JP5465549B2

JP5465549B2 - 撮像素子ユニット

Info

Publication number: JP5465549B2
Application number: JP2010022657A
Authority: JP
Inventors: 達哉大山
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2010-02-04
Filing date: 2010-02-04
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2030-02-04
Also published as: JP2011160365A

Description

本発明は、撮像素子ユニットに関する。

デジタルカメラ等の撮像装置に搭載される撮像素子ユニットは、撮像開口を有する撮像素子ホルダと、撮像開口の光軸方向後方に位置して撮像素子ホルダに支持される撮像素子（撮像素子アッシ）とを有する。撮像開口の周囲内面と撮像素子（撮像素子アッシ）との間には、光軸方向前方からローパスフィルタ（光学素子）とゴムパッキン（弾性部材）が挟着されている。このゴムパッキンの機能は、撮像素子への有害光線の入射を防ぐ遮光機能と、撮像素子（撮像素子アッシ）に押されることによりローパスフィルタを撮像素子ホルダに対して押圧してローパスフィルタの光軸方向位置を規定するローパスフィルタ押圧機能との２つに大別される。

従来、ゴムパッキンにフレーム部の全周から光軸方向後方に突出する突出枠部を設け、この突出枠部を撮像素子の表面周囲に当接させつつゴムパッキンを撮像素子ホルダと撮像素子の間で挟着することにより、遮光機能とローパスフィルタ押圧機能を得ていた（特許文献１）。

特開２００６−１５４６８０号公報

しかしながら、突出枠部が遮光部とローパスフィルタ押圧部を兼ねる従来構成にあっては、高い遮光機能を得るためにゴムパッキンを柔らかくするとローパスフィルタを押圧する力が弱くなりローパスフィルタを確実に位置決めすることができない。一方、ローパスフィルタを位置決めするためには強い押圧力が必要であり、この強い押圧力を得るためにゴムパッキンを硬くすると、遮光及び防塵が不完全になり、また、押圧力の反作用によって撮像素子を撓ませる結果撮像素子から出力される画像データに悪影響を及ぼすことがある。すなわち、ゴムパッキンが撮像素子に対する高い遮光機能とローパスフィルタに対する適切な押圧機能を同時に発揮することが難しい。

本発明は、上記の問題意識に基づいてなされたものであり、ゴムパッキンが撮像素子に対する高い遮光機能とローパスフィルタに対する適切な押圧機能を同時に発揮することができる撮像素子ユニットを得ることを目的とする。

本発明は、ゴムパッキンのフレーム部の全周から突出する突出枠部を撮像素子の表面周囲に当接させて押し付けることにより遮光機能と押圧機能を得る（突出枠部が遮光部と押圧部を兼ねる）という従来の技術常識を見直して、ゴムパッキンに遮光リブと押圧リブを独立して設ければ、遮光リブと押圧リブの機能を独立させることができるので、遮光リブが撮像素子に対して高い遮光機能を発揮し、押圧リブがローパスフィルタに対して適切な押圧機能を発揮することができるとの着眼に基づいてなされたものである。

すなわち、本発明の撮像素子ユニットは、撮像開口を有する撮像素子ホルダと、撮像開口の光軸方向後方に位置して撮像素子ホルダに支持される撮像素子と、撮像開口の周囲内面と撮像素子との間に挟着される光学素子及び弾性部材とを有する撮像素子ユニットにおいて、前記弾性部材は、中央に開口を有するフレーム部と、前記フレーム部から光軸方向後方に延出形成され、弾性変形した状態で前記撮像素子の表面周囲に当接し、該撮像素子への有害光線の入射を防ぐ遮光リブと、前記遮光リブの内周側で前記フレーム部から光軸方向後方に延出形成され、弾性変形した状態で前記撮像素子に押圧されることにより前記光学素子を前記撮像素子ホルダに対して押圧する押圧リブと、を有すること、前記遮光リブは、前記フレーム部の全周に亘って閉じられた形状で設けられており、前記フレーム部の外側に向かって弾性変形した状態で前記撮像素子の表面周囲に当接すること、及び前記押圧リブは、前記遮光リブの内周側に間欠的に設けられており、前記フレーム部の中心側に向かって弾性変形した状態で前記撮像素子に押圧されることにより、前記光学素子を前記撮像素子ホルダに対して押圧すること、を特徴としている。これにより、遮光リブが撮像素子に対して高い遮光機能を発揮し、同時に、押圧リブが光学素子に対して適切な押圧機能を発揮することができる。
本明細書で「撮像素子」とは、撮像素子単体、及び撮像素子を固定した基板を撮像素子支持基板に固定してなる撮像素子アッシの双方を意味するものとする。

