JP3932565B2 - 撮像装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベアチップCCDを用いた撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
次に、図面を用いて従来例を説明する。図16は従来のパッケージに封入されたCCDチップを用いた撮像装置の主要部を説明する図である。
【0003】
図において、101は光学系102を支持する鏡胴である。103はパッケージCCD104が設けられた基板で、鏡胴101の基端部に取付けられている。
パッケージCCD104は一面が開放されたセラミック等の箱体105内にCCDチップ106が設けられ、箱体105の開放面を覆うガラス板107で前記CCDチップ106が箱体105内に封入されている。
【0004】
108は水晶フィルタや赤外カットフィルタ等からなる光学フィルタである。109は光学フィルタ108とパッケージCCD104との間に配設され、鏡胴101の内筒面に設けられた凸部101aに前記光学フィルタ108を押し付けて、光学フィルタ108の位置決めを行なうゴムや樹脂等の弾性部材である。
【0005】
又、ガラス板107上には、弾性部材109と光学フィルタ108とで構成される閉空間が形成されるので、ガラス板107上に塵埃等が付着するのを防止している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
近年、パッケージCCD104の代りに、裸の状態のCCDチップ(ベアチップCCD)106の状態で市場に供給することが提案されている。
【0007】
しかしながら、このベアチップCCDをどのような構成で使うかは具体的には提案されていない。本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、従来のパッケージCCDを用いた構成より小型化が可能で、低コストの撮像装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の撮像装置は、基板と、該基板上に設けられたベアチップCCDと、該ベアチップCCDの受光面上に設けられた光学素子と、前記基板に設けられ、前記ベアチップCCDから出力された画像信号を処理する回路と、前記基板上に設けられ、撮像光学系を保持する鏡胴と、前記基板を覆うカバーと、を具備するものである。
【0020】
この様に構成することで、小型の撮像装置を実現できる。
そして、前記ベアチップCCDと前記光学素子との間に熱線を設けてもよい。
このように構成することで、光学素子の結露を防止できる。
【0021】
更に、前記ベアチップCCDと前記光学素子との間に液晶を設けてもよい。
このように構成すると、液晶の透過率を変えることで、絞りになる。また、部分的に透過率を変えることも可能となるので、逆光補正等にも使用できる。
【0022】
また、撮像装置の第1の例としては、前記基板上に設けられ、撮像光学系を保持する鏡胴と、前記基板を覆うカバーとからなるものがある。
第2の例としては、前記光学素子上に設けられ、外部からの光を前記光学素子へ導く筒体を有し、前記筒体の先端面を除いて、前記基板上を遮光性の樹脂で覆ったものがある。
【0023】
第3の例としては、前記基板を覆うカバーを有し、該カバーには撮像レンズ装填用のマウントを設けたものがある。
前記基板には、自動露出回路、自動焦点検出回路のうち少なくともどちらか一方を設けてもよい。
【0024】
【発明の実施の形態】
次に図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
(1) 第1の実施の形態例
図1は本発明の光学素子一体型撮像素子の第1の実施の形態例を説明する構成図である。
【0025】
図において、1はベアチップCCD2が実装された基板、3はベアチップCCD2の受光面2a上に設けられたフィルタ、4は撮像光学系としてのレンズである。
そして、ベアチップCCD2とフィルタ3とは圧着され、更に接着されて一体化されている。
【0026】
