(57)【要約】【課題】撮像装置に用いられるレンズ保持機構において、高い防水性とレンズの位置ずれ抑制機能を有しつつ、安価かつ省スペースな構成とする。【解決手段】レンズ保持機構において、光軸を中心として設けられたレンズを保持するレンズ鏡筒と、前記レンズ鏡筒と径嵌合して前記レンズ鏡筒を保持するレンズフランジと、前記レンズ鏡筒と前記レンズフランジとの間に配置されたシール部材と、を備え、前記レンズフランジは、前記シール部材と当接する第１当接面を有し、前記レンズ鏡筒は、前記シール部材と当接する第２当接面及び第３当接面を有し、前記第１当接面及び前記第２当接面の少なくとも一方は、前記光軸に対して傾斜を有しており、前記第３当接面は、前記シール部材と前記レンズフランジとの間で、前記光軸方向の付勢力を与えるよう形成された構成とする。【選択図】図６
2020016829.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸を中心として設けられたレンズを保持するレンズ鏡筒と、
前記レンズ鏡筒と径嵌合して前記レンズ鏡筒を保持するレンズフランジと、
前記レンズ鏡筒と前記レンズフランジとの間に配置されたシール部材と、を備え、
前記レンズフランジは、前記シール部材と当接する第１当接面を有し、
前記レンズ鏡筒は、前記シール部材と当接する第２当接面及び第３当接面を有し、
前記第１当接面及び前記第２当接面の少なくとも一方は、前記光軸に対して傾斜を有しており、
前記第３当接面は、前記シール部材と前記レンズフランジとの間で、前記光軸方向の付勢力を与えるよう形成されている、
レンズ保持機構。
【請求項２】
前記レンズ鏡筒と前記レンズフランジとは、ねじ嵌合により径嵌合しており、
前記シール部材は、前記レンズ鏡筒と前記レンズフランジとがねじ嵌合した箇所よりも結像側に配置される、
請求項１に記載のレンズ保持機構。
【請求項３】
前記第１当接面は、結像側に向かって広がる傾斜面であり、
前記第２当接面は、結像側に向かって狭まる傾斜面であり、
前記第３当接面は、前記シール部材に対して結像側に配置される、
請求項１または請求項２に記載のレンズ保持機構。
【請求項４】
前記第１当接面は、前記光軸に対する内角が４５°以下となる傾斜面を有し、
前記第２当接面は、前記光軸に対する内角が４５°以下となる傾斜面を有する、
請求項３に記載のレンズ保持機構。
【請求項５】
前記第１当接面及び前記第２当接面は、略同じ内角の傾斜面を有する、
請求項４に記載のレンズ保持機構。
【請求項６】
前記シール部材は、断面が円形で円環状に形成されている、
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のレンズ保持機構。
【請求項７】
前記第１当接面が前記光軸に対して傾斜を有しており、
前記第２当接面は前記光軸に略水平である、
請求項１に記載のレンズ保持機構。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のレンズ保持機構と、
前記レンズ鏡筒に対して結像側に配置された撮像素子と、を備える、
撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、レンズ保持機構等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、レンズを保持するレンズ鏡筒と、レンズ鏡筒を保持するケースまたはレンズフランジとを備えるレンズ保持機構において、防水性や防塵性を高めるためのシール部材（またはＯリング）を備える構成とするものがある。一方で、このようなレンズ保持機構では、撮像素子に対する結像位置を適切に調整するためにレンズの位置を調整する機構、及び調整したレンズの位置を保持する機構が、従来から存在する。特に近年では、省スペースかつ省コストでのレンズ保持機構、及びそのようなレンズ保持機構を備えた撮像装置のために、種々の構成が検討されている。このような従来の構成として、例えば特許文献１及び２に記載された構成があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2012-118405号公報
【特許文献２】特開2011-059396号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来の構成では、安価かつ省スペースで、十分な防水性とレンズの位置ずれ抑制機能を有する構成として不十分な点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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。
