JP2022150986A - カメラ - Google Patents

Abstract

【課題】アタッチメントに対する光軸のずれを抑制することができるカメラを提供する。【解決手段】カメラ１００は、シリンダー３００と、シリンダー３００内に配置されたレンズアッセンブリー４００と、を有する。また、シリンダー３００は、外周にネジ溝３１１が形成された小外径部３１０と、小外径部３１０の後方に位置し小外径部３１０よりも外径が大きい中外径部３２０と、中外径部３２０の後方に位置し中外径部３２０よりも外径が大きい大外径部３３０と、中外径部３２０と大外径部３３０との間に位置する段差面３５０と、を有する。そして、アタッチメント２０００の貫通孔２０４０にシリンダー３００を挿入し、段差面３５０をアタッチメント２０００に突き当てた状態で、固定具２９００をアタッチメント２０００の光軸方向の受光側からネジ溝３１１に螺合することによりアタッチメント２０００に固定される。【選択図】図５

Description

本発明は、カメラに関する。

例えば、特許文献１に記載されたカメラは、筐体と、筐体内に配置されたレンズおよび撮像素子と、を有する。また、筐体は、４本のコーナー部を備えたフロントフレームと、４枚のカバー部を有するリアフレームとを有し、４本のコーナー部の間に４枚のカバー部が入り込むようにしてフロントフレームとリアフレームを組み合わせることにより構成されている。

特開２０１２－２４２７４５号公報

しかしながら、特許文献１のカメラでは、筐体を介してアタッチメントに固定した場合、アタッチメントに対する光軸の向き（平行度および取り付け方向に対する傾き）は、筐体の寸法精度と、レンズの寸法精度とに依存することになる。このように、ステージに対する光軸の向きが複数の要素に依存することにより、ステージに対するカメラの取り付け精度が低下し、安定した撮像特性が得られないという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、アタッチメントに対する光軸のずれを抑制することができるカメラを提供することを目的とする。

このような目的は、以下の（１）～（１０）の本発明により達成される。

（１） シリンダーと、
前記シリンダー内に配置されたレンズアッセンブリーと、
前記レンズアッセンブリーから入った光を受光する撮像素子と、を有し、
前記シリンダーは、第１外径部と、前記第１外径部の後方に位置し、前記第１外径部よりも外径が大きい第２外径部と、前記第１外径部と前記第２外径部との間に位置する段差面と、を有し、
アタッチメントの貫通孔に前記シリンダーを挿入し、前記段差面を前記アタッチメントに突き当てた状態で、固定具を前記アタッチメントの光軸方向の受光側から前記シリンダーに挿入し、係合することにより前記アタッチメントに固定されることを特徴とするカメラ。

（２） 前記シリンダーは、前記第１外径部の前記光軸方向の受光側に位置し、前記第１外径部よりも外径が小さく、外周にネジ溝が形成された第３外径部を有し、前記ネジ溝に前記固定具が螺合される上記（１）に記載のカメラ。

（３） 前記段差面は、前記光軸に対して直交する上記（１）または（２）に記載のカメラ。

（４） 前記段差面は、前記シリンダーの前記光軸方向の中心よりも受光側に位置している上記（１）ないし（３）のいずれかに記載のカメラ。

（５） 前記第１外径部の外径は、前記貫通孔の内径よりも小さく、
前記第２外径部の外径は、前記貫通孔の内径よりも大きい上記（１）ないし（４）のいずれかに記載のカメラ。

（６） 前記段差面は、前記光軸方向からの平面視で、前記第１外径部を囲む環状をなす上記（１）ないし（５）のいずれかに記載のカメラ。

（７） 前記第１外径部は、Ｄカット面を有する上記（１）ないし（６）のいずれかに記載のカメラ。

（８） 前記第２外径部は、前記Ｄカット面の位置を示す印部を有する上記（７）に記載のカメラ。

（９） 前記第１外径部の前記光軸方向の長さは、前記貫通孔の深さよりも小さい上記（１）ないし（８）のいずれかに記載のカメラ。

（１０） 前記レンズアッセンブリーに対して前記光軸方向の結像側から前記光軸方向の力を加えることにより、前記シリンダー内で前記レンズアッセンブリーを前記光軸方向に移動させる移動機構を有する上記（１）ないし（９）のいずれかに記載のカメラ。

本発明のカメラでは、アタッチメントの貫通孔にシリンダーを挿入し、シリンダーの段差面をアタッチメントに突き当てた状態で、固定具をアタッチメントの前方側からシリンダーに挿入し、係合することによりアタッチメントに固定される。このように、内部にレンズアッセンブリーが配置されたシリンダーをアタッチメントに固定することにより、寸法公差（製造上許容される寸法誤差）がアタッチメントに対する光軸のずれに繋がる部材の数を減らすことができる。そのため、アタッチメントに対する光軸のずれを抑制することができる。

本発明の好適な実施形態に係るカメラを前方から見た斜視図である。 図１に示すカメラの断面図である。 図１に示すカメラを後方から見た斜視図である。 移動機構を示す分解斜視図である。 アタッチメントを前方から見た斜視図である。 アタッチメントにカメラを挿入した状態を示す断面図である。 アタッチメントにカメラを固定した状態を示す断面図である。 アタッチメントの変形例を示す斜視図である。 アタッチメントの変形例を示す断面図である。 アタッチメントを介してカメラが取り付けられたロボットを示す斜視図である。

以下、本発明のカメラを添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の好適な実施形態に係るカメラを前方から見た斜視図である。図２は、図１に示すカメラの断面図である。図３は、図１に示すカメラを後方から見た斜視図である。図４は、移動機構を示す分解斜視図である。図５は、アタッチメントを前方から見た斜視図である。図６は、アタッチメントにカメラを挿入した状態を示す断面図である。図７は、アタッチメントにカメラを固定した状態を示す断面図である。図８は、アタッチメントの変形例を示す斜視図である。図９は、アタッチメントの変形例を示す断面図である。図１０は、アタッチメントを介してカメラが取り付けられたロボットを示す斜視図である。なお、以下では、説明の便宜上、図１、図２、図５～図９中の左側を前方（先端、光軸方向の受光側）とし、右側を後方（基端、光軸方向の結像側）とする。

