JP2005101911A - 撮像装置及び携帯端末 - Google Patents
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Abstract
【課題】 赤外カットフィルターの取り付け作業を容易にし、且つ小型化及び高性能化が可能な撮像装置及びこの撮像装置を用いた携帯端末を提供することである。
【解決手段】 本発明の撮像装置は、少なくとも１つの撮像レンズと、基板に対して電気的に接続する撮像素子と、前記撮像レンズ及び前記撮像素子を格納した状態で前記基板表面に接合する外枠部材とを備える。更に、前記撮像レンズを前記撮像素子に対して相対的に位置決めした状態で保持する保持部材を備え、前記保持部材の表面に赤外カットフィルターを形成すると共に、前記保持部材を前記撮像レンズと前記撮像素子との間に配置する。
【選択図】図３
【解決手段】 本発明の撮像装置は、少なくとも１つの撮像レンズと、基板に対して電気的に接続する撮像素子と、前記撮像レンズ及び前記撮像素子を格納した状態で前記基板表面に接合する外枠部材とを備える。更に、前記撮像レンズを前記撮像素子に対して相対的に位置決めした状態で保持する保持部材を備え、前記保持部材の表面に赤外カットフィルターを形成すると共に、前記保持部材を前記撮像レンズと前記撮像素子との間に配置する。
【選択図】図３
Description
本発明は、CCD型イメージセンサやCMOS型イメージセンサ等の固体撮像素子を用いた、小型の撮像装置及びこの撮像装置を用いた携帯端末に関する。
従来より、携帯電話やパーソナルコンピュータなどの普及に伴い、ＣＣＤ（Charged Coupled Device）型イメージセンサあるいはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）型イメージセンサ等の撮像素子を用いる撮像装置について種々の技術が提案されている。
通常、撮像装置の光学系中には赤外波長領域の迷光を遮断する為の赤外カットフィルターが配置されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平５−２０７３５０号公報
通常、撮像装置の光学系中には赤外波長領域の迷光を遮断する為の赤外カットフィルターが配置されている（例えば、特許文献１参照。）。
特許文献１に開示されているように、赤外カットフィルターは、例えば、光学系の最も物体側のレンズ（第１レンズ）の入射面や撮像素子の近傍に配置され、撮像装置の筐体やレンズ自体に固定される構成となっている。
ところが、赤外カットフィルターは光線の入射角変化に伴い、その光学特性が大きく変化することから、上述のように第１レンズの入射面近傍に赤外カットフィルターを配置した場合には、撮像素子近傍に配置した場合と比較して、赤外カットフィルター表面への光線の入射角が大きくなり、赤外光の反射率の波長依存性が設計波長に対してより短波長側にシフトしてしまうという問題や、光軸から離れた周辺領域に入射する光線の入射角が大きくなる結果、光軸付近と周辺領域とで色ムラが生じるという問題がある。また、第１レンズの入射面近傍に赤外カットフィルターを配置すると大型の赤外カットフィルターが必要になり、撮像装置の大型化を招くという問題がある。
また、光学系を構成する各レンズには高い位置決め精度が要求されることから、赤外カットフィルターの取り付け作業は容易でなく、撮像装置製造の作業性を悪化させる要因となっていた。
ところが、赤外カットフィルターは光線の入射角変化に伴い、その光学特性が大きく変化することから、上述のように第１レンズの入射面近傍に赤外カットフィルターを配置した場合には、撮像素子近傍に配置した場合と比較して、赤外カットフィルター表面への光線の入射角が大きくなり、赤外光の反射率の波長依存性が設計波長に対してより短波長側にシフトしてしまうという問題や、光軸から離れた周辺領域に入射する光線の入射角が大きくなる結果、光軸付近と周辺領域とで色ムラが生じるという問題がある。また、第１レンズの入射面近傍に赤外カットフィルターを配置すると大型の赤外カットフィルターが必要になり、撮像装置の大型化を招くという問題がある。
また、光学系を構成する各レンズには高い位置決め精度が要求されることから、赤外カットフィルターの取り付け作業は容易でなく、撮像装置製造の作業性を悪化させる要因となっていた。
本発明の課題は、上述の問題を考慮したものであり、赤外カットフィルターの取り付け作業を容易にし、且つ小型化及び高性能化が可能な撮像装置及びこの撮像装置を用いた携帯端末を提供することである。
以上の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、少なくとも１つの撮像レンズと、基板に対して電気的に接続する撮像素子と、前記撮像レンズを格納した外枠部材とを備える撮像装置において、前記撮像レンズを前記撮像素子に対して相対的に位置決めした状態で保持する保持部材を備え、前記保持部材の表面に赤外カットフィルターを形成すると共に、前記保持部材を前記撮像レンズと前記撮像素子との間に配置することを特徴とする。
請求項１に記載の発明によれば、撮像レンズを撮像素子に対して相対的に位置決めした状態で保持する保持部材の表面に赤外カットフィルターを形成し、この保持部材を撮像レンズと撮像素子との間に配置する。