【０００６】
本発明の一の手段は、
光軸を中心として設けられたレンズを保持するレンズ鏡筒（１）と、
前記レンズ鏡筒と径嵌合して前記レンズ鏡筒を保持するレンズフランジ（３）と、
前記レンズ鏡筒と前記レンズフランジとの間に配置されたシール部材（２）と、を備え、
前記レンズフランジは、前記シール部材と当接する第１当接面（３ａ）を有し、
前記レンズ鏡筒は、前記シール部材と当接する第２当接面（１ａ）及び第３当接面（１ｂ）を有し、
前記第１当接面（３ａ）及び前記第２当接面（１ａ）の少なくとも一方は、前記光軸に対して傾斜を有しており、
前記第３当接面（１ｂ）は、前記シール部材と前記レンズフランジとの間で、前記光軸方向の付勢力を与えるよう形成されている、
レンズ保持機構である。
【０００７】
上記構成のレンズ保持機構によれば、第１当接面及び第２当接面の少なくとも一方が光軸に対して傾斜を有し、さらに第３当接面を有する構成としているため、シール部材を介して、レンズ鏡筒とレンズフランジとの間で光軸方向の付勢力を発生させることができる。これにより、レンズフランジに対するレンズ鏡筒の位置ずれ及びがたつきを抑制することができる。当該レンズ保持機構を含む撮像装置では、撮像素子に対して結像位置がずれ、ピントのずれが発生することを抑制することができる。さらに、複雑な形状のシール部材を用いる必要がないため、比較的安価かつ省スペースな構成とすることができる。
【０００８】
上記レンズ保持機構において、好ましくは、
前記レンズ鏡筒と前記レンズフランジとは、ねじ嵌合により径嵌合しており（Ｄ）、
前記シール部材は、前記レンズ鏡筒と前記レンズフランジとがねじ嵌合した箇所よりも結像側に配置される。
【０００９】
上記構成のレンズ保持機構によれば、ねじ嵌合の箇所で発生した摩耗粉などがシール部材によって密封された箇所に侵入することを防止することができる。これにより、防塵性を高めた構成とすることができる。
【００１０】
上記レンズ保持機構において、好ましくは、
前記第１当接面（３ａ）は、結像側に向かって広がる傾斜面であり、
前記第２当接面（１ａ）は、結像側に向かって狭まる傾斜面であり、
前記第３当接面（１ｂ）は、前記シール部材に対して結像側に配置される。
【００１１】
上記構成のレンズ保持機構によれば、シール部材によって、レンズ鏡筒がレンズフランジに対して光軸方向の結像側に付勢され、レンズ鏡筒とレンズフランジとの間の隙間を無くし、効果的にがたつきを防止することができる。また、ピントのずれを効果的に抑制することができる。
【００１２】
上記レンズ保持機構において、好ましくは、
前記第１当接面は、前記光軸に対する内角が４５°以下となる傾斜面を有し、
前記第２当接面は、前記光軸に対する内角が４５°以下となる傾斜面を有する。
【００１３】
上記構成のレンズ保持機構によれば、シール部材が主に光軸方向と光軸に垂直な方向とにバランスよく付勢力を与えるため、レンズ鏡筒とレンズフランジとの間のがたつきを防止しながら、適切な防水性を得る構成にすることができる。また、ピントのずれを効果的に抑制することができる。
【００１４】
上記レンズ保持機構において、好ましくは、
前記第１当接面及び前記第２当接面は、略同じ内角の傾斜面を有する。
【００１５】
上記構成のレンズ保持機構によれば、シール部材からレンズ鏡筒及びレンズフランジに与える付勢力のバランスが取れるため、より効果的にレンズ鏡筒とレンズフランジとの間のがたつきを防止することができる。また、ピントのずれをより効果的に抑制することができる。
【００１６】
上記レンズ保持機構において、好ましくは、
前記シール部材は、断面が円形で円環状に形成されている。
【００１７】
上記構成のレンズ保持機構によれば、単純な形状のシール部材を用いて、安価かつ省スペースで、レンズ鏡筒とレンズフランジとの間のがたつきを防止し、ピントのずれを抑制した構成とすることができる。
【００１８】
上記レンズ保持機構において、好ましくは、
前記第１当接面が前記光軸に対して傾斜を有しており、
前記第２当接面は前記光軸に略水平である。
【００１９】
また、本発明は、上記いずれかのレンズ保持機構と、
前記レンズ鏡筒に対して結像側に配置された撮像素子と、を備える撮像装置を含む。
【００２０】
上記構成の撮像装置によれば、安価かつ省スペースで、レンズ鏡筒とレンズフランジとの間のがたつきを防止し、ピントのずれを抑制した構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、実施形態の撮像装置をフロント側から見た外観斜視図である。
【図２】図２は、実施形態の撮像装置をリア側から見た外観斜視図である。
