JP2009165074A - 撮像センサユニット - Google Patents

Abstract

【課題】複数の光学系に対応するそれぞれの受光エリアへの有害光の入射を防ぐ遮光構造を備え、簡単かつコンパクトな構成で製造容易な撮像センサユニットを提供する。
【解決手段】撮像センサを保持するセンサ保持枠と、撮像センサの撮像面の前方に位置させてセンサ保持枠に支持された透光部材と、この透光部材とセンサ保持枠に設けた支持面と透光部材の間に挟まれて保持され、複数の受光エリアの境界部に位置してそれぞれの受光エリアに対する別光学系からの光線入射を防ぐ遮光部材とを備えたことを特徴とする撮像センサユニット。
【選択図】図６

Description

本発明は撮像センサユニットに関し、特に、複数の光学系に対応する複数の受光エリアを有する撮像センサユニットの遮光構造に関する。

近年、カメラ付き携帯電話などの携帯電子機器において、通常の被写体を撮影するアウトカメラ（メインカメラ）に加えて、テレビ通話時などに通話者自身を撮影するインカメラ（サブカメラ）を備えたものが広く普及している。単純には、アウトカメラ用とインカメラ用に別々の撮像モジュールを設けることが考えられるが、全ての部品が独立した複数の撮像モジュールを配すると装置が大型化してしまい、また製造コストも高くなってしまうので、アウトカメラ部とインカメラ部で可能な限り構成部品を共通化することが望ましい。例えば、撮像センサや画像処理用の回路部品は共通の基板上に集中して配置することでコストダウンを図ることができる。さらに、この基板上でアウトカメラ用の撮像センサとインナカメラ用の撮像センサを近接して配置することや、特許文献１や特許文献２のように、複数の光学系が共通の撮像センサの撮像面の異なる領域に結像するようにさせることで小型化を図ることができる。但し、このように複数の光学系から撮像センサに向かう光路を近接させた場合、隣接する光学系からの光が撮像センサにおけるそれぞれの受光エリアに入射してしまうおそれがあるので、こうした有害光の入射を防ぐ遮光構造が必要とされる。
特開平７-１８４１０２号公報 特開２００５-２０７１８号公報

例えば、特許文献１、２の撮像装置では、撮像センサ近傍において、入射光軸に沿う方向に延設された遮光壁（光路分離壁）によって各光学系の光路を分離させている。しかし、この遮光壁は具体的な支持構造などを備えておらず、実用的な遮光構造が望まれていた。そこで本発明は、複数の光学系に対応するそれぞれの受光エリアへの有害光の入射を防ぐ遮光構造を備え、簡単かつコンパクトな構成で製造容易な撮像センサユニットを提供することを目的とする。

本発明は、複数の光学系からの光束が入射され、該複数の光学系のそれぞれの結像位置である複数の受光エリア上に、少なくとも一つの撮像センサの撮像面を位置させた撮像センサユニットにおいて、撮像センサを保持するセンサ保持枠と、撮像センサの撮像面の前方に位置させてセンサ保持枠に支持された透光部材と、この透光部材とセンサ保持枠に設けた支持面との間に挟まれて保持され、複数の受光エリアの境界部に位置してそれぞれの受光エリアに対する別光学系からの光線入射を防ぐ遮光部材とを備えたことを特徴としている。

遮光部材の支持構造の一態様として、センサ保持枠に、撮像センサを支持するセンサ支持面と、撮像センサを囲んでセンサ支持面上に立設されその端面に透光部材を支持する立壁枠部とを設けるとよい。一方、遮光部材には、センサ保持枠の立壁枠部の内壁部に嵌合する枠状の支持脚部と、複数の受光エリアに対応する複数の開口部と該複数の開口部の間の境界遮光部を含んだ平面状の遮光マスク部とを備えるとよい。遮光部材は、支持脚部がセンサ支持面に当接し、遮光マスク部が透光部材に当接することで、撮像センサの撮像面と直交する方向への移動が規制される。

この態様の遮光部材には、遮光マスク部の境界遮光部からセンサ支持面に接近する方向に突出形成された内方遮光壁を設けて遮光性能を向上させることができる。この場合、内方遮光壁は、遮光マスク部の境界遮光部よりも幅狭であることが好ましい。さらに遮光部材には、遮光マスク部の境界遮光部からセンサ支持面とは反対方向に突出形成される外方遮光壁を設けることで、遮光性能をより一層向上させることができる。この場合、外方遮光壁を挟んで隔てられる複数の透光部材を備えるようにするとよい。

遮光部材の支持構造の異なる態様として、センサ保持枠に、撮像センサを支持するセンサ支持面と、撮像センサを囲んでセンサ支持面上に立設されその端面に透光部材を支持する立壁枠部と、この立壁枠部の端面からセンサ支持面方向に向けて形成した端面凹部とを設け、遮光部材が、センサ保持枠の端面凹部と透光部材の間で挟着保持されるように構成してもよい。

具体的には、センサ保持枠の端面凹部が、立壁枠部全体の内壁部に臨ませて形成された全周凹部からなり、遮光部材は、その外縁部が全周凹部に支持され、複数の受光エリアに対応する複数の開口部と該複数の開口部の間の境界遮光部とが形成されたシート状体として構成することができる。

あるいは、センサ保持枠の端面凹部が、立壁枠部の内壁部に臨む対向位置に設けた少なくとも一対の対向凹部からなり、この一対の対向凹部に端部が支持され、複数の受光エリアの間の境界領域に沿って延設された橋絡部材として遮光部材を構成することもできる。この場合、遮光部材が、一対の対向凹部と略同幅で該一対の対向凹部に係合する幅広遮光部と、この幅広遮光部からセンサ支持面とは反対方向に向けて突出形成された、幅広遮光部よりも幅狭の幅狭遮光壁とを有し、幅広遮光部が一対の対向凹部の底部に当接し、幅狭遮光壁が透光部材に当接することで、撮像センサの撮像面と直交する方向への遮光部材の移動が規制されるように構成することが好ましい。