前記光学素子は、前記撮像素子ホルダの撮像開口の周囲内面に保持されており、前記弾性部材には、前記光学素子の背面周囲に当接する支持面が形成されていることが好ましい。この場合、前記押圧リブは、前記撮像素子に押圧されたとき、前記支持面を前記光学素子側に弾性変形させる。これにより、支持面が光学素子をフラットに押圧するので、確実に光学素子の光軸方向位置を規定することができる。

遮光リブの自由状態における光軸方向後方の先端を、押圧リブの自由状態における光軸方向後方の先端よりも光軸方向後方に位置させ、遮光リブを、押圧リブよりも変形しやすい形状とすれば、遮光リブは撮像素子に有害な押圧力を及ぼすことなく大きく弾性変形するので、撮像素子に対してより高い遮光機能を発揮することができる。

前記光学素子はローパスフィルタとすることができ、前記弾性部材はゴムパッキンとすることができる。

本発明によれば、ゴムパッキンに撮像素子に対する高い遮光機能とローパスフィルタに対する適切な押圧機能を同時に発揮させることができる撮像素子ユニットを得ることができる。

本発明の一実施の形態に係る撮像素子ユニットを前方から見た分解斜視図である。本発明の一実施の形態に係る撮像素子ユニットを後方から見た分解斜視図である。本発明の一実施の形態に係る撮像素子ユニットの組立状態（ゴムパッキンについては自由状態）を示す断面図である。ゴムパッキンの自由状態における単体形状を示す斜視図である。撮像素子のアオリ調整機構を説明するための撮像素子ユニットの平面図である。

図１ないし図３は、本発明の一実施の形態に係る撮像素子ユニット１００を示している。撮像素子ユニット１００は、例えばデジタルカメラの撮像光学系の撮像位置に配置される。本実施形態では、説明を簡略化するため撮像素子ユニット１００以外の構成要素の図示及び説明は省略している。

撮像素子ユニット１００は、撮像素子ホルダ１０に、ゴムパッキン（弾性部材）３０を介して撮像素子アッシ４０を保持してなっている。撮像素子ホルダ１０とゴムパッキン３０の間にはローパスフィルタ（光学素子）２０が挟着されている。撮像素子ホルダ１０は矩形の撮像開口１１を有しており、この撮像開口１１の後方周囲内面には、矩形のローパスフィルタ支持段部１２と、矩形のゴムパッキン支持段部１３が開口から径方向外に向かって順に形成されている。ローパスフィルタ支持段部１２にはローパスフィルタ２０が設置（当接）され、ゴムパッキン支持段部１３にはゴムパッキン３０が設置（当接）される。撮像素子ホルダ１０の後端部には径方向外方に延びる後壁部１４が設けられ、この後壁部１４には、３つのねじ穴１５と、２つのボス１６が設けられている。３つのねじ穴１５のうち２つは、矩形の撮像開口１１の一方の短辺に沿って離隔して設けられ、他の１つは、他方の短辺側に設けられている。符号Ｏは、撮像素子ユニット１００の撮像光軸（撮像開口１１の中心）を示している。

撮像素子アッシ４０は、撮像開口１１を通過した撮影光束を受光する矩形の撮像素子４１と、この撮像素子４１を固定した基板４２と、この基板４２を接着剤Ｓで固定した撮像素子支持基板（金属板）４３からなる。基板４２は、接着剤Ｓの厚みの分だけ撮像素子支持基板４３から若干浮いた状態になっている。

撮像素子支持基板４３には、撮像素子ホルダ１０のねじ穴１５に対応する３つの貫通穴４４と、撮像素子ホルダ１０のボス１６に対応する２つのボス穴４５が設けられている。４６は、撮像素子４１のアオリ調整用コイルばね（付勢手段）であり、撮像素子ホルダ１０と撮像素子支持基板４３（撮像素子アッシ４０）とを離間方向に付勢している。５０は、アオリ調整用コイルばね４６の付勢力に抗して撮像素子支持基板４３（撮像素子アッシ４０）を撮像素子ホルダ１０に固定する３つ（３箇所）の固定ねじ（調整ねじ）であり、撮像素子４１の周囲に位置している。

