(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022141130
(43)【公開日】2022-09-29
(54)【発明の名称】撮像ユニットおよび撮像装置
(51)【国際特許分類】
H04N 5/369 20110101AFI20220921BHJP
【ＦＩ】
H04N5/369
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021041298
(22)【出願日】2021-03-15
(71)【出願人】
【識別番号】000004112
【氏名又は名称】株式会社ニコン
(74)【代理人】
【識別番号】110000877
【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】有馬 洋文
(72)【発明者】
【氏名】木村 祐二
(72)【発明者】
【氏名】伊東 譲
【テーマコード（参考）】
5C024
【Ｆターム（参考）】
5C024CY16
5C024EX21
5C024HX35
5C024HX46
(57)【要約】 （修正有）
【課題】小型化・薄型化を実現する撮像ユニット及び撮像装置を提供する。
【解決手段】カメラの撮像ユニット４０は、被写体を撮像する撮像チップ１００と、第１主面１１１及び第２主面１１２を有し、第１主面上に撮像チップが実装され、第２主面上に、外部の装置に接続されるための第１コネクタ１８１及び第２コネクタ１８３が実装された実装基板１２０と、を備える。撮像チップは、画像を伝送するための伝送回路を含む。第１コネクタは、第２主面上において、第１主面上の伝送回路に対向する位置に配置され、伝送回路から画像信号を伝送される。実装基板は、第２主面上に、撮像チップの電源用のバイパスコンデンサ群１８５が環状に実装される。第１コネクタ１８１は、環状のバイパスコンデンサ群１８５よりも内側に配置される。
【選択図】図３
【解決手段】カメラの撮像ユニット４０は、被写体を撮像する撮像チップ１００と、第１主面１１１及び第２主面１１２を有し、第１主面上に撮像チップが実装され、第２主面上に、外部の装置に接続されるための第１コネクタ１８１及び第２コネクタ１８３が実装された実装基板１２０と、を備える。撮像チップは、画像を伝送するための伝送回路を含む。第１コネクタは、第２主面上において、第１主面上の伝送回路に対向する位置に配置され、伝送回路から画像信号を伝送される。実装基板は、第２主面上に、撮像チップの電源用のバイパスコンデンサ群１８５が環状に実装される。第１コネクタ１８１は、環状のバイパスコンデンサ群１８５よりも内側に配置される。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被写体を撮像する撮像チップと、
第１主面および第２主面を有し、前記第１主面上に前記撮像チップが実装され、前記第２主面上に、外部の装置に接続されるための第１コネクタおよび第２コネクタが実装された実装基板と
を備える撮像ユニット。
第１主面および第２主面を有し、前記第１主面上に前記撮像チップが実装され、前記第２主面上に、外部の装置に接続されるための第１コネクタおよび第２コネクタが実装された実装基板と
を備える撮像ユニット。
【請求項2】
前記撮像チップは、画像信号を伝送するための伝送回路を含み、
前記第１コネクタは、前記第２主面上において、前記第１主面上の前記伝送回路に対向する位置に配置され、前記伝送回路から画像信号を伝送される、
請求項１に記載の撮像ユニット。
前記第１コネクタは、前記第２主面上において、前記第１主面上の前記伝送回路に対向する位置に配置され、前記伝送回路から画像信号を伝送される、
請求項１に記載の撮像ユニット。
【請求項3】
前記実装基板は、前記第２主面上に、前記撮像チップの電源用のバイパスコンデンサ群が環状に実装され、
前記第１コネクタは、環状の前記バイパスコンデンサ群よりも内側に配置される、
請求項２に記載の撮像ユニット。
前記第１コネクタは、環状の前記バイパスコンデンサ群よりも内側に配置される、
請求項２に記載の撮像ユニット。
【請求項4】
前記第１コネクタは、前記実装基板の前記第２主面上の一端側に配置され、
前記第２コネクタは、前記実装基板の前記第２主面上において、前記一端の反対側に配置される、
請求項２または３に記載の撮像ユニット。
前記第２コネクタは、前記実装基板の前記第２主面上において、前記一端の反対側に配置される、
請求項２または３に記載の撮像ユニット。
【請求項5】
前記第２コネクタは、前記実装基板の中心に対して、前記第１コネクタとは点対称の位置に配置される、
請求項２または３に記載の撮像ユニット。
請求項２または３に記載の撮像ユニット。
【請求項6】
前記第１コネクタは、外部の画像処理装置に画像信号を伝送すべく、第１フレキシブル基板が接続される、
請求項２から５のいずれか一項に記載の撮像ユニット。
請求項２から５のいずれか一項に記載の撮像ユニット。
【請求項7】
前記第１フレキシブル基板は、マイクロストリップ配線またはストリップ配線であり、特性インピーダンスを整合させた状態を維持したまま信号線の幅を太くして信号損失を抑止するべく、グランド線がメッシュ構造である、
請求項６に記載の撮像ユニット。
請求項６に記載の撮像ユニット。
【請求項8】
前記第１フレキシブル基板はコプレナー配線である、
請求項６に記載の撮像ユニット。
請求項６に記載の撮像ユニット。
【請求項9】
前記第１コネクタに伝送される画像信号は、１ＧＨｚ以上で伝送される画像信号を含む、
請求項２から８のいずれか一項に記載の撮像ユニット。
請求項２から８のいずれか一項に記載の撮像ユニット。
【請求項10】
前記第２コネクタは、前記撮像チップに電流を供給すべく、第２フレキシブル基板が接続される、
請求項２から９のいずれか一項に記載の撮像ユニット。
請求項２から９のいずれか一項に記載の撮像ユニット。
【請求項11】
前記第２コネクタには前記伝送回路から画像信号は伝送されない、
請求項１０に記載の撮像ユニット。
請求項１０に記載の撮像ユニット。
