JP2005064693A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 部品を追加することなく、固体撮像素子のピント方向の位置ズレ抑制を実現することを課題とする。
【解決手段】 固体撮像素子と光学部品とを有する撮像装置において、前記固体撮像素子を保持する固体撮像素子保持部材と、前記固体撮像素子の撮影光束入射側の面を前記固体撮像素子保持部材に当接して、前記固体撮像素子のパッケージ背面より圧接保持する固体撮像素子圧接部材と、前記光学部品を保持し、前記固体撮像素子の撮影光束入射側の面に接着固定され、前記固体撮像素子保持部材と略平行な当接面を有する少なくとも１つの突起形状が一体的に成形されている光学部品保持部材を有することを特徴とする撮像装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は固体撮像素子とそれをの保持する保持部材を有する撮像装置に関するものである。

近年の大型撮像素子を用いたデジタル一眼レフカメラの場合、撮像素子と光学ファインダの相対的位置関係と撮影ピント方向の位置決めが必要である。そこでピント方向の位置調整、片ボケ防止のための上下左右チルト調整、画角合わせの為の水平垂直方向の調整と傾き回転調整が必要となり、結果として前記６軸の調整が必要となる。

一般的に調整治具により６軸調整をおこない撮像素子ユニット内で撮像素子の位置出しを完結し、この撮像素子ユニットを電子撮像装置の本体に取り付ける方法がとられている。これを実現するための構造が、提案されている（例えば、特許文献１）。

ここでは、固体撮像素子を第１の金属プレートに固定し、第２の金属プレートに対して治具により相対位置関係を所望の位置に６軸調整した後、第１の金属プレートと第２の金属プレートを半田付け固定した撮像素子ユニットを形成する。その後、撮像装置本体に設けられた撮像素子ユニット位置決め手段を用いて所定位置に固定するという構造である。

またこれに対して、リードフレームをもつ固体撮像素子と固体撮像素子を保持する固体撮像素子保持部材を有し、リードフレームが固体撮像素子のパッケージから露出している露出部に第１の位置決め用手段が形成され、固体撮像素子保持部材には固体撮像素子位置決め手段と関連つけられる第２の位置決め手段が形成され、第１、第２の位置決め手段により固体撮像素子と固体撮像素子保持部材の相対的位置関係を決定するとともに固体撮像素子のパッケージの撮影光束入射側の面を固体撮像素子保持部材に当接して保持するという構造が、公知ではないがキヤノンの先願件として提案されている。
特開２０００−３３３０５０号公報

上記に開示された技術によると以下のような課題が生じる。

撮像素子を含む撮像ユニットを、撮像装置本体の所望位置に精度良く位置決めするためには６軸調整が必要である。このように、６軸調整を行う方法は複雑な調整となるため、調整時間が長くかかり、また調整治具も必要であるため、製造コストが大きくかかる。

また、半田により固定するため、撮像素子に不具合が生じた時などの分解作業が煩雑となる。

さらに、撮像素子パッケージと第２の金属プレートという質量の大きな部品を第１の金属プレートのみで保持するため、落下など大きな衝撃が撮像素子に作用する場合には、調整にズレが生じ、再度６軸調整が必要となるなどの問題点が生じる。

これに対して、リードフレームをもつ固体撮像素子と固体撮像素子を保持する固体撮像素子保持部材を有し、リードフレームが固体撮像素子のパッケージから露出している露出部に第１の位置決め用手段が形成され、固体撮像素子保持部材には固体撮像素子位置決め手段と関連つけられる第２の位置決め手段が形成され、第１、第２の位置決め手段により固体撮像素子と固体撮像素子保持部材の相対的位置関係を決定するとともに、固体撮像素子のパッケージの撮影光束入射側の面を固体撮像素子保持部材に当接して保持するという構造では、
ユニットの組み上げと同時に撮像面内のチップ位置が精度良く位置出し出来るため、部品点数を削減した単純な構造でありながら従来一般的に行われている煩雑な６軸調整工程が廃止できるという特徴がある。

