撮像装置
【課題】視野の大きさを変えた場合にもその視野上で撮像対象を均一に照明することが可能な撮像装置を提供する。
【解決手段】撮像装置２は受光レンズＬＡ〜ＬＣの位置を固定して、撮像素子３４をレンズの光軸方向に移動させることにより撮像素子３４の視野の大きさを変化させる。撮像装置２は視野調整の際に従来必要であった接写リングを用いることなく視野を変えることが可能になる。また、撮像装置２では照明部２１は受光視野Ｆを囲むように撮像対象５０に向けて照明光を発する。また照明部２１の開口径Ｄ１は受光レンズ保持部３３の内口径Ｄ２よりも小さくなるように設定される。これにより受光視野Ｆの外縁にできるだけ接近させて照明部２１を配置できるので撮像対象５０を均一に照明することが可能になる。
【解決手段】撮像装置２は受光レンズＬＡ〜ＬＣの位置を固定して、撮像素子３４をレンズの光軸方向に移動させることにより撮像素子３４の視野の大きさを変化させる。撮像装置２は視野調整の際に従来必要であった接写リングを用いることなく視野を変えることが可能になる。また、撮像装置２では照明部２１は受光視野Ｆを囲むように撮像対象５０に向けて照明光を発する。また照明部２１の開口径Ｄ１は受光レンズ保持部３３の内口径Ｄ２よりも小さくなるように設定される。これにより受光視野Ｆの外縁にできるだけ接近させて照明部２１を配置できるので撮像対象５０を均一に照明することが可能になる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮像装置に関し、特にセンサ装置に用いられる撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
製造現場においては省力化および高効率化の観点からオートメーション化が進められている。オートメーション化を実現するためには、光、電気、電波、音波などを用いる数多くのセンサ類が使用される。このようなセンサ類の中でも、製品などを撮影し、その撮影した画像を処理することで当該製品の良否判別や当該製品のＩＤを特定できる視覚センサ（画像センサ）がよく用いられている。視覚センサによれば、人間の視覚による検出と同様の検出機能を実現できるため、その応用範囲は広い。
【０００３】
多くの視覚センサは、撮像対象を撮影するカメラと、カメラから得られる画像を処理する画像処理装置（アンプ部とも称される）とから構成される。画像処理装置はカメラが撮影した画像の中に所定の形状をもつ領域が含まれるか否かなどを判断する。
【０００４】
カメラの視野が検査領域をカバーできるようにするため、多くの場合にはユーザは最適な焦点距離のレンズを選択する。しかし接写を行なう場合にはレンズの焦点距離を変えても視野の大きさはあまり変化しない。一般的に接写の際にはレンズとカメラとの間に接写リングが挿入される。
【０００５】
図１５は、従来の撮像装置における接写時の構成を示す図である。
図１５を参照して、撮像装置１０２は、レンズ１１１と、カメラ１１２と、接写リング１１３とを備える。接写リング１１３はレンズ１１１とカメラ１１２との間に挿入される。
【０００６】
図１６は、図１５の撮像装置１０２において視野の大きさの変化を説明する図である。
図１６を参照して、グラフの縦軸は物像間距離（撮像対象とレンズ１１１との距離）を示し、横軸は視野の範囲を示す。物像間距離は接写リング１１３の厚みに応じて変化する。図１６のグラフにおいて物像間距離をｙとし、視野の範囲をｘとすると、ｙ＝１．８６３２ｘ＋２２．４５１という関係が成立する。つまり図１６のグラフから物像間距離と視野の大きさとは比例関係にあることが分かる。
【０００７】
近年では照明装置とカメラとを一体化することによりユーザの利便性の向上を図ることが可能な視覚センサや視覚センサ用の撮像装置が提案されている。たとえば特開平１０−３２０５３８号公報（特許文献１）にはカメラと照明とを一体化することで各部の調整を不要にしつつ照明の正反射光がカメラに入射することを抑制できる視覚センサが開示される。この視覚センサでは、照明ユニットの発光部から撮像面までの光路上に第１偏光フィルタが設けられ、撮像面から撮像素子までの光路上に、第１偏光フィルタと偏光面がほぼ９０度異なる第２偏光フィルタが設けられる。
【特許文献１】特開平１０−３２０５３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図１７は、視覚センサに用いられる従来の撮像装置の構成を示す断面図である。
図１７を参照して、撮像装置１０２Ａは、複数個のＬＥＤ（Light Emitting Diode）１３１を含む照明部１２１と、受光レンズＬＡ〜ＬＣと、受光レンズＬＡ〜ＬＣを保持するレンズホルダ１３３と、撮像素子１３４とを備える。なお検査対象からの反射光が受光レンズに入射するために、照明部１２１の中心部は開口している。
【０００９】
視覚センサに用いられる照明は検査対象をできるだけ均一に照明する必要がある。このために照明部１２１は受光視野Ｆの外縁にできるだけ接近するように配置する必要がある。しかし、視野を可変にするために従来のような受光レンズを動かす方法（たとえば接写リングをレンズと撮像素子との間に設ける方法やレンズそのものを交換する方法等）を用いようとした場合には、受光レンズおよびレンズホルダが撮像対象１５０側に突出することが起こる。
【００１０】
図１８は、図１７の受光レンズＬＡ〜ＬＣおよびレンズホルダ１３３が撮像対象側に突出可能に構成された撮像装置の例を示す断面図である。
【００１１】
図１８を参照して、撮像装置１０２Ｂではレンズホルダ１３３が撮像対象１５０との距離を自由に変えることができるように、照明部１２１の開口部はレンズホルダ１３３よりも大きく形成されている。しかし、開口部を大きくすることで照明部１２１は受光視野Ｆの外縁から遠ざかる。よって撮像対象１５０を均一に照明することが困難になる。
【００１２】
本発明の目的は、視野の大きさを変えた場合にもその視野上で撮像対象を均一に照明することが可能な撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は要約すれば撮像装置であって、撮像部を備える。撮像部は、受光レンズと、受光レンズ保持部と、撮像素子とを含む。受光レンズ保持部は、受光レンズの周囲を覆うように受光レンズを保持する。撮像素子は、受光レンズの光軸に沿って移動可能であり、かつ、受光レンズにより結像した撮像対象を撮像する。撮像装置は、照明部をさらに備える。照明部は、撮像部と一体化されて、撮像対象に向けて照明光を発する。照明部の中央には、受光レンズ保持部の内口径よりも小さい径を有する開口部が形成される。
【００１４】
好ましくは、撮像装置は、撮像部と照明部とを収納する筐体をさらに備える。筐体は、耐水性を有する材質により構成されて、密閉構造を有し、少なくとも照明光を投光する側に透明材が設けられる。
【００１５】
好ましくは、受光レンズは、交換可能である。
好ましくは、撮像部は、第１の基板と、駆動回路と、第２の基板と、接続部材とをさらに含む。第１の基板は、撮像素子を搭載し、かつ、光軸に沿って移動可能である。駆動回路は、撮像素子を駆動する。第２の基板は、駆動回路を搭載する。接続部材は、第１および第２の基板が一体となって移動可能なように、第１および第２の基板を接続する。
【００１６】
より好ましくは、撮像部は、光軸と平行に第１および第２の基板を貫通する、移動用のガイドとなるシャフトをさらに含む。
【００１７】
好ましくは、撮像部は、基板と、駆動回路とをさらに含む。基板は、撮像素子を受光レンズに向き合う側の第１の主表面に搭載し、かつ、光軸に沿って移動可能である。駆動回路は、基板の第１の主表面の裏面側となる第２の主表面上に搭載されて、撮像素子を駆動する。
【００１８】
より好ましくは、撮像部は、光軸と平行に基板を貫通する、移動用のガイドとなるシャフトをさらに含む。
