WO2022202708A1 - カメラの設計方法およびカメラ - Google Patents

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WO2022202708A1
WO2022202708A1 PCT/JP2022/012816 JP2022012816W WO2022202708A1 WO 2022202708 A1 WO2022202708 A1 WO 2022202708A1 JP 2022012816 W JP2022012816 W JP 2022012816W WO 2022202708 A1 WO2022202708 A1 WO 2022202708A1
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WO
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cylinder
lens unit
rod
distance
sleeve
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Application number
PCT/JP2022/012816
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English (en)
French (fr)
Inventor
和也 田村
憲一 古河
直喜 藤田
光弘 岡本
Original Assignee
ミツミ電機株式会社
和也 田村
憲一 古河
直喜 藤田
光弘 岡本
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Application filed by ミツミ電機株式会社, 和也 田村, 憲一 古河, 直喜 藤田, 光弘 岡本 filed Critical ミツミ電機株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/04—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B17/00—Details of cameras or camera bodies; Accessories therefor
    • G03B17/02—Bodies

Definitions

  • the present invention relates to a camera design method and a camera.
  • Patent Document 1 a lens unit and an imaging device arranged behind the lens unit for receiving light entering from the lens unit are provided, and the separation distance between the lens unit and the imaging device is fixed.
  • a fixed focus digital camera is disclosed.
  • the imaging device is fixed to the lens unit while being sandwiched between a compression rubber located in front and an expansion/contraction plate located in back.
  • the expansion/contraction plate contracts or expands due to the temperature along with the lens barrel of the lens unit, so that the change in the separation distance between the lens unit and the imaging device is suppressed compared to the case without the expansion/contraction plate. be.
  • the present invention has been made in view of this point, and by selecting the material of each part that connects the lens unit and the image sensor, it is possible to change the separation distance between the lens unit and the image sensor and the image sensor relative to the lens unit. It is an object of the present invention to provide a method of designing a camera and a camera that can suppress tilting.
  • a lens unit and an imaging device that receives light entering from the lens unit, a distance increasing member that increases the separation distance between the lens unit and the imaging element due to thermal fluctuation;
  • a method for designing a camera characterized by connecting via a distance reducing member that reduces a separation distance between the lens unit and the imaging element due to thermal fluctuation.
  • a lens unit and an imaging device that receives light entering from the lens unit, a distance increasing member that increases the separation distance between the lens unit and the imaging element due to thermal fluctuation; and a distance reducing member that reduces the separation distance between the lens unit and the imaging element due to thermal fluctuation.
  • a casing a casing; a cylinder attached to the casing; a sleeve disposed within the cylinder, movable relative to the cylinder in the optical axis direction, and holding the lens unit; a circuit board fixed to the cylinder and supporting the imaging element; a rod positioned on the imaging side of the sleeve in the optical axis direction and connected to the base end of the sleeve;
  • the camera according to (4) above, further comprising a feeding device attached to the casing for feeding the rod to the light receiving side in the optical axis direction.
  • a distance increasing member for increasing the distance between the lens unit and the image sensor by thermal fluctuations and a distance increasing member for increasing the separation distance between the lens unit and the image sensor by thermal fluctuations are provided. and a distance reducing member that reduces the distance. Therefore, the increase in the separation distance by the distance increasing member and the decrease in the separation distance by the distance reducing member cancel each other out, so that fluctuations in the separation distance can be suppressed.
  • FIG. 1 is a front perspective view of a camera according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the camera shown in FIG. 3 is a rear perspective view of the camera shown in FIG. 1.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view showing a moving mechanism.
  • FIG. 5 is a cross-sectional perspective view showing a modification of the feeding device.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing how each part of the camera thermally expands.
  • FIG. 1 is a front perspective view of a camera according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the camera shown in FIG. 3 is a rear perspective view of the camera shown in FIG. 1.
  • FIG. FIG. 4 is an exploded perspective view showing a moving mechanism.
  • FIG. 5 is a cross-sectional perspective view showing a modification of the feeding device.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing how each part of the camera thermally expands. 1, 2, and 6 are referred to as the front (distal end, light receiving side in the optical axis direction), and the right side as the rear (base end, imaging side in the optical axis direction) for convenience of explanation. do.
  • the camera 100 shown in FIG. 1 is a camera for FA (factory automation).
  • the camera 100 is attached to an arm or the like of an FA robot that assembles, processes, inspects, etc. parts, and is used to detect the shape and position of parts, the relative relationship between the parts and the arm of the robot, and the like. Photograph the parts to obtain.
  • the application of the camera 100 is not limited to this.
  • the camera 100 includes a casing 200, a cylinder 300 mounted in front of the casing 200, a lens assembly 400 disposed within the cylinder 300, and the lens assembly 400 within the cylinder 300 along the optical axis L. , a lens cover 900 attached to the front opening 300A of the cylinder 300, and a receptacle group 800 for connection with an external device (not shown).
  • the camera 100 also includes an imaging element 600 that receives light entering from the lens assembly 400, a first circuit board 710 that supports the imaging element 600, and a second circuit board that is electrically connected to the first circuit board 710. 720 and .
  • the imaging device 600 , first circuit board 710 and second circuit board 720 are each housed in the casing 200 .
  • the direction along the optical axis L ie, the direction parallel to the optical axis L, is also called “optical axis direction LL" for convenience of explanation.
  • the separation distance D between the lens assembly 400 (lens unit 420 to be described later) and the imaging element 600 can be changed and adjusted by moving the lens assembly 400 in the optical axis direction LL using the moving mechanism 500. Therefore, focus adjustment (focusing) becomes possible by adjusting the separation distance D according to the shooting distance (distance to the subject).
  • the moving mechanism 500 applies a force F in the optical axis direction LL to the lens assembly 400 from behind. Therefore, displacement of the lens assembly 400 in directions other than the optical axis direction LL is suppressed, and eccentricity or inclination of the lens assembly 400 with respect to the optical axis L can be suppressed. Therefore, the camera 100 can exhibit stable imaging characteristics and can acquire high-quality images.
  • cylinder 300 has a cylindrical shape. Also, the inner diameter of the cylinder 300 is constant along its axial direction. Cylinder 300 also has a ring-shaped flange 390 formed to protrude from its inner peripheral surface toward the central axis. The flange 390 is provided on the inner peripheral surface of the cylinder 300 near the front opening 300A. The flange 390 has a function as a rib that increases the strength of the cylinder 300, a function as a stop for the lens cover 900, and a stopper that restricts further movement of the lens assembly 400 forward.
  • a thread groove 380 is formed on the inner peripheral surface between the front opening 300A of the cylinder 300 and the flange 390. As shown in FIG. Threads 380 are used to attach lens cover 900 to cylinder 300 . However, the flange 390 and thread groove 380 may be omitted or used for another purpose.
  • the cylinder 300 has a small outer diameter portion 310 , a medium outer diameter portion 320 having an outer diameter larger than that of the small outer diameter portion 310 , and a large outer diameter portion 330 having an outer diameter larger than that of the medium outer diameter portion 320 . These are integrally formed so as to line up in the optical axis direction LL in order of the small outer diameter portion 310, the medium outer diameter portion 320, and the large outer diameter portion 330 from the front.
