JP5203318B2 - 撮像モジュールおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、撮像モジュールおよびその製造方法に関するものである。

特許文献１には、吸熱側と放熱側が熱的に分離され、撮像素子の背面側絶縁シートからの熱をＦＰＣ基板の開口部を通して吸熱して相変化により熱移送して放熱する作動流体の収容されるヒートパイプを備えて、撮像素子で発生した熱が、背面側絶縁シートから対流及び放射によりヒートパイプに熱移送され、その作動流体の相変化により吸熱して放熱すると共に、ＦＰＣ基板及び撮像素子の熱が素子支持部材に熱伝導により熱移送されて排熱されるように構成したことが記載されている。

特許文献２には、撮像素子は、撮像部が収容されたパッケージを含み、ホルダは、パッケージの周囲を囲む枠部と、枠部から突出し撮像部を光学系の光路に臨ませた状態で取付座に取着される取付板部と、枠部に設けられた接着剤充填用欠部とを有しており、接着剤充填用欠部は下壁の下端に開放状に形成され、パッケージの側面の延在方向に間隔をおいて３つ設けられていることが記載されている。

特開２００８−２７１４８７号公報 特開２００５−１２１９１２号公報

近年、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像装置（カメラ）では、使用される撮像素子（撮像ユニット）の高画素化・高密度化が進んでおり、長時間の撮像に伴う撮像ユニットの温度上昇によって、画像ノイズや画像劣化が発生することが問題となっている。このため、ＣＣＤイメージセンサーやＣＭＯＳイメージセンサーまたはそれらを含む撮像ユニットから発生する熱を効率良く放熱させられるようにすることが求められている。また、撮像ユニットや撮像ユニットを含む撮像モジュールを撮像装置に搭載する際には、レンズなどに対し精度良く光学的に位置決めできることも重要である。

特許文献１に開示された技術においては、撮像素子で発生した熱が、ヒートパイプに熱移送され、熱伝導により素子支持部材に熱移送されて排熱されることが記載されている。しかしながら、撮像素子から放熱部材である素子支持部材に熱移送させるためにヒートパイプを用いているため、構成が複雑で組立作業がそれほど容易ではない。

特許文献２に開示された技術においては、撮像素子の光学的な位置決めのために、撮像部を光学系の光路に臨ませた状態で取付座に取着される取付板部を設けることが記載されている。しかしながら、撮像素子から発生する熱を放熱させるための手段が設けられておらず、撮像素子の温度上昇により画像ノイズや画像劣化が発生するおそれがある。

放熱板（放熱部材）を用いてＣＣＤイメージセンサーからの放熱を促進することが可能である。しかしながら、ＣＣＤイメージセンサーを放熱板に対して、放熱効率が良く、さらに、ＣＣＤイメージセンサーを光学的に的確な位置になるように取り付けることはそれほど容易ではない。たとえば、ＣＣＤイメージセンサーなどの撮像素子（撮像ユニット）を熱伝導率の高いセラミック製とした場合、放熱効果が高まり薄型化も期待できる。しかしながら、モールドなどの比較的精度の高い方法により製造される樹脂系のパッケージに対し、焼結などの方法により製造されるセラミックパッケージの公差（個体差）は比較的大きく、セラミックパッケージの撮像ユニットの撮像面（受光面）を光学的に的確に位置決めすることはそれほど容易ではない。したがって、放熱効率を優先すればＣＣＤイメージセンサーは放熱板に密着していることが望ましいが、光学的に的確な位置にＣＣＤイメージセンサーを設置するためにＣＣＤイメージセンサーの傾きを調整する必要があると、ＣＣＤイメージセンサーを放熱板に密着させることができない。

本発明の一態様は、カメラに搭載される撮像モジュールを製造する方法である。撮像モジュールは、複数の受光素子を備えた撮像ユニット（イメージセンサー、イメージングデバイス、撮像素子）であって、撮像面を含む表面およびそれに対向する裏面を備えた撮像ユニットと、放熱板と、ホルダーとを有し、ホルダーは撮像モジュールがカメラに搭載される際の光学的な基準となる第１の面を含み、当該方法は以下の工程を有する。
・撮像ユニットを放熱板に対し、撮像ユニットの裏面が放熱板に熱的に接続されるように取り付ける第１の工程。
・放熱板に取り付けられた撮像ユニットの撮像面とホルダーの第１の面とを位置合わせ（アライメント調整）し、放熱板の複数の接続孔に樹脂を充填することにより放熱板とホルダーとを固定する第２の工程。