【００１９】
さらに好ましくは、照明部は、受光レンズ保持部に対して撮像対象側に設けられる。
この発明の他の局面に従うと、撮像装置であって、受光レンズと、撮像素子と、第１の基板と、駆動回路と、第２の基板と、接続部材と、移動用のガイドとなるシャフトとを備える。撮像素子は、受光レンズにより結像した撮像対象を撮像する。第１の基板は、撮像素子を搭載する。駆動回路は、撮像素子を駆動する。第２の基板は、駆動回路を搭載する。接続部材は、第１および第２の基板が一体となって移動可能なように、第１および第２の基板を接続する。シャフトは、光軸と平行に第１および第２の基板を貫通する。
【００２０】
この発明のさらに他の局面に従うと、撮像装置であって、受光レンズと、撮像素子と、基板と、駆動回路と、移動用のガイドとなるシャフトとを備える。撮像素子は、受光レンズにより結像した撮像対象を撮像する。基板は、撮像素子を受光レンズに向き合う側の第１の主表面に搭載する。駆動回路は、基板の第１の主表面の裏面側となる第２の主表面上に搭載されて、撮像素子を駆動する。シャフトは、光軸と平行に基板を貫通する。
【００２１】
好ましくは、上述のいずれかの撮像装置は、視覚センサに用いられる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、視野の大きさを変えた場合にもその視野上で撮像対象を均一に照明することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
【００２４】
［実施の形態１］
図１は、本発明の撮像装置の適用例を示す図である。
【００２５】
図１を参照して、視覚センサ１００は製造ライン上に配置される。視覚センサ１００は連続的に搬送される製品を撮影し、予め登録された色と領域とが撮影した画像に含まれていれば、その製品を良品と判定する。なお視覚センサ１００は図示しない他の装置へ判定結果を出力するよう構成されていてもよい。
【００２６】
視覚センサ１００は画像処理装置１と撮像装置２とを備える。撮像装置２は撮像対象を撮影して画像信号を出力する。なお撮像装置２は静止画像および動画像のいずれを撮像する装置でもよい。画像処理装置１は画像信号の伝送のために設けられるケーブル４を介して撮像装置２に接続される。画像処理装置１は画像信号に基づいて上述の判定処理を行なう。
【００２７】
画像処理装置１は、表示部８と、入力部１２とを含む。表示部８は撮影された画像や画像処理装置１が処理した画像を表示する。一例として、表示部８は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）、ＥＬディスプレイ（Electro Luminescence display）などからなる。入力部１２はユーザからの設定指令、変更指令および決定指令などを受ける部分である。
【００２８】
図２は、撮像装置２の外観を示す斜視図である。
図２を参照して、撮像装置２は、筐体２０と、照明部２１と、撮像部２２と、取付部２３とを備える。
【００２９】
筐体２０は、照明部２１と、撮像部２２とを収納する。なお以下の図２〜図５では撮像装置２において照明部２１および撮像部２２が収納される部分を「照明部２１」、「撮像部２２」とそれぞれ示す。
【００３０】
筐体２０は耐水性を有する材質で構成され、密閉構造を有する。また、筐体２０において少なくとも前面（すなわち照明部２１が照明光を投光する側）には、たとえばガラスやアクリル板等の透明材２４が設けられる。
【００３１】
照明部２１は、撮像対象を照明する。撮像部２２は撮像装置２の主要部分であり、撮像対象を撮像する。照明部２１および撮像部２２は一体化されている。なお、照明部２１および撮像部２２の構成の詳細は後述する。
【００３２】
取付部２３は撮像装置２を設置するために用いられる。
詳細は後述するが、撮像装置２では視野を変更する際に撮像部２２の内部に設けられる撮像素子をレンズの光軸方向に沿って移動させる。これにより撮像装置２における視野変更時に接写リング等のスペーサを用いる必要がなくなるので、レンズを突出させる必要がなくなる。したがって撮像装置２は前面に余分なスペースを持たせる必要がないので小型化が可能になる。また撮像装置２は耐水性を有する材質で構成される筐体２０によって内部が密閉されるので防水性を高めることができる。
【００３３】
次に撮像装置２の寸法の一例を具体的に示す。以下では図２のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の長さをそれぞれ「幅」、「高さ」、「奥行き」と称する。
【００３４】
図３は、図２の撮像装置２の正面図である。
図４は、図２の撮像装置２の上面図である。
【００３５】
図５は、図２の撮像装置２の右側面図である。
図３から図５を参照して、照明部２１の幅および高さはともに５２．５ｍｍであり、奥行きは３３ｍｍである。撮像部２２の幅および高さはともに３５．５ｍｍであり、奥行きは５０．７ｍｍである。取付部２３の高さは４ｍｍであり、奥行きは３４ｍｍである。撮像部２２の背面側（照明部２１と反対側）には外部接続コネクタ２５および防水用の保護部２６が設けられる。外部接続コネクタ２５、保護部２６の奥行きはそれぞれ９．８ｍｍおよび５．６ｍｍである。
【００３６】
続いて撮像装置２において視野を変える方法をより詳細に説明する。
図６は、図２に示す撮像部２２の背面を詳細に示す図である。
【００３７】
図６を参照して、撮像部２２の背面には上述した外部接続コネクタ２５、ケーブル４、および保護部２６に加えて、シャフト３９が挿入された視野調整機構２８が設けられる。シャフト３９の先端はネジ頭となっている。ユーザはネジ回しを用いてシャフト３９の先端部（ネジ頭）を回転させることで撮像装置２の視野の大きさを調整できる。
【００３８】
図７は、図２の撮像装置２の内部を示す図である。なお、図７では撮像装置２の主要部のみを示す。
【００３９】
図７を参照して、照明部２１は複数のＬＥＤ３１および複数のＬＥＤ３１の駆動回路が搭載された基板３２を備える。
【００４０】
撮像部２２は、図示しない受光レンズを保持するレンズホルダ３３（受光レンズ保持部）と、撮像素子３４と、撮像素子３４を搭載する基板３５とを含む。レンズホルダ３３の内部には１枚または複数枚の受光レンズが設けられる。
【００４１】
撮像素子３４は受光レンズにより結像した撮像対象を撮像する。撮像素子はたとえばＣＣＤ（Coupled Charged Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサである。基板３５は撮像素子３４を搭載する。
【００４２】
撮像部２２は、さらに、駆動回路３６と、基板３７と、支持部材３８Ａとを含む。
駆動回路３６は、撮像素子３４を駆動する回路であり、たとえば入力されるタイミングパルスに応じて撮像素子３４に駆動パルスを与えるとともに撮像素子の各画素から信号を取り出すＩＣ（Integrated Circuit）である。基板３７は駆動回路３６を搭載する。
【００４３】
基板３５，３７はネジ３８Ｂによって支持部材３８Ａに取り付けられる。撮像素子３４が撮像を行なうために基板３５は受光レンズと対向するように支持部材３８Ａに取り付けられる。一方、基板３７は支持部材３８Ａにおいて基板３５と反対側に取り付けられる。
【００４４】
撮像部２２は、さらに、シャフト３９，４１，４２およびナット４０を備える。
シャフト３９，４１，４２は受光レンズの光軸方向（図中のＹ方向）と平行に基板３５，３７および支持部材３８Ａを貫通する。シャフト３９，４１，４２は基板３５，３７の移動用のガイドとなる。基板３５，３７はこれらのシャフトに沿って移動する。なお、本実施の形態において撮像素子３４の可動範囲はたとえば３ｍｍである。
【００４５】
