JP2005039698A - デジタルスチルカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】 光透過部材間の空間と外部とに圧力差および温度差が生じないようにする。
【解決手段】 撮影光路中に配置された第１，第２の光透過部材と、撮影光束を透過させる開口、および開口の周辺部に位置し、第１，第２の光透過部材の有効外領域に挟圧される挟圧部５Ａを有し、両光透過部材の有効領域間に空間を形成するスペーサとを備え、スペーサの挟圧部５Ａに空間と外部とを空気的に連通する空気通路５ｄ１〜５ｄ３，５ｇ１，５ｇ２を設ける。
【選択図】 図５

Description

本発明は、撮影レンズを透過し撮像素子に至るまでの撮影光路に少なくとも２つの光透過部材を有するデジタルスチルカメラに関する。

多くのデジタルスチルカメラでは、ＣＣＤ等の撮像素子の前方に光学ローパスフィルタ（以下、ＬＰＦ）を配置しており、撮影レンズを透過した撮影光束はＬＰＦを透過し、更に撮像素子ユニットのカバーガラスを透過して撮像素子の受光面に入射する。ＬＰＦとカバーガラスとの間には、枠状のスペーサによって空間が形成され、スペーサはＬＰＦ押さえばねによってＬＰＦとカバーガラスとの間に挟圧された状態となる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１４３４４８号公報

特許文献１のものは、ＬＰＦとカバーガラスとの間の空間は密閉空間とされるが、ここを密閉空間にすると、環境温度によっては空間内部圧力が外部圧力よりも上昇し、その圧力がＬＰＦ押さえばねの付勢力に抗してＬＰＦを浮き上がらせ、空間に塵埃を招き入れてしまうおそれがある。また、空間内外の温度変化でＬＰＦやカバーガラスに結露が生ずるおそれもある。

本発明に係るデジタルスチルカメラは、撮影光路中に配置された第１，第２の光透過部材と、撮影光束を透過させる開口、および開口の周辺部に位置し、第１，第２の光透過部材の有効外領域に挟圧される挟圧部を有し、両光透過部材の有効領域間に空間を形成するスペーサとを備え、スペーサの挟圧部に空間と外部とを空気的に連通する空気通路を設けたものである。
請求項２の発明は、空気通路が、外部から上記空間にかけて空気が直線的に移動しないように折れ曲がり部または蛇行部を有するものである。
請求項３の発明では、スペーサの挟圧部に、第１の光透過部材に密着される第１の突状部が開口を囲むように形成されるとともに、第１の光透過部材に密着される第２の突状部が第１の突状部を囲むように設けられ、第，第２の突状部に設けた切れ目および両突状部間部分が空気通路を構成する。
請求項４の発明は、第１，第２の突状部の切れ目を位置をずらして設けたものである。
請求項５の発明は、第２の突状部の切れ目、両突条間部分および第１の突状部の切れ目を通り上記空間に至る部分に溝を形成したものである。
請求項６の発明は、上記溝をクランク形状としたものである。
請求項７の発明では、挟圧部の一方の面に、第１の光透過部材に密着される第１の突状部が開口を囲むように形成されるとともに、挟圧部の他方の面には、第２の光透過部材に密着される第２の突状部が開口を囲むように、かつ第１の突状部と位置をずらして形成され、挟圧部のうち第１，第２の突状部の間の部分を両面にかけて貫通する貫通孔が空気通路を構成する。
請求項８の発明は、スペーサを弾性体で構成し、第１，第２の突状部が挟圧により圧縮変形するようにしたものである。

本発明によれば、第１，第２の光透過部材の間の空間を外部と空気的に連通する空気通路をスペーサの挟圧部に設けたので、空間内外の温度差や圧力差をなくすことができ、光透過部材の不所望な浮き上がりや結露を防止できる。

図１〜図７により本発明の一実施の形態を説明する。
図１は本実施形態におけるデジタルスチルカメラの撮像部付近を示す断面図であり、Ｌは撮影光軸を示す。不図示の撮影レンズを透過した被写体光束は、図示左側からシャッタ１の開口を通過し、ＬＰＦ２（光学ローパスフィルタ）を透過して撮像素子１０に至る。撮像素子１０は、ＣＣＤ等のチップ１１と、その前面を覆うカバーガラス１２とがパッケージ１３と一体化されて成り、撮像基板３に実装されるとともにブラケット４に支持される。２０はカメラ本体である。
なお、以下の説明では、各部材の光軸前方を向く面を表面、光軸後方を向く面を裏面と記す。

