(57)【要約】【課題】  撮像素子と、光学的ローパスフィルタや赤外カットフィルタ等の光学素子を搭載した撮像ユニットの実装方法として、光学フィルタを保持枠で保持し、なおかつ撮像素子との位置関係を保ちながら撮像素子を搭載した取付部材をネジ止めする方法があるが、この方法では、ネジ止めのためのスペースが必要なために小型化に向かず、部品点数も多くなるためコストもかかる。【解決手段】  保持枠に光学的ローパスフィルタや赤外カットフィルタ等の光学素子を落とし込み、保持枠の腕部の弾性を利用して撮像素子を腕部に押し込んで（いわゆる「パッチン止め」）固定することで、ネジ止めのためのスペース、部品、作業工数等が不要になり、簡単且つ確実に組み立てられ、小型化、低価格化に適した撮像ユニットを提供することができる。【選択図】        図１
2006222501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子の撮像面上に被写体像を結像する撮像光学系と、
前記撮像光学系により結像される被写体像に対して光学的処理を行う光学素子と、
前記撮像素子及び前記光学素子を保持する保持枠とを有する撮像ユニットにおいて、
前記保持枠は、前記光学素子を収納する光学素子収納部と、先端に係合爪を持つ弾性変形可能な互いに対向する一対の腕部を有し、
前記一対の腕部の各係合爪が前記撮像素子のパッケージに係合して、前記撮像素子を保持していることを特徴とする撮像ユニット。
【請求項２】
前記撮像素子は、前記撮像面に対して垂直な４つの側面のうち、互いに対向する２面に外部回路と電気的接続を行うための端子を有し、
前記一対の腕部の係合爪は、前記撮像素子の撮像面に垂直な４つの側面のうち、他の互いに対向する２側面の側で係合することを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
【請求項３】
前記撮像素子は、前記撮像面の裏面に当接する放熱板を有し、
前記放熱板には、前記一対の腕部を回避する切り欠き部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像ユニット。
【請求項４】
前記一対の腕部の係合爪は、前記放熱板に係合して、前記光学素子、前記撮像素子及び前記放熱板を保持していることを特徴とする請求項３に記載の撮像ユニット。
【請求項５】
前記撮像素子の撮像面の裏面近傍に配置される回路基板を有し、
前記撮像素子は、前記回路基板と電気的に接続されており、
前記回路基板には前記一対の腕部を回避する穴部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の撮像ユニット。
【請求項６】
前記保持枠は、前記撮像素子の位置決めのための前記撮像素子との当接部を有することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の撮像ユニット。
【請求項７】
前記保持枠と前記光学素子の間及び前記光学素子と前記撮像素子の間の少なくとも一方に弾性物を有することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の撮像ユニット。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１項に記載の撮像ユニットを搭載したことを特徴とする撮像装置。
【請求項９】
被写体を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子の撮像面上に被写体像を結像する撮像光学系と、
前記撮像光学系により結像される被写体像に対して光学的処理を行う光学素子と、
前記撮像素子及び前記光学素子を保持する保持枠とを有する撮像ユニットの製造方法において、
前記保持枠は、前記光学素子を収納する光学素子収納部と、先端に係合爪を持つ弾性変形可能な互いに対向する一対の腕部を有し、
前記光学素子を前記光学素子収納部に収納する収納工程と、
