JP2023125139A - カメラ - Google Patents

Abstract

【課題】装置の小型化および軽量化を図りつつ、レンズアッセンブリーが捩じられることによる破損を抑制することができるカメラを提供すること。
【解決手段】カメラ１００は、シリンダー３００と、シリンダー３００に挿入されており、先端部がシリンダー３００から突出しているレンズアッセンブリー４００と、シリンダー３００に対するレンズアッセンブリー４００の光軸Ｏまわりの回転を規制する回転規制部７００と、レンズアッセンブリー７００から入る光を受光する撮像素子６００と、レンズアッセンブリー４００に対して光軸方向ＬＬの結像側から光軸方向ＬＬの力を加えることにより、シリンダー３００に対してレンズアッセンブリー４００を光軸方向ＬＬに移動させる移動機構５００と、を有している。
【選択図】図４

Description

本発明は、カメラに関する。

例えば、特許文献１には図１および図２に示すようなレンズ鏡筒９３０が開示されている。レンズ鏡筒９３０は、光軸方向ＬＬに伸長可能な構造であり、固定板９３１にネジ止めされている固定筒９３２と、固定筒９３２に対して光軸方向ＬＬに移動可能な２つの可動筒９３３、９３４と、を有している。可動筒９３３は、固定筒９３２に挿入されており、固定筒９３２に対して光軸方向ＬＬに移動可能である。また、可動筒９３４は、可動筒９３３に挿入されており、可動筒９３３に対して光軸方向ＬＬに移動可能である。そして、これら２つの可動筒９３３、９３４がそれぞれ光軸方向ＬＬに移動することによりレンズ鏡筒９３０が伸長する。

また、固定筒９３２には、レンズ群を保持する鏡枠９３５が配置されており、この鏡枠９３５は、固定筒９３２内において、固定筒９３２に対して光軸方向ＬＬに移動可能である。また、可動筒９３３内には、レンズ群を保持する鏡枠９３６が配置されており、この鏡枠９３６は、可動筒９３３内において、可動筒９３３に対して光軸方向ＬＬに移動可能である。

図２に示すように、可動筒９３３は、固定筒９３２の内部に固定されているリニアアクチュエータ９３７ａの駆動により光軸方向ＬＬに移動する。また、可動筒９３４は、可動筒９３３の内部に固定されている図示しないリニアアクチュエータの駆動により光軸方向ＬＬに移動する。また、鏡枠９３５は、固定筒９３２の内部に固定されているリニアアクチュエータ９３７ｂの駆動により光軸方向ＬＬに移動する。また、鏡枠９３６は、可動筒９３３の内部に固定されているリニアアクチュエータ９３７ｃの駆動により光軸方向ＬＬに移動する。

特開２０１１－１２８４８５号公報

前述したレンズ鏡筒９３０では、図２に示すように、伸長した状態では可動筒９３３が固定筒９３２から突出し、可動筒９３４が可動筒９３３から突出している。そのため、ユーザーが誤ってズームリングやピントリングを回転操作する感覚で可動筒９３３や可動筒９３４を捩じってしまうおそれがある。このように、可動筒９３３や可動筒９３４が捩じられてしまうと、レンズ鏡筒９３０に意図しない応力が加わり、レンズ鏡筒９３０が破損するおそれがある。

一方で、可動筒９３３や可動筒９３４が捩じられることによるレンズ鏡筒９３０の破損を防止するために、伸長した状態でも可動筒９３３および可動筒９３４が固定筒９３２内に収容される状態とする方法がある。しかしながら、このような方法では、固定筒９３２が大きくなってしまい、レンズ鏡筒９３０の大型化および重量化を招いてしまう。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、装置の小型化および軽量化を図りつつ、鏡筒を捩じられることによる破損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）の本発明により達成される。

（１）シリンダーと、
前記シリンダーに挿入されており、先端部が前記シリンダーから突出しているレンズアッセンブリーと、
前記シリンダーに対する前記レンズアッセンブリーの光軸まわりの回転を規制する回転規制部と、
前記レンズアッセンブリーから入る光を受光する撮像素子と、
前記レンズアッセンブリーに対して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、前記シリンダーに対して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と、を有していることを特徴とするカメラ。

