JP2017169175A

JP2017169175A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2017169175A
Application number: JP2016055435A
Authority: JP
Inventors: 伸嘉鈴木; Nobuyoshi Suzuki
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2016-03-18
Filing date: 2016-03-18
Publication date: 2017-09-21
Anticipated expiration: 2036-03-18
Also published as: JP6639290B2

Abstract

【課題】撮像装置の大型化を招くことなく、撮像素子をコンパクトに、かつ高い強度で固定することを可能にした撮像素子の保持構造を提供する。【解決手段】撮像装置は、撮像素子４１が実装される素子基板４２と、撮像素子４１の撮像面を露出させる開口部４３ｏを有して、撮像素子４１を保持する素子ホルダ４３と、を備える。素子ホルダ４３は、開口部４３ｏを間に挟んで撮像素子４１の側面４１ｅ，４１ｆと対向するように背面側に突出して設けられた第１立壁部４３ｅ，４３ｆと、第１立壁部４３ｅ，４３ｆと直交する方向で開口部４３ｏを間に挟む位置に設けられ、正面側となる光軸方向の被写体側から見て撮像素子４１の周縁部と重畳するように被写体側に突出する第２立壁部４３ｐと、を有し、第１立壁部４３ｅ，４３ｆと撮像素子４１の側面４１ｅ，４１ｆとの間に形成される空間には、素子ホルダ４２に撮像素子４１を固定する接着剤５０が充填されている。【選択図】図１３

Description

本発明は、撮像素子を有するデジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置に関する。

デジタル一眼レフカメラ等の撮像装置では、撮像素子のパッケージ部材の一部から平板状の取付部を延出し、この取付部を装置本体に設けられた板金部材等にビスで締結して撮像素子を保持する構造が知られている。しかし、ビス締結により撮像素子を保持する場合、ビスの取り付けスペースが必要となるため、撮像装置が大型化してしまう。

そこで、撮像素子を保持する保持板金に撮像素子の幅方向の側面に対向する立壁部を設け、撮像素子の表面と保持板金とを密着させた状態で撮像素子の側面と立壁部との間に接着剤を塗布して撮像素子を保持板金に固定する技術が提案されている（特許文献１）。この提案では、前述のビス締結を行う場合に必要なビスの取り付けスペースが不要になるため、撮像装置を小型化することが可能になるとしている。

特開２０１３−２３２７３２号公報

しかし、上記特許文献１では、撮像素子の側面、立壁部、及び当該側面と立壁部との間の接着剤のスペースで撮像ユニットの幅寸法が決定され、撮像装置が大型化してしまうという問題がある。

また、撮像装置では、品質面から、落下等によって衝撃を受けたときでも、破損することなく、また、撮像機能に不具合が生じることのない、強固な構造が求められている。そのため、撮像装置が衝撃を受けたときでも、撮像素子の位置が保持される強固な撮像素子の保持構造が必要となる。特に、デジタル一眼レフカメラでは、衝撃等に不利な大型で重量がある撮像素子が用いられるため、撮像素子の保持を強固に行う必要がある。

そこで、本発明は、撮像装置の大型化を招くことなく、撮像素子をコンパクトに、かつ高い強度で固定することを可能にした撮像素子の保持構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、撮像素子が実装される素子基板と、前記撮像素子の撮像面を露出させる開口部を有して、前記撮像素子を保持する素子ホルダと、を備え、前記素子ホルダは、前記開口部を間に挟んで前記撮像素子の側面と対向するように背面側に突出して設けられた第１立壁部と、前記第１立壁部と直交する方向で前記開口部を間に挟む位置に設けられ、正面側となる光軸方向の被写体側から見て前記撮像素子の周縁部と重畳するように被写体側に突出する第２立壁部と、を有し、前記第１立壁部と前記撮像素子の側面との間に形成される空間には、前記素子ホルダに前記撮像素子を固定する接着剤が充填されていることを特徴とする。

本発明によれば、撮像装置の大型化を招くことなく、撮像素子をコンパクトに、かつ高い強度で固定することを可能にした撮像素子の保持構造を提供することができる。

本発明の撮像装置の実施形態の一例であるミラーレスカメラのカメラ本体を示す斜視図である。カメラ本体の内部構造体の斜視図である。カメラ本体の正面側から見た内部構造体の分解斜視図である。カメラ本体の背面側から見た内部構造体の分解斜視図である。カメラ本体の正面側から見た撮像ユニットの分解斜視図である。カメラ本体の背面側から見た撮像ユニットの分解斜視図である。（ａ）は図３のＡ−Ａ線断面における上側の断面図、（ｂ）は図３のＡ−Ａ線断面における下側の断面図である。撮像素子ユニットを説明する図である。撮像素子ユニットが位置決め固定される素子ホルダを説明する図である。素子ホルダに対する撮像素子ユニットの位置決め固定方法を説明する図である。（ａ）は立壁部を撮像素子の正面側ではなく、背面側に立設したときの状態をカメラ本体の正面側から見た図、（ｂ）は（ａ）の右側面図、（ｃ）は（ａ）の背面図である。撮像素子ユニットと素子ホルダとの接着方法の一例を説明する図である。（ａ）は図１０（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｂ）は（ａ）のＦ部拡大図、（ｃ）は（ａ）のＧ部拡大図、（ｄ）は接着剤の充填空間の変形例を示す図である。図２に示すカメラ本体の内部構造体を背面側から見た図である。（ａ）は撮像ユニットの側面図、（ｂ）は（ａ）のＨ部拡大図、（ｃ）は（ａ）のＩ部拡大図である。図１５（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。図１４のＣ−Ｃ断面における上側の断面図である。図１４のＣ−Ｃ断面における下側の断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態の一例を説明する。

