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摄像装置、摄像装置单元和摄像设备

文献发布时间:2023-06-19 11:49:09


摄像装置、摄像装置单元和摄像设备

技术领域

本发明涉及摄像装置、摄像装置单元和摄像设备,并且更具体地涉及用于减少由于流过布置在摄像装置附近的电源配线的电流所产生的磁场而在图像信号中产生的噪声的技术。

背景技术

要求减小配备有摄像装置单元的电子设备的重量和尺寸,并且还要求相应地减小摄像装置单元的尺寸。通常,传统的摄像装置单元具有以下结构:由陶瓷或塑料形成且具有U形结构的封装件具有安装在其中的摄像装置并用盖玻璃密封,然后将封装件安装在印刷电路板上,该印刷电路板上安装了外围电路组件。作为减小摄像装置单元的尺寸的方法之一,日本特开2015-12211提出了将摄像装置直接安装在印刷电路板上的结构。另外,日本特开2015-106787提出了通过将摄像装置直接安装在印刷电路板上来减小厚度的摄像装置单元。此外,日本特开2017-76872提出了如下的摄像装置,通过将该摄像装置的像素部和信号处理部进行层叠来减小摄像装置的尺寸。

与传统的摄像装置单元相比,可以减小在日本特开2015-12211和日本特开2015-106787中描述的摄像装置单元的厚度。然而,存在如下的问题:摄像装置在物理上靠近印刷电路板上的电源配线,因此摄像装置容易受到流过电源配线的电流所产生的磁场的影响,从而在从摄像装置输出的图像信号中容易产生噪声。

此外,与传统的摄像装置相比,可以减小在日本特开2017-76872中描述的摄像装置的面积。然而,存在如下的问题:由于信号处理部存在于像素部附近,因此,由于从信号处理部的电源配线产生的磁场的影响,在拍摄图像中容易产生噪声。

此外,众所周知,由流过电源配线的电流产生的磁场对其周围的影响取决于每单位时间的电流变化。因此,为了实现摄像装置单元的尺寸减小和图像信号的噪声减小,必须考虑作为导致噪声产生的因素的电源配线中的电流变化。

此外,存在如下的问题:由于近年来摄像装置的像素数量的增加和读出速度的提高,摄像装置的每个水平同步信号时间段的电流变化已经变得比以前更大,并且从摄像装置输出的图像信号的S/N比由于电流变化引起的磁场而减小。通常,通过CDS(相关双采样)消除了噪声成分。然而,因为在信号成分的读出时间段中产生的磁场的大小不同于在噪声成分的读出时间段中产生的磁场的大小,所以在图像信号中产生了二维噪声。

发明内容

本发明提供一种摄像装置单元,其能够减少由于流过电源配线的电流所产生的磁场而在图像信号中产生的噪声。

此外,本发明提供了一种尺寸紧凑的摄像装置单元,其能够减小电源配线中的电流变化。

在本发明的第一方面,提供一种摄像装置单元,包括:基板,以及摄像装置,其安装在所述基板上,所述摄像装置包括:像素部,其具有在彼此垂直的第一方向和第二方向上布置成矩阵的多个像素;以及输出线,其与所述第二方向平行地布置,并且用于在所述第二方向上从在所述第一方向上布置的像素中的各个像素读出像素信号,所述基板包括:电源配线,其被布置在与安装有所述摄像装置的表面不同的表面上,并且向所述摄像装置供电;其中,所述电源配线包括第一电源配线部,所述第一电源配线部被布置成使得在当沿垂直于所述第一方向和所述第二方向的第三方向将所述摄像装置投影到所述基板上时与所述像素部重叠的像素部区域中,不沿着所述第二方向布设所述第一电源配线部。

在本发明的第二方面,提供一种摄像装置单元,包括:基板,以及摄像装置,其安装在所述基板上,所述摄像装置包括:像素部,其具有在彼此垂直的第一方向和第二方向上布置成矩阵的多个像素;输出线,其与所述第二方向平行地布置,并且用于在所述第二方向上从在所述第一方向上布置的像素中的各个像素读出像素信号;信号处理部,其与所述第二方向平行地布置,并且用于对在所述第一方向上布置的像素中的各个像素的像素信号执行模数转换;以及基准信号线,其与所述第一方向平行地布置,并且用于在所述信号处理部执行模数转换时将基准信号提供给所述信号处理部,所述基板包括:电源配线,其被布置在与安装有所述摄像装置的表面不同的表面上以向所述摄像装置供电;其中,所述电源配线包括第三电源配线部,所述第三电源配线部被布置成使得当沿垂直于所述第一方向和所述第二方向的第三方向将所述摄像装置投影到所述基板上时不与所述基准信号线重叠。

在本发明的第三方面,提供一种摄像装置,包括光接收层和信号处理层,所述信号处理层包括:多个信号处理电路;连接器,其从外部被供电;以及多个电源配线,其从用作使得与所述连接器接触的接触点的电源连接部朝向信号处理层的端部在不同方向上引出,并且连接到所述多个信号处理电路中的至少一个。

根据本发明,可以减少由于流过电源配线的电流所产生的磁场而在图像信号中产生的噪声,从而减少图像信号的劣化。

此外,根据本发明,即使当摄像装置单元被配置为紧凑的尺寸时,也可以减小摄像装置单元的电源配线中的电流变化。

通过以下示例性实施例的描述(参考附图),本发明的其它特征将变得显而易见。

附图说明

图1是示出根据第一实施例的摄像装置单元的示意性配置的横截面图。

图2是示出包括在摄像装置单元中的摄像装置的示意性配置的平面图。

图3是用于说明由摄像装置执行的信号处理的图。

图4是示出布置在摄像基板上的根据第一实施例的电源配线图案的视图。

图5是示出布置在摄像基板上的根据第二实施例的电源配线图案的视图。

图6是示出布置在摄像基板上的根据第三实施例的电源配线图案的视图。

图7是示出布置在摄像基板上的根据第四实施例的电源配线图案的视图。

图8是示出根据第五实施例的摄像装置单元的示意性配置的横截面图。

图9A至图9C是分别示出第五实施例的摄像基板上的电源配线图案的视图。

图10A至图10C是分别示出第六实施例的摄像基板上的电源配线图案的视图。

图11是示出根据第七实施例的摄像装置单元的一部分的示意性配置的横截面图。

图12A至图12C是分别示出根据第七实施例的摄像装置中的电源配线图案的视图。

图13是示出传统的摄像基板上的电源配线图案的示例的视图。

图14是示出传统的摄像基板上的电源配线图案的另一示例的视图。

图15是示出传统的摄像装置中的电源配线图案的示例的视图。

图16是示出根据第八实施例的摄像装置单元和信号处理单元的示意性配置的横截面图。

图17是示出图16中出现的摄像装置单元的示意性配置的视图。

图18是示出根据第九实施例的摄像装置单元的示意性配置的视图。

图19是示出根据第十实施例的摄像装置单元的示意性配置的视图。

图20是示出根据第十一实施例的摄像装置单元的示意性配置的视图。

图21是用于说明传统的摄像装置单元的配置的示例的视图。

具体实施方式

下面将参考示出本发明实施例的附图详细描述本发明。

图1是示出根据第一实施例的摄像装置单元的示意性配置的横截面图。摄像装置单元包括摄像装置101、摄像基板102、连接器103、柔性配线板104、电子组件105、线接合垫106、框架部107和盖玻璃108。

图1示出垂直于摄像装置101的摄像面的横截面,在该摄像面上形成光学图像。摄像装置101是例如根据入射光输出图像信号的CMOS图像传感器。,如在下文中参考图2和图3描述地,摄像装置101更具体地是使用XY地址方法的CMOS图像传感器,并且根据从控制电路(未示出)传递的控制信号执行摄像操作以输出图像信号。注意,从形成摄像装置101的多个像素260(参见图2)中的每一个像素输出的信号(像素信号)是用于形成图像的信号,因此从像素260输出的信号在描述中被称为“图像信号”。

摄像基板102是印刷电路板,其上安装有摄像装置101等,并且包括由诸如铜的金属形成的电源配线。优选将刚性基板用于摄像基板102以安装摄像装置101,并且例如,摄像基板102由玻璃环氧树脂等形成。然而,这不是限制性的,而是摄像基板102可以是使用塑料材料的柔性基板,或者是使用陶瓷和铜配线的LTCC(Low-Temperature Co-Fire Ceramics,低温共烧陶瓷)基板。即,仅要求摄像基板102是通过在特定材料上形成铜等的金属配线图案而制成的并且可以安装组件的基板。

