JP2008172743A - 撮像装置及び携帯端末 - Google Patents

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Abstract

【課題】光学部材、鏡胴及びプリント配線基板によって囲まれた気密空間の温度上昇による空気の膨張に対して簡単な構成で対処した撮像装置。
【解決手段】光学部材を直接的若しくは間接的に保持する鏡胴と、撮像素子が実装されたプリント配線基板とを接合して一体化した撮像装置において、
前記光学部材と前記鏡胴との間隙、及び前記鏡胴と前記プリント配線基板との間隙を接着剤により封止して、前記光学部材、前記鏡胴及び前記プリント配線基板によって囲まれた気密空間を形成し、
前記気密空間を形成する部材の一部に外気と通気する通気孔を設け、該通気孔をゴムシートにて封止したこと。
【選択図】図9

Description

撮像レンズとフィルタとを保持する鏡胴と、撮像素子が実装されたプリント配線基板とを接合して一体化した撮像装置であって、携帯電話機等に組み込むのに好適な撮像装置に関する。
従来より、小型で薄型の撮像装置が携帯電話機やPDA(Personal Digital Assistant)等の小型、薄型の電子機器である携帯端末に搭載されるようになり、これにより遠隔地へ音声情報だけでなく画像情報も相互に伝送することが可能となっている。
これらの撮像装置には、CCD(Charge Coupled Device)型イメージセンサやCMOS(Complementary Metal−Oxide Semiconductor)型イメージセンサ等の撮像素子が使用されている。
このような撮像装置の一例を図1乃至図4に示す。
先ず、図1において、本撮像装置は、撮像レンズ81、撮像素子82、フィルタ83、鏡枠85、鏡胴86、プリント配線基板87及び化粧パネル88から構成されている。
撮像レンズ81は、被写体光を撮像素子82に結像するレンズである。
撮像素子82は、被写体光を結像して光電変換し、不図示の画像処理回路に出力する。
フィルタ83は、ガラスから形成され、約780nm以上の波長の光をカットする赤外カットフィルタである。
そして、この撮像装置においては、被写体側から撮像レンズ81、フィルタ83、撮像素子82の順で配置されている。
撮像レンズ81は鏡枠85に保持され接着剤Gにより接合されている。更に、鏡枠85は鏡胴86に保持され接着剤Gにより接合されている。この場合は、接着剤Gは円周方向の3〜4カ所に部分的に滴下されている。従って、鏡枠85と鏡胴86との間隙は充分に封止されておらず、空気が流通する。
また、フィルタ83は鏡胴86に保持され接着剤Gにより接合されている。この場合は、接着剤Gは円周方向の全周にわたって滴下され、間隙が確実に封止されていて、空気が流通することはない。
プリント配線基板87には撮像素子82が実装されていて、プリント配線基板87は鏡胴86に接着剤Gにより接合されている。この場合も、接着剤Gは円周方向の全周にわたって滴下され、間隙が確実に封止されていて、空気が流通することはない。
化粧パネル88は撮像レンズにおける有効光が通過しない周辺部を被覆するものであって、鏡胴86に保持され接着剤Gにより接合されている。接着剤Gは円周方向の3〜4カ所に部分的に滴下されている。
このようにして、フィルタ83、鏡胴86及びプリント配線基板87によって囲まれた空間S8は外気と流通しない気密空間となり、外部から塵埃が侵入することがない。従って、撮像素子82の塵埃が付着して画像不良となることが生じない。
図2は、図1と略同一の構成の撮像装置であって、ガラスから形成されたフィルタ83に代えて樹脂から形成された赤外カットフィルタであるフィルタ84が接合されている点のみが相違する。従って、フィルタ84、鏡胴86及びプリント配線基板87によって囲まれた空間S8は気密空間となり、外部から塵埃が侵入することがない。
図3は、光学部材が前述とは異なって配置された撮像装置であって、被写体側からフィルタ93、撮像レンズ91、撮像素子92の順で配置されている。
フィルタ93は、ガラスから形成され、化粧パネル98に保持され接着剤Gにより接合されている。接着剤Gは円周方向の全周にわたって滴下され、間隙が確実に封止されていて、空気が流通することはない。
更に、化粧パネル98は鏡胴96に保持され接着剤Gにより接合されている。接着剤Gは円周方向の全周にわたって滴下され、間隙が確実に封止されていて、空気が流通することはない。
撮像レンズ91を保持する鏡枠95の鏡胴96への接合や、撮像素子92を実装したプリント配線基板97の鏡胴96への接合に関しては、図1の撮像装置と同様である。従って、フィルタ93、化粧パネル98、鏡胴96及びプリント配線基板97によって囲まれた空間S9は外気と流通しない気密空間となり、外部から塵埃が侵入することがない。
図4は、図3と略同一の構成の撮像装置であって、ガラスから形成されたフィルタ93に代えて樹脂から形成された赤外カットフィルタであるフィルタ94が接合されている点のみが相違する。従って、フィルタ94、化粧パネル98、鏡胴96及びプリント配線基板97によって囲まれた空間S9は外気と流通しない気密空間となり、外部から塵埃が侵入することがない。
ここで、図1乃至図4に示した撮像装置において、使用される接着剤Gは紫外線熱硬化併用型や加熱硬化型であるために、組み立てた撮像装置を高温の恒温槽内で加熱して接着剤Gを硬化させることになる。また、図1乃至図4に示した撮像装置を組み込んだ携帯電話機等の携帯端末は、炎天下の車内等に放置されて、高温に加熱されることがある。この結果、気密状態の空間S8,S9内の空気は高温に上昇して膨張する。
これにより、例えば図1に示した撮像装置においては、ガラス製のフィルタ83が気密状態の空間S8の内圧を受けて、図5に示す如く割れてしまい、画像性能に影響を及ぼすと共に、撮像素子82に塵埃等が付着する虞が生ずる。
