JP2008252325A - テレビジョンカメラのフランジバック調整機構 - Google Patents

Abstract

【課題】モータによる遠隔制御が特別なモータ制御やリミッタの付与を要せずに得られるようにしたテレビジョンカメラのフランジバック調整装置を提供すること。また、モータ等を外し、手動に対応する機構を付加することにより、手動調整が成り立つフランジバック調整装置を提供すること。
【解決手段】ガイド軸部材９によりフランジ部材Ｆに対して垂直方向(図では左右方向)に移動可能に保持され、コイルスプリング１１によりフランジ部材Ｆ方向に弾力的に力が加えられている構造部材３’に設けた溝１４に嵌まり込み、且つ、フランジ部材Ｆから立ち上げた構造体１６に回転可能で差し込まれた偏芯軸１７の回転のより、構造部材３’がガイド棒部材９にそって上下に振幅移動できることによりフランジバックが自動または手動で調整できるようにしたもの。
【選択図】図８

Description

本発明は、テレビジョンカメラのレンズ取付け面から撮像素子の取付け面までの寸法であるフランジバックを調整する機構に関する。

例えばテレビジョンカメラなど、撮像素子を用いて画像信号を取り込むカメラでは、被写体像をレンズにより撮像素子面に結像させるようになっており、このため、レンズと撮像素子との距離は、レンズの仕様と撮像素子の結像面サイズにより決定付けられ、このときレンズとカメラの互換性を図るため、規格化されることが多い。そして、この規格には、例えばＣマウント、ＣＳマウント、バイオネットマウントなどが標準仕様の規格として従来から定められているが、ここで、この標準仕様は、カメラ本体のレンズの取付け面から撮像素子の取付け面までの距離、いわゆるフランジバックを規定するものであり、このとき撮像素子の取付け面の位置は、その光電変換面の位置を規定するものとして作られてられているのが通例である。

そして、カメラとレンズは、このフランジバックを基準にし、それを満たすものとして製作されるのであるが、このとき、製造技術の限界から、ある程度の誤差が残ってしまうのが避けられない。一方、カメラの性能からすれば誤差はないにこしたことはなく、このため、レンズにはバックフォーカス調整機構を設け、カメラではフランジバック調整機構を設ける場合があり、このときフランジバック調整機構については、従来からネジを用いた調整機構が提案されている(例えば特許文献１参照)。
特開平８−７９５９４号公報

上記従来技術は、フランジバック調整に遠隔操作を適用する点に配慮がされておらず、この場合、機構の複雑化に問題があった。

従来技術では、ネジの回転運動を光軸方向の直線運動に変換しているが、このときフランジバック調整には、距離を短くする場合と長くする場合があるので、直線移動は双方向に必要であり、このためには、ネジも双方向に回転させなければならない。例えばネジを左回転させたとき、フランジバックが小さなる方向に直線移動するように作成した場合、フランジバックを大きくするためには、ネジを右回転させなければならない。

ところで、このことは、手動で調整する場合には特に問題はない。しかし、監視カメラなどに適用したときには遠隔調整が求められる場合があり、この場合、モータ(電動機)による調整が簡便であるが、ここで、従来技術の場合、ネジによる直線移動範囲(ストローク)の終端部では、それ以上の同じ方向への移動禁止に対応したモータの制御や過負荷防止機能、リミッタの付与などが必要となり、従って、従来技術では、機構が複雑になってしまうのである。

本発明の目的は、モータによる遠隔制御が特別なモータ制御やリミッタの付与を要せずに得られるようにしたテレビジョンカメラのフランジバック調整装置を提供することにある。

また、遠隔制御を必要としないものについては、モータ等の遠隔制御に関する手段を外し、手動による調整を可能とする。

上記目的は、少なくとも撮像レンズと撮像素子を備えたテレビジョンカメラのフランジバック調整装置において、前記撮像レンズが取り付けられるフランジ部材と、当該フランジ部材に対して前記撮像レンズの光軸方向に移動可能に保持され前記撮像レンズの光軸方向に対して直交した溝を備えた構造部材と、前記構造部材に設けた溝に嵌まり込み光軸方向に偏芯量を持つ偏芯回転軸とを備え、前記偏芯回転軸を回転させることにより、光軸方向に偏芯量に応じて、前記構造部材に現れる直線移動によりフランジバックが調整されるようにして達成される。

