JP5269157B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置の配線に関するものである。

近年、ＣＣＤやＣＭＯＳを撮像素子とするデジタルカメラなどの撮像装置が広く使用されるようになってきた。近年のＣＣＤやＣＭＯＳの画素数の増加は著しく、これに伴って駆動周波数の高速化、読出データ数も増加してきている（特許文献１を参照）。そのため、撮像素子から信号処理部へのデータ転送にＬＶＤＳ（Ｌｏｗ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）伝送方式を採用したものが提案されている（特許文献１を参照）。このＬＶＤＳ伝送方式は、互いに相反する（極性の異なる）振幅の小さい差動信号を用いることにより、伝送速度の高速化および消費電力の低下を図るものである。

特開２００９−０３２７６５号公報 特開２００５−２４４７０９号公報

しかしながら、ＬＶＤＳなどの差動信号伝送方式を採用した場合、差動信号伝送方式以外の方式と比較して、配線の本数が２倍となる。撮像素子の制御用信号が増大している中で、制御信号を差動信号伝送方式を用いて伝送する基板の面積は増加し、デジタルカメラ本体の小型化を妨げてしまうという問題点がある。

さらに、差動信号方式は２本の信号線間の差動モードインピーダンスだけでなくコモンモードインピーダンスも所定の範囲に収まることが必要である。そのため、接地用配線と信号線との物理的な配置を制御することが必要となるが、カメラ筐体内部にはインピーダンスを乱す原因となる金属部品が多数配置されている。したがって、この金属部品と差動伝送信号が近接するとインピーダンス値は乱れてしまい、信号特性が低下してしまう不具合が生じる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、差動信号伝送方式を採用した基板の配線において、伝送基板の投影面積を小さくし、かつ差動信号のインピーダンスを乱すことなく配線できるプリント基板を有する撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面としての撮像装置は、撮像素子と、前記撮像素子が実装される第一の配線基板と、前記第一の配線基板と電気的に接続される第二の配線基板と、導電性を有する構造体と、を有し、前記第一の配線基板は、第一の配線部と第二の配線部とを有し、前記第一の配線部には、前記撮像素子と前記第二の配線基板との間で差動信号を伝送する差動信号ラインが形成され、前記第二の配線部には、前記撮像素子と前記第二の配線基板との間で非差動信号を伝送する非差動信号ラインが形成され、前記第一の配線部および前記第二の配線部の向かい合う面の少なくともいずれか一方に、グランド部が形成され、前記第一の配線部および前記第二の配線部の少なくとも一部が重なり、前記グランド部が前記差動信号ラインと前記非差動信号ラインとの間に位置するように、前記第一の配線基板を折り曲げ、前記第二の配線部が前記第一の配線部と前記構造体との間に位置するように、前記折り曲げられた第一の配線基板を前記構造体に配置することを特徴とする。

本発明によれば、インピーダンスを乱す原因となる導電体を有する構造体に対する差動信号の保護と、差動信号伝送路の縮小の両立が可能にする撮像装置を提供することができる。

本発明に適用される実施例１の撮像装置の断面図である。 本発明に適用される実施例１の撮像装置の斜視図である。 本発明に適用される実施例１の撮像装置のブロック図である。 本発明に適用される実施例１の撮像信号伝達基板の斜視図である。 本発明に適用される実施例１の撮像信号伝達基板のパターン図である。 本発明に適用される実施例１のプリント基板のパターン図である。 本発明に適用される実施例２の撮像装置の断面図である。 本発明に適用される実施例２の撮像装置の斜視図である。 本発明に適用される実施例３の撮像装置の正面図である。 本発明に適用される実施例３の撮像装置の断面図である。 本発明に適用される実施例３の撮像装置及び鏡筒ユニットと撮像信号伝達基板の斜視図である。 本発明に適用される実施例３の撮像信号伝達基板のパターン図である。 本発明に適用される実施例３の撮像装置の斜視図である。

添付図面を参照しながら本発明に適用される撮像装置の実施の形態について説明する。

図３は、本発明に適用される撮像装置のブロック図である。

後述するプリント基板（第二の配線基板）１００に各種信号の処理や制御を行うＣＰＵ１０１、レンズ制御部１０２が実装されている。

鏡筒ユニット２００には撮影レンズ２０２が搭載され、レンズ制御部１０２により駆動される事で撮像素子２０１上に被写体を結像させる。撮像素子２０１で撮像光を光電変換し、電気信号となって撮像信号伝達基板（第一の配線基板）３００を通りプリント基板１００のＣＰＵ（信号処理ＩＣ）１０１に伝送される。すなわち、プリント基板１００と撮像信号伝達基板３００は電気的に接続されている。

