JP5713125B2

JP5713125B2 - 撮像装置

Info

Publication number: JP5713125B2
Application number: JP2014057340A
Authority: JP
Inventors: 勝幸松尾
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2014-03-20
Filing date: 2014-03-20
Publication date: 2015-05-07
Anticipated expiration: 2029-09-17
Also published as: JP2014140229A

Description

本発明は、撮像素子を備えた撮像装置に関するものである。

今日、デジタルカメラやカメラ付き携帯電話等の携帯型の撮像装置では、小型化及び薄型化の要望が強く、内部には高集積化且つ高密度化した部品を組み込んでいる。また、撮像装置は、撮像素子の高画素化に伴い、レンズ鏡胴等への撮像素子の固定にも高精度が要求される。そこで、撮像素子のレンズ鏡胴等へ固定を、撮像素子が接着固定されたプレート（支持体）をレンズ鏡胴等へねじ止めする方式で行う構成のものにおいては、プレートをレンズ鏡胴等へ取り付けた際にレンズ鏡胴の光軸とプレートに接着固定された撮像素子の受光面中央法線とが正しく一致するように、プレートに対する撮像素子の向きの調整を行い、その状態で撮像素子をプレートに接着固定していた。

また、撮像素子の受光面に異物が付着しないようにするために、光学ローパスフィルタと受光面の間に枠状の弾性体を介在させるなどすることにより、撮像素子の前面に密閉空間を形成して、受光面への異物の付着を防止するようにしていた。

そして、撮像装置の小型化及び薄型化について下記に示す特許文献１には、撮像装置の小型化、薄型化を実現させることができる撮像素子ユニットとして、撮像素子が接着固定されるプレートに、撮像素子の外形形状（矩形）に対応した矩形の貫通孔を設け、この貫通孔内に撮像素子を嵌め込み、貫通孔の内壁と撮像素子の側面部との間に形成される間隙に接着剤を注入し硬化させることによって撮像素子をプレートに接着固定する構成の撮像素子ユニットが開示されている。

特開２００６−１７３８９０号公報

しかしながら、特許文献１に示す撮像装置では、撮像素子は貫通孔の内壁と撮像素子の側面部との間に形成される間隙に注入された接着剤によって固定されるだけの構成であるので、撮像素子周辺の強度の確保が困難となり、落下衝撃、経時変化及び環境変化により受光面位置が変化する虞があった。

本発明は上述したような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、支持体と撮像素子との接着強度を高めることにより信頼性が高くなり品質の向上を可能にするとともに、製品形状の自由度を高め、小型化にも寄与することができる撮像装置を提供することを目的とするものである。

本発明の撮像装置は、レンズユニットと、該レンズユニットに対して所定の位置に配置される撮像素子と、該撮像素子を固定させて前記レンズユニットと結合させる板状の支持体と、を備え、該支持体は開口部を有し、該開口部に前記撮像素子が組み込まれ、接着剤により前記撮像素子の周縁を前記支持体の開口部の内壁に接着固定させる撮像装置であって、前記開口部における一の対向する二辺の側面端部の上端と下端の間が波型形状に貫通し、当該支持体における他の対向する二辺のうちの少なくとも一方の側面部が前記撮像素子の側面に対応する位置で折り曲げられているものである。

本発明の撮像装置において前記開口部における前記一の対向する二辺の側面にはＶ字状の凹部が形成されているものもある。

また、本発明の撮像装置において前記開口部における前記一の対向する二辺の側面には半円形状の凹部が形成されているものもある。

更に、本発明の撮像装置において前記開口部における前記一の対向する二辺の側面には矩形状の凹部が形成されているものもある。

そして、前記接着剤が、紫外線硬化接着剤であることもある。

また、本発明の撮像装置において前記撮像素子の二辺の側面と前記開口部における前記一の対向する二辺の側面との両側面にて前記接着剤が塗布されることもある。

更に、前記支持体が、前記レンズユニットと結合されているものである。

そして、前記撮像素子は、ＣＣＤ又はＣＭＯＳである。

本発明によれば、支持体と撮像素子との接着強度を高めることにより、落下衝撃、経時変化及び環境変化による撮像素子の受光面の位置ずれを防止することができ、信頼性が高くなり品質を向上させるとともに、製品形状の自由度を高め小型化にも寄与することができる撮像装置を提供することができる。

本発明の実施例に係る撮像装置(デジタルカメラ）の外観斜視図である。本発明の実施例に係る撮像装置（デジタルカメラ）の内部構造を示す斜視図である。本発明の実施例に係るレンズユニット、撮像素子ユニットの構成を示す斜視断面図である。本発明の実施例に係る撮像素子ユニットの断面図である。本発明の実施例に係る撮像素子ユニットの斜視図である。本発明の実施例に係る撮像素子ユニットの固定枠板開口部の説明図である。本発明の実施例に係る固定枠板開口部の側面形状の一例を示す図である。本発明の実施例に係る固定枠板開口部の側面形状の他の例を示す図である。本発明の実施例に係る固定枠板開口部の側面形状のその他の例を示す図である。