  • the cylinder 300 also has a step surface 340 facing forward formed at the boundary between the small outer diameter portion 310 and the medium outer diameter portion 320, and a step surface 340 facing forward formed at the boundary between the medium outer diameter portion 320 and the large outer diameter portion 330.
  • the step surfaces 340 and 350 are flat surfaces orthogonal to the optical axis L, respectively.
  • a thread groove 311 is formed on the outer periphery of the small outer diameter portion 310 .
  • D-cut surfaces 321, which are flat surfaces obtained by notching part of the cylindrical outer peripheral surface, are formed on the upper and lower portions of the outer peripheral surface of the medium outer diameter portion 320, respectively.
  • a pair of D-cut surfaces 321 are formed on the upper and lower sides of the medium outer diameter portion 320 at regular intervals (180° intervals) and face each other.
  • a D-cut surface 331 which is a flat surface obtained by cutting out a portion of the cylindrical outer peripheral surface, is formed.
  • a pair of D-cut surfaces 331 are formed on the upper side and the lower side of the large outer diameter portion 330 at regular intervals (180° intervals) and face each other.
  • the configuration of the cylinder 300 is not particularly limited, and for example, the screw groove 311, the D-cut surface 321 and the D-cut surface 331 may be omitted.
  • a mounting screw hole 360 used for screwing with the casing 200 is provided at the base end of the cylinder 300 .
  • a screw B ⁇ b>4 that penetrates the casing 200 is screwed into the mounting screw hole 360 , thereby fixing the cylinder 300 to the casing 200 .
  • the cylinder 300 having such a configuration is made of a metal material such as aluminum or stainless steel. Thereby, the cylinder 300 having sufficient rigidity can be obtained, and the lens assembly 400 housed inside can be stably held.
  • the cylinder 300 is formed by, for example, NC (Numerical Control) lathe processing. By using NC lathe processing, the cylinder 300 can be formed with excellent dimensional accuracy. Therefore, rattling of the lens assembly 400 within the cylinder 300 can be suppressed, and the lens assembly 400 can be smoothly moved within the cylinder 300 .
  • the material and forming method of the cylinder 300 are not particularly limited.
  • the cylinder 300 has been explained above.
  • casing 200 will be described. As shown in FIG. 2, casing 200 is provided behind cylinder 300 . Further, the casing 200 has a substantially rectangular notched shape at the rear upper portion. Therefore, the casing 200 has a high-back portion 201 that holds the cylinder 300 and a low-back portion 202 located behind the high-back portion 201 and shorter than the high-back portion 201 .
  • a feeding device 550 which will be described later, protrudes from the rear surface 201B of the high-back portion 201. As shown in FIG. A receptacle group 800 is provided on the rear surface 202B of the low-back portion 202. As shown in FIG.
  • the receptacle group 800 on the rear surface 202B of the low-back portion 202, that is, on the rearmost portion of the casing 200, it becomes easier to secure a space around the receptacle group 800 and to easily approach the receptacle group 800. becomes.
  • the cable when the cable is connected to the receptacle group 800, the cable extends backward, so that the entire camera 100 including the cable spreads in the direction orthogonal to the optical axis L, in other words, from the optical axis direction LL. It is possible to suppress the spread of the contour of the camera 100 in plan view. Therefore, the size of the camera 100 can be reduced.
  • the receptacle group 800 of the present embodiment includes an image data output receptacle 810 for transmitting image data captured by the camera 100, a receptacle 820 for receiving a control signal, have Receptacle 810 is a USB Type-C connector and receptacle 820 is a round M5 connector.
  • Receptacle 810 is a USB Type-C connector
  • receptacle 820 is a round M5 connector.
  • the number and functions of receptacles included in receptacle group 800 are not particularly limited.
  • the casing 200 has a base chassis 210 that constitutes its lower portion and an upper case 220 that constitutes its upper portion. Cylinder 300 is held by sandwiching the base end of cylinder 300 between base chassis 210 and upper case 220 . Further, the base chassis 210 is formed with an insertion hole 211 for inserting the screw B4. By screwing the screw B4 inserted through the insertion hole 211 into the mounting screw hole 360 of the cylinder 300, the base chassis 210 and the cylinder 300 are fastened together and fixed.
  • the configuration of casing 200 is not particularly limited.
  • the base chassis 210 and upper case 220 are made of metal materials such as aluminum and stainless steel. Thereby, the casing 200 having sufficient rigidity is obtained, and the cylinder 300 can be stably held.
  • base chassis 210 and upper case 220 are each die cast or castings. By using die casting, an inexpensive base chassis 210 and upper case 220 can be obtained. In addition, high dimensional accuracy can be obtained partially by secondary processing. Also, the manufacturing cost can be reduced.
  • the material and formation method of the base chassis 210 and the upper case 220 are not particularly limited.
  • the casing 200 has been described above.
  • lens assembly 400 is coaxially disposed within cylinder 300 .
  • the lens assembly 400 also has a cylindrical sleeve 410 that can move (slid) in the optical axis direction LL with respect to the cylinder 300 and a lens unit 420 provided inside the sleeve 410 .
  • the lens unit 420 has a cylindrical barrel 430 fixed to the sleeve 410 , and a lens group 440 and a diaphragm 450 arranged inside the barrel 430 .
  • the lens unit 420 of the present embodiment is a single focus (fixed focus) lens unit.
  • the single focus lens unit 420 By using the single focus lens unit 420, the number of lenses can be reduced as compared with the case of using the lens unit 420 having a zoom function. Therefore, the size and cost of the lens unit 420 can be reduced accordingly. In addition, it becomes easier to acquire a bright image than when using the lens unit 420 having a zoom function.
  • the configuration of the lens unit 420 is not particularly limited.
  • the sleeve 410 has a cylindrical shape.
  • the sleeve 410 also has a pair of ring-shaped flanges 411 and 412 projecting outward from the outer peripheral surface.
  • the flange 411 is located at the distal end of the outer peripheral surface of the sleeve 410
  • the flange 412 is located at the proximal end of the outer peripheral surface of the sleeve 410 .
  • the sleeve 410 is in contact with the inner peripheral surface of the cylinder 300 at the outer peripheral surfaces of these flanges 411 and 412 . That is, the sleeve 410 is in contact with the cylinder 300 at both ends except for the central portion.
  • the contact area between the cylinder 300 and the sleeve 410 can be reduced while the posture of the sleeve 410 within the cylinder 300 is stabilized. Therefore, stable movement of the sleeve 410 within the cylinder 300 is possible.
  • the configuration of the sleeve 410 is not particularly limited.
  • the sleeve 410 has a lens unit insertion portion 413 facing the front opening 410A.
  • a lens unit 420 is inserted and attached to the lens unit insertion portion 413 .
  • the lens unit insertion portion 413 has a larger inner diameter than the rear portion thereof. Therefore, a step surface 414 facing forward is formed on the base end side of the lens unit insertion portion 413 .
  • the step surface 414 is a flat surface perpendicular to the optical axis L and functions as a diopter stop for the lens unit 420 . Therefore, positioning of the lens unit 420 with respect to the sleeve 410 is facilitated.
  • the lens unit insertion portion 413 is configured according to the S mount standard. Therefore, the lens unit 420 can be exchanged according to the application as long as it conforms to the S mount standard. Further, by adopting the S-mount standard, the size of the lens unit 420 can be reduced, and the size of the camera 100 can be reduced.
