JP2007202067A - 固体撮像装置及びデジタルカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＣＤの温度を精度よく検出する。
【解決手段】ＣＣＤ４４は、このＣＣＤ４４の動作確認に用いられるテスト用端子５７と、ＣＣＤ４４の温度を検出するための温度センサ６０とを備えている。テスト用端子５７は、パッケージ５０の側面から背面にかけて露呈されている。温度センサ６０は、温度に応じて電気抵抗値が可変する温度検出部６２と、温度検出部６２の電気抵抗値を調べるための接続端子６４、６６とを備え、温度検出部６２をテスト用端子５７に当接させた状態でパッケージ５０の背面に取り付けられる。
【選択図】図５

Description

本発明は、固体撮像素子チップと、この固体撮像素子チップが収納され、前記固体撮像素子チップと電気的に接続された複数の端子を有するパッケージとを備えた固体撮像装置、並びに、このような固体撮像装置を備えたデジタルカメラに関するものである。

デジタルカメラには、被写体像を光電変換した撮像信号を出力するＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどの固体撮像装置が設けられている。固体撮像装置は、撮像を行うために用いられる駆動用の端子に加えてテスト用端子を備えており、製品出荷前にはこのテスト用端子を用いて動作確認が行われる。

固体撮像装置は、記録画素数の増加や駆動速度の高速化などに伴い、消費電力が増大して高温になりやすい。そして、固体撮像装置が高温になると、暗電流に起因したノイズにより、撮影画像の画質低下を招き問題であった。このため、温度センサにより固体撮像装置の温度を測定し、固体撮像装置が高温のときに、撮像条件などの制御内容を変更するようにした装置が提案されている（下記特許文献１，２、３、４参照）。
特開２００１−７８０８３号公報 特開２００１−２３０９７６号公報 特開２００２−１３５６３６号公報 特開２００４−９６３２８号公報

しかしながら、従来の装置は、温度センサの取り付け位置について十分な配慮がなされておらず、正確な温度データが得られないといった問題や、装置が大型化してしまうといった問題があった。

本発明は、上記背景を鑑みてなされたものであり、正確な温度を検出できる温度センサを備えた固体撮像装置、並びに、デジタルカメラを提供することを目的としている。また、本発明は、温度センサを備えた固体撮像装置、並びにデジタルカメラを小型化することを目的としている。さらに、本発明は、撮影画像の画質低下を防止できるデジタルカメラを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために本発明の固体撮像装置は、固体撮像素子チップと、この固体撮像素子チップが収納され、前記固体撮像素子チップと電気的に接続された複数の端子を有するパッケージとを備えた固体撮像装置において、前記端子のうち空き端子に当接するように、温度センサを前記パッケージに取り付けたことを特徴としている。

前記空き端子は、前記固体撮像素子チップの動作確認を行うためのテスト用端子であり、前記動作確認後、前記温度センサが前記パッケージに取り付けられることが好ましい。

また、前記温度センサは、前記パッケージに窪むように形成された収納スペースに埋め込まれた状態で配置されることが好ましい。

さらに、前記温度センサは、温度検出部と接続端子とからなり、前記温度検出部が、前記パッケージに並べて配置された前記テスト用端子の端子間に配置され、隣接するテスト用端子に当接されるとともに、前記接続端子が、隣接するテスト用端子に接続されることが好ましい。

また、本発明のデジタルカメラは、上述したように固体撮像装置を備えたことを特徴としている。

前記温度センサにより検出された温度が、警告温度を上回った場合に、この旨を警告する警告報知手段を備えていることが好ましい。

また、前記警告温度は、撮影感度とシャッタスピードとの少なくとも一方に基づいて可変されることが好ましい。

さらに、撮影感度とシャッタスピードとの少なくとも一方が引き上げられた際に、前記警告温度が引き下げられることが好ましい。

また、入力階調値と出力階調値との関係を規定した第１、第２のルックアップテーブルと、前記温度センサが検出した温度が所定の閾値を上回る場合は、前記固体撮像装置により撮像された画像の階調値を前記第１ルックアップテーブルに基づいて変換し、前記温度センサが検出した温度が前記閾値を下回る場合は、前記固体撮像装置により撮像された画像の階調値を前記第２ルックアップテーブルに基づいて変換する画像補正手段を備えていることが好ましい。