本発明を実施するための形態の撮像装置10は、レンズユニット41と、レンズユニット41の光軸と受光面の中心法線を一致させる撮像素子43と、撮像素子43を固定させてレンズユニット41と結合させる支持体である固定枠板21と、を備える。そして固定枠板21は開口部を有し、その開口部に撮像素子43が組み込まれ、接着剤により撮像素子43の周縁を固定枠板21の開口部の内壁に接着固定させる撮像装置10であって、上記開口部における側面が波型形状54に形成されているものである。

以下、本発明の実施形態について図を用いて説明する。図１は、本発明に係る撮像装置の一実施例としてのデジタルカメラ10の外観斜視図であり、図２は、デジタルカメラ10の内部構造を示す斜視図である。

図１に示すデジタルカメラ10には、インナーズームレンズやインナーフォーカスレンズを備えたレンズユニットが組み込まれており、デジタルカメラ10の正面における上端側方の角部近傍に撮影レンズの第１レンズを位置させるようにしてレンズ窓12が設けられている。そして、このレンズ窓12の近傍にフラッシュを配置するようにフラッシュ発光窓24を設けると共に、デジタルカメラ10の上面にレリーズボタン19が配置され、更に、図示しないデジタルカメラ10の背面に、モニタ画面やズームボタンなどが設けられている。

そして図２に示すように、デジタルカメラ10は、デジタルカメラ10の側方上方に位置させてレンズ面を前方に向けた第１レンズ45を有し且つ下端に撮像素子43を取付けたレンズユニット41を内蔵しているものであり、また、このレンズユニット41の側方に回路基板15やバッテリー31を内蔵している。

なお、このレンズユニット41は、第１レンズ45の後方にプリズムなどの光軸方向を９０度変化させる光軸変換素子を有し、撮像素子43の直近に撮像素子43の受光面の中心法線と一致させた固定レンズ或は固定レンズ群を有し、この固定レンズ或は固定レンズ群と光軸変換素子との間に複数の可動レンズ群であるインナーズームレンズ及びインナーフォーカスレンズを有する。すなわち、第１レンズ45の光軸を第１光軸とすると、インナーズームレンズやインナーフォーカスレンズ、撮像素子43は、第１光軸に対して直交する第２光軸上に位置している。

そしてレンズユニット41は、インナーズームレンズを駆動するズーム用駆動モータとこのモータの回転によりズームレンズを第２光軸方向に移動させるためのズーム用リードスクリュー、及び、ズームレンズなどを平行にのみ移動させるためのガイドシャフト、更に、フォーカスレンズを移動させるためのフォーカス用駆動モータ及びフォーカスレンズ駆動機構をも内蔵する。

回路基板15は、メモリーカード接続用コネクタやデジタルカメラ10の駆動制御を行なうＣＰＵ、その他複数のＬＳＩやＩＣ、メモリなど各種電子部品が取付けられているものであり、表示ユニットは、液晶表示素子とバックライトパネルとを重ね合せて一体化すると共に、表示素子駆動用のＩＣやドライバーを組み込んでいる。

このように、各種部品をユニット化し、バッテリー31やフラッシュ発光窓24をレンズユニット41の横に配置してレンズユニット41を縦長に配置するため、組立が容易であり、レンズユニット41内の光路長を長くし、ズーム倍率を大きくし易く、且つ、光路長が長く、ズーム倍率やズーム率の変化幅を大きくした光学ズーム機能を備えたデジタルカメラ10とすることができる。

ここでレンズユニット41とその下方にある撮像素子ユニット50について説明する。図３は、レンズユニット41と該レンズユニット41に結合された撮像素子ユニット50との斜視断面図である。図３に示すように、レンズユニット41の下方にある撮像素子ユニット50は、撮像素子43を支持する支持体である固定枠板21と、固定枠板21の中央開口部から受光面が上方を向くように配置された撮像素子43と、撮像素子43が実装されるプリント基板51とから構成される。そして、レンズユニット41と撮像素子ユニット50との間には、撮影画像において無い色である偽色やモアレの原因となる細かい模様を低減させるローパスフィルタ23と、ローパスフィルタ23と撮像素子43の受光面との間への異物の混入を防止するための弾性体30とが設けられている。なお、図３においては、レンズユニット41に内蔵されるレンズは図示が省略されている。

