JP2010205770A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】歩留まりの向上、および、組み立て工数の削減を可能とし、さらに、従来の撮像装置に対する撮像素子の撮像面までの実効光路長の差が生じることがなく、交換レンズの共通化が可能であり、また、良好な撮像信号が得られる撮像装置を提供する。
【解決手段】撮像装置は、開口部１７ａを有するフレキシブルプリント基板１７と、開口部１７ａの背面側を塞いでフレキシブルプリント基板１７の背面に実装される撮像素子１６と、光学ローパスフィルタ２１とカバーガラス２２が接合されて形成され、開口部１７ａの前面側を塞いでフレキシブルプリント基板１７の前面に固着される組合せガラス板２０とを具備する。
【選択図】図３

Description

本発明は、撮像素子を備えた撮像装置において、特に撮像素子の実装構造に関する。

従来のデジタルカメラ等の撮像装置に関して特許文献１および２に開示されている撮像装置においては、撮像素子の前方には、撮像素子表面の保護の為に保護ガラスであるカバーガラスが配置され、さらに、その前方にモアレ発生防止のため、光学ローパスフィルタ（以下、光学ＬＰＦと記載）が取り付けられている。

図６は、特許文献１，２の撮像装置の模式的断面図である。図６に示すようにこの撮像装置１０１は、撮影レンズ光軸Ｏ上に配され、アルミニウム板１０２に接着固定され、フレキシブルプリント基板１０４に実装された撮像素子１０３と、撮像素子１０３に対してフレキシブルプリント基板１０４を介して接着固定されるカバーガラス１０５と、カバーガラス１０５の前方にゴム枠１０６を介在し、離間して配される光学ローパスフィルタ１０７とを具備している。

また、特許文献３に開示された固体撮像装置では、撮像素子の前方に保護ガラスの機能を兼ねた光学ＬＰＦを配置し、保護ガラスを適用しない構造が採用されている。

上述した特許文献１、または、２による撮像装置１０１では、撮像素子１０３に対して二つの光学部材を個別に組み付ける必要がある。すなわち、撮像素子１０３にカバーガラス１０５と、さらに、カバーガラス１０５を介在した状態で光学ローパスフィルタ１０７とを組み付ける必要があり、組立て工数が煩雑になり、コスト高を招いていた。また、光学ローパスフィルタ１０７とカバーガラス１０５の間に空気層が存在するため、光学ＬＰＦ１０７と空気、さらに、空気とカバーガラス１０５の境界面で反射が発生し、ゴースト等、画質低下を防止するために、カバーガラス１０５および光学フィルタ１０７に対して反射防止コーティングが不可欠であり、コストを上げる要因となっていた。

また、特許文献３による撮像装置では、上述したように上記光学ローパスフィルタをカバーガラス（保護ガラス）の代わりとして取り付けられているが、この場合、収差の影響や、上記撮像素子の結像位置に光学ローパスフィルタが接近することで上記光学ローパスフィルタの欠陥の影響が大きくなる。また、光学ローパスフィルタが不良品であった場合、上記撮像素子およびＦＰＣ基板を共に廃棄する必要があり、部品不良による損失が増える。また、カバーガラスを無くしたために撮影レンズと撮像素子の結像面（光電変換面）との実効光路長が変化する。従って、レンズ交換タイプの一眼レフデジタルカメラに適用する場合、交換レンズの共用に問題が生じる。さらに、カバーガラスは、宇宙からのα線から撮像素子を保護する機能も有しているが、カバーガラスを無くすとその機能が失われる等の問題点も生じる。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、歩留まりの向上、および、組み立て工数の削減を可能とし、また、従来の撮像装置に対する撮像素子の撮像面までの実効光路長の差が生じることなく、交換レンズの共通化が可能である撮像装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明の撮像装置の１つは、開口を有するフレキシブルプリント基板と、上記開口を塞いで上記フレキシブルプリント基板の一方の面に実装される撮像素子と、上記開口を塞いで上記フレキシブルプリント基板の他方の面に一方の面を固着されたガラス板と、上記ガラス板の他方の面に貼り付けられたローパスフィルタとを具備している。

