JP3083006U - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 固体撮像素子や収束レンズの光学系部品
を回路基板に取り付ける際に光学系部品に悪影響が及ば
ないように接着剤を使用しないで組立られる構造を実現
する。 【解決手段】 固体撮像素子３を実装した回路基板１と
収束レンズ６を保持し回路基板１に契合された内ケース
４と該内ケース４を掩蔽する形で組み込まれた外ケース
９とこれらを固定するための保持金具１０により構成
し、固体撮像素子３と収束レンズ６の中心を回路基板１
と内ケース４の位置決め部位で契合して決め、外ケース
９と収束レンズ６の間および外ケース９と回路基板１の
間にパッキング７とパッキング８を配し内ケース４およ
び収束レンズ６を固定する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】 本願考案は、携帯電話、デジタルカメラをはじめ としたモバイル幾器等やビデオカメラ等に利用される小形な固体撮像装置に関す る。

【０００２】

【従来の技術】 従来の固体撮像装置の一例を図３に示す。 この固体撮像装置は、回路基板１の所定の位置に複数の電子部品２と固体撮像素 子３を実装し、ＩＲ／ＵＶカットの為のガラス１１を取り付けた下ケース１２が 固体撮像素子３を掩蔽した形態に接着してあり、収束レンズ６を接着した上ケー ス１３を下ケース１２の開口部に捩じ込み乍ら映像のピント調整を為し緩み止め 接着を施した構造で固体撮像素子３の防塵のために構成部品の接合部の間隙を接 着剤で充填してある。

【０００３】 このような固体撮像装置は、上ケース１３の開口部１３ａか ら入射した光を収束レンズ６で集光し、固体撮像素子３の受光面３ａ上に結像さ せ受光素子（図示せず）が受光して電気信号に変換し、回路基板１に実装した電 子部品２にて画像信号化して外部に出力する機能と特性を有している。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】 しかしながら、上記従来の固体撮像装置で は、次のような不具合があった。 すなわち、上記従来の固体撮像装置においては、固体撮像素子を実装した回路 基板１と下ケース１２の組立や収束レンズ６と上ケース１３の組立と回路基板１ と収束レンズ６で構成する空間の密閉、および上ケース１３のネジ部の緩み止め に接着剤を用いるので、作業中に固体撮像素子３の受光面３ａや収束レンズ６の 表面が接着剤で汚損されて、画質が劣化するという欠点がある。 また、斯様に接着剤で雁字搦めに接合してあるので製造ラインで発生したこれ ら不具合品の再生や高価な部材の分解再利用等が出来ず甚だ不経済であった。 その上に周知の如く接着剤の硬化処理はエージングとバッチ型の乾燥炉での加 熱を必要とし組立部品等の作業投入後の工程内滞留が長時間になり多量の部品在 庫や大きな作業場（クリーンルーム等）と製品置場を用意する必要が生じていた 。

【０００５】 また、光学機器における映像の焦点距離の調節には構造が簡 易で取扱いが容易な事から旧来よりネジ構造が良く用いられており、固体撮像装 置においても多用されているが最近の固体撮像装置の小形化と薄型化の要望には ネジ構造を採り入れるスペースがなく限界があり、また、映像の焦点距離の調節 が映像品質を作業者の感覚で判断しながら捩じ込んだり緩めたりして行う煩雑な 作業が固体撮像装置の組立工程の内で最大の工数を占め品質と生産性が悪くコス ト高の要因であり、これらの事情も合わせて映像の無調節化の実現が課題と成っ ている。

【０００６】 したがって、本考案の目的は、従来の固体撮像装置が持つ機 能と特性を毀損せずに、薄型で組立構造や密閉構造に接着剤を用いず、しかも映 像の焦点距離の調節作業を解消する事ができる小形な固体撮像装置を提供するこ とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】 そこで、前記目的を達成するために本考案は 次の技術的手段を採用している。 本考案の固体撮像装置は、所定の位置に固体撮像素子を実装した回路基板と収 束レンズを保持し回路基板に契合された内ケースと、該内ケースを掩蔽する形で 組み込まれた外ケースとこれらを固定するための保持金具により構成し、固体撮 像素子の受光面と収束レンズの中心を回路基板の位置決め部位と内ケースの位置 決め部位を契合して決め、内ケースと収束レンズの間に適宜なスペーサを装入し て映像の焦点距離を調整する。また、外ケースと収束レンズの当接部位および外 ケースと回路基板の当接部位の間に弾力性を有するパッキングやシーリング材を 配し、内ケースおよび収束レンズの固定と内ケースと収束レンズおよび回路基板 により形成される空間を密閉する。

