JP5378755B2 - 撮像ユニット、撮像ユニットの組立方法及び撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像の撮像技術に関する。

ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像素子を用いた撮像機器は、デジタルカメラやデジタルビデオカメラを代表として広く知られている。また、携帯電話用のカメラや車両の後方を撮影する車載カメラのように、より小型化したものも知られている。

小型カメラの構成として、例えば、特許文献１には、ケースに、レンズと、光学フィルタ（赤外カットフィルタ）、と撮像回路が実装された基板と、を取り付けたものが開示されている。しかし、特許文献１のものは、光学フィルタが常時光路上に位置するよう、固定的に設けられたものであり、被写体の明るさの変化等に対する追従性が不十分となり、撮影性能が劣る。特に、赤外カットフィルタが固定的に設けられていると、夜間など暗部での撮影時に光量が足りず、解像度が悪化する場合がある。

一方、光学フィルタを光路上の位置と光路外の位置とで可動に構成することで撮影性能を向上したものも知られている（例えば、特許文献２）。光学フィルタとして赤外カットフィルタを可動に構成したものにおいては、昼間は赤外カットフィルタにより可視光領域の光を結像させてカラー撮影を行い、夜間は赤外カットフィルタを取り除いて可視光領域の光に加えて近赤外領域の光を結像させてモノクロ撮影を行うことができる。

特開２００４−８８１８１号公報 特開２００２−１８９２３８号公報

一般に、光学フィルタの可動機構は、レンズ鏡筒を搭載するユニットや撮像素子を搭載するユニットとは別のユニットとして製作され、レンズ鏡筒と撮像素子の間の光路上に組み込まれる。特許文献２は、レンズ鏡筒に光学フィルタの可動機構を設けてユニット化したものを開示するが、撮像素子は別ユニットとされている。

このような構成の場合、光路方向に各ユニットを連結する構成となると共に部品点数が増加し、小型化が困難となる。また、光路に対する光学フィルタ及び撮像素子の位置決め精度が、ユニット間の組み付け精度に影響されるという問題もある。

本発明の目的は、光学フィルタを可動として撮影性能を向上しつつ、光学フィルタと撮像素子との位置決め精度を向上し、小型化を図ることにある。

本発明によれば、光の入射側となる正面部と、該正面部の反対側の背面部と、前記正面部と前記背面部との間を貫通した開口部と、を有するベース部材と、前記開口部を通過した光を受光し、電気信号に変換する撮像素子と、前記開口部と前記撮像素子との間に介在する光学フィルタ部を有するフィルタ部材と、前記撮像素子と前記フィルタ部材との間に介在し、前記フィルタ部材の移動空間と前記撮像素子の配設空間とを仕切る仕切り板と、前記ベース部材に設けられ、前記撮像素子が位置決めされる撮像素子取付部と、前記ベース部材に設けられ、前記光学フィルタ部が前記開口部と前記撮像素子との間に介在する第１の位置と、前記光学フィルタ部が前記開口部と前記撮像素子との間に介在しない第２の位置と、の間で前記フィルタ部材が移動可能に前記フィルタ部材が取り付けられるフィルタ部材取付部と、前記フィルタ部材を前記第１の位置と前記第２の位置で移動する駆動手段と、前記ベース部材に設けられ、前記駆動手段が取り付けられる駆動手段取付部と、を備え、前記撮像素子取付部、前記フィルタ部材取付部及び前記駆動手段取付部が、前記背面部と一体的に設けられ、前記撮像素子取付部は、光路方向と直交する方向について、前記仕切り板を貫通して前記撮像素子を位置決めすることを特徴とする撮像ユニットが提供される。

本発明の撮像ユニットでは、前記光学フィルタ部を有する前記フィルタ部材が前記第１及び第２の位置の間で移動可能であることから、撮影性能を向上することができる。また、前記フィルタ部材及び前記撮像素子を共通の前記ベース部材に取り付けたことにより、小型化が図れる。更に、光路を規定する前記開口部を有する前記ベース部材に前記フィルタ部材及び前記撮像素子を取り付けたことにより、前記開口部と前記光学フィルタ部と前記撮像素子との位置決め精度を向上できる。加えて、前記ベース部材の前記背面部側から前記撮像素子、前記フィルタ部材及び前記駆動手段を組み付けることができ、組み付け作業性を向上できる。

また、本発明によれば、撮像ユニットの組立方法において、前記撮像ユニットが、光の入射側となる正面部と、該正面部の反対側の背面部と、前記正面部と前記背面部との間を貫通した開口部と、を有するベース部材と、前記開口部を通過した光を受光し、電気信号に変換する撮像素子と、前記ベース部材の前記背面部と一体的に設けられると共に前記背面部から突出し、前記撮像素子が位置決めされる撮像素子取付部と、前記開口部と前記撮像素子との間に介在する光学フィルタ部を有し、前記光学フィルタ部が前記開口部と前記撮像素子との間に介在する第１の位置と、前記光学フィルタ部が前記開口部と前記撮像素子との間に介在しない第２の位置と、の間で移動可能に設けられたフィルタ部材と、前記フィルタ部材を前記第１の位置と前記第２の位置で移動する駆動手段と、前記撮像素子と前記フィルタ部材との間に介在し、前記フィルタ部材の移動空間と前記撮像素子の配設空間とを仕切る仕切り板と、を備え、前記組立方法は、前記ベース部材の前記背面部と一体的に設けられたフィルタ部材取付部及び駆動手段取付部に、それぞれ、前記フィルタ部材及び前記駆動手段を取り付ける第１取付工程と、前記第１取付工程の後、前記ベース部材の前記背面部側から前記ベース部材に前記仕切り板を取り付ける第２取付工程と、前記第２取付工程の後、前記ベース部材の前記背面部側から前記撮像素子取付部に前記撮像素子を取り付ける第３取付工程と、を備え、前記撮像素子取付部は、光路方向と直交する方向について、前記仕切り板を貫通して前記撮像素子を位置決めすることを特徴とする撮像ユニットの組立方法が提供される。

