JP2008198669A - 撮像装置及び撮像装置の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】特殊加工を行うことなく、撮像素子用の放熱板とその周辺の部材とを安定的に接続する撮像装置を提供する。
【解決手段】少なくとも2つの撮像素子30と、複数の撮像素子30が電気的に接続される複数の回路基板40とを備えた。また、複数の回路基板40の接地電位部と接続された基板であり、その一部の領域に孔を有する複数の接地用基板70と、複数の接地用基板70間の導通をとる板であり、その一部の領域に孔を有する導電板と、複数の撮像素子30で発生する熱を放熱する板であり、複数の接地用基板70の孔及び導電板の孔に嵌め込まれる曲げ部を有する複数の放熱板50とを備えた。そして、複数の放熱板50の曲げ部に、導電板の孔と、接地用基板70の孔とを嵌め込んだ状態で、放熱板50、導電板、接地用基板70とをネジ80を用いて固定するようにした。
【選択図】図1

Description

本発明は、撮像装置及び撮像装置の製造方法に関し、特に撮像素子を少なくとも2つ備えた撮像装置及び撮像装置の製造方法に関する。
近年、CCD(Charge Coupled Devices)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)素子等の撮像素子を用いた撮像装置において、HD(High Definition)対応のものが増えてきている。高精細、高解像度の映像を得るためには、撮像素子において膨大な量の映像信号を処理する必要があり、駆動周波数も高くする必要が生じる。また、これに比例して撮像素子における発熱量も増加する。
このため、高精細、高解像度の映像を得ることを目的とする撮像装置では、GND(グランド)の強化や放熱対策が重要となってきている。撮像素子の放熱対策としては、回路基板と撮像素子との間に板状の放熱部材(放熱板)を挟む構成をとることが多い。このような構成においては、撮像素子で生じた熱は放熱板を通して空気中に放熱される。
グランドの強化には様々な手法が採られているが、特に2板以上の撮像方式を採用した撮像装置においては、複数の撮像素子における接地電位を合わせることで、グランドの強化を図ることが可能となる。複数の撮像素子における接地電位を合わせる手法としては、それぞれの回路基板の接地電位部を、銅箔等で構成された導電板に接続させる手法等が知られている。
特許文献1には、基板の裏面に設けたランドを介して接続した金属箔により、撮像素子の放熱を行うことについての開示がある。
特開2006−186483号公報
ところで、放熱板と回路基板との接続には、半田で直接接続する手法や、放熱板と回路基板の接地電位部とをつなぐ部材として接地用基板を用い、放熱板と電気的接地用基板とをネジ等で物理的に接続する手法等がある。ネジを用いて接続を行う場合には、ネジ締めの回転トルクにより接地用基板が回転してしまうことを防ぐため、放熱板と接地用基板に、回り止め用のダボ及びダボ用の孔を設けることが行われる。ダボとダボ用の孔とが合わさることで、放熱板と接地用基板との位置が固定され、ネジ止めの回転トルクが加わっても、接地用基板が放熱板に対して回転してしまうことがなくなる。ダボの長さは、接地用基板と放熱板の厚さに応じて調整される。
放熱板としては、放熱性が高く、加工のしやすいアルミニウム板が使われることが多かったが、近年では銅板が使われることが増えてきている。撮像素子での処理速度が向上したことに伴い、撮像素子の発熱も大きくなってきたため、放熱板として、より放熱性の高い材質を用いる必要が出てきたためである。
ところが、銅板はアルミニウム板に比べて加工性が悪いため、ダボの長さを長くする絞りの技術を適用することが難しい。ダボは通常、板厚の半分しか長さを出せないため、絞り加工により長さを出せないとなると、接地用基板がダボに乗り上げてしまう可能性が高くなる。複数の撮像素子における接地電位を合わせる導電版を、導電板と接地用基板の間にかませる場合などは特に、接地用基板がダボに乗り上げてしまう確率が高くなる。これを防ぐため、ダボの長さを出す絞りの技術を銅板に適用させるとなると、特殊加工が必要となるため、コストがかかってしまうという問題があった。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、特殊加工を行うことなく、撮像素子用の放熱板とその周辺の部材とを安定的に接続することを目的とする。