図１に示すカメラ１００は、ＦＡ（ファクトリーオートメーション）用のカメラである。典型的には、カメラ１００は、部品の組み立て、加工、検査等を実行するＦＡ用のロボットのアーム等に取り付けられ、部品の形状や位置、部品とロボットのアームとの間の相対関係等を取得するために、部品を撮影する。ただし、カメラ１００の用途は、これに限定されない。

図２に示すように、カメラ１００は、ケーシング２００と、ケーシング２００の前方に装着されたシリンダー３００と、シリンダー３００内に配置されたレンズアッセンブリー４００と、レンズアッセンブリー４００をシリンダー３００内で光軸Ｌに沿って移動させる移動機構５００と、シリンダー３００の前方開口３００Ａに装着されたレンズカバー９００と、図示しない外部装置との接続を行うレセプタクル群８００と、を有する。

また、カメラ１００は、レンズアッセンブリー４００から入った光を受光する撮像素子６００と、撮像素子６００を支持する第１回路基板７１０と、第１回路基板７１０と電気的に接続された第２回路基板７２０と、を有する。撮像素子６００、第１回路基板７１０および第２回路基板７２０は、それぞれ、ケーシング２００に収容されている。なお、以下では、説明の便宜上、光軸Ｌに沿う方向すなわち光軸Ｌと平行な方向を「光軸方向ＬＬ」とも言う。

カメラ１００では、移動機構５００によってレンズアッセンブリー４００を光軸方向ＬＬに移動させることによりレンズアッセンブリー４００と撮像素子６００との離間距離Ｄを変更、調整することができる。そのため、撮影距離（被写体との距離）に応じて離間距離Ｄを調整することによりフォーカス調整（ピント合わせ）が可能となる。特に、後述するように、移動機構５００は、レンズアッセンブリー４００に対してその後方から光軸方向ＬＬの力Ｆを加える。そのため、レンズアッセンブリー４００の光軸方向ＬＬ以外への変位が抑制され、レンズアッセンブリー４００が光軸Ｌに対して偏心したり、傾斜したりするのを抑制することができる。そのため、カメラ１００は、安定した撮像特性を発揮することができ、良質な画像を取得することができる。

以下、カメラ１００を構成する各部について、順次詳細に説明する。

＜シリンダー３００＞
まずは、シリンダー３００について説明する。図２に示すように、シリンダー３００は、円筒形状を有する。また、シリンダー３００の内径は、その軸方向に沿って一定である。また、シリンダー３００は、その内周面から中心軸に向けて突出するよう形成されたリング状のフランジ３９０を有する。フランジ３９０は、シリンダー３００の前方開口３００Ａ付近の内周面上に設けられている。フランジ３９０は、シリンダー３００の強度を高めるリブとしての機能や、レンズカバー９００の度当たりとしての機能や、レンズアッセンブリー４００のそれ以上の前方側への移動を規制するストッパーとしての機能を有する。また、シリンダー３００の前方開口３００Ａとフランジ３９０との間の内周面にはネジ溝３８０が形成されている。ネジ溝３８０は、レンズカバー９００をシリンダー３００に取り付けるのに用いられる。ただし、フランジ３９０およびネジ溝３８０は、省略してもよいし、別の用途に用いられてもよい。

また、シリンダー３００は、小外径部３１０（第３外径部）と、小外径部３１０よりも外径が大きい中外径部３２０（第１外径部）と、中外径部３２０よりも外径が大きい大外径部３３０（第２外径部）と、を有する。これらは、前方から小外径部３１０、中外径部３２０、大外径部３３０の順に光軸方向ＬＬに並んで一体的に形成されている。また、シリンダー３００は、小外径部３１０と中外径部３２０との境界に形成され前方を向く段差面３４０と、中外径部３２０と大外径部３３０との境界に形成され前方を向く段差面３５０と、を有する。段差面３４０、３５０は、それぞれ、光軸Ｌに直交する平坦面である。

小外径部３１０の外周には、ネジ溝３１１が形成されている。ネジ溝３１１は、後述するアタッチメント２０００への固定に用いられる。また、中外径部３２０の外周面の上部と下部には、円筒状の外周面の一部を切り欠いた平坦面であるＤカット面３２１がそれぞれ形成されている。Ｄカット面３２１は、中外径部３２０の上側と下側とに等間隔（１８０°間隔）で一対形成されており、互いに対向している。同様に、大外径部３３０の外周面の上部と下部には、円筒状の外周面の一部を切り欠いた平坦面であるＤカット面３３１がそれぞれ形成されている。Ｄカット面３３１は、大外径部３３０の上側と下側とに等間隔（１８０°間隔）で一対形成されており、互いに対向している。ただし、シリンダー３００の構成としては、特に限定されない。

このような構成のシリンダー３００は、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属材料で構成されている。これにより、十分な剛性を有するシリンダー３００が得られ、内部に収容されたレンズアッセンブリー４００を安定して保持することができる。また、シリンダー３００は、例えば、ＮＣ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）旋盤加工により形成されている。ＮＣ旋盤加工を用いることにより、優れた寸法精度でシリンダー３００を形成することができる。そのため、シリンダー３００内でのレンズアッセンブリー４００のがたつきを抑え、かつ、レンズアッセンブリー４００をシリンダー３００内でスムーズに動かすことができる。ただし、シリンダー３００の材質や形成方法は、特に限定されない。

以上、シリンダー３００について説明した。

＜ケーシング２００＞
次に、ケーシング２００について説明する。図２に示すように、ケーシング２００は、シリンダー３００の後方に設けられている。また、ケーシング２００は、後方上部を略矩形状に切り欠いた形状となっている。そのため、ケーシング２００は、シリンダー３００を保持する高背部２０１と、高背部２０１の後方に位置し、高背部２０１よりも背が低い低背部２０２と、を有する。そして、高背部２０１の後面２０１Ｂから後述する送り装置５５０が突出している。また、低背部２０２の後面２０２Ｂにはレセプタクル群８００が設けられている。

このように、低背部２０２の後面２０２Ｂすなわちケーシング２００の最後方に位置する部分にレセプタクル群８００を設けることにより、レセプタクル群８００の周囲にスペースを確保し易くなり、レセプタクル群８００へのアプローチが容易となる。また、レセプタクル群８００にケーブルを接続した状態ではケーブルが後方へ延びるため、ケーブルを含めたカメラ１００全体の光軸Ｌに直交する方向への広がり、換言すると、光軸方向ＬＬからの平面視でのカメラ１００の輪郭の広がりを抑えることができる。そのため、カメラ１００の小型化を図ることができる。

