JP7163121B2

JP7163121B2 - 撮像装置

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Publication number: JP7163121B2
Application number: JP2018182376A
Authority: JP
Inventors: 豊人野田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2018-09-27
Filing date: 2018-09-27
Publication date: 2022-10-31
Anticipated expiration: 2038-09-27
Also published as: TW202030539A; US20200106934A1; TWI772684B; US10958814B2; CN110955097B; CN110955097A; JP2020052272A

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。

デジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置には、撮像素子の光軸方向前方に入射光の波長を制御するローパスフィルタやガラス板等の光学フィルタを配置したものがある。そして、撮像素子の前方に光学フィルタを配置する場合には、撮像素子の撮像面に塵埃等の異物が付着するのを防止するために、撮像素子と光学フィルタの間にゴム等の弾性材料からなる封止部材が配置される。例えば、特許文献１は、撮像素子を保持する撮像素子保持枠で光学フィルタを位置決めし、封止部材には位置規制のために光学フィルタの４辺に対応する位置規制突起部を設けた構成を開示している。特許文献１に開示された構成によれば、撮像素子の位置調整や傾き調整を行った場合でも、封止部材を高い精度で位置決めすることができる。

特許第５２９５３０４号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された構成は、光学フィルタに十分な厚みを必要とする。つまり、光学フィルタが薄い場合には、封止部材に設けられた位置規制突起部の光軸方向の光学フィルタに対するかかり量が不足し、また、撮像素子保持枠に対するクリアランスを十分に採ることができないという問題が生じる。特に、封止部材と撮像素子保持枠とのクリアランスが不足すると、撮像素子の位置調整等で封止部材の変形量が大きくなった場合に封止部材突起部と撮像素子保持枠が干渉し、撮像素子に必要以上の弾性反発力が加わってしまうおそれがある。こうして撮像素子に必要以上の弾性反発力が加わった場合、撮像素子の接着剥がれの発生も懸念される。

本発明は、封止部材の位置決め精度を保ち、且つ、撮像素子に適正な弾性反発力を与えることが可能な撮像装置を提供することを目的とする。

本発明に係る撮像装置は、撮像素子と、前記撮像素子を保持する第１の保持部材と、撮影光学系の光軸方向において前記撮像素子の被写体側に配置される第１の光学部材と、前記第１の光学部材と前記撮像素子に挟持される封止部材と、を備え、前記第１の保持部材は、前記撮影光学系を通過した光束を前記撮像素子へ導く開口部と、前記第１の光学部材の一部と当接する突き当て面と、を有し、前記封止部材は、前記光軸方向から見たときに、それぞれが前記第１の保持部材の開口部の内側において前記第１の光学部材の外形に沿って前記光軸方向を被写体側に向かって伸びる複数の突起部を有し、前記撮像素子と前記第１の光学部材に前記封止部材の弾性変形による弾性反発力が加わっており、前記封止部材の一部は前記光軸方向において前記第１の光学部材の外形と重なっており、前記第１の保持部材の開口部の開口端は、前記光軸方向から見たときに、前記封止部材の複数の突起部の各々の被写体側の端部と重なっていないことを特徴とする。

本発明によれば、封止部材の位置決め精度を保ち、また、撮像素子に適正な弾性反発力を与えることが可能な撮像装置を実現することができる。

実施形態に係る撮像装置の撮影光学系の沈胴時の状態を示す断面図である。撮影光学系の撮影時の状態を示す断面図である。撮影光学系の分解斜視図である。撮影光学系の撮像素子近傍の分解斜視図である。第１実施形態に係る撮像素子の周辺構造を示す正面図及び断面図である。従来例に係る撮像素子の周辺構造を示す正面図及び断面図である。６群保持枠が撮像素子保持枠へ沈胴した状態を示す断面図である。第２実施形態に係る撮像素子の周辺構造を示す正面図及び断面図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。ここでは、撮像装置として沈胴可能な（繰り出し、繰り込みが可能な）撮影光学系を有するデジタルカメラを取り上げる。

