeugungsfläche des CCD-Chips 113, da das Tiefpassfilter 140 in die CCD-Einheit 10 eingebaut und das staubbeständige Dichtelement 130 zwischen dem Tiefpassfilter 140 und dem CCD-Baustein 110 gehalten ist. Ist kein Tiefpassfilter wie das Tiefpassfilter 140 in die CCD-Einheit 10 eingebaut, so müssen ein solches Filter und ein dem Element 130 entsprechendes staubbeständiges Dichtelement gleichzeitig mit Befestigen der CCD-Einheit 10 an dem Hauptrahmen 8 an der CCD-Einheit 10 angebracht werden. Dabei besteht jedoch die Gefahr, dass sich beim Befestigen der CCD-Einheit 10 an dem Hauptrahmen 8 Staub auf der Vorderfläche des Schutzglases 116 des CCD-Bausteins 110 absetzt, was zu der Notwendigkeit führt, die CCD-Einheit 10 in einem Reinraum an dem Hauptrahmen 8 zu befestigen. Dies macht die Befestigung des CCD-Bausteins an dem Kamerakörper kompliziert. Außerdem besteht bei einer Anordnung, in der ein staubbeständiges Dichtelement zwischen dem Hauptrahmen 8 und der Referenzplatte 100 montiert wird, die Gefahr, dass durch die beiden Schlitze 101, die in der Referenzplatte 100 ausgebildet sind und in die die beiden Außenanschlussanordnungen 115 eingesetzt werden, Staub in den Raum unmittelbar vor der Referenzplatte 100 dringt und sich auf der Vorderfläche des Schutzglases 116 absetzt.
Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel ist so konstruiert, dass der Winkel der Bilderzeugungsfläche des CCD-Chips 113 bezüglich der Referenzplatte 100 so eingestellt werden kann, dass die Bilderzeugungsfläche des CCD-Chips 113 exakt parallel zur Referenzplatte 100 liegt. Ferner ist dieses Ausführungsbeispiel so konstruiert, dass der Abstand von der Bilderzeugungsfläche des CCD-Chips 113 zu der Referenzplatte 100 auf einen vorbestimmten Wert eingestellt werden kann. Es ist jedoch ebenso möglich, eine der drei Justierschrauben 106 durch einen einstückig mit der Vorderfläche der Referenzplatte 100 ausgebildeten Vorsprung zu ersetzen, wenn lediglich der Winkel der Bilderzeugungsfläche des CCD-Chips 113 bezüglich der Referenzplatte 100 eingestellt werden muss. In diesem Fall müssen nur zwei Justierschrauben 106 vorgesehen werden, wodurch der Aufbau der Digitalkamera 200 noch einfacher wird. In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der Digitalkamera sind an der Referenzplatte 100 die drei Justierschraublöcher 104 ausgebildet. Man kommt jedoch auch mit weniger als drei Justierschraublöchern aus, sofern der Klebstoff 117 so in den Zwischenraum zwischen der hinteren Fläche des CCD-Bausteins 110 und der Referenzplatte 100 eingespritzt werden kann, dass sich in ihm keine Luftblasen ausbilden.
Als Klebstoff 117, der zum Verbinden des CCD-Bausteins 110 mit der Referenzplatte 100 eingesetzt wird, wird vorteilhaft ein Schnellkleber verwendet, der in sehr kurzer Zeit fest wird. Wird außerdem als Klebstoff 117 ein Klebstoff mit hoher Wärmeleitfähigkeit verwendet, so kann die von dem CCD-Chip 113 erzeugte Wärme effizient über den Klebstoff 117 auf die Referenzplatte 100 übertragen und von dem Klebstoff 117 dissipiert bzw. abgeleitet werden, wodurch die Kühleffizienz des CCD-Chips 113 verbessert wird. Dadurch kann das thermische Rauschen des CCD-Chips 113 wirksam reduziert werden. Bereitet die Verwendung eines Klebstoffs mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit Schwierigkeiten, so kann auch ein Dissipations- oder Ableitfett 118 mit hoher Wärmeleitfähigkeit auf einen Teil der hinteren Fläche der Basis 111 des CCD-Bausteins 110 aufgebracht werden, wie in 3 gezeigt ist (d.h. auf einen Bereich der Basis 111 unmittelbar hinter dem CCC-Chip 113), so dass sich das Ableitfett 118 in Kontakt mit der Vorderfläche der Referenzplatte 100 befindet, wenn der CCD-Baustein 110 an der Referenzplatte 100 montiert wird. In diesem Fall wird der Klebstoff 117 in den Raum, in dem sich kein Ableitfett 118 befindet, eingespritzt. Die von dem CCD-Chip 113 erzeugte Wärme kann so über das Ableitfett 118 von der Referenzplatte 100 abgeleitet werden.
