JP2005215369A - Solid-state imaging device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は固体撮像素子とレンズを備えた固体撮像装置に関するものである。 The present invention relates to a solid-state imaging device including a solid-state imaging element and a lens.
従来デジタルカメラなどの撮像用機器では、CCDなどの撮像素子を保持する筐体部(ベース)と光学レンズを保持する鏡筒部(レンズホルダー)とを別部品とするとともに、筐体部と鏡筒部とをネジ機構にて螺合しレンズの位置を動かしてフォーカス調整を行うようになっている。 In conventional imaging equipment such as a digital camera, a casing (base) that holds an image sensor such as a CCD and a lens barrel (lens holder) that holds an optical lens are provided as separate parts. The tube portion is screwed with a screw mechanism, and the lens is moved to adjust the focus.
上記のような構成の固体撮像装置に関しては、多くの文献により開示されている。(例えば特許文献1、特許文献2、特許文献3参照)
The solid-state imaging device having the above configuration is disclosed in many documents. (For example, see
図7は従来の固体撮像装置の断面図である。プリント配線基板80には固体撮像素子81が搭載されており、その外周を覆うようにベース82が配置されている。前記ベース82の上部にある筒部82aの中心軸Aは、前記固体撮像素子81の受光部センターと合致するように、前記ベース82が位置決め固定されている。前記ベース82には光学フィルター83が接着固定されている。前記ベース82の前記筒部82aの内周にはネジ部82bが、中心軸Aに対して同軸に形成されている。レンズホルダー84の開口部84aの中心軸Bに光軸を合わせるように、前記固体撮像素子81に結像させるための1枚目のレンズ85が組み込まれ、次にスペーサー86が入り、前記レンズホルダー84の開口部84a中心軸Bに光軸を合わせるように、前記固体撮像素子81に結像させるための2枚目のレンズ87が組み込まれている。前記スペーサー86は前記レンズ85と前記レンズ87の間隔を決めるためのものである。前記レンズ85、前記レンズ87はレンズキャップ88により保持され、前記レンズキャップ88は前記レンズホルダー84に接着固定されている。前記レンズホルダー84の外側部にはネジ部84bが、前記開口部84aの中心軸Bに対して同軸に形成されている。前記レンズホルダー84のネジ部84bと前記ベース82のネジ部82bを螺合させ、前記レンズホルダー84前記開口部84aの中心軸Bと前記ベース82の中心軸Aを合わせながら組み込むことにより、前記レンズ85、前記レンズ86の光軸と前記固体撮像素子81の受光部センターが合致することになる。前記レンズホルダー84を螺合移動させフォーカス調整を行い、適正な位置で接着固定されている。
しかしながら、上記のような構造ではレンズ85、レンズ87の成形時の寸法や材料密度の微少なバラツキ、光軸ズレを無くすことは難しく、歩留りも悪く不具合品は組込みし直したり、部品交換が必要となる。これは、製品性能や品質の安定が不可欠の製品としては非常に不利である。これらを低コストで解決することは重要な課題である。
However, in the structure as described above, it is difficult to eliminate slight variations in the size and material density of the lens 85 and the
少なくとも、固体撮像素子が取り付けられた基板と、画像性能を向上させる光学素子と、前記固体撮像素子の外側を覆うベースと、前記固体撮像素子に結像させるための1枚目のレンズAと、同様な2枚目のレンズBと、前記レンズA、レンズBを覆うレンズホルダーと、前記レンズAと前記レンズB間に入れるスペーサー又は絞りと、前記レンズAと前記レンズBを固定するためのレンズキャップを有し、前記レンズホルダーの外側に形成されたネジ部と前記ベースの内側に形成されたネジ部を螺合し固定する固体撮像装置において、前記レンズホルダーにスリット部を設け、前記レンズBコバ外周部(好ましくは、外周径より凹んだ形状部(例えば、レンズBコバ外周部にあるDカット形状部、ゲート部、凹部等、以下同じ))を利用して、前記レンズホルダーの外側から前記スリット部を介して前記レンズBを、光軸を中心とした回転方向への移動調整ができることを特徴とする固体撮像装置とする。 At least a substrate to which a solid-state image sensor is attached; an optical element that improves image performance; a base that covers the outside of the solid-state image sensor; and a first lens A that forms an image on the solid-state image sensor; A similar second lens B, a lens holder that covers the lens A and the lens B, a spacer or a diaphragm that is inserted between the lens A and the lens B, and a lens that fixes the lens A and the lens B In a solid-state imaging device having a cap and screwing and fixing a screw portion formed outside the lens holder and a screw portion formed inside the base, the lens holder is provided with a slit portion, and the lens B Use the outer edge of the edge (preferably, the shape part that is recessed from the outer diameter (for example, the D-cut shape part, the gate part, the recessed part, etc. on the outer periphery of the lens B edge)) , The lens B through the slit portion from the outside of the lens holder, a solid state imaging device, characterized in that it is moved and adjusted in the rotational direction around the optical axis.
