撮像装置
【課題】筐体の設計自由度の低減を招くことなく、光学素子の周囲での封止性能の確保を容易なものとしつつ小型化の妨げのなることなく適切な光学性能を得ることのできる撮像装置を提供する。
【解決手段】光学素子(40)を保持する鏡筒30と、撮像素子52と駆動基板(51)とを有する受光回路部50と、を備える撮像装置10である。光学的に位置決めされた撮像素子52と光学素子との位置関係を維持しつつ溶着により鏡筒30と受光回路部50とを結合する溶着構造を備え、溶着構造は、鏡筒側当接部54dを鏡筒30の鏡筒当接箇所(32a)に宛がうとともに受光側当接部54fを受光回路部50の受光当接箇所(51a)に宛がう中間保持部材54と、鏡筒当接箇所または鏡筒側当接部54dが軟化された後に硬化された鏡筒側溶着部と、受光当接箇所または受光側当接部54fが軟化された受光側溶着部と、を有する。
【解決手段】光学素子(40)を保持する鏡筒30と、撮像素子52と駆動基板(51)とを有する受光回路部50と、を備える撮像装置10である。光学的に位置決めされた撮像素子52と光学素子との位置関係を維持しつつ溶着により鏡筒30と受光回路部50とを結合する溶着構造を備え、溶着構造は、鏡筒側当接部54dを鏡筒30の鏡筒当接箇所(32a)に宛がうとともに受光側当接部54fを受光回路部50の受光当接箇所(51a)に宛がう中間保持部材54と、鏡筒当接箇所または鏡筒側当接部54dが軟化された後に硬化された鏡筒側溶着部と、受光当接箇所または受光側当接部54fが軟化された受光側溶着部と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ等や、画像読取装置のような画像(画像データ)を取り込む装置に用いられる撮像装置に関し、特に、車載カメラに好適な撮像装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、撮像用のレンズ等の光学素子と、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の撮像素子と、を有する撮像装置が、車載カメラやデジタルカメラ、デジタルビデオ等に広く適用されている。撮像装置は、一般に、光学素子(レンズ)の結像位置が撮像素子(その受光面)上となるように位置決めした状態で、筐体に収められて構成されている。
【0003】
この位置決め固定の方法として、レンズを保持するレンズ保持部が、撮像素子を有する基板に接合されたフレーム部(特許文献1では鏡筒4と記載されている)の内周面のねじに螺合されるように構成された撮像装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この従来の撮像装置では、レンズ保持部とフレーム部とを相対的に回転させてレンズと撮像素子との撮影光軸方向での間隔を調整し、そのレンズと撮像素子との位置決め(ピント調整)が為された状態でレンズ保持部とフレーム部とを溶着することにより、より強固に位置決め固定することができるので、より安定した光学性能を得ることができる。
【0004】
また、撮像装置では、取付基台に設けたV溝に円筒状のレンズを嵌合して固定するとともに、その取付基台の凹部に設けた筒状部材の3つの凸部の先端部に固体撮像素子のパッケージを押し当てて、当該先端部とパッケージにおける接触箇所とを溶融させつつレンズに対する固体撮像素子の調整を行い、位置決めが為された状態で溶融箇所を固化させることにより、より強固に位置決め固定するものが提案されている(例えば、特許文献2参照)。この撮像装置では、撮影光軸方向での間隔の他に、撮影光軸に直交する方向での位置関係や撮影光軸方向に対する相対的な傾斜を調整することができるので、より高い調整精度を得るとともに、より安定した光学性能を得ることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところが、特許文献1の撮像装置では、レンズを保持するレンズ保持部と、基板に接合されたフレーム部と、を溶融して固定するものであることから、位置決めしたレンズと撮像素子との位置関係が溶融に起因して崩れてしまう虞がある。
【0006】
また、特許文献2の撮像装置でも、レンズが固定される取付基台の凹部に固定された筒状部材と、固定撮像素子(そのパッケージ)と、を溶融して固定するものであることから、位置決めしたレンズと固定撮像素子との位置関係が溶融に起因して崩れてしまう虞がある。
【0007】
このため、上記した従来の撮像装置では、いずれも、調整精度が低下した状態で位置決め固定されて、適切な光学性能を得ることができなくなる虞がある。
【0008】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、より高い調整精度で光学的に位置決め固定することができる撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
請求項1に記載の撮像装置は、少なくとも1つ以上の光学素子を保持する鏡筒と、少なくとも前記光学素子により結像された被写体像の取得のための撮像素子と該撮像素子の動作のための駆動基板とを有する受光回路部と、を備える撮像装置であって、光学的に位置決めされた前記撮像素子と前記光学素子との位置関係を維持しつつ溶着により前記鏡筒と前記受光回路部とを結合する溶着構造を備え、該溶着構造は、前記鏡筒の鏡筒当接箇所に宛がわれる鏡筒側当接部および前記受光回路部の受光当接箇所に宛がわれる受光側当接部が設けられた中間保持部材と、前記鏡筒当接箇所または前記鏡筒側当接部が軟化された後に硬化されて前記鏡筒当接箇所と前記鏡筒側当接部とを固定する鏡筒側溶着部と、前記受光当接箇所または前記受光側当接部が軟化された後に硬化されて前記受光当接箇所と前記受光側当接部とを固定する受光側溶着部と、を有することを特徴とする。
【0010】
請求項2に記載の撮像装置は、請求項1に記載の撮像装置であって、前記鏡筒側溶着部は、前記鏡筒当接箇所および前記鏡筒側当接部が軟化された後に硬化されて形成され、前記受光側溶着部は、前記受光当接箇所および前記受光側当接部が軟化された後に硬化されて形成されていることを特徴とする。
【0011】
請求項3に記載の撮像装置は、請求項1または請求項2に記載の撮像装置であって、前記鏡筒側当接部および前記受光側当接部は、前記鏡筒当接箇所に対向される鏡筒側対向面または前記受光当接箇所に対向される受光側対向面から突出された凸状を呈していることを特徴とする。
【0012】
請求項4に記載の撮像装置は、請求項3に記載の撮像装置であって、前記鏡筒側当接部および前記受光側当接部は、球状を呈することを特徴とする。
【0013】
請求項5に記載の撮像装置は、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の撮像装置であって、さらに、前記溶着構造が形成された後に、前記鏡筒と前記受光回路部とを架け渡すように設けられた補強接着層を備えることを特徴とする。
【0014】
請求項6に記載の撮像装置は、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の撮像装置であって、前記受光当接箇所は、前記駆動基板に設けられていることを特徴とする。
【0015】
請求項7に記載の撮像装置は、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の撮像装置であって、前記受光当接箇所は、前記撮像素子に設けられていることを特徴とする。
【0016】
請求項8に記載の車載カメラは、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の撮像装置を用いることを特徴とする。
【0017】
請求項9に記載の位置決め固定方法は、少なくとも1つ以上の光学素子を保持する鏡筒と、少なくとも前記光学素子により結像された被写体像の取得のための撮像素子と該撮像素子の動作のための駆動基板とを有する受光回路部と、を備える撮像装置における前記鏡筒と前記受光回路部との位置決め固定方法であって、前記撮像素子と前記光学素子とを光学的に位置決めした状態で、前記鏡筒と前記受光回路部とを相対的に固定する第1工程と、中間保持部材の鏡筒側当接部を前記鏡筒の鏡筒当接箇所に宛がうとともに前記中間保持部材の受光側当接部を前記受光回路部の受光当接箇所に宛がうことで前記鏡筒と前記受光回路部とを架け渡すように前記中間保持部材を設ける第2工程と、前記鏡筒と前記受光回路部との相対的な固定を維持した状態で、前記鏡筒当接箇所または前記鏡筒側当接部を軟化させると同時に前記受光当接箇所または前記受光側当接部を軟化させ、かつ前記中間保持部材を前記鏡筒と前記受光回路部とに押圧する第3工程と、前記鏡筒と前記受光回路部との相対的な固定を維持した状態で、軟化させた前記鏡筒当接箇所または前記鏡筒側当接部を硬化させて鏡筒側溶着部を形成すると同時に、軟化させた前記受光当接箇所または前記受光側当接部を硬化させて受光側溶着部を形成する第4工程と、を有することを特徴とする。
【0018】
請求項10に記載の位置決め固定方法は、請求項9に記載の位置決め固定方法であって、前記第3工程では、前記鏡筒当接箇所および前記鏡筒側当接部を軟化させると同時に、前記受光当接箇所および前記受光側当接部を軟化させ、前記第4工程では、前記鏡筒当接箇所および前記鏡筒側当接部を硬化させて前記鏡筒側溶着部を形成すると同時に、前記受光当接箇所および前記受光側当接部を硬化させて前記受光側溶着部を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【0019】
請求項1に記載の撮像装置では、鏡筒と受光回路部とを結合する溶着構造において、中間保持部材を用いていることから、軟化(溶融)による中間保持部材または鏡筒当接箇所および受光当接箇所の形状変化の影響を、相対的に固定された鏡筒および受光回路部に対して接近する方向(押圧方向)へと中間保持部材が変位(移動)することで吸収させることができるので、簡易な構成で光学的に設定された位置関係を維持したまま溶着により鏡筒と受光回路部とを互いに結合することができる。このため、より適切な光学性能を得ることができる。
【0020】
また、本発明の撮像装置では、固定した鏡筒と受光回路部とを溶着により結合するものであることから、より強固に位置決め固定することができる。このため、例えば、車に搭載された状態での振動等の外乱にも耐えることができ、安定した画像特性(光学性能)を得ることができる。
【0021】
上記した構成に加えて、前記鏡筒側溶着部は、前記鏡筒当接箇所および前記鏡筒側当接部が軟化された後に硬化されて形成され、前記受光側溶着部は、前記受光当接箇所および前記受光側当接部が軟化された後に硬化されて形成されていることとすると、より強固に位置決め固定することができる。
【0022】
上記した構成に加えて、前記鏡筒側当接部および前記受光側当接部は、前記鏡筒当接箇所に対向される鏡筒側対向面または前記受光当接箇所に対向される受光側対向面から突出された凸状を呈していることとすると、超音波振動および押圧による溶着のためのエネルギーをより狭小な範囲に集中させることができるので、より確実に、鏡筒側当接部と鏡筒当接箇所とを固定することができるとともに、受光側当接部と受光当接箇所とを固定することができる。このため、より安定した光学性能を得ることができる。
【0023】
上記した構成に加えて、前記鏡筒側当接部および前記受光側当接部は、球状を呈することとすると、超音波振動および押圧による溶着のためのエネルギーをさらに狭小な範囲(略一点)に集中させることができるので、より確実に、鏡筒側当接部と鏡筒当接箇所とを固定することができるとともに、受光側当接部と受光当接箇所とを固定することができる。
【0024】
また、中間保持部材において、鏡筒側当接部を鏡筒当接箇所に点接触させることができるとともに、受光側当接部を受光当接箇所に点接触させることができることから、超音波溶着工法の際に中間保持部材に付与する押圧力の方向の自由度を向上させることができるとともに、超音波溶着工法を行う観点からの鏡筒のレイアウトの自由度を向上させることができ、かつ超音波溶着工法を行うための工具(装置)のレイアウトの自由度を向上させることができる。
【0025】
上記した構成に加えて、さらに、前記溶着構造が形成された後に、前記鏡筒と前記受光回路部とを架け渡すように設けられた補強接着層を備えることとすると、光学的に位置決めされた撮像素子と光学素子との位置関係を維持しつつより強固に鏡筒と受光回路部とを結合することができる。
【0026】
上記した構成に加えて、前記受光当接箇所は、前記駆動基板に設けられていることとすると、簡易な構成で光学的に設定された位置関係を維持したまま溶着により鏡筒と駆動基板とを互いに結合することができる。このため、より適切な光学性能を得ることができる。
【0027】
上記した構成に加えて、前記受光当接箇所は、前記撮像素子に設けられていることとすると、鏡筒と撮像素子との結合のための部材を減らすことができることから、各部材における製造誤差や温度変化に起因する変形の影響を低減することができるので、より高精度の画像特性を得ることができる。
【0028】
上記した構成の撮像装置を用いる車載カメラでは、より高い調整精度で光学的に位置決め固定されて適切な光学性能を得ることができるものとすることができることから、適切に運転者による視認を支援することができる。
【0029】
少なくとも1つ以上の光学素子を保持する鏡筒と、少なくとも前記光学素子により結像された被写体像の取得のための撮像素子と該撮像素子の動作のための駆動基板とを有する受光回路部と、を備える撮像装置における前記鏡筒と前記受光回路部との位置決め固定方法であって、前記撮像素子と前記光学素子とを光学的に位置決めした状態で、前記鏡筒と前記受光回路部とを相対的に固定する第1工程と、中間保持部材の鏡筒側当接部を前記鏡筒の鏡筒当接箇所に宛がうとともに前記中間保持部材の受光側当接部を前記受光回路部の受光当接箇所に宛がうことで前記鏡筒と前記受光回路部とを架け渡すように前記中間保持部材を設ける第2工程と、前記鏡筒と前記受光回路部との相対的な固定を維持した状態で、前記鏡筒当接箇所または前記鏡筒側当接部を軟化させると同時に前記受光当接箇所または前記受光側当接部を軟化させ、かつ前記中間保持部材を前記鏡筒と前記受光回路部とに押圧する第3工程と、前記鏡筒と前記受光回路部との相対的な固定を維持した状態で、軟化させた前記鏡筒当接箇所または前記鏡筒側当接部を硬化させて鏡筒側溶着部を形成すると同時に、軟化させた前記受光当接箇所または前記受光側当接部を硬化させて受光側溶着部を形成する第4工程と、を有する位置決め固定方法では、第3工程および第4工程により、鏡筒当接箇所または鏡筒側当接部と受光当接箇所または受光側当接部とを同時に軟化させつつ押圧した後に同時に硬化させることから、その軟化による中間保持部材または鏡筒当接箇所および受光当接箇所の形状変化の影響を、鏡筒および受光回路部に対して接近する方向(押圧方向)へと当該中間保持部材を変位(移動)させることで吸収することができるので、簡易な構成で光学的に設定された位置関係を維持したまま溶着により鏡筒と受光回路部とを互いに結合することができる。このため、より適切な光学性能を得ることができる。
【0030】
上記した構成に加えて、前記第3工程では、前記鏡筒当接箇所および前記鏡筒側当接部を軟化させると同時に、前記受光当接箇所および前記受光側当接部を軟化させ、前記第4工程では、前記鏡筒当接箇所および前記鏡筒側当接部を硬化させて前記鏡筒側溶着部を形成すると同時に、前記受光当接箇所および前記受光側当接部を硬化させて前記受光側溶着部を形成することとすると、より強固に位置決め固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】本発明に係る撮像装置10の外観形状を模式的に示す斜視図である。
【図2】図1の撮像装置10を、撮影光軸Oを含む面で破断して示す説明図である。
【図3】取付壁部11の構成を説明するための模式的な断面図である。
【図4】鏡筒30の構成を説明するための模式的な斜視図である。
【図5】鏡筒30の構成を説明するために、その後端側(内縁突起部39側)から見た模式的な斜視図である。
【図6】図5のI−I線に沿って得られた模式的な断面図である。
【図7】撮像光学系20の構成を説明するための模式的な斜視図である。
【図8】撮像光学系20の構成を説明するために、鏡筒30の後端側(内縁突起部39側)から見た模式的な斜視図である。
【図9】受光回路部50の構成を説明するための模式的な斜視図である。
【図10】中間保持部材54の構成を説明するための模式的な斜視図である。
【図11】ホーン55で中間保持部材54を吸着保持した様子を模式的な側面で示す説明図である。
【図12】超音波溶着工法において、相対的に固定された基板51と鏡筒30とに対して、中間保持部材54を宛がう様子を説明するために部分的に拡大して示す模式的な断面図である。
【図13】中間保持部材54を用いた超音波溶着工法において、超音波振動と押圧力とを付与する様子を説明するための図12と同様の断面図である。
【図14】中間保持部材54を用いた超音波溶着工法により、基板51と鏡筒30とを位置決め固定した様子を説明するための図12と同様の断面図である。
【図15】撮像装置10の暫定的な組付けの様子を説明するために、各部材に分解して示す模式的な断面図である。
【図16】撮像装置10の位置決め固定の様子を説明するための模式的な断面図である。
【図17】超音波溶着工法により基板51が鏡筒30に結合された様子を示す模式的な斜視図である。
【図18】超音波溶着工法により基板51が鏡筒30に結合された様子を部分的に破断して示す模式的な斜視図である。
【図19】位置決め固定された撮像装置10を部分的に破断して示す模式的な斜視図である。
【図20】位置決め固定された撮像装置10を部分的に破断して示す模式的な側面図である。
【図21】位置決め固定された撮像装置10を示す模式的な斜視図である。
【図22】実施例2に係る撮像装置102の構成を説明するための図2と同様の部分的に破断して示す模式的な斜視図である。
【図23】実施例2に係る撮像装置102の構成を説明するための図19と同様の部分的に破断して示す模式的な斜視図である。
【図24】実施例2に係る撮像装置102の構成を説明するための図20と同様の部分的に破断して示す模式的な側面図である。
【図25】実施例2に係る撮像装置102の構成を説明するための図21と同様の模式的な斜視図である。
【図26】実施例3に係る撮像装置103の溶着構造に用いる中間保持部材543の構成を説明するための図10と同様の模式的な斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0032】
以下に、本願発明に係る撮像装置の発明の各実施例について図面を参照しつつ説明する。
【実施例1】
【0033】
本発明に係る撮像装置の一例としての実施例1の撮像装置10を、図1から図21を用いて説明する。
【0034】
撮像装置10は、図1および図2に示すように、取付壁部11に、撮像光学系20(図1では、その後述する対物レンズ(レンズ41)および抜止部材22の前端部のみが露見している)と、受光回路部50と、が取り付けられて構成されている。
【0035】
取付壁部11は、少なくとも撮像光学系20の対物レンズ(この例ではレンズ41)すなわち鏡筒30の一端部の撮影光軸Oに直交する方向(以下では、径方向ともいう)で見た周囲を取り囲む外表面Sを形成するものであり、撮像装置10の所望の箇所への取り付けを可能とするものである。この取付壁部11は、実施例1では、撮影光軸O方向から見た正面形状が矩形状であって全体に直方体形状を呈し、筐体12の前側(被写体側)部分(前側筐体部)を構成するものとされている。このため、取付壁部11は、筐体12の後側を構成する後側筐体部13への取り付けが可能とされている。この取付壁部11は、図示は略すが、封止部材(例えば、Oリングや平パッキン等)を介在させた状態で、後端面11aを後側筐体部13の前端面13aに付き合わされてネジ止め等で結合されることにより、互いの結合箇所における防水機能や防塵機能(以下、封止性能という)を有する筐体12を形成する。この取付壁部11の撮影光軸O方向で見た大きさ寸法は、後述するように鏡筒30の縮径部32(図4等参照)との位置関係により設定されている。
【0036】
取付壁部11には、図3に示すように、撮像光学系20の後述する鏡筒30の撮影光軸O方向での挿通が可能とされた円柱状の挿通孔11bが設けられている。この挿通孔11bでは、撮影光軸O方向で見た後側(後側筐体部13側)に、内周壁面から内方へと突出する環状を呈し、その突出端部が撮影光軸O方向の後側(後側筐体部13側)へと延在する内方突出部11cが設けられている。
【0037】
この内方突出部11cでは、前側(被写体側)の内壁面が撮影光軸Oを中心とする滑らかな円周面である位置決め面11dとされている。この位置決め面11dは、鏡筒30の後述する位置決め部35(図5等参照)と嵌合(内接)可能な内径寸法とされている。また、内方突出部11cでは、位置決め面11dと隣接する後側(後側筐体部13側)の内壁面が、撮影光軸Oを中心としつつ位置決め面11dよりも小さな内径寸法とされており、撮影光軸Oを取り巻くようにネジ溝11eが設けられている。このネジ溝11eは、鏡筒30の後述するネジ溝36(図5等参照)と螺合可能とされている。挿通孔11bでは、内方突出部11cが設けられることにより、前側(被写体側)が相対的に径寸法(径方向で見た撮影光軸Oを基準とする内径寸法)の大きい拡孔部11fとされ、かつ後側(後側筐体部13側)が拡孔部11fよりも径寸法の小さな縮孔部11gとされている。すなわち、挿通孔11bは、内方突出部11cが設けられることにより、取付壁部11において、前側(被写体側)から見て同心状の2つの円形状を呈する段付きの貫通孔を形成している。この挿通孔11bは、取付壁部11において、位置決め面11dにより後述する径方向位置決め部を形成し、かつ内方突出部11cの前側面11hとネジ溝11eとの協働により後述する撮影光軸方向位置決め部を形成するように設定されている。この前側面11hは、撮影光軸O方向に直交する直交面とされている。
【0038】
後側筐体部13は、図1および図2に示すように、一端開放の箱形状を呈し、取付壁部11との協働により、撮像光学系20および受光回路部50(撮像素子52)を収容する筐体12を形成する。この後側筐体部13は、取付壁部11の後端面11aの後方において、撮像光学系20と、その鏡筒30に結合された受光回路部50と、を収容可能な大きさ寸法(深さ寸法)とされている。これは、後述するように、撮影光軸O方向で見た取付壁部11における大きさ寸法が鏡筒30の縮径部32との位置関係により制限されていることによる。
【0039】
後側筐体部13には、後端側に、撮像装置10を含む筐体12を所望の場所に取り付けるための2つの取付突起13bが設けられている。実施例1では、両取付突起13bは、図示は略すがネジ穴が設けられたボス部とされている。また、後側筐体部13には、後述する受光回路部50(後述する電子部品53)へと電力を供給したり、受光回路部50に実装される後述する撮像素子52で取得した画像データを伝送したりするための電線(ワイヤーハーネス)14が設けられている。この電線14は、外部との封止性能を有した状態で受光回路部50への接続を可能とされている。この封止性能を有する構成としては、後側筐体部13に接続穴(図示せず)を設け、そこに電線14を挿通するとともに周囲を防水用接着剤で充填することや、電線14(その被覆部材)を後側筐体部13と一体的に形成することがあげられる。なお、この電線14は、取付壁部11に後側筐体部13を取り付けない場合には、受光回路部50に直接接続する。この後側筐体部13との結合が可能とされた取付壁部11に撮像光学系20が取り付けられる。
【0040】
この撮像光学系20は、鏡筒30に光学素子群40が保持されて構成されている。この鏡筒30は、光学素子群40を内方で保持すべく筒状を呈し、図4から図6に示すように、外観形状が、前側(被写体側)となる一端側が相対的に径寸法(径方向で見た撮影光軸Oを基準とする外径寸法)の大きい拡径部31とされ、かつ後側となる他端側が拡径部31よりも径寸法の小さな縮径部32とされている。この拡径部31は、取付壁部11の挿通孔11bの拡孔部11fへの挿通が可能であり、かつ当該挿通孔11bの縮孔部11gへと挿通することのできない外径寸法とされている。また、縮径部32は、取付壁部11の挿通孔11bの縮孔部11gへの挿通が可能な外径寸法とされている。
【0041】
この鏡筒30では、拡径部31の外周面にネジ溝33と、拡径部31と縮径部32との外径寸法の差異により形成された撮影光軸O方向に直交する直交面34と、縮径部32の外周面において直交面34の隣接位置に設けられた位置決め部35と、縮径部32の外周面において位置決め部35の隣接位置に設けられた鏡筒側ネジ溝としてのネジ溝36と、縮径部32の外周面で撮影光軸O周りに点在する複数の平坦面部37と、が設けられている。
