JP6731280B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明の一態様は、精度よく位置調整及び位置固定を可能な撮像装置に関する。

車載カメラや監視カメラ等に用いられる撮像装置として、複数のレンズを配列して保持するレンズ鏡筒、レンズ鏡筒を支持するレンズホルダー、撮像素子を実装したプリント配線基板（センサ基板）、レンズホルダーを支持しながら車体などと連結されるアッパーケース（ハウジング）等を備えたものがある。このような従来の撮像装置は、例えば特許文献１などに開示されている。

米国特許出願公開第２０１４／０１６０２８４号明細書

上記のような従来の撮像装置では、組み立て容易性の観点から、レンズホルダーとアッパーケースとは別部材として形成されていた。しかしながら、近年の車載用カメラなど、高い精度で光軸位置を確定する必要のある製品では、レンズホルダーとアッパーケースとの間での位置のばらつきが課題となることがあった。

本発明は、上記課題を解決するために次のような手段を採る。なお、以下の説明において、発明の理解を容易にするために図面中の符号等を括弧書きで付記するが、本発明の各構成要素はこれらの付記したものに限定されるものではなく、当業者が技術的に理解しうる範囲にまで広く解釈されるべきものである。

本発明の一の手段は、
一以上のレンズを内包しながら支持するレンズ鏡筒（３、３ａ）と、
前記レンズを透過した光を受光する撮像素子（２１）と、
前記レンズ鏡筒を支持するレンズホルダー（１１、１１ａ）と、
前記レンズホルダーに対して前記レンズ鏡筒を付勢するよう配置された弾性体（４、４ａ）と、
外部部材と連結可能に形成されたアッパーケース（１、１ａ）と、を備え、
前記レンズホルダー（１１、１１ａ）と前記アッパーケース（１、１ａ）とが一体的に形成されている、
撮像装置である。

上記構成の撮像装置では、レンズホルダーとアッパーケースとが一体的に形成されているため、レンズホルダーがアッパーケースとは別構成となる構成と比較して、部品点数を削減することができ、これによりコストダウンが可能になる。また、部品点数が削減されることで部品全体としての公差ばらつきが低減し、これによって光軸位置の精度を高めることなどが可能となる。また、弾性体を配置してレンズ鏡筒を付勢する構成としているため、レンズ鏡筒をレンズホルダーに安定的に固定支持させることが可能となる。これにより、光軸のずれの発生を抑制することが可能となる。

上記撮像装置において、好ましくは、
前記レンズ鏡筒（３ａ）は、前記レンズホルダー（１１ａ）と当接し、前記弾性体（４ａ）と当接するよう形成されている。

上記の撮像装置によれば、レンズ鏡筒はレンズホルダー及び弾性体により支持固定されることとなるため、レンズ鏡筒をより安定的に支持可能な構成とすることができる。ひいては、組み立て後の撮像素子において、光軸のずれが発生することを抑制することが可能となる。

よりレンズ鏡筒の支持固定を達成するために、更に好ましくは、前記レンズ鏡筒（３ａ）は、前記レンズホルダー（１１ａ）と少なくとも２点（更に好ましくは２点）で当接し、前記弾性体（４ａ）と少なくとも１点（更に好ましくは１点）で当接するよう形成される。

上記撮像装置において、好ましくは、
前記レンズ鏡筒（３ａ）には位置調整のための凹部（３１ａ）が形成されており、
前記凹部が視認可能になっている。
この視認可能となるような構成は、例えば、後述の実施形態で示すように、前記弾性体には孔が形成されており、前記弾性体の孔から前記凹部が視認可能になるような構成、である。

上記の撮像装置によれば、撮像素子の組み立て後に弾性体の孔（４２ａ）などからレンズ鏡筒の凹部に治具を挿入可能な構成となる。これによって、本実施形態の車載用カメラでは、各構成の組み立て後にも、治具を利用することで光軸のフォーカス調整を行うことが可能となる。

上記撮像装置は、好ましくは、弾性体４ａには、撮像装置での使用（撮影など）において通過光量を調整等するための口径板４ｂを一体的に備えている。

この構成の撮像装置では、弾性体４ａと口径板４ｂとが一体的に形成されているため、弾性体４ａが口径板４ｂとは別構成となる構成と比較して、部品点数を削減することや組立工数削減等ができ、これによりコストダウン等が可能になる。

上記撮像装置は、好ましくは、移動体に搭載される。

上記の撮像装置によれば、特に高い精度で光軸調整を要求される移動体用（例えば車載用）の撮像装置においても、適切に光軸を調整することが可能となる。

実施形態１の車載用カメラの外観図。 実施形態１の車載用カメラを下側から見た図。 実施形態１の車載用カメラの分解斜視図。 実施形態１の車載用カメラの断面図。 実施形態１の車載用カメラの断面拡大図。 実施形態２の車載用カメラの外観図。 実施形態２の車載用カメラを下側から見た図。 実施形態２の車載用カメラの分解斜視図。 実施形態２の車載用カメラの断面図。 実施形態２の車載用カメラの断面拡大図。 実施形態２の車載用カメラの光軸調整治具の図。