【０００８】

【実施例】 以下、本考案の固体撮像装置の実施例を図面に基づいて説明する 。 図１および図２において、回路基板１の所定の位置に複数の電子部品２と固体 撮像素子３が複数の基準穴１ａ（本考案では四ヶ所）を衝に実装してあり内ケー ス４に設けた複数の位置決めボス４ａ（本考案では４ケ所）を契合し、回路基板 １の表面と内ケース４の支承面４ｂを蜜接させ固体撮像素子３の受光面３ａと内 ケース４の印龍部４ｃの中心位置を合致させる。 次いで、印龍部４ｃにスペーサ５と収束レンズ６およびパッキング７を重ねて 装着し、さらにその外側にパッキン８を印龍部９ａに装填した外ケース９を被せ 保持金具１０で回路基板１を挟持した形態で固定する。 この時、回路基板１と外ケース９の間でパッキング７とパッキング８が抑圧変 形され内ケース４およびスペーサ５と収束レンズ６は中心を決め乍ら位置決めと 固定が為され、固体撮像素子３の受光面３ａと収束レンズ６の中心と映像の焦点 距離が定まり、内ケース４と収束レンズ６および回路基板１で為した空間に固体 撮像素子３を密封した固体撮像装置を構成する。尚、本願考案の機能と特性は従 来の固体撮像装置と同様であるので説明を省略する。

【０００９】 図２に示す回路基板１は、たとえば硬質の板状のエポキシ樹 脂やエポキシ樹脂で裏打ちしたフレキシブルシートまたはセラミックなどで作っ たもので、長方形を為した表面には導電配線パターン（図示略）とワイヤボンデ ィングパッド（図示略）および貫通した基準穴１ａが設けてあり、これは前述

【００００８】の如く電子部品２や固体撮像素子３を実装したり、位置決めボス
１ ａと契合し収束レンズ６と受光面３ａの中心位置を決められるようにしてあり、 光の反射による映像のフレアー現象を防ぐために表面を艷消しの暗色にする。

【００１０】 なお、薄型な固体撮像装置の回路基板１は板厚も極力薄い物 を用いたいので基準穴１ａを塞穴で構成することは無理で貫通穴にせざるを得な く成り固体撮像装置の機能として防塵問題が発生する。 そこで、本考案では、図４に示すように三ヶ所の防塵部位を設けることした 、即ち、基準穴１ａと位置決めボス４ａの嵌合部と基準穴１ａの穴周辺部と内ケ ース４の支承面４ｂおよび保持金具１０の平板部１０ｃ（図８に示す）の面接触 部で、この嵌合部の狭小なクリアランスと保持金具１０の固定力で面接触部が密 着し良好な防塵効果を発揮する。 このような訳で、防塵の為に回路基板１の基準穴１ａおよび穴の周辺と支承部 ４ｂおよび平板部１０ｃの密着するには傷や汚れ等のような防塵を阻害する物が 在っては成らないし、また、導電配線パターンやコーテング等を配設しない様に する、すると、この事により回路基板１のパターニングの自由度が増し、また、 後述

【００１７】する映像の焦点距離の無調節化に於ける組立構成の基準となる 。また、基準穴１ａの防塵の他の形態として、回路基板１の当該個所にプラスチ ックや金属フィルム貼付や基準穴１ａにシーリング材を充填する事等も同様な効 果がある。