【0042】
ネジ溝33は、後述する抜止部材22に設けられたネジ溝22a(図7等参照)と螺合可能とされている。直交面34は、鏡筒30の拡径部31を取付壁部11の挿通孔11bの拡孔部11f内に位置させると、その挿通孔11bの前側面11hと面当接可能な位置関係とされている。
【0043】
位置決め部35は、鏡筒30の縮径部32を取付壁部11の挿通孔11bの縮孔部11g内に位置させると、その縮孔部11g(内方突出部11c)の位置決め面11dに内接可能な面形状とされている(図2等参照)。すなわち、位置決め部35は、位置決め面11dと当接することにより、取付壁部11の挿通孔11b内において、鏡筒30の径方向での位置決めをすることができる。このため、この位置決め部35と取付壁部11の位置決め面11dとは、取付壁部11に対する鏡筒30(撮像光学系20)の径方向での位置決めを行う径方向位置決め部として機能する。特に、実施例1では、位置決め部35と位置決め面11dとが、撮影光軸Oを中心とし当該撮影光軸O方向に延在する曲面で当接する構成であることから、径方向位置決め部により、取付壁部11(挿通孔11b)における中心軸線と、鏡筒30(保持孔38)における中心軸線と、を一致させることができる。
【0044】
ネジ溝36は、取付壁部11の内方突出部11cのネジ溝11eに螺合可能とされている。このため、鏡筒30は、その縮径部32を取付壁部11の挿通孔11bの縮孔部11g内に位置させて、その縮孔部11g(内方突出部11c)のネジ溝11eにネジ溝36を螺合させることにより、上述した径方向位置決め部により径方向で位置決めされた状態で、取付壁部11に取り付けることができる。このとき、鏡筒30を相対的に回動させると、ネジ溝11eとネジ溝36との作用により、鏡筒30が取付壁部11に対して後側(受光回路部50が装着される他端側)へと移動し、鏡筒30の直交面34と取付壁部11の挿通孔11bの前側面11hとが圧接し、撮影光軸O方向での相対的な位置を決めて鏡筒30と取付壁部11とを固定することができる。このため、鏡筒30の直交面34と取付壁部11の挿通孔11bの前側面11hとは、取付壁部11に対する鏡筒30(撮像光学系20)の撮影光軸O方向での位置決めを行う撮影光軸方向位置決め部として機能する。また、取付壁部11の挿通孔11bのネジ溝11eは、上述した径方向位置決め部の位置決め面11dと協働して、鏡筒30の一端部(この例では直交面34)を撮影光軸O方向で取付壁部11(この例では前側面11h)に押圧しつつ取付壁部11に鏡筒30を固定する螺合固定手段として機能する。
【0045】
複数の平坦面部37は、縮径部32の外周面において、撮影光軸O方向でネジ溝36に隣接して設けられており、撮影光軸O方向で見て、所定の長さ寸法で延在されているとともに鏡筒30の後端(他端)部との間に所定の間隔を置くものとされている。この所定の長さ寸法とは、上述したように鏡筒30を取付壁部11に固定する際に、当該鏡筒30を相対的に回転させるために、鏡筒30の狭持を容易なものとする観点で設定されている。このため、平坦面部37は、取付壁部11の挿通孔11bに対して鏡筒30を内縁突起部39側(他端側)から挿入し、挿通孔11bの縮孔部11g(内方突出部11c)のネジ溝11eと、鏡筒30の縮径部32のネジ溝36と、の螺合量を調整する際、鏡筒30の狭持のための接触が可能とされた保持部として機能する。また、後端部との間の所定の間隔とは、後述する中間保持部材54(その鏡筒側壁部54aの鏡筒側当接部54d(図10参照))の溶着による固定を可能とする長さ寸法を確保できることをいう。このため、縮径部32では、撮影光軸O方向で見て各平坦面部37よりも後端側に位置する外周面部32aが、後述する中間保持部材54の鏡筒側壁部54aとの対向面(鏡筒当接箇所)となる。実施例1では、平坦面部37は、縮径部32の周方向で見て等しい間隔で4箇所に設けられており、径方向(撮影光軸Oに直交する方向)からの狭持を容易とすべく径方向で対を為している。
【0046】
この鏡筒30では、光学素子群40の保持ために、中心位置を撮影光軸O方向に沿って貫通する保持孔38が設けられている。この保持孔38は、前側(被写体側)の後述する光学素子群40としてのレンズ41の嵌合が可能な大内径部38aと、そこと隣接し大内径部38aよりも小さな内径寸法の中内径部38bと、そこと隣接し中内径部38bよりも小さな内径寸法の小内径部38cと、を有する。この大内径部38aでは、中内径部38b側に撮影光軸O方向に直交する直交面38dが設けられており、この直交面38dには、後述するレンズ41の後面を支持すべく中内径部38bと等しい内径寸法とされた環状を呈する環状突起部38eが設けられている。小内径部38cの後側(後述する撮像素子52側)すなわち鏡筒30の後端(他端)には、嵌合された後述する光学素子群40としてのレンズ47の脱落を防止するための内縁突起部39が設けられている。この鏡筒30の保持孔38に光学素子群40が収容される。
【0047】
光学素子群40は、画像取得のために任意の位置に結像させるものであり、少なくとも1つ以上の光学素子を有し、撮像装置10(撮像光学系20)において求められる光学性能に応じて適宜構成される。この光学素子群40は、図7および図8に示すように、実施例1では、被写体(物体)側から順に、レンズ41、レンズ42、レンズ43、絞り44、レンズ45、レンズ46およびレンズ47を有する。レンズ41は、鏡筒30の保持孔38の大内径部38aに嵌合可能な外径寸法とされている。レンズ42、レンズ43および絞り44は、鏡筒30の保持孔38の中内径部38bに嵌合可能な外径寸法とされている。レンズ46およびレンズ47は、鏡筒30の保持孔38の小内径部38cに嵌合可能な外径寸法とされている。この光学素子群40は、大内径部38a側の開口から、レンズ47、レンズ46、レンズ45、絞り44、レンズ43、レンズ42およびレンズ41の順に、鏡筒30の保持孔38へと挿入される。ここで、実施例1では、レンズ42の次にレンズ41を保持孔38へと挿入する際、先ず、保持孔38の大内径部38aの直交面38dにおいて、環状突起部38eを取り巻くようにOリング21を配置し、そのOリング21および環状突起部38eに後面を宛がいつつ当該後面が直交面38dと対向するように、レンズ41を保持孔38へと挿入する。
【0048】
この保持孔38に挿入された光学素子群40は、抜止部材22により、大内径部38a側の開口から脱落することが防止される。この抜止部材22は、鏡筒30の拡径部31の外周面を取り巻くことが可能な大きさ寸法とされた筒状を呈し、前端部(被写体側の端部)がレンズ41の前面の周縁部(有効エリアの外側位置)に外方(前側)から当接可能な径寸法とされている。抜止部材22の内周面の後端側には、鏡筒30の拡径部31に設けられたネジ溝33と螺合可能なネジ溝22aが設けられている。この抜止部材22は、保持孔38に光学素子群40が適切に挿入された状態において、拡径部31を覆うようにネジ溝22aがネジ溝33に螺合されることにより、レンズ41を鏡筒30の後側(後述する撮像素子52側)へと押圧する。このため、光学素子群40は、鏡筒30の保持孔38において内縁突起部39側へと押圧され、レンズ47が内縁突起部39へと押し当てられて、当該保持孔38内で撮影光軸O方向に位置決めされる。これにより、光学素子群40が、鏡筒30内において撮影光軸O上で適切な位置に整列されることとなり、所望の光学性能を有する撮像光学系20が組み付けられる。このとき、レンズ41の後面と保持孔38の大内径部38aの直交面38dとの間に配置されたOリング21が、適切に圧縮される、すなわちレンズ41の後面に圧接されるとともに直交面38dに圧接される。このため、撮像光学系20では、適切に圧縮されたOリング21により、レンズ41の周囲から鏡筒30の内方(保持孔38の中内径部38bおよび小内径部38c)への水や塵埃等の侵入が防止されており、十分な封止性能を有している。このように、撮像光学系20では、鏡筒30により封止的に光学素子群40(その対物レンズとなるレンズ41)が保持され、所望の光学性能を有している。なお、実施例1では、光学素子群40(鏡筒30)の中心軸位置となる各レンズ41〜47(絞り44を含む)の回転対称軸(撮像素子52で取得される画像における中心位置)を、撮像光学系20の撮影光軸Oとしている。この撮像光学系20の光学素子群40の結像位置に、受光回路部50が配置される。
【0049】
受光回路部50は、図9に示すように、基板51に撮像素子52と電子部品53とが実装されて構成されている。撮像素子52は、CCDイメージセンサやCMOSイメージセンサ等の固体撮像素子で構成されており、撮像光学系20(光学素子群40)を通して受光面52a上に結像された被写体像を電気信号(画像データ)に変換して出力する。電子部品53は、撮像素子52における動作の制御や撮像素子52から出力された電気信号に基づく被写体像に対応したデジタル画像の生成等を行う電子回路を構成すべく基板51に実装されている。このため、基板51は、撮像素子52の駆動制御する駆動基板として機能する。この受光回路部50は、撮像光学系20を通過した光を受光することで、当該撮像光学系20により結像された被写体像の画像を生成する。
【0050】
この受光回路部50は、溶着構造により鏡筒30に結合される(図2等参照)。この溶着構造は、実施例1では、中間保持部材54を用いる超音波溶着工法により形成されている(図2、図17および図18等参照)。この中間保持部材54は、撮像光学系20(光学素子群40)の結像位置を撮像素子52の受光面52a上とすべく、光学素子群40に対する撮像素子52(その受光面52a)の位置が光学的に位置決めされた状態(位置関係)を維持したまま、溶着により鏡筒30に対して撮像素子52もしくはそれが実装された基板51を結合するための溶着構造を構成する。
【0051】
中間保持部材54は、図10に示すように、熱可塑性の部材から形成され、細長い直方体の部材が屈曲されて全体にL字状を呈しており、鏡筒側壁部54aと基板側壁部54bとを有する。この中間保持部材54では、鏡筒側壁部54aの取付壁面54c(屈曲されたされた側とは反対側の面)に鏡筒側当接部54dが設けられ、基板側壁部54bの取付壁面54eに受光側当接部54fが設けられている。この鏡筒側当接部54dは、平坦な取付壁面54cから突出された方形状を呈し、受光側当接部54fは、平坦な取付壁面54eから突出された方形状を呈する。この鏡筒側当接部54dおよび受光側当接部54fは、実施例1では、鏡筒側壁部54aおよび基板側壁部54bと一体成形により形成されている。中間保持部材54では、超音波溶着工法の際、鏡筒側壁部54aの取付壁面54cが、鏡筒30の縮径部32の外周面部32aに対向される鏡筒側対向面を形成し、その外周面部32aに鏡筒側当接部54d(その先端面)が当接される。また、中間保持部材54では、超音波溶着工法の際、基板側壁部54bの取付壁面54eが、受光回路部50の基板51の表面51a(撮像素子52が実装された側の面)に対向される受光側対向面を形成し、その表面51aに受光側当接部54f(その先端面)が当接される。このため、実施例1では、鏡筒30の縮径部32の外周面部32aが鏡筒当接箇所として機能し、受光回路部50の基板51の表面51a(撮像素子52が実装された側の面)が受光当接箇所として機能する。
【0052】
この中間保持部材54は、図11に示すように、ホーン55により吸着保持可能とされている。このホーン55は、後述する超音波溶着のために用いられる伝達部材であり、実施例1では、長尺な棒状部材の先端(55a、55b)が二股に分岐された形状を呈している。ホーン55は、一方の先端面55aが中間保持部材54の鏡筒側壁部54aの保持側壁面54g(屈曲されたされた側の面)に面当接可能とされ、かつ他方の先端面55bが中間保持部材54の基板側壁部54bの保持側壁面54hに面当接可能とされている。
【0053】
また、ホーン55の内方には、貫通孔からなる吸引孔56が設けられている。この吸引孔56は、先端面55aおよび先端面55bへ向けて延在するとともに後端へ向けて延在してホーン55の外形形状に倣う形状の貫通孔とされている。この吸引孔56は、先端側の一端がホーン55の先端面55aを開放する吸着口56aを形成し、先端側の他端がホーン55の先端面55bを開放する吸着口56bを形成している。また、吸引孔56には、後端近傍にホーン55における後端側の外周面を開放する吸引口56cが設けられている。
【0054】
このホーン55では、先端面55aが中間保持部材54の鏡筒側壁部54aの保持側壁面54gに面当接され、かつ先端面55bが中間保持部材54の基板側壁部54bの保持側壁面54hに面当接された状態で、図示を略す吸引機構で吸引口56cから吸引孔56(その内方空間)を真空引きすることにより、中間保持部材54を吸着保持することができる。また、ホーン55では、先端面55aが中間保持部材54の鏡筒側壁部54aの保持側壁面54gに面当接可能であり、かつ先端面55bが中間保持部材54の基板側壁部54bの保持側壁面54hに面当接可能であることから、中間保持部材54を押圧することが可能とされている。
【0055】
次に、鏡筒30と受光回路部50(基板51)との結合について説明する。実施例1の撮像装置10では、光学素子群40と撮像素子52との相対的な位置関係の変化を防止するために、鏡筒30と受光回路部50(基板51)との結合に、中間保持部材54を用いた超音波溶着工法を採用している。
【0056】
この超音波溶着工法では、用いる中間保持部材54を、後述するように位置決めされた鏡筒30(その鏡筒当接箇所)と受光回路部50(その受光当接箇所)の位置関係に応じた大きさ寸法に設定する。この位置関係に応じた大きさ寸法とは、鏡筒30と受光回路部50とが位置決め固定された状態において、鏡筒側壁部54aを鏡筒30の鏡筒当接箇所(実施例1では縮径部32の外周面部32a)に対向させつつ、基板側壁部54bを受光回路部50の受光当接箇所(実施例1では基板51の表面51a(撮像素子52が実装された側の面))に対向させることが可能であることをいう。なお、図示の例では、超音波溶着される前後で、鏡筒側当接部54dおよび受光側当接部54fが軟化(溶融)された後に硬化されることにより、その高さ寸法(突出方向で見た厚さ寸法)が低減しているが、この軟化(溶融)された後に硬化されることによる中間保持部材54の変形の態様を理解容易のために強調して示しており、実際の超音波溶着の際の態様とは必ずしも一致するものではない。
【0057】
超音波溶着工法では、図12に示すように、位置決め固定された鏡筒30および受光回路部50(基板51)に対して、鏡筒側壁部54aの鏡筒側当接部54d(その先端面)を鏡筒30の縮径部32の外周面部32aに宛がう(当接させる)とともに、基板側壁部54bの受光側当接部54f(その先端面)を基板51の表面51a(撮像素子52が実装された側の面)に宛がって(当接させて)、鏡筒30と受光回路部50とを架け渡すように中間保持部材54を配置する。この中間保持部材54は、実施例1では、ホーン55により吸着保持して配置する。その後、図13に示すように、鏡筒30および受光回路部50の相対的な位置関係を固定しつつ、中間保持部材54に当接されたホーン55に振動子57を当接させる。この振動子57は、圧電素子(ピエゾ素子)等から構成され、図示を略す発振器から出力された電気信号(例えば、交流の電圧)を機械的な超音波振動(振動エネルギー)に変換するものである。また、ホーン55は、振動子57の超音波振動(振動エネルギー)を中間保持部材54に伝達するものである。この鏡筒30および受光回路部50の相対的な位置関係を固定した状態で、ホーン55を介して振動子57からの超音波振動を中間保持部材54に伝達しつつ、その中間保持部材54を鏡筒30および受光回路部50に向けて押圧することにより、鏡筒30への当接箇所となる鏡筒側当接部54d(その先端面)と、受光回路部50への当接箇所となる受光側当接部54f(その先端面)と、を同時に軟化(溶融)させる(図14参照)(第3工程)。この押圧は、鏡筒側当接部54d(その先端面)を鏡筒30の外周面部32aに圧接させるとともに、受光側当接部54f(その先端面)を受光回路部50の基板51(その表面51a)に圧接させるように行う。その押圧方向は、鏡筒30および受光回路部50(基板51)への当接箇所の中心位置へと向かう方向に近いものであることが望ましい。
【0058】
その後、その位置関係が相対的に固定された鏡筒30および受光回路部50への押圧状態を維持したままで超音波振動の供給を停止することにより、図14に示すように、鏡筒側当接部54d(その先端面)における軟化(溶融)した個所を硬化させることができ、その鏡筒側当接部54d(その先端面)を鏡筒30の縮径部32の外周面部32aに固着させることができるとともに、受光側当接部54f(その先端面)における軟化(溶融)した個所を硬化させることができ、その受光側当接部54f(その先端面)を受光回路部50の基板51の表面51a(撮像素子52が実装された側の面)に固着させることができる(第4工程)。このとき、鏡筒側当接部54d(その先端面)および受光側当接部54f(その先端面)では、同一のホーン55(振動子57)から超音波振動が与えられていることから、その超音波振動の供給の停止も同時となるので、それぞれの硬化すなわち外周面部32aへの固着と表面51aへの固着とを同時なものとすることができる。その鏡筒側当接部54dにおいて軟化(溶融)された箇所は、当該鏡筒側当接部54dと、鏡筒当接箇所となる鏡筒30の縮径部32の外周面部32aと、を固定する鏡筒側溶着部として機能する。また、受光側当接部54fにおいて軟化(溶融)された箇所は、当該受光側当接部54fと、受光当接箇所となる受光回路部50の基板51の表面51a(撮像素子52が実装された側の面)と、を固定する受光側溶着部として機能する。
【0059】
この鏡筒30および受光回路部50を位置決め固定しつつそれらを架け渡すように宛がわれた中間保持部材54に超音波振動と押圧力とを付与することにより、鏡筒側当接部54d(その先端面)と受光側当接部54f(その先端面)とを同時に軟化(溶融)させ、その後にその軟化(溶融)した箇所を同時に硬化させて、鏡筒30と受光回路部50(基板51)とを中間保持部材54を介して溶着により固定するのが、超音波溶着工法である。この超音波溶着工法では、軟化(溶融)させた箇所を硬化させた後に、鏡筒30と受光回路部50(基板51)との位置決め固定を解除しても、それらの位置関係には殆ど変化が生じない。これは、超音波溶着工法では、軟化(溶融)による鏡筒側当接部54dおよび受光側当接部54fすなわち中間保持部材54の形状変化の影響を、相対的に固定された鏡筒30および受光回路部50(基板51)に対して接近する方向(押圧方向)へと中間保持部材54を変位(移動)させることで吸収することができることによる。また、超音波溶着工法では、鏡筒側当接部54dおよび受光側当接部54fにおける軟化(溶融)する箇所(鏡筒側溶着部および受光側溶着部)を、その当接面に沿う極めて薄いものとすることができるので、軟化(溶融)による形状変化の影響自体を小さくすることができることにもよる。ここで、本願発明の超音波溶着工法で言う同時とは、軟化(溶融)による中間保持部材54の形状変化の影響を、相対的に固定された鏡筒30および受光回路部50(基板51)に対して接近する方向(押圧方向)へと中間保持部材54を変位(移動)させることで吸収することを可能とするもの、換言すると押圧による中間保持部材54の移動の態様を、軟化(溶融)状態である鏡筒側当接部54d(その先端面)と受光側当接部54f(その先端面)とで等しいものとすることができるもの、であれば、厳密な意味での時間差は許容するものである。このことから、実施例1では、鏡筒側当接部54d(その先端面)および受光側当接部54f(その先端面)に対して、同一のホーン55(振動子57)から超音波振動を与える構成とされていたが、上述した観点から同時に軟化(溶融)させるとともに同時に硬化させることができるものであれば、個別に超音波振動を供給(停止)するものであってもよく、実施例1に限定されるものではない。
【0060】
撮像装置10では、鏡筒30に対する受光回路部50(その基板51に実装された撮像素子52)の位置決め固定に先立って、図15に示すように、上述したように組み付けられた撮像光学系20(図7および図8参照)と取付壁部11とを固定する。この固定では、取付壁部11の前側面11h上に封止部材の一例としてのOリング23を配置し、鏡筒30の内縁突起部39側(他端側)を挿入先端方向として、鏡筒30の直交面34をOリング23に宛がうように、取付壁部11の拡孔部11f側から挿通孔11bへと鏡筒30を挿入する(矢印A1参照)。その鏡筒30の縮径部32を取付壁部11の挿通孔11bの縮孔部11g内に位置させて、その縮孔部11g(内方突出部11c)のネジ溝11eにネジ溝36を螺合させる。この挿通されて取付壁部11の裏面側に位置する鏡筒30の縮径部32の平坦面部37を径方向で狭持し、鏡筒30を取付壁部11に対して撮影光軸O回りに回動させて、取付壁部11の前側面11hと鏡筒30の直交面34とを圧接させる。これにより、鏡筒30と取付壁部11とを、上述した径方向位置決め部により径方向で位置決めされた状態で、前側面11hと直交面34とが介在するOリング23を適切に圧縮しつつ撮影光軸O方向での相対的な位置を決めて、固定することができる(図16参照)。このとき、鏡筒30の後端部(他端部)には、受光回路部50(撮像素子52)が設けられていないことから、取付壁部11に対する鏡筒30の回動操作(固定作業)が容易なものとされている。特に、実施例1では、後述するように第1空間P1(図16参照)が設けられる構成であることから、鏡筒30の取付壁部11への締め付け固定の際に当該鏡筒30の縮径部32の外方位置には他の構成部材が存在しない(第2空間が形成されている)こととなるので、上記した回動操作(固定作業)がより容易なものとされている。
【0061】
なお、この平坦面部37の狭持による鏡筒30の回動は、作業者の手で行うものであっても、作業者が使用する工具で行うものであってもよく、また機械により行うものであってもよい。これにより、取付壁部11の外表面S側(対物レンズとなるレンズ41が露出された側)からの、取付壁部11と鏡筒30(撮像光学系20)との間での水や塵埃等の侵入が防止され、十分な封止性能を有した状態で、鏡筒30と取付壁部11とを固定することができる(図16参照)。この取付壁部11に封止的に固定された鏡筒30に対する受光回路部50(その基板51に実装された撮像素子52)の位置決め固定について、以下で説明する。
【0062】
ここで、取付壁部11は、図16に示すように、鏡筒30(撮像光学系20)が固定された状態において、その撮像光学系20の鏡筒30の縮径部32の外周面部32aへの中間保持部材54の取り付けが可能な構成とされている。換言すると、取付壁部11は、挿通孔11bに撮像光学系20が挿通された状態において、撮影光軸O方向で見て、撮像光学系20の鏡筒30の縮径部32の外周面上で各平坦面部37よりも後端側の領域(外周面部32a)に到達することのない大きさ寸法、すなわち外周面部32aを横切りつつ撮影光軸O方向に直交する面と干渉することのない大きさ寸法とされている。このため、撮像装置10では、取付壁部11と鏡筒30との固定状態において、縮径部32の外周面部32aを径方向で見た外方位置には他の構成部材が存在することはないものとされている。よって、実施例1の撮像装置10では、取付壁部11と鏡筒30との固定状態において、縮径部32の外周面部32aを径方向で見た外方位置に、溶着により鏡筒30に対して撮像素子52もしくは基板51を結合する(溶着構造を構成する)ための第1空間P1が形成されている。なお、この第1空間P1は、撮像装置10の位置決め固定の作業のための空間であることから、位置決め固定が完了した後は確保されている必要はない。
【0063】
先ず、位置決めのために、鏡筒30が封止的に固定された取付壁部11を、調整装置60としての筐体保持部61で固定的に保持する。その筐体保持部61に保持された状態の鏡筒30の後端側(他端側)であって、撮影光軸O上に撮像素子52(その受光面52a)が位置するように受光回路部50(その基板51)を配置し、その基板51を調整装置60としての撮像素子保持部62で保持する。この撮像素子保持部62は、筐体保持部61に保持された取付壁部11に固定された鏡筒30(光学素子群40)に対して、撮影光軸O回りの任意の回転姿勢で、受光回路部50の基板51を保持可能とされている。また、撮像素子保持部62は、少なくとも取付壁部11を介して筐体保持部61に保持された鏡筒30の軸線(撮影光軸O)に対する撮像素子52(その受光面52a)の傾きの調整を可能とするとともに、鏡筒30に対する撮影光軸O方向での撮像素子52(受光面52a)の位置(間隔)の調整を可能とするように、受光回路部50の基板51を保持可能である。
