JPS63314081A - 固体撮像カメラ - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は安価なビデオカメラ等に好適な、超小型の固体
撮像素子を用いた固体撮像カメラを提供するものである
。

（ロ）従来の技術 近年、家庭用ビデオテープレコーダーの普及に伴って光
学系に固体撮像素子を利用したビデオカメラの普及が目
覚ましく、その記録方式には１／２インチサイズの磁気
テープを利用した方式や８ｍｍサイズの悪気テープを利
用した方式等が複数種提案されている。このようなビデ
オカメラに搭載される固体撮像素子は、従来の撮像管に
対して小型、軽量、長寿命、低消費電力等の利点を有し
ており、その中でもＣＣＤ　（ｃｈａｒｇｅ　ｃｏｕｐ
ｌｅｄ　ｄｅｖｉｃｅ）型固体撮像−子は、構造、構成
が簡単なうえ、信号蓄積機能と自己走査機能を持ってい
るため、前記ビデオカメラに用いられる固体撮像素子の
主流になっている。

ところで、前記ＣＯＤを用いて映像信号を取出すには、
第３図に示す如く光学レンズを利用してＣＣＤの受光面
に像を結ばせる必要がある。第３図において、（３１）
は光学レンズ、（３２）はＣＣＤ本体、（３３）はＣＣ
Ｄの受光面、（３４）はＣＣＤ本体（３２）の透明キャ
ップである。光学レンズ（３１）はＣＣＤ本体（３２）
の前面にＣＯＤの受光面（３３）から光学レンズ（３１
）固有の焦点距離に略等しい距離だけ離れ゛た位置に配
設され、被写体までの距離に応じて光学レンズ（３１）
の位置を微調整することによって、ＣＯＤの受光面（３
３）表面にピントの合致した被写体の映像を結ばせてい
る。そして、歪の少ない正確な画像を得る為にも光学レ
ンズ（３１）からＣＣＤの受光面（３３）までの距離は
ＣＯＤの受光面（３３）の対角線の大きさに等しい距離
に設定するのが普通である。よって、従来の２７３イン
チサイズのＣＣＤには焦点距離が１７ｍｍ前後の光学レ
ンズ（３１）を、１／２インチザイズのＣＣＤには焦点
距離が１３ｍｍ前後の光学レンズ（３１）を使用してい
た。

光学レンズ（３１）の焦点距離はレンズ表面の曲率で決
まるので、焦点距離を短くする程光学レンズ（３１）の
形状は球体に近くなる。尚、第３図の如き光学系は例え
ば特開昭５９−１０４５５２号公報に記載されている。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 しかしながら、従来の２７３インチ又は１７２インチサ
イズのＣＣＤは素子数が数十方何とＶＬＳＩ並の集積度
を有し、チップサイズが５乃至１０ｍｍと大きいので、
単価が高く、安価な固体撮像カメラが構成できない欠点
があった。

（ニ）問題点を解決するための手段 本発明は斯上した欠点に鑑みてなされ、プリント基板に
ＣＣＤ本体を装着し、このＣＣＤ本体を覆うようにして
アイリス取付部材をプリント基板に装着し、前記アイリ
ス取付部材に光学レンズを取付けたアイリス本体をネジ
を利用して取付けると共に、前記ネジを利用してピント
合わせを行うことにより、極めて安価な固体撮像カメラ
を提供するものである。

（＊）作用 本発明によれば、アイリス取付部材（りとアイリス本体
く幻によって光学系に不可欠な暗箱を形成し、レンズ本
体（１）をプリント基板〈７）に取付けるので、極めて
簡素な光学系を構成できる。また、アイリス本体く？〉
をアイリス取付部材（すに取付けるネジを利用してピン
ト調整を行うので、余分な調整機構を一切省略できる。

（へ）実施例 以下、本発明を図面を参照しながら詳細に説明する。

第１図は本発明による固体撮像カメラの一実施例を示す
断面図で、（↓）はプラスチックの金型一体成形で製造
したレンズ本体、（２〉はレンズ本体（↓）の挿入部（
３）とレンズの絞りを決定する貫通孔（４）とを具備す
るアイリス本体、（塁）はアイリス本体（２）を取付け
る為のネジ部（６）とそれ自体をプリント基板（７）へ
固定する為の取付部（８）及びビス穴（９〉とを具備す
るアイリス取付部材、（す）はプリント基板（７）上へ
ハンダ付けされたＣＣＤ本体である。プリント基板（７
）上にはＣＣＤ本体（す）の他に信号処理を行う回路部
品が多数装着され、プリント基板（７）のパターン配線
によって電気的接続が成されている。