本発明の組立方法では、前記光学フィルタ部を有する前記フィルタ部材が前記第１及び第２の位置の間で移動可能であることから、撮影性能を向上した撮像ユニットを提供できる。また、前記フィルタ部材及び前記撮像素子を共通の前記ベース部材に取り付けたことにより、撮像ユニットの小型化が図れる。更に、光路を規定する前記開口部を有する前記ベース部材に前記フィルタ部材及び前記撮像素子を取り付けたことにより、前記開口部と前記光学フィルタ部と前記撮像素子との位置決め精度を向上できる。加えて、前記ベース部材の前記背面部側から、前記フィルタ部材、前記駆動手段、前記仕切り板及び前記撮像素子を順次組み付けることにより、組み付け作業性を向上できる。

また、本発明によれば、光の入射側となる正面部と、該正面部の反対側の背面部と、前記正面部と前記背面部との間を貫通した開口部と、を有するベース部材と、前記開口部を通過した光を受光し、電気信号に変換する撮像素子と、前記開口部と前記撮像素子との間に介在する光学フィルタ部を有するフィルタ部材と、前記撮像素子と前記フィルタ部材との間に介在し、前記フィルタ部材の移動空間と前記撮像素子の配設空間とを仕切る仕切り板と、前記ベース部材に設けられ、前記撮像素子が位置決めされる撮像素子取付部と、前記ベース部材に設けられ、前記光学フィルタ部が前記開口部と前記撮像素子との間に介在する第１の位置と、前記光学フィルタ部が前記開口部と前記撮像素子との間に介在しない第２の位置と、の間で前記フィルタ部材が移動可能に前記フィルタ部材が取り付けられるフィルタ部材取付部と、前記フィルタ部材を前記第１の位置と前記第２の位置で移動する駆動手段と、前記撮像素子から出力される前記電気信号に基づいて、前記駆動手段を制御する制御手段と、を備え、前記撮像素子取付部及び前記フィルタ部材取付部が、前記背面部と一体的に設けられ、前記撮像素子取付部は、光路方向と直交する方向について、前記仕切り板を貫通して前記撮像素子を位置決めすることを特徴とする撮像装置が提供される。

本発明の撮像装置では、前記光学フィルタ部を有する前記フィルタ部材が前記第１及び第２の位置の間で移動可能であることから、撮影性能を向上することができる。また、前記フィルタ部材及び前記撮像素子を共通の前記ベース部材に取り付けたことにより、小型化が図れる。更に、光路を規定する前記開口部を有する前記ベース部材に前記フィルタ部材及び前記撮像素子を取り付けたことにより、前記開口部と前記光学フィルタ部と前記撮像素子との位置決め精度を向上できる。加えて、前記制御手段により、前記光学フィルタ部を有する前記フィルタ部材の位置を撮影環境に応じた位置に自動的に切り替えることができる。更に、前記ベース部材の前記背面部側から前記撮像素子及び前記フィルタ部材を組み付けることができ、組み付け作業性を向上できる。

以上述べた通り、本発明によれば、光学フィルタを可動として撮影性能を向上しつつ、光学フィルタと撮像素子との位置決め精度を向上し、小型化を図ることができる。

＜第１実施形態＞
図１は本発明の一実施形態に係る撮像ユニットＡの斜視図、図２は撮像ユニットＡの分解斜視図である。撮像ユニットＡは、撮像ユニットＡの地板を構成するベース部材１と、撮像素子２と、フィルタ部材３と、フィルタ部材３を移動する駆動装置４と、仕切り板５と、レンズ鏡筒６と、撮像装置２を搭載する基板７と、端子板９と、を備える。

ベース部材１は、板状方形のベース部１１と、ベース部１１を囲む４つの側壁部１２と、を備え、例えば、後述する背面部１１ｂに各構成も含めて樹脂から一体に成形される。ベース部１１は、レンズ鏡筒６が取り付けられる正面部１１ａと、正面部１１ａの反対側の背面部１１ｂと、正面部１１ａと背面部１１ｂとの間を貫通（つまりベース部１１を貫通）した開口部１１ｃと、を備える。レンズ鏡筒６は、その一部が開口部１１ｃに挿入されて正面部１１ａに接着剤等により固着される。

撮像素子２は、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像素子であり、レンズ鏡筒６を通過することで、開口部１１ｃを通過した光を受光し、電機信号に変換する。本実施形態の場合、撮像素子２は略直方体形状を有しており、その受光面はカバーガラス２１で覆われている。撮像素子２は、その受光面が開口部１１ｃを指向する向きで基板７上に半田付けされて実装される。

