JP2017198755A

JP2017198755A - 撮像装置

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Publication number: JP2017198755A
Application number: JP2016087576A
Authority: JP
Inventors: 優太中村; Yuta Nakamura; 遼菊田; Ryo Kikuta
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Precision Corp
Priority date: 2016-04-25
Filing date: 2016-04-25
Publication date: 2017-11-02
Anticipated expiration: 2036-04-25
Also published as: JP6702787B2

Abstract

【課題】接着剤などの膨張、収縮に関わらず、精度よく位置固定可能な撮像装置を提供する。【解決手段】レンズを保持するレンズ枠と、前記レンズ枠を光軸方向に変位可能に支持し、前記光軸方向に対して垂直な第１端面を有するアタッチメントと、前記アタッチメントを支持し、前記アタッチメントを支持した状態において前記第１端面と当接する前記光軸方向に対して垂直な第２端面と、該第２端面に形成された開口部と、を有するレンズホルダーと、前記レンズ枠と前記レンズホルダーに対して前記光軸方向と略水平な方向の付勢力を与える弾性部材と、を備える撮像装置を採用する。【選択図】図３

Description

本発明の一態様は、精度よく位置調整及び位置固定を可能な撮像装置に関する。

車載カメラや監視カメラ等に用いられる撮像装置として、複数のレンズを配列して保持するレンズホルダー、撮像素子を実装したプリント配線基板（センサ基板）、レンズホルダーとプリント配線基板とを連結固定するベース部材等を備えたものがある。この撮像装置では、ベース部材の筒部（レンズホルダーを受容する部分）の中心軸と撮像素子の受光部の中心とが合致するようにベース部材にプリント配線基板を固定し、かつ、レンズを保持したレンズホルダーの雄ネジ部をベース部材の筒部の雌ネジ部に螺合して光軸方向のフォーカス調整を行う（特許文献１）。

特開２００５−２１５３６９号公報

上記の撮像装置においては、ベース部材（本発明のレンズホルダーに対応）の筒部の中心軸（レンズの光軸）と撮像素子（受光センサ）の受光部の中心とを合致させるため、プリント配線基板を光軸に直角な方向に移動させて調芯した後にベース部材とプリント配線基板とを接着剤で固定する。しかしこのような固定方法では、ベース部材とプリント配線基板との間にある接着剤が周辺環境の変化によって膨張・収縮し、ベース部材とプリント配線基板との距離が変化してピントずれが生じることがある。そこで、部材を接着する接着剤などの膨張・収縮によるピントずれが生じにくい撮像装置が求められていた。

本発明は、上記課題を解決するために次のような手段を採る。なお、以下の説明において、発明の理解を容易にするために図面中の符号等を括弧書きで付記するが、本発明の各構成要素はこれらの付記したものに限定されるものではなく、当業者が技術的に理解しうる範囲にまで広く解釈されるべきものである。

本発明の一の手段は、
レンズを保持するレンズ枠（２）と、
前記レンズ枠を光軸方向に変位可能に支持し、前記光軸方向に対して垂直な第１端面を有するアタッチメント（５）と、
前記アタッチメントを支持し、前記アタッチメントを支持した状態において前記第１端面と当接する前記光軸方向に対して垂直な第２端面と、該第２端面に形成された開口部と、を有するレンズホルダー（４）と、
前記レンズ枠と前記レンズホルダーに対して前記光軸方向と略水平な方向の付勢力を与える弾性部材（３）と、を備える
撮像装置である。

上記構成の撮像装置では、レンズがレンズ枠に保持され、レンズ枠はアタッチメントに支持されつつ、さらにアタッチメントを介してレンズホルダーに支持されている。アタッチメントにより支持されたレンズ枠は、光軸方向（例えばＺ方向）に相対的に移動することで位置調整され、さらにレンズホルダーの第１端面とアタッチメントの第２端面とが当接する平面（例えばＸＹ平面）で位置調整される。これによって、レンズは光軸方向（例えばＺ方向）及び第１端面と第２端面との当接平面（例えばＸＹ平面）で位置調整される。このように、レンズは接着剤のみによって位置固定されるわけではなく、当接面などにより位置固定されることとなるため、接着剤の膨張・収縮により位置がずれることを抑制することが可能となる。これにより、温度や湿度が変化して接着剤が膨張・収縮等した場合でも、レンズの位置（光軸）のずれを抑制可能な撮像装置を構成することができる。また、弾性部材により、レンズ枠とレンズホルダーの相対位置を強固に固定する構成とすることができる。

