(57)【要約】【課題】光学フィルタを保護ガラス上に積層した撮像素子を用いた撮像装置の、沈胴時のさらなる薄型化を可能とし、かつ光学フィルタが破損する恐れのない撮像装置及びこの撮像装置を備えたカメラを得る。【解決手段】光入射面側に光学フィルタを固着した撮像素子と、撮像素子に被写体光を導く撮像光学系と、開口部を有し撮像素子の側面を包み込むよう箱状に形成された弾性部材と、弾性部材と撮像素子が挿入される穴部が形成された地板を有し、弾性部材の開口部を有する面と撮像光学系の最終面が相対していることを特徴とする撮像装置とする。【選択図】        図３
2005012334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光入射面側に光学フィルタを固着した撮像素子と、該撮像素子に被写体光を導く撮像光学系と、開口部を有し前記撮像素子の側面を包み込むよう箱状に形成された弾性部材と、前記弾性部材と前記撮像素子が挿入される穴部が形成された地板を有し、
前記弾性部材の開口部を有する面と前記撮像光学系の最終面が相対していることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記開口部は、前記光学フィルタより小さく形成されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記弾性部材は鍔部を有し、前記弾性部材の内周で前記撮像素子側面と嵌合し、前記鍔部は前記地板に当接して組み付けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記弾性部材は、内周で前記撮像素子側面と嵌合、又は前記開口部裏面で前記光学フィルタと当接し、外周で前記地板の穴部と嵌合していることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像装置を備えたカメラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入射面に光学フィルタを固着した撮像素子を用いた撮像装置の撮像素子周辺の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）型イメージセンサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサ等の撮像素子を用いた、所謂デジタルカメラが従来のフィルムカメラに代わって普及している。
【０００３】
これらデジタルカメラは、撮像装置内に撮像素子の分光感度を可視光のみとするための赤外カットフィルタと、使用する撮像素子の画素ピッチ近傍の周波数成分の被写体像に発生する偽色やモアレを防止するため、撮像素子の保護ガラスの前方にオプチカルローパスフィルタの２種の光学フィルタが配置されている。
【０００４】
これら赤外カットフィルタ及びオプチカルローパスフィルタと撮像素子の保持は、開口部を有する箱状の地板内に、赤外カットフィルタと一体化されたオプチカルローパスフィルタを落とし込み、額縁状の弾性部材を介して撮像素子を配置することでおこなわれ、弾性部材の弾性を利用して、撮像素子の保護ガラス前面側を密閉し塵埃の侵入を防止するのが一般的であった。
【０００５】
図６は、従来の撮像装置の撮像素子周辺の断面構造を示す図である。
同図において、５は撮像素子、１３は支持部材であり撮像素子と接着剤により固着されている、１２は地板、４はオプチカルローパスフィルタ及び赤外カットフィルタ、９は額縁状の弾性部材、６１はプリント基板であり、撮像素子と接続されている。３はフォーカシングレンズであり撮像光学系を構成する最後部に配置されている。
【０００６】
