JP4194449B2 - Solid-state image sensor holding structure - Google Patents
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Description
本発明は、電子撮像装置における固体撮像素子の保持構造に関するものである。 The present invention relates to a holding structure for a solid-state imaging element in an electronic imaging apparatus.
例えばCCDやCMOS等の固体撮像素子を用いる電子撮像装置において、搭載する撮像素子の位置決めするための保持構造に関するものである。 For example, the present invention relates to a holding structure for positioning an image pickup device to be mounted in an electronic image pickup apparatus using a solid-state image pickup device such as a CCD or a CMOS.
固体撮像素子を用いた電子撮像装置においては、複数の光学部品間の相対的位置関係を正確に維持しながら信頼性高く保持されなければならない。 In an electronic imaging apparatus using a solid-state imaging device, it must be held with high reliability while accurately maintaining the relative positional relationship between a plurality of optical components.
通常、下記特許文献1で示されているように固体撮像素子をまず他の部品もしくは基板等に固定して撮像素子ユニットを形成し、この撮像素子ユニットを撮像装置に対して調整し位置決めするというものが一般的である。 Usually, as shown in Patent Document 1 below, the solid-state image sensor is first fixed to another component or a substrate to form an image sensor unit, and this image sensor unit is adjusted and positioned with respect to the image pickup apparatus. Things are common.
近年の大型の撮像素子を用いたデジタル一眼レフカメラの場合、撮像素子と光学ファインダの相対的位置関係と撮影ピント方向の位置決めが必要である。そこでピント方向の位置調整、片ボケ防止のための上下左右チルト調整、画角合わせの為の水平垂直方向の調整と傾き回転調整が必要となり、結果として前記6軸の調整が必要となる。 In the case of a digital single-lens reflex camera using a large-sized image sensor in recent years, the relative positional relationship between the image sensor and the optical viewfinder and positioning in the photographing focus direction are necessary. Therefore, position adjustment in the focus direction, up / down / left / right tilt adjustment for preventing one-sided blur, adjustment in the horizontal / vertical direction for adjusting the angle of view, and tilt rotation adjustment are required, and as a result, adjustment of the six axes is required.
一般的に調整治具により6軸調整を行い撮像素子ユニット内で撮像素子の位置出しを完結しこの撮像素子ユニットを電子撮像装置の本体に取り付ける方法がとられている。 In general, a six-axis adjustment is performed by using an adjustment jig to complete positioning of the image sensor in the image sensor unit, and the image sensor unit is attached to the main body of the electronic image pickup apparatus.
これを実現するための構造が例えば下記特許文献2で示されている。ここでは固体撮像素子を第1金属プレートに固定し、第2金属プレートに対して治具により相対位置関係を所望の位置に6軸調整した後、第1プレートと第2プレートを半田付け固定した撮像素子ユニットを形成する。その後撮像装置本体に設けられた撮像素子ユニット位置決め手段を用いて所定位置に固定するという構造である。
A structure for realizing this is shown, for example, in
また、撮像素子ユニットを構成する部品点数を削減しながら精度良く固体撮像素子の位置を確定する方法もいくつか提案されている。例えば下記特許文献3に示されているのは固体撮像素子の半導体チップを取付板に搭載し、この取付板に設けられた位置決め手段により撮像素子本体への位置決めを行う方法である。さらに下記特許文献4には撮像素子パッケージの形状を異形とし、切り欠き部を設けこれを位置決めとして活用する提案がなされている。がしかしこれらは6軸すべての調整を実現するための構成として提案されていないため、本発明の目的を達成していない。
上記従来例によると以下のような問題が生じる。 According to the above conventional example, the following problems occur.