基板３５，３７と支持部材３８Ａとには、シャフト３９，４１，４２のそれぞれの先端部３９Ａ，４１Ａ，４２Ａを通す穴が形成される。シャフト３９の先端部３９Ａの外表面にはネジ溝が形成される。一方、支持部材３８Ａでは先端部３９Ａが通る部分にナット４０が挿入される。シャフト３９が回転することで基板３５，３７は受光レンズの光軸方向（Ｙ方向）に沿って移動可能になり、その位置が決定される。なお図７のＹ方向は図２のＹ方向に沿った方向に等しい。
【００４６】
また、シャフト４１，４２を基板３５，３７に通すことによって、シャフト３９を回転させた際に、基板３５，３７が回転することなくレンズの光軸方向に移動することが可能になる。
【００４７】
基板を移動させるために、基板を保持するホルダ、および、このホルダを移動させるガイドを設けた場合には必然的に撮像装置が大型化する。撮像装置２は基板３５，３７を貫通するシャフトにより基板３５，３７を移動可能にすることで装置全体の小型化を可能にする。
【００４８】
撮像部２２は、さらに、基板４３およびケーブル４４を備える。基板４３は撮像装置２の全体の動作を制御する制御回路を搭載する。ケーブル４４は両端にコネクタ４４Ａ，４４Ｂを備え、基板４３を基板３７に接続する。駆動回路３６が取り出した撮像素子３４の各画素からの信号は基板４３、および基板４３に接続されるケーブル４を介して撮像装置２の外部に出力される。
【００４９】
図８は、本実施の形態の撮像装置による効果を説明する図である。
図８および図１８を参照して、撮像装置２では撮像素子３４が受光レンズＬＡ〜ＬＣの方向に沿って移動する。一方、撮像装置１１２ではレンズホルダ１３３が受光レンズＬＡ〜ＬＣの方向に沿って移動する。なおレンズホルダ３３およびレンズホルダ１３３は受光レンズＬＡ〜ＬＣの各々の周囲を覆うようにして受光レンズＬＡ〜ＬＣの各々を保持する。
【００５０】
レンズと撮像対象との距離を変えることで、撮像素子における視野の大きさが変化する。一般的なカメラでは撮像素子の位置が固定されているので、接写リング等を用いてレンズと撮像素子との距離を変化させている。図１８に示す撮像装置１１２はレンズが可動であるため、視野を変えることができる。
【００５１】
一方、撮像装置２は受光レンズＬＡ〜ＬＣの位置を固定して、撮像素子３４をレンズの光軸方向に移動させることにより撮像素子３４の視野の大きさを変化させる。撮像装置２は視野調整の際に従来必要であった接写リングを用いることなく視野を変えることが可能になる。よって、たとえば撮像装置２を製造現場に設置して製品検査に最適な大きさの視野が得られるよう調整を行なう際に、作業者の手間を減らすことができる。
【００５２】
また、撮像装置を設置した際に撮像装置の前面（図２におけるガラス２４）と撮像対象との距離に余裕がない場合には接写リングを用いてレンズを撮像対象に近づけることができない可能性がある。本実施の形態によれば撮像装置２の内部で撮像素子を移動させるだけで視野の大きさを変化させることができるので、このような問題を解決できる。
【００５３】
さらに撮像装置２では照明部２１は受光視野Ｆを囲むように撮像対象５０に向けて照明光を発する。また照明部２１の開口径Ｄ１は受光レンズ保持部３３の内口径Ｄ２よりも小さくなるように設定される。これにより受光視野Ｆの外縁にできるだけ接近させて照明部２１を配置できるので撮像対象５０を均一に照明することが可能になる。よって、図１の視覚センサ１００によって製品の撮影画像に予め登録された色と領域とが含まれているかを検査する場合には、精度のよい検査を行なうことができる。
【００５４】
図９は、図７に示す撮像装置２のうちレンズホルダ３３、撮像素子３４および駆動回路３６に関する部分を前方から見た斜視図である。
【００５５】
図１０は、図９に示す部分を右側面後方から見た斜視図である。
図１１は、図９に示す部分を上方から見た斜視図である。
【００５６】
図９から図１１を参照して、基板３５，３７との電気的接続にはコネクタ４５が用いられる。コネクタ４５は図７の支持部材３８Ａと同様に基板３５，３７を一体化するために設けられる。
【００５７】
基板３５，３７の電気的接続にコネクタを用いることで、ハーネスを用いた場合よりも撮像素子３４と駆動回路３６との間の信号伝送の距離が短くなる。これにより撮像素子３４を高速動作させる際の動作の信頼性を高くすることができる。
【００５８】
図７、図９〜図１１に示すように基板３５，３７は対向するように設けられている。これにより撮像装置２において移動する部分（基板３５，３７）の大きさを全体に小型化できるので撮像装置２を全体に小型化できる。また基板３７は基板３５に対向する主表面３７Ａと、主表面３７Ｂとを備える。
【００５９】
以上のように実施の形態１によれば、撮像素子を移動させることで、レンズを撮像対象側に突出させることなく視野の大きさを変えることができるとともに、視野の大きさに因らず撮像対象を均一に照明することができる。さらに実施の形態１によれば、防水性に優れる撮像装置を実現できる。
【００６０】
また、実施の形態１によれば、撮像装置を小型化することが可能になるとともに、動作の信頼性を向上させることができる。
【００６１】
［実施の形態２］
実施の形態２の撮像装置の全体の構成は図２〜図６に示す実施の形態１の撮像装置２の構成と同様であるが撮像部２２の内部構成が撮像装置２と異なる。よって以下では実施の形態２の構成について、撮像部の内部構成における相違点のみを説明する。実施の形態２の撮像装置の他の部分については実施の形態１の撮像装置２と同様の構成を有するので、以後の説明は繰返さない。
【００６２】
図１２は、実施の形態２の撮像装置が備える撮像部の内部について、実施の形態１との相違点を示す図である。
【００６３】
図１２を参照して、撮像素子３４および駆動回路３６が基板３５の両面にそれぞれ搭載される。この点で実施の形態２は実施の形態１と異なる。基板３５の面３５Ａ（すなわち受光レンズに向き合う側の面である第１の主表面）には撮像素子３４が搭載される。面３５Ａに対してレンズホルダ３３と反対側の面３５Ｂ（第１の主表面の裏面側となる第２の主表面）には駆動回路３６が搭載される。基板３５はたとえば多層配線基板であり、内部の配線によって撮像素子３４と駆動回路３６とを電気的に接続する。また、面３５Ｂにはケーブル４が接続される。
【００６４】
シャフト３９，４１，４２はレンズの光軸方向（Ｙ方向）と平行に基板３５を貫通する。シャフト３９，４１，４２は基板３５の移動用のガイドとなる。基板３５はシャフトに沿ってレンズの光軸方向に移動する。なお基板３５においてシャフト３９が貫通する部分には内部にナット４０が設けられる。これにより実施の形態２では実施の形態１と同様に基板の位置を設定することができる。よって、実施の形態１と同様に実施の形態２においても撮像装置を小型化することができる。
【００６５】
また、実施の形態２では１枚の基板の両面に撮像素子と駆動回路とがそれぞれ搭載される。よって実施の形態２によれば実施の形態１に比較して部品点数を削減できるのでコストを低減できる。
【００６６】
また、実施の形態２では実施の形態１に比較して撮像素子３４と駆動回路３６との間の信号伝送の距離がより短くなるので撮像素子３４を高速動作させる際に動作の信頼性を高めることができる。
【００６７】
［実施の形態３］
実施の形態３の撮像装置は受光レンズが交換可能である点で実施の形態１および形態２の撮像装置と異なる。これにより、実施の形態３ではレンズの位置以外の光学的なパラメータを変更したい場合には、レンズを交換することで容易にパラメータを変更することができる。
【００６８】
図１３は、実施の形態３の撮像装置の外観を示す図である。
