JP7263828B2 - 撮像素子傾き調整機構および調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、撮像素子傾き調整機構および調整方法に関する。

デジタルカメラ等の撮像装置では、小型化が求められるとともに撮影画像の高画質化が求められている。特に、近年著しく高画素化が進んでいる撮像素子を搭載したデジタルカメラでは、撮影光学系に対する撮像素子の位置、傾斜を精度よく調整する必要がある。例えば特許文献１には、レンズ鏡筒に対する撮像素子の取り付けを簡単な作業で行え、かつ撮像面の光軸に対する垂直精度を確保できる撮像素子の取り付け角度調整機構が提案されている。特許文献１には、撮像素子が固定された撮像素子保持部材をレンズ鏡筒のフランジ部に３本の調整用ネジで取り付け、各調整用ネジのねじ込み量を調整することで撮像素子保持部材のフランジに対する取り付け角度を調整する構成が開示されている。

特開２００２－２４７４４２号公報

しかし、撮像素子の清掃を行う場合など、撮像素子の傾きを調整した後に分解が必要となる場合、特許文献１の構成では、調整ネジを外す必要があるため調整済みの状態を維持できない。そのため、再組み立て時に再度傾き調整を実施する必要があり作業工数が増大する。また、調整が困難な場合には、レンズユニットごと交換することとなりコストが増大する。

本発明は、撮像素子の傾き調整を保持したまま、撮像素子ユニットを筐体に着脱可能にすることを課題としている。

本発明の撮像素子傾き調整機構は、撮像素子を保持する撮像素子ユニットに対する相対位置を調整可能に取り付けられる調整部材と、筐体に対して固定される支持部材と、調整部材に係合されるとともに支持部材に取り付けられる固定部材とを備え、撮像素子ユニットに対する調整部材の相対位置を調整することで、支持部材に対する撮像素子ユニットの位置が調整され、前記撮像素子ユニットが、前記調整部材を介して少なくとも３箇所で前記支持部材に支持されることを特徴としている。

本発明の撮像素子傾き調整方法は、撮像素子を保持する撮像素子ユニットに対する相対位置を調整可能に調整部材を取り付け、筐体に対して支持部材を固定し、固定部材を調整部材に係合させるとともに支持部材に取り付け、撮像素子ユニットに対する調整部材の相対位置を調整することで支持部材に対する撮像素子ユニットの位置を調整し、撮像素子ユニットを調整部材を介して少なくとも３箇所で支持部材に支持することを特徴としている。

本発明によれば、撮像素子の傾き調整を保持したまま、撮像素子ユニットを筐体に着脱可能にすることができる。

本発明の一実施形態である撮像装置に搭載される撮影光学部の正面斜視図である。 図１の撮影光学部のの背面斜視図である。 本実施形態の位置調整機構の断面図である。 図３の位置調整機構の斜視図である。 図３の位置調整機構の平面図である。 本実施形態の調整部材のフランジ部に２つの切り欠きを設けた変形例の平面図である。 本実施形態の調整部材のフランジ部に３つの切り欠きを設けた変形例の平面図である。 本実施形態の調整部材のフランジ部に１つのＤカットを設けた変形例の平面図である。 本実施形態の調整部材のフランジ部に２つのＤカットを設けた変形例の平面図である。 本実施形態の調整部材のフランジ部に１つの凸形状を設けた変形例の平面図である。 本実施形態の位置調整機構の付勢部材として波型ワッシャーを採用した変形例の断面図である。 図１１の波型ワッシャーの斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態である撮像装置に搭載される撮影光学部の正面斜視図であり、図２はその背面斜視図である。

本実施形態の撮像装置の撮影光学部は、撮像光学系のレンズを保持する鏡筒１を備え、鏡筒１はベース部材３に保持される。撮像素子４は、撮像素子ユニット、例えば手ぶれ補正ユニット２の略中央に保持され、手ぶれ補正ユニット２は、例えば３つの位置調整機構５ａ、５ｂ、５ｃを介してベース部材３に保持される。なお、ベース部材３は、鏡筒１の筐体に一体的に組み付けられる。

次に図３～図５を参照して、本実施形態の撮像素子傾き調整機構の構成について説明する。本実施形態の撮像素子傾き調整機構は、上記３つの位置調整機構５ａ、５ｂ、５ｃから構成され、撮像素子傾き調整機構は、各位置調整機構５ａ、５ｂ、５ｃにおける手ぶれ補正ユニット２のベース部材３に対する相対位置を調整することで、撮像光学系の光軸に対する撮像素子４の傾きを調整する。すなわち、位置調整機構５ａ、５ｂ、５ｃは、後述するように、手ぶれ補正ユニット２とベース部材３との間の距離を各々独立に調整でき、これら３点の距離を調整することで撮像素子４の撮像面の光軸に対する傾き（撮像面法線方向の光軸からのずれ）が修正される。なお、位置調整機構５ａ、５ｂ、５ｃは、全て同じ構造を備えるため、以下の説明では、位置調整機構５ａ、５ｂ、５ｃの１つの代表例を挙げ、その構成について説明する。

