(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベアチップのみ、又はベアチップの上面又は下面に保護部材が貼り付けられて構成される光電変換部を備えた撮像素子と、
前記撮像素子が取り付けられた基板と、
前記撮像素子に備えられる前記光電変換部に被写体像を結像させるレンズ部と、前記レンズ部を支持する脚部と、前記撮像素子に当接する当接面とを備えた光学部材と、
弾性手段と、
前記基板に固定され前記光学部材を支持する鏡枠と、を有し、
前記弾性手段の弾性力により前記光学部材を光軸方向に押圧することにより、前記光学部材は前記撮像素子に向かって付勢された状態で、前記当接面が前記撮像素子の前記レンズ部に向いた面のみに当接するようになっていることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記弾性手段の弾性力により、前記脚部は、５ｇ以上５００ｇ以下の荷重で、前記撮像素子における前記レンズ部に向いた表面に当接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３】
前記鏡枠に取り付けられ、前記レンズ部より被写体側に配置され、前記弾性手段を押圧し、少なくとも一部が光を透過可能なカバー部材を有す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】
前記弾性手段は、前記光学部材及び前記カバー部材と別体で構成されることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記弾性手段はコイルばねであることを特徴とする請求項１乃至る４のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項６】
前記弾性手段は中央に開口を有するシート状部材であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項７】
前記シート状部材は、遮光性を有する部材からなり、前記レンズ部のＦナンバーを規定する絞りの機能を兼ねることを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記弾性手段は、前記カバー部材と一体化されていることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記弾性手段は、前記光学部材と一体化されていることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記鏡枠は、前記基板に固定されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項１１】
ベアチップのみ、又はベアチップの上面又は下面に保護部材が貼り付けられて構成される光電変換部を備えた撮像素子と、
前記撮像素子が取り付けられた基板と、
前記撮像素子に備えられる前記光電変換部に被写体像を結像させるレンズ部と、前記レンズ部を支持する脚部と、前記撮像素子に当接する当接面とを備えた光学部材と、
前記基板に固定され前記光学部材を支持すると共に、弾性手段を備えた鏡枠と、を有し、
前記弾性手段の弾性力により前記光学部材を光軸方向に押圧することにより、前記光学部材は前記撮像素子に向かって付勢され、前記当接面が前記撮像素子の前記レンズ部に向いた面のみに当接するようになっていることを特徴とする撮像装置。
【請求項１２】
前記弾性手段の弾性力により、前記脚部は、５ｇ以上５００ｇ以下の荷重で、前記撮像素子における前記レンズ部に向いた表面に当接していることを特徴とする請求項１１に記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記光学部材は、前記レンズ部と前記脚部が一体で形成されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像装置に関し、特に携帯電話やパソコン（パーソナルコンピューター）などに設置可能な撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年においては、ＣＰＵの高性能化、画像処理技術の発達などにより、デジタル画像データを手軽に取り扱えるようになってきた。特に、携帯電話やＰＤＡにおいて、画像を表示できるディスプレイを備えた機種が出回っており、近い将来、無線通信速度の飛躍的な向上が期待できることから、このような携帯電話やＰＤＡ間で画像データの転送が頻繁に行われることが予想される。
【０００３】
ところで、現状では、デジタルスチルカメラなどで被写体像を画像データに変換した後に、パソコンなどを介してインターネットを通じて、かかる画像データを転送することが行われている。しかし、このような態様では、画像データを転送するために、デジタルスチルカメラとパソコンと双方の機器を有していなくてはならない。これに対し、携帯電話にＣＣＤ型イメージセンサーなどの撮像素子を搭載しようとする試みがある。このような試みによれば、デジタルスチルカメラやパソコンを所有する必要はなく、手軽に持ち歩ける携帯電話により画像を撮像して相手に送るということが容易に行えることとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、現状では携帯電話より遙かに大型のデジタルスチルカメラの有する機能を、その携帯電話に持たせるとなると、携帯電話自体が大きく重くなり、手軽に持ち運べなくなるという問題がある。又、その分製造コストも増大する。
【０００５】
