(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022150985
(43)【公開日】2022-10-07
(54)【発明の名称】カメラの設計方法およびカメラ
(51)【国際特許分類】
G02B 7/02 20210101AFI20220929BHJP
G02B 7/04 20210101ALI20220929BHJP
G03B 17/02 20210101ALI20220929BHJP
H04N 5/225 20060101ALI20220929BHJP
【ＦＩ】
G02B7/02 F
G02B7/04 D
G03B17/02
H04N5/225 100
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021053840
(22)【出願日】2021-03-26
(71)【出願人】
【識別番号】000006220
【氏名又は名称】ミツミ電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100091627
【弁理士】
【氏名又は名称】朝比 一夫
(74)【代理人】
【識別番号】100173691
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 康久
(74)【代理人】
【識別番号】100091292
【弁理士】
【氏名又は名称】増田 達哉
(74)【代理人】
【識別番号】100137095
【弁理士】
【氏名又は名称】江部 武史
(72)【発明者】
【氏名】田村 和也
(72)【発明者】
【氏名】古河 憲一
(72)【発明者】
【氏名】藤田 直喜
(72)【発明者】
【氏名】岡本 光弘
【テーマコード（参考）】
2H044
2H100
5C122
【Ｆターム（参考）】
2H044AH14
2H044AH18
2H044BD10
2H044BD20
2H100EE00
5C122DA11
5C122EA01
5C122GE01
5C122GE05
5C122GE11
5C122HB09
(57)【要約】
【課題】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。
【解決手段】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。
【選択図】図６
【解決手段】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。
【選択図】図６
【特許請求の範囲】
【請求項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。
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。
【請求項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。
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。
【請求項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。
【請求項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。
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。
【請求項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。
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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、カメラの設計方法およびカメラに関する。
【背景技術】
【0002】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００４－１４７１８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
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。
【0005】
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。
【課題を解決するための手段】
【0006】
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。
【0007】
（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。
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。
【0008】
（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。
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。
【0009】
（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。
【0010】
（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。
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。
【0011】
（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。
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。
【0012】
（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。
【0013】
（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。
【発明の効果】
【0014】
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。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】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4】移動機構を示す分解斜視図である。
【図5】送り装置の変形例を示す断面斜視図である。
【図6】カメラの各部が熱膨張する様子を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
＜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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
以上、シリンダー３００について説明した。
【0029】
＜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。
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
以上、ケーシング２００について説明した。
【0035】
＜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。
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
以上、レンズアッセンブリー４００について説明した。
【0045】
＜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。
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。
【0046】
以上、撮像素子６００について説明した。
【0047】
＜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。
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。
【0048】
以上、第１回路基板７１０について説明した。
【0049】
＜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。
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。
【0050】
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。
【0051】
以上、第２回路基板７２０について説明した。
【0052】
＜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。
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。
【0053】
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。
【0054】
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。
【0055】
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。
【0056】
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。
【0057】
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。
【0058】
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。
【0059】
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。
【0060】
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。
【0061】
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。
【0062】
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。
【0063】
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。
【0064】
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。
【0065】
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。
【0066】
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。
【0067】
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。
【0068】
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。
【0069】
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。
【0070】
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。
【0071】
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。
【0072】
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。
【0073】
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。
【0074】
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。
【0075】
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。
【0076】
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。
【0077】
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。
【0078】
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。
【0079】
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。
【0080】
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。
【0081】
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。
【0082】
≪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。
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。
【0083】
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。
【0084】
≪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。
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。
【0085】
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。
【0086】
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。
【0087】
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。
【0088】
【表1】
【0089】
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。
【0090】
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。
【0091】
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。
【符号の説明】
【0092】
１００…カメラ １１０…距離増加部材 １２０…距離減少部材 ２００…ケーシング ２０１…高背部 ２０１Ｂ…後面 ２０２…低背部 ２０２Ｂ…後面 ２１０…ベースシャーシ ２２０…アッパーケース ２２１…挿通孔 ３００…シリンダー ３００Ａ…前方開口 ３１０…小外径部 ３１１…ネジ溝 ３２０…中外径部 ３２１…Ｄカット面 ３３０…大外径部 ３３１…Ｄカット面 ３４０…段差面 ３５０…段差面 ３６０…取付ねじ孔 ３８０…ネジ溝 ３９０…フランジ ４００…レンズアッセンブリー ４１０…スリーブ ４１０Ａ…前方開口 ４１１、４１２…フランジ ４１３…レンズユニット挿入部 ４１４…段差面 ４１５…ネジ穴 ４２０…レンズユニット ４３０…鏡筒 ４４０…レンズ群 ４５０…絞り ５００…移動機構 ５１０…ロッド ５２０…ロッドヘッド ５２１…頭部 ５２１ａ…前面 ５２１ｂ…後面 ５３０…ロッドガイド ５３１…基部 ５３１ｂ…後面 ５３２…突出部 ５３３…フランジ ５４０…圧縮コイルばね ５５０…送り装置 ５５０Ａ…マイクロメーターヘッド ５５１…スピンドル ５５２…スリーブ ５５３…シンブル ５５４…ラチェットストップ ５５７…送りねじガイド ５５８…送りねじシャフト ５５９…圧縮コイルばね ６００…撮像素子 ７１０…第１回路基板 ７２０…第２回路基板 ７３０…ＩＣチップ ８００…レセプタクル群 ８１０…レセプタクル ８２０…レセプタクル ９００…レンズカバー Ｂ１、Ｂ２、Ｂ４…ネジ Ｂ３…イモネジ Ｃ…基準面 Ｄ…離間距離 Ｆ…力 Ｈ…貫通孔 Ｊ１、Ｊ２…中心軸 Ｌ…光軸 ＬＬ…光軸方向 Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３…螺合部 θ…傾斜角
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】