【図３】図３は、実施形態の撮像装置をフロント側から見た分解斜視図である。
【図４】図４は、実施形態の撮像装置をリア側から見た分解斜視図である。
【図５】図５は、実施形態の撮像装置の断面図である。
【図６】図６は、図５の断面図におけるシール部材近傍の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の撮像装置は、レンズ保持機構に特徴があり、特にレンズフランジとレンズ鏡筒との間にシール部材が配置されており、シール部材に接するレンジフランジ及びレンズ鏡筒の構成に特徴がある。本発明の具体的な構成例としての実施形態について、以下の構成にしたがって説明する。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．本発明の特徴
３．補足事項
【００２３】
なお、本明細書では、撮像装置に搭載された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」と称する。光軸を基準に、レンズに対して撮像素子が配置する側を「結像側」、「リア側」、「撮像素子側」または「光軸方向後方」ということがある。逆に、光軸を基準に、撮像素子に対して撮像対象である被写体が位置する側を、「被写体側」、「フロント側」または「光軸方向前方」ということがある。また、各図面には、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を示している。レンズの光軸に平行な軸であって、被写体側から結像側に向かう軸を「ｚ軸」と定義する。ｚ軸に垂直な平面において互いに垂直になる軸を「ｘ軸」及び「ｙ軸」と定義する。以下、ｚ軸の矢印方向をｚ軸＋側、矢印とは逆方向をｚ軸−側と呼ぶことがあり、その他の軸についても同様である。
【００２４】
＜１．実施形態＞
本発明の一実施形態について、図１〜図６を参照しながら説明する。図１及び図２は撮像装置の外観斜視図であって、図１はフロント側、図２はリア側から見た図である。図３及び図４は撮像装置の分解斜視図であって、図３はフロント側、図４はリア側から見た図である。図５は、撮像装置の断面図である。図６は、図５のシール部材２近傍の拡大図である。
【００２５】
図示されるように、本実施形態の撮像装置は、レンズ鏡筒１、シール部材２、レンズフランジ３、及び基板５を含んで構成される。レンズ鏡筒１、シール部材２、及びレンズフランジ３を含む構成を「レンズ保持機構」と称する。つまり、レンズ保持機構と、撮像素子が搭載された基板とを含む構成が、撮像装置である。
【００２６】
＜レンズ鏡筒１＞
レンズ鏡筒１は、レンズを含む１以上の光学部材を保持し、光軸方向に伸びる円筒状の部材である。レンズ鏡筒１に保持される光学部材には、１以上のレンズの他に、スペーサ、口径板、及び光学フィルタなどが含まれる。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、被写体側からの光を屈折させながら結像側に透過させる。スペーサは、光軸方向に適度な厚みを有する板状で円環状の部材であり、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及び種類は、任意に変更可能である。レンズ鏡筒１を透過した光は、撮像素子５１の位置で結像する。
【００２７】
レンズ鏡筒１は、外周に螺旋状のねじ部１ｃを有する（図５参照）。ねじ部１ｃは、レンズフランジ３の内周のねじ部３ｂとねじ嵌合する。つまり、レンズ鏡筒１は、レンズフランジ３とねじ嵌合にて径嵌合する。
【００２８】
レンズ鏡筒１は、ねじ部１ｃが形成された位置よりも結像側に、シール部材２との当接面であるテーパ面１ａ及び平面１ｂを有する。テーパ面１ａは、光軸に対する内角が１０°程度の傾斜面になっている。平面１ｂは、光軸に対して略垂直な平面になっている。
【００２９】
＜レンズフランジ３＞
レンズフランジ３は、樹脂または金属などで形成されており、レンズ鏡筒１及び基板５を保持する。レンズフランジ３の内側は開口を有しており、ここでレンズ鏡筒１及び基板５を保持する。レンズ鏡筒１が配置される位置では、レンズフランジ３は円筒状の開口を有する。この円筒状の開口部分において、レンズフランジ３は、内周に螺旋状のねじ部３ｂを有する（図５参照）。ねじ部３ｂは、レンズ鏡筒１の外周のねじ部１ｃとねじ嵌合する。レンズフランジ３の、レンズ鏡筒１を保持する位置よりリア側（ｚ軸＋側）には、基板５が配置される。基板５が配置される位置では、レンズフランジ３は略矩形状の開口を有する。
【００３０】
レンズフランジ３は、ねじ部３ｂが形成された位置よりも結像側に、シール部材２との当接面であるテーパ面３ａを有する。テーパ面３ａは、光軸に対する内角が１０°程度の傾斜面となっている。レンズ鏡筒１のテーパ面１ａ、及びレンズフランジ３のテーパ面３ａは、光軸に対する内角が略同じである。
