特開 2019-201262 撮像装置及び撮像装置の基板支持方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2019-201262(P2019-201262A)

(43)【公開日】2019年11月21日

(54)【発明の名称】撮像装置及び撮像装置の基板支持方法

(51)【国際特許分類】

   H04N 5/225 20060101AFI20191025BHJP

   G03B 17/02 20060101ALI20191025BHJP

   G02B 7/02 20060101ALI20191025BHJP

【ＦＩ】

   H04N5/225 100

   G03B17/02

   G02B7/02 Z

   G02B7/02 F

   H04N5/225 430

   H04N5/225 700

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2018-93570(P2018-93570)

(22)【出願日】2018年5月15日

(71)【出願人】

【識別番号】000001487

【氏名又は名称】クラリオン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001081

【氏名又は名称】特許業務法人クシブチ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】門脇 慶介

【テーマコード（参考）】

2H044

2H100

5C122

【Ｆターム（参考）】

2H044AH01

2H044AJ01

2H044AJ06

2H100AA33

2H100BB06

2H100BB11

2H100CC07

2H100EE00

5C122EA04

5C122EA12

5C122GE06

5C122GE11

5C122GE18

(57)【要約】

【課題】撮影される画像を劣化しにくくして、より鮮明な画像を得ることが可能な撮像装置及び撮像装置の基板支持方法を提供する。
【解決手段】レンズアッシー１２は、カメラケース１１に固定されている。基板１４は、レンズ２５で集光された像を電気信号に変換する撮像素子１３を搭載するとともにカメラケース１１の内部を撮像素子１３の受光面１３ａに対して垂直に移動可能である。複数のばねシリンダー２７は、撮像素子１３が搭載される基板１４の搭載面としての前面１４ａを押圧する。複数のエアシリンダー２８は、基板１４の背面１４ｂを押圧するとともに温度変化に応じて押圧力が変化する。基板１４は、複数のばねシリンダー２７と複数のエアシリンダー２８とのそれぞれの押圧力Ｆ１，Ｆ２が釣り合う位置で支持される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

カメラケースに固定されたレンズ部と、前記レンズ部で集光された像を電気信号に変換する撮像素子を搭載するとともに前記カメラケースの内部を前記撮像素子の受光面に対して垂直に移動可能な基板と、前記撮像素子が搭載される前記基板の搭載面を押圧する第一の押圧部材と、前記基板の前記搭載面の裏面を押圧するとともに温度変化に応じて押圧力が変化する第二の押圧部材とを備え、
前記第一の押圧部材と前記第二の押圧部材とのそれぞれの押圧力が釣り合う位置で前記基板が支持されることを特徴とする撮像装置。

【請求項2】

前記第一の押圧部材は、ばねシリンダーからな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】

前記第二の押圧部材は、エアシリンダーからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。

【請求項4】

前記第一の押圧部材は、押圧量を制限するストッパー部を備え、前記ストッパー部によって前記基板の移動範囲を制限することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の撮像装置。

【請求項5】

カメラケースにレンズ部が固定され、前記レンズ部で集光された像を電気信号に変換する撮像素子を搭載するとともに前記カメラケースの内部を前記撮像素子の受光面に対して垂直に移動可能な基板を支持する撮像装置の基板支持方法であって、
前記撮像素子が搭載される前記基板の搭載面を第一の押圧部材で押圧し、前記基板の前記搭載面の裏面を温度変化に応じて押圧力が変化する第二の押圧部材で押圧し、
前記第一の押圧部材と前記第二の押圧部材とのそれぞれの押圧力が釣り合う位置で前記基板を支持することを特徴とする撮像装置の基板支持方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、撮像装置及び撮像装置の基板支持方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、カメラ装置として、撮像素子が、撮像チップと、撮像チップを封印するパッケージとを備え、レンズ保持部材の一端に固定された回路基板に焦点距離保持部材を介して撮像素子が取付けられ、環境の温度変化に伴う焦点距離保持部材等の膨張・収縮によって、撮像レンズと撮像チップとの位置関係を保つものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、カメラ装置として、プリント基板と、リードを有する撮像素子との間に、プリント基板側から順に弾性体、基板ベースを配置して、環境の温度変化に伴うリードの膨張・収縮によるレンズと撮像素子との相対位置変動を抑制するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５２５０５７５号公報

