JP3915513B2

JP3915513B2 - Imaging device

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Publication number: JP3915513B2
Application number: JP2002001974A
Authority: JP
Inventors: 進山口; 洋幸服部; 裕一本田
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2001-01-12
Filing date: 2002-01-09
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2022-01-09
Also published as: JP2003037758A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像装置に関し、特に携帯電話やパソコン（パーソナルコンピューター）などに設置可能な撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年においては、ＣＰＵの高性能化、画像処理技術の発達などにより、デジタル画像データを手軽に取り扱えるようになってきた。特に、携帯電話やＰＤＡにおいて、画像を表示できるディスプレイを備えた機種が出回っており、近い将来、無線通信速度の飛躍的な向上が期待できることから、このような携帯電話やＰＤＡ間で画像データの転送が頻繁に行われることが予想される。
【０００３】
ところで、現状では、デジタルスチルカメラなどで被写体像を画像データに変換した後に、パソコンなどを介してインターネットを通じて、かかる画像データを転送することが行われている。しかし、このような態様では、画像データを転送するために、デジタルスチルカメラとパソコンと双方の機器を有していなくてはならない。これに対し、携帯電話にＣＣＤ型イメージセンサーなどの撮像素子を搭載しようとする試みがある。このような試みによれば、デジタルスチルカメラやパソコンを所有する必要はなく、手軽に持ち歩ける携帯電話により画像を撮像して相手に送るということが容易に行えることとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、現状では携帯電話より遙かに大型のデジタルスチルカメラの有する機能を、その携帯電話に持たせるとなると、携帯電話自体が大きく重くなり、手軽に持ち運べなくなるという問題がある。又、その分製造コストも増大する。
【０００５】
特に、デジタルスチルカメラの主要構成要素である撮影光学系と、撮像素子とをユニット化するとしても、撮像光学系の合焦位置に、撮像素子の光電変換部を適切にセットしなくてはならず、その調整をどうするかが問題となる。例えば、撮像素子と撮影光学系とを同一の基板にそれぞれ設置する場合、基板に取り付けるために用いる接着剤の厚みのバラツキや、構成部品の寸法バラツキなどの要因から、撮影光学系の合焦位置に撮影素子の光電変換部を精度良く組み付けることは困難であるといえる。従って、撮影光学系の合焦位置と撮像素子の光電変換部の組み付け精度を高めるためには、高精度の組み付け技術が必要になったり、或いは別個に合焦位置を調整する機構が必要となり、そうすると製造コストが上昇するという問題がある。例を挙げて、従来技術の問題点を指摘する。
【０００６】
図６は、従来技術の撮像装置の一例を示す断面図であるが、ガラスエポキシ製の基板ＰＣ上に、撮像素子１１０が配置され、上面の端子（不図示）から多数のワイヤＷで、基板ＰＣの裏面に配置された画像処理ＩＣ回路１１１に接続されている。
【０００７】
撮像素子１１０を覆うようにして、第１筐体１０１が配置され、その上に第２筐体１０２が載置されて、ボルト１０３で基板に対して共締めされている。第１筐体１０１と第２筐体１０２との間には、赤外線カットフィルタ１０４が配置されている。
【０００８】
第２筐体１０２の上部は円筒状となっており、その内面に形成された雌ねじ１０２ａに雄ねじ１０５ａを螺合させることで、レンズ１０６を内包するレンズ鏡筒１０５が、第２筐体１０２に対し光軸方向の位置を調整可能に取り付けられている。レンズ鏡筒１０５は、上部に絞り部１０５ｂを形成している。
【０００９】
このように従来技術の撮像装置は、多数の部品からなる比較的大型の装置となっており、従って上述した製造コストの問題もさることながら、これら部品の組み付けに手間取ると共に、組み付け時には、レンズ鏡筒１０５を回転させつつ撮像素子１１０とレンズ１０６との相対位置調整を行う必要もある。
【００１０】
このような問題を解消すべく、レンズに、レンズの焦点距離位置近傍まで延在させた脚部を設けて、かかる脚部を撮像素子に直接的に当接させることによって撮像装置を構成しようとする試みがある。かかる試みによれば、レンズの合焦位置に撮像素子の光電変換部を配置することができ、撮像装置の組み付け時の手間を大幅に減少させることができる。
【００１１】
しかるに、かかるコンパクトな撮像装置を搭載した種々の機器においては、振動や誤って落下させた際の衝撃などが付与されることが予想される。かかる場合、レンズの脚部を撮像素子に当接させていると、振動でレンズがガタついたり、衝撃により撮像素子が破損する恐れがある。
【００１２】
このような問題に対して、レンズを撮像素子に対してレンズホルダにより所定の圧力を付与しながら当接させ、レンズホルダと基板を接着することにより固定するということも考えられる（特開平９−２８４６１７号参照）。かかる技術によれば、レンズと撮像素子とのがたつきは抑えられるものの、接着剤の厚みや部品形状の経時変化により前記圧力が減少したような場合、レンズがガタついてしまう可能性がある。又、衝撃力により、前記レンズが前記撮像素子を破損させてしまう恐れは、依然として残っている。
【００１３】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされてものであり、安価でありながら、部品点数を削減でき、小型化が図れ、長期にわたってレンズのがたつきや外力による損傷を抑制でき、また更に、無調整であっても精度良く組み付けでき、さらには防塵、防湿の構造を有し、また信頼性の高い撮像装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成すべく、第１の本発明の撮像装置は、ベアチップのみ、又はベアチップの上面又は下面に保護部材が貼り付けられて構成される光電変換部を備えた撮像素子と、前記撮像素子が取り付けられた基板と、前記撮像素子に備えられる前記光電変換部に被写体像を結像させるレンズ部と、前記レンズ部を支持する脚部と、前記撮像素子に当接する当接面とを備えた光学部材と、弾性手段と、前記基板に固定され前記光学部材を支持する鏡枠と、を有し、前記弾性手段の弾性力により前記光学部材を光軸方向に押圧することにより、前記光学部材は前記撮像素子に向かって付勢された状態で、前記当接面が前記撮像素子の前記レンズ部に向いた面のみに当接するようになっていることを特徴とする。
【００１５】
第２の本発明の撮像装置は、ベアチップのみ、又はベアチップの上面又は下面に保護部材が貼り付けられて構成される光電変換部を備えた撮像素子と、前記撮像素子が取り付けられた基板と、前記撮像素子に備えられる前記光電変換部に被写体像を結像させるレンズ部と、前記レンズ部を支持する脚部と、前記撮像素子に当接する当接面とを備えた光学部材と、前記基板に固定され前記光学部材を支持すると共に、弾性手段を備えた鏡枠と、を有し、前記弾性手段の弾性力により前記光学部材を光軸方向に押圧することにより、前記光学部材は前記撮像素子に向かって付勢された状態で、前記当接面が前記撮像素子の前記レンズ部に向いた面のみに当接するようになっていることを特徴とする。
【００１６】
【作用】
第１の本発明の撮像装置は、ベアチップのみ、又はベアチップの上面又は下面に保護部材が貼り付けられて構成される光電変換部を備えた撮像素子と、前記撮像素子が取り付けられた基板と、前記撮像素子に備えられる前記光電変換部に被写体像を結像させるレンズ部と、前記レンズ部を支持する脚部と、前記撮像素子に当接する当接面とを備えた光学部材と、弾性手段と、前記基板に固定され前記光学部材を支持する鏡枠と、を有し、前記弾性手段の弾性力により前記光学部材を光軸方向に押圧することにより、前記光学部材は前記撮像素子に向かって付勢された状態で、前記当接面が前記撮像素子の前記レンズ部に向いた面のみに当接するようになっているので、経時変化により部品に反りなどの変形が生じたような場合にも、安定した弾性力で、前記光学部材を前記撮像素子に対して付勢することができ、それによりレンズ部と撮像素子との間の光軸方向の間隔を常に一定に維持すると共に、振動が生じた際における前記光学部材のガタつきを抑えることができ、しかも衝撃が生じた際における前記撮像素子の破損を抑制することができる。尚、撮像素子としては、ＣＭＯＳ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサーが好適であるが、ＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅｄＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）型イメージセンサーであっても良い。
【００１７】
更に、前記弾性手段の弾性力により、前記脚部は、５ｇ以上５００ｇ以下の荷重で、前記撮像素子における前記レンズ部に向いた表面に当接していると、弾性力の適正な管理により前記撮像素子の破損などを抑制できる。
【００１８】
又、前記鏡枠に取り付けられ、前記レンズ部より被写体側に配置され、前記弾性手段を押圧し、少なくとも一部が光を透過可能なカバー部材を有すれば、前記レンズ部の保護を図ることができる。即ち、前記カバー部材のために、前記レンズ部が外部に対して剥き出しにならず、また外部からの前記カバー部材への衝撃が前記弾性部材に吸収されるので、前記レンズ部に強い衝撃が加わり、その結果前記撮像素子を破損するというようなことが抑制される。
【００１９】
更に、前記弾性手段は、前記光学部材及び前記カバー部材と別体で構成されると、前記弾性力の管理を行う際に、前記弾性手段のみを交換すれば良く、コスト低減が図れる。ここで、別体とは個々の独立した部材で構成され、接着剤等により一体化されておらず、取り外した際に個々の部品として取り扱える状態であることをいう。
【００２０】
又、前記弾性手段はコイルばねであると、長期間安定して弾性力を発揮できる。
【００２１】
更に、前記弾性手段は中央に開口を有するシート状部材であると、組付けが容易であり、省スペース化の点でも好ましい。
【００２２】
又、前記シート状部材は、遮光性を有する部材からなり、前記レンズ部のＦナンバーを規定する絞りの機能を兼ねると、別個に絞りを設ける必要がなくなり、部品点数の削減になるため好ましい。
【００２３】
一方、前記弾性手段が、前記カバー部材と一体化されていると、部品点数の削減になるため好ましい。
【００２４】
又、前記弾性手段が、前記光学部材と一体化されていると、部品点数の削減になるため好ましい。
さらに、前記鏡枠は、前記基板に固定されていると好ましい。
【００２５】
第２の本発明の撮像装置は、ベアチップのみ、又はベアチップの上面又は下面に保護部材が貼り付けられて構成される光電変換部を備えた撮像素子と、前記撮像素子が取り付けられた基板と、前記撮像素子に備えられる前記光電変換部に被写体像を結像させるレンズ部と、前記レンズ部を支持する脚部と、前記撮像素子に当接する当接面とを備えた光学部材と、前記基板に固定され前記光学部材を支持すると共に、弾性手段を備えた鏡枠と、を有し、前記弾性手段の弾性力により前記光学部材を光軸方向に押圧することにより、前記光学部材は前記撮像素子に向かって付勢された状態で、前記当接面が前記撮像素子の前記レンズ部に向いた面のみに当接するようになっているので、経時変化により部品に反りなどの変形が生じたような場合にも、安定した弾性力で、前記光学部材を前記撮像素子に対して付勢することができ、それによりレンズ部と撮像素子との間の光軸方向の間隔を常に一定に維持すると共に、振動が生じた際における前記光学部材のガタつきを抑えることができ、しかも衝撃が生じた際における前記撮像素子の破損を抑制することができる。
【００２６】
更に、前記弾性手段の弾性力により、前記脚部は、５ｇ以上５００ｇ以下の荷重で、前記撮像素子における前記レンズ部に向いた表面に当接していると、弾性力の適正な管理により前記撮像素子の破損などを抑制できる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照して説明する。
図１は、本実施の形態にかかる撮像装置の断面図である。図２は、図１の撮像装置の斜視図である。図３は、光学部材の斜視図であり、図４は、光学部材の下面図である。図５は、撮像素子の上面図である。
【００２８】
光学部材１は、プラスチック材料を用いて、図１に示すようにレンズ部と脚部とが一体成形されている。より具体的には、光学部材１は、管状の脚部１ｃと、脚部１ｃの一部としてその下端に形成された４つの当接部１ｄと、脚部１ｃの上端周囲に形成された段部１ｅと、脚部１ｃの上端を塞ぐ板状の上面部１ｂと、上面部１ｂの中央に形成された凸レンズ部１ａとから一体で形成されている。尚、上面部１ｂの上面であって、凸レンズ部１ａの周囲には、遮光性のある素材からなり、凸レンズ部１ａのＦナンバーを規定する第１の絞りとしての開口３ａを有する絞り板３が接着等により固定されている。
【００２９】
光学部材１の外側には、遮光性のある素材からなる鏡枠４が配置されている。鏡枠４は、図２から明らかなように、角柱状の下部４ａと、円筒状の上部４ｂとを設けている。下部４ａの下端は、基板ＰＣ上に当接し、接着剤Ｂにより固着されている。下部４ａの上面は、隔壁４ｃにより周辺側が覆われており、隔壁４ｃの円形内周面には、光学部材１の脚部１ｃが密着的に嵌合している。従って、基板ＰＣと鏡枠４とを、例えば自動組立機に備えられた光学センサ（不図示）などを用いて、隔壁４ｃの円形開口部中心と、後述する撮像素子２ｂの光電変換部２ｄの中心を一致させるように位置決め配置するだけで、後述する撮像素子２ｂの光電変換部２ｄに対してレンズ部１ａを、光軸直交方向に精度良く位置決めすることができる。
【００３０】
一方、鏡枠４の上部４ｂの上端には、遮光板５が接着剤Ｂにより取り付けられている。遮光板５は、その中央に第２の絞りとしての開口５ａを有している。遮光板５の開口５ａの下方には、赤外線吸収特性を有する素材からなるフィルタ７が、接着剤Ｂにより取り付けられている。遮光板５とフィルタ７とでカバー部材を構成する。
【００３１】
図１において、遮光板５と、光学部材１の段部１ｅとの間には、コイルばねからなる弾性手段６が配置され、遮光板５が鏡枠４に取り付けられることで弾性変形し、その弾性力により、光学部材１を図１中、下方に向かって押圧している。よって、遮光板５からの力は、鏡枠４を介して基板ＰＣには伝達されるものの、直接、撮像素子２ｂに伝達されることがない。
【００３２】
図５において、撮像ユニット２は、ＣＭＯＳ型イメージセンサーなどの撮像素子２ｂからなる。矩形薄板状の撮像素子２ｂの下面は、基板ＰＣの上面に取り付けられている。撮像素子２ｂの上面中央には、画素が２次元的に配列された光電変換部２ｄが形成されており、その周囲には、撮像素子２ｂの内部であって且つ内側に画像処理回路が構成されている周囲面２ａが形成されている。薄い側面に直交するように交差した周囲面２ａの外縁近傍には、多数のパッド２ｃが配置されている。結線用端子であるパッド２ｃは、図１に示すごとくワイヤＷを介して、基板ＰＣに接続されている。ワイヤＷは、基板ＰＣ上の所定の回路に接続されている。
【００３３】
更に、光学部材１の当接部１ｄは、図４に示すごとき形状で、脚部１ｃの下端から突出し脚部１ｃの一部を構成してなる。本実施の形態においては、図５で点線に示すように、撮像素子２ｂの周囲面２ａにおいて、パッド２ｃの内側に、当接部１ｄのみが当接した状態で配置されることとなる。従って、面平面度に関しては、当接部１ｄの下面のみ所定範囲に維持されれば足りる。又、脚部１ｃ（当接部１ｄ）は４本であって、光学部材１の重心はその中央に来るため、光学部材１を単体で平面に載置したときに、レンズ部１ａの光軸が平面に対して直交するような位置と形状とを有しているといえる。従って、鏡枠４の内周面と光学部材１の外周面との間にスキマがあったとしても、撮像素子２ｂの周囲面２ａに脚部１ｃを当接させたときに、撮像素子２ｂの光電変換部２ｄに対して光軸が直交し、よりひずみの少ない画像を得ることができる。ここで、周囲面２ａの裏側（図１で下面側）には、撮像素子の不図示の回路（信号処理回路を含む）が設けられているが、当接部１ｄの当接により回路の処理には影響が及ばないようになっている。
【００３４】
ここで、当接部１ｄの当接位置を検討するに、例えば図５に示す光電変換部２ｄの表面のうち、隅部２ｇなどは、有効画素領域を全画素領域よりやや小さめにすることで、画像形成に無関係な領域となるので、そのような場合は光電変換部２ｄ表面内であっても、隅部２ｇの領域に当接部１ｄを当接させても撮像素子２ｂの撮像性能に影響を与える恐れは少ないといえる。尚、周囲面２ａ又は光電変換部２ｄ表面のいずれの領域に当接させるにしろ、当接部１ｄからの荷重は５００ｇ以下であることが好ましい。この荷重を越えると、撮像素子２ｂにダメージが付与される恐れがあるからである。但し、振動などによる画像のブレを考慮すると、当接部１ｄからの荷重は、５ｇ以上であることが望ましい。かかる荷重は、後述するように弾性手段であるコイルばね６の線径・巻数などを選択することにより、適切に管理することができる。また、５ｇ以上５００ｇ以下の何れの荷重においても、面圧では１０００ｍｇ／ｍｍ^２以下であることが撮像素子への局所的な極度の負荷による損傷を防止する上でより好ましい。ここで、面圧とは、光学部材の脚部（当接部１ｄ）を介して撮像素子に加えられる荷重を、その脚部が当接されているレンズ部に向いた面の面積で割ったものである。
【００３５】
本実施の形態によれば、当接部１ｄが、撮像素子２ｂの周囲面２ａに当接した状態で、光学部材１の段部１ｅの下面と、鏡枠４の下部４ａの隔壁４ｃとの間には、スキマΔが形成されるようになっているので、レンズ部１ａと撮像素子２ｂの光電変換部２ｄとの距離Ｌ（即ち光軸方向の位置決め）は、脚部１ｃの長さにより精度良く設定されるようになっている。本実施の形態では、４ヶ所の当接部を設けてはいるが、１ヶ所乃至３ヶ所でもよい。また、パッド２ｃとの干渉が回避できるのであれば、光学部材１の円筒状の脚部１ｃに沿った、輪帯状の当接部であっても良い。
【００３６】
又、光学部材１をプラスチック材料で構成しているので、温度変化時のレンズ部の屈折率変化に基づく合焦位置のずれを低減することも可能である。すなわち、プラスチックレンズは温度が上昇するにつれて、レンズの屈折率が下がり、合焦位置がレンズから離れる方向に変化する。一方、脚部１ｃは温度上昇により伸びるため、合焦位置ずれの低減効果がある。尚、本実施の形態の光学部材１は、比重が比較的軽いプラスチック材料からなるので、同一体積でもガラスに比べて軽量であり、かつ衝撃吸収特性に優れるため、撮像装置を誤って落としたような場合でも、光学部材１およびそれが当接される撮像素子２ｂの破損を極力抑制できるという利点がある。
【００３７】
又、図５に示すように、光学部材１が鏡枠４の中で任意に回転できる構造であると、当接部１ｄがパッド２ｃと干渉してしまうので、回転が規制されながら組付けられる構造（例えば回転ストッパを鏡枠４に設けるなど）が好ましい。
【００３８】
本実施の形態の動作について説明する。光学部材１のレンズ部１ａは、被写体像を、撮像素子２ｂの光電変換部２ｄに結像する。撮像素子２ｂは、受光した光の量に応じた電気的信号を画像信号等に変換しパッド２ｃおよびワイヤＷを介して出力できるようになっている。
【００３９】
更に、本実施の形態においては、光学部材１を基板ＰＣ上に取り付けるのではなく、撮像素子２ｂの周囲面２ａ上に取り付けているので、光学部材１の脚部１ｃ（当接部１ｄを含む）の寸法精度、即ち、上述した距離Ｌの精度を管理することで、組み付け時に、レンズ部１ａの合焦位置に関する調整を不要とできる。本発明の実施の形態にかかる撮像装置は、被写体距離に応じたピント調整機構が無いため、撮像装置のレンズとしては、遠距離被写体から近距離被写体までピントが合う、パンフォーカスレンズである必要がある。従って、過焦点距離Ｕ≒ｆ^２／（Ｆ×２Ｐ）（ただし、ｆ：レンズの焦点距離、Ｆ：レンズのＦナンバー、Ｐ：撮像素子の画素ピッチ）における、レンズ部１ａの像点位置と、撮像素子２ｂの光電変換部２ｄとの光軸方向の位置を一致させることにより、幾何光学的には、無限遠方からＵ／２の距離の物体にピントが合っているとみなせる状態となる。例えば、ｆ＝３．２ｍｍ、Ｆ＝２．８、Ｐ＝０．００５６ｍｍの場合、基準被写体距離として、過焦点距離Ｕ≒ｆ^２／（Ｆ×２Ｐ）＝０．３３ｍにおけるレンズ部１ａの像点位置と、撮像素子２ｂの光電変換部２ｄとの光軸方向の位置を一致させるように、上述の距離Ｌを設定すれば、無限遠方から約０．１７ｍの距離までピントが合っている状態になる。また、必ずしも過焦点距離を基準被写体距離とする必要は無く、例えばより遠方の画質に重点を置きたい場合は、基準被写体距離を過焦点距離より遠方に設定すればよい（具体的には上述の距離Ｌを若干短めにすればよい。）。ここで、距離Ｌの精度であるが、パンフォーカスレンズとして合焦位置の調整を不要とするためには、撮像装置２ｂの光電変換部２ｄと、レンズ部１ａの基準被写体距離における像点の光軸方向のズレを、空気換算長で±０．５×（Ｆ×２Ｐ）（Ｆ：撮影レンズのＦナンバー、Ｐ：撮像素子の画素ピッチ）程度に抑える必要がある。また、望ましくは±０．２５×（Ｆ×２Ｐ）程度に抑えるのがよい。このズレが大きいと、無限遠方や至近距離における画質が劣化してしまい好ましくない。
【００４０】
又、本実施の形態によれば、光学部材１の脚部１ｃの当接部１ｄが、撮像素子２ｂの周囲面２ａに当接することで、レンズ部１ａと撮像素子２ｂの光電変換部２ｄとの光軸方向の位置決めを行うことができる。又、鏡枠４が、基板ＰＣに撮像素子２ｂの光電変換部２ｄを位置決め基準にして設置されることで、レンズ部１ａと撮像素子２ｂの光電変換部２ｄとの光軸直交方向の位置決めが行われるので、低コストでありながら高い位置決め精度を達成できることとなる。
