JP6070199B2 - 撮像ユニット及び撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像ユニット及び撮像装置に関する。

セラミックパッケージ内に撮像チップが実装されたパッケージ構造の撮像ユニットが知られている。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 特開２００７−０１９４２３号公報

例えば、撮像ユニットの製造過程や撮像ユニットを組み付けるまでの過程において、撮像チップの撮像面が撓んでしまう場合がある。このように、撮像チップの撮像面の形状を望ましい形状にすることができないという課題があった。

本発明の第１の態様においては、撮像ユニットは、撮像チップと、前記撮像チップが実装された実装基板と、前記撮像チップまたは前記実装基板に設けられ、前記撮像チップにおいて前記実装基板が実装された第１面と直交する方向に前記撮像チップを変形させる器具を取り付ける取付部とを備える。

本発明の第２の態様においては、撮像装置は、上述した撮像ユニットと、前記器具とを備える。

本発明の第３の態様においては、撮像ユニットは、撮像チップと、前記撮像チップが実装された実装基板と、前記実装基板に固定され、前記撮像チップを環囲するフレームと、前記フレームに締結されたブラケットおよび前記フレームの少なくとも一方の部材に固定され、前記実装基板の実装面と直交する方向に前記部材を変形させることにより前記撮像チップを変形させる変形部材とを備える。

本発明の第４の態様においては、撮像装置は、上述した撮像ユニットを備える。

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。

撮像装置の一例であるカメラ１０を模式的に示す断面図である。 撮像ユニット４０とともに向き調節部２００を模式的に示す断面図である。 反り調整システム３９０の一例を模式的に示す。 反り調整装置３８０を実装基板１２０に取り付ける取付部の位置の一例を模式的に示す。 反り調整システムの他の例を模式的に示す。 撮像ユニット５００とともに調整器具５６０を模式的に示す斜視図である。 他の形態における撮像ユニット７００とともに光学ユニット７７０を模式的に示す斜視図である。 撮像ユニット７００とともに光学ユニット７７０を模式的に示す断面図である。 撮像チップ１００においてｚ軸方向に生じる反りを模式的に示す。 他の形態における撮像ユニット１０００を模式的に示す斜視図である。 他の形態における撮像ユニット１１００を模式的に示す断面図をである。 ｚ軸プラス方向の反りが矯正された撮像ユニット１１００を模式的に示す断面図である。 撮像ユニット１３００を模式的に示す断面図である。 撮像ユニット１３００を模式的に示す断面図である。

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。

図１は、撮像装置の一例であるカメラ１０の模式断面図である。カメラ１０は、レンズユニット２０及びカメラボディ３０を備える。カメラボディ３０には、レンズユニット２０が装着される。レンズユニット２０は、その鏡筒内に、光軸２２に沿って配列された光学系を備え、入射する被写体光束をカメラボディ３０の撮像ユニット４０へ導く。被写体光束が撮像チップ１００へ入射する方向をｚ軸方向と定める。撮像チップ１００の長手方向をｘ軸方向、短手方向をｙ軸方向と定める。被写体光束が撮像チップ１００へ向かう方向をｚ軸プラス方向と定める。図１においては、紙面手前へ向かう方向をｘ軸プラス方向、紙面下方へ向かう方向をｙ軸プラス方向、紙面右方へ向かう方向をｚ軸プラス方向と定める。

カメラボディ３０は、レンズマウント２４に結合されるボディマウント２６の後方にメインミラー３２及びサブミラー３３を備える。特に断らない限り、後方とは、ｚ軸プラス方向を表す。メインミラー３２は、レンズユニット２０から入射した被写体光束の光路中に進出した進出位置と、被写体光束から退避する退避位置との間で回転可能に軸支される。サブミラー３３は、メインミラー３２に対して回転可能に軸支される。サブミラー３３は、メインミラー３２とともに進出位置に進出し、メインミラー３２とともに退避位置に退避する。

メインミラー３２が進出位置にある場合、レンズユニット２０を通じて入射した被写体光束の一部はメインミラー３２に反射されてピント板８０に導かれる。ピント板８０は、撮像ユニット４０が有する撮像チップ１００の撮像面と共役な位置に配されて、レンズユニット２０の光学系が形成した被写体像を可視化する。ピント板８０に形成された被写体像は、ペンタプリズム８２及びファインダ光学系８４を通じてファインダ８６から観察される。

メインミラー３２が進出位置にある場合、メインミラー３２に入射した被写体光束の一部は、メインミラー３２のハーフミラー領域を透過しサブミラー３３に入射する。サブミラー３３は、ハーフミラー領域から入射した光束を合焦光学系７０に向かって反射する。合焦光学系７０は、入射光束を焦点検出センサ７２に導く。焦点検出センサ７２は、検出結果をＣＰＵ５１へ出力する。

ピント板８０、ペンタプリズム８２、メインミラー３２及びサブミラー３３は、構造体としてのミラーボックス６０に支持される。メインミラー３２及びサブミラー３３が退避位置に退避し、シャッタユニット３８の先幕及び後幕が開状態となれば、レンズユニット２０を通過する被写体光束は、撮像チップ１００の撮像面に到達する。

撮像ユニット４０の後方には、基板６２及び背面表示部８８が順次配置される。背面表示部８８としては、液晶パネル等を適用できる。背面表示部８８の表示面は、カメラボディ３０の背面に現れる。背面表示部８８は、撮像チップ１００からの出力信号から生成される画像を表示する。

基板６２には、ＣＰＵ５１、ＡＳＩＣ５２等の電子回路が実装される。ＣＰＵ５１は、カメラ１０の全体の制御を担う。撮像チップ１００の出力信号は、フレキシブルプリント基板等を介してＡＳＩＣ５２へ出力される。ＡＳＩＣ５２は、撮像チップ１００から出力された出力信号を処理する。

図２は、撮像ユニット４０の模式断面図を、向き調節部２００とともに示す。撮像ユニット４０は、撮像チップ１００と、実装基板１２０と、フレーム１４０と、カバーガラス１６０とを有する。

