特開 2022-172941 撮像ユニットおよび撮像装置

(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】P2022172941

(43)【公開日】2022-11-17

(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】

   H05K 1/18 20060101AFI20221110BHJP

   H04N 5/335 20110101ALI20221110BHJP

   H04N 5/225 20060101ALI20221110BHJP

   H05K 1/14 20060101ALI20221110BHJP

   H05K 3/46 20060101ALI20221110BHJP

【ＦＩ】

H05K1/18 S

H04N5/335

H04N5/225 100

H05K1/14 E

H05K3/46 Q

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021079305

(22)【出願日】2021-05-07

(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】蒔田 竜子

【テーマコード（参考）】

5C024

5C122

5E316

5E336

5E344

【Ｆターム（参考）】

5C024CY42

5C024HX46

5C122EA52

5C122GE11

5C122GE18

5C122GE19

5E316AA02

5E316AA12

5E316BB04

5E316BB06

5E316BB15

5E316CC08

5E316CC32

5E316CC34

5E316FF45

5E316JJ02

5E336AA04

5E336AA11

5E336BB03

5E336BB14

5E336BC34

5E336CC31

5E336CC57

5E336CC60

5E336DD12

5E336EE07

5E336EE20

5E336GG30

5E344AA04

5E344BB01

5E344BB04

5E344BB13

5E344CC03

5E344CD18

5E344DD07

5E344EE30

(57)【要約】

【解決手段】撮像ユニットは、被写体を撮像する撮像素子およびコネクタが実装された実装基板と、コネクタが実装され、レギュレータを含む電源回路部を有する電源基板と、一端が実装基板のコネクタに接続され、他端が電源基板のコネクタに接続されたフレキシブル基板とを備え、電源回路部は、第１の電源電圧を出力し、第１の電源電圧に基づきフレキシブル基板を経由して撮像素子に印加されている第２の電源電圧を、フレキシブル基板を経由して帰還させ、帰還により電源基板側に現われた第３の電源電圧に基づいて第１の電源電圧を補正する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被写体を撮像する撮像素子およびコネクタが実装された実装基板と、
コネクタが実装され、レギュレータを含む電源回路部を有する電源基板と、
一端が前記実装基板の前記コネクタに接続され、他端が前記電源基板の前記コネクタに接続されたフレキシブル基板と
を備え、
前記電源回路部は、第１の電源電圧を出力し、前記第１の電源電圧に基づき前記フレキシブル基板を経由して前記撮像素子に印加されている第２の電源電圧を、前記フレキシブル基板を経由して帰還させ、帰還により前記電源基板側に現われた第３の電源電圧に基づいて前記第１の電源電圧を補正する、
撮像ユニット。

【請求項2】

前記電源回路部は、前記実装基板のグランド電位を前記フレキシブル基板を経由して帰還させ、帰還により前記電源基板側に現われた第２のグランド電位を検知する検知部を有し、検知した前記第２のグランド電位に基づいて前記第１の電源電圧を更に補正する、
請求項１に記載の撮像ユニット。

【請求項3】

前記電源回路部は、前記第３の電源電圧と、前記実装基板のグランド電位を前記フレキシブル基板を経由して帰還させ、帰還により前記電源基板側に現われた第２のグランド電位と、の差を出力端子に出力する差動増幅回路を更に有し、前記差に基づいて前記第１の電源電圧を補正する、
請求項１に記載の撮像ユニット。

【請求項4】

前記実装基板の前記コネクタ、前記フレキシブル基板、および、前記電源基板の前記コネクタにおける、前記実装基板のグランド電位が帰還する経路の抵抗と、前記撮像素子に印加されている前記第２の電源電圧が帰還する経路の抵抗とは等しい、
請求項３に記載の撮像ユニット。

【請求項5】

前記電源回路部は、
第１の抵抗素子および第２の抵抗素子が直列して配され、前記電源基板において前記第１の電源電圧をフィードバックするためのフィードバック経路と、
前記差動増幅回路の前記出力端子と前記電源基板のグランドとの間の経路上で直列に接続された第３の抵抗素子と第４の抵抗素子とを含む分圧経路と
を有し、
前記第３の抵抗素子および前記第４の抵抗素子の抵抗比率と前記第１の抵抗素子および前記第２の抵抗素子の抵抗比率とは同じであり、
前記第１の抵抗素子および前記第２の抵抗素子の間と前記第３の抵抗素子および前記第４の抵抗素子の間とは短絡している、
請求項３または４に記載の撮像ユニット。

【請求項6】

前記実装基板にはレギュレータを設けない、
請求項１から５のいずれか１項に記載の撮像ユニット。

【請求項7】

請求項１から６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】

複数の画素が配列された画素アレイを備える固体撮像装置が知られている（例えば、特許文献１）。従来から消費電力の増大が問題となっていた。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 特開２０１１－１７６６１６号公報

【発明の概要】

【0003】

本発明の第１の態様においては、撮像ユニットを提供する。撮像ユニットは、被写体を撮像する撮像素子およびコネクタが実装された実装基板を備えてもよい。撮像ユニットは、コネクタが実装され、レギュレータを含む電源回路部を有する電源基板を備えてもよい。撮像ユニットは、一端が実装基板のコネクタに接続され、他端が電源基板のコネクタに接続されたフレキシブル基板を備えてもよい。電源回路部は、第１の電源電圧を出力し、第１の電源電圧に基づきフレキシブル基板を経由して撮像素子に印加されている第２の電源電圧を、フレキシブル基板を経由して帰還させ、帰還により電源基板側に現われた第３の電源電圧に基づいて第１の電源電圧を補正してもよい。

【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の一部を模式的に示す上面図である。

【図3】図２のＡ－Ａ断面を模式的に示す断面図である。

【図4】一実施形態による撮像ユニット４０における、模式的な回路図である。

【図5】一実施形態による撮像ユニット４１における、模式的な回路図である。

【図6】図５における電源ユニット５３の模式的な回路図である。

【図7】一実施形態による撮像ユニット４２における、模式的な回路図である。

【図8】一実施形態による撮像ユニット４３における、模式的な回路図である。

【図9】一実施形態による撮像素子１００の消費電流変化と端子電圧変化との関係の一例を示すグラフである。

【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、表示部８８とを有する。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。

