JP2009225382A - 撮像素子傾き調整機構および撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 撮像素子の撮像受光面の傾き調整によって撮像受光面中心の光軸方向位置を変化させることなく、撮像素子の撮像受光面の傾き調整を行い、高精度の位置決めを行う。
【解決手段】 撮像素子保持部材12を、付勢部材15によって光軸に沿って前方向きに押圧する。その押圧位置から、傾き支持部材16を挟んで反対側において、傾き規制部材19によって光軸の傾斜回動方向の位置を規制している。傾き支持部材16を、光学系保持部材11と撮像素子保持部材12に対して光軸を中心としてほぼ180度の範囲内で回転自在とした回転支持部材17を用いており、傾き規制部材19を位置調整する調整部材14、付勢部材15および傾き規制部材19は、回転支持部材17上に支持されて設けられる。光学系保持部材11に対して、回転支持部材17を介して撮像素子保持部材12を支持する構成とする。
【選択図】 図3
【解決手段】 撮像素子保持部材12を、付勢部材15によって光軸に沿って前方向きに押圧する。その押圧位置から、傾き支持部材16を挟んで反対側において、傾き規制部材19によって光軸の傾斜回動方向の位置を規制している。傾き支持部材16を、光学系保持部材11と撮像素子保持部材12に対して光軸を中心としてほぼ180度の範囲内で回転自在とした回転支持部材17を用いており、傾き規制部材19を位置調整する調整部材14、付勢部材15および傾き規制部材19は、回転支持部材17上に支持されて設けられる。光学系保持部材11に対して、回転支持部材17を介して撮像素子保持部材12を支持する構成とする。
【選択図】 図3
Description
本発明は、撮像素子を用いた撮像装置における光学系による結像面と撮像素子の受光面との間の傾きを調整するために、撮像素子を光学系に組み込んだ後に、撮像素子およびその撮像素子を組み付けた支持部材の傾きを簡易に調整する撮像素子傾き調整機構およびその撮像素子傾き調整機構を組み込んだ撮像装置に関するものである。
いわゆるディジタルカメラに代表される撮像素子を用いた撮像装置において、光学系によって結像される光学像の像面と撮像素子の撮像面である受光面との間に傾きが生じてしまうことがある。このように、撮像すべき像面と撮像素子の受光面との間に傾きがあると、光学系のフォーカシングによる光軸方向についての調整では、解決することができず、撮像画像に、いわゆる片ボケを生ずる原因となる。また、この傾きは、撮像素子における受光面と外形との間の傾きや、撮像素子および光学系の組み付け誤差などの複数の要因により生ずるものである。このため、この傾きの大きさおよび方向を予め把握することは困難であり、撮像素子を光学系に組み込んだ状態でないと、傾きの量および方向を適確に把握することはできない。そこで、撮像素子を光学系に組み込んだあとに、撮像素子自体や、撮像素子を組み付けた支持部材の傾きをネジやカムを用いて調整する方法が確立されている。
しかしながら、撮像素子の傾きを調整するための従来の機構においては、平面を支える3点または2点の少なくとも一部を光軸方向に沿って移動させることによって、傾きを調整するようにしていた。そのため、傾きを調整すると同時に、受光面の中心を光軸方向に移動させてしまっていた。その結果、受光面と光学系の相対的な位置関係が変化してしまい、光学性能が劣化してしまうという問題があった。また、2点または3点を動かす調整においても、調整量の計算を詳細に行うようにすれば、傾き調整時に受光面の中心位置を一定に保つことができる。
また、先行技術としては、傾き方向の調整と同様に光軸方向位置の調整をも行う構成が開示された先行技術もあるが、適正位置の確認および調整が困難であり、作業によって精度がばらついてしまうという問題もあった。
例えば、特許文献1(特開2006−293187号)においては、光学系の結像面に対して撮像素子の受光面を固定する機構およびその調整方法のフローチャートが開示されており、光学機器および光学機器の調整方法が説明されている。撮像素子が固定された構造体を、弾性体によって調整ねじに押し付けながら光学系に固定することにより、調整ねじを回動させて、撮像素子面を光軸に対して調整する構成が示されている。しかしながら、この特許文献1の技術においては、撮像素子の受光面を正確に調整するためには、傾きとシフト、すなわち光軸方向位置、の双方を個別に調整しなければならない。
また、先行技術としては、傾き方向の調整と同様に光軸方向位置の調整をも行う構成が開示された先行技術もあるが、適正位置の確認および調整が困難であり、作業によって精度がばらついてしまうという問題もあった。
例えば、特許文献1(特開2006−293187号)においては、光学系の結像面に対して撮像素子の受光面を固定する機構およびその調整方法のフローチャートが開示されており、光学機器および光学機器の調整方法が説明されている。撮像素子が固定された構造体を、弾性体によって調整ねじに押し付けながら光学系に固定することにより、調整ねじを回動させて、撮像素子面を光軸に対して調整する構成が示されている。しかしながら、この特許文献1の技術においては、撮像素子の受光面を正確に調整するためには、傾きとシフト、すなわち光軸方向位置、の双方を個別に調整しなければならない。
また、特許文献2(特許第3728620号)は、光学系に対して撮像素子を傾けるための調整部材として、らせん状カムを用いる撮像素子の傾き調整装置を開示している。この特許文献2の技術においては、カムを用いることによって、上述したようなねじを用いる調整方法に対して、調整位置を確認しながら調整作業を行うことができるという利点がある。同時に、この特許文献2には、撮像素子が固定された構造体を光学系の光軸方向に付勢することも述べられている。この特許文献2の技術は、光学系の光軸に対して撮像素子を傾けるものであるので、本発明の基本的な先行技術であると考えられる。