図２および図３に示すように、本実施形態のレセプタクル群８００は、カメラ１００で撮像した画像データを送信する画像データ出力用のレセプタクル８１０と、制御信号が入力されるレセプタクル８２０と、を有する。レセプタクル８１０は、ＵＳＢ Ｔｙｐｅ－Ｃコネクターであり、レセプタクル８２０は、丸型Ｍ５コネクターである。ただし、レセプタクル群８００に含まれるレセプタクルの数や機能は、特に限定されない。

また、図２に示すように、ケーシング２００は、その下側部分を構成するベースシャーシ２１０と、上側部分を構成するアッパーケース２２０と、を有する。そして、ベースシャーシ２１０とアッパーケース２２０とでシリンダー３００の基端部を挟み込むことにより、シリンダー３００を保持している。ただし、ケーシング２００の構成は、特に限定されない。

ベースシャーシ２１０およびアッパーケース２２０は、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属材料で構成されている。これにより、十分な剛性を有するケーシング２００が得られ、シリンダー３００を安定して保持することができる。特に、本実施形態では、ベースシャーシ２１０およびアッパーケース２２０は、それぞれ、ダイカストすなわち鋳造品である。ダイカストを用いることにより、安価なベースシャーシ２１０及びアッパーケース２２０が得られる。また、二次加工により部分的に高い寸法精度を出すことができる。ただし、ベースシャーシ２１０およびアッパーケース２２０の材質や形成方法は、特に限定されない。

以上、ケーシング２００について説明した。

＜レンズアッセンブリー４００＞
次に、レンズアッセンブリー４００について説明する。図２に示すように、レンズアッセンブリー４００は、シリンダー３００内にシリンダー３００と同軸的に配置されている。また、レンズアッセンブリー４００は、シリンダー３００に対して光軸方向ＬＬに移動（摺動）可能な円筒状のスリーブ４１０と、スリーブ４１０の内側に設けられたレンズユニット４２０と、を有する。また、レンズユニット４２０は、スリーブ４１０に固定された円筒状の鏡筒４３０と、鏡筒４３０内に配置されたレンズ群４４０および絞り４５０と、を有する。

なお、本実施形態のレンズユニット４２０は、単焦点（固定焦点）のレンズユニットである。単焦点のレンズユニット４２０を用いることにより、ズーム機能を有するレンズユニット４２０を用いる場合と比べてレンズの数を減らすことができる。そのため、その分、レンズユニット４２０を小型化および低コスト化することができる。また、ズーム機能を有するレンズユニット４２０を用いる場合と比べて明るい画像を取得し易くなる。ただし、レンズユニット４２０の構成は、特に限定されない。

スリーブ４１０は、円筒形状を有する。また、スリーブ４１０は、外周面から外側へ突出する一対のリング状のフランジ４１１、４１２を有する。フランジ４１１は、スリーブ４１０の外周面の先端部に位置し、フランジ４１２は、スリーブ４１０の外周面の基端部に位置している。スリーブ４１０は、これらフランジ４１１、４１２の外周面においてシリンダー３００の内周面と接触している。つまり、スリーブ４１０は、その中央部を除く両端部においてシリンダー３００と接触している。このような構成とすることにより、シリンダー３００内でのスリーブ４１０の姿勢を安定させつつ、シリンダー３００とスリーブ４１０との接触面積を小さくすることができる。そのため、シリンダー３００内でのスリーブ４１０の安定した移動が可能となる。ただし、スリーブ４１０の構成としては、特に限定されず、例えば、フランジ４１１、４１２を省略し、スリーブ４１０の外周面の全域がシリンダー３００の内周面と接触していてもよい。

また、スリーブ４１０は、前方開口４１０Ａに臨むレンズユニット挿入部４１３を有する。そして、レンズユニット挿入部４１３にレンズユニット４２０が挿入、装着されている。また、レンズユニット挿入部４１３は、その後方の部分よりも内径が大きい。そのため、レンズユニット挿入部４１３の基端側には、前方を向く段差面４１４が形成されている。段差面４１４は、光軸Ｌに直交する平坦面であり、レンズユニット４２０の度当たりとして機能する。そのため、スリーブ４１０に対するレンズユニット４２０の位置決めが容易となる。

なお、本実施形態では、レンズユニット挿入部４１３は、Ｓマウント規格で構成されている。そのため、Ｓマウント規格に対応したものであれば、用途に合わせてレンズユニット４２０を交換することもできる。また、Ｓマウント規格で構成することにより、レンズユニット４２０を小型化することができ、カメラ１００の小型化を図ることができる。ただし、レンズユニット挿入部４１３の規格としては、特に限定されず、例えば、Ｃマウント規格で構成されていてもよい。

このような構成のスリーブ４１０は、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属材料で構成されている。これにより、十分な剛性を有するスリーブ４１０が得られ、レンズユニット４２０を安定して保持することができる。特に、本実施形態のスリーブ４１０は、シリンダー３００と同一の材料で構成されている。これにより、シリンダー３００とスリーブ４１０の線膨張係数が等しくなり、昇温によってシリンダー３００とスリーブ４１０との間にガタが生じたり、反対に、スリーブ４１０の動きが鈍くなったりするのを効果的に抑制することができる。また、スリーブ４１０は、例えば、ＮＣ旋盤加工により形成されている。ＮＣ旋盤加工を用いることにより、優れた寸法精度でスリーブ４１０を形成することができる。ただし、スリーブ４１０の材質や形成方法は、特に限定されない。

このように、本実施形態では、シリンダー３００およびスリーブ４１０が共にＮＣ旋盤加工により形成されている。そのため、これらのクリアランスを高精度に管理することができ、スリーブ４１０をシリンダー３００に精度よく組み付けることができる。したがって、レンズアッセンブリー４００をシリンダー３００内でスムーズに動かすことができると共に、シリンダー３００内でのレンズアッセンブリー４００の光軸Ｌに対する偏心や傾斜を抑制することができる。