図１３を参照して、撮像装置２Ａはレンズ３３Ａが交換可能な点で、実施の形態１および形態２の撮像装置と異なる。なお一般的にカメラのレンズはレンズホルダに収められた状態で交換可能である。よって実施の形態３の説明においては、「受光レンズ」および「レンズホルダ」をまとめて「レンズ」と称する。
【００６９】
撮像部２２にはレンズマウント３３Ｂが設けられている。なお、「マウント」とはレンズ交換が可能なカメラにおいて交換するレンズを固定する部分のことを指す。
【００７０】
レンズマウント３３ＢにはたとえばＣマウントが適用される。つまりレンズ３３Ａはいわゆる「Ｃマウントレンズ」である。
【００７１】
ＣＣＤやＣＭＯＳセンサを使用したカメラは一般的にＣＣＴＶ（Closed Circuit Television）レンズを使用する。このレンズのマウントはＣマウントあるいはＣＳマウントと呼ばれる形状をしている。特に、産業用テレビカメラにはＣマウントレンズが広く適用される。よって実施の形態３によれば撮像装置の汎用性を高めることができる。
【００７２】
図１４は、図１３のレンズ３３Ａの外形を示す図である。
図１４を参照して、レンズ３３Ａではフランジ面５１から結像面５３までの寸法（フランジバックＤ）は１７．５２６ｍｍに設定されている。フランジ面５１はＣマウントレンズを撮像部２２に固定するための面である。また、撮像部２２では結像面５３の位置が撮像素子３４の撮像面の位置に一致するよう撮像素子３４が配置される。レンズ３３Ａをレンズマウント３３Ｂに取り付けるためのネジ部５２は、１インチあたり３２山のネジピッチとなっている。
【００７３】
なお、レンズマウント３３ＢにはＣマウントに変えてＣＳマウントが適用されてもよい。この場合にも市販されている多くのレンズが撮像装置２Ａに取付け可能となる。なお、レンズマウント３３ＢにＣＳマウントが適用される場合、図１７に示すフランジバックＤの寸法は約１２．５ｍｍとなる。
【００７４】
以上のように、実施の形態３によればレンズが交換可能であるため、光学的なパラメータを容易に変更できる。
【００７５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の撮像装置の適用例を示す図である。
【図２】撮像装置２の外観を示す斜視図である。
【図３】図２の撮像装置２の正面図である。
【図４】図２の撮像装置２の上面図である。
【図５】図２の撮像装置２の右側面図である。
【図６】図２に示す撮像部２２の背面を詳細に示す図である。
【図７】図２の撮像装置２の内部を示す図である。
【図８】本実施の形態の撮像装置による効果を説明する図である。
【図９】図７に示す撮像装置２のうちレンズホルダ３３、撮像素子３４および駆動回路３６に関する部分を前方から見た斜視図である。
【図１０】図９に示す部分を右側面後方から見た斜視図である。
【図１１】図９に示す部分を上方から見た斜視図である。
【図１２】実施の形態２の撮像装置が備える撮像部の内部について、実施の形態１との相違点を示す図である。
【図１３】実施の形態３の撮像装置の外観を示す図である。
【図１４】図１３のレンズ３３Ａの外形を示す図である。
【図１５】従来の撮像装置における接写時の構成を示す図である。
【図１６】図１５の撮像装置１０２において視野の大きさの変化を説明する図である。
【図１７】視覚センサに用いられる従来の撮像装置の構成を示す断面図である。
【図１８】図１７の受光レンズＬＡ〜ＬＣおよびレンズホルダ１３３が撮像対象側に突出可能に構成された撮像装置の例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７７】
１ 画像処理装置、２，２Ａ，１０２，１０２Ａ，１０２Ｂ 撮像装置、４，４４ ケーブル、８ 表示部、１２ 入力部、２０ 筐体、２１，１２１ 照明部、２２ 撮像部、２３ 取付部、２４ 透明材、２５ 外部接続コネクタ、２６ 保護部、２８ 視野調整機構、３１ ＬＥＤ、３２，３５，３７，４３ 基板、３３，１３３ レンズホルダ、３３Ａ，１１１ レンズ、３３Ｂ レンズマウント、３４，１３４ 撮像素子、３６ 駆動回路、３８Ａ 支持部材、３８Ｂ ネジ、３９，４１，４２ シャフト、３９Ａ，４１Ａ，４２Ａ 先端部、４０ ナット、４４ ケーブル、４４Ａ，４４Ｂ，４５ コネクタ、５０，１５０ 撮像対象、５１ フランジ面、５２ ネジ部、５３ 結像面、１００ 視覚センサ、１１２ カメラ、１１３ 接写リング、Ｄ フランジバック、ＬＡ〜ＬＣ 受光レンズ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮像装置に関し、特にセンサ装置に用いられる撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
製造現場においては省力化および高効率化の観点からオートメーション化が進められている。オートメーション化を実現するためには、光、電気、電波、音波などを用いる数多くのセンサ類が使用される。このようなセンサ類の中でも、製品などを撮影し、その撮影した画像を処理することで当該製品の良否判別や当該製品のＩＤを特定できる視覚センサ（画像センサ）がよく用いられている。視覚センサによれば、人間の視覚による検出と同様の検出機能を実現できるため、その応用範囲は広い。
【０００３】
多くの視覚センサは、撮像対象を撮影するカメラと、カメラから得られる画像を処理する画像処理装置（アンプ部とも称される）とから構成される。画像処理装置はカメラが撮影した画像の中に所定の形状をもつ領域が含まれるか否かなどを判断する。
【０００４】
カメラの視野が検査領域をカバーできるようにするため、多くの場合にはユーザは最適な焦点距離のレンズを選択する。しかし接写を行なう場合にはレンズの焦点距離を変えても視野の大きさはあまり変化しない。一般的に接写の際にはレンズとカメラとの間に接写リングが挿入される。
【０００５】
図１５は、従来の撮像装置における接写時の構成を示す図である。
図１５を参照して、撮像装置１０２は、レンズ１１１と、カメラ１１２と、接写リング１１３とを備える。接写リング１１３はレンズ１１１とカメラ１１２との間に挿入される。
【０００６】
図１６は、図１５の撮像装置１０２において視野の大きさの変化を説明する図である。
図１６を参照して、グラフの縦軸は物像間距離（撮像対象とレンズ１１１との距離）を示し、横軸は視野の範囲を示す。物像間距離は接写リング１１３の厚みに応じて変化する。図１６のグラフにおいて物像間距離をｙとし、視野の範囲をｘとすると、ｙ＝１．８６３２ｘ＋２２．４５１という関係が成立する。つまり図１６のグラフから物像間距離と視野の大きさとは比例関係にあることが分かる。
【０００７】
近年では照明装置とカメラとを一体化することによりユーザの利便性の向上を図ることが可能な視覚センサや視覚センサ用の撮像装置が提案されている。たとえば特開平１０−３２０５３８号公報（特許文献１）にはカメラと照明とを一体化することで各部の調整を不要にしつつ照明の正反射光がカメラに入射することを抑制できる視覚センサが開示される。この視覚センサでは、照明ユニットの発光部から撮像面までの光路上に第１偏光フィルタが設けられ、撮像面から撮像素子までの光路上に、第１偏光フィルタと偏光面がほぼ９０度異なる第２偏光フィルタが設けられる。
【特許文献１】特開平１０−３２０５３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図１７は、視覚センサに用いられる従来の撮像装置の構成を示す断面図である。
図１７を参照して、撮像装置１０２Ａは、複数個のＬＥＤ（Light Emitting Diode）１３１を含む照明部１２１と、受光レンズＬＡ〜ＬＣと、受光レンズＬＡ〜ＬＣを保持するレンズホルダ１３３と、撮像素子１３４とを備える。なお検査対象からの反射光が受光レンズに入射するために、照明部１２１の中心部は開口している。
【０００９】