フィルタ部材３は、基材３１と、基材３１上に形成された光学フィルタ部３２と、円形の孔３３と、長孔状の係合孔３４と、を備える。基材３１は、例えば、ＰＥＴ等の薄板状で透明の樹脂基板である。光学フィルタ部３２は、本実施形態の場合、赤外領域の光の透過を調節するフィルタであり、主として赤外領域の光の透過を制限する赤外カットフィルタである。しかし、光学フィルタ部３２は、可視領域の光の透過を調節するフィルタであってもよく、例えば、主として可視領域の光の透過を制限するＮＤフィルタであってもよい。

本実施形態の場合、光学フィルタ部３２は、基材３１上の一部の領域に積層された光学薄膜である。この光学薄膜は、透過光を正弦する多層膜を蒸着法等の物理的積層法で基材３１上に積層することで形成できる。ここで、光学フィルタ部３２を構成する光学薄膜を別途作成し、基材３１と張り合わせることで光学フィルタ部３２を形成することもできるが、基材３１上に直接光学薄膜を物理的積層法で形成する方が、フィルタ部材３の薄型化を図れる。

なお、光学フィルタ部３２は、基材３１の全域に渡って形成してもよいが、本実施形態のように一部の領域で足り、撮像素子２が受光する光が全て光学フィルタ部３２を通過可能な大きさを有していればよい。

駆動装置４は、本実施形態の場合、ロータリソレノイドタイプのアクチュエータであるが、他のアクチュエータも採用可能である。駆動装置４は、軟磁性材料からなるステータヨーク４１と、ロータ４２と、励磁コイルユニット４３と、を備える。図３（ａ）はロータ４２の斜視図である。ロータ４２は、円筒状のロータマグネット４２ａと、フィルタ部材３の係合孔３４に挿入されるピン部４２ｂ’及びロータマグネット４２ａと同心の孔４２ｂ”を有する連結部材４２ｂと、を備える。

ロータマグネット４２ａは、その外周面が周方向に二極（Ｎ、Ｓ）に着磁されている。連結部材４２ｂは、本実施形態の場合、樹脂製であり、ロータマグネット４２ａと連結部材４２ｂとはインサート成形により一体成形される。ロータマグネット４２ａと連結部材４２ｂとは、例えば、円筒状のロータマグネット４２ａの中心孔に連結部材４２ｂの一部が圧入されることにより、一体化してもよい。

図２を参照して、ステータヨーク４１は開口部４１ａと、開口部４１ａと連通したスリット４１ｂと、を有し、その外形が馬蹄状をなしている。開口部４１ａは、ロータマグネット４２ａの周囲を囲むようにＣ字型に形成され、開口部４１ａ内にロータマグネット４２ａが配置される。ステータヨーク４１のうち、開口部４１ａの周囲の部分は、ロータマグネット４２ａと空隙を持って対峙する磁極を形成する。励磁コイルユニット４３は、貫通孔を有するボビンにコイルを巻き回して構成されている。励磁コイルユニット４３は、そのボビンの貫通孔にステータヨーク４１の一部４１ｃを挿入することでステータヨーク４１に装着される。

係る構成からなる駆動装置４は、励磁コイルユニット４３のコイルに駆動電流を供給してステータヨーク４１を励磁することで、開口部４１ａ内でロータマグネット４２ａが、ロータマグネット４２ａの軸心回りに回転し、駆動電流の正負により回転方向を制御できる。

次に、図３はベース部材１の背面図であり、ベース部材１を背面部１１ｂ側から見た図である。背面部１１ｂは、撮像素子２が取り付けられる取付部１３ａ乃至１３ｄを有する。取付部１３ａ乃至１３ｄは、背面部１１ｂから突出して形成され、その断面形状が略Ｌ字型である。各取付部１３ａ乃至１３ｄの、開口部１１ｃ側の２側面は、撮像素子２の角部に当接する。本実施形態では、取付部１３ａ乃至１３ｄにより、光路方向と直交する方向について撮像素子２の位置決めを行うことができる。

背面部１１ｂは、また、フィルタ部材３が取り付けられる取付部１５を備える。取付部１５は背面部１１ｂから突出した軸体であり、フィルタ部材３の孔３３に挿入されて、フィルタ部材３を取付部１５の軸心回りに回動自在に支持する。本実施形態では、ベース部材１を軸体、フィルタ部材３側を孔としたが、ベース部材１側を孔、フィルタ部材３側を軸体として、フィルタ部材３を回動自在にベース部材１に支持する構成としてもよい。また、本実施形態では、フィルタ部材３を回動により移動する構成としたが、平行移動により移動する構成としてもよい。尤も、回動する構成とした方が、フィルタ部材３の移動スペースを小さくすることができる。

背面部１１ｂは、また、レール部１６ａ、１６ｂを有する。レール部１６ａ及び１６ｂは背面部１１ｂから突出して形成され、フィルタ部材３の移動方向に延設されている。レール部１６ａ及び１６ｂは、フィルタ部材３が回動する際、フィルタ部材３が背面部１１ｂと摺接しないように、背面部１１ｂとフィルタ部材３との間の空隙を形成するものであり、フィルタ部材３は、その回動の際、レール部１６ａ及び１６ｂ上を摺動することになる。レール部１６ａ及び１６ｂを形成することで、フィルタ部材３と背面部１１ｂとの摺動面積を縮小でき、フィルタ部材３に傷が付くことを防止できる。