上記撮像装置において、好ましくは、
前記レンズホルダーに対して固定支持され、前記レンズからの入射光を受光するセンサを有するセンサ基板をさらに備える。

上記の撮像装置によれば、レンズからセンサに対して照射される入射光が、温度や湿度などでずれることを防止可能な構成とすることができる。

上記撮像装置において、好ましくは、
前記レンズ枠と前記アタッチメントとは、前記光軸方向に相対的に変位可能となるようねじ結合されている。

上記の撮像装置によれば、レンズ枠とアタッチメントとがねじ結合（螺合）されるため、接着剤のみで位置固定するよりも精度よく相対位置を固定することが可能となる。

上記撮像装置において、好ましくは、
前記アタッチメントと前記レンズホルダーとの間には、前記光軸方向に垂直な方向に所定の隙間が形成されている。

上記の撮像装置によれば、アタッチメントとレンズホルダーとを、接着剤等による補強固定前に、光軸方向に垂直な方向（例えばＸＹ平面）に位置調整可能な構成とすることができる。

撮像装置の外観斜視図。撮像装置の分解斜視図。撮像装置の断面図。

本発明に係る実施形態について、以下の構成に従って図面を参照しながら具体的に説明する。ただし、以下で説明する実施形態はあくまで本発明の一例にすぎず、本発明の技術的範囲を限定的に解釈させるものではない。なお、各図面において、同一の構成要素には同一の符号を付しており、その説明を省略する場合がある。
１．実施形態
２．補足事項

＜１．実施形態１＞
本実施形態の撮像装置は、光軸に対して垂直な面（ＸＹ平面とも呼ぶ）に位置調整し、光軸方向（Ｚ方向）にピント調整（位置調整）することが可能な構成であって、端面同士の当接とねじ結合とにより位置固定しつつ、接着剤等を補助的に利用することで、レンズ位置を精度よく固定可能な構成としている点を特徴としている。以下、本実施形態の撮像装置の構成について具体的に説明する。

図１は、本実施形態の撮像装置を前面側（被写体側）から見た外観斜視図である。図２は、本実施形態の撮像装置を正面側から見た分解斜視図である。図３は、本実施形態の撮像装置の長手方向の断面図である。

図１〜図３に示されるように、本実施形態の撮像装置は、センサ基板１、レンズ枠２、圧縮ばね３、レンズホルダー４、及びアタッチメント５を含んで構成される。センサ基板１にはセンサ１１及びその他の電子部品が搭載されている。図１に示されるように、センサ基板１は、ねじ等によってレンズホルダー４と連結され、センサ基板１とレンズホルダー４との間に、レンズ枠２、アタッチメント５、及び圧縮ばね３が配置される。

レンズホルダー４にはアタッチメント５が当接し、この当接部分（第１端面５１と第２端面４１との当接部分、図３参照）に接着剤が塗られることでアタッチメント５が固定される。接着剤が塗られる前の組み立て前状態において、アタッチメント５は光軸方向と垂直な方向（ＸＹ方向）に移動可能となっている。アタッチメント５は、当接とねじ結合（ねじ山２２及び５２）によりレンズ枠２を支持している。接着剤が塗られる前の組み立て前状態において、レンズ枠２は、ねじ結合部分における回転により、アタッチメント５に対して光軸方向（Ｚ方向）に移動可能となっている。このように、組み立て前状態においてレンズ枠２をＸＹＺ空間で位置調整させて、適切な位置で接着剤を用いて組み立て固定される。なお、本発明の特徴部分ではないため説明は省略しているが、本実施形態の撮像装置は、従来技術と同様に、絞り機構やシャッタ機構などの撮像装置に必要な構成を備えている。

＜センサ基板１＞
センサ基板１は、センサ１１及びその他の電子部品を搭載された基板であって、樹脂等により形成される。センサ１１は、例えばＣＭＯＳやＣＣＤなどの撮像素子であって、被写体からレンズを透過して入ってきた入射光を受光し、この光を電気信号に変換し（光電変換し）、半導体装置などの制御部に出力する。センサ１１の中央部分は光軸になるよう調整される。なお、センサ１１は、カバーガラスなどの他部材を含んでもよく、この場合であってもセンサと呼ぶ。センサ基板１は、ねじなどによってレンズホルダー４と連結固定される。