本発明は、少なくとも2つの撮像素子と、複数の撮像素子が電気的に接続され、前記複数の撮像素子のそれぞれに対応して設けられた複数の回路基板とを備えた。また、複数の回路基板の接地電位部と接続され、その一部の領域に孔を有する複数の接地用部材と、複数の接地用部材間の導通をとる板であり、その一部の領域に孔を有する導電板と、複数の撮像素子で発生する熱を放熱する板であり、複数の接地用基板の孔及び導電板の孔に嵌め込まれる曲げ部を有する複数の放熱板とを備えた。さらに、複数の放熱板と、導電板と、複数の接地用基板とを接続する締結部材とを備えた。そして、複数の放熱板の曲げ部に導電板の孔を嵌め込み、導電板の孔に嵌め込まれた複数の放熱板の曲げ部に接地用基板の孔を嵌め込んだ状態で、放熱板、導電板、接地用基板とを締結部材を用いて接続し固定するようにした。
このようにしたことで、放熱板と、導電板と、接地用部材のそれぞれの位置が固定され、動きが制限された状態で、放熱板と、導電板と、接地用部材がネジ止めされるようになる。
本発明によると、放熱板に設けられた曲げ部と、導電板及び接地用部材に設けられた孔とが合わせられ、それぞれの動きが規制された状態でネジなどの締結部材で接続されるため、放熱板と、導電板と、接地用部材とが、安定的に接続するようになる。
以下、本発明の一実施の形態を、添付図面を参照して説明する。本実施の形態においては、本発明の撮像装置を、CCD(Charge Coupled Devices)撮像素子を3つ備えた、3板式撮像方式の撮像装置に適用してある。
図1は、3つの撮像素子が固着された、プリズムブロック100の構成例を示す図である。図1に示したプリズムブロック100において、入射光をR(赤)、G(緑)、B(青)に分解する色分解プリズム20は、図示せぬレンズユニットとのインターフェースである、レンズ取り付け用ベース10に固着してある。レンズ取り付け用ベース10には、レンズユニットを介して入射する入射光を取り込むための図示せぬ窓を設けてあり、入射光は、レンズ取り付け用ベース10の窓を通して色分解プリズム20に入射される。
色分解プリズム20は、入射光のうちB光線を透過するブロックと、R光線を透過するブロックと、G光線を透過するブロックの3つのブロックにより構成される。そして、R,G,Bに分光されたそれぞれの光が出射される3つの出射面上に、B光線を光電変換する撮像素子30Bと、G光線を光電変換する撮像素子30Gと、R光線を光電変換する撮像素子30Rとを固着してある。図1においては、撮像素子30Bの図示を省略してあり、撮像素子30Rは、破線で示してある。
撮像素子30B,30G,30Rは、撮像素子の発熱を空気中に放熱するための放熱板50B,50G,50Rと、モールド材等で構成された絶縁板60B,60G,60R(60Rは図示略)を介して、回路基板40B,40G,40Rに接続してある。放熱板50B,50G,50Rは、それぞれコの字型の形状としてあり、絶縁板60B,60G,60R及び撮像素子30B,30G,30Rと接触している面と、色分解プリズム20の側面に接触する2つの面とを有する形状としてある。放熱板50B,50G,50Rの形状の詳細については後述する。
撮像素子30B,30G,30Rの、回路基板40B,40G,40Rへの接続は、端子31B,31G,31R(端子31B,31Rは図示略)を回路基板40B,40G,40Rの裏面に半田付けすることにより行ってある。
回路基板40B,40G,40Rには、フレキシブルケーブル41B,41G,41Rを介して接地用基板70B,70G,70Rを接続してある。接地用基板70B,70G,70Rは、銅箔等で構成された導電板90と接触させてあり、放熱板50B,50G,50Rと導電板90と、接地用基板70B,70G,70Rとは、ネジ80B,80G,80Rによってネジ止めしてある。接地用基板70B,70G,70Rは、それぞれ、回路基板40B,40G,40Rの図示せぬ接地電位部と接続してあるため、接地用基板70B,70G,70Rが一枚の導電板90と接触していることにより、3つの回路40B,40G,40Rにおける電位が統一される。これにより、グランドの強化を図れる。
次に、図2を参照して、放熱板50と接地用基板70との接続の詳細について説明する。放熱板50と接地用基板70との接続は、R,G,Bの各チャンネルにおいて共通あるため、図2では、Gチャンネル用の放熱板50Gと接地用基板70Gを例に挙げて説明する。図2は、図1に示されたA−A線に沿う断面図である。撮像素子30Gの、放熱板50Gとの接続面には銅箔32Gを接着してあり、銅箔32Gを介して、撮像素子30Gで発生した熱が放熱板50Gに伝わる。放熱板50Gに伝わった熱は、放熱板50Gを介して空気中に放散される。なお、図2においては、色分解プリズムの図示を省略してある。