さらに、入力階調値が小さい暗部側において、前記第１ルックアップテーブルの出力階調値は、前記第２ルックアップテーブルの出力階調値に対して小さく設定されていることが好ましい。

本発明の固体撮像装置によれば、温度センサをテスト用端子に当接させることで、固体撮像装置の温度を正確に検出できる。また、温度センサを固体撮像装置のパッケージに埋め込むように配置することで小型化できる。さらに、温度センサの接続端子を隣接したテスト用端子に接続することで、テスト用端子を温度センサの接続端子として利用でき便利である。

また、本発明のデジタルカメラによれば、上述した固体撮像装置を用いることで、固体撮像装置の正確な温度を検出でき、温度上昇に伴う画質低下を効果的に防止することができる。さらに、温度センサの設置による大型化を抑えることができる。

図１、図２において、デジタルカメラ１０のカメラ本体１２は、薄型の略直方体形状に形成され、その前面にはストロボ発光部１４、撮影レンズ１６が露呈されている。カメラ本体１２の上面には、電源のオン／オフと、撮影モード／再生モード／設定モードの切り換えを行うための操作ダイアル１８、並びに、シャッタレリーズを行うためのシャッタボタン２０が設けられている。操作ダイアル１８は、電源オフ、撮影モード、再生モード、設定モードをそれぞれ選択するための４つの位置にそれぞれ回転操作される。

操作ダイアル１８を電源オフの位置から撮影モード、再生モード、設定モードのいずれかの位置に回転すると、デジタルカメラ１０の電源がオンされる。撮影モードでは、カメラ本体１２に着脱自在なメモリカード２２に画像を記録でき、再生モードでは、メモリカード２２に記録された画像を表示することができる。設定モードでは、ストロボ自動発光機能のオン／オフ切り換え、ホワイトバランス調節、撮影感度やシャッタスピードの選択など各種設定ができるようになっている。

カメラ本体１２の背面には、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）２４が設けられている。ＬＣＤ２４は、撮影モードでは電子ビューファインダとして機能し、被写体のスルー画を表示する。また、再生モードでは、メモリカード２２に記録された画像を表示する。ＬＣＤ２４の右上方には、ズームボタン２６が設けられている。ズームボタン２６は、ズームインボタンとズームアウトボタンからなり、光学撮影倍率を変更するときに操作される。ズームボタン２６の下方に設けられたカーソルボタン２８は、主に設定モードで使用され、各種設定を行う際に操作される。

図３において、デジタルカメラ１０の内部には制御部３０が設けられており、デジタルカメラ１０の各部と接続されている。制御部３０は、メモリ３２に格納された制御プログラムに基づいて接続された各部を駆動制御する。また、メモリ３２には、制御プログラムの他、画像処理プログラムや各種設定情報、並びに、後述する温度データや警告用閾値などが記録される。

撮影レンズ１６は、光学撮影倍率を変倍するためのズームレンズと、焦点調節を行うためのフォーカスレンズとからなり、モータを含むレンズ駆動機構３４によって駆動される。絞り３６は、モータを含む絞り駆動機構３８によって駆動されて絞り径を切り換える。レンズ駆動機構３４及び絞り駆動機構３８は、制御部３０に制御されるモータドライバ４０、４２によって駆動される。

撮影レンズ１６の背後には、固体撮像装置であるＣＣＤイメージセンサ（ＣＣＤ）４４が配置されている。周知のように、ＣＣＤ４４は、受光量に応じた電荷を蓄積する複数の光電変換素子がマトリクス状に配列された受光部４６（図４、図５参照）を備えており、タイミングジェネレータ（ＴＧ）４８から供給される駆動信号に基づいて、各光電変換素子に蓄積された電荷を１ラインずつシリアルな撮像信号として出力する。

各画素の電荷蓄積時間（シャッタスピード）は、ＴＧ４８から与えられる電子シャッタ駆動信号によって決定される。デジタルカメラ１０では、メモリカード２２に画像を記録する際に用いるシャッタスピードとして、１秒、１／２秒、１／４秒、１／８秒、１／１６秒など複数の値が設定されており、設定モードにおいて選択できるようになっている。