＜レンズ枠２＞
レンズ枠２は、一または複数（一般的には複数）のレンズを支持するよう円筒状に形成されており、レンズホルダー４とねじ結合（螺合）により連結されている。より具体的には、図３の断面図に示されるように、レンズ枠２に形成されたねじ山２２は、アタッチメント５のねじ山５２とねじ結合している。また、レンズ枠２の第１外周面２３はアタッチメント５の第１当接面５３と当接しており、レンズ枠２の第２外周面２４はアタッチメント５の第２当接面５４と当接している。なお、第１外周面２３と第１当接面５３、第２外周面２４と第２当接面５４はそれぞれ完全に当接している必要はなく、やや離間していてもよく、組み立てられた状態ではこれらの当接部分（または近接部分）に接着剤が塗られることで、ねじ結合による固定を補助している。

＜圧縮ばね３＞
圧縮ばね３は、金属等で形成されたコイルばねである。図３に示されるように、圧縮ばね３は、レンズホルダー４より内側（光軸側）であって、アタッチメント５及びレンズ枠２より外側に配置されており、その被写体側の一端はレンズホルダー４に当接し、そのセンサ側の一端はレンズ枠２に当接している。このように配置されることで、圧縮ばね３は、レンズホルダー４に対して被写体側に向かって付勢力を与え、レンズ枠２に対してセンサ側に向かって付勢力を与える。この圧縮ばね３の付勢力によって、レンズ枠２（及び間接的にアタッチメント５）のがたつき（位置ずれ）を抑制している。

＜レンズホルダー４＞
レンズホルダー４は、中央部に円形の開口部を有しており、この開口部にレンズ枠２、圧縮ばね３、及びアタッチメント５を支持しながら収容する。開口部にはレンズ枠２により支持されたレンズが位置することとなり、この開口部は入射光が通過する開口となる。レンズホルダー４の前面側（被写体側）は平面（第２端面４１と呼ぶことがある）が形成されており、この第２端面４１は、後述のアタッチメント５の第１端面５１と当接している。この第２端面４１は、光軸に対して垂直な平面（ＸＹ平面）に平坦に形成されている。この第１端面５１と第２端面４１とが当接する面は、組み立て時に接着剤が塗布されて固定される。

＜アタッチメント５＞
アタッチメント５は、円筒状に形成されており、レンズホルダー４とレンズ枠２との間に配置される。アタッチメント５は、その円筒部分から突出する大径部を有しており、この大径部のセンサ側の面（第１端面５１と呼ぶことがある）は、前述のレンズホルダー４の第２端面４１と当接している（図３参照）。この第１端面５１は、光軸に対して垂直な平面（ＸＹ平面）に平坦に形成されている。また、アタッチメント５の内径側には、ねじ山５２が形成されており、レンズ枠２のねじ山２２と螺合により結合するよう構成されている。さらに、アタッチメント５の内径側には第１当接面５３及び第２当接面５４が形成されており、それぞれレンズ枠２の第１外周面２３及び第２外周面２４と当接している。

撮像装置が組み立てられる際には、レンズホルダー４に対して、センサ基板１、レンズ枠２、圧縮ばね３、及びアタッチメント５が組み立てられる。このとき、アタッチメント５はレンズ枠２とねじ山（５２及び２２）によりねじ結合され、レンズ枠２を回転させることで光軸方向（Ｚ方向）に移動する。また、アタッチメント５は、レンズホルダー４に対して光軸に対して垂直な方向（ＸＹ方向）にある程度自由に移動可能である。この状態で、アタッチメントをＸＹ方向に移動させて光軸に対してセンサ１１及びレンズ枠２のレンズの位置を調整し、さらにレンズ枠２を回転させることでＺ方向の位置を調整する。ＸＹ方向の位置が確定すると、レンズホルダー４とアタッチメント５との当接面（第１端面５１と第２端面４１との当接部）には接着剤が塗られる。また、Ｚ方向の位置が確定すると、レンズ枠２とアタッチメント５との当接部分（レンズ枠２の第１外周面２３とアタッチメント５の第１当接面５３との当接部分、及びレンズ枠２の第２外周面２４とアタッチメント５の第２当接面５４との当接部分など）には接着剤が塗られる。

