JP4229760B2 - 撮像装置の焦点調整装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像装置の焦点調整装置に関し、詳しくはＣＣＤやＡＲセンサなどの撮像素子を備えた撮像装置の焦点調整装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、配線基板に電気的に接続した撮像素子と、上記配線基板に一端側を固着すると共に上記撮像素子を光学的にカバーするホルダー（マウント）と、上記ホルダーの他端に形成したネジと、上記ネジに螺合すると共に内部にレンズを配置し、上記レンズを介して外光を上記撮像素子に受光するレンズ支持部（レンズバレル）と、上記レンズの焦点調整を行うときの光軸のずれを防止するため、上記レンズ支持部の操作をガイドするガイド部とからなる撮像装置は、後記の特許文献１から従来公知である。
【０００３】
【特許文献１】
特開平２０００−４１１６７号公報（請求項１、図１〜図６）。
【０００４】
しかし、特許文献１において提案された技術では、ネジ調整に伴う遊びによるレンズの光軸ずれは防ぐことができるが、レンズの傾き方向の調整については解消されていない。また、全てのワークに対して、ネジを回すことにより位置合わせしているため、調整に多くの時間を費やし、生産性が悪くなる問題もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、レンズの焦点方向の距離と上記レンズの傾きの修正が可能な撮像装置の焦点調整装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る撮像装置の焦点調整装置は、撮像素子、上記撮像素子を光学的にカバーすると共にレンズ収納部を有するマウント、内部にレンズを有するレンズ支持体を備え、上記レンズ支持体は、上記レンズ収納部との間で外乱光が回り込んで上記撮像素子に侵入しないように上記レンズ収納部に隙間無く圧入された撮像装置の焦点調整装置であって、圧入された上記レンズ支持体を有するマウントに設けられた１個以上の貫通孔および／または切り込みを介して上記レンズ支持体の側壁に当接されるかまたは上記側壁に設けられた凹部に挿着される１個以上の焦点調整用冶具、上記焦点調整用冶具を駆動して上記レンズ支持体を変位させる駆動機構、およびチャートを備え、上記駆動機構は、上記撮像素子に取り込まれた上記チャートの撮像画像をもとに上記焦点調整用冶具を駆動することによって上記レンズの焦点方向の距離と上記レンズの傾きを修正するように上記レンズ支持体を変位させることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明の請求項２に係る撮像装置の焦点調整装置は、撮像素子、上記撮像素子を光学的にカバーすると共にレンズ収納部を有するマウント、内部にレンズを有するレンズ支持体を備え、上記レンズ支持体は、上記レンズ収納部との間で外乱光が回り込んで上記撮像素子に侵入しないように上記レンズ収納部に隙間無く圧入された撮像装置の焦点調整装置であって、圧入された上記レンズ支持体の治具当接部の側壁を挟持する第一焦点調整用冶具、上記第一焦点調整用冶具の挟持方向に対して直交方向またはそれに近い方向から上記側壁を挟持する第二焦点調整用冶具、上記第一焦点調整用冶具および上記第二焦点調整用冶具を駆動して上記レンズ支持体を変位させる駆動機構、およびチャートを備え、上記駆動機構は、上記撮像素子に取り込まれた上記チャートの撮像画像をもとに上記第一焦点調整用冶具および上記第二焦点調整用冶具を駆動することによって上記レンズの焦点方向の距離と上記レンズの傾きを修正するように上記レンズ支持体を変位させるものであることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の請求項３に係る撮像装置の焦点調整装置は、請求項２において、上記駆動機構は、上記第一焦点調整用冶具を介して上記レンズ支持体を第一規準軸に沿って前後動させる第一駆動部、上記レンズ支持体を上記第一規準軸と直交する第二規準軸を中心に回動させる第二駆動部、および上記第二焦点調整用冶具を介して上記レンズ支持体を上記第二規準軸と直交する第三規準軸を中心に回動させる第三駆動部を備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下において、説明が先行する図とそれに後続する図とでは、互いに同じ部位に就いては同じ符号を付して、後続図では符号の説明を省略することがある。
【００１０】
実施の形態１．
図１〜図７は、本発明の実施の形態１の撮像装置および撮像装置の焦点調整装置を説明するものであって、図１は偏心ピン７が挿着された状態の、実施の形態１の撮像装置１０１の平面図、図２〜図４はいずれも図１のＡ−Ａ’断面図、図５は偏心ピン７の拡大斜視図、図６は焦点調整装置２０１の一部ブロック図を含む断面図、図７は焦点調整装置２０１に含まれる焦点確認装置２０２の説明図である。実施の形態１においては、前記レンズ支持体の一例としてレンズバレル５が、前記焦点調整用冶具の一例として４本の偏心ピン７が、前記上記焦点調整用冶具の先端部が挿着される凹部の一例として上記レンズバレルの側壁に設けられたリング状の溝部５ａが、またマウントに設けられた前記貫通孔の一例として４個の断面円形の貫通穴６ａが、それぞれ採用されている。
【００１１】
図１〜図７において、実施の形態１の撮像装置１０１は、基板１、撮像素子２、光学フィルタ３、レンズ４、レンズバレル５、およびマウント６を備えている。撮像素子２は、基板１に電気的に接続されると共に固着されており、光学フィルタ３は、撮像素子２の受光面に対向して配置されている。レンズバレル５は、その内部に別体としてのレンズ４を支持するか、あるいはレンズ４と一体成形されている。
【００１２】
マウント６は、撮像素子２を光学的にカバーすると共にレンズ収納部６１を有し、レンズバレル５は、レンズ収納部６１に圧入されている。その際、レンズバレル５は、レンズ収納部６１に軽く圧入可能であって、しかも圧入後は安定して保持されるように、レンズ収納部６１の内径とレンズバレル５の外径との嵌合量（寸法）は、管理されている。レンズバレル５がマウント６に圧入した状態において、レンズ４を介してマウント６内に取り込まれた光は、光学フィルタ３を透過して撮像素子２に取り込まれ、映像信号として取り出される。
【００１３】
レンズバレル５には、その側壁の中央に溝部５ａが形成されており、またマウント６には、図１に示すように、９０°毎の合計４箇所に貫通穴６ａが形成されている。図１〜図７において、実施の形態１の撮像装置の焦点調整装置２０１は、４個の偏心ピン７、回転ステージ３１（θステージ）、駆動機構３２、チャート３３、画像処理部３４、駆動指令部３５、および主制御装置３６を備えている。焦点確認装置２０２は、チャート３３と画像処理部３４とを備え、レンズ４の焦点を調整する際における焦点確認の機能をなす。各偏心ピン７は、図５に示すように大径の円柱状のピン本体７１の一端から小径の円柱状の偏心部７２が偏心状態で突出した構造を有し、ピン本体７１の中心軸と偏心部７２の中心軸との間に偏心量ｅが存在する。回転ステージ３１は駆動機構３２に接続され、駆動機構３２は駆動指令部３５からの動作指令により数値制御されて動作する。
【００１４】