前記一対の腕部の各係合爪を前記撮像素子のパッケージに係合して、前記撮像素子を保持固定する固定工程とを含むことを特徴とする撮像ユニットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像ユニット、撮像装置及び撮像ユニットの製造方法に関する。特に、光学素子との簡単且つ確実な位置決め構造を有する撮像ユニット、撮像装置及び撮像ユニットの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置は、小型化、低価格化が進んでいる。また、携帯電話等にも撮像ユニットが搭載され、この分野でも、より小型化、低価格化が要求されてきている。
【０００３】
一方、小型低価格の撮像装置においても高画質が求められるため、撮像ユニットには撮像素子だけでなく光学的ローパスフィルタや赤外カットフィルタ等の光学素子を搭載する必要があり、これらの光学部品を効率よく位置決めして実装する必要がある。
【０００４】
そこで、光学フィルタを保持枠で保持し、なおかつ撮像素子との位置関係を保ちながら撮像素子を搭載した取付部材をネジ止めする方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平５−２９２３８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１で提案された方法では、ネジ止めのためのスペースが必要なために小型化に向かず、部品点数も多くなるためコストもかかる。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、撮像素子と光学素子とを直接止めることで、簡単且つ確実な位置決めが可能で、小型化、低価格化に適した撮像ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の目的は、下記構成により達成することができる。
【０００８】
（請求項１）
被写体を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子の撮像面上に被写体像を結像する撮像光学系と、
前記撮像光学系により結像される被写体像に対して光学的処理を行う光学素子と、
前記撮像素子及び前記光学素子を保持する保持枠とを有する撮像ユニットにおいて、
前記保持枠は、前記光学素子を収納する光学素子収納部と、先端に係合爪を持つ弾性変形可能な互いに対向する一対の腕部を有し、
前記一対の腕部の各係合爪が前記撮像素子のパッケージに係合して、前記撮像素子を保持していることを特徴とする撮像ユニット。
【０００９】
（請求項２）
前記撮像素子は、前記撮像面に対して垂直な４つの側面のうち、互いに対向する２面に外部回路と電気的接続を行うための端子を有し、
前記一対の腕部の係合爪は、前記撮像素子の撮像面に垂直な４つの側面のうち、他の互いに対向する２側面の側で係合することを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
【００１０】
（請求項３）
前記撮像素子は、前記撮像面の裏面に当接する放熱板を有し、
前記放熱板には、前記一対の腕部を回避する切り欠き部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像ユニット。
【００１１】
（請求項４）
前記一対の腕部の係合爪は、前記放熱板に係合して、前記光学素子、前記撮像素子及び前記放熱板を保持していることを特徴とする請求項３に記載の撮像ユニット。
【００１２】
（請求項５）
前記撮像素子の撮像面の裏面近傍に配置される回路基板を有し、
前記撮像素子は、前記回路基板と電気的に接続されており、
前記回路基板には前記一対の腕部を回避する穴部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の撮像ユニット。
【００１３】
（請求項６）
前記保持枠は、前記撮像素子の位置決めのための前記撮像素子との当接部を有することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の撮像ユニット。