  • the standard of the lens unit insertion portion 413 is not particularly limited, and may be, for example, a C-mount standard.
  • the sleeve 410 having such a configuration is made of a metal material such as aluminum or stainless steel. Thereby, the sleeve 410 having sufficient rigidity is obtained, and the lens unit 420 can be stably held.
  • the sleeve 410 of this embodiment is made of the same material as the cylinder 300 .
  • the linear expansion coefficients of the cylinder 300 and the sleeve 410 become equal, and it is possible to effectively prevent looseness between the cylinder 300 and the sleeve 410 due to temperature rise and, conversely, slow movement of the sleeve 410. can be suppressed.
  • the sleeve 410 is formed by, for example, NC lathe processing. By using NC lathe processing, the sleeve 410 can be formed with excellent dimensional accuracy.
  • the material and forming method of the sleeve 410 are not particularly limited.
  • both the cylinder 300 and the sleeve 410 are formed by NC lathe processing. Therefore, these clearances can be managed with high precision, and the sleeve 410 can be assembled with the cylinder 300 with high precision. Therefore, the lens assembly 400 can be smoothly moved within the cylinder 300, and eccentricity and tilting of the lens assembly 400 with respect to the optical axis L within the cylinder 300 can be suppressed.
  • a lubricant (not shown) is provided between the inner peripheral surface of the cylinder 300 and the outer peripheral surface of the sleeve 410 to reduce their sliding resistance. Therefore, the lens assembly 400 can be smoothly moved within the cylinder 300 .
  • the lubricant is not particularly limited, various solid lubricants such as molybdenum-based, graphite-based, and fluorine-based lubricants are used in this embodiment.
  • the lens barrel 430 has a cylindrical shape, and a lens group 440 and a diaphragm 450 are provided inside.
  • the lens barrel 430 having such a configuration is made of, for example, a metal material such as aluminum or stainless steel. Thereby, the lens barrel 430 having sufficient rigidity is obtained, and the lens group 440 and the diaphragm 450 can be stably held.
  • the lens barrel 430 is formed by, for example, NC lathe processing. By using NC lathe processing, the lens barrel 430 can be formed with excellent dimensional accuracy. Therefore, the lens barrel 430 can be assembled to the sleeve 410 with high accuracy.
  • the material and formation method of the lens barrel 430 are not particularly limited.
  • the lens assembly 400 has been described above.
  • the imaging device 600 As shown in FIG. 2, the imaging device 600 is provided behind the lens assembly 400 and has a light receiving surface perpendicular to the optical axis L. As shown in FIG. The imaging device 600 receives light entering from the lens assembly 400 .
  • the imaging element 600 is not particularly limited, and a CCD image sensor, a CMOS image sensor, or the like can be used. Various specifications such as the device size (dimensions) and resolution of the imaging device 600 can be appropriately set according to the specifications required for the camera 100 .
  • the imaging device 600 has been described above.
  • the first circuit board 710 is described. As shown in FIG. 2, the first circuit board 710 is provided behind the imaging element 600 and arranged in a posture perpendicular to the optical axis L. As shown in FIG. Also, the first circuit board 710 supports the imaging device 600 . That is, the first circuit board 710 is a sensor board on which the imaging device 600 is mounted. The first circuit board 710 is screwed to the base end surface of the cylinder 300 with screws B1.
  • the cylinder 300 is formed by NC lathe processing, the formation accuracy of the base end surface is high, and the perpendicularity to the optical axis L can be controlled with high accuracy.
  • the imaging element 600 can be positioned with respect to the optical axis L with high accuracy.
  • the method of fixing the first circuit board 710 and the object to be fixed are not particularly limited.
  • the first circuit board 710 has been described above.
  • the second circuit board 720 is described. As shown in FIG. 2, the second circuit board 720 is provided behind the first circuit board 710 in the casing 200 and is arranged parallel to the optical axis L. As shown in FIG. The second circuit board 720 is screwed to the base chassis 210 with screws B2. However, the method of fixing the second circuit board 720 and the object to be fixed are not particularly limited. Also, for example, the second circuit board 720 may be omitted and the function thereof may be provided to the first circuit board 710 .
  • An IC chip 730 which is a circuit element for controlling driving of the camera 100, is mounted on the second circuit board 720.
  • IC chip 730 is electrically connected to first circuit board 710 and receptacle group 800 .
  • IC chip 730 controls camera 100 based on control signals received via receptacle 820 .
  • the IC chip 730 also generates image data based on the photoelectric conversion signal output from the imaging device 600 and outputs the generated image data from the receptacle 810 .
  • the second circuit board 720 has been described above.
  • the moving mechanism 500 is a mechanism for moving the lens assembly 400 in the optical axis direction LL to change and adjust the separation distance D between the lens unit 420 and the imaging device 600 .
  • the moving mechanism 500 includes a rod 510 connected to the lens assembly 400, a rod head 520 connected to the proximal end of the rod 510, and guiding the rod 510 in the optical axis direction LL.
  • a rod guide 530, a compression coil spring 540 as a biasing member that biases the rod 510 rearward, and a feeding device 550 that feeds the rod 510 forward against the force of the compression coil spring 540. have.
  • the rod 510 is provided behind the lens assembly 400 inside the casing 200 . Moreover, the rod 510 is rod-shaped and extends in the optical axis direction LL. Further, the rod 510 overlaps the sleeve 410 in plan view from the optical axis direction LL. Also, the rod 510 is connected at its distal end to the proximal end of the sleeve 410 . Specifically, the tip of the rod 510 is screwed into a screw hole 415 formed in the base end surface of the sleeve 410 . Therefore, when the rod 510 moves forward, the rod 510 pushes the lens assembly 400 forward. Conversely, when the rod 510 moves rearward, the rod 510 pulls the lens assembly 400 backward.
  • the rod 510 With such a shape and arrangement of the rod 510, the spread of the camera 100 in the direction orthogonal to the optical axis L, in other words, the spread of the contour of the camera 100 in plan view from the optical axis direction LL can be suppressed. Therefore, the size of the camera 100 can be reduced. Also, by connecting the rod 510 to the sleeve 410, the lens unit 420 is not directly pressed by the rod 510, so the load applied to the lens unit 420 can be reduced.
  • the rod 510 having such a configuration is made of a metal material such as aluminum or stainless steel. Thereby, the rod 510 having sufficient rigidity can be obtained, and the pressing force from the feeding device 550 can be efficiently transmitted to the lens assembly 400 . Therefore, the lens assembly 400 can be moved smoothly.
  • the rod head 520 is connected to the proximal end of the rod 510. Moreover, the rod head 520 has a head portion 521 having a diameter larger than that of the rod 510 .
  • a front surface 521a and a rear surface 521b of the head 521 are flat surfaces perpendicular to the optical axis L, respectively.
  • the front surface 521a is a contact surface with which the compression coil spring 540 abuts
  • the rear surface 521b is a contact surface with which the feeding device 550 abuts.
  • the rod head 520 having such a configuration is made of various resin materials such as PEEK (polyetheretherketone). Since PEEK exhibits excellent mechanical strength and anti-friction properties, it is a suitable material for contact with the compression coil spring 540 and the feeding device 550 . However, it is not limited to this, and may be made of a metal material such as aluminum or stainless steel. This allows the rod head 520 to be manufactured at a lower cost than PEEK.