そして、特許文献3(特開2005−51518号)においては、撮像素子の受光面が基準板に対して平行になるようにして撮像素子を取り付け、基準板を光学系に対して所定の誤差範囲内として組み立てることによって、受光面に対して光軸が垂直に交わるように調整して組み立てることを可能とするディジタルカメラの構成が開示されている。上述した特許文献1および特許文献2の技術は、基準板に撮像素子を固定した後に、基準板を光学系に対して調整するのに対して、この特許文献3の構成は、撮像素子を基準板に取り付ける組み立て段階で、調整を行うことによって、構造を簡略化するようにしている。この特許文献3の技術も、光学系の光軸に対して撮像素子を傾けるものであるので、本発明の基本的な先行技術であると考えられる。
そして、特許文献3(特開2005−51518号)においては、撮像素子の受光面が基準板に対して平行になるようにして撮像素子を取り付け、基準板を光学系に対して所定の誤差範囲内として組み立てることによって、受光面に対して光軸が垂直に交わるように調整して組み立てることを可能とするディジタルカメラの構成が開示されている。上述した特許文献1および特許文献2の技術は、基準板に撮像素子を固定した後に、基準板を光学系に対して調整するのに対して、この特許文献3の構成は、撮像素子を基準板に取り付ける組み立て段階で、調整を行うことによって、構造を簡略化するようにしている。この特許文献3の技術も、光学系の光軸に対して撮像素子を傾けるものであるので、本発明の基本的な先行技術であると考えられる。
上述した特許文献1〜特許文献3は、いずれも撮像素子の受光面と光学系光軸との間の傾きを調整することに関するものであるが、傾き調整時に撮像素子が光軸方向に動いてしまうことには、いずれにもほとんど触れられていない。
例えば、図12および図13は、従来の撮像素子傾き調整機構の一例を示したものである。図12は、撮像素子傾き調整機構の要部を撮像素子の背面側から見た斜視図であり、図13は、図12の撮像素子傾き調整機構の要部を撮像素子の前面側、すなわち光学系側、から見た斜視図である。図12および図13には、光学系基準板101、撮像素子基準板102、撮像素子103、調整部材104および付勢部材105が示されている。
CMOS(相補型金属酸化物半導体)またはCCD(電荷結合素子)等を用いた撮像素子103は、撮像素子保持部材としての撮像素子基準板102に固定されている。この撮像素子基準板102を、付勢部材105によって付勢して光学系保持部材としての光学系基準板1に押さえつけており、撮像素子基準板102と光学系基準板101との間には、特許文献2のような、らせん状カムを有する調整部材104のカム部分を介挿している。
ここで、調整部材104、すなわち、らせん状カムを回転させ、調整部材104により支持されている撮像素子基準板102の光軸方向変位を変化させることによって、撮像素子103の撮像面である受光面の光軸方向位置を自在に調整することができる。
例えば、図12および図13は、従来の撮像素子傾き調整機構の一例を示したものである。図12は、撮像素子傾き調整機構の要部を撮像素子の背面側から見た斜視図であり、図13は、図12の撮像素子傾き調整機構の要部を撮像素子の前面側、すなわち光学系側、から見た斜視図である。図12および図13には、光学系基準板101、撮像素子基準板102、撮像素子103、調整部材104および付勢部材105が示されている。
CMOS(相補型金属酸化物半導体)またはCCD(電荷結合素子)等を用いた撮像素子103は、撮像素子保持部材としての撮像素子基準板102に固定されている。この撮像素子基準板102を、付勢部材105によって付勢して光学系保持部材としての光学系基準板1に押さえつけており、撮像素子基準板102と光学系基準板101との間には、特許文献2のような、らせん状カムを有する調整部材104のカム部分を介挿している。
ここで、調整部材104、すなわち、らせん状カムを回転させ、調整部材104により支持されている撮像素子基準板102の光軸方向変位を変化させることによって、撮像素子103の撮像面である受光面の光軸方向位置を自在に調整することができる。
図14〜図15は、図12および図13に示した従来の撮像素子傾き調整機構を模式図に示したものである。本来、撮像素子103の受光面を含む平面を自在に調整することが目的であることから、撮像素子基準板102は3点で支持されるが、模式図として2点で表している。図12および図13では、撮像素子基準板102は、板バネ状の付勢部材105によって背面から押圧されて調整部材104のらせん状カムに押し付けられ、光学系基準板101に当接している調整部材104のらせん状カムの回転調整によって調整するようしていたが、図14〜図15においては、撮像素子基準板102は、光学系基準板101との間に介挿された圧縮スプリング状の付勢部材105によって、ネジ状の調整部材104の頭部に対して押し付けられている。
図14〜図15においても、図12および図13と同様に、各調整部材104を回転させて光軸方向変位を変化させることによって、撮像素子103の受光面の調整を行う。図14は、基準となる初期位置を示したものである。図15は、この調整機構を用いて、撮像素子103の傾き調整を行った状態を示しており、図示左側の調整部材104を締め付けて光軸方向前方(図示下側)に移動させることによって、撮像素子基準板102を傾けている。
図14〜図15においても、図12および図13と同様に、各調整部材104を回転させて光軸方向変位を変化させることによって、撮像素子103の受光面の調整を行う。図14は、基準となる初期位置を示したものである。図15は、この調整機構を用いて、撮像素子103の傾き調整を行った状態を示しており、図示左側の調整部材104を締め付けて光軸方向前方(図示下側)に移動させることによって、撮像素子基準板102を傾けている。