図３は、本実施形態の位置調整機構５ａ、５ｂ、５ｃの代表例の断面図であり、図４はその斜視図である。位置調整機構５ａ、５ｂ、５ｃは、各々手ぶれ補正ユニット２に取り付けられる調整部材７と、筐体と一体的なベース部材３に固定される支持部材９と、調整部材７を支持部材９に取り付ける固定部材６とを備える。本実施形態において、調整部材７は、その外周にネジが設けられたネジ部材であり、それぞれ手ぶれ補正ユニット２に設けられた３つのネジ孔に螺合される。ネジ孔は、板状の手ぶれ補正ユニット２を貫通し、調整部材７はベース部材３とは反対側から螺挿され、その回転量を調整することで補正ユニット２からベース部材３側への先端部の突出量が調整可能である。なお、調整部材７のヘッド部（先端部とは反対側）にはフランジ部が設けられ、調整部材７の回転は、例えばフランジ部の外周縁相対して設けられた一対の切り欠き１３に、カニ目レンチ等の工具を装着して行われ得る。

調整部材７の中央には、固定部材６が挿通される孔が設けられる。固定部材６のヘッド側には、調整部材７の孔と回転自在に嵌合する軸部が設けられ、軸部よりも先端側には軸部よりも小径のネジ部が設けられる。固定部材６の軸部は、調整部材７の孔よりも長い軸長さを有し、先端のネジ部は、支持部材９の中央に設けられたネジ孔に螺合される。したがって、調整部材７に挿通された固定部材６の軸部が支持部材９に螺着されると、調整部材７は、固定部材６のヘッド部と支持部材９の先端部の間に、軸方向への一定のガタをもって保持される。

本実施形態において、支持部材９はその中央にネジ孔が設けられた軸部材であり、その基端部（固定部材６が螺挿される先端部の反対側）は、止めネジ１１によってベース部材３に固定される。すなわち、本実施形態の手ぶれ補正ユニット２は、各々調整部材７、固定部材６、支持部材９を備える３組の位置調整機構５ａ、５ｂ、５ｃを通してベース部材３に保持される。調整部材７の手ぶれ補正ユニット２に対する軸方向位置は、調整部材７の回転量により調整可能なので、各位置調整機構５ａ、５ｂ、５ｃにおいて、手ぶれ補正ユニット２とベース部材３との間の距離は、調整部材７の回転量を調整することで調整できる。各位置調整機構５ａ、５ｂ、５ｃにより調整される手ぶれ補正ユニット２とベース部材３との間の距離の組合せを変更することで、撮像光学系が搭載される鏡筒１に固定されるベース部材３に対する手ぶれ補正ユニット２の傾きが調整可能であり、これにより撮像光学系の光軸に対する撮像素子４の撮像面の傾きを調整可能であり、撮像面の法線方向を光軸に一致させることができる。なお、本実施形態では、３つの位置調整機構５ａ、５ｂ、５ｃを撮像素子４の周囲を取り囲むように配置することで、高い精度での撮像素子の傾き調整をより容易にしている。

また、各位置調整機構５ａ、５ｂ、５ｃでは、固定部材６の軸部が調整部材７の孔よりも長いことや、調整部材７が手ぶれ補正ユニット２のネジ孔に螺合され、ネジ公差があることなどから、軸方向へのガタが存在する。そのため、撮像装置の姿勢や撮像装置に加わる振動等により、撮像面の傾きに変動が生じ得る。本実施形態では、このような変動が生じないように、各位置調整機構５ａ、５ｂ、５ｃにおいてネジ軸方向に手ぶれ補正ユニット２を付勢する付勢部材８を設ける。本実施形態において付勢部材８は、コイルばねであり、手ぶれ補正ユニット２とベース部材３の間にあって、支持部材９の周りに圧縮された状態で配置される。すなわち、本実施形態において付勢部材８は、手ぶれ補正ユニット２をベース部材３から離間する方向に付勢する。これにより、ネジ公差によるガタは付勢部材８の付勢力により常に吸収される。

