JP2014149364A - 撮像ユニット及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光軸方向及び光軸垂直方向の長さを短縮することで、小型化に有利な撮像モジュール及び撮像装置を提供する。
【解決手段】 レンズ鏡筒３０は、第１レンズ群３１と、第１レンズ群３１を第１レンズ群３１の光軸の方向に移動させるための１群駆動モータ７と、第１レンズ群３１により結像された被写体の像を撮像する撮像素子２３と、撮像素子２３を保持する撮像素子保持板２４と、撮像素子２３を駆動させる撮像素子駆動基板２５と、を備える。撮像素子保持板２４は、光軸と垂直な方向から見て１群駆動モータ７とオーバーラップし、撮像素子駆動基板２５は、光軸と垂直な方向から見て１群駆動モータ７とオーバーラップすることなく、光軸と平行な方向から見て１群駆動モータ７とオーバーラップする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、移動レンズ群を光軸方向に移動させる駆動部を備えた撮像ユニット及び撮像装置に関する。

従来から、フォーカス・ズームのための光学素子を移動する機構を備えたレンズ鏡筒と撮像素子とを備えたカメラにおいて、複数の光学素子を光軸方向に駆動する駆動部を備え、それぞれの光学素子を駆動することでフォーカス及びズームするものが一般的で有る。

特に、フォーカス・ズームのため、複数の移動レンズ群を光軸方向に精度良く駆動するには、移動レンズ群毎にモータ等の駆動部を設けることが必要である。

更に、各移動レンズ群を光軸方向にそれぞれ精度良く駆動する駆動部の形態としては、モータの駆動力の伝達損出を発生させるギア等を介さずに駆動するのが望ましい。一般的には、光軸方向にリードを有するリードスクリューを有する駆動部とし、リードスクリューに移動レンズ群と一体となったラック又はナット部材を螺合し、リードスクリューを回動させることで移動レンズ群を光軸方向へ駆動するものが多い。

このような構成によれば、リードスクリューの回動をラックまたはナット部材に直接伝達できるので、精度良く移動レンズ群を光軸方向へ駆動出来る。

しかし、リードスクリューを有する駆動部では、移動レンズ群の移動ストロークに応じたリードスクリュー長が必要となるので、駆動部の光軸方向長さは、移動レンズ群の移動ストロークに依存する。従って、駆動部の光軸方向長さがカメラ装置全体の大きさに影響を与える可能性が有る。

特に、ドームを備え、ドーム内部をレンズ鏡筒がパン・チルトする構造のカメラ装置では、駆動部を含むレンズ鏡筒が光軸方向長さの影響を受け易い為、装置の小型化の妨げとなる可能性が大きい。

駆動部の光軸方向長さを短くする為に、移動レンズ群の移動ストロークを短くしようとすると、ズーム倍率、焦点距離等と言った光学仕様に影響を与える。若しくは、レンズ仕様を変えずに移動ストロークを短くしようとすると、移動レンズ群の光学的位置敏感度が高くなり、その分停止位置精度を向上させる必要が有るので、部品精度の向上や停止位置制御が困難となる問題が生じる。

そこで、特許文献１に記載の装置は、移動レンズ群を光軸方向に駆動する駆動源の光軸方向の長さが短くなるように、リードスクリューに並行して駆動源を配置し、ピニオンギアを介して駆動源の駆動をリードスクリューに伝達する構造としている。

特開２００７−１４７６７０号公報

しかしながら、上述の特許文献で開示された従来技術では、リードスクリューに並行して駆動源を配置しているので、光軸方向の長さは短くなっているものの、光軸垂直方向の寸法は駆動源の分だけ大きくなってしまった。

また、ピニオンギアを介して駆動源の駆動力をリードスクリューに伝達する構造としているので、ギアのバックラッシで駆動源の伝達精度は劣化してしまい、移動レンズ群の停止位置精度も劣化してしまっていた。さらに、フォーカスレンズ群のフォーカスウォブリング動作は、反転動作が繰り返されるのでバックラッシの影響を大きく受ける為、所望の作動が困難になるという問題点があった。