【００３１】
＜シール部材２＞
シール部材２は、ゴムなどの弾性部材により形成された円環状の部材である。シール部材２の断面は円状である。シール部材２は、レンズ鏡筒１とレンズフランジ３との間に配置されることで、レンズ鏡筒１とレンズフランジ３とを隙間無く連結させ、水分や塵埃などが、基板５及び撮像素子５１が配置された内部空間に侵入することを抑制する。
【００３２】
シール部材２は、レンズ鏡筒１のテーパ面１ａ及び平面１ｂ、並びにレンズフランジ３のテーパ面３ａと接する。つまりシール部材２は、レンズ鏡筒１及びテーパ面３ａと３点で接している。シール部材２は、組立状態において、レンズ鏡筒１及びレンズフランジ３から押圧された状態になっており、レンズ鏡筒１及びレンズフランジ３に対して付勢力を与えている。シール部材２からレンズ鏡筒１及びレンズフランジ３に対して与える付勢力は、具体的には以下のとおりである。
【００３３】
シール部材２は、レンズフランジ３のテーパ面３ａに対して垂直に付勢力を与える（図６のＡの位置）。これにより、レンズフランジ３はシール部材２から、光軸方向の被写体側（ｚ軸−側）に向かう付勢力と、光軸方向に対して垂直な方向（ｘ軸またはｙ軸）に向かう付勢力とを受ける。シール部材２は、レンズ鏡筒１のテーパ面１ａに対して垂直に付勢力を与えている（図６のＢの位置）。これにより、レンズ鏡筒１はシール部材２から、光軸方向の被写体側（ｚ軸−側）に向かう付勢力と、光軸方向に対して垂直な方向（ｘ軸またはｙ軸）に向かう付勢力とを受ける。シール部材２から受ける光軸方向に対して垂直な方向の付勢力は、レンズ鏡筒１とレンズフランジ３とで逆方向となる。また、シール部材２は、レンズ鏡筒１の平面１ｂに対して光軸方向の結像側に向かう付勢力を与える（図６のＣの位置）。
【００３４】
ここで、レンズ鏡筒１、レンズフランジ３、及び基板５を連結させる方法について説明する。レンズフランジ３とレンズ鏡筒１とを連結させるとき、間にシール部材２を配置し、レンズフランジ３に対してレンズ鏡筒１をねじ込むようにして組み立てる。レンズフランジ３とレンズ鏡筒１とをねじ嵌合により固定したら、基板５をレンズフランジ３に取り付ける。基板５は、レンズ鏡筒１のレンズの結像位置に位置を合わせるよう、ｘｙｚ方向の位置及び傾きを調整する。そして、基板５をネジ８によりレンズフランジ３に固定させる。このようにして、レンズ鏡筒１、レンズフランジ３、及び基板５が連結される。
【００３５】
＜基板５＞
基板５は、撮像素子５１が搭載された矩形状のリジッド基板である。基板５には、撮像素子５１以外の電子部品も搭載される。基板５の光軸方向前方の面には撮像素子５１が搭載されているため、撮像時に撮像素子５１に光が照射されるよう、基板５は光軸に垂直な平面に沿って配置される。撮像素子５１には、レンズ鏡筒１に保持されたレンズ等を通過した光が照射される。撮像素子５１により取得された電気信号は、基板５に搭載された電子部品により所定の電気処理または信号処理が施された後、撮像装置の外部に画像データとして出力される。基板５は、複数の連結具（ねじ）８によって、レンズフランジ３と連結されて位置固定される。
【００３６】
＜撮像素子５１＞
撮像素子５１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る。撮像素子５１は、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。撮像素子５１は、レンズ鏡筒１を通過した光を受光する。なお、撮像装置においては、撮像機能を要する撮像素子５１以外の撮像部を採用してもよい。
【００３７】
＜２．本発明の特徴＞
上記実施形態で示した具体的構成を含む本発明は、以下のような特徴を有する。
【００３８】
実施形態のレンズ保持機構は、シール部材２が、レンズ鏡筒１のテーパ面１ａ及び平面１ｂ、並びにレンズフランジ３のテーパ面３ａと当接する構成となっており、平面１ｂにより、シール部材２とレンズフランジ３との間で光軸方向の付勢力が発生している。これにより、本実施形態のレンズ保持機構では、レンズフランジ３に対するレンズ鏡筒１の位置ずれ及びがたつきを抑制することができる構成となっている。また、当該レンズ保持機構を含む撮像装置では、撮像素子５１に対して結像位置がずれ、ピントのずれが発生することを抑制することができる。さらに、複雑な形状のシール部材２を用いる必要がないため、比較的安価かつ省スペースな構成とすることができる。
【００３９】