【特許文献2】特許第５０１７１６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１及び特許文献２では、環境の温度変化に伴い、レンズと撮像素子との距離を調整してより鮮明な画像が得られる構造としているが、撮像素子が回路基板（又はプリント基板）から離れて配置される。このため、撮像素子と回路基板（又はプリント基板）との距離を精度良く設定するのが難しく、また、回路基板（又はプリント基板）に対して撮像素子が傾くこともあり、これらの要因によって、レンズと撮像素子との距離を適正距離に調整しにくくなるため、撮影される画像が劣化しやすい。
本発明の目的は、撮影される画像を劣化しにくくして、より鮮明な画像を得ることが可能な撮像装置及び撮像装置の基板支持方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の撮像装置は、カメラケースに固定されたレンズ部と、前記レンズ部で集光された像を電気信号に変換する撮像素子を搭載するとともに前記カメラケースの内部を前記撮像素子の受光面に対して垂直に移動可能な基板と、前記撮像素子が搭載される前記基板の搭載面を押圧する第一の押圧部材と、前記基板の前記搭載面の裏面を押圧するとともに温度変化に応じて押圧力が変化する第二の押圧部材とを備え、前記第一の押圧部材と前記第二の押圧部材とのそれぞれの押圧力が釣り合う位置で前記基板が支持されることを特徴とする。
この構成によれば、温度変化により第二の押圧部材の押圧力を変化させて、カメラケースの膨張・収縮に伴うレンズ部、撮像素子間の距離の変化を補正できる。これにより、撮影される画像の劣化を抑制でき、より鮮明な画像を得ることができる。

【0006】

上記構成において、前記第一の押圧部材は、ばねシリンダーからなるようにしても良い。
この構成によれば、第二の押圧部材の押圧力を一定のばね定数を有するばねで受けることができ、レンズ、撮像素子間の距離の変化を精度良く補正できる。
また、上記構成において、前記第二の押圧部材は、エアシリンダーからなるようにしても良い。
この構成によれば、空気圧の温度変化を利用して押圧力を変更できる簡単な構造であるため、コストを抑えることができる。

【0007】

また、上記構成において、前記第一の押圧部材は、押圧量を制限するストッパー部を備え、前記ストッパー部によって前記基板の移動範囲を制限するようにしても良い。
この構成によれば、レンズ、撮像素子間の距離が大きく変化するのを抑制でき、撮影される画像の劣化を抑制できる。

【0008】

本発明の撮像装置の基板支持方法は、カメラケースにレンズ部が固定され、前記レンズ部で集光された像を電気信号に変換する撮像素子を搭載するとともに前記カメラケースの内部を前記撮像素子の受光面に対して垂直に移動可能な基板を支持する撮像装置の基板支持方法であって、前記撮像素子が搭載される前記基板の搭載面を第一の押圧部材で押圧し、前記基板の前記搭載面の裏面を温度変化に応じて押圧力が変化する第二の押圧部材で押圧し、前記第一の押圧部材と前記第二の押圧部材とのそれぞれの押圧力が釣り合う位置で前記基板を支持することを特徴とする。
この構成によれば、温度変化により第二の押圧部材の押圧力を変化させることができ、温度変化によるカメラケースの膨張・収縮を補正してレンズ部、撮像素子間の距離の変化を抑制できる。これにより、撮影される画像の劣化を抑制でき、より鮮明な画像を得ることができる。

【発明の効果】

【0009】

本発明は、カメラケースに固定されたレンズ部と、レンズ部で集光された像を電気信号に変換する撮像素子を搭載するとともにカメラケースの内部を撮像素子の受光面に対して垂直に移動可能な基板と、撮像素子が搭載される基板の搭載面を押圧する第一の押圧部材と、基板の搭載面の裏面を押圧するとともに温度変化に応じて押圧力が変化する第二の押圧部材とを備え、第一の押圧部材と第二の押圧部材とのそれぞれの押圧力が釣り合う位置で基板が支持されるので、温度変化により第二の押圧部材の押圧力を変化させて、カメラケースの膨張・収縮に伴うレンズ部、撮像素子間の距離の変化を補正できる。これにより、撮影される画像の劣化を抑制でき、より鮮明な画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態に係る撮像装置を示す断面図である。