従って、赤外カットフィルターの取り付け作業の作業性を向上できる。また、赤外カットフィルターと撮像素子との距離が短くなるので、例えば、赤外カットフィルターを撮像素子の入射面近傍に配置した場合と比較して、赤外カットフィルター表面への光線の入射角が小さくなり、光線の反射率の波長依存性が設計波長に対してより短波長側にシフトする事態を防止できる。また、光軸から離れた周辺領域に入射する光線の入射角が大きくなり光軸付近と周辺領域とで色ムラが生じる事態を防止できる。
また、例えば、第１レンズの入射面近傍に赤外カットフィルターを配置した場合と比較して赤外カットフィルターを小型化でき、撮像装置を小型化できる。
従って、赤外カットフィルターの取り付け作業の作業性を向上できる。また、赤外カットフィルターと撮像素子との距離が短くなるので、例えば、赤外カットフィルターを撮像素子の入射面近傍に配置した場合と比較して、赤外カットフィルター表面への光線の入射角が小さくなり、光線の反射率の波長依存性が設計波長に対してより短波長側にシフトする事態を防止できる。また、光軸から離れた周辺領域に入射する光線の入射角が大きくなり光軸付近と周辺領域とで色ムラが生じる事態を防止できる。
また、例えば、第１レンズの入射面近傍に赤外カットフィルターを配置した場合と比較して赤外カットフィルターを小型化でき、撮像装置を小型化できる。
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の撮像装置において、前記赤外カットフィルターを前記保持部材の入射面側と出射面側の少なくとも一方の表面に形成すると共に、前記赤外カットフィルターの形状を前記撮像素子側に屈曲した形状とすることを特徴とする。
請求項２に記載の発明によれば、赤外カットフィルターを撮像素子側に屈曲させることにより、赤外カットフィルターを光軸に対して直交する平面形状とした場合と比較して、赤外カットフィルター表面への光線の入射角θi（図５を参照）を小さくし、光線の入射方向を屈曲面の法線に近づけることができる。従って、光線の反射率の波長依存性が設計波長に対してより短波長側にシフトする事態を防止できると共に、光軸から離れた周辺領域に入射する光線の入射角が大きくなり光軸付近と周辺領域とで色ムラが生じる事態を防止できる。
請求項３に記載の発明は、請求項１記載の撮像装置において、前記赤外カットフィルターを前記保持部材の入射面側と出射面側の少なくとも一方の表面に形成すると共に、前記赤外カットフィルターの形状を光軸に対して直交する平面形状とすることを特徴とする。
請求項３に記載の発明によれば、例えば、赤外カットフィルターを撮像素子側に屈曲させる場合と比較して、赤外カットフィルターの膜厚を容易に均一化できる。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の撮像装置において、前記保持部材が、その入射面側の表面から突出する入射面側フランジ部と、その出射面側の表面から突出する出射面側フランジ部とを備え、前記赤外カットフィルターが前記入射面側の表面に形成されている場合に、該赤外カットフィルターの外周側の端部と、前記入射面側フランジ部の内周側の端部とを結ぶ直線が光軸と成す角をθ１と規定し、前記赤外カットフィルターが前記出射面側の表面に形成されている場合に、該赤外カットフィルターの外周側の端部と、前記出射面側フランジ部の内周側の端部とを結ぶ直線が光軸と成す角をθ２と規定した場合に、以下の式（１）と式（２）のうち少なくとも一方を満たすことを特徴とする。
θ１≧３０° （１）
θ２≧３０° （２）
θ１≧３０° （１）
θ２≧３０° （２）
赤外カットフィルターを、例えば真空蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法等の気相法により形成する際に、θ１及びθ２が３０°未満であると、薄膜材料を基板表面に吸着させる際に、基板表面の有効面（赤外カットフィルターを形成すべき領域）内の一部が各フランジ部により陰となり、積層が不十分なものとなるおそれがあるからである。従って、請求項４に記載の発明のように、上記式１及び式２を満たすように各フランジ部の形状及び形成位置や有効面の領域を設計段階において予め調節しておくことで、赤外カットフィルターを有効面内に確実に形成することができる。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の撮像装置において、前記保持部材の表面のうち、前記撮像レンズが摺動する領域には前記赤外カットフィルターを形成しないことを特徴とする。
請求項５に記載の発明によれば、保持部材の表面のうち、撮像レンズが摺動する領域に赤外カットフィルターを形成しないので、撮像レンズの摺動時に赤外カットフィルターが保持部材の表面から剥落する事態を防止でき、剥落した赤外カットフィルターの一部が撮像素子やレンズの表面に付着する事態を防止できる。
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の撮像装置において、前記赤外カットフィルターのシート抵抗を１０13Ω／□以下とすることを特徴とする。
請求項６に記載の発明によれば、帯電により赤外カットフィルターの表面に塵等の異物が付着する事態を防止できる。
請求項６に記載の発明によれば、帯電により赤外カットフィルターの表面に塵等の異物が付着する事態を防止できる。
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の撮像装置において、前記赤外カットフィルターを前記保持部材以外の部材に対して電気的に導通状態にすることを特徴とする。