特に、デジタルスチルカメラの主要構成要素である撮影光学系と、撮像素子とをユニット化するとしても、撮像光学系の合焦位置に、撮像素子の光電変換部を適切にセットしなくてはならず、その調整をどうするかが問題となる。例えば、撮像素子と撮影光学系とを同一の基板にそれぞれ設置する場合、基板に取り付けるために用いる接着剤の厚みのバラツキや、構成部品の寸法バラツキなどの要因から、撮影光学系の合焦位置に撮影素子の光電変換部を精度良く組み付けることは困難であるといえる。従って、撮影光学系の合焦位置と撮像素子の光電変換部の組み付け精度を高めるためには、高精度の組み付け技術が必要になったり、或いは別個に合焦位置を調整する機構が必要となり、そうすると製造コストが上昇するという問題がある。例を挙げて、従来技術の問題点を指摘する。
【０００６】
図６は、従来技術の撮像装置の一例を示す断面図であるが、ガラスエポキシ製の基板ＰＣ上に、撮像素子１１０が配置され、上面の端子（不図示）から多数のワイヤＷで、基板ＰＣの裏面に配置された画像処理ＩＣ回路１１１に接続されている。
【０００７】
撮像素子１１０を覆うようにして、第１筐体１０１が配置され、その上に第２筐体１０２が載置されて、ボルト１０３で基板に対して共締めされている。第１筐体１０１と第２筐体１０２との間には、赤外線カットフィルタ１０４が配置されている。
【０００８】
第２筐体１０２の上部は円筒状となっており、その内面に形成された雌ねじ１０２ａに雄ねじ１０５ａを螺合させることで、レンズ１０６を内包するレンズ鏡筒１０５が、第２筐体１０２に対し光軸方向の位置を調整可能に取り付けられている。レンズ鏡筒１０５は、上部に絞り部１０５ｂを形成している。
【０００９】
このように従来技術の撮像装置は、多数の部品からなる比較的大型の装置となっており、従って上述した製造コストの問題もさることながら、これら部品の組み付けに手間取ると共に、組み付け時には、レンズ鏡筒１０５を回転させつつ撮像素子１１０とレンズ１０６との相対位置調整を行う必要もある。
【００１０】
このような問題を解消すべく、レンズに、レンズの焦点距離位置近傍まで延在させた脚部を設けて、かかる脚部を撮像素子に直接的に当接させることによって撮像装置を構成しようとする試みがある。かかる試みによれば、レンズの合焦位置に撮像素子の光電変換部を配置することができ、撮像装置の組み付け時の手間を大幅に減少させることができる。
【００１１】
しかるに、かかるコンパクトな撮像装置を搭載した種々の機器においては、振動や誤って落下させた際の衝撃などが付与されることが予想される。かかる場合、レンズの脚部を撮像素子に当接させていると、振動でレンズがガタついたり、衝撃により撮像素子が破損する恐れがある。
【００１２】
このような問題に対して、レンズを撮像素子に対してレンズホルダにより所定の圧力を付与しながら当接させ、レンズホルダと基板を接着することにより固定するということも考えられる（特開平９−２８４６１７号参照）。かかる技術によれば、レンズと撮像素子とのがたつきは抑えられるものの、接着剤の厚みや部品形状の経時変化により前記圧力が減少したような場合、レンズがガタついてしまう可能性がある。又、衝撃力により、前記レンズが前記撮像素子を破損させてしまう恐れは、依然として残っている。
【００１３】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされてものであり、安価でありながら、部品点数を削減でき、小型化が図れ、長期にわたってレンズのがたつきや外力による損傷を抑制でき、また更に、無調整であっても精度良く組み付けでき、さらには防塵、防湿の構造を有し、また信頼性の高い撮像装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成すべく、第１の本発明の撮像装置は、ベアチップのみ、又はベアチップの上面又は下面に保護部材が貼り付けられて構成される光電変換部を備えた撮像素子と、前記撮像素子が取り付けられた基板と、前記撮像素子に備えられる前記光電変換部に被写体像を結像させるレンズ部と、前記レンズ部を支持する脚部と、前記撮像素子に当接する当接面とを備えた光学部材と、弾性手段と、前記基板に固定され前記光学部材を支持する鏡枠と、を有し、前記弾性手段の弾性力により前記光学部材を光軸方向に押圧することにより、前記光学部材は前記撮像素子に向かって付勢された状態で、前記当接面が前記撮像素子の前記レンズ部に向いた面のみに当接するようになっていることを特徴とする。
【００１５】
第２の本発明の撮像装置は、ベアチップのみ、又はベアチップの上面又は下面に保護部材が貼り付けられて構成される光電変換部を備えた撮像素子と、前記撮像素子が取り付けられた基板と、前記撮像素子に備えられる前記光電変換部に被写体像を結像させるレンズ部と、前記レンズ部を支持する脚部と、前記撮像素子に当接する当接面とを備えた光学部材と、前記基板に固定され前記光学部材を支持すると共に、弾性手段を備えた鏡枠と、を有し、前記弾性手段の弾性力により前記光学部材を光軸方向に押圧することにより、前記光学部材は前記撮像素子に向かって付勢された状態で、前記当接面が前記撮像素子の前記レンズ部に向いた面のみに当接するようになっていることを特徴とする。
【００１６】
【作用】