【００１４】
（請求項７）
前記保持枠と前記光学素子の間及び前記光学素子と前記撮像素子の間の少なくとも一方に弾性物を有することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の撮像ユニット。
【００１５】
（請求項８）
請求項１乃至７の何れか１項に記載の撮像ユニットを搭載したことを特徴とする撮像装置。
【００１６】
（請求項９）
被写体を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子の撮像面上に被写体像を結像する撮像光学系と、
前記撮像光学系により結像される被写体像に対して光学的処理を行う光学素子と、
前記撮像素子及び前記光学素子を保持する保持枠とを有する撮像ユニットの製造方法において、
前記保持枠は、前記光学素子を収納する光学素子収納部と、先端に係合爪を持つ弾性変形可能な互いに対向する一対の腕部を有し、
前記光学素子を前記光学素子収納部に収納する収納工程と、
前記一対の腕部の各係合爪を前記撮像素子のパッケージに係合して、前記撮像素子を保持固定する固定工程とを含むことを特徴とする撮像ユニットの製造方法。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に記載の発明によれば、撮像素子と光学素子を、保持枠の腕部を介して一体的に係合保持することで、簡単且つ確実な位置決めが可能で、小型化、低価格化に適した撮像ユニットを提供することができる。
【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、撮像素子の端子のない側を用いて係合させることで、端子と干渉することなく係合させることが可能となり、簡単且つ確実な位置決めが可能で、小型化、低価格化に適した撮像ユニットを提供することができる。
【００１９】
請求項３に記載の発明によれば、撮像素子の放熱板に穴を開けることで、保持枠の腕部と干渉することなく係合させることが可能となり、簡単且つ確実な位置決めが可能で、小型化、低価格化に適した撮像ユニットを提供することができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明によれば、撮像素子と光学素子と放熱板を、保持枠の腕部を介して一体的に係合保持することで、簡単且つ確実な位置決めが可能で、小型化、低価格化に適した撮像ユニットを提供することができる。
【００２１】
請求項５に記載の発明によれば、撮像素子の回路基板に穴を開けることで、保持枠の腕部と干渉することなく係合させることが可能となり、簡単且つ確実な位置決めが可能で、小型化、低価格化に適した撮像ユニットを提供することができる。
【００２２】
請求項６に記載の発明によれば、撮像素子を保持枠に当接させることで、簡単且つ確実な位置決めが可能となり、小型化、低価格化に適した撮像ユニットを提供することができる。
【００２３】
請求項７に記載の発明によれば、保持枠と光学素子の間及び光学素子と撮像素子の間の少なくとも一方又は両方に弾性物を挿入することで、部品誤差によるガタを抑えることができ、簡単且つ確実な位置決めが可能となり、小型化、低価格化に適した撮像ユニットを提供することができる。
【００２４】
請求項８に記載の発明によれば、請求項１乃至７の何れか１項に記載の撮像ユニットを搭載することで、小型で低価格の撮像装置を提供することができる。
【００２５】
請求項９に記載の発明によれば、光学素子を保持枠の光学素子収納部に収納し、撮像素子を保持枠の腕部を介して一体的に係合保持することで、簡単且つ確実な位置決めと保持を行うことが可能で、小型で低価格で分解も簡単な撮像ユニットを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
【００２７】
図１は、本発明に係る撮像ユニット１００の第１の実施の形態を示す模式図で、図１（ａ）は分解斜視図、図１（ｂ）は光軸２００に沿った水平断面図、図１（ｃ）は、図１（ｂ）の（Ａ）部の保持枠１０１、腕部１０１ａと係合爪１０１ｂの部分拡大図、図１（ｄ）は、図１（ｂ）の（Ａ）部の腕部１０１ａ、係合爪１０１ｂとパッケージ１０３ｂの係合状態の他の実施例を示す部分拡大図である。
