JP5610788B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、デジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置に関する。

撮像素子を備えた撮像装置では、該撮像素子の受光面よりも被写体側に赤外線カットフィルタや光学ローパスフィルタ等の光学フィルタが配置されている。撮像素子の受光面や光学フィルタに撮像装置の外部から侵入した塵埃や撮像装置の内部の機械的な摺動面で発生した摩耗粉等の異物が付着すると、該異物の像が撮像素子によって捉えられ、撮影画像に写り込むおそれがある。

撮像素子の受光面と光学フィルタにおける撮像素子側の面については、これらの間の空間を囲む防塵構造を設けることで、異物の付着が防止されることが多い。一方、圧電素子によって光学フィルタを振動させることで、該光学フィルタにおける被写体側の面（撮像素子側の面とは反対側の面）に付着した異物を除去する機構が、特許文献１にて開示されている。

特開２００７−２６４０９６号公報

しかしながら、特許文献１にて開示されたような異物除去機構を設けると、撮像装置の構造が複雑化したり撮像装置が大型化したりする。

また、上記異物除去機構をズーム等のために撮像素子と光学フィルタとを含む撮像素子ユニットを光軸方向に移動させる撮像装置に採用した場合、異物除去機構が追加されて重量が増加した撮像素子ユニットを光軸方向に移動させる駆動機構の大型化を招く。

本発明は、構造の複雑化や装置の大型化を招くことなく光学フィルタの被写体側の面への異物の付着を防止できるようにした撮像装置を提供する。

本発明の一側面としての撮像装置は、光学フィルタと、該光学フィルタを通過した光により形成された光学像を光電変換する撮像素子と、光学フィルタとともに撮像素子を保持する撮像素子保持部材と、該光学像を形成する撮影光学系と、該撮影光学系のうち最も光学フィルタの近くに配置された像面側レンズユニットを保持するレンズ保持部材と、該レンズ保持部材と撮像素子保持部材のうち少なくとも一方の保持部材を撮影光学系の光軸方向に移動させる駆動力を発生させる駆動機構と、該一方の保持部材を光軸方向にガイドするガイド部材と、を有する。レンズ保持部材と撮像素子保持部材とは、光軸方向において相対移動する。そして、レンズ保持部材と撮像素子保持部材はそれぞれ、該レンズ保持部材と該撮像素子保持部材とが相対移動する全範囲において光軸方向に直交する全方向にて互いにオーバーラップして像面側レンズユニットと光学フィルタとの間の空間を囲む第１の防塵壁と第２の防塵壁とを有し、該第１の防塵壁と該第２の防塵壁は共に、駆動機構およびガイド部材よりも光軸方向に直交する方向における内側に設けられていることを特徴とする。

本発明では、レンズ保持部材と撮像素子保持部材とに設けた第１の防塵壁と第２の防塵壁によって像面側レンズユニットと光学フィルタとの間の空間を囲み、該空間への異物の侵入を阻止する。このため、本発明によれば、撮像装置の構造の複雑化や撮像装置の大型化を招くことなく光学フィルタの被写体側の面への異物の付着を防止できる。

本発明の実施例である撮像装置の分解斜視図。 実施例の撮像装置の断面図。 実施例の撮像装置の被写体側から見た断面図。 実施例の撮像装置における第５レンズユニットと撮像素子ユニットの断面図。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１、図２および図３には、本発明の実施例であるビデオカメラ（撮像装置）のレンズ鏡筒部の構成を示している。

レンズ鏡筒部内には、被写体側から順に、凸凹凸凹凸の５つのレンズユニットにより構成された撮影光学系が収容されている。以下の説明において、被写体側を前側、撮像素子側を後側という場合がある。

図２において、被写体側（図の左側）から順に、Ｌ１は固定の第１レンズユニット、Ｌ２，Ｌ３はそれぞれ、光軸方向に移動して変倍（ズーム）を行う第２レンズユニットおよび第３レンズユニットである。Ｌ４は光軸方向に直交する方向（以下、レンズ径方向という）にシフトして像振れ補正を行う第４レンズユニットである。Ｌ５は光軸方向に移動してフォーカシングを行う第５レンズユニットである。第５レンズユニットＬ５は、後述する光学フィルタの最も近くに配置された像面側レンズユニットである。

