JP2005181541A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 赤外光カットフイルタを撮像レンズと撮像素子の間に確実に保持して組み込み、且つ撮像素子に対して高い防塵性を有する。
【解決手段】 撮像装置２１は、撮像レンズ４０と、撮像レンズ４０を保持するレンズ鏡筒４１と、撮像素子４２と、赤外光カットフイルタ４３と、フイルタ保持部材４４とからなる。フイルタ保持部材４４は、平面部６９と、周縁部７０と、押さえ部７１ａ，７１ｂとからなり、押さえ部７１ａ，７１ｂが赤外光カットフイルタ４３をレンズ鏡筒４１側に押さえて保持し、レンズ鏡筒４１の固定筒５０と撮像素子４２との間に挟まれて固定される。周縁部７０は、固定筒５０に当接し、平面部６９は撮像素子４２に当接して隙間を塞いでいる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、レンズ鏡筒と一体となった撮像素子に画像を結像して画像信号を得る撮像装置に関するものである。

近年、急速に普及するデジタルカメラには、撮像レンズと、この撮像レンズを保持するレンズ鏡筒と、撮像レンズにより結像された画像を光電変換するＣＣＤイメージセンサや、ＣＭＯＳイメージセンサなどの撮像素子とが組み込まれており、最近では、単体のデジタルカメラだけではなく、携帯電話や、ＰＤＡ（携帯型情報端末）、パーソナルコンピュータなどの各種電子機器に内蔵することが多くなってきていることから、上述したような撮像レンズ、レンズ鏡筒、及び撮像素子を一体にユニット化し、コンパクトな構成とした撮像装置（撮像ユニット）として組み立てられることが一般的である。また、このようにユニット化した撮像装置では、部品点数の削減及びコストダウンを図るために、レンズ鏡筒の背面側に撮像素子を保持させている。このような撮像装置としては、例えば特許文献１に記載されているものがある。

一方、ＣＣＤイメージセンサなどの撮像素子を用いたデジタルカメラでは、撮像素子の分光感度が、人間の目の分光感度と異なり、７００ｎｍ以上の赤外光領域に感度を有している。そこで、通常その撮像光路内に、ＩＲ（赤外光）カットフィルタを配置して、赤外光領域をカットし、人間の目に見える画像により近い、再現性の高い画像を得ようとしている。

特開２００３−１９５１３９号公報

ところで、ＣＣＤイメージセンサなどの撮像素子では、受光面に塵や埃が付着すると、撮像性能の低下や、故障の原因となるため、防塵処理を施すことが一般的であり、上述のユニット化した撮像装置では、レンズ鏡筒に撮像素子を囲む壁面を一体に形成するなどの処理を施していたが、あまり防塵性が高くなく、撮像素子の受光面を保護するには不十分であった。

また、このような撮像装置にＩＲカットフイルタを設ける場合、レンズ鏡筒に保持された撮像レンズと、撮像素子との間に挟み込むようにしてＩＲカットフイルタを配置することが好ましいが、ＩＲカットフイルタをレンズ鏡筒や撮像素子に固着すると、接着剤の塗布などにより、レンズ鏡筒と撮像素子との隙間がさらにできやすく、上述したような防塵処理の妨げとなる。さらにまた、レンズ鏡筒と撮像素子との間に挟み込むだけでは、ＩＲカットフイルタを保持する力が不十分であり、撮像光軸からずれてしまう可能性がある。あるいは、ネジ止めによってレンズ鏡筒と撮像素子を固定することも考えられるが、この場合、ネジ止めのためのスペースが撮像素子の周囲に必要となり、撮像装置のコンパクト化を妨げることになってしまう。

本発明は上記の事情を考慮してなされたもので、撮像レンズ、レンズ鏡筒、及び撮像素子を一体にユニット化し、且つＩＲカットフイルタを撮像レンズと撮像素子の間に確実に保持して組み込むことを可能とするとともに、撮像素子に対して高い防塵性を有する撮像装置を簡単な構造でローコストに提供することを目的とする。

本発明は、撮像レンズと、この撮像レンズを保持するレンズ鏡筒と、このレンズ鏡筒に固着され、前記撮像レンズで結像された画像を光電変換して画像信号を得る撮像素子と、前記撮像レンズと前記撮像素子の間に配置され、前記撮像レンズを透過する透過光から赤外光をカットする赤外光カットフイルタとからなる撮像装置において、弾性を有し、前記レンズ鏡筒と前記撮像素子との隙間を塞ぐとともに、前記赤外光カットフイルタを保持するフイルタ保持部材を設けたことを特徴とする。

