JP2012124633A - 撮像装置及び携帯端末 - Google Patents

Abstract

【課題】外部からの塵埃が撮像素子に付着しないように接着剤により封止して外気と流通しない気密空間を形成し、該気密空間の温度上昇によって生ずる内圧の増加を簡単な構成で吸収した撮像装置。
【解決手段】少なくとも、撮像光学系と、撮像素子が実装されたプリント配線板と、該プリント配線板が接合された枠体とを有し、該撮像光学系内の所定の光学素子と、該プリント配線板と、該枠体とにより囲まれた気密空間が形成された撮像装置において、
前記気密空間が外気と通気する通気孔を設け、該通気孔にゴム製の球体を圧入したことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、少なくとも撮像光学ユニットと撮像素子が実装されたプリント配線板とを有する撮像装置、及び該撮像装置を備えた携帯端末に関する。

従来より、小型で薄型の撮像装置が携帯電話機やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等の小型で薄型の電子機器である携帯端末に搭載されるようになり、これにより遠隔地へ音声情報だけでなく画像情報も相互に伝送することが可能となっている。

これらの撮像装置には、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型イメージセンサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサ等の撮像素子が使用されている。

このような撮像装置の一例を図７の断面図に示す。

本撮像装置において、撮像光学系６１は撮像レンズＬ６及び赤外カットフィルタＦ６により構成される。そして、被写体の光像は撮像光学系６１により撮像素子６２に結像する。

撮像光学系６１の中の撮像レンズＬ６は鏡枠６３に接合され保持されている。

撮像素子６２はワイヤーボンディングによってプリント配線板６４に実装され、更にプリント配線板６４は枠体６５に接合されている。また、赤外カットフィルタＦ６も枠体６５に接合され保持されている。

そして、鏡枠６３に枠体６５が接合されて一体化し、撮像装置が形成される。

ここで、各部材は接着剤により接合されているが、その方法が接合部所により異なる。即ち、外気中の塵埃が撮像素子６２に付着すると画像不良が生ずるので、枠体６５に赤外カットフィルタＦ６及びプリント配線板６４を接合する際には接着剤を全周にわたって滴下して間隙を完全に封止する。この結果、赤外カットフィルタＦ６、枠体６５及びプリント配線板６４により囲まれた空間Ｓ６１は気密空間となり、撮像素子６２は空間Ｓ６１の中に配置されているので塵埃が付着することが防止される。

なお、撮像レンズＬ６、鏡枠６３、枠体６５及び赤外カットフィルタＦ６に囲まれた空間Ｓ６２に塵埃が侵入しても大きな問題は生じないので、鏡枠６３に撮像レンズＬ６及び枠体６５を接合する際には接着剤を周方向の数カ所に滴下すればよく、間隙を完全に封止する必要はない。

使用する接着剤は熱硬化型や紫外線熱硬化併用型であるために、組み立てて接着剤を滴下した撮像装置を高温の恒温槽内で加熱して接着剤を硬化させることになる。また、撮像装置を組み込んだ携帯電話機等の携帯端末は、炎天下の車内等に放置されて高温に加熱されることがある。この結果、気密状態の空間Ｓ６１内の空気は高温に上昇して膨張する。

これにより、赤外カットフィルタＦ６は空間Ｓ６１の内圧を受け、接着剤が剥がれて赤外カットフィルタＦ６が浮いたり、赤外カットフィルタＦ６が割れたりする。この結果、画像性能に重大な影響を及ぼすと共に、撮像素子６２に塵埃等が付着する虞が生ずる。

一方、鏡胴内部の温度上昇による内圧の影響を防止する特許公報が開示されている。

例えば、鏡胴の一部に伸縮する蛇腹を設け、鏡胴内部の空気の膨張に対処できるようにしたテレビカメラ用レンズユニットが知られている（特許文献１参照）。

また、鏡胴に外部と通気する溝を形成したレンズ鏡胴が知られている（特許文献２参照）。

特開平６−７８１９２号公報 特開平１１−２３１１９０号公報

特許文献１においては、鏡胴内部の温度上昇による内圧の影響を防止するため、鏡胴に蛇腹を設けているが、テレビカメラに用いる大型の鏡胴では可能であっても、本発明の如く携帯端末に用いるような小型な撮像装置の場合では、非常に小型な蛇腹を設けることになって、実現性が困難である。また、伸縮する蛇腹を設けると原価高にもなる。