【図2】ばねシリンダーを示す断面図である。

【図3】エアシリンダーを示す断面図である。

【図4】撮像装置の作用を説明する作用図である。

【図5】撮像装置の使用温度範囲でのレンズ、撮像素子間の距離の変化量を示すグラフである。

【図6】撮像装置の使用温度範囲での解像度低下割合を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る撮像装置１０を示す断面図である。
撮像装置１０は、カメラケース１１と、カメラケース１１に取付けられたレンズアッシー１２と、カメラケース１１内に配置された撮像素子１３及び基板１４と、カメラケース１１内で基板１４を支持する基板支持機構１６とを備える。
カメラケース１１は、樹脂製又は金属製（例えば、アルミニウム合金製）であり、前側に設けられたフロントケース２１と、フロントケース２１の後側に取付けられたリアケース２２とから構成される。

【0012】

フロントケース２１は、レンズアッシー１２が固定された前壁２１ａと、前壁２１ａから後方に延びる４つの側壁２１ｂ（３つの側壁２１ｂのみ図示）とを備え、４つの側壁２１ｂのそれぞれの後縁部で後部開口２１ｃが形成される。
リアケース２２は、後壁２２ａを備え、フロントケース２１の後部開口２１ｃを塞ぐように、４つの側壁２１ｂに取付けられている。

【0013】

レンズアッシー１２は、レンズ２５と、レンズ２５を支持するとともにフロントケース２１の前壁２１ａに取付けられた鏡筒２６とから構成される。
撮像素子１３は、基板１４（詳しくは、基板１４の前面１４ａ）に取付けられ、レンズ２５で集光されて出来た像を電気信号に変換する。ここで、レンズ２５と撮像素子１３との距離（詳しくは、レンズ２５のレンズ面２５ｂと撮像素子１３の受光面１３ａとの距離（）をｆとする。撮像装置１０では、レンズ２５の焦点距離は固定されているため、上記の距離ｆは一定に設定される。

【0014】

基板１４には、撮像素子１３の他に、撮像素子１３を制御する撮像素子制御部（不図示）、撮像素子１３から出力された信号を撮像素子制御部から出力された制御信号により映像信号に変換する映像信号処理部（不図示）等が設けられている。
基板１４は、フロントケース２１の前壁２１ａの背面２１ｄに取付けられた複数のばねシリンダー２７と、リアケース２２の後壁２２ａの前面２２ｄに取付けられた複数のエアシリンダー２８とで支持されている。
上記の複数のばねシリンダー２７及び複数のエアシリンダー２８は、基板支持機構１６を構成する。

【0015】

ばねシリンダー２７は、シリンダー３１内に設けられた圧縮コイルばね（不図示）によって可動シャフト３３が付勢され、基板１４をエアシリンダー２８側へ押し付ける押付力を発生させる。
シリンダー３１の一端部は、フロントケース２１の前壁２１ａの背面２１ｄに取付けられ、可動シャフト３３の先端部は、基板１４の前面１４ａに取付けられている。

【0016】

エアシリンダー２８は、シリンダー４１内の圧縮エアによって可動シャフト４２が付勢され、基板１４をばねシリンダー１７側へ押し付ける押付力を発生させる。
シリンダー４１の一端部は、リアケース２２の後壁２２ａの前面２２ｄに取付けられ、可動シャフト４２の先端部は、基板１４の背面１４ｂに取付けられている。
シリンダー４１内の圧縮エアは、例えば、カメラケース１１やばねシリンダー２７に比べて、環境の温度変化による膨張量及び収縮量が大きい。