特に最近は、装置の小型化に伴う移動レンズ群の位置敏感度の上昇に加え、高画素化による撮像素子の画素の狭ピッチ化がすすんでおり、移動レンズ群を高精度で駆動する必要性が高まっているので従来技術の構造ではそのニーズを満足するのは困難である。

本発明は上記のような点に鑑みてなされたもので、光軸方向及び光軸垂直方向の長さを短縮することで、小型化に有利な撮像モジュール及び撮像装置を提供するものである。

上記目的を達成するために、本発明の撮像モジュールは、第１のレンズ群と、前記第１のレンズ群を当該第１のレンズ群の光軸の方向に移動させるための駆動部と、前記第１のレンズ群により結像された被写体の像を撮像する撮像素子と、前記撮像素子を保持する撮像素子保持部材と、前記撮像素子を駆動させる撮像素子駆動基板と、を備えた撮像ユニットであって、前記撮像素子保持部材は、前記光軸と垂直な方向から見て前記駆動部とオーバーラップし、前記撮像素子駆動基板は、前記光軸と垂直な方向から見て前記駆動部とオーバーラップすることなく、前記光軸と平行な方向から見て前記駆動部とオーバーラップすることを特徴とする。

本発明によれば、光軸方向及び光軸垂直方向の長さを短縮することで、小型化に有利な撮像モジュール及び撮像装置を提供することができる。

すなわち、上述の構造とすることで、駆動部の長さを必要長さ分だけ保ったままで、光軸垂直方向にも巨大化することなく、撮像素子保持部材及び撮像素子駆動基板がレンズ鏡筒に取り付けられた状態での光軸方向長さの短縮が可能となる。

また、光軸方向長さが短縮されれば、撮像装置（カメラ装置）も小型化可能となる。特に、レンズ鏡筒をパン方向及びチルト方向に駆動可能なカメラ装置においては、レンズ鏡筒、撮像素子保持部材及び撮像素子が一体となって駆動されるので、カメラ装置の小型化に対する、この長さの短縮による影響が大きい。

本発明の実施例に係る、レンズ鏡筒及び撮像素子の分解斜視図である。 本発明の実施例に係る、レンズ鏡筒及び撮像素子の断面図である。 本発明の実施例に係る、レンズ鏡筒と撮像素子保持板との関係を説明するための説明図である。 本発明の実施例に係る、レンズ鏡筒と撮像素子駆動基板との関係を説明するための説明図である。 本発明の実施例に係る、レンズ鏡筒とヒートシンクとの関係を説明するための説明図である。 本発明の実施例に係る、カメラ装置の外観図及び断面図である。 本発明の実施例に係る、カメラ装置の一部を説明するための説明図である。 本発明の実施例に係る、レンズカバーを省略して示されたカメラ装置の一部を説明するための説明図である。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

以下、本発明の実施例１における、カメラ装置のレンズ鏡筒の構造を説明する。まず、図１は、本実施例に係るレンズ鏡筒と撮像素子とを示す分解斜視図である。また、図２は、本実施例に係る、ＷＩＤＥ無限状態におけるレンズ鏡筒及び撮像素子を示す断面図である。なお、本実施例におけるレンズ鏡筒および撮像素子は、撮像ユニットに相当する。

図１及び図２において、１は、前群鏡筒、２は、１群鏡筒、３は、２群鏡筒、４は、後群鏡筒、５は、１群リセットセンサ、６は、２群リセットセンサ、７は、１群駆動モータ、８は、２群駆動モータ、９は、レンズフレキ、１０は、第１のネジである。また、１１は、１群ラック、１２は、１群ラックバネ、１３は、２群ラック、１４は、２群ラックバネ、１５は、第１のガイドバー、１６は、第２のガイドバーである。

また、図１及び図２において、１７は、第３のガイドバー、１８は、第４のガイドバー、１９は、第２のネジ、２０は、第３のネジである。２１は、赤外カットフィルタ、２２は、付勢ゴム、２３は、撮像素子、２４は、撮像素子保持板、２５は、撮像素子駆動基板、２６は、第４のネジ、２７は、光軸である。

