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CN114556178A - 拍摄装置、移动体、以及拍摄装置的制造方法 - Google Patents

拍摄装置、移动体、以及拍摄装置的制造方法 Download PDF

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CN114556178A CN202080069699.0A CN202080069699A CN114556178A CN 114556178 A CN114556178 A CN 114556178A CN 202080069699 A CN202080069699 A CN 202080069699A CN 114556178 A CN114556178 A CN 114556178A
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groove
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大原直人
平冈通明
矢作浩人
名越惠一
平石玲彦
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Original Assignee
Kyocera Corp
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Abstract

拍摄装置具有：镜筒，保持多个透镜，并且在筒状的外周具有螺纹槽；拍摄元件，对经由透镜入射的被拍摄体像进行拍摄；框体，保持拍摄元件，并且具有以与镜筒的外周的螺纹槽螺合的方式对应的螺纹部；以及粘接构件，位于镜筒的外周的螺纹槽与框体的螺纹部之间。螺纹槽设置于包含由多个透镜构成的光学系统的主平面与镜筒的外周交叉的位置的范围内。

Description

拍摄装置、移动体、以及拍摄装置的制造方法
相关申请的相互参照
本申请主张2019年10月3日在日本申请的日本特愿2019-183285号的优先权，并将该申请的全部内容援引于此以用于参照。
技术领域
本发明涉及一种拍摄装置、移动体、以及拍摄装置的制造方法。
背景技术
在专利文献1中公开了根据插入在拍摄元件的安装基准面与拍摄元件之间的间隔件的厚度来进行焦点调整的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2000-9982号公报
发明内容
本发明的拍摄装置具有：镜筒，保持多个透镜，并且在筒状的外周具有螺纹槽；拍摄元件，对经由所述透镜入射的被拍摄体像进行拍摄；框体，保持所述拍摄元件，并且具有以与所述镜筒的外周的螺纹槽螺合的方式对应的螺纹部；以及粘接构件，位于所述镜筒的外周的螺纹槽与所述框体的螺纹部之间。所述螺纹槽设置于包含由所述多个透镜构成的光学系统的主平面与所述镜筒的外周交叉的位置的范围内。
本发明的移动体搭载上述的拍摄装置。
本发明的拍摄装置的制造方法，准备镜筒和框体，所述镜筒保持多个透镜，并且在筒状的外周具有螺纹槽，所述框体具有以与该镜筒的外周的螺纹槽螺合的方式对应的螺纹部，在所述螺纹槽以及所述螺纹部的至少一方上涂敷粘接构件，通过使所述螺纹槽以及所述螺纹部螺合来调整焦点位置，通过使所述粘接构件固化来固定所述镜筒以及所述框体的位置。所述螺纹槽设置于由所述多个透镜构成的光学系统的主平面与所述镜筒的外周交叉的位置。
附图说明
图1是表示一个实施方式的拍摄装置的结构例的框图。
图2是表示一个实施方式的拍摄装置的结构例的剖视图。
图3A是说明一个实施方式的拍摄装置的因温度变化而引起的旋转偏移的图。
图3B是说明一个实施方式的拍摄装置的因温度变化而引起的旋转偏移的图。
图4是说明一个实施方式的拍摄装置的旋转中心的图。
图5是表示一个实施方式的拍摄装置的光轴偏移量的图表。
图6是表示一个实施方式的拍摄装置的制造方法的流程图。
具体实施方式