この製造方法においては、搭載する際に基準となる第１の面を含むホルダーと放熱板とを樹脂で固定する第２の工程で、第１の面と撮像ユニットの撮像面との位置合わせを行う。第２の工程において位置合わせする際には、第１の面と撮像面との傾き、距離なども合わせて所定の条件に合わせられる。したがって、撮像ユニットを放熱板に取り付ける際は、撮像ユニットの位置、すなわち、ポジションおよび傾きなどに対し、撮像ユニットと放熱板との熱的な接触を優先できる。このため、この製造方法においては、撮像ユニットを放熱板に熱伝達効率が良い状態で接続することと、撮像モジュール内に所定の位置および姿勢となるように撮像ユニットを固定することとを、それぞれ、独立して行うことができる。したがって、撮像ユニットからの放熱効率が高く、コンパクトで、撮像ユニットをレンズなどに対して精度良くセットできる撮像モジュールを製造できる。

第２の工程では、放熱板の、取り付けられた撮像ユニットの周囲に放熱板の傾きが決められるように配置された少なくとも３つの接続孔へ樹脂を充填することが望ましい。放熱板とホルダーとを傾きを含めて調整できるので、放熱板に取り付けられた撮像ユニットの撮像面とホルダーの第１の面との関係をさらに精度良く設定できる。したがって、撮像ユニットからの熱が放熱されやすく、さらに、撮像モジュール内の撮像ユニット（撮像面）の位置精度が高く、カメラなどに搭載しやすい撮像モジュールを提供できる。さらに、第２の工程は熱伝達ではなくアライメント調整を中心に設計できるので、第２の工程に用いる樹脂としては、熱伝導率は高くないがアライメント調整には適したＵＶ硬化樹脂を採用できる。

本発明の異なる態様の１つは、複数の受光素子を備えた板状の撮像ユニット（イメージセンサー、イメージングデバイス、撮像素子）と、撮像ユニットが取り付けられた放熱板と、放熱板に取り付けられたホルダーとを有する撮像モジュールである。撮像ユニットは、撮像面を含む表面と、表面に対向する裏面とを含む。ホルダーは、当該撮像モジュールがカメラに搭載される際の基準となる第１の面を含む。放熱板は、取り付けられた撮像ユニットの周囲に、放熱板をホルダーに取り付ける際に撮像ユニットの撮像面とホルダーの第１の面とを位置合わせする複数の接続孔を含み、撮像ユニットと放熱板とは熱的に接続され、ホルダーと放熱板とは複数の接続孔に充填された樹脂により固定されている。

この撮像モジュールにおいては、放熱板をホルダーに固定する際に、放熱板に取り付けられた撮像ユニットの撮像面とホルダーの第１の面とを所定の条件を満足するように位置合わせできる。このため、撮像モジュールは、ホルダーの第１の面を基準にカメラに取り付けできる。さらに、撮像ユニットは放熱板に対し熱的な接触を優先して取り付けできるので、いっそう高い放熱効果を得やすい。したがって、簡易な構成で、放熱効果が高く、撮像モジュール内の撮像ユニット（撮像面）の位置精度が高く、さらに、カメラへの搭載も容易な撮像モジュールを提供できる。

この撮像モジュールにおいては、撮像ユニットおよび放熱板の間に熱伝導フィルムが挟まれていることが望ましい。熱伝導率が高く、変形しやすい熱伝導フィルムを撮像ユニットと放熱板との間に挟むことにより、撮像ユニットと放熱板との間に隙間が生ずることを抑制でき、撮像ユニットから放熱板に対しより効率良く熱を伝達できる。

放熱板は、撮像ユニットの裏面に向かって突き出た凸部を含むことが望ましい。撮像ユニットの裏面のうちの高温になりやすい中心部に放熱板の凸部を接触させやすく、撮像ユニットから放熱板に熱を伝達させやすい。

この撮像モジュールは、撮像ユニットの裏面が実装面となり、撮像ユニットが実装されたフレキシブル基板を含むものであっても良い。フレキシブル基板は、放熱板の凸部により形成される撮像ユニットと放熱板との間（隙間）に配置できる。

放熱板の複数の接続孔は、取り付けられた撮像ユニットの周囲に、放熱板の傾きを決められるように配置された少なくとも３つの接続孔を含むことが望ましい。放熱板をホルダーに対して傾きを含めて調整して固定できるので、放熱板に取り付けられた撮像ユニットの撮像面とホルダーの第１の面とをさらに精度良く位置合わせできる。

本発明の異なる態様の１つは、上記撮像モジュールと、撮像モジュールのホルダーの第１の面に対し位置合わせされたレンズとを有するカメラである。撮像モジュール（ホルダー）の第１の面に対してレンズを位置合わせすることにより、撮像モジュール内の撮像面とレンズとの関係を所定の関係（光学的位置）にセットできる。したがって、撮像モジュールをカメラに搭載する際の労力を軽減でき、より低コストでカメラを提供できる。