本発明のカメラでは、レンズアッセンブリーの先端部をシリンダーから突出させている。そのため、レンズアッセンブリーの先端部をシリンダーから突出させない場合と比べてシリンダーを短尺にでき、カメラの小型化および軽量化を図ることができる。このように、レンズアッセンブリーの先端部をシリンダーから突出させると、レンズアッセンブリーがユーザーによって捩じられることで光軸まわりに回転し、撮像素子や移動機構に意図しない応力が加わって破損するおそれが生じる。そこで、さらに、回転規制部を設けてシリンダーに対するレンズアッセンブリーの光軸まわりの回転を規制することにより、撮像素子や移動機構の破損を抑制している。つまり、本発明のカメラによれば、小型化および軽量化を図りつつ、レンズアッセンブリーが捩じられることによる破損を抑制することができる。

従来技術のカメラの一例を示す断面図である。 図１に示すカメラの動作を説明するための断面図である。 本発明の第１実施形態に係るカメラを前方から見た斜視図である。 図３に示すカメラの断面図である。 図３に示すカメラの断面図である。 レンズアッセンブリーが捩じられる様子を示す斜視図である。 回転規制部を示す断面図である。 図７中のＡ－Ａ線断面図である。 回転規制部の変形例を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係るカメラを示す断面図である。 回転規制部を示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係るカメラを示す断面図である。

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。

＜第１実施形態＞
図３は、本発明の第１実施形態に係るカメラを前方から見た斜視図である。図４および図５は、それぞれ、図３に示すカメラの断面図である。図６は、レンズアッセンブリーが捩じられる様子を示す斜視図である。図７は、回転規制部を示す断面図である。図８は、図７中のＡ－Ａ線断面図である。図９は、回転規制部の変形例を示す断面図である。

なお、以下では、説明の便宜上、各図に、互いに直交する３軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を図示している。そして、Ｘ軸がカメラ１００の光軸Ｏと一致している。また、Ｘ軸方向プラス側が受光側であり、以下では「先端側」、「前方」とも言う。また、Ｘ軸方向マイナス側が結像側であり、以下では、「基端側」、「後方」とも言う。

図３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３および図４に示すように、カメラ１００は、ケーシング２００と、ケーシング２００の前方に装着されているシリンダー３００と、シリンダー３００に挿入されているレンズアッセンブリー４００と、レンズアッセンブリー４００の光軸Ｏまわりの回転を規制する回転規制部７００と、レンズアッセンブリー４００をシリンダー３００に対して移動させる移動機構５００と、レンズアッセンブリー４００の前方開口に装着されているレンズカバー８００と、を有している。

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を支持している第１回路基板６１０と、不図示の配線を介して第１回路基板６１０と電気的に接続されている第２回路基板６２０と、を有している。これら撮像素子６００、第１回路基板６１０および第２回路基板６２０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Ｏに沿う方向を「光軸方向ＬＬ」とも言う。

このようなカメラ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。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。

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≫
図４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、光軸方向ＬＬに沿ってほぼ一定である。

また、シリンダー３００は、第１外径部３１０と、第１外径部３１０よりも外径が大きい第２外径部３２０と、を有している。これらは、前方から第１外径部３１０、第２外径部３２０の順に光軸方向ＬＬに並び、一体的に形成されている。また、第１外径部３１０の外周面の上端部と下端部には、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３１１が形成されている。同様に、第２外径部３２０の外周面の上端部と下端部には、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が形成されている。

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。そのため、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のガタツキを抑え、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。

以上、シリンダー３００について説明したが、シリンダー３００の構成、材質、製造方法等は、特に限定されない。

≪ケーシング２００≫
図４に示すように、ケーシング２００は、シリンダー３００の後方に位置し、シリンダー３００と光軸方向ＬＬに並んで配置されている。また、ケーシング２００は、後方上部を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、を有している。そして、高背部２０１の後面２０１ｂから後述する送り装置５５０が突出しており、低背部２０２の後面２０２ｂには外部装置との接続を行う端子群６９０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端子群６９０を設けることにより、端子群６９０の周囲がひらけ、端子群６９０へのアプローチが容易となる。また、端子群６９０にケーブルを接続した状態ではケーブルがカメラ１００の後方へ延びるため、ケーブルを含めたカメラ１００全体の光軸Ｏ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。

また、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、を有している。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。

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およびアッパーケース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。

