摄象机中的摄象元件安装构件 本发明涉及摄象机中用的摄象元件安装构件,所述摄象元件是CCD(Charge Coupled Device)等可进行光电变换的半导体摄象元件。
近年来,由光学透镜和摄象元件组合而构成的视频摄象机已经迅速发展起来。
图1为表示原有的视频摄象机中的摄象元件安装构件的分解斜视图。这种摄象元件的安装构件由安装光学透镜框体用的底座101、安装摄象元件102用地基板103以及通过螺纹将基板103连接在底座处用的四个螺钉104~107。
在底座101处形成有摄象元件102插入用的开口部108。在与底座101上的开口部108相连通的基板103的相反侧处,设置有其外侧形成有螺纹槽的透镜框体安装部109。在底座101上的基板103的四个角部突起设置有与基板接触用的基板接受部110~113。在基板接受部110~113处还分别形成有螺钉104~107连接用的螺钉孔114~117。
在基板103上与螺钉孔114~117相对的位置处还贯穿设置有孔118~121。
图2为表示安装了摄象元件102时的安装构件中的、沿如图1所示的透镜光轴C-C’的垂直面剖开了的剖面图。
下面参考图1和图2说明摄象元件102的安装方法。摄象元件102由组合体201收装保护着。按使基板103的中心与摄象元件102的中心相对准的方式,将摄象元件102上的销钉202、203等等焊接在基板103处。也可以不采用焊锡204、205焊接的方式,而是用将销钉202、203等等嵌插在与基板103相固接的插口上来固定住摄象元件102。然后将螺钉104~107通过基板103上的孔118~121分别插入至底座101上的螺钉孔114~117,在将底座101点焊在基板103上的状态下,将安装有透镜的底座101安装在光学透镜框体上,并且使摄象元件102与测定器相连接,进而一边对检测图样等等实施摄影,一边观察透镜光轴C-C’与摄象元件102的中心相对准的位置,并在该位置处拧紧螺钉,将底座101安装在基板103上。
然而对于这种摄象元件102中的安装构件,首先就难以将基板103的中心焊接连接在摄象元件102上。其次在将基板103通过螺钉104~107点接在底座101的状态下,一边对检测图样等等实施摄影,一边将摄象元件102的中心调整至与透镜光轴C-C’相对准的位置的操作需要比较长的时间,而且需要熟练的组装业人员,作业相当麻烦。再次,还需要有进行这种光轴调整所需的设备。
对于这种摄象元件102的安装构件,为了减轻由摄象元件102和基板103产生的辐射泄露至外部所造成的问题,还需要安装金属制的盖体。
针对上述问题,本发明目的就是要提供一种不需要设置光轴调整的设备,而且可以方便实施光轴调整的摄象机用的摄象元件安装构件。
而且,本发明的另一个目的是要提供一种可以减轻辐射由外部侵入至摄象元件和基板处,并且可以减轻由摄象元件和基板产生的不需要的辐射的泄露的摄象元件安装构件。
上述的目的可以由下述的构成方式实现,即采用一种摄象机中用的摄象元件安装构件,它包括有以下部分:在主表面处配置有摄象元件光接收面的、侧面(side surface)形成为具有预定角度的两个基准面的、前述摄象元件光接收面的中心用由前述的两个基准面起的偏置量给予预先定义的摄象元件组合体;具有透镜接受部和设置在透镜接受部处的向透镜的背后打开的开口的、并且使前述开口的开口边缘具有可以使前述摄象元件组合体游动嵌入的足够的尺寸的、在前述开口边缘处形成有与前述摄象元件组合体的两个基准面所成的角度相等的角度的两个接触面的底座,并且按由两个接触面至透镜光轴的偏置量与前述摄象元件光接收面的偏置量为相同的值的方式,预先选择底座上的两个接触面的形成位置;在摄象元件组合体的主表面通过底座上的开口处于与透镜相啮合并且使两个基准面和接触面的位置相吻合的状态下将摄象元件组合体安装固定在底座上用的、具有弹性作用组件的安装部件,安装部件上的弹性作用组件可以随着摄象元件组合体向底座上安装时的动作而发挥作用,进而按照使前述摄象元件组合体的两个基准面与底座上的开口处的两个接触面相密接的方式,使摄象元件组合体向与透镜光轴相交叉的方向施加移动用的弹性作用。