背面部１１ｂは、また、ストッパ部１７を有する。ストッパ部１７は背面部１１ｂから突出して形成され、フィルタ部材３に当接してフィルタ部材３の回動方向の一方方向の回動範囲を制限する。フィルタ部材３の回動方向の他方向の回動範囲は、取付部１３ｄにより制限し、本実施形態の場合、取付部１３ｄは、フィルタ部材３の回動範囲を制限する部材としても機能する。

背面部１１ｂは、また、駆動装置４を取り付ける取付部１８を有する。取付部１８は、背面部１１ｂから突出し、ロータ４２の孔４２ｂ”に挿入される軸体１８ａと、背面部１１ｂから突出し、ステータヨーク４１が載置される棚部１８ｃ、１８ｄと、棚部１８ｃ及び１８ｄにより形成され、ロータマグネット４２ａが挿入される凹部１８ｂと、棚部１５ｃ及び１８ｄと側壁部１２とにより形成され、励磁コイルユニット４３が挿入される凹部１８ｅと、を備える。

図４（ａ）はフィルタ部材３と駆動装置４とを組み付けた状態を示す図、（ｂ）はフィルタ部材３と駆動装置４とを背面部１１ｂに組み付けた状態を示す図である。フィルタ部材３は取付部１５に回動自在に支持されたことにより、取付部１５を回動中心として、実線で示す位置から破線で示す位置へ回動可能である。

実線で示す位置は、フィルタ部材３の一方側部がストッパ部１７に当接しており、かつ、ベース部材１の開口部１１ｃと撮像素子２との間に光学フィルタ部３２が介在した第１の位置である。フィルタ部材３が第１の位置に位置している場合、撮像素子２が受光する光は光学フィルタ部３２を透過した光となる。

破線で示す位置のうち、同図で左側の位置は、フィルタ部材３の他方側部が取付部１３ｄに当接しており、かつ、ベース部材１の開口部１１ｃと撮像素子２との間に光学フィルタ部３２が介在しない第２の位置である。フィルタ部材３が第２の位置に位置している場合、撮像素子２が受光する光は光学フィルタ部３２を透過していない光となる。

駆動装置４のロータ４２は、背面部１１ｂの軸体１８ａに回転自在に支持されており、ロータ４２のピン部４２ｂ’がフィルタ部材３の係合孔３４に挿入されている。励磁コイルユニット４３のコイルに駆動電流を供給してステータヨーク４１を励磁し、ロータ４２が軸体１８ａの軸心回りに回転すると、ピン部４２ｂ’が弧状に移動し、フィルタ部材３が回動することになる。

ここで、励磁コイルユニット４３のコイルに対する駆動電流の供給を停止しても、ステータヨーク４１と、ロータマグネット４２ａとの間のディテントトルクにより、ロータ４２に回転力を付勢することができる。例えば、励磁コイルユニット４３のコイルに駆動電流を供給して、フィルタ部材３を第１の位置から第２の位置へ移動した後、駆動電流の供給を停止しても、ディテントトルクによりロータ４２が回転しようとし、フィルタ部材３に回動力が付勢される。但し、取付部１３ｄに制限されてフィルタ部材３は回動せず、第２の位置に位置しつづけることになる。また、励磁コイルユニット４３のコイルに駆動電流を供給して、フィルタ部材３を第２の位置から第１の位置へ移動した後、駆動電流の供給を停止しても、同様に、ディテントトルクによりロータ４２が回転しようとし、フィルタ部材３に回動力が付勢される。この場合は、ストッパ部１７に制限されてフィルタ部材３は回動せず、第１の位置に位置しつづけることになる。

このようにディテントトルクの作用により、フィルタ部材３の位置変更に際しては、駆動電流を回動の間だけ供給すれば足り、消費電力を削減できる。また、撮像ユニットＡの振動等によって、不意にフィルタ部材３が回動することもない。

次に、本実施形態の場合、図３（ｂ）に示すように、取付部１８は、各取付部１３ａ乃至１３ｄの、開口部１１ｃ側の２側面により囲まれる撮像素子２の配設空間を避けて形成されており、図４（ｂ）に示すように、駆動装置４は、撮像素子２の配設空間を避けて配置されている。駆動装置４は、撮像ユニットＡを光路方向（開口部１１ｃ−撮像素子２方向）に見た場合に、撮像素子２の側方に位置しており、撮像素子２と駆動装置４とが、光路方向に重ならないように配置されている。このため、撮像ユニットＡの光路方向の薄型化を図ることができる。

次に、図３（ｂ）を参照してベース部材１の他の構成について説明する。背面部１１ｂは、背面部１１ｂから突出した複数の突出部１４ａ乃至１４ｄを備える。突出部１４ａ乃至１４ｄは、いずれも背面部１１ｂから同じ高さだけ突出し、その頂部は平坦である。

突出部１４ａ乃至１４ｄは、その各頂部が仕切り板５に当接し、背面部１１ｂと仕切り板５とを離間させるスペーサとして機能する。仕切り板５は、撮像素子２とフィルタ部材３との間に介在し、背面部１１ｂと仕切り板５との間のフィルタ部材３の移動空間と、仕切り板５と基板７との間の撮像素子２の配設空間と、を仕切る。