以上、ケーシング２００について説明したが、ケーシング２００の構成、材質、製造方法等は、特に限定されない。

≪レンズアッセンブリー４００≫
図４に示すように、レンズアッセンブリー４００は、シリンダー３００に挿入され、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に移動可能である。このようなレンズアッセンブリー４００は、レンズユニット４２０と、レンズユニット４２０の基端部に接続されているスリーブ４１０と、を有している。

スリーブ４１０は、筒状であり、シリンダー３００に挿入されている。また、スリーブ４１０の外径は、光軸方向ＬＬに沿ってほぼ一定である。そして、スリーブ４１０の外周面がシリンダー３００の内周面に接触している。なお、スリーブ４１０の外周面とシリンダー３００の内周面との間には、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。潤滑剤としては、特に限定されず、例えば、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ることができる。

また、スリーブ４１０は、その前方開口に臨むレンズユニット挿入部４１３を有している。そして、レンズユニット挿入部４１３に鏡筒４３０の基端部が挿入され、これらが螺合している。なお、本実施形態のレンズユニット挿入部４１３は、Ｃマウント規格で構成されている。そのため、Ｃ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。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、Ｓマウント規格で構成されていてもよいし、それ以外の規格で構成されていてもよい。

レンズユニット４２０は、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、を有している。レンズユニット４２０は、テレセントリック光学系のレンズユニットである。テレセントリック光学系は、主光線が光軸Ｏと平行となり、被写体との距離が変化しても光学倍率が変わらないという計測用途に適した特性を持つ。そのため、テレセントリック光学系のレンズユニット４２０は、ＦＡ用として適している。

特に、本実施形態のレンズユニット４２０は、物体側および像側が共にテレセントリック光学系である両側テレセントリック構造である。ただし、レンズユニット４２０は、これに限定されず、例えば、物体側のみをテレセントリック構造とした物側テレセントリック光学系であってもよいし、像側のみをテレセントリック構造とした像側テレセントリック光学系であってもよい。また、テレセントリック光学系以外のレンズユニットであってもよい。

鏡筒４３０は、第１外径部４３１と、第１外径部４３１よりも外径が小さい第２外径部４３２と、第２外径部４３２よりも外径が小さい第３外径部４３３と、第３外径部４３３よりも外径が小さい第４外径部４３４と、を有している。これらは、前方から第１外径部４３１、第２外径部４３２、第３外径部４３３、第４外径部４３４の順に光軸方向ＬＬに並び、一体的に形成されている。また、第４外径部４３４の基端部には、レンズユニット挿入部４１３と螺合するネジ溝が形成されている。

また、鏡筒４３０の基端側の部分、具体的には第３外径部４３３および第４外径部４３４がスリーブ４１０と共にシリンダー３００内に挿入されており、先端側の部分、具体的には第１外径部４３１および第２外径部４３２がシリンダー３００から突出している。このように、鏡筒４３０の先端側の部分をシリンダー３００から突出させる構成とすることにより、シリンダー３００を鏡筒４３０の基端側の部分の径に合わせて設計することができるため、シリンダー３００を短くかつ小径にすることができる。図示の構成では、シリンダー３００の外径は、鏡筒４３０の先端部すなわち第１外径部４３１の外径よりも小さく、シリンダー３００の長さは、レンズアッセンブリー４００の長さよりも短い。そのため、カメラ１００の軽量化および小型化を図ることができる。特に、カメラ１００の先端重量を低減することができるため、カメラ１００の重心をカメラ１００の中心に寄せることができ、重量バランスの向上を合わせて図ることができる。

スリーブ４１０および鏡筒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スリーブ４１０および鏡筒４３０が得られる。特に、本実施形態では、スリーブ４１０および鏡筒４３０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、スリーブ４１０および鏡筒４３０の線膨張係数が等しくなり、昇温によってスリーブ４１０とシリンダー３００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および鏡筒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、優れた寸法精度でスリーブ４１０および鏡筒４３０を形成することができる。ただし、スリーブ４１０および鏡筒４３０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、レンズユニット４２０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内でのレンズユニット４２０の光軸Ｏに対する偏心や傾斜を抑制することができる。

以上、レンズアッセンブリー４００について説明したが、レンズアッセンブリー４００の構成、材質、製造方法等は、特に限定されない。

≪撮像素子６００≫
図４に示すように、撮像素子６００は、レンズアッセンブリー４００の後方に位置しており、レンズアッセンブリー４００と光軸方向ＬＬに並んで配置されている。また、撮像素子６００の受光面は、光軸Ｏ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し、受光に応じた光電変換信号を出力する。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、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について説明したが、撮像素子６００の構成は、特に限定されない。