Die in der Digitalkamera nach der Erfindung eingebaute Bildaufnahmevorrichtung ist nicht allein auf einen großformatigen CCD-Bildsensor beschränkt. So kann auch eine beliebige andere Art von Bildaufnahmevorrichtung, z.B. ein CMOS-Bildsensor, vorgesehen sein. Die Erfindung ist auch in entsprechender Weise auf eine beliebige andere Digitalkamera anwendbar, in der eine Bildsensoreinheit vorgesehen ist, die einen Festkörperbildsensor-Baustein mit einem Aufbau enthält, bei dem die Bilderzeugungsfläche einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung, die kein CCD-Bildsensor ist, zuverlässig und exakt so positioniert werden muss, dass sie parallel zu einer Basisplatte des Festkörperbildsensor-Bausteins ist.
Die Erfindung sieht vor, dass ein Bildsensorblock, in dem der den Bildsensor enthaltende Baustein auf die Referenzplatte montiert ist, eine Justiervorrichtung enthält, mit der zumindest die Verkippung des Bildsensors bezüglich einer Referenzfläche der Referenzplatte eingestellt werden kann. Deshalb kann der Bildsensorbaustein parallel zur Bilderzeugungsfläche des Bildsensors eingestellt werden, indem durch Betätigen der Justiervorrichtung (Justierschrauben) die Verkippung des Bausteins bezüglich der Referenzplatte eingestellt wird. Zugleich kann durch Betätigen der Justiervorrichtung (Justierschrauben) der Abstand zwischen der Bilderzeugungsfläche des Bildsensors und der Referenzplatte auf einen vorbestimmten Wert eingestellt werden. Ist nur die Referenzplatte in den Kamerakörper einzubauen, so kann deshalb der an ihr gehaltene Bildsensor derart an dem Kamerakörper befestigt werden, dass seine Bilderzeugungsfläche senkrecht zur optischen Achse der Aufnahmeoptik der Digitalkamera angeordnet ist. Der Einbau des Bildsensorblocks kann so verbessert und zugleich die zur Befestigung des Bildsensorblocks an dem Kamerakörper vorgesehene Konstruktion vereinfacht werden.

Claims

Digitalkamera (200) mit einer an einem Kamerakörper befestigbaren Bildsensoreinheit (10), die einen Bildsensorbaustein (110) mit einem Bildsensor und eine Referenzplatte (100) hat, die an dem Kamerakörper befestigt als Lagereferenz dient, wobei der Bildsensorbaustein (110) an der Referenzplatte (100) montierbar ist, und einer in der Bildsensoreinheit (10) enthaltenen Vorrichtung (106, 120) zum Justieren zumindest der Neigung des Bildsensors bezüglich einer Referenzfläche der Referenzplatte (100).
Digitalkamera (200) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildsensorbaustein (110) mit der Referenzplatte (100) verbindbar ist, nachdem der Bildsensor durch Betätigen der Justiervorrichtung (106, 120) justiert ist.
Digitalkamera (200) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Justiervorrichtung umfasst: ein aus einem federnden Material bestehendes Halteelement (120), das den Bildsensorbaustein (110) relativ zu der Referenzplatte (100) verkippbar an dieser hält, und mehrere Justierschrauben (106), die jeweils derart in Punktkontakt mit dem Bildsensorbaustein (110) bringbar sind, dass der Bildsensorbaustein (110) über die Justierschrauben (106) an einer Befestigungsfläche der Referenzplatte (100) gehalten ist, wobei der Abstand zwischen dem Bildsensorbaustein (110) und der Befestigungsfläche der Referenzplatte (100) durch Drehen mindestens einer der Justierschrauben (106) justierbar ist.
