(57)【要約】【課題】構造が簡単で、焦点位置を高精度に切り換えることができ、かつ焦点位置の初期調整が容易にできるようにする。【解決手段】固定ホルダ２にレンズホルダ５を光軸及び円周方向に摺動可能に嵌合し、このレンズホルダの外周に、調整リング３を螺合する。調整リング３の上端面は、円周方向３等分した領域毎に、高さが異なる第１の端面３ｅと第２の端面３ｆが設けてある。ホルダ３には、水平突起部２ｅが３箇所形成してあり、この水平突起部の下面に調整リング３の上端面がばね４によって押圧されている。駆動レバー３ｈによって調整リング３を回転させ、水平突起部２ｅの下面に当接する第１の端面３ｅと第２の端面３ｆとを切り替えることにより、通常撮像位置とマクロ撮像位置を交互に容易かつ高精度に変更することができる。【選択図】        図２
2004252060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子を搭載する基板と、
上記撮像素子を包囲するように上記基板に固定されるホルダと、
上記ホルダに対して光軸方向へ移動可能であってかつ光軸周りに回転可能な調整リングと、
上記調整リングの光軸方向への移動を規制する係止部材と、
上記調整リングを光軸方向へ付勢してこの調整リングと上記係止部材とを接合する付勢部材と、
上記撮像素子に被写体像を結像するレンズを保持するとともに上記調整リングと一体に光軸方向に移動可能であって、かつこの調整リングに対して光軸方向へ位置調整可能であるレンズホルダとを有し、
上記調整リングの係止部材との接合面、およびこの係止部材のこの調整リングとの接合面の少なくとも一方には、この調整リングの光軸周りの回転により上記レンズホルダを第１の位置及びこの第１の位置から光軸方向に移動した第２の位置に移動させるカム面が設けられている
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
請求項１において、前記調整リングには、組み付け用の溝部が設けられていることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項３】
請求項１または２のいずれかにおいて、前記調整リングには、前記係止部材に当接する回転規制用凸部が設けられていることを特徴とする固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像素子を用いて撮像する固体撮像装置に関し、特に通常撮像の他にマクロ撮像も可能な固体撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、焦点深度が深い光学レンズを使用した固定焦点位置カメラが広く使用されているが、この固定焦点位置カメラを用いて、５〜１０センチメートル程度まで被写体に近接して撮像する、いわゆるマクロ撮像が容易にできれば、利用価値が高い。しかるにマクロ撮像を行う場合と、数メートル以上離れた被写体を撮像する通常撮像を行う場合とでは、レンズの焦点位置が相違するため、焦点位置を変更する手段が必要になる。
【０００３】
ところでレンズの焦点位置を変更する手段としては、既に円周方向にカムを配列し、このカムにレンズホルダを当接させ、このカムを回転させてこのレンズホルダを光軸方向に移動させるレンズの駆動手段が提案されている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１に開示されている手段を図４〜図６に示す。すなわちこのレンズの駆動装置は、基板１０１に固定された保持筒１０２と、この保持筒に内挿されるレンズ鏡筒１０７とを有しており、このレンズ鏡筒１０７の外周に設けたピン１０７ａ〜１０７ｃが、この保持筒１０２に形成した直進溝１０３に係合することで、このレンズ鏡筒１０７が光軸方向にのみ移動可能になっている。またレンズ鏡筒１０７は、ばね１０６によって光軸方向に付勢されている。
【０００４】
