(57)【要約】【課題】撮像素子チップの線膨張係数と固定部材の線膨張係数とが互いに異なる場合に、使用環境における温度に応じて固定部材が膨張または収縮する。その結果、固定部材に反りが生じ、固定部材の反りによって撮像素子チップも反ってしまうという問題があった。【解決手段】撮像素子と、撮像素子が直接的または間接的に実装された、他の構造体に取り付けるための取付部材と、温度変化による取付部材の反りを抑制する作用力を発生するアクチュエータとを備える撮像ユニット。【選択図】図１
2018107835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子と、
前記撮像素子が実装され、他の構造体に取り付けるための、前記撮像素子と熱膨張係数が異なる取付部材と、
前記取付部材に設けられ、温度変化による前記取付部材の反りを抑制するアクチュエータと
を備える撮像ユニット。
【請求項２】
前記アクチュエータは、前記撮像素子の実装面方向に前記取付部材を引き伸ばす力を発生する請求項１に記載の撮像ユニット。
【請求項３】
前記アクチュエータは伸縮する棒状のアクチュエータであり、前記アクチュエータの両端が前記取付部材に固定されている請求項２に記載の撮像ユニット。
【請求項４】
前記アクチュエータの前記両端以外の部分は、前記取付部材に接していない請求項３に記載の撮像ユニット。
【請求項５】
前記アクチュエータは、前記撮像素子の長辺方向に沿って配置されている請求項３または４に記載の撮像ユニット。
【請求項６】
前記アクチュエータは、前記取付部材における、前記撮像素子の実装面側と、前記実装面とは反対の裏面側との両方に取り付けられている請求項２から５のいずれか１項に記載の撮像ユニット。
【請求項７】
前記撮像素子は、前記取付部材に設けられたパッケージ部材に固定されている請求項１から５のいずれか１項に記載の撮像ユニット。
【請求項８】
請求項１から６のいずれか１項に記載の撮像ユニットと、
前記アクチュエータを制御する制御部と
を備える撮像装置。
【請求項９】
温度を検出する温度センサを備え、
前記制御部は、前記温度に基づいて前記アクチュエータを制御する請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記撮像素子と前記取付部材の間に断熱部材が配置されている請求項９に記載の撮像装置。
【請求項１１】
温度範囲と電流値とを対応付けた補正テーブルを記憶する記憶部を備え、
前記制御部は、前記補正テーブルを参照して、前記アクチュエータに供給する前記電流値を決定する請求項９または１０に記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記撮像素子の動作時における前記取付部材の歪量を測定する測定部を備え、
前記制御部は、前記歪量に基づいて前記アクチュエータを制御する請求項８に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像ユニットおよび撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像素子チップと当該撮像素子チップを固定する固定部材とを含む撮像装置が知られている。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］  特開２０１２−０４４０９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
撮像素子チップの線膨張係数と固定部材の線膨張係数とが互いに異なる場合に、使用環境における温度に応じて固定部材が膨張または収縮する。その結果、固定部材に反りが生じ、固定部材の反りによって撮像素子チップも反ってしまうという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様における撮像ユニットは、撮像素子と、撮像素子が直接的または間接的に実装された、他の構造体に取り付けるための取付部材と、温度変化による取付部材の反りを抑制する作用力を発生するアクチュエータとを備える。
【０００５】
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と、アクチュエータを制御する制御部とを備える。
【０００６】
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。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施形態に係る撮像ユニットの分解斜視図である。
【図２】撮像ユニットの構成を示す図である。
【図３】本実施形態の撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図４】アクチュエータによるブラケット基板の反りの抑制を説明する図である。
【図５】ブラケット基板の反り抑制に係る処理を示すフロー図である。
