(57)【要約】【課題】固体撮像素子の位置調整に必要な中間部材の部品点数が多い。【解決手段】結像レンズ１を保持しているレンズ筐体２には中間支持部材４の締結位置に支持ピン５が圧入されており、支持ピン５には中間支持部材４を取り付けるためのネジ１３と、嵌合するためのネジ孔５ａが施されている。固体撮像素子３を接着固定した中間支持部材４はＯリング６、７、１６を介して取付けられる。中間支持部材４のＺ、θ１、θ3方向の位置調整はネジ１３のねじ込み量を調整しＯリング７、１６への圧縮力を変えることにより行う。またＸ、Ｙ、θ2方向の位置調整は、中間支持部材４の周囲に設置した止めネジ１１、１２のねじ込み量を調整しＯリング６への圧縮力を変えることにより行う。【選択図】図２
2012049581.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
結像レンズとの位置を調整する固体撮像素子の位置調整機構であって、
前記結像レンズを保持している直方体のレンズ筐体と、
固体撮像素子が接着固定され前記レンズ筐体の枠内に入り込む形で取り付けられる扁平な直方体の中間支持部材と、
前記レンズ筐体，前記中間支持部材に設けられた３組のピン穴にそれぞれが打ち込まれ固定，嵌合される支持ピンと、
前記支持ピンに設けられたネジ孔にネジ込まれて前記中間支持部材を前記レンズ筐体に締結するための３つの取付けネジを有し、
前記ピン穴は、等しい二辺それぞれが前記固体撮像素子の取付け位置を跨ぎ前記中間支持部材の取付け面の中央に位置する三角形の頂点位置に施され、また前記締結する部分にＯリングを嵌め、前記３つの取付けネジの回転を加減することにより前記取付面と垂直方向Ｚおよび水平面Ｘ、Ｙの軸回転θ3、θ1の３方向の位置調整を可能にしたことを特徴とする固体撮像素子の位置調整機構。
【請求項２】
前記Ｏリングは、大きいＯリングと２つの小さいＯリングから成り、
前記大きいＯリングの外径は前記中間支持部材のピン穴の径より大きく、
前記小さいＯリングは、前記中間支持部材側のピン穴と、前記取付けネジの頭および前記支持ピンの後方端との間に隙間ができない程の径を成していること特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子の位置調整機構。
【請求項３】
前記支持ピンにおけるネジ孔の部分の外径は、前記中間支持部材の内面に向けて３段階に低下し、径の切替り部分には前記Ｏリングの位置ずれ防止用にテーパー部が施されていること特徴とする請求項１，２に記載の固体撮像素子の位置調整機構。
【請求項４】
前記レンズ筐体の枠の中央部分において、四角形の頂点を成すような上下左右対称な上面の２箇所および下面の２箇所の位置に４つのネジ孔を施し、これにネジ込まれる止めネジを回転させて、前記中間支持部材の上面および下面にその先端部を接しさせ、前記回転を加減することにより、前記水平面内の縦方向Ｙと前記Ｚ軸回転θ2の２方向の位置調整を可能にしたことを特徴とする請求項１〜３に記載の固体撮像素子の位置調整機構。
【請求項５】
前記レンズ筐体の枠の中央部分において、左右対称な側面の２箇所の位置に２つのネジ孔を施し、これにネジ込まれる止めネジを回転させて、前記中間支持部材の左面および右面にその先端部を接しさせ、前記回転を加減することにより、前記水平面内の横方向Ｘの位置調整を可能にしたことを特徴とする請求項１〜４に記載の固体撮像素子の位置調整機構。
【請求項６】
前記止めネジの先端は、前記中間支持部材がどのような位置状態になっても前記中間支持部材の前記枠部分の面に接することができるように球面状になっていることを特徴とする請求項４，５に記載の固体撮像素子の位置調整機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工衛星に搭載され地球観測の画像データを取得する光学装置内に実装される固体撮像素子の位置調整機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の固体撮像素子を６方向に位置調整するには、結像レンズと固体撮像素子との間に最低でも２つの位置調整用の中間支持部材を設けている。たとえば、特許文献１記載の固体撮像素子の取付装置においては、中間支持部材を２個設け、第一の中間支持部材にてＸ、Ｚ、θ1、θ3の方向を調整して取り付け、第二の中間支持部材にてＹ、θ2の方向を調整して取り付ける機構となっている。
