JP2014230111A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像素子ユニットの撮像面への異物の付着を防止して撮像画像の品質を高める一方で、撮像素子ユニットないし撮像装置を構成する部品点数を削減しかつレンズ光軸方向の薄型化を図る。【解決手段】結像用レンズＬ１，Ｌ２を備えるレンズユニットＬＵと、結像される被写体像を受光して光電変換する撮像素子ユニットＩＳＵを備える撮像装置であって、レンズユニットＬＵのユニット固定部１１の凹部１５内に押さえ枠７により光学フィルター６が支持され、撮像素子ユニットＩＳＵは少なくとも撮像素子ユニットＩＳＵの撮像素子を含む領域Ｄを包囲する弾性リング８を介在させた状態でレンズ光軸方向に所要の間隙をもってユニット固定部１１に支持される。【選択図】 図２

Description

本発明は被写体像を電気信号として出力する撮像素子を備える撮像装置に関し、特に撮像素子の撮像面への異物の付着を防止して撮像画像の品質を高めた撮像装置に関するものである。

デジタルカメラやデジタルビデオカメラでは、撮影光学系により結像された被写体像の光を光電変換して電気信号を出力し、出力した電気信号を演算装置で処理して撮像画像を得るＣＣＤやＣＭＯＳ等の半導体撮像素子が用いられている。この種の撮像素子では、撮像面に埃やゴミ等の異物が付着すると、撮像画像に異物が映り込まれて画像品質が低下するため、撮像素子の前面に防塵機能を有する保護カバーや光学フィルターを配設してユニット化する構成が提案されている。特許文献１では、浅い容器状をしたプレート内に撮像素子を配設し、当該プレートの前面側に保護ガラスを配設し、さらにこの保護ガラスの前面に弾性リングを介して光学フィルターを配設し、これらをプレートに取着した枠状のカバーで挟持して撮像素子ユニットを構成する技術が提案されている。同様の技術は特許文献２にも記載されており、撮像素子の撮像面の前面にシール部材を介してローパスフィルターを配置し、このローパスフィルターの周縁部を金属の押さえ部材で撮像素子に固定支持させて撮像素子ユニットを構成する技術が提案されている。

特許第４２８０７７９号明細書 特開２００６−６７３５６号公報

特許文献１，２の撮像素子ユニットは、撮像素子を保護ガラスや光学フィルターとともにユニット化することにより、撮像素子の撮像面が外部に露呈されないため、当該撮像面に埃やゴミが付着することを防止する上では有効である。しかし、このような撮像素子ユニットではユニットの最も前面の部材の表面、すなわち特許文献１の場合は光学フィルターの表面であり、特許文献２の場合はローパスフィルターの表面であるが、これらの表面に埃やゴミを付着することまで防止することは難しい。また、これらの表面は当該フィルターの厚み寸法によって撮像素子の撮像面から離れているため、表面に付着した埃やゴミによる撮像画像の品質低下は少ないが、フィルターの厚みが大きくなると撮像素子ユニットの厚み寸法も大きくなり、撮像装置の小型化を図る上では好ましくない。撮像装置ないし撮像素子ユニットの薄型化を実現しようとしたときにはこれらフィルターを薄く形成しなければならず、その場合にはこれらフィルターの表面に付着した埃やゴミも無視できないものとなる。

そこで、この種の撮像素子ユニットでは、カメラやビデオ等の筐体やレンズユニットに組み付けたときに、撮像素子ユニットの表面が外部に露呈しないような構成を採用することが考えられる。しかし、一般に撮像素子ユニットを筐体やレンズユニットに組み付ける際には、撮像素子の撮像面がレンズ光軸に対して垂直となるように、いわゆる傾き調整を行う必要があり、そのためには撮像素子ユニットと筐体やレンズユニットとの間に傾き調整が可能な余裕、すなわち隙間を確保しなければならない。したがって、傾き調整を行っているときに周囲環境に存在する異物が当該隙間を通して撮像素子ユニットの表面領域にまで入り込み、当該表面に付着してしまうことになる。

