JP2016015617A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数を増やすことなく、簡易な構成でシールド部材を保持可能であり、磁気ノイズを低減可能な撮像装置を提供すること。【解決手段】被写体像を電気信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子の前方に配置される磁気シールド部材と、前記撮像素子および前記磁気シールド部材が取り付けられる固定部材と、前記磁気シールド部材と前記撮像素子との間に配置され、撮像素子の受光面の周囲を囲むように前記撮像素子を押圧するとともに、前記磁気シールド部材を前記固定部材に向けて押圧する防塵部材と、を有する。【選択図】図４

Description

本発明は、撮像素子に入射する磁気ノイズを遮蔽する磁気シールド部材を備えた撮像装置に関する。

光学部材を駆動させるアクチュエータの駆動コイルの通電時に駆動電流の変動が大きい場合、発生する磁界の変動も大きくなる。駆動コイルによる磁界変動の影響により、撮像素子の撮像信号が変動する。特許文献１では、映像信号処理部が出力する画像に現れる横筋等のノイズを低減するため、ＬＣフィルタを使用することで、駆動コイルに流れる電流を平滑化し、電流の変動を小さくしている。特許文献２では、撮像素子への磁気ノイズを遮蔽するシールド部材を備えた撮像装置が開示されている。

特開２０１３−２５７４８６号公報 特開２００５−０３９６９１号公報

しかしながら、特許文献１に開示された構成では、ＬＣフィルタを使用することで、平滑化回路が消費する電力に伴って撮像装置の消費電力が増加し、撮像装置の撮影可能な枚数が減少してしまう。また、平滑化回路の発熱により撮像装置が昇圧してしまう。

また、特許文献２に開示された構成では、磁気シールド部材をレンズ鏡筒に固定するためにビスや接着剤が必要であるが、ビスで固定する場合、部品点数や組み立て工数が増加するほか、撮像装置の薄型化に適さない。

このような課題を鑑みて、本発明は、部品点数を増やすことなく、簡易な構成でシールド部材を保持可能であり、磁気ノイズを低減可能な撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面としての撮像装置は、被写体像を電気信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子の前方に配置される磁気シールド部材と、前記撮像素子および前記磁気シールド部材が取り付けられる固定部材と、前記磁気シールド部材と前記撮像素子との間に配置され、前記撮像素子の受光面の周囲を囲むように前記撮像素子を押圧するとともに、前記磁気シールド部材を前記固定部材に向けて押圧する防塵部材と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、部品点数を増やすことなく、簡易な構成でシールド部材を保持可能であり、磁気ノイズを低減可能な撮像装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る撮像装置の内部構成を示す分解斜視図である。 撮像素子とフレキシブル基板を保持板に組み付けた状態を示す図である。 防塵ゴムの縦断面図である。 各構成部品が固定地板に取り付けられた状態を示す図である。 図４（ｂ）のＡ部の部分拡大図である。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。本実施形態では、撮像装置としてデジタルカメラを例にして説明する。各図では、デジタルカメラの前方方向（撮影光学系に近接する方向）を前方方向Ｆｒで示し、その反対方向（撮影光学系から離間する方向）を後方方向Ｒｒで示している。

図１は、デジタルカメラを構成する構成部品の一部を示す分解斜視図であり、特に撮像素子周辺の構成部品を中心に示している。デジタルカメラは、固定地板１、レンズ鏡筒２、光学フィルタ３、磁気シールド板４、防塵ゴム５、保持板６、撮像素子７、フレキシブル基板８および３本の調整ネジ９を備えている。

固定地板（固定部材）１は、レンズ鏡筒２および撮像素子７等が取り付けられる。固定地板１には、レンズ鏡筒２を固定する側と反対する面に撮像素子７を収容する凹状の収容室１ａが形成されている。収容室１ａ内には、レンズ鏡筒２の撮影光学系（不図示）を通過した被写体光線の入射光が通過する開口部１ｂが形成されている。収容室１ａの周囲には、調整ネジ９と螺合する３つの雌ネジ部１ｃと、光軸方向に沿った複数の有底孔１ｄが形成されている。