【0064】
筐体保持部61で固定保持した取付壁部11に対して、その上下左右方向と、撮像素子52で取得した画像における上下左右方向と、が一致し、かつその撮像光学系20(光学素子群40)の撮影光軸Oが撮像素子52で取得した画像における中心に位置するように、受光回路部50の基板51を撮像素子保持部62で保持する。
【0065】
この撮像素子保持部62(調整装置60)に保持された受光回路部50(その電子部品53)に電力を供給するとともに、受光回路部50(その撮像素子52)からの画像をモニタ70に表示可能な状態とする。そして、撮像装置10の撮影光軸O上で所定の距離に被写体(図示せず)を配置して、撮像光学系20で結像させるとともに、その被写体像を受光した撮像素子52からの電気信号(画像データ)に基づく画像をモニタ70に映し出す。
【0066】
この調整装置60では、上述したように、筐体保持部61と撮像素子保持部62との作用により、鏡筒30に対して、その軸線(撮影光軸O)に対する撮像素子52(その受光面52a)の傾きの調整が可能であり、鏡筒30に対する撮影光軸O方向での撮像素子52(受光面52a)の位置(間隔)の調整が可能とされていることから、取得した画像における上下左右方向が取付壁部11の上下左右方向と一致した状態を維持したまま撮影光軸Oに対して受光面52aを直交させる状態とすることができ、その状態を維持したまま撮影光軸O方向へと撮像素子52(受光面52a)を移動させることができるので、撮像光学系20の結像位置を受光面52a上とするいわゆるピント調整を行うことができる。
【0067】
ピント調整は、筐体保持部61に保持された取付壁部11の鏡筒30に対して、撮像素子保持部62を介して撮像素子52の傾きおよび位置を適宜変化させて、モニタ70に映し出された画像(被写体像)が適切な状態であるか否かで判断する。このピント調整は、作業者が画像を目視により確認しながら行うものであっても、画像解析により自動的に行う(調整装置60にそれらの機能を搭載する)ものであってもよい。これにより、光学素子群40に対して撮像素子52が光学的に位置決めされた状態で鏡筒30と受光回路部50とを相対的に固定することができる(第1工程)。
【0068】
ピント調整が完了すると、中間保持部材54を用いた超音波溶着工法により、受光回路部50を鏡筒30に結合する(図2、図17および図18等参照)。この超音波溶着工法において、実施例1では、4つの中間保持部材54を、縮径部32の周方向で見て等しい間隔で4箇所に設ける(図17参照)。詳細には、筐体保持部61および撮像素子保持部62による固定保持を維持した状態、すなわち鏡筒30と基板51との相対的な位置関係を維持した状態で、ホーン55で吸着保持した各中間保持部材54を、鏡筒30と基板51(受光回路部50)とを架け渡すように配置(二点鎖線で示す中間保持部材54参照)する(第2工程)。実施例1では、各中間保持部材54の鏡筒側壁部54aの鏡筒側当接部54d(その先端面)は、鏡筒30の縮径部32の外周面部32aに宛がわれる(図12参照)。また、各中間保持部材54の基板側壁部54bの受光側当接部54f(その先端面)は、撮像素子52を取り囲むように基板51の表面51aに宛がわれる(図12参照)。
【0069】
この鏡筒30が固定された取付壁部11の筐体保持部61による固定的な保持を維持するとともに、その鏡筒30(光学素子群40)に対して光学的に位置決めされた状態の基板51(受光回路部50)の撮像素子保持部62による固定的な保持を維持し、かつ各中間保持部材54を鏡筒30と基板51とを架け渡して当接させた状態で、その各中間保持部材54を吸着保持するホーン55を介して振動子57で超音波振動と押圧力とを付与することにより、上述した超音波溶着工法(第3、第4工程)を行う。すると、鏡筒30と基板51とは、図17および図18に示すように、筐体保持部61および撮像素子保持部62による固定保持を解除した後であっても、光学的に設定された位置関係を維持したまま、溶着により各中間保持部材54を介して互いに結合される。このため、各中間保持部材54は、上述した鏡筒側溶着部および受光側溶着部との協働により、鏡筒30と基板51(撮像素子52)との相対的な位置関係を維持しつつ溶着により結合することを可能とする溶着構造を形成している。なお、ここでいう位置関係の維持とは、光学的に撮像素子52(その受光面52a)において適切な画像の取得が可能である状態を維持するものであれば、厳密な意味での移動は許容するものである。
【0070】
実施例1では、上述した各中間保持部材54を用いた超音波溶着工法の後に、充填接着工法を行う。この充填接着工法では、図19、図20および図21に示すように、各中間保持部材54を介して互いに結合された鏡筒30と基板51との間を充填するように、接着剤を塗布(注入)して充填接着層である接着層Cを形成する。実施例1では、接着層Cを形成するために、遮光性を有する熱硬化型の接着剤を採用している。この接着層Cは、鏡筒30の他端(内縁突起部39の外方位置)の外縁部に沿って環状に設けられており、基板51の表面51aにおいて、少なくとも撮像素子52の受光面52aの有効エリア(実効的な受光領域)に干渉しないように当該撮像素子52を取り囲むものとされている。このため、接着層Cは、実施例1では、各中間保持部材54の内側(取付壁面54cおよび取付壁面54eが面する側)と鏡筒30(その後端)と基板51(表面51a)とに囲まれた空間を充填するように、第1空間P1(図16参照)を利用して各中間保持部材54の内側に接着剤が塗布(注入)されて形成されている(図19および図20参照)。この溶着構造により結合された鏡筒30と基板51との間に、環状の接着層Cを形成した状態の撮像装置10を、第1空間P1(図16参照)を利用して図示を略すオーブンで適宜加熱することにより、接着層Cを硬化させる、いわゆる充填接着工法を行う。このとき、接着層Cでは、硬化時に収縮しようとするが、鏡筒30と基板51とは、上述した各中間保持部材54を用いた溶着構造により互いに位置決めされた状態で結合されていることから、鏡筒30と基板51との位置関係が変化することはない。これにより、鏡筒30と基板51とは、撮像素子52を取り囲むように環状を呈し遮光性を有する接着層Cにより、溶着構造による相対的な位置関係が維持されつつ結合されることとなる。このため、環状の接着層Cは、溶着構造により相対的な位置決めが為された状態で結合された鏡筒30と基板51とを、その結合強度を高める補強接着層としての互いの間を充填して結合する充填接着構造を形成している。
【0071】
このように取付壁部11に固定された鏡筒30に対する受光回路部50(その基板51に実装された撮像素子52)が位置決めされた状態で、当該鏡筒30と受光回路部50(その基板51)とが固定されることにより、撮像装置10が形成される。この撮像装置10では、Oリング23により、取付壁部11の外表面S側(対物レンズとなるレンズ41が露出された側)からの、取付壁部11と鏡筒30(撮像光学系20)との間での水や塵埃等の侵入が防止されており、十分な封止性能を有しているとともに、適切な光学性能を有している。
【0072】
実施例1では、このように位置決め固定された撮像装置10は、図1および図2に示すように、その取付壁部11に後側筐体部13を封止的に結合することにより、筐体12により取付壁部11の裏面側における外方からの撮像光学系20および受光回路部50への防水機能および防塵機能を得ることができる。このため、撮像装置10は、後側筐体部13の両取付突起13bを介して所望の箇所に取り付けることが可能であって、全体に小さな構成であるにも拘らず高い光学性能を有しかつ全方位に対して封止性能を有するものとすることができる。このことから、この後側筐体部13が結合されて筐体12に取り囲まれた撮像装置10は、例えば、車載カメラとして好適である。
【0073】
このように、本発明の撮像装置10では、鏡筒30(撮像光学系20)と受光回路部50(基板51)とを溶着により結合する溶着構造において、撮像光学系20を保持する鏡筒30および撮像素子52が実装された基板51とは別の中間保持部材54を用いるとともに、その鏡筒側当接部54dおよび受光側当接部54fを軟化(溶融)させた後に硬化させて鏡筒側溶着部および受光側溶着部を形成していることから、従来技術のようにその鏡筒(30)および受光回路部(50)自体を溶融する必要がないので、光学的に位置決めされた光学素子群40に対する撮像素子52(その受光面52a)の位置関係が、溶着することに起因して崩れることを防止しつつ固定することができる。このため、より適切な光学性能を得ることができる。
【0074】
また、本発明の撮像装置10では、取付壁部11に固定した鏡筒30(撮像光学系20)と受光回路部50(基板51)とを結合する溶着構造において、中間保持部材54を用いて鏡筒側当接部54dおよび受光側当接部54fを同時に軟化(溶融)させた後に同時に硬化させて鏡筒側溶着部および受光側溶着部を形成する超音波溶着工法を採用していることから、軟化(溶融)による鏡筒側当接部54dおよび受光側当接部54fすなわち中間保持部材54の形状変化の影響を、相対的に固定された鏡筒30および受光回路部50(基板51)に対して接近する方向(押圧方向)へと中間保持部材54が変位(移動)することで吸収させることができるので、簡易な構成で光学的に設定された位置関係を維持したまま溶着により鏡筒30と基板51とを互いに結合することができる。このため、より適切な光学性能を得ることができる。
【0075】
さらに、本発明の撮像装置10では、鏡筒30および受光回路部50(基板51)を相対的な位置関係を固定し、その固定された鏡筒30と受光回路部50(基板51)とを掛け渡すように中間保持部材54を宛がって、その鏡筒側当接部54dおよび受光側当接部54fを同時に軟化(溶融)させた後に同時に硬化させて鏡筒側溶着部および受光側溶着部を形成する超音波溶着による位置決め固定を行うものであることから、鏡筒側当接部54dおよび受光側当接部54fを軟化(溶融)させることによる中間保持部材54の形状変化の影響を、鏡筒30および受光回路部50(基板51)に対して接近する方向(押圧方向)へと当該中間保持部材54を変位(移動)させることで吸収することができるので、簡易な構成で光学的に設定された位置関係を維持したまま溶着により鏡筒30と基板51とを互いに結合することができる。このため、より適切な光学性能を得ることができる。
【0076】
本発明の撮像装置10では、取付壁部11に固定した鏡筒30(撮像光学系20)と受光回路部50(基板51)とを溶着により結合するものであることから、接着剤を用いて結合することに比較して、より強固に位置決め固定することができる。このため、例えば、車に搭載された状態での振動等の外乱にも耐えることができ、安定した画像特性(光学性能)を得ることができる。また、たとえ温度変化等の影響により接着剤における結合強度が弱まるような環境下であっても、鏡筒30と基板51との位置関係を維持することができるので、温度変化の厳しい環境下であっても安定した画像特性(光学性能)を得ることができる。
【0077】
本発明の撮像装置10では、鏡筒30(撮像光学系20)と受光回路部50(基板51)との結合のための超音波溶着工法で用いる各中間保持部材54において、鏡筒30の縮径部32の外周面部32aに宛がわれる鏡筒側当接部54dと、受光回路部50の基板51の表面51aに宛がわれる受光側当接部54fと、が、平坦面(取付壁面54cまたは取付壁面54e)から突出された方形状を呈していることから、振動子57からホーン55を介して伝達される超音波振動および押圧による溶着のためのエネルギーをより狭小な範囲に集中させることができるので、より確実に、鏡筒側当接部54dと外周面部32aとを固定することができるとともに、受光側当接部54fと表面51aとを固定することができる。このため、より安定した光学性能を得ることができる。
【0078】
本発明の撮像装置10では、鏡筒30(撮像光学系20)と受光回路部50(基板51)との結合のための超音波溶着工法において、4つの中間保持部材54が撮影光軸Oに直交する面で見て当該撮影光軸Oを中心とする互いに直交する4方向に配置されていることから、たとえ各中間保持部材54における鏡筒側溶着部および受光側溶着部の硬化に起因して鏡筒30に対して基板51を径方向へと移動させる力が作用したとしても、4つの中間保持部材54の配置関係により当該力を互いに相殺することができるので、超音波溶着工法の際に鏡筒30と基板51との位置関係が変化することをより確実に防止することができる。
【0079】
本発明の撮像装置10では、溶着構造において、鏡筒側壁部54aの鏡筒側当接部54dが鏡筒30の縮径部32の外周面部32aに宛がわれるとともに、基板側壁部54bの受光側当接部54fが基板51の表面51aに宛がわれたL字状の中間保持部材54により、鏡筒30と基板51とが架け渡されているので、鏡筒30と基板51とをより強固に結合することができる。このため、たとえ温度変化等の影響により接着層Cにおける結合強度が弱まってしまった場合であっても、鏡筒30と基板51との位置関係を維持することができるので、温度変化の厳しい環境下であっても安定した画像特性を得ることができる。
【0080】
本発明の撮像装置10では、取付壁部11に固定した鏡筒30(撮像光学系20)と受光回路部50(基板51)とを結合する構造において、溶着構造により相対的な位置決めが為された状態で結合された鏡筒30と基板51との間を接着層Cで充填する充填接着工法を採用している(補強接着層を形成している)ことから、簡易な構成で光学的に設定された位置関係を維持したまま溶着および接着により鏡筒30と基板51とを互いにより強固に結合することができる。このため、より適切な光学性能を得ることができる。
【0081】
本発明の撮像装置10では、鏡筒30(撮像光学系20)と基板51(受光回路部50の撮像素子52)とを結合する際、先ず超音波溶着工法を行ってから充填接着工法を行うので、光学的に位置決めされた撮像素子52(基板51)と光学素子群40(鏡筒30)との位置関係を維持しつつより強固に鏡筒30と基板51とを結合することができる。
【0082】
本発明の撮像装置10では、鏡筒30と基板51との間が、遮光性を有する接着層Cにより塞がれていることから、鏡筒30の外方から撮像素子52の受光面52aへの異物の侵入を防止することができるとともに、鏡筒30の外方からの光が撮像素子52の受光面52aに入射することを確実に防止することができるので、より鮮明な画像を得ることができる。
【0083】
本発明の撮像装置10では、取得した画像における上下左右方向が取付壁部11の上下左右方向と一致した状態であって撮像光学系20とのピント調整が為された状態で、取付壁部11に固定された鏡筒30と基板51すなわち撮像素子52とを溶着構造により結合することができる。このため、取付壁部11として、外観形状から上下左右方向を特定できる形状を採用することができるので、取付壁部11すなわち筐体の設計自由度を飛躍的に向上させることができる。
【0084】
本発明の撮像装置10では、取付壁部11に固定した鏡筒30(撮像光学系20)に、溶着構造により受光回路部50(基板51)を結合(位置決め固定)するものであることから、取付壁部11の外観形状を考慮しつつ鏡筒30(光学素子群40)に対する撮像素子52(その受光面52a)の光学的な位置決めされた状態で、鏡筒30と受光回路部50(基板51)とを溶着構造で結合することができるので、適切な光学性能を得ることができる。
【0085】
本発明の撮像装置10では、鏡筒30(撮像光学系20)を取付壁部11に固定した状態で、その取付壁部11の上下左右方向と取得した画像における上下左右方向とを一致させつつピント調整を行うことができることから、光学素子群40の各部材における公差の影響をなくすことができ、適切な光学性能を得ることができる。
【0086】
本発明の撮像装置10では、鏡筒30の縮径部32を取付壁部11の挿通孔11bに挿通した状態において、鏡筒30の縮径部32の外周面における平坦面部37よりも後端(外周面部32a)が露見している、すなわち第1空間P1が形成されていることから、中間保持部材54を用いて溶着により鏡筒30に対して撮像素子52もしくは基板51を結合する(溶着構造を構成する)ことを容易なものとすることができる。
【0087】
本発明の撮像装置10では、鏡筒30(撮像光学系20)を取付壁部11に固定した状態において、取付壁部11の挿通孔11bの縮孔部11gの位置決め面11dと、鏡筒30の縮径部32の位置決め部35と、の当接により、取付壁部11の挿通孔11b内において鏡筒30が径方向で位置決めされているとともに、取付壁部11(挿通孔11b)の中心軸線と鏡筒30(保持孔38)の中心軸線とが一致されていることから、その鏡筒30に適切に保持された光学素子群40に対して撮像素子52(その受光面52a)を光学的に位置決めすることにより、より適切な光学性能を得ることができる。
【0088】
本発明の撮像装置10では、取付壁部11の挿通孔11bの縮孔部11gの位置決め面11dと鏡筒30の縮径部32の位置決め部35とにより径方向位置決め部を形成し、それとは別に取付壁部11と鏡筒30との固定のための固定手段としての取付壁部11の縮孔部11gのネジ溝11eと鏡筒30の縮径部32のネジ溝36とを設けていることから、より高い精度で取付壁部11の挿通孔11b内において鏡筒30を径方向に位置決めすることができるとともに、より適切に取付壁部11と鏡筒30とを固定することができる。
【0089】
本発明の撮像装置10では、取付壁部11の縮孔部11gのネジ溝11eと、鏡筒30の縮径部32のネジ溝36と、で螺合する鏡筒30の取付壁部11に対する締め付けにより、鏡筒30と取付壁部11とが固定されていることから、その固定関係をより強固なものとすることができるとともに温度変化に伴う固定強度の変化を抑制することができるので、安定して高品質の画像特性を得ることができる。このため、例えば、車に搭載された状態での振動等の外乱や温度条件の差異にも耐えることができ、安定した画像特性を得ることができる。
【0090】
本発明の撮像装置10では、取付壁部11の縮孔部11gのネジ溝11eと、鏡筒30の縮径部32のネジ溝36と、で螺合される鏡筒30の取付壁部11に対する締め付けにより、互いに固定される取付壁部11と鏡筒30との間でOリング23が圧縮されていることから、より確実な封止性能を得ることができる。
【0091】
本発明の撮像装置10では、鏡筒30に平坦面部37が設けられていることから、取付壁部11に対する鏡筒30の撮影光軸O回りの回転操作、すなわち鏡筒30の取付壁部11への固定を容易に行うことができる。
【0092】
本発明の撮像装置10では、鏡筒30を取付壁部11に固定する際、その鏡筒30の後端部(他端部)には、受光回路部50(撮像素子52)が設けられていないことから、取付壁部11に対する鏡筒30の回動操作(固定作業)を容易なものとすることができる。
【0093】
本発明の撮像装置10では、取付壁部11と鏡筒30との間を封止するOリング23が、撮影光軸O方向に直交する鏡筒30の直交面34と、撮影光軸O方向に直交する取付壁部11の前側面11hと、の間に配置されていることから、たとえ取付壁部11の挿通孔11b内で鏡筒30が径方向のいずれかに偏っている場合であっても、その偏りの影響を受けることなく取付壁部11と鏡筒30との間でOリング23が適切に圧縮されるので、適切に封止性能を得ることができる。
【0094】
本発明の撮像装置10では、取付壁部11に後側筐体部13を封止的に結合することにより、筐体12内に収容された鏡筒30(そこに保持された光学素子群40)および撮像素子52(受光回路部50)を、全方位に対する防水性能および防塵性能を有するものとすることができる。
【0095】
本発明の撮像装置10では、光学素子群40が取付壁部11とは別体の鏡筒30に保持されているとともに、その鏡筒30に受光回路部50(撮像素子52)が固定されていることから、例えば、外気温や日光の照射により外表面Sを形成する取付壁部11が変形してしまった場合であっても、光学的に位置決めされた光学素子群40と撮像素子52(その受光面52a)との位置関係に影響が及ぶことを防止することができるので、安定して高品質の画像特性を得ることができる。
【0096】
本発明の撮像装置10では、光学素子群40が取付壁部11とは別体の鏡筒30に保持されていることから、取付壁部や筐体の外観形状を変更した場合であっても、高い光学性能の維持を容易なものとすることができるとともに、その外観形状の設計自由度を高めることができる。これは、以下のことによる。光学素子群40では、所定の光学性能を得るためには極めて高い精度で位置決めした状態でレンズ等の光学素子を保持する必要がある。このことは、実施例1のように、複数の光学素子が用いられている場合に特に重要となる。このため、例えば、筐体で直接光学素子を保持する構成とし、この筐体を樹脂成形で形成するものとすると、筐体の外観形状を変更する度に、光学素子を保持する箇所における高い精度の確保のために極めて高い精度の金型を作成する必要があり、高い光学性能の維持は容易なものではない。また、筐体で直接光学素子を保持する構成とし、例えば、この筐体を樹脂成形するものとすると、形状に応じて種々の偏肉や金型内での樹脂の流れの不均一等の影響の有無(大きさ)が変わるので、筐体(光学素子を保持する箇所)の精度を確保するために筐体自体の外観形状に制約が生じてしまう。これに対して、本発明に係る撮像装置10では、鏡筒30自体は変更することなく(鏡筒30を共通化する)、取付壁部における鏡筒30との固定のための構成箇所のみを共通のものとすればよいことから、取付壁部の外観形状の変更が光学素子群40の保持状態すなわち光学性能に影響を及ぼすことはなく、逆に光学性能の観点から取付壁部の外観形状の設計変更に影響を及ぼすこともない。
【0097】
本発明の撮像装置10では、鏡筒30(撮像光学系20)と基板51(受光回路部50の撮像素子52)とが取付壁部11に封止的に位置決め固定されて構成されていることから、この取付壁部11を所望の箇所、例えば、電子機器や建物の壁面の一部を構成するように取り付けることで、容易に所望の場所において封止性能を有する監視カメラとして利用することができる。
【0098】
本発明の撮像装置10では、溶着構造による受光回路部50(基板51)と鏡筒30との結合に先立って、鏡筒30の縮径部32を取付壁部11の挿通孔11bに挿通し、その縮孔部11gのネジ溝11eに縮径部32のネジ溝36を螺合させることにより、取付壁部11と鏡筒30とを封止的に固定することができる。このため、撮影光軸O方向での固定器具の挿通を可能とすべく撮像素子が設けられた基板の一部を切り欠く必要がないので、撮像装置10の小型化に大きく寄与することができる。
【0099】
したがって、本発明の撮像装置10では、光学的に位置決めされた光学素子群40に対する撮像素子52(その受光面52a)の位置関係を維持した高い調整精度で、鏡筒30と受光回路部50(基板51)とを位置決め固定することができる。
【0100】
なお、上記した実施例1では、各中間保持部材54において、鏡筒側当接部54dと受光側当接部54fとが、平坦面(取付壁面54cまたは取付壁面54e)から突出された方形状を呈するものとされていたが、鏡筒側当接部は、超音波溶着工法のために鏡筒30の縮径部32の外周面部32aに宛がわれるものであり、かつ受光側当接部は、超音波溶着工法のために受光回路部50の基板51の表面51aに宛がわれるものであれば、取付壁面54cまたは取付壁面54e自体であってもよく、それらから突出された他の形状を呈していてもよく、上記した実施例1に限定されるものではない。
【実施例2】
【0101】
次に、本発明の実施例2に係る撮像装置102について説明する。この実施例2は、受光回路部502(基板51)と鏡筒30とを結合する溶着構造が、実施例1とは異なる例である。この実施例2の撮像装置102は、基本的な構成は上記した実施例1の撮像装置10と同様であることから、等しい構成の個所には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。図22は、実施例2に係る撮像装置102の構成を説明するための図2と同様の部分的に破断して示す模式的な斜視図である。図23は、実施例2に係る撮像装置102の構成を説明するための図19と同様の部分的に破断して示す模式的な斜視図である。図24は、実施例2に係る撮像装置102の構成を説明するための図20と同様の部分的に破断して示す模式的な側面図である。図25は、実施例2に係る撮像装置102の構成を説明するための図21と同様の模式的な斜視図である。
【0102】
実施例2に係る撮像装置102では、図22から図25に示すように、溶着により鏡筒30に対して受光回路部502を結合する溶着構造において、鏡筒30に対して撮像素子522を直接結合する構成としている。その受光回路部502では、撮影光軸O方向から見た撮像素子522の大きさ寸法が基板51と略等しいものとされている。