撮像チップ１００は、画素領域１０１と回路領域１０２とを含んで構成される。画素領域１０１は、例えば撮像チップ１００の中央部分に形成される。画素領域１０１は、受光した被写体像を光電変換する光電変換素子を複数有し、撮像面を形成する。回路領域１０２は、撮像チップ１００の画素領域１０１周辺に形成される。回路領域１０２は、光電変換によって得られた画素信号の信号処理を行う処理回路を有する。処理回路は、アナログ信号である画素信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換回路を含む。

実装基板１２０には、撮像チップ１００がＣＯＢ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ）実装されている。具体的には、撮像チップ１００は、ＬＧＡ（Ｌａｎｄ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）、接着剤等で実装基板１２０に実装されている。実装基板１２０は、撮像チップ１００が実装された実装面である第１面１２１と、第１面１２１の反対側の面である第２面１２２とを有する。実装基板１２０は、一例として、撮像チップ１００が実装されるコア基板である。具体的には、実装基板１２０は、複数の配線層と、配線層と配線層の間を絶縁する絶縁層と、芯層とを有する。実装基板１２０の厚みは、例えば全体として０．８ｍｍから３．０ｍｍである。一例として、芯層は、配線層と配線層により挟まれる。なお、芯層は、絶縁層と絶縁層により挟まれてもよい。実装基板１２０として、ニッケルと鉄の合金（例えば４２ａｌｌｏｙ、５６ａｌｌｏｙ）、銅、アルミニウム等の金属を芯層に用いたメタルコア基板や、エポキシ系樹脂等の樹脂を芯層に用いた樹脂コア基板を挙げることができる。なお、実装基板１２０は、芯層を含まなくてもよい。実装基板１２０として、例えばセラミック等で構成された基板を挙げることができる。

フレーム１４０は、撮像チップ１００を環囲する。フレーム１４０の材料としてアルミニウム、真鍮、鉄、ニッケル合金等の金属を用いることができる。また、フレーム１４０の材料として樹脂を用いることもできる。フレーム１４０の材料として、金属と樹脂がインサート成形された材料を用いることもできる。フレーム１４０の材料として金属又は金属と樹脂がインサート成形された材料を用いることで、フレームから効率よく放熱することができる。

カバーガラス１６０は、撮像チップ１００を封止する。カバーガラス１６０の材料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。カバーガラス１６０は、フレーム１４０に固着される。

実装基板１２０と、フレーム１４０と、カバーガラス１６０とによって、密封空間が形成される。撮像チップ１００は、密封空間内に配置される。

実装基板１２０の第２面１２２には、電子部品が実装される。具体的には、電子部品は、配線層である第２面１２２に実装される。電子部品としては、コンデンサ、レジスタ、抵抗等を例示することができる。電子部品は、撮像チップ１００に電力を供給する電源回路等を構成する。電子部品が実装された配線層の配線パターンと電子部品とは、はんだ等を介して電気的に接続される。

第２面１２２には、さらにコネクタが実装されてもよい。コネクタは、例えばフレキシブルプリント基板に接続される。この場合には、撮像チップ１００から出力信号として出力された画素信号は、ビア等を介してコネクタへ出力される。コネクタに出力された画素信号は、フレキシブルプリント基板を介して、外部の処理回路の一例としてのＡＳＩＣ５２へ出力される。

実装基板１２０は、構造体２２０に対して固定される。構造体２２０としては、カメラボディ３０、ミラーボックス６０等を例示することができる。なお、図２では、構造体２２０を模式的に示している。実装基板１２０は、撮像チップ１００の撮像面の向きを調節する向き調節部２００を介して構造体２２０に固定される。後述するように、撮像チップ１００の撮像面は、反り調整工程によって反りが軽減された状態にある。撮像ユニット４０は、撮像チップ１００の撮像面が光軸２２に対して実質的に直交するように、向き調節部２００によって撮像面の向きが調節された状態で構造体２２０に組み付けられている。

向き調節部２００は、一例として、実装基板１２０の第２面１２２において撮像面の中心位置に対応する位置を中心とした複数の位置に一端が固定された位置調節部２１０を有する。一例として、位置調節部２１０は、撮像面の中心位置に対応する位置を中心とする矩形の４つの頂点位置に固定される。位置調節部２１０が設けられた位置を頂点とする矩形は、撮像チップ１００の撮像面を形成する矩形と相似であってもよい。位置調節部２１０の一端は、実装基板１２０の芯層に固定されていてもよい。

位置調節部２１０の他端は、構造体２２０に固定される。例えば、位置調節部２１０の他端は、構造体２２０にネジ止め等によって組み付けられる。撮像ユニット４０と構造体２２０との間の距離は、対応する位置調節部２１０によって定まる。位置調節部２１０のそれぞれの長さｌは、撮像チップ１００の撮像面が光軸２２に対して実質的に直交するように調節されている。これにより、撮像ユニット４０は、撮像チップ１００の撮像面が光軸２２に対して実質的に直交するように、撮像面の向きが調節された状態で構造体２２０に組み付けられる。

図３は、反り調整システム３９０の一例を模式的に示す。

反り調整システム３９０は、撮像ユニット４０と、反り調整装置３８０とを備える。反り調整装置３８０は、撮像チップ１００の反りを調整する。具体的には、反り調整装置３８０は、撮像チップ１００の撮像面の反りを調整する。反り調整装置３８０は、調整器具３６０と、制御部３４０とを有する。調整器具３６０は、実装基板１２０に対して固定される固定部３１０と、アクチュエータ３２０と、固定部３１０に対してアクチュエータ３２０を支持する支持部３３０とを含む。制御部３４０は、アクチュエータ３２０の動作を制御する。制御部３４０は、アクチュエータ３２０へ電力を供給して、アクチュエータ３２０を駆動する。具体的には、アクチュエータ３２０は、実装基板１２０に対して固定された固定部３１０を基準として、アクチュエータ３２０が有する変位部を変位させる。

