JP2010151998A - カメラマウント構造 - Google Patents

Abstract

【課題】シムを用いた光学位置調整作業の容易化と組立精度の向上を図った工業用電子撮像カメラのカメラマウント構造を提供する。
【解決手段】マウントベース１０には、レンズマウント１１を設けたレンズマウント支持面１１Ａの裏面を固定部として、Ｖリング２０およびフランジバック調整用シムＳｂを介してセンサモジュール３０がねじ止め固定される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、マシンビジョンシステムに適用して好適な工業用電子撮像カメラのカメラマウント構造に関する。

マシンビジョンシステムにおいては、工業用の電子撮像カメラ（ＦＡカメラ）として、撮像素子となるエリアイメージセンサに、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳイメージセンサ（Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor）を用いた固体撮像素子カメラが広く用いられている。この種、マシンビジョンシステムに適用されるＦＡカメラは、撮影した画像の全ての領域に対して高精細な出力映像が要求されることから、イメージセンサを保持したセンサホルダとレンズマウントとの間における光学位置精度に関して１台ずつ個別に手作業による調整が行われる。例えば、Ｃマウントレンズの場合、レンズマウントにおけるレンズフランジ面と固体撮像素子の撮像面との間の距離、すなわちフランジバック（ＦＢ）を１７．５２６mmに精確に設定する必要があり、ＴＦＬ２マウントレンズの場合、ＦＢを１７．５mmに精確に設定する必要がある。さらにレンズ光軸に対して撮像面に傾きが生じないように撮像面のアオリ調整を行う必要がある。このアオリおよびフランジバックの調整は、三次元光学測定機を操作し、シム（アオリ調整用シムおよびフランジバック調整用シム）を用いて行われる。

従来のＦＡカメラは、レンズマウントを設けたマウントベースの撮像窓の裏側に、撮像窓の周りを囲う防塵用のＯリング（断面Ｏ型の環状ゴムパッキン）を設け、このＯリングを挟んでセンサホルダをマウントベースに取り付けていた。従って、シム（アオリ調整用シムおよびフランジバック調整用シム）を用いた調整作業はＯリングを挟んだ状態で行われる。この際、Ｏリングはセンサホルダとマウントベースとの間に、潰された状態で介在される。このため、シム（アオリ調整用シムおよびフランジバック調整用シム）を用いた光学位置調整作業には、Ｏリングをさらに潰す方向に調整する場合もあり、この場合は大きな押圧力を付与して調整作業を行うことになり、従ってシムを用いた光学位置調整作業に多くの時間と労力を要し、さらに上記光学位置調整後に光学位置ずれを起こし易いという問題があった。

この種、光学位置調整を可能にしたカメラ構造として、従来では、撮像素子を取り付ける固定板の板面と、この固定板に取り付けられる撮像素子の撮像面とを三次元計測により平行にした状態で、固定板に撮像素子を取り付けるアオリ調整技術が存在した（特許文献１）。また、レンズの間隙封止機構として、レンズと押さえ部材との間にＯリングを設けたレンズユニットが存在した（特許文献２）。また、Ｏリングに代わる間隙封止部材として、二重縁を形成したＶリングが存在した（特許文献３）。
特開２００７−２５９１６６号公報 特開２００６−２９２９２７号公報 特開平８−４２７０６号公報

上述したように、従来のＦＡカメラは、レンズマウントを設けたマウントベースの撮像窓の裏側に、撮像窓の周りを囲う防塵用のＯリングを設け、このＯリングを挟んでセンサホルダをマウントベースに取り付けた構造であることから、シム用いた光学位置調整作業に多くの時間と労力を要し、さらに上記光学位置調整後に光学位置ずれを起こし易いという問題があった。

本発明は、上記問題を解消し、シムを用いた光学位置調整作業の容易化と組立精度の向上を図った工業用電子撮像カメラのカメラマウント構造を提供することを目的とする。

本発明は、撮像窓を有するレンズマウントおよび前記レンズマウントの光軸に平行する取付基準面を有するマウントベースと、前記レンズマウントの光軸上のフランジバックを確保したマウント位置で前記マウントベースに固定されたセンサモジュールと、前記マウントベースと前記センサモジュールとの間に介挿された、前記撮像窓を囲う、外周面にＶ字溝を形成したＶリングとを具備したカメラマウント構造を特徴とする。