偏心ピン７は、マウント６の４個の貫通穴６ａのそれぞれに挿通され、且つレンズバレル５の溝部５ａに押し当てられており、レンズバレル５は、偏心ピン７を回転させることにより動かされる。換言すると、レンズ収納部６１内での収納位置が矯正される。各偏心ピン７は、回転ステージ３１に接続されて回転ステージ３１によりそのピン本体７１の中心軸の周りに回転せしめられる。本発明において、回転ステージ３１は、手動にて操作されてもよいが、実施の形態１では回転ステージ３１は、駆動機構３２に接続され、駆動機構３２は、上記のように駆動指令部３５からの動作指令により数値制御されて動作する。
【００１５】
撮像素子２は、画像処理部３４に電気的に接続されており、画像処理部３４は、撮像素子２に取り込まれたチャート３３の撮像画像をもとに位置情報などを算出する。主制御装置３６は、画像処理部３４が出力する位置情報などに基づき、レンズ４の位置補正量を算出し、そのデータを駆動指令部３５に出力する。駆動機構３２は、駆動指令部３５からの移動指令に基づいて駆動して偏心ピン７を動かし、レンズバレル５の姿勢を制御することでレンズ４の位置決めを行う。その結果、レンズ４の焦点方向および傾き方向の調整が可能となる。
【００１６】
ここで、レンズ４の焦点方向の距離の調整可能範囲ｚは、偏心ピン７の上記偏心量e、
偏心部７２の半径ｒ、レンズバレル５の溝部５ａのｚ軸（矢印Ｚ）方向における幅をａとしたとき、下式（１）で表される。
ｚ＝（e＋ｒ）×2−ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）
【００１７】
一方、レンズ４の傾き、即ちマウント６の中心軸に対する傾斜方向の調整範囲は、レンズバレル５およびマウント６の形状、双方の寸法（クリアランス）により決定される。すなわち、上記レンズバレル５を傾けることによりマウント６（筒部）を変形させて行われる。
【００１８】
つぎに、実施の形態１の撮像装置１０１の製造方法および焦点調整装置２０１を用いた撮像装置１０１に就いての焦点調整方法を説明する。
レンズバレル５のマウント６への圧入：レンズバレル５は、マウント６に圧入装置（図示せず）を用いて圧入される。つぎに図７に示すように、圧入後、レンズバレル５とマウント６が一体となったユニットは、撮像素子２が固着してある基板１上に設置され、チャート３３の画像がレンズ４、光学フィルタ３を介して撮像素子２に取り込まれ、光軸に垂直な方向への調整を行った後、上記ユニットの下面と基板１の上面とが接着などによる接合により固定される。ここで、合焦性能が得られている場合は、レンズバレル５とマウント６の当接面（互いの上面もしくは側面）が接着剤などにより、好ましくは遮光性の接着剤により接合される。
【００１９】
焦点調整：上記において合焦性能が得られていない場合は、図６に示すように、偏心ピン７がマウント６に設けられた貫通穴６ａを通してレンズバレルの溝部５ａに当たるように挿入される。ここで、焦点方向において焦点が一致していないことによる焦点ぼけが発生している場合には、図３に示すようにレンズバレル５が偏りなく移動するように、対向する偏心ピン７同士を同じ方向に等しく偏りなく動くようにレンズバレル５を焦点方向（矢印４ａの方向）に変位させて焦点調整する。一方、レンズ４あるいはレンズバレル５の傾きによる焦点ぼけが発生している場合には、図４に示すようにレンズ４の中心位置を基準として、対となっている偏心ピン７を互いに反対方向に回転させて、レンズバレル５を傾斜方向（矢印４ｂの方向）に変位させて焦点調整する。合焦性能が得られた後、レンズバレル５とマウント６の当接面（互いの上面もしくは側面）を接着剤などにより、好ましくは遮光性の接着剤により接合される。
【００２０】
このように構成された実施の形態１の撮像装置１０１は、撮像素子２と撮像素子２を搭載する基板１と撮像素子２と対向して配置される光学フィルタ３とマウント６とレンズバレル５からなり、レンズバレル５とマウント６は、軽く圧入されるよう、その嵌合量（寸法）が管理されており、レンズバレル５の溝部５ａに押し当てた複数の偏心ピン７で調整するため、焦点方向のみならず傾斜方向の焦点調整も可能となっている。
【００２１】
また、実施の形態１の撮像装置の焦点調整装置２０１によれば、マウント６にレンズバレル５が圧入された後、合焦性能を満たしていないワークのみを対象とすることが可能であるため、工程全体としての焦点調整に要する時間は大幅に削減することができる。またさらに、マウント６に圧入されたレンズバレル５は、マウント６により、あるいは必要に応じて遮光性の接着剤の使用により隙間なく支持されているため、外乱光が回り込んで撮像素子２に侵入することが防止される。
【００２２】
実施の形態２．
図８は、本発明の実施の形態２の撮像装置において用いられるレンズバレル５の断面図である。レンズバレル５は、その側壁のマウント６（図２など参照）に圧入される端部に曲面部５ｂが形成されているので、それをマウント６(図２など参照) への圧入が容易で
あって、しかも実施の形態１で用いられたレンズバレルと比較して一層スムーズに傾斜方向の焦点調整を行うことが可能となる。実施の形態２のレンズバレル５は、後続の各実施の形態において用いられる各レンズバレルに代えて用いられて、上記に記載した効果が得られる。
【００２３】
実施の形態３．
図９および図１０は、本発明の実施の形態３の撮像装置を説明するものであって、図９は偏心ピン７が挿着された状態の、実施の形態３の撮像装置１０２の平面図、図１０は、図９のＡ−Ａ’断面図である。実施の形態３の撮像装置１０２は、３個の断面円形の貫通穴６ａと各貫通穴６ａに挿着された計３本の偏心ピン７が用いられている点において前記実施の形態１あるいは実施の形態２と異なり、その他の構成は同じである。３本の偏心ピン７を操作することにより、焦点方向と傾斜方向の焦点調整を自在に行うことが可能となる。
【００２４】
実施の形態４．
図１１〜図１５は、本発明の実施の形態４の撮像装置および撮像装置の焦点調整装置を説明するものであって、図１１は保持ホルダ８が挿着された状態の、実施の形態４の撮像装置１０３の平面図、図１２〜図１４はいずれも図１１のＡ−Ａ’断面図、図１５は撮像装置の焦点調整装置２０３の一部ブロック図を含む断面図である。
【００２５】
実施の形態４の撮像装置１０３においては、図１１〜図１５に示すように、マウント６には９０°毎の合計４箇所に断面四角形の貫通穴６ｂが形成されており、その他の構成は実施の形態１と同様である。実施の形態４の撮像装置の焦点調整装置２０３は、４個の保持ホルダ８、Ｚ軸ステージ３７、駆動機構３８、チャート３３、画像処理部３４、駆動指令部３５、および主制御装置３６を備えている。
【００２６】
保持ホルダ８は、板体であって、図１５に示すように上下方向に移動するＺ軸ステージ３７に接続されている。Ｚ軸ステージ３７は駆動機構３８に接続され、駆動機構３８は駆動指令部３５からの動作指令により数値制御されて動作する。撮像装置の焦点調整装置２０３における焦点調整では、保持ホルダ８は、マウント６の４個の貫通穴６ｂを通してレンズバレルの溝部５ａに挿入され、Ｚ軸ステージ３７により上下に動かされる。なお保持ホルダ８の操作、即ちＺ軸ステージの操作は、手動にて行ってもよい。
【００２７】