ところが、この場合、調整部材104は、左右それぞれの調整が自由に行えることから、左右両方とも光軸方向前方に繰り出すといった調節も可能になる。このようにすると、結果として、図16に示すように撮像素子基準板102全体が光学系基準板101に対して前方に繰り出してしまい、光学系基準と撮像素子103の受光面中心との間の距離Dが設計値を保てなくなる。
このとき、撮像素子103の受光面中心の距離が移動できてしまう距離は、撮像素子103の受光面中心と調整部材104との間の距離に関係する。調整される撮像素子基準板102の角度を一定とすると、撮像素子103の受光面中心と調整部材104との距離が大きいほど、次の関係式(1)によって、調整部材104に必要な調整量が大きくなる。
すなわち、
撮像素子103の受光面中心と調整部材104との距離をx、
撮像素子103の調整角度をθ、そして
必要とされる調整部材104の調整量をYとしたとき、
Y=x×ATAN(θ) (1)
となる。
よって、撮像素子103の周辺に回路を配置した場合、撮像素子駆動方式の手ぶれ補正を採用した場合などのように、撮像素子103の近傍に傾き調整部材104を配置できない場合、撮像素子103が動いてしまう範囲が大きくなる。
このとき、撮像素子103の受光面中心の距離が移動できてしまう距離は、撮像素子103の受光面中心と調整部材104との間の距離に関係する。調整される撮像素子基準板102の角度を一定とすると、撮像素子103の受光面中心と調整部材104との距離が大きいほど、次の関係式(1)によって、調整部材104に必要な調整量が大きくなる。
すなわち、
撮像素子103の受光面中心と調整部材104との距離をx、
撮像素子103の調整角度をθ、そして
必要とされる調整部材104の調整量をYとしたとき、
Y=x×ATAN(θ) (1)
となる。
よって、撮像素子103の周辺に回路を配置した場合、撮像素子駆動方式の手ぶれ補正を採用した場合などのように、撮像素子103の近傍に傾き調整部材104を配置できない場合、撮像素子103が動いてしまう範囲が大きくなる。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、撮像素子の撮像受光面の傾き調整によって撮像受光面中心の光軸方向位置を変化させることなく、撮像素子の撮像受光面の傾き調整を行い、高精度の位置決めを行うことを可能とする撮像素子傾き調整機構および撮像装置を提供することを目的としている。
本発明の請求項1の目的は、撮像受光面中心の光軸方向位置を変化させることなく、撮像素子の撮像受光面の傾き調整を広範囲に行うことを可能とする撮像素子傾き調整機構を提供することにある。
本発明の請求項2の目的は、特に、撮像受光面中心の光軸方向の位置のみならず光軸が垂直に交わる面内での位置をも変化させることなく、撮像素子の撮像受光面の傾き調整を行うことを可能とする撮像素子傾き調整機構を提供することにある。
本発明の請求項3の目的は、特に、撮像受光面中心の光軸方向位置を効果的に固定しつつ、撮像素子の撮像受光面の傾き調整を行うことを可能とする撮像素子傾き調整機構を提供することにある。
本発明の請求項1の目的は、撮像受光面中心の光軸方向位置を変化させることなく、撮像素子の撮像受光面の傾き調整を広範囲に行うことを可能とする撮像素子傾き調整機構を提供することにある。
本発明の請求項2の目的は、特に、撮像受光面中心の光軸方向の位置のみならず光軸が垂直に交わる面内での位置をも変化させることなく、撮像素子の撮像受光面の傾き調整を行うことを可能とする撮像素子傾き調整機構を提供することにある。
本発明の請求項3の目的は、特に、撮像受光面中心の光軸方向位置を効果的に固定しつつ、撮像素子の撮像受光面の傾き調整を行うことを可能とする撮像素子傾き調整機構を提供することにある。
本発明の請求項4の目的は、特に、簡単で且つコンパクトな構成で効果的に撮像素子の撮像受光面の傾き調整を行うことを可能とする撮像素子傾き調整機構を提供することにある。
本発明の請求項5の目的は、特に、撮像受光面中心の光軸方向位置を変化させることなく、撮像素子の撮像受光面の傾き調整を広範囲に行うことを可能とする撮像装置を提供することにある。
本発明の請求項5の目的は、特に、撮像受光面中心の光軸方向位置を変化させることなく、撮像素子の撮像受光面の傾き調整を広範囲に行うことを可能とする撮像装置を提供することにある。
請求項1に記載した本発明に係る撮像素子傾き調整機構は、上述した目的を達成するために、
撮像素子を固定保持する撮像素子保持部材と、
前記撮像素子の受光面に被写体光学像を結像させるための光学系を保持する光学系保持部材と、
前記撮像素子保持部材に保持された前記撮像素子の受光面中心を通る直線を軸として、前記撮像素子保持部材を傾斜回動可能に支持する傾き支持部材と、
前記光学系保持部材に対して前記傾き支持部材を前記光学系の光軸を中心として回転自在に支持する回転支持部材と、
前記傾き支持部材による前記撮像素子保持部材の傾斜回動角度を規制することによって、前記撮像素子保持部材の傾き角度を調整する傾き調整手段とを具備し、且つ
前記回転支持部材を回転させることにより、前記撮像素子保持部材を傾ける方向を決定し、且つ前記傾き調整手段により、前記撮像素子保持部材の傾斜回動角度を調整して、前記撮像素子の傾き調整を行うことを特徴としている。
撮像素子を固定保持する撮像素子保持部材と、
前記撮像素子の受光面に被写体光学像を結像させるための光学系を保持する光学系保持部材と、
前記撮像素子保持部材に保持された前記撮像素子の受光面中心を通る直線を軸として、前記撮像素子保持部材を傾斜回動可能に支持する傾き支持部材と、
前記光学系保持部材に対して前記傾き支持部材を前記光学系の光軸を中心として回転自在に支持する回転支持部材と、
前記傾き支持部材による前記撮像素子保持部材の傾斜回動角度を規制することによって、前記撮像素子保持部材の傾き角度を調整する傾き調整手段とを具備し、且つ