傾き調整作業では、３組の位置調整機構５ａ、５ｂ、５ｃからなる撮像素子傾き調整機構を通して鏡筒１のベース部材３に取り付けられた撮像素子４により、所定のチャートの画像を鏡筒１の撮像光学系を通して撮影し、その歪みから撮影光学系に対する撮像素子４の傾きが検出される。そして、検出された撮像素子４の傾きから各位置調整機構５ａ、５ｂ、５ｃにおける修正量、すなわち各調整部材７の回転方向および回転量が算出される。算出された修正量に合わせた各調整部材７の調整は、調整部材７のフランジ部に設けられた切り欠き１３にカニ目レンチ等の工具を装着して行われる。調整が終了すると、図３の断面図および図５の上面図に示されるように、調整部７のフランジ部の一部を、接着剤１２等を用いて手ぶれ補正ユニット２に固定し、調整部材７の回転を規制する。これにより、ネジの緩み等により、撮像素子４の傾き調整結果が意図せずに変更されることを防止し、撮像素子の傾きが調整された状態が維持される。

また、撮像素子４の傾き調整後に、分解掃除などの理由で、手ぶれ補正ユニット２を光学系の筐体に固定されるベース部材３から取り外す必要が生じた場合には、固定部材６を支持部材９から取り外すことで手ぶれ補正ユニット２を筐体から取り外すことができる。このとき、接着剤により手ぶれ補正ユニット２に固定された調整部材７の調整済みの位置は保持される。組み立てる際には、固定部材６を再び支持部材９に固定することで、各位置調整機構における調整部材７の調整済み位置を維持したまま、手ぶれ補正ユニット２をベース部材３に固定することができ、撮像素子４の傾きが修正された状態が直ちに得られ、改めて傾き調整処理を行う必要がない。

以上のように、本実施形態によれば、撮像素子の傾き調整を保持したまま、撮像素子ユニットを筐体に着脱可能にすることができる。また、分解／組立時の工数低減によるコストダウンも可能であり、調整部材にフランジを設ける構成にすることにより、傾き調整のための位置調整機構を軸方向により小型化することができる。

図６、図７は、本実施形態の調整部材７のフランジ部に設けられる切り欠きの変形例を示す平面図である。図６には、フランジ部の１ヶ所にのみ切り欠き１４が設けられ、図７には、フランジ部の３ヶ所に切り欠き１５が設けられた構成を示す。フランジ部に設けられる切り欠きは、治工具とフランジ部とを回転方向に係合し、調整部材７を冶工具で回転できるようにするものであり、切り欠きの数は１個でも３個以上でもよい。調整部材７の回転に必要な力が大きくない場合には、切り欠きの数を減らすことで調整部材７の加工工数を削減し、コストダウンを図ることができる。一方、撮像素子４が大型化した場合など、手ぶれ補正ユニット２の重量が大きい場合には、付勢部材８による付勢力を高く設定する必要があるため、調整部材７を回転させるためのトルクも増大する。そのため、トルクが大きいときには、調整部材７の切り欠きの数を増やすことで、調整時に使用する治工具の嵌合部に掛かる力を分散し、その破損を防止する。

図８、図９は、治工具による調整部材７の回転のため、フランジ部に切り欠き以外の構成を採用した別の変形例を示す平面図である。図８、図９では、フランジ部にＤカットを採用され、図８ではフランジ部に１つのＤカットが、図９ではフランジ部に２つのＤカットが形成されている。Ｄカットは、切り欠きと同様の役割を果たすもので、フランジ部に設けられる数の違いによる効果の違いも、フランジ部に設けられる切り欠きの数の違いと略同様である。

図１０は、切り欠きやＤカットに代えて、調整部材７のフランジ部に治工具と嵌合する凸形状１８を少なくとも１ヶ所設けた変形例を示す斜視図である。撮像面の傾き調整において、調整部材７の回転量は、関連部品寸法のばらつきや、組立精度によって決まる。そのため、治工具と嵌合する凸形状１８の位置は一意に決まるものではない。また、傾き調整後に調整部材７の外周部と手ぶれ補正ユニット２を接着固定する場合、本変形例の構成であれば、フランジ部の周縁部に欠けるところがなく全周に亘り同一径であるため、調整部材７のネジ回転量によって接着部の接着範囲が変化することがなく、接着作業がより安定する。

図１１は、本実施形態の位置調整機構の付勢部材８として波型ワッシャー１９を採用した変形例の縦断面図であり、図１２は波型ワッシャー１９の斜視図である。図１、図２（ｂ）等に示された実施形態では、付勢部材８としてコイルばねが用いられたが、本変形例では、図１１に示されるように、波型ワッシャー１９は、手ぶれ補正ユニット２とベース部材３の間にあって、支持部材９の周囲に圧縮された状態で配置され、波型の一方の頂点が手ぶれ補正ユニット２に押接し、他方の頂点がベース部材３に押接する。コイルばねに代えて波型ワッシャーを用いることで、位置調整機構の光軸方向のスペースをよりコンパクトにすることができる。

