JP2018120020A - 撮像装置 - Google Patents

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JP2018120020A JP2017009481A JP2017009481A JP2018120020A JP 2018120020 A JP2018120020 A JP 2018120020A JP 2017009481 A JP2017009481 A JP 2017009481A JP 2017009481 A JP2017009481 A JP 2017009481A JP 2018120020 A JP2018120020 A JP 2018120020A
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優太 中村
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Abstract

【課題】高精度に光軸調整が可能かつ組立容易な撮像装置を提供する。【解決手段】撮像部を搭載する基板と、レンズを保持するレンズ鏡筒と、前記レンズ鏡筒を保持し、前記基板と連結されたホルダと、前記ホルダと前記レンズ鏡筒との間に配置されるとともに、光軸に対して水平な方向に延びる第1面で前記レンズ鏡筒と接する第1支持部材と、前記ホルダと前記レンズ鏡筒との間に配置されるとともに、光軸に対して水平な方向に延びる第2面で前記レンズ鏡筒と接する第2支持部材と、前記レンズ鏡筒を前記第1支持部材及び前記第2支持部材に付勢する付勢部材と、を備え、前記第1面と前記第2面とは異なる方向に延びる面となった撮像装置を採用する。【選択図】図2

Description

本発明の一態様は、撮像装置等に関する。
レンズ鏡筒と、撮像素子を搭載した基板を有する撮像装置では、撮像素子に対してレンズ鏡筒の位置を調整し、光軸を調整する必要がある。光軸調整の方法として、例えば特許文献1では、撮像素子の位置を嵌合により位置ずれしないように固定する構成を採用している。また、特許文献2にも、レンズと撮像素子との位置決め固定の手段について開示されている。
特開2012−74934号公報 特開2012−113185号公報
ところで、近年、自動車などに用いられる撮像装置では、従来よりもさらに高精度に光軸を調整可能であり、位置ずれが生じないような構成が要求されている。しかしながら、上記従来の撮像装置では、高精度に光軸を調整することが容易ではなかった。
本発明は、上記の課題などを解決するために次のような手段を採る。なお、以下の説明において、発明の理解を容易にするために図面中の符号等を括弧書きで付記するが、本発明の各構成要素はこれらの付記したものに限定されるものではなく、当業者が技術的に理解しうる範囲にまで広く解釈されるべきものである。
本発明の一の手段は、
撮像部を搭載する基板(6)と、
レンズを保持するレンズ鏡筒(2)と、
前記レンズ鏡筒を保持し、前記基板と連結されたホルダ(1)と、
前記ホルダと前記レンズ鏡筒との間に配置されるとともに、光軸に対して水平な方向に延びる第1面(3a)で前記レンズ鏡筒と接する第1支持部材(3)と、
前記ホルダと前記レンズ鏡筒との間に配置されるとともに、光軸に対して水平な方向に延びる第2面(4a)で前記レンズ鏡筒と接する第2支持部材(4)と、
前記レンズ鏡筒を前記第1支持部材及び前記第2支持部材に付勢する付勢部材(7)と、を備え、
前記第1面(3a)と前記第2面(4a)とは異なる方向に延びる面である、
撮像装置である。
上記構成の撮像装置では、第1支持部材、第2支持部材、及び付勢部材で少なくとも3方向からレンズ鏡筒を安定的に支持しながら、第1支持部材及び第2支持部材とレンズ鏡筒との当接位置を変化させることで、光軸に垂直な面におけるレンズ鏡筒と撮像部との位置を調整することができる。これにより、従来より高精度かつ容易に光軸調整を行うことが可能となる。
上記撮像装置において、好ましくは、
前記付勢部材が板バネ(7)である。