同図に示すように、地板１２には開口部を有する箱状の枠部１２ｗを有し、この枠部１２ｗ内にオプチカルローパスフィルタ及び赤外カットフィルタ４、弾性部材９、撮像素子の固着された支持部材１３の順に落とし込まれ、この支持部材１３を地板１２にネジ６０で固定される。弾性部材９は、この支持部材１３の固定によりオプチカルローパスフィルタ及び赤外カットフィルタ４と撮像素子５の間で圧接され、オプチカルローパスフィルタ及び赤外カットフィルタ４と撮像素子５双方の寸法誤差を吸収すると共に、撮像素子の保護ガラス表面を外気と遮断しゴミの侵入を防止していた。
【０００７】
一方、機器の厚み方向を短縮し薄型化を図るため、撮像素子の光入射面側に配置される保護ガラスの代わりにオプチカルローパスフィルタ、或いはオプチカルローパスフィルタと赤外カットフィルタを保護ガラス上に積層し用いることも提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１１−２４３１８７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来例の図６に示すように、開口部を有する箱状の地板内に、赤外カットフィルタと撮像素子の間に額縁状のゴム部材を介在させる方法は、撮像素子の保護ガラス前面側を密閉し塵埃の侵入を防止するに有効であるが、厚み方向にスペースを必要とする。即ち、撮像素子５の保護ガラスとオプチカルローパスフィルタ及び赤外カットフィルタとの間の隙間と枠部１２ｗの厚みであり、特に沈胴時の薄型化を図る場合、障害となる。
【００１０】
上述の特許文献１に記載の提案は、保護ガラスとオプチカルローパスフィルタ及び赤外カットフィルタとの間の空隙を無くした点で、撮像装置の光軸方向の厚みを減少させるに有効な手段である。しかし、この撮像素子を従来の開口部を有する箱状の地板内に組み込むと以下のような問題が生ずる。
【００１１】
撮像素子とオプチカルローパスフィルタ及び赤外カットフィルタとは個々に厚み方向に製作誤差を有し、これらを積層したときには双方の誤差の累積が撮像素子の厚み方向のばらつきとなる。
【００１２】
このため撮像素子が所定値より厚く製作された場合には、地板の枠部に圧接し最悪の場合にはオプチカルローパスフィルタ及び赤外カットフィルタが破損する恐れがある。
【００１３】
また撮像素子が所定値より薄く製作された場合には、地板の枠部との間に隙間が生じ、地板と撮像素子との間の組み込みのために設けられたクリアランスから侵入したゴミが外部から回り込み、オプチカルローパスフィルタ及び赤外カットフィルタの前面に付着し、撮像性能に悪影響を及ぼすことになる。
【００１４】
更に、従来の開口部を有する箱状の地板内に組み込むことでは、上記の枠部の厚み分は解消できない。
【００１５】
また、地板に穴部を設け、オプチカルローパスフィルタ及び赤外カットフィルタを積層した撮像素子を挿入するように構成すると、厚みの問題は解消するが、地板と撮像素子との間の隙間からゴミの侵入を防止することはできず、このゴミが撮像素子光入射面側に付着し、撮像性能に悪影響を及ぼす問題は避けられない。
【００１６】
本発明は上記問題を鑑み、オプチカルローパスフィルタや赤外カットフィルタ等の光学フィルタを保護ガラス上に積層した撮像素子を用いた撮像装置の、沈胴時のさらなる薄型化を可能とし、かつ光学フィルタが破損する恐れのない撮像装置及びこの撮像装置を備えたカメラを得ることを目的とするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、光入射面側に光学フィルタを固着した撮像素子と、該撮像素子に被写体光を導く撮像光学系と、開口部を有し前記撮像素子の側面を包み込むよう箱状に形成された弾性部材と、前記弾性部材と前記撮像素子が挿入される穴部が形成された地板を有し、前記弾性部材の開口部を有する面と前記撮像光学系の最終面が相対していることを特徴とする撮像装置、とすることで解決される。
【００１８】
また、この撮像装置に用いられる弾性部材の、開口部は前記光学フィルタより小さく形成されていること、鍔部を有し前記弾性部材の内周で前記撮像素子側面と嵌合し、前記鍔部は前記地板に当接して組み付けられる、或いは、内周で前記撮像素子側面と嵌合、又は前記開口部裏面と前記光学フィルタと当接し、外周で前記地板の穴部と嵌合している、ようにすることが望ましい。