請求項７に記載の発明によれば、帯電により赤外カットフィルターの表面に塵等の異物が付着する事態を防止できる。
請求項７に記載の発明によれば、帯電により赤外カットフィルターの表面に塵等の異物が付着する事態を防止できる。
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の撮像装置を備えたことを特徴とする。
請求項８に記載の発明によれば、請求項１〜７のいずれか一項と同様の効果を有する携帯端末を得られる。
請求項８に記載の発明によれば、請求項１〜７のいずれか一項と同様の効果を有する携帯端末を得られる。
本発明によれば、赤外カットフィルターの取り付け作業を容易にし、且つ小型化及び高性能化が可能な撮像装置及びこの撮像装置を用いた携帯端末を得られる。
本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図１は、本発明の撮像装置１００を内蔵した携帯端末の一例である携帯電話機Tの外観を示す図である。
携帯電話機Tは、表示画面Dを備えたケースとしての上筐体７１と、操作ボタンPを備えた下筐体７２とがヒンジ７３を介して連結されている。撮像装置１００は、上筐体７１内の表示画面Dの下方に内臓されており、撮像装置１００が上筐体７１の外表面側から光を取り込めるように配置されている。
上筐体７１の表示画面Dの下方には、円弧状の開口部７４とこの開口部７４から操作部材１５が露出するように配置されている。この操作部材１５を開口部７４内で図示上方へ移動させることによりマクロ撮影時のピント位置に設定される。
なお、この撮像装置１００の位置は上筐体７１内の表示画面Dの上方や側面に配置してもよいし、操作部材１５の位置に関しても同様である。また、携帯電話機Tは折り畳み式に限るものでないのは勿論である。
図１は、本発明の撮像装置１００を内蔵した携帯端末の一例である携帯電話機Tの外観を示す図である。
携帯電話機Tは、表示画面Dを備えたケースとしての上筐体７１と、操作ボタンPを備えた下筐体７２とがヒンジ７３を介して連結されている。撮像装置１００は、上筐体７１内の表示画面Dの下方に内臓されており、撮像装置１００が上筐体７１の外表面側から光を取り込めるように配置されている。
上筐体７１の表示画面Dの下方には、円弧状の開口部７４とこの開口部７４から操作部材１５が露出するように配置されている。この操作部材１５を開口部７４内で図示上方へ移動させることによりマクロ撮影時のピント位置に設定される。
なお、この撮像装置１００の位置は上筐体７１内の表示画面Dの上方や側面に配置してもよいし、操作部材１５の位置に関しても同様である。また、携帯電話機Tは折り畳み式に限るものでないのは勿論である。
図２に示すように、撮像装置１００の外表面は、撮像素子８が実装されたプリント基板１１と、他の制御基板に接続するためのコネクト基板１７、プリント基板１１とコネクトを接続するフレキシブルプリントＦＰＣ、外枠部材１２、外枠部材１２の上面に組み込まれる蓋部材１３、外枠部材１２に一体的に形成されたボス１２ｂ上に回動可能に取り付けられる操作部材１５、操作部材１５を回動可能に固定する段付きネジ１６で構成されている。
図３に示すように、外枠部材１２の内部は、被写体側より第１レンズ１、撮像光学系５０の開口Ｆ値を決める開口絞り４、第２レンズ２、不要光遮断のための固定絞り５ａ、５ｂ及び第３レンズ３で構成された撮像光学系５０、表面に赤外カットフィルター２０が形成された保持部材６、プリント基板１１上に実装された撮像素子８、弾性部材である圧縮コイルバネ９、蓋部材１３等から概略構成されている。
図３に示すように、外枠部材１２の内部は、被写体側より第１レンズ１、撮像光学系５０の開口Ｆ値を決める開口絞り４、第２レンズ２、不要光遮断のための固定絞り５ａ、５ｂ及び第３レンズ３で構成された撮像光学系５０、表面に赤外カットフィルター２０が形成された保持部材６、プリント基板１１上に実装された撮像素子８、弾性部材である圧縮コイルバネ９、蓋部材１３等から概略構成されている。
保持部材６は透光性を有する材料により成形され、図４に示すように、その下部は光軸を中心とした円形の周縁部６ｊで構成されている。
また、撮像光学系５０側（入射面側）の表面には、高さの低い水平面Ｄ（以下、「入射面側フランジ部」ともいう）と、高さの高い水平面Ｅと、これら水平面Ｄ、Ｅを連続的に繋ぐ傾斜面Ｆが略１２０°間隔で形成されている（以下、これら水平面と傾斜面Ｆから構成される部位を「カム面」という）。また、保持部材６の像面側（出射面側）の表面には、撮像素子８に当接する脚部６ｄ（以下、「出射面側フランジ部」という）が少なくとも３箇所に形成されている。
また、保持部材６の光軸を中心とした円形状の領域には、撮像素子８側に若干屈曲した撮像光束透過部６ｔが形成されており、この撮像光束透過部６ｔの入射面側と出射面側の両面に赤外カットフィルター２０を形成することにより、赤外カットフィルター２０は、撮像素子８側に屈曲した形状を有している。
また、撮像光学系５０側（入射面側）の表面には、高さの低い水平面Ｄ（以下、「入射面側フランジ部」ともいう）と、高さの高い水平面Ｅと、これら水平面Ｄ、Ｅを連続的に繋ぐ傾斜面Ｆが略１２０°間隔で形成されている（以下、これら水平面と傾斜面Ｆから構成される部位を「カム面」という）。また、保持部材６の像面側（出射面側）の表面には、撮像素子８に当接する脚部６ｄ（以下、「出射面側フランジ部」という）が少なくとも３箇所に形成されている。