【0011】

撮像ユニット４０は、被写体を撮像する撮像素子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、実装基板１２０の第２主面１１２上に実装されるコネクタ１８０と、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と、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によって実装基板１２０に接続される基板６２を含む基板ユニット６０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、コネクタ１８０、フレーム１４０およびカバーガラス１６０を備えなくてもよい。なお、基板６２は、電源基板の一例である。以降の説明において、基板６２を電源基板と称する場合がある。

【0012】

撮像素子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。撮像素子１００は、実装基板１２０の第１主面１１１上に実装される。なお、撮像素子１００は撮像素子の一例である。

【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、撮像素子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。撮像素子１００の長手方向をｘ軸方向と定める。撮像素子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実装基板１２０、基板６２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】

基板ユニット６０の基板６２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の基板６２上には、コネクタ１８２、コネクタ１８４、ＭＰＵ５１、ＡＳＩＣ５２および電源ユニット５３が実装される。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。なお、基板ユニット６０は、電源ユニット５３等の構成が実装される単一の基板６２に代えて、各構成が１つずつ個別に実装される複数の基板を含んでもよく、幾つかの構成がまとめて実装される複数の基板を含んでもよく、これらを組み合わせた複数の基板を含んでもよい。

【0016】

ＭＰＵ５１は、カメラ１０の全体の制御を担う。ＡＳＩＣ５２は、撮像素子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、コネクタ１８０、第１フレキシブル基板２５０およびコネクタ１８４を介して、撮像素子１００からの画像信号を受信する。このように、第１フレキシブル基板２５０は、一端が実装基板１２０のコネクタ１８０に接続され、他端が基板６２のコネクタ１８４に接続される。

【0017】

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、コネクタ１８２、第２フレキシブル基板２６０、コネクタ１８０および実装基板１２０を介して、撮像素子１００に電流を供給する。このように、第２フレキシブル基板２６０は、一端が実装基板１２０のコネクタ１８０に接続され、他端が基板６２のコネクタ１８２に接続される。

【0018】

ＡＳＩＣ５２は、撮像素子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、撮像素子１００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。

【0019】

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。

【0020】

表示部８８は、基板ユニット６０の基板６２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。

【0021】

なお、撮像ユニット４０は２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２つ以上のコネクタが実装されてもよい。また、２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。

【0022】

図２は、一実施形態による、撮像ユニット４０の一部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の一部に追加して、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。

【0023】

撮像素子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。

【0024】

撮像領域１０１は、撮像素子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、撮像素子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。

【0025】

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。

【0026】

撮像素子１００は、実装基板１２０にＣＯＢ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ）実装されている。撮像素子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。

【0027】

撮像素子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。撮像素子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、撮像素子１００は、実装基板１２０にフリップチップ実装されてもよい。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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～１．５ｍｍであってよい。

【0036】

配線層２０２の少なくとも一部は、撮像素子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。

【0037】

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。

【0038】

撮像素子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。撮像素子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。

【0039】

ソルダレジスト層２１１上には、コネクタ１８０、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において撮像素子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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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素子１００が位置する。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

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、撮像素子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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

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素子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、撮像素子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。

【0057】

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内に位置する撮像素子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、撮像素子１００は、外部環境の影響を受け難い。例えば、撮像素子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、撮像素子１００の劣化を抑止することができる。

【0058】

図４は、一実施形態による撮像ユニット４０における、模式的な回路図である。撮像ユニット４０の基板６２において、電源ユニット５３は電源回路部３００を有する。

【0059】

基板６２に実装された電源回路部３００は、第１の電源電圧Ｖ１を出力する。電源回路部３００は、当該第１の電源電圧Ｖ１に基づき第２フレキシブル基板２６０等を経由して撮像素子１００に印加されている第２の電源電圧Ｖ１′を、第２フレキシブル基板２６０等を経由して帰還させる。電源回路部３００は更に、帰還により基板６２側に現われた第３の電源電圧に基づいて、上記の第１の電源電圧Ｖ１を補正する。なお、以降の説明において、第1の電源電圧Ｖ１を電源回路部３００の出力電圧Ｖ１と称する場合がある。同様に、第２の電源電圧Ｖ１′を撮像素子１００の端子電圧Ｖ１′と称する場合がある。

【0060】

換言すると、電源回路部３００は、撮像素子１００に印加されている電圧を一定に保つべく、第２フレキシブル基板２６０等を介して実装基板１２０の回路群１８７と共に、撮像素子１００に印加されている電圧を電源回路部３００にフィードバックするフィードバック経路を形成している。なお、電源回路部３００は、撮像素子１００に印加されている電圧を監視する、とも言える。

【0061】

より具体的には、電源回路部３００は、レギュレータの一例であるＤＣＤＣ３１１を含む。本実施形態による電源回路部３００は更に、コイル３１２、抵抗素子３１３、抵抗素子３１４およびコンデンサ３１５を含む。上述のフィードバック経路は、少なくともコイル３１２、抵抗素子３１３および抵抗素子３１４を含む。

【0062】

ＤＣＤＣ３１１の一端は、電源ユニット５３の正電源に接続され、正電源から正電圧Ｖｃｃを入力される。ＤＣＤＣ３１１の他端は、コネクタ１８２、第２フレキシブル基板２６０の電源線２６１およびコネクタ１８０を介して撮像素子１００の入力端子に電気的に接続される。

【0063】

ＤＣＤＣ３１１は、正電源から入力される正電圧Ｖｃｃをデューティー変調（パルス幅変調）し、出力電圧Ｖｄｃｄｃを出力する。後段のコイル３１２とコンデンサ３１５で平滑する事で所望の電圧に降下できる。ＤＣＤＣ３１１には、上記のフィードバック経路を介して、撮像素子１００の端子電圧Ｖ１′が帰還される。ＤＣＤＣ３１１は、帰還された、すなわちフィードバックされた電圧Ｖ１′が、撮像素子１００で規定されている端子電圧の正常な電圧範囲Ｖｓｅｎ内となるように、ＤＣＤＣ３１１の出力電圧Ｖｄｃｄｃを自ら調整できるドライブ能力を有する。