本発明に係る実施形態について、以下の構成に従って図面を参照しながら具体的に説明する。ただし、以下で説明する実施形態はあくまで本発明の一例にすぎず、本発明の技術的範囲を限定的に解釈させるものではない。なお、各図面において、同一の構成要素には同一の符号を付しており、その説明を省略する場合がある。
１．実施形態１
２．実施形態２
３．補足事項

＜１．実施形態１＞
本実施形態の車載用カメラは、車載のためのアッパーケースを備える構成の撮像装置であって、アッパーケースとレンズホルダーとが一体的に形成されている点を特徴の一つとしている。また、レンズホルダーに対してレンズ鏡筒が板ばねによって付勢され、これによってレンズ鏡筒が固定されている点も別の特徴である。以下、本実施形態の車載用カメラの構成について具体的に説明する。

図１は、本実施形態の車載用カメラを前面側から見た外観斜視図である。図２は、本実施形態の車載カメラを下側から見た斜視図である。図３は、本実施形態の車載カメラを下側から見た分解斜視図である。図４は、本実施形態の車載カメラの長手方向（光軸方向）の断面図である。図５は、図４におけるＢの位置の拡大図である。図４及び図５において、Ｌは光軸を指している。

図１〜図５（特に図２及び図３）に示されるように、本実施形態の車載用カメラは、レンズホルダー一体型のアッパーケース１、センサ基板２、レンズ鏡筒３、及び板ばね４を含んで構成される。アッパーケース１には、レンズホルダー１１が一体的に形成されている。組み立てられた状態では、特に図１に示されるように、被写体側からは、アッパーケース１に形成された開口部からレンズ鏡筒３が見える状態となり、アッパーケース１の内側に配置されたセンサ基板２などは見えない状態となる。

＜アッパーケース１＞
アッパーケース１は、本実施形態の車載用カメラのレンズ鏡筒３やセンサ基板２をカバーする筐体であって、樹脂または金属で形成される。従来の構成では、レンズ鏡筒３を支持するレンズホルダー１１がアッパーケース１とは別個の構成となっているが、本実施形態のレンズホルダー１１は、アッパーケース１と一体的に形成されている。アッパーケース１には開口部が形成されており、この開口部から、レンズホルダー１１により支持されたレンズ鏡筒３に対して被写体からの光が入射されるよう構成されている。レンズホルダー１１には、光軸と略平行な円筒状の開口部が形成されており、この開口部の部分でレンズ鏡筒３を支持するよう組み立てられる。レンズ鏡筒３は、レンズホルダー１１に径嵌合または螺号により支持固定される。

＜センサ基板２＞
センサ基板２は、樹脂等で形成されたリジット基板であって、撮像素子として機能するセンサ２１及びその他の電子部品が搭載される。センサ基板２にはさらに、可撓性を有するフレキシブル基板２２と接続されるコネクタが取り付けられており、このコネクタを介してセンサ基板２とフレキシブル基板２２が電気的に接続されている。フレキシブル基板２２は、センサ基板２と外部機器とを電気的に接続するために利用される。センサ２１は、例えばＣＣＤまたはＣ−ＭＯＳなどの光電変換素子であって、被写体からレンズを透過してきた入射光を受光し、被写体の状態を撮像する。なお、センサ２１にはカバーレンズなどの他の構成と組み合わせられることがあるが、このような構成も本発明のセンサ２１に含まれる。また、センサ２１とレンズ鏡筒３のレンズとの間にシャッタが配置されることがある。センサ２１により取得された画像データは、フレキシブル基板２２を介して外部機器に出力される。センサ基板２は、ねじ５ａ及び５ｂによって、アッパーケース１のレンズホルダー１１に取り付けられる。センサ基板２に形成されたねじ５ａ及び５ｂのねじ穴には多少の隙間（クリアランス）が形成されており、これによって、センサ基板２に搭載されたセンサ２１を光軸に対して垂直な平面に位置調整可能になっている。

＜レンズ鏡筒３＞
レンズ鏡筒３は、一または複数のレンズを内包しながら支持するよう円柱状に形成される。レンズ鏡筒３の各レンズは、組み立てられた状態で、被写体からアッパーケース１の開口部を経て入射した光を屈折させながらセンサ２１へと導光していく。