【0103】
この撮像装置102では、実施例1と同様に、鏡筒30に対する受光回路部502(その基板51に実装された撮像素子522)の位置決め固定に先立って、組み付けられた撮像光学系20と取付壁部11とを固定し(図15参照)、調整装置60(図16参照)を用いて鏡筒30(そこに保持された光学素子群40)と撮像素子522とを光学的に位置決めする(ピント調整を行う)(第1工程)。
【0104】
その後、鏡筒30と撮像素子522(受光回路部502)との相対的な位置関係を維持した状態で、ホーン55で吸着保持した各中間保持部材54を、鏡筒30と撮像素子522(受光回路部502)とを架け渡すように配置する(図16参照)(第2工程)。実施例2では、各中間保持部材54の鏡筒側壁部54aの鏡筒側当接部54d(その先端面)は、実施例1と同様に、鏡筒30の縮径部32の外周面部32aに宛がわれる。また、各中間保持部材54の基板側壁部54bは、撮像素子522の受光面522aにおける有効エリア(実効的な受光領域)以外の領域と対向されるとともに、その受光側当接部54f(その先端面)は、受光面522aにおける有効エリア(実効的な受光領域)以外の領域に宛がわれる。このため、実施例2では、撮像素子522の受光面522aにおける有効エリア(実効的な受光領域)以外の領域が受光当接箇所として機能する。
【0105】
この後、鏡筒30が固定された取付壁部11を固定的に保持するとともに、その鏡筒30(光学素子群40)に対して光学的に位置決めされた状態の撮像素子522(受光回路部502)を固定的に保持し、かつ各中間保持部材54を鏡筒30と撮像素子522(受光回路部502)とを架け渡して当接させた状態で、その各中間保持部材54を吸着保持するホーン55を介して振動子57で超音波振動と押圧力とを付与することにより、上述した超音波溶着工法を行う(図13等参照)(第3、第4工程)。これにより、鏡筒30と撮像素子522とは、固定保持を解除した後であっても、光学的に設定された位置関係を維持したまま、溶着により各中間保持部材54を介して互いに結合される。
【0106】
実施例2では、上述した各中間保持部材54を用いた超音波溶着工法の後に、実施例1と同様に、熱硬化型の接着剤により接着層Cを形成して充填接着工法を行う。この接着層Cは、鏡筒30の後端(内縁突起部39の外方位置)の外縁部に沿って環状に設け、撮像素子522の受光面522aにおいて、少なくともその有効エリア(実効的な受光領域)に干渉しないものとされている。
【0107】
実施例2の撮像装置102では、基本的に実施例1の撮像装置10と同様の構成であることから、基本的に実施例1と同様の効果を得ることができる。
【0108】
それに加えて、実施例2の撮像装置102では、鏡筒30と撮像素子522との結合のための部材を減らすことができる(基板51を介していない)ことから、各部材における製造誤差や温度変化に起因する変形の影響を低減することができるので、より高精度の画像特性を得ることができる。
【0109】
また、実施例2の撮像装置102では、実施例1の構成に比較して、鏡筒30(光学素子群40)や基板51に対して大きなサイズの撮像素子522を用いることができるので、より綺麗な画像を得ることができる。
【0110】
さらに、実施例2の撮像装置102では、実施例1の構成に比較して、撮像素子522に対して鏡筒30(光学素子群40)や基板51等を小さな大きさ寸法とすることができるので、撮像装置102の小型化に大きく寄与することができる。
【0111】
したがって、実施例2の撮像装置102では、光学的に位置決めされた光学素子群40に対する撮像素子522(その受光面522a)の位置関係を維持した高い調整精度で、鏡筒30と受光回路部502(撮像素子522)とを位置決め固定することができる。
【0112】
なお、上記した実施例2では、各中間保持部材54において、鏡筒側当接部54dと受光側当接部54fとが、平坦面(取付壁面54cまたは取付壁面54e)から突出された方形状を呈するものとされていたが、鏡筒側当接部は、超音波溶着工法のために鏡筒30の縮径部32の外周面部32aに宛がわれるものであり、かつ受光側当接部は、超音波溶着工法のために受光回路部502の撮像素子522の受光面522aに宛がわれるものであれば、取付壁面54cまたは取付壁面54e自体であってもよく、それらから突出された他の形状を呈していてもよく、上記した実施例2に限定されるものではない。
【実施例3】
【0113】
次に、本発明の実施例3に係る撮像装置103について説明する。この実施例3は、受光回路部50(基板51)と鏡筒30とを結合する溶着構造が、実施例1とは異なる例である。この実施例3の撮像装置103は、基本的な構成は上記した実施例1の撮像装置10と同様であることから、等しい構成の個所には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。図26は、実施例3に係る撮像装置103の溶着構造に用いる中間保持部材543の構成を説明するための図10と同様の模式的な斜視図である。
【0114】
実施例3に係る撮像装置103では、図26に示すように、超音波溶着工法のためすなわち溶着構造を形成するために中間保持部材543を用いる。この中間保持部材543は、実施例1の中間保持部材54と同様に、撮像光学系20(光学素子群40)の結像位置を撮像素子52の受光面52a上とすべく、光学素子群40に対する撮像素子52(その受光面52a)の位置が光学的に位置決めされた状態(位置関係)を維持したまま、溶着により鏡筒30に対して撮像素子52もしくはそれが実装された基板51を結合するための溶着構造を構成するものである。中間保持部材543は、基本的な構成は、実施例1の中間保持部材54と同様であり、その中間保持部材54との差異は、鏡筒側当接部543dと受光側当接部543fとが、平坦面(取付壁面543cまたは取付壁面543e)から突出された半球形状を呈するものとされていることにある。
【0115】
実施例3に係る撮像装置103では、実施例1と同様に、鏡筒30に対する受光回路部50(その基板51に実装された撮像素子52)の位置決め固定に先立って、組み付けられた撮像光学系20と取付壁部11とを固定し(図15参照)、調整装置60(図16参照)を用いて鏡筒30(そこに保持された光学素子群40)と撮像素子52とを光学的に位置決めする(ピント調整を行う)(第1工程)。
【0116】
その後、鏡筒30と撮像素子52(受光回路部50)との相対的な位置関係を維持した状態で、ホーン55で吸着保持した各中間保持部材543を、鏡筒30と基板51(受光回路部50)とを架け渡すように配置する(図16参照)(第2工程)。実施例3では、各中間保持部材543の鏡筒側壁部543aの鏡筒側当接部543d(その先端部)は、実施例1の鏡筒側当接部54d(その先端面)と同様に、鏡筒30の縮径部32の外周面部32aに宛がわれる(図16等参照)。また、各中間保持部材543の基板側壁部543bの受光側当接部543f(その先端部)は、実施例1の受光側当接部54f(その先端部)と同様に、基板51の表面51a(撮像素子52が実装された側の面)に宛がわれる(図16等参照)。
【0117】
この後、鏡筒30が固定された取付壁部11を固定的に保持するとともに、その鏡筒30(光学素子群40)に対して光学的に位置決めされた状態の基板51(受光回路部50)を固定的に保持し、かつ各中間保持部材543を鏡筒30と基板51(受光回路部50)とを架け渡して当接させた状態で、その各中間保持部材543を吸着保持するホーン55を介して振動子57で超音波振動と押圧力とを付与することにより、上述した超音波溶着工法を行う(図13参照)(第3、第4工程)。これにより、鏡筒30と基板51とは、固定保持を解除した後であっても、光学的に設定された位置関係を維持したまま、溶着により各中間保持部材543を介して互いに結合される(図14および図17等参照)。
【0118】
実施例3では、上述した各中間保持部材543を用いた超音波溶着工法の後に、実施例1と同様に、熱硬化型の接着剤により接着層Cを形成して充填接着工法を行う(図19等参照)。この接着層Cは、鏡筒30の後端(内縁突起部39の外方位置)の外縁部に沿って環状に設け、基板51の表面51a上において、少なくとも撮像素子52の受光面52aの有効エリア(実効的な受光領域)に干渉しないように当該撮像素子52を取り囲むものとされている。
【0119】
実施例3の撮像装置103では、基本的に実施例1の撮像装置10と同様の構成であることから、基本的に実施例1と同様の効果を得ることができる。
【0120】
それに加えて、実施例3の撮像装置103では、鏡筒30(撮像光学系20)と受光回路部50(基板51)との結合のための超音波溶着工法で用いる各中間保持部材543において、鏡筒30の縮径部32の外周面部32aに宛がわれる鏡筒側当接部543dと、受光回路部50の基板51の表面51aに宛がわれる受光側当接部543fと、が、平坦面(取付壁面543cまたは取付壁面543e)から突出された半球形状を呈していることから、振動子57からホーン55を介して伝達される超音波振動および押圧による溶着のためのエネルギーをさらに狭小な範囲(略一点)に集中させることができるので、より確実に、鏡筒側当接部543dと外周面部32aとを固定することができるとともに、受光側当接部543fと表面51aとを固定することができる。このため、より安定した光学性能を得ることができる。
【0121】
また、実施例3の撮像装置103では、鏡筒30(撮像光学系20)と受光回路部50(基板51)との結合のための超音波溶着工法で用いる各中間保持部材543において、鏡筒側当接部543dを外周面部32aに点接触させることができるとともに、受光側当接部543fを表面51aに点接触させることができることから、超音波溶着工法の際に各中間保持部材543に付与する押圧力の方向の自由度を向上させることができる。換言すると、各中間保持部材543に付与する押圧力の方向が、鏡筒30および受光回路部50(基板51)への当接箇所の中心位置へと向かう方向に対して傾斜されているものであっても、超音波溶着工法を行う観点から当該各中間保持部材543を鏡筒30および受光回路部50(基板51)に適切に圧接させることができる。このため、より安定した光学性能を得ることができる。また、超音波溶着工法を行う観点からの取付壁部11および鏡筒30のレイアウトの自由度を向上させることができ、かつ超音波溶着工法を行うための工具(装置)のレイアウトの自由度を向上させることができる。
【0122】
したがって、実施例3の撮像装置103では、光学的に位置決めされた光学素子群40に対する撮像素子52(その受光面52a)の位置関係を維持した高い調整精度で、鏡筒30と受光回路部50(基板51)とを位置決め固定することができる。
【0123】
なお、上記した実施例3では、各中間保持部材543の基板側壁部543bの受光側当接部543f(その先端部)が、基板51の表面51a(撮像素子52が実装された側の面)に宛がわれていたが、実施例2のように撮像素子(522)の受光面(522a)における有効エリア(実効的な受光領域)以外の領域に宛がわれるものであってもよく、上記した実施例3に限定されるものではない。
【0124】
なお、上記した各実施例では、本発明に係る撮像装置の一例としての撮像装置10、撮像装置102および撮像装置103について説明したが、少なくとも1つ以上の光学素子を保持する鏡筒と、少なくとも前記光学素子により結像された被写体像の取得のための撮像素子と該撮像素子の動作のための駆動基板とを有する受光回路部と、を備える撮像装置であって、光学的に位置決めされた前記撮像素子と前記光学素子との位置関係を維持しつつ溶着により前記鏡筒と前記受光回路部とを結合する溶着構造を備え、該溶着構造は、前記鏡筒の鏡筒当接箇所に宛がわれる鏡筒側当接部および前記受光回路部の受光当接箇所に宛がわれる受光側当接部が設けられた中間保持部材と、前記鏡筒当接箇所または前記鏡筒側当接部が軟化された後に硬化されて前記鏡筒当接箇所と前記鏡筒側当接部とを固定する鏡筒側溶着部と、前記受光当接箇所または前記受光側当接部が軟化された後に硬化されて前記受光当接箇所と前記受光側当接部とを固定する受光側溶着部と、を有する撮像装置であればよく、上記した各実施例に限定されるものではない。
【0125】
また、上記した各実施例では、溶着構造の形成のために中間保持部材54(543)を用いた超音波溶着工法を採用していたが、軟化(溶融)による鏡筒側当接部54d(543d)および受光側当接部54f(543f)すなわち中間保持部材54(543)の形状変化の影響を、相対的に固定された鏡筒30および受光回路部50に対して接近する方向(押圧方向)へと中間保持部材54が変位(移動)することで吸収することにより位置関係を許容範囲内で維持することができれば、他の溶着方法を採用して形成してもよく、上記した各実施例に限定されるものではない。ここでいう許容範囲とは、位置ずれした撮像素子52(その受光面52a)において適切な画像を取得することが可能であることを言い、例えば、撮像素子52(その受光面52a)に生じる撮影光軸O方向の位置ずれ量が光学素子群40における焦点深度内であることを言う。
【0126】
さらに、上記した各実施例では、受光回路部50(502)と鏡筒30とを結合する構造が、溶着構造と充填接着構造とにより形成されていたが、溶着構造により十分な結合強度が得られれば、充填接着構造(接着層C)を設けなくてもよく、上記した各実施例に限定されるものではない。
【0127】
上記した各実施例では、超音波溶着工法においてL字状の各中間保持部材54(543)を用いていたが、超音波溶着工法で用いる中間保持部材は、鏡筒30の縮径部32の外周面部32aへの鏡筒側当接部(54d等)を形成することができるとともに、受光回路部50の基板51の表面51a(撮像素子522の受光面522a)への受光側当接部(54f等)を形成することができるものであれば、例えば、断面が矩形状や三角形状を呈するものであってもよく、上記した各実施例に限定されるものではない。
【0128】
上記した各実施例では、溶着構造に用いる中間保持部材として、鏡筒30(その縮径部32の外周面部32a)に対向される鏡筒側対向面(取付壁面54c)と、受光回路部50、502(その基板51の表面51aもしくは撮像素子522の受光面522a)に対向される受光側対向面(取付壁面54e)と、が直交するものとされていたが、光学素子群40に対する撮像素子52(その受光面52a)の位置が光学的に位置決めされた状態(位置関係)を維持したまま、溶着により鏡筒30に対して撮像素子52もしくはそれが実装された基板51を結合するものであれば、例えば、長尺な板状部材の同一面における両端位置に鏡筒側対向面と受光側対向面とを形成するものであってもよく、上記した各実施例に限定されるものではない。この場合、受光側対向面は、受光側当接部(54f等)を介して基板51もしくは撮像素子52(522)の側面に当接(溶着)すればよい。
【0129】
上記した各実施例では、超音波溶着工法において、各中間保持部材54(543)の鏡筒側当接部(54d等)および受光側当接部(54f等)のみを軟化(溶融)させるものとしていたが、光学機能(電気回路としての機能)が失われない範囲であれば、それらが当接される鏡筒当接箇所(上記した各実施例では、鏡筒30の縮径部32の外周面部32a)や受光当接箇所(上記した各実施例では、受光回路部50の基板51の表面51aまたは撮像素子522の受光面522a)を軟化(溶融)させてもよく、鏡筒側当接部(54d等)および受光側当接部(54f等)と鏡筒当接箇所および受光当接箇所とを併せて軟化(溶融)させてもよく、上記した各実施例に限定されるものではない。このように宛がわれる双方を軟化(溶融)させる構成とすると、より強固に位置決め固定することができる。なお、超音波溶着工法では、それらの軟化(溶融)する箇所を、その当接面に沿う極めて薄いものとすることができるので、鏡筒当接箇所や受光当接箇所を軟化(溶融)させた場合であっても、鏡筒30や受光回路部50(基板51または撮像素子522)における光学的な性能に影響が及ぶことを防止することができる。
【0130】
上記した各実施例では、充填接着工法における接着層Cの形成のために熱硬化型の接着剤を用いていたが、超音波溶着工法による位置関係の維持を可能とするものであれば、例えば、紫外線硬化型の接着剤や他の硬化型の接着剤を用いて形成してもよく、上記した各実施例に限定されるものではない。
【0131】
上記した各実施例では、充填接着構造における接着層C(補強接着層)が、鏡筒30と基板51(撮像素子522)との間で各中間保持部材54の内側を通過して環状を呈するものとされていたが、各中間保持部材54の外側を取り巻くものであってもよく、上記した各実施例に限定されるものではない。この場合、接着層Cの形成のための接着剤の塗布(注入)作業を容易なものとすることができる。また、補強接着層は、溶着構造により鏡筒30と受光回路部50(502)との位置決め固定された結合強度を高めるべく補強するものであれば、撮影光軸O回り方向で見て部分的に設けるものであってもよく、上記した各実施例に限定されるものではない。
【0132】
上記した各実施例では、取付壁部11と鏡筒30との固定状態において、縮径部32の外周面部32aを径方向で見た外方位置には他の構成部材が存在することはないもの(第1空間P1が形成されているもの)とされていたが、撮像装置10の位置決め固定の作業を可能とする、すなわち超音波溶着工法のための中間保持部材の配置や、充填接着工法のための接着剤の塗布(注入)や、紫外線硬化型の接着剤を用いた際の紫外線の照射等を可能とするものであれば、例えば、撮影光軸O回りの角度で見て一部の角度領域のみが開放されているものであってもよく、上記した各実施例に限定されるものではない。すなわち、第1空間P1は、撮影光軸O回りで見て全周に渡って形成されている必要はない。
【0133】
上記した各実施例では、取付壁部11の縮孔部11gのネジ溝11eと、鏡筒30の縮径部32のネジ溝36と、で螺合される鏡筒30の取付壁部11に対する締め付けにより、鏡筒30と取付壁部11とが固定されていたが、小型化の妨げとなることなく光学素子から撮像素子に至る封止性能の確保を容易なものとする観点からは、鏡筒の外周面に設けられた鏡筒側ネジ溝との螺合により取付壁部に対して撮影光軸O方向に鏡筒(その一端部)を押圧させて固定するものであればよく、上記した各実施例に限定されるものではない。
【0134】
上記した各実施例では、鏡筒30の縮径部32の外周面に4つの平坦面部37が形成されていたが、取付壁部11に対する鏡筒30の撮影光軸O回りの回転操作、すなわち鏡筒30の取付壁部11への固定することを容易なものとすべく鏡筒30の保持を容易とする保持部が形成されていればよく、上記した各実施例に限定されるものではない。
【0135】
上記した各実施例では、光学素子群40がレンズ41、レンズ42、レンズ43、絞り44、レンズ45、レンズ46およびレンズ47により構成されていたが、画像取得のために任意の位置に結像させるものであって少なくとも1つ以上の光学素子を有するものであり、上述した構成の鏡筒30に保持されているものであればよく、上記した各実施例に限定されるものではない。
【0136】
以上、本発明の撮像装置を各実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの各実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【符号の説明】
【0137】
10、102、103 撮像装置
30 鏡筒
32a (鏡筒当接箇所としての)外周面部
40 光学素子群
50、502 受光回路部
51 (駆動基板としての)基板
51a (受光当接箇所としての)表面
52、522 撮像素子
522a (受光当接箇所としての)受光面
54、543 中間保持部材
54c、543c (鏡筒側対向面としての)取付壁面
54d、543d 鏡筒側当接部
54e、543e (受光側対向面としての)取付壁面
54f、543f 受光側当接部
C (補強接着層としての)接着層
【先行技術文献】
【特許文献】
【0138】
【特許文献1】特開2005−101711号公報
【特許文献2】特開2005−217500号公報
【技術分野】
【0001】
本発明は、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ等や、画像読取装置のような画像(画像データ)を取り込む装置に用いられる撮像装置に関し、特に、車載カメラに好適な撮像装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、撮像用のレンズ等の光学素子と、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の撮像素子と、を有する撮像装置が、車載カメラやデジタルカメラ、デジタルビデオ等に広く適用されている。撮像装置は、一般に、光学素子(レンズ)の結像位置が撮像素子(その受光面)上となるように位置決めした状態で、筐体に収められて構成されている。
【0003】
この位置決め固定の方法として、レンズを保持するレンズ保持部が、撮像素子を有する基板に接合されたフレーム部(特許文献1では鏡筒4と記載されている)の内周面のねじに螺合されるように構成された撮像装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この従来の撮像装置では、レンズ保持部とフレーム部とを相対的に回転させてレンズと撮像素子との撮影光軸方向での間隔を調整し、そのレンズと撮像素子との位置決め(ピント調整)が為された状態でレンズ保持部とフレーム部とを溶着することにより、より強固に位置決め固定することができるので、より安定した光学性能を得ることができる。
【0004】
また、撮像装置では、取付基台に設けたV溝に円筒状のレンズを嵌合して固定するとともに、その取付基台の凹部に設けた筒状部材の3つの凸部の先端部に固体撮像素子のパッケージを押し当てて、当該先端部とパッケージにおける接触箇所とを溶融させつつレンズに対する固体撮像素子の調整を行い、位置決めが為された状態で溶融箇所を固化させることにより、より強固に位置決め固定するものが提案されている(例えば、特許文献2参照)。この撮像装置では、撮影光軸方向での間隔の他に、撮影光軸に直交する方向での位置関係や撮影光軸方向に対する相対的な傾斜を調整することができるので、より高い調整精度を得るとともに、より安定した光学性能を得ることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところが、特許文献1の撮像装置では、レンズを保持するレンズ保持部と、基板に接合されたフレーム部と、を溶融して固定するものであることから、位置決めしたレンズと撮像素子との位置関係が溶融に起因して崩れてしまう虞がある。
【0006】
また、特許文献2の撮像装置でも、レンズが固定される取付基台の凹部に固定された筒状部材と、固定撮像素子(そのパッケージ)と、を溶融して固定するものであることから、位置決めしたレンズと固定撮像素子との位置関係が溶融に起因して崩れてしまう虞がある。
【0007】
このため、上記した従来の撮像装置では、いずれも、調整精度が低下した状態で位置決め固定されて、適切な光学性能を得ることができなくなる虞がある。
【0008】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、より高い調整精度で光学的に位置決め固定することができる撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
請求項1に記載の撮像装置は、少なくとも1つ以上の光学素子を保持する鏡筒と、少なくとも前記光学素子により結像された被写体像の取得のための撮像素子と該撮像素子の動作のための駆動基板とを有する受光回路部と、を備える撮像装置であって、光学的に位置決めされた前記撮像素子と前記光学素子との位置関係を維持しつつ溶着により前記鏡筒と前記受光回路部とを結合する溶着構造を備え、該溶着構造は、前記鏡筒の鏡筒当接箇所に宛がわれる鏡筒側当接部および前記受光回路部の受光当接箇所に宛がわれる受光側当接部が設けられた中間保持部材と、前記鏡筒当接箇所または前記鏡筒側当接部が軟化された後に硬化されて前記鏡筒当接箇所と前記鏡筒側当接部とを固定する鏡筒側溶着部と、前記受光当接箇所または前記受光側当接部が軟化された後に硬化されて前記受光当接箇所と前記受光側当接部とを固定する受光側溶着部と、を有することを特徴とする。
【0010】
請求項2に記載の撮像装置は、請求項1に記載の撮像装置であって、前記鏡筒側溶着部は、前記鏡筒当接箇所および前記鏡筒側当接部が軟化された後に硬化されて形成され、前記受光側溶着部は、前記受光当接箇所および前記受光側当接部が軟化された後に硬化されて形成されていることを特徴とする。