【0064】

撮像素子１００の入力端子近傍の電圧Ｖ１′は、撮像素子１００へ流れ込む消費電流が変化することによって変化する。そのため、ＤＣＤＣ３１１は、例えばＤＣＤＣ３１１を流れる電流量が増えて端子電圧Ｖ１′が低下してきた場合に、端子電圧Ｖ１′が正常な電圧範囲Ｖｓｅｎ内となるように、Ｖｄｃｄｃのデューティー比を上げる。すなわち電源回路部３００の出力電圧Ｖ１を昇圧して、端子電圧Ｖ１′を引き上げる。なお、この昇圧動作は、ＤＣＤＣ３１１のドライブ能力内で可能となる。

【0065】

コイル３１２は、ＤＣＤＣ３１１の他端とコネクタ１８２との間の経路上に配置される。すなわち、コイル３１２は、電源ユニット５３の正電源と撮像素子１００との間でＤＣＤＣ３１１と共に順に直列接続される。なお、コイル３１２はインダクタンスＬを有する。

【0066】

抵抗素子３１３および抵抗素子３１４は、撮像素子１００とＤＣＤＣ３１１との間で順に直列接続される。より具体的には、抵抗素子３１３の一端は、コネクタ１８２、第２フレキシブル基板２６０のフィードバック線２６２およびコネクタ１８０を介して撮像素子１００の入力端子に電気的に接続される。抵抗素子３１３の他端は抵抗素子３１４の一端およびＤＣＤＣ３１１に接続される。抵抗素子３１４の他端はグランドＧｎｄおよびＤＣＤＣ３１１に接続される。抵抗素子３１３および抵抗素子３１４はそれぞれ抵抗値Ｒｆｂ１およびＲｆｂ２を有する。

【0067】

図中に記号Ｃで示すコンデンサ３１５は、一端が基板６２のグランドＧｎｄに接続され、他端がＤＣＤＣ３１１の出力側に接続され、正電源からＤＣＤＣ３１１を介して撮像素子１００に供給される電流の変化を平滑化する。なお、コンデンサ３１５と同様に、図中に記号Ｃで示すコンデンサ１８８は、一端が実装基板１２０のグランドＧｃｏｂに接続され、他端が撮像素子１００の入力端子側に接続され、電源ユニット５３の正電源から撮像素子１００に供給される電流の変化を平滑化する。

【0068】

図中に示すように、第２フレキシブル基板２６０の電源線２６１は抵抗値ｒ２を有し、電源線２６１に接続されるコネクタ１８０、１８２のピンは抵抗値ｒ１を有する。また、第２フレキシブル基板２６０のフィードバック線２６２は抵抗値ｒ２′′を有し、フィードバック線２６２に接続されるコネクタ１８０、１８２のピンは抵抗値ｒ１′′を有する。また、第２フレキシブル基板２６０のグランド線２６３は抵抗値ｒ２′を有し、グランド線２６３に接続されるコネクタ１８０、１８２のピンは抵抗値ｒ１′を有する。

【0069】

近年、撮像素子の高画素化、高速読み出しに伴い、撮像素子の消費電力または消費電流が増大化する傾向にある。更に、メモリなどの大規模回路を搭載した積層型の撮像素子も登場し、撮像素子の消費電力の増大化に拍車をかけている。また一方で、撮像素子が駆動している期間には、画素に電荷を蓄積する期間、各画素の電荷に見合ったデジタル値にコード化、すなわちＡ／Ｄ変換している期間、輝度データを撮像素子から出力している期間、デジタルデータを撮像素子内のメモリに蓄積する期間など、多種多様な処理を行う期間が含まれ、これらの期間は互いに重複している場合がある。そのため、撮像素子においては、ある期間の消費電流量が通常量であっても、次の期間では、消費電流量が通常量を大きく超過する過大量へと急激に増加したり、また次の期間では、消費電流量が通常量に戻ったりするなど、消費電流量が急激に変化する場合がある。

【0070】

撮像素子の端子電圧Ｖ１′には、上述のように、撮像素子が動作可能な電圧範囲Ｖｓｅｎが定められている。撮像素子の端子電圧Ｖ１′が当該電圧範囲Ｖｓｅｎ外になるとエラーとして検出され、エラーが繰り返されると、撮像素子の動作が不安定になって正常な画像取得ができなくなったり、撮像素子の動作が停止したりする場合がある。

【0071】

撮像素子に電力を供給する電源ユニットが、撮像素子が実装された実装基板以外の電源基板上に実装され、実装基板と電源基板とがコネクタおよびハーネス（以降、単にコネクタ付きハーネスと称する。）によって接続されている場合、コネクタ付きハーネスの抵抗成分が原因で電圧低下（電圧ドロップと称する場合がある。）が生じる。当該電圧降下は、撮像素子に供給される電流量に比例し、当該電流量が多いほど大きくなる。

【0072】

撮像素子に安定した電圧を供給するためのレギュレータが電源基板上に実装され、レギュレータの出力電圧を一定に保つフィードバック経路が電源基板上のみに形成されている場合、実装基板側における撮像素子の端子電圧Ｖ１′は電源基板側のレギュレータにフィードバックされないため、レギュレータの出力電圧は上記の電圧降下を考慮したものにはならない。よって、撮像素子の消費電流量が大きい場合、撮像素子の端子電圧Ｖ１′は、電圧ドロップが原因で上述の電圧範囲Ｖｓｅｎの規定電圧下限を過渡的に下回る可能性が高まる。

