JP2017216618A - 撮像装置、及び画像監視システム - Google Patents

Abstract

【課題】光学フィルタを光軸方向に安定して保持しつつ、光学フィルタと撮像素子の間隔を短縮することで、撮像装置の光軸方向の全長を短くして小型化と撮影倍率の高倍率化の両方を実現する技術を提供する。【解決手段】撮像装置は、撮像素子１７と、撮像素子１７の正面側に配置される光学フィルタ９と、光学フィルタ９の正面側の面を受け止める受け面が周囲に形成された開口部を有し、光学フィルタ９を保持する保持部材６と、光学フィルタ９を保持部材６の受け面に向けて押し付ける枠状の押圧板１１と、撮像素子１７の外周部の外側に配置され、押圧板１１に対して光軸方向に圧縮された状態で当接して押圧板１１を介して光学フィルタ９を保持部材６の受け面に押し付ける弾性部材１３と、を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、例えばネットワークに接続される監視カメラ等の撮像装置における光学フィルタの保持構造の改良に関する。

監視カメラに代表されるネットワークカメラ等では、カメラの小型化とともに撮影倍率の高倍率化が要望されている。カメラ部は、レンズ部を通過した入射光が撮像素子で結像し、画像を取得することができる。レンズ部と撮像素子の光軸方向の間には、より高画質な画像を取得するために、入射光の波長を制御する光学ローパスフィルタを配置することがある。

従来、光学ローパスフィルタと撮像素子の間に設けた弾性部材により、撮像素子の受光面周囲を封止し、光学ローパスフィルタを光軸方向に付勢して保持しつつ、光軸方向と直交する方向に位置決めする技術が提案されている（特許文献１）。

また、光学ローパスフィルタと撮像素子の間を封止する弾性体を受け面とし、光学ローパスフィルタと弾性体を押圧部材を用いて撮像素子側に押圧することで光学ローパスフィルタを保持する技術が提案されている（特許文献２）。

特開２０１２−２３５３２７号公報 特開２００５−２０１０３号公報

ところで、ネットワークカメラ等では、カメラ部の光軸方向の全長を短くしてカメラの小型化と撮影倍率の高倍率化を両立するには、光学ローパスフィルタと撮像素子の間隔を短縮することが効果的である。

しかし、上記特許文献１では、弾性部材の形状に起因する厚み以上の間隔が必要であり、弾性力を発生させるために必要な弾性部材の厚み以下には光学ローパスフィルタと撮像素子の間隔を短縮することができない。

上記特許文献２では、光学ローパスフィルタを保持する弾性体及び押圧部材が共に弾性力を発生してしまうことから、弾性力が一定になりにくい。このため、光学ローパスフィルタと撮像素子の間隔を短縮することができないことに加えて、光学ローパスフィルタの光軸方向の位置が不安定になる。

そこで、本発明は、光学フィルタを光軸方向に安定して保持しつつ、光学フィルタと撮像素子の間隔を短縮することで、撮像装置の光軸方向の全長を短くして小型化と撮影倍率の高倍率化の両方を実現する技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、撮像素子と、前記撮像素子の被写体側に配置される光学フィルタと、前記光学フィルタの正面側の面を受け止める受け面が周囲に形成された開口部を有し、前記光学フィルタを保持する保持部材と、前記光学フィルタを前記受け面に向けて押し付ける枠状の押圧板と、前記撮像素子の外周部の外側に配置され、前記押圧板に対して光軸方向に圧縮された状態で当接して前記押圧板を介して前記光学フィルタを前記受け面に押し付ける弾性部材と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、光学フィルタを光軸方向に安定して保持しつつ、光学フィルタと撮像素子の間隔を短縮することで、撮像装置の光軸方向の全長を短くして小型化と撮影倍率の高倍率化の両方を実現することができる。

本発明の撮像装置の第１の実施形態であるネットワーク監視カメラの分解斜視図である。 レンズユニットのホルダより撮像素子ユニット側の構成を説明する分解斜視図である。 レンズユニットの構成を説明する要部断面図である。 図３のＳ部拡大図である。 本発明の撮像装置の第２の実施形態であるネットワーク監視カメラにおいて、金属板が圧入された弾性部材を光軸方向正面側から見た図である。 図５のＣ−Ｃ線断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の撮像装置の第１の実施形態であるネットワーク監視カメラの分解斜視図である。なお、本実施形態では、外部の画像監視センター等のサーバ（監視装置）と無線又は有線により通信可能に接続されて取得した画像等を監視する画像監視システムを構成するネットワーク監視カメラを例示するが、これに限定されない。