仕切り板５を設けて、フィルタ部材３の移動空間と、撮像素子２の配設空間とを仕切ることにより、フィルタ部材３が撮像素子２に摺接することを防止し、光学フィルタ部３２や撮像素子２に傷が付くことを防止できる。また、撮像素子２はその駆動時に発熱する。本実施形態のように、フィルタ部材３を樹脂材から構成した場合、フィルタ部材３が熱により変形する場合がある。本実施形態では、仕切り板５により撮像素子２が発熱した熱がフィルタ部材３に伝わり難くなり、フィルタ部材３の変形を防止できる。このため、仕切り板５は、例えば、金属板等、熱伝導性が高いものが望ましい。

図２を参照して、仕切り板５は、その周縁に３つの係合部５１を有する。係合部５１には孔が形成されており、この孔にベース部材１の側壁部１２の外側面に形成された係合爪１２ａが挿入されて係合する。係合部５１と係合爪１２ａとの係合により、仕切り板５はベース部材１の背面側に装着される。図５は、仕切り板５をベース部材１に装着した状態を示す斜視図である。本実施形態では、係合部５１と係合爪１２ａとの係合により仕切り板５をベース部材１に装着する構成としたが、ネジを用いた装着構造としてもよい。

本実施形態の場合、突出部１４ａ乃至１４ｄは、それぞれ、取付部１３ａ乃至１３ｄに連設して形成されており、背面部１１ｂからの高さは、取付部１３ａ乃至１３ｄよりも突出部１４ａ乃至１４ｄの方が低くなっている。このため、図５に示すように、仕切り板５をベース部材１に装着した状態では、取付部１３ａ乃至１３ｄは、仕切り板５の背後に突出している。このため、仕切り板５の背後から撮像素子２を取付部１３ａ乃至１３ｄに取り付けることができる。図６は、図５の状態から取付部１３ａ乃至１３ｄに撮像素子２を取り付けた状態を示す。なお、図６においては撮像素子２のみが取付部１３ａ乃至１３ｄに取り付けられた状態を示しているが、撮像素子２は基板７に実装された状態で取付部１３ａ乃至１３ｄに取り付けられることになる。

図２及び図５を参照して、仕切り板５は、ベース部材１の開口部１１ｃの中心線と同心の開口部５３を有する。開口部５３は、レンズ鏡筒６により規定される光路と仕切り板５とが干渉しない大きさに設定される。仕切り板５は、また、取付部１３ａ乃至１３ｄが挿通する孔５４ａ乃至５４ｂを有する。各孔５４ａ乃至５４ｂは、挿通する取付部１３ａ乃至１３ｄの各断面形状に応じた形状を有する。

仕切り板５は、また、その一部をベース部材１側に膨出させることでベース部材１側に突出したレール部５２を有する。レール部５２は、フィルタ部材３の移動方向に延設され、フィルタ部材３が回動する際、フィルタ部材３が仕切り板５と摺接しないように、仕切り板５とフィルタ部材３との間の空隙を形成する。フィルタ部材３は、その回動の際、レール部５２上を摺動することになる。レール部５２を形成することで、フィルタ部材３と仕切り板５との摺動面積を縮小でき、フィルタ部材３に傷が付くことを防止できる。

仕切り板５は、また、ロータ４２のピン部４２ｂと仕切り板５との干渉を回避するための孔５５と、ベース部材１の取付部１５と仕切り板５との干渉を回避するための孔５６と、を有する。

次に、図２を参照して、ベース部材１は、その角部の２ヶ所に、内周面に雌ネジが刻設された筒部１９を一体に備える。２つの筒部１９はベース部材１の背面側に同じ高さだけ突出している。基板７は、その角部の２ヶ所に孔７１が形成されている。しかして、雄ネジが形成されたボルト８の軸部を孔７１に挿通して筒部１９と螺着することにより、基板７をベース部材１に固定できる。筒部１９は、撮像素子２の光路方向の位置決めをする部材としても機能する。

端子板９はフレキシブル基板であり、その下端部が基板７に半田付けされる。端子板９の上端部は、励磁コイルユニット４３のコイルの両端がそれぞれ半田付けされる。励磁コイルユニット４３のコイルの両端部は、ベース部材１に設けた開口部１１ｄを通して、背面部１１ｂ側から正面部１１ａ側に導出され、端子板９に半田付けされる。基板７には、不図示の配線用コネクタがその背面側に取り付けられ、撮像素子２や励磁コイルユニット４２のコイルと、外部のデバイスとの電気的な接続を行う。

次に、係る構成からなる撮像ユニットＡの組立方法について説明する。まず、ベース部材１の背面部１１ｂにフィルタ部材３及び駆動装置４を取り付ける（第１取付工程：図４（ｂ）の状態）。その後、ベース部材１の背面部１１ｂ側からベース部材１に仕切り板５を取り付ける（第２取付工程：図５の状態）。その後、ベース部材１の背面部１１ｂ側から基板７に実装された撮像素子２を取付部１３ａ乃至１３ｄに取り付ける（第３取付工程：図６の状態）。続いて、ボルト８により基板７をベース部材１に固定する。

レンズ鏡筒６のベース部材１に対する固定は、これらの各工程の前又は後のいずれでもよい。端子板９のコイルとの接続及び基板７への半田付けについては、第１取付工程の際に、コイルの両端を孔１１ｄから外部へ導出しておき、各工程の後に端子板９とコイルとの半田付け、基板７への半田付けを行えばよい。