前記回転支持部材を回転させることにより、前記撮像素子保持部材を傾ける方向を決定し、且つ前記傾き調整手段により、前記撮像素子保持部材の傾斜回動角度を調整して、前記撮像素子の傾き調整を行うことを特徴としている。
請求項2に記載した本発明に係る撮像素子傾き調整機構は、請求項1の撮像素子傾き調整機構であって、
前記光学系の光軸が垂直に交わる面内での前記撮像素子保持部材の移動を規制する保持部材位置規制手段をさらに具備することを特徴としている。
請求項3に記載した本発明に係る撮像素子傾き調整機構は、請求項1または請求項2の撮像素子傾き調整機構であって、
前記傾き支持部材は、
前記撮像素子保持部材の傾斜回動の軸を前記撮像素子の受光面中心を通る直線に規定すべく前記撮像素子保持部材を支持する回動支持部を含む
ことを特徴としている。
請求項4に記載した本発明に係る撮像素子傾き調整機構は、請求項1〜請求項3のいずれか1項の撮像素子傾き調整機構であって、
前記調整手段は、
前記撮像素子保持部材を前記直線を軸とする一方向に傾斜回動させるべく付勢する付勢部材と、
前記付勢部材に抗して前記撮像素子保持部材を押圧し前記直線を軸とする傾斜回動を規制して傾斜角度を調整する回転規制部材と、
を含むことを特徴としている。
請求項5に記載した本発明に係る撮像装置は、請求項1〜3のいずれか1項の撮像素子傾き調整機構を備えたことを特徴としている。
前記光学系の光軸が垂直に交わる面内での前記撮像素子保持部材の移動を規制する保持部材位置規制手段をさらに具備することを特徴としている。
請求項3に記載した本発明に係る撮像素子傾き調整機構は、請求項1または請求項2の撮像素子傾き調整機構であって、
前記傾き支持部材は、
前記撮像素子保持部材の傾斜回動の軸を前記撮像素子の受光面中心を通る直線に規定すべく前記撮像素子保持部材を支持する回動支持部を含む
ことを特徴としている。
請求項4に記載した本発明に係る撮像素子傾き調整機構は、請求項1〜請求項3のいずれか1項の撮像素子傾き調整機構であって、
前記調整手段は、
前記撮像素子保持部材を前記直線を軸とする一方向に傾斜回動させるべく付勢する付勢部材と、
前記付勢部材に抗して前記撮像素子保持部材を押圧し前記直線を軸とする傾斜回動を規制して傾斜角度を調整する回転規制部材と、
を含むことを特徴としている。
請求項5に記載した本発明に係る撮像装置は、請求項1〜3のいずれか1項の撮像素子傾き調整機構を備えたことを特徴としている。
本発明によれば、撮像素子の撮像受光面の傾き調整によって撮像受光面中心の光軸方向位置を変化させることなく、撮像素子の撮像受光面の傾き調整を行い、高精度の位置決めを行うことを可能とする撮像素子傾き調整機構および撮像装置を提供することができる。
すなわち本発明の請求項1の撮像素子傾き調整機構によれば、
撮像素子を固定保持する撮像素子保持部材と、
前記撮像素子の受光面に被写体光学像を結像させるための光学系を保持する光学系保持部材と、
前記撮像素子保持部材に保持された前記撮像素子の受光面中心を通る直線を軸として、前記撮像素子保持部材を傾斜回動可能に支持する傾き支持部材と、
前記光学系保持部材に対して前記傾き支持部材を前記光学系の光軸を中心として回転自在に支持する回転支持部材と、
前記傾き支持部材による前記撮像素子保持部材の傾斜回動角度を規制することによって、前記撮像素子保持部材の傾き角度を調整する傾き調整手段とを具備し、且つ
前記回転支持部材を回転させることにより、前記撮像素子保持部材を傾ける方向を決定し、且つ前記傾き調整手段により、前記撮像素子保持部材の傾斜回動角度を調整して、前記撮像素子の傾き調整を行うことにより、
撮像受光面中心の光軸方向位置を変化させることなく、撮像素子の撮像受光面の傾き調整を広範囲に行うことが可能となる。
すなわち本発明の請求項1の撮像素子傾き調整機構によれば、
撮像素子を固定保持する撮像素子保持部材と、
前記撮像素子の受光面に被写体光学像を結像させるための光学系を保持する光学系保持部材と、
前記撮像素子保持部材に保持された前記撮像素子の受光面中心を通る直線を軸として、前記撮像素子保持部材を傾斜回動可能に支持する傾き支持部材と、
前記光学系保持部材に対して前記傾き支持部材を前記光学系の光軸を中心として回転自在に支持する回転支持部材と、
前記傾き支持部材による前記撮像素子保持部材の傾斜回動角度を規制することによって、前記撮像素子保持部材の傾き角度を調整する傾き調整手段とを具備し、且つ
前記回転支持部材を回転させることにより、前記撮像素子保持部材を傾ける方向を決定し、且つ前記傾き調整手段により、前記撮像素子保持部材の傾斜回動角度を調整して、前記撮像素子の傾き調整を行うことにより、
撮像受光面中心の光軸方向位置を変化させることなく、撮像素子の撮像受光面の傾き調整を広範囲に行うことが可能となる。
本発明の請求項2の撮像素子傾き調整機構によれば、請求項1の撮像素子傾き調整機構において、
前記光学系の光軸が垂直に交わる面内での前記撮像素子保持部材の移動を規制する保持部材位置規制手段をさらに具備することにより、
特に、撮像受光面中心の光軸方向の位置のみならず光軸が垂直に交わる面内での位置をも変化させることなく、撮像素子の撮像受光面の傾き調整を行うことが可能となる。
本発明の請求項3の撮像素子傾き調整機構によれば、請求項1または請求項2の撮像素子傾き調整機構において、
前記傾き支持部材は、
前記撮像素子保持部材の傾斜回動の軸を前記撮像素子の受光面中心を通る直線に規定すべく前記撮像素子保持部材を支持する回動支持部を含む
ことにより、
特に、撮像受光面中心の光軸方向位置を効果的に固定しつつ、撮像素子の撮像受光面の傾き調整を行うことが可能となる。
前記光学系の光軸が垂直に交わる面内での前記撮像素子保持部材の移動を規制する保持部材位置規制手段をさらに具備することにより、
特に、撮像受光面中心の光軸方向の位置のみならず光軸が垂直に交わる面内での位置をも変化させることなく、撮像素子の撮像受光面の傾き調整を行うことが可能となる。
