(57)【要約】【課題】被取付部材への取付に際して破損なく高精度に取付作業を行うことができる薄型の撮像素子ユニットを提供する。【解決手段】撮像素子ユニット１０は、カバーガラス１１，スペーサ１２，ＣＣＤチップ１３，ベース部材１４を層状に貼り合わせてある。カバーガラス１１，ＣＣＤチップ１３及びベース部材１４の外郭からはみ出したスペーサ１２の縁部１２ａ，１２ｂがレンズ鏡筒２１のフランジ部２１ａの凹部２２に嵌め込まれる。板ばね２６がフレキシブル基板２５を挟んで撮像素子ユニット１０をレンズ鏡筒２１側へ押しつけ、ベース部材１４のボールグリッド１６がフレキシブル基板２５のプリント接点と電気的に接続される。凹部２２の底面にスペーサ１２の前面が密着され、ＣＣＤチップ１３の撮影光軸Ｌ方向の位置決めが行われるとともに、ＣＣＤチップ１３の受光面１３ａが撮影光軸Ｌに対して垂直になる。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状部材の片面に接合され、前記板状部材と反対側の面に受光面を有する撮像素子と、少なくとも前記受光面を露呈する開口を中央部に有し、前記板状部材，撮像素子の少なくともいずれか一方の外郭から少なくとも一部の縁部がはみ出すように板状部材または撮像素子に接合される板状のスペーサ部材と、このスペーサ部材に接合され、前記開口を塞ぐ板状のカバーガラスとからなり、前記板状部材，撮像素子の少なくともいずれか一方の外郭からはみ出したスペーサ部材の縁部を介して被取付部材に取り付けられることを特徴とする撮像素子ユニット。
【請求項２】
受光面を有する撮像素子と、前記受光面を露呈する開口を中央部に有し、少なくとも一部の縁部が撮像素子の外郭からはみ出すように撮像素子に固定される板状のスペーサ部材と、前記開口を塞ぎ、かつ少なくともスペーサ部材の一部の縁部が外郭からはみ出すようにスペーサ部材に固定される板状のカバーガラスとからなり、前記撮像素子，カバーガラスの少なくともいずれか一方の外郭からはみ出したスペーサ部材の縁部を介して被取付部材に取り付けられることを特徴とする撮像素子ユニット。
【請求項３】
前記撮像素子のスペーサ部材と反対側の面には、剛性及び絶縁性を有するベース部材が固定され、このベース部材の撮像素子と反対側の面には、前記撮像素子と電気的に接続された半田ボールの端子が設けられていることを特徴とする請求項２記載の撮像素子ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄型化を図るとともに、レンズ鏡筒等の被取付部材への取付に際して破損なく高精度に取付作業を行うことができる撮像素子ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年急速に普及しているデジタルカメラやビデオカメラの本体内には、受光面に光学的に結像された画像を光電変換して時系列的な画像信号を出力するＣＣＤイメージセンサ（以下ＣＣＤと略記する）等の撮像素子が組み込まれている。
【０００３】
このような撮像素子は、裸のまま（ベアチップ）で直接的にカメラに組み込むことができないため、例えば特開平１１−３３０４４２号公報に記載されているように、ＣＣＤのベアチップ（以下ＣＣＤチップという）をパッケージの凹部の内底面上にボンディングすることにより撮像素子ユニットを構成し、これをレンズ鏡筒のフランジ部等に組み込むようにしている。
【０００４】
ところが、前記撮像素子ユニットはサイズが大きくなるため、カメラを小型化する上で不利になる。そこで、ビデオ信号の走査系及び処理系等の周辺回路を実装した回路基板に開口部を形成し、この開口部に撮像素子ユニットを挿入し、この撮像素子ユニットを含む回路基板の厚みが最小になる位置で固定するものが知られている（特開平１１−１９１８６５号公報）。
【０００５】
