JP2022043550A - 光学装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学装置およびその製造方法に関する。
車載カメラ等の光学装置にあっては、対象物からの光が入射するレンズと、このレンズに入射した光線を受光して電気信号を出力する撮像素子との間の距離をレンズの焦点距離に応じて調整することが行われている。
前記レンズの位置の調整機構に関する技術として、特許文献1に記載されたものがある。この特許文献1にあっては、レンズを支持する移動筒を回転させることにより、該移動筒の外周に形成されたねじを光軸方向へ移動させて、移動筒の位置をレンズの光軸方向へ調整し、前記撮像素子との間の位置を所定の距離に設定する技術が採用されている。また前記移動筒には、光軸方向への力を作用させるばねを設けることにより、前記ねじと相手側のねじとの間のがたをなくす方向へ付勢する機構が採用されている。
しかしながら、前記特許文献1は、単にレンズ位置の調整機構を開示するに過ぎず、例えば車載用カメラ等の光学装置において、撮像素子を支持する部材と、レンズを支持する部材との距離を調整するための具体的機構、および、この機構によって調整された距離でレンズと撮像素子とを固定するための具体的機構を開示するものではない。
問題がある。
問題がある。
この発明は、カメラと撮像部とを最適な距離に設定することができる装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の第1の態様にかかる光学装置は、レンズと該レンズを通過した光線が受光される受光部とのいずれ一方が取り付けられる第1の部材と、いずれか他方が取り付けられる第2の部材と、を備えた光学装置であって、前記第1の部材と第2の部材とを回転中心軸を中心として回転自在に連結するねじ部と、前記第1の部材と第2の部材との間に磁力を作用させる磁力部と、前記第1の部材と第2の部材との間に着脱自在に設けられて、これら第1、第2の部材の前記回転中心軸を中心とする回転を規制する規制部材とを具備することを特徴とする。
本発明の第1の態様にかかる光学装置は、レンズと該レンズを通過した光線が受光される受光部とのいずれ一方が取り付けられる第1の部材と、いずれか他方が取り付けられる第2の部材と、を備えた光学装置であって、前記第1の部材と第2の部材とを回転中心軸を中心として回転自在に連結するねじ部と、前記第1の部材と第2の部材との間に磁力を作用させる磁力部と、前記第1の部材と第2の部材との間に着脱自在に設けられて、これら第1、第2の部材の前記回転中心軸を中心とする回転を規制する規制部材とを具備することを特徴とする。
本発明の第2の態様にかかる光学装置の製造方法は、レンズと該レンズを通過した光線が受光される受光部とのいずれ一方が取り付けられる第1の部材と、いずれか他方が取り付けられる第2の部材とをこれらの間に設けられたねじ部を介して互いに連結する工程と、前記第1の部材と第2の部材との間に磁力を作用させながら回転中心軸を中心に相対回転させることにより、前記回転中心軸の方向へ位置決めする工程と、互いに位置決めされた前記第1の部材と第2の部材とを互いに連結して相対回転を規制する工程とを有する。
本発明によれば、レンズと受光部とを所定の位置関係に設定して固定することを可能とすることができる。
本発明に係る光学装置の最小構成について図1を参照して説明する。
この光学装置は、レンズ1と該レンズ1を通過した光線が受光される受光部2とのいずれか一方が取り付けられる第1の部材3と、いずれか他方が取り付けられる第2の部材4とを備え、前記第1の部材3と第2の部材4とを回転中心軸Cを中心として回転自在に連結するねじ部5と、前記第1の部材3と第2の部材4との間に磁力を作用させる磁力部6と、前記第1の部材3と第2の部材4との間に着脱自在に設けられて、これら第1、第2の部材3、4の前記回転中心軸Cを中心とする回転を規制する規制部材7とを具備する。
この光学装置は、レンズ1と該レンズ1を通過した光線が受光される受光部2とのいずれか一方が取り付けられる第1の部材3と、いずれか他方が取り付けられる第2の部材4とを備え、前記第1の部材3と第2の部材4とを回転中心軸Cを中心として回転自在に連結するねじ部5と、前記第1の部材3と第2の部材4との間に磁力を作用させる磁力部6と、前記第1の部材3と第2の部材4との間に着脱自在に設けられて、これら第1、第2の部材3、4の前記回転中心軸Cを中心とする回転を規制する規制部材7とを具備する。