【００１９】
更に、上記の撮像装置を備えたカメラ、とすることで上記の課題を解決した撮像装置を備えたカメラを得ることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態により本発明を詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２１】
図１は、本発明の撮像装置を備えたデジタルカメラの一例の外観図である。図１（ａ）はカメラ前面から見た斜視図、図１（ｂ）はカメラ背面から見た斜視図である。
【００２２】
図１（ａ）において、８１は本発明に係る撮像装置であり、この撮像装置８１の前部がカメラより突出した状態を示している。なお本例では撮像装置８１はズームレンズとなっている。８２はファインダ窓、８３はレリーズ釦、８４はフラッシュ発光部、８６はマイク、８７はストラップ取り付け部、８８は外部機器との接続端子（例えばＵＳＢ端子）である。８９はレンズカバーであり、不使用時は撮像装置８１の前部は沈胴し、レンズカバー８９をスライドして撮像装置８１及びファインダ窓８２、フラッシュ発光部８４の前面を覆うようになっている。
【００２３】
レリーズ釦８３はその１段の押し込み（以下、スイッチＳ１のＯＮとも称す）によりカメラの撮影準備動作、即ち焦点合わせ動作や測光動作が行われ、その２段の押し込みにより撮影露光動作が行われる。
【００２４】
図１（ｂ）において、９１はズームファインダのファインダ接眼部、９２は赤と緑の表示ランプであり、ＡＦやＡＥの情報をスイッチＳ１がＯＮされた時、点灯もしくは点滅により撮影者に表示するものである。９３はズーム釦であり、ズームアップ、ズームダウンをおこなう釦である。９４はスピーカであり、マイク８６で録音した音声の再生や、レリーズ音等を発するものである。９５はメニュー／セット釦、９６は選択釦で４方向スイッチであり、１００は画像表示部であり画像やその他文字情報等を表示する。メニュー／セット釦９５で、画像表示部１００上に各種のメニューを表示させ、選択釦９６で選択し、メニュー／セット釦９５で確定させる機能を有している。９７は再生釦で、撮影した画像の再生をおこなう釦である。９８はディスプレイ釦で、画像表示部１００に表示された画像やその他文字情報の表示や非表示を選択する釦である。９９は消去釦で、撮影記録した画像の消去をおこなう釦である。１０１は三脚穴、１０２は電池／カード蓋である。電池／カード蓋１０２の内部には、本カメラの電源を供給する電池と、撮影した画像を記録するカード型のリムーバブルメモリが装填されるようになっている。
【００２５】
図２は、本発明の撮像装置８１の一部省略断面図である。同図は、ズーム変倍光学系で構成された撮像装置８１の広角側の各部の配置を示した図である。
【００２６】
同図において、１は第１レンズ群、２は第２レンズ群、３は第３レンズ群であり、本撮像光学系は３群構成である。そして、ズーミングは第１レンズ群１及び第２レンズ群２を光軸方向に移動させ、フォーカシングは第３レンズ群３を光軸方向に移動させることでおこなわれる。
【００２７】
第１レンズ群１は第１レンズ鏡枠６によって保持され、第２レンズ群２は第２レンズ鏡枠７によって保持され、第３レンズ群３は第３レンズ鏡枠８によって保持されている。１１は固定胴であり、図示していないカメラ本体に一体的に固定されており、先端の内周にカム溝１１ａを有すると共に、直進案内環保持板１８に設けた３本の腕部が係合するための、図示していない３本のガイド溝が光軸Ｏと平行に設けられている。固定胴１１の後部には地板１２が固着されている。
【００２８】