また、フィルタ83が割れなくても、図6に示す如く接着剤Gが剥がれてフィルタ83が浮いてしまい、画像性能に影響を及ぼすと共に、撮像素子82に塵埃等が付着する虞が生ずる。
また、図2に示した撮像装置においては、樹脂製のフィルタ84が気密状態の空間S8の内圧を受けて、図7に示す如く湾曲して変形してしまい、画像性能に影響を及ぼす虞が生ずる。
なお、図3,4に示した撮像装置においても同様の問題が生ずる。
一方、鏡胴内部の温度上昇による内圧の影響を防止する特許公報が開示されている。
例えば、鏡胴の一部に伸縮する蛇腹を設け、鏡胴内部の空気の膨張に対処できるようにしたテレビカメラ用レンズユニットが知られている(特許文献1参照)。
また、鏡胴に外部と通気する溝を形成したレンズ鏡胴が知られている(特許文献2参照)。
特開平6−78192号公報 特開平11−231190号公報
鏡胴内部の温度上昇による内圧の影響を防止するため、特許文献1においては、鏡胴のに蛇腹を設けているが、テレビカメラに用いる大型の鏡胴では可能であっても、本発明の如く携帯端末に用いる小型な撮像装置の場合では、非常に小型な蛇腹を設けることになって、実現性が困難である。また、伸縮する蛇腹を設けると原価高にもなる。
また、特許文献2においては、鏡胴に外部と通気する溝を形成しているが、この溝を通して外部から塵埃が侵入する可能性がある。従って、フィルムを用いるカメラならともかく、本発明の如き撮像装置においては、侵入した塵埃が撮像素子に付着して画像性能に影響を及ぼす虞がある。
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、外部からの塵埃が撮像素子に付着しないように、鏡胴内部に接着剤により封止して外気と流通しない気密空間を形成した撮像装置であって、前記気密空間の温度上昇による空気の膨張を簡単な構成で吸収した撮像装置及び該撮像装置を備えた携帯端末を提案することを目的とする。
前記目的は、下記に記載した発明により達成される。
1.光学部材を直接的若しくは間接的に保持する鏡胴と、撮像素子が実装されたプリント配線基板とを接合して一体化した撮像装置において、
前記光学部材と前記鏡胴との間隙、及び前記鏡胴と前記プリント配線基板との間隙を接着剤により封止して、前記光学部材、前記鏡胴及び前記プリント配線基板によって囲まれた気密空間を形成し、
前記気密空間を形成する部材の一部に外気と通気する通気孔を設け、該通気孔をゴムシートにて封止したことを特徴とする撮像装置。
2.前記通気孔を外側から被覆する被覆部材を設けたことを特徴とする1に記載の撮像装置。
3.光学部材を直接的若しくは間接的に保持する鏡胴と、撮像素子が実装されたプリント配線基板とを接合して一体化した撮像装置において、
前記光学部材と前記鏡胴との間隙、及び前記鏡胴と前記プリント配線基板との間隙を接着剤により封止して、前記光学部材、前記鏡胴及び前記プリント配線基板によって囲まれた気密空間を形成し、
前記気密空間を形成する部材の一部に外気と通気する通気孔を設け、該通気孔にゴムで形成したブッシュを埋設したことを特徴とする撮像装置。
4.光学部材を直接的若しくは間接的に保持する鏡胴と、撮像素子を内包するパッケージセンサとを接合して一体化した撮像装置において、
前記光学部材と前記鏡胴との間隙、及び前記パッケージセンサと前記鏡胴との間隙を接着剤にて封止して、前記光学部材、前記鏡胴及び前記パッケージセンサによって囲まれた気密空間を形成し、
前記気密空間を形成する部材の一部に外気と通気する通気孔を設け、該通気孔をゴムシートにて封止したことを特徴とする撮像装置。
5.光学部材を直接的若しくは間接的に保持する鏡胴と、撮像素子を内包するパッケージセンサとを接合して一体化した撮像装置において、
前記光学部材と前記鏡胴との間隙、及び前記パッケージセンサと前記鏡胴との間隙を接着剤にて封止して、前記光学部材、前記鏡胴及び前記パッケージセンサによって囲まれた気密空間を形成し、
前記気密空間を形成する部材の一部に外気と通気する通気孔を設け、該通気孔にゴムで形成したブッシュを埋設したことを特徴とする撮像装置。
6.光学部材を直接的若しくは間接的に保持する鏡胴と、撮像素子を内包するパッケージセンサとを接合して一体化した撮像装置において、
前記光学部材と前記鏡胴との間隙、及び前記パッケージセンサと前記鏡胴との間隙を接着剤にて封止して、前記光学部材、前記鏡胴及び前記パッケージセンサによって囲まれた気密空間を形成し、
前記気密空間を形成する部材の一部に外気と通気する通気孔を設け、該通気孔に硬化後に弾性を有する接着剤で遮蔽膜を形成したことを特徴とする撮像装置。
7.前記光学部材を構成する撮像レンズは複数枚のレンズからなり、前記レンズ間に形成された空間と外気とが通気する第2の通気孔を前記鏡胴に設け、該第2の通気孔をゴムシートで封止したことを特徴とする1〜6の何れか1項に記載の撮像装置。
8.前記光学部材を構成する撮像レンズは複数枚のレンズからなり、前記レンズ間に形成された空間と外気とが通気する第2の通気孔を前記鏡胴に設け、該第2の通気孔にゴムで形成したブッシュを埋設したことを特徴とする1〜6の何れか1項に記載の撮像装置。
9.前記光学部材を構成する撮像レンズは複数枚のレンズからなり、前記レンズ間に形成された空間と外気とが通気する第2の通気孔を前記鏡胴に設け、該第2の通気孔に硬化後に弾性を有する接着剤で遮蔽膜を形成したことを特徴とする1〜6の何れか1項に記載の撮像装置。
10.第1の光学部材を直接的若しくは間接的に保持する鏡胴と、
シリコンウエハに撮像素子を形成したベアチップを第2の光学部材で被覆し、該第2の光学部材と前記ベアチップとを樹脂モールドしたセンサユニットと、を備え、
前記鏡胴と前記センサユニットとを接合して一体化した撮像装置であって、
前記第2の光学部材における有効光が透過しない周辺部に光軸と略平行な貫通孔を穿設し、該貫通孔をゴムシートにて封止したことを特徴とする撮像装置。
