JP2018120019A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度に光軸調整が可能かつ組立容易な撮像装置を提供する。
【解決手段】撮像部を搭載する基板と、レンズを保持するレンズ鏡筒と、前記レンズ鏡筒を保持し、前記基板と連結されたホルダと、前記基板を光軸に垂直な第１方向に付勢する第１弾性体と、を備える撮像装置を採用する。
【選択図】図４

Description

本発明の一態様は、撮像装置等に関する。

レンズ鏡筒と、撮像素子を搭載した基板を有する撮像装置では、撮像素子に対してレンズ鏡筒の位置を調整し、光軸を調整する必要がある。光軸調整の方法として、例えば特許文献１では、撮像素子の位置を嵌合により位置ずれしないように固定する構成を採用している。また、特許文献２にも、レンズと撮像素子との位置決め固定の手段について開示されている。

特開２０１２−７４９３４号公報 特開２０１２−１１３１８５号公報

ところで、近年、自動車などに用いられる撮像装置では、従来よりもさらに高精度に光軸を調整可能であり、位置ずれが生じないような構成が要求されている。しかしながら、上記従来の撮像装置では、高精度に光軸を調整することが容易ではなかった。

本発明は、上記の課題などを解決するために次のような手段を採る。なお、以下の説明において、発明の理解を容易にするために図面中の符号等を括弧書きで付記するが、本発明の各構成要素はこれらの付記したものに限定されるものではなく、当業者が技術的に理解しうる範囲にまで広く解釈されるべきものである。

本発明の一の手段は、
撮像部を搭載する基板（４）と、
レンズを保持するレンズ鏡筒（３）と、
前記レンズ鏡筒を保持し、前記基板と連結されたホルダ（１）と、
前記基板を光軸に垂直な第１方向に付勢する第１弾性体（５ｇ）と、を備える、
撮像装置である。

上記構成の撮像装置では、光軸に対して垂直な方向に、高精度かつ安定的に、光軸を調整することが可能となる。

上記撮像装置において、好ましくは、
前記基板を光軸方向前方に付勢する第２弾性体（５ｆ）をさらに備える。

上記構成の撮像装置によれば、光軸に垂直な方向だけでなく、光軸方向にも付勢されながら基板が保持されるため、より高精度かつ安定的に、光軸を調整することが可能となる。

上記撮像装置において、好ましくは、
前記ホルダに固定されるとともに、前記第１弾性体と前記第２弾性体とを有するプレート（５）を備える。

上記構成の撮像装置によれば、１枚のプレートに第１弾性体と第２弾性体とが形成されているため、比較的安価かつ簡易な構成で、高精度に光軸を調整可能な構成とすることができる。

上記撮像装置において、好ましくは、
前記プレートが金属である。

上記構成の撮像装置によれば、基板に搭載された電子部品から発せられる電磁ノイズを外部に漏れることを防止しやすい構成とすることができる。また、外部から、電子部品にノイズが混入し、撮像した画像の画質が低下することを防止することなどが可能となる。

上記撮像装置において、好ましくは、
前記ホルダは、外側に突出したフック部を有し、
前記プレートは、前記フック部が挿入される孔部を有し、
前記フック部と前記孔部とにより、前記ホルダと前記プレートとが嵌合される。

上記構成の撮像装置によれば、フック嵌合により、ホルダとプレートとの組立が容易になる。また、接着剤を使用せずにホルダとプレートとを連結することが可能となり、組立後に解体して再度組み立てることが容易になる。さらに、光軸方向の付勢力が与えられた状態では、プレートの位置がより安定するため、より好ましい。

上記撮像装置において、好ましくは、
前記基板を光軸に垂直な第２方向（Ｙ軸方向）に移動自在に支持する第１位置調整具（１ｄまたは１ｅ）と、
前記基板を光軸に垂直な第３方向（Ｘ軸方向）に移動自在に支持する第２位置調整具（１ｆ）と、を備え、
前記第１方向、前記第２方向、及び前記第３方向がそれぞれ異なる方向である。

上記構成の撮像装置によれば、光軸に垂直な第２方向と第３方向とからなる平面で、基板を自在に位置調整することができる。また、第２方向と第３方向とからなる平面において斜め方向に基板が付勢されているため、光軸に垂直な平面における基板の位置を、より安定させることができる。