レンズ鏡筒３は、板ばね４によってレンズホルダー１１に向かって付勢されながらレンズホルダー１１により支持される。より具体的には、レンズ鏡筒３は、レンズホルダー１１に支持された状態でその下側の一部が露出しており（図３〜図５参照）、この露出部分に板ばね４の中央部分が当接する。板ばね４は、上記の通り、レンズ鏡筒３を上側（レンズホルダー１１に向かう方向）に付勢しており、板ばね４によって付勢されることでレンズ鏡筒３が安定的にレンズホルダー１１により支持される。図３に示されるように、板ばね４はねじ５ｃによってレンズホルダー１１に取り付けられる。

このように、本実施形態の車載用カメラでは、レンズホルダー１１とアッパーケース１とが一体的に形成されているため、レンズホルダー１１がアッパーケース１とは別構成となる構成と比較して、部品点数を削減することができ、これによりコストダウンが可能になる。また、部品点数が削減されることで部品全体としての公差ばらつきが低減し、これによって光軸位置の精度を高めることなどが可能となる。

また、本実施形態の車載用カメラでは、板ばね４を配置してレンズ鏡筒３を付勢する構成としているため、レンズ鏡筒３をレンズホルダー１１に安定的に固定支持させることが可能となる。これにより、光軸のずれの発生を抑制することが可能となる。

＜２．実施形態２＞
本実施形態の車載用カメラは、実施形態１の車載用カメラと比較して、レンズ鏡筒の支持構造が相違しており、それ以外の構成は同様である。本実施形態の車載用カメラは、実施形態１の車載用カメラよりさらに安定的にレンズ鏡筒を支持する構成となっている点を特徴の一つとしている。以下、本実施形態の車載用カメラの構成について具体的に説明する。

図６は、本実施形態の車載用カメラを前面側から見た外観斜視図である。図７は、本実施形態の車載カメラを下側から見た斜視図である。図８は、本実施形態の車載カメラを下側から見た分解斜視図である。図９は、本実施形態の車載カメラの光軸と垂直な平面における断面図である。図９の平面図は、レンズ鏡筒３の支持部分について見えやすい位置での拡大図となっている。図１０は、本実施形態の車載カメラの長手方向（光軸方向）の断面図であって、実施形態１の図５（拡大図）に対応する図である。図１０において、Ｌは光軸を指している。

図５〜図１０（特に図７及び図８）に示されるように、本実施形態の車載用カメラは、レンズホルダー一体型のアッパーケース１ａ、センサ基板２、レンズ鏡筒３ａ、及び板ばね４ａを含んで構成される。アッパーケース１ａには、レンズホルダー１１ａが一体的に形成されている。組み立てられた状態では、特に図１に示されるように、被写体側からは、アッパーケース１ａに形成された開口部からレンズ鏡筒３が見える状態となり、アッパーケース１ａの内側に配置されたセンサ基板２などは見えない状態となる。

アッパーケース１ａは、実施形態１のアッパーケース１と略同様の構成であるが、一体的に形成されたレンズホルダー１１ａの構成が主に相違している。レンズホルダー１１ａは、特に図９に示されるように凸部１１ｂ及び１１ｃが形成されることで凹凸形状に形成されている。レンズホルダー１１ａは、断面で見ると（図９参照）、その凸部１１ｂ及び１１ｃがレンズ鏡筒３ａと２点で接する形状になっている。なお、図９に示す断面図に示すように、アッパーケース１ａと板ばね４ａにより形成させる空間１ｂは、略逆Ｖ字状形状である。この空間１ｂに、レンズ鏡筒３ａが配置される。

一方、板ばね４ａは、ねじ５ｈ及び５ｉによってレンズホルダー１１ａに取り付けられており（図８参照）、組み立て時にはその一部がレンズ鏡筒３ａに当接している。板ばね４ａには曲面部４１ａが形成されており、断面で見ると（図９参照）、その曲面部４１ａの一点がレンズ鏡筒３ａと接する形状となっている。板ばね４ａは、実施形態１と同様に、レンズ鏡筒３ａを上側（レンズホルダー１１ａに対してレンズ鏡筒３ａを押しつける方向）に付勢する。

このように、レンズ鏡筒３ａは、レンズホルダー１１ａの凸部１１ｂ及び１１ｃと、板ばね４ａの曲面部４１ａとの３点で固定されることとなる。これによって、レンズ鏡筒３ａはレンズホルダー１１ａにより安定的に支持される。

また、本実施形態の板ばね４ａには、撮像の際の通過光量を調整するための口径板４ｂが一体的に形成されている。このように、弾性体４ａと口径板４ｂとが一体的に形成されていると、弾性体４ａが口径板４ｂとは別構成となる構成と比較して、部品点数を削減することや組立工数削減等ができ、これによりコストダウン等が可能になる。