【請求項12】
請求項１から１１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。
【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】
撮像素子と撮像素子が搭載されるパッケージを備える撮像装置が知られている。従来より撮像装置の小型化・薄型化が求められている。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 特開２０１０－１０３４５６
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 特開２０１０－１０３４５６
【発明の概要】
【0003】
本発明の第１の態様においては、被写体を撮像する撮像チップと、第１主面および第２主面を有し、第１主面上に撮像チップが実装され、第２主面上に、外部の装置に接続されるための第１コネクタおよび第２コネクタが実装された実装基板とを備える撮像ユニットを提供する。
【0004】
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】
【0005】
【図1】一実施形態による、撮像装置の一例であるカメラ１０の模式断面図である。
【図2】一実施形態による、撮像ユニット４０を模式的に示す上面図である。
【図4】一実施形態による、撮像ユニット４０を模式的に示す下面図である。
【図5】一実施形態による、撮像ユニット４０が第１フレキシブル基板２５０および第２フレキシブル基板２６０を介してＡＳＩＣ５２および電源ユニット５３に接続された状態を模式的に示す下面図である。
【図7】一実施形態による、撮像ユニット４１が第１フレキシブル基板２５０および第２フレキシブル基板２６０を介してＡＳＩＣ５２および電源ユニット５３に接続された状態を模式的に示す下面図である。
【図8】一実施形態による、撮像ユニット４２が第１フレキシブル基板２５７および第２フレキシブル基板２６７を介してＡＳＩＣ５２および電源ユニット５３に接続された状態を模式的に示す下面図である。
【図9】一実施形態による、第１フレキシブル基板２７０の一部を模式的に示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0006】
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。
【0007】
図１は、一実施形態による、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、一例として、デジタルコンパクトカメラである。カメラ１０は、レンズユニット２０およびカメラボディ３０を備える。
【0008】
レンズユニット２０は、その鏡筒内に光学系を備え、当該光学系により光軸２２が規定されている。レンズユニット２０は、カメラボディ３０に取付けられている。レンズユニット２０は、カメラボディ３０内に収容されて、使用時に図のように外方へ進出するものであってもよい。
【0009】
レンズユニット２０は、入射する被写体光束をカメラボディ３０の筐体３１内へ導く。なお、図１に示すレンズユニット２０は、単に説明を明確にするために、２枚のレンズと絞りとを含んでいるが、何ら当該構成に限定するものではない。
【0010】
カメラボディ３０は、撮像ユニット４０と、基板ユニット６０と、表示部８８とを有する。カメラボディ３０は更に、撮像ユニット４０と基板ユニット６０とを接続する第１フレキシブル基板２５０および第２フレキシブル基板２６０を有する。
【0011】
レンズユニット２０に入射する被写体光束は、レンズユニット２０によって撮像ユニット４０に導かれる。撮像ユニット４０は、被写体を撮像する撮像チップ１００と、第１主面１１１および第２主面１１２を有する実装基板１２０とを備える。本実施形態における撮像ユニット４０は更に、フレーム１４０と、カバーガラス１６０とを備える。なお、撮像ユニット４０は、フレーム１４０およびカバーガラス１６０を備えなくてもよい。
【0012】
撮像チップ１００は、例えばＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサであり、主たる平面の形状が長方形である。撮像チップ１００は、実装基板１２０の第１主面１１１上に実装される。
【0013】
ここで、本実施形態において、光軸２２に沿う方向をｚ軸方向と定める。すなわち、撮像チップ１００の撮像面へ被写体光束が入射する方向をｚ軸方向と定める。具体的には、被写体光束が入射する方向をｚ軸マイナス方向と定め、その反対方向をｚ軸プラス方向と定める。撮像チップ１００の長手方向をｘ軸方向と定める。撮像チップ１００の短手方向をｙ軸方向と定める。具体的には、ｘ軸方向及びｙ軸方向は、図１に図示した方向に定められる。ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸は右手系の直交座標系である。
【0014】
このように規定した場合、本実施形態における撮像ユニット４０、基板ユニット６０および表示部８８は、ｚ軸マイナス方向に順に配置されている。なお、説明の都合上、ｚ軸プラス方向を前方、前側等と呼ぶ場合がある。また、ｚ軸マイナス方向を後方、後側、等と呼ぶ場合がある。ｚ軸マイナス方向の側を背面側等と呼ぶ場合がある。
【0015】
ここで、撮像ユニットが実装基板の裏面上に１つのコネクタしか実装していない場合、当該コネクタは、撮像チップを駆動およびまたは制御したり、撮像チップから画像を読み出したりするために、電源系、制御系、画像伝送系の多種の用途を割り当てられる必要がある。多種の用途を割り当てられたコネクタに接続されるフレキシブル基板も同様に、多種の用途に対応する必要がある。そのため、例えば大電流を流す用途に特化したフレキシブル基板や、画像信号を高速に伝送する用途に特化したフレキシブル基板を適用することができない。しかしながら、撮像チップの高画素化、高速読み出しに伴い、撮像チップの消費電力は増大していく傾向にある。更に、メモリなどの大規模回路を搭載した積層型の撮像チップが実装される場合、撮像チップの消費電力がより一層増大する。また、多種の用途を割り当てられた１つのコネクタに、多種の用途に対応するフレキシブル基板を複数接続した場合、カメラボディ内の画像処理回路や電源などの配置構成の関係等から、各フレキシブル基板は当該コネクタから異なる方向に延伸するように配置する必要があり、少なくとも何れかのフレキシブル基板を比較的大きくしなければいけない。カメラボディ内には、このようなフレキシブル基板に対して、比較的大きな空間を設ける必要があり、これにより、装置全体が比較的大きく厚いものとなる。