11.第1の光学部材を直接的若しくは間接的に保持する鏡胴と、
シリコンウエハに撮像素子を形成したベアチップを第2の光学部材で被覆し、該第2の光学部材と前記ベアチップとを樹脂モールドしたセンサユニットと、を備え、
前記鏡胴と前記センサユニットとを接合して一体化した撮像装置であって、
前記第2の光学部材における有効光が透過しない周辺部に光軸と略平行な貫通孔を穿設し、該貫通孔にゴムで形成したブッシュを埋設したことを特徴とする撮像装置。
12.第1の光学部材を直接的若しくは間接的に保持する鏡胴と、
シリコンウエハに撮像素子を形成したベアチップを第2の光学部材で被覆し、該第2の光学部材と前記ベアチップとを樹脂モールドしたセンサユニットと、を備え、
前記鏡胴と前記センサユニットとを接合して一体化した撮像装置であって、
前記第2の光学部材における有効光が透過しない周辺部に光軸と略平行な貫通孔を穿設し、該貫通孔に硬化後に弾性を有する接着剤で遮蔽膜を形成したことを特徴とする撮像装置。
13.前記ベアチップは、シリコンウエハの一方の面に撮像素子が形成され、該撮像素子と該シリコンウエハの他方の面の側に配置した支持基板とがワイヤボンディングにより接続されて一体化されたことを特徴とする10〜12の何れか1項に記載の撮像装置。
14.前記第1の光学部材と前記鏡胴との間隙、及び前記センサユニットと前記鏡胴との間隙を接着剤にて封止して、前記第1の光学部材、前記鏡胴及び前記センサユニットによって囲まれた気密空間を形成し、
前記気密空間を形成する部材の一部に外気と通気する通気孔を設け、該通気孔をゴムシートで封止したことを特徴とする10〜13の何れか1項に記載の撮像装置。
15.前記第1の光学部材と前記鏡胴との間隙、及び前記センサユニットと前記鏡胴との間隙を接着剤にて封止して、前記第1の光学部材、前記鏡胴及び前記センサユニットによって囲まれた気密空間を形成し、
前記気密空間を形成する部材の一部に外気と通気する通気孔を設け、該通気孔にゴムで形成したブッシュを埋設したことを特徴とする10〜13の何れか1項に記載の撮像装置。
16.前記第1の光学部材と前記鏡胴との間隙、及び前記センサユニットと前記鏡胴との間隙を接着剤にて封止して、前記第1の光学部材、前記鏡胴及び前記センサユニットによって囲まれた気密空間を形成し、
前記気密空間を形成する部材の一部に外気と通気する通気孔を設け、該通気孔に硬化後に弾性を有する接着剤で遮蔽膜を形成したことを特徴とする10〜13の何れか1項に記載の撮像装置。
17.前記光学部材は撮像レンズと赤外カットフィルタとにより構成されていることを特徴とする1〜16の何れか1項に記載の撮像装置。
18.被写体側から前記撮像レンズ、前記赤外カットフィルタ、前記撮像素子の順で配置されていることを特徴とする17に記載の撮像装置。
19.被写体側から前記赤外カットフィルタ、前記撮像レンズ、前記撮像素子の順で配置されていることを特徴とする17に記載の撮像装置。
20.1〜19の何れか1項に記載の撮像装置を備えたことを特徴とする携帯端末。
本発明の撮像装置及び携帯端末によれば、外部からの塵埃が撮像素子に付着しないように、鏡胴内部に接着剤により封止して外気と流通しない気密空間を形成し、撮像装置を高温の恒温槽内で加熱して接着剤を硬化させる場合や、撮像装置を組み込んだ携帯電話機等の携帯端末が炎天下の車内等に放置された場合に、気密空間の温度上昇による空気の膨張を簡単な構成で吸収することができるので、気密空間を形成する部材が割れたり、剥がれたり、変形したりすることを防止することができる。
本発明の撮像装置の実施の形態を図を参照して詳細に説明する。
先ず、撮像装置を備えた携帯端末として携帯電話機の一例を図8の外観図に基づいて説明する。なお、図8(A)は折り畳んだ携帯電話機を開いて内側から見た図であり、図8(B)は折り畳んだ携帯電話機を開いて外側から見た図である。
図8において、携帯電話機Tは、表示画面D1,D2を備えたケースとしての上筐体71と、操作ボタンBを備えた下筐体72とがヒンジ73を介して連結されている。撮像装置は、上筐体71内の表示画面D2の下方に内蔵されていて、上筐体71の外表面に撮像レンズ1が露出している。
なお、この撮像装置の位置は上筐体71内の表示画面D2の上方や側面に配置してもよい。また、携帯電話機Tは折り畳み式に限定されるものではない。
次に、撮像装置に関する3種の実施の形態を説明する。
[第1の実施の形態]
第1の実施の形態を図を参照して説明する。
先ず、撮像装置の断面図である図9を参照して説明する。
本撮像装置は、撮像レンズ11、撮像素子12、フィルタ13、鏡枠15、鏡胴16、プリント配線基板17、化粧パネル18及びゴムシート19から構成されている。
撮像レンズ11は、被写体光を撮像素子12に結像するレンズであって、単レンズであっても複数枚のレンズから構成されていてもよい。
撮像素子12は、被写体光を結像して光電変換し、不図示の画像処理回路に出力する。
フィルタ13は、ガラスから形成され、約780nm以上の波長の光をカットする赤外カットフィルタである。
そして、この撮像装置においては、被写体側から光学部材である撮像レンズ11、フィルタ13、及び撮像素子12の順で配置されている。
撮像レンズ11は鏡枠15に保持され接着剤Gにより接合されている。更に、鏡枠15は鏡胴16に保持され接着剤Gにより接合されている。この場合は、接着剤Gは円周方向の3〜4カ所に部分的に滴下されている。従って、撮像レンズ1と鏡枠15との間隙、及び鏡枠15と鏡胴16との間隙は充分に封止されておらず、空気が流通する。
また、フィルタ13は鏡胴16に保持され接着剤Gにより接合されている。この場合は、接着剤Gは円周方向の全周にわたって滴下され、フィルタ13と鏡胴16との間隙が確実に封止されていて、空気が流通することはない。