撮像素子２は、画像処理部３４に電気的に接続されており、画像処理部３４は、撮像素子２に取り込まれたチャート３３の撮像画像をもとに位置情報などを算出する。主制御装置３６は、画像処理部３４が出力する位置情報などに基づき、レンズ４の位置補正量を算出し、そのデータを位置合わせの駆動指令部３５に出力する。駆動機構３８は、駆動指令部３５から入力された移動指令に基づいて駆動して保持ホルダ８を動かし、レンズバレル５の姿勢を制御することで、レンズ４の位置決めを行う。
【００２８】
ここで焦点方向の調整範囲ｚは、保持ホルダの移動範囲（ストローク）とレンズバレル５の溝部５ａの同方向における幅の差で決定される。
【００２９】
一方、傾斜方向の調整範囲は、実施の形態１の場合と同様にレンズバレル５およびマウント６の形状、双方の寸法（クリアランス）により決定される。
【００３０】
つぎに実施の形態４の撮像装置１０３の焦点調整装置２０３を用いた焦点調整方法を説明する。まず、実施の形態１と同様、レンズバレル５のマウント６への圧入を行う。レンズバレル５は、マウント６に圧入装置（図示せず）を用いて圧入され、圧入後、レンズバレル５とマウント６が一体となったユニットは、撮像素子２が固着してある基板１上に設置され、チャート３３の画像がレンズ４、光学フィルタ３を介して撮像素子２に取り込まれ、光軸に垂直な方向への調整を行った後、上記ユニットの下面と基板１の上面とが接着などによる接合により固定される。ここで、合焦性能が得られている場合は、レンズバレル５とマウント６の当接面（互いの上面もしくは側面）が接着剤などにより、好ましくは遮光性の接着剤により接合される。また、ここで、レンズバレル５をマウント６に圧入して合焦性能を満足しない場合は、図１５に示すように、保持ホルダ８をマウント６の各貫通穴部６ｂを通してレンズバレル５の溝部５ａに押し当てる。ここで、焦点方向の焦点が一致していないことによる焦点ぼけが発生している場合、図１３に示すように、対となる２つの保持ホルダ８が同じ方向に偏りなく動くように調整する。また、傾斜方向のずれが発生している場合、図１４に示すように、対になる保持ホルダ８を反対方向に移動させ、レンズ中心位置を基準にレンズバレル５を回転させて焦点調整する。ここで、実施の形態４では、保持ホルダ８を４箇所から挿入する構成としているが、レンズ位置を焦点方向と同時に傾斜方向に調整できれば、保持ホルダの挿入箇所は何箇所であってもよい。
【００３１】
このように構成された撮像装置１０３は、撮像素子２と撮像素子２を搭載する基板１と撮像素子２と対向して配置される光学フィルタ３とマウント６とレンズバレル５からなり、レンズバレル５はマウント６に対し、軽く圧入されるよう、その嵌合量が管理されており、レンズバレル５の溝部５ａに押し当てた複数の保持ホルダ８で調整するため、焦点方向のみならず傾斜方向でも焦点調整が可能となる。
【００３２】
また保持ホルダ８による焦点調整は、圧入後、合焦性能を満たしていないワークのみを対象とするため、工程全体としての焦点調整に要する時間は大幅に削減することができる。またマウント６に対し、レンズバレル５は、圧入により、あるいは必要に応じて遮光性の接着剤の使用により隙間なく支持されているため、外乱光が回り込んで撮像素子にとりこまれることもない。
【００３３】
実施の形態５．
図１６〜図２０は、本発明の実施の形態５の撮像装置および撮像装置の焦点調整装置を説明するものであって、図１６は実施の形態５の撮像装置１０４の平面図、図１７は図１６のＡ−Ａ’断面図、図１８は撮像装置の焦点調整装置２０４の平面図、図１９は図１８のＡ方向から見た概略側面図、図２０は図１８のＢ方向から見た概略側面図である。実施の形態５の撮像装置１０４においては、レンズバレル５は、図１７に示すように、その下部のみがマウント６のレンズ収納部６１内に圧入され、上部には突出部を残した構成となっており、当該突出部が請求項４における治具当接部として機能する。
【００３４】
実施の形態５の撮像装置の焦点調整装置２０４は、クランプ部４０、クランプ部４１、クランプ機構４２、クランプ機構４３、θｘステージ４４、Ｚ軸ステージ４５、θｙステージ４６、駆動機構４７〜４９、チャート３３（図示せず）、画像処理部３４、駆動指令部３５、および主制御装置３６を備えている。クランプ部４０とクランプ部４１とは、それぞれ請求項８における第一焦点調整用冶具および第二焦点調整用冶具の例であり、Ｚ軸ステージ４５と駆動機構４８、θｘステージ４４と駆動機構４７、およびθｙステージ４６と駆動機構４９は、それぞれ請求項１０における第一駆動部、第二駆動部、および第三駆動部の例である。
【００３５】
クランプ部４０は、クランプ機構４２により保持されおり、またクランプ機構４２は、レンズ位置を焦点方向に調整するＺ軸ステージ４５、およびＺ軸（第一基準軸）と直交する第二基準軸であるＸ軸を中心に回動するθｘステージ（あおりステージ）４４とに接続されている。一方、クランプ部４１は、図１８に示す通りクランプ部４０とは互いに直交するように設けられ、且つクランプ機構４３により保持されおり、またクランプ機構４３は、上記第一基準軸と第二基準軸とに直交するＹ軸（第三基準軸）を中心に回動するθｙステージ（あおりステージ）４６に接続されている。なおθｘステージ４４とθｙステージ４６との設置位置を入れ替えて、クランプ機構４２は、Ｚ軸ステージ４５とθｙステージ４６に接続され、クランプ機構４３は、θｘステージ４４に接続されてもよい。いずれにせよ、それらのあおりステージは、レンズ位置を傾斜方向に調整する機能をなし、レンズ中心位置が回転中心となるように各曲率半径が規定されている。それらステージ４４、４５、４６は、それぞれ駆動機構４７、４８、４９に接続され、各駆動機構は、駆動指令部３５からの動作指令により数値制御されて動作する。あるいは手動で操作されてもよい。
【００３６】
撮像素子２は、画像処理部３４に電気的に接続されており、画像処理部３４は、撮像素子２に取り込まれたチャート３３の撮像画像をもとに位置情報などを算出する。主制御装置３６は、画像処理部３４が出力する位置情報などに基づいてレンズ４の位置補正量を算出し、そのデータを位置合わせ駆動指令部３５に出力する。駆動機構４７、４８、４９は、駆動指令部３５によって入力された移動指令に基づいて駆動してレンズバレル５の姿勢を制御することでレンズ４の位置決めを行う。
【００３７】
実施の形態５の撮像装置１０４は、実施の形態１と同様、レンズバレル５のマウント６への圧入；レンズバレル５は、マウント６に圧入装置（図示せず）を用いて圧入され、圧入後、レンズバレル５とマウント６が一体となったユニットは、撮像素子２が固着してある基板１上に設置され、チャート３３の画像がレンズ４、光学フィルタ３を介して撮像素子２に取り込まれ、光軸に垂直な方向への調整を行った後、上記ユニットの下面と基板１の上面とが接着などによる接合により固定される。ここで、合焦性能が得られている場合は、レンズバレル５とマウント６の当接面（互いの上面もしくは側面）が接着剤などにより、好ましくは遮光性の接着剤により接合される。
【００３８】
ここで、レンズバレル５をマウント６に圧入して合焦性能を満足しない場合は、レンズバレル５の上記突出部をクランプ部４０とクランプ部４１により把持し、上記の各ステージを動かし、合焦位置となるようにレンズバレル５の位置を焦点方向と傾き方向に就いて調整する。なおレンズバレル５の焦点調整においては、クランプ機構４２とクランプ機構４３は、片方ずつ操作、調整される。