また、特許文献１の撮像素子ユニットは、撮像素子の撮像面に保護ガラス、弾性リング、光学フィルター、カバーをレンズ光軸方向に積層した構成であり、特許文献２の撮像素子ユニットは、撮像素子の撮像面にシール部材、ローパスフィルター、押さえ部材をレンズ光軸方向に積層しており、これらは光学的には必要度の低い部材、すなわち特許文献１では弾性リングとカバーが、特許文献２ではシール部材と押さえ部材が必要とされている。そのため、撮像素子ユニットの構成部品点数が多くなるとともにコスト高をまねく要因になる。さらに、これら部材がレンズ光軸方向に積層されることによる撮像素子ユニットないしは撮像装置のレンズ光軸方向の薄型化を図る上での障害になっている。

本発明の目的は、撮像素子の撮像面への異物の付着を防止して撮像画像の品質を高める一方で、当該撮像素子を含む撮像素子ユニットないし撮像装置を構成する部品点数を削減し、かつレンズ光軸方向の薄型化を図ることを可能にした撮像装置を提供するものである。

本発明は、結像用レンズを備えるレンズユニットと、レンズユニットにより結像される被写体像を受光して光電変換する撮像素子ユニットを備える撮像装置であって、レンズユニットには撮像素子ユニットを固定するためのユニット固定部が設けられ、このユニット固定部には撮像素子の撮像面に対向配置される光学素子が支持され、撮像素子ユニットはユニット固定部に対してレンズ光軸方向に所要の間隙をもって対峙されるとともに、この間隙には少なくとも撮像素子の撮像面を包囲するリング部材が介在されていることを特徴とする。

このリング部材は少なくとも撮像素子ユニットの撮像面を包囲する環状ないし無端状に形成されており、撮像素子ユニットの撮像面と、光学素子の当該撮像面に対向される面を外部に対して水密的および気密的に封止する材料で形成される。例えば、リング部材はレンズユニットと撮像素子ユニットの一方に係合された状態で支持される。また、リング部材は少なくともユニット固定部と撮像素子ユニットが対向する方向に弾性変形可能で、かつＶ字型ないしＵ字型のような当該対向する方向の弾性変形が容易な断面形状とすることが好ましい。

本発明において、光学素子はユニット固定部に設けたレンズ光軸方向の凹部内に埋設された状態で取着されている。また、光学素子はユニット固定部に取着される押さえ枠により当該ユニット固定部に押圧された状態で支持されている。この押さえ枠には当該押さえ枠の枠辺に沿った方向に延在されて光学素子に当接される舌片状をした当接片が形成され、光学素子はこの当接片によりユニット固定部に押圧されている。この場合には、リング部材は、レンズユニットに設けた押さえ枠を囲むように配設されて当該押さえ枠に係合される構成とすることが好ましい。また、リング部材の内周縁が押さえ枠の外縁に係合される構成とすることが好ましい。

本発明において撮像素子ユニットはレンズユニットに一体的に設けたユニット固定部に対する傾きが調整可能に固定支持されている。

本発明において、レンズユニットから撮像素子ユニットにまでレンズ光軸方向に延長されるフレキシブル配線基板を有し、このフレキシブル配線基板はユニット固定部を光軸方向に貫通され、ユニット固定部を貫通された部位において押さえ枠によりユニット固定部との間に挟持されている。また、ユニット固定部にはフレキシブル配線基板が貫通される挿通穴が開口され、この挿通穴は光軸方向に対して緩やかな角度で傾斜した方向に開口されている。

本発明の撮像装置では、レンズユニットのユニット固定部には撮像素子の撮像面の前面側を覆う光学素子が支持され、撮像素子ユニットはユニット固定部に対してレンズユニットの光軸方向に所要の間隙をもって対峙され、この間隙には少なくとも撮像素子を包囲するリング部材が介在されているので、光学素子と弾性リングとによって撮像面が外部から隔絶されて封止されるため、外部の塵埃等が撮像面に付着することが防止され、撮像素子ユニットよる撮像画像の品質が向上できる。特に、リング部材は少なくとも撮像素子ユニットの撮像素子を包囲する環状ないし無端状に形成され、撮像素子ユニットの撮像面と、光学素子の当該撮像面に対向される面を外部に対して水密的および気密的に封止する材料で形成されているので、撮像面を外部から隔絶し、外部の異物が撮像面に付着することを確実に防止することができる。また、光学素子は撮像素子ユニットとは別体に構成されるので、撮像素子ユニットの薄型化が可能になる。