特許文献２においては、鏡胴に外部と通気する溝を形成しているが、この溝を通して外部から塵埃が侵入する可能性がある。従って、フィルムを用いるカメラならともかく、本発明の如き撮像素子を有する撮像装置においては、侵入した塵埃が撮像素子に付着して画像性能に影響を及ぼす虞がある。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、外部からの塵埃が撮像素子に付着しないように接着剤により封止して外気と流通しない気密空間を形成し、該気密空間の温度上昇によって生ずる内圧の増加を簡単な構成で吸収した撮像装置及び該撮像装置を備えた携帯端末を提案することを目的とする。

上記目的は下記に記載した発明により達成される。

１．少なくとも、撮像光学系と、撮像素子が実装されたプリント配線板と、該プリント配線板が接合された枠体とを有し、該撮像光学系内の所定の光学素子と、該プリント配線板と、該枠体とにより囲まれた気密空間が形成された撮像装置において、
前記気密空間が外気と通気する通気孔を設け、該通気孔にゴム製の球体を圧入したことを特徴とする撮像装置。

２．前記気密空間から前記通気孔の中の球体までの空間に位置する空気が所定の温度に上昇したときの膨張量より、前記通気孔の中の球体から前記通気孔の出口までの空間の容積の方が大きくなるように設定したことを特徴とする前記１に記載の撮像装置。

３．前記所定の光学素子はフィルタであり、前記枠体に接合されていることを特徴とする前記１又は前記２に記載の撮像装置。

４．前記通気孔は前記枠体に形成されていることを特徴とする前記３に記載の撮像装置。

５．前記通気孔は前記撮像光学系の中の撮像レンズを保持する鏡枠に形成されていることを特徴とする前記３に記載の撮像装置。

６．前記通気孔は前記撮像光学系の光軸と平行に形成されていることを特徴とする前記１〜５の何れか１項に記載の撮像装置。

７．前記通気孔は前記撮像光学系の光軸と直交して形成されていることを特徴とする前記１〜４の何れか１項に記載の撮像装置。

８．前記通気孔は複数本形成されていることを特徴とする前記６に記載の撮像装置。

９．前記１〜８の何れか１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。

本発明の撮像装置及び携帯端末によれば、外部からの塵埃が撮像素子に付着しないように接着剤により封止して外気と流通しない気密空間を形成し、該気密空間の温度上昇によって生ずる内圧の増加を簡単な構成で吸収することができる。

携帯電話機の外観図である。 第１の実施の形態における撮像装置の断面図である。 第２の実施の形態における撮像装置の断面図である。 第３の実施の形態における撮像装置の断面図である。 、図４をＡ−Ａで切断したときの枠体等の断面図である、 第３の実施の形態における枠体等の斜視図である。 従来における撮像装置の断面図である。

本発明の撮像装置及び携帯端末の実施の形態を図を参照して詳細に説明する。

先ず、撮像装置を備えた携帯端末として携帯電話機の一例を図１の外観図に基づいて説明する。なお、図１（Ａ）は折り畳んだ携帯電話機を開いて内側から見た図であり、図１（Ｂ）は折り畳んだ携帯電話機を開いて外側から見た図である。

図１において、携帯電話機は、表示画面Ｄ１，Ｄ２を備えたケースとしての上筐体７１と、操作ボタンＢ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。撮像装置は、上筐体７１内の表示画面Ｄ２の下方に内蔵されていて、上筐体７１の外表面に撮像レンズＬが露出している。

なお、この撮像装置の位置は上筐体７１内の表示画面Ｄ２の上方や側面に配置してもよい。また、携帯電話機は折り畳み式に限定されるものではない。

次に、撮像装置に関する３種の実施の形態を説明する。
［第１の実施の形態］
第１の実施の形態を図２の撮像装置の断面図を参照して説明する。

本撮像装置において、撮像光学系１は撮像レンズＬ及び赤外カットフィルタＦ（所定の光学素子）により構成される。そして、被写体の光像は撮像光学系１により撮像素子２に結像する。

撮像光学系１の中の撮像レンズＬは鏡枠１３に接合され保持されている。

撮像素子２はワイヤーボンディングによってプリント配線板４に実装され、更にプリント配線板４は枠体１５に接合されている。また、赤外カットフィルタＦも枠体１５に接合され保持されている。

