JP2007214682A - Imaging apparatus - Google Patents
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Images
Abstract
Description
本発明は撮像装置に関し、特にセンサ装置に用いられる撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging device, and more particularly to an imaging device used in a sensor device.
製造現場においては省力化および高効率化の観点からオートメーション化が進められている。オートメーション化を実現するためには、光、電気、電波、音波などを用いる数多くのセンサ類が使用される。このようなセンサ類の中でも、製品などを撮影し、その撮影した画像を処理することで当該製品の良否判別や当該製品のIDを特定できる視覚センサ(画像センサ)がよく用いられている。視覚センサによれば、人間の視覚による検出と同様の検出機能を実現できるため、その応用範囲は広い。 Automation is being promoted at the manufacturing site from the viewpoint of labor saving and high efficiency. In order to realize automation, many sensors using light, electricity, radio waves, sound waves and the like are used. Among such sensors, a visual sensor (image sensor) is often used that can photograph a product or the like and process the photographed image to determine the quality of the product or identify the ID of the product. According to the visual sensor, since the detection function similar to the detection by human vision can be realized, its application range is wide.
多くの視覚センサは、撮像対象を撮影するカメラと、カメラから得られる画像を処理する画像処理装置(アンプ部とも称される)とから構成される。画像処理装置はカメラが撮影した画像の中に所定の形状をもつ領域が含まれるか否かなどを判断する。 Many visual sensors are composed of a camera that captures an imaging target and an image processing device (also referred to as an amplifier unit) that processes an image obtained from the camera. The image processing apparatus determines whether an area having a predetermined shape is included in an image captured by the camera.
カメラの視野が検査領域をカバーできるようにするため、多くの場合にはユーザは最適な焦点距離のレンズを選択する。しかし接写を行なう場合にはレンズの焦点距離を変えても視野の大きさはあまり変化しない。一般的に接写の際にはレンズとカメラとの間に接写リングが挿入される。 In order to allow the camera field of view to cover the examination area, the user often selects the lens with the optimum focal length. However, in close-up photography, the size of the field of view does not change much even if the focal length of the lens is changed. Generally, a close-up ring is inserted between a lens and a camera during close-up.
図15は、従来の撮像装置における接写時の構成を示す図である。
図15を参照して、撮像装置102は、レンズ111と、カメラ112と、接写リング113とを備える。接写リング113はレンズ111とカメラ112との間に挿入される。
FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration during close-up photography in a conventional imaging apparatus.
With reference to FIG. 15, the
図16は、図15の撮像装置102において視野の大きさの変化を説明する図である。
図16を参照して、グラフの縦軸は物像間距離(撮像対象とレンズ111との距離)を示し、横軸は視野の範囲を示す。物像間距離は接写リング113の厚みに応じて変化する。図16のグラフにおいて物像間距離をyとし、視野の範囲をxとすると、y=1.8632x+22.451という関係が成立する。つまり図16のグラフから物像間距離と視野の大きさとは比例関係にあることが分かる。
FIG. 16 is a diagram for explaining a change in the size of the visual field in the
Referring to FIG. 16, the vertical axis of the graph indicates the distance between the object images (the distance between the imaging target and the lens 111), and the horizontal axis indicates the range of the visual field. The distance between the object images changes according to the thickness of the close-
近年では照明装置とカメラとを一体化することによりユーザの利便性の向上を図ることが可能な視覚センサや視覚センサ用の撮像装置が提案されている。たとえば特開平10−320538号公報(特許文献1)にはカメラと照明とを一体化することで各部の調整を不要にしつつ照明の正反射光がカメラに入射することを抑制できる視覚センサが開示される。この視覚センサでは、照明ユニットの発光部から撮像面までの光路上に第1偏光フィルタが設けられ、撮像面から撮像素子までの光路上に、第1偏光フィルタと偏光面がほぼ90度異なる第2偏光フィルタが設けられる。
図17は、視覚センサに用いられる従来の撮像装置の構成を示す断面図である。
図17を参照して、撮像装置102Aは、複数個のLED(Light Emitting Diode)131を含む照明部121と、受光レンズLA〜LCと、受光レンズLA〜LCを保持するレンズホルダ133と、撮像素子134とを備える。なお検査対象からの反射光が受光レンズに入射するために、照明部121の中心部は開口している。
FIG. 17 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a conventional imaging device used for a visual sensor.