本発明のカメラマウント構造によれば、シムを用いた光学位置調整作業の容易化、並びに組立精度の向上が図れる。

以下図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

本発明の実施形態に係るカメラマウント構造を図１に分解斜視図で示している。この実施形態では、ＴＦＬ２マウントレンズのカメラマウント構造を例に示している。

本発明の実施形態に係るカメラマウント構造は、図１に示すように、撮像窓１１ａを有するレンズマウント１１および上記レンズマウント１１の光軸（Ｏ１）に平行する取付基準面１２を有するマウントベース１０と、上記レンズマウント１１の光軸上のレンズマウントを確保したマウント位置で上記マウントベース１０に固定されたセンサモジュール３０（３１〜３７）と、マウントベース１０とセンサモジュール３０との間に介挿される防塵用のＶリング２０と、Ｖリング２０とセンサモジュール３０との間に選択的に介挿されるフランジバック調整用シムＳｂと、センサモジュール３０の後述するホルダ間に選択的に介挿されるアオリ調整用シムＳａとを具備して構成される。

上記マウントベース１０は、上記レンズマウント１１を設けたレンズマウント支持面１１Ａと上記取付基準面１２とを直交させた側面視Ｌ字状の一体フレーム構造であり、上記マウントベース１０の取付基準面１２は、レンズマウント１１に結合されるレンズのフランジ面に直交するマウントベース１０の基台部を構成している。このマウントベース１０に設けられたレンズマウント１１の開口端（レンズのフランジ面）を基準に、焦点（撮像面）までの距離（フランジ焦点距離）すなわちフランジバック（ＦＢ）が定められる。

上記センサモジュール３０は、上記レンズマウント支持面１１Ａの裏面にねじ止め固定される。このセンサモジュール３０は、アオリ調整用ホルダ３１と、アオリ調整用シムＳａと、ガラス押さえ板３２と、防塵ガラス３３と、防塵ゴム３４と、エリアイメージセンサ３５と、センサホルダ３６と、センサ基板３７とを具備して構成される。エリアイメージセンサ３５は、ここでは、前面部に矩形状の撮像面３５ａを有し、周側部に背面側へ延出する複数のリード電極を有する、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）またはＣＭＯＳイメージセンサ（Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor）により構成される。

なお、光軸（Ｏ１）に対する上記撮像面３５ａの傾きを調整するアオリ調整用シムＳａとフランジバック（ＦＢ）位置を調整するフランジバック調整用シムＳｂは、それぞれ光学調整作業において必要に応じて適宜、１枚または複数枚、選択的に実装されるもので、調整によって実装されない場合もある。

図１に示すように、マウントベース１０には、レンズマウント１１を設けたレンズマウント支持面１１Ａの裏面を固定部として、Ｖリング２０およびフランジバック調整用シムＳｂを介してセンサモジュール３０がねじ止め固定される。

Ｖリング２０は、外周面にＶ字溝を形成した矩形をなす環状の防塵用のゴムパッキンであり、断面構造をＶ字状にすることで、断面丸形のゴムパッキン（Ｏリング）に比し、外力を加えたときの弾性変形量（潰し量）が大きい。従って、レンズマウント支持面１１Ａの裏面とアオリ調整用ホルダ３１との間に介挿されるフランジバック調整用シムＳｂを用いた光軸方向に対するシムの調整作業において、レンズマウント支持面１１Ａの裏面とアオリ調整用ホルダ３１との間に、上記したＶリング２０を介挿することで、Ｏリングを介挿した場合に比し、小さな押圧力で圧縮変形でき、光軸方向に対するシムの調整作業を容易にかつ精確に行うことができる。また、Ｖリング２０を用いることで、Ｏリングを用いた場合に比し、接触面積を広くとることができ、Ｏリングを用いた場合に比し高い防塵効果が期待できる。

上記Ｖリング２０は、上記エリアイメージセンサ３５の撮像面３５ａに対するアオリ調整およびフランジバック調整に伴うセンサモジュール３０の移動を許容して常にレンズマウント支持面１１Ａの裏面とアオリ調整用ホルダ３１の開口から突出するガラス押さえ板３２との間に密着する弾発性を有している。