地板１２には、本発明に係る、光入射面側に配置された透光性の蓋部材に光学フィルタ４を固着した撮像素子５と、光学フィルタ４より小さい開口部６２ｋを有し撮像素子５の側面を包み込むよう箱状に形成された弾性部材６２が、地板１２の穴部に挿入され、開口部６２ｋがその内部に露出するよう構成されている。撮像素子５はその裏面で支持部材１３と接着されており、この支持部材１３は図示しないネジにより地板１２に固定されている。６１はプリント基板であり、撮像素子５と電気的接続がなされる。なお撮像素子５には、例えばＣＭＯＳ型イメージセンサ、ＣＣＤ型イメージセンサ等が用いられ、光学フィルタは、オプチカルローパスフィルタと赤外カットフィルタを積層したものが用いられている。
【００２９】
この撮像素子周辺の構造は、後により詳しく説明する。
１４はカム筒であり、外周には固定胴１１のカム溝１１ａと係合するカム係合部１４ａが形成され、且つ後部の一部には部分歯車１４ｂが形成されている。内周にはカム溝１４ｃが形成されている。
【００３０】
１５は前筒であり、第１レンズ鏡枠６を保持している。前筒１５の外周には３本の金属製のカムピン１６が立設していて、カム筒１４のカム溝１４ｃと係合している。なお、図示していないが、第２レンズ鏡枠７にもカムピンが立設していて、カム筒１４のカム溝１４ｃと係合している。
【００３１】
ここで、カム筒１４と前筒１５の間には直進案内環１７が配設され、直進案内環１７は光軸Ｏと平行に長く形成された３カ所の切り欠き１７ａを有していて、前筒１５に形成されカムピン１６が立設している突部１５ａと係合している。そして、直進案内環１７の後部には直進案内環保持板１８が図示しない止めネジによって固定されている。
【００３２】
即ち、カム筒１４は内径方向では直進案内環１７と嵌合し、長手方向では直進案内環１７の先端部１７ｂと直進案内環保持板１８によって保持されていて、カム筒１４と直進案内環１７は一体的に組み立てられている。しかし、前述の如く直進案内環保持板１８の３本の腕部が固定胴１１に設けた３本のガイド溝に係合しているので、直進案内環保持板１８を固着した直進案内環１７は回転できず、直進移動するのみである。一方、カム筒１４は、カム係合部１４ａが固定胴１１のカム溝１１ａと係合して回転しながら光軸Ｏの方向に進退する。
【００３３】
また、直進案内環保持板１８には駆動歯車２１が回転自在に軸支され、カム筒１４の部分歯車１４ｂと係合しており、駆動歯車２１は長歯車２２の第１歯車２２ａと歯合している。長歯車２２は支軸２３によって保持されていて、第２歯車２２ｂを有している。更に、支軸２３は固定胴１１と軸受板２４とによって保持されている。そして、第２歯車２２ｂが図示していないズームモータと接続した複数の減速歯車と歯合しており、軸受板２４は複数の減速歯車の押さえ地板にもなっている。
【００３４】
３１は絞り羽根、３２はセクタであり、絞り羽根３１やセクタ３２を駆動する機構を有するシャッタ保持部材３３と羽根押さえ３４との間に配置されている。そして、シャッタ保持部材３３は第２レンズ鏡枠７に固着されている。
【００３５】
また、４１はフォーカスモータであり、その回転軸と外周にネジを設けた送りネジ４２とが接続されている。送りネジ４２にはナット４３が螺合しており、送りネジ４２の右端は紙面に対して垂直方向にコの字形に曲折した送りネジ保持板４４により、左端はフォーカスモータ４１のケーシングの左端部により保持されている。このようにして、フォーカスモータ４１、送りネジ４２、ナット４３及び送りネジ保持板４４が一体的に組み立てられて、フォーカスレンズ駆動ユニット４０を構成している。
【００３６】
一方、地板１２にはガイドシャフト４５，４６が光軸Ｏと平行に立設しており、第３レンズ群３を保持する第３レンズ鏡枠８に設けた孔がガイドシャフト４５，４６と嵌合している。従って、第３レンズ鏡枠８はガイドシャフト４５，４６に沿って光軸Ｏの方向に進退自在である。また、第３レンズ鏡枠８は先端が二股に形成されてナット４３と係合する係合部８ａを上部に有していて、ガイドシャフト４５の先端に配置した軸受け４８と第３レンズ鏡枠８との間には圧縮バネ４７がガイドシャフト４５に挿入されている。従って、第３レンズ鏡枠８の係合部８ａの二股内の左側面がナット４３の左側面に圧接している。
