JP6481944B2

JP6481944B2 - 撮像装置

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Publication number: JP6481944B2
Application number: JP2015185734A
Authority: JP
Inventors: 横田　浩; 浩横田; 大西　克則; 克則大西; 青山　啓一; 啓一青山
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2015-09-18
Filing date: 2015-09-18
Publication date: 2019-03-13
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Also published as: EP3352445A4; JP2017060121A; WO2017047034A1; EP3352445A1

Description

本発明は、撮像装置に関する。

従来、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）イメージセンサなどに代表される固体撮像素子を用いたレンズ一体型の撮像装置が知られている。このような撮像装置では、光学レンズを通して取り込まれた被写体の光学像を撮像チップ（撮像素子）の撮像面（受光面）で結像させ、光信号を電気信号に変換することにより、所望の画像信号を出力するように構成されている。

このような撮像装置では、光学レンズの焦点位置に撮像チップの撮像面を位置決めするために、光学レンズの位置を調整する必要がある。特許文献１に記載のレンズ一体型撮像装置では、光軸調整パターンからの光学像が撮像チップの撮像面に結像するように、撮像チップが実装されたパッケージに対して光学レンズを有するレンズ保持部を移動調整している。そして、調整後の位置におけるレンズ保持部とパッケージとを接着剤により互いに固定している。

特開２００５−５７２６１号公報

しかしながら、上記従来例では、調整後にレンズ保持部をパッケージに対して固定するために接着剤を用いていることから、接着剤が固まるまでに時間を要し、光学レンズの位置の調整に必要な時間が長くなるという問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みてなされており、光学レンズの位置の調整に必要な時間を短縮することを目的とする。

本発明の撮像装置は、基板と、前記基板に実装されて、受光面に結像される光学像を電気信号に変換する撮像素子と、前記受光面に集光する光学レンズを有するレンズユニットと、前記基板に固定されて、前記光学レンズが前記受光面と対向するように前記レンズユニットを保持するホルダとを備え、前記レンズユニットは、前記ホルダの有する第１ねじ構造に結合され、軸方向が前記光学レンズの光軸方向に一致するように設けられる第２ねじ構造と、前記軸方向と直交する平面に沿って回転することで、前記第１ねじ構造に対する前記第２ねじ構造の位置を変化させるギヤとを有し、前記レンズユニットは、前記ギヤの回転に応じて、前記撮像素子に対する位置が前記光軸方向に沿って変化するように構成され、前記ホルダは、前記ギヤに噛み合うことで前記ギヤの回転を規制する突起を有するリブを一体に備えることを特徴とする。

本発明は、光学レンズの位置の調整に必要な時間を短縮することができる。

図１Ａは、本実施形態の撮像装置における、撮像ユニットおよび基板を前側から見た平面図である。図１Ｂは、本実施形態の撮像装置における、撮像ユニットの一部拡大図である。本実施形態の撮像装置における、撮像ユニットおよび基板の分解斜視図である。本実施形態の撮像装置における、撮像ユニットおよび基板の断面図である。本実施形態の撮像装置における、撮像ユニットおよび基板の斜視図である。本実施形態の撮像装置における、撮像ユニットの一部拡大した断面図である。本実施形態の撮像装置の分解斜視図である。本実施形態の撮像装置の正面図である。図７のＸ１−Ｘ２断面図である。図７のＸ３−Ｘ４断面図である。比較例の撮像ユニットおよび基板の分解斜視図である。比較例の撮像ユニットおよび基板の斜視図である。本実施形態の撮像装置および保持部材を前側から見た斜視図である。本実施形態の撮像装置および保持部材を後側から見た斜視図である。

本実施形態は、撮像装置Ａ１に関する。より詳細には、本実施形態は、光学レンズ一体型の撮像装置Ａ１に関する。

本実施形態の撮像装置Ａ１は、図１Ａ、図１Ｂ、および図２〜図５に示すように、基板２と、撮像素子５１と、レンズユニット５２と、ホルダ５３とを備えている。撮像素子５１は、基板２に実装されて、受光面５１ａに結像される光学像を電気信号に変換する。レンズユニット５２は、受光面５１ａに集光する光学レンズ５２１（ここでは、凸レンズ５２ａ，５２ｂ、および凹レンズ５２ｃ）を有している。ホルダ５３は、基板２に固定されて、光学レンズ５２１が受光面５１ａと対向するようにレンズユニット５２を保持する。

レンズユニット５２は、雄ねじ（第２ねじ構造）５２ｅと、ギヤ５２ｆとを有している。雄ねじ５２ｅは、ホルダの有する雌ねじ（第１構造）５３ｄに結合され、軸方向が光学レンズ５２１の光軸方向に一致するように設けられる。ギヤ５２ｆは、雄ねじ５２ｅと一体に設けられて、雄ねじ５２ｅの軸方向と直交する平面に沿って回転することで、雌ねじ５３ｄに対する雄ねじ５２ｅの位置を変化させる。