上記構成の撮像装置によれば、付勢部材として板バネを使用するため、比較的薄型かつ小型の構成にすることができる。
上記撮像装置において、好ましくは、
前記基板は、前記ホルダに固定されており、
前記レンズ鏡筒が光軸方向に移動可能である。
上記構成の撮像装置によれば、レンズ鏡筒の位置を調整するだけで、光軸方向、及び光軸に垂直な方向におけるレンズ鏡筒と撮像部との位置を調整することができる。つまり、レンズ鏡筒の位置調整により、光軸調整及びピント調整を行うことが可能となる。
上記撮像装置において、好ましくは、
前記第1支持部材(3)は、前記第1面とは異なる方向に延びる第3面(3b)を有し、
前記第2支持部材(4)は、前記第2面とは異なる方向に延びる第4面(4b)を有し、
光軸に垂直な方向に移動自在に前記第3面に接する第1移動規制部材(5a)と、
光軸に垂直な方向に移動自在に前記第4面に接する第2移動規制部材(5b)と、をさらに備える。
上記構成の撮像装置によれば、第1移動規制部材及び第2移動規制部材を調整することで第1支持部材及び第2支持部材を移動させ、光軸に垂直な方向のレンズ鏡筒の位置調整を行うことができる。これにより、第1移動規制部材及び第2移動規制部材を調整するだけで、光軸調整を行うことが可能となる。
上記撮像装置において、好ましくは、
前記ホルダは、前記第1支持部材及び前記第2支持部材が配置される載置面(1d)を有し、
前記第1移動規制部材(5a)は、前記第3面(3b)を押圧することで前記第1支持部材(3)を前記載置面(1d)に向かって与圧可能であり、
前記第2移動規制部材(5b)は、前記第4面(4b)を押圧することで前記第2支持部材(4)を前記載置面(1d)に向かって与圧可能である。
上記構成の撮像装置によれば、第1移動規制部材及び第2移動規制部材により、第1支持部材及び第2支持部材を載置面に向かって与圧し、第1支持部材及び第2支持部材の位置をより強固かつ安定的に固定することが可能となる。
上記撮像装置において、好ましくは、
前記ホルダは、前記第1移動規制部材を挿入する第1貫通孔(1b)と、前記第2移動規制部材を挿入する第2貫通孔(1c)とを有する。
上記構成の撮像装置によれば、ホルダの外側から第1移動規制部材及び第2移動規制部材を調整することが可能となる。これにより、光軸調整をより容易に実施可能な構成にすることができる。
上記撮像装置において、好ましくは、
前記載置面に対して、前記第1面と前記第2面とは逆方向に略同じ角度を有しており、
前記載置面に対して、前記第3面と前記第4面とは逆方向に略同じ角度を有している。
上記構成の撮像装置によれば、第1支持部材及び第2支持部材を、光軸に垂直な方向に均等に移動させやすい構成にすることができる。これにより、光軸調整を行いやすい構成にすることができる。
撮像装置の外観斜視図。 撮像装置の分解斜視図。 上側(Y軸方向)から見た撮像装置の平面図。 図3のB−Bの位置における撮像装置の断面図。 図4のC−Cの位置における撮像装置の断面図。
本発明の撮像装置は、第1支持部材の斜面と第2支持部材の斜面とによりレンズ鏡筒を支持しつつ、第1支持部材と第2支持部材を光軸に垂直なX軸に移動可能な構成にすることで、第1支持部材と第2支持部材とを移動させるだけで、X軸及びY軸にレンズ鏡筒の位置を調整可能にしている点に特徴のひとつがある。
本発明に係る実施形態について、以下の構成に従って説明する。ただし、以下で説明する実施形態はあくまで本発明の一例にすぎず、本発明の技術的範囲を限定的に解釈させるものではない。なお、各図面において、同一の構成要素には同一の符号を付しており、その説明を省略する場合がある。
1.実施形態
2.補足事項
<1.実施形態>
本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図1は、本実施形態の撮像装置の外観斜視図である。図2は、本実施形態の撮像装置の分解斜視図である。図3は、本実施形態の撮像装置を上側(Y軸方向)から見た平面図である。図4は、図3におけるB−Bの位置における断面図であって、撮像装置を光軸方向前方からZ軸方向に見た図である。図5は、図4におけるC−Cの位置における断面図であって、撮像装置を側方(X軸方向)から見た図である。
