JP4687053B2 - 撮像素子ユニットおよびデジタルカメラ - Google Patents

Description

本発明は、固体撮像素子およびこれを有するデジタルスチルカメラに関する。

デジタルスチルカメラは、撮影レンズの透過光束を固体撮像素子で受光し、撮像素子の光電変換出力に所定の処理を施すことで画像データを生成し、生成された画像データをメモリカード等の記録媒体に記録する。撮像素子は所定の保持部材に保持され、保持部材は、撮像素子の受光面が結像面と一致する状態でカメラ本体に固定される（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−２４４４９２号公報（図６）

特許文献１を始めとする従来構造では、撮像素子の裏面（受光面と反対側の面）が保持部材に対する被保持面となっており、撮像素子の裏面を保持部材の表面に当てた状態で両者が一体化される。この構造では、カメラへ装着したときに保持部材が撮像素子の裏面から後方へ大きく突出するため、カメラの薄型化を阻害する。

請求項１〜３の発明は、リードフレームを挟み込んで重ね合わされる第一層および第二層を含む多層構造のパッケージと、パッケージを収容する開口を有するとともに、その開口に突設した保持部にてパッケージを第二層が第一層よりも光路前方に位置するように保持する保持部材とを備え、パッケージは、第一層と第二層のうちリードフレームに対向する面の少なくとも一方を被保持面として保持部材に保持されることを特徴とする。
特に請求項２の発明は、第一層または第二層に切欠きまたは孔を設けることで、第二層の裏面または第一層の表面を一部露出させ、その露出面を前記被保持面としたものである。
請求項３の発明は、第二層の表面を光学フィルタ（光学ローパスフィルタ，赤外カットフィルタ等）の取り付け面としたものである。
請求項４の発明に係るデジタルスチルカメラは、請求項１〜３のいずれかに記載の撮像素子ユニットを有して成る。

本発明によれば、固体撮像素子を構成する第二層の裏面およびこれと対向する第一層の表面のいずれかが保持部材に対する被保持面となるようにしたので、固体撮像素子の裏面を被保持面とした場合と比べて、固体撮像素子と保持部材とから成る部分の厚さを薄くでき、以てカメラの薄型化が図れる。

図１〜図７により本発明の第１の実施形態を説明する。
図１は本実施形態におけるデジタルスチルカメラの概略側面図であり、ＬＥは撮影レンズ、ＢＤはカメラボディを示す。撮影レンズＬＥを透過した撮影光束は、ボディＢＤ内のメインミラー１で上方に反射され、フォーカシングスクリーン２、ペンタプリズム３および接眼レンズ４を介して観察される。撮影が指示されると、ミラー１が跳ね上げられるとともに、シャッタ５が開閉し、撮影光束は撮ユニットＵＮに導かれる。

撮像ユニットＵＮは、固体撮像素子１０と、撮像素子１０の前面に配置される光学ローパスフィルタ２０と、これらを保持する保持部材３０と、撮像素子１０が実装される不図示の撮像基板（リジッド基板）等が一体化されて成り、保持部材３０を介してカメラ本体６に固定される。撮像ユニットＵＮに入射した撮影光束は、光学ローパスフィルタ２０を透過して撮像素子１０の受光面に結像し、撮像素子１０の光電変換出力に所定の処理が施されることで画像データが生成され、生成された画像データが不図示のメモリカードに記録される。

撮像ユニットＵＮの構造をより詳細に説明する。
図２，図３に示すように、撮像素子１０のパッケージは、第一層１１および第二層１２から成る二層構造とされ、カメラ搭載状態では、第二層１２が光路前方に位置する。以下の説明では、各層１１，１２の光路前方を向く面を表面、反対側の面を裏面と呼ぶ。

第一層１１の表面には素子チップが形成され、第二層１２にはチップの受光面を露出させるための開口１２ｄが形成されている。第二層１２は、第一層１１との間にリードフレーム１３を挟み込むように重ね合わされ、その裏面が第一層１１の表面と僅かな隙間を空けて対向する。層間の隙間には封止剤１４（図６）が埋め込まれ、これにより第一層１１，第二層１２およびリードフレーム１３が一体化される。第二層１２の表面には、開口１２ｄを閉塞するように光学ローパスフィルタ２０が接着により取り付けられる。光学ローパスフィルタ２０は、撮影光束の有害成分を除去すると同時に、受光面の保護部材としても機能する。