次に、図１及び図２を用いて、レンズ鏡筒及び撮像素子の全体構成及び機能を説明する。１群鏡筒２は、レンズ保持部を備えており、第１レンズ群３１を接着または熱カシメにより固定保持する。また、１群鏡筒２は、１群ラック１１及び１群ラックバネ１２を保持している。さらに、１群鏡筒２はスリーブ部及びＵ溝部を備えスリーブ部には第１のガイドバー１５が貫通し、Ｕ溝部には第２のガイドバー１６が貫通している。

２群鏡筒３は、レンズ保持部を備えており、第２レンズ群３２を接着または熱カシメにより固定保持する。また、２群鏡筒３は、２群ラック１３及び２群ラックバネ１４を保持している。さらに、２群鏡筒３は、スリーブ部及びＵ溝部を備え、このスリーブ部には、第３のガイドバー１７が貫通し、Ｕ溝部には、第４のガイドバー１８が貫通している。

なお、本実施例における第１レンズ群３１は、第１のレンズ群に相当し、本実施例における第２レンズ群３２は、第２のレンズ群に相当する。また、本実施例における第１レンズ群３１は、例えば、ズームレンズとしての役割を果たす。さらに、本実施例における第２レンズ群３２は、例えば、フォーカスレンズとしての役割を果たす。

前群鏡筒１及び後群鏡筒４は、第１のネジ１０により前方からネジ締結され一体化される。前群鏡筒１及び後群鏡筒４の内側には、複数の穴が設けられている。第１のガイドバー１５、第２のガイドバー１６、第３のガイドバー１７、および第４のガイドバー１８は、それぞれが光軸に平行となるように、それぞれの両端を前群鏡筒１及び後群鏡筒４の内側に設けられた複数の穴により支持されている。

後群鏡筒４は、その側面に１群駆動モータ７及び２群駆動モータ８を保持している。より詳細には、１群駆動モータ７は、モーターベース部７ｂにネジ止めされることにより後群鏡筒４に固定保持される。同様に、２群駆動モータ８は、モーターベース部８ｂにネジ止めされることにより後群鏡筒４に固定保持される。

なお、本実施例における１群駆動モータ７は、第１のリードスクリューを回転させる回転式モータであり、たとえば、ステッピングモータである。したがって、本実施例における１群駆動モータ７は、第１の駆動部に相当する。また、この第１のリードスクリューは、第１レンズ群３１の光軸方向に伸び、且つこの光軸方向に第１レンズ群３１を移動させるためのものである。

同様に、本実施例における２群駆動モータ８は、第２のリードスクリューを回転させる回転式モータであり、たとえば、ステッピングモータである。したがって、本実施例における２群駆動モータ８は、第２の駆動部に相当する。また、この第２のリードスクリューは、第２レンズ群３２の光軸方向に伸び、且つこの光軸方向に第２レンズ群３２を移動させるためのものである。

レンズフレキ９は、前群鏡筒１及び後群鏡筒４の外周に巻きつくように取り付けられる。
レンズフレキ９は、１群リセットセンサ取り付け部（不図示）及び２群リセットセンサ取り付け部９ａを備える。そして、１群リセットセンサ取り付け部には、１群リセットセンサ５が半田付けにより固定されている。また、２群リセットセンサ取り付け部には、２群リセットセンサ６が半田付けにより固定されている。

レンズフレキ９に固定された２群リセットセンサ６は、後群鏡筒４に設けられたリセットセンサ開口４ａに収容され、レンズフレキ９は、レンズフレキ固定穴４ｂ及び第３のネジ２０により、後群鏡筒４にネジ固定される。２群リセットセンサ６近傍を後群鏡筒４にネジ固定することで、レンズフレキ９の撓みによる位置変化の可能性を低減できる。

１群リセットセンサ５のレンズフレキ９及び後群鏡筒４への取り付けも２群リセットセンサ６と同じ構造なので、その説明は省略する。尚、１群リセットセンサ５と２群リセットセンサ６は、後群鏡筒４の光軸を挟んで対称な面に固定される。

レンズフレキ９は、１群駆動モータ取り付け部（不図示）及び２群駆動モータ取り付け部９ｃを備え、それぞれに１群駆動モータ７及び２群駆動モータ８の端子部が半田固定されている。レンズフレキ９は、１群駆動モータ７及び２群駆動モータ８に電源供給することで、それぞれのモータを駆動し、１群リセットセンサ５及び２群リセットセンサ６の出力信号を検出する。

