JP2008035215A

JP2008035215A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2008035215A
Application number: JP2006206408A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Iwasaki; 圭一岩崎
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2006-07-28
Filing date: 2006-07-28
Publication date: 2008-02-14
Anticipated expiration: 2026-07-28
Also published as: JP4264556B2

Abstract

【課題】筐体内の塵埃がレンズの後端面や撮像素子を構成するカバーガラスに付着することを阻止し、撮像される画像の品質を確保する上で有利な撮像装置を提供する。
【解決手段】撮像素子１６は、収容凹部１６０４を有するパッケージ１６０２と、収容凹部１６０４の開口に撮像面１６０６を向けて収容凹部１６０４内に取着された撮像センサ部１６０８と、開口を閉塞して収容凹部１６０４を密閉する透明な蓋板１６１０とを含んで構成されている。蓋板１６１０は、鏡筒部２４の後部に対向して配置されている。鏡筒部２４の後部の周囲と蓋板１６１０の周囲との間に延在し、鏡筒部２４の後部から蓋板１６１０に至る撮影光学系の光路部分Ｋ１の周囲を閉塞する閉塞部３４が設けられている。閉塞部３４は、筐体１２内部の塵埃の光路部分Ｋ１への侵入を阻止するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は撮像装置に関する。

ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどの撮像素子を用いた撮像装置が提供されている。
このような撮像装置は、デジタルスチルカメラやビデオカメラとして用いられる他、自動車の車体の外部や車室内に取り付けられる自動車搭載用カメラとして、あるいは、屋外の監視カメラとして用いられる。
自動車搭載用カメラあるいは監視カメラとして用いられる撮像装置は、多くの場合、外装を構成する筐体と、筐体に組み込まれた鏡筒と、鏡筒に組み込まれ撮影光学系を構成するレンズと、筐体の内部に設けられ撮影光学系によって導かれた被写体像を撮像する撮像素子とを含んで構成されている。
そしてこの種の撮像装置では、撮像素子が筐体の内部で鏡筒部の後方の箇所に配置され、鏡筒部の後端と撮像素子との間には、筐体内部の空間が介在している（特許文献１参照）。
特開２００５−２６６２７６

そのため、従来の撮像装置では、筐体内の塵埃がレンズの後端面に付着しあるいは撮像素子を構成するカバーガラスに付着し、撮像される画像の品質を劣化させる不具合があった。
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、筐体内の塵埃がレンズの後端面や撮像素子を構成するカバーガラスに付着することを阻止し、撮像される画像の品質を確保する上で有利な撮像装置を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明は、外装を構成する筐体と、前記筐体の前部に設けられ撮影光学系を支持する鏡筒部と、前記筐体の内部で前記鏡筒部の後方の箇所に設けられ前記撮影光学系によって導かれた被写体像を撮像する撮像素子とを備え、前記撮像素子は、収容凹部を有するパッケージと、前記収容凹部の開口に撮像面を向けて前記収容凹部内に取着された撮像センサ部と、前記開口を閉塞して前記収容凹部を密閉する透明な蓋板とを含んで構成され、前記鏡筒部の後部に前記撮像素子の蓋板が対向して配置された撮像装置であって、前記鏡筒部の後部の周囲と前記蓋板の周囲との間に延在し、前記鏡筒部の後部から前記蓋板に至る前記撮影光学系の光路部分の周囲を閉塞する閉塞部が設けられていることを特徴とする。

そのため、本発明によれば、筐体内部の塵埃が光路部分に侵入することが閉塞部によって阻止されるため、塵埃がレンズの後端面あるいは蓋板の表面に付着することを確実に防止でき、撮像センサ部で撮像される画像の品質を確保する上で有利となる。

次に本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本実施の形態に係る撮像装置１０の全体構成を示す断面図、図２は撮像素子１６およびプリント配線基板１８の組み付け前の撮像装置１０を示す断面図、図３は撮像素子１６およびプリント配線基板１８の組み付け後の撮像装置１０を示す断面図である。
図１に示す撮像装置１０は、例えば、自動車の車体の外部や車室内に取り付けられる自動車搭載用カメラあるいは屋外の監視カメラとして用いられるものである。
まず、レンズ１４、筐体１２、撮像素子１６、プリント配線基板１８について説明し、最後に、本発明の要部について説明する。
図１に示すように、撮像装置１０は、筐体１２、レンズ１４、撮像素子１６、プリント配線基板１８などを含んで構成されている。
なお、本明細書において撮影光学系の光軸方向で被写体側を前方といい、撮像素子側を後方という。
筐体１２は、撮像装置１０の外装を構成するものであって、前ケース２０と後ケース２２とが着脱可能に結合されて構成され、前ケース２０と後ケース２２は共に合成樹脂製である。
前ケース２０にはレンズ１４が配設され、後ケース２２には撮像素子１６やプリント配線基板１８が配設されている。