在专利文献1所公开的方法中，在将搭载拍摄元件的基板和间隔件向安装基准面螺旋固定时，焦点位置有可能因螺钉的紧固力而发生变动，或者若多个螺钉未以均等的力被紧固，则光轴有可能发生倾斜。因此，在组装时需要注意。根据本发明的一个方式，能够提供能够容易地进行焦点调整且能够减少光轴偏移的拍摄装置、移动体、以及拍摄装置的制造方法。
以下，参照附图来说明本发明的一个实施方式。在各个图中，相同的符号表示相同或等同的结构构件。另外，在以下的说明中使用的图是示意性的。图面上的尺寸比例等不一定与现实情况一致。
如图1所示，本发明的一个实施方式的拍摄装置10可以搭载于移动体1。当拍摄装置10搭载于移动体1时，拍摄装置10可以拍摄移动体1周围的被拍摄体。拍摄装置10的拍摄图像例如用于移动体1周围的物体(人、车辆等)的检测。
移动体1例如可以包括车辆和航空器。车辆例如可以包括汽车、工业车辆、铁道车辆、生活车辆、行使在跑道的固定翼飞机等。汽车例如可以包括客车、卡车、公共汽车、摩托车、以及无轨电车等。工业车辆例如可以包括农业以及建设用的工业车辆等。工业车辆例如可以包括叉车、以及高尔夫球车等。农业用的工业车辆例如可以包括拖拉机、耕种机、移植机、收割扎束机、联合收割机、以及割草机等。建设用的工业车辆例如可以包括推土机、铲土机、铲车、吊车、翻斗车、以及压路机等。车辆可以包括靠人力行使的车辆。此外，车辆的分类并不限定于上述的例子。例如，汽车可以包括能够在道路上行驶的工业车辆。在多个分类中可以包括相同的车辆。航空器例如可以包括固定翼飞机以及旋转翼飞机等。
图1所示的拍摄装置10具有透镜单元100和拍摄元件200。
透镜单元100包括多个透镜等的光学构件。透镜单元100所具有的透镜例如可以是鱼眼透镜等的视角广的透镜。透镜单元100使被拍摄体像在拍摄元件200的受光面上成像。
拍摄元件200例如包括：CCD(Charge Coupled Device：电荷耦合器件)图像传感器、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互补金属氧化物半导体)图像传感器等。在拍摄元件200的受光面上排列有多个像素(受光元件)。拍摄元件200对在受光面上成像的被拍摄体像进行拍摄而生成拍摄图像。拍摄装置10可以向搭载于移动体1的ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)、显示器、导航装置等的外部装置输出拍摄到的图像。拍摄装置10也可以具有对拍摄图像实施白平衡调整处理、曝光调整处理、以及伽马校正处理等规定的图像处理的功能。
在图1中，虽然示出了拍摄装置10是具有由透镜单元100和拍摄元件200构成的一个拍摄系统的单眼摄像头的例子，但并不限定于此。拍摄装置10可以是具有多个拍摄系统，多个拍摄系统通过协作来从不同的视点对对象物进行拍摄的立体摄像头。在拍摄装置10是立体摄像头的情况下，例如，两个透镜单元100在移动体1的车宽方向上以光轴互相平行的方式横向排列地分开配置。因此，多个拍摄系统从不同视点拍摄大致相同的范围。拍摄装置10可以固定于车辆的前保险杠、挡泥板格栅、侧挡泥板、光源模块、发动机罩等。
接下来，参照图2对拍摄装置10的结构进行说明。
如图2所示，拍摄装置10具有：透镜单元100；拍摄元件200；框体300；搭载拍摄元件200的拍摄基板201。
透镜单元100具有：多个透镜101a～101e、镜筒110、间隔环120a～120d、以及保持器130。以下，在不区分透镜101a～101e的情况下，称为透镜101。另外，在不区分间隔环120a～120d的情况下，称为间隔环120。
透镜101a～101e沿光轴OA的方向排列。即，透镜101a～101e以各自的光轴与光轴OA一致的方式排列。以下，在从光轴方向俯视观察时，将与光轴方向正交的方向称为径向，将围绕光轴方向旋转的方向称为周向。
透镜101由玻璃、聚碳酸酯(PC)、环烯烃聚合物(COP)、环烯烃共聚物(COC)以及聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等树脂制成。