本発明の撮像装置では、光学素子はユニット固定部に設けたレンズ光軸方向の凹部内に埋設された状態で取着されているので、光学素子のレンズ光軸方向の寸法はユニット固定部のレンズ光軸方向の寸法に吸収されることになり、光学素子による撮像装置のレンズ光軸方向の寸法を低減することができる。また、光学素子はユニット固定部に取着される押さえ枠により当該ユニット固定部に押圧された状態で支持されており、当接片は押さえ枠の枠辺に沿った方向に延在されるので長さ寸法を長く設計でき、押圧力が急激に変化するようなこともなく、十分な当接力で押圧することができる。また、この当接片の当接面は凸状の曲面に形成されているので、光学素子の表面における傷の発生を効果的に防止することができる。

本発明の撮像装置では、リング部材はレンズユニットと撮像素子ユニットの一方に係合された状態で支持されており、特に好ましくは押さえ枠を囲むように配設されて押さえ枠に係合されるので、間隙内において安定に保持されて封止効果が保持できる。特に、リング部材は少なくともユニット固定部と撮像素子ユニットが対向する方向に弾性変形可能でかつＶ字型ないしＵ字型のような当該対向する方向の弾性変形が容易な断面形状であるので、適度な弾性力によって封止効果を高めるとともに、撮像面に対して荷重な弾性力を加えることもなく、撮像面の平面性を保持することができる。また、リング部材の内周縁が押さえ枠の外縁に係合される構成とすることで、リング部材を安定に保持することができる。

本発明の撮像装置では、撮像素子ユニットはユニット固定部に対する傾きが調整可能に固定支持されているが、この傾き調整によって間隙が変化した場合でもリング部材の弾性変形によって当該間隙を封止する状態を保持し、撮像面への異物の付着を防止することができる。

本発明の撮像装置では、レンズユニットから撮像素子ユニットに向けて延長されるフレキシブル配線基板は、ユニット固定部を貫通された部位において押さえ枠によりユニット固定部との間に挟持されるので、フレキシブル配線基板が貫通する部位を押さえ枠で閉塞し、当該貫通する部位から撮像面に向けて異物が侵入することが防止できる。また、ユニット固定部に開口されたフレキシブル配線基板が貫通される挿通穴はレンズ光軸方向に対して緩やかな角度で傾斜した方向に向けられているので、フレキシブル配線基板が急激に曲げられることはなく、フレキシブル配線基板に対するダメージを未然に防止して信頼性を高めることができる。

本発明の実施形態の撮像装置を前方から見た斜視図。 図１の撮像装置をレンズ光軸方向に沿って切断した断面図。 レンズユニットを後方から見た斜視図。 撮像素子ユニットの分解断面図。 撮像素子ユニットの回路基板を前方から見た斜視図。 撮像素子ユニットを組み付ける前のレンズユニットを後方から見た斜視図。 段付ネジとチルトカムの拡大斜視図。 押さえ枠を装着した状態の撮像素子を後方から見た斜視図。 押さえ枠の一部の拡大斜視図。 弾性リングを装着した状態の撮像素子ユニットを後方から見た斜視図。 弾性リングの一部の拡大断面図と当該弾性リングを弾装した状態の図１０のＢ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線に沿う断面図。 図８のＡ−Ａに沿う拡大断面図。

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は本発明の撮像装置の外観斜視図であり、図２は当該撮像装置をレンズ光軸Ｌｘに沿って切断した断面図である。この撮像装置は、レンズユニットＬＵと撮像素子ユニットＩＳＵとで構成されており、図２に鎖線で示すカメラボディＣＢ内に内装されている。そして、撮影時には当該カメラボディＣＢからレンズユニットＬＵの一部が前方（以下、前後方向については被写体側を前方、カメラボディ側を後方と称する）に繰り出されて撮影が行われる。撮像素子ユニットＩＳＵは当該レンズユニットＬＵにより結像された被写体像を撮像し、撮像した画像を光電変換した電気信号として出力する。

前記レンズユニットＬＵはカメラボディＣＢに固定されている固定筒１と、この固定筒１の内周に沿って配設されてレンズ光軸Ｌｘの回りに回転される回転筒２と、この回転筒２の内部に配設されて当該回転筒２の回転によって前方に繰り出される直進筒３とレンズ筒４を備えている。前記レンズ筒４はモータ枠４１とレンズ保持枠４２とで構成されており、モータ枠４１に設けられたステッピングモータ４１を駆動することによってレンズ保持枠４２をレンズ光軸方向に移動する。このレンズ保持枠にはレンズ群Ｌ１，Ｌ２とシャッターＳが保持されており、レンズ光軸方向に移動されることによって焦点合わせを行うようになっている。また、前記直進筒３の前端部には非撮影時に当該直進筒３の前端に設けられているレンズ開口３ａを閉塞し、撮影時に開放するレンズバリア装置３１が設けられている。なお、これらレンズユニットＬＵを構成している各部は本発明において特徴とする構成との関連が少ないので詳細な説明は省略する。