Referring to FIG. 17, the
視覚センサに用いられる照明は検査対象をできるだけ均一に照明する必要がある。このために照明部121は受光視野Fの外縁にできるだけ接近するように配置する必要がある。しかし、視野を可変にするために従来のような受光レンズを動かす方法(たとえば接写リングをレンズと撮像素子との間に設ける方法やレンズそのものを交換する方法等)を用いようとした場合には、受光レンズおよびレンズホルダが撮像対象150側に突出することが起こる。
The illumination used for the visual sensor needs to illuminate the inspection object as uniformly as possible. Therefore, the
図18は、図17の受光レンズLA〜LCおよびレンズホルダ133が撮像対象側に突出可能に構成された撮像装置の例を示す断面図である。
FIG. 18 is a cross-sectional view illustrating an example of an imaging device in which the light receiving lenses LA to LC and the
図18を参照して、撮像装置102Bではレンズホルダ133が撮像対象150との距離を自由に変えることができるように、照明部121の開口部はレンズホルダ133よりも大きく形成されている。しかし、開口部を大きくすることで照明部121は受光視野Fの外縁から遠ざかる。よって撮像対象150を均一に照明することが困難になる。
Referring to FIG. 18, in
本発明の目的は、視野の大きさを変えた場合にもその視野上で撮像対象を均一に照明することが可能な撮像装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an imaging apparatus capable of uniformly illuminating an imaging target on the visual field even when the size of the visual field is changed.
本発明は要約すれば撮像装置であって、撮像部を備える。撮像部は、受光レンズと、受光レンズ保持部と、撮像素子とを含む。受光レンズ保持部は、受光レンズの周囲を覆うように受光レンズを保持する。撮像素子は、受光レンズの光軸に沿って移動可能であり、かつ、受光レンズにより結像した撮像対象を撮像する。撮像装置は、照明部をさらに備える。照明部は、撮像部と一体化されて、撮像対象に向けて照明光を発する。照明部の中央には、受光レンズ保持部の内口径よりも小さい径を有する開口部が形成される。 In summary, the present invention is an imaging apparatus, and includes an imaging unit. The imaging unit includes a light receiving lens, a light receiving lens holding unit, and an imaging device. The light receiving lens holding unit holds the light receiving lens so as to cover the periphery of the light receiving lens. The imaging element is movable along the optical axis of the light receiving lens, and images an imaging target imaged by the light receiving lens. The imaging device further includes an illumination unit. The illumination unit is integrated with the imaging unit and emits illumination light toward the imaging target. An opening having a diameter smaller than the inner diameter of the light receiving lens holding portion is formed at the center of the illumination portion.
好ましくは、撮像装置は、撮像部と照明部とを収納する筐体をさらに備える。筐体は、耐水性を有する材質により構成されて、密閉構造を有し、少なくとも照明光を投光する側に透明材が設けられる。 Preferably, the imaging device further includes a housing that houses the imaging unit and the illumination unit. The casing is made of a water-resistant material, has a sealed structure, and a transparent material is provided at least on the side where the illumination light is projected.
好ましくは、受光レンズは、交換可能である。
好ましくは、撮像部は、第1の基板と、駆動回路と、第2の基板と、接続部材とをさらに含む。第1の基板は、撮像素子を搭載し、かつ、光軸に沿って移動可能である。駆動回路は、撮像素子を駆動する。第2の基板は、駆動回路を搭載する。接続部材は、第1および第2の基板が一体となって移動可能なように、第1および第2の基板を接続する。
Preferably, the light receiving lens is replaceable.
Preferably, the imaging unit further includes a first substrate, a drive circuit, a second substrate, and a connection member. The first substrate is mounted with an image sensor and is movable along the optical axis. The drive circuit drives the image sensor. A drive circuit is mounted on the second substrate. The connecting member connects the first and second substrates so that the first and second substrates can move together.
より好ましくは、撮像部は、光軸と平行に第1および第2の基板を貫通する、移動用のガイドとなるシャフトをさらに含む。 More preferably, the imaging unit further includes a shaft that passes through the first and second substrates in parallel with the optical axis and serves as a movement guide.
好ましくは、撮像部は、基板と、駆動回路とをさらに含む。基板は、撮像素子を受光レンズに向き合う側の第1の主表面に搭載し、かつ、光軸に沿って移動可能である。駆動回路は、基板の第1の主表面の裏面側となる第2の主表面上に搭載されて、撮像素子を駆動する。 Preferably, the imaging unit further includes a substrate and a drive circuit. The substrate is mounted on the first main surface on the side facing the light-receiving lens, and is movable along the optical axis. The drive circuit is mounted on the second main surface which is the back side of the first main surface of the substrate, and drives the image sensor.