なお、前記フイルタ保持部材は、前記撮像素子と対面し、平面状に形成された平面部と、この平面部の周囲からレンズ鏡筒側に向かって屈曲する周縁部とが形成されており、前記平面部が前記撮像素子に接触し、且つ前記周縁部が前記レンズ鏡筒に接触して両者の隙間を塞ぐことが好ましい。

また、前記フイルタ保持部材は、前記平面部から前記赤外光カットフイルタに向かって突出し、赤外光カットフイルタを前記レンズ鏡筒側に押さえる押さえ部を有することも本発明においては効果的である。

本発明の撮像装置は、弾性を有し、レンズ鏡筒と撮像素子との隙間を塞ぐとともに、赤外光カットフイルタを保持するフイルタ保持部材を設けたので、撮像素子に対する防塵性が向上し、かつ赤外光カットフイルタを固定する接着工程を省くことができるので、ローコスト化を図ることができる。

また、レンズ鏡筒側に向かって屈曲する周縁部をフイルタ保持部材に形成したり、赤外光カットフイルタを前記レンズ鏡筒側に押さえる押さえ部をフイルタ保持部材に設けたりすることによって、撮像素子の防塵性や、赤外光カットフイルタの保持力をさらに向上させることができる。

以下、図面に従って本発明に係るレンズ装置の好ましい実施の形態について詳説する。図１は、本発明を適用したカメラ付き携帯電話の外観斜視図である。カメラ付き携帯電話１の本体部２は、上部筐体１１、及び下部筐体１２と、これら筐体１１，１２を回動自在に連結するヒンジ部１３とから構成されている。

上部筐体１１には、図２に示すように、本発明が実施された撮像装置２１が設けられており、カメラ付き携帯電話１では、この撮像装置２１から被写体画像を取得する。ヒンジ部１３には、カメラ付き携帯電話１の使用時に、上部筐体１１と下部筐体１２とが所定の角度で係止されるように、クリック機構（図示せず）が設けられている。本体部２は、ヒンジ部１３を介して回動させることにより、上部筐体１１と下部筐体１２とを展開及び折り畳み可能となっており、カメラ付き携帯電話１の非使用時には、上部筐体１１と下部筐体１２とが平行となるように折り畳まれる。

筐体１１，１２は、ともに略矩形の薄板形状に形成されており、上部筐体１１の背面１１ａからは撮像装置２１が露呈し、正面１１ｂにはＬＣＤパネル２６及び受話スピーカ２７が、上面１１ｃにはアンテナ２８が、一方の側面１１ｄには、マクロスイッチ２９が配置されており、下部筐体１２の正面１２ａには操作部３１及び送話マイク３２が配置されている。さらに下部筐体１２の下面１２ｂには、パーソナルコーンピュータなどの外部機器とケーブル接続するためのソケット３４、及びメモリーカード３５が装填されるメモリカードスロット３６が設けられている。

アンテナ２８は、通話や電子メールサービス、インターネット接続サービスを利用する際に他の携帯電話やインターネットサーバからの電波信号を受信するとともに、カメラ付き携帯電話１から発信される電波信号を外部に送信する。受話スピーカ２７は、通信相手の音声や着信音などを出力する。ＬＣＤパネル２６には、メニュー画面や着信相手の電話番号などの各種情報、撮像装置２１により得られたスルー画像や、メモリカードに記録された画像が表示される。送話マイク３２は、話し手の音声を電気的な音声信号に変換して、アンテナ２８を介して通話相手に送信する。

操作部３１は、選択キー３１ａ、シャッタボタン３１ｂや、ダイヤルキー３１ｃなどからなる。選択キー３１ａは、各種メニューの選択・設定などに使用される。このカメラ付き携帯電話１は、各種モードの中から撮像モードを選択して被写体の撮像を行うことができるようになっており、これらモードの選択は選択キー３１ａを操作して行う。また、選択キー３１ａは、撮像装置２１による被写体の撮像操作にも使用される。シャッタボタン３１ｂは、撮像装置２１により撮像を行うときのレリーズ操作に使用する。さらにまた、ダイヤルキー３１ｃは、電話番号や電子メールの文章などを入力する際に操作される。