制御部３０は、デジタルカメラ１０が撮影モードにセットされるとＴＧ４８を介してＣＣＤ４４を駆動し、スルー画の撮像を開始する。また、制御部３０は、スルー画の撮像中にシャッタボタン２０が操作されると、スルー画の撮像を一端中止して記録用の本画像の撮像を行う。本画像の撮像後は、スルー画の撮像が再開される。

図４、並びに、図４の指標Ａ−ａの断面を示す図５において、ＣＣＤ４４は、例えばセラミックなどにより形成されたパッケージ５０内に、前述した受光部４６を備えた撮像素子チップ５２が納められている。パッケージ５０の前面側には、撮像素子チップ５２が納められたパッケージ５０を封止する透明なカバーガラス５４が設けられている。撮影レンズ１６を透過した被写体光は、カバーガラス５４を介してパッケージ５０内に取り込まれ、受光部４６に入射する。

パッケージ５０の側面から背面にかけて端子５５、５６、５７が露呈されている。各端子５５、５６、５７は、パッケージ５０にインサート成型された断面コ字形状の金属接片からなり、パッケージ５０内に配置された一端部が、ボンディングワイヤ５８を介して撮像素子チップ５２に接続される。端子５５は、駆動用端子であり（以下、駆動用端子５５と称する）、駆動信号の入力、並びに、撮像信号の出力に用いられる。

他方、端子５６、５７は、テスト用端子であり（以下、テスト用端子５６、５７と称する）、ＣＣＤ４４の出荷時に行われる動作確認に用いられる。このテスト用端子５６、５７は、前記動作確認時にのみ使用され、動作確認後は空き端子となる。

パッケージ５０の背面には、温度センサ６０が取り付けられている。温度センサ６０は、例えばサーミスタからなり、温度に応じて電気抵抗値が可変する温度検出部６２と、温度検出部６２の電気抵抗値を調べるための接続端子６４、６６とを備えている。そして、この温度センサ６０は、温度検出部６２をテスト用端子５７に当接させた状態でパッケージ５０に取り付けられる。

このように、温度検出部６２をテスト用端子５７に当接させることによって、ＣＣＤ４４の温度を精度良く測定できる。また、テスト用端子５７は、温度上昇に伴い暗電流が生じる撮像素子チップ５２に接続されており、撮像素子チップ５２の温度とほぼ等しい温度であるとみなすことができる。このため、温度検出部６２をテスト用端子５７に当接させることによって、画質低下の防止に有効な温度データを得ることができる。

なお、温度センサ６０としてサーミスタを用いる例で説明をしたが、温度センサ６０として、例えば、２種類の金属からなる回路に生じる起電力の大きさから温度を検出する熱電対などサーミスタ以外のセンサを用いてもよい。また、テスト用端子５７に温度センサ６０を取り付ける例で説明をしたが、テスト用端子５６に温度センサ６０を取り付けてもよい。

このＣＣＤ４４は、実装基板６８に取り付けられて保持される。実装基板６８には、ＣＣＤ４４の各駆動用端子５５に対応する位置に接片７０が設けられる他、温度センサ６０に対応する位置に開口７２が形成されている。ＣＣＤ４４は、各駆動用端子５５が各接片７０にハンダ付けされることで、実装基板６８に取り付けられる。

各接片７０は、配線パターン７４を介して、ＴＧ４８や、後述するアナログ信号処理回路７６が設けられたカメラ本体１２側の制御基板（図示せず）接続されており、ＣＣＤ４４が実装基板６８に取り付けられることによって、ＣＣＤ４４とカメラ本体１２とが電気的に接続される。開口７２は、温度センサ６０の配置スペースを確保するために設けられ、ＣＣＤ４４が実装基板６８に取り付けられると、開口７２の内側部分に温度センサ６０が配置される。

