JP2004260645A - 撮像装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】撮像素子の位置決めとアオリ調整の両方を高精度で行える取付機構を具えた撮像装置を提供する。
【解決手段】本発明の撮像装置は、入射光を電気的な画像信号に変換する撮像素子4を具えており、入射光の光軸に対して撮像素子4の傾きを調整できる。撮像素子4は、1又は複数の位置決め用孔16a,16bが開設された可動板5に装着され、位置決め用孔16a,16bには、可動板5が取り付けられた部材から突出した位置決め用ピン15a,15bが夫々挿入されており、位置決め用孔16a,16bの大きさは、位置決め用ピン15a,15bの基端側に対して、位置決め用ピン15a,15bの先端側で広くなっていること、又は位置決め用ピン15a,15bの先端側に対して、位置決め用ピン15a,15bの基端側で広くなっている。本発明によれば、アオリ調整における撮像素子の傾動範囲を十分に確保しつつ、撮像素子の位置決めを高精度で行うことが可能となる。
【選択図】 図5

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入射された光を電気的な画像信号に変換する撮像素子を具える撮像装置に関するものであって、さらに詳細には、撮像装置における撮像素子の取付機構に関する。
【0002】
【従来の技術】
CCD(Charge Coupled Device)に代表される撮像素子は、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の撮像装置の焦点部分に配置され、投影された光学像を電気的な画像信号に変換して読み取るために使用される。撮像素子は、平面状に並べられた何十〜百万の受光素子を具えた精緻な部品であり、高画質の画像信号を得るためには、組立てに際して入射光の光軸に対して撮像素子の受光面が傾かないように高精度で取り付ける必要がある。つまり、撮像素子は、撮像素子の受光面の法線方向が入射光の光軸方向と一致するように配置される必要がある。一方で、撮像素子やこれが接着される部材の個体差、さらには接着面のばらつき等が存在しており、撮像装置の製造工程では、個々の撮像装置ごとに、光軸方向に対する撮像素子の傾き調整が行われている。このような傾き調整は、一般にアオリ調整と呼ばれている。
【0003】
撮像素子は、通常、可動板に接合されて、光路を囲うように形成されると共に集光用レンズ群が装着された鏡筒の端部に配置される。可動板は鏡筒の端部に可動に保持されて、調整ネジ又はビスの締め具合を調整することにより撮像素子のアオリ調整が行われる(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開平8−248465号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
近年、撮像素子の性能が著しく向上するにつれて、撮像素子の取付精度に対する要求はますます厳しくなっている。そのため、撮像素子の取付けにおいてアオリ調整のみを行うだけでは不十分となっており、受光面の中心が光軸上に位置し、且つ光軸回りの回転ずれが生じないように高精度で撮像素子を取り付ける必要が生じている。言い換えれば、光軸に対する受光面の傾きに加えて、光軸に垂直な面内における撮像素子の受光面の2次元的な配置の調整を高精度で行う要請が生じている。
【0006】
このような要請を満たすための1つの手段として、鏡筒の端部に位置決め用ピンを設けると共に、可動板に位置決め用孔を開設することが考えられる。より具体的には、光軸に直交する独立な2方向について撮像素子を位置決めするために、位置決め用ピン及び孔を夫々少なくとも2つ以上設けて、位置決め用ピンをこれに対応する位置決め用孔に挿入することが考えられる。ピン径と孔径の差は、所望の位置決め精度を与えるように調整される。撮像素子の位置決め精度を上げるほど、これらの差は当然に小さくなる。
【0007】