如果采用这种结构构成,当前述摄象元件组合体的基准面与前述底座的接触面相密接时,前述摄象元件的光接受面的中心将与透镜光轴相对准,所以不再需要设置透镜光轴调整用的设备,而且完全不再需要进行透镜光轴调整的作业。
在这儿,在摄象元件组合体的背后侧还可以设置有处理由摄象元件接收到的光信号用的回路基板,并且可以通过连接部件将这些回路基板连接为一体;底座还可以具有台阶部,以将前述回路基板的一部分设置在其上;安装部件上的弹性作用组件可以为在将摄象元件组合体安装至底座上时,直接在前述回路基板的侧部边缘处产生挤压作用的弹性部件。
如果采用这种结构构成,游动嵌入至前述开口处的摄象元件组合体可以可靠地移动,并且可以使基准面与接触面紧密相接。
在这儿,前述安装部件还可以具有在将摄象元件组合体安装至底座上的状态下,由后背侧挤压住回路基板的台阶部的挤压部件。
如果采用这种结构构成,便可以将回路基板安装在底座上。
在这儿,前述弹性部件可以由第一弹簧体和第二弹簧体构成,而且第一弹簧体沿使一个基准面和一个接触面相密接的方向挤压着回路基板,第二弹簧体沿使另一个基准面和另一个接触面相密接的方向挤压着回路基板。
如果采用这种结构构成,可以使与两个基准面相对应的两个接触面紧密相接。
在这儿,在前述安装部件上还可以设置有连接部;在前述底座处还可以设置有通过安装部件沿透镜光轴方向的移动而与前述连接部相连接的被连接部。
如果采用这种结构构成,便可以将回路基板夹持固定在底座和安装部件之间。
在这儿,前述摄象元件可以由诸如CCD等区域监测器构成,而且摄象元件组合体在区域监测器的外侧周部和背面还可以由不锈钢材料或树脂材料盖覆着。
如果采用这种结构构成,便可以不再需要对由CCD等构成的摄象元件进行光轴调整。
上述的另一目的可以由下述的构成方式实现,即采用一种前述的安装部件为完全盖覆着摄象元件组合体的外侧周部和背面处的壳体结构体,它由背面板和由前述背面板的外侧边缘处直立设置的侧面板构成,背面板和侧面板均可以由具有电磁屏蔽性的材料制成,底座也可以由具有电磁屏蔽性的材料制成。
如果采用这种结构构成,可以防止外部的不需要的辐射侵入至摄象元件。
在这儿,在前述安装部件的侧面板上还可以设置有连接部;在前述底座的相对应位置处还可以设置通过安装部件沿透镜光轴方向的移动而与前述连接部相连接的被连接部。
在这儿,在底座处还可以设置有沿透镜光轴方向贯穿通过侧面板前端的贯穿孔;而且前述连接部可以为形成在侧面板上的连接孔;前述被连接部可以为设置在前述贯穿孔内的连接凸起体。
如果采用这种结构构成,可以利用安装部件和底座将摄象元件组合体包装固定起来。
在这儿,在摄象元件组合体的背后侧还可以设置有处理由摄象元件接收到的光信号用的回路基板,并且可以通过连接部件将这些回路基板连接为一体;底座可以具有台阶部,以将前述回路基板的一部分设置在其上;前述的弹性作用组件可以为设置在安装部件的侧面板内面处的弹性部件,它可以在将摄象元件组合体安装至底座上时向前述回路基板的侧部边缘产生挤压作用。
如果采用这种结构构成,便可以减轻由回路基板产生的不需要的辐射向外部的泄露。
在这儿,第一、第二弹簧体可以分别为板簧,用于当安装部件的侧面板向底座上的贯穿孔处接近时,可以沿与透镜光轴相交叉的方向增大对回路基板的挤压力。
如果采用这种结构构成,便可以在将摄象元件组合体安装在底座上时,使基准面与接触面完全密接。
在这儿,在底座处还可以直立设置有将安装部件上的侧面板引导至贯穿孔用的导向板;而且导向板可以设置在比贯穿孔更靠近外侧的位置处。
如果采用这种结构构成,便可以将安装部件方便的安装在底座处。
