JP5151960B2 - 撮像素子の取付部材及び撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像素子の取付部材及び撮像装置に関する。

デジタルカメラにおいては、モアレ・偽色等を低減すべく、ローパスフィルタ等の光学フィルタを撮像素子の前に配置し、画像を光学的に補正する。一方、デジタルカメラの小型化を図るべく、撮像素子、鏡胴、レンズ及び光学フィルタ等がユニット化されたものがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、光学フィルタ（４）が鏡胴（２）の後方側開口に嵌め込まれた状態でその鏡胴に固定され、ラバー（５）及び撮像素子（６）が鏡胴の後方側開口に挿入され、そのラバーが撮像素子によって光学フィルタに押し付けられた状態でその撮像素子が鏡胴に固定されている。
特開平９−１３０６５２号公報

ところで、デジタルカメラの小型化・薄型化を図るべく、鏡胴を小型化すると、それにあわせて、撮像素子を小型化する必要がある。ところが、撮像素子の調達コストを抑えるべく汎用の撮像素子を用いると、鏡胴の小型化に合わせて、撮像素子を小型化することができないという事態が生じる。そのため、特許文献１に記載の技術のように、撮像素子を鏡胴の後方側開口に挿入することができない。そのため、図９に示すように、撮像素子１２０が鏡胴１０４の開口１０５に挿入されず、一方、ラバー１４０が鏡胴１０４の開口１０５に嵌め込まれ、ラバー１４０が撮像素子によって光学フィルタ１１７に押し付けられることになる。そうすると、撮像素子１２０が鏡胴１０４の端面に取り付けられ、撮像素子１２０の周縁部１２１が鏡胴１０４からはみ出た状態となる。

しかし、撮像素子１２０の周縁部１２１が鏡胴１０４の外に出た状態となるから、その周縁部１２１に光が入射する。そのため、撮像素子１２０によって取得された像の信号処理の際には、周縁部１２１に入射した光が悪影響を及ぼす。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、撮像素子の周縁部が鏡胴の外に出た状態であっても、その周縁部を遮光できるようにすることである。

以上の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、中央部に開口部が形成された遮光性を有する被覆部によって撮像素子の受光面がその中央部を除いて被覆され、枠部が前記被覆部の開口部を囲繞するとともに前記被覆部から前記撮像素子とは反対の方向へ突出するよう設けられ、鏡胴の開口に前記撮像素子の受光面が向き合い、前記鏡胴の開口に光学フィルタが嵌め込まれ、前記枠部が前記鏡胴の開口に嵌め込まれて前記光学フィルタに当接し、前記枠部が前記光学フィルタによって閉塞されていることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の撮像素子の取付部材において、第２の枠部が前記被覆部から前記撮像素子側へ突出するよう設けられ、前記撮像素子が前記第２の枠部に嵌め込まれて前記第２の枠部によって囲繞されていることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の撮像素子の取付部材において、前記被覆部と前記枠部が一体に形成されていることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１又は２に記載の撮像素子の取付部材において、前記被覆部と前記枠部が別体に形成されていることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、筐体と、前記筐体内に収容された鏡胴と、前記鏡胴の開口にその受光面が向き合った撮像素子と、前記鏡胴内に取り付けられ、前記鏡胴の開口を通じて前記撮像素子の受光面に結像する光学系と、中央部に開口部が形成され、前記撮像素子の受光面の中央部を除いて前記撮像素子の受光面を被覆した遮光性を有する被覆部と、前記鏡胴の開口に嵌め込まれた光学フィルタと、前記被覆部の開口部を囲繞するとともに前記被覆部から前記撮像素子とは反対の方向へ突出するよう設けられ、前記鏡胴の開口に嵌め込まれて前記光学フィルタに当接し、前記光学フィルタによって閉塞されている枠部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、撮像素子の受光面の中央部の周辺が被覆部によって被覆されているから、受光面の中央部の周辺の領域が鏡胴の小型化によって鏡胴から外に出た状態であっても、その領域が遮光される。そのため、撮像素子によって取得される像に悪影響を及ぼさない。また、鏡胴を小型化しても、その鏡胴の開口に比較して大きな撮像素子、例えば汎用の撮像素子を用いることができる。