【0011】
請求項3に記載の撮像装置は、請求項1または請求項2に記載の撮像装置であって、前記鏡筒側当接部および前記受光側当接部は、前記鏡筒当接箇所に対向される鏡筒側対向面または前記受光当接箇所に対向される受光側対向面から突出された凸状を呈していることを特徴とする。
【0012】
請求項4に記載の撮像装置は、請求項3に記載の撮像装置であって、前記鏡筒側当接部および前記受光側当接部は、球状を呈することを特徴とする。
【0013】
請求項5に記載の撮像装置は、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の撮像装置であって、さらに、前記溶着構造が形成された後に、前記鏡筒と前記受光回路部とを架け渡すように設けられた補強接着層を備えることを特徴とする。
【0014】
請求項6に記載の撮像装置は、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の撮像装置であって、前記受光当接箇所は、前記駆動基板に設けられていることを特徴とする。
【0015】
請求項7に記載の撮像装置は、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の撮像装置であって、前記受光当接箇所は、前記撮像素子に設けられていることを特徴とする。
【0016】
請求項8に記載の車載カメラは、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の撮像装置を用いることを特徴とする。
【0017】
請求項9に記載の位置決め固定方法は、少なくとも1つ以上の光学素子を保持する鏡筒と、少なくとも前記光学素子により結像された被写体像の取得のための撮像素子と該撮像素子の動作のための駆動基板とを有する受光回路部と、を備える撮像装置における前記鏡筒と前記受光回路部との位置決め固定方法であって、前記撮像素子と前記光学素子とを光学的に位置決めした状態で、前記鏡筒と前記受光回路部とを相対的に固定する第1工程と、中間保持部材の鏡筒側当接部を前記鏡筒の鏡筒当接箇所に宛がうとともに前記中間保持部材の受光側当接部を前記受光回路部の受光当接箇所に宛がうことで前記鏡筒と前記受光回路部とを架け渡すように前記中間保持部材を設ける第2工程と、前記鏡筒と前記受光回路部との相対的な固定を維持した状態で、前記鏡筒当接箇所または前記鏡筒側当接部を軟化させると同時に前記受光当接箇所または前記受光側当接部を軟化させ、かつ前記中間保持部材を前記鏡筒と前記受光回路部とに押圧する第3工程と、前記鏡筒と前記受光回路部との相対的な固定を維持した状態で、軟化させた前記鏡筒当接箇所または前記鏡筒側当接部を硬化させて鏡筒側溶着部を形成すると同時に、軟化させた前記受光当接箇所または前記受光側当接部を硬化させて受光側溶着部を形成する第4工程と、を有することを特徴とする。
【0018】
請求項10に記載の位置決め固定方法は、請求項9に記載の位置決め固定方法であって、前記第3工程では、前記鏡筒当接箇所および前記鏡筒側当接部を軟化させると同時に、前記受光当接箇所および前記受光側当接部を軟化させ、前記第4工程では、前記鏡筒当接箇所および前記鏡筒側当接部を硬化させて前記鏡筒側溶着部を形成すると同時に、前記受光当接箇所および前記受光側当接部を硬化させて前記受光側溶着部を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【0019】
請求項1に記載の撮像装置では、鏡筒と受光回路部とを結合する溶着構造において、中間保持部材を用いていることから、軟化(溶融)による中間保持部材または鏡筒当接箇所および受光当接箇所の形状変化の影響を、相対的に固定された鏡筒および受光回路部に対して接近する方向(押圧方向)へと中間保持部材が変位(移動)することで吸収させることができるので、簡易な構成で光学的に設定された位置関係を維持したまま溶着により鏡筒と受光回路部とを互いに結合することができる。このため、より適切な光学性能を得ることができる。
【0020】
また、本発明の撮像装置では、固定した鏡筒と受光回路部とを溶着により結合するものであることから、より強固に位置決め固定することができる。このため、例えば、車に搭載された状態での振動等の外乱にも耐えることができ、安定した画像特性(光学性能)を得ることができる。
【0021】
上記した構成に加えて、前記鏡筒側溶着部は、前記鏡筒当接箇所および前記鏡筒側当接部が軟化された後に硬化されて形成され、前記受光側溶着部は、前記受光当接箇所および前記受光側当接部が軟化された後に硬化されて形成されていることとすると、より強固に位置決め固定することができる。
【0022】
上記した構成に加えて、前記鏡筒側当接部および前記受光側当接部は、前記鏡筒当接箇所に対向される鏡筒側対向面または前記受光当接箇所に対向される受光側対向面から突出された凸状を呈していることとすると、超音波振動および押圧による溶着のためのエネルギーをより狭小な範囲に集中させることができるので、より確実に、鏡筒側当接部と鏡筒当接箇所とを固定することができるとともに、受光側当接部と受光当接箇所とを固定することができる。このため、より安定した光学性能を得ることができる。
【0023】
上記した構成に加えて、前記鏡筒側当接部および前記受光側当接部は、球状を呈することとすると、超音波振動および押圧による溶着のためのエネルギーをさらに狭小な範囲(略一点)に集中させることができるので、より確実に、鏡筒側当接部と鏡筒当接箇所とを固定することができるとともに、受光側当接部と受光当接箇所とを固定することができる。
【0024】
また、中間保持部材において、鏡筒側当接部を鏡筒当接箇所に点接触させることができるとともに、受光側当接部を受光当接箇所に点接触させることができることから、超音波溶着工法の際に中間保持部材に付与する押圧力の方向の自由度を向上させることができるとともに、超音波溶着工法を行う観点からの鏡筒のレイアウトの自由度を向上させることができ、かつ超音波溶着工法を行うための工具(装置)のレイアウトの自由度を向上させることができる。
【0025】
上記した構成に加えて、さらに、前記溶着構造が形成された後に、前記鏡筒と前記受光回路部とを架け渡すように設けられた補強接着層を備えることとすると、光学的に位置決めされた撮像素子と光学素子との位置関係を維持しつつより強固に鏡筒と受光回路部とを結合することができる。
【0026】
上記した構成に加えて、前記受光当接箇所は、前記駆動基板に設けられていることとすると、簡易な構成で光学的に設定された位置関係を維持したまま溶着により鏡筒と駆動基板とを互いに結合することができる。このため、より適切な光学性能を得ることができる。
【0027】
上記した構成に加えて、前記受光当接箇所は、前記撮像素子に設けられていることとすると、鏡筒と撮像素子との結合のための部材を減らすことができることから、各部材における製造誤差や温度変化に起因する変形の影響を低減することができるので、より高精度の画像特性を得ることができる。
【0028】
上記した構成の撮像装置を用いる車載カメラでは、より高い調整精度で光学的に位置決め固定されて適切な光学性能を得ることができるものとすることができることから、適切に運転者による視認を支援することができる。
【0029】
少なくとも1つ以上の光学素子を保持する鏡筒と、少なくとも前記光学素子により結像された被写体像の取得のための撮像素子と該撮像素子の動作のための駆動基板とを有する受光回路部と、を備える撮像装置における前記鏡筒と前記受光回路部との位置決め固定方法であって、前記撮像素子と前記光学素子とを光学的に位置決めした状態で、前記鏡筒と前記受光回路部とを相対的に固定する第1工程と、中間保持部材の鏡筒側当接部を前記鏡筒の鏡筒当接箇所に宛がうとともに前記中間保持部材の受光側当接部を前記受光回路部の受光当接箇所に宛がうことで前記鏡筒と前記受光回路部とを架け渡すように前記中間保持部材を設ける第2工程と、前記鏡筒と前記受光回路部との相対的な固定を維持した状態で、前記鏡筒当接箇所または前記鏡筒側当接部を軟化させると同時に前記受光当接箇所または前記受光側当接部を軟化させ、かつ前記中間保持部材を前記鏡筒と前記受光回路部とに押圧する第3工程と、前記鏡筒と前記受光回路部との相対的な固定を維持した状態で、軟化させた前記鏡筒当接箇所または前記鏡筒側当接部を硬化させて鏡筒側溶着部を形成すると同時に、軟化させた前記受光当接箇所または前記受光側当接部を硬化させて受光側溶着部を形成する第4工程と、を有する位置決め固定方法では、第3工程および第4工程により、鏡筒当接箇所または鏡筒側当接部と受光当接箇所または受光側当接部とを同時に軟化させつつ押圧した後に同時に硬化させることから、その軟化による中間保持部材または鏡筒当接箇所および受光当接箇所の形状変化の影響を、鏡筒および受光回路部に対して接近する方向(押圧方向)へと当該中間保持部材を変位(移動)させることで吸収することができるので、簡易な構成で光学的に設定された位置関係を維持したまま溶着により鏡筒と受光回路部とを互いに結合することができる。このため、より適切な光学性能を得ることができる。
【0030】
上記した構成に加えて、前記第3工程では、前記鏡筒当接箇所および前記鏡筒側当接部を軟化させると同時に、前記受光当接箇所および前記受光側当接部を軟化させ、前記第4工程では、前記鏡筒当接箇所および前記鏡筒側当接部を硬化させて前記鏡筒側溶着部を形成すると同時に、前記受光当接箇所および前記受光側当接部を硬化させて前記受光側溶着部を形成することとすると、より強固に位置決め固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】本発明に係る撮像装置10の外観形状を模式的に示す斜視図である。
【図2】図1の撮像装置10を、撮影光軸Oを含む面で破断して示す説明図である。
【図3】取付壁部11の構成を説明するための模式的な断面図である。
【図4】鏡筒30の構成を説明するための模式的な斜視図である。
【図5】鏡筒30の構成を説明するために、その後端側(内縁突起部39側)から見た模式的な斜視図である。
【図6】図5のI−I線に沿って得られた模式的な断面図である。
【図7】撮像光学系20の構成を説明するための模式的な斜視図である。
【図8】撮像光学系20の構成を説明するために、鏡筒30の後端側(内縁突起部39側)から見た模式的な斜視図である。
【図9】受光回路部50の構成を説明するための模式的な斜視図である。
【図10】中間保持部材54の構成を説明するための模式的な斜視図である。
【図11】ホーン55で中間保持部材54を吸着保持した様子を模式的な側面で示す説明図である。
【図12】超音波溶着工法において、相対的に固定された基板51と鏡筒30とに対して、中間保持部材54を宛がう様子を説明するために部分的に拡大して示す模式的な断面図である。
【図13】中間保持部材54を用いた超音波溶着工法において、超音波振動と押圧力とを付与する様子を説明するための図12と同様の断面図である。
【図14】中間保持部材54を用いた超音波溶着工法により、基板51と鏡筒30とを位置決め固定した様子を説明するための図12と同様の断面図である。
【図15】撮像装置10の暫定的な組付けの様子を説明するために、各部材に分解して示す模式的な断面図である。
【図16】撮像装置10の位置決め固定の様子を説明するための模式的な断面図である。
【図17】超音波溶着工法により基板51が鏡筒30に結合された様子を示す模式的な斜視図である。
【図18】超音波溶着工法により基板51が鏡筒30に結合された様子を部分的に破断して示す模式的な斜視図である。
【図19】位置決め固定された撮像装置10を部分的に破断して示す模式的な斜視図である。
【図20】位置決め固定された撮像装置10を部分的に破断して示す模式的な側面図である。
【図21】位置決め固定された撮像装置10を示す模式的な斜視図である。
【図22】実施例2に係る撮像装置102の構成を説明するための図2と同様の部分的に破断して示す模式的な斜視図である。
【図23】実施例2に係る撮像装置102の構成を説明するための図19と同様の部分的に破断して示す模式的な斜視図である。
【図24】実施例2に係る撮像装置102の構成を説明するための図20と同様の部分的に破断して示す模式的な側面図である。
【図25】実施例2に係る撮像装置102の構成を説明するための図21と同様の模式的な斜視図である。
【図26】実施例3に係る撮像装置103の溶着構造に用いる中間保持部材543の構成を説明するための図10と同様の模式的な斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0032】
以下に、本願発明に係る撮像装置の発明の各実施例について図面を参照しつつ説明する。
【実施例1】
【0033】
本発明に係る撮像装置の一例としての実施例1の撮像装置10を、図1から図21を用いて説明する。
【0034】
撮像装置10は、図1および図2に示すように、取付壁部11に、撮像光学系20(図1では、その後述する対物レンズ(レンズ41)および抜止部材22の前端部のみが露見している)と、受光回路部50と、が取り付けられて構成されている。
【0035】
取付壁部11は、少なくとも撮像光学系20の対物レンズ(この例ではレンズ41)すなわち鏡筒30の一端部の撮影光軸Oに直交する方向(以下では、径方向ともいう)で見た周囲を取り囲む外表面Sを形成するものであり、撮像装置10の所望の箇所への取り付けを可能とするものである。この取付壁部11は、実施例1では、撮影光軸O方向から見た正面形状が矩形状であって全体に直方体形状を呈し、筐体12の前側(被写体側)部分(前側筐体部)を構成するものとされている。このため、取付壁部11は、筐体12の後側を構成する後側筐体部13への取り付けが可能とされている。この取付壁部11は、図示は略すが、封止部材(例えば、Oリングや平パッキン等)を介在させた状態で、後端面11aを後側筐体部13の前端面13aに付き合わされてネジ止め等で結合されることにより、互いの結合箇所における防水機能や防塵機能(以下、封止性能という)を有する筐体12を形成する。この取付壁部11の撮影光軸O方向で見た大きさ寸法は、後述するように鏡筒30の縮径部32(図4等参照)との位置関係により設定されている。
【0036】
取付壁部11には、図3に示すように、撮像光学系20の後述する鏡筒30の撮影光軸O方向での挿通が可能とされた円柱状の挿通孔11bが設けられている。この挿通孔11bでは、撮影光軸O方向で見た後側(後側筐体部13側)に、内周壁面から内方へと突出する環状を呈し、その突出端部が撮影光軸O方向の後側(後側筐体部13側)へと延在する内方突出部11cが設けられている。
【0037】
この内方突出部11cでは、前側(被写体側)の内壁面が撮影光軸Oを中心とする滑らかな円周面である位置決め面11dとされている。この位置決め面11dは、鏡筒30の後述する位置決め部35(図5等参照)と嵌合(内接)可能な内径寸法とされている。また、内方突出部11cでは、位置決め面11dと隣接する後側(後側筐体部13側)の内壁面が、撮影光軸Oを中心としつつ位置決め面11dよりも小さな内径寸法とされており、撮影光軸Oを取り巻くようにネジ溝11eが設けられている。このネジ溝11eは、鏡筒30の後述するネジ溝36(図5等参照)と螺合可能とされている。挿通孔11bでは、内方突出部11cが設けられることにより、前側(被写体側)が相対的に径寸法(径方向で見た撮影光軸Oを基準とする内径寸法)の大きい拡孔部11fとされ、かつ後側(後側筐体部13側)が拡孔部11fよりも径寸法の小さな縮孔部11gとされている。すなわち、挿通孔11bは、内方突出部11cが設けられることにより、取付壁部11において、前側(被写体側)から見て同心状の2つの円形状を呈する段付きの貫通孔を形成している。この挿通孔11bは、取付壁部11において、位置決め面11dにより後述する径方向位置決め部を形成し、かつ内方突出部11cの前側面11hとネジ溝11eとの協働により後述する撮影光軸方向位置決め部を形成するように設定されている。この前側面11hは、撮影光軸O方向に直交する直交面とされている。
【0038】
後側筐体部13は、図1および図2に示すように、一端開放の箱形状を呈し、取付壁部11との協働により、撮像光学系20および受光回路部50(撮像素子52)を収容する筐体12を形成する。この後側筐体部13は、取付壁部11の後端面11aの後方において、撮像光学系20と、その鏡筒30に結合された受光回路部50と、を収容可能な大きさ寸法(深さ寸法)とされている。これは、後述するように、撮影光軸O方向で見た取付壁部11における大きさ寸法が鏡筒30の縮径部32との位置関係により制限されていることによる。
【0039】
後側筐体部13には、後端側に、撮像装置10を含む筐体12を所望の場所に取り付けるための2つの取付突起13bが設けられている。実施例1では、両取付突起13bは、図示は略すがネジ穴が設けられたボス部とされている。また、後側筐体部13には、後述する受光回路部50(後述する電子部品53)へと電力を供給したり、受光回路部50に実装される後述する撮像素子52で取得した画像データを伝送したりするための電線(ワイヤーハーネス)14が設けられている。この電線14は、外部との封止性能を有した状態で受光回路部50への接続を可能とされている。この封止性能を有する構成としては、後側筐体部13に接続穴(図示せず)を設け、そこに電線14を挿通するとともに周囲を防水用接着剤で充填することや、電線14(その被覆部材)を後側筐体部13と一体的に形成することがあげられる。なお、この電線14は、取付壁部11に後側筐体部13を取り付けない場合には、受光回路部50に直接接続する。この後側筐体部13との結合が可能とされた取付壁部11に撮像光学系20が取り付けられる。
【0040】
この撮像光学系20は、鏡筒30に光学素子群40が保持されて構成されている。この鏡筒30は、光学素子群40を内方で保持すべく筒状を呈し、図4から図6に示すように、外観形状が、前側(被写体側)となる一端側が相対的に径寸法(径方向で見た撮影光軸Oを基準とする外径寸法)の大きい拡径部31とされ、かつ後側となる他端側が拡径部31よりも径寸法の小さな縮径部32とされている。この拡径部31は、取付壁部11の挿通孔11bの拡孔部11fへの挿通が可能であり、かつ当該挿通孔11bの縮孔部11gへと挿通することのできない外径寸法とされている。また、縮径部32は、取付壁部11の挿通孔11bの縮孔部11gへの挿通が可能な外径寸法とされている。
【0041】
この鏡筒30では、拡径部31の外周面にネジ溝33と、拡径部31と縮径部32との外径寸法の差異により形成された撮影光軸O方向に直交する直交面34と、縮径部32の外周面において直交面34の隣接位置に設けられた位置決め部35と、縮径部32の外周面において位置決め部35の隣接位置に設けられた鏡筒側ネジ溝としてのネジ溝36と、縮径部32の外周面で撮影光軸O周りに点在する複数の平坦面部37と、が設けられている。
【0042】
ネジ溝33は、後述する抜止部材22に設けられたネジ溝22a(図7等参照)と螺合可能とされている。直交面34は、鏡筒30の拡径部31を取付壁部11の挿通孔11bの拡孔部11f内に位置させると、その挿通孔11bの前側面11hと面当接可能な位置関係とされている。
【0043】
位置決め部35は、鏡筒30の縮径部32を取付壁部11の挿通孔11bの縮孔部11g内に位置させると、その縮孔部11g(内方突出部11c)の位置決め面11dに内接可能な面形状とされている(図2等参照)。すなわち、位置決め部35は、位置決め面11dと当接することにより、取付壁部11の挿通孔11b内において、鏡筒30の径方向での位置決めをすることができる。このため、この位置決め部35と取付壁部11の位置決め面11dとは、取付壁部11に対する鏡筒30(撮像光学系20)の径方向での位置決めを行う径方向位置決め部として機能する。特に、実施例1では、位置決め部35と位置決め面11dとが、撮影光軸Oを中心とし当該撮影光軸O方向に延在する曲面で当接する構成であることから、径方向位置決め部により、取付壁部11(挿通孔11b)における中心軸線と、鏡筒30(保持孔38)における中心軸線と、を一致させることができる。
【0044】
ネジ溝36は、取付壁部11の内方突出部11cのネジ溝11eに螺合可能とされている。このため、鏡筒30は、その縮径部32を取付壁部11の挿通孔11bの縮孔部11g内に位置させて、その縮孔部11g(内方突出部11c)のネジ溝11eにネジ溝36を螺合させることにより、上述した径方向位置決め部により径方向で位置決めされた状態で、取付壁部11に取り付けることができる。このとき、鏡筒30を相対的に回動させると、ネジ溝11eとネジ溝36との作用により、鏡筒30が取付壁部11に対して後側(受光回路部50が装着される他端側)へと移動し、鏡筒30の直交面34と取付壁部11の挿通孔11bの前側面11hとが圧接し、撮影光軸O方向での相対的な位置を決めて鏡筒30と取付壁部11とを固定することができる。このため、鏡筒30の直交面34と取付壁部11の挿通孔11bの前側面11hとは、取付壁部11に対する鏡筒30(撮像光学系20)の撮影光軸O方向での位置決めを行う撮影光軸方向位置決め部として機能する。また、取付壁部11の挿通孔11bのネジ溝11eは、上述した径方向位置決め部の位置決め面11dと協働して、鏡筒30の一端部(この例では直交面34)を撮影光軸O方向で取付壁部11(この例では前側面11h)に押圧しつつ取付壁部11に鏡筒30を固定する螺合固定手段として機能する。
【0045】
複数の平坦面部37は、縮径部32の外周面において、撮影光軸O方向でネジ溝36に隣接して設けられており、撮影光軸O方向で見て、所定の長さ寸法で延在されているとともに鏡筒30の後端(他端)部との間に所定の間隔を置くものとされている。この所定の長さ寸法とは、上述したように鏡筒30を取付壁部11に固定する際に、当該鏡筒30を相対的に回転させるために、鏡筒30の狭持を容易なものとする観点で設定されている。このため、平坦面部37は、取付壁部11の挿通孔11bに対して鏡筒30を内縁突起部39側(他端側)から挿入し、挿通孔11bの縮孔部11g(内方突出部11c)のネジ溝11eと、鏡筒30の縮径部32のネジ溝36と、の螺合量を調整する際、鏡筒30の狭持のための接触が可能とされた保持部として機能する。また、後端部との間の所定の間隔とは、後述する中間保持部材54(その鏡筒側壁部54aの鏡筒側当接部54d(図10参照))の溶着による固定を可能とする長さ寸法を確保できることをいう。このため、縮径部32では、撮影光軸O方向で見て各平坦面部37よりも後端側に位置する外周面部32aが、後述する中間保持部材54の鏡筒側壁部54aとの対向面(鏡筒当接箇所)となる。実施例1では、平坦面部37は、縮径部32の周方向で見て等しい間隔で4箇所に設けられており、径方向(撮影光軸Oに直交する方向)からの狭持を容易とすべく径方向で対を為している。
【0046】
この鏡筒30では、光学素子群40の保持ために、中心位置を撮影光軸O方向に沿って貫通する保持孔38が設けられている。この保持孔38は、前側(被写体側)の後述する光学素子群40としてのレンズ41の嵌合が可能な大内径部38aと、そこと隣接し大内径部38aよりも小さな内径寸法の中内径部38bと、そこと隣接し中内径部38bよりも小さな内径寸法の小内径部38cと、を有する。この大内径部38aでは、中内径部38b側に撮影光軸O方向に直交する直交面38dが設けられており、この直交面38dには、後述するレンズ41の後面を支持すべく中内径部38bと等しい内径寸法とされた環状を呈する環状突起部38eが設けられている。小内径部38cの後側(後述する撮像素子52側)すなわち鏡筒30の後端(他端)には、嵌合された後述する光学素子群40としてのレンズ47の脱落を防止するための内縁突起部39が設けられている。この鏡筒30の保持孔38に光学素子群40が収容される。
【0047】
光学素子群40は、画像取得のために任意の位置に結像させるものであり、少なくとも1つ以上の光学素子を有し、撮像装置10(撮像光学系20)において求められる光学性能に応じて適宜構成される。この光学素子群40は、図7および図8に示すように、実施例1では、被写体(物体)側から順に、レンズ41、レンズ42、レンズ43、絞り44、レンズ45、レンズ46およびレンズ47を有する。レンズ41は、鏡筒30の保持孔38の大内径部38aに嵌合可能な外径寸法とされている。レンズ42、レンズ43および絞り44は、鏡筒30の保持孔38の中内径部38bに嵌合可能な外径寸法とされている。レンズ46およびレンズ47は、鏡筒30の保持孔38の小内径部38cに嵌合可能な外径寸法とされている。この光学素子群40は、大内径部38a側の開口から、レンズ47、レンズ46、レンズ45、絞り44、レンズ43、レンズ42およびレンズ41の順に、鏡筒30の保持孔38へと挿入される。ここで、実施例1では、レンズ42の次にレンズ41を保持孔38へと挿入する際、先ず、保持孔38の大内径部38aの直交面38dにおいて、環状突起部38eを取り巻くようにOリング21を配置し、そのOリング21および環状突起部38eに後面を宛がいつつ当該後面が直交面38dと対向するように、レンズ41を保持孔38へと挿入する。