前記レンズA、前記レンズBの構成が3枚以上であり、前記レンズAと前記レンズB間に入れるスペーサー又は絞りもレンズの枚数に合わせて増える構成であり、前記レンズホルダーに設けるスリットもレンズの枚数に合わせて増やし、複数のレンズを、光軸を中心とした回転方向への移動調整ができることを特徴とする固体撮像装置とする。 The configuration of the lens A and the lens B is three or more, and a spacer or an aperture inserted between the lens A and the lens B is also increased in accordance with the number of lenses, and the slits provided in the lens holder are also provided on the lens. The solid-state imaging device is characterized in that the number of lenses can be increased in accordance with the number of the lenses, and the movement of the plurality of lenses in the rotation direction about the optical axis can be adjusted.
少なくとも、固体撮像素子が取り付けられた基板と、画像性能を向上させる光学素子と、前記固体撮像素子の外側を覆うベースと、前記固体撮像素子に結像させるための1枚目のレンズAと、同様な2枚目のレンズBと、前記レンズA、レンズBを覆うレンズホルダーと、前記レンズAと前記レンズB間に入れるスペーサー又は絞りと、前記レンズAと前記レンズBを固定するためのレンズキャップを有し、前記レンズホルダーの外側に形成されたネジ部と前記ベースの内側に形成されたネジ部を螺合し固定する固体撮像装置において、前記レンズホルダーにスリット部を設け、さらに前記レンズホルダースリット部に相対する前記ベースのネジ部一部に窓を設け、前記レンズホルダー螺合固定時に前記レンズホルダースリット部が前記ベースの窓を介して確認できる位置関係になり、そこから前記レンズBコバ外周部を利用して前記レンズBを、光軸を中心とした回転方向への移動調整ができることを特徴とする固体撮像装置とする。 At least a substrate to which a solid-state image sensor is attached; an optical element that improves image performance; a base that covers the outside of the solid-state image sensor; and a first lens A that forms an image on the solid-state image sensor; A similar second lens B, a lens holder that covers the lens A and the lens B, a spacer or a diaphragm that is inserted between the lens A and the lens B, and a lens that fixes the lens A and the lens B In a solid-state imaging device having a cap and screwing and fixing a screw portion formed outside the lens holder and a screw portion formed inside the base, a slit portion is provided in the lens holder, and the lens A window is provided in a part of the screw portion of the base facing the holder slit portion, and the lens holder slit portion is fixed to the base when the lens holder is screwed. A solid-state imaging device characterized in that the lens B can be moved and adjusted in the rotational direction around the optical axis using the outer periphery of the lens B edge. And
前記レンズA、前記レンズBの構成が3枚以上であり、前記レンズAと前記レンズB間に入れるスペーサー又は絞りもレンズの枚数に合わせて増える構成であり、前記レンズホルダーに設けるスリットもレンズの枚数に合わせて増やし、さらに前記レンズホルダースリット部に対応する前記ベースのネジ部にも同数の窓を設け、前記レンズホルダー螺合固定時に前記レンズホルダーの各スリット部が前記ベースのそれぞれの窓を介して確認できる位置関係になり、そこから前記レンズそれぞれのコバ外周部を利用して、複数のレンズを、光軸を中心とした回転方向への移動調整ができることを特徴とする固体撮像装置とする。 The configuration of the lens A and the lens B is three or more, and a spacer or an aperture inserted between the lens A and the lens B is also increased in accordance with the number of lenses, and the slits provided in the lens holder are also provided on the lens. In addition, the same number of windows are provided in the screw portion of the base corresponding to the lens holder slit portion, and each slit portion of the lens holder opens the respective window of the base when the lens holder is screwed and fixed. A solid-state imaging device characterized in that a plurality of lenses can be moved and adjusted in the rotational direction around the optical axis by using the outer peripheral edge of each of the lenses. To do.
