JP2012220805A

JP2012220805A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2012220805A
Application number: JP2011087848A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Kawai; 英俊川合
Original assignee: Fuji Machine Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Fuji Corp
Priority date: 2011-04-12
Filing date: 2011-04-12
Publication date: 2012-11-12
Anticipated expiration: 2031-04-12
Also published as: JP5758178B2; CN202956574U

Abstract

【課題】低コストでアオリ調整機能を撮像装置に搭載できるようにする。
【解決手段】レンズユニット１２の段付き円筒連結部材１８の小径部の外周面に雄ねじ部１９を形成し、この雄ねじ部１９に高さ調整用ナット２０を螺合すると共に、該雄ねじ部１９に、２個の光軸傾き調整リング２１，２２を回動可能に挿通し、更に、該雄ねじ部１９にカメラユニット１１の雌ねじ部１６を締め込むことで、カメラユニット１１とレンズユニット１２とを連結する。これにより、カメラユニット１１の円筒連結部１５の端面と高さ調整用ナット２０との間に、２個の光軸傾き調整リング２１，２２が重ね合わされた状態で固定され、カメラユニット１１の雌ねじ部１６の締め付け力又は高さ調整用ナット２０の締め付け力により光軸傾き調整リング２１，２２が固定されている。各光軸傾き調整リング２１，２２は、光軸方向の厚みが円周方向に連続変化するテーパ状に形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、カメラユニットに対するレンズユニットの光軸の傾き（アオリ）を調整する機能を備えた撮像装置に関する発明である。

カメラユニットにレンズユニットを連結する構成の撮像装置においては、取付誤差や部品公差等によりカメラユニットに対するレンズユニットの光軸の傾き（アオリ）が不可避的に発生する。この対策として、特許文献１（特開平８−２４８４６５号公報）に示すように、撮像装置にアオリ調整機能を搭載したものがある。この特許文献１のアオリ調整機能は、２種類の回転調整機構と光学ローパスフィルタと弾性部材を組み合わせて構成されている。

特開平８−２４８４６５号公報

しかし、上記特許文献１の構成では、アオリ調整機能の構成が複雑であると共に、撮像装置の構造を大幅に変更する必要があり、アオリ調整機能のためのコストアップ幅が大きいという欠点があった。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、低コストでアオリ調整機能を搭載できる撮像装置を提供することである。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、カメラユニットとレンズユニットとを連結して構成した撮像装置において、前記カメラユニットと前記レンズユニットとを連結する部分に、光軸方向の厚みが円周方向に連続変化するテーパ状の光軸傾き調整リングを挟み込み、前記光軸傾き調整リングの円周方向の回動角度を回動調整することで前記カメラユニットに対する前記レンズユニットの光軸の傾き（アオリ）を調整した状態でこれら三者を固定する固定手段を備えた構成としたものである。

この構成では、カメラユニットとレンズユニットとを連結する部分に挟み込んだテーパ状の光軸傾き調整リングを回動調整してこれら三者を固定手段で固定するだけの簡単な構成で、カメラユニットに対するレンズユニットの光軸の傾き（アオリ）を調整することができ、撮像装置の構造を大幅に変更することなく、低コストでアオリ調整機能を撮像装置に搭載することができる。

この場合、請求項２のように、テーパ状の光軸傾き調整リングを２個備え、カメラユニットとレンズユニットとを連結する部分に、２個の光軸傾き調整リングを重ね合わせた状態で挟み込んだ構成としても良い。このようにすれば、２個の光軸傾き調整リングの円周方向の回動角度を個別に回動調整することで、カメラユニットに対するレンズユニットの光軸の傾きを３６０°全方向で高精度に調整することができる。

但し、本発明は、光軸傾き調整リングを１個だけ設けた構成としても良く、この場合でも、光軸傾き調整リングを挟み込む連結部分の端面を、該光軸傾き調整リングのテーパ面と同様のテーパ面に形成すれば、２個の光軸傾き調整リングを重ね合わせた場合と同様に、カメラユニットに対するレンズユニットの光軸の傾きを３６０°全方向で高精度に調整することができる。尚、本発明は、光軸傾き調整リングを１個だけ設ける場合に、光軸傾き調整リングを挟み込む連結部分の端面をテーパ状に形成しない構成としても良く、この場合でも、光軸傾き調整リングの円周方向の回動角度を回動調整することでレンズユニットの光軸の傾きを小さくすることができる。

