JP5985353B2 - 撮像ユニット - Google Patents
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Description
この撮像ユニット100は中空のハウジング101を備えている。ハウジング101の被写体側(前側)の端部には第1レンズ102が露出した状態で固定してあり、ハウジング101の内部空間には第1レンズ102の直後に位置する入射側プリズム103(入射面103aと出射面103cの交差角度は90°)と、入射側プリズム103の出射面103cと対向する第2レンズ群104及び第3レンズ群105が固定してある。ハウジング101の内部空間の入射側プリズム103と反対側の端部には、出射側プリズム106(入射面106aと出射面106cの交差角度は90°)が固定してある。また第3レンズ群105と出射側プリズム106の間には図示を省略した光学要素が配設してある。出射側プリズム106の直前には撮像素子107が固定してある。さらにハウジング101の第1レンズ102側の端部を除く部分全体の前面は開口しており、該前面開口を撮像素子107が実装された回路基板108が塞いでいる。さらにハウジング101の前面開口を前方からカバー部材109で覆うことにより、回路基板108がハウジング101の前面開口から前方に脱落するのを防止している。
撮像ユニット100の前方に位置する被写体(図示略)によって反射された撮影光束は、第1レンズ102を後方に透過しながら入射側プリズム103の入射面103aに入射し、反射面103bによって直交する方向(第1レンズ102の光軸に対して直交する方向)に反射された後に出射面103cから出射される。そして第2レンズ群104、第3レンズ群105、及び、上記光学要素を透過した後に出射側プリズム106の入射面106aに入射し、反射面106bによって前方に向けて反射され、出射面106cから出射された後に撮像素子107(撮像面)によって撮像(受光)される。
さらに、入射側プリズムの第1入射面を出射側プリズムの第2出射面よりも被写体側に位置させているので、従来品より薄く成形した入射側光学系の厚みに対して撮像素子を十分に薄型化できない場合に、出射側プリズムの被写体側に撮像素子やその他の部材(例えば、回路基板、パッキンなど)を配置しても、撮像ユニットの被写体側の面に大きな凹凸を形成することなく(入射側光学系の被写体側端部の位置と上記その他の部材の被写体側の位置のずれを小さくし)、撮像ユニット全体を薄型化することが可能である。
しかも、第1反射面による撮影光束の偏向角度が90°より大きく、第2反射面による撮影光束の偏向角度が90°より小さいので、入射側プリズム(の第1出射面の被写体側の端部)を出射側プリズム(の第2入射面の被写体側の端部)よりも被写体側に位置させているにも拘わらず、入射側プリズムの第1出射面によって出射された有効撮影光束のすべてを出射側プリズムの第2入射面に入射させることが可能である。
図1、図2に示すように撮像ユニット10は大きな構成要素として第1レンズ群ブロック11、本体モジュール17、基板モジュール36、及び、カバー部材45を具備している。
前側レンズ保持孔14には、外形形状が円形であり光軸A1が前後方向に延びるレンズL1(入射側光学系)が嵌合固定してある。
プリズム収納空間13には、前後方向(光軸A1)に対して直交する扁平面(平面)である第1入射面LP1−aと、第1入射面LP1−aに対して傾斜する扁平面(平面)である第1反射面LP1−bと、扁平面(平面)である第1出射面LP1−cとを備える第1プリズムLP1(入射側プリズム)が固定してある。図3に示すように第1入射面LP1−aはレンズL1の出射面と前後方向に対向している。さらに図3の平面視(底面視)における第1入射面LP1−aと第1出射面LP1−cの交差角度θ1は90°−α°(5≧α>0)であり、第1反射面LP1−bと第1出射面LP1−cの交差角度θ2は45°+α°/2である。