【図６】アクチュエータの配置のバリエーションを示す図である。
【図７】撮像ユニットの他の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
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。
【０００９】
図１は、本実施形態に係る撮像ユニット１０の分解斜視図である。撮像ユニット１０は、撮像素子１００と、ブラケット基板１２０と、保護ガラス１４０と、アクチュエータ１６０とを含んで構成される。図１において、被写体光束が撮像素子１００へ入射する方向をｚ軸プラス方向とする。撮像素子１００の長辺方向をｘ軸方向、短辺方向をｙ軸方向とする。特に、紙面右下方向をｘ軸プラス方向、紙面右上方向をｙ軸プラス方向とする。以降のいくつかの図においては、図１の座標軸を基準として、それぞれの図の向きがわかるように座標軸を表示する。
【００１０】
撮像素子１００は、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等のイメージセンサである。撮像素子１００は、中央部分に撮像領域１０１を有する。撮像領域１０１には、受光した被写体像を光電変換する複数の画素が配列されている。撮像素子１００には、後述する温度センサ４０２が実装されている。
【００１１】
温度センサ４０２は、撮像素子１００の撮像領域１０１の外周に設けられている。温度センサ４０２は、例えばサーミスタである。詳しくは後述するが、温度センサ４０２により検出される温度は、ブラケット基板１２０の反りを抑制するための処理に用いられる。
【００１２】
ブラケット基板１２０は、撮像素子１００上に配置される。ブラケット基板１２０は、撮像素子１００を実装するための基板である。ブラケット基板１２０は、全体としてｘ軸方向に長い角丸長方形状である。ブラケット基板１２０には、全体の長方形状に対して切欠部１２１が形成されている。本実施形態においては、切欠部１２１は、紙面上端の中央部分に形成されている。切欠部１２１は、ファインダ光学系の迫り出し部分を避けるように設けられている。したがって、撮像ユニット１０が後述する撮像装置に実装された場合に、撮像ユニット１０とファインダ光学系が互いに干渉することを抑制することができる。
【００１３】
ブラケット基板１２０には、取付孔１２４が形成されている。本実施形態においては、三つの取付孔１２４が形成されている。これらの三つの取付孔１２４は、他の構造体を取り付けるために利用される。他の構造体は、取付孔１２４を介してブラケット基板１２０にビス止めされる。他の構造体としては、例えばミラーボックスが挙げられる。三つの取付孔１２４のそれぞれを可能な限り離して形成すれば、撮像ユニット１０が他の構造体に取り付けられた場合に、当該他の構造体に対する取付誤差を小さくできる。
【００１４】
ブラケット基板１２０は、リジッド基板である。具体的には、ブラケット基板１２０としてセラミック基板、樹脂にセラミックがインサートされた基板、樹脂に金属がインサートされた基板等を用いることができる。インサートされる金属として、鉄、銅、アルミニウム等を挙げることができる。ブラケット基板１２０は、取付部材としての役割を担うので、要求される剛性に見合った厚みを有する。後述するように、撮像ユニット１０は、撮像装置の一例として一眼レフカメラに適用される場合を想定するが、ブラケット基板１２０の厚さは、１ｍｍ以上が好ましい。１ｍｍ以上の厚さを持たせることにより、ブラケット基板１２０そのものが、他の構造物が直接的に結合される構造体としての機能を担うことができる。
【００１５】
ブラケット基板１２０は、撮像領域１０１に対応する領域に開口部１２５を有する。すなわち、開口部１２５は、撮像領域１０１へ入射する被写体光束を妨げないように、ブラケット基板１２０の一部が切除されて設けられている。
【００１６】
保護ガラス１４０は、ブラケット基板１２０上に配置される。具体的には、保護ガラス１４０は、ブラケット基板１２０の開口部１２５を挟んで撮像領域１０１と対向して配置される。ブラケット基板１２０は、撮像素子１００と保護ガラス１４０の間に介在している。ブラケット基板１２０の厚みを適宜調整することにより、撮像素子１００と保護ガラス１４０を予め定められた間隔だけ離すことができる。これにより、保護ガラス１４０にゴミ、異物等が付着したり、保護ガラス１４０に傷がついたりした場合に、写りこみによる影響を低減できる。保護ガラス１４０としてホウケイ酸ガラス、石英ガラス、無アルカリガラス、耐熱ガラス等を用いることができる。
【００１７】
