CN102761686A

CN102761686A - 摄像设备

Info

Publication number: CN102761686A
Application number: CN2012101206197A
Authority: CN
Inventors: 浅井良和
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2011-04-26
Filing date: 2012-04-23
Publication date: 2012-10-31
Also published as: US20120273656A1; US9291881B2; JP5864890B2; JP2012230259A

Abstract

一种摄像设备。图像传感器被定位于固定构件，并且通过将粘接剂注入开口，图像传感器粘接固定至固定构件。开口以沿着图像传感器的短边方向延伸的形状形成在与图像传感器的长边方向上的大致中央部对应的位置。开口形成为使得不面向图像传感器的那侧的开口宽度大于面向图像传感器的那侧的开口宽度。

Description

摄像设备

技术领域

本发明涉及摄像设备(imaging apparatus)，更具体地，涉及使图像传感器粘接固定至固定构件的摄像设备。

背景技术

诸如数字式相机等摄像设备通过将被摄体像转换成电信号来获取图像。摄像设备通过图像传感器接收拍摄光束、将从图像传感器输出的光电转换信号转换成图像数据并且将图像数据记录在诸如存储卡等记录介质中。电荷耦合器件(CCD)传感器或互补型金属氧化物半导体(CMOS)传感器被用作图像传感器。

这样的摄像设备需要以高水平的可靠性保持图像传感器，同时精确地维持多个光学部件之间的相对位置关系。在使用近年来的大型图像传感器的数字式单镜头反光相机的情况下，需要图像传感器和光学取景器之间的相对位置关系以及拍摄聚焦方向(shooting focus direction)上的位置精度。

例如，日本特开2007-227673号公报论述了如下技术：图像传感器粘接固定至其它部件或基板以形成摄像单元，并且相对于摄像设备保持该摄像单元。根据日本特开2007-227673号公报中论述的粘接方法，在图像传感器的投影范围内、将粘接用开口布置于图像传感器固定构件，通过将粘接剂注入图像传感器固定构件的开口中来固定图像传感器。

另外，日本特开2006-203624号公报论述了如下粘接方法：在图像传感器的投影范围内大致均匀地布置图像传感器固定构件的开口。因此，由于粘接用开口大致均匀地布置，所以能够获得足以承受相机的落下冲击的强度。

然而，在日本特开2007-227673号公报中论述的摄像单元中，粘接用开口设置在与图像传感器的中央对应的一个位置，并且开口的截面形状在厚度方向上是直的。因此，难以获得足够的粘接强度。这里所说的粘接强度是摄像单元的重量的大约10倍。

另外，在日本特开2006-203624号公报中论述的摄像单元中，由于粘接用开口大致均匀地布置在图像传感器的背面，所以能够获得足够的强度。但是，在开口在宽范围上粘接固定至图像传感器的背面的情况下，当图像传感器被置于高温或低温下时，由于图像传感器和图像传感器固定构件是不同的构件，所以图像传感器在由线膨胀系数的差引起的热应变的影响下极大地变形。

发明内容

本发明旨在确保图像传感器和图像传感器固定构件的粘接固定用的足够的粘接强度，并且减少图像传感器的由于图像传感器和图像传感器固定构件在高温或低温下的线膨胀系数的差而导致的变形。

根据本发明的一个方面，一种摄像设备，其包括：图像传感器；和固定构件，在所述固定构件中形成开口，其中，所述图像传感器被定位于所述固定构件，并且通过将粘接剂注入所述开口，所述图像传感器粘接固定至所述固定构件，所述开口以沿着所述图像传感器的短边方向延伸的形状形成在与所述图像传感器的长边方向上的大致中央部对应的位置，所述开口形成为使得不面向所述图像传感器的那侧的开口宽度大于面向所述图像传感器的那侧的开口宽度。

从下面参照附图对示例性实施方式的详细说明，本发明的其它特征和方面将变得明显。

附图说明

包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出本发明的示例性实施方式、特征和方面，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1A和图1B是示出根据本发明的示例性实施方式的相机的示意性整体构造的立体图。