また、ＣＣＤ４４が実装基板６８に取り付けられる際に、温度センサ６０の各接続端子６４、６６が温度検出回路７９（図３参照）に接続される。温度検出回路７９は、各接続端子６４、６６間の抵抗に基づいてＣＣＤ４４の温度を検出し、検出した温度データをメモリ３２に記録する。ＣＣＤ４４の温度検出は、デジタルカメラ１０が撮影モードにセットされている間、所定のサイクルで継続され、検出された温度データが順次メモリ３２に上書き記録される。

図３において、アナログ信号処理回路７６には、ＣＣＤ４４から出力された撮像信号が入力される。アナログ信号処理回路７６には、図示しない相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）、増幅器（ＡＭＰ）、Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ）が設けられている。入力された撮像信号は、ＣＤＳによりノイズの除去が行われた後、ＡＭＰにより増幅が行われる。

デジタルカメラ１０では、ＡＭＰによる撮像信号の増幅率によって撮影感度が決定される。撮影感度としては、増幅率の小さな順にＩＳＯ１００、２００、４００、８００、１６００など複数設定されており、設定モードにおいて選択することができる。増幅後の信号は、Ａ／Ｄによりデジタルな画像データに変換され、データバス７７を介してデジタル信号処理回路７８に出力される。

デジタル信号処理回路７８は、入力された画像データに対して、コントラスト補正、ホワイトバランス補正、γ補正などの各種画像補正処理を施す。デジタル信号処理回路７８には、入力階調値に対する出力階調値を規定した階調変換テーブルが格納されたルックアップテーブル（ＬＵＴ）８０が設けられており、γ補正では階調変換テーブルに基づいて画像データの階調値が変換される。デジタル信号処理回路７８において、各種処理が行われた処理済みの画像データは、スルー画として取得されたものはＬＣＤドライバ８２を介してＬＣＤ２４に表示され、本画像として取得されたものはメディアコントローラ８４を介してメモリカード２２に記録される。

また、デジタルカメラ１０には、警告報知部８６が設けられている。図６に示すように、警告報知部８６は、デジタルカメラ１０が撮影モードにセットされると動作を開始して、メモリ３２を参照し、ＣＣＤ４４の温度と警告用閾値とを比較する。そして、警告報知部８６は、ＣＣＤ４４の温度が警告用閾値を上回る場合に、ＣＣＤ４４が高温で撮影される画像にノイズが混入して画質低下を招く恐れがあると判定し、例えば、図７に示すような警告メッセージ８８をＬＣＤ２４に表示してこの旨を警告する。

こうすることで、撮影者の注意を促すことができ、撮影画像の画質低下を防止することができる。なお、ＬＣＤ２４にメッセージを表示することで警告を行う例で説明をしたが、例えば、パイロットランプの点灯状態を切り替えたり、スピーカからの音声により警告を行ってもよい。

なお、本発明は、温度センサがテスト用端子に当接した状態で配置されていればよいので、細部の構成は上記実施形態に限定されるものではなく適宜変更できる。例えば、図８、図９に示すＣＣＤ９０のように、温度検出部６２をテスト用端子５６、５７の間に埋め込むように配置してもよい。なお、図８以降の図面を用いた説明では、上述した実施形態で説明した部材と同様の部材については同様の符号を付して説明を省略している。

図８、並びに、図８の指標Ｂ−ｂの断面を示す図９において、ＣＣＤ９０のパッケージ９２には、テスト用端子５６、５７の間に温度センサ６０を配置するための収納スペース９４が形成されている。収納スペース９４はパッケージ９２の外壁から窪むように設けられ、温度センサ６０はこの収納スペース９４内に納められる。

収納スペース９４は、幅がテスト用端子５６、５７の間の幅と等しく形成され、側壁からテスト用端子５６、５７が露呈されている。そして、温度センサ６０は、テスト用端子５６、５７の露呈部分に温度検出部６２を当接させた状態で配置される。また、温度センサ６０の接続端子６４はテスト用端子５６に、接続端子６６はテスト用端子５７にそれぞれ接続される。

このＣＣＤ９０は、実装基板９６に形成された接片７０に駆動用端子５５がハンダ付けされることで、実装基板９６に取り付けられるとともに、配線パターン９８を介してカメラ本体１２と電気的に接続される。また、実装基板９６には、各テスト用端子５６、５７に対応する位置に、配線パターン９８を介して温度検出回路７９に接続された接片１００、１０２が設けられている。そして、ＣＣＤ９０が実装基板９６に取り付けられる際には、各テスト用端子５６、５７もまた各接片１００、１０２にハンダ付けされる。