上記特許文献1、上記特許文献2のように撮像素子を含む撮像ユニットを、撮像装置本体の所望位置に精度良く位置決めするためには6軸調整が必須である。このように6軸調整を行う方法は複雑な調整となり調整時間も長くかかり、調整治具が必要でもあり製造コストが大きくかかる。
6-axis adjustment is indispensable for accurately positioning an image pickup unit including an image pickup element at a desired position of the image pickup apparatus main body as in Patent Document 1 and
また、高精度と高信頼性を追求した上記特許文献2のような撮像素子ユニットは部品点数が多いため、部品コスト・組立コストもさることながら撮像装置の小型軽量化には不適当である。また半田付け固定法を用いるため手直し・分解が煩雑になるという問題点も生じる。
In addition, the image pickup device unit as described in
そこで、本発明は、撮像素子ユニットの部品点数を少なくし、ユニットを撮像装置本体に精度良く効率的に位置決めする固体撮像素子の保持構造を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a solid-state image sensor holding structure that reduces the number of parts of an image sensor unit and positions the unit accurately and efficiently in the image pickup apparatus main body.
上述の課題を解決するため、本発明の固体撮像素子の保持構造は、リードフレームを持つ固体撮像素子を保持する固体撮像素子保持部材と、光学部品を保持する光学部品保持部材とを有し、前記リードフレームに第1の位置決め手段が形成され、前記固体撮像素子保持部材には前記第1の位置決め手段と関連付けられる第2の位置決め手段が形成され、前記光学部品保持部材には前記第1、第2の位置決め手段と関連付けられる第3の位置決め手段が形成され、前記第1、第2、第3の位置決め手段により前記固体撮像素子と前記固体撮像素子保持部材の相対的位置関係を決定され、前記固体撮像素子のパッケージの撮影光束入射側の面を前記固体撮像素子保持部材に当接して保持することを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the solid-state imaging device holding structure of the present invention includes a solid-state imaging device holding member that holds a solid-state imaging device having a lead frame, and an optical component holding member that holds an optical component, First positioning means is formed on the lead frame, second positioning means associated with the first positioning means is formed on the solid-state image sensor holding member, and the first, A third positioning means associated with the second positioning means is formed, and a relative positional relationship between the solid-state imaging element and the solid-state imaging element holding member is determined by the first, second, and third positioning means; The surface of the solid-state imaging device package on the side of the photographing light beam incident side is held in contact with the solid-state imaging device holding member .
本発明によれば、ユニットの組み上げと同時に撮像面内のチップ位置が精度良く位置だしが出来るため部品点数も削減した単純な構造でありながら従来一般的に行われている煩雑な6軸調整工程が廃止できる。すなわち部品点数削減とタクト短縮とによりコストダウンが図れるだけでなく組立調整が単純になるため、結果として信頼性が高い作りこみが可能となる。さらに部品点数低減によりカメラの小型化、軽量化が実現できる。 According to the present invention, a complicated 6-axis adjustment process that is generally performed in the past while having a simple structure in which the number of components is reduced because the position of the chip in the imaging surface can be accurately positioned simultaneously with the assembly of the unit. Can be abolished. In other words, not only can the cost be reduced by reducing the number of parts and the tact time, but also the assembly adjustment becomes simple, and as a result, it is possible to build in with high reliability. In addition, the camera can be made smaller and lighter by reducing the number of parts.
また、本発明によれば、金属プレートへのカシメ等による2次加工を必要とせず、精度を維持したままより安価な構成を実現できる。 In addition, according to the present invention, it is not necessary to perform secondary processing by caulking or the like on the metal plate, and a more inexpensive configuration can be realized while maintaining accuracy.
また、本発明によれば、従来の半田付け方式も用いることがないため不具合時の分解が容易になり、サービス性も向上する。 Further, according to the present invention, since the conventional soldering method is not used, disassembly at the time of trouble is facilitated, and serviceability is improved.
また、本発明によれば、簡易な組立作業性を実現し、不具合時の分解が容易になり、サービス性も向上する。 In addition, according to the present invention, simple assembly workability is realized, disassembly at the time of failure is facilitated, and serviceability is also improved.
さらに、本発明によれば、精度を維持したまま、更なる部品点数の低減を図れ、より安価な構成を実現できる。同時にさらなるカメラの小型化、軽量化にも寄与することが出来る。 Furthermore, according to the present invention, it is possible to further reduce the number of parts while maintaining accuracy, and to realize a cheaper configuration. At the same time, the camera can be further reduced in size and weight.
