JP2008085884A - 沈胴式デジタルカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】振動素子などの高価な部品を使用することなく、イメージセンサの前に配置されるフィルタあるいはカバーガラスの表面にゴミが付着しても、画像劣化が生じないようにする。
【解決手段】イメージセンサモジュール２５を固定したベース部材３５とオプチカルローパスフィルタ３０の間を、伸縮性を有するゴム筒４０で継いで内部を密封した撮像ユニット２０を備える。前記オプチカルローパスフィルタ３０は、フィルタガラス３１とフィルタ枠３２とから構成され、イメージセンサ２２から十分な距離を持って配置される。前記オプチカルローパスフィルタ３０は、レンズ鏡筒部１４がカメラ本体部１６から繰出した時にはレンズ鏡筒部１４の直後に配置され、レンズ鏡筒部１４がカメラ本体部１６に収納された時にはレンズ鏡筒部１４によってイメージセンサ２２の方向に押し戻される。この時、前記ゴム筒４０は圧縮され外側に浮輪状に膨らむ。
【選択図】図１

Description

本発明は、沈胴式デジタルカメラに係わり、特に塵埃の付着による画像劣化を防止した沈胴式デジタルカメラに関するものである。

ＣＣＤやＣ−ＭＯＳなどのイメージセンサは、受光面に入射した光を電気信号に変換するが、イメージセンサの受光面にゴミが付着すると撮影した画像に影響し、画像の劣化が生じる。これを防ぐため、イメージセンサを枠状のパッケージ部材に納め保護ガラスによって密封しパッケージ化したものが、イメージセンサモジュールとして供給されている。

またこのイメージセンサモジュールに近接させて、モアレ等を除去するためにオプチカルローパスフィルタや赤外光カットフィルタなど各種のオプチカルフィルタを配置して撮影した画像の劣化を防いでいる。

近年の技術の進歩に伴いイメージセンサによる解像度が向上し、画素数が増加して、小型化の要求により画素ピッチの小さいイメージセンサが開発されてくると、今までは問題にならなかった小さなゴミが問題となってくる。

このような付着するゴミについて、イメージセンサモジュールを製造するメーカーにおいては、できうる限り除去するように努力しているが、すべてが除去できるとは限らないばかりでなく、イメージセンサを搭載した電子カメラなどを組立てる際にも付着する可能性がある。そのため、組立メーカーは、このゴミを除去するために、製品の組立工程における微小なゴミの除去や付着防止に細心の注意を払い、専用設備を備える必要があるが、これはイメージセンサを製造するメーカー以上に困難なことである。

またイメージセンサモジュールの内部に侵入するゴミを防いでも、イメージセンサモジュールの表面にゴミが付着すれば、撮影された画像の劣化を起こしてしまう。イメージセンサモジュールを更に防塵構造にしても、フィルタなどの光学的な外壁部分にゴミが付着すれば同じことである。

これらのゴミの付着に伴う画像の劣化が防止できるイメージセンサモジュールの製造方法についての改善提案が下記特許文献１に示めされている。イメージセンサモジュールの内部に侵入するゴミに対し、外部に付着するゴミは比較的大きいので、劣化への影響も大きい。イメージセンサモジュールを組立てた後に付着したゴミを除去する方法が下記特許文献２に提案されている。これはイメージセンサモジュールの最も外側に配置されるカバーガラスの周辺に圧電素子を取付け、圧電素子によってカバーガラスに振動を与えて、ゴミを振るい落とす方法である。
特開平１１−２４３１８７号公報 特開２００２−２０４３７９号公報

前述の特許文献１の方法では、水晶を用いたフィルタを何枚も積層してイメージセンサを密封することで、フィルタの間や外部表面にゴミが付着しても、イメージセンサまでの距離があるので、問題がない旨の記載があるが、フィルタを厚くした程度では十分な距離をとっていることにならず、フィルタの表面に付着したゴミはイメージセンサに結像し、画像の劣化を生じさせる。

また特許文献２記載のイメージセンサモジュールのカバーガラスに圧電素子を取付ける方法は、スペース的にもコスト的にも多くの問題があり、しかもその効果は限定的である。即ち、多少粘着性のあるゴミや、湿度を含むことで粘着性を持つゴミの場合は、振動程度では落ちないことが多く、なによりも撮影の直前で毎回行わなければならないのであるから、レリーズから画像の取り込みまでの時間を長くする要因にもなり、シャッターチャンスを逃し易くなる。