上記構成によれば、第1の部材3と第2の部材4とを回転中心軸Cを中心として相対的に回転させることにより、この回転が前記ねじ部5によって回転中心軸C方向への移動に変換され、レンズ1と受光部2との距離を調整することができる。
また、前記磁力部6から前記第1の部材3と第2の部材4との間に磁力が作用するので、ねじ部5を構成する雄ねじと雌ねじとが一方向へ寄せられてねじ山の間の隙間が最小化される。
また、規制部材7によって第1の部材3と第2の部材4との相対回転を規制することにより、ねじ部5の回転による第1の部材3と第2の部材4との間の距離の変化が規制され、レンズ1と受光部2との距離を一定にすることができる。
また、規制部材7によって第1の部材3と第2の部材4との相対回転を規制することにより、ねじ部5の回転による第1の部材3と第2の部材4との間の距離の変化が規制され、レンズ1と受光部2との距離を一定にすることができる。
本発明にかかる光学装置の製造方法の最小構成について、図1、2を参照して説明する。
レンズ1と該レンズを通過した光線が受光される受光部2とのいずれ一方が取り付けられる第1の部材3と、いずれか他方が取り付けられる第2の部材4とをこれらの間に設けられたねじ部5を介して互いに連結する工程SP1と、前記第1の部材3と第2の部材4との間に磁力を作用させながら回転中心軸を中心に相対回転させることにより、前記回転中心軸の方向へ位置決めする工程SP2と、互いに位置決めされた前記第1の部材と第2の部材とを互いに連結して相対回転を規制する工程SP3とを有する。
レンズ1と該レンズを通過した光線が受光される受光部2とのいずれ一方が取り付けられる第1の部材3と、いずれか他方が取り付けられる第2の部材4とをこれらの間に設けられたねじ部5を介して互いに連結する工程SP1と、前記第1の部材3と第2の部材4との間に磁力を作用させながら回転中心軸を中心に相対回転させることにより、前記回転中心軸の方向へ位置決めする工程SP2と、互いに位置決めされた前記第1の部材と第2の部材とを互いに連結して相対回転を規制する工程SP3とを有する。
上記構成の方法によれば、第1の部材3と第2の部材4とを回転中心軸Cを中心として相対的に回転させることにより、レンズ1と受光部2との距離を調整することができる。また、前記磁力部6から前記第1の部材3と第2の部材4とを互いに接近する方向へ付勢するので、ねじ部5を構成する雄ねじと雌ねじとが一方向へ寄せられてねじ山の間の隙間が最小化される。
また第1の部材3と第2の部材4との相対回転を規制することにより、ねじ部5の回転による第1の部材3と第2の部材4との距離の変化が規制され、レンズ1と受光部2との距離を一定に固定することができる。
また第1の部材3と第2の部材4との相対回転を規制することにより、ねじ部5の回転による第1の部材3と第2の部材4との距離の変化が規制され、レンズ1と受光部2との距離を一定に固定することができる。
図3~6を参照して本発明の一実施形態を説明する。なお図3~6において、図1と共通の構成には同一符号を付し、説明を簡略化する。
レンズ1は、第1の部材3に収容されている。前記第1の部材3は、前記レンズ1を収容すべく中空状に構成され、全体として略円筒状をなしている。前記第1の部材3の下端には、回転中心軸Cを中心とする雄ねじ状のねじ部5Aが一体に設けられている。また前記第1の部材3の下面には、永久磁石により構成された磁性部材60Aが設けられている。この磁性部材60Aには、円周方向へ所定の相互間隔をおいて凹部61(図3(A)、図5では、説明の便宜上、凹部61に61a~61rの符号を付して区別する)が形成されている。一実施形態における凹部61は、円周方向へ20°ずつの均等な相互間隔をおいて18個所に形成されている。また凹部61は、略円形状の磁性部材60Aの半径方向内方へ向けて、一定の幅寸法で形成された溝状をなしている。
レンズ1は、第1の部材3に収容されている。前記第1の部材3は、前記レンズ1を収容すべく中空状に構成され、全体として略円筒状をなしている。前記第1の部材3の下端には、回転中心軸Cを中心とする雄ねじ状のねじ部5Aが一体に設けられている。また前記第1の部材3の下面には、永久磁石により構成された磁性部材60Aが設けられている。この磁性部材60Aには、円周方向へ所定の相互間隔をおいて凹部61(図3(A)、図5では、説明の便宜上、凹部61に61a~61rの符号を付して区別する)が形成されている。一実施形態における凹部61は、円周方向へ20°ずつの均等な相互間隔をおいて18個所に形成されている。また凹部61は、略円形状の磁性部材60Aの半径方向内方へ向けて、一定の幅寸法で形成された溝状をなしている。