なお、レンズ鏡筒１のテーパ面１ａ及びレンズフランジ３のテーパ面３ａは、いずれか一方が傾斜を有するテーパ面で、他方がテーパ面ではなく、光軸に略平行な面で構成されてもよい。この場合であっても、付勢力の発生により、上記がたつき抑制に一定の効果が得られる。なお、レンズフランジ３がテーパ面３ａを有する構成は、レンズ鏡筒１に与えられた外力によりレンズ鏡筒１がレンズフランジ３側に押し込まれることを抑制する効果が得られるため、レンズ鏡筒１のみがテーパ面１ａを有する構成と比較して好ましい。
【００４０】
また、実施形態のレンズ保持機構は、レンズ鏡筒１とレンズフランジ３とがねじ嵌合により径嵌合しており（図５のＤの位置）、シール部材２がねじ嵌合の位置よりも結像側に配置された構成になっている。これにより、ねじ嵌合の箇所で発生した摩耗粉などがシール部材２によって密封された、撮像素子５１が配置された箇所に侵入することを防止することができ、防塵性を高めた構成となっている。
【００４１】
また、実施形態のレンズ保持機構は、テーパ面３ａが結像側に向かって広がる傾斜面であり、テーパ面１ａが結像側に向かって狭まる傾斜面であり、平面１ｂがシール部材２に対して結像側に配置された構成となっている。これにより、シール部材２によって、レンズ鏡筒１がレンズフランジ３に対して結像側に付勢され、レンズ鏡筒１とレンズフランジ３との間の隙間を無くし、効果的にがたつきを防止した構成となる。また、ピントのずれを効果的に抑制可能な構成となる。
【００４２】
また、実施形態のレンズ保持機構は、テーパ面１ａ及び３ａが、光軸に対する内角が１０°程度となる傾斜面を有する構成である。これにより、シール部材２が主に光軸方向と光軸に垂直な方向とにバランスよく付勢力を与えるため、レンズ鏡筒１とレンズフランジ３との間のがたつきを防止しながら、適切な防水性を得る構成となっている。また、ピントのずれを効果的に抑制可能な構成となる。
【００４３】
なお、テーパ面１ａ及び３ａは、光軸に対する内角が４５°以下となる傾斜面を有する構成としても上記同様の効果を得ることができる。
【００４４】
また、実施形態のレンズ保持機構は、テーパ面１ａ及び３ａが、略同じ内角の傾斜面を有する構成としているため、シール部材２からレンズ鏡筒１及びレンズフランジ３に与える付勢力のバランスが取れ、より効果的にレンズ鏡筒１とレンズフランジ３との間のがたつきを防止することができる構成となる。特に、シール部材２が熱などで膨張した際には、レンズ鏡筒１とレンズフランジ３とに対して与える付勢力の増加が同程度となるため、付勢力のバランスを取りやすくなる。また、ピントのずれをより効果的に抑制可能な構成となる。
【００４５】
また、実施形態のレンズ保持機構では、断面が円形で円環状のシール部材２を用いた構成としているため、単純な形状のシール部材２を用いて、安価かつ省スペースで、レンズ鏡筒１とレンズフランジ３との間のがたつきを防止し、ピントのずれを抑制した構成となっている。
【００４６】
＜３．補足事項＞
以上、本発明の実施形態、及び本発明の構成における特徴についての説明を行った。上記説明では、あくまで本発明の一例の説明であって、本発明の範囲は上記内容に留まらず、各実施形態の記載の内容に基づいて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。
【００４７】
例えば、テーパ面１ａ及び３ａが、実施形態とは逆方向の傾斜面を有し、レンズ鏡筒１が、シール部材２の被写体側においてシール部材２と接する構成を採用することもできる。
【００４８】
また、平面１ｂは光軸に対して垂直な平面に限定されるものではなく、光軸に対してある程度の傾斜を有していてもよい。ただし、光軸方向の付勢力を効果的に発生させるためには、平面１ｂは光軸に対して略垂直な平面状であることが好ましい。
【００４９】
また、実施形態では、レンズ鏡筒１とレンズフランジ３とを有する構成について説明したが、レンズフランジ３に代えて、外装の筐体となるケースを有する構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、監視カメラまたは車載用などの屋外で利用される撮像装置などとして特に好適に利用される。
【符号の説明】
【００５１】
１…レンズ鏡筒
１ａ…テーパ面
１ｂ…平面
１ｃ…ねじ部
２…シール部材
３…レンズフランジ
３ａ…テーパ面
３ｂ…ねじ部
５…基板
５１…撮像素子
８…ネジ
【図１】
2020016829.tif 000003
【図２】
2020016829.tif 000004
【図３】
2020016829.tif 000005
【図４】
2020016829.tif 000006
【図５】
2020016829.tif 000007
【図６】
2020016829.tif 000008