図１（ａ）は本発明の撮像装置の実施形態の一例であるミラーレスカメラのカメラ本体を正面側（被写体側）から見た斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）に示すミラーレスカメラのカメラ本体を背面側から見た斜視図である。なお、本実施形態では、撮像装置としてミラーレスカメラを例示するが、これに限定されない。

本実施形態のミラーレスカメラ（以下、カメラという。）は、図１（ａ）に示すように、カメラ本体１０の正面側には、不図示の撮影レンズユニットが着脱可能に装着されるマウント部１１が設けられている。マウント部１１には、カメラ本体１０と撮影レンズユニットとの間で制御信号、状態信号及びデータ信号等の通信を可能にし、撮影レンズユニット側に電力を供給するマウント接点部１２が設けられている。

また、カメラ本体１０の正面側から見て、マウント部１１の右側には、撮影レンズユニットを取り外すときに操作するレンズロック解除ボタン１３が設けられ、マウント部１１の左側には、グリップ部１４が設けられている。グリップ部１４の上部には、レリーズボタン１５が設けられている。

カメラ本体１０の上面部には、ポップアップ式のストロボユニット１６、アクセサリシュー１７及び接点部１８等が設けられている。また、図１（ｂ）に示すように、カメラ本体１０の背面側には、ＬＣＤ等の表示ユニット１９が設けられている。

次に、図２乃至図４を参照して、マウント部１１を含むカメラ本体１０の内部構造体について説明する。図２（ａ）はカメラ本体１０の正面側から見た内部構造体の斜視図、図２（ｂ）はカメラ本体１０の背面側から見た内部構造体の斜視図である。図３はカメラ本体１０の正面側から見た内部構造体の分解斜視図、図４はカメラ本体１０の背面側から見た内部構造体の分解斜視図である。

図２乃至図４に示すように、カメラ本体１０の内部構造体は、マウント部１１、フロントベース２１、シャッタユニット３０、撮像ユニット４０及び放熱部材２３，２４が正面側から背面側に向けて順番に配設されている。シャッタユニット３０は、フロントベース２１にビス等によって取り付けられている。撮像ユニット４０は、マウント部１１の取付面に対して、撮像素子４１（図７参照）の撮像面が所定の間隔をあけて平行になるように調整されて固定される。

図５は、カメラ本体１０の正面側から見た撮像ユニット４０の分解斜視図である。図６は、カメラ本体１０の背面側から見た撮像ユニット４０の分解斜視図である。

図５及び図６に示すように、撮像ユニット４０は、光学ローパスフィルタ４６、圧電素子４７、及び撮像素子４１（図７参照）を含む撮像素子ユニット１等を有する。撮像素子ユニット１の正面側に配置された光学ローパスフィルタ４６は、水晶からなる１枚の矩形状の複屈折板で構成され、表面には、光学的なコーティングが施されている。光学ローパスフィルタ４６は、撮影有効領域４６ａの上辺側（長辺側）に圧電素子４７を配置するための周縁部４６ｂが設けられている。光学ローパスフィルタ４６は、本発明の光学部材の一例に相当する。

圧電素子４７は、矩形短冊形状の単板のピエゾ素子で構成され、光学ローパスフィルタ４６の周縁部４６ｂにおいて、光学ローパスフィルタ４６の上辺部に平行になるように配置されて周縁部４６ｂに接着固定される。圧電素子４７には、圧電素子４７に電圧を印加するフレキシブルプリント基板４８が接着固定されている。圧電素子４７は、電圧の印加により主として光軸と直交する方向に伸縮振動して、その振動を光学ローパスフィルタ４６に伝えて光学ローパスフィルタ４６を共振（振動）させる。これにより、光学ローパスフィルタ４６の表面に付着した異物をふるい落とすことができる。

光学ローパスフィルタ４６の背面側には、光学ローパスフィルタ４６及び赤外カットフィルタ４５を保持する保持部材４４が設けられている。保持部材４４は、樹脂又は金属等で略矩形状に形成され、中央部に開口部４４ｃが設けられている。保持部材４４の正面側（被写体側）には、封止部４４ｂが一体に形成され、保持部材４４の背面側には、封止部４４ｂが一体に形成されている。封止部４４ａ，４４ｂは、ゴムやエラストマー、ウレタンフォームやプラスチック等の弾性部材である。なお、封止部４４ａ，４４ｂは、本実施形態では、二色成形等で保持部材４４と一体に形成しているが、保持部材４４と別体であってもよい。

保持部材４４と撮像素子ユニット１との間には、素子ホルダ４３が設けられている。素子ホルダ４３は、中央部に開口部４３ｏを有し、撮像素子ユニット１を保持すると共に保持部材４４を保持する。撮像素子ユニット１は、素子ホルダ４３に接着剤５０（図７参照）によって固定される。素子ホルダ４３の材質は、樹脂でも金属でもよいが、金属製とすれば、撮像素子４１の熱を逃がす効果が大きくなり、撮像素子４１の発熱による画像劣化防止に有効である。