また、保持部材６の光軸を中心とした円形状の領域には、撮像素子８側に若干屈曲した撮像光束透過部６ｔが形成されており、この撮像光束透過部６ｔの入射面側と出射面側の両面に赤外カットフィルター２０を形成することにより、赤外カットフィルター２０は、撮像素子８側に屈曲した形状を有している。
赤外カットフィルター２０は、基材の表面に、例えば、真空蒸着法、スパッタ法、スピン塗布コート法、ディッピング塗布コート法、ＣＶＤ法、大気圧プラズマ法等を用いて薄膜を積層した構造を備えている。
基材は、例えば、プラスチック材料や、硝子材料や、これらの複合体などにより構成されている。プラスチック材料は、具体的には、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン系樹脂（日本ゼオン社製のゼオネックス樹脂等）、環状オレフィンコポリマー樹脂などの透明な樹脂材料からなるものである。また、硝子材料としては、従来より周知の光学用硝子が用いられる。
基材は、例えば、プラスチック材料や、硝子材料や、これらの複合体などにより構成されている。プラスチック材料は、具体的には、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン系樹脂（日本ゼオン社製のゼオネックス樹脂等）、環状オレフィンコポリマー樹脂などの透明な樹脂材料からなるものである。また、硝子材料としては、従来より周知の光学用硝子が用いられる。
基材は、プラスチック材料の射出成形や、硝子モールド成形、研磨加工、切削加工等によりレンズ形状に加工して、作製される。
また、薄膜材料としては、高屈折率材料、中屈折率材料及び低屈折率材料の中から、例えば１種類を単独で用いても良いし、複数種類を混合状態または化合物の状態で用いても良い。
高屈折率材料としては、酸化セリューム、酸化チタン、酸化タンタル、酸化ジルコニューム、酸化ハフニューム、酸化タングステン、酸化クロム、窒化シリコン、酸素含有窒化シリコン及び炭素含有窒化シリコン等がある。また、中屈折率材料としては、酸化アルミニューム、酸化イットリュ―ム、弗化鉛及び弗化セリーム等がある。また、低屈折率材料としては、酸化シリコン、弗化マグネシューム、弗化アルミニューム及び氷晶石等がある。なお、以上の材料は、単独のみならず、他の材料と混合して使用する場合もある。
また、薄膜材料としては、高屈折率材料、中屈折率材料及び低屈折率材料の中から、例えば１種類を単独で用いても良いし、複数種類を混合状態または化合物の状態で用いても良い。
高屈折率材料としては、酸化セリューム、酸化チタン、酸化タンタル、酸化ジルコニューム、酸化ハフニューム、酸化タングステン、酸化クロム、窒化シリコン、酸素含有窒化シリコン及び炭素含有窒化シリコン等がある。また、中屈折率材料としては、酸化アルミニューム、酸化イットリュ―ム、弗化鉛及び弗化セリーム等がある。また、低屈折率材料としては、酸化シリコン、弗化マグネシューム、弗化アルミニューム及び氷晶石等がある。なお、以上の材料は、単独のみならず、他の材料と混合して使用する場合もある。
図５は、赤外カットフィルター２０の詳細を示す縦断面図であり、上述のように、赤外カットフィルター２０は撮像素子８側に屈曲した形状となっている。このように、赤外カットフィルター２０を撮像素子８側に屈曲させることにより、赤外カットフィルター２０を光軸に対して直交する平面形状とした場合と比較して、赤外カットフィルター２０表面への光線の入射角θi（法線Ｌ１と光線とが成す角）を小さくし、光線の入射方向を屈曲面の法線Ｌ１に近づけることができる。従って、光線の反射率の波長依存性が設計波長に対してより短波長側にシフトする事態を防止できると共に、光軸から離れた周辺領域に入射する光線の入射角が大きくなり光軸付近と周辺領域とで色ムラが生じる事態を防止できる。
また、本実施の形態に係る撮像装置１００は、入射面側に形成した赤外カットフィルター２０の外周側の端部と、入射面側フランジ部Ｄの内周側の端部とを結ぶ直線Ｌ３が光軸Ｌ２と成す角θ１をθ１≧３０°（式１）の範囲とし、また、出射面側に形成した赤外カットフィルター２０の外周側の端部と、出射面側フランジ部６ｄの内周側の端部とを結ぶ直線Ｌ４が光軸と成す角θ２をθ２≧３０°（式２）の範囲とした。
これは、赤外カットフィルター２０を、例えば真空蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法等の気相法により形成する際に、θ１及びθ２が３０°未満であると、薄膜材料を基板表面に吸着させる際に、基板表面の有効面（赤外カットフィルター２０を形成すべき領域）の一部が入射面側フランジ部Ｄと出射面側フランジ部６ｄにより陰となり、積層が不十分なものとなるおそれがあるからである。従って、上記式１及び式２を満たすように、入射面側フランジ部Ｄと出射面側フランジ部６ｄの形状及び形成位置や有効面の領域を設計段階において予め調節しておくことで、赤外カットフィルター２０を有効面内に確実に形成することができる。
これは、赤外カットフィルター２０を、例えば真空蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法等の気相法により形成する際に、θ１及びθ２が３０°未満であると、薄膜材料を基板表面に吸着させる際に、基板表面の有効面（赤外カットフィルター２０を形成すべき領域）の一部が入射面側フランジ部Ｄと出射面側フランジ部６ｄにより陰となり、積層が不十分なものとなるおそれがあるからである。従って、上記式１及び式２を満たすように、入射面側フランジ部Ｄと出射面側フランジ部６ｄの形状及び形成位置や有効面の領域を設計段階において予め調節しておくことで、赤外カットフィルター２０を有効面内に確実に形成することができる。