本発明では、上記問題点に鑑み、振動素子などの高価な部品を使用することなく、イメージセンサモジュールを密封しイメージセンサモジュールの前に配置されるオプチカルフィルタの表面にゴミが付着しても、画像劣化が生じない距離を確保し、且つそのスペースによってカメラの外径が大きくならないようにする撮像ユニットの構造を提案することを目的とする。

イメージセンサモジュールの取付けられたベース部材とオプチカルフィルタの間を伸縮性を有する筒で密封する。オプチカルフィルタはレンズ鏡筒部がカメラ本体部から突出した時はレンズ鏡筒部の直後に配置され、レンズ鏡筒部がカメラ本体部に収納される時はレンズ鏡筒部によってイメージセンサの方向に押し戻されるようにする。オプチカルフィルタは、オプチカルローパスフィルタあるいは赤外光カットフィルタのうち、少なくともいずれか１つを含む。

前記伸縮性を有する筒には、例えばシリコンゴムなど延性を有する弾性部材でできた円筒形の筒を用いる。前記伸縮性を有する筒は、ジャバラでも良い。ジャバラの筒の場合は、エアーフィルタをつける。あるいは、予備タンクを備える。予備タンクは当然に伸縮性を有するものである。

本発明による沈胴式デジタルカメラは、その内部に配置された撮像ユニットに伸縮性を有する筒を用いることで、イメージセンサを密封するオプチカルローパスフィルタの表面にゴミが付着しても、その影がイメージセンサに結像して、撮影画像を劣化させることがない距離を確保することを可能とするとともに、撮影終了後は、レンズ鏡筒部の沈胴収納と同時に、オプチカルローパスフィルタをイメージセンサの近くまで移動させることで、カメラの大きさを小さくすることができる。

更にカメラを誤って落下させてしまい、レンズ鏡筒部が衝撃を受けた場合に、その衝撃の一部を前記筒が吸収するので、カメラを壊すことが少なくなる。

以下、本発明の実施形態である沈胴式デジタルカメラについて説明する。図１に示す沈胴式デジタルカメラ１０は、撮影に先立って撮影レンズ群１２を収納するレンズ鏡筒部１４をカメラ本体部１６から繰出してから撮影を行い、撮影終了後は、レンズ鏡筒部１４をカメラ本体部１６に収納して、その突出量を少なくする沈胴構造を採用している。

イメージセンサ２２を保持する保持部材２３とイメージセンサ２２を保護する透明な保護部材２４とによってイメージセンサ２２を密封してパッケージしたイメージセンサモジュール２５は、前記撮影レンズ群１２の光軸上に前記イメージセンサ２２の中心が位置するように配置されている。

前記撮影レンズ群１２の後方近傍の光軸上にオプチカルローパスフィルタ３０が配置されている。オプチカルローパスフィルタ３０はフィルタガラス３１がフィルタ枠３２に嵌め込まれている。

前記パッケージされたイメージセンサモジュール２５はベース部材３５に固定される。前記ベース部材３５と、前記オプチカルローパスフィルタ３０と、前記ベース部材３５と前記オプチカルローパスフィルタ３０とにその両端を接続して密封した空間を形成する伸縮性を有するゴム筒４０とによって撮像ユニット２０が構成される（図３参照）。

前記ゴム筒４０の内側には、前記ベース部材３５と前記オプチカルローパスフィルタ３０の間にバネ４６が設けられている。このバネ４６は前記ベース部材３５と前記オプチカルローパスフィルタ３０の間隔を常に広げる方向に作用しているが、前記ゴム筒４０にも同じ作用があるので、必ずしも必要なものではないが、あった方が安定している。

ここで本発明による撮像ユニット２０の作用について説明する。前記オプチカルローパスフィルタ３０に付着したゴミの多くは、当然に前記撮影レンズ群１２を透過した撮影光を阻害するので、前記イメージセンサ２２にその影を写り込ませることになる。しかし、本発明の構成では、ゴミの付着した前記オプチカルローパスフィルタ３０は、前記撮影レンズ群１２の後端近傍に位置しており、前記撮影レンズ群１２を透過した撮影光が結像する前記イメージセンサ２２からは、相当な距離を隔てている。したがって前記オプチカルローパスフィルタ３０に付着したゴミの映像は分散し、前記イメージセンサ２２に結像しない。したがって、前記オプチカルローパスフィルタ３０にゴミが付着しても撮影した画像は劣化しない。