第１の本発明の撮像装置は、ベアチップのみ、又はベアチップの上面又は下面に保護部材が貼り付けられて構成される光電変換部を備えた撮像素子と、前記撮像素子が取り付けられた基板と、前記撮像素子に備えられる前記光電変換部に被写体像を結像させるレンズ部と、前記レンズ部を支持する脚部と、前記撮像素子に当接する当接面とを備えた光学部材と、弾性手段と、前記基板に固定され前記光学部材を支持する鏡枠と、を有し、前記弾性手段の弾性力により前記光学部材を光軸方向に押圧することにより、前記光学部材は前記撮像素子に向かって付勢された状態で、前記当接面が前記撮像素子の前記レンズ部に向いた面のみに当接するようになっているので、経時変化により部品に反りなどの変形が生じたような場合にも、安定した弾性力で、前記光学部材を前記撮像素子に対して付勢することができ、それによりレンズ部と撮像素子との間の光軸方向の間隔を常に一定に維持すると共に、振動が生じた際における前記光学部材のガタつきを抑えることができ、しかも衝撃が生じた際における前記撮像素子の破損を抑制することができる。尚、撮像素子としては、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサーが好適であるが、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅｄ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）型イメージセンサーであっても良い。
【００１７】
更に、前記弾性手段の弾性力により、前記脚部は、５ｇ以上５００ｇ以下の荷重で、前記撮像素子における前記レンズ部に向いた表面に当接していると、弾性力の適正な管理により前記撮像素子の破損などを抑制できる。
【００１８】
又、前記鏡枠に取り付けられ、前記レンズ部より被写体側に配置され、前記弾性手段を押圧し、少なくとも一部が光を透過可能なカバー部材を有すれば、前記レンズ部の保護を図ることができる。即ち、前記カバー部材のために、前記レンズ部が外部に対して剥き出しにならず、また外部からの前記カバー部材への衝撃が前記弾性部材に吸収されるので、前記レンズ部に強い衝撃が加わり、その結果前記撮像素子を破損するというようなことが抑制される。
【００１９】
更に、前記弾性手段は、前記光学部材及び前記カバー部材と別体で構成されると、前記弾性力の管理を行う際に、前記弾性手段のみを交換すれば良く、コスト低減が図れる。ここで、別体とは個々の独立した部材で構成され、接着剤等により一体化されておらず、取り外した際に個々の部品として取り扱える状態であることをいう。
【００２０】
又、前記弾性手段はコイルばねであると、長期間安定して弾性力を発揮できる。
【００２１】
更に、前記弾性手段は中央に開口を有するシート状部材であると、組付けが容易であり、省スペース化の点でも好ましい。
【００２２】
又、前記シート状部材は、遮光性を有する部材からなり、前記レンズ部のＦナンバーを規定する絞りの機能を兼ねると、別個に絞りを設ける必要がなくなり、部品点数の削減になるため好ましい。
【００２３】
一方、前記弾性手段が、前記カバー部材と一体化されていると、部品点数の削減になるため好ましい。
【００２４】
又、前記弾性手段が、前記光学部材と一体化されていると、部品点数の削減になるため好ましい。
さらに、前記鏡枠は、前記基板に固定されていると好ましい。
【００２５】
第２の本発明の撮像装置は、ベアチップのみ、又はベアチップの上面又は下面に保護部材が貼り付けられて構成される光電変換部を備えた撮像素子と、前記撮像素子が取り付けられた基板と、前記撮像素子に備えられる前記光電変換部に被写体像を結像させるレンズ部と、前記レンズ部を支持する脚部と、前記撮像素子に当接する当接面とを備えた光学部材と、前記基板に固定され前記光学部材を支持すると共に、弾性手段を備えた鏡枠と、を有し、前記弾性手段の弾性力により前記光学部材を光軸方向に押圧することにより、前記光学部材は前記撮像素子に向かって付勢された状態で、前記当接面が前記撮像素子の前記レンズ部に向いた面のみに当接するようになっているので、経時変化により部品に反りなどの変形が生じたような場合にも、安定した弾性力で、前記光学部材を前記撮像素子に対して付勢することができ、それによりレンズ部と撮像素子との間の光軸方向の間隔を常に一定に維持すると共に、振動が生じた際における前記光学部材のガタつきを抑えることができ、しかも衝撃が生じた際における前記撮像素子の破損を抑制することができる。
【００２６】
更に、前記弾性手段の弾性力により、前記脚部は、５ｇ以上５００ｇ以下の荷重で、前記撮像素子における前記レンズ部に向いた表面に当接していると、弾性力の適正な管理により前記撮像素子の破損などを抑制できる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照して説明する。
図１は、本実施の形態にかかる撮像装置の断面図である。図２は、図１の撮像装置の斜視図である。図３は、光学部材の斜視図であり、図４は、光学部材の下面図である。図５は、撮像素子の上面図である。
【００２８】
光学部材１は、プラスチック材料を用いて、図１に示すようにレンズ部と脚部とが一体成形されている。より具体的には、光学部材１は、管状の脚部１ｃと、脚部１ｃの一部としてその下端に形成された４つの当接部１ｄと、脚部１ｃの上端周囲に形成された段部１ｅと、脚部１ｃの上端を塞ぐ板状の上面部１ｂと、上面部１ｂの中央に形成された凸レンズ部１ａとから一体で形成されている。尚、上面部１ｂの上面であって、凸レンズ部１ａの周囲には、遮光性のある素材からなり、凸レンズ部１ａのＦナンバーを規定する第１の絞りとしての開口３ａを有する絞り板３が接着等により固定されている。
【００２９】
光学部材１の外側には、遮光性のある素材からなる鏡枠４が配置されている。鏡枠４は、図２から明らかなように、角柱状の下部４ａと、円筒状の上部４ｂとを設けている。下部４ａの下端は、基板ＰＣ上に当接し、接着剤Ｂにより固着されている。下部４ａの上面は、隔壁４ｃにより周辺側が覆われており、隔壁４ｃの円形内周面には、光学部材１の脚部１ｃが密着的に嵌合している。従って、基板ＰＣと鏡枠４とを、例えば自動組立機に備えられた光学センサ（不図示）などを用いて、隔壁４ｃの円形開口部中心と、後述する撮像素子２ｂの光電変換部２ｄの中心を一致させるように位置決め配置するだけで、後述する撮像素子２ｂの光電変換部２ｄに対してレンズ部１ａを、光軸直交方向に精度良く位置決めすることができる。