放熱板50Gと回路基板40Gとの間には、絶縁用の絶縁板60Gをかませてある。絶縁板60Gには図示せぬ位置合わせ用の突起を設けてあり、放熱板50Gの、突起に対応する位置には孔を設けてある。これらが合わさることで、放熱板50Gと絶縁板60Gとの位置が固定される。撮像素子30Gの端子31Gの、回路基板40Gへの半田付けは、撮像素子30Gを回路基板40Gに押し付けながら行うようにしてあるため、端子31Gが回路基板40Gの裏面に半田で固定されることで、撮像素子30Gと回路基板40Gとの間に挟んである放熱板50G、絶縁板60Gも、回路基板40Gに対して固定されることになる。
回路基板40Gの端部には、フレキシブルケーブル41Gを介して接地用基板70Gが接続されている。接地用基板70Gは、放熱板50Gのコの字に曲げられた側面に対して平行に配置してあり、放熱板50Gとの間に導電板90を挟んだ状態で、ネジ80Gによりネジ止めされている。接地用基板70Gには、回り止め用孔72Gを設けてあり、この回り止め用孔72Gには、放熱板50Gの先端に設けられた、回り止め用曲げ部51Gが嵌めこまれる構成としてある。
図3には、接地用基板70Gと導電板90、放熱板50Gの接続の詳細について図示してある。接地用基板70Gと導電板90、放熱板50Gには、ネジ80Gを通す孔として、それぞれネジ用孔72G、ネジ用孔92G、ネジ用孔52Gを設けてあり、これらの孔にネジ80Gが差し込まれることにより、接地用基板70G、導電板90、放熱板50Gとが固定される構成としてある。
また、放熱板50Gの先端部分には、回り止め用曲げ部51Gを設けてあり、放熱板50Gの上に配置される導電板90と、導電板90の上に配置される接地用基板70Gには、回り止め用曲げ部51Gを差し込む孔を設けてある。導電板90には、回り止め用孔91Gを設けてあり、接地用基板70Gには回り止め用孔71Gを設けてある。ネジ80Gによるネジ締めは、導電板90の回り止め用孔91Gと接地用基板70Gの回り止め用孔71Gに、放熱板50Gの回り止め用曲げ部51Gが嵌め込まれた状態で行うようにしてある。
次に、図4を参照して、放熱板50Gの形状の詳細について説明する。図4には、放熱板50Gを形成する手順の例を図示してある。まず、図4(a)に示してあるように、一枚の銅板5上に、図中の破線で示された放熱板50G用の型を形成し、図4(b)に示したもののように型を抜く。このとき、外形を抜くのと同時に、ネジが取り付けられるためのネジ用孔52Gと、絶縁板60Gとの位置決め用の孔である、位置合わせ用孔53G−a及び53G−bも設ける。位置合わせ用孔53G−aと53G−bが設けられた面は、回路基板40Gに対して平行に配置される面となる。
図4(c)では、放熱板50Gの先端に設けられた突起部分を、垂直方向の上方向に折り曲げて、回り止め用曲げ部51Gを形成している。そして、図4(c)において破線で示した2本の線の位置を境に、図中に矢印で示した方向に力を加えて、曲げ加工を行う。このように加工した状態を、図4(d)に示してある。放熱板50Gの、回り止め用曲げ部51が設けられた面には、導電板90と接地用基板70G(いずれも図3参照)が重ねて配置される。
図5には、導電板90の構成例を示してある。導電板90には、3つのネジ用孔92B,92G,92Rを設けてあり、それぞれのネジ用孔の位置から、導電板90の中心部の方向に少し入った位置に、回り止め用孔91Gと、回り止め用切り欠き93Rを設けてある。回り止め用孔91Gには、放熱板50Gの回り止め用曲げ部51Gが嵌め込まれ、回り止め用切り欠き93Rには、放熱板50Gの回り止め用曲げ部51Rが嵌め込まれる。
図6に、導電板90が取り付けられる前のプリズムブロック100の様子を、斜視図として示してある。図6においては、図2に断面図として示した状態で互いに接続された、回路基板40B,40G,40Rと絶縁板60B,60G,60R(60Rは図示略)、放熱板50B,50G,50R(50Rは図示略)、撮像素子30B,30G,30R(撮像素子30Bは図示略)とが、色分解プリズム20の出射面上に固着された状態を示してある。放熱板50B,50G,50Rの回り止め用曲げ部51B,51G,51Rは、色分解プリズム20がある方向とは反対の方向である外側に向けて曲げて形成してある。
図6に示した状態のプリズムブロック100に、導電板90を取り付けた場合の図を、図7に示してある。図7において、放熱板50Gの回り止め用曲げ部51Gには、導電板90の回り止め用孔91Gを嵌め込んであり、放熱板50Rの回り止め用曲げ部51Rには、導電板90の回り止め用切り欠き93Rを嵌め込んである。導電板90の上に接地用基板70B,70G,70Rを配置し、ネジ80B,80G,80Rでネジ止めした状態を、図8に示してある。