【００３７】
なお、ナット４３は円形でなく、係合部８ａの二股の底面と当接する部分は直線的な側面となっているので、送りネジ４２を回転したとき、ナット４３は回転することなく、光軸Ｏの方向に移動する。即ち、ナット４３の移動に伴って第３レンズ鏡枠８は移動する。
【００３８】
なお、５１、５２は化粧リングである。
撮像装置８１は、以上のように構成されており、図示しないズーム用モータの回転によりカム筒１４を回転させ、カム筒１４自身の光軸方向の進退、及びカム筒１４に係合する第１レンズ群１と第２レンズ群２を光軸方向に移動させることで変倍と、不使用時の沈胴をおこなうことができる。また第３レンズ群３はフォーカスモータ４１により、光軸方向に移動し他のレンズ群とは独立してフォーカシングをおこなうことができるようになっている。
【００３９】
以下、撮像素子５、弾性部材６２周辺の構造について図３、図４を用い詳細に説明する。
【００４０】
図３は、本発明の撮像装置８１の撮像素子５及び弾性部材６２周辺の詳細断面図である。
【００４１】
図４は、弾性部材６２の形状を示す図である。図４（ａ）は正面図であり、図４（ｂ）はその断面図である。
【００４２】
図３において、４は光学フィルタでありオプチカルローパスフィルタと赤外カットフィルタからなるものである。５は撮像素子であり、この撮像素子５と光学フィルタ４は接着剤Ｂ１により接着されている。なお、接着には光学フィルタ４の外周と撮像素子５とを接着する方法と、光学フィルタ４と撮像素子５の相対する接触面を接着する方法があるが、後者の方法が望ましい。これは面間の表面反射によるゴーストが発生しにくい等、光学性能的に有利であるからである。また１３は支持部材であり、撮像素子５の裏面で接着剤Ｂ２により接着されている。即ち光学フィルタ４と撮像素子５と支持部材１３は一体化されている。この光学フィルタ４と撮像素子５と支持部材１３は、予め冶具等によりそれぞれ位置決めされた状態で接着される。
【００４３】
６２は本発明に係る弾性部材である。弾性部材６２は、図４に示すように光学フィルタより小さい開口部６２ｋを有しており、光学フィルタを固着した撮像素子側面を包み覆うよう箱状とされ、その外周に鍔部６２ｔを有する形状に形成されている。
【００４４】
以上のように形成された弾性部材６２は、図３に示すように地板１２に形成された穴部に、その開口部６２ｋを有する面が撮像装置内部に露出し、撮像光学系の第３レンズ群３の最終面と相対するよう組み立てられ、更に鍔部６２ｔが地板１２の段部で当接するように組み立てられている。
【００４５】
更に、一体化された光学フィルタ４及び撮像素子５と支持部材１３は、図示のごとく組み込まれ、弾性部材６２の内周に撮像素子５の側面が嵌合しつつ、支持部材１３は固定ネジ６０により地板１２に固定される。この支持部材１３は、地板１２に形成された図示していない位置決めボスにより地板１２と位置決めされ、これにより撮像素子５と光軸のズレを所定の許容誤差範囲内に収めることができるようになっている。
【００４６】
以上のように構成することで、弾性部材６２は、図６の従来例に示すような弾性部材の反発力に耐える強度を必要とする枠部１２ｗを必要としないため、開口部６２ｋの部分は極力薄く形成することが可能となる。このため図６の従来例に示す第３群レンズ３の位置を、より光学フィルタ４側へ移動させることが可能になる。これにより、同一の光学系であっても地板に枠部を形成する方法に比べ、沈胴時には、より薄く収納することが可能となる。
【００４７】
更にこの開口部６２ｋを光学フィルタより小さく形成することにより、光学フィルタ４の側面に入射する不要光を防止することができ、新たに不要光防止のための部品を追加する必要がなくなり、コスト的にも有利となる。
【００４８】
