JP2016163012A - 撮像ユニット、画像読取装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部材を追加することなく温度変化に起因する撮像素子の撓みによる光学的な影響を抑制することのできる撮像ユニットを提供する。
【解決手段】筐体１４に撮像素子チップ１５が収容されて構成された撮像素子１１と、撮像素子１１が取り付けられる保持部材（１２）と、撮像素子１１と保持部材とを固定する複数の固定部材１８と、を備える撮像ユニット１０である。撮像素子１１では、撮像素子チップ１５が形成する撮像面１３の一辺が伸びる方向を伸長方向Ｄｓとし、伸長方向Ｄｓが３つ以上の固定部材１８が整列する同一の直線（ｓ１、ｓ２）に対して傾斜する。
【選択図】図５

Description

本発明は、撮像ユニット、画像読取装置および画像形成装置に関する。

デジタルカメラやスキャナ等に使用される撮像ユニットでは、ＣＣＤやＣＭＯＳに代表される撮像素子や様々なＩＣが、保持部材としての回路基板に固定部材で固定されて構成されるものが知られている。このような撮像ユニットは、通電されると発熱が生じる。

ここで、撮像ユニットでは、撮像素子と回路基板（保持部材）との線膨張係数が異なる場合が多く、例えば、撮像素子の膨張量が回路基板の膨張量よりも小さい等のように撮像素子と回路基板との間に膨張量の差異が生じる。この撮像ユニットでは、上記した発熱等による温度変化に起因して撮像素子と回路基板とが異なる膨張量で膨張すると、撮像素子に応力がかかり当該撮像素子が撓む虞がある。すると、撮像ユニットでは、撮像素子の撮像面が撓むので、例えば光路長の変化等により光学性能が劣化する等の光学的な影響が生じる虞がある。

このため、撮像ユニットでは、回路基板（保持部材）における撮像素子を実装した側とは反対側に熱膨張量の小さい低熱膨張部材を設けることが考えられている（例えば、特許文献１参照）。この撮像ユニットでは、撮像素子の実装のための加熱処理の際、回路基板の膨張量よりも低熱膨張部材の膨張量が小さいことにより、回路基板の熱膨張に起因する応力を低熱膨張部材で十分に吸収することができる。このため、撮像ユニットでは、温度変化に起因する回路基板の応力により撮像素子が撓むことを抑制することができる。

しかしながら、上記した従来の撮像ユニットでは、撮像素子の撓みを抑制するために低熱膨張部材を設ける必要があり、部材の追加に起因してコストの上昇を招いてしまう。

本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、部材を追加することなく温度変化に起因する撮像素子の撓みによる光学的な影響を抑制することのできる撮像ユニットを提供することを目的とする。

請求項１に記載の撮像ユニットは、筐体に撮像素子チップが収容されて構成された撮像素子と、前記撮像素子が取り付けられる保持部材と、前記撮像素子と前記保持部材とを固定する複数の固定部材と、を備え、前記撮像素子では、前記撮像素子チップが形成する撮像面の一辺が伸びる方向を伸長方向とし、前記伸長方向が３つ以上の前記固定部材が整列する同一の直線に対して傾斜することを特徴とする。

本発明に係る撮像ユニットでは、部材を追加することなく温度変化に起因する撮像素子の撓みによる光学的な影響を抑制することができる。

本発明の撮像ユニットの一実施形態に係る実施例１の撮像ユニット１０を搭載した画像形成装置１００の構成を模式的に示す説明図である。 画像形成装置１００に搭載された画像読取部１０２を模式的な斜視図で示す説明図である。 画像読取部１０２の各構成を分解した模式的な斜視図で示す説明図である。 撮像ユニット１０を模式的な斜視図で示す説明図である。 撮像ユニット１０を、透光性部材１７を省略して撮像面１３側から見た様子で示す説明図である。 撮像ユニット１０における撮像素子１１（その筐体１４）を、裏面１４ａ側から見た様子で示す説明図である。 撮像ユニット１０が撓む様子を説明するための説明図であり、図８のＩ−Ｉ線に沿って得られた断面に相当する。 撮像ユニット１０が撓む様子の構造解析ソフトによる解析結果を示す説明図である。 撮像ユニット１０が撓む様子を説明すべく図８のII−II線に沿って得られた断面で示す説明図である。 比較のための撮像ユニット５０を示す図５と同様の説明図である。 撮像ユニット５０の撮像素子５１における撮像素子チップ５５と、撮像ユニット１０の撮像素子１１における撮像素子チップ１５と、の長手方向Ｄｌで見た存在範囲の差異を説明するための説明図である。 撮像ユニット５０の撮像素子５１における撮像素子チップ５５と、撮像ユニット１０の撮像素子１１における撮像素子チップ１５と、の撓み量の差異を説明するための説明図である。 撮像素子チップ１５が撓む様子を示すグラフであり、縦軸を撓み量δで示し、横軸を撮像素子チップ１５の伸長方向Ｄｓの長手方向Ｄｌに対する傾斜角θで示す。 本発明の撮像ユニットの一実施形態に係る実施例２の撮像ユニット１０Ａを示す図６と同様の説明図である。 撮像素子チップ１５Ａが撓む様子を示すグラフであり、縦軸を撓み量δで示し、横軸を撮像素子チップ１５Ａの伸長方向Ｄｓの長手方向Ｄｌに対する傾斜角θで示す。

以下に、本発明に係る撮像ユニット、それを備える画像読取装置およびそれを備える画像形成装置の各実施例について図面を参照しつつ説明する。

本発明に係る撮像ユニットの一例としての実施例１の撮像ユニット１０を、図１から図１３を用いて説明する。併せて、その一例としての撮像ユニット１０を備える画像読取装置の一例としての実施例１の画像読取部１０２、およびそれを備える画像形成装置の一例としての実施例１の画像形成装置１００について説明する。

なお、図１では、画像形成装置１００の構成の理解を容易なものとするために模式的に示す。また、図５、図１０、図１１、図１２では、撮像ユニット１０の構成の理解を容易なものとするために、透光性部材１７を省略して示す。さらに、図６では、撮像ユニット１０の構成の理解を容易なものとするために、回路基板１２を二点鎖線で示す。図７では、撮像素子１１における筐体１４（その収容室１６）内の構成を省略して示している。図１１では、傾斜させることによる作用（存在範囲の差異等）の理解を容易なものとするために、筐体１４および撮像素子チップ１５を模式的に示すとともに傾斜角θを２５°とする。図７、図９、図１２では、理解を容易なものとするために撮像素子１１の各構成を模式的に示すとともに、それらが撓む様子を強調して示す。図１３では、縦軸において、撮像ユニット１０の撮像素子１１における撮像素子チップ１５の撓みの量を基準として規格化した撓み量δで示す。

画像形成装置としては、例えば、複写機、ファクシミリ、印刷装置等が挙げられる。実施例１の画像形成装置１００は、図１に示すように、画像形成部１０１と、用紙供給装置４０と、原稿搬送読取ユニット１０４と、それらの各部の動作を制御する制御部と、を備える。その制御部は、画像形成装置１００全体を制御するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、各種データや各種プログラムを記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等からなる記憶部等を備える。制御部では、ＣＰＵが記憶部に格納されたプログラムを読み出して実行することで、画像形成装置１００における各種の処理を実行する。

原稿搬送読取ユニット１０４は、画像形成部１０１の上に固定された画像読取部１０２と、それに支持される原稿搬送装置としての自動原稿給送ユニット（Ａｕｔｏ Ｄｏｃｕｍｅｎｔ Ｆｅｅｄｅｒ（以下では「ＡＤＦ」という）１０３と、を有する。

用紙供給装置４０は、ペーパーバンク４１内に多段に設けられた２つの給紙カセット４２、給紙カセット４２から記録媒体としての用紙を送り出す送出ローラ４３、および送り出された用紙を分離して第１給紙路４４に供給する分離ローラ４５等を有する。また、用紙供給装置４０は、画像形成装置１００の第２給紙路３７に用紙を搬送する複数の搬送ローラ４６等も有する。この用紙供給装置４０は、給紙カセット４２内の用紙を画像形成装置１００内の第２給紙路３７内に給紙する。

