JP2013037214A

JP2013037214A - 撮像装置及びステレオカメラ

Info

Publication number: JP2013037214A
Application number: JP2011173689A
Authority: JP
Inventors: Fumiko Sako; 史子酒匂
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2011-08-09
Filing date: 2011-08-09
Publication date: 2013-02-21

Abstract

【課題】調整をした位置からずれることなく撮像センサを固定する。
【解決手段】一方の面には撮像レンズが、他方の面には撮像センサがそれぞれ対向して固定されたハウジングを含む撮像装置であって、撮像レンズを一方の面に固定する第一の固定部材と、撮像センサを他方の面に固定する第二の固定部材と、撮像センサの他方の面に対し垂直な方向以外の方向に対する遊動を規制する規制部材と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置及びステレオカメラに関する。

撮像センサの画素の高密度化が進む一方で、環境認識等の用途に使用される撮像装置では、撮像センサと撮像レンズとの位置調整が厳密に要求さられる場合がある。例えば、２つのカメラを用いて被写体を複数の異なる方向から同時に撮影することにより得られる画像から、その奥行き方向の情報である被写体の距離を測定記録することができるステレオカメラにおいては、２つのカメラ画像の対応する箇所を探索する。

ところが、探索方向と垂直方向に画像がずれていると、正しい対応点が見つけられなくなる、所謂ミスマッチが発生する。垂直方向のずれ量を事前に測定し画像補正を行った場合、ずれ量が大きいと画像補正のための回路規模や必要とされるメモリサイズが大きくなってしまう。そのため、一般的に、カメラ毎の調整ばらつきが小さい方が、小型化や低コスト化がしやすいことが知られている。

特許文献１には、撮像レンズに対して位置調整をした撮像センサの載ったセンサ基板を接着剤で固定する技術が開示されている。また、特許文献２には、ネジ留めの際のずれの影響を少なくするために、一度ネジを締め、ずれ量を測定し、得られたずれ量分を見込んで再調整を行い、ネジを締め直すことにより、撮像レンズに対して位置調整をした撮像センサの載ったセンサ基板をネジで固定する技術が開示されている。

しかしながら、上記特許文献１に開示された接着剤を用いた固定方法では、温度変化等の経時的な位置ずれが発生しやすいという問題がある。また、特許文献２に開示されたネジで固定する方法では、ネジの固定によるずれ量は毎回一定量とは限らないので、撮像センサ基板と撮像レンズの位置を調整した後、撮像センサ基板を固定するネジを締める際に、ネジ座面が回転することにより撮像センサ基板が調整位置から動いてしまい、所望の位置で撮像センサ基板を固定するいという課題は依然として解消されていない。

そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、ネジ留めの際に撮像センサが調整位置からずれないようにすることによって、短いリードタイムで組み付け誤差を少なくすることができる撮像装置及びステレオカメラを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明における撮像装置は、一方の面には撮像レンズが、他方の面には撮像センサがそれぞれ対向して固定されたハウジングを含む撮像装置であって、前記撮像レンズを前記一方の面に固定する第一の固定部材と、前記撮像センサを前記他方の面に固定する第二の固定部材と、前記撮像センサの前記他方の面に対し垂直な方向以外の方向に対する遊動を規制する規制部材と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、調整をした位置からずれることなく撮像センサを固定することができる撮像装置及びステレオカメラが得られる。

本発明の実施形態に係る撮像装置の分解斜視図である。本発明の実施形態に係る撮像装置の断面図である。本発明の実施形態に係る撮像装置が組み付けられ、調整が行われる構成を示す図である。本発明の実施形態に係る光学チャートの例を示す図である。本発明の他の実施形態に係る撮像装置の分解斜視図である。本発明の他の実施形態に係る撮像装置の正面図である。

次に、本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化乃至省略する。本発明は、要するに、撮像センサとセンサ固定ネジとの間に滑り止め部材を設け、滑り止め部材のセンサ固定ネジの軸心方向（撮像センサの取り付け面に対し垂直な方向）以外の方向への自由な動き（遊動）を規制することにより、固定時に撮像センサが調整位置からずれてしまうことを防ぐことが特徴になっている。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。まず、本発明の実施形態に係る撮像装置の構成について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る撮像装置の分解斜視図であり、図２は、本発明の第１実施形態に係る撮像装置の断面図である。

図１、図２において、本発明の実施形態に係る撮像装置１は、ハウジング１１と、撮像レンズ１２と、レンズ固定ネジ１３（図２）と、撮像センサ１４と、滑り止め部材１５と、センサ固定ネジ１６とから構成される。撮像センサ１４は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）のような固体撮像素子を具備している。撮像レンズ１２は複数の光学レンズから構成される。

