JP2018056634A - 撮像装置 - Google Patents

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Norikazu Hirota
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Abstract

【課題】撮像センサのフランジ面より正面側にねじが突出しないようにして、撮影光学系の最終光学系を撮像センサの撮像面に近づけて広角の画像を得る。【解決手段】撮像装置は、レンズユニット103と、レンズユニット103に対して位置決めされた状態で嵌合されるフランジ404を有する撮像センサ401と、撮像センサ401の背面側に配置され、フランジ404をレンズユニット103に向けて押圧するフランジ押圧部416を有する押圧部材415と、を備える。押圧部材415は、レンズユニット103にねじ止め421されることによってフランジ押圧部416がフランジ404をレンズユニット103に向けて押圧する。【選択図】図6

Description

本発明は、デジタルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置に関し、特に撮像センサの取り付け構造に関する。
デジタルビデオカメラ等の撮像装置では、撮像センサのフランジを直接固定ねじでレンズユニットに固定して撮像センサの取り付け構造を小型かつ低コストで実現する技術が提案されている(特許文献1)。
特開2010−041218号公報
しかし、上記特許文献1では、撮像センサのフランジを直接固定ねじでレンズユニットに固定するため、撮像センサの正面側(被写体側)に固定ねじが食い込んで突出してしまう。このため、レンズユニットの撮影光学系のうち、最も撮像センサ側に配置される最終光学系を撮像センサの撮像面に近づけることができず、広角の画像を得ることができないという問題がある。
そこで、本発明は、撮像センサのフランジ面より正面側にねじが突出しないようにして、撮影光学系の最終光学系を撮像センサの撮像面に近づけて広角の画像を得ることができる撮像装置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、レンズユニットと、前記レンズユニットに対して位置決めされた状態で嵌合されるフランジを有する撮像センサと、前記撮像センサの背面側に配置され、前記フランジを前記レンズユニットに向けて押圧するフランジ押圧部を有する押圧部材と、を備え、前記押圧部材は、前記レンズユニットにねじ止めされることによって前記フランジ押圧部が前記フランジを前記レンズユニットに向けて押圧することを特徴とする。
本発明によれば、撮像センサのフランジ面より正面側にねじが突出しないため、撮影光学系の最終光学系を撮像センサの撮像面に近づけて広角の画像を得ることができる。
本発明の撮像装置の実施形態の一例であるデジタルビデオカメラを示す斜視図である。 三脚ねじ支持ユニットの組み立て方法を説明する斜視図である。 三脚ねじ支持ユニットに中央放熱部材を組み付ける方法を説明する斜視図である。 撮像センサを説明する斜視図である。 レンズユニットを説明する斜視図である。 レンズユニットに放熱板を取り付けた状態を示す図である。 図3(b)に示す支持ユニットに図6(a)に示すカメラユニットを組み付ける方法を説明する図である。 図7(b)に示すユニットに緩衝部材を組み付ける方法を説明する斜視図である。 図8(c)に示すユニットに左側部から部材を取り付ける方法を説明する斜視図である。 図9(c)に示すユニットの撮像センサの正面側位置での光軸と直交する方向に沿う断面模式図である。 図9(c)に示すユニットに光学ファインダとバッテリ収納部を組み付ける方法を説明する斜視図である。 図1(a)に示すデジタルビデオカメラの撮像センサの正面側位置での光軸と直交する方向に沿う断面模式図である。
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デジタルビデオカメラを正面側(被写体側)から見た斜視図、図1(b)は図1(a)に示すデジタルビデオカメラを底面側から見た斜視図である。
本実施形態のデジタルビデオカメラは、図1に示すように、上面カバー108、底面カバー111、右側カバーユニット105及び左側カバーユニット109によりカメラ本体101の外装を形成している。上面カバー108は、カメラ本体101の上面部の外装を形成し、底面カバー111は、カメラ本体101の底面部の外装を形成する。また、右側カバーユニット105は、カメラ本体101を正面側から見て右側の側部(右側部)の外装を形成し、左側カバーユニット109は、左側の側部(左側部)の外装を形成する。