この公報記載の撮像素子ユニットは、撮影レンズ，レンズ鏡筒，光学フィルタ等の透光部材，ＣＣＤチップの入出力信号を伝播するフィルムキャリア，ＣＣＤチップを順次に貼り合わせたものである。これを回路基板に固定する際には、前記フィルムキャリアのリードを回路基板に半田付けしてから、回路基板の開口部の縁部とレンズ鏡筒又は透光部材の側面とを接着剤にて固定している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開平１１−１９１８６５号公報には、回路基板の開口部に、撮像素子ユニットを、その光軸が回路基板に対して垂直になるように挿入すると記載されているが、実際には、その状態を高精度に維持した状態で接着剤で固定することは困難であるとともに、撮像素子ユニットを回路基板の開口部に挿入してから、フィルムキャリアのリードを回路基板に半田付けするとしているので、フィルムキャリア、延いてはＣＣＤチップに大きな負荷がかかることが予想される。この負荷が大きい場合には、ＣＣＤチップが破損するおそれもある。
【０００７】
本発明は、薄型化を図るとともに、レンズ鏡筒等の被取付部材への取付に際して破損なく高精度に取付作業を行うことができる撮像素子ユニットを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の撮像素子ユニットは、板状部材の片面に接合され、前記板状部材と反対側の面に受光面を有する撮像素子と、少なくとも前記受光面を露呈する開口を中央部に有し、前記板状部材，撮像素子の少なくともいずれか一方の外郭から少なくとも一部の縁部がはみ出すように板状部材または撮像素子に接合される板状のスペーサ部材と、このスペーサ部材に接合され、前記開口を塞ぐ板状のカバーガラスとからなり、前記板状部材，撮像素子の少なくともいずれか一方の外郭からはみ出したスペーサ部材の縁部を介して被取付部材に取り付けられるものである。
【０００９】
また、受光面を有する撮像素子と、前記受光面を露呈する開口が中央部に形成され、少なくとも一部の縁部が撮像素子の外郭からはみ出すように撮像素子に固定される板状のスペーサ部材と、前記開口を塞ぎ、かつ少なくともスペーサ部材の一部の縁部が外郭からはみ出すようにスペーサ部材に固定される板状のカバーガラスとからなり、前記撮像素子，カバーガラスの少なくともいずれか一方の外郭からはみ出したスペーサ部材の縁部を介して被取付部材に取り付けられるものである。また、前記撮像素子のスペーサ部材と反対側の面には、剛性及び絶縁性を有するベース部材が固定され、このベース部材の撮像素子と反対側の面には、前記撮像素子と電気的に接続された半田ボールの端子が設けられているものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を示す図１において、撮像素子ユニット１０は、板状のカバーガラス１１，セラミックス製の板状のスペーサ１２，撮像素子としてのＣＣＤチップ１３，ガラス製のベース部材１４を順次に層状に貼り合わせてある。これらはいずれも矩形状をしており、カバーガラス１１，ＣＣＤチップ１３，ベース部材１４はほぼ同じサイズをしているが、スペーサ１２だけが一方の幅が長くなっている。すなわち、スペーサ１２の縁部１２ａ，１２ｂが、カバーガラス１１，ＣＣＤチップ１３及びベース部材１４の外郭からはみ出している。また、スペーサ１２の中央部には、ＣＣＤチップ１３の受光面１３ａを露呈する開口１２ｃが形成されている。
【００１１】
図２に示すように、受光面１３ａには、多数のマイクロレンズ１５が装着されている。このマイクロレンズ１５は、集光率を向上させるためにＣＣＤチップ１３の各受光素子の上方に設けられている。なお、ＣＣＤチップ１３の受光面１３ａとスペーサ１２の前面（カバーガラス１１と接着される側）及び後面（ＣＣＤチップ１３と接着される側）とは完全に平行になっている。また、ベース部材１４の下面には、半田ボールの端子１６が設けられており、ワイヤ１７を介してＣＣＤチップ１３と電気的に接続されている。なお、本実施形態では、ＣＣＤチップ１３の端子は、受光面１３ａと反対側のチップ裏面に設けられている。
【００１２】
このように構成された撮像素子ユニット１０は、スペーサ１２の縁部１２ａ，１２ｂがレンズ鏡筒２１の後端部分に形成されたフランジ部２１ａの凹部２２に嵌め込まれる。この後、ベース部材１４側からフレキシブル基板２５を挟んで板ばね２６により撮像素子ユニット１０がレンズ鏡筒２１側へ押しつけられる。これにより、凹部２２の底面にスペーサ１２の前面が密着されるから、ＣＣＤチップ１３の撮影レンズ２３の撮影光軸Ｌ方向の位置決めが正確に行われるとともに、ＣＣＤチップ１３の受光面１３ａが撮影光軸Ｌに対して垂直になる。
【００１３】