光学ローパスフィルタ４６の正面側には、付勢部材４９が設けられている。付勢部材４９は、光学ローパスフィルタ４６の撮影有効領域４６ａの外側の４ヶ所において光学ローパスフィルタ４６に当接し、光学ローパスフィルタ４６をカメラ本体１０の背面側に付勢する。付勢部材４９及び保持部材４４は、素子ホルダ４３にビスによって固定される。かかる固定状態では、光学ローパスフィルタ４６は、封止部４４ｂにより保持部材４４に対して密着し、撮像素子ユニット１は、保持部材４４の封止部４４ａに密着する。これにより、光学ローパスフィルタ４６は、付勢部材４９と封止部４４ｂとで挟み込まれて振動可能に支持される。

次に、図７を参照して、保持部材４４の封止部４４ａ，４４ｂについて説明する。図７（ａ）は図３のＡ−Ａ線断面における上側の断面図、図７（ｂ）は図３のＡ−Ａ線断面における下側の断面図である。

封止部４４ａは、カメラ本体１０の背面側において保持部材４４の開口部４４ｃを囲むように配置され、図７に示すように、撮像素子ユニット１と当接する。撮像素子ユニット１は、接着剤５０によって素子ホルダ４３に位置決め固定される。封止部４４ａは、保持部材４４と撮像素子ユニット１とが所定の間隔となるまで弾性変形しており、撮像素子ユニット１側の空間を密閉することが可能となる。封止部４４ａの撮像素子ユニット１との当接部は、少なくとも一つの凸形状部で構成される。また、赤外カットフィルタ４５は、保持部材４４の保持部に外周部が接着されて保持される。これにより、保持部材４４と撮像素子ユニット１と封止部４４ａと赤外カットフィルタ４５とにより囲まれる空間が封止され、塵埃等の異物の侵入を防ぐ密閉空間が形成される。

一方、封止部４４ｂは、被写体側において保持部材４４の開口部４４ｃを囲むように配置され、光学ローパスフィルタ４６と当接する。光学ローパスフィルタ４６は、前述したように、付勢部材４９により撮像素子ユニット１側へ付勢されるので、封止部４４ｂは、弾性変形して光学ローパスフィルタ４６及び保持部材４４に対して隙間無く密着する。これにより、光学ローパスフィルタ４６と保持部材４４と封止部４４ｂと赤外カットフィルタ４５とにより囲まれる空間が封止され、塵埃等の異物の侵入を防ぐ密閉空間が形成される。

次に、図８を参照して、撮像素子ユニット１について説明する。図８（ａ）は撮像素子ユニット１をカメラ本体１０の正面側から見た図、図８（ｂ）は撮像素子ユニット１をカメラ本体１０の正面右側から見た図、図８（ｃ）は撮像素子ユニット１をカメラ本体１０の背面側から見た図である。

撮像素子ユニット１は、内部に光電変換部を有する撮像素子４１を備え、撮像素子４１は、図８に示すように、素子基板４２に実装されている。撮影レンズユニットを通過して撮像素子４１に結像した被写体像は、光電変換部で光電変換される。なお、本実施形態では、撮像素子４１として、ＣＭＯＳセンサを用いているが、これに限定されず、ＣＣＤ型やＣＩＤ型等の他の撮像デバイスを用いてもよい。

撮像素子４１の光電変換部は、パッケージ４１ａにより保持され、パッケージ４１ａの正面側は、カバーガラス４１ｂによって覆われている。パッケージ４１ａの背面側には、電極パッド４１ｇ（図１７参照）が設けられており、電極パッド４１ｇは、撮像素子４１の光電変換部と電気的に接続されている。

素子基板４２は、電極パッド４１ｇを介して撮像素子４１の光電変換部と電気的に接続され、撮像素子４１から電気信号を受け取る。素子基板４２の背面側には、素子基板４２に実装される電子部品４２ａ、及びカメラ本体１０の不図示の制御回路と電気的に接続される基板コネクタ４２ｂが配設されている。

本実施形態では、撮像素子４１の光電変換部は、光を検出して電荷を発生させるフォトダイオード等で構成されている。また、撮像素子４１は、パッケージ４１ａの裏面に電極パッド４１ｇを設け、リードをパッケージ外側に出さないＬＬＣＣ（ＬｅａｄＬｅｓｓＣｈｉｐＣａｒｒｉｅｒ）タイプの構造を有する。なお、ＬＬＣＣタイプに代えて、例えば、リードをセラミック板で挟んでパッケージを構成し、パッケージの外側でリード基板に半田付けされ、パッケージの裏面と基板の表面との間に空隙部が形成されたサーディップタイプの撮像素子を用いることも可能である。

撮像素子４１の電極パッド４１ｇは、素子基板４２のランド部（不図示）に対して自動実装により半田付けされることで素子基板４２に電気的に接続され、これにより、撮像素子４１が素子基板４２と一体化されている。なお、素子基板４２は、フレキシブルケーブル（ＦＰＣ）等の可撓性を有する基板であってもよい。