レンズ鏡筒１０７の外周に設けたピン１０７ａ〜１０７ｃの外周には、カムリング１０８が取付けられ、このカムリングの外周に駆動リング１０９が嵌合している。そして押さえ板１１２によって、カムリング１０８の光軸方向の移動が阻止されている。カムリング１０８の内周には、図４の展開図に示すように、光軸方向に傾斜するカム１０８ａが、リング状に配列してあり、この傾斜面にレンズ鏡筒１０７の外周に設けたピン１０７ａ〜１０７ｃが、ばね１０６によって押圧されている。またカムリング１０８の外周には、図５に示す円弧状の長孔１０８ｄが設けてあり、この長孔を介して止めねじ１１０によって、このカムリングが駆動リング１０９に固定されている。
【０００５】
したがって駆動リング１０９を回転させ、この駆動リングに固定したカムリング１０８を回転させると、カム１０８ａの傾斜面が円周方向（図４において水平方向）に移動し、この面に押圧されているピン１０７ａ〜１０７ｃを、光軸方向（図４において上下方向）に移動させる。なおカムリング１０８の長孔１０８ｄの長さ分だけ、このカムリングと駆動リング１０９との取付け角度を調整することができるため、この範囲で組立時の焦点位置の初期調整が可能になっている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５‐３４５６２号公報（２‐３頁、第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上述した手段を、通常撮像位置とマクロ撮像位置との２個所に移動させるだけの、簡易かつ安価な個体撮像装置に利用する場合には、次の問題があった。すなわち第１に、上述した手段は、無段階に焦点位置を変動させる機構のため、撮像位置を２個所に移動させる手段としては、あまりにも構造が複雑すぎ、製造コスト上、採算が合わない。第２に、レンズ鏡筒１０７の光軸位置、すなわちレンズの焦点位置は、駆動リング１０９を所定の位置に回転させることによって設定されるので、この駆動リング１０９の操作位置が少しでもずれると、適正な焦点位置が得られない。したがって、２個所の撮像位置に精度良く設定することが困難となる。
【０００８】
第３に、撮影時の焦点位置の移動と組立時の焦点位置の初期調整とを、同じカム１０８ａの傾斜面を利用して行っている。このためカム１０８ａの傾斜面において、組立時の初期調整のための移動分だけ、撮影時の焦点位置の調整のための移動可能な範囲が少なくなる。したがってそれぞれの部品の製造精度を高くしないと、撮影時の焦点位置調整のための所定の移動可能範囲が確保できなくなる場合や、ピン１０７ａ〜１０７ｃがカム１０８ａの傾斜面を外れてしまう恐れもある。また、組立時の初期調整のためには、一旦押さえ板１１２をはずして、カムリング１０８と駆動リング１０９とを固定している止めねじ１１０を緩め、再度これらを締め付け直すという面倒な作業が必要となる。
【０００９】
そこで本発明の目的は、撮像位置を高精度に切り換えることができ、かつ組立時の焦点位置の初期調整が容易にできる、構造が簡単な個体撮像装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、本発明による固体撮像装置の第１の特徴は、撮像素子を搭載する基板と、この撮像素子を包囲するように基板に固定されるホルダと、このホルダに対して光軸方向へ移動可能であって、かつ光軸周りに回転可能な調整リングとを備えていることにある。また固体撮像装置は、調整リングの光軸方向への移動を規制する係止部材と、この調整リングを光軸方向へ付勢してこの調整リングと係止部材とを接合する付勢部材と、撮像素子に被写体像を結像するレンズを保持するとともに、調整リングと一体に光軸方向に移動可能であって、かつこの調整リングに対して光軸方向へ位置調整可能であるレンズホルダとを有している。そして、調整リングの係止部材との接合面、およびこの係止部材のこの調整リングとの接合面の少なくともいずれかには、この調整リングの光軸周りの回転により、レンズホルダを第１の位置、及びこの第１の位置から光軸方向に移動した第２の位置に移動させるカム面が設けられている。
【００１１】