前記レンズユニットＬＵの後部に前記撮像素子ユニットＩＳＵが一体的に固定支持されており、これらレンズユニットＬＵと撮像素子ユニットＩＳＵとで撮像装置が構成されている。図３はこの撮像装置を斜め後方から見た斜視図である。前記レンズユニットＬＵの前記固定筒１の後部に矩形に近いフランジ状をしたユニット固定部１１が設けられており、このユニット固定部１１の後面側に前記撮像素子ユニットＩＳＵが後述する段付ネジ５４により固定されている。この撮像素子ユニットＩＳＵは後述するようにレンズユニットＬＵの後面側に所要の間隙をもって対峙するように配設された上で前記ユニット固定部１１に固定支持されている。

図４は前記撮像装置の要部、特に撮像素子ユニットＩＳＵの構成を説明するための一部を簡略図示した分解断面図である。図３および図４に示すように、撮像素子ユニットＩＳＵは、概ね正方形をした回路基板５０を備えている。図５はこの回路基板５０を前方から見た斜視図であり、この回路基板５の前面にＣＣＤあるいはＣＭＯＳからなる撮像素子５が搭載され、半田付け等によって所要の電気接続が行われている。この撮像素子５では、特に図示されていないが、実際には撮像面に保護ガラスが一体に密接状態に取着されているので、この保護ガラスの前面が撮像素子５ないしは撮像素子ユニットｉＳＵの前面となっている。前記回路基板５０の前面側から見た左辺の下側には前記カメラボディＣＢに電気接続するためのフレキシブル配線基板５２が接続されている。また、前記回路基板５０の後面には、図３に示したように、多数の電子部品が搭載されているが、これら電子部品が搭載されていない中央領域には金属板を加工した強度の高い支持基板５１が回路基板５０の後面に沿うように配設されている。この支持基板５１は、複数箇所（ここでは３箇所）に設けた舌片状の支持片５１１が前記回路基板５０の対応する箇所に設けた窓を通して当該回路基板５０の前面側にまで突き出されており、この突き出した部分が前記撮像素子５の後面に接着剤（図３で点描する）５１２により接着されている。これにより、撮像素子５は支持基板５１によって前記回路基板５１の前面に沿った状態で固定支持されている。

図３および図４から分かるように、前記支持基板５１は上辺の１箇所と、下片の左右２箇所にそれぞれ支持片５３が外側に向けて突出されており、この支持片５３において段付ネジ５４により前記レンズユニットＬＵの前記ユニット固定部１１に支持されるとともに、これら３つの段付ネジ５４の段部に巻装したコイルバネ５５のバネ力によって前記ユニット固定部１１に向けて付勢されている。また、前記支持基板５１の前記した３つの支持片５３にそれぞれ隣接する部位の縁部には外方に向けて調整片５６が一体に形成されており、これらの調整片５６は前記ユニット固定部１１の対応する３箇所にそれぞれ筒軸回り方向に回動可能に支持された円筒状をしたチルトカム１２の頂面１２１に当接されてユニット固定部１１に対するレンズ光軸方向の位置決めがなされている。