【００３０】
一方、鏡枠４の上部４ｂの上端には、遮光板５が接着剤Ｂにより取り付けられている。遮光板５は、その中央に第２の絞りとしての開口５ａを有している。遮光板５の開口５ａの下方には、赤外線吸収特性を有する素材からなるフィルタ７が、接着剤Ｂにより取り付けられている。遮光板５とフィルタ７とでカバー部材を構成する。
【００３１】
図１において、遮光板５と、光学部材１の段部１ｅとの間には、コイルばねからなる弾性手段６が配置され、遮光板５が鏡枠４に取り付けられることで弾性変形し、その弾性力により、光学部材１を図１中、下方に向かって押圧している。よって、遮光板５からの力は、鏡枠４を介して基板ＰＣには伝達されるものの、直接、撮像素子２ｂに伝達されることがない。
【００３２】
図５において、撮像ユニット２は、ＣＭＯＳ型イメージセンサーなどの撮像素子２ｂからなる。矩形薄板状の撮像素子２ｂの下面は、基板ＰＣの上面に取り付けられている。撮像素子２ｂの上面中央には、画素が２次元的に配列された光電変換部２ｄが形成されており、その周囲には、撮像素子２ｂの内部であって且つ内側に画像処理回路が構成されている周囲面２ａが形成されている。薄い側面に直交するように交差した周囲面２ａの外縁近傍には、多数のパッド２ｃが配置されている。結線用端子であるパッド２ｃは、図１に示すごとくワイヤＷを介して、基板ＰＣに接続されている。ワイヤＷは、基板ＰＣ上の所定の回路に接続されている。
【００３３】
更に、光学部材１の当接部１ｄは、図４に示すごとき形状で、脚部１ｃの下端から突出し脚部１ｃの一部を構成してなる。本実施の形態においては、図５で点線に示すように、撮像素子２ｂの周囲面２ａにおいて、パッド２ｃの内側に、当接部１ｄのみが当接した状態で配置されることとなる。従って、面平面度に関しては、当接部１ｄの下面のみ所定範囲に維持されれば足りる。又、脚部１ｃ（当接部１ｄ）は４本であって、光学部材１の重心はその中央に来るため、光学部材１を単体で平面に載置したときに、レンズ部１ａの光軸が平面に対して直交するような位置と形状とを有しているといえる。従って、鏡枠４の内周面と光学部材１の外周面との間にスキマがあったとしても、撮像素子２ｂの周囲面２ａに脚部１ｃを当接させたときに、撮像素子２ｂの光電変換部２ｄに対して光軸が直交し、よりひずみの少ない画像を得ることができる。ここで、周囲面２ａの裏側（図１で下面側）には、撮像素子の不図示の回路（信号処理回路を含む）が設けられているが、当接部１ｄの当接により回路の処理には影響が及ばないようになっている。
【００３４】
ここで、当接部１ｄの当接位置を検討するに、例えば図５に示す光電変換部２ｄの表面のうち、隅部２ｇなどは、有効画素領域を全画素領域よりやや小さめにすることで、画像形成に無関係な領域となるので、そのような場合は光電変換部２ｄ表面内であっても、隅部２ｇの領域に当接部１ｄを当接させても撮像素子２ｂの撮像性能に影響を与える恐れは少ないといえる。尚、周囲面２ａ又は光電変換部２ｄ表面のいずれの領域に当接させるにしろ、当接部１ｄからの荷重は５００ｇ以下であることが好ましい。この荷重を越えると、撮像素子２ｂにダメージが付与される恐れがあるからである。但し、振動などによる画像のブレを考慮すると、当接部１ｄからの荷重は、５ｇ以上であることが望ましい。かかる荷重は、後述するように弾性手段であるコイルばね６の線径・巻数などを選択することにより、適切に管理することができる。また、５ｇ以上５００ｇ以下の何れの荷重においても、面圧では１０００ｍｇ／ｍｍ２以下であることが撮像素子への局所的な極度の負荷による損傷を防止する上でより好ましい。ここで、面圧とは、光学部材の脚部（当接部１ｄ）を介して撮像素子に加えられる荷重を、その脚部が当接されているレンズ部に向いた面の面積で割ったものである。
【００３５】
本実施の形態によれば、当接部１ｄが、撮像素子２ｂの周囲面２ａに当接した状態で、光学部材１の段部１ｅの下面と、鏡枠４の下部４ａの隔壁４ｃとの間には、スキマΔが形成されるようになっているので、レンズ部１ａと撮像素子２ｂの光電変換部２ｄとの距離Ｌ（即ち光軸方向の位置決め）は、脚部１ｃの長さにより精度良く設定されるようになっている。本実施の形態では、４ヶ所の当接部を設けてはいるが、１ヶ所乃至３ヶ所でもよい。また、パッド２ｃとの干渉が回避できるのであれば、光学部材１の円筒状の脚部１ｃに沿った、輪帯状の当接部であっても良い。
【００３６】
又、光学部材１をプラスチック材料で構成しているので、温度変化時のレンズ部の屈折率変化に基づく合焦位置のずれを低減することも可能である。すなわち、プラスチックレンズは温度が上昇するにつれて、レンズの屈折率が下がり、合焦位置がレンズから離れる方向に変化する。一方、脚部１ｃは温度上昇により伸びるため、合焦位置ずれの低減効果がある。尚、本実施の形態の光学部材１は、比重が比較的軽いプラスチック材料からなるので、同一体積でもガラスに比べて軽量であり、かつ衝撃吸収特性に優れるため、撮像装置を誤って落としたような場合でも、光学部材１およびそれが当接される撮像素子２ｂの破損を極力抑制できるという利点がある。
【００３７】
又、図５に示すように、光学部材１が鏡枠４の中で任意に回転できる構造であると、当接部１ｄがパッド２ｃと干渉してしまうので、回転が規制されながら組付けられる構造（例えば回転ストッパを鏡枠４に設けるなど）が好ましい。