ホルダ12の右側レンズ保持孔15には、樹脂製レンズL2が嵌合固定してある(図3参照)。レンズL2の光軸(光軸A1が第1反射面LP1−bによって90°+α°だけ偏向されたものである光軸A2と一致する)は左側から右側に進むにつれて徐々に後方に向かうように左右方向に延びる直線(すなわちレンズL1の光軸に対し90°をなす直線)に対して傾斜しており、その傾斜角度はα°である。
以上説明したレンズL1、第1プリズムLP1、及び、レンズL2が第1レンズ群LG1の構成要素である。またホルダ12と第1レンズ群LG1が第1レンズ群ブロック11の構成要素である。
第1ロッド31及び第2ロッド32には、2群レンズ枠33、及び、2群レンズ枠33の右側に位置する3群レンズ枠34の上下2カ所が、それぞれスライド自在に支持してある。2群レンズ枠33と3群レンズ枠34の支持孔には、それぞれレンズL3(第2レンズ群LG2)とレンズL4(第3レンズ群LG3)が嵌合固定してある。収納凹部20の上部と下部には同一仕様のステッピングモータである第1モータM1と第2モータM2がそれぞれ固定してある。第1モータM1と第2モータM2は左方に向かって直線的に延びる回転駆動軸M2a(リードスクリュー。第1モータM1の回転駆動軸は図示略)をそれぞれ備えており、第1モータM1の回転駆動軸が2群レンズ枠33と一体化したドリブンナット(図示略)の雌ねじ溝に螺合し、回転駆動軸M2aが3群レンズ枠34と一体化したドリブンナット(図示略)の雌ねじ溝に螺合している。そのため第1モータM1と第2モータM2によって第1モータM1の回転駆動軸と第2モータM2の回転駆動軸M2aを軸線回りに正逆回転させると、2群レンズ枠33(第2レンズ群LG2)と3群レンズ枠34(第3レンズ群LG3)が第1ロッド31と第2ロッド32に沿って図3に示すテレ端位置とワイド端位置(図示略)との間を左右方向に直線移動する。
以上説明したハウジング18、第1ロッド31、第2ロッド32、第2レンズ群LG2、第3レンズ群LG3、及び、第2プリズムLP2、第1モータM1、及び、第2モータM2が本体モジュール17の構成要素である。
以上説明した第1レンズ群LG1、第2レンズ群LG2、第3レンズ群LG3、及び、第2プリズムLP2が撮像光学系(屈曲光学系)の構成要素であり、第2レンズ群LG2(レンズL3)と第3レンズ群LG3(レンズL4)が第1ロッド31及び第2ロッド32に沿って進退することにより該撮像光学系はズーミング動作を行い、第3レンズ群LG3が進退することによりフォーカシング動作を行う。
回路基板37の後面の右端部には、上記プリント回路に接続した撮像素子39が固定してあり、撮像素子39の後面には前後方向に対して直交する撮像面(図示略)が形成してある。さらに撮像素子39はその入射側の面(図中後面)に、平板からなり該撮像面全体を覆うカバーガラス40を固定状態で備えている。
さらに撮像素子39(カバーガラス40)の後面(後端部)には、上記撮像面全体を後方に露出させるための露出用孔42と、スペーサ25をそれぞれ貫通させるための3つの貫通孔と、を具備する弾性パッキン41が被せてある。
以上説明した回路基板37、撮像素子39、及び、パッキン41が基板モジュール36の構成要素である。
本体モジュール17に対して基板モジュール36とカバー部材45を組み付けるには、まず回路基板37の2つの円形孔38をハウジング18の2つの係止突起28にそれぞれ嵌合させながら回路基板37によって収納凹部20の前面開口を塞ぎ、回路基板37の後面の周縁部を基板支持面27に面接触させる(回路基板37の前面とハウジング18の前面は略同一平面上に位置する)。するとハウジング18の3つのスペーサ25がパッキン41の上記した3つの貫通孔を前方に通り抜けて、そのスペーサ25が撮像素子39のカバーガラス40の扁平な後面(撮像面の直後に位置する部分より外周側)に面接触し、カバーガラス40と第2プリズムLP2(第2出射面LP2−c)の間に前後方向の隙間が形成される。さらに露出用孔42を通して撮像素子39の上記撮像面が第2プリズムLP2の第2出射面LP2−cと前後方向に対向する。またパッキン41の後面が位置決め部24の前面に当接する。次いでハウジング18の前面にカバー部材45の基部46を前方から被せて、各係合孔47を対応する係合突起29にそれぞれ係合させて、カバー部材45をハウジング18に固定する。