本発明によれば、３６０度以上の連続した回転運動を一定の移動範囲内で往復する直線運動に変換する働きが得られるので、特別なモータの制御や電気的リミッタ、機械的リミッタが不要にでき、その分、テレビジョンカメラのフランジバック調整装置の構成が簡略化され、当該装置の小型化とローコスト化を得ることができる。

以下、本発明によるテレビジョンカメラのフランジバック調整装置について、図示のいくつかの実施の形態により詳細に説明する。まず、初めに本発明の第１の実施の形態として、本発明を色分解プリズムと３個の撮像素子を用いた、いわゆる３板式のカメラに適用した場合について、図１と図２、それに図３により説明すると、これらの図において、１が色分解プリズムで、２ａ、２ｂ、２ｃが撮像素子である。このとき、Ｆはカメラのフランジ部材で、このフランジ部材Ｆの外側の面(図１では裏になってい面)には、図示されていないが、撮像レンズが取付けられおり、従って、色分解プリズム１は、フランジ部材Ｆのカメラ内に向いた方の面に保持されていることになる。

ここで、図１は、フランジ部材Ｆのカメラ内部に向いた方の面を横方向からみた斜視図で、図２は、色分解プリズム１を光軸方向に動かす機構の一部を拡大して示した分解図、そして、図３は、図１のフランジ部材Ｆを横から見た一部断面図であり、ここで特に図１から明らかなように、色分解プリズム１には、１ａ、１ｂ、１ｃ(１ｃは図示省略)の３面の光学像射出面があり、これらの面に、上記した撮像レンズによる光学像が夫々、色分解されて結ばれるようになっている。そこで、これらの光学像射出面１ａ、１ｂ、１ｃの夫々に、そこに結ばれる光学像のフォーカスとレジストレーションが良く合うように、３枚の撮像素子２ａ、２ｂ、２ｃが精度良く取付けられることになる。

また、この色分解プリズム１の側面には構造部材３が取付けられている。そして、この構造部材３には、特に図３に良く表わされているように、色分解プリズム１の入射面に垂直になっている撮像レンズの光軸に平行な軸９の軸心Ｌに対して傾斜したカム面４が形成してあり、これに応じてフランジ部材Ｆには、偏芯回転円板５が軸５ｓにより回転可能に軸支されていて、この偏芯回転円板５の周辺の一方の端部が、これも図３に良く表わされているように、上記したカム面４に当接した状態になるように構成してある。そして、この偏芯回転円板５には、ウォームホイール６が同軸に取付けてあり、これにウォーム(ウォームギヤ)７が噛み合わされ、このウォーム７の軸７ｓには、モータ８の回転軸が結合されているが、ここで、このモータ８は、図示されていないが、フランジ部材Ｆに取付けられている。

次に、このときの色分解プリズム１の保持について、更に詳しく説明すると、この実施形態では、色分解プリズム１がフランジ部材Ｆに固定されるのではなく、フランジ部材Ｆに対して撮像レンズの光軸方向に移動可能に保持されるようになっていて、このため、フランジ部材Ｆには、３本のガイド棒部材９、１０ａ、１０ｂが、例えば植込みボルト方式により、取付面に垂直に固定され、これに構造部材３の孔が滑動可能な状態で係合され、色分解プリズム１がフランジ部材Ｆに保持されるようになっている。

そして、これら３本のガイド棒部材９、１０ａ、１０ｂの他端には連結板１２が取付けられる。そこで、この連結板１２には、中央のガイド棒部材９が貫通するための比較的大径の孔１３ａが形成してあり、これを中央にして、両側のガイド棒部材１０ａ、１０ｂの端面が当接する部分には、取付用のネジを通すための比較的小径の孔１３ｂ、１３ｃが形成してある。また、これに応じて、中央のガイド棒部材９の長さを、両端のガイド棒部材１０ａ、１０ｂの長さよりも長くしておくと共に、両端のガイド棒部材１０ａ、１０ｂの端面には、特に図２に良く表わされているように、雌ネジ孔１０ａｓ、１０ｂｓが設けてある。