画像形成部１０１は、後述するように画像読取部１０２で読み取った画像情報または入力された画像情報に基づいて、記録媒体上に画像を形成する。この画像形成部１０１は、光書込装置２と、Ｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃ色のトナー像を形成する４つのプロセスユニット３Ｋ、３Ｙ、３Ｍ、３Ｃと、を備える。また、画像形成部１０１は、中間転写ベルト２５を有する転写ユニット２４、紙搬送ユニット２８、レジストローラ対３３、定着装置３４、排紙ローラ対３５、スイッチバック装置３６、第２給紙路３７等を備える。この画像形成部１０１は、光書込装置２内に設けられたレーザダイオードやＬＥＤ等の光源を駆動して、プロセスユニット３Ｋ、３Ｙ、３Ｍ、３Ｃに設けられた感光体４Ｋ、４Ｙ、４Ｍ、４Ｃに向けてレーザ光を照射する。その感光体４Ｋ、４Ｙ、４Ｍ、４Ｃでは、レーザ光の照射により、ドラム状の表面に静電潜像が形成され、この静電潜像が所定の現像プロセスを経由することでトナー像に現像される。なお、この明細書および図面の中のＫ、Ｙ、Ｍ、Ｃの記号は、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンを示し、符号の後にＫ、Ｙ、Ｍ、Ｃの記号を付した部材は、それぞれブラック、イエロー、マゼンタ、シアン用の仕様であることを示す。

この画像形成装置１００では、各感光体４Ｋ、４Ｙ、４Ｍ、４Ｃの表面に形成したトナー像を、図１を正面視して時計回り方向に切れ目なく回転移動する中間転写ベルト２５に順次重ね合わせて１次転写する。中間転写ベルト２５には、この１次転写により、４色が重ね合わせられたカラートナー像が形成される。また、画像形成装置１００では、用紙供給装置４０から供給した用紙を、レジストローラ対３３により所定のタイミングで、紙搬送ユニット２８と中間転写ベルト２５との間で形成した２次転写ニップに送り出す。これにより、画像形成装置１００では、中間転写ベルト２５上のカラートナー像を用紙に、一括して２次転写する。画像形成装置１００では、２次転写ニップを通過した用紙を、中間転写ベルト２５から離間して定着装置３４へ搬送する。そして、画像形成装置１００では、定着装置３４に搬送した用紙を、定着装置３４内における加圧や加熱によりフルカラー画像を定着させた後、定着装置３４から排紙ローラ対３５に送り機外へと排出する。なお、画像形成部１０１は、図１に示すような電子写真方式の構成に限定されるものではなく、インクジェット記録方式等の構成であってもよい。

画像形成部１０１の上に設けた画像読取部１０２は、図２および図３に示すように、収容部（筐体）として、画像読取部１０２の上面を構成するスキャナカバー部２０１と、画像読取部１０２の側面および下面を構成するスキャナフレーム部２０２と、を備える。スキャナカバー部２０１には、原稿台すなわち原稿Ｍａが載せられる個所または原稿Ｍａが通過する個所を構成すべく、原稿Ｍａに接触するように固定されてコンタクトガラス２０３が設けられる。

画像読取部１０２の内部には、図３に示すように、原稿Ｍａに光を照射して反射光を読み取る一体型走査光学ユニット３０１と、この一体型走査光学ユニット３０１を副走査方向に移動するためのガイドロッド３０２およびレール３０３と、が設けられる。その一体型走査光学ユニット３０１は、図１に示すように、コンタクトガラス２０３の直下に、副走査方向（図１を正面視して左右方向）に移動可能に設けられる。一体型走査光学ユニット３０１は、光源、反射ミラー、結像レンズ、およびＣＣＤ等のイメージセンサを１つのユニットに一体化して構成し、コンタクトガラス２０３上の原稿Ｍａの画像情報を読み取る。この一体型走査光学ユニット３０１では、光源が原稿Ｍａに光を照射し、その原稿Ｍａで反射された光を反射ミラーで反射し、その反射された光を結像レンズでイメージセンサに結像することにより、原稿Ｍａを画像情報（データ）として読み取る。

この一体型走査光学ユニット３０１は、ＡＤＦ１０３により搬送される原稿Ｍａの画像を読み取る場合には、図１に符号Ａで示す位置に移動して停止する。一体型走査光学ユニット３０１は、この状態で、ＡＤＦ１０３により搬送される原稿Ｍａがコンタクトガラス２０３上を通過する際に光源から光を発する。そして、一体型走査光学ユニット３０１は、その光を原稿Ｍａで順次反射させながら、複数の反射ミラーや結像レンズを経由させて、撮像手段としてのイメージセンサで原稿Ｍａを画像情報（データ）として読み取る。

また、一体型走査光学ユニット３０１は、後述するコンタクトガラス２０３上に載せられた原稿Ｍａの画像を読み取る場合には、図１を正面視して符号Ａで示す位置から右側（副走査方向）に移動される。一体型走査光学ユニット３０１は、副走査方向に移動しつつ光源からコンタクトガラス２０３上の原稿Ｍａに向けて光を発する。そして、一体型走査光学ユニット３０１は、その光を原稿Ｍａで反射させ、複数の反射ミラーや結像レンズを経由させて、撮像手段としてのイメージセンサで原稿Ｍａを画像情報として読み取る。

このように、画像読取部１０２は、一体型走査光学ユニット３０１を用いて原稿Ｍａを画像情報として読み取ることができ、本発明の一例としての画像読取装置として機能する。画像読取部１０２は、読み取った画像情報を画像形成部１０１に送る。その画像形成部１０１は、上述したように画像読取部１０２で読み取った画像情報に基づいて、記録媒体（用紙）上に画像を形成することができる。画像形成装置１００では、画像読取部１０２の一体型走査光学ユニット３０１におけるイメージセンサ（撮像手段）として、本発明に係る撮像ユニットの一例としての実施例１の撮像ユニット１０（図４および図５参照）を備える。

その撮像ユニット１０は、図４および図５に示すように、撮像素子１１を回路基板１２に実装して構成される。その撮像素子１１は、撮像面１３（図５等参照）に結像された被写体像を電気信号（画像情報）に変換して出力する固体撮像素子であり、文書や図面等の情報が記載された原稿Ｍａ（図１参照）の画像を読取可能とする。撮像素子１１は、例えば、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサを用いることができる。この撮像素子１１は、実施例１では、撮像面１３と平行な面に沿う長尺な板状（薄い直方体形状）を呈する。以下では、撮像素子１１が伸びる方向を長手方向Ｄｌとし、撮像面１３に直交する方向を厚さ方向Ｄｔとし、その長手方向Ｄｌおよび厚さ方向Ｄｔに直交する方向を幅方向Ｄｗとする。撮像素子１１は、図５に示すように、筐体１４に撮像素子チップ１５を収容する固体撮像素子パッケージとして構成されている。

その筐体１４は、セラミック等で形成され、撮像素子チップ１５の収容のための収容室１６を形成する箱状を呈し、基本的に撮像素子１１の外形形状を構成する。筐体１４では、複数の電極が内側から外側に至るように壁部を通して設けられ、撮像面１３が臨む面とは反対側の面である裏面１４ａ（図７等参照）において各電極の一端が長手方向Ｄｌに整列される。筐体１４では、銀ペーストや接着剤等の接着部材により、収容室１６の底部に撮像素子チップ１５が設けられる。

その撮像素子チップ１５は、半導体ウェハにフォトダイオード等の半導体素子や転送路や転送電極等が半導体集積回路技術により製造されて形成され、その上にマイクロレンズや保護膜が積層されて形成される。撮像素子チップ１５は、実施例１では、複数の半導体素子（画素）が単一の直線上に並べられて形成されている。この撮像素子チップ１５は、各半導体素子（画素）で受光領域を形成するため、各半導体素子（画素）が単一の直線上に並べられることにより、１次元の線状に複数の画素が並ぶ撮像面１３を規定する。すなわち、撮像素子１１では、筐体１４（その収容室１６）に収容された撮像素子チップ１５により、所定の幅寸法を有する各画素が直線状に並べられた細長い長方形状の撮像面１３が規定された１列のラインセンサとして構成される。以下では、その撮像素子チップ１５の伸びる方向すなわち各半導体素子が並べられた方向を伸長方向Ｄｓとする。このため、伸長方向Ｄｓは、撓み変形のない撮像素子チップ１５の撮像面１３と平行な面に沿うものとなる。この伸長方向Ｄｓは、実施例１では、撮像面１３の一方の辺が伸びる方向と平行であり、かつ撮像素子チップ１５の外周を規定する一方の辺が伸びる方向と平行である。撮像素子チップ１５は、撮像面１３に入射した光の強度（受光量）に応じた電気信号を出力する。