【0017】

ばねシリンダー２７とエアシリンダー２８とは、基板１４の両側に配置され、ばねシリンダー２７及びエアシリンダー２８のそれぞれの軸線（詳しくは、シリンダー３１及びシリンダー４１のそれぞれの軸線）２７ａ，２８ａは、同軸に配置されている。
軸線２７ａ，２８ａは、レンズ２５の中心を通ってレンズ面に垂直な光軸２５ａに平行である。
上記したように、軸線２７ａ，２８ａを同軸に配置することで、基板１４をばねシリンダー２７とエアシリンダー２８とで効果的に押し合うことができる。

【0018】

上記したように、基板１４は、複数のばねシリンダー２７と、複数のエアシリンダー２８とによってフローティング支持されている。基板１４に対して、複数のばねシリンダー２７はレンズ２５側に配置され、複数のエアシリンダー２８は、レンズ２５とは反対側に配置される。即ち、複数のばねシリンダー２７は、撮像素子１３及び基板１４をレンズ２５から遠ざける方向に付勢し、複数のエアシリンダー２８は、撮像素子１３及び基板１４をレンズ２５に近づける方向に付勢している。
複数のばねシリンダー２７の押圧力の方向Ａと、複数のエアシリンダー２８の押圧力の方向Ｂとは、逆方向で、基板１４を押圧する複数のばねシリンダー２７の押圧力と、基板１４を押圧する複数のエアシリンダー２８の押圧力とは釣り合っている。

【0019】

図２は、ばねシリンダー２７を示す断面図である。
ばねシリンダー２７は、シリンダー３１、ガイドロッド３２、可動シャフト３３、圧縮コイルばね３４を備える。
シリンダー３１は、有底筒状のシリンダー本体３６と、シリンダー本体３６の一端に形成された開口３６ａを塞ぐキャップ３７とから構成される。
シリンダー本体３６は、周壁３６ｂの一端に一体に底壁３６ｃが形成され、周壁３６ｂの内周面３６ｄに、底壁３６ｃ側に形成された小径穴３６ｅと、小径穴３６ｅに隣接する大径穴３６ｆとが形成されている。

【0020】

周壁３６ｂの小径穴３６ｅと大径穴３６ｆとの間には段部３６ｇが形成されている。大径穴３６ｆの開口３６ａ側の端部にはめねじ３６ｈが形成されている。
キャップ３７は、シリンダー本体３６のめねじ３６ｈにねじ結合される筒状のねじ部３７ａと、ねじ部３７ａの端部に一体に設けられるとともにシリンダー本体３６の開口３６ａを覆う蓋部３７ｂとから構成される。
ねじ部３７ａの外周面には、シリンダー本体３６のめねじ３６ｈにねじ結合されるおねじ３７ｃが形成されている。蓋部３７ｂには、可動シャフト３３が通されるシャフト挿通穴３７ｄが開けられ、シャフト挿通穴３７ｄの内周面には、通気のための複数の通気溝３７ｅが形成されている。

【0021】

ガイドロッド３２は、一端がシリンダー本体３６の底壁３６ｃに固定され、他端がシリンダー本体３６の開口３６ａまで真直に延びている。
可動シャフト３３は、シリンダー本体３６の大径穴３６ｆ内に軸方向移動可能に挿入されるとともにガイドロッド３２に案内され、大径穴３６ｆに嵌合する大径部３３ａと、大径部３３ａからばねシリンダー２７の外部まで延びる小径部３３ｂとから構成される。
大径部３３ａの外周面には通気のための複数の通気溝３３ｃが形成されている。可動シャフト３３には、大径部３３ａ及び小径部３３ｂを貫通する貫通穴３３ｄが形成され、貫通穴３３ｄがガイドロッド３２に摺動可能に嵌合している。

【0022】

上記したキャップ３７の複数の通気溝３７ｅは、シリンダー３１に対して可動シャフト３３を移動させる際に、大径穴３６ｆ内とばねシリンダー２７の外部との空気の流通を可能にする。
また、可動シャフト３３の複数の通気溝３３ｃは、シリンダー３１に対して可動シャフト３３を移動させる際に、シリンダー３１内における可動シャフト３３の大径部３３ａの両側の空間で空気の流通を可能にする。
圧縮コイルばね３４は、所定のばね定数を有し、変位に比例した押圧力（荷重）を発生させて、可動シャフト３３をシリンダー３１から外部に突出させる方向に付勢する。
上記ばね定数は、エアシリンダー２８（図１参照）の押圧力と釣り合う押圧力が発生するように設定される。