本発明の撮像装置の他の１つは、開口を有するフレキシブルプリント基板と、上記開口を塞いで上記フレキシブルプリント基板の一方の面に実装される撮像素子と、ガラス板とローパスフィルタとが接合された組合せガラス板と、上記開口の周囲を囲む壁を有し、上記フレキシブルプリント基板の他方の面に固着され、上記撮像素子の撮像面と上記組合せガラス板のガラス面との間を所定距離に保ち、上記ガラス板を上記撮像面と対向させるようにして該壁の内周に上記組合せガラス板を保持した組合せガラス板保持部材とを具備している。

本発明によると、歩留まりの向上、および、組み立て工数の削減を可能とし、また、従来の撮像装置に対する撮像素子の撮像面までの実効光路長の差が生じることなく、交換レンズの共通化が可能である撮像装置を提供することができる。

本発明の第一の実施形態である撮像装置である撮像ユニットを適用するデジタル一眼レフカメラのミラーボックスユニットの斜視図である。但し、ミラーユニット、シャッタユニット等は図示していない。 図１のII−II断面図であって、ミラーボックスユニットの光軸に沿った断面を示す。 図２のミラーボックスユニットに収容される撮像ユニットの光軸に沿った模式的断面図である。 本発明の第二の実施形態である撮像ユニットを備えるミラーボックスユニットの断面図であって、図１のII−II断面に相当する部分を示す。 図４のミラーボックスユニットに収容される撮像ユニットの光軸に沿った模式的断面図である。 従来の撮像装置の光軸に沿った模式的断面図である。

以下、本発明の各実施の形態を図に基づいて説明する。

本発明の第一の実施形態の撮像装置である撮像ユニットを適用するデジタル一眼レフカメラについて、図１〜３を用いて説明する。

本実施形態のデジタル一眼レフカメラのカメラボディは、図１に示すようにカメラボディ（図示せず）内に収容されるミラーボックスユニット１０を備えている。

ミラーボックスユニット１０の本体部となるミラーボックス本体１１の前面には、ボディマウント１２（図２）が載置されるマウント載置面１１ａが配されている。このボディマウント１２は、撮影光学系を有する撮影レンズ鏡筒（図示せず）をミラーボックス本体１１に着脱自在とするものである。ボディマウント１２にレンズ鏡筒（図示せず）を装着したとき、レンズ鏡筒の撮影光学系の光束の光軸Ｏは、ボディマウント１２の略中心部を経てミラーボックス本体１１内を通り、後述する撮像素子１６の受光面に達する。

なお、以下の説明において、ミラーボックスユニット１０の光軸Ｏ方向の被写体側を前方とし、結像側を後方（背面側）とする。

ミラーボックスユニット１０は、ミラーボックス本体１１の内部に収容されるクイックリターンミラー部（図示せず）と、ミラーボックス本体１１の上部に配置される光学ファインダ部（図示せず）と、上記クイックリターンミラー部の後方側に配置されるシャッタユニット１３（図示せず）と、さらに、シャッタユニット１３の後方に配置される撮像装置防塵ガラス部材１４、および、撮像装置である撮像ユニット５０とからなる。

撮像ユニット５０は、図２に示すように撮像ユニット支持板１５と、撮像素子１６と、撮像素子１６が実装されるフレキシブルプリント基板（以下、ＦＰＣと記載する）１７と、組合せガラス板２０と、撮像ホルダ１８とによって構成されている。

撮像ユニット支持板１５は、ミラーボックス本体１１に対する撮像ユニット５０の位置決めの基準となる部材であってミラーボックス本体に位置決めして固定される。この撮像ユニット支持板１５は、板状の硬質部材、例えば、金属部材であるアルミニウム板やステンレス板、あるいは、セラミック、モールド部品等によって形成される。