而且,上述的目的还可以由下述的构成方式实现,即采用一种摄象机中用的摄象元件安装构件,它包括有以下部分:在主表面处配置有摄象元件光接收面的、侧面(side surface)形成为具有预定角度的两个基准面的、并且使前述摄象元件光接收面的中心用由前述两个基准面起的偏置量给予预先定义的摄象元件组合体;具有透镜接受部和设置在透镜接受部处的向透镜的背后打开的开口的、使前述开口的开口边缘具有可以使前述摄象元件组合体游动嵌入的足够的尺寸的、而且在前述开口边缘处还形成有与前述摄象元件组合体的两个基准面所成的角度相等的角度的两个接触面的底座,而且按在两个基准面与前述两个接触面相接触的状态下使透镜光轴与摄象元件的中心相对准的方式,形成该底座在由透镜光轴起为预定的相关位置处的两个接触面;在摄象元件组合体的主表面通过底座上的开口处于与透镜相啮合并且使两个基准面和接触面的位置相吻合的状态下将摄象元件组合体安装固定在底座上用的、并且具有弹性作用组件的安装部件,安装部件上的弹性作用组件可以随着摄象元件组合体向底座上安装时的动作而发挥作用,进而按照使前述摄象元件组合体的两个基准面与底座上的开口处的两个接触面相密接的方式,使摄象元件组合体向与透镜光轴相交叉的方向施加移动用的弹性作用。
如果采用这种结构构成,便不再需要设置透镜光轴调整用的设备,而且完全不再需要进行透镜光轴调整用的作业。
在这儿,前述的两个接触面可以为彼此分立的面。
在这儿,前述的两个接触面可以形成为与相应的基准面至少为两点接触的皱纹板形。
采用这种结构构成,可以使摄象元件的光接收面的中心与透镜光轴相对准。
图1为表示原有的摄象元件安装构件的分解斜视图。
图2为表示沿如图1所示的原有的安装构件中的透镜光轴C-C’的垂直面剖开了的剖面图。
图3为表示采用了本发明的摄象元件安装构件的视频摄象机的外观图。
图4为表示如图3所示的视频摄象机的分解斜视图。
图5为表示根据本发明构造的摄象元件安装构件的一个实施例的分解斜视图。
图6为表示沿如图5所示的上述实施例中的摄象元件安装构件中的透镜光轴C-C’的垂直面剖开了的剖面图。
图7为表示由底座侧观察上述实施例的摄象元件组合体时的平面图。
图8为表示由基板侧观察上述实施例的底座时的平面图。
图9为说明在上述实施例中安装基板时的状态的示意性说明图。
图10为说明作为上述实施例的摄象元件组合体上的基准面与开口部的接触面相接触时的状态的示意性说明图。
下面依据实施例对根据本发明构造的摄象机中的摄象元件安装构件进行说明。
首先对采用了根据本发明构造的摄象元件安装构件的视频摄象机进行简要说明。图3为视频摄象机的外观图。视频摄象机被收装在壳体901中,并且使透镜壳体902和透镜903露出在外面。在壳体901处还设置有麦克风904,并通过连接线905与外部相连接。
这种视频摄象机的分解斜视图如图4所示。视频摄象机上的摄象元件安装构件300和透镜壳体902通过小螺钉1003固定收装在前侧壳体1001和后侧壳体1002之中,其中的摄象元件安装构件300是通过安装部件350将基板310安装在底座320上的,而在透镜壳体902上还安装有透镜903。对摄象元件301等等的电力供给和由摄象元件301等等给出的输出信号均通过连接线905与外部实施输入输出连接。由前侧壳体1001和后侧壳体1002构成的壳体901安装在球形万向接头1007上,而球形万向接头1007又安装在由壳体底台1004和壳体底板1005夹持着的安装部件1006上。这样便使得壳体901可以通过壳体底台1004上的切口1008而前后移动。
图5为表示根据本发明构造的摄象机用的摄象元件安装构件的一个实施例的分解斜视图。图6为表示沿如图5所示的摄象元件安装构件中的透镜光轴C-C’而垂直剖开时的剖面图。
这种摄象元件安装构件由摄象元件301,与摄象元件301安装成一体的基板310,由插入摄象元件301的开口边缘321而构成的、安装在透镜壳体902处的底座320,以及将基板310安装在底座320上的安装部件350构成。
图7为由如图6所示的底座320上的开口边缘321侧观察摄象元件301时的平面图。