【００４１】
特に、撮像素子２ｂの周囲面２ａに、撮像素子２ｂと基板ＰＣとを接続するためのパッド２ｃ及びワイヤＷが形成されているような場合、脚部１ｃの当接部１ｄが、パッド２ｃよりも光電変換部２ｄ側において周囲面２ａに当接するように構成すれば、撮像素子２ｂをコンパクトな構成に維持しつつも、当接部１ｄの当接面積を大きく確保でき、それにより光学部材１を安定化させると共に、当接面の面圧を低く抑えることができるため、撮像素子２ｂの保護を図りながらも、パッド２ｃやワイヤＷとの干渉が抑制され、しかも高精度の位置決めが達成されることとなる。尚、鏡枠４が基板ＰＣに接着されており、他の２ヶ所の接着部とあわせて、撮像装置の外部に対して、異物が侵入しないよう密封された状態に維持されるため、撮像素子２ｂの光電変換部２ｄに対する異物の悪影響を排除することができる。これらに用いる接着剤は、防湿性を有するのが好ましい。これにより、湿気の侵入による撮像素子やパッドの表面劣化を防ぐことができる。
【００４２】
更に、光学部材１の段部１ｅを、所定の弾性力で光軸方向に押圧する弾性手段６を設けているので、かかる弾性手段６の弾性力を用いて、鏡枠４に対して光軸方向に沿って、脚部１ｃ（当接部１ｄ）を撮像素子２ｂの周囲面２ａに適切な当接力（上述した５ｇ以上５００ｇ以下の荷重に相当する力）で押しつけることができ、従って光学部材１と撮像素子２ｂとの光軸方向の位置決めが容易であるにもかかわらず、経時変化により部品に反りなどの変形が生じたような場合にも、安定した弾性力で、光学部材１を撮像素子２ｂに対して付勢することができ、それにより振動が生じた際における光学部材１のガタつきを抑えることができ、しかも衝撃が生じた際に、内側に回路が配置された撮像素子２ｂの周囲面２ａに過大なストレスを生じさせることがない。また、鏡枠４の光軸方向に衝撃力などの大きな力が加わった場合でも、その力は鏡枠４を介して基板ＰＣには伝達されるが、直接撮像素子２ｂに伝達されることはなく、撮像素子２ｂの保護という観点から好ましい。尚、弾性手段６としては、ウレタンやスポンジなども考えられるが、長期間安定した弾性力を発揮できる金属製のばねなどが好ましい。
【００４３】
又、遮光板５とフィルタ７とで構成するカバー部材を、レンズ部１ａより被写体側に配置しているので、レンズ部１ａを剥き出しにすることなく、その保護が図れると共に、レンズ面への異物の付着防止も図れる。更に、フィルタ７が、赤外線吸収特性を有する材質から形成されているので、別個に赤外線カットフィルタを設ける必要がなくなり、部品点数を削減できるため好ましい。フィルタ７に赤外線カット特性を付与する代わりに、光学部材１自体を赤外線吸収特性のある素材から形成したり、レンズ１ａの表面に、赤外線カット特性を有する皮膜をコーティングしてもよい。
【００４４】
更に、組み付け時において、遮光板５を鏡枠４から取り外した状態で、光学部材１を、鏡枠４に対して被写体側より挿入することができ、その後、遮光板５を鏡枠４に組み付けることができる。このような構成により、光学部材１の組み付け性が向上し、自動組立などを容易に行うことができる。この際に、鏡枠４の下部４ａいずれかに空気逃げの孔を形成しておくと、鏡枠４と光学部材１とのスキマがわずかであっても、容易に組み付けを行うことができる。但し、かかる空気逃げの孔は、組み付け後に充填剤などで封止することによって、外部からの異物の侵入や、湿気による撮像素子およびパッドの表面劣化などを抑制することが好ましい。また、かかる場合の充填剤は、光漏れを抑制するように遮光性のあるものが好ましい。尚、基板ＰＣに鏡枠４を接着した後に、光学部材１を挿入しても良く、或いは光学部材１を鏡枠４に取り付けた後に、そのユニット毎基板ＰＣに接着するようにしても良く、それにより工程の自由度が確保される。後者の組付手順とする場合は、鏡枠４の隔壁４ｃは光学部材１の抜け落ち防止の機能をかねることができる。
【００４５】
光学部材１の脚部１ｃが、撮像素子２ｂの光電変換部２ｄの近くに配置されているため、結像に寄与しない光束が脚部１ｃに反射し、光電変換部２ｄに入射することで、ゴーストやフレアが生じる原因となることが懸念される。これを防止するには、レンズ部１ａのＦナンバーを規定する第１の絞り（開口３ａ）の被写体側に、周辺光束を規制する第２の絞り（開口５ａ）を配置し、不要光の入射を低減させるのが効果的である。なお、撮像素子２ｂの光電変換部２ｄの短辺・長辺、対角方向で画角が異なるため、第２の絞りの開口５ａを矩形とすることで、より一層の効果が得られる。更に、本実施の形態では、遮光板５の開口５ａにこの機能を持たせているが、フィルタ７の被写体側に、遮光性を有する被膜を必要な開口部以外にコーティングもしくは塗布することで絞りを形成してもよい。又、同様な理由により、脚部１ｃの少なくとも一部に内面反射防止処理を施すのが好ましい。内面反射防止処理とは、例えば微小な凹凸を設けた面を形成し、結像に寄与しない光束を散乱させるようにすること、反射防止コーティングまたは低反射特性を有する塗料を塗布することを含む。
【００４６】
又、開口３ａを備えた絞り板３をレンズ部１ａの入射面側に設けているので、撮像素子２ｂの受光面２ｄに入射する光束を、垂直に近い角度で入射させ、すなわちテレセントリックに近いものとすることができ、それにより高画質な画像を得ることができる。更に、レンズ部１ａの形状は、像側に強い曲率の面を向けた正レンズの形状とすることで、第１の絞り（開口３ａ）とレンズ部１ａの主点との間隔が大きくとれ、よりテレセントリックに近い望ましい構成となる。本実施の形態では、レンズ部１ａを像側に凸面を向けた正のメニスカス形状としている。また、より高画質な画像を得るためには、後述する第３の実施の形態のごとく、レンズ部を複数枚のレンズで構成するのが好ましい。
【００４７】
図７は、弾性手段の変形例を含む撮像装置の断面図であり、図８は、光学部材と弾性手段とを分解した状態で示す斜視図である。図７の弾性手段１６は、遮光性を有する素材からなり、図１の絞り板３の代わりに絞り機能を発揮するようになっている。より具体的に説明すると、図８から明らかなように、樹脂製の弾性手段１６は、中央に開口（絞り）１６ａを有する略円盤状のシート状部材であって、その円周から等間隔に半径方向外方に向かって４つの突起部１６ｂが突出している。一方、光学部材の頂部に形成されたリング部１１ｆは、突起部１６ｂに対応して、切欠１１ｇを形成している。切欠１１ｇに突起部１６ｂを係合させることで、弾性手段１６は、リング部１１ｆ内に嵌合的に取り付けられるようになっている。更に、遮光板１５を取り付ける際に、その下面に形成された突起１５ｃで、各突起部１６ｂを上方から押圧すると、突起部１６ｂが弾性変形し、光学部材１１を所定の弾性力で撮像素子２ｂの周囲面２ａに対して付勢するようになっている。その他の構成に関しては、図１に示す実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【００４８】
図９は、第２の実施の形態にかかる撮像装置を示す図である。第２の実施の形態においては、上述した実施の形態に対して、絞り板及び遮光板の構成を変更した点のみが異なるため、その他の同様な構成に関しては、同一符号を付して説明を省略する。
【００４９】
図９において、鏡枠４の上部４ｂの上端には、薄い遮光シート８を上面に貼り付けた保持部材５’が、接着剤Ｂにより取り付けられている。遮光性のある素材からなる保持部材５’の中央の開口５ａ’内には、赤外線吸収特性を有する素材からなるフィルタ７’が嵌合配置されている。保持部材５’の開口５ａ’の上縁には、テーパ面５ｂ’が形成されており、ここに接着剤Ｂを付着させることによって、保持部材５’とフィルタ７’との接合を行うことができる。更に、保持部材５’は、開口５ａ’の下方に向かって突出し内径が段々と縮径する縮径部５ｃ’を設けており、その下端の最も絞られた部分が、第１の絞り５ｄ’を構成する。又、遮光シート８の中央開口８ａが第２の絞りを構成する。保持部材５’とフィルタ７’と遮光シート８とでカバー部材を構成する。
【００５０】
本実施の形態によれば、保持部材５’とフィルタ７’と遮光シート８とで構成するカバー部材を、光学部材１のレンズ部１ａより被写体側に配置しているので、レンズ部１ａを剥き出しにすることなく、その保護が図れると共に、レンズ面への異物の付着防止も図れる。更に、かかるカバー部材は一体で形成できることから、撮像装置全体の部品点数の削減に貢献する。
【００５１】
上述の実施の形態と同様に、光学部材１の脚部１ｃが、撮像素子２ｂの光電変換部２ｄの近くに配置されているため、結像に寄与しない光束が脚部１ｃに反射し、光電変換部２ｄに入射することで、ゴーストやフレアが生じる原因となることが懸念される。本実施の形態においては、レンズ部１ａのＦナンバーを規定する第１の絞り５ａ’の被写体側に、周辺光束を規制する第２の絞り（開口８ａ）を配置し不要光の入射を低減している。なお、撮像素子２ｂの光電変換部２ｄの短辺・長辺、対角方向で画角が異なるため、第２の絞りの開口８ａを矩形とすることで、より一層の効果が得られる。
【００５２】
更に、本実施の形態においても、光学部材１の段部１ｅを、所定の弾性力で光軸方向に押圧する、付勢部材としての弾性手段６を設けているので、かかる弾性手段６の弾性力を用いて、鏡枠４に対して光軸方向に沿って、脚部１ｃ（当接部１ｄ）を撮像素子２ｂの周囲面２ａに適切な当接力（上述した５ｇ以上５００ｇ以下の当接力）で押しつけることができ、従って内側に回路が配置された撮像素子２ｂの周囲面２ａに過大なストレスを生じさせることがないし、振動で光学部材１ががたつくこともないようになっている。
【００５３】
図１０は、弾性手段の別な変形例を含む撮像装置の断面図である。図１０の弾性手段２６は、保持部材すなわちカバー部材と一体になっている。図１０から明らかなように、保持部材２６は、エラストマー樹脂等の弾性変形しやすい樹脂材料からなり、図９の弾性手段６を取り除き、図９の保持部材５’に対して、下面に等間隔に４つ（２つのみ図示）の突起部（弾性手段）２６ｅを形成した点のみが異なっている。保持部材２６を鏡枠４に接着剤Ｂにより固着し、突起部２６ｅが弾性変形することにより、光学部材１を所定の弾性力で撮像素子２ｂの周囲面２ａに対して付勢するようになっている。その他の構成に関しては、図９に示す実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【００５４】
図１１は、第３の実施の形態にかかる撮像装置を示す図である。第３の実施の形態においては、図２の実施の形態に対して、複数のレンズ部を有するように光学部材の構成を変更した点のみが主として異なるため、脚部と撮像素子との当接位置を含む、その他の同様な構成に関しては、同一符号を付して説明を省略する。
【００５５】
図１１において、光学部材１９は、それぞれプラスチック材料からなる像側レンズ１’と被写体側レンズ９とから構成されている。像側レンズ１’は、図１に示す光学部材１と類似の形状を有しているが、上部に形成されたリング部１ｆ’の光軸方向高さが増大している。リング部１ｆ’の半径方向内側であって上面部１ｂ’の上方には、Ｆナンバーを規定する絞り板３を介して被写体側レンズ９が配置されている。被写体側レンズ９は、リング部１ｆ’の内周に嵌合するフランジ部９ｂと、中央に形成されたレンズ部９ａとから構成されている。像側レンズ１’のレンズ部１ａ’が正のレンズであるのに対し、被写体側レンズ９のレンズ部９ａは、負のレンズとなっている。尚、本実施の形態では絞り板３は、レンズ部１ａ’、９ａのレンズ間距離を規制するスペーサとして機能し、且つ絞り板３の開口３ａがＦナンバーを規定する第１の絞りとして機能する。
【００５６】
像側レンズ１’のリング部１ｆ’の内周面と、被写体側レンズ９のフランジ部９ｂの外周面とは、互いに同径であり且つ光軸に平行になっているので、かかる面同士が係合することにより、レンズ部１ａ’、９ａの光軸直交方向の位置決めを行うことができ、それらの光軸を容易に一致させることができる。尚、像側レンズ１’に対して、被写体側レンズ９は、その周囲に付与された接着剤Ｂにより接合されている。
【００５７】
鏡枠４の上部４ｂの上端には、薄い遮光シート８を上面に貼り付けた保持部材５’が、接着剤Ｂにより取り付けられている。遮光性のある素材からなる保持部材５’の中央の開口５ａ’内には、赤外線吸収特性を有する素材からなるフィルタ７’が嵌合配置されている。保持部材５’の開口５ａ’の上縁には、テーパ面５ｂ’が形成されており、ここに接着剤Ｂを付着させることによって、保持部材５’とフィルタ７’との接合を行うことができる。更に、保持部材５’は、開口５ａ’の下方に向かって突出し内径が段々と縮径する縮径部５ｃ’を設けているが、かかる部分は、不要光の侵入を抑制する遮光部として機能する。尚、遮光シート８の中央開口８ａが第２の絞りを構成する。
【００５８】
更に、本実施の形態においても、光学部材１９の段部１ｅ’を、所定の弾性力で光軸方向に押圧する、付勢部材としての弾性手段６を設けているので、かかる弾性手段６の弾性力を用いて、鏡枠４に対して光軸方向に沿って、脚部１ｃ’（当接部１ｄ’）を撮像素子２ｂの周囲面２ａに適切な当接力（上述した５ｇ以上５００ｇ以下の当接力）で押しつけることができ、従って内側に回路が配置された撮像素子２ｂの周囲面２ａに過大なストレスを生じさせることがないし、振動で光学部材１９ががたつくこともないようになっている。
【００５９】
図１２は、弾性手段の更に別な変形例の斜視図である。図１２の弾性手段３６は、光学部材と一体になっており、例えば弾性手段６を省略した図１の撮像装置に組み込み可能なものである。図１２から明らかなように、光学部材３６は、図１の光学部材１に対して、段部３６ｅに、等間隔に４つ（３つのみ図示）の突起部（弾性手段）３６ｆと、それを支持するアーム部３６ｇを形成した点のみが異なっている。図１に示すごとく光学部材３６を組み付けた状態では、突起部３６ｇが遮光板５（図１）の下面に当接するようになっており、それにより片持ちのアーム３６ｇが弾性変形し、その結果生じる弾性力により、光学部材１を所定の弾性力で撮像素子２ｂの周囲面２ａに対して付勢するようになっている（図１）。その他の構成に関しては、図１に示す実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【００６０】
図１３は、弾性手段の更に別な変形例を含む撮像装置の断面図である。図１３の弾性手段は、鏡枠と一体になっている。図１３から明らかなように、鏡枠４６は、図１の鏡枠４に対して、上半部４６ｂに、等間隔に４つ（２つのみ図示）の切欠４６ｄを形成しており、かかる切欠４６ｄの図１３で下縁に、光軸に平行に延在するアーム４６ｅの下端を接続している。アーム４６ｅの上端には、光軸直角方向内向きに突出した、断面が略三角形状の突起部４６ｆが形成されている。尚、光学部材１の段部１ｅの上部は、図１３に示すようにテーパ形状となっていると好ましい。アーム４６ｅと突起部４６ｆとで弾性手段を構成する。
【００６１】
基板ＰＣに取り付けられた鏡枠４６内に、光学部材１を図１３の上方から挿入する際は、突起部４６ｆに段部１ｅが当接して、アーム４６ｅを光軸直角方向外向きに押し広げるように弾性変形させるため、光学部材１の組み込みは容易である。一方、図１３に示す位置まで、光学部材１が組み付けられたときは、アーム４６ｅの変形が復帰するが、その復帰は完全ではなく若干変形が残るように突起部４６ｆの形状が決められている。従って、その結果生じる弾性力により、突起部４６ｆは、矢印の方向に段部１ｅを付勢し、それにより光学部材１を所定の弾性力で撮像素子２ｂの周囲面２ａに対して付勢するようになっている。その他の構成に関しては、図１に示す実施の形態と同様であるので、説明を省略する。尚、本実施の形態においては、アーム４６ｅと突起部４６ｆを形成する構造上、このままでは十分な防塵・防湿機能を発揮することができない。これに対し、たとえば鏡枠４６の弾性構造部（４６ｅ、４６ｆ）のスキマを別部材で覆うことにより所望の防塵・防湿機能を発揮させることができる。
【００６２】
更に、弾性手段の他の例としては、以上述べた他にも、波ばねや、皿ばねの組み合わせを用いても良い。
【００６３】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。例えば、本実施の形態では、撮像素子２ｂと基板ＰＣとの接続は、ワイヤＷにより行っているが、撮像素子２ｂの内部に配線をはわせて、撮像素子２ｂの背面（光電変換部と反対側）又は側面より、信号を取り出す構成であってもよい。かかる構成によれば、撮像素子の周囲面を広く確保できると共に、結線を容易に行うことができる。更に、本実施の形態では、撮像素子をベアチップのみから構成したが、その上面又は下面にガラスなどの保護部材を張り付けることで、一体形の撮像素子を構成することでき、そのような撮像素子を用いてもよい。又、基板は、ハードなものに限らず、フレキシブルなものであっても良い。脚部を撮像素子のレンズ部に向いた面に当接する態様にすることが、レンズの像点位置に適合するように、撮像素子に当接される脚部の長さ寸法を適宜設計することで、無調整であっても精度良く組み付けできる信頼性の高い撮像装置を得ることができる上で特に好ましいものである。本発明の撮像装置は、携帯電話、パソコン、ＰＤＡ、ＡＶ装置、テレビ、家庭電化製品など種々のものに組み込むことが可能である。
【００６４】
【発明の効果】
本発明によれば、安価でありながら、部品点数を削減でき、小型化が図れ、長期にわたってレンズのがたつきや外力による損傷を抑制でき、また更に、無調整であっても精度良く組み付けでき、さらには防塵、防湿の構造を有し、また信頼性の高い撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態にかかる撮像装置の断面図である。
【図２】図１の撮像装置の斜視図である。
【図３】光学部材の斜視図である。
【図４】光学部材の下面図である。
【図５】撮像素子の上面図である。
【図６】従来技術の撮像装置の一例を示す断面図
【図７】弾性手段の変形例を含む撮像装置の断面図である。
【図８】光学部材と弾性手段とを分解した状態で示す斜視図である。
【図９】第２の実施の形態にかかる撮像装置の断面図である。
【図１０】弾性手段の別な変形例を含む撮像装置の断面図である。
【図１１】第３の実施の形態にかかる撮像装置の断面図である。
【図１２】弾性手段の別な変形例の斜視図である。
【図１３】弾性手段の別な変形例を含む撮像装置の断面図である。
【符号の説明】
１、１１、１９、３６光学部材
１ａ、１ａ’ レンズ部
１ｃ脚部
１ｄ当接部
２撮像ユニット
２ａ周囲面
２ｂ撮像素子
２ｄ光電変換部
３絞り板
４、４６鏡枠
５、１５遮光板
６弾性手段
７フィルタ
８遮光シート
９被写体側レンズ
９ａレンズ部
１６弾性部材
１’ 像側レンズ
５’、２６保持部材
７’ フィルタ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an imaging apparatus, and more particularly to an imaging apparatus that can be installed in a mobile phone, a personal computer (personal computer), or the like.
[0002]
[Prior art]
In recent years, it has become possible to easily handle digital image data due to higher performance of CPUs and development of image processing technology. In particular, since mobile phones and PDAs are available with a display equipped with a display capable of displaying images and in the near future, a dramatic improvement in wireless communication speed can be expected, image data between such mobile phones and PDAs can be expected. Transfers are expected to occur frequently.
[0003]
By the way, currently, after converting a subject image into image data with a digital still camera or the like, such image data is transferred via the Internet via a personal computer or the like. However, in such an aspect, it is necessary to have both a digital still camera and a personal computer in order to transfer image data. On the other hand, there is an attempt to mount an image sensor such as a CCD image sensor on a mobile phone. According to such an attempt, it is not necessary to own a digital still camera or a personal computer, and an image can be easily captured and sent to a partner with a mobile phone that can be easily carried around.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, at present, if the mobile phone has the functions of a digital still camera that is much larger than a mobile phone, the mobile phone itself becomes larger and heavier and cannot be easily carried. In addition, the manufacturing cost increases accordingly.