レンズ１４は、被写体像を撮像素子１６に導くものであり、本実施の形態では光軸方向に並べられた複数のレンズで構成されている。なお、図１乃至図３においては、図面の簡素化を図るために、複数のレンズを１つのレンズとして描いており、最も前方に位置するレンズは少なくともガラス製であり、残りのレンズはガラス製であってもよく合成樹脂製であってもよい。また、レンズ１４が単一のレンズで構成されていてもよい。
図２に示すように、レンズ１４は第１乃至第５外周面１４Ａ乃至１４Ｅを有し、それらは前方から後方に向けて並んでいる。
第１外周面１４Ａと第２外周面１４Ｂとの境の部分に、前方を向いた環状の端面１４０２が形成されている。
また、第２外周面１４Ｂと第３外周面１４Ｃとの境の部分に、後方を向いた環状の端面１４０４が形成され、第３外周面１４Ｃと第４外周面１４Ｄとの境の部分に、後方を向いた環状の端面１４０６が形成され、第４外周面１４Ｄと第５外周面１４Ｅとの境の部分に、後方を向いた環状の端面１４０８が形成され、第５外周面１４Ｅの後端には後方を向いた環状の端面１４１０が接続されている。

前ケース２０の前部に前ケース２０と一体に鏡筒部２４が設けられている。
図２に示すように、鏡筒部２４は、第２乃至第５内周面２４Ｂ乃至２４Ｅを有し、それらは前方から後方に向けて並んでいる。
第２内周面２４Ｂは第２外周面１４Ｂにがたつくことなく係合するように形成され、第３内周面２４Ｃは第３外周面１４Ｃにがたつくことなく係合するように形成され、第４内周面２４Ｄは第４外周面１４Ｄにがたつくことなく係合するように形成されている。
また、第２内周面２４Ｂと第３内周面２４Ｃの境の部分に前方を向いた環状の端面２４０２が形成され、第３内周面２４Ｃと第４内周面２４Ｄの境の部分に前方を向いた環状の端面２４０４が形成され、第４内周面２４Ｄと第５内周面２４Ｅの境の部分に前方を向いた環状の端面２４０６が形成され、第５内周面２４Ｅの後端には、前方を向いた環状の当接面２４０８が形成され、この当接面２４０８の内側は開口２４１０となっている。
さらに、第３内周面２４Ｃの前端と端面２４０２の内端とが交わる箇所には、Ｏリング装着用の溝２４１２が形成されている。
また、鏡筒部２４の前部の外周には雄ねじ２４１４が形成されている。
また、前ケース２０と後ケース２２は、前ケース２０の後端端面と後ケース２２の前端端面とが合わされて結合され、前ケース２０の後端端面には、後ケース２２の前端端面に水密に結合するように、その全周にわたりシール材挿入溝２００２が形成されている。なお、前ケース２０の後端端面と後ケース２２の前端端面との結合には、双方の外周面に複数のボス部を突設しそれらボス部をねじで結合するなど従来公知の様々な結合構造が用いられ、また、結合に際してはシール材挿入溝２００２にＯリングなどのシール材が挿入される。

鏡筒部２４の前部には環状のレンズカバー２８が着脱可能に設けられる。
レンズカバー２８は、筒部２８Ａと当接部２８Ｂを有し、合成樹脂製である。
筒部２８Ａは鏡筒部２４の雄ねじ２４１４に螺合する雌ねじ２８０２を有している。
当接部２８Ｂは筒部２８Ａの前端に形成され、鏡筒部２４に収容されたレンズ１４の前方を向いた環状の端面１４０２に当接する環板状を呈している。