そこで、構造部材３の孔に３本のガイド棒部材９、１０ａ、１０ｂを挿入させ、色分解プリズム１を３本のガイド棒部材９、１０ａ、１０ｂに保持させた後、中央のガイド棒部材９にコイルスプリング１１を挿入した上で連結板１２の孔１３ａに中央のガイド棒部材９が入り込むようにして、この連結板１２を両端のガイド棒部材１０ａ、１０ｂの端面に当接させ、それらの雌ネジ孔１０ａｓ、１０ｂｓに連結板１２の孔１３ｂ、１３ｃを合わせ、ビス(取付用のネジ)により連結板１２を両端のガイド棒部材１０ａ、１０ｂの端面に固定すると、色分解プリズム１がフランジ部材Ｆに対して撮像レンズの光軸方向に移動可能に保持されることになる。

このとき中央のガイド棒部材９にはコイルスプリング１１が設けてあり、これの弾力により、構造部材３がフランジ部材Ｆに当接する方向に弾力的に押されている状態にされているが、このとき、フランジ部材Ｆには偏芯回転円板５が設けてある。そこで、特に図３に良く表わされているように、偏芯回転円板５の周辺の一方の端部が構造部材３のカム面４に当接し、この位置で構造部材３が位置決めされ、この結果、色分解プリズム１の光軸方向の位置、すなわちフランジバックが偏芯回転円板５とカム面４により規制されてしまうようになる。

そこで、偏芯回転円板５を回動させると、構造部材３のカム面４に接している偏芯回転円板５の周辺位置が変わり、偏芯回転円板５の偏芯量“ａ”が変化し、この変化に対応して、色分解プリズム１には移動量“ｂ”の光軸方向での動きが生じ、ここで回転変位から直線変位への変換が与えられ、モータ８の回転制御によりフランジバック調整が得られることになる。しかも、このとき偏芯回転円板５の回動範囲が３６０度を越えて回転したとしても、その偏芯量は最大でも“ａ”の範囲内に収まったまま、その時々の偏芯回転円板５の回転位置で決るフランジバック位置に調整されることになる。

従って、この実施形態によれば、ウオームホイール６の３６０度以上の連続した回転運動を一定の移動範囲内で往復する直線運動に変換する働きが得られることになり、この結果、モータ８が連続回転したとしても、色分解プリズム１の直線移動範囲が移動量“ｂ”の範囲内で増加と減少を繰り返すだけで、移動量“ｂ”の範囲を越える虞は全く無く、よって、直線移動範囲の終端部で、それ以上の同じ方向への移動禁止に対応したモータ８の制御や過負荷防止機能、リミッタの付与などは全て不要で、そのままモータ８を制御しただけで、機器を破損させてしまう虞なく容易にフランジバックの遠隔調整に対応させることができる。

ところで、以上は、本発明を、いわゆる３板式のカメラに適用した場合について、第１の実施形態として説明したが、次に、本発明の他の実施形態について説明する。ここでまず、図４は、本発明の第２の実施形態で、これは、本発明を、色分解プリズムを使用しない、いわゆる単板式のテレビジョンカメラに適用した場合の一実施形態で、図において、２０が単板式の撮像素子であり、これに構造部材３が取付けてあるが、その他の構成は、図１〜図３で説明した第１の実施形態の場合と同じである。

従って、この第２の実施形態では、色分解プリズムは無く、図示してない撮像レンズのフォーカス位置に合わせて、そのまま撮像素子２０のフランジバックがモータ８により遠隔調整されることになる。すなわちモータ８を回転させると、偏芯回転円板５が回動され、構造部材３のカム面４に接している偏芯回転円板５の周辺位置が変わり、偏芯回転円板５の偏芯量“ａ”の変化に対応して、色分解プリズム１には移動量“ｂ”の光軸方向での動きが生じ、ここで回転変位から直線変位への変換が与えられ、モータ８の回転制御によりフランジバック調整が得られることになる。