アクチュエータ１６０は、ブラケット基板１２０に取り付けられる。本実施形態においては、アクチュエータ１６０は、ブラケット基板１２０における、撮像素子１００の実装面側とは反対の裏面側に取り付けられる。アクチュエータ１６０は、ブラケット基板１２０の開口部１２５の長辺方向に沿って配置される。すなわち、撮像素子１００の長辺方向に沿って配置される。本実施形態においては、アクチュエータ１６０は、開口部１２５における、切欠部１２１から遠い側の長辺に沿って配置される。アクチュエータ１６０は、ブラケット基板１２０に機械的に固定される。例えば、弾性接着剤を用いて接着により固定される。弾性接着剤として、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂等を用いることができる。
【００１８】
本実施形態においては、アクチュエータ１６０は、伸縮する棒状アクチュエータである。伸縮する棒状アクチュエータは、鉄系材料により形成された棒材にヒータを取り付けることにより構成することができる。鉄系材料は、鉄または鉄を主成分とする鉄合金を意味する。鉄合金としては、鉄とともに、炭素、ケイ素、マグネシウム、セリウム、ニッケル、クロム、モリブデン、銅等を含有するものが挙げられる。ヒータとしては、コイルを用いることができる。コイルを棒材に巻きつけた状態でコイルに電流を流すことにより、コイルを介して棒材を熱膨張させることができる。すなわち、コイルに流す電流を制御することにより、棒材を伸縮させることができる。本実施形態においては、棒状アクチュエータの熱膨張を温度変化によるブラケット基板１２０の反りを抑制するために利用している。すなわち、撮像素子１００の実装面方向にブラケット基板１２０を引き伸ばす作用力を発生するようにアクチュエータ１６０を配置することにより、当該作用力によって温度変化によるブラケット基板１２０の反りを抑制する。
【００１９】
詳しくは後述するが、アクチュエータ１６０の棒材の大きさ、長さ、並びにブラケット基板１２０に対する取り付ける位置および向きは、ブラケット基板１２０の反りに応じて適宜調整される。本実施形態においては、アクチュエータ１６０によりブラケット基板１２０の反りを抑制するので、ブラケット基板１２０と撮像素子１００の材料を選択するにあたって、線膨張係数に制約されることなく、最適な材料を選択することができる。
【００２０】
図２は、撮像ユニット１０の構成を示す図である。具体的には、図１に示す撮像ユニット１０を組み立てた後のＡ−Ａ断面図である。撮像素子１００は、撮像領域１０１の周辺領域に電極パッド１０２を有する。ブラケット基板１２０は、電極パッド１０２に対応する位置に電極パッド１２６を有する。電極パッド１０２と電極パッド１２６は、バンプ１１２を介して電気的に接続される。電極パッド１０２と電極パッド１２６の接続部分は、接着剤１１３によって接着される。接着剤１１３は、撮像領域１０１を取り囲むように形成されている。ここで、接着剤１１３は電極パッド１０２と電極パッド１２６の電気的な接続を維持する目的で使用される。したがって、接着剤１１３の材料として熱硬化性接着剤、紫外線硬化性接着剤等の硬化性の接着剤を用いるとよい。
【００２１】
上述のように、ブラケット基板１２０は、他の構造体に取り付けるための取付部材としての役割を担う。一方で、ブラケット基板１２０は、電子回路を実装するための電子基板としての役割も担う。具体的には、ブラケット基板１２０は、ＡＤ変換回路、ＡＦＥ（アナログフロントエンド）、タイミングジェネレータ等の電子回路を含んで構成される。また、ブラケット基板１２０は、アクチュエータ１６０を制御するための制御回路も含む。制御回路は、後述するシステム制御部からの指示によって、アクチュエータを制御する。ブラケット基板１２０は、撮像素子１００の電極パッド１０２から出力される画素信号を電極パッド１２６を介して受信し、上記の電子回路によってＡＤ変換等の処理を行う。以上のように、ブラケット基板１２０は、取付部材と電子基板の役割を兼ねている。
【００２２】
接着剤１３１は、ブラケット基板１２０のうち被写体光束が入射する側の面に形成されている。接着剤１３１は、開口部１２５を取り囲むように形成されている。接着剤１３１は、撮像素子１００と保護ガラス１４０を接着する。接着剤１３１は、接着剤１１３とは異なり、電気的な接続を維持する目的で使用されるものではない。したがって、接着剤１３１として弾性接着剤を用いることができる。
【００２３】
図示するように、撮像ユニット１０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、接着剤１１３、接着剤１３１で囲われ、保護ガラス１４０に閉塞された、撮像領域１０１が面する空間である。撮像領域１０１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。
【００２４】
図３は、本実施形態に係る撮像装置４００の構成を示すブロック図である。撮像装置４００は、撮影光学系としての撮影レンズ４２０を備える。撮影レンズ４２０は、光軸ＯＡに沿って入射する被写体光束を撮像ユニット１０の撮像素子１００へ導く。撮影レンズ４２０は、撮像装置４００に対して着脱できる交換式レンズであっても構わない。撮像装置４００は、撮影レンズ４２０および撮像ユニット１０に加え、システム制御部４０１、ワークメモリ４０４、記録部４０５、および表示部４０６を主に備える。システム制御部４０１は、画像処理部４１１、アクチュエータ制御部４１２、および記憶部４１３を含む。