镜筒110是具有比多个透镜101a～105e大的开口111的筒状的构件。镜筒110将多个透镜101容纳在其内部空间中并进行保持。具体而言，当从开口111侧观察时，镜筒110按照透镜101e、透镜101d、透镜101c、透镜101b、以及透镜101a的顺序容纳透镜101a～101e。即，在多个透镜101中，透镜101e位于最靠开口111侧。另外，在多个透镜101中，透镜101a位于最远离开口111的一侧(以下，称为“底侧”。)。镜筒110以使镜筒110的中心轴与光轴OA大致一致的方式容纳多个透镜101。镜筒110例如由铝、不锈钢等制成。
镜筒110在外周具有螺纹槽114。框体300具有以与镜筒110的外周的螺纹槽114螺合的方式对应的螺纹部(螺纹牙)301。拍摄装置10具有位于镜筒110的外周的螺纹槽114与框体300的螺纹部301之间的粘接构件151。具体而言，镜筒110容纳于框体300，且在第一固定部150处通过螺纹固定而固定于框体300。在框体300的容纳镜筒110的容纳空间的内周面的与第一固定部150对应的位置形成有螺纹部301。另外，在镜筒110的外周面的与第一固定部150对应的位置形成有与螺纹部301螺合的螺纹槽114。在形成于框体300的容纳空间的内周面的螺纹部301以及形成于镜筒110的外周面的螺纹槽114的至少一方上涂敷有粘接构件151。粘接构件151例如是线膨胀系数较小的粘结剂。
通过一边使镜筒110沿周向旋转一边将镜筒110插入框体300的容纳空间，从而形成于框体300的容纳空间的内周面的螺纹部301与形成于镜筒110的外周面的螺纹槽114螺合，同时镜筒110被拧入框体300的容纳空间。在镜筒110的位置被调整到由多个透镜101成像的被拍摄体像在拍摄元件200的受光面上对焦的位置之后，将镜筒110与框体300粘接固定。在粘接构件151为热固化型粘接剂的情况下，通过使热固化型粘接剂固化，将镜筒110与框体300粘接固定。
滤波器202位于透镜单元100与拍摄元件200之间。滤波器202例如是UV(UltraViolet：紫外线)/IR(Infrared：红外线)截止滤波器、色彩滤波器、或者低通滤波器。滤波器202也可以是涂敷有AR(Anti Reflection：抗反射)涂层的玻璃板。滤波器202被支撑部203支撑。支撑部203支撑滤波器202。支撑部203具有密封结构，使得异物不会附着在拍摄元件200的受光面上。
在镜筒110的外周面上形成有向径向外侧突出的第一突出部112。在透镜单元100容纳于框体300的状态下，第一突出部112经由波形垫圈140与框体300抵接。伴随着镜筒110向框体300的容纳空间的插入，波形垫圈140被镜筒110的第一突出部112向镜筒110的插入方向推压。当通过镜筒110的旋转进行位置调整时，有时由于齿隙而难以进行细微的调整。关于这一点，由于被推压的波形垫圈140位于镜筒110的第一突出部112与框体300之间，因此能够减小齿隙。
在镜筒110的底侧的内周面上形成有向径向内侧突出的第二突出部113。第二突出部113处的镜筒110的内径小于位于最靠底侧的透镜101a的外径。因此，第二突出部113是保持透镜101a的保持体。
间隔环120是其外径与镜筒110的内径大致相同，且其内径与后述的透镜101的透镜部的外径大致相同的环状的构件。间隔环120是在镜筒110内保持透镜101的保持体。另外，间隔环120是调整透镜101之间的光轴方向的距离的间隔件。
间隔环120a位于透镜101a的物体侧(开口111侧)的面与透镜101b的图像侧(底侧)的面之间。间隔环120b位于透镜101b的物体侧的面与透镜101c的图像侧的面之间。间隔环120c位于透镜101c的物体侧的面。间隔环120d位于间隔环120c与透镜101d的图像侧的面之间。透镜101e与透镜101d的物体侧的面抵接。通过间隔环120a～120d来调整容纳于镜筒110的多个透镜101之间的光轴方向的间隔。
如上所述，镜筒110具有大于多个透镜101的外径的开口111。另外，镜筒110在底侧的内周面上具有向径向内侧突出且能够保持位于最靠底侧的透镜101a的第二突出部113。因此，透镜101a、间隔环120a、透镜101b、间隔环120b、透镜101c、间隔环120c、间隔环120d、透镜101d以及透镜101e依次从开口111侧插入到镜筒110内。