調整器具３６０は、実装基板１２０の第２面１２２に取り付けられる。具体的には、固定部３１０及びアクチュエータ３２０が第２面１２２に取り付けられる。固定部３１０及び支持部３３０は、例えば金属で形成されている。反り調整装置３８０が実装基板１２０に取り付けられた状態において、アクチュエータ３２０は、第１面１２１に垂直な方向に実装基板１２０を変位させる。第１面１２１に垂直な方向は、実質的にｚ軸方向に対応する。アクチュエータ３２０は、例えばリニアアクチュエータである。アクチュエータ３２０としては、ピエゾアクチュエータ、ステッピングモータ等であってもよい。

撮像チップ１００は、実装基板１２０の第１面１２１に固定されている。撮像チップ１００は、例えば接着剤１０５により実装基板１２０の第１面１２１に接着されている。なお、撮像チップ１００は、実装基板１２０の第１面１２１に複数の箇所で固定されていてもよい。撮像チップ１００は、例えば接着剤１０５により実装基板１２０の第１面１２１に複数の箇所で接着されている。

図４は、反り調整装置３８０を実装基板１２０に取り付ける取付部の一例を模式的に示す。実装基板１２０には、固定部３１０を取り付けるための固定部用取付部４１０と、アクチュエータ３２０が有する変位部を取り付けるための変位部用取付部４２０とを有する。

固定部用取付部４１０は、実装基板１２０の第２面１２２において、撮像チップ１００の撮像面の中心位置に対応する位置に設けられている。固定部用取付部４１０は、固定部３１０の先端に嵌合する凸部である。なお、固定部用取付部４１０は、固定部３１０の先端が嵌合される凹部であってもよい。固定部用取付部４１０は、実装基板１２０の芯層に設けられていてもよい。

変位部用取付部４２０は、アクチュエータ３２０の変位部の先端に嵌合する凸部である。なお、変位部用取付部４２０は、アクチュエータ３２０の変位部の先端が嵌合される凹部であってもよい。変位部用取付部４２０は、実装基板１２０の芯層に設けられていてもよい。変位部用取付部４２０は、実装基板１２０に複数設けられている。具体的には、変位部用取付部４２０は、実装基板１２０において撮像面の中心位置に対応する位置を中心とした複数の位置に設けられている。一例として、変位部用取付部４２０は、撮像面の中心位置に対応する位置を中心とする矩形の４つの頂点位置に設けられている。変位部用取付部４２０が設けられた位置を頂点とする矩形は、撮像チップ１００の撮像面を形成する矩形と相似であってもよい。なお、実装基板１２０には、変位部用取付部４２０が少なくとも１つ設けられていればよい。

制御部３４０は、反り調整装置３８０の調整器具３６０が取り付けられた状態において、アクチュエータ３２０を駆動して、アクチュエータ３２０のそれぞれの変位部のｚ軸方向の位置を独立に制御する。

撮像チップ１００の端部のｚ軸方向の位置が、撮像面の中央位置のｚ軸方向の位置に対してｚ軸マイナス方向にある場合、制御部３４０は、アクチュエータ３２０のそれぞれの変位部をｚ軸プラス方向に変位させる。これにより、実装基板１２０において変位部用取付部４２０が設けられた位置にｚ軸プラス方向の力がかかり、固定部用取付部４１０が設けられた位置にｚ軸マイナス方向の力がかかる。したがって、実装基板１２０の端部におけるｚ軸マイナス方向の反りが軽減される。

撮像チップ１００及び実装基板１２０は、塑性を有する。したがって、アクチュエータ３２０から加わる力が除かれても、撮像チップ１００及び実装基板１２０の反りが軽減された状態で保持される。

撮像ユニット４０は、反り調整装置３８０により撮像チップ１００の撮像面の反りが軽減された後に、図２に示すように構造体２２０に組み付けられる。そのため、反り調整装置３８０によって反りが軽減された後、向き調節部２００によって光軸２２に対する撮像面の向きが調節される。そのため、撮像面が平坦でないことや撮像面が光軸２２に対して直交しないことに起因する影響を小さくすることができる。

図５は、反り調整システムの他の例を模式的に示す。反り調整システム５９０は、撮像ユニット５００と、反り調整装置５８０とを有する。撮像ユニット５００において、撮像ユニット４０の各部と同様の構成を有する部材には同一の符号を付して、説明を省略する場合がある。図６は、撮像ユニット５００とともに調整器具５６０を模式的に示す斜視図である。

撮像ユニット５００において、撮像チップ１００は、撮像面の中心位置に対応する箇所で実装基板１２０に固定されている。撮像チップ１００は、撮像チップ１００の端部に対応する箇所では実装基板１２０に固定されていない。撮像チップ１００は、実装基板１２０の第１面１２１において撮像面の中心位置に対応する箇所で、例えば接着剤１０５により接着されている。

反り調整装置５８０は、撮像チップ１００の反りを調整する。具体的には、反り調整装置５８０は、撮像チップ１００の撮像面の反りを調整する。反り調整装置５８０は、調整器具５６０と、アクチュエータ５７０と、制御部５４０とを有する。調整器具５６０は、実装基板１２０に対して固定される固定部５１０と、変位部５２０と、固定部５１０に対して変位部５２０を支持する支持部５３０とを含む。アクチュエータ５７０は、変位部５２０の位置を変位させる。制御部５４０は、アクチュエータ５７０の動作を制御する。制御部５４０は、アクチュエータ５７０へ電力を供給して、アクチュエータ５７０を駆動する。具体的には、アクチュエータ５７０は、実装基板１２０に対して固定された固定部５１０を基準として、変位部５２０の位置を変位させる。

撮像ユニット５００において、実装基板１２０には、反り調整装置５８０が有する固定部５１０を取り付けるための固定部用取付部６１０が設けられる。撮像チップ１００には、変位部用取付部６２０が設けられる。

実装基板１２０には、貫通孔６２２が形成されている。撮像チップ１００には、貫通孔６２２に挿入される変位部用取付部６２０が設けられる。変位部用取付部６２０は、一端が撮像チップ１００に固定され、変位部用取付部６２０の他端が貫通孔６２２から突出する。変位部用取付部６２０は、雌ネジ部である。