カメラ本体101の正面側(被写体側)の端部には、レンズユニット103が設けられ、カメラ本体101の上面部の正面側には、マイク部104が設けられている。カメラ本体101の右側部には、LCD等の表示ユニット106が開閉方向に回動可能に設けられ、カメラ本体101の左側部上側には、操作部材110が設けられている。カメラ本体101の背面側の端部上側には、光学ファインダ107が設けられ、光学ファインダ107の下側には、バッテリ113が着脱可能に装着されるバッテリ収納部114が設けられている。また、カメラ本体101の底面部の略中央には、三脚を取り付ける際に三脚が当接する三脚当接部112が設けられている。
次に、図2を参照して、三脚ねじ支持ユニット205の組み立て方法について説明する。図2(a)に示すように、固定部材203の上面に対して底面補強部材202及び三脚ねじ201を順に組み付け、固定部材203の下面側から挿入された固定ねじ204を三脚ねじ201の雌ねじに締結する。これにより、三脚ねじ201と固定部材203によって底面補強部材202を挟んだ状態の三脚ねじ支持ユニット205を形成する。
図2(b)は三脚ねじ支持ユニット205の正面側から見た斜視図、図2(c)は図2(b)に示す三脚ねじ支持ユニット205を底面側から見た斜視図である。図2(c)に示すように、三脚ねじ支持ユニット205の固定部材203の底面には、前述した三脚当接部112が形成されている(図1(b)参照)。
また、底面補強部材202の背面側端部には、基板取り付け部206が形成され、基板取り付け部206には、図2(d)に示すように、メモリカード等の記録媒体が着脱可能に装着されるカードスロット実装基板207,208が取り付けられている。カードスロット実装基板207,208は、固定ねじ209により基板取り付け部206に締結される。
図3(a)は三脚ねじ支持ユニット205に中央放熱部材301を組み付ける様子を示す斜視図、図3(b)は三脚ねじ支持ユニット205に中央放熱部材301を組み付けた状態を示す斜視図である。
図3(a)に示すように、中央放熱部材301を図2(d)に示すカードスロット実装基板207,208を覆うように上方から組み付けて、固定ねじ302で三脚ねじ支持ユニット205に固定する。これにより、図3(b)に示す支持ユニット205Aが構成される。中央放熱部材301は、左側放熱部303を有し、左側放熱部303は、カメラ本体101の左側部からの熱をカメラ本体101の中央部や右側部に放熱する。
次に、図4を参照して、撮像センサ401について説明する。図4(a)は撮像センサ401を正面側から見た斜視図、図4(b)は図4(a)に示す撮像センサ401を背面側から見た斜視図である。
図4(a)に示すように、撮像センサ401は、正面側中央部に撮像チップ402を有し、撮像チップ402の正面側は保護ガラス403により覆われて保護されている。保護ガラス403の上下には、それぞれフランジ404が設けられ、フランジ404には、位置決め穴405が形成されている。
図4(b)に示すように、撮像センサ401の背面側には、半田部406が設けられている。半田部406は、一般的にBGA(Ball Grid Array)やLGA(Land Grid Array)と呼ばれるもので、ボール状や平面状に形成された半田を基板接合面に格子状に配置したものである。この半田部406を通してカメラ本体101の実装基板に撮像センサ401の信号が送られる。
図4(c)は撮像センサ401をセンサ基板407に実装した状態を示す斜視図、図4(d)は図4(c)の背面斜視図である。図4(c)及び図4(d)に示すように、撮像センサ401は、センサ基板407の素子408とともに、センサ基板407にリフロー工程で実装される。センサ基板407には、半田部406との接点を避けた領域に開口部409が形成され、図4(e)に示すように、開口部409を介して撮像センサ401の背面に放熱ゴム410が貼り付けられて撮像センサユニットが構成される。
次に、図5及び図6を参照してレンズユニット103について説明する。図5(a)は、レンズユニット103を背面側から見た斜視図、図5(b)はレンズユニット103の背面側の端部に図4(e)に示す撮像センサユニットを組み付けた状態を示す斜視図である。
レンズユニット103の背面側端部には、位置決めボス411,414、フランジ当接面412、及びねじ穴413が設けられている。位置決めボス411には、撮像センサ401の位置決め穴405が位置決め嵌合される。なお、位置決めボス414、フランジ当接面412及びねじ穴413については、後述する。
図6(a)はレンズユニット103の背面側に撮像センサユニットを介して放熱板415を組み付けた状態を示す斜視図、図6(b)は放熱板415をレンズユニット103の取り付け面側から見た斜視図、図6(c)は図6(b)の背面図である。
図6(a)に示すように、レンズユニット103の位置決めボス414には、放熱板415に形成された位置決め穴419が位置決め嵌合されている。また、レンズユニット103のねじ穴413には、放熱板415に形成されたねじ挿通穴420(図6(b)参照)に挿入された固定ねじ419が締結されている。