【0073】

その一方で、上記のレギュレータが実装基板上に実装されている場合、レギュレータを流れる電流量が増大すると、レギュレータのスイッチングノイズや熱ノイズが増加して、撮像素子の撮像性能が劣化する場合がある。一例として、スイッチングノイズはスイッチングレギュレータ（ＤＣＤＣ）のスイッチング動作が撮像素子内部のシーケンス動作と共振することによって引き起こされ、熱ノイズは、ＬＤＯのようなリニアレギュレータによって引き起こされる。熱ノイズは、リニアレギュレータで生じた熱が実装基板を介して撮像素子に伝導することで生じる撮像性能の劣化であり、例えば、温度上限リミットをオーバーしやすくなるためにカメラの連続撮影可能な枚数を少なくさせたり、カメラの露光可能な時間を短くしたり、撮像画像の一部をホワイトノイズで白浮きさせたりすることである。

【0074】

そこで、撮像ユニット４０によれば、第２フレキシブル基板２６０等を介して実装基板１２０に接続された基板６２は、ＤＣＤＣ３１１を含む電源回路部３００を有し、電源回路部３００は、第２フレキシブル基板２６０等を介して、実装基板１２０上の撮像素子１００に印加されている電圧を帰還させる。また、撮像ユニット４０によれば、実装基板１２０にはレギュレータを設けない。

【0075】

より具体的には、電源回路部３００は、第１の電源電圧Ｖ１を出力するが、当該第１の電源電圧Ｖ１に基づき第２フレキシブル基板２６０等を経由して撮像素子１００に印加されている第２の電源電圧Ｖ１′は、コネクタ１８０、１８２の接触抵抗ｒ１および第２フレキシブル基板２６０の電源線２６１の伝送抵抗ｒ２で電圧降下した分、Ｖ１よりも小さい。ＤＣＤＣ３１１、コネクタ１８２、第２フレキシブル基板２６０およびコネクタ１８０を流れる電流をＩ１とすると、当該電圧降下はＩ１（２ｒ１＋ｒ２）［Ｖ］となる。当該電流Ｉ１の一部は、上記のフィードバック経路によって、撮像素子１００の入力側の手前でフィードバック電流Ｉｆｂだけ分流させる。よって、第２の電源電圧Ｖ１′は、基板６２のグランド電位Ｇｎｄを基準として、Ｖ１′＝Ｖ１－（Ｉ１－Ｉｆｂ）（２ｒ１＋ｒ２）となる。

【0076】

電源回路部３００は、第２の電源電圧Ｖ１′を、第２フレキシブル基板２６０等を経由してＤＣＤＣ３１１に帰還させる。帰還により基板６２側に現われる第３の電源電圧は、コネクタ１８０、１８２の接触抵抗ｒ１′′および第２フレキシブル基板２６０のフィードバック線２６２の伝送抵抗ｒ２′′で電圧降下した分Ｉｆｂ（２ｒ１′′＋ｒ２′′）だけＶ１′よりも小さい。フィードバック電流Ｉｆｂは、端子電圧Ｖ１′を用いて、Ｉｆｂ＝Ｖ１′／（Ｒｆｂ２＋Ｒｆｂ１＋２ｒ１′′＋ｒ２′′）と表される。例えば、抵抗Ｒｆｂ１を極大にすることによってフィードバック電流Ｉｆｂを電流Ｉ１に比べて極小にすることができ、フィードバック経路での電圧降下分Ｉｆｂ（２ｒ１′′＋ｒ２′′）を無視できるほど小さくすることができる。なお、フィードバック電流Ｉｆｂは抵抗素子３１４を経由してグランドＧｎｄに流れるので、Ｖｆｂ＝Ｉｆｂ・Ｒｆｂ２と表すことができる。

【0077】

電源回路部３００は、第３の電源電圧に基づいて第１の電源電圧Ｖ１を補正する。より具体的には、電源回路部３００は、ＤＣＤＣ３１１にＶ１′をフィードバックさせ、第１の電源電圧Ｖ１に対して当該電圧降下分Ｉ１（２ｒ１＋ｒ２）を補った電圧を出力する。

【0078】

このように、本実施形態に係る撮像ユニット４０によれば、実装基板１２０以外の基板６２の電源ユニット５３から、第２フレキシブル基板２６０等で電圧降下する分Ｉ１（２ｒ１＋ｒ２）［Ｖ］を予め昇圧させた電圧を出力することができ、これによって、撮像素子１００の端子電圧Ｖ１′が上記のように撮像素子１００の規定電圧下限を下回る可能性を低減することができる。

【0079】

また、撮像ユニット４０によれば、電源ユニット５３が実装された基板６２と、第２フレキシブル基板２６０等と、撮像素子１００が実装された実装基板１２０との間に上記のフィードバック経路が形成されている。これにより、撮像ユニット４０によれば、上述のように撮像素子１００の消費電流量が急激に変化しようとする場合にも、電源ユニット５３における電源回路部３００のＤＣＤＣ３１１で、電源回路部３００の出力電圧Ｖ１を調整することにより、撮像素子１００の端子電圧Ｖ１′を上記の電圧範囲Ｖｓｅｎに収めることができる。

【0080】

以上のように、撮像ユニット４０によれば、撮像素子１００の規定電圧を遵守できるため、安定した撮像素子１００の動作を確保できる。

【0081】

本実施形態による撮像ユニット４０の電源ユニット５３は、基板６２のグランド電位Ｇｎｄを基準として補正した電圧を出力しており、撮像素子１００を経由した帰還電流Ｉ１－Ｉｆｂが、実装基板１２０のグランドＧｃｏｂから、コネクタ１８０、第２フレキシブル基板２６０のグランド線２６３およびコネクタ１８２を介して基板６２のグランドＧｎｄに流れるときの電圧降下分（Ｉ１－Ｉｆｂ）（２ｒ′＋ｒ２′）を補正していない。そのため、撮像素子１００の端子電圧Ｖ１′が、実装基板１２０のグランド電位Ｇｃｏｂを基準とする上述の電圧範囲Ｖｓｅｎから外れる場合があり得る。そこで、撮像ユニット４０は、コネクタ付きハーネスにおけるグランド線２６３のピン数を増やしてもよい。これにより、撮像ユニット４０は、ｒ′およびｒ２′を０Ωに近づけることができ、上記の電圧降下分（Ｉ１－Ｉｆｂ）（２ｒ′＋ｒ２′）の影響を極力減らすことができる。よって、撮像ユニット４０は、撮像素子１００の端子電圧Ｖ１′が上述の電圧範囲Ｖｓｅｎから外れる可能性をより一層低減することができる。