また、鍔部６２ｔが地板１２の段部で当接することで、地板１２と弾性部材６２の間の隙間を塞ぎ、弾性部材６２の内周に撮像素子５の側面を嵌合させることで弾性部材６２と撮像素子５の間の隙間を塞ぐことにより、外部からのゴミの侵入経路を塞ぐことができるようになる。これにより、光入射面側へのゴミの侵入、付着による撮像性能の悪化を防止することができる。
【００４９】
図５は、本発明の撮像装置のその他の例を示した図である。同図は、説明の重複を避けるため、図３と同機能部材には同符号を付与し、異なる部分について説明する。
【００５０】
図５に示す撮像装置は、光学フィルタ４より小さい開口部６５ｋを有し、鍔部を有しない箱状の弾性部材６５を用いたものである。この弾性部材６５は、開口部６５ｋを形成する枠部６５ｗの裏面と光学フィルタ４の表面、又は弾性部材６５の内周と撮像素子５の側面で予め接着され一体化されたものである。この４部品を一体化した状態で、地板１２の穴部に嵌合し、同様に支持部材１３を地板１２に固定したものである。このようにしても前述と同じ効果を得ることができる。
【００５１】
なお、本実施の形態では、ズームレンズを例にとり撮像装置及びこれを備えたカメラで説明したが、本発明は、これに限らず単焦点レンズを用いた撮像装置にも適用可能なのは言うまでもない。
【００５２】
また、光学フィルタ４より小さい開口部６５ｋを有した弾性部材を用いて説明したが、弾性部材の開口部を光学フィルタ４と略同形とし、光学フィルタ４より小さい開口部を有する、薄い板材で形成した不要光防止用マスク部材を光学フィルタ４の前面に配置したものにも適用可能なのは言うまでもない。
【００５３】
更に、光学フィルタとしてオプチカルローパスフィルタと赤外カットフィルタを積層し、撮像素子の光入射面側に配置された透光性の蓋部材に固着したもので説明したが、撮像素子の光入射面側に配置された透光性の蓋部材にオプチカルローパスフィルタのみを固着したもの、赤外カットフィルタのみを固着したもの、撮像素子の光入射面側の蓋部材を省略してオプチカルローパスフィルタのみを固着したもの、赤外カットフィルタのみを固着したもの、撮像素子の光入射面側の蓋部材を省略してオプチカルローパスフィルタと赤外カットフィルタを積層し固着したものも、本発明を逸脱するものでないのは勿論である。また、赤外カットフィルタは、赤外光を吸収して透過させない赤外吸収タイプ、赤外光を反射することにより可視領域のみを透過させる赤外反射タイプのいずれでも良いのはいうまでもない。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、オプチカルローパスフィルタや赤外カットフィルタ等の光学フィルタを保護ガラス上に積層した撮像素子を用いた撮像装置の、沈胴時のさらなる薄型化を可能とし、かつ光学フィルタが破損する恐れのない撮像装置及びこの撮像装置を備えたカメラが得られるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の撮像装置を備えたデジタルカメラの一例の外観図である。
【図２】本発明の撮像装置の一部省略断面図である。
【図３】本発明の撮像装置の撮像素子及び弾性部材周辺の詳細断面図である。
【図４】弾性部材の形状を示す図である。
【図５】本発明の撮像装置のその他の例を示した図である。
【図６】従来の撮像装置の撮像素子周辺の断面構造を示す図である。
【符号の説明】
３  第３レンズ群
４  光学フィルタ
５  撮像素子
１２  地板
１３  支持部材
６０  固定ネジ
６１  プリント基板
６２  弾性部材
６２ｋ  開口部（弾性部材）
６２ｔ  鍔部（弾性部材）
Ｂ  接着剤
【図１】
2005012334.tif 000003
【図２】
2005012334.tif 000004
【図３】
2005012334.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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