≪第１回路基板６１０≫
図４に示すように、第１回路基板６１０は、撮像素子６００が搭載されているセンサー基板であり、光軸Ｏに直交する姿勢で配置されている。また、第１回路基板６１０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Ｏ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６１０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Ｏに対して精度よく位置決めすることができる。また、第１回路基板６１０には、孔６１１が形成されており、この孔６１１には後述するロッド５１０が挿通されている。

また、第１回路基板６１０は、筒状の支持部材６３０を介してＩＲカットフィルター６４０（赤外線カットフィルター）を支持している。ＩＲカットフィルター６４０は、レンズアッセンブリー４００と撮像素子６００との間に位置し、撮像素子６００の手前で赤外線をカットする。

以上、第１回路基板６１０について説明したが、第１回路基板６１０の構成、固定方法、固定される対象等は、特に限定されない。

≪第２回路基板６２０≫
図４に示すように、第２回路基板６２０は、ケーシング２００内において、第１回路基板６１０の後方に設けられ、光軸Ｏと平行な向きで配置されている。また、第２回路基板６２０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。

第２回路基板６２０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６５０が搭載されている。ＩＣチップ６５０は、第１回路基板６１０および端子群６９０と電気的に接続されている。ＩＣチップ６５０は、端子群６９０を介して受信した制御信号に基づいてカメラ１００の駆動を制御する。また、ＩＣチップ６５０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端子群６９０から出力する。

ＩＣチップ６５０は、例えば、情報を処理するプロセッサーと、プロセッサーに通信可能に接続されたメモリーと、を有している。メモリーにはプロセッサーにより実行可能な各種プログラムが保存され、プロセッサーは、メモリーに記憶された各種プログラム等を読み込んで実行することができる。

以上、第２回路基板６２０について説明したが、第２回路基板６２０の構成、固定方法、固定される対象等は、特に限定されない。

≪移動機構５００≫
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。図４に示すように、移動機構５００は、レンズアッセンブリー４００に接続されているロッド５１０と、ロッド５１０の基端部に接続されているロッドヘッド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、を有している。

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、ロッド５１０は、光軸方向ＬＬからの平面視で、レンズアッセンブリー４００と重なっている。ロッド５１０をこのように配置することで、カメラ１００の光軸Ｏ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は、光軸Ｏから上方にずれて配置されている。このように、ロッド５１０を光軸Ｏからずらすことで、ロッド５１０と撮像素子６００との干渉を防ぐことができる。

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。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。このように、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。

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の先端面は、圧縮コイルばね５４０が当接する当接面であり、基端面は、送り装置５５０が当接する当接面である。

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６１０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６１０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、光軸方向ＬＬに延在する筒状をなし、ロッドガイド５３０を貫通する貫通孔５３１が第１回路基板６１０の孔６１１と連通するように配置されている。

そして、ロッドガイド５３０および孔６１１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るが、それ以外の方向への移動、特に光軸Ｏ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。

また、ロッドガイド５３０は、圧縮コイルばね５４０の形状に合わせて円錐台形状となっている。これにより、圧縮コイルばね５４０を安定して伸縮させることができ、安定した付勢力を得ることができる。

圧縮コイルばね５４０は、ロッド５１０およびロッドガイド５３０に巻回されている。また、圧縮コイルばね５４０は、ロッドガイド５３０とロッドヘッド５２０との間に収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。

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。そのため、ロッド５１０の中心軸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Ｏに対して傾斜する方向の付勢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。

なお、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。

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、例えば、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、を有している。送り装置５５０として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の基端面に当接している。スピンドル５５１の先端部は、球面形状となっている。そのため、例えば、先端部が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の上方の切り欠かれた部分に位置している。

図５に示すように、シンブル５５３を順回転させるとスピンドル５５１がその中心軸Ｊ５５１まわりに順方向に回転しながら中心軸Ｊ５５１に沿って前進し、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が中心軸Ｊ５５１まわりに逆回転しながら中心軸Ｊ５５１に沿って後退し、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。

このように、カメラ１００では、マイクロメーターヘッド５５０Ａの操作によってフォーカス調整が可能となる。そのため、カメラ１００によれば、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。

