JP2005318483A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像素子の光軸と鏡筒の光軸とが容易、かつ、確実に一致するように製造される撮像装置を提供する。
【解決手段】基板１９に接続される撮像素子２０と、表面と裏面とが平行に形成された透光性部材２１と、窓穴部３０を設けた枠状部３１と平面状の座部３２とが連続して形成された遮光シート２２と、基端部４２に設けられた内向きの鍔部４３の基板面側４５に前記透光性部材２１の表面および裏面が光軸に対して垂直になるように透光性部材２１を嵌め込む段差部４４を形成し、かつ、前記撮像素子２０を囲むように基端部４２から突出する突出部４６を撮像素子２０の厚さよりも低く形成した鏡筒２４とを備え、撮像素子２０の表面に遮光シート２２を介して透光性部材２１が重ね合わされ、この透光性部材２１の表面および裏面が鏡筒２４の光軸に対して垂直となるように透光性部材２１が鏡筒２４の鍔部４３に形成された段差部４４内に嵌め込まれる。
【選択図】図１

Description

本発明は、デジタルスチルカメラ（以下、「電子カメラ」という。）に備えられている撮像装置に関し、詳しくは、レンズを内蔵した鏡筒、光電変換する撮像素子、そして鏡筒と撮像素子とを実装する基板など備えた撮像装置に関する。

撮像光を撮像素子によって光電変換し、電気信号に変換された画像データを記録媒体に記録したり、液晶画面などの表示部に映し出したりするようにした電子カメラが各種提供されている。そして、携帯電話機や情報端末機などに備えられている電子カメラには、小型化・薄形化を図った撮像装置が内蔵されている。

従来の撮像装置は、例えば図６に示すように、配線パターンを表面にプリントした基板１と、ＣＣＤやＣＭＯＳなどによって構成される撮像素子２と、レンズ３を内蔵する鏡筒４と、この鏡筒４内に固定される光学フィルタ５とが備えられている。撮像素子２は、ＣＣＤやＣＭＯＳなどからなり、撮像素子本体５２の表面２５にガラス板５１が貼り付けられた上面視長方形のチップ体であり、一般にＣＳＰ（チップサイズパッケージ）タイプと呼ばれるものである。撮像素子本体５２の表面には受光部５３が形成されており、裏面には電極９が形成されている。ガラス板５１の表面、すなわち撮像素子２の表面２５において、受光部５３と対向する領域が撮像素子２としての受光部７となる。

また、鏡筒４は、基板１に固着される固定部１２と、レンズ３を保持するレンズホルダ１３とを連結することによって一体化されたものである。固定部１２の基端部には、内向きの鍔部１４と四角形枠状の突出部１５が形成されている。鍔部１４の基板と向き合う面（以下、「基板側面」という。）には、撮像素子２の受光部７と対向する部分に窓穴部１６を設けた遮光シート１７が貼着され、鍔部１４の内側面には、赤外線カットフィルタやローパスフィルタなどからなる光学フィルタ５が固定されている。また、固定部１２の先端側は円筒状とされ、内周面に雌ネジが形成されている。一方、レンズホルダ１３は、前記固定部１２の先端側の雌ネジと螺合する雄ネジを外周面に形成した円筒状に形成され、内側にレンズ３が保持されている。

そして、基板１の表面の配線パターンと撮像素子２の裏面８の電極９とが半田５０によって接続される。さらに、鏡筒４の突出部１５がこの撮像素子２を囲み、鏡筒４の突出部１５が接着剤１８によって基板１に固着される。すると、鏡筒４内のレンズ３と基板１上の撮像素子２とが光学フィルタ５を介して対向する状態となる。