本発明の請求項3の撮像素子傾き調整機構によれば、請求項1または請求項2の撮像素子傾き調整機構において、
前記傾き支持部材は、
前記撮像素子保持部材の傾斜回動の軸を前記撮像素子の受光面中心を通る直線に規定すべく前記撮像素子保持部材を支持する回動支持部を含む
ことにより、
特に、撮像受光面中心の光軸方向位置を効果的に固定しつつ、撮像素子の撮像受光面の傾き調整を行うことが可能となる。
本発明の請求項4の撮像素子傾き調整機構によれば、請求項1〜請求項3のいずれか1項の撮像素子傾き調整機構において、
前記調整手段は、
前記撮像素子保持部材を前記直線を軸とする一方向に傾斜回動させるべく付勢する付勢部材と、
前記付勢部材に抗して前記撮像素子保持部材を押圧し前記直線を軸とする傾斜回動を規制して傾斜角度を調整する回転規制部材と、
を含むことにより、
特に、簡単で且つコンパクトな構成で効果的に撮像素子の撮像受光面の傾き調整を行うことが可能となる。
また、本発明の請求項5の撮像装置によれば、請求項1〜3のいずれか1項の撮像素子傾き調整機構を備えたことにより、
特に、撮像受光面中心の光軸方向位置を変化させることなく、撮像素子の撮像受光面の傾き調整を広範囲に行うことが可能となる。
前記調整手段は、
前記撮像素子保持部材を前記直線を軸とする一方向に傾斜回動させるべく付勢する付勢部材と、
前記付勢部材に抗して前記撮像素子保持部材を押圧し前記直線を軸とする傾斜回動を規制して傾斜角度を調整する回転規制部材と、
を含むことにより、
特に、簡単で且つコンパクトな構成で効果的に撮像素子の撮像受光面の傾き調整を行うことが可能となる。
また、本発明の請求項5の撮像装置によれば、請求項1〜3のいずれか1項の撮像素子傾き調整機構を備えたことにより、
特に、撮像受光面中心の光軸方向位置を変化させることなく、撮像素子の撮像受光面の傾き調整を広範囲に行うことが可能となる。
以下、本発明の実施の形態に基づき、図面を参照して本発明の撮像素子傾き調整機構を詳細に説明する。
まず、本発明の撮像素子傾き調整機構の実施の形態を説明する前に、本発明の原理について、図1および図2を参照して説明する。
図1および図2は、本発明に係る撮像素子傾き調整機構の原理を、図14〜図16に示した従来の技術の原理説明と同様に、模式的に示している。
図1および図2に示す模式図には、光学系基準板1、撮像素子基準板2、撮像素子3、調整部材4、付勢部材5および傾き支持部材6が示されている。この場合、光学系保持部材としての光学系基準板1上には、撮像素子保持部材としての撮像素子基準板2が設けられ、この撮像素子基準板2に撮像素子3が取り付けられている。撮像素子基準板2は、付勢部材5によって光学系基準板1から離れる方向に付勢され、且つこの付勢部材5に抗して調整部材4によって押圧され光学系基準板1に取り付けられている。傾き支持部材6は、撮像素子基準板2に当接され、撮像素子基準板2を撮像素子3の受光面中心を通る軸線に対して傾斜回動可能として支持している。
まず、本発明の撮像素子傾き調整機構の実施の形態を説明する前に、本発明の原理について、図1および図2を参照して説明する。
図1および図2は、本発明に係る撮像素子傾き調整機構の原理を、図14〜図16に示した従来の技術の原理説明と同様に、模式的に示している。
図1および図2に示す模式図には、光学系基準板1、撮像素子基準板2、撮像素子3、調整部材4、付勢部材5および傾き支持部材6が示されている。この場合、光学系保持部材としての光学系基準板1上には、撮像素子保持部材としての撮像素子基準板2が設けられ、この撮像素子基準板2に撮像素子3が取り付けられている。撮像素子基準板2は、付勢部材5によって光学系基準板1から離れる方向に付勢され、且つこの付勢部材5に抗して調整部材4によって押圧され光学系基準板1に取り付けられている。傾き支持部材6は、撮像素子基準板2に当接され、撮像素子基準板2を撮像素子3の受光面中心を通る軸線に対して傾斜回動可能として支持している。
すなわち、図14〜図16の従来の構成と比較して、調整部材4が1つだけであることおよび撮像素子基準板2を撮像素子3の受光面中心を通る軸線に対して傾斜回動可能として支持する傾き支持部材6を有することが特徴である。
撮像素子基準板2に傾き支持部材6が当接することによって、撮像素子3は撮像受光面中心を通り且つ撮像受光面に平行な軸線を軸とした傾斜回転方向のみについて、傾斜回動を可能とする自由度を持つことになる。この自由度を、調整部材4の光軸方向位置によって規制することによって、撮像受光面が光軸方向に変位することなく、撮像受光面を傾かせることが可能となる。
図3〜図11は、本発明の一つの実施の形態に係る撮像素子傾き調整機構の要部の構成を示している。
図3は、この実施の形態に係る撮像素子傾き調整機構の全体の構成を示す分解斜視図、図4は、図3の撮像素子傾き調整機構の組み立て状態を撮像素子の背面側から見た斜視図、図5は、図3の撮像素子傾き調整機構の組み立て状態を撮像素子の背面から見た平面図、図6は、図3の撮像素子傾き調整機構の組み立て状態を撮像素子の前面である物体側から見た平面図、図7は、図6の撮像素子傾き調整機構の組み立て状態のA−A線に沿う矢視断面図、図8は、図3の撮像素子傾き調整機構の要部を詳細に示す斜視図、そして図9は、図8の撮像素子傾き調整機構の要部を異なる方向から見て詳細に示す斜視図である。
撮像素子基準板2に傾き支持部材6が当接することによって、撮像素子3は撮像受光面中心を通り且つ撮像受光面に平行な軸線を軸とした傾斜回転方向のみについて、傾斜回動を可能とする自由度を持つことになる。この自由度を、調整部材4の光軸方向位置によって規制することによって、撮像受光面が光軸方向に変位することなく、撮像受光面を傾かせることが可能となる。
図3〜図11は、本発明の一つの実施の形態に係る撮像素子傾き調整機構の要部の構成を示している。
