JPS6017963Y2 - 撮像装置における撮像素子の取付構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案はＣＣＤ等の半導体撮像素子（イメージセンサ
−）を用いた撮像装置における撮像素子の取付構造に関
するもので、特に撮像素子に対するレンズ系の光軸合わ
せをきわめて簡単に行なえるようにしたものである。

近年、欠点検出等の各種工業計測の分野においては、イ
メージセンサ−としてＣＣＤ （電荷結合デバイス）等
の半導体撮像素子を用いた撮像装置が盛んに使用されて
いるが、これら装置においては通常、そのレンズ系で得
られた映像を受光するイメージセンサ−は該レンズ系の
背面部に対向するように配設され、その際に上記レンズ
系の入射光軸とイメージセンサ−の受光面中心とはきわ
めて高精度に一致させる必要がある。

一例として従来の欠点検査装置におけるイメージセンサ
−の取付構造を第１図に基づいて説明すると、ＤＩＰタ
イプの１次元のイメージセンサ−すなわちラインセンサ
ー１はソケット２を介してその他の回路素子が配列され
たプリント基板３上に実装されて位置決めされていると
ともに、さらにこのプリント基板３はレンズホルダー４
の背面部に突設された突起４ａ、４ｂに対しビス５，５
によって堅固に固定されている。

そして、前述した光軸合わせに際しては、ビス５．５を
わずかに緩めてプリント基板３をレンズホルダー４に対
し仮り止めした状態で、基準となるセンターラインが引
かれた被検出物体を試験的に撮像・走査するとともに、
上記ランイセンサーが実装されたプリント基板の相隣接
する二辺部にはそれぞれ位置調整用のマイクロメータの
スピンドル部を当接させる。

そして、上記の試験目的のための映像信号からレンズ系
の光軸とラインセンサーの中心とのずれを電気的に検出
し、その結果によってマイクロメータの目盛に合わせて
ラインセンサーに対してＸ軸・Ｙ軸方向にそれぞれ微細
送りを与えてその位置合わせを行なっている。

しかしながら、このような光軸合わせ作業は煩雑をきわ
めると同時に多大なる時間を要し、またラインセンサー
の位置精度はレンズホルダーに対するプリント基板の固
定手段によって左右されるため、一旦ラインセンサーの
位置出しを行なっても、あらためてビスを締めると再び
位置ずれを起こすことがあり、このために上記のような
光軸合わせを簡便化ならしめるための構造的改良を施す
必要性がある。

この考案は上記のように背景のもとになされたもので、
撮像素子を固定支持するプリント基板とレンズホルダー
の間に一枚の位置決めプレートを介在させ、この位置決
めプレートには撮像素子の端子配列に対応して該撮像素
子の位置決めを司る端子保合穴と、上記レンズホルダー
に突設された基準ピンに緊密に嵌合する位置決め穴とを
設け、上記基準ピンと位置決め穴との相対的な位置決め
関係ならびに撮像素子の端子と端子係合穴との相対的な
位置決め関係とにより、従来のような煩雑な光軸合わせ
作業を伴わずに機械的に、かつきわめて簡単にしてその
光軸合わせを行なえるようにした撮像素子の取付構造を
提供することを目的とする。

以下、この考案の一実施例を前述した欠点検査装置の場
合について図面とともに詳細に説明する。

第２図はこの考案に係るイメージセンサ−の取付構造の
一例を示すもので、ケースならびにその内部機器を覆う
保護カバーは図示省略しである。

同図において、１０は装置本体をなすケースの前面部に
取付けられる異形断面形状をなすレンズホルダーで、こ
のレンズホルダー１０の外側部には所望のレンズ１１を
内包する鏡胴１２が配設されているとともに、方形状を
なすフランジ部１０ａの内側四隅部には鏡胴１２の軸心
方向に延びる四本の突起１３，１３・・・・・・が設け
られ、さらに小径Ｍ部１０ｂの内側端面には後述するラ
インセンサーの位置決めを司る四本の基準ピン１４，１
４・・・・・・が上記レンズ系の入射光軸を基準として
一体に突設されている。

上記突起１３．１３・・・・・・の先端部側には所望す
る回路素子が実装されたプリント基板１５がビス１５ａ
、１５ａ・・・・司こよって堅固に固定配置されている
とともに、このプリント基板１５の内側部にはソケット
１６がハンダ付けによって一体に固定されており、上記
プリント基板１５に形成されたビス装入用の取付穴はビ
ス１５ａ、１５ａ・・・・・・に対して遊間間隙を有し
ており、この結果、ビス１５ａ、１５ａ・・・・・・を
緩めればプリント基板１５は突起１３，１３・・・・・
・に対して位置調整可能となっている。