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不図示の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の中心軸Ｊ５５１は、後方が上側に位置するように、光軸Ｏに対して傾斜している。このように、中心軸Ｊ５５１を光軸Ｏ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の周囲に操作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Ｊ５５１が光軸Ｏ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、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Ｊ５５１を光軸Ｏ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Ｏに対する中心軸Ｊ５５１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の小型化を図ることができる。

このような移動機構５００によれば、レンズアッセンブリー４００に対して、その後方側から光軸方向ＬＬの力を加えることにより、シリンダー３００内でレンズアッセンブリー４００を光軸方向ＬＬに移動させる。そのため、レンズアッセンブリー４００に光軸Ｏに対して傾斜した力が加わり難くなり、レンズアッセンブリー４００が光軸Ｏに対して偏心したり、傾いたりし難くなる。したがって、安定した撮像特性を発揮し、良質な画像を取得することができるカメラ１００となる。

以上、移動機構５００について説明した。ただし、移動機構５００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。

≪回転規制部７００≫
このようなカメラ１００では、前述したように、レンズユニット４２０の先端部がシリンダー３００から突出している。そのため、図６に示すように、ユーザーが誤ってレンズユニット４２０を光軸Ｏまわりに捩じってしまうおそれがある。特に、カメラ１００の使用に慣れてないユーザーにおいては、ズームやピント合わせをしようとして、一般的なカメラレンズに搭載されているズームリングやピントリングを回転操作する感覚でレンズユニット４２０を光軸Ｏまわりに捩じってしまうおそれがある。

このように、レンズユニット４２０が捩じられてしまうと、シリンダー３００に対してレンズアッセンブリー４００が回転し、カメラ１００の各部の破損を招いてしまう。代表的には、レンズユニット４２０の捩じれによってロッド５１０が光軸Ｏまわりに変位して第１回路基板６１０に干渉することでロッド５１０、第１回路基板６１０、撮像素子６００等の破損を招くおそれがある。特に、本実施形態では、テレセントリック光学系のレンズユニット４２０が用いられているが、このテレセントリック光学系のレンズは、非テレセントリック光学系のレンズと比べて長尺で大径なものとなり易い。したがって、レンズユニット４２０が光軸Ｏまわりに捩じられたときに生じるトルクが大きくなり易く、上記破損の可能性が一段と高くなる。

そこで、カメラ１００は、レンズユニット４２０が捩じられた際のレンズアッセンブリー４００の光軸Ｏまわりの回転を抑制する回転規制部７００をさらに有している。回転規制部７００は、図４に示すように、シリンダー３００の内周面に形成されている係合溝７１０と、スリーブ４１０の外周面に形成されている係合突起７２０と、を有している。そして、係合突起７２０が係合溝７１０内に挿入されて、これらが係合している。このような状態では、図７に示すように、レンズアッセンブリー４００が捩じられても、係合突起７２０が係合溝７１０の側面７１１に当接することにより、レンズアッセンブリー４００の光軸Ｏまわりの回転が規制される。そのため、上述したカメラ１００の破損を効果的に抑制することができる。なお、係合溝７１０は、レンズアッセンブリー４００の光軸方向ＬＬへの移動を阻害しないように光軸方向ＬＬに十分な長さで延在している。

また、図４に示すように、回転規制部７００は、シリンダー３００の先端部に配置されている。なお、回転規制部７００の位置は、係合突起７２０の位置で規定される。回転規制部７００をシリンダー３００の先端部に配置することで、回転規制部７００からレンズアッセンブリー４００の先端までの距離Ｄｔが短くなる。レンズアッセンブリー４００は、係合突起７２０を支点にして捩じれるため、距離Ｄｔを短くすることによりレンズアッセンブリー４００の捩じれ量を小さく抑えることができる。したがって、レンズアッセンブリー４００の破損を効果的に抑制することができる。ただし、回転規制部７００の配置は、特に限定されず、例えば、シリンダー３００の中央部であってもよいし、基端部であってもよい。

また、図４に示すように、係合溝７１０は、シリンダー３００の先端面３０１に開放している。言い換えると、係合溝７１０は、先端面３０１から基端側に延びている。そのため、シリンダー３００の先端開口からレンズアッセンブリー４００を挿入することにより、係合溝７１０と係合突起７２０とを係合させることができる。そのため、カメラ１００の組み立てが容易となる。また、組み立ての際に係合溝７１０を目視できるため、シリンダー３００とレンズアッセンブリー４００との光軸Ｏまわりの位置合わせを容易に行うことができる。