組立ての際、カバーガラス１２の表面側にはスペーサ５を介してＬＰＦ２がおかれ、ＬＰＦ２がフィルタ固定枠６を介して押さえばね７により弾性支持される。すなわち、押さえばね７は図２のような形状をなし、その左右押圧部７ａをフィルタ固定枠６に当て、上下取付部７ｂをブラケット４にビスで螺着することで、押圧部７ａが弾性変形して固定枠６を後方（図１の右方）に押圧しＬＰＦ２を支持する。ＬＰＦ２およびカバーガラス１２のいずれか一方が第１の光透過部材を、他方が第２の光透過部材を構成する。

図３〜図７も参照して上記スペーサ５について詳述する。
スペーサ５は、ＬＰＦ２とカバーガラス１２とを直接接触させず、両者の有効領域間に空間ＳＰ（図７）を設けることで光学性能の悪化を防止するために設けられる。また、スペーサ５を介在させることで、撮像素子１０の受光面とＬＰＦ２の表面との距離を長くとることができる。ＬＰＦ２の表面に塵埃が付着するとそれが画像に写り込んでしまうが、上記距離が長いほど塵埃の像をぼかすことができ、画像の劣化を抑制できる。

スペーサ５は、撮影光束を透過させるための略矩形の開口ＯＰを有し、その周囲部分５Ａが上記押さえばね７の付勢力によってＬＰＦ２およびカバーガラス１２の非有効領域に挟圧される。これによって形成される空間ＳＰは、防塵の観点からは密閉空間の方がよい。空間ＳＰ内に外部から塵埃が侵入すると、これがＬＰＦ２の裏面やカバーガラス１２に付着して画像の劣化をもたらすおそれがあるからである。一眼レフタイプのデジタルスチルカメラには、レンズマウントの開口からＬＰＦ２の表面を清掃可能なものがあるが、空間ＳＰに面するＬＰＦ２の裏面やカバーガラス１２は、ユーザ自身による清掃は不可能である。

そこで、極力空間ＳＰ内に塵埃が侵入しないようにＬＰＦ２とスペーサ５、およびカバーガラス１２とスペーサ５との密着性を高める必要があり、その理由から本実施形態ではスペーサ５をゴム製としている。そして、ＬＰＦ２とカバーガラス１２とで挟圧される挟圧部５Ａには、開口ＯＰを囲むように突状のリップ部５ａ，５ｂおよび５ｃが一体に成形されている。特にＬＰＦ２と接する表面側のリップ部は、外側リップ部５ａと内側リップ部５ｂの２重構造とされ、カバーガラス１２と接する裏面側のリップ部５ｃは、リップ部５ａ，５ｂの間の部分に形成されている。なお、挟圧部５Ａの外側部分５Ｂは、剛性を確保するために肉厚となっている。

リップ部５ａ〜５ｃは、スペーサ５がＬＰＦ２とカバーガラス１２とに挟圧される際にそれぞれつぶされ（圧縮変形し）、その弾性力によってＬＰＦ２およびカバーガラス１２に強く密着する。これにより密着部分が浮き上がって隙間が生ずることはなく、塵埃の侵入防止効果が向上する。

しかしながら、上記空間ＳＰを完全な密閉空間としてしまうと、空間ＳＰ内外に温度差や圧力差が生ずることがある。すなわち、気体の状態方程式
ＰＶ＝ＫＴ
ただし、Ｐは圧力、Ｖは体積、Ｋは定数、Ｔは温度
にあてはめると、空間ＳＰが密閉空間の場合は体積Ｖが一定であるから、温度Ｔが高いほど空間内部圧力Ｐは高まり、外部空間との差圧は大きくなる。このため、高温時には空間内部圧力Ｐが押さえばね７の付勢力に抗してスペーサ５を浮き上がらせるおそれがあり、これを防止すべく押さえばね７のばね力を強くすると、組立性の悪化や、ばねの大型化によるスペース的な問題、高価なばね材の使用によるコスト的な問題などが発生する。また別の問題として、空間ＳＰ内外の温度差によってＬＰＦ２やカバーガラス１２に結露を生じ、撮影に支障を来すおそれもある。

本実施形態では、上記の問題を解消するために空間ＳＰを完全な密閉空間とせず、外部空間と空気的に連通するようにした。ただし、単に連通したのでは外部から塵埃が侵入するおそれがあるので、それを極力抑えるための工夫をしている。