撮像モジュールを搭載したカメラの概要を模式的に示した図。 撮像モジュールを表側（撮像面の側）から見た斜視図。 撮像モジュールを裏側（撮像面と反対の側）から見た斜視図。 撮像モジュールを、撮像モジュールを構成する主なパーツに展開した図。 撮像モジュールを、ホルダーとサブアッセンブリーとに展開した図。 撮像モジュールの正面図。 撮像モジュールのVII−VII断面図。 撮像モジュールのVIII−VIII断面図。

図１に、本発明に係る撮像モジュール１が搭載されたカメラ１００の概要を模式的に示している。カメラ１００は、ボディー９７と、ボディー９７に収納された撮像モジュール１と、撮像モジュール１の前方に取り付けられたレンズモジュール９８とを備えている。レンズモジュール９８は１または複数のレンズ９９を含み、レンズモジュール９８の基準面９３と、撮像モジュール１の第１の面（基準面）３１とが接するように組み立てられている。レンズモジュール９８の基準面９３と、撮像モジュール１の基準面３１とは、それらの基準面３１および９３に基づきレンズモジュール９８と撮像モジュール１とを組み立てることにより、撮像モジュール１に含まれる撮像ユニット（イメージセンサー、イメージングデバイス、撮像素子）２０（さらに具体的には撮像ユニット２０の撮像面２３）と、レンズモジュール９８に含まれる１または複数のレンズ９９との光学的な位置関係を、撮像ユニット２０およびレンズ（レンズシステム）９９を含む光学系を設計した状態にするためのものである。したがって、カメラ１００を組み立てる際は、これらの基準面３１および９３が直に接していても良く、適当な部材（アライメント装置）などを介して基準面３１および９３が所定の関係になるように組み立てられていても良い。

撮像モジュール１は、撮像ユニット２０と、撮像ユニット２０を搭載したフレキシブル基板６０と、撮像ユニット２０の撮像面（受光面）２３を含む撮像ユニット２０の表面（前面）２１の側をカバーするホルダー３０と、撮像ユニット２０の裏面（後面）２２に取り付けられた放熱板１０とを含む。カメラ１００は、さらに、弾性変形自在なフレキシブル基板６０が接続される制御ユニット２を含み、撮像ユニット２０により取得された画像データが制御ユニット２で処理され、ＬＣＤ３に画像として表示される。また、シャッターなどの操作ボタン４を操作することにより、撮像ユニット２０により取得された画像データがフラッシュメモリ５に記録される。

図２に、撮像モジュール１を抜き出して表側（撮像面２３の側）１ａから見た状態を示している。図３に、撮像モジュール１を裏側（撮像面２３と反対の側）１ｂから見た状態を示している。図４に、撮像モジュール１を、撮像モジュール１を構成する主なパーツに展開した状態を示している。図５に、撮像モジュール１を、ホルダー３０とサブアッセンブリー４０とに展開した状態を示している。

これらの図に示すように、この撮像モジュール１は、裏側１ｂから、撮像ユニット２０を含むサブアッセンブリー４０と、ホルダー３０とが積層された構造になっている。ホルダー３０には、表側１ａから見て平坦な面（基準面）３１が用意されており、上述したようにレンズモジュール９８と組み合わせるときの基準となる面（基準面）となっている。

サブアッセンブリー４０のうち、撮像ユニット２０を覆うカバーアッセンブリー４９の部分が、ホルダー３０の開口部３４から表側１ａに現れている。カバーアッセンブリー４９の中央部分は光を通すための窓４８となっている。このため、窓４８を通して、撮像ユニット２０の受光素子が２次元方向に並んだ撮像面２３に、レンズモジュール９８により集光された光が到達する。撮像ユニット２０は、熱伝導率の高いセラミック製であって、撮像面２３に複数の受光素子が並んだ撮像素子（イメージセンサー、イメージングデバイス）であり、典型的にはＣＣＤイメージセンサーやＣＭＯＳイメージセンサーなどである。撮像ユニット２０は撮像面２３に結像した像の情報を電気信号（画像データ）に変換し、フレキシブル基板６０を通して出力する。

サブアッセンブリー４０は、放熱板１０と、放熱板１０の表面１０ａの側に取り付けられた撮像ユニット２０と、撮像ユニット２０の表面２１の側を覆うカバーアッセンブリー４９とを含む。撮像ユニット２０は、その裏面２２が実装面としてフレキシブル基板６０に実装されている。したがって、この撮像モジュール１は、複数の受光素子が並んだ撮像面２３を含む板状の撮像ユニット２０と、撮像ユニット２０が取り付けられた放熱板１０と、放熱板１０に取り付けられたホルダー３０とを有する。サブアッセンブリー４０を製造する際に、撮像ユニット２０は、撮像面２３を含む表面２１に対向する裏面２２が熱的に放熱板１０に接続される。