また付随的な効果であるが、カメラを誤って落下させてしまい、レンズ鏡筒部が衝撃を受けた場合でも、その衝撃の一部を前記ゴム筒４０が吸収するので、レンズ鏡筒部のダメージが少なくなる。

次に撮影が終了し、レンズ鏡筒部１４がカメラ本体部１６の内部に収納される時の動作について説明する（図２参照）。レンズ鏡筒部１４が本体内部へ移動し始めると、レンズ鏡筒部１４の後端が前記オプチカルローパスフィルタ３０のフィルタ枠３２に当接し、フィルタ枠３２を押し戻す。フィルタ枠３２が押されると、前記フィルタ枠３２と前記ベース部材３５の間隔は狭くなり、密封された内部の空気は前記ゴム筒４０を外側へ押すので、前記ゴム筒４０は外側へ膨らむ。

この時、その初期において、前記ゴム筒４０の一部が内側へ曲がることがあっても、前記ゴム筒４０が前記バネ４６に当たり、前記ゴム筒４０は内側へ変形することなく、その全周が外側へ変形し、前記レンズ鏡筒部１４の前記カメラ本体部１６への収納が完了する時には、前記ゴム筒４０は前記撮像ユニット２０の外側に浮輪状に膨らむ（図４参照）。

次に本発明による別の実施形態の沈胴式デジタルカメラについて説明する。図５に示す沈胴式デジタルカメラ５１は、撮像ユニット６１以外は前述の沈胴式デジタルカメラ１０と同じであるので、撮像ユニット６１以外の部分についての説明は省略する。また、オプチカルローパスフィルタ７０にゴミが付着した時の効果も、前述の実施形態と同じであるため、その説明を省略する。

カメラ本体部５６の内部には、前述と同様に、イメージセンサ６２を保持する保持部材６３とイメージセンサ６２を保護する透明な保護部材６４とによってイメージセンサ６２を密封してパッケージしたイメージセンサモジュール６５が、前記撮影レンズ群５２の光軸上に前記イメージセンサ６２の中心が位置するように配置されている。また、前記撮影レンズ群５２の後方近傍の光軸上にはオプチカルローパスフィルタ７０が配置されており、オプチカルローパスフィルタ７０はフィルタガラス７１がフィルタ枠７２に嵌め込まれている。

前記パッケージされたイメージセンサモジュール６５はベース部材７７に固定される。前記ベース部材７７と、前記オプチカルローパスフィルタ７０と、前記ベース部材７７と前記オプチカルローパスフィルタ７０とにその両端を接続して密封した空間を形成する伸縮性を有するジャバラ筒８０とによって撮像ユニット６１が構成される。

前記ベース部材７７には、ジャバラ筒８０の一端が密着接続し、ジャバラ筒８０の他端にはオプチカルローパスフィルタ７０のフィルタ枠７２が密着接続して、ベース部材７７とジャバラ筒８０とオプチカルローパスフィルタ７０によって形成された空間を密封している。また前記ベース部材７７には、エアーフィルタ７８が設けられている。

いま撮影が終了し、前記レンズ鏡筒部５４が前記カメラ本体部５６の内部に収納されると、前記レンズ鏡筒部５４が前記本体内部へ移動し、前記レンズ鏡筒部５４の後端が前記フィルタ枠７２に当接、前記フィルタ枠７２を押す。前記フィルタ枠７２が押されると、前記フィルタ枠７２と前記ベース部材７７の間隔は狭くなり、密封された内部の空気は前記エアーフィルタ７８を通って外へ押し出される。撮影のために再び前記レンズ鏡筒部５４が前記カメラ本体部５６より繰出される時は、前記ジャバラ筒８０は膨張し、前記エアーフィルタ７８より外部の空気がジャバラ筒８０の内部に入るが、この時ゴミはエアーフィルタ７８によって侵入を阻止されジャバラ筒８０の内部に入ることはない。

次に本発明による第３の実施形態について説明する。図６に示す沈胴式デジタルカメラ５０に搭載された撮像ユニット６０は、前述の撮像ユニット６１に予備タンク８２を備えたものである。ここで撮像ユニット６０以外は同じであるから、撮像ユニット６０以外の部分についての説明は省略する。また、オプチカルローパスフィルタ７０にゴミが付着した時の効果についても、説明を省略する。