レンズユニット５２は、ギヤ５２ｆの回転に応じて、撮像素子５１に対する位置が光軸方向に沿って変化するように構成されている。そして、ホルダ５３は、ギヤ５２ｆに噛み合うことでギヤ５２ｆの回転を規制する突起５３ｆを有するリブ５３ｅを一体に備えている。

以下、本実施形態の撮像装置Ａ１について詳しく説明する。ただし、以下に説明する構成は、本発明の一例に過ぎず、本発明は、下記の実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。なお、以下では、図６において矢印で示す上下、左右、前後方向を、それぞれ上下、左右、前後方向と規定して説明する。

本実施形態の撮像装置Ａ１は、図６に示すように、矩形箱状の筐体１と、筐体１に収納される基板２、センサユニット３、ミラー４、磁石ユニット６とを備えている。基板２上には、撮像ユニット５、制御回路、無線通信回路、アンテナなどが実装されている。本実施形態の撮像装置Ａ１は、電池を電源として動作する。

本実施形態の撮像装置Ａ１は、センサユニット３を用いた対象（ここでは、人）の検知と、撮像ユニット５を用いた撮像処理とを行う。そして、本実施形態の撮像装置Ａ１は、撮像ユニット５が撮像した画像データを、アンテナを用いて無線信号によって送信する機能を有する。

このような撮像装置Ａ１は、たとえば高齢者、子供などの見守りサービスに用いられる。高齢者、子供の住居または部屋に撮像装置Ａ１を設置し、家族が使用するスマートフォン、携帯電話、タブレット端末、パーソナルコンピュータ、あるいは見守りサービスの事業者が管理するサーバへ、撮像画像のデータを送信する。そして、家族または見守りサービスの事業者は、高齢者、子供の行動、状態を把握することができる。

なお、本実施形態の撮像装置Ａ１が用いる無線通信の仕様としては、無線ＬＡＮ（Local Area Network）、Bluetooth（登録商標）などから適宜に選択されればよく、無線通信の仕様は限定されない。

以下、本実施形態の撮像装置Ａ１の各部について図６〜図９を用いて説明する。

筐体１は、図６に示すように、ケース本体１１と、前面カバー１２と、後面カバー１４とが組み合わされることで構成される。

ケース本体１１は、２色成形によって形成されている。具体的に、ケース本体１１は、ポリカーボネートで形成されたコア部材１１ａの外面の一部を、ポリエステル系エラストマーである弾性部材１１ｂで覆っている。コア部材１１ａは、矩形状の前壁１１ｃと、前壁１１ｃの外周縁から後方へ延設された側壁１１ｄとを有しており、後面が開口した矩形箱状に形成される。そして、側壁１１ｄの外面は、弾性部材１１ｂで覆われている。弾性部材１１ｂの後端は、側壁１１ｄの後端よりも後方にまで形成されている。すなわち、ケース本体１１の後面開口の周縁は、内側にコア部材１１ａの後端があり、外側に弾性部材１１ｂの後端があり、コア部材１１ａの後端よりも弾性部材１１ｂの後端が突出した段差が形成されている。

また、コア部材１１ａの前壁１１ｃは、上側に円状の開口１１ｅ（図９参照）が形成され、下側に円状の開口１１ｆが形成されている。そして、コア部材１１ａの前壁１１ｃには、前面カバー１２が取り付けられる。

前面カバー１２は、カバー本体１２ａ、透光性カバー１２ｂ、赤外線フィルタ１２ｃで構成される。カバー本体１２ａは、矩形板状に形成される。カバー本体１２ａは、後面を前壁１１ｃに対向させて、ケース本体１１の前面に取り付けられる。さらにカバー本体１２ａは、コア部材１１ａの開口１１ｅ，１１ｆのそれぞれに対向する円状の開口１２１，１２２が形成されている。透光性カバー１２ｂは、透光性を有しており、開口１２１に対向する円状の開口１２３が形成されている。透光性カバー１２ｂは、カバー本体１２ａの前面に取り付けられる。そして、開口１２３には、円板状の赤外線フィルタ１２ｃが嵌め込まれている。赤外線フィルタ１２ｃは、赤外線を透過させるたとえばポリエチレンなどで形成されており、赤外線の波長帯域のみを透過させる。

