JP6159565B2 - バックフォーカス調整機構 - Google Patents

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Description

本発明は、監視カメラ、工業用カメラ等に適用して好適なバックフォーカス調整機構に関する。
CCD、CMOS等の固体撮像素子でなるエリアイメージセンサーを持つ監視カメラにおいては、各種レンズに対応するために、バックフォーカスを微調整するための機構を備えており、通常は、カメラ本体に設けられたバックフォーカス調整ツマミを一定角度回転させることにより、レンズに対するセンサー位置を前後に数mm程度移動できる仕様になっている。
このバックフォーカス調整においては、カメラ本体に固定取付されたレンズの光軸に対して、どれだけ位置ズレしないようにセンサーが前後移動できるかが重要なポイントになる。
この種の調整機構として従来では二重環または三環重環構造のヘリコイド機構が存在した。
特開2010−276677号公報
本発明は、安価な構成でかつ一定の光軸精度を保った状態でセンサー位置を調整できるバックフォーカス調整機構を提供することを目的とする。
本発明の実施形態は、撮像窓を有し、一方の面にレンズマウントを有したカメラ本体と、前記カメラ本体の他方の面に前記撮像窓の光軸に平行して立設された4本のガイドシャフトと、前記各ガイドシャフトにそれぞれ貫通された4つのガイドボスを有し前記カメラ本体に前記ガイドシャフトをガイドとして移動可能に支持されたセンサー付プレート構造と、前記ガイドシャフトに貫通されたガイドボスと前記ガイドシャフトの起立端との間に介挿されて前記センサー付プレート構造を前記カメラ本体の前記他方の面方向に押圧する圧縮ばねと、調整用摘みの回動操作により前記センサー付プレート構造を前記撮像窓に対し遠近方向に所定量位置移動させるカムとを備えたバックフォーカス調整機構において、前記4つのガイドボスのうち、1つのガイドボスを基準とし、この基準となるガイドボスを除く他のガイドボスにばね圧制御機構を設け、このばね圧制御機構により前記基準となるガイドボスに向かって前記圧縮ばねによる押圧力の分力を前記センサー付プレート構造に与えることを特徴とする。
本発明の実施形態によれば、安価な構成でかつ一定の光軸精度を保った状態でセンサー位置を微調整できるバックフォーカス調整機構が提供できる。
本発明の実施形態に係るバックフォーカス調整機構の一部を示す分解斜視図。 上記実施形態に係るバックフォーカス調整機構を示す分解斜視図。 上記実施形態に係るセンサー付プレート構造の背面図。 図1の部分を分解して示す側面図。 (a)は上記実施形態に係るばね圧制御機構の作用を説明するための平面図、(b)は同側面図。 上記実施形態に係るカメラ本体のレンズマウント面を示す正面図。 (a)は図5に示すバックフォーカス調整ダイヤルの構成を示す平面図、(b)は同図(a)のA−A線に沿う側断面図。 (a)は図5に示すセンサー付プレート構造の構成を示す正面図(a)、(b)は同図(a)のB−B線に沿う側断面図。
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バックフォーカス調整機構の構成を図1および図2に示している。図1は一部の構成要素を示し、図2はカバーおよびカムを含んだ構成要素を示している。また、図2に示す構成要素の一部を図3乃至図8にそれぞれ示している。
本発明の実施形態に係るバックフォーカス調整機構は、図1および図2に示すように、撮像窓11を有し、一方の面にレンズマウント(図6参照)を有したカメラ本体10と、カメラ本体10の他方の面に撮像窓11の光軸OPに平行して立設された4本のガイドシャフト15と、各ガイドシャフト15にそれぞれ貫通された4つのガイドボス23を有し、カメラ本体10にガイドシャフト15をガイドとして移動可能に支持されたセンサー付プレート構造20と、ガイドシャフト15に貫通されたガイドボス23とガイドシャフト15の起立端15Tとの間に介挿されてセンサー付プレート構造20をカメラ本体10の他方の面方向に押圧する圧縮ばね24と、バックフォーカス調整用摘み13の回動操作によりセンサー付プレート構造20を撮像窓11に対し遠近方向に所定量位置移動させるカム12hとを具備して構成される。4本のガイドシャフト15とこのガイドシャフト15に貫通された計4個のガイドボス23はリニアガイド機構を構成している。
