JP6098333B2 - 撮像ユニットおよび撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像ユニットおよび撮像装置に関する。

撮像ユニットに入射する入射光が散乱して不要光とならないように、撮像ユニット内に遮光処理を施すことが知られている。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特開平１０−２５７５１０号公報

近時ユニットの小型化が進み、撮像チップをフレキシブル基板に直接実装する技術も知られるようになってきたが、これに伴い、フレキシブル基板と撮像チップを電気的に接続する接続部で入射した被写体光が散乱する問題が浮上してきた。

本発明の第１の態様における撮像ユニットは、複数の画素からなる撮像領域を有する撮像素子と、複数の画素からの出力信号を伝送するフレキシブル基板とを備え、フレキシブル基板は、撮像領域に対応し、周縁部に反射防止加工が施された開口部と、周縁部の少なくとも一部が撮像領域の方向へ折り曲げられた折曲部とを有する。

本発明の第２の態様における撮像装置は、上記の撮像ユニットを備える。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

本実施形態に係る撮像ユニットの分解斜視図である。 図１における撮像ユニットのＡ−Ａ断面図である。 他の実施形態に係る撮像ユニットの断面図である。 更に他の実施形態に係る撮像ユニットの断面図である。 反射防止処理領域を示す図である。 本実施形態に係る撮像ユニットを搭載する撮像装置の断面図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本実施形態に係る撮像ユニット１００の分解斜視図である。撮像ユニット１００は、主に、撮像素子１１０、バンプ１２０、接着枠１３０、フレキシブル基板１４０、スペーサ枠１５０および保護ガラス１６０により構成されている。

撮像素子１１０は、複数の画素からなる撮像領域１１１を有する例えばＣＭＯＳ撮像センサである。被写体光は、保護ガラス１６０を通過して撮像領域１１１に結像し、撮像領域１１１を構成する例えば２０００万個の各画素は、受光した光量に応じた電気信号を出力する。各画素からの出力信号、制御信号、供給電力等は、撮像素子１１０上に設けられた素子端子１１２を介して外部回路と授受される。

素子端子１１２は、それぞれバンプ１２０を介して、フレキシブル基板１４０のフレキ端子１４１と電気的に接続される。フレキシブル基板１４０は、さらに外部の回路基板と接続されており、各画素からの出力信号は、フレキシブル基板１４０に設けられた配線パターンを経由して、外部回路基板上に設けられた画像処理用のＡＳＩＣに伝送される。

接着枠１３０は、撮像素子１１０とフレキシブル基板１４０を接着する接着層を構成する。接着枠１３０は、バンプ１２０の少なくとも一部を埋めるように撮像領域１１１を環囲する。すなわち、接着枠１３０は、撮像領域１１１へ入射する被写体光の妨げとならず、かつ、外部から撮像領域１１１への湿気、塵埃等の進入を防ぐ隔壁の役割を担う。接着枠１３０には、接着剤として熱硬化性接着剤などが用いられる。

フレキシブル基板１４０は、撮像領域１１１に対応する位置に開口部１４２を有する。すなわち、開口部１４２は、撮像領域１１１へ入射する被写体光を妨げないように、フレキシブル基板１４０の一部が切除されて設けられている。

特に本実施形態においては、フレキシブル基板１４０は、被写体光がバンプ１２０の表面で散乱して迷光とならないように、開口部１４２の周縁部の一部が撮像領域１１１の方向へ折り曲げられた折曲部１４３を有する。折曲部１４３は、開口部１４２と撮像領域１１１を繋ぐ空間と、接着枠１３０に少なくとも一部が埋め込まれたバンプ１２０が設置された空間とを分離する役割を担う。すなわち、折曲部１４３は、バンプ１２０の表面へ向かう被写体光を遮断する。なお、後述するように、開口部１４２の周縁部には、反射防止加工が施されている。

フレキシブル基板１４０のうち、接着枠１３０が設けられた面とは反対の面に、開口部１４２を環囲するスペーサ枠１５０が接着されている。さらに、スペーサ枠１５０のうち、フレキシブル基板１４０が接着された面とは反対の面に、枠内部を塞ぐように保護ガラス１６０が接着されている。すなわち、保護ガラス１６０は、スペーサ枠１５０を介して開口部１４２を閉塞することにより、撮像領域１１１との間に密封空間を形成する。