この撮像素子チップ１５は、撮像面１３を外側（厚さ方向Ｄｔの上側（図５を正面視して手前側））に位置させつつ接着部材を介して収容室１６の底面に接着されることで、筐体１４に固定されて設けられる。撮像素子チップ１５は、筐体１４に設けられた各電極に電気的に接続される。この撮像素子チップ１５と各電極との接続は、例えば、撮像素子チップ１５に設けられたボンディングパッドと各電極とがボンディング線により接続されることにより行われる。その撮像素子チップ１５は、後述するように、収容室１６（筐体１４）において、伸長方向Ｄｓが各固定部材１８の整列方向（長手方向Ｄｌ）に対して傾斜して設けられる。また、撮像素子チップ１５は、実施例１では、伸長方向Ｄｓで見た中心位置が、収容室１６（筐体１４）における長手方向Ｄｌで見た中心位置に一致されて、収容室１６（筐体１４）に設けられる。このように構成された撮像素子１１は、裏面１４ａが回路基板１２に固定されて設けられる（図７等参照）。

その回路基板１２は、撮像素子１１を適宜駆動（画像の取得および読み取った画像情報の出力）させるための回路および素子や、撮像素子１１へと電力を供給するためのコネクタ等が設けられる。回路基板１２は、撮像素子１１よりも面積が大きい直方体の平面を有する平板状を呈する。この回路基板１２では、後述する固定部材１８により撮像素子１１が固定される。このため、回路基板１２は、撮像素子１１が取り付けられる保持部材として機能する。

透光性部材１７は、筐体１４（その収容室１６）に設けられた撮像素子チップ１５（その撮像面１３）を覆うように当該筐体１４に取り付けられる。その透光性部材１７は、収容室１６内への塵埃等の侵入を防止するものであり、撮像面１３への塵埃等の付着に起因して画像情報として読み取る性能が劣化することを防止する。透光性部材１７は、透過性を有する材料で形成された長尺な板状を呈し、実施例１では長尺な板状のガラス板を用いる。この透光性部材１７は、例えば、封止樹脂が溶融されることにより、撮像素子チップ１５が収容された収容室１６を塞ぐように筐体１４に設けられる。

固定部材１８は、撮像素子１１を回路基板１２（保持部材）に固定するものであり、接着剤や半田やネジ部材等を用いることができる。その固定部材１８は、実施例１では、一例として、撮像素子１１の裏面１４ａの電極に設けた金属突起であるバンプが溶融されて形成され、形状と寸法とが互いに略等しくされる。固定部材１８は、実施例１では、図６に示すように、幅方向Ｄｗで見た縁部となる筐体１４（撮像素子１１）の両長辺に沿いつつ長手方向Ｄｌで見た全長に渡って等しい間隔で２０個ずつ設けている。この各固定部材１８は、幅方向Ｄｗに伸びる同一の直線上で対を為す位置関係としている。各固定部材１８は、実施例１では、撮像素子１１において筐体１４に収容された撮像素子チップ１５と、回路基板１２（そこに設けられた回路）と、を電気的に接続しつつ撮像素子１１を回路基板１２に固定している。なお、各固定部材１８は、撮像素子チップ１５と回路基板１２とを電気的に接続する機能を有することなく、撮像素子１１（筐体１４）を回路基板１２に固定するものであってもよい。

図６を正面視して上側の筐体１４（撮像素子１１）の長辺に沿う２０個の固定部材１８は、長手方向Ｄｌに伸びる同一の直線上で整列（幅方向Ｄｗで見た位置が等しい）して設けられ、この直線（整列する位置）を第１直線ｓ１とする。また、図６を正面視して下側の筐体１４（撮像素子１１）の長辺に沿う２０個の固定部材１８は、長手方向Ｄｌに伸びる同一の直線上で整列して設けられ、この直線（整列する位置）を第２直線ｓ２とする。なお、この同一の直線上で整列するとは、各固定部材１８の中心位置が当該直線上に位置することのみならず、各固定部材１８の一部が当該直線上に位置することも含むものである。このことから、撮像ユニット１０では、撮像素子１１（筐体１４）において、第１直線ｓ１上で３つ以上の固定部材１８が長手方向Ｄｌに沿って整列されるとともに、第２直線ｓ２上で３つ以上の固定部材１８が長手方向Ｄｌに沿って整列される。また、撮像ユニット１０では、撮像素子１１（筐体１４）において、長手方向Ｄｌで見た２０個所で第１直線ｓ１の固定部材１８と第２直線ｓ２の固定部材１８とが幅方向Ｄｗに伸びる同一の直線上で整列（長手方向Ｄｌで見た位置が等しい）して設けられている。

このため、撮像ユニット１０では、３つ以上の固定部材１８が整列される同一の直線として、長手方向Ｄｌに伸びる第１直線ｓ１と第２直線ｓ２との２つが存在している。そして、撮像ユニット１０では、幅方向Ｄｗでは同一の直線上に２つの固定部材１８が存在するのみであるので、２つの固定部材１８を通る幅方向Ｄｗに伸びる直線は３つ以上の固定部材１８が整列される同一の直線に該当しない。また、撮像ユニット１０では、第１直線ｓ１の２０個の固定部材１８と、第２直線ｓ２の２０個の固定部材１８と、を第１直線ｓ１または第２直線ｓ２以外の方向に伸びる直線で架け渡すことができるが、いずれも３つ以上の固定部材１８が整列される同一の直線に該当しない。このように、実施例１の撮像ユニット１０では、３つ以上の固定部材１８が整列される同一の直線が第１直線ｓ１および第２直線ｓ２のみであり、いずれも長手方向Ｄｌに伸びるものすなわち長手方向Ｄｌと平行とされている。この第１直線ｓ１および第２直線ｓ２は、各固定部材１８が筐体１４（撮像素子１１）の裏面１４ａに設けられることから、撓み変形のない撮像素子チップ１５の撮像面１３と平行な面に沿うものとされている。

撮像ユニット１０では、図５に示すように、撮像素子１１において、撮像素子チップ１５の伸長方向Ｄｓを長手方向Ｄｌに対して傾斜させて、当該撮像素子チップ１５を収容室１６（筐体１４）に設ける。このため、撮像ユニット１０では、撓み変形のない撮像素子チップ１５の撮像面１３と平行な面上で見て、撮像素子チップ１５の伸長方向Ｄｓが、各固定部材１８の整列方向（第１直線ｓ１および第２直線ｓ２（図６参照））に対して傾斜される。そして、実施例１では、各固定部材１８が整列された長手方向Ｄｌに対する撮像素子チップ１５の伸長方向Ｄｓが為す角度である傾斜角θを１２°とする。このように、撮像ユニット１０では、撮像素子１１を製造する際の筐体１４（収容室１６）での撮像素子チップ１５（伸長方向Ｄｓ）の配置と、撮像素子１１を回路基板１２に固定（実装）する際の各固定部材１８の配置と、を相対的に設定する。このため、撮像ユニット１０では、撮像素子１１の製造工程と、撮像素子１１を回路基板１２に固定（実装）する工程と、において相互に関連させて設定を行う。特に、実施例１の撮像ユニット１０では、各固定部材１８が、撮像素子１１の裏面１４ａの電極に設けたバンプを溶融して形成されて撮像素子１１と回路基板１２とを電気的に接続しつつ固定していることから、相互に関連させた設定がより重要となる。

ここで、撮像ユニット１０では、撮像素子１１（その筐体１４）の線膨張係数と、回路基板１２の線膨張係数とが異なることにより、撮像素子１１（筐体１４）と回路基板１２とで熱に起因する膨張量に差異が生じる。このため、撮像ユニット１０では、例えば、撮像素子１１（筐体１４）の膨張量（線膨張係数）が回路基板１２の膨張量（線膨張係数）よりも小さい場合には、それらが異なる膨張量で膨張することにより、図７に示すように、撮像素子１１に応力がかかり当該撮像素子１１が撓む。その場合、撮像ユニット１０では、その撮像素子１１において筐体１４（収容室１６）に収容した撮像素子チップ１５の撮像面１３も同様に撓む。すると、撮像ユニット１０では、撮像素子１１の撮像素子チップ１５の撮像面１３上で像を結ぶように光学的に設計された状態で設けられることから、撓んだ撮像面１３と像面との間でずれが生じるので、所望の光学性能が出なくなる虞がある。また、撮像ユニット１０では、撮像素子１１の撮像面１３が撓むと、結像レンズから撮像面１３における中心までと端部までとの距離が変化する等のように光路長が変化して光学性能の劣化が生じる虞がある。

