JPH01175372A

JPH01175372A - ビデオ・カメラ・ユニット

Info

Publication number: JPH01175372A
Application number: JP62335972A
Authority: JP
Inventors: Junichiro Nakajima; 中島　準一郎; Kunio Niwa; 丹羽　国雄; Masayuki Takahashi; 正行高橋; Kayao Takemoto; 一八男竹本; Hiroichi Sokei; 惣慶　博一
Original assignee: ECHO KK; Hitachi Ltd
Current assignee: ECHO KK; Hitachi Ltd
Priority date: 1987-12-28
Filing date: 1987-12-28
Publication date: 1989-07-11
Anticipated expiration: 2013-04-22
Also published as: JP2742581B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」本発明は、超小型化を可能にするビデオ・カメラ・ユニ
ットに関する。

［従来の技術と発明が解決しようとする問題点」近年、
超小型の１７３　インチ固体撮像デバイスが開発され、
これを応用したビデオカメラ、各種モニタカメラ、ドア
スコープカメラ、イメージスキャナー、スチールカメラ
、リモートコントロール用カメラ等が試みられている。

しかし、これまでのものは、未だ構造が複雑であり、重
く大きいものであるため、利用範囲に限界があって、せ
っかく固体撮影デバイスが超小型化、軽量化されている
にもかかわらず、これを十分に活かしきれていないのが
現状である。

そこで、本発明は、レンズホルダーを基礎にコンパクト
にまとめてユニット化し、超小型化、軽量化を可能にし
、カメラ本体や各種の機器、装置、設備等への容易な装
着を可能にし、利用範囲、用途の拡大を図ろうとするも
のである。

「問題点を解決するための手段」本発明は、複数の組合せレンズを内装した筒状のレンズ
ホルダーの基部に、適宜収納部を形成し、該収納部に上
記レンズと対応させて超小型面体撮像デバイスを内装し
て成る。

「作用」如上の構成であるから、使用すべき箇所に適宜に装備さ
せ、固体撮像デバイスを撮像回路に電気的に接続すれば
よく、これにより撮像機能を発揮する。

「実施例」第１図乃至第４図、表１は、本発明に係る広角レンズと
、これを用いた超小型ビデオ・カメラ・ユニットを示し
ている。第１図は、当該ユニットの断面図、第２図は、
それを下から（撮像デバイス側）からみたときの平面図
である。

第１図及び第２図において、１は、基、部に撮像デバイ
ス収納部１１を形成した筒状のレンズホルダー、Ｌ＋、
Ｌ嘗、Ｌｘ　、Ｌ４　は、このレンズホルダーのレンズ
収納部１２に内装した組合せプラスチックレンズ、６は
、上記撮像デバイス収納部１１にレンズと対応させて内
装した固体撮像デバイスである。

レンズホルダー１は、プラスチックレンズＬ＋〜Ｌ４と
熱膨張係数の近い材料、例えば合成樹脂等から成る。撮
像デバイス収納部１１は、撮像デバイス６がぴたりと収
まるよう直方体状に形成する。

１Ｍ像タデバイス収納１１とレンズ収納部１２との間に
は内向きフランジ１３を設け、この内向きフランジ１３
によってレンズＬ１〜Ｌ４と固体撮像デバイス６との位
置合せができるようにしている。ホルダー１の先端には
レンズが抜は出ないようリング状の支承環１４を取り付
けている。

プラスチックレンズＬｌ−Ｌ４は、具体的には表１に示
す定数で設計し、第４図に示す特性を持たせる。第１番
目のレンズＬ１　　と第２番目のレンズＬｍ　が凹レン
ズを、また、第３番目のレンズＬ為と第４番目のレンズ
Ｌ４が凸レンズをなし、第３番目のレンズＬ、ｌの前後
両面＃５．＃６と第４番目のレンズＬ４の前面＃７を非
球面にしている。

