JP2019020529A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像装置において、撮像素子に対してレンズが回転することを抑制し、光軸ずれが発生しづらい構成とする。【解決手段】撮像装置において、レンズを保持するレンズ枠と、前記レンズ枠を保持する開口部を有するベース部材と、前記レンズを透過した光を受光して撮像する撮像素子と、を備え、前記レンズ枠は、前記ベース部材に対する回転を規制する回転規制部を有する構成とする。【選択図】図３

Description

本発明の一態様は、撮像装置等に関する。

カメラなどの撮像装置では、レンズ枠に保持されたレンズの中心と、撮像素子の中心位置とがずれてしまうことを防止するため、レンズ枠に対する撮像素子の位置を固定する手段を備える構成にすることがある。特許文献１には、撮像素子に対してレンズホルダを嵌合により固定する構成が開示されている。特許文献２には、レンズ保持部材とベース部材とを光軸方向に当接させた構成とすることで、ピントずれを抑制した構成が開示されている。

特開２０１２−０７４９３４号公報 国際公開第２０１６／１２１１６５号

しかし、上記従来の構成では、光軸方向のレンズの位置に対する撮像素子の位置（すなわちピント）を安定させることはできていたが、光軸を回転軸とする回転方向における、レンズと撮像素子との位置を安定させることができず、撮像した画像が光軸方向に回転してしまうことがあった。光軸を回転軸とする回転方向に、レンズと撮像素子との位置を固定させようとすると、製造工程における光軸調整に長時間を要することとなっていた。

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、
レンズを保持するレンズ枠（３）と、
前記レンズ枠を保持する開口部を有するベース部材（２）と、
前記ベース部材に対して位置固定され、前記レンズを透過した光を受光して撮像する撮像素子（５１）と、を備え、
前記レンズ枠は、前記ベース部材に対する回転を規制する回転規制部（３ｂ）を有している、
撮像装置である。

上記構成の撮像装置では、レンズ枠が回転規制部を有しているため、光軸を回転軸として、撮像素子に対するレンズの位置が回転してしまうことを抑制することができる。これによって、レンズの光軸ずれを抑制することができ、撮像した画像の光軸がずれることを抑制することができる。また、光軸を回転軸とするとする回転方向における光軸調整を比較的容易にすることができるため、組立に要する時間を短縮することなどが可能となる。

上記撮像装置において、好ましくは、
前記撮像素子（５１）を搭載する基板（５）と、
前記基板（５）と前記レンズ枠（３）との間に配置され、前記レンズ枠を前記ベース部材に向かって付勢する付勢部材（４）と、をさらに備える。

上記構成の撮像装置によれば、付勢部材によって与えられる付勢力によって、ベース部材と基板とに対するレンズ枠の位置を安定させることができる。これによって、光軸の位置をより安定させることが可能となる。

上記撮像装置において、好ましくは、
前記レンズ枠は、円筒状に形成された円筒部（３ａ）を有しており、
前記回転規制部（３ｂ）は、光軸を回転軸とする回転方向で前記ベース部材と当接するよう形成されている。

上記構成の撮像装置によれば、レンズ枠が円筒部と回転規制部とを有する構成としているため、比較的簡易な形状で、光軸を回転軸として、撮像素子に対するレンズの位置が回転しないよう安定的に固定する構成とすることなどが可能となる。

上記撮像装置において、好ましくは、
前記回転規制部（３ｂ）は、光軸に垂直な平面における形状が、前記円筒部を構成する円に対する弦に沿った直線状となる。

上記構成の撮像装置によれば、円筒部と回転規制部とがＤ形状となるため、より簡易な形状で、光軸を回転軸として、撮像素子に対するレンズの位置が回転しないよう安定的に固定する構成とすることなどが可能となる。

上記撮像装置において、好ましくは、
前記ベース部材の前記開口部の径方向内側に径嵌合し、前記レンズ枠と光軸方向に当接するレンズ枠押さえ部材（１）をさらに備える。

上記構成の撮像装置によれば、撮像素子、レンズ、及びベース部材などの各構成の位置を安定的に支持可能な構成とすることができる。

上記撮像装置において、好ましくは、
前記レンズ枠押さえ部材の径方向外側は、前記ベース部材の径方向内側と螺合する。

上記構成の撮像装置によれば、レンズに対して撮像素子が回転しないよう抑制しながら、レンズ押さえ部材を回転させることでレンズと撮像素子との位置関係を調整（ピント調整）することが可能な構成にすることができる。