【００１１】 次に、図５に示した内ケース４は、例えばガラス入りポリカ ーボネート樹脂等の合成樹脂を射出成形した略筒型を為したもので、内側の片端 部にスペーサ５と収束レンズ６とパッキング７を保持しスペーサ５を支承する印 龍部４ｃと、他端部に固体撮像素子３を掩蔽する方形を為した空間部４ｅを設け 、これらの間に収束レンズの画角Φ（図１に示す）より広角なコーン形を為した 導光穴４ｄを設けてある。印籠部４ｃと導光穴４ｄの外側には外ケース９の印籠 部９ｃ（図７に示す）に契合し位置決めをする円形を為した外周部４ｆを印籠部 ４ｃと同心に設け、空間部４ｅの外側は方形を成した外郭４ｇであり空間部４ｅ との間に回路基板１と当接する方形を為した支承面４ｂを印籠部４ｃと直角に設 けこの支承面４ｂに基準穴１ａに契合する回路基板１の板厚より若干低い高さの エンボス状の位置決めボス４ａを印籠部４ｃの同心円上に配置して構成してある 。 また、光の反射による映像のフレアー現象を防ぐ為に表面が艶消しの暗色にし てある。

【００１２】 次に、図６に示した収束レンズ６は、たとえば無色透明なア クリル系樹指やポリカーボネート系樹脂等の合成樹脂を成形し、凸レンズ部６ｄ と同心に印龍部４ｂと嵌合する鍔部６ａを設け、スペーサ５とパッキング７に当 接する平面６ｂと平面６ｃが平行でレンズ中心と直角に配置して構成してある。 なお、本考案では薄型化とコストダウンの為に、収束レンズ６の表面に無反射化 と硬度の向上およびＩＲ／ＵＶカットの効果を目的とした真空蒸着やイオンプレ ーティングおよび薄膜コーティング処理等を施し、従来使用していたＩＲ／ＵＶ カットガラスの代替とした。

【００１３】 次に、図７に示す外ケース９は、たとえばガラス入りポリカ ーボネート樹脂等の合成樹脂を射出成形したもので、回路基板１の幅と略同寸の 方形を為した外郭９ｇの相対する二側面に保持金具１０の引掛部１０ａ（図８に 示す）を掛止する掛止部位９ｅを設け、収束レンズ６の絞りの作用をする円形を 為した開口部９ｂとパッキング８を保持する略方形を為した印龍部９ａを両端に 配し、開口部９ｂ寄りの内部に内ケース４の外周部４ｆと係合しパッキング７と 当接する円形を為した印龍部９ｃを同心に配し、前記印龍部９ａの内側面９ｄと 内ケース４の外郭４ｇが干渉しないようにしてある。斯様な外ケース９を内ケー ス４に被せると印龍部９ｃが外周部４ｆにガイドされ開口部９ｂの中心と受光面 ３ａの中心が一致することになる。なお、反射による映像のフレアー現象を防ぐ 為に表面が艶消しの暗色にしてある。

【００１４】 また、開口部９ｂの光軸方向の厚みは可能な限り薄いことが 望ましく、図７に示すように、開口部９ｂより収束レンズ６側にはレンズの画角 Φより広角な内斜面９ｅ設け、その逆側の斜面９ｆは収束レンズ６のレンズ中心 点Ｑと開口部９ｂを結んだ線分と収束レンズ６の中心の成す角度αより広角にす る事で映像のゴーストを防具ことができる。

【００１５】 ところで、本考案のように接着剤で固着しない組立品に於い ては、主たる構造部品の材質が同じ物を用いることが重要である、即ち、材質の 相違により夫々の持つ線膨張係数が異なるので、環境温度の変化に伴い寸法変化 に差が生じ固着部位に微細な歪が発生する。ところが、その後に環境温度が復元 しても歪が解消されず環境温度が逆側に変化して漸く復元するような履歴現象が 能くあり、固体撮像装置のような光学精密機器においては若干の歪の発生でも経 時的に光学的性能に悪影響を及ぼす事がある。この様な事例に鑑みて内ケース４ と外ケース９を同一材料、同一グレードで具現することとした。

【００１６】 次に、図２に示す保持金具１０は、例えばバネ用ステンレス 鋼板をプルス加工したもので、その形体を図８−（１）の保持金具１０を展開し た平面図と図８−（２）に側面図を示し説明する。 図８−（１）において、回路基板１の幅と略同寸の方形を為した平板部１０を 設け、この外周の平行な二辺の中央部に掛止部９ｅに掛止するＴ字形を為した引 掛部１０ａを配し、Ｍ−Ｍ，Ｎ−Ｎの位置で山折り曲げをし、さらに、回路基板 １を外ケース９と平板部１０ｃが挟持して固定する際に押圧するバネとして作用 する弾條部１０ｂを引掛け部１０ａに連ねて設けＸ−Ｘ，Ｙ−Ｙの位置で谷折り し曲げをして図８−（２）に示す如き固定金具１０と成る。 この保持金具１０の作用は、