すなわち、図６は前記撮像素子ユニットＬＵを前記ユニット固定部１１に組み付ける前の前記レンズユニットＬＵを斜め後方から見た斜視図であり、前記ユニット固定部１１の後面には、前記段付ネジ５４に対応する箇所にボス１３が立設され、このボス１３に前記段付ネジ５４が螺合されている。また、前記チルトカム１２の後方に向けられた前記頂面１２１は軸方向に対して所要の角度で傾斜した傾斜面として構成されており、当該頂面１２１の中心に設けられたスリット１２２を利用することで、ネジ回し等の工具によって軸回り方向の回動位置が調整可能とされている。図７はこれら段付ネジ５４、調整片５６、チルトカム１２の詳細を示す拡大斜視図であり、撮像素子ユニットＩＳＵをユニット固定部１１に組み付けて段付ネジ５４で固定したときには、調整片５６はチルトカム１２の頂面１２１に当接されている。そして、チルトカム１２を軸回り方向に回動することにより、前記調整片５６が当該チルトカム１２の傾斜された頂面１２１に当接する位置が変化され、この位置変化に伴って調整片５６はレンズ光軸方向の位置が変化され、それぞれにおいて回路基板５０とユニット固定部１１との間隔寸法、すなわちレンズ光軸方向の寸法が変化される。このとき、各調整片５６は段付ネジ５４に巻装したコイルバネ５５のバネ力によってチルトカム１２の頂面１２１に弾接支持された状態が保持されている。したがって、３つのチルトカム１２において調整を行って、それぞれにおけるレンズ光軸方向の間隔寸法を調整することにより、ユニット固定部１１に対する支持基板５１の傾き角度、換言すれば回路基板５０に支持された撮像素子５の前面、すなわち撮像面がレンズ光軸Ｌｘに対してなす角度を調整することが可能になる。

一方、図４に示したように、前記ユニット固定部１１には撮像素子５での撮影範囲を規定するほぼ長方形をした撮像開口１４が設けられるとともに、この撮像開口１４に臨む位置には前記レンズユニットＬＵのレンズ群Ｌ１，Ｌ２により結像される被写体光を透過して赤外光を遮光する赤外フィルター等の光学フィルター６が支持されている。図６から分かるように、前記ユニット固定部１１の後面には前記撮像開口１４に対応して当該撮像開口１４よりも一回り大きな矩形の形状をしたレンズ光軸方向の凹部１５が形成されており、前記光学フィルター６はこの凹部１５に嵌合されている。そして、図８に示すように、前記ユニット固定部１１の後面には当該凹部１５の周囲に沿って浅い溝１６が形成されており、この浅い溝１６内において樹脂成形品からなる押さえ枠７がネジ７１によりユニット固定部１１に固定され、前記光学フィルター６はこの押さえ枠７によって周辺部が押圧された状態でユニット固定部１１に固定支持されている。ここで、図６および図８には、前記レンズユニットＬＵに設けたステッピングモータ４１１やシャッターＳ等のレンズユニット内の電気系統をカメラボディＣＢに電気接続するためのフレキシブル配線基板１７とフレキシブル配線基板１８の一部がそれぞれ図示されている。特に、フレキシブル配線基板１８は前記撮像開口１４の外周の一部に近接した領域に延在されているが、この領域に対応して前記押さえ枠７の外縁に設けた平面状のフランジ部７０によってユニット固定部１１との間に挟持された状態で保持されている。

前記押さえ枠７は、その周方向の一部を図９に拡大して示すように、内縁に沿った複数箇所にほぼＬ字型をした複数の当接片７２が周方向に切り出され、これら当接片７２の各先端部７３の前面は当接面として同図には表れないが板厚方向の凸状曲面に形成されており、この先端部７３の当接面を前記光学フィルター６の後面に当接させている。これにより、この当接片７３の弾性力によって光学フィルター６の後面を凹部１５の内面に向けて当接し、この当接力によって光学フィルター６をユニット固定部１１に固定支持している。このように当接片７２を押さえ枠７の周方向に切り出し形成することにより、当接片７２の長さ寸法を大きくすることができ、光学フィルター６に対する押圧力、すなわちユニット固定部１１に対する押圧力が大きくでき、光学フィルター６の安定した支持が可能になる。

また、この押さえ枠７は樹脂製であり、しかも前記当接片７２の先端部７３の当接面は曲面に形成されているので、当接片７２が光学フィルター６の後面に直接接触した場合でも、押さえ枠７が金属材で形成された場合のように光学フィルター６に傷を発生させることがなく、かつ傷の発生による異物の発生もない。そのため、押さえ枠７２と光学フィルター６の接触面に傷防止用のシートを介在させる必要もなく、部品点数の削減およびレンズ光軸方向の薄型化が可能になる。また、押さえ枠７を樹脂で形成することにより、当接片７１を樹脂成形によって形成できるので金属材に比較して低コストに構成できるとともに、金属材よりも光の反射率が低く、撮像素子ユニットＩＳＵに入射される被写体光が押さえ枠７によって異常反射されることを抑制し、いわゆるゴースト像の発生を防止することも可能になる。