この撮像素子ユニット１０のレンズ鏡筒２１への取付に際して、スペーサ１２のみに力が加えられ、カバーガラス１１やＣＣＤチップ１３には外力が加えられないから、カバーガラス１１やＣＣＤチップ１３が破損することなく高精度に取付を行うことができる。また、ベース部材１４の端子１６がフレキシブル基板２５のプリント接点と電気的に接続される。なお、フレキシブル基板２５には、図示しないが、ＣＣＤチップ１３を駆動する周辺回路が構成されている。
【００１４】
撮像素子ユニット１０をレンズ鏡筒２１側へ押しつける板ばねとしては、前記板ばね２６に限らず、図３に示すような板ばね３１を用いてもよい。この板ばね３１は、フレキシブル基板３２に形成された孔３２ａを通って直接にベース部材１４を押圧する。なお、フレキシブル基板３２は、板ばね３１とは別の付勢手段によりベース部材１４側へ押しつけられる。
【００１５】
次に、撮像素子ユニット１０の別の取付構造を示す図４において、剛性が高い金属製の平板状の支持部材３５に、ベース部材１４とほぼ相似形でベース部材１４よりわずかに大きい開口３５ａが形成されている。この開口３５ａにベース部材１４を落とし込むと、支持部材３５の片面の開口３５ａ近傍にスペーサ１２の後面が当接する。この上から、レンズ鏡筒３６を被せる。
【００１６】
レンズ鏡筒３６のフランジ部３６ａの内側には、カバーガラス１１の端部を押さえるリング状の弾性体３８が設けられている。この弾性体３８としては、ゴムやスポンジ等が使用できる。レンズ鏡筒３６のフランジ部３６ａを支持部材３５に、例えばねじ止め固定すると、弾性体３８がカバーガラス１１の端部を押圧してスペーサ１２の後面が開口３５ａ近傍の支持部材３５の片面に密接される。これにより、ＣＣＤチップ１３の撮影光軸Ｌ方向の位置決めが正確に行われるとともに、ＣＣＤチップ１３の受光面１３ａが撮影光軸Ｌに対して垂直になる。
【００１７】
なお、前記弾性体をリング状としたが、本発明はこれに限定されず、カバーガラスを均等に加圧できれば、例えばそれぞれが立方体をした複数個のゴム製の部材をカバーガラスの縁に沿って等間隔に並べるようにしてもよい。
【００１８】
次に、撮像素子ユニット１０の別の取付構造を示す図５において、レンズ鏡筒４０のフランジ部４０ａに、スペーサ１２の縁部１２ａ，１２ｂが嵌め込まれる凹部４２が形成されている。支持部材３５の開口３５ａにベース部材１４を落とし込んでからレンズ鏡筒４０を被せ、フランジ部４０ａを支持部材３５に固定すると、スペーサ１２の縁部１２ａ，１２ｂがフランジ部４０ａの凹部４２と支持部材３５との間に挟み込まれて固定される。
【００１９】
以上説明した実施形態では、前記ＣＣＤチップ１３の端子は、受光面１３ａと反対側のチップ裏面に設けられ、この端子と端子１６とをワイヤ１７で電気的に接続していたが、本発明はこれに限定されることなく、図６に示すように、撮像素子ユニット４５のＣＣＤチップ４６は、受光面４７側のチップ表面４６ａに端子４８を有し、この端子４８とベース部材１４の端子１６とをワイヤ４９を介して電気的に接続してある。
【００２０】
次に、別の撮像素子ユニットを示す図７において、撮像素子ユニット５０は、これまで説明してきた実施形態と異なって、ＣＣＤチップ５１の大きさがベース部材５２より相対的に小さく、スペーサ５３の開口５３ａ内にＣＣＤチップ５１の全体が収納されている。また、ベース部材５２の縁に沿ってワイヤ５４が設けられている。
【００２１】
前記ワイヤ５４は、一端部が開口５３ａ内のＣＣＤチップ５１近傍に配置され、他端部がベース部材５２の下面に設けられた半田ボールの端子１６に接続されている。そして、ＣＣＤチップ５１は周知の金線５５によるワイヤボンディングでワイヤ５４の一端部に電気的に接続されている。また、スペーサ５３の縁５３ｂ，５３ｃがベース部材５２，カバーガラス５６の縁から突出され、この縁５３ｂ，５３ｃを介して撮像素子ユニット５０の取付が行われる。
【００２２】
次に、別の撮像素子ユニットを示す図８において、撮像素子ユニット６０は、ベース部材５２より相対的に小さいＣＣＤチップ６１を用い、ベース部材５２とＣＣＤチップ６１との間にＣＣＤチップ６１駆動用の回路基板６２を設けてある。ＣＣＤチップ６１は回路基板６２の表面に実装され、回路基板６２はワイヤ６３を介して端子１６と接続されている。
【００２３】