図6(b)及び図6(c)に示すように、放熱板415は、フランジ404を押圧するフランジ押圧部416を上下に有し、フランジ押圧部416には、腕部417が設けられている。放熱板415は、本発明の押圧部材の一例に相当する。なお、以下の説明では、レンズユニット103の背面側に撮像センサユニットを介して放熱板415を組み付けたユニットをカメラユニット501とする。
放熱板415は、銅含有率の高い銅合金等の熱伝導率の優れた金属部材で形成されている。銅合金は熱伝導性に優れるものの、弾性はバネ材等に比べて劣るため、フランジ押圧部416のようにバネ性を必要とする部位に長い腕部417を設けている。フランジ押圧部416のバネ性の必要性については後述する。また、放熱板415の中央部には、放熱ゴム410を押圧する放熱ゴム押圧部418が設けられている。放熱ゴム押圧部418は、絞り加工で形成され、バネ力は、フランジ押圧部416より弱い部位である。放熱ゴムは、本発明の放熱部材の一例に相当し、放熱ゴム押圧部418は、本発明の放熱部材押圧部の一例に相当する。
図6(d)は、図6(a)に示すカメラユニット501の光軸方向に沿う概略断面図である。図6(d)に示すように、撮像センサ401のフランジ404は、放熱板415を固定ねじ421でレンズユニット103に固定する力でフランジ押圧部416によりレンズユニット103に対して正面側に押し付けられる。撮像センサ401のフランジ404がフランジ押圧部416から力を受けることによって、撮像センサ401とレンズユニット103の光軸方向の位置が固定される。
この構成であれば、撮像センサ401のフランジ404に対してレンズユニット103をねじ止めする必要がないため、レンズユニット103の撮影光学系と固定ねじ421が干渉することがない。このため、撮影光学系の最終光学系を撮像センサ401に近づけることができ、広角の画像を得ることができる。
撮像センサ401のフランジ404と放熱板415のフランジ押圧部416が当接する面の距離は、各部品の公差が積み上がるため、ばらつきが存在する。具体的には、レンズユニット103のねじ穴413の面からフランジ当接面412までの寸法は±0.03mm程度の公差を有し、フランジ404の厚みは±0.05mm程度の公差を有する。また、放熱板415のねじ挿通穴420からフランジ押圧部416までは±0.05mm程度の公差を有する。これらの公差がばらついても、フランジ押圧部416がフランジ404に対して押圧力を作用させるためには、フランジ押圧部416がバネ性を有する必要があり、その変位量は公差の積み上げで最大0.26mmに及ぶ。
銅合金でこの変位量に対して弾性域内で変形して塑性変形を起こさないようにするためには、本実施形態のように腕部417をフランジ押圧部416に設ける必要がある。また、フランジ押圧部416がフランジ404に直接接触する構造のため、撮像センサ401の熱を効率的に放熱板415に伝えることができる。
次に、放熱ゴム押圧部418と撮像センサ401の背面側で圧縮される放熱ゴム410の圧縮量がどの程度公差によってばらつくか説明する。前述した説明と同様に、レンズユニット103のねじ穴413の面からフランジ当接面412の寸法が±0.03mm程度の公差を有し、フランジ404から撮像センサ401の背面までが±0.05mm程度の公差を有する。そして、放熱板415のねじ挿通穴420から放熱ゴム押圧部418までは±0.05mm程度の公差を有し、放熱ゴム410自体は±0.1mm程度の厚み公差を有する。
従って、放熱ゴム410の圧縮量は、0.46mmの幅を持つことになる。放熱ゴム410は、一般的なシリコンゴムなどのゴムであるが、圧縮量が10〜40%程度で用いることで熱伝導の効果を発揮できる。0.46mmが圧縮量10〜40%に入るような放熱ゴム410の厚みは、1.5mm程度ということになる。放熱ゴム410経由の放熱は圧縮量のばらつきで放熱効果が変化するが、前述したように、フランジ押圧部416は必ずフランジ404と接触して放熱できるため、放熱ゴム410以上に安定的に放熱を行うことが可能である。
図7(a)は図3(b)に示す支持ユニット205A(図3(b)参照)に図6(a)に示すカメラユニット501を組み付ける様子を示す斜視図、図7(b)は支持ユニット205Aにカメラユニット501を組み付けた状態を示す斜視図である。
図7(a)に示すように、カメラユニット501を支持ユニット205Aの中央放熱部材301の正面側で三脚ねじ201の上方から組み付ける。そして、支持ユニット205Aの下面側から固定ねじ502によりカメラユニット501を三脚ねじ支持ユニット205に締結し、これにより、図7(b)に示す状態となる。
