JP2013012951A - センサユニットおよびカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】像光の内部反射を抑制し、フレアの発生を抑えた画像を得ることのできるセンサユニットおよびカメラを提供する。
【解決手段】カメラ１におけるセンサユニット４０は、ブラケット４１に、撮像素子４０Ｓを備える撮像モジュール４２と光学ＬＰＦ４３とが、入射開口４４Ａを有する押圧固定体４４によって装着されている。撮像モジュール４２と光学ＬＰＦ４３の間には、マスク開口４５Ａを有するマスクゴム４５が介装されている。マスクゴム４５におけるマスク開口４５Ａのエッジ４５Ｅの光軸ＯＡからの離間距離は、押圧固定体４４における入射開口４４Ａの開口エッジ４４Ｅの光軸ＯＡからの離間距離と、等しいか、または所定量大きく設定されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、センサユニットおよびカメラに関するものである。

デジタルカメラは、撮像光学系によって結像した被写体像をＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子によって電気信号に変換して画像情報を得る（デジタル画像を撮影する）。
ところで、デジタルカメラに限らず、撮像装置では、撮像光学系から撮像手段（撮像素子等）に至る光路を形成する部材や介在する光学要素は、像光の内部反射を防いでフレアの発生を抑えるように構成されている。（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００７-６５１０９号公報

デジタルカメラでは、撮像光学系から撮像素子に至るに経路に介在する光学要素がフィルムカメラに比較して多く、また、撮像素子の感度も向上している。このため、フレアの発生を抑えた良好な画像を得るには、像光の内部反射をより精密に抑制した構成が必要となっている。

本発明の課題は、像光の内部反射を抑制し、フレアの発生を抑えた画像を得ることのできるセンサユニットおよびカメラを提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。

請求項１に記載の発明は、撮像素子（４０Ｓ）を備える撮像モジュール（４２）と、前記撮像モジュール（４２）の前面側に位置する光線透過光学部材（４３）と、前記光線透過光学部材（４３）を前記撮像モジュール（４２）に固定する固定部材（４４）と、前記撮像モジュール（４２）と前記光線透過光学部材（４３）との間に介装されたシール部材（４５）と、を備え、前記シール部材（４５）の内周縁（４５Ｅ）は、前記撮像モジュール（４２）への入射光軸（ＯＡ）を中心とする径方向における位置が前記固定部材（４４）の内周縁（４４Ｅ）と一致または前記固定部材（４４）の内周縁（４４Ｅ）より外側に位置していること、を特徴とするセンサユニット（４０）である。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のセンサユニットであって、前記光線透過光学部材は、光学ローパスフィルタ（４３）であること、を特徴とするセンサユニット（４０）である。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のセンサユニットであって、
前記撮像素子（４０Ｓ）より光線入射側に、前記撮像素子（４０Ｓ）への入射光軸を中心とする径方向における内周縁（８１）が前記固定部材（４４）の内周縁（４４Ｅ）より内側に位置する薄板状の遮光部材（８０）を備えること、を特徴とするセンサユニット（４００）である。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のセンサユニットであって、前記遮光部材（８０）は、前記固定部材（４４）の光線入射側に配設されていること、を特徴とするセンサユニット（４００）である。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のセンサユニットを備えるカメラ（１）である。

本発明によれば、像光の内部反射を抑制し、フレアの発生を抑えた画像を得ることのできるセンサユニットおよびカメラを提供できる。

本発明の第１実施形態を適用したカメラの概略構成断面図である。 図１のＡ部拡大図であるセンサユニットの部分拡大断面図である。 第２実施形態を適用したセンサユニットの部分拡大断面図である。 比較例としてのセンサユニットの部分拡大断面図である。

（第１実施形態）
以下、図面を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態を適用したカメラ１の概略構成断面図である。
なお、以下の説明図には、説明と理解を容易にするために、ＸＹＺ直交座標系を設けた。この座標系では、撮影者が光軸ＯＡを水平として横長の画像を撮影する場合のカメラの位置（以下、正位置という）において撮影者から見て左側に向かう方向をＸプラス方向、正位置において上側に向かう方向をＹプラス方向、正位置において被写体に向かう方向をＺプラス方向とする。また、以下の説明においては、被写体に向かうＺプラス方向を前面側、その逆側のＺマイナス側を背面側ともいう。