【0082】

また、本実施形態に係る撮像ユニット４０によれば、実装基板１２０にはレギュレータを設けないので、レギュレータのスイッチングノイズや熱ノイズが撮像素子１００に影響を与えることを抑止することができ、よって、撮像素子１００の撮像性能が劣化することを抑止することができる。

【0083】

なお、基板６２の電源ユニット５３において、電源回路部３００のＤＣＤＣ３１１は、ＬＤＯのようなリニアレギュレータであってもよい。以降の実施形態においても同様とし、重複する説明を省略する。

【0084】

図５は、一実施形態による撮像ユニット４１における、模式的な回路図である。本実施形態において、図１から４を用いて説明した実施形態と同じ構成には同じ又は対応する参照番号を付し、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。

【0085】

本実施形態では、図１から４を用いて説明した実施形態と異なる点として、撮像ユニット４１の電源回路部３０１は追加的に、実装基板１２０のグランド電位Ｇｃｏｂを第２フレキシブル基板２６０を経由して帰還させ、帰還により基板６２側に現われた第２のグランド電位Ｖｇｓを検知する検知部３２０を有する。他の異なる点として、上記のフィードバック経路における抵抗素子３１３と抵抗素子３１４との間には、ＤＣＤＣ３１１に加えて、検知部３２０の一端が接続される。

【0086】

図６は、図５における電源ユニット５３の模式的な回路図である。検知部３２０は、ＯＰアンプ３２１と、４つの抵抗素子３２６、３２２、３２３、３２５と、トランジスタ３２４とを有する。図６中、抵抗素子３２６および抵抗素子３２２の抵抗を、それぞれＲ１、Ｒ２で示す。

【0087】

ＯＰアンプ３２１の非反転入力端子（＋）は、第２フレキシブル基板２６０のグランド線２６３等を介して実装基板１２０のグランド電位Ｇｃｏｂに接続され、すなわち、第２のグランド電位Ｖｇｓに接続される。

【0088】

撮像ユニット４１に通常以上の電流Ｉ１が流れる場合、第２のグランド電位Ｖｇｓは、撮像素子１００を経由した帰還電流Ｉ１－Ｉｆｂが、実装基板１２０のグランドＧｃｏｂから第２フレキシブル基板２６０等を介して基板６２のグランドＧｎｄに流れるときの電圧降下分（Ｉ１－Ｉｆｂ）（２ｒ′＋ｒ２′）［Ｖ］である。撮像ユニット４１に電流Ｉ１が流れない又は電流Ｉ１が微小である場合は、第２のグランド電位Ｖｇｓ≒０である。

【0089】

ＯＰアンプ３２１の反転入力端子（－）は、抵抗素子３２２を介してＯＰアンプ３２１の出力端子に接続され、且つ、抵抗素子３２６の一端に接続される。抵抗素子３２６の他端は電源ユニット５３のグランド電位Ｇｎｄに接続される。ＯＰアンプ３２１の出力端子は、抵抗素子３２２と並列接続された抵抗素子３２３の一端にも接続され、抵抗素子３２３の他端はトランジスタ３２４のベースに接続される。

【0090】

トランジスタ３２４のコレクタは、抵抗素子３２５を介して、上記のフィードバック経路における抵抗素子３１３と抵抗素子３１４との間に接続される。トランジスタ３２４のエミッタは、グランド電位Ｇｎｄに接続される。

【0091】

検知部３２０は、撮像ユニット４１に電流Ｉ１が流れることで第２のグランド電位Ｖｇｓを検知した場合、第２のグランド電位Ｖｇｓに応じた補正電流Ｉｇｃの流れを生じさせることにより、ＤＣＤＣ３１１のフィードバック電位Ｖｆｂに第２のグランド電位Ｖｇｓを導入する。これにより、本実施形態に係る電源回路部３０１は、検知部３２０で検知した第２のグランド電位Ｖｇｓに基づいて第１の電源電圧Ｖ１を更に補正する。なお、ＯＰアンプ３２１、トランジスタ３２４等を有する検知部３２０は、検知電位に応じた電流をシンクする、すなわち吸い込む機能を有する回路、とも言える。

【0092】

より具体的には、検知部３２０に対して、第２のグランド電位Ｖｇｓを補正電流Ｉｇｃに変換する変換係数Ｋｖｉが予め設定され、Ｉｇｃ＝Ｋｖｉ・Ｖｇｓと定義する。上述した通り、ＤＣＤＣ３１１へ帰還するフィードバック電位ＶｆｂはＶｆｂ＝Ｉｆｂ・Ｒｆｂ２で表される。ここで、上記の補正電流Ｉｇｃが上記のフィードバック経路における抵抗素子３１３と抵抗素子３１４との間から検知部３２０に向けて流れた場合、ＶｆｂはＶｆｂ＝（Ｉｆｂ－Ｉｇｃ）Ｒｆｂ２＝（Ｉｆｂ－Ｋｖｉ・Ｖｇｓ）Ｒｆｂ２となる。つまり、第２のグランド電位Ｖｇｓを補正電流Ｉｇｃに変換すれば、第２のグランド電位ＶｇｓもＤＣＤＣ３１１のフィードバック電位Ｖｆｂとして補正することができる。

【0093】

検知部３２０の動作を更に詳述する。ＯＰアンプ３２１の入力端子電圧がハイインピーダンス（≒∞［Ω］）の場合、コネクタ付きハーネスの抵抗（ｒ１′′、ｒ２′′）での電圧降下分は無視できるほどに小さくなる。この場合、Ｖｇｓ＝Ｇｃｏｂ［Ｖ］となる。また、ＯＰアンプ３２１の出力端子電圧は、Ｖｏｐ＝Ｖｇｓ（１＋Ｒ２／Ｒ１）で定義される。