そして、この場合も、偏芯回転円板５の偏芯量は最大でも“ａ”の範囲内で変化するだけであるから、モータ８が連続回転したとしても、撮像素子２０の直線移動範囲が移動量“ｂ”を越える虞は全く無く、よって、直線移動範囲の終端部で、それ以上の同じ方向への移動禁止に対応したモータ８の制御や過負荷防止機能、リミッタの付与などは全て不要で、そのままモータ８を制御しただけで、機器を破損させてしまう虞なく容易にフランジバックの遠隔調整に対応させることができる。

次に、図５は、偏芯回転円板５の駆動を手動で行うようにした場合の本発明の第３の実施形態で、ここで１５は円板状操作部材であり、その他の構成は、図１〜図３で説明した第１の実施形態と同じであるが、このとき、図５は、図１において、フランジ部材Ｆを上からみた図に相当するものであり、従って、この第３の実施形態では、既に説明した第１の実施形態におけるウォームホイール６とウォーム７が除かれ、これらに代えて円板状操作部材１５を偏芯回転円板５と同軸に設けたものに相当する。

この円板状操作部材１５は、人の指(指の腹)で偏芯回転円板５を回動操作するための部材で、このため、その周辺の一部がカメラ筐体の外に露出するようにして偏芯回転円板５の軸５ｓに同軸され、偏芯回転円板５に直結されている。このとき、円板状操作部材１５には、人の指による操作を容易にするため、その円周部に、例えばローレットなどと呼ばれている歯車状の刻みを備えている。そこで、この偏芯回転円板５のカメラ筐体から外に露出している部分に指を当てることにより、容易に円板状操作部材１５を回動移動させることができ、フランジバックを手動で調整することができる。

このとき、円板状操作部材１５を偏芯回転円板５に直結する代りに、歯車などの伝達機構を介して偏芯回転円板５に連結させるようにしてもよい。また、この実施形態では、円板状操作部材１５の一部がカメラ筐体から露出されているので、このままでは埃など異物が侵入する虞があり、且つ、不用意にフランジバックが狂ってしまう虞がある。そこで、カメラ筐体から円板状操作部材１５が露出している部分に着脱可能なカバーや、移動可能なカバーを設けておくようにしてもよい。

次に、図６と図７は、何れも偏芯回転円板５に代えて、傾斜面を有する回転カム円板５０を用いるようにした本発明の第４と第５の実施形態で、その他の構成は、図１〜図３で説明した第１の実施形態と同じである。ここで、図６の第４の実施形態は、構造部材３としてカム面４を有するものを使用した場合の本発明の一実施形態であり、図７の第５の実施形態は、構造部材３としてカム面４が無いものを使用した場合の本発明の一実施形態であるが、何れも回転カム円板５０は、その１回転当りの厚さ変化が移動量“ｂ”になるように作られており、従って、この実施形態によっても、フランジバックを遠隔調整するこ
とができる。