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
[第1の実施の形態]
図1は、本発明によるカメラの要部概略図である。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic view of a main part of a camera according to the present invention.
図1において、1は撮影レンズであり、図1では便宜上2枚のレンズ1a、1bで示したが、実際は多数のレンズから構成されている。2は主ミラーで、観察状態と撮影状態に応じて撮影光路へ斜設されあるいは退去される。3はサブミラーで、主ミラー2を透過した光束をカメラ本体の下方へ向けて反射する。4はシャッタ、5は感光部材で、CCDやCMOS等の固体撮像素子よりなっている。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a photographic lens. Although FIG. 1 shows two
観察状態で主ミラー2が撮影光路に斜設された状態であり、主ミラー2で反射した光束をカメラ本体上方へ向けて反射し、ピント板6上で結像する。ピント板6を透過した光束はペンタプリズム7、ファインダ光学系8を介して、レンズ1で観察される観察画像をファインダ9より観察できるように構成されている。
In the observation state, the
10は焦点検出ユニットであり、サブミラー3で反射された光束を取り込んで公知の位相差検出方式で焦点検出信号を出力する装置である。
図2に本発明のCMOSセンサの概略断面図を示す。 FIG. 2 shows a schematic sectional view of the CMOS sensor of the present invention.
11はリードフレームであり位置決め穴12が形成されている。
13aは上セラミック、13bは下セラミックであり、リードフレーム11に対して固着されている。
14はセンサチップであり下セラミック13bに実装され、ワイヤ15によってボンディングパッド16と電気的接続がなされている。ボンディングパッド16はリードフレーム11と同一の金属プレスプレートで形成されており、製品状態では適宜切断されて必要個所を残して電気的導通は遮断される。通常センサチップ14を実装するとき、リードフレーム11にチップ実装位置を決めるための基準ターゲットを形成しておきこれを基準として所定の位置にセンサチップ14を実装する。
A
これによりワイヤボンディング精度も高まり信頼性の高いセンサが構成される。以上より結果的に位置決め穴12とセンサチップ位置の相対位置関係は精度良く収まっていることになる。しかしセンサチップ14はリードフレーム11に対して微小ではあるが傾きを残したままパッケージ内に実装される。
As a result, the wire bonding accuracy is increased and a highly reliable sensor is configured. From the above, as a result, the relative positional relationship between the
17はカバーガラスであり、上セラミック13aの上面18に接着される。このとき一般的にはセラミックの表面は粗く精度面にはなっていないが、ここではカバーガラス接着面18を研磨してカバーガラス17とチップ14との距離を精度良く維持している。これはパッケージ内のチップ位置を正確に把握できないとカメラに組み込んだときのピント位置が大きくばらつくことになり不都合が生じるからである。
図3に本発明の第1の実施形態によるCMOSセンサユニットの分解斜視図を示す。 FIG. 3 is an exploded perspective view of the CMOS sensor unit according to the first embodiment of the present invention.
ここでは左右略対称形を考慮して主に図中右側について説明する。 Here, the right side in the figure will be mainly described in consideration of a substantially symmetrical shape.
20はローパスフィルタマスクで撮影光束を規制し、ゴースト等の防止をしている。
30は光学ローパスフィルタで、40がローパスフィルタホルダである。 30 is an optical low-pass filter, and 40 is a low-pass filter holder.