このように発明を構成することによって、次の作用効果が得られる。すなわち第１に、基本的な構成は、基板に固定されるホルダ、このホルダに対して光軸方向及び回転方向に移動可能な調整リング、この調整リングを光軸方向に付勢する付勢部材、及びこの調整リングに取付けたレンズホルダを使用して、調整リングと、この調整リングの光軸方向の移動を規制する係止部材との接合位置を、調整リングを回転して切り替えるだけであるため、構造が極めて簡単になる。
【００１２】
第２に、カムにより撮像位置が多段階に決められるため、撮像位置を精度良く確実に切り換えることができる。第３に、組立時の焦点位置の初期設定を、調整リングに対してレンズホルダを光軸方向へ位置調整することで、撮像位置の切り替えに影響を与えず、また容易に初期設定を行うことがきる。
【００１３】
本発明による固体撮像装置の第２の特徴は、上記特徴１に記載した調整リングには、組み付け用の溝部が設けてられていることにある。
【００１４】
すなわち本発明による固体撮像装置を、より簡単な構造で実現させるためには、後述するように、ホルダに光軸を中心とするリング形状の溝を形成し、この溝にリング形状の調整リングと、この調整リングを下方から押圧するばねを挿入する構成が望ましい。すなわち、調整リングは、この調整リングの上面に対向する、ホルダのリング形状の溝の上部内壁に、ばねによって押圧される。かかる構成において、リング形状の調整リングを、ホルダに形成したリング形状の溝に挿入するためには、ホルダを上下に２分割する方法が考えられるが、リング形状の上部内壁を所定の円周方向幅を有する突起部を残すようにして切り欠き、この突起部を光軸方向に通過させることができる組み付け用の溝部を、リング形状の調整リングに切り欠いておけば、ホルダを上下に２分割する必要がなくなり、製造と組み立てコストが大幅に低減できる。
【００１５】
本発明による固体撮像装置の第３の特徴は、前記特徴１または２のいずれかに記載した調整リングには、前記係止部材に当接する回転規制用凸部が設けられていることにある。
【００１６】
すなわち撮像位置は、調整リングを回転させることによって、この調整リングが係止部材と接合する光軸位置を切り替えることによって多段階に切り換えられる。この場合に、撮像位置を２位置に切り換える方式において、各撮像位置に対応する回転位置で、回転規制用凸部を係止部材に当接させて、積極的に係止するように構成すれば、撮像位置の切り換え操作の確認が容易となり、誤操作を確実に防止することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１〜図２を参照しつつ、本発明による固体撮像装置の構成を説明する。すなわち、基板１には、ＣＣＤからなる撮像素子１１が搭載してあり、この基板１上には、この撮像素子を包囲するようにホルダ２が固定してある。ホルダ２の上部には光軸を中心とする内側円筒部２ａが形成してあり、この内側円筒部２ａに円周溝５ａが係合するようにレンズホルダ５が挿入してある。したがってレンズホルダ５は、ホルダ２に対して光軸方向へ移動可能であって、かつ光軸周りに回転可能になっている。
【００１８】
レンズホルダ５には、その中心に撮像素子１１に被写体像を結像するレンズ５１が、リテーナ５２によって保持されており、レンズホルダ５の外周には、雄ねじ２ｂが形成されている。そしてレンズホルダ５の雄ねじ２ｂには、リング形状の調整リング３が、その内周に形成した雌ねじ３ａを介して螺合している。さて、ホルダ２の内側円筒部２ａの外周には、水平フランジ部２ｃが設けてあり、この水平フランジ部には、柱部２ｄが調整リング３の外周周辺部に３か所１２０度づつの円周間隔を隔てて形成されている。またそれぞれの柱部２ｄの上端には、光軸に向かう水平突起部２ｅが形成してある。
【００１９】
一方調整リング３の下面には、リング溝３ｂが開口しており、このリング溝に、圧縮コイルばね４が挿入してある。またリング形状の調整リング３には、その円周上に１２０度づつの間隔を隔てて、組付用の溝部３ｃが３個所切り欠いてあり、後述するように、この調整リング３をホルダ２に組付可能としている。調整リング２の上端面は、図１に示すように、上述した溝部３ｃを境にして、それぞれ光軸方向に段差３ｄを有する第１の端面３ｅと、第２の端面３ｆが形成してある。すなわち図１において、第１の端面３ｅは、段差３ｄの分だけ第２の端面３ｆよりも下方に、すなわち撮像素子１１に近い個所になっている。したがって、後述するように、第１の端面３ｅは、マクロ撮像位置を、一方第２の端面３ｆは、通常撮像位置を設定する面となっている。