１は第１レンズユニットＬ１を保持する前玉鏡筒である。前玉鏡筒１の外周には、周方向１２０度間隔で３つのカムフォロア１ａが取り付けられている。該３つのカムフォロア１ａは、固定鏡筒１２に周方向１２０度間隔で形成された貫通穴部１２ａに係合している。カムフォロア１ａと貫通穴部１２ａとの係合および前玉鏡筒１の外周面１ｂおよび固定鏡筒の内周面１２ｂとの嵌め合いによって、前玉鏡筒１（第１レンズユニットＬ１）は位置決め保持されている。

２は第２レンズユニットＬ２を保持する第２移動枠であり、３は第３レンズユニットＬ３を保持する第３移動枠である。４は第４レンズユニットＬ４をレンズ径方向にシフトさせる防振ユニットである。防振ユニット４は、固定鏡筒１２に対して位置決めされて固定されている。５は第５レンズユニットＬ５を保持する第５移動枠（レンズ保持部材）である。

８は撮影光学系によって形成された光学像を光電変換して電気信号を出力する撮像素子であり、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等によって構成されている。６は撮影光学系を通って撮像素子８に到達する光量を調節する絞りである。

９は撮像素子８の受光面よりも前側（撮像素子８と第５レンズユニットＬ５との間）に配置された赤外線カットおよび光学ローパス機能を有する光学フィルタである。１０は光学フィルタ９とともに撮像素子８を保持する撮像素子保持枠（撮像素子保持部材）である。撮像素子８、光学フィルタ９および撮像素子保持枠１０は、撮像素子ユニットを構成する。

撮像素子保持枠１０（撮像素子ユニット）は、後述する撮像素子駆動機構によって光軸方向に移動される。第２および第３レンズユニットＬ２，Ｌ３の光軸方向への移動とともに撮像素子保持枠１０が光軸方向に移動されることで、ズームが行われる。

７はフォーカスベースであり、後部鏡筒１３に位置決めされて固定されている。後部鏡筒１３とフォーカスベース７との間には、２本の直進ガイド部材１９，２０が固定されている。

直進ガイド部材１９には、第５移動枠５に設けられたスリーブ部５ａが光軸方向に移動可能に係合している。これにより、第５移動枠５は、光軸方向にガイドされる。また、直進ガイド部材２０には、第５移動枠５に設けられたＵ溝部５ｂが光軸方向に移動可能に係合している。これにより、第５移動枠５の直進ガイド部材１９を中心とした回転が阻止される。

２２は磁石と摩擦材とを接合して構成されたスライダ（接触部材）であり、後部鏡筒１３に位置決めされて固定されている。第５移動枠５には、電気−機械エネルギー変換素子と該電気−機械エネルギー変換素子によって振動が励起される板状の弾性部材とにより構成された振動子２８が位置決めされて固定されている。

振動子の弾性部材は強磁性体であり、強磁性体がスライダ２２の磁石と引き合うことによって、スライダ２２の摩擦材の圧接面と振動子の弾性部材の光軸方向２箇所に形成された圧接面とが圧接される。

これらスライダ２２および振動子によって構成される振動型リニアアクチュエータでは、フレキシブル配線板（不図示）を介して２つの位相が異なる周波信号（パルス信号又は交番信号）が電気−機械エネルギー変換素子に入力される。これにより、振動子の圧接面に楕円運動が発生し、スライダ２２の圧接面に光軸方向の駆動力が発生する。この駆動力によって、第５移動枠５が光軸方向に移動する。この振動型リニアアクチュエータは、第５移動枠駆動機構を構成する。

１１は撮像素子用フレキシブル配線板（ＦＰＣ）であり、撮像素子保持枠１０に保持された撮像素子８への電気信号の入出力を行う。

１４は後部カバーであり、後部鏡筒１３の後部に位置決めされて固定されている。後部鏡筒１３と後部カバー１４との間には、２本の直進ガイド部材１５，１６が固定されている。直進ガイド部材１５には、撮像素子保持枠１０に設けられたスリーブ部１０ａが光軸方向に移動可能に係合している。これにより、撮像素子保持枠１０は、光軸方向にガイドされる。また、直進ガイド部材１６には、撮像素子保持枠１０に設けられたＵ溝部１０ｂが光軸方向に移動可能に係合している。これにより、撮像素子保持枠１０の直進ガイド部材１５を中心とした回転が阻止される。