カメラ１は、レンズ交換式のカメラであって、カメラ本体１０と、結像光学系２１（図１では１つのレンズで簡略示してある）を備えたレンズ鏡筒２０と、により構成されている。
カメラ本体１０はボディマウント１０Ｍを備える一方、レンズ鏡筒２０はレンズマウント２０Ｍを備えており、ボディマウント１０Ｍとレンズマウント２０Ｍとの結合によって、カメラ本体１０に対してレンズ鏡筒２０が光軸ＯＡを一致させた状態で装着される。これにより、カメラ本体１０に対してレンズ鏡筒２０が着脱可能となり、撮影対象に応じて焦点距離や機能などの異なる種々のレンズ鏡筒２０を用いることができる。

カメラ本体１０は、ボディシャーシ３０と、ボディシャーシ３０に装着されたセンサユニット４０と、シャッターユニット５０と、電子ビューファインダー６０と、これらの構成部材を収容する外装部材７０等により構成されている。また、外装部材７０の背面側に、表示装置７５を備えている。

ボディシャーシ３０は、カメラ本体１０の骨格を構成する部材である。ボディシャーシ３０の前面側中央は開口しており、その開口部外面にボディ側マウント１０Ｍがマウントネジによって締着されている。
ボディシャーシ３０の背面側には、センサユニット４０が装着されている。

センサユニット４０は、例えば、ブラケット４１の前面側に、被写体光を電気信号に変換するＣＭＯＳあるいはＣＣＤ等の撮像素子４０Ｓを備える撮像モジュール４２と、光学ローパスフィルタ（Optical Low Pass Filter：以下「光学ＬＰＦ」と称す）４３とが、押圧固定体４４によって装着されて一体のユニットとして構成されている。センサユニット４０は、ボディシャーシ３０の背面側にブラケット４１を介して装着され、撮像素子４０Ｓの受光面が光軸ＯＡと直交するように設けられている。このセンサユニット４０については後に詳述する。

シャッターユニット５０は、詳細な説明は省略するが、縦走りのフォーカルプレンシャッターであって、ボディシャーシ３０に固定され、センサユニット４０の前面側に配設されている。
シャッターユニット５０は、撮影時において、撮像素子４０Ｓに対する被写体光の露光時間（撮像素子４０Ｓが被写体光を蓄積する時間）を調整する。

電子ビューファインダー６０は、撮像照射モジュール６１と、接眼光学系６２と、を備え、カメラ本体１０の上部に配置されている。
電子ビューファインダー６０は、撮像素子４０Ｓによって撮像したスルー画像を撮像照射モジュール６１に表示する。撮影者は、撮像照射モジュール６１に表示された画像を、接眼光学系６２を介して視認することができる。これにより、クイックリターンミラーを備えることなく、いわゆる一眼レフのように撮像素子４０Ｓによる撮像をリアルタイムで見ることができるようになっている。

表示装置７５は、液晶パネル等により構成され、撮像素子４０Ｓによって撮像したスルー画像を表示する。これにより、電子ビューファインダー６０を覗くことなく、表示装置７５を介して撮像素子４０Ｓによる撮像を見て撮影することも可能となっている。

上記構成のカメラ１では、レンズ鏡筒２０の結像光学系２１を介してセンサユニット４０の撮像素子４０Ｓに結像された被写体像が、撮像素子４０Ｓによって電気信号に変換される。撮像素子４０Ｓによって光電変換された撮像データは、図示しない制御装置によって画像データとして信号処理される。信号処理された画像データは電子ビューファインダー６０および表示装置７５に送られ、また、撮影時には、図示しない記録装置に記録される。

つぎに、図２および図４を参照して、センサユニット４０について詳細に説明する。
図２は、図１のＡ部拡大図であるセンサユニット４０の部分拡大断面図である。図４は、比較例としてのセンサユニット４０′の図２と対応する部分拡大断面図である。
センサユニット４０は、前述したように、ブラケット４１に、撮像素子４０Ｓを備える撮像モジュール４２と光学ＬＰＦ４３とが、押圧固定体４４によって装着されている。