【００３９】
実施の形態６．
図２１〜図２３は、本発明の実施の形態６の撮像装置を説明するものであって、図２１は実施の形態６の撮像装置１０５の平面図、図２２は図２１のＡ−Ａ’断面図、図２３は図２１のＢ−Ｂ’断面図である。図２１〜図２３において、撮像装置１０５のマウント６には、レンズバレル５の側面に達する４個のＤ形の切り欠き部６ｃ（図２１の点線参照）が設けられており、切り欠き部６ｃを利用して前記実施の形態５において用いられた焦点調整装置２０４にてレンズバレル５の焦点方向および傾斜方向の焦点調整が可能となる。その際、レンズバレル５の側面は、切り欠き部６ｃに挿入された当該焦点調整装置のクランプ部４０およびクランプ部４１により把持される。
【００４０】
以上、本発明の撮像装置と焦点調整装置に就いて実施の形態１〜６により説明したが、本発明はそれら実施の形態に制限されるものではなく、本発明の前記した課題と解決手段の基本に沿った種々の他の形態を包含する。例えば実施の形態１〜６では、撮像装置としてレンズが１枚の場合について述べたが、複数のレンズを有する撮像装置であってもよく、複数のレンズを対象として本発明の焦点調整装置により実施の形態１〜６と同様の方法にて焦点調整が可能となる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の撮像装置の焦点調整装置は、以上説明したように、撮像素子、上記撮像素子を光学的にカバーすると共にレンズ収納部を有するマウント、内部にレンズを有するレンズ支持体を備え、上記レンズ支持体は、上記レンズ収納部との間で外乱光が回り込んで上記撮像素子に侵入しないように上記レンズ収納部に隙間無く圧入された撮像装置の焦点調整装置であって、圧入された上記レンズ支持体を有するマウントに設けられた１個以上の貫通孔および／または切り込みを介して上記レンズ支持体の側壁に当接されるかまたは上記側壁に設けられた凹部に挿着される１個以上の焦点調整用冶具、上記焦点調整用冶具を駆動して上記レンズ支持体を変位させる駆動機構、およびチャートを備え、上記駆動機構は、上記撮像素子に取り込まれた上記チャートの撮像画像をもとに上記焦点調整用冶具を駆動することによって上記レンズの焦点方向の距離と上記レンズの傾きを修正するように上記レンズ支持体を変位させるものであることを特徴とするもの、あるいは撮像素子、上記撮像素子を光学的にカバーすると共にレンズ収納部を有するマウント、内部にレンズを有するレンズ支持体を備え、上記レンズ支持体は、上記レンズ収納部との間で外乱光が回り込んで上記撮像素子に侵入しないように上記レンズ収納部に隙間無く圧入された撮像装置の焦点調整装置であって、圧入された上記レンズ支持体の治具当接部の側壁を挟持する第一焦点調整用冶具、上記第一焦点調整用冶具の挟持方向に対して直交方向またはそれに近い方向から上記側壁を挟持する第二焦点調整用冶具、上記第一焦点調整用冶具および上記第二焦点調整用冶具を駆動して上記レンズ支持体を変位させる駆動機構、およびチャートを備え、上記駆動機構は、上記撮像素子に取り込まれた上記チャートの撮像画像をもとに上記第一焦点調整用冶具および上記第二焦点調整用冶具を駆動することによって上記レンズの焦点方向の距離と上記レンズの傾きを修正するように上記レンズ支持体を変位させるものであることを特徴とするものであるので、焦点調整にあたっては、複数の方向からレンズ支持体に外力を加えることで、所望の方向にレンズの姿勢を調整可能できる。すなわち、焦点調整時、レンズを焦点方向のみでなく傾斜方向にも調整可能である。またこの焦点調整は、マウントにレンズ支持体を圧入した後、合焦性能を満たしていないもののみを対象とすることが可能なため、工程全体としての焦点調整に要する時間は大幅に削減され、生産性よく行うことができる。さらには、マウントに対してレンズ支持体が隙間なく圧入されているため、撮像素子に外乱光が入る恐れもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１の撮像装置の平面図。
【図２】 図１のＡ−Ａ’断面図。
【図３】 図１の他のＡ−Ａ’断面図。
【図４】 図１のさらに他のＡ−Ａ’断面図。
【図５】 偏心ピン７の拡大斜視図。
【図６】 実施の形態１の焦点調整装置の一部ブロック図を含む断面図。
【図７】 図６の焦点調整装置に含まれる焦点確認装置の説明図。
【図８】 実施の形態２の撮像装置において用いられるレンズバレルの断面図。
【図９】 実施の形態３の撮像装置の平面図。
【図１０】 図９のＡ−Ａ’断面図。
【図１１】 実施の形態４の撮像装置の平面図。
【図１２】 図１１のＡ−Ａ’断面図。
【図１３】 図１１他のＡ−Ａ’断面図。
【図１４】 図１１のさらに他のＡ−Ａ’断面図。
【図１５】 実施の形態４の焦点調整装置の一部ブロック図を含む断面図。
【図１６】 実施の形態５の撮像装置の平面図。
【図１７】 図１６のＡ−Ａ’断面図。
【図１８】 実施の形態５の焦点調整装置の平面図。
【図１９】 図１８のＡ方向から見た概略側面図。
【図２０】 図１８のＢ方向から見た概略側面図。
【図２１】 実施の形態６の撮像装置の平面図。
【図２２】 図２１のＡ−Ａ’概略断面図。
【図２３】 図２１のＢ−Ｂ’概略断面図。
【符号の説明】
１０１ 撮像装置、１０２ 撮像装置、１０３ 撮像装置、
１０４ 撮像装置、１０５ 撮像装置、２０１ 焦点調整装置、
２０２ 焦点確認装置、２０３ 焦点調整装置、２０４ 焦点調整装置、
１ 基板、２ 撮像素子、３ 光学フィルタ、４ レンズ、５ レンズバレル、
５ａ 溝部、５ｂ 曲面部、６ マウント、６１ レンズ収納部、
６ａ 貫通穴、６ｂ 貫通穴、７ 偏心ピン、７１ ピン本体、７２ 偏心部、
３１ 回転ステージ、３２ 駆動機構、３３ チャート、３４ 画像処理部、
３５ 駆動指令部、３６ 主制御装置、３７ Ｚ軸ステージ、３８ 駆動機構、
４０ クランプ部、４１ クランプ部、４２ クランプ機構、
４３ クランプ機構、４４ θｘステージ、４５ Ｚ軸ステージ、
４６ θｙステージ、４７ 駆動機構、４８ 駆動機構、４９ 駆動機構。
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像装置の焦点調整装置に関し、詳しくはＣＣＤやＡＲセンサなどの撮像素子を備えた撮像装置の焦点調整装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、配線基板に電気的に接続した撮像素子と、上記配線基板に一端側を固着すると共に上記撮像素子を光学的にカバーするホルダー（マウント）と、上記ホルダーの他端に形成したネジと、上記ネジに螺合すると共に内部にレンズを配置し、上記レンズを介して外光を上記撮像素子に受光するレンズ支持部（レンズバレル）と、上記レンズの焦点調整を行うときの光軸のずれを防止するため、上記レンズ支持部の操作をガイドするガイド部とからなる撮像装置は、後記の特許文献１から従来公知である。
【０００３】
【特許文献１】
特開平２０００−４１１６７号公報（請求項１、図１〜図６）。
【０００４】