撮像素子２３は、底面２３ａを撮像素子保持板２４に突き当てられることで位置決めされて接着剤等で固定され、間に撮像素子保持板２４を挟んだ状態で端子部２３ｂを、撮像素子駆動基板２５の端子面（不図示）に半田で接続固定される。また、撮像素子２３は撮像素子駆動基板２５により駆動され、レンズ鏡筒から入射した被写体像を取り込む。

すなわち、本実施例における撮像素子２３は、第１レンズ群３１及び第２レンズ群３２により結像された被写体の像を撮像する。また、本実施例における撮像素子２３は、ＣＣＤやＣＭＯＳで構成されるものとする。

赤外カットフィルタ２１は、撮像素子２３に入射する光線のうち赤外波長近傍の波長をカットし、好適な撮影画像を得る役割をする。付勢ゴム２２は、赤外カットフィルタ２１及び後群鏡筒４と撮像素子２３との間に圧縮されて取りつけられ、赤外カットフィルタ２１と撮像素子２３の間を密封してゴミが入り込むのを防止する。

これらの部材のレンズ鏡筒への取り付けは、まず、後群鏡筒４に、赤外カットフィルタ２１、付勢ゴム２２、撮像素子２３、撮像素子保持板２４、この撮像素子保持板２４に保持された撮像素子駆動基板２５の順に配置される。そして、撮像素子保持板２４は、第４のネジ２６により後群鏡筒４に固定する。なお、本実施例における撮像素子保持板２４は、撮像素子保持部材に相当する。

撮像素子保持板２４を第４のネジ２６により後群鏡筒４に固定することで、両者の間の位置に有る赤外カットフィルタ２１、付勢ゴム２２、撮像素子２３は、固定されることになる。

続いて、図３は、本実施例における、カメラ装置のレンズ鏡筒と撮像素子保持板との関係を示す外観図である。なお、図３では、レンズ鏡筒と撮像素子保持板との関係を簡単に説明する為、撮像素子駆動基板２５を省略して示している。また、図３（ａ）は、上面図、図３（ｂ）は、側面図、図３（ｃ）は、後面図である。

図３（ａ）で示す通り、レンズ鏡筒の光軸に対して垂直方向から見た時に、１群駆動モータ７の一部（後端）が撮像素子保持板２４とオーバーラップして配置されている。その為、オーバーラップしている分だけ、１群駆動モータ７をより反被写体側（被写体側とは反対側）に配置出来る。

また、図３（ｃ）に示す通り、撮像素子保持板２４は、１群駆動モータ７を逃げる形状となっており、その逃げ部に１群駆動モータ７の一部がオーバーラップしている。すなわち、図３（ｃ）に示す通り、レンズ鏡筒の光軸と平行な方向から見た時に、撮像素子保持板２４の上端と１群駆動モータ７の上端とがほぼ一致しており、且つ１群駆動モータ７の右端は、撮像素子保持板２４の右端よりも、レンズ鏡筒の光軸に近い位置にある。

このような位置関係にある撮像素子保持板２４と１群駆動モータ７とが干渉することを避けるため、撮像素子保持板２４は、レンズ鏡筒の光軸と平行な方向から見て、この撮像素子保持板２４と１群駆動モータ７とが重なる部分が切り欠かれている。

一方、２群駆動モータ８と撮像素子保持板２４は光軸方向に離れて配置されているので、撮像素子保持板２４には、２群駆動モータ８用逃げ部は設けない構造としている。（つまり、レンズ鏡筒の光軸と垂直な方向から見て、２群駆動モータ８と撮像素子保持板２４とは、オーバーラップすることなく配置されているので、撮像素子保持板２４には、２群駆動モータ８用の逃げ部は設けられていない。）

続いて、図４は、本実施例におけるカメラ装置のレンズ鏡筒と撮像素子保持板との関係を示す外観図である。より詳細には、図４は、図３におけるレンズ鏡筒と撮像素子保持板に、撮像素子駆動基板２５を加えて示した図である。なお、図４（ａ）は、上面図、図４（ｂ）は、側面図、図４（ｃ）は、後面図である。