図7(c)は、図7(b)の光軸方向に沿う概略断面図である。図7(c)に示すように、三脚当接部112からレンズユニット103の光軸までに介在する部品は、固定部材203、底面補強部材202、及びレンズユニット103のみである。また、前述したように、レンズユニット103に対して撮像センサ401は位置決めされているため、三脚当接部112と撮像センサ401の位置ずれが小さくなる。
図8(a)は図7(b)に示すユニットに緩衝部材601を組み付ける様子を示す斜視図、図8(b)は図7(b)に示すユニットに緩衝部材601を組み付けた状態を示す斜視図である。
図8(a)に示すように、緩衝部材601は、レンズユニット103の上側部に接するように略円弧形状に形成され、位置決め穴602を有している。レンズユニット103には、位置決めボス603が設けられ、位置決めボス603に緩衝部材601の位置決め穴602を嵌合させることで組み付け位置を確定する。緩衝部材601は、ゴムやエラストマーで形成された振動や衝撃、撓みを吸収する柔軟性を備えた部材である。また、緩衝部材601は、正面側にマイク防振部604を有している。図8(c)に示すように、マイク防振部604の上面には、マイク部104が設けられている。
図9(a)は図8(c)に示すユニットに左側部から部材を取り付ける様子を示す斜視図、図9(b)は図8(c)に示すユニットに左側部から部材を取り付けた状態を示す斜視図である。
図9(a)に示すように、レンズユニット103の左側部には、第1左側放熱部材701が取り付けられ、第1左側放熱部材701の外側には、 銅箔702,703及び放熱ゴム704を貼り付けた主回路実装基板705が取り付けられている。また、主回路実装基板705の外側には、第2左側放熱部材706が取り付けられ、第2左側放熱部材706は、固定ねじ707で第1左側放熱部材701に固定され、これにより、図9(b)に示す状態となる。
銅箔702,703は、銅箔材または銅箔材を貼り付けたプラスチックシートを巻くことでバネ性を有するように構成して主回路実装基板705の熱源となる素子の上に放熱ゴム704を介して当接するように構成されている。銅箔702,703のように銅箔材等をバネ性を有する状態に巻き付けると圧縮時の反発力が弱く、素子や基板に力を過度にかけない構成を実現することができる。
また、銅箔702,703を放熱ゴム704を介さずに主回路実装基板705と当接させると、電極等に銅箔が接触して短絡してしまうため、放熱ゴム704によって絶縁を行う。放熱ゴム704は、一般的な熱伝導性を有したシリコンゴム等で形成されている。
図9(c)は、図9(b)に示すユニットに対して上面放熱部材708を取り付けた状態を示す斜視図である。上面放熱部材708には、緩衝部材601に設けられた嵌合ボス709に嵌合される穴部710が設けられている。
図10は、図9(c)に示すユニットの撮像センサ401の正面側位置での光軸と直交する方向に沿う断面模式図である。前述したように、レンズユニット103には、撮像センサ401が固定されており、その上面側には、緩衝部材601が設けられている。レンズユニット103は、上側が断面略円弧状で形成され、緩衝部材601は、レンズユニット103の外形に合わせて略円弧状に形成されている。緩衝部材601とレンズユニット103は、前述したように、位置決め穴602と位置決めボス603で位置決めされているが、緩衝部材601が柔軟性を有しているので、レンズユニット103は、緩衝部材601に対して可動に構成されている。
また、緩衝部材601の上面に沿うように上面放熱部材708が取り付けられている。緩衝部材601と上面放熱部材708も嵌合ボス709と穴部710で位置決めされているが、緩衝部材601が柔軟性を有しているので、上面放熱部材708に対して緩衝部材601及びレンズユニット103は可動に構成されている。また、三脚当接部112から撮像センサ401の水平方向801に介在する部品は、固定部材203と底面補強部材202、レンズユニット103、及び撮像センサ401のみである。したがって、本構成は三脚当接部112と撮像センサ401の水平方向801の傾きは小さい。
また、図9(a)で説明したように、主回路実装基板705の素子802を覆うように放熱ゴム704を貼り付け、放熱ゴム704に銅箔702を当接させて第1左側放熱部材701に素子802の熱を伝えることができる。放熱ゴム704は、前述したように、シリコンゴム等で形成されているため、一般的に圧縮したときの反発力が強く、寸法もばらつきが大きい。また、素子802は、主回路実装基板705に半田により実装されているため、リフローなどの半田実装工程にて浮き沈みの寸法が大きい。
そのため、素子802と第1左側放熱部材701との間に放熱ゴム704だけを配置した構成すると、放熱ゴム704の反発力が強すぎることや放熱ゴム704が素子802に接触しないなどの問題がある。そこで、放熱ゴム704と第1左側放熱部材701との間に銅箔702のように反発力が弱い部材を設けることによって、確実に接触して熱を伝えるとともに、素子802や主回路実装基板705に過度の力がかからない構成を実現できる。