撮像モジュール４２と光学ＬＰＦ４３の間には、マスクゴム４５が介装されており、また、押圧固定体４４の前面にはクリーニングユニット４６が配設されている。クリーニングユニット４６は、詳細な説明は省略するが、透明フィルタ４６Ｆと振動体等を備え、透明フィルタ４６Ｆを振動体によって振動させ、付着した塵埃を除去するように機能するものである。本実施形態では、このクリーニングユニット４６も、センサユニット４０の一構成要素である。

以下、センサユニット４０の各構成要素について順を追って説明する。
ブラケット４１は、所定厚さの板状で、中央に撮像モジュール４２を支持する支持凸部４１Ａを備え、外縁部にボディシャーシ３０への固定部を備えている。
撮像モジュール４２は、撮像素子４０Ｓと、前面側に開放する凹状のパッケージ４２Ｐおよびカバーガラス４２Ｇが、所定の精度で一体に構成されている。
すなわち、パッケージ４２Ｐの内部に撮像素子４０Ｓが収容配置され、パッケージ４２Ｐの前面側開口部をカバーガラス４２Ｇが覆っている。

また、撮像モジュール４２におけるパッケージ４２Ｐの背面側の周囲には、撮像実装基板４２Ｃが設けられており、この撮像実装基板４２Ｃが撮像素子４０Ｓと外部との電気的な接続を担っている。
撮像モジュール４２は、パッケージ４２Ｐの背面で、ブラケット４１における支持凸部４１Ａに熱伝導性に優れる接着剤等によって接着されており、撮像素子４０Ｓの発熱をブラケット４１に伝導して放熱するように設けられている。

光学ＬＰＦ４３は、撮像素子４０Ｓの受光面に入射する被写体像光から高周波成分を取り除いて、被写体像におけるモアレ等の発生を抑制するフィルタである。光学ＬＰＦ４３は、赤外線カットフィルタ等と積層一体化されて、撮像素子２１の受光面より所定量大きい略相似の矩形状で所定の厚さに形成されている。

押圧固定体４４は、樹脂成形によって、後述するマスクゴム４５を覆い得る矩形の枠状に形成されている。押圧固定体４４の略中央には、撮像モジュール４２における撮像素子４０Ｓへの入射像光の形状を規定する入射開口４４Ａが形成されている。
入射開口４４Ａの背面側周囲には、光学ＬＰＦ４３と対応する凹状の押圧部４４Ｂが形成されている。

また、入射開口４４Ａの内周端面は、背面側に広がる方向に所定角度で傾斜しており、前面側の角は鋭角の開口エッジ４４Ｅとなっている。つまり、入射開口４４Ａの大きさおよび形状は、前面側の角である開口エッジ４４Ｅが規定している。
押圧固定体４４は、図示しないが、ネジ等の締結部材によってブラケット４１に締着され、押圧部４４Ｂで光学ＬＰＦ４３を押圧し、光学ＬＰＦ４３と、撮像モジュール４２と、両者の間に介装されたマスクゴム４５とを、一体としてブラケット４１に固定している。

マスクゴム４５は、弾性を有するゴム素材（シリコーンゴム等）によって、中央にマスク開口４５Ａを備える矩形の基板部４５Ｂと、その外縁部背面側を縁取る所定高さの縁部４５Ｃと、を備えた枠状に形成されている。
基板部４５Ｂは、所定厚さの板状であって、マスク開口４５Ａの前面側周囲は、光学ＬＰＦ４３と対応する凹状に形成されて基板部４５Ｂより薄い所定厚さのフィルタシール部４５Ｄとなっている。
フィルタシール部４５Ｄの内周部はさらにもう一段肉薄とされて、マスク開口４５Ａを形成している。マスク開口４５Ａの内周端面は、背面側に広がる方向に所定角度で傾斜しており、前面側の角は鋭角のエッジ４５Ｅとなっている。

そして、マスクゴム４５は、撮像モジュール４２に前面側から外挿され、基板部４５Ｂの周辺部分は撮像モジュール４２の前面（カバーガラス４２Ｇ）と押さえ部材４５の間に位置し、フィルタシール部４５Ｄが光学ＬＰＦ４３とカバーガラス４２Ｇの間に挟まれて設けられている。すなわち、フィルタシール部４５Ｄは、押圧固定体４４によって押圧される光学ＬＰＦ４３を介して、カバーガラス４２Ｇに押圧されている。