ＣＣＤ本体（１０）の内部には受光面（１１）の大きさ
が２．ＩＸｌ、６ｍｍの超小型ＣＯＤチップが搭載され
、受光面（１１）の上部約２　、０　ｍｍの位置にはＣ
ＯＤチップを保護する為の肉厚０．７７ｍｍの透明キャ
ップ（１２）が設けられている。それ由、受光面（１１
）の前面に配置きれたレンズ本体（↓）の黒点距離は物
理的に２　、８　ｍｍ以上必要である。また、歪の無い
正確な画像を得る為にはレンズ本体（１）の焦点距離を
ＣＯＤの受光面（１１）の対角線の太ききに出来るだけ
等しくしなければならない。

このような焦点距離を満足する為、レンズ本体（１）は
第２図の如き形状に形成する。第２図において、（１３
）は凸曲面（１４）と凹曲面（１５〉とを具備するレン
ズ部、（廷）は凸曲面（１４）を囲むように形成した凸
曲面（１４）より高い保護部（１７）を有するフリンジ
部、（１８）は凸曲面（１４）の端部、（１９）はレン
ズ部（１３）の中心線である。

レンズ部（１３）の寸法は、端部（１８）から端部（１
８）までの直径が約２．７８ｍｍ、凸曲面（１４）頂部
から凹曲面（１５）表面までの肉厚が１．５２ｍｍ、凸
曲面（１４）の球面半径Ｒ１が約１．５２ｍｍ、凹曲面
（１５）の球面又は非球面半径がおおよそ８　、８　ｍ
ｍに形成すると共に、凹曲面（１５）は凹曲面（１５）
と中心線（１９）との交点が凸曲面（１４）の略中心に
位置するように形成されている。この様に形成すれば、
レンズ部（１３）の焦点距離を３．５乃至３　、８　ｍ
ｍと超小型のＣＣＤに対応できるだけの極めて小きい値
で且つＣＣＤ本体（功）の奥にあるＣＯＤの受光面り１
１）に像を結ばせることが可能な距離に設計できる。

レンズ本体（１）のフリンジ部（廷）は、レンズ部（す
）周端から中心線（１９）に対して垂直に延在し、周端
で凸曲面（１４）側へ折り曲って中心線（１９）に対し
て平行に延在する保護部（１７）を形成する。その保護
部（１７）は凸曲面（１４）の全周を囲むように設け、
凸曲面（１４）頂部より約０　、５　ｍｍ程高くしてお
く。こうしておけば、凸曲面（１４）表面が保護部（１
７）より凹んでいるので、レンズ表面に傷が付くのを防
止できる。そして、フリンジ部（坏）の最外径寸法を直
径約７　、０　ｍｍとし、超小型のレンズ部（１塁）を
比較的大きな寸法を有するフリンジ部（廷）が一体化保
持する形状に形成することによって、金型成形による量
産性に優れ、光学系の組立作業性に優れた取扱いの容易
な光学レンズを構成する。

尚、保護部（１７）の外周面と内周面には金型からの剥
離性を考慮してテーパー状の面を設けており、端部（２
０）には半径的０　、３　ｍｍの丸みをもたせである。

斯上した形状・寸法に形成したレンズ本体（１）は、レ
ンズ部（シ）の凸曲面（１４）が丁度埋没するように直
径約７ｍｍ、深さ約１　、７　ｍｍに形成した挿入部（
３）にレンズ本体＜１）をはめ合わせることによってア
イリス本体く？）に嵌合保持させる。アイリス本体（２
）の貫通孔（４）の大きさは、固定焦点方式とする為に
最終的に直径約０．６６ｍｍの太ききに絞られ、その中
心線がレンズ本体〈１）の中心線（１９）と一致するよ
うに挿入部（３）底部中央にあけである。従って、レン
ズ本体（↓）の凹曲面（１５）のうち、光が通過してＣ
ＯＤの受光面（１１）に像を結ぶことのできる範囲は凹
曲面（１５）全体の大きさより小さく、凹曲面（１５）
中央の極く僅かな範囲である。これは焦点深度を深くし
て固定焦点方式を採用する為であると同時に、ＣＯＤの
受光面（１１）に結んだ像空間の歪率を最小にする為の
もので、本実施例のレンズは屈曲率が極めて大きいにも
かかわらず、像空間の隅部で歪率が４％と高性能である
。また、凹曲面（１５）中央の直径０．８ｍｍ以外の領
域は不要な内部反射を肪ぐ為に梨地状に形成している。