图2是示出根据本发明的示例性实施方式的相机的内部电气构造的图。

图3A和图3B是示出根据本发明的示例性实施方式的摄像单元和周边部件的分解立体图。

图4A和图4B是示出根据本发明的示例性实施方式的摄像单元的构造的分解立体图。

图5是说明根据本发明的示例性实施方式的图像传感器固定构件的粘接用开口的后视图。

图6是沿图5的线A-A截取的截面图及其细节图。

图7A、图7B和图7C是详细说明图像传感器固定构件的粘接用开口的截面的图。

图8A和图8B是示出由图像传感器和图像传感器固定构件的线膨胀系数的差引起的热应变的影响的示意图。

图9是根据本发明的示例性实施方式的摄像单元的后视图。

图10是沿图9的线D-D截取的截面图及其细节图。

具体实施方式

下面将参照附图详细说明本发明的各种示例性实施方式、特征和方面。

下面，在示例性实施方式中，将说明用作摄像设备的数字式单镜头反光相机(下文中称为相机)。在各图中，如果需要，相机的被摄体侧用前侧Fr表示，摄影者侧用后侧Rr表示，摄影者侧的右侧和左侧相应地用R和L表示。

首先，将参照图1A、图1B和图2说明根据本发明的示例性实施方式的相机的示意性整体构造。图1A和图1B是根据示例性实施方式的相机在移除了拍摄镜头单元(未示出)的状态下的外观图。图1A是当从前侧(被摄体侧)观察相机时的立体图，图1B是当从后侧(摄影者侧)观察相机时的立体图。图2是示出相机的内部电气构造的图。

如图1A所示，在相机主体1的正面，安装单元2被设置成可拆装地固定拍摄镜头单元。在安装单元2中，安装触点3被设置成能够在相机主体1和拍摄镜头单元之间进行控制信号、状态信号和数据信号等的通信，并且能够向拍摄镜头单元侧提供电力。另外，在相机主体1，镜头解锁钮4设置在邻近安装单元2的位置。当移除所安装的拍摄镜头单元时，使用者按压镜头解锁钮4。

在相机主体1内部，设置镜盒20以引导通过拍摄透镜的拍摄光束。在镜盒20内部，布置主镜(快速复原镜)6以沿预定方向反射拍摄光束。如图2所示，主镜6改变到被保持在与拍摄光轴成45°角的状态以朝向五边形屋脊型反射镜(pentagonal roofmirror)7引导拍摄光束。主镜6改变到被保持在从拍摄光束退避的退避位置的状态以朝向固态图像传感器8(下文中称为图像传感器)引导拍摄光束。

把持单元9设置于相机主体1，使得摄影者能够保持相机主体1。释放钮10设置于把持单元9，以使摄影者能够指示相机100拍摄。如图2所示，释放钮10包括SW1(7a)和SW2(7b)。释放钮10的第一行程接通SW1，而第二行程接通SW2。

从相机主体1突出的闪光灯单元(flash unit)11、闪光灯安装插座槽(shoe groove)12和闪光灯触点13设置于相机主体1的顶部。

如图1B所示，在相机主体1的背面，设置取景器目镜窗14，以使摄影者能够观察由上述主镜6反射的拍摄光束。在相机主体1的背面的中央附近设置能够显示图像的彩色液晶监视器15。

接着，将参照图3A和图3B说明相机100的内部构造。图3A和图3B是示出相机的内部构造的立体图。图3A是当从前侧观察相机时的立体图，图3B是当从后侧观察相机时的立体图。在图3A中，沿着拍摄光轴从前侧起按照安装单元2、镜盒20、主体基部30和摄像单元40的顺序布置部件。

