JP2019074705A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度に光軸調整が可能で、信頼性の高い撮像装置を提供する。【解決手段】撮像装置において、撮像素子を搭載する基板と、レンズを保持するレンズ鏡筒と、前記レンズ鏡筒及び前記基板を保持するホルダと、前記ホルダと前記基板とを、光軸方向の距離を調整可能に連結する、軸部と頭部とを有する連結具と、前記連結具の前記軸部の周囲に配置され、前記ホルダに対して光軸方向後方に前記基板を付勢する付勢部材と、を備え、前記付勢部材は、前記ホルダとの当接部分の円環状部分の径よりも、前記基板との当接部分の円環状部分の径の方が大きい構成とする。【選択図】図６

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。光軸調整には、光軸方向における撮像素子とレンズとの距離の調整（ピント調整）、光軸に垂直な方向における撮像素子とレンズとの相対位置の調整（シフト調整）、及び撮像素子とレンズとの間の傾きの調整（チルト調整）などがある。特許文献１〜３には、光軸調整を精度良く行うための従来の構成が開示されている。

特開２００５−９４７３１号公報 特開２００６−３０８９８７号公報 特開２０１２−４９６２１号公報

近年、カメラなどの撮像装置の小型化や高精度化に伴い、従来よりも高い精度で光軸調整を行い、撮像装置を組み立てた後にも光軸がずれない構成にすることに対する要求が高まっている。これに対し、従来の構成では、十分に高精度に光軸調整を行うことができない場合があった。また、組み立てた後に光軸がずれてしまう場合もあり、信頼性に課題を有する場合があった。

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、
撮像素子（４ａ）を搭載する基板（４）と、
レンズを保持するレンズ鏡筒（２）と、
前記レンズ鏡筒及び前記基板を保持するホルダ（１）と、
前記ホルダと前記基板とを、光軸方向の距離を調整可能に連結する、軸部と頭部とを有する連結具（６ａ〜６ｃ）と、
前記連結具の前記軸部の周囲に配置され、前記ホルダに対して光軸方向後方に前記基板を付勢する付勢部材（３ａ〜３ｃ）と、を備え、
前記付勢部材（３ａ〜３ｃ）は、前記ホルダとの当接部分の円環状部分の径よりも、前記基板との当接部分の円環状部分の径の方が大きい、
撮像装置である。

上記構成の撮像装置では、付勢部材と連結具とを用いることで、光軸に対して全方向において容易かつ安定的にレンズ鏡筒の位置を調整可能な構成とすることができる。特に、付勢部材がホルダとの当接部分で大きな径を持ち、基板との当接部分で小さい径を有する構成であるため、付勢部材が連結具の挿入孔から抜けないようにしつつ、光軸調整の範囲を広げる構成とすることができる。これによって、光軸調整の精度を高め、信頼性を高めた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、
前記付勢部材は、円錐状の圧縮ばね（３ａ〜３ｃ）である。

上記構成の撮像装置によれば、基板と圧縮ばねとの当接部分の面積を広くしながら、比較的容易に、付勢部材が連結具の挿入孔から抜けないような形状にすることができる。これによって、比較的簡易な構成で、光軸調整の精度を高め、信頼性を高めた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、
前記連結具が複数の連結具（６ａ〜６ｃ）からなり、
複数の前記連結具は、それぞれ独立して前記ホルダと前記基板との光軸方向の距離を調整可能であり、
前記付勢部材が複数の付勢部材である。

上記構成の撮像装置によれば、基板に搭載された撮像素子と、ホルダに保持されたレンズとの間の傾きを、簡易な構成でより安定的に調整可能にすることができる。

上記撮像装置において、好ましくは、
複数の前記連結具が３つの連結具であり、
複数の前記付勢部材が３つの付勢部材である。

上記構成の撮像装置によれば、ホルダと基板とが３箇所で連結された構成とすることができるため、より安定的に、ホルダと基板との位置を調整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、
前記連結具は、前記ホルダとねじ嵌合している。