固定部５１０及び支持部５３０は、例えば金属で形成されている。調整器具５６０が撮像ユニットに取り付けられた状態において、変位部５２０は、実装基板１２０の第１面１２１に垂直な方向に変位する。変位部５２０は、変位部５２０は、変位部用取付部６２０の雌ネジ部に嵌合する雄ネジ部である。変位部５２０は、アクチュエータ５７０によって回転されて、変位部用取付部６２０に対してｚ軸プラス方向に変位できる。また、雄ネジ部材である変位部５２０は、ｚ軸マイナス方向にも変位できる。アクチュエータ５７０としては、ステッピングモータ等を例示することができる。なお、変位部用取付部６２０が雄ネジ部であってもよいし、変位部５２０が雌ネジ部であってもよい。

変位部用取付部６２０は、実装基板１２０に複数設けられている。具体的には、変位部用取付部６２０は、実装基板１２０において撮像面の中心位置に対応する位置を中心とした複数の位置に設けられている。一例として、変位部用取付部６２０は、撮像面の中心位置に対応する位置を中心とする矩形の４つの頂点位置に設けられている。変位部用取付部６２０が設けられた位置を頂点とする矩形は、撮像チップ１００の撮像面を形成する矩形と相似であってもよい。なお、実装基板１２０には、変位部用取付部６２０が少なくとも１つ設けられていればよい。

制御部５４０は、反り調整装置５８０の調整器具５６０が取り付けられた状態において、アクチュエータ５７０を駆動して、変位部５２０のｚ軸方向の位置を独立に制御する。

ｚ軸方向の位置について、撮像チップ１００の端部が、撮像チップ１００の撮像面の中央位置に対してｚ軸マイナス方向に位置している場合、制御部５４０は、変位部５２０のそれぞれがｚ軸プラス方向に変位する方向に変位部５２０を回転させるようアクチュエータ５７０を制御する。これにより、撮像チップ１００において変位部用取付部６２０が設けられた位置にｚ軸プラス方向の力がかかり、固定部用取付部６１０が設けられた位置に対応する位置にｚ軸マイナス方向の力がかかる。したがって、撮像チップ１００の端部におけるｚ軸マイナス方向の反りが軽減される。

反り調整装置５８０により撮像チップ１００の反りを軽減させ、調整器具５６０を撮像ユニット５００から取り外した後、実装基板１２０に形成された貫通孔６２２は、シール材で封止されてもよい。

撮像ユニット４０において、調整器具３６０の変位部を取り付ける取付位置は、上述した４箇所に限られない。調整器具３６０の変位部を取り付ける取付位置は、１以上の任意の位置に配置できる。また、固定部３１０を取り付ける取付位置は、１以上の任意の位置に配置してもよい。撮像チップ１００に生じることが予測される反りやうねり等の形状に応じて、変位部及び固定部３１０の取付位置を決定してもよい。撮像ユニット５００において、調整器具５６０の変位部を取り付ける取付位置は、上述した４箇所に限られない。調整器具５６０の変位部を取り付ける取付位置は、１以上の任意の位置に配置できる。また、固定部５１０を取り付ける取付位置は、１以上の任意の位置に配置してもよい。撮像チップ１００に生じることが予測される反りやうねり等の形状に応じて、変位部及び固定部５１０の取付位置を決定してもよい。

図７は、他の形態における撮像ユニット７００とともに光学ユニット７７０を模式的に示す斜視図である。撮像ユニット７００において、撮像ユニット４０の各部と同様の構成を有する部材には同一の符号を付して、説明を省略する場合がある。図８は、撮像ユニット７００とともに光学ユニット７７０を模式的に示す断面図である。

撮像ユニット７００は、フレーム７４０を有する。フレーム７４０は、ブラケット７５０に固着される。フレーム７４０は、ネジ７４２によりブラケット７５０に締結される。フレーム７４０は、撮像面の中心からｘ軸マイナス方向に離れた端部近傍における２点がネジ７４２によってネジ止めされる。

光学ユニット７７０は、マスクゴム７７２と、光学素子７７４と、押さえ部材７８０とを含む。光学素子７７４は、光学ローパスフィルタ７７６と、赤外カットフィルタ７７８とを含む。光学ローパスフィルタ７７６及び赤外カットフィルタ７７８は、ｚ軸プラス方向に、光学ローパスフィルタ７７６及び赤外カットフィルタ７７８の順で配置されている。なお、光学ローパスフィルタを構成する複数の光学層のうち一部の光学層の機能をカバーガラス１６０に含めてもよい。

押さえ部材７８０は、ネジ７８２によりブラケット７５０にネジ止めされる。押さえ部材７８０は、光学素子７７４をマスクゴム７７２を介して撮像ユニット７００に押さえ付けた状態で固定する。光学素子７７４は、押さえ部材７８０をブラケット７５０にネジ止めする場合に押さえ部材７８０から加わるｚ軸プラス方向の力により、撮像ユニット７００に押さえ付けられる。

押さえ部材７８０は一対の平坦部７８８を有する。押さえ部材７８０は、平坦部７８８においてネジ７８２によりブラケット７５０にネジ止めされる。これにより、光学ユニット７７０が撮像ユニット７００に組み付けられる。

光学ユニット７７０が撮像ユニット７００に組み付けられた場合、押さえ部材７８０の平坦部７８８は、ｘ軸方向に沿ったフレーム７４０の２辺それぞれに沿って配置される。押さえ部材７８０の平坦部７８８がネジ７８２でネジ止めされる位置の間隔Ｌ１は、撮像ユニット７００を製造した場合に生じることが予測されるｚ軸方向の反り量に基づいて定める。

