(57)【要約】【課題】撮像ユニット内の異物の侵入防止および通気と光学部材表面の異物を除去することを可能にした撮像ユニットを提供すること。【解決手段】撮像素子と、第１、第２の光学部材と、第１、第２の光学部材を保持する第１の保持部材と、撮像素子と第１の保持部材を保持する第２の保持部材と、撮像素子と第１の保持部材の間を封止し第１の密閉空間を形成する第１の封止部材と、第１の光学部材と第１の保持部材の間を封止し第２の密閉空間を形成する第２の封止部材と、防塵通気部材とを有し、第１の封止部材は第２の封止部材に対して光軸中心側に形成された第１の内設部を備え、第１の保持部材は外部と第２の密閉空間を通気させる第１の内設部に配置された第１の通気孔と、第１、第２の密閉空間を通気させる第２の通気孔を備え、第１の光学部材は表面に付着した異物を除去する構成を備え、防塵通気部材は、第１の通気孔を塞ぐように配置されることを特徴とする構成とした。【選択図】図３Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子と、
前記撮像素子よりも被写体側に配設された第１の光学部材と、
前記撮像素子と前記第１の光学部材の間に配設された第２の光学部材と、
前記撮像素子の有効画素領域形状に対応する開口部を有し、前記第１、第２の光学部材、を保持する第１の保持部材と、
前記撮像素子の有効画素領域形状に対応する開口部を有し、前記撮像素子と前記第１の保持部材を保持する第２の保持部材と、
前記撮像素子と前記第１の保持部材の間を封止して、前記撮像素子と前記第１の保持部材と前記第２の光学部材で囲われた第１の密閉空間を形成する第１の封止部材と、
前記第１の光学部材と前記第１の保持部材の間を封止して、前記第１の光学部材と前記第１の保持部材と前記第２の光学部材で囲われた第２の密閉空間を形成する第２の封止部材と、
防塵通気部材と、を有し、
前記第１の保持部材は、外部と前記第２の密閉空間を通気させる第１の通気孔と、前記第１の密閉空間と前記第２の密閉空間を通気させる第２の通気孔を備え、
前記第１の光学部材は、加振手段で振動を与える際の振動伝達部材を兼ねており、前記第１の光学部材の表面に付着した異物を除去する構成を備え、
前記第１の封止部材は、前記第２の封止部材に対して光軸中心側に形成された第１の内設部を備え、
前記第１の通気孔は、前記第１の内設部に配置され、
前記防塵通気部材は、前記第１の通気孔を塞ぐように取り付けられることを特徴とする撮像ユニット。
【請求項２】
前記第１の封止部材は、前記第１の内設部の撮像素子の中心に対して点対象の位置に第２の内設部を備えることを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の撮像ユニットを備えることを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に搭載される撮像ユニットに関し、特に光軸上に配設される光学部材及び撮像素子を保持部材で保持する撮像ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
被写体像を電気信号に変換して撮像するデジタルカメラ等の撮像装置では、撮影光束を撮像素子で受光し、その撮像素子から出力される光電変換信号を画像データに変換して、メモリカード等の記録媒体に記録する。撮像素子としては、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）や、ＣＭＯＳセンサ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等が用いられる。
【０００３】
このような撮像装置では、撮像素子の被写体側に、光学ローパスフィルタや赤外カットフィルタなどの光学部材が配置される。これら光学部材の表面に塵埃等の異物が付着すると、その付着部分が黒い点となって撮影画像に写り込み、画像の見栄えが低下してしまう。
【０００４】
そこで、従来、光学ローパスフィルタや赤外カットフィルタ等の光学部材に異物が付着することを防ぐために、撮像ユニット内を密閉し、異物の侵入を防ぐ技術が提案されている。また、撮像ユニットの被写体側の光学部材を振動させることにより、光学部材の表面に付着した塵埃等の異物を除去する技術が提案されている。
【０００５】
特許文献１には、撮像素子と光学部材を保持する保持部材の間と、光学部材と保持部材の間を封止して密閉空間を形成する封止部材を備え、光学部材を加振手段で振動させ異物を除去する撮像ユニットが開示されている。
【０００６】
特許文献２には、撮像素子と撮像素子を覆うベース部材と光学部材を備え、光学部材がベース部材に接着剤で接着され、撮像素子と光学部材の実装空間を密閉し、ベース部材に脱気口部を備えるカメラモジュールが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−１４２３９５号公報
