(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子の受光面をゴミ等から保護するカバーガラスと、前記受光面とカバーガラスとの間に所定の間隔を形成するスペーサ部材とを備え、撮影レンズが組み込まれたレンズ鏡筒のフランジ部に固定して用いられる撮像素子ユニットにおいて、
前記スペーサ部材は、硬質で厚みが均一の板状をしているとともに、前記撮像素子又はカバーガラスの外郭の少なくとも相対する２箇所から突出する突出部を有し、この突出部に前記フランジ部との位置決めに用いられる位置決め手段を設け、前記突出部のカバーガラス側の面を前記フランジ部に押しつけることにより、前記撮影レンズの撮影光軸が撮像素子の受光面に対して垂直、かつ撮影レンズと撮像素子の受光面との距離が所定距離になるとともに、前記撮像素子の受光面と反対側の面に、絶縁性を有する板状のベース部材を貼り合わせ、このベース部材の撮像素子と反対側の面に設けられた複数個の半田ボールと撮像素子とを電気的に接続した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、
この撮像素子の受光面側に接合され、前記受光面を露呈する開口部を有するとともに、前記撮像素子の外郭の少なくとも相対する２箇所よりも外方へ突出する突出部を有し、この突出部の撮像素子と反対側の面を撮影レンズが組み込まれたレンズ鏡筒のフランジ部に押しつけることにより、前記撮影レンズの撮影光軸が撮像素子の受光面に対して垂直、かつ撮影レンズと撮像素子の受光面との距離が所定距離になる硬質で厚みが均一の板状のスペーサ部材と、
前記突出部に設けられ、前記フランジ部との位置決めに用いられる位置決め手段と、
前記スペーサ部材の開口部を塞ぎ、かつスペーサ部材の突出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、
前記撮像素子の受光面と反対側の面に貼り合わせられ、絶縁性を有する板状のベース部材と、
このベース部材の撮像素子と反対側の面に設けられ、前記撮像素子と電気的に接続される複数個の半田ボールと
からなることを特徴とする撮像素子ユニット。
【請求項３】
前記位置決め手段は、前記フランジ部に設けられた突起部が挿入される孔であることを特徴とする請求項１または２記載の撮像素子ユニット。
【請求項４】
前記突出部には、前記位置決め手段の他に、スペーサ部材を前記フランジ部にねじ止めするために用いられる孔が形成してあることを特徴とする請求項１ないし３いずれか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、レンズ鏡筒等の被取付部材への取付を高精度に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し、この回路基板をカメラ本体に組み込むものが知られている（特開平５−１７６２０８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、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、回路基板の開口部に挿入してから、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、この後、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】
上記撮像素子の受光面に被写体像が正確に結像されるためには、撮像素子ユニットが回路基板に対してその光軸が垂直に精度よく固定される必要がある。ところが、フィルムキャリアのリードを回路基板に半田付けする際、またその後の接着剤による固定の際に、どのようにして回路基板に対する撮像素子の光軸の垂直性を高精度に維持するのか、その具体的な手段が、上記特開平５−１７６２０８号公報には開示されておらず、不明である。
【０００７】
本発明は、レンズ鏡筒等の被取付部材への取付を高精度に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、撮像素子の受光面をゴミ等から保護するカバーガラスと、前記受光面とカバーガラスとの間に所定の間隔を形成するスペーサ部材とを備え、撮影レンズが組み込まれたレンズ鏡筒のフランジ部に固定して用いられる撮像素子ユニットにおいて、前記スペーサ部材は、硬質で厚みが均一の板状をしているとともに、前記撮像素子又はカバーガラスの外郭の少なくとも相対する２箇所から突出する突出部を有し、この突出部に前記フランジ部との位置決めに用いられる位置決め手段を設け、前記突出部のカバーガラス側の面を前記フランジ部に押しつけることにより、前記撮影レンズの撮影光軸が撮像素子の受光面に対して垂直、かつ撮影レンズと撮像素子の受光面との距離が所定距離になるとともに、前記撮像素子の受光面と反対側の面に、絶縁性を有する板状のベース部材を貼り合わせ、このベース部材の撮像素子と反対側の面に設けられた複数個の半田ボールと撮像素子とを電気的に接続したものである。