図９は、撮像チップ１００においてｚ軸方向に生じる反りを模式的に示す。一例として、反り量Δは、撮像チップ１００の撮像面の中心のｚ軸方向における位置と、撮像チップ１００の撮像面の中心からｘ軸方向に離れた端部のｚ軸方向における位置との差で表される。撮像チップ１００、実装基板１２０、カバーガラス１６０及びフレーム７４０を有する撮像ユニット７００に反りが生じた場合であっても、押さえ部材７８０の平坦部７８８をブラケット７５０に固定したことで、ブラケット７５０に締結されたフレーム７４０の反りが矯正されることで、実装基板１２０の反りが矯正され、ひいては撮像チップ１００の反りが矯正される。反り量Δが大きいほど、押さえ部材７８０の平坦部７８８のネジ止め位置の間隔Ｌ１を広くとる。反り量Δが小さいほど、押さえ部材７８０の平坦部７８８のネジ止め位置の間隔Ｌ１を狭くとる。例えば、反り量ΔがΔａの場合は、押さえ部材７８０の平坦部７８８のネジ止め位置の間隔Ｌ１をＡとする。反り量ΔがΔａよりも大きいΔｂの場合は、押さえ部材７８０の平坦部７８８のネジ止め位置の間隔Ｌ１をＡよりも長いＢとする。

反り量Δは、撮像ユニット７００の製造前に予め評価されている。例えば、反り量Δは、押さえ部材７８０の設計前に実験的に算出される。平坦部７８８におけるネジ止め位置の間隔Ｌ１は、反り量Δに基づいて決定される。平坦部７８８におけるネジ止め位置の間隔Ｌ１を長くするほど、撮像チップ１００におけるより大きな反りを矯正することができる。具体的には、平坦部７８８におけるネジ止め位置の間隔Ｌ１を長くするほど、撮像チップ１００の反りが矯正される。よって、反り量Δが大きいほど、間隔Ｌ１は長くする。押さえ部材７８０の設計においては、反り量Δに基づいて、ネジ７８２を挿入するネジ穴の位置が決定される。

撮像チップ１００の反りはフレーム７４０の反りと相関があるので、撮像チップ１００の反り量Δに代えてフレーム７４０の反り量を評価して、フレーム７４０の反り量に基づいてネジ止め位置の間隔Ｌ１を決定してもよい。撮像チップ１００の反りは実装基板１２０の反りと相関があるので、撮像チップ１００の反り量Δに代えて実装基板１２０の反り量を評価して、実装基板１２０の反り量に基づいてネジ止め位置の間隔Ｌ１を決定してもよい。

押さえ部材７８０は、平坦部７８８に代えて又は平坦部７８８に加えて、ｙ軸方向に沿ったフレーム７４０の２辺それぞれに沿って配置される平坦部を有し、当該平坦部がブラケット７５０にネジ止めする。平坦部７８８のネジ止め間隔を定める場合と同様に、ｙ軸方向に沿って配置される平坦部のネジ止め位置の間隔を、撮像面の中心からｙ軸方向に離れた端部における反り量に基づいて決定してもよい。

図１０は、他の形態における撮像ユニット１０００を模式的に示す斜視図である。撮像ユニット１０００において、撮像ユニット７００の各部と同様の構成を有する部材には同一の符号を付して、説明を省略する場合がある。撮像ユニット１０００は、固定部１０１０を更に備える。固定部１０１０は、ｘ軸方向に沿ったフレーム７４０の１辺に沿う位置において、ブラケット７５０に固定される。

固定部１０１０は、平坦部１０１８を有する。固定部１０１０は、平坦部１０１８においてネジ１０１２によりブラケット７５０にネジ止めされる。押さえ部材７８０に関連して説明したように、固定部１０１０によっても、撮像チップ１００の反りを軽減することができる。固定部１０１０をネジ止めする間隔Ｌ２を調節することにより、撮像チップ１００の反りの矯正度合いを調整することができる。間隔Ｌ２は、反り量Δが大きいほど、長くする。この場合、反り量Δに応じて、押さえ部材７８０のネジ止め間隔Ｌ１及び固定部１０１０のネジ止め間隔Ｌ２の双方を決定してもよい。反り量Δに応じて、固定部１０１０のネジ止め間隔Ｌ２のみを決定してもよい。また、固定部１０１０のネジ止め間隔Ｌ２が反り量Δに基づいて決定される場合に、押さえ部材７８０のネジ止め間隔Ｌ１により矯正される反り量を考慮して、間隔Ｌ２を決定してもよい。

固定部１０１０の平坦部１０１８には、５つのネジ穴１０１４が形成されている。反り量Δが小さいほど、ネジ止めされる間隔Ｌ２を狭くする。例えば、反り量Δが小さい場合は、ネジ穴１０１４ａ及びネジ穴１０１４ｅをネジ止めすることなく、ネジ穴１０１４ｂ及びネジ穴１０１４ｄでネジ止めする。このように、ネジ止めされる複数のネジ穴１０１４の位置を、反り量Δに応じて選択する。

ネジ穴１０１４ａ及びネジ穴１０１４ｅでネジ止めすることに加えて、ネジ穴１０１４ｃをネジ止めすることで、撮像チップの反りをより矯正することができる。このように、反り量Δに応じて、ネジ止めされるネジ穴１０１４の数を選択する。なお、反り量Δに応じてネジ止めされるネジ穴１０１４の数及び位置を選択してもよい。また、反り量Δを測定した値に応じて、ネジ止めの間隔Ｌ２、ネジ止めする位置、ネジ止めする数を選択してもよい。例えば、撮像チップ１００の反り量Δを撮像ユニット７００の製造後に測定して、測定した反り量Δに基づいて、いずれのネジ穴１０１４でネジ止めするかを撮像ユニット７００の個体毎に選択することが可能となる。