また、図８に示すように、係合溝７１０の先端部は、幅が基端側に向けて漸減するテーパー状をなし、係合突起７２０を係合溝７１０内に誘導するガイドとなっている。そのため、組み立ての際に係合溝７１０と係合突起７２０とをより容易に係合させることができる。ただし、これに限定されず、例えば、図９に示すように、係合突起７２０の基端部が、基端に向けて先細りするテーパー状をなし、係合突起７２０を係合溝７１０内に誘導するガイドとなっていてもよい。このような構成でも、係合突起７２０を係合溝７１０内に誘導することができる。なお、このようなガイドは、省略してもよい。

また、係合溝７１０は、シリンダー３００の内周面に１８０°間隔で２つ形成されており、同様に、係合突起７２０は、スリーブ４１０の外周面に１８０°間隔で２つ形成されている。つまり、回転規制部７００は、係合溝７１０および係合突起７２０を複数組有している。これにより、回転規制部７００の強度が高まり、レンズアッセンブリー４００の光軸Ｏまわりの回転をより効果的に抑制することができる。

なお、本実施形態では、係合溝７１０がシリンダー３００の上端部と下端部とに形成され、同様に、係合突起７２０がスリーブ４１０の上端部と下端部とに形成されている。ここで、前述したように、ロッド５１０は、光軸Ｏに対して上方にずれた位置でスリーブ４１０に接続さている。したがって、１つの係合突起７２０をスリーブ４１０の上端部に形成することにより、係合突起７２０とロッド５１０とを光軸Ｏに沿って並べて配置することができる。そのため、係合突起７２０の位置からロッド５１０の位置を知ることができ、カメラ１００をより組み立て易くなる。

特に、本実施形態では、係合突起７２０とロッド５１０を係合させる孔とが共にスリーブ４１０に形成されている。そのため、係合突起７２０とロッド５１０とを所定の位置関係で形成し易くなる。なお、後述する第３実施形態のように、係合突起７２０は、鏡筒４３０に形成してもよい。ただし、鏡筒４３０は、螺合によってスリーブ４１０に固定されるため、係合突起７２０の位置は、ネジを締め切ったときの姿勢となる。しかしながら、ネジを締め切ったときに係合突起７２０が上端部に位置するように鏡筒４３０およびスリーブ４１０にネジを形成することは困難であり、可能だとしても過度なコスト増を招くおそれがある。また、締め付け量を調整して係合突起７２０の向きを合わせようとすると、締め付けトルクの過不足が生じ、カメラ１００の信頼性低下を招くおそれがある。

＜第２実施形態＞
次に、本発明のカメラの第２実施形態について説明する。

図１０は、本発明の第２実施形態に係るカメラを示す断面図である。図１１は、回転規制部を示す断面図である。

本実施形態のカメラ１００は、回転規制部７００の構成が異なっていること以外は、前述した第１実施形態と同様である。そのため、以下の説明では、本実施形態に関し、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、本実施形態における各図において、前述した実施形態と同様の構成については同一符号を付している。

図１０および図１１に示すように、本実施形態のカメラ１００では、シリンダー３００の内周面に係合突起７２０が形成されており、スリーブ４１０の外周面に係合溝７１０が形成されている。つまり、係合突起７２０と係合溝７１０の配置が、前述した第１実施形態に対して逆転している。

また、スリーブ４１０の外周面に形成されている係合溝７１０は、少なくとも、スリーブ４１０の基端面に開放しており、本実施形態では、基端面および先端面の両端面に開放している。このように、係合溝７１０がスリーブ４１０の基端面に開放することで、シリンダー３００の先端開口からレンズアッセンブリー４００を挿入することにより、係合溝７１０と係合突起７２０とを係合させることができる。そのため、組み立ての際に係合溝７１０と係合突起７２０とをより容易に係合させることができる。

このような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明のカメラの第３実施形態について説明する。

図１２は、本発明の第３実施形態に係るカメラを示す断面図である。

本実施形態のカメラ１００は、回転規制部７００の構成が異なっていること以外は、前述した第１実施形態と同様である。そのため、以下の説明では、本実施形態に関し、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、本実施形態における図において、前述した実施形態と同様の構成については同一符号を付している。