なお、本明細書では、レンズの中心位置であって、撮像素子に入射する光の中心位置を「光軸」と称する。レンズに対して撮像素子とは反対側に位置する撮像対象を「被写体」と称する。レンズに対して被写体が位置する方向を、「光軸方向前方」または「被写体側」と称することがある。レンズに対して撮像素子が位置する方向を、「光軸方向後方」または「撮像素子側」と称することがある。また、各図には、互いに直交するX軸、Y軸、及びZ軸を示している。Z軸は、光軸の延びる方向と平行な方向である。本明細書では、光軸方向における、レンズ(またはレンズを含むレンズ鏡筒)と撮像素子との距離を調整することを指して「ピント調整」と称する。また、光軸に直交する平面におけるレンズ(またはレンズを含むレンズ鏡筒)と撮像素子との位置を調整することを指して「光軸調整」と称する。
図1〜図5に示されるように、本実施形態の撮像装置は、ホルダ1、レンズ鏡筒2、第1支持部材3、第2支持部材4、第1移動規制部材5a、第2移動規制部材5b、基板6、及び付勢部材7を含んで構成される。
<ホルダ1>
ホルダ1は、撮像装置の筐体部分であり、レンズ鏡筒2、第1支持部材3、第2支持部材3、第1移動規制部材5a、第2移動規制部材5b、基板6、及び付勢部材7を保持する。ホルダ1は、光軸を含む位置に開口部1aを有しており、レンズ鏡筒2を通過した光は、開口部1aを通過して撮像素子6aに照射される。
ホルダ1は、XZ平面と水平な載置面1dを有する。載置面1dには、第1支持部材3及び第2支持部材4が配置される。載置面1dには、第1支持部材3及び第2支持部材4のそれぞれの下面(底面)が接する。ホルダ1は、光軸方向前方に、XY平面と水平な面1eを有する。ホルダ1は、上記の面1eに対向する光軸方向後方に、XY平面と水平な面1fを有する。面1eは、第1支持部材3及び第2支持部材4の光軸方向前方の面と接する。面1fは、第1支持部材3及び第2支持部材4の光軸方向後方の面と接する。つまり、ホルダ1は、第1支持部材3及び第2支持部材4を、Z軸方向に移動規制しながら、X軸方向に移動可能に支持する。
ホルダ1は、X軸方向に延びる第1貫通孔1b及び第2貫通孔1cを有する。第1貫通孔1bには、第1移動規制部材5aが挿入され、第2貫通孔1cには、第2移動規制部材5bが挿入される。第1貫通孔1b及び第2貫通孔1cは、それぞれ内周側にネジ山を有する。
ホルダ1は、連結ネジ8a及び8bによって付勢部材7と連結されている。ホルダ1は、連結ネジ8a及び8bが挿入されるネジ孔を有する。
ホルダ1は、連結ネジ9a及び9bによって、基板6と連結されている。ホルダ1は、連結ネジ9a及び9bが挿入されるネジ孔を有する。
<レンズ鏡筒2>
レンズ鏡筒2は、光軸方向に伸びる円筒状の部材である。レンズ鏡筒2は、レンズ2aを含む1以上の光学部材を保持する。
レンズ鏡筒2に保持される光学部材には、レンズ2aの他に、レンズ、スペーサ、口径板、及び光学フィルタ(図示省略)などが含まれる。レンズ2aを含むレンズは、ガラスまたはプラスチック等の透過性を有する素材で形成され、光軸方向前方からの光を屈折させながら光軸方向後方に透過させる。スペーサは、光軸方向に適度な厚みを有する円板状の部材であり、各レンズの光軸方向の位置を調整する。スペーサは、光軸を含む中心部に開口部を有する。口径板は、通過する光の最外位置を決める。光学フィルタは、所定の波長の光を抑制または遮蔽する。光学フィルタは、例えば、通過する赤外線を抑制する赤外線カットフィルタなどが含まれる。これらの光学部材の数は、任意に変更可能である。
レンズ鏡筒2は、第1支持部材3の第1斜面3aと、第2支持部材4の第2斜面4aとに接するよう配置される。第1斜面3a及び第2斜面4aと、レンズ鏡筒2とは、Z軸方向に直線状に接する。つまり、光軸に垂直な平面で見ると、レンズ鏡筒2と、第1斜面3a及び第2斜面4aのそれぞれとが、それぞれ1点で接している。レンズ鏡筒2のY軸方向の位置は、第1支持部材3と第2支持部材4とのX軸方向の距離に応じて変化する。レンズ鏡筒2のX軸方向の位置は、第1支持部材3と第2支持部材4との位置に応じて変化する。つまり、レンズ鏡筒2のXY平面における位置は、第1支持部材3と第2支持部材4の位置に応じて変化する。