撮像ユニット１０００においては、ｘ軸方向に沿うフレーム７４０の一辺に沿って固定部１０１０を設ける場合について説明した。同様の固定部は、撮像チップ１００の側部に沿う方向に設けるのであれば、ブラケット７５０のどの位置で固定してもよい。同様の固定部は、ｙ軸方向に沿う撮像チップ１００の二辺のうちの少なくとも一辺に沿って設けてもよい。同様の固定部は、ｙ軸方向に沿う撮像チップ１００の二辺それぞれに沿って２つ設けてもよい。同様の固定部は、撮像チップ１００の四辺のうちの少なくとも一辺に沿って設けてもよい。同様の固定部は、撮像チップ１００の四辺それぞれに沿って４つ設けてもよい。また、同様の固定部は、フレーム７４０の側部に沿ってブラケット７５０に固定してもよい。同様の固定部は、フレーム７４０の側部に沿った方向に設けるのであれば、ブラケット７５０のどの位置で固定してもよい。同様の固定部は、ｘ軸方向に沿うフレーム７４０の少なくとも一辺に沿って設けてもよい。同様の固定部は、ｘ軸方向に沿うフレーム７４０の他の一辺に沿って設けてもよい。同様の固定部は、ｘ軸方向に沿うフレーム７４０の二辺それぞれに沿って２つ設けてもよい。同様の固定部は、ｙ軸方向に沿うフレーム７４０の二辺のうちの少なくとも一辺に沿って設けてもよい。同様の固定部は、ｙ軸方向に沿うフレーム７４０の二辺それぞれに沿って２つ設けてもよい。同様の固定部は、フレーム７４０の四辺のうちの少なくとも一辺に沿って設けてもよい。同様の固定部は、フレーム７４０の四辺それぞれに沿って４つ設けてもよい。

撮像ユニット１０００においては、固定部１０１０をブラケット７５０に固定することで、撮像チップ１００の反りを矯正する場合について説明した。しかし、同様の固定部をフレーム７４０に固定してもよい。同様の固定部をフレーム７４０に固定することによっても、撮像チップ１００の反りを矯正できる。

図１１は、他の形態における撮像ユニット１１００の模式的に示した断面図である。撮像ユニット１１００は、固定部１１１０を有する点で、撮像ユニット１０００と異なる。固定部１１１０は、Ｕ字形状を有する点で、固定部１０１０と異なる。固定部１１１０は、少なくとも３箇所の平坦部分を有する。固定部１１１０は、プレス板であってよい。

固定部１１１０は、第１平坦部１１１１と、第１平坦部１１１１の両端に設けられた第２平坦部１１１２とを有する。第１平坦部１１１１は、第２平坦部１１１２の位置よりｚ軸マイナス方向の位置するように形成されている。２つの第２平坦部１１１２は、ブラケット７５０に接着された状態でブラケット７５０にネジ止めされる。

第１平坦部１１１１において更にネジ止めされることにより、反りを更に強く矯正することができる。例えば、ネジ穴１１１４ａ及びネジ穴１１１４ｅでネジ止めすることに加えて、ネジ穴１１１４ｃでネジ止めすることにより、ｚ軸マイナス方向のより矯正することができる。図１０に関連して説明したように、反り量Δの予測値又は反り量Δの測定値に基づいて、いずれのネジ穴１１１４でネジ止めするかを選択してもよい。

固定部１１１０においては、ネジ穴１１１４を３つ以上設ける場合について説明した。ネジ穴１１１４の他の例としては、ネジを挿入できる幅を少なくとも有するスリット等を例示できる。

図１２は、ｚ軸プラス方向の反りが矯正された撮像ユニット１１００を模式的に示す断面図である。撮像ユニット１１００において撮像面の中心からｘ軸方向に離れた端部におけるｚ軸プラス方向の反りを矯正する場合、第１平坦部１１１１とブラケット７５０との間に、スペーサ１２００を挿入する。第１平坦部１１１１とブラケット７５０との間にスペーサ１２００が挿入された状態で固定部１１１０とブラケット７５０とがネジ止めされることで、ｘ軸方向におけるブラケット７５０の中心を含む箇所がスペーサ１２００によりｚ軸プラス方向に変位する。そのため、撮像チップ１００が端部においてｚ軸プラス方向に反っている場合、その反りを矯正することができる。スペーサ１２００には、モールド板等を例示することができる。

図１０に関連して固定部１０１０の配置について説明したように、撮像ユニット１１００においても、固定部１１１０と同様の固定部は、ｘ軸方向又はｙ軸方向に沿うフレーム７４０の４辺のうちの少なくとも一辺に沿って設けられてよい。

撮像ユニット１１００においては、固定部１１１０をブラケット７５０に固定することで、撮像チップ１００の反りを矯正する場合について説明した。しかし、同様の固定部を、フレーム７４０に固定してもよい。同様の固定部をフレーム７４０に固定することによっても、撮像チップ１００の反りを矯正できる。

図１３は、撮像ユニット１３００の模式的に示す断面図である。図１４は、フレーム７４０を含むｚ軸に直交する断面で撮像ユニット１３００を切断した断面図である。図１４は、撮像ユニット１３００を模式的に示す断面図である。

変形部１３５０は、軸部材１３１０と、ノブ部材１３２０と、フック部材１３３０とを有する。軸部材１３１０及びフック部材１３３０は、例えばインサート成形によりフレーム７４０の内部に形成される。軸部材１３１０の一端は、フレーム７４０に固定されている。具体的には、フレーム７４０に固定するためのフック部を有する。ノブ部材１３２０は、軸部材１３１０の他端に設けられ、ノブ部材１３２０に嵌合するネジ部を有する。

軸部材１３１０は、ｘ軸方向に沿うフレーム７４０の２辺に沿って設けられる。軸部材１３１０は、湾曲した状態でフレーム７４０の内部に設けられる。例えば、軸部材１３１０は、ｘ軸方向の中央のｚ軸方向の位置が、軸部材１３１０の両端部のｚ軸方向の位置とは異なる状態で、フレーム７４０の内部に設けられる。図１４に示す例では、軸部材１３１０は、ｘ軸方向の中央のｚ軸方向の位置が、軸部材１３１０の両端部のｚ軸方向の位置よりｚ軸プラス方向に位置する状態で、フレーム７４０の内部に設けられる。