より好ましくは、撮像部は、光軸と平行に基板を貫通する、移動用のガイドとなるシャフトをさらに含む。 More preferably, the imaging unit further includes a shaft that penetrates the substrate in parallel with the optical axis and serves as a guide for movement.
さらに好ましくは、照明部は、受光レンズ保持部に対して撮像対象側に設けられる。
この発明の他の局面に従うと、撮像装置であって、受光レンズと、撮像素子と、第1の基板と、駆動回路と、第2の基板と、接続部材と、移動用のガイドとなるシャフトとを備える。撮像素子は、受光レンズにより結像した撮像対象を撮像する。第1の基板は、撮像素子を搭載する。駆動回路は、撮像素子を駆動する。第2の基板は、駆動回路を搭載する。接続部材は、第1および第2の基板が一体となって移動可能なように、第1および第2の基板を接続する。シャフトは、光軸と平行に第1および第2の基板を貫通する。
More preferably, the illumination unit is provided on the imaging target side with respect to the light receiving lens holding unit.
According to another aspect of the present invention, the imaging device is a light receiving lens, an imaging element, a first substrate, a drive circuit, a second substrate, a connection member, and a shaft that serves as a guide for movement. With. The imaging element captures an imaging target imaged by the light receiving lens. The first substrate mounts an image sensor. The drive circuit drives the image sensor. A drive circuit is mounted on the second substrate. The connecting member connects the first and second substrates so that the first and second substrates can move together. The shaft passes through the first and second substrates in parallel with the optical axis.
この発明のさらに他の局面に従うと、撮像装置であって、受光レンズと、撮像素子と、基板と、駆動回路と、移動用のガイドとなるシャフトとを備える。撮像素子は、受光レンズにより結像した撮像対象を撮像する。基板は、撮像素子を受光レンズに向き合う側の第1の主表面に搭載する。駆動回路は、基板の第1の主表面の裏面側となる第2の主表面上に搭載されて、撮像素子を駆動する。シャフトは、光軸と平行に基板を貫通する。 According to still another aspect of the present invention, an imaging apparatus includes a light receiving lens, an imaging element, a substrate, a drive circuit, and a shaft that serves as a movement guide. The imaging element captures an imaging target imaged by the light receiving lens. The substrate mounts the imaging element on the first main surface on the side facing the light receiving lens. The drive circuit is mounted on the second main surface which is the back side of the first main surface of the substrate, and drives the image sensor. The shaft passes through the substrate in parallel with the optical axis.
好ましくは、上述のいずれかの撮像装置は、視覚センサに用いられる。 Preferably, any of the above-described imaging devices is used for a visual sensor.
本発明によれば、視野の大きさを変えた場合にもその視野上で撮像対象を均一に照明することが可能になる。 According to the present invention, even when the size of the visual field is changed, it is possible to uniformly illuminate the imaging target on the visual field.
以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
[実施の形態1]
図1は、本発明の撮像装置の適用例を示す図である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram illustrating an application example of an imaging apparatus of the present invention.
図1を参照して、視覚センサ100は製造ライン上に配置される。視覚センサ100は連続的に搬送される製品を撮影し、予め登録された色と領域とが撮影した画像に含まれていれば、その製品を良品と判定する。なお視覚センサ100は図示しない他の装置へ判定結果を出力するよう構成されていてもよい。
Referring to FIG. 1, the