Digitalkamera (200) nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch mehrere in der Referenzplatte (100) ausgebildete Schraublöcher (104), in welche die ihnen jeweils zugeordneten Justierschrauben (106) schraubbar sind.
Digitalkamera (200) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Justierschrauben (106) jeweils als scheibenförmige Schraube ausgebildet sind, deren in Punktkontakt mit dem Bildsensorbaustein (110) bringbare Stirnfläche sphärisch geformt ist.
Digitalkamera (200) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass drei Justierschrauben (106) vorgesehen sind, die jeweils derart in Kontakt mit dem Bildsensorbaustein (110) bringbar sind, dass der Bildsensorbaustein (110) unter Ausbildung eines Zwischenraums zwischen sich und der Referenzplatte (100) an den jeweiligen Enden der Justierschrauben (106) aufliegt, und in den genannten Zwischenraum ein Haftmittel (117) einbringbar ist, um den Bildsensorbaustein (110) mit der Befestigungsfläche der Referenzplatte (100) zu verbinden.
Digitalkamera (200) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzplatte (100) mindestens ein zur hinteren Fläche des Bildsensorbausteins (110) offenes Einspritzloch (105) hat, durch das ein Haftmittel (117) in den Zwischenraum zwischen der hinteren Fläche des Bildsensorbausteins (110) und der Referenzplatte (100) einbringbar ist, um den Bildsensorbaustein (110) mit der Befestigungsfläche der Referenzplatte (100) zu verbinden.
Digitalkamera (200) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der vorderen Fläche des Bildsensorbausteins (110) ein Tiefpassfilter (140) angeordnet ist, zwischen dem Bildsensorbaustein (110) und dem Tiefpassfilter (140) ein rahmenförmiges, staubbeständiges Dichtelement (130) so angeordnet ist, dass es eine Bilderzeugungsfläche des Bildsensors umgibt, und das Tiefpassfilter (140), das Dichtelement (130) und der Bildsensorbaustein (110) eine von dem Halteelement (120) als Einheit zu haltende Lage bilden, während sie gegen die Referenzplatte (100) gedrückt werden.
Digitalkamera (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kamerakörper Auflagevorsprünge (82) hat, mit denen sich die Referenzplatte (100) in Kontakt befindet, wenn sie über Stellschrauben (84), die in die ihnen jeweils zugeordneten Auflagevorsprünge (82) schraubbar sind, an dem Kamerakörper zu befestigen ist, und die Stirnflächen der in Kontakt mit der Referenzplatte (100) befindlichen Auflagevorsprünge (82) in einer Ebene liegen, die parallel zu einer Anbringfläche einer an dem Kamerakörper angeordneten Objektivfassung (11) ist.
Digitalkamera (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzplatte (100) eine Metallplatte ist und das Haftmittel (117) eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat.
Digitalkamera (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Fett (118) mit hoher Wärmeleitfähigkeit, das in einen Teil des Zwischenraums zwischen der hinteren Fläche des Bildsensorbausteins (110) und der Referenzplatte (100) gefüllt ist.
Digitalkamera (200) nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (120) über Stellschrauben (122) an der Referenzplatte (100) befestigt ist.
Digitalkamera (200) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kamerakörper einen Rahmen (8) mit einer rechteckigen Öffnung (81) hat, durch die Objektlicht, das durch ein an der Anbringfläche montiertes Aufnahmeobjektiv (2) tritt, auf die Bilderzeugungsfläche des Bildsensors fällt, und die Auflagevorsprünge (82) von dem Rahmen (8) abstehen, so dass die Referenzplatte (100) an den Stirnflächen der Auflagevorsprünge (82) befestigt ist.
Digitalkamera (200) mit einem Aufnahmeobjektiv (2), einem in einem Kamerakörper angeordneten Rahmen (8) mit einer rechteckigen Öffnung (81), durch das Objektlicht, das durch das Aufnahmeobjektiv (2) tritt, auf eine Schärfenebene fällt, einer Bildsensoreinheit (10) mit einer an dem Rahmen (8) befestigten Referenzplatte (100) und einem an der Referenzplatte (100) montierten Bildsensorbaustein (110), der einen Bildsensor enthält, und einer in der Bildsensoreinheit (10) enthaltenen Vorrichtung (106, 120) zum Justieren zumindest der Neigung des Bildsensors bezüglich einer Referenzfläche der Referenzplatte (100).