このようにして撮像ユニット10を組み立てると、カバー部材45の各押圧片48の後面に突設した凸部が回路基板37の前面の右側部に接触し、僅かに前方に弾性変形した押圧片48から回路基板37の前面に後向きの押圧力(付勢力)が掛かるので、回路基板37及び撮像素子39が後方に押圧される。するとハウジング18の3つのスペーサ25とカバー部材45の押圧片48(凸部)によって回路基板37と撮像素子39の一体物が前後から挟持されるので、スペーサ25と押圧片48(凸部)とによって回路基板37及び撮像素子39がハウジング18及び第2プリズムLP2に対して前後方向に正確に位置決めされる。
さらに、第1プリズムLP1の第1入射面LP1−aを第2プリズムLP2の第2出射面LP2−cよりも前方に位置させた上で、第2プリズムLP2の直前に撮像素子39、回路基板37、パッキン41、及び、カバー部材45を配置しているので、従来品より薄く成形したレンズL1の厚みに対して撮像素子39を十分に薄型化できない場合であっても、レンズL1の前面とカバー部材45を略同一平面上に位置させることが可能である。そのため、撮像ユニット10の前面に大きな凹凸を形成することなく、撮像ユニット10全体を薄型化することが可能である。
しかも、第1反射面LP1−bによる撮影光束の偏向角度が90°より大きく、第2反射面LP2−bによる撮影光束の偏向角度が90°より小さいので、図4に示すように第1プリズムLP1(の第1出射面LP1−cの被写体側の端部)を第2プリズムLP2(の第2入射面LP2−aの被写体側の端部)よりも被写体側に位置させているにも拘わらず、第1プリズムLP1の第1出射面LP1−cから出射された有効撮影光束(図4のX参照。図4ではいずれの左右方向位置においても径が一定の光束として表現しているが、実際はレンズL2、L3、L4を透過することにより光束径は左右方向位置に応じて変化する。図5も同様。)全体を第2プリズムLP2の第2入射面LP2−aに入射させることが可能である。一方、図5の比較例のように、第1プリズムの第1入射面と第1出射面の交差角度が90°で、かつ、第2入射面と第2出射面の交差角度が90°(第1出射面及び第2入射面をレンズL1の光軸A1と平行)にした上で(第1反射面及び第2反射面による偏向角度を90°にした上で)、第1プリズム(の第1出射面の被写体側の端部)を第2プリズム(の第2入射面の被写体側の端部)よりも被写体側に位置させた場合は、第1出射面から出射された有効撮影光束(図5のX参照)の一部が第2プリズムの第2入射面に入射せずに、撮像素子39の端面によってケラれてしまう。
さらにハウジング18の底壁18aをホルダ12の底壁12aより薄肉とした上で、第2プリズムLP2の後端部を底壁18aに接触させているので、撮像ユニット10全体の薄型化をより促進することが可能である。
例えば上記実施形態では第1反射面LP1−bによる偏向角度θ3を90°+α°とし、第2反射面LP2−bによる偏向角度θ6を90°−α°としているが、偏向角度θ3=90°+α°、偏向角度θ6=90°−β°(βはαと異なる大きさ。5≧β>0)としてもよい。ただしこの場合も、第1プリズムLP1の第1出射面LP1−cから出射された有効撮影光束全体が第2プリズムLP2の第2入射面LP2−aに入射するように、αとβの大きさを設定する必要がある。
また撮像光学系はレンズL1、第1プリズムLP1、及び、第2プリズムLP2を具備していればよく、第1プリズムLP1と第2プリズムLP2の間に配置するその他の光学素子は必須要素ではない。そのため第2レンズ群LG2及び第3レンズ群LG3を省略したり、第1プリズムLP1と第2プリズムLP2の間に配置する光学要素の数を一つや、3つ以上にしてもよい。
さらに第1プリズムLP1と第2プリズムLP2の間に遮光枠を配置してもよい。
11 第1レンズ群ブロック
