(57)【要約】  【課題】  従来のカム構造に比べてカム長さを長くとることができ、フォーカス位置調整の分解能を高くすることのできるカメラ装置を提供する。  【解決手段】  カメラ装置１は、撮像素子６を支持する支持フレーム８と、支持フレーム８が内側にスライド可能に挿着される円筒部１８を有するフォーカス位置調整フレーム９と、円筒部１８の外側に嵌着されるリング状の本体部２４を有するフォーカス位置調整リング１０を備える。円筒部１８の外周面には、ねじ形状のカム部２３が設けられ、本体部２４の内周面には、カム部２３に対応する形状のねじ部２５が設けられる。フォーカス位置調整リング１０は、回転させることによって光軸方向に沿って移動可能である。支持フレーム８は、フォーカス位置調整リング１０に当接するバネ取付片１５と、フォーカス位置調整リング１０側に支持フレーム８を押し付けるコイルバネ１６を備える。【選択図】  図１
2010262092.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子を支持する支持フレームと、
前記支持フレームが内側にスライド可能に挿着される円筒部を有し、前記円筒部の外周面にねじ形状のカム部が設けられたフォーカス位置調整フレームと、
前記円筒部の外側に嵌着されるリング状の本体部を有し、前記本体部の内周面に前記カム部に対応する形状のねじ部が設けられたフォーカス位置調整リングと、
を備え、
前記フォーカス位置調整リングは、前記フォーカス位置調整フレームに対して回転させることにより、光軸方向に沿って移動可能であり、
前記支持フレームは、前記フォーカス位置調整リングに当接する当接部と、前記フォーカス位置調整リング側に前記支持フレームを押し付ける弾性部材を備えたことを特徴とするカメラ装置。
【請求項２】
前記フォーカス調整リングの前記本体部の外周面には、前記フォーカス位置調整リングを回転させるフォーカス位置調整用のモータの回転駆動力を前記フォーカス位置調整リングに伝達するためのギア部と、前記フォーカス位置調整リングの回転位置をセンサで検出するための回転位置検出板とが設けられ、
前記回転位置検出板は、前記フォーカス位置調整リングの回転量に対する光軸方向の移動量の比に対応する傾斜角度で傾斜していることを特徴とする請求項１に記載のカメラ装置。
【請求項３】
前記フォーカス位置調整フレームには、前記支持フレームを前記円筒部の内周面に押し付ける第２弾性部材が取り付けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のカメラ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォーカス位置を調整する機能を備えたカメラ装置に関し、特に、フォーカス位置調整の分解能を高くする技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、撮像素子を光軸方向に移動させてフォーカス位置を調整する機能を備えた撮像装置が知られている（例えば特許文献１参照）。従来の撮像装置は、撮像面を所定方向に向けた状態で撮像素子を保持する撮像素子保持部と、撮像素子保持部の３つの突起部にそれぞれ当接する３つの傾斜部を有する可動部を備えている。この従来の撮像装置では、駆動部からの回転力によって可動部を回転させると、傾斜部のカム構造によって、可動部の回転運動が撮像素子保持部の直線運動に変換され、撮像素子が光軸方向に移動する。このようにして、従来の撮像装置においてフォーカス位置の調整が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−６１５９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、従来のカム構造では、可動部の限られた面のスペースに３つの傾斜部を設けなければならず、カム長さ（傾斜部の長さ）を長くするにも限界があった。近年では、撮像装置に高画素化が求められるようになってきたが、高画素になると焦点深度も小さくなるので、フォーカス位置調整にも高い分解能が必要になる。それにも関わらず、従来のカム構造では、上述のようにカム長さを長くするのに限界があり、フォーカス位置調整の分解能を高くするのが困難であるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたもので、フォーカス位置調整の分解能を高くことのできるカメラ装置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】
本発明のカメラ装置は、撮像素子を支持する支持フレームと、前記支持フレームが内側にスライド可能に挿着される円筒部を有し、前記円筒部の外周面にねじ形状のカム部が設けられたフォーカス位置調整フレームと、前記円筒部の外側に嵌着されるリング状の本体部を有し、前記本体部の内周面に前記カム部に対応する形状のねじ部が設けられたフォーカス位置調整リングと、を備え、前記フォーカス位置調整リングは、前記フォーカス位置調整フレームに対して回転させることにより、光軸方向に沿って移動可能であり、前記支持フレームは、前記フォーカス位置調整リングに当接する当接部と、前記フォーカス位置調整リング側に前記支持フレームを押し付ける弾性部材を備えた構成を有している。
【０００７】
この構成により、フォーカス位置調整リングをフォーカス位置調整フレームに対して回転させると、ねじ形状のカム部によって回転運動が直線運動に変換され、フォーカス位置調整リングが光軸方向に沿って移動する。支持フレームは、このフォーカス位置調整リングに当接しているので、フォーカス位置調整リングに押されて（弾性部材の弾性力によってフォーカス位置調整リング側に押し付けられた状態で）光軸方向に沿って移動する。このように、撮像素子を支持する支持フレームを光軸方向に沿って移動させて、フォーカス位置の調整を行うことができる。この場合、フォーカス位置調整フレームの円筒部の外周面にねじ構造を持ったカム部を設けているので、従来のカム構造に比べてカム長さを長くとることができる。したがって、フォーカス調整リングの単位回転量に対する光軸方向の移動量を小さくすることができ、つまり、光軸方向の移動の分解能（フォーカス位置調整の分解能）を高くすることが可能になる。