ケース本体１１の後面には、後面カバー１４が取り付けられる。後面カバー１４は、矩形箱状に形成されたカバー本体１５と、電池カバー１６とを組み合わせて構成される。

カバー本体１５は、２色成形によって形成されている。具体的に、カバー本体１５は、ポリカーボネートで形成されたコア部材１５ａの外面の一部を、ポリエステル系エラストマーである弾性部材１５ｂで覆っている。コア部材１５ａは、電池収納部１５ｃを有する矩形箱状に形成されている。電池収納部１５ｃは、直方体の凹形状に形成されている。また、電池収納部１５ｃの上方には平板状の延設部１５ｄが形成されている。延設部１５ｄには、円筒状の凹部である磁石収納部１５ｅが形成されている。延設部１５ｄの上端には、前方に向かって、Ｌ字状の係止片１５ｎ（図９参照）が形成されている。そして、磁石収納部１５ｅの外周縁に設けた係止爪１５ｐ（図９参照）が、係止片１５ｎに引っ掛かっている。

さらに、延設部１５ｄの上端および左右の両端から前方に向かって曲面形状の周壁１５ｆが延設されている。そして、延設部１５ｄの後面、および周壁１５ｆの外面が、弾性部材１５ｂで覆われている。弾性部材１５ｂの前端は、周壁１５ｆの前端よりも前方にまで形成されている。すなわち、延設部１５ｄの上側および左右の両側の周縁は、内側にコア部材１５ａの前端があり、外側に弾性部材１５ｂの前端があり、コア部材１５ａの前端よりも弾性部材１５ｂの前端が突出した段差が形成されている。また、電池収納部１５ｃの下方には平板状の延設部１５ｇが形成されている。延設部１５ｇには直方体状の凹部１５ｈが形成されている。

また、電池カバー１６も、２色成形によって形成されている。具体的に、電池カバー１６は、ポリカーボネートで形成されたコア部材１６ａの外面の一部を、ポリエステル系エラストマーである弾性部材１６ｂで覆っている。コア部材１６ａは、矩形状の後壁１６ｃと、後壁１６ｃの下端および左右の両端から前方へ延設された周壁１６ｄとを有した矩形板状に形成される。そして、後壁１６ｃの後面、および周壁１６ｄの外面が、弾性部材１６ｂで覆われている。弾性部材１６ｂの前端は、周壁１６ｄの前端よりも前方にまで形成されている。すなわち、電池カバー１６の下側および左右の両側の周縁は、内側にコア部材１６ａの前端があり、外側に弾性部材１６ｂの前端があり、コア部材１６ａの前端よりも弾性部材１６ｂの前端が突出した段差が形成されている。

そして、電池カバー１６は、電池収納部１５ｃを覆うようにカバー本体１５に取り付けられる。つまり、電池カバー１６が電池収納部１５ｃに対向した状態で、電池カバー１６を下方から上方へスライドさせる。これにより、電池カバー１６の上端の中央に設けたＬ字状の係止片１６ｅが、延設部１５ｄの下端に設けた係止爪１５ｉ（図９参照）に引っ掛かり、電池カバー１６がカバー本体１５に取り付けられる。また、電池カバー１６の後壁１６ｃの前面には、板状の壁体１６ｆ（図９参照）が左右方向に形成されている。壁体１６ｆは、電池カバー１６がカバー本体１５に取り付けられる際に、凹部１５ｈに嵌め合わされる（図９参照）。

また、電池カバー１６の上端の中央付近を指などで抑えることで、係止片１６ｅと係止爪１５ｉとの引っ掛かりが解除され、電池カバー１６を下方へスライドさせることで、電池カバー１６をカバー本体１５から取り外すことができる。

電池収納部１５ｃは、電池が収納されるスペースである。電池収納部１５ｃの長手方向の両端のそれぞれには、電池の電極に接触する電極ばね１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃが位置する。本実施形態の撮像装置Ａ１では、２本の単３型の電池を用いているが、単１型、単２型、単４型などであってもよい。また、本実施形態の撮像装置Ａ１は、１本または３本以上の電池を用いる構成であってもよい。

また、カバー本体１５の磁石収納部１５ｅには、磁石ユニット６が収納される。磁石ユニット６は、ヨーク（磁石ホルダ）６ａと、磁石６ｂと、磁石カバー６ｃとで構成される。ヨーク６ａは、一端面を閉塞した円筒状に形成された継鉄であり、円状の底部６１、底部６１の周縁から延設された周壁６２で構成される。また、ヨーク６ａは、円柱状の凹部６３を有している。底部６１の前面には、ボス６４（図９参照）が設けられている。ボス６４の中心には、ねじ孔６５が前後方向に形成されている（図９参照）。そして、凹部６３の底面には、円板状の磁石６ｂ（たとえばネオジウム磁石）が配置される。磁石６ｂは、凹部６３の底面と、円板状の磁石カバー６ｃとの間に挟まれる。凹部６３の内径は、磁石６ｂの外径よりわずかに大きくなっている。磁石６ｂの前面、側面は、ヨーク６ａに対向して囲まれている。すなわち、磁石６ｂは、後面を除いてヨーク６ａに囲まれている。磁石カバー６ｃは、ポリエステル系エラストマーである弾性部材であり、凹部６３の開口周縁に接着固定される。磁石ユニット６の後端面には、ヨーク６ａの周壁６２の先端部６６が環状に露出している。そして、先端部６６の内周側に、円板状の磁石カバー６ｃが配置されている。なお、磁石カバー６ｃは、磁石６ｂを保護するために設けており、磁石カバー６ｃは省略してもよい。