【0048】
この保持孔38に挿入された光学素子群40は、抜止部材22により、大内径部38a側の開口から脱落することが防止される。この抜止部材22は、鏡筒30の拡径部31の外周面を取り巻くことが可能な大きさ寸法とされた筒状を呈し、前端部(被写体側の端部)がレンズ41の前面の周縁部(有効エリアの外側位置)に外方(前側)から当接可能な径寸法とされている。抜止部材22の内周面の後端側には、鏡筒30の拡径部31に設けられたネジ溝33と螺合可能なネジ溝22aが設けられている。この抜止部材22は、保持孔38に光学素子群40が適切に挿入された状態において、拡径部31を覆うようにネジ溝22aがネジ溝33に螺合されることにより、レンズ41を鏡筒30の後側(後述する撮像素子52側)へと押圧する。このため、光学素子群40は、鏡筒30の保持孔38において内縁突起部39側へと押圧され、レンズ47が内縁突起部39へと押し当てられて、当該保持孔38内で撮影光軸O方向に位置決めされる。これにより、光学素子群40が、鏡筒30内において撮影光軸O上で適切な位置に整列されることとなり、所望の光学性能を有する撮像光学系20が組み付けられる。このとき、レンズ41の後面と保持孔38の大内径部38aの直交面38dとの間に配置されたOリング21が、適切に圧縮される、すなわちレンズ41の後面に圧接されるとともに直交面38dに圧接される。このため、撮像光学系20では、適切に圧縮されたOリング21により、レンズ41の周囲から鏡筒30の内方(保持孔38の中内径部38bおよび小内径部38c)への水や塵埃等の侵入が防止されており、十分な封止性能を有している。このように、撮像光学系20では、鏡筒30により封止的に光学素子群40(その対物レンズとなるレンズ41)が保持され、所望の光学性能を有している。なお、実施例1では、光学素子群40(鏡筒30)の中心軸位置となる各レンズ41〜47(絞り44を含む)の回転対称軸(撮像素子52で取得される画像における中心位置)を、撮像光学系20の撮影光軸Oとしている。この撮像光学系20の光学素子群40の結像位置に、受光回路部50が配置される。
【0049】
受光回路部50は、図9に示すように、基板51に撮像素子52と電子部品53とが実装されて構成されている。撮像素子52は、CCDイメージセンサやCMOSイメージセンサ等の固体撮像素子で構成されており、撮像光学系20(光学素子群40)を通して受光面52a上に結像された被写体像を電気信号(画像データ)に変換して出力する。電子部品53は、撮像素子52における動作の制御や撮像素子52から出力された電気信号に基づく被写体像に対応したデジタル画像の生成等を行う電子回路を構成すべく基板51に実装されている。このため、基板51は、撮像素子52の駆動制御する駆動基板として機能する。この受光回路部50は、撮像光学系20を通過した光を受光することで、当該撮像光学系20により結像された被写体像の画像を生成する。
【0050】
この受光回路部50は、溶着構造により鏡筒30に結合される(図2等参照)。この溶着構造は、実施例1では、中間保持部材54を用いる超音波溶着工法により形成されている(図2、図17および図18等参照)。この中間保持部材54は、撮像光学系20(光学素子群40)の結像位置を撮像素子52の受光面52a上とすべく、光学素子群40に対する撮像素子52(その受光面52a)の位置が光学的に位置決めされた状態(位置関係)を維持したまま、溶着により鏡筒30に対して撮像素子52もしくはそれが実装された基板51を結合するための溶着構造を構成する。
【0051】
中間保持部材54は、図10に示すように、熱可塑性の部材から形成され、細長い直方体の部材が屈曲されて全体にL字状を呈しており、鏡筒側壁部54aと基板側壁部54bとを有する。この中間保持部材54では、鏡筒側壁部54aの取付壁面54c(屈曲されたされた側とは反対側の面)に鏡筒側当接部54dが設けられ、基板側壁部54bの取付壁面54eに受光側当接部54fが設けられている。この鏡筒側当接部54dは、平坦な取付壁面54cから突出された方形状を呈し、受光側当接部54fは、平坦な取付壁面54eから突出された方形状を呈する。この鏡筒側当接部54dおよび受光側当接部54fは、実施例1では、鏡筒側壁部54aおよび基板側壁部54bと一体成形により形成されている。中間保持部材54では、超音波溶着工法の際、鏡筒側壁部54aの取付壁面54cが、鏡筒30の縮径部32の外周面部32aに対向される鏡筒側対向面を形成し、その外周面部32aに鏡筒側当接部54d(その先端面)が当接される。また、中間保持部材54では、超音波溶着工法の際、基板側壁部54bの取付壁面54eが、受光回路部50の基板51の表面51a(撮像素子52が実装された側の面)に対向される受光側対向面を形成し、その表面51aに受光側当接部54f(その先端面)が当接される。このため、実施例1では、鏡筒30の縮径部32の外周面部32aが鏡筒当接箇所として機能し、受光回路部50の基板51の表面51a(撮像素子52が実装された側の面)が受光当接箇所として機能する。
【0052】
この中間保持部材54は、図11に示すように、ホーン55により吸着保持可能とされている。このホーン55は、後述する超音波溶着のために用いられる伝達部材であり、実施例1では、長尺な棒状部材の先端(55a、55b)が二股に分岐された形状を呈している。ホーン55は、一方の先端面55aが中間保持部材54の鏡筒側壁部54aの保持側壁面54g(屈曲されたされた側の面)に面当接可能とされ、かつ他方の先端面55bが中間保持部材54の基板側壁部54bの保持側壁面54hに面当接可能とされている。
【0053】
また、ホーン55の内方には、貫通孔からなる吸引孔56が設けられている。この吸引孔56は、先端面55aおよび先端面55bへ向けて延在するとともに後端へ向けて延在してホーン55の外形形状に倣う形状の貫通孔とされている。この吸引孔56は、先端側の一端がホーン55の先端面55aを開放する吸着口56aを形成し、先端側の他端がホーン55の先端面55bを開放する吸着口56bを形成している。また、吸引孔56には、後端近傍にホーン55における後端側の外周面を開放する吸引口56cが設けられている。
【0054】
このホーン55では、先端面55aが中間保持部材54の鏡筒側壁部54aの保持側壁面54gに面当接され、かつ先端面55bが中間保持部材54の基板側壁部54bの保持側壁面54hに面当接された状態で、図示を略す吸引機構で吸引口56cから吸引孔56(その内方空間)を真空引きすることにより、中間保持部材54を吸着保持することができる。また、ホーン55では、先端面55aが中間保持部材54の鏡筒側壁部54aの保持側壁面54gに面当接可能であり、かつ先端面55bが中間保持部材54の基板側壁部54bの保持側壁面54hに面当接可能であることから、中間保持部材54を押圧することが可能とされている。
【0055】
次に、鏡筒30と受光回路部50(基板51)との結合について説明する。実施例1の撮像装置10では、光学素子群40と撮像素子52との相対的な位置関係の変化を防止するために、鏡筒30と受光回路部50(基板51)との結合に、中間保持部材54を用いた超音波溶着工法を採用している。
【0056】
この超音波溶着工法では、用いる中間保持部材54を、後述するように位置決めされた鏡筒30(その鏡筒当接箇所)と受光回路部50(その受光当接箇所)の位置関係に応じた大きさ寸法に設定する。この位置関係に応じた大きさ寸法とは、鏡筒30と受光回路部50とが位置決め固定された状態において、鏡筒側壁部54aを鏡筒30の鏡筒当接箇所(実施例1では縮径部32の外周面部32a)に対向させつつ、基板側壁部54bを受光回路部50の受光当接箇所(実施例1では基板51の表面51a(撮像素子52が実装された側の面))に対向させることが可能であることをいう。なお、図示の例では、超音波溶着される前後で、鏡筒側当接部54dおよび受光側当接部54fが軟化(溶融)された後に硬化されることにより、その高さ寸法(突出方向で見た厚さ寸法)が低減しているが、この軟化(溶融)された後に硬化されることによる中間保持部材54の変形の態様を理解容易のために強調して示しており、実際の超音波溶着の際の態様とは必ずしも一致するものではない。
【0057】
超音波溶着工法では、図12に示すように、位置決め固定された鏡筒30および受光回路部50(基板51)に対して、鏡筒側壁部54aの鏡筒側当接部54d(その先端面)を鏡筒30の縮径部32の外周面部32aに宛がう(当接させる)とともに、基板側壁部54bの受光側当接部54f(その先端面)を基板51の表面51a(撮像素子52が実装された側の面)に宛がって(当接させて)、鏡筒30と受光回路部50とを架け渡すように中間保持部材54を配置する。この中間保持部材54は、実施例1では、ホーン55により吸着保持して配置する。その後、図13に示すように、鏡筒30および受光回路部50の相対的な位置関係を固定しつつ、中間保持部材54に当接されたホーン55に振動子57を当接させる。この振動子57は、圧電素子(ピエゾ素子)等から構成され、図示を略す発振器から出力された電気信号(例えば、交流の電圧)を機械的な超音波振動(振動エネルギー)に変換するものである。また、ホーン55は、振動子57の超音波振動(振動エネルギー)を中間保持部材54に伝達するものである。この鏡筒30および受光回路部50の相対的な位置関係を固定した状態で、ホーン55を介して振動子57からの超音波振動を中間保持部材54に伝達しつつ、その中間保持部材54を鏡筒30および受光回路部50に向けて押圧することにより、鏡筒30への当接箇所となる鏡筒側当接部54d(その先端面)と、受光回路部50への当接箇所となる受光側当接部54f(その先端面)と、を同時に軟化(溶融)させる(図14参照)(第3工程)。この押圧は、鏡筒側当接部54d(その先端面)を鏡筒30の外周面部32aに圧接させるとともに、受光側当接部54f(その先端面)を受光回路部50の基板51(その表面51a)に圧接させるように行う。その押圧方向は、鏡筒30および受光回路部50(基板51)への当接箇所の中心位置へと向かう方向に近いものであることが望ましい。
【0058】
その後、その位置関係が相対的に固定された鏡筒30および受光回路部50への押圧状態を維持したままで超音波振動の供給を停止することにより、図14に示すように、鏡筒側当接部54d(その先端面)における軟化(溶融)した個所を硬化させることができ、その鏡筒側当接部54d(その先端面)を鏡筒30の縮径部32の外周面部32aに固着させることができるとともに、受光側当接部54f(その先端面)における軟化(溶融)した個所を硬化させることができ、その受光側当接部54f(その先端面)を受光回路部50の基板51の表面51a(撮像素子52が実装された側の面)に固着させることができる(第4工程)。このとき、鏡筒側当接部54d(その先端面)および受光側当接部54f(その先端面)では、同一のホーン55(振動子57)から超音波振動が与えられていることから、その超音波振動の供給の停止も同時となるので、それぞれの硬化すなわち外周面部32aへの固着と表面51aへの固着とを同時なものとすることができる。その鏡筒側当接部54dにおいて軟化(溶融)された箇所は、当該鏡筒側当接部54dと、鏡筒当接箇所となる鏡筒30の縮径部32の外周面部32aと、を固定する鏡筒側溶着部として機能する。また、受光側当接部54fにおいて軟化(溶融)された箇所は、当該受光側当接部54fと、受光当接箇所となる受光回路部50の基板51の表面51a(撮像素子52が実装された側の面)と、を固定する受光側溶着部として機能する。
【0059】
この鏡筒30および受光回路部50を位置決め固定しつつそれらを架け渡すように宛がわれた中間保持部材54に超音波振動と押圧力とを付与することにより、鏡筒側当接部54d(その先端面)と受光側当接部54f(その先端面)とを同時に軟化(溶融)させ、その後にその軟化(溶融)した箇所を同時に硬化させて、鏡筒30と受光回路部50(基板51)とを中間保持部材54を介して溶着により固定するのが、超音波溶着工法である。この超音波溶着工法では、軟化(溶融)させた箇所を硬化させた後に、鏡筒30と受光回路部50(基板51)との位置決め固定を解除しても、それらの位置関係には殆ど変化が生じない。これは、超音波溶着工法では、軟化(溶融)による鏡筒側当接部54dおよび受光側当接部54fすなわち中間保持部材54の形状変化の影響を、相対的に固定された鏡筒30および受光回路部50(基板51)に対して接近する方向(押圧方向)へと中間保持部材54を変位(移動)させることで吸収することができることによる。また、超音波溶着工法では、鏡筒側当接部54dおよび受光側当接部54fにおける軟化(溶融)する箇所(鏡筒側溶着部および受光側溶着部)を、その当接面に沿う極めて薄いものとすることができるので、軟化(溶融)による形状変化の影響自体を小さくすることができることにもよる。ここで、本願発明の超音波溶着工法で言う同時とは、軟化(溶融)による中間保持部材54の形状変化の影響を、相対的に固定された鏡筒30および受光回路部50(基板51)に対して接近する方向(押圧方向)へと中間保持部材54を変位(移動)させることで吸収することを可能とするもの、換言すると押圧による中間保持部材54の移動の態様を、軟化(溶融)状態である鏡筒側当接部54d(その先端面)と受光側当接部54f(その先端面)とで等しいものとすることができるもの、であれば、厳密な意味での時間差は許容するものである。このことから、実施例1では、鏡筒側当接部54d(その先端面)および受光側当接部54f(その先端面)に対して、同一のホーン55(振動子57)から超音波振動を与える構成とされていたが、上述した観点から同時に軟化(溶融)させるとともに同時に硬化させることができるものであれば、個別に超音波振動を供給(停止)するものであってもよく、実施例1に限定されるものではない。
【0060】
撮像装置10では、鏡筒30に対する受光回路部50(その基板51に実装された撮像素子52)の位置決め固定に先立って、図15に示すように、上述したように組み付けられた撮像光学系20(図7および図8参照)と取付壁部11とを固定する。この固定では、取付壁部11の前側面11h上に封止部材の一例としてのOリング23を配置し、鏡筒30の内縁突起部39側(他端側)を挿入先端方向として、鏡筒30の直交面34をOリング23に宛がうように、取付壁部11の拡孔部11f側から挿通孔11bへと鏡筒30を挿入する(矢印A1参照)。その鏡筒30の縮径部32を取付壁部11の挿通孔11bの縮孔部11g内に位置させて、その縮孔部11g(内方突出部11c)のネジ溝11eにネジ溝36を螺合させる。この挿通されて取付壁部11の裏面側に位置する鏡筒30の縮径部32の平坦面部37を径方向で狭持し、鏡筒30を取付壁部11に対して撮影光軸O回りに回動させて、取付壁部11の前側面11hと鏡筒30の直交面34とを圧接させる。これにより、鏡筒30と取付壁部11とを、上述した径方向位置決め部により径方向で位置決めされた状態で、前側面11hと直交面34とが介在するOリング23を適切に圧縮しつつ撮影光軸O方向での相対的な位置を決めて、固定することができる(図16参照)。このとき、鏡筒30の後端部(他端部)には、受光回路部50(撮像素子52)が設けられていないことから、取付壁部11に対する鏡筒30の回動操作(固定作業)が容易なものとされている。特に、実施例1では、後述するように第1空間P1(図16参照)が設けられる構成であることから、鏡筒30の取付壁部11への締め付け固定の際に当該鏡筒30の縮径部32の外方位置には他の構成部材が存在しない(第2空間が形成されている)こととなるので、上記した回動操作(固定作業)がより容易なものとされている。
【0061】
なお、この平坦面部37の狭持による鏡筒30の回動は、作業者の手で行うものであっても、作業者が使用する工具で行うものであってもよく、また機械により行うものであってもよい。これにより、取付壁部11の外表面S側(対物レンズとなるレンズ41が露出された側)からの、取付壁部11と鏡筒30(撮像光学系20)との間での水や塵埃等の侵入が防止され、十分な封止性能を有した状態で、鏡筒30と取付壁部11とを固定することができる(図16参照)。この取付壁部11に封止的に固定された鏡筒30に対する受光回路部50(その基板51に実装された撮像素子52)の位置決め固定について、以下で説明する。
【0062】
ここで、取付壁部11は、図16に示すように、鏡筒30(撮像光学系20)が固定された状態において、その撮像光学系20の鏡筒30の縮径部32の外周面部32aへの中間保持部材54の取り付けが可能な構成とされている。換言すると、取付壁部11は、挿通孔11bに撮像光学系20が挿通された状態において、撮影光軸O方向で見て、撮像光学系20の鏡筒30の縮径部32の外周面上で各平坦面部37よりも後端側の領域(外周面部32a)に到達することのない大きさ寸法、すなわち外周面部32aを横切りつつ撮影光軸O方向に直交する面と干渉することのない大きさ寸法とされている。このため、撮像装置10では、取付壁部11と鏡筒30との固定状態において、縮径部32の外周面部32aを径方向で見た外方位置には他の構成部材が存在することはないものとされている。よって、実施例1の撮像装置10では、取付壁部11と鏡筒30との固定状態において、縮径部32の外周面部32aを径方向で見た外方位置に、溶着により鏡筒30に対して撮像素子52もしくは基板51を結合する(溶着構造を構成する)ための第1空間P1が形成されている。なお、この第1空間P1は、撮像装置10の位置決め固定の作業のための空間であることから、位置決め固定が完了した後は確保されている必要はない。
【0063】
先ず、位置決めのために、鏡筒30が封止的に固定された取付壁部11を、調整装置60としての筐体保持部61で固定的に保持する。その筐体保持部61に保持された状態の鏡筒30の後端側(他端側)であって、撮影光軸O上に撮像素子52(その受光面52a)が位置するように受光回路部50(その基板51)を配置し、その基板51を調整装置60としての撮像素子保持部62で保持する。この撮像素子保持部62は、筐体保持部61に保持された取付壁部11に固定された鏡筒30(光学素子群40)に対して、撮影光軸O回りの任意の回転姿勢で、受光回路部50の基板51を保持可能とされている。また、撮像素子保持部62は、少なくとも取付壁部11を介して筐体保持部61に保持された鏡筒30の軸線(撮影光軸O)に対する撮像素子52(その受光面52a)の傾きの調整を可能とするとともに、鏡筒30に対する撮影光軸O方向での撮像素子52(受光面52a)の位置(間隔)の調整を可能とするように、受光回路部50の基板51を保持可能である。
【0064】
筐体保持部61で固定保持した取付壁部11に対して、その上下左右方向と、撮像素子52で取得した画像における上下左右方向と、が一致し、かつその撮像光学系20(光学素子群40)の撮影光軸Oが撮像素子52で取得した画像における中心に位置するように、受光回路部50の基板51を撮像素子保持部62で保持する。
【0065】
この撮像素子保持部62(調整装置60)に保持された受光回路部50(その電子部品53)に電力を供給するとともに、受光回路部50(その撮像素子52)からの画像をモニタ70に表示可能な状態とする。そして、撮像装置10の撮影光軸O上で所定の距離に被写体(図示せず)を配置して、撮像光学系20で結像させるとともに、その被写体像を受光した撮像素子52からの電気信号(画像データ)に基づく画像をモニタ70に映し出す。
【0066】
この調整装置60では、上述したように、筐体保持部61と撮像素子保持部62との作用により、鏡筒30に対して、その軸線(撮影光軸O)に対する撮像素子52(その受光面52a)の傾きの調整が可能であり、鏡筒30に対する撮影光軸O方向での撮像素子52(受光面52a)の位置(間隔)の調整が可能とされていることから、取得した画像における上下左右方向が取付壁部11の上下左右方向と一致した状態を維持したまま撮影光軸Oに対して受光面52aを直交させる状態とすることができ、その状態を維持したまま撮影光軸O方向へと撮像素子52(受光面52a)を移動させることができるので、撮像光学系20の結像位置を受光面52a上とするいわゆるピント調整を行うことができる。
【0067】
ピント調整は、筐体保持部61に保持された取付壁部11の鏡筒30に対して、撮像素子保持部62を介して撮像素子52の傾きおよび位置を適宜変化させて、モニタ70に映し出された画像(被写体像)が適切な状態であるか否かで判断する。このピント調整は、作業者が画像を目視により確認しながら行うものであっても、画像解析により自動的に行う(調整装置60にそれらの機能を搭載する)ものであってもよい。これにより、光学素子群40に対して撮像素子52が光学的に位置決めされた状態で鏡筒30と受光回路部50とを相対的に固定することができる(第1工程)。
【0068】
ピント調整が完了すると、中間保持部材54を用いた超音波溶着工法により、受光回路部50を鏡筒30に結合する(図2、図17および図18等参照)。この超音波溶着工法において、実施例1では、4つの中間保持部材54を、縮径部32の周方向で見て等しい間隔で4箇所に設ける(図17参照)。詳細には、筐体保持部61および撮像素子保持部62による固定保持を維持した状態、すなわち鏡筒30と基板51との相対的な位置関係を維持した状態で、ホーン55で吸着保持した各中間保持部材54を、鏡筒30と基板51(受光回路部50)とを架け渡すように配置(二点鎖線で示す中間保持部材54参照)する(第2工程)。実施例1では、各中間保持部材54の鏡筒側壁部54aの鏡筒側当接部54d(その先端面)は、鏡筒30の縮径部32の外周面部32aに宛がわれる(図12参照)。また、各中間保持部材54の基板側壁部54bの受光側当接部54f(その先端面)は、撮像素子52を取り囲むように基板51の表面51aに宛がわれる(図12参照)。
【0069】
この鏡筒30が固定された取付壁部11の筐体保持部61による固定的な保持を維持するとともに、その鏡筒30(光学素子群40)に対して光学的に位置決めされた状態の基板51(受光回路部50)の撮像素子保持部62による固定的な保持を維持し、かつ各中間保持部材54を鏡筒30と基板51とを架け渡して当接させた状態で、その各中間保持部材54を吸着保持するホーン55を介して振動子57で超音波振動と押圧力とを付与することにより、上述した超音波溶着工法(第3、第4工程)を行う。すると、鏡筒30と基板51とは、図17および図18に示すように、筐体保持部61および撮像素子保持部62による固定保持を解除した後であっても、光学的に設定された位置関係を維持したまま、溶着により各中間保持部材54を介して互いに結合される。このため、各中間保持部材54は、上述した鏡筒側溶着部および受光側溶着部との協働により、鏡筒30と基板51(撮像素子52)との相対的な位置関係を維持しつつ溶着により結合することを可能とする溶着構造を形成している。なお、ここでいう位置関係の維持とは、光学的に撮像素子52(その受光面52a)において適切な画像の取得が可能である状態を維持するものであれば、厳密な意味での移動は許容するものである。
【0070】
実施例1では、上述した各中間保持部材54を用いた超音波溶着工法の後に、充填接着工法を行う。この充填接着工法では、図19、図20および図21に示すように、各中間保持部材54を介して互いに結合された鏡筒30と基板51との間を充填するように、接着剤を塗布(注入)して充填接着層である接着層Cを形成する。実施例1では、接着層Cを形成するために、遮光性を有する熱硬化型の接着剤を採用している。この接着層Cは、鏡筒30の他端(内縁突起部39の外方位置)の外縁部に沿って環状に設けられており、基板51の表面51aにおいて、少なくとも撮像素子52の受光面52aの有効エリア(実効的な受光領域)に干渉しないように当該撮像素子52を取り囲むものとされている。このため、接着層Cは、実施例1では、各中間保持部材54の内側(取付壁面54cおよび取付壁面54eが面する側)と鏡筒30(その後端)と基板51(表面51a)とに囲まれた空間を充填するように、第1空間P1(図16参照)を利用して各中間保持部材54の内側に接着剤が塗布(注入)されて形成されている(図19および図20参照)。この溶着構造により結合された鏡筒30と基板51との間に、環状の接着層Cを形成した状態の撮像装置10を、第1空間P1(図16参照)を利用して図示を略すオーブンで適宜加熱することにより、接着層Cを硬化させる、いわゆる充填接着工法を行う。このとき、接着層Cでは、硬化時に収縮しようとするが、鏡筒30と基板51とは、上述した各中間保持部材54を用いた溶着構造により互いに位置決めされた状態で結合されていることから、鏡筒30と基板51との位置関係が変化することはない。これにより、鏡筒30と基板51とは、撮像素子52を取り囲むように環状を呈し遮光性を有する接着層Cにより、溶着構造による相対的な位置関係が維持されつつ結合されることとなる。このため、環状の接着層Cは、溶着構造により相対的な位置決めが為された状態で結合された鏡筒30と基板51とを、その結合強度を高める補強接着層としての互いの間を充填して結合する充填接着構造を形成している。