これらのレンズＬ１〜Ｌ４は、周縁部に上記レンズ収納
部１２に嵌りかつレンズ相互に所定の間隔を保つことが
できるリプ２１．３１，４１．５１　を備えている。

固体撮像デバイス６は、基板６２と、基板６２上にマウ
ントした固体撮像半導体チップ６４と、基体６２の２辺
に取り付けた外部接続用リード６１から成る。

固体撮像半導体チップ６４の大きさは、例えば対角１／
３インチに設定する。

次に、レンズＬ１〜Ｌ４の構成を第３図、第４図、表１
及び表２を参照して説明する。

第３図は、第１図に示すレンズし１〜Ｌ４のみを取り出
して表わした図で、左から順番に＃１〜＃８のレンズ面
番号を付けている０表１は、各レンズ面＃ｌ〜＃８及び
各レンズＬ＋　〜Ｌ４に対応するレンズ面曲率半径ｒ、
レンズ面間距離ｄ％屈折率ｎ及び分散率νの各設計定数
の一例を示すもので、半ｐｉｒ及び距離ｄは４枚のレン
ズの合成焦点距離Ｅ、Ｆ、Ｌを１としたときのＥ、Ｆ、
Ｌとの比で表わしている。

レンズをなるべく少ない枚数で所定の特性を得るために
は、次のような考え方を採り入れると良い。

■　第２レンズＬ１　は、凸面（＃１）を被複写体側に
向けたメニスカス正レンズ、 ■　第２レンズＬ１は、両面（＃３、＃４）凹状の負レ
ンズ、 ■　第３レンズＬ１は、両面（＃５．＃６）凸状で非球
面正レンズ、 ■　第４レンズＬ４は、非球面の凸面（＃７）を被写体
側に向けたメニスカス正レンズ、にすれば良い。

また、各レンズ及びレンズ面の各定数は、好ましくは次
のような条件に合うように選ぶ。

（１）　　　ｒ、＞５Ｏｆ（２）　　　０．４　　ｆ＜ｄ曹＜０．６　　ｆ（３）
　　１．Ｏｆ　＜　ｒｓここで、ｒは、レンズＬ１〜Ｌ４の合成焦点距離、ｆ＋
　は、レンズＬ１　の独立焦点距離、ｄｌは、レンズ面
＃２及び＃３間に距離、ｒ３　は、レンズ面＃３の曲率
半径である。

各条件の設定理由は下記の通りである。

（１）の条件に関し、仮にｆ＋＜５Ｏｆとした場合負の
歪曲収差が大きくなり、像面湾曲の補正過剰となる。ま
た、コマ収差が発生する。

（２）の条件においてはｄ嘗の値が下限を下回る内向性
のコマ収差が発生し、上限を超えると外向性のコマ収差
が発生するようになる。

（３）の条件において「３の値が合成焦点距離ｆを下回
ると下限に向うと負の歪曲収差が大きくなる。

なお、更に良好な収差補正上、上記諸条件の伯に実施例
に示すように、第３レンズ両面及び第４レンズの被写体
側の面を非球面にすることによって容易に調整が可能で
ある。

本実施例における各収差は、第４図に示すようになり、
図中、Ｄ、Ｇ、Ｃ，Ｆ、Ｅ線は、それぞれＤ−線、Ｇ−
線、Ｃ−線、Ｆ−線、Ｅ−線１球面収差曲線、色収差を
表わす、Ｍ、Ｓは、メリディオナル断面、サジタル断面
を表わす。

これらの収差曲線より分かるように、球面収差の補正が
良く、開放時におけるフレアーが極めて小である。また
、ザイデル係数（表３）に見られるように、コマ収差の
補正が良く、結像性能が良好である０本来の目的から歪
曲収差は、補正に対して大きい。

なお、レンズ面＃５〜＃７は、非球面に形成しており、
表１の曲率半径ｒには＊１〜＊３の注釈を付けているが
、この曲率の算出方法は、表２とその下の注釈に示しで
ある。

第５図は、本発明によるビデオ・カメラ・ユニットの他
の実施例を示す断面図であり、第６図は、それを下から
みたときの平面図（レンズＬ＋−Ｌ４、支承環１１４、
ホルダー１の上端部は省略）であり、第５図は、第６図
のＶ−Ｖ切断線を切断面としたときの断面となっている
。