視覚センサ100は画像処理装置1と撮像装置2とを備える。撮像装置2は撮像対象を撮影して画像信号を出力する。なお撮像装置2は静止画像および動画像のいずれを撮像する装置でもよい。画像処理装置1は画像信号の伝送のために設けられるケーブル4を介して撮像装置2に接続される。画像処理装置1は画像信号に基づいて上述の判定処理を行なう。
The
画像処理装置1は、表示部8と、入力部12とを含む。表示部8は撮影された画像や画像処理装置1が処理した画像を表示する。一例として、表示部8は、液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)、ELディスプレイ(Electro Luminescence display)などからなる。入力部12はユーザからの設定指令、変更指令および決定指令などを受ける部分である。
The
図2は、撮像装置2の外観を示す斜視図である。
図2を参照して、撮像装置2は、筐体20と、照明部21と、撮像部22と、取付部23とを備える。
FIG. 2 is a perspective view illustrating an appearance of the
With reference to FIG. 2, the
筐体20は、照明部21と、撮像部22とを収納する。なお以下の図2〜図5では撮像装置2において照明部21および撮像部22が収納される部分を「照明部21」、「撮像部22」とそれぞれ示す。
The
筐体20は耐水性を有する材質で構成され、密閉構造を有する。また、筐体20において少なくとも前面(すなわち照明部21が照明光を投光する側)には、たとえばガラスやアクリル板等の透明材24が設けられる。
The housing | casing 20 is comprised with the material which has water resistance, and has a sealing structure. In addition, a
照明部21は、撮像対象を照明する。撮像部22は撮像装置2の主要部分であり、撮像対象を撮像する。照明部21および撮像部22は一体化されている。なお、照明部21および撮像部22の構成の詳細は後述する。
The
取付部23は撮像装置2を設置するために用いられる。
詳細は後述するが、撮像装置2では視野を変更する際に撮像部22の内部に設けられる撮像素子をレンズの光軸方向に沿って移動させる。これにより撮像装置2における視野変更時に接写リング等のスペーサを用いる必要がなくなるので、レンズを突出させる必要がなくなる。したがって撮像装置2は前面に余分なスペースを持たせる必要がないので小型化が可能になる。また撮像装置2は耐水性を有する材質で構成される筐体20によって内部が密閉されるので防水性を高めることができる。
The
Although details will be described later, the
次に撮像装置2の寸法の一例を具体的に示す。以下では図2のX方向、Y方向、Z方向の長さをそれぞれ「幅」、「高さ」、「奥行き」と称する。
Next, an example of the dimension of the
図3は、図2の撮像装置2の正面図である。
図4は、図2の撮像装置2の上面図である。
FIG. 3 is a front view of the
FIG. 4 is a top view of the
図5は、図2の撮像装置2の右側面図である。
図3から図5を参照して、照明部21の幅および高さはともに52.5mmであり、奥行きは33mmである。撮像部22の幅および高さはともに35.5mmであり、奥行きは50.7mmである。取付部23の高さは4mmであり、奥行きは34mmである。撮像部22の背面側(照明部21と反対側)には外部接続コネクタ25および防水用の保護部26が設けられる。外部接続コネクタ25、保護部26の奥行きはそれぞれ9.8mmおよび5.6mmである。
FIG. 5 is a right side view of the
With reference to FIGS. 3 to 5, the width and height of the
続いて撮像装置2において視野を変える方法をより詳細に説明する。
図6は、図2に示す撮像部22の背面を詳細に示す図である。
Next, a method for changing the field of view in the
FIG. 6 is a diagram showing in detail the back surface of the
図6を参照して、撮像部22の背面には上述した外部接続コネクタ25、ケーブル4、および保護部26に加えて、シャフト39が挿入された視野調整機構28が設けられる。シャフト39の先端はネジ頭となっている。ユーザはネジ回しを用いてシャフト39の先端部(ネジ頭)を回転させることで撮像装置2の視野の大きさを調整できる。
Referring to FIG. 6, a visual
図7は、図2の撮像装置2の内部を示す図である。なお、図7では撮像装置2の主要部のみを示す。
FIG. 7 is a diagram illustrating the inside of the
図7を参照して、照明部21は複数のLED31および複数のLED31の駆動回路が搭載された基板32を備える。
Referring to FIG. 7, the
撮像部22は、図示しない受光レンズを保持するレンズホルダ33(受光レンズ保持部)と、撮像素子34と、撮像素子34を搭載する基板35とを含む。レンズホルダ33の内部には1枚または複数枚の受光レンズが設けられる。
The
撮像素子34は受光レンズにより結像した撮像対象を撮像する。撮像素子はたとえばCCD(Coupled Charged Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサである。基板35は撮像素子34を搭載する。
The
撮像部22は、さらに、駆動回路36と、基板37と、支持部材38Aとを含む。
駆動回路36は、撮像素子34を駆動する回路であり、たとえば入力されるタイミングパルスに応じて撮像素子34に駆動パルスを与えるとともに撮像素子の各画素から信号を取り出すIC(Integrated Circuit)である。基板37は駆動回路36を搭載する。
The
The
基板35,37はネジ38Bによって支持部材38Aに取り付けられる。撮像素子34が撮像を行なうために基板35は受光レンズと対向するように支持部材38Aに取り付けられる。一方、基板37は支持部材38Aにおいて基板35と反対側に取り付けられる。
The