そして、鏡枠１３に枠体１５が接合されて一体化し、撮像装置が形成されている。

ここで、各部材は接着剤により接合されているが、その方法が接合部所により異なる。即ち、外気中の塵埃が撮像素子２に付着すると画像不良が生ずるので、枠体１５に赤外カットフィルタＦ及びプリント配線板４を接合する際には接着剤を全周にわたって滴下して間隙を完全に封止する。この結果、赤外カットフィルタＦ、枠体１５及びプリント配線板４により囲まれた空間Ｓ１１は気密空間となり、撮像素子２は空間Ｓ１１の中に配置されているので塵埃が付着することが防止される。

なお、撮像レンズＬ、鏡枠１３、枠体１５及び赤外カットフィルタＦに囲まれた空間Ｓ１２に塵埃が侵入しても大きな問題は生じないので、鏡枠１３に撮像レンズＬ及び枠体１５を接合する際には接着剤を周方向の数カ所に滴下すればよく、間隙を完全に封止する必要はない。

使用する接着剤は熱硬化型や紫外線熱硬化併用型であるために、組み立てて接着剤を滴下した撮像装置を高温の恒温槽内で加熱して接着剤を硬化させることになる。また、撮像装置を組み込んだ携帯電話機等の携帯端末は、炎天下の車内等に放置されて高温に加熱されることがある。この結果、気密状態の空間Ｓ１１内の空気は高温に上昇して膨張する。

これにより、赤外カットフィルタＦは空間Ｓ１１の内圧を受け、接着剤が剥がれ赤外カットフィルタＦが浮いたり、赤外カットフィルタＦが割れたりする。この結果、画像性能に重大な影響を及ぼすと共に、撮像素子２に塵埃等が付着する虞が生ずる。

この問題を解決するために、空間Ｓ１１と外気とが通気する通気孔１５ａを枠体１５に設けている。通気孔１５ａは撮像光学系１の光軸Ｏと平行に配置され、小孔１５ｂにより空間Ｓ１１と連通している。

但し、単に通気孔１５ａを設けたままでは、外気中の塵埃が通気孔１５ａから空間Ｓ１１に侵入する虞がある。そこで、シリコンゴム等により球状に形成された球体１７を通気孔１５ａの出口１５ｃから圧入し、塵埃の侵入を防止する。なお、球体１７を僅かに弾性変形させて通気孔１５ａに圧入するので、球体１７は撮像装置を逆さにしても出口１５ｃから飛び出すことはなく、更に撮像装置に振動や衝撃が掛かっても出口１５ｃから飛び出すことはない。

ここで、枠体１５にプリント配線板４を接合する接着剤を硬化させるために高温の恒温槽内で加熱した場合に、空間Ｓ１１の空気、小孔１５ｂ内の空気、及び通気孔１５ａ内における球体１７と小孔１５ｂとの空間Ｓ１３の空気も温度上昇する。これにより、空間Ｓ１１から空間Ｓ１３までの空気は加圧されるが、その圧力に応じて球体１７が出口１５ｃの方向に移動する。従って、内圧によって赤外カットフィルタＦに悪影響が生ずることがない。また、撮像装置が携帯電話機等に組み込まれて炎天下の車内等に放置されて高温に加熱される場合も同様である。

なお、撮像装置が高温に加熱される温度は最大８０℃程度と想定されるので、球体１７が圧入された位置と出口１５ｃとの間の空間Ｓ１４の容積は、空間Ｓ１１から空間Ｓ１３までの空気が常温から８０℃に加熱されて膨張したときの膨張量（８０℃での空気体積−常温での空気体積）以上にする必要がある。

その後、撮像装置の温度が低下し常温に戻ったときは、空間Ｓ１１から空間Ｓ１３までの空気の温度も常温に戻るので、内圧も低下する。従って、球体１７は外気圧によって押圧され、小孔１５ｂの方に移動して元の位置に戻る。
［第２の実施の形態］
第２の実施の形態を図３の撮像装置の断面図を参照して説明する。

本撮像装置において、撮像レンズＬ及び赤外カットフィルタＦにより構成される撮像光学系１、撮像素子２及びプリント配線板４は第１の実施の形態に示したものと同様である。従って、重複した詳細な説明は省略する。

撮像レンズＬは鏡枠２３に保持され、赤外カットフィルタＦ及びプリント配線板４は枠体２５に接合されている。そして、鏡枠２３に枠体２５が接合されて一体化し、撮像装置が形成されている。