【０００３】
また、特許文献２記載の固体撮像素子の取付装置においては、中間支持部材を３個設け、第一の中間支持部材でＸ、Ｚ、θ1の方向を調整して取り付け、第二の中間支持部材にてＸ、Ｙ、θ2の方向を調整して取り付け、固体撮像素子を固定した第三の中間支持部材にてθ3の方向を調整している。
【０００４】
このように、従来の固体撮像素子を６方向に調整する機構は、位置調整用の中間支持部材を２個以上必要とし、また中間支持部材を位置調整するための専用治具が必要であり、調整手段も複雑であり調整に多大な時間を要する。更に、固体撮像素子の調整機構の実装エリアが大きくなり小型化が要求されている昨今の人工衛星では装置内に収まらないという問題を生じている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−３４１１６４号公報
【特許文献２】特開平６−１４８４８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
解決しようとする問題点は、固体撮像素子の位置調整に必要な中間部材の部品点数が多いという点である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、固体撮像素子の位置調整に必要な中間部材の数を減らすため、中間支持部材をレンズ筐体に締結する部分にＯリングを嵌めた最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の固体撮像素子の位置調整機構は、レンズ筐体と固体撮像素子を保持している中間支持部材との締結部に大小２種類、３個のＯリングを実装することにより、中間支持部材を１部品としても、従来通り６方向の調整が可能であるため調整に必要な部品を減らすことができ調整機構の実装エリアを小さくすることが可能で装置の小型・軽量化が図れる問い利点を有する。しかも、中間支持部材の位置調整はネジの回転に伴うネジの平行移動のみを利用して調整する方式としたため、調整が簡単で、位置調整に専用の治具を必要としないので低コスト化が実現できる効果をも有する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る固体撮像素子の位置調整機構の実施例１を示す断面図である
【図２】本発明に係る固体撮像素子の位置調整機構の実施例１を示す分解斜視図である。
【図３】レンズ筐体と中間支持部材の締結部の詳細断面図である。
【図４】固体撮像素子のＺ方向への調整を説明するための図である。
【図５】固体撮像素子のθ2方向への調整を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明に係る固体撮像素子の位置調整機構の実施例１を示す断面図である。図１において、固体撮像素子３は中間支持部材４に接着固定されており、レンズ筐体２に保持されている結像レンズ１との間で、Ｘ，Ｙ，Ｚ，θ1，θ2，θ3の６方向に位置調整が可能な構造になっている。Ｘ，Ｙ，Ｚ，θ1，θ2，θ3の６方向については図２を参照されたい。
【００１２】
図２は、この固体撮像素子の位置調整機構の分解斜視図であって、図１は図２の右側面から見た図である。図２は、図１に示したように、中間支持部材４をレンズ筐体２に取り付ける前の状態を示している。また、Ｘ，Ｙ，Ｚ，θ1，θ2，θ3の６方向を参考に供するために付記している。Ｘ，Ｙは取付け面と同じ水平面内の２軸、Ｚは水平面に対する垂直軸、θ1，θ2，θ3はＸ，Ｙ，Ｚ軸周りの回転方向を示す。固体撮像素子３は端子３ａを中間支持部材４の２つの長穴４ｄ，４ｅを通すように中間支持部材４に接着固定される。端子３ａには基板や線材がハンダ付けされ、増幅回路等（不図示）との間で伝送すべき電気信号を媒介する。
