JP2020123794A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像素子に力が加わった場合でも接着剤の剥離を抑制することが可能な小型の撮像装置を提供する。【解決手段】撮像装置（００１）は、撮像素子（１０）と、撮像素子を実装する基板（１１）と、撮像素子を保持する第一の保持部材（２０）とを有し、第一の保持部材には、撮像素子の撮像面を露出させる開口（２１）が形成されており、撮像素子は、第一の保持部材の開口に収納された状態で、接着剤（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）を介して第一の保持部材に固定されており、第一の保持部材から基板に向かう方向に延びた凸部（３０５）が設けられている。【選択図】図３

Description

本発明は、撮像素子を接着剤で固定保持した撮像ユニットを有する撮像装置に関する。

従来、撮像素子と板金状の素子ホルダとを組み合わせて構成された撮像ユニットを有する撮像装置が知られている。特許文献１には、撮像素子を実装した基板と、撮像素子が挿入される開口が形成された素子ホルダとを有する撮像ユニットが開示されている。また特許文献１には、素子ホルダの開口の内側に受け片が設けられており、撮像素子の正面側を受け片で受け止めた状態で接着して撮像素子と素子ホルダとを固定する構成が開示されている。

特許文献２には、素子ホルダの開口に撮像素子の側面と対向するように背面側に突出する立ち壁部を設け、撮像素子の側面と立ち壁部との間に接着剤を充填させて固定する構成の撮像ユニットが開示されている。特許文献２に開示された撮像ユニットでは、撮像素子と素子ホルダとの直接的な接触面が設けられておらず、撮像素子と素子ホルダとの位置関係を治具で決めた後、接着剤での固定が行われる。このような構成は一般的に「空中接着」と呼ばれ、撮像ユニットの小型化のために広く用いられている。

特許６３１６０００号公報 特開２０１７−１６９１７５号公報

しかしながら、特許文献１に開示された撮像ユニットでは、撮像素子の撮像面の外側に素子ホルダの受け片との接触面を設ける必要があるため、撮像素子が大型化する。一方、特許文献２に開示された撮像ユニットでは、撮像素子に光軸方向の力が加わった場合、素子ホルダで撮像素子を受けることができないため、撮像素子と素子ホルダとをつなぐ接着剤にせん断方向の応力が生じて接着が剥離する可能性がある。

そこで本発明は、撮像素子に力が加わった場合でも接着剤の剥離を抑制することが可能な小型の撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面としての撮像装置は、撮像素子と、前記撮像素子を実装する基板と、前記撮像素子を保持する第一の保持部材とを有し、前記第一の保持部材には、前記撮像素子の撮像面を露出させる開口が形成されており、前記撮像素子は、前記第一の保持部材の前記開口に収納された状態で、接着剤を介して前記第一の保持部材に固定されており、前記第一の保持部材から前記基板に向かう方向に延びた凸部が設けられている。

本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施形態において説明される。

本発明によれば、撮像素子に力が加わった場合でも接着剤の剥離を抑制することが可能な小型の撮像装置を提供することができる。

本実施形態における撮像ユニットの正面図である。 本実施形態における撮像ユニットの分解斜視図である。 本実施形態における撮像素子と素子ホルダとの接着状態を示す図である。 本実施形態における撮像ユニットの断面図である。 本実施形態における撮像装置および撮像ユニットの斜視図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

まず、図４を参照して、本実施形態における撮像装置００１および撮像ユニット０１の構成について説明する。図４は、撮像装置００１および撮像ユニット０１の斜視図である。撮像装置００１は、レンズ部（撮像光学系）００２から入射した光を撮像素子１０で光電変換し、内部メモリに電子画像として記録する。レンズ部００２は、光軸ＯＡに沿った方向（光軸方向）に移動可能なズームレンズやフォーカスレンズを有する。撮像素子１０は、導電性を有する板金で形成された素子ホルダ（第一の保持部材）２０に固定されることで、撮像ユニット０１を構成している。素子ホルダ２０は、複数のビス５１で撮像装置００１の筐体内に固定されている。これにより、撮像ユニット０１は撮像装置００１の筐体内部に固定されている。