【００３８】
本実施の形態の動作について説明する。光学部材１のレンズ部１ａは、被写体像を、撮像素子２ｂの光電変換部２ｄに結像する。撮像素子２ｂは、受光した光の量に応じた電気的信号を画像信号等に変換しパッド２ｃおよびワイヤＷを介して出力できるようになっている。
【００３９】
更に、本実施の形態においては、光学部材１を基板ＰＣ上に取り付けるのではなく、撮像素子２ｂの周囲面２ａ上に取り付けているので、光学部材１の脚部１ｃ（当接部１ｄを含む）の寸法精度、即ち、上述した距離Ｌの精度を管理することで、組み付け時に、レンズ部１ａの合焦位置に関する調整を不要とできる。本発明の実施の形態にかかる撮像装置は、被写体距離に応じたピント調整機構が無いため、撮像装置のレンズとしては、遠距離被写体から近距離被写体までピントが合う、パンフォーカスレンズである必要がある。従って、過焦点距離Ｕ≒ｆ２／（Ｆ×２Ｐ）（ただし、ｆ：レンズの焦点距離、Ｆ：レンズのＦナンバー、Ｐ：撮像素子の画素ピッチ）における、レンズ部１ａの像点位置と、撮像素子２ｂの光電変換部２ｄとの光軸方向の位置を一致させることにより、幾何光学的には、無限遠方からＵ／２の距離の物体にピントが合っているとみなせる状態となる。例えば、ｆ＝３．２ｍｍ、Ｆ＝２．８、Ｐ＝０．００５６ｍｍの場合、基準被写体距離として、過焦点距離Ｕ≒ｆ２／（Ｆ×２Ｐ）＝０．３３ｍにおけるレンズ部１ａの像点位置と、撮像素子２ｂの光電変換部２ｄとの光軸方向の位置を一致させるように、上述の距離Ｌを設定すれば、無限遠方から約０．１７ｍの距離までピントが合っている状態になる。また、必ずしも過焦点距離を基準被写体距離とする必要は無く、例えばより遠方の画質に重点を置きたい場合は、基準被写体距離を過焦点距離より遠方に設定すればよい（具体的には上述の距離Ｌを若干短めにすればよい。）。ここで、距離Ｌの精度であるが、パンフォーカスレンズとして合焦位置の調整を不要とするためには、撮像装置２ｂの光電変換部２ｄと、レンズ部１ａの基準被写体距離における像点の光軸方向のズレを、空気換算長で±０．５×（Ｆ×２Ｐ）（Ｆ：撮影レンズのＦナンバー、Ｐ：撮像素子の画素ピッチ）程度に抑える必要がある。また、望ましくは±０．２５×（Ｆ×２Ｐ）程度に抑えるのがよい。このズレが大きいと、無限遠方や至近距離における画質が劣化してしまい好ましくない。
【００４０】
又、本実施の形態によれば、光学部材１の脚部１ｃの当接部１ｄが、撮像素子２ｂの周囲面２ａに当接することで、レンズ部１ａと撮像素子２ｂの光電変換部２ｄとの光軸方向の位置決めを行うことができる。又、鏡枠４が、基板ＰＣに撮像素子２ｂの光電変換部２ｄを位置決め基準にして設置されることで、レンズ部１ａと撮像素子２ｂの光電変換部２ｄとの光軸直交方向の位置決めが行われるので、低コストでありながら高い位置決め精度を達成できることとなる。
【００４１】
特に、撮像素子２ｂの周囲面２ａに、撮像素子２ｂと基板ＰＣとを接続するためのパッド２ｃ及びワイヤＷが形成されているような場合、脚部１ｃの当接部１ｄが、パッド２ｃよりも光電変換部２ｄ側において周囲面２ａに当接するように構成すれば、撮像素子２ｂをコンパクトな構成に維持しつつも、当接部１ｄの当接面積を大きく確保でき、それにより光学部材１を安定化させると共に、当接面の面圧を低く抑えることができるため、撮像素子２ｂの保護を図りながらも、パッド２ｃやワイヤＷとの干渉が抑制され、しかも高精度の位置決めが達成されることとなる。尚、鏡枠４が基板ＰＣに接着されており、他の２ヶ所の接着部とあわせて、撮像装置の外部に対して、異物が侵入しないよう密封された状態に維持されるため、撮像素子２ｂの光電変換部２ｄに対する異物の悪影響を排除することができる。これらに用いる接着剤は、防湿性を有するのが好ましい。これにより、湿気の侵入による撮像素子やパッドの表面劣化を防ぐことができる。
【００４２】
更に、光学部材１の段部１ｅを、所定の弾性力で光軸方向に押圧する弾性手段６を設けているので、かかる弾性手段６の弾性力を用いて、鏡枠４に対して光軸方向に沿って、脚部１ｃ（当接部１ｄ）を撮像素子２ｂの周囲面２ａに適切な当接力（上述した５ｇ以上５００ｇ以下の荷重に相当する力）で押しつけることができ、従って光学部材１と撮像素子２ｂとの光軸方向の位置決めが容易であるにもかかわらず、経時変化により部品に反りなどの変形が生じたような場合にも、安定した弾性力で、光学部材１を撮像素子２ｂに対して付勢することができ、それにより振動が生じた際における光学部材１のガタつきを抑えることができ、しかも衝撃が生じた際に、内側に回路が配置された撮像素子２ｂの周囲面２ａに過大なストレスを生じさせることがない。また、鏡枠４の光軸方向に衝撃力などの大きな力が加わった場合でも、その力は鏡枠４を介して基板ＰＣには伝達されるが、直接撮像素子２ｂに伝達されることはなく、撮像素子２ｂの保護という観点から好ましい。尚、弾性手段６としては、ウレタンやスポンジなども考えられるが、長期間安定した弾性力を発揮できる金属製のばねなどが好ましい。
【００４３】
又、遮光板５とフィルタ７とで構成するカバー部材を、レンズ部１ａより被写体側に配置しているので、レンズ部１ａを剥き出しにすることなく、その保護が図れると共に、レンズ面への異物の付着防止も図れる。更に、フィルタ７が、赤外線吸収特性を有する材質から形成されているので、別個に赤外線カットフィルタを設ける必要がなくなり、部品点数を削減できるため好ましい。フィルタ７に赤外線カット特性を付与する代わりに、光学部材１自体を赤外線吸収特性のある素材から形成したり、レンズ１ａの表面に、赤外線カット特性を有する皮膜をコーティングしてもよい。
【００４４】