上記撮像装置において、好ましくは、
前記基板を前記第２方向に移動自在に支持する第３位置調整具（１ｄまたは１ｅ）をさらに有し、
前記基板は、第１辺（Ｙ軸に伸びる辺）と、前記第１辺に対して略垂直な第２辺（Ｘ軸に伸びる辺）とを有し、
前記第１辺（Ｙ軸方向）には、前記第１位置調整具と前記第３位置調整具（１ｄ及び１ｅ）とが接し、
前記第２辺（Ｘ軸方向）には、前記第２位置調整具が接する（１ｆ）。

上記構成の撮像装置によれば、第１辺が２つの位置調整具に接するため、第１位置調整具と第３位置調整具との位置を変化させることで、基板の回転位置を調整しやすい構成とすることができる。

光軸方向前方から見た撮像装置の外観斜視図。 光軸方向後方から見た撮像装置の外観斜視図。 光軸方向前方から見た撮像装置の分解斜視図。 光軸方向後方から見た撮像装置の分解斜視図。 光軸方向前方から見た撮像装置の平面図。 光軸方向後方から見た撮像装置の平面図。 図５のＡ−Ａの位置における撮像装置の断面図。 図５のＢ−Ｂの位置における撮像装置の断面図。

本発明の撮像装置は、撮像素子を搭載した基板が、複数の板バネを有するプレートにより光軸に垂直な複数方向に付勢されながら保持されるとともに、位置調整ネジにより光軸位置を調整可能な構成としている点が特徴の一つである。

本発明に係る実施形態について、以下の構成に従って説明する。ただし、以下で説明する実施形態はあくまで本発明の一例にすぎず、本発明の技術的範囲を限定的に解釈させるものではない。なお、各図面において、同一の構成要素には同一の符号を付しており、その説明を省略する場合がある。
１．実施形態
２．補足事項

＜１．実施形態＞
本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１及び図２は本実施形態の撮像装置の外観斜視図であり、図１は光軸方向前方から見た図、図２は光軸方向後方から見た図である。図３及び図４は本実施形態の撮像装置の各構成を示した分解斜視図であり、図３は光軸方向前方から見た図、図４は光軸方向後方から見た図である。図５及び図６は、本実施形態の撮像装置の平面図であって、図５は光軸方向前方から見た図、図６は光軸方向後方から見た図である。図７は、図５のＡ−Ａの位置における撮像装置の断面図である。図８は、図５のＢ−Ｂの位置における撮像装置の断面図である。

なお、本明細書では、レンズの中心位置であって、撮像素子に入射する光の中心位置を「光軸」と称し、図中では「Ｃ」として示している。レンズに対して撮像素子とは反対側に位置する撮像対象を「被写体」と称する。レンズに対して被写体が位置する方向を、「光軸方向の前方」または「被写体側」と称することがある。レンズに対して撮像素子が位置する方向を、「光軸方向の後方」または「撮像素子側」と称することがある。また、各図には、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸を示している。Ｚ軸は、光軸の延びる方向と平行な方向である。

主に図１〜図４に示されるように、本実施形態の撮像装置は、ホルダ１、付勢部材２、レンズ鏡筒３、基板４、及びプレート５を含んで構成される。

＜ホルダ１＞
ホルダ１は、付勢部材２、及びレンズ鏡筒３を保持する。ホルダ１は開口部１ａを有しており、この開口部１ａの径方向内側の内周位置に、付勢部材２、及びレンズ鏡筒３が保持される。ホルダ１は、開口部１ａの径方向内側の、図７及び図８に示された「Ｄ」の位置にネジ山を有する。このネジ山は、レンズ鏡筒３が径方向内側の「Ｄ」の位置に有するネジ山とねじ嵌合する。径方向において、ホルダ１とレンズ鏡筒３との間には、付勢部材２が配置される。

ホルダ１は、連結ネジ６ａ及び６ｂにより基板４に連結される。具体的には、連結ネジ６ａ及び６ｂは、光軸方向後方から前方に向かって、基板４のネジ孔４ｂ及び４ｃを貫通してホルダ１のネジ孔にそれぞれ挿入される。なお、ホルダ１と基板４とは、ネジ以外の手段で連結されてもよい。