撮像素子１６は、撮影光学系（図示せず）を透過して結像される光学的な被写体像に応じた画像信号を生成する光電変換処理を行なう光電変換素子であり、例えば、電荷結合素子（ＣＣＤ）等のベアチップにより形成されている。撮像素子１６の前面側の受光面には、画素領域が形成されている。該画素領域に隣接する部位、即ち、撮像素子１６の周囲である外周縁部近傍には、複数個の接続用電極が設けられている。この接続用電極は、ＦＰＣ１７の接続パターン（図示せず）にバンプで接続されており、ＦＰＣ１７と撮像素子１６との間の信号の授受が行なわれる。

撮像素子１６は、後述するＦＰＣ１７の背面に開口部１７ａを塞いだ状態で実装される。そして、該撮像素子１６は、撮像ユニット支持板１５に対して光軸Ｏ上、位置決めされた状態で該支持板１５の前面に両面接着テープ２３および接着剤２３ａにより接着固定される。

ＦＰＣ１７は、撮像素子１６により光電変換処理がなされて生成された画像信号を画像処理回路等の電気回路（図示せず）に対して供給するために設けられる電気基板である。ＦＰＣ１７の略中央部分には、略矩形状の開口部１７ａが形成されている。この開口部１７ａは、撮像する光束を通過させるために設けられるものである。したがって、当該開口部１７ａは、撮像素子１６の上記画素領域よりも大きく、撮像素子１６の外形より小さく、かつ、上記接続用電極のある位置よりも内側に配されている。ＦＰＣ１７の開口部１７ａの撮像素子面側縁部近傍には、撮像素子１６の電極と接続する上記接続パターンが形成されている。ＦＰＣ１７は、撮像素子１６に対して上記接続用電極と接続パターンとを接合させ、さらに、接合部全周を接着固定して撮像素子実装状態とする。

組合せガラス板２０は、光軸Ｏに対して直交する面に沿って配置される光学ローパスフィルタとしての光学ＬＰＦ２１とガラス板としてのカバーガラス２２とが接着結合されて構成される。

光学ＬＰＦ２１は、図３に示すように四層構造の光学ＬＰＦであり、前面側から順次配置されるＩＲ（近赤外光）カットコーティング２１ｅがなされた屈折板（水晶板）２１ａと、ＩＲ吸収ガラス板２１ｂと、偏光解消板（水晶板）２１ｃと、裏面にｍＡＲ（多層反射防止）コーティング２１ｅがなされた屈折板（水晶板）２１ａとからなる。

カバーガラス２２は、撮像素子１６と同等、または、より外形が大きく、撮像素子１６の受光面（撮像領域）に対向する部位に設けられ、平板形状のガラス等の透明部材によって形成されている。このカバーガラス２２を適用することで当該一眼レフカメラのカメラボディの実効光路長を従来のカメラボディの実効光路長に一致させることができ、交換レンズの共通化を可能とする。

光学ＬＰＦ２１とカバーガラス２２とは、光学ＬＰＦ２１を前面側に位置した状態で吸湿性が少なく、また、ガス発生の少ない接着剤で接合し、一体化され、光学ＬＰＦ２１とカバーガラス２２との間には空気層が存在しない。従って、上述したようにカバーガラス２２に反射防止のためのＡＲコーティングが不要である。

なお、図６で説明したように従来の撮像装置１０１では、光学ＬＰＦとカバーガラスとの間に空気層が存在し、その境界面で反射が発生し、ゴースト等、画質低下の要因となるので上記カバーガラスおよび光学フィルタには反射防止のためのＡＲコーティングが必要であった。そして、上記カバーガラスおよび光学フィルタは、撮像素子に近い位置にあることから該コーティングに欠陥があった場合、撮像素子の撮像信号に悪影響を与える。

光学ＬＰＦ２１とカバーガラス２２とが接合されてなる組合せガラス板２０は、図３に示すようにカバーガラス２２側をＦＰＣ１７の開口部１７ａに対向させた状態でＦＰＣ１７の他方の面である反撮像素子側の面（前面）に開口部全周を囲む状態でＵＶ接着剤２４で固定される。なお、ＵＶ接着剤２４は、吸湿性が少なく、また、アウトガスの少ない接着剤であり、さらに、撮像素子の接合に使う接着剤よりも柔らかい接着剤とする。上記接着状態でＦＰＣ１７の開口部１７ａは、組合せガラス板２０によって密閉された状態となる。