【００２５】
撮影レンズ４２０は、複数の光学レンズ群から構成され、シーンからの被写体光束をその焦点面近傍に結像させる。なお、図３では瞳近傍に配置された仮想的な１枚のレンズで代表して表している。
【００２６】
撮像ユニット１０は、撮像素子１００が撮影レンズ４２０の焦点面近傍に配置されるように、撮影レンズ４２０の後段に配置される。撮像ユニット１０は、撮像領域に入射する入射光に応じた画素信号をシステム制御部４０１の画像処理部４１１に出力する。
【００２７】
画像処理部４１１は、ワークメモリ４０４をワークスペースとして種々の画像処理を施し、画像データを生成する。例えば、ＪＰＥＧファイル形式の画像データを生成する場合には、ホワイトバランス処理、ガンマ処理等を施した後に圧縮処理を実行する。システム制御部４０１は、生成した画像データを記録部４０５に記録するとともに、表示信号に変換し表示部４０６に表示する。
【００２８】
システム制御部４０１のアクチュエータ制御部４１２は、温度センサ４０２により検出される温度をモニタリングしながら、ブラケット基板１２０の反りを抑制するための処理を行う。具体的には、温度センサ４０２により検出された温度を示す温度値を取得し、記憶部４１３から後述する補正テーブルを取得する。アクチュエータ制御部４１２は、取得した温度値と補正テーブルを用いてアクチュエータ１６０を制御する。具体的には、補正テーブルを参照して、取得した温度値に応じて、アクチュエータ１６０のコイルに供給する電流値を制御する。
【００２９】
記憶部４１３は、補正テーブルを予め記憶している。補正テーブルは、複数の温度範囲と複数の電流値とを一対一に対応する形態で関連付けたテーブルである。複数の温度範囲は、撮像装置４００の使用環境として想定される想定温度範囲内における、互いに異なる温度範囲である。複数の電流値のそれぞれは、対応する温度範囲内の環境下で使用された場合に、ブラケット基板１２０の反りを抑制するための作用力をアクチュエータ１６０に発生させるための電流値である。使用環境がどの程度の温度であれば、ブラケット基板１２０がどの程度反るかは、予め計測されている。さらに、アクチュエータ１６０にどの程度の電流を流せば、どの程度熱膨張するか、どの程度熱膨張すれば、どの程度ブラケット基板１２０の反りを抑制できるかは、実験等を通じてデータとして取得されている。したがって、使用者による実際の使用時において、補正テーブルを用いたブラケット基板１２０の反りの抑制に係る制御が可能になる。
【００３０】
アクチュエータ１６０は、上述のように、温度変化によるブラケット基板１２０の反りを抑制する作用力を発生する。より詳細には、アクチュエータ制御部４１２によりコイルに電流が供給されると、棒材が熱膨張することにより、撮像素子１００の実装面方向にブラケット基板１２０を引き伸ばす作用力を発生する。例えば、ブラケット基板１２０に１０ミクロンオーダー程度の反りが生じる場合には、アクチュエータ１６０は、ブラケット基板１２０の反りを抑制するために、キログラムオーダー程度の作用力をブラケット基板１２０に与える。ブラケット基板１２０の反りの大きさに応じて、アクチュエータ１６０の大きさを適宜調整してもよい。アクチュエータ１６０の棒材の断面積を大きくするとともに、棒材の長さを長くすることにより、熱膨張による棒材の伸び量、すなわちアクチュエータ１６０の作用力を大きくすることができる。
【００３１】
図４は、アクチュエータ１６０によるブラケット基板１２０の反りの抑制を説明する図である。図４（ａ）は、アクチュエータを備えない撮像ユニット２０の側面図を示す。撮像ユニット２０は、アクチュエータを備えない点以外は、撮像ユニット１０と同様の構成である。すなわち、撮像ユニット２０は、撮像素子２００、ブラケット基板２２０、保護ガラスを備える。なお、図４（ａ）においては、図を見易くする目的で、保護ガラスを省略している。図４（ｂ）についても同様である。
【００３２】
撮像ユニット２０は、使用者による使用時の環境温度に応じて変形し得る。例えば、撮像ユニット２０の製造時よりも低温下で使用される場合には、ブラケット基板２２０の収縮率は、撮像素子２００の収縮率よりも大きいので、撮像素子２００およびブラケット基板２２０は、図４（ａ）の矢印に示す方向に反る。具体的には、ブラケット基板２２０は、当該ブラケット基板２２０のｘ方向の中央部分がｚ軸プラス方向に突出するように、湾曲する。ブラケット基板２２０の反りによって、ブラケット基板２２０に固定されている撮像素子２００も、当該撮像素子２００の中央部分がｚ軸プラス方向に突出するように、湾曲する。一方、撮像ユニット２０の製造時よりも高温下で使用される場合には、ブラケット基板２２０の膨張率は、撮像素子２００の膨張率よりも大きいので、撮像素子２００およびブラケット基板２２０は、図４（ａ）とは反対方向に反る。具体的には、ブラケット基板２２０は、当該ブラケット基板２２０のｘ方向の中央部分がｚ軸マイナス方向に突出するように、湾曲する。ブラケット基板２２０の反りによって、ブラケット基板２２０に固定されている撮像素子２００も、当該撮像素子２００の中央部分がｚ軸マイナス方向に突出するように、湾曲する。
