JP4017908B2 - カメラ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の画素をマトリクス状に配列した受光面を有する撮像チップと、受光面に被写体光を結像させる撮像レンズとを備えたカメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年急速に普及しているデジタルカメラやビデオカメラなどのカメラ本体内には、被写体光を光電信号に変換して画像を記録するＣＣＤイメージセンサなどの撮像素子が組み込まれている。従来の撮像素子は、マトリクス状に配列した複数の画素からなる受光面を有する撮像チップと、光透過性のガラス板またはプラスチック板などからなり、撮像チップの受光面を保護する透明保護部材と、セラミックなどから形成され、撮像チップを保持する凹部を備えたパッケージと、撮像チップと電気的に接続されて信号処理や制御を行う回路基板とから構成される。
【０００３】
撮像素子をカメラに組み込む際、正確な被写体画像を受光面に写し込むためには、受光面の中心がカメラの撮像レンズの光軸と一致し、且つ受光面が光軸に対して直交していなければならない。
【０００４】
上記のように撮像素子を位置決めする方法としては、パッケージに位置決め部材を設ける方法が特開平５−１０２４４８号公報に記載されている。また、特開平９−５５４８７号公報には、カメラのレンズユニットに位置決め部材を設けて、撮像素子および回路基板に設けた貫通孔にこの位置決め部材を嵌め込む方法が記載されており、特開平１０−２３３４０号公報には、カメラの光学開口部とパッケージとを密着させる方法が記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平５−１０２４４８号公報記載の位置決め方法は、位置決め部材を設けている分、パッケージの寸法が大きくなるため、カメラの小型化には不向きである。また、特開平９−５５４８７号公報記載の位置決め方法は、パッケージ保護用の保護部材と、撮像チップ防塵用の保護部材とを２枚配置しているため、部品点数や製造工程が増えてしまうという問題点がある。さらに、上記３つの公報に記載される位置決め方法は、撮像チップをパッケージに組み込む際の位置誤差が無視されているため、組み込む時点で位置誤差が発生した場合、正確な位置決めを行うことができなくなる。したがって、組み込み時の位置決めに非常に高い精度が要求されるため、生産効率の低下を招くおそれがある。
【０００６】
本発明は、撮像素子を簡便且つ高精度に位置決めすることで、正確な被写体画像を得るとともに、小型化を実現させたカメラを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、複数の画素をマトリクス状に配列した受光面がベース材の表面に一体形成された撮像チップと、前記受光面に被写体光を結像させる撮像レンズとを備えたカメラにおいて、前記ベース材の端面に位置決め部を一体形成するとともに、前記撮像チップを保持するためのチップ保持ブロックをカメラ本体に固定し、前記位置決め部との係合により前記受光面の中心と撮像レンズの光軸とを一致させ、且つ前記受光面が光軸に対して直交するように前記撮像チップの位置決めを行うチップ受け部を、前記チップ保持ブロックに形成したことを特徴とする。なお、前記チップ保持ブロックは、前記撮像レンズを光軸方向に移動自在に支持するレンズ支持ブロックと一体化されていることが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明を実施したカメラのレンズユニット周辺断面図を示す。カメラ２のレンズユニット３は、撮像レンズ４、レンズ鏡胴５、レンズ支持ブロック６、透明保護部材７、撮像素子８、およびチップ保持ブロック９からなる。このカメラ２は、撮像レンズ４を透過した被写体光が、透明保護部材７を介して受光面１０ａ（後述）に結像され、光電信号に変換されて被写体画像を得る。
【０００９】
レンズ鏡胴５は沈胴式となっており、カメラ２の撮影時に図示の撮影位置に繰り出され、非撮影時にはレンズ支持ブロック６内に沈胴する。透明保護部材７は、光透過性のガラス板またはプラスチック板などからなる。この透明保護部材７とレンズ支持ブロック６とがつくる密閉空間に撮像チップ１０が設置されており、埃や塵などの異物が受光面１０ａに付着しない構造となっている。なお、透明保護部材７は、その表面に埃や塵などが付着した場合に被写体画像に影響を与えないように、受光面１０ａとの間隔をある程度空けて配置される。
【００１０】
図２に示すように、撮像素子８は、複数の画素をマトリクス状に配列した受光面１０ａがベース材１０ｂの表面に一体形成された撮像チップ１０と、撮像チップ１０の背面（受光面１０ａと反対側の面）に形成されたハンダ隆起部（図示せず）と電気的に接続されて信号処理や制御を行う回路基板１１とから構成される。ベース材１０ｂの端面ｌ０ｃには傾斜面１０ｄが形成され、これにより撮像チップ１０は略四角錐状となっている。傾斜面１０ｄは、位置決め部を構成している。なお、端面１０ｃは、ウエハからベース材１０ｂを所定サイズで切り出した際の切断面をそのまま用いている。このため、受光面１０ａの中心Ｐの位置は、数μｍ単位の高精度に確保される。
【００１１】
チップ保持ブロック９は、レンズ支持ブロック６に固定されている。このチップ保持ブロック９の端面９ａには、端面ｌ０ｃの傾斜面１０ｄと同様に、チップ受け部としての傾斜面９ｂが形成されている。これらの傾斜面９ｂ、１０ｄは、高精度に加工されている。また、レンズ支持ブロック６には、付勢部材１２の一端が取り付けられ、この付勢部材１２の他端は受光面１０ａの画素が形成されていない部分に当接し、撮像チップ１０を回路基板１１側に付勢してチップ保持ブロック９に固定している。なお、付勢部材１２としては、弾力性のゴムやスポンジ、バネやコイルなどを用いることができる。また、チップ保持ブロック９は、レンズ支持ブロック６と一体化されていてもよい。