上記構成の撮像装置によれば、ホルダに対する連結具のねじ込み量を変化させることで、ホルダと基板との位置を比較的容易に調整可能な構成とすることができる。

図１は、撮像装置の外観斜視図である。 図２は、光軸方向前方から見た撮像装置の平面図である。 図３は、光軸方向後方から見た撮像装置の平面図である。 図４は、光軸に垂直な方向から見た撮像装置の平面図である。 図５は、撮像装置の分解斜視図である。 図６は、撮像装置の断面図である。

本発明の撮像装置は、基板とホルダと位置関係を６軸（ＸＹＺ方向、Ｘ方向及びＹ方向の傾き、並びに光軸に対する回転方向）で調整して光軸調整を行う構成において、ねじと円錐状の圧縮ばねとを用いた構成としている点を特徴のひとつとしている。以下、具体的な実施形態について説明する。

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「フロント側」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「リア側」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を光軸方向前方側から見た外観斜視図である。図２〜図４は、本実施形態の撮像装置の平面図であり、図２は光軸方向前方から見た図、図３は光軸方向後方から見た図、図４は光軸に垂直な方向（Ｙ軸方向）から見た図である。図５は、本実施形態の撮像装置の分解斜視図である。図６は、図３のＨ−Ｈにおける撮像装置の断面図である。

主に図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、圧縮ばね３ａ〜３ｃ、基板４、固定具５、連結ねじ６ａ〜６ｃ、並びに補助ねじ７ａ及び７ｂを含んで構成される。

＜ホルダ１＞
ホルダ１は、レンズ鏡筒２、圧縮ばね３ａ〜３ｃ、及び基板４を保持する。ホルダ１は、光軸方向前方に、円筒状に貫通するよう形成された開口部１ａを有しており、この開口部１ａの径方向内側に、レンズ鏡筒２が光軸方向前方から挿入され、保持される。ホルダ１とレンズ鏡筒２とは、ねじ嵌合などにより径嵌合している。

ホルダ１の光軸方向後方には、圧縮ばね３ａ〜３ｃ及び連結ねじ６ａ〜６ｃが挿入される、断面が円状の溝部１１ａが形成されている（図６参照）。なお、以下の説明は、圧縮ばね３ａ及び連結ねじ６ａが挿入される溝部１１ａについて説明するが、圧縮ばね３ｂ及び３ｃ、並びに連結ねじ６ｂ及び６ｃについても同様の構成となっており、ここではその説明を省略する。溝部１１ａは、光軸方向後方に向かって徐々に径が大きくなる円筒状に形成される。溝部１１ａの底部には、連結ねじ６ａの軸部の先端部分が挿入されるねじ孔１２ａが形成される。ねじ孔１２ａの径方向内側にはねじ山が形成されており、連結ねじ６ａの軸部に形成されたねじ山とねじ嵌合する（Ａの位置）。なお、連結ねじ６ａ〜６ｃは、本発明の「連結具」の一構成例である。

また、ホルダ１の光軸方向後方には、補助ねじ７ａ及び７ｂが挿入されるねじ孔１３が形成される。このねじ孔１３の径方向内側にはねじ山が形成され、補助ねじ７ａ及び７ｂの軸部のねじ山とねじ嵌合する（Ｂの位置）。つまり、ホルダ１は、連結ねじ６ａ〜６ｃ、並びに補助ねじ７ａ及び７ｂによってホルダ１と連結される。

ホルダ１は、光軸に垂直な方向に、固定具５が挿入される孔部１ｂを有する。この孔部１ｂは、図１及び図５などに示されるように、Ｙ軸方向に延び、開口部１ａの中心部に向かって貫通している。この孔部１ｂに挿入された固定具５は、ねじなどであって、レンズ鏡筒２をＹ軸方向に押圧することで、レンズ鏡筒２を開口部１ａに向かって押し当て、レンズ鏡筒２の位置を固定する。固定具５とホルダ１とはねじ嵌合していてもよいし、接着剤等で固定されてもよいし、ねじ嵌合及び接着剤により固定されてもよい。

＜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って、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は、ホルダ１と径嵌合している。上記のとおり、レンズ鏡筒２は、固定具５によってホルダ１に対して固定されている。