连接器103是诸如柔性连接器或板对板连接器的连接端子,其具有多个触点,并且被安装在摄像基板102上。柔性配线板104的一端连接到连接器103,另一端部分地连接到电源(未示出)。因此,电力经由柔性配线板104从外部供应到连接器103。注意,柔性配线板104可以包括除了用于供电的配线之外的配线,诸如用于发送从摄像装置101输出的控制信号或图像信号的配线。此外,可以使用细线同轴线缆等代替柔性配线板104。

电子组件105是包括向摄像装置101供电的调节器和向摄像装置101提供主时钟的振荡器的有源组件、以及包括对电源的噪声成分进行滤波的旁路电容器的无源组件,从而使摄像装置101稳定地操作。

线接合垫106是具体地通过在摄像基板102的表层上执行诸如镀金的处理而形成的电极,从而通过线接合等在摄像装置101与摄像基板102之间连接。线接合垫106布置在摄像基板102的安装有摄像装置101的同一表面上。

框架部107形成在摄像基板102的外周上,使得其粘附到摄像基板102并保持盖玻璃108。盖玻璃108是用于密封摄像装置101的构件,并且粘附地固定到框架部107。注意,盖玻璃108上形成有防反射膜等。

图2是示出摄像装置101的示意性配置的平面图。摄像装置101是CMOS传感器,CMOS传感器包括由像素260形成的像素部270、控制部230、信号处理部240和输出部250。像素部270由在彼此垂直的水平方向(H方向(第一方向))和垂直方向(V方向(第二方向))上布置成矩阵的像素260形成。此外,在像素部270上,通过在奇数行中重复红色(R)滤波器和绿色(G)滤波器,并在偶数行中重复绿色(G)滤波器和蓝色(B)滤波器,形成2×2阵列布置的滤色器,使得它们分别对应于像素260。

控制部230是如下的电路,该电路以行为单位从像素部270的像素阵列中选择像素,并且对所选择的像素行执行重置操作和读出操作的驱动控制。信号处理部240分别是对经由垂直输出线310(参见图3)以行为单位接收的图像信号执行信号处理(包括模数转换)的电路。输出部250是将以行为单位转换出的数字图像信号输出到摄像装置101的外部的电路。

图3是用于说明在摄像装置101中执行的信号处理的图。每个垂直输出线310共同地连接到每个相关联列的像素。由像素控制线320中的一个像素控制线320选择的行的图像信号分别由相关联的垂直输出线310读出。此外,每个像素控制线320同时控制一个水平线的像素260,并且使得信号能够重置和读出。负载电流源330经由相关联的垂直输出线310驱动所选择的行的像素260。

从每个像素260输出的模拟信号被输入到每个比较器340的输入端子中的一个输入端子。基准信号线350连接到每个比较器340的另一个输入端子,并且从基准信号发生器(未示出)输出的基准信号经由基准信号线350输入。此外,每个比较器340的输出端子连接到锁存电路360中的相关联的锁存电路360。每个锁存电路360在比较器340中的相关联的比较器340的输出已经改变的定时保持从信号线370输入的计数器(未示出)的计数值。所保持的计数值被存储在存储器380中的相关联的存储器380中并且被保持为数字值。在信号处理部240的下游级处执行各种处理操作(诸如对存储在存储器中的数字信号的偏移处理操作和增益处理操作),其中,数字信号经由水平传输线390传送到信号处理部240。经由信号处理部240传送的数字信号通过I/F(接口)从输出部250输出到外部。该接口例如是Sub-LVDS接口、SLVS接口或SLVS-EC接口。

图4是示出布置在摄像基板102上的根据第一实施例的电源配线图案的视图,其图示了安装有连接器103的表面。摄像装置101和线接合垫106安装在与安装连接器103的表面相反的表面上。

摄像装置101具有用于输入电源的多个输入端子,因此用于输入电源的线接合垫106也被设置为多个。

在下面的描述中,如图4所示,摄像基板102的右端面、上端面、左端面和下端面分别被定义为端面A、端面B、端面C和端面D,以便于说明。此外,当摄像装置101在垂直于摄像装置101的摄像面的方向上投影到摄像基板102上时,摄像基板102上的重叠像素部270的区域被称为“像素部区域”,并且摄像基板102上的在像素部区域之外的区域被称为“像素部外部区域”。

引出配线部420a(第一电源配线部)被设置成使得其从连接器103(连接到连接器103的电源端子的电连接部)朝向端面A引出。为了抑制由于流过引出配线部420a的电流的变化而引起的摄像装置101的图像信号的质量下降,将引出配线部420a朝向端面A引出。

更具体地,通过垂直输出线310读出摄像装置101的图像信号,因此图像信号受到在沿着垂直输出线310的垂直方向(V方向)上的磁场的显著影响。为了防止这种情况,不是选择朝向端面B或端面D的垂直方向,而是选择朝向端面A的方向作为引出配线部420a的引出方向,朝向端面A的方向基本上平行于H方向。注意,如果引出配线部420a朝向端面C引出,则在H方向上的配线长度变得比引出配线部420a朝向端面A引出的情况下更长。为此,引出配线部420a从连接到连接器103的电源端子的电连接部朝向端面A引出,使得像素部区域中的配线长度变得尽可能短。

注意,在第一实施例中,引出配线部420a布置在摄像基板102的安装有连接器103的表层上。然而,这不是限制性的,而是例如在摄像基板102是多层基板的情况下,引出配线部420a可以布置在基板的内层中。在这种情况下的引出配线部420a从与设置在基板表面上的连接器103连接的电连接部布设到基板的内层,然后在内层中朝向端面A,并且然后在像素部区域的外周或像素部外部区域从内层取出到多层基板的表层。

朝向摄像基板102的端面A引出的引出配线部420a连接到在像素部外部区域中沿着摄像基板102的外周布置的配线部420b(第二电源配线部)。配线部420b在以叠加在配线部420b上的状态所描绘的虚线所表示的部分处连接到线接合垫106。这里,为了减小由流过配线部420b的电流产生的磁场对像素部270的影响,期望配线部420b被布置成使得配线部420b与像素部区域的外周相距预定距离(例如,大约几毫米)。

如上所述,在第一实施例中,引出配线部420a被布置成在摄像装置101的像素部区域中不与垂直输出线310的配线方向平行地延伸。这使得可以减小在驱动摄像装置101期间由根据流过引出配线部420a的电流的变化产生的磁场在图像信号中产生的噪声。此外,在从摄像装置101读出图像信号时执行CDS的情况下,还可以减少在每个采样定时由磁场在图像信号中产生的噪声。这使得可以基于噪声降低的图像信号(具有高信噪比的图像信号)获得高图像质量。

在第二实施例中,将描述布置在摄像基板102上的电源配线图案的另一示例。图5是示出布置在摄像基板102上的根据第二实施例的电源配线图案的视图,其与图4类似地图示出安装有连接器103的表面。

图5所示的配置与图4所示的配置的不同之处在于电容器515安装在连接器103附近。例如,在因为电源部远离摄像基板102而使得柔性配线板104长的情况下,期望将电容器515设置在连接器103附近,以避免由于电源的配线长度长而导致的电源变化。

在电容器515布置在连接器103附近的情况下,需要以最佳图案形成电源配线。更具体地,类似于第一实施例,期望从连接到连接器103的电源端子的电连接部沿H方向引出电源配线。

另外,理想的是将电容器515设置成使得电容器515的电极在H方向上延伸(使得电容器515的长边基本上平行于H方向)。即,设置电容器515以防止在摄像装置101的像素部区域中电容器515的取向(orientation)变得与垂直输出线310的配线方向平行。这使得可以减少由当从电容器515供应电流时产生的磁场在图像信号中产生的噪声。

为此,在第二实施例中,如图5所示,引出配线部520a被布置成从连接到连接器103的电源端子和电容器515的电极的电连接部朝向端面A引出。由此,可以减少在摄像装置101的驱动期间由根据流过引出配线部520a的电流的变化而产生的磁场在图像信号中产生的噪声。注意,类似于第一实施例(参见图4),引出配线部520a连接到在像素部外部区域中沿着摄像基板102的外周布置的配线部520b。