放熱板１０は、取り付けられた撮像ユニット２０の周囲に放熱板１０をホルダー３０に傾きを含めて取り付けるための３つの接続孔１１を含む。接続孔１１は、放熱板１０を貫通している。図３に示すように、サブアッセンブリー４０をホルダー３０に取り付ける際には、放熱板１０の接続孔１１とホルダー３０の裏面３２に設けられた接続部３５とを合わせ、ＵＶ硬化樹脂７１を接続孔１１に注入し、紫外線を照射することによりサブアッセンブリー４０とホルダー３０とを固定する。ＵＶ硬化樹脂７１を硬化させる前に、撮像ユニット２０の撮像面２３とホルダー３０の基準面３１とを位置合わせし、撮像面２３と基準面３１との平面的なポジション、角度、さらに、基準面３１と撮像面２３との距離（深さ）が、設計に従った所定の関係になるようにする。したがって、撮像面２３と基準面３１とが所定の位置関係になるように調整された撮像モジュール１を提供できる。

図４および図５を参照しながら、撮像モジュール１の製造方法についてさらに詳しく説明する。なお、図６に、撮像モジュール１を正面から見た状態を示し、図７に、撮像モジュール１の縦方向の断面図（図６のVII−VII断面）を示し、図８に、撮像モジュール１の横方向の断面図（図６のVIII−VIII断面）を示している。

まず、図４に示すように、撮像ユニット２０と放熱板１０とを熱的に接続するように取り付ける（第１の工程）。さらに、カバーアッセンブリー４９で撮像ユニット２０をカバーし、サブアッセンブリー４０を組み立てる（製造する）。その後、図５に示すように、放熱板１０とホルダー３０とを、撮像ユニット２０の撮像面２３とホルダー３０の基準面３１とが所定の位置関係になるように組み立て、ＵＶ硬化樹脂７１により固定する（第２の工程）。

放熱板１０の中央近傍には、撮像ユニット２０に向かって突き出た凸部１５が設けられている。撮像ユニット２０は、その裏面２２と放熱板１０の凸部１５との間に熱伝導フィルム１９を挟み、放熱板１０に取り付けられている。この例では、撮像ユニット２０は、凸部１５に面した部分が開口６１になったフレキシブル基板６０に実装された状態で提供される。撮像ユニット２０はフレキシブル基板６０とともに、撮像ユニット２０の表面２１の側からカバーアッセンブリー４９により放熱板１０にビス１８で取り付けられる。したがって、撮像ユニット２０は、カバーアッセンブリー４９と放熱板１０とで挟み込まれた状態で、放熱板１０に取り付けられる。

放熱板１０には３つのビス１８を通してカバーアッセンブリー４９を固定するための３つの孔１７が用意されている。カバーアッセンブリー４９を３か所で放熱板１０に取り付けることによりカバーアッセンブリー４９の角度を調整でき、撮像ユニット２０に片寄った負荷を与えずに、熱伝導フィルム１９を挟み込んだ状態で撮像ユニット２０を放熱板１０に取り付けることができる。したがって、撮像ユニット２０と放熱板１０とを熱伝達が良い状態で固定できる。このため、撮像ユニット２０において発生した熱を放熱板１０に効率良く伝達し、撮像ユニット２０が過熱するのを抑制できる。ビス１８および孔１７の数は３つに限らず、４つ以上であってもよい。

カバーアッセンブリー４９は、撮像ユニット２０の表面２１の側から、撮像ユニット２０を放熱板１０に固定するためのセンサーカバー４２と、センサーカバー４２のほぼ方形状の開口部４２ａに取り付けられるローパスフィルター４３と、フィルターゴム４４と、フィルター４３およびゴム４４を固定するためのフィルターホルダー４５とを含む。センサーカバー４２の開口部４２ａは、撮像ユニット２０の撮像面２３の光軸方向１０１に開いている。センサーカバー４２は、放熱板１０に取り付けるためのビス１８の固定孔４７を含む。ローパスフィルター４３は、モアレ（干渉縞）などを解消するためのものであり、フィルターゴム４４は、撮像ユニット２０の撮像面２３の周囲を遮光するとともに、撮像ユニット２０の撮像面２３やローパスフィルター４３の表面４３ａへのダストの侵入を防ぐためのものである。フィルターホルダー４５は４つ係止部４５ａを備え、センサーカバー４２に形成された４つの係止突起４２ｂに装着される。