【００１３】
中間支持部材４は、レンズ筐体２の枠内に入り込む形で、結像レンズ１と対面して取り付けられ、固体撮像素子３と結像レンズ１の間に光路を確保するための「窓」が施されている。中間支持部材４には、長穴４ｄの上方中央に１つのピン穴４ａ、長穴４ｅの下方左右対称位置に２つのピン穴４ｂ，４ｃが施されている。ピン穴４ａと４ｂの間隔と、ピン穴４ａと４ｃの間隔とは等しい。即ち、ピン穴４ａ，４ｂ，４ｃは中間支持部材の取付け面の中央に位置する三角形の頂点に位置している。そして、ピン穴４ａと４ｂの間およびピン穴４ａと４ｃの間に、固体撮像素子３の取付け位置が存在する。
【００１４】
また、レンズ筐体２には、ピン穴４ａ，４ｂ，４ｃと対応する位置にピン穴２g，２ｈ，２ｉが施されている。中間支持部材４の取付けは、一端がピン穴２g，２ｈ，２ｉに打ち込まれ固定される３つの支持ピン５の他端に、支持ピン５の他端が嵌合される３つのピン穴４ａ，４ｂ，４ｃを貫通して、３つの取付けネジ１３ａ，１３ｂ，１３ｃを捩じ込むことによって行なわれる。
【００１５】
図３は、取付けネジ１３（図１，２における１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）によるレンズ筐体２と中間支持部材４の締結部の詳細断面図である。支持ピン５は、斜線で示されるように、４段階の径を成す円筒であって複雑な断面をなしている。その右方は、ピン穴２g，２ｈ，２ｉに打ち込まれ固定されてレンズ筐体２の肉厚部に進入する凸部５ｂを形成するに過ぎない。しかし、ピン穴２g，２ｈ，２ｉに打ち込まれ得ない左方は、３段階の径を成し、径の切り替わり部分にはテーパー（taper:先細）部５ｅ，５ｄが施されている。最大の径から次の径に変わる部分から先は中空になっており、中間支持部材４を取付けるための取付けネジ１３と嵌合するためのネジ孔５ａが施されている。
【００１６】
テーパー部５ｅは、最大の径から次の径に変わる部分に形成されており、テーパー部５ｅの左側に接して大きいＯリング６が嵌められている。テーパー部５ｅはＯリング６の位置ずれを防止する。Ｏリング６の内径は、テーパー部５ｅとテーパー部５ｄの間の外径５ｃより、やや小さ目、Ｏリング６の外径は、ピン穴４ａ，４ｂ，４ｃの外径より大き目に加工している。これによって、Ｏリング６は多少圧縮されて実装されることになり、支持ピン５とピン穴４ａ，４ｂ，４ｃとの上下方向に隙間ができないようになる。
【００１７】
テーパー部５ｄは、Ｏリング６が嵌められた径から最小の径に変わる部分に形成されており、テーパー部５ｄの左側に接して小さいＯリング７が嵌められている。テーパー部５ｄはＯリング７の位置ずれを防止する。Ｏリング７の径は、支持ピン５とピン穴４ａ，４ｂ，４ｃとの左右方向に隙間ができないように選定される。
【００１８】
中間支持部材４はスペーサ１５およびＯリング１６を介して取付けネジ１３およびワッシャ１４により支持ピン５に取り付けられる。スペーサ１５には支持ピン５と同様にＯリング１６の位置ずれ防止用のテーパー１５ａを施してある。取付ネジ１３を回転することにより中間支持部材４がレンズ筐体２に取り付けられる。ここで、Ｏリング６７，１６は、ネジによる押し込む力と等しい反力を提供するものであり、バネなどの別の弾性体で代替しても差し支えない。
【００１９】
以上のようにして、中間支持部材４はレンズ筐体２に対してＺ方向に取り付けられ、Ｚ，θ3，θ1方向の位置調整は、後述のようにして取付けネジ１３により可能である。しかし、他の方向の位置調整のためには他の手段が必要とされる。
【００２０】
再び図２を参照すると、Ｙ，θ2方向の位置調整のために、レンズ筐体２の上面の２箇所に止めネジ１１ａ，１１ｄ用のネジ孔２ａ，２ｄ、レンズ筐体２の下面の２箇所に止めネジ１１ｂ，１１ｃ用のネジ孔２ｂ，２ｃが施されている。止めネジ１１ａ〜１１ｄは、四角形の頂点を成す上下左右対称に位置する。止めネジ１１ａ〜１１ｄは、回転することにより、上述のようにして取り付けられた中間支持部材４の上面および下面にその先端部が接するようになる。