カバーガラス４１ｂは、パッケージ４１ａの表面に重ねた状態でパッケージ４１ａに接着固定され、図８（ｂ）に示すように、パッケージ４１ａから正面側に突出している。図８（ａ）及び図８（ｃ）に示すように、素子基板４２のパッケージ４１ａが取り付けられる部分では、パッケージ４１ａの幅方向の両側面４１ｃ，４１ｄと素子基板４２の幅方向の両側面４２ｃ，４２ｄとは、略一致している。なお、パッケージ４１ａの幅方向の両側面４１ｃ，４１ｄが素子基板４２の幅方向の両側面４２ｃ，４２ｄから外側に突出していてもよい。

撮像素子４１の光電変換部から出力された電気信号は、電極パッド４１ｇを介して素子基板４２へ伝達され、素子基板４２から基板コネクタ４２ｂを介してカメラ本体１０の不図示の制御回路に伝達され、所定の画像処理が行われる。

次に、図９を参照して、撮像素子ユニット１が位置決め固定される素子ホルダ４３について説明する。図９（ａ）は素子ホルダ４３をカメラ本体１０の正面側から見た図、図９（ｂ）は素子ホルダ４３をカメラ本体１０の正面右側から見た図、図９（ｃ）は素子ホルダ４３をカメラ本体１０の背面側から見た図である。

素子ホルダ４３は、例えば、ステンレス等の板金部材をプレス成形することにより形成される。図９（ａ）に示すように、素子ホルダ４３の平面部４３ｄには、その正面側と背面側とを貫通する開口部４３ｏと、素子ホルダ４３をカメラ本体１０のフロントベース２１に位置決めするための一対の位置決め穴４３ａ、及び振れ止め穴４３ｂが形成されている。

開口部４３ｏは、後述するように、素子ホルダ４３に撮像素子ユニット１が位置決め固定された状態で撮像素子４１の撮像面を露出させるために設けられている。一対の位置決め穴４３ａ及び振れ止め穴４３ｂは、それぞれフロントベース２１の位置決め突起部２１ａ及び振れ止め突起部２１ｂに嵌合され、これにより、素子ホルダ４３はカメラ本体１０に対して位置決め固定される。なお、本実施形態では、一対の位置決め穴４３ａ及び振れ止め穴４３ｂをそれぞれ丸穴及び切り欠き部で構成しているが、これに限定されない。

素子ホルダ４３には、開口部４３ｏを間に挟んでカメラ本体１０の幅方向（左右方向）の一側部に、素子ホルダ４３の正面側に突出する立壁部４３ｐが形成され、幅方向の他側部に、素子ホルダ４３の背面側に突出する立壁部４３ｑが形成されている。また、素子ホルダ４３には、開口部４３ｏを間に挟んでカメラ本体１０の高さ方向（上下方向）の上側部及び下側部に、それぞれ素子ホルダ４３の背面側に突出する立壁部４３ｅ及び立壁部４３ｆが形成されている。本実施形態では、立壁部４３ｐ，４３ｑ及び立壁部４３ｅ，４３ｆは、素子ホルダ４３を曲げ成形することで、曲げ部分がＲ状に形成されている。立壁部４３ｐ，４３ｑは、本発明の第２立壁部の一例に相当し、立壁部４３ｅ，４３ｆは、本発明の第１立壁部の一例に相当する。

更に、素子ホルダ４３には、図９（ａ）及び図９（ｃ）に示すように、開口部４３ｏを間に挟んでカメラ本体１０の高さ方向（上下方向）の上側部及び下側部に、それぞれ溝穴部４３ｋ及び溝穴部４３ｊが形成されている。溝穴部４３ｋ及び溝穴部４３ｊは、それぞれ素子ホルダ４３の幅方向に互いに離間して２箇所配置されている。これにより、図９（ａ）に示すように、立壁部４３ｅ及び立壁部４３ｆの正面側に平面部４３ｉ及び平面部４３ｌが露出して設けられている。

次に、図１０を参照して、素子ホルダ４３に対する撮像素子ユニット１の位置決め固定方法について説明する。図１０（ａ）は素子ホルダ４３に位置決め固定された撮像素子ユニット１をカメラ本体１０の正面側から見た図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）の右側面図、図１０（ｃ）は図１０（ａ）の背面図である。

図１０に示すように、撮像素子ユニット１は、撮像素子４１が素子ホルダ４３の開口部４３ｏに入り込むように素子ホルダ４３に対して背面側から組み込まれる。撮像素子ユニット１を素子ホルダ４３に組み込む際には、素子ホルダ４３を固定し、位置調整治具を用いて撮像素子ユニット１を素子ホルダ４３に対して組み込み方向に位置合せする。これにより、撮像素子ユニット１と素子ホルダ４３との組み込み方向における相対的な位置が定まる。

このとき、撮像素子ユニット１は、撮像素子４１の光電変換部の中心が素子ホルダ４３に対して設計上の理想的な位置に収まるように位置調整がされる。そして、前述したように、素子ホルダ４３は、カメラ本体１０に対して一定の位置に組み込まれるため、撮像素子ユニット１もカメラ本体１０に対して理想的な位置に位置決めすることができる。

撮像素子ユニット１が素子ホルダ４３に組み込まれた状態では、撮像素子４１の正面側に立設された立壁部４３ｐは、撮像素子４１の周縁部に対して光軸と直交する幅方向でオーバーラップ（重畳）している。図１０（ａ）に示す寸法Ｘは、撮像素子４１と素子ホルダ４３の立壁部４３ｐとの幅方向のオーバーラップ量を示している。