このような撮像装置にあっては、撮像光が鏡筒４内のレンズ３と光学フィルタ５とを透過して撮像素子２の受光部７で受光される。鏡筒４の鍔部１４の基板側面と撮像素子２の表面６とには、遮光シート１７が貼着されていることにより、撮像素子２の表面６で乱反射が生じず、撮像素子２は、撮像光のみ受光する。撮像素子２は、撮像光を光電変換し、電気信号に変換された画像データは、記録媒体に記録され、また、液晶画面などの表示部に映し出される。ただし、撮像素子２の光軸（撮像素子２の表面６の垂線）と鏡筒４の光軸とが一致していないと、撮像光は実際の被写体像と異なるように光電変換され、記録および表示される画質が低下する。したがって、撮像装置は、撮像素子２の光軸と鏡筒４の光軸とが一致するように製造されている。

なお、基板上に実装された撮像素子を囲む鏡筒の固定部が基板に固定された固体撮像装置が特許文献１に開示され、外部取り出し端子に半田を形成した半導体装置が特許文献２に開示されている。この特許文献２の半導体装置を特許文献１の固体撮像装置に適用すると、図６に示す従来の撮像装置が構成される。
特開２００３−２３００５６号公報 特開２００４−５５６７４号公報

従来の撮像装置は、鏡筒４の突出部１５の端面が鏡筒４の光軸に対して直角に形成されることにより、基板１に実装された鏡筒４の光軸は、基板１に対して垂直となる。したがって、撮像素子２が基板１上に平行に実装されると、鏡筒４の光軸と撮像素子２の光軸とが一致する。

しかし、撮像素子２は、電極９の半田５０大きさにばらつきがあることから、撮像素子２の受光部７と基板１とが平行とならず、撮像素子２の光軸と鏡筒４の光軸とが一致しないことがある。すると、撮像光は実際の被写体像と異なって光電変換され、記録および表示される画質が低下する。

そこで、本発明は、撮像素子の光軸と鏡筒の光軸とが容易、かつ、確実に一致するように製造される撮像装置を提供することを課題とする。

本発明に係る撮像装置は、受光部を有し基板に裏面を向けて接続され表面が平坦な撮像素子と、表面と裏面とが平行に形成された透光性部材と、基端部に設けられた内向きの鍔部の基板側面が光軸に対して垂直に形成され、かつ、前記撮像素子を囲むように基端部から突出する突出部を撮像素子の厚さよりも低く形成した鏡筒と、窓穴部を設けた枠状部とを備え、前記基板上に実装された撮像素子の表面と、前記鍔部の基板側面に表面が貼着される透光性部材の裏面との間に、前記窓穴部が前記撮像素子の受光部と対向するように前記枠状部が挟まれ、前記鏡筒の突出部の端面が基板から離隔した状態で、前記鏡筒の突出部と基板とが接着されていることを特徴としている。

この撮像装置によれば、鏡筒の基端部から突出する突出部が撮像素子の厚さよりも低く形成されることにより、鏡筒の突出部の端面が基板から離隔した状態で、鏡筒の鍔部は撮像素子上に載せられる。そして、鏡筒の鍔部の基板側面に貼着された透光性部材は、鏡筒の光軸に対して垂直とされ、表面と裏面とが平行であるため、枠状部を挟んで透光性部材の裏面と重なり合っている撮像素子の表面も鏡筒の光軸に対して垂直となり、撮像素子の光軸と鏡筒の光軸とが容易、かつ、確実に一致するようにすることができる。

なお、透光性部材と、撮像素子との間に枠状部を挟む構成としたのは、仮に、撮像素子の表面と透光性部材とを直に貼り合わせる構成にすると、この貼り合わせ部分において全面が均一に接触せず、モアレ発生の原因となるためである。また、撮像素子を透光性部材を介さずに鍔部の基板側面に直接当接させることも考えられるが、撮影光の乱反射防止のために鍔部の内向きの突出量が低く抑えられた場合、撮像素子と鍔部とは、撮像素子の表面全域（受光部を除く）で当接せず、撮像素子の表面の一部分でのみ当接することとなり、不安定となる。この点、上記構成によれば、剛性の高い透光性部材の表面を鍔部の基板面側に当接させ、この透光性部材の裏面に枠状部を介して撮像素子を当接させているので、安定した取り付けが可能となる。