相机主体1包括主体基部30。在主体基部30的被摄体侧，通过螺钉等安装上述镜盒20和快门单元(未示出)。

在主体基部30的摄影者侧，设置下面将要说明的摄像单元40。

另外，将说明摄像单元40的周边构造。如图3A和3B所示，在作为相机主体的骨架的主体基部30的被摄体侧，从被摄体侧起依次设置镜盒20和快门单元(未示出)。另外，在主体基部30的摄影者侧，设置摄像单元40。摄像单元40被调整和固定成使得图像传感器8的摄像面与安装单元2的安装面平行并且与安装单元2的安装面间隔开预定距离，其中该安装面是拍摄镜头单元的安装基准。

接着，将参照图4A和图4B详细说明摄像单元40的构造。图4A是当从前侧观察摄像单元40时的立体图，图4B是当从后侧观察摄像单元40时的立体图。

光学低通滤波器410是一张由晶体制成的双折射板并且呈矩形形状。光学低通滤波器410在拍摄有效区域410a的一侧具有周缘部410b，压电元件430布置于该周缘部410b。因此，光学低通滤波器410在与拍摄光轴垂直的方向(相机RL方向)上是不对称的。以该方式布置的光学低通滤波器410的表面被光学地涂覆。

压电元件430为单板的矩形条状，并且压电元件430以其长边与光学低通滤波器410的短边(侧边)平行的方式配置于光学低通滤波器410的周缘部410b，并且粘接和被保持(贴附)。压电元件430是使光学低通滤波器410振动的振动单元。具体地，压电单元430粘接成与光学低通滤波器410的四条边中的一条边平行并且非常接近该条边。压电元件430使光学低通滤波器410以波状方式振动，使得波具有与该条边平行的多个波节(node)。压电元件430的驱动去除了附着于光学低通滤波器410的表面的诸如灰尘等异物。

光学低通滤波器保持构件420保持光学低通滤波器410。光学低通滤波器保持构件420由树脂材料或金属材料制成。光学低通滤波器保持构件420通过双面胶带520粘接固定至图像传感器8。双面胶带520还用作防止不必要的光从拍摄光路的外侧入射到图像传感器8的掩模。

压电元件用柔性印刷电路板470粘接固定至压电元件430，并且能够对压电元件430施加电压。由于电压的施加，压电元件430主要在与光轴垂直的方向(R-L)上进行伸缩振动，并且使光学低通滤波器410共振(振动)。

施力构件440沿光轴方向对光学低通滤波器410施力，并且施力构件440被锁定至光学低通滤波器保持构件420或图像传感器固定构件510。施力构件440由具有导电性的材料制成，并且通过螺钉电连接至图像传感器固定构件510。因此，光学低通滤波器410的与施力构件440接触的表面(被光学地涂覆的表面)也被电连接至图像传感器固定构件510。图像传感器固定构件510成为相机主体1的接地电位。因此，光学低通滤波器410的表面也成为相机主体1的接地电位，这能够抑制灰尘等静电附着于光学低通滤波器410的表面。

在光学低通滤波器保持构件420中，截面为大致圆形框架形状的弹性构件被二色成型(double-shot-molded)或插入成型，或者被布置为独立体。通过光学低通滤波器410紧密地安装和密封弹性构件。

通过层叠相位板(消偏光板)、红外截止滤波器和双折射板而形成光学构件460，其中，双折射板的折射方向与光学低通滤波器410的折射方向相差90°。光学构件460粘接固定至光学低通滤波器保持构件420。

图像传感器固定构件510形成为板状并且在厚度方向上包括矩形开口700。在将图像传感器8定位于图像传感器固定构件510之后，通过将粘接剂800注入图像传感器固定构件510的开口700，图像传感器固定构件510和图像传感器8彼此粘接固定。在图像传感器固定构件510的周围，设置用于将图像传感器固定构件510螺纹固定至镜盒20的臂。