前記受光部2は、第2の部材4に収容されている。前記第2の部材4は、前記受光部2を収容すべく中空状に形成され、全体として略円筒状をなしている。前記第2の部材4の上部には、前記ねじ部5がねじ込まれる雌ねじ状のねじ部5Bが一体に設けられている。また第2の部材4の上端には、永久磁石により構成された磁性部材60Bが設けられている。
この磁性部材60Bには、円周方向へ36°ずつの均等な相互間隔をおいて凹部62(図3(C)、図5では、説明の便宜上、ここの凹部62に62a~62jの符号を付して区別する)が10個所に形成されている。すなわち、一実施形態にあっては、前記凹部61、62は同一形状(同一の幅であって、半径方向の長さが等しい)に形成され、円周方向への相互間隔(角度)を異ならせて配置されている。なお前記磁性部材60A、60Bは、磁力によって互いに引き合うように逆方向の極性で対向して配置された永久磁石により構成しても、あるいは、これら磁性部材60A、60Bのいずれか一方のみを永久磁石とし他方を強磁性体により構成しても良い。また磁性部材60A、60Bとして同極性で対向して配置された永久磁石により反発方向への力を作用させてねじの隙間を第1、第2の部材3、4が互いに離れる方向へ寄せるようにしても良い。
また磁性部材60A、60Bは、第1の部材3、第2の部材4に一体に取り付けられた別部材であっても、第1の部材3、第2の部材4の全部または一部に磁性を付与したものであっても良い。
この磁性部材60Bには、円周方向へ36°ずつの均等な相互間隔をおいて凹部62(図3(C)、図5では、説明の便宜上、ここの凹部62に62a~62jの符号を付して区別する)が10個所に形成されている。すなわち、一実施形態にあっては、前記凹部61、62は同一形状(同一の幅であって、半径方向の長さが等しい)に形成され、円周方向への相互間隔(角度)を異ならせて配置されている。なお前記磁性部材60A、60Bは、磁力によって互いに引き合うように逆方向の極性で対向して配置された永久磁石により構成しても、あるいは、これら磁性部材60A、60Bのいずれか一方のみを永久磁石とし他方を強磁性体により構成しても良い。また磁性部材60A、60Bとして同極性で対向して配置された永久磁石により反発方向への力を作用させてねじの隙間を第1、第2の部材3、4が互いに離れる方向へ寄せるようにしても良い。
また磁性部材60A、60Bは、第1の部材3、第2の部材4に一体に取り付けられた別部材であっても、第1の部材3、第2の部材4の全部または一部に磁性を付与したものであっても良い。
前記凹部61、62のうち、互いに円周方向の位置が一致するもの(例えば、図5の凹部61aと62a)には、これら凹部61a、62aに対応する形状を有する連結部材72が挿入されている。この連結部材72は、全体として十字状をなし、前記凹部61a、62aと同一の幅寸法を有する挿入片部72aと、この挿入片部72aに対して直交方向へ突出する突出部72bとを有する。
なお、前記凹部61a、62aに代えて、あるいはこれらに加えて、円周方向の位置が一致する凹部61j(凹部61aから180度離れた位置)と凹部62f(凹部62aから180度離れた位置)とに連結部材72を挿入しても良い。
このように、前記挿入方部72aを前記凹部61a、62aの両方に締まり嵌め状態で挿入することにより、第1の部材3と第2の部材4との回転方向への移動が拘束されることとなり、したがって、第1の部材3の支持されたレンズ1と、第2の部材4に支持された受光部2との中心軸線C方向への距離を一定に維持する規制部材として機能することができる。
なお、前記凹部61a、62aに代えて、あるいはこれらに加えて、円周方向の位置が一致する凹部61j(凹部61aから180度離れた位置)と凹部62f(凹部62aから180度離れた位置)とに連結部材72を挿入しても良い。
このように、前記挿入方部72aを前記凹部61a、62aの両方に締まり嵌め状態で挿入することにより、第1の部材3と第2の部材4との回転方向への移動が拘束されることとなり、したがって、第1の部材3の支持されたレンズ1と、第2の部材4に支持された受光部2との中心軸線C方向への距離を一定に維持する規制部材として機能することができる。
また一実施形態にあっては、凹部61、62の各々の周方向への相互間隔(角度)の公倍数となる180度離れた位置の凹部61jと62fとの間にも連結部材72を挿入することができるから、凹部61aと62aとの間、あるいは、凹部61jと62fとの間のいずれに連結部材72を挿入するかは、この調整操作を行う作業位置(作業者に対する第1、第2の部材3、4の向き)に応じて適宜選択することができる。なお、第1、第2の部材3、4の固定をより確実にすべく、凹部61aと62aとの間、あるいは、凹部61jと62fとの間の両方に連結部材72を挿入しても良い。