このように、本実施形態の撮像装置では、レンズがレンズ枠２に保持され、レンズ枠２はアタッチメント５に支持されつつ、さらにアタッチメント５を介してレンズホルダー４に支持されている。アタッチメント５により支持されたレンズ枠２は、光軸方向（例えばＺ方向）に相対的に移動することで位置調整され、さらにレンズホルダー４の第２端面４１とアタッチメント５の第２端面５１とが当接する平面（例えばＸＹ平面）で位置調整される。これによって、レンズは、光軸方向（例えばＺ方向）及び第１端面５１と第２端面４１との当接平面（例えばＸＹ平面）で位置調整される。このように、レンズが接着剤のみによって位置固定されるわけではなく、当接面とねじ固定とによって位置固定されることとなるため、接着剤の膨張、収縮により位置がずれることを抑制することが可能となる。これにより、温度や湿度により接着剤が多少変位したような場合でも、精度よくレンズの位置（光軸）のずれを抑制可能な撮像装置を構成することができる。また、圧縮ばね３により、レンズ枠２とレンズホルダー４の相対位置を強固に固定する構成とすることができる。

また、本実施形態の撮像装置では、圧縮ばね３が外部に露出していないため、組み立て時に不意に接触するなどして変形し、付勢部材として適切に機能しなくなることを防止することが可能となっている。

＜２．補足事項＞
以上、本発明の実施形態についての具体的な説明を行った。上記説明では、あくまで一実施形態としての説明であって、本発明の範囲はこの一実施形態に留まらず、当業者が把握可能な範囲にまで広く解釈されるものである。

例えば、上記実施形態では、アタッチメント５とレンズ枠２とは、ねじ結合（螺合）により連結されていたが、光軸方向に相対的に移動可能な別の方法により連結されていてもよい。

本明細書等（特許請求の範囲も含む）に記載の「光軸方向に対して垂直な第１端面」の「垂直」であるが、９０°であることが理想であるが、所望の位置調整等が達成可能であればよいという観点で、「垂直」の角度の許容範囲の下限は、好ましくは８８°、より好ましくは８９°、許容範囲の上限は、好ましくは９２°、より好ましくは９１°である。

本明細書等（特許請求の範囲も含む）に記載の「光軸方向に対して垂直な第２端面」の「垂直」であるが、９０°であることが理想であるが、所望の位置調整等が達成可能であればよいという観点で、「垂直」の角度の許容範囲の下限は、好ましくは８８°、より好ましくは８９°、許容範囲の上限は、好ましくは９２°、より好ましくは９１°である。

本明細書等（特許請求の範囲も含む）に記載の「光軸方向と略水平な方向の付勢力」の「略水平」であるが、水平（光軸に対して０°）であることが理想であるが、所望の位置調整と位置固定のための付勢等とを達成可能であればよいという観点で、「略水平」の許容範囲は、好ましくは光軸に対して傾きが１０°以内、より好ましくは光軸に対して傾きが５°以内、である。

本発明は、特に高精度の位置調整が必要となる車載用の撮像装置などとして効果的に利用される。

１…センサ基板
１１…センサ
２…レンズ枠
２２…ねじ山
２３、２４…外周面
３…圧縮ばね
４…レンズホルダー
４１…端面
５…アタッチメント
５１…端面
５２…ねじ山
５３、５４…当接面

Claims

レンズを保持するレンズ枠と、
前記レンズ枠を光軸方向に変位可能に支持し、前記光軸方向に対して垂直な第１端面を有するアタッチメントと、
前記アタッチメントを支持し、前記アタッチメントを支持した状態において前記第１端面と当接する前記光軸方向に対して垂直な第２端面と、該第２端面に形成された開口部と、を有するレンズホルダーと、
前記レンズ枠と前記レンズホルダーに対して前記光軸方向と略水平な方向の付勢力を与える弾性部材と、を備える
撮像装置。
前記レンズホルダーに対して固定支持され、前記レンズからの入射光を受光するセンサを有するセンサ基板をさらに備える、
請求項１に記載の撮像装置。
前記レンズ枠と前記アタッチメントとは、前記光軸方向に相対的に変位可能となるようねじ結合されている、
請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
前記アタッチメントと前記レンズホルダーとの間には、前記光軸方向に垂直な方向に所定の隙間が形成されている、
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の撮像装置。