JP2006100425A

JP2006100425A - 撮像素子ユニット

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Publication number: JP2006100425A
Application number: JP2004282573A
Authority: JP
Inventors: Yoshiharu Hojo; 芳治北條
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2004-09-28
Filing date: 2004-09-28
Publication date: 2006-04-13
Anticipated expiration: 2024-09-28
Also published as: JP4552580B2

Abstract

【課題】固体撮像素子と位相格子型光学ローパスフィルタとを貼合わせて１つのユニットとしたものでありながら、温度変化による固体撮像素子及びローパスフィルタの対向面の曇りを無くして常に良好な撮像性能を維持することができる撮像素子ユニットを提供する。
【解決手段】固体撮像素子２と、その前方に配置された位相格子型光学ローパスフィルタ６とを、両面に内周縁から外周縁にわたる長さの複数の通気溝８を形成した通気性を有するスペーサ枠７を介して貼合わせた。
【選択図】図２

Description

この発明は、デジタルカメラの撮像素子ユニットに関する。

デジタルカメラは、カメラボディ内に、撮像レンズと固体撮像素子（ＣＣＤ）を配置するとともに、前記固体撮像素子の前方に、前記撮像レンズにより取込まれて前記固体撮像素子に入射する光を制御する位相格子型光学ローパスフィルタを配置した構成となっている。

このデジタルカメラにおいては、前記固体撮像素子と前記ローパスフィルタとの間の距離を、固体撮像素子及び撮像レンズの性能に合わせて設定する必要があるが、固体撮像素子とローパスフィルタとを所定の間隔で個別に配置したのでは、構成が複雑になるだけでなく、デジタルカメラの薄型化も難しい。

そのため、従来は、固体撮像素子の前面に球状スペーサを混入した接着剤を前記固体撮像素子の撮像エリアを囲む枠状に塗布してその上にローパスフィルタを重ね、前記固体撮像素子と前記ローパスフィルタとを、前記固体撮像素子とローパスフィルタとの間の距離を前記球状スペーサにより規定して前記接着剤により接着することにより、前記固体撮像素子とローパスフィルタとを１つの撮像素子ユニットとしてデジタルカメラに実装している（特許文献１参照）。
特開平６−５８８１０号公報

しかし、固体撮像素子とローパスフィルタとを枠状に塗布した接着剤により接着した従来の撮像素子ユニットは、前記固体撮像素子とローパスフィルタとの間の空間が密閉されているため、温度変化により、前記空間内の空気中の水分が固体撮像素子及びローパスフィルタの対向面に結露して曇りを生じ、撮像性能を著しく低下させてしまうという問題をもっている。

この発明は、固体撮像素子と位相格子型光学ローパスフィルタとを貼合わせて１つのユニットとしたものでありながら、温度変化による固体撮像素子及びローパスフィルタの対向面の曇りを無くして常に良好な撮像性能を維持することができる撮像素子ユニットを提供することを目的としたものである。

この発明の撮像素子ユニットは、固体撮像素子と、前記固体撮像素子の前方に配置された位相格子型光学ローパスフィルタと、前記固体撮像素子の撮像エリアを囲む枠体からなり、少なくとも前記枠体の内周と外周との間で空気を流通させる通気性を有し、前記固体撮像素子と前記ローパスフィルタとの間に配置されたスペーサ枠とを備え、前記固体撮像素子と前記ローパスフィルタとを前記スペーサ枠を介して貼合わせたことを特徴とする。

この撮像素子ユニットにおいて、前記スペーサ枠は、弾性を有しているのが望ましい。

また、前記通気性を有するスペーサ枠は、連続気泡を有する発泡樹脂枠でも、前記固体撮像素子の貼付け面と前記ローパスフィルタの貼付け面の少なくとも一方に、その内周縁から外周縁にわたる長さの複数の通気溝を形成した枠体でもよい。

前記スペーサ枠を前記通気溝を形成した枠体とする場合、前記通気溝は、幅及び深さが１０μｍ以下の細溝が好ましい。

前記通気溝は、前記スペーサ枠の各枠辺にそれぞれ略均等なピッチで形成するのが望ましい。

また、前記通気溝は、前記スペーサ枠の枠辺の長さ方向に対して斜めに交差する方向に沿わせて形成するのが好ましく、さらには、前記通気溝を、前記スペーサ枠の枠辺の長さ方向に対して一方の方向に斜めに交差する方向と、前記枠辺の長さ方向に対して他方の方向に斜めに交差する方向との２つの方向に沿わせて網状に形成するのがより好ましい。