カメラ本体10は、図2および図6に示すように、本体前部の前面をレンズマウント面10Cとし、背面を開口して、周囲をカバー10Aで覆った箱形筐体を構成している。カバー10Aの上部には、バックフォーカス調整用摘み13が所定角度回動自在に突出する開口部10Bが設けられている。本体前部の後面(背面)には、撮像窓11の光軸OPに平行して撮像窓11の周囲に所定の間隔で4本のガイドシャフト15が立設されている。この4本のガイドシャフト15のうち、任意の1本が基準となるガイドボス23(M)のガイドシャフト15(M)となり、他の3本がばね圧分力作用を有するガイドボス23(S)のガイドシャフト15(S)となる。
本体前部の後面には、バックフォーカス調整用摘み13を有したリング状のバックフォーカス調整ダイヤル12が光軸OPを中心とした軸廻りに所定角度回動可能に設けられている。このバックフォーカス調整ダイヤル12はバックフォーカス調整用カムを構成するもので、図2、図4および図7に示すように、4本のガイドシャフト15に対応して背面部4箇所に、バックフォーカス調整用摘み13の回動操作でセンサー付プレート構造20を撮像窓11に対し遠近方向に所定量位置移動させるための傾斜面を有するカム12hが設けられている。ここではカム12hを溝カムで構成しているが、例えば周縁カム等、他のカム構造であってもよい。
センサー付プレート構造20は、センサー付プレート21Aと、このセンサー付プレート21Aに一体に設けられたフィルタ切替ユニット21Bとを有して構成される。
センサー付プレート21Aには、撮像窓11に面する前面部に、光軸OPに撮像面の中心を位置合わせした、例えばCMOSセンサー、CCDセンサー等の個体撮像素子により構成されたエリアイメージセンサー22が実装され、背面部に回路接続用のインタフェースコネクタが設けられている。
フィルタ切替ユニット21Bには、ガイドシャフト15が貫通する4つの円筒状のガイドボス23、および撮像面にフィルタを介挿可能にする開口並びにスリットが設けられている。さらにフィルタ切替ユニット21Bには、図4および図8(a)(b)に示すように、バックフォーカス調整ダイヤル12に設けたカム12hの従節となるカム接触ポイント23Pが設けられている。
なお、この実施形態では、フィルタ切替ユニット21Bにガイドボス23を設けているが、センサー付プレート21Aにガイドボス23を設けた構成であってもよい。
バックフォーカス調整ダイヤル12がカメラ本体10に組み込まれ、センサー付プレート構造20に設けたガイドボス23、および圧縮ばね24がガイドシャフト15に貫通して、ばね受け用のワッシャ付ビス25がガイドシャフト15の起立端にねじ止め固定されることにより、センサー付プレート構造20が圧縮ばね24の作用によりカメラ本体10の前面方向に押圧される。このばね作用により、バックフォーカス調整ダイヤル12に設けたカム12hに、フィルタ切替ユニット21Bに設けた従節となるカム接触ポイント23Pが接触し、バックフォーカス調整用摘み13が図6に示すa−b方向に回動操作されることで、センサー付プレート構造20が撮像窓11に対し遠近方向に(図5(b)に示す光軸(OP)に平行な図示矢印方向に)所定量位置移動し、バックフォーカス調整が可能となる。
本発明の実施形態は、図3および図5(a)(b)に示すように、上記した4つのガイドボス23のうち、1つのガイドボスを基準(M)とし、この基準(M)となるガイドボス23(M)を除く他のガイドボス23(S)に、ばね圧制御機構23dを設け、このばね圧制御機構23dにより基準(M)となるガイドボス23(M)に向かって、圧縮ばね24による押圧力の分力Fa,Fb,Fcをセンサー付プレート構造20に与える構成としている。
ばね圧制御機構23dは、圧縮ばね24が当接するガイドボス23(S)のばね当接面に、基準ガイドから遠ざかる側を段落とししたばね圧分力作用片により構成される。このばね圧分力作用片に、ばね圧制御機構23dと同一符号を付す。
ガイドボス23は円筒状を為し、ばね圧分力作用片23dは、基準(M)となるガイドボス23(M)を基点とした延長線上を切欠中心位置とした半円状の段落とし(段差を有した半円状の切欠部)により形成されている。この段差を有した半円状の切欠部分を図3にハッチで示している。換言すると、圧縮ばね24のばね圧分力がそれぞれ基準方向へ向かうように、圧縮ばね24が当接するガイドボス23(S)のばね当接面は、それぞれ、基準(M)となるガイドボス23(M)に向けて半円状の突状段差を形成している。