図8においては、導電板90の上面に接地用基板70B,70G,70Rを配置してあり、接地用基板70B,70G,70Rの回り止め用孔71B,71G,71Rに、放熱板50B,50G,50Rの回り止め用曲げ部51B,51G,51Rを嵌め込んである。この状態で、接地用基板70B,70G,70Rに設けられたネジ用孔72B,72G,72Rに、ネジ80B,80G,80Rが差し込まれることにより、放熱板50B,50G,50Rと導電板90、接地用基板70B,70G,70Rとが固定されている。
このように、導電板90の回り止め用孔91Gと、接地用基板70Gの回り止め用孔71Gに、放熱板50Gの回り止め用曲げ部51Gが嵌め込まれ、導電板90の回り止め用切り欠き93Rと、接地用基板70Rの回り止め用孔71Rに、放熱板50Rの回り止め用曲げ部51Rが嵌め込まれ、接地用基板70Bの回り止め用孔71Bに放熱板50Bの回り止め用曲げ部51Bが嵌め込まれた状態でネジ止めをすることで、ネジ締めのトルクによって、導電板90や接地用基板70B,70G,70Rが回転してしまうということがなくなる。
また、導電板90や接地用基板70B,70G,70Rの回転を防ぐための機構として、放熱板50B,50G,50Rに曲げを設ける構成としたため、放熱板にダボや絞りにより回り止めを形成する場合に比べて、加工が容易となる。よって、熱伝導率は高いが、比較的加工が難しい銅を放熱板として採用することができるようになり、従来のアルミニウム板等を放熱板として用いる構成に比べて、より放熱性が高い構成とすることができる。
また、回り止めの機構として、曲げによる加工で形成される機構を採用しているため、放熱板として銅を用いた場合でも、ダボや絞り等の特殊加工を行う必要がなくなり、製造コストを削減することができる。
また、放熱板50B,50G,50Rに設ける回り止め用曲げ部の高さは、自由に調節が可能であるため、曲げ部の高さを高くすることで、導電板90以外の部材を間に挟んでも、回り止めとしての機能を維持させることが可能となる。つまり、回り止めとしての機能を維持しつつ、放熱強化やグランド(接地電位部)強化のために、新たな他の部材を放熱板50B,50G,50Rと接地用基板70B,70G,70Rとの間に積層することも可能となる。
次に、本例の撮像装置200の内部構成例について、図9のブロック図を参照して説明する。レンズ1を通り、レンズ取り付け用ベース10の図示せぬ入射孔を通った光は、色分解プリズム20でB,G,Rの3色に分解される。そして、B,G,Rに分解された各光線は、それぞれ撮像素子30B,30G,30Rの図示せぬ受光部で結像される。
撮像素子30B,30G,30Rでは、受光部に結像された光学像の明暗に応じた量の信号電荷を蓄積し、電気信号として出力する。撮像素子30B,30G,30Rから出力された電気信号は、それぞれCDS(Correlated Double Sampling)回路11B,11G,11Rに供給される。CDS回路11G,11R,11Bは、撮像素子30B,30G,30Rから得られた電気信号に含まれるリセットノイズを低減して撮像信号を生成し、生成した撮像信号をアナログ・デジタル変換部12B,12G,12R(以降、A/D変換部と称する)に供給する。
A/D変換部12B,12G,12Rでは、入力されたアナログの撮像信号をデジタルの撮像信号に変換して信号処理部13に供給する。信号処理部13では、A/D変換部12B,12G,12Rから供給されたデジタルの撮像信号の、黒レベルOB(オプティカルブラック)を一定基準値に固定するフィーダバッククランプ処理や、撮像信号のあるレベル以上を圧縮するニー補正、撮像信号のレベルを設定されたγカーブに従って補正するγ補正、白バランスをとるためのホワイトクリップ処理等を行う。信号処理部13で各種処理が行われた撮像信号は、端子14を通して図示せぬ表示部等に出力される。
なお、ここまで説明した実施の形態では、3板式の撮像装置に適用した例を挙げたが、少なくとも2つの撮像素子を備えた撮像装置であれば、2板式や4板式の撮像装置等に適用してもよい。
また、上述した実施の形態では、撮像素子としてCCDを用いた例を挙げたが、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)で撮像素子を構成した場合にも適用可能である。
また、上述した実施の形態では、放熱板及び導電板として銅を使用した例を挙げたが、銅合金を用いてもよい。もしくは、熱伝導率の高い素材であれば、アルミニウムやアルミニウム合金等、銅以外の素材を用いるようにしてもよい。