如上所述,在第二实施例中,类似于第一实施例,引出配线部520a被布置成在像素部区域中不与垂直输出线的配线方向平行地延伸,并且配线部520b在像素部外部区域中沿着摄像基板102的外周布置。由此,可以减少在摄像装置101的驱动期间由根据流过引出配线部520a和配线部520b的电流的变化而产生的磁场在图像信号中产生的噪声,从而获得高图像质量。此外,在第二实施例中,用于供电的电容器515布置在连接器103的附近。这使得可以抑制电源的变化。

在第三实施例中,将描述布置在摄像基板102上的电源配线图案的又一示例。图6是示出布置在摄像基板102上的根据第三实施例的电源配线图案的视图,其与图4类似地图示出安装有连接器103的表面。

在此,假定如下情况:在摄像基板102中将经由连接器103从电源部(未示出)供应的电力的电压电平进行转换,以使用该电力。因此,图6所示的配置与图4和图5所示的配置的不同之处在于,从连接器103引出的引出配线部630a连接到调节器(Reg)610。

引出配线部630a和引出配线部630b布置在像素部区域内。引出配线部630a被布置成从连接到连接器103的电源端子的电连接部朝向端面C、大致平行于H方向地引出,并连接到调节器610的输入端子。引出配线部630b被布置成从连接到调节器610的输出端子的电连接部进一步朝向端面C、大致平行于H方向地、直至像素部区域的外周而引出。引出配线部630b连接到布置在像素部外部区域中的配线部630c。类似于图4中出现的配线部420b,配线部630c在像素部外部区域中沿着摄像基板102的外周布置,并且在预定位置处连接到线接合垫106。

如上所述,同样在通过在摄像基板102中布置调节器610来向摄像装置101供电的情况下,引出配线部沿着摄像装置101的H方向布置在像素部区域中。此外,电源配线在像素部外部区域中的部分沿着摄像基板102的外周布置。由此,可以获得与第一实施例提供的相同的有益效果。此外,如图6所示,电容器620安装在调节器610的输出侧(朝向引出配线部630b的侧)附近。这使得可以抑制在摄像装置101的驱动期间的电流变化,从而稳定地供电。

如上所述,同样在第三实施例中,类似于第一实施例,引出配线部630a和630b被布置成使得它们在像素部区域中不与垂直输出线310的配线方向平行地延伸,并且配线部630c在像素部外部区域中沿着摄像基板102的外周布置。由此,在以插入有调节器610的方式布置电源配线的情况下,还可以减少在摄像装置101的驱动期间由根据流过引出配线部630a和630b以及配线部630c的电流的变化而产生的磁场在图像信号中产生的噪声,从而获得高图像质量。此外,通过将电容器620安装在调节器610的输出侧附近,可以稳定地向摄像装置101供电。

在第四实施例中,示出如下的示例:电源配线被布置成使得电源配线不与摄像装置101内水平布设的内部信号线平行地延伸。图7是示出布置在摄像基板上的根据第四实施例的电源配线图案的视图,其与图4类似地图示出安装有连接器103的表面。共同的组件和元件由相同的附图标记表示,并且省略其详细描述。

在此,假定如下情况:在摄像基板102中将经由连接器103从电源部(未示出)供应的电力的电压电平进行转换,以使用该电力。因此,类似于图6,图7示出了从连接器103引出的引出配线部720a连接到调节器610的配置。

在摄像装置101在垂直于摄像装置101的摄像面的方向上投影到摄像基板102上的情况下,图3中的基准信号线350在图7中表示为基准信号线350a和350b。基准信号线350a和350b连接到基准信号发生器710。

当摄像装置101读出图像信号时,基准信号发生器710输出电压被改变了预定改变量的基准信号。尽管在图7中单个地设置基准信号发生器710,但是配置可以是:针对像素部270中的偶数行像素和奇数行像素的相应组,设置多个不同的基准信号发生器。

基准信号线350a用于将基准信号输入到如下的每个比较器340,该每个比较器340设置在接近端面B的位置处并且连接到垂直输出线310中的相关联的垂直输出线310。基准信号线350b用于将基准信号输入到如下的每个比较器340,该每个比较器340设置在接近端面D的位置处并且连接到垂直输出线310中的相关联的垂直输出线310。换句话说,基准信号线350a和350b被布置成在摄像装置101的水平方向(H方向)上延伸,因此容易受到来自读出配线部720a和720b的磁噪声的影响。此外,由于基准信号被用于摄像装置101的图像信号的模数转换,因此,假定叠加在基准信号上的噪声在图像中产生水平方向上的阴影。

因此,为了减小由流过读出配线部720a和720b的电流产生的磁场对基准信号线350a和350b的影响,优选地,读出配线部720a和720b被布置成与基准信号线350a和350b相距预定距离。此外,由于连接器103连接在电源部和电源配线之间,所以优选地将连接器103布置成与基准信号线350a和350b相距预定距离。

注意,朝向摄像基板102的端面B引出的读出配线部720b连接到在像素部外部区域中沿着摄像基板102的外周布置的配线部720c。配线部720c在以叠加在配线部720c上的状态所描绘的虚线所表示的部分处以连接到线接合垫106。在图像基板102是多层基板的情况下,引出配线部720a和720b可以布置在基板的内层中。

如上所述,在第四实施例中,引出配线部720a和720b被布置成在像素部区域中与基准信号线350a和350b相距预定距离,并且配线部720c在像素部外部区域中沿着摄像基板102的外周布置。由此,在基准信号线350a、350b被布置成在水平方向上延伸的情况下,可以减少在摄像装置101的驱动期间由根据流过电源配线(引出配线部720a和720b)的电流的变化而产生的磁场在图像信号中产生的噪声,从而获得高图像质量。尽管已经通过以基准信号线为例描述了该实施例,但是这不是限制性的,而是本发明可以应用于任何信号线,只要它们可以是在水平方向上延伸的用于基准信号的信号线即可。

图8是示出根据第五实施例的摄像装置单元的示意性配置的横截面图。摄像装置单元包括摄像装置101、摄像基板102、连接器103、柔性配线板104、电子组件105、线接合垫106、框架部107和盖玻璃108。

摄像装置101是例如根据入射光而输出图像信号的CMOS图像传感器。注意,图8示出垂直于摄像装置101的形成光学图像的摄像面的横截面。摄像基板102是印刷电路板,其上安装有摄像装置101等,并且其包括由诸如铜的金属形成的电源配线。优选将刚性基板用于摄像基板102以安装摄像装置101,并且例如,摄像基板102由例如玻璃环氧树脂形成。然而,这不是限制性的,而是摄像基板102可以是使用塑料材料的柔性基板,或者是使用陶瓷和铜配线的LTCC(低温共烧陶瓷)基板。即,仅要求摄像基板102是通过在特定材料上形成铜等的金属配线图案而制成的并且可以安装组件的基板。

连接器103是具有多个触点的连接端子,并且安装在摄像基板102上。柔性配线板104的一端连接到连接器103,另一端部分地连接到电源(未示出)。因此,电力从外部经由柔性配线板104供应到连接器103。注意,柔性配线板104可以包括除了用于供电的配线之外的配线,诸如用于发送控制信号和从摄像装置101输出的图像信号的配线。此外,可以使用细线同轴线缆等代替柔性配线板104。

电子组件105是操作摄像装置101所需的调节器或电容器等,并且使用经由连接器103从柔性配线板104供应的电力作为输入,向摄像装置101供应期望的电压。电子组件105布置在连接器103的附近,因此,可以认为流过电子组件105与连接器103之间的电源配线的电流对摄像装置101的影响小。

线接合垫106是具体地通过在摄像基板102的表层上执行诸如镀金的处理而形成的电极,从而例如通过线接合在摄像装置101与摄像基板102之间连接。线接合垫106布置在摄像基板102的安装有摄像装置101的同一表面上。

框架部107形成在摄像基板102的外周上,使得其粘附到摄像基板102并保持盖玻璃108。盖玻璃108是用于密封摄像装置101的构件,并且粘附地固定到框架部107。注意,盖玻璃108上形成有防反射膜等。