シリンダー３００の内周面とスリーブ４１０の外周面との間には、これらの摺動抵抗を低減するための図示しない潤滑剤が設けられている。そのため、レンズアッセンブリー４００をシリンダー３００内でスムーズに動かすことができる。なお、潤滑剤としては、特に限定されないが、本実施形態では、モリブテン系、グラファイト系、フッ素系等の各種固体潤滑剤を用いている。

鏡筒４３０は、円筒形状を有しており、内部にレンズ群４４０および絞り４５０が設けられている。このような構成の鏡筒４３０は、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属材料で構成されている。これにより、十分な剛性を有する鏡筒４３０が得られ、レンズ群４４０および絞り４５０を安定して保持することができる。また、鏡筒４３０は、例えば、ＮＣ旋盤加工により形成されている。ＮＣ旋盤加工を用いることにより、優れた寸法精度で鏡筒４３０を形成することができる。そのため、鏡筒４３０をスリーブ４１０に精度よく組み付けることができる。ただし、鏡筒４３０の材質や形成方法は、特に限定されない。

以上、レンズアッセンブリー４００について説明した。

＜撮像素子６００＞
次に、撮像素子６００について説明する。図２に示すように、撮像素子６００は、レンズアッセンブリー４００の後方に設けられ、受光面が光軸Ｌに直交している。撮像素子６００は、レンズアッセンブリー４００から入った光を受光する。撮像素子６００としては、特に限定されず、ＣＣＤイメージセンサー、ＣＭＯＳイメージセンサー等を用いることができる。また、撮像素子６００の素子サイズ（寸法）、解像度等の各種スペックは、カメラ１００に求められるスペックに合わせて適宜設定することができる。

以上、撮像素子６００について説明した。

＜第１回路基板７１０＞
次に、第１回路基板７１０について説明する。図２に示すように、第１回路基板７１０は、撮像素子６００の後方に設けられ、光軸Ｌに直交する姿勢で配置されている。また、第１回路基板７１０は、撮像素子６００を支持している。つまり、第１回路基板７１０は、撮像素子６００が搭載されたセンサー基板である。第１回路基板７１０は、ネジＢ１によってシリンダー３００の基端面にネジ止めされている。上述したように、シリンダー３００は、ＮＣ旋盤加工により形成されているため、基端面の形成精度が高く、光軸Ｌに対する垂直度を高精度に管理することができる。そのため、第１回路基板７１０をシリンダー３００の基端面に固定することにより、撮像素子６００を光軸Ｌに対して精度よく位置決めすることができる。ただし、第１回路基板７１０の固定方法や固定される対象としては、特に限定されない。

以上、第１回路基板７１０について説明した。

＜第２回路基板７２０＞
次に、第２回路基板７２０について説明する。図２に示すように、第２回路基板７２０は、ケーシング２００内において、第１回路基板７１０の後方に設けられ、光軸Ｌと平行な向きで配置されている。また、第２回路基板７２０は、ネジＢ２によってベースシャーシ２１０にネジ止めされている。ただし、第２回路基板７２０の固定方法や固定される対象としては、特に限定されない。また、例えば、第２回路基板７２０を省略し、その機能を第１回路基板７１０に持たせてもよい。

第２回路基板７２０には、カメラ１００の駆動を制御する回路素子であるＩＣチップ７３０が搭載されている。ＩＣチップ７３０は、第１回路基板７１０およびレセプタクル群８００と電気的に接続されている。ＩＣチップ７３０は、レセプタクル８２０を介して受信した制御信号に基づいてカメラ１００を制御する。また、ＩＣチップ７３０は、撮像素子６００から出力された光電変換信号に基づいて画像データを生成し、生成した画像データをレセプタクル８１０から出力する。

以上、第２回路基板７２０について説明した。

＜移動機構５００＞
次に、移動機構５００について説明する。移動機構５００は、レンズアッセンブリー４００を光軸方向ＬＬに移動させ、レンズユニット４２０と撮像素子６００との離間距離Ｄを変更、調整するための機構である。移動機構５００は、図２および図４に示すように、レンズアッセンブリー４００に接続されたロッド５１０と、ロッド５１０の基端に接続されたロッドヘッド５２０と、ロッド５１０を光軸方向ＬＬに誘導するロッドガイド５３０と、ロッド５１０を後方に向けて付勢する付勢部材としての圧縮コイルばね５４０と、圧縮コイルばね５４０の力に抗してロッド５１０を前方に向けて送り出す送り装置５５０と、を有する。

ロッド５１０は、ケーシング２００内において、レンズアッセンブリー４００の後方に設けられている。また、ロッド５１０は、棒状であり、光軸方向ＬＬに延在している。また、光軸方向ＬＬからの平面視で、ロッド５１０は、スリーブ４１０と重なっている。また、ロッド５１０は、その先端部においてスリーブ４１０の基端部に接続されている。具体的には、ロッド５１０の先端部がスリーブ４１０の基端面に形成されたネジ穴４１５に螺合している。そのため、ロッド５１０が前方に移動すると、ロッド５１０に押されてレンズアッセンブリー４００が前方に移動する。反対に、ロッド５１０が後方に移動すると、ロッド５１０に引っ張られてレンズアッセンブリー４００が後方に移動する。

ロッド５１０をこのような形状および配置とすることにより、カメラ１００の光軸Ｌに直交する方向への広がり、換言すると、光軸方向ＬＬからの平面視でのカメラ１００の輪郭の広がりを抑えることができ、カメラ１００の小型化を図ることができる。また、ロッド５１０をスリーブ４１０に接続することにより、レンズユニット４２０がロッド５１０によって直接押圧されないため、レンズユニット４２０に加わる負荷を低減することができる。

このような構成のロッド５１０は、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属材料で構成されている。これにより、十分な剛性を有するロッド５１０が得られ、送り装置５５０からの押圧力を効率的にレンズアッセンブリー４００に伝達することができる。そのため、レンズアッセンブリー４００をスムーズに移動させることができる。

ロッドヘッド５２０は、ロッド５１０の基端部に接続されている。また、ロッドヘッド５２０は、ロッド５１０よりも大径な頭部５２１を有する。頭部５２１の前面５２１ａおよび後面５２１ｂは、それぞれ、光軸Ｌに直交する平坦面である。前面５２１ａは、圧縮コイルばね５４０が当接する当接面であり、後面５２１ｂは、送り装置５５０が当接する当接面である。