以上の本発明の撮像センサユニットによれば、撮像センサ保持枠と透光部材を組み合わせたときに遮光部材も併せてユニット内に組み込まれるため、簡単かつコンパクトで製造容易な構成によって、それぞれの受光エリアに対する有害光を遮断して高い画像品質を得ることができる。

図１ないし図３は、本発明を適用した撮像センサユニット１０を内蔵した撮像モジュール２０を示している。横長の箱状体であるハウジング３０の前面には第１の撮影開口３１と基板取付開口３２が形成されており、この第１の撮影開口３１と基板取付開口３２を囲むように、略平行な一対の長手方向壁部３３、３４と、略平行な一対の短手方向壁部３５、３６とからなる枠状部が設けられている。ハウジング３０の後面は裏側壁部３７によって塞がれている。裏側壁部３７には、短手方向壁部３６の近傍に位置させて、ハウジング３０の内部と外部を貫通する第２の撮影開口３８が形成されている。第２の撮影開口３８には保護及び防塵用の透明部材３９が嵌っている。

ハウジング３０内には、長手方向に離間させて第１プリズム２１と第２プリズム２４が配置されている。第１プリズム２１は一方の短手方向壁部３５の近傍に位置し、第１の撮影開口３１を通して入射面２１-ｉから入射する光束を、反射面２１-ｒによって出射面２１-ｏ側に向けて略直角に反射させるプリズムである。第２プリズム２４は他方の短手方向壁部３６の近傍に位置し、入射面２４-ｉから入射する光束を、反射面２４-ｒによって出射面２４-ｏ側に向けて略直角に反射させるプリズムである。第２プリズム２４の出射面２４-ｏはハウジング３０の基板取付開口３２側に向く。ハウジング３０内にはまた、第１プリズム２１と第２プリズム２４の間に位置させて、第１レンズ群２２と第２レンズ群２３が設けられる。第１レンズ群２２は第１プリズム２１の出射面２１-ｏに対向する位置に設けられ、第２レンズ群２３は第２プリズム２４の入射面２４-ｉに対向する位置に設けられる。

以上の第１プリズム２１、第１レンズ群２２、第２レンズ群２３及び第２プリズム２４は、第１の撮影開口３１を通しての撮影を行うメイン光学系を構成している。メイン光学系に対しては、図３に示すように、物体側からの光束が、第１の撮影開口３１を通して入射光軸ＯＰ-Ｍ１に沿って第１プリズム２１の入射面２１-ｉに入射する。第１プリズム２１は、その入射光束を反射面２１-ｒで略直角に反射させ、反射された光束は横方向に向く中間光軸ＯＰ-Ｍ２に沿って第１レンズ群２２、第２レンズ群２３を通って進み、第２プリズム２４の入射面２４-ｉに入射する。第２プリズム２４は反射面２４-ｒで光束を物体側に向けて略直角に反射し、入射光軸ＯＰ-Ｍ１と略平行な出射光軸ＯＰ-Ｍ３に沿って出射面２４-ｏから出射させる。つまり、メイン光学系は、入射光軸ＯＰ-Ｍ１、中間光軸ＯＰ-Ｍ２、出射光軸ＯＰ-Ｍ３に沿うコ字状の屈曲光路を有する光学系となっている。

第２レンズ群２３は、ハウジング３０内で中間光軸ＯＰ-Ｍ２に沿う方向へ移動可能に支持されている。メイン光学系は焦点距離可変のズーム光学系であり、第２レンズ群２３の構成レンズ（図３に概念的に表した２つのレンズ）を、レンズ群駆動モータ６０（図４のブロック図に概念的に示す）によって個別に移動させることで、焦点距離を変化させる。さらに、第２レンズ群２３の構成レンズを一体的に中間光軸ＯＰ-Ｍ２に沿って移動させることによって、合焦動作を行わせることができる。なお、メイン光学系においていずれの部分を変倍用やフォーカシング用の可動レンズとするかは任意であって、例えば、この実施形態とは異なり、変倍動作に際して第１レンズ群２２と第２レンズ群２３の両方を移動させてもよい。

ハウジング３０内にはさらに、第２プリズム２４と短手方向壁部３６の間の空間に、第２の撮影開口３８に臨ませて、サブ光学系を構成するサブ撮影用レンズ群４０が設けられている。サブ撮影用レンズ群４０のサブ光軸ＯＰ-Ｓは、ハウジング３０の裏側壁部３７から基板取付開口３２に向かう方向へ直線状に向いており、メイン光学系の出射光軸ＯＰ-Ｍ３と略平行である。第２の撮影開口３８を通してサブ撮影用レンズ群４０に入射した光束は、サブ光軸ＯＰ-Ｓに沿って基板取付開口部３２側に出射される。

撮像モジュール２０は、以上の各光学要素をハウジング３０に組み付けた上で、基板取付開口３２を塞ぐようにカバー基板５０を取り付けることで完成される。図３に示すように、カバー基板５０は、横長の矩形をなすベース基板上に、撮像センサユニット１０、デジタルシグナルプロセッサ（以下、ＤＳＰ）５２、水晶発振器５３、読み出し専用メモリ（以下、ＲＯＭ）５４、ランダムアクセスメモリ（以下、ＲＡＭ）５５、モータドライバ５６といった電子回路部品を配設したものである。なお、図３ではこれらの電子回路部品がカバー基板５０の長手方向に直列的に配置されているが、基板上での電子回路部品の位置関係はこれに限定されるものではない。