しかし、特許文献１において提案された技術では、ネジ調整に伴う遊びによるレンズの光軸ずれは防ぐことができるが、レンズの傾き方向の調整については解消されていない。また、全てのワークに対して、ネジを回すことにより位置合わせしているため、調整に多くの時間を費やし、生産性が悪くなる問題もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、レンズの焦点方向の距離と上記レンズの傾きの修正が可能な撮像装置の焦点調整装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る撮像装置の焦点調整装置は、撮像素子、上記撮像素子を光学的にカバーすると共にレンズ収納部を有するマウント、内部にレンズを有するレンズ支持体を備え、上記レンズ支持体は、上記レンズ収納部との間で外乱光が回り込んで上記撮像素子に侵入しないように上記レンズ収納部に隙間無く圧入された撮像装置の焦点調整装置であって、圧入された上記レンズ支持体を有するマウントに設けられた１個以上の貫通孔および／または切り込みを介して上記レンズ支持体の側壁に当接されるかまたは上記側壁に設けられた凹部に挿着される１個以上の焦点調整用冶具、上記焦点調整用冶具を駆動して上記レンズ支持体を変位させる駆動機構、およびチャートを備え、上記駆動機構は、上記撮像素子に取り込まれた上記チャートの撮像画像をもとに上記焦点調整用冶具を駆動することによって上記レンズの焦点方向の距離と上記レンズの傾きを修正するように上記レンズ支持体を変位させることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明の請求項２に係る撮像装置の焦点調整装置は、撮像素子、上記撮像素子を光学的にカバーすると共にレンズ収納部を有するマウント、内部にレンズを有するレンズ支持体を備え、上記レンズ支持体は、上記レンズ収納部との間で外乱光が回り込んで上記撮像素子に侵入しないように上記レンズ収納部に隙間無く圧入された撮像装置の焦点調整装置であって、圧入された上記レンズ支持体の治具当接部の側壁を挟持する第一焦点調整用冶具、上記第一焦点調整用冶具の挟持方向に対して直交方向またはそれに近い方向から上記側壁を挟持する第二焦点調整用冶具、上記第一焦点調整用冶具および上記第二焦点調整用冶具を駆動して上記レンズ支持体を変位させる駆動機構、およびチャートを備え、上記駆動機構は、上記撮像素子に取り込まれた上記チャートの撮像画像をもとに上記第一焦点調整用冶具および上記第二焦点調整用冶具を駆動することによって上記レンズの焦点方向の距離と上記レンズの傾きを修正するように上記レンズ支持体を変位させるものであることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の請求項３に係る撮像装置の焦点調整装置は、請求項２において、上記駆動機構は、上記第一焦点調整用冶具を介して上記レンズ支持体を第一規準軸に沿って前後動させる第一駆動部、上記レンズ支持体を上記第一規準軸と直交する第二規準軸を中心に回動させる第二駆動部、および上記第二焦点調整用冶具を介して上記レンズ支持体を上記第二規準軸と直交する第三規準軸を中心に回動させる第三駆動部を備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下において、説明が先行する図とそれに後続する図とでは、互いに同じ部位に就いては同じ符号を付して、後続図では符号の説明を省略することがある。
【００１０】
実施の形態１．
図１〜図７は、本発明の実施の形態１の撮像装置および撮像装置の焦点調整装置を説明するものであって、図１は偏心ピン７が挿着された状態の、実施の形態１の撮像装置１０１の平面図、図２〜図４はいずれも図１のＡ−Ａ’断面図、図５は偏心ピン７の拡大斜視図、図６は焦点調整装置２０１の一部ブロック図を含む断面図、図７は焦点調整装置２０１に含まれる焦点確認装置２０２の説明図である。実施の形態１においては、前記レンズ支持体の一例としてレンズバレル５が、前記焦点調整用冶具の一例として４本の偏心ピン７が、前記上記焦点調整用冶具の先端部が挿着される凹部の一例として上記レンズバレルの側壁に設けられたリング状の溝部５ａが、またマウントに設けられた前記貫通孔の一例として４個の断面円形の貫通穴６ａが、それぞれ採用されている。
【００１１】
図１〜図７において、実施の形態１の撮像装置１０１は、基板１、撮像素子２、光学フィルタ３、レンズ４、レンズバレル５、およびマウント６を備えている。撮像素子２は、基板１に電気的に接続されると共に固着されており、光学フィルタ３は、撮像素子２の受光面に対向して配置されている。レンズバレル５は、その内部に別体としてのレンズ４を支持するか、あるいはレンズ４と一体成形されている。
【００１２】
マウント６は、撮像素子２を光学的にカバーすると共にレンズ収納部６１を有し、レンズバレル５は、レンズ収納部６１に圧入されている。その際、レンズバレル５は、レンズ収納部６１に軽く圧入可能であって、しかも圧入後は安定して保持されるように、レンズ収納部６１の内径とレンズバレル５の外径との嵌合量（寸法）は、管理されている。レンズバレル５がマウント６に圧入した状態において、レンズ４を介してマウント６内に取り込まれた光は、光学フィルタ３を透過して撮像素子２に取り込まれ、映像信号として取り出される。
【００１３】
レンズバレル５には、その側壁の中央に溝部５ａが形成されており、またマウント６には、図１に示すように、９０°毎の合計４箇所に貫通穴６ａが形成されている。図１〜図７において、実施の形態１の撮像装置の焦点調整装置２０１は、４個の偏心ピン７、回転ステージ３１（θステージ）、駆動機構３２、チャート３３、画像処理部３４、駆動指令部３５、および主制御装置３６を備えている。焦点確認装置２０２は、チャート３３と画像処理部３４とを備え、レンズ４の焦点を調整する際における焦点確認の機能をなす。各偏心ピン７は、図５に示すように大径の円柱状のピン本体７１の一端から小径の円柱状の偏心部７２が偏心状態で突出した構造を有し、ピン本体７１の中心軸と偏心部７２の中心軸との間に偏心量ｅが存在する。回転ステージ３１は駆動機構３２に接続され、駆動機構３２は駆動指令部３５からの動作指令により数値制御されて動作する。
【００１４】
偏心ピン７は、マウント６の４個の貫通穴６ａのそれぞれに挿通され、且つレンズバレル５の溝部５ａに押し当てられており、レンズバレル５は、偏心ピン７を回転させることにより動かされる。換言すると、レンズ収納部６１内での収納位置が矯正される。各偏心ピン７は、回転ステージ３１に接続されて回転ステージ３１によりそのピン本体７１の中心軸の周りに回転せしめられる。本発明において、回転ステージ３１は、手動にて操作されてもよいが、実施の形態１では回転ステージ３１は、駆動機構３２に接続され、駆動機構３２は、上記のように駆動指令部３５からの動作指令により数値制御されて動作する。
【００１５】
撮像素子２は、画像処理部３４に電気的に接続されており、画像処理部３４は、撮像素子２に取り込まれたチャート３３の撮像画像をもとに位置情報などを算出する。主制御装置３６は、画像処理部３４が出力する位置情報などに基づき、レンズ４の位置補正量を算出し、そのデータを駆動指令部３５に出力する。駆動機構３２は、駆動指令部３５からの移動指令に基づいて駆動して偏心ピン７を動かし、レンズバレル５の姿勢を制御することでレンズ４の位置決めを行う。その結果、レンズ４の焦点方向および傾き方向の調整が可能となる。
【００１６】