保持部材６は、出射面側フランジ部６ｄが撮像素子８に当接した状態で、周縁部６ｊの外周面を介して外枠部材１２の内周面に固着される構造となっている。
撮像光学系５０は、第１レンズ１、第２レンズ２、第３レンズ３を、光学有効面以外のフランジ部で相互に当接させ、接着剤等で互いに固着することでユニット化されており、他の部材を介さず構成することで、相互のレンズ間隔を誤差無く組み立てられている。
第３レンズ３の撮像面側には突起３ａが光軸を中心として略１２０°間隔で、保持部材６のカム面に対応して形成されており、この突起３ａにより保持部材６のカム面と当接している。更に、第３レンズ３のフランジ部の被写体側には、圧縮コイルバネ９が蓋部材１３と第３レンズ３のフランジ部の間に組み込まれている。この圧縮コイルバネ９により撮像光学系５０と保持部材６は撮像素子８方向に付勢されている。
撮像光学系５０は、第１レンズ１、第２レンズ２、第３レンズ３を、光学有効面以外のフランジ部で相互に当接させ、接着剤等で互いに固着することでユニット化されており、他の部材を介さず構成することで、相互のレンズ間隔を誤差無く組み立てられている。
第３レンズ３の撮像面側には突起３ａが光軸を中心として略１２０°間隔で、保持部材６のカム面に対応して形成されており、この突起３ａにより保持部材６のカム面と当接している。更に、第３レンズ３のフランジ部の被写体側には、圧縮コイルバネ９が蓋部材１３と第３レンズ３のフランジ部の間に組み込まれている。この圧縮コイルバネ９により撮像光学系５０と保持部材６は撮像素子８方向に付勢されている。
一方、段付きネジ１６により回動可能とされている操作部材１５に形成されたボス１５ｂは、第３レンズ３の二股部３ｆと係合して組み立てられており、撮像装置１００の使用者はこの操作部材１５を操作することになる。
このように構成された撮像装置１００は、操作部材１５の回動操作により、ボス１５ｂに係合する第３レンズ３の二股部３ｆも回動させられ、第３レンズ３に形成された突起３ａは、入射面側フランジ部Ｄの上面から傾斜面Ｆを経由して高い水平面Ｅへと摺動し、これにより撮像光学系５０は光軸に沿って、被写体側に移動することになる。これにより、遠距離撮影と近距離撮影を切り替えることができるようになる。
このように構成された撮像装置１００は、操作部材１５の回動操作により、ボス１５ｂに係合する第３レンズ３の二股部３ｆも回動させられ、第３レンズ３に形成された突起３ａは、入射面側フランジ部Ｄの上面から傾斜面Ｆを経由して高い水平面Ｅへと摺動し、これにより撮像光学系５０は光軸に沿って、被写体側に移動することになる。これにより、遠距離撮影と近距離撮影を切り替えることができるようになる。
このように、保持部材６によって、撮像素子８の光電変換側の空間を密閉することにより、外部から侵入した塵や内部の作動により発生した塵が回り込んで、撮像素子８上に付着し、画像データに支障をきたす問題を解決できる。更に、撮像素子８に当接した出射面側フランジ部６ｄを有する保持部材６上にカム面を形成し、これに弾性部材で付勢された撮像光学系５０を当接することにより、光軸方向の位置に関与する介在部材を保持部材６のみとすることができ、撮像素子８と撮像光学系５０の光軸方向の正確な位置決めをも可能で、加えて近接撮影も可能な撮像装置１００を得ることができる。
また、保持部材６に赤外カットフィルター２０を形成することで、赤外カットフィルター２０の位置決めに要する作業を簡略化でき、撮像装置１００製造の作業性を向上できる。
なお、保持部材６の表面のうち、操作部材１５の回動操作により第３レンズ３の突起３ａが摺動することになるカム面には赤外カットフィルター２０を形成しないことが好ましい。これにより、赤外カットフィルター２０が第３レンズ３の突起３ａの摺動により剥落する事態を防止できるので、剥落した赤外カットフィルター２０の一部が撮像素子８や各レンズの表面に付着する事態を防止できる。
また、保持部材６に赤外カットフィルター２０を形成することで、赤外カットフィルター２０の位置決めに要する作業を簡略化でき、撮像装置１００製造の作業性を向上できる。
なお、保持部材６の表面のうち、操作部材１５の回動操作により第３レンズ３の突起３ａが摺動することになるカム面には赤外カットフィルター２０を形成しないことが好ましい。これにより、赤外カットフィルター２０が第３レンズ３の突起３ａの摺動により剥落する事態を防止できるので、剥落した赤外カットフィルター２０の一部が撮像素子８や各レンズの表面に付着する事態を防止できる。
また、赤外カットフィルター２０の表面に塵等の異物が付着する事態を防止するために、赤外カットフィルター２０のシート抵抗を１０13Ω／□以下としたり、あるいは、赤外カットフィルター２０から保持部材６以外の部材に至る配線を設け、赤外カットフィルター２０表面を電気的に導通状態にすることが好ましい。例えば、赤外カットフィルター２０の表面に透明の導電膜を形成することで、シート抵抗を１０13Ω／□以下にすることができる。なお、透明導電膜とは、一般に工業材料としてよく知られているものであり、可視光（４００〜７００ｎｍ）をほとんど吸収せず透明で、しかも良導体の膜のことである。電気を運ぶ自由荷電体の透過特性が可視光域で高く、透明であり、しかも電気伝導性が高いという特性を有する。