ノブ部材１３２０を回転させることにより、軸部材１３１０に対して、ｘ軸に沿う方向に力が加わる。軸部材１３１０に対して軸部材１３１０を縮ませる方向の力が加わった場合、すなわち軸部材１３１０を大きく湾曲させた場合、軸部材１３１０の中央部がｚ軸プラス方向に変位する。そのため、フレーム７４０には、ｘ軸方向の中央においてｚ軸プラス方向に変位させる力が働く。軸部材１３１０に対して軸部材１３１０を延ばす方向の力が加わった場合、すなわち軸部材１３１０を小さく湾曲させた場合、軸部材１３１０の中央部がｚ軸マイナス方向に変位する。そのため、フレーム７４０には、ｘ軸方向の中央においてｚ軸マイナス方向に変位させる力が働く。

よって、撮像チップ１００の反り量Δに応じて、ノブ部材１３２０を回転させることで、撮像チップ１００の反りを矯正することができる。例えば、反り量Δに基づいて決定された回転方向及び回転量に従って、ノブ部材１３２０を回転させることで、撮像チップ１００の反りを矯正することができる。図１０等に関連して説明したように、反り量Δの予測値又は反り量Δの測定値に基づいて、ノブ部材１３２０の回転量及び回転方向を決定してもよい。反り量Δの測定値に基づいて、ノブ部材１３２０の回転量及び回転方向を決定することで、撮像ユニット１３００の固体毎に反りを矯正することができる。

撮像ユニット１３００においては、変形部１３５０をｘ軸方向に沿うフレーム７４０の二辺に沿って設ける場合について説明した。同様の変形部は、ｘ軸方向に沿うフレーム７４０の二辺のうちの少なくとも一辺に沿って設けてもよい。同様の変形部は、ｙ軸方向に沿うフレーム７４０の二辺のうちの少なくとも一辺に沿って設けてもよい。同様の変形部は、ｙ軸方向に沿うフレーム７４０の二辺それぞれに沿って２つ設けてもよい。同様の変形部は、フレーム７４０の四辺のうちの少なくとも一辺に沿って設けてもよい。同様の変形部は、フレーム７４０の四辺それぞれに沿って４つ設けてもよい。

撮像ユニット１３００においては、フレーム７４０に変形部１３５０を設ける場合を例示した。なお、変形部１３５０と同様の変形部は、ブラケット７５０に設けてもよい。同様の変形部は、任意の方向に沿って設けることができる。例えば、同様の変形部は、撮像チップ１００の矩形の辺に沿って設けてもよいし、撮像チップ１００の矩形の対角方向に沿って設けることができる。

撮像ユニット１３００においては、軸部材１３１０を含む変形部を例示した。変形部の他の例として、軸部材１３１０に代えて板状の板部材を適用してもよい。

軸部材１３１０や板部材をフレーム７４０に設けることで、撮像チップ１００に生じた反りを矯正することが可能となるだけでなく、撮像チップ１００で生じた熱を外部へより効率的に放出することが可能となる。

上述した実施形態は、以下のように変形することができる。実装基板１２０は、１つの基板で構成されていてもよいし、複数の基板で構成されていてもよい。実装基板１２０が複数の基板で構成する場合は、複数の基板間をＬＧＡ（Ｌａｎｄ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）やＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）等で実装されてもよい。撮像チップ１００は、実装基板１２０とフレーム１４０とカバーガラス１６０とで形成された密封空間内に配置したが、これに限らず、フレームが一体成型された実装基板１２０とカバーガラス１６０とで形成された密封空間内に配置してもよい。

撮像ユニット７００に対して反り調整装置３８０を適用してもよい。この場合、押さえ部材７８０による撮像チップ１００の反りの矯正に加えて、反り調整装置３８０によって撮像チップ１００の反りを更に矯正できる。反り調整装置３８０に代えて、反り調整装置５８０を撮像ユニット７００に適用してもよい。同様に、撮像ユニット１０００、撮像ユニット１１００及び撮像ユニット１３００のいずれの撮像ユニットにも、反り調整装置３８０又は反り調整装置５８０を適用できる。この場合、固定部１０１０、固定部１１１０、変形部１３５０による撮像チップ１００の反りの矯正に加えて、反り調整装置３８０や反り調整装置５８０によって撮像チップ１００の反りを更に矯正できる。

以上の説明では、主として、撮像チップ１００において生じる反りやうねりなどの表面形状に応じて撮像チップ１００を変形させて、撮像チップ１００の撮像面を平坦化する場合について説明した。しかし、上述した反りやうねりの矯正以外にも、撮像チップ１００を変形させることで、撮像チップ１００の撮像面に望ましい形状を持たせることもできる。例えば、撮像チップ１００を変形させることで、撮像チップ１００の撮像面に、光学系の像面湾曲に対応した湾曲形状を持たせることもできる。

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、多様な変更又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。その様な変更又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。

特許請求の範囲、明細書、及び図面中において示した装置、システム、プログラム、及び方法における動作、手順、ステップ、及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、及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。

１０ カメラ
２０ レンズユニット
２２ 光軸
２４ レンズマウント
２６ ボディマウント
３０ カメラボディ
３２ メインミラー
３３ サブミラー
３８ シャッタユニット
４０ 撮像ユニット
５１ ＣＰＵ
５２ ＡＳＩＣ
６０ ミラーボックス
６２ 基板
７０ 合焦光学系
７２ 焦点検出センサ
８０ ピント板
８２ ペンタプリズム
８４ ファインダ光学系
８６ ファインダ
８８ 背面表示部
１００ 撮像チップ
１０１ 画素領域
１０２ 回路領域
１０５ 接着剤
１２０ 実装基板
１２１ 第１面
１２２ 第２面
１４０ フレーム
１６０ カバーガラス
２００ 向き調節部
２１０ 位置調節部
２２０ 構造体
３１０ 固定部
３２０ アクチュエータ
３３０ 支持部
３４０ 制御部
３６０ 調整器具
３８０ 反り調整装置
３９０ 調整システム
４１０ 固定部用取付部
４２０ 変位部用取付部
５００ 撮像ユニット
５１０ 固定部
５２０ 変位部
５３０ 支持部
５４０ 制御部
５６０ 調整器具
５７０ アクチュエータ
５８０ 反り調整装置
５９０ 調整システム
６１０ 固定部用取付部
６２０ 変位部用取付部
６２２ 貫通孔
７００ 撮像ユニット
７４０ フレーム
７４２ ネジ
７５０ ブラケット
７７０ 光学ユニット
７７２ マスクゴム
７７４ 光学素子
７７６ 光学ローパスフィルタ
７７８ 赤外カットフィルタ
７８０ 押さえ部材
７８２ ネジ
７８８ 平坦部
１０００ 撮像ユニット
１０１０ 固定部
１０１２ ネジ
１０１４ ネジ穴
１０１８ 平坦部
１１００ 撮像ユニット
１１１０ 固定部
１１１１ 第１平坦部
１１１２ 第２平坦部
１１１４ ネジ穴
１２００ スペーサ
１３００ 撮像ユニット
１３１０ 軸部材
１３２０ ノブ部材
１３３０ フック部材
１３５０ 変形部