この組立方法においては、第１乃至第３取付工程において、ベース部材１の背面部１１ｂ側から、フィルタ部材３、駆動装置４、仕切り板５及び撮像素子２を順次組み付けることにより、組み付け作業性を向上できる。

次に、係る構成からなる撮像ユニットＡでは、光学フィルタ部３２を有するフィルタ部材３が第１及び第２の位置の間で移動可能に構成したことで、撮像素子２が受光する光を光学フィルタ部３２を透過した光と通過しない光とで選択可能であり、撮影性能を向上することができる。本実施形態では、光学フィルタ部３２が赤外カットフィルタであることから、昼間は光学フィルタ部３２をレンズ鏡筒６と撮像素子２との間に介在させてカラー画像を撮像し、夜間は光学フィルタ部３２をレンズ鏡筒６と撮像素子２との間から退避させて白黒画像を撮像することができる。

また、フィルタ部材３及び撮像素子２を共通のベース部材１に取り付けたことにより、これらをより密に配置することができ、小型化が図れる。特に、フィルタ部材及び撮像素子２を、共に、ベース部材１の背面部１１ｂに配置したので、一層小型化が図れる。加えて、駆動装置４もベース部材１に取り付け、かつ、ベース部材１の背面部１１ｂに配置したので、更に小型化が図れる。

更に、レンズ鏡筒６の装着により光路を規定する開口部１１ｃを有するベース部材１にフィルタ部材３及び撮像素子２を取り付けたことにより、開口部１１ｃ及びレンズ鏡筒６と光学フィルタ部３２と撮像素子２との位置決め精度は、ベース部材１の精度に依存し、撮像ユニットＡの組み付け精度の影響は小さく、該位置決め精度を向上できる。

＜第２実施形態＞
上記第１実施形態の撮像ユニットＡは、フィルタ部材３が第２の位置に位置している場合、レンズ鏡筒６と撮像素子２との間には、光学フィルタ部３２を含めてフィルタ部材３全体が介在しない構成である。フィルタ部材３の基材３１が介在しないことから、フィルタ部材３が第１の位置にある場合と第２の位置にある場合とで、屈折率が異なり、焦点位置が変化する。そこで、本実施形態では、フィルタ部材３が第１の位置に位置している場合も、光学フィルタとして機能しない部分を介在させることで、焦点位置を略一定に維持する。

図７は、第２実施形態において、フィルタ部材３’と駆動装置４とを背面部１１ｂに組み付けた状態を示す図であり、上記第１実施形態における図４（ｂ）に相当する。本実施形態は、第１実施形態のフィルタ部材３と、突出部１４ｃの構成のみが相違し、他の構成は同じである。

図７において、フィルタ部材３’は、フィルタ部材３と比較して基材３１の形状が異なっており、光学薄膜を形成せず、光学フィルタとして機能しない透明部３５を有している。フィルタ部材３’は、取付部１５を回動中心として、実線で示す位置から破線で示す位置へ回動可能である。突出部１４ｃ’は、フィルタ部材３’との干渉を避けるため、突出部１４ｃよりも幅を小さくしている。

破線で示すフィルタ部材３’の位置のうち、同図で右側の位置は、フィルタ部材３の一方側部がストッパ部１７に当接しており、かつ、ベース部材１の開口部１１ｃと撮像素子２との間に光学フィルタ部３２が介在した第１の位置である。フィルタ部材３’が第１の位置に位置している場合、撮像素子２が受光する光は光学フィルタ部３２を透過した光となる。

実線で示すフィルタ部材３’の位置は、フィルタ部材３’の他方側部が取付部１３ｄに当接しており、かつ、ベース部材１の開口部１１ｃと撮像素子２との間に透明部３５が介在した第２の位置である。フィルタ部材３’が第２の位置に位置している場合、撮像素子２が受光する光は透明部３５を透過した光となる。

光学フィルタ部３２を形成する光学薄膜と、基材３１とでは、一般的には１０乃至２００倍の厚みの差が生じるため、屈折率の変化の影響は基材３１の厚さが支配的である。よって、基材３１全体の厚みを略均一とするか、少なくとも光学フィルタ部３２と透明部３５とで、基材３１の厚みを略同じとすることで、屈折率は略同じとなり焦点位置をフィルタ部材３’の位置に関わらず、略一定に維持でき、撮像画像をより高画質なものとすることができる。

＜第３実施形態＞
次に、撮像ユニットＡを用いた撮像装置の構成例について説明する。図８（ａ）は撮像ユニットＡを用いた撮像装置Ｂのブロック図である。撮像装置Ｂは、例えば、携帯型電話機のカメラ、車載カメラ、監視カメラ等に適用できる。

撮像装置Ｂは、ＣＰＵ１０１と、ディスプレイ１０２と、操作部１０３と、ＲＯＭ１０４と、ＲＡＭ１０５と、Ａ／Ｄ変換回路１０６と、画像処理回路１０７と、を備える。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０４に記憶されたプログラムを実行し、撮像素子２の制御及び駆動装置４の励磁コイルユニット４３の制御（コイルの通電制御）を含む撮像装置Ｂ全体の制御を行う。ディスプレイ１０２は撮像素子２が撮像した画像を表示する。操作部１０３は、シャッタボタン、フィルタ部材３の位置を自動切り替え（自動モード）とするか手動切り替え（手動モード）とするかを選択するための選択ボタン、手動モード時にフィルタ部材３の位置を選択するための選択ボタン等を含む。