光学フィルタ３は、レンズ鏡筒２の撮影光学系を通過した被写体光線からノイズ成分をカットする。光学フィルタ３は、平板状であって、固定地板１の開口部１ｂの後方に位置する収容室（収容部）１ｆに磁気シールド板４を介して防塵ゴム５によって保持される。光学フィルタ３は、磁気シールド板４の前方に位置するように、固定地板１に取り付けられている。

磁気シールド板４（磁気シールド部材）は、レンズ鏡筒２内に配置され、シャッター、絞り、手ぶれ補正、フォーカス等で使用するアクチュエータ（不図示）の駆動コイルが発生する磁気ノイズを遮蔽する。磁気シールド板４は、平板状であって、光学フィルタ３の後方に配置され、防塵ゴム５によって保持される。磁気シールド板４は、後述する保持板６および撮像素子７より前方に配置されている。磁気シールド板４は、強磁性体である軟質磁性合金材料で構成されている。軟質磁性合金材料としては鉄・ケイ素鋼・アモルファス合金などが用いられるが、本実施例では機能とコストの面から鉄ニッケル合金（パーマロイ）を使用している。磁気シールド板４には、被写体光線の入射光が通過する開口部４ａ、固定地板１の収容室１ａ内に形成された凹部１ｅに嵌まり込むことで光軸と直交する平面内において位置を規制する凸部４ｂが形成されている。また、磁気シールド板４には、保持状態で光学フィルタ３および防塵ゴム５と当接する段付き部４ｃが形成されている。

防塵ゴム５（防塵部材）は、ゴムなどの弾性材料にて形成されている。防塵ゴム５は、磁気シールド板４の後方に配置され、磁気シールド板４を保持している。防塵ゴム５は、固定地板１と後述する保持板６との間に挟持されている。防塵ゴム５は、固定地板１に取り付けられた状態では撮像素子７の受光面の周囲を包囲するように撮像素子７に当接している。そのため、防塵ゴム５は、撮像素子７の受光面に塵などが付着することを防止している。

保持板（保持部材）６は、ステンレス鋼、リン青銅などの金属材料で形成されている。保持板６は、撮像素子７およびフレキシブル基板８を保持する。保持板６は、平板状であって、撮像素子７のパッケージ全周の一部を収容する開口部６ａが形成されている。また、保持板６には、調整ネジ９が挿通される挿通孔６ｂが形成されていて、調整ネジ９により固定地板１に支持される。撮像素子７およびフレキシブル基板８を保持した保持板６が、防塵ゴム５の後方に配置されている。

撮像素子７は、レンズ鏡筒２の撮像光学系を通過した被写体像を電気信号に変換する。撮像素子７は、フレキシブル基板８に半田付けされる。

フレキシブル基板８は、変換された電気信号を他の処理回路（不図示）に送信する。

保持板６、撮像素子７およびフレキシブル基板８とは、あらかじめ一体化された状態で組み付けられる。図２は、撮像素子７とフレキシブル基板８を保持板６に組み付けた状態を前方方向Ｆｒから見た図である。図２に示すように、撮像素子７のパッケージ全周の一部を保持板６の開口部６ａに挿入した状態で、撮像素子７のパッケージと保持板６の開口部６ａとの間に接着剤１０を塗布することで撮像素子７が保持板６に固定される。撮像素子７の光軸方向の位置調整および傾き調整は、防塵ゴム５の弾性力を利用している。

ここで、防塵ゴム５の詳細な形状について図３を参照して説明する。図３は、防塵ゴム５の縦断面図である。

前方方向Ｆｒから見ると中央に磁気シールド板４の開口部４ａよりも大きい開口部５ａが形成されている。開口部５ａの外周には、磁気シールド板４の後面と当接する押圧部（第１の押圧部）５ｂが形成されている。押圧部５ｂは、光学フィルタ３と磁気シールド板４とを固定地板１に押圧する。押圧部５ｂには、外周に向かうにしたがって、後方方向Ｒｒ方向へ向かって斜めに突出する防塵部５ｃが形成されている。防塵部５ｃの厚みは、防塵部５ｆの厚みよりも厚く設定されている。後方方向Ｒｒから見ると中央に撮像素子７よりも小さい開口部５ｄが形成されている。開口部５ｄの外周には、撮像素子７の前面と当接する押圧部（第２の押圧部）５ｅが形成されている。押圧部５ｅには、外周に向かうにしたがって、前方方向Ｆｒ方向へ向かって斜めに突出する防塵部５ｆが形成されている。