また、レンズ鏡筒３ａは円柱状に形成されており、図８及び図１０に示されるように、その長さ方向の中央部近傍の外周部に横溝状の凹部３１ａが形成されている。一方で、板ばね４ａの中央部分には長孔４２ａが形成されている。本実施形態の車載用カメラが組み立てられた状態では、板ばね４ａの長孔４２ａから、レンズ鏡筒３ａの凹部３１ａが視認可能な状態となっている。本実施形態の車載用カメラでは、各構成が組み立てられた後に、板ばね４ａの長孔４２ａから偏心ピン６の先端部６１をレンズ鏡筒３ａの凹部３１ａに挿入し、偏心ピン６を回転させることで、光軸のフォーカス調整を実施可能になっている。

図１１は、レンズ鏡筒３ａのフォーカス調整に用いられる光軸調整治具である、偏心ピン６の構成を示す図である。図１１に示されるように、偏心ピン６の軸部からは、軸部よりも細い径で形成された先端部６１が突出しており、先端部６１は軸部とは円心が異なる。そのため、組み立て時に組み立てを行う作業者が、レンズ鏡筒３ａの凹部３１ａに先端部６１が挿入された偏心ピン６を回転させることで、レンズ鏡筒３ａのセンサ２１からの距離が変化し、これにより光軸のフォーカス調整が可能となっている。

上記のように、本実施形態の車載用カメラでは、組み立て後に板ばね４ａの長孔４２ａからレンズ鏡筒３ａの凹部３１ａに偏心ピン６の先端部６１を挿入可能な構成となっている。これによって、本実施形態の車載用カメラでは、各構成の組み立て後にも光軸のフォーカス調整を行うことが可能となる。

＜３．補足事項＞
以上、本発明の実施形態についての具体的な説明を行った。上記説明では、あくまで一実施形態としての説明であって、本発明の範囲はこの一実施形態に留まらず、当業者が把握可能な範囲にまで広く解釈されるものである。

例えば、上記実施形態ではアッパーケース１とレンズホルダー１１ａとが一体的に形成される例を説明したが、これらの構成は射出形成など、任意の製法を用いて形成可能である。

上記各実施形態では、いずれも板ばねを用いてレンズ鏡筒を固定していたが、この板ばねは、他の弾性体を用いても良い。ただし、金属製の板ばねを用いる構成とするのが、耐久性などの面から特に好ましい。

上記各実施形態では、センサ基板２にセンサ２１が搭載され、フレキシブル基板２２を介して画像データを外部に転送する構成について説明したが、これらの構成は本発明の特徴部分ではないため、他の構成に置き換えてもよい。

上記実施形態では、車載用カメラを例に挙げて説明したが、これらの車載用カメラは車載用ではない一般的な撮像装置としても利用可能である。ただし、本発明の撮像素子は、特に高い光軸の位置精度を要求される自動車などの移動体に搭載される撮像装置として特に有効に利用される。

本発明は、特に高精度の位置調整が必要となる車載用の撮像装置などとして効果的に利用される。

１、１ａ…アッパーケース
１ｂ…空間
１１、１１ａ…レンズホルダー
１１ｂ…凸部
２…センサ基板
２１…センサ
２２…フレキシブル基板
３、３ａ…レンズ鏡筒
３１ａ…凹部
４、４ａ…板ばね
４１ａ…曲面部
４２ａ…長孔
５ａ〜５ｉ…ねじ
６…偏心ピン
６１…先端部

Claims (4)

1. 一以上のレンズを内包しながら支持するレンズ鏡筒と、
   前記レンズを透過した光を受光する撮像素子と、
   前記レンズ鏡筒を支持するレンズホルダーと、
   前記レンズホルダーに対して前記レンズ鏡筒を付勢するよう配置された弾性体と、
   外部部材と連結可能に形成されたアッパーケースと、を備え、
   前記レンズホルダーと前記アッパーケースとが一体的に形成されており、
   前記レンズ鏡筒は、前記レンズホルダーと当接し、前記弾性体と当接するよう形成されており、
   前記弾性体により付勢された前記レンズ鏡筒の側面が前記レンズホルダーに当接しており、
   前記弾性体は、曲面部を有する第１面と、口径板が形成された第２面とを有し、
   前記第１面と前記第２面との間には、前記第２面の法線に平行な光軸と前記第１面の法線とが直交するよう形成された屈曲部が設けられている、
   撮像装置。
2. 前記レンズ鏡筒は、前記レンズホルダーに２点で接し、前記弾性体に１点で接触する、
   請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記レンズ鏡筒には位置調整のための凹部が形成されており、
   前記弾性体には長孔が形成されており、
   前記長孔から前記凹部が視認可能になっている、
   請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
4. 移動体に搭載される、
   請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の撮像装置。
   
   

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