一方、前記小径筒部１０ｂの内側端面にはＤＩＰタイプ
の一次元のＣＣＤイメージセンサ−１すなわちラインセ
ンサー１７を位置決めする薄板円板状の位置決めプレー
ト１８が配設されており、この位置決めプレート１８に
は第３図に示すように前記基準ピン１４．１４・・・・
・・に対して緊密に嵌合する四個の位置決め穴１９，１
９・・・・・・が光軸と一致する中心線１３を基準とし
て穿設されていて、この両者の嵌合関係によってライン
センサー１７を含む位置決めプレート１８がレンズホル
ダー１０に対して位置決め保持されている。

すなわち、第３図に示すように、位置決めプレート１８
の中央部にはラインセンサー１７のリードフレーム１７
ａ、１７ａ・・・・・・の配列ならびにそのピッチに緊
密に対応嵌合する多数の係合穴２θ、２０・・・・・・
が１３に一致する中心線１．を基準として並設されてお
り、これにラインセンサー１７の各リードフレーム１７
ａｙ １７ａ・・曲を挿通せしめるとともに、これら
係合穴２０，２０・・・・・・を貫挿したリードフレー
ム１７ａ、１７ａ・・・・・・ノ先端部を前記プリント
基板１５上のソケット１６に挿入し、この結果、ライン
センサー１７が位置決めプレート１８によって位置決め
されると同時にソケット１６ならびにプリント基板１５
を介してレンズホルダー１０に固定保持され、これによ
りレンズ系の入射光軸とラインセンサー１７の受光面中
心とはその受光面上で直交・合致し、上記レンズ系で得
られた映像をその受光帯域で受光するようになっている
。

次に上記構造の組立手順について述べると、まず、ライ
ンセンサー１７の各々のリードフレーム１７ａ、１７ａ
・・・・・・を位置決めプレート１８の係合穴２０．２
０・・・・・・にそれぞれ挿入・係合させて位置決めプ
レート１８に対する位置決めを行なうとともに、前記係
合穴２０，２０・・・・・・を貫挿したリードフレーム
１７ａ、１７ａ・・・・・・の先端部をプリント基板１
５上のソケット１６に装入して、ラインセンサー１７、
位置決めプレート１８、ソケット１６ならびにプリント
基板１５の四者を相互に連結して一体化する。

そして、次にレンズホルダー１０に突設された基準ピン
１４，１４・・・・・・に対して位置決めプレート１８
の位置決め穴１９゜１９・・・・・・を挿通するとレン
ズ系の入射光軸に対してラインセンサー１７の受光面中
心が一致するようにラインセンサー１７の位置決めがな
され、こののちにビス１５ａ、１５ａ・・・・・・を締
めてプリント基板１５をレンズホルダー１０に固定すれ
ば所期の目的が遠戚される。

しかして、ラインセンサー自体の製造過程において、リ
ードフレーム１７ａ、１７ａ・・・・・・の配列ならび
にそのピッチが寸法精度上十分に信頼でき、かつ第４図
に示すようにリードフレームの配列間中心１１と実際の
受光帯域を構成しているエレメントの配列中心１゜とが
一致するように設定されているものとすれば、レンズ系
の入射光軸とラインセンサーの受光面中心との位置精度
は位置決めプレート１８における位置決め穴１９，１９
・・・・・・と係合穴２０，２０・・・・・・の寸法精
度、基準ピン１４．１４・・・・・・の寸法精度ならび
に組立時における各部品間の組立誤差の三点によって決
定される。

したがって上記の構成によれば、若干の組立誤差はある
にしても、基準ピン１４．１４・・・・・・と位置決め
穴１９，１９・・・・・・の相対的な位置精度ならびに
ラインセンサーのリードフレーム１７ａ、１７ａ・・・
・・・と係合穴２０，２０・・・・・・の相対的な位置
精度により、単なる機械的な位置合わせのみで十分に許
容されるずれに公差内に収めることができる。

また仮りに、前提となるラインセンサー１７のエレメン
トの配列中心１２とリードフレーム１７ａ、１７ａ・・
・・・・の配列中心１□とが一致せず若干の寸法誤差が
ある場合には、次のような対応策を講する。

すなわち、前述した正規の位置決めプレート以外に、位
置決めプレートの中心１３に対して端子挿入用の係合穴
２０，２０・・・・・・の配列中心１．がＸ方向に段階
的にずれた位置決めプレートを数枚用意する（Ｙ方向の
多少のずれは被検出物体の走行方向すなわち副走査方向
に当たるため、機能上問題とならない）。

この中心線１４のＸ方向の段階的なずれは第５図に示す
ように、正規の位置決めプレートでも許される光軸ずれ
許容幅ａを整数倍したもの、つまり同図に示すａ、 ２
ａ、 ３ａの寸法に設定する。