撮像ユニット２０の裏面２２に取り付けられる熱伝導フィルム１９は、熱伝導率の高いシリコン系のエラストマーなどの弾性シートや、熱伝導率の高いエポキシなどの樹脂剤（接着剤）により形成できる。熱伝導フィルム１９は、熱伝導率が高く、また、弾性もある。このため、撮像ユニット２０および放熱板１０を取り付ける際の公差を吸収でき、熱膨張率の差による撮像ユニット２０および放熱板１０の間の反りや歪みを吸収できる。したがって、撮像ユニット２０の裏面２２と放熱板１０の凸部１５との間に隙間が生じるのを抑制できる。このため、撮像ユニット２０の裏面２２と放熱板１０の凸部１５とを熱伝達の点から密着した状態に保持でき、熱伝達に要する十分な面積を確保できる。したがって、放熱効率のよいセラミックパッケージ方式の撮像ユニット２０において発生した熱を、放熱板１０を介して外界に効率良く放出できる。それとともに、撮像ユニット２０のセラミックパッケージの外形に多少の公差がある場合であっても、熱伝導フィルム１９を介してパッケージと放熱板１０とを熱的に密着させることができる。

また、熱伝導フィルム１９は弾性があるので、撮像モジュール１やカメラ１００の製造過程や、カメラ１００の使用時において撮像ユニット２０に加わる振動や衝撃などを緩和できる。このため、撮像ユニット２０の電気的なトラブルの発生を抑制でき、さらに、撮像ユニット２０の取り付け位置がずれるのも抑制できるので、光学的なトラブルの発生も抑制できる。

また、この撮像モジュール１においては、撮像ユニット２０の撮像面２３の光学的な位置合わせは、撮像ユニット２０を含むサブアッセンブリー４０をホルダー３０に取り付ける過程（第２の工程）において実施できる。このため、撮像ユニット２０の裏面２２と放熱板１０とを取り付ける過程（第１の工程）では撮像ユニット２０の位置合わせ（光学的なアライメント調整）は基本的に不要であり、ＵＶ硬化樹脂７１のようなアライメント調整には適しているが熱伝導率はそれほど高くない樹脂の代わりに、エポキシ樹脂のような熱伝導率の高い樹脂を撮像ユニット２０を放熱板１０に取り付けるために選択できる。

なお、撮像ユニット２０を直に、すなわち、熱伝導フィルム１９を除いて放熱板１０に取り付けることも可能であり、放熱板１０を介して放熱することにより撮像ユニット２０が過熱することを抑制できる。放熱板１０は凸部１５が設けられていない平坦な板であってもよいが、凸部１５を設けることにより撮像ユニット２０の裏面２２と放熱板１０との熱的な接触面積を確保しやすい。この例では、放熱板１０に凸部１５を設け、さらに、凸部１５と撮像ユニット２０との間に熱伝導フィルム１９を挟み込んでいるので、撮像ユニット２０から発生した熱を放熱板１０に効率良く伝達できる。また、撮像ユニット２０のうち、高温になり易い裏面２２の中央近傍を放熱板１０に熱的に接続できるので、さらに効率良く撮像ユニット２０の熱を放熱板１０に伝達できる。

さらに、放熱板１０に撮像ユニット２０の方向に突き出た凸部１５を設け、凸部１５の面積を撮像ユニット２０の裏面２２よりも若干小さくすることにより、図７および図８に示すように、凸部１５の周囲の放熱板１０と撮像ユニット２０との間に隙間２９を設けることができる。凸部１５の突き出し量を調整することにより、この隙間２９にフレキシブル基板６０を配置することが可能となり、放熱板１０とフレキシブル基板６０との干渉を防止できる。このため、撮像ユニット２０をフレキシブル基板６０に邪魔されずに放熱板１０に対し熱的に接続できる。また、平たいフレキシブル基板６０を平板な放熱板１０に沿った状態でアッセンブルできるので、フレキシブル基板６０を含むサブアッセンブリー４０および撮像モジュール１をコンパクトにまとめられる。

また、図７に示すように、フレキシブル基板（フレキシブルプリント基板）６０は放熱板１０に設けられた２か所の孔１２に注入されたＵＶ硬化樹脂７１により放熱板１０に固定されている。したがって、フレキシブル基板６０に実装された撮像ユニット２０は、熱伝導フィルム１９およびカバーアッセンブリー４９に加えてフレキシブル基板６０を介しても放熱板１０に固定されている。撮像モジュール１をカメラ１００などの光学機器に組み込む際に、フレキシブル基板６０は光学機器の制御ユニット２に接続され、その際、フレキシブル基板６０に外力が加わる可能性がある。フレキシブル基板６０を放熱板１０に固定することにより、光学機器の組立時の外力が撮像ユニット２０に加わることを抑制できる。このため、光学機器の組立時に外力により撮像ユニット２０のアライメントが狂うようなことを未然に防止できる。

