JP4328189B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、 監視カメラ、テレビカメラ、ビデオカメラ、デジタルカメラ等に適用される撮像装置に関する。

一般に、監視カメラ、テレビカメラ、ビデオカメラ、デジタルカメラ等の撮像装置にあっては、撮像レンズと撮像素子の間の光軸方向の距離を調整することにより、フォーカスを調整するようにしたものがあり、このような撮像装置としては、例えば、特許文献１に示すようなものがある。

特許文献１に示す撮像装置は、フレームと、そのフレームの前面から突出するとともに撮像レンズが装着可能な環状のレンズ座に回転自在に取付けられたフォーカス調整リングと、プリント基板に実装された撮像素子と、フレームの内周面にフォーカス調整リングと対向して設けられるとともに撮像素子が装着され、フォーカス調整リングの回転運動に伴ってフォーカス調整リングに近接離隔するように移動する撮像素子取付け部材と、その撮像素子取付け部材をフォーカス調整リング側に押圧する押圧部材とを備えており、撮像レンズと撮像素子の相対距離を可変自在にしてフォーカスの調整を行うようになっている。
特開２００１−２１８０９１号公報

しかしながら、このような従来の撮像装置にあっては、プリント基板に実装された撮像素子をフレームに組付けたときに、撮像素子の寸法精度や撮像素子をプリント基板に取付けるときの取付け精度等によって撮像素子が光軸方向に傾いてしまうという問題があった。

具体的には、撮像素子は主に半田によってプリント基板に取付けられるようになっているので、撮像素子の寸法精度に加えて半田の粘度や厚さのバラツキによってプリント基板に対して撮像素子が傾いてしまう。

さらに、長さ方向に受光素子が並べられた長尺な撮像素子をプリント基板に取付ける場合には、撮像素子の取付け精度の影響を受けて撮像素子がより大きく傾く。この場合、撮像素子の光軸方向の傾きに対しては調整方法がなかったため、素子全体にフォーカスが合わず、撮像性能が悪化する。

したがって、長尺な撮像素子をフレームに組み付ける場合は、撮像素子の寸法精度を高精度にしたり、撮像素子をプリント基板に取付けるときに高い精度で取付けることが要求されてしまい、撮像装置の製造作業の作業性が悪化してしまうという問題が発生してしまう。

本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、撮像素子の寸法精度や撮像素子をプリント基板に取付けるときの取付け精度等を考慮することなく、長尺な撮像素子であっても光軸方向に対する傾きを簡単に補正することができ、製造作業の作業性を向上させることができる撮像装置を提供するものである。

本発明の撮像装置は、フレームと、前記フレームの前面に設けられた撮像レンズと、前記フレーム内に前記撮像レンズと対向して設けられ、プリント基板に実装された撮像素子と、前記光軸方向に対する前記撮像素子の傾き調整を行う傾き調整手段とを備え、前記傾き調整手段は、前記プリント基板と前記撮像レンズの間に介装され、前記プリント基板が取付けられた第１の板状部材と、前記第１の板状部材とボールジョイントを介して連結された第２の板状部材と、前記第１の板状部材と前記第２の板状部材の位置決めを行う位置決め部材とを備え、前記第１の板状部材は、前記撮像素子に対向する開口部の横にボール部を有し、前記第２の板状部材は、前記ボール部に嵌合して前記ボールジョイントを構成する嵌合部を有し、前記位置決め部材は、前記開口部を挟んで前記ボールジョイントの反対側に備えることとした。

この構成により、第１の板状部材と第２の板状部材をボールジョイントを介して左右方向に傾かせることにより、光軸方向に対する撮像素子の傾きをより簡単、かつ確実に補正することができる。

また、本発明の撮像装置は、前記フレーム内に設けられ、回転運動を直線運動に変換して前記撮像素子を移動させることにより、前記撮像素子を光軸方向に沿って前記撮像レンズと近接・離隔させるフォーカス調整部材と、前記プリント基板を前記フォーカス調整部材側に押圧する押圧部材とを備えたものから構成される。