ここで、レンズ４の焦点方向の距離の調整可能範囲ｚは、偏心ピン７の上記偏心量e、
偏心部７２の半径ｒ、レンズバレル５の溝部５ａのｚ軸（矢印Ｚ）方向における幅をａとしたとき、下式（１）で表される。
ｚ＝（e＋ｒ）×2−ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）
【００１７】
一方、レンズ４の傾き、即ちマウント６の中心軸に対する傾斜方向の調整範囲は、レンズバレル５およびマウント６の形状、双方の寸法（クリアランス）により決定される。すなわち、上記レンズバレル５を傾けることによりマウント６（筒部）を変形させて行われる。
【００１８】
つぎに、実施の形態１の撮像装置１０１の製造方法および焦点調整装置２０１を用いた撮像装置１０１に就いての焦点調整方法を説明する。
レンズバレル５のマウント６への圧入：レンズバレル５は、マウント６に圧入装置（図示せず）を用いて圧入される。つぎに図７に示すように、圧入後、レンズバレル５とマウント６が一体となったユニットは、撮像素子２が固着してある基板１上に設置され、チャート３３の画像がレンズ４、光学フィルタ３を介して撮像素子２に取り込まれ、光軸に垂直な方向への調整を行った後、上記ユニットの下面と基板１の上面とが接着などによる接合により固定される。ここで、合焦性能が得られている場合は、レンズバレル５とマウント６の当接面（互いの上面もしくは側面）が接着剤などにより、好ましくは遮光性の接着剤により接合される。
【００１９】
焦点調整：上記において合焦性能が得られていない場合は、図６に示すように、偏心ピン７がマウント６に設けられた貫通穴６ａを通してレンズバレルの溝部５ａに当たるように挿入される。ここで、焦点方向において焦点が一致していないことによる焦点ぼけが発生している場合には、図３に示すようにレンズバレル５が偏りなく移動するように、対向する偏心ピン７同士を同じ方向に等しく偏りなく動くようにレンズバレル５を焦点方向（矢印４ａの方向）に変位させて焦点調整する。一方、レンズ４あるいはレンズバレル５の傾きによる焦点ぼけが発生している場合には、図４に示すようにレンズ４の中心位置を基準として、対となっている偏心ピン７を互いに反対方向に回転させて、レンズバレル５を傾斜方向（矢印４ｂの方向）に変位させて焦点調整する。合焦性能が得られた後、レンズバレル５とマウント６の当接面（互いの上面もしくは側面）を接着剤などにより、好ましくは遮光性の接着剤により接合される。
【００２０】
このように構成された実施の形態１の撮像装置１０１は、撮像素子２と撮像素子２を搭載する基板１と撮像素子２と対向して配置される光学フィルタ３とマウント６とレンズバレル５からなり、レンズバレル５とマウント６は、軽く圧入されるよう、その嵌合量（寸法）が管理されており、レンズバレル５の溝部５ａに押し当てた複数の偏心ピン７で調整するため、焦点方向のみならず傾斜方向の焦点調整も可能となっている。
【００２１】
また、実施の形態１の撮像装置の焦点調整装置２０１によれば、マウント６にレンズバレル５が圧入された後、合焦性能を満たしていないワークのみを対象とすることが可能であるため、工程全体としての焦点調整に要する時間は大幅に削減することができる。またさらに、マウント６に圧入されたレンズバレル５は、マウント６により、あるいは必要に応じて遮光性の接着剤の使用により隙間なく支持されているため、外乱光が回り込んで撮像素子２に侵入することが防止される。
【００２２】
実施の形態２．
図８は、本発明の実施の形態２の撮像装置において用いられるレンズバレル５の断面図である。レンズバレル５は、その側壁のマウント６（図２など参照）に圧入される端部に曲面部５ｂが形成されているので、それをマウント６(図２など参照) への圧入が容易で
あって、しかも実施の形態１で用いられたレンズバレルと比較して一層スムーズに傾斜方向の焦点調整を行うことが可能となる。実施の形態２のレンズバレル５は、後続の各実施の形態において用いられる各レンズバレルに代えて用いられて、上記に記載した効果が得られる。
【００２３】
実施の形態３．
図９および図１０は、本発明の実施の形態３の撮像装置を説明するものであって、図９は偏心ピン７が挿着された状態の、実施の形態３の撮像装置１０２の平面図、図１０は、図９のＡ−Ａ’断面図である。実施の形態３の撮像装置１０２は、３個の断面円形の貫通穴６ａと各貫通穴６ａに挿着された計３本の偏心ピン７が用いられている点において前記実施の形態１あるいは実施の形態２と異なり、その他の構成は同じである。３本の偏心ピン７を操作することにより、焦点方向と傾斜方向の焦点調整を自在に行うことが可能となる。
【００２４】
実施の形態４．
図１１〜図１５は、本発明の実施の形態４の撮像装置および撮像装置の焦点調整装置を説明するものであって、図１１は保持ホルダ８が挿着された状態の、実施の形態４の撮像装置１０３の平面図、図１２〜図１４はいずれも図１１のＡ−Ａ’断面図、図１５は撮像装置の焦点調整装置２０３の一部ブロック図を含む断面図である。
【００２５】
実施の形態４の撮像装置１０３においては、図１１〜図１５に示すように、マウント６には９０°毎の合計４箇所に断面四角形の貫通穴６ｂが形成されており、その他の構成は実施の形態１と同様である。実施の形態４の撮像装置の焦点調整装置２０３は、４個の保持ホルダ８、Ｚ軸ステージ３７、駆動機構３８、チャート３３、画像処理部３４、駆動指令部３５、および主制御装置３６を備えている。
【００２６】
保持ホルダ８は、板体であって、図１５に示すように上下方向に移動するＺ軸ステージ３７に接続されている。Ｚ軸ステージ３７は駆動機構３８に接続され、駆動機構３８は駆動指令部３５からの動作指令により数値制御されて動作する。撮像装置の焦点調整装置２０３における焦点調整では、保持ホルダ８は、マウント６の４個の貫通穴６ｂを通してレンズバレルの溝部５ａに挿入され、Ｚ軸ステージ３７により上下に動かされる。なお保持ホルダ８の操作、即ちＺ軸ステージの操作は、手動にて行ってもよい。
【００２７】
撮像素子２は、画像処理部３４に電気的に接続されており、画像処理部３４は、撮像素子２に取り込まれたチャート３３の撮像画像をもとに位置情報などを算出する。主制御装置３６は、画像処理部３４が出力する位置情報などに基づき、レンズ４の位置補正量を算出し、そのデータを位置合わせの駆動指令部３５に出力する。駆動機構３８は、駆動指令部３５から入力された移動指令に基づいて駆動して保持ホルダ８を動かし、レンズバレル５の姿勢を制御することで、レンズ４の位置決めを行う。
【００２８】
ここで焦点方向の調整範囲ｚは、保持ホルダの移動範囲（ストローク）とレンズバレル５の溝部５ａの同方向における幅の差で決定される。
【００２９】
一方、傾斜方向の調整範囲は、実施の形態１の場合と同様にレンズバレル５およびマウント６の形状、双方の寸法（クリアランス）により決定される。
【００３０】