前記凹部61、62の数は、製作に要するコストと、位置決め作業の作業性とを考慮して、適宜設定することが望ましい。また、凹部61、62の相互間隔の公倍数が一周(360度)以内に存在しない場合にあっては、最も一致度の高い凹部61、62を選択して連結部材72を挿入することにより、第1の部材3と第2の部材4とを円周方向により正確に位置決めして固定することができる。すなわち、多くの凹部61、62を形成するほど、第1の部材3と第2の部材4とを正確に位置決めして回転を規制し、レンズ1と受光部2とを所定の距離で固定することができる。
一実施形態の光学装置の組み立ての手順とともに、製造方法を説明する。
第1の部材3の雄ねじ5Aを第2の部材4の雌ねじ5Bにねじ込み、第1の部材3を回転させると、第1の部材3の内部のレンズ1と第2の部材4の内部の受光部2との距離が調整される。この調整は、例えば、受光部2に受光されて出力された電気信号の出力レベルをモニターし、最大の出力が得られる位置を選択すること、あるいは受光部2の出力から得られる画像を標準となる画像と比較してその一致度を評価することによって行われる。ここで、第1の部材3と第2の部材4とは、磁性部材60A、60Bが互いに引き合うことによって、雄ねじ5Aと雌ねじ5Bとの間の隙間を最小にした状態で位置決めされる。
このようにして第1の部材3と第2の部材4とを位置決めした後、凹部61と凹部62とで最も周方向への位置が一致する(重なる)もの、図5の例では凹部61aと62a、を選択し、これらに連結部材72を挿入する。ここで、連結部材72が突出部72bを有することから、この突出部72bを磁性部材60Bの上面に案内させながら、凹部61、62に対する挿入片部72aの向きを正確に位置決めして挿入することができる。なお作業者の向きにより、反対側の凹部61jと62fとに連結部材72を挿入しても良い。
第1の部材3の雄ねじ5Aを第2の部材4の雌ねじ5Bにねじ込み、第1の部材3を回転させると、第1の部材3の内部のレンズ1と第2の部材4の内部の受光部2との距離が調整される。この調整は、例えば、受光部2に受光されて出力された電気信号の出力レベルをモニターし、最大の出力が得られる位置を選択すること、あるいは受光部2の出力から得られる画像を標準となる画像と比較してその一致度を評価することによって行われる。ここで、第1の部材3と第2の部材4とは、磁性部材60A、60Bが互いに引き合うことによって、雄ねじ5Aと雌ねじ5Bとの間の隙間を最小にした状態で位置決めされる。
このようにして第1の部材3と第2の部材4とを位置決めした後、凹部61と凹部62とで最も周方向への位置が一致する(重なる)もの、図5の例では凹部61aと62a、を選択し、これらに連結部材72を挿入する。ここで、連結部材72が突出部72bを有することから、この突出部72bを磁性部材60Bの上面に案内させながら、凹部61、62に対する挿入片部72aの向きを正確に位置決めして挿入することができる。なお作業者の向きにより、反対側の凹部61jと62fとに連結部材72を挿入しても良い。
前記凹部61a、62aに連結部材72を挿入することにより、第1の部材3と第2の部材4との相対回転が規制され、第1の部材3の内部のレンズ1と、第2の部材4の内部の受光部2とを一定距離に固定することができる。この連結部材72の挿入は、第1の部材3と第2の部材4との相対回転に続く一連の作業として実行することができるから、例えば、第1の部材3と第2の部材4とを接着する等、別の工程を採用する必要がなく、しかも接着剤の硬化、あるいは経年変化による収縮による誤差の発生を防止することができる。
前記連結部材72は、挿入に際しての姿勢の維持を目的として突出部72bを有するが、この突出部を省略して、図6の変形例に示すように、挿入片部72aに相当するキー状に構成された連結部材73を採用して、その構成を簡略化しても良い。
図7は、他の実施形態を示すものである。
磁性部材60A、60Bには、これらの面から突出した凸部63(63a、63b)と凸部64(64a、64b)とが、前記一実施形態と同様、円周方向に所定の相互間隔をおいて形成されている。前記磁性部材60A、60Bの間には、断面がH字状をなす連結部材73が配置されている。
前記連結部材73は、前記凸部63、64に対応する形状の凹部73aを有する。