撮像素子１０を素子ホルダ２０に固定する際には、一般的に、撮像素子１０の受光面外の領域を素子ホルダ２０にビスで固定する方法や、撮像素子１０の外形を接着剤で固定する方法が用いられる。一方、本実施形態では、接着剤２３ａ、２３ｂで撮像素子１０と素子ホルダ２０とを接着している。このような接着構成において、素子ホルダ２０と撮像素子１０に直接的な接触面を設けずに治具で相対位置をキャリブレーションした後に接着を行う方法は、空中接着と呼ばれる。空中接着では、撮像素子１０に素子ホルダ２０との位置決めの形状を設ける必要がないため、撮像ユニット０１の全体の小型化および低コスト化の点で有利である。

次に、図１（ａ）および図１（ｂ）を参照して、本実施形態における撮像ユニット０１の構成について説明する。図１（ａ）は、撮像ユニット０１の正面図である。図１（ｂ）は、撮像ユニット０１の分解斜視図である。なお本実施形態では、撮像面側を正面として説明する。撮像ユニット０１は、撮像装置０１において光電変換を行う撮像素子１０および各種光学部材を撮像装置０１の筐体内部に保持するためのユニットである。

撮像素子１０は、略矩形の形状を有し、基板１１上に実装されている。撮像素子１０の正面側（撮像面側）は、保護ガラス１２で覆われている。素子ホルダ２０は、板金で形成され、剛性強化と小型化のために左辺を背面側に右辺を正面側に立ち曲げた形状を有しており、中央に撮像素子１０が挿入される略矩形の開口２１が形成されている。撮像ユニット０１の組み立て工程において、撮像素子１０が素子ホルダ２０の開口２１に挿入された状態で、治具を用いて撮像素子１０と素子ホルダ２０の２つの部品の縦横高さ方向の位置をキャリブレーションして接着固定が行われる。このとき、素子ホルダ２０と撮像素子１０および基板１１とは、直接的な接触面を持たずに空中接着が行われる。接着剤は、素子ホルダ２０の開口２１の上辺および下辺で背面側に立ち曲げた立ち曲げ部２２ａ、２２ｂと撮像素子１０の上辺側と下辺側の側面の間に充填される。なお、接着材については図２を参照して後述する。

フィルタ保持部材（第二の保持部材）３０は、素子ホルダ２０を挟んで撮像素子１０の前面に配置されている。またフィルタ保持部材３０は、穴部３０１ａ、３０１ｂを用いて、素子ホルダ２０のダボ２４ａ、２４ｂと縦横方向の位置決めを行い、保護ガラス１２に対して第一の両面テープ３１で固定される。またフィルタ保持部材３０の前面には、第一の光学フィルタ収納部３０２と第二の光学フィルタ収納部３０３が設けられている。第一の光学フィルタ収納部３０２と第二の光学フィルタ収納部３０３にはそれぞれ赤外線カットフィルタ３２とローパスフィルタ３３とが収納され、第二の両面テープ３４と第三の両面テープ３５とでフィルタ保持部材３０に固定されている。

導通部材４０は、導電性の板金部材で形成されており、上辺側面と下辺側面に形成された穴部４０１がフィルタ保持部材３０に形成された爪部３０４と係合して保持固定される。導通部材４０には接点バネ部４０２が形成されており、ローパスフィルタ３３の表面に接触することでローパスフィルタ３３が帯電することを防止する。

次に、図２を参照して、撮像素子１０と素子ホルダ２０との接着固定について説明する。図２は、撮像素子１０と素子ホルダ２０とを接着固定した状態を示す図である。接着剤２３ａ、２３ｂは、撮像素子１０の上辺側と下辺側の側面とそれぞれ対向する素子ホルダ２０の立ち曲げ部２２ａ、２２ｂの壁面との間に充填されている。また、撮像素子１０の左辺側の側面と素子ホルダ２０の左辺側の立ち曲げ部２２ｃにも接着剤２３ｃが充填されて接着が行われる。

次に、図３を参照して、撮像ユニット０１の構成について詳述する。図３は、撮像ユニット０１の断面図である。図３（ａ）は図１（ａ）中の線Ａ−Ａで切断した断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）中の一点鎖線の領域Ｂの拡大図をそれぞれ示す。