一方で、撮像素子に対してアオリ調整も行う必要もある。しかしながら、撮像素子の位置決め精度を上げるためにピン径と孔径の差を小さくするほど、撮像素子の傾動範囲が制限されて、アオリ調整を高精度で行うことができなくなる。例えば、現実的ではないがピン径と孔径が同じ場合、撮像素子は正確に位置決めされるものの、撮像素子を傾けることは全く不可能になる。このように、従来より、撮像素子の位置決めとアオリ調整とを共に高精度で行うことは困難であると考えられていた。
【0008】
本発明は、このような問題を解決するためのものであり、撮像素子の位置決めとアオリ調整の両方を高精度で行える取付機構を具えた撮像装置を提供することを課題としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の撮像装置は、入射光を電気的な画像信号に変換する撮像素子を具えており、前記入射光の光軸に対して前記撮像素子の傾きを調整できる撮像装置において、前記撮像素子は、1又は複数の位置決め用孔が開設された可動板に装着され、前記位置決め用孔には、前記可動板が取り付けられた部材から突出した位置決め用ピンが夫々挿入されており、前記位置決め用孔の大きさは、前記位置決め用ピンの基端側に対して、前記位置決め用ピンの先端側で広くなっていること、又は前記位置決め用ピンの先端側に対して、前記位置決め用ピンの基端側で広くなっていることを特徴とする。
【0010】
本発明の撮像装置は、入射光を電気的な画像信号に変換する撮像素子を具えており、前記入射光の光軸に対して前記撮像素子の傾きを調整できる撮像装置において、前記撮像素子は、1又は複数の窪み部が形成されていると共に前記窪み部の底面に位置決め用孔が夫々開設されている可動板に装着され、前記位置決め用孔には、前記可動板が取り付けられた部材から突出した位置決め用ピンが夫々挿入されていることを特徴とする。
【0011】
【作用及び効果】
位置決め用孔の大きさを位置決め用ピンの先端側で又は基端側で広くすることにより、位置決め用孔の大きさが一定である場合と比較して、撮像素子の傾動範囲は増加する。また、位置決め用孔を固定部に形成した窪み部の底面に開設した場合も同様である。その一方で、撮像装置は、位置決め用孔の大きさが一定である場合と同じ精度で位置決めされる。このように、本発明によれば、アオリ調整における撮像素子の傾動範囲を十分に確保しつつ、撮像素子の位置決めを高精度で行うことが可能となる。
【0012】
位置決め用孔の大きさは、可動板の厚さ方向に沿って階段状に変化させてよい。また、位置決め用孔を、大きさが一定である部分と、可動板の厚さ方向に沿ってテーパー状に広がった部分とを組み合せて構成してもよい。位置決め用孔が複数ある場合には、これら位置決め用孔の幾つか又は全てを長孔とすることで、位置決め用孔に位置決め用ピンをスムースに挿入でき、可動板の取付けが容易になる。また、可動板を付勢しつつ、調整用ビスを可動板に開設された孔に挿入して部材に形成されたビス穴と螺合されることで、撮像素子の傾きを調整できる。可動板が取り付けられる部材は、例えば、集光用レンズ群が装着された鏡筒である。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図を用いて説明する。図1は、本発明をデジタルスチルカメラに適用した実施例の斜視図である。なお、本発明が適用される撮像装置は、デジタルスチルカメラに限定されることはなく、ビデオカメラ、監視用カメラ、さらにはカメラ付携帯電話等であっても良い。すなわち、撮像素子を具える撮像装置であれば本発明を適用できる。
【0014】
デジタルスチルカメラが具えている集光用レンズ群及び光学フィルタ等は、鏡筒(1)に装着されている。この鏡筒(1)は、図1において一点鎖線で示す筐体(2)の内部に配置される。筐体(2)には開口(図示せず)が開けられており、鏡筒(1)の一端側に装着された第1レンズ(3)が筐体(2)の外部に露出している。被写体からの光は、第1レンズ(3)から鏡筒(1)の内部空間を通過して、鏡筒(1)の他端側に接合された撮像素子(4)に入射する。撮像素子(4)は可動板(5)に装着されており、この可動板(5)は、撮像素子(4)を鏡筒(1)側に向けて、鏡筒(1)の端部に取り付けられている。図示は省略するが、撮像素子(4)の駆動用電子回路が設けられた基板が、可動板(5)の外面に取り付けられる。