また、請求項３のように、カメラユニットとレンズユニットのいずれか一方のユニットの円筒連結部の外周面に形成された雄ねじ部に螺合された高さ調整用ナットを固定手段として用い、他方のユニットの円筒連結部の内周面に形成された雌ねじ部を前記一方のユニットの円筒連結部の雄ねじ部に螺合することで両ユニットを連結すると共に、前記他方のユニットの円筒連結部の端面と前記高さ調整用ナットとの間に前記光軸傾き調整リングを挟み込んだ構成とすると良い。この場合、カメラユニットに対するレンズユニットの高さ位置を調整する高さ調整用ナットを備えた構成の撮像装置であれば、光軸傾き調整リングを追加するだけでアオリ調整機能を持たせることができ、極めて低コストでアオリ調整機能を撮像装置に搭載することができる。

上述した請求項１〜３に係る発明において、請求項４のように、カメラユニットとレンズユニットのいずれか一方のユニットは、ユニット本体と、これとは別体の段付き円筒連結部材とを備え、前記段付き円筒連結部材内周側の段差面を高さ基準面とし、前記ユニット本体を前記段付き円筒連結部材の大径部内周側に回動可能に嵌合して前記ユニット本体の端面を前記段付き円筒連結部材内周側の高さ基準面に当接させると共に、前記ユニット本体の外周面のうちの前記段付き円筒連結部材の大径部内周面と重なる部分に円周方向に延びる断面Ｖ形のテーパ溝を形成し、前記段付き円筒連結部材に対する前記ユニット本体の円周方向の回動角度を回動調整することで前記ユニット本体の光軸の傾きを調整した状態で、前記段付き円筒連結部材の大径部の複数箇所に形成したねじ孔に締め込んだ複数の固定ねじの先端部を前記テーパ溝のうちの前記高さ基準面側のテーパ面に圧接させることで、前記ユニット本体の端面を前記高さ基準面に圧接させた状態で固定するようにしても良い。このようにすれば、２箇所にアオリ調整機能を設けることができ、アオリ調整をより広範囲に且つより精度良く行うことができる。

図１は本発明の一実施例における撮像装置の主要部の構成を示す正面図である。図２は撮像装置の主要部の縦断面図である。図３は撮像装置の主要部の分解図である。図４（ａ）と（ｂ）は上側の光軸傾き調整リングの平面図と側面図で、図４（ｃ）と（ｄ）は下側の光軸傾き調整リングの平面図と側面図である。図５は２個の光軸傾き調整リングを重ね合わせた状態の平面図である。図６は第２のアオリ調整機構の構成を示す拡大縦断面図である。

以下、本発明を実施するための形態を具体化した一実施例を説明する。
本実施例の撮像装置は、例えば、部品実装機、工作機械等に搭載される。
図１〜図３に示すように、本実施例の撮像装置は、カメラユニット１１とレンズユニット１２とを連結して構成され、カメラユニット１１の内部には撮像素子１３が組み付けられ、レンズユニット１２の内部にはレンズ１４が組み付けられている。設計上は、撮像素子１３の光軸とレンズ１４の光軸とが一致するように各部品の寸法が設計されているが、実際には、取付誤差や部品公差等によりカメラユニット１１の撮像素子１３に対するレンズユニット１２のレンズ１４の光軸の傾き（アオリ）が不可避的に発生する。

そこで、本実施例の撮像装置は、以下に説明する２種類のアオリ調整機構２３，３１を搭載している。
まず、カメラユニット１１とレンズユニット１２との連結構造と第１のアオリ調整機構２３の構成を説明する。

カメラユニット１１には、円筒連結部１５（固定手段）が撮像素子１３の光軸と同心状にレンズユニット１２側に突出するように形成され、該円筒連結部１５の内周面には、雌ねじ部１６が形成されている。

一方、レンズユニット１２は、レンズ１４を内蔵したユニット本体１７と、これとは別体の段付き円筒連結部材１８とを備え、ユニット本体１７に対して後述する第２のアオリ調整機構３１を介して段付き円筒連結部材１８が固定され、この段付き円筒連結部材１８の小径部の外周面に雄ねじ部１９が形成されている。

このレンズユニット１２の雄ねじ部１９に高さ調整用ナット２０（固定手段）が螺合された上で、該雄ねじ部１９に、２個の光軸傾き調整リング２１，２２が回動可能に挿通され、更に、該雄ねじ部１９にカメラユニット１１の雌ねじ部１６が締め込まれることで、カメラユニット１１とレンズユニット１２とが連結されている。これにより、カメラユニット１１の円筒連結部１５の端面と高さ調整用ナット２０との間に、２個の光軸傾き調整リング２１，２２が重ね合わされた状態で挟み込まれ、カメラユニット１１の雌ねじ部１６の締め付け力又は高さ調整用ナット２０の締め付け力により固定されている。