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種類及び数は、任意に変更可能である。

＜圧縮ばね３ａ〜３ｃ＞
圧縮ばね３ａ〜３ｃは、らせん状に形成された圧縮ばねである。圧縮ばね３ａ〜３ｃは、光軸方向前方の端部の円環状部分の径と、光軸方向後方の端部の円環状部分の径とが異なっている。特に本実施形態の圧縮ばね３ａ〜３ｃは、光軸方向後方に向かって徐々に径が大きくなっており、「円錐ばね」と称されることがある。圧縮ばね３ａ〜３ｃは、連結ねじ６ａ〜６ｃとともに、ホルダ１に形成された溝部に収容される。圧縮ばね３ａ〜３ｃの光軸方向前方は、この溝部の底部に接する。圧縮ばね３ａ〜３ｃの光軸方向後方の端部は、基板４の光軸方向前方の面に接する。圧縮ばね３ａ〜３ｃは、ホルダ１と基板４とが互いに離れる方向に付勢力を与える。

＜基板４＞
基板４は、リジッド基板であって、撮像素子４ａを含む電子部品が搭載される。撮像素子４ａ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、撮像装置においては、撮像素子４ａ以外の撮像機能を要する撮像部を採用してもよい。

図５に示されるように、基板４の光軸方向前方の面は圧縮ばね３ａ〜３ｃの光軸方向後方の端部に接しているため、ホルダ１に対して、基板４は光軸方向後方に付勢されている。基板４は、ホルダ１に形成された３つの溝部に対向する位置に、貫通孔４１ａ〜４１ｃを有している。貫通孔４１ａ〜４１ｃには、それぞれ連結ねじ６ａ〜６ｃが挿通される。連結ねじ６ａ〜６ｃの頭部は、基板４の光軸方向後方の面に接する。つまり、基板４は、圧縮ばね３ａ〜３ｃによって光軸方向後方に付勢され、連結ねじ６ａ〜６ｃに押圧されることでその位置が安定している。

基板４は、補助ねじ７ａ及び７ｂが挿通される貫通孔を有する。補助ねじ７ａ及び７ｂは、光軸方向後方からこの貫通孔に挿通され、ホルダ１のねじ孔に挿入される。補助ねじ７ａ及び７ｂは、連結ねじ６ａ〜６ｃとともに基板４とホルダ１とを連結する。なお、補助ねじ７ａ及び７ｂは、ホルダ１と基板４とをより安定的に連結するために配置されたものであって、必須の構成ではない。補助ねじ７ａ及び７ｂを有さない構成では、ホルダ１と基板４とは連結ねじ６ａ〜６ｃにより連結される。

＜光軸調整＞
基板４は、３つの連結ねじ６ａ〜６ｃによって、間に圧縮ばね３ａ〜３ｃを介在させながら、ホルダ１と連結されている。そのため、ホルダ１の溝部（１１ａ）の底部に形成されたねじ孔（１２ａ）への連結ねじ６ａ〜６ｃのねじ込み量を調整することで、連結ねじ６ａ〜６ｃのそれぞれの位置における基板４とホルダ１との距離を変化させることができる。連結ねじ６ａ〜６ｃのねじ込み量を変化させることで、基板４とホルダ１との光軸方向（Ｚ軸方向）における距離を変化させることができるとともに、ホルダ１に対する基板４の傾き（チルト）を調整することが可能となる。ホルダ１に対する基板４の位置が確定したら、必要に応じて接着剤等を用いて連結ねじ６ａ〜６ｃを基板４に固定することで、より強固にホルダ１と基板４とを固定することができる。本実施形態の構成では、さらに、補助ねじ７ａ及び７ｂによってホルダ１と基板４とを安定的に固定することができる。