【００２１】
また、Ｘ方向の位置調整のために、レンズ筐体２の側面の中央２箇所に止めネジ１２ａ，１２ｂ用のネジ孔２ｅ，２ｆが施されている。止めネジ１２ａ，１２ｂは、回転することにより、上述のようにして取り付けられた中間支持部材４の左側面および右側面にその先端部が接するようになる。止めネジ１１ａ〜１１ｄ，１２ａ，１２ｂの先端部は、中間支持部材４がどのような位置状態になっても接することができるように球面状になっている。
【００２２】
次に、固体撮像素子３をＸ，Ｙ，Ｚ，θ1，θ2，θ3の６方向に位置調整する手順について説明する。Ｚ，θ1，θ3方向の位置調整は、中間支持部材４に対して垂直方向の力の加減により、また、Ｘ，Ｙ，θ2方向の位置調整は、中間支持部材４の面内方向の力の加減により行なう。
【００２３】
Ｚ、θ1、θ3の方向に調整する場合は１３ネジのねじ込み量を調整することにより行う。Ｚ方向に調整するためには、３個の取付けネジ１３ａ，１３ｂ，１３ｃを同方向に同じ量だけ回転する。例えば、図４（Ａ）に示すように、取付けネジ１３を締付け方向であるイ）方向に回転させるとＯリング１６と７は圧縮させられ（図３参照）、図４（Ｂ）に示すように、中間支持部材４をロ）方向に移動させる。固体撮像素子３はこの中間支持部材４に接着固定されているため同様に移動する。図４（Ａ）は本位置調整機構を中間支持部材４側から見たときの正面図、図４（Ｂ）は本位置調整機構を右側から見たときの側面図である。
【００２４】
θ1方向の調整は、２個の取付けネジ１３ｂ，１３ｃをそれぞれ反対方向に回転させて、一方はＯリング７を圧縮させ、他方はＯリング７を開放させる。これにより、中間支持部材４はＹ軸の周り、即ちθ1方向の調整を行うことができる。取付けネジ１３ｂ、１３ｃの回転量が同じ場合は、中間支持部材4は取付けネジ１３ｂ、１３ｃの中間位置を中心に回転することになる。
【００２５】
θ3方向の調整は、２個の取付けネジ１３ｂ，１３ｃと、取付けネジ１３ａをそれぞれ反対方向に回転させて、一方はＯリング１６，７を圧縮させ、他方はＯリング１６，７を開放させる。これにより、中間支持部材４はＸ軸の周り、即ちθ3方向の調整を行うことができる。
【００２６】
θ1、θ3の調整時において、中間支持部材４が傾いた場合でもネジ１３のネジ頭と中間支持部材４との間にＯリング１６が嵌られているため、ネジ頭は片当たりすることなく中間支持部材４を押さえることができる。
【００２７】
図５は、θ2方向の調整例を説明するための図であって、図４（Ａ）と同様に、本位置調整機構を中間支持部材４側から見たときの正面図である。止めネジ１１ａと１１ｂをハ）方向に、止めネジ１１ｃと１１ｄをニ）方向にそれぞれ回転させる。それぞれの止めネジはホ）の方向に移動し、中間支持部材４は止めネジ１１ａおよび１１ｃにより押される。その結果、Ｏリング６を圧縮させ、中間支持部材４はＯリング１６，７に挟まれているため中間支持部材４はト）の方向に回転する。この時、中間支持部材４から離れる方向に移動する側の止めネジ（図５の例の場合は１１ｂ，１１ｄ）の回転量を押す側より大きくし、押す側の止めネジ１１ａ，１１ｃのみを中間支持部材４と接触させるようにする。
【００２８】
Ｘ方向およびＹ方向の調整は単純である。Ｙ方向の調整は止めネジ１１ａ〜１１ｄをそれぞれ同方向に回転することにより中間支持部材４をＹ方向に移動させて行なう。同様に、Ｘ方向の調整は止めネジ１２ａ，１２ｂをそれぞれ同じ方向に回転させ中間支持部材４をＸ方向に移動させて行なう。
【００２９】
このように、取付け１３ネジおよび止めネジ１１，１２を回転させることによるネジの平行移動に伴い、中間支持部材４と支持ピン５の間に実装されたＯリング６，７，１６を圧縮または開放させることにより、中間支持部材４を６方向に移動させ、固体撮像素子３を６方向に調整することが可能である。
【００３０】