[0005]
In particular, even if the imaging optical system, which is the main component of a digital still camera, and the imaging device are unitized, the photoelectric conversion unit of the imaging device must be set appropriately at the in-focus position of the imaging optical system. First, the problem is how to make the adjustment. For example, when the image sensor and the photographic optical system are installed on the same substrate, due to factors such as variations in the thickness of the adhesive used to attach to the substrate and dimensional variations in the components, the focus position of the photographic optical system In addition, it can be said that it is difficult to accurately assemble the photoelectric conversion portion of the imaging element. Therefore, in order to increase the focusing accuracy of the photographing optical system and the photoelectric conversion unit of the image sensor, a highly accurate assembling technique is required, or a mechanism for adjusting the focusing position separately is required. If it does so, there exists a problem that manufacturing cost rises. An example is given to point out the problems of the prior art.
[0006]
FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of a conventional imaging apparatus, in which an imaging element 110 is arranged on a glass epoxy board PC, and the board is connected with a large number of wires W from terminals (not shown) on the upper surface. It is connected to an image processing IC circuit 111 disposed on the back surface of the PC.
[0007]
A first housing 101 is disposed so as to cover the image sensor 110, a second housing 102 is placed thereon, and is fastened to the substrate with bolts 103. An infrared cut filter 104 is disposed between the first housing 101 and the second housing 102.
[0008]
The upper portion of the second housing 102 is cylindrical, and the lens barrel 105 containing the lens 106 is attached to the second housing 102 by screwing the male screw 105a with the female screw 102a formed on the inner surface thereof. On the other hand, it is attached so that the position in the optical axis direction can be adjusted. The lens barrel 105 has an aperture 105b formed at the top.
[0009]
As described above, the imaging device of the prior art is a relatively large device composed of a large number of parts. Therefore, it takes time to assemble these parts while avoiding the above-mentioned problem of manufacturing cost. It is also necessary to adjust the relative position between the image sensor 110 and the lens 106 while rotating the tube 105.
[0010]
In order to solve such problems, the lens is provided with a leg portion extending to the vicinity of the focal length position of the lens, and an attempt is made to configure the imaging apparatus by directly contacting the leg portion with the imaging element. There is an attempt to do. According to such an attempt, it is possible to arrange the photoelectric conversion unit of the image sensor at the in-focus position of the lens, and it is possible to greatly reduce the labor when assembling the imaging device.
[0011]
However, in various devices equipped with such a compact imaging device, it is expected that vibrations, impacts when accidentally dropped, and the like are applied. In such a case, if the leg portion of the lens is in contact with the image pickup device, the lens may become loose due to vibration or the image pickup device may be damaged by an impact.
[0012]
In order to solve such a problem, it is also conceivable that the lens is brought into contact with the image pickup element while applying a predetermined pressure by the lens holder, and is fixed by adhering the lens holder and the substrate (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 9- No. 284617). According to such a technique, the rattling between the lens and the image sensor can be suppressed, but if the pressure is reduced due to the change in the thickness of the adhesive or the shape of the part over time, the lens may be rattled. Further, there is still a possibility that the lens may damage the imaging device due to the impact force.
[0013]
The present invention has been made in view of such problems, and while being inexpensive, the number of parts can be reduced, the size can be reduced, and lens damage and damage due to external force can be suppressed over a long period of time. An object of the present invention is to provide a highly reliable image pickup apparatus that can be assembled with high precision even without adjustment and that has a dustproof and moistureproof structure.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve such an object, an imaging device according to a first aspect of the present invention includes an imaging device including a photoelectric conversion unit configured by a bare chip alone, or a protective member attached to an upper surface or a lower surface of the bare chip, and the imaging device. , A lens unit that forms a subject image on the photoelectric conversion unit provided in the imaging device, a leg portion that supports the lens unit, and a contact surface that contacts the imaging device. An optical member, an elastic means, and a lens frame fixed to the substrate and supporting the optical member, and the optical member is pressed in the optical axis direction by the elastic force of the elastic means. The member is biased toward the image sensorIn the stateThe contact surface is in contact with only the surface of the image sensor facing the lens portion.
[0015]
  An image pickup apparatus according to a second aspect of the present invention includes an image pickup device including a photoelectric conversion unit configured by a bare chip alone, or a protective member attached to an upper surface or a lower surface of the bare chip, a substrate on which the image pickup device is attached, An optical member including a lens unit that forms a subject image on the photoelectric conversion unit provided in the image sensor, a leg unit that supports the lens unit, and a contact surface that contacts the image sensor, and the substrate A lens frame that is fixed to the optical member and supports the optical member and includes elastic means, and the optical member is pressed in the optical axis direction by the elastic force of the elastic means, so that the optical member captures the image Energize towards the elementIn the stateThe contact surface is in contact with only the surface of the image sensor facing the lens portion.
[0016]
[Action]
  An image pickup apparatus according to a first aspect of the present invention includes an image pickup device including a photoelectric conversion unit configured by a bare chip alone, or a protective member attached to an upper surface or a lower surface of the bare chip, a substrate on which the image pickup device is attached, An optical member including a lens unit that forms a subject image on the photoelectric conversion unit included in the image sensor; a leg unit that supports the lens unit; and a contact surface that contacts the image sensor; and elastic means And a lens frame that is fixed to the substrate and supports the optical member, and the optical member is directed toward the imaging element by pressing the optical member in the optical axis direction by the elastic force of the elastic means. EnergizingIn the stateSince the abutment surface abuts only on the surface of the image sensor facing the lens portion, a stable elastic force can be obtained even when the part is warped or deformed due to changes over time. Thus, the optical member can be biased with respect to the image pickup device, whereby the distance in the optical axis direction between the lens unit and the image pickup device is always maintained constant, and the vibration is generated when vibration occurs. The play of the optical member can be suppressed, and damage to the image sensor when an impact occurs can be suppressed. The image sensor is preferably a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor, but may be a CCD (Charged Coupled Device) image sensor.
[0017]
Further, when the leg portion is in contact with the surface of the imaging device facing the lens portion with a load of 5 g or more and 500 g or less due to the elastic force of the elastic means, the imaging is performed by appropriate management of the elastic force. Damage to the element can be suppressed.
[0018]
  or,Mirror frameThe lens unit can be protected if it has a cover member that is disposed on the subject side with respect to the lens unit, presses the elastic means, and has at least a part that can transmit light. That is, because of the cover member, the lens portion is not exposed to the outside, and the impact to the cover member from the outside is absorbed by the elastic member, so that a strong impact is applied to the lens portion. As a result, the image sensor is prevented from being damaged.
[0019]
Furthermore, when the elastic means is configured separately from the optical member and the cover member, only the elastic means needs to be replaced when managing the elastic force, and the cost can be reduced. Here, the separate body is composed of individual independent members, is not integrated with an adhesive or the like, and is in a state where it can be handled as individual parts when removed.
[0020]
Further, when the elastic means is a coil spring, the elastic force can be exerted stably for a long time.
[0021]