つぎに実施の形態４の撮像装置１０３の焦点調整装置２０３を用いた焦点調整方法を説明する。まず、実施の形態１と同様、レンズバレル５のマウント６への圧入を行う。レンズバレル５は、マウント６に圧入装置（図示せず）を用いて圧入され、圧入後、レンズバレル５とマウント６が一体となったユニットは、撮像素子２が固着してある基板１上に設置され、チャート３３の画像がレンズ４、光学フィルタ３を介して撮像素子２に取り込まれ、光軸に垂直な方向への調整を行った後、上記ユニットの下面と基板１の上面とが接着などによる接合により固定される。ここで、合焦性能が得られている場合は、レンズバレル５とマウント６の当接面（互いの上面もしくは側面）が接着剤などにより、好ましくは遮光性の接着剤により接合される。また、ここで、レンズバレル５をマウント６に圧入して合焦性能を満足しない場合は、図１５に示すように、保持ホルダ８をマウント６の各貫通穴部６ｂを通してレンズバレル５の溝部５ａに押し当てる。ここで、焦点方向の焦点が一致していないことによる焦点ぼけが発生している場合、図１３に示すように、対となる２つの保持ホルダ８が同じ方向に偏りなく動くように調整する。また、傾斜方向のずれが発生している場合、図１４に示すように、対になる保持ホルダ８を反対方向に移動させ、レンズ中心位置を基準にレンズバレル５を回転させて焦点調整する。ここで、実施の形態４では、保持ホルダ８を４箇所から挿入する構成としているが、レンズ位置を焦点方向と同時に傾斜方向に調整できれば、保持ホルダの挿入箇所は何箇所であってもよい。
【００３１】
このように構成された撮像装置１０３は、撮像素子２と撮像素子２を搭載する基板１と撮像素子２と対向して配置される光学フィルタ３とマウント６とレンズバレル５からなり、レンズバレル５はマウント６に対し、軽く圧入されるよう、その嵌合量が管理されており、レンズバレル５の溝部５ａに押し当てた複数の保持ホルダ８で調整するため、焦点方向のみならず傾斜方向でも焦点調整が可能となる。
【００３２】
また保持ホルダ８による焦点調整は、圧入後、合焦性能を満たしていないワークのみを対象とするため、工程全体としての焦点調整に要する時間は大幅に削減することができる。またマウント６に対し、レンズバレル５は、圧入により、あるいは必要に応じて遮光性の接着剤の使用により隙間なく支持されているため、外乱光が回り込んで撮像素子にとりこまれることもない。
【００３３】
実施の形態５．
図１６〜図２０は、本発明の実施の形態５の撮像装置および撮像装置の焦点調整装置を説明するものであって、図１６は実施の形態５の撮像装置１０４の平面図、図１７は図１６のＡ−Ａ’断面図、図１８は撮像装置の焦点調整装置２０４の平面図、図１９は図１８のＡ方向から見た概略側面図、図２０は図１８のＢ方向から見た概略側面図である。実施の形態５の撮像装置１０４においては、レンズバレル５は、図１７に示すように、その下部のみがマウント６のレンズ収納部６１内に圧入され、上部には突出部を残した構成となっており、当該突出部が請求項４における治具当接部として機能する。
【００３４】
実施の形態５の撮像装置の焦点調整装置２０４は、クランプ部４０、クランプ部４１、クランプ機構４２、クランプ機構４３、θｘステージ４４、Ｚ軸ステージ４５、θｙステージ４６、駆動機構４７〜４９、チャート３３（図示せず）、画像処理部３４、駆動指令部３５、および主制御装置３６を備えている。クランプ部４０とクランプ部４１とは、それぞれ請求項８における第一焦点調整用冶具および第二焦点調整用冶具の例であり、Ｚ軸ステージ４５と駆動機構４８、θｘステージ４４と駆動機構４７、およびθｙステージ４６と駆動機構４９は、それぞれ請求項１０における第一駆動部、第二駆動部、および第三駆動部の例である。
【００３５】
クランプ部４０は、クランプ機構４２により保持されおり、またクランプ機構４２は、レンズ位置を焦点方向に調整するＺ軸ステージ４５、およびＺ軸（第一基準軸）と直交する第二基準軸であるＸ軸を中心に回動するθｘステージ（あおりステージ）４４とに接続されている。一方、クランプ部４１は、図１８に示す通りクランプ部４０とは互いに直交するように設けられ、且つクランプ機構４３により保持されおり、またクランプ機構４３は、上記第一基準軸と第二基準軸とに直交するＹ軸（第三基準軸）を中心に回動するθｙステージ（あおりステージ）４６に接続されている。なおθｘステージ４４とθｙステージ４６との設置位置を入れ替えて、クランプ機構４２は、Ｚ軸ステージ４５とθｙステージ４６に接続され、クランプ機構４３は、θｘステージ４４に接続されてもよい。いずれにせよ、それらのあおりステージは、レンズ位置を傾斜方向に調整する機能をなし、レンズ中心位置が回転中心となるように各曲率半径が規定されている。それらステージ４４、４５、４６は、それぞれ駆動機構４７、４８、４９に接続され、各駆動機構は、駆動指令部３５からの動作指令により数値制御されて動作する。あるいは手動で操作されてもよい。
【００３６】
撮像素子２は、画像処理部３４に電気的に接続されており、画像処理部３４は、撮像素子２に取り込まれたチャート３３の撮像画像をもとに位置情報などを算出する。主制御装置３６は、画像処理部３４が出力する位置情報などに基づいてレンズ４の位置補正量を算出し、そのデータを位置合わせ駆動指令部３５に出力する。駆動機構４７、４８、４９は、駆動指令部３５によって入力された移動指令に基づいて駆動してレンズバレル５の姿勢を制御することでレンズ４の位置決めを行う。
【００３７】
実施の形態５の撮像装置１０４は、実施の形態１と同様、レンズバレル５のマウント６への圧入；レンズバレル５は、マウント６に圧入装置（図示せず）を用いて圧入され、圧入後、レンズバレル５とマウント６が一体となったユニットは、撮像素子２が固着してある基板１上に設置され、チャート３３の画像がレンズ４、光学フィルタ３を介して撮像素子２に取り込まれ、光軸に垂直な方向への調整を行った後、上記ユニットの下面と基板１の上面とが接着などによる接合により固定される。ここで、合焦性能が得られている場合は、レンズバレル５とマウント６の当接面（互いの上面もしくは側面）が接着剤などにより、好ましくは遮光性の接着剤により接合される。
【００３８】
ここで、レンズバレル５をマウント６に圧入して合焦性能を満足しない場合は、レンズバレル５の上記突出部をクランプ部４０とクランプ部４１により把持し、上記の各ステージを動かし、合焦位置となるようにレンズバレル５の位置を焦点方向と傾き方向に就いて調整する。なおレンズバレル５の焦点調整においては、クランプ機構４２とクランプ機構４３は、片方ずつ操作、調整される。
【００３９】
実施の形態６．
図２１〜図２３は、本発明の実施の形態６の撮像装置を説明するものであって、図２１は実施の形態６の撮像装置１０５の平面図、図２２は図２１のＡ−Ａ’断面図、図２３は図２１のＢ−Ｂ’断面図である。図２１〜図２３において、撮像装置１０５のマウント６には、レンズバレル５の側面に達する４個のＤ形の切り欠き部６ｃ（図２１の点線参照）が設けられており、切り欠き部６ｃを利用して前記実施の形態５において用いられた焦点調整装置２０４にてレンズバレル５の焦点方向および傾斜方向の焦点調整が可能となる。その際、レンズバレル５の側面は、切り欠き部６ｃに挿入された当該焦点調整装置のクランプ部４０およびクランプ部４１により把持される。
【００４０】