上記したばね圧分力作用片23dによる基準方向へのばね圧分力作用により、直動4点ガイド相互の間において常にガイドの基準位置が保たれ、所謂、囓りを回避した精度の高いスムーズなバックフォーカス調整が可能となる。
上記した実施形態によるバックフォーカス調整機構によれば、直動4点ガイドのうち、基準(M)となるガイドボス23(M)に向けて3方向からばね押圧力の分力が発生するため、センサー付プレート構造20は常に基準位置を保っており、バックフォーカス調整時にも光軸ズレが発生し難い構造となっている。また、本機構には高価な部品や高精度の機械加工を要する必要がなく、センサー付プレート構造20に設けたガイドボス23に段落し加工を行うことで高精度なバックフォーカス調整を行うことが可能である。
通常、支柱を使ってプレートの高精度な直動運動を求める場合、芯ブレ防止のために孔(ボス孔)と支柱(ガイドシャフト)の部品寸法精度を高めたり、複数の支柱固定位置のピッチ精度を高めるなど、部品レベルでの単価が上昇し易い。また、高精度に仕上げた部品をスムーズに運動させるためにグリス等により摩擦力を調整したり、個別の支柱や孔に対してそれぞれに緩い、きついの寸法管理行うというような工夫(カジリ対策など)を凝らす必要があり、組立後の調整も困難になり易い。上記した実施形態による構造では、一般的には光軸精度が画面高さ寸法の±15%程度になり得る部品加工精度にて、±5%以下を達成することができる。
なお、本発明は、上記した実施形態の形状、構造に係わらず、要は本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の応用、変形が可能である。
10…カメラ本体、11…撮像窓、12…バックフォーカス調整ダイヤル、12h…カム、13…バックフォーカス調整用摘み、15…ガイドシャフト、20…センサー付プレート構造、21A…センサー付プレート、21B…フィルタ切替ユニット、22…エリアイメージセンサー、23…ガイドボス、23d…ばね圧制御機構(圧分力作用片)、23P…カム接触ポイント(従節)、24…圧縮ばね、Fa,Fb,Fc…圧縮ばね24による押圧力の分力。

Claims (6)

  1. 撮像窓を有し、一方の面にレンズマウントを有したカメラ本体と、前記カメラ本体の他方の面に前記撮像窓の光軸に平行して立設された4本のガイドシャフトと、前記各ガイドシャフトにそれぞれ貫通された4つのガイドボスを有し前記カメラ本体に前記ガイドシャフトをガイドとして移動可能に支持されたセンサー付プレート構造と、前記ガイドシャフトに貫通されたガイドボスと前記ガイドシャフトの起立端との間に介挿されて前記センサー付プレート構造を前記カメラ本体の前記他方の面方向に押圧する圧縮ばねと、調整用摘みの回動操作により前記センサー付プレート構造を前記撮像窓に対し遠近方向に所定量位置移動させるカムとを備えたバックフォーカス調整機構において、
    前記4つのガイドボスのうち、1つのガイドボスを基準とし、この基準となるガイドボスを除く他のガイドボスにばね圧制御機構を設け、このばね圧制御機構により前記基準となるガイドボスに向かって前記圧縮ばねによる押圧力の分力を前記センサー付プレート構造に与えることを特徴としたバックフォーカス調整機構。
  2. 前記ばね圧制御機構は、前記他のガイドボスの前記圧縮ばねが当接するばね当接面に、前記基準となるガイドボスから遠ざかる側を段落とししたばね圧分力作用片を有して構成されている請求項1に記載のバックフォーカス調整機構。
  3. 前記他のガイドボスは円筒状を為し、前記ばね圧分力作用片は前記基準となるガイドボスから前記他のガイドボスに向けて延びる線上に設けた半円状の段落としにより形成されている請求項2に記載のバックフォーカス調整機構。
  4. 前記センサー付プレート構造はフィルタ切替ユニットを含み、前記フィルタ切替ユニットに前記ボスが設けられている請求項1に記載のバックフォーカス調整機構。
  5. 前記カムは、前記調整用摘みの操作で前記光軸を中心とした軸廻りに回動可能なリング状のバックフォーカス調整ダイヤルに前記4本のガイドシャフトと対応して形成され、且つ前記センサー付プレート構造を前記光軸方向に移動させるための傾斜を有し、前記センサー付プレート構造は前記カムの従節となるカム接触ポイントが設けられている請求項1に記載のバックフォーカス調整機構。
  6. 前記センサー付プレート構造は、前記光軸に撮像面の中心を位置合わせしたエリアイメージセンサーを実装している請求項1に記載のバックフォーカス調整機構。
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