作为保持构件的保持器130与多个透镜101中的位于最靠开口111侧的透镜101e抵接，从开口111侧保持多个透镜101。保持器130包括：外周部131、以及抵接部132。
外周部131固定于镜筒110的外周面。例如，如图2所示，外周部131在比第一突出部112更靠开口111侧的第二固定部160固定于镜筒110的外周面。外周部131例如通过螺纹固定而固定于镜筒110。在该情况下，在镜筒110的外周面的与第二固定部160对应的位置形成有例如螺纹牙。另外，在外周部131的内周面的与第二固定部160对应的位置形成有与形成于镜筒110的外周面的螺纹牙螺合的螺纹槽。通过一边使保持器130沿周向旋转一边将保持器130沿光轴方向压入框体300中，从而将保持器130固定于镜筒110的外周面。
抵接部132从外周部131的开口111侧的端部向径向内侧延伸。在保持器130固定于镜筒110的外周面的状态下，抵接部132与位于最靠开口111侧的透镜101e抵接，从而将多个透镜101在光轴方向上保持。
拍摄元件200对经由透镜101入射的被拍摄体像进行拍摄。框体300保持拍摄元件200。
接下来，参照图3A和图3B对伴随着粘接构件151因温度变化而引起的热膨胀收缩的旋转偏移进行说明。粘接构件151因温度变化而膨胀或收缩。使用粘接构件151的热膨胀收缩量Δg和螺纹的标称直径M，通过下面的数学式(1)来表示因温度变化而引起的透镜单元100的旋转偏移量(透镜旋转角)θ。
[数学式1]
Figure BDA0003577426580000061
在本实施方式中，将标称直径(镜筒110的外径)M设为12毫米，将热膨胀收缩量Δg设为0.0022毫米。在该情况下，通过数学式(1)，透镜旋转角θ为0.021度。因此，假定随着粘接构件151的热膨胀收缩，透镜单元100最大倾斜0.021度的情况。图3B是对第一固定部150进行了放大的图。假定最差的情况，如图3B所示，在与螺纹抵接的状态下计算螺纹的间隙。但是，实际上，由于旋转抑制在起作用，因此认为不会发生这样的情况。
如图4所示，在本实施方式中，从拍摄元件200的传感器面到图像侧主点P的距离f按照空气换算距离为4.28毫米。第一固定部150中的螺纹的紧固位置(镜筒110与框体300的粘接固定位置)能够视为透镜单元100的旋转中心Q。理想的旋转中心是图像侧主点P。这是因为，如果将图像侧主点P作为旋转中心，则成像位置不变。假设最差的情况，如果将第一固定部150的螺纹的紧固位置作为螺纹的嵌合部的端部，则图像侧主点P与旋转中心Q之间的距离d为1.628毫米。另外，因温度变化引起的透镜旋转角θ为0.021度。
在图5中示出了在粘接构件151随着温度变化而引起的透镜旋转角θ为0.021度时的光轴偏移量。横轴是从拍摄元件200的传感器面到旋转中心Q的距离。纵轴是光轴偏移量。根据图5可知，通过将第一固定部150中的螺纹的紧固位置(即，旋转中心Q)设在图像侧主点P的附近，能够减小光轴偏移量。因此，如图2、4所示，第一固定部150中的镜筒110的外周的螺纹槽114设置在包含由多个透镜101构成的光学系统的主平面(通过图像侧主点P而与光轴OA垂直的平面)与镜筒110的外周交叉的位置的范围内。
例如，通过使多个透镜101中的最靠近拍摄元件200的透镜101a的图像侧的面位于透镜101的光轴OA上的、与镜筒110的外周的螺纹槽114和框体300的螺纹部301螺合的范围对应的范围，能够使旋转中心Q接近图像侧主点P，从而能够减小光轴偏移量。参照图5的图表，例如即使在将图像侧主点P与旋转中心Q之间的距离d设为上述的1.628毫米的情况下，也能够将光轴偏移量减少到0.24像素。在双眼透镜的情况下，光轴偏移量取0.24像素的2个平方和平均，变为0.034像素。
接下来，参照图6对拍摄装置10的制造方法进行说明。
在步骤S101中，准备保持多个透镜101且在筒状的外周具有螺纹槽114的镜筒110。另外，准备具有以与螺纹槽114螺合的方式对应的螺纹部301的框体300。螺纹槽114设置在由多个透镜101构成的光学系统的主平面与镜筒110的外周交叉的位置。