図１は、撮像装置の撮影光学系の沈胴時（繰り込み状態）の構造を示す断面図である。図２は、撮像装置の撮影光学系の撮影時（繰り出し状態）の構造を示す断面図である。なお、図１及び図２では、一部の部材の断面を示すハッチングを省略している。図３は、撮像装置の撮影光学系の分解図である。

撮影光学系は、１群筒１、２群筒２、像ぶれ補正装置３、４群保持枠４、５群保持枠５及び６群保持枠６を備える。また、撮影光学系は、絞り装置７、シャッタＮＤ装置８、撮像素子保持枠９（第１の保持部材）、カム筒１０、直進筒１１、直進板１２、固定筒１３、駆動筒１４、固定カバー筒１５及び可動カバー筒１６を備える。

撮影光学系は、１群レンズＬ１、２群レンズＬ２、３群レンズＬ３、４群レンズＬ４、５群レンズＬ５及び６群レンズＬ６を有する６群レンズ光学系である。撮影光学系を通過した光束は、撮像素子保持枠９に保持された撮像素子１００に結像する。撮像素子保持枠９は、撮像素子１００と光学フィルタ１０１（第１の光学部材）を保持する。撮像素子保持枠９には、撮影光学系を通過した光束を撮像素子１００の撮像面に導くための円形状の開口部９ａ（図４参照）が設けられている。撮像素子１００と光学フィルタ１０１の間にはゴム等の弾性部材で構成される封止部材１０２が配置されている。

１群筒１は、１群レンズＬ１を保持する。１群筒１の内周面の６カ所に設けられたカムピン１ａは、カム筒１０の外周面に設けられたカム溝１０ａと係合している。また、１群筒１の内周面に設けられた３カ所の直進溝（不図示）が、直進筒１１の外周面に設けられた直進キー１１ａと係合している。２群筒２は、２群レンズＬ２を保持する。２群筒２の外周面に設けられた３カ所のカムピン２ａは、カム筒１０の内周面に設けられたカム溝１０ｂと係合している。また、２群筒２においてカムピン２ａと同箇所に設けられた直進キー２ｂが、直進筒１１に設けられた直進溝１１ｂと係合している。

像ぶれ補正装置３は、３群レンズＬ３を保持している。像ぶれ補正装置３は、３群レンズＬ３を光軸と直交する面内で移動させることにより、撮像素子１００に結像する光学像の像ぶれを補正する。像ぶれ補正装置３の外周面の３カ所に設けられたカムピン３ａは、カム筒１０の内周面に設けられたカム溝１０ｃと係合している。また、像ぶれ補正装置３においてカムピン３ａと同箇所に設けられた直進キー３ｂが、直進筒１１に設けられた直進溝１１ｃと係合している。

４群保持枠４は、４群レンズＬ４を保持する。４群保持枠４の外周面の３カ所に設けられたカムピン４ａは、駆動筒１４の内周面に設けられたカム溝１４ａと係合している。また、４群保持枠４の外周面に設けられた３カ所の直進キー４ｂが、固定筒１３に設けられた直進溝１３ｄと係合している。なお、固定筒１３と固定カバー筒１５は、ビス１７により撮像素子保持枠９に固定されている。

５群保持枠５は、５群レンズＬ５を保持する。５群保持枠５に設けられた位置決め部５ａ及び振れ止め部５ｂはそれぞれ、６群保持枠６に配置されたメインガイドバー６１及びサブガイドバー６２と係合し、これにより５群保持枠５は６群保持枠６によって光軸方向（第１の方向）に移動可能に支持されている。また、５群保持枠５にはラック（不図示）が配置されており、６群保持枠６に配置された駆動手段としてのステッピングモータ６３のスクリューと螺合している。ステッピングモータ６３の出力により５群保持枠５が駆動されると、５群保持枠５は、位置決め部５ａ及び振れ止め部５ｂとメインガイドバー６１及びサブガイドバー６２との作用により、回転することなく光軸方向に移動する。