プリント配線基板17には撮像素子12が実装されていて、プリント配線基板17は鏡胴16に接着剤Gにより接合されている。この場合も、接着剤Gは円周方向の全周にわたって滴下され、プリント配線基板17と鏡胴16との間隙が確実に封止されていて、空気が流通することはない。
なお、プリント配線基板17には撮像素子12以外の電気部品が実装されていてもよい。
化粧パネル18は撮像レンズにおける有効光が通過しない周辺部を被覆するものであって、鏡胴16に保持され接着剤Gにより接合されている。接着剤Gは円周方向の3〜4カ所に部分的に滴下されている。
なお、接着剤Gとしては、紫外線熱硬化併用型や加熱硬化型を用い、組み立てた撮像装置を高温の恒温槽内で加熱して接着剤Gを硬化させる。
このように、フィルタ13、鏡胴16及びプリント配線基板17によって囲まれた空間S1は外気とは流通しない気密空間となり、外部から塵埃が侵入することがない。従って、撮像素子12に塵埃が付着して画像不良となることが生じない。
ここで、接着剤Gを高温の恒温槽内で加熱して硬化させる場合や、本撮像装置を組み込んだ携帯電話機等の携帯端末が炎天下の車内等に放置されて高温に加熱される場合がある。この結果、空間S1内の空気は高温に上昇して膨張する。これにより、例えば図5及び図6に示した如く、ガラス製のフィルタ13が空間S1の内圧を受けて割れたり、剥がれたりして、画像性能に影響を及ぼすと共に、撮像素子12に塵埃等が付着する虞が生ずる。
そこで、本撮像装置においては、鏡胴16に空間S1の空気と外気が通ずる通気孔16aを設け、この通気孔16aに対して空間S1の側からゴムシート19を貼り付け、通気孔16aを封止した。
これによって、空間S1の空気が膨張したときには、ゴムシート19が通気孔16aの中に膨らんで空気の膨張を吸収するので、フィルタ13が割れたり剥がれたりすることが生じない。また、温度低下して膨張した空間S1の空気が収縮すれば、ゴムシート19は元の形状に戻る。
なお、ゴムシート19を通気孔16aの外側から貼り付けて封止することも可能ではあるが、ゴムシート19には空間S1の内圧が掛かるので、ゴムシート19を空間S1の側から貼り付けた方が信頼性が向上する。
また、ゴムシート19としては、耐熱性を有するシリコンゴムやフッ素ゴム等で形成し、例えば0.05mmの厚みのものを用いる。
また、図2の如くガラス製のフィルタ3に代えて樹脂製のフィルタを用いたときも同様に構成すればよく、図7の如くフィルタが変形することが生じない。
なお、ゴムシート19は非常に薄いので、携帯端末の中の撮像装置の配置によっては不要光が回り込み、ゴムシート19を透過して撮像素子2に達して画像不良を発生させる虞がある。
このような虞がある場合には、図10に示す如く、鏡胴16に通気孔16aを外部から被覆する被覆部16bを設け、不要光がゴムシート19に照射されないようにすることが望ましい。
また、図11は、前述とは光学部材の配置が異なる撮像装置の断面図であって、被写体側から光学部材であるフィルタ23、撮像レンズ21、及び撮像素子22の順で配置されている。
フィルタ23は、ガラスから形成され、化粧パネル28に保持され接着剤Gにより接合されている。接着剤Gは円周方向の全周にわたって滴下され、フィルタ23と化粧パネル28との間隙が確実に封止されていて、空気が流通することはない。
更に、化粧パネル28は鏡胴26に接着剤Gにより接合されている。接着剤Gは円周方向の全周にわたって滴下され、化粧パネル28と鏡胴26との間隙も確実に封止されていて、空気が流通することはない。
撮像レンズ21を保持する鏡枠25の鏡胴26への接合や、撮像素子22を実装したプリント配線基板27の鏡胴26への接合に関しては、図9の撮像装置と同様である。
従って、撮像レンズ21の前後の空間は連通し、フィルタ23、化粧パネル28、鏡胴26及びプリント配線基板37によって囲まれた空間S2は気密空間となり、外部から塵埃が侵入することがない。
このような撮像装置においても、鏡胴26に空間S2の空気と外気が通ずる通気孔26aを設け、この通気孔26aをゴムシート29にて封止する。これによって、空間S2の空気が膨張したときには、ゴムシート29が通気孔26aの中に膨らんで空気の膨張を吸収するので、フィルタ23が割れたり剥がれたりすることが生じない。
また、図4の如くガラス製のフィルタ23に代えて樹脂製のフィルタを用いたときも同様に構成すればよく、図7の如くフィルタが変形することが生じない。
また、不要光が回り込んでゴムシート29を透過して撮像素子22に達する虞がある場合には、図12に示す如く、鏡胴26に通気孔26aを外部から被覆する被覆部26bを設け、不要光がゴムシート29に照射されないようにすることが望ましい。
更に、通気孔を設けてゴムシートで封止する部材は鏡胴16,26に限定されるものではなく、気密となる空間S1,S2を形成する部材ならどの部材でもよく、例えばプリント配線基板17,27に通気孔を設けてゴムシートで封止してもよい。
その他に、通気孔を封止する部材としてはゴムシートに限定されるものではなく、ゴム製のブッシュを用いてもよい。この例を図13及び図14に示す。
図13は前述の図9と同様の構成の撮像装置の断面図であるが、ゴムシート19に代えてゴムブッシュ191を用いている。ゴムブッシュ191を鏡胴16の外方より鏡胴16に設けた貫通孔に圧入すれば、ゴムブッシュ191は鏡胴16より抜けることはない。また、空間S1の空気が膨張したときには、ゴムブッシュ191の円弧状の部分が押圧されて変形し、その膨張を吸収することができる。また、温度低下して膨張した空間S1の空気が収縮すれば、ゴムブッシュ191は元の形状に戻る。
図14は前述の図11と同様の構成の撮像装置の断面図であるが、ゴムブッシュ291を用いて同様に対処することができる。
[第2の実施の形態]
第2の実施の形態を図を参照して説明する。
先ず、撮像装置の断面図である図15を参照して説明する。
本撮像装置は、撮像レンズ31、固定絞り32、フィルタ33、鏡胴34、パッケージセンサ36、プリント配線基板37及びゴムシート39から構成されている。