【００３３】
以上のように、撮像素子２００は、使用環境の温度によるブラケット基板２２０の変形によって力を受ける。また、撮像素子２００は、当該撮像素子２００の動作時において、電子部品等が発する熱により変形し得る。すなわち、撮像素子２００は、ブラケット基板２２０の変形のみならず、自身が発する熱によっても変形し得る。ブラケット基板２２０の変形および自己発熱によって撮像素子２００が反ってしまうと、ピント面の平坦性が損なわれる。具体的には、撮像素子２００が反ると、被写体が横並びの状態であったとしても、被写体の一部が非合焦の状態となってしまう。
【００３４】
図４（ｂ）は、アクチュエータ１６０を備える撮像ユニット１０、すなわち本実施形態の撮像ユニット１０の側面図を示す。本実施形態においては、使用環境における温度および撮像素子１００の動作時の発熱を考慮して、ブラケット基板１２０の反りを抑制する作用力をアクチュエータ１６０によって与える。具体的には、ブラケット基板１２０に対して反りを抑制する方向、すなわち、撮像素子の実装面方向にブラケット基板１２０を引き伸ばす作用力を与える。
【００３５】
本実施形態においては、撮像ユニット１０を実際の使用環境で想定される温度よりも高温下で製造する。より詳細には、撮像素子１００とブラケット基板１２０が高温下において平坦に、かつ、当該高温よりも低温になると図４（ａ）に示した方向に反りが発生するように、撮像ユニット１０を製造する。そうすると、使用環境における温度は、製造時の温度よりも低くなるので、使用時においては、ブラケット基板１２０は、ｘ方向の中央部分がｚ軸プラス方向に突き出すように、湾曲する。したがって、上述のように、ブラケット基板１２０における、撮像素子１００の実装面側とは反対の裏面側にアクチュエータ１６０を配置すれば、図４（ｂ）の矢印に示す方向にアクチュエータ１６０を熱膨張させることにより、ブラケット基板１２０の湾曲を抑制することができる。したがって、結果として、撮像素子１００の湾曲も抑制することができる。
【００３６】
ブラケット基板１２０においては、撮像素子１００の長辺方向の伸び率に対する伸び量は、短辺方向の伸び率に対する伸び量に比べて大きくなる。本実施形態においては、上述のように、アクチュエータ１６０を撮像素子１００の長辺方向に沿って配置しているので、効果的に反りを抑制することができる。アクチュエータ１６０の棒材は、ブラケット基板１２０に対して両端の二点で機械的に固定されてもよい。この場合に、アクチュエータ１６０の両端以外の部分は、ブラケット基板１２０に接しないように取り付けてもよい。アクチュエータ１６０とブラケット基板１２０の接触面を小さくすることにより、ブラケット基板１２０に対して作用力を与えつつ、当該ブラケット基板１２０に放熱させ難くすることができる。また、撮像素子１００とブラケット基板１２０の間に、断熱部材を設けてもよい。例えば、撮像素子１００とブラケット基板１２０の間に樹脂のスペーサを設けるとよい。なお、撮像ユニット１０を実際の使用環境で想定される温度よりも高温下で製造しなくてもよい。この場合であっても、少なくとも図４（ａ）に示した方向の反りを抑制することができる。ただし、この場合には、後述するように、ブラケット基板１２０の両面にアクチュエータ１６０を取り付けるとよい。
【００３７】
図５は、ブラケット基板１２０の反り抑制に係る処理を示すフロー図である。本フローは、電源がオンされた場合に開始される。
【００３８】
アクチュエータ制御部４１２は、温度センサ４０２から温度値を取得する（ステップＳ１０１）。アクチュエータ制御部４１２は、記憶部４１３から補正テーブルを取得する（ステップＳ１０２）。アクチュエータ制御部４１２は、取得した温度値が含まれる温度範囲を特定し、当該温度範囲に対応する電流値を決定する（ステップＳ１０３）。例えば、取得した温度値が補正テーブルに規定されている温度範囲のうち低温の部類に含まれていれば、温度値が高温の部類に含まれる場合に比べて、ブラケット基板１２０の反り量は大きくなる。この場合には、ブラケット基板１２０の反りを抑制すべく、コイルに供給する電流値を大きくするとよい。
【００３９】
アクチュエータ制御部４１２は、決定した電流値をアクチュエータ１６０のコイルに通電する（ステップＳ１０４）。コイルは電流が流されることにより発熱する。そして、コイルの発熱によって、アクチュエータ１６０の棒材が熱膨張する。これにより、ブラケット基板１２０の反りを抑制するための作用力を発生させることができる。
【００４０】