透明導電膜としては、ＳｎＯ2、Ｉｎ2Ｏ3、ＣｄＯ、ＺｎＯ2、ＳｎＯ2：Ｓｂ、ＳｎＯ2：Ｆ、ＺｎＯ：ＡＬ、Ｉｎ2Ｏ3：Ｓｎなどの金属酸化物膜及びドーパントによる複合酸化物膜がある。ドーパントによる複合酸化物膜としては、例えば、酸化インジウムにスズをドーピングして得られるＩＴＯ膜、酸化錫にフッ素をドーピングして得られるＦＴＯ膜、Ｉｎ2Ｏ3−ＺｎＯ系アモルファスからなるＩＺＯ膜等が挙げられる。
以上のように、本実施の形態に示した撮像装置１００によれば、赤外カットフィルター２０を、撮像レンズ（第１レンズ１、第２レンズ２及び第３レンズ３）を撮像素子８に対して相対的に位置決めした状態で保持する保持部材６の表面に形成し、この保持部材６を撮像レンズと撮像素子８との間に配置するので、例えば、赤外カットフィルター２０を第１レンズ１の入射面近傍に配置した場合と比較して、赤外カットフィルター２０表面への光線の入射角θiが小さくなるので、光線の反射率の波長依存性が設計波長に対してより短波長側にシフトする事態を防止できると共に、光軸から離れた周辺領域に入射する光線の入射角θiが大きくなり光軸付近と周辺領域とで色ムラが生じる事態を防止できる。また、赤外カットフィルター２０を撮像素子８側に屈曲した形状とし、光線の入射方向を屈曲面の法線Ｌ１に近づけることにより、上述したように、これら効果をより高めることができる。また、例えば、第１レンズ１の入射面近傍に赤外カットフィルター２０を配置した場合と比較して赤外カットフィルター２０を小型化でき、撮像装置１００自体を小型化できる。
以上のように、本実施の形態に示した撮像装置１００によれば、赤外カットフィルター２０を、撮像レンズ（第１レンズ１、第２レンズ２及び第３レンズ３）を撮像素子８に対して相対的に位置決めした状態で保持する保持部材６の表面に形成し、この保持部材６を撮像レンズと撮像素子８との間に配置するので、例えば、赤外カットフィルター２０を第１レンズ１の入射面近傍に配置した場合と比較して、赤外カットフィルター２０表面への光線の入射角θiが小さくなるので、光線の反射率の波長依存性が設計波長に対してより短波長側にシフトする事態を防止できると共に、光軸から離れた周辺領域に入射する光線の入射角θiが大きくなり光軸付近と周辺領域とで色ムラが生じる事態を防止できる。また、赤外カットフィルター２０を撮像素子８側に屈曲した形状とし、光線の入射方向を屈曲面の法線Ｌ１に近づけることにより、上述したように、これら効果をより高めることができる。また、例えば、第１レンズ１の入射面近傍に赤外カットフィルター２０を配置した場合と比較して赤外カットフィルター２０を小型化でき、撮像装置１００自体を小型化できる。
なお、本実施の形態においては、赤外カットフィルター２０を撮像素子８側に屈曲した形状としたが、これに限らず、光軸に対して直交する平面形状としてもよい。また、赤外カットフィルター２０を保持部材６の入射面側と出射面側の両面に形成するものとしたが、これに限らず、いずれか一方の面のみに形成するものとしてもよい。
また、保持部材６の形状は、図４に示したものに限らず、例えば図示は省略するが、カム面を備えずに、保持部材６の入射面側の表面に直接第３レンズ３の突起３ａが当接する構成であってもよい。
また、本実施の形態においては、撮像光学系５０が３つの撮像レンズ（第１〜第３レンズ３）で構成されるものとしたが、２つ以下、或いは４つ以上の撮像レンズからなる構成であってもよい。
また、本発明の撮像装置１００は、携帯電話機T以外にも、例えば、デジタルカメラ、パーソナルコンピュータ、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。
また、保持部材６の形状は、図４に示したものに限らず、例えば図示は省略するが、カム面を備えずに、保持部材６の入射面側の表面に直接第３レンズ３の突起３ａが当接する構成であってもよい。
また、本実施の形態においては、撮像光学系５０が３つの撮像レンズ（第１〜第３レンズ３）で構成されるものとしたが、２つ以下、或いは４つ以上の撮像レンズからなる構成であってもよい。
また、本発明の撮像装置１００は、携帯電話機T以外にも、例えば、デジタルカメラ、パーソナルコンピュータ、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。
次に、実施例１について説明する。
図６に示すように、本実施例は、撮像装置１００をデジタルカメラの光学系に適用し、撮像素子８側に屈曲した保持部材６の入射面側に表１及び図７に示す層構成からなる赤外カットフィルター２０を真空蒸着法で設けたものである。
保持部材６の基材としてポリカーボネイト樹脂を用い、赤外カットフィルター２０を構成する材料に、高屈折率材料として酸化チタン、低屈折率材料として酸化シリコンを用いた。
図６に示すように、本実施例は、撮像装置１００をデジタルカメラの光学系に適用し、撮像素子８側に屈曲した保持部材６の入射面側に表１及び図７に示す層構成からなる赤外カットフィルター２０を真空蒸着法で設けたものである。
赤外カットフィルター２０の有効面の中心部における最大光線入射角θi１は２°で、最外周部における最大光線入射角θi２は１０°であった。但し、光線入射角度は入射面の法線に対する入射光線の角度で定義した。
赤外カットフィルター２０の有効面中心部（入射角度０°〜２°）の半値波長λ１は６３０ｎｍ〜６２９ｎｍで、最外周部（最大入射角度１０°）の半値波長λ２は６２５ｎｍであった。これより、中心部と最外周部の半値波長の差は４〜５ｎｍであり、極めて小さいことが分かる。