以下に、本発明を実施するための好ましい形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明を適用した撮像装置の一実施形態としてのデジタルカメラ１を示した斜視図であり、図２は、デジタルカメラ１に内蔵された鏡胴４、撮像素子２０、光学フィルタ１７及び遮光カバー４０等を示した斜視図であり、図３は、鏡胴４、撮像素子２０、光学フィルタ１７及び遮光カバー４０等を示した斜視断面図である。図４は、図３の断面に対して垂直な縦断面で切断した状態の斜視断面図である。図５は、鏡胴４等を示した斜視図である。

このデジタルカメラ１においては、筐体２の上面にシャッターボタン３が設けられ、筐体２の内部に鏡胴４、撮像素子２０及び回路基板２１等が収容され、鏡胴４に屈曲光学系１０及び撮像素子２０が取り付けられている。なお、図示していないが、筐体２の背面側には、液晶ディスプレイパネル等で構成されるモニタや、モードスイッチやズームスイッチ等の各種スイッチが設けられている。

鏡胴４は、筐体２の前面２ａの上部から筐体２の内側を通って筐体２の下側にかけて配置されている。この鏡胴４は、鏡胴本体部５、対物レンズホルダ６、プリズムホルダ７及び可動レンズホルダ８等を有する。鏡胴本体部５は、屈曲光学系１０による光路の前後左右を囲むように上下方向に延在している。鏡胴本体部５の下端が開口し、その下部開口５ａの大きさが撮像素子２０の大きさよりも小さい。特に、撮像素子２０の前後長が鏡胴本体部５の下部開口５ａの前後長よりも大きいため、撮像素子２０の前側の部分が鏡胴本体部５の前面５ｂよりも前にはみ出ており、撮像素子２０の後ろ側の部分が鏡胴本体部５の後面５ｃよりも後ろにはみ出ている。鏡胴本体部５の上端部にプリズムホルダ７が設けられ、プリズムホルダ７の前部に対物レンズホルダ６が設けられている。対物レンズホルダ６の開口部６ａが筐体２の前面側で開口している。鏡胴本体部５の内部には、複数のレンズホルダが設けられており、可動レンズホルダ８は、鏡胴本体部５の上下中間部に取り付けられている。

屈曲光学系１０は、対物レンズホルダ６の開口部６ａから取り込んだ被写体光の光軸を屈曲させて、鏡胴本体部５の下部開口５ａを通じて被写体の像を撮像素子２０の像に結像する。

具体的には、屈曲光学系１０は、対物レンズ１１、プリズム１２、レンズ１６、焦点距離調整レンズ（ズームレンズ）又は焦点距離調整レンズ群、フォーカシングレンズ又はフォーカシングレンズ群等を有する。対物レンズ１１は、対物レンズホルダ６の開口部６ａを塞ぐようにして対物レンズホルダ６に保持されている。対物レンズ１１は被写体光を取り込むものであり、対物レンズ１１の光軸が水平方向、特に、カメラの前後方向に沿っている。

プリズム１２は、対物レンズ１１の後ろの近接した位置に配置されて、プリズムホルダ７に保持されている。プリズム１２は直角三角柱状に設けられ、入射面１３と出射面１５が直交し、反射面１４が入射面１３及び出射面１５に対して鋭角を成して交差する。入射面１３は、対物レンズ１１に近接するとともに、対物レンズ１１の光軸に対して垂直である。プリズム１２は、対物レンズ１１によって取り込んだ被写体光の光軸を反射面で９０度に屈曲させるものである。

レンズ１６は、プリズム１２の出射面１５の下の近接した位置に配置されて、鏡胴本体部５の上部に保持されている。レンズ１６の光軸は、上下方向に沿うとともに、プリズム１２の出射面１５に対して垂直である。レンズ１６の光軸は、プリズム１２の反射面１４において対物レンズ１１の光軸に直交する。

焦点距離調整レンズ（ズームレンズ）又は焦点距離調整レンズ群は、可動レンズホルダ８に保持され、その上下動によって焦点距離の調整が行われる。フォーカシングレンズ又はフォーカシングレンズ群は、レンズホルダ８の下側（鏡胴本体部５の下端側）に配置された不図示の可動レンズホルダに保持され、その上下動によってピント合わせが行われる。