撮像レンズ１２はレンズ固定ネジ１３（図２）によって、撮像センサ１４は、センサ固定ネジ１６によって、それぞれハウジング１１の対向する面に固定されており、撮像レンズ１２によって結像された像を、撮像センサ１４が撮像する。ハウジング１１は、第一の位置決めピン１７と第二の位置決めピン１８との２本の位置決めピンを備える。

また、滑り止め部材１５は、第一の位置決めピン１７と精密に嵌め合う位置決め穴１９と、第二の位置決めピン１８と嵌め合う位置決め長穴２０と、センサ固定ネジ１６の外径に対して十分大きな穴とを備えている。

次に、本発明の実施形態に係る撮像装置１が組み付けられ、調整が行われる構成について説明する。図３は、本発明の実施形態に係る撮像装置が組み付けられ、調整が行われる構成を示す図である。本発明の実施形態に係る撮像装置１の組み付け調整は、ピント調整と、画像中心調整と、画像回転調整と、が行われる。

撮像装置１は撮像装置治具４に組み付けられ、この組み付けられた撮像装置１に正対する位置に光学チャート２が配置される。ここで、光学チャート２の例を図４に示す。図４は、本発明の実施形態に係る光学チャートの例を示す図である。

本発明の実施形態に係る光学チャート２は、図４に示すように、四隅には、平行線が規則正しく配列され、その線幅と空間の幅は等しく１ｍｍ当たりの空間周波数を示すロンキールーリング２１が、光学チャート２の中央部には、中央を示す十字線２２が、光学チャート２の中央部を横方向に通る水平ライン２３が、光学チャート２の中央部を縦方向に通る垂直ライン２４が、それぞれ描かれている。

光学チャート２は、撮像装置１（ハウジング１１）を支持する撮像装置治具４（又は図示しないハウジング支持部）に対して、調整が行われる度毎に毎回同じ位置に配置されるように校正が取られている。また、光学チャート２の後方には照明装置３が配置されており、光学チャート２を均一に照らす。

撮像装置１の調整は、光学チャート２を撮像し、撮像された光学チャート２の画像によって撮像レンズ１２（図２）と撮像センサ１４（図２）との位置を調整する。まず、撮影した画像のロンキールーリング２１のＭＴＦ値（Modulation Transfer Function：レンズ性能を評価する尺度のひとつで、被写体の持つコントラストを像面上でどれだけ忠実に再現できるかを空間周波数特性として表したもの。）が所定の範囲内に入るように、撮像レンズ１２を光軸方向に位置調整する。これは、レンズ固定ネジ１３（図２）を調節することにより撮像レンズ１２を固定する。

次に、光学チャート２の中心点が撮像センサ１４の画像の中心になり、かつ、光学チャート２の水平ライン２３及び垂直ライン２４が、撮像センサ１４の画像上で水平及び垂直になるように撮像センサ１４の位置を、センサ固定ネジ１６（図２）を調節することにより固定する。

ここで、滑り止め部材１５は、ハウジング１１に具備された第一の位置決めピン１７及び第二の位置決めピン１８により、光軸方向（センサ固定ネジ１６の軸心方向、ハウジング１１の撮像センサ１４が固定される面に対し垂直な方向）以外の方向への自由な動き（遊動）が規制されている。そのため、センサ固定ネジ１６を締める際に、センサ固定ネジ１６の座面の回転による位置ずれを起こすことなく、撮像センサ１４を固定することができるのである。

次に、本発明の他の実施形態について添付図面を参照して説明する。まず、本発明の他の実施形態に係る撮像装置の構成について説明する。図５は、本発明の他の実施形態に係る撮像装置の分解斜視図であり、図６は、本発明の他の実施形態に係る撮像装置の正面図である。

図５において、撮像装置１０は、ハウジング１１０と、撮像レンズ１２０と、レンズ固定ネジ（図示せず）と、撮像センサ１４０と、滑り止め部材１５０と、センサ固定ネジ１６０と、から構成される。

ここで、ハウジング１１０は、複数の突出部１７０を備えている。本発明の他の実施形態においては、本発明の実施形態において説明した、光学チャート２を撮像し、撮像された光学チャート２の画像によって図示しないレンズ固定ネジ１３を調節することにより、撮像レンズ１２０の位置を調整した後に行う。

