KR910009561B1 - 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 : 렌즈 본체 2 : 아이리스 본체

5 : 아이리스 본체(2)의 관통공 5 : 아이리스 부착부재

7 : 프린트 기판 10 : CCD본체

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

근래에 들어 가정용 비데오 테이프 레코오더의 보급이 늘어감에 따라서 광학계에 고체촬상 소자를 이용한 비데오 카메라의 보급이 눈부실 정도이며, 그 기록방식에는 1/2인지 사이즈의 자기 테이프를 이용한 방식이나 8mm 사이즈의 자기테이프를 이용한 방식등이 여러종류 안출사용되고 있다.

이와같은 비데오 카메라에 장착되는 고체촬상 소자는 종래의 촬상관에 대하여서 소형, 경량, 긴 수명, 저소비 전력등의 잇점을 가지고 있으며, 그중에서도 CCD(charge coupled device)형 고체촬상 소자는 구조, 구성이 간단하고도 신호축적 기능과 자기 주사 기능을 가지고 있으므로 상기한 비데오 카메라에 사용되는 고체촬상 소자가 주류로 되어 있다.

그러나 상기한 CCD를 사용하여서 영상신호를 나타내는데에는 제3도에 표시한 바와같이 광학렌즈를 이용하여서 CCD의 수광면에 상을 맺게할 필요가 있는 것이다.

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)으로부터 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 핀트(punt)가 일치한 피사체의 영상을 맺게 하고 있는 것이다.

그리고 왜곡(distortion)이 적은 정확한 화상을 얻기 위하여도 광학렌즈(31)부터 CCD의 수광면(33)까지의 거리는 CCD의 수광면(33)의 대각선의 크기에 동일한 거리에 설정하는 것이 보통이다.

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

광학렌즈(31)의 초점거리는 렌즈표면의 곡율로 결정되므로 초점 거리를 짧게할수록 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 수십만개로VLSI와 같은 집적도를 가지며, 칩의 크기가 5 내지 10mm로 크므로 단가가 높아 저렴한 고체촬상 카메라를 구성할 수 없는 결점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와같은 결점을 감안하여 안출한 것으로 프린트 기판에 CCD 본체를 덮도록 하여서 아이리스 부착부재를 프린트 기판에 장착하고, 상기한 아이리스 부착부재에 광학렌즈를 부착한 아이리스 본체를 나사를 이용하여서 부착시킴과 동시에 상기한 나사를 이용하여서 핀트 맞춤으로서 극히 저렴한 고체촬상 카메라를 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면 아이리스 부착부재(5)와 아이리스 본체(2)에 의하여서 광학계에 불가 결인 암 상자를 형성하고, 렌즈본체(1)를 프린트 기판(7)에 부착함으로서 극히 간소한 광학계를 구성할 수 있다.

또 아이리스 본체(2)를 아이리스 부착부재(5)에 부착하는 나사를 이용하면서 핀트 조정을 행함으로서 별도로 설치되는 조정구조를 일체로 생략할 수 있다.

이하 본 발명을 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

제1도는 본 발명에 의한 고체촬상 카메라의 일 실시예를 표시한 단면도이며, (1)은 플라스틱의 금형일체 성형으로 제조한 렌즈본체, (2)는 렌즈본체(1)의 삽입부(3)과 렌즈의 조리개를 결정하는 관통공(4)와를 구비하는 아이리스 본체, (5)는 아이리스 본체(2)를 부착하기 위한 나사부(6)과 그 자체를 프린트 기판(7)에 고정하기 위한 부착부(8) 및 나사구멍(9)을 구비하는 아이리스 부착부재, (10)은 프린트 기판(7)위에 납땜을 하여서 된 CCD 본체이다.

프린트 기판(7)위에는 CCD 본체(10)의 외에 신호처리를 하는 회로부품이 다수 장착되고, 프린트 기판(7)의 패턴 배선에 의하여서 전기적 접속이 되어 있다.