図１は、フロント側から見た撮像装置の外観斜視図である。 図２は、リア側から見た撮像装置の外観斜視図である。 図３は、フロント側から見た撮像装置の分解斜視図である。 図４は、リア側から見た撮像装置の分解斜視図である。 図５は、撮像装置の断面図である。

本発明の撮像装置は、カメラなど、被写体を撮像して画像データを取得する装置であって、レンズ枠を保持するベース部材に対して、レンズ枠が光軸を回転軸として回転しないよう規制されながら保持されている点を特徴のひとつとしている。

本発明に係る実施形態について、以下の構成に従って図面を参照しながら具体的に説明する。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

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。撮像素子に対して被写体が位置する方向を「フロント側」または「光軸方向前方」と称し、被写体に対して撮像素子が位置する方向を「リア側」または「光軸方向後方」と称する。

＜１．実施形態＞
まず、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及び図２は、本実施形態の撮像装置の外観斜視図であって、図１はフロント側から見た図、図２はリア側から見た図である。図３及び図４は、本実施形態の撮像装置の分解斜視図であって、図３はフロント側から見た図、図４はリア側から見た図である。図５は、本実施形態の撮像装置の断面図である。

図１〜図５に示されるように、本実施形態の撮像装置は、レンズ枠押さえ部材１、ベース部材２、レンズ枠３、圧縮ばね４、及び基板５を含んで構成される。

＜ベース部材２＞
ベース部材２は、レンズ枠３、及び圧縮ばね４を保持する。ベース部材２は、連結ねじ６１及び６２によって、基板５と連結される。なお、ベース部材２と基板５との連結は、リベットなど、ねじ以外の連結具を用いても良い。また、ベース部材２と基板５とは、接着剤で連結しても良いが、分解容易にするために、ねじなどの連結具を用いることが好ましい。

ベース部材２は、径方向内側にねじ山を有する開口部２ａを有する。開口部２ａは、ベース部材２の内側の位置に、光軸方向に円筒状に延びる。この開口部２ａには、光軸方向後方からレンズ枠３が挿入され、光軸方向前方からレンズ押さえ部材１が挿入される。レンズ押さえ部材１は、光軸方向後方から挿入されても良い。ベース部材２の開口部２ａのねじ山は、レンズ押さえ部材１の径方向外側のねじ山１ｂと嵌合する。

図４に示されるように、ベース部材２の開口部２ａは、光軸方向において前方部分と後方部分とに分けられ、光軸方向前方の部分の内径の方が小さく形成されている。ベース部材２の開口部２ａの光軸方向後方の部分は、完全な円筒状ではなく、光軸に垂直な平面が直線状に形成された回転規制部２ｂを有する。回転規制部２ｂは、レンズ枠３の回転規制部３ｂに対応した、同様の形状を有しており、光軸に垂直な平面における形状が、開口部２ａを構成する円に対する弦に沿った直線状となっている。ベース部材２の回転規制部２ｂは、光軸を回転軸とする回転方向でレンズ枠３の回転規制部３ｂと当接することで、ベース部材２に対してレンズ枠３が回転することを規制する。

＜レンズ枠３＞
レンズ枠３は、それぞれが光軸方向に円筒状に延びる第１円筒部３ｃ及び第２円筒部３ａから形成され、レンズ３ｄを含む１以上のレンズ、及びその他の光学部材を保持する。第１円筒部３ｃは、第２円筒部３ａよりも光軸方向前方に位置する。第１円筒部３ｃは、第２円筒部３ａよりも小さい外径を有している。第１円筒部３ｃと第２円筒部３ａとは一体的に形成されている。

レンズ枠３は、組立状態ではその全体がベース部材２に挿入され（図５等参照）、ベース部材２により保持される。レンズ枠３の第１円筒部３ｃは、ベース部材２の開口部２ａの光軸方向前方側に挿入される。図５に示されるように、第２円筒部３ａの光軸方向後方の面は、圧縮ばね４と当接する。第２円筒部３ａの光軸方向前方の面は、圧縮ばね４から与えられる付勢力によって、レンズ押さえ部材１の光軸方向後方の面に付勢されながら当接する。