スペーサ枠１５０は、撮像素子１１０と保護ガラス１６０を予め定められた間隔に離間させる役割を担う。撮像素子１１０と保護ガラス１６０を離間させることにより、保護ガラス１６０に塵埃が付着したとしても、撮像領域１１１に投影される当該塵埃の影はぼけるので、画像形成に与える影響を低減できる。

図２は、図１に示す撮像ユニット１００を組み立てた後の、Ａ−Ａ断面図である。図示するように、撮像ユニット１００が組み上げられると、密封空間１８０が形成される。密封空間１８０は、接着枠１３０、スペーサ枠１５０で囲われ、保護ガラス１６０に閉塞された、撮像領域１１１が面する空間である。撮像領域１１１が面する空間を密封することにより、外部からの湿気、塵埃等の進入を防ぎ、各画素を保護する。

また、図示するように、バンプ１２０は、接着枠１３０の内部に埋め込まれるように、隔壁の一部を構成する。ここで、フレキシブル基板１４０の開口部１４２が、単に矩形に切り取られただけの形状であれば、保護ガラス１６０を通過した一部の被写体光がバンプ１２０の表面へ向かい、散乱光が発生し得る。散乱した光の一部は撮像領域１１１に到達し、ゴースト等の発生原因となる。

そこで、本実施形態においては、上述の通り、フレキシブル基板１４０の開口部１４２周縁に折曲部１４３を設ける。折曲部１４３は、開口部１４２の周縁からバンプ１２０を境界として撮像領域の方向へ斜めに折り曲げられた傾斜部１４４と、傾斜部１４４の先端から撮像領域１１１の表面と平行な方向へさらに折り曲げられた平行部１４５とから成る。平行部１４５は、接着剤１７０を介して、撮像素子１１０の表面に接着されている。平行部１４５は、図示するように傾斜部１４４の先端から撮像領域１１１の方向へ折り曲げる場合に限らず、バンプ１２０の方向へ折り曲げても良い。このように、折曲部１４３の先端を撮像素子１１０に固定することにより、折曲部１４３のバタツキをなくし、想定外の散乱光の発生を抑制することができる。また、折曲部１４３に傾斜部１４４を設けることにより、密封空間１８０において周縁部へ向かう不要光を反射させ、外部に放射することができる。

図３は、他の実施形態に係る撮像ユニット２００の断面図である。図３は、図１におけるＡ−Ａに対応する断面図である。図１および図２の実施形態と同様の要素については同一符番を付し、その機能において特に追加、変更がない限り説明を省略する。

図１および図２の実施形態においては、スペーサ枠１５０を設けることにより、撮像領域１１１と保護ガラス１６０の距離を確保した。しかし、バンプ１２０の高さをより柔軟に設定できるのであれば、スペーサ枠１５０を設けることなく撮像領域１１１と保護ガラス１６０の距離を確保できる。この場合、保護ガラス１６０は、フレキシブル基板１４０の開口部１４２を直接的に閉塞するように、フレキシブル基板１４０の表面に接着される。

また、フレキシブル基板１４０の折曲部１４３は、図１および図２の実施形態では設けられた平行部１４５を有さず、傾斜部１４４のみを有するように構成されている。このように構成すれば、平行部１４５に対応する撮像素子１１０の表面領域が不要となるので、撮像素子１１０の全体を小型化する場合に有効である。もちろん、スペーサ枠１５０を設けない構成において、折曲部１４３が平行部１４５を有する構成を採用することもできる。

図４は、更に他の実施形態に係る撮像ユニット３００の断面図である。図４は、図３と同様に、図１におけるＡ−Ａに対応する断面図である。図１および図２の実施形態と同様の要素については同一符番を付し、その機能において特に追加、変更がない限り説明を省略する。