すなわち、図６に示すように、滑り止め部材１５０の長手方向のハウジング１１０に対向する側面部を、この複数の突出部１７０に突き当てた状態に接するように配置すると共に、板バネ等の弾性部材を用いることにより、滑り止め部材１５０の長手方向の上面部５０及び左面部６０から圧力を加える。なお、この圧力は、滑り止め部材１５０の長手方向の上面部５０及び左面部６０から圧力を加えることが可能なものであれば、弾性部材に限定されることなく、如何なる部材を用いても良い。

これにより、滑り止め部材１５０が突出部１７０に突き当てられた状態で、滑り止め部材１５０は、センサ固定ネジ１６０の軸心方向（ハウジング１１０の撮像センサ１４０が固定される面に対し垂直な方向）以外の方向への自由な動き（遊動）が規制された状態でセンサ固定ネジ１６０を調節することにより固定される。

なお、図６においては、滑り止め部材１５０の長手方向の上面部５０及び左面部６０から圧力を加えるようにしているが、滑り止め部材１５０の長手方向の図示しない下面部及び右面部から圧力を加えるようにしても良い。すなわち、ハウジング１１０の撮像センサ１４０が固定される面に対し水平な複数の方向から滑り止め部材１５０に圧力が加えられるようにすれば良い。

本発明の他の実施形態における突出部１７０は、本発明の実施形態において説明した第一の位置決めピン１７、第二の位置決めピン１８と比較すると、それほど高い精度が要求されない構造の下で、滑り止め部材１５０の自由な動きを規制することができる。これにより、低コストで組み付け精度の高い撮像装置１０を得ることができるのである。

このように、本発明によれば、撮像センサとセンサ固定ネジとの間に滑り止め部材を設けることにより、滑り止め部材は、センサ固定ネジの軸心方向（撮像センサの取り付け面に対し垂直な方向）以外の方向には自由に動かないよう規制されている。

したがって、センサ固定ネジを締めた際に、滑り止め部材を通じてセンサ固定ネジの軸芯方向（撮像センサの取り付け面に対し垂直な方向）の力のみが働くことにより、調整位置からずれることなく撮像センサを固定することができる撮像装置及びステレオカメラを得ることができる。

以上、本発明の好適な実施の形態により本発明を説明した。ここでは特定の具体例を示して本発明を説明したが、特許請求の範囲に定義された本発明の広範囲な趣旨及び範囲から逸脱することなく、これら具体例に様々な修正及び変更が可能である。

１、１０撮像装置
１１、１１０ハウジング
１２、１２０撮像レンズ
１３レンズ固定ネジ
１４、１４０撮像センサ
１５、１５０滑り止め部材
１６、１６０センサ固定ネジ
１７第一の位置決めピン
１８第二の位置決めピン
１９位置決め穴
１７０突出部
２光学チャート
２０位置決め長穴
２１ロンキールーリング
２２十字線
２３水平ライン
２４垂直ライン
３照明装置
４撮像装置治具
５０上面部
６０左面部

特開２００３−３２４６３３号公報特開平０６−００４１３６号公報

Claims

一方の面には撮像レンズが、他方の面には撮像センサがそれぞれ対向して固定されたハウジングを含む撮像装置であって、
前記撮像レンズを前記一方の面に固定する第一の固定部材と、
前記撮像センサを前記他方の面に固定する第二の固定部材と、
前記撮像センサの前記他方の面に対し垂直な方向以外の方向に対する遊動を規制する規制部材と、
を含むことを特徴とする撮像装置。
前記規制部材は、前記撮像センサと前記第一の固定部材との間に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記他方の面には複数の突起部が、前記規制部材には複数の穿孔部がそれぞれ設けられており、前記複数の突起部が前記複数の穿孔部にそれぞれ挿入されることにより、前記他方の面に対し垂直な方向以外の方向に対する遊動が規制されることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
前記他方の面には複数の突起部が設けられており、前記複数の突起部に対して前記規制部材が当接されると共に、前記他方の面に対し水平な複数の方向から前記規制部材に対して圧力が加えられることにより、前記他方の面に対し垂直な方向以外の方向に対する遊動が規制されることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
前記ハウジングを支持する支持部材と光源との間に光学チャートが配置され、前記第一の固定部材は、前記光源から発せられる光により照射された前記光学チャートを撮像した画像から得られるレンズ特性が所定の値となる位置に固定されることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の撮像装置。
前記第二の固定部材は、前記光源から発せられる光により照射された前記光学チャートを撮像した画像と、前記光学チャートに描かれている画像とが一致する位置に固定されることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
請求項１から６の何れか１項に記載の撮像装置を含むことを特徴とするステレオカメラ。