図３及び図４に示されるように、レンズ枠３の第２円筒部３ａは、円筒状ではない光軸に平行な面状の回転規制部３ｂに繋がっている。つまり、レンズ枠３の第２円筒部３ａの部分は、光軸に垂直な平面で見た断面の形状が、第２円筒部３ａを形成する円に対する弦に沿った回転規制部３ｂを有する形状になっている。言い換えれば、レンズ枠３の第２円筒部３ａ及び回転規制部３ｂにより、光軸方向に垂直な平面における当該部分の断面が「Ｄ」形状になっている。回転規制部３ｂは、光軸を回転軸とする回転方向でベース部材２の回転規制部２ｂと当接することで、ベース部材２に対するレンズ枠３の回転が規制されている。

レンズ３ｄを含む各レンズは、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、それぞ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光学部材である。光学部材は、レンズを含む。レンズ枠３に保持される光学部材には、レンズ以外に、スペーサ、口径板、及び光学フィルタ（いずれも図示省略）などが含まれる。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。

＜レンズ枠押さえ部材１＞
レンズ枠押さえ部材１は、開口部１ａを有する円環状の部材である。レンズ枠押さえ部材１は、径方向外側にねじ山１ｂを有する。図５に示されるように、レンズ枠押さえ部材１のねじ山１ｂはベース部材２の開口部２ａに形成されたねじ山とねじ嵌合する。なお、レンズ枠押さえ部材１とベース部材２とは、必ずしもねじ嵌合ではなくカム嵌合などであっても良い。つまり、レンズ枠押さえ部材１とベース部材２とは螺合している。

レンズ枠押さえ部材１の光軸方向後方の面は、レンズ枠３の光軸方向前方の面に接している。レンズ枠押さえ部材１は、レンズ枠３を介して、光軸方向後方から圧縮ばね４による付勢力を受けているため、レンズ枠押さえ部材１とベース部材２とが、がたつきなく、安定的にねじ嵌合している。

＜圧縮ばね４＞
圧縮ばね４は、基板５とレンズ枠３との間に配置され、基板５に対してレンズ枠３を光軸方向前方に付勢する。圧縮ばね４は、円環状に形成されており、径方向内側に、基板５の撮像素子５１が位置するよう配置される。圧縮ばね４は、板ばねなどの他の付勢部材と置き換えられても良い。圧縮ばね４は、本発明の「付勢部材」の一例である。

＜基板５＞
基板５は、撮像素子５１、及びその他の電子部品等（図示省略）を搭載する。図５に示されるように、基板５の光軸方向前方の面は、ベース部材２の光軸方向後方の面に接する。基板５とベース部材２とは、連結ねじ６１及び６２によって連結される。さらに、基板５の光軸方向前方の面には、圧縮ばね４が接する。なお、基板５の光軸方向前方の面は、光軸方向における撮像素子５１とレンズ枠３に保持されるレンズとの位置調整のため、ベース部材２に対して隙間を持って配置されても良い。この場合、基板５とベース部材２との距離は、連結ねじ６１及び６２のねじ込み量等によって調整される。

撮像素子５１は、レンズ枠３に保持されたレンズ等を透過した光を受け、電気信号に変換して出力する光電変換装置であって、例えばＣ−ＭＯＳセンサまたはＣＣＤなどである。なお、撮像素子５１はフィルムなどの他の撮像部に置き換えられても良い。

＜ピント調整＞
本実施形態の撮像装置では、基板５とベース部材２との相対位置を、連結ねじ６１及び６２のねじ込み量に応じて調整することで変化させ、これによって光軸方向における撮像素子５１とレンズとの位置を調整する。

また、上記方法とは別の方法として、基板５とベース部材２との位置は固定したまま、レンズ枠押さえ部材１とベース部材２とのねじ嵌合の位置を調整することで、光軸方向における撮像素子５１とレンズとの位置を調整しても良い。

このように、本実施形態の撮像装置では、レンズ枠３が回転規制部３ｂを有しているため、光軸を回転軸として、撮像素子５１に対してレンズの位置が回転してしまうことを抑制することができる。これによって、レンズの光軸ずれを抑制することができ、撮像した画像の光軸がずれることを抑制することができる。また、光軸を回転軸とする回転方向における光軸調整を比較的容易にすることができるため、組立に要する時間を短縮することなどが可能となる。