【００２０】
また第１の端面３ｅの、溝部３ｃに接する個所には、それぞれ光軸方向に突起した回転規制用凸部３ｇが形成してある。この回転規制用凸部３ｇは、後述するように調整リング３を回転したときに、ホルダ２の水平突起部２ｅに当接して、この調整リングの回転を規制して調整リング３の抜け止めの役割を果たす。そして１つの第２の端面３ｆの、溝部３ｃに接する個所には、調整リング３を手動で回転させる駆動レバー３ｈが、光軸方向に突設してある。なお段差３ｄは、調整リング３を回転させたときに、ホルダ２の水平突起部２ｅに引っかからないように、円周方向に沿う傾斜面となっている。
【００２１】
次に上述した固体撮像装置の組み立てと、使用方法とについて説明する。まずＣＣＤからなる撮像素子１１を搭載した基板１上に、この撮像素子を包囲するようにホルダ２を接着剤で固定する。次にレンズ５１をリテーナ５２によってレンズホルダ５に組付け、このレンズホルダの外周に形成した雄ねじ２ｂに、雌ねじ３ａを螺合させて、調整リング３を取付ける。そして調整リング３のリング溝３ｂに、圧縮コイルばね４を装着して、この調整リング３の３箇所の溝部３ｃが、柱部２ｄの水平突起部２ｅを光軸方向に通過するようにして、レンズホルダ５をホルダ２に挿入する。そして挿入後に、調整リング３を回転させて、第１の端面３ｅまたは第２の端面３ｆが、圧縮コイルばね４によって水平突起部２ｅの下面に押圧される位置に移動させて装着する。
【００２２】
なお調整リング３をホルダ２に挿入し、回転させて装着する場合には、この調整リング３に設けた回転規制用凸部３ｇを、水平突起部２ｅの下面が乗り越える必要がある。このため回転規制用凸部３ｇの突出高さを、ホルダ２の水平突起部２ｅの側面に当接して、確実に回転を規制するに十分な程度に形成し、一方調整リング３の下面と、この下面に対向するこのホルダ２の水平フランジ部２ｃとの光軸方向の遊び高さを十分にとっておけば、この調整リング３を下方に押し下げることによって、この回転規制用凸部３ｇを乗り越えて回転させることができる。
【００２３】
また、図３に、光軸から半径方向に見たホルダ２の水平突起部２ｅの形状を示す。この図３に示すように、水平突起部２ｅの、調整リング３との当接面は、円周方向幅の約半分だけ、わずかに段差が付くように切り欠いてあり、圧縮コイルばね４で押圧されたこの調整リング３を回転させる場合の、摩擦力を低減させている。
【００２４】
さて次に、この固体撮像装置の使用方法について説明する。すなわち図１に示すように、通常撮像位置において撮像する場合には、駆動レバー３ｈを、柱部２ｄの側面付近に位置するまで図１反時計方向に回転させる。この場合には、圧縮コイルばね４によって、調整リング３の第２の端面３ｆが、水平突起部２ｅの下面に押圧され、この位置においてレンズホルダ５を、通常撮像位置に設定する。一方マクロ撮像位置において撮像する場合には、駆動レバー３ｈを、回転規制用凸部３ｇが水平突起部２ｅの側面付近に位置するまで図１時計方向に回転させる。この場合には、調整リング３の第１の端面３ｅが、圧縮コイルばね４によって、水平突起部２ｅの下面に押圧され、段差３ｄの高さ分だけレンズホルダ５を光軸方向に押し上げ、マクロ撮像位置に設定する。
【００２５】
なお通常撮像位置とマクロ撮像位置とに切り替える場合には、駆動レバー３ｈを回転させればよいので、確実に切り替え操作を行うことができる。また、焦点位置の初期調整を行う場合には、上述したものと逆の手順により、レンズホルダ５をホルダ２から取り外し、このレンズホルダに螺合する調整リング３を回転させて、このレンズホルダとこの調整リングとの相対光軸方向位置を調整するだけでよい。
【００２６】