図１１（ａ）は立壁部４３ｐを撮像素子４１の正面側（図１０）ではなく、背面側に立設したときの状態をカメラ本体１０の正面側から見た図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）の右側面図、図１１（ｃ）は図１１（ａ）の背面図である。図１１に示す場合、立壁部４３ｐが素子基板４２に干渉しない位置に配置されるように、素子ホルダ４３をカメラ本体１０の上下方向に拡大する必要がある。このとき、撮像素子４１の撮像面から立壁部４３ｐ先端までの距離も撮像面から素子基板４２の電子部品４２ａ及び基板コネクタ４２ｂ先端までの距離よりも長くなる。

従って、撮像素子４１の周縁部と光軸と直交する幅方向でオーバーラップする立壁部４３ｐを撮像素子４１の背面側ではなく、本実施形態のように、撮像素子４１の正面側に立設することにより、撮像素子ユニット１を光軸方向で小型化することができる。即ち、撮像素子４１と光軸と直交する幅方向でオーバーラップする立壁部４３ｐを撮像素子４１の正面側に立設することにより、素子ホルダ４３のカメラ本体１０の上下方向の寸法を最小限に設定して撮像素子ユニット１ひいてはカメラを小型化することができる。

本実施形態では、後述する図１５（ａ）に示すように、立壁部４３ｐを光学ローパスフィルタ４６の周縁部と光軸方向においてオーバーラップさせ、保持部材４４及び付勢部材４９の正面側に突出させないことにより、撮像ユニット４０の小型化を図っている。

撮像素子ユニット１と素子ホルダ４３との接着方法としては、図１２に示すように、撮像素子ユニット１のパッケージ４１ａを素子ホルダ４３の立壁部４３ｐに光軸方向（組み込み方向）に突き当てて位置合せした状態で保持して接着を行う方法も考えられる。素子ホルダ４３の立壁部４３ｐと撮像素子ユニット１のパッケージ４１ａとを密着させた状態で接着する方法は、放熱性に優れており、よって、撮像素子４１の発熱による画像の劣化を抑制することができる。

図１３（ａ）は図１０（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＦ部拡大図、図１３（ｃ）は図１３（ａ）のＧ部拡大図である。図１３では、撮像素子ユニット１を素子ホルダ４３に組み込んだ後、接着剤５０により接着固定するときの状態を示している。

図１３に示すように、撮像素子ユニット１を素子ホルダ４３に接着固定する接着剤５０は、ディスペンサ５１の射出部５１ａから射出される。本実施形態では、接着剤５０として、紫外線硬化樹脂等の光硬化性樹脂を用いており、これにより、接着剤５０を短時間で硬化させて接着工程に要する時間を短縮して、生産効率の向上を図っている。

ディスペンサ５１は、撮像素子ユニット１のパッケージ４１ａのカメラ本体１０の高さ方向（上下方向）の両側面４１ｅ，４１ｆと素子ホルダ４３の立壁部４３ｅ，４３ｆとの間の空間に撮像素子ユニット１の正面側（図の右側）から挿入される。そして、接着剤５０を射出させながらディスペンサ５１をパッケージ４１ａの両側面４１ｅ，４１ｆに沿って移動させた後、射出した接着剤５０を硬化させる。

具体的には、図１３（ｂ）に示すように、パッケージ４１ａの側面４１ｅと光軸に対して背面側に所定量傾斜した立壁部４３ｅとの間の空間に接着剤５０を充填して硬化させ、撮像素子ユニット１を素子ホルダ４３に固定する。立壁部４３ｅを光軸に対して背面側に所定量傾けることで、パッケージ４１ａの側面４１ｅと立壁部４３ｅとの空間を背面側に向けて次第に狭くなるように形成して接着剤５０が撮像素子ユニット１の素子基板４２側に流出するのを防止している。また、図１３（ｃ）に示すように、パッケージ４１ａの側面４１ｆと光軸に対して背面側に所定量傾斜した立壁部４３ｆとの間の空間についても、同様にして、接着剤５０を充填して硬化させる。

このとき、素子ホルダ４３の溝穴部４３ｋ及び溝穴部４３ｊにも接着剤５０が充填され、立壁部４３ｅ及び立壁部４３ｆの正面側に露出する平面部４３ｉ及び平面部４３ｌにも接着剤５０が付着している。また、立壁部４３ｅ，４３ｆの曲げ部４３ｒ（図７（ａ）参照）に形成された溝穴部４３ｋ，４３ｊの内側壁部４３ｍ，４３ｎ（図９（ａ）参照）にも接着剤５０が付着する。

これにより、例えば、パッケージ４１ａの側面４１ｅ，４１ｆと素子ホルダ４３の立壁部４３ｅ，４３ｆの２つの面で接着する場合よりも、接着強度を向上させることができる。また、パッケージ４１ａの側面４１ｅ，４１ｆと比較的高強度の素子ホルダ４３の立壁部４３ｅ，４３ｆとが接着剤５０を介して一体化されるため、撮像素子ユニット１ひいては撮像ユニット４０の機械的強度が高くなり、耐衝撃性が向上する。

また、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、保持部材４４の封止部４４ａにより撮像素子ユニット１が所定の力で押圧された場合に、硬化された接着剤５０により、撮像素子ユニット１が素子ホルダ４３に対して変位するのを防止している。これにより、落下等によって衝撃を受けたときの耐衝撃性を高めることができる。このように、本実施形態では、撮像ユニット４０ひいてはカメラ全体の小型化を可能にするとともに、撮像ユニット４０の耐衝撃性を高めることができる。