図４は、撮像モジュール２０における電子回路部品の制御関係を示したものである。撮像センサユニット１０を構成する撮像センサ１１はＣＣＤやＣＭＯＳといった周知の撮像素子からなっており、その撮像面（受光面）に入射した光を光電変換して電気信号を出力する。例えば、撮像モジュール２０が搭載される携帯電子機器の液晶ディスプレイに画像を表示するライブビュー時には、撮像センサ１１からの信号がＤＳＰ５２の制御により逐次読み出され、ＤＳＰ５２内で処理されて液晶ディスプレイの表示素子が表示可能な信号（ＹＵＶ信号）が生成される。撮影時にはＤＳＰ５２からの制御信号により撮像センサ１１の全画素信号が読み出されＤＳＰ５２内で処理され、ＪＰＥＧなどの形式で圧縮され、外部のメモリ手段（メモリカードなど）に保存できる画像信号として出力される。５９は、ＤＳＰ５２の信号出力用の外部インターフェースである。ＤＳＰ５２はまた、モータドライバ５６を介して、レンズ群駆動モータ６０を駆動制御する。ＲＯＭ５４には、ＤＳＰ５２を動作させるプログラムが記録されている。携帯電子機器の電源起動時にＲＯＭ５４内のプログラムが読み込まれて一連の起動処理を行い、撮像センサ１１からの信号をＤＳＰ５２で処理して被写体画像（ライブビュー）を出力することで撮影準備状態になったことを操作者に知らせることができる。ＲＡＭ５５は撮像センサ１１から入力された画像信号を処理するために一時記憶領域として用いられる。水晶発振器５３は設定したクロックのタイミング信号を出力する。

図３に示すように、基板取付開口３２を塞ぐようにしてカバー基板５０をハウジング３０に取り付けると、撮像センサユニット１０を構成する撮像センサ１１の撮像面が、第２プリズム２４の出射面２４-ｏとサブ撮影用レンズ群４０に対向して位置される。換言すれば、メイン光学系の出射光軸ＯＰ-Ｍ３とサブ光学系のサブ光軸ＯＰ-Ｓの延長上に撮像センサ１１が位置される。そして、メイン光学系は、第１の撮影開口３１から入射する光束を撮像センサ１１の撮像面上の第１の受光エリア１１Ｍに結像させ、サブ光学系は、第２の撮影開口３８から入射する光束を撮像センサ１１の撮像面上の第２の受光エリア１１Ｓに結像させる。カバー基板５０の取り付けに際しては、メイン光学系及びサブ光学系によって形成される被写体像が撮像センサ１１の撮像面上の対応する受光エリア１１Ｍ、１１Ｓに正確に結像されるように、カバー基板５０の位置が厳密に調整される。

また、カバー基板５０をハウジング３０に取り付ける際には、カバー基板５０から延設されたモータ駆動ＦＰＣ（フレキシブル基板）５７（図１、図２）が、ハウジング３０内に設けたレンズ群駆動モータ６０の端子に接続される。このモータ駆動ＦＰＣ５７はモータドライバ５６に接続しており、カバー基板５０の組み付けが完了すると、各モータがモータドライバ５６によって駆動制御される状態になる。

カバー基板５０とハウジング３０が結合されて完成した状態の撮像モジュール２０は、携帯電話などの携帯電子機器内に取り付けられる。このとき、カバー基板５０から延設された画像信号ＦＰＣ（フレキシブル基板）５８が、携帯電子機器に設けた制御回路（不図示）に接続される。携帯電子機器の制御回路からは、操作信号が画像信号ＦＰＣ５８を介して撮像モジュール２０に送られる。この操作信号とは、撮影実行信号、ライブビュー（画像表示）実行信号、ズーミング動作信号、カメラ切換信号などである。撮影実行信号が入力されると、撮像モジュール２０において前述したフォーカシング動作（レンズ群駆動モータ６０による第２レンズ群２３の移動）を含む撮影動作が行われ、ＤＳＰ５２によって処理されたメモリ記録用のフォーマット済み画像信号が画像信号ＦＰＣ５８を介して制御回路へ送られる。ライブビュー実行信号が入力されると、ＤＳＰ５２によって処理された画面表示用の画像信号（ＹＵＶ信号）が画像信号ＦＰＣ５８を介して制御回路へ送られる。また、ズーミング動作信号が入力されると、モータドライバ５６を介してレンズ群駆動モータ６０が駆動され、撮像モジュール２０の光学系における焦点距離が変化する。また、画像信号ＦＰＣ５８を介して撮像モジュール２０に対する給電も行われる。

カメラ切換信号は、メイン光学系を用いたメインカメラモードでの撮影と、サブ光学系を用いたサブカメラモードでの撮影を選択する信号である。メインカメラモードでは、前述したライブビュー時や撮影時におけるＤＳＰ５２での画像処理において、撮像センサ１１の撮像面上のうち第１の受光エリア１１Ｍの画素信号が用いられ、サブカメラモードでは、撮像センサ１１の撮像面上のうち第２の受光エリア１１Ｓの画素信号が用いられるように、撮像センサ１１の使用領域が切換制御される。

このように、撮像モジュール２０では、メインカメラとサブカメラで共通の撮像センサユニット１０を使用し、かつ撮像センサユニット１０やＤＳＰ５２をはじめとする電子回路部品もメインカメラ使用時とサブカメラ使用時で共用されるため、部品点数が少なく簡略でコンパクトな構造が得られる。また、これらの電子回路部品を集約して搭載したカバー基板５０がハウジング３０の前面を塞ぐカバー部材としても機能しており、部品の配置効率に優れてモジュールのより一層の小型化に寄与している。

ところで、撮像センサユニット１０は、メインカメラモードでは撮像センサ１１の第１の受光エリア１１Ｍに、サブカメラモードでは同じく第２の受光エリア１１Ｓに、それぞれ隣接する光学系の有害光が入らないようにする遮光構造を備えている。この遮光構造を含めた撮像センサユニット１０の詳細構造を図５ないし図９を参照して説明する。なお、図５の平面図では、紙面手前側に位置するカバーガラス１３を仮想線（二点鎖線）で示し、カバーガラス１３を通して視認可能な部位を実線で示している。