在此,将描述传统的摄像装置单元的摄像基板上的电源配线图案的示例。图13是示出布置在传统的摄像装置单元的摄像基板上的电源配线图案的示例的视图。图13所示的传统的摄像装置单元与图8所示的根据本实施例的摄像装置单元的不同之处仅在于布置在摄像基板上的电源配线图案。因此,在图13所示的传统的摄像装置单元的组成元件中,对于与图8所示的根据本实施例的摄像装置单元的组件相同的组件,将使用与图8所示的根据本实施例的摄像装置单元的名称和附图标记相同的名称和附图标记来给出描述。

图13示出了摄像基板102的安装有连接器103的表面。摄像装置101和线接合垫106安装在与安装有连接器103的表面不同的表面上。此外,在图13中,在多个线接合垫106中,仅示出了连接到特定电源的线接合垫106。注意,摄像装置101具有需要大量电流的模拟系统的电源等,并且为了避免由摄像装置101中的配线引起的电源劣化,摄像装置101设置有多个输入。因此,线接合垫16布置在多个位置处。

摄像基板102设置有电源配线201,该电源配线201用于从电源(未示出)经由连接器103向摄像装置101供应电力。在图13中,电源配线201被布置成从安装有连接器103的区域(该区域形成使得与连接器103接触的接触点,并且在下文中被称为“电源连接部”)朝向摄像基板102的左端延伸。

为了便于说明,在下面的描述中,将从电源连接部朝向摄像基板102的端部引出的配线部分称为“引出配线部”,并且将其描述为“引出配线部201A”。注意,从电源连接部朝向基板端部引出的部分称为引出配线部的定义被类似地应用于下文描述的根据本发明的实施例的电源配线、以及为了比较而描述的传统的电源配线。

当从垂直于摄像装置101的摄像面的方向观看时,在与摄像装置101的外周附近相对应的区域中,进一步从引出配线部201A布设电源配线201。为了便于说明,电源配线201的沿着摄像装置101的外周布置的部分在下文中称为“外围配线部”。外围配线部在多个位置处电连接到线接合垫106。

流过电源配线201的电流随着连接到电源配线201的负载的电流变化而变化。此外,从连接器103引出的配线部是电源配线201的电流集中的部分。因此,与电源配线201的情况同样地,仅从连接器103(电源连接部)引出一个配线部(引出配线部201A),流过其中的电流随着连接到电源配线201的摄像装置101的全部负载中的电流变化而变化。结果,由于流过引出配线部201A的电流的变化,容易产生磁噪声。

为了解决该问题,在根据本实施例的摄像装置单元中,如以下参考图9A至图9C所述,电源配线以分成多个电源配线的状态被设置,从而减小电源配线中(特别是在引出配线部中)的电流变化。

图9A至图9C是示出摄像基板102上的电源配线图案的示例的视图,并且类似于图13,每个图示出摄像基板102的安装有连接器103的表面。图9A是示出用于向摄像装置101供电的电源配线图案的第一示例的视图。图9A所示的电源配线具有第一电源配线301和第二电源配线302。

在图9A中,当从垂直于摄像装置101的摄像面的方向观看时,第一电源配线301从作为使得与连接器103接触的接触点的电源连接部朝向摄像基板102的左端布设,并且然后布设到与摄像装置101的外周附近相对应的区域。

第一电源配线301的从连接器103(电源连接部)朝向摄像基板102的左端延伸的部分在下文中称为“第一引出配线部301A”。此外,将第一电源配线301的沿着摄像装置101的外周延伸的部分称为“第一外围配线部”。第一引出配线部301A是第一电源配线301的电流集中的部分。

在图9A中,当从垂直于摄像装置101的摄像面的方向观看时,第二电源配线302从作为使得与连接器103接触的接触点的电源连接部朝向摄像基板102的右端布设,并且然后布设到与摄像装置101的外周附近相对应的区域。

在图9A中,第二电源配线302的从连接器103(电源连接部)朝向摄像基板102的右端延伸的部分在下文中称为“第二引出配线部302A”。此外,将第二电源配线302的沿着摄像装置101的外周延伸的部分称为“第二外围配线部”。第二引出配线部302A是第二电源配线302的电流集中的部分。

通过第一电源配线301和第二电源配线302向所有线接合垫106供电。注意,在摄像基板102具有多层结构的情况下,为了最小化由第一电源配线301和第二电源配线302产生的磁噪声对摄像装置101的影响,期望第一电源配线301和第二电源配线302布置在远离摄像装置101的层中。

在图13所示的传统的电源配线图案中,摄像装置101的负载都连接到电源配线201。另一方面,在如本实施例中电源配线图案以分成第一电源配线301和第二电源配线302的状态设置在摄像基板102上的情况下,摄像装置101的负载在第一电源配线301与第二电源配线302之间被划分。结果,摄像装置101的分别连接到第一电源配线301和第二电源配线302的负载的各自总数变得小于摄像装置101的连接到图13中的电源配线201的负载的总数。因此,与图13中的电源配线201的引出配线部201A相比,可以减少第一引出配线部301A和第二引出配线部302A中的电流变化。

期望从连接器103引出第二引出配线部302A的方向(以下称为“引出方向”)不同于从连接器103引出第一引出配线部301A的方向。这是因为相同方向的磁场通过彼此叠加而变得更强,因此如果产生相同方向的磁场,磁噪声对拍摄图像(图像信号)的影响会降低图像质量。此外,期望从连接器103引出第二引出配线部302A的方向和从连接器103引出第一引出配线部301A的方向所形成的角度等于或大于90度。这是因为彼此垂直的磁场彼此不干涉,并且相反方向的磁场彼此抵消,因此,可以有效地抑制由磁噪声引起的拍摄图像的图像质量下降。

由于这些原因,第一引出配线部301A和第二引出配线部302A沿相反方向从连接器103被引出。这使得可以将由于第一引出配线部301A和第二引出配线部302A中的电流变化而产生的磁场的叠加减少到最小,从而将由磁噪声的影响引起的拍摄图像的图像质量下降减小到最小。

期望第一电源配线301和第二电源配线302被布置成使得它们在所流过的负载电流的变化方面彼此大致相等,并且将参考图9B描述这种情况下的配线示例。

图9B是示出用于向摄像装置101供电的电源配线图案的第二示例的视图。图9B中所示的电源配线是在位于接近摄像基板102的左端中央的位置的两个线接合垫106B处的负载电流的变化大于其它线接合垫106处的负载电流的变化的情况下的配线示例,并且电源配线具有第一电源配线303和第二电源配线304。

第一电源配线303从连接器103布设,并且仅连接到负载变化大的两个线接合垫106B。第二电源配线304从连接器103布设,并且连接到除两个线接合垫106B之外的线接合垫106。通过这种布置,第一电源配线303和第二电源配线304在所流过的负载电流的变化方面变得大致相等,由此可以有效地减少第一引出配线部303A和第二引出配线部304A的电流变化。结果,可以减少由从连接器103布设的第一电源配线303和第二电源配线304产生的磁噪声引起的拍摄图像的图像质量下降。

顺便提及,用于提供与第一电源配线301和第二电源配线302相同用途的电力的一个或多个辅助配线可以从连接器103引出,并且与第一电源配线301和第二电源配线302分开布置。将参考图9C描述该配线的示例。

图9C是示出用于向摄像装置101供电的电源配线图案的第三示例的视图。图9C所示的电源配线不仅具有第一电源配线305和第二电源配线306,而且具有作为辅助配线的第三电源配线307和第四电源配线308。

在图9C中,当从垂直于摄像装置101的摄像面的方向观看时,第三电源配线307从作为使得与连接器103接触的接触点的电源连接部朝向摄像基板102的上端布设,并且然后布设到与摄像装置101的外周附近相对应的区域。此外,在图9C中,当从垂直于摄像装置101的摄像面的方向观看时,第四电源配线308从作为使得与连接器103接触的接触点的电源连接部朝向摄像基板102的下端布设,并且然后布设到与摄像装置101的外周附近相对应的区域。

在下面的描述中,将第三电源配线307的从连接器103(电源连接部)朝向摄像基板102的上端延伸的部分称为“第三引出配线部307A”。此外,将第四电源配线308的从连接器103(电源连接部)朝向摄像基板102的下端延伸的部分称为“第四引出配线部308A”。

在图9C所示的电源配线图案中,摄像装置101的负载在第一电源配线305至第四电源配线308的四个电源配线之间被划分。结果,摄像装置101的连接到第一电源配线305至第四电源配线308的负载的各自总数小于摄像装置101的连接到图9A中的第一电源配线301和第二电源配线302的负载的各自总数。