視覚センサに用いられる照明は検査対象をできるだけ均一に照明する必要がある。このために照明部１２１は受光視野Ｆの外縁にできるだけ接近するように配置する必要がある。しかし、視野を可変にするために従来のような受光レンズを動かす方法（たとえば接写リングをレンズと撮像素子との間に設ける方法やレンズそのものを交換する方法等）を用いようとした場合には、受光レンズおよびレンズホルダが撮像対象１５０側に突出することが起こる。
【００１０】
図１８は、図１７の受光レンズＬＡ〜ＬＣおよびレンズホルダ１３３が撮像対象側に突出可能に構成された撮像装置の例を示す断面図である。
【００１１】
図１８を参照して、撮像装置１０２Ｂではレンズホルダ１３３が撮像対象１５０との距離を自由に変えることができるように、照明部１２１の開口部はレンズホルダ１３３よりも大きく形成されている。しかし、開口部を大きくすることで照明部１２１は受光視野Ｆの外縁から遠ざかる。よって撮像対象１５０を均一に照明することが困難になる。
【００１２】
本発明の目的は、視野の大きさを変えた場合にもその視野上で撮像対象を均一に照明することが可能な撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は要約すれば撮像装置であって、撮像部を備える。撮像部は、受光レンズと、受光レンズ保持部と、撮像素子とを含む。受光レンズ保持部は、受光レンズの周囲を覆うように受光レンズを保持する。撮像素子は、受光レンズの光軸に沿って移動可能であり、かつ、受光レンズにより結像した撮像対象を撮像する。撮像装置は、照明部をさらに備える。照明部は、撮像部と一体化されて、撮像対象に向けて照明光を発する。照明部の中央には、受光レンズ保持部の内口径よりも小さい径を有する開口部が形成される。
【００１４】
好ましくは、撮像装置は、撮像部と照明部とを収納する筐体をさらに備える。筐体は、耐水性を有する材質により構成されて、密閉構造を有し、少なくとも照明光を投光する側に透明材が設けられる。
【００１５】
好ましくは、受光レンズは、交換可能である。
好ましくは、撮像部は、第１の基板と、駆動回路と、第２の基板と、接続部材とをさらに含む。第１の基板は、撮像素子を搭載し、かつ、光軸に沿って移動可能である。駆動回路は、撮像素子を駆動する。第２の基板は、駆動回路を搭載する。接続部材は、第１および第２の基板が一体となって移動可能なように、第１および第２の基板を接続する。
【００１６】
より好ましくは、撮像部は、光軸と平行に第１および第２の基板を貫通する、移動用のガイドとなるシャフトをさらに含む。
【００１７】
好ましくは、撮像部は、基板と、駆動回路とをさらに含む。基板は、撮像素子を受光レンズに向き合う側の第１の主表面に搭載し、かつ、光軸に沿って移動可能である。駆動回路は、基板の第１の主表面の裏面側となる第２の主表面上に搭載されて、撮像素子を駆動する。
【００１８】
より好ましくは、撮像部は、光軸と平行に基板を貫通する、移動用のガイドとなるシャフトをさらに含む。
【００１９】
さらに好ましくは、照明部は、受光レンズ保持部に対して撮像対象側に設けられる。
この発明の他の局面に従うと、撮像装置であって、受光レンズと、撮像素子と、第１の基板と、駆動回路と、第２の基板と、接続部材と、移動用のガイドとなるシャフトとを備える。撮像素子は、受光レンズにより結像した撮像対象を撮像する。第１の基板は、撮像素子を搭載する。駆動回路は、撮像素子を駆動する。第２の基板は、駆動回路を搭載する。接続部材は、第１および第２の基板が一体となって移動可能なように、第１および第２の基板を接続する。シャフトは、光軸と平行に第１および第２の基板を貫通する。
【００２０】
この発明のさらに他の局面に従うと、撮像装置であって、受光レンズと、撮像素子と、基板と、駆動回路と、移動用のガイドとなるシャフトとを備える。撮像素子は、受光レンズにより結像した撮像対象を撮像する。基板は、撮像素子を受光レンズに向き合う側の第１の主表面に搭載する。駆動回路は、基板の第１の主表面の裏面側となる第２の主表面上に搭載されて、撮像素子を駆動する。シャフトは、光軸と平行に基板を貫通する。
【００２１】
好ましくは、上述のいずれかの撮像装置は、視覚センサに用いられる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、視野の大きさを変えた場合にもその視野上で撮像対象を均一に照明することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
【００２４】
［実施の形態１］
図１は、本発明の撮像装置の適用例を示す図である。
【００２５】
図１を参照して、視覚センサ１００は製造ライン上に配置される。視覚センサ１００は連続的に搬送される製品を撮影し、予め登録された色と領域とが撮影した画像に含まれていれば、その製品を良品と判定する。なお視覚センサ１００は図示しない他の装置へ判定結果を出力するよう構成されていてもよい。
【００２６】
視覚センサ１００は画像処理装置１と撮像装置２とを備える。撮像装置２は撮像対象を撮影して画像信号を出力する。なお撮像装置２は静止画像および動画像のいずれを撮像する装置でもよい。画像処理装置１は画像信号の伝送のために設けられるケーブル４を介して撮像装置２に接続される。画像処理装置１は画像信号に基づいて上述の判定処理を行なう。
【００２７】
画像処理装置１は、表示部８と、入力部１２とを含む。表示部８は撮影された画像や画像処理装置１が処理した画像を表示する。一例として、表示部８は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）、ＥＬディスプレイ（Electro Luminescence display）などからなる。入力部１２はユーザからの設定指令、変更指令および決定指令などを受ける部分である。
【００２８】
図２は、撮像装置２の外観を示す斜視図である。
図２を参照して、撮像装置２は、筐体２０と、照明部２１と、撮像部２２と、取付部２３とを備える。
【００２９】
筐体２０は、照明部２１と、撮像部２２とを収納する。なお以下の図２〜図５では撮像装置２において照明部２１および撮像部２２が収納される部分を「照明部２１」、「撮像部２２」とそれぞれ示す。
【００３０】
筐体２０は耐水性を有する材質で構成され、密閉構造を有する。また、筐体２０において少なくとも前面（すなわち照明部２１が照明光を投光する側）には、たとえばガラスやアクリル板等の透明材２４が設けられる。
【００３１】
照明部２１は、撮像対象を照明する。撮像部２２は撮像装置２の主要部分であり、撮像対象を撮像する。照明部２１および撮像部２２は一体化されている。なお、照明部２１および撮像部２２の構成の詳細は後述する。
【００３２】
取付部２３は撮像装置２を設置するために用いられる。
詳細は後述するが、撮像装置２では視野を変更する際に撮像部２２の内部に設けられる撮像素子をレンズの光軸方向に沿って移動させる。これにより撮像装置２における視野変更時に接写リング等のスペーサを用いる必要がなくなるので、レンズを突出させる必要がなくなる。したがって撮像装置２は前面に余分なスペースを持たせる必要がないので小型化が可能になる。また撮像装置２は耐水性を有する材質で構成される筐体２０によって内部が密閉されるので防水性を高めることができる。
【００３３】
次に撮像装置２の寸法の一例を具体的に示す。以下では図２のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の長さをそれぞれ「幅」、「高さ」、「奥行き」と称する。
【００３４】
図３は、図２の撮像装置２の正面図である。
図４は、図２の撮像装置２の上面図である。
【００３５】
図５は、図２の撮像装置２の右側面図である。