但し、半値波長は、図８のグラフにおいて透過率が最大透過率Ｔ１の半分の値Ｔ１／２になる時の波長で定義した。なお、グラフの縦軸が透過率（％）を表し、横軸が波長（ｎｍ）を表している。
赤外カットフィルター２０の有効面中心部（入射角度０°〜２°）の半値波長λ１は６３０ｎｍ〜６２９ｎｍで、最外周部（最大入射角度１０°）の半値波長λ２は６２５ｎｍであった。これより、中心部と最外周部の半値波長の差は４〜５ｎｍであり、極めて小さいことが分かる。
但し、半値波長は、図８のグラフにおいて透過率が最大透過率Ｔ１の半分の値Ｔ１／２になる時の波長で定義した。なお、グラフの縦軸が透過率（％）を表し、横軸が波長（ｎｍ）を表している。
また、中心部の波長λ１はグラフにＰ１で示す位置における波長で示され、最外周部の波長λ２はＰ２で示す位置における波長で示される。
入射角度１０°の半値波長λ２は、撮像レンズと同一材料からなる平板サンプルに同一材料からなる赤外カットフィルター２０を形成して、光線が入射角度１０°で入射した時の分光透過率を通常の分光光度計で測定して求めた。
また、赤外カットフィルター２０の外周側の端部と、入射面側フランジ部Ｄの内周側の端部とを結ぶ直線が光軸と成す角θ１を３０°以下にした。
以上より、本実施例においては有効面内で均一な膜厚の赤外カットフィルター２０を形成でき、中心部と周辺部とで色味に異常が見られず、良好な画像を得られた。
入射角度１０°の半値波長λ２は、撮像レンズと同一材料からなる平板サンプルに同一材料からなる赤外カットフィルター２０を形成して、光線が入射角度１０°で入射した時の分光透過率を通常の分光光度計で測定して求めた。
また、赤外カットフィルター２０の外周側の端部と、入射面側フランジ部Ｄの内周側の端部とを結ぶ直線が光軸と成す角θ１を３０°以下にした。
以上より、本実施例においては有効面内で均一な膜厚の赤外カットフィルター２０を形成でき、中心部と周辺部とで色味に異常が見られず、良好な画像を得られた。
次に、実施例２について説明する。
図９に示すように、本実施例は、撮像装置１００をデジタルカメラの光学系に適用し、平板状の保持部材６の入射面側に、上記実施例１と同じ層構成の赤外カットフィルター２０を真空蒸着法で設けたものである。
赤外カットフィルター２０の有効面の中心部における最大光線入射角θi１は２°で、最外周部における最大光線入射角θi２は１５°であった。
赤外カットフィルター２０の有効面中心部（入射角度０°〜２°）の半値波長λ１は６３０ｎｍ〜６２９ｎｍで、最外周部（最大入射角度１５°）の半値波長λ２は６２２ｎｍであった。これより、中心部と最外周部の半値波長の差は７〜８ｎｍであり、極めて小さいことが分かる。
図９に示すように、本実施例は、撮像装置１００をデジタルカメラの光学系に適用し、平板状の保持部材６の入射面側に、上記実施例１と同じ層構成の赤外カットフィルター２０を真空蒸着法で設けたものである。
赤外カットフィルター２０の有効面の中心部における最大光線入射角θi１は２°で、最外周部における最大光線入射角θi２は１５°であった。
赤外カットフィルター２０の有効面中心部（入射角度０°〜２°）の半値波長λ１は６３０ｎｍ〜６２９ｎｍで、最外周部（最大入射角度１５°）の半値波長λ２は６２２ｎｍであった。これより、中心部と最外周部の半値波長の差は７〜８ｎｍであり、極めて小さいことが分かる。
また、赤外カットフィルター２０の外周側の端部と、入射面側フランジ部Ｄの内周側の端部とを結ぶ直線が光軸と成す角θ１を３０°以下にした。
以上より、本実施例においては有効面内で均一な膜厚の赤外カットフィルター２０を形成でき、中心部と周辺部とで色味に異常が見られず、良好な画像を得られた。
その後、更に赤外カットフィルター２０の表面に厚さ５ｎｍの酸化インジューム皮膜を真空蒸着法で形成したが、この場合でも光学特性に変化はなく、表面抵抗値（シート抵抗値）を１００ｋΩ／□以下に抑えることができ、長時間の使用においても静電気によるレンズ表面への異物付着がなく、画像劣化が生じなかった。
以上より、本実施例においては有効面内で均一な膜厚の赤外カットフィルター２０を形成でき、中心部と周辺部とで色味に異常が見られず、良好な画像を得られた。
その後、更に赤外カットフィルター２０の表面に厚さ５ｎｍの酸化インジューム皮膜を真空蒸着法で形成したが、この場合でも光学特性に変化はなく、表面抵抗値（シート抵抗値）を１００ｋΩ／□以下に抑えることができ、長時間の使用においても静電気によるレンズ表面への異物付着がなく、画像劣化が生じなかった。
次に、比較例１について説明する。
図１０に示すように、本比較例は、撮像装置１００をデジタルカメラの光学系に適用し、第１レンズ１の物体側前方に厚さ０．５ｍｍのガラス基板２１を設け、その表面に上記実施例１と同じ層構成の赤外カットフィルター２０を真空蒸着法で設けたものである。
赤外カットフィルター２０の有効面の中心部における最大光線入射角θi１は２°であった。また、最外周部における最大光線入射角θi２は３０°であり、実施例１と比較して２０°、実施例２と比較して１５°大きい。
図１０に示すように、本比較例は、撮像装置１００をデジタルカメラの光学系に適用し、第１レンズ１の物体側前方に厚さ０．５ｍｍのガラス基板２１を設け、その表面に上記実施例１と同じ層構成の赤外カットフィルター２０を真空蒸着法で設けたものである。
赤外カットフィルター２０の有効面の中心部における最大光線入射角θi１は２°であった。また、最外周部における最大光線入射角θi２は３０°であり、実施例１と比較して２０°、実施例２と比較して１５°大きい。
