JP2014179713A - 撮像素子のアオリ調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ビデオカメラ、デジタルカメラ等の光学機器に搭載された撮像素子の撮像面に関し、ピント状態を保持したままアオリ調整が行えるアオリ調整装置を提供する。
【解決手段】アオリ調整装置１は、光軸方向に移動可能に配される軸方向移動部材５、及び、撮像素子８を搭載したボード部材９に対して支持され、撮像素子８が露出するように配されるアオリ支持板１０を具備する。アオリ支持板１０は、Ｘ方向及びＸ方向と垂直なＹ方向において、それぞれ２点で軸方向移動部材５及びボード部材９に対して変位可能に支持されており、Ｘ方向における２点の支持部１０ｇ及びＹ方向における２点の支持部１０ｄを、同一の面内となるように位置させるとともに、その面内に撮像素子８を位置させたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ビデオカメラ、デジタルカメラ等の光学機器に搭載される撮像素子（ＣＣＤ）の撮像面を調整するアオリ調整装置に関する。

従来、上記したような光学機器には、撮像素子の撮像面を調整するアオリ調整装置が組み込まれている。通常、アオリ調整装置は、例えば、光学機器の筐体内の所定の位置に撮像素子を実装した基板を組み込んだ際、寸法公差や製造誤差によって撮像面が対物レンズに対して正確に直交していないときに、撮像素子を変位（パン方向／チルト方向に変位）させて適正な状態にするために用いられる（例えば、特許文献１，２参照）。また、デジタルカメラの分野では、遠近による被写体のゆがみを補正したり、斜めの被写体に対して広範囲に焦点を合わせたい場合等、撮影者の操作によってアオリ調整が行えるようにアオリ調整装置を配設することがある。

特開２００７−２５９１６６号 特開２００８−２７８１２４号

しかしながら、従来のアオリ調整装置は、撮像面の位置を調整するために、撮像素子をパン方向／チルト方向に回動させるための支持点が、撮像面から光軸方向にずれているため、撮像素子の調整操作に伴って焦点がずれるという問題が生じる。また、支持点が撮像面から光軸方向にずれていると、焦点が合った状態であってもアオリ調整することにより撮像面の位置が光軸方向にシフトすることから、撮影者がアオリ調整するときにピンボケが発生するという問題も生じる。

本発明は、上記した問題に着目してなされたものであり、ビデオカメラ、デジタルカメラ等の光学機器に搭載された撮像素子の撮像面に関し、ピント状態を保持したままアオリ調整が行えるアオリ調整装置を提供することを目的とする。

上記した目的を達成するために、本発明は、光軸方向に移動可能に配される軸方向移動部材、及び、撮像素子を搭載したボード部材に対して支持され、前記撮像素子が露出するように配されるアオリ支持板を具備する撮像素子のアオリ調整装置であって、前記アオリ支持板は、Ｘ方向及びＸ方向と垂直なＹ方向において、それぞれ２点で前記軸方向移動部材及びボード部材に対して変位可能に支持されており、前記Ｘ方向における２点の支持部及び前記Ｙ方向における２点の支持部を、同一の面内となるように位置させるとともに、前記面内に前記撮像素子を位置させたことを特徴とする。

上記した構成では、アオリ支持板が、Ｘ方向及びＹ方向において、それぞれ２点支持されており、Ｘ方向における２点の支持部及びＹ方向における２点の支持部を同一の面内となるように位置させ、かつ、その面内に撮像素子を位置させたため、撮像素子のＸ方向周りの回動の支持部、及びＹ方向周りの回動の支持部を、光軸方向において撮像素子と一致（光軸方向にずれていない）させることができ、これにより、アオリ操作した際に焦点ずれが生じることを防止することが可能となる。

なお、上記した構成において、同一の面内とは、Ｘ方向における２点の支持部及びＹ方向における２点の支持部が１つの面内にあるように配置さることを意味するが、Ｘ方向における２点の支持部を含む面、及びＹ方向における２点の支持部を含む面が光軸方向に多少ずれた状態になっていても良い。すなわち、アオリ支持板の支持部（パン操作の支持部、及びチルト操作の支持部）の位置が、撮像素子の光軸方向長さの範囲内に存在していれば、アオリ操作するに際して、撮像素子の焦点がずれることが抑制される。

本発明に係るアオリ調整装置によれば、ビデオカメラ、デジタルカメラ等の光学機器に搭載された撮像素子の撮像面に関し、ピント状態を保持したままアオリ調整を行なうことが可能となる。