その上で、図４に示したように、また図９に仮想線で示すように、前記ユニット固定部１１の後面に、前記押さえ枠７の外周に沿ってほぼ矩形枠状をしたリング部材、ここでは柔軟なゴムやシリコン等の弾性材で形成された弾性リング８を配設する。そして、この弾性リング８を前記ユニット固定部１１との間にレンズ光軸方向に挟むようにして前記撮像素子ユニットＬＵを前記した段付ネジ５４でユニット固定部１１に固定支持させている。図１０はこの固定支持した状態を示す斜視図である。これにより、図２に示したように、弾性リング８はユニット固定部１１の後面と撮像素子５の前面との間にそれぞれ弾接した状態で介装されることになる。この弾性リング８は、図１１（ａ）に一部の断面形状を示すように、周方向に直角な断面形状が内周面側の凹んだＶ字型の形状とされている。また、図１１（ｂ），（ｃ）に、それぞれ図１０のＢ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線に沿った各一部の断面図を示すように、当該弾性リング８はユニット固定部１１と撮像素子５との間に配設されたときには、図１１（ｂ）のように、ユニット固定部１１側の内縁部８１が前記押さえ枠７の外縁部に係合されており、この係合によって弾性リング８がユニット固定部１１に対して移動されることがなく、結果として撮像素子５の前面に対しても当該位置に保持される。この弾性リング８は弾接によってユニット固定部１１の後面と撮像素子５の前面との間を気密ないし水密状態とし、このユニット固定部１１と撮像素子５と弾性リング８で囲まれる領域Ｄ（図２参照）を外部から封止する。このとき、図１１（ｃ）に示すように、フレキシブル配線基板１７が延在されている領域では、弾性リング８は押さえ枠７の外縁に設けた平面性の高いフランジ部７０の表面に弾接されるので、この領域においてもユニット固定部１１と撮像素子５との間を外部から封止することが可能になる。これにより、弾性リング８の外周部、すなわちレンズユニットＬＵの外部からの異物の侵入を防止し、異物が光学フィルター６の後面や撮像素子５の前面に付着することが防止される。

図１１（ａ）に示したように前記弾性リング８は断面形状がＶ字型をしており、ユニット固定部１１と撮像素子５によりレンズ光軸方向に挟持されたときには、図１１（ｂ），（ｃ）に示したように両側部が内側に向けて圧縮されてＵ字型に変形されるのみであるので、断面形状が中実の円形あるいは矩形をした弾性リングや、中空の円筒状あるいは角筒状をした弾性リングに比較して弾性変形に際しての変形力、すなわち弾性変形に際して生じる反発力を小さいものにすることができる。そのため、前記したように撮像素子ユニットＬＵの傾き調整をする際に弾性リング８が変形されても、撮像素子５が弾性リング８から受けるレンズ光軸方向の反発力は小さく、微細な傾き調整を行う上で有利なものになる。特に、撮像素子５とユニット固定部１１との間隔寸法が小さくなったときでも弾性リング８の反発力が大きくなることが抑制できるので、微細な傾き調整を正確に行うことが可能になる。

また、前記レンズユニットＬＵに設けられてレンズユニット電気系統から引き出され、ユニット固定部１１の後面に設けたコネクタ１８１に接続されるフレキシブル配線基板１８（図４参照）は、図１２に図８のＡ−Ａ線に沿った拡大断面図に示すように、レンズユニットＬＵのユニット固定部１１にレンズ光軸方向に貫通した挿通穴１１３を通してユニット固定部１１の後面側にまで延長されている。前記挿通穴１１３は、図８からも分かるように、前記押さえ枠７の一部に沿った位置に開口されており、フレキシブル配線基板１８は当該挿通穴１１３を前方から後方に挿通した部位において前記押さえ枠７によって当該ユニット固定部１１の裏面に対して押圧された状態で挟持される。また、前記挿通穴１１３がユニット固定部１１の後面に臨む領域は緩やかな角度のテーパ面として構成されているので、この挿通穴１１３を挿通したフレキシブル配線基板１８は急激な角度で曲げられることなくユニット固定部１１の後面側に引き出されることになり、フレキシブル配線基板１８へのダメージを防止するとともに、フレキシブル配線基板５２のユニット固定部１１の後面側への引き出し作業を容易なものにする。また、押さえ枠７でフレキシブル配線基板１８をユニット固定部１１の後面に押圧する構成とすることで、ユニット固定部１１の挿通穴１１３を閉塞し、この挿通穴１１３から異物が撮像素子５の前面側の領域に侵入することもない。また、当該ユニット固定部１１の後面に引き出されたフレキシブル配線基板１８が弾性リング８と干渉して弾性リング８を変形させるおそれもない。