【0015】
図2は、図1におけるI−I線を含む水平面で破断した鏡筒(1)の断面図である。第1レンズ(3)を通った光は、反射体(6)により進行方向を90度曲げられた後に、第2レンス(7)を通って撮像素子(4)の受光部(8)に入射する。第2レンス(7)と撮像素子(4)の間には、入射光の赤外線領域の成分を低減する光学的フィルタ(9)が挿入されている。撮像素子(4)は、受光部(8)の光学的フィルタ(9)側に向いた面の法線方向、すなわち受光面の法線方向が、光軸Zの方向と一致するように配置される。加えて、撮像素子(4)は、受光部(8)の中心が光軸Z上にあるように、さらに、所定の位置に対して光軸Zに対して回転ずれがないように配置される。
【0016】
図3は、鏡筒(1)から撮像素子(4)を取り外した状態を示す分解斜視図である。可動板(5)はT字状の形状を有しており、その一端部は両側に延出している。可動板(5)は、3つの調整用ビス(10a)(10b)(10c)によって鏡筒(1)に取り付けられる。可動板(5)には、これら調整用ビス(10a)(10b)(10c)が挿入される孔(11a)(11b)(11c)が夫々開設されている。孔(11a)は、可動板(5)の一方の延出部(51)に、孔(11b)は、可動板(5)の他方の延出部(52)に、孔(11c)は、可動板(5)の他端部の隅に開設されている。鏡筒(1)の端部には、これら調整用ビス(10a)(10b)(10c)が螺合するビス穴(12a)(12b)(12b)が夫々形成されている。鏡筒(1)と可動板(5)間には、可動板(5)を付勢する2本のコイルばね(13a)(13b)が介装される。鏡筒(1)の端部には、これらコイルばね(13a)(13b)を保持するための穴(14a)(14b)が形成されており、コイルばね(13a)(13b)の一端側はこれら穴(14a)(14b)に挿入される。可動板(5)が鏡筒(1)に取り付けられると、コイルばね(13a)(13b)の他端が可動板(5)に当接して、ほほ光軸Zに沿った向きの力で、鏡筒(1)外方に向けて可動板(5)が付勢される。なお、コイルばね(13a)(13b)に替えて、板ばね等の他の付勢手段を用いてもよい。
【0017】
鏡筒(1)の端部には、撮像素子(4)の位置決め用ピン(15a)(15b)が、光軸Z方向に2つ突設されている。これら位置決め用ピン(15a)(15b)は円柱状に形成されており、一方のピン(15b)は、第1レンズ(3)が装着された鏡筒(1)の前面側の端部に配置され、他方のピン(15a)は、鏡筒(1)の後面側の端部に配置されている。
【0018】
可動板(5)には、これら位置決め用ピン(15a)(15b)が挿入される位置決め用孔(16a)(16b)が夫々開設されている。図4は、撮像素子(4)が接合された可動板(5)の平面図である。一方の位置決め用孔(16a)は、可動板(5)の一端部において、2つの延出部(51)(52)に夫々形成されたビス用孔(11a)(11b)の中間に位置するように配置されている。他方の位置決め用孔(16b)は、可動板(5)の他端部において、2つの位置決め用孔(16a)(16b)の各々の中心を結ぶ線が、可動板(5)の中心線となるように配置されている。
【0019】
これら位置決め用孔(16a)(16b)の一方は、可動板(5)を容易に装着できるように長孔にされることが好ましい。本実施例では、他方の位置決め用孔(16b)が長孔とされ、位置決め用ピン(15b)の挿入が容易となっている。実施例では、可動板(5)の中心線に沿って位置決め用孔(16b)が長くなっているが、位置決め用孔(16b)はどの方向に長く形成されてもよい。光軸Zに対して垂直且つ独立な2軸であるX軸及びY軸について、すなわちXY平面上で撮像素子(4)を位置決めするためには、少なくとも2本の位置決め用ピンとこれらに対応する位置決め用孔が必要とされる。位置決め用ピンが一本である場合には、このピン回りで撮像素子(4)が回転してしまう。位置決め用ピンが2本である場合は、一方のピンは、少なくともこのような回転を制限すればよいことから、これを長孔としても位置決め精度が低下することはない。なお、可動板(5)と当接して撮像素子(4)の回転を制限する適当なストッパ部材を鏡筒(1)の端部に形成することで、位置決め用ピンを一本とすることもできる。