撮像ユニット２０が取り付けられた放熱板１０は、熱伝導率の高いアルミニウム板である。放熱板１０には銅や他の熱伝導率の高い金属板を用いてもよい。放熱板１０は、取り付けられた撮像ユニット２０の周囲に３つの接続孔１１が形成されている。これら３つの接続孔１１はホルダー３０に取り付ける際に放熱板１０の傾きを規定できるように分散して、ほぼ３角形の頂点をなすように配置されている。本例の放熱板１０においては、３つの接続孔１１は、図４および図５に示すように、ほぼ方形状の撮像ユニット２０が取り付けられる予定の領域１６の周囲であって、撮像ユニット２０の４辺のうちの３辺の外側の領域の各々に設けられている。接続孔１１は４つ以上であってもよい。

図５に示すように、放熱板１０に撮像ユニット２０をカバーアッセンブリー４９により取り付けてサブアッセンブリー４０を形成したのち、サブアッセンブリー４０を、サブアッセンブリー４０の放熱板１０を介してホルダー３０に取り付ける（第２の工程）。

ホルダー３０は、撮像モジュール１がカメラ１００に搭載される際の基準となる基準面（第１の面）３１を含む。この例では、表側１ａから見たホルダー３０の面の一部が基準面３１となっている。サブアッセンブリー４０の放熱板１０には、取り付けられた撮像ユニット２０の周囲に放熱板１０をホルダー３０に放熱板１０の傾きを含めて取り付けるための３つの接続孔１１が設けられている。したがって、接続孔１１にＵＶ硬化樹脂７１を注入して放熱板１０をホルダー３０に固定する際に、放熱板１０とホルダー３０との位置関係を撮像面２３の中心２３ａを光軸方向１０１と等価な軸に合わせるために、光軸方向１０１に垂直な面内でのシフト調整（Ｘ−Ｙ方向のセンター合わせ）、撮像面２３の高さ調整（Ｚ調整）のみならず、放熱板１０とホルダー３０との傾き（撮像面２３のチルト調整（角度調整））および光軸方向１０１の回りの回転角度調整（ロール調整）も含めて調整することができる。

さらに、図３、図７および図８に示すように、ホルダー３０の裏面３２の放熱板１０の接続孔１１に対峙する位置には接続部３５が設けられており、接続部３５はサブアッセンブリー４０に向かって突き出た突起３６を含む。凸状の突起３６を設けることにより放熱板１０の接続孔１１に注入される接着剤（ＵＶ硬化樹脂）７１とホルダー３０との接着面積を確保することができる。したがって、サブアッセンブリー４０をホルダー３０に対し、所定の位置関係に調整し、その位置関係を維持するように強固に固定できる。

サブアッセンブリー４０とホルダー３０との位置調整（位置合わせ）は、放熱板１０に取り付けられた撮像ユニット２０の撮像面２３とホルダー３０の基準面（第１の面）３１との間で行われる。すなわち、ホルダー３０およびサブアッセンブリー４０をアライメント装置（不図示）に取り付け、撮像ユニット２０の撮像面２３とホルダー３０の基準面３１との間で、撮像面２３のシフト調整（センター調整（Ｘ−Ｙ調整））、高さ調整（Ｚ調整）、チルト調整（θ調整）および必要であればロール調整（φ調整）を行う。その後、接続孔１１にＵＶ硬化樹脂７１を注入し、紫外線を照射して硬化させる。アライメント調整はＵＶを照射する前に行われればよく、接続孔１１への樹脂注入はアライメント調整の前後いずれであってもよい。

位置合わせする方法の１つは、撮像ユニット２０の撮像面２３とホルダー３０の基準面３１とをカメラで捉えて画像処理により行うことである。また、検査用のレンズユニットにホルダー３０を仮に取り付け、撮像ユニット２０の画像出力をモニターし、撮像ユニット２０から所定の位置に所定の解像度の画像が得られるようにすることで位置合わせすることも可能である。適当な測定機器を用いてホルダー３０の基準面３１と撮像ユニット２０の撮像面２３との位置関係を測定し、所定の位置関係となるように調整するなどの方法を採用することも可能である。