鏡胴本体部５の下部には、光学フィルタ１７が取り付けられている。この光学フィルタ１７はローパスフィルタであるが、その他のバンドパスフィルタであってもよい。また、撮像素子２０は、鏡胴本体部５の下端部に取り付けられている。以下、撮像素子２０及び光学フィルタ１７の取付構造について具体的に説明する。

鏡胴本体部５の下部開口５ａには、光学フィルタ１７が嵌め込まれている。光学フィルタ１７の上であって鏡胴本体部５の内面には、押え５ｄが設けられている。光学フィルタ１７が押え５ｄに当接して押さえられている。

撮像素子２０が回路基板２１の上に実装されている。回路基板２１は樹脂基板、ガラス基板、セラミック基板その他剛性のある基板である。なお、回路基板２１が可撓性のあるフレキシブル基板であってもよい。

この撮像素子２０が金属製のブラケット２２によって囲繞されている。ブラケット２２は、撮像素子２０が実装された回路基板２１を鏡胴本体部５の下端部に取り付けるための部材であり、中央部に撮像素子２０が挿入可能な開口が形成された枠状の金属板の前片部２３及び後片部２４を左片部２５及び右片部２６に対して略垂直に折り曲げてなるものである。ブラケット２２の前片部２３、後片部２４が撮像素子２０の前縁、後縁にそれぞれ沿い、前片部２３及び後片部２４が撮像素子２０を挟んで前後に相対している。また、ブラケット２２の左片部２５、右片部２６が撮像素子２０の左縁、右縁にそれぞれ沿い、左片部２５及び右片部２６が撮像素子２０を挟んで左右に相対している。

ブラケット２２の左片部２５及び右片部２６が回路基板２１に向き合った状態で、左片部２５及び右片部２６が接着剤等によって回路基板２１に固着されている。

ブラケット２２が回路基板２１に固着された状態においては、前片部２３が回路基板２１の前縁に沿って左片部２５及び右片部２６に対して折り曲げられており、後片部２４が回路基板２１の後縁に沿って左片部２５及び右片部２６に対して折り曲げられている。そのため、前片部２３及び後片部２４が回路基板２１に対して立った状態となっている。

撮像素子２０には、ゴム或いは軟質樹脂製の遮光カバー４０が装着されている。この遮光カバー４０は被覆部４２、外枠部４３及び内枠部４４を有し、これらが一体に形成されている。
被覆部４２は矩形枠状且つ薄板状に設けられ、被覆部４２の中央部に矩形状の開口部４１が形成されている。
外枠部４３は、被覆部４２の外縁を囲繞する。そして、外枠部４３は、被覆部４２の一方の面４２ａの外縁に連繋して、その面４２ａから突出した状態に設けられている。
内枠部４４は、被覆部４２の開口部４１を囲繞する。そして、内枠部４４は、被覆部４２の他方の面４２ｂの外縁に連繋して、その面４２ｂから突出した状態に設けられている。

撮像素子２０の受光面２０ａが被覆部４２の一方の面４２ａに対向した状態で、撮像素子２０が外枠部４３に嵌められている。そのため、撮像素子２０の受光面２０ａがその中央部を除いて被覆部４２によって覆われている。また、撮像素子２０が外枠部４３によって囲繞されて、撮像素子２０の４側面が外枠部４３によって覆われている。

内枠部４４が鏡胴本体部５の下部開口５ａに嵌め込まれて、鏡胴本体部５の内面に密接している。光学フィルタ１７が内枠部４４と押え５ｄとの間に挟まれている。そして、内枠部４４が光学フィルタ１７によって閉塞されている。

撮像素子２０が鏡胴本体部５の下部開口５ａに向き合った状態で、ブラケット２２が鏡胴本体部５の下部に結合されている。ここで、ブラケット２２の右片部２６に通し穴２８が形成されており、ネジ３２が通し穴２８に挿入されて、鏡胴本体部５の下端部に締め付けられている。同様に、左片部２５に形成された通し穴２７にネジ３１が挿入され、そのネジ３１が鏡胴本体部５の下端部に締め付けられている。

組み付け方法について説明する。
撮像素子２０を回路基板２１に実装する。
次に、ブラケット２２の左片部２５及び右片部２６を回路基板２１に対向させ、撮像素子２０をブラケット２２の前片部２３、後片部２４、左片部２５及び右片部２６によって囲む。
次に、撮像素子２０及び回路基板２１を接着剤によってブラケット２２に固着する。
次に、撮像素子２０を遮光カバー４０の外枠部４３に嵌め込み、撮像素子２０の受光面２０ａの中央部を除いてその受光面２０ａに被覆部４２を被せる。
以上により撮像素子ユニットを作製する。