このような構成のロッドヘッド５２０は、例えば、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等の各種樹脂材料で構成されている。ＰＥＥＫで構成することにより、優れた機械的強度、耐摩擦特性を発揮することができるため、圧縮コイルばね５４０および送り装置５５０との接点に用いるのに適した材質となる。ただし、これに限定されず、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属材料で構成してもよい。これにより、ＰＥＥＫに比べてロッドヘッド５２０を安価に製造することができる。

ロッドガイド５３０は、ケーシング２００内において、第１回路基板７１０の後方に設けられている。ロッドガイド５３０は、第１回路基板７１０と共に、ネジＢ１によってシリンダー３００の基端面にネジ止めされている。ロッドガイド５３０は、第１回路基板７１０に支持された基部５３１と、基部５３１から後方に突出する円錐台形の突出部５３２と、を有する。

基部５３１は、光軸方向ＬＬを厚さ方向とする板状部分である。基部５３１の後面５３１ｂは、圧縮コイルばね５４０が当接する当接面である。基部５３１には、その外縁部から後方に突出するフランジ５３３が設けられている。フランジ５３３は、圧縮コイルばね５４０の外周を囲み、ロッドガイド５３０に対して圧縮コイルばね５４０を位置決めしている。

また、突出部５３２の頂面と第１回路基板７１０の前面との間には、これらを貫通し光軸方向ＬＬに延在する貫通孔Ｈが形成されている。そして、この貫通孔Ｈにロッド５１０が挿通されている。そのため、ロッド５１０は、光軸方向ＬＬへの移動が許容され、それ以外の方向への移動、特に光軸Ｌまわりの回転が規制される。これにより、ロッド５１０の操作性が向上し、レンズアッセンブリー４００を光軸方向ＬＬにスムーズに移動させることができる。特に、本実施形態のように突出部５３２を後方に突出させた構成とすることにより、貫通孔Ｈを光軸方向ＬＬに長く形成することができる。そのため、上述の効果がより顕著となり、ロッド５１０の操作性がより向上する。

貫通孔Ｈの内面とロッド５１０との間には、これらの摺動抵抗を低減するための図示しない潤滑剤が設けられている。そのため、貫通孔Ｈに対してロッド５１０をスムーズに動かすことができる。なお、潤滑剤としては、特に限定されないが、本実施形態では、モリブテン系、グラファイト系、フッ素系等の各種固体潤滑剤を用いている。

圧縮コイルばね５４０は、ロッド５１０の周囲に設けられている。換言すると、ロッド５１０は、圧縮コイルばね５４０に挿通されている。また、圧縮コイルばね５４０は、ロッドガイド５３０の基部５３１とロッドヘッド５２０との間に収縮（圧縮）した状態で配置されている。そのため、圧縮コイルばね５４０の復元力によって、ロッド５１０が後方に付勢されている。前述したように、圧縮コイルばね５４０は、ロッドガイド５３０によって位置決めされており、その中心軸がロッド５１０の中心軸Ｊ１と一致している。つまり、圧縮コイルばね５４０は、ロッド５１０と同軸的に配置されている。そのため、圧縮コイルばね５４０からロッド５１０に光軸Ｌに対して傾斜する方向の力が加わり難くなる。したがって、ロッド５１０を光軸方向ＬＬにスムーズに移動させることができる。

また、圧縮コイルばね５４０は、前方から後方に向けて径が漸減する円錐形状を有する。つまり、圧縮コイルばね５４０は、円錐コイルばねである。そのため、ロッド５１０の中心軸Ｊ１に向けて力を集中させ易くなる。したがって、当該構成によっても、圧縮コイルばね５４０からロッド５１０に光軸Ｌに対して傾斜する方向の力が加わり難くなる。よって、ロッド５１０を光軸方向ＬＬにスムーズに移動させることができる。ただし、圧縮コイルばね５４０としては、特に限定されず、例えば、円筒コイルばね、樽型コイルばね、鼓型コイルばね等を用いてもよい。また、圧縮コイルばね５４０に替えて、引張コイルばね、板バネ等を付勢部材として用いてもよい。また、引張コイルばねを用いてロッド５１０を後方へ付勢してもよい。

なお、ロッドガイド５３０の突出部５３２を円錐台形にしているのは、圧縮コイルばね５４０の形状に合わせるためである。このように、突出部５３２および圧縮コイルばね５４０を共に円錐台形とすることにより、圧縮コイルばね５４０が収縮する際のこれらの接触を効果的に抑制することができ、ロッド５１０を光軸方向ＬＬにスムーズに移動させることができる。特に本実施形態では、突出部５３２のテーパー角は、レンズアッセンブリー４００が最も前方に位置する状態（フランジ３９０に当接した状態）における圧縮コイルばね５４０のテーパー角と等しい。これにより、上述の効果がより顕著となる。

送り装置５５０は、圧縮コイルばね５４０の力に抗してロッド５１０を前方に向けて押圧する。本実施形態では、送り装置５５０として、マイクロメーターヘッド５５０Ａを用いている。マイクロメーターヘッド５５０Ａは、公知の構成であり、押圧子としてのスピンドル５５１と、スリーブ５５２と、操作部としてのシンブル５５３と、ラチェットストップ５５４と、を有する。マイクロメーターヘッド５５０Ａを用いることにより、離間距離Ｄをより微細にかつ精度よく調整することができる。なお、本実施形態では、ラチェットストップ５５４を使用しないため、省略してもよい。

マイクロメーターヘッド５５０Ａは、スリーブ５５２においてケーシング２００のアッパーケース２２０に固定されている。本実施形態では、アッパーケース２２０に形成された挿通孔２２１にマイクロメーターヘッド５５０Ａが挿通され、さらにイモネジＢ３によってケーシング２００に対して固定、位置決めされている。

マイクロメーターヘッド５５０Ａがケーシング２００に固定された状態では、スピンドル５５１がケーシング２００内に位置し、その先端面がロッドヘッド５２０の後面５２１ｂに当接している。スピンドル５５１の先端面は、球面形状を有する。そのため、例えば、平坦面で構成されている場合と比べて、スピンドル５５１およびロッドヘッド５２０の摩耗や、マイクロメーターヘッド５５０Ａの傾きによる誤差を抑えることができる。一方、シンブル５５３およびラチェットストップ５５４は、ケーシング２００外に突出し、露出している。そして、ケーシング２００外に突出した部分は、低背部２０２の上方であった切り欠かれた部分に位置している。