【0023】

シリンダー本体３６の段部３６ｇと、キャップ３７のねじ部３７ａの端部３７ｆとは、大径部３３ａの移動、即ち可動シャフト３３の移動を規制するストッパー部３８を形成している。即ち、可動シャフト３３は、ストッパー部３８によりばねシリンダー２７の軸線２７ａが延びる方向での移動が規制される。
なお、上記ばねシリンダー２７では、圧縮コイルばね３４をガイドするガイドロッド３２を設けたが、これに限らず、ガイドロッド３２を設けなくても良い。この場合、圧縮コイルばね３４をシリンダー３１の内周面３６ｄ（小径穴３６ｅ）でガイドしても良い。

【0024】

図３は、エアシリンダー２８を示す断面図である。
エアシリンダー２８は、シリンダー４１と、シリンダー４１内に移動可能に挿入された可動シャフト４２とを備える。
シリンダー４１は、有底筒状のシリンダー本体４４と、シリンダー本体４４の一端部に設けられた開口４４ａを塞ぐキャップ４５とを備える。
シリンダー本体４４は、周壁４４ｂと、周壁４４ｂの端部に一体に設けられた底壁４４ｃとから構成される。周壁４４ｂの底壁４４ｃ側の端部には、周壁４４ｂの内外に貫通する通気穴４４ｄが開けられ、通気穴４４ｄがボルト４６で塞がれている。
周壁４４ｂの外周面に形成された平坦面４４ｅとボルト４６の頭部４６ａとの間には、ドーナツ状のシール部材４７と、シール部材４７を押えるワッシャ４８とが挟持されている。

【0025】

周壁４４ｂの内周面の開口４４ａ側の端部にはめねじ４４ｆが形成されている。
キャップ４５は、シリンダー本体４４のめねじ４４ｆにねじ結合されるおねじ４５ａが形成されたねじ部４５ｂと、ねじ部４５ｂの端部にシリンダー本体４４の開口４４ａを覆うように形成された蓋部４５ｃとから構成される。蓋部４５ｃは、可動シャフト４２が嵌合する貫通穴４５ｄを備え、貫通穴４５ｄの内周面に複数の通気溝４５ｅが形成されている。複数の通気溝４５ｅは、シリンダー４１に対して可動シャフト４２が移動する際に、空気が、シリンダー４１内とシリンダー４１外との間で流通する部分である。

【0026】

可動シャフト４２は、シリンダー本体４４の周壁４４ｂの内周面に軸方向移動可能に嵌合する大径部４２ａと、大径部４２ａからエアシリンダー２８の外部まで延びる小径部４２ｂとから構成される。
大径部４２ａは、外周面に環状溝４２ｃが形成され、環状溝４２ｃに、シリンダー本体４４の周壁４４ｂと大径部４２ａとの間をシールするＯリング５１が嵌められている。
シリンダー本体４４の周壁４４ｂ及び底壁４４ｃと、可動シャフト４２の大径部４２ａとは、空気室５３を形成している。

【0027】

空気室５３内の空気は、可動シャフト４２によって圧縮されることで押圧力が発生する。また、空気室５３内の空気は、温度変化により膨張・収縮し、このときの空気室５３内の圧力変化によって、可動シャフト４２が、軸線２８ａに沿って移動する。
ここで、空気室５３を形成する部分の寸法、即ち周壁４４ｂの内径をＤ、底壁４４ｃから可動シャフト４２（詳しくは、大径部４２ａ）までの軸線２８ａに沿う長さをＬ２とする。なお、距離Ｌ２は、常温（例えば、２０°Ｃ）での距離である。
上記したシリンダー本体４４に可動シャフト４２を組付けるとき、又は空気室５３内の容積を調整するときには、ボルト４６を弛めて、空気室５３とエアシリンダー２８の外部との間で空気を流通可能とする。また、組付や調整が終了した後は、ボルト４６を締め込んで通気穴４４ｄを閉じる。