更に、組み付け時において、遮光板５を鏡枠４から取り外した状態で、光学部材１を、鏡枠４に対して被写体側より挿入することができ、その後、遮光板５を鏡枠４に組み付けることができる。このような構成により、光学部材１の組み付け性が向上し、自動組立などを容易に行うことができる。この際に、鏡枠４の下部４ａいずれかに空気逃げの孔を形成しておくと、鏡枠４と光学部材１とのスキマがわずかであっても、容易に組み付けを行うことができる。但し、かかる空気逃げの孔は、組み付け後に充填剤などで封止することによって、外部からの異物の侵入や、湿気による撮像素子およびパッドの表面劣化などを抑制することが好ましい。また、かかる場合の充填剤は、光漏れを抑制するように遮光性のあるものが好ましい。尚、基板ＰＣに鏡枠４を接着した後に、光学部材１を挿入しても良く、或いは光学部材１を鏡枠４に取り付けた後に、そのユニット毎基板ＰＣに接着するようにしても良く、それにより工程の自由度が確保される。後者の組付手順とする場合は、鏡枠４の隔壁４ｃは光学部材１の抜け落ち防止の機能をかねることができる。
【００４５】
光学部材１の脚部１ｃが、撮像素子２ｂの光電変換部２ｄの近くに配置されているため、結像に寄与しない光束が脚部１ｃに反射し、光電変換部２ｄに入射することで、ゴーストやフレアが生じる原因となることが懸念される。これを防止するには、レンズ部１ａのＦナンバーを規定する第１の絞り（開口３ａ）の被写体側に、周辺光束を規制する第２の絞り（開口５ａ）を配置し、不要光の入射を低減させるのが効果的である。なお、撮像素子２ｂの光電変換部２ｄの短辺・長辺、対角方向で画角が異なるため、第２の絞りの開口５ａを矩形とすることで、より一層の効果が得られる。更に、本実施の形態では、遮光板５の開口５ａにこの機能を持たせているが、フィルタ７の被写体側に、遮光性を有する被膜を必要な開口部以外にコーティングもしくは塗布することで絞りを形成してもよい。又、同様な理由により、脚部１ｃの少なくとも一部に内面反射防止処理を施すのが好ましい。内面反射防止処理とは、例えば微小な凹凸を設けた面を形成し、結像に寄与しない光束を散乱させるようにすること、反射防止コーティングまたは低反射特性を有する塗料を塗布することを含む。
【００４６】
又、開口３ａを備えた絞り板３をレンズ部１ａの入射面側に設けているので、撮像素子２ｂの受光面２ｄに入射する光束を、垂直に近い角度で入射させ、すなわちテレセントリックに近いものとすることができ、それにより高画質な画像を得ることができる。更に、レンズ部１ａの形状は、像側に強い曲率の面を向けた正レンズの形状とすることで、第１の絞り（開口３ａ）とレンズ部１ａの主点との間隔が大きくとれ、よりテレセントリックに近い望ましい構成となる。本実施の形態では、レンズ部１ａを像側に凸面を向けた正のメニスカス形状としている。また、より高画質な画像を得るためには、後述する第３の実施の形態のごとく、レンズ部を複数枚のレンズで構成するのが好ましい。
【００４７】
図７は、弾性手段の変形例を含む撮像装置の断面図であり、図８は、光学部材と弾性手段とを分解した状態で示す斜視図である。図７の弾性手段１６は、遮光性を有する素材からなり、図１の絞り板３の代わりに絞り機能を発揮するようになっている。より具体的に説明すると、図８から明らかなように、樹脂製の弾性手段１６は、中央に開口（絞り）１６ａを有する略円盤状のシート状部材であって、その円周から等間隔に半径方向外方に向かって４つの突起部１６ｂが突出している。一方、光学部材の頂部に形成されたリング部１１ｆは、突起部１６ｂに対応して、切欠１１ｇを形成している。切欠１１ｇに突起部１６ｂを係合させることで、弾性手段１６は、リング部１１ｆ内に嵌合的に取り付けられるようになっている。更に、遮光板１５を取り付ける際に、その下面に形成された突起１５ｃで、各突起部１６ｂを上方から押圧すると、突起部１６ｂが弾性変形し、光学部材１１を所定の弾性力で撮像素子２ｂの周囲面２ａに対して付勢するようになっている。その他の構成に関しては、図１に示す実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【００４８】
図９は、第２の実施の形態にかかる撮像装置を示す図である。第２の実施の形態においては、上述した実施の形態に対して、絞り板及び遮光板の構成を変更した点のみが異なるため、その他の同様な構成に関しては、同一符号を付して説明を省略する。
【００４９】
図９において、鏡枠４の上部４ｂの上端には、薄い遮光シート８を上面に貼り付けた保持部材５’が、接着剤Ｂにより取り付けられている。遮光性のある素材からなる保持部材５’の中央の開口５ａ’内には、赤外線吸収特性を有する素材からなるフィルタ７’が嵌合配置されている。保持部材５’の開口５ａ’の上縁には、テーパ面５ｂ’が形成されており、ここに接着剤Ｂを付着させることによって、保持部材５’とフィルタ７’との接合を行うことができる。更に、保持部材５’は、開口５ａ’の下方に向かって突出し内径が段々と縮径する縮径部５ｃ’を設けており、その下端の最も絞られた部分が、第１の絞り５ｄ’を構成する。又、遮光シート８の中央開口８ａが第２の絞りを構成する。保持部材５’とフィルタ７’と遮光シート８とでカバー部材を構成する。
【００５０】
本実施の形態によれば、保持部材５’とフィルタ７’と遮光シート８とで構成するカバー部材を、光学部材１のレンズ部１ａより被写体側に配置しているので、レンズ部１ａを剥き出しにすることなく、その保護が図れると共に、レンズ面への異物の付着防止も図れる。更に、かかるカバー部材は一体で形成できることから、撮像装置全体の部品点数の削減に貢献する。
【００５１】