基板１１は、撮像素子１０の外形よりも大きく、撮像素子１０の上辺側で素子ホルダ２０と対向する面からなる領域（撮像素子実装外領域）１１１を有する。素子ホルダ２０には、基板１１の領域１１１と対向する位置に、貫通穴２５が形成されている。フィルタ保持部材３０の一部に形成されたピン部３０５は、素子ホルダ２０の貫通穴２５を貫通し、素子ホルダ２０と基板１１の対向面の間の空間を埋めるように延出している。基板１１の領域１１１とピン部３０５の先端との間には、通常状態において基板１１とピン部３０５とが互いに干渉しないように一定の隙間ａが確保されている。本実施形態において、隙間ａ（図３中の横方向（光軸方向）の隙間ａの長さ（第一の距離））は、素子ホルダ２０の立ち曲げ部２２ａと基板１１（領域１１１）との間の隙間ｂ（図３中の横方向（光軸方向）の隙間ｂの長さ（第二の距離））よりも小さい（ａ＜ｂ）。

図１において、ピン部３０５とフィルタ保持部材３０の本体は、フィルタ保持部材３０の上辺側側面から伸びた可撓性を有する腕部３０６ａでつながっている。ピン部３０５は、ピン部３０５と腕部３０６ａとの接続位置に配置されたビス（固定部材）５０により、素子ホルダ２０に固定されている。導通部材４０の上辺側からは腕部４０３ａが伸びており、腕部４０３ａの先端はビス５０により腕部３０６ａと共締めされている。ローパスフィルタ３３の表面の電位は、導通部材４０およびビス５０を介した導電経路により素子ホルダ２０と同等の電位になる。また、フィルタ保持部材３０の下辺側側面からは腕部３０６ｂが、導通部材４０の下辺側からは腕部４０３ｂがそれぞれ伸びており、腕部３０６ａおよび腕部４０３ａと同様に、素子ホルダ２０にビス５２を用いてその先端が固定されている。腕部４０３ｂは、導通部材４０と素子ホルダ２０との電気的接続を補助する役目を果たす。

撮像ユニット０１は、ビス５１により撮像装置００１に取り付けられる。また、基板１１の領域（撮像素子実装外領域）１１１の裏面（第二の面）には、コネクタ１１２が実装されている。基板１１に実装されたコネクタ１１２には、撮像ユニット０１と撮像装置００１とを電気的につなぐ不図示のフレキブル基板のコネクタが挿入される。このとき、基板１１および撮像素子１０にはコネクタ１１２を介して、図３（ｂ）に示されるような正面方向（左方向）に力Ｆが加わり、接着剤２３ａ、２３ｂ、２３ｃにはせん断方向の応力が生じる。同時に、基板１１の領域１１１において前面方向（左方向）に撓みが生じ、基板１１とピン部３０５とが接触するため接着剤２３ａ、２３ｂ、２３ｃに一定以上の応力が生じることが抑制される。このような構成により、撮像装置００１の組み立て作業の際における撮像ユニット０１の接着剤２３ａ、２３ｂ、２３ｃの破壊や剥離を低減することができる。

フィルタ保持部材３０の腕部３０６ａ、３０６ｂ、および、導通部材４０の腕部４０３ａ、４０３ｂは、可撓性を有する。このため、フィルタ保持部材３０の本体と各腕部の固定部とが変位した場合でも、その変位は各腕部で吸収され、フィルタ保持部材３０から第一の両面テープ３１を介して撮像素子１０に大きな力が加わることがない。

このように本実施形態において、撮像装置００１は、撮像素子１０と、撮像素子を実装する基板１１と、撮像素子を保持する第一の保持部材（素子ホルダ２０）とを有する。第一の保持部材には、撮像素子の撮像面を露出させる開口２１が形成されている。撮像素子は、第一の保持部材の開口に収納された状態で、接着剤２３ａ、２３ｂ、２３ｃを介して第一の保持部材に固定されている。撮像装置には、第一の保持部材から基板に向かう方向に延びた凸部（ピン部３０５）が設けられている。

好ましくは、基板は、第一の保持部材と対向するように撮像素子の実装領域の外側に設けられた領域１１１を有する。凸部は、基板の領域１１１に向けて延びている。また好ましくは、凸部の先端と基板との間には隙間ａが設けられている。また好ましくは、撮像装置は、光学フィルタ（赤外線カットフィルタ３２、ローパスフィルタ３３）、および、光学フィルタを保持する第二の保持部材（フィルタ保持部材３０）を有する。凸部は、第二の保持部材の一部で形成されている。より好ましくは、第一の保持部材には、貫通穴２５が形成されている。凸部は、第二の保持部材から、第一の保持部材の貫通穴に挿入されて基板に向けて延びている。

