(57)【要約】【課題】容易にあおり調整が行えて、２次元センサ全域の精度の高い焦点合わせが可能な個体撮像素子の取付構造を提供する。【解決手段】個体撮像素子１０６を支持する第１の支持板１と、撮像レンズ１０２を含む撮像光学部１２に固定する第３の支持板３と、第１の支持板１と第３の支持板３との間に介在して、夫々の支持板と撮像素子１０６の撮像面１０６Ａのいずれかの対角線方向に支点を設けて係合する第２の支持板２を有することを特徴とする個体撮像素子の取付構造。【選択図】          図１
2004320282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像装置における個体撮像素子の取付構造であって、
４角形の撮像面を備えた個体撮像素子を支持する第１の支持板と、
前記撮像面の２本の対角線を光軸の中心線方向から見た場合の、一方の対角線の両端の延長線上に支点を設けて前記第１の支持板と係合する第２の支持板と、
前記２本の対角線を光軸の中心線方向から見た場合の、他方の対角線の両端の延長線上に支点を設けて前記第２の支持板と係合する第３の支持板とを有し、
前記第３の支持板が撮像レンズを含む撮像光学部に固定されることを特徴とする個体撮像素子の取付構造。
【請求項２】
前記第１の支持板と第２の支持板との係合に係る支点と前記第２の支持板と第３の支持板との係合に係る支点は、係合し合う両支持板の何れかに突設された一対の突起により構成されることを特徴とする請求項１に記載の個体撮像素子の取付構造。
【請求項３】
前記突起の先端は略半円若しくは略半球形状であり、係合する支持板の前記先端が当接する位置には、前記半円若しくは半球の半径より小さい半径の円形開口部が設けられることを特徴とする請求項１あるいは請求項２に記載の個体撮像素子の取付構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＣＤに代表されるような固体撮像素子を用いた撮像装置、特に固体撮像素子と撮像用レンズ部との機械的結合構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
２次元センサである固体撮像素子により、撮像レンズを介して被写体を撮像し、電気的画像信号を得る撮像装置が従来より広く一般に用いられている。
その一例を図５及び図６に示す。図５において、１０１は被写体、１０２はレンズ群で構成された撮像レンズ、１０３は撮像レンズ１０２を支持するレンズベース、１０４はベース、１０５はリング、１０６は固体撮像素子、１０７はセンサベース、１０８はスペーサである。
【０００３】
ここでレンズベース１０３、ベース１０４、リング１０５はすべて略円筒形状であり、図５はこれらを軸方向に沿って切断した断面を表わしたものである。また固体撮像素子１０６は直方体であり、撮像面１０６Ａを法線の方向つまり被写体側から見ると図６で示すような長方形となる。
【０００４】
図６において固体撮像素子１０６の撮像面１０６Ａには画素数（例えば数十万個から数百万個）分のセンサが面状に並んでいる。また、固体撮像素子１０６はセンサベース１０７に固定されており、センサベース１０７にはスペーサ１０８を介してベース１０４にねじ止めするための穴１０７Ａが穿設されている。
【０００５】
また図５で示すように、リング１０５には半径方向に複数のねじ穴１０５Ｂが穿設されており、先端がテーパ状のねじ１０９がねじ穴１０５Ｂに螺着されている。さらに、このねじ１０９のテーパ状の先端はベース１０４の外周に凹設された溝１０４Ａに係合している。
【０００６】
ここで、図５で示すように光軸の中心線方向（撮像レンズ１０２の中心軸方向）をＺ軸とし、図６で示すように固体撮像素子１０６の撮像面１０６Ａの中心点１０６Ｂは前記Ｚ軸上にあるものとする。また、中心点１０６Ｂを含みＺ軸と直交する２次元座表面をＸ軸とＹ軸で表わす。
【０００７】
加えて、ベース１０４は図示しない撮像装置の構造体に固定されており、被写体１０１と撮像装置との位置関係が変化しない限り、被写体１０１とベース１０４との位置関係は変化しない。
【０００８】