図１および図２の実施形態においては、スペーサ枠１５０をフレキシブル基板１４０と保護ガラス１６０の間に介在させて、撮像領域１１１と保護ガラス１６０の距離を確保した。しかし、図４に示すように、撮像素子１１０とフレキシブル基板１４０の間に介在させても、撮像領域１１１と保護ガラス１６０の距離を確保することができる。この場合、保護ガラス１６０は、フレキシブル基板１４０の開口部１４２を直接的に閉塞するように、フレキシブル基板１４０の表面に接着される。

また、撮像ユニット３００においては、折曲部１４３の平行部１４５にフレキ端子１４１が設けられており、フレキ端子１４１と撮像素子１１０の素子端子１１２は、バンプ１２０を介して電気的に接続されている。バンプ１２０の周辺には接着剤１３１が塗布されている。このように構成すれば、電気的な接続を実現すると共に、折曲部１４３のバタツキをなくすことができる。

つぎに、これまで説明した各実施形態に共通する反射防止処理について説明する。図５は、反射防止処理領域を示す図である。図は、各実施形態に共通するフレキシブル基板１４０と保護ガラス１６０を抽出して表した分解斜視図である。

入射する被写体光束は、さまざまな部材の表面で反射、散乱して不要光となって撮像領域１１１に到達し得る。そこで、反射の可能性がある箇所に反射防止加工を施すことが好ましい。反射防止加工としては、黒色塗装、植毛紙の貼着、表面の粗面化、遮光線の刻設などを採用し得る。

開口部１４２の周縁部１４９は、反射防止加工が施される。周縁部１４９は、これまで説明してきた折曲部１４３を含む。折曲部１４３は、上述の通り、矩形から成る開口部１４２のうちの短辺から延出する。しかし、短辺から延出するに限らず、長辺から延出する折曲部１４６を有しても良い。この場合、折曲部１４６も周縁部１４９に含まれる。

すなわち、折曲部１４３、１４６に限らず、保護ガラス１６０と対向する領域も含めた周縁部１４９に対して、反射防止加工が施されている。特に周縁部１４９の外縁は、保護ガラス１６０に対応する外縁であることが好ましい。このように反射防止加工を施すことにより、保護ガラス１６０の表面との間で複数回反射するような不要光を適切に減衰させることができる。

保護ガラス１６０の側面１６１は、反射防止加工が施される。このように側面１６１に反射防止加工を施すことにより、内面を通過して側面に到達する不要光を適切に減衰させることができる。なお、反射防止加工が施される側面１６１は、全部の側面でなくても良い。開口部１４２に対して近い側面と遠い側面がある場合には、遠い側の側面に対する反射防止加工を省略しても良い。

図６は、本実施形態に係る撮像ユニット１００を搭載する撮像装置の一例としての一眼レフカメラ４００の断面図である。搭載する撮像ユニットは、撮像ユニット１００に限らず、上述の各実施形態で説明したいずれでも良いし、それぞれの特徴を組み合わせた撮像ユニットであっても良い。

一眼レフカメラ４００は、カメラボディ６００にレンズユニット５００が装着されてカメラとしての機能を発揮する。レンズユニット５００は、鏡筒内に配列された複数のレンズを備え、入射する被写体光束をカメラボディ６００の撮像ユニット１００へ導く。

カメラボディ６００は、メインミラー６７２およびサブミラー６７４を備える。メインミラー６７２は、レンズユニット５００から入射した被写体光束に斜設される斜設位置と、被写体光束から退避する退避位置との間で回動可能に軸支される。サブミラー６７４は、メインミラー６７２に対して回動可能に軸支される。

メインミラー６７２が斜設位置にある場合、レンズユニット５００を通じて入射した被写体光束の多くはメインミラー６７２に反射されてピント板６５２に導かれる。ピント板６５２は、撮像素子１１０の受光面と共役な位置に配されて、レンズユニット５００の光学系が形成した被写体像を可視化する。ピント板６５２に形成された被写体像は、ペンタプリズム６５４を通じてファインダ６５０から観察される。