カバー基板５０上には撮像センサ保持枠１２が固定されている。撮像センサ保持枠１２は、カバー基板５０上に載置されて撮像センサ１１を支持するセンサ支持面１２ａと、撮像センサ１１を囲んでセンサ支持面１２ａ上に立設された立壁枠部１２ｂとを有している。図中の符号１６は、センサ支持面１２ａ上の端子と撮像センサ１１を接続する配線である。

図５ないし図７に示すように、撮像センサ保持枠１２の立壁枠部１２ｂは、その内壁（内縁）部の長手方向サイズＬ１と短手方向サイズＤ１がそれぞれ、矩形をなす撮像センサ１１の長手方向サイズＬ２と短手方向サイズＤ２よりも大きい矩形状の枠体であり、該撮像センサ１１の外側を所定の間隔を空けて囲んでいる。図６及び図７に示すように、センサ支持面１２ａからの立壁枠部１２ｂの突出量は、撮像センサ１１の厚みよりも大きく、立壁枠部１２ｂの突出方向端面であるカバーガラス支持面１２ｃは、撮像センサ１１の撮像面よりも突出した位置にある。この立壁枠部１２ｂのカバーガラス支持面１２ｃ上に支持される態様で、カバーガラス１３が撮像センサ保持枠１２に固定されている。カバーガラス１３の長手方向サイズＬ３と短手方向サイズＤ３はそれぞれ、撮像センサ保持枠１２の立壁枠部１２ｂの内壁部の長手方向サイズＬ１と短手方向サイズＤ１よりも若干大きく、カバーガラス支持面１２ｃ上に支持された状態で、カバーガラス１３が撮像センサ保持枠１２における撮像センサ１１前方の開口部を覆う。撮像センサ保持枠１２とカバーガラス１３によって囲まれる領域が外部に対して密閉された防塵空間１４となっており、撮像センサ１１はこの防塵空間１４内に位置している。

カバーガラス１３は光の通過を許す透光（透明）部材である。このカバーガラス１３と撮像センサ保持枠１２に挟まれるようにして、遮光部材１５が保持される。遮光部材１５は、カバーガラス１３と略平行をなす平面状の遮光マスク部１５ａと、該遮光マスク部１５ａに対して略直交する方向へ突出された支持脚部１５ｂを有している。支持脚部１５ｂは、撮像センサ保持枠１２の立壁枠部１２ｂの内壁部の長手方向サイズＬ１と短手方向サイズＤ１に対応する縦横サイズを有する矩形状の枠体であり、図５ないし図７に示すように、支持脚部１５ｂの４辺の外壁部が立壁枠部１２ｂの４辺の内壁部に当接する態様で嵌合し、撮像センサ１１の撮像面と平行な方向への遮光部材１５の移動は、立壁枠部１２ｂによって規制される。一方、撮像センサ１１の撮像面と直交する方向（出射光軸ＯＰ-Ｍ３やサブ光軸ＯＰ-Ｓに沿う方向）へは、撮像センサ保持枠１２のセンサ支持面１２ａとカバーガラス１３に挟まれることによって遮光部材１５が保持される。具体的には、支持脚部１５ｂの先端部がセンサ支持面１２ａに当て付くことで、撮像センサ保持枠１２内への遮光部材１５の挿入位置が決まり、この挿入規制状態で、遮光部材１５の遮光マスク部１５ａの上面と、撮像センサ保持枠１２のカバーガラス支持面１２ｃとが略面一になる。そして、カバーガラス支持面１２ｃに対して接着剤などでカバーガラス１３を被せて固定すると、このカバーガラス１３によって、センサ支持面１２ａから離れる方向、すなわち撮像センサ保持枠１２から脱落する方向の遮光部材１５の移動も規制される。このとき、カバーガラス１３は、撮像センサ保持枠１２のみならず遮光部材１５に対して接着される。以上のようにして、撮像センサ保持枠１２とカバーガラス１３によって、撮像センサ１１の撮像面と平行な方向と撮像面と直交する方向のいずれの方向にも移動を規制された状態で、防塵空間１４内に遮光部材１５が保持される。

遮光部材１５の遮光マスク部１５ａには、境界遮光部１５ｃによって隔てられた第１開口部１５ｄと第２開口部１５ｅが形成されている。第１開口部１５ｄは、撮像センサ１１の第１の受光エリア１１Ｍに対応して位置する矩形穴であり、第２開口部１５ｅは第２の受光エリア１１Ｓに対応して位置する矩形穴であり、第１の受光エリア１１Ｍと第２の受光エリア１１Ｓの面積比に対応して、第２開口部１５ｅよりも第１開口部１５ｄの開口面積の方が大きくなっている。また、遮光部材１５の境界遮光部１５ｃから撮像センサ１１（撮像センサ支持面１２ａ）に接近するユニット内部方向に向けて、内方遮光壁１５ｆが立設されている。内方遮光壁１５ｆは、その先端部が撮像センサ１１の撮像面に近接する位置まで延出されている。図６に示すように、撮像センサ１１の撮像面と平行な方向における内方遮光壁１５ｆの幅Ｗ１は、遮光マスク部１５ａの境界遮光部１５ｃの幅Ｗ２よりも小さい。