好ましくは、撮像装置は、凸部と第二の保持部材とを接続する腕部３０６ａ、および、腕部の上に配置され、凸部と第一の保持部材とを固定する固定部材（ビス５０）を有する。より好ましくは、腕部は、可撓性を有する。また好ましくは、撮像装置は、光学フィルタ（ローパスフィルタ３３）と電気的に接続する導通部材４０を有する。固定部材が導通部材を固定することにより、第一の保持部材と光学フィルタとは電気的に接続される。また好ましくは、撮像装置は、撮像素子を実装する基板の第一の面（撮像素子実装面）とは反対側の第二の面（裏面）に実装されるコネクタ１１２を有する。凸部は、コネクタと対向するように配置され、基板の第一の面に向けて延びている。

好ましくは、凸部の先端と基板との間の光軸方向における第一の距離（隙間ａ）は、第一の保持部材と基板との間の光軸方向における第二の距離（隙間ｂ）よりも短い（ａ＜ｂ）。また好ましくは、第一の保持部材は、撮像素子の側面に設けられた曲げ部（立ち曲げ部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ）を有し、接着剤は、撮像素子の側面と第一の保持部材の曲げ部との間に充填されている。より好ましくは、凸部の先端と基板との間の光軸方向における第一の距離（隙間ａ）は、曲げ部の先端と基板との間の光軸方向における第二の距離（隙間ｂ）よりも短い。

本実施形態によれば、撮像素子に力が加わった場合でも接着剤の剥離を抑制することが可能な小型の撮像装置を提供することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

００１ 撮像装置
１０ 撮像素子
１１ 基板
２０ 素子ホルダ（第一の保持部材）
２１ 開口
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ 接着剤
３０５ ピン部（凸部）

Claims (12)

1. 撮像素子と、
   前記撮像素子を実装する基板と、
   前記撮像素子を保持する第一の保持部材と、を有し、
   前記第一の保持部材には、前記撮像素子の撮像面を露出させる開口が形成されており、
   前記撮像素子は、前記第一の保持部材の前記開口に収納された状態で、接着剤を介して前記第一の保持部材に固定されており、
   前記第一の保持部材から前記基板に向かう方向に延びた凸部が設けられていることを特徴とする撮像装置。
2. 前記基板は、前記第一の保持部材と対向するように前記撮像素子の実装領域の外側に設けられた領域を有し、
   前記凸部は、前記基板の前記領域に向けて延びていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記凸部の先端と前記基板との間には隙間が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
4. 光学フィルタと、
   前記光学フィルタを保持する第二の保持部材と、を更に有し、
   前記凸部は、前記第二の保持部材の一部で形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 前記第一の保持部材には、貫通穴が形成されており、
   前記凸部は、前記第二の保持部材から、前記第一の保持部材の前記貫通穴に挿入されて前記基板に向けて延びていることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
6. 前記凸部と前記第二の保持部材とを接続する腕部と、
   前記腕部の上に配置され、前記凸部と前記第一の保持部材とを固定する固定部材と、を更に有することを特徴とする請求項４または５に記載の撮像装置。
7. 前記腕部は、可撓性を有することを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
8. 前記光学フィルタと電気的に接続される導通部材を更に有し、
   前記固定部材が前記導通部材を固定することにより、前記第一の保持部材と前記光学フィルタとは電気的に接続されることを特徴とする請求項６または７に記載の撮像装置。
9. 前記撮像素子を実装する前記基板の第一の面とは反対側の第二の面に実装されるコネクタを更に有し、
   前記凸部は、前記コネクタと対向するように配置され、前記基板の第一の面に向けて延びていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の撮像装置。
10. 前記凸部の先端と前記基板との間の光軸方向における第一の距離は、前記第一の保持部材と前記基板との間の前記光軸方向における第二の距離よりも短いことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の撮像装置。
11. 前記第一の保持部材は、前記撮像素子の側面に設けられた曲げ部を有し、
    前記接着剤は、前記撮像素子の前記側面と前記第一の保持部材の前記曲げ部との間に充填されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の撮像装置。
12. 前記凸部の先端と前記基板との間の光軸方向における第一の距離は、前記曲げ部の先端と前記基板との間の前記光軸方向における第二の距離よりも短いことを特徴とする請求項１１に記載の撮像装置。