【特許文献２】特開２０１３−１１０５９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述の特許文献１に開示された従来技術では、撮像ユニット内の脱気ができないため、温度や気圧に変化により密閉空間内の空気が膨張、収縮し、撮像素子の位置がずれてしてしまう。
【０００９】
また、上述の特許文献２に開示された従来技術では、撮像素子を覆うベース部材と光学部材が接着剤で接着されるため、光学部材を加振手段で振動させ異物を除去することできない。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、撮像ユニット内の異物の侵入防止および通気と光学部材表面の異物を除去することを可能にした撮像ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明に係る撮像ユニットは、
撮像素子と、
前記撮像素子よりも被写体側に配設された第１の光学部材と、
前記撮像素子と前記第１の光学部材の間に配設された第２の光学部材と、
前記撮像素子の有効画素領域形状に対応する開口部を有し、前記第１、第２の光学部材、を保持する第１の保持部材と、
前記撮像素子の有効画素領域形状に対応する開口部を有し、前記撮像素子と前記第１の保持部材を保持する第２の保持部材と、
前記撮像素子と前記第１の保持部材の間を封止して、前記撮像素子と前記第１の保持部材と前記第２の光学部材で囲われた第１の密閉空間を形成する第１の封止部材と、
前記第１の光学部材と前記第１の保持部材の間を封止して、前記第１の光学部材と前記第１の保持部材と前記第２の光学部材で囲われた第２の密閉空間を形成する第２の封止部材と、
防塵通気部材と、を有し、
前記第１の保持部材は、外部と前記第２の密閉空間を通気させる第１の通気孔と、前記第１の密閉空間と前記第２の密閉空間を通気させる第２の通気孔を備え、
前記第１の光学部材は、加振手段で振動を与える際の振動伝達部材を兼ねており、前記第１の光学部材の表面に付着した異物を除去する構成を備え、
前記第１の封止部材は、前記第２の封止部材に対して光軸中心側に形成された第１の内設部を備え、
前記第１の通気孔は、前記第１の内設部に配置され、
前記防塵通気部材は、前記第１の通気孔を塞ぐように取り付けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、撮像ユニット内の異物の侵入防止および通気と光学部材表面の異物を除去することを可能にした撮像ユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施の形態に係るカメラシステムの構成を示す概略断面図である。
【図２】撮像ユニットの斜視図である。
【図３Ａ】撮像ユニットの分解斜視図である。
【図３Ｂ】撮像ユニットの分解斜視図である。
【図４】光学部材保持部材の斜視図である。
【図５】撮像ユニットの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１５】
発明の実施形態の一例として、デジタル一眼レフカメラの構成について図１を参照しながら説明する。
【００１６】
図１は本実施形態におけるカメラシステムの構成を示す概略断面図であり、カメラ本体１（撮像装置）と、カメラ本体１に着脱可能に装着される撮影レンズ２とを有している。撮影レンズ２内には、撮影光学系２１及び露光量を調節するための絞り２２が設けられている。撮影光学系２１は図１中で１枚のレンズとして表されているが、実際は複数のレンズ群からなる光学系である。撮影レンズ２は、公知のマウント機構を介してカメラ本体１に電気的、機械的に接続される。焦点距離の異なる撮影レンズ２をカメラ本体１に装着することによって、様々な画角の撮影画面を得ることが可能である。また、撮影レンズ２では、不図示の駆動機構を介して撮影光学系２１の一部の要素であるフォーカスレンズを撮影光軸方向に移動させることで、撮影光学系２１の焦点調節を行う。
【００１７】
本実施例で説明するカメラは、ＣＣＤあるいはＣＭＯＳセンサなどの撮像素子９１を用いたデジタルカメラであり、撮像素子９１を単発的または連続的に駆動して、静止画像または動画像の画像信号を得る。撮像素子９１により得られた動画像、静止画像は、カメラ本体１の背面に設けられた画像表示装置３に表示することで、撮影者は撮影結果を確認できる。
【００１８】
また、４は可動型のハーフミラーであり、撮影光学系２１を通して入射する光束のうち一部を反射させるとともに、残りを透過させることで、１つの光路を２つの光路に分割する。ハーフミラー４の先には可動型のサブミラー５（全反射ミラー）が設けられており、ハーフミラー４を透過した光束を反射させて焦点検出ユニット６に導いている。焦点検出ユニット６は、サブミラー５にて反射された光束を受光して位相差検出方式による焦点検出を行う。