また第二層１２には、予め長手方向の一端側に１箇所、他端側に２箇所切欠き１２ａ〜１２ｃがそれぞれ形成されている。したがって、撮像素子１０を光路前方から見たときに、第一層１１の表面のうち切欠きに対応する３箇所が露出し、それらの露出面１１ａ〜１１ｃを保持部材３０に対する被保持面とするすることができる。

図４に示すように、保持部材３０は、撮像素子１０を収容するための開口３１を有し、開口３１には上記露出面１１ａ〜１１ｃに対応する３つの保持部３２ａ〜３２ｃが突設されている。光学ローパスフィルタ２０が一体化された撮像素子１０は、露出面１１ａ〜１１ｃがそれぞれ保持部３２ａ〜３２ｃの裏面に当接するように、保持部材３０に対して裏面側から位置決め配置され、各露出面１１ａ〜１１ｃの裏面側から各保持部３２ａ〜３２ｃにビスＢＳをねじ込むことで保持部材３０に螺着される。これにより、保持部材３０の開口３１内に撮像素子１０が収容される状態で撮像ユニットＵＮが構成される（図５〜図７参照）。そして、保持部材３０の４箇所の取付面３３がカメラ本体の取付面に当たる状態でビスＢＳ２（図１）により本体６に固定される。このようにビスＢＳ，ＢＳ２を用いて固定することで、万一保持部材３０が破損した場合に保持部材３０のみを容易に交換することができる。

以上のように本実施形態では、撮像素子１０の保持部材３０に対する被保持面を、第一層１１の裏面ではなく表面としたので、図６から分かるように、保持部材３０と撮像素子１０とを撮影光軸方向（図の上下方向）のほぼ同一位置に配置でき、従来と比べて撮像ユニットを薄型化できる。すなわち、保持部材３０の撮像素子裏面からの突出量が大きい従来構造に対し、本実施形態では同突出量をゼロに抑えることができ、以てカメラの薄型化が図れる。

図８〜図１３により本発明の第２の実施形態を説明する。
図８，図９に示すように、固体撮像素子４０のパッケージは、上述と同様に第一層４１および第二層４２から構成され、これらの層４１，４２の間にリードフレーム４３が挟み込まれる。第二層４１の表面側には、チップを保護する保護ガラス４４が嵌め込まれ固定される。

図１０に示すように、保持部材５０には開口５１と保持部５２ａ〜５２ｃとが形成されている。保護ガラス付きの撮像素子４０は、第一層４１の露出面４１ａ〜４１ｃが保持部材５０の保持部５２ａ〜５２ｃの裏面に当接するように、保持部材５０に対して裏面側から位置決め配置され、各露出面４１ａ〜４１ｃの裏面側から各保持部５２ａ〜５２ｃにビスＢＳをねじ込むことで保持部材５０に螺着される。

また、第二層４１の表面側には、スペーサ６１が配置され、そのスペーサ６１の凹部に光学ローパスフィルタ２１が配置され、更に光学ローパスフィルタ２１の図示上下部分に当接するようにフィルタ押さえ部材６２が置かれる。この状態でばね部材６３を保持部材５０にビスＢＳ３で螺着すると、一対のばね部６３ａが弾性力を発揮し、押さえ部材６２の左右部分を撮像素子側に押圧する。これにより、ローパスフィルタ２１がスペーサ６１を介して撮像素子４０に弾性支持される。スペーサ６１の介在により、ローパスフィルタ２１と保護ガラス４４との間には隙間が形成され、フィルタ２１の表面と素子受光面との距離を稼ぐことができる。この距離が長いほど、フィルタ表面に付着したゴミの像をぼかすことができ、ゴミの付着に対して有利である。

以上のように構成された撮像ユニットは、上述と同様の要領でカメラ本体に固定される。そして、本実施形態においても、撮像素子４０の保持部材５０に対する被保持面が第一層４１の表面なので、上述と同様の作用効果を奏することができる。

図１４〜図１７により本発明の第３の実施形態を説明する。
固体撮像素子７０のパッケージは、上述と同様に第一層７１および第二層７２から構成され、これらの層７１，７２の間にリードフレーム７３が挟み込まれる。第二層７２の表面には、開口７２ｄを閉塞するように光学ローパスフィルタ２０が接着により取り付けられる。