図３から図５を参照して、照明部２１の幅および高さはともに５２．５ｍｍであり、奥行きは３３ｍｍである。撮像部２２の幅および高さはともに３５．５ｍｍであり、奥行きは５０．７ｍｍである。取付部２３の高さは４ｍｍであり、奥行きは３４ｍｍである。撮像部２２の背面側（照明部２１と反対側）には外部接続コネクタ２５および防水用の保護部２６が設けられる。外部接続コネクタ２５、保護部２６の奥行きはそれぞれ９．８ｍｍおよび５．６ｍｍである。
【００３６】
続いて撮像装置２において視野を変える方法をより詳細に説明する。
図６は、図２に示す撮像部２２の背面を詳細に示す図である。
【００３７】
図６を参照して、撮像部２２の背面には上述した外部接続コネクタ２５、ケーブル４、および保護部２６に加えて、シャフト３９が挿入された視野調整機構２８が設けられる。シャフト３９の先端はネジ頭となっている。ユーザはネジ回しを用いてシャフト３９の先端部（ネジ頭）を回転させることで撮像装置２の視野の大きさを調整できる。
【００３８】
図７は、図２の撮像装置２の内部を示す図である。なお、図７では撮像装置２の主要部のみを示す。
【００３９】
図７を参照して、照明部２１は複数のＬＥＤ３１および複数のＬＥＤ３１の駆動回路が搭載された基板３２を備える。
【００４０】
撮像部２２は、図示しない受光レンズを保持するレンズホルダ３３（受光レンズ保持部）と、撮像素子３４と、撮像素子３４を搭載する基板３５とを含む。レンズホルダ３３の内部には１枚または複数枚の受光レンズが設けられる。
【００４１】
撮像素子３４は受光レンズにより結像した撮像対象を撮像する。撮像素子はたとえばＣＣＤ（Coupled Charged Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサである。基板３５は撮像素子３４を搭載する。
【００４２】
撮像部２２は、さらに、駆動回路３６と、基板３７と、支持部材３８Ａとを含む。
駆動回路３６は、撮像素子３４を駆動する回路であり、たとえば入力されるタイミングパルスに応じて撮像素子３４に駆動パルスを与えるとともに撮像素子の各画素から信号を取り出すＩＣ（Integrated Circuit）である。基板３７は駆動回路３６を搭載する。
【００４３】
基板３５，３７はネジ３８Ｂによって支持部材３８Ａに取り付けられる。撮像素子３４が撮像を行なうために基板３５は受光レンズと対向するように支持部材３８Ａに取り付けられる。一方、基板３７は支持部材３８Ａにおいて基板３５と反対側に取り付けられる。
【００４４】
撮像部２２は、さらに、シャフト３９，４１，４２およびナット４０を備える。
シャフト３９，４１，４２は受光レンズの光軸方向（図中のＹ方向）と平行に基板３５，３７および支持部材３８Ａを貫通する。シャフト３９，４１，４２は基板３５，３７の移動用のガイドとなる。基板３５，３７はこれらのシャフトに沿って移動する。なお、本実施の形態において撮像素子３４の可動範囲はたとえば３ｍｍである。
【００４５】
基板３５，３７と支持部材３８Ａとには、シャフト３９，４１，４２のそれぞれの先端部３９Ａ，４１Ａ，４２Ａを通す穴が形成される。シャフト３９の先端部３９Ａの外表面にはネジ溝が形成される。一方、支持部材３８Ａでは先端部３９Ａが通る部分にナット４０が挿入される。シャフト３９が回転することで基板３５，３７は受光レンズの光軸方向（Ｙ方向）に沿って移動可能になり、その位置が決定される。なお図７のＹ方向は図２のＹ方向に沿った方向に等しい。
【００４６】
また、シャフト４１，４２を基板３５，３７に通すことによって、シャフト３９を回転させた際に、基板３５，３７が回転することなくレンズの光軸方向に移動することが可能になる。
【００４７】
基板を移動させるために、基板を保持するホルダ、および、このホルダを移動させるガイドを設けた場合には必然的に撮像装置が大型化する。撮像装置２は基板３５，３７を貫通するシャフトにより基板３５，３７を移動可能にすることで装置全体の小型化を可能にする。
【００４８】
撮像部２２は、さらに、基板４３およびケーブル４４を備える。基板４３は撮像装置２の全体の動作を制御する制御回路を搭載する。ケーブル４４は両端にコネクタ４４Ａ，４４Ｂを備え、基板４３を基板３７に接続する。駆動回路３６が取り出した撮像素子３４の各画素からの信号は基板４３、および基板４３に接続されるケーブル４を介して撮像装置２の外部に出力される。
【００４９】
図８は、本実施の形態の撮像装置による効果を説明する図である。
図８および図１８を参照して、撮像装置２では撮像素子３４が受光レンズＬＡ〜ＬＣの方向に沿って移動する。一方、撮像装置１１２ではレンズホルダ１３３が受光レンズＬＡ〜ＬＣの方向に沿って移動する。なおレンズホルダ３３およびレンズホルダ１３３は受光レンズＬＡ〜ＬＣの各々の周囲を覆うようにして受光レンズＬＡ〜ＬＣの各々を保持する。
【００５０】
レンズと撮像対象との距離を変えることで、撮像素子における視野の大きさが変化する。一般的なカメラでは撮像素子の位置が固定されているので、接写リング等を用いてレンズと撮像素子との距離を変化させている。図１８に示す撮像装置１１２はレンズが可動であるため、視野を変えることができる。
【００５１】
一方、撮像装置２は受光レンズＬＡ〜ＬＣの位置を固定して、撮像素子３４をレンズの光軸方向に移動させることにより撮像素子３４の視野の大きさを変化させる。撮像装置２は視野調整の際に従来必要であった接写リングを用いることなく視野を変えることが可能になる。よって、たとえば撮像装置２を製造現場に設置して製品検査に最適な大きさの視野が得られるよう調整を行なう際に、作業者の手間を減らすことができる。
【００５２】
また、撮像装置を設置した際に撮像装置の前面（図２におけるガラス２４）と撮像対象との距離に余裕がない場合には接写リングを用いてレンズを撮像対象に近づけることができない可能性がある。本実施の形態によれば撮像装置２の内部で撮像素子を移動させるだけで視野の大きさを変化させることができるので、このような問題を解決できる。
【００５３】
さらに撮像装置２では照明部２１は受光視野Ｆを囲むように撮像対象５０に向けて照明光を発する。また照明部２１の開口径Ｄ１は受光レンズ保持部３３の内口径Ｄ２よりも小さくなるように設定される。これにより受光視野Ｆの外縁にできるだけ接近させて照明部２１を配置できるので撮像対象５０を均一に照明することが可能になる。よって、図１の視覚センサ１００によって製品の撮影画像に予め登録された色と領域とが含まれているかを検査する場合には、精度のよい検査を行なうことができる。
【００５４】
図９は、図７に示す撮像装置２のうちレンズホルダ３３、撮像素子３４および駆動回路３６に関する部分を前方から見た斜視図である。
【００５５】
図１０は、図９に示す部分を右側面後方から見た斜視図である。
図１１は、図９に示す部分を上方から見た斜視図である。
【００５６】
図９から図１１を参照して、基板３５，３７との電気的接続にはコネクタ４５が用いられる。コネクタ４５は図７の支持部材３８Ａと同様に基板３５，３７を一体化するために設けられる。
【００５７】
基板３５，３７の電気的接続にコネクタを用いることで、ハーネスを用いた場合よりも撮像素子３４と駆動回路３６との間の信号伝送の距離が短くなる。これにより撮像素子３４を高速動作させる際の動作の信頼性を高くすることができる。
【００５８】
図７、図９〜図１１に示すように基板３５，３７は対向するように設けられている。これにより撮像装置２において移動する部分（基板３５，３７）の大きさを全体に小型化できるので撮像装置２を全体に小型化できる。また基板３７は基板３５に対向する主表面３７Ａと、主表面３７Ｂとを備える。
【００５９】
以上のように実施の形態１によれば、撮像素子を移動させることで、レンズを撮像対象側に突出させることなく視野の大きさを変えることができるとともに、視野の大きさに因らず撮像対象を均一に照明することができる。さらに実施の形態１によれば、防水性に優れる撮像装置を実現できる。