【0016】
これに対して、本実施形態によれば、実装基板１２０の第２主面１１２上には、第１コネクタ１８１および第２コネクタ１８３が実装される。第１コネクタ１８１および第２コネクタ１８３は、撮像ユニット４０の外部の装置に接続されるために用いられる。このように、本実施形態の撮像ユニット４０は、第１コネクタ１８１および第２コネクタ１８３のそれぞれを実装基板１２０に実装することで、カメラ１０の小型化・薄型化に寄与することができる。
【0017】
実装基板１２０に実装された第１コネクタ１８１は、第１フレキシブル基板２５０が接続される。一例として、第１コネクタ１８１は、第１フレキシブル基板２５０を介して外部の画像処理装置に画像信号を伝送するために用いられてもよい。換言すると、第１コネクタ１８１および第１フレキシブル基板２５０は、画像信号を伝送する用途に特化してもよい。
【0018】
実装基板１２０に実装された第２コネクタ１８３は、第２フレキシブル基板２６０が接続される。一例として、第２コネクタ１８３は、第２フレキシブル基板２６０を介して外部の電源装置に接続されて撮像チップ１００に電流を供給するために用いられてもよい。換言すると、第２コネクタ１８３および第２フレキシブル基板２６０は、撮像チップ１００に電流を供給する用途に特化してもよい。
【0019】
なお、撮像ユニット４０は３つ以上のコネクタを備えてもよい。換言すると、実装基板１２０の第２主面１１２上には３つ以上のコネクタが実装されてもよい。また、３つ以上のコネクタのそれぞれには、個別のフレキシブル基板が接続されてもよい。それぞれのコネクタ及びフレキシブル基板の組は、特定の用途に特化してもよい。また、複数の当該組の用途が互いに部分的に又は全て共通していてもよい。
【0020】
基板ユニット６０は、撮像ユニット４０のｚ軸マイナス方向の位置に配置される。基板ユニット６０は、基板６２と、基板６２上に実装されたＭＰＵ５１、ＡＳＩＣ５２および電源ユニット５３を含む。なお、基板６２上には、追加的に又は代替的に、他の電子回路が実装されてもよい。
【0021】
ＭＰＵ５１は、カメラ１０の全体の制御を担う。ＡＳＩＣ５２は、撮像チップ１００から出力された画像信号を処理する。本実施形態におけるＡＳＩＣ５２は、実装基板１２０、第１コネクタ１８１および第１フレキシブル基板２５０を介して、撮像チップ１００からの画像信号を受信する。
【0022】
電源ユニット５３は、カメラ１０に取付けられた電池と、電池に蓄積された電力をカメラ１０の各部に供給する電源回路とを含む。本実施形態における電源ユニット５３は、第２フレキシブル基板２６０、第２コネクタ１８３および実装基板１２０を介して、撮像チップ１００に電流を供給する。なお、電源ユニット５３は、外部の装置の一例であってもよい。
【0023】
ＡＳＩＣ５２は、撮像チップ１００からの画像信号に基づいて、表示用の画像データを生成する。ＡＳＩＣ５２は、撮像チップの画像信号に対して例えば画像処理や圧縮処理を施すことで表示用の画像データを生成する。
【0024】
ＡＳＩＣ５２が生成した表示用の画像データは、表示部８８に出力される。当該画像データは、カメラボディ３０に装着された記録媒体に記録されてもよい。当該記録媒体は、カメラボディ３０に着脱可能に構成されていてもよい。なお、ＡＳＩＣ５２は、外部の画像処理装置の一例であってもよい。
【0025】
表示部８８は、基板ユニット６０のｚ軸マイナス方向の位置に配置される。表示部８８としては、例えば液晶パネル等を適用できる。表示部８８の表示面は、カメラボディ３０の背面に現れる。表示部８８は、ＡＳＩＣ５２が生成した表示用の画像データに基づいて画像を表示する。
【0026】
図２は、一実施形態による、撮像ユニット４０を模式的に示す上面図である。図３は、図２のＡ－Ａ断面を模式的に示す断面図である。ただし、図３においては、実線で示す撮像ユニット４０に追加して、ブラケット１５０、第１フレキシブル基板２５０および第２フレキシブル基板２６０を破線で示す。
【0027】
撮像チップ１００は、撮像領域１０１と周辺領域１０２とを含んで構成される。図２に示す通り、撮像領域１０１および周辺領域１０２は共に、平面視において長方形である。
【0028】
撮像領域１０１は、撮像チップ１００の中央部分に形成される。撮像領域１０１には、被写体光を光電変換する複数の光電変換素子が２次元に配置され、これにより、撮像チップ１００の撮像面が形成されている。各画素は、１つまたは複数の光電変換素子を含んで構成されている。
【0029】
周辺領域１０２は、撮像領域１０１の周辺に位置する。周辺領域１０２は、光電変換素子における光電変換によって得られた画像信号を読み出して信号処理を行う処理回路１０４を含む。処理回路１０４は、出力された画像信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換回路を含む。また、処理回路１０４は、画像信号を伝送するための伝送回路１０５も含む。
【0030】
撮像チップ１００は、実装基板１２０にＣＯＢ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ）実装されている。撮像チップ１００は、接着部２１０によって実装基板１２０に固定される。接着部２１０は、例えば熱硬化性接着剤である。後述する他の接着部も、例えば熱硬化性接着剤である。
【0031】