このような従来の個体撮像素子の取付構造においては、まずリング１０５をＺ軸回りに回転させて撮像レンズ１０２のＺ軸方向の位置を調整する。ここで、ねじ１０９の先端が溝１０４Ａに係合しているため、リング１０５は回転させてもＺ軸方向に不動である。また、円筒形状のリング１０５の内面には雌ねじ１０５Ａが形成されており、レンズベース１０３から突出したフランジ部１０３Ａの先端に形成された雄ねじ１０３Ｂと螺合している。
【０００９】
さらにレンズベース１０３は、突起１０３Ｃがベース１０４の内面に形成されたＺ軸方向の溝１０４Ｂに係合しているため、Ｚ軸回りの回転が阻止されている。したがって、リング１０５を正逆回転させることで、リングベース１０３に固定された撮像レンズ１０２はＺ軸方向に移動し、撮像レンズ１０２を通過した被写体１０１の像が結像する焦点の位置を固体撮像素子１０６の主面１０６Ａに調整することができる。
【００１０】
このような構成にしているので、固体撮像素子１０６と撮像レンズ１０２とのＺ軸方向の距離関係において焦点合わせが可能となっているが、近年の画像の高精細化に伴いより精度の高い焦点合わせが必要となったことから、実際の固体撮像素子１０６の撮像面１０６Ａと、光軸中心線であるＺ軸によって幾何学的に限定されるＸ−Ｙ平面との角度差を補正する調整、いわゆるあおり調整が必要となってきた。
【００１１】
なぜならば、個体撮像素子１０６の撮像面１０６Ａとセンサベース１０７の主面との平行度のばらつき、あるいは他の構造体の寸法的ばらつきによって生ずる撮像面１０６Ａと前記Ｘ−Ｙ平面との角度差が原因となり、撮像面１０６Ａの中心１０６Ｂに焦点が合っていても、撮像面１０６Ａの周縁近傍における焦点とのずれが無視できないものとなり、これが大きな問題となってきた。
【００１２】
そこで特許文献１で開示された技術では、前記問題を解決するための工夫がなされている。図７で示すようにセンサベース１１０を３点支持とし、３個所の支持点１１１のＺ軸方向の位置が夫々独立で調整できるようにしたので、レンズ鏡筒１１２で得られる光軸に対する固体撮像素子１１３のあおり調整を可能としている。
【００１３】
また特許文献２で開示された技術では、図８で示すように個体撮像素子１２０を支持するセンサベース１２１の裏面に、凸状の半球面１２１Ａを形成し、さらにこれに対向する凹状の半球面１２２Ａが形成された受け部材１２２を設けている。
【００１４】
図８（ｂ）及び図８（ｃ）は図８（ａ）で示すア−ア断面を示したものであるが、Ｘ軸回りの角度調整ツマミ１２３を回すことで、センサベース１２１は半球面状の接触面１２１Ａ、１２２Ａにガイドされ、個体撮像素子１２０のＸ軸回りの角度が調整可能となる。またＹ軸回りの角度調整ツマミ１２４を回すことで、同様に個体撮像素子１２０のＹ軸回りの角度が調整可能となる。
【００１５】
このとき、前記半球面状の接触面１２１Ａ、１２２Ａはその曲率の中心が個体撮像素子１２０の撮像面の中心に設定してあるので、前述した角度調整を行ってもこの中心は位置ずれしない。いわゆるゴニオステージと原理的に同一である。
【００１６】
【特許文献１】特開２００３−６９８８６号公報
【特許文献２】特開２００２−７７６９９号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した特許文献１で開示された従来技術は、センサベース１１０上の３個所の支持点１１１を個々に調整するものであり、ある１個所を調整すると撮像面全体の光軸方向の位置がずれてしまい、調整が極めて困難となり実用に耐えない。
【００１８】
また特許文献２で開示された従来技術によれば、Ｘ軸回りの角度調整ツマミ１２３あるいはＹ軸回りの角度調整ツマミ１２４を回しても個体撮像素子１２０の主面の中心位置はずれないが、個体撮像素子１２０の撮像面の角部を焦点に合わせる場合には、Ｘ軸回りの角度調整ツマミ１２３とＹ軸回りの角度調整ツマミ１２４との両方をを回して調整しなければならない。
【００１９】
特に個体撮像素子の撮像面の角度調整においては、撮像面の中心から離れた位置ほど角度変化に対する光軸方向の位置変化が大きくなる。したがって特許文献２で開示された従来技術のように、個体撮像素子１２０の主面の角部を焦点に精度良く合わせるのに、夫々が同一の角部に影響する２つのツマミで調整するのは非常に困難である。また、凸状の半球面と凹状の半球面を形成して面接触させる構造は精度の高い加工が必要となりコスト高になる。