また、上述した実施の形態では、複数の回路基板間の電位を合わせるための導電板を用いた構成としたが、導電板を使用しない場合に適用してもよい。また、上述した実施の形態では、ネジを使用したネジ止めで接続して固定する構成としたが、その他の締結部材を使用するようにしてもよい。
本発明の一実施の形態によるプリズムブロックの構成例を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態による放熱板と接地用基板の接続例を示す側面断面図である。 本発明の一実施の形態による接地用基板、導電板と放熱板との取り付け例を示す分解斜視図である。 本発明の一実施の形態による放熱板の形成手順の例を示す説明図である。 本発明の一実施の形態による導電板の構成例を示す正面図である。 本発明の一実施の形態による導電板の取り付け前のプリズムブロックの例を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態による導電板が取り付けられたプリズムブロックの例を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態によるネジ止め完了後のプリズムブロックの例を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態による撮像装置の内部構成例を示すブロック図である。
符号の説明
1…レンズ、10…レンズ取り付け用ベース、11R,11G,11B…CDS回路、12R,12G,13B…アナログ・デジタル変換部、20…色分解プリズム、30R,30G,30B…撮像素子、31R,31G,31B…端子、40R,40G,40B…回路基板、41R,41G,41B…フレキシブルケーブル、50R,50G,50B…放熱板、51R,51G,51B…回り止め用曲げ部、52R,52G,52B…ネジ用孔、53G−a,53G−b…位置合わせ用孔、60R,60G,60B…絶縁板、70R,70G,70B…接地用基板、71R,71G,71B…回り止め用孔、72R,72G,72B…ネジ用孔、80R,80G,80B…ネジ、90…導電板、91G…回り止め用孔、92R,92G,92B…ネジ用孔、93R…回り止め用切り欠き、100…プリズムブロック、200…撮像装置

Claims (5)

  1. 少なくとも2つの撮像素子と、
    前記複数の撮像素子が電気的に接続され、前記複数の撮像素子のそれぞれに対応して設けられた複数の回路基板と、
    前記複数の回路基板の接地電位部と接続され、その一部の領域に孔を有する複数の接地用部材と、
    前記複数の接地用部材間の導通をとる板であり、その一部の領域に孔を有する導電板と、
    前記複数の撮像素子で発生する熱を放熱する板であり、前記複数の接地用部材の孔及び前記導電板の孔に嵌め込まれる曲げ部を有する複数の放熱板と、
    前記複数の放熱板と、前記導電板と、前記複数の接地用基板とを接続する締結部材とを備えたことを特徴とする
    撮像装置。
  2. 請求項1記載の撮像装置において、
    前記放電板は、銅又はアルミニウム、あるいはそれらの金属を含む合金で構成されることを特徴とする
    撮像装置。
  3. 請求項1記載の撮像装置において、
    前記複数の接地用基板の孔及び前記導電板の孔に嵌め込まれる曲げ部は、前記複数の放熱板の先端部分に設けられたことを特徴とする
    撮像装置。
  4. 前記複数の回路基板と前記複数の放熱板とは、前記接地用部材を介して電気的に接続されることを特徴とする
    撮像装置。
  5. 少なくとも2つの撮像素子と、
    前記複数の撮像素子が電気的に接続される複数の回路基板と、
    前記複数の回路基板の接地電位部と接続され、その一部の領域に孔を有する複数の接地用部材と、
    前記複数の接地用部材間の導通をとる板であり、その一部の領域に孔を有する導電板と、
    前記複数の撮像素子で発生する熱を放熱する板であり、前記複数の接地用部材の孔及び前記導電板の孔に嵌め込まれる曲げ部を有する複数の放熱板と、
    前記複数の放熱板と、前記導電板と、前記複数の接地用基板とを固定する固定部材とを備えた撮像装置の製造方法であって、
    前記複数の放熱板の曲げ部に前記導電板の孔を嵌め込み、
    前記導電板の孔に嵌め込まれた前記複数の放熱板の曲げ部に、前記接地用基板の孔を嵌め込んだ状態で、
    前記放熱板と、前記導電板と、前記接地用部材とを前記締結部材を用いて接続して固定することを特徴とする
    撮像装置の製造方法。
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