撮像チップ１００は、ボンディングワイヤ１１０を介して実装基板１２０と電気的に接続される。撮像チップ１００のＡＤ変換回路でデジタル信号に変換された画像信号は、ボンディングワイヤ１１０を介して実装基板１２０に出力される。なお、撮像チップ１００は、実装基板１２０にフリップチップ実装されてもよい。
【0032】
実装基板１２０は、第１層１２１と、芯層２０７と、第２層１２２とを含む。第１層１２１は、ソルダレジスト層２０１と、配線層２０２と、絶縁層２０３と、配線層２０４と、絶縁層２０５とを含む。第２層１２２は、絶縁層２１５と、配線層２１４と、絶縁層２１３と、配線層２１２と、ソルダレジスト層２１１とを含む。実装基板１２０は、芯層２０７をコア層として有する多層コア基板である。
【0033】
実装基板１２０において、ｚ軸マイナス方向に、ソルダレジスト層２０１、配線層２０２、絶縁層２０３、配線層２０４、絶縁層２０５、芯層２０７、絶縁層２１５、配線層２１４、絶縁層２１３、配線層２１２、ソルダレジスト層２１１の順で配されている。
【0034】
絶縁層２０３、絶縁層２０５、絶縁層２１５及び絶縁層２１３は、例えば樹脂層である。絶縁層２０３等のそれぞれのｚ軸方向の厚みは、例えば２０μｍ～５０μｍである。
【0035】
配線層２０２、配線層２０４、配線層２１４及び配線層２１２は、配線パターンを含む。配線層２０２等の材料として、ニッケルと鉄の合金（例えば４２ａｌｌｏｙ、５６ａｌｌｏｙ）、銅、アルミニウム等を用いることができる。配線層２０２等が有する配線パターンそれぞれの厚みは、例えば１０μｍ～５０μｍである。
【0036】
芯層２０７は、金属で形成される。芯層２０７を金属で形成する場合、芯層２０７の材料として例えばニッケルと鉄の合金（例えば４２ａｌｌｏｙ、５６ａｌｌｏｙ）、銅、アルミニウム等を用いてよい。芯層２０７の厚みは、配線層２０２等のいずれの厚みよりも厚い。芯層２０７の厚みは、絶縁層２０３等のいずれの厚みよりも厚い。具体的には、芯層２０７の厚みは、例えば０．１ｍｍ～０．８ｍｍである。
【0037】
芯層２０７の剛性は、配線層２０２等のいずれの剛性よりも高い。芯層２０７の剛性は、第１層１２１の剛性より高くてもよい。芯層２０７の剛性は、第２層１２２の剛性より高くてもよい。
【0038】
なお、芯層２０７は樹脂で形成されていてもよい。芯層２０７を樹脂で形成する場合、芯層２０７は、例えばＦＲ４、ＦＲ４より弾性率の高い材料を用いて形成されてよい。芯層２０７を樹脂で形成する場合、ｚ軸方向において芯層２０７は配線層に挟まれる。例えば、芯層２０７を樹脂で形成する場合、ｚ軸マイナス方向に、ソルダレジスト層２０１、配線層２０２、絶縁層２０３、配線層２０４、芯層２０７、配線層２１４、絶縁層２１３、配線層２１２、ソルダレジスト層２１１の順で配されてよい。２層の配線層を追加で配する場合は、配線層２０４と芯層２０７との間に、配線層２０４に接触する追加の絶縁層と芯層２０７に接触する追加の配線層とがｚ軸マイナス方向に順に配され、芯層２０７と配線層２１４との間に、芯層２０７に接触する追加の配線層と、配線層２１４に接触する追加の絶縁層とをｚ軸マイナス方向に順に配される。
【0039】
このように、実装基板１２０は、金属コアまたは樹脂コアを有する多層コア基板である。実装基板１２０の厚みは、例えば０．３ｍｍ～１．０ｍｍであってよい。
【0040】
配線層２０２の少なくとも一部は、撮像チップ１００からボンディングワイヤ１１０を介して出力された画像信号を受け取る配線パターンに使用される。配線層２０２は、ボンディングワイヤ１１０が接続されるボンディングパッド２４０を含む。
【0041】
配線層２０４に含まれる配線パターン及び配線層２１４に含まれる配線パターンは、例えば、グランドライン、電源ライン等に使用できる。
【0042】
撮像チップ１００は、ソルダレジスト層２０１上に配置され、ボンディングワイヤ１１０によってボンディングパッド２４０に電気的に接続される。ボンディングパッド２４０と配線層２１２とは、第１層１２１及び芯層２０７を貫通するビア１３１によって電気的に接続されている。ビア１３１は、絶縁体１３２により覆われている。撮像チップ１００から出力された画像信号は、配線層２０２及びビア１３１を介して、配線層２１２に伝送される。
【0043】
ソルダレジスト層２１１上には、第１コネクタ１８１、第２コネクタ１８３、バイパスコンデンサ群１８５、および、回路群１８７などの電子部品が実装される。換言すると、これらの電子部品は、実装基板１２０において撮像チップ１００が実装された第１主面１１１とは反対側の第２主面１１２上に実装される。ソルダレジスト層２１１上には、他の電子部品として、例えば抵抗、レギュレータ、トランジスタ等を含んでもよい。
【0044】
これらの電子部品は、リード部材によって配線層２１２に電気的に接続される。当該リード部材は、配線層２１２にはんだ等で固定されている。配線層２１２の一部は、ソルダレジスト層２１１に形成された開口から外部に露出して、ランド等の電極を提供する。
【0045】
とりわけ、本実施形態における第１コネクタ１８１は、配線層２１２に接続され、配線層２１２を介して、伝送回路１０５から画像信号を伝送される。また、本実施形態における第１コネクタ１８１は、第１フレキシブル基板２５０が接続され、第１フレキシブル基板２５０を介してＡＳＩＣ５２に当該画像信号を伝送する。
【0046】
第１コネクタ１８１に伝送される当該画像信号は、１ＧＨｚ以上で伝送される画像信号を含んでもよい。第１コネクタ１８１は、第２主面１１２上で、第１主面１１１上の伝送回路１０５に対向する位置に配置される。このように、第１コネクタ１８１は、伝送回路１０５との間の直線距離を最短にする位置に配置され、これにより、伝送回路１０５から伝送される画像信号の経路を最短にすることができ、高速で出力される画像信号の信号レベルが実装基板１２０内で劣化することを防ぐことができる。
【0047】