また、受光面を有する撮像素子と、この撮像素子の受光面側に接合され、前記受光面を露呈する開口部を有するとともに、前記撮像素子の外郭の少なくとも相対する２箇所よりも外方へ突出する突出部を有し、この突出部の撮像素子と反対側の面を撮影レンズが組み込まれたレンズ鏡筒のフランジ部に押しつけることにより、前記撮影レンズの撮影光軸が撮像素子の受光面に対して垂直、かつ撮影レンズと撮像素子の受光面との距離が所定距離になる硬質で厚みが均一の板状のスペーサ部材と、前記突出部に設けられ、前記フランジ部との位置決めに用いられる位置決め手段と、前記スペーサ部材の開口部を塞ぎ、かつスペーサ部材の突出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、前記撮像素子の受光面と反対側の面に貼り合わせられ、絶縁性を有する板状のベース部材と、このベース部材の撮像素子と反対側の面に設けられ、前記撮像素子と電気的に接続される複数個の半田ボールとからなるものである。また、前記位置決め手段は、前記フランジ部に設けられた突起部が挿入される孔であるものである。また、前記突出部には、前記位置決め手段の他に、スペーサ部材を前記フランジ部にねじ止めするために用いられる孔が形成してあるものである。
【０００９】
【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。撮像素子ユニット１０は、周知のウエハプロセスにより製造される。
【００１０】
ウエハプロセスでは、まずベース部材１４となるガラス板，ＣＣＤチップ１３がマトリックス状に多数配列されたＣＣＤチップウエハ，スペーサ１２となるセラミックス板，カバーガラス１１となるガラス板が、順次に層状に重ねられる。この後、スペーサ１２の両端部が、矩形状をしたカバーガラス１１，ＣＣＤチップ１３及びベース部材１４の外郭の互いに相対する２箇所からはみ出して突出部１２ａ，１２ｂを構成するように、切り出しが行われる。
【００１１】
この後、突出部１２ａ，１２ｂには、位置決め手段としての孔１５，１６と、ねじ止め用の孔１７，１８がそれぞれ形成される。また、スペーサ１２の中央部には、ＣＣＤチップ１３の受光面１３ａを露呈する開口部１２ｃが予め（層状に重ねられる前のセラミックス板の段階で）形成されている。この開口部１２ｃを中心として孔１５，１６が対称の位置になる。
【００１２】
前記ＣＣＤチップ１３の受光面１３ａには、多数のマイクロレンズ１９が装着されている（図２参照）。このマイクロレンズ１９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配置されている。
【００１３】
前記スペーサ１２は、カバーガラス１１とＣＣＤチップ１３とを離間してカバーガラス１１がマイクロレンズ１９を押さないように設けられているとともに、カバーガラス１１に付着したサブミクロンのゴミがＣＣＤチップ１３の撮像で映り込まないようにする。このため、スペーサ１２は厚い方が好ましい。また、撮像素子ユニット１０の全体の厚みを薄くするために、カバーガラス１１は薄い方が好ましい。
【００１４】
また、受光面１３ａとスペーサ１２の前面（カバーガラス１１が接着される側）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るように、スペーサ１２の厚みは均一に成形されている。また、ベース部材１４の下面には、複数個の半田ボールの端子２０が設けられており、ワイヤ２１を介してＣＣＤチップ１３と電気的に接続されている。なお、多数の端子２０を格子状に配列したものは、ボールグリッドアレーとして周知である。
【００１５】
このように構成された撮像素子ユニット１０を撮影レンズ２２が組み込まれたレンズ鏡筒２３のフランジ部２３ａに固定する。図２に示すように、撮像素子ユニット１０が取り付けられるレンズ鏡筒２３の後端部に形成されたフランジ部２３ａには、突出部１２ａ，１２ｂの孔１５，１６に対応したボス２４，２５と、孔１７，１８に対応したねじ孔２６，２７とが形成されている。なお、図２において、突出部１２ａでは孔１５の断面を、また突出部１２ｂでは孔１８の断面を、それぞれ実線で描いてある。
【００１６】
ボス２４，２５が孔１５，１６にそれぞれ挿入されるようにしてスペーサ１２の突出部１２ａ，１２ｂの前面をフランジ部２３ａの内壁面に押しつけると、撮影レンズ２２の撮影光軸ＬがＣＣＤチップ１３の受光面１３ａに対して正確に垂直に、かつ撮影レンズ２２との距離が所定距離になる。この後、ねじ２８，２９を孔１７，１８に挿通してフランジ部２３ａのねじ孔２６，２７にねじ込むと、撮像素子ユニット１０がフランジ部２３ａに固定される。
【００１７】
この後、ベース部材１４側からフレキシブル基板３１を挟んで板ばね３２により撮像素子ユニット１０がレンズ鏡筒２３側へ押しつけられる。これにより、前記端子２０がフレキシブル基板３１のプリント接点と接触し、ＣＣＤチップ１３がフレキシブル基板３１と電気的に接続される。なお、フレキシブル基板３１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。
【００１８】
なお、撮像素子ユニット１０をレンズ鏡筒２３のフランジ部２３ａに固定する際に、カバーガラス１１やＣＣＤチップ１３になんらの負荷もかからないから、カバーガラス１１やＣＣＤチップ１３を破損させるおそれがない。