図３から分かるように、外側リップ部５ａは開口ＳＰを全周に渡って囲んでいるのではなく、長辺部分の中央２箇所に切れ目５ｇ１が設けられている。一方、内側リップ部５ｂには、短辺部分の角部近傍に１個ずつ計４個の切れ目５ｇ２が設けられている。また図４〜図６から分かるように、外側リップ部５ａの切れ目部分には、外側の肉厚部５ｂにまで至る溝５ｄ１が形成されるとともに、内外リップ部間部分５ｄ２は、溝５ｄ１の底面と同一高さになるように１段低い溝状とされている。さらに内側リップ部５ｂの切れ目部分には、開口ＯＰにまで至る溝５ｄ３が形成され、溝５ｄ３の底面は溝５ｄ１，５ｄ２の底面と同一高さとされる。

組立状態においては、切れ目５ｇ１，５ｇ２および溝５ｄ１〜５ｄ３が空間ＳＰと外部とを空気的につなぐ空気通路となる。図５の矢印は空気の流れを示している。上述したように、リップ部５ａ，５ｂはＬＰＦ２の裏面に押圧されてつぶされるが、たとえ図７に示すように完全につぶされて切れ目５ｇ１，５ｇ２が塞がっても、溝５ｄ１〜５ｄ３が存在するため空気通路は確保される。なお、例えばリップ部を多少高めに形成すれば、特に上記のような溝を設けずともリップ部に切れ目を入れるだけで空気通路を確保できる。

一方、スペーサ５の裏面においては、リップ部５ｃに切れ目はなく溝もないので、空気通路は形成されない。リップ部５ｃは表面側リップ部５ａ，５ｂの間に形成されているので、表面側に溝５ｄ２を設けてもその部分が薄くなることがなく、スペーサ５の強度が低下することはない。

このように空間ＳＰを外部と空気的に連通したことで、空間ＳＰ内外に温度差，圧力差が生じることはなく、押さえばね７の力量を大きくしなくても空間内圧力がスペーサ５を浮き上がらせることはない。またＬＰＦ２やカバーガラス１２に結露が生ずることもない。さらに空気通路は単純な直線形状でなくクランク状であるため、外部の塵埃が溝５ｄ１から侵入してもそれが空間ＳＰまで到達する可能性は極めて低い。またリップ部に複数の切れ目を入れることでリップ部がつぶれ易くなり、組立作業効率が向上するという効果も得られる。

ここで、リップ部５ａ，５ｂの切れ目５ｇ１，５ｇ２の位置は、次の３条件を考慮して決めるのが望ましい。
（１）ＬＰＦ２を安定して保持するためには、押さえばね７の押圧によるリップ部５の変形量（つぶれ量）が全体に渡って均一である必要がある。切れ目の有無はリップ部の変形の度合いに影響を与えるから、変形量を均一とするには複数の切れ目を開口ＯＰの中心（撮影光軸に相当）に対して点対称に配置する必要がある。
（２）空間ＳＰへの塵埃侵入防止の観点から、空気通路はなるべく長く、かつ少なくとも２つの折れ曲がり部を持たせたい。
（３）万一塵埃が空間に侵入したことを考えると、その塵埃がもたらす画像の劣化は画面中心（撮影光軸）に近いほど目立つ。したがって、塵埃の侵入位置となる内側リップ部５ｂの切れ目５ｇ２は、空間ＳＰの中心からなるべく離れた四隅に近い位置がよい。
図３の例は上記３条件をいずれも満たす最良の形態といえる。ただし、これらの条件は発明の必須要件ではない。

なお、以上ではスペーサの表面側に空気通路を形成したが、これを裏面側に形成してもよいし、双方の面に形成してもよい。また２重のリップ部を設け、その切れ目の位置をずらすことでクランク状の空気通路を形成したが、３重以上のリップ部を設けることで空気通路をより複雑な形状とすることができ、防塵効果をより高めることが可能となる。ただし、リップ部の本数が多いと、押さえばね７によって支持する際により大きな力を必要とするので、その点も考慮してリップ部の本数を決める必要がある。空気通路はクランク状でなくてもよく、例えばＳ字カーブのような蛇行部を有するものであってもよい。いずれにせよ空間にかけて空気（塵埃）が直線的に移動不能な形状とすることで防塵性能を高めることができる。また空気通路の数も制約を受けない。