  • PEEK polyetheretherketone
  • the rod guide 530 is provided behind the first circuit board 710 inside the casing 200 .
  • the rod guide 530, together with the first circuit board 710, is screwed to the base end surface of the cylinder 300 with screws B1.
  • the rod guide 530 has a base 531 supported by the first circuit board 710 and a truncated conical projection 532 projecting rearward from the base 531 .
  • the base portion 531 is a plate-like portion whose thickness direction is the optical axis direction LL.
  • a rear surface 531b of the base portion 531 is a contact surface with which the compression coil spring 540 contacts.
  • the base 531 is provided with a flange 533 projecting rearward from its outer edge.
  • a flange 533 surrounds the outer circumference of the compression coil spring 540 and positions the compression coil spring 540 with respect to the rod guide 530 .
  • a through hole H is formed between the top surface of the protruding portion 532 and the front surface of the first circuit board 710 to extend through them in the optical axis direction LL.
  • a rod 510 is inserted through the through hole H.
  • the rod 510 is allowed to move in the optical axis direction LL, and movement in other directions, especially rotation around the optical axis L, is restricted.
  • the operability of the rod 510 is improved, and the lens assembly 400 can be smoothly moved in the optical axis direction LL.
  • the through hole H can be formed long in the optical axis direction LL. Therefore, the above effect becomes more remarkable, and the operability of rod 510 is further improved.
  • a lubricant (not shown) is provided between the inner surface of the through hole H and the rod 510 to reduce sliding resistance. Therefore, the rod 510 can be smoothly moved with respect to the through hole H.
  • the lubricant is not particularly limited, various solid lubricants such as molybdenum-based, graphite-based, and fluorine-based lubricants are used in this embodiment.
  • a compression coil spring 540 is provided around the rod 510 .
  • the rod 510 is passed through the compression coil spring 540 .
  • the compression coil spring 540 is arranged in a contracted state between the base portion 531 of the rod guide 530 and the rod head 520 . Therefore, the restoring force of the compression coil spring 540 urges the rod 510 rearward.
  • the compression coil spring 540 is positioned by the rod guide 530 and its central axis coincides with the central axis J1 of the rod 510.
  • the compression coil spring 540 is arranged coaxially with the rod 510 . Therefore, it becomes difficult for the compression coil spring 540 to apply a force in a direction inclined with respect to the optical axis L to the rod 510 . Therefore, the rod 510 can be smoothly moved in the optical axis direction LL.
  • the compression coil spring 540 has a conical shape whose diameter gradually decreases from the front to the rear. That is, the compression coil spring 540 is a conical coil spring. Therefore, it becomes easier to concentrate the force toward the central axis J1 of the rod 510 . Therefore, even with this configuration, it is difficult for the compression coil spring 540 to apply a force in a direction inclined with respect to the optical axis L to the rod 510 . Therefore, the rod 510 can be smoothly moved in the optical axis direction LL.
  • the compression coil spring 540 is not particularly limited, and for example, a cylindrical coil spring, a barrel-shaped coil spring, a drum-shaped coil spring, or the like may be used.
  • an extension coil spring, a leaf spring, or the like may be used as the biasing member.
  • an extension coil spring may be used to bias the rod 510 rearward.
  • the protruding portion 532 of the rod guide 530 is shaped like a truncated cone is to match the shape of the compression coil spring 540 .
  • the taper angle of the protruding portion 532 is equal to the taper angle of the compression coil spring 540 when the lens assembly 400 is positioned at the forwardmost position (abutting against the flange 390).
  • the feeding device 550 presses the rod 510 forward against the force of the compression coil spring 540 .
  • a micrometer head 550A is used as the feeding device 550.
  • the micrometer head 550A has a known structure, and has a spindle 551 as a pressing element, a sleeve 552, a thimble 553 as an operation part, and a ratchet stop 554.
  • the separation distance D can be adjusted more finely and accurately.
  • the ratchet stop 554 since the ratchet stop 554 is not used in this embodiment, it may be omitted.
  • the micrometer head 550A is fixed to the upper case 220 of the casing 200 with a sleeve 552.
  • the micrometer head 550A is inserted through an insertion hole 221 formed in the upper case 220, and fixed and positioned with respect to the casing 200 by a set screw B3.
  • the spindle 551 When the micrometer head 550A is fixed to the casing 200, the spindle 551 is positioned inside the casing 200 and its tip surface is in contact with the rear surface 521b of the rod head 520.
  • a tip surface of the spindle 551 has a spherical shape. Therefore, for example, as compared with the case of flat surfaces, wear of the spindle 551 and rod head 520 and errors due to inclination of the micrometer head 550A can be suppressed.
  • thimble 553 and ratchet stop 554 protrude outside casing 200 and are exposed. The portion protruding outside the casing 200 is located above the low-back portion 202 and in the notched portion.
  • the separation distance D can be changed simply by rotating the thimble 553, so excessive stress due to user's operation is less likely to be applied to the camera 100. Therefore, breakage of each component constituting the camera 100 is suppressed. Further, since the micrometer head 550A is provided with a scale (not shown) that indicates the amount of extension of the spindle 551, it is also possible to read the separation distance D from the scale.
  • the method of focus adjustment is not particularly limited.
  • an image captured by the camera 100 may be displayed on a monitor or the like, and the operator may adjust the focus by operating the micrometer head 550A while viewing the image.
  • software that automatically adjusts the focus so that the physical resolution is maximized may be used.
  • the separation distance D can be adjusted more finely.
  • the inclination angle ⁇ of the central axis J2 with respect to the optical axis L is not particularly limited, but is preferably about 5° to 10°, more preferably about 7° to 9°.
  • the portion (thimble 553 and ratchet stop 554) of micrometer head 550A protruding from casing 200 can be suppressed from excessively protruding upward from casing 200 while sufficiently exhibiting the above-described effects. . Therefore, an increase in size of the camera 100 can be suppressed.
  • the moving mechanism 500 has been described above. According to such a moving mechanism 500, the lens assembly 400 is moved in the optical axis direction LL within the cylinder 300 by applying the force F in the optical axis direction LL to the lens assembly 400 from the rear side. Therefore, it becomes difficult for the lens assembly 400 to be subjected to an oblique force with respect to the optical axis L, and the lens assembly 400 is less likely to be eccentric within the cylinder 300 or to be inclined with respect to the optical axis L. Therefore, the camera 100 can exhibit stable imaging characteristics.
  • the moving mechanism 500 includes a rod 510 positioned behind the lens assembly 400 and connected to the base end of the lens assembly 400, a feeding device 550 feeding the rod 510 forward in the optical axis direction LL, and the rod 510 and a compression coil spring 540 as a biasing member that biases backward in the optical axis direction LL. Combining such parts simplifies the configuration of the moving mechanism 500 .
  • the feeding device 550 is not particularly limited as long as it can feed the rod 510 forward.
  • a feed screw guide 557 fixed to the casing 200, a feed screw shaft 558 screwed into the feed screw guide 557, the tip of which abuts on the rod head 520, and the feed screw shaft 558 are moved backward.