以上の遮光部材１５によって、撮像センサユニット１０において第１の受光エリア１１Ｍ側と第２の受光エリア１１Ｓ側とで光路を分離させる遮光手段が構成されている。図３に示すように、メイン光学系を構成する第２プリズム２４の出射面２４-ｏから出射される光束は、遮光部材１５の第１開口部１５ｄを通して撮像センサ１１の撮像面の第１の受光エリア１１Ｍに入射され、この第１開口部１５ｄを除く遮光マスク部１５ａ（特に境界遮光部１５ｃ）や内方遮光壁１５ｆによって、撮像センサ１１の第２の受光エリア１１Ｓには入射しないように遮られる。同様に、サブ光学系のサブ撮影用レンズ群４０から出射される光束は、遮光部材１５の第２開口部１５ｅを通して撮像センサ１１の撮像面の第２の受光エリア１１Ｓに入射され、この第２開口部１５ｅを除く遮光マスク部１５ａ（特に境界遮光部１５ｃ）や内方遮光壁１５ｆによって、撮像センサ１１の第１の受光エリア１１Ｍに入射しないように遮られる。これによって、撮像センサユニット１０においては、メインカメラモードとサブカメラモードのそれぞれにおいて、撮影に使用しない別光学系（メインカメラモードではサブ光学系、サブカメラモードではメイン光学系）からの有害光を遮断することができる。

特に遮光部材１５では、撮像センサ１１の撮像面と平行な方向への広がりを有する境界遮光部１５ｃと、撮像面と直交する方向へ延設された内方遮光壁１５ｆの組み合わせによって、様々な方向からの有害光を確実に遮断することができる。なお、撮像センサ１１の撮像面に直交する立壁状の内方遮光壁１５ｆよりも、撮像面と平行な平面状の境界遮光部１５ｃを幅広にした（Ｗ１＜Ｗ２）ことで、内方遮光壁１５ｆの側壁による反射光が撮像センサ１１の撮像面へ向かいにくくなっており、より高い光学性能が得られる。すなわち、内方遮光壁１５ｆに向かおうとする光線を境界遮光部１５ｃの縁部で遮ることができ、有害な反射光の原因となる光線が内方遮光壁１５ｆの壁面まで届きにくくなっている。

以上のように、撮像センサユニット１０は、撮像センサ保持枠１２の開口部をカバーガラス１３で塞ぐことにより防塵空間１４内に遮光部材１５が保持され、遮光機能を備えたセンサユニットとしてパッケージングされるように構成されている。これにより、コンパクトかつシンプルな構造で、撮像センサ１１に対する有害光の入射を防ぐことができる。また、撮像センサユニット１０は、撮像センサ保持枠１２内に遮光部材１５を嵌め込んでカバーガラス１３を取り付けるだけで完成するので、製造が容易で生産コストを低く抑えることができる。さらに、撮像センサユニット１０単体で遮光機能が完結しているため、撮像モジュール２０内に別途遮光手段を設けなくて済み、撮像モジュール２０全体としての生産性やメンテナンス性の向上にも寄与する。

続いて、図１０以下を参照して、本発明を適用した撮像センサユニットの異なる実施形態を説明する。以降の各実施形態では、先の実施形態と共通する部分については同じ符号で示し、重複する説明は省略する。

図１０から図１３は、第２の実施形態の撮像センサユニット１１０を示す。撮像センサ保持枠１２の立壁枠部１２ｂの端部には、カバーガラス支持面１２ｃからセンサ支持面１２ａ側に接近するように有底状に切り欠かれた全周凹部（端面凹部）１２ｄが形成されている。全周凹部１２ｄは、立壁枠部１２ｂの全体に亘り、その内壁（内縁）部に臨ませて形成された矩形枠状の凹部であり、この全周凹部１２ｄに遮光部材６０が支持されている。遮光部材６０は、カバーガラス１３と略平行をなす平面状の薄いシート状体からなり、その外縁部６０ａが全周凹部１２ｄ上に載置され、この載置状態で、遮光部材６０の上面と立壁枠部１２ｂのカバーガラス支持面１２ｃが略面一になる。そして、カバーガラス支持面１２ｃにカバーガラス１３を被せて固定することにより、カバーガラス１３と全周凹部１２ｄの底面によって、撮像センサ１１の撮像面と直交する方向への移動が規制された状態で、遮光部材６０の外縁部６０ａが挟着保持される。この挟着保持状態では、全周凹部１２ｄの内壁面によって、撮像センサ１１の撮像面と平行な方向への遮光部材６０も移動も規制される。以上のようにして、撮像センサ保持枠１２の全周凹部１２ｄとカバーガラス１３によって、撮像センサ１１の撮像面と平行な方向と撮像面と直交する方向のいずれの方向にも移動を規制された状態で、防塵空間１４内に遮光部材６０が保持される。

遮光部材６０には、境界遮光部６０ｂによって隔てられた第１開口部６０ｃと第２開口部６０ｄが形成されている。第１開口部６０ｃは、撮像センサ１１の第１の受光エリア１１Ｍに対応して位置する矩形穴であり、第２開口部６０ｄは第２の受光エリア１１Ｓに対応して位置する矩形穴であり、境界遮光部６０ｂは、この受光エリア１１Ｍ、１１Ｓの境界部に位置して、それぞれの受光エリアへの対応しない光学系からの光線入射を防ぐ。

この実施形態の撮像センサユニット１１０では特に、遮光手段として薄いシート状の遮光部材６０を採用することで構成が簡略化され、製造コストを低く抑えることができる。

図１４から図１７は、第３の実施形態の撮像センサユニット２１０を示す。撮像センサ保持枠１２の立壁枠部１２ｂを構成する４辺の壁部のうち、互いに平行をなす一対の長手方向壁部には、カバーガラス支持面１２ｃからセンサ支持面１２ａ側に接近するように有底状に切り欠かれた一対の対向凹部（端面凹部）１２ｅが形成されている。一対の対向凹部１２ｅは、立壁枠部１２ｂの内壁（内縁）部に臨ませて、互いに対向する位置関係で形成されており、その底面部は撮像センサ１１の撮像面に近接した高さ位置に設定されている。この一対の対向凹部１２ｅに遮光部材６１が支持されている。遮光部材６１は、一対の対向凹部１２ｅを結ぶ撮像センサ保持枠１２の短手方向に向けて一様な断面形状をなす橋絡部材であり、対向凹部１２ｅに対応する幅の幅広遮光部６１ａと、幅広遮光部６１ａの中央部から突出し該幅広遮光部６１ａよりも幅狭の幅狭遮光壁６１ｂとを有する。幅広遮光部６１ａの上面側は、幅方向中央の幅狭遮光壁６１ｂに接近するにつれて徐々に高くなる傾斜面６１ｃとなっている。この傾斜面６１ｃによって、幅狭遮光壁６１ｂで反射した光線が、撮像センサ１１に向かうのを防止することができる。