空気通路の形成方法は上述のものに限定されず、例えば図８〜図１０に示すように、スペーサ５の挟圧部５Ａの表裏に内外のリップ部５ａ１，５ａ２：５ｂ１，５ｂ２を設け、両リップ部間部分に設けた貫通孔５ｈをもって空気通路を確保してもよい。この場合、リップ部５ａ２，５ｂ１は省略することができる。

またリップは必須要件ではなく、平面状のスペーサでもよい。図１１は平面状のスペーサ５に溝５ｄ３を形成し空気通路とした例を示している。溝５ｄ３は３箇所の折れ曲がり部を有しており、防塵性能は高い。なお、溝５ｄ３は表裏面のいずれか一方、あるいは双方に設けてもよい。さらにスペーサは弾性体に限定されず、例えばプラスチックでもよい。また第１，第２の光透過部材はＬＰＦとカバーガラスに限定されない。

一実施形態におけるデジタルスチルカメラの撮像部付近を側方から見た断面図。 ＬＰＦ押さえ用の押さえばねを示す斜視図。 スペーサをＬＰＦ側から見た図。 スペーサに設けたリップ部とその切れ目の状態を示す拡大斜視図。 スペーサに設けた空気通路と空気の流れを説明する図。 図５のVI−VI線断面図。 図１の要部を拡大して示す図。 他の実施形態におけるスペーサの一部をＬＰＦ側から見た図。 図８のスペーサの一部をカバーガラス側から見た図。 図８のＸ−Ｘ線断面図。 更に他の実施形態におけるスペーサを示す図。

符号の説明

１ シャッタ
２ 光学ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
５ スペーサ
５Ａ 挟圧部
５Ｂ 肉厚部
５ａ〜５ｃ リップ部
５ｄ１〜５ｄ３ 溝
５ｇ１，５ｇ２ 切れ目
５ｈ 貫通孔
７ 押さえばね
１０ 撮像素子
１１ ＣＣＤチップ
１２ カバーガラス
ＯＰ スペーサの開口
ＳＰ ＬＰＦとカバーガラスとの間の空間

Claims (8)

1. 撮影光路中に配置された第１，第２の光透過部材と、
   撮影光束を透過させる開口、および該開口の周辺部に位置し、前記第１，第２の光透過部材の有効外領域に挟圧される挟圧部を有し、両光透過部材の有効領域間に空間を形成するスペーサとを備え、
   該スペーサの前記挟圧部に前記空間と外部とを空気的に連通する空気通路を設けたことを特徴とするデジタルスチルカメラ。
2. 前記空気通路は、外部から前記空間にかけて空気が直線的に移動しないように折れ曲がり部または蛇行部を有していることを特徴とする請求項１に記載のデジタルスチルカメラ。
3. 前記スペーサの挟圧部には、前記第１の光透過部材に密着される第１の突状部が前記開口を囲むように形成されるとともに、前記第１の光透過部材に密着される第２の突状部が前記第１の突状部を囲むように形成され、該第１，第２の突状部に設けた切れ目および両突状部間部分が前記空気通路を構成することを特徴とする請求項１に記載のデジタルスチルカメラ。
4. 前記第１，第２の突状部の切れ目を位置をずらして設けたことを特徴とする請求項３に記載のデジタルスチルカメラ。
5. 前記スペーサの挟圧部には、前記第２の突状部の切れ目、前記両突条間部分および前記第１の突状部の切れ目を通り前記空間に至る部分に溝が形成されていることを特徴とする請求項４に記載のデジタルスチルカメラ。
6. 前記溝はクランク形状をなすことを特徴とする請求項５に記載のデジタルスチルカメラ。
7. 前記スペーサの前記挟圧部の一方の面には、前記第１の光透過部材に密着される第１の突状部が前記開口を囲むように形成されるとともに、該挟圧部の他方の面には、前記第２の光透過部材に密着される第２の突状部が前記開口を囲むように、かつ前記第１の突状部と位置をずらして形成され、前記挟圧部のうち前記第１，第２の突状部の間の部分を両面にかけて貫通する貫通孔が前記空気通路を構成することを特徴とする請求項１に記載のデジタルスチルカメラ。
8. 前記スペーサは弾性体で構成され、前記第１，第２の突状部は前記挟圧により圧縮変形することを特徴とする請求項３〜７のいずれかに記載のデジタルスチルカメラ。
   

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