しかしながら、この場合においても、撮像素子のピント方向における規制手段を設けていないため、落下など大きな衝撃が撮像素子に作用する場合には、ピント方向の位置がズレてしまうという問題があった。

本発明は、固体撮像素子と光学部品とを有する撮像装置において、前記固体撮像素子を保持する固体撮像素子保持部材と、前記固体撮像素子の撮影光束入射側の面を前記固体雑像素子保持部材に当接して、前記固体撮像素子のパッケージ背面より圧接保持する固体撮像素子圧接部材と、
前記光学部品を保持し、前記固体撮像素子の撮影光束入射側の面に接着固定され、前記固体撮像素子保持部材と略平行な当接面を有する少なくとも１つの突起形状が一体的に成形されている光学部品保持部材を有することを特徴とする。

部品を追加することなく、固体撮像素子のピント方向の位置ズレ抑制を実現できる。さらに、突起形状の当接面と固体撮像素子保持部材前面の隙間を両者の位置公差よりも大きく、固体撮像素子圧接部材がバネ限界に至る変位量よりも小さく設定することにより、光学部品保持部材と固体撮像素子保持部材の間に介在する部品の累積公差による両部品の干渉を防ぐとともに、固体撮像素子圧接部材が塑性変形して、圧接保持力が低下するのを防ぐことも可能となる。

本発明による撮像素子の保持方法をカメラに適用した実施形態を説明する。

図１は本実施の形態によるカメラの要部概略図である。

図１において、１は撮影レンズであり、図１では便宜上２枚のレンズ１ａ、１ｂで示したが、実際は多数のレンズから構成されている。２は主ミラーで、観察状態と撮影状態に応じて撮影光路へ斜設されあるいは退去される。３はサブミラーで、主ミラー２を透過した光束をカメラ本体の下方へ向けて反射する。４はシャッタ、５は感光部材で、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子よりなっている。

観察状態で主ミラー２が撮影光路に斜設された状態であり、主ミラー２で反射した光束をカメラ本体上方へ向けて反射し、ピント板６上で結像する。ピント板６を透過した光束はペンタプリズム７、ファインダー光学系８を介して、レンズ１で観察される観察画像をファインダー９より観察できるように構成されている。
１０は焦点検出ユニットであり、サブミラー３で反射された光束を取り込んで公知の位相差検出方式で焦点検出信号を出力する装置である。

図２に本実施の形態のＣＭＯＳセンサの概略断面図を示す。

１１はリードフレームであり位置決め穴１２が形成されている。

１３ａは上セラミック、１３ｂは下セラミックであり、リードフレーム１１に対して固着されている。

１４はセンサチップであり下セラミック１３ｂに実装され、ワイヤ１５によってボンディングパッド１６と電気的接続がなされている。ボンディングパッド１６はリードフレーム１１と同一の金属プレスプレートで形成されており、製品状態では適宜切断されて必要個所を残して電気的導通は遮断される。通常センサチップ１４を実装するとき、リードフレーム１１にチップ実装位置を決めるための基準ターゲットを形成しておき、これを基準として所定の位置にセンサチップ１４を実装する。

これによりワイヤボンディング精度も高まり、信頼性の高いセンサが構成される。以上より、結果的に位置決め穴１２とセンサチップ位置の相対位置関係は精度良く収まっていることになる。しかし、センサチップ１４はリードフレーム１１に対して微小ではあるが傾きを残したままパッケージ内に実装される。

１７はカバーガラスであり、上セラミック１３ａの上面１８に接着固定される。このとき一般的にはセラミックの表面は粗く精度面にはなっていないが、ここではカバーガラス接着面１８を研磨してカバーガラス１７とチップ１４との距離を精度良く維持している。これはパッケージ内のチップ位置を正確に把握できないとカメラに組み込んだときのピント位置が大きくばらつくことになり不都合が生じるからである。