シンブル５５３を順回転させるとスピンドル５５１が前進し、スピンドル５５１に押されたロッド５１０が圧縮コイルばね５４０の付勢力に抗して前方へ移動し、ロッド５１０に押されたレンズアッセンブリー４００が前方へ移動する。これにより、レンズユニット４２０と撮像素子６００との離間距離Ｄが大きくなる。反対に、シンブル５５３を逆回転させるとスピンドル５５１が後退し、圧縮コイルばね５４０の付勢力によってロッド５１０が後方へ移動し、ロッド５１０に引っ張られたレンズアッセンブリー４００が後方へ移動する。これにより、レンズユニット４２０と撮像素子６００との離間距離Ｄが小さくなる。このようなマイクロメーターヘッド５５０Ａの操作によりカメラ１００のフォーカス調整が可能となる。そのため、レンズユニット４２０を交換することなく、カメラ１００の撮影距離および分解能（物理的解像度）を変更することができる。

このように、マイクロメーターヘッド５５０Ａによれば、シンブル５５３を回転させるだけで離間距離Ｄを変更することができるため、使用者の操作による過度な応力がカメラ１００に加わり難い。そのため、カメラ１００を構成する各部品の破損が抑制される。また、マイクロメーターヘッド５５０Ａにはスピンドル５５１の繰り出し量を表示する図示しない目盛が設けられているため、当該目盛から離間距離Ｄを読み取ることも可能である。

なお、フォーカス調整の方法としては、特に限定されない。例えば、カメラ１００で撮像した画像をモニター等に表示し、操作者が当該画像を目視しながらマイクロメーターヘッド５５０Ａを操作することによりフォーカス調整（ピント合わせ）を行ってもよい。また、物理的解像度が最も高くなるようにフォーカス調整（ピント合わせ）を自動で行うソフトウェアを用いてもよい。

スピンドル５５１の移動軸すなわちスピンドル５５１の中心軸Ｊ２は、後方が上側に位置するように、光軸Ｌ（＝中心軸Ｊ１）に対して傾斜している。このように、中心軸Ｊ２を光軸Ｌに対して傾斜させることにより、マイクロメーターヘッド５５０Ａとケーシング２００との干渉を防ぎ、マイクロメーターヘッド５５０Ａを配置し易くなる。また、シンブル５５３の周囲にスペースを確保し易くなり、シンブル５５３を操作し易くなる。また、中心軸Ｊ２が光軸Ｌと平行な場合と比べて、シンブル５５３の回転量に対するレンズアッセンブリー４００の変位量を小さくすることができる。そのため、離間距離Ｄをより微細に調整することができる。

なお、中心軸Ｊ２を光軸Ｌに対して傾斜させることにより、マイクロメーターヘッド５５０Ａに表示されるシンブル５５３の送り量とレンズアッセンブリー４００の実際の変位量との間に誤差が生じるが、前述したように、フォーカス調整の際にマイクロメーターヘッド５５０Ａの表示を使用しないため特段の問題とならない。光軸Ｌに対する中心軸Ｊ２の傾斜角θとしては、特に限定されないが、例えば、５°～１０°程度とすることが好ましく、７°～９°程度とすることがより好ましい。これにより、上述した効果を十分に発揮しつつ、マイクロメーターヘッド５５０Ａのケーシング２００から突出している部分（シンブル５５３およびラチェットストップ５５４）がケーシング２００の上方へ過度に突出するのを抑制することができる。そのため、カメラ１００の大型化を抑制することができる。

以上、移動機構５００について説明した。ただし、送り装置５５０としては、ロッド５１０を前方に送り出すことができれば、特に限定されない。

以上、カメラ１００について説明した。次に、カメラ１００をアタッチメント２０００に固定する方法について説明する。

まず、アタッチメント２０００について説明する。図５に示すように、アタッチメント２０００は、金属材料等の剛性材料で構成された略Ｌ字状の部材である。アタッチメント２０００は、平板状の長辺部２０１０と、長辺部２０１０の一端部から立設した平板状の短辺部２０２０と、を有する。長辺部２０１０は、短辺部２０２０に対して直交している。ただし、長辺部２０１０に対する短辺部２０２０の傾きは、これに限定されず、目的に応じて適宜設定することができる。

長辺部２０１０は、ロボット３０００に取り付けられる被固定部である。ただし、取り付けられる対象は、ロボットに限定されない。長辺部２０１０の四隅には、長辺部２０１０をロボット３０００に固定するネジＢ４を挿通させるための４つの貫通孔２０３０が形成されている。ただし、ロボット３０００への固定方法は、特に限定されない。

一方、短辺部２０２０は、カメラ１００が取り付けられるカメラ取付部である。短辺部２０２０の中央には、カメラ１００のシリンダー３００を挿入するための貫通孔２０４０が形成されている。貫通孔２０４０の寸法は、シリンダー３００の中外径部３２０の外径よりも大きく、かつ、大外径部３３０の外径よりも小さく設定されている。特に、本実施形態では、貫通孔２０４０のサイズは、中外径部３２０の外径とほぼ等しい。また、貫通孔２０４０には、中外径部３２０に形成された一対のＤカット面３２１に対応する一対のＤカット面２０４１が形成されている。

図６に示すように、Ｄカット面３２１、２０４１同士の向きを揃えた姿勢でシリンダー３００を貫通孔２０４０に挿入すると、シリンダー３００は、中外径部３２０まで挿入され、中外径部３２０と大外径部３３０との間に位置する段差面３５０が短辺部２０２０に突き当たる。ここで、上述したように、貫通孔２０４０の寸法がシリンダー３００の中外径部３２０の外径よりも大きく、大外径部３３０の外径よりも小さい。そのため、小外径部３１０および中外径部３２０が貫通孔２０４０に引っ掛かったり、反対に、段差面３５０が貫通孔２０４０に引っ掛からなかったりすることがなく、段差面３５０を確実に短辺部２０２０に突き当てることができる。そのため、アタッチメント２０００へのカメラ１００の取り付けが容易となる。