さらに、前記スペーサ枠を前記通気溝を形成した枠体とする場合は、その通気溝面に異物付着膜を設けるのが望ましい。

この発明の撮像素子ユニットは、固体撮像素子と位相格子型光学ローパスフィルタとを、少なくとも前記枠体の内周と外周との間で空気を流通させる通気性を有しスペーサ枠を介して貼合わせたものであるため、固体撮像素子とローパスフィルタとを貼合わせて１つのユニットとしたものでありながら、温度変化による固体撮像素子及びローパスフィルタの対向面の曇りを無くして常に良好な撮像性能を維持することができる。

この撮像素子ユニットにおいて、前記スペーサ枠は、弾性を有しているのが望ましく、このようにすることにより、撮像素子ユニットに耐衝撃性をもたせることができる。

また、前記通気性を有するスペーサ枠は、少なくともその内周と外周との間に通気性を有するものであれば、連続気泡を有する発泡樹脂枠でも、固体撮像素子の貼付け面と前記ローパスフィルタの貼付け面の少なくとも一方に、その内周縁から外周縁にわたる長さの複数の通気溝を形成した枠体でもよく、いずれのスペーサ枠を用いても、前記固体撮像素子とローパスフィルタとの間の空間内の温度を、前記空間内と撮像素子ユニット外の空気流通により、撮像素子ユニット外の温度変化に追従させて変化させることができる。

前記スペーサ枠を前記通気溝を形成した枠体とする場合、前記通気溝は、幅及び深さが１０μｍ以下の細溝が好ましく、このようにすることにより、撮像素子ユニット外から前記通気溝内を通って固体撮像素子とローパスフィルタとの間の空間内に異物が入り込むのを防ぐことができ、したがって、前記固体撮像素子による撮像画像に、外部からの異物の入り込みによる影欠陥を生じさせることは無い。

前記通気溝は、前記スペーサ枠の各枠辺にそれぞれ略均等なピッチで形成するのが望ましく、このようにすることにより、前記固体撮像素子とローパスフィルタとの間の空間内の空気と撮像素子ユニット外の空気との相互流通量をさらに多くし、温度変化による固体撮像素子及びローパスフィルタの対向面の曇りをさらに効果的に無くすことができるとともに、前記スペーサ枠が弾性を有している場合は、撮像素子ユニットの耐衝撃性をさらに良くすることができる。

また、前記通気溝は、前記スペーサ枠の枠辺の長さ方向に対して斜めに交差する方向に沿わせて形成するのが好ましく、このようにすることにより、前記通気溝の長さを稼ぎ、外部からの異物の入り込みをさらに効果的に防ぐことができる。

さらに、前記通気溝は、前記スペーサ枠の枠辺の長さ方向に対して一方の方向に斜めに交差する方向と、前記枠辺の長さ方向に対して他方の方向に斜めに交差する方向との２つの方向に沿わせて網状に形成するのがより好ましく、このようにすることにより、外部からの異物の入り込みを効果的に防ぐとともに、前記固体撮像素子とローパスフィルタとの間の空間内の空気と撮像素子ユニット外の空気との相互流通量を多くし、温度変化による固体撮像素子及びローパスフィルタの対向面の曇りをより効果的に無くすことができる。

また、前記スペーサ枠を前記通気溝を形成した枠体とする場合は、その通気溝面に異物付着膜を設けるのが望ましく、このようにすることにより、外部からの異物の入り込みをより確実に防ぐことができる。

図１〜図４はこの発明の一実施例を示しており、図１は撮像素子ユニットの分解斜視図、図２は前記撮像素子ユニットの断面図である。

この撮像素子ユニット１は、図１及び図２に示したように、固体撮像素子（ＣＣＤ）２と、前記固体撮像素子２の前方に配置された位相格子型光学ローパスフィルタ６と、前記固体撮像素子２とローパスフィルタ６との間に配置されたスペーサ枠７とを備えている。

前記固体撮像素子２は、その前面に複数の撮像画素（図示せず）をマトリックス状に配列形成したものであり、この固体撮像素子２の前面つまり撮像面には、前記撮像面を保護するカバーガラス３が貼付けられ、後面には、実装用プレート４が取付けられている。なお、前記実装用プレート４の両端部は前記固体撮像素子２の両側の外方に突出しており、これらの突出部にねじ挿通孔５が設けられている。