撮像素子ＦＰＣ１１は、撮像素子保持枠１０の光軸方向への移動を可能とするように曲げられて、後部鏡筒１３の内周面と撮像素子保持枠１０の外周面との間に配置されている。

１７は磁石と摩擦材とを接合して構成されたスライダ（接触部材）であり、後部鏡筒１３に位置決めされて固定されている。撮像素子保持枠１０には、電気−機械エネルギー変換素子と該電気−機械エネルギー変換素子により振動が励起される板状の弾性部材とにより構成される振動子１８が位置決めされて固定されている。

振動子１８の弾性部材は強磁性体であり、強磁性体がスライダ１７の磁石と引き合うことによりスライダ１７の摩擦材の圧接面と振動子１８の弾性部材の光軸方向２箇所に形成された圧接面とが圧接される。

これらスライダ１７および振動子１８によって構成される振動型リニアアクチュエータでは、フレキシブル配線板（不図示）を介して２つの位相が異なる周波信号（パルス信号又は交番信号）が電気−機械エネルギー変換素子に入力される。これにより、振動子１８の圧接面に楕円運動が発生し、スライダ１７の圧接面に光軸方向の駆動力が発生する。この駆動力によって、撮像素子保持枠１０が光軸方向に移動する。この振動型リニアアクチュエータは、撮像素子駆動機構を構成する。

次に、本実施例において、光学フィルタ９の前面（被写体側の面）に異物が付着するのを防止する構造について、図４を用いて説明する。図４（ａ）および図４（ｂ）はそれぞれ、第５移動枠５と撮像素子保持枠１０との光軸方向での間隔が最も短い状態および最も長い状態を示している。つまり、第５移動枠５と撮像素子保持枠１０は、図４（ａ）に示した最近接状態と図４（ｂ）に示した最離間状態との間の範囲で相対移動する。

光学フィルタ９と撮像素子８は撮像素子保持枠１０によってそれらの外周が囲まれるように保持されており、これにより光学フィルタ９の後面（撮像素子側の面）と撮像素子８の受光面との間の空間は封止されている。このため、該空間に外部から異物が侵入することはなく、光学フィルタ９の後面と撮像素子８の受光面への異物の付着は防止されている。

一方、第５移動枠５には、後方（撮像素子保持枠１０の方向）に延びる第１の防塵壁５ｃが形成されている。また、撮像素子保持枠１０には、前方（第５移動枠５の方向）に延びる第２の防塵壁１０ｃが形成されている。第１の防塵壁５ｃと第２の防塵壁１０ｃは、第５移動枠５と撮像素子保持枠１０が相対移動する全範囲においてレンズ径方向にて互いにオーバーラップして第５レンズユニットＬ５の後面と光学フィルタ９の前面との間の空間（以下、レンズ−フィルタ間空間という）Ｓを囲む。つまり、第１の防塵壁５ｃと第２の防塵壁１０ｃは、いわゆる入れ子構造（印籠構造）によって、光軸方向にて相対移動しても該レンズ−フィルタ間空間Ｓを塞いだ状態を維持する。

これにより、レンズ−フィルタ間空間Ｓに、その外部（例えば、レンズ鏡筒部の外部）から異物が侵入して、光学フィルタ９の前面等に付着することを防止できる。したがって、光学フィルタ９の前面に付着した異物の像が撮影画像に写り込むことを防止できる。

なお、本実施例では、第５移動枠５の第１の防塵壁５ｃが、撮像素子保持枠１０の第２の防塵壁１０ｃの外周に配置されているが、第２の防塵壁１０ｃが第１の防塵壁５ｃの外周に配置されていてもよい。

第５移動枠５における第１の防塵壁５ｃの基端部の内側および撮像素子保持枠１０における第２の防塵壁１０ｃの基端部の外側にはそれぞれ、被写体側および像面側に凹んだ凹部５ｄ，１０ｄが形成されている。これら凹部５ｄ，１０ｄは、図４（ａ）に示すように、第５移動枠５と撮像素子保持枠１０とが近接したときに、第５移動枠５と第２の防塵壁１０ｃの先端部とが干渉したり撮像素子保持枠１０と第１の防塵壁５ｃの先端部とが干渉したりするのを避けるために設けられている。