12 ホルダ
12a 底壁
13 プリズム収納空間
14 前側レンズ保持孔
15 右側レンズ保持孔
17 本体モジュール
18 ハウジング
18a 底壁
19 取付用凹部
20 収納凹部(内部空間)
21 隔壁
22 連通孔
24 位置決め部
25 スペーサ
26 プリズム用凹部
27 基板支持面
28 係止突起
29 係合突起
31 第1ロッド
32 第2ロッド
33 2群レンズ枠
34 3群レンズ枠
36 基板モジュール
37 回路基板
38 円形孔
39 撮像素子
40 カバーガラス
41 パッキン
42 露出用孔(貫通孔)
45 カバー部材
46 基部
47 係合孔
48 押圧片
100 撮像ユニット
101 ハウジング
102 第1レンズ
103 入射側プリズム
103a 入射面
103b 反射面
103c 出射面
104 第2レンズ群
105 第3レンズ群
106 出射側プリズム
106a 入射面
106b 反射面
106c 出射面
107 撮像素子
108 回路基板
109 カバー部材
A1 A2 光軸
B 固定ネジ
L1 レンズ(入射側光学系)
L2 レンズ
L3 レンズ
L4 レンズ
LG1 第1レンズ群
LG2 第2レンズ群
LG3 第3レンズ群
LP1 第1プリズム(入射側プリズム)
LP1−a 第1入射面
LP1−b 第1反射面
LP1−c 第1出射面
LP2 第2プリズム(出射側プリズム)
LP2−a 第2入射面
LP2−b 第2反射面
LP2−c 第2出射面
M1 第1モータ
M1a 回転駆動軸(リードスクリュー)
M2 第2モータ
M2a 回転駆動軸(リードスクリュー)
S スペーサ
Claims (4)
- 被写体が反射した撮影光束が入射する入射側光学系と、
該入射側光学系を透過した上記撮影光束が入射する、上記入射側光学系の光軸に対して直交する第1入射面、入射した上記撮影光束を反射する第1反射面、及び、該第1反射面によって反射された撮影光束を出射する第1出射面、を有する入射側プリズムと、
上記第1出射面から出射された上記撮影光束が入射する第2入射面、入射した上記撮影光束を上記被写体に接近する方向に反射する第2反射面、及び、該第2反射面によって反射された撮影光束を出射する第2出射面、を有する出射側プリズムと、
上記第2出射面と対向し、該第2出射面が出射した上記撮影光束を受光する撮像素子と、
を具備する撮像ユニットにおいて、
上記第1入射面が上記第2出射面よりも上記被写体側に位置し、
上記第1反射面に入射する上記光軸と平行である平行光線の上記第1反射面による偏向角度が90°+α°であり、
上記第1反射面によって反射された上記平行光線の上記第2反射面による偏向角度が90°−α°であり、
上記第1反射面と上記第1出射面の交差角度が45°+α°/2であり、
上記第2入射面と上記第2反射面の交差角度が45°−α°/2であることを特徴とする撮像ユニット。 - 請求項1記載の撮像ユニットにおいて、
上記入射側光学系、入射側プリズム、出射側プリズム、及び、撮像素子を収納する内部空間を有するハウジングを備え、
上記入射側プリズム及び出射側プリズムが上記内部空間の底壁と対向し、
上記入射側光学系が上記入射側プリズムを挟んで上記底壁と反対側に位置し、
上記撮像素子が上記出射側プリズムを挟んで上記底壁と反対側に位置し、
上記第1出射面から出射され上記第2入射面に向かう上記撮影光束の光軸が、該第2入射面側に向かうにつれて徐々に上記底壁に接近するように上記第1入射面に対して傾斜する撮像ユニット。 - 請求項1または2記載の撮像ユニットにおいて、
上記第2反射面が、上記第1反射面によって反射された上記平行光線を上記光軸と平行な方向に反射し、
上記第2出射面が上記光軸に対して直交する撮像ユニット。 - 請求項1から3のいずれか1項記載の撮像ユニットにおいて、
上記入射側プリズムの上記第1出射面と上記出射側プリズムの上記第2入射面が平行である撮像ユニット。
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