撮像レンズ31は、被写体光を撮像素子に結像するレンズであって、この場合は単レンズである。
フィルタ33は、ガラスから形成され、約780nm以上の波長の光をカットする赤外カットフィルタである。
鏡胴34は、被写体側から光学部材である撮像レンズ31、固定絞り32、フィルタ33、及びパッケージセンサ36を保持する。
撮像レンズ31及びフィルタ33は接着剤Gにより鏡胴34に接合されている。そして、撮像レンズ31に対しては接着剤Gが全周にわたって滴下され、撮像レンズ31と鏡胴34との間隙は確実に封止されているので、空気がこの間隙を流通することはない。一方、フィルタ33に対しては接合強度を保証する範囲で接着剤Gが部分的に滴下されているのみであるので、フィルタ33と鏡胴34との間隙を空気が流通可能である。
なお、接着剤Gとしては、紫外線熱硬化併用型や加熱硬化型を用い、組み立てた撮像装置を高温の恒温槽内で加熱して接着剤Gを硬化させる。
パッケージセンサ36は不図示の撮像素子を内包したパッケージに形成されている。撮像素子は、撮像レンズ31により結像した被写体光を光電変換し、不図示の画像処理回路に出力する。なお、CCD(Charge Coupled Device)型イメージセンサであっても、CMOS(Complementary Metal−Oxide Semiconductor)型イメージセンサであってもよい。
また、パッケージセンサ36は、内部のプリント配線基板の上面に撮像素子を搭載してワイヤボンディングによってプリント配線基板に設けた導電性パターンと接続し、下面に図16に示す如き半田ボール36aをグリッド状(格子状)に配置し、前記導電性パターンと半田ボール36aを前記プリント配線基板に設けたスルーホールを介して導通させている。従って、BGA(Ball Grid Array)タイプのパッケージセンサと呼称される。
パッケージセンサ36は前述と同様の接着剤Gにより鏡胴34に接合されており、接着剤Gがパッケージセンサ36の全周にわたって滴下され、パッケージセンサ36と鏡胴34との間隙は確実に封止されているので、空気がこの間隙を流通することはない。
37はプリント配線基板であり、プリント配線基板37は不図示の電源や制御回路とパッケージセンサ36の撮像素子とを導通させるためのものであり、複数の導電性パターン37aが配置されている。
そして、パッケージセンサ36の半田ボール36aとプリント配線基板37の導電性パターン37aを各々当接させ、リフローを行って半田ボール36aを溶融させて半田接合する。なお、図示していないが、プリント配線基板37の導電性パターン37aにも予め予備半田を行っておくことが望ましい。
以上の構成の撮像装置において、パッケージセンサ36と鏡胴34との間隙は全周にわたって封止され、撮像レンズ31と鏡胴34との間隙も全周にわたって封止されていて、フィルタ33と鏡胴34との間隙は部分的に封止されている。このために、パッケージセンサ36、フィルタ33及び鏡胴34で囲まれた空間S31、及びフィルタ33、撮像レンズ31及び鏡胴34で囲まれた空間S32は互いに連通しているが外気とは連通しない気密空間となる。
従って、接着剤Gを高温の恒温槽内で加熱して硬化させる場合や、半田ボール36aのリフローを行る場合には、空間S31,S32内の空気は高温に上昇して膨張する。これにより、例えばパッケージセンサ36における接着剤Gによる接合部分が剥がれて、鏡胴34が傾くようなことが生じ、画像性能に悪影響を及ぼす虞が生ずる。
そこで、本撮像装置においては、鏡胴34に空間S31と外気とが通気する通気孔34aを穿設した。これにより、空間S31,S32内の空気が膨張しても通気孔34aから外部に逃げるので、上記の問題は生じない。
しかし、内部の空気を退避させる通気孔34aを穿設しただけでは、外部より通気孔34aを通って塵埃等が侵入し、その塵埃等がパッケージセンサ36の撮像面に付着して画像性能に悪影響を及ぼす虞がある。
そこで、図17の拡大図にも示す如く、通気孔34aに対してゴムシート39を貼り付け、通気孔34aを封止した。
これによって、空間S31の空気が膨張したときには、ゴムシート39が膨らんで空気の膨張を吸収するので、パッケージセンサ36における接着剤Gによる接合部分が剥がれて、鏡胴34が傾くようなことが生じない。また、温度低下して膨張した空間S31の空気が収縮すれば、ゴムシート39は元の形状に戻る。
なお、ゴムシート39としては、耐熱性を有するシリコンゴムやフッ素ゴム等で形成し、例えば0.05mmの厚みのものを用いる。
また、この通気孔34aを撮像レンズ31の光軸と平行に穿設したが、該光軸と直交する方向に穿設してもよい。
更に、通気孔を封止する部材としてはゴムシートに限定されるものではなく、ゴム製のブッシュを用いてもよい。この拡大図を図18に示す。
図18において、ゴムブッシュ391を鏡胴34の外方より鏡胴34に設けた貫通孔に圧入すれば、ゴムブッシュ391は鏡胴34より抜けることはない。また、空間S31の空気が膨張したときには、ゴムブッシュ391の円弧状の部分が押圧されて変形し、その膨張を吸収することができる。更に、温度低下して膨張した空間S31の空気が収縮すれば、ゴムブッシュ391は元の形状に戻る。
その他に、図19の拡大図に示す如く、硬化後に弾性を有する接着剤を通気孔34aに滴下してもよい。これにより、通気孔34aの表面に表面張力によって接着剤の遮蔽膜392が形成され、接着剤の硬化後は弾力性を有して前述のゴムシート39と同様の作用を行うことができる。なお、接着剤としては耐熱シリコン系か耐熱エポキシ系であることが望ましい。また、通気孔34aを撮像レンズ31の光軸と平行に穿設し、撮像レンズ31を上向きに配置して上方から接着剤を通気孔34aに滴下して硬化させるするのが自然な作業であるが、場合によっては撮像レンズ31の光軸と直交する方向に通気孔34aを穿設してもよい。