ゴムパッキン３０は、図４にその自由状態における単体形状を示すように、中央に開口を有し四隅が丸みを帯びたフレーム部３１を有している。このフレーム部３１の光軸Ｏ方向の後方には、フレーム部３１の全周に亘って閉じられた形状で設けられた遮光リブ３２と、この遮光リブ３２の内周側に間欠的（不連続、離散的）に設けられた押圧リブ３３とが延出形成されている（遮光リブ３２と押圧リブ３３がフレーム部３１で繋がっている）。本実施形態の押圧リブ３３は、フレーム部３１の各辺（平面矩形の撮像素子４１の各辺）に対応して４つ設けられている。遮光リブ３２は、自由状態においてフレーム部３１の外側に向かって延びており、押圧リブ３３は、自由状態においてフレーム部３１の後方に向かって延びている。遮光リブ３２の自由状態における光軸Ｏ方向の後方の先端は、押圧リブ３３の自由状態における光軸Ｏ方向の先端よりも光軸Ｏ方向の後方に位置しており、遮光リブ３２は、薄く形成されていることにより押圧リブ３３よりも変形しやすい柔軟な形状となっている（単位変形量当たりの弾性反力が小さくなっている）。
ゴムパッキン３０を撮像素子ユニット１０に組付けた状態では、遮光リブ３２は、弾性変形した状態で撮像素子４１の表面周囲に当接して撮像素子４１への有害光線の入射を防ぎ、押圧リブ３３は、撮像素子４１によって光軸Ｏ方向の前方に押圧されることによりローパスフィルタ２０を撮像素子ホルダ１０に対して押圧する。
またフレーム部３１は、ローパスフィルタ２０の背面周囲に当接し、ローパスフィルタ２０をフラットに押圧するフィルタ支持面３４を有している。

以上の構成の撮像素子ユニット１００は、次のように組み立てる。まず撮像素子ホルダ１０のローパスフィルタ支持段部１２にローパスフィルタ２０を位置させ、次いでゴムパッキン支持段部１３にゴムパッキン３０を位置させ、次いで撮像素子支持基板４３のボス穴４５に撮像素子ホルダ１０のボス１６を挿通して貫通穴４４とねじ穴１５の位置を対応させ、ねじ穴１５に３つの固定ねじ５０を螺合させる。これにより、アオリ調整用コイルばね４６の付勢力に抗して撮像素子アッシ４０（撮像素子支持基板４３）が光軸Ｏ方向の後方から撮像素子ホルダ１０に固定され、撮像素子アッシ４０（撮像素子４１）が撮像開口１１の光軸Ｏ方向の後方に位置して撮像素子ホルダ１０に支持されるとともに、撮像開口１１の周囲内面と撮像素子アッシ４０（撮像素子４１）の間にローパスフィルタ２０及びゴムパッキン３０が挟着される。図３は、この撮像素子ユニット１０の組立状態（ゴムパッキン３０については自由状態）を示している。

ゴムパッキン３０と撮像素子アッシ４０（撮像素子４１）が接近すると、まず遮光リブ３２の先端が撮像素子４１に当接し、その後遮光リブ３２はフレーム部３１の外側（図３中のＡ方向）に向かって弾性変形する。このとき遮光リブ３２は、撮像素子４１に有害な押圧力を及ぼすことなく大きく弾性変形するので、撮像素子４１への有害光線の入射経路を遮断して高い遮光機能が得られる。また、遮光リブ３２の先端が押圧リブ３３の先端より光軸Ｏ方向の後方に位置しているので、アオリ調整などで撮像素子アッシ４０（撮像素子４１）の位置が後方に下がった場合でも十分な遮光機能が得られる。また、押圧リブ３３が撮像素子４１と当接する前に十分な遮光状態が得られる。

ゴムパッキン３０と撮像素子アッシ４０（撮像素子４１）がさらに接近していくと、やがて押圧リブ３３の先端が撮像素子４１に当接し、その後押圧リブ３３は、フレーム部３１の中心側（図３中のＢ方向）に向かって弾性変形する。このとき押圧リブ３３は、先端が弾性変形しやすいように尖っている先端部を撓ませることによって、撮像素子４１にかかる力を適度に逃がす。押圧リブ３３は、４つが間欠的（不連続、離散的）に設けられていて、独立して弾性変形するので、押圧リブ３３が撮像素子４１を押圧し過ぎることがなく、撮像素子４１から出力される画像データに悪影響が生じることがない（画像データに悪影響が生じるような押圧力を与えるおそれがない）。すなわち、撮像素子自体が撓んで撮像素子４１が光軸Ｏ方向の後方（図３中のＣ方向）にずれることはなく、撮像素子４１から良好な画像データを出力することができる。

撮像素子４１が押圧リブ３３を押圧すると、フィルタ支持面３４がローパスフィルタ２０の側（図３中のＤ方向）に弾性変形するので、ローパスフィルタ支持段部１２とフィルタ支持面３４の間にローパスフィルタ２０を確実に保持することができる。このとき、フィルタ支持面３４がローパスフィルタ２０をフラットに押圧するので、ローパスフィルタ２０の光軸方向位置を確実に規定することができる。