信号处理板600安装有电路，该电路电连接至图像传感器8，以使图像传感器8工作。

接着，将详细说明图像传感器8和图像传感器固定构件510的粘接固定。

图5是当从后侧观察图像传感器8和图像传感器固定构件510的开口700时的图。另外，图6是沿图5的线A-A截取的截面图及其细节图。

如图5所示，在图像传感器固定构件510中形成两个开口700。开口700以沿着图像传感器8的短边方向延伸的方式形成在与图像传感器8的长边方向上的大致中央部对应的位置。通过将粘接剂800注入开口700，图像传感器8和图像传感器固定构件510彼此强力地粘接固定。另外，在示例性实施方式中，虽然说明了形成两个开口700的示例，但是可以形成一个或多个开口700。

另外，如图6的截面图所示，通过在开口700的不面向图像传感器8的背面的那侧对开口700进行倒角而形成倒角部S a。具体地，通过在开口700的不面向图像传感器8的背面的那侧对开口700进行倒角，不面向图像传感器8的背面的那侧的开口宽度形成为大于面向图像传感器8的背面的那侧的开口宽度。

这里，将参照图7A、图7B和图7C的示意图详细说明开口700的截面。图7A是根据示例性实施方式的开口700的截面图，图7B是开口700的第一变型例，图7C是开口700的第二变型例。图7A、图7B和图7C示出了粘接剂800被注入或粘接剂800固化的状态。如图7A所示，图像传感器固定构件510的厚度用t表示，开口700的Rr方向侧的倒角部用S a表示，开口700的与光轴平行的表面用Sb表示。粘接剂800以适应图像传感器固定构件510的厚度t的方式从Rr侧注入。当粘接剂固化时，粘接界面的范围变为Sa+Sb＞t，于是，粘接界面变长。因此，与表面仅与厚度方向垂直的开口相比，粘接强度增大。另外，由于图像传感器固定构件510和图像传感器8沿Fr方向依次布置，并且粘接剂800具有固着结构(anchor structure)，所以Sa表面的针对沿Rr方向的剥离力的粘接强度增大。

图7B是说明示例性实施方式的第一变型例的开口700的截面图。用Ta表示的开口表面整体相对于光轴倾斜。与图7A的情况相比，固着效果强并且粘接强度高。此外，粘接界面的范围变为Ta＞t。

图7C是说明示例性实施方式的第二变型例的开口700的截面图。开口700在不面向图像传感器的那侧被锪孔加工(counter-bored)，使得不面向图像传感器8的那侧的开口宽度形成为大于面向图像传感器8的那侧的开口宽度。

如图7C所示，由于开口700的Ua面与图像传感器固定构件510的表面大致平行，所以固着效果最高。此外，由于粘接界面的范围变为Ua+Ub1+Ub2＞t，所以粘接强度变得非常高。

然而，如果图像传感器固定构件510由金属材料制成，则由于许多部位在压力加工期间被压溃，所以难以制成图7B和图7C所示的开口。如果进行切削加工，形状生成是可能的，但是部件成本增加。因此，能够在批量生产线中实现可以仅通过压力加工而生成的如图7A所示的形状。

接着，将参照图5详细说明开口700相对于图像传感器8的投影配置。开口700的位置可以位于图像传感器8的背面的大致中央部。在示例性实施方式中，开口700的配置仅限于沿图像传感器8的背面的长边方向(RL方向)大约三等分的区域的中央部。通常，图像传感器固定构件510由诸如铝、不锈钢或铁等金属构件制成，或者由模制部件制成。另一方面，通过用陶瓷等封装由硅晶片形成的芯片来构造图像传感器8。因此，如果图像传感器固定构件510的材料与图像传感器8的封装材料不同，则由温度环境下的线膨胀系数的差所导致的热应变也不同。如上所述，在数字式单镜头反光相机中，图像传感器8的聚焦方向上的位置精度是非常重要的。因此，在保证操作的温度环境下，必须尽可能地减小图像传感器8的由热应变引起的变形。