【００１９】
ファインダユニット７はフォーカシングスクリーン７１、ペンタミラー７２、ファインダ光学系７３で構成される。ハーフミラー４によって分割された光路のうち、ファインダユニット７に入射した光はフォーカシングスクリーン７１上に結像する。フォーカシングスクリーン７１に結像した像は、ペンタミラー７２を介して向きを変えられ、複数のレンズからなるファインダ光学系７３を介して撮影者が確認することができる。
【００２０】
サブミラー５の後方には撮像素子９１に入射する光量を調節するフォーカルプレーンシャッタ８が配置されている。
【００２１】
フォーカルプレーンシャッタ８の後方には、光学ローパスフィルタ９２（第１の光学部材）が設けられている。光学ローパスフィルタ９２は被写体像の所定のカットオフ周波数以上の成分が撮像素子９１上に伝達されないように構成されている。
【００２２】
光学ローパスフィルタ９２の後方には赤外光が撮像素子９１に伝達されないように赤外カットフィルタ９３（第２の光学部材）が設けられている。
【００２３】
この赤外カットフィルタ９３の後方には、撮像素子９１が配置されている。撮像素子９１の後方には撮像基板９４が配置され、撮像素子９１からのアナログの画像信号をデジタルの画像データに変換するためのＡ／Ｄ変換部を有している。撮像素子９１、光学ローパスフィルタ９２、赤外カットフィルタ９３、撮像基板９４で撮像ユニット９が構成されている。
【００２４】
図２（ａ）は撮像ユニット９を被写体側から、図２（ｂ）は撮影者側から見た斜視図である。また、図３Ａは撮像ユニット９を被写体側から、図３Ｂは撮影者側から見た分解斜視図である。
【００２５】
光学ローパスフィルタ９２は、水晶からなる１枚の複屈折板であり、その形状は矩形状である。光学ローパスフィルタ９２は、撮影有効領域９２ａの一側方に圧電素子９５（加振手段）を配置する周縁部９２ｂを有しており、撮影光軸に対して直交する方向（カメラ左右方向）は非対称である。このようにした光学ローパスフィルタ９２の表面には、光学的なコーティングが施されている。
【００２６】
圧電素子９５は、単板の矩形の短冊形状を呈し、光学ローパスフィルタ９２の周縁部９２ｂにおいて、圧電素子９５の長辺が光学ローパスフィルタ９２の短辺（側辺）に平行になるように配置されて接着保持される（貼着される）。圧電素子９５は、光学ローパスフィルタ９２上において四辺のうち一辺に近接して平行に貼着され、電圧の印加により光軸と直交する方向に主として伸縮振動する。これにより、一辺に平行な複数の節部を有するように光学ローパスフィルタ９２を波状に共振（振動）させ、光学ローパスフィルタ９２の表面に付着した異物をふるい落とすことができる。
【００２７】
９６は第１の保持部材である樹脂製又は金属製の光学部材保持部材であり、略矩形状の開口部９６ａを有し、光学ローパスフィルタ９２及び赤外カットフィルタ９３を保持する。
【００２８】
図４（ａ）は光学部材保持部材９６を被写体側から、図４（ｂ）は撮影者側から見た図である。
【００２９】
光学部材保持部材９６には、撮影者側に第１の封止部材９６ｂ、被写体側に第２の封止部材９６ｃが一体成型されている。第１の封止部材９６ｂは、撮影者側において光学部材保持部材９６の開口部９６ａを囲むように配置される。
【００３０】
一方、第２の封止部材９６ｃは、被写体側において光学部材保持部材９６の開口部９６ａを囲むように配置される。第１の封止部材９６ｂと第２の封止部材９６ｃは、ゴム、エラストマー等の弾性部材であり、光学部材保持部材９６と二色成型で一体化することが可能である。
【００３１】
ただし、これら第１、第２の封封止部材９６ｂ、９６ｃは弾性体であれば、ゴムやエラストマーでも良いし、ウレタンフォームやプラスチック等の高分子重合体でも良い。また、光学部材保持部材９６と封止部材９６ｂ、９６ｃは一体成型されていると説明したが、別体としてもかまわない。９６ｄは第１の封止部材９６ｂの外側と第２の封止部材９６ｃの内側をつなぐ第１の通気孔である。９６ｅは第１の封止部材９６ｂの内側と第２の封止部材９６ｃの内側をつなぐ第２の通気孔である。
【００３２】
９７は防塵通気部材であり、光学部材保持部材９６に第１の通気孔９６ｄを被うように被写体側から接着固定される。
【００３３】
赤外カットフィルタ９３は、開口部９６ａを塞ぐように光学部材保持部材９６に接着部材９８により接着固定される。
【００３４】
９９は第２の保持部材である撮影素子保持部材であり、略矩形状の開口部９９ａを有し、撮像素子９１を撮影者側で保持すると共に、光学部材保持部材９６を被写体側で保持する。撮像素子９１は、撮像素子保持部材９９に接着剤で固定される。