防塵ゴム５は防塵部５ｃと防塵部５ｆをフランジ部５ｇに繋ぐことで弾性力を有し、この弾性力により押圧部５ｂは光学フィルタ３と磁気シールド板４とを固定地板１に押圧する。すなわち、押圧部５ｂは磁気シールド板４を固定地板１に押圧し、押圧された磁気シールド板４は光学フィルタ３を固定地板１に押圧する。光学フィルタ３は、固定地板１の収容室１ｆ内の壁と所定の隙間を形成した状態で嵌め込まれることで光軸と直交する平面内において位置が規制され、光軸方向においては磁気シールド板４を介して防塵ゴム５の弾性力により押圧保持される。これにより、ビスや接着剤等の専用の固定手段を追加することなく、磁気シールド板４を位置規制および保持することが可能となる。

防塵ゴム５に光軸方向に沿って押圧部５ｂと押圧部５ｅとの距離を縮めるような力が作用したとき、防塵部５ｃと防塵部５ｇには押圧部５ｂと押圧部５ｅとの距離を離間させるような弾性力が働く。すなわち、保持板６を前方方向Ｆｒに移動させると、防塵部５ｃは押圧部５ｂを介して光学フィルタ３と磁気シールド板４とを前方方向Ｆｒへ付勢し、防塵部５ｆは押圧部５ｅを介して撮像素子７を後方方向Ｒｒへ付勢する。このように、防塵部５ｃ，５ｆの弾性力によって、磁気シールド板４と防塵ゴム５との間および防塵ゴム５と撮像素子７との間には常に隙間がなく、磁気シールド板４と撮像素子７との間を密閉状態にし、ゴミ等の異物の侵入を防止している。

防塵ゴム５のフランジ部５ｇの外縁部には、光軸方向に対して延出する突起状の付勢部（突出部）５ｈが形成されている。付勢部５ｈは、光軸方向に沿った円柱状であって、光軸方向に対して伸縮可能である。付勢部５ｈの外径は、固定地板１に対応する有底孔１ｄに挿入可能である。付勢部５ｈに発生する弾性力は、防塵部５ｃ，５ｆに発生する弾性力よりも大きくなるように構成されている。付勢部５ｈに発生する弾性力により、後述するように、３本の調整ネジ９のねじ込み量を変化させることで撮像素子７の光軸方向の位置を微調整したり、傾きを微調整したりする。

次に、光学フィルタ３、磁気シールド板４、防塵ゴム５、保持板６、撮像素子７およびフレキシブル基板８を固定地板１に取り付ける手順について図４，５を参照して説明する。

図４は各構成部品が固定地板１に取り付けられた状態を示す図である。図４（ａ）は正面図、図４（ｂ），（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面であって、防塵ゴム５から突出する付勢部５ｈの中心を通るように切断した縦断面図である。図４（ｃ）では、磁気シールド板４の代わりに磁気シールド板４と形状が異なる磁気シールド板４０を使用している。なお、説明を分かりやすくするため、図４（ａ）では、保持板６と撮像素子７を図示していない。図５は、図４（ｂ）のＡ部の部分拡大図である。

まず、光学フィルタ３、磁気シールド板４、防塵ゴム５および撮像素子７とフレキシブル基板８を保持した保持板６を順番に固定地板１の収容室１ａ内に組み付けていく。本実施形態では、磁気シールド板４が確実に光学フィルタ３を押圧するために、磁気シールド板４の光軸方向に垂直な領域のうち磁気シールド板４が他の部材と当接する領域は、光学フィルタ３を押圧する領域および防塵ゴム５に押圧されている領域だけである。