【0028】

以上に述べた撮像装置１０の作用を次に説明する。
図４は、撮像装置１０の作用を説明する作用図である。
図４（Ａ）は撮像装置１０が置かれている環境の温度が常温の場合の状態を示す図、図４（Ｂ）は環境の温度の常温からの上昇に伴ってカメラケース１１のみが膨張した状態を示す図、図４（Ｃ）は環境の温度の常温からの上昇に伴ってカメラケース１１と共にエアシリンダー２８が伸長した状態を示す図である。
図４（Ａ）に示すように、環境の温度が常温（絶対温度Ｔ（以下、同じ））では、ばねシリンダー２７の押圧力Ｆ１とエアシリンダー２８の押圧力Ｆ２とが釣り合い（Ｆ１＝Ｆ２）、レンズ２５と撮像素子１３との距離はｆとなっている。ここで、フロントケース２１の背面２１ｄからリアケース２２の前面２２ｄまでの距離Ｌ１を、カメラケース１１の長さＬ１とする。

【0029】

図４（Ｂ），（Ｃ）では、環境の温度がΔｔだけ上昇して温度がＴ＋Δｔになったときの状態を示している。このように温度が上昇すると、本来ならば、図４（Ａ）の状態からカメラケース１１が膨張すると同時に、エアシリンダー２８の空気室５３（図３参照）内の空気が膨張してエアシリンダー２８が伸長する。ここでは、撮像装置１０の作用の理解を容易にするために、便宜上、第１段階としてカメラケース１１が膨張し、第２段階としてエアシリンダー２８が伸長する、という説明を行う。

【0030】

図４（Ｂ）において、第１段階として、カメラケース１１のみがαだけ膨張してカメラケースの長さがＬ１＋αになったとする。
この結果、レンズ２５と撮像素子１３との距離は、ｆ（図４（Ａ）参照）から（ｆ＋β）になり、ばねシリンダー２７の押圧力は、Ｆ１（図４（Ａ）参照）からＦ３に減少し、エアシリンダー２８の押圧力は、Ｆ２（図４（Ａ）参照）からＦ４に減少する。

【0031】

図４（Ｃ）において、第２段階として、図４（Ｂ）の状態から、レンズ２５、撮像素子１３間の距離（ｆ＋β）が、エアシリンダー２８の空気室５３（図３参照）の膨張によるエアシリンダー２８の押圧力の増加によって、距離ｆになったとする。
この結果、ばねシリンダー２７の取付長が、図４（Ａ）のときと同じになり、ばねシリンダー２７の押圧力はＦ１となる。
一方、エアシリンダー２８は、カメラケース１１の膨張量αと同じαだけ伸長する。
このときの状態を、以下、数１〜数４の数式を用いて説明する。

【0032】

Ｐをエアシリンダー２８の空気室５３内の圧力、Ｖを絶対温度Ｔにおける空気室５３の体積、Ｒを定数とすると、圧力Ｐ、体積Ｖ、絶対温度Ｔ及び定数Ｒの関係は、以下（１）式のようになる。
ＰＶ＝ＲＴ・・・（１）
また、エアシリンダー２８の空気室５３の断面積をＡ、エアシリンダー２８の押圧力をＦ２とすると、押圧力Ｆ２、圧力Ｐ及び断面積Ａの関係は、以下（２）式のようになる。
Ｆ２＝ＰＡ・・・（２）
上記（１）式及び（２）式から、常温（Ｔ）では、数１の（３）式が導かれ、また、Δｖを絶対温度（Ｔ＋Δｔ）における空気室５３の体積増加量とすると、高温（Ｔ＋Δｔ）では、数１の（４）式が導かれる。