また、前記位相格子型光学ローパスフィルタ６は、透明なガラス板の一方の面に複数のローパスフィルタ素子（図示せず）をマトリックス状に配列形成したものである。

一方、前記スペーサ枠７は、前記固体撮像素子２の複数の撮像画素がマトリックス状に配列している撮像エリア２ａを囲む矩形枠体からなっており、その両面間の厚さは、前記固体撮像素子２の撮像面と前記位相格子型光学ローパスフィルタ６との間の設計上の距離に応じて設定されている。

このスペーサ枠は、少なくとも前記枠体の内周と外周との間に通気性を有している。この実施例で用いたスペーサ枠７は、両面にそれぞれその内周縁から外周縁にわたる長さの複数の通気溝８を形成した枠体であり、前記複数の通気溝８内を通して空気を流通させる通気性を有している。

また、この実施例では、前記スペーサ枠７を、シリコンゴム等の弾性材料からなる弾性枠としている。

図３及び図４は前記スペーサ枠７の斜視図及びその一部分の拡大図であり、前記通気溝８は、その幅及び深さが１０μｍ以下、好ましくは２〜５μｍの細溝とされ、前記スペーサ枠７の各枠辺にそれぞれ略均等なピッチで形成されている。

また、前記複数の通気溝８は、前記スペーサ枠７の両面にそれぞれ、その枠辺の長さ方向に対して３０〜６０度、好ましくは４０〜５０度の角度で斜めに交差する方向に沿わせて互いに平行に形成されている。

さらに、前記複数の通気溝８の溝面にはそれぞれ、図４に示したように、例えばグリス等の非乾燥性油脂の塗布膜からなる異物付着膜９が、例えば０．５μｍ程度の極く薄い厚さに設けられている。

そして、前記固体撮像素子２と位相格子型光学ローパスフィルタ６とは、図２に示したように、前記スペーサ枠７を介して貼合わされ、１つの撮像素子ユニット１とされている。

なお、この実施例では、固体撮像素子２の前面（カバーガラス３の前面）と前記ローパスフィルタ６のフィルタ面とをそれぞれ、前記スペーサ枠７と略同じ枠形状の両面粘着テープ１０ａ，１０ｂにより前記スペーサ枠７の一方の面と他方の面とに貼付けている。

上記撮像素子ユニット１は、薄型デジタルカメラに実装されるものであり、例えば、図２に示したように、図２に仮想線（二点鎖線）で示した前面が開口するケーシング１１の内奥部に、ローパスフィルタ６を前記開口に向け、固体撮像素子２の後面の実装用プレート４を前記ケーシング１１の内奥面にねじ止めして配置されるとともに、前記ケーシング１１内の前側に撮像レンズ１２を嵌装することにより、１つの撮像モジュールとされて図示しないカメラボディ内に実装される。

なお、図２では撮像レンズ１２を簡略化して示しているが、この撮像レンズ１２は、固定鏡胴と可動鏡胴とを有し、稼動撮像時にカメラボディの前面から突き出され、不使用時に引き込まれる沈胴型ズームレンズであり、前記撮像素子ユニット１は、前記ローパスフィルタ６を前記撮像レンズ１２の後端に近接させて配置される。

前記撮像素子ユニット１は、固体撮像素子２と位相格子型光学ローパスフィルタ６とを、内周と外周との間に通気性を有するスペーサ枠７を介して貼合わせたものであるため、前記固体撮像素子２とローパスフィルタ６とを貼合わせて１つのユニットとしたものでありながら、温度変化による固体撮像素子２及びローパスフィルタ６の対向面、つまり固体撮像素子２の前面（カバーガラス３の前面）及びローパスフィルタ６の後面の曇りを無くして常に良好な撮像性能を維持することができる。

すなわち、固体撮像素子とローパスフィルタとを枠状に塗布した接着剤により接着した従来の撮像素子ユニットは、固体撮像素子とローパスフィルタとの間の空間が密閉されているため、例えば冬季に低温の屋外から暖房された屋内にデジタルカメラを持ち込んだときのように、カメラボディ内の温度、つまり撮像素子ユニット外の温度が急速に高くなっても、前記撮像素子ユニットの固体撮像素子とローパスフィルタとの間の空間内の温度は直ぐには変化せず、そのために、撮像素子ユニット外の温度と前記撮像素子ユニットの前記空間内の温度とに大きな差が生じて、前記空間内の空気中の水分が固体撮像素子及びローパスフィルタの対向面に結露して曇りを生じ、撮像性能を著しく低下させてしまう。