撮像ホルダ１８は、中央開口１８ａを有しており、該中央開口１８ａには、組合せガラス板２０が隙間なく挿入される。その挿入状態で撮像ホルダ１８は、撮像素子１６およびＦＰＣ１７が装着されている撮像ユニット支持板１５に対してビスにより固定される。

上記装着状態で組合せガラス板２０の背面と撮像素子１６の撮像面とは、光学ＬＰＦやカバーガラスの欠陥が撮像素子に影響を与えないような距離だけ離間するように設定されている。

なお、撮像ホルダ１８の前面部には、撮像装置防塵ガラス部材１４がゴムパッキン２６を挟んで固定配置されている（図２）。

上述した構成を有する撮像ユニット５０においては、撮像素子１６の受光面側は、ＦＰＣ１７の開口部１７ａを覆う組合せガラス板２０により密封された状態で配され、撮像ユニット支持板１５によりミラーボックス本体１１に対して光軸Ｏ上に正しく位置決めされて配置される。

上述した本実施形態の撮像ユニット５０によれば、光学ＬＰＦ２１とカバーガラス２２とが接合されてなる組合せガラス板２０を撮像素子１６の前方に配置しており、撮像素子１６に近い位置にある光学フィルタ２１およびカバーガラス２２にＡＲコーティングを施す必要がない。従って、従来のようにＡＲコーティングの異物付着等の欠陥が撮像素子１６の受光面に結像することが避けられ、良好な撮像信号が得られる。

さらに、カバーガラス２２を削除せず適用していることから撮像ユニット５０におけるカメラボディ側の撮像素子までの実効光路長を撮像ユニット５０に対応する従来の撮像装置の実効光路長と等しくなるように設定することが可能であり、従来の交換レンズを本実施形態によるカメラボディにも装着することができる。

また、光学フィルタ２１およびカバーガラス２２にＡＲコーティングを施す必要がないので該コーティング不良による歩留まりが向上する。さらに、組合せガラス板２０が直接、ＦＰＣ１７に接着固定されることから組み立て工数が削減できる。

次に本発明の第二の実施形態の撮像装置である撮像ユニットについて、図４，５を用いて説明する。

図４は、本実施形態の撮像ユニットを備えるミラーボックスユニットの断面図であって、図１のII−II断面に相当する部分を示す。図５は、図４のミラーボックスユニットに収容される撮像ユニットの光軸に沿った模式的断面図である。

本実施形態の撮像ユニット５０Ａは、図１に示した第一の実施形態の撮像ユニット５０を適用するミラーボックスユニット１０のミラーボックス本体１１に収容可能のものであり、同一の構成部材については、同一の符号を付し、以下、異なる構成について説明する。

本実施形態の撮像ユニット５０Ａにおいて適用される組合せガラス板２０Ａは、第一の実施形態の撮像ユニット５０における組合せガラス板２０が接着固定される構造に対して着脱可能であることが異なっている。

詳しくは、本実施形態の撮像ユニット５０Ａにおいては、撮像素子１６の前方に配置される組合せガラス板２０Ａ自体は、撮像ユニット５０に適用した組合せガラス板２０と同一のものであって、前述した光学ＬＰＦ２１とカバーガラス２２とが接着結合されたものを適用する。

しかし、組合せガラス板２０Ａは、図４，５に示すように撮像素子が実装されるＦＰＣ１７に固着された組合せガラス板保持部材である組合せガラス板ホルダ２５Ａに着脱可能な状態で装着されて取り付けられる。

組合せガラス板ホルダ２５Ａは、例えば、アウトガスが少ないＫＥ４０２０１（ＫＥＦ株式会社製）などからなるゴム枠部材であり、ＦＰＣ１７の開口部１７ａを囲む壁部を有し、その壁部に四角枠状凹部２５Ａａを備えている。このホルダ２５Ａの背面部がＦＰＣ１７の前面側にＵＶ接着剤２４Ａにより接着固定される。ＵＶ接着剤２４Ａは、吸湿性が少なく、アウトガスの少ない接着剤であり、さらに、撮像素子の接合に使う接着剤よりも柔らかい接着剤とする。