因此,与第一引出配线部301A和第二引出配线部302A中的电流变化相比,可以减少第一引出配线部305A、第二引出配线部306A、第三引出配线部307A和第四引出配线部308A中的电流变化。这使得可以进一步减少由从连接器103布设的电源配线所产生的磁噪声引起的拍摄图像的图像质量下降。

注意,在如图9C所示的电源配线图案中从连接器103引出三个或更多电源配线的情况下,期望将配线布置成使得由从连接器130引出任意两个所选择的引出配线部的方向形成的角度等于或大于90度。此外,在使用一个或多个辅助配线的情况下,可以减少每个引出配线部中的电流变化,但是引起磁噪声的配线部的面积增加。为此,期望通过考虑摄像基板102上的配线部的总面积,仅在磁噪声对拍摄图像的影响变小的情况下设置辅助配线。

如上所述,在第五实施例中,设置在摄像基板102上的电源配线在分成多个电源配线的状态下从作为使得与连接器103接触的接触点的电源连接部引出。这使得可以减少电源配线中的电流变化,从而减少由电源配线产生的磁噪声引起的图像质量下降。

在描述根据第六实施例的电源配线图案之前,将描述传统的电源配线图案的另一示例。图14是示出布置在传统的摄像装置单元的摄像基板上的电源配线图案的另一示例的视图。

注意,图14所示的传统的摄像装置单元与图8所示的根据第五实施例的摄像装置单元的不同之处仅在于布置在摄像基板上的电源配线图案。因此,在图14所示的传统的摄像装置单元的组成元件中,对于与图8所示的根据第五实施例的摄像装置单元的那些组件相同的组件,将使用与图8所示的根据第五实施例的摄像装置单元的名称和附图标记相同的名称和附图标记来给出描述。

图14示出了与图8所示的摄像基板102的表面相同的表面,在该表面上安装有电子组件(REG)105,并且摄像装置101和线接合垫106安装在不同于安装有电子组件105的表面的表面上。此外,类似于图13,在图14中,在多个线接合垫106中,仅示出了连接到特定电源的线接合垫106。注意,未示出连接器103与电子组件105之间的电源配线。

在此,电子组件105是用于产生预定电压的线性调节器。摄像基板102设置有用于从电子组件105向摄像装置101供电的电源配线401。从作为使得电源配线401与电子组件105接触的接触点的电源连接部、朝向摄像基板102的端部引出的引出配线部401A是电源配线401中电流集中的部分。

根据连接到电源配线401的负载中的电流变化来确定电源配线401中的电流变化。与电源配线401的情况同样地,当仅从连接器103(电源连接部)引出一个配线部(引出配线部401A)时,流过引出配线部401A的电流根据摄像装置101的连接到电源配线401的全部负载的电流变化而大幅度变化。

为了解决该问题,在根据第六实施例的摄像装置单元中,如以下参考图10A至图10C所述,从电子组件105布设的电源配线以分成多个电源配线的状态被设置,从而减小各个电源配线中的电流变化。注意,根据第六实施例的摄像装置单元与图8所示的根据第五实施例的摄像装置单元的不同之处仅在于布置在摄像基板上的电源配线图案。因此,将使用与图8所示的根据第五实施例的摄像装置单元的名称和附图标记相同的名称和附图标记来描述与图8所示的根据第五实施例的摄像装置单元的组件相同的组件。

图10A至图10C是示出摄像基板102上的电源配线图案的其它示例的视图,并且类似于图9A至图9C,每个图示出摄像基板102的安装有电子组件105的表面。图10A是示出用于向摄像装置101供电的电源配线图案的第四示例的视图。图10A所示的电源配线图案具有第一电源配线501和第二电源配线502。

在图10A中,当从垂直于摄像装置101的摄像面的方向观看时,第一电源配线501从作为使得与电子组件(REG)105接触的接触点的电源连接部朝向摄像基板102的左端布设,并且然后布设到与摄像装置101的外周附近相对应的区域。此外,在图10A中,当从垂直于摄像装置101的摄像面的方向观看时,第二电源配线502从作为使得与连接器103接触的接触点的电源连接部朝向摄像基板102的右端布设,并且然后布设到与摄像装置101的外周附近相对应的区域。第一电源配线501的第一引出配线部501A是第一电源配线501的电流集中的部分,并且第二电源配线502的第二引出配线部502A是第二电源配线502的电流集中的部分。

通过第一电源配线501和第二电源配线502向所有线接合垫106供电。注意,在摄像基板102具有多层结构的情况下,为了最小化由第一电源配线501和第二电源配线502产生的磁噪声对摄像装置101的影响,期望第一电源配线501和第二电源配线502布置在远离摄像装置101的层中。

在图14所示的传统的电源配线图案中,摄像装置101的负载都连接到电源配线401。相反,在电源配线以分成第一电源配线501和第二电源配线502的状态设置在摄像基板102上的情况下,摄像装置101的负载在第一电源配线501和第二电源配线502之间被划分。因此,摄像装置101的连接到第一电源配线501和第二电源配线502的负载的各自总数变得小于摄像装置101的连接到电源配线401的负载的总数。因此,与图14中的电源配线401的引出配线部401A相比,可以减少第一引出配线部501A和第二引出配线部502A中的电流变化。

期望从电子组件105引出第二引出配线部502A的方向不同于从电子组件105引出第一引出配线部501A的方向。这是因为相同方向的磁场通过彼此叠加而变得更强,因此如果产生相同方向的磁场,磁噪声对拍摄图像(图像信号)的影响会降低图像质量。此外,期望从电子组件105引出第二引出配线部502A的方向和从电子组件105引出第一引出配线部501A的方向所形成的角度等于或大于90度。这使得可以进一步减小磁噪声对拍摄图像的影响,从而抑制由磁噪声引起的拍摄图像的图像质量下降。

由于这些原因,第一引出配线部501A和第二引出配线部502A沿相反方向从电子组件105被引出。这使得可以将由于第一引出配线部501A和第二引出配线部502A中的电流变化而产生的磁场的叠加减少到最小,从而将由磁噪声引起的拍摄图像的图像质量下降减小到最小。

期望第一电源配线501和第二电源配线502被布置成使得它们在所流过的负载电流的变化方面彼此大致相等,并且将参考图10B描述这种情况下的配线示例。

图10B是示出用于向摄像装置101供电的电源配线图案的第五示例的视图。图10B中所示的电源配线是在位于接近摄像基板102的左端中央的位置的两个线接合垫106B处的负载电流的变化大于其它线接合垫106处的负载电流的变化的情况下的配线示例,并且电源配线具有第一电源配线503和第二电源配线504。

第一电源配线503从电子组件105布设,并且仅连接到负载变化大的两个线接合垫106B。第二电源配线504从电子组件105布设,并且连接到除了两个线接合垫106B之外的线接合垫106。通过这种布置,第一电源配线503和第二电源配线504在所流过的负载电流的变化方面变得大致相等,由此可以有效地减少第一引出配线部503A和第二引出配线部504A的电流变化。结果,可以减少由从电子组件105布设的第一电源配线503和第二电源配线504产生的磁噪声对拍摄图像的影响。

顺便提及,用于提供与第一电源配线501和第二电源配线502相同用途的电力的一个或多个辅助配线可以从电子组件105引出,并且与第一电源配线501和第二电源配线502分开布置。将参考图9C描述该配线的示例。

图10C是示出用于向摄像装置101供电的电源配线图案的第六示例的视图。图10C所示的电源配线图案不仅具有第一电源配线505和第二电源配线506,而且具有作为辅助配线的第三电源配线507和第四电源配线508。

在图10C中,当从垂直于摄像装置101的摄像面的方向观看时,第三电源配线507从作为使得与电子组件105接触的接触点的电源连接部朝向摄像基板102的上端布设,并且然后布设到与摄像装置101的外周附近相对应的区域。此外,在图10C中,当从垂直于摄像装置101的摄像面的方向观看时,第四电源配线508从作为使得与电子组件105接触的接触点的电源连接部朝向摄像基板102的下端布设,并且然后布设到与摄像装置101的外周附近相对应的区域。

在图10C所示的电源配线图案中,摄像装置101的负载在第一电源配线505至第四电源配线508的四个电源配线之间被划分。结果,摄像装置101的连接到第一电源配线505至第四电源配线508的负载的各自总数变得小于摄像装置101的连接到图10A中的第一电源配线501和第二电源配线502的负载的各自总数。