Further, if the elastic means is a sheet-like member having an opening in the center, it is easy to assemble and is preferable from the viewpoint of space saving.
[0022]
In addition, the sheet-like member is made of a light-shielding member, and it is preferable that the sheet-like member also serves as a diaphragm for defining the F number of the lens unit because it is not necessary to provide a diaphragm separately, and the number of parts is reduced.
[0023]
On the other hand, it is preferable that the elastic means is integrated with the cover member because the number of parts is reduced.
[0024]
  Further, it is preferable that the elastic means is integrated with the optical member because the number of parts is reduced.
  Furthermore, it is preferable that the lens frame is fixed to the substrate.
[0025]
  An image pickup apparatus according to a second aspect of the present invention includes an image pickup device including a photoelectric conversion unit configured by a bare chip alone, or a protective member attached to an upper surface or a lower surface of the bare chip, a substrate on which the image pickup device is attached, An optical member including a lens unit that forms a subject image on the photoelectric conversion unit provided in the image sensor, a leg unit that supports the lens unit, and a contact surface that contacts the image sensor, and the substrate A lens frame that is fixed to the optical member and supports the optical member and includes elastic means, and the optical member is pressed in the optical axis direction by the elastic force of the elastic means, so that the optical member captures the image Energize towards the elementIn the stateSince the abutment surface abuts only on the surface of the image sensor facing the lens portion, a stable elastic force can be obtained even when the part is warped or deformed due to changes over time. Thus, the optical member can be biased with respect to the image pickup device, whereby the distance in the optical axis direction between the lens unit and the image pickup device is always maintained constant, and the vibration is generated when vibration occurs. The play of the optical member can be suppressed, and damage to the image sensor when an impact occurs can be suppressed.
[0026]
Further, when the leg portion is in contact with the surface of the imaging device facing the lens portion with a load of 5 g or more and 500 g or less due to the elastic force of the elastic means, the imaging is performed by appropriate management of the elastic force. Damage to the element can be suppressed.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of the imaging apparatus according to the present embodiment. FIG. 2 is a perspective view of the imaging apparatus of FIG. FIG. 3 is a perspective view of the optical member, and FIG. 4 is a bottom view of the optical member. FIG. 5 is a top view of the image sensor.
[0028]
As shown in FIG. 1, the optical member 1 is formed by integrally forming a lens portion and a leg portion using a plastic material. More specifically, the optical member 1 includes a tubular leg portion 1c, four abutting portions 1d formed at a lower end thereof as a part of the leg portion 1c, and a step formed around the upper end of the leg portion 1c. It is integrally formed from a portion 1e, a plate-like upper surface portion 1b that closes the upper end of the leg portion 1c, and a convex lens portion 1a formed at the center of the upper surface portion 1b. An aperture plate 3 made of a light-shielding material and having an aperture 3a serving as a first aperture that defines the F number of the convex lens portion 1a is formed on the upper surface of the upper surface portion 1b and around the convex lens portion 1a. It is fixed by bonding or the like.
[0029]
A lens frame 4 made of a light-shielding material is disposed outside the optical member 1. As apparent from FIG. 2, the lens frame 4 is provided with a prismatic lower portion 4a and a cylindrical upper portion 4b. The lower end of the lower portion 4a abuts on the substrate PC and is fixed by the adhesive B. The upper surface of the lower part 4a is covered with a partition 4c on the peripheral side, and the leg 1c of the optical member 1 is closely fitted to the circular inner peripheral surface of the partition 4c. Therefore, the substrate PC and the lens frame 4 are connected to the center of the circular opening of the partition wall 4c and the photoelectric conversion unit 2d of the image sensor 2b described later using, for example, an optical sensor (not shown) provided in the automatic assembly machine. The lens unit 1a can be accurately positioned in the direction orthogonal to the optical axis with respect to the photoelectric conversion unit 2d of the image sensor 2b described later simply by positioning and arranging so that the centers coincide.
[0030]
On the other hand, a light shielding plate 5 is attached to the upper end of the upper part 4 b of the lens frame 4 with an adhesive B. The light shielding plate 5 has an opening 5a as a second diaphragm at the center thereof. A filter 7 made of a material having infrared absorption characteristics is attached by an adhesive B below the opening 5 a of the light shielding plate 5. The light shielding plate 5 and the filter 7 constitute a cover member.
[0031]
In FIG. 1, an elastic means 6 comprising a coil spring is arranged between the light shielding plate 5 and the step portion 1e of the optical member 1, and the light shielding plate 5 is elastically deformed by being attached to the lens frame 4. The optical member 1 is pressed downward in FIG. 1 by the elastic force. Therefore, although the force from the light shielding plate 5 is transmitted to the substrate PC through the lens frame 4, it is not directly transmitted to the image sensor 2b.
[0032]
In FIG. 5, the imaging unit 2 includes an imaging element 2b such as a CMOS image sensor. The lower surface of the rectangular thin plate-shaped imaging element 2b is attached to the upper surface of the substrate PC. A photoelectric conversion unit 2d in which pixels are two-dimensionally arranged is formed at the center of the upper surface of the image pickup device 2b, and an image processing circuit is formed around and inside the image pickup device 2b. The surrounding surface 2a is formed. A large number of pads 2c are arranged in the vicinity of the outer edge of the peripheral surface 2a intersecting so as to be orthogonal to the thin side surface. The pad 2c, which is a connection terminal, is connected to the substrate PC via a wire W as shown in FIG. The wire W is connected to a predetermined circuit on the substrate PC.
[0033]
Furthermore, the contact part 1d of the optical member 1 has a shape as shown in FIG. 4 and projects from the lower end of the leg part 1c to constitute a part of the leg part 1c. In the present embodiment, as indicated by a dotted line in FIG. 5, the peripheral surface 2a of the image pickup device 2b is arranged in a state where only the contact portion 1d is in contact with the inside of the pad 2c. Therefore, regarding the surface flatness, it is sufficient that only the lower surface of the contact portion 1d is maintained within a predetermined range. Further, since there are four leg portions 1c (contact portions 1d) and the center of gravity of the optical member 1 comes to the center thereof, the optical axis of the lens portion 1a when the optical member 1 is placed alone on a plane. Can be said to have a position and shape that are perpendicular to the plane. Therefore, even if there is a gap between the inner peripheral surface of the lens frame 4 and the outer peripheral surface of the optical member 1, when the leg portion 1c is brought into contact with the peripheral surface 2a of the image sensor 2b, the image sensor 2b The optical axis is orthogonal to the photoelectric conversion unit 2d, and an image with less distortion can be obtained. Here, a circuit (including a signal processing circuit) (not shown) of the image sensor is provided on the back side (the lower surface side in FIG. 1) of the peripheral surface 2a. Is not affected.
[0034]
Here, in order to examine the contact position of the contact part 1d, for example, the corner 2g of the surface of the photoelectric conversion part 2d shown in FIG. 5 is made slightly smaller than the entire pixel area. In such a case, the imaging performance of the imaging device 2b is improved even if the contact portion 1d is brought into contact with the corner 2g region even in the surface of the photoelectric conversion portion 2d. It can be said that there is little fear of influence. In addition, it is preferable that the load from the contact part 1d is 500 g or less regardless of which area | region of the surrounding surface 2a or the photoelectric conversion part 2d surface is contacted. This is because exceeding this load may cause damage to the image sensor 2b. However, in consideration of image blur due to vibration or the like, the load from the contact portion 1d is preferably 5 g or more. Such a load can be appropriately managed by selecting the wire diameter and the number of turns of the coil spring 6 which is an elastic means, as will be described later. Moreover, in any load of 5 g or more and 500 g or less, the surface pressure is 1000 mg / mm.²The following is more preferable for preventing damage due to a local extreme load on the image sensor. Here, the surface pressure is obtained by dividing the load applied to the imaging element via the leg portion (contact portion 1d) of the optical member by the area of the surface facing the lens portion with which the leg portion is in contact. Is.
[0035]