ここで、撮像素子１１では、上述したように、筐体１４（その収容室１６）に収容された撮像素子チップ１５で撮像面１３を規定することから、筐体１４の撓みが直接的に光学性能を劣化させるのではなく、撮像素子チップ１５の撓みが光学性能の劣化に繋がる。このため、本発明では、撮像素子１１（筐体１４）に撓みが生じた場合であっても、その筐体１４（収容室１６）に収容した撮像素子チップ１５の撓みを抑制することにより、光学的な影響を抑制する。そして、本発明の一実施例としての撮像ユニット１０では、撓み変形のない撮像素子チップ１５の撮像面１３と平行な面上で見て、各固定部材１８が整列された長手方向Ｄｌに対して撮像素子チップ１５の伸長方向Ｄｓを傾斜させる（図５参照）。このことについて、図８から図１３を用いて説明する。

先ず、各固定部材１８により撮像素子１１（筐体１４）を回路基板１２に固定した撮像ユニット１０において、温度環境を変化させた下で回路基板１２および撮像素子１１が撓む様子を、構造解析ソフトを用いたシミュレーションにより解析する。その温度環境の変化量は、回路基板１２に設けられた素子における発熱や、撮像ユニット１０の近傍に配置される機器における発熱等の影響により、設置環境の温度が上昇し得る値に設定する。この実施例１では、構造解析ソフトとしてＡＮＳＹＳ（登録商標）を用いており、その解析結果を図８に示す。この図８では、撮像ユニット１０を示す平面図上において、撮像ユニット１０における高さ位置（厚さ方向Ｄｔで見た位置）の変化を濃淡で表しており、濃くなるに連れて高さ位置が高くなる（図８を正面視して奥側）ものとしている。すなわち、図８では、濃淡の差が大きいほど高さ位置が異なる、すなわち撓みが大きいことを意味する。この図８に示す撮像ユニット１０では、撮像素子１１の中心（その近傍）が最も低く（奥側に変位し）、回路基板１２の４隅（その近傍）が最も高くなる（手前側に変位する）ように撓んでいる。

この撮像ユニット１０では、詳細には、以下のように撓みが生じていることがわかる。筐体１４（撮像素子１１）では、長手方向Ｄｌで見た位置が外側に向かうに連れて高さ位置が高くなっているのみであって、幅方向Ｄｗで見た位置の差異に拘わらず等しい高さ位置となっている。すなわち、筐体１４（撮像素子１１）では、長手方向Ｄｌに撓みが生じており、撓みの広がり方が直線的となっている。これに対して、回路基板１２では、長手方向Ｄｌで見た位置が外側に向かうに連れて高さ位置が高くなっているとともに、幅方向Ｄｗで見た位置が外側に向かうに連れて高さ位置が高くなっている。すなわち、回路基板１２では、中心位置から大略４隅に向かう方向で見た位置に応じて撓みが生じており、撓みの広がり方が波紋のように広がる曲線を描くものとされている。このような撓みの態様（撓みの分布）に差異が生じることは、構造解析ソフトを用いたシミュレーションによる解析を行わないと把握することは困難である。

このような撓みの態様（撓みの分布）に差異が生じた理由としては、以下のことが考えられる。先ず、上記した解析結果で得られた撮像ユニット１０（撮像素子１１および回路基板１２）を、その中心を通り長手方向Ｄｌおよび厚さ方向Ｄｔを含む面に沿う断面で見た様子を図７に示す。撮像ユニット１０に撓みが生じると、図７に示すように、筐体１４（撮像素子１１）と回路基板１２とは長手方向Ｄｌで見た全長に渡って互いに沿いつつ撓んでいる。このため、撮像ユニット１０では、長手方向Ｄｌで見た位置に拘わらず筐体１４（撮像素子１１）と回路基板１２との間隔が等しいものとされている。これは、回路基板１２では、筐体１４（撮像素子１１）の幅方向Ｄｗで見た縁部となる両長辺に沿って２０個ずつ等間隔に設けられた各固定部材１８（図６参照）により、当該筐体１４（撮像素子１１）が固定されていることによるものと考えられる。すなわち、長手方向Ｄｌで見ると、各固定部材１８が全長に渡って等間隔に設けられていることから、筐体１４（撮像素子１１）と回路基板１２とが全長に渡って等間隔で結合されている。このため、膨張量に差異に起因する応力が筐体１４（撮像素子１１）にかかり、筐体１４（撮像素子１１）が回路基板１２に沿って撓むものと考えられる。

次に、上記した解析結果で得られた撮像ユニット１０（撮像素子１１および回路基板１２）を、その中心を通り幅方向Ｄｗおよび厚さ方向Ｄｔを含む面に沿う断面で見た様子を図９に示す。撮像ユニット１０に撓みが生じると、図９に示すように、回路基板１２では撓みが生じているのに対して、筐体１４（撮像素子１１）では撓みが生じていない。そして、筐体１４（撮像素子１１）と回路基板１２とは幅方向Ｄｗで見た縁部となる両長辺に設けられた各固定部材１８でのみ近接されており、幅方向Ｄｗで見た位置により筐体１４（撮像素子１１）と回路基板１２との間隔が変化している。これは、筐体１４（撮像素子１１）は、幅方向Ｄｗで見た縁部となる両長辺の各固定部材１８（図６参照）により回路基板１２に固定されていることによるものと考えられる。すなわち、幅方向Ｄｗで見ると、２つの固定部材１８が撮像素子１１（筐体１４）の両端に設けられていることから、筐体１４（撮像素子１１）と回路基板１２とが両端のみで結合されており、中間位置では結合されていない。このため、回路基板１２が両固定部材１８の間で撓むことができるので、膨張量に差異に起因する応力を逃がすことができるものと考えられる。

これらのことから、撮像ユニット１０では、撮像素子１１を回路基板１２に固定する各固定部材１８のうちの３つ以上が同一の直線上に整列される場合、その直線が伸びる方向に撮像素子１１（筐体１４）に撓みが生じる傾向があると考えられる。特に、撮像ユニット１０では、当該直線上における各固定部材１８の間隔が互いに等しい場合、各固定部材１８間における応力の生じ方が等しくなるので、当該直線の伸びる方向に撮像素子１１（筐体１４）に撓みが生じる傾向が強くなると考えられる。加えて、撮像ユニット１０では、隣り合う固定部材１８の間で撮像素子１１に対して回路基板１２の撓みを許容する間隔よりも各固定部材１８の間隔が小さい場合、当該直線の伸びる方向に撮像素子１１（筐体１４）に撓みが生じる傾向が強くなると考えられる。このような各固定部材１８の間隔は、撮像素子１１および回路基板１２の膨張量（線膨張係数）や剛性等を勘案することで規定することができる。

本発明の撮像ユニット１０では、これらの考えに基づき、３つ以上の各固定部材１８が同一の直線上に整列される場合、その直線に対して撮像素子チップ１５の伸長方向Ｄｓを傾斜させて当該撮像素子チップ１５を撮像素子１１の筐体１４に設けている（図６参照）。これは、以下のことによる。

先ず、比較のために、図１０に示す従来の構成の撮像ユニット５０を説明する。この撮像ユニット５０は、撮像ユニット１０と同様の回路基板５２に撮像素子５１を実装して構成される。その撮像素子５１は、基本的に撮像素子１１と同様の構成とされ、筐体５４（その収容室５６）に撮像面５３を規定する撮像素子チップ５５を収容する固体撮像素子パッケージとして構成されている。この撮像素子５１では、幅方向Ｄｗで見た縁部となる筐体５４の両長辺に沿いつつ長手方向Ｄｌで見た全長に渡って等しい間隔で２０個ずつ設けた各固定部材５８により、回路基板５２に固定されている。このことから、撮像ユニット５０では、撮像ユニット１０と同様に、３つ以上の固定部材５８が整列される同一の直線として、長手方向Ｄｌに伸びる第１直線ｓ１と第２直線ｓ２との２つが存在している。そして、この撮像ユニット５０では、撮像ユニット１０（撮像素子１１）とは異なり、撮像素子５１の収容室５６（筐体５４）において、撮像素子チップ５５の伸長方向Ｄｓが長手方向Ｄｌと平行とされて当該撮像素子チップ５５が設けられる。このため、撮像ユニット５０では、収容室５６（筐体５４）において、撮像素子チップ５５が第１直線ｓ１および第２直線ｓ２で各固定部材５８が整列された方向に対して傾斜されていない（傾斜角が０°である）。