本実施の形態においては、鏡枠２３に通気孔２３ａを撮像光学系１の光軸Ｏと平行に設けると共に、枠体２５に光軸Ｏと平行に小孔２５ａを設けている。そして、通気孔２３ａは小孔２５ａを介し、赤外カットフィルタＦ、枠体２５及びプリント配線板４により囲まれて気密空間となった空間Ｓ２１と連通している。なお、通気孔２３ａは第１の実施の形態の通気孔１５ａより細く、複数本、例えば４本設けられている。また、枠体２５の外周形状が四角の場合は角部に各々設けられている。

各通気孔１５ａにはシリコンゴム等により球状に形成された球体２７が各々圧入され、球体２７は第１の実施の形態と同様に、塵埃の侵入防止と空間Ｓ２１の空気膨張に対する対策になっている。

以上の如く、通気孔２３ａを鏡枠２３に設けることにより、通気孔２３ａの壁が二重になることがないので、撮像装置の外径の増大を抑えることができる。
［第３の実施の形態］
第３の実施の形態を図４の撮像装置の断面図、図５のＡ−Ａで切断したときの枠体等の断面図及び図６の枠体等の斜視図を参照して説明する。

本撮像装置において、撮像レンズＬ及び赤外カットフィルタＦにより構成される撮像光学系１、撮像素子２及びプリント配線板４は第１の実施の形態に示したものと同様である。従って、重複した詳細な説明は省略する。

撮像レンズＬは鏡枠３３に保持され、赤外カットフィルタＦ及びプリント配線板４は枠体３５に接合されている。そして、鏡枠３３に枠体３５が接合されて一体化し、撮像装置が形成される。

なお、図４の断面図は図２，３の断面図と比較して断面位置が９０°異なっているので、撮像素子２からプリント配線板４にボンディングするワイヤーは表示していない。また、撮像素子における撮像面の中心は撮像素子の外形に対する中心からずれていることが多いので、図４における撮像素子２は右方にずれて配置してある。このため、左方にデッドスペースが生ずるので、図５及び図６に示す如く、枠体３５の左部に撮像光学系１の光軸Ｏと直交する通気孔３５ａを設けている。通気孔３５ａは小孔３５ｂを介し、赤外カットフィルタＦ、枠体３５及びプリント配線板４により囲まれて気密空間となった空間Ｓ３１と連通している。

通気孔３５ａにはシリコンゴム等により球状に形成された球体３７が圧入され、球体３７は第１の実施の形態と同様に、塵埃の侵入防止と空間Ｓ３１の空気膨張に対する対策になっている。

なお、以上の説明では温度上昇に伴う内圧の上昇によって影響を受ける光学素子を赤外カットフィルタとした。しかし、赤外カットフィルタに限定されるものではなく、他のフィルタや撮像レンズの一部であってもよい。

また、プリント配線板に実装されるのは撮像素子だけである必要はなく、抵抗、コンデンサ、ＩＣチップ等が適宜実装されていてもよい。

１ 撮像光学系
２ 撮像素子
４ プリント配線板
１３，２３，３３ 鏡枠
１５，２５，３５ 枠体
１５ａ，２３ａ，３５ａ 通気孔
１５ｂ，２５ａ，３５ｂ 小孔
１５ｃ 出口
１７，２７，３７ 球体
Ｌ 撮像レンズ
Ｆ 赤外カットフィルタ
Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４，Ｓ２１，Ｓ３１ 空間
Ｏ 光軸

Claims (9)

1. 少なくとも、撮像光学系と、撮像素子が実装されたプリント配線板と、該プリント配線板が接合された枠体とを有し、該撮像光学系内の所定の光学素子と、該プリント配線板と、該枠体とにより囲まれた気密空間が形成された撮像装置において、
   前記気密空間が外気と通気する通気孔を設け、該通気孔にゴム製の球体を圧入したことを特徴とする撮像装置。
2. 前記気密空間から前記通気孔の中の球体までの空間に位置する空気が所定の温度に上昇したときの膨張量より、前記通気孔の中の球体から前記通気孔の出口までの空間の容積の方が大きくなるように設定したことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記所定の光学素子はフィルタであり、前記枠体に接合されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記通気孔は前記枠体に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
5. 前記通気孔は前記撮像光学系の中の撮像レンズを保持する鏡枠に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
6. 前記通気孔は前記撮像光学系の光軸と平行に形成されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の撮像装置。
7. 前記通気孔は前記撮像光学系の光軸と直交して形成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の撮像装置。
8. 前記通気孔は複数本形成されていることを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
9. 請求項１〜８の何れか１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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