また、フィルタ3はローパスフィルタとしての水晶フィルタでも良いし、赤外カットフィルタであっても良いし、またこれらが積層されたフィルタであっても良い。
【0027】
更に、光の入射面及び出射面以外の部分は、遮光層5が形成されている。この遮光層としては、フィルタ3と、ベアチップ2との接着を兼ねるバルサムやエポキシ等の接合剤が好ましい。
【0028】
このように構成することで、ベアチップCCD2の受光面2aは外部に露出しないので、受光面2aにゴミ等が付着せず、耐候性も向上する。
また、組付け工程においても、受光面2aにゴミ等が付着しないので、工程安定性が向上し、信頼性が向上する。
【0029】
更に、ベアチップCCD2とフィルタ3とを圧着することにより、ベアチップCCD2とフィルタ3とのあおり調整がなされ、片ボケを防止することができる。
更に、光の入射面及び光の出射面以外の部分は、遮光層5を形成したことにより、ベアチップCCD2に不要光が入射することを防止することできる。
【0030】
(2) 第2の実施の形態例
図2は本発明の光学素子一体型撮像素子の第2の実施の形態例を説明する構成図である。尚、図2において、第1の実施の形態例を説明する図1と同一部分には、同一符号を付しそれらの説明は省略する。
【0031】
本実施の形態例と第1の実施の形態例との相違点は、フィルタ6の構造である。フィルタ6は、ベアチップCCD2の受光面との間にローパス効果を有する間隔が形成され、フィルタ6はベアチップCCD2の周縁部、本実施の形態例では基板1に当接する構造となっている。
【0032】
また、フィルタ6は赤外除去効果を有する樹脂製で、ベアチップCCD2の受光面2aとの対向面には、回折格子6aが形成されている。
このように構成することで、ベアチップCCD2の受光面2aは外部に露出しないので、受光面2aにゴミ等が付着せず、耐候性も向上する。
【0033】
また、組付け工程においても、受光面2aにゴミ等が付着しないので、工程安定性が向上し、信頼性が向上する。
更に、光の入射面及び光の出射面以外の部分は、遮光層5を形成したことにより、ベアチップCCD2に不要光が入射することを防止することできる。
【0034】
更にまた、フィルタ6を樹脂化したことにより、軽量化が可能となる。
また、ベアチップCCD2の受光面2aとフィルタ6との間に間隙を形成したことにより、ベアチップCCD2の受光面2aがフィルタ6の圧着によって損傷することを防止することができる。
【0035】
また、上記実施の形態例で、間隙に空気以外の物質を封入してもよい。空気と異なる屈折率を有する物質を封入することで、所望の光学特性を得ることができる。
【0036】
更に上記実施の形態例において、フィルタ6の材質を赤外除去効果を有する材質を用いず、赤外除去効果を有するコーティングを施してもよい。
(3) 第3の実施の形態例
図3は本発明の光学素子一体型撮像素子の第3の実施の形態例を説明する構成図である。尚、図3において、第1の実施の形態例を説明する図1と同一部分には、同一符号を付しそれらの説明は省略する。
【0037】
本実施の形態例と第1の実施の形態例との相違点は、フィルタ3のベアチップCCD2の受光面2aに対向する面と反対側の面にレンズ7を設けた点である。
このような構成によれば、第1の実施の形態例の効果に加え、レンズ7が単玉レンズの場合は、光学素子一体型撮像素子のみで画像の出力が可能となる。また、レンズ7がコンデンサレンズの場合は、多くの光学系の光量アップやテレセン性向上が可能な汎用光学系が可能となり、更に、専用設計においてもこのコンデンサレンズがあるので撮像光学系が簡単となり、コストダウンが可能となとともに、性能的にも明るいレンズ系となる。
【0038】
(4) 第4の実施の形態例
図4は本発明の光学素子一体型撮像素子の第4の実施の形態例を説明する構成図である。尚、図4において、第2の実施の形態例を説明する図2と同一部分には、同一符号を付しそれらの説明は省略する。
【0039】
本実施の形態例と第2の実施の形態例との相違点は、フィルタ6のベアチップCCD2の受光面2aに対向する面と反対側の面に、凹部6aを形成し、この後部6aにレンズ8を設けた点である。