【０００８】で記述した如く構成部品を組み込ん で係止した回路基板１と外ケース９の回路基板１側を保持金具１０に対比させて 引掛部１０ａの間に挿入し、回路基板１と平板１０ｃが密着するまで押し込み、 次いで、弾條部１０ｂを撓まして掛止部９ｅに引掛部１０ａを引掛けると弾條部 １０ｂのバネ力で外ケース９に回路基板１が押し付けられ、パッキング７とパッ キング８が潰され構成部品の固定と密閉が為される。 また、本考案に開示したバネ性を用いた保持金具１０は弾條部１０ｂの撓みが 回路基板１で規制されて過度の変形が生じない様にしてあり、組立作業中におい て無理な荷重が掛からず構成部品の損傷や変形等の事故が防止出来る。

【００１７】 次に、映像の焦点距離の無調節化に関して説明する。 映像の焦点距離は図９に示すように収束レンズ６の光学的特性を固体撮像素子 ３の受光面３ａと収束レンズ６の頂点Ｐとの間隔Ｆ代替したとものであり、従来 のネジによる映像の焦点距離の調節は頂点Ｐをネジによって受光面３ａに近付け たり遠避けたりして映像が鮮明になった状態を焦点が合致したと感覚的に判断し ていたわけで、間隔Ｆの距離を感覚で探り当てていたと言うのが実状であった。 そこで本願考案は、組立てられた固体撮像装置の間隔Ｆの期待値を統計的手法 により推定し、焦点が合致している状態の間隔Ｆの基準値との間に有意差を有す る時は、その差の寸法を部品の現合寸法に反映させて映像の焦点距離を調製しよ うとするものである。 従来の固体撮像装置は回路基板を基準に構成部品を積層して組付けた形態を採 っており、間隔Ｆは回路基板１から収束レンズ６の頂点Ｐまでの積層高さと、回 路基板１から受光面３までの積層高さの差で決まるので、映像の焦点距離を無調 節にするには積層に係る構成部品が寸法のバラツキが小さく、また、少ない部品 点数で構成する事が肝要であり、本考案に於いては、固体撮像素子３と収束レン ズ６以外の構成部品は内ケース４の一点のみで構成し、猶且つ、部品の固定に接 着剤を使用しない構造とした。 その結果、間隔Ｆに関与する変動因子は、図９に示す固体撮像素子３を回路基 板１に実装した際の接着剤の層厚Ｎと固体撮像素子３の板厚Ｓおよび内ケース４ の支承面４ｂから印龍部４ｃまでの高さＨと収束レンズ６のレンズ高さＲの３部 品４要因で従来の固体撮像装置に比較して極めて少なくなり、収束レンズ６の要 求特性と現品の期待値の差を内ケース４の高さＨに現合して映像の焦点距離を決 めピント調節を無くすことができる。

【００１８】 ところで、近年モバイル機器等の小型軽量化が進み固体撮像装 置の小形薄型化が要望されているが、薄型にすると言うことで、要求する画質が 従来通りであるのが一般の傾向であり、固体撮像素子も従来と略同一品を使用す ることになるので、固体撮像装置としては焦点距離が短くて画角が広い収束レン ズを装着した物を要求する事になる。 しかし、レンズ本来の特性として焦点距離が短くなるに連れ焦点深度も浅くな るので相対的に映像の焦点調整が難しくなり

【００１７】において記述した内ケ ース４の高さＨの現合だけでは不十分である。 そこで、本考案は内ケース４と収束レンズ６の間に所期の板厚Ｔを有するスペ ーサ５を挿入することにより映像の焦点距離を調整し組立作業中の焦点調節をな くしたものである

【００１９】 次に、図１および図２に示すスペーサ５は、例えば合成樹脂 や金属で作られた断面が矩形のリング形状を為した物で、内ケース４の印龍部４ ｃに嵌合する外形と内ケース４の印龍部４ｃと収束レンズ６に当接する平面で構 成し光の反射によるフレアー現象を防ぐ為に表面が艶消しの暗色にしてある。 なお、板厚Ｔは、組立投入前に構成部品のロット毎の工程能力を把握し間隔Ｆ の期待値と分散を推定し、映像の焦点距離の基準値と間隔Ｆの期待値の差がプラ スの場合はこの差の分薄くし、差がマイナスの場合はこの差の分厚くすれば良い 。