ホルダ１は、外部に突出したフック部１ｂ、１ｃ、及び１ｇを有しており、フック部１ｂ、１ｃ、及び１ｇによりプレート５と連結される。具体的には、フック部１ｂ、１ｃ、及び１ｇは、それぞれプレート５の孔部５ｃ２、５ｄ２、及び５ｅ２に挿入され嵌合する。フック部１ｂ、１ｃ、及び１ｇは、少なくとも、光軸方向前方の位置において、孔部５ｃ２、５ｄ２、及び５ｅ２の光軸方向後方の端面と接する。これにより、ホルダ１に対してプレート５が、光軸方向後方に移動することが規制される。また、後述するように、ホルダ１は、プレート５の板バネ部５ｆにより間接的に、光軸方向前方に付勢され、これによって、ホルダ１は、板バネ部５ｆにより光軸方向前方に付勢されながら、プレート５と連結される。このように、フック部１ｂ、１ｃ、及び１ｇが孔部５ｃ２、５ｄ２、及び５ｅ２に挿入されて嵌合する構成とすることで、ホルダ１とプレート５とを、接着剤を使用することなく、または接着剤の使用量を減少させながら、安定的に連結することができる。特に、接着剤を使わずにホルダ１とプレート５とを嵌合させた構成では、組立後に解体して再度組み立てることが容易となるため、好ましい。

なお、フック部１ｂ、１ｃ、及び１ｇは、孔部５ｃ２、５ｄ２、及び５ｅ２と、光軸方向以外の方向において接していてもよい。このように、複数の方向でフック部１ｂ、１ｃ、及び１ｇと、孔部５ｃ２、５ｄ２、及び５ｅ２とが接するようにホルダ１とプレート５とが連結していると、より強固にホルダ１とプレート５とが連結される。

＜位置調整ネジ１ｄ、１ｅ、１ｆ＞
ホルダ１は、位置調整ネジ１ｄ、１ｅ、及び１ｆがそれぞれ挿入される貫通孔を有する。位置調整ネジ１ｄ及び１ｅは、図６に示されるように、ＸＹ平面において、Ｘ軸方向に異なる位置で、Ｙ軸方向に向かって延び、基板４に接する。位置調整ネジ１ｄ及び１ｅは、基板４のＸ軸方向に延びる辺の端面に接する（図７の「Ｅ」の位置）。また、位置調整ネジ１ｆは、図６に示されるように、ＸＹ平面において、Ｘ軸方向に向かって延び、基板４に接する。位置調整ネジ１ｆは、基板４のＹ軸方向に延びる辺の端面に接する。

ＸＹ平面におけるホルダ１の位置は、位置調整ネジ１ｄ、１ｅ、及び１ｆにより調整される。ホルダ１に対する基板４の具体的な位置調整については後述する。位置調整ネジ１ｄ及び１ｅは、本発明の「第１位置調整具」及び「第３位置調整具」の一例である。位置調整ネジ１ｆは、本発明の「第２位置調整具」の一例である。

＜レンズ鏡筒３＞
レンズ鏡筒３は、光軸方向に伸びる円筒状の部材である。レンズ鏡筒３は、レンズ３ａを含む１以上の光学部材を保持する。

レンズ鏡筒３に保持される光学部材には、レンズ３ａの他に、レンズ、スペーサ、口径板、及び光学フィルタ（図示省略）などが含まれる。レンズ３ａを含むレンズは、ガラスまたはプラスチック等の透過性を有する素材で形成され、光軸方向前方からの光を屈折させながら光軸方向後方に透過させる。スペーサは、光軸方向に適度な厚みを有する円板状の部材であり、各レンズの光軸方向の位置を調整する。スペーサは、光軸を含む中心部に開口部を有する。口径板は、通過する光の最外位置を決める。光学フィルタは、所定の波長の光を抑制または遮蔽する。光学フィルタは、例えば、通過する赤外線を抑制する赤外線カットフィルタなどが含まれる。これらの光学部材の数は、任意に変更可能である。

レンズ鏡筒３は、径方向外側の外周位置である、図７及び図８のＤの位置に、ネジ山を有する。このネジ山は、ホルダ１の開口部１ａの径方向内側に形成されたネジ山と嵌合する。ホルダ１に対してレンズ鏡筒３を回転させることで、ホルダ１に対するレンズ鏡筒３のねじ込み量が変化する。後述するように、ホルダ１に対して、撮像素子４ａが搭載された基板４が光軸方向に固定されるため、ホルダ１に対するレンズ鏡筒３のねじ込み量を変化させることで、撮像素子４ａに対するレンズ鏡筒３（より具体的にはレンズ３ａ）の光軸方向の位置が変化する。これによりピントを調整することができる。

＜付勢部材２＞
付勢部材２は、例えば円筒状のリングバネなどであって、径方向において、レンズ鏡筒３とホルダ１との間に配置される。具体的には、付勢部材２は、レンズ鏡筒３の径方向外側であって、ホルダ１の径方向内側に配置される。付勢部材２は、光軸方向前方の端部がホルダ１と接し、光軸方向後方の端部がレンズ鏡筒３と接する。付勢部材２は、ホルダ１とレンズ鏡筒３とが互いに離れる方向に付勢する。これにより、ホルダ１とレンズ鏡筒３とのねじ嵌合が空間的に余裕を有していたとしても、ホルダ１とレンズ鏡筒３とが安定的に連結される。なお、付勢部材２は、リングバネ以外の、板バネなどの付勢部材に置き換えられても良い。