摄象元件301可以由诸如CCD等等的半导体元件构成。摄象元件301与保护摄象元件301用的陶瓷材料或树脂材料等等构成的组合体部件形成为一体,构成为摄象元件组合体302。由摄象元件组合体302向基板310侧伸延的销钉303、304等等由焊锡材料305、306焊接在基板310上,从而使摄象元件组合体302与基板310固接为一体。
在本实施例中,是用焊接方式将摄象元件组合体302直接固接在基板310上的,但也可以采用将销钉303、304插入在安装在基板310上的插孔中的方式实施固定。
正如图7所示,在与摄象元件组合体302相邻接的左侧面和上侧面处分别形成有X方向基准面502和Y方向基准面503,并且按照使摄象元件301的中心501位于由X方向基准面502向右侧(X方向)的距离为Xo、由Y方向基准面503向下方(Y方向)的距离为Yo的位置处的方式,预先将摄象元件301组装在组合体部件内。
如举例来说,这种摄象元件组合体302的外形尺寸可以为10×10毫米,允许误差为+0.2毫米。
图8为由基板310侧观察底座320时的平面图(下面将这一方向称为摄象机的后方,并且将朝向这一方向的面称为背面,将朝向摄象机前方的面称为前面)。
底座320的结构构成为在平板状的底座主体322的前面侧突起设置有透镜接收部331,在背面侧的四个角部设置有基板接收台323、324、325、326,在除了四个角部之外的各个边缘处还突起设置有导向板327、328、329、330。
而且在底座主体322的中央部还形成有具有开口边缘321的开口,在比导向板327、328、329、330更靠近中央的部位处形成有导向孔332、333、334、335。在各个导向孔332~335内还设置有连接凸起体336.、337、338、339。
开口边缘321形成在与所安装的透镜903的光轴C-C’相垂直的面内,固定在基板310上的摄象元件组合体302以可以滑动的方式嵌入在其中。开口边缘321上的与开口边缘321的一个角部处相邻接的X方向接触面601和Y方向接触面602,以与摄象元件组合体302的X方向基准面502和Y方向基准面503相对的方式形成。
在图8中,透镜接收部331的中心轴603、即透镜的光轴C-C’位于由开口边缘321右侧面处的X方向接触面601起沿与Y方向接触面602相平行的方向向左侧偏移的距离为Xo、由上侧面处的Y方向接触面602起沿与X方向接触面601相平行的方向向下方偏移的距离为Yo的位置处,而且X方向接触面601和Y方向接触面602是通过精密加工而形成的。
开口边缘321的尺寸可以根据所插入的摄象元件组合体302的外形尺寸的不同而有所不同,比如说当外形尺寸为10×10mm时,它可以为10.6×10.6mm。
导向板327、328、329、330的自由端形成为在平板322的外侧呈前端变细的形状。
在透镜接收部331的外侧周部处还形成有螺旋安装透镜壳体902用的凸起螺纹槽340。
这种底座320可以采用具有电磁屏蔽性能的、诸如铝材等等材料。而且底座320可以采用压铸制造方式成型。
安装部件350由比基板310的尺寸略小一些的大型背侧板351、由该背侧板351的各个边缘处直立设置的插入板356、357、358、359、盖覆板360、361、362、363、364、365、366、367以及基板固定板簧368、369、370、371构成。
在插入板356~359处还形成有与底座侧的导向孔内的连接凸起体336~339相结合用的连接孔352、353、354、355。
盖覆板360~367位于插入板356~359两侧的位置处,从而使在底座320上安装有摄象元件组合体时,可以具有更好的防止电磁辐射由基板漏出至外部的功能。
基板固定板簧368~371在将摄象元件组合体302组合在底座320上的状态时,可以将基板接收台323~326弹性地挤压固定在基板310处。在盖覆板362、363处还切开形成有组合体挤压板簧372、373,在将摄象元件组合体302组装至底座320上时,组合体挤压板簧372、373可以沿箭头308所示的方向向与基板310的侧面311相接触的基板310处施加作用力。类似地,在盖覆板364、365处还切开形成有组合体挤压板簧374、375,后者用于沿箭头307所示的方向向与基板310的侧面312相接触的基板310处施加作用力。