図3は、この実施の形態に係る撮像素子傾き調整機構の全体の構成を示す分解斜視図、図4は、図3の撮像素子傾き調整機構の組み立て状態を撮像素子の背面側から見た斜視図、図5は、図3の撮像素子傾き調整機構の組み立て状態を撮像素子の背面から見た平面図、図6は、図3の撮像素子傾き調整機構の組み立て状態を撮像素子の前面である物体側から見た平面図、図7は、図6の撮像素子傾き調整機構の組み立て状態のA−A線に沿う矢視断面図、図8は、図3の撮像素子傾き調整機構の要部を詳細に示す斜視図、そして図9は、図8の撮像素子傾き調整機構の要部を異なる方向から見て詳細に示す斜視図である。
図10は、図4に対応し、撮像素子傾き調整機構の図4とは異なる動作状態を撮像素子の背面側から見た斜視図、そして図11は、図5に対応し、撮像素子傾き調整機構の図10の動作状態を撮像素子の背面から見た平面図である。
図3〜図11に示す撮像素子傾き調整機構には、光学系保持部材11、撮像素子保持部材12、撮像素子13、調整部材14、付勢部材15、傾き支持部材16、回転支持部材17、位置基準ピン18および傾き規制部材19が示されている。
主として図3〜図5に示すように、この場合、光学系位置基準を規定する光学系保持部材11上には、撮像素子保持部材12が設けられ、この撮像素子保持部材12に、CMOSまたはCCD等を用いた撮像素子13が取り付けられている。
傾き規制部材19は、調整ネジ等の調整部材14によって押圧されて、押圧位置が規制されている。調整部材14、付勢部材15および傾き支持部材16は、ほぼ円環状の回転支持部材17に設けられている。回転支持部材17は、光学系保持部材11に形成された円形の開口部11aに光学系の光軸を中心として回転可能に嵌合している。回転支持部材17は、図示のように一端側の外側をフランジ状として被写体側(図3における下方)への脱落を防止しているとともに、図示していないが光学系保持部材11に設けられる適宜なる脱落防止機構により、その逆側への脱落を防止して、光軸まわりで回転可能で且つ光軸方向へは移動しないように規制されて、光学系保持部材11に保持されている。
図3〜図11に示す撮像素子傾き調整機構には、光学系保持部材11、撮像素子保持部材12、撮像素子13、調整部材14、付勢部材15、傾き支持部材16、回転支持部材17、位置基準ピン18および傾き規制部材19が示されている。
主として図3〜図5に示すように、この場合、光学系位置基準を規定する光学系保持部材11上には、撮像素子保持部材12が設けられ、この撮像素子保持部材12に、CMOSまたはCCD等を用いた撮像素子13が取り付けられている。
傾き規制部材19は、調整ネジ等の調整部材14によって押圧されて、押圧位置が規制されている。調整部材14、付勢部材15および傾き支持部材16は、ほぼ円環状の回転支持部材17に設けられている。回転支持部材17は、光学系保持部材11に形成された円形の開口部11aに光学系の光軸を中心として回転可能に嵌合している。回転支持部材17は、図示のように一端側の外側をフランジ状として被写体側(図3における下方)への脱落を防止しているとともに、図示していないが光学系保持部材11に設けられる適宜なる脱落防止機構により、その逆側への脱落を防止して、光軸まわりで回転可能で且つ光軸方向へは移動しないように規制されて、光学系保持部材11に保持されている。
回転支持部材17上に形成された段部17aにねじ穴が形成され、そのねじ穴に調整部材14がねじ込まれている。この調整部材14は、ほぼ逆L字状をなす板体からなる傾き規制部材19の貫通孔に挿通され、傾き規制部材19の位置を調整可能として、傾き規制部材19をねじ止めしている。回転支持部材17の端部内面には、段差部17bが形成され、その段差部17bに光軸を挟んで対峙する一対の短寸の軸状突起からなる傾き支持部材16が設けられており、この傾き支持部材16の一方に付勢部材15が取り付けられ、さらにその近傍に段部17aが形成されている。
撮像素子保持部材12は、この場合2個所に形成された貫通孔12aに、光学系保持部材11に突設された円柱状の位置基準ピン18が挿通され、所定範囲での傾斜は可能とし、しかも光軸が垂直に交わる面内での位置を規制して、光軸からのずれを防止している。撮像素子保持部材12には、ほぼ180度の角度範囲にわたる円弧状の縁部に段差部12bが形成されており、付勢部材15の一端が、一方の傾き支持部材16の一側方においてこの段差部12bを押圧して、撮像素子13の受光面中心を通る軸線SAの一側方において付勢部材15によって光学系保持部材11に押し付ける方向に傾斜回動させるべく付勢している。
撮像素子保持部材12は、この場合2個所に形成された貫通孔12aに、光学系保持部材11に突設された円柱状の位置基準ピン18が挿通され、所定範囲での傾斜は可能とし、しかも光軸が垂直に交わる面内での位置を規制して、光軸からのずれを防止している。撮像素子保持部材12には、ほぼ180度の角度範囲にわたる円弧状の縁部に段差部12bが形成されており、付勢部材15の一端が、一方の傾き支持部材16の一側方においてこの段差部12bを押圧して、撮像素子13の受光面中心を通る軸線SAの一側方において付勢部材15によって光学系保持部材11に押し付ける方向に傾斜回動させるべく付勢している。
さらに、軸線SAを挟んで傾き支持部材16の他側方においてL字状の傾き規制部材19の先端によって撮像素子保持部材12が押圧され、付勢部材15に抗して傾斜回動が所定の角度に規制されている。撮像素子保持部材12は、傾き支持部材16に当接され、撮像素子13の受光面中心を通る軸線SAに対して傾斜回動可能として支持されている。
さらに、上述した撮像素子傾き調整機構を用いると、撮像素子13の撮像受光面に光軸方向への移動を阻止しつつ、撮像素子保持部材12を調整部材14によって傾斜回動させることにより、傾斜回動軸を規定する傾き支持部材16に対して撮像受光面の傾き調整を行うことが可能となる。このことによって、作業ミス等による撮像受光面の移動を防止することができて、しかも撮像受光面中心の光軸方向の位置精度を向上させることができる。