この従来の撮像ユニット５０における撮像素子チップ５５と、本願発明の撮像ユニット１０における撮像素子チップ１５と、の長手方向Ｄｌで見た存在範囲の差異を説明するための説明図を図１１に示す。この図１１では、撮像ユニット１０における撮像素子チップ１５（その伸長方向Ｄｓ）の長手方向Ｄｌに対する傾斜角θを２５°としている。また、図１１では、正面視して上側に筐体５４（撮像素子５１）を示すとともに下側に筐体１４（撮像素子１１）を示している。上述したように、撮像素子チップ５５と撮像素子チップ１５とは互いに同じ構成であることから、それぞれの伸長方向Ｄｓで見た大きさ寸法は互いに等しい。そして、撮像ユニット５０では、撮像素子チップ５５（その伸長方向Ｄｓ）を長手方向Ｄｌと平行に設けているため、撮像素子チップ５５の長手方向Ｄｌで見た存在範囲が伸長方向Ｄｓで見た大きさ寸法と等しい長さ寸法ｘ１となる。これに対して、撮像ユニット１０では、撮像素子チップ１５（その伸長方向Ｄｓ）を長手方向Ｄｌに対して傾斜させて設けているため、撮像素子チップ１５の長手方向Ｄｌで見た存在範囲が伸長方向Ｄｓで見た大きさ寸法よりも小さい長さ寸法ｘ２となる。このため、本発明の撮像ユニット１０では、撮像ユニット５０と比較して、撮像素子１１（筐体１４）における長手方向Ｄｌすなわち各固定部材１８の整列方向で見た存在範囲を小さなものとする（長さ寸法ｘ１＞長さ寸法ｘ２）ことができる。

この撮像ユニット５０の撮像素子５１の筐体５４および撮像ユニット１０の撮像素子１１の筐体１４において、互いに等しい撓みが生じた様子を図１２に示す。この図１２では、幅方向Ｄｗに直交する断面で示した説明図であり、正面視して左側に筐体５４（撮像素子５１）を示すとともに右側に筐体１４（撮像素子１１）を示し、それぞれにおいて撓みが生じていない様子を二点鎖線で示している。

筐体５４（撮像素子５１）では、撮像素子チップ５５が長手方向Ｄｌで見て長さ寸法ｘ１の範囲に存在しており、撓みが生じた際には中心位置と両端位置との間に高さ寸法ｙ１の差異が生じる。また、筐体１４（撮像素子１１）では、撮像素子チップ１５が長手方向Ｄｌで見て長さ寸法ｘ２の範囲に存在しており、撓みが生じた際には中心位置と両端位置との間に高さ寸法ｙ２の差異が生じる。ここで、撮像素子チップ５５の存在範囲である長さ寸法ｘ１に対して、撮像素子チップ１５の存在範囲である長さ寸法ｘ２が小さいことから、撮像素子チップ５５における高さ寸法ｙ１よりも撮像素子チップ１５における高さ寸法ｙ２が小さくなる。これは、筐体１４（撮像素子１１）および筐体５４（撮像素子５１）は、長手方向Ｄｌに撓みが生じることから、長手方向Ｄｌで見た存在範囲が小さいほど撮像素子チップ１５に及ぼす撓みの影響を低減できることによる。換言すると、撮像素子チップ１５および撮像素子チップ５５では、長手方向Ｄｌで見た存在範囲が小さいほど、筐体１４（撮像素子１１）または筐体５４（撮像素子５１）における長手方向Ｄｌの撓みを拾い難くなることによる。このため、撮像ユニット１０では、各固定部材１８の整列方向に対して撮像素子チップ１５の伸長方向Ｄｓを傾斜させることで、筐体１４（撮像素子１１）の長手方向Ｄｌの撓み（その量）に対する撮像素子チップ１５の撓み（その量）を低減することができる。

このことから、撮像ユニット１０では、各固定部材１８が整列する同一の直線に対して撮像素子チップ１５（その伸長方向Ｄｓ）を傾斜させることで、撮像素子チップ１５の撓みを減少することができる。ここで、撮像素子１１（筐体１４）では、撮像素子チップ１５（伸長方向Ｄｓ）を傾斜させることにより幅方向Ｄｗでの存在範囲が増加しているが、この幅方向Ｄｗでの存在範囲の増加は撮像素子チップ１５の撓みを招くことはない。これは、撮像素子１１（筐体１４）では、上述したように、各固定部材１８の整列方向（長手方向Ｄｌ）に撓みが生じるが、整列方向との直交方向（幅方向Ｄｗ）では撓みはなく当該方向の位置の差異に拘わらず等しい高さ位置となることによる（図８参照）。

このように、本発明の撮像ユニット１０では、３つ以上の各固定部材１８が整列される同一の直線に対して伸長方向Ｄｓを傾斜させて撮像素子チップ１５を撮像素子１１の筐体１４（収容室１６）に設けることで、撮像素子チップ１５の撓みを減少させる。ここで、撮像ユニット１０において、各固定部材１８の整列方向（長手方向Ｄｌ）に対する撮像素子チップ１５の伸長方向Ｄｓの傾斜角θを変化させ、それぞれに対して温度環境を変化させた下での撮像素子チップ１５の撓み量δを構造解析ソフトにより解析する。その温度環境の変化量は、回路基板１２に設けられた素子における発熱や、撮像ユニット１０の近傍に配置される機器における発熱等の影響により、設置環境の温度が上昇し得る値に設定する。この解析では、撮像素子チップ１５の伸長方向Ｄｓの傾斜角θを０°、３°、６°、９°、１２°とした際の撮像ユニット１０における撓みの態様をシミュレーションにより求めることで、その撮像素子１１の撮像素子チップ１５の撓み量δを求める。その解析で得た傾斜角θの変化に対する撓み量δを図１３に示す。

この図１３では、傾斜角θが０°であるときの撮像素子チップ１５における撓み量を基準（数値で１）として規格化した撓み量δで示している。このため、図１３からは、傾斜角θの大きさに拘わらず、各固定部材１８の整列方向（長手方向Ｄｌ）に対して撮像素子チップ１５の伸長方向Ｄｓを傾斜させることで撓み量δが低減することがわかる。また、図１３からは、傾斜角θを大きくするほど、撓み量δを低減できることがわかる。実施例１の撮像ユニット１０では、各固定部材１８の整列方向（長手方向Ｄｌ）に対する撮像素子チップ１５の伸長方向Ｄｓの傾斜角θが１２°であることから、３．３％を超える撓み抑制の効果を得られることがわかる。

この本発明の撮像ユニット１０では、撮像素子１１（筐体１４）に設けられた各固定部材１８が整列する同一の直線に対して撮像素子チップ１５（その伸長方向Ｄｓ）を傾斜させるものであることから、傾斜角θの最大値は９０°となる。そして、構造解析ソフトによる解析結果（図８参照）から、傾斜角θを９０°とすると撮像素子チップ１５の撓みを殆どなくすことが可能できる。このため、撮像ユニット１０では、傾斜角θが０°よりも大きく９０°以下とする（０°＜θ≦９０°）ことで、撮像素子チップ１５の撓み抑制の効果を得ることができる。

ここで、撮像素子１１では、傾斜角θを０°から大きくするほど、撮像素子チップ１５の撓み抑制の効果が大きくなる。これに対して、撮像素子１１では、基本的に、長尺な撮像素子チップ１５を筐体１４（収容室１６）に収容することから、撓み変形のない撮像素子チップ１５の撮像面１３と平行な面上で見た傾斜角θを大きくするほど筐体１４（収容室１６）の増大を招く。これらのことから、撮像素子１１では、好適には、傾斜角θの最小値を５°とするとともに、傾斜角θの最大値を４５°とする（５°≦θ≦４５°）。これは、以下のことによる。図１３に示すように、構造解析ソフトによる解析結果から、傾斜角θが５°を超えると、０．７％以上の撓み抑制の効果が得られる。このため、撮像ユニット１０では、撮像素子１１（筐体１４）における撮像素子チップ１５（伸長方向Ｄｓ）の傾斜角θの最小値を５°とすることで、撮像素子チップ１５の撓みを効果的に抑制することができる。

また、撮像素子１１（筐体１４）では、各部材を等しいものとすると、一方の辺の大きさが各固定部材１８の整列された領域の長さ寸法で決まり、他方の辺の大きさが大略撮像素子チップ１５の長さ寸法にｓｉｎθを乗算した寸法で決まる。すると、例えば、傾斜角θを９０°とすると、一方の辺の長さ寸法は各固定部材１８が整列された範囲となり、かつ他方の辺の長さ寸法は撮像素子チップ１５を全長に渡って収容することのできる大きさの寸法となる。このように、撮像素子１１（筐体１４）では、傾斜角θを大きくし過ぎると、撮像素子チップ１５が形成する撮像面１３の大きさに対してかなり大きな寸法となってしまう。そして、撮像素子１１（筐体１４）では、傾斜角θを４５°とすると、当該他方の辺の大きさを撮像素子チップ１５の長さ寸法の大略７０％に抑えることができる。このため、撮像ユニット１０では、撮像素子１１（筐体１４）における撮像素子チップ１５（伸長方向Ｄｓ）の傾斜角θの最大値を４５°とすることで、撮像素子チップ１５の撓みを効果的に抑制しつつ撮像素子１１（筐体１４）の増大を抑制することができる。