アクチュエータ制御部４１２は、電源をオフする旨の操作を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ１０５）。電源をオフする旨の操作を受け付けていないと判定すれば（ステップＳ１０５でＮｏ）、ステップＳ１０１に移行する。すなわち、電源がオンされている間、システム制御部４０１は、アクチュエータ１６０に対する電流制御を行う。電源をオフする旨の操作を受け付けたと判定すれば（ステップＳ１０５でＹｅｓ）、一連の処理を終了する。
【００４１】
以上の説明では、電源をオフする旨の操作を受け付けていないと判定すれば（ステップＳ１０５でＮｏ）、ステップＳ１０１に移行したが、使用環境の温度が変わらない状況であれば、ステップＳ１０４に移行してもよい。すなわち、アクチュエータ１６０のコイルに対する通電を維持する構成としてもよい。これにより、アクチュエータ制御部４１２の処理負荷を低減することができる。また、アクチュエータ制御部４１２は、一定期間毎に温度値を取得して、アクチュエータ１６０に対する電流制御を行ってもよい。
【００４２】
以上の説明では、撮像素子１００の長辺方向に沿って一つのアクチュエータ１６０を配置する構成としたが、アクチュエータ１６０の数および配置はこれに限らない。図６は、アクチュエータ１６０の配置のバリエーションを示す図である。具体的には、ブラケット基板１２０とアクチュエータ１６０の配置関係を示す図である。
【００４３】
撮像素子１００の長辺方向に沿って複数のアクチュエータ１６０を配置する構成としてもよい。図６（ａ）は、長辺方向に沿って二つのアクチュエータ１６０を配置する例を示す図である。アクチュエータ１６０は、開口部１２５のうち切欠部１２１から遠い側の長辺に沿って配置されるだけでなく、近い側の長辺に沿って配置される。すなわち、開口部１２５を挟んで紙面の上側および下側の両方に配置されている。この場合に、アクチュエータ制御部４１２は、上側に設けられたアクチュエータ１６０と下側に設けられたアクチュエータ１６０とで、異なる制御をしてもよい。例えば、ブラケット基板１２０において、上側部分の反りが下側部分の反りよりも大きければ、上側に設けられたアクチュエータ１６０に下側に設けられたアクチュエータ１６０よりも大きな電流を供給するように制御してもよい。複数のアクチュエータ１６０を配置し、互いに異なる制御を行うことにより、より厳密にブラケット基板１２０の反りを抑制することができる。
【００４４】
アクチュエータ１６０は、開口部１２５の短辺方向に沿って配置されてもよい。図６（ｂ）は、開口部１２５の短辺方向に沿って二つのアクチュエータ１６０を配置する例を示す図である。開口部１２５を挟んで紙面の右側および左側の両方に配置されている。この場合に、アクチュエータ制御部４１２は、右側に設けられたアクチュエータ１６０と左側に設けられたアクチュエータ１６０とで、異なる制御をしてもよい。
【００４５】
複数のアクチュエータ１６０の一部が開口部１２５の長辺方向に沿って配置され、残部が短辺方向に沿って配置されてもよい。図６（ｃ）は、開口部１２５の長辺方向および短辺方向に沿って複数のアクチュエータ１６０を配置する例を示す図である。
【００４６】
以上のように、使用環境の温度変化によるブラケット基板１２０の反りを把握した上で、当該反りを抑制する作用力を与えることができるように、アクチュエータ１６０が配置されればよい。
【００４７】
以上の説明では、撮像ユニット１０を実際の使用環境で想定される温度よりも高温下で製造する場合について説明したが、常温下において、撮像素子１００とブラケット基板１２０が平坦になるように、撮像ユニット１０を製造してもよい。この場合には、ブラケット基板１２０における、撮像素子１００の実装面側だけでなく、反対の裏面側にもアクチュエータ１６０を設けるとよい。すなわち、ブラケット基板１２０の両面にアクチュエータ１６０を設けるとよい。撮像素子１００の線膨張係数よりも線膨張係数が小さい材料により形成されるアクチュエータ１６０を、ブラケット基板１２０における、撮像素子１００の実装面側とは反対の裏面側に取り付けるとよい。また、撮像素子１００の線膨張係数よりも線膨張係数が大きい材料により形成されるアクチュエータ１６０を、ブラケット基板１２０における、撮像素子１００の実装面側に取り付けるとよい。上述のように、ブラケット基板１２０の実装面側か裏面側かに応じて、線膨張係数を考慮してアクチュエータ１６０の棒材を選択することにより、ブラケット基板１２０の反りを抑制し易くなる。
【００４８】
使用者による実際の使用環境において、温度が常温よりも高温であれば、撮像素子１００およびブラケット基板１２０は、それぞれのｘ方向の中央部分がｚ軸マイナス方向に突出するように、湾曲する。一方、温度が常温よりも低温であれば、撮像素子１００およびブラケット基板１２０は、図４（ａ）に示したように、それぞれのｘ方向の中央部分がｚ軸プラス方向に突出するように、湾曲する。
【００４９】