ローパスフィルタホルダ40はモールド成形品であり、弾性腕部41を持っている。
The low-
弾性腕部41の先端部には突出部43が設けられ、ここに位置決め穴44とビス穴が配設されている。
A protruding
50は粘着テープ、60はシールドプレートで位置決め穴61、ビス穴62、更にカメラ金属本体部分にアースするための突出部63と接続フレキシブル基板(不図示)をシールドするための延長部64を持っている。
50 is an adhesive tape, 60 is a shield plate, and has a
70はセンサプレートで、位置決め突起71、タップ穴72、更に撮影光束に対して十分な余裕を持つ開口部73が形成されている。位置決め突起71は紙面表裏双方向に突出しており、カシメピンなどで形成される。
80はカメラ本体への取り付けワッシャであり、ワッシャ厚みを選択することでCMOSセンサユニットの傾きを吸収する。
90はCMOSセンサでセラミックパッケージの形態をしており、構造は図2で説明したとおりである。リードフレーム11はリード端子91の列と異なる辺の部分で露出している。この露出しているリードフレーム11の場所に位置決め穴12が形成されている。CMOSセンサ90の入出力信号はリード端子91に接続される不図示の接続フレキシブル基板により制御回路基板と電気的に接続される。また17はカバーガラス、18はセラミックパッケージ上面でカバーガラスの接着面である。
100はセンサ押えで延長屈曲部100aでCMOSセンサ90をセンサプレート70に対して圧接固定支持している。
このCMOSセンサユニットを組順にしたがって説明する。 This CMOS sensor unit will be described in the order of assembly.
まずCMOSセンサ90のリードフレーム11に設けられた位置決め穴12にセンサプレート70に設けられた位置決め突起71を挿入し、CMOSセンサ90が所定位置にある状態でセンサ押え100を背面から不図示の2本のビスでセンサプレート70に固定する。これにより延長屈曲部100aでCMOSセンサ90の裏面を押さえ込み、CMOSセンサのカバーガラス接着面18をセンサプレート70に当接させる。このCMOSセンサ90のカバーガラス接着面18は前述のように研磨された面となっているので密着度が高く隙間はほとんどない。またカバーガラス17はセンサプレート70に干渉しないように開口部73の中に挿入される形で収まっている。
First, the
次にローパスフィルタホルダ40に粘着テープ50を位置決めしながら固着する。
次にセンサプレート70に設けられた位置決め突起71に対して、シールドプレート60の位置決め穴61、ローパスフィルタホルダ40の位置決め穴44を合わせた状態でローパスフィルタホルダ固定ビス74によりタップが切られたセンサプレート70のビス穴72に締結する。
Next, the
Next, the sensor whose tap is cut by the low-pass filter
CMOSセンサ90が前述のようにセンサプレート70に圧接固定されるとカバーガラス17と粘着テープ50が密着し、ローパスフィルタホルダ40が押し上げられる形になるが、そこで生じるたわみ量はローパスフィルタホルダ40に設けられた弾性腕部41の変形で吸収する。
When the
次にローパスフィルタホルダ40に設けられた開口部46にローパスフィルタ30を落とし込み全周に接着剤を塗布することで隙間を無くし接着固定する。この構成によりローパスフィルタホルダ30とカバーガラス17の間は隙間なく保持され密閉空間として維持される。
Next, the low-
更にローパスフィルタマスク20をローパスフィルタホルダ40に設けられた位置決め突起42とローパスフィルタマスク20に設けられた位置決め穴21により位置だしをしながら接着固定する。
Further, the low-
以上によりCMOSセンサユニットが完成される。 Thus, the CMOS sensor unit is completed.
図4は本発明のカメラの要部断面図である。 FIG. 4 is a cross-sectional view of an essential part of the camera of the present invention.