ＲＯＭ１０４には、ＣＰＵ１０１が実行するプログラムや固定的なデータが記憶される。ＲＡＭ１０５には、撮像素子２が撮像した画像のデータや、ＣＰＵ１０１の演算結果といった可変データが記憶される。ＲＯＭ１０４及びＲＡＭ１０５は他の記憶手段でもよい。

Ａ／Ｄ変換回路１０６は、撮像素子２から出力される、画像を示す電気信号をアナログ画像信号からデジタル画像信号へ変換する。画像処理回路１０７はＡ／Ｄ変換回路１０６が変換したデジタル画像信号に対して、カラーバランス等の調整を行う。駆動回路１０８はＣＰＵ１０１からの制御信号に基づいて、励磁コイルユニット４３のコイルに駆動電流を供給する。

次に、ＣＰＵ１０１によるフィルタ部材３（又はフィルタ部材３’。以下、同じ。）の移動制御の例について説明する。手動モードの場合、操作部１０３の選択ボタンに対するユーザの操作を契機として、ユーザが選択したフィルタ部材３の位置（第１、第２の位置）にフィルタ部材３を移動させるべく、駆動回路１０８へ制御信号を出力する。

自動モードの場合、画像処理回路１０７から出力される、撮像素子２が撮像した画像のデジタル画像信号の輝度が、予め定めた閾値よりも明るい場合はフィルタ部材３を第１の位置に、暗い場合はフィルタ部材３を第２の位置に、それぞれ移動するよう、駆動回路１０８へ制御信号を出力する。この制御により、撮影環境が明るい場合は、光学フィルタ部３２を通過した光を撮像素子２が受光し、撮影環境が暗い場合は光学フィルタ部３２を通過しない光を撮像素子２が受光することになり、光学フィルタ部３２を有するフィルタ部材３の位置を撮影環境に応じた位置に自動的に切り替えることができる。デジタル画像信号の輝度は、例えば、撮像範囲全体の各画素の輝度の平均値とすることができる。また、撮像範囲のうち、一部の領域の各画素の輝度の平均値としてもよい。

図８（ｂ）は、自動モードにおける、デジタル画像信号の輝度の変化、駆動回路１０８から励磁コイルユニット４３のコイルに供給される駆動電流の変化、及び、光学フィルタ部３２の位置の変化、の例を示す図である。

同図の例では、デジタル画像信号の輝度が明→暗→明に連続的に変化している場合を示している。駆動電流は、デジタル画像信号の輝度が閾値よりも暗い場合と明るい場合とで極性が反転し、暗い場合はフィルタ部材３を第２の位置へ、明るい場合は第１の位置へ、それぞれ移動するように極性がフィルタ部材３の回動方向と対応づけられている。同図の例では、デジタル画像信号の輝度変化が閾値を跨ぐ場合に一定時間だけ出力されている。上記の通り、ステータヨーク４１と、ロータマグネット４２ａとの間のディテントトルクにより、駆動電流は一定時間だけ出力すれば足りる。

光学フィルタ部３２は、デジタル画像信号の輝度が閾値よりも暗い場合は、フィルタ部材３が第２の位置に位置することで、レンズ鏡筒６と撮像素子２との間から退避し、デジタル画像信号の輝度が閾値よりも明るい場合は、フィルタ部材３が第１の位置に位置することで、レンズ鏡筒６と撮像素子２との間に介在している。

本発明の一実施形態に係る撮像ユニットＡの斜視図である。 撮像ユニットＡの分解斜視図である。 （ａ）はロータ４２の斜視図、（ｂ）はベース部材１の背面図である。 （ａ）はフィルタ部材３と駆動装置４とを組み付けた状態を示す図、（ｂ）はフィルタ部材３と駆動装置４とを背面部１１ｂに組み付けた状態を示す図である。 仕切り板５をベース部材１に装着した状態を示す斜視図である。 図５の状態から取付部１３ａ乃至１３ｄに撮像素子２を取り付けた状態を示す。 第２実施形態において、フィルタ部材３’と駆動装置４とを背面部１１ｂに組み付けた状態を示す図である。 （ａ）は撮像ユニットＡを用いた撮像装置Ｂのブロック図、（ｂ）は、自動モードにおける、デジタル画像信号の輝度の変化、駆動回路１０８から励磁コイルユニット４３のコイルに供給される駆動電流の変化、及び、光学フィルタ部３２の位置の変化、の例を示す図である。

符号の説明

Ａ 撮像ユニット
１ ベース部材
２ 撮像素子
３ フィルタ部材
３２ 光学フィルタ部
１１ｃ 開口部
１３ａ乃至１３ｄ 取付部
１５ 取付部

Claims (5)