この構成により、光軸方向に対する撮像素子の傾きを補正した際に撮像レンズと撮像素子の距離が変化しても、撮像レンズと撮像素子間を最適な距離に調整することができ、高精度な撮像を行うことができる。

以上説明したように、本発明は、撮像素子の寸法精度や撮像素子をプリント基板に取付けるときの取付け精度等を考慮することなく、長尺な撮像素子であっても光軸方向に対する傾きを簡単に補正することができ、製造作業の作業性を向上させることができる撮像装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。

図１、図２は、本発明に係る撮像装置の第１の実施の形態を示す図であり、本実施の形態の撮像装置は監視カメラ、テレビカメラ、ビデオカメラ、デジタルカメラ等に用いることができる。

まず、構成を説明する。図１、図２において、撮像装置１の本体フレーム（フレーム）２の前面にはネジ穴２ａが設けられており、このネジ穴２ａに撮像レンズ３が取付けられたレンズフレーム４のネジが螺合することにより、撮像レンズ３が本体フレーム２に取付けられるようになっている。

また、本体フレーム２内にはフォーカス調整リング５が回転自在に設けられており、このフォーカス調整リング５の取っ手６は本体フレーム２の上部に形成されたスリット２ｂから上方に突出し、把持可能になっている。

また、本体フレーム２内には撮像素子７が設けられており、この撮像素子７は横方向に複数の光電変換素子が並んだ長尺形状をしている。また、撮像素子７はそのリード電極（図示略）がプリント基板８に半田付けされることによりプリント基板８に実装されており、プリント基板８は撮像素子７が実装される面と反対側の面に多数の半導体集積回路が実装されている。

また、プリント基板８は板状部材（第１の板状部材）９に取付けられており、この板状部材９の中央部に形成された開口部９ａに撮像素子７が対向するようになっている。

また、プリント基板８には一対の挿通孔８ａが形成されており、この挿通孔８ａにネジ１０を挿通し、このネジ１０を板状部材９に形成された一対のネジ穴９ｂに螺合することにより、プリント基板８が板状部材９に固定される。

また、板状部材９には上下に離隔したシャフト挿通部１１ａ、１１ｂが設けられており、このシャフト挿通部１１にはシャフト１２が挿通される。また、シャフト挿通部１１ａ、１１ｂの間には板状部材１３のシャフト挿通部１４が介装されるようになっており、シャフト挿通部１１ａ、１１ｂおよびシャフト挿通部１４にシャフト１２が挿通されることにより、板状部材９、１３が近接・離隔するように連結される。すなわち、板状部材９、１３はシャフト挿通部１１ａ、１１ｂ、１４およびシャフト１２からなるヒンジ機構を介して連結されて光軸方向に近接・離隔するようになっており、光軸方向に対する撮像素子７の傾き調整を行う傾き調整手段を構成している。

また、板状部材１３には開口部１３ａが形成されており、この開口部１３ａには撮像素子７が対向するようになっている。また、板状部材９には挿通孔９ｃが形成されており、この挿通孔９ｃには傾き調整ネジ１５およびばね１６が挿通されるようになっている。

そして、この挿通孔９ｃに傾き調整ネジ１５およびばね１６を挿通し、板状部材１３に形成されたネジ穴１３ｂに傾き調整ネジ１５を螺合することにより、板状部材９、１３は光軸方向において位置決め固定される。本実施の形態では、傾き調整ネジ１５およびばね１６が位置決め部材を構成している。

また、板状部材９、１３の角部にはそれぞれ挿通孔９ｄ、１３ｃが形成されており、このネジ穴９ｄ、１３ｃにネジ１７およびばね１８を挿通し、ネジ１７を本体フレーム２に形成されたネジ穴２ｃに螺合することにより、板状部材９、１３およびプリント基板８がばね１８によってフォーカス調整リング５側に押圧された状態で本体フレーム２に固定される。本実施の形態では、ネジ１７およびばね１８が押圧部材を構成している。