ところで、以上の説明では、一方向の回転方向で光軸方向に対し前後の往復動作が成り立つことを述べているが、フランジバック調整では、フォーカス位置近傍での微少量の往復動作をさせることが多い。これは、上記実施形態の場合、偏芯回転円板５や回転カム円板５０の回転を反転をさせることを意味するが、モータ８の駆動に正逆転制御機能を持たせることや円板状操作部材１５のみを逆転させることで成り立つ。
本発明の第６の実施形態を図８に示す。フランジＦに直交するように立てられた１本または複数の軸９、１０ａ、１０ｂに嵌めこまれた構造部材３’に設けられた溝１４にフランジＦから立ち上げられた構造体１６に取り付けられた偏芯軸１７を回転させる。この偏芯軸１７は構造体１６の穴で回転するが、偏芯している部分が構造部材３’の溝に入り込んでいるため、偏芯量に応じた量だけ、軸９に沿って構造部材３’は位置変化する。
図８の例では、モータ等の手段は図示しておらず、偏芯軸１７に設けられたすり割１７ａにドライバを差し込んで回転させる方式、すなわち手動による調整を行う場合を示している。
当然、モータ等を接続する構造も成り立つ。
図９は本発明の第６の実施形態の偏芯軸１７と構造体１６の関係を現す断面図であり、Ｃの２倍が偏芯量となる。図９において、偏芯軸の抜け防止の部材は記載していないが、Ｅリング等の部材で実現可能である。
図１０は本発明に係るカメラのフランジバック調整装置の第７の実施形態を示す斜視図であり、図１１は、第７の実施形態に用いる回転軸を示す回転軸の偏心軸側斜視図であり、図１２は、第７の実施形態に用いる回転軸を示す回転軸の溝側斜視図である。図１０において、１８は偏芯軸の取付板、１９はＥリング、２０と２１はプランジャであり軸９と構造部材３の穴のガタを防止する。２２は構造他３に嵌まり込み、かつ構造部材３とともに軸９が差し込まれた状態で、プランジャ２１により押され、軸９のガタを防止する構造部材である。１８は偏芯軸の取付板で、１７は偏芯軸であり、偏芯軸１７と偏芯軸の軸芯１７ｂは軸ずらししてある。２３はガイド棒部材９を固定するネジである。
なお、図１０の第７の実施例は、図８の第６の実施例におけるコイルスプリング１１による押し付けを削除し、プランジャの押し付けによりガタを防止している例である。この場合、構造部材３には、ガイド軸棒９の軸方向の力がかからないため、位置調整後の安定性が有利になる。

本発明に係るカメラのフランジバック調整装置の第１の実施形態を示す斜視図である。 本発明に係るカメラのフランジバック調整装置の第１の実施形態を示す分解斜視図である。 本発明に係るカメラのフランジバック調整装置の第１の実施形態を示す一部断面図である。 本発明に係るカメラのフランジバック調整装置の第２の実施形態を示す斜視図である。 本発明に係るカメラのフランジバック調整装置の第３の実施形態を示す一部断面図である。 本発明に係るカメラのフランジバック調整装置の第４の実施形態を示す一部断面図である。 本発明に係るカメラのフランジバック調整装置の第５の実施形態を示す一部断面図である。 本発明に係るカメラのフランジバック調整装置の第６の実施形態を示す斜視図である。 本発明に係るカメラのフランジバック調整装置の第６の実施形態を示す一部断面図である。 本発明に係るカメラのフランジバック調整装置の第７の実施形態を示す斜視図である。 回転軸の偏心軸側からの斜視図である。 回転軸の溝側からの斜視図である。

符号の説明

１：色分解プリズム
２、２ａ、２ｂ、２ｃ：撮像素子
３：構造部材
４：カム面
５：偏芯回転円板
５ｓ：軸(偏芯回転円板の軸)
６：ウォームホイール
７：ウォーム(ウォームギヤ)
７ｓ：軸(ウォームの軸)
８：モータ
９：ガイド棒部材(中央のガイド棒部材)
１０ａ、１０ｂ：ガイド棒部材(両端のガイド棒部材)
１１：コイルスプリング
１２：連結板
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ：孔(連結板の孔)
Ｆ：フランジ部材(カメラのフランジ板)
１５：円板状操作部材
１６：構造体
１７：偏芯軸
１７ａ：偏芯軸の溝
１７ｂ：偏芯軸の偏芯
１８：偏芯軸の取付板
１９：Ｅリング
２０，２１：プランジャ
２２：構造部材
２３：ネジ

Claims (1)

1. 少なくとも撮像レンズと撮像素子を備えたテレビジョンカメラのフランジバック調整装置において、
   前記撮像レンズが取り付けられるフランジ部材と、
   当該フランジ部材に対して前記撮像レンズの光軸方向に移動可能に保持され前記撮像レンズの光軸方向に対して直交した溝を備えた構造部材と、
   前記構造部材に設けた溝に嵌まり込み光軸方向に偏芯量を持つ偏芯回転軸と
   を備え、前記偏芯回転軸を回転させることにより、光軸方向に偏芯量に応じて、前記構造部材に現れる直線移動によりフランジバックが調整されることを特徴とするテレビジョンカメラのフランジバック調整装置。

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