遮光部材６１は、幅広遮光部６１ａをセンサ支持面１２ａ側に向けた状態で、その両端部が対をなす対向凹部１２ｅに挿入され、幅広遮光部６１ａの底面が対向凹部１２ｅの底面部に当て付くことで撮像センサ保持枠１２内への挿入が規制される。前述のように、対向凹部１２ｅの底面部は撮像センサ１１の撮像面に近接した高さ位置にあるため、これに支持される幅広遮光部６１ａの底面部も、撮像センサ１１の撮像面に近接して位置される（図１５、図１６参照）。この挿入規制状態で、遮光部材６１の幅狭遮光壁６１ｂの突出端部と、撮像センサ保持枠１２のカバーガラス支持面１２ｃとが略同一平面上に位置される。そして、カバーガラス支持面１２ｃに対してカバーガラス１３を被せて固定すると、このカバーガラス１３に幅狭遮光壁６１ｂの突出端部が当て付き、センサ支持面１２ａから離れる方向、すなわち撮像センサ保持枠１２から脱落する方向の遮光部材６１の移動も規制される。また、撮像センサ１１の撮像面と平行な方向についても、一対の対向凹部１２ｅの内壁面と幅広遮光部６１ａの端部との係合関係によって、遮光部材６１の移動が規制される。以上のようにして、撮像センサ保持枠１２の一対の対向凹部１２ｅとカバーガラス１３によって、撮像センサ１１の撮像面と平行な方向と撮像面と直交する方向のいずれの方向にも移動を規制された状態で、防塵空間１４内に遮光部材６１が保持される。

以上のように撮像センサユニット２１０内に保持された遮光部材６１は、撮像センサ１１における第１の受光エリア１１Ｍと第２の受光エリア１１Ｓの境界部の延長上に位置して、それぞれの受光エリアへの対応しない光学系からの光線入射を防ぐ。遮光部材６１では、撮像面と平行な方向への広がりを有する幅広遮光部６１ａと、撮像面と直交する方向へ延設された幅狭遮光壁６１ｂの組み合わせによって、有害光を確実に遮断することができる。そして、第１の実施形態の遮光部材１５における境界遮光部１５ｃと内方遮光壁１５ｆの関係と同様に、幅広の幅広遮光部６１ａによって、立壁状の幅狭遮光壁６１ｂの側壁面による有害な反射光も遮ることができる。

この実施形態の撮像センサユニット２１０では、一対の対向凹部１２ｅの間を橋絡する細長い遮光部材６０を採用することで、特に小型化に関して有利な構成になっている。しかも、遮光部材６１は、幅広遮光部６１ａと幅狭遮光壁６１ｂを組み合わせた構造であるため、小型でありながら高い遮光性能を有している。

図１８から図２２は、第４の実施形態の撮像センサユニット３１０を示す。この撮像センサユニット３１０に設けられる遮光部材６２の支持脚部６２ｂは、第１の実施形態の遮光部材１５の支持脚部１５ｂと同様に、撮像センサ保持枠１２の立壁枠部１２ｂの内壁部に嵌合して、撮像センサ１１の撮像面と平行な方向への移動が規制される。遮光部材６２の遮光マスク部６２ａには、撮像センサ１１の第１の受光エリア１１Ｍに対向する第１開口部６２ｄと、撮像センサ１１の第２の受光エリア１１Ｓに対応する第２開口部６２ｅと、これら開口部６２ｄ、６２ｅを隔てる境界遮光部６２ｃとが形成され、境界遮光部６２ｃから撮像センサ１１（センサ支持面１２ａ）に接近する方向に向けて、内方遮光壁６２ｆが立設されている。遮光部材６２の境界遮光部６２ｃからはさらに、内方遮光壁６２ｆの突出方向とは反対側に向けて、すなわち撮像センサ１１から離れる方向に向けて、外方遮光壁６２ｇが突設されている。図１９に示すように、撮像センサ１１の撮像面と平行な方向において、内方遮光壁６２ｆの幅Ｗ１、境界遮光部６２ｃの幅Ｗ２及び外方遮光壁６２ｇの幅Ｗ３は、Ｗ１＜Ｗ３＜Ｗ２の関係にある。

支持脚部６２ｂを撮像センサ保持枠１２のセンサ支持面１２ａに当て付けた状態で、遮光マスク部６２ａの上面と、撮像センサ保持枠１２のカバーガラス支持面１２ｃとが略面一になり、外方遮光壁６２ｇはカバーガラス支持面１２ｃとの同一平面位置よりも外方に突出する。カバーガラス１３は、この外方遮光壁６２ｇを境界にして分割される第１カバーガラス１３ａと第２カバーガラス１３ｂとで構成されている。第１カバーガラス１３ａと第２カバーガラス１３ｂはそれぞれ矩形をなし、第１カバーガラス１３ａが遮光部材６２の第１開口部６２ｄを覆い、第２カバーガラス１３ｂが第２開口部６２ｅを覆うように、撮像センサ保持枠１２のカバーガラス支持面１２ｃに被せて固定される。このとき、第１カバーガラス１３ａと第２カバーガラス１３ｂの互いに対向する一辺部は、遮光部材６のうち、外方遮光壁６２ｇの側面部と境界遮光部６２ｃの上面部とにより形成されるＬ字状の段部に対して係合する。すなわち、外方遮光壁６２ｇが、第１カバーガラス１３ａと第２カバーガラス１３ｂの間の遮光壁進入空間１３ｃに挿入される。以上のようにして遮光部材６２は、撮像センサ保持枠１２のセンサ支持面１２ａと第１、第２のカバーガラス１３ａ、１３ｂとによって挟まれて、撮像センサ１１の撮像面と直交する方向の支持位置が定まる。