  • a compression coil spring 559 that biases and restricts the rotation of the feed screw shaft 558 .
  • the rod 510 can be moved forward by forwardly rotating the feed screw shaft 558 against the biasing force of the compression coil spring 559 .
  • rotating the lead screw shaft 558 in the opposite direction causes the rod 510 to move rearward.
  • illustration of thread grooves formed on the inner peripheral surface of the feed screw guide 557 and the outer peripheral surface of the feed screw shaft 558 is omitted.
  • the configuration of the camera 100 has been described above. Next, a method for designing the camera 100 will be described.
  • thermal fluctuation For example, due to a change in ambient temperature or a rise in temperature due to heat generated by the IC chip 730 or the like in the camera 100 (hereinafter simply referred to as “thermal fluctuation”), each part of the camera 100 expands or contracts, causing the lens unit to expand or contract.
  • the separation distance D between 420 and the imaging device 600 varies. Therefore, there is a possibility that, even though the focus is adjusted using the moving mechanism 500, the focus may be shifted again due to subsequent thermal fluctuations. Therefore, in the present embodiment, the material and dimensions of each part constituting the camera 100 are controlled, and the amount of expansion of each part in the optical axis direction LL is offset, thereby suppressing fluctuations in the separation distance D due to thermal fluctuations. .
  • the lens unit 420 and the imaging device 600 are divided into a distance increasing member 110 that increases the separation distance D by expansion or contraction due to thermal fluctuations, and a distance reduction member 110 that reduces the separation distance D by expansion or contraction due to thermal fluctuations. It is connected with the member 120 via.
  • a distance increasing member 110 that increases the separation distance D by expansion or contraction due to thermal fluctuations
  • a distance reduction member 110 that reduces the separation distance D by expansion or contraction due to thermal fluctuations. It is connected with the member 120 via.
  • the amount of variation in the separation distance D due to thermal fluctuations is not particularly limited, and is preferably as small as possible. It is more preferably 0.002 mm or less. As a result, fluctuations in the separation distance D due to thermal fluctuations can be sufficiently suppressed.
  • the amount of expansion or contraction of the distance increasing member 110 and the distance decreasing member 120 can be adjusted to It is possible to relatively easily suppress fluctuations in the separation distance D caused by thermal fluctuations only by managing.
  • the amount of expansion or contraction can be easily controlled by the material and dimensions of each member.
  • the imaging element 600 is mounted on the first circuit board 710, and the first circuit board 710 is fixed to the cylinder 300.
  • Cylinder 300 is fixed to casing 200, to which micrometer head 550A is fixed.
  • the tip of the micrometer head 550A abuts on the rod head 520, to which the rod 510 is fixed.
  • Rod 510 is fixed to sleeve 410
  • lens unit 420 is fixed to sleeve 410 .
  • the lens unit 420 and the imaging element 600 are connected via the first circuit board 710, the cylinder 300, the casing 200, the micrometer head 550A, the rod head 520, the rod 510 and the sleeve 410.
  • the surface of the first circuit board 710 on which the imaging device 600 is mounted is referred to as a reference surface C.
  • the temperature of the camera 100 exceeds the reference temperature and each part expands from the reference temperature state, and the temperature of the camera 100 falls below the reference temperature and each part contracts from the reference temperature state.
  • the reference temperature is not particularly limited, it is set to 25° C., which is room temperature, in this embodiment.
  • rod head 520 When the rod head 520 expands, the rod 510 is displaced forward, the sleeve 410 is displaced forward accordingly, and the lens unit 420 is displaced forward accordingly. As such, rod head 520 functions as distance increasing member 110 .
  • rod 510 When the rod 510 expands, the sleeve 410 is displaced forward, and the lens unit 420 is accordingly displaced forward. Therefore, rod 510 functions as distance increasing member 110 .
  • the lens unit 420 When the sleeve 410 expands, the lens unit 420 is displaced forward. As such, sleeve 410 functions as distance increasing member 110 .
  • the cylinder 300, the micrometer head 550A, the rod head 520, the rod 510 and the sleeve 410 are at a distance.
  • the casing 200 functions as the distance reducing member 120 .
  • rod head 520 contracts, the rod 510 is displaced rearward, the sleeve 410 is displaced rearward accordingly, and the lens unit 420 is displaced rearward accordingly.
  • rod head 520 functions as distance reducing member 120 .
  • the sleeve 410 contracts, the sleeve 410 is displaced rearward and the lens unit 420 is displaced rearward accordingly.
  • rod 510 functions as distance reducing member 120 .
  • the lens unit 420 is displaced rearward.
  • sleeve 410 functions as distance reducing member 120 .
  • the cylinder 300, the casing 200, the micrometer head 550A, the rod head 520, the rod 510, and the sleeve 410 move away from each other during contraction.
  • the casing 200 functions as the distance increasing member 110 .
  • the amount of increase ⁇ D(+) in the separation distance D by each distance increasing member 110 and the amount of reduction ⁇ D( ⁇ ) in the separation distance D by each distance reducing member 120 are made equal, and these are offset.
  • the amount of expansion of each part should be controlled based on the material and dimensions. Table 1 below shows specific design examples. Note that the dimension L in Table 1 refers to the dimension at 25° C. of the area caused by the variation in the distance D between the parts.
  • the cylinder 300 is made of aluminum alloy A2011, and the L dimension, that is, the distance from the base end surface of the cylinder 300 to the threaded portion P1 with the screw B4 is 1.37 mm.
  • the base chassis 210 is made of aluminum alloy ADC12 for die casting, and the L dimension, that is, the distance from the threaded portion P1 to the threaded portion P2 with the screw B2 is 7.65 mm.
  • the upper case 220 is made of aluminum alloy ADC12 for die casting, and the L dimension, that is, the distance from the threaded portion P2 to the threaded portion P3 of the set screw B3 is 18.47 mm.
  • the micrometer head 550A is made of stainless steel SUS304, and the L dimension, that is, the distance from the threaded portion P3 to the tip of the spindle 551 is 5.05 mm.
  • the rod head 520 is made of PEEK, and the L dimension, that is, the length of the rod head 520 is 5.2 mm.
  • the rod 510 is made of stainless steel SUS304, and the L dimension, that is, the length of the rod 510 excluding the screw portion is 7.45 mm.
  • the sleeve 410 is made of aluminum alloy A2011, and the L dimension, that is, the distance from the base end to the step surface 414 is 10.8 mm.
  • the present invention is not limited to this, and the configuration of each section may be any configuration having similar functions. can be replaced with Also, other optional components may be added to the present invention.
  • a distance increasing member for increasing the distance between the lens unit and the image sensor by thermal fluctuations and a distance increasing member for increasing the separation distance between the lens unit and the image sensor by thermal fluctuations are provided. and a distance reducing member that reduces the distance. Therefore, the increase in the separation distance by the distance increasing member and the decrease in the separation distance by the distance reducing member cancel each other out, so that fluctuations in the separation distance can be suppressed.