カバー本体１５の磁石収納部１５ｅの前面には、図９に示すように、ボス１５ｑが形成されている。ボス１５ｑの端面には、凹部１５ｒが形成されている。そして、凹部１５ｒの底面には、ボス１５ｑの軸方向に挿通孔１５ｊが形成されている。挿通孔１５ｊには、ねじ１０１が前方から挿通され、ヨーク６ａのねじ孔６５にねじ込まれる。そして、ねじ１０１の先端が、磁石６ｂの前面に当接することで、磁石ユニット６がカバー本体１５の磁石収納部１５ｅ内に固定される。

カバー本体１５の磁石収納部１５ｅの開口縁１５ｋは、弾性部材１５ｂで覆われている。開口縁１５ｋは、磁石収納部１５ｅの中心に進むにしたがって前方に傾斜した曲面に形成されている。さらに、ヨーク６ａの周壁６２の先端部６６は、凹部６３の中心に進むにしたがって前方に傾斜した曲面に形成されている。また、磁石カバー６ｃは、後面６７が曲面に形成されている。そして、開口縁１５ｋ、周壁６２の先端部６６、磁石カバー６ｃの後面６７（磁石収納部１５ｅから後方に露出する面）は、連続する１つの曲面で形成される凹部８を構成する。凹部８の内面の周縁は開口縁１５ｋである。つまり、凹部８の内面の周縁には、弾性部材１５ｂが形成されている。

また、ケース本体１１内には、図９に示すように、基板２、センサユニット３、ミラー４、撮像ユニット５が収納される。

センサユニット３は、矩形状のセンサ基板３１に焦電型の赤外線センサ３２が実装されて構成される。前壁１１ｃの後面には、図６に示すように、弾性を有する一対の挟持片１１ｇが形成されている。そして、赤外線センサ３２が挟持片１１ｇ間に挟み込まれることによって、センサユニット３がケース本体１１に取り付けられる。

赤外線センサ３２の検知面は、図９に示すように、開口１１ｅの下端に臨むように上向きに配置されている。前壁１１ｃの後面には、傾斜面を有する板状のリブ１１ｈが開口１１ｅの後方に形成されている。リブ１１ｈは、赤外線センサ３２の検知面と上下方向に対向しており、リブ１１ｈの傾斜面にミラー４が配置される。すなわち、赤外線センサ３２の検知面は、ミラー４と対向している。そして、赤外線フィルタ１２ｃおよび開口１２１，１１ｅを通って入射した赤外線がミラー４で反射されて、赤外線センサ３２の検知面に入射する。

赤外線センサ３２は、赤外線の入射量に応じた電気信号（検知信号）を出力する。センサ基板３１は、信号線によって基板２に電気的に接続されている。したがって、赤外線センサ３２の検知信号は、センサ基板３１を介して基板２に設けられた制御回路に入力される。制御回路では、検知信号に基づいて対象（ここでは、人）が存在していると判断した場合、無線通信回路から撮像ユニット５による撮像画像のデータを無線信号で送信させる。

また、前壁１１ｃの後面には、図８に示すように、柱状の複数のリブ１１ｉが設けられている。基板２は、その前面が複数のリブ１１ｉのそれぞれの先端に当接して、ケース本体１１内に配置される。基板２の前面には撮像ユニット５が実装されている。撮像ユニット５は、開口１１ｆ，１２２、透光性カバー１２ｂを介して、前方の画像を撮像できる。

さらに、前壁１１ｃの後面には、図８に示すように、円柱状の一対のボス１１ｊが設けられている。基板２には、ボス１１ｊの先端のそれぞれに対向する箇所に孔２ａ（図６参照）が形成されている。ボス１１ｊのそれぞれの先端面には、軸方向にねじ孔が形成されている。そして、カバー本体１５の電池収納部１５ｃの底面には、一対の挿通孔が形成されている。これらの一対の挿通孔をそれぞれ後方から挿通したねじ１０３が、基板２の一対の孔２ａを通って、ボス１１ｊのそれぞれのねじ孔にねじ込まれることで、カバー本体１５が、ケース本体１１に取り付けられる。

また、カバー本体１５のコア部材１５ａの前面には、図８に示すように、柱状の複数のリブ１５ｓが設けられている。そして、ケース本体１１の後面にカバー本体１５が取り付けられると、基板２は、その後面が複数のリブ１５ｓのそれぞれの先端に当接して、ケース本体１１内に収納される。