ここで、図５に示すように、固定地板１の収容室１ｆの深さ方向の長さをｄ１、光学フィルタ３の厚み方向の長さをｄ２、磁気シールド板４の段付き部４ｃの段付き量をｄ３とする。

光学フィルタ３の厚み方向の長さｄ２が収容室１ｆの深さ方向の長さｄ１より長い場合、光学フィルタ３を固定地板１に組み付ける際や衝撃が加わった際に、収容室１ｆから光学フィルタ３が外れやすくなっている。そのため、組み付け性の悪化や、誤って組まれる原因となってしまう。そこで、図５に示すように、光学フィルタ３の厚み方向の長さｄ２が収容室１ｆの深さ方向の長さｄ１より短くし、ｄ３＞ｄ１−ｄ２となるように構成することで光学フィルタ３の組み付け性を向上させることができる。

しかしながら、光学フィルタ３の厚み方向の長さｄ２が収容室１ｆの深さ方向の長さｄ１より短くした状態で、図４（ｃ）に示したように段付き形状のない磁気シールド板４０を使用した場合、磁気シールド板４０が固定地板１の収容室１ａに乗り上げてしまう。そのため、光学フィルタ３と磁気シールド板４０との当接が不十分になってしまう。光学フィルタ３と磁気シールド板４０との当接が不十分になると、光学フィルタ３と撮像素子７との間が密閉状態ではなくなり、ゴミ等の異物が侵入する原因となってしまう。そこで、段付き部４ｃが形成されていない磁気シールド板４０を使用する場合は、光学フィルタ３の厚み方向の長さｄ２を収容室１ｆの深さ方向の長さｄ１より短くしている。

以上、説明したように、収容室１ｆの深さ方向の長さｄ１と光学フィルタ３の厚み方向の長さｄ２との関係を適切に設定することで磁気シールド板４０がどのような形状であっても確実に光学フィルタ３に当接できる。そのため、光学フィルタ３と撮像素子７との間の密閉状態を保つことが可能となる。

次に、防塵ゴム５の付勢部５ｈを固定地板１の対応する有底孔１ｄ内に挿入する。そして、調整ネジ９を保持板６の挿通孔６ｂに挿通させ、固定地板１の雌ネジ部１ｃと螺合させる。この螺合により、防塵ゴム５の押圧部５ｂと磁気シールド板４との間および防塵ゴム５の押圧部５ｅと撮像素子７との間には隙間がない状態となる。このとき、防塵ゴム５の防塵部５ｃ，５ｆによって撮像素子７の周囲が囲まれる。また、防塵ゴム５の付勢部５ｈの先端は固定地板１の対応する有底孔１ｃの底面に当接し、付勢部５ｈの基端は保持板６に当接する。

次に、撮像素子７の受光面が光軸方向に対して位置がズレている場合や直交していない場合において、撮像素子７を光軸方向に対する位置調整と傾き調整の方法について図４（ｂ）を用いて説明する。本実施例では、３本の調整ネジ９のねじ込み量を変化させることで、撮像素子７の位置調整および傾き調整を行うことができる。

図４（ｂ）に示す状態から３本の調整ネジ９を固定地板１の３つの雌ネジ部１ｃに対してねじ込み量が増加する方向に回動させると、３本の調整ネジ９が保持板６の挿通孔６ｂを介して、保持板６全体を光軸方向に対して前方方向Ｆｒへ移動させる。このとき、防塵ゴム５の付勢部５ｈは、保持板６により押圧されることで、光軸方向に対して縮小し径方向に拡大するように変形する。この変形により付勢部５ｈには、保持板６を後方に付勢する方向の弾性力が発生する。また、防塵部５ｆも押圧部５ｅを介して撮像素子７により押圧されることで、撓みながら光軸方向に変形する。

一方、図４（ｂ）に示す状態から調整ネジ９を雌ネジ部１ｃに対してねじ込み量が減少する方向に回転させると、調整ネジ９が後方方向Ｒｒへ移動する。このとき、付勢部５ｈおよび防塵部５ｆには保持板６を後方に付勢する方向の弾性力が発生しているので、これらの弾性力が保持板６を調整ネジ９に当接させる方向へ付勢する。したがって、調整ネジ９によって減少したねじ込み量に応じて、保持板６全体が光軸方向に対して後方に移動する。