【0040】
このような構成によれば、第2の実施の形態例の効果に加え、レンズ8が単玉レンズの場合は、光学素子一体型撮像素子のみで画像の出力が可能となりる。また、レンズ8がコンデンサレンズの場合は、多くの光学系の光量アップやテレセン性向上が可能な汎用光学系が可能となり、更に、専用設計においてもこのコンデンサレンズがあるので撮像光学系が簡単となり、コストダウンが可能となる。
【0041】
更に、フィルタ6に凹部6aを形成し、この凹部6aにレンズ8を設けるようにしたことにより、レンズ4とレンズ8との光軸合せが容易となる。
(5) 第5の実施の形態例
図5は本発明の光学素子一体型撮像素子の第5の実施の形態例を説明する構成図である。尚、図5において、第4の実施の形態例を説明する図4と同一部分には、同一符号を付しそれらの説明は省略する。
【0042】
本実施の形態例と第4の実施の形態例との相違点は、第4の実施の形態例は、フィルタ6とレンズ8とが別体であったが、本実施例では、フィルタ機能とレンズ機能とが一体化した光学部材9となっている点である。
【0043】
この光学部材9は、フィルタ部9aとレンズ部9bとからなっている。
このような構成によれば、第4の実施の形態例の効果に加え、光軸合せが更に容易となる。
【0044】
(6) 第6の実施の形態例
図6は本発明の光学素子一体型撮像素子の第6の実施の形態例を説明する構成図である。尚、図6において、第5の実施の形態例を説明する図5と同一部分には、同一符号を付しそれらの説明は省略する。
【0045】
本実施の形態例と第5の実施の形態例との相違点は、基板を可撓性を有するフレキシブルプリント基板10とし、フレキシブルプリントプリント基板10のベアチップCCD2実装面と反対側の面に信号処理回路チップ11を実装した。
【0046】
上記構成によれば、第5の実施の形態例の効果に加え、信号処理回路チップ11を実装することで、小型で軽量の撮像モジュールが実現できる。また、信号処理回路チップ11をフレキシブルプリント基板10のベアチップCCD2の実装面と反対側の面に設けたことで、ベアチップCCD2と信号処理回路チップ11との相互からでる電磁波の影響を防止することができる。
【0047】
このようなフレキシブル基板10を用いた光学素子一体型撮像素子14は小型,軽量なので、図7に示すように、光学素子一体化撮像素子14の回りにコイル12を巻回し、磁気回路13中の磁気ギャップ内に配設し、コイル12に電流を流すことによりコイル12に光軸方向の推進力を発生させ、光学素子一体型撮像素子14を移動させることにより、非常に高速な自動焦点合せ機構が実現できる。
【0048】
(7) 第7の実施の形態例
図8は本発明の光学素子一体型撮像素子の第7の実施の形態例を説明する構成図である。尚、図8において、第3の実施の形態例を説明する図3と同一部分には、同一符号を付しそれらの説明は省略する。
【0049】
本実施の形態例と第3の実施の形態例との相違点は、レンズとして屈折率が半径方向に分布を持つ円柱状のGRIN(Gradient Index)レンズ15を用い、更に、フィルタとして、GRINレンズ15との境界面に回折格子16aを有する赤外カットフィルタ16を用いた点である。
【0050】
このように構成したことで、第1の実施の形態例の効果に加え、GRINレンズ15を用いたことにより、所望の光学特性を簡単に得ることができる。
(8) 第8の実施の形態例
図9は本発明の光学素子一体型撮像素子の第8の実施の形態例を説明する構成図である。図9において、第1の実施の形態例を説明する図1と同一部分には、同一符号を付しそれらの説明は省略する。
【0051】
本実施の形態例と第1の実施の形態例との相違点は、フィルタ17である。このフィルタ17のベアチップ2の受光面と対向する面と反対側の面17aは、回折格子またはハーフミラーとなっている。
【0052】
このような構成によれば、第1の実施の形態例の効果に加え、回折格子面またはハーフミラー面に入射し乱反射光を受光素子18で検出することにより、自動露出制御やストロボのダイレクト測光が可能となる。