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Abstract

カメラ１００は、レンズユニット４２０とレンズユニット４２０から入った光を受光する撮像素子６００とを、熱変動によりレンズユニット４２０と撮像素子６００との離間距離Ｄを増加させる距離増加部材１１０と、熱変動によりレンズユニット４２０と撮像素子６００との離間距離Ｄを減少させる距離減少部材１２０と、を介して接続されている。

Description

カメラの設計方法およびカメラ 関連出願への相互参照
　本出願は、２０２１年３月２６日に出願された日本特許出願第２０２１－０５３８４０（発明の名称「カメラの設計方法およびカメラ」）に基づく優先権を主張し、さらに、該日本特許出願の内容は、参照により本明細書に完全に援用される。
　本発明は、カメラの設計方法およびカメラに関する。
　例えば、特許文献１には、レンズユニットと、レンズユニットの後方に配置されレンズユニットから入った光を受光する撮像素子と、を有し、レンズユニットと撮像素子との離間距離を一定に固定した固定焦点式のデジタルカメラが開示されている。特許文献１のデジタルカメラでは、撮像素子は、前方に位置する圧縮ゴムと、後方に位置する膨縮プレートとにより挟持された状態でレンズユニットに固定されている。このようなデジタルカメラによれば、レンズユニットの鏡胴と共に膨縮プレートが温度によって収縮または膨張するため、膨縮プレートがない場合と比べてレンズユニットと撮像素子との離間距離の変化が抑制される。
特開２００４－１４７１８８号公報
　しかしながら、特許文献１のデジタルカメラでは、撮像素子を圧縮ゴムと膨縮プレートとにより前後からバランスよく挟持されていないと、膨縮プレートの収縮または膨張によって撮像素子がレンズユニットに対して傾いてしまい、撮像特性が不安定となる。
　本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、レンズユニットと撮像素子とを繋ぐ各部の材質を選定することにより、レンズユニットと撮像素子との離間距離の変化とレンズユニットに対する撮像素子の傾斜とを抑制することのできるカメラの設計方法および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）～（７）の本発明により達成される。
　（１）　レンズユニットと前記レンズユニットから入った光を受光する撮像素子とを、
　熱変動により前記レンズユニットと前記撮像素子との離間距離を増加させる距離増加部材と、
　熱変動により前記レンズユニットと前記撮像素子との離間距離を減少させる距離減少部材と、を介して接続することを特徴とするカメラの設計方法。
　（２）　ケーシングと、
　前記ケーシングに装着されたシリンダーと、
　前記シリンダー内に配置され、前記シリンダーに対して光軸方向に移動可能であり、前記レンズユニットを保持するスリーブと、
　前記シリンダーに固定され、前記撮像素子を支持する回路基板と、
　前記スリーブの前記光軸方向の結像側に位置し、前記スリーブの基端部に接続されたロッドと、
　前記ケーシングに装着され、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、を有し、
　前記ケーシング、前記シリンダー、前記スリーブ、前記ロッドおよび前記送り装置の少なくとも１つを前記距離増加部材とし、少なくとも１つを前記距離減少部材とする上記（１）に記載のカメラの設計方法。
　（３）　０℃～８０℃における前記離間距離の変動を２５℃における前記離間距離に対して±０．００５ｍｍ以下とする上記（１）または（２）に記載のカメラの設計方法。
　（４）　レンズユニットと前記レンズユニットから入った光を受光する撮像素子とが、
　熱変動により前記レンズユニットと前記撮像素子との離間距離を増加させる距離増加部材と、
　熱変動により前記レンズユニットと前記撮像素子との離間距離を減少させる距離減少部材と、を介して接続されていることを特徴とするカメラ。
　（５）　ケーシングと、
　前記ケーシングに装着されたシリンダーと、
　前記シリンダー内に配置され、前記シリンダーに対して光軸方向に移動可能であり、前記レンズユニットを保持するスリーブと、
　前記シリンダーに固定され、前記撮像素子を支持する回路基板と、
　前記スリーブの前記光軸方向の結像側に位置し、前記スリーブの基端部に接続されたロッドと、
　前記ケーシングに装着され、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、を有する上記（４）に記載のカメラ。
　（６）　前記ケーシング、前記シリンダー、前記スリーブ、前記ロッドおよび前記送り装置の少なくとも１つが前記距離増加部材であり、少なくとも１つが前記距離減少部材である上記（５）に記載のカメラ。
　（７）　０℃～８０℃における前記離間距離の変動は、２５℃における前記離間距離に対して±０．００５ｍｍ以下である上記（４）ないし（６）のいずれかに記載のカメラ。
　本発明のカメラの設計方法およびカメラでは、レンズユニットと撮像素子とを、熱変動によりレンズユニットと撮像素子との離間距離を増加させる距離増加部材と、熱変動によりレンズユニットと撮像素子との離間距離を減少させる距離減少部材と、を介して接続する。そのため、距離増加部材による離間距離の増加分と、距離減少部材による離間距離の減少分と、が相殺され、離間距離の変動を抑制することができる。また、このような構成によれば、撮像素子をその両側から挟み込む構成としなくても離間距離の変動を抑制することができるため、熱変動による光軸に対する撮像素子の傾斜を抑制することもできる。
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、送り装置の変形例を示す断面斜視図である。 図６は、カメラの各部が熱膨張する様子を示す断面図である。
　以下、本発明のカメラの設計方法および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、送り装置の変形例を示す断面斜視図である。図６は、カメラの各部が熱膨張する様子を示す断面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図１、図２および図６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（後述するレンズユニット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と、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よりも外径が大きい大外径部３３０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。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、特に限定されず、例えば、ネジ溝３１１、Ｄカット面３２１およびＤカット面３３１を省略してもよい。
　また、シリンダー３００の基端部には、ケーシング２００とのねじ止めに用いられる取付ねじ孔３６０が設けられている。取付ねじ孔３６０には、ケーシング２００を貫通するねじＢ４が螺合しており、これにより、シリンダー３００がケーシング２００に固定されている。
　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、図示しないが、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。