なお、本実施形態では、パッケージ４１ａの側面４１ｅ，４１ｆと光軸に対して背面側に所定量傾斜した立壁部４３ｅ，４３ｆとの間の空間に接着剤５０を充填する場合を例示したが、これに限定されない。例えば、図１３（ｄ）に示すように、光軸に対して所定量傾斜したパッケージ４１ａの側面４１ｅ，４１ｆと立壁部４３ｅ，４３ｆとの間の空間に接着剤５０を充填した場合も同様の作用効果を得ることができる。

次に、図３、図４及び図１４を参照して、撮像ユニット４０、及び撮像ユニット４０の周辺の部材構成について説明する。図１４は、図２に示すカメラ本体１０の内部構造体を背面側から見た図である。

前述したように、カメラ本体１０の内部構造体は、マウント部１１、フロントベース２１、シャッタユニット３０、撮像ユニット４０及び放熱部材２３，２４が正面側から背面側に向けて順番に配設されている（図３及び図４参照）。

図３、図４及び図１４に示すように、フロントベース２１には、背面側に突出するボス２１ｄが上部、下部左側及び下部右側にそれぞれ設けられている。ボス２１ｄの内周部には、雌ネジ部２１ｃ（図１７参照）が形成されており、雌ネジ部２１ｃには、固定ビス２５（図１７参照）が螺合される。また、フロントベース２１には、各ボス部２１ｄに近接する位置にそれぞれ位置決め突起部２１ａ及び振れ止め突起部２１ｂが背面側に突出して設けられている。

素子ホルダ４３には、各ボス部２１ｄの雌ネジ部２１ｃに対応する位置に固定ビス２５が挿入される挿通穴４３ｃが形成され、また、位置決め突起２１ａ及び振れ止め突起２１ｂがそれぞれ挿入される位置決め穴４３ａ及び振れ止め穴４３ｂが形成されている。

フロントベース２１の雌ねじ部２１ｃと撮像ユニット４０の挿通穴４３ｃとの間には、付勢部材としての圧縮バネ２２が設けられている。撮像ユニット４０がフロントベース２１に取り付けられた状態では、圧縮バネ２２によって撮像ユニット４０が背面側に付勢される。

放熱部材２３，２４は、撮像素子４１から素子基板４２に伝達された熱を外部に放熱する放熱本体部２３ａ，２４ａ、及び回転止め部２３ｂ，２４ｂを有する。放熱本体部２３ａ，２４ａには、素子基板４２に当接する吸熱部２３ｅ，２４ｆが設けられ、吸熱部２３ｅ，２４ｆは、素子基板４２の背面側の四隅に配置される。これにより、撮像素子４１で発生した熱を素子基板４２を介して均一に放熱することができる。

回転止め部２３ｂ，２４ｂは、放熱本体部２３ａ，２４ａから各ボス部２１ｄの雌ネジ部２１ｃに対応する位置に向けて分岐して延びる腕部２３ｄ，２４ｄの先端にそれぞれ形成されている。回転止め部２３ｂ，２４ｂには，固定ビス２５が挿入される挿通穴２３ｃ，２４ｃが形成されている。回転止め部２３ｂ，２４ｂは、雌ネジ部２１ｃに螺合された固定ビス２５が回転して緩まないようにワッシャとして機能する。また、回転止め部２３ｂ，２４ｂの挿通穴２３ｃ，２４ｃに近接する位置には、素子ホルダ４３の位置決め突起部４３ｇ，４３ｈが挿入される位置決め穴２３ｇ，２４ｈが形成されている。

腕部２３ｄ，２４ｄは、その幅寸法が回転止め部２３ｂ，２４ｂの外形幅寸法より狭く形成されている。従って、腕部２３ｄ，２４ｄ自体が弾性変形可能であり、外力が加わることで、放熱本体部２３ａ，２４ａと回転止め部２３ｂ，２４ｂとの間が腕部２３ｄ，２４ｄを介して変動可能である。一方、外力がなくなると、腕部２３ｄ，２４ｄの弾性力により、放熱本体部２３ａ，２４ａと回転止め部２３ｂ，２４ｂとの間は元の状態に戻る。

図１５（ａ）は撮像ユニット４０の側面図、図１５（ｂ）は図１５（ａ）のＨ部拡大図、図１５（ｃ）は図１５（ａ）のＩ部拡大図である。図１６は、図１５（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。図１７は図１４のＣ−Ｃ断面における上側の断面図、図１８は図１４のＣ−Ｃ断面における下側の断面図である。

図１５（ｂ）及び図１５（ｃ）に示すように、吸熱部２３ｅ，２４ｆは、光軸方向で素子基板４２を間に挟み込む。これにより、放熱部材２３，２４が安定して撮像素子ユニット１に接触し、撮像素子４１の熱を吸熱することができる。吸熱部２３ｅ，２４ｆによって撮像素子ユニット１から吸熱された熱は、放熱本体部２３ａ，２４ａへと伝熱され、放熱本体部２３ａ，２４ａによって放熱されることで、撮像素子４１の温度上昇が抑えられる。