図４（ｃ）で示す通り、レンズ鏡筒の光軸方向から見た時に、１群駆動モータ７の回動中心部７ａを含む一部は、撮像素子駆動基板２５とオーバーラップして配置されている。このように、光軸方向から見た時の１群駆動モータ７と撮像素子駆動基板２５とのオーバーラップ量が多い程装置の小型化が達成できる。

尚、撮像素子駆動基板２５の大きさを小さくする場合には基板上に実装される素子の配置を密集して配置したり、素子を小型化すれば可能で有るが、その場合は、コストアップや素子の発熱による温度上昇が不利になるという問題が有る。従って、本実施例の構造では、撮像素子駆動基板２５を小さくすることなくカメラ装置の小型化が図れる。

続いて、図５は、本実施例におけるカメラ装置の一部を示す外観図である。より詳細には、図５は、図４におけるレンズ鏡筒と撮像素子保持板に、ヒートシンクを加えて示した図である。なお、図５（ａ）は、上面図、図５（ｂ）は、側面図、図５（ｃ）は、後面図である。

図５において、２９は、ヒートシンクで有り、ヒートシンク２９は、撮像素子駆動基板２５と接触して取り付けられている。撮像素子２３を撮像素子駆動基板２５により駆動する際に発生する発熱による温度上昇が大きいと、撮像素子２３の温度特性により撮影画像にノイズが発生する。

その為、撮像素子２３及び撮像素子駆動基板２５に接触している撮像素子保持板２４を、熱伝導率の高い材質にすると共に表面積を大きくして放熱効果を高めて対策することが多い。更に、撮像素子保持板２４のみでは所望の放熱効果を得られない場合の多くは、ヒートシンク部材を追加するのが一般的である。

続いて、図６は、本実施例におけるカメラ装置を示す図である。より詳細には、図６（ａ）は、本実施例におけるカメラ装置の外観側面図、図６（ｂ）は、本実施例におけるカメラ装置の断面図である。なお、本実施例におけるカメラ装置は、監視カメラであり、より詳細には、監視に用いられるドーム型ネットワークカメラである。

図６において、４０は、本実施例におけるレンズ鏡筒および撮像素子２３を覆うドーム（ドームカバー）である。このドーム４０は、透明または半透明のプラスチック製のドームであり、半球形状に形成されている。そして、ヒートシンク２９の一部は、ドーム４０に沿った形状となっている。

本実施例のカメラ装置では、撮像素子保持板２４に１群駆動モータ７対応（１群駆動モータ７を避けるため）の切り欠きを設けたので、その分だけ面積が小さくなっており放熱性の面で不利で有る。しかし、図５および図６で示す通り、ドームに沿った形状のヒートシンク２９を設けた。その為、カメラ装置を大きくすることなく所望の放熱性能が得られることになる。

続いて、図７は、本実施例におけるカメラ装置の一部を示す図である。より詳細には、図７（ａ）は、上面図、図７（ｂ）は、側面図、図７（ｃ）は、後面図である。

図７において、４１は、レンズカバー前、４２は、レンズカバー後で有り、レンズカバー前４１及びレンズカバー後４２は、レンズ鏡筒３０の外側を覆うように取り付けられ、レンズ鏡筒３０を内包する。さらに、レンズカバー後４２は、互いに対向する２本の支軸４２ａを備え、支軸４２ａは、軸受け４３を介して第１のチルト支持板４４及び第２のチルト支持板４５により、支軸４２ａを中心として回転可能に支持されている。

すなわち、レンズ鏡筒３０は、第１のチルト支持板４４及び第２のチルト支持板４５により、チルト方向に回転可能に挟持される。なお、本実施例における第１のチルト支持板４４、および本実施例における第２のチルト支持板４５は、チルト支持部材に相当する。

従って、レンズ鏡筒３０は、支軸４２ａを中心としてチルト動作可能（チルト方向に回転可能）となっている。また、レンズカバー後４２は、ギア４２ｂを備え、チルト駆動モータ４６による駆動力が第１のギア４７及び第２のギア４８により伝達されることで、チルト駆動（チルト方向に回転）される構造となっている。