磁性部材60A、60Bには、これらの面から突出した凸部63(63a、63b)と凸部64(64a、64b)とが、前記一実施形態と同様、円周方向に所定の相互間隔をおいて形成されている。前記磁性部材60A、60Bの間には、断面がH字状をなす連結部材73が配置されている。
前記連結部材73は、前記凸部63、64に対応する形状の凹部73aを有する。
上記構成の他の実施形態にあっては、第1の部材と一体の磁性部材60Aと、第2の部材と一体の磁性部材60Bとを相対回転させて所定の位置に配置した後、円周方向の位置が一致する凸部63aと64aとを選択して、これらの凸部63aと64aとを連結部材73の凹部73aに挿入すると、磁性部材60A、60Bの相対回転を規制することができる。すなわち、レンズと受光部(ともに図7における図示を省略する)とを位置決めすることができる。
凹部、凸部の形状、数、配置は上記実施形態に限定されるものではなく、光学装置に求められる精度と製作コスト、あるいは製作工程とを考慮して適宜変更しても良いのはもちろんである。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
本発明は、光学装置を構成するレンズと受光部との位置決めおよびその製造に利用することができる。
1 レンズ
2 受光部
3 第1の部材
4 第2の部材
5 ねじ部
5A 雄ねじ(ねじ部)
5B 雌ねじ(ねじ部)
6 磁力部
7 規制部材
60A 磁性部材
60B 磁性部材
61(61a~61r) 凹部
62(62a~62f)凹部
63(63a、63b)凸部
64(64a、64b)凸部
72 連結部材
72a 挿入片部
72b 突出部
73 連結部材
C 回転中心軸
2 受光部
3 第1の部材
4 第2の部材
5 ねじ部
5A 雄ねじ(ねじ部)
5B 雌ねじ(ねじ部)
6 磁力部
7 規制部材
60A 磁性部材
60B 磁性部材
61(61a~61r) 凹部
62(62a~62f)凹部
63(63a、63b)凸部
64(64a、64b)凸部
72 連結部材
72a 挿入片部
72b 突出部
73 連結部材
C 回転中心軸
Claims (7)
- レンズと該レンズを通過した光線が受光される受光部とのいずれ一方が取り付けられる第1の部材と、いずれか他方が取り付けられる第2の部材と、を備えた光学装置であって、
前記第1の部材と第2の部材とを回転中心軸を中心として回転自在に連結するねじ部と、
前記第1の部材と第2の部材との間に互いに接近する方向への力を作用させる磁力部と、
前記第1の部材と第2の部材との間に着脱自在に設けられて、これら第1、第2の部材の前記回転中心軸を中心とする回転を規制する規制部材と、
を有する光学装置。 - 前記第1の部材と第2の部材とがそれぞれ磁石を有する請求項1に記載の光学装置。
- 前記第1の部材と第2の部材とのいずれか一方が磁石を備え、該磁石の磁力を作用させる磁性体を他方に設けた請求項1に記載の光学装置。
- 前記第1の部材と第2の部材との互いに対向する面は、それぞれ複数の凹部を有し、
これらの凹部は、前記回転中心軸を中心する円周上に相互に所定間隔を置いて配置され、
第1の部材の凹部と第2の部材の凹部との数が互いに異なる、
請求項1~3のいずれか1項に記載の光学装置。 - 前記第1の部材と第2の部材との互いに対向する面は、それぞれ複数の凸部を有し、
これらの凹部は、前記回転中心軸を中心する円周上に相互に所定間隔を置いて配置され、
第1の部材の凸部と第2の部材の凸部との数が互いに異なる、
請求項1~3のいずれか1項に記載の光学装置。 - 前記第1の部材、第2の部材に設けられた凹部に挿入される凸部、または、前記第1の部材、第2の部材に設けられた凸部が挿入される凹部のいずれかを有し、前記第1の部材と第2の部材との相対回転を規制する連結部材を備えた、
請求項4または5のいずれか1項に記載の光学装置。 - レンズと該レンズを通過した光線が受光される受光部とのいずれ一方が取り付けられる第1の部材と、いずれか他方が取り付けられる第2の部材とをこれらの間に設けられたねじ部を介して互いに連結する工程と、
前記第1の部材と第2の部材との間に磁力を作用させながら回転中心軸を中心に相対回転させることにより、前記回転中心軸の方向へ位置決めする工程と、
互いに位置決めされた前記第1の部材と第2の部材とを互いに連結して相対回転を規制する工程と
を有する光学装置の製造方法。
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