撮像装置２１は、図３に示すように、撮像レンズ４０、レンズ鏡筒４１、撮像素子４２、ＩＲカットフイルタ４３、及びフイルタ保持部材４４からなる。そして、これらが一体となったユニット状態で、図４に示すように、上部筐体１１に組み込まれている。

撮像素子４２としては、ＣＣＤまたはＣＭＯＳが使用される。この撮像素子４２は、受光素子４５，この受光素子が実装された半導体基板４６、及び受光素子４５の表面を覆うガラスカバー４７などからなる。

レンズ鏡筒４１は、撮像レンズ４０を保持するレンズ保持枠４８、マクロ切換用カム環４９、固定筒５０、及びコイルばね５１からなる。レンズ保持枠４８は、撮像レンズ４０を支持する円筒状の枠部５２、この枠部５２の外周面から周囲に突出するように形成されたフランジ部５３、及びこのフランジ部５３の端部の複数箇所に設けられた係止爪５４とからなる。なお、係止爪５４は、図中２箇所に設けられているが、これに限らず、レンズ保持枠４８を安定して係止できるように３箇所以上設けてもよい。

マクロ切換用カム環４９は、円環部５６と、この円環部５６の外周面から突出する摘み部５７とが一体に形成されている。円環部５６は、固定筒５０に面する端面５６ａから軸方向に沿って切り欠かれた切欠き部５６ｂが形成されており、この切欠き部５６ｂの一部にカム面５８が形成されている。

固定筒５０は、円筒部６１と、この円筒部６１の下面に一体に形成されたベース部６２と、ベース部６２から上方に突出する突出片６３とからなる。円筒部６１は、撮像レンズ４０の撮像光軸Ｌを中心にした円筒形状に形成されており、外周面６１ａに、マクロ切換用カム環４９が、内周面６１ｂにレンズ保持枠４８がそれぞれ回転自在且つ光軸方向にスライド自在に嵌合する。ベース部６２は矩形板状で、背面側にフイルタ保持部材４４及び撮像素子４２が固定される。

ベース部６２の像面側の端面６２ａには開口部６４が形成されており、この開口部６４に対面する位置に撮像素子４２が固定されている。突出片６３は、ベース部６２の４隅付近にそれぞれ形成されている。なお、図４及び図７では、撮像レンズ４０として第１群４０ａ、第２群４０ｂ及び第３群４０ｃからなる３群のレンズが図示されているがこれに限るものではない。

さらに、このベース部６２には、上述のマクロ切換用カム環４９のカム面５８の位置に合わせたカムピン６５、及びレンズ保持枠４８の係止爪５４の位置に合わせた係止爪６６がそれぞれ一体に形成されている。

マクロ切換用カム環４９は、円筒部６１に嵌合することにより、カム面５８がカムピン６５と摺接した状態となるとともに、円環部５６の被写体側の端面５６ｃがレンズ保持枠４８のフランジ部５３に当接する。このマクロ切換用カム環４９のカム面５８は、レンズ保持枠４８が通常撮像位置と、マクロ撮像位置との間で移動するように、像面側から被写体面側に向かって徐々に傾斜するように形成されており、初期位置では、円環部５６の端面５６ａがベース部６２に当接する初期位置にあり、この初期位置からカム面５８の傾斜に従って円環部５６の端面５６ａがベース部６２から離れる突出位置に移動する。そして、マクロ切換用カム環４９は、マクロスイッチ２９のスライド操作に連動して、摘み部５７が光軸Ｌと略直交する方向に移動することにより円環部５６が回転する。円環部５６が回転するとカム面５８及びカムピン６５のリードに従ってマクロ切換用カム環４９が光軸Ｌに沿って初期位置及び突出位置の間を移動する。

係止爪６６には、コイルばね５１の一端部５１ａが係止され、他端部５１ｂがレンズ保持枠４８の係止爪５４に係止される。これによって、レンズ保持枠４８は、固定筒５０に対して、光軸方向に所定のストロークでスライド自在な状態で保持される。上述したようにレンズ保持枠４８のフランジ部５３には、マクロ切換用カム環４９が当接しており、マクロ切換用カム環４９が光軸Ｌに沿って初期位置から突出位置に移動すると、レンズ保持枠４８も一体となって移動し、通常撮像位置からマクロ撮像位置に切り換わる。なお、マクロ切換用カム環４９が突出位置から初期位置に戻ると、レンズ保持枠４８もコイルばね５１の付勢によって像面側へ移動し、通常撮像位置に復帰する。