図１２に示すように、本実施形態のカメラ１００では、係合突起７２０が鏡筒４３０の外周面に形成されている。これにより、前述した第１実施形態と比べて、回転規制部７００からレンズアッセンブリー４００の先端までの距離Ｄｔを同等に保ちつつ、スリーブ４１０を短くすることができる。そのため、カメラ１００の軽量化を図ることができる。

このような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

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。

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 ３０１…先端面 ３１０…第１外径部 ３１１…Ｄカット面
３２０…第２外径部 ３２１…Ｄカット面 ４００…レンズアッセンブリー ４１０…スリーブ ４１３…レンズユニット挿入部 ４２０…レンズユニット ４３０…鏡筒 ４３１…第１外径部 ４３２…第２外径部 ４３３…第３外径部 ４３４…第４外径部 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 ５３０…ロッドガイド ５３１…貫通孔 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 ６１０…第１回路基板 ６１１…孔 ６２０…第２回路基板 ６３０…支持部材 ６４０…ＩＲカットフィルター ６５０…ＩＣチップ ６９０…端子群 ７００…回転規制部 ７１０…係合溝 ７１１…側面 ７２０…係合突起 ８００…レンズカバー ９３０…レンズ鏡筒 ９３１…固定板 ９３２…固定筒 ９３３…可動筒 ９３４…可動筒 ９３５…鏡枠 ９３６…鏡枠 ９３７ａ…リニアアクチュエータ ９３７ｂ…リニアアクチュエータ
９３７ｃ…リニアアクチュエータ Ｂ１…ネジ Ｂ２…ネジ Ｂ３…イモネジ Ｄ…離間距離 Ｄｔ…距離 Ｊ５５１…中心軸 ＬＬ…光軸方向 Ｏ…光軸 θ…傾斜角

Claims (11)

1. シリンダーと、
   前記シリンダーに挿入されており、先端部が前記シリンダーから突出しているレンズアッセンブリーと、
   前記シリンダーに対する前記レンズアッセンブリーの光軸まわりの回転を規制する回転規制部と、
   前記レンズアッセンブリーから入る光を受光する撮像素子と、
   前記レンズアッセンブリーに対して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、前記シリンダーに対して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と、を有していることを特徴とするカメラ。
2. 前記回転規制部は、前記シリンダーの先端部に配置されている請求項１に記載のカメラ。
3. 前記回転規制部は、前記シリンダーの内周面および前記レンズアッセンブリーの外周面の一方に形成され前記光軸に沿って延在している係合溝と、
   他方に形成され前記係合溝と係合する係合突起と、を有している請求項１または２に記載のカメラ。
4. 前記係合溝は、前記シリンダーの内周面に形成され、前記シリンダーの先端面に開放している請求項３に記載のカメラ。
5. 前記回転規制部は、前記係合溝および前記係合突起を複数組有している請求項３または４に記載のカメラ。
6. 前記レンズアッセンブリーは、テレセントリック光学系のレンズユニットを有している請求項１ないし５のいずれか１項に記載のカメラ。
7. 前記シリンダーの外径は、前記レンズアッセンブリーの先端部の外径よりも小さい請求項１ないし６のいずれか１項に記載のカメラ。
8. 前記移動機構は、前記レンズアッセンブリーの前記光軸方向の結像側に位置し、先端部が前記レンズアッセンブリーに接続されているロッドと、
   前記ロッドを前記光軸方向の受光側に送り出す送り装置と、
   前記ロッドを前記光軸方向の結像側に付勢する付勢部材と、を有している請求項１ないし７のいずれか１項に記載のカメラ。
9. 前記レンズアッセンブリーは、レンズ群を備えるレンズユニットと、前記レンズユニットの基端部に接続されているスリーブと、を有し、
   前記スリーブに前記係合突起または前記係合溝が形成され、
   前記スリーブに前記ロッドが接続されている請求項８に記載のカメラ。
10. 前記撮像素子を支持する回路基板を有し、
    前記ロッドは、前記回路基板を貫通して配置されている請求項８または９に記載のカメラ。
11. 前記送り装置は、
    前記ロッドを前記光軸方向の結像側から押圧する押圧子と、
    前記押圧子を中心軸まわりに回転させながら前記中心軸に沿って変位させる操作部と、を有している請求項８ないし１０のいずれか１項に記載のカメラ。

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