【0020】
図5(a)は、図2における鏡筒(1)の端部断面の拡大図である。図5(b)は、図1におけるII−II線を含み、光軸Zと平行な垂直面で破断し矢視方向に見た鏡筒(1)の端部断面図であり、図5(c)は、図1におけるIII−III線を含み、光軸Zと平行な垂直面で破断し矢視方向に見た鏡筒(1)の端部断面図である。可動板(5)は、コイルばね(13a)(13b)によって押出し付勢されて調整用ビス(10a)(10b)(10c)の頭部で止められることにより、鏡筒(1)の端部において可動に保持される。各調整用ビス(10a)(10b)(10c)の締め具合を変化させると、コイルばね(13a)(13b)が伸縮しつつ可動板(5)、ひいては撮像素子(4)の傾きが変化する。これら調整用ビス(10a)(10b)(10c)は、光軸Zに対して垂直且つ独立な2軸回りで、つまり図3に示すX軸とY軸回りで、撮像素子(4)を回転可能なように配置されている。例えば、調整用ビス(10c)の締め具合、調整用ビス(10a)及び調整用ビス(10b)の締め具合を調整することにより、撮像素子(4)はX軸回りに回転し、調整用ビス(10a)の締め具合、又は調整用ビス(10b)及び調整用ビス(10c)の締め具合を調節すると撮像素子(4)はY軸回りに回転する。このように、調整用ビス(10a)(10b)(10c)の締め具合が適切に調整されることにより、アオリ調整がなされて、撮像素子(4)の受光面の法線方向を光軸Zの方向に合わせることができる。
【0021】
図6(a)は、図4におけるIV−IV線を含む平面で破断した位置決め孔(16a)付近における可動板(5)の断面図である。図6(b)は、図4におけるIV−IV線を含む平面で破断した位置決め孔(16b)付近における可動板(5)の断面図であり、図6(c)は、図4におけるV−V線を含む平面で破断した位置決め孔(16b)付近における可動板(5)の断面図である。これら位置決め用孔(16a)(16b)の大きさは一定ではなく、可動板(5)の外側における、すなわち位置決め用ピン(15a)(15b)の先端側における位置決め用孔(16a)(16b)の大きさは、可動板(5)の内側における、すなわち位置決め用ピン(15a)(15b)の基端側における位置決め用孔(16a)(16b)大きさよりも広くなっている。本実施例において位置決め用孔(16a)は丸孔であり、その孔径は、可動板(5)の内側から外側に至る途中で、R1からR2へ階段状に変化している。長孔である位置決め用孔(16b)の孔の長さ及び孔径も、可動板(5)の内側から外側に至る途中で、夫々L1からL2へ、W1からW2へ階段状に変化している。本実施例では、可動板(5)の表面から、可動板(5)の厚さの略半分の距離において、位置決め用孔(16a)(16b)の大きさを変化させている。
【0022】
位置決め用ピン(15a)の径は、位置決め用孔(16a)の小径部の孔径R1よりも若干小さくされ、撮像素子(4)の位置決め精度が許容範囲以内となるように決定されている。例えば、撮像素子(4)の位置決めの許容誤差範囲が20μm〜90μmである場合、位置決め用孔(16a)の小径部の最小許容径はφ1mm、最大許容径はφ1+0.05mmとされ、位置決め用ピン(15a)の最小許容径はφ1−0.04mm、最大許容径がφ1−0.02mmとされる。長孔である位置決め用孔(16b)の小径部の孔径W1と、この位置決め用孔(16b)に挿入される位置決め用ピン(15b)の径も、上記と同様の数値とされる。図6(d)乃至図6(f)は、位置決め用孔(16a)(16b)の変形例を示す図であり、夫々図6(a)乃至(c)に対応している。これら図6(d)乃至図6(f)に示すように、位置決め用孔(16a)(16b)の大径部の大きさを、可動板(5)の外側に向けて拡大するテーパー状に変化させてもよい。
【0023】