図３に本実施の形態のＣＭＯＳセンサユニットの分解斜視図を示す。

ここでは左右略対称形を考慮して主に図中右側について説明する。

２０はローパスフィルターマスクで撮影光束を規制し、ゴースト等の防止をしている。３０は光学ローパスフィルターで、４０がローパスフィルターホルダである。

ローパスフィルターホルダ４０はモールド成形品であり、弾性腕部４１を持っている。弾性腕部４１の先端部には突出部４３が設けられ、ここに位置決め用穴４４とビス穴が配設されている。また、上下４箇所には十分な強度を有する突起形状４６が一体的に成形されている。

５０は粘着テープ、６０はシールドプレートで位置決め穴６１、ビス穴６２、更にカメラ金属本体部分にアースするための突出部６３と接続フレキシブル基板（不図示）をシールドするための延長部６４を持っている。

７０はセンサプレートで、位置決め用突起７１、タップ穴７２、更に撮影光束に対して十分な余裕をもつ開口部７３が形成されている。位置決め用突起７１は紙面表裏両方向に突出しており、カシメピンなどで形成される。

８０はカメラ本体への取り付けワッシャであり、ワッシャ厚みを選択することでＣＭＯＳセンサユニットの傾きを吸収する。センサユニットはワッシャ調整後、３本のビス７５で不図示のカメラ本体に固定される。

９０はＣＭＯＳセンサでセラミックパッケージの形態をしており、構造は図２で説明した通りである。リードフレーム１１はリード端子９１の列と異なる辺の部分で露出している。この露出しているリードフレーム１１の場所に位置決め穴１２が形成されている。ＣＭＯＳセンサの入出力信号はリード端子９１に接続される不図示の接続フレキシブル基板により制御回路基板と電気的に接続される。また１７はカバーガラス、１８はセラミックパッケージ上面でカバーガラスの接着面である。

１００はセンサ押えで延長屈曲部１００ａでＣＭＯＳセンサ９０をセンサプレート７０に対して圧接固定支持している。

このＣＭＯＳセンサユニットを組順にしたがって説明する。

まずＣＭＯＳセンサ９０のリードフレーム１１に設けられた位置決め穴１２をセンサプレート７０に設けられた位置決め用突起７１に挿入し、ＣＭＯＳセンサ９０が所定位置にある状態でセンサ押え１００を背面からワッシャ７７を挟んで、各々２本のビス７６でセンサプレート７０に固定する。これにより延長屈曲部１００ａでＣＭＯＳセンサ９０の裏面を押さえ込み、ＣＭＯＳセンサのカバーガラス接着面１８をセンサプレート７０に当接させる。このＣＭＯＳセンサ９０のカバーガラス接着面１８は前述のように研磨された面となっているので密着度が高く、隙間はほとんどない。またカバーガラス１７はセンサプレート７０に干渉しないように開口部７３の中に挿入される形で収まっている。

次にローパスフィルターホルダ４０に粘着テープ５０を位置決めしながら固着する。

次にセンサプレート７０に設けられた位置決め用突起７１に対して、シールドプレート６０の位置決め穴６１、ローパスフィルターホルダ４０の位置決め穴４４を合わせた状態でローパスフィルターホルダ固定ビス７４によりタップが切られたセンサプレート７０のビス穴７２に締結する。

ＣＭＯＳセンサ９０が前述のようにセンサプレート７０に圧接固定されるとカバーガラス１７と粘着テープ５０が密着し、ローパスフィルターホルダ４０が押し上げられる形になるが、そこで生じるたわみ量はローパスフィルターホルダ４０に設けられた弾性腕部４１の変形で吸収する。

次にローパスフィルターホルダ４０に設けられた開口部４７にローパスフィルター３０を落とし込み全周に接着剤を塗布することで隙間を無くし接着固定する。この構成によりローパスフィルターホルダ４０とカバーガラス１７の間は隙間なく保持され、密閉空間として維持される。