また、図５に示すように、３つの固定ねじ５０のねじ込み量を調整することにより、アオリ調整用コイルばね４６の弾性力と、４つの押圧リブ３３の弾性力とを利用して、撮像素子４１の表面が光軸と正しく直交するように傾き（チルト）を調整（アオリ調整）することができる。

以上のように、本実施の形態によれば、ゴムパッキン（弾性部材）３０が、中央に開口を有するフレーム部３１と、このフレーム部３１から光軸Ｏ方向の後方に延出形成され、弾性変形した状態で撮像素子４１の表面周囲に当接し、撮像素子４１への有害光線の入射を防ぐ遮光リブ３２と、この遮光リブ３２の内周側でフレーム部３１から光軸Ｏ方向の後方に延出形成され、撮像素子４１に押圧されることによりローパスフィルタ（光学素子）２０を撮像素子ホルダ１０に対して押圧する押圧リブ３３とを有するので、遮光リブ３２が撮像素子４１に対して高い遮光機能を発揮し、同時に押圧リブ３３がローパスフィルタ２０に対して適切な押圧機能を発揮することができる。

すなわち、遮光リブ３２と押圧リブ３３はフレーム部３１で繋がっているだけで、遮光リブ３２の撮像素子４１に対する遮光機能と押圧リブ３３のローパスフィルタ２０に対する押圧機能を独立して発揮することができるので、上述した従来技術のように、遮光機能と押圧機能の一方を高めた結果他方で不都合が生じるようなことはない。

以上の実施形態では、フレーム部３１の各辺に対応して４つの押圧リブ３３を設けているが、本発明はこれに限定されない。押圧リブの数及び設ける位置は適宜変更可能である。

１００撮像素子ユニット
１０撮像素子ホルダ
１１撮像開口
１２ローパスフィルタ支持段部
１３ゴムパッキン支持段部
１４後壁部
１５ねじ穴
１６ボス
２０ローパスフィルタ（光学素子）
３０ゴムパッキン（弾性部材）
３１フレーム部
３２遮光リブ
３３押圧リブ
３４フィルタ支持面（支持面）
４０撮像素子アッシ
４１撮像素子
４２基板
４３撮像素子支持基板（金属板）
４４ねじ穴
４５ボス穴
４６アオリ調整用コイルばね
５０固定ねじ（調整ねじ）

Claims

撮像開口を有する撮像素子ホルダと、撮像開口の光軸方向後方に位置して撮像素子ホルダに支持される撮像素子と、撮像開口の周囲内面と撮像素子との間に挟着される光学素子及び弾性部材とを有する撮像素子ユニットにおいて、
前記弾性部材は、中央に開口を有するフレーム部と、前記フレーム部から光軸方向後方に延出形成され、弾性変形した状態で前記撮像素子の表面周囲に当接し、該撮像素子への有害光線の入射を防ぐ遮光リブと、前記遮光リブの内周側で前記フレーム部から光軸方向後方に延出形成され、弾性変形した状態で前記撮像素子に押圧されることにより前記光学素子を前記撮像素子ホルダに対して押圧する押圧リブと、を有すること、
前記遮光リブは、前記フレーム部の全周に亘って閉じられた形状で設けられており、前記フレーム部の外側に向かって弾性変形した状態で前記撮像素子の表面周囲に当接すること、及び
前記押圧リブは、前記遮光リブの内周側に間欠的に設けられており、前記フレーム部の中心側に向かって弾性変形した状態で前記撮像素子に押圧されることにより、前記光学素子を前記撮像素子ホルダに対して押圧すること、
を特徴とする撮像素子ユニット。
請求項１記載の撮像素子ユニットにおいて、
前記光学素子は、前記撮像素子ホルダの撮像開口の周囲内面に保持されており、前記弾性部材には、前記光学素子の背面周囲に当接する支持面が形成されている撮像素子ユニット。
請求項２記載の撮像素子ユニットにおいて、
前記押圧リブは、前記撮像素子に押圧されたとき、前記支持面を前記光学素子側に弾性変形させる撮像素子ユニット。
請求項１ないし３のいずれか１項記載の撮像素子ユニットにおいて、
前記遮光リブの自由状態における光軸方向後方の先端は、前記押圧リブの自由状態における光軸方向後方の先端よりも光軸方向後方に位置しており、前記遮光リブは、前記押圧リブよりも変形しやすい形状である撮像素子ユニット。
請求項１ないし４のいずれか１項記載の撮像素子ユニットにおいて、
前記光学素子はローパスフィルタである撮像素子ユニット。
請求項１ないし５のいずれか１項記載の撮像素子ユニットにおいて、
前記弾性部材はゴムパッキンである撮像素子ユニット。