６群保持枠６は、６群レンズＬ６を保持する。６群保持枠６の外周面の３カ所に設けられたカムピン６ａは、駆動筒１４の内周面に設けられたカム溝１４ｂと係合している。また、６群保持枠６の外周面の３カ所に設けられた直進キー６ｂが、固定筒１３に設けられた直進溝１３ｅと係合している。絞り装置７の外周面の３カ所に設けられたカムピン７ａは、カム筒１０の内周面に設けられたカム溝１０ｄと係合している。また、絞り装置７においてカムピン７ａと同箇所に設けられた直進キー７ｂが、直進筒１１に設けられた直進溝１１ｄと係合している。シャッタＮＤ装置８は、ビス（不図示）により像ぶれ補正装置３に固定されている。

カム筒１０の外周面の３カ所に設けられたカムピン１０ｅは、固定筒１３の内周面に設けられたカム溝１３ａと係合している。カム筒１０の外周面の３カ所に設けられた駆動ピン１０ｆは、固定筒１３に設けられた貫通溝１３ｃを貫通して、駆動筒１４の内周面に設けられた直進溝１４ｄと係合している。カム筒１０は、直進筒１１と直進板１２とによって回転可能に支持されており、直進筒１１と一体となって光軸方向に移動可能である。可動カバー筒１６は、不図示の手段によりカム筒１０に固定されている。可動カバー筒１６の外周面に設けられた３カ所のカムピン１６ａは、固定筒１３に設けられたカム溝１３ｂに対して、僅かな隙間が形成されるように挿嵌されている。

直進筒１１は、１群筒１、２群筒２、像ぶれ補正装置３及び絞り装置７を直進規制する。また、直進筒１１は、不図示の手段により直進板１２に固定されている。直進板１２の外周面の３カ所に設けられた直進キー１２ａは、固定筒１３に設けられた直進溝１３ｆと係合している。駆動筒１４の外周面に設けられたギア部１４ｅは、ＤＣモータ９１と複数のギア９２を有する駆動装置と連結される。駆動装置の出力により駆動筒１４が回転すると、カム筒１０が、カム筒１０のカムピン１０ｅと固定筒１３のカム溝１３ａとの作用及びカム筒１０の駆動ピン１０ｆと駆動筒１４の直進溝１４ｄとの作用により、回転しながら光軸方向に移動する。

１群筒１は、１群筒１のカムピン１ａとカム筒１０のカム溝１０ａとの作用、及び、１群筒１の直進溝（不図示）と直進筒１１の直進キー１１ａとの作用により、回転することなく光軸方向に移動する。２群筒２は、２群筒２のカムピン２ａとカム筒１０のカム溝１０ｂとの作用、及び、２群筒２の直進キー２ｂと直進筒１１の直進溝１１ｂとの作用により、回転することなく光軸方向に移動する。像ぶれ補正装置３は、像ぶれ補正装置３のカムピン３ａとカム筒１０のカム溝１０ｃとの作用、及び、像ぶれ補正装置３の直進キー３ｂと直進筒１１の直進溝１１ｃとの作用により、回転することなく光軸方向に移動する。

４群保持枠４は、４群保持枠４のカムピン４ａと駆動筒１４のカム溝１４ａとの作用、及び、４群保持枠４の直進キー４ｂと固定筒１３の直進溝１３ｄとの作用により、回転することなく光軸方向に移動する。６群保持枠６は、６群保持枠６のカムピン６ａと駆動筒１４のカム溝１４ｂとの作用、及び、６群保持枠６の直進キー６ｂと固定筒１３の直進溝１３ｅとの作用により、回転することなく光軸方向に移動する。絞り装置７は、絞り装置７のカムピン７ａとカム筒１０のカム溝１０ｄとの作用、及び、絞り装置７の直進キー７ｂと直進筒１１の直進溝１１ｄとの作用により、回転することなく光軸方向に移動する。

次に、第１実施形態に係る撮像素子１００の周辺構造について説明する。図４は、第１実施形態に係る撮像素子１００の周辺構造を説明する分解斜視図である。図５（ａ）は、撮像素子１００及びその周辺部を光軸方向に沿って被写体側から見た正面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す矢視Ａ－Ａの断面図である。