次に、別の撮像素子ユニットを示す図９において、撮像素子ユニット６５は、ベース部材５２より相対的に小さいＣＣＤチップ６６を用い、ベース部材５２とＣＣＤチップ６６との間にＣＣＤチップ６６駆動用の回路基板６７を設けてある。ＣＣＤチップ６６は回路基板６７の表面に形成されたプリント端子６８にワイヤボンディングで取り付けられており、回路基板６７と端子１６とはワイヤ６９を介して接続されている。
【００２４】
以上説明した実施形態では、スペーサをセラミックスで作成したが、本発明はこれに限定されず、アルミニウムや硬質プラスチック等で形成してもよい。また、ベース部材をガラス製としたが、剛性及び絶縁性を有する材料であれば、例えば硬質プラスチック等で形成してもよい。
【００２５】
また、スペーサをカバーガラス，ＣＣＤチップの両方の外郭からはみ出るようにしたが、本発明はこれに限定されず、スペーサの前面，後面のうち取付時の位置決めに用いる片面のみを露呈するように、カバーガラス，ＣＣＤチップのうち片方の外郭からはみ出るようにしてよい。また、スペーサをＣＣＤチップの２辺からはみ出るようにしたが、ＣＣＤチップの全周からはみ出るようにしてもよい。また、上記実施形態では、撮像素子としてＣＣＤチップを用いたが、本発明はこれに限定されず、例えばＣＭＯＳチップを用いてもよい。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように、本発明の撮像素子ユニットによれば、撮像素子，スペーサ部材，カバーガラスを層状に貼り合わせ、撮像素子，カバーガラスの少なくともいずれか一方の外郭からはみ出したスペーサ部材の縁部を介して被取付部材に取り付けるようにしたので、薄型化できるとともにレンズ鏡筒等の被取付部材への取付に際して破損なく高精度に取付作業を行うことができる。また、前記撮像素子のスペーサ部材と反対側の面には、剛性及び絶縁性を有するベース部材が固定されているので、このベース部材を介して回路基板と撮像素子との接続を行うようにすれば、撮像素子への直接的な負荷をなくすことができる。また、前記ベース部材の撮像素子と反対側の面には、前記撮像素子と電気的に接続された半田ボールの端子が設けられているので、この端子に回路基板を押しつけるようにすれば、簡単な構成で撮像素子を回路基板に電気的に接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施した撮像素子ユニットの構成を示す斜視図である。
【図２】スペーサの前面を基準にして撮像素子ユニットを取り付ける例を示す端面図である。
【図３】撮像素子ユニットをレンズ鏡筒側へ付勢する板ばねの別の実施形態を示す端面図である。
【図４】スペーサの後面を基準にして撮像素子ユニットを取り付ける例を示す端面図である。
【図５】スペーサを前後から挟んで撮像素子ユニットを取り付ける例を示す端面図である。
【図６】別の撮像素子ユニットを示す端面図である。
【図７】ベース部材より相対的に小さいＣＣＤチップを用いた別の撮像素子ユニットを示す端面図である。
【図８】ＣＣＤチップとベース部材との間に回路基板を設けた撮像素子ユニットを示す端面図である。
【図９】ＣＣＤチップとベース部材との間に回路基板を設けた別の撮像素子ユニットを示す端面図である。
【符号の説明】
１０，４５，５０，６０，６５　撮像素子ユニット
１１　カバーガラス
１２　スペーサ
１３，４６，５１，６１，６６　ＣＣＤチップ
１３ａ，４７　受光面
１４，５２　ベース部材
１６，４８　端子
１７，４９，５４，６３，６８　ワイヤ
２１，３６，４０　レンズ鏡筒
２１ａ，３６ａ，４０ａ　フランジ部
２３　撮影レンズ
２５　フレキシブル基板
２６，３１　板ばね
３５　支持部材
３６　弾性体
５５　金線
６２，６７　回路基板
【図１】
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【図２】
2004015427.tif 000004
【図３】
2004015427.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2004015427.tif 000008
【図７】
2004015427.tif 000009
【図８】
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【図９】
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