特に、段差面３５０は、光軸方向ＬＬからの平面視で、中外径部３２０の全周を囲む環状をなしている。そのため、段差面３５０が中外径部３２０の外側全周において短辺部２０２０に突き当たり、短辺部２０２０に対するリシンダー３００の姿勢が安定する。

また、段差面３５０が短辺部２０２０に突き当たった状態では、Ｄカット面３２１、２０４１同士が係合しているため、アタッチメント２０００に対するカメラ１００の回転が防止される。つまり、Ｄカット面３２１、２０４１は、アタッチメント２０００に対するカメラ１００の回転を防止するための回転防止部として機能する。これにより、アタッチメント２０００に対するカメラ１００の位置決めが容易となる。

また、シリンダー３００を貫通孔２０４０に挿入する際に、アタッチメント２０００の陰に隠れてＤカット面３２１を見失わないように、本実施形態では、中外径部３２０の後方に位置する大外径部３３０にＤカット面３２１の位置を示す印部としてのＤカット面３３１が形成されている。このような構成によれば、Ｄカット面３３１からＤカット面３２１の位置を判断することができるため、貫通孔２０４０へのシリンダー３００の挿入が容易となる。特に、本実施形態では、Ｄカット面３３１は、Ｄカット面３２１と光軸方向ＬＬに並び、かつ、Ｄカット面３２１と平行である。そのため、Ｄカット面３３１からＤカット面３２１の位置を直感的に判断することができる。そのため、貫通孔２０４０へのシリンダー３００の挿入がより容易となる。

また、段差面３５０は、シリンダー３００の光軸方向ＬＬの中心よりも前方に位置している。そのため、シリンダー３００の先端から段差面３５０までの長さが短くなり、貫通孔２０４０への挿入距離を短くすることができる。したがって、貫通孔２０４０へのシリンダー３００の挿入が容易となる。

段差面３５０が短辺部２０２０に突き当たった状態では、小外径部３１０が貫通孔２０４０から短辺部２０２０の前方へ突出している。そのため、図７に示すように、ナット等の固定具２０９０をアタッチメント２０００の前方から小外径部３１０のネジ溝３１１に螺合し、段差面３５０と固定具２０９０とで短辺部２０２０を挟持することにより、カメラ１００をアタッチメント２０００に固定することができる。上述したように、段差面３５０は、光軸Ｌに直交する平坦面であるため、カメラ１００がアタッチメント２０００に固定された状態では、光軸Ｌが短辺部２０２０に対して直交する。

特に、本実施形態では、シリンダー３００は、ＮＣ旋盤加工により形成され、優れた寸法精度を有する。つまり、段差面３５０の光軸Ｌに対する垂直度をより高めることができる。そのため、シリンダー３００をアタッチメント２０００に固定することにより、カメラ１００をアタッチメント２０００に対して高精度に位置決めすることができる。したがって、アタッチメント２０００に対する光軸Ｌのずれをより効果的に抑制することができる。

また、中外径部３２０の光軸方向ＬＬの長さＬ１は、貫通孔２０４０の深さＬ２よりも小さい。つまり、Ｌ１＜Ｌ２である。そのため、段差面３５０が短辺部２０２０に突き当たった状態では、中外径部３２０の先端部が貫通孔２０４０から短辺部２０２０の前方へ突出しない。そのため、固定具２０９０をしっかりと締め付けることができ、カメラ１００をガタつきなくアタッチメント２０００に固定することができる。

以上のような方法によれば、カメラ１００をアタッチメント２０００に簡単に固定することができる。また、シリンダー３００をアタッチメント２０００に固定することにより、主に、シリンダー３００、スリーブ４１０および鏡筒４３０の寸法公差がアタッチメント２０００に対する光軸Ｌのずれに繋がる。このように、シリンダー３００をアタッチメント２０００に固定することにより、寸法公差がアタッチメント２０００に対する光軸Ｌのずれに繋がる部材の数を十分に少なくすることができる。アタッチメント２０００に対する光軸Ｌのずれは、各部材の寸法公差の総和を最大として発生し得るため、部材の数を減らすことにより、アタッチメント２０００に対する光軸Ｌのずれを抑制することができる。

なお、仮にベースシャーシ２１０をアタッチメント２０００に固定する構成とした場合、主に、シリンダー３００、スリーブ４１０および鏡筒４３０に加えてさらにベースシャーシ２１０、アッパーケース２２０の寸法公差がアタッチメント２０００に対する光軸Ｌのずれに繋がる。このように、本実施形態以外の方法だと、寸法公差がアタッチメント２０００に対する光軸Ｌのずれに繋がる部材の数が多くなるため、アタッチメント２０００に対する光軸Ｌのずれが大きくなり易い。特に、カメラ１００では、シリンダー３００内にレンズアッセンブリー４００を収容しており、寸法公差がアタッチメント２０００に対する光軸Ｌのずれに繋がる部材の数が多くなり易いため、上述した効果がより顕著となる。

以上、カメラ１００をアタッチメント２０００に固定する方法について説明したが、当該方法は、これに限定されない。例えば、図８に示すように、アタッチメント２０００の貫通孔２０４０は、短辺部２０２０の外縁に開放するスリット状（切り欠き状）であってもよい。つまり、貫通孔２０４０は、閉じた孔に限定されない。このような構成によれば、上述した固定方法とは別に、固定具２０９０をネジ溝３１１に螺合した後に、固定具２０９０と段差面３５０との間に短辺部２０２０を挿入し、その後、固定具２０９０を締め付けることによってもシリンダー３００をアタッチメント２０００に固定することができる。そのため、状況に応じて取付方法を選択することができ、作業効率の向上を図ることができる。また、例えば、図９に示すように、アタッチメント２０００の向きを前後逆にしてもよい。このような構成によれば、長辺部２０１０がカメラ１００の前方に位置し、カメラ１００と重ならないため、ロボット３０００への固定が容易となる。

最後にロボット３０００の一例を簡単に説明するが、ロボット３０００としては、特に限定されない。図１０に示すロボット３０００は、樹脂塗装用のロボットであり、ベース３１００と、ベース３１００に対して水平方向に移動可能に連結された第１アーム３２００と、第１アーム３２００に対して鉛直方向に移動可能に連結された第２アーム３３００と、を有する。また、第２アーム３３００には、樹脂塗布用のディスペンサー３５００が所定の姿勢で固定されていると共に、アタッチメント２０００を介してカメラ１００が固定されている。