以下、撮像ユニット５について詳細に説明する。撮像ユニット５は、図１Ａ、図１Ｂ、および図２に示すように、撮像素子５１と、レンズユニット５２と、ホルダ５３とを備える。

撮像素子５１は、たとえばＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary MOS）イメージセンサなどの固体撮像素子である。撮像素子５１は、その受光面５１ａが前方を向くようにして基板２の前面に実装されている。また、撮像素子５１は、たとえばワイヤボンディングやフリップチップボンディングにより、基板２上の電極に電気的に接続されている。これにより、撮像素子５１は、電極を介して基板２上に設けられた無線通信回路に電気的に接続されている。撮像素子５１は、受光面５１ａに結像される光学像を電気信号に変換することで撮像する。撮像により得られる画像データは、必要に応じて無線通信回路に送られる。

レンズユニット５２は、１乃至複数の光学レンズ５２１を有している。本実施形態の撮像装置Ａ１では、レンズユニット５２は、図３に示すように、２枚の凸レンズ５２ａ，５２ｂと、１枚の凹レンズ５２ｃとの計３枚の光学レンズ５２１を有している。もちろん、レンズユニット５２は、１枚または２枚の光学レンズ５２１を有していてもよいし、さらに多くの枚数の光学レンズ５２１を有していてもよい。光学レンズ５２１は、外部からの光を受けて撮像素子５１の受光面５１ａに集光する。光学レンズ５２１により、撮像素子５１で撮像する範囲が規定される。

また、レンズユニット５２は、円筒状の軸部５２ｄを備えている。軸部５２ｄの外周面には、後述するホルダ５３の雌ねじ（第１ねじ構造）５３ｄに結合される雄ねじ（第２ねじ構造）５２ｅが形成されている。軸部５２ｄは、その内側において、前方から凸レンズ５２ａ、凹レンズ５２ｃ、凸レンズ５２ｂの順に配置されるように、光学レンズ５２１を保持している。また、軸部５２ｄは、光学レンズ５２１の各々の光軸が一致するように、光学レンズ５２１を保持している。光学レンズ５２１のうち最も前方に位置する凸レンズ５２ａは、外部からの光を受けることができるように軸部５２ｄから露出している。

軸部５２ｄの前端周縁には、円板状のギヤ５２ｆが一体に形成されている。ギヤ５２ｆには、その全周に亘って三角形状の複数の歯５２ｇが等間隔に形成されている。また、ギヤ５２ｆは、軸部５２ｄの軸方向（前後方向）と直交する平面に沿って、軸部５２ｄと一体となって回転するように構成されている。

ホルダ５３は、基板２に固定される直方体状の主部５３ａと、主部５３ａと一体に形成される円筒状の筒部５３ｂとを備えている。主部５３ａは、その内部が空洞となっている。空洞には、主部５３ａが基板２に固定された状態で、撮像素子５１が配置される。

主部５３ａの後面には、図３に示すように、一対のねじ孔５３ｃが前後方向に沿って形成されている。ねじ孔５３ｃは、ホルダ５３を基板２に固定するために用いられる。つまり、基板２には、撮像素子５１を挟んだ両側に、それぞれ挿通孔２ｂが前後方向に貫通して設けられている。そして、図２に示すように、基板２の前方から挿通孔２ｂにねじ１０４を通し、ねじ１０４を主部５３ａのねじ孔５３ｃにねじ込むことで、主部５３ａ（つまり、ホルダ５３）が基板２に固定される（図３、図４参照）。

筒部５３ｂは、その内径がレンズユニット５２の軸部５２ｄの外径よりもわずかに大きい寸法で形成されている。筒部５３ｂの内周面には、軸部５２ｄに設けられた雄ねじ５２ｅに結合される雌ねじ５３ｄが形成されている。したがって、雄ねじ５２ｅと雌ねじ５３ｄとが互いに結合することにより、レンズユニット５２の軸部５２ｄが、ホルダ５３の筒部５３ｂに保持される。言い換えれば、レンズユニット５２は、第１ねじ構造（雌ねじ５３ｄ）および第２ねじ構造（雄ねじ５２ｅ）が互いに結合することにより、ホルダ５３に保持される。

図３に示すように、レンズユニット５２がホルダ５３に保持された状態において、光学レンズ５２１は、その光軸Ｃ１が撮像素子５１の中心を通るように位置決めされる。このため、光学レンズ５２１は、撮像素子５１の受光面５１ａと対向する。つまり、ホルダ５３は、光学レンズ５２１が受光面５１ａと対向するようにレンズユニット５２を保持する。

また、ホルダ５３は、三角柱状の一対のリブ５３ｅをさらに備えている（図１Ａ、図１Ｂ参照）。リブ５３ｅは、それぞれ主部５３ａの前面から前向きに突出するように主部５３ａと一体に形成されている。また、リブ５３ｅは、それぞれ筒部５３ｂを挟んだ両側に設けられている。したがって、レンズユニット５２がホルダ５３に保持された状態では、リブ５３ｅは、ギヤ５２ｆを挟んだ両側に設けられることになる。