【００６０】
また、実施の形態１によれば、撮像装置を小型化することが可能になるとともに、動作の信頼性を向上させることができる。
【００６１】
［実施の形態２］
実施の形態２の撮像装置の全体の構成は図２〜図６に示す実施の形態１の撮像装置２の構成と同様であるが撮像部２２の内部構成が撮像装置２と異なる。よって以下では実施の形態２の構成について、撮像部の内部構成における相違点のみを説明する。実施の形態２の撮像装置の他の部分については実施の形態１の撮像装置２と同様の構成を有するので、以後の説明は繰返さない。
【００６２】
図１２は、実施の形態２の撮像装置が備える撮像部の内部について、実施の形態１との相違点を示す図である。
【００６３】
図１２を参照して、撮像素子３４および駆動回路３６が基板３５の両面にそれぞれ搭載される。この点で実施の形態２は実施の形態１と異なる。基板３５の面３５Ａ（すなわち受光レンズに向き合う側の面である第１の主表面）には撮像素子３４が搭載される。面３５Ａに対してレンズホルダ３３と反対側の面３５Ｂ（第１の主表面の裏面側となる第２の主表面）には駆動回路３６が搭載される。基板３５はたとえば多層配線基板であり、内部の配線によって撮像素子３４と駆動回路３６とを電気的に接続する。また、面３５Ｂにはケーブル４が接続される。
【００６４】
シャフト３９，４１，４２はレンズの光軸方向（Ｙ方向）と平行に基板３５を貫通する。シャフト３９，４１，４２は基板３５の移動用のガイドとなる。基板３５はシャフトに沿ってレンズの光軸方向に移動する。なお基板３５においてシャフト３９が貫通する部分には内部にナット４０が設けられる。これにより実施の形態２では実施の形態１と同様に基板の位置を設定することができる。よって、実施の形態１と同様に実施の形態２においても撮像装置を小型化することができる。
【００６５】
また、実施の形態２では１枚の基板の両面に撮像素子と駆動回路とがそれぞれ搭載される。よって実施の形態２によれば実施の形態１に比較して部品点数を削減できるのでコストを低減できる。
【００６６】
また、実施の形態２では実施の形態１に比較して撮像素子３４と駆動回路３６との間の信号伝送の距離がより短くなるので撮像素子３４を高速動作させる際に動作の信頼性を高めることができる。
【００６７】
［実施の形態３］
実施の形態３の撮像装置は受光レンズが交換可能である点で実施の形態１および形態２の撮像装置と異なる。これにより、実施の形態３ではレンズの位置以外の光学的なパラメータを変更したい場合には、レンズを交換することで容易にパラメータを変更することができる。
【００６８】
図１３は、実施の形態３の撮像装置の外観を示す図である。
図１３を参照して、撮像装置２Ａはレンズ３３Ａが交換可能な点で、実施の形態１および形態２の撮像装置と異なる。なお一般的にカメラのレンズはレンズホルダに収められた状態で交換可能である。よって実施の形態３の説明においては、「受光レンズ」および「レンズホルダ」をまとめて「レンズ」と称する。
【００６９】
撮像部２２にはレンズマウント３３Ｂが設けられている。なお、「マウント」とはレンズ交換が可能なカメラにおいて交換するレンズを固定する部分のことを指す。
【００７０】
レンズマウント３３ＢにはたとえばＣマウントが適用される。つまりレンズ３３Ａはいわゆる「Ｃマウントレンズ」である。
【００７１】
ＣＣＤやＣＭＯＳセンサを使用したカメラは一般的にＣＣＴＶ（Closed Circuit Television）レンズを使用する。このレンズのマウントはＣマウントあるいはＣＳマウントと呼ばれる形状をしている。特に、産業用テレビカメラにはＣマウントレンズが広く適用される。よって実施の形態３によれば撮像装置の汎用性を高めることができる。
【００７２】
図１４は、図１３のレンズ３３Ａの外形を示す図である。
図１４を参照して、レンズ３３Ａではフランジ面５１から結像面５３までの寸法（フランジバックＤ）は１７．５２６ｍｍに設定されている。フランジ面５１はＣマウントレンズを撮像部２２に固定するための面である。また、撮像部２２では結像面５３の位置が撮像素子３４の撮像面の位置に一致するよう撮像素子３４が配置される。レンズ３３Ａをレンズマウント３３Ｂに取り付けるためのネジ部５２は、１インチあたり３２山のネジピッチとなっている。
【００７３】
なお、レンズマウント３３ＢにはＣマウントに変えてＣＳマウントが適用されてもよい。この場合にも市販されている多くのレンズが撮像装置２Ａに取付け可能となる。なお、レンズマウント３３ＢにＣＳマウントが適用される場合、図１７に示すフランジバックＤの寸法は約１２．５ｍｍとなる。
【００７４】
以上のように、実施の形態３によればレンズが交換可能であるため、光学的なパラメータを容易に変更できる。
【００７５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の撮像装置の適用例を示す図である。
【図２】撮像装置２の外観を示す斜視図である。
【図３】図２の撮像装置２の正面図である。
【図４】図２の撮像装置２の上面図である。
【図５】図２の撮像装置２の右側面図である。
【図６】図２に示す撮像部２２の背面を詳細に示す図である。
【図７】図２の撮像装置２の内部を示す図である。
【図８】本実施の形態の撮像装置による効果を説明する図である。
【図９】図７に示す撮像装置２のうちレンズホルダ３３、撮像素子３４および駆動回路３６に関する部分を前方から見た斜視図である。
【図１０】図９に示す部分を右側面後方から見た斜視図である。
【図１１】図９に示す部分を上方から見た斜視図である。
【図１２】実施の形態２の撮像装置が備える撮像部の内部について、実施の形態１との相違点を示す図である。
【図１３】実施の形態３の撮像装置の外観を示す図である。
【図１４】図１３のレンズ３３Ａの外形を示す図である。
【図１５】従来の撮像装置における接写時の構成を示す図である。
【図１６】図１５の撮像装置１０２において視野の大きさの変化を説明する図である。
【図１７】視覚センサに用いられる従来の撮像装置の構成を示す断面図である。
【図１８】図１７の受光レンズＬＡ〜ＬＣおよびレンズホルダ１３３が撮像対象側に突出可能に構成された撮像装置の例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７７】
１ 画像処理装置、２，２Ａ，１０２，１０２Ａ，１０２Ｂ 撮像装置、４，４４ ケーブル、８ 表示部、１２ 入力部、２０ 筐体、２１，１２１ 照明部、２２ 撮像部、２３ 取付部、２４ 透明材、２５ 外部接続コネクタ、２６ 保護部、２８ 視野調整機構、３１ ＬＥＤ、３２，３５，３７，４３ 基板、３３，１３３ レンズホルダ、３３Ａ，１１１ レンズ、３３Ｂ レンズマウント、３４，１３４ 撮像素子、３６ 駆動回路、３８Ａ 支持部材、３８Ｂ ネジ、３９，４１，４２ シャフト、３９Ａ，４１Ａ，４２Ａ 先端部、４０ ナット、４４ ケーブル、４４Ａ，４４Ｂ，４５ コネクタ、５０，１５０ 撮像対象、５１ フランジ面、５２ ネジ部、５３ 結像面、１００ 視覚センサ、１１２ カメラ、１１３ 接写リング、Ｄ フランジバック、ＬＡ〜ＬＣ 受光レンズ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像部を備え、
前記撮像部は、
受光レンズと、
前記受光レンズの周囲を覆うように前記受光レンズを保持する受光レンズ保持部と、
前記受光レンズの光軸に沿って移動可能であり、かつ、前記受光レンズにより結像した撮像対象を撮像する撮像素子とを含み、
前記撮像部と一体化されて、前記撮像対象に向けて照明光を発する照明部をさらに備え、
前記照明部の中央には、前記受光レンズ保持部の内口径よりも小さい径を有する開口部が形成される、撮像装置。