上記Ｖリング２０の平面形状を図２に示し、図２のＡ−Ａに沿う断面形状を図３（ａ）および（ｂ）と図４に示している。このＶリング２０は、図２乃至図４に示すように、矩形状の開口面２０ｈを形成し、外周面にＶ字溝２１を形成した、断面Ｖ字状の矩形をなす環状の防塵用のゴムパッキンであり、ここでは、図４に示すように、レンズマウント支持面１１Ａの裏面とアオリ調整用ホルダ３１の開口から突出するガラス押さえ板３２との間に介挿されて、０．４mmの許容潰し量をもたせている。このＶリング２０の外圧を受けない状態（押圧力が付与されない、図４に示す２，５mmの状態）を図３（ａ）に示し、許容潰し量が加わった状態（押圧力が付与された、図４に示す２，１mmの状態）を図３（ｂ）に示している。このＶリング２０は、形状的に、潰す、というよりは、変形させる、ゴムパッキンであり、Ｖ字溝２１が外圧に応じて閉じたり拡がったりする弾性変形構造であることから、上記シムを用いた光学位置調整作業における押圧力の付与に対して、断面Ｏ形状のＯリングに比し、反発抵抗が著しく小さい。従って、光軸（Ｏ１）を基準にしたアオリ調整用シムＳａおよびフランジバック調整用シムＳｂを用いた光学位置調整作業を容易かつ迅速に行うことができる。さらに上記光学位置調整後においてもセンサモジュール３０に大きな反発力が加わらないことから、光軸（Ｏ１）を基準にした精度の高い光学位置を保つことができる。また、断面Ｏ形状のＯリングに比し、接触面積を広くとることができることから、信頼性の高いシール効果が期待できる。

上記したように、本発明の実施形態によれば、マウントベース１０とセンサモジュール３０との間の間隙をＶリング２０でシール（間隙封止）する構成としたことにより、アオリ調整用シムＳａおよびフランジバック調整用シムＳｂを用いた光学位置調整作業において、その光学位置調整作業を容易かつ迅速に行うことができるとともに、光軸（Ｏ１）を基準にした精度の高い光学位置を保つことができる。

本発明の実施形態に係るカメラマウント造を示す分解斜視図。 上記実施形態に係るＶリングの構成示す平面図。 上記図２に示すＶリングのＡ−Ａ線に沿う断面図。 上記図２に示すＶリングのＡ−Ａ線に沿う断面図。

符号の説明

１０…マウントベース、１１…レンズマウント、１１Ａ…レンズマウント支持面、２０…Ｖリング、２１…Ｖ字溝、３０…センサモジュール、３１…アオリ調整用ホルダ、３２…ガラス押さえ板、３３…防塵ガラス、３４…防塵ゴム、３５…エリアイメージセンサ、３６…センサホルダ、３７…センサ基板、Ｓａ…アオリ調整用シム、Ｓｂ…フランジバック調整用シム。

Claims (6)

1. 撮像窓を有するレンズマウントおよび前記レンズマウントの光軸に平行する取付基準面を有するマウントベースと、
   前記レンズマウントの光軸上のフランジバックを確保したマウント位置で前記マウントベースに固定されたセンサモジュールと、
   前記マウントベースと前記センサモジュールとの間に介挿された、前記撮像窓を囲う、外周面にＶ字溝を形成したＶリングと
   を具備したことを特徴とするカメラマウント構造。
2. 前記Ｖリングは断面Ｖ字状の矩形をなす環状の防塵用のゴムパッキンであることを特徴とする請求項１に記載のカメラマウント構造。
3. 前記Ｖリングは、前記エリアイメージセンサに対するアオリ調整およびフランジバック調整を許容して前記撮像窓に密着する弾発性を有することを特徴とする請求項２に記載のカメラマウント構造。
4. 前記センサモジュールは、前記Ｖリングの当接面を有するアオリ調整用ホルダと、前記アオリ調整用ホルダにねじ止め固定されるセンサホルダと、前記センサホルダにねじ止め固定されて前記アオリ調整用ホルダと前記センサホルダとの間に設けられたエリアイメージセンサと、前記センサホルダを挟んで前記エリアイメージセンサに回路接続したセンサ基板とを具備して構成したことを特徴とする請求項２に記載のカメラマウント構造。
5. アオリ調整用ホルダと前記センサホルダとの間に、前記光軸に対する前記エリアイメージセンサの撮像面の傾きを調整するアオリ調整用のシムを介挿可能にしたことを特徴とする請求項４に記載のカメラマウント構造。
6. アオリ調整用ホルダと前記Ｖリングとの間に、前記フランジバックを調整するフランジバック調整用のシムを介挿可能にしたことを特徴とする請求項４または５に記載のカメラマウント構造。

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