また、本発明に係る前記と異なる撮像装置は、受光部を有し基板に裏面を向けて接続され表面が平坦な撮像素子と、基端部に設けられた内向きの鍔部の基板側面が光軸に対して垂直に形成され、かつ、前記撮像素子を囲むように基端部から突出する突出部を撮像素子の厚さよりも低く形成した鏡筒と、表面と裏面とが平行に形成され窓穴部を設けた高剛性材料からなる枠状部とを備え、前記基板上に実装された撮像素子の表面と、前記鍔部の基板側面との間に、前記窓穴部が前記撮像素子の受光部と対向するように前記枠状部が挟まれ、前記鏡筒の突出部の端面が基板から離隔した状態で、前記鏡筒の突出部と基板とが接着されていることを特徴としている。

この撮像装置によれば、鏡筒の基端部から突出する突出部が撮像素子の厚さよりも低く形成されることにより、鏡筒の突出部の端面が基板から離隔した状態で、鏡筒の鍔部は撮像素子上に載せられる。そして、鏡筒の鍔部の基板側面に枠状部の表面が当接しており、枠状部の表面と裏面とが平行であるため、枠状部の裏面と重なり合っている撮像素子の表面も鏡筒の光軸に対して垂直となり、撮像素子の光軸と鏡筒の光軸とが容易、かつ、確実に一致するようにすることができる。

なお、枠状部は剛性の高い材料で構成されているので、前記のように透光性部材を設置しなくても、撮像素子の表面を鏡筒の鍔部の基板側面に安定して当接させることができ、撮像素子の光軸と鏡筒の光軸とがずれる心配がなくなる。枠状部の材料としては、薄く形成しても剛性を確保できるものが好ましく、例えば金属が好ましい。また、枠状部の表面は、光の乱反射を防止するよう黒色に塗装することが好ましい。また、鏡筒の鍔部の被写体側の面などに別途に透光性部材を設置することができる。

また、前記撮像装置において、前記枠状部は、遮光性を有する材料からなる遮光シートであることが好ましい。

この撮像装置によれば、枠状部が遮光シートとして機能するため、別部材としての遮光シートをわざわざ用意し設置する必要がなくなる。

また、前記撮像装置において、前記透光性部材は、光学フィルタであることが好ましい。

この撮像装置によれば、透光性部材として、例えば単なる透明なガラス板などではなく、赤外線カットフィルタやローパスフィルタなどの光学フィルタで構成することにより、別部材としての光学フィルタをわざわざ用意し設置する必要がなくなる。

本発明によれば、撮像素子の表面に枠状部材を介して透光性部材が重ね合わされ、この透光性部材の表面および裏面が鏡筒の光軸に対して垂直となるように透光性部材が鏡筒の鍔部に形成された段差部内に嵌め込まれていることから、撮像素子の光軸と鏡筒の光軸とを容易、かつ、確実に一致させることができる。したがって、撮像装置の生産性が向上し、この撮像装置を備えた電子カメラのコストダウンを図ることができる。

さらに、撮像素子の光軸と鏡筒の光軸とを確実に一致させることができるため、鏡筒内のレンズを透過した撮像光は、撮像素子によって正確に光電変換され、画像データが高品質に記録媒体に記録され、また、表示部に映し出されるようになる。

（実施の形態１）
本発明に係る撮像装置の第１の実施形態について図１から図４を参照しながら説明する。この実施形態における撮像装置は、基板１９、撮像素子２０、透光性部材２１、遮光シート２２、両面接着テープ２３、そして鏡筒２４が備えられている。

基板１９は、硬質のものが使用され、表面に配線パターンがプリントされている。ただし、基板１９は、フレキシブル基板を使用し、裏面に補強板を貼り合わせたものを使用することもできる。