　なお、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。また、ベースシャーシ２１０には、ねじＢ４を挿通するための挿通孔２１１が形成されている。そして、この挿通孔２１１に挿通されたねじＢ４がシリンダー３００の取付ねじ孔３６０に螺合することにより、ベースシャーシ２１０とシリンダー３００とが共締めされ、これららが固定されている。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。また、製造コストを抑えることもできる。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。ここで、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。上述したように、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の上方であって、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（ピント合わせ）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、上述したように、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。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Ｆ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Ｌ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がシリンダー３００内で偏心したり、光軸Ｌに対して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することができるカメラ１００となる。
　特に、移動機構５００は、レンズアッセンブリー４００の後方に位置し、レンズアッセンブリー４００の基端部に接続されたロッド５１０と、ロッド５１０を光軸方向ＬＬの前方側に送り出す送り装置５５０と、ロッド５１０を光軸方向ＬＬの後方側に付勢する付勢部材としての圧縮コイルばね５４０と、を有する。このようなパーツを組み合わせることにより、移動機構５００の構成が簡単となる。
　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。例えば、図５に示すように、ケーシング２００に固定された送りねじガイド５５７と、送りねじガイド５５７に螺号し、先端がロッドヘッド５２０に当接する送りねじシャフト５５８と、送りねじシャフト５５８を後方に付勢し、送りねじシャフト５５８の回転を規制する圧縮コイルばね５５９と、を有する構成であってもよい。このような構成では、圧縮コイルばね５５９の付勢力に抗して送りねじシャフト５５８を順回転させることによりロッド５１０を前方へ移動させることができる。反対に、送りねじシャフト５５８を逆回転させることによりロッド５１０を後方へ移動させることができる。なお、図５では、送りねじガイド５５７の内周面および送りねじシャフト５５８の外周面に形成されたねじ溝の図示を省略している。
　以上、カメラ１００の構成について説明した。次に、カメラ１００の設計方法について説明する。
　例えば、雰囲気温度の変化やカメラ１００内でのＩＣチップ７３０等の発熱による昇温（以下、単に「熱変動」とも言う）によりカメラ１００の各部が膨張または収縮し、これに起因してレンズユニット４２０と撮像素子６００との離間距離Ｄが変動する。そのため、移動機構５００を用いてピントを合わせたにも関わらず、その後の熱変動によってピントが再びずれてしまうといった不具合が発生するおそれがある。そこで、本実施形態では、カメラ１００を構成する各部の材料や寸法を管理し、各部の光軸方向ＬＬへの膨張量を相殺することにより、熱変動に起因した離間距離Ｄの変動を抑制する。以下、詳細に説明する。
　カメラ１００では、レンズユニット４２０と撮像素子６００とを、熱変動に伴う膨張または収縮により離間距離Ｄを増加させる距離増加部材１１０と、熱変動に伴う膨張または収縮により離間距離Ｄを減少させる距離減少部材１２０と、を介して接続している。そして、距離増加部材１１０の膨張または収縮による離間距離Ｄの増加分と、距離減少部材１２０の膨張または収縮による離間距離Ｄの減少分と、を相殺することにより熱変動に起因する離間距離Ｄの変動を抑制する。なお、熱変動に起因する離間距離Ｄの変動量としては、特に限定されず、小さい程好ましいが、２５℃の室温状態における離間距離Ｄに対して±０．００５ｍｍ以下であることが好ましく、±０．００２ｍｍ以下であることがより好ましい。これにより、熱変動に起因する離間距離Ｄの変動を十分に抑えることができる。
　このように、レンズユニット４２０と撮像素子６００とを距離増加部材１１０と距離減少部材１２０とを介して接続する構成とすることにより、距離増加部材１１０および距離減少部材１２０の膨張量または収縮量を管理するだけで、比較的簡単に熱変動に起因する離間距離Ｄの変動を抑制することができる。また、このような構成によれば、従来のような撮像素子６００をその両側から挟み込む構成としなくても、熱変動に起因する離間距離Ｄの変動を抑制することができるため、熱変動に起因した光軸Ｌに対する撮像素子６００の傾斜を抑制することもできる。なお、膨張量または収縮量は、各部材の材質および寸法により容易に管理することができる。
　上述したように、撮像素子６００は、第１回路基板７１０に搭載され、第１回路基板７１０は、シリンダー３００に固定されている。シリンダー３００は、ケーシング２００に固定され、ケーシング２００にはマイクロメーターヘッド５５０Ａが固定されている。マイクロメーターヘッド５５０Ａの先端部は、ロッドヘッド５２０に当接し、ロッドヘッド５２０にはロッド５１０が固定されている。ロッド５１０は、スリーブ４１０に固定され、スリーブ４１０にはレンズユニット４２０が固定されている。以上のように、レンズユニット４２０と撮像素子６００とは、第１回路基板７１０、シリンダー３００、ケーシング２００、マイクロメーターヘッド５５０Ａ、ロッドヘッド５２０、ロッド５１０およびスリーブ４１０を介して接続されている。
　以下、説明の便宜上、第１回路基板７１０の撮像素子６００が搭載された面を基準面Ｃとする。また、以下では、カメラ１００の温度が基準温度を超えて、各部が基準温度の状態から膨張する膨張時と、反対に、カメラ１００の温度が基準温度未満となり、各部が基準温度の状態から収縮する収縮時と、について説明する。基準温度としては、特に限定されないが、本実施形態では、室温である２５℃とする。
　≪膨張時≫
　図６に示すように、シリンダー３００が膨張すると、取付ねじ孔３６０の位置が前方に変位し、それに伴ってレンズユニット４２０が前方に変位する。そのため、シリンダー３００は、距離増加部材１１０として機能する。ケーシング２００が膨張すると、マイクロメーターヘッド５５０Ａが後方に変位し、それに伴ってスリーブ４１０が後方に変位し、それに伴ってレンズユニット４２０が後方に変位する。そのため、ケーシング２００は、距離減少部材１２０として機能する。マイクロメーターヘッド５５０Ａが膨張すると、スピンドル５５１の先端部が前方に変位し、それに伴ってスリーブ４１０が前方に変位し、それに伴ってレンズユニット４２０が前方に変位する。そのため、マイクロメーターヘッド５５０Ａは、距離増加部材１１０として機能する。ロッドヘッド５２０が膨張すると、ロッド５１０が前方に変位し、それに伴ってスリーブ４１０が前方に変位し、それに伴ってレンズユニット４２０が前方に変位する。そのため、ロッドヘッド５２０は、距離増加部材１１０として機能する。ロッド５１０が膨張すると、スリーブ４１０が前方に変位し、それに伴ってレンズユニット４２０が前方に変位する。そのため、ロッド５１０は、距離増加部材１１０として機能する。スリーブ４１０が膨張すると、レンズユニット４２０が前方に変位する。そのため、スリーブ４１０は、距離増加部材１１０として機能する。
　以上のように、膨張時には、シリンダー３００、ケーシング２００、マイクロメーターヘッド５５０Ａ、ロッドヘッド５２０、ロッド５１０およびスリーブ４１０のうち、シリンダー３００、マイクロメーターヘッド５５０Ａ、ロッドヘッド５２０、ロッド５１０およびスリーブ４１０が距離増加部材１１０として機能し、ケーシング２００が距離減少部材１２０として機能する。
　≪収縮時≫