このように位置決め用孔(16a)(16b)の大きさを可動板(5)の外側で大きくなるように変化させることにより、アオリ調整における撮像素子(4)の傾動範囲が増加する。図7は、本発明の効果を説明するための、位置決め用孔(16a)に位置決め用ピンが挿入された状態を示す断面図である。図7(a)に示すように、位置決め用ピン(15a)は、その中心線が位置決め用孔(16a)の中心線と一致するように配置されているとする。位置決め用孔(16a)の形状は、図6(a)に示したものである。例えば、位置決め孔(16a)の大きさが一定である場合、図7(b)に示すように、可動板(5)の外面の位置決め用孔(16a)の縁が位置決め用ピン(15a)の側面に当たることで、可動板(5)の傾動範囲、ひいては撮像素子(4)の傾動範囲が制限される。しかし、本発明の場合、図7(c)に示すように、位置決め用ピン(15a)の先端側の部分が孔の大径部に位置し、位置決め用孔(16a)の小径部の縁が位置決め用ピン(15a)の側面に当たるから、図7(b)に示す場合と比較して、撮像素子(4)を大きく傾けることが可能となる。位置決め用孔(16a)の小径部について可動板(5)の厚さ方向の長さを短くするほど、撮像素子(4)の傾動範囲は大きくなる。
【0024】
なお、位置決め用孔(16a)(16b)の大きさを可動板(5)の内側で、すなわち位置決め用ピン(15a)(15b)の基端側で大きくなるように変化させても、アオリ調整における撮像素子(4)の傾動範囲が増加する。図8は、この変形例における、位置決め用孔(16a)に位置決め用ピンが挿入された状態を示す断面図である。図8(a)に示すように、位置決め用ピン(15a)は、その中心線が位置決め用孔(16a)の中心線と一致するように配置されているとする。図8(b)に示すように、位置決め用ピン(15a)の基端側の部分が孔の大径部に位置し、位置決め用孔(16a)の小径部の縁が位置決め用ピン(15a)の側面に当たることで、図7(b)に示す場合と比較して、撮像素子(4)を大きく傾斜させることが可能となる。位置決め用孔(16a)の小径部について可動板(5)の厚さ方向の長さを短くするほど、撮像素子(4)の傾動範囲は大きくなる。
【0025】
本実施例では、可動板(5)の表面から、可動板(5)の厚さの略半分の距離において、位置決め用孔(16a)(16b)の大きさを変化させている。従って、本実施例の場合に対して可動板(5)の厚さを半分程度にすれば、位置決め用孔(16a)(16b)の大きさが一定であっても、本発明と同程度に撮像素子(4)を傾動できると思われる。しかしながら、可動板(5)の厚さは、強度を確保するためにある値以上に制限されることに留意しなければならない。すなわち、本発明は、可動板(5)の強度を十分に確保しつつ、撮像素子の位置決め及びアオリ調整の両方を高精度で行うことを可能にしているのである。
【0026】
本発明において、可動板(5)の内側における位置決め用孔(16a)(16b)の形状と、可動板(5)の外側における位置決め用孔(16a)(16b)の形状とは、相似形である必要はない。例えば、図9(a)に示すように、可動板(5)の内側では位置決め用孔(16a)(16b)は丸状とし、可動板(5)の外側では角状とすることもできる。また、図9(b)に示すように、可動板(5)に窪み部(17a)(17b)を形成してこれらの底部に位置決め用孔(16a’)(16b’)を開設してもよい。
【0027】
また、本発明において、調整用ビス(10a)(10b)(10c)、位置決め用ピン(15a)(15b)及び位置決め用孔(16a)(16b)等の配置は特に限定されない。例えば、図10に示すように、可動板(5)の端部において、調整用ビス(10c)が可動板(5)の中心線上に配置されるように、孔(11c)及びビス穴(12c)の位置を変更してもよい。また、位置決め用ピン(15a)及び位置決め用孔(16a)を調整用ビス(10a)の近くに配置し、位置決め用ピン(15b)及び位置決め用孔(16b)を可動板(5)の隅部に配置してもよい。
【0028】
上記実施例の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るデジタルスチルカメラの斜視図である。
【図2】図1におけるI−I線を含む水平面で破断した鏡筒の断面図である。
【図3】鏡筒から撮像素子を取り外した状態を示す分解斜視図である。