鏡筒部２４の後端の半径方向外側で前ケース２０の内部の箇所に、支持壁２０１０が後方に向けて突設されている。
支持壁２０１０は、鏡筒部２４の後端を挟んだ２箇所にそれぞれ設けられている。
支持壁２０１０の後端は、前ケース２０の後端よりも後方に突出している。
支持壁２０１０の後端は、前記撮影光学系の光軸と直交する平面上を延在する後端面２０１０Ａを有している。

レンズ１４は、第２、第３、第４外周面１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄのそれぞれを、鏡筒部２４の第２、第３、第４内周面２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄのそれぞれに係合することで光軸と直交する方向の位置決めがなされて配設される。
その際、Ｏリングからなるシール材２６が鏡筒部２４の溝２４１２に挿入され、シール材２６はレンズ１４の端面１４０４と溝２４１２との間にレンズ１４の外周全周にわたって延在した状態で装着される。
そして、レンズカバー２８の雌ねじ２８０２を鏡筒部２４の雄ねじ２１１４に螺合することにより、当接部２８Ｂがレンズ１４の端面１４０２を後方に押圧しシール材２６を圧縮し、レンズ１４の端面１４１０を当接面２４０８に当て付けることでレンズ１４の光軸方向の位置決めがなされ、したがって、レンズカバー２８の当接部２８Ｂと鏡筒部２４の当接面２４０８との間でレンズ１４が挟まれて保持される。

図３に示すように、撮像素子１６は、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなど従来公知の固体撮像素子であって、レンズ１４によって導かれた被写体像が撮像面（受光面）１６０６に結像されることで、その被写体像を撮像して撮像信号を出力するものである。
撮像素子１６は、パッケージ１６０２と、撮像面１６０６を有する撮像センサ部１６０８と、蓋体１６１０とを含んで構成されている。なお詳細については後述する。

プリント配線基板１８は、撮像素子１６が搭載されるものであり、撮像素子１６に電源や駆動信号を供給すると共に、撮像素子１６からの撮像信号に対して所定の信号処理を行うことで映像信号を生成する信号処理回路が設けられている。
本実施の形態では、図１に示すように、プリント配線基板１８は、撮像素子１６のパッケージ１６０２の厚さ方向の他方の面（後面）が載置され実装される第１基板１８Ａと、前記信号処理回路が設けられ第１基板１８Ａの後方に配置された第２基板１８Ｂとで構成され、第１、第２基板１８Ａ、１８Ｂは不図示の配線部材によって電気的に接続されている。
第２基板１８Ｂは後ケース２２の内部に取着されている。
また、第２基板１８Ｂにはケーブル３０の一端が電気的に接続され、前記映像信号はケーブル３０を介してケーブル３０の他端に接続された外部の映像表示装置（ディスプレイ）に供給されるようになっている。

第１基板１８Ａは前ケース２０の２つの支持壁２０１０の後端面２０１０Ａに接着剤３２で取着され、この取着に際しては、次のような調整作業が行われる。
図３に示すように、第１基板１８Ａおよび前ケース２０は不図示の調整治具によって支持されており、調整治具は、第１基板１８Ａを、すなわち、撮像素子１６の撮像面１６０６を、レンズ１４の光軸方向とおよび光軸と直交する方向とに移動可能に、かつ、光軸を中心に回転可能に、かつ、光軸に対して傾動可能に保持している。
まず、レンズ１４の前方に所定のテスト画像が形成されたチャートを配置し、レンズ１４によってテスト画像を撮像素子１６の撮像面１６０６に結像させる。
そして、撮像素子１６によって撮像された画像データからレンズ１４の光学特性を測定する。光学特性としては、例えば、ＭＴＦ（ＭｏｄｕｌａｔｉｏｎＴｒａｎｓｆｅｒＦｕｎｃｔｉｏｎ）を用いることができる。
そして、レンズ１４による光学特性が良好となるように、言い換えると、レンズ１４によって導かれた被写体像が撮像素子１６の撮像面１６０６の中央に良好な状態で（被写体像が撮像面１６０６の中央に結像され、結像された被写体像のピントが合い、結像された被写体像に歪みがない状態で）結像されるように第１基板１８Ａを調整治具によって前記各方向に変位あるいは傾動させる。
前記光学特性が最良となったならば、第１基板１８Ａと、支持壁２０１０の後端面２０１０Ａとの間に接着剤３２を塗布し、硬化させることで第１基板１８Ａを前ケース２０に取り付けて固定する。このような接着剤３２として、従来公知の様々な接着剤が使用可能である。本実施の形態では、紫外線硬化型接着剤を用い、第１基板１８Ａと、支持壁２０１０の後端面２０１０Ａとの間に紫外線硬化型接着剤を塗布したのち紫外線を照射して硬化させることで第１基板１８Ａを前ケース２０に取り付けて固定している。

