KR910008956B1 - 고체촬상 카메라 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

고체촬상 카메라

제1도 및 제2도는 본 발명을 설명하기 위한 단면도.

제3도는 종래예를 설명하기 위한 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 렌즈본체 2 : 아이리스 본체

4 : 아이리스 본체 2의 관통공 5 : 아이리스 부착부재

7 : 프린트기판 10 : CCD 본체

본 발명은 저렴한 비데오 카메라등에 사용되는 초소형의 고체촬상 소자를 사용한 고체촬상 카메라를 제공하는 것이다.

근래에 들어, 가정용비데오 테이프 레코오더의 보급이 늘어감에 따라서 광학계에 고체촬상 소자를 이용한 비데오 카메라의 보급이 눈부실 정도이며, 그 기록 방식에는 1/2인치 사이즈의 자기테이프를 이용한 방식이나, 8㎜사이즈의 자기테이프를 이용한 방식등 여러종류의 비데오 카메라가 안출 사용되고 있다.

이와 같은 비데오 카메라에 장착되는 고체촬상 소자는, 종래의 촬상관에 대하여서 소형, 경량, 긴수명, 저소비 전력등의 잇점을 가지고 있으며, 그중에서도 CCD(Charge Coupled Device)형 고체촬상 소자는, 구조, 구성이 간단하고도, 신호축적 기능과 자기주사 기능을 가지고 있기 때문에, 상기한 비데오 카메라에 사용되는 고체촬상소자가 주류로 되어 있다.

그러나, 상기한 CCD를 사용하여서 영상신호를 나타내는 데에는, 제3도에서 표시한 바와 같이 광학렌즈를 이용하여서 CCD의 수광면에 상을 맺히게할 필요가 있는것이다.

제3도에 있어서, (31)은 광학렌즈, (32)는 CCD 본체, (33)은 CCD의 수광면, (34)는 CCD 본체, (32)의 투명캡이다.

광학렌즈(31)은 CCD 본체(32)의 전면에 CCD의 수광면(33)부터 광학렌즈(31) 고유의 초점거리에 대략 동일한 거리만큼 떨어진 위치에 배치되며, 피사체까지의 거리에 따라서 광학렌즈(31)의 위치를 약간 조정하는 것에 의하여서 CCD의 수광면(33) 표면에 핀트가 일치한 피사체의 영상을 나타내고 있다.

그리고, 정확한 화상을 얻기 위하여도 광학렌즈(31)로부터 CCD의 수광면(33)까지의 거리는 CCD의 수광면(33)의 대각선의 크기에 동일한 거리에 설정하는 것이 보통이다.

따라서, 종래의 2/3인치 사이즈의 CCD에는 초점거리가 17㎜ 전후의 광학렌즈(31)를 사용하고, 1/2인치 사이즈의 CCD에는 초점거리가 13㎜전후의 광학렌즈(31)을 사용하고 있었다.

광학렌즈(31)의 초점거리는 렌즈 표면의 곡율로 결정되므로 초점 거리를 짧게 하는 광학렌즈(31)의 형상은 구체에 가깝게 된다.

또한, 제3도와 같은 광학계는 일본국 특개소 59-104552호 공보에 기재되어 있다.

그러나, 종래의 2/3인치 또는 1/2인치 사이즈의 CCD는 소자수가 수십만개로 VLSI와 같은 집적도를 가지며, 칩사이즈가 5 내지 10㎜로 크므로 단가가 높아 저렴한 고체촬상 카메라를 구성할 수 없는 결점이 있었던 것이다.

본 발명은 이상과 같은 결점을 감안하여 안출한 것으로, 프린트 기판에 CCD 본체를 장착하고, 이 CCD 본체를 덮도록 하여서 광학렌즈를 부착한 부재를 상기한 프린트기판에 장착하는 것에 의하여서, 저렴한 고체촬상 카메라를 제공하고자 한 것이다.

본 발명에 의하면, 다른 회로 소자와 동시에, CCD 본체(10)을 프린트기판(7)에 부착한 상태에서 광학계에 불가결한 암상자를 형성할 수 있으며, 프린트기판(7)위에 렌즈본체(1)를 부착할 수 있으므로, 극히 간소한 광학계를 구성할 수 있다.

이하, 본 발명을 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

제1도는 본 발명에 의한 고체촬상 카메라의 일실시예를 표시한 단면도이며, (1)은 플라스틱의 금형일체 성형시켜 제조한 렌즈본체이며, (2)는 렌즈본체(1)의 삽입부(3)과 렌즈의 조리개를 결정하는 관통공(4)를 구비하는 아이리스 본체이며, (5)는 아이리스 본체(2)를 부착하기 위한 나사부(6)과, 그 자체를 프린트기판(7)에 고정하기 위한 부착부(8) 및 나사구멍(9)를 구비하는 아이리스 부착부재이며, (10)은 프린트기판(7)위에 납땜을 하여서 된 CCD 본체이다.

프린트기판(7)위에는 CCD 본체(10)의 다른곳에 신호처리를 하는 회로부품이 다수 장착되며, 프린트기판(7)의 패턴배선에 의하여서 전기적 접속이 되어 있다.