【００２０】
本発明は前記課題を解決するためになされたもので、個体撮像素子の撮像面の角部であっても焦点調整が容易であり、大掛りな機構を必要としないあおり調整機構を有した個体撮像素子の取付構造を実現することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明は第１の態様として、４角形の撮像面を備えた個体撮像素子を支持する第１の支持板と、前記撮像面の２本の対角線を光軸の中心線方向から見た場合の、一方の対角線の両端の延長線上に支点を設けて前記第１の支持板と係合する第２の支持板と、前記２本の対角線を光軸の中心線方向から見た場合の、他方の対角線の両端の延長線上に支点を設けて前記第２の支持板と係合する第３の支持板とを有し、前記第３の支持板が撮像レンズを含む撮像光学部に固定されることを特徴とする個体撮像素子の取付構造を提供する。
【００２２】
また第２の態様として、前記第１の支持板と第２の支持板との係合に係る支点と前記第２の支持板と第３の支持板との係合に係る支点は、係合し合う両支持板の何れかに突設された一対の突起により構成されることを特徴とする第１の態様として記載の個体撮像素子の取付構造を提供する。
【００２３】
さらに第３の態様として、前記突起の先端は略半円若しくは略半球形状であり、係合する支持板の前記先端が当接する位置には、前記半円若しくは半球の半径より小さい半径の円形開口部が設けられることを特徴とする第１あるいは第２の態様として記載の個体撮像素子の取付構造を提供する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態を示す個体撮像素子の取付構造の側面図である。本図において、符号１は第１の支持板、２は第２の支持板、３は第３の支持板、１２は撮像光学部である。また本図において、従来技術の説明に用いたものと同等の構造・機能を有する要素は共通の符号で表わす。なお、ここでも図５と同様に光軸の中心線をＺ軸と定義する。
【００２５】
また図２は本発明の１実施形態を示す分解斜視図である。本図において撮像光学部１２は分解せずに表わす。また本図では撮像光学部１２と第３の支持板３との取付構造を省略する。ここで、２Ａは第１の支持板１と第２の支持板２との係合に係る一対の突起、２Ｂは第２の支持板２と第３の支持板３との係合に係る一対の突起、１Ａは一対の突起２Ａの先端が当接する円形開口部、３Ａは一対の突起２Ｂが当接する円形開口部、４および５はスペーサ、６および７は圧縮コイルばねである。
【００２６】
次に個体撮像素子１０６を取り付けた後の調整方法を説明する。まず撮像面１０６Ａの中心１０６Ｂの焦点合わせを行う。この焦点を合わせるためには、リング１０５を回転させ、撮像レンズ１０２をＺ軸方向に移動させて行う。この動作説明の詳細は従来技術の説明において図５に基づいて説明したので省略する。
【００２７】
焦点合わせは、被写体として焦点合わせ用のチャートを用い、これを実際に個体撮像素子で撮像し、出力映像の画面を見ながら行うのが一般であり、画像のあらゆる位置の焦点合わせを確認するには有効な手段である。前記チャートには焦点合わせ用に適した画像パターンが印刷されている。
【００２８】
撮像面１０６Ａの中心１０６Ｂの焦点合わせが完了すると、次にあおり調整が行われる。本発明によるあおり調整は２方向の角度調整を順に行うもので、これら各方向の調整の順序は問わないが、説明の便宜上ある一方から順に調整するように記載する。
【００２９】
あおりを調整するにはまず、図２で示す調整ねじ９を回す。このとき第２の支持板２にある一対の突起２Ｂの先端付近が第３の支持板３の円形開口部３Ａに当接しており、なお且つ圧縮コイルばね６と押えねじ８により第２の支持板２の一端は第３の支持板３の方向に付勢されている。
【００３０】
したがって調整ねじ９を回すことにより第２の支持板２は一対の突起２Ｂの先端付近を支点として角度を変化させる。これをＺ軸方向から見て説明すると、図３で示すように一対の突起２Ｂが当接する円形開口部３Ａは、個体撮像素子１０６の撮像面１０６Ａの一方の対角線の延長線上に位置している。