ＣＰＵ１０１は、撮像信号伝達基板３００を通して撮像素子２０１を駆動することにより光電変換されたデータを取得し、信号処理された画像データとして記録装置１０３に出力する。記録装置１０３は内臓メモリーに限定されるものではなく、ＳＤカードなどの外部メモリーも含まれるものとする。

撮影時或いは再生時には、ＣＰＵ１０１からＬＣＤ（表示ユニット）４００に画像データが出力され、画像が表示される。さらに、ＣＰＵ１０１は、メモリ１０６に接続されている。メモリ１０６には、ユーザによる設定情報や出荷時の調整値等、デジタルカメラの電源がＯＦＦの間も保持すべきデータが格納されている。ＣＰＵ１０１は操作手段１０７の操作に応じて、撮影動作開始の指示を与えたり、撮影と再生のモードの切り換えなどの各種制御を行う。

図２は、本発明を実施した撮像装置の基本構造を示す斜視図である。

図２は、前カバーや後カバーといったカバー類、レリーズボタンやメインスイッチの乗ったトップカバー、表示器であるＬＣＤユニット、補助光となるストロボユニットなどのユニット類は外した状態の撮像装置を示している。

図２（ａ）は前方向から見た斜視図、図２（ｂ）は後ろ方向から見た斜視図で、撮像装置はメインシャーシ６００に部品を取り付けることで組み立てられる。

図２（ａ）において、メインシャーシ６００の左側には電池ケース（電池収納室）５００が固定ビスにより取り付けられている。電池ケース５００の下面には図示されない開口部が設けられており、この開口部から電源を供給する電池を電池収納部へ入れる。この開口部には開口部を閉鎖または開放するための電池ケース蓋５０１が取り付けられている。

電池ケース５００を取り付けた後、その右側に鏡筒ユニット２００を取り付ける。鏡筒ユニット２００の背面側には撮像信号伝達基板３００が固定プレートを介して取り付けられている。

図４は、本発明を実施した撮像信号伝達基板の斜視図である。撮像信号伝達基板３００は、両面配線可能で二俣に分かれた細長い多層構造のプリント基板である。本実施例では、撮像信号伝達基板３００にフレキシブル基板を使用しているが、フレキシブル基板と同様の屈曲性を有する部位を備えたリジッドフレキシブル基板を使用してもよい。撮像信号伝達基板３００は、鏡筒ユニット２００に取り付ける際に第１の経路（第一の配線部）３００ａと第２の経路（第二の配線部）３００ｂが重なるように折り畳む。

撮像信号伝達基板３００の一端には、前もって固定プレートに位置決めし、接着固定した撮像素子２０１が半田付けされている。撮像信号伝達基板３００の他端には、オス型ＢｔｏＢコネクタ１０８ａとＦＰＣコネクタ１０９に差し込むフレキ端子部１０９ａが設けられている。そして、第１の経路３００ａと第２の経路３００ｂが重なるようにあらかじめ折癖をつけておく。

図５は、本発明に適用される撮像信号伝達基板３００のパターン図である。第１の経路３００ａには、撮像素子２０１により光電変換されたデータを転送するＬＶＤＳ信号パターン（差動信号ライン）３０１と、ＬＶＤＳ信号パターン３０１と結合するグランドパターン３０３ａが形成されている。また、ＬＶＤＳ信号パターン３０１が配線されている層の反対側の層にはグランドパターン（グランド部）３０３ｂが形成されている。そして、第２の経路３００ｂには、撮像素子２０１の電源ライン３０２が形成されており、ＬＶＤＳ信号パターン３０１は含んでいない。また、第２の経路３００ｂには、電源ライン３０２だけでなく、センサからの出力ライン等の非差動信号を伝送する非差動信号ラインが形成されている場合もある。このように、ＬＶＤＳ信号パターン３０１と電源ライン３０２の経路を分けることにより、撮像信号伝達基板３００内でのＬＶＤＳ信号パターンのインピーダンス値を容易に管理することができる。

このとき、第１の経路３００ａと第２の経路３００ｂが重なっている箇所ではグランドパターン３０３ｂ同士が隣接している。これにより、撮像信号伝達基板３００の投影面積を小さくすることができ、さらにグランドパターン同士を隣接させることにより、ＬＶＤＳの配線が電源信号などの他の信号に影響されることを防いでいる。