以上は、撮像レンズが単玉の場合であったが、2枚構成の場合を図20に基づいて説明する。
図20において、撮像レンズ41は第1レンズ41aと第2レンズ41bとから構成されており、第1レンズ41aと第2レンズ41bとの間には第1固定絞り42aが配置され、第2レンズ41bの後方には第2固定絞り42bが配置されている。
そして、鏡胴44が第1レンズ41a、第2レンズ41b、第1固定絞り42a及び第2固定絞り42bを保持している。
また、フィルタ43、パッケージセンサ46及びプリント配線基板47に関しては前述と同様の構成であるので、説明を省略する。
ここで、前述と同様に接着剤Gによって、パッケージセンサ46と鏡胴44との間隙は全周にわたって封止され、第2レンズ41bと鏡胴44との間隙も全周にわたって封止されていて、フィルタ43と鏡胴44との間隙は接着剤Gによって部分的に封止されている。このために、パッケージセンサ46、フィルタ43及び鏡胴44で囲まれた空間S41、及びフィルタ43、第2レンズ41b及び鏡胴44で囲まれた空間S42は互いに連通しているが外気とは連通しない気密空間となる。
そこで、前述と同様に、鏡胴44に空間S41と外気とが通気する通気孔44aを穿設、通気孔44aをゴムシート49で遮蔽する。
また、第1レンズ41aと鏡胴44との間隙は接合強度を高めるために全周にわたって封止されているので、第1レンズ41a、第2レンズ41b及び鏡胴44で囲まれた空間S43も外気とは流通しない気密空間となる。そこで、同様に鏡胴44に空間S43と外気とが通気する第2の通気孔44bを穿設し、第2の通気孔44bもゴムシート49で遮蔽する。
なお、撮像レンズが3枚以上のレンズから構成されていて、3個以上の気密空間が形成されるときは、それぞれの気密空間に通気孔を設ければよい。
また、このような場合にも、図18に示したゴムブッシュ391を鏡胴44の外方より鏡胴44に設けた貫通孔に圧入したり、図19に示した硬化後に弾性を有する接着剤を通気孔44aや通気孔44bに滴下して遮蔽膜392を形成してもよい。
その他に、以上の実施の形態においては、光学部材が被写体側から撮像レンズ31,41、フィルタ33,43の順で配置されているが、被写体側からフィルタ33,43、撮像レンズ31,41の順で配置されるように構成してもよい。
また、通気孔34a,44aは非常に細いので、仮に強い不要光がゴムシート39,49や遮蔽膜392を透過したとしても、パッケージセンサ36,46には容易に到達することはない。
[第3の実施の形態]
第3の実施の形態を撮像装置の断面図である図21を参照して説明する。
本撮像装置は、撮像レンズ51、固定絞り52、フィルタ53、外鏡胴54a、内鏡胴54b、センサユニット55、プリント配線基板57及びゴムシート58,59から構成されている。
撮像レンズ51は、第1レンズ51a、第2レンズ51b、第3レンズ51cからなる3枚のレンズから構成されている。
固定絞り52は、第1レンズ51aと第2レンズ51bの間に配置されている。
フィルタ53は、ガラスから形成され、約780nm以上の波長の光をカットする赤外カットフィルタであり、第1レンズ51aより被写体側に配置されている。
また、鏡胴は外鏡胴54aと内鏡胴54bとにより二重に構成されていて、外鏡胴54aはフィルタ53を保持し、内鏡胴54bは第1レンズ51a、固定絞り52及び第2レンズ51bを保持している。
そして、外鏡胴54aと内鏡胴54bは接着剤Gにより接合されていて、接着剤Gが全周にわたって滴下されている。従って、外鏡胴54aと内鏡胴54bの間隙は確実に封止されていて、この間隙を空気が流通することがない。
なお、フィルタ53、第1レンズ51a及び第2レンズ51bを特許請求の範囲における第1の光学部材に相当する。
また、接着剤Gとしては、紫外線熱硬化併用型や加熱硬化型を用い、組み立てた撮像装置を高温の恒温槽内で加熱して接着剤Gを硬化させる。
56はベアチップである。ベアチップ56は不図示の撮像素子を内包しており、シリコンウエハの一方の面に撮像素子を形成したセンサウエハ56aと、シリコンウエハの他方の面の側に配置された支持基板56bとからなる。そして、撮像素子と支持基板とがワイヤボンディングにより接続されて一体化されている。
このベアチップ56を第3レンズ51cで被覆し、第3レンズ51cにおける外周壁とベアチップ56とをエポキシ樹脂Pにより樹脂モールドしてセンサユニット55を形成している。
なお、ベアチップ56の直前にベアチップ56を被覆する平行平面板を設けてもよいし、この平行平面板を赤外カットフィルタとしてもよい。
また、第3レンズ51cは特許請求の範囲における第2の光学部材に相当する。
そして、内鏡胴54bの後端部に第3レンズ51cの先端部を嵌合させて、第3レンズ51cを位置決めした後、外鏡胴54aにセンサユニット55のエポキシ樹脂Pを前述と同様の接着剤Gにより接合する。なお、接着剤Gは全周にわたって滴下され、センサユニット55のエポキシ樹脂Pと外鏡胴54aとの間隙は確実に封止されているので、空気がこの間隙を流通することはない。
この状態で、ベアチップ56の支持基板56bに設けた図16と同様の半田ボールをリフローにより溶融させてプリント配線基板57に半田接合する。
以上の構成の撮像装置において、第3レンズ51cとベアチップ56で囲まれた空間S51は外気とは流通しない気密空間となる。従って、接着剤Gを高温の恒温槽内で加熱して硬化させる場合や、半田ボールのリフローを行う場合には、空間S51内の空気は高温に上昇して膨張する。これにより、例えば第3レンズ51cが変形して画像性能に悪影響を及ぼす虞が生ずる。
そこで、本撮像装置においては、第3レンズ51cにおける有効光が透過しない周辺部に光軸と平行な貫通孔51c1を穿設し、貫通孔51c1をゴムシート58で遮蔽し、空間S51内の空気が膨張してもゴムシート58で吸収するようにしてある。