図４（ａ）〜（ｄ）に示すように、各光軸傾き調整リング２１，２２は、光軸方向の厚みが円周方向に連続変化するテーパ状に形成され、各光軸傾き調整リング２１，２２の外周部の所定位置には、外側に突出する回動角度調整用の摘み部２１ａ，２２ａが形成されている。本実施例では、上側の光軸傾き調整リング２１は、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、厚み寸法が最も厚い部分に回動角度調整用の摘み部２１ａが形成され、下側の光軸傾き調整リング２２は、図４（ｃ）、（ｄ）に示すように、厚み寸法が最も薄い部分に回動角度調整用の摘み部２２ａが形成されている。尚、各光軸傾き調整リング２１，２２の外周部には、外部から見える位置に回動角度を示す目盛り等を付しても良い。以上説明した構成により、２個の光軸傾き調整リング２１，２２を用いた第１のアオリ調整機構２３が構成されている。

上記構成の撮像装置において、レンズユニット１２の雄ねじ部１９に螺合された高さ調整用ナット２０とカメラユニット１１の円筒連結部１５の端面との間に２個の光軸傾き調整リング２１，２２が挟み込まれて締め付け固定された状態で、カメラユニット１１の撮像素子１３に対するレンズユニット１２の光軸の傾き（アオリ）が発生している場合は、第１のアオリ調整機構２３を用いて、次の手順でアオリを調整する。

まず、高さ調整用ナット２０又はカメラユニット１１の雌ねじ部１６を少し緩めて２個の光軸傾き調整リング２１，２２が円周方向に回動可能な状態とする。この後、レンズユニット１２の光軸の傾き（アオリ）を小さく又は０とするように２個の光軸傾き調整リング２１，２２を個別に円周方向に適宜回動させて２個の光軸傾き調整リング２１，２２全体としてのテーパ角度を調整する。この際、図５に示すように、例えば下側の光軸傾き調整リング２２の回動角度調整用の摘み部２２ａのみを円周方向に押して下側の光軸傾き調整リング２２のみを回動させても良いし、或は、上側の光軸傾き調整リング２１のみを回動させても良い。勿論、２個の光軸傾き調整リング２１，２２の両方を個別に回動させても良い。要は、レンズユニット１２の光軸の傾き（アオリ）を小さく又は０とするように２個の光軸傾き調整リング２１，２２の少なくとも片方を適宜回動させれば良い。

その後、高さ調整用ナット２０又はカメラユニット１１の円筒連結部１５の雌ねじ部１６を締め付けて、高さ調整用ナット２０とカメラユニット１１の円筒連結部１５の端面との間に２個の光軸傾き調整リング２１，２２を挟み付けて固定する。これにより、雄ねじ部１９のねじ山と、雌ねじ部１６や高さ調整用ナット２０のねじ溝との間の遊び（ガタ）の範囲内でレンズユニット１２が傾いて、高さ調整用ナット２０の端面と光軸傾き調整リング２１の端面とが密着し、且つ、光軸傾き調整リング２１の端面とカメラユニット１１の円筒連結部１５の端面とが密着した状態となることで、２個の光軸傾き調整リング２１，２２全体としてのテーパ角度によってレンズユニット１２の光軸の傾き（アオリ）が小さく又は０となるように調整される。

次に、第２のアオリ調整機構３１の構成を説明する。
図２、図３、図６に示すように、レンズユニット１２の段付き円筒連結部材１８の内周側の段差面が高さ基準面３２となっている。レンズユニット１２のユニット本体１７を段付き円筒連結部材１８の大径部内周側に回動可能に嵌合して該ユニット本体１７の端面を段付き円筒連結部材１８内周側の高さ基準面３２に当接させると共に、ユニット本体１７の外周面のうちの段付き円筒連結部材１８の大径部内周面と重なる部分に円周方向に延びる断面Ｖ形のテーパ溝３３を形成し、段付き円筒連結部材１８に対するユニット本体１７の円周方向の回動角度を回動調整することでユニット本体１７の光軸の傾きを調整した状態で、段付き円筒連結部材１８の大径部の複数箇所（例えば３箇所）に形成したねじ孔３４に締め込んだ複数の固定ねじ３５の先端部をテーパ溝３３のうちの高さ基準面３２側のテーパ面に圧接させることで、ユニット本体１７の端面を高さ基準面３２に圧接させた状態で固定する。