また、吸熱部２３ｅ，２４ｆで素子基板４２を間に挟み込み、図１５（ａ）に示すように、素子基板４２の電子部品４２ａ及び基板コネクタ４２ｂの背面側に放熱部材２３，２４を突出させないことにより、撮像ユニット４０を小型化することができる。

図８及び図１６に示すように、吸熱部２３ｅ，２４ｆは、撮像素子４１のパッケージ４１ａの幅方向の両側面４１ｃ，４１ｄから外側に突出しない範囲に配置され、素子ホルダ４３の上下方向の立壁部４３ｅ，４３ｆの外側に配置されている。また、図１５（ｂ）及び図１５（ｃ）に示すように、吸熱部２３ｅ，２４ｆと立壁部４３ｅ，４３ｆとは、光軸方向において重畳している。

吸熱部２４ｆは、図１４及び図１５（ｃ）に示すように、パッケージ４１ａの上下方向の下側の側面４１ｆと下部右側の固定ビス２５との間の空間に配置されている。この場合、吸熱部２４ｆを立壁部４３ｆと同一辺上に配置することにより、右側下部の固定ビス２５を撮像素子４１に接近させ、撮像ユニット４０を小型化することができる。また、吸熱部２４ｅ，２４ｆを撮像素子４１に接近させることにより、撮像素子ユニット１の放熱効果も向上させることができる。

図１７及び図１８に示すように、撮像ユニット４０及び放熱部材２３，２４は、固定ビス２５によりフロントベース２１に取り付けられる。固定ビス２５は、放熱部材２３，２４の挿通穴２３ｃ，２４ｃ及び素子ホルダ４３の挿通穴４３ｃを挿通してボス部２１ｄの雌ネジ部２１ｃに螺合される。従って、撮像ユニット４０をフロントベース２１に固定する際に、固定ビス２５は、回転止め部２３ｂ，２４ｂを共締めし、これにより、放熱部材２３，２４も撮像ユニット４０に固定される。

固定ビス２５の頭部２５ａは、回転止め部２３ｂ，２４ｂの挿通穴２３ｃ，２４ｃの穴径よりも大きいので、固定ビス２５を雌ネジ部２１ｃに螺合すると、頭部２５ａは、回転止め部２３ｂ，２４ｂに当接する。なお、頭部２５ａの形状は、特に限定されない。また、放熱部材２３，２４の腕部２３ｆ，２４ｅは、ビスによりフロントベース２１の雌ネジ部２１ｆ，２１ｅに取り付けられる。

次に、フロントベース２１への撮像ユニット４０の取り付け方法について説明する。撮像ユニット４０は、マウント部１１の撮影レンズユニットの取付面から撮像素子４１の撮像面までの距離が所定の距離になるように、かつマウント部１１の取付面と撮像素子４１の撮像面とが平行になるように取り付ける必要がある。

まず、放熱部材２３，２４を撮像ユニット４０の素子基板４２の上下に組付ける。このとき、放熱部材２３，２４の位置決め穴２３ｇ，２４ｈに素子ホルダ４３の位置決め突起部４３ｇ，４３ｈを挿入して組付けることで、容易に位置決めを行うことができる。次に、フロントベース２１の各ボス部２１ｄの外周部にそれぞれ圧縮バネ２２を嵌合する。

次に、撮像素子４１が取り付けられた撮像ユニット４０をフロントベース２１の背面側に重ね合わせる。このとき、撮像ユニット４０の位置決め穴４３ａ及び振れ止め穴４３ｂに、フロントベース２１の位置決め突起部２１ａ及び振れ止め突起部２１ｂを挿入しながら重ね合わせることで、容易に位置決めを行うことができる。

最後に、固定ビス２５を放熱部材２３，２４の挿通穴２３ｃ，２４ｃ及び素子ホルダ４３の挿通穴４３ｃにそれぞれ挿入し、フロントベース２１のボス部２１ｄの雌ネジ部２１ｃに螺合する。そして、固定ビス２５の頭部２５ａが放熱部材２３，２４の回転止め部２３ｂ，２４ｂに当接するまで固定ビス２５を締め付けることで、撮像ユニット４０をフロントベース２１に取り付けることができる。

また、回転止め部２３ｂ，２４ｂは、放熱部材２３，２４に一体で形成されている。このため、固定ビス２５を放熱部材２３，２４の挿通穴２３ｃ，２４ｃに挿入してボス部２１ｄの雌ネジ部２１ｃに螺合することで、回転止め部２３ｂ，２４ｂを取り付けることができ、組み付け作業の効率が向上する。

撮像ユニット４０をフロントベース２１に組み付けた状態では、撮像ユニット４０及び放熱部材２３，２４は、圧縮バネ２２により背面側に付勢されて浮遊支持されている。また、撮像ユニット４０の位置決め穴４３ａ及び振れ止め穴４３ｂとフロントベース２１の位置決め突起部２１ａ及び振れ止め突起部２１ｂとは、高い位置精度で形成されている。このため、フロントベース２１と撮像ユニット４０の撮像素子４１とは、水平及び垂直方向と傾き回転方向の位置関係も精度よく取り付けられる。即ち、撮像ユニット４０をフロントベース２１に組み付けることで、光軸に対する撮像素子４１の水平及び垂直方向の調整と傾き回転調整の３軸の位置が高精度で決定される。