そして、撮像素子２０は、ＣＣＤやＣＭＯＳなどからなり、撮像素子本体５２の表面にガラス板５１が貼り付けられた上面視長方形のチップ体であり、一般にＣＳＰ（チップサイズパッケージ）タイプと呼ばれるものである。撮像素子本体５２の表面５４には受光部５３が形成されており、裏面２６には電極２７が形成されている。ガラス板５１の表面、すなわち撮像素子２０の表面２５において、受光部５３と対向する領域が撮像素子２０としての受光部３６となる。電極２７は、基板１９の配線パターンに対して半田５０によって接続される。半田５０の大きさが一定でないと、撮像素子２０の表面２５は、基板１９に対して平行とならず、わずかに傾斜することとなる。

そして、透光性部材２１は、赤外線カットフィルタやローパスフィルタなどが使用されるが、透明な光学ガラスを使用してもよい。いずれにしても、透光性部材２１の表面２８と裏面２９は平行に形成されている。

そして、遮光シート２２は、図４に示すように、窓穴部３０を設けた枠状部３１と、平面状の座部３２とが連続し、かつ、表面３３と裏面３４とが平行に形成されている。そして、遮光シート２２の枠状部３１が撮像素子２０の表面２５の周縁部３５と重なり合い、前記窓穴部３０から撮像素子２０の受光部３６が露出している。このように撮像素子２０は、受光部３６の周囲の周縁部３５が遮光シート２２の枠状部３１に被覆され、乱反射が生じないようにされている。

また、前記透光性部材２１が図１および図２に示すように、撮像素子２０の一端から突出する状態に配置されるときは、撮像素子２０の受光部３６が撮像光のみ受光し、乱反射による光を受光しないようにするため、遮光シート２２の枠状部３１は、撮像素子２０の一端から突出し、透光性部材２１の突出している裏面２９にも接合するようにされている。

さらに、遮光シート２２の座部３２であって、透光性部材２１が重ね合わされていない部分には、両面接着テープ２３が貼着される。両面接着テープ２３の表面３７と裏面３８は平行に形成されている。そして、遮光シート２２の表面３３と裏面３４とも平行に形成されていることから、両面接着テープ２３の表面３７は、撮像素子２０の表面２５と平行となる。

そして、鏡筒２４は、基板１９に固定される固定部３９と、レンズ４０を内蔵する円筒状のレンズホルダ４１とを結合したものである。固定部３９の基端部４２には、内向きの鍔部４３が設けられている。この鍔部４３の基板側には、前記透光性部材２１を嵌め込む凹形状の段差部４４が形成されている。この段差部４４は、嵌め込まれる透光性部材２１の表面２８と裏面２９とが鏡筒２４の光軸に対して垂直となるように形成されている。

さらに、この段差部４４の深さは、透光性部材２１の厚さから前記両面接着テープ２３の厚さを差し引いた長さとされている。ただし、両面接着テープ２３が極薄のものであれば、段差部４４の深さは、透光性部材２１の厚さとほぼ一致する。段差部４４の深さをこのようにすることにより、鍔部４３の基板側面４５に貼着された両面接着テープ２３の裏面２６と段差部４４内に嵌め込まれた透光性部材２１の裏面２９とは連続する同一面となる。

このような鏡筒２４の基端部４２には、さらに撮像素子２０を囲む四角形枠状の突出部４６が形成されている。この突出部４６は、撮像素子２０の厚さよりも低く突出している。このような突出部４６は、図示したように片方が、固定部３９の側面よりもわずかに内側に形成され、他方が大きく奥まって形成されている。この固定部３９の側面よりもわずかに突出する突出部４６側の鍔部４３には、段差部４４が形成されず、撮像素子２０の表面２５と対向する基板側面４５が設けられる。

このような鏡筒２４の固定部３９の先端側４７は、円筒状に形成され、内周面に雌ネジが形成されている。そして、レンズホルダ４１の外周面には、この雌ネジと螺合する雄ネジが形成され、レンズホルダ４１内に保持されたレンズ４０が前記撮像素子２０の方に近接したり、離隔したりすることができるようにされている。