【００２８】
開口部１０１ｅを持つ保持枠１０１の光学素子保持部１０１ｃに光学ローパスフィルタ、赤外カットフィルタ等からなり、被写体像に光学的処理を行うための光学素子１０２が当接され、保持枠１０１の撮像素子保持部１０１ｄに撮像素子１０３が当接され、撮像素子１０３のパッケージ１０３ｂの、端子１０３ｃのない２辺１０３ｅの撮像面の裏面に、保持枠１０１の腕部１０１ａの弾性を利用して、保持枠１０１に設けられた腕部１０１ａの係合爪１０１ｂを引っかけて止めると共に、パッケージ１０３ｂの２辺１０３ｅを挟持することで撮像ユニット１００が構成される。これにより、撮像素子１０３の位置決めを簡単に行うことができる。
【００２９】
保持枠１０１は、例えばグラスファイバで強化されたポリカーボネート等のプラスチックで構成されており、成形型に樹脂材料を射出した後冷却する射出成形法等により作製され、互いに対向する腕部１０１ａの先端に設けられた係合爪１０１ｂにより、撮像素子１０３のパッケージ１０３ｂの撮像面の裏面に係合保持すると共に、腕部１０１ａによりパッケージ１０３ｂの側面を挟持する。
【００３０】
腕部１０１ａは、撮像素子１０３のパッケージ１０３ｂを腕部１０１ａに挿入する場合に先端が外側に広がるように変形し、挿入後に元の状態に復帰すると共に、パッケージ１０３ｂの側面を挟持するに足る弾性が付与される。
【００３１】
図１（ｃ）に示したように、保持枠１０１の材質と厚みｄ１、腕部１０１ａの幅ｄ２と厚さｄ３、係合爪１０１ｂの爪の係り代ｄ４は、
（１）撮像素子１０３のパッケージ１０３ｂを腕部１０１ａに挿入する場合には、腕部１０１ａは係合爪１０１ｂの爪の係り代ｄ４に相当する変形が必要であるが、この変形により発生する応力によって保持枠１０１に割れや破壊が生じてはならない。
（２）かつ、腕部１０１ａには、撮像素子１０３のパッケージ１０３ｂを腕部１０１ａに挿入した後にパッケージ１０３ｂ側面を挟持するに足る力量を確保しなければならない。
の２条件を満足するように設定される。
【００３２】
さらに、図１（ｃ）に示したように、係合爪１０１ｂのパッケージ１０３ｂが挿入される側の先端部１０１ｂ−１に面取りを施すことで、パッケージ１０３ｂの挿入が容易になる。
【００３３】
また、図１（ｄ）に示したように、係合爪１０１ｂのパッケージ１０３ｂが挿入された後に当接する側の先端部１０１ｂ−２にも面取りを施して係合爪１０１ｂとパッケージ１０３ｂを線当りにすることで、パッケージ１０３ｂの挿入がより容易になるばかりでなく、腕部１０１ａの弾性でパッケージ１０３ｂを挟持することが可能になる。
【００３４】
以上のような条件を考慮して、保持枠１０１、腕部１０１ａ、係合爪１０１ｂ等の形状寸法や材質のバランスをとることで保持枠１０１を最良のものとすることができる。
【００３５】
また、保持枠１０１は、光学的なフレア等の影響を最小限にするために、少なくとも開口部１０１ｅ近傍はつや消しの黒色であることが望ましい。
【００３６】
実際の組立においては、保持枠１０１に光学素子１０２を落とし込み、腕部１０１ａの弾性を利用して撮像素子１０３を腕部１０１ａに押し込む（いわゆる「パッチン止め」）ことで固定され、特に特別な工具は不要で、作業時間も一瞬で完了する。
【００３７】
本構成をとることで、前述した特許文献１等に示されたネジ止めのためのスペース、部品、作業工数等が不要になり、簡単且つ確実に組み立てられ、小型化、低価格化に適した撮像ユニットを提供することができる。また、ネジや接着剤を用いていないため、係合爪１０１ｂを腕部１０１ａの弾性を利用して外せば撮像ユニット１００を簡単に分解でき、従来問題となっていた光学素子１０２や撮像素子１０３の保護ガラス１０３ｄ表面のゴミを簡単に取り除くことができ、また、将来の撮像ユニットの廃棄時にも分別廃棄が簡単となり、環境に配慮した撮像ユニットを提供できる。
【００３８】