以上のように本発明の撮像装置では、撮像素子ユニットＩＳＵは、撮像素子５と、光学素子としての光学フィルター６と、これを支持するための押さえ枠７と、撮像素子５と光学フィルター６の間に弾装される弾性リング８で構成されるので、部品点数は少なくて済む。また、この撮像装置によれば、撮像素子ユニットＩＳＵは回路基板５０に撮像素子５と支持基板５１を配設しているだけであり、また撮像素子ユニットＩＳＵの前面側に配置される光学フィルター６は撮像素子５とは別体に構成されているので、撮像素子ユニットＩＳＵのレンズ光軸方向の寸法が最小寸法に構成できる。また、光学フィルター６はレンズユニットＬＵに一体に設けられているユニット固定部１１に設けたレンズ光軸方向の凹部１５に内装されているので、当該光学フィルター６のレンズ光軸方向の寸法はレンズユニットＬＵのレンズ光軸方向の寸法に吸収されることになる。さらに、押さえ枠７と弾性リング８のレンズ光軸方向の寸法については、図１１（ｂ）に示したように押さえ枠７の寸法は弾性リング８の寸法に吸収され、また弾性リング８のレンズ光軸方向の寸法は極めて小さいものとなる。これにより、撮像素子ユニットＩＳＵのレンズ光軸方向の寸法を小さくすることができ、レンズユニットＬＵに組み付けて構成される撮像装置のレンズ光軸方向の寸法を低減して撮像装置の薄型化が実現できる。

一方、撮像素子ユニットＩＳＵの撮像面として機能する撮像素子５の前面は、光学フィルター６と弾性リング８とによって囲まれており、光学フィルター６はユニット固定部１１に設けた凹部１５に内装された上で、この凹部１５との間の隙間は押さえ枠７によって閉塞されるので、光学フィルター６の周囲からも撮像素子５の前面側に異物が侵入することはない。弾性リング８はユニット固定部１１の後面と、撮像素子５の前面にそれぞれ密接しているので、撮像素子５の前面と光学フィルター６の後面は外部に対して水密的、気密的に封止された状態にあり、外部からの水滴や異物がこれらの面に付着することはない。さらに、前記したように、光学フィルター６をユニット固定部１１の凹部１５に内装支持している押さえ枠７は樹脂で形成され、当接片７２も先端部７３が曲面に形成されているので、押さえ枠７と光学フィルター６との当接によって異物が発生して撮像素子５の前面に付着することもない。これにより、異物の付着による撮像画像の品質低下を防止した撮像装置を得ることができる。

さらに、この実施形態では、撮像素子５の撮像面としての前面の傾き調整を行う手段を備えており、当該前面がレンズユニットＬＵのユニット固定部１１に対して傾きが変化されても、当該傾き変化に追従して弾性リング８が弾性変形して撮像素子５の前面や光学フィルター６の後面との間の封止状態を保持することができ、異物の付着防止効果が保持できる。また、弾性リング８は断面形状をＶ字またはＵ字形状にすることによって他の断面形状の弾性リングよりも弾性反発力が小さくなるように構成されているので、傾き調整が容易になり、かつ正確な傾き角度の調整が可能になる。このＶ字またはＵ字の断面形状は最も好ましい形状であり、これら以外の断面形状であってもよいことは言うまでもない。例えば、Ｖ字やＵ字の溝が外周に向けられた逆Ｖ字や逆Ｕ字の断面形状であってもよく、あるいはＶ字が幅方向に配列されたＷ字形状や、Ｖ字やＵ字が幅方向に連続された蛇腹構造の弾性リングであってもよい。本発明のリング部材、すなわち実施形態の弾性リング８は、適度の弾性力を有し、かつ撮像素子５や光学フィルター６に弾接したときに封止性が得られる材料であれば、実施形態に記載のゴムやシリコンに限定されるものではない。

実施形態では本発明の光学素子としての光学フィルターとして赤外フィルター用いた構成について説明したが、撮像面に赤外フィルターを一体的に備えている撮像素子ユニットを用いる場合には、本発明の光学素子は保護ガラスで構成されたものであってもよい。また、本発明の撮像装置は被写体像を結像するためのレンズユニットと、結像された被写体像を電気信号として出力する撮像素子ユニットを備える撮像装置であれば実施形態に示したカメラに限られるものではなく、ビデオカメラや携帯用電子機器に組み込まれる撮像装置であってもよい。