リブ５３ｅの筒部５３ｂと対向する面には、図１Ａ、図１Ｂに示すように、それぞれ筒部５３ｂに向かって突出する突起５３ｆが設けられている。突起５３ｆは、レンズユニット５２がホルダ５３に保持された状態で、それぞれギヤ５２ｆの歯５２ｇと歯５２ｇとの間に位置する。そして、突起５３ｆは、ギヤ５２ｆに噛み合うことでギヤ５２ｆの回転を規制するストッパとして機能する。

本実施形態の撮像装置Ａ１において、撮像ユニット５は、光学レンズ５２１の焦点に撮像素子５１の受光面５１ａが位置するように、光学レンズ５２１と受光面５１ａとの間の距離Ｄ１（図３参照）を調整する機能を備えている。つまり、撮像ユニット５は、光学レンズ５２１の位置を調整する機能を備えている。以下、この機能について説明する。

光学レンズ５２１の位置の調整は、たとえば撮像装置Ａ１の製造段階において、作業者によって行われる。製造時において、たとえばレンズユニット５２に保持される光学レンズ５２１の位置にばらつきがあるので、撮像素子５１により撮像した画像や、撮像素子５１から出力される画像データの信号を見ながら光学レンズ５２１の位置を調整する必要があるためである。

作業者がギヤ５２ｆを時計回りに回転させると、レンズユニットの軸部５２ｄの雄ねじ５２ｅと、ホルダ５３の筒部５３ｂの雌ねじ５３ｄとが噛み合いながら、レンズユニット５２が後方へと移動する。これにより、距離Ｄ１が短くなるように調整される。作業者がギヤ５２ｆを反時計回りに回転させると、レンズユニットの軸部５２ｄの雄ねじ５２ｅと、ホルダ５３の筒部５３ｂの雌ねじ５３ｄとが噛み合いながら、レンズユニット５２が前方へと移動する。これにより、距離Ｄ１が長くなるように調整される。

つまり、レンズユニット５２は、ギヤ５２ｆの回転に応じて、撮像素子５１に対する位置を光学レンズ５２１の光軸Ｃ１方向に沿って可変するように構成されている。なお、レンズユニット５２は、ギヤ５２ｆを時計回りに回転させると前方へと移動し、反時計回りに回転させると後方へと移動する構成であってもよい。

本実施形態の撮像装置Ａ１では、ギヤ５２ｆの歯５２ｇと、突起５３ｆとは、以下の距離関係を有している。つまり、図５に示すように、ギヤ５２ｆの歯５２ｇと歯５２ｇとの間の谷から光軸Ｃ１までの距離Ｌ１は、突起５３ｆの頂部から光軸Ｃ１までの距離Ｌ３よりも短くなっている。また、距離Ｌ３は、ギヤ５２ｆの歯５２ｇの頂部から光軸Ｃ１までの距離Ｌ２よりも短くなっている。

したがって、ギヤ５２ｆに時計回りまたは反時計回りに一定以上の力が加わらない場合、突起５３ｆは、ギヤ５２ｆの回転を規制するストッパとして機能する。そして、ギヤ５２ｆに時計回りまたは反時計回りに一定以上の力を加えると、ギヤ５２ｆの歯５２ｇが突起５３ｆを押し込むことで突起５３ｆが撓み、歯５２ｇが突起５３ｆを乗り越えるため、ギヤ５２ｆが時計回りまたは反時計回りに回転する。つまり、ギヤ５２ｆを回転させる意図をもってギヤ５２ｆに一定以上の力を加えない限り、ギヤ５２ｆの回転が規制される。

ここで、従来では、接着剤により光学レンズをホルダに接着固定することにより、光学レンズを調整後の位置で固定していた。しかしながら、この方法では、接着剤が固まるまでは光学レンズが固定されないので、光学レンズの位置の調整に時間を要するという問題がある。また、この方法では、接着剤が固まるまでに光学レンズの位置がずれる可能性がある。また、この方法では、接着剤により光学レンズが汚れる可能性があり、接着剤を塗布する作業が難しい。このように、作業者にとって光学レンズの位置を調整する作業が困難になるという問題がある。さらに、この方法では、光学レンズの位置を調整するために、接着剤という追加の部品が必要になるという問題もある。

その他、光学レンズを調整後の位置で固定するために、たとえば図１０、図１１に示す比較例の撮像ユニット５００を採用することが考えられる。比較例の撮像ユニット５００は、一対のリブ５３ｅを備えておらず、代わりに筒部５３ｂに挿通孔５３ｇが設けられている点で本実施形態の撮像ユニット５と異なるが、その他の構成は同じである。比較例の撮像ユニット５００では、作業者は、光学レンズ５２１の位置の調整が終わると、ねじ１０５を挿通孔５３ｇに通し、ねじ１０５を締め付ける。これにより、ねじ１０５の先端がレンズユニット５２の軸部５２ｄに押し当てられ、レンズユニット５２がホルダ５３に対して固定され、光学レンズ５２１が調整後の位置で固定される。