一方、フォーカス調整リング５は板状部材１３側の面に３つのテーパ状の山部が設けられており、この山部は板状部材１３に設けられた３つの突起部１３ｄに摺接するようになっている。

すなわち、取っ手６を把持してフォーカス調整リング５が回動されると、スリット２ｂの範囲だけ回動し、山部のテーパ面に沿って突起１３ｄに摺接することにより、回転運動を光軸方向の直線方向に変換して板状部材９、１３およびプリント基板８を撮像レンズ３に近接・離隔させ、フォーカスを調整する。

このとき、テーパ面の高い面に突起部１３ｄが摺接すると、板状部材９、１３およびプリント基板８はばね１８の付勢力に抗して撮像レンズ３から離隔し、テーパ面の低い面に突起部１３ｄが摺接すると、板状部材９、１３およびプリント基板８はばね１８に加圧されて撮像レンズ３に近接する。

次に、撮像素子７の傾き調整方法を説明する。

本実施の形態に撮像素子７は横方向に複数の光電変換素子が並んだ長尺形状をしているので、撮像素子７の寸法精度や撮像素子７をプリント基板８に半田付けしたときに半田の粘度や厚さのバラツキによって撮像素子７がプリント基板８に対してある程度の角度だけ傾いてしまう。本実施の形態では、この傾きを傾き調整手段によって調整する。

まず、シャフト１２によって連結されるとともに、挿通孔９ｃに傾き調整ネジ１５およびばね１６が挿通されて板状部材１３に形成されたネジ穴１３ｂに傾き調整ネジ１５が螺合された状態で一体化された板状部材９、１３を準備する。

次いで、プリント基板８を板状部材９に取付け、ネジ１０を挿通孔８ａに挿通して板状部材９のネジ穴９ｂにネジ１０を螺合することにより、プリント基板８を板状部材９に固定する。

次いで、レンズフレーム４のネジをネジ穴２ａに螺合することにより、レンズフレーム４を本体フレーム２に取付けた後、フォーカス調整リング５を本体フレーム２に取付ける。次いで、板状部材９、１３の挿通孔９ｄ、１３ｃにネジ１７およびばね１８を挿通し、ネジ１７を本体フレーム２に形成されたネジ穴２ｃに螺合することにより、板状部材９、１３およびプリント基板８を本体フレーム２に組付ける。

次いで、撮像素子７によって基準チャートを撮像し、撮像した基準チャートを参照しながら撮像素子７の光軸方向の中心軸を合わせる。次いで、撮像素子７によって基準チャートを撮像し、撮像した基準チャートを参照しながら傾き調整ネジ１５を操作することにより、板状部材１３に対する板状部材９の傾きを調整し、撮像素子７の光軸方向の傾きが補正されたときに調整作業を終了する。次いで、撮像レンズ３と撮像素子７の撮像面との距離を調整するフランジバック調整処理を実行して撮像装置１の組付け作業を終了する。

このように本実施の形態では、長尺な撮像素子７が実装されたプリント基板８を本体フレーム２に組付けたときに、撮像素子７の寸法精度やプリント基板８の取付け精度等によって撮像素子７が撮像レンズ３および撮像素子７の間の光軸方向に対して傾いている場合には、板状部材９、１３をヒンジ機構を介して近接、離隔させることによって撮像素子７の傾きを調整することにより、光軸方向に対する撮像素子７の傾きを補正することができる。

この結果、撮像素子７の寸法精度や撮像素子７をプリント基板８に取付けるときの取付け精度等を考慮することなく、長尺な撮像素子７であっても光軸方向に対する傾きを簡単に補正することができ、撮像装置１の製造作業の作業性を向上させることができる。

また、傾き調整手段として、プリント基板８と撮像レンズ３の間に介装され、プリント基板８が取付けられた板状部材９と、板状部材９にシャフト挿通部１１ａ、１１ｂ、１４およびシャフト１２を介して連結された板状部材１３と、板状部材９と板状部材１３の位置決めを行うネジ１７およびばね１８とを備えたものから構成したので、板状部材９、１３を近接・離隔することにより、撮像素子７の傾きを簡単に調整することができる。