以上、本発明の撮像装置と焦点調整装置に就いて実施の形態１〜６により説明したが、本発明はそれら実施の形態に制限されるものではなく、本発明の前記した課題と解決手段の基本に沿った種々の他の形態を包含する。例えば実施の形態１〜６では、撮像装置としてレンズが１枚の場合について述べたが、複数のレンズを有する撮像装置であってもよく、複数のレンズを対象として本発明の焦点調整装置により実施の形態１〜６と同様の方法にて焦点調整が可能となる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の撮像装置の焦点調整装置は、以上説明したように、撮像素子、上記撮像素子を光学的にカバーすると共にレンズ収納部を有するマウント、内部にレンズを有するレンズ支持体を備え、上記レンズ支持体は、上記レンズ収納部との間で外乱光が回り込んで上記撮像素子に侵入しないように上記レンズ収納部に隙間無く圧入された撮像装置の焦点調整装置であって、圧入された上記レンズ支持体を有するマウントに設けられた１個以上の貫通孔および／または切り込みを介して上記レンズ支持体の側壁に当接されるかまたは上記側壁に設けられた凹部に挿着される１個以上の焦点調整用冶具、上記焦点調整用冶具を駆動して上記レンズ支持体を変位させる駆動機構、およびチャートを備え、上記駆動機構は、上記撮像素子に取り込まれた上記チャートの撮像画像をもとに上記焦点調整用冶具を駆動することによって上記レンズの焦点方向の距離と上記レンズの傾きを修正するように上記レンズ支持体を変位させるものであることを特徴とするもの、あるいは撮像素子、上記撮像素子を光学的にカバーすると共にレンズ収納部を有するマウント、内部にレンズを有するレンズ支持体を備え、上記レンズ支持体は、上記レンズ収納部との間で外乱光が回り込んで上記撮像素子に侵入しないように上記レンズ収納部に隙間無く圧入された撮像装置の焦点調整装置であって、圧入された上記レンズ支持体の治具当接部の側壁を挟持する第一焦点調整用冶具、上記第一焦点調整用冶具の挟持方向に対して直交方向またはそれに近い方向から上記側壁を挟持する第二焦点調整用冶具、上記第一焦点調整用冶具および上記第二焦点調整用冶具を駆動して上記レンズ支持体を変位させる駆動機構、およびチャートを備え、上記駆動機構は、上記撮像素子に取り込まれた上記チャートの撮像画像をもとに上記第一焦点調整用冶具および上記第二焦点調整用冶具を駆動することによって上記レンズの焦点方向の距離と上記レンズの傾きを修正するように上記レンズ支持体を変位させるものであることを特徴とするものであるので、焦点調整にあたっては、複数の方向からレンズ支持体に外力を加えることで、所望の方向にレンズの姿勢を調整可能できる。すなわち、焦点調整時、レンズを焦点方向のみでなく傾斜方向にも調整可能である。またこの焦点調整は、マウントにレンズ支持体を圧入した後、合焦性能を満たしていないもののみを対象とすることが可能なため、工程全体としての焦点調整に要する時間は大幅に削減され、生産性よく行うことができる。さらには、マウントに対してレンズ支持体が隙間なく圧入されているため、撮像素子に外乱光が入る恐れもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１の撮像装置の平面図。
【図２】 図１のＡ−Ａ’断面図。
【図３】 図１の他のＡ−Ａ’断面図。
【図４】 図１のさらに他のＡ−Ａ’断面図。
【図５】 偏心ピン７の拡大斜視図。
【図６】 実施の形態１の焦点調整装置の一部ブロック図を含む断面図。
【図７】 図６の焦点調整装置に含まれる焦点確認装置の説明図。
【図８】 実施の形態２の撮像装置において用いられるレンズバレルの断面図。
【図９】 実施の形態３の撮像装置の平面図。
【図１０】 図９のＡ−Ａ’断面図。
【図１１】 実施の形態４の撮像装置の平面図。
【図１２】 図１１のＡ−Ａ’断面図。
【図１３】 図１１他のＡ−Ａ’断面図。
【図１４】 図１１のさらに他のＡ−Ａ’断面図。
【図１５】 実施の形態４の焦点調整装置の一部ブロック図を含む断面図。
【図１６】 実施の形態５の撮像装置の平面図。
【図１７】 図１６のＡ−Ａ’断面図。
【図１８】 実施の形態５の焦点調整装置の平面図。
【図１９】 図１８のＡ方向から見た概略側面図。
【図２０】 図１８のＢ方向から見た概略側面図。
【図２１】 実施の形態６の撮像装置の平面図。
【図２２】 図２１のＡ−Ａ’概略断面図。
【図２３】 図２１のＢ−Ｂ’概略断面図。
【符号の説明】
１０１ 撮像装置、１０２ 撮像装置、１０３ 撮像装置、
１０４ 撮像装置、１０５ 撮像装置、２０１ 焦点調整装置、
２０２ 焦点確認装置、２０３ 焦点調整装置、２０４ 焦点調整装置、
１ 基板、２ 撮像素子、３ 光学フィルタ、４ レンズ、５ レンズバレル、
５ａ 溝部、５ｂ 曲面部、６ マウント、６１ レンズ収納部、
６ａ 貫通穴、６ｂ 貫通穴、７ 偏心ピン、７１ ピン本体、７２ 偏心部、
３１ 回転ステージ、３２ 駆動機構、３３ チャート、３４ 画像処理部、
３５ 駆動指令部、３６ 主制御装置、３７ Ｚ軸ステージ、３８ 駆動機構、
４０ クランプ部、４１ クランプ部、４２ クランプ機構、
４３ クランプ機構、４４ θｘステージ、４５ Ｚ軸ステージ、
４６ θｙステージ、４７ 駆動機構、４８ 駆動機構、４９ 駆動機構。
Claims (3)
- 撮像素子、上記撮像素子を光学的にカバーすると共にレンズ収納部を有するマウント、内部にレンズを有するレンズ支持体を備え、上記レンズ支持体は、上記レンズ収納部との間で外乱光が回り込んで上記撮像素子に侵入しないように上記レンズ収納部に隙間無く圧入された撮像装置の焦点調整装置であって、圧入された上記レンズ支持体を有するマウントに設けられた１個以上の貫通孔および／または切り込みを介して上記レンズ支持体の側壁に当接されるかまたは上記側壁に設けられた凹部に挿着される１個以上の焦点調整用冶具、上記焦点調整用冶具を駆動して上記レンズ支持体を変位させる駆動機構、およびチャートを備え、上記駆動機構は、上記撮像素子に取り込まれた上記チャートの撮像画像をもとに上記焦点調整用冶具を駆動することによって上記レンズの焦点方向の距離と上記レンズの傾きを修正するように上記レンズ支持体を変位させるものであることを特徴とする撮像装置の焦点調整装置。
- 撮像素子、上記撮像素子を光学的にカバーすると共にレンズ収納部を有するマウント、内部にレンズを有するレンズ支持体を備え、上記レンズ支持体は、上記レンズ収納部との間で外乱光が回り込んで上記撮像素子に侵入しないように上記レンズ収納部に隙間無く圧入された撮像装置の焦点調整装置であって、圧入された上記レンズ支持体の治具当接部の側壁を挟持する第一焦点調整用冶具、上記第一焦点調整用冶具の挟持方向に対して直交方向またはそれに近い方向から上記側壁を挟持する第二焦点調整用冶具、上記第一焦点調整用冶具および上記第二焦点調整用冶具を駆動して上記レンズ支持体を変位させる駆動機構、およびチャートを備え、上記駆動機構は、上記撮像素子に取り込まれた上記チャートの撮像画像をもとに上記第一焦点調整用冶具および上記第二焦点調整用冶具を駆動することによって上記レンズの焦点方向の距離と上記レンズの傾きを修正するように上記レンズ支持体を変位させるものであることを特徴とする撮像装置の焦点調整装置。
- 上記駆動機構は、上記第一焦点調整用冶具を介して上記レンズ支持体を第一規準軸に沿って前後動させる第一駆動部、上記レンズ支持体を上記第一規準軸と直交する第二規準軸を中心に回動させる第二駆動部、および上記第二焦点調整用冶具を介して上記レンズ支持体を上記第二規準軸と直交する第三規準軸を中心に回動させる第三駆動部を備えたことを特徴とする請求項２記載の撮像装置の焦点調整装置。
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