【0094】

撮像ユニット４１に電流Ｉ１が流れない又は電流Ｉ１が微小である場合は、第２のグランド電位Ｖｇｓ≒０であるので、ＯＰアンプ３２１の出力電位ＶｏｐはＶｏｐ≒０［Ｖ］となる。この場合、トランジスタ３２４のベースにはベース電流ｉｂが流れないので、トランジスタ３２４のコレクタにはコレクタ電流として補正電流Ｉｇｃが流れず、Ｉｇｃ＝０［Ａ］となる。よって、この場合には、電源回路部３０１は、第２のグランド電位Ｖｇｓに基づく第１の電源電圧Ｖ１の補正を行わない。

【0095】

撮像ユニット４１に通常以上の電流Ｉ１が流れ、検知部３２０が第２のグランド電位Ｖｇｓを検知した場合、ＯＰアンプ３２１の出力電圧は、Ｖｏｐ＝Ｖｇｓ（１＋Ｒ２／Ｒ１）となり、トランジスタ３２４のベースにはベース電流ｉｂが流れるので、トランジスタ３２４のコレクタにはコレクタ電流として補正電流Ｉｇｃが流れる。この場合、Ｉｇｃ＝ｈＦＥ・ｉｂで定義される。ただし、ｈＦＥはトランジスタ３２４の直流電流増幅率とする。

【0096】

以上の実施形態による撮像ユニット４１も、図１から４を用いて説明した実施形態と同様の効果を有する。また、本実施形態に係る撮像ユニット４１によれば、基板６２の電源ユニット５３からの出力電圧に対して、電流Ｉ１が基板６２から第２フレキシブル基板２６０等を介して実装基板１２０に流れるときの電圧降下分Ｉ１（２ｒ１＋ｒ２）［Ｖ］だけでなく、撮像素子１００を経由した帰還電流Ｉ１－Ｉｆｂが、実装基板１２０のグランドＧｃｏｂから第２フレキシブル基板２６０等を介して基板６２のグランドＧｎｄに流れるときの電圧降下分（Ｉ１－Ｉｆｂ）（２ｒ′＋ｒ２′）［Ｖ］も、予め昇圧させて出力することができる。

【0097】

図７は、一実施形態による撮像ユニット４２における、模式的な回路図である。本実施形態では、図１から４を用いて説明した実施形態と異なる点として、撮像ユニット４１の電源回路部３０２は追加的に、差動増幅回路３３０を更に有する。電源回路部３０２の差動増幅回路３３０は、抵抗素子３１３および抵抗素子３１４と共に、上記のフィードバック経路上で、撮像素子１００とＤＣＤＣ３１１との間で順に直列接続される。

【0098】

差動増幅回路３３０は、ＯＰアンプ３３１と、４つの抵抗素子３３４、３３２、３３３、３３５とを有する。図７に示すように、４つの抵抗素子３３４、３３２、３３３、３３５の抵抗値はＲで等しい。このように、４つの抵抗素子３３４、３３２、３３３、３３５の抵抗の値が同じとなるように構成すると、差動増幅回路３３０はゲイン１倍の差動増幅回路となる。

【0099】

ＯＰアンプ３３１の反転入力端子（－）は、第２フレキシブル基板２６０のグランド線２６３等と、抵抗素子３３４とを介して実装基板１２０のグランド電位Ｇｃｏｂに接続される。ＯＰアンプ３３１の反転入力端子（－）はまた、抵抗素子３３５を介してＯＰアンプ３３１の出力端子にも接続される。

【0100】

ＯＰアンプ３２１の非反転入力端子（＋）は、抵抗素子３３２と、第２フレキシブル基板２６０のフィードバック線２６２等とを介して、撮像素子１００の入力端子側に接続される。ＯＰアンプ３２１の非反転入力端子（＋）と抵抗素子３３２との間において、抵抗素子３３３の一端が接続され、抵抗素子３３３の他端はグランド電位Ｇｎｄに接続される。ＯＰアンプ３３１の出力端子は、抵抗素子３３５と並列接続された抵抗素子３１３にも接続される。

【0101】

また、本実施形態では、実装基板１２０のコネクタ１８０、第２フレキシブル基板２６０、および、基板６２のコネクタ１８２における、実装基板１２０のグランド電位Ｇｃｏｂが帰還する経路の抵抗（ｒ１′′、ｒ２′′）と、撮像素子１００に印加されている第２の電源電圧Ｖ１′が帰還する経路の抵抗（ｒ１′′、ｒ２′′）とは等しい。すなわち、第２フレキシブル基板２６０のグランド線２６３およびフィードバック線２６２の抵抗値は何れもｒ２′′であり、グランド線２６３およびフィードバック線２６２のそれぞれに接続されるコネクタ１８０、１８２のピンは何れも抵抗値ｒ１′′である。

【0102】

差動増幅回路３３０は、帰還により基板６２側に現われた第３の電源電圧Ｖｆｂと、第２のグランド電位との差を、出力電圧Ｖｏｐとして出力端子に出力する。第２のグランド電位は、実装基板１２０のグランド電位Ｇｃｏｂを第２フレキシブル基板２６０等を経由して基板６２側に帰還させ、帰還により基板６２側に現われた電圧である。なお、図７中、第２のグランド電位を（Ｖｆｂ）と示している。

【0103】

図７中に示すように、ＯＰアンプ３３１の非反転入力端子（＋）にはフィードバック電流Ｉｆｂが流れ込み、ＯＰアンプ３３１の反転入力端子（－）にはフィードバック電流Ｉｆｂ′が流れ込む。フィードバック線２６２等を介して撮像素子１００の端子電圧Ｖ１′側に接続されたＯＰアンプ３３１の非反転入力端子（＋）の電位Ｖｆｂは、グランド電位Ｇｎｄ基準で、Ｖｆｂ＝Ｖ１′・Ｒ／（Ｒ＋Ｒ）＝Ｖ１′／２となる。また、Ｉｆｂ＝Ｖ１′／（Ｒ＋Ｒ）＝Ｖ１′／２Ｒで表される。