通过将这一基板310沿箭头308所示的方向挤压住的方式,可以使如图7所示的摄象元件组合体302上的Y方向基准面503与底座320上的Y方向接触面602相接触,而且通过将基板310沿箭头307所示的方向挤压住的方式,还可以类似的,使X方向上的基准面502与底座320上的X方向接触面601相接触。通过采用这种方式,可以使透镜接收部331上的中心轴603和摄象元件301上的中心501可靠地与透镜上的光轴C-C’相对准。
这一安装部件350可以采用具有电磁屏蔽性的材料,比如说由不锈钢板材构成。
在基板310的两面上还形成有电子回路,但在图面上并未示出。
下面参考图9、图10对这种摄象元件安装构件的组装方式进行说明。图9和图10示出了由透镜孔侧观察底座320上的透镜接收部331时的概括性平面图。
首先,将基板310设置在底座320的基板接收台323、324、325、326上的摄象元件301的一侧面。
随后将两个基准面502、503和两个接触面601、602相对的配置在彼此不偏置的位置处,在实际上,组装工人利用配置在基板310两侧面上的电子回路和连接接口的位置等等,可以方便的获知是否已经对准。
进而如图9所示,将摄象元件组合体302插入至开口边缘321内。这时摄象元件组合体302的中心501与透镜接收部331的中心轴603尚未对准。
然后由基板310的后方将安装部件350的插入板356、357、358、359沿着底座320的导向板327、328、329、330向内压入。通过这种方法,组合体挤压板簧374、375会将基板310沿箭头307所示的方向压住(参见图5),使摄象元件组合体302沿箭头701所示的方向移动,进而使X方向基准面502与底座320上的X方向接触面601相接触。与此同时,组合体挤压板簧372、373会将基板310沿箭头308所示的方向压住(参见图5),使摄象元件组合体302沿箭头702所示的方向移动,进而使Y方向基准面503与底座320上的Y方向接触面602相接触。这样便可以如图10所示,使摄象元件301上的中心501和透镜接收部331上的中心轴603在透镜光轴C-C’上完全对准。
因此不再需要象原有的实例所示的那样,进行将摄象元件102的中心与透镜光轴相对准的复杂的组装作业,进而可以大幅度的提高摄象元件安装作业的作业效率。
而且通过采用将安装部件350压入至底座320处的方式,基板固定板簧368、369、370、371将把基板310压接在底座320上的基板接收台323、324、325、326处,并沿着导向板327、328、329、330使插入板356、357、358、359插入至底座320上的导向孔332、333、334、335中,进而将底座320上的连接凸起体336、337、338、339连接在连接孔352、353、354、355上,这样便完成了对摄象元件安装构件的组装。
而且在本实施例中,底座320采用的是铝材,安装部件350采用的是不锈钢,但也可以采用其它的具有电磁屏蔽性(导电性)的材料。换句话说就是,底座320和安装部件350也可以采用其它的诸如铜和钢等等的金属材料,还可以采用导电性塑料材料。如果举例来说,导电性塑料材料可以为在ABS树脂和PC(聚碳酸脂)等等中混合入不锈钢纤维而构成的材料,或是混合入氧化亚铅须晶纤维而构成的材料。
在用ABS树脂和PC等等的工程塑料形成底座320和安装部件350之后,还可以通过电镀或蒸镀方式在其表面形成铜和镍等等的金属。
而且在本实施例中,X方向基准面502和Y方向基准面503形成为两个矩形的面,并将两个基准面按预定的角度相接,但是也可以将X方向接触面601和Y方向接触面602按相对应的预定角度相接而形成。
而且在本实施例中,X方向接触面601和Y方向接触面602是分别加工成平面的,但是也可以形成为与相对应基准面502、503至少为两点接触的皱纹板状。