１１４　は、レンズＬＩ〜Ｌ４をレンズホルダーｌに収
納した後に組立てる支承環である。レンズホルダー１の
上部先端部１１１の高さは、レンズＬ１の縁部分よりも
高くし、また、その内側には切欠きによる垂直部１１２
と水平底部１１３を形成している。この水平底部１１３
の高さは、レンズＬ＋　の縁部分とほぼ同じ高さか若干
それより高くなるよう設定する。

このように、レンズホルダー１の上部先端部に１１１〜
１１３の階段部分を形成することによって、支承環１１
４のはめ込みが容易になると共に、支承環１１４　と階
段部分１１１〜１１３の接着面積が増え接着強度が高く
なる。また、支承環１１４の底部は、レンズＬ１　の縁
部分とレンズホルダー１の部分１１３の双方に接着剤等
を介して接触するので安定した構造が得られる。

支承環１１４の下部には切欠き部１１０を設け、接着剤
の注入口として利用する。

レンズホルダー１の下方内側部分には、突起部１１６と
切欠き部＋１５とを設けている。切欠き部１１５は、レ
ンズＬ４〜Ｌ１　を順次禎み重ねていったときの追い出
される空気のドレイン口として役立ち、レンズＬ４〜Ｌ
＋　が空気により浮き上がるのを防止できる。突起部１
１６は、下側レンズＬ４と固体撮像チップ６４との距離
を定めるのに有効である。また、突起部１１６は、乱反
射光がチップ６４に入射してフレアー現象を引き起こす
のを防ぐための遮光体としても役立っている。Ｓ＋−３
ｓ　も同様な目的で設けられた、つやのない黒色の遮光
板であり、ドーナツ状に形成している。

レンズホルダー１の外形は、下部に平坦な突出部１１７
を設けており、この突出部１１７は、このビデオ・カメ
ラ・ユニットをカメラ本体に設けられた穴に挿入すると
きのストッパとして利用できる。

支承Ｉ！２１１４の内ＩＪ、ｌＩ仲斜面１５０は、階段
状に形成し、その部分に当たる不要な光を外部へ乱反射
させるようにしている。

固体撮像デバイス６は、ホルダー１の下側内壁１２５に
沿ってはめ込んでいる。このときのガイドになるのが、
ホルダーｌの底面に突出させて設けた半円部１２６であ
り、デバイス６のプラスチック基板６２もその形状に合
わせて半円の凹部に形成しティる。なお、第６図の平面
図では、ホルダー１の底面部１１８に便宜上ハツチング
をしである。

デバイス６の平面（Ｘ、Ｙ方向）上の位置合わせはこの
ようにホルダー１の内壁１２５．１２６によって行って
いるが、縦方向（Ｚ方向）についてはホルダー１の底面
から少し奥の方に位ぽする（第５図）階段部１２３，１
２４で決め、レンズＬ＋　〜Ｌ４の１忌像チップ６４面
への焦点合わせ距離を決めるようにしている０階段部１
２３．　ｉ２４は、第６図の平面図において、上下２箇
所に設けており、境界線！２３゜１２４の部分で段差を
形成している０階段部１２３．１２４は、バフケージ６
２の上面のリード６１が無い部分に接しているので、リ
ード６１の厚みやたわみがレンズ、撮像チン１間の距離
精度に影口を及ぼさない。

第７図は、本発明によるビデオ・カメラ・ユニットの更
に他の実施例を示す断面図である。

本実施例の第１図及び第５図の実施例と異なる点は、視
野角が広角でなく通常の角度にした点であり、レンズの
枚数が１枚少なく合計３枚と原価低減を可能とした点で
ある。

レンズＬ目は、両面（＃１１．　＃１２）共に凸状の正
レンズ、レンズＬｅｔは、凹面＃１３を被写体に向け、
撮像デバイス側の面＃１４を非球面としたメニスカス正
レンズ、レンズＬ＋１は、被写体側の面＃１５を非球面
としたメニスカス正レンズである。

各レンズ面の定数は、表４、鼻球面レンズ面の定数は、
表５、各レンズ面のサイデル収差係数等の緒特性は、表
６及び第８図に示してあり、各記号及び各記号の添字の
付は方は前述の第３図の実施例と同様であるのでその説
明は省略する。