更にローパスフィルターマスク２０をローパスフィルターホルダ４０に設けられた位置決め突起４２とローパスフィルターマスク２０に設けられた位置決め穴２１により位置だしをしながら接着固定する。

ローパスフィルターホルダ４０に設けられた突起形状４６はセンサプレート７０の開口部７３の外側まで伸びており、落下などでＣＭＯＳセンサ９０にセンサ押え１００の延長屈曲部１００ａの押し圧よりも大きな力が作用して、ＣＭＯＳセンサ９０がピント方向に移動する場合には、センサプレート７０の前面（入射光束側の面）とローパスフィルターホルダ４０に設けられた突起形状４６の裏面（入射光束と反対側の面）とが突き当たることにより、ピント方向の位置ズレ量を抑える役割を果たしている。

また、突起形状４６は、突起形状４６の裏面とセンサプレート７０の前面がユニット状態でクリアランスを持つ位置に成形されている。このクリアランスは、突起形状４６の裏面とセンサプレート７０の前面の位置公差よりも大きく、かつセンサ押え１００の延長屈曲部１００ａがバネ限界に至る変位量よりも小さくなるように設定されている。

なお、本実施例では、ローパスフィルターホルダ４０に設けられた突起形状４６を図５（ａ）のごとく上下２箇所ずつに配置して説明しているが、図５（ｂ）のごとく上下１箇所ずつ対角に配置してもよく、また、図５（ｃ）のごとく上下１箇所ずつ中央に配置してもよい。また、図５（ｄ）のごとく上下の３箇所に配置してもよい。

以上により、ＣＭＯＳセンサユニットが完成される。

図４は本実施の形態のカメラの要部断面図である。

４はフォーカルプレーンシャッタユニットであり、クイックリターンミラー２の後方に配置され、ミラーボックス１１０に保持されている。

７はペンタプリズム、９は被写体像を観察するためのファインダ接眼レンズ群である。

１１１は金属板を加工したメインシャーシで、撮像面と平行に配置されている。

このメインシャーシ１１１は、ミラーボックス１１０とビス等で強固に締結されており、ミラーボックス１１０と共にカメラ本体の全体的な強度を確保する骨組みを成している。また、カメラ底面部にはメインシャーシ１１１の一部を前方へ曲げた部分を有し、三脚取付けネジ１１２が固定されている。

９０は図２で説明したＣＭＯＳセンサであり、カバーガラス１７にはローパスフィルターホルダ４０、光学ローパスフィルター３０、ローパスフィルターマスク２０が順次積層されており、またセンサプレート７０にはシールドプレート６０が積層されている構造であることは図３で説明した通りである。

図３では示さなかったが、１０１ａは上側接続フレキシブル基板で、図中上方側の複数のリード端子９１ａと半田等で接続されている。同様に１０１ｂは下側接続フレキシブル基板で、図中下方側の複数のリード端子９１ｂに半田等で接続されている。

上側接続フレキシブル基板１０１ａと下側接続フレキシブル基板１０１ｂは延長上で各々後述するメイン回路基板に接続される。このとき上側接続フレキシブル基板１０１ａと下側接続フレキシブル基板１０１ｂはシールドプレート６０に設けられた延長部６４ａと６４ｂによりシールドされている。

ＣＭＯＳセンサユニットのカメラ本体への取り付け方は以下の通りである。

センサチップ１４の撮像面はパッケージ内において、製造上、位置と傾きにばらつきがあるため、カメラを製造する上では、撮影レンズとセンサチップの撮像面との相関位置を合わせ込むための調整が必要となっている。そこで、事前にＣＭＯＳセンサユニットの状態でセンサチップの位置と傾きを測定し、更にＣＭＯＳセンサユニットを取り付けるミラーボックス１１０の取付け面の位置１１０ａ、１１０ｂの高さ測定値を考慮して取付けワッシャ８０ａ、８０ｂの厚みを割り出して決定する。