本発明はレンズユニットと撮像素子ユニットとで構成される撮像装置に採用して有効である。

ＬＵ レンズユニット
ＩＳＵ 撮像素子ユニット
１ 固定筒
２ 回転筒
３ 直進筒
４ レンズ筒
５ 撮像素子
６ 光学フィルター（光学素子）
７ 押さえ枠
８ 弾性リング（リング部材）
１１ ユニット固定部
１２ チルトカム
１５ 凹部
１７，１８ フレキシブル配線基板
５０ 回路基板
５１ 支持基板
５３ 支持片
５４ 段付ネジ
５６ 調整片
７２ 当接片
７３ 先端部
１１３ 挿通穴

Claims (13)

1. 結像用レンズを備えるレンズユニットと、このレンズユニットにより結像される被写体像を受光して光電変換する撮像素子を含む撮像素子ユニットを備える撮像装置であって、前記レンズユニットには前記撮像素子ユニットを固定するためのユニット固定部が設けられ、このユニット固定部には前記撮像素子の撮像面に対向配置される光学素子が支持され、前記撮像素子ユニットは前記ユニット固定部に対してレンズ光軸方向に所要の間隙をもって対峙されるとともに、この間隙には少なくとも前記撮像素子の撮像面を包囲するリング部材が介在されていることを特徴とする撮像装置。
2. 前記リング部材は少なくとも前記撮像素子ユニットの撮像素子を包囲する環状ないし無端状に形成され、前記撮像素子ユニットの撮像面と、前記光学素子の当該撮像面に対向される面を外部に対して水密的および気密的に封止する材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記リング部材は前記レンズユニットと前記撮像素子ユニットの一方に係合した状態で支持されていることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記リング部材は少なくとも前記ユニット固定部と前記撮像素子ユニットが対向する方向に弾性変形可能でかつＶ字型ないしＵ字型のような当該対向する方向の弾性変形が容易な断面形状であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の撮像装置。
5. 前記光学素子は前記ユニット固定部に設けたレンズ光軸方向の凹部内に埋設された状態で取着されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の撮像装置。
6. 前記光学素子は前記ユニット固定部に取着される押さえ枠により当該ユニット固定部に押圧された状態で支持されていることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
7. 前記押さえ枠には当該押さえ枠の枠辺に沿った方向に延在されて前記光学素子に当接される舌片状をした当接片が形成され、前記光学素子はこの当接片により前記ユニット固定部に押圧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。
8. 前記リング部材は前記押さえ枠を囲むように配設されて当該押さえ枠に係合されていることを特徴とする請求項３ないし７のいずれかに記載の撮像装置。
9. 前記リング部材は内周縁が前記押さえ枠の外縁に係合されていることを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
10. 前記ユニット固定部は前記レンズユニットの一部に一体に形成されており、前記撮像素子ユニットは前記ユニット固定部に対する傾きが調整可能に固定支持されていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の撮像装置。
11. 前記レンズユニットから前記撮像素子ユニットに向けてレンズ光軸方向に延長されるフレキシブル配線基板を有し、このフレキシブル配線基板は前記ユニット固定部を当該光軸方向に貫通され、前記ユニット固定部を貫通された部位において前記押さえ枠によりユニット固定部との間に挟持されていることを特徴とする請求項６ないし１０のいずれかに記載の撮像装置。
12. 前記ユニット固定部には前記フレキシブル配線基板が貫通される挿通穴が開口され、この挿通穴はレンズ光軸方向に対して緩やかな角度で傾斜した方向に開口されていることを特徴とする請求項１１に記載の撮像装置。
13. 結像用レンズを備えるレンズユニットと、このレンズユニットにより結像される被写体像を受光して光電変換する撮像素子を含む撮像素子ユニットを備える撮像装置であって、前記撮像素子ユニットは前記ユニット固定部に対してレンズ光軸方向に所要の間隙をもって対峙されるとともに、この間隙には前記撮像素子の撮像面を包囲し、かつレンズ光軸方向に弾性変形し易い断面形状のリング部材が介在され、このリング部材により前記撮像素子の前面を外部から封止していることを特徴とする撮像装置。
    
    

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