調整作業終了後は、ネジの緩みなどにより中間支持部材４がずれないよう、中間支持部材４とレンズ筐体２の間に接着剤を流し込み中間支持部材４を固定するとよい。
【００３１】
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
【００３２】
（付記１）結像レンズとの位置を調整する固体撮像素子の位置調整機構であって、前記結像レンズを保持している直方体のレンズ筐体と、固体撮像素子が接着固定され前記レンズ筐体の枠内に入り込む形で取り付けられる扁平な直方体の中間支持部材と、前記レンズ筐体，前記中間支持部材に設けられた３組のピン穴にそれぞれが打ち込まれ固定，嵌合される支持ピンと、前記支持ピンに設けられたネジ孔にネジ込まれて前記中間支持部材を前記レンズ筐体に締結するための３つの取付けネジを有し、前記ピン穴は、等しい二辺それぞれが前記固体撮像素子の取付け位置を跨ぎ前記中間支持部材の取付け面の中央に位置する三角形の頂点位置に施され、また前記締結する部分にＯリングを嵌め、前記３つの取付けネジの回転を加減することにより前記取付面と垂直方向Ｚおよび水平面Ｘ、Ｙの軸回転θ3、θ1の３方向の位置調整を可能にしたことを特徴とする固体撮像素子の位置調整機構。
【００３３】
（付記１）前記Ｏリングは、大きいＯリングと２つの小さいＯリングから成り、前記大きいＯリングの外径は前記中間支持部材のピン穴の径より大きく、前記小さいＯリングは、前記中間支持部材側のピン穴と、前記取付けネジの頭および前記支持ピンの後方端との間に隙間ができない程の径を成していること特徴とする付記１に記載の固体撮像素子の位置調整機構。
【００３４】
（付記３）前記支持ピンにおけるネジ孔の部分の外径は、前記中間支持部材の内面に向けて３段階に低下し、径の切替り部分には前記Ｏリングの位置ずれ防止用にテーパー部が施されていること特徴とする付記２，２に記載の固体撮像素子の位置調整機構。
【００３５】
（付記４）前記レンズ筐体の枠の中央部分において、四角形の頂点を成すような上下左右対称な上面の２箇所および下面の２箇所の位置に４つのネジ孔を施し、これにネジ込まれる止めネジを回転させて、前記中間支持部材の上面および下面にその先端部を接しさせ、前記回転を加減することにより、前記水平面内の縦方向Ｙと前記Ｚ軸回転θ2の２方向の位置調整を可能にしたことを特徴とする付記３〜３に記載の固体撮像素子の位置調整機構。
【００３６】
（付記５）前記レンズ筐体の枠の中央部分において、左右対称な側面の２箇所の位置に２つのネジ孔を施し、これにネジ込まれる止めネジを回転させて、前記中間支持部材の左面および右面にその先端部を接しさせ、前記回転を加減することにより、前記水平面内の横方向Ｘの位置調整を可能にしたことを特徴とする付記４〜４に記載の固体撮像素子の位置調整機構。
【００３７】
（付記６）前記止めネジの先端は、前記中間支持部材がどのような位置状態になっても前記中間支持部材の前記枠部分の面に接することができるように球面状になっていることを特徴とする付記４，５に記載の固体撮像素子の位置調整機構。
【符号の説明】
【００３８】
１              結像レンズ
２              レンズ筐体
３              固体撮像素子
４              中間支持部材
５              支持ピン
６、７、１６    Ｏリング
１４            ワッシャ
１５            スペーサ
２ａ〜２ｆ      ネジ孔
２ｇ〜２ｉ      ピン穴
４ａ〜４ｃ      ピン穴
４ｄ，４ｅ      長穴
５ａ            ネジ孔
１１ａ〜１１ｄ  止めネジ
１２ａ，１２ｂ  止めネジ
１３ａ，１３ｂ  取付けネジ
【図１】
2012049581.tif 000003
【図２】
2012049581.tif 000004
【図３】
2012049581.tif 000005
【図４】
2012049581.tif 000006
【図５】
2012049581.tif 000007