これらのことを鑑みて、実施例１の撮像ユニット１０では、図５に示すように、２０個の固定部材１８が設けられている第１直線ｓ１および第２直線ｓ２が伸びる方向に対して、伸長方向Ｄｓを１２°傾斜させて撮像素子チップ１５を筐体１４に設けている。この撮像ユニット１０では、各固定部材１８の整列方向に対して撮像素子チップ１５を傾斜させることにより、筐体１４（撮像素子１１）の撓み方向における撮像素子チップ１５の存在範囲を小さくしているので、撮像素子チップ１５の撓みを低減することができる。すなわち、撮像ユニット１０では、各固定部材１８の整列方向に対して撮像素子チップ１５を傾斜させることにより、撮像素子チップ１５における筐体１４の整列方向の撓みの影響を小さくすることで、撮像素子チップ１５の撓みを低減することができる。

このように、本発明に係る撮像ユニットの実施例１の撮像ユニット１０では、各固定部材１８が整列する同一の直線に対して撮像素子チップ１５（その伸長方向Ｄｓ）を傾斜させることで、温度変化に起因する撮像素子チップ１５の撓みを低減することができる。このため、撮像ユニット１０では、撮像素子１１の筐体１４（その収容室１６）で各固定部材１８の整列方向に対して撮像素子チップ１５（伸長方向Ｄｓ）を傾斜させるだけであるので、何らの部材を追加することなく撮像面１３の撓みを抑制することができる。

また、撮像ユニット１０では、撮像素子１１において、３つ以上の固定部材１８が同一の直線上に整列されていると、当該直線に対して伸長方向Ｄｓを傾斜させて筐体１４（収容室１６）に撮像素子チップ１５を設けている。このため、撮像ユニット１０では、撮像素子１１における撮像面１３（撮像素子チップ１５）の撓みを抑制することができるので、例えば光路長の変化や像面がずれること等を抑制することができ、光学性能の劣化を抑制することができる。

さらに、撮像ユニット１０では、各固定部材１８の整列方向に対して伸長方向Ｄｓを傾斜させて筐体１４（収容室１６）に撮像素子チップ１５を設けることで、撮像素子チップ１５における筐体１４（収容室１６）の撓みの影響を低減する。このため、撮像ユニット１０では、筐体１４（収容室１６）における撮像素子チップ１５の配置を変更するだけであるので、撮像素子１１における他の構成の変更を最小限とすることができ、製造コストの上昇を最小限に留めつつ容易に実現することができる。

撮像ユニット１０では、撮像素子１１の撮像素子チップ１５が形成する撮像面１３の一辺が伸びる方向が伸長方向Ｄｓと平行であるので、この撮像面１３の一辺が伸びる方向を３つ以上の固定部材１８が整列する同一の直線に対して傾斜させている。このため、撮像ユニット１０では、撮像面１３の一辺が伸びる方向を基準として撮像素子チップ１５の撓みを抑制することができるので、撮像面１３の撓みをより適切に抑制することができる。

撮像ユニット１０では、撮像素子１１の撮像素子チップ１５の外周を規定する一辺が伸びる方向が伸長方向Ｄｓと平行であるので、この外周を規定する一辺が伸びる方向を、３つ以上の固定部材１８が整列する同一の直線に対して傾斜させている。このため、撮像ユニット１０では、各固定部材１８の整列方向に対する撮像素子チップ１５の配置を容易とすることができ、撮像面１３の撓みをより適切に抑制することができる。

撮像ユニット１０では、撮像素子１１を駆動する回路を形成する回路基板１２を保持部材として、その回路基板１２に各固定部材１８での固定により撮像素子１１を取り付けている。このため、撮像ユニット１０では、他の保持部材を用いることと比較して、簡易な構成で撮像素子１１を回路基板１２と一体化することができる。これにより、撮像ユニット１０では、小型化を可能としつつ撮像素子１１における撮像面１３の撓みを抑制することができ、使い勝手を向上させつつ光学性能を確保することができる。

撮像ユニット１０では、撮像素子１１（筐体１４）において、３つ以上の固定部材１８が整列される同一の直線となる第１直線ｓ１および第２直線ｓ２を、互いに平行（実施例１では長手方向Ｄｌに沿うもの）としている。このため、撮像ユニット１０では、筐体１４（撮像素子１１）における撓み方向を、確実に第１直線ｓ１および第２直線ｓ２が伸びる方向とすることができる。これにより、撮像ユニット１０では、各固定部材１８の整列方向に対して撮像素子チップ１５（その伸長方向Ｄｓ）を傾斜させることによる撮像面１３（撮像素子チップ１５）の撓み抑制の効果をより効果的なものとすることができる。

撮像ユニット１０では、３つ以上の固定部材１８が整列される同一の直線が、第１直線ｓ１および第２直線ｓ２のみであることから、撮像素子１１（筐体１４）における撓み方向を、より確実に第１直線ｓ１および第２直線ｓ２が伸びる方向とすることができる。このため、撮像ユニット１０では、筐体１４（撮像素子１１）における第１直線ｓ１および第２直線ｓ２が伸びる方向と直交する方向での撓みを極めて小さなものとすることができる。これにより、撮像ユニット１０では、各固定部材１８の整列方向に対して撮像素子チップ１５（その伸長方向Ｄｓ）を傾斜させることにより、撮像面１３（撮像素子チップ１５）の撓みをより効果的に抑制することができる。

撮像ユニット１０では、撮像素子１１において、筐体１４に設けられた各固定部材１８の配置を変更することなく、その筐体１４（その収容室１６）での撮像素子チップ１５（その伸長方向Ｄｓ）の配置を変更する。このため、撮像ユニット１０では、回路基板１２における構成（信号線（配線）のレイアウト等）の変更を極めて少ないものとすることができるので、信号線（配線）のレイアウトの自由度の低下を抑制することができる。

撮像ユニット１０では、各固定部材１８の整列方向に対する撮像素子チップ１５（その伸長方向Ｄｓ）の傾斜角θの最小値を５°としている。このため、撮像ユニット１０では、撮像面１３（撮像素子チップ１５）の撓みを効果的に抑制することができる。

撮像ユニット１０では、各固定部材１８の整列方向に対する撮像素子チップ１５（その伸長方向Ｄｓ）の傾斜角θの最大値を４５°としている。このため、撮像ユニット１０では、撮像素子１１（筐体１４）の寸法の増大を抑制しつつ、撮像面１３（撮像素子チップ１５）の撓みを効果的に抑制することができる。

撮像ユニット１０では、各固定部材１８が、撮像素子１１の裏面１４ａの電極に設けたバンプを溶融して形成されて撮像素子１１と回路基板１２とを電気的に接続しつつ固定している。このため、撮像ユニット１０では、撮像素子１１および回路基板１２における構成を最小限としつつ、撮像面１３（撮像素子チップ１５）の撓みを効果的に抑制することができる。

本発明に係る画像読取装置の実施例１の画像読取部１０２では、一体型走査光学ユニット３０１におけるイメージセンサ（撮像手段）として、本発明に係る撮像ユニットの実施例１の撮像ユニット１０を備える。このため、画像読取部１０２では、撮像ユニット１０の撮像素子１１における撮像面１３（撮像素子チップ１５）の温度変化に起因する撓みが低減されているので、一体型走査光学ユニット３０１における光学性能を設計通りに発揮させることができる。これにより、画像読取部１０２では、環境温度の変化に拘わらず、原稿Ｍａの画像を適切に読み取ることができる。

画像読取部１０２を備える画像形成装置１００では、環境温度の変化に拘わらず原稿Ｍａの画像を適切に読み取ることができるので、良好な画像を安定して出力することができる。

したがって、本発明に係る実施例１の撮像ユニット１０では、部材を追加することなく温度変化に起因する撮像素子１１の撓みによる光学的な影響を抑制することができる。

次に、本発明に係る撮像ユニットの一例としての実施例２の撮像ユニット１０Ａを、図１４および図１５を用いて説明する。この実施例２の撮像ユニット１０Ａは、撮像素子１１Ａにおける各固定部材１８Ａおよび撮像素子チップ１５Ａの配置が、実施例１の撮像ユニット１０とは異なる例である。この実施例２の撮像ユニット１０Ａは、基本的な概念および構成は上記した実施例１の撮像ユニット１０と同様であることから、等しい概念および構成の個所には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。