本発明によれば、レンズの成形時の寸法や材料密度の微少なバラツキ、光軸ズレを、組み立て後に最良の状態に一つ一つ合わせ込むことができ、製品性能や品質の安定性が向上することになる。 According to the present invention, slight variations in lens dimensions and material density and optical axis misalignment can be adjusted to the best after assembly to improve product performance and quality stability. Will do.
組み込みし直していた時間を短縮でき、歩留りも向上するため、コスト面でも非常に有利になる。 The time required for re-installation can be shortened and the yield can be improved, which is very advantageous in terms of cost.
ベース及び/又はレンズホルダーに、レンズ位置に合わせたスリットを設ける。 The base and / or lens holder is provided with a slit that matches the lens position.
図1は本発明に係わる固体撮像装置の断面図である。プリント配線基板10(基板はプリント配線基板に限定されるものではないが、以下の実施形態ではプリント基板とする)には固体撮像素子11が搭載されており、その外周を覆うようにベース12が配置されている。前記ベース12の上部にある筒部12aの中心軸Aは、前記固体撮像素子11の受光部センターと合致するように、前記ベース12が位置決め固定されている。前記ベース12には光学フィルター13が接着固定されている。前記ベース12筒部12aの内周にはネジ部12bが、中心軸Aに対して同軸に形成されている。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a solid-state imaging device according to the present invention. A solid-
レンズホルダー14の開口部14aの中心軸Bに光軸を合わせるようにレンズ15が組み込まれ、次にスペーサー16が入り、前記レンズホルダー14の開口部14a中心軸Bに光軸を合わせるように、レンズ17が組み込まれている。前記スペーサー16は前記レンズ15と前記レンズ17の間隔を決めるためのものである。前記レンズ15、前記レンズ17はレンズキャップ18により保持され、前記レンズキャップ18は前記レンズホルダー14に接着固定されている。前記レンズホルダー14の外側部にはネジ部14bが、前記開口部14aの中心軸Bに対して同軸に形成されている。前記レンズホルダー14のネジ部14bと前記ベース12のネジ部12bを螺合させ、前記レンズホルダー14の前記開口部14aの中心軸Bと前記ベース12の中心軸Aを合わせながら組み込むことにより、前記レンズ15、前記レンズ17の光軸と前記固体撮像素子11の受光部センターが合致することになる。前記レンズホルダー14を螺合移動させフォーカス調整を行い、適正な位置で接着固定されている。前記レンズホルダー14には、スリット部14cが形成されており、前記レンズ17のコバ外周部に設けたDカット形状部17aに相対している。更に前記ベース12の前記筒部12aには、前記レンズホルダー14のスリット部14cに相対する位置に窓部12cが形成されており、前記窓部12c、前記スリット部14cを介して、細長い調整治具19を前記Dカット形状部17aに引っかけて光軸を中心に回転させる。この時実際の映像を観ながら調整し、画像性能を更に合わせ込む。最後に前記ベース12の前記窓部12cを黒色接着剤(図無し)あるいは黒色嵌合部品(図無し)で塞ぎ、シールドする。
A lens 15 is incorporated so that the optical axis is aligned with the central axis B of the opening 14a of the