本例によれば、テスト用端子５６、５７の間に埋め込むように温度センサ６０を配置することで、温度センサ６０の設置による大型化を防止できる。また、温度センサ６０がＣＣＤ９０の背面側からはみ出さないので、例えば、実装基板９６に温度センサ６０の配置スペースを確保するための開口を設けるなどといった必要が無く、ＣＣＤ９０の周辺の部材の形状に影響を与えるといったことがない。さらに、テスト用端子５６、５７に温度センサ６０の接続端子６４、６６を接続したので、駆動用端子５５を実測基板９６に接続する工程と同じ工程で、温度センサ６０を温度検出回路７９に接続できる。このため、接続作業が簡単である。

また、上記実施形態では、警告用閾値が固定の場合で説明をしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図１０に示すデジタルカメラ１０４のように、警告用閾値を可変させてもよい。図１０において、デジタルカメラ１０４のメモリ１０６には、第１、第２、第３の３種類の警告用閾値が設定されている。各警告用閾値は、例えば、第１警告用閾値が４６℃、第２警告用閾値が３８℃、第３警告用閾値が３０℃、といったように、第１警告用閾値から第３警告用閾値へかけて温度が低くなるように設定されている。

警告報知部１０８は、図１１に示すように、現在選択されているシャッタスピードと撮影感度に基づいて、警告を行うか否かを判定する際に用いる警告用閾値を可変させる。例えば、シャッタスピードが１／２秒、撮影感度がＩＳＯ２００の場合は、ＣＣＤ４４の温度が第１警告用閾値（４６℃）を上回ると警告が行われる。また、シャッタスピードが１／４秒、撮影感度がＩＳＯ４００の場合は、ＣＣＤ４４の温度が第２警告用閾値（３８℃）を上回ると警告が行われ、シャッタスピードが１／８秒、撮影感度がＩＳＯ８００の場合は、ＣＣＤ４４の温度が第３警告用閾値（３０℃）を上回ると警告が行われる。

シャッタスピードを高速にするとＣＣＤ４４を高速で駆動する必要があり、また、撮影感度を上げることは撮像信号の増幅率を引き上げることであるため、いずれの場合もノイズ成分の増加を招いてしまう。このため、本例のように、シャッタスピードや撮影感度が引き上げられるほど警告を行う温度を引き下げることで、より的確な時期に警告を行うことができる。なお、本例では、シャッタスピードと撮影感度の両方に基づいて警告温度を可変させる例で説明をしたが、シャッタスピードと撮影感度のいずれか一方に基づいて警告温度を可変させてもよい。

さらに、上記実施形態では、ＣＣＤが高温の際に警告を行う例で説明をしたが、例えば、図１２に示すデジタルカメラ１１０のように、ＣＣＤ４４が高温の際に警告以外の処理を行うようにしてもよい。デジタルカメラ１１０のＬＵＴ１１２には、第１、第２の２種類の階調変換テーブルが格納されており、デジタル信号処理回路１１４は、ＣＣＤ４４の温度に基づいてγ補正処理に用いる階調変換テーブルを切り替える。

図１３に示すように、第１階調変換テーブルにて規定される入力階調値と出力階調値の関係を表す曲線（第１γカーブ）は、第２階調変換テーブルにて規定される入力階調値と出力階調値の関係を表す曲線（第２γカーブ）に対し、低階調領域において出力階調値が小さく設定されている。これにより、第１γカーブに基づいてγ補正がなされた画像は、第２γカーブに基づいてγ補正がなされた画像に対して、低階調領域（画像の暗い領域）がより暗く表現される。

そして、デジタル信号処理回路１１４は、ＣＣＤ４４の温度が警告用閾値（例えば、３５℃）を上回る場合、第１γカーブに基づいて画像データの階調値を変換し、警告用閾値を下回る場合、第２γカーブに基づいて画像データの階調値を変換する。このように、ＣＣＤ４４が高温でノイズの発生しやすい状態では、第１γカーブに基づいて補正を行い、画像の暗い領域をより暗く表現することで、ノイズによる影響を目立ちにくくできる。