因此,与第一引出配线部501A和第二引出配线部502A中的电流变化相比,可以减少第一引出配线部505A、第二引出配线部506A、第三引出配线部507A和第四引出配线部508A中的电流变化。这使得可以进一步抑制由从电子组件105布设的电源配线产生的磁噪声引起的拍摄图像的图像质量下降。

注意,在使用辅助配线的情况下,可以减少每个引出配线部中的电流变化,但是引起磁噪声的配线部的面积增加。为此,期望通过考虑摄像基板102上的配线部的总面积,仅在磁噪声对拍摄图像的影响变小的情况下设置辅助配线。

如上所述,在第六实施例中,设置在摄像基板102上的电源配线以分成多个电源配线的状态从电子组件105(电源连接部)引出。这使得可以减少电源配线中的电流变化,从而减小由电源配线产生的磁噪声对摄像装置101(拍摄图像)的影响。

在第五实施例和第六实施例中,给出了布置在摄像基板上的电源配线图案的描述。相反,在第七实施例中,将描述布置在摄像装置内的电源配线图案。

图11是示出根据第七实施例的摄像装置单元的一部分的示意性配置的横截面图。摄像装置单元包括摄像装置600和摄像基板603。摄像装置600包括光接收层601、信号处理层602和连接器605。

光接收层601包括用于根据入射光输出图像信号的像素部。信号处理层602包括用于处理从光接收层601输出的信号的信号处理电路(未示出)。摄像基板603是安装有摄像装置600的印刷电路板。期望摄像基板603是刚性基板以安装摄像装置600,并且摄像基板603由例如玻璃环氧树脂形成。然而,这不是限制性的,而是摄像基板603可以是使用塑料材料的柔性基板,或者是使用陶瓷和铜配线的LTCC(低温共烧陶瓷)基板。即,仅要求摄像基板102是通过在特定材料上形成铜等的金属配线图案而制成的并且可以安装组件的基板。

摄像基板603和信号处理层602通过微凸块604等连接,并且电力和信号经由在信号处理层602内形成为贯通电极的配线606被提供给连接器605。然后,电力经由电源配线(未示出)从连接器605供应到光接收层601和信号处理层602。

这里,将描述布置在信号处理层602中的传统的电源配线图案的示例。图15是示出布置在信号处理层602上的传统的电源配线图案的示例的视图,并且示出参考图11描述的信号处理层602的使得与光接收层601接触的表面。信号处理层602形成有用于向光接收层601和信号处理层602供电的电源配线701。信号处理层602设置有多个信号处理电路702,并且信号处理电路702各自具有预定功能,诸如DFE(Decision Feedback Equalization,判决反馈均衡)和模数转换。

电源配线701被形成为使得其从连接器605朝向信号处理层602的一端引出,然后被布设以连接到多个信号处理电路702。根据连接到电源配线701的负载中的电流变化来确定电源配线701中的电流变化。与电源配线701的情况相同,当从连接器605(电源连接部)仅引出一个配线部(引出配线部701A)时,流过引出配线部701A的电流随着连接到电源配线701的光接收层601和全部信号处理电路702的负载中的电流变化而大幅度变化。

为了解决该问题,在根据本实施例的摄像装置单元中,如以下参考图12A至图12C所述,电源配线以分成多个电源配线的状态被设置,从而减小各个电源配线中的电流变化。

图12A至图12C是示出信号处理层602上的电源配线图案的示例的视图,并且类似于图15,每个图示出信号处理层602的与光接收层601接触的表面。图12A是示出电源配线图案的第七示例的视图。图12A所示的电源配线图案具有布置在信号处理层602中的用于向光接收层601和信号处理电路702供电的第一电源配线801和第二电源配线802。

在图12A中,第一电源配线801从使得与连接器605接触的接触点(电源连接部)朝向信号处理层602的上端引出,并且连接到两个信号处理电路702。此外,第二电源配线802从使得与连接器605接触的接触点(电源连接部)朝向信号处理层602的下端引出,并且连接到两个信号处理电路702。注意,在信号处理层602具有多层结构的情况下,为了最小化由第一电源配线801和第二电源配线802产生的磁噪声对光接收层601的影响,期望第一电源配线801和第二电源配线802布置在远离光接收层601的层中。

在图15所示的传统的电源配线图案中,光接收层601和信号处理电路702的负载都连接到电源配线701。相反,在电源配线以分成第一电源配线801和第二电源配线802的状态设置在信号处理层602上的情况下,光接收层601和信号处理电路702的负载在第一电源配线801和第二电源配线802之间被划分。结果,连接到第一电源配线801和第二电源配线802的光接收层601和信号处理电路702的负载的各自总数分别变得小于连接到电源配线701的光接收层601和信号处理电路702的负载的总数。因此,与图15中出现的电源配线701的引出配线部701A相比,可以减小第一引出配线部801A和第二引出配线部802A各自中的电流变化。

期望从连接器605引出第二引出配线部802A的方向不同于从连接器605引出第一引出配线部801A的方向。此外,期望从连接器605引出第二引出配线部802A的方向与从连接器605引出第一引出配线部801A的方向所形成的角度等于或大于90度。考虑到这些,第一引出配线部801A和第二引出配线部802A沿相反方向从连接器605被引出。这是因为可以更加减小由磁噪声引起的拍摄图像的图像质量下降。

期望第一电源配线801和第二电源配线802被布置成使得它们在所流过的负载电流的变化方面彼此大致相等,并且将参考图12B描述这种情况下的配线示例。

图12B是示出电源配线图案的第八示例的视图,其是在如图12A所示的右下方的信号处理电路702中的负载变化大于其他三个信号处理电路702中的负载变化的情况下的配线示例。图12B所示的电源配线具有布置在信号处理层602中的第一电源配线803和第二电源配线804。

第一电源配线803从连接器605布设,并且仅连接到负载变化大的、右下方的信号处理电路702。第二电源配线804从连接器605布设,并且连接到未连接第一电源配线803的其他信号处理电路702。通过这种布置,第一电源配线803和第二电源配线804在所流过的负载电流的变化方面变得彼此大致相等,由此可以有效地减少第一引出配线部803A和第二引出配线部804A各自中的电流变化。

顺便提及,可以从连接器605引出并布置用于提供与第一电源配线801和第二电源配线802相同用途的电力的一个或多个辅助配线,并且将参考图12C描述该配线的示例。

图12C是示出电源配线图案的第九示例的视图。图12C所示的电源配线布置在信号处理层602上,并且不仅具有第一电源配线805和第二电源配线806,还具有作为辅助配线的第三电源配线807和第四电源配线808。在图12C中,第三电源配线807从连接器605朝向左方引出,并且然后布设到左下方的信号处理电路702,以及第四电源配线808从连接器605朝向右方引出,然后布设到右上方的信号处理电路702。

在图12C所示的电源配线图案中,光接收层601和信号处理电路702的负载在第一电源配线805、第二电源配线806、第三电源配线807和第四电源配线808之间被划分。结果,连接到第一电源配线805至第四电源配线808的光接收层601和信号处理电路702的负载的各自总数分别变得小于连接到图12A中的电源配线801和第二电源配线802的负载的各自总数。因此,与引出配线部801A和第二引出配线部802A中的电流变化相比,可以减小第一引出配线部805A、第二引出配线部806A、第三引出配线部807A和第四引出配线部808A各自中的电流变化。

如上所述,在第七实施例中,设置在信号处理层602上的电源配线在被分成多个电源配线的状态下从连接器605(电源连接部)引出。这使得可以减少每个电源配线中的电流变化,从而减小由电源配线产生的磁噪声对光接收层601的影响。

图16是示出根据第八实施例的摄像装置单元和信号处理单元的示意性配置的横截面图。摄像装置单元包括摄像装置101、摄像基板102、连接器103、柔性配线板104、电子组件105、线接合垫106、框架部107和盖玻璃108。信号处理单元包括信号处理基板210、连接器202、电源IC 203和信号处理CPU204。

摄像装置101是例如根据入射光输出图像信号的CMOS图像传感器。注意,图16示出垂直于摄像装置101的摄像面的横截面,在该摄像面上形成光学图像。摄像装置101通常分成包括光电二极管等的像素块和执行模数转换等的处理电路块。