According to the present embodiment, the contact portion 1d is in contact with the peripheral surface 2a of the imaging device 2b, and the lower surface of the step portion 1e of the optical member 1 and the partition wall 4c of the lower portion 4a of the lens frame 4 are arranged. Since a gap Δ is formed between them, the distance L between the lens unit 1a and the photoelectric conversion unit 2d of the image sensor 2b (that is, positioning in the optical axis direction) depends on the length of the leg 1c. It is set with high accuracy. In the present embodiment, four contact portions are provided, but one to three locations may be used. Further, as long as the interference with the pad 2c can be avoided, a ring-shaped contact portion along the cylindrical leg portion 1c of the optical member 1 may be used.
[0036]
Further, since the optical member 1 is made of a plastic material, it is possible to reduce the shift of the in-focus position based on the change in the refractive index of the lens portion when the temperature changes. That is, as the temperature of the plastic lens increases, the refractive index of the lens decreases and the in-focus position changes in a direction away from the lens. On the other hand, since the leg 1c extends due to a temperature rise, there is an effect of reducing the focus position shift. Since the optical member 1 of the present embodiment is made of a plastic material having a relatively low specific gravity, the optical device 1 is lighter than glass even in the same volume and has excellent shock absorption characteristics. Even in such a case, there is an advantage that damage to the optical member 1 and the image sensor 2b with which the optical member 1 is abutted can be suppressed as much as possible.
[0037]
Further, as shown in FIG. 5, if the optical member 1 has a structure that can be arbitrarily rotated in the lens frame 4, the abutting portion 1d interferes with the pad 2c, so that the optical member 1 can be assembled while its rotation is restricted. A structure (for example, a rotation stopper is provided on the lens frame 4) is preferable.
[0038]
The operation of this embodiment will be described. The lens unit 1a of the optical member 1 forms a subject image on the photoelectric conversion unit 2d of the image sensor 2b. The image sensor 2b can convert an electrical signal corresponding to the amount of received light into an image signal or the like and output it through the pad 2c and the wire W.
[0039]
Further, in the present embodiment, the optical member 1 is not mounted on the substrate PC, but is mounted on the peripheral surface 2a of the image pickup device 2b, so that the leg portion 1c (including the contact portion 1d) of the optical member 1 is included. ), That is, the accuracy of the distance L described above, is managed, so that it is not necessary to adjust the focusing position of the lens unit 1a at the time of assembly. Since the imaging apparatus according to the embodiment of the present invention does not have a focus adjustment mechanism corresponding to the subject distance, the lens of the imaging apparatus needs to be a pan-focus lens that focuses from a long-distance subject to a short-distance subject. is there. Therefore, the hyperfocal distance U≈f²/ (F × 2P) (where f is the focal length of the lens, F is the F number of the lens, and P is the pixel pitch of the image sensor) and the photoelectric conversion unit 2d of the image sensor 2b. By matching the positions in the optical axis direction with each other, it is possible to consider that an object at a distance of U / 2 from infinity is in focus in terms of geometric optics. For example, when f = 3.2 mm, F = 2.8, and P = 0.0006 mm, the hyperfocal distance U≈f as the reference subject distance²If the above-mentioned distance L is set so that the position in the optical axis direction of the image point position of the lens unit 1a at /(F×2P)=0.33 m and the photoelectric conversion unit 2d of the image sensor 2b coincide with each other, The camera is in focus from infinity to a distance of about 0.17m. In addition, it is not always necessary to set the hyperfocal distance as the reference subject distance. For example, when the emphasis is placed on the image quality at a farther distance, the reference subject distance may be set farther than the hyperfocal distance (specifically, the above-described distance is set). The distance L may be slightly shortened.) Here, in order to eliminate the need for adjustment of the in-focus position as the pan focus lens with respect to the accuracy of the distance L, the light of the image point at the reference subject distance of the photoelectric conversion unit 2d of the imaging device 2b and the lens unit 1a. It is necessary to suppress the deviation in the axial direction to about ± 0.5 × (F × 2P) (F: F number of the photographing lens, P: pixel pitch of the image sensor) in terms of air. Further, it is desirable to suppress the value to about ± 0.25 × (F × 2P). If this deviation is large, the image quality at an infinite distance or a close distance deteriorates, which is not preferable.
[0040]
In addition, according to the present embodiment, the contact portion 1d of the leg portion 1c of the optical member 1 contacts the peripheral surface 2a of the image sensor 2b, so that the lens unit 1a and the photoelectric conversion unit 2d of the image sensor 2b The positioning in the optical axis direction can be performed. In addition, the lens frame 4 is installed on the substrate PC with the photoelectric conversion unit 2d of the image sensor 2b as a positioning reference, so that the lens unit 1a and the photoelectric conversion unit 2d of the image sensor 2b are positioned in the direction perpendicular to the optical axis. As a result, high positioning accuracy can be achieved at low cost.
[0041]
In particular, when the pad 2c and the wire W for connecting the imaging device 2b and the substrate PC are formed on the peripheral surface 2a of the imaging device 2b, the contact portion 1d of the leg 1c is more than the pad 2c. In addition, if the photoelectric conversion unit 2d is configured to contact the peripheral surface 2a, the contact area of the contact unit 1d can be ensured to be large while maintaining the imaging device 2b in a compact configuration. Since the surface pressure of the contact surface can be kept low, interference with the pad 2c and the wire W can be suppressed and high-accuracy positioning can be achieved while protecting the image sensor 2b. The Rukoto. The lens frame 4 is bonded to the substrate PC, and together with the other two bonding portions, the lens frame 4 is maintained in a sealed state so that foreign matter does not enter the outside of the imaging device. The adverse effect of foreign matter on the 2b photoelectric conversion unit 2d can be eliminated. It is preferable that the adhesive used for these has moisture resistance. Thereby, the surface deterioration of the image pick-up element and a pad by the penetration | invasion of moisture can be prevented.
[0042]
Further, since the elastic means 6 that presses the step portion 1e of the optical member 1 in the direction of the optical axis with a predetermined elastic force is provided, the optical axis with respect to the lens frame 4 using the elastic force of the elastic means 6 is provided. Along the direction, the leg portion 1c (abutting portion 1d) can be pressed against the peripheral surface 2a of the image sensor 2b with an appropriate abutting force (a force corresponding to a load of 5 g or more and 500 g or less as described above). The optical member 1 can be imaged with a stable elastic force even in the case where the part 1 and the image pickup element 2b are easily positioned in the optical axis direction, but the part is warped or deformed due to a change with time. The imaging element 2b can be biased with respect to the element 2b, thereby suppressing the rattling of the optical member 1 when vibration is generated, and in addition, when an impact occurs, the imaging element 2b has a circuit disposed inside. Causes excessive stress to the surrounding surface 2a Rukoto is not. Even when a large force such as an impact force is applied in the optical axis direction of the lens frame 4, the force is transmitted to the substrate PC through the lens frame 4, but is not directly transmitted to the imaging device 2b. It is preferable from the viewpoint of protecting the image pickup device 2b. The elastic means 6 may be urethane or sponge, but is preferably a metal spring that can exhibit a stable elastic force for a long period of time.
[0043]
Further, since the cover member composed of the light shielding plate 5 and the filter 7 is disposed on the subject side from the lens portion 1a, the protection can be achieved without exposing the lens portion 1a, and foreign matter on the lens surface can be achieved. Can also be prevented. Furthermore, since the filter 7 is formed of a material having infrared absorption characteristics, it is not necessary to provide an infrared cut filter separately, which is preferable because the number of parts can be reduced. Instead of providing the filter 7 with an infrared cut characteristic, the optical member 1 itself may be formed from a material having an infrared absorption characteristic, or a film having an infrared cut characteristic may be coated on the surface of the lens 1a.
[0044]