【0071】
このように取付壁部11に固定された鏡筒30に対する受光回路部50(その基板51に実装された撮像素子52)が位置決めされた状態で、当該鏡筒30と受光回路部50(その基板51)とが固定されることにより、撮像装置10が形成される。この撮像装置10では、Oリング23により、取付壁部11の外表面S側(対物レンズとなるレンズ41が露出された側)からの、取付壁部11と鏡筒30(撮像光学系20)との間での水や塵埃等の侵入が防止されており、十分な封止性能を有しているとともに、適切な光学性能を有している。
【0072】
実施例1では、このように位置決め固定された撮像装置10は、図1および図2に示すように、その取付壁部11に後側筐体部13を封止的に結合することにより、筐体12により取付壁部11の裏面側における外方からの撮像光学系20および受光回路部50への防水機能および防塵機能を得ることができる。このため、撮像装置10は、後側筐体部13の両取付突起13bを介して所望の箇所に取り付けることが可能であって、全体に小さな構成であるにも拘らず高い光学性能を有しかつ全方位に対して封止性能を有するものとすることができる。このことから、この後側筐体部13が結合されて筐体12に取り囲まれた撮像装置10は、例えば、車載カメラとして好適である。
【0073】
このように、本発明の撮像装置10では、鏡筒30(撮像光学系20)と受光回路部50(基板51)とを溶着により結合する溶着構造において、撮像光学系20を保持する鏡筒30および撮像素子52が実装された基板51とは別の中間保持部材54を用いるとともに、その鏡筒側当接部54dおよび受光側当接部54fを軟化(溶融)させた後に硬化させて鏡筒側溶着部および受光側溶着部を形成していることから、従来技術のようにその鏡筒(30)および受光回路部(50)自体を溶融する必要がないので、光学的に位置決めされた光学素子群40に対する撮像素子52(その受光面52a)の位置関係が、溶着することに起因して崩れることを防止しつつ固定することができる。このため、より適切な光学性能を得ることができる。
【0074】
また、本発明の撮像装置10では、取付壁部11に固定した鏡筒30(撮像光学系20)と受光回路部50(基板51)とを結合する溶着構造において、中間保持部材54を用いて鏡筒側当接部54dおよび受光側当接部54fを同時に軟化(溶融)させた後に同時に硬化させて鏡筒側溶着部および受光側溶着部を形成する超音波溶着工法を採用していることから、軟化(溶融)による鏡筒側当接部54dおよび受光側当接部54fすなわち中間保持部材54の形状変化の影響を、相対的に固定された鏡筒30および受光回路部50(基板51)に対して接近する方向(押圧方向)へと中間保持部材54が変位(移動)することで吸収させることができるので、簡易な構成で光学的に設定された位置関係を維持したまま溶着により鏡筒30と基板51とを互いに結合することができる。このため、より適切な光学性能を得ることができる。
【0075】
さらに、本発明の撮像装置10では、鏡筒30および受光回路部50(基板51)を相対的な位置関係を固定し、その固定された鏡筒30と受光回路部50(基板51)とを掛け渡すように中間保持部材54を宛がって、その鏡筒側当接部54dおよび受光側当接部54fを同時に軟化(溶融)させた後に同時に硬化させて鏡筒側溶着部および受光側溶着部を形成する超音波溶着による位置決め固定を行うものであることから、鏡筒側当接部54dおよび受光側当接部54fを軟化(溶融)させることによる中間保持部材54の形状変化の影響を、鏡筒30および受光回路部50(基板51)に対して接近する方向(押圧方向)へと当該中間保持部材54を変位(移動)させることで吸収することができるので、簡易な構成で光学的に設定された位置関係を維持したまま溶着により鏡筒30と基板51とを互いに結合することができる。このため、より適切な光学性能を得ることができる。
【0076】
本発明の撮像装置10では、取付壁部11に固定した鏡筒30(撮像光学系20)と受光回路部50(基板51)とを溶着により結合するものであることから、接着剤を用いて結合することに比較して、より強固に位置決め固定することができる。このため、例えば、車に搭載された状態での振動等の外乱にも耐えることができ、安定した画像特性(光学性能)を得ることができる。また、たとえ温度変化等の影響により接着剤における結合強度が弱まるような環境下であっても、鏡筒30と基板51との位置関係を維持することができるので、温度変化の厳しい環境下であっても安定した画像特性(光学性能)を得ることができる。
【0077】
本発明の撮像装置10では、鏡筒30(撮像光学系20)と受光回路部50(基板51)との結合のための超音波溶着工法で用いる各中間保持部材54において、鏡筒30の縮径部32の外周面部32aに宛がわれる鏡筒側当接部54dと、受光回路部50の基板51の表面51aに宛がわれる受光側当接部54fと、が、平坦面(取付壁面54cまたは取付壁面54e)から突出された方形状を呈していることから、振動子57からホーン55を介して伝達される超音波振動および押圧による溶着のためのエネルギーをより狭小な範囲に集中させることができるので、より確実に、鏡筒側当接部54dと外周面部32aとを固定することができるとともに、受光側当接部54fと表面51aとを固定することができる。このため、より安定した光学性能を得ることができる。
【0078】
本発明の撮像装置10では、鏡筒30(撮像光学系20)と受光回路部50(基板51)との結合のための超音波溶着工法において、4つの中間保持部材54が撮影光軸Oに直交する面で見て当該撮影光軸Oを中心とする互いに直交する4方向に配置されていることから、たとえ各中間保持部材54における鏡筒側溶着部および受光側溶着部の硬化に起因して鏡筒30に対して基板51を径方向へと移動させる力が作用したとしても、4つの中間保持部材54の配置関係により当該力を互いに相殺することができるので、超音波溶着工法の際に鏡筒30と基板51との位置関係が変化することをより確実に防止することができる。
【0079】
本発明の撮像装置10では、溶着構造において、鏡筒側壁部54aの鏡筒側当接部54dが鏡筒30の縮径部32の外周面部32aに宛がわれるとともに、基板側壁部54bの受光側当接部54fが基板51の表面51aに宛がわれたL字状の中間保持部材54により、鏡筒30と基板51とが架け渡されているので、鏡筒30と基板51とをより強固に結合することができる。このため、たとえ温度変化等の影響により接着層Cにおける結合強度が弱まってしまった場合であっても、鏡筒30と基板51との位置関係を維持することができるので、温度変化の厳しい環境下であっても安定した画像特性を得ることができる。
【0080】
本発明の撮像装置10では、取付壁部11に固定した鏡筒30(撮像光学系20)と受光回路部50(基板51)とを結合する構造において、溶着構造により相対的な位置決めが為された状態で結合された鏡筒30と基板51との間を接着層Cで充填する充填接着工法を採用している(補強接着層を形成している)ことから、簡易な構成で光学的に設定された位置関係を維持したまま溶着および接着により鏡筒30と基板51とを互いにより強固に結合することができる。このため、より適切な光学性能を得ることができる。
【0081】
本発明の撮像装置10では、鏡筒30(撮像光学系20)と基板51(受光回路部50の撮像素子52)とを結合する際、先ず超音波溶着工法を行ってから充填接着工法を行うので、光学的に位置決めされた撮像素子52(基板51)と光学素子群40(鏡筒30)との位置関係を維持しつつより強固に鏡筒30と基板51とを結合することができる。
【0082】
本発明の撮像装置10では、鏡筒30と基板51との間が、遮光性を有する接着層Cにより塞がれていることから、鏡筒30の外方から撮像素子52の受光面52aへの異物の侵入を防止することができるとともに、鏡筒30の外方からの光が撮像素子52の受光面52aに入射することを確実に防止することができるので、より鮮明な画像を得ることができる。
【0083】
本発明の撮像装置10では、取得した画像における上下左右方向が取付壁部11の上下左右方向と一致した状態であって撮像光学系20とのピント調整が為された状態で、取付壁部11に固定された鏡筒30と基板51すなわち撮像素子52とを溶着構造により結合することができる。このため、取付壁部11として、外観形状から上下左右方向を特定できる形状を採用することができるので、取付壁部11すなわち筐体の設計自由度を飛躍的に向上させることができる。
【0084】
本発明の撮像装置10では、取付壁部11に固定した鏡筒30(撮像光学系20)に、溶着構造により受光回路部50(基板51)を結合(位置決め固定)するものであることから、取付壁部11の外観形状を考慮しつつ鏡筒30(光学素子群40)に対する撮像素子52(その受光面52a)の光学的な位置決めされた状態で、鏡筒30と受光回路部50(基板51)とを溶着構造で結合することができるので、適切な光学性能を得ることができる。
【0085】
本発明の撮像装置10では、鏡筒30(撮像光学系20)を取付壁部11に固定した状態で、その取付壁部11の上下左右方向と取得した画像における上下左右方向とを一致させつつピント調整を行うことができることから、光学素子群40の各部材における公差の影響をなくすことができ、適切な光学性能を得ることができる。
【0086】
本発明の撮像装置10では、鏡筒30の縮径部32を取付壁部11の挿通孔11bに挿通した状態において、鏡筒30の縮径部32の外周面における平坦面部37よりも後端(外周面部32a)が露見している、すなわち第1空間P1が形成されていることから、中間保持部材54を用いて溶着により鏡筒30に対して撮像素子52もしくは基板51を結合する(溶着構造を構成する)ことを容易なものとすることができる。
【0087】
本発明の撮像装置10では、鏡筒30(撮像光学系20)を取付壁部11に固定した状態において、取付壁部11の挿通孔11bの縮孔部11gの位置決め面11dと、鏡筒30の縮径部32の位置決め部35と、の当接により、取付壁部11の挿通孔11b内において鏡筒30が径方向で位置決めされているとともに、取付壁部11(挿通孔11b)の中心軸線と鏡筒30(保持孔38)の中心軸線とが一致されていることから、その鏡筒30に適切に保持された光学素子群40に対して撮像素子52(その受光面52a)を光学的に位置決めすることにより、より適切な光学性能を得ることができる。
【0088】
本発明の撮像装置10では、取付壁部11の挿通孔11bの縮孔部11gの位置決め面11dと鏡筒30の縮径部32の位置決め部35とにより径方向位置決め部を形成し、それとは別に取付壁部11と鏡筒30との固定のための固定手段としての取付壁部11の縮孔部11gのネジ溝11eと鏡筒30の縮径部32のネジ溝36とを設けていることから、より高い精度で取付壁部11の挿通孔11b内において鏡筒30を径方向に位置決めすることができるとともに、より適切に取付壁部11と鏡筒30とを固定することができる。
【0089】
本発明の撮像装置10では、取付壁部11の縮孔部11gのネジ溝11eと、鏡筒30の縮径部32のネジ溝36と、で螺合する鏡筒30の取付壁部11に対する締め付けにより、鏡筒30と取付壁部11とが固定されていることから、その固定関係をより強固なものとすることができるとともに温度変化に伴う固定強度の変化を抑制することができるので、安定して高品質の画像特性を得ることができる。このため、例えば、車に搭載された状態での振動等の外乱や温度条件の差異にも耐えることができ、安定した画像特性を得ることができる。
【0090】
本発明の撮像装置10では、取付壁部11の縮孔部11gのネジ溝11eと、鏡筒30の縮径部32のネジ溝36と、で螺合される鏡筒30の取付壁部11に対する締め付けにより、互いに固定される取付壁部11と鏡筒30との間でOリング23が圧縮されていることから、より確実な封止性能を得ることができる。
【0091】
本発明の撮像装置10では、鏡筒30に平坦面部37が設けられていることから、取付壁部11に対する鏡筒30の撮影光軸O回りの回転操作、すなわち鏡筒30の取付壁部11への固定を容易に行うことができる。
【0092】
本発明の撮像装置10では、鏡筒30を取付壁部11に固定する際、その鏡筒30の後端部(他端部)には、受光回路部50(撮像素子52)が設けられていないことから、取付壁部11に対する鏡筒30の回動操作(固定作業)を容易なものとすることができる。
【0093】
本発明の撮像装置10では、取付壁部11と鏡筒30との間を封止するOリング23が、撮影光軸O方向に直交する鏡筒30の直交面34と、撮影光軸O方向に直交する取付壁部11の前側面11hと、の間に配置されていることから、たとえ取付壁部11の挿通孔11b内で鏡筒30が径方向のいずれかに偏っている場合であっても、その偏りの影響を受けることなく取付壁部11と鏡筒30との間でOリング23が適切に圧縮されるので、適切に封止性能を得ることができる。
【0094】
本発明の撮像装置10では、取付壁部11に後側筐体部13を封止的に結合することにより、筐体12内に収容された鏡筒30(そこに保持された光学素子群40)および撮像素子52(受光回路部50)を、全方位に対する防水性能および防塵性能を有するものとすることができる。
【0095】
本発明の撮像装置10では、光学素子群40が取付壁部11とは別体の鏡筒30に保持されているとともに、その鏡筒30に受光回路部50(撮像素子52)が固定されていることから、例えば、外気温や日光の照射により外表面Sを形成する取付壁部11が変形してしまった場合であっても、光学的に位置決めされた光学素子群40と撮像素子52(その受光面52a)との位置関係に影響が及ぶことを防止することができるので、安定して高品質の画像特性を得ることができる。
【0096】
本発明の撮像装置10では、光学素子群40が取付壁部11とは別体の鏡筒30に保持されていることから、取付壁部や筐体の外観形状を変更した場合であっても、高い光学性能の維持を容易なものとすることができるとともに、その外観形状の設計自由度を高めることができる。これは、以下のことによる。光学素子群40では、所定の光学性能を得るためには極めて高い精度で位置決めした状態でレンズ等の光学素子を保持する必要がある。このことは、実施例1のように、複数の光学素子が用いられている場合に特に重要となる。このため、例えば、筐体で直接光学素子を保持する構成とし、この筐体を樹脂成形で形成するものとすると、筐体の外観形状を変更する度に、光学素子を保持する箇所における高い精度の確保のために極めて高い精度の金型を作成する必要があり、高い光学性能の維持は容易なものではない。また、筐体で直接光学素子を保持する構成とし、例えば、この筐体を樹脂成形するものとすると、形状に応じて種々の偏肉や金型内での樹脂の流れの不均一等の影響の有無(大きさ)が変わるので、筐体(光学素子を保持する箇所)の精度を確保するために筐体自体の外観形状に制約が生じてしまう。これに対して、本発明に係る撮像装置10では、鏡筒30自体は変更することなく(鏡筒30を共通化する)、取付壁部における鏡筒30との固定のための構成箇所のみを共通のものとすればよいことから、取付壁部の外観形状の変更が光学素子群40の保持状態すなわち光学性能に影響を及ぼすことはなく、逆に光学性能の観点から取付壁部の外観形状の設計変更に影響を及ぼすこともない。
【0097】
本発明の撮像装置10では、鏡筒30(撮像光学系20)と基板51(受光回路部50の撮像素子52)とが取付壁部11に封止的に位置決め固定されて構成されていることから、この取付壁部11を所望の箇所、例えば、電子機器や建物の壁面の一部を構成するように取り付けることで、容易に所望の場所において封止性能を有する監視カメラとして利用することができる。
【0098】
本発明の撮像装置10では、溶着構造による受光回路部50(基板51)と鏡筒30との結合に先立って、鏡筒30の縮径部32を取付壁部11の挿通孔11bに挿通し、その縮孔部11gのネジ溝11eに縮径部32のネジ溝36を螺合させることにより、取付壁部11と鏡筒30とを封止的に固定することができる。このため、撮影光軸O方向での固定器具の挿通を可能とすべく撮像素子が設けられた基板の一部を切り欠く必要がないので、撮像装置10の小型化に大きく寄与することができる。
【0099】
したがって、本発明の撮像装置10では、光学的に位置決めされた光学素子群40に対する撮像素子52(その受光面52a)の位置関係を維持した高い調整精度で、鏡筒30と受光回路部50(基板51)とを位置決め固定することができる。
【0100】
なお、上記した実施例1では、各中間保持部材54において、鏡筒側当接部54dと受光側当接部54fとが、平坦面(取付壁面54cまたは取付壁面54e)から突出された方形状を呈するものとされていたが、鏡筒側当接部は、超音波溶着工法のために鏡筒30の縮径部32の外周面部32aに宛がわれるものであり、かつ受光側当接部は、超音波溶着工法のために受光回路部50の基板51の表面51aに宛がわれるものであれば、取付壁面54cまたは取付壁面54e自体であってもよく、それらから突出された他の形状を呈していてもよく、上記した実施例1に限定されるものではない。
【実施例2】
【0101】
次に、本発明の実施例2に係る撮像装置102について説明する。この実施例2は、受光回路部502(基板51)と鏡筒30とを結合する溶着構造が、実施例1とは異なる例である。この実施例2の撮像装置102は、基本的な構成は上記した実施例1の撮像装置10と同様であることから、等しい構成の個所には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。図22は、実施例2に係る撮像装置102の構成を説明するための図2と同様の部分的に破断して示す模式的な斜視図である。図23は、実施例2に係る撮像装置102の構成を説明するための図19と同様の部分的に破断して示す模式的な斜視図である。図24は、実施例2に係る撮像装置102の構成を説明するための図20と同様の部分的に破断して示す模式的な側面図である。図25は、実施例2に係る撮像装置102の構成を説明するための図21と同様の模式的な斜視図である。
【0102】
実施例2に係る撮像装置102では、図22から図25に示すように、溶着により鏡筒30に対して受光回路部502を結合する溶着構造において、鏡筒30に対して撮像素子522を直接結合する構成としている。その受光回路部502では、撮影光軸O方向から見た撮像素子522の大きさ寸法が基板51と略等しいものとされている。
【0103】
この撮像装置102では、実施例1と同様に、鏡筒30に対する受光回路部502(その基板51に実装された撮像素子522)の位置決め固定に先立って、組み付けられた撮像光学系20と取付壁部11とを固定し(図15参照)、調整装置60(図16参照)を用いて鏡筒30(そこに保持された光学素子群40)と撮像素子522とを光学的に位置決めする(ピント調整を行う)(第1工程)。
【0104】
その後、鏡筒30と撮像素子522(受光回路部502)との相対的な位置関係を維持した状態で、ホーン55で吸着保持した各中間保持部材54を、鏡筒30と撮像素子522(受光回路部502)とを架け渡すように配置する(図16参照)(第2工程)。実施例2では、各中間保持部材54の鏡筒側壁部54aの鏡筒側当接部54d(その先端面)は、実施例1と同様に、鏡筒30の縮径部32の外周面部32aに宛がわれる。また、各中間保持部材54の基板側壁部54bは、撮像素子522の受光面522aにおける有効エリア(実効的な受光領域)以外の領域と対向されるとともに、その受光側当接部54f(その先端面)は、受光面522aにおける有効エリア(実効的な受光領域)以外の領域に宛がわれる。このため、実施例2では、撮像素子522の受光面522aにおける有効エリア(実効的な受光領域)以外の領域が受光当接箇所として機能する。
【0105】
この後、鏡筒30が固定された取付壁部11を固定的に保持するとともに、その鏡筒30(光学素子群40)に対して光学的に位置決めされた状態の撮像素子522(受光回路部502)を固定的に保持し、かつ各中間保持部材54を鏡筒30と撮像素子522(受光回路部502)とを架け渡して当接させた状態で、その各中間保持部材54を吸着保持するホーン55を介して振動子57で超音波振動と押圧力とを付与することにより、上述した超音波溶着工法を行う(図13等参照)(第3、第4工程)。これにより、鏡筒30と撮像素子522とは、固定保持を解除した後であっても、光学的に設定された位置関係を維持したまま、溶着により各中間保持部材54を介して互いに結合される。
【0106】
実施例2では、上述した各中間保持部材54を用いた超音波溶着工法の後に、実施例1と同様に、熱硬化型の接着剤により接着層Cを形成して充填接着工法を行う。この接着層Cは、鏡筒30の後端(内縁突起部39の外方位置)の外縁部に沿って環状に設け、撮像素子522の受光面522aにおいて、少なくともその有効エリア(実効的な受光領域)に干渉しないものとされている。
【0107】
実施例2の撮像装置102では、基本的に実施例1の撮像装置10と同様の構成であることから、基本的に実施例1と同様の効果を得ることができる。
【0108】
それに加えて、実施例2の撮像装置102では、鏡筒30と撮像素子522との結合のための部材を減らすことができる(基板51を介していない)ことから、各部材における製造誤差や温度変化に起因する変形の影響を低減することができるので、より高精度の画像特性を得ることができる。
【0109】
また、実施例2の撮像装置102では、実施例1の構成に比較して、鏡筒30(光学素子群40)や基板51に対して大きなサイズの撮像素子522を用いることができるので、より綺麗な画像を得ることができる。
【0110】
さらに、実施例2の撮像装置102では、実施例1の構成に比較して、撮像素子522に対して鏡筒30(光学素子群40)や基板51等を小さな大きさ寸法とすることができるので、撮像装置102の小型化に大きく寄与することができる。
【0111】
したがって、実施例2の撮像装置102では、光学的に位置決めされた光学素子群40に対する撮像素子522(その受光面522a)の位置関係を維持した高い調整精度で、鏡筒30と受光回路部502(撮像素子522)とを位置決め固定することができる。
【0112】
なお、上記した実施例2では、各中間保持部材54において、鏡筒側当接部54dと受光側当接部54fとが、平坦面(取付壁面54cまたは取付壁面54e)から突出された方形状を呈するものとされていたが、鏡筒側当接部は、超音波溶着工法のために鏡筒30の縮径部32の外周面部32aに宛がわれるものであり、かつ受光側当接部は、超音波溶着工法のために受光回路部502の撮像素子522の受光面522aに宛がわれるものであれば、取付壁面54cまたは取付壁面54e自体であってもよく、それらから突出された他の形状を呈していてもよく、上記した実施例2に限定されるものではない。
【実施例3】
【0113】
次に、本発明の実施例3に係る撮像装置103について説明する。この実施例3は、受光回路部50(基板51)と鏡筒30とを結合する溶着構造が、実施例1とは異なる例である。この実施例3の撮像装置103は、基本的な構成は上記した実施例1の撮像装置10と同様であることから、等しい構成の個所には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。図26は、実施例3に係る撮像装置103の溶着構造に用いる中間保持部材543の構成を説明するための図10と同様の模式的な斜視図である。
【0114】
実施例3に係る撮像装置103では、図26に示すように、超音波溶着工法のためすなわち溶着構造を形成するために中間保持部材543を用いる。この中間保持部材543は、実施例1の中間保持部材54と同様に、撮像光学系20(光学素子群40)の結像位置を撮像素子52の受光面52a上とすべく、光学素子群40に対する撮像素子52(その受光面52a)の位置が光学的に位置決めされた状態(位置関係)を維持したまま、溶着により鏡筒30に対して撮像素子52もしくはそれが実装された基板51を結合するための溶着構造を構成するものである。中間保持部材543は、基本的な構成は、実施例1の中間保持部材54と同様であり、その中間保持部材54との差異は、鏡筒側当接部543dと受光側当接部543fとが、平坦面(取付壁面543cまたは取付壁面543e)から突出された半球形状を呈するものとされていることにある。
【0115】