在CMOS图像传感器中,在从光电二极管读出电荷之前,对除光电二极管之外的每个像素的下游电路和像素读出电路进行重置。在该重置操作之后,在尚未将光电二极管中的电荷输出到像素的下游侧电路的状态下,仅读出在重置操作等中产生的噪声的噪声信号N。将读出噪声信号N的这种操作在下文中称为“N读取”。

接下来,将累积在光电二极管中的电荷输出到像素的下游侧电路,并且这些像素信号作为光信号S被读出。这种读出光信号S的操作在下文中被称为“S读取”。通过从通过S读取读出的光信号S中减去通过N读取读出的噪声信号N(以下称为“S-N操作”),可以从像素信号中消除噪声成分。因此,可以通过S-N操作来降低噪声。

摄像基板102是印刷电路板,其上安装有摄像装置101等,并且包括由诸如铜的金属形成的电源配线。刚性基板优选用于摄像基板102以安装摄像装置101,并且例如,摄像基板102由例如玻璃环氧树脂形成。然而,这不是限制性的,而是摄像基板102可以是使用塑料材料的柔性基板,或者是使用陶瓷和铜配线的LTCC(低温共烧陶瓷)基板。即,仅要求摄像基板102是通过在特定材料上形成铜等的金属配线图案而制成的并且可以安装组件的基板。

安装在摄像基板102上的连接器103是具有多个触点的连接端子。柔性配线板104在安装在摄像基板102上的连接器103和安装在信号处理基板210上的连接器202之间电连接。尽管未示出,但是连接器202连接到外部电源。柔性配线板104包括用于经由信号处理基板210(连接器202)向摄像基板102(连接器103)供电的配线线路(电源配线)。注意,柔性配线板104可以包括除了用于供电的配线线路以外的配线线路,诸如用于发送从摄像装置101输出的控制信号和图像信号的配线线路。

电子组件105是包括电容器、电阻器和线圈的无源组件、以及包括产生预定电压的线性调节器和产生时钟的振荡器的有源组件,它们是操作摄像装置101所需的。注意,电子组件105可以是除了用于操作摄像装置101的组件之外的组件,诸如用于监控摄像装置101的温度的温度计和用于存储摄像装置101的个体信息的ROM。

摄像基板102的外围部分例如通过接合而固定至例如机械结构部分(未示出),因此,电子组件105和连接器103主要布置在摄像基板102的中央或其附近。

线接合垫106是具体地通过在摄像基板102的表层上执行诸如镀金的处理而形成的电极,从而例如通过线接合来在摄像装置101和摄像基板102之间连接。线接合垫106布置在摄像基板102的安装有摄像装置101的同一表面上。

框架部107形成在摄像基板102的外周上,使得其粘附到摄像基板102并保持盖玻璃108。盖玻璃108是用于密封摄像装置101的构件,并且粘附地固定到框架部107。注意,盖玻璃108上形成有防反射膜等。

在信号处理单元中,信号处理基板210经由在安装在信号处理基板210上的连接器202和安装在摄像基板102上的连接器103之间连接的柔性配线板104,向摄像基板102供电并且向摄像基板102发送信号和从摄像基板102接收信号。电源IC 203连接到电源(未示出),并且产生要提供给摄像基板102的电力。由电源IC 203产生的电力经由连接器202、柔性配线板104和连接器103被提供给摄像基板102。信号处理CPU 204经由柔性配线板104接收从摄像装置101输出的信号(图像信号),并且对其执行预定的信号处理(图像处理)。此外,信号处理CPU 204将用于驱动摄像装置101的驱动信号(控制信号)输出至摄像装置101。

尽管在本实施例中,柔性配线板104用作在摄像基板102和信号处理基板210之间进行连接的构件,但是也可以使用细线同轴线缆等来代替。

在描述根据第八实施例的摄像装置单元的配置,特别是布置在摄像基板102上的电源配线图案之前,将描述传统的电源配线图案的示例。

图21是用于说明传统的摄像装置单元的配置的示例的视图。图21所示的传统的摄像装置单元与下文详细描述的根据第八实施例的摄像装置单元的不同之处在于安装在摄像基板102上的连接器的触点(引脚)的布置,因而引出电源配线的位置不同。因此,作为图21所示的传统的摄像装置单元的组件的连接器(对应于作为图16所示的摄像装置单元的组件的连接器103)被称为“连接器903”,并且使用与图16中相同的名称和附图标记来描述其他组件。

类似于图16,图21中的左上部分示出了沿着垂直于摄像装置101的摄像面的平面截取的摄像装置单元的横截面。图21中的左下部分示出了当从垂直于摄像装置101的摄像面的方向观看时的摄像装置单元(投影面)的配置,并且示出了连接器903的引脚(触点)的布置。图21中的右部分是示意性地示出当从垂直于摄像装置101的摄像面的方向观看时在摄像装置101的像素区域中产生的噪声(以下称为“图像噪声”)的分布的图。

摄像基板102具有布置在其上的由诸如铜的金属形成的电源配线120。如图21所示,电源配线120包括从连接器903朝向摄像基板102的右端引出的配线部(以下称为“引出配线部120A”)。此外,电源配线120包括从引出配线部120A分支并沿着摄像基板102的外周形成的配线部(以下称为“外围配线部”)。

注意,引出配线部120A形成为使得其从与连接器903的大致中央部分相对应的部分朝向摄像基板102的右端布设。这是因为连接器903的引脚V1、V2、V3和V4用于供电。电源配线120包括多个配线线路,这些配线线路分别连接到连接器903的多个引脚中的引脚V1、V2、V3和V4,并且彼此绝缘,以用于供电。在图21中,在连接器903的多个引脚中,连接到除了用于供电的引脚之外的引脚的配线线路从图示中省略。

电源配线120从连接器903布设,穿过摄像基板102的内层或表层,并连接到线接合垫106。与电源配线120连接的线接合垫106的数量不限于一个,而可以是多个。电源配线120经由连接在摄像装置101和摄像基板102(线接合垫106)之间的线电连接到摄像装置101。

图21中出现的区域109表示当从垂直于摄像装置101的摄像面的方向观看时与摄像装置101重叠的区域,并且在下文中称为“像素投影区域109”。此外,图21中出现的区域110表示摄像基板102上的像素投影区域109之外的区域(以下称为“外部区域110”)。注意,尽管在图21中,整个摄像装置101和摄像装置101的像素区域被示为具有相同尺寸,但是存在摄像装置101的像素区域之外的处理电路块等存在于外部区域110中的情况。

如上所述,可以通过摄像装置101中的S-N操作来实现降噪。然而,N读取和S读取的采样定时不同,因此,如果在S-N操作期间流过电源配线线路的电流变化大,则在各采样定时之间产生的磁场大小不同,从而导致噪声量增加。

这里,在电源配线被布置在通过将摄像装置101的像素区域投影到摄像基板102上而形成的像素投影区域109内的情况下,电源配线和摄像装置101的像素之间的距离小。结果,从电源配线附近的像素输出的信号受到流过电源配线的电流所产生的磁场的显著影响,从而容易沿着电源配线产生图像噪声。

在图21所示的配置中,电源配线120的外围配线部形成在外部区域110中,因此即使当流过外围配线部的电流变化时,也基本上防止了图像噪声的产生。另一方面,引出配线部120A是用于向摄像装置101供电的配线线路集中的部分。因此,在引出配线部120A形成在像素投影区域109中的情况下,由于流过引出配线部120A的电流所产生的磁场的影响,在从引出配线部120A附近的像素输出的信号中容易产生图像噪声。

这里,连接器903的引脚V1是如下的引脚:该引脚连接到用于向摄像装置101供电的电源配线线路中的、电流变化最大的电源配线线路。因此,在引出配线部120A的设置有与连接器903的引脚V1连接的电源配线线路的部分中,图像噪声增大。结果,如图21的右部分所示,图像噪声沿着引出配线部120A出现在图像901中。图21示意性地示出了图像901中出现图像噪声的区域作为图像噪声产生区域909。

为了减小图像噪声产生区域909,期望将引出配线部120A布置在外部区域110中(第十一实施例)。然而,由于与其他组件的关系,设置连接器903的位置大部分受到限制,此外,从减小摄像装置单元的尺寸的观点来看,不容易仅在外部区域110中布置电源配线。