光学フィルタ１０１は、４つの角部１０１ａと４つの辺部１０１ｂを有する矩形形状を有する。撮像素子保持枠９は、光学フィルタ１０１の前面（被写体側の面）の一部（具体的には４つの角部１０１ａとその近傍）に当接して光学フィルタ１０１を保持するための突き当て面９ｂを有する。また、撮像素子保持枠９には、光学フィルタ１０１の光軸と直交する平面内に光学フィルタ１０１を位置決めするための壁部９ｃが、光学フィルタ１０１の角部１０１ａに対応するように４箇所に設けられている。換言すれば、壁部９ｃは、光軸方向と直交する方向で角部１０１ａと対面する。光学フィルタ１０１の角部１０１ａは、突き当て面９ｂに突き当てられることにより光軸方向において位置決めされ、壁部９ｃによって光軸と直交する平面内で位置決めされる。

封止部材１０２に設けられた開口部の周縁は、光学フィルタ１０１の外形に沿って光学フィルタ１０１の裏面（撮像素子１００と対向する面）に当接しており、光学フィルタ１０１と撮像素子１００との間の空間は封止部材１０２により封止されている。封止部材１０２は、光学フィルタ１０１の４つの辺部１０１ｂに対応する４つの位置決め突起部１０２ａを有する。４つの位置決め突起部１０２ａは、光学フィルタ１０１の外側で光学フィルタ１０１の外形（４つの辺）に沿って、撮像素子保持枠９に接触しない範囲で一定の長さを有し、且つ、光軸方向に伸びるように形成されている。

封止部材１０２は、光軸方向において撮像素子１００と光学フィルタ１０１に挟持され、前述の通りに撮像素子保持枠９に対して位置決めされた光学フィルタ１０１に対して、光軸と直交する平面内で位置決めされる。撮像素子１００は封止部材１０２を弾性変形させて配置され、封止部材１０２は弾性変形による弾性反発力を光学フィルタ１０１と撮像素子１００に与える。光学フィルタ１０１は、封止部材１０２から受ける弾性反発力によって、常に撮像素子保持枠９の突き当て面９ｂに押し当てられる。撮像素子１００は、光軸方向での位置調整や傾き調整が行われた後、調整範囲内の適切な位置で撮像素子保持枠９に対して接着等により固定される。

続いて、図５の第１実施形態に係る構成を従来構成と比較する。図６（ａ）は、撮像素子１００及びその周辺部の従来例に係る構成を光軸方向に沿って被写体側から見た正面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す矢視Ｂ－Ｂの断面図である。従来例に係る撮像素子保持枠９００は、矩形形状の開口部９００ａと、光学フィルタ１０１の角部１０１ａ及び辺部１０１ｂに対応するように全周に設けられた突き当て面９００ｂを有する。撮像素子保持枠９００に対して配置される封止部材９１０では、位置決め突起部９１０ａが開口部９００ａよりも外周側に配置される。つまり、図６（ｂ）に示すように、光軸方向において封止部材９１０の位置決め突起部９１０ａの直上に突き当て面９００ｂが存在する、換言すれば、位置決め突起部９１０ａと突き当て面９００ｂが光軸方向で対面する、ことになる。

ここで、封止部材９１０は弾性材料からなるため、撮像素子１００の組み込み時や位置調整時に大きく弾性変形する。そのため、位置決め突起部９１０ａと突き当て面９００ｂとの光軸方向のクリアランスＸ１が不足すると、位置決め突起部９１０ａと突き当て面９００ｂが接触してしまう。こうして位置決め突起部９１０ａと突き当て面９００ｂが接触してしまうと、封止部材９１０による弾性反発力が必要以上に大きくなってしまうことで、撮像素子１００が撮像素子保持枠９００から剥離しやすくなってしまう。

一方、クリアランスＸ１を十分に設けるために位置決め突起部９１０ａの光軸方向長さを短くしてしまうと、光学フィルタ１０１の厚さによっては光軸方向の十分なかかり量Ｙを確保することができない。そして、かかり量Ｙを十分に確保することができないと、組み立て作業の際に光学フィルタ１０１が位置決め突起部９１０ａに乗り上げてしまう等して、作業性が低下してしまう。