图8A和图8B是示出由图像传感器8和图像传感器固定构件510的线膨胀系数的差引起的热应变的效果的示意图。图8A和图8B是专用于图6的截面图的图像传感器8、图像传感器固定构件510和开口700的示意图。图8A示出了如在示例性实施方式中那样开口700配置于图像传感器8的背面的大致中央部的示例。图8B是粘接用开口750大致均匀地且宽范围地配置在图像传感器8的背面的比较例。

比较例示出了图像传感器固定构件510由线膨胀系数比图像传感器8的线膨胀系数大的材料制成并且环境温度从室温(约23℃)改变到低温(约-20℃至-30℃)的状态。例如，在低温下，图像传感器8和图像传感器固定构件510相应地沿C1方向(虚线箭头)和C2方向(实线箭头)收缩。在该情况下，由于作为粘接连接部的开口700较靠近图像传感器8的中央部，所以变形的影响变得较小(δ1＜δ2)。

因此，通过将开口700配置在图像传感器8的大致中央部，能够减小在低温或高温下由热应变引起的图像传感器8的变形。

此外，示例性实施方式的开口700具有适于粘接剂800的注入工作的形状。例如，这里所用的粘接剂800可以是光固化性丙烯酸类紫外线固化性树脂或环氧紫外线固化性树脂。紫外线固化性树脂能够快速固化从而能够减少工时。

图9示出了摄像单元40的后视图。图10是沿图9的线D-D截取的截面图及其细节图。在将图像传感器8定位于图像传感器固定构件510之后，通过将粘接剂800注入开口700，图像传感器8粘接固定至图像传感器固定构件510。然后，信号处理板600通过焊料电连接至图像传感器8。

如图10所示，为了使摄像单元40薄型化，使图像传感器固定构件510和信号处理板600之间的间隙非常窄(图10中的d)。因此，在粘接剂注入工作中，不允许粘接剂800从开口700溢出。在示例性实施方式中，由于在开口700中形成倒角部Sa，所以粘接剂800注入侧的宽度宽。因此，粘接剂800容易注入，并且能够防止粘接剂800从开口700溢出。另外，由于开口700以沿图像传感器8的短边方向延伸的方式形成，所以分配器等的排出工作变为直线操作，使得工作效率优异。此外，当使用光固化性粘接剂时，光照射到粘接剂是重要的。由于倒角部Sa形成在开口700的照射侧的端部，所以光照射侧的开口宽度大，从而能够有效地获得沿粘接剂800的厚度方向的照射量。

利用根据示例性实施方式的开口形状的粘接固定，能够获得是摄像单元的重量的大约100倍的粘接力，并且还能够确保对于相机的上述落下冲击的足够的精度。

虽然上面已经说明了本发明的示例性实施方式，但是本发明不限于这些示例性实施方式，可以在本发明的范围内进行各种改变和变型。

虽然已经参照示例性实施方式说明了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施方式。所附权利要求书的范围应符合最宽泛的解释，以涵盖所有变型、等同结构和功能。

Claims

1.一种摄像设备，其包括：

图像传感器；和

固定构件，在所述固定构件中形成开口，

其中，所述图像传感器被定位于所述固定构件，并且通过将粘接剂注入所述开口，所述图像传感器粘接固定至所述固定构件，

所述开口以沿着所述图像传感器的短边方向延伸的形状形成在与所述图像传感器的长边方向上的大致中央部对应的位置，

所述开口形成为使得不面向所述图像传感器的那侧的开口宽度大于面向所述图像传感器的那侧的开口宽度。

2.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，所述开口在不面向所述图像传感器的那侧被倒角，使得不面向所述图像传感器的那侧的开口宽度大于面向所述图像传感器的那侧的开口宽度。

3.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，所述开口在不面向所述图像传感器的那侧被锪孔加工，使得不面向所述图像传感器的那侧的开口宽度大于面向所述图像传感器的那侧的开口宽度。

4.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，在与所述图像传感器的所述长边方向上的大致中央部对应的位置形成多个所述开口。

5.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，所述粘接剂是光固化性粘接剂。