一方、屈曲光学系１０が組み付けられた鏡胴４の鏡胴本体部５の下部開口５ａに光学フィルタ１７を嵌め込み、その光学フィルタ１７を押え５ｄに当接させる。次に、撮像素子２０の受光面２０ａを鏡胴本体部５の下部開口５ａに向け、遮光カバー４０の内枠部４４を鏡胴本体部５の下部開口５ａに嵌め込む。そして、内枠部４４によって光学フィルタ１７を押え５ｄに向けて押し、光学フィルタ１７を押え５ｄと内枠部４４の間に挟む。次に、ブラケット２２の通し穴２７，２８にネジ３１、３２を通して、ネジ３１を鏡胴本体部５の下部に締め付ける。

次に、鏡胴４を撮像素子２０及び屈曲光学系１０ごと筐体２内に収容し、これらを固定する。

なお、撮像素子２０に遮光カバー４０を装着する前に、遮光カバー４０の内枠部４４を鏡胴本体部５の下部開口５ａに嵌め込み、その後に撮像素子２０を遮光カバー４０に装着して、ブラケット２２をネジ３１，３２によって鏡胴本体部５の下部に固定してもよい。

以上のように構成されたデジタルカメラ１においては、撮像素子２０の受光面２０ａのうち被覆部４２の開口部４１内の領域が有効画素領域である。被覆部４２が重なった領域の像は画像処理によってトリミングされ、有効画素領域内の像が用いられる。

以上のように、本実施形態によれば、撮像素子２０の有効画素領域の周辺領域が被覆部４２によって遮光されるから、撮像素子２０によって取得される画像に悪影響を与えない。つまり、有効画素領域の周辺領域の像がブラックとなるから、撮像素子２０の取得像を信号処理する際などにおいて、有効画素領域の周辺領域の像が周辺領域有効画素領域の像に影響を及ばさない。

また、鏡胴本体部５の下部開口５ａのサイズよりも大きいサイズの撮像素子２０を用いることができる。つまり、大きいサイズの撮像素子２０を用いても、撮像素子２０の受光面２０ａ全体を遮光するために鏡胴本体部５の下部開口５ａをサイズアップする必要がなく、強いては鏡胴４を大型化しなくても済む。特に、薄型或は小型に設計した鏡胴本体部５の下部開口５ａのサイズに適したサイズの撮像素子が無い場合でも、鏡胴４の大きさを設計変更しなくても済む。従って、種々のサイズの汎用撮像素子を撮像素子２０に用いることができる。

また、撮像素子２０が遮光カバー４０によって覆われ、遮光カバー４０の内枠部４４が光学フィルタ１７によって塞がれているから、撮像素子２０の受光面２０ａに塵埃等が付着しない。そのため、塵埃等の写り込みを防止することができる。特に、撮像素子２０の側面も遮光カバー４０の外枠部４３によって囲まれ、撮像素子２０が外枠部４３に嵌め込まれているから、塵埃等の侵入を確実に抑えることができる。

また、ブラケット２２の前片部２３が左片部２５及び右片部２６に対して折り曲げられているから、ブラケット２２の前後長を短くすることができ、デジタルカメラ１の前後方向の厚さを薄くすることができる。

＜第２の実施の形態＞
上記第１の実施形態では、内枠部４４が被覆部４２と一体に形成されていた。それに対して、本実施形態では、図６〜図８に示すように、内枠部４４が被覆部４２とは別に形成され、内枠部４４が被覆部４２に組み付けられている。

ここで、内枠部４４は矩形枠状に設けられ、被覆部４２の開口部４１に嵌め込まれている。内枠部４４が被覆部４２の一方の面４２ａから下に突出してとともに、被覆部４２の他方の面４２ｂから上に突出している。そして、内枠部４４が撮像素子２０の受光面２０ａに当接している。

また、撮像素子２０として異なるサイズの撮像素子を用いる場合でも、それに合わせて外枠部４３及び被覆部４２のサイズを設計変更するだけでよく、内枠部４４については設計変更せずに流用することができる。そのため、内枠部４４の押し付け荷重の評価を軽減し、省略することができる。