4はフォーカルプレーンシャッタユニットであり、クイックリターンミラー2の後方に配置され、ミラーボックス110に保持されている。
A focal
7はペンタプリズム、9は被写体像を観察するためのファインダ接眼レンズ群である。
111は金属板を加工したメインシャーシで、撮像面と平行に配置されている。
このメインシャーシ111は、ミラーボックス110とビス等で強固に締結されており、ミラーボックス110と共にカメラ本体の全体的な強度を確保する骨組みを成している。また、カメラ底面部にはメインシャーシ111の一部を前方へ曲げた部111aを有し、三脚取付けネジ112が固定されている。
The
90は図2で説明したCMOSセンサであり、カバーガラス17にはローパスフィルタホルダ40、光学ローパスフィルタ30、ローパスフィルタマスク20が順次積層されており、またセンサプレート70にはシールドプレート60が積層されている構造であることは図3で説明したとおりである。
図3では示さなかったが101aは上側接続フレキシブル基板で、図中上方側の複数のリード端子91aと半田等で接続されている。同様に101bは下側接続フレキシブル基板で、図中下方側の複数のリード端子91bに半田等で接続されている。
上側接続フレキシブル基板101aと下側接続フレキシブル基板101bは延長上で各々後述するメイン回路基板に接続される。このとき上側接続フレキシブル基板101aと下側接続フレキシブル基板101bはシールドプレート60に設けられた延長部64aと64bによりシールドされている。
Although not shown in FIG. 3,
The upper connection
CMOSセンサユニットのカメラ本体への取り付け方は以下のとおりである。 The method for attaching the CMOS sensor unit to the camera body is as follows.
センサユニットにおいて、センサプレート70の位置決め突起71とパッケージのリードフレーム11の位置決め穴12の係合により位置決めされているので、軸調整は既に行われている。
Since the sensor unit is positioned by the engagement of the
しかし、センサチップ14の撮像面はパッケージ内において、製造上、位置と傾きにばらつきがあるため、カメラを製造する上では、撮影レンズとセンサチップの撮像面との相関位置を合わせ込むための調整が必要となっている。そこで、事前にCMOSセンサユニットの状態でセンサチップの位置と傾きを測定し、更にCMOSセンサユニットを取り付けるミラーボックス110の取付け面の位置110a、110bの高さ測定値を考慮して取付けワッシャ80a、80bの厚みを割り出して決定する。
However, since the imaging surface of the
この割り出されたワッシャ80a、80bをセンサプレート70とミラーボックス110の取付面110a、110bの間に挟みビスで固定することで撮像面傾きを吸収する。
The
113はメイン回路基板であり、多数の電気部品113aを搭載しCMOSセンサ出力信号をサンプリングして増幅しA/D変換する電気回路、ホワイトバランス、露出補正、ガンマ補正等の画像信号に所定の処理を施す撮像信号処理回路及びデジタル画像信号を内部メモリへ格納あるいは読み出し動作を制御するメモリコントロール回路、さらに撮影機構系の駆動や表示系等のカメラ全体のシステムコントロールを行う制御回路が組み込まれている。またカメラ内各部から多種の信号を伝達するための複数の接続基板を受けるためのコネクタも多数搭載している。
114、115はメイン回路基板113の回路ブロックを覆うシールドケースで安定したアースと接続されながらメイン回路基板113に支持されている。
組順は詳述しないが、上述のメイン回路基板113はカメラ本体に不図示の支持部に固定されており、前述の上側接続フレキシブル基板101aと下側接続フレキシブル基板101bはメイン回路基板113に搭載されているコネクタ116a、116bに接続される。
Although the assembly order is not described in detail, the above-described
さらにメイン回路基板113の後方には、カラー液晶モニタ117と照明用光源118が配置され板金ケース119に覆われる構造でユニット化されている。120は外部表示窓であり外観背面部材121と共に外観を形成している。
[第2の実施の形態]
図5は、本発明の第2の実施形態によるCMOSセンサユニットの分解斜視図を示す。
ここでも左右略対称形を考慮して主に図中右側について説明する。
Further, behind the
[Second Embodiment]
FIG. 5 is an exploded perspective view of a CMOS sensor unit according to the second embodiment of the present invention.
Here, the right side in the figure will be mainly described in consideration of the substantially symmetrical shape.
図3と同じ番号については説明を簡略化する。 The description of the same numbers as those in FIG. 3 is simplified.
ローパスフィルタホルダ40はモールド成形品であり、弾性腕部41を持っている。弾性腕部41の先端部には突出部43が設けられ、ここに位置決め突起45とビス穴が配設されている。
The low-
70はセンサプレートで、同様に位置決め穴75、タップ穴72、更に撮影光束に対して十分な余裕を持つ開口部73が形成されている。
このCMOSセンサユニットを組順にしたがって説明する。 This CMOS sensor unit will be described in the order of assembly.