本実施形態のネットワーク監視カメラ（以下、監視カメラという）は、図１に示すように、レンズユニット４、及びドームカバー３を備える。レンズユニット４は、レンズ部５、及び撮像素子ユニット１４（図２参照）を保持するホルダ６等を有し、支持ユニット７に対して、パン／チルト／ローテーション方向に回転可能に支持される。ホルダ６は、本発明の保持部材の一例に相当する。

ドームカバー３は、カバー２とレンズユニット４を支持する支持ユニット７との間に挟み込まれ、この状態で、カバー２が支持ユニット７に締結ビス１により締結される。なお、支持ユニット７内には、不図示の映像処理エンジン、通信処理エンジン、メモリ、電源系ＩＣなどが実装されたプリント基板等が設けられている。また、支持ユニット７内には、不図示のヒータ、マイク、スピーカ、ＬＥＤ、及びモータなどの電気部品が設けられ、各電気部品間は電気ケーブルやＦＰＣ、ＦＦＣなどで接続されている。

図２は、レンズユニット４のホルダ６より撮像素子１７側の構成を説明する分解斜視図である。図２に示すように、ホルダ６の正面側（被写体側）には、図１に示すレンズ部５がビス８により締結される。ホルダ６には、レンズ部５を透過した入射光を通過させる開口部６ａが形成されている。

ホルダ６の背面側には、入射光の波長を制御する光学ローパスフィルタ９、両面にシート材１０，１２が貼り付けられた金属板１１、及び金属板１１を光軸方向に付勢する弾性部材１３が開口部６ａを覆うように順に挿入される。

なお、金属板１１は、ステンレス鋼材、鉄材、アルミニウム材、セラミック材等により矩形枠状に形成されている。また、シート材１０，１２は、例えばポリエステルシート等の基材を用いており、カメラの絞り羽根に用いられる羽根部材等の薄いシート材が好ましい。光学ローパスフィルタ９は、本発明の光学フィルタの一例に相当する。

弾性部材１３の背面側には、撮像素子ユニット１４が設けられ、撮像素子ユニット１４は、ビス１９によりホルダ６に締結される。撮像素子ユニット１４は、撮像素子１７、撮像素子１７の撮像面を封止するカバーガラス１６、撮像素子１７が実装される素子基板１８、及び素子基板１８を保持する基板ホルダ１５を備えている。

弾性部材１３には、正面側に突出する複数（図では３箇所）の押圧部１３ａ〜１３ｃが設けられている。押圧部１３ａ〜１３ｃは、撮像素子ユニット１４の基板ホルダ１５がビス１９によりホルダ６に締結されたときに弾性反発力を生じる。

この状態でビス１９を工具等で回転させることで、基板ホルダ１５の光軸方向と直交する方向の面内で撮像素子１７の撮像面の傾き調整を行い、画像周辺部の画質劣化を抑制する。

図３は、レンズユニット４の構成を説明する要部断面図である。図４は、図３のＳ部拡大図である。図３及び図４に示すように、光学ローパスフィルタ９の正面側（入射側）の面は、ホルダ６により光軸方向に保持される。一方、光学ローパスフィルタ９の背面側（射出側）の面は、基板ホルダ１５をビス１９でホルダ６に締結することで生じた弾性部材１３の弾性反発力によりシート材１０，１２を含む金属板１１をホルダ６側に付勢した状態で光軸方向に保持する受け面となる。ここで、金属板１１は、本発明の押圧板の一例に相当する。

弾性部材１３には、前述した押圧部１３ａ〜１３ｃに加えて、正面側に突出する第１の突起部２１及び第２の突起部２３がそれぞれ全周に渡って設けられている。第２の突起部２３は、第１の突起部２１より弾性部材１３の外形側に配置されている。第１の突起部２１は、その内周部が弾性部材１３の内周部と面一となるように配置され、金属板１１の背面側に貼り付けられたシート材１２に対して光軸方向に圧縮された状態で当接している。これにより、金属板１１を介して光学ローパスフィルタ９に対して弾性反発力を作用させている。

ホルダ６は、樹脂や金属等により形成された剛体であり、弾性部材１３による付勢方向が一方向であるので、光軸方向において、ホルダ６の開口部６ａの周囲が光学ローパスフィルタ９を受け止める受け面となる。これにより、光学ローパスフィルタ９を安定した位置に保持することができる。