＜基板４＞
基板４は、リジッド基板であって、撮像素子４ａを含む電子部品が搭載される。撮像素子４ａは、照射された光を電気信号に変換する光電変換素子であり、例えばＣ−ＭＯＳセンサやＣＣＤなどであるが、これらに限定されるものではない。なお、撮像素子４ａは本発明の「撮像部」の一例である。また、撮像装置においては、撮像素子４ａ以外の撮像機能を要する撮像部を採用してもよい。

図８に示されるように、基板４の光軸方向前方の面は、ホルダ１の光軸方向後方の面に接しており、連結ネジ６ａ及び６ｂにより互いに連結される。図２及び図７に示されるように、基板４は、プレート５の板バネ部５ｇに接しており、これによりＸ軸及びＹ軸に対して斜めの方向に付勢される。基板４は略矩形状であるが、板バネ部５ｇと接する位置がＸＹ平面の斜め方向に切り欠かれており、板バネ部５ｇと面で接する。また、図７に示されるように、基板４は、プレート５の板バネ部５ｆにより、光軸方向後方から前方に向かって付勢される。基板４は、位置調整ネジ１ｄ〜１ｆに接している。

＜プレート５＞
プレート５は、板状の金属で形成される。プレート５は、基板４の光軸方向後方に配置され、ホルダ１に連結される。

具体的には、図３及び図４に示されるように、プレート５は、ＸＹ平面に延びる板状部材であり、Ｚ軸方向に延びる屈曲部５ｃ、５ｄ、及び５ｅを有する。屈曲部５ｃ〜５ｅは、それぞれＸＺ平面に延びる板状の部材であり、それぞれ孔部５ｃ２、５ｄ２、及び５ｅ２を有する。孔部５ｃ２、５ｄ２、及び５ｅ２には、それぞれホルダ１のフック部１ｂ、１ｃ、及び１ｇが挿入される。

プレート５は、光軸を含む中心部近傍に、板バネ部５ｆを有する。板バネ部５ｆは、図７に示されるように、基板４の光軸方向後方に接する。板バネ部５ｆは、光軸方向後方から前方に向かって、基板４を付勢する。板バネ部５ｆは、本発明の「第２弾性体」の一例である。

プレート５は、平面視において矩形状であり、その角部に板バネ部５ｇを有する。板バネ部５ｇは、Ｘ軸及びＹ軸の双方に対して４５度の角度を有する板状部分であり、基板４に接する。これにより、基板４は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に略均等に付勢力が与えられる。板バネ部５ｇは、本発明の「第１弾性体」の一例である。

プレート５は、連結ネジ６ａ及び６ｂよりも大きな径の貫通孔５ａ及び５ｂを有する。連結ネジ６ａ及び６ｂは、組立工程において、光軸方向後方から貫通孔５ａ及び５ｂを通して視認される、基板４のネジ孔４ｂ及び４ｃに挿入される。

プレート５は、基板４の電子部品から発せられる電磁ノイズなどが外部に漏れることを防止したり、外部からノイズが混入することを抑制したりする機能を有する。そのため、プレート５はシールドプレートとも呼ばれる。また、プレート５に加え、ホルダ１が金属で形成されると、基板４の電子部品から発せられる電磁ノイズなどが外部に漏れることを全方位で抑制することができるため、より好ましい。

＜光軸調整及びピント調整＞
上記構成の撮像装置では、以下のように光軸調整及びピント調整が行われる。

ホルダ１とレンズ鏡筒３とは、図７及び図８のＤの位置で互いにねじ嵌合により連結されているため、ホルダ１に対してレンズ鏡筒３を回転させることでねじ込み量が変化し、ホルダ１とレンズ鏡筒３との光軸方向の位置が変化する。一方、ホルダ１に対して、撮像素子４ａを搭載する基板４は光軸方向に固定されている。よって、ホルダ１に対してレンズ鏡筒３を回転させることでレンズ鏡筒３と撮像素子４ａとの距離が変化し、ピントの調整が行われる。このとき、ホルダ１とレンズ鏡筒３との間には付勢部材２が配置されているため、ホルダ１とレンズ鏡筒３とは、ねじ嵌合であるが、がたつき無く安定的に連結される。