しかしながら、傾斜回動の軸線SAが撮像受光面中心を通ることから、傾き調整を行える方向が規制される。この問題を解決するために、傾き支持部材16を、光学系の位置基準となる光学系保持部材11と撮像素子13の位置基準となる撮像素子保持部材12に対して光軸を中心としてほぼ180度の範囲内で回転自在とした回転支持部材17を用いている。
さらに、上述した撮像素子傾き調整機構を用いると、撮像素子13の撮像受光面に光軸方向への移動を阻止しつつ、撮像素子保持部材12を調整部材14によって傾斜回動させることにより、傾斜回動軸を規定する傾き支持部材16に対して撮像受光面の傾き調整を行うことが可能となる。このことによって、作業ミス等による撮像受光面の移動を防止することができて、しかも撮像受光面中心の光軸方向の位置精度を向上させることができる。
しかしながら、傾斜回動の軸線SAが撮像受光面中心を通ることから、傾き調整を行える方向が規制される。この問題を解決するために、傾き支持部材16を、光学系の位置基準となる光学系保持部材11と撮像素子13の位置基準となる撮像素子保持部材12に対して光軸を中心としてほぼ180度の範囲内で回転自在とした回転支持部材17を用いている。
光学系保持部材11に対して、回転支持部材17を介して撮像素子保持部材12を支持する構成とする。このような構成によって撮像受光面中心の光軸方向位置を動かさずに、撮像受光面の傾き調整における傾斜回動の軸線SAを光軸が垂直に交わる面内で回転させることが可能となり、自由な方向に撮像受光面を傾けることができるようになる。
光軸が垂直に交わる平面内における位置を維持する必要があるため、光学系保持部材11に突設された位置基準ピン18を、撮像素子保持部材12に設けた貫通孔12aに嵌挿する。このような位置基準ピン18によって、位置基準ピン18が突設された光学系保持部材11に対して、撮像素子保持部材12の光軸が垂直に交わる平面での位置を、規定することができる。その結果として、撮像素子13の中心と光軸が垂直に交わる平面方向について正確に位置決めすることができる。なお、この実施の形態においては、撮像素子保持部材12を、付勢部材15によって光軸に沿って前方向きに押圧する。その押圧位置から、傾き支持部材16を挟んで反対側において、傾き規制部材19によって光軸の傾斜回動方向の位置を規制している。
光軸が垂直に交わる平面内における位置を維持する必要があるため、光学系保持部材11に突設された位置基準ピン18を、撮像素子保持部材12に設けた貫通孔12aに嵌挿する。このような位置基準ピン18によって、位置基準ピン18が突設された光学系保持部材11に対して、撮像素子保持部材12の光軸が垂直に交わる平面での位置を、規定することができる。その結果として、撮像素子13の中心と光軸が垂直に交わる平面方向について正確に位置決めすることができる。なお、この実施の形態においては、撮像素子保持部材12を、付勢部材15によって光軸に沿って前方向きに押圧する。その押圧位置から、傾き支持部材16を挟んで反対側において、傾き規制部材19によって光軸の傾斜回動方向の位置を規制している。
このように、上述した撮像素子傾き調整機構を用いことによって、撮像素子13の撮像受光面に光軸方向への移動を阻止しつつ、回転支持部材17をほぼ180度の範囲内で回転させることにより、撮像受光面の傾き調整における傾斜回動軸を規定する傾き支持部材16を光軸垂直面内で回転させることが可能となる。
なお、図6および図7は、それぞれ、上述した撮像素子傾き調整機構を被写体側から見た平面図および図6のA−A線に沿う矢視切断図である。断面上に図示された傾斜回動の中心となる軸線SAが撮像素子13の撮像受光面上および光軸を通ることによって、撮像受光面を傾けても撮像受光面の中心の光軸位置が動くことをも防ぐことができる。したがって、撮像受光面の傾き調整を行えば、光軸に対して、傾きと光軸方向の両方について位置決めされた撮像受光面を形成することができる。
また、図8および図9は、調整部材14および付勢部材15を用いて撮像素子保持部材12の傾斜方向の回動を規制する機構を詳細に示している。この場合、付勢部材15と調整部材14により位置調整される傾き規制部材19が撮像素子保持部材12に接する位置を、撮像素子保持部材12に段差部12bを設けることによって分割している。このような構成とすれば、回転支持部材17が回転することによって、付勢部材15が撮像素子保持部材12を傷つけ、調整部材14と撮像素子保持部材12の位置関係に悪影響が発生するのを抑制することができる。
なお、図6および図7は、それぞれ、上述した撮像素子傾き調整機構を被写体側から見た平面図および図6のA−A線に沿う矢視切断図である。断面上に図示された傾斜回動の中心となる軸線SAが撮像素子13の撮像受光面上および光軸を通ることによって、撮像受光面を傾けても撮像受光面の中心の光軸位置が動くことをも防ぐことができる。したがって、撮像受光面の傾き調整を行えば、光軸に対して、傾きと光軸方向の両方について位置決めされた撮像受光面を形成することができる。
また、図8および図9は、調整部材14および付勢部材15を用いて撮像素子保持部材12の傾斜方向の回動を規制する機構を詳細に示している。この場合、付勢部材15と調整部材14により位置調整される傾き規制部材19が撮像素子保持部材12に接する位置を、撮像素子保持部材12に段差部12bを設けることによって分割している。このような構成とすれば、回転支持部材17が回転することによって、付勢部材15が撮像素子保持部材12を傷つけ、調整部材14と撮像素子保持部材12の位置関係に悪影響が発生するのを抑制することができる。