レンズ鏡筒2のY軸方向の一端は、付勢部材7の湾曲部7aに接する(図4及び図5参照)。レンズ鏡筒2は、付勢部材7によってY軸方向に付勢されながら、第1支持部材3及び第2支持部材4に接する。
レンズ鏡筒2は、外周位置から内周側に向かって溝状に窪んだ溝部2bを有する(図1及び図2参照)。溝部2bは、回転位置に応じてZ軸方向の位置が変化している。そのため、溝部2bにピンなどを挿入して回転させる方法などにより、レンズ鏡筒2の光軸方向(Z軸方向)の位置を変化させることができる。溝部2bには、例えば芯が偏心した偏芯ピンなどを挿入して、レンズ鏡筒2の光軸方向の位置を変化させてもよい。
<第1支持部材3及び第2支持部材4>
第1支持部材3及び第2支持部材4は、載置面1dに接する平面状の下面(底面)を有する。第1支持部材3は、第1斜面3a及び第3斜面3bを有する。第2支持部材4は、第2斜面4a及び第4斜面4bを有する。XY平面における第1斜面3aと第4斜面4bとは、平行であり、第2斜面4aと第3斜面3bとは平行である。XY平面で、第1斜面3aと第3斜面3bとはY軸に対して線対称であり、第2斜面4aと第4斜面4bとはY軸に対して線対称である。本実施形態では、第1支持部材3と第2支持部材4とは同じ形状であるため、製造コストが安く、組み立て易い。ただし、第1支持部材3と第2支持部材4とは、必ずしも同じ形状でなくてもよい。また、第1斜面3a〜第4斜面4bは、それぞれ独立した方向の斜面であってもよい。
第1支持部材3の第3斜面3bは、第1移動規制部材5aに接する。第1貫通孔1bへの第1移動規制部材5aの挿入量により、第1支持部材3のX軸方向の位置が決定する。第1移動規制部材5aの延びる方向(X軸方向)のベクトルに対して、第3斜面3bは所定の角度を有しているため、第1移動規制部材5aから第1支持部材3与えられる力は、X軸方向及びY軸方向に分散される。そのため、第1移動規制部材5aから第1支持部材3に対しては、第1支持部材3が載置面1dに押される力が与えられる。第2支持部材4も同様である。
本実施形態の第1支持部材3は、下面、第1斜面3a、及び第3斜面3bをつなぐ部分に、X軸方向またはY軸方向の直線部を有するが、この直線部は必須な部分ではない。つまり、第1支持部材3は、下面、第1斜面3a、及び第3斜面3bの3面を有する三角柱状であってもよい。第2支持部材4についても同様である。
<第1移動規制部材5a及び第2移動規制部材5b>
第1移動規制部材5a及び第2移動規制部材5bは、それぞれ軸部の外周にネジ山を有するネジ状の部材である。第1移動規制部材5aは、第1貫通孔1bに挿入されてねじ嵌合し、第2移動規制部材5bは、第2貫通孔1cに挿入されてねじ嵌合する。第1移動規制部材5a及び第2移動規制部材5bの頭部は、ホルダ1の外側に露出している。
なお、第1移動規制部材5a及び第2移動規制部材5bは、必ずしもネジ状でなく、ネジ山を有さない軸状の部材であってもよい。
<基板6>
基板6は、撮像素子6aを含む電子部品が搭載されたリジッド基板である。基板6は、連結ネジ9a及び9bが挿入されるネジ孔を有する。基板6は、ネジ孔に挿通された連結ネジ9a及び9bにより、ホルダ1と連結される。基板6はホルダ1に対して固定されているため、ホルダ1に対して撮像素子6aの位置が固定されている。
撮像素子6aは、照射された光を電気信号に変換する光電変換素子であり、例えばC−MOSセンサやCCDなどであるが、これらに限定されるものではない。なお、撮像素子6aは本発明の「撮像部」の一例である。また、撮像装置においては、撮像素子6a以外の撮像機能を要する撮像部を採用してもよい。
<付勢部材7>