Further, the optical member 1 can be inserted into the lens frame 4 from the subject side with the light shielding plate 5 removed from the lens frame 4 at the time of assembly, and then the light shielding plate 5 is assembled to the lens frame 4. be able to. With such a configuration, the assembling property of the optical member 1 is improved, and automatic assembly or the like can be easily performed. At this time, if an air escape hole is formed in any one of the lower parts 4a of the lens frame 4, even if the clearance between the lens frame 4 and the optical member 1 is small, the assembly can be easily performed. However, it is preferable that the air escape hole is sealed with a filler after assembly to prevent entry of foreign matter from the outside, surface deterioration of the image sensor and the pad due to moisture, and the like. In such a case, the filler preferably has a light blocking property so as to suppress light leakage. The optical member 1 may be inserted after the lens frame 4 is bonded to the substrate PC, or the optical member 1 may be bonded to the substrate PC for each unit after the optical member 1 is attached to the lens frame 4. Thereby, the freedom degree of a process is ensured. In the latter assembling procedure, the partition wall 4c of the lens frame 4 can also function to prevent the optical member 1 from falling off.
[0045]
Since the leg 1c of the optical member 1 is disposed near the photoelectric conversion unit 2d of the image pickup device 2b, a light beam that does not contribute to image formation is reflected on the leg 1c and incident on the photoelectric conversion unit 2d. There is concern that it may cause ghosts and flares. In order to prevent this, a second aperture (aperture 5a) that restricts the peripheral luminous flux is disposed on the subject side of the first aperture (aperture 3a) that defines the F number of the lens unit 1a, so that unnecessary light is incident. It is effective to reduce. Since the angle of view differs between the short side, the long side, and the diagonal direction of the photoelectric conversion unit 2d of the image sensor 2b, a further effect can be obtained by making the aperture 5a of the second diaphragm rectangular. Further, in the present embodiment, the opening 5a of the light shielding plate 5 has this function. However, a diaphragm having a light shielding property is coated or applied to the subject side of the filter 7 other than the necessary opening. May be formed. For the same reason, it is preferable that at least a part of the leg 1c is subjected to an inner surface antireflection treatment. The inner surface antireflection treatment includes, for example, forming a surface with minute irregularities so as to scatter a light flux that does not contribute to image formation, and applying an antireflection coating or a paint having low reflection characteristics.
[0046]
Further, since the diaphragm plate 3 having the opening 3a is provided on the incident surface side of the lens portion 1a, the light beam incident on the light receiving surface 2d of the image pickup device 2b is incident at an angle close to vertical, that is, close to telecentric. Thus, a high-quality image can be obtained. Furthermore, the shape of the lens portion 1a is a positive lens shape with a strong curvature surface facing the image side, so that the distance between the first aperture (aperture 3a) and the principal point of the lens portion 1a can be increased. The desired configuration is more telecentric. In the present embodiment, the lens portion 1a has a positive meniscus shape with a convex surface facing the image side. Further, in order to obtain a higher quality image, it is preferable that the lens unit is composed of a plurality of lenses as in a third embodiment to be described later.
[0047]
FIG. 7 is a cross-sectional view of an imaging apparatus including a modification of the elastic means, and FIG. 8 is a perspective view showing the optical member and the elastic means in an exploded state. The elastic means 16 in FIG. 7 is made of a light-shielding material, and exhibits a diaphragm function instead of the diaphragm plate 3 in FIG. More specifically, as is apparent from FIG. 8, the elastic means 16 made of resin is a substantially disk-shaped sheet-like member having an opening (aperture) 16a in the center, and is equidistant from the circumference. Four protrusions 16b protrude outward in the radial direction. On the other hand, the ring portion 11f formed on the top of the optical member forms a notch 11g corresponding to the protrusion 16b. By engaging the protrusion 16b with the notch 11g, the elastic means 16 is fitted in the ring portion 11f. Further, when the light shielding plate 15 is attached, if the projections 16c formed on the lower surface of the light shielding plate 15 are pressed from above, the projections 16b are elastically deformed, and the optical member 11 is deformed by a predetermined elastic force. Is energized against the peripheral surface 2a. Other configurations are the same as those in the embodiment shown in FIG.
[0048]
FIG. 9 is a diagram illustrating an imaging apparatus according to the second embodiment. The second embodiment is different from the above-described embodiment only in that the configurations of the diaphragm plate and the light shielding plate are changed. Therefore, the other similar configurations are denoted by the same reference numerals and described. Omitted.
[0049]
In FIG. 9, a holding member 5 ′ having a thin light-shielding sheet 8 attached on the upper surface is attached to the upper end of the upper part 4 b of the lens frame 4 with an adhesive B. A filter 7 'made of a material having infrared absorption characteristics is fitted and disposed in the central opening 5a' of the holding member 5 'made of a light-shielding material. A tapered surface 5b ′ is formed on the upper edge of the opening 5a ′ of the holding member 5 ′, and the adhesive member B is attached thereto to join the holding member 5 ′ and the filter 7 ′. it can. Further, the holding member 5 ′ is provided with a reduced diameter portion 5c ′ that protrudes downward from the opening 5a ′ and whose inner diameter gradually decreases, and the most narrowed portion at the lower end thereof is the first restrictor 5d ′. Configure. Further, the central opening 8a of the light shielding sheet 8 forms a second diaphragm. The holding member 5 ′, the filter 7 ′, and the light shielding sheet 8 constitute a cover member.
[0050]
According to the present embodiment, the cover member constituted by the holding member 5 ′, the filter 7 ′, and the light shielding sheet 8 is disposed on the subject side from the lens portion 1 a of the optical member 1, so that the lens portion 1 a is exposed. Therefore, the protection can be achieved and the adhesion of foreign matter to the lens surface can be prevented. Furthermore, since the cover member can be integrally formed, it contributes to a reduction in the number of parts of the entire imaging apparatus.
[0051]
Similar to the above-described embodiment, the leg 1c of the optical member 1 is disposed near the photoelectric conversion unit 2d of the image sensor 2b. There is a concern that it may cause ghost or flare by entering the converter 2d. In the present embodiment, a second stop (aperture 8a) that restricts the peripheral luminous flux is disposed on the subject side of the first stop 5a ′ that defines the F number of the lens unit 1a to reduce the incidence of unnecessary light. ing. Since the angle of view differs between the short side, the long side, and the diagonal direction of the photoelectric conversion unit 2d of the image sensor 2b, a further effect can be obtained by making the aperture 8a of the second diaphragm rectangular.
[0052]
Further, in the present embodiment, since the elastic means 6 is provided as an urging member for pressing the step portion 1e of the optical member 1 in the optical axis direction with a predetermined elastic force, the elasticity of the elastic means 6 is provided. Using the force, along the optical axis direction with respect to the lens frame 4, the leg portion 1c (contact portion 1d) has an appropriate contact force with the peripheral surface 2a of the image sensor 2b (the contact force of 5 g to 500 g described above). Therefore, an excessive stress is not caused on the peripheral surface 2a of the image pickup element 2b in which a circuit is arranged on the inner side, and the optical member 1 is not shaken by vibration.
[0053]
FIG. 10 is a cross-sectional view of an imaging apparatus including another modification of the elastic means. The elastic means 26 in FIG. 10 is integrated with a holding member, that is, a cover member. As is apparent from FIG. 10, the holding member 26 is made of a resin material that is easily elastically deformed, such as an elastomer resin, and the elastic means 6 of FIG. 9 is removed, and the holding member 26 is equidistant from the holding member 5 ′ of FIG. The only difference is that four protrusions (elastic means) 26e are formed. The holding member 26 is fixed to the lens frame 4 with the adhesive B, and the protrusion 26e is elastically deformed, whereby the optical member 1 is urged against the peripheral surface 2a of the image sensor 2b with a predetermined elastic force. ing. Other configurations are the same as those of the embodiment shown in FIG.
[0054]
FIG. 11 is a diagram illustrating an imaging apparatus according to the third embodiment. The third embodiment is mainly different from the embodiment of FIG. 2 only in that the configuration of the optical member is changed so as to have a plurality of lens portions. Other similar configurations including the position are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[0055]