【0053】
(9) 第9の実施の形態例
図10は本発明の撮像装置の第9の実施の形態例を説明する図で、(a)図はカバーを取り除いた上面図、(b)図は(a)図においてカーバーを取付けた時の切断線A-Aにおける断面図、(c)図は(a)図のカバーを取付けた時の右側面図、図11は図10(b)における光学素子一体型撮像素子近傍の拡大図である。
【0054】
これらの図において、基板21上には、第1〜第8の実施の形態例で説明したベアチップCCD22とフィルタやレンズ等の光学素子23が一体化された光学素子一体型撮像素子24と、信号処理回路や自動露出回路や自動焦点回路等のチップ25等が実装されている。
【0055】
基板21のベアチップCCD22の周縁には、穴21aが穿設され、この穴21aに撮影光学系としてのレンズ26が設けられた鏡胴27が取付けられている。鏡胴27は基板21の穴21aに嵌合する突起28aが形成された外枠28と、レンズ26を保持すると共に、固定絞り穴29aを有する内枠29とからなっている。
【0056】
また、30は電源用のコネクタ、31は映像信号出力用のコネクタ、32は基板21上を覆うカバーで、鏡胴27と対向する部分は外部の光を導入する穴32aが開設されている。
【0057】
次に、上記構成の装置の組付け方法を説明する。まず、基板21の穴21aを基準としてベアチップCCD22を実装し、光学素子23を接着固定する。
鏡胴27の外枠28を基板21の穴21aに取付け、内枠29を外枠28内に落とし込む。
【0058】
次に、レンズ26を内枠29上に設け、接着や熱かしめ等の手法で固定する。
そして、カバー32を取付ける。
上記構成によれば、小型の撮像装置を実現することができる。
【0059】
尚、本発明は上記実施の形態例に限定するものではない。たとえば、図12に示すように、ベアチップCCD22と光学素子23との間に熱線30を設けてもよい。
【0060】
このような構成とすることで、時間的にも早く、小電力で効率的に光学素子23の結露を防止できる。
更に、図13に示すように、ベアチップCCD22と光学素子23との間に液晶31を設けてもよい。
【0061】
このように構成することにより、液晶31の透過率を変えることで、絞りになる。また、部分的に透過率を変えることも可能となるので、逆光補正等にも使用できる。
【0062】
(10) 第10の実施の形態例
図14は本発明の撮像装置の第10の実施の形態例を説明する図である。基板35上には、ベアチップCCD36や信号処理回路や自動露出回路や自動焦点回路等のチップ34が実装されている。
【0063】
ベアチップCCD36上には、ベアチップCCD36の受光面に対して空間を介してベアチップCCD36全体を覆うようにフィルタ及びレンズが一体化された光学素子37が接着等の手法で固着されている。尚、この光学素子37のレンズは、パンフォーカスレンズとした。
【0064】
更に、光学素子37の前面に形成された凸部37aには、外部からの光を導く筒体としての絞り穴38aが形成された前枠37が嵌合している。
そして、前枠38の絞り穴38aが形成された先端面を除いて、基板35上は遮光性の樹脂39で覆われている。
【0065】
上記構成によれば、小型の撮像装置が可能となるとともに、遮光性の樹脂39で覆うことにより、光学素子37の側面を黒ぬりする等の遮光を行なう必要がなくなり、更に、別部材の鏡胴も必要なくなる。
【0066】
(11) 第11の実施の形態例
第15図は本発明の撮像装置の第11の実施の形態例を説明する図である。基板40上には、第1〜第8の実施の形態例で説明したベアチップCCD41とフィルタやレンズ等の光学素子42が一体化された光学素子一体型撮像素子43と、信号処理回路や自動露出回路や自動焦点回路等のチップ44等が実装されている。
【0067】
45は基板40を覆うように設けられたカバーである。このカバー45の光学素子一体型撮像素子43との対向する部分には、撮像レンズ46装着用のマウント47が設けられている。
【0068】
上記構成によっても、小型の撮像装置を実現することができる。