図２に戻って、鏡筒ユニット２００を組み付けた後、ＢｔｏＢコネクタ（第１の接続部）１０８及びフレキ端子部１０９ａが前に来るように、メインシャーシ６００と電池ケース５００を挟むように、プリント基板１００をメインシャーシ６００に取り付ける。プリント基板１００には各種信号の処理や制御を行うＣＰＵ１０１や鏡筒ユニット２００を制御するレンズ制御部１０２やメス型ＢｔｏＢコネクタ１０８ｂとＦＰＣコネクタ（第２の接続部）１０９も実装されている。

プリント基板１００を取り付けた後、ＦＰＣコネクタ１０９にフレキ端子部１０９ａを差込み固定した後、オス型ＢｔｏＢコネクタ１０８ａをメス型ＢｔｏＢコネクタ１０８ｂに差し込む。

この後、ＬＣＤ保持板金（保持部材）４０１に保持されたＬＣＤ４００をメインシャーシ６００の背面側に設置する。

さらに補助光となるストロボユニットなどのユニット類を組み付けて、レリーズボタンやメインスイッチが載置されるトップカバーユニットや、前カバー、後カバーといったカバー類を組み込んでカメラが完成する。

図１は、本発明を実施した撮像装置の断面図であり、カメラが完成した状態での撮像素子２０１や、ＢｔｏＢコネクタ１０８、ＦＰＣコネクタ１０９といった撮像信号伝達基板３００主要部品を含む断面図である。

図１に示すようにＬＶＤＳ信号パターン３０１を含む第１の経路３００ａと導電材料で形成されるＬＣＤ保持板金４０１の間にＬＶＤＳ信号パターン３０１を含まない第２の経路３００ｂが配置されている。このとき、第１の経路３００ａとＬＣＤ保持板金４０１との間にグランドパターン３０３ｂが挟まれていることで、第１の経路３００ａとＬＣＤ保持板金４０１が近接してＬＶＤＳ信号パターン３０１のインピーダンス値が乱されるのを防いでいる。本実施例では、第１の経路３００ａ及び第２の経路３００ｂのいずれにもグランドパターン３０３ｂが形成されているが、いずれか一方に形成されている場合にも同様の効果を奏する。また、ＢｔｏＢコネクタ１０８、ＦＰＣコネクタ１０９はそれぞれ高さが異なっているため、第１の経路３００ａと第２の経路３００ｂの二つの経路は投影上、重なって接続することができる。さらに、ＢｔｏＢコネクタ１０８とＦＰＣコネクタ１０９とを近距離に配置することが出来るため、コネクタに接続される直前まで、インピーダンス値が乱されるのを防ぐことが出来る。

本実施例では、導電性を有する構造体としてＬＣＤ保持板金４０１を想定した場合を考えているが、シャーシ等の導電性を有する構造体であれば、インピーダンス値を軽減することができる。 ＬＶＤＳ信号パターン３０１は高周波成分の信号が往復することから、輻射電波を少なくするためにも、出来るだけ短く設計することが望ましい。

ここで、図６は、本発明のプリント基板のパターン図であるが、ＢｔｏＢコネクタ１０８とＣＰＵ１０１はプリント基板１００上において近傍に実装されている。ＢｔｏＢコネクタ１０８のＣＰＵ１０１側の端子１０８ｃと、ＣＰＵ１０１のＢｔｏＢコネクタ１０８側の端子１０１ａにそれぞれＬＶＤＳ信号パターン３０１に接続する信号が割り当てられている。端子１０８ｃから端子１０１ａまではプリント基板１００の表層を伝って撮像素子２０１からのデータが伝達されるようにＬＶＤＳ信号のパターン（差動信号配線パターン）１１０が形成されている。

以上の構成によりインピーダンスを乱す原因となる差動信号の保護と、差動信号伝送路の縮小の両立が可能となっている。また、鏡筒と電池収納室との間の狭い切り欠き部に二重に折りたたんで配置することで、多くの信号を狭い幅の隙間を通すことができ、カメラの大型化を防いでいる。

実施例１ではプリント基板１００を電池ケース５００の正面側に配置したが、背面側に配置してもよい。図７は本実施例の撮像装置の断面図であり、図８は本実施例の撮像装置の斜視図である。

本実施例の撮像装置において、プリント基板１００は電池ケース５００の背面側に配設されている。撮像信号伝達基板３００は、第１の経路３００ａと第２の経路３００ｂが折り畳まれた状態でプリント基板１００にそれぞれ高さの異なるＢｔｏＢコネクタ１１１とＦＰＣコネクタ１１２に差し込むフレキ端子部で接続している。これによりプリント基板１００を背面側に配置することにより、撮像信号伝達基板３００内のＬＶＤＳ信号パターン３０１の配線長を短くすることでき、不要輻射を抑えることができる。