それに対して、上記実施例の撮像素子ユニット１は、固体撮像素子２とローパスフィルタ６とを、両面にそれぞれ内周縁から外周縁にわたる長さの複数の通気溝８を形成した通気性を有するスペーサ枠７を介して貼合わせたものであるため、前記撮像素子ユニット１の固体撮像素子２とローパスフィルタ６との間の空間内の温度が、前記空間内の空気と撮像素子ユニット１外の空気との相互流通により、撮像素子ユニット１外の温度変化に追従して変化する。

そのため、この撮像素子ユニット１は、撮像素子ユニット１外の温度と前記空間内の温度とに大きな差が生じることは無く、したがって、例えば冬季に低温の屋外から暖房された屋内にデジタルカメラを持ち込んだときでも、固体撮像素子２及びローパスフィルタ６の対向面に曇りを生じさせること無く、良好な撮像性能を維持することができる。

また、上記実施例では、前記スペーサ枠７を、シリコンゴム等の弾性材料からなる弾性枠としているため、例えば前記ケーシング１１内への取付け作業中等に衝撃が加わったときでも、その衝撃を前記スペーサ枠７により吸収することができ、したがって、撮像素子ユニット１に耐衝撃性をもたせることができる。

しかも、前記撮像素子ユニット１は、前記スペーサ枠７が弾性を有しているため、例えば撮像素子ユニット１の外側にローパスフィルタ６を固体撮像素子２側に引き寄せるねじ機構等を設けることにより、前記ローパスフィルタ６の引き寄せ力により前記スペーサ枠７を厚さ方向に弾性変形させて、前記固体撮像素子２の撮像面と前記ローパスフィルタ６との間の距離を微調整することができる。

また、前記撮像素子ユニット１は、前記スペーサ枠７の両面の通気溝８の幅及び深さを１０μｍ以下（好ましくは２〜５μｍ）としているため、撮像素子ユニット１外から前記通気溝８内を通って固体撮像素子２とローパスフィルタ６との間の空間内に異物が入り込むのを防ぐことができ、したがって、固体撮像素子２による撮像画像に、外部からの異物の入り込みによる影欠陥を生じさせることは無い。

さらに、前記撮像素子ユニット１は、前記通気溝８を、前記スペーサ枠７の各枠辺にそれぞれ略均等なピッチで形成したものであるため、固体撮像素子２とローパスフィルタ６との間の空間内の空気と撮像素子ユニット１外の空気との相互流通量をさらに多くし、温度変化による固体撮像素子２及びローパスフィルタ６の対向面の曇りをさらに効果的に無くすことができるとともに、外部から衝撃が加わったときに、その衝撃力を前記スペーサ枠７の各通気溝８の間の部分に分散させて吸収させることができるため、撮像素子ユニット１の耐衝撃性をさらに良くすることができる。

また、前記撮像素子ユニット１は、前記通気溝８を、前記スペーサ枠７の枠辺の長さ方向に対して斜めに交差する方向に沿わせて形成しているため、前記通気溝８の長さを稼ぎ、外部からの異物の入り込みをさらに効果的に防ぐことができる。

さらに、前記撮像素子ユニット１は、前記スペーサ枠７の通気溝面にグリス等の非乾燥性油脂の塗布膜からなる異物付着膜９を設けているため、極く微細な異物が外部から前記通気溝８内に入り込んでも、その異物を前記異物付着膜９により吸着することができ、したがって、外部からの異物の入り込みをより確実に防ぐことができる。

しかも、上記実施例では、固体撮像素子２の前面（カバーガラス３の前面）と前記ローパスフィルタ６のフィルタ面とをそれぞれ、前記スペーサ枠７と略同じ枠形状の両面粘着テープ１０ａ，１０ｂにより前記スペーサ枠７の一方の面と他方の面とに貼付けているため、外部から通気溝８内に入り込んだ微細な異物を、前記両面粘着テープ１０ａ，１０ｂの前記通気溝８内に露出している部分でも吸着することができ、したがって、外部からの異物の入り込みをさらに確実に防ぐことができる。