上述の実施の形態と同様に、光学部材１の脚部１ｃが、撮像素子２ｂの光電変換部２ｄの近くに配置されているため、結像に寄与しない光束が脚部１ｃに反射し、光電変換部２ｄに入射することで、ゴーストやフレアが生じる原因となることが懸念される。本実施の形態においては、レンズ部１ａのＦナンバーを規定する第１の絞り５ａ’の被写体側に、周辺光束を規制する第２の絞り（開口８ａ）を配置し不要光の入射を低減している。なお、撮像素子２ｂの光電変換部２ｄの短辺・長辺、対角方向で画角が異なるため、第２の絞りの開口８ａを矩形とすることで、より一層の効果が得られる。
【００５２】
更に、本実施の形態においても、光学部材１の段部１ｅを、所定の弾性力で光軸方向に押圧する、付勢部材としての弾性手段６を設けているので、かかる弾性手段６の弾性力を用いて、鏡枠４に対して光軸方向に沿って、脚部１ｃ（当接部１ｄ）を撮像素子２ｂの周囲面２ａに適切な当接力（上述した５ｇ以上５００ｇ以下の当接力）で押しつけることができ、従って内側に回路が配置された撮像素子２ｂの周囲面２ａに過大なストレスを生じさせることがないし、振動で光学部材１ががたつくこともないようになっている。
【００５３】
図１０は、弾性手段の別な変形例を含む撮像装置の断面図である。図１０の弾性手段２６は、保持部材すなわちカバー部材と一体になっている。図１０から明らかなように、保持部材２６は、エラストマー樹脂等の弾性変形しやすい樹脂材料からなり、図９の弾性手段６を取り除き、図９の保持部材５’に対して、下面に等間隔に４つ（２つのみ図示）の突起部（弾性手段）２６ｅを形成した点のみが異なっている。保持部材２６を鏡枠４に接着剤Ｂにより固着し、突起部２６ｅが弾性変形することにより、光学部材１を所定の弾性力で撮像素子２ｂの周囲面２ａに対して付勢するようになっている。その他の構成に関しては、図９に示す実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【００５４】
図１１は、第３の実施の形態にかかる撮像装置を示す図である。第３の実施の形態においては、図２の実施の形態に対して、複数のレンズ部を有するように光学部材の構成を変更した点のみが主として異なるため、脚部と撮像素子との当接位置を含む、その他の同様な構成に関しては、同一符号を付して説明を省略する。
【００５５】
図１１において、光学部材１９は、それぞれプラスチック材料からなる像側レンズ１’と被写体側レンズ９とから構成されている。像側レンズ１’は、図１に示す光学部材１と類似の形状を有しているが、上部に形成されたリング部１ｆ’の光軸方向高さが増大している。リング部１ｆ’の半径方向内側であって上面部１ｂ’の上方には、Ｆナンバーを規定する絞り板３を介して被写体側レンズ９が配置されている。被写体側レンズ９は、リング部１ｆ’の内周に嵌合するフランジ部９ｂと、中央に形成されたレンズ部９ａとから構成されている。像側レンズ１’のレンズ部１ａ’が正のレンズであるのに対し、被写体側レンズ９のレンズ部９ａは、負のレンズとなっている。尚、本実施の形態では絞り板３は、レンズ部１ａ’、９ａのレンズ間距離を規制するスペーサとして機能し、且つ絞り板３の開口３ａがＦナンバーを規定する第１の絞りとして機能する。
【００５６】
像側レンズ１’のリング部１ｆ’の内周面と、被写体側レンズ９のフランジ部９ｂの外周面とは、互いに同径であり且つ光軸に平行になっているので、かかる面同士が係合することにより、レンズ部１ａ’、９ａの光軸直交方向の位置決めを行うことができ、それらの光軸を容易に一致させることができる。尚、像側レンズ１’に対して、被写体側レンズ９は、その周囲に付与された接着剤Ｂにより接合されている。
【００５７】
鏡枠４の上部４ｂの上端には、薄い遮光シート８を上面に貼り付けた保持部材５’が、接着剤Ｂにより取り付けられている。遮光性のある素材からなる保持部材５’の中央の開口５ａ’内には、赤外線吸収特性を有する素材からなるフィルタ７’が嵌合配置されている。保持部材５’の開口５ａ’の上縁には、テーパ面５ｂ’が形成されており、ここに接着剤Ｂを付着させることによって、保持部材５’とフィルタ７’との接合を行うことができる。更に、保持部材５’は、開口５ａ’の下方に向かって突出し内径が段々と縮径する縮径部５ｃ’を設けているが、かかる部分は、不要光の侵入を抑制する遮光部として機能する。尚、遮光シート８の中央開口８ａが第２の絞りを構成する。
【００５８】
更に、本実施の形態においても、光学部材１９の段部１ｅ’を、所定の弾性力で光軸方向に押圧する、付勢部材としての弾性手段６を設けているので、かかる弾性手段６の弾性力を用いて、鏡枠４に対して光軸方向に沿って、脚部１ｃ’（当接部１ｄ’）を撮像素子２ｂの周囲面２ａに適切な当接力（上述した５ｇ以上５００ｇ以下の当接力）で押しつけることができ、従って内側に回路が配置された撮像素子２ｂの周囲面２ａに過大なストレスを生じさせることがないし、振動で光学部材１９ががたつくこともないようになっている。
【００５９】
図１２は、弾性手段の更に別な変形例の斜視図である。図１２の弾性手段３６は、光学部材と一体になっており、例えば弾性手段６を省略した図１の撮像装置に組み込み可能なものである。図１２から明らかなように、光学部材３６は、図１の光学部材１に対して、段部３６ｅに、等間隔に４つ（３つのみ図示）の突起部（弾性手段）３６ｆと、それを支持するアーム部３６ｇを形成した点のみが異なっている。図１に示すごとく光学部材３６を組み付けた状態では、突起部３６ｇが遮光板５（図１）の下面に当接するようになっており、それにより片持ちのアーム３６ｇが弾性変形し、その結果生じる弾性力により、光学部材１を所定の弾性力で撮像素子２ｂの周囲面２ａに対して付勢するようになっている（図１）。その他の構成に関しては、図１に示す実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【００６０】