そして、絞りの大きさを小さくした為、この固体撮像カ
メラの明るさは約Ｆ１５．６である。

アイリス本体（２）の貫通孔（４）はまた、２５°乃至
３０”の視野を確保する為に被写体に向って約５０°の
角度で徐々に拡げて形成しており、テーパー状では無く
中心ａ（１９）に対して垂直な面と平行な面を有する階
段状に形成している。この様に形成しておけば、垂直な
面が作用して視野以外から入射された光を反転させるの
で、不要な光がレンズ本体（Ｌ）に達するのを防止でき
る。

アイリス取付部材り）のネジ部（６）には内径的１０　
ｍｍ、　　ピッチ０　、５　ｍｍ程の牝ネジク２１）が
切られ、アイリス本体（？）の外周に設けた雄ネジ（２
２）と共にアイリス本体（？）をアイリス取付部材（５
）に取付ける役割を果たす。アイリス取付部材（旦）の
取付部（８）には直径２．５ｍｍ程のビス穴（９）が２
乃至４個所に設けられ、直径１．５乃至２　、０　ｍｍ
程のビス（２３）を利用してアイリス取付部材部）をＣ
ＣＤ本体（１０）を略完全に密閉して覆うように取付け
る。

こうすることによって、ＣＣＤ本体（す）を必要以外の
光から遮断し、光学系に不可欠な暗箱を形成する。

ピントを合わせるには、アイリス本体（？）に切られた
雄ネジ（２２）とアイリス取付部材（巨〉に切られた化
ネジ（２１）を利用し、アイリス本体く？）を回転させ
て両者の離間距離を調整することによって行う。本実施
例によれば、焦点距離の短い小径レンズを使用し且つア
イリス本体（２）の貫通孔（４）の大ききを極めて絞っ
たので、焦点深度が深く、一度１乃至２ｍ先の被写体に
ピントを合わせておけば無限大から至近距離までピント
を再調整せずに済む。よって、レンズ本体（１）の位置
を固定でき、ピント調整の為の余分な機構を省略できる
。

また、ＣＣＤチップの取付精度に追随してレンズ本体（
１）を正確な位置に配設する必要があるので、レンズ本
体（１）を保持したアイリス取付部材（りは位置合わせ
を終了した位置でプリント基板（７）上へ固定しなけれ
ばならない。その為、アイリス取付部材（５）のビス穴
（９）の内径をビス（２３）の外径よりも前記ＣＣＤチ
ップの取付精度に対応した寸法だけ余裕をもたせた大き
さにあけておき・この余裕を利用してアイリス取付部材
（５）を正確な位置に固定する。

（ト）発明の詳細 な説明した如く、本発明によれば超小型のＣＯＤを利用
した固体撮像カメラを構成できる利点を有する。また、
アイリス本体く？）とアイリス取付部材（５）とによっ
て暗箱を形成し、レンズ本体（１）をプリント基板（７
）に取付けると共に、両部材の雄ネジ（２２）と化ネジ
（２１）を利用して焦点合わせを行うので、余分な調整
機構を一切省略した、極めて簡素な光学系を構成できる
。よって、安価なビデオカメラに用いて好適である。

【図面の簡単な説明】 第１図及び第２図は本発明を説明する為の断面図、第３
図は従来例を説明する為の断面図である。 り１）はレンズ本体、　（２）はアイリス本体、　（４
）はアイリス本体（？）の貫通孔、（すはアイリス取付
部材、　（７）はプリント基板、　（↓ｐ）はＣＯＤ本
体である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）プリント基板にＣＣＤ本体を装着し、このＣＣＤ
   本体を覆うようにしてアイリス取付部材を前記プリント
   基板に装着し、前記アイリス取付部材に光学レンズを取
   付けたアイリス本体をネジを利用して取付けると共に、
   前記ネジを利用してピント合わせを行うことを特徴とす
   る固体撮像カメラ。