付勢部材7は、弾性的に付勢力を与える板バネであって、レンズ鏡筒2を、第1支持部材3及び第2支持部材4に向かってY軸方向に付勢する。付勢部材7は、湾曲部7aを有する。付勢部材7の湾曲部7aは、レンズ鏡筒2に接する。付勢部材7により付勢されることで、レンズ鏡筒2の位置が安定する。本実施形態の付勢部材7は板バネ状であり、コイルバネなどの付勢部材と比較するとY軸方向の厚みが薄いため、撮像装置のY軸方向の厚さを薄く構成することができる。付勢部材7はコイルバネなどの付勢部材に置き換えても良いが、撮像装置のY軸方向に厚くなる場合がある。
付勢部材7は、レンズ鏡筒2の溝部2bに対応する位置に開口を有する。つまり、付勢部材7の開口からは、レンズ鏡筒2の溝部2bが視認される。組立工程では、この開口からレンズ鏡筒2の溝部2bに向かって治具を挿入し、光軸方向(Z軸方向)のレンズ鏡筒2の位置を調整する。
付勢部材7は、連結ネジ8a及び8bが挿入されるネジ孔を有する。付勢部材7は、ネジ孔に挿通された連結ネジ8a及び8bにより、ホルダ1と連結される。
<光軸調整及びピント調整>
上記構成の撮像装置では、以下のように光軸調整及びピント調整が行われる。
既に説明したように、XY平面におけるレンズ鏡筒2の位置は、第1支持部材3及び第2支持部材4の位置により変化する。また、第1支持部材3及び第2支持部材4は、第1移動規制部材5a及び第2移動規制部材5bの挿入量の調整によりX軸方向にのみ移動する。そこで、第1移動規制部材5a及び第2移動規制部材5bの挿入量を調整することで、レンズ鏡筒2の位置が変化して光軸が変化する。XY平面において、レンズ鏡筒2の中心位置である光軸が、撮像素子6aの中心に位置するよう第1移動規制部材5a及び第2移動規制部材5bの挿入量を調整することで、光軸調整が完了する。
ピント調整の際には、作業者は、付勢部材7の開口からレンズ鏡筒2の溝部2bに向かって治具を差し込み、溝部2bを介してレンズ鏡筒2の光軸方向(Z軸方向)の位置を調整する。これによって、ピント調整が行われる。
ピント調整が完了したら、必要に応じて接着剤を使用して各部材の位置を固定しても良い。ただし、必ずしも接着剤を使用しない場合であっても、光軸調整及びピント調整を行ったうえで固定可能である。
このように、本実施形態の撮像装置では、上記のように第1支持部材3、第2支持部材4、及び付勢部材7で少なくとも3方向からレンズ鏡筒を安定的に支持しながら、第1支持部材3及び第2支持部材4と、レンズ鏡筒2との当接位置を変化させることで、光軸に垂直な面(XY平面)におけるレンズ鏡筒2と撮像素子6aとの位置を調整することができる。これにより、光軸調整が可能となる。
また、本実施形態の撮像装置では、基板6がホルダ1に固定されており、レンズ鏡筒が光軸方向に移動可能であるため、第1支持部材3及び第2支持部材4の位置を調整しレンズ鏡筒2の位置を調整するだけで、光軸調整及びピント調整を行うことが可能となる。
特に、本実施形態の撮像装置では、第1移動規制部材5a及び第2移動規制部材5bを調整することで、第1支持部材3及び第2支持部材4を移動させ、レンズ鏡筒2の位置を調整することができる。そのため、ホルダ1の外側から、第1移動規制部材5a及び第2移動規制部材5bの挿入量を調整することで、光軸調整を行うことが可能である。
また、本実施形態の構成では、第1移動規制部材5a及び第2移動規制部材5bにより、第1支持部材3及び第2支持部材4を載置面1dに対して与圧し、第1支持部材3及び第2支持部材4の位置をより強固かつ安定的に固定することが可能である。
特に、本実施形態の構成では、第1移動規制部材5a及び第2移動規制部材5bの頭部は、それぞれホルダ1の外側に露出しているため、比較的容易に光軸調整を行うことができる。
<2.補足事項>
以上、本発明の実施形態についての具体的な説明を行った。上記説明では、あくまで一実施形態としての説明であって、本発明の範囲はこの一実施形態に留まらず、当業者が把握可能な範囲にまで広く解釈されるものである。
実施形態の構成では、ホルダ1と基板6とは連結ネジ9a及び9bにより連結されていたが、別の手段により連結されても良い。ホルダ1と付勢部材7についても同様に、連結ネジ8a及び8bとは別のリベットなどの手段で連結されても良い。