このような構成によれば、レンズ１４を収容する鏡筒部２４を前ケース２０に一体に設け、レンズカバー２８を用いてレンズ１４を鏡筒部２４に保持させ、撮像素子１６が搭載された第１基板１８を支持壁２０１０の後端面２０１０Ａに接着剤３２で取着したので、構成の簡素化および部品点数の削減化を図れ、小型化、低コスト化を図る上で有利となる。
また、防水性を確保するためには、レンズ１４と鏡筒部２４との間に単一のシール材２６を配置すればよく、したがって、防水性を確保しつつ構成の簡素化や低コスト化を図る上で有利となる。
また、撮像素子１６が搭載された第１基板１８Ａを支持壁２０１０の後端面２０１０Ａに接着剤３２で取着するようにしたので、撮像素子１６の位置や姿勢を調整した後に第１基板１８Ａを前ケース２０に取り付けることができる。したがって、鏡筒の雄ねじを筐体の雌ねじに螺合することでレンズと撮像素子との距離調整を行う場合に比較して撮像素子１６の調整の自由度を確保し、レンズ１４の光学特性を良好にし、撮像素子１６に結像される被写体像を良好なものとする上で有利となる。
また、レンズ１４を構成する複数のうち最も前方に位置するレンズを少なくともガラス製としたので、レンズ１４の前部にレンズ保護用のカバーなどを設けることなく、レンズ１４の耐久性を確保することができ、構成の簡素化を図る上でより有利となる。

次に、本発明の要部について説明する。
撮像素子１６は、図３に示すように、収容凹部１６０４を有するパッケージ１６０２と、収容凹部１６０４の開口に撮像面１６０６を向けて収容凹部１６０４内に取着された撮像センサ部１６０８と、開口を閉塞して収容凹部１６０４を密閉する透明な蓋板１６１０とを含んで構成されている。
蓋板１６１０は、透明なガラスや合成樹脂など、従来公知の様々な材料が採用可能であり、本実施の形態では、ガラス板（カバーガラス）が用いられている。

蓋板１６１０は、鏡筒部２４の後部に対向して配置され、詳細には、蓋板１６１０は撮影光学系の光軸と直交する平面上を延在するように配置されている。
鏡筒部２４の後部には、図２に示すように、蓋板１６１０に平行して対向する環状の端面２４２０と、端面２４２０の内周部から蓋板１６１０側に突出する外周面２４２２とが形成されている。

そして、図１、図３に示すように、鏡筒部２４の後部の周囲と蓋板１６１０の周囲との間に延在し、鏡筒部２４の後部から蓋板１６１０に至る撮影光学系の光路部分Ｋ１の周囲を閉塞する閉塞部３４が設けられている。
閉塞部３４は、筐体１２内部の塵埃の光路部分Ｋ１への侵入を阻止するものである。
閉塞部３４は、外周面２４２２の径方向外方で端面２４２０と蓋板１６１０との間に設けられている。
閉塞部３４は、例えば、ゴムなどのような弾性材料を用いて弾性変形可能な環状の部材として構成することができる。
また、閉塞部３４は、通気性を有さないウレタン発泡体やゴム発泡体などの発泡体（発泡体からなるクッション材）を用いて環状の部材として構成することができる。
また、閉塞部３４は、接着紙を用いて環状の部材として構成することができる。
また、閉塞部３４は、接着剤により構成することができる。

なお、閉塞部３４を上述の弾性材料や発泡体、接着剤を用いて構成した場合、それら材料は通気性を有さないため、光路部分Ｋ１は密閉されることになる。
また、閉塞部３４を紙を用いて構成した場合、筐体１２の内部と光路部分Ｋ１との間で空気の流通はなされるが、塵埃の光路部分Ｋ１への侵入が阻止される。
また、閉塞部３４の形状は円形、多角形など光路部分Ｋ１を閉塞できる形状であればよく、特定の形状に限定されない。