Claims (19)

1. 被写体を撮像する撮像チップと、
   前記撮像チップが実装された実装基板と、
   前記実装基板に固定され、前記撮像チップを環囲するフレームと、
   前記フレームに締結されたブラケットおよび前記フレームの少なくとも一方の部材に固定され、前記実装基板の実装面と直交する方向に前記部材を変形させることにより前記撮像チップを変形させる変形部材と、を備え、
   前記変形部材は、前記撮像チップの実装面と直交する方向に予め湾曲させた軸状の軸部材と、前記軸部材に対して前記軸部材が延伸する方向に加える力を調整する調整部と、を有する撮像ユニット。
2. 前記撮像チップまたは前記実装基板に設けられ、前記撮像チップにおいて前記実装基板が実装された第１面と直交する方向に前記撮像チップを変形させる器具を取り付ける取付部を備える請求項１に記載の撮像ユニット。
3. 前記取付部は、前記器具の基準部が取り付けられる基準部用取付部と、前記基準部用取付部とは異なる位置に設けられ、前記器具の変位部が取り付けられる変位部用取付部とを有する請求項２に記載の撮像ユニット。
4. 前記基準部用取付部は、前記撮像チップの撮像面の中心位置に対応する位置に設けられる請求項３に記載の撮像ユニット。
5. 前記変位部用取付部は、第１位置と、前記基準部用取付部の位置を基準として前記第１位置と対称な第２位置とに設けられる請求項３または請求項４に記載の撮像ユニット。
6. 前記変位部用取付部は、前記第１位置とは異なる第３位置と、前記基準部用取付部の位置を基準として前記第３位置と対称な第４位置とに設けられる請求項５に記載の撮像ユニット。
7. 前記変位部用取付部は、前記撮像チップの撮像面に対応する矩形の頂点に設けられる請求項３から請求項６のいずれか一項に記載の撮像ユニット。
8. 前記基準部用取付部は、前記実装基板において前記撮像チップが実装された第２面とは反対側の第３面に設けられ、前記変位部用取付部は、前記撮像チップの前記第１面に設けられる請求項３から請求項７のいずれか一項に記載の撮像ユニット。
9. 前記基準部用取付部は、前記実装基板において前記撮像チップが実装された第２面とは反対側の第３面に設けられ、
   前記変位部用取付部は、前記実装基板において前記撮像チップが実装された第２面に設けられる請求項３から請求項７のいずれか一項に記載の撮像ユニット。
10. 前記基準部用取付部は、前記実装基板において前記撮像チップが実装された第２面とは反対側の第３面に設けられ、
    前記変位部用取付部は、前記実装基板の前記第３面に設けられる請求項３から請求項７のいずれか一項に記載の撮像ユニット。
11. 前記第２面において前記撮像チップが実装された部位と、前記第３面において前記基準部用取付部が設けられた部位とが前記第２面と直交する方向に沿って位置する請求項８から請求項１０のいずれか一項に記載の撮像ユニット。
12. 前記基準部用取付部は、前記撮像チップの前記第１面に設けられ、
    前記変位部用取付部は、前記撮像チップの前記第１面と、前記実装基板において前記撮像チップが実装された第２面と、前記実装基板の前記第２面とは反対側の第３面とのうち少なくとも１面に設けられる請求項３から請求項７のいずれか一項に記載の撮像ユニット。
13. 前記変形部材は、平坦部を有し、前記撮像チップの側部に沿う方向において複数の固定部材により前記ブラケットまたは前記フレームに固定される請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の撮像ユニット。
14. 前記変形部材は、前記変形部材の長手方向における前記複数の固定部材の間隔が第１間隔で前記ブラケットまたは前記フレームに固定可能であり、前記変形部材の前記長手方向における前記複数の固定部材の間隔が前記第１間隔とは異なる第２間隔で固定可能である請求項１３に記載の撮像ユニット。
15. 前記変形部材と前記部材とに挟まれたスペーサをさらに備える請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の撮像ユニット。
16. 前記フレームに固定され、前記撮像チップを収容する空間を前記フレームと前記実装基板とともに形成する第１光学素子をさらに備え、
    前記変形部材は、第２光学素子を含む光学ユニットを前記第１光学素子に向けて付勢するように、前記部材に固定される請求項１から請求項１５のいずれか一項に記載の撮像ユニット。
17. 撮像チップと、
    前記撮像チップが実装された実装基板と、
    前記実装基板に固定され、前記撮像チップを環囲するフレームと、
    前記フレームに締結されたブラケットおよび前記フレームの少なくとも一方の部材に固定され、前記実装基板の実装面と直交する方向に前記部材を変形させることにより前記撮像チップを変形させる変形部材と、
    前記フレームに固定され、前記撮像チップを収容する空間を前記フレームと前記実装基板とともに形成する第１光学素子と、を備え、
    前記変形部材は、第２光学素子を含む光学ユニットを前記第１光学素子に向けて付勢するように、前記部材に固定される撮像ユニット。
18. 前記第２光学素子は、光学ローパスフィルタである請求項１６または請求項１７に記載の撮像ユニット。
19. 請求項１から請求項１８のいずれか一項に記載の撮像ユニットを備える撮像装置。

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