更に、撮像素子１００に光束を導くために撮像素子保持枠９００に設けられる開口部９００ａを光学フィルタ１０１よりも小さくする必要がある。そのため、沈胴可能な撮影光学系を備える撮像装置の場合、光学フィルタ１０１の光軸方向位置を決めるための撮像素子保持枠９００の厚みが撮影光学系の沈胴時の光軸方向スペースを圧迫してしまう。

これに対して、図５に示した第１実施形態に係る構成では、撮像素子保持枠９の開口部９ａは円形状を有し、開口部９ａの直径は、光学フィルタ１０１の対角線の長さよりも短く、且つ、光学フィルタ１０１の長辺よりも長い。これにより、光学フィルタ１０１の光軸方向での突き当て面９ｂを４隅に確保しながら、封止部材１０２の位置決め突起部１０２ａを開口部９ａの内側に設けることができる。その結果、光軸方向において位置決め突起部１０２ａは突き当て面９ｂと対面しない構造となるため、封止部材１０２は大きく弾性変形しても突き当て面９ｂと接触することはない。これにより、封止部材１０２による弾性反発力を適正な大きさとすることができる。また、光学フィルタ１０１が薄い場合でも、図５（ｂ）に破線に示すように光軸方向長さの長い位置決め突起部１０２ａ´を設けることにより、かかり量Ｙを十分に確保することが可能である。なお、位置決め突起部１０２ａ´の先端は突き当て面９ｂよりも光軸方向の前方側（被写体側）に突出していても構わない。

また、撮像素子保持枠９の開口部９ａは円形状であるため、光学フィルタ１０１よりも被写体側に配置される６群レンズＬ６（第２の光学部材）と６群保持枠６（第２の保持部材）の少なくとも一方を沈胴時に開口部９ａに入り込ませることができる。図７は、６群レンズＬ６と６群保持枠６が撮像素子保持枠９へ沈胴した状態を示す断面図である。撮像素子保持枠９の被写体側の先端位置を示す破線Ｓよりも撮像素子１００側へ６群レンズＬ６と６群保持枠６が繰り込み可能な領域を設けている。換言すれば、６群保持枠６を撮像素子保持枠９へ近付けた状態を光軸方向と直交する方向（第２の方向）から見たときに、６群レンズＬ６と６群保持枠６の少なくとも一方と撮像素子保持枠９とが重なる構成とすることができる。これにより、撮影光学系の沈胴長を短縮することができる。

次に、第２実施形態に係る撮像素子１００の周辺構造について説明する。図８（ａ）は、第２実施形態に係る撮像素子１００及びその周辺部を光軸方向に沿って被写体側から見た正面図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）に示す矢視Ｃ－Ｃの断面図である。第２実施形態では、矩形形状の開口部１０３ａを備えたシート状の遮光マスク１０３（遮光部材）が、光学フィルタ１０１の前面（被写体側の面）と撮像素子保持枠１９の突き当て面１９ｂとの間に配置されている。撮像素子保持枠１９の開口部１９ａよりも小面積で矩形形状の開口部１０３ａを備えた遮光マスク１０３を配置することにより、光漏れやゴースト等の原因となる光を遮断することができる。

なお、第２実施形態の構成では、封止部材１０２の位置決め突起部１０２ａと遮光マスク１０３とのクリアランスＸ２は小さくてもよい。これは、封止部材１０２が弾性変形して遮光マスク１０３と接触していても、遮光マスク１０３が変形するだけで封止部材１０２の弾性反発力が増加することはなく、よって、撮像素子１００に対して必要以上の弾性反発力が加わることはないからである。

以上の説明の通り、上記の各実施形態では、撮像素子保持枠の開口部を光学フィルタの対角線よりも短く、光学フィルタの長辺よりも長い直径を有する円形状としている。これにより、撮像素子保持枠において光学フィルタの光軸方向での突き当て面を４隅に確保しながら、封止部材の位置決め突起部を撮像素子保持枠の開口部よりも内側に形成することができる。その結果、封止部材の位置決め精度を保ち、且つ、撮像素子の位置調整を行っても撮像素子に適正な弾性反発力を与えることができる。更に、撮像素子保持枠の開口部に別の光学部材を進入させることが可能になることで、撮影光学系の沈胴状態での小型化を実現することができる。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。更に、上述した各実施形態は本発明の一実施形態を示すものにすぎず、各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。例えば、上記実施形態では、沈胴可能な撮影光学系を備える撮像装置について説明したが、沈胴しない撮影光学系を備える撮像装置やレンズ交換が可能な撮像装置本体にも適用が可能である。