In FIG. 11, the optical member 19 includes an image side lens 1 ′ and a subject side lens 9 each made of a plastic material. The image side lens 1 ′ has a shape similar to that of the optical member 1 shown in FIG. 1, but the height in the optical axis direction of the ring portion 1 f ′ formed at the top is increased. A subject-side lens 9 is disposed on the inner side in the radial direction of the ring portion 1 f ′ and above the upper surface portion 1 b ′ via a diaphragm plate 3 that defines the F number. The subject side lens 9 includes a flange portion 9b fitted to the inner periphery of the ring portion 1f 'and a lens portion 9a formed at the center. The lens portion 1a 'of the image side lens 1' is a positive lens, whereas the lens portion 9a of the subject side lens 9 is a negative lens. In the present embodiment, the diaphragm plate 3 functions as a spacer that regulates the distance between the lenses of the lens portions 1a 'and 9a, and the opening 3a of the diaphragm plate 3 functions as a first diaphragm that defines the F number. .
[0056]
The inner peripheral surface of the ring portion 1f ′ of the image side lens 1 ′ and the outer peripheral surface of the flange portion 9b of the subject side lens 9 have the same diameter and are parallel to the optical axis. By engaging, the lens portions 1a ′ and 9a can be positioned in the direction perpendicular to the optical axis, and their optical axes can be easily matched. The subject side lens 9 is bonded to the image side lens 1 ′ with an adhesive B applied to the periphery thereof.
[0057]
A holding member 5 ′ having a thin light shielding sheet 8 attached to the upper surface is attached to the upper end of the upper portion 4 b of the lens frame 4 with an adhesive B. A filter 7 'made of a material having infrared absorption characteristics is fitted and disposed in the central opening 5a' of the holding member 5 'made of a light-shielding material. A tapered surface 5b ′ is formed on the upper edge of the opening 5a ′ of the holding member 5 ′, and the adhesive member B is attached thereto to join the holding member 5 ′ and the filter 7 ′. it can. Furthermore, the holding member 5 ′ is provided with a reduced diameter portion 5c ′ that protrudes downward from the opening 5a ′ and the inner diameter gradually decreases. This portion functions as a light shielding portion that suppresses the intrusion of unnecessary light. To do. The central opening 8a of the light shielding sheet 8 constitutes the second diaphragm.
[0058]
Further, in the present embodiment, since the elastic means 6 as an urging member that presses the step portion 1e ′ of the optical member 19 in the optical axis direction with a predetermined elastic force is provided. Using the elastic force, along the optical axis direction with respect to the lens frame 4, the leg portion 1c ′ (contact portion 1d ′) has an appropriate contact force with the peripheral surface 2a of the image sensor 2b (from 5 g to 500 g described above). Therefore, it does not cause excessive stress on the peripheral surface 2a of the image pickup device 2b in which the circuit is arranged on the inner side, and the optical member 19 does not rattle due to vibration. Yes.
[0059]
FIG. 12 is a perspective view of still another modified example of the elastic means. The elastic means 36 of FIG. 12 is integrated with the optical member, and can be incorporated into the imaging apparatus of FIG. 1 in which the elastic means 6 is omitted, for example. As is clear from FIG. 12, the optical member 36 has four protrusions (elastic means) 36f at equal intervals on the step portion 36e and the optical member 1 of FIG. The only difference is that the arm portion 36g for supporting the is formed. In the state in which the optical member 36 is assembled as shown in FIG. 1, the projection 36g comes into contact with the lower surface of the light shielding plate 5 (FIG. 1), whereby the cantilever arm 36g is elastically deformed. The generated elastic force urges the optical member 1 against the peripheral surface 2a of the image sensor 2b with a predetermined elastic force (FIG. 1). Other configurations are the same as those in the embodiment shown in FIG.
[0060]
FIG. 13 is a cross-sectional view of an imaging apparatus including still another modified example of the elastic means. The elastic means of FIG. 13 is integrated with the lens frame. As is apparent from FIG. 13, the lens frame 46 is formed with four notches 46d (only two are shown) at equal intervals in the upper half portion 46b of the lens frame 4 of FIG. The lower end of the arm 46e extending in parallel with the optical axis is connected to the lower edge of the notch 46d in FIG. At the upper end of the arm 46e, a protrusion 46f having a substantially triangular cross section is formed, protruding inward in the direction perpendicular to the optical axis. Note that the upper portion of the stepped portion 1e of the optical member 1 is preferably tapered as shown in FIG. The arm 46e and the protrusion 46f constitute elastic means.
[0061]
When the optical member 1 is inserted into the lens frame 46 attached to the substrate PC from above in FIG. 13, the stepped portion 1e comes into contact with the protruding portion 46f and pushes the arm 46e outward in the direction perpendicular to the optical axis. Thus, the optical member 1 can be easily incorporated. On the other hand, when the optical member 1 is assembled up to the position shown in FIG. 13, the deformation of the arm 46e is restored, but the shape of the protrusion 46f is determined so that the restoration is not complete and some deformation remains. . Therefore, the protrusion 46f urges the stepped portion 1e in the direction of the arrow by the resulting elastic force, and thereby urges the optical member 1 against the peripheral surface 2a of the imaging element 2b with a predetermined elastic force. It is like that. Other configurations are the same as those in the embodiment shown in FIG. In the present embodiment, due to the structure in which the arm 46e and the protrusion 46f are formed, a sufficient dustproof / moistureproof function cannot be exhibited as it is. On the other hand, for example, by covering the clearance of the elastic structure portions (46e, 46f) of the lens frame 46 with another member, a desired dustproof / moistureproof function can be exhibited.
[0062]
Further, as another example of the elastic means, in addition to the above, a combination of a wave spring or a disc spring may be used.
[0063]
  The present invention has been described above with reference to the embodiments. However, the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and can be modified or improved as appropriate. For example, in the present embodiment, the image sensor 2b and the substrate PC are connected by the wire W. However, the back of the image sensor 2b (opposite to the photoelectric conversion unit) is wired inside the image sensor 2b. The signal may be extracted from the side) or the side surface. According to such a configuration, it is possible to ensure a wide peripheral surface of the image sensor and to easily perform connection. Furthermore, in this embodiment, imaging is performed.Elements from bare chips onlyAlthough it is configured, by attaching a protective member such as glass to the upper or lower surface,Image sensorCan be configured like thatImage sensorMay be used. In addition, the substrate is not limited to a hard one, but may be a flexible one.good. legBy appropriately designing the length dimension of the leg that comes into contact with the image sensor so that it is in contact with the surface facing the lens part of the image sensor so as to match the image point position of the lens, This is particularly preferable since it is possible to obtain a highly reliable image pickup apparatus that can be assembled with high accuracy even without adjustment. The imaging device of the present invention can be incorporated into various devices such as a mobile phone, a personal computer, a PDA, an AV device, a television, and a home appliance.
[0064]
【The invention's effect】
According to the present invention, while being inexpensive, the number of parts can be reduced, the size can be reduced, the lens can be prevented from rattling or damage due to external force over a long period of time, and furthermore, it can be assembled with high precision even without adjustment. In addition, it is possible to provide a highly reliable imaging device having a dustproof and moistureproof structure.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an imaging apparatus according to a first embodiment.
2 is a perspective view of the imaging apparatus of FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a perspective view of an optical member.
FIG. 4 is a bottom view of the optical member.
FIG. 5 is a top view of the image sensor.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of a conventional imaging device
FIG. 7 is a cross-sectional view of an imaging apparatus including a modification of elastic means.
FIG. 8 is a perspective view showing an optical member and elastic means in an exploded state.
FIG. 9 is a cross-sectional view of an imaging apparatus according to a second embodiment.
FIG. 10 is a cross-sectional view of an imaging apparatus including another modification of elastic means.
FIG. 11 is a cross-sectional view of an imaging apparatus according to a third embodiment.
FIG. 12 is a perspective view of another modified example of the elastic means.
FIG. 13 is a cross-sectional view of an imaging apparatus including another modification of elastic means.
[Explanation of symbols]
1, 11, 19, 36 Optical member
1a, 1a 'lens part
1c Leg
1d contact part
2 Imaging unit
2a Surrounding surface
2b Image sensor
2d photoelectric converter
3 Aperture plate
4, 46 Mirror frame
5, 15 Shading plate
6 Elastic means
7 Filter
8 Shading sheet
9 Subject lens
9a Lens part
16 Elastic member
1 'image side lens
5 ', 26 holding member
7 'filter