そして、正規な位置決めプレートを用いて前述した方法
により光軸ずれの程度を電気的に検知する。

この時、レンズ系の光軸中心に対してラインセンサーの
配列中心１゜が許容幅ａを基準とするＡ領域内にある時
には、正規の位置決めプレートのままで何ら調整を加え
る必要はない。

また仮りに、光軸中心に対してラインセンサーのエレメ
ント配列中心１□がＡ領域以外のＢ領域におけるｂ位置
にあるものとすると、位置決めプレートの中心１３に対
して係合穴の配列中心１．をＸ方向左側に寸法ａだけす
らした位置決めグレートを用いれば、光軸ずれは許容領
域Ａ内に収まることになる。

尚、本実施例では上記の許容寸法幅ａは０．３ｍ／ｍ、
リードフレームの配列中心１□とエレメント配列中心１
゜との寸法誤差は片側について０．６〜０．７ｍ／ｍ
（Ｍａｘ）と経験的に設定し、また用意する位置決めプ
レートは左ずれ・右すれに際してそれぞれ裏返して使用
できるため、正規の１枚、０．３ｍ／ｍずらしたもの１
枚、０．６ｍ／ｍずらしたもの１枚で、合計３枚で足り
る。

また、前記実例においてはラインセンサーの位置決めを
司る部分として、位置決めプレート１８の中央部にライ
ンセンサーのリードフレーム１７ａ、１７ａ・・・・・
・の配列に対応する係合穴２０，２０・・・・・・を二
列に並設た場合について説明したが、これに代えて例え
ば第６図に示すように、ラインセンサーに対応する領域
の四隅のみに係合穴２０．２０・・・・・・を穿設し、
その他の部分については個々に係合穴を設けることなし
にリードフレーム１７ａ、１７ａの外側部が緊密に内接
するような開口部２０ａを設けた構造であっても前記実
例と同様な効果が得られる。

以上の説明から明らかなようにこの考案に係る撮像素子
の取付構造にあっては、所望のレンズ系を備えたレンズ
ホルダーの背面部に上記レンズ系の入射光軸を基準とし
て突設された複数の基準ピンと、前記レンズホルダーの
背面部に前記基準ピンによって位置決め配置されるもの
であって、前記基準ピンに対して緊密に嵌合する位置決
め穴並びに前記撮像素子の端子配列に対応して設けられ
各端子を受容してこれに係合することにより受光面中心
を光軸位置に保持する端子保合穴がそれぞれ前記光軸を
基準として穿設された位置決めプレートと、前記位置決
めプレートよりもさらに後段に位置するように前記レン
ズホルダーの背面にネジ止め固定され、かつ前記撮像素
子の前記端子係合穴を介した各端子が挿入されるソケッ
トが回路素子とともに配設されるプリント基板とで構成
したものであるから、従来のような煩雑な電気的位置ず
れ検出手段を要せずに、単なる機械的な位置決めによっ
てきわめて簡単に光軸合わせを行なうことができるとと
もに、撮像素子はレンズ系とレンズホルダーならびに位
置決めプレートの三者によって囲撓された区域内に密閉
収容されるために防塵性にすぐれるなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の撮像素子の取付構造の一例を示す説明図
、２図はこの考案における撮像素子の取付構造の一実例
を示す要部説明図、第３図は位置決めプレートの詳細を
示す平面図、第４図はラインセンサーの斜視図、第５図
は本構造における光軸ずれを説明するための説明図、第
６図は他の実施例としての位置決めプレートの態様を示
す平面図である。 １０・・・・・・レンズホルダー、１１・・・・・・レ
ンズ、１４・・・・・・基準ピン、１５・・・・・・プ
リント基板、１７・・・・・・ラインセンサー（撮像素
子）、１７ａ・・・・・・リードフレーム（端子）、１
８・・・・・・位置決めプレート、１９・・・・・・位
置決め穴、２０・・・・・・係合穴（端子係合部）。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 所望のレンズ系を有するレンズホルダーの背面部に該レ
   ンズ系で得られる映像を受光する撮像素子を配設する撮
   像装置における撮像素子の取付構造であって、 前記レンズホルダーの背面に前記レンズ系の光軸を基準
   として突設された複数の基準ピンと、前記レンズホルダ
   ーの背面部に前記基準ピンによって位置決め配置される
   ものであって、前記基準ピンに対して緊密に嵌合する位
   置決め穴並びに前記撮像素子の端子配列に対応して設け
   られ各端子を受容してこれに係合することにより受光面
   中心を光軸位置に保持する端子係合穴がそれぞれ前記光
   軸を基準として穿設された位置決めプレートと、 前記位置決めプレ′−トよりもさらに後段に位置するよ
   うに前記レンズホルダーの背面にネジ止め固定され、か
   つ前記撮像素子の前記端子係合穴を介した各端子が装入
   されるソケットが回路素子とともに配設されるプリント
   基板とからなることを特徴とする撮像装置における撮像
   素子の取付構造。