第１の実施形態の遮光部材１５と同じく、遮光部材６２における境界遮光部６２ｃと内方遮光壁６２ｆは、撮像センサ１１の受光エリア１１Ｍ、１１Ｓの境界部の延長上に位置して、それぞれの受光エリアへの対応しない光学系からの光線入射を防ぐ。遮光部材６２ではさらに、境界遮光部６２ｃ上に、カバーガラス１３の遮光壁進入空間１３ｃに挿入される態様で外方遮光壁６２ｇが設けられているため、撮像センサユニット３１０は、カバーガラス１３の表面から撮像センサ１１の撮像面に至るまでの光路の全域が、受光エリア１１Ｍ側の光路と受光エリア１１Ｓ側の光路とに遮光部材６２によって隔てられている。これにより、有害光に対する遮光性能がより一層高くなっている。また、撮像センサ１１の撮像面と平行な方向において外方遮光壁６２ｇは境界遮光部６２ｃよりも幅狭であるため（Ｗ３＜Ｗ２）、外方遮光壁６２ｇの側壁面による反射光を境界遮光部６２ｃで遮断できる点でも優れている。

なお、撮像センサユニット３１０では、二分割された第１カバーガラス１３ａと第２カバーガラス１３ｂを用いているが、遮光壁進入空間１３ｃの両端部が閉じられてスリット状になっている一体構造のカバーガラスを用いることも可能である。

以上、図示実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、発明の要点を逸脱しない限りにおいて異なる構成にすることが可能である。例えば、実施形態の撮像モジュール２０では、メイン光学系はコ字型の光路を形成し、サブ光学系は直線状の光路を形成しているが、各々の光学系の光路は、これと異なる態様であってもよい。一例として、メイン光学系を、図３における出射光軸ＯＰ-Ｍ３に沿う方向に光学要素を並べた直線的な光路形状のタイプに置き換えることも可能である。

また、図示実施形態では、撮像センサ保持枠１２との間に遮光部材を保持する透光部材を透明なカバーガラス１３としているが、カバーガラスに代えて何らかの光学的効果を有する光学フィルタを設け、この光学フィルタを透光部材としてもよい。

また、図示実施形態では、撮像センサユニットがメイン光学系とサブ光学系に対応した２つの受光エリア１１Ｍ、１１Ｓを有しているが、撮像センサユニットにおいて３つ以上の光学系に対応する３つ以上の受光エリアが存在する態様であっても本発明は適用が可能である。この場合、第１、第２及び第４の実施形態の撮像センサユニット１０、１１０、３１０のように、遮光部材が撮像面前方に位置する平面状の遮光マスク部を有している場合には、この遮光マスク部上に形成する開口部の数や位置を変化させることで対応させることができる。また、第３の実施形態の撮像センサユニット２１０のように、遮光部材が撮像センサ保持枠の対向凹部間に架け渡された形態の橋絡部材である場合には、その本数を増やしたり、交差させたりするなどして対応させることができる。

また、図示実施形態の撮像センサユニットでは、単一の撮像センサ１１の撮像面をメイン光学系用の受光エリア１１Ｍとサブ光学系用の受光エリア１１Ｓに分けて使用しているが、複数の光学系に対応して別々の撮像センサが設けられているタイプの撮像センサユニットにも、本発明は適用が可能である。これら複数の撮像センサが近接して配置されている場合には、単一の撮像センサの撮像面を分割使用している場合と同様に、それぞれの撮像センサの撮像面に対して隣接する別光学系からの有害な光が入射するおそれがあるので、撮像センサ近傍で光路を隔てる遮光構造が必要とされる。そして、この遮光構造を備えた撮像センサユニットの構成に際して本発明を適用することが有効である。

本発明を適用した撮像センサユニットを搭載した撮像モジュールの前方斜視図である。 同撮像モジュールの後方斜視図である。 同撮像モジュールの長手方向に沿う断面図である。 同撮像モジュールにおける回路構成要素の制御関係を示すブロック図である。 第１の実施形態の撮像センサユニットの平面図である。 図５のVI-VI線に沿う撮像センサユニットの断面図である。 図５のVII-VII線に沿う撮像センサユニットの断面図である。 第１の実施形態の撮像センサユニットの分解斜視図である。 第１の実施形態における遮光部材を図８とは反対側から見た図である。 第２の実施形態の撮像センサユニットの平面図である。 図１０のXI-XI線に沿う撮像センサユニットの断面図である。 図１０のXII-XII線に沿う撮像センサユニットの断面図である。 第２の実施形態の撮像センサユニットの分解斜視図である。 第３の実施形態の撮像センサユニットの平面図である。 図１４のXV-XV線に沿う撮像センサユニットの断面図である。 図１４のXVI-XVI線に沿う撮像センサユニットの断面図である。 第３の実施形態の撮像センサユニットの分解斜視図である。 第４の実施形態の撮像センサユニットの平面図である。 図１８のXIX-XIX線に沿う撮像センサユニットの断面図である。 図１８のXX-XX線に沿う撮像センサユニットの断面図である。 第４の実施形態の撮像センサユニットの分解斜視図である。 第４の実施形態における遮光部材を図２１とは反対側から見た図である。