また、アタッチメント２０００と第２アーム３３００との間には可動ステージ３６００が設けられている。可動ステージ３６００は、アタッチメント２０００を第２アーム３３００に対して水平方向および鉛直方向にそれぞれ独立して変位させることができる。可動ステージ３６００により、ディスペンサー３５００に対してカメラ１００が可変となるため、カメラ１００に所望の視野を確保させることができる。

このように、カメラ１００は、非常にシンプルなアタッチメント２０００によって、ロボット３０００に容易に取り付けることができる。したがって、カメラ１００を用いることにより、製造者やユーザーの作業負担を大幅に低減することができる。

以上、本発明のカメラを図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。

また、シリンダー３００の構成としては、特に限定されない。例えば、小外径部３１０からネジ溝３１１を省略してもよい。この場合、イモネジＢ３を用いてアッパーケース２２０にマイクロメーターヘッド５５０Ａを固定したように、イモネジ等のネジを用いて固定具２０９０を小外径部３１０に固定すればよい。また、シリンダー３００から小外径部３１０を省略してもよい。この場合、中外径部３２０の長さＬ１を貫通孔２０４０の深さＬ２よりも大きくし、段差面３５０を短辺部２０２０に突き当てた状態で中外径部３２０が貫通孔２０４０から短辺部２０２０の前方へ突出するようにし、中外径部３２０に固定具２０９０を固定すればよい。また、中外径部３２０にネジ溝を形成して固定具２０９０を螺合してもよいし、ネジ溝を形成せずにイモネジ等のネジを用いて固定具２０９０を中外径部３２０に固定してもよい。

１００…カメラ ２００…ケーシング ２０１…高背部 ２０１Ｂ…後面 ２０２…低背部 ２０２Ｂ…後面 ２１０…ベースシャーシ ２２０…アッパーケース ２２１…挿通孔 ３００…シリンダー ３００Ａ…前方開口 ３１０…小外径部 ３１１…ネジ溝 ３２０…中外径部 ３２１…Ｄカット面 ３３０…大外径部 ３３１…Ｄカット面 ３４０…段差面 ３５０…段差面 ３８０…ネジ溝 ３９０…フランジ ４００…レンズアッセンブリー ４１０…スリーブ ４１０Ａ…前方開口 ４１１…フランジ ４１２…フランジ ４１３…レンズユニット挿入部 ４１４…段差面 ４１５…ネジ穴 ４２０…レンズユニット ４３０…鏡筒 ４４０…レンズ群 ４５０…絞り ５００…移動機構 ５１０…ロッド ５２０…ロッドヘッド ５２１…頭部 ５２１ａ…前面 ５２１ｂ…後面 ５３０…ロッドガイド ５３１…基部 ５３１ｂ…後面 ５３２…突出部 ５３３…フランジ ５４０…圧縮コイルばね ５５０…送り装置 ５５０Ａ…マイクロメーターヘッド ５５１…スピンドル ５５２…スリーブ ５５３…シンブル ５５４…ラチェットストップ ６００…撮像素子 ７１０…第１回路基板 ７２０…第２回路基板 ７３０…ＩＣチップ ８００…レセプタクル群 ８１０…レセプタクル ８２０…レセプタクル ９００…レンズカバー ２０００…アタッチメント ２０１０…長辺部 ２０２０…短辺部 ２０３０…貫通孔 ２０４０…貫通孔 ２０４１…Ｄカット面 ２０９０…固定具 ３０００…ロボット ３１００…ベース ３２００…第１アーム ３３００…第２アーム ３５００…ディスペンサー ３６００…可動ステージ Ｂ１…ネジ Ｂ２…ネジ Ｂ３…イモネジ Ｂ４…ネジ Ｄ…離間距離 Ｆ…力 Ｈ…貫通孔 Ｊ１…中心軸 Ｊ２…中心軸 Ｌ…光軸 Ｌ１…長さ Ｌ２…深さ ＬＬ…光軸方向 θ…傾斜角

Claims (10)

1. シリンダーと、
   前記シリンダー内に配置されたレンズアッセンブリーと、
   前記レンズアッセンブリーから入った光を受光する撮像素子と、を有し、
   前記シリンダーは、第１外径部と、前記第１外径部の後方に位置し、前記第１外径部よりも外径が大きい第２外径部と、前記第１外径部と前記第２外径部との間に位置する段差面と、を有し、
   アタッチメントの貫通孔に前記シリンダーを挿入し、前記段差面を前記アタッチメントに突き当てた状態で、固定具を前記アタッチメントの光軸方向の受光側から前記シリンダーに挿入し、係合することにより前記アタッチメントに固定されることを特徴とするカメラ。
2. 前記シリンダーは、前記第１外径部の前記光軸方向の受光側に位置し、前記第１外径部よりも外径が小さく、外周にネジ溝が形成された第３外径部を有し、前記ネジ溝に前記固定具が螺合される請求項１に記載のカメラ。
3. 前記段差面は、前記光軸に対して直交する請求項１または２に記載のカメラ。
4. 前記段差面は、前記シリンダーの前記光軸方向の中心よりも受光側に位置している請求項１ないし３のいずれか１項に記載のカメラ。
5. 前記第１外径部の外径は、前記貫通孔の内径よりも小さく、
   前記第２外径部の外径は、前記貫通孔の内径よりも大きい請求項１ないし４のいずれか１項に記載のカメラ。
6. 前記段差面は、前記光軸方向からの平面視で、前記第１外径部を囲む環状をなす請求項１ないし５のいずれか１項に記載のカメラ。
7. 前記第１外径部は、Ｄカット面を有する請求項１ないし６のいずれか１項に記載のカメラ。
8. 前記第２外径部は、前記Ｄカット面の位置を示す印部を有する請求項７に記載のカメラ。
9. 前記第１外径部の前記光軸方向の長さは、前記貫通孔の深さよりも小さい請求項１ないし８のいずれか１項に記載のカメラ。
10. 前記レンズアッセンブリーに対して前記光軸方向の結像側から前記光軸方向の力を加えることにより、前記シリンダー内で前記レンズアッセンブリーを前記光軸方向に移動させる移動機構を有する請求項１ないし９のいずれか１項に記載のカメラ。

Images