斜設位置にあるメインミラー６７２に入射した被写体光束の一部は、メインミラー６７２のハーフミラー領域を透過しサブミラー６７４に入射する。サブミラー６７４は、ハーフミラー領域から入射した光束の一部を、焦点検出センサ６８２に導く。焦点検出センサ６８２は、検出結果をＣＰＵ６２２へ出力する。

ピント板６５２、ペンタプリズム６５４、メインミラー６７２、サブミラー６７４は、構造体としてのミラーボックス６７０に支持される。撮像ユニット１００は、フレキシブル基板１４０が固定されるブラケット６８４を介してミラーボックス６７０に取り付けられる。フレキシブル基板１４０は、ボディ基板６２０へ電気的に接続される。

ボディ基板６２０には、ＣＰＵ６２２、画像処理ＡＳＩＣ６２４等の電子回路が実装される。撮像素子１１０の出力信号は、フレキシブル基板１４０を介して当該出力信号を処理する処理チップである画像処理ＡＳＩＣ６２４へ引き渡される。

なお、以上説明した各撮像ユニットは、カメラボディ６００に搭載されるので、カメラボディ６００を撮像装置として捉えても良い。カメラボディ６００は、さまざまな実施形態を採用し得る。上述の例以外にも、ミラーユニットを備えないミラーレスタイプのカメラボディであっても良い。また、撮像装置は、レンズ一体型カメラであっても良い。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１００、２００、３００ 撮像ユニット、１１０ 撮像素子、１１１ 撮像領域、１１２ 素子端子、１２０ バンプ、１３０ 接着枠、１４０ フレキシブル基板、１４１ フレキ端子、１４２ 開口部、１４３、１４６ 折曲部、１４４ 傾斜部、１４５ 平行部、１５０ スペーサ枠、１６０ 保護ガラス、１６１ 側面、１７０ 接着剤、１８０ 密封空間、４００ 一眼レフカメラ、５００ レンズユニット、６００ カメラボディ、６２０ ボディ基板、６２２ ＣＰＵ、６２４ 画像処理ＡＳＩＣ、６５０ ファインダ、６５２ ピント板、６５４ ペンタプリズム、６７０ ミラーボックス、６７２ メインミラー、６７４ サブミラー、６８２ 焦点検出センサ、６８４ ブラケット

Claims (10)

1. 複数の画素からなる撮像領域を有する撮像素子と、
   前記複数の画素からの出力信号を伝送するフレキシブル基板と
   を備え、
   前記フレキシブル基板は、
   前記撮像領域に対応し、周縁部に反射防止加工が施された開口部と、
   前記周縁部の少なくとも一部が前記撮像領域の方向へ折り曲げられた折曲部と
   を有する撮像ユニット。
2. 前記撮像素子と前記フレキシブル基板は、バンプを介して電気的に接続されており、
   前記折曲部は、前記バンプを境界として折り曲げられている請求項１に記載の撮像ユニット。
3. 前記バンプの少なくとも一部を埋めるように前記撮像領域を環囲して前記撮像素子と前記フレキシブル基板を接着する接着層を備える請求項２に記載の撮像ユニット。
4. 前記折曲部とは異なる領域で前記フレキシブル基板と接して、前記撮像素子と前記フレキシブル基板とを離間させるスペーサを備える請求項１から３のいずれか１項に記載の撮像ユニット。
5. 前記スペーサは、前記撮像領域を環囲する請求項４に記載の撮像ユニット。
6. 前記開口部を閉塞して前記撮像領域との間に密封空間を形成する保護ガラスを備える請求項１から５のいずれか１項に記載の撮像ユニット。
7. 前記保護ガラスの少なくとも一つの側面は、反射防止加工が施されている請求項６に記載の撮像ユニット。
8. 前記フレキシブル基板は、前記保護ガラスと対向する領域にも反射防止加工が施されている請求項６または７に記載の撮像ユニット。
9. 前記折曲部は、前記撮像領域の方向へ折り曲げられた先の前記開口部方向において、前記撮像領域が設けられた平面と平行な方向にさらに折り曲げられて、前記撮像素子と接着されている請求項１から８のいずれか１項に記載の撮像ユニット。
10. 請求項１から９のいずれか１項に記載の撮像ユニットを備えた撮像装置。

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