なお、調整部材には六角穴付きネジを使用してもよいが、フランジ部に切り欠き、Ｄカット、凸形状を設けた本実施形態および変形例の調整部材によれば、六角穴付きネジよりも軸方向の厚みを薄くでき、各位置調整機構のスペース効率をより高めることができる。

本実施形態では、調整部材および固定部材をネジ部材としたが、調整部材は、撮像素子ユニットに対する相対位置を位置調整機構の軸方向（略撮像面の法線方向に対応）に対して調整できればよく、固定部材は調整部材を支持部材に固定できる構成であればよい。また、本実施形態では、調整部材を接着剤により撮像素子ユニットに固定したが、調整後の調整部材の撮像素子ユニットに対する位置を固定できればよく、接着剤に限定されるものではない。

本実施形態では、位置調整機構の軸方向のガタを吸収するために撮像素子ユニット（手ぶれ補正ユニット）とベース部材との間に圧縮された状態で付勢部材を配置し、撮像素子ユニットをベース部材から離間する方向に付勢した。しかし、例えば、撮像素子ユニットのベース部材とは反対側の面に、筐体に係合される付勢部材を押接させ、撮像素子ユニットをベース部材に向けて付勢する構成とすることで、位置調整機構の軸方向のガタを吸収する構成とすることもできる。

１ 鏡筒
２ 手ぶれ補正ユニット（撮像素子ユニット）
３ ベース部材
４ 撮像素子
５ａ～５ｃ 位置調整機構
６ 固定部材
７ 調整部材
８ 付勢部材
９ 支持部材
１３、１４、１５ 切り欠き
１６、１７ Ｄカット
１８ 凸形状

Claims (11)

1. 撮像素子を保持する撮像素子ユニットに対する相対位置を調整可能に取り付けられる調整部材と、
   筐体に対して固定される支持部材と、
   前記調整部材に係合されるとともに前記支持部材に取り付けられる固定部材とを備え、
   前記撮像素子ユニットに対する前記調整部材の相対位置を調整することで前記支持部材に対する前記撮像素子ユニットの位置が調整され、前記撮像素子ユニットが、前記調整部材を介して少なくとも３箇所で前記支持部材に支持され、
   前記調整部材が前記撮像素子ユニットを貫通して螺着されるネジ部材である
   ことを特徴とする撮像素子傾き調整機構。
2. 前記固定部材が前記調整部材に回転自在に挿通され前記支持部材に螺着されるネジ部を有し、前記支持部材に螺着された前記固定部材のヘッド部と前記支持部材の間に前記調整部材が保持されることを特徴とする請求項１に記載の撮像素子傾き調整機構。
3. 前記撮像素子ユニットと前記筐体を互いに離間する方向または近接する方向に付勢する付勢部材を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像素子傾き調整機構。
4. 前記付勢部材が圧縮コイルスプリングであることを特徴とする請求項３に記載の撮像素子傾き調整機構。
5. 前記付勢部材がウェーブワッシャであることを特徴とする請求項３に記載の撮像素子傾き調整機構。
6. 前記調整部材がフランジ部を備え、前記フランジ部が少なくとも１つの切り欠きを有することを特徴とする請求項２～５の何れか一項に記載の撮像素子傾き調整機構。
7. 前記調整部材がフランジ部を備え、前記フランジ部が少なくとも１つのＤカットを有することを特徴とする請求項２～５の何れか一項に記載の撮像素子傾き調整機構。
8. 前記調整部材がフランジ部を備え、前記フランジ部が少なくとも１つの凸形状を有することを特徴とする請求項２～５の何れか一項に記載の撮像素子傾き調整機構。
9. 請求項１から請求項８の何れか一項に記載の撮像素子傾き調整機構を搭載することを特徴とする撮像装置。
10. 前記筐体が前記撮像素子に被写体像を形成する撮像光学系の鏡筒と一体的に構成されることを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。
11. 撮像素子を保持する撮像素子ユニットに対する相対位置を調整可能に、前記撮像素子ユニットに調整部材を取り付け、
    筐体に対して支持部材を固定し、
    固定部材を前記調整部材に係合させるとともに前記支持部材に取り付け、
    前記撮像素子ユニットに対する前記調整部材の相対位置を調整することで前記支持部材に対する前記撮像素子ユニットの位置を調整し、前記撮像素子ユニットを前記調整部材を介して少なくとも３箇所で前記支持部材に支持し、
    前記調整部材が前記撮像素子ユニットを貫通して螺着されるネジ部材である
    ことを特徴とする撮像素子傾き調整方法。
    

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