【００２０】 次に、図１および図２に示すパッキング７とパッキング８は 例えばゴム系の合成樹脂を成形したもので、断面が円形もしくは矩形を為し平面 形状が密閉部の密閉長さを円周に持つ円形乃至は密閉部と同一投影形状をしたリ ング形状を為したものであり、光の反射によるフレアー現象を防ぐ為に表面が艶 消しの黒色にしてある。

【００２１】 次に、図１０に示す固体撮像装置は、パッケージ封入型固体 撮像素子１４を実装した他の実施例であり

【０００８】に記述した固体撮像装置 と構造と作用を一にした物である。

【００２２】

【考案の効果】 以上説明したように、請求項１と請求項４および請求項５に 記載の考案によれば、回路基板に構成部品を搭載し保持金具で固定するようにし たので、固体撮像装置全体が薄型化され、また、接着作業がなくなることで作業 工数の削減と部品の再利用も可能になり、接着剤の硬化に係る構成部品の工程内 滞留や工程内在庫の縮小も図ることができる。

【００２３】 また、請求項２に記載の考案によれば、構成部品で位置決め やガイドが為されるようにしたので、組立の位置だし精度が向上し、組立治具が 不要になり組立工数の削減と作業ミスの防止する事が可能になる。

【００２４】 さらに、請求項３に記載の考案によれば、映像の焦点調節が なくなり、製品品質が向上し、作業工数の減少が図られ、固体撮像装置を薄型に する事が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案に係る、固体撮像装置の実施例を示し
た断面図である。

【図２】 本考案に係る、固体撮像装置の実施例を示し
た斜視図（１）と分解斜視図（２）である。

【図３】 固体撮像装置の従来例を示した断面図であ
る。

【図４】 図１に示す、固体撮像装置の部分断面詳細図
である。

【図５】 図１に示す、固体撮像装置の内ケース４の断
面詳細図である。

【図６】 図１に示す、固体撮像装置の収束レンズ６の
断面詳細図である。

【図７】 図１に示す、固体撮像装置の外ケース９の断
面詳細図である。

【図８】 図２に示す、保持金具１０の展開平面図
（１）と側面図（２）である。

【図９】 本考案に係る、固体撮像装置の作用を示す説
明図である。

【図１０】本考案に係る、固体撮像装置の別の実施例を
示した分解斜視図である。

【符号の説明】

１ 回路基板 ２ 電子部品 ３ 固体撮像素子 ４ 内ケース ５ スペーサ ６ 収束レンズ ７ パッキング ８ パッキング ９ 外ケース １０ 保持金具

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の位置に固体撮像素子を実装した回
   路基板と収束レンズを保持し回路基板に契合された内ケ
   ースと、該内ケースを掩蔽する形で組み込まれた外ケー
   スとこれらを固定するための保持金具により構成された
   ことを特徴とする固体撮像装置。
2. 【請求項２】 固体撮像素子の受光面と収束レンズの中
   心を回路基板の位置決め部位と内ケースの位置決め部位
   を契合して決めることを特徴とする請求項１に記載の固
   体撮像装置。
3. 【請求項３】 内ケースと収束レンズの間にスペーサを
   挿入して映像の焦点を定めることを特徴とする請求項１
   に記載の固体撮像装置。
4. 【請求項４】 外ケースと収束レンズの当接部位および
   外ケースと回路基板の当接部位の間に弾力性を有するパ
   ッキングを装着し、内ケースと収束レンズの固定及び内
   ケースと収束レンズおよび回路基板により形成される空
   間を密閉することを特徴とする請求項１に記載の固体撮
   像装置。
5. 【請求項５】 外ケースと収束レンズの当接部位および
   外ケースと回路基板の当接部位の間に弾力性を有するシ
   ーリング材を膠着させて、内ケースと収束レンズの固定
   及び内ケースと収束レンズおよび回路基板により形成さ
   れる空間を密閉することを特徴とする請求項１に記載の
   固体撮像装置。