【0104】

ＯＰアンプ３３１の出力電位Ｖｏｐは、抵抗素子３３５を介してＯＰアンプ３３１の出力端子にも接続されたＯＰアンプ３３１の反転入力端子（－）の電位が非反転入力端子（＋）と同電位のＶｆｂとなるように動作する。具体的には、フィードバック電流Ｉｆｂが抵抗素子３３５を流れることで電圧降下する分Ｒ・Ｉｆｂを考慮して、Ｖｏｐ＝Ｖｆｂ＋Ｒ・Ｉｆｂとなるように動作する。当該式にＶｆｂ＝Ｖ１′／２およびＩｆｂ＝Ｖ１′／２Ｒを代入すると、Ｖｏｐ＝Ｖ１′となる。これは、差動増幅回路３３０の出力電圧Ｖｏｐが、実装基板１２０における撮像素子１００の端子電圧Ｖ１′を、電源基板である基板６２のグランド電位Ｇｎｄ基準でそのまま出力していることを表している。

【0105】

すなわち、電源回路部３０２は、第２フレキシブル基板２６０の電源線２６１等での電圧降下分と、実装基板１２０のグランド電位Ｇｃｏｂから基板６２のグランド電位Ｇｎｄへ帰還電流が流れることに起因する第２フレキシブル基板２６０のグランド線２６３等での電圧降下分とを個別に検出するのではなく、これらの電圧降下分の差分をそのまま差動増幅回路３３０の出力電圧に再現し、すなわち当該差分を直接検出している。

【0106】

電源回路部３０２は、差動増幅回路３３０の出力電圧Ｖｏｐとして出力される上記の差に基づいて、上述の第１の電源電圧Ｖ１を補正する。すなわち、電源回路部３０２は、撮像素子１００の端子電圧Ｖ１′をそのままＤＣＤＣ３１１にフィードバックすることによって、電源回路部３０２の出力電圧Ｖ１を補正する。

【0107】

以上の実施形態による撮像ユニット４２も、図１から４を用いて説明した実施形態と同様の効果を有する。また、本実施形態に係る撮像ユニット４２によれば、コネクタ付きハーネスの接触抵抗、伝送抵抗の影響を排除して、電源ユニット５３の遠方の電圧である端子電圧Ｖ１′を正確に電源ユニット５３のグランドＧｎｄ基準で再現することができる。撮像ユニット４２は、コネクタ付きハーネスでの電圧降下分を補正する精度が高い、とも言える。

【0108】

図８は、一実施形態による撮像ユニット４３における、模式的な回路図である。本実施形態では、図７を用いて説明した実施形態と異なる点として、電源回路部３０３は、電源ユニット５３における小さなフィードバックループからなるフィードバック経路と、差動増幅回路３３０の出力端子と基板６２のグランドＧｎｄとの間の分圧経路とを有する。

【0109】

フィードバック経路は、抵抗素子３１３および抵抗素子３１４が直列して配され、基板６２において、電源回路部３０３が出力する第１の電源電圧Ｖ１を電源回路部３０３のＤＣＤＣ３１１にフィードバックする。分圧経路は、差動増幅回路３３０の出力端子と基板６２のグランドＧｎｄとの間の経路上で直列に接続された抵抗素子３３６と抵抗素子３３７とを含む。

【0110】

図８中に示すように、抵抗素子３１３および抵抗素子３１４の抵抗をそれぞれＲｆｂ１およびＲｆｂ２とし、抵抗素子３３６および抵抗素子３３７の抵抗をそれぞれＲｆｂ１′およびＲｆｂ２′とする。

【0111】

抵抗素子３３６および抵抗素子３３７の抵抗比率Ｒｆｂ１′：Ｒｆｂ２′と抵抗素子３１３および抵抗素子３１４の抵抗比率Ｒｆｂ１：Ｒｆｂ２とは同じである。更に、抵抗素子３１３および抵抗素子３１４の間と抵抗素子３３６および抵抗素子３３７の間とは短絡している。

【0112】

図７を用いて説明した通り、差動増幅回路３３０は、上述の第３の電源電圧Ｖｆｂと、第２のグランド電位との差を、出力電圧Ｖ１ｆｂとして出力端子に出力する。第２のグランド電位は、実装基板１２０のグランド電位Ｇｃｏｂを第２フレキシブル基板２６０等を経由して基板６２側に帰還させ、帰還により基板６２側に現われた電圧である。

【0113】

撮像ユニット４３に電流Ｉ１が流れない又は電流Ｉ１が微小である場合は、第２フレキシブル基板２６０等での電圧降下が生じないため、差動増幅回路３３０の出力電圧Ｖ１ｆｂは、Ｖ１ｆｂ＝Ｖ１′となる。また、差動増幅回路３３０の出力電位はＤＣＤＣ３１１のフィードバック電位Ｖｆｂ′と等電位であるため、抵抗素子３１３および抵抗素子３１４の間から抵抗素子３３６および抵抗素子３３７の間に向かって補正電流Ｉｆｃは流れない。

【0114】

電源回路部３０３の出力電圧Ｖ１は、Ｖ１＝Ｉｆｂ・Ｒｆｂ１＋Ｖｆｂ′で表すことができる。撮像ユニット４３に通常以上の電流Ｉ１が流れる場合、第２フレキシブル基板２６０等の電圧降下が生じ、Ｖ１ｆｂ＞Ｖ１′となる。このときに、電気的な平衡が崩れ、上記の補正電流Ｉｆｃが流れる。これにより、電源回路部３０３の補正後の出力電圧Ｖ１′は、Ｖ１′＝（Ｉｆｃ＋Ｉｆｂ）・Ｒｆｂ１＋Ｖｆｂ′となる。すなわち、補正電流Ｉｆｃが流れた分だけ、ＤＣＤＣ３１１の出力電圧Ｖ１′は高い電圧となり、第２フレキシブル基板２６０等で電圧降下した分をＤＣＤＣ３１１が補正して出力できたことになる。なお、ＤＣＤＣ３１１は、それ自体が構築している基準電圧ＶｒｅｆとＶｆｂ′が、Ｖｒｅｆ＝Ｖｆｂ′となるように制御されている。