なお、実施形態では、回転規制部３ｂは直線状部分で形成されていたが、必ずしもこのような形状に限るものではなく、ベース部材２に対してレンズ枠３が光軸を中心に回転することを規制する構成であれば良い。例えば、レンズ枠３とベース部材２とがそれぞれ凹部及び凸部、または凸部及び凹部を有し、互いに回転しないような構成を回転規制部としても良い。

また、本実施形態の撮像装置では、基板５とレンズ枠３との間に圧縮ばね４を配置しているため、ベース部材２と基板５とに対するレンズ枠３の位置を安定させることができる。これによって、光軸の位置をより安定させることが可能となる。なお、圧縮ばね４に代えて、板ばねなどの付勢部を採用しても良い。

また、本実施形態の撮像装置では、レンズ枠３が、第２円筒部３ａと回転規制部３ｂとを有する構成であり、回転規制部３ｂが、光軸を回転軸とする回転方向でベース部材２と当接する構成となっている。この構成により、比較的簡易な形状で、光軸が回転しないよう安定的に固定することが可能となっている。

また、本実施形態の撮像装置では、回転規制部３ｂが、光軸に垂直な平面における形状において、第２円筒部３ａを構成する円に対する弦に沿った直線状となっている。この形状によって、第２円筒部３ａと回転規制部３ｂとが「Ｄ」形状となっているため、より簡易な形状で、光軸を回転軸として、撮像素子に対するレンズの位置が回転しないよう安定的に固定する構成とすることなどが可能となる。

また、本実施形態の撮像装置では、ベース部材２の開口部２ａの径方向内側に径嵌合し、レンズ枠３と光軸方向において当接するレンズ枠押さえ部材１を有する構成としている。この構成により、基板５に搭載された撮像素子５１、レンズ枠３に保持されたレンズ３ｄを含むレンズ、及びベース部材２などの各構成の位置が安定的に支持可能になっている。

また、本実施形態の撮像装置では、レンズ枠押さえ部材１の径方向外側のねじ山１ｂが、ベース部材２の開口部２ａのねじ山とねじ嵌合している。この構成により、レンズに対して撮像素子５１が回転しないよう抑制しながらレンズ押さえ部材１を回転させることで、レンズと撮像素子５１との位置関係を調整（ピント調整）することなどが可能となる。

＜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。

本発明は、光軸の精度を高めたカメラなどの撮像装置として好適に利用される。

１…レンズ枠押さえ部材
１ａ…開口部
１ｂ…ねじ山
２…ベース部材
２ａ…開口部
２ｂ…回転規制部
３…レンズ枠
３ａ…第２円筒部
３ｂ…回転規制部
３ｃ…第１円筒部
３ｄ…レンズ
４…圧縮ばね
５…基板
５１…撮像素子
６１、６２…連結ねじ

Claims (6)

1. レンズを保持するレンズ枠と、
   前記レンズ枠を保持する開口部を有するベース部材と、
   前記レンズを透過した光を受光して撮像する撮像素子と、を備え、
   前記レンズ枠は、前記ベース部材に対する回転を規制する回転規制部を有している、
   撮像装置。
2. 前記撮像素子を搭載する基板と、
   前記基板と前記レンズ枠との間に配置され、前記レンズ枠を前記ベース部材に向かって付勢する付勢部材と、をさらに備える、
   請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記レンズ枠は、円筒状に形成された円筒部を有しており、
   前記回転規制部は、光軸を回転軸とする回転方向で前記ベース部材と当接するよう形成されている、
   請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記回転規制部は、光軸に垂直な平面における形状が、前記円筒部を構成する円に対する弦に沿った直線状となる、
   請求項３に記載の撮像装置。
5. 前記ベース部材の前記開口部の径方向内側に径嵌合し、前記レンズ枠と光軸方向に当接するレンズ枠押さえ部材をさらに備える、
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 前記レンズ枠押さえ部材の径方向外側は、前記ベース部材の径方向内側と螺合する、
   請求項５に記載の撮像装置。
   
   
   
   

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