アクチュエータ制御部４１２は、ブラケット基板１２０の両面に配置されたアクチュエータ１６０を制御する。具体的には、常温よりも高温下においては、ブラケット基板１２０における、撮像素子１００の実装面側に配置されたアクチュエータ１６０に電流を供給し、当該アクチュエータ１６０を熱膨張させる。これにより、ブラケット基板１２０の反りを抑制する。一方、常温よりも低温下においては、ブラケット基板１２０における、撮像素子１００が実装面側とは反対の裏面側に配置されたアクチュエータ１６０に電流を供給し、当該アクチュエータ１６０を熱膨張させる。これにより、ブラケット基板１２０の反りを抑制する。
【００５０】
以上の説明では、撮像ユニット１０の撮像素子１００は、ベアチップ実装した構成、すなわちパッケージを介さない構成であったが、パッケージを介した構成であってもよい。
【００５１】
図７は、撮像ユニット１０の他の構成を示す図である。撮像ユニット１０は、撮像素子１００、保護ガラス１４０、およびアクチュエータ１６０に加えて、パッケージ部材１７０を含む。また、ブラケット基板１２０にかえて、ブラケット１３０を備える。ここでは、図１に示す撮像ユニット１０との差異点を中心に説明する。
【００５２】
パッケージ部材１７０は、例えばセラミック等からなる。撮像素子１００は、パッケージ部材１７０に固定されている。図７に示す構成においては、撮像素子１００は、パッケージ部材１７０を介して、間接的にブラケット１３０に実装される。
【００５３】
ブラケット１３０は、サス、アルミニウム等からなる。ブラケット１３０は、他の構造体に取り付けるための取付部材である。ブラケット１３０は、パッケージ部材１７０における、撮像素子１００の実装面側とは反対の裏面側に取り付けられる。ブラケット１３０の線膨張係数は、パッケージ部材１７０の線膨張係数よりも大きい。したがって、高温下において、ブラケット１３０は、ｘ方向の中央部分がｚ軸マイナス方向に突出するように、湾曲しようとする。ブラケット１３０が反れば、ブラケット１３０に固定されたパッケージ部材１７０および当該パッケージ部材１７０に固定された撮像素子１００も反り得る。図７に示す撮像ユニット１０においては、アクチュエータ制御部４１２がブラケット１３０に配置されたアクチュエータ１６０を制御する。これにより、ブラケット基板１２０の反りを抑制することができる。
【００５４】
ここで、一般的なパッケージ構造の撮像ユニット、すなわち本実施形態のアクチュエータ１６０を備えない撮像ユニットにおいては、ブラケットの変形によって、パッケージ部材も変形する。そこで、撮像素子は、パッケージ部材の変形の影響を低減すべく、中央部分のみでパッケージ部材に接着されている。本実施形態においては、アクチュエータ１６０によってパッケージ部材１７０の反りを抑制する。したがって、反りの抑制の影響を受け易くすべく、撮像素子１００を、パッケージ部材１７０に接する面の全体で当該パッケージ部材１７０に接着するとよい。これにより、アクチュエータ１６０によりブラケット１３０の反りを抑制した場合に、撮像素子１００の反りを抑制し易くなる。
【００５５】
上述のように、撮像ユニット１０としてパッケージ構造を採用する場合には、撮像素子１００とブラケット１３０の間にパッケージ部材１７０が介在する。この場合であっても、アクチュエータ制御部４１２がアクチュエータ１６０を制御することにより、ブラケット１３０の反りを抑制する作用力を与えることができる。そして、ブラケット１３０は、パッケージ部材１７０に固定され、当該パッケージ部材１７０に撮像素子１００が固定されているので、ブラケット１３０の反りを抑制することにより、結果として撮像素子１００の反りも抑制することができる。
【００５６】
以上のように、撮像ユニット１０がパッケージ部材１７０を含む構成であっても、撮像素子１００が使用環境の温度に応じてどのように反るかを把握できれば、撮像ユニット１０がパッケージ部材１７０を含まない構成の場合と同様に、撮像素子１００の反りを抑制することができる。
【００５７】
以上の説明では、アクチュエータ制御部４１２は、コイルに供給する電流値を制御したが、コイルに電流を通電する通電時間を制御してもよい。例えば、温度センサ４０２により検出された温度が大きくなるほど、通電時間を長くするとよい。これにより、検出された温度が高いほど、棒材を熱膨張させることができるので、より大きな作用力をブラケット基板１２０またはブラケット１３０に与えることができる。また、電流値と通電時間の両方を制御してもよい。例えば、温度センサ４０２により検出された温度が大きくなるほど、電流値を大きくし、かつ、通電時間を長くしてもよい。
【００５８】
以上の説明では、アクチュエータ１６０として通電により熱膨張する棒材を用いたが、ブラケット基板１２０またはブラケット１３０の反りを抑制する作用力を発生することができれば、これに限らない。例えば、アクチュエータ１６０として積層型のピエゾ素子を用いてもよい。
【００５９】