前記撮像ユニット６０のベース部材７５には、前記ジャバラ筒８０の他に予備タンク８２が設けられており、前記ジャバラ筒８０の内部と前記予備タンク８２の内部はエアー通路７６によって繋がっている。前記予備タンク８２は外側がバネ８８によって、内部の容積が少なくなる方向に常に押されている。前記ジャバラ筒８０は、前記ベース部材７５と前記オプチカルローパスフィルタ７０の間隔を常に広げる方向に作用しているが、前記バネ８８による空気圧によっても復元力を得ている（図６参照）。

撮影が終了したときには、前記レンズ鏡筒部５４を前記カメラ本体部５６の内部に収納する。前記レンズ鏡筒部５４が前記本体内部へ移動し始めると、前記レンズ鏡筒部５４の後端が前記フィルタ枠７２に当接し、前記フィルタ枠７２を押す。前記フィルタ枠７２が押されると、前記前記フィルタ枠７２と前記ベース部材７５の間隔は狭くなり、密封された内部の空気は圧力が高まり、前記ベース部材７５に設けられたエアー通路７６を通って、前記予備タンク８２へ押し出される（図７参照）。

前記予備タンク８２は、前記バネ８８の押圧力に打ち勝って、前記ジャバラ筒８０が収縮し押出した空気の容積分だけ、その容積を膨張させる。当然に、前記レンズ鏡筒部５４が前記カメラ本体部５６より繰出される時は、前記ジャバラ筒８０は膨張し、前記予備タンク８２の内部にある空気は、前記エアー通路７６を通って、再びジャバラ筒８０の内部に戻っていく。

この時、前記ジャバラ筒８０は自己復帰力があり、自身の復元力によって、前記オプチカルローパスフィルタ７０を、繰出されたレンズ鏡筒部５４の後端近傍まで押し戻すが、前述のように予備タンク８２の外側にバネ８８を設けても良いし、前述の実施形態同様に、ジャバラ筒８０の内側の、前記ベース部材７５と前記フィルタ枠７２の間にバネを設けても良い。あるいは、ジャバラ筒８０の外側にバネを設けても良い。

本発明の実施形態である沈胴式デジタルカメラのレンズ鏡筒部を繰出した状態の内部を示す図である。 本発明の実施形態である沈胴式デジタルカメラのレンズ鏡筒部を収納した状態の内部を示す図である。 図１における撮像ユニットの斜視図。 図２における撮像ユニットの斜視図。 本発明の別の実施形態である沈胴式デジタルカメラのレンズ鏡筒部を繰出した状態の内部を示す図である。 本発明の第３の実施形態である沈胴式デジタルカメラのレンズ鏡筒部を繰出した状態の内部を示す図である。 本発明の第３の実施形態である沈胴式デジタルカメラのレンズ鏡筒部を収納した状態の内部を示す図である。

符号の説明

１０，５０，５１ デジタルカメラ
１２，５２ 撮影レンズ群
１４，５４ レンズ鏡筒部
１６，５６ カメラ本体部
２０，６０，６１ 撮像ユニット
２２，６２ イメージセンサ
２５，６５ イメージセンサモジュール
３０，７０ オプチカルローパスフィルタ
３１，７１ フィルタガラス
３２，７２ フィルタ枠
３５，７５，７７ ベース部材
４０ ゴム筒
４６，８８ バネ
７８ エアーフィルタ
８０ ジャバラ筒
８２ 予備タンク

Claims (4)

1. イメージセンサを保持する保持部材とイメージセンサを保護する透明な保護部材とによってイメージセンサを密封したイメージセンサモジュールと、前記イメージセンサモジュールを取付けるベース部材と、前記ベース部材にその一端を固定し他端にオプチカルフィルタを取付けた伸縮性を有する筒とによって構成され、
   前記オプチカルフィルタは、レンズ鏡筒部の直後に配置され、レンズ鏡筒部がカメラ本体部に収納される時にはレンズ鏡筒部によってイメージセンサの方向に押し戻されることを特徴とする沈胴式デジタルカメラ。
2. 前記筒は、弾性部材からなり、前記オプチカルフィルタがイメージセンサの方向に押し戻された時には、径方向の外側に膨らむことを特徴とする請求項１記載の沈胴式デジタルカメラ。
3. 前記筒は、ジャバラであることを特徴とする請求項１記載の沈胴式デジタルカメラ。
4. 前記撮像ユニットは、前記レンズ鏡筒部によって前記オプチカルフィルタがイメージセンサの方向に押し戻された時には、前記ベース部材と前記オプチカルフィルタと前記筒とによって形成された空間に密封された空気の一部を収納する伸縮性を有する予備タンクを備えたことを特徴とする請求項３記載の沈胴式デジタルカメラ。

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