ＩＲカットフイルタ４３は透明なガラス基板に可視光を透過して赤外光を遮断する多層膜をコーティングしたものであり、短矩形の板状に形成されている。

フイルタ保持部材４４は、弾性を有する材質、例えばゴムや軟質樹脂により成形されており、略矩形に形成され、ＩＲカットフイルタ４３及び撮像素子４２と互いに面する矩形状の平面部６９、この平面部６９の周囲に配された周縁部７０、及び平面部６９からＩＲカットフイルタ４３に向かって突出する押さえ部７１ａ，７１ｂからなる。平面部６９には、その中央部にＩＲカットフイルタ４３の外形よりも一回り小さい矩形状の開口部７３が形成されており、この開口部７３の互いに対向する２辺７３ａ，７３ｂに沿って上述した押さえ部７１ａ，７１ｂが配されている。

周縁部７０は、平面部６９から固定筒５０側へ向かって屈曲するように形成されており、その外形状は、固定筒５０の撮像素子４２に対面する位置に形成された開口部６４の内周に合わせた矩形状に形成されている。

このように構成されたフイルタ保持部材４４によってＩＲカットフイルタ４３を保持するときには、先ず、図６（Ａ）に示すように開口部７３の位置にＩＲカットフイルタ４３を合わせて、押さえ部７１ａ，７１ｂにＩＲカットフイルタ４３を密着させる。ＩＲカットフイルタ４３を保持するフイルタ保持部材４４は、図７及び図８に示すように、固定筒５０の開口部６４に嵌めこまれ、且つ固定筒５０及び撮像素子４２の間に挟まれて固定される。このとき図６（Ｂ）に示すように、固定筒５０及び撮像素子４２の間に挟まれることによって、押さえ部７１ａ，７１ｂは平面部６９に対する角度αが小さくなって像面側に倒された状態となる。この倒された状態の押さえ部７１ａ，７１ｂが元に戻ろうとする復元力によって、ＩＲカットフイルタ４３を固定筒５０側へ押さえ付けることができるので、ＩＲカットフイルタ４３は所定位置からずれることなく確実に保持される。固定筒５０と撮像素子４２との固定では、固定筒５０の像面側の端面６２ａと、撮像素子４２の半導体基板４６との間に接着剤が塗布されることにより固着される。なお、接着剤の種類としては、例えば紫外線硬化タイプのものが使用される。

このフイルタ保持部材４３が固定されている状態のとき、図６（Ｂ）に示すように周縁部７０が固定筒５０に圧接し、平面部６９が撮像素子４２のガラスカバー４７に圧接している。すなわち、固定筒５０と撮像素子４２との間の隙間がフイルタ保持部材４３によって塞がれている。なお、フイルタ保持部材４３の平面部６９の像面側から、周縁部７０の先端までの高さＨ（図６（Ｂ）参照）は、固定筒５０と撮像素子４２との隙間Ｄよりも長く形成されているので、フイルタ保持部材４３が固定されたとき、固定筒５０及び撮像素子４２への密着度が高まる。

なお、この固定筒５０と撮像素子４２に固定されたときのフイルタ保持部材４３の付勢力としては、例えば４０〜５０ｇという小さい付勢力で、固定筒５０及び撮像素子４２に密着し、十分な防塵性を得ることができる。ここで、本実施形態では、上述したように周縁部７０のみが固定筒５０に圧接し、接触面積が少なくなっているので付勢力が小さくなっている。そして、固定筒５０と撮像素子４２との間の固着では、この付勢力を上回るように接着剤による接着力が設定されている。上述したように、フイルタ保持部材４４は弱い付勢力で固定筒５０及び撮像素子４２に圧接しているので、このフイルタ保持部材４４による弱い付勢力を超えるだけの接着力は、容易に得ることができる。このように固定筒５０と撮像素子４２との接着だけでＩＲカットフイルタ４３を固定することができるので、従来の撮像装置のようにネジ止めなどの必要がない。