図９は、本実施例の撮像装置の正面図である。図１０は、本実施例の撮像装置の断面図である。図１１は、本実施例の撮像装置及び鏡筒ユニットと撮像信号伝達基板の斜視図である。図１２は、本実施例の撮像信号伝達基板のパターン図である。図１２（ａ）は撮像素子が実装され、ＬＶＤＳ信号パターンが配線される面であり、図１２（ｂ）はグランドのベタ面が配線される面である。図１３は、本実施例の撮像装置の斜視図である。図１３（ａ）はカメラ正面側の斜視図であり、図１３（ｂ）はカメラ背面側の斜視図である。

実施例３の撮像装置において、電池ケース５００の電池が収納される内壁の一部に切り欠き部５０２を形成して、鏡筒ユニットの最外径部２０３が切り欠き部５０２にはめ込まれるように構成されている。鏡筒ユニットの最外径部２０３が電池ケース５００の内壁を兼ねることにより、さらにカメラ本体の小型化が可能となる。このとき、撮像信号伝達基板３００は、図１１（ｂ）に示すように鏡筒ユニットの最外径部２０３である切り欠き部５０２を避け、鏡筒ユニット２００と電池ケース５００の間の切り欠き部５０２とは異なる狭い切り欠き部を通して配線しなければならない。図１２に示すように撮像信号伝達基板３００の経路を分けて折り畳んで配線することにより、電池ケース５００の内壁を兼ねている鏡筒の最外径部２０３からカメラ本体上部までの限られたスペースの中で、多くの信号を狭い幅の隙間で通すことが可能になる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１００ プリント基板
２００ 鏡筒ユニット
２０１ 撮像素子
３００ 撮像信号伝達基板
３００ａ 第１の経路
３００ｂ 第２の経路
３０１ ＬＶＤＳ信号パターン
３０２ 電源ライン
３０３ｂ グランドパターン

Claims (11)

1. 撮像素子と、
   前記撮像素子が実装される第一の配線基板と、
   前記第一の配線基板と電気的に接続される第二の配線基板と、
   導電性を有する構造体と、を有し、
   前記第一の配線基板は、第一の配線部と第二の配線部とを有し、
   前記第一の配線部には、前記撮像素子と前記第二の配線基板との間で差動信号を伝送する差動信号ラインが形成され、
   前記第二の配線部には、前記撮像素子と前記第二の配線基板との間で非差動信号を伝送する非差動信号ラインが形成され、
   前記第一の配線部および前記第二の配線部の向かい合う面の少なくともいずれか一方に、グランド部が形成され、
   前記第一の配線部および前記第二の配線部の少なくとも一部が重なり、前記グランド部が前記差動信号ラインと前記非差動信号ラインとの間に位置するように、前記第一の配線基板を折り曲げ、
   前記第二の配線部が前記第一の配線部と前記構造体との間に位置するように、前記折り曲げられた第一の配線基板を前記構造体に配置することを特徴とする撮像装置。
2. 前記第一の配線基板は、フレキシブル基板またはリジッドフレキシブル基板であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記構造体は、表示ユニットの保持部材であることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 前記第一の配線基板は、前記第二の配線部にて折り曲げられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の撮像装置。
5. 前記第一の配線基板は、多層構造であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の撮像装置。
6. 前記撮像素子が固定される鏡筒ユニットと、
   前記鏡筒ユニットに隣接し、電源を供給する電池が収納される電池収納室と、を有し、
   前記電池収納室には、切り欠き部が形成され、
   前記鏡筒ユニットの一部は、前記切り欠き部にはめ込まれることにより前記電池収納室の内壁の一部を形成し、
   前記第一の配線基板は、前記切り欠き部を避けるように配置されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の撮像装置。
7. 前記第一の配線部は、第一の接続部で前記第二の配線基板と接続され、
   前記第二の配線部は、第二の接続部で前記第二の配線基板と接続され、
   前記第一の接続部と前記第二の接続部は、前記第二の配線基板上で互いに異なる位置に形成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の撮像装置。
8. 前記第二の配線基板には、前記撮像素子から出力される信号を処理する信号処理ＩＣが実装され、
   前記第一の接続部は、前記第二の接続部よりも前記信号処理ＩＣの近くに形成されることを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
9. 前記第二の配線基板の表層には、前記第一の接続部と前記信号処理ＩＣとの間を接続する差動信号配線パターンが形成されることを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
10. 差動信号は、ＬＶＤＳ伝送方式の差動信号であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の撮像装置。
11. 前記非差動信号は、電源ラインであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の撮像装置。