このような各レンズ、レンズ面の最適設計定数は下記の
通りである。

（４）ｆ言　〉０（５）　　　ｒ　≦　〉　０（６）　　　０．２５＜　ｄ４＜０．３５（７）　　　
ｒ３　〉　ｆ２　〉　鮪　〉　０（８）　　　　ｒ＊　
　＞Ｑこのような構成によれば、第８図の収差曲線より明らか
なように、高次の球面収差及びコマ収差の補正が良く、
開放時におけるフレアーが極めて小さい、また、表６に
示すザイデル係数から明らかなように、コマ収差の補正
が良く結像性能が良好である。

ところで、以上に述べた各実施例において、撮像デバイ
ス６４にユニット上で静電シールドを要するときは、ホ
ルダー１００にカーボンを含ませる。

この場合、ホルダー１００は、ポリカーボネート樹脂に
適量のガラスを混合し、更に、全体の１０〜２０％の割
合でカーボンを混入させてトランスファーモールドする
ことによって形成する。

このホルダーは、カメラ・ユニットを本体に取付ける際
本体のシャーシ＋５０を介して固体撮像デバイス６４の
リード６１と共に交流的に接地する。

なお、ホルダー１００に混入させる材料としては、カー
ボンの他に銀粒子を使用しても良い。

なお、上述の各ビデオ・カメラ・ユニットは、全長及び
最大径をそれぞれ１５龍内外に小型に形成できる。また
、光学系では、広角、標準、望遠を可能とし、それぞれ
を例えば、焦点距ｍｆ＝４．８１、ｆ＝７．３璽璽、　
　ｆ−１５，０ｍｓ、明るさＦ＝ｌ：ｌ。

６〜２．０、画角８０°〜９０°　（広角）、４５°〜
５０゜（標１１１１！り、２０′〜２５°　（望遠）等
に構成できる。

なお、撮像デバイス６４は、電気的に感度が可変として
おり、したがって、絞り或いはシャッタスピードを電気
的に調整できる機能を持たせており、前述した固定式の
レンズにおいては極めて好都合である。

本発明の実施例によれば、超小型に、軽量に、簡潔に、
安価に構成でき、ドアスコープカメラ、各種のモニタカ
メラ、イメージスキャナー、ビデオカメラ、スチールカ
メラとして、或いは、リモートコントロールの模型飛行
機、玩具車輌等に搭載するカメラとして、便利であり、
特に、肉視ではのぞいて見られないようなところに使用
して威力を発揮する。

「発明の効果」本発明によれば、組合せレンズを内装したホルダーに直
接に超小型固体撮像デバイスを組み込み、一体化、ユニ
ット化させるので、簡素化、軽量化、超小型化が可能と
なり、カメラ本体や各種の機器、装置、設備等への容易
な装着が可能となり、利用範囲、用途を拡大させること
ができ、しかも、コストダウンできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるビデオ・カメラ　ユニットの断
面図、第２図は、その平面図である。第３図は、第１図及び第５図に示すカメラ・ユニットで
使用されるレンズ部分を説明するための図である。第４
図はその特性図である。第５図は、本発明の他の実施例を示す断面図であり、第
６図は、その平面図である。第７図は、本発明の更に伯の実施例を示す断面図であり
、第８図は、それに用いられるレンズの特性を示す図で
ある。Ｌｌ−Ｌ４・・・プラスチックレンズト・・ホルダー　　　　６・・・固体撮像デバイス６４
・・・固体撮像チップ　１４・・・支承運出願人　株式
会社　エ　　コ　　− 表１表２Ａ４＋　Ａｔ、ＡＩ、Ａｌｅは井■」解■Ｃのθ。表３表４表５表６歪曲収差　　　　　　　　　　　　　　非点収差０−５
Ａ、ＳＣ，Ｓ、Ａ。卦頂坦乃乞正甜ピ咥生　　　　　　　　　色収差１球面
収差。 ■ 昧　　　　　　　　　　　　　　　　馴Ｉ　　　活

Claims

【特許請求の範囲】

複数の組合せレンズを内装した筒状のレンズホルダーの
基部に、適宜収納部を形成し、該収納部に上記レンズと
対応させて超小型固体撮像デバイスを内装したことを特
徴とするビデオ・カメラ・ユニット。