CCD 본체(10)의 내부에는 수광면(11)의 크기가 2.1×1.6㎜의 초소형 CCD칩이 장착되며, 수광면(11)의 상부 약 2.0㎜의 위치에는 CCD 칩을 보호하기 위한 단면 0.77㎜의 투명캡(12)가 설치되어 있다.

이와 같은 소형의 CCD에 대하여 상을 맺기 위해서는 초점거리가 2 내지 4㎜의 광학 렌즈를 준비하지 않으면 안된다. 이 초점거리를 종래의 볼록렌즈로 구성하고자 하면, 그 볼록렌즈는 지름이 2-4㎜로 거의 구형의 렌즈로 되며 초점거리와 렌즈의 지름이 거의 같게 되어 버린다.

CCD의 수광면(11)은 본체(10)의 투명캡(12)의 아래에 위치하므로 이것으로는 렌즈(1)의 초점거리에 CCD 수광면(11)을 배치하고자 하여도 렌즈(1)과 투명캡(12)가 접촉하여 광학계를 구성할 수가 없다.

따라서, 렌즈(1)에는, 짧은 초점거리를 얻음과 동시에 굴절율이 높고 두께가 얇은 형상이 요구된다.

이와 같은 초점거리를 만족하기 위하여, 렌즈본체(1)은 제2도와 같은 형상으로 형성한다.

제2도에 있어서, (13)은 볼록곡면(14)와 오목곡면(15)을 구비하는 렌즈부, (16)은 볼록곡면(14)를 에워싸도록 형성한 볼록곡면(14)보다 높은 보호부(17)을 가지는 플랜지부, (18)는 볼록곡면(14)의 단부, (19)는 렌즈부(13)의 중심선이다.

렌즈부(13)의 칫수는, 일측단부(18)로부터 타측단부(18)까지의 지름이 약 2.78㎜, 볼록곡면(14)의 꼭대기로부터 오목곡면(15) 표면까지의 두께가 1.52㎜, 볼록곡면(14)의 구면반지름(R₁)가 약 1.52㎜, 오목곡면(15)의 구면 또는 구면이 아닌 반지름이 대략 8.8㎜로 형성함과 동시에, 오목곡면(15)는 오목곡면(15)와 중심선(19)와의 교점이 볼록곡면(14)의 대략 중심에 위치하도록 형성되어 있다.

이와 같이 형성하면 렌즈부(13)의 초점거리를 3.5 내지 3.8㎜로 초소형의 CCD에 대응할 수 있는 만큼의 극히 작은 값으로 할 수 있는 동시에 상기 초점거리에 CCD의 수광면(11)를 배치한 때에 렌즈부(13)의 볼록곡면(14)이 CCD 본체(10)의 투명캡(12)에 접촉하는 일이 없는 렌즈본체(1)를 제공할 수 있다.

렌즈본체(1)의 프랜지부(16)은, 렌즈부(13) 둘레끝으로부터 중심선(19)에 대하여 수직으로 형성하고, 둘레끝에서 볼록곡면(14)측으로 절곡하여 중심선(19)에 대하여 평행으로 설치되는 보호부(17)을 형성한다.

이 보호부(17)은 볼록곡면(14)의 전체둘레를 에워싸도록 설치하되, 볼록곡면(14) 꼭대기부보다 약 0.5㎜ 정도 높게하여 놓는다.

이와 같이 하여 놓으면, 볼록곡면(14) 표면이 보호부(17)보다 오목하게 되어 있으므로, 렌즈표면에 흠이 생기는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 플랜지부(16)의 외경의 지름이 약 7.0㎜로 하고, 초소형의 렌즈부(13)을 비교적 큰 칫수를 갖는 플랜지부(16)가 일체화로 유지되는 형상으로 형성하는 것에 의하여서, 금형 성형에 의한 양산성이 우수하고, 광학계의 조립작업성이 우수하며, 취급이 용이한 광학렌즈를 구성한다.

또한, 보호부(17)의 외주면과 내주면에는 금형으로부터의 박리성을 고리하여서 테이퍼형상의 면을 설치하고 있으며, 단부(20)에는 반지름이 약 0.3㎜의 둥그스름한 모양을 가지게 하고 있다.

이상과 같은 형상, 칫수로 형성한 렌즈본체(1)는 렌즈부(13)의 볼록곡면(14)가 매설하도록 지름이 약 7㎜, 깊이가 약 1.7㎜로 형성한 삽입부(3)에 렌즈본체(1)을 끼워 맞추는 것에 의하여서 아이리스 본체(2)에 끼워 맞춰서 유지된다.

아이리스 본체(2)의 관통공(4)의 크기는, 고정초점 방식으로 하기 위하여 최종적으로 지름이 약 0.66㎜의 크기로 좁혀지며, 그 중심선이 렌즈본체(1)의 중심선(19)와 일치하도록 삽입부(3)의 저부중앙에 뚫려 있다.