また、本実施形態における第２コネクタ１８３は、配線層２１２に接続され、配線層２１２を介して、撮像チップ１００に電流を供給する。また、本実施形態における第２コネクタ１８３は、第２フレキシブル基板２６０が接続され、第２フレキシブル基板２６０を介して電源ユニット５３から電流を供給される。なお、本実施形態における第２コネクタ１８３には、伝送回路１０５から画像信号は伝送されない。
【0048】
フレーム１４０は、樹脂によって形成されている。フレーム１４０は、実装基板１２０のソルダレジスト層２０１に接着部２２０で接着される。すなわち、実装基板１２０は、フレーム１４０に固定される。
【0049】
なお、フレーム１４０は、樹脂に金属体がインサートされて構成されてもよい。当該金属体の材料としては、ニッケルと鉄の合金（例えば４２ａｌｌｏｙ、５６ａｌｌｏｙ）、銅、アルミニウムを用いることができる。アルミニウムなどの軽量な材料を金属体の材料として用いれば、フレーム１４０を軽量化することができる。銅などの熱伝導率が比較的に高い材料を金属体の材料として用いれば、フレーム１４０からの放熱特性を高めることができる。
【0050】
フレーム１４０は、第１面１４１と、第２面１４２と、第３面１４３と、第４面１４４と、第５面１４５と、第６面１４６とを有する。第６面１４６は、開口部１３８を形成する。第６面１４６は、フレーム１４０の内壁面を形成する。開口部１３８は、例えばｘｙ面内の中央部分に形成される。開口部１３８内には、実装基板１２０の第１主面１１１上に実装されている撮像チップ１００が位置する。
【0051】
第１面１４１は、カバーガラス１６０と接着部２３０により接着される面である。第１面１４１は、第６面１４６の端部に接する面である。第１面１４１は、第６面１４６の外縁に沿って形成される。第１面１４１は、ｘｙ平面と略平行な面である。
【0052】
第２面１４２は、第１面１４１の端部に接する面である。第２面１４２は、第１面１４１の外縁に沿って形成される面である。第２面１４２は、ｙｚ平面に略平行な面と、ｘｚ平面に略平行な面とを有する。
【0053】
第３面１４３は、第２面１４２の端部に接する面である。第３面１４３は、ｘｙ平面と略平行な面であり、第１面１４１と略平行な面である。
【0054】
第４面１４４は、第３面１４３の端部に接する面である。第４面１４４は、第３面１４３の外縁に沿って形成される面である。第４面１４４は、ｙｚ平面に略平行な面と、ｘｚ平面に略平行な面とを有する。
【0055】
第５面１４５は、第４面１４４の端部に接する面である。第５面１４５は、第４面１４４の外縁に沿って形成される面である。第５面１４５は、ｘｙ平面と略平行な面である。第５面１４５は、第１面１４１及び第３面１４３と略平行な面である。第５面１４５は、実装基板１２０のソルダレジスト層２０１と接着部２２０により接着される面である。第５面１４５は、接着部２２０に面する。第５面１４５は、第６面１４６の端部に接する面である。第５面１４５は、第６面１４６の外縁に沿って形成される。
【0056】
フレーム１４０は、第１面１４１と第２面１４２と第３面１４３とにより形成された段部を有する。フレーム１４０は、取付部として取付穴１４８を有する。フレーム１４０は、例えば３つの取付穴１４８を有する。３つの取付穴１４８はいずれも第３面１４３から第５面１４５までを貫通する穴である。３つの取付穴１４８はいずれも、撮像ユニット４０をカメラボディ３０の筐体３１等の他の構造体に取付けるために利用される。
【0057】
フレーム１４０は、３つの取付穴１４８を介して、ビス１４９で例えばビス止めされることで、ブラケット１５０に固定される。ブラケット１５０は、例えばビス止めされることでカメラボディ３０の筐体３１に固定される。よって、撮像ユニット４０は、カメラボディ３０の筐体３１に固定される。
【0058】
取付穴１４８を用いてフレーム１４０とブラケット１５０とを例えば金属のビス１４９でビス止めした場合、撮像チップ１００が動作している場合に生じた熱を、ビス１４９を介して筐体３１の方へ熱を逃がすための伝熱経路を形成することができる。
【0059】
フレーム１４０は、位置決め穴１４７を有する。フレーム１４０は、例えば２つの位置決め穴１４７を有する。２つの位置決め穴１４７はいずれも第３面１４３から第５面１４５までを貫通する穴である。２つの位置決め穴１４７のうち、一方の位置決め穴は嵌合穴で形成され、他方の位置決め穴１４７は長穴で形成されている。
【0060】
フレーム１４０は、２つの位置決め穴１４７を用いてブラケット１５０に対して位置決めされる。例えばブラケット１５０に設けられた２つの位置決めピンが２つの位置決め穴１４７に挿入されることで、フレーム１４０とブラケット１５０とが位置決めされる。フレーム１４０は、ブラケット１５０に対して位置決めされた状態で固定される。よって、撮像ユニット４０は、筐体３１に位置決めされた状態で固定される。なお、フレーム１４０及びブラケット１５０は、筐体３１以外の他の構造体に対して固定されてよい。
【0061】
なお、撮像ユニット４０は、ブラケット１５０を介さずに筐体３１に固定されてもよい。撮像ユニット４０は、３つの取付穴１４８を介して例えばビス止めされることで、筐体３１に固定されてよい。
【0062】
カバーガラス１６０は、例えばホウケイ酸ガラス、石英ガラス、無アルカリガラス、耐熱ガラス、水晶などによって形成されている。カバーガラス１６０は、透光性を有している。カバーガラス１６０の厚みは、例えば０．５ｍｍ～０．８ｍｍである。
【0063】
カバーガラス１６０は、フレーム１４０の開口部１３８内に収容された撮像チップ１００を封止するために用いられる。より具体的には、カバーガラス１６０は、フレーム１４０の開口部１３８を覆うようにフレーム１４０に固定される。カバーガラス１６０は、撮像チップ１００、ボンディングワイヤ１１０及びフレーム１４０が実装基板１２０に実装された後に、フレーム１４０に固定される。カバーガラス１６０は、接着部２３０によりフレーム１４０と接着される。カバーガラス１６０は透光性を有するので、当該接着部２３０は光硬化型接着剤であってもよい。
【0064】