いずれの方法を採用しても、本例の撮像モジュール１においては、放熱板１０とホルダー３０との取り付け位置を調整することにより、ホルダー３０の基準面３１と撮像ユニット２０の撮像面２３との位置合わせが可能である。したがって、放熱板１０に対しては撮像ユニット２０を取り付ける際は光学的な位置合わせが基本的に不要であり、放熱板１０と撮像ユニット２０が熱伝達的に密着した状態で、撮像面２３と基準面３１とが所定の位置関係になるように調整された撮像モジュール１を提供できる。

この例では、さらに、ホルダー３０の開口部３４の周囲に、センサーカバー４２から３方向にそれぞれ延びた３つのストッパ４７ａと係合する３か所に、それぞれのストッパ４７ａが入る程度の大きさの凹み（切り欠き）３７が設けられている。これらのストッパ４７ａおよび凹み３７により、図６に示すように、サブアッセンブリー４０とホルダー３０とを組み立てる際に、ストッパ４７ａの周囲を除き、ホルダー３０とカバーアッセンブリー４９との間に隙間４９ａが必ず開くようになっている。ストッパ４７ａの裏面にはカバーアッセンブリー４９を放熱板１０に取り付けるための固定孔４７が設けられている。したがって、サブアッセンブリー４０をホルダー３０に取り付ける際に、放熱板１０に対する取り付け強度の最も高いストッパ４７ａにより、サブアッセンブリー４０とホルダー３０との粗い位置関係を調整できる。このため、撮像ユニット２０は、カバーアッセンブリー４９により放熱板１０に対してビス１８で止められてアッセンブルの際の衝撃に対して強くなっているとともに、さらに、サブアッセンブリー４０とホルダー３０とを組み立てる際にサブアッセンブリー４０とホルダー３０とが当たっても、それにより撮像ユニット２０に加わる衝撃を抑制できるようになっている。

このように、図４に示す第１の工程と、図５に示す第２の工程とを有する製造方法により製造された撮像モジュール１においては、撮像ユニット２０の撮像面２３とホルダー３０の基準面３１とが所定の位置関係になるように調整（アライメント調整）されている。このため、図１に示すカメラ１００を組み立てる際には、ホルダー３０の基準面３１と、レンズモジュール９８の基準面９３、たとえば、レンズ鏡筒の連結部とを合わせることにより、レンズモジュール９８と撮像面２３との光学的な位置合わせ（アライメント調整）を簡単に行うことができる。そして、レンズモジュール９８により、ホルダー３０の中央近傍の光軸方向１０１に開いた開口部３４から現れたカバーアッセンブリー４９の窓４８を通して、撮像ユニット２０の撮像面２３に光を集光し、結像させることができる。

さらに、この撮像モジュール１においては、撮像ユニット２０の撮像面２３とホルダー３０の基準面３１との位置合わせはサブアッセンブリー４０をホルダー３０に取り付ける過程（第２の工程）において実施できる。したがって、撮像ユニット２０の裏面２２と放熱板１０とを取り付ける過程（第１の工程）においては、撮像ユニット２０から放熱板１０に熱伝達しやすい状態で撮像ユニット２０と放熱板１０とを固定できる。このため、撮像ユニット２０から発生した熱を放熱板１０に効率よく伝達でき、撮像ユニット２０から熱を外界に効率良く放出させることができる。

とくに、近年の放熱効率を優先したセラミックパッケージを用いた撮像ユニット２０においては、この製造方法を採用することにより、セラミックパッケージに多少の製造公差が含まれる場合であっても、セラミックパッケージの放熱性を活かしながら、光学的な精度も高い撮像モジュール１を提供できる。また、撮像モジュール１のアライメント調整は、ホルダー３０とサブアッセンブリー４０、具体的にはホルダー３０と放熱板（放熱部材）１０との間で行われるので、撮像ユニット２０に外力が加わることはない。したがって、この段階における撮像ユニット２０の損傷を抑制できる。

このように、本発明により、放熱板（放熱部材）を用い、ヒートパイプよりも簡易でコンパクトな構成で放熱効率がよく、さらに、光学的な基準面３１と撮像ユニット２０の撮像面（受光面）２３との位置合わせ（アライメント調整）が容易な撮像モジュール１を提供できる。このため、撮像モジュール１の基準面３１と撮像面２３とが精度良くアライメント調整された撮像モジュール１を提供することができ、カメラ１００などの光学機器に組み込む際は撮像モジュール１の基準面３１を位置合わせ（アライメント調整）することにより容易に光学機器に組み込みできる。また、この撮像モジュール１を光学機器に組み込む際は、撮像モジュール１のホルダー３０がアライメントに利用され、組み込みの際に撮像ユニット２０には外力が加わりにくい。したがって、光学機器を組み立てる際の撮像ユニット２０の損傷も未然に防止できる。