図2も本発明に係わる別の実施形態による固体撮像装置のレンズユニットの断面図である。レンズホルダー20の開口部20aの中心軸Bに光軸を合わせるようにレンズ21が組み込まれ、次にスペーサー22が入り、前記レンズホルダー20の開口部20a中心軸Bに光軸を合わせるように、レンズ23が組み込まれている。前記スペーサー22は前記レンズ21と前記レンズ23の間隔を決めるためのものである。前記レンズ21、前記レンズ23はレンズキャップ24により保持され、前記レンズキャップ24は前記レンズホルダー20に接着固定されている。前記レンズホルダー20の外側部にはネジ部20bが、前記開口部20aの中心軸Bに対して同軸に形成されている。前記レンズホルダー20には、スリット部20cが形成されており、前記レンズ23のコバ外周部に設けたDカット形状部23aに相対している。前記スリット部20cを介して、細長い調整治具25を前記Dカット形状部23aに引っかけて光軸を中心に回転させる。この時解像投影機の画像、またはMTF(Modulation Transfer Function)測定装置などの評価画像を観ながら調整することができる。
FIG. 2 is also a cross-sectional view of a lens unit of a solid-state imaging device according to another embodiment of the present invention. A lens 21 is incorporated so that the optical axis is aligned with the central axis B of the opening 20a of the
図3は本発明に係わる固体撮像装置の断面図である。プリント配線基板30には固体撮像素子31が搭載されており、その外周を覆うようにベース32が配置されている。前記ベース32の上部にある筒部32aの中心軸Aは、前記固体撮像素子31の受光部センターと合致するように、前記ベース32が位置決め固定されている。前記ベース32には光学フィルター33が接着固定されている。前記ベース32筒部32aの内周にはネジ部32bが、中心軸Aに対して同軸に形成されている。図2で調整済みのレンズユニットの、前記レンズホルダー20のネジ部20bと前記ベース32のネジ部32bを螺合させ、前記レンズホルダー20前記開口部20aの中心軸Bと前記ベース32の中心軸Aを合わせながら組み込むことにより、前記レンズ21、前記レンズ23の光軸と前記固体撮像素子31の受光部センターが合致することになる。前記レンズホルダー20を螺合移動させフォーカス調整を行い、適正な位置で接着固定されている。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a solid-state imaging device according to the present invention. A solid-
図4も本発明に係わる別の実施形態による固体撮像装置のレンズユニットの断面図である。レンズホルダー40の開口部40aの中心軸Bに光軸を合わせるように1枚目のレンズ41が組み込まれ、次にスペーサー42が入り、前記レンズホルダー40の開口部40a中心軸Bに光軸を合わせるように、2枚目のレンズ43が組み込まれている。前記スペーサー42は前記レンズ41と前記レンズ43の間隔を決めるためのものである。次にスペーサー44が3枚目のレンズ45のリブ45aの内側に挿入された状態で、前記レンズホルダー40の前記開口部40a中心軸Bに光軸を合わせるように、前記レンズ45が組み込まれている。前記レンズ41、前記レンズ43、前記レンズ45はレンズキャップ46により保持され、前記レンズキャップ46は前記レンズホルダー40に接着固定されている。前記レンズホルダー40の外側部にはネジ部40bが、前記開口部40aの中心軸Bに対して同軸に形成されている。前記レンズホルダー40には、スリット部40c、40dが形成されており、前記レンズ43、前記レンズ45のコバ外周部に設けたDカット形状部43a、Dカット形状部45bにそれぞれ相対している。前記スリット部40c、40dを介して、細長い調整治具47、48を前記Dカット形状部43a、前記Dカット形状部45bにそれぞれ引っかけて光軸を中心に回転させる。この時解像投影機の画像、またはMTF測定装置などの評価画像を観ながら調整することができる。前記レンズ43、前記レンズ45を交互に調整しても良いし、同時に調整してもよい。
FIG. 4 is also a cross-sectional view of a lens unit of a solid-state imaging device according to another embodiment of the present invention. The first lens 41 is incorporated so that the optical axis is aligned with the central axis B of the opening 40 a of the