６６群保持枠
９，１９撮像素子保持枠（第１の保持部材）
９ａ，１９ａ開口部
９ｂ，１９ｂ突き当て面
９ｃ壁部
１００撮像素子
１０１光学フィルタ（第１の光学部材）
１０１ａ角部
１０１ｂ辺部
１０２封止部材
１０２ａ突起部
１０３遮光マスク（遮光部材）
１０３ａ開口部
Ｌ６６群レンズ（第２の光学部材）

Claims

撮像素子と、
前記撮像素子を保持する第１の保持部材と、
撮影光学系の光軸方向において前記撮像素子の被写体側に配置される第１の光学部材と、
前記第１の光学部材と前記撮像素子に挟持される封止部材と、を備え、
前記第１の保持部材は、
前記撮影光学系を通過した光束を前記撮像素子へ導く開口部と、
前記第１の光学部材の一部と当接する突き当て面と、を有し、
前記封止部材は、前記光軸方向から見たときに、それぞれが前記第１の保持部材の開口部の内側において前記第１の光学部材の外形に沿って前記光軸方向を被写体側に向かって伸びる複数の突起部を有し、
前記撮像素子と前記第１の光学部材に前記封止部材の弾性変形による弾性反発力が加わっており、
前記封止部材の一部は前記光軸方向において前記第１の光学部材の外形と重なっており、
前記第１の保持部材の開口部の開口端は、前記光軸方向から見たときに、前記封止部材の複数の突起部の各々の被写体側の端部と重なっていないことを特徴とする撮像装置。
前記第１の光学部材の前面と前記第１の保持部材の前記突き当て面の間に配置され、前記第１の保持部材の開口部よりも小さい開口部を有するシート状の遮光部材を更に備え、
前記複数の突起部は、前記光軸方向から見たときに、前記遮光部材の開口部の外側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記光軸方向において前記複数の突起部のそれぞれの先端は前記突き当て面の前方にあることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
撮像素子と、
前記撮像素子を保持する第１の保持部材と、
前記撮像素子の撮像面と直交する第１の方向において前記撮像素子の前方に配置される第１の光学部材と、
前記第１の光学部材と前記撮像素子に挟持される封止部材と、を備え、
前記第１の保持部材は、
撮影光学系を通過した光束を前記撮像素子へ導く開口部と、
前記第１の光学部材の一部と当接する突き当て面と、を有し、
前記封止部材は、前記第１の方向から見たときに、それぞれが前記第１の保持部材の開口部の内側において前記第１の光学部材の外形に沿って前記第１の方向に向かって伸びる複数の突起部を有し、
前記第１の光学部材は矩形形状を有し、
前記第１の保持部材の開口部は、前記第１の光学部材の対角線よりも短く、且つ、前記第１の光学部材の長辺よりも長い直径を有する円形状を有し、
前記突き当て面は、前記第１の光学部材の角部に当接するように、前記第１の保持部材に設けられていることを特徴とする撮像装置。
前記第１の保持部材は、前記第１の方向と直交する方向において、前記第１の光学部材の角部と対面する壁部を有することを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
前記第１の方向において前記第１の光学部材の前方に配置された第２の光学部材と、
前記第２の光学部材を保持する第２の保持部材と、
前記第２の保持部材を前記第１の方向に移動させる移動手段と、を備え、
前記第１の方向と直交する第２の方向から見たときに、前記第２の光学部材と前記第２の保持部材の少なくとも一方は、前記第１の方向において前記第２の保持部材を前記第１の保持部材へ近付けた状態において、前記第１の保持部材と重なることを特徴とする請求項４又は５に記載の撮像装置。