図２は、本発明に係る撮像ユニット１００の第２の実施の形態を示す分解斜視模式図である。図中、図１と同じ部分には同じ番号を付与した。
【００３９】
レンズ鏡筒１０４には、腕部１０１ａ、係合爪１０１ｂ、光学素子保持部１０１ｃ、撮像素子保持部１０１ｄ、開口部１０１ｅが設けられ、図１と同様に、光学素子保持部１０１ｃに光学ローパスフィルタ、赤外カットフィルタ等からなる光学素子１０２が当接され、撮像素子保持部１０１ｄに撮像素子１０３が当接され、撮像素子１０３のパッケージ１０３ｂの、端子１０３ｃのない対向する２面１０３ｅに、腕部１０１ａの係合爪１０１ｂを引っかけて止めることで撮像ユニット１００が構成される。
【００４０】
実際の組立では、これも図１と同様に、レンズ鏡筒１０４に光学素子１０２を落とし込み、腕部１０１ａの弾性を利用して撮像素子１０３を腕部１０１ａに押し込むことで固定され、特に特別な工具は不要で、作業時間も一瞬で完了する。
【００４１】
本実施の形態によれば、図１の保持枠１０１に当たる部分を、レンズ鏡筒１０４に直接構築することで、保持枠１０１も省略することができるため、簡単且つ確実に組み立てられ、小型化、低価格化に適した撮像ユニットを提供することができると共に、撮影レンズとの光軸合わせも容易である。
【００４２】
図３は、本発明に係る撮像ユニット１００の第３の実施の形態を示す模式図で、図３（ａ）は分解斜視図、図３（ｂ）は光軸２００に沿った水平断面図である。図中、図１、２と同じ部分には同じ番号を付与した。
【００４３】
光学素子１０２は、保持枠１０１の光学素子保持部１０１ｃにゴムや軟質プラスチック等からなる弾性物１０６を介して当接され、保持枠１０１の撮像素子保持部１０１ｄに撮像素子１０３が当接される。撮像素子１０３を撮像素子保持部１０１ｄに当接させる際に、撮像素子１０３を撮像素子保持部１０１ｄの上端又は下端の当接部１０１ｇに押し当てるようにして当接させることで、撮像素子１０３の上下方向の位置決めを簡単に行うことができる。
【００４４】
撮像素子１０３のパッケージ１０３ｂの撮像面の裏面には撮像素子チップ１０３ａの発生する熱を放熱するための放熱板１０５が当接されている。放熱板１０５には端子開口部１０５ａが設けられており、端子１０３ｃとの干渉が回避されている。
【００４５】
また、放熱板１０５には、保持枠１０１の腕部１０１ａと干渉する部分にも切り欠き部１０５ｂが設けられており、保持枠１０１に弾性物１０６、光学素子１０２、撮像素子１０３，放熱板１０５の順にはめ込んで、保持枠１０１の腕部１０１ａの弾性を利用して、放熱板１０５の撮像素子１０３と当接する面の裏面１０５ｃに腕部１０１ａの係合爪１０１ｂを引っかけて止めると共にパッケージ１０３ｂの２辺１０３ｅを挟持することで撮像ユニット１００が構成される。これにより、撮像素子１０３の左右方向の位置決めを簡単に行うことができる。
【００４６】
弾性物１０６は、光学素子１０２、撮像素子１０３、放熱板１０５に押されて、光学素子保持部１０１ｃで弾性変形し、保持枠１０１、光学素子１０２、撮像素子１０３の各部品誤差により発生するガタを片寄せする「ガタ寄せ部材」として機能する。これにより、簡単且つ確実にガタのない撮像ユニットが組み立てられ、小型化、低価格化に適した撮像ユニットを提供することができる。
【００４７】
尚、弾性物１０６は、保持枠１０１と光学素子１０２の間に置くに限るわけではなく、光学素子１０２と撮像素子１０３の間、あるいはその両方に置いてもよい。
【００４８】
また、保持枠１０１の開口部１０１ｅの端面１０１ｆは、図３（ｂ）に図示したように撮像素子側にテーパがつけられており、光軸２００に平行に近く入射する光線が端面１０１ｆで反射してフレアとなって撮像素子１０３に入射することを防止する構造と成してある。
【００４９】
さらに、保持枠１０１は、光学素子保持部１０１ｃ及び撮像素子保持部１０１ｄで、光学素子１０２及び撮像素子１０３の周囲を囲み込むように構成されており、光学素子１０２及び撮像素子１０３の表面へのゴミ等の進入を防止するように成されている。
【００５０】