図４は、本発明の実施例に係る撮像素子ユニット50がレンズユニット41に取り付けられた状態での断面図である。レンズユニット41の下部には、ローパスフィルタ23が配置され、ローパスフィルタ23の下部には、撮像素子43の受光面及びローパスフィルタ23の下面への異物の混入を防ぐためにローパスフィルタ23の周縁を覆うようにして中央が開口され、枠の形状をした弾性体30が配置される。

弾性体30の下部には、固定枠板21に対して位置決めされて紫外線硬化接着剤52により固定枠板21の開口部短辺側の左右側面と結合された撮像素子43が実装されているプリント基板51が配置される。

ここで固定枠板21と撮像素子43が実装されているプリント基板51との位置決めについて説明する。レンズユニット41の光軸に対する撮像素子43の受光面の垂直度は、撮像性能に大きく影響するために、撮像素子43は、数十μｍ程度の傾き誤差の範囲に実装する必要がある。レンズユニット41の鏡胴や固定枠板21は金属製や硬質樹脂製とすることができ、これによりレンズユニット41に対し固定枠板21を精度良く結合することができるので、実装精度を高めるにあたっては、固定枠板21と撮像素子43とを精度よく結合させる必要がある。そこでプリント基板51に実装された撮像素子43を固定枠板21と接着するにあたっては、図示しない接着治具を含む光軸調整機を用いて、撮像素子43の受光面が光軸調整機上の光軸に対して垂直となるようにピッチ角、ロール角、ヨー角を調整し、更に撮像素子43の受光面における中心と光軸調整機上の光軸とが合うように調整して、撮像素子43の側面と固定枠板21の開口部の側面（内壁面）とを紫外線硬化接着剤52により接着している。

撮像素子43の側面と固定枠板21の開口部の側面とが紫外線硬化接着剤52により固定された撮像素子ユニット50は、レンズユニット41の所定の位置にセットされ、光軸に直交する方向での位置を微調整しながら固定枠板21の左右にあるねじ穴53にねじ57を留めることにより、レンズユニット41と結合される。これによりデジタルカメラ10では、レンズユニット41の光軸と撮像素子43の受光面との垂直度が確保され、撮像素子43の受光面における中心とレンズユニット41の光軸とが合うこととなる。

次に、撮像素子ユニット50の各部について詳細に説明する。図５は、本発明に係る撮像素子ユニット50の斜視図である。撮像素子ユニット50は、撮像素子43、プリント基板51及び固定枠板21を有する。

撮像素子43は、高速な被写体の画像が歪むことなく高画素で撮像でき、しかも小型で製造コストも安いＣＣＤ（Charge Coupled Device）か、又は、映像信号を出力する際に並行処理をすることでき、しかも信号の高速な読み出しが可能であり、消費電力も少ないＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）である。

固定枠板21は、中央に開口部を設けた金属製のプレートである。固定枠板21は、上述したレンズユニット41下方の中央部に嵌め込まれ、レンズユニット41の剛性を確保するという機能も果たす。

固定枠板21は、撮像素子43を嵌め込むための矩形状の開口部が設けられている。開口部は、撮像素子43よりも若干大きく開口され、固定枠板21の開口部に撮像素子43を嵌め込んだときに、短辺側においては開口部の内壁と撮像素子43の側面部との間に間隙が形成されるようになっている。間隙に紫外線硬化接着剤52を注入して硬化させることにより、撮像素子43を固定枠板21に接着固定することができる。

なお、撮像素子43を固定枠板21に接着するにあたって、先ず撮像素子43が実装されたプリント基板51と固定枠板21とを図示しない接着治具を含む光軸調整機にセットする。そして光軸調整機により、撮像素子43の受光面が光軸調整機の光軸に対して垂直となるようにピッチ角、ロール角、ヨー角が調整され、更に撮像素子43の受光面における中心と光軸調整機の光軸とが合うように調整されてから撮像素子43が固定枠板21に接着固定される。

また、固定枠板21には、先述のレンズユニット41と結合するためのねじ穴53が右側２箇所、左側１箇所の計３箇所に設けてあり、３箇所のねじ穴53に先述のねじ57を取り付けることにより、固定枠板21が回転することなくレンズユニット41に結合させることができる。

そして、図６に示すように固定枠板21における開口部は、その左右両端の側面の形状を波型形状54とされている。このように両端側面の形状を波型形状54とすることにより、固定枠板21の開口部側面と紫外線硬化接着剤52との接着面積を増加させることになり接着強度を増加させることができる。例えば、開口部側面形状が直線の場合と、図７に示すように固定枠板21における開口部の側面形状が開き角度９０度の波型形状54の場合（つまり、開口部の側面にＶ字状の凹部が一面に形成されている場合）とで比較すれば、接着面積を約１．３倍とすることができる。