　シリンダー３００が収縮すると、シリンダー３００内に位置する取付ねじ孔３６０の位置が後方に変位し、それに伴ってレンズユニット４２０が後方に変位する。そのため、シリンダー３００は、距離減少部材１２０として機能する。ケーシング２００が収縮すると、マイクロメーターヘッド５５０Ａが前方に変位し、それに伴ってスリーブ４１０が前方に変位し、それに伴ってレンズユニット４２０が前方に変位する。そのため、ケーシング２００は、距離増加部材１１０として機能する。マイクロメーターヘッド５５０Ａが収縮すると、スピンドル５５１の先端部が後方に変位し、それに伴ってスリーブ４１０が後方に変位し、それに伴ってレンズユニット４２０が後方に変位する。そのため、マイクロメーターヘッド５５０Ａは、距離減少部材１２０として機能する。ロッドヘッド５２０が収縮すると、ロッド５１０が後方に変位し、それに伴ってスリーブ４１０が後方に変位し、それに伴ってレンズユニット４２０が後方に変位する。そのため、ロッドヘッド５２０は、距離減少部材１２０として機能する。ロッド５１０が収縮すると、スリーブ４１０が後方に変位し、それに伴ってレンズユニット４２０が後方に変位する。そのため、ロッド５１０は、距離減少部材１２０として機能する。スリーブ４１０が収縮すると、レンズユニット４２０が後方に変位する。そのため、スリーブ４１０は、距離減少部材１２０として機能する。
　以上のように、収縮時には、シリンダー３００、ケーシング２００、マイクロメーターヘッド５５０Ａ、ロッドヘッド５２０、ロッド５１０およびスリーブ４１０のうち、シリンダー３００、マイクロメーターヘッド５５０Ａ、ロッドヘッド５２０、ロッド５１０およびスリーブ４１０が距離減少部材１２０として機能し、ケーシング２００が距離増加部材１１０として機能する。
　このように、カメラ１００がもともと持っている部材を距離増加部材１１０や距離減少部材１２０として用いることにより、距離増加部材１１０や距離減少部材１２０を別途設ける必要がなく、カメラ１００の構成の複雑化を抑制することができる。
　以上より、カメラ１００では、各距離増加部材１１０による離間距離Ｄの増加量ΔＤ（＋）と、各距離減少部材１２０による離間距離Ｄの減少量ΔＤ（－）とを等しくし、これらが相殺されるように、各部の膨張量を材質および寸法に基づいて管理すればよい。以下の表１に具体的な設計例を示す。なお、表１中のＬ寸法は、各部の離間距離Ｄの変動に起因する領域の２５℃での寸法を言う。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示す設計例では、シリンダー３００については、アルミニウム合金Ａ２０１１で構成し、Ｌ寸法すなわちシリンダー３００の基端面からネジＢ４との螺合部Ｐ１までの距離を１．３７ｍｍとした。また、ベースシャーシ２１０については、ダイカスト用のアルミニウム合金ＡＤＣ１２で構成し、Ｌ寸法すなわち螺合部Ｐ１からネジＢ２との螺合部Ｐ２までの距離を７．６５ｍｍとした。また、アッパーケース２２０については、ダイカスト用のアルミニウム合金ＡＤＣ１２で構成し、Ｌ寸法すなわち螺合部Ｐ２からイモネジＢ３の螺合部Ｐ３までの距離を１８．４７ｍｍとした。また、マイクロメーターヘッド５５０Ａについては、ステンレス鋼ＳＵＳ３０４で構成し、Ｌ寸法すなわち螺合部Ｐ３からスピンドル５５１の先端までの距離を５．０５ｍｍとした。また、ロッドヘッド５２０については、ＰＥＥＫで構成し、Ｌ寸法すなわちロッドヘッド５２０の長さを５．２ｍｍとした。また、ロッド５１０については、ステンレス鋼ＳＵＳ３０４で構成し、Ｌ寸法すなわちロッド５１０のネジ部を除く長さを７．４５ｍｍとした。また、スリーブ４１０については、アルミニウム合金Ａ２０１１で構成し、Ｌ寸法すなわち基端から段差面４１４までの距離を１０．８ｍｍとした。
　上記の表１から分かるように、６０℃では、２５℃と比べて、離間距離Ｄの増加量ΔＤ（＋）＝０．０１８ｍｍであり、離間距離Ｄの減少量ΔＤ（－）＝０．０２０ｍｍであった。その結果、これらが相殺されて、２５℃に対する離間距離Ｄの変動が－０．００２ｍｍに抑えられた。また、８０℃では、２５℃と比べて、離間距離Ｄの増加量ΔＤ（＋）＝０．０２８ｍｍであり、離間距離Ｄの減少量ΔＤ（－）＝０．０３０ｍｍであった。その結果、これらが相殺されて、２５℃に対する離間距離Ｄの変動が－０．００２ｍｍに抑えられた。また、０℃では、２５℃と比べて、離間距離Ｄの増加量ΔＤ（＋）＝０．０１４ｍｍであり、離間距離Ｄの減少量ΔＤ（－）＝０．０１３ｍｍであった。その結果、これらが相殺されて、２５℃に対する離間距離Ｄの変動が＋０．００１ｍｍに抑えられた。以上のように、表１の設計によれば、０℃～８０℃の広い温度範囲において、熱変動による離間距離Ｄの変動を効果的に抑制できることが分かる。そのため、移動機構５００を用いてピントを合わせた後の熱変動によるピントずれを効果的に抑制することができる。
　以上、本発明のカメラの設計方法および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。
　本発明のカメラの設計方法およびカメラでは、レンズユニットと撮像素子とを、熱変動によりレンズユニットと撮像素子との離間距離を増加させる距離増加部材と、熱変動によりレンズユニットと撮像素子との離間距離を減少させる距離減少部材と、を介して接続する。そのため、距離増加部材による離間距離の増加分と、距離減少部材による離間距離の減少分と、が相殺され、離間距離の変動を抑制することができる。また、このような構成によれば、撮像素子をその両側から挟み込む構成としなくても離間距離の変動を抑制することができるため、熱変動による光軸に対する撮像素子の傾斜を抑制することもできる。

Claims (7)

  1. 　レンズユニットと前記レンズユニットから入った光を受光する撮像素子とを、
    　熱変動により前記レンズユニットと前記撮像素子との離間距離を増加させる距離増加部材と、
    　熱変動により前記レンズユニットと前記撮像素子との離間距離を減少させる距離減少部材と、を介して接続することを特徴とするカメラの設計方法。
  2. 　ケーシングと、
    　前記ケーシングに装着されたシリンダーと、
    　前記シリンダー内に配置され、前記シリンダーに対して光軸方向に移動可能であり、前記レンズユニットを保持するスリーブと、
    　前記シリンダーに固定され、前記撮像素子を支持する回路基板と、
    　前記スリーブの前記光軸方向の結像側に位置し、前記スリーブの基端部に接続されたロッドと、
    　前記ケーシングに装着され、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、を有し、
    　前記ケーシング、前記シリンダー、前記スリーブ、前記ロッドおよび前記送り装置の少なくとも１つを前記距離増加部材とし、少なくとも１つを前記距離減少部材とする請求項１に記載のカメラの設計方法。
  3. 　０℃～８０℃における前記離間距離の変動を２５℃における前記離間距離に対して±０．００５ｍｍ以下とする請求項１または２に記載のカメラの設計方法。
  4. 　レンズユニットと前記レンズユニットから入った光を受光する撮像素子とが、
    　熱変動により前記レンズユニットと前記撮像素子との離間距離を増加させる距離増加部材と、
    　熱変動により前記レンズユニットと前記撮像素子との離間距離を減少させる距離減少部材と、を介して接続されていることを特徴とするカメラ。
  5. 　ケーシングと、
    　前記ケーシングに装着されたシリンダーと、
    　前記シリンダー内に配置され、前記シリンダーに対して光軸方向に移動可能であり、前記レンズユニットを保持するスリーブと、
    　前記シリンダーに固定され、前記撮像素子を支持する回路基板と、
    　前記スリーブの前記光軸方向の結像側に位置し、前記スリーブの基端部に接続されたロッドと、
    　前記ケーシングに装着され、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、を有する請求項４に記載のカメラ。
  6. 　前記ケーシング、前記シリンダー、前記スリーブ、前記ロッドおよび前記送り装置の少なくとも１つが前記距離増加部材であり、少なくとも１つが前記距離減少部材である請求項５に記載のカメラ。
  7. 　０℃～８０℃における前記離間距離の変動は、２５℃における前記離間距離に対して±０．００５ｍｍ以下である請求項４ないし６のいずれか１項に記載のカメラ。
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