本発明に係るアオリ調整装置の一実施形態を示す分解斜視図。 図１に示すアオリ調整装置の正面側の斜視図。 図１に示すアオリ調整装置の背面側の斜視図。 図１に示すアオリ調整装置の正面図。 図４のＡ−Ａ線に沿った断面図。 図４のＢ−Ｂ線に沿った断面図。 図１に示すアオリ調整装置の背面図。 （ａ）は図１に示す軸方向移動部材の部分の正面図、（ｂ）はアオリ支持板の支持部を側面から見た部分断面図。

以下、本発明に係るアオリ調整装置の一実施形態を図１から図８を参照して説明する。
これらの図において、図１は分解斜視図、図２は正面側の斜視図、図３は背面側の斜視図、図４は正面図、図５は図４のＡ−Ａ線に沿った断面図、図６は図４のＢ−Ｂ線に沿った断面図、図７は背面図、そして、図８（ａ）は軸方向移動部材の部分の正面図、図８（ｂ）はアオリ支持板の支持部を側面から見た部分断面図である。

なお、図においてＺ方向は、後述する撮像素子の撮像面に対して垂直となる光軸に沿う方向、Ｚ方向と垂直なＸ方向は撮像素子のパン方向、Ｘ方向と垂直なＹ方向は撮像素子のチルト方向と定義する。このため、撮像素子がＸ方向の周りに回動（Ｘ軸を軸芯とした回動）することで撮像素子はチルト駆動され、撮像素子がＹ方向の周りに回動（Ｙ軸を軸芯とした回動）することで撮像素子はパン駆動される。

アオリ調整装置１は、各種の光学機器の筐体に組み込まれる板状のベース２Ａとベース２Ａに取り付けられるフレーム２Ｂを備えている。前記ベース２Ａには、モータ保持部２ａが起立して形成されており、この部分に駆動モータ（図示せず）が装着されている。また、フレーム２Ｂは、４本の板状の脚部２ｂを具備した平行リンク構造となっており、その頂部には、ベース２Ａと平行となる天板２ｃを備えている。すなわち、リンク構造となるフレーム２Ｂは、モータ保持部２ａに装着される駆動モータ（図示せず）が駆動されることで、以下のブラケットを介してＺ方向に撓むように変位可能となっている。

フレーム２Ｂには、ブラケット３が一体的に固定されている。このブラケット３は、前記天板２ｃと面接して固定される天板３ａと、前記各脚部２ｂと平行となるように天板３ａの後端側で垂下するモータ保持部３ｂと、モータ保持部３ｂの下端中央部で前方側に屈曲した屈曲部３ｃとを備えている。そして、この屈曲部３ｃは、前記モータ保持部２ａを超えて前方に延びており、先端が下方に屈曲して当接部３ｄを形成し、この部分にモータ保持部２ａに保持された前記駆動モータ（図示せず）の駆動軸が当接して、当接部３ｄを押圧するようになっている。これにより、フレーム２Ｂは、上記したように、モータ保持部２ａに装着される駆動モータ（図示せず）が駆動されることで、ブラケット３を介してＺ方向に撓むように変位する。

前記ブラケット３には、光軸方向に移動可能に支持されるＣＣＤ平行移動ジョイント（軸方向移動部材）５が固定される。このＣＣＤ平行移動ジョイント５は、矩形形状に形成され、開口５ｂを有する枠部５ａと、枠部５ａの４つの角で後方側に向けて突出形成された取り付け脚部５ｃとを備えており、各取り付け脚部５ｃにビス６を装着することでブラケット３に固定される。

前記ＣＣＤ平行移動ジョイント５には、必要に応じて補強板７が取着される。この補強板７は、必ずしも設ける必要はないが、このような補強板７を枠部５ａの裏面に取着することでＣＣＤ平行移動ジョイント５の強度を向上することが可能となる。

前記ブラケット３とＣＣＤ平行移動ジョイント５との間には、撮像素子（ＣＣＤ）８を搭載したボード部材９が介在するように配設される。このボード部材９は、前記撮像素子８に加えＣＰＵやメモリ等の素子が実装された基板（ＰＣ板）９ａと、基板９ａに面接するように取着される放熱部９ｂとを備えている。また、本実施形態の放熱部９ｂには、基板９ａに対して所定の隙間を介在し、基板９ａと平行に配される放熱板９ｃが一対の伝熱部９ｄを介して熱的に接続されている。すなわち、伝熱部９ｄは、基板９ａに併設される板状の放熱板９ｃに突出形成されており、伝熱部９ｄが放熱部９ｂに当て付けられることで、撮像素子８及び基板９ａで発生した熱は、放熱部９ｂ及び放熱板９ｃを介して冷却されるようになっている。