基板４は、ホルダ１と連結されて位置固定されたプレート５により付勢されながら保持される。具体的には、基板４は、プレート５の板バネ部５ｆにより光軸方向の前方に向かって付勢される。また、基板４は、プレート５の板バネ部５ｇにより光軸に垂直なＸＹ平面において斜め方向に付勢される。さらに、基板４は、位置調整ネジ１ｄ、１ｅ、及び１ｆにより、ＸＹ平面における位置が調整される。プレート５に対する基板４のＸＹ平面における位置が変化すると、基板４とレンズ鏡筒３（つまりレンズ３ａ）との相対位置が変化するため、位置調整ネジ１ｄ、１ｅ及び１ｆによる基板４の位置調整により、光軸位置の調整が行われる。

より具体的には、位置調整ネジ１ｄ及び１ｅのねじ込み量により、基板４のＹ軸方向の位置が変化する。一方、位置調整ネジ１ｆのねじ込み量により、基板４のＸ軸方向の位置が変化する。さらに、位置調整ネジ１ｄと１ｅのねじ込み量のバランスを変化させると、基板４がＸＹ平面において回転するように移動する。このとき、基板４は、板バネ部５ｇにより付勢されているため、安定的に光軸位置の調整を行うことができる。

このように、本実施形態の撮像装置では、基板４が板バネ部５ｇにより光軸に垂直な方向に付勢されているため、高精度かつ安定的に、光軸を調整することができる。

また、板バネ部５ｆにより基板４が光軸方向前方に付勢されているため、より高精度かつ安定的に光軸を調整することができる。

また、プレート５が板バネ部５ｆ及び５ｇを備える構成であるため、基板４を付勢しながら支持する板バネを別部材として備える必要がなく、比較的安価かつ簡易な構成にすることができる。

＜２．補足事項＞
以上、本発明の実施形態についての具体的な説明を行った。上記説明では、あくまで一実施形態としての説明であって、本発明の範囲はこの一実施形態に留まらず、当業者が把握可能な範囲にまで広く解釈されるものである。

実施形態では、ホルダ１とレンズ鏡筒３とはねじ嵌合していたが、ねじ嵌合に代えてカム嵌合する構成としても良い。

本発明の撮像装置は、特に高精度に光軸の調整を行う必要がある、自動車などに搭載される車載用の撮像装置として特に有用である。

本発明は、車載用の撮像装置などとして好適に利用される。

１…ホルダ
１ａ…開口部
１ｂ、１ｃ、１ｇ…フック部
１ｄ〜１ｆ…位置調整ネジ
２…付勢部材
３…レンズ鏡筒
３ａ…レンズ
４…基板
４ａ…撮像素子
４ｂ、４ｃ…ネジ孔
５…プレート
５ａ、５ｂ…貫通孔
５ｃ〜５ｅ…屈曲部
５ｃ２〜５ｅ２…孔部
５ｆ…板バネ部
５ｇ…板バネ部
６ａ、６ｂ…連結ネジ

Claims (7)

1. 撮像部を搭載する基板と、
   レンズを保持するレンズ鏡筒と、
   前記レンズ鏡筒を保持し、前記基板と連結されたホルダと、
   前記基板を光軸に垂直な第１方向に付勢する第１弾性体と、を備える、
   撮像装置。
2. 前記基板を光軸方向前方に付勢する第２弾性体をさらに備える、
   請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記ホルダに固定されるとともに、前記第１弾性体と前記第２弾性体とを有するプレートを備える、
   請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記プレートが金属である、
   請求項３に記載の撮像装置。
5. 前記ホルダは、外側に突出したフック部を有し、
   前記プレートは、前記フック部が挿入される孔部を有し、
   前記フック部と前記孔部とにより、前記ホルダと前記プレートとが嵌合される、
   請求項３または請求項４に記載の撮像装置。
6. 前記基板を光軸に垂直な第２方向に移動自在に支持する第１位置調整具と、
   前記基板を光軸に垂直な第３方向に移動自在に支持する第２位置調整具と、を備え、
   前記第１方向、前記第２方向、及び前記第３方向がそれぞれ異なる方向である、
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の撮像装置。
7. 前記基板を前記第２方向に移動自在に支持する第３位置調整具をさらに有し、
   前記基板は、第１辺と、前記第１辺に対して略垂直な第２辺とを有し、
   前記第１辺には、前記第１位置調整具と前記第３位置調整具とが接し、
   前記第２辺には、前記第２位置調整具が接する、
   請求項６に記載の撮像装置。

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