なお、上記実施例では、前記スペーサ枠７の両面にそれぞれ複数の通気溝８を、枠辺の長さ方向に対して斜めに交差する方向に沿わせて互いに平行に形成しているが、前記通気溝８は、図５に示した他の実施例のように、スペーサ枠７の枠辺の長さ方向に対して一方の方向に斜めに交差する方向と、前記枠辺の長さ方向に対して他方の方向に斜めに交差する方向との２つの方向に沿わせて網状に形成するのがより好ましく、このようにすることにより、外部からの異物の入り込みを効果的に防ぐとともに、固体撮像素子２とローパスフィルタ６との間の空間内の空気と撮像素子ユニット１外の空気との相互流通量を多くし、温度変化による固体撮像素子２及びローパスフィルタ６の対向面の曇りをより効果的に無くすことができる。

また、上記実施例では、スペーサ枠７の両面にそれぞれ複数の通気溝８を形成しているが、前記通気溝８は、固体撮像素子２の貼付け面とローパスフィルタ６の貼付け面のいずれか一方の面だけに形成してもよい。

さらに、上記実施例では、スペーサ枠７を、固体撮像素子２の貼付け面及びローパスフィルタ６の貼付け面（その少なくとも一方の面でもよい）に、その内周縁から外周縁にわたる長さの複数の通気溝８が形成された枠体としているが、固体撮像素子２とローパスフィルタ６との間に配置するスペーサ枠は、連続気泡を有する発泡ポリスチレンまたは発泡ポリウレタン等の発泡樹脂からなる枠体でもよく、このスペーサ枠を用いても、固体撮像素子２とローパスフィルタ６との間の空間内の温度を、この空間内と撮像素子ユニット１外の空気流通により撮像素子ユニット１外の温度変化に追従させて変化させ、温度変化による固体撮像素子２及びローパスフィルタ６の対向面の曇りを無くして常に良好な撮像性能を維持することができる。

この発明の一実施例を示す撮像素子ユニットの分解斜視図。前記撮像素子ユニットの断面図。前記撮像素子ユニットのスペーサ枠の拡大斜視図。図３の一部分の拡大図。この発明の他の実施例を示す撮像素子ユニットのスペーサ枠の斜視図。

符号の説明

１…撮像素子ユニット、２…固体撮像素子、２ａ…撮像エリア、３…カバーガラス、４…実装用プレート、６…位相格子型光学ローパスフィルタ、７…スペーサ枠、８…通気溝、９…異物付着膜、１０ａ，１０ｂ…両面粘着テープ、１１…ケーシング、１２…撮像レンズ。

Claims

固体撮像素子と、
前記固体撮像素子の前方に配置された位相格子型光学ローパスフィルタと、
前記固体撮像素子の撮像エリアを囲む枠体からなり、少なくとも前記枠体の内周と外周との間で空気を流通させる通気性を有し、前記固体撮像素子と前記ローパスフィルタとの間に配置されたスペーサ枠とを備え、
前記固体撮像素子と前記ローパスフィルタとを前記スペーサ枠を介して貼合わせたことを特徴とする撮像素子ユニット。
スペーサ枠は弾性を有していることを特徴とする請求項１に記載の撮像素子ユニット。
スペーサ枠は、連続気泡を有する発泡樹脂枠であることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像素子ユニット。
スペーサ枠は、固体撮像素子の貼付け面とローパスフィルタの貼付け面の少なくとも一方に、その内周縁から外周縁にわたる長さの複数の通気溝が形成された枠体であることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像素子ユニット。
通気溝は、幅及び深さが１０μｍ以下の細溝であることを特徴とする請求項４に記載の撮像素子ユニット。
通気溝は、スペーサ枠の各枠辺にそれぞれ略均等なピッチで形成されていることを特徴とする請求項５に記載の撮像素子ユニット。
通気溝は、スペーサ枠の枠辺の長さ方向に対して斜めに交差する方向に沿わせて形成されていることを特徴とする請求項５に記載の撮像素子ユニット。
通気溝は、スペーサ枠の枠辺の長さ方向に対して一方の方向に斜めに交差する方向と、前記枠辺の長さ方向に対して他方の方向に斜めに交差する方向との２つの方向に沿わせて網状に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の撮像素子ユニット。
通気溝面に異物付着膜が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の撮像素子ユニット。