ここで、前記のような部品によって、撮像装置を製造する工程について説明する。まず、遮光シート２２の枠状部３１の表面３３上に透光性部材２１の周縁部４８を載せ、座部３２に両面接着テープ２３を貼着し、この透光性部材２１を鏡筒２４の鍔部４３の段差部４４内に嵌め込んだ状態とし、両面接着テープ２３を鍔部４３の基板側面４５に貼着する。この両面接着テープ２３は、遮光シート２２と透光性部材２１との間に介在せず、遮光シート２２と透光性部材２１とが密着するようにされている。このように遮光シート２２と透光性部材２１との間に隙間が生じないことにより、撮像素子２０の表面２５で光の乱反射が発生せず、撮像素子２０の受光部３６には、撮像光のみ受光される。

この撮像素子２０は、電極２７が配線パターンに接続されるように基板１９に実装される。そして、この撮像素子２０の表面２５に前記遮光シート２２の裏面３４が重なり合うように鏡筒２４の突出部４６が撮像素子２０を囲む。突出部４６は撮像素子２０の厚さよりも低く突出しているため、突出部４６の端面は基板１９から離隔し、撮像素子２０の表面２５上に遮光シート２２と両面接着テープ２３または透光性部材２１とを介して鏡筒２４の鍔部４３が載る状態となる。

したがって、撮像素子２０の表面２５が基板１９に対してわずかに傾斜しているとしても、撮像素子２０の表面２５と透光性部材２１の表面２８および裏面２９が平行に配置される。また、透光性部材２１の表面２８および裏面２９が鏡筒２４の光軸に対して垂直に形成されているため、受光素子の光軸と鏡筒２４の光軸とは一致する。

そして、鏡筒２４の突出部４６は接着剤４９によって基板１９に固定され、鏡筒２４のレンズホルダ４１内のレンズ４０を透過した光が撮像素子２０の受光部３６で結像するようにレンズホルダ４１が位置合わせされる。この受光部３６で受光される光は、撮像素子２０の光軸と鏡筒２４の光軸とが一致しているため、撮像素子２０は正確に光電変換し、画像データが正確に記録媒体に記録され、また、表示部に映し出される。

（実施の形態２）
本発明に係る撮像装置の第２の実施形態について図５を参照しながら説明する。この実施形態における撮像装置では、遮光シート２２の枠状部３１と、鏡筒２４の鍔部４３との間に透光性部材２１を設置しておらず、これに伴い、鍔部４３には透光性部材２１を嵌め込む段差部４４を設けていない。そして、遮光シート２２を高剛性材料、例えば金属で構成し、これを鏡筒２４の鍔部４３の基板側面４５に接着している。この遮光シート２２の表面は黒色に塗装されており、光の乱反射を防止している。この遮光シート２２の基板側面と撮像素子２０の表面２５とを当接させた状態で鏡筒２４を接着剤４９にて基板１９に接着している。鏡筒２４の鍔部４３の被写体側の面には、撮像素子２０の受光部３６と対向する位置に赤外線カットフィルタなどの光学フィルタからなる透光性部材５５を設置している。その他の構成は実施の形態１と同様である。

この実施の形態２によれば、鏡筒２４の鍔部４３の基板側面４５に遮光シート２２の表面が当接しており、遮光シート２２の表面と裏面とが平行であるため、遮光シート２２の裏面と重なり合っている撮像素子２０の表面２５も鏡筒２４の光軸に対して垂直となり、撮像素子２０の光軸と鏡筒２４の光軸とが容易、かつ、確実に一致するようにすることができる。なお、遮光シート２２が剛性の高い金属で構成されているので、実施の形態１のように鍔部４３の基板側面４５に透光性部材２１を設置していなくても、撮像素子２０の表面２５を鍔部４３の基板側面４５に安定して当接させることができ、撮像素子２０の光軸と鏡筒の光軸とがずれる心配がない。