このように、本実施形態の撮像装置では、連結ねじ６ａ〜６ｃと圧縮ばね３ａ〜３ｃによって、ホルダ１と基板４とが、互いに離れる方向に付勢力を受けながら、安定的に連結されている。また、圧縮ばね３ａ〜３ｃが、ホルダ１と当接する光軸方向前方の端部の円環状部分よりも、基板４と当接する光軸方向後方の端部の円環状部分の方が、径が大きくなっている。そのため、圧縮ばね３ａ〜３ｃが、連結ねじ６ａ〜６ｃの径と同等の径を有する構成と比較して、圧縮ばね３ａ〜３ｃが基板４と接する部分の径を有する構成となっている。この構成により、圧縮ばね３ａ〜３ｃと基板４とが安定的に当接し、光軸を安定させることができる。また、圧縮ばね３ａ〜３ｃが基板４と接する部分の面積が広いため、圧縮ばね３ａ〜３ｃが基板４の貫通孔から抜け落ちることを防止することができる。

また、本実施形態の撮像装置では、圧縮ばね３ａ〜３ｃが、円錐状の圧縮ばねであるため、比較的容易に、圧縮ばね３ａ〜３ｃが基板４の貫通孔から抜けないような形状にすることができる。これによって、比較的簡易な構成で、光軸調整の精度を高め、信頼性を高めた構成とすることができる。

また、本実施形態の撮像装置では、３組の連結ねじ６ａ〜６ｃ及び圧縮ばね３ａ〜３ｃを用い、それぞれが独立して、ホルダ１と基板４との光軸方向の距離を調整可能であるため、基板４に搭載された撮像素子４ａと、ホルダ１に保持されたレンズ鏡筒２の光学部材との間の傾きを、簡易な構成でより安定的に調整可能にすることができる。

なお、連結ねじと圧縮ばねとの組み合わせは、必ずしも３組でなくてもよいが、３組にすることで、ホルダ１と基板４とを安定的に位置調整することができる。

また、圧縮ばね３ａ〜３ｃは、必ずしも全てが円錐状の圧縮ばねである必要はなく、少なくとも１つが円錐状の圧縮ばねであれば一定の効果が得られる。

また、本実施形態の撮像装置では、連結ねじ６ａ〜６ｃが、ホルダ１とねじ嵌合する構成としているため、連結ねじ６ａ〜６ｃのねじ込み量を調整するだけでホルダ１と基板４との位置を比較的容易に調整することができる。これにより、安定的かつ容易に、光軸を調整可能な構成にすることができる。

＜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。

本発明の撮像装置は、特に高精度かつ安定的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
２…レンズ鏡筒
２ａ…レンズ
３ａ〜３ｃ…圧縮ばね
４…基板
４ａ…撮像素子
５…固定具
６ａ〜６ｃ…連結ねじ
７ａ、７ｂ…補助ねじ

上記構成の撮像装置では、付勢部材と連結具とを用いることで、光軸に対して全方向において容易かつ安定的にレンズ鏡筒の位置を調整可能な構成とすることができる。特に、付勢部材がホルダとの当接部分で小さい径を持ち、基板との当接部分で大きい径を有する構成であるため、付勢部材が連結具の挿入孔から抜けないようにしつつ、光軸調整の範囲を広げる構成とすることができる。これによって、光軸調整の精度を高め、信頼性を高めた構成とすることができる。

Claims (5)

1. 撮像素子を搭載する基板と、
   レンズを保持するレンズ鏡筒と、
   前記レンズ鏡筒及び前記基板を保持するホルダと、
   前記ホルダと前記基板とを、光軸方向の距離を調整可能に連結する、軸部と頭部とを有する連結具と、
   前記連結具の前記軸部の周囲に配置され、前記ホルダに対して光軸方向後方に前記基板を付勢する付勢部材と、を備え、
   前記付勢部材は、前記ホルダとの当接部分の円環状部分の径よりも、前記基板との当接部分の円環状部分の径の方が大きい、
   撮像装置。
2. 前記付勢部材は、円錐状の圧縮ばねである、
   請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記連結具が複数の連結具からなり、
   複数の前記連結具は、それぞれ独立して前記ホルダと前記基板との光軸方向の距離を調整可能であり、
   前記付勢部材が複数の付勢部材である、
   請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
4. 複数の前記連結具が３つの連結具であり、
   複数の前記付勢部材が３つの付勢部材である、
   請求項３に記載の撮像装置。
5. 前記連結具は、前記ホルダとねじ嵌合している、
   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。

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