さらに、図10および図11は、図4および図5に示した状態から、回転支持部材17を光軸を中心としてほぼ90度回転させて、撮像素子保持部材12の傾斜回動軸を変化させた状態を示している。このように、回転支持部材17を回転させることによって、撮像素子保持部材12を自由な方向に傾けることができる。調整部材14の調整範囲の中心に傾斜回動の調整角度を0度に設定することで、回転支持部材17の回転範囲として180度を持てば、全方向への傾き回動調整を行うことができる。
そして上述したような撮像素子傾き調整機構を組み込んでディジタルカメラ等の撮像装置を構成することによって、撮像素子の撮像受光面の傾き調整によって撮像受光面中心の光軸方向位置を変化させることなく、撮像素子の撮像受光面の傾き調整を行い、高精度の位置決めを行うことが可能な撮像装置とすることができる。
そして上述したような撮像素子傾き調整機構を組み込んでディジタルカメラ等の撮像装置を構成することによって、撮像素子の撮像受光面の傾き調整によって撮像受光面中心の光軸方向位置を変化させることなく、撮像素子の撮像受光面の傾き調整を行い、高精度の位置決めを行うことが可能な撮像装置とすることができる。
1 光学系基準板
2 撮像素子基準板
3 撮像素子
4 調整部材
5 付勢部材
6 傾き支持部材
11 光学系保持部材
12 撮像素子保持部材
13 撮像素子
14 調整部材
15 付勢部材
16 傾き支持部材
17 回転支持部材
18 位置基準ピン
19 傾き規制部材
11a 開口部
12a 貫通孔
12b 段差部
17a 段部
17b 段差部
SA 軸線
2 撮像素子基準板
3 撮像素子
4 調整部材
5 付勢部材
6 傾き支持部材
11 光学系保持部材
12 撮像素子保持部材
13 撮像素子
14 調整部材
15 付勢部材
16 傾き支持部材
17 回転支持部材
18 位置基準ピン
19 傾き規制部材
11a 開口部
12a 貫通孔
12b 段差部
17a 段部
17b 段差部
SA 軸線
Claims (5)
- 撮像素子を固定保持する撮像素子保持部材と、
前記撮像素子の受光面に被写体光学像を結像させるための光学系を保持する光学系保持部材と、
前記撮像素子保持部材に保持された前記撮像素子の受光面中心を通る直線を軸として、前記撮像素子保持部材を傾斜回動可能に支持する傾き支持部材と、
前記光学系保持部材に対して前記傾き支持部材を前記光学系の光軸を中心として回転自在に支持する回転支持部材と、
前記傾き支持部材による前記撮像素子保持部材の傾斜回動角度を規制することによって、前記撮像素子保持部材の傾き角度を調整する傾き調整手段とを具備し、且つ
前記回転支持部材を回転させることにより、前記撮像素子保持部材を傾ける方向を決定し、且つ前記傾き調整手段により、前記撮像素子保持部材の傾斜回動角度を調整して、前記撮像素子の傾き調整を行うことを特徴とする撮像素子傾き調整機構。 - 前記光学系の光軸が垂直に交わる面内での前記撮像素子保持部材の移動を規制する保持部材位置規制手段をさらに具備することを特徴とする請求項1に記載の撮像素子傾き調整機構。
- 前記傾き支持部材は、
前記撮像素子保持部材の傾斜回動の軸を前記撮像素子の受光面中心を通る直線に規定すべく前記撮像素子保持部材を支持する回動支持部を含むことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の撮像素子傾き調整機構。 - 前記調整手段は、
前記撮像素子保持部材を前記直線を軸とする一方向に傾斜回動させるべく付勢する付勢部材と、
前記付勢部材に抗して前記撮像素子保持部材を押圧し前記直線を軸とする傾斜回動を規制して傾斜角度を調整する回転規制部材と、
を含むことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の撮像素子傾き調整機構。 - 請求項1〜3のいずれか1項の撮像素子傾き調整機構を備えたことを特徴とする撮像装置。
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JP2008070494A JP2009225382A (ja) | 2008-03-18 | 2008-03-18 | 撮像素子傾き調整機構および撮像装置 |
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Publications (1)
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JP2008070494A Pending JP2009225382A (ja) | 2008-03-18 | 2008-03-18 | 撮像素子傾き調整機構および撮像装置 |
Country Status (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012145945A (ja) * | 2011-01-13 | 2012-08-02 | Axis Ab | カメラの調整方法 |
WO2016047151A1 (ja) * | 2014-09-26 | 2016-03-31 | 京セラ株式会社 | 撮像装置 |
-
2008
- 2008-03-18 JP JP2008070494A patent/JP2009225382A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2016047151A1 (ja) * | 2014-09-26 | 2016-03-31 | 京セラ株式会社 | 撮像装置 |
JPWO2016047151A1 (ja) * | 2014-09-26 | 2017-04-27 | 京セラ株式会社 | 撮像装置 |
US10243013B2 (en) | 2014-09-26 | 2019-03-26 | Kyocera Corporation | Imaging apparatus |
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