【請求項２】
前記撮像装置は、
前記撮像部と前記照明部とを収納する筐体をさらに備え、
前記筐体は、耐水性を有する材質により構成されて、密閉構造を有し、少なくとも前記照明部が前記照明光を投光する側に透明材が設けられる、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記受光レンズは、交換可能である、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記撮像部は、
前記撮像素子を搭載し、かつ、前記光軸に沿って移動可能な第１の基板と、
前記撮像素子を駆動する駆動回路と、
前記駆動回路を搭載する第２の基板と、
前記第１および第２の基板が一体となって移動可能なように、前記第１および第２の基板を接続する接続部材とをさらに含む、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記撮像部は、
前記光軸と平行に前記第１および第２の基板を貫通する、移動用のガイドとなるシャフトをさらに含む、請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記撮像部は、
前記撮像素子を前記受光レンズに向き合う側の第１の主表面に搭載し、かつ、前記光軸に沿って移動可能な基板と、
前記基板の前記第１の主表面の裏面側となる第２の主表面上に搭載されて、前記撮像素子を駆動する駆動回路とをさらに含む、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記撮像部は、
前記光軸と平行に前記基板を貫通する、移動用のガイドとなるシャフトをさらに含む、請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記照明部は、前記受光レンズ保持部に対して前記撮像対象側に設けられる、請求項１から７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
受光レンズと、
前記受光レンズにより結像した撮像対象を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子を搭載する第１の基板と、
前記撮像素子を駆動する駆動回路と、
前記駆動回路を搭載する第２の基板と、
前記第１および第２の基板が一体となって移動可能なように、前記第１および第２の基板を接続する接続部材と、
前記光軸と平行に前記第１および第２の基板を貫通する、移動用のガイドとなるシャフトとを備える、撮像装置。
【請求項１０】
受光レンズと、
前記受光レンズにより結像した撮像対象を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子を前記受光レンズに向き合う側の第１の主表面に搭載する基板と、
前記基板の前記第１の主表面の裏面側となる第２の主表面上に搭載されて、前記撮像素子を駆動する駆動回路と、
前記光軸と平行に前記基板を貫通する、移動用のガイドとなるシャフトとを備える、撮像装置。
【請求項１１】
前記撮像装置は、視覚センサに用いられる、請求項１から１０のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１】
撮像部を備え、
前記撮像部は、
受光レンズと、
前記受光レンズの周囲を覆うように前記受光レンズを保持する受光レンズ保持部と、
前記受光レンズの光軸に沿って移動可能であり、かつ、前記受光レンズにより結像した撮像対象を撮像する撮像素子とを含み、
前記撮像部と一体化されて、前記撮像対象に向けて照明光を発する照明部をさらに備え、
前記照明部の中央には、前記受光レンズ保持部の内口径よりも小さい径を有する開口部が形成される、撮像装置。
【請求項２】
前記撮像装置は、
前記撮像部と前記照明部とを収納する筐体をさらに備え、
前記筐体は、耐水性を有する材質により構成されて、密閉構造を有し、少なくとも前記照明部が前記照明光を投光する側に透明材が設けられる、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記受光レンズは、交換可能である、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記撮像部は、
前記撮像素子を搭載し、かつ、前記光軸に沿って移動可能な第１の基板と、
前記撮像素子を駆動する駆動回路と、
前記駆動回路を搭載する第２の基板と、
前記第１および第２の基板が一体となって移動可能なように、前記第１および第２の基板を接続する接続部材とをさらに含む、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記撮像部は、
前記光軸と平行に前記第１および第２の基板を貫通する、移動用のガイドとなるシャフトをさらに含む、請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記撮像部は、
前記撮像素子を前記受光レンズに向き合う側の第１の主表面に搭載し、かつ、前記光軸に沿って移動可能な基板と、
前記基板の前記第１の主表面の裏面側となる第２の主表面上に搭載されて、前記撮像素子を駆動する駆動回路とをさらに含む、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記撮像部は、
前記光軸と平行に前記基板を貫通する、移動用のガイドとなるシャフトをさらに含む、請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記照明部は、前記受光レンズ保持部に対して前記撮像対象側に設けられる、請求項１から７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
受光レンズと、
前記受光レンズにより結像した撮像対象を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子を搭載する第１の基板と、
前記撮像素子を駆動する駆動回路と、
前記駆動回路を搭載する第２の基板と、
前記第１および第２の基板が一体となって移動可能なように、前記第１および第２の基板を接続する接続部材と、
前記光軸と平行に前記第１および第２の基板を貫通する、移動用のガイドとなるシャフトとを備える、撮像装置。
【請求項１０】
受光レンズと、
前記受光レンズにより結像した撮像対象を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子を前記受光レンズに向き合う側の第１の主表面に搭載する基板と、
前記基板の前記第１の主表面の裏面側となる第２の主表面上に搭載されて、前記撮像素子を駆動する駆動回路と、
前記光軸と平行に前記基板を貫通する、移動用のガイドとなるシャフトとを備える、撮像装置。
【請求項１１】
前記撮像装置は、視覚センサに用いられる、請求項１から１０のいずれか１項に記載の撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２００７−２１４６８２（Ｐ２００７−２１４６８２Ａ）
【公開日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３００３５（Ｐ２００６−３００３５）
【出願日】平成１８年２月７日（２００６．２．７）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月７日（２００６．２．７）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
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