本実施の形態によれば、鏡筒部２４の後部から蓋板１６１０に至る撮影光学系の光路部分Ｋ１の周囲を閉塞する閉塞部３４を設けたので、筐体１２内部の塵埃が光路部分Ｋ１に侵入することが閉塞部３４によって阻止されるため、塵埃がレンズ１４の後端面あるいは蓋板１６１０の表面に付着することを確実に防止でき、撮像センサ部１６０８で撮像される画像の品質を確保する上で有利となる。
また、閉塞部３４を設けるという極めて簡単な構成により上記の効果を達成できる。
また、閉塞部３４を通気性を有さない材料で構成し光路部分Ｋ１を密閉すると、筐体１２内部の空気の温度が上昇しても、暖められた空気が光路部分Ｋ１に侵入することが閉塞部３４によって阻止されるため、この暖められた空気と、レンズ１４の後端面あるいは蓋板１６１０の表面との間に温度差による結露の発生を確実に防止でき、撮像センサ部１６０８で撮像される画像の品質を確保する上でより有利となる。

また、実施の形態では、撮像装置１０が自動車搭載用カメラあるいは監視用カメラである場合について説明したが、本発明は、例えば、ＰＤＡ、ノート型パーソナルコンピュータ、カメラ付携帯電話機などの携帯情報端末、あるいは、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラなどの種々の撮像装置に広く適用可能である。

本実施の形態に係る撮像装置１０の全体構成を示す断面図である。撮像素子１６およびプリント配線基板１８の組み付け前の撮像装置１０を示す断面図である。撮像素子１６およびプリント配線基板１８の組み付け後の撮像装置１０を示す断面図である。

符号の説明

１０……撮像装置、１２……筐体、１４……レンズ、１６……撮像素子、１６０２……パッケージ、１６０４……収容凹部、１６０６……撮像面、１６０８……撮像センサ部、１６１０……蓋体、２０……前ケース、２４……鏡筒部、３４……閉塞部。

Claims

外装を構成する筐体と、
前記筐体の前部に設けられ撮影光学系を支持する鏡筒部と、
前記筐体の内部で前記鏡筒部の後方の箇所に設けられ前記撮影光学系によって導かれた被写体像を撮像する撮像素子とを備え、
前記撮像素子は、収容凹部を有するパッケージと、前記収容凹部の開口に撮像面を向けて前記収容凹部内に取着された撮像センサ部と、前記開口を閉塞して前記収容凹部を密閉する透明な蓋板とを含んで構成され、
前記鏡筒部の後部に前記撮像素子の蓋板が対向して配置された撮像装置であって、
前記鏡筒部の後部の周囲と前記蓋板の周囲との間に延在し、前記鏡筒部の後部から前記蓋板に至る前記撮影光学系の光路部分の周囲を閉塞する閉塞部が設けられている、
ことを特徴とする撮像装置。
前記閉塞部は、弾性変形可能な環状の部材により構成されている、
ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
前記閉塞部は、発泡体からなる環状の部材により構成されている、
ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
前記閉塞部は、接着剤により構成されている、
ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
前記閉塞部は、通気性を有さない材料により構成されている、
ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
前記鏡筒部の後部には、前記蓋板に平行して対向する環状の端面が形成され、
前記閉塞部は、前記蓋板と前記端面との間に設けられている、
ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
前記鏡筒部の後部には、前記蓋板に平行して対向する環状の端面と、前記端面の内周部から前記蓋板側に突出する外周面とが形成され、
前記閉塞部は、前記外周面の径方向外方で前記端面と前記蓋板との間に設けられている、
ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
前記蓋板は、透明なガラス板で構成されている、
ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
前記撮像素子は、前記筐体の内部で支持されたプリント配線基板に搭載されている、
ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
前記撮像素子はプリント配線基板に搭載され、
前記鏡筒部の後部の半径方向外側で前記筐体の内部の箇所に、支持壁が後方に向けて突設され、
前記プリント配線基板は前記支持壁に接着剤で取着されている、
ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
前記筐体は、前ケースの後端と、後ケースの前端とが着脱可能に結合されることで構成され、
前記鏡筒部は前記前ケースと一体に設けられ、
前記撮像素子はプリント配線基板に搭載され、
前記鏡筒部の後部の半径方向外側で前記前ケースの内部の箇所に、支持壁が後方に向けて突設され、
前記支持壁の後端に前記プリント配線基板が接着剤で取着され、
前記支持壁の後端は、前記前ケースの後端よりも後方に突出している、
ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。