【図4】撮像素子が接合された可動板の平面図である。
【図5】図5(a)は、図2における鏡筒の端部断面の拡大図、図5(b)は、図1におけるII−II線を含む垂直面で破断した鏡筒の端部断面図、図5(c)は、図1におけるIII−III線を含む垂直面で破断した鏡筒の端部断面図である。
【図6】図6(a)は、図4におけるIV−IV線を含む平面で破断した位置決め孔付近における可動板の断面図、図6(b)は、同平面で破断した位置決め孔付近における可動板の断面図、図6(c)は、図4におけるV−V線を含む平面で破断した位置決め孔付近における可動板の断面図である。図6(d)乃至(f)は、位置決め孔の変形例を示す断面図である。
【図7】位置決め用孔に位置決め用ピンが挿入された状態の断面図である。
【図8】位置決め用孔に位置決め用ピンが挿入された状態の断面図である。
【図9】撮像素子が接合された可動板の平面図である。
【図10】鏡筒から撮像素子を取り外した状態を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
(4) 撮像素子
(5) 可動板
(10a)(10b)(10c) 調整用ビス
(11a)(11b)(11c) 孔
(12a)(12b)(12b) ビス穴
(15a)(15b) 位置決め用ピン
(16a)(16b) 位置決め用孔
(16a’)(16b’) 位置決め用孔
(17a)(17b) 窪み部

Claims (6)

  1. 入射光を電気的な画像信号に変換する撮像素子(4)を具えており、前記入射光の光軸に対して前記撮像素子(4)の傾きを調整できる撮像装置において、
    前記撮像素子(4)は、1又は複数の位置決め用孔(16a)(16b)が開設された可動板(5)に装着され、
    前記位置決め用孔(16a)(16b)には、前記可動板(5)が取り付けられた部材から突出した位置決め用ピン(15a)(15b)が夫々挿入されており、
    前記位置決め用孔(16a)(16b)の大きさは、前記位置決め用ピン(15a)(15b)の基端側に対して、前記位置決め用ピン(15a)(15b)の先端側で広くなっていること、又は前記位置決め用ピン(15a)(15b)の先端側に対して、前記位置決め用ピン(15a)(15b)の基端側で広くなっていることを特徴とする撮像装置。
  2. 前記位置決め用孔(16a)(16b)の大きさは、可動板(5)の厚さ方向に沿って階段状に変化している請求項1に記載の撮像装置。
  3. 前記位置決め用孔(16a)(16b)は、大きさが一定である部分と、可動板(5)の厚さ方向に沿ってテーパー状に広がった部分とで構成されている請求項1に記載の撮像装置。
  4. 入射光を電気的な画像信号に変換する撮像素子(4)を具えており、前記入射光の光軸に対して前記撮像素子(4)の傾きを調整できる撮像装置において、
    前記撮像素子(4)は、1又は複数の窪み部(17a)(17b)が形成されていると共に前記窪み部(17a)(17b)の底面に位置決め用孔(16a’)(16b’)が夫々開設されている可動板(5)に装着され、
    前記位置決め用孔(16a’)(16b’)には、前記可動板(5)が取り付けられた部材から突出した位置決め用ピン(15a)(15b)が夫々挿入されていることを特徴とする撮像装置。
  5. 複数の位置決め用孔(16a)(16b)(16a’)(16b’)が前記可動板(5)に開設されており、これら位置決め用孔(16a)(16b)(16a’)(16b’)は長孔を含んでいる請求項1乃至4の何れかに記載の撮像装置。
  6. 前記撮像素子(4)の傾きを調整するための複数の調整用ビス(10a)(10b)(10c)が、前記可動板(5)に開設された孔(11a)(11b)(11c)に夫々挿入されると共に、前記部材に形成されたビス穴(12a)(12b)(12b)と螺合しており、
    前記可動板(5)は、付勢されて前記調整用ビス(10a)(10b)(10c)の頭部で止められている請求項1乃至5の何れかに記載の撮像装置。
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