前記ＣＣＤ平行移動ジョイント５、及び、ボード部材９には、アオリ支持板１０が支持されている。このアオリ支持板１０は、撮像素子８をチルト駆動（Ｘ軸を軸芯とした回動駆動）、及びパン駆動（Ｙ軸を軸芯とした回動駆動）する機能、換言すればアオリ駆動させる機能を備えており、本実施形態のアオリ支持板１０は、撮像素子８を露出させる矩形の開口１０ａを有する枠体として形成されている。

アオリ支持板の枠部１０ｂの外側周囲は、フランジ１０ｃとなってボード部材９側に垂下しており、枠部の上下の辺のそれぞれの中央には、フランジ１０ｃと一体的に支持部１０ｄが形成されている。支持部１０ｄは、図１及び図８（ａ）に示すように、Ｙ軸上に２箇所形成されており、図８（ｂ）に示すように、フランジ１０ｃと一体となってボード部材側に垂下し、その下端は直角に屈曲され、その屈曲部１０ｅにボード部材側からビス１２が装着できるように開口１０ｆが形成されている。すなわち、アオリ支持板１０は、Ｙ軸上の上下の２点の支持部１０ｄがビス１２によってＣＣＤ平行移動ジョイント５及び補強板７に対して固定されることで、Ｙ軸を中心にしてパン方向に回動できるようになっている。

また、アオリ支持板の枠部１０ｂの左右の辺のそれぞれの中央には、フランジ１０ｃと一体的に支持部１０ｇが形成されている。支持部１０ｇは、図１及び図８（ａ）に示すように、Ｙ軸と垂直に交差するＸ軸上に２箇所形成されており、図８（ｂ）に示すように、フランジ１０ｃと一体となってボード部材側に垂下し、その下端は直角に屈曲され、その屈曲部１０ｈにＣＣＤ平行移動ジョイント５側からビス１４が装着できるように開口１０ｉが形成されている。すなわち、Ｘ軸上の２箇所の支持部１０ｇをビス１４によってボード部材９に固定することで、ボード部材９は、Ｘ軸を中心にしてチルト方向に回動できるようになっている。なお、本実施形態では、ビス１４は、前記ボード部材９を構成する基板９ａに面接するように取着された放熱部９ｂに対して固定される。

前記基板９ａに実装された撮像素子８は、図４に示すように、アオリ支持板の枠部１０ｂから露出するように配設されており、撮像素子８は、その中心が、前記Ｘ軸とＹ軸の交点に一致するように位置合わせされていることが好ましい。すなわち、撮像素子８の撮像面８ａの中心位置を、パン方向の回動駆動軸（Ｙ軸）とチルト方向の回動駆動軸（Ｘ軸）の交点に一致させておくことが好ましい。

また、前記アオリ支持板の枠部１０ｂのＹ方向における支持部１０ｄ、及びＸ方向における支持部１０ｇは、図８（ｂ）に示すように、同一の面内（この面を符号Ｐで示す）となるように位置されており、その面Ｐ内に撮像素子８が位置するように設定されている。この場合、光軸方向に多少の肉厚を有する撮像素子８を面Ｐ内に位置させれば良いが、厳密には、撮像素子８の撮像面８ａが面Ｐ内となるように位置合わせしておくことが好ましい。

なお、アオリ支持板１０のＣＣＤ平行移動ジョイント５（補強板７）に対する固定、及びボード部材９（放熱部９ｂ）に対する固定に際しては、図８（ｂ）に示すように、各支持部に、光軸方向に所定の長さを有するスペーサ（カラー）１２Ａ，１４Ａを配設しておくことが好ましい。このようなスペーサ１２Ａ，１４Ａは、前記アオリ支持板１０をビス１２，１４によってＣＣＤ平行移動ジョイント５（補強板７）、及びボード部材９（放熱部９ｂ）に対して固定するに際し、支持部１０ｄ，１０ｇとの間に介在される。このようなスペーサ１２Ａ，１４Ａを介在させることで、アオリ支持板１０のアオリ動作を安定化し、かつ、その回動の変位量を調整することが可能となる。