また、上記実施形態では、固体撮像装置としてＣＣＤイメージセンサを用いる例で説明をしたが、固体撮像装置としてＣＭＯＳイメージセンサを用いてもよい。さらに、上記実施形態では、デジタルカメラを例に説明をしたが、例えば、デジタルビデオカメラや、カメラ付き携帯電話に本発明を適用してもよい。

デジタルカメラの前側外観図である。 デジタルカメラの背面側外観図である。 デジタルカメラの構成図である。 ＣＣＤの分解斜視図である。 ＣＣＤの断面図である。 警告を行う手順を示すフローチャートである。 警告メッセージが表示される様子を表す説明図である。 ＣＣＤの分解斜視図である。 ＣＣＤの断面図である。 デジタルカメラの構成図である。 シャッタスピードと撮影感度に基づいて警告用閾値の値が変化する例を表す説明図である。 デジタルカメラの構成図である。 第１γカーブと第２γテーブルとの違いを表す説明図である。

符号の説明

１０、１０４、１１０ デジタルカメラ
３０ 制御部
３２、１０６ メモリ
４４、９０ ＣＣＤ
５０、９２ パッケージ
５５ 駆動用端子
５６、５７ テスト用端子
６０ 温度センサ
６２ 温度検出部
６４、６６ 接続端子
６８、９６ 実装基板
７０、１００、１０２ 接片
７２ 開口
７６ アナログ信号処理回路
７８、１１４ デジタル信号処理回路
７９ 温度検出回路
８０、１１２ ＬＵＴ
８６、１０８ 警告報知部
９４ 収納スペース

Claims (10)

1. 固体撮像素子チップと、この固体撮像素子チップが収納され、前記固体撮像素子チップと電気的に接続された複数の端子を有するパッケージとを備えた固体撮像装置において、
   前記端子のうち空き端子に当接するように、温度センサを前記パッケージに取り付けたことを特徴とする固体撮像装置。
2. 前記空き端子は、前記固体撮像素子チップの動作確認を行うためのテスト用端子であり、前記動作確認後、前記温度センサが前記パッケージに取り付けられることを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
3. 前記温度センサは、前記パッケージに窪むように形成された収納スペースに埋め込まれた状態で配置されることを特徴とする請求項１または２記載の固体撮像装置。
4. 前記温度センサは、温度検出部と接続端子とからなり、前記温度検出部が、前記パッケージに並べて配置された前記空き端子の端子間に配置され、隣接する空き端子に当接されるとともに、前記接続端子が、隣接する空き端子に接続されることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の固体撮像装置。
5. 請求項１〜４いずれか記載の固体撮像装置を備えたことを特徴とするデジタルカメラ。
6. 前記温度センサにより検出された温度が、警告温度を上回った場合に、この旨を警告する警告報知手段を備えたことを特徴とする請求項５記載のデジタルカメラ。
7. 前記警告温度は、撮影感度とシャッタスピードとの少なくとも一方に基づいて可変されることを特徴とする請求項６記載のデジタルカメラ。
8. 撮影感度とシャッタスピードとの少なくとも一方が引き上げられた際に、前記警告温度が引き下げられることを特徴とする請求項７記載のデジタルカメラ。
9. 入力階調値と出力階調値との関係を規定した第１、第２のルックアップテーブルと、
   前記温度センサが検出した温度が所定の閾値を上回る場合は、前記固体撮像装置により撮像された画像の階調値を前記第１ルックアップテーブルに基づいて変換し、前記温度センサが検出した温度が前記閾値を下回る場合は、前記固体撮像装置により撮像された画像の階調値を前記第２ルックアップテーブルに基づいて変換する画像補正手段を備えたことを特徴とする請求項５〜８いずれか記載のデジタルカメラ。
10. 入力階調値が小さい暗部側において、前記第１ルックアップテーブルの出力階調値は、前記第２ルックアップテーブルの出力階調値に対して小さく設定されていることを特徴とする請求項９記載のデジタルカメラ。

Images