また、通常撮像位置とマクロ撮像位置とに切り替える手段としては、上述したように、調整リング３の上端面に円周方向の段差を設けて、水平突起部２ｅの下面にそれぞれ当接させる手段に限らず、この水平突起部２ｅの円周方向幅を長くして、この水平突起部の下面に円周方向の段差を設け、一方この調整リング３を、円周方向幅の狭い当接部を残して切り欠き、この当接部をこの水平突起部２ｅの下面に押圧する構造にしてもよい。また調整リング３のみでなく水平突起部２ｅの下面にも円周方向に段差を設けた構造にしてもよい。
【００２７】
また、調整リング３の上端面に円周方向の段差３ｅは１つに限らず、２以上設けることによって、３つ以上の異なる撮像位置に切り替える構成とすることも容易にできる。さらに、撮像素子１１の替わりに、通常の撮像フィルムを使用することにより、本発明による固体撮像装置を、通常の光学カメラとして使用することもできる。
【００２８】
調整リング３に組み付け用の溝部３ｃを切り欠き、一方この調整リング３が押圧される係止部材を、所定の円周方向幅を有する水平突起部２ｅとして形成することより、この溝部３ｃにこの水平突起部２ｅを光軸方向に通過させることによって、ホルダ２を上下に２分割することなく、この調整リング３を、このホルダ２に容易に組み付けることができる。したがって製造と組み立てコストが大幅に低減できる。また、調整リング３に回転規制用凸部３ｇを設け、所定の撮像位置に対応する回転位置で、この回転規制用凸部３ｇを係止部材に当接させることによって、切り替え操作の確認が容易になり、誤操作を確実に防止することができる。
【００２９】
【発明の効果】
第１に、基本的な構成は、基板に固定されるホルダ、このホルダに対して光軸方向及び回転方向に移動可能な調整リング、この調整リングを光軸方向に付勢する付勢部材、及びこの調整リングに取付けたレンズホルダを使用することによって、調整リングと、この調整リングの光軸方向の移動を規制する係止部材との接合位置を、調整リングを回転して切り替えるだけであるため、構造が極めて簡単になる。
【００３０】
第２に、カムにより撮像位置が多段形に決められるため、撮像位置を精度よく確実に切り換えることができる。
【００３１】
第３に、組立時の焦点位置の初期設定を、調整リングに対してレンズホルダを光軸方向へ位置調整することで、撮像位置の切り替えには影響を与えず、また容易に組立時の初期設定を行うことがきる。
【図面の簡単な説明】
【図１】固体撮像装置の上面図である。
【図２】固体撮像装置の断面図である。
【図３】光軸中心から半径方向に見た水平フランジ部の一部拡大図である。
【図４】従来例による固体撮像装置の構成を示す斜視図である。
【図５】従来例による固体撮像装置のカムの形状を示す展開図である。
【図６】従来例による固体撮像装置の焦点位置の初期調整手段を示す一部拡大図である。
【符号の説明】
１              基板
１１            撮像素子
２              ホルダ
２ａ            内側円筒部
２ｂ            雄ねじ
２ｃ            水平フランジ部
２ｄ            外側円筒部
２ｅ            水平突起部（係止部材）
３              調整リング
３ａ            雌ねじ
３ｂ            円周溝
３ｃ            溝部
３ｄ            段差
３ｅ            第１の端面（マクロ撮像位置に対応）
３ｆ            第２の端面（通常撮像位置に対応）
３ｇ            回転規制用凸部
３ｈ            駆動レバー
４              圧縮コイルばね（付勢部材）
５              レンズホルダ
５ａ            円筒溝
５１            レンズ
５２            リテーナ
【図１】
2004252060.tif 000003
【図２】
2004252060.tif 000004
【図３】
2004252060.tif 000005
【図４】
2004252060.tif 000006
【図５】
2004252060.tif 000007
【図６】
2004252060.tif 000008