カバーガラス１６０は、フレーム１４０及び実装基板１２０と共に、開口部１３８内の空間を密封する。従って、開口部１３８内に位置する撮像チップ１００は、実装基板１２０とフレーム１４０とカバーガラス１６０とによって密封された空間に配置される。これにより、撮像チップ１００は、外部環境の影響を受け難い。例えば、撮像チップ１００は、当該空間の外に存在する水分の影響を受け難い。これにより、撮像チップ１００の劣化を抑止することができる。
【0065】
図４は、一実施形態による、撮像ユニット４０を模式的に示す下面図である。また、図５は、一実施形態による、撮像ユニット４０が第１フレキシブル基板２５０および第２フレキシブル基板２６０を介してＡＳＩＣ５２および電源ユニット５３に接続された状態を模式的に示す下面図である。
【0066】
図４および図５では、実装基板１２０の第２主面１１２側の構成を実線で示し、第１主面１１１側における、撮像チップ１００と、撮像チップ１００の周辺領域１０２における処理回路１０４と、処理回路１０４に含まれる伝送回路１０５とをそれぞれ破線で示す。また、バイパスコンデンサ群１８５および回路群１８７の図示を簡略化し、それぞれ斜線の領域で示す。また、実装基板１２０内の（＋）極からの電流の経路と流れる方向とを黒塗りの矢印で示し、画像信号の経路と流れる方向とを白抜きの矢印で示す。以降で説明する図７および図８においても同様とし、重複する説明を省略する。
【0067】
１つのコネクタを実装基板の裏面上に実装する場合、当該コネクタは、フレキシブル基板などのハーネスが複数接続されたときに、それぞれのハーネスにかかるテンションが均等になることを考慮して、当該裏面上のほぼ中央に位置することが好ましい。また、実装基板の裏面上に電気回路を実装する場合には、電極パッドおよびビアを介して撮像チップに接続された配線層が実装基板の裏面の外周側に露出しており、当該配線層の近傍に電気回路を配置することが好ましい。かかる場合、コネクタは、実装基板の裏面上において、実装可能なスペースがあまり残っていない外周側ではなく、当該スペースが残されている中央側に配置させる必要がある。
【0068】
１つのコネクタが実装基板の裏面中央に配置される場合、撮像チップ内に構築されている伝送回路から出力された画像信号は、基板内の配線パターンを基板の面方向に伝送され、当該コネクタに到達する。かかる場合、当該配線パターンにおいて画像信号の抵抗損および誘電損が増大し、画像信号の信号レベルが劣化する原因となる。また、１つのコネクタが実装基板の裏面中央に配置される場合、裏面の端に配置される場合に比べて、当該コネクタと外部の画像処理装置との間の距離が長くなる。すなわち、当該コネクタと外部の画像処理装置とを接続するフレキシブル基板などのハーネスが相対的に長くなる。そのため、当該ハーネスを流れる画像信号の抵抗損および誘電損が増大し、画像信号の信号レベルが劣化する原因となる。
【0069】
本実施形態の撮像ユニット４０では、上述の通り、実装基板１２０の第２主面１１２上に第１コネクタ１８１および第２コネクタ１８３が実装される。ここで、上述したバイパスコンデンサ群１８５は、撮像チップ１００の電源用であり、バイパスコンデンサ群１８５の機能性を高めるべく、バイパスコンデンサ群１８５と撮像チップ１００との間の距離を短くすることが好ましい。本実施形態では、バイパスコンデンサ群１８５は、ソルダレジスト層２１１に形成された開口から外部に露出している配線層２１２の近傍に配置される。
【0070】
また、本実施形態において、バイパスコンデンサ群１８５は、実装基板１２０の第２主面１１２上の外周側に配置される。より具体的には、バイパスコンデンサ群１８５は、実装基板１２０の第２主面１１２上の外周側に、環状に実装される。なお、本実施形態において、図４に斜線で示したバイパスコンデンサ群１８５の領域の輪郭は、平面視において長方形である実装基板１２０および撮像チップ１００の形状に倣い、平面視において長方形を成す。
【0071】
本実施形態における第１コネクタ１８１は、環状のバイパスコンデンサ群１８５よりも内側に配置される。第２コネクタ１８３も同様に、環状のバイパスコンデンサ群１８５よりも内側に配置される。当該配置により、各コネクタが環状のバイパスコンデンサ群１８５よりも外側に配置される場合に比べて、実装基板１２０のサイズを小さくすることができる。なお、第１コネクタ１８１および第２コネクタ１８３は、平面視においてバイパスコンデンサ群１８５の長方形領域の四辺よりも内側に配置されている、とも言える。
【0072】
上述した通り、本実施形態において、第１コネクタ１８１に伝送される画像信号は、１ＧＨｚ以上で伝送される画像信号を含んでもよい。この信号は、例えばＳＬＶＳ、ＬＶＤＳと呼ばれる差動信号である。撮像チップ１００の伝送回路１０５から高速で出力される画像信号は、実装基板１２０の配線層２１２に配線された差動信号パターンを流れ、第１コネクタ１８１および第１フレキシブル基板２５０を経由し、ＡＳＩＣ５２に伝送される。
【0073】
上述した通り、本実施形態では、第１コネクタ１８１は、第２主面１１２上で、第１主面１１１上の伝送回路１０５に対向する位置に配置される。図４等において、実線の第１コネクタ１８１を、破線の伝送回路１０５と重なるように示している。当該配置によれば、図４中に白抜きの矢印で示す差動信号パターン内での画像信号の経路、および、図５中に白抜きの矢印で示す第１フレキシブル基板２５０内での画像信号の経路の両方を、１つのコネクタが実装基板の裏面中央に配置されている場合に比べて短くすることができる。従って、本実施形態の撮像ユニット４０は、第１コネクタ１８１および第２コネクタ１８３のそれぞれを実装基板１２０に実装することで、カメラ１０の小型化・薄型化に寄与することができる。
【0074】
１ＧＨｚ以上で伝送される画像信号の抵抗損および誘電損は、低周波数で伝送される画像信号に比べ、伝送経路の長さに応じた増大率が著しく大きい。換言すると、１ＧＨｚ以上で伝送される画像信号は、伝送経路内での減衰率が相対的に著しく大きい。
【0075】
本実施形態の撮像ユニット４０によれば、図４等に示す配置構成により、１つのコネクタが実装基板の裏面中央に配置されている場合に比べて、１ＧＨｚ以上で伝送される画像信号が伝送経路内で減衰することを抑止することができる。