撮像部22は、さらに、シャフト39,41,42およびナット40を備える。
シャフト39,41,42は受光レンズの光軸方向(図中のY方向)と平行に基板35,37および支持部材38Aを貫通する。シャフト39,41,42は基板35,37の移動用のガイドとなる。基板35,37はこれらのシャフトに沿って移動する。なお、本実施の形態において撮像素子34の可動範囲はたとえば3mmである。
The
The
基板35,37と支持部材38Aとには、シャフト39,41,42のそれぞれの先端部39A,41A,42Aを通す穴が形成される。シャフト39の先端部39Aの外表面にはネジ溝が形成される。一方、支持部材38Aでは先端部39Aが通る部分にナット40が挿入される。シャフト39が回転することで基板35,37は受光レンズの光軸方向(Y方向)に沿って移動可能になり、その位置が決定される。なお図7のY方向は図2のY方向に沿った方向に等しい。
Holes through which the tip portions 39A, 41A, 42A of the
また、シャフト41,42を基板35,37に通すことによって、シャフト39を回転させた際に、基板35,37が回転することなくレンズの光軸方向に移動することが可能になる。
Further, by passing the
基板を移動させるために、基板を保持するホルダ、および、このホルダを移動させるガイドを設けた場合には必然的に撮像装置が大型化する。撮像装置2は基板35,37を貫通するシャフトにより基板35,37を移動可能にすることで装置全体の小型化を可能にする。
In order to move the substrate, when a holder for holding the substrate and a guide for moving the holder are provided, the image pickup apparatus inevitably increases in size. The
撮像部22は、さらに、基板43およびケーブル44を備える。基板43は撮像装置2の全体の動作を制御する制御回路を搭載する。ケーブル44は両端にコネクタ44A,44Bを備え、基板43を基板37に接続する。駆動回路36が取り出した撮像素子34の各画素からの信号は基板43、および基板43に接続されるケーブル4を介して撮像装置2の外部に出力される。
The
図8は、本実施の形態の撮像装置による効果を説明する図である。
図8および図18を参照して、撮像装置2では撮像素子34が受光レンズLA〜LCの方向に沿って移動する。一方、撮像装置112ではレンズホルダ133が受光レンズLA〜LCの方向に沿って移動する。なおレンズホルダ33およびレンズホルダ133は受光レンズLA〜LCの各々の周囲を覆うようにして受光レンズLA〜LCの各々を保持する。
FIG. 8 is a diagram for explaining the effect of the imaging apparatus according to the present embodiment.
With reference to FIGS. 8 and 18, in the
レンズと撮像対象との距離を変えることで、撮像素子における視野の大きさが変化する。一般的なカメラでは撮像素子の位置が固定されているので、接写リング等を用いてレンズと撮像素子との距離を変化させている。図18に示す撮像装置112はレンズが可動であるため、視野を変えることができる。
By changing the distance between the lens and the object to be imaged, the size of the field of view in the image sensor changes. Since the position of the image pickup device is fixed in a general camera, the distance between the lens and the image pickup device is changed using a close-up ring or the like. Since the
一方、撮像装置2は受光レンズLA〜LCの位置を固定して、撮像素子34をレンズの光軸方向に移動させることにより撮像素子34の視野の大きさを変化させる。撮像装置2は視野調整の際に従来必要であった接写リングを用いることなく視野を変えることが可能になる。よって、たとえば撮像装置2を製造現場に設置して製品検査に最適な大きさの視野が得られるよう調整を行なう際に、作業者の手間を減らすことができる。
On the other hand, the
また、撮像装置を設置した際に撮像装置の前面(図2におけるガラス24)と撮像対象との距離に余裕がない場合には接写リングを用いてレンズを撮像対象に近づけることができない可能性がある。本実施の形態によれば撮像装置2の内部で撮像素子を移動させるだけで視野の大きさを変化させることができるので、このような問題を解決できる。
In addition, when the imaging apparatus is installed, if there is not enough distance between the front surface of the imaging apparatus (
さらに撮像装置2では照明部21は受光視野Fを囲むように撮像対象50に向けて照明光を発する。また照明部21の開口径D1は受光レンズ保持部33の内口径D2よりも小さくなるように設定される。これにより受光視野Fの外縁にできるだけ接近させて照明部21を配置できるので撮像対象50を均一に照明することが可能になる。よって、図1の視覚センサ100によって製品の撮影画像に予め登録された色と領域とが含まれているかを検査する場合には、精度のよい検査を行なうことができる。
Further, in the
図9は、図7に示す撮像装置2のうちレンズホルダ33、撮像素子34および駆動回路36に関する部分を前方から見た斜視図である。
FIG. 9 is a perspective view of a part related to the
図10は、図9に示す部分を右側面後方から見た斜視図である。
図11は、図9に示す部分を上方から見た斜視図である。
FIG. 10 is a perspective view of the part shown in FIG. 9 as seen from the rear of the right side surface.