図5も本発明に係わる固体撮像装置の断面図である。プリント配線基板50には固体撮像素子51が搭載されており、その外周を覆うようにベース52が配置されている。前記ベース52の上部にある筒部52aの中心軸Aは、前記固体撮像素子51の受光部センターと合致するように、前記ベース52が位置決め固定されている。前記ベース52には光学フィルター53が接着固定されている。前記ベース52筒部52aの内周にはネジ部52bが、中心軸Aに対して同軸に形成されている。図4で調整済みのレンズユニットの、前記レンズホルダー40のネジ部40bと前記ベース52のネジ部52bを螺合させ、前記レンズホルダー40前記開口部40aの中心軸Bと前記ベース52の中心軸Aを合わせながら組み込むことにより、前記レンズ41、前記レンズ43、前記レンズ45の光軸と前記固体撮像素子51の受光部センターが合致することになる。前記レンズホルダー40を螺合移動させフォーカス調整を行い、適正な位置で接着固定されている。
FIG. 5 is also a cross-sectional view of the solid-state imaging device according to the present invention. A solid-
図6も本発明に係わる別の実施形態による固体撮像装置の断面図である。プリント配線基板60には固体撮像素子61が搭載されており、その外周を覆うようにベース62が配置されている。前記ベース62の上部にある筒部62aの中心軸Aは、前記固体撮像素子61の受光部センターと合致するように、前記ベース62が位置決め固定されている。前記ベース62には光学フィルター63が接着固定されている。前記ベース62筒部62aの内周にはネジ部62bが、中心軸Aに対して同軸に形成されている。
FIG. 6 is also a cross-sectional view of a solid-state imaging device according to another embodiment of the present invention. A solid-
レンズホルダー64の開口部64aの中心軸Bに光軸を合わせるように1枚目のレンズ65が組み込まれ、次にスペーサー66が入り、前記レンズホルダー64の開口部64a中心軸Bに光軸を合わせるように、2枚目のレンズ67が組み込まれている。前記スペーサー66は前記レンズ65と前記レンズ67の間隔を決めるためのものである。次にスペーサー68が3枚目のレンズ69のリブ69aの内側に挿入された状態で、前記レンズホルダー64の前記開口部64aの中心軸Bに光軸を合わせるように、前記レンズ69が組み込まれている。前記レンズ65、前記レンズ67、前記レンズ69はレンズキャップ70により保持され、前記レンズキャップ70は前記レンズホルダー64に接着固定されている。前記レンズホルダー64の外側部にはネジ部64bが、前記開口部64aの中心軸Bに対して同軸に形成されている。前記レンズホルダー64のネジ部64bと前記ベース62のネジ部62bを螺合させ、前記レンズホルダー64前記開口部64aの中心軸Bと前記ベース62の中心軸Aを合わせながら組み込むことにより、前記レンズ65、前記レンズ67、前記レンズ69の光軸と前記固体撮像素子61の受光部センターが合致することになる。前記レンズホルダー64を螺合移動させフォーカス調整を行い、適正な位置で接着固定されている。前記レンズホルダー64には、スリット部64c、64dが形成されており、前記レンズ67、前記レンズ69のコバ外周部に設けたDカット形状部67a、Dカット形状部69bにそれぞれ相対している。更に前記ベース62の前記筒部62aには、前記レンズホルダー64のスリット部64c、64dに相対する位置に窓部62c、窓部62dが形成されており、前記窓部62c、前記スリット部64c、前記窓部62d、前記スリット部64dを介して、細長い調整治具71、72を前記Dカット形状部67a、前記Dカット形状部69bに引っかけて光軸を中心に回転させる。この時実際の映像を観ながら調整し、画像性能を更に合わせ込む。最後に前記ベース62の前記窓部62c、前記窓部62dをそれぞれ黒色接着剤(図無し)あるいは黒色嵌合部品(図無し)で塞ぎ、シールドする。
A first lens 65 is incorporated so that the optical axis is aligned with the central axis B of the opening 64 a of the
10 プリント配線基板
11 固体撮像素子
12 ベース
12a 筒部
12b ネジ部
12c 窓部
13 光学フィルター
14 レンズホルダー
14a 開口部
14b ネジ部
14c スリット部
15 レンズ
16 スペーサー
17 レンズ
17a Dカット形状部
18 レンズキャップ
19 調整治具
20 レンズホルダー
20a 開口部
20b ネジ部
20c スリット部
21 レンズ
22 スペーサー
23 レンズ
23a Dカット形状部
24 レンズキャップ
25 調整治具