以上の説明では、補正テーブルを用いてアクチュエータ１６０を制御する構成であったが、使用環境下でのブラケット基板１２０またはブラケット１３０の実際の歪量を検出して、歪を抑制すべく、当該歪量を用いてフィードバック制御してもよい。この場合には、ＭＥＭＳの歪計によって、使用環境下における歪量を検出するとよい。そして、アクチュエータ制御部４１２は、検出された歪量を用いて、実際の歪量が小さくなるように、アクチュエータ１６０を制御する。この場合には、実際の歪量を検出してフィードバック制御するので、補正テーブルを予め記憶していなくてもよいし、温度センサを備えていなくてもよい。
【００６０】
以上の説明では、アクチュエータ１６０は、ブラケット基板１２０またはブラケット１３０の反りを抑制する作用力を与えたが、撮像素子１００が撮影レンズ４２０に対して凹面状に反るように、ブラケット基板１２０またはブラケット１３０に作用力を与えてもよい。これにより、撮像領域１０１の周縁部における収光率を高めることができる。また、アクチュエータ制御部４１２は、撮影レンズ４２０に関する情報を取得し、当該情報を用いて、アクチュエータ１６０を制御してもよい。例えば、特定の撮影レンズ４２０が装着された場合に、ブラケット基板１２０またはブラケット１３０の反りを抑制するように、アクチュエータ１６０を制御してもよい。
【００６１】
以上の説明では、アクチュエータ１６０は、弾性接着剤を用いて接着により固定されたが、これに限らない。例えば、ブラケット基板１２０とアクチュエータ１６０の間に樹脂からなるスペーサを設け、アクチュエータ１６０の棒材をスペーサに軸嵌めしてもよい。
【００６２】
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。
【００６３】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００６４】
１０  撮像ユニット、２０  撮像ユニット、１００  撮像素子、１０１  撮像領域、１０２  電極パッド、１１２  バンプ、１１３  接着剤、１２０  ブラケット基板、１２１  切欠部、１２４  取付孔、１２５  開口部、１２６  電極パッド、１３０  ブラケット、１３１  接着剤、１４０  保護ガラス、１６０  アクチュエータ、１７０  パッケージ部材、１８０  密封空間、２００  撮像素子、２２０  ブラケット基板、４００  撮像装置、４２０  撮影レンズ、４０１  システム制御部、４０２  温度センサ、４０４  ワークメモリ、４０５  記録部、４０６  表示部、４１１  画像処理部、４１２  アクチュエータ制御部、４１３  記憶部
【図１】
2018107835.tif 000003
【図２】
2018107835.tif 000004
【図３】
2018107835.tif 000005
【図４】
2018107835.tif 000006
【図５】
2018107835.tif 000007
【図６】
2018107835.tif 000008
【図７】
2018107835.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成30年4月5日(2018.4.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子と、
前記撮像素子が実装され、前記撮像素子と熱膨張係数が異なる取付部材と、
温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部で検出した温度によって伸縮するアクチュエータと
を備える撮像装置。
【請求項２】
前記アクチュエータは、前記撮像素子の実装面方向に前記取付部材を引き伸ばす力を発生する請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記アクチュエータは伸縮する棒状のアクチュエータであり、前記アクチュエータの両端が前記取付部材に固定されている請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記アクチュエータの前記両端以外の部分は、前記取付部材に接していない請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記アクチュエータは、前記撮像素子の長辺方向に沿って配置されている請求項３または４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記アクチュエータは、前記取付部材における、前記撮像素子の実装面側と、前記実装面とは反対の裏面側との両方に取り付けられている請求項１から５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記撮像素子は、前記取付部材に設けられたパッケージ部材に固定されている請求項１から６のいずれか１項に記載の撮像装置。