FIG. 11 is a perspective view of the part shown in FIG. 9 as viewed from above.
図9から図11を参照して、基板35,37との電気的接続にはコネクタ45が用いられる。コネクタ45は図7の支持部材38Aと同様に基板35,37を一体化するために設けられる。
Referring to FIGS. 9 to 11, a connector 45 is used for electrical connection with
基板35,37の電気的接続にコネクタを用いることで、ハーネスを用いた場合よりも撮像素子34と駆動回路36との間の信号伝送の距離が短くなる。これにより撮像素子34を高速動作させる際の動作の信頼性を高くすることができる。
By using a connector for the electrical connection between the
図7、図9〜図11に示すように基板35,37は対向するように設けられている。これにより撮像装置2において移動する部分(基板35,37)の大きさを全体に小型化できるので撮像装置2を全体に小型化できる。また基板37は基板35に対向する主表面37Aと、主表面37Bとを備える。
As shown in FIGS. 7 and 9 to 11, the
以上のように実施の形態1によれば、撮像素子を移動させることで、レンズを撮像対象側に突出させることなく視野の大きさを変えることができるとともに、視野の大きさに因らず撮像対象を均一に照明することができる。さらに実施の形態1によれば、防水性に優れる撮像装置を実現できる。
As described above, according to the first embodiment, by moving the image sensor, the size of the field of view can be changed without causing the lens to protrude toward the imaging target, and imaging is performed regardless of the size of the field of view. The object can be illuminated uniformly. Furthermore, according to
また、実施の形態1によれば、撮像装置を小型化することが可能になるとともに、動作の信頼性を向上させることができる。 Further, according to the first embodiment, it is possible to reduce the size of the imaging apparatus and improve the operation reliability.
[実施の形態2]
実施の形態2の撮像装置の全体の構成は図2〜図6に示す実施の形態1の撮像装置2の構成と同様であるが撮像部22の内部構成が撮像装置2と異なる。よって以下では実施の形態2の構成について、撮像部の内部構成における相違点のみを説明する。実施の形態2の撮像装置の他の部分については実施の形態1の撮像装置2と同様の構成を有するので、以後の説明は繰返さない。
[Embodiment 2]
The overall configuration of the imaging apparatus of the second embodiment is the same as that of the
図12は、実施の形態2の撮像装置が備える撮像部の内部について、実施の形態1との相違点を示す図である。 FIG. 12 is a diagram illustrating differences from the first embodiment with respect to the inside of the imaging unit included in the imaging device according to the second embodiment.
図12を参照して、撮像素子34および駆動回路36が基板35の両面にそれぞれ搭載される。この点で実施の形態2は実施の形態1と異なる。基板35の面35A(すなわち受光レンズに向き合う側の面である第1の主表面)には撮像素子34が搭載される。面35Aに対してレンズホルダ33と反対側の面35B(第1の主表面の裏面側となる第2の主表面)には駆動回路36が搭載される。基板35はたとえば多層配線基板であり、内部の配線によって撮像素子34と駆動回路36とを電気的に接続する。また、面35Bにはケーブル4が接続される。
Referring to FIG. 12,
シャフト39,41,42はレンズの光軸方向(Y方向)と平行に基板35を貫通する。シャフト39,41,42は基板35の移動用のガイドとなる。基板35はシャフトに沿ってレンズの光軸方向に移動する。なお基板35においてシャフト39が貫通する部分には内部にナット40が設けられる。これにより実施の形態2では実施の形態1と同様に基板の位置を設定することができる。よって、実施の形態1と同様に実施の形態2においても撮像装置を小型化することができる。
The
また、実施の形態2では1枚の基板の両面に撮像素子と駆動回路とがそれぞれ搭載される。よって実施の形態2によれば実施の形態1に比較して部品点数を削減できるのでコストを低減できる。 In the second embodiment, an image sensor and a drive circuit are mounted on both surfaces of one substrate. Therefore, according to the second embodiment, the number of parts can be reduced as compared with the first embodiment, so that the cost can be reduced.
また、実施の形態2では実施の形態1に比較して撮像素子34と駆動回路36との間の信号伝送の距離がより短くなるので撮像素子34を高速動作させる際に動作の信頼性を高めることができる。
In the second embodiment, the signal transmission distance between the
[実施の形態3]
実施の形態3の撮像装置は受光レンズが交換可能である点で実施の形態1および形態2の撮像装置と異なる。これにより、実施の形態3ではレンズの位置以外の光学的なパラメータを変更したい場合には、レンズを交換することで容易にパラメータを変更することができる。
[Embodiment 3]
The imaging device of the third embodiment is different from the imaging devices of the first and second embodiments in that the light receiving lens can be replaced. Thus, in the third embodiment, when it is desired to change an optical parameter other than the position of the lens, the parameter can be easily changed by exchanging the lens.