30 プリント配線基板
31 固体撮像素子
32 ベース
32a 筒部
32b ネジ部
33 光学フィルター
40 レンズホルダー
40a 開口部
40b ネジ部
40c スリット部
40d スリット部
41 レンズ
42 スペーサー
43 レンズ
43a Dカット形状部
44 スペーサー
45 レンズ
45a リブ
45b Dカット形状部
46 レンズキャップ
47 調整治具
48 調整治具
50 プリント配線基板
51 固体撮像素子
52 ベース
52a 筒部
52b ネジ部
53 光学フィルター
60 プリント配線基板
61 固体撮像素子
62 ベース
62b ネジ部
62c 窓部
62d 窓部
63 光学フィルター
64 レンズホルダー
64a 開口部
64b ネジ部
64c スリット部
64d スリット部
65 レンズ
66 スペーサー
67 レンズ
67a Dカット形状部
68 スペーサー
69 レンズ
69a リブ
69b Dカット形状部
70 レンズキャップ
71 調整治具
72 調整治具
80 プリント配線基板
81 固体撮像素子
82 ベース
82a 筒部
82b ネジ部
83 光学フィルター
84 レンズホルダー
84a 開口部
84b ネジ部
85 レンズ
86 スペーサー
87 レンズ
88 レンズキャップ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Printed wiring board 11 Solid-state image sensor 12 Base 12a Tube part 12b Screw part 12c Window part 13 Optical filter 14 Lens holder 14a Opening part 14b Screw part 14c Slit part 15 Lens 16 Spacer 17 Lens 17a D cut shape part 18 Lens cap 19 Adjustment Jig 20 Lens holder 20a Opening portion 20b Screw portion 20c Slit portion 21 Lens 22 Spacer 23 Lens 23a D-cut shape portion 24 Lens cap 25 Adjustment jig 30 Printed wiring board 31 Solid-state imaging device 32 Base 32a Tube portion 32b Screw portion 33 Optical Filter 40 Lens holder 40a Opening 40b Screw part 40c Slit part 40d Slit part 41 Lens 42 Spacer 43 Lens 43a D-cut shape part 44 Spacer 45 Lens 45a Rib 45b D Cut shape portion 46 Lens cap 47 Adjustment jig 48 Adjustment jig 50 Printed wiring board 51 Solid imaging device 52 Base 52a Tube portion 52b Screw portion 53 Optical filter 60 Printed wiring board 61 Solid imaging device 62 Base 62b Screw portion 62c Window portion 62d Window portion 63 Optical filter 64 Lens holder 64a Opening portion 64b Screw portion 64c Slit portion 64d Slit portion 65 Lens 66 Spacer 67 Lens 67a D cut shape portion 68 Spacer 69 Lens 69a Rib 69b D cut shape portion 70 Lens cap 71 Adjustment jig 72 Adjustment jig 80 Printed wiring board 81 Solid-state imaging device 82 Base 82a Tube portion 82b Screw portion 83 Optical filter 84 Lens holder 84a Opening portion 84b Screw portion 85 Lens 86 Spacer 87 Lens 88 Lens carrier Flop
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