この割り出されたワッシャ８０ａ、８０ｂをセンサプレート７０とミラーボックス１１０の取付面１１０ａ、１１０ｂの間に挟みビスで固定することで撮像面傾きを吸収する。

１１３はメイン回路基板であり、多数の電気部品１１３ａを搭載しＣＭＯＳセンサ出力信号をサンプリングして増幅しＡ／Ｄ変換する電気回路、ホワイトバランス、露出補正、ガンマ補正等の画像信号に所定の処理を施す撮像信号処理回路及びデジタル画像信号を内部メモリへ格納あるいは読み出し動作を制御するメモリコントロール回路、さらに撮影機構系の駆動や表示系等のカメラ全体のシステムコントロールを行う制御回路が組み込まれている。また、カメラ内各部から多種の信号を伝達するための複数の接続基板を受けるためのコネクタも多数搭載している。

１１４、１１５はメイン回路基板の回路ブロックを覆うシールドケースで、安定したアースと接続されながらメイン回路基板に支持されている。

ここでは組順は詳述しないが、上述のメイン回路基板はカメラ本体に不図示の支持部に固定されており、前述の上側接続フレキシブル基板１０１ａと下側接続フレキシブル基板１０１ｂはメイン回路基板１１３に搭載されているコネクタ１１６ａ、１１６ｂに接続される。

さらにメイン回路基板１１３の後方には、カラー液晶モニタ１１７と照明用光源１１８が配置され板金ケース１１９に覆われる構造でユニット化されている。１２０は外部表示窓であり外観背面部材１２１と共に外観を形成している。

カメラの要部概略図 センサ概略断面図 センサユニット分解斜視図 カメラ要部縦断面図 ローパスフィルターホルダ突起形状位置説明図

符号の説明

２０ ローパスフィルターマスク
３０ 光学ローパスフィルター
４０ ローパスフィルターホルダ
５０ 粘着テープ
６０ シールドプレート
７０ センサプレート
８０ ワッシャ
９０ ＣＭＯＳセンサ
１００ センサ押え
１０１ａ、１０１ｂ 接続フレキシブル基板

Claims (6)

1. 固体撮像素子と光学部品とを有する撮像装置において、
   前記固体撮像素子を保持する固体撮像素子保持部材と、
   前記固体撮像素子の撮影光束入射側の面を前記固体撮像素子保持部材に当接して、前記固体撮像素子のパッケージ背面より圧接保持する固体撮像素子圧接部材と、
   前記光学部品を保持し、前記固体撮像素子の撮影光束入射側の面に接着固定され、前記固体撮像素子保持部材と略平行な当接面を有する少なくとも１つの突起形状が一体的に成形されている光学部品保持部材を有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記当接面を有する突起形状は、前記固体撮像素子保持部材に設けられた開口部よりも外側まで伸びており、前記固体撮像素子保持部材の撮影光束入射側の面と隙間を設けて配置されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記隙間は、前記当接面と前記固体撮像素子保持部材の位置公差よりも大きく、前記固体撮像素子圧接部材がバネ限界に至る変位量よりも小さく設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 前記固体撮像素子は、リードフレームを有し、前記リードフレームが前記固体撮像素子のパッケージから露出している露出部に第１の位置決め用手段が形成され、前記固体撮像素子保持部材には前記固体撮像素子位置決め手段と関連付けられる第２の位置決め手段が形成され、前記第１、第２の位置決め手段により前記固体撮像素子と前記固体撮像素子保持部材の相対的位置を決定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 前記第１の位置決め手段は前記リードフレーム露出部に形成された位置決め穴であり、前記第２の位置決め手段は前記固体撮像素子保持部材に設けられた位置決め突起であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 前記固体撮像素子保持部材は光学部品を支持するカメラ本体に固定されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像装置。

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