符号の説明

１０ 撮像センサユニット
１１ 撮像センサ
１１Ｍ 第１の受光エリア
１１Ｓ 第２の受光エリア
１２ 撮像センサ保持枠
１２ａ センサ支持面
１２ｂ 立壁枠部
１２ｃ カバーガラス支持面
１２ｄ 全周凹部（端面凹部）
１２ｅ 対向凹部（端面凹部）
１３ カバーガラス（透光部材）
１３ａ 第１カバーガラス
１３ｂ 第２カバーガラス
１３ｃ 遮光壁進入空間
１４ 防塵空間
１５ 遮光部材
１５ａ 遮光マスク部
１５ｂ 支持脚部
１５ｃ 境界遮光部
１５ｄ 第１開口部
１５ｅ 第２開口部
１５ｆ 内方遮光壁
２０ 撮像モジュール
２１ 第１プリズム（メイン光学系）
２２ 第１レンズ群（メイン光学系）
２３ 第２レンズ群（メイン光学系）
２４ 第２プリズム（メイン光学系）
３０ ハウジング（筐体）
３１ 第１の撮影開口
３２ 基板取付開口
３８ 第２の撮影開口
４０ サブ撮影用レンズ群（サブ光学系）
５０ カバー基板
５２ デジタルシグナルプロセッサ
６０ 遮光部材
６０ａ 外縁部
６０ｂ 境界遮光部
６０ｃ 第１開口部
６０ｄ 第２開口部
６１ 遮光部材
６１ａ 幅広遮光部
６１ｂ 幅狭遮光壁
６１ｃ 傾斜面
６２ 遮光部材
６２ａ 遮光マスク部
６２ｂ 支持脚部
６２ｃ 境界遮光部
６２ｄ 第１開口部
６２ｅ 第２開口部
６２ｆ 内方遮光壁
６２ｇ 外方遮光壁
１１０ 撮像センサユニット
２１０ 撮像センサユニット
３１０ 撮像センサユニット

Claims (10)

1. 複数の光学系からの光束が入射され、該複数の光学系のそれぞれの結像位置である複数の受光エリア上に、少なくとも一つの撮像センサの撮像面を位置させた撮像センサユニットにおいて、
   上記撮像センサを保持するセンサ保持枠と；
   上記撮像センサの撮像面の前方に位置させて上記センサ保持枠に支持された透光部材と；
   上記センサ保持枠に設けた支持面と上記透光部材の間に挟まれて保持され、上記複数の受光エリアの境界部に位置してそれぞれの受光エリアに対する別光学系からの光線入射を防ぐ遮光部材と；
   を備えたことを特徴とする撮像センサユニット。
2. 請求項１記載の撮像センサユニットにおいて、上記センサ保持枠は、上記撮像センサを支持するセンサ支持面と、撮像センサを囲んで上記センサ支持面上に立設されその端面に上記透光部材を支持する立壁枠部とを備え、
   上記遮光部材は、上記センサ保持枠の立壁枠部の内壁部に嵌合する枠状をなす支持脚部と、上記複数の受光エリアに対応する複数の開口部と該複数の開口部の間の境界遮光部を含む平面状の遮光マスク部 とを有し、
   上記遮光部材は、上記支持脚部が上記センサ支持面に当接し、上記遮光マスク部が上記透光部材に当接して、上記撮像センサの撮像面と直交する方向への移動が規制されることを特徴とする撮像センサユニット。
3. 請求項２記載の撮像センサユニットにおいて、上記遮光部材は、上記遮光マスク部の境界遮光部から上記センサ支持面に接近する方向に突出形成された内方遮光壁を有していることを特徴とする撮像センサユニット。
4. 請求項３記載の撮像センサユニットにおいて、上記内方遮光壁は、上記遮光マスク部の境界遮光部よりも幅狭である撮像センサユニット。
5. 請求項２ないし４のいずれか１項記載の撮像センサユニットにおいて、上記遮光部材は、上記遮光マスク部の境界遮光部から、上記センサ支持面とは反対方向に突出形成される外方遮光壁を有することを特徴とする撮像センサユニット。
6. 請求項５記載の撮像センサユニットにおいて、上記透光部材は、上記外方遮光壁を挟んで隔てられる複数の透光部材からなっていることを特徴とする撮像センサユニット。
7. 請求項１記載の撮像センサユニットにおいて、上記センサ保持枠は、撮像センサを支持するセンサ支持面と、撮像センサを囲んで上記センサ支持面上に立設されその端面に上記透光部材を支持する立壁枠部と、上記立壁枠部の上記端面からセンサ支持面方向に向けて形成した端面凹部とを備え、
   上記遮光部材は、上記センサ保持枠の端面凹部と上記透光部材の間で挟着保持されることを特徴とする撮像センサユニット。
8. 請求項７記載の撮像センサユニットにおいて、上記センサ保持枠の端面凹部は、上記立壁枠部全体の内壁部に臨ませて形成された全周凹部からなり、
   上記遮光部材は、その外縁部が上記全周凹部に支持され、上記複数の受光エリアに対応する複数の開口部と該複数の開口部の間の境界遮光部とが形成されたシート状体からなることを特徴とする撮像センサユニット。
9. 請求項７記載の撮像センサユニットにおいて、上記センサ保持枠の端面凹部は、上記立壁枠部の内壁部に臨む対向位置に設けた少なくとも一対の対向凹部からなり、
   上記遮光部材は、その端部が上記一対の対向凹部に支持され、上記複数の受光エリアの間の境界領域に沿って延設された橋絡部材からなることを特徴とする撮像センサユニット。
10. 請求項９記載の撮像センサユニットにおいて、上記遮光部材は、上記一対の対向凹部と略同幅で該一対の対向凹部に係合する幅広遮光部と、上記幅広遮光部から上記センサ支持面とは反対方向に向けて突出形成された、該幅広遮光部よりも幅狭の幅狭遮光壁とを有し、上記幅広遮光部が上記一対の対向凹部の底部に当接し、上記幅狭遮光壁が上記透光部材に当接して、上記撮像センサの撮像面と直交する方向への移動が規制されることを特徴とする撮像センサユニット。

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