なお、本発明は、前記実施形態に限定することなく、特許請求の範囲に記載した技術的事項の範囲内において種々変更することができる。

例えば、上記実施の形態１では、枠状部としての遮光シート２２の遮光効果を維持すべく、遮光シート２２の窓穴部３０周辺に両面接着テープ２３を形成しないようにしている。つまり、窓穴部３０周辺に両面接着テープ２３を形成すると、該両面接着テープ２３の断面が乱反射の原因となる。そのために、鏡筒２４の鍔部４３に段差部４４を設け、ここに透光性部材２１をはめ込み、鍔部の基板側面４５と透光性部材２１の裏面２９とを面一にした上で、遮光シート２２の座部３２と鏡筒２４の鍔部４３の基板側面４５とを両面接着テープ２３で貼り付けるようにしている。しかし、上記したような乱反射の心配がなければこのような構成に限定されず、鍔部４３の段差部４４は必ずしも必要なく、また、遮光シート２２の座部３２も必ずしも必要ない。そして、両面接着テープ２３を遮光シート２２の全域に形成してもよい。また、遮光シート２２は遮光性を有する材料に限定されない。また、上記実施の形態２では、遮光シート２２を鏡筒２４の鍔部４３の基板側面４５に接着しているが、もちろん、両面テープによる貼着も可能である。

本発明に係る撮像装置は、撮像素子の光軸と鏡筒の光軸とを容易、かつ、確実に一致させて製造され、携帯電話機や情報端末機などに備えられるコンパクトな電子カメラに有用である。

本発明の第１の実施形態に係る撮像装置を示す概略正面断面図 本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の要部拡大断面図 図１のＡ−Ａ線断面図 本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の要部分解斜視図 本発明の第２の実施形態に係る撮像装置を示す概略正面断面図 従来の撮像装置の概略正面断面図

符号の説明

１９ 基板
２０ 撮像素子
２１ 透光性部材
２２ 遮光シート
２３ 両面接着テープ
２４ 鏡筒
２５ 撮像素子の表面
２６ 撮像素子の裏面
２７ 電極
２８ 透光性部材の表面
２９ 透光性部材の裏面
３０ 窓穴部
３１ 枠状部
３２ 座部
３３ 遮光シートの表面
３４ 遮光シートの裏面
３６ 受光部
４２ 基端部
４３ 鍔部
４４ 段差部
４５ 基板側面
４６ 突出部
４８ 透光性部材の周縁部
４９ 接着剤
５０ 半田
５１ ガラス板
５２ 撮像素子本体
５３ 撮像素子本体の表面

Claims (4)

1. 受光部を有し基板に裏面を向けて接続され表面が平坦な撮像素子と、表面と裏面とが平行に形成された透光性部材と、基端部に設けられた内向きの鍔部の基板側面が光軸に対して垂直に形成され、かつ、前記撮像素子を囲むように基端部から突出する突出部を撮像素子の厚さよりも低く形成した鏡筒と、窓穴部を設けた枠状部とを備え、
   前記基板上に実装された撮像素子の表面と、前記鍔部の基板側面に表面が貼着される透光性部材の裏面との間に、前記窓穴部が前記撮像素子の受光部と対向するように前記枠状部が挟まれ、前記鏡筒の突出部の端面が基板から離隔した状態で、前記鏡筒の突出部と基板とが接着されていることを特徴とする撮像装置。
2. 受光部を有し基板に裏面を向けて接続され表面が平坦な撮像素子と、基端部に設けられた内向きの鍔部の基板側面が光軸に対して垂直に形成され、かつ、前記撮像素子を囲むように基端部から突出する突出部を撮像素子の厚さよりも低く形成した鏡筒と、窓穴部を設けた高剛性材料からなる枠状部とを備え、
   前記基板上に実装された撮像素子の表面と、前記鍔部の基板側面との間に、前記窓穴部が前記撮像素子の受光部と対向するように前記枠状部が挟まれ、前記鏡筒の突出部の端面が基板から離隔した状態で、前記鏡筒の突出部と基板とが接着されていることを特徴とする撮像装置。
3. 前記枠状部は、遮光性を有する材料からなる遮光シートであることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
4. 前記透光性部材は、光学フィルタであることを特徴とする請求項１から３の何れか一つに記載の撮像装置。

Images