JPH01175376A - ビデオ・カメラ・ユニット - Google Patents

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、静電シールド手段を備えたビデオ・カメラ・
ユニットに関するものである。

［従来の技術と発明が解決しようとする問題点」近年、
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。

この場合、ホルダーに固体逼像デバイス、レンズ等を組
み込んで、一体化、ユニット化し、かつ、そのホルダー
を合成樹脂製とすると、小型化、軽量化でき、製作が容
易となり、安価なものとなる。

しかし、このままでは、固体撮像デバイスが外部から電
気的にノイズを袷って、画像に乱れを生ずることがある
。

これを回避するためには、ホルダーの周りに適当な金属
材料による静電シールドを施せばよいが、それではコス
ト高となり、重量も増す。

本発明は、斯る問題点を除去しよ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、ホルダーに固体ｔｉ像デバイスを内装して成
るビデオ・カメラ・ユニットにおいて、そのホルダーを
カーボン等の導電材入り合成樹脂により形成して成る。

。 「作用」 如上の構成であるから、使用に当たり、ホルダーを接地
回路へ電気的に接続すればよく、これにより、ホルダー
内のカーボン等の導電材が静電シールドの役割りを果た
し、外部からのノイズを阻止する。

「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＋　、
Ｌ２．Ｌ）、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Ｌ１〜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。

撮像デバイス収納部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Ｌ＋＝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
ンズが汰は出ないようリング状の支承ＩＭＩ４を取り付
けている。

プラスチックレンズｌ、区〜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Ｌ！が凹レン
ズを、また、第３番目のレンズＬ３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Ｌ３の前後両
面＃５．ｔｌＥ６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Ｌｌ−１−４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
ができるリブ２］、３１．４１．５］　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。

固体陽像半導体チップ６４の大きさは、例えば対角１７
３インチに設定する。

次に、レンズＬｌ−１−４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Ｌ１〜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Ｌｌ−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、半径ｒ及び距離ｄは４枚のレンズの
合成仇点距ＭＥ、Ｆ、ｌ、をｌ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Ｌｉ　　は、凸面（＃ｌ）を被複写体側
に向けたメニスカス正レンズ、 ■　第２レンズＬｉ　は、両面Ｎｔ３．＃４）凹状の負
レンズ、 ■　第３レンズＬ３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＜ｄｔ　＜０．６　ｒ（３）　　
１．Ｏｆ　＜　ｒｘ ここで、ｒは、レンズＬｌ−Ｌ４の合成焦点距離、ｆｌ
　は、レンズＬ　＋　の独立集魚距離、ｄｉ　は、レン
ズ面＃２及び＃３間に距離、「３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、コマ収差が発生ずる。

（２）の条件においてはｄｉ　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太きくなる。

なお、更に良好な収差補正上、上記諸条件の他に実施例
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９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。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＊ｌ〜＊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Ｌ１〜Ｌ４をレンズホルタ−１に収納
した後に組立てる支承環である。レンズホルダーｌの上
部先端部＋１１　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Ｌ１　　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ｉＵられる。

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

レンズホルダーｌ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
、レンズし４〜Ｌ１を順次積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１１６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。５ｌ
−５３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、ドーナツ伏に形成している。

レンズホルダーｌ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
きのストツバとして利用できる。

支承環１１４の内側傾斜面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ている。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ｌの底面
から少し奥の方に位置する（第５図）階段部１２３，１
２４で決め、レンズＬ１〜Ｌ４の撮像チップ６４面への
ｆｌ、点合わせ距離を決めるようにしている０階段部１
２３，１２４は、第６図の平面図において、上下２箇所
に設けており、填界線１２３゜１２４の部分で段差を形
成している０階段部１２３，１２４は、パッケージ６２
の上面のり−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、逼像チノ１間の距離精
度に影響を及ぼさない。

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１，１１は、両面（＃１１．　＃１２）共に凸状
の正レンズ、レンズＬ＋ｉは、凹面＃１３を被写体に向
け、ＩＩ！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口は、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、非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！＆通設計定数は下記
の通りである。

（４）　　　ｆｉ　　＞Ｑ （５）　　ｒ≦〉０ （６）　　　０．２５＜　ｄ４＜０．３５（７）　　　
ｆｉ　＞ｆｓ　　＞（＋　　＞０（８）　　　ｒ４＞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、直火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１５０を介して固体ｔｉｅ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１５ｍｍ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１ｉｆｔ　ｒ　＝４．８ｍｍ、　　
ｆ　＝７．３　ａｍ、　　ｒ　＝１５．０ｍｍ、明るさ
Ｆ＝ｌｌ。

６〜２、Ｏ，画角８０°〜９０°　（広角）、４５°〜
５０°−（標準）、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、絞り或いはシャフタスピードを電気
的にｎ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、ホルダー内のカーボン等の導電材によ
り静電シールドが可能となり、外部からの電気的ノイズ
を阻止できて、画像の乱れをＡ（ｉｌに回避できる。

また、金属材料による別個の静電シールド手段が不要と
なり、したがって、軽量にでき、製造を簡単にでき、コ
ストを低減できる。

【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［ｉ！！Ｉ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、本発明の更に他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２ ＋Ａ＜　ｙ’　＋Ａｖ　ｙ”　＋Ａｍ　ｙ”で表わされ
る。ただしん。 Ａ４．Ａ≦、Ａｓ、Ａ一番幻Ｉ昶扉Ｒ次である。 表３ 表４ 表５ 表６ ゛ト 歪曲収差　　　　　　　　　　　　　　非点収差Ｄ−５
Ａ、ＳＣ，Ｓ、Ａ。 球面反玄正甜彩１生　　　　　　　　　色又箆跡頴貝乃
乞０−ＳＡ、ＳＣ，Ｓ、Ａ。 球面収差、正弦条件　色収差、球面収差０−０１ＳＴ、
　　　　　　　　　　　　　０−ＡＳ下。 歪曲収差　　　　　　非点収差

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ホルダーに固体撮像デバイスを内装して成るビデオ・カ
   メラ・ユニットにおいて、そのホルダーをカーボン等の
   導電材入り合成樹脂により形成したことを特徴とするビ
   デオ・カメラ・ユニット。