このように設けられたマスクゴム４５は、フィルタシール部４５Ｄが光学ＬＰＦ４３とカバーガラス４２Ｇとの間に介在して両者を接触させずに所定の隙間を形成する。また、フィルタシール部４５Ｄが光学ＬＰＦ４３とカバーガラス４２Ｇとの間で、基板部４５Ｂの周辺部分が押さえ部材４５（収容段部４５Ｆ）と撮像モジュール４２との間で、それぞれ空間を埋めて塵埃の内側への侵入を防ぐシール材として機能する。
上記のような配置構成により、マスクゴム４５（フィルタシール部４５Ｄ）は、光軸ＯＡ方向において撮像モジュール４２（撮像素子４０Ｓ）に最も近接して位置する部材となっている。

ここで、マスクゴム４５のマスク開口４５Ａの大きさは、押圧固定体４４の入射開口４４Ａの大きさ以上に設定されている。すなわち、マスクゴム４５におけるマスク開口４５Ａのエッジ４５Ｅの光軸ＯＡからの離間距離は、押圧固定体４４における入射開口４４Ａの開口エッジ４４Ｅの光軸ＯＡからの離間距離と、等しいか、または所定量大きく（たとえばＹ１＝０．１５ｍｍ）設定されている。換言すると、押圧固定体４４の入射開口４４Ａは、マスクゴム４５のマスク開口４５Ａより小さい。なお、フィルタシール部４５Ｄが光学ＬＰＦ４３に安定的に押圧されてシール状態を維持する必要から、光学ＬＰＦ４３の端面から開口エッジ４４Ｅまでの間隔は１ｍｍ程度を確保することが好ましい。
このような設定では、押圧固定体４４における入射開口４４Ａが撮像モジュール４２における撮像素子４０Ｓへの入射範囲を規定し、マスクゴム４５のマスク開口４５Ａは入射範囲の規定に寄与しない。

上記のような構成により、撮像素子４０Ｓの最も近傍に位置するマスクゴム４５に起因する迷光の発生を防いで、撮像素子４０Ｓの撮像に生ずるフレアを抑制することができる。
すなわち、図４に示す比較例であるセンサユニット４０′のように、マスクゴム４５のマスク開口４５Ａで撮像素子４０Ｓへの入射範囲を規定する構成では、マスクゴム４５のマスク開口４５Ａが押圧固定体４４の入射開口４４Ａより小さく（たとえばＹ３＝１．２ｍｍ程度）設定され、マスクゴム４５に起因して迷光Ｂ，Ｃが生じ、これらがフレアの原因となる。なお、図４中の各構成要素には、図３と同符号を付してある。

図４中Ｂで示す迷光は、マスクゴム４５（フィルタシール部４５Ｄ）と密着する光学ＬＰＦ４３の背面での反射光が、前面側内面で再度反射して撮像素子４０Ｓに向かうものである。
また、図４中Ｃで示す迷光は、マスクゴム４５のマスク開口４５Ａの内周端面での反射光が、撮像素子４０Ｓに向かうものである。マスク開口４５Ａの内周端面を完全なエッジとすることは製造上困難であり、このような迷光が生じ得る。

本第１実施形態における構成では、押圧固定体４４における入射開口４４Ａが、マスクゴム４５におけるマスク開口４５Ａより小さい。このため、迷光の原因となる入射光は押圧固定体４４によって遮蔽されてマスク開口４５Ａに達することがなく、その結果、マスクゴム４５に起因して撮像素子４０Ｓの撮像に生ずるフレアを抑えることができる。

（第２実施形態）
つぎに、図３に示す本発明の第２実施形態を説明する。
図３は、本第２実施形態を適用したセンサユニット４００の部分拡大断面図であって、前述した第１実施形態における図２と対応する図である。なお、本第２実施形態におけるセンサユニット４００は、遮光シート８０を備える以外の構成は前述した第１実施形態と全く同様であり、同一の構成要素には同符号を付して説明は省略する。