実施例２の撮像ユニット１０Ａでは、図１４に示すように、撮像素子１１Ａの筐体１４Ａの裏面１４ａにおいて、実施例１の各固定部材１８と同様の構成の各固定部材１８Ａが設けられ、各固定部材１８Ａにより撮像素子１１Ａが回路基板１２に固定される。そして、撮像ユニット１０Ａでは、撮像素子１１Ａの筐体１４Ａにおける固定部材１８Ａの配置を、実施例１の撮像素子１１とは異なるものとしている。この撮像素子１１Ａでは、２０個の固定部材１８Ａが長手方向Ｄｌに対して傾斜する同一の直線上で整列して設けられ、この直線（整列する位置）を第３直線ｓ３とする。この第３直線ｓ３は、実施例２では、長手方向Ｄｌに対する傾斜角θを８．４°としている。また、撮像素子１１Ａでは、２０個の固定部材１８Ａが第３直線ｓ３とは異なる位置で当該第３直線ｓ３と平行な同一の直線上で整列して設けられ、この直線（整列する位置）を第４直線ｓ４とする。撮像素子１１Ａでは、第３直線ｓ３の各固定部材１８Ａと第４直線ｓ４の各固定部材１８Ａとが、長手方向Ｄｌで見て互いに等しい位置とされており、幅方向Ｄｗで対を為して設けられている。そして、撮像素子１１Ａでは、第３直線ｓ３の各固定部材１８Ａと第４直線ｓ４の各固定部材１８Ａとが、図１４を正面視した左側から右側に向かうにしたがって、幅方向Ｄｗで見た位置を上側から下側へと漸次的に変化して設けられている。

このため、撮像ユニット１０Ａでは、３つ以上の固定部材１８Ａが整列される同一の直線として、長手方向Ｄｌに対して８．４°の傾斜角θとされた第３直線ｓ３と第４直線ｓ４との２つが存在している。そして、撮像ユニット１０Ａでは、幅方向Ｄｗでは同一の直線上に２つの固定部材１８Ａが存在するのみであるので、２つの固定部材１８Ａを通る幅方向Ｄｗに伸びる直線は３つ以上の固定部材１８Ａが整列される同一の直線に該当しない。また、撮像ユニット１０Ａでは、第３直線ｓ３の２０個の固定部材１８Ａと、第４直線ｓ４の２０個の固定部材１８Ａと、を第３直線ｓ３または第４直線ｓ４以外の方向に伸びる直線で架け渡すことができるが、いずれも３つ以上の固定部材１８Ａが整列される同一の直線に該当しない。このように、実施例１の撮像ユニット１０では、３つ以上の固定部材１８が整列される同一の直線が第３直線ｓ３および第４直線ｓ４のみであり、いずれも長手方向Ｄｌに対して８．４°の傾斜角θで傾斜している。また、撮像ユニット１０Ａでは、各固定部材１８Ａの整列方向が長手方向Ｄｌに対して傾斜していることに伴い、撮像素子１１Ａにおいて、伸長方向Ｄｓが長手方向Ｄｌと平行とされて撮像素子チップ１５Ａが筐体１４Ａ（その収容室１６）に設けられている。

これらのことから、撮像ユニット１０Ａでは、撮像素子１１Ａの筐体１４Ａ（収容室１６）において、撮像素子チップ１５Ａの伸長方向Ｄｓを、第３直線ｓ３および第４直線ｓ４で各固定部材１８Ａが整列された方向に対して傾斜させている。ここで、撮像ユニット１０Ａにおいて、各固定部材１８Ａの整列方向（第３直線ｓ３および第４直線ｓ４）に対する撮像素子チップ１５Ａの伸長方向Ｄｓ（長手方向Ｄｌ）の傾斜角θを変化させ、それぞれに対して温度環境を変化させた下での撮像素子チップ１５Ａの撓み量δを構造解析ソフトにより解析する。その温度環境の変化量は、回路基板１２に設けられた素子における発熱や、撮像ユニット１０Ａの近傍に配置される機器における発熱等の影響により、設置環境の温度が上昇し得る値に設定する。この解析では、撮像素子チップ１５Ａの伸長方向Ｄｓの傾斜角θを０°、８．４°とした際の撮像ユニット１０Ａにおける撓みの態様をシミュレーションにより求めることで、その撮像素子１１Ａの撮像素子チップ１５Ａの撓み量δを求める。その解析で得た傾斜角θの変化に対する撓み量δを図１５に示す。

この図１５では、傾斜角θが０°であるときの撮像素子チップ１５Ａにおける撓み量を基準（数値で１）として規格化した撓み量δで示している。このため、図１５からは、各固定部材１８Ａの整列方向（長手方向Ｄｌ）に対して撮像素子チップ１５Ａの伸長方向Ｄｓを傾斜させることで撓み量δが低減することがわかる。実施例２の撮像ユニット１０Ａ（撮像素子１１Ａ）では、各固定部材１８Ａの整列方向（長手方向Ｄｌ）に対する撮像素子チップ１５Ａの伸長方向Ｄｓの傾斜角θを８．４°とすると、６．５％を超える撓み抑制の効果を得られることがわかる。

実施例２の撮像ユニット１０Ａでは、基本的に実施例１の撮像ユニット１０と同様の構成であることから、基本的に実施例１と同様の効果を得ることができる。

それに加えて、実施例２の撮像ユニット１０Ａでは、撮像素子１１Ａの筐体１４Ａ（収容室１６）において、撮像素子チップ１５Ａ（伸長方向Ｄｓ）を長手方向Ｄｌに対して傾斜させることに変えて、各固定部材１８Ａの整列方向を長手方向Ｄｌに対して傾斜させている。このため、撮像ユニット１０Ａでは、撮像素子１１Ａ（筐体１４Ａ）の外形形状における長手方向Ｄｌに沿って撮像面１３（撮像素子チップ１５Ａ（伸長方向Ｄｓ））を位置させることができる。これにより、撮像ユニット１０Ａでは、撮像面１３（撮像素子チップ１５Ａ）の伸長方向Ｄｓの位置の把握を容易とすることができ、光路上に適切に設置する等の取り扱いを容易なものとすることができる。

また、撮像ユニット１０Ａでは、従来の構成の撮像ユニット５０と比較して、撮像素子１１Ａの筐体１４Ａを回路基板１２に固定する各固定部材１８Ａの位置関係を変更するのみである。このため、撮像ユニット１０Ａでは、撮像素子チップ１５Ａの伸長方向Ｄｓに対して各固定部材１８Ａの整列方向を傾斜させることを容易に実現することができる。

したがって、本発明に係る実施例２の撮像ユニット１０Ａでは、部材を追加することなく温度変化に起因する撮像素子１１Ａの撓みによる光学的な影響を抑制することができる。

なお、上記した各実施例では、本発明に係る撮像ユニットの一例としての撮像ユニット１０、１０Ａについて説明したが、筐体に撮像素子チップが収容されて構成された撮像素子と、前記撮像素子が取り付けられる保持部材と、前記撮像素子と前記保持部材とを固定する複数の固定部材と、を備え、前記撮像素子では、前記撮像素子チップが形成する撮像面の一辺が伸びる方向を伸長方向とし、前記伸長方向が３つ以上の前記固定部材が整列する同一の直線に対して傾斜する撮像ユニット、あるいは、筐体に撮像素子チップが収容されて構成された撮像素子と、前記撮像素子が取り付けられる保持部材と、前記撮像素子と前記保持部材とを固定する複数の固定部材と、を備え、前記撮像素子では、前記撮像素子チップの外周を規定する一辺が伸びる方向を伸長方向とし、前記伸長方向が３つ以上の前記固定部材が整列する同一の直線に対して傾斜する撮像ユニット、あるいは、筐体に長尺な撮像素子チップが収容されて構成された撮像素子と、前記撮像素子を駆動する回路を形成する回路基板と、前記撮像素子と前記回路基板とを固定する複数の固定部材と、を備え、前記撮像素子では、撓み変形のない前記撮像素子チップの撮像面と平行な面上で見て、前記撮像素子チップの伸長方向が３つ以上の前記固定部材が整列する同一の直線に対して傾斜する撮像ユニットであればよく、上記した各実施例に限定されるものではない。