さらに、本実施の形態では、フォーカス調整リング５によって回転運動を直線運動に変換して撮像素子７を移動させることにより、撮像素子７を光軸方向に沿って撮像レンズ３と近接・離隔させてフォーカスを調整するようにしている。これにより、撮像素子７の傾き調整後に、傾き調整により変化する撮像レンズ３から撮像素子７間までの距離を調整することができ、フォーカスの微調整が可能になる。ここで、撮像素子７の傾き調整前にフォーカスの粗調整を実施しているものとする。

なお、本実施の形態では、ヒンジ機構を傾き調整手段を構成する板状部材９、１３の一辺に設けているが、板状部材９、１３の隣接する２辺に設けた、所謂２辺のヒンジ機構としても良い。

図３は、本発明に係る撮像装置の第２の実施の形態を示す図であり、第１の実施の形態と同様の構成には同一番号を付して説明を省略する。

本実施の形態は、第１の実施の形態のヒンジ機構に代えてボールジョイントを設けた点に特徴がある。図３において、板状部材９にはボール部２１が設けられているとともに、板状部材９に対向する板状部材１３の面にはボール部２１に嵌合する嵌合部２２が設けられており、板状部材９、１３はボール部２１および嵌合部２２からなるボールジョイントによって光軸方向に対して多方向に傾くようになっている。

したがって、本実施の形態では、撮像素子７の傾き補正を行うときに、撮像素子７によって基準チャートを撮像し、撮像した基準チャートを参照しながら傾き調整ネジ１５を操作すると、板状部材９を板状部材１３に対して多方向に自由に傾けることができるので、長尺な撮像素子７であっても光軸方向に対する傾きを第１の実施の形態よりも高精度に補正することができ、撮像装置１の製造作業の作業性をより一層向上させることができる。

以上のように、本発明に係る撮像装置は、撮像素子の寸法精度や撮像素子をプリント基板に取付けるときの取付け精度等を考慮することなく、長尺な撮像素子であっても光軸方向に対する傾きを簡単に補正することができ、製造作業の作業性を向上させることができるという効果を有し、 監視カメラ、テレビカメラ、ビデオカメラ、デジタルカメラ等に設けられた撮像装置として有用である。

本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置の外観図 本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置の分解図 本発明の第２の実施の形態に係る撮像装置の分解図

符号の説明

１ 撮像装置
２ 本体フレーム（フレーム）
３ 撮像レンズ
５ フォーカス調整リング
７ 撮像素子
８ プリント基板
９ 板状部材（第１の板状部材、傾き調整手段）
１１ａ、１１ｂ、１４ シャフト挿通部（ヒンジ機構）
１２ シャフト（ヒンジ機構）
１３ 板状部材（第２の板状部材、傾き調整手段）
１７ ネジ（押圧部材）
１８ ばね（押圧部材）

Claims (1)

1. フレームと、前記フレームの前面に設けられた撮像レンズと、前記フレーム内に前記撮像レンズと対向して設けられ、プリント基板に実装された撮像素子と、前記光軸方向に対する前記撮像素子の傾き調整を行う傾き調整手段とを備え、
   前記傾き調整手段は、前記プリント基板と前記撮像レンズの間に介装され、前記プリント基板が取付けられた第１の板状部材と、前記第１の板状部材とボールジョイントを介して連結された第２の板状部材と、前記第１の板状部材と前記第２の板状部材の位置決めを行う位置決め部材とを備え、
   前記第１の板状部材は、前記撮像素子に対向する開口部の横にボール部を有し、前記第２の板状部材は、前記ボール部に嵌合して前記ボールジョイントを構成する嵌合部を有し、前記位置決め部材は、前記開口部を挟んで前記ボールジョイントの反対側に備えたことを特徴とする撮像装置。

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