また、実施形態の構成では、ホルダ1に対して基板6が固定されたうえで光軸調整及びピント調整が行われたが、ホルダ1に対して基板6の位置を調整可能にしながら、光軸調整及びピント調整を行っても良い。ただし、ホルダ1に対して基板6を固定させた状態で光軸調整及びピント調整を行うことができる構成にすることで、組立工程を簡略化させることができる。
また、光軸方向のレンズ鏡筒2の位置の調整は、必ずしも溝部2bにより行われる必要はなく、別の方法により行われても良い。例えば、レンズ鏡筒2に対して光軸方向一方から付勢部材により付勢しつつ、ネジなどの移動規制部材を用いてレンズ鏡筒2の光軸方向の位置を調整しても良い。
また、X軸、Y軸、及びZ軸に延びる構成は、必ずしもX軸、Y軸、及びZ軸と完全に水平でなく、各軸に対して所定の角度を有していても良い。例えば、第1貫通孔1b及び第2貫通孔1cは、必ずしもX軸方向に水平に延びている必要はなく、X軸に対して所定の角度を有する方向に延びていても良い。
本発明の撮像装置は、特に高精度に光軸の調整を行う必要がある、自動車などに搭載される車載用の撮像装置として特に有用である。
本発明は、車載用の撮像装置などとして好適に利用される。
1…ホルダ
1a…開口部
1b…第1貫通孔
1c…第2貫通孔
1d…載置面
2…レンズ鏡筒
2a…レンズ
2b…溝部
3…第1支持部材
3a…第1斜面
3b…第3斜面
4…第2支持部材
4a…第2斜面
4b…第4斜面
5a…第1移動規制部材
5b…第2移動規制部材
6…基板
6a…撮像素子
7…付勢部材
7a…湾曲部
8a、8b、9a、9b…連結ネジ

Claims (7)

  1. 撮像部を搭載する基板と、
    レンズを保持するレンズ鏡筒と、
    前記レンズ鏡筒を保持し、前記基板と連結されたホルダと、
    前記ホルダと前記レンズ鏡筒との間に配置されるとともに、光軸に対して水平な方向に延びる第1面で前記レンズ鏡筒と接する第1支持部材と、
    前記ホルダと前記レンズ鏡筒との間に配置されるとともに、光軸に対して水平な方向に延びる第2面で前記レンズ鏡筒と接する第2支持部材と、
    前記レンズ鏡筒を前記第1支持部材及び前記第2支持部材に付勢する付勢部材と、を備え、
    前記第1面と前記第2面とは異なる方向に延びる面である、
    撮像装置。
  2. 前記付勢部材が板バネである、
    請求項1に記載の撮像装置。
  3. 前記基板は、前記ホルダに固定されており、
    前記レンズ鏡筒が光軸方向に移動可能である、
    請求項1または請求項2に記載の撮像装置。
  4. 前記第1支持部材は、前記第1面とは異なる方向に延びる第3面を有し、
    前記第2支持部材は、前記第2面とは異なる方向に延びる第4面を有し、
    光軸に垂直な方向に移動自在に前記第3面に接する第1移動規制部材と、
    光軸に垂直な方向に移動自在に前記第4面に接する第2移動規制部材と、をさらに備える、
    請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の撮像装置。
  5. 前記ホルダは、前記第1支持部材及び前記第2支持部材が配置される載置面を有し、
    前記第1移動規制部材は、前記第3面を押圧することで前記第1支持部材を前記載置面に向かって与圧可能であり、
    前記第2移動規制部材は、前記第4面を押圧することで前記第2支持部材を前記載置面に向かって与圧可能である、
    請求項4に記載の撮像装置。
  6. 前記ホルダは、前記第1移動規制部材を挿入する第1貫通孔と、前記第2移動規制部材を挿入する第2貫通孔とを有する、
    請求項4または請求項5に記載の撮像装置。
  7. 前記載置面に対して、前記第1面と前記第2面とは逆方向に略同じ角度を有しており、
    前記載置面に対して、前記第3面と前記第4面とは逆方向に略同じ角度を有している、
    請求項4から請求項6のいずれか1項に記載の撮像装置。
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