Claims

An image pickup device including a photoelectric conversion unit configured by a bare chip only, or a protective member attached to the upper or lower surface of the bare chip;
A substrate on which the image sensor is attached;
An optical member including a lens unit that forms a subject image on the photoelectric conversion unit provided in the image sensor, a leg unit that supports the lens unit, and a contact surface that contacts the image sensor;
Elastic means;
A lens frame fixed to the substrate and supporting the optical member,
By pressing the optical member in the optical axis direction by the elastic force of the elastic means, in a state wherein the optical member is urged toward the image pickup device, the said lens portion of the contact surface is the imaging device An imaging apparatus, wherein the imaging apparatus is configured to abut only on a facing surface.

2. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the leg portion is in contact with a surface of the imaging element facing the lens portion with a load of 5 g or more and 500 g or less by an elastic force of the elastic means. .

3. The cover according to claim 1, further comprising a cover member that is attached to the lens frame, is disposed closer to the subject side than the lens unit, presses the elastic means, and at least part of the cover member can transmit light. Imaging device.

The imaging apparatus according to claim 3, wherein the elastic unit is configured separately from the optical member and the cover member.

The imaging apparatus according to claim 1, wherein the elastic means is a coil spring.

The imaging apparatus according to claim 1, wherein the elastic means is a sheet-like member having an opening in the center.

The imaging apparatus according to claim 6, wherein the sheet-like member is made of a light-shielding member, and also serves as a diaphragm that defines an F number of the lens unit.

The imaging apparatus according to claim 3, wherein the elastic means is integrated with the cover member.

The imaging apparatus according to claim 3, wherein the elastic unit is integrated with the optical member.

The imaging apparatus according to claim 1, wherein the lens frame is fixed to the substrate.

An image pickup device including a photoelectric conversion unit configured by a bare chip only, or a protective member attached to the upper or lower surface of the bare chip;
A substrate on which the image sensor is attached;
An optical member including a lens unit that forms a subject image on the photoelectric conversion unit provided in the image sensor, a leg unit that supports the lens unit, and a contact surface that contacts the image sensor;
A lens frame fixed to the substrate and supporting the optical member, and having an elastic means,
By pressing the optical member in the optical axis direction by the elastic force of the elastic means, the optical member is urged toward the imaging element, and the contact surface faces the lens portion of the imaging element. An image pickup apparatus that is configured to contact only the head.

The image pickup apparatus according to claim 11, wherein the leg portion is in contact with a surface of the image pickup element facing the lens portion with a load of 5 g or more and 500 g or less by an elastic force of the elastic means. .

The imaging device according to claim 1, wherein the optical member is formed integrally with the lens portion and the leg portion.