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

이와같은 소형의 CCD에 대하여 상을 맺기위해서는 초점거리가 2 내지 4mm의 광학렌즈를 준비하지 않으면 안된다. 이 초점거리를 종래의 볼록렌즈로 구성하고자 하면 그 볼록렌즈는 지름이 2-4mm로 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)를 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 제1도와 같은 형상으로 형성한다.

제2도에 있어서, (13)은 볼록 곡면(14)와 오목 곡면(15)를 구비하는 렌즈부, (16)은 볼록 곡면(14)를 에워싸도록 형성한 볼록 곡면(14)보다 높은 보호부(17)를 가지는 플랜지부, (18)은 볼록 곡면(14)의 단부, (19)는 렌즈부(13)의 중심부이다.

렌즈부(13)의 칫수는 일측 단부(18)로부터 타측 단부(18)까지의 지름이 약 2.78mm, 볼록 곡면(14) 꼭대기로부터 오목 곡면(15) 표면까지의 두께가 1.52mm이고, 볼록 곡면(15)의 구면 반지름 R₁가 약 1.52mm이고, 오목 곡면(15)의 구면 또는 구면이 아닌 반지름 대략 8.8mm로 형성됨과 동시에 오목 곡면(15)는 오목 곡면(15)와 중심선(19)와의 교점이 볼록 곡면(14)의 대략 중심에 위치하도록 형성되어 있다.

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

렌즈본체(1)의 플랜지부(16)은 렌즈부(13) 둘레 끝으로부터 중심선(19)에 대하여 수직으로 형성되고, 둘레 끝에서 볼록 곡면(14)측에 절곡하여서 중심선(19)에 대하여 평행상태로 보호부(17)를 형성한다. 보호부(17)은 볼록 곡면(14)의 전체둘레를 에워쌓도록 설치하되 볼록 곡면(14)의 꼭대기부보다 약 0.5mm 정도 높게하여 형성한다.

이와같이 하여 놓으면, 볼록 곡면(14)의 표면이 보호부(17)보다 오목하게 되어 있으므로 렌즈표면에 홈이 생기는 것을 방지할 수 있다. 그리고 플랜지부(16)의 외경의 지름이 약 7.0mm로 하고, 초소형의 렌즈부(13)를 비교적 큰 칫수를 갖는 플랜지부(16)이 일체화로 유지하는 형상으로 형성되는 것에 의하여서, 금형(13) 성형에 의한 양산성이 우수하고, 광학계의 조립 작업성이 우수하며, 취급이 용이한 광학렌즈를 구성한다.

또한 보호부(17)의 외주면과 내주면에는 금형으로부터의 박리성을 고려하여서 테이퍼 형상의 면을 형성하며, 단부(20)에는 반지름이 약 0.3mm의 둥그스름한 모양을 갖게하고 있다.

이상과 같은 형상 칫수로 형성한 렌즈본체(1)는 렌즈부(13)의 볼록 곡면(14)가 매입하도록 지름이 약 7mm, 깊이가 약 1.7mm로 형성한 삽입부(3)에 렌즈본체(1)를 끼워 맞추는 것에 의하여서 아이리스 본체(2)에 끼워맞춰서 유지된다.

아이리스 본체(2)의 관통공(4)의 크기는 고정초점 방식으로 하기 위하여 최종적으로 지름이 약 0.66mm의 크기로 좁혀지며, 이 중심선이 렌즈본체(1)의 중심선(19)와 일치하도록 삽입부(3) 저부 중앙에 형성되어 있다.

따라서 렌즈본체(1)의 오목 곡면(15) 중앙에 빛이 통과하여서 CCD의 수광면(11)에 상을 맺을 수 있는 범위는 오목 곡면(15) 전체의 크기보다 작으며, 오목 곡면(15) 중앙의 극히 좁은 범위이다.