【００３１】
そのため調整ねじ９を回すと図３で見て撮像面１０６Ａの左下と右上の領域の焦点合わせを行うことができるが、このとき撮像面１０６Ａの左上の角部から右下の角部へかけた対角線上の部分のＺ軸位置は変化しない。
【００３２】
次に図１および図２で示す調整ねじ１１を回す。このとき第２の支持板にある一対の突起２Ａの先端付近が第１の支持板１の円形開口部１Ａに当接しており、なお且つ圧縮コイルばね７と押えねじ１０により第１の支持板１の一端は第２の支持板２の方向に付勢されている。
【００３３】
したがって調整ねじ１１を回すことにより第１の支持板１は一対の突起２Ａの先端付近を支点として角度を変化させる。これをＺ軸方向から見て説明すると、図３で示すように一対の突起２Ａが当接する円形開口部１Ａは、個体撮像素子１０６の撮像面１０６Ａの他方の対角線の延長線上に位置している。
【００３４】
そのため調整ねじ１１を回すと図３で見て撮像面１０６Ａの左上と右下の領域の焦点合わせを行うことができるが、このとき既に調整済みの撮像面１０６Ａの左下の角部から右上の角部へかけた対角線上の部分のＺ軸位置は変化しない。
【００３５】
ここで、図４に基づいて突起２Ａ及び２Ｂと円形開口部１Ａ及び３Ａとの関係を詳細に説明する。本実施例による突起２Ａ及び２Ｂは鋼板を打ち抜いて形成した第２の支持板２から引き起こして形成したものであり。この引き起こされた鋼板の主面から見た場合、図４（ａ）のように先端が半円形状になっている。
【００３６】
このとき円形開口部１Ａ、３Ａの半径は突起２Ａ、２Ｂの半径よりも小さいので、突起先端が開口部に嵌入することはない。この状態で前述した角度調整が行われた場合、突起先端の半円形状の円弧状のエッジと円形開口部１Ａ、３Ａの上端のエッジが擦れ合い、突起は前記半円形状の半径の中心を支点にして傾斜する。したがって角度調整のために突起が傾斜しても位置ずれを起こさない。
【００３７】
位置ずれを起こさないようにするのであれば図４（ｂ）で示すよう尖端形状の突起にしても良いが、尖端であるためにつぶれやすく、その場合位置ずれを起こしてしまう。これに対して図４（ａ）の構成であれば、前記エッジが多少摩耗したとしても位置ずれを起こす心配がない。
【００３８】
また、図４（ａ）で示した実施例は鋼板を打ち抜いて半円形状の先端を形成しているが、図４（ｃ）で示すように先端が半球形状である円柱状の突起を配設し、これを前記半球形状の半径よりも小さな半径の円形開口部に当接させるようにしても良い。加えて円形開口部を形成するには、貫通孔を穿設しても有底の凹所を形成してもよい。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、個体撮像素子の２本の対角線を基準にした夫々２方向の独立した角度調整が可能となり、一方の対角方向の調整が他の一方の対角方向の調整に影響を与えないため、撮像面全域の精度の高い焦点合わせが容易に行える。
【００４０】
したがって、従来の技術では特に弊害であった四角形の撮像面における角部の焦点合わせの困難性が解消される。また、容易に低いコストでこの効果が得られ、量産性を妨げる要素もない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す個体撮像素子の取付構造の側面図
【図２】本発明の一実施形態を示す個体撮像素子の取付構造の分解斜視図
【図３】本発明の一実施形態を示す個体撮像素子の取付構造の撮像面の正面図
【図４】本発明の一実施形態を示す個体撮像素子の取付構造の突起の詳細図
【図５】従来の個体撮像素子の取付構造を示す側面図
【図６】従来の個体撮像素子の取付構造の撮像面の正面図
【図７】他の従来の個体撮像素子の取付構造を示す斜視図
【図８】さらに他の従来の個体撮像素子の取付構造を示す図
【符号の説明】
１  第１の支持板
２  第２の支持板
３  第３の支持板
４、５  スペーサ
６、７  圧縮コイルばね
８、１０  押えねじ
９、１１  調整ねじ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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