前述したように、本第２実施形態におけるセンサユニット４００は、遮光シート８０を備えている。
遮光シート８０は、遮光や反射防止用に用いられる薄い樹脂フィルムによって形成され、中央に矩形の遮光開口部８１を備えている。
遮光シート８０は、押圧固定体４４の前面に、クリーニングユニット４６の装着に伴って固定されている。

遮光シート８０の遮光開口部８１は、マスクゴム４５のマスク開口４５Ａより小さい押圧固定体４４の入射開口４４Ａより、さらに小さく（ただし、撮像素子４０Ｓへの入射被写体光にケラレを生じさせない範囲で）設定されている。
たとえば、押圧固定体４４における入射開口４４Ａの開口エッジ４４Ｅから遮光シート８０の遮光開口部８１の開口縁の突出量：Ｙ２＝０．３ｍｍ程度とする。

このように、押圧固定体４４の入射開口４４Ａより内側に突出して配設された遮光シート８０は、押圧固定体４４における入射開口４４Ａの内周端面への光の入射を妨げる。これにより、押圧固定体４４における入射開口４４Ａの内周端面に反射して撮像素子４０Ｓに入射する迷光を防ぐことができ、押圧固定体４４に起因して撮像素子４０Ｓの撮像に生ずるフレアを抑えることができる。

以上、本実施形態によると、以下の効果を有する。
（１）第１実施形態におけるセンサユニット４０は、押圧固定体４４における入射開口４４Ａが、マスクゴム４５におけるマスク開口４５Ａより小さく設定されている。このため、迷光の原因となる入射光は押圧固定体４４によって遮蔽されてマスク開口４５Ａに達することがなく、その結果、マスクゴム４５に起因して撮像素子４０Ｓの撮像に生ずるフレアを抑制できる。

（２）第１実施形態におけるセンサユニット４００は、押圧固定体４４の入射開口４４Ａより内側に突出して配設された遮光シート８０を備えている。遮光シート８０は、押圧固定体４４における入射開口４４Ａの内周端面への光の入射を妨げ、押圧固定体４４における入射開口４４Ａの内周端面に反射して撮像素子４０Ｓに入射する迷光を防ぐ。これにより、押圧固定体４４に起因して撮像素子４０Ｓの撮像に生ずるフレアを抑制できる。

（変形形態）
以上、説明した実施形態に限定されることなく、以下に示すような種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の範囲内である。
上記実施形態は、クイックリターンミラーを備えないレンズ交換可能なカメラ本体に本発明を適用した例である。しかし、本発明は、これに限らず、クイックリターンミラーを備えるカメラ本体等に適用しても良い。

なお、実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した実施形態によって限定されることはない。

１：カメラ、１０：カメラ本体、２０：レンズ鏡筒、３０：ボディシャーシ、４０，４００：センサユニット、４０Ｓ：撮像素子、４２：撮像モジュール、４３：光学ＬＰＦ、４４：押圧固定体、４４Ａ：入射開口、４４Ｅ：開口エッジ、４５：マスクゴム、４５Ａ：マスク開口、４５Ｅ：エッジ、８０：遮光シート、８１：遮光開口部、ＯＡ：光軸

Claims (5)

1. 撮像素子を備える撮像モジュールと、
   前記撮像モジュールの前面側に位置する光線透過光学部材と、前記光線透過光学部材を前記撮像モジュールに固定する固定部材と、
   前記撮像モジュールと前記光線透過光学部材との間に介装されたシール部材と、を備え、
   前記シール部材の内周縁は、前記撮像モジュールへの入射光軸を中心とする径方向における位置が前記固定部材の内周縁と一致または前記固定部材の内周縁より外側に位置していること、
   を特徴とするセンサユニット。
2. 請求項１に記載のセンサユニットであって、
   前記光線透過光学部材は、光学ローパスフィルタであること、
   を特徴とするセンサユニット。
3. 請求項１または２に記載のセンサユニットであって、
   前記撮像モジュールより光線入射側に、前記撮像モジュールへの入射光軸を中心とする径方向における内周縁が前記固定部材の内周縁より内側に位置する薄板状の遮光部材を備えること、
   を特徴とするセンサユニット。
4. 請求項３に記載のセンサユニットであって、
   前記遮光部材は、前記固定部材の光線入射側に配設されていること、
   を特徴とするセンサユニット。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のセンサユニットを備えるカメラ。

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