まずローパスフィルタホルダ40に粘着テープ50を位置決めしながら固着する。
First, the
次に位置決め突起45に対して、シールドプレート60の位置決め穴61、センサプレート70の位置決め穴75を挿入した状態でローパスフィルタホルダ固定ビス74によりタップが切られたセンサプレート70のビス穴72に締結する。
Next, the
この状態で更にCMOSセンサ90のリードフレーム11に設けられた位置決め穴12に位置決め突起45を挿入し、CMOSセンサ90が所定位置にある状態でセンサ押え100を背面から不図示の2本のビスでセンサプレート70に固定する。これにより延長屈曲部100aでCMOSセンサ90の裏面を押さえ込み、CMOSセンサのカバーガラス接着面18をセンサプレート70に当接させる。このCMOSセンサ90のカバーガラス接着面18は前述のように研磨された面となっているので密着度が高く隙間はほとんどない。またカバーガラス17はセンサプレート70に干渉しないように開口部73の中に挿入される形で収まっている。その他は図3の説明と同様である。
In this state, the
以上によりCMOSセンサユニットが完成される。
[第3の実施の形態]
図6は、本発明の第3の実施形態によるカメラの要部断面図である。
Thus, the CMOS sensor unit is completed.
[Third Embodiment]
FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part of a camera according to the third embodiment of the present invention.
図4と同じ番号については説明を簡略化する。 The description of the same numbers as those in FIG. 4 is simplified.
200はローパスフィルタとCMOSセンサの両者を保持する保持部品で、この部品は前述のセンサプレートとローパスフィルタホルダを一体化した形状をしている。CMOSセンサとの位置決め法については前述第1、第2の実施例で説明と同様にローパスフィルタホルダ200に設けられた位置決め突起を用いて行われる。
90は図2で説明したCMOSセンサであり、カバーガラス接着面18でローパスフィルタホルダ200に当接している。本実施例ではカバーガラス17には当接する部品が存在せず、CMOSセンサとローパスフィルタ30との間はカバーガラス接着面18でローパスフィルタホルダ200との密着で密閉空間としている。
その他CMOSセンサユニットをカメラ本体への取り付け方等は図4での説明と同様である。 Other methods for attaching the CMOS sensor unit to the camera body are the same as those described with reference to FIG.
11 リードフレーム
12 位置決め穴
14 センサチップ
20 ローパスフィルタマスク
30 光学ローパスフィルタ
40 ローパスフィルタホルダ
44 位置決め穴
50 粘着テープ
60 シールドプレート
70 センサプレート
71 位置決め突起
80 ワッシャ
90 CMOSセンサ
100 センサ押え
101a,101b 接続フレキシブル基板
113 メイン回路基板
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記リードフレームに第1の位置決め手段が形成され、
前記固体撮像素子保持部材には前記第1の位置決め手段と関連付けられる第2の位置決め手段が形成され、
前記光学部品保持部材には前記第1、第2の位置決め手段と関連付けられる第3の位置決め手段が形成され、
前記第1、第2、第3の位置決め手段により前記固体撮像素子と前記固体撮像素子保持部材の相対的位置関係を決定され、
前記固体撮像素子のパッケージの撮影光束入射側の面を前記固体撮像素子保持部材に当接して保持することを特徴とする固体撮像素子の保持構造。 A solid-state imaging device holding member that holds a solid-state imaging device having a lead frame, and an optical component holding member that holds an optical component;
A first positioning means is formed on the lead frame;
The solid-state image sensor holding member is formed with second positioning means associated with the first positioning means,
The optical component holding member is formed with third positioning means associated with the first and second positioning means,
A relative positional relationship between the solid-state image sensor and the solid-state image sensor holding member is determined by the first, second, and third positioning means;
A holding structure for a solid-state imaging device, wherein a surface of the package of the solid-state imaging device on a photographing light beam incident side is held in contact with the solid-state imaging device holding member.
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