しかしながら、比較例の撮像ユニット５００では、ねじ１０５を締め付けなければ光学レンズ５２１が調整後の位置で固定されないので、光学レンズ５２１の位置の調整に時間を要するという問題がある。また、ねじ１０５を締め付けることにより、光学レンズ５２１の位置がずれる可能性がある。さらに、ねじ１０５を締め付けるためにプラスドライバなどの工具が必要となるという問題もある。

これに対して、本実施形態の撮像装置Ａ１では、ホルダ５３は、ギヤ５２ｆに噛み合うことでギヤ５２ｆの回転を規制する突起５３ｆを備えている。このため、本実施形態の撮像装置Ａ１では、光学レンズ５２１の位置の調整後に、作業者がギヤ５２ｆから手を離せば、調整後の位置でギヤ５２ｆが固定される。つまり、本実施形態の撮像装置Ａ１では、光学レンズ５２１を調整後の位置で固定するための作業が不要である。したがって、本実施形態の撮像装置Ａ１では、接着剤を用いる場合や、比較例の撮像ユニット５００を用いる場合と比較して、光学レンズ５２１の位置の調整に要する時間を短くすることができる。また、本実施形態の撮像装置Ａ１では、作業者がギヤ５２ｆから手を離せばギヤ５２ｆが固定されるので、光学レンズ５２１の位置ずれが生じ難い。さらに、本実施形態の撮像装置Ａ１では、接着剤のような追加の部品が不要であり、また、プラスドライバなどの工具も不要であるため、作業し易いという利点もある。

また、本実施形態の撮像装置Ａ１では、ホルダ５３は、突起５３ｆを有するリブ５３ｅを備えている。このため、本実施形態の撮像装置Ａ１では、リブ５３ｅを追加の部品として用意する必要がなく、組立が容易である。また、本実施形態の撮像装置Ａ１では、リブ５３ｅがホルダ５３に一体に形成されていることから、突起５３ｆとホルダ５３の中心軸（つまり、光学レンズ５２１の光軸Ｃ１）との間の距離が一定になる。このため、本実施形態の撮像装置Ａ１では、リブ５３ｅをホルダ５３と別部材で設けた場合と比較して、ギヤ５２ｆの歯５２ｇと突起５３ｆとの間の距離Ｌ１〜Ｌ３が正確に規定されるという利点もある。

さらに、本実施形態の撮像装置Ａ１では、ギヤ５２ｆの歯５２ｇが突起５３ｆ，５３ｅを乗り越えて回転するため、ギヤ５２ｆが１ピッチ回転する度にクリック感が生じる。このため、作業者は、ギヤ５２ｆをどれだけ回転させたかを把握し易く、光学レンズ５２１の位置を調整し易いという利点もある。

また、本実施形態の撮像装置Ａ１では、リブ５３ｅは一対である。そして、一対のリブ５３ｅは、ギヤ５２ｆを挟んだ両側に設けられている。この構成では、リブ５３ｅに設けられた２つの突起５３ｆがそれぞれギヤ５２ｆに噛み合うので、より強固にレンズユニット５２をホルダ５３に対して固定することができる。つまり、この構成では、光学レンズ５２１を調整後の位置においてより確実に固定することができる。また、この構成では、仮に一方の突起５３ｆがギヤ５２ｆに噛み合わない場合でも、他方の突起５３ｆがギヤ５２ｆに噛み合えばレンズユニット５２をホルダ５３に対して固定することができる。つまり、この構成では、２つの突起５３ｆの各々が、レンズユニット５２をホルダ５３に対して固定する機能のバックアップとして働く。なお、当該構成を採用するか否かは任意である。

また、本実施形態の撮像装置Ａ１では、作業者がギヤ５２ｆを手動で回転させることで光学レンズ５２１の位置の調整を行っているが、他の構成であってもよい。たとえば、本実施形態の撮像装置Ａ１は、撮像素子５１で撮像した画像や、撮像素子５１から出力される画像データの信号に基づいて、ギヤ５２ｆをアクチュエータにより自動的に回転させる構成であってもよい。この構成では、作業者がギヤ５２ｆを手動で回転させる場合と比較して、光学レンズ５２１の位置の調整に要する時間をさらに短縮することが可能である。

また、本実施形態の撮像装置Ａ１では、ホルダ５３の有する第１ねじ構造が雌ねじ５３ｄ、レンズユニット５２の有する第２ねじ構造が雄ねじ５２ｅで構成されているが、他の構成であってもよい。たとえば、第１ねじ構造が雄ねじ、第２ねじ構造が雌ねじで構成されていてもよい。