以上に説明したことを除いて、本実施形態は第１実施形態と同様であるので、第１実施形態と同一の部分についての説明を省略する。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
上記各実施形態ではプリズム１２によって光軸が屈曲されているが、鏡面によって光軸が屈曲されてもよい。また、光学系の光軸が屈曲しなくてもよい。
また、上記第１実施形態のように内枠部４４と被覆部４２が一体に形成されている場合において、又は、上記第２実施形態のように内枠部４４と被覆部４２が別体に形成されている場合において、外枠部４３と被覆部４２が別体に形成されて、これらが組み付けられていてもよい。また、外枠部４３が無くてもよい。
また、上記各実施形態では鏡胴４の鏡胴本体部５が上下方向に延在しているが、鏡胴本体部５が左右方向に延在してもよい。この場合、プリズム１２の入射面１３が前方を向いているのは上記各実施形態と同様であるが、プリズム１２の出射面１５が左又は右を向いており、撮像素子２０の受光面も右又は左を向いて出射面１５に対向し、レンズ１６の光軸が左右方向に沿っていることが異なる。
また、上記各実施形態では、デジタルカメラを例に説明したが、本発明の撮像装置は、カメラ機能付き携帯電話機やカメラ機能付きＰＤＡ等の携帯型電子機器は勿論のこと、デジタルカメラ機能を備え且つ薄型化が要求される電子機器であればよい。

本発明の第１実施形態における撮像装置を示した斜視図である。 同実施形態において撮像装置内に収容された鏡胴及びそれに取り付けられる撮像素子等を示した分解斜視図である。 同実施形態において鏡胴及び撮像素子等を示した斜視断面図である。 同実施形態において鏡胴の下部を示した斜視断面図である。 同実施形態において鏡胴等を示した斜視図である。 本発明の第２実施形態において鏡胴及びそれに取り付けられる撮像素子等を示した分解斜視図である。 同実施形態において鏡胴の下部を示した斜視断面図である。 図７に示された断面に垂直な縦断面で切断した状態の斜視断面図である。 比較例における鏡胴の下部を示した斜視断面図である。

符号の説明

１ デジタルカメラ（撮像装置）
２ 筐体
４ 鏡胴
５ 鏡胴本体部
５ａ 下部開口
１０ 屈曲光学系
１７ 光学フィルタ
２０ 撮像素子
２０ａ 受光面
４０ 遮光カバー
４１ 開口部
４２ 被覆部
４３ 外枠部
４４ 内枠部

Claims (5)

1. 中央部に開口部が形成された遮光性を有する被覆部によって撮像素子の受光面がその中央部を除いて被覆され、
   枠部が前記被覆部の開口部を囲繞するとともに前記被覆部から前記撮像素子とは反対の方向へ突出するよう設けられ、
   鏡胴の開口に前記撮像素子の受光面が向き合い、
   前記鏡胴の開口に光学フィルタが嵌め込まれ、前記枠部が前記鏡胴の開口に嵌め込まれて前記光学フィルタに当接し、前記枠部が前記光学フィルタによって閉塞されていることを特徴とする撮像素子の取付部材。
2. 第２の枠部が前記被覆部から前記撮像素子側へ突出するよう設けられ、
   前記撮像素子が前記第２の枠部に嵌め込まれて前記第２の枠部によって囲繞されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像素子の取付部材。
3. 前記被覆部と前記枠部が一体に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像素子の取付部材。
4. 前記被覆部と前記枠部が別体に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像素子の取付部材。
5. 筐体と、
   前記筐体内に収容された鏡胴と、
   前記鏡胴の開口にその受光面が向き合った撮像素子と、
   前記鏡胴内に取り付けられ、前記鏡胴の開口を通じて前記撮像素子の受光面に結像する光学系と、
   中央部に開口部が形成され、前記撮像素子の受光面の中央部を除いて前記撮像素子の受光面を被覆した遮光性を有する被覆部と、
   前記鏡胴の開口に嵌め込まれた光学フィルタと、
   前記被覆部の開口部を囲繞するとともに前記被覆部から前記撮像素子とは反対の方向へ突出するよう設けられ、前記鏡胴の開口に嵌め込まれて前記光学フィルタに当接し、前記光学フィルタによって閉塞されている枠部と、を備えることを特徴とする撮像装置。

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