【0069】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の撮像装置によれば、基板と、該基板上に設けられたベアチップ CCD と、該ベアチップ CCD の受光面上に設けられた光学素子と、前記基板に設けられ、前記ベアチップ CCD から出力された画像信号を処理する回路とを具備したことにより、小型の撮像装置を実現できる。
【0078】
そして、前記ベアチップCCDと前記光学素子との間に熱線を設けることにより、光学素子の結露を防止できる。
更に、前記ベアチップCCDと前記光学素子との間に液晶を設けることにより、液晶の透過率を変えることで、絞りになる。また、部分的に透過率を変えることも可能となるので、逆光補正等にも使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光学素子一体型撮像素子の第1の実施の形態例を説明する構成図である。
【図2】本発明の光学素子一体型撮像素子の第2の実施の形態例を説明する構成図である。
【図3】本発明の光学素子一体型撮像素子の第3の実施の形態例を説明する構成図である。
【図4】本発明の光学素子一体型撮像素子の第4の実施の形態例を説明する構成図である。
【図5】本発明の光学素子一体型撮像素子の第5の実施の形態例を説明する構成図である。
【図6】本発明の光学素子一体型撮像素子の第6の実施の形態例を説明する構成図である。
【図7】本発明の光学素子一体型撮像素子の第6の実施の他の形態例を説明する構成図である。
【図8】本発明の光学素子一体型撮像素子の第7の実施の形態例を説明する構成図である。
【図9】本発明の光学素子一体型撮像素子の第8の実施の形態例を説明する構成図である。
【図10】本発明の撮像装置の第9の実施の形態例を説明する図で、(a)図はカバーを取り除いた上面図、(b)図は(a)図においてカーバーを取付けた時の切断線A-Aにおける断面図、(c)図は(a)図のカバーを取付けた時の右側面図で第の実施の形態例を説明する構成図である。
【図11】図10(b)における光学素子一体型撮像素子近傍の拡大図である。
【図12】第9の実施の形態例の他の実施の形態例を説明する図である。
【図13】第9の実施の形態例の他の実施の形態例を説明する図である。
【図14】本発明の撮像装置の第10の実施の形態例を説明する構成図である。
【図15】本発明のの撮像装置の第11の実施の形態例を説明する構成図である。
【図16】従来のパッケージに封入されたCCDチップを用いた撮像装置の主要部を説明する図である。
【符号の説明】
2 ベアチップCCD
2a 受光面
3 フィルタ
Claims (4)
- 基板と、
該基板上に設けられたベアチップCCDと、
該ベアチップCCDの受光面上に設けられた光学素子と、
前記基板に設けられ、前記ベアチップCCDから出力された画像信号を処理する回路と、
前記基板上に設けられ、撮像光学系を保持する鏡胴と、
前記基板を覆うカバーと、
を具備することを特徴とする撮像装置。 - 基板と、
該基板上に設けられたベアチップ CCD と、
該ベアチップ CCD の受光面上に設けられた光学素子と、
前記基板に設けられ、前記ベアチップ CCD から出力された画像信号を処理する回路と、
前記光学素子上に設けられ、外部からの光を前記光学素子へ導く筒体とを有し、
前記筒体の先端面を除いて、前記基板上を遮光性の樹脂で覆ったことを特徴とする撮像装置。 - 基板と、
該基板上に設けられたベアチップ CCD と、
該ベアチップ CCD の受光面上に設けられた光学素子と、
前記基板に設けられ、前記ベアチップ CCD から出力された画像信号を処理する回路と、
前記基板を覆うカバーとを有し、
該カバーには撮像レンズ装填用のマウントを設けたことを特徴とする撮像装置。 - 前記基板に自動露出回路、自動焦点検出回路のうち少なくともどちらか一方を設けたことを特徴とする請求項1乃至3いずれかに記載の撮像装置。
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