【００１２】
撮像チップ１０をチップ保持ブロック９に設置する際には、各傾斜面９ｂ、１０ｄが係合するように撮像チップ１０をチップ保持ブロック９に落とし込む。これにより受光面１０ａの中心Ｐが、撮像レンズ４の光軸１３と一致し、且つ受光面１０ａが光軸１３に対して直交するように撮像チップ１０が位置決めされる。このようにすると、簡便で且つ高精度に撮像チップ１０の位置決めを行うことができ、正確な被写体画像を得ることが可能である。
【００１３】
撮像チップ１０の位置決めが行われた後、付勢部材１２により、撮像チップ１０がチップ保持ブロック９に固定される。そして、回路基板１１がハンダ付けにより撮像チップ１０に接続され、透明保護部材７がレンズ支持ブロック６に取り付けられて撮像チップ１０が密閉され、撮像素子８がカメラ２に組み込まれる。
【００１４】
撮像素子８は、ウエハから切り出した状態のベース材１０ｂが、チップ保持ブロック９を介してそのままカメラ２に組み込まれる。また、従来のように専用のパッケージを必要としないので、部品点数や製造工程を低減することができ、カメラ２の小型化を実現することが可能である。
【００１５】
以上、図示した実施形態にしたがって説明してきたが、撮像チップ１０をチップ保持ブロック９に固定する方法としては、付勢部材１２を用いる方法のほかに、接着剤を傾斜面９ｂ、１０ｄの係合面に流し込んで接着する方法を用いてもよい。但し、この場合は接着剤層の厚さを係合面全体で均等にする必要がある。
【００１６】
位置決め部およびチップ受け部の形状としては、上記実施形態のほかに図３に示すような形状であってもよい。すなわち、（Ａ）に示すように、撮像チップ２０のベース材２０ｂの端面２０ｃ、およびチップ保持ブロック２１の端面２１ａを階段状に加工する。そして、一端がチップ保持ブロック２１に、他端が回路基板２３に取り付けられたバネ２２で、撮像チップ２０を付勢してチップ保持ブロック２１に固定する。あるいは、（Ｂ）に示すように、撮像チップ３０のベース材３０ｂの端面３０ｃに傾斜面３０ｄを形成して、チップ保持ブロック３１の端面３１ａを階段状に加工してもよい。
【００１７】
上記実施形態では、撮像チップ１０をチップ保持ブロック９に設置した後に回路基板１１との接続を行っているが、撮像チップと回路基板との接続を行った後にチップ保持ブロックに設置してもよい。この場合、図４に示すように、撮像チップ４０のベース材４０ｂの端面４０ｃ、およびチップ保持ブロック４２の端面４２ａにそれぞれ傾斜面４０ｄ、４２ｂを形成し、回路基板４３に接続された撮像チップ４０を、矢印方向にスライドさせながらチップ保持ブロック４２に挿入して設置する。
【００１８】
なお、配線パターンが端面に設けられた撮像チップについても本発明を適用できる。例えば図５に示すように、配線パターン５１がない露出部５２を撮像チップ５０の端面に適宜設け、この露出部５２をチップ保持ブロック５３に形成された突起５４に当接させ、突起５４と反対側からバネ５５で撮像チップ５０を付勢して位置決めを行う。なお、この露出部５２に銅やアルミなどの金属膜を厚み精度良くコーティングして保護することが好ましい。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように、本発明のカメラによれば、撮像チップのベース材の端面に位置決め部を一体形成するとともに、撮像チップを保持するためのチップ保持ブロックをカメラ本体に固定し、位置決め部との係合により受光面の中心と撮像レンズの光軸とを一致させ、且つ受光面が光軸に対して直交するように撮像チップの位置決めを行うチップ受け部をチップ保持ブロックに形成したので、撮像素子が簡便且つ高精度に位置決めされ、正確な被写体画像が得られるとともに、カメラの小型化を実現させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施したカメラのレンズユニット周辺断面図である。
【図２】撮像素子周辺の拡大断面図である。
【図３】本発明の別の実施形態を示す図であり、（Ａ）はベース材の端面およびチップ保持ブロックの端面を階段状に加工した例、（Ｂ）はベース材の端面に傾斜面を形成し、チップ保持ブロックの端面を階段状に加工した例をそれぞれ示す。
【図４】本発明の別の実施形態を示す図である。
【図５】本発明の別の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
２ カメラ
３ レンズユニット
４ 撮像レンズ
８ 撮像素子
９ チップ保持ブロック
９ｂ 傾斜面（チップ受け部）
１０ 撮像チップ
１０ａ 受光面
l ０ｂ ベース材
１０ｄ 傾斜面（位置決め部）
１２ 付勢部材
１３ 光軸

Claims (2)

1. 複数の画素をマトリクス状に配列した受光面がベース材の表面に一体形成された撮像チップと、前記受光面に被写体光を結像させる撮像レンズと、少なくともレンズ保持ブロック、および前記レンズ保持ブロックに固定可能なチップ保持ブロックからなるレンズユニットを備えたカメラにおいて、
   前記ベース材の端面に、前記チップ保持ブロックに係合することにより前記撮像レンズの光軸と垂直な方向および前記光軸に対する傾き方向に前記撮像チップを位置決めする位置決め部を一体形成するとともに、
   弾性を有する付勢部材により前記撮像チップを前記チップ保持ブロックに押し付けて係合させることにより、前記撮像チップの位置を、光軸に垂直な方向および光軸に対して傾き方向に規制することを特徴とするカメラ。
2. 前記チップ保持ブロックは、前記撮像レンズを光軸方向に移動自在に支持するレンズ支持ブロックと一体化されていることを特徴とする請求項１に記載のカメラ。

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