振動型アクチュエータからは、スライダ１７，２２と振動子１８，２８との間の摩擦によって摩耗粉が発生する。また、直進ガイド部材１５，１６，１９，２０に対して第５移動枠５および撮像素子保持枠１０のスリーブ部５ａ，１０ａおよびＵ溝部５ｂ，１０ｂが摺動すると、ここからも摩耗粉が発生する可能性がある。

このため、本実施例では、第１の防塵壁５ｃと第２の防塵壁１０ｃは、前述した直進ガイド部材１５，１６，１９，２０および振動型アクチュエータ（スライダ１７，２２および振動子１８，２８）よりもレンズ径方向における内側に形成されている。これにより、上記のようにレンズ鏡筒部の内部で発生した摩耗粉等の異物がレンズ−フィルタ間空間Ｓに侵入して光学フィルタ９の前面等に付着することを防止できる。

第１の防塵壁５ｃの内周面と第２の防塵壁１０ｃの外周面との間には、わずかなクリアランスが設けられている。これにより、第１の防塵壁５ｃと第２の防塵壁１０ｃが互いに摺動して摩耗粉が発生したり第５移動枠５および撮像素子保持枠１０の光軸方向駆動に対する負荷が増加したりすることを避けることができる。また、このクリアランスは、第５移動枠５と撮像素子保持枠１０が光軸方向に移動してレンズ−フィルタ間空間Ｓの体積が増減する際の空気の出入り通路にもなる。

ただし、第１の防塵壁５ｃと第２の防塵壁１０ｃのいずれかに異物は通さない通気フィルタで覆った空気通路を形成した上で、第１の防塵壁５ｃの内周面と第２の防塵壁１０ｃの外周面との間に粘着剤やグリスを塗布してもよい。これにより、クリアランスを通過した異物がレンズ−フィルタ間空間Ｓに侵入することを効果的に防止できる。

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

例えば、上記実施例では、レンズ保持部材と撮像素子保持部材とがともに光軸方向に移動する場合について説明した。しかし、本発明は、これらのうち一方のみが光軸方向に移動する場合でも（すなわち、レンズ保持部材と撮像素子保持部材が相対移動すれば）、適用することができる。

撮影画像への異物の写り込みを防止する撮像装置を提供できる。

５ 第５移動枠
５ｃ 第１の防塵壁
１０ｃ 第２の防塵壁
８ 撮像素子
９ 光学フィルタ
１０ 撮像素子保持枠
Ｌ５ 第５レンズユニット

Claims (2)

1. 光学フィルタと、
   該光学フィルタを通過した光により形成された光学像を光電変換する撮像素子と、
   前記光学フィルタとともに前記撮像素子を保持する撮像素子保持部材と、
   前記光学像を形成する撮影光学系と、
   該撮影光学系のうち最も前記光学フィルタの近くに配置された像面側レンズユニットを保持するレンズ保持部材と、
   該レンズ保持部材と前記撮像素子保持部材のうち少なくとも一方の保持部材を前記撮影光学系の光軸方向に移動させる駆動力を発生させる駆動機構と、
   該一方の保持部材を前記光軸方向にガイドするガイド部材と、を有し、
   前記レンズ保持部材と前記撮像素子保持部材は、前記光軸方向において相対移動し、前記レンズ保持部材と前記撮像素子保持部材はそれぞれ、該レンズ保持部材と該撮像素子保持部材とが相対移動する全範囲において前記光軸方向に直交する全方向にて互いにオーバーラップして前記像面側レンズユニットと前記光学フィルタとの間の空間を囲む第１の防塵壁と第２の防塵壁とを有し、
   該第１の防塵壁と該第２の防塵壁は共に、前記駆動機構および前記ガイド部材よりも前記光軸方向に直交する方向における内側に設けられていることを特徴とする撮像装置。
2. 前記撮像素子保持部材を前記光軸方向に移動させる撮像素子駆動機構を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。