実施例3に係る撮像装置103では、実施例1と同様に、鏡筒30に対する受光回路部50(その基板51に実装された撮像素子52)の位置決め固定に先立って、組み付けられた撮像光学系20と取付壁部11とを固定し(図15参照)、調整装置60(図16参照)を用いて鏡筒30(そこに保持された光学素子群40)と撮像素子52とを光学的に位置決めする(ピント調整を行う)(第1工程)。
【0116】
その後、鏡筒30と撮像素子52(受光回路部50)との相対的な位置関係を維持した状態で、ホーン55で吸着保持した各中間保持部材543を、鏡筒30と基板51(受光回路部50)とを架け渡すように配置する(図16参照)(第2工程)。実施例3では、各中間保持部材543の鏡筒側壁部543aの鏡筒側当接部543d(その先端部)は、実施例1の鏡筒側当接部54d(その先端面)と同様に、鏡筒30の縮径部32の外周面部32aに宛がわれる(図16等参照)。また、各中間保持部材543の基板側壁部543bの受光側当接部543f(その先端部)は、実施例1の受光側当接部54f(その先端部)と同様に、基板51の表面51a(撮像素子52が実装された側の面)に宛がわれる(図16等参照)。
【0117】
この後、鏡筒30が固定された取付壁部11を固定的に保持するとともに、その鏡筒30(光学素子群40)に対して光学的に位置決めされた状態の基板51(受光回路部50)を固定的に保持し、かつ各中間保持部材543を鏡筒30と基板51(受光回路部50)とを架け渡して当接させた状態で、その各中間保持部材543を吸着保持するホーン55を介して振動子57で超音波振動と押圧力とを付与することにより、上述した超音波溶着工法を行う(図13参照)(第3、第4工程)。これにより、鏡筒30と基板51とは、固定保持を解除した後であっても、光学的に設定された位置関係を維持したまま、溶着により各中間保持部材543を介して互いに結合される(図14および図17等参照)。
【0118】
実施例3では、上述した各中間保持部材543を用いた超音波溶着工法の後に、実施例1と同様に、熱硬化型の接着剤により接着層Cを形成して充填接着工法を行う(図19等参照)。この接着層Cは、鏡筒30の後端(内縁突起部39の外方位置)の外縁部に沿って環状に設け、基板51の表面51a上において、少なくとも撮像素子52の受光面52aの有効エリア(実効的な受光領域)に干渉しないように当該撮像素子52を取り囲むものとされている。
【0119】
実施例3の撮像装置103では、基本的に実施例1の撮像装置10と同様の構成であることから、基本的に実施例1と同様の効果を得ることができる。
【0120】
それに加えて、実施例3の撮像装置103では、鏡筒30(撮像光学系20)と受光回路部50(基板51)との結合のための超音波溶着工法で用いる各中間保持部材543において、鏡筒30の縮径部32の外周面部32aに宛がわれる鏡筒側当接部543dと、受光回路部50の基板51の表面51aに宛がわれる受光側当接部543fと、が、平坦面(取付壁面543cまたは取付壁面543e)から突出された半球形状を呈していることから、振動子57からホーン55を介して伝達される超音波振動および押圧による溶着のためのエネルギーをさらに狭小な範囲(略一点)に集中させることができるので、より確実に、鏡筒側当接部543dと外周面部32aとを固定することができるとともに、受光側当接部543fと表面51aとを固定することができる。このため、より安定した光学性能を得ることができる。
【0121】
また、実施例3の撮像装置103では、鏡筒30(撮像光学系20)と受光回路部50(基板51)との結合のための超音波溶着工法で用いる各中間保持部材543において、鏡筒側当接部543dを外周面部32aに点接触させることができるとともに、受光側当接部543fを表面51aに点接触させることができることから、超音波溶着工法の際に各中間保持部材543に付与する押圧力の方向の自由度を向上させることができる。換言すると、各中間保持部材543に付与する押圧力の方向が、鏡筒30および受光回路部50(基板51)への当接箇所の中心位置へと向かう方向に対して傾斜されているものであっても、超音波溶着工法を行う観点から当該各中間保持部材543を鏡筒30および受光回路部50(基板51)に適切に圧接させることができる。このため、より安定した光学性能を得ることができる。また、超音波溶着工法を行う観点からの取付壁部11および鏡筒30のレイアウトの自由度を向上させることができ、かつ超音波溶着工法を行うための工具(装置)のレイアウトの自由度を向上させることができる。
【0122】
したがって、実施例3の撮像装置103では、光学的に位置決めされた光学素子群40に対する撮像素子52(その受光面52a)の位置関係を維持した高い調整精度で、鏡筒30と受光回路部50(基板51)とを位置決め固定することができる。
【0123】
なお、上記した実施例3では、各中間保持部材543の基板側壁部543bの受光側当接部543f(その先端部)が、基板51の表面51a(撮像素子52が実装された側の面)に宛がわれていたが、実施例2のように撮像素子(522)の受光面(522a)における有効エリア(実効的な受光領域)以外の領域に宛がわれるものであってもよく、上記した実施例3に限定されるものではない。
【0124】
なお、上記した各実施例では、本発明に係る撮像装置の一例としての撮像装置10、撮像装置102および撮像装置103について説明したが、少なくとも1つ以上の光学素子を保持する鏡筒と、少なくとも前記光学素子により結像された被写体像の取得のための撮像素子と該撮像素子の動作のための駆動基板とを有する受光回路部と、を備える撮像装置であって、光学的に位置決めされた前記撮像素子と前記光学素子との位置関係を維持しつつ溶着により前記鏡筒と前記受光回路部とを結合する溶着構造を備え、該溶着構造は、前記鏡筒の鏡筒当接箇所に宛がわれる鏡筒側当接部および前記受光回路部の受光当接箇所に宛がわれる受光側当接部が設けられた中間保持部材と、前記鏡筒当接箇所または前記鏡筒側当接部が軟化された後に硬化されて前記鏡筒当接箇所と前記鏡筒側当接部とを固定する鏡筒側溶着部と、前記受光当接箇所または前記受光側当接部が軟化された後に硬化されて前記受光当接箇所と前記受光側当接部とを固定する受光側溶着部と、を有する撮像装置であればよく、上記した各実施例に限定されるものではない。
【0125】
また、上記した各実施例では、溶着構造の形成のために中間保持部材54(543)を用いた超音波溶着工法を採用していたが、軟化(溶融)による鏡筒側当接部54d(543d)および受光側当接部54f(543f)すなわち中間保持部材54(543)の形状変化の影響を、相対的に固定された鏡筒30および受光回路部50に対して接近する方向(押圧方向)へと中間保持部材54が変位(移動)することで吸収することにより位置関係を許容範囲内で維持することができれば、他の溶着方法を採用して形成してもよく、上記した各実施例に限定されるものではない。ここでいう許容範囲とは、位置ずれした撮像素子52(その受光面52a)において適切な画像を取得することが可能であることを言い、例えば、撮像素子52(その受光面52a)に生じる撮影光軸O方向の位置ずれ量が光学素子群40における焦点深度内であることを言う。
【0126】
さらに、上記した各実施例では、受光回路部50(502)と鏡筒30とを結合する構造が、溶着構造と充填接着構造とにより形成されていたが、溶着構造により十分な結合強度が得られれば、充填接着構造(接着層C)を設けなくてもよく、上記した各実施例に限定されるものではない。
【0127】
上記した各実施例では、超音波溶着工法においてL字状の各中間保持部材54(543)を用いていたが、超音波溶着工法で用いる中間保持部材は、鏡筒30の縮径部32の外周面部32aへの鏡筒側当接部(54d等)を形成することができるとともに、受光回路部50の基板51の表面51a(撮像素子522の受光面522a)への受光側当接部(54f等)を形成することができるものであれば、例えば、断面が矩形状や三角形状を呈するものであってもよく、上記した各実施例に限定されるものではない。
【0128】
上記した各実施例では、溶着構造に用いる中間保持部材として、鏡筒30(その縮径部32の外周面部32a)に対向される鏡筒側対向面(取付壁面54c)と、受光回路部50、502(その基板51の表面51aもしくは撮像素子522の受光面522a)に対向される受光側対向面(取付壁面54e)と、が直交するものとされていたが、光学素子群40に対する撮像素子52(その受光面52a)の位置が光学的に位置決めされた状態(位置関係)を維持したまま、溶着により鏡筒30に対して撮像素子52もしくはそれが実装された基板51を結合するものであれば、例えば、長尺な板状部材の同一面における両端位置に鏡筒側対向面と受光側対向面とを形成するものであってもよく、上記した各実施例に限定されるものではない。この場合、受光側対向面は、受光側当接部(54f等)を介して基板51もしくは撮像素子52(522)の側面に当接(溶着)すればよい。
【0129】
上記した各実施例では、超音波溶着工法において、各中間保持部材54(543)の鏡筒側当接部(54d等)および受光側当接部(54f等)のみを軟化(溶融)させるものとしていたが、光学機能(電気回路としての機能)が失われない範囲であれば、それらが当接される鏡筒当接箇所(上記した各実施例では、鏡筒30の縮径部32の外周面部32a)や受光当接箇所(上記した各実施例では、受光回路部50の基板51の表面51aまたは撮像素子522の受光面522a)を軟化(溶融)させてもよく、鏡筒側当接部(54d等)および受光側当接部(54f等)と鏡筒当接箇所および受光当接箇所とを併せて軟化(溶融)させてもよく、上記した各実施例に限定されるものではない。このように宛がわれる双方を軟化(溶融)させる構成とすると、より強固に位置決め固定することができる。なお、超音波溶着工法では、それらの軟化(溶融)する箇所を、その当接面に沿う極めて薄いものとすることができるので、鏡筒当接箇所や受光当接箇所を軟化(溶融)させた場合であっても、鏡筒30や受光回路部50(基板51または撮像素子522)における光学的な性能に影響が及ぶことを防止することができる。
【0130】
上記した各実施例では、充填接着工法における接着層Cの形成のために熱硬化型の接着剤を用いていたが、超音波溶着工法による位置関係の維持を可能とするものであれば、例えば、紫外線硬化型の接着剤や他の硬化型の接着剤を用いて形成してもよく、上記した各実施例に限定されるものではない。
【0131】
上記した各実施例では、充填接着構造における接着層C(補強接着層)が、鏡筒30と基板51(撮像素子522)との間で各中間保持部材54の内側を通過して環状を呈するものとされていたが、各中間保持部材54の外側を取り巻くものであってもよく、上記した各実施例に限定されるものではない。この場合、接着層Cの形成のための接着剤の塗布(注入)作業を容易なものとすることができる。また、補強接着層は、溶着構造により鏡筒30と受光回路部50(502)との位置決め固定された結合強度を高めるべく補強するものであれば、撮影光軸O回り方向で見て部分的に設けるものであってもよく、上記した各実施例に限定されるものではない。
【0132】
上記した各実施例では、取付壁部11と鏡筒30との固定状態において、縮径部32の外周面部32aを径方向で見た外方位置には他の構成部材が存在することはないもの(第1空間P1が形成されているもの)とされていたが、撮像装置10の位置決め固定の作業を可能とする、すなわち超音波溶着工法のための中間保持部材の配置や、充填接着工法のための接着剤の塗布(注入)や、紫外線硬化型の接着剤を用いた際の紫外線の照射等を可能とするものであれば、例えば、撮影光軸O回りの角度で見て一部の角度領域のみが開放されているものであってもよく、上記した各実施例に限定されるものではない。すなわち、第1空間P1は、撮影光軸O回りで見て全周に渡って形成されている必要はない。
【0133】
上記した各実施例では、取付壁部11の縮孔部11gのネジ溝11eと、鏡筒30の縮径部32のネジ溝36と、で螺合される鏡筒30の取付壁部11に対する締め付けにより、鏡筒30と取付壁部11とが固定されていたが、小型化の妨げとなることなく光学素子から撮像素子に至る封止性能の確保を容易なものとする観点からは、鏡筒の外周面に設けられた鏡筒側ネジ溝との螺合により取付壁部に対して撮影光軸O方向に鏡筒(その一端部)を押圧させて固定するものであればよく、上記した各実施例に限定されるものではない。
【0134】
上記した各実施例では、鏡筒30の縮径部32の外周面に4つの平坦面部37が形成されていたが、取付壁部11に対する鏡筒30の撮影光軸O回りの回転操作、すなわち鏡筒30の取付壁部11への固定することを容易なものとすべく鏡筒30の保持を容易とする保持部が形成されていればよく、上記した各実施例に限定されるものではない。
【0135】
上記した各実施例では、光学素子群40がレンズ41、レンズ42、レンズ43、絞り44、レンズ45、レンズ46およびレンズ47により構成されていたが、画像取得のために任意の位置に結像させるものであって少なくとも1つ以上の光学素子を有するものであり、上述した構成の鏡筒30に保持されているものであればよく、上記した各実施例に限定されるものではない。
【0136】
以上、本発明の撮像装置を各実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの各実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【符号の説明】
【0137】
10、102、103 撮像装置
30 鏡筒
32a (鏡筒当接箇所としての)外周面部
40 光学素子群
50、502 受光回路部
51 (駆動基板としての)基板
51a (受光当接箇所としての)表面
52、522 撮像素子
522a (受光当接箇所としての)受光面
54、543 中間保持部材
54c、543c (鏡筒側対向面としての)取付壁面
54d、543d 鏡筒側当接部
54e、543e (受光側対向面としての)取付壁面
54f、543f 受光側当接部
C (補強接着層としての)接着層
【先行技術文献】
【特許文献】
【0138】
【特許文献1】特開2005−101711号公報
【特許文献2】特開2005−217500号公報
【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも1つ以上の光学素子を保持する鏡筒と、
少なくとも前記光学素子により結像された被写体像の取得のための撮像素子と該撮像素子の動作のための駆動基板とを有する受光回路部と、を備える撮像装置であって、
光学的に位置決めされた前記撮像素子と前記光学素子との位置関係を維持しつつ溶着により前記鏡筒と前記受光回路部とを結合する溶着構造を備え、
該溶着構造は、前記鏡筒の鏡筒当接箇所に宛がわれる鏡筒側当接部および前記受光回路部の受光当接箇所に宛がわれる受光側当接部が設けられた中間保持部材と、前記鏡筒当接箇所または前記鏡筒側当接部が軟化された後に硬化されて前記鏡筒当接箇所と前記鏡筒側当接部とを固定する鏡筒側溶着部と、前記受光当接箇所または前記受光側当接部が軟化された後に硬化されて前記受光当接箇所と前記受光側当接部とを固定する受光側溶着部と、を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項2】
前記鏡筒側溶着部は、前記鏡筒当接箇所および前記鏡筒側当接部が軟化された後に硬化されて形成され、
前記受光側溶着部は、前記受光当接箇所および前記受光側当接部が軟化された後に硬化されて形成されていることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
【請求項3】
前記鏡筒側当接部および前記受光側当接部は、前記鏡筒当接箇所に対向される鏡筒側対向面または前記受光当接箇所に対向される受光側対向面から突出された凸状を呈していることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の撮像装置。
【請求項4】
前記鏡筒側当接部および前記受光側当接部は、球状を呈することを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。
【請求項5】
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の撮像装置であって、
さらに、前記溶着構造が形成された後に、前記鏡筒と前記受光回路部とを架け渡すように設けられた補強接着層を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項6】
前記受光当接箇所は、前記駆動基板に設けられていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の撮像装置。
【請求項7】
前記受光当接箇所は、前記撮像素子に設けられていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の撮像装置。
【請求項8】
請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の撮像装置を用いることを特徴とする車載カメラ。
【請求項9】
少なくとも1つ以上の光学素子を保持する鏡筒と、
少なくとも前記光学素子により結像された被写体像の取得のための撮像素子と該撮像素子の動作のための駆動基板とを有する受光回路部と、を備える撮像装置における前記鏡筒と前記受光回路部との位置決め固定方法であって、
前記撮像素子と前記光学素子とを光学的に位置決めした状態で、前記鏡筒と前記受光回路部とを相対的に固定する第1工程と、
中間保持部材の鏡筒側当接部を前記鏡筒の鏡筒当接箇所に宛がうとともに前記中間保持部材の受光側当接部を前記受光回路部の受光当接箇所に宛がうことで前記鏡筒と前記受光回路部とを架け渡すように前記中間保持部材を設ける第2工程と、
前記鏡筒と前記受光回路部との相対的な固定を維持した状態で、前記鏡筒当接箇所または前記鏡筒側当接部を軟化させると同時に前記受光当接箇所または前記受光側当接部を軟化させ、かつ前記中間保持部材を前記鏡筒と前記受光回路部とに押圧する第3工程と、
前記鏡筒と前記受光回路部との相対的な固定を維持した状態で、軟化させた前記鏡筒当接箇所または前記鏡筒側当接部を硬化させて鏡筒側溶着部を形成すると同時に、軟化させた前記受光当接箇所または前記受光側当接部を硬化させて受光側溶着部を形成する第4工程と、を有することを特徴とする位置決め固定方法。
【請求項10】
前記第3工程では、前記鏡筒当接箇所および前記鏡筒側当接部を軟化させると同時に、前記受光当接箇所および前記受光側当接部を軟化させ、
前記第4工程では、前記鏡筒当接箇所および前記鏡筒側当接部を硬化させて前記鏡筒側溶着部を形成すると同時に、前記受光当接箇所および前記受光側当接部を硬化させて前記受光側溶着部を形成することを特徴とする請求項9に記載の位置決め固定方法。
【請求項1】
少なくとも1つ以上の光学素子を保持する鏡筒と、
少なくとも前記光学素子により結像された被写体像の取得のための撮像素子と該撮像素子の動作のための駆動基板とを有する受光回路部と、を備える撮像装置であって、
光学的に位置決めされた前記撮像素子と前記光学素子との位置関係を維持しつつ溶着により前記鏡筒と前記受光回路部とを結合する溶着構造を備え、
該溶着構造は、前記鏡筒の鏡筒当接箇所に宛がわれる鏡筒側当接部および前記受光回路部の受光当接箇所に宛がわれる受光側当接部が設けられた中間保持部材と、前記鏡筒当接箇所または前記鏡筒側当接部が軟化された後に硬化されて前記鏡筒当接箇所と前記鏡筒側当接部とを固定する鏡筒側溶着部と、前記受光当接箇所または前記受光側当接部が軟化された後に硬化されて前記受光当接箇所と前記受光側当接部とを固定する受光側溶着部と、を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項2】
前記鏡筒側溶着部は、前記鏡筒当接箇所および前記鏡筒側当接部が軟化された後に硬化されて形成され、
前記受光側溶着部は、前記受光当接箇所および前記受光側当接部が軟化された後に硬化されて形成されていることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
【請求項3】
前記鏡筒側当接部および前記受光側当接部は、前記鏡筒当接箇所に対向される鏡筒側対向面または前記受光当接箇所に対向される受光側対向面から突出された凸状を呈していることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の撮像装置。
【請求項4】
前記鏡筒側当接部および前記受光側当接部は、球状を呈することを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。
【請求項5】
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の撮像装置であって、
さらに、前記溶着構造が形成された後に、前記鏡筒と前記受光回路部とを架け渡すように設けられた補強接着層を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項6】
前記受光当接箇所は、前記駆動基板に設けられていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の撮像装置。
【請求項7】
前記受光当接箇所は、前記撮像素子に設けられていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の撮像装置。
【請求項8】
請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の撮像装置を用いることを特徴とする車載カメラ。
【請求項9】
少なくとも1つ以上の光学素子を保持する鏡筒と、
少なくとも前記光学素子により結像された被写体像の取得のための撮像素子と該撮像素子の動作のための駆動基板とを有する受光回路部と、を備える撮像装置における前記鏡筒と前記受光回路部との位置決め固定方法であって、
前記撮像素子と前記光学素子とを光学的に位置決めした状態で、前記鏡筒と前記受光回路部とを相対的に固定する第1工程と、
中間保持部材の鏡筒側当接部を前記鏡筒の鏡筒当接箇所に宛がうとともに前記中間保持部材の受光側当接部を前記受光回路部の受光当接箇所に宛がうことで前記鏡筒と前記受光回路部とを架け渡すように前記中間保持部材を設ける第2工程と、
前記鏡筒と前記受光回路部との相対的な固定を維持した状態で、前記鏡筒当接箇所または前記鏡筒側当接部を軟化させると同時に前記受光当接箇所または前記受光側当接部を軟化させ、かつ前記中間保持部材を前記鏡筒と前記受光回路部とに押圧する第3工程と、
前記鏡筒と前記受光回路部との相対的な固定を維持した状態で、軟化させた前記鏡筒当接箇所または前記鏡筒側当接部を硬化させて鏡筒側溶着部を形成すると同時に、軟化させた前記受光当接箇所または前記受光側当接部を硬化させて受光側溶着部を形成する第4工程と、を有することを特徴とする位置決め固定方法。
【請求項10】
前記第3工程では、前記鏡筒当接箇所および前記鏡筒側当接部を軟化させると同時に、前記受光当接箇所および前記受光側当接部を軟化させ、
前記第4工程では、前記鏡筒当接箇所および前記鏡筒側当接部を硬化させて前記鏡筒側溶着部を形成すると同時に、前記受光当接箇所および前記受光側当接部を硬化させて前記受光側溶着部を形成することを特徴とする請求項9に記載の位置決め固定方法。
【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19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図2】
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【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【公開番号】特開2012−114675(P2012−114675A)
【公開日】平成24年6月14日(2012.6.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−261931(P2010−261931)
【出願日】平成22年11月25日(2010.11.25)
【出願人】(000006747)株式会社リコー (37,907)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成24年6月14日(2012.6.14)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年11月25日(2010.11.25)
【出願人】(000006747)株式会社リコー (37,907)
【Fターム(参考)】
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