【0076】
また、１つのコネクタが実装基板の裏面中央に配置されている場合には、実装基板内の差動信号パターンが相対的に長くなるため、画像信号を高速で伝送するのに適した材質の基材を用いる必要があり、当該基材は比較的高価なものである。これに対して、本実施形態の撮像ユニット４０によれば、実装基板１２０内の差動信号パターンを相対的に短くすることができるため、実装基板１２０として比較的安価な基材を用いることもでき、製造コストを下げることができる。
【0077】
撮像素子は、高画素化、画像の高速読み出し化に伴って消費電力が増加する傾向があり、メモリなどの大規模回路を搭載した積層型の場合には更に消費電力が増加する。１つのコネクタを、電源系、制御系、画像伝送系といった多用途に使用する場合には、当該コネクタの複数のピンを用途ごとに使い分けるため、当該コネクタを介して撮像素子に供給できる電流量に限りがある。また、画像信号を高速で伝送するのに適したコネクタとハーネスを採用した場合、汎用のコネクタとハーネスを用いる場合に比べて、撮像素子に大電流を供給する効率が低い場合がある。
【0078】
これに対して、２つのコネクタを備える撮像ユニット４０によれば、一方のコネクタを一の用途に特化したものにし、他方のコネクタを他の用途に特化したものにして、各コネクタを各用途に応じて使い分けることができる。例えば、撮像ユニット４０は、ＡＳＩＣ５２に画像信号を高速で伝送するのに適した第１コネクタ１８１と、電源ユニット５３から供給された大電流を撮像チップ１００に供給するのに適した第２コネクタ１８３とを用いることができる。この場合に、撮像ユニット４０は、第１コネクタ１８１に対して、画像信号を高速で伝送するのに適した第１フレキシブル基板２５０を適用し、第２コネクタ１８３に対して、大電流を供給するのに適した第２フレキシブル基板２６０を適用することもできる。
【0079】
なお、２つのコネクタを備える撮像ユニット４０は、１つのコネクタに複数の用途を割り当て、その一方で、他の１つのコネクタを特定の用途に特化して使用してもよい。例えば、撮像ユニット４０は、第１コネクタ１８１に画像信号の伝送および電流の供給の２つの用途を割り当て、第２コネクタ１８３を電流の供給に特化して使用してもよい。この場合に、第２コネクタ１８３は、大電流を供給するのに適したものであってもよい。また、２つのコネクタを備える撮像ユニット４０は、それぞれのコネクタに複数の用途を割り当ててもよい。例えば、撮像ユニット４０は、第１コネクタ１８１および第２コネクタ１８３の両方に、画像信号の伝送および電流の供給の２つの用途を割り当ててもよい。
【0080】
また、本実施形態では、第１コネクタ１８１は、実装基板１２０の第２主面１１２上の一端側に配置され、第２コネクタ１８３は、実装基板１２０の第２主面１１２上において、当該一端の反対側に配置される。より具体的には、第１コネクタ１８１および第２コネクタ１８３は、回路群１８７の対向する両側にそれぞれ配置される。この場合、第２コネクタ１８３は、実装基板１２０の中心に対して、第１コネクタ１８１とは点対称の位置に配置されている、とも言える。
【0081】
当該配置によれば、平面視においてＡＳＩＣ５２と電源ユニット５３が撮像ユニット４０を挟んで反対側に位置する場合に、第１コネクタ１８１からＡＳＩＣ５２までの距離、および、第２コネクタ１８３から電源ユニット５３までの距離の両方を短くすることができる。これにより、１つのコネクタが実装基板の裏面中央に配置されている場合に比べて、電源ユニット５３と第２コネクタ１８３とを接続する第２フレキシブル基板２６０を短く構成することができ、第２フレキシブル基板２６０での電圧降下を抑止して、撮像チップ１００に供給する電圧を安定させることができる。
【0082】
また、当該配置によれば、第１コネクタ１８１および第２コネクタ１８３が実装基板１２０の中心に対して点対称に配置されることで、第１コネクタ１８１および第２コネクタ１８３のそれぞれに第１フレキシブル基板２５０および第２フレキシブル基板２６０を接続しても、撮像ユニット４０にかかるテンションを均等にすることができる。これにより、例えば撮像ユニット４０を手振れ補正等の機能の為に動作させる場合に、動作を安定させることができ、カメラ１０をＶＲカメラなどの用途に用いる場合に特に有効である。
【0083】
図６は、図５に示す領域（Ａ）の模式的な拡大図である。本実施形態において、第１フレキシブル基板２５０は、マイクロストリップ配線であってもよい。本実施形態の第１フレキシブル基板２５０は、信号線２５１と、グランド線２５３と、信号線２５１およびグランド線２５３の間に位置する誘電体層２５５とによって形成される。なお、図６では、信号線２５１を斜線領域で示し、グランド線２５３をドット領域で示す。
【0084】
マイクロストリップ配線の第１フレキシブル基板２５０は、図６に示すように、特性インピーダンスを整合させた状態を維持したまま信号線２５１の幅を太くして信号損失を抑止するべく、グランド線２５３がメッシュ構造であってもよい。これにより、第１フレキシブル基板２５０は、伝送する画像信号の信号レベルが劣化することを抑止することができ、特に画像信号を高速で伝送する場合に有効である。また、メッシュ構造のグランド線２５３が、誘電体層２５５の一面全体の面積の２０％配されている場合に、当該効果が特に顕著となることが実験的に判明している。なお、グランド線２５３の材料の一例は銅である。
【0085】
また、第１フレキシブル基板２５０のグランド線２５３をメッシュ構造にすることで、第１フレキシブル基板２５０の柔らかくすることができ、カメラ１０をＶＲカメラなどの用途に用いる場合に特に有効である。なお、特性インピーダンスは、例えば１００Ωであってもよい。なお、カメラ１０は、第１フレキシブル基板２５０に代えて、細線同軸ケーブルを使用した場合であっても、同様の効果を奏することができる。
【0086】