図11(a)は図9(c)に示すユニットに光学ファインダ107とバッテリ収納部114を組み付ける様子を示す斜視図、図11(b)は図9(c)に示すユニットに光学ファインダ107とバッテリ収納部114を組み付けた状態を示す斜視図である。
図11(a)に示すように、図9(c)に示すユニットの背面側に光学ファインダ107にバッテリ収納部114が組み込まれたユニットを組み付け、固定ねじ901によってバッテリ収納部114を中央放熱部材301に固定する。これにより、図11(b)に示す状態となる。
図11(c)は、図11(b)に示すユニットに正面カバー1001を取り付けた状態を示す斜視図である。図11(c)に示すように、正面カバー1001は、レンズユニット103の先端周辺を構成するカバー部材で、固定ねじ1002によって上面放熱部材708に固定される。そして、図11(c)に示すユニットに対して右側カバーユニット105、上面カバー108、左側カバーユニット109、及び底面カバー111を組み付けて図1(a)に示す状態となる。
右側カバーユニット105、上面カバー108、左側カバーユニット109、底面カバー111は、いずれも上面放熱部材708又は第2左側放熱部材706、固定部材203、底面補強部材202、中央放熱部材301のいずれかに固定されている。なお、右側カバーユニット105、上面カバー108、左側カバーユニット109、底面カバー111は、レンズユニット103と緩衝部材601に対しては固定されない。
図12は、図1(a)に示すデジタルビデオカメラの撮像センサ401の正面側位置での光軸と直交する方向に沿う断面模式図である。前述したように、レンズユニット103は、固定ねじ502によって下面側が三脚ねじ支持ユニット205に固定されている以外は、上面側を緩衝部材601で覆われているのみである。
右側カバーユニット105、上面カバー108、左側カバーユニット109、底面カバー111は、上面放熱部材708又は第2左側放熱部材706、固定部材203、底面補強部材202、中央放熱部材301のいずれかに固定ねじ1101で固定されている。このため、右側カバーユニット105、上面カバー108、左側カバーユニット109、底面カバー111が固定されることによって生じるストレスをレンズユニット103自体には伝えにくい構造となっている。
以上説明したように、本実施形態では、撮像センサ401のフランジ404面より正面側に固定ねじが突出しないため、撮影光学系の最終光学系を撮像センサ401の撮像面に近づけて広角の画像を得ることができる。よって、小型で高倍率のデジタルビデオカメラを提供することが可能となる。
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。
例えば、上記実施形態では、押圧部材として放熱機能を有する放熱板を例示したが、放熱機能を有しない部材であってもよい。
101 カメラ本体
103 レンズユニット
401 撮像センサ
404 フランジ
415 放熱板
416 フランジ押圧部

Claims (7)

  1. レンズユニットと、
    前記レンズユニットに対して位置決めされた状態で嵌合されるフランジを有する撮像センサと、
    前記撮像センサの背面側に配置され、前記フランジを前記レンズユニットに向けて押圧するフランジ押圧部を有する押圧部材と、を備え、
    前記押圧部材は、前記レンズユニットにねじ止めされることによって前記フランジ押圧部が前記フランジを前記レンズユニットに向けて押圧することを特徴とする撮像装置。
  2. 前記押圧部材の前記フランジ押圧部は、バネ性を有することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
  3. 前記押圧部材が前記レンズユニットにねじ止めされる部位は、前記フランジより光軸方向の背面側であることを特徴とする請求項1又は2に記載の撮像装置。
  4. 前記押圧部材は、放熱機能を有す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。
  5. 前記撮像センサが実装されるセンサ基板に開口部が形成され、前記開口部には、前記撮像センサの背面に接触する放熱部材が設けられていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の撮像装置。
  6. 前記押圧部材には、前記放熱部材を前記撮像センサに向けて押圧する放熱部材押圧部が設けられていることを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。
  7. 前記放熱部材は、放熱ゴムであることを特徴とする請求項5又は6に記載の撮像装置。
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