【0033】

【数1】

【0034】

常温と高温とでは、押圧力Ｆ２は等しいから、上記（３）式及び（４）式より、数２の各式が導かれ、最終的に（５）式が求められる。

【0035】

【数2】

【0036】

ここで、図３に示した内径Ｄ及び長さＬ２から、数３の各式が導かれる。

【0037】

【数3】

【0038】

これらの数３の各式を上記（５）式に代入することで、数４の各式が求められる。

【0039】

【数4】

【0040】

上記（６）式から、常温（Ｔ）にて押圧力Ｆ１を発生させるばねシリンダー２７を設定したときに、エアシリンダー２８でレンズ２５と撮像素子１３との距離ｆを一定にするには、エアシリンダー２８に関して、常温（Ｔ）にて押圧力Ｆ２（＝Ｆ１）を発生させるとともに、空気室５３の長さＬ２を、Ｔ／Δｔ＊αにすれば良い。
なお、環境の温度が常温（Ｔ）からΔｔだけ下降して低温（Ｔ−Δｔ）になったときにも、空気室５３の長さＬ２が上記したのと同じように求められる。

【0041】

図５は、撮像装置１０の使用温度範囲でのレンズ２５、撮像素子１３間の距離ｆの変化量を示すグラフである。縦軸は距離ｆの変化量（変化量０（ゼロ）より上側は増加、下側は減少）、横軸は使用温度（単位はＫ）を表している。
図６は、撮像装置１０の使用温度範囲での解像度低下割合を示すグラフである。縦軸は常温（Ｔ）で撮像された画像の解像度を１００％とした場合の各温度で撮像された画像の解像度低下割合（単位は％）、横軸は使用温度（単位はＫ）を表している。なお、解像度低下割合は、一般に行われている方法により求められたものである。
図５及び図６において、実線は本実施形態の実施例、破線は比較例を示している。比較例の撮像装置は、本実施形態の実施例の撮像装置１０に対して、基板がカメラケースに直に取付けられている。

【0042】

図５に示すように、比較例では、常温（Ｔ）より高い温度では、カメラケースの膨張に伴って距離ｆが大きく増加し、常温（Ｔ）より低い温度では、カメラケースの収縮に伴って距離ｆが大きく減少する。距離ｆの変化量は、使用温度範囲の最低温度ＴＬでは−ｆ１、使用温度範囲の最高温度ＴＨではｆ４となる。
実施例では、環境の温度変化に応じてエアシリンダー２８（図３参照）が膨張・収縮することで、常温（Ｔ）より高い温度での距離ｆの増加及び常温（Ｔ）より低い温度での距離ｆの減少が小さく抑えられる。この結果、使用温度範囲の最低温度ＴＬでの変化量−ｆ２は上記変化量−ｆ１に対して絶対値が小さくなり、使用温度範囲の最高温度ＴＨでの変化量ｆ３は、上記変化量ｆ４より小さくなる。

【0043】

比較例では、図５において、常温（Ｔ）からの温度上昇、あるいは常温（Ｔ）からの温度下降に伴い、距離ｆが大きく変化する。このため、図６において、常温（Ｔ）から最高温度ＴＨ及び最低温度ＴＬまでは、距離ｆが大きく低下し、最高温度ＴＨ及び最低温度ＴＬでは、解像度はｒ１％となる。
実施例では、図５において、環境の温度変化に対して距離ｆの変化が抑えられる。このため、図６において、常温（Ｔ）から最高温度ＴＨ及び最低温度ＴＬまでは、解像度低下が抑えられ、最高温度ＴＨ及び最低温度ＴＬでの解像度低下割合ｒ２％は、上記ｒ１％よりも大幅に小さくなっている。
即ち、実施例では、最低温度ＴＬから最高温度ＴＨまでの使用温度範囲では、良好な解像度を得ることができる。

【0044】

以上の図１に示したように、撮像装置１０は、レンズ部としてのレンズアッシー１２、撮像素子１３、基板１４、第一の押圧部材としての複数のばねシリンダー２７、第二の押圧部材としての複数のエアシリンダー２８を備える。
レンズアッシー１２は、カメラケース１１に固定されている。基板１４は、レンズアッシー１２（詳しくは、レンズ２５）で集光された像を電気信号に変換する撮像素子１３を搭載するとともにカメラケース１１の内部を撮像素子１３の受光面１３ａに対して垂直に移動可能である。