また、金属板１１の両面にシート材１０，１２を貼り付けているので、ガラス部材である光学ローパスフィルタ９及び撮像素子１７の撮像面を封止するカバーガラス１６に対して金属板１１が直接に接するのを回避することができる。これにより、光学ローパスフィルタ９やカバーガラス１６のガラス表面の傷や傷に伴う細かなゴミが発生するのを防止することができる。

監視カメラに代表されるネットワークカメラ等は、屋外の電柱や壁面、電車やバス等の公共の移動体に設置されると、強い振動が常に作用する可能性が高い。そのため、被写体認識を妨げるゴミの発生が問題となるので、監視カメラ特有の強い振動に対して効果的である。

また、シート材１０，１２は、厚さが０．０５ｍｍ以下と薄くすることができ、シート材１０，１２の開口部を撮像素子１７に入射光を入射させる範囲のみにすることで、画像に悪影響を及ぼすゴーストやフレアを発生させる迷光の遮光効果も得ることができる。

ところで、光学ローパスフィルタ９を光軸方向に付勢するには、光学ローパスフィルタ９に対して弾性部材１３の弾性荷重を必要十分なだけ与えることが必要である。弾性部材１３の材質で決まる硬度の他に、光軸方向の長さと面積も弾性荷重の大きさに関係する。したがって、前述した特許文献１のように、弾性部材の厚み以下には光学ローパスフィルタ９と、撮像素子１７及び撮像素子１７に一体のカバーガラス１６との光軸方向の間隔を短縮することができない。

そこで、本実施形態では、ステンレス鋼等の剛体である金属板１１を光学ローパスフィルタ９と撮像素子１７に一体のカバーガラス１６との光軸方向の間に配置している。この場合、金属板１１が０．２ｍｍや０．３ｍｍ程度の厚さでも、ガラス部材である光学ローパスフィルタ９に押し付けられた際の金属板１１側の変形は小さくなる。そのため、金属板１１を介して光学ローパスフィルタ９に対して弾性部材１３からの付勢力を必要十分に与えることができる。

また、金属板１１を撮像素子１７の外周部２０よりも外側の範囲まで配置し、当該外側の範囲を弾性部材１３の第１の突起部２１により光軸方向に付勢している。このとき、弾性部材１３の内周部と面一の第１の突起部２１の内周部２２は、撮像素子１７の外周部２０の外側に位置し、互いに少なくとも一部が光軸方向にオーバーラップしている。

つまり、金属板１１と弾性部材１３の第１の突起部２１との接触範囲を撮像素子１７の外周部２０より外側に位置させて、光学ローパスフィルタ９に対して弾性部材１３からの付勢力を必要十分に与えている。これにより、弾性部材１３の厚みに関係なく、光学ローパスフィルタ９を光軸方向に安定して保持しつつ、光学ローパスフィルタ９と撮像素子１７に一体のカバーガラス１６との光軸方向の間隔を短縮することができる。

また、金属板１１と第１の突起部２１との接触部分は、撮像面に近いため、画像に写り込みやすいカメラ外部からのゴミ侵入を防止する必要がある。本実施形態では、弾性部材１３の第２の突起部２３をホルダ６に対して光軸方向に圧縮した状態で当接させ、これにより、光学ローパスフィルタ９と撮像素子１７に一体のカバーガラス１６との空間を封止する。

このとき、封止を効果的にするため、例えば金属板１１に対する第１の突起部２１の光軸方向の圧縮量Ｘ、単位接触面積及び肉厚より、ホルダ６に対する第２の突起部２３の光軸方向の圧縮量Ｙ、単位接触面積及び肉厚を小さくする。

これにより、第１の突起部２１により金属板１１を介して光学ローパスフィルタ９を付勢する荷重Ａを第２の突起部２３によりホルダ６を付勢する荷重Ｂより大きく（Ａ＞Ｂ）設定する。図４のＸは、荷重Ａに相当し、Ｙは荷重Ｂに相当する。なお、弾性部材１３の第１の突起部２１の内周部２２は、撮像素子１７の外周部２０ではなく、カバーガラス１６の外周部の範囲だけで光軸方向にオーバーラップさせてさらに荷重Ａを大きくしてもよい。

以上に説明したように、本実施形態では、弾性部材１３の厚みに関係なく、光学ローパスフィルタ９を光軸方向に安定して保持しつつ、光学ローパスフィルタ９と撮像素子１７の間隔を短縮することができる。これにより、レンズユニット４の光軸方向の全長を短くして監視カメラの小型化と撮影倍率の高倍率化の両方を実現することができる。