図１３は、弾性手段の更に別な変形例を含む撮像装置の断面図である。図１３の弾性手段は、鏡枠と一体になっている。図１３から明らかなように、鏡枠４６は、図１の鏡枠４に対して、上半部４６ｂに、等間隔に４つ（２つのみ図示）の切欠４６ｄを形成しており、かかる切欠４６ｄの図１３で下縁に、光軸に平行に延在するアーム４６ｅの下端を接続している。アーム４６ｅの上端には、光軸直角方向内向きに突出した、断面が略三角形状の突起部４６ｆが形成されている。尚、光学部材１の段部１ｅの上部は、図１３に示すようにテーパ形状となっていると好ましい。アーム４６ｅと突起部４６ｆとで弾性手段を構成する。
【００６１】
基板ＰＣに取り付けられた鏡枠４６内に、光学部材１を図１３の上方から挿入する際は、突起部４６ｆに段部１ｅが当接して、アーム４６ｅを光軸直角方向外向きに押し広げるように弾性変形させるため、光学部材１の組み込みは容易である。一方、図１３に示す位置まで、光学部材１が組み付けられたときは、アーム４６ｅの変形が復帰するが、その復帰は完全ではなく若干変形が残るように突起部４６ｆの形状が決められている。従って、その結果生じる弾性力により、突起部４６ｆは、矢印の方向に段部１ｅを付勢し、それにより光学部材１を所定の弾性力で撮像素子２ｂの周囲面２ａに対して付勢するようになっている。その他の構成に関しては、図１に示す実施の形態と同様であるので、説明を省略する。尚、本実施の形態においては、アーム４６ｅと突起部４６ｆを形成する構造上、このままでは十分な防塵・防湿機能を発揮することができない。これに対し、たとえば鏡枠４６の弾性構造部（４６ｅ、４６ｆ）のスキマを別部材で覆うことにより所望の防塵・防湿機能を発揮させることができる。
【００６２】
更に、弾性手段の他の例としては、以上述べた他にも、波ばねや、皿ばねの組み合わせを用いても良い。
【００６３】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。例えば、本実施の形態では、撮像素子２ｂと基板ＰＣとの接続は、ワイヤＷにより行っているが、撮像素子２ｂの内部に配線をはわせて、撮像素子２ｂの背面（光電変換部と反対側）又は側面より、信号を取り出す構成であってもよい。かかる構成によれば、撮像素子の周囲面を広く確保できると共に、結線を容易に行うことができる。更に、本実施の形態では、撮像素子をベアチップのみから構成したが、その上面又は下面にガラスなどの保護部材を張り付けることで、一体形の撮像素子を構成することでき、そのような撮像素子を用いてもよい。又、基板は、ハードなものに限らず、フレキシブルなものであっても良い。脚部を撮像素子のレンズ部に向いた面に当接する態様にすることが、レンズの像点位置に適合するように、撮像素子に当接される脚部の長さ寸法を適宜設計することで、無調整であっても精度良く組み付けできる信頼性の高い撮像装置を得ることができる上で特に好ましいものである。本発明の撮像装置は、携帯電話、パソコン、ＰＤＡ、ＡＶ装置、テレビ、家庭電化製品など種々のものに組み込むことが可能である。
【００６４】
【発明の効果】
本発明によれば、安価でありながら、部品点数を削減でき、小型化が図れ、長期にわたってレンズのがたつきや外力による損傷を抑制でき、また更に、無調整であっても精度良く組み付けでき、さらには防塵、防湿の構造を有し、また信頼性の高い撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態にかかる撮像装置の断面図である。
【図２】図１の撮像装置の斜視図である。
【図３】光学部材の斜視図である。
【図４】光学部材の下面図である。
【図５】撮像素子の上面図である。
【図６】従来技術の撮像装置の一例を示す断面図
【図７】弾性手段の変形例を含む撮像装置の断面図である。
【図８】光学部材と弾性手段とを分解した状態で示す斜視図である。
【図９】第２の実施の形態にかかる撮像装置の断面図である。
【図１０】弾性手段の別な変形例を含む撮像装置の断面図である。
【図１１】第３の実施の形態にかかる撮像装置の断面図である。
【図１２】弾性手段の別な変形例の斜視図である。
【図１３】弾性手段の別な変形例を含む撮像装置の断面図である。
【符号の説明】
１、１１、１９、３６    光学部材
１ａ、１ａ’  レンズ部
１ｃ  脚部
１ｄ  当接部
２    撮像ユニット
２ａ  周囲面
２ｂ  撮像素子
２ｄ  光電変換部
３    絞り板
４、４６    鏡枠
５、１５    遮光板
６    弾性手段
７    フィルタ
８    遮光シート
９    被写体側レンズ
９ａ  レンズ部
１６  弾性部材
１’  像側レンズ
５’、２６  保持部材
７’  フィルタ
【図１】
0003915513.tif 000002
【図２】
0003915513.tif 000003
【図３】
0003915513.tif 000004
【図４】
0003915513.tif 000005
【図５】
0003915513.tif 000006
【図６】
0003915513.tif 000007
【図７】
0003915513.tif 000008
【図８】
0003915513.tif 000009
【図９】
0003915513.tif 000010
【図１０】
0003915513.tif 000011
【図１１】
0003915513.tif 000012
【図１２】
0003915513.tif 000013
【図１３】
0003915513.tif 000014