このように、接着面積を増加させることにより接着強度を増すことができ、落下衝撃や弾性体30の反発力、経時変化及び環境変化による撮像素子43の位置ずれを防止することができる。しかも、接着強度が増すことにより、製品形状の自由度を高め、小型化にも寄与することができる。

また、固定枠板21における開口部の左右両端の側面の形状は、図７に示した波型形状54に限定されることなく、例えば、図８に示すように半円形状55の凹部が一面に形成されている形状や、図９に示すように矩形状56の凹部が一面に形成されている形状でも構わない。要は、接着面積を増加できる形状であればよい。

そして、固定枠板21における接着剤の塗布箇所は、開口部の左右両端に限らず、開口部の三方又は四方の側面をそれぞれに波型形状にして、それぞれの箇所において撮像素子43と固定枠板21における開口部とを接着することもできる。

以上のように本実施例によれば、固定枠板21の開口部における両端の側面にＶ字状の凹部を形成して開口部の側面の形状を波型形状54とし、固定枠板21と撮像素子43との接着強度を高めることにより、落下衝撃や弾性体30の反発力等による撮像素子43の受光面の位置ずれを防止することができ、信頼性が高くなり品質を向上させるとともに、製品形状の自由度を高め、小型化にも寄与することができるデジタルカメラ10（撮像装置）を提供することができる。

また、固定枠板21の開口部における両端の側面に半円形状55の凹部を形成しても、固定枠板21と撮像素子43との接着強度を高めることができるので、落下衝撃等による撮像素子43の受光面の位置ずれを防止することができ信頼性が高くなり品質を向上させるとともに、製品形状の自由度を高め、小型化にも寄与することができるデジタルカメラ10（撮像装置）を提供することができる。

更に、固定枠板21の開口部における両端の側面に矩形状56の凹部を形成しても、固定枠板21と撮像素子43との接着強度を高めることができるので、落下衝撃等による撮像素子43の受光面の位置ずれを防止することができ信頼性が高くなり品質を向上させるとともに、製品形状の自由度を高め、小型化にも寄与することができるデジタルカメラ10（撮像装置）を提供することができる。

そして、固定枠板21と撮像素子43とを紫外線硬化接着剤52により接着することにより、接着時間を短縮させるとともに、硬化時における接着剤の収縮移動を防止することができる。

また、撮像素子43の側面と、固定枠板21の開口部短辺の両側面による二辺のみで強固に接着することができるので、デジタルカメラ10（撮像装置）の小型化、設計の自由度にも寄与することができる。

更に、撮像素子43と固定枠板21とを位置調整の上、接着固定してユニット化とし、それからレンズユニット41と結合させることにより、製造時間の短縮、歩留り向上にも寄与することができる。

そして、撮像素子43は、ＣＣＤに限ることなくＣＭＯＳでも同様な効果を得られる。

なお、本発明は、以上の実施例に限定されるものでなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で自由に変更、改良が可能である。

10 デジタルカメラ（撮像装置） 12 レンズ窓
15 回路基板 19 レリーズボタン
21 固定枠板
23 ローパスフィルタ 24 フラッシュ発光窓
30 弾性体 31 バッテリー
41 レンズユニット 43 撮像素子
45 第１レンズ 50 撮像素子ユニット
51 プリント基板 52 紫外線硬化接着剤
53 ねじ穴 54 波型形状
55 半円形状 56 矩形状
57 ねじ

Claims

レンズユニットと、
該レンズユニットに対して所定の位置に配置される撮像素子と、
該撮像素子を固定させて前記レンズユニットと結合させる板状の支持体と、
を備え、該支持体は開口部を有し、該開口部に前記撮像素子が組み込まれ、接着剤により前記撮像素子の周縁を前記支持体の開口部の内壁に接着固定させる撮像装置であって、
前記開口部における一の対向する二辺の側面端部の上端と下端の間が波型形状に貫通し、当該支持体における他の対向する二辺のうちの少なくとも一方の側面部が前記撮像素子の側面に対応する位置で折り曲げられていることを特徴とする撮像装置。
前記開口部における前記一の対向する二辺の側面にはＶ字状の凹部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記開口部における前記一の対向する二辺の側面には半円形状の凹部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記開口部における前記一の対向する二辺の側面には矩形状の凹部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記接着剤が、紫外線硬化接着剤であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載の撮像装置。
前記撮像素子の二辺の側面と前記開口部における前記一の対向する二辺の側面との両側面にて前記接着剤が塗布されることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１つに記載の撮像装置。
前記支持体が、前記レンズユニットと結合されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１つに記載の撮像装置。
前記撮像素子が、ＣＣＤ又はＣＭＯＳであることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１つに記載の撮像装置。