したがって、本発明の撮像モジュール１を採用することにより、長時間にわたり安定し、鮮明な画像を取得することができる光学機器、たとえばカメラを製造し、提供することが可能となる。このため、本発明に係る撮像モジュール１は、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの各種撮像装置に搭載され、ＷＥＢカメラや監視カメラなど多種多様な用途に適用することができる。

なお、上記で説明したパーツを組み立てる順番のうち、放熱板１０、撮像ユニット２０およびホルダー３０を組み立てる順番を除いたパーツの組み立て順は、上記に限定されない。たとえば、サブアッセンブリー４０のうち、カバーアッセンブリー４９を構成する部品であるローパスフィルター４３、フィルターゴム４４およびフィルターホルダー４５を、放熱板１０とホルダー３０とを所定の位置関係になるように組み立てた後に取り付けることができる。すなわち、センサーカバー４２まで組み込んだ状態の放熱板１０とホルダー３０とを組み立てると、開口部３４から表側１ａにセンサーカバー４２が現れる。したがって、センサーカバー４２に、ローパスフィルター４３、フィルターゴム４４およびフィルターホルダー４５を順次取り付けることも可能である。

１ 撮像モジュール、 １０ 放熱板、 １１ 接続孔
２０ 撮像ユニット、 ２１ 表面、 ２２ 裏面、 ２３ 撮像面
３０ ホルダー、 ３１ 第１の面（基準面）、 ３５ 接続部、 ３６ 突起
４０ サブアッセンブリー、 ４２ センサーカバー、 ４９ カバーアッセンブリー
６０ フレキシブル基板、 ７１ ＵＶ硬化樹脂
９７ ボディー、 ９８ レンズモジュール、 ９９ レンズ、 １００ カメラ

Claims (8)

1. カメラに搭載される撮像モジュールを製造する方法であって、
   前記撮像モジュールは、複数の受光素子を備えた撮像ユニットであって、撮像面を含む表面およびそれに対向する裏面を備えた撮像ユニットと、放熱板と、ホルダーとを有し、前記ホルダーは前記撮像モジュールが前記カメラに搭載される際の基準となる第１の面を含み、
   当該方法は、
   前記撮像ユニットを前記放熱板に対し、前記撮像ユニットの前記裏面が前記放熱板に熱的に接続されるように取り付ける第１の工程と、
   前記放熱板に取り付けられた前記撮像ユニットの前記撮像面と前記ホルダーの前記第１の面とを位置合わせし、前記放熱板の複数の接続孔に樹脂を充填することにより前記放熱板と前記ホルダーとを固定する第２の工程とを有する、方法。
2. 請求項１において、
   前記第２の工程は、前記放熱板の、前記取り付けられた撮像ユニットの周囲に前記放熱板の傾きを決められるように配置された少なくとも３つの接続孔へ樹脂を充填することを含む、方法。
3. 複数の受光素子を備えた板状の撮像ユニットと、
   前記撮像ユニットが取り付けられた放熱板と、
   前記放熱板に取り付けられたホルダーとを有する撮像モジュールであって、
   前記撮像ユニットは撮像面を含む表面と、前記表面に対向する裏面とを含み、
   前記ホルダーは、当該撮像モジュールがカメラに搭載される際の基準となる第１の面を含み、
   前記放熱板は、取り付けられた前記撮像ユニットの周囲に、前記放熱板を前記ホルダーに取り付ける際に前記撮像ユニットの前記撮像面と前記ホルダーの前記第１の面とを位置合わせする複数の接続孔を含み、前記撮像ユニットと前記放熱板とは熱的に接続され、前記ホルダーと前記放熱板とは前記複数の接続孔に充填された樹脂により固定されている、撮像モジュール。
4. 請求項３において、前記撮像ユニットおよび前記放熱板の間に熱伝導フィルムが挟まれている、撮像モジュール。
5. 請求項３または４において、前記放熱板は、前記撮像ユニットの前記裏面に向かって突き出た凸部を含む、撮像モジュール。
6. 請求項５において、前記撮像ユニットの前記裏面が実装面となり、前記撮像ユニットが実装されたフレキシブル基板を有し、
   前記フレキシブル基板は、前記撮像ユニットと前記放熱板の間に配置されている、撮像モジュール。
7. 請求項３ないし６のいずれかにおいて、
   前記放熱板の前記複数の接続孔は、前記取り付けられた撮像ユニットの周囲に、前記放熱板の傾きを決められるように配置された少なくとも３つの接続孔を含む、撮像モジュール。
8. 請求項３ないし７のいずれかに記載の撮像モジュールと、
   前記撮像モジュールの前記ホルダーの前記第１の面に対し位置合わせされたレンズとを有するカメラ。

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