また、マイクロストリップ配線の第１フレキシブル基板２５０は、図６に示すように、第１フレキシブル基板２５０の延伸方向に平行に延びる信号線２５１に対して、グランド線２５３が斜めに配されていてもよい。例えば、信号線２５１の延びる方向に対して、グランド線２５３が４５度程度に傾斜して延びていてもよい。このような構成により、誘電体層２５５を挟んで複数の信号線２５１のそれぞれに対面するグランド線２５３の面積比率を平均化することができる。さらに、図示していないが、上記のメッシュ構造のグランド線２５３で信号線２５１を上下の層で挟み込んだストリップ配線の構造にしても上記の効果を得る事ができる。
【0087】
図７は、一実施形態による、撮像ユニット４１が第１フレキシブル基板２５０および第２フレキシブル基板２６０を介してＡＳＩＣ５２および電源ユニット５３に接続された状態を模式的に示す下面図である。本実施形態において、図１から６を用いて説明した実施形態と同じ構成には同じ参照番号を付し、重複する説明を省略する。以降の実施形態の説明においても同様とする。
【0088】
本実施形態においても、図１から６を用いて説明した実施形態と同様に、実装基板１２０の第２主面１１２上に第１コネクタ１８１および第２コネクタ１８３が実装され、何れのコネクタも環状のバイパスコンデンサ群１８５よりも内側に配置される。また、図１から６を用いて説明した実施形態と同様に、第１コネクタ１８１は実装基板１２０の第２主面１１２上の一端側に配置され、第２コネクタ１８４は実装基板１２０の中心に対して第１コネクタ１８１とは点対称の位置に配置される。
【0089】
本実施形態では、図１から６を用いて説明した実施形態と異なる点として、第１コネクタ１８１および第２コネクタ１８４が、回路群１８７の対向する両側に配置されない。第２コネクタ１８４は、回路群１８７のｙ軸マイナス方向に隣接して配置される。本実施形態による撮像ユニット４１も、図１から６を用いて説明した実施形態と同様の効果を有する。
【0090】
図８は、一実施形態による、撮像ユニット４２が第１フレキシブル基板２５７および第２フレキシブル基板２６７を介してＡＳＩＣ５２および電源ユニット５３に接続された状態を模式的に示す下面図である。本実施形態においても、図１から６を用いて説明した実施形態と同様に、実装基板１２０の第２主面１１２上に第１コネクタ１８２および第２コネクタ１８６が実装され、何れのコネクタも環状のバイパスコンデンサ群１８５よりも内側に配置される。また、図１から６を用いて説明した実施形態と同様に、第１コネクタ１８２は実装基板１２０の第２主面１１２上の一端側に配置される。
【0091】
本実施形態では、図１から６を用いて説明した実施形態と異なる点として、第１コネクタ１８２および第２コネクタ１８６が、回路群１８７の対向する両側に配置されない。第２コネクタ１８６は、回路群１８７のｘ軸マイナス方向において、第１コネクタ１８２と隣接して配置される。また、本実施形態では、第１コネクタ１８２および第２コネクタ１８６のそれぞれが有するピンの数が、図１から６を用いて説明した実施形態に比べて少ない。本実施形態による撮像ユニット４２も、図１から６を用いて説明した実施形態と同様の効果を有する。
【0092】
図９は、一実施形態による、第１フレキシブル基板２７０の一部を模式的に示す側面図である。本実施形態による第１フレキシブル基板２７０は、図１から６を用いて説明した実施形態による第１フレキシブル基板２５０とは異なり、コプレナー配線である。本実施形態の第１フレキシブル基板２７０は、信号線２７１と、グランド線２７３と、信号線２７１およびグランド線２７３のそれぞれに隣接する誘電体層２７５とによって形成される。本実施形態による撮像ユニット４２も、図１から６を用いて説明した実施形態と同様の効果を有する。
【0093】
以上の複数の実施形態において、レンズユニット２０及びカメラボディ３０を含むカメラ１０を、撮像装置の一例として取り上げて説明した。しかし、撮像装置とは、レンズユニット２０を含まなくてよい。例えば、カメラボディ３０は撮像装置の一例である。また、撮像装置とは、一眼レフレックスカメラ等のレンズ交換式の撮像装置の他に、レンズ非交換式の撮像装置を含む概念である。
【0094】
なお、ＡＳＩＣ５２や電源ユニット５３などを含めて撮像ユニット４０と呼ぶ場合もある。また、追加的に又は代替的に、第１フレキシブル基板２５０や第２フレキシブル基板２６０などを含めて撮像ユニット４０と呼ぶ場合もある。
【0095】
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。
【0096】
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】
【0097】
１０ カメラ、２０ レンズユニット、２２ 光軸、３０ カメラボディ、３１ 筐体、４０、４１、４２ 撮像ユニット、１００ 撮像チップ、１０１ 撮像領域、１０２ 周辺領域、１０４ 処理回路、１０５ 伝送回路、１１０ ボンディングワイヤ、１２０ 実装基板、１１１ 第１主面、１１２ 第２主面、１２１ 第１層、１２２ 第２層、１３１ ビア、１３２ 絶縁体、１３８ 開口部、１８１、１８２ 第１コネクタ、１８３、１８４、１８６ 第２コネクタ、１８５ バイパスコンデンサ群、１８７ 回路群、２０１、２１１ ソルダレジスト層、２０２、２０４、２１２、２１４ 配線層、２０３、２０５、２１３、２１５ 絶縁層、２０７ 芯層、２１０、２２０、２３０ 接着部、２４０ ボンディングパッド、１４０ フレーム、１４１ 第１面、１４２ 第２面、１４３ 第３面、１４４ 第４面、１４５ 第５面、１４６ 第６面、１４７ 位置決め穴、１４８ 取付穴、１４９ ビス、１５０ ブラケット、１６０ カバーガラス、２５０、２５７、２７０ 第１フレキシブル基板、２５１、２７１ 信号線、２５３、２７３ グランド線、２５５、２７５ 誘電体層、２６０、２６７ 第２フレキシブル基板、６０ 基板ユニット、６２ 基板、５１ ＭＰＵ、５２ ＡＳＩＣ、５３ 電源ユニット、８８ 表示部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】