이것은 초점심도를 깊게 하여서 고정초점 방식을 채용하기 위한 것인 동시에 CCD의 수광면(11)에 연결한 상공간의 왜율(distortion factor)을 최소로 하기 위한 것으로 본 실시예의 렌즈는 굴곡률이 극히 큰 것인데 불구하고, 상공간의 모퉁이에서 왜율이 4%로 고성능인 것이다. 또 오목 곡면(15) 중앙의 지름이 0.8mm 이외의 영역은 불필요한 내부반사를 방지하기 위하여 배표면 형상으로 형성하고 있다.

그리고 조리개의 크기를 작게하였으므로 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 대하여서 수직인면과 평행인면을 갖는 계단상으로 형성하고 있다.

이와같이 형성하여 놓으면 수직인면이 작용하여서 시야 이외로부터 입사된 빛을 반사시킴으로 불필요한 빛이 렌즈본체(1)에 도달하는 것을 방지할 수 있다.

아이리스 부착부재(5)의 나사부(6)에는 내부지름이 약 10mm, 핏치 0.5mm 정도의 암나사(21)이 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 2.6mm 정도의 나사구멍(9)가 2 내지 4개소에 설치되며, 지름이 1.5 내지 2.0mm 정도의 나사(23)을 이용하여서 아이리스 부착부재(5)가 CCD 본체(10)을 완전하게 밀폐되어 덮여지도록 부착한다.

이와같이 하는 것에 의하여서 CCD 본체(10)을 필요이외의 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, 초점거리의 짧은 작은 지름 렌즈를 사용하고, 또한 아이리스 본체(2)의 관통공(4)의 크기를 최대한 좁혔으므로, 초점심도가 깊음에 따라 한번1-2m 앞의 피사체에 핀트를 맞춰서 놓으면 무한대로부터 가장 가까운 거리까지 핀트를 재조정 안하고 끝난다.

따라서 렌즈본체(1)의 위치를 고정할 수 있으며, 핀트조정을 위한 별도의 기구를 생략할 수 있는 것이다.

또 CCD 칩의 부착 정밀도에 따라서 렌즈본체(1)을 정확한 위치에 배치할 필요가 있으므로 렌즈본체(1)을 유지한 아이리스 부착부재(5)는 위치 맞추는 것을 종료한 위치에서 프린트 기판(7)위에 고정하지 않으면 않된다.

그 때문에 아이리스 부착부재(5)의 나사구멍(9)의 내부 지름을 나사(23)의 외부지름보다도 상기한 CCD 칩의 부착 정밀도에 대응한 칫수만큼 여유를 갖도록 뚫어 놓고, 이 여유분을 이용하여서 아이리스 부착부재(5)를 정확한 위치에 고정한다.

이상 설명한 바와같이 본 발명에 의하면 초소형의 CCD를 이용한 고체촬상 카메라를 구성할 수 있는 잇점을 갖는 것이다.

또 아이리스 본체(2)와 아이리스 부착부재(5)에 의하여서 암상자를 형성하고, 렌즈본체(1)을 프린트 기판(7)에 부착함과 동시에 양 부재의 숫나사(22)와 암나사(21)을 이용하여서 초점 맞추는 것을 행함으로 별도로 설치되는 조정기구를 일체 생략한 극히 간소한 광학계를 구성할 수 있다.

따라서 저렴한 비데오 카메라를 사용할 수 있도록 한 것이다.

Claims (1)

1. 프린트 기판(7)에 부착된 CCD 본체(10)과, CCD 본체(10)에 장착한 수광면(11)를 가지는 CCD 칩과, CCD 칩의 위를 덮는 투명캡과, 렌즈본체(1)를 고정하는 아이리스 본체(2)와, 상기 아이리스 본체(2)를 나사(21)(22)에 의하여 상기 렌즈본체(1)과 상기 CCD의 수광면(11)과의 거리를 조정가능하도록 아이리스 부착부재(5)에 유지하고, 상기 아이리스 부착부재(5)를 상기 CCD 본체(10)를 덮도록 상기 프린트 기판(7)에 부착된 것을 특징으로 하는 고체촬상 카메라.

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