上記したように配設されるアオリ支持板１０によれば、ボード部材９に対して光軸方向に駆動力を与えることで、撮像素子８のアオリ調整を行なうことが可能となる。この場合、アオリ支持板１０は、Ｙ方向の２点、及びＸ方向の２点で支持された状態（支持部１０ｄ，１０ｇ）となっているため、ボード部材９の各支持部に対応する位置のいずれか一方を光軸方向に沿って押圧することで、撮像素子８を、チルト方向のみ、或いは、パン方向のみに回動させることが可能となる。

例えば、Ｙ方向の２点の支持部１０ｄの内、上側の支持部に対応する位置で、ボード部材９を光軸方向に沿って押圧することで、Ｘ方向２点で支持された支持部１０ｇを中心としてボード部材９（撮像素子８）をＸ軸周りに回動（チルト方向の回動）させることができる。すなわち、駆動する押圧ポイントを支持部１０ｄ上にすることによって、アオリ支持板１０を変位させずに、ボード部材９（撮像素子８）をチルト方向のみに回動させることが可能となる。

また、例えば、Ｘ方向の２点の支持部１０ｇの内、図１で示す右側の支持部に対応する位置で、ボード部材９を光軸方向に沿って押圧することで、Ｙ方向２点で支持された支持部１０ｄを中心としてボード部材９（撮像素子８）をＹ軸周りに回動（パン方向の回動）させることができる。すなわち、駆動する押圧ポイントを支持部１０ｇ上にすることによって、ボード部材９（撮像素子８）をアオリ支持板１０とともにパン方向のみに回動させることが可能となる。

本実施形態では、上述したように、ボード部材９の撮像素子８の裏面側にブラケット３を配設しており、このブラケット３にアオリ調整用の２つの駆動モータ（チルト駆動モータ２０／パン駆動モータ２１）を配設している。この場合、各駆動モータは、それぞれの駆動軸２０ａ，２１ａが、モータの正転／逆転駆動に伴って光軸方向に沿って進退するように構成されており、各駆動軸２０ａ，２１ａの先端は球面状に形成されてボード部材９を構成する放熱板９ｃを押圧するようになっている。これにより、チルト駆動モータ２０を駆動することで、ボード部材９に実装された撮像素子８をチルト方向のみに回動することができ、パン駆動モータ２１を駆動することで、ボード部材９に実装された撮像素子８をアオリ支持板とともにパン方向のみに回動することができる。なお、ボード部材９を押圧する位置は、支持部１０ｄ，１０ｇに対応する位置以外でも良いが、支持部１０ｄ，１０ｇに対応する位置にすることにより、撮像素子８をチルト方向のみ、或いは、パン方向のみに駆動することができ、アオリ調整を容易に行なうことができる。

また、前記ブラケット３とボード部材９（放熱板９ｃ）との間には、各駆動モータ２０，２１が駆動した際、ボード部材９（放熱板９ｃ）が安定して変位できるように引張バネ３０が配設されている。引張バネ３０は、一端がブラケット３に係止されるとともに、他端がボード部材９（放熱板９ｃ）に係止されており、両部材を接近する方向に付勢力を与えている。すなわち、駆動モータ２０，２１が正転駆動されると、ボード部材９は引張バネ３０の付勢力に抗して押圧作用を受け（調整操作が行われる）、駆動モータ２０，２１が逆転駆動されると、引張バネ３０の引張力により、ボード部材９は、常に駆動モータ２０，２１の駆動軸に安定して当接した状態を維持する。この場合、引張バネ３０は、図７に示すように、駆動モータ２０と駆動モータ２１を結ぶ線Ｌ上（特に、その線上の中間点）に配設することで、アオリ調整時のボード部材９のがたつきを確実に防止して、安定した調整操作を行なうことが可能となる。

上記したようなアオリ調整装置１によれば、撮像素子８の撮像面８ａのチルト方向及びパン方向の回動中心を、撮像素子８の撮像面８ａに一致させることができ、これにより撮像素子８の調整操作時（回動操作）に、撮像素子８が光軸方向にぶれが発生することはなく、焦点ずれが生じることはない。

また、ビデオカメラやデジタルカメラのように、撮影者がアオリ調整を行なう場合においても、アオリ調整時に焦点位置がずれることがないため、ピンボケが発生するようなことは無い。すなわち、焦点が合った状態でアオリ調整した際、撮像面の位置が光軸方向にシフトすることがないことからピンボケが発生することもない。