この第２のアオリ調整機構３１を用いて、ユニット本体１７の光軸の傾きを調整する場合は、段付き円筒連結部材１８のねじ孔３４に締め付けられた複数の固定ねじ３５をそれぞれ少しずつ緩めて、ユニット本体１７と段付き円筒連結部材１８を円周方向に回動可能な状態とする。この後、段付き円筒連結部材１８に対するユニット本体１７の円周方向の回動角度を回動調整することでユニット本体１７の光軸の傾きを調整した状態で、複数の固定ねじ３５をそれぞれ締め付けることで、各固定ねじ３５の先端部をテーパ溝３３のうちの高さ基準面３２側のテーパ面に圧接させて、ユニット本体１７の端面を高さ基準面３２に圧接させた状態で固定する。これにより、レンズユニット１２のユニット本体１７の光軸の傾き（アオリ）を第２のアオリ調整機構３１によっても調整することができる。

以上説明した本実施例の第１のアオリ調整機構２３は、カメラユニット１１とレンズユニット１２とを連結する部分に挟み込んだテーパ状の光軸傾き調整リング２１，２２を回動調整してこれら三者を固定手段（高さ調整用ナット２０とカメラユニット１１の円筒連結部１５）で固定するだけの簡単な構成で、カメラユニット１１に対するレンズユニット１２の光軸の傾き（アオリ）を調整することができ、撮像装置の構造を大幅に変更することなく、低コストでアオリ調整機能を撮像装置に搭載することができる。

更に、本実施例では、テーパ状の光軸傾き調整リング２１，２２を２個備え、高さ調整用ナット２０とカメラユニット１１の円筒連結部１５の端面との間に２個の光軸傾き調整リング２１，２２を重ね合わせて挟み込んでいるため、２個の光軸傾き調整リング２１，２２の円周方向の回動角度を個別に回動調整することで、カメラユニット１１に対するレンズユニット１２の光軸の傾きを３６０°全方向で高精度に調整することができる。

但し、本発明は、光軸傾き調整リングを１個だけ設けた構成としても良く、この場合でも、光軸傾き調整リングを挟み込む連結部分の端面（高さ調整用ナット２０又はカメラユニット１１の円筒連結部１５の端面）を、該光軸傾き調整リングのテーパ面と同様のテーパ面に形成すれば、２個の光軸傾き調整リング２１，２２を重ね合わせた場合と同様に、カメラユニット１１に対するレンズユニット１２の光軸の傾きを３６０°全方向で高精度に調整することができる。尚、本発明は、光軸傾き調整リングを１個だけ設ける場合に、光軸傾き調整リングを挟み込む連結部分の端面をテーパ状に形成しない構成としても良く、この場合でも、光軸傾き調整リングの円周方向の回動角度を回動調整することでレンズユニット１２の光軸の傾きを小さくすることができる。

また、本実施例では、レンズユニット１２の段付き円筒連結部材１８の雄ねじ部１９に螺合した高さ調整用ナット２０を固定手段として用い、カメラユニット１１の円筒連結部１５の端面と高さ調整用ナット２０との間に光軸傾き調整リング２１，２２を挟み込んだ構成としているため、カメラユニット１１に対するレンズユニット１２の高さ位置を調整する高さ調整用ナット２０を備えた構成の撮像装置であれば、１個又は２個の光軸傾き調整リング２１，２２を追加するだけでアオリ調整機能を持たせることができ、極めて低コストでアオリ調整機能を撮像装置に搭載することができる利点がある。

また、本実施例では、第１のアオリ調整機構２３に加え、第２のアオリ調整機構３１を設けている。この第２のアオリ調整機構３１は、レンズユニット１２のユニット本体１７を段付き円筒連結部材１８の大径部内周側に回動可能に嵌合して該ユニット本体１７の端面を段付き円筒連結部材１８内周側の高さ基準面３２に当接させると共に、ユニット本体１７の外周面のうちの段付き円筒連結部材１８の大径部内周面と重なる部分に円周方向に延びる断面Ｖ形のテーパ溝３３を形成し、段付き円筒連結部材１８に対するユニット本体１７の円周方向の回動角度を回動調整することでユニット本体１７の光軸の傾きを調整した状態で、段付き円筒連結部材１８の大径部の複数箇所に形成したねじ孔３４に締め込んだ複数の固定ねじ３５の先端部をテーパ溝３３のうちの高さ基準面３２側のテーパ面に圧接させることで、ユニット本体１７の端面を高さ基準面３２に圧接させた状態で固定するようにしたので、第１のアオリ調整機構２３とは別に、第２のアオリ調整機構３１によってもアオリを調整することができ、アオリ調整をより広範囲に且つより精度良く行うことができる。