赤外カットフィルター２０の有効面中心部（入射角度０°〜２°）の半値波長λ１は６３０ｎｍ〜６２９ｎｍで、最外周部（最大入射角度３０°）の半値波長λ２は５９７ｎｍであった。これより、中心部と最外周部の半値波長の差は３２〜３３ｎｍであり、実施例１及び２と比較して極めて大きいことが分かる。
その結果、中心部と周辺部とで実用上支障が生じる程度の色味の差が見られた。
その結果、中心部と周辺部とで実用上支障が生じる程度の色味の差が見られた。
次に、比較例２について説明する。
図１１に示すように、本比較例は、撮像装置１００をデジタルカメラの光学系に適用し、第３レンズ３の物体側の面に上記実施例１と同じ層構成の赤外カットフィルター２０を真空蒸着法で設けたものである。
赤外カットフィルター２０の有効面の中心部における最大光線入射角θi１は２°であった。また、最外周部における最大光線入射角θi２は２７°であり、実施例１と比較して１７°、実施例２と比較して１２°大きい。
赤外カットフィルター２０の有効面中心部（入射角度０°〜２°）の半値波長λ１は６３０ｎｍ〜６２９ｎｍで、最外周部（最大入射角度２７°）の半値波長λ２は６００ｎｍであった。これより、中心部と最外周部の半値波長の差は２９〜３０ｎｍであり、実施例１及び２と比較して極めて大きいことが分かる。
その結果、中心部と周辺部とで実用上支障が生じる程度の色味の差が見られた。
図１１に示すように、本比較例は、撮像装置１００をデジタルカメラの光学系に適用し、第３レンズ３の物体側の面に上記実施例１と同じ層構成の赤外カットフィルター２０を真空蒸着法で設けたものである。
赤外カットフィルター２０の有効面の中心部における最大光線入射角θi１は２°であった。また、最外周部における最大光線入射角θi２は２７°であり、実施例１と比較して１７°、実施例２と比較して１２°大きい。
赤外カットフィルター２０の有効面中心部（入射角度０°〜２°）の半値波長λ１は６３０ｎｍ〜６２９ｎｍで、最外周部（最大入射角度２７°）の半値波長λ２は６００ｎｍであった。これより、中心部と最外周部の半値波長の差は２９〜３０ｎｍであり、実施例１及び２と比較して極めて大きいことが分かる。
その結果、中心部と周辺部とで実用上支障が生じる程度の色味の差が見られた。
Ｄ 入射面側フランジ部
Ｔ 携帯電話機
１ 第１レンズ
２ 第２レンズ
３ 第３レンズ
６ 保持部材
６ｄ 出射面側フランジ部
８ 撮像素子
１２ 外装部材
２０ 赤外カットフィルター
１００ 撮像装置
Ｔ 携帯電話機
１ 第１レンズ
２ 第２レンズ
３ 第３レンズ
６ 保持部材
６ｄ 出射面側フランジ部
８ 撮像素子
１２ 外装部材
２０ 赤外カットフィルター
１００ 撮像装置
Claims (8)
- 少なくとも１つの撮像レンズと、基板に対して電気的に接続する撮像素子と、前記撮像レンズを格納した外枠部材とを備える撮像装置において、
前記撮像レンズを前記撮像素子に対して相対的に位置決めした状態で保持する保持部材を備え、前記保持部材の表面に赤外カットフィルターを形成すると共に、前記保持部材を前記撮像レンズと前記撮像素子との間に配置することを特徴とする撮像装置。 - 請求項１記載の撮像装置において、
前記赤外カットフィルターを前記保持部材の入射面側と出射面側の少なくとも一方の表面に形成すると共に、前記赤外カットフィルターの形状を前記撮像素子側に屈曲した形状とすることを特徴とする撮像装置。 - 請求項１記載の撮像装置において、
前記赤外カットフィルターを前記保持部材の入射面側と出射面側の少なくとも一方の表面に形成すると共に、前記赤外カットフィルターの形状を光軸に対して直交する平面形状とすることを特徴とする撮像装置。 - 請求項１〜３のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記保持部材が、その入射面側の表面から突出する入射面側フランジ部と、その出射面側の表面から突出する出射面側フランジ部とを備え、
前記赤外カットフィルターが前記入射面側の表面に形成されている場合に、該赤外カットフィルターの外周側の端部と、前記入射面側フランジ部の内周側の端部とを結ぶ直線が光軸と成す角をθ１と規定し、
前記赤外カットフィルターが前記出射面側の表面に形成されている場合に、該赤外カットフィルターの外周側の端部と、前記出射面側フランジ部の内周側の端部とを結ぶ直線が光軸と成す角をθ２と規定した場合に、以下の式（１）と式（２）のうち少なくとも一方を満たすことを特徴とする撮像装置。
θ１≧３０° （１）
θ２≧３０° （２） - 請求項１〜４のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記保持部材の表面のうち、前記撮像レンズが摺動する領域には前記赤外カットフィルターを形成しないことを特徴とする撮像装置。 - 請求項１〜５のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記赤外カットフィルターのシート抵抗を１０13Ω／□以下とすることを特徴とする撮像装置。 - 請求項１〜６のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記赤外カットフィルターを前記保持部材以外の部材に対して電気的に導通状態にすることを特徴とする撮像装置。 - 請求項１〜７のいずれか一項に記載の撮像装置を備えたことを特徴とする携帯端末。
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