もし、上述のような周縁部７０を設けず、平面で固定筒１９に接触して隙間を塞ぐためには、フイルタ保持部材からより大きい付勢力がかかることとなり、固定筒５０と撮像素子４２との間を接着剤で接着することが困難になる可能性がある。また、このようにフイルタ保持部材４４の付勢力が大き過ぎる場合には、従来の撮像装置のようにレンズ鏡筒と撮像素子をネジ止めしなくてはならなくなり、ネジ止めのためのスペースを必要とすることになるが、本実施形態ではそのようなことがない。また、固定のためのネジ止めを必要としないことはスペースの効率化につながり、本実施形態の撮像装置２１のコンパクト化につながる。

以上のように構成され、ユニット化された撮像装置２１は、図３に示すように上部筐体１１によって、像面側及び被写体側から挟み込まれ、筐体１１の背面１１ａに形成された開口部７６から撮像レンズ４０が露呈している。

上記構成の作用について、以下に説明する。このカメラ付き携帯電話１を用いて撮像を行うときには、先ず、本体部２を折り畳み状態から展開状態、すなわち、下部筐体１２を上部筐体１１に対して回動させるとともに、選択キー３１ａを操作して、複数の使用モードの中から撮像モードに切り替える。撮像モードが選択されると、撮像素子４２が起動状態となり、この撮像素子４２で得られた画像データがスルー画像としてＬＣＤパネル２６に表示される。次に使用者は、ＬＣＤパネル２６に表示される画像を見ながらフレーミング、又は図示しない焦点調節機構や露出調節機構などにより焦点調節、露出調節などをした後、シャッタボタン３１ｂを押圧してレリーズ操作を行う。そして、撮像素子４２から被写体の画像が取得され、この画像データがメモリカード３５に記録される。このとき、上述したように固定筒５０と撮像素子４２の隙間は、フイルタ保持部材４４によって塞がれており、塵埃などが撮像素子４２の受光面に付着することがないので、常に良好な画像を得ることができる。また、ＩＲカットフイルタ４３の固定においては、従来の固定手段のように接着剤を使用せず、フイルタ保持部材４４によってＩＲカットフイルタ４３を固定筒５０側へ押さえつけており、このフイルタ保持部材４４を固定筒５０と撮像素子４２の間に挟み込んで固定しているので、接着剤の塗布工程やネジ止め工程を減らし、且つ部品点数の増加も防ぐことができるので、装置全体のローコスト化を図ることができる。

なお、上記実施形態においては、カメラ付き携帯電話を例に上げて説明しているが、これに限らず、携帯電話、又はＰＤＡ、パーソナルコンピュータなどに適用してもよい。

本発明を適用したカメラ付き携帯電話を示す正面側斜視図である。 カメラ付き携帯電話の背面側斜視図である。 カメラ付き携帯電話の撮像装置周辺の構造を示す斜視図である。 カメラ付き携帯電話の要部断面図である。 赤外光カットフイルタ及びフイルタ保持部材の構成を示す斜視図である。 赤外光カットフイルタ及びフイルタ保持部材の要部断面図である。 撮像装置の要部縦断面図である。 レンズ鏡筒を像面側（図７に示すＸ−Ｘ方向）から見た底面図である。

符号の説明

１ カメラ付き携帯電話
２ 本体部
１１，１２ 筐体
１３ ヒンジ部
２１ 撮像装置
４０ 撮像レンズ
４１ レンズ鏡筒
４３ 赤外光カットフイルタ
４４ フイルタ保持部材

Claims (3)

1. 撮像レンズと、この撮像レンズを保持するレンズ鏡筒と、このレンズ鏡筒に固着され、前記撮像レンズで結像された画像を光電変換して画像信号を得る撮像素子と、前記撮像レンズと前記撮像素子の間に配置され、前記撮像レンズを透過する透過光から赤外光をカットする赤外光カットフイルタとからなる撮像装置において、
   弾性を有し、前記レンズ鏡筒と前記撮像素子との隙間を塞ぐとともに、前記赤外光カットフイルタを保持するフイルタ保持部材を設けたことを特徴とする撮像装置。
2. 前記フイルタ保持部材は、前記撮像素子と対面し、平面状に形成された平面部と、この平面部の周囲からレンズ鏡筒側に向かって屈曲する周縁部とが形成されており、前記平面部が前記撮像素子に接触し、且つ前記周縁部が前記レンズ鏡筒に接触して両者の隙間を塞ぐことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 前記フイルタ保持部材は、前記平面部から前記赤外光カットフイルタに向かって突出し、赤外光カットフイルタを前記レンズ鏡筒側に押さえる押さえ部を有することを特徴とする請求項１又は２記載の撮像装置。
   
   

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