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

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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