次に、撮影レンズユニットに対する撮像ユニット４０の位置調整について説明する。撮像素子４１の撮像面は、パッケージ４１ａ内において、製造上、位置と傾きにばらつきが生じるため、撮影レンズユニットと撮像素子４１の撮像面との相対位置を合わせるための位置調整が必要である。

この位置調整は、ピント方向及び片ボケ防止のための上下左右のチルト方向の３軸の位置調整をマウント部１１のレンズ取付面から撮像素子４１の撮像面までの距離と撮像面の傾きを測定しながら固定ビス２５を緩めたり締め付けたりすることで行う。

撮像ユニット４０がフロントベース２１組み付けられた状態では、撮像ユニット４０は、圧縮バネ２２により背面側に付勢された状態となっている。従って、各固定ビス２５を雌ネジ部２１ｃとのねじ込み量が減少するように回転させることで、撮像ユニット４０は圧縮バネ２２に付勢されて背面側に移動する。また、各固定ビス２５を雌ネジ部２１ｃとのねじ込み量が増加するように回転させることで、撮像ユニット４０は、圧縮バネ２２の付勢力に抗して正面側に移動する。なお、固定ビス２５の回転は、手動又は工具を利用した自動のいずれでもよい。

このように調整することで、撮像ユニット４０の光軸方向における位置及び傾きが決定される。調整後、固定ビス２５は、頭部２５ａが回転止め部２３ｂ，２４ｂと当接している。従って、回転止め部２３ｂ，２４ｂが固定ビス２５の回転を抑止し、固定ビス２５の緩みを防止する。本実施形態では、さらに固定ビス２５の緩みを防止するため、図１６に示すように、回転止め部２３ｂ，２４ｂと固定ビス２５の頭部２５ａとの間に接着剤６０を付着させて、固定ビス２５と回転止め部２３ｂ，２４ｂとを固着させている。

また、本実施形態では、撮像ユニット４０が圧縮バネ２２の付勢力により浮遊支持されているため、前述した調整後にカメラに衝撃等が加わると、撮像ユニット４０が瞬間的に被写体側に移動する可能性がある。ここで、撮像ユニット４０と放熱部材２３，２４とは、吸熱部２３ｅ，２４ｆにより一体で接続されているので、撮像ユニット４０が被写体側に移動すると、放熱部材２３，２４も撮像ユニット４０とともに移動しようとする。このとき、移動する放熱部材２３，２４からの外力によって、固定ビス２５を接着剤６０から剥す方向の力が作用する。

しかし、本実施形態では、放熱本体部２３ａ，２４ａと回転止め部２３ｂ，２４ｂとの間の腕部２３ｄ，２４ｄが撓むことにより、放熱本体部２３ａ，２４ａが固定ビス２５を剥がそうとする力を緩和する。このように、本実施形態では、複数の回転止め部２３ｂ，２４ｂを放熱部材２３，２４に一体で形成しているため、撮像ユニット４０をフロントベース２１に組み付ける作業の効率が向上すると共に、部品の一体化による部品コストの削減が可能となる。

以上説明したように、本実施形態では、カメラの大型化を招くことなく、撮像素子ユニット１をコンパクトに、かつ高い強度で固定することを可能にした撮像素子の保持構造を提供することができる。

なお、本発明の構成は、上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、材質、形状、寸法、形態、数、配置箇所等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

１撮像素子ユニット
１０カメラ本体
４０撮像ユニット
４１撮像素子
４２素子基板
４３素子ホルダ
４３ｅ，４３ｆ立壁部
４３ｐ，４３ｑ立壁部
４３ｏ開口部
５０接着剤

Claims

撮像素子が実装される素子基板と、
前記撮像素子の撮像面を露出させる開口部を有して、前記撮像素子を保持する素子ホルダと、を備え、
前記素子ホルダは、
前記開口部を間に挟んで前記撮像素子の側面と対向するように背面側に突出して設けられた第１立壁部と、
前記第１立壁部と直交する方向で前記開口部を間に挟む位置に設けられ、正面側となる光軸方向の被写体側から見て前記撮像素子の周縁部と重畳するように被写体側に突出する第２立壁部と、を有し、
前記第１立壁部と前記撮像素子の側面との間に形成される空間には、前記素子ホルダに前記撮像素子を固定する接着剤が充填されていることを特徴とする撮像装置。
前記第１立壁部と前記撮像素子の側面との間に形成される空間は、背面側に向けて狭くなるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記第１立壁部又は前記撮像素子の側面は、光軸に対して傾斜して設けられていることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
前記第１立壁部は、前記素子ホルダを曲げ成形して形成されるとともに、曲げ部分に溝穴部が形成されることにより、平面部が前記溝穴部から被写体側に露出して設けられ、
前記溝穴部には、前記接着剤が充填されて前記平面部に前記接着剤が付着していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の撮像装置。
前記溝穴部の内側壁部に前記接着剤が付着していることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
光学部材と、前記光学部材を保持して、前記素子ホルダに固定される保持部材と、を備え、
前記第２立壁部は、光軸方向から見て前記光学部材の周縁部に重畳し、前記保持部材から被写体側に突出しないように形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の撮像装置。
前記保持部材には、封止部が設けられ、前記撮像素子は、前記封止部に当接した状態で前記素子ホルダに固定されていることを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
前記撮像素子は、前記第２立壁部に密着した状態で前記素子ホルダに固定されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の撮像装置。