为了解决该问题,在第八实施例中,通过使用连接器103而布置电源配线来减小图像噪声产生区域909,该连接器903的触点(引脚)的布置被改变以进行调整。以下将主要给出连接器103的配置的描述。

图17是示出根据第八实施例的摄像装置单元的示意性配置的视图,并且以类似于图21的形式描绘了摄像装置单元。摄像基板102上安装连接器103的位置与图21中安装连接器903的位置相同。

在连接器103布置在像素投影区域109中的情况下,如图17所示,通过布置连接器103的引脚可以减少图像噪声。更具体地,连接器103的引脚V1、V2、V3和V4分别用于向摄像装置101供电,并且连接器103具有与用于供电的引脚中的相应引脚相关联地设置的GND引脚,每个GND引脚用于返回电流的流动。

当连接至连接器903的引脚V1至V4的电源配线线路中的电流变化的大小可以通过使用引脚的附图标记来表示时,V1>V2>V3>V4。这里,如上所述,沿着电源配线120产生的图像噪声取决于电源配线120中的电流变化。此外,电流变化越大,图像中出现的噪声量越大,因此在与引出配线部相对应的像素区域中,图像噪声趋于增大。

在图21所示的传统的摄像装置的连接器903中,电流变化大到导致产生图像噪声的用于供电的引脚V1被布置在连接器903的中央或其附近。在这种情况下,在像素投影区域109中,从引脚V1到摄像基板102的端部的距离变长,使得图像噪声产生区域909增大。

相反,在安装在图17中的摄像装置单元的摄像基板102上的连接器103中,连接到电流变化大的配线线路的引脚V1至V4从接近摄像基板102的端部的位置依次向内布置。这使得可以使图17所示的配置中的引出配线部120A的长度比图21所示的配置中的短。因此,与安装有图21中的连接器903的情况相比,可以减小图像901中的图像噪声产生区域909,如图17中的右部分所示。

注意,连接器103的引脚SCLK、MOSI、MISO和CS用于摄像装置101和信号处理CPU204之间的串行通信。信号处理CPU 204经由用于串行通信的引脚和配线线路与摄像装置101通信,并且执行寄存器设置,诸如摄像装置101的感光度的设置。引脚CNT1和CNT2被提供用于用以控制摄像基板102上的线性调节器(电子组件105之一)的控制信号,并且从信号处理基板210上的信号处理CPU 204进行控制。引脚VD和HD分别用于摄像装置101的垂直同步信号和水平同步信号,并且从信号处理基板210上的信号处理CPU 204执行控制。引脚I/F1至I/F8用于从摄像装置101输出的信号,并连接到信号处理基板210上的信号处理CPU 204。除用于供电的引脚V1至V4之外的任何用于信号的引脚(SCLK、MOSI、MISO、CS、CNT1、CNT2、VD、HD和I/F1至I/F8)的位置可根据需要相互替换,以便于配线。

如上所述,在第八实施例中,在连接器103不能有助于安装在像素投影区域109中的情况下,将连接器103的连接到电流变化大的电源配线线路的引脚布置成尽可能靠近摄像基板102的端部。这使得可以减小像素投影区域109中的电流变化大的电源配线线路的长度,从而可以减小图像噪声产生区域。

图18是示出根据第九实施例的摄像装置单元的示意性配置的视图,其以类似于图21的形式示出,但是省略了对应于图21中的右部分(图像901和图像噪声产生区域909)的图示。注意,图16所示的配置和参考图16给出的描述相应地适用于根据第九实施例的摄像装置单元的基本配置,因此省略其描述。

在第八实施例中,整个连接器103布置在像素投影区域109中。相反,第九实施例示出了在可以将连接器103的一部分布置在外部区域110中的情况下的配置的示例。换句话说,将连接器103安装在摄像基板102上,使得连接器103跨在像素投影区域109和外部区域110之间延伸。连接器103本身与第八实施例中所述的连接器(参见图17)相同,并且连接到电流变化大的电源配线线路的引脚V1布置在外部区域110中。由此,不需要在像素投影区域109中布置连接到引脚V1的电源配线线路,因此可以抑制在像素投影区域109中的图像噪声的产生。

在第十实施例中,将描述在电流变化大的多个电源配线的情况下有效的配置。图19是示出根据第十实施例的摄像装置单元的示意性配置的视图,其以类似于图18的形式示出。注意,除了安装在摄像基板102上的连接器和布置在摄像基板102上的电源配线之外,摄像装置单元的基本配置与图16所示的配置相同,并且省略了与第八实施例的配置相同的配置的描述。

在摄像基板102上,安装有第一连接器103a和第二连接器103b。第一连接器103a包括用于供电的引脚V1。此外,第二连接器103b包括用于供电的引脚V2。这里,连接到引脚V1并且由诸如铜的金属形成的电源配线130A布置在摄像基板102上,并且电流变化大。此外,连接到引脚V2并由诸如铜的金属形成的电源配线130B布置在摄像基板102上,并且电流变化大。

如上所述,在存在引起导致图像噪声的电流变化的多个电源配线的情况下,连接器以分成多个连接器的状态安装在摄像基板102上(本实施例中为两个连接器,即第一连接器103a和第二连接器103b)。在这种情况下,如图19所示,引脚V1和V2被布置成靠近摄像基板102的端部,理想地,在外部区域110中,并且电源配线130A和130B被布置成使得它们分别连接到引脚V1和V2。这使得可以减少由于电源配线130A和130B的电流变化大而产生的图像噪声的产生。即,在第十实施例中,也可以获得与第八实施例所提供的相同的有益效果。

注意,除了用于供电的引脚V1至V4之外,用于信号的任何引脚(SCLK、MOSI、MISO、CS、CNT1、CNT2、VD、HD和I/F1至I/F8)的位置可根据需要相互替换,以便于配线。

接下来,将描述在外部区域110中布置电流变化大的电源配线的示例。图20是示出根据第十一实施例的摄像装置单元的示意性配置的视图,其以类似于图18的形式示出。注意,除了安装在摄像基板102上的连接器103的位置之外,摄像装置单元的基本配置与图16所示的配置相同,并且省略了与第八实施例的配置相同的配置的描述。

在第十一实施例中,对安装连接器103的位置没有限制,因此连接器103安装在摄像基板102上的外部区域110中,并且电源配线线路仅布置在外部区域110中。与第七至第十实施例中的上述配置相比,这使得可以更有效地抑制图像噪声的产生。注意,在整个连接器103可以安装在外部区域110中的情况下,连接器103的引脚的布置不限于图17(图20)中所示的布置,此外,没有特别的限制。例如,可以使用图21中出现的连接器903。

尽管在上述第八至第十一实施例中,作为连接器103和与其连接的连接器202,以示例的方式采用并描述了具有多个引脚(连接引脚)的板对板连接器(B to B连接器),但这不是限制性的。例如,连接器103可以是具有多个引脚(连接引脚)的翻盖式连接器,该多个引脚电连接到设置在柔性配线板104自身上的触点。此外,作为另一示例,连接器103可以是具有插座的类型的连接器或者弹性地使触点与摄像基板102接触的类型的连接器。此外,可以采用无连接器的结构,该结构例如通过导电粘合剂将柔性配线板104直接接合至设置在摄像基板102上的接触图案。即,在将多个配线接合到摄像基板102的情况下,不论接合形式如何,通过从靠近摄像基板102的端部的位置引出在配线中包括的电源配线线路并将其连接到摄像装置上,都可以获得本发明的效果。此外,柔性配线板104可以使用线性构件由配线形成。

根据上述实施例的摄像装置单元不仅可以应用于诸如数字照相机和数字摄像机的摄像设备,还可以应用于具有摄像功能的各种电子设备(诸如智能手机、便携式游戏机和平板电脑)。

尽管已经参考示例性实施例描述了本发明,但是应当理解,本发明不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应被赋予最宽泛的解释,以涵盖所有这样的修改以及等同的结构和功能。

本申请要求于2020年1月10日提交的日本专利申请2020-002890、2020年1月10日提交的日本专利申请2020-002888、2020年1月10日提交的日本专利申请2020-002889和2020年12月21日提交的日本专利申请2020-211538的权益,这些申请通过引用整体结合于此。

相关技术
  • 摄像装置、包含摄像装置的内窥镜装置、包含摄像装置的移动体、摄像单元和影像处理单元
  • 光学单元、摄像单元、摄像主体部以及具有它们的摄像装置
技术分类

06120113063033