なお、本実施例におけるレンズ鏡筒３０は、パン駆動モータ（不図示）の駆動力により、パン方向にも回転可能であるものとする。また、本実施例におけるチルト駆動モータ４６、および本実施例におけるパン駆動モータは、回転部に相当する。

続いて、図８は、本実施例におけるカメラ装置の一部を示す図である。より詳細には、図８は、図７で示したカメラ装置を、レンズカバー前４１及びレンズカバー後４２を省略して示した図である。図８（ａ）は、上面図、図８（ｂ）は、側面図、図８（ｃ）は、後面図である。

図８で示す通り、撮像素子駆動基板２５は、第１のチルト支持板４４と第２のチルト支持板４５の間隔より小さい寸法となっている。その為、撮像素子駆動基板２５はレンズ鏡筒３０と共にチルト駆動されても、チルト支持板４４及び第２のチルト支持板４５と干渉することなくチルト動作可能で有る。

以上の説明の通り、本実施例におけるカメラ装置の構造は、カメラ装置の小型化に寄与し、センサの温度上昇を抑制しレンズ鏡筒がチルト駆動することが可能な構造で有る。

７ １群駆動モータ
２３ 撮像素子
２４ 撮像素子保持板
２５ 撮像素子駆動基板
３０ レンズ鏡筒
３１ 第１のレンズ群

Claims (10)

1. 第１のレンズ群と、
   前記第１のレンズ群を当該第１のレンズ群の光軸の方向に移動させるための第１の駆動部と、
   前記第１のレンズ群により結像された被写体の像を撮像する撮像素子と、
   前記撮像素子を保持する撮像素子保持部材と、
   前記撮像素子を駆動させる撮像素子駆動基板と、
   を備えた撮像ユニットであって、
   前記撮像素子保持部材は、前記光軸と垂直な方向から見て前記第１の駆動部とオーバーラップし、
   前記撮像素子駆動基板は、前記光軸と垂直な方向から見て前記第１の駆動部とオーバーラップすることなく、前記光軸と平行な方向から見て前記第１の駆動部とオーバーラップすることを特徴とする撮像ユニット。
2. 前記撮像素子保持部材は、前記第１の駆動部と干渉することを避けるための切り欠きが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
3. 前記撮像素子保持部材は、前記光軸と平行な方向から見て、前記第１の駆動部と重なる部分が切り欠かれていることを特徴とする請求項２に記載の撮像ユニット。
4. 前記光軸の方向に伸び、且つ前記第１のレンズ群を前記光軸の方向に移動させるリードスクリューをさらに備え、
   前記第１の駆動部は、前記リードスクリューを回転させ、当該回転により前記レンズ群を移動させる回転式モータであり、
   前記リードスクリューの回転の中心は、前記光軸と平行な方向から見て、前記撮像素子保持部材とオーバーラップすることなく、前記撮像素子駆動基板とオーバーラップすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像ユニット。
5. 第２のレンズ群と、
   前記第２のレンズ群を前記光軸の方向に移動させ、且つ前記光軸の方向の長さが前記第１の駆動部よりも短い第２の駆動部と、
   をさらに備え、
   前記第２の駆動部は、前記光軸の方向から見て、前記撮像素子保持部材および前記撮像素子駆動基板とオーバーラップしていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像ユニット。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像ユニットを備える撮像装置であって、
   前記撮像ユニットをパン方向およびチルト方向に回転させる回転部を備えることを特徴とする撮像装置。
7. 前記撮像ユニットを覆い、且つ半球形状に形成されたドームカバーをさらに備えたことを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
8. 前記撮像素子、前記撮像素子保持部材、および前記撮像素子駆動基板に接触するヒートシンクをさらに備え、
   前記ヒートシンクは、前記ドームカバーの内側に沿った形状であることを特徴とする請求項６または７に記載の撮像装置。
9. 前記撮像ユニットをチルト方向に回転可能に挟持する２つのチルト支持部材をさらに有し、
   前記撮像素子駆動基板は、前記２つのチルト支持部材の間に配置されていることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の撮像装置。
10. 前記撮像装置は、監視カメラであることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の撮像装置。

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