なお、光軸方向への焦点位置の微調整は、上述したように、ベース２Ａに形成されたモータ保持部２ａに装着される駆動モータ（図示せず）を駆動しブラケット３の当接部３ｄを押圧することで行なうことが可能である。

また、上記した構成では、アオリ調整を２つの駆動モータ２０，２１を介して行なうようにしたが、アオリ調整装置としては、このような駆動モータを配設しない構成であっても良い。例えば、上記した駆動モータ２０，２１が配設される位置に、ボード部材９を押圧する微調整ネジ（第１の微調整ネジ、第２の微調整ネジ）を配設し、その先端を球面仕上げしてボード部材９に当接させておいても良い。このような構成では、実際のレンズを組み込んだ状態で画像をモニターしながら撮像素子８の微調整作業を行ない、撮像素子８の撮像面の位置が適切な状態となったときに接着剤で固定し、工場出荷することが可能となる。すなわち、調整作業時に焦点ずれを生じさせることなく、容易に撮像素子８の位置を最適な状態に設定することが可能となる。

或いは、上記した駆動モータ２０，２１の駆動軸２０ａ，２１ａに、治具（例えば、マイナスドライバ）によって回転操作可能な調整操作部（溝部等）を形成しておき、駆動モータの駆動以外にも、手動操作によってアオリ調整を行なえるようにしても良い。このように構成することで、アオリ調整操作の作業効率の向上が図れるようになる。

１ アオリ調整装置
３ ブラケット
５ ＣＣＤ平行移動ジョイント（軸方向移動部材）
８ 撮像素子
８ａ 撮像面
９ ボード部材
９ａ 基板
９ｂ 放熱部
９ｃ 放熱板
１０ アオリ支持板
１０ｄ，１０ｇ 支持部
２０，２１ 駆動モータ
３０ 引張バネ

Claims (5)

1. 光軸方向に移動可能に配される軸方向移動部材、及び、撮像素子を搭載したボード部材に対して支持され、前記撮像素子が露出するように配されるアオリ支持板を具備する撮像素子のアオリ調整装置であって、
   前記アオリ支持板は、Ｘ方向及びＸ方向と垂直なＹ方向において、それぞれ２点で前記軸方向移動部材及びボード部材に対して変位可能に支持されており、
   前記Ｘ方向における２点の支持部及び前記Ｙ方向における２点の支持部を、同一の面内となるように位置させるとともに、前記面内に前記撮像素子を位置させたことを特徴とする撮像素子のアオリ調整装置。
2. 前記軸方向移動部材は、前記ボード部材の撮像素子の裏面側に位置するブラケットを有しており、
   前記ブラケットは、前記Ｘ方向における２点の支持部の内、いずれか一方の支持部上の位置で前記ボード部材を光軸方向に押圧駆動する第１の駆動モータと、前記Ｙ方向における２点の支持部の内、いずれか一方の支持部上の位置で前記ボード部材を光軸方向に押圧駆動する第２の駆動モータと、を保持しており、
   前記第１の駆動モータと第２の駆動モータを結ぶ線上に、前記ブラケットとボード部材に係止される引張バネを配設したことを特徴とする、請求項１に記載の撮像素子のアオリ調整装置。
3. 前記第１の駆動モータ及び第２の駆動モータの駆動軸は、手動操作によって軸方向に移動可能であり、前記ボード部材を軸方向に押圧駆動可能であることを特徴とする、請求項２に記載の撮像素子のアオリ調整装置。
4. 前記軸方向移動部材は、前記ボード部材の撮像素子の裏面側に位置するブラケットを有しており、
   前記ブラケットは、前記Ｘ方向における２点の支持部の内、いずれか一方の支持部上の位置で前記ボード部材を光軸方向に押圧駆動可能な第１の微調整ネジと、前記Ｙ方向における２点の支持部の内、いずれか一方の支持部上の位置で前記ボード部材を光軸方向に押圧駆動可能な第２の微調整ネジとを保持しており、
   前記第１の微調整ネジと第２の微調整ネジを結ぶ線上に、前記ブラケットとボード部材に係止される引張バネを配設したことを特徴とする、請求項１に記載の撮像素子のアオリ調整装置。
5. 前記アオリ支持板は、前記Ｘ方向における２点の支持部及び前記Ｙ方向における２点の支持部において、それぞれスペーサを介在させて前記軸方向移動部材及びボード部材に対して変位可能に支持されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の撮像素子のアオリ調整装置。

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