但し、本発明は、第２のアオリ調整機構３１を省略して、第１のアオリ調整機構２３のみを設けた構成としても良い。
また、本実施例では、レンズユニット１２の段付き円筒連結部材１８の外周面に雄ねじ部１９を形成し、カメラユニット１１の円筒連結部１５の内周面に雌ねじ部１６が形成を形成したが、雄ねじ部と雌ねじ部の関係を逆にしても良い。つまり、カメラユニットの円筒連結部の外周面に形成した雄ねじ部に高さ調整用ナットを螺合すると共に、このカメラユニットの円筒連結部の雄ねじ部に、レンズユニットの段付き円筒連結部材の内周面に形成した雌ねじ部を螺合し、この段付き円筒連結部材の端面と高さ調整用ナットとの間に光軸傾き調整リングを挟み込んで固定するようにしても良い。

また、本実施例では、レンズユニット１２のユニット本体１７に段付き円筒連結部材１８を組み付けて第２のアオリ調整機構３１を構成したが、カメラユニット１１をユニット本体と、これとは別体の段付き円筒連結部材とから構成し、このカメラユニット１１のユニット本体に段付き円筒連結部材を組み付けて第２のアオリ調整機構を構成しても良い。

１１…カメラユニット、１２…レンズユニット、１３…撮像素子、１４…レンズ、１５…円筒連結部（固定手段）、１６…雌ねじ部、１７…ユニット本体、１８…段付き円筒連結部材、１９…雄ねじ部、２０…高さ調整用ナット（固定手段）、２１，２２…光軸傾き調整リング、２１ａ，２２ａ…回動角度調整用の摘み部、２３…第１のアオリ調整機構、３１…第２のアオリ調整機構、３２…高さ基準面、３３…テーパ溝、３４…ねじ孔、３５…固定ねじ

Claims

カメラユニットとレンズユニットとを連結して構成した撮像装置において、
前記カメラユニットと前記レンズユニットとを連結する部分に、光軸方向の厚みが円周方向に連続変化するテーパ状の光軸傾き調整リングを挟み込み、前記光軸傾き調整リングの円周方向の回動角度を回動調整することで前記カメラユニットに対する前記レンズユニットの光軸の傾きを調整した状態でこれら三者を固定する固定手段を備えていることを特徴とする撮像装置。
前記テーパ状の光軸傾き調整リングを２個備え、
前記カメラユニットと前記レンズユニットとを連結する部分に、前記２個の光軸傾き調整リングが重ね合わされた状態で挟み込まれていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記カメラユニットと前記レンズユニットのいずれか一方のユニットの円筒連結部の外周面に形成された雄ねじ部に螺合された高さ調整用ナットを前記固定手段として用い、
他方のユニットの円筒連結部の内周面に形成された雌ねじ部を前記一方のユニットの円筒連結部の雄ねじ部に螺合することで両ユニットを連結すると共に、前記他方のユニットの円筒連結部の端面と前記高さ調整用ナットとの間に前記光軸傾き調整リングを挟み込んだ構成としていることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
前記カメラユニットと前記レンズユニットのいずれか一方のユニットは、ユニット本体と、これとは別体の段付き円筒連結部材とを備え、前記段付き円筒連結部材内周側の段差面を高さ基準面とし、
前記ユニット本体を前記段付き円筒連結部材の大径部内周側に回動可能に嵌合して前記ユニット本体の端面を前記段付き円筒連結部材内周側の高さ基準面に当接させると共に、前記ユニット本体の外周面のうちの前記段付き円筒連結部材の大径部内周面と重なる部分に円周方向に延びる断面Ｖ形のテーパ溝を形成し、前記段付き円筒連結部材に対する前記ユニット本体の円周方向の回動角度を回動調整することで前記ユニット本体の光軸の傾きを調整した状態で、前記段付き円筒連結部材の大径部の複数箇所に形成したねじ孔に締め込んだ複数の固定ねじの先端部を前記テーパ溝のうちの前記高さ基準面側のテーパ面に圧接させることで、前記ユニット本体の端面を前記高さ基準面に圧接させた状態で固定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の撮像装置。