【0115】

以上の実施形態による撮像ユニット４３も、複数の図を用いて説明した実施形態と同様の効果を有する。また、本実施形態に係る撮像ユニット４３によれば、電源ユニット５３の遠方の電圧である端子電圧Ｖ１′がＶ１から電圧降下した分を正確に電源ユニット５３のグランドＧｎｄ基準で再現している。当該電圧降下分は端子電圧Ｖ１′に比べて大幅に小さいため、端子電圧Ｖ１′を再現する場合に比べて、電流値の増減に応じて電圧降下する分を補正して追従する際の遅延量を抑えることができ、電源システム全体が発振することを抑止することができる。

【0116】

図９は、一実施形態による撮像素子１００の消費電流変化と端子電圧変化との関係の一例を示すグラフである。図９に示すグラフは、図１から図８を用いて説明した複数の実施形態における、撮像素子１００の消費電流変化と端子電圧変化との関係を示してもよい。

【0117】

グラフの横軸は時間［ｓ］を指し、縦軸は撮像素子１００の端子電圧Ｖ２［Ｖ］および消費電流［Ａ］を指す。また、グラフ中、上述した規定電圧上限および規定電圧下限をそれぞれ破線の直線で示す。

【0118】

撮像素子１００に通常時の電流α［Ａ］が流れ込む場合、端子電圧Ｖ１′は、電源回路部の出力電圧Ｖ１がコネクタ１８０、１８２の接触抵抗ｒ１および第２フレキシブル基板２６０の伝送抵抗ｒ２で電圧降下した分、すなわちα（２ｒ１＋ｒ２）［Ｖ］だけ電圧ドロップする（ドロップ後の電圧はＶ１α＝Ｖ１－α（２ｒ１＋ｒ２））。しかしながら、各実施形態に係る撮像ユニットの電源回路部は、端子電圧Ｖ１′の帰還電圧に基づいて当該電圧ドロップ分を補正した電圧を出力するため、端子電圧Ｖ１′＝Ｖｓｅｎとなるように維持できる。

【0119】

撮像素子１００に大電流β［Ａ］が流れ込む場合も、各実施形態に係る撮像ユニットの電源回路部は、端子電圧Ｖ１′の帰還電圧に基づいて当該電圧ドロップ分を補正した電圧を出力するため、端子電圧Ｖ１′＝Ｖｓｅｎとなるように維持できる。すなわち、各実施形態に係る撮像ユニットによれば、撮像素子１００の消費電流量が急激に変化する場合にも、撮像素子１００の端子電圧Ｖ１′を、撮像素子１００が動作可能な電圧範囲内Ｖｓｅｎに保つことができる。すなわち、撮像素子１００の端子電圧Ｖ１′が、電源回路部のレギュレータのドライブ能力を上回ってＶｓｅｎの規定電圧上限を過渡的に上回るオーバーシュートや、Ｖｓｅｎの規定電圧下限を過渡的に下回るアンダーシュートが発生することを防止できる。すなわち、各実施形態に係る撮像ユニットは、撮像素子１００の規定電圧を遵守できるため、安定した撮像素子１００の動作を確保できる。

【0120】

以上の複数の実施形態において、撮像ユニットには、多種多様な電源回路が１０個程度載せられている場合があり、その中には、実装基板に載せるべき電源回路、例えばアナログ系の電源回路が存在する。例えば、撮像素子の画素回路を駆動するための電力を供給する画素電源は、電源のふらつきに起因するノイズが画素系に与える信号に影響することを抑止するために、撮像素子を実装する基板に載せることが好ましい。

【0121】

そこで、複数の実施形態に係る撮像ユニットでは、電源回路の種類に応じて、実装基板および電源基板における第１の電源回路部および第２の電源回路部の配置を異ならせてもよい。例えば、ノイズに弱い電源回路ならば、ＬＤＯなどのレギュレータを実装基板上に配置してノイズの混入を少なくしてもよい。例えば、デジタル系の電源回路ならば、ノイズが影響しても比較的余裕度があるので、ＤＣＤＣなどのレギュレータを電源基板上に配置してもよい。なお、撮像ユニットの実装基板に第１の電源回路部および第２の電源回路部の両方が実装される場合、電源基板は、撮像ユニットに含まれない、独立した構成要素と考えてもよい。

【0122】

以上の複数の実施形態において、レンズユニット及びカメラボディを含むカメラを、撮像装置の一例として取り上げて説明した。しかし、撮像装置は、レンズユニットを含まなくてよい。例えば、カメラボディ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。

【0123】

なお、ＡＳＩＣや電源ユニットなどを含めて撮像ユニットと呼ぶ場合もある。また、追加的に又は代替的に、第１フレキシブル基板や第２フレキシブル基板などを含めて撮像ユニットと呼ぶ場合もある。

【0124】

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。

【0125】

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】

【0126】

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、４３ 撮像ユニット、１００ 撮像素子、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、１８０、１８２、１８４ コネクタ、１８５ バイパスコンデンサ群、１８７ 回路群、１８８ コンデンサ、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 第１フレキシブル基板、２６０ 第２フレキシブル基板、２６１ 電源線、２６２ フィードバック線、２６３ グランド線、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、３００、３０１、３０２、３０３ 電源回路部、３１１ ＤＣＤＣ、３１２ コイル、３１３、３１４ 抵抗素子、３１５ コンデンサ、３２０ 検知部、３２１ ＯＰアンプ、３２２、３２３、３２５、３２６ 抵抗素子、３２４ トランジスタ、３３０ 差動増幅回路、３３１ ＯＰアンプ、３３２、３３３、３３４、３３５、３３６、３３７ 抵抗素子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】