図４は、本発明に係る撮像ユニット１００の第４の実施の形態を示す模式図で、図４（ａ）は分解斜視図、図４（ｂ）は光軸２００に沿った水平断面図である。図中、図１、２、３と同じ部分には同じ番号を付与した。
【００５１】
図４では、図３に加えて撮像素子を駆動するための不図示の回路を搭載した回路基板１０７が放熱板１０５の背面に配置されている。回路基板１０７には、撮像素子１０３の端子１０３ｃを挿入してハンダ等により電気的に接続するための端子穴１０７ａが設けられている。また、図３のように、放熱板１０５の撮像素子１０３と当接する面の裏面１０５ｃに腕部１０１ａの係合爪１０１ｂを引っかけて止める場合に回路基板１０７と腕部１０１ａ及び係合爪１０１ｂとの干渉する部分に、係合爪逃げ穴部１０７ｂが設けられており、保持枠１０１に弾性物１０６、光学素子１０２、撮像素子１０３，放熱板１０５の順にはめ込んで、保持枠１０１の腕部１０１ａの弾性を利用して、放熱板１０５の撮像素子１０３と当接する面の裏面１０５ｃに腕部１０１ａの係合爪１０１ｂを引っかけて止めると共にパッケージ１０３ｂの２辺１０３ｅを挟持し、さらに、端子１０３ｃを回路基板１０７の端子穴１０７ａに挿入してハンダ等により電気的に接続することで、簡単な構造で撮像ユニット１００を構成することができる。
【００５２】
図５は、本発明に係る撮像装置として機能するデジタルカメラ１の縦断面模式図である。図中、図１、２、３、４と同じ部分には同じ番号を付与した。
【００５３】
デジタルカメラ１は、ボディ１０とレンズ鏡筒１０４とからなり、レンズ鏡筒１０４内には被写体像を撮像素子上に結像するレンズ２０１が配置されている。
【００５４】
ボディ内には、レンズ２０１の光軸上に撮像ユニット１００が配置されている。本例では、撮像ユニット１００として図４に示したものを用いている。前述のように、撮像ユニット１００は、保持枠１０１に構成各部品を順次挿入して、保持枠１０１の腕部１０１ａの弾性を利用して、放熱板１０５の裏面１０５ｃに腕部１０１ａの係合爪１０１ｂを引っかけて止める、非常に簡単、確実且つ小型、低価格な構造となっている。これを撮像装置として機能するデジタルカメラ１に使用することで、小型で低価格のカメラを提供することができる。
【００５５】
以上のように本発明に係る撮像ユニット、撮像装置の構成及び撮像ユニットの製造方法を説明したが、本発明に係る撮像ユニット、撮像装置の構成及び撮像ユニットの製造方法に関する各構成の細部構成及び細部動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明に係る撮像ユニットの第１の実施の形態を示す模式図である。
【図２】本発明に係る撮像ユニットの第２の実施の形態を示す分解斜視模式図である。
【図３】本発明に係る撮像ユニットの第３の実施の形態を示す模式図である。
【図４】本発明に係る撮像ユニットの第４の実施の形態を示す模式図である。
【図５】本発明に係る撮像装置として機能するデジタルカメラの縦断面模式図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  デジタルカメラ
１０  ボディ
１００  撮像ユニット
１０１  保持枠
１０１ａ  腕部
１０１ｂ  係合爪
１０１ｃ  光学素子保持部
１０１ｄ  撮像素子保持部
１０１ｅ  開口部
１０１ｆ  端面
１０１ｇ  当接部
１０２  光学素子
１０３  撮像素子
１０３ａ  撮像素子チップ
１０３ｂ  パッケージ
１０３ｃ  端子
１０３ｄ  保護ガラス
１０４  レンズ鏡筒
１０５  放熱板
１０５ａ  端子開口部
１０５ｂ  切り欠き部
１０５ｃ  裏面
１０６  弾性物
１０７  回路基板
１０７ａ  端子穴
１０７ｂ  係合爪逃げ穴
２００  光軸
２０１  レンズ
【図１】
2006222501.tif 000003
【図２】
2006222501.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006222501.tif 000006
【図５】
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