따라서, 렌즈본체(1)의 오목곡면(15)중에서 빛이 통과하여서 CCD의 수광면(11)에 상을 맺게할 수 있는 범위는 오목곡면(15) 전체의 크기보다 작으며, 오목곡면(15) 중앙의 극히 좁은 범위이다.

이것은 초점심도를 깊게 하여 고정초점 방식을 채용하기 위한 동시에, CCD의 수광면(11)에 상이상 공간의 왜율(distortion factor)을 최소로 하기 위한 것으로, 본 실시예의 렌즈는 굴곡율이 극히 큰 것인데도 불구하고, 상공간의 모퉁이부에서 왜율이 4%로 고성능인 것이다.

또, 오목곡면(15) 중앙의 지름이 0.8㎜이외의 영역은 불필요한 내부반사를 방지하기 위하여 배표면 형상으로 형성하고 있다.

그리고, 조리개의 크기를 작게 하였으므로, 이 고체촬상 카메라의 밝기는 약 F/5.6이다.

아이리스 본체(2)의 관통공(4)는 25°내지 30°의 시야를 확보하기 위하여 피사체에 대향하여 약 50°의 각도로 서서히 넓혀서 형성하고 있으며, 테이퍼 형상은 아니며, 중심선(19)에 대하여 수직인 면과 평행인 면을 갖는 계단상으로 형성하고 있다.

이와 같이 형성하여 놓으면, 수직인 면이 작용하여서 시야이외로부터 입사된 빛을 반사시킴으로, 불필요한 빛이 렌즈본체(1)에 도달하는 것을 방지할 수 있다.

아이리스 부착부재(5)의 나사부(6)에는 내부지름이 약 10㎜, 핏치 0.5㎜정도의 암나사(21)가 절단되고, 아이리스 본체(2)의 외주에 설치한 숫나사(22)와 동시에 아이리스 본체(2)를 아이리스 부착부재(5)에 부착하는 역할을 한다.

아이리스 부착부재(5)의 부착부(8)에는 지름이 2.6㎜정도의 나사구멍(9)가 2 내지 4개소에 설치되며, 지름이 1.5 내지 2.0㎜ 정도의 나사(23)을 이용하여 아이리스 부착부재(5)를 CCD 본체(10)를 대략 완전하게 밀폐하여 덮도록 부착한다.

이와 같이 함에 따라, CCD 본체(10)을 필요 이외의 빛으로부터 차단하고, 광학계에 불가결한 암상자를 형성한다. 핀트를 맞추는 데에는, 아이리스 본체(2)에 절단된 숫나사(22)와 아이리스 부착부재(5)에 절단된 암나사(21)을 이용하고, 아이리스 본체(2)를 회전시켜서 양자간의 거리를 조정하는 것에 의하여 행한다.

본 실시예에 의하면 초점거리가 짧고 지름이 작은 렌즈를 사용하고 또한 아이리스 본체(2)의 관통공(4)의 크기를 최대한 좁혔으므로, 초점 심도가 깊고, 한번에 1-2㎜앞의 피사체에 핀트를 맞춰서 놓으면 무한대로부터 가장 가까운 거리까지 핀트를 재조정 안하고 촬영을 끝낼 수 있다.

따라서, 렌즈본체(1)의 위치를 고정할 수 있고, 핀트조정을 위한 다른기구들을 생략할 수 있다.

또, CCD 칩의 부착 정밀도에 따라서 렌즈본체(1)을 정확한 위치에 배치할 필요가 있으므로, 렌즈본체(1)를 유지한 아이리스 부착부재(5)는 위치를 마친후, 프린트기판(7)위에 고정하지 않으면 안된다.

그 때문에, 아이리스 부착부재(5)의 나사구멍(9)의 내부지름을 나사(23)의 외부지름보다도 상기한 CCD칩의 부착정밀도에 대응한 칫수만큼 여유를 갖도록 약간 크게 뚫어 놓고, 이 여유를 이용하여서 아이리스 부착부재(5)를 정확한 위치에 고정하는 것이다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 수광면의 크기가 3㎟이하로 극히 작은 CCD를 사용하여서 고체촬상 카메라를 구성할 수 있는 잇점을 갖는다. 더구나, 아이리스 부착부재(5)에 의하여 암상자를 형성하고, 렌즈본체(1)를 프린트기판(7)에 부착하였으므로, 극히 구성이 간소한, 저렴한 비디오 카메라를 제공할 수 있는 잇점을 갖는 것이다.

Claims (1)

1. CCD 본체(10)가 프린트기판(7)에 부착되고, CCD 본체(10)의 내부에 CCD의 수광면(11)이 위치하고, 상기 CCD의 수광면(11)이 투명캡(12)로 보호되고, 상기 투명캡(12)의 전면에 상기 CCD 본체(10)의 수광면(11)과 대향하는 한쪽면이 볼록곡면(14), 광이 입사되는 다른쪽면(15)를 가지는 렌즈본체(1)를 배치하고, 상기 렌즈본체(1)를 유지하는 부재(5)를, 상기 CCD 본체(10)를 덮도록 하여 상기 프린트기판에 직접 부착한 것을 특징으로 하는 고체촬상 카메라.

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