一方、接着剤Gにより、内鏡胴54bと外鏡胴54aとの間隙、及び内鏡胴54bと第1レンズ51aとの間隙は確実に封止されており、センサユニット55のエポキシ樹脂Pと外鏡胴54aとの間隙も確実に封止されている。しかし、第2レンズ51bと内鏡胴54bとの嵌合面、第1レンズ51aと第2レンズ51bとの突き当て面、及び内鏡胴54bの後端部と第3レンズ51cの先端部は接着剤により接合されていない。
従って、第2レンズ51bと内鏡胴54bと第3レンズ51cとから囲まれた空間S52、第1レンズ51aと第2レンズ51bとから囲まれた空間S53、及び外鏡胴54aと内鏡胴54bと第3レンズ51cとエポキシ樹脂Pとから囲まれた空間S54は互いに連通しているが外気とは連通しない気密空間となる。
そこで、空間S52内及び空間S53内で膨張した空気を逃がすために、空間S53と外気とが通気する通気孔54a1を外鏡胴54aに穿設し、通気孔54a1をゴムシート59で遮蔽し、空間S53内の空気が膨張したときにはゴムシート59で吸収するようにしてある。
なお、本実施の形態においても、図18に示したゴムブッシュ391を貫通孔51c1に圧入したり、ゴムブッシュ391を外鏡胴54aの側壁に設けた貫通孔に圧入したり、図18に示した硬化後に弾性を有する接着剤を貫通孔51c1や通気孔54a1に滴下して遮蔽膜392を形成したりしてもよい。
その他に、以上の実施の形態においては、光学部材が被写体側からフィルタ53、第1レンズ51a、第2レンズ51b及び第3レンズ51cの順で配置されているが、被写体側から第1レンズ51a、第2レンズ51b、フィルタ53及び第3レンズ51cの順で配置されるように構成してもよい。
また、通気孔54a1は非常に細く、しかも通気孔54a1と貫通孔51c1は対向せずに互いにずれた位置にあるので、仮に強い不要光がゴムシート59や遮蔽膜392を透過したとしても、更に貫通孔51c1を通過してセンサウエハ56aに到達することは殆どあり得ない。
従来技術における撮像装置の断面図である。 図1のフィルタを樹脂のフィルタに代えた撮像装置の断面図である。 従来技術における光学系の配置を変えた撮像装置の断面図である。 図3のフィルタを樹脂のフィルタに代えた撮像装置の断面図である。 図1においてフィルタが割れた撮像装置の断面図である。 図1においてフィルタが剥がれた撮像装置の断面図である。 図2においてフィルタが変形した撮像装置の断面図である。 携帯電話機の外観図である。 第1の実施の形態における撮像装置の断面図である。 図9において被覆部を設けた撮像装置の断面図である。 図9に対して光学系の配置を変えた撮像装置の断面図である。 図11において被覆部を設けた撮像装置の断面図である。 図9のゴムシートをゴムブッシュに代えた撮像装置の断面図である。 図13に対して光学系の配置を変えた撮像装置の断面図である。 第2の実施の形態における撮像装置の断面図である。 半田ボールの拡大図である。 ゴムシートの拡大図である。 ゴムブッシュの拡大図である。 接着剤の被覆膜の拡大図である。 第2の実施の形態における2枚のレンズからなる撮像レンズを有する撮像装置の断面図である。 第3の実施の形態における撮像装置の断面図である。
符号の説明
11,21,31,41,51,81,91 撮像レンズ
12,22,82,92 撮像素子
13,23,33,43,83,84,93,94 フィルタ
15,25,85,95 鏡枠
16,26,34,44,86,96 鏡胴
16a,26a,34a,44a,44b,54a1 通気孔
16b,26b 被覆部
17,27,37,47,87,97 プリント配線基板
18,28,88,98 化粧パネル
19,29,39,49,58,59 ゴムシート
191,291,391 ゴムブッシュ
392 遮蔽膜
36,46 パッケージセンサ
51c1 貫通孔
54a 外鏡胴
54b 内鏡胴
55 センサユニット
T 携帯電話機
G 接着剤
S1,S2,S31,S32,S41,S42,S51,S52,S53,S8,S9 空間

Claims (20)

  1. 光学部材を直接的若しくは間接的に保持する鏡胴と、撮像素子が実装されたプリント配線基板とを接合して一体化した撮像装置において、
    前記光学部材と前記鏡胴との間隙、及び前記鏡胴と前記プリント配線基板との間隙を接着剤により封止して、前記光学部材、前記鏡胴及び前記プリント配線基板によって囲まれた気密空間を形成し、
    前記気密空間を形成する部材の一部に外気と通気する通気孔を設け、該通気孔をゴムシートにて封止したことを特徴とする撮像装置。
  2. 前記通気孔を外側から被覆する被覆部材を設けたことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
  3. 光学部材を直接的若しくは間接的に保持する鏡胴と、撮像素子が実装されたプリント配線基板とを接合して一体化した撮像装置において、
    前記光学部材と前記鏡胴との間隙、及び前記鏡胴と前記プリント配線基板との間隙を接着剤により封止して、前記光学部材、前記鏡胴及び前記プリント配線基板によって囲まれた気密空間を形成し、
    前記気密空間を形成する部材の一部に外気と通気する通気孔を設け、該通気孔にゴムで形成したブッシュを埋設したことを特徴とする撮像装置。
  4. 光学部材を直接的若しくは間接的に保持する鏡胴と、撮像素子を内包するパッケージセンサとを接合して一体化した撮像装置において、
    前記光学部材と前記鏡胴との間隙、及び前記パッケージセンサと前記鏡胴との間隙を接着剤にて封止して、前記光学部材、前記鏡胴及び前記パッケージセンサによって囲まれた気密空間を形成し、
    前記気密空間を形成する部材の一部に外気と通気する通気孔を設け、該通気孔をゴムシートにて封止したことを特徴とする撮像装置。
  5. 光学部材を直接的若しくは間接的に保持する鏡胴と、撮像素子を内包するパッケージセンサとを接合して一体化した撮像装置において、