図13は、実施の形態3の撮像装置の外観を示す図である。
図13を参照して、撮像装置2Aはレンズ33Aが交換可能な点で、実施の形態1および形態2の撮像装置と異なる。なお一般的にカメラのレンズはレンズホルダに収められた状態で交換可能である。よって実施の形態3の説明においては、「受光レンズ」および「レンズホルダ」をまとめて「レンズ」と称する。
FIG. 13 is a diagram illustrating an appearance of the imaging apparatus according to the third embodiment.
Referring to FIG. 13, imaging device 2A is different from the imaging devices of
撮像部22にはレンズマウント33Bが設けられている。なお、「マウント」とはレンズ交換が可能なカメラにおいて交換するレンズを固定する部分のことを指す。
The
レンズマウント33BにはたとえばCマウントが適用される。つまりレンズ33Aはいわゆる「Cマウントレンズ」である。
For example, a C mount is applied to the lens mount 33B. That is, the
CCDやCMOSセンサを使用したカメラは一般的にCCTV(Closed Circuit Television)レンズを使用する。このレンズのマウントはCマウントあるいはCSマウントと呼ばれる形状をしている。特に、産業用テレビカメラにはCマウントレンズが広く適用される。よって実施の形態3によれば撮像装置の汎用性を高めることができる。 A camera using a CCD or CMOS sensor generally uses a CCTV (Closed Circuit Television) lens. This lens mount has a shape called a C mount or CS mount. In particular, C-mount lenses are widely applied to industrial television cameras. Therefore, according to Embodiment 3, the versatility of the imaging device can be improved.
図14は、図13のレンズ33Aの外形を示す図である。
図14を参照して、レンズ33Aではフランジ面51から結像面53までの寸法(フランジバックD)は17.526mmに設定されている。フランジ面51はCマウントレンズを撮像部22に固定するための面である。また、撮像部22では結像面53の位置が撮像素子34の撮像面の位置に一致するよう撮像素子34が配置される。レンズ33Aをレンズマウント33Bに取り付けるためのネジ部52は、1インチあたり32山のネジピッチとなっている。
FIG. 14 is a view showing the outer shape of the
Referring to FIG. 14, in the
なお、レンズマウント33BにはCマウントに変えてCSマウントが適用されてもよい。この場合にも市販されている多くのレンズが撮像装置2Aに取付け可能となる。なお、レンズマウント33BにCSマウントが適用される場合、図17に示すフランジバックDの寸法は約12.5mmとなる。 The lens mount 33B may be a CS mount instead of the C mount. Also in this case, many commercially available lenses can be attached to the imaging device 2A. When a CS mount is applied to the lens mount 33B, the dimension of the flange back D shown in FIG. 17 is about 12.5 mm.
以上のように、実施の形態3によればレンズが交換可能であるため、光学的なパラメータを容易に変更できる。 As described above, according to the third embodiment, since the lens can be exchanged, the optical parameter can be easily changed.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 画像処理装置、2,2A,102,102A,102B 撮像装置、4,44 ケーブル、8 表示部、12 入力部、20 筐体、21,121 照明部、22 撮像部、23 取付部、24 透明材、25 外部接続コネクタ、26 保護部、28 視野調整機構、31 LED、32,35,37,43 基板、33,133 レンズホルダ、33A,111 レンズ、33B レンズマウント、34,134 撮像素子、36 駆動回路、38A 支持部材、38B ネジ、39,41,42 シャフト、39A,41A,42A 先端部、40 ナット、44 ケーブル、44A,44B,45 コネクタ、50,150 撮像対象、51 フランジ面、52 ネジ部、53 結像面、100 視覚センサ、112 カメラ、113 接写リング、D フランジバック、LA〜LC 受光レンズ。
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記撮像部は、
受光レンズと、
前記受光レンズの周囲を覆うように前記受光レンズを保持する受光レンズ保持部と、
前記受光レンズの光軸に沿って移動可能であり、かつ、前記受光レンズにより結像した撮像対象を撮像する撮像素子とを含み、
前記撮像部と一体化されて、前記撮像対象に向けて照明光を発する照明部をさらに備え、
前記照明部の中央には、前記受光レンズ保持部の内口径よりも小さい径を有する開口部が形成される、撮像装置。 With an imaging unit,
The imaging unit
A light receiving lens;
A light receiving lens holding portion for holding the light receiving lens so as to cover the periphery of the light receiving lens;
An image sensor that is movable along the optical axis of the light receiving lens and that captures an image of an image formed by the light receiving lens;
An illumination unit that is integrated with the imaging unit and emits illumination light toward the imaging target;
An imaging device in which an opening having a diameter smaller than the inner diameter of the light receiving lens holding portion is formed at the center of the illumination portion.