ところで、本実施形態の撮像装置Ａ１は、図１２、図１３に示すように、保持部材Ｂ１に着脱自在に保持されるようになっている。以下、保持部材Ｂ１について説明する。保持部材Ｂ１は、中空の半球状に形成されており、半球状の接続部７１と、円板状のベース７２とを備える。

接続部７１は、半球状のお椀型であり、鉄で形成されている。接続部７１は、磁性（強磁性が好ましい）を有する素材であればよく、鉄以外の磁性体で形成されてもよい。ベース７２には、その中心からずれた位置に挿通孔７２ａが設けられている。そして、挿通孔７２ａにねじを前方から通し、壁面などの構造面１００にねじがねじ込まれることによって、ベース７２は、構造面１００に固定される。

接続部７１は、ベース７２に着脱自在に取り付けられる構造となっている。つまり、接続部７１およびベース７２は、それぞれ互いに係止する係止部を備えている。そして、構造面１００に固定されたベース７２に接続部７１を当接させた状態で、接続部７１を第１向き（ここでは、時計回り）に回転させることで、接続部７１の係止部とベース７２の係止部とが互いに係止して、接続部７１がベース７２に取り付けられる。また、接続部７１を第２向き（ここでは、反時計回り）に回転させることで、接続部７１とベース７２との係止状態が解除されて、接続部７１がベース７２から取り外される。

次に、本実施形態の撮像装置Ａ１が保持部材Ｂ１に保持される保持構造について説明する。ここでは、ベース７２は構造面１００に固定されていると仮定する。また、ここでは、接続部７１はベース７２に取り付けられていると仮定する。

撮像装置Ａ１の筐体１の後面に形成された凹部８を、保持部材Ｂ１の接続部７１に近付けると、筐体１は磁石ユニット６の磁力によって磁性を有する接続部７１に引き付けられ、凹部８が接続部７１に当接する。以降、筐体１は、磁石ユニット６の磁力によって磁性を有する接続部７１に保持された状態となる。そして、撮像装置Ａ１の撮像ユニット５の撮像方向、赤外線センサ３２の検知方向を変更する場合、ユーザは、筐体１が保持部材Ｂ１に保持されている状態で、筐体１に回転力を与える。この結果、凹部８が接続部７１に接触した状態で、筐体１は回転し、筐体１の構造面１００に対する取付方向を調整することができる。

したがって、本実施形態の撮像装置Ａ１では、筐体１が磁力によって保持部材Ｂ１に保持されるので、筐体１の取付方向を調整する際に面倒な作業を行う必要がなく、筐体１の構造面１００に対する取付方向を容易に調整できる。

このように、本実施形態の撮像装置Ａ１は、基板２、撮像素子５１、レンズユニット５２、ホルダ５３を収納する筐体１をさらに備えている。そして、筐体１は、構造面１００に固定される。ここでは、筐体１は、保持部材Ｂ１を介して構造面１００に固定される。つまり、本実施形態の撮像装置Ａ１は、携帯型の撮像装置よりも、たとえばドアホン子器に備え付けの撮像装置などの据え付け型の撮像装置として用いるのが好ましい。なお、当該構成を採用するか否かは任意である。

１筐体
２基板
５１撮像素子
５１ａ受光面
５２レンズユニット
５２ｅ雄ねじ
５２ｆギヤ
５２１光学レンズ
５３ホルダ
５３ｄ雌ねじ
５３ｅリブ
５３ｆ突起
Ａ１撮像装置

Claims

基板と、
前記基板に実装されて、受光面に結像される光学像を電気信号に変換する撮像素子と、
前記受光面に集光する光学レンズを有するレンズユニットと、
前記基板に固定されて、前記光学レンズが前記受光面と対向するように前記レンズユニットを保持するホルダとを備え、
前記レンズユニットは、
前記ホルダの有する第１ねじ構造に結合され、軸方向が前記光学レンズの光軸方向に一致するように設けられる第２ねじ構造と、
前記軸方向と直交する平面に沿って回転することで、前記第１ねじ構造に対する前記第２ねじ構造の位置を変化させるギヤとを有し、
前記レンズユニットは、前記ギヤの回転に応じて、前記撮像素子に対する位置が前記光軸方向に沿って変化するように構成され、
前記ホルダは、前記ギヤに噛み合うことで前記ギヤの回転を規制する突起を有するリブを一体に備えることを特徴とする撮像装置。
前記リブは一対であって、
前記一対のリブは、前記ギヤを挟んだ両側に設けられることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
前記基板、前記撮像素子、前記レンズユニット、前記ホルダを収納する筐体をさらに備え、
前記筐体は、構造面に固定されることを特徴とする請求項１または２記載の撮像装置。