    前記光学部材と前記鏡胴との間隙、及び前記パッケージセンサと前記鏡胴との間隙を接着剤にて封止して、前記光学部材、前記鏡胴及び前記パッケージセンサによって囲まれた気密空間を形成し、
    前記気密空間を形成する部材の一部に外気と通気する通気孔を設け、該通気孔にゴムで形成したブッシュを埋設したことを特徴とする撮像装置。
  6. 光学部材を直接的若しくは間接的に保持する鏡胴と、撮像素子を内包するパッケージセンサとを接合して一体化した撮像装置において、
    前記光学部材と前記鏡胴との間隙、及び前記パッケージセンサと前記鏡胴との間隙を接着剤にて封止して、前記光学部材、前記鏡胴及び前記パッケージセンサによって囲まれた気密空間を形成し、
    前記気密空間を形成する部材の一部に外気と通気する通気孔を設け、該通気孔に硬化後に弾性を有する接着剤で遮蔽膜を形成したことを特徴とする撮像装置。
  7. 前記光学部材を構成する撮像レンズは複数枚のレンズからなり、前記レンズ間に形成された空間と外気とが通気する第2の通気孔を前記鏡胴に設け、該第2の通気孔をゴムシートで封止したことを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の撮像装置。
  8. 前記光学部材を構成する撮像レンズは複数枚のレンズからなり、前記レンズ間に形成された空間と外気とが通気する第2の通気孔を前記鏡胴に設け、該第2の通気孔にゴムで形成したブッシュを埋設したことを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の撮像装置。
  9. 前記光学部材を構成する撮像レンズは複数枚のレンズからなり、前記レンズ間に形成された空間と外気とが通気する第2の通気孔を前記鏡胴に設け、該第2の通気孔に硬化後に弾性を有する接着剤で遮蔽膜を形成したことを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の撮像装置。
  10. 第1の光学部材を直接的若しくは間接的に保持する鏡胴と、
    シリコンウエハに撮像素子を形成したベアチップを第2の光学部材で被覆し、該第2の光学部材と前記ベアチップとを樹脂モールドしたセンサユニットと、を備え、
    前記鏡胴と前記センサユニットとを接合して一体化した撮像装置であって、
    前記第2の光学部材における有効光が透過しない周辺部に光軸と略平行な貫通孔を穿設し、該貫通孔をゴムシートにて封止したことを特徴とする撮像装置。
  11. 第1の光学部材を直接的若しくは間接的に保持する鏡胴と、
    シリコンウエハに撮像素子を形成したベアチップを第2の光学部材で被覆し、該第2の光学部材と前記ベアチップとを樹脂モールドしたセンサユニットと、を備え、
    前記鏡胴と前記センサユニットとを接合して一体化した撮像装置であって、
    前記第2の光学部材における有効光が透過しない周辺部に光軸と略平行な貫通孔を穿設し、該貫通孔にゴムで形成したブッシュを埋設したことを特徴とする撮像装置。
  12. 第1の光学部材を直接的若しくは間接的に保持する鏡胴と、
    シリコンウエハに撮像素子を形成したベアチップを第2の光学部材で被覆し、該第2の光学部材と前記ベアチップとを樹脂モールドしたセンサユニットと、を備え、
    前記鏡胴と前記センサユニットとを接合して一体化した撮像装置であって、
    前記第2の光学部材における有効光が透過しない周辺部に光軸と略平行な貫通孔を穿設し、該貫通孔に硬化後に弾性を有する接着剤で遮蔽膜を形成したことを特徴とする撮像装置。
  13. 前記ベアチップは、シリコンウエハの一方の面に撮像素子が形成され、該撮像素子と該シリコンウエハの他方の面の側に配置した支持基板とがワイヤボンディングにより接続されて一体化されたことを特徴とする請求項10〜12の何れか1項に記載の撮像装置。
  14. 前記第1の光学部材と前記鏡胴との間隙、及び前記センサユニットと前記鏡胴との間隙を接着剤にて封止して、前記第1の光学部材、前記鏡胴及び前記センサユニットによって囲まれた気密空間を形成し、
    前記気密空間を形成する部材の一部に外気と通気する通気孔を設け、該通気孔をゴムシートで封止したことを特徴とする請求項10〜13の何れか1項に記載の撮像装置。
  15. 前記第1の光学部材と前記鏡胴との間隙、及び前記センサユニットと前記鏡胴との間隙を接着剤にて封止して、前記第1の光学部材、前記鏡胴及び前記センサユニットによって囲まれた気密空間を形成し、
    前記気密空間を形成する部材の一部に外気と通気する通気孔を設け、該通気孔にゴムで形成したブッシュを埋設したことを特徴とする請求項10〜13の何れか1項に記載の撮像装置。
  16. 前記第1の光学部材と前記鏡胴との間隙、及び前記センサユニットと前記鏡胴との間隙を接着剤にて封止して、前記第1の光学部材、前記鏡胴及び前記センサユニットによって囲まれた気密空間を形成し、
    前記気密空間を形成する部材の一部に外気と通気する通気孔を設け、該通気孔に硬化後に弾性を有する接着剤で遮蔽膜を形成したことを特徴とする請求項10〜13の何れか1項に記載の撮像装置。
  17. 前記光学部材は撮像レンズと赤外カットフィルタとにより構成されていることを特徴とする請求項1〜16の何れか1項に記載の撮像装置。
  18. 被写体側から前記撮像レンズ、前記赤外カットフィルタ、前記撮像素子の順で配置されていることを特徴とする請求項17に記載の撮像装置。
  19. 被写体側から前記赤外カットフィルタ、前記撮像レンズ、前記撮像素子の順で配置されていることを特徴とする請求項17に記載の撮像装置。
  20. 請求項1〜19の何れか1項に記載の撮像装置を備えたことを特徴とする携帯端末。
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