前記撮像部と前記照明部とを収納する筐体をさらに備え、
前記筐体は、耐水性を有する材質により構成されて、密閉構造を有し、少なくとも前記照明部が前記照明光を投光する側に透明材が設けられる、請求項1に記載の撮像装置。 The imaging device
A housing for storing the imaging unit and the illumination unit;
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the casing is made of a water-resistant material, has a sealed structure, and a transparent material is provided on a side where at least the illumination unit projects the illumination light.
前記撮像素子を搭載し、かつ、前記光軸に沿って移動可能な第1の基板と、
前記撮像素子を駆動する駆動回路と、
前記駆動回路を搭載する第2の基板と、
前記第1および第2の基板が一体となって移動可能なように、前記第1および第2の基板を接続する接続部材とをさらに含む、請求項1に記載の撮像装置。 The imaging unit
A first substrate on which the image sensor is mounted and movable along the optical axis;
A drive circuit for driving the image sensor;
A second substrate on which the drive circuit is mounted;
The imaging apparatus according to claim 1, further comprising a connection member that connects the first and second substrates so that the first and second substrates can move together.
前記光軸と平行に前記第1および第2の基板を貫通する、移動用のガイドとなるシャフトをさらに含む、請求項4に記載の撮像装置。 The imaging unit
The imaging apparatus according to claim 4, further comprising a shaft that penetrates the first and second substrates in parallel with the optical axis and serves as a movement guide.
前記撮像素子を前記受光レンズに向き合う側の第1の主表面に搭載し、かつ、前記光軸に沿って移動可能な基板と、
前記基板の前記第1の主表面の裏面側となる第2の主表面上に搭載されて、前記撮像素子を駆動する駆動回路とをさらに含む、請求項1に記載の撮像装置。 The imaging unit
A substrate mounted on the first main surface on the side facing the light-receiving lens and movable along the optical axis;
The imaging apparatus according to claim 1, further comprising: a drive circuit that is mounted on a second main surface that is the back side of the first main surface of the substrate and drives the image sensor.
前記光軸と平行に前記基板を貫通する、移動用のガイドとなるシャフトをさらに含む、請求項6に記載の撮像装置。 The imaging unit
The imaging apparatus according to claim 6, further comprising a shaft that penetrates the substrate in parallel with the optical axis and serves as a guide for movement.
前記受光レンズにより結像した撮像対象を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子を搭載する第1の基板と、
前記撮像素子を駆動する駆動回路と、
前記駆動回路を搭載する第2の基板と、
前記第1および第2の基板が一体となって移動可能なように、前記第1および第2の基板を接続する接続部材と、
前記光軸と平行に前記第1および第2の基板を貫通する、移動用のガイドとなるシャフトとを備える、撮像装置。 A light receiving lens;
An image sensor for imaging an imaging object imaged by the light receiving lens;
A first substrate on which the image sensor is mounted;
A drive circuit for driving the image sensor;
A second substrate on which the drive circuit is mounted;
A connecting member for connecting the first and second substrates so that the first and second substrates can move together;
An imaging apparatus comprising: a shaft serving as a guide for movement that penetrates the first and second substrates in parallel with the optical axis.
前記受光レンズにより結像した撮像対象を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子を前記受光レンズに向き合う側の第1の主表面に搭載する基板と、
前記基板の前記第1の主表面の裏面側となる第2の主表面上に搭載されて、前記撮像素子を駆動する駆動回路と、
前記光軸と平行に前記基板を貫通する、移動用のガイドとなるシャフトとを備える、撮像装置。 A light receiving lens;
An image sensor for imaging an imaging object imaged by the light receiving lens;
A substrate on which the imaging element is mounted on the first main surface on the side facing the light receiving lens;
A drive circuit mounted on the second main surface which is the back side of the first main surface of the substrate and driving the image sensor;
An imaging apparatus comprising: a shaft that penetrates the substrate in parallel with the optical axis and serves as a guide for movement.
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