また、上記した各実施例では、撮像素子（１１、１１Ａ）（その筐体（１４、１４Ａ））において、撮像素子チップ（１５、１５Ａ）（その伸長方向Ｄｓ）または各固定部材（１８、１８Ａ）の整列方向の一方を、長手方向Ｄｌに対して傾斜させている。しかしながら、各固定部材の整列方向に対して撮像素子チップ（その伸長方向）を傾斜させるものであれば、各固定部材および撮像素子チップの双方を長手方向に対して傾斜させてもよく、他の構成であってもよく、上記した各実施例に限定されるものではない。

さらに、上記した各実施例では、撮像面１３とは反対側の面に設けた各固定部材１８で撮像素子１１を回路基板１２に固定している。しかしながら、固定部材は、撮像面側に設けて撮像素子と回路基板とを固定するものであってもよく、他の構成であってもよく、上記した各実施例の構成に限定されるものではない。

上記した各実施例では、保持部材として回路基板１２を用いているが、撮像素子（１１、１１Ａ）が各固定部材（１８、１８Ａ）により固定されるものであれば、他の構成であってもよく、上記した各実施例の構成に限定されるものではない。

上記した各実施例では、各固定部材（１８、１８Ａ）として、撮像素子（１１、１１Ａ）と回路基板１２（そこ設けられた回路）とを電気的に接続しつつ撮像素子（１１、１１Ａ）を回路基板１２に固定する所謂接続ピンを用いている。しかしながら、固定部材は、撮像素子と回路基板とを固定するものであれば、例えば、電気的に接続する機能を有するものではなく補助的に固定する所謂捨てピンであってもよく、接着剤やネジ部材や半田等であってもよく、上記した各実施例の構成に限定されるものではない。

上記した各実施例では、３つ以上の固定部材（１８、１８Ａ）が整列された同一の直線が２つ設けられ、それらが平行とされている。しかしながら、３つ以上の固定部材（１８、１８Ａ）が整列された同一の直線は、１つのみ設けられていてもよく、３つ以上設けられていてもよく、上記した各実施例の構成に限定されるものではない。

上記した各実施例では、撮像素子（１１、１１Ａ）における撮像素子チップ（１５、１５Ａ）として、１次元の線状に画素が並べられて撮像面１３を規定する１列のラインセンサを用いている。しかしながら、撮像素子における撮像素子チップは、各固定部材の整列方向に対して、撮像面の一方の辺あるいは撮像素子チップの外周を規定する一方の辺が伸びる方向を傾斜させることで、当該整列方向で見た撮像素子チップの長さ寸法を減少させることが可能な形状であれば、本願発明を適用することができる。その撮像素子チップは、上記した条件を満たすものであれば、複数列のラインセンサとして形成されるものであってもよく、２次元的に画素が並べられて２次元の撮像面を形成するものであってもよく、上記した各実施例の構成に限定されるものではない。この場合、各固定部材の整列方向に対して、撮像面の一方の辺あるいは撮像素子チップの外周を規定する一方の辺が伸びる方向を傾斜させることで、部材を追加することなく撮像素子チップにおける当該一方の辺が伸びる方向での撓みを抑制することができる。このように構成する場合、撮像面の他方の辺あるいは撮像素子チップの外周を規定する他方の辺が伸びる方向での撓みは、補強部材を用いたり他の構成を採用したりすることにより、抑制することが望ましい。このような構成とした場合であっても、一方の辺が伸びる方向での撓みに対しては部材を追加することなく抑制することができ、上記した各実施例と同様の効果を得ることができる。

上記した各実施例では、各直線（ｓ１、ｓ２、ｓ３、ｓ４）において２０個の固定部材１８を設けていたが、その数は適宜設定すればよく、上記した各実施例の構成に限定されるものではない。しかしながら、１つまたは２つの固定部材１８が設けられた直線は、３つ以上の固定部材１８が整列される同一の直線とはならないことから、撮像素子チップ（その伸長方向）を傾斜させる際の基準としなくてよい。

上記した各実施例では、長尺な板状（薄い直方体形状）を呈する撮像素子（１１、１１Ａ）（筐体（１４、１４Ａ））としていたが、例えばフリップチップ実装のように複数の固定部材で回路基板に固定されるものであれば、他の形状であってもよく、上記した各実施例の構成に限定されるものではない。

上記した各実施例では、フルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタとされた画像形成装置１００としていた。しかしながら、原稿で反射された光を本発明に係る撮像ユニットに結像することで、原稿を画像情報として読み取る画像読取装置を備え、そこから出力される画像情報に基づいて画像を形成する画像形成装置であればよく、上記した各実施例の構成に限定されるものではない。

以上、本発明の撮像ユニット、それを備える画像読取装置およびそれを備える画像形成装置を各実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については各実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

１０、１０Ａ 撮像ユニット
１１、１１Ａ 撮像素子
１２ （保持部材の一例としても機能する）回路基板
１３ 撮像面
１４、１４Ａ 筐体
１５、１５Ａ 撮像素子チップ
１８、１８Ａ 固定部材
１００ 画像形成装置
１０２ （画像読取装置の一例としての）画像読取部
Ｄｓ 伸長方向
Ｄｌ 長手方向
θ 傾斜角
Ｍａ 原稿
ｓ１ （直線の一例としての）第１直線
ｓ２ （直線の一例としての）第２直線
ｓ３ （直線の一例としての）第３直線
ｓ４ （直線の一例としての）第４直線

特開２０１１−１８７４７号公報

Claims (12)

1. 筐体に撮像素子チップが収容されて構成された撮像素子と、
   前記撮像素子が取り付けられる保持部材と、
   前記撮像素子と前記保持部材とを固定する複数の固定部材と、を備え、
   前記撮像素子では、前記撮像素子チップが形成する撮像面の一辺が伸びる方向を伸長方向とし、前記伸長方向が３つ以上の前記固定部材が整列する同一の直線に対して傾斜することを特徴とする撮像ユニット。
2. 筐体に撮像素子チップが収容されて構成された撮像素子と、
   前記撮像素子が取り付けられる保持部材と、
   前記撮像素子と前記保持部材とを固定する複数の固定部材と、を備え、
   前記撮像素子では、前記撮像素子チップの外周を規定する一辺が伸びる方向を伸長方向とし、前記伸長方向が３つ以上の前記固定部材が整列する同一の直線に対して傾斜することを特徴とする撮像ユニット。
3. 筐体に長尺な撮像素子チップが収容されて構成された撮像素子と、
   前記撮像素子を駆動する回路を形成する回路基板と、
   前記撮像素子と前記回路基板とを固定する複数の固定部材と、を備え、
   前記撮像素子では、撓み変形のない前記撮像素子チップの撮像面と平行な面上で見て、前記撮像素子チップの伸長方向が３つ以上の前記固定部材が整列する同一の直線に対して傾斜することを特徴とする撮像ユニット。
4. 前記保持部材は、前記撮像素子を駆動する回路を形成する回路基板であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像ユニット。
5. 前記伸長方向に対する前記固定部材が整列する同一の直線が為す傾斜角を、５°以上とすることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の撮像ユニット。
6. 前記伸長方向に対する前記固定部材が整列する同一の直線が為す傾斜角を、４５°以下とすることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の撮像ユニット。
7. 前記筐体は、直方体形状を呈し、
   前記筐体では、前記筐体の長手方向と平行な同一の直線上に３つ以上の前記固定部材が整列して設けられ、かつ、前記長手方向に対して前記伸長方向を傾斜させて前記撮像素子チップが設けられることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の撮像ユニット。
8. 前記筐体は、直方体形状を呈し、
   前記筐体では、前記筐体の長手方向に対して傾斜する同一の直線上に３つ以上の前記固定部材が整列して設けられ、かつ、前記長手方向に対して前記伸長方向を平行として前記撮像素子チップが設けられることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の撮像ユニット。
9. 前記筐体は、直方体形状を呈し、
   前記筐体では、前記筐体の長手方向に対して傾斜する同一の直線上に３つ以上の前記固定部材が整列して設けられ、かつ、前記長手方向に対して前記伸長方向を傾斜させて前記撮像素子チップが設けられることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の撮像ユニット。
10. 前記筐体では、少なくとも２つの同一の直線上のそれぞれで３つ以上の前記固定部材が整列して設けられ、前記各直線が互いに平行であることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の撮像ユニット。
11. 請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の撮像ユニットを備え、
    原稿で反射された光を前記撮像ユニットに結像することで、前記原稿を画像情報として読み取ることを特徴とする画像読取装置。
12. 請求項１１に記載の画像読取装置を備え、
    前記画像読取装置から出力される前記画像情報に基づいて画像を形成することを特徴とする画像形成装置。