1. 光の入射側となる正面部と、該正面部の反対側の背面部と、前記正面部と前記背面部との間を貫通した開口部と、を有するベース部材と、
   前記開口部を通過した光を受光し、電気信号に変換する撮像素子と、
   前記開口部と前記撮像素子との間に介在する光学フィルタ部を有するフィルタ部材と、 前記撮像素子と前記フィルタ部材との間に介在し、前記フィルタ部材の移動空間と前記撮像素子の配設空間とを仕切る仕切り板と、
   前記ベース部材に設けられ、前記撮像素子が位置決めされる撮像素子取付部と、
   前記ベース部材に設けられ、前記光学フィルタ部が前記開口部と前記撮像素子との間に介在する第１の位置と、前記光学フィルタ部が前記開口部と前記撮像素子との間に介在しない第２の位置と、の間で前記フィルタ部材が移動可能に前記フィルタ部材が取り付けられるフィルタ部材取付部と、
   前記フィルタ部材を前記第１の位置と前記第２の位置で移動する駆動手段と、
   前記ベース部材に設けられ、前記駆動手段が取り付けられる駆動手段取付部と、を備え、
   前記撮像素子取付部、前記フィルタ部材取付部及び前記駆動手段取付部が、前記背面部と一体的に設けられ、前記撮像素子取付部は、光路方向と直交する方向について、前記仕切り板を貫通して前記撮像素子を位置決めすることを特徴とする撮像ユニット。
2. 前記フィルタ部材が、
   樹脂基板と、
   前記樹脂基板上に積層され、前記光学フィルタ部を形成し、赤外領域または可視領域の光の透過を調節する光学薄膜と、を備え、
   前記フィルタ部材は、光学フィルタとして機能しない透明部を有し、
   前記第２の位置は、前記透明部が前記開口部と前記撮像素子との間に介在する位置であることを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
3. 前記正面部側において前記開口部に装着されたレンズ鏡筒を備え、
   前記フィルタ部材取付部は、前記フィルタ部材を回動自在に支持し、
   前記フィルタ部材は、前記フィルタ部材取付部を回動中心として、前記第１の位置と前記第２の位置との間で回動可能に設けられ、
   前記駆動手段は、
   永久磁石からなるロータマグネットと、
   前記ロータマグネットと前記フィルタ部材とを連結する連結部材と、
   前記ロータマグネットを囲む部分を有するステータヨークと、
   前記ステータヨークを励磁して前記ロータマグネットを回転させる励磁コイルと、を備え、
   前記撮像ユニットを前記開口部−前記撮像素子方向に見た場合に、前記撮像素子の側方に位置していることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像ユニット。
4. 撮像ユニットの組立方法において、
   前記撮像ユニットが、
   光の入射側となる正面部と、該正面部の反対側の背面部と、前記正面部と前記背面部との間を貫通した開口部と、を有するベース部材と、
   前記開口部を通過した光を受光し、電気信号に変換する撮像素子と、
   前記ベース部材の前記背面部と一体的に設けられると共に前記背面部から突出し、前記撮像素子が位置決めされる撮像素子取付部と、
   前記開口部と前記撮像素子との間に介在する光学フィルタ部を有し、前記光学フィルタ部が前記開口部と前記撮像素子との間に介在する第１の位置と、前記光学フィルタ部が前記開口部と前記撮像素子との間に介在しない第２の位置と、の間で移動可能に設けられたフィルタ部材と、
   前記フィルタ部材を前記第１の位置と前記第２の位置で移動する駆動手段と、
   前記撮像素子と前記フィルタ部材との間に介在し、前記フィルタ部材の移動空間と前記撮像素子の配設空間とを仕切る仕切り板と、を備え、
   前記組立方法は、
   前記ベース部材の前記背面部と一体的に設けられたフィルタ部材取付部及び駆動手段取付部に、それぞれ、前記フィルタ部材及び前記駆動手段を取り付ける第１取付工程と、
   前記第１取付工程の後、前記ベース部材の前記背面部側から前記ベース部材に前記仕切り板を取り付ける第２取付工程と、
   前記第２取付工程の後、前記ベース部材の前記背面部側から前記撮像素子取付部に前記撮像素子を取り付ける第３取付工程と、を備え、
   前記撮像素子取付部は、光路方向と直交する方向について、前記仕切り板を貫通して前記撮像素子を位置決めすることを特徴とする撮像ユニットの組立方法。
5. 光の入射側となる正面部と、該正面部の反対側の背面部と、前記正面部と前記背面部との間を貫通した開口部と、を有するベース部材と、
   前記開口部を通過した光を受光し、電気信号に変換する撮像素子と、
   前記開口部と前記撮像素子との間に介在する光学フィルタ部を有するフィルタ部材と、
   前記撮像素子と前記フィルタ部材との間に介在し、前記フィルタ部材の移動空間と前記撮像素子の配設空間とを仕切る仕切り板と、
   前記ベース部材に設けられ、前記撮像素子が位置決めされる撮像素子取付部と、
   前記ベース部材に設けられ、前記光学フィルタ部が前記開口部と前記撮像素子との間に介在する第１の位置と、前記光学フィルタ部が前記開口部と前記撮像素子との間に介在しない第２の位置と、の間で前記フィルタ部材が移動可能に前記フィルタ部材が取り付けられるフィルタ部材取付部と、
   前記フィルタ部材を前記第１の位置と前記第２の位置で移動する駆動手段と、
   前記撮像素子から出力される前記電気信号に基づいて、前記駆動手段を制御する制御手段と、を備え、
   前記撮像素子取付部及び前記フィルタ部材取付部が、前記背面部と一体的に設けられ、前記撮像素子取付部は、光路方向と直交する方向について、前記仕切り板を貫通して前記撮像素子を位置決めすることを特徴とする撮像装置。

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