【００３５】
９１０は付勢部材であり、光学ローパスフィルタ９２の撮影有効領域９２ａ外の４ヶ所において接触部材９１１を介して光学ローパスフィルタ９２に当接し、光軸方向で撮影者側に付勢する。付勢部材９１０と光学部材保持部材９６は、撮像素子保持部材９９にビスで固定される。このようにして、光学ローパスフィルタ９２は、第２の封止部材９６ｃにより光学部材保持部材９６に対して密着保持され、撮像素子９１は光学部材保持部材９６の第１の封止部材９６ｂに密着する。
【００３６】
以上の構成をとることにより、光学ローパスフィルタ９６は、付勢部材９１０と第２の封止部材９６ｃで挟み込まれて振動自在に支持される。
【００３７】
次に、図５を参照して、光学部材保持部材９６と封止部材９６ｂ、９６ｃの構成について詳述する。図５は図２（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。
【００３８】
撮像素子９１は、接着剤により撮像素子保持部材９９に固定される。第１の封止部材９６ｂは、撮像素子９１が撮像素子保持部材９９に固定されることにより、光学部材保持部材９６と撮像素子９１が所定の間隔となるまで弾性変形しており、撮像素子９１側の空間を密閉することが可能となる。第１の封止部材９６ｂの撮像素子９１との当接部は、断面形状が１山以上の凸形状で構成される。また、赤外カットフィルタ９３は光学部材保持部材９６の所定の保持部に外周接着されて保持される。これにより、光学部材保持部材９６と撮像素子９１と第１の封止部材９６ｂと赤外カットフィルタ９３とにより囲まれる空間は封止され、塵埃等の異物の侵入を防ぐ密閉空間Ｓ１が形成される。
【００３９】
第２の封止部材９６ｃは、被写体側の面が光学ローパスフィルタ９２と当接する。光学ローパスフィルタ９２は、付勢部材９１０の弾性により撮像素子９１側へと付勢されるので、第２の封止部材９６ｃは弾性変形し、光学ローパスフィルタ９２及び光学部材保持部材９６に対して隙間無く密着する。これにより、光学ローパスフィルタ９２と光学部材保持部材９６と第２の封止部材９６ｃと赤外カットフィルタ９３とにより囲まれる空間は封止され、塵埃等の異物の侵入を防ぐ密閉空間Ｓ２が形成される。
【００４０】
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、第２の封止部材９６ｃは、圧電素子９５により一辺に平行な複数の節部を有するように振動する光学ローパスフィルタ９２の振動方向に対し、略水平垂直な矩形形状である。これにより、光学ローパスフィルタ９２が第２の封止部材９６ｃに付勢されることによる振動の減衰を抑制できる。
【００４１】
また、第１の封止部材９６ｂは第２の封止部材９６ｃに対して、一部が光軸中心側に形成されている（第１の内設部９６ｆ）。第１の通気孔９６ｄは、第１の内設部９６ｆの外側と第２の封止部材９６ｃの内側をつなぐように形成させる。また、第２の通気孔９６ｅは第２の密閉空間Ｓ２と第１の密閉空間Ｓ１をつなぐように形成させる。これにより、第１の密閉空間Ｓ１および第２の密閉空間Ｓ２内の空気は外部と通気することができる。ゆえに、温度や気圧の変化により密閉空間内の空気が膨張、収縮し、撮像素子９１の位置がずれてしてしまうことを防止できる。また、第１の通気孔９６ｄは光学部材保持部材９６の撮影者側で防塵通気部材９７により塞がれる。これにより、第１の通気孔９６ｄから密閉空間内に塵埃等の異物が侵入することはない。
【００４２】
ここで、第１の封止部材９６ｂには、撮像素子９１の中心に対して第１の内設部９６ｆと略点対称の位置に第２の内設部９６ｇが形成させている。これにより、撮像素子９１が第１の封止部材９６ｂにより付勢される力を対称にし、付勢力により撮像素子９１が傾くことを抑制できる。
【００４３】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００４４】
９  撮像ユニット、９１  撮像素子、９２  光学ローパスフィルタ（第１の光学部材）、
９３  赤外カットフィルタ（第２の光学部材）、９５  圧電素子（加振手段）、
９６  光学部材保持部材（第１の保持部材）、９６ａ  開口部、
９６ｂ  第１の封止部材、９６ｃ  第２の封止部材、９６ｄ  第１の通気孔、
９６ｅ  第２の通気孔、９６ｆ  第１の内設部、９６ｇ  第２の内設部、
９７  防塵通気部材、９９  撮影素子保持部材（第２の保持部材）、９９ａ  開口部、
Ｓ１  第１の密閉空間、Ｓ２  第２の密閉空間
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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