付勢部５ｈに発生する弾性力は防塵部５ｃ，５ｆに発生する弾性力よりも大きいので、調整ネジ９のねじ込み量を変化させて保持板６を光軸方向へ移動させても付勢部５ｈに発生する弾性力のみで撮像素子７の光学調整を行うことになる。そのため、光学フィルタ３と磁気シールド板４の保持および磁気シールド板４と撮像素子７との間の密閉構造を保つことができる。また、防塵部５ｆの厚みは防塵部５ｃの厚みより薄く設定し、防塵部５ｆが防塵部５ｃよりも撓みやすくなるようにすることで、防塵部５ｆに発生する弾性力が防塵部５ｃに発生する弾性力よりも小さくなるようにしている。そうすることで、防塵ゴム５の開口部５ａの変形を防止することができる。

このように調整ネジ９のねじ込み量を増加および減少するように回転させると、保持板６に保持された撮像素子７も光軸方向に対して前方および後方に移動することから、撮像素子７の位置調整を行うことができる。また、３本の調整ネジ９のうち一つずつねじ込み量を変化させることで、保持板６の傾きを調整することができる。

以上、説明したように、本実施例によれば、防塵ゴム５の弾性力を利用して光学フィルタ３および磁気シールド板４を押圧保持することで、部品点数を増やすことなく簡易な構成で磁気シールド板４を保持可能であり、磁気ノイズを容易に低減可能である。

なお、本発明の構成は本実施形態に例示したものに限定されるものではなく、材質、寸法、形態、数、配置箇所等は本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。例えば、磁気シールド板４は、略平板状をしているが、撮像素子７を覆うように一端が開口された箱状の形状でも構わない。

１ 固定地板（固定部材）
４ 磁気シールド板（磁気シールド部材）
５ 防塵ゴム（防塵部材）
７ 撮像素子

Claims (10)

1. 被写体像を電気信号に変換する撮像素子と、
   前記撮像素子の前方に配置される磁気シールド部材と、
   前記撮像素子および前記磁気シールド部材が取り付けられる固定部材と、
   前記磁気シールド部材と前記撮像素子との間に配置され、前記撮像素子の受光面の周囲を囲むように前記撮像素子を押圧するとともに、前記磁気シールド部材を前記固定部材に向けて押圧する防塵部材と、を有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記磁気シールド部材の前方に位置するように、前記固定部材に取り付けられている光学フィルタを更に有し、
   前記防塵部材は、前記磁気シールド部材を介して、前記光学フィルタを前記固定部材に向けて押圧することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記磁気シールド部材は、前記防塵部材に押圧され、前記防塵部材が前記磁気シールド部材を押圧する方向に突出した段付き形状を備え、
   前記固定部材には、前記光学フィルタを収容する収容部が形成され、
   前記収容部の深さ方向の長さは、前記光学フィルタの厚さ方向の長さより長いことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記固定部材には、前記光学フィルタを収容する収容部が形成され、
   前記収容部の深さ方向の長さは、前記光学フィルタの厚さ方向の長さより短いことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
5. 前記防塵部材は、前記磁気シールド部材を押圧する第１の押圧部を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 前記防塵部材は、前記撮像素子を押圧する第２の押圧部を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の撮像装置。
7. 前記防塵部材は、弾性材料にて形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の撮像装置。
8. 前記防塵部材が前記磁気シールド部材を押圧する力は、前記撮像素子を押圧する力よりも大きいことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の撮像装置。
9. 前記撮像素子を保持し、前記固定部材に固定される保持部材を更に有し、
   前記防塵部材は、前記固定部材と前記保持部材との間に挟持されることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の撮像装置。
10. 前記防塵部材には、前記保持部材によって押圧されることで前記固定部材に嵌め込まれる突出部が形成され、
    前記保持部材が前記突出部を押圧する力は、前記防塵部材が前記磁気シールド部材および前記撮像素子を押圧する力よりも大きいことを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。