【0045】

複数のばねシリンダー２７は、撮像素子１３が搭載される基板１４の搭載面としての前面１４ａを押圧する。複数のエアシリンダー２８は、基板１４の前面１４ａの裏面としての背面１４ｂを押圧するとともに温度変化に応じて押圧力が変化する。
基板１４は、複数のばねシリンダー２７と複数のエアシリンダー２８とのそれぞれの押圧力Ｆ１，Ｆ２が釣り合う位置で支持される。

【0046】

この構成によれば、温度変化により複数のエアシリンダー２８の押圧力を変化させて、カメラケース１１の膨張・収縮に伴うレンズアッシー１２（詳しくは、レンズ２５）、撮像素子１３間の距離ｆの変化を補正できる。これにより、撮影される画像の劣化を抑制でき、より鮮明な画像を得ることができる。
また、撮像装置１０では、撮像素子１３が直に基板１４に搭載されているため、レンズ２５、撮像素子１３間の距離ｆを精度良く設定でき、また、基板１４に対する撮像素子１３の受光面１３ａの温度変化による変位が非常に小さい。また、基板１４に対して撮像素子１３の受光面１３ａが傾きにくい。従って、このことからも、撮影される画像の劣化が抑えられ、より鮮明な画像を得ることが可能になる。

【0047】

また、第一の押圧部材は、ばねシリンダー２７からなるので、エアシリンダー２８の押圧力を一定のばね定数を有するばねとしての圧縮コイルばね３４で受けることができ、レンズ２５、撮像素子１３間の距離ｆの変化を精度良く補正できる。
また、第二の押圧部材は、エアシリンダー２８からなるので、空気圧の温度変化を利用して押圧力を変更できる簡単な構造であるため、撮像装置１０のコストを抑えることができる。

【0048】

また、図２に示したように、ばねシリンダー２７は、押圧量を制限するストッパー部３８を備え、ストッパー部３８によって基板１４の移動範囲を制限する。これにより、レンズ２５、撮像素子１３間の距離ｆが大きく変化するのを抑制でき、撮影される画像の劣化（解像度低下）を抑制できる。

【0049】

また、図１及び図４に示したように、撮像装置１０の基板支持方法では、カメラケース１１にレンズアッシー１２が固定され、レンズアッシー１２（詳しくは、レンズ２５）で集光された像を電気信号に変換する撮像素子１３を搭載するとともにカメラケース１１の内部を撮像素子１３の受光面１３ａに対して垂直に移動可能な基板１４を支持する。
また、撮像素子１３が搭載される基板１４の前面１４ａを複数のばねシリンダー２７で押圧し、基板１４の背面１４ｂを温度変化に応じて押圧力が変化する複数のエアシリンダー２８で押圧する。そして、複数のばねシリンダー２７と複数のエアシリンダー２８とのそれぞれの押圧力Ｆ１，Ｆ２が釣り合う位置で基板１４を支持する。

【0050】

上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の主旨を逸脱しない範囲で任意に変形及び応用が可能である。
例えば、上記実施形態において、図１に示したように、基板支持機構１６を、複数のばねシリンダー２７と複数のエアシリンダー２８とで構成したが、これに限らない。例えば、ばねシリンダー２７に変えて他の弾性部材、エアシリンダー２８に変えて、温度によって押圧力が変化するワックスや形状記憶部材（形状記憶合金等）で構成しても良い。

【0051】

また、図１に示したように、ばねシリンダー２７とエアシリンダー２８とのそれぞれの軸線２７ａ，２８ａを一致させ、可動シャフト３３の先端と可動シャフト４２の先端とを対向させるようにしたが、これに限らない。例えば、軸線２７ａ，２８ａを軸線２７ａ，２８ａに対して直交する方向にオフセットさせて、可動シャフト３３の先端と可動シャフト４２の先端とを軸線２７ａ，２８ａに対して直交する方向にずらしても良い。この場合、可動シャフト３３，４２のそれぞれ先端部を基板１４にボルトやビス等の締結部材で固定しても良い。

【符号の説明】

【0052】

１０ 撮像装置
１１ カメラケース
１２ レンズアッシー（レンズ部）
１３ 撮像素子
１４ 基板
２７ ばねシリンダー（第一の押圧部材）
２８ エアシリンダー（第二の押圧部材）
３８ ストッパー部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】