【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２０とをワイヤ２１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３に示すように、撮像素子ユニット３３のＣＣＤチップ３４は、受光面３５側のチップ表面３４ａに端子３６を有し、この端子３６とベース部材１４の端子２０とをワイヤ３７を介して電気的に接続してある。なお、スペーサ３８の突出部３８ａ，３８ｂには、前記スペーサ１２と同様に、位置決め手段としての孔３９，４０が形成されている。また、前記スペーサ１２と同様に、突出部３８ａ，３８ｂをレンズ鏡筒のフランジ部にネジ止めしてもよいが、フランジ部と別部材との間に挟み込んで固定するようにしてもよい。
【００２０】
次に、別の撮像素子ユニットを示す図４において、撮像素子ユニット４１は、ＣＣＤチップ４２の大きさがベース部材４３より相対的に小さく、スペーサ４４の開口４４ａ内にＣＣＤチップ４２の全体が収納されている。前記開口４４ａは、カバーガラス４５で覆われている。また、ベース部材４３の縁に沿ってワイヤ４６が設けられている。
【００２１】
前記ワイヤ４６は、一端部が開口４３ａ内のＣＣＤチップ４２近傍に配置され、他端部がベース部材４３の下面に設けられた半田ボールの端子２０に接続されている。そして、ＣＣＤチップ４２は周知の金線４７によるワイヤボンディングでワイヤ４６の一端部に電気的に接続されている。また、スペーサ４４の突出部４４ｂ，４４ｃには、前記スペーサ３８と同様に、位置決め手段としての孔４８，４９が形成されている。
【００２２】
次に、別の撮像素子ユニットを示す図５において、撮像素子ユニット５０は、ベース部材４３より相対的に小さいＣＣＤチップ５１を用い、ベース部材４３とＣＣＤチップ５１との間にＣＣＤチップ５１駆動用の回路基板５２を設けてある。ＣＣＤチップ５１は回路基板５２の表面に実装され、回路基板５２はワイヤ５３を介して端子２０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６において、撮像素子ユニット５５は、ベース部材４３より相対的に小さいＣＣＤチップ５６を用い、ベース部材４３とＣＣＤチップ５６との間にＣＣＤチップ５６駆動用の回路基板５７を設けてある。ＣＣＤチップ５６は回路基板５７の表面に形成されたプリント端子５８にワイヤボンディングされており、回路基板５７と端子２０とはワイヤ５９を介して接続されている。
【００２４】
以上説明した実施形態では、スペーサの突出部がＣＣＤチップの相対する２辺からはみ出すようにしたが、本発明はこれに限定されず、例えばＣＣＤチップの全周から鍔状にはみ出すようにしてもよい。また、位置決め手段として、孔を突出部に形成したが、本発明はこれに限定されず、例えば凸部を形成してもよい。この場合には、前記凸部に対応した凹部をレンズ鏡筒のフランジ部に設ける。
【００２５】
また、上記実施形態では、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。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，カバーガラスを層設し、スペーサ部材の突出部が撮像素子の外郭の少なくとも相対する２箇所からはみ出すようにし、このはみ出したスペーサ部材の突出部に位置決め手段を設けたので、レンズ鏡筒のフランジ部への取付を高精度に行うことができる。また、前記位置決め手段としては、フランジ部に設けられた突起部が挿入される孔とすると、きわめて簡単な構成でレンズ鏡筒のフランジ部への取付を高精度に行うことができる。また、前記突出部にねじ止め用の孔を形成すれば、きわめて簡単な構成でフランジ部との固定を行うことができる。
【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外観を示す斜視図である。
【図２】撮像素子ユニットをレンズ鏡筒のフランジ部に取り付けた状態を示す断面図である。
【図３】別の撮像素子ユニットを示す端面図である。
【図４】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５】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６】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】
１０，３３，４１，５０，５５  撮像素子ユニット
１１，４５  カバーガラス
１２，３８，４４  スペーサ
１２ａ，１２ｂ，３８ａ，３８ｂ，４４ｂ，４４ｃ  突出部
１３，３４，４２，５１，５６  ＣＣＤチップ
１３ａ，３５  受光面
１４，４３  ベース部材
１５〜１８，３９，４０，４８，４９  孔
２０，３６  端子
２３  レンズ鏡筒
２３ａ  フランジ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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