本実施形態では、３箇所の切欠き７１ａ〜７１ｃが第二層７２ではなく第一層７１に形成されている。このため撮像素子７０を光路後方から見たとき、第二層７２の裏面のうち切欠き７１ａ〜７１ｃに対応する３箇所が露出する。図１６の７２ａは、切欠き７１ａに対応する露出面を示している。すなわち、先の実施形態と異なり、本実施形態では第二層７２の裏面が保持部材８０に対する被保持面となる。

保持部材８０には開口８１と保持部８２ａ〜８２ｃとが形成されている。光学ローパスフィルタ２０が一体化された撮像素子７０は、３箇所の露出面（第二層７２の裏面）がそれぞれ保持部８２ａ〜８２ｃの表面に当接するように、保持部材８０に対して表面側から位置決め配置され、各露出面の表面側から各保持部８２ａ〜８２ｃにビスＢＳをねじ込むことで保持部材８０に螺着される。

以上のように構成された撮像ユニットは、上述と同様の要領でカメラ本体に固定され、上述と同様の作用効果を奏する。
なお、第２の実施形態のようにばね部材を用いて光学ローパスフィルタを保持する構造においても、本実施形態のように第二層の裏面を保持部材に対する被保持面とすることができる。

図１８，図１９は直線状のリードフレーム１０３を用いた例を示し、他の構成は第１の実施形態と同様である。この場合、リードフレーム１０３が真横に張り出すので、撮像素子１０’はリジッド基板ではなくフレキシブルプリント基板に実装されるのが通例である。

なお以上では、撮像素子を保持部材に保持し、その保持部材をカメラ本体に取り付ける例を示したが、カメラ本体に予め一体化された保持部材に撮像素子を取り付ける構成でもよい。

本発明の実施形態におけるカメラの構成を示す概略図。 第１の実施形態における固体撮像素子の斜視図。 固体撮像素子の分解斜視図。 固体撮像素子，光学ローパスフィルタおよび保持部材から成る撮像ユニットの分解斜視図。 撮像ユニットの平面図。 図５のＡ−Ａ線断面図。 撮像ユニットの斜視図。 第２の実施形態における固体撮像素子の斜視図。 上記固体撮像素子の分解斜視図。 第２の実施形態における撮像ユニットの分解斜視図。 図１０の撮像ユニットの平面図。 図１１のＣ−Ｃ線断面図。 図１０の撮像ユニットの斜視図。 第３の実施形態における撮像ユニットの分解斜視図。 図１４の撮像ユニットの平面図。 図１５のＢ−Ｂ線断面図。 図１４の撮像ユニットの斜視図。 直線状のリードフレームを用いた撮像素子の斜視図。 図１８の撮像素子を用いた撮像ユニットの分解斜視図。

符号の説明

１０，４０，７０ 固体撮像素子
１１，４１，７１ 第一層
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，７２ａ 露出面（被保持面）
１２，４２，７２ 第二層
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，７１ａ，７１ｂ，７１ｃ 切欠き
１３，４３，７３ リードフレーム
２０，２１ 光学ローパスフィルタ
３０，５０，８０ 保持部材
３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，８２ａ，８２ｂ，８２ｃ 保持部
ＢＤ カメラボディ
ＵＮ 撮像ユニット

Claims (4)

1. リードフレームを挟み込んで重ね合わされる第一層および第二層を含む多層構造のパッケージと、
   前記パッケージを収容する開口を有するとともに、該開口に突設した保持部にて前記パッケージを前記第二層が第一層よりも光路前方に位置するように保持する保持部材とを備え、
   前記パッケージは、前記第一層と前記第二層のうち前記リードフレームに対向する面の少なくとも一方を被保持面として前記保持部材に保持されることを特徴とする撮像素子ユニット。
2. 前記第一層または第二層に切欠きまたは孔を設けることで、前記第二層の裏面または前記第一層の表面を一部露出させ、その露出面を前記被保持面としたことを特徴とする請求項１に記載の撮像素子ユニット。
3. 前記第二層の表面を光学フィルタの取り付け面としたことを特徴とする請求項１または２に記載の撮像素子ユニット。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の撮像素子ユニットを有することを特徴とするデジタルスチルカメラ。

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