（第２の実施形態）
次に、図５及び図６を参照して、本発明の撮像装置の第２の実施形態である監視カメラを説明する。図５は、金属板１１が圧入された弾性部材１３を光軸方向正面側から見た図である。図６は、図５のＣ−Ｃ線断面図である。なお、本実施形態では、上記第１の実施形態に対して重複又は相当する部分については、各図に同一符号を付して説明する。

図５及び図６に示すように、本実施形態では、弾性部材１３の正面側に、上記第１の実施形態の第１の突起部２１に代えて、金属板１１が光軸方向に圧入される矩形状の圧入枠２５を形成している。金属板１１の両面には、上記第１の実施形態と同様に、シート材１０，１２が貼り付けられている。また、金属板１１の外周部に、複数の凸部２４を形成している。具体的には、本実施形態では、金属板１１の一辺に対して２つずつ凸部２４を形成している。

そして、金属板１１の凸部２４を弾性部材の圧入枠２５に嵌め込むことで、金属板１１が圧入される。これにより、ホルダ６に金属板１１を挿入する際に生じる光軸と直交する面内における金属板１１の位置ズレを抑制することができる。また、弾性部材１３とシート材１０，１２を含む金属板１１を同時にホルダ６に容易に組み込むことができるので作業性を向上させることができる。

また、圧入枠２５の底面は、圧入された金属板１１を光軸方向に受ける受け面２１ａとなる。そして、撮像素子ユニット１４がビス１９によりホルダ６に締結された状態では、受け面２１ａから金属板１１を介して光学ローパスフィルタ９に対して弾性部材１３からの付勢力が作用する。

なお、本実施形態では、弾性部材１３の圧入枠２５に圧入する場合を例示したが、弾性部材１３とシート材１０，１２を含む金属板１１をインサート成型により一体に形成してもよい。その他の構成、及び作用効果は、上記第１の実施形態と同様である。

なお、本発明の構成は、上記各実施形態に例示したものに限定されるものではなく、材質、形状、寸法、形態、数、配置箇所等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

６ ホルダ
９ 光学ローパスフィルタ
１０，１２ シート材
１１ 金属板
１３ 弾性部材
１５ 基板ホルダ
１６ カバーガラス
１７ 撮像素子
１８ 素子基板
２１ 第１の突起部
２３ 第２の突起部

Claims (10)

1. 撮像素子と、
   前記撮像素子の被写体側に配置される光学フィルタと、
   前記光学フィルタの正面側の面を受け止める受け面が周囲に形成された開口部を有し、前記光学フィルタを保持する保持部材と、
   前記光学フィルタを前記受け面に向けて押し付ける枠状の押圧板と、
   前記撮像素子の外周部の外側に配置され、前記押圧板に対して光軸方向に圧縮された状態で当接して前記押圧板を介して前記光学フィルタを前記受け面に押し付ける弾性部材と、を備えることを特徴とする撮像装置。
2. 前記押圧板の両面には、開口部を有するシート材が貼り付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。
3. 前記シート材の前記開口部は、前記撮像素子に入射光を入射させる範囲のみに形成されていることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記弾性部材には、前記押圧板に対して光軸方向に圧縮された状態で当接して前記押圧板を介して前記光学フィルタを前記受け面に押し付ける第１の突起部が正面側に突出して設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の撮像装置。
5. 前記弾性部材には、前記第１の突起部より外形側に前記保持部材に対して光軸方向に圧縮された状態で当接する第２の突起部が全周に設けられ、
   前記第１の突起部が前記押圧板を押し付ける荷重は、前記第２の突起部が前記保持部材を押し付ける荷重に比べて大きく設定されていることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
6. 前記弾性部材の内周部と前記撮像素子の外周部とは、互いに少なくとも一部が光軸方向にオーバーラップしていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の撮像装置。
7. 前記押圧板は、前記弾性部材の正面側に形成された圧入枠に圧入されて、前記弾性部材に一体に保持されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の撮像装置。
8. 前記押圧板の外周部には、複数の凸部が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
9. 前記押圧板は、金属板であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の撮像装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載の撮像装置と、前記撮像装置と通信手段を介して通信可能に接続された監視装置と、を備え、
    前記監視装置は、少なくとも前記撮像装置により撮像された画像を前記通信手段を介して取得することを特徴とする画像監視システム。

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