なお、組合せガラス板ホルダ２５Ａは、ゴム製枠部材の他、合成樹脂成型品を適用してもよい。

ＦＰＣ１７に固着された状態の組合せガラス板ホルダ２５Ａの四角枠状凹部２５Ａａに組合せガラス板２０Ａを該凹部まわりを弾性変形させて装着する。この装着状態で組合せガラス板２０Ａの光学ＬＰＦ２１の受光面は、光軸Ｏに対して直交する面に沿って配される。そして、組合せガラス板２０Ａの背面と撮像素子１６の撮像面とは、光学ＬＰＦやカバーガラスの欠陥が撮像素子に影響を与えないような距離だけ離間するように設定されている。また、組合せガラス板２０Ａが装着された状態では、撮像素子１６前面側のＬＰＦ１７の開口部１７ａおよびカバーガラス２２の背面部からなる空間は、密閉状態に保持される。

上述のように構成された組合せガラス板２０Ａを適用する本実施形態の撮像ユニット５０Ａは、前述した第一の実施形態の撮像ユニット５０と同様の効果を奏する。特に組合せガラス板２０Ａは、組合せガラス板ホルダ２５Ａから取り外し、交換可能である。撮像ユニット５０Ａの組み立て完了後の状態にて、組合せガラス板２０Ａに不良が見付かった場合でも簡単に良品と交換することができる。従って、従来の撮像装置のように光学ＬＰＦやカバーガラスの不良によって撮像素子およびＦＰＣ基板を共に廃棄する必要がなくなり、部品不良による損失が抑えられる。

上述のように本発明の撮像装置は、歩留まりの向上、および、組み立て工数の削減を可能とし、さらに、従来の撮像装置に対する撮像素子の撮像面までの実効光路長の差が生じることがなく、交換レンズの共通化が可能であり、また、良好な撮像信号が得られる撮像装置を提供することができる。

この発明は、上記各実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記各実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。

上述のように本発明の撮像装置は、歩留まりの向上、および、組み立て工数の削減を可能とし、さらに、従来の撮像装置に対する撮像素子の撮像面までの実効光路長の差が生じることがなく、交換レンズの共通化が可能である撮像装置を提供することを目的とする。

１７ …ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）
１７ａ…開口部（フレキシブルプリント基板の開口）
１６ …撮像素子
２０，２０Ａ…組合せガラス板
２１…光学ＬＰＦ（ローパスフィルタ）
２２…カバーガラス（ガラス板）
２５Ａ…組合せガラス板ホルダ
（組合せガラス板保持部材）
２５Ａａ…四角枠状凹部（組合せガラス板保持部材の壁部）

特開２００７−２２７６７４号公報 特開２００７−１９４２７１号公報 特開２００２−３３４６８号公報

Claims (3)

1. 開口を有するフレキシブルプリント基板と、
   上記開口を塞いで上記フレキシブルプリント基板の一方の面に実装される撮像素子と、
   上記開口を塞いで上記フレキシブルプリント基板の他方の面に一方の面を固着されたガラス板と、
   上記ガラス板の他方の面に貼り付けられたローパスフィルタと、
   を具備することを特徴とした撮像装置。
2. 開口を有するフレキシブルプリント基板と、
   上記開口を塞いで上記フレキシブルプリント基板の一方の面に実装される撮像素子と、
   ガラス板とローパスフィルタとが接合された組合せガラス板と、
   上記開口の周囲を囲む壁を有し、上記フレキシブルプリント基板の他方の面に固着され、上記撮像素子の撮像面と上記組合せガラス板のガラス面との間を所定距離に保ち、上記ガラス板を上記撮像面と対向させるようにして該壁の内周に上記組合せガラス板を保持した組合せガラス板保持部材と、
   を具備することを特徴とした撮像装置。
3. 上記組合せガラス板保持部材は、合成樹脂材料からなることを特徴とした請求項２に記載の撮像装置。

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