在步骤S102中，在螺纹槽114以及螺纹部301的至少一方上涂敷粘接构件151。
在步骤S103中，通过使螺纹槽114以及螺纹部301螺合，来调整焦点位置。最靠近拍摄元件200的透镜101a的图像侧的面位于透镜101的光轴OA上的、与镜筒110的外周的螺纹槽114和框体300的螺纹部301螺合的范围对应的范围内。
在步骤S104中，通过使粘接构件151固化，来固定镜筒110以及框体300的位置。
这样，在本实施方式中，拍摄装置10具有：镜筒110，保持多个透镜101且在筒状的外周具有螺纹槽114。另外，拍摄装置10具有：框体300，保持拍摄元件200，并具有以与镜筒110的外周的螺纹槽114螺合的方式对应的螺纹部301。因此，能够一边使螺纹部301与螺纹槽114螺合一边将镜筒110插入框体300的容纳空间，因此，能够容易地进行焦点调整。
另外，在本实施方式中，镜筒110的外周的螺纹槽114设置在包含由多个透镜101构成的光学系统的主平面与镜筒110的外周交叉的位置的范围内。另外，也可以将最接近拍摄元件200的透镜101a的图像侧的面配置在透镜101的光轴OA上的与螺纹槽114和螺纹部301螺合的范围对应的范围内。根据该结构，由于能够使旋转中心Q接近图像侧主点P，因此，能够减小光轴偏移量。
将上述的实施方式作为代表性的例子进行了说明，但本领域技术人员可知，在本发明中的主旨和范围内能够进行多种变更和置换。因此，本发明不应理解为受上述的实施方式的限制，并且能够在不脱离权利要求的范围的情况下进行各种变形或变更。
在本发明中，“第一”和“第二”等的记载是用于区别该结构的标识符。本发明中的“第一”以及“第二”等的记载所区分的结构能够交换该结构中的编号。例如，第一光学构件能够与第二光学构件交换作为标识符的“第一”和“第二”。能同时进行标识符的交换。在交换标识符之后也能够区分该结构。标识符可以删除。能用附图标记来区分删除了标识符的结构。仅基于本发明中的“第一”以及“第二”等标识符的记载，不可以用于对该结构的顺序的解释以及存在小的编号的标识符的依据。
附图标记的说明：
1 移动体
10 拍摄装置
100 透镜单元
101、101a、101b、101c、101d、101e 透镜
102 透镜部
103 平面部
110 镜筒
111 开口
112 第一突出部
113 第二突出部(保持体)
114 螺纹槽
120、120a、120b、120c、120d 间隔环(保持体)
130 保持器(保持构件)
131 外周部
132 保持部
140 波形垫圈
150 第一固定部
151 粘接构件
160 第二固定部
200 拍摄元件
201 拍摄基板
202 滤波器
203 支撑部
300 框体
301 螺纹部

Claims (4)

1.一种拍摄装置，其中，
具有：
镜筒，保持多个透镜，并且在筒状的外周具有螺纹槽；
拍摄元件，对经由所述透镜入射的被拍摄体像进行拍摄；
框体，保持所述拍摄元件，并且具有以与所述镜筒的外周的螺纹槽螺合的方式对应的螺纹部；以及
粘接构件，位于所述镜筒的外周的螺纹槽与所述框体的螺纹部之间，
所述螺纹槽设置于包含由所述多个透镜构成的光学系统的主平面与所述镜筒的外周交叉的位置的范围内。
2.如权利要求1所述的拍摄装置，其中，
所述多个透镜中的最靠近所述拍摄元件的透镜的图像侧的面位于所述透镜的光轴上的、与所述镜筒的外周的螺纹槽和所述框体的螺纹部螺合的范围对应的范围内。
3.一种移动体，搭载权利要求1或2所述的拍摄装置。
4.一种拍摄装置的制造方法，其中，
准备镜筒和框体，所述镜筒保持多个透镜，并且在筒状的外周具有螺纹槽，所述框体具有以与该镜筒的外周的螺纹槽螺合的方式对应的螺纹部，
在所述螺纹槽以及所述螺纹部的至少一方上涂敷粘接构件，
通过使所述螺纹槽以及所述螺纹部螺合来调整焦点位置，
通过使所述粘接构件固化来固定所述镜筒以及所述框体的位置，
所述螺纹槽设置于由所述多个透镜构成的光学系统的主平面与所述镜筒的外周交叉的位置。
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