【０００８】
また、本発明のカメラ装置では、前記フォーカス調整リングの前記本体部の外周面には、前記フォーカス位置調整リングを回転させるフォーカス位置調整用のモータの回転駆動力を前記フォーカス位置調整リングに伝達するためのギア部と、前記フォーカス位置調整リングの回転位置をセンサで検出するための回転位置検出板とが設けられ、前記回転位置検出板は、前記フォーカス位置調整リングの回転量に対する光軸方向の移動量の比に対応する傾斜角度で傾斜した構成を有している。
【０００９】
この構成により、フォーカス位置の調整を行うときに、フォーカス位置調整リングをモータの回転駆動力によって回転させると、フォーカス位置調整リングが光軸方向に移動するが、回転位置検出板は、フォーカス位置調整リングの回転量に対する光軸方向の移動量の比に対応する傾斜角度で傾斜しているので、センサからみた回転位置検出板の位置は常に一定である。したがって、フォーカス位置調整リングの回転位置を検出するためのセンサの位置を（フォーカス位置調整リングに伴って動かす必要がなく）一定の場所に配置することができる。
【００１０】
また、本発明のカメラ装置では、前記フォーカス位置調整フレームには、前記支持フレームを前記円筒部の内周面に押し付ける第２弾性部材が取り付けられた構成を有している。
【００１１】
この構成により、第２弾性部材によって支持フレームが円筒部の内周面に押し付けられているので、フォーカス位置の調整を行うときにガタが発生するのを防止することができ、フォーカス位置の調整中の撮影画像の揺れ（画揺れ）を防止することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、フォーカス位置調整フレームにねじ形状のカム部を設けることにより、従来のカム構造に比べてカム長さを長くとることができ、フォーカス位置調整の分解能を高くすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施の形態のカメラ装置の主要な構成（フォーカス位置調整に関する構成）を示す分解斜視図
【図２】本実施の形態のカメラ装置の外観を示す斜視図
【図３】フォーカス位置調整に関する構成の外観を示す斜視図
【図４】ガタ防止バネの構成を示す平面図
【図５】フォーカス位置調整に関する構成を示す平面図
【図６】フォーカス位置調整の様子を説明するための側面図
【図７】フォーカス位置調整の分解能の説明図
【図８】センサと回転位置検出板の構成を示す側面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態のカメラ装置について、図面を用いて説明する。本実施の形態では、監視カメラや家庭用ビデオカメラ等に用いられるカメラ装置の場合を例示する。
【００１５】
本発明の実施の形態のカメラ装置を、図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態のカメラ装置の主要な構成（フォーカス位置調整に関する構成）を示す分解斜視図である。図２は、カメラ装置の外観を示す斜視図であり、図３は、フォーカス位置調整に関する構成の外観を示す斜視図である。
【００１６】
図２に示すように、カメラ装置１のケース２は、上ケース３と下ケース４から構成されており、ケース２の内部には、フロントフレーム５が取り付けられている。図１および図３に示すように、フロントフレーム５には、ＣＣＤなどの撮像素子６を備える撮像素子ユニット７や、撮像素子ユニット７を支持する支持フレーム８が組み付けられている。また、このフロントフレーム５には、フォーカス位置を調整するためのフォーカス位置調整フレーム９、フォーカス位置調整リング１０、フォーカス位置調整用の駆動ユニット１１が組み付けらている。さらに、フロントフレーム５には、光学フィルタユニット１２なども組み付けられている。
【００１７】
図１に示すように、撮像素子ユニット７は、支持フレーム８を介してフロントフレーム５に取り付けられている。この場合、撮像素子ユニット７には、３つの固定用ねじ部１３が設けられ、支持フレーム８には、固定用ねじ部１３に対応する位置に３つのねじ穴１４が設けられている。これらの固定用ねじ部１３とねじ穴１４を用いて、撮像素子ユニット７が支持フレーム８に取り付けられている。なお、このように撮像素子ユニット７が支持フレーム８に取り付けられているが、この場合、撮像素子６が支持フレーム８に支持されているともいえる。
【００１８】
支持フレーム８には、４つのバネ取付片１５が外側に向けて突出して設けられている。このバネ取付片１５には、コイルバネ１６の一端側（図１における上側）が取り付けられる。また、フロントフレーム５の内側面（図１における上面）には、バネ取付片１５に対応する位置に４つのバネ取付部１７が設けられている。このバネ取付部１７には、コイルバネ１６の他端側（図１における下側）が取り付けられる。このように、コイルバネ１６が支持フレーム８とフロントフレーム５との間に挟み込まれており、このコイルバネ１６の弾性力によって、支持フレーム８がフォーカス位置調整リング１０側（図１における上側）に押し付けられている。ここでは、コイルバネ１６が、本発明の弾性部材に相当する。
【００１９】
フォーカス位置調整フレーム９は、支持フレーム８が内側に挿着される円筒部１８を有している。この円筒部１８には、支持フレーム８のバネ取付片１５に対応する位置に切欠き部１９が設けられており、この切欠き部１９の中にバネ取付片１５が光軸方向にスライド可能に挿通されている。したがって、このフォーカス位置調整フレーム９は、円筒部１８の内側を支持フレーム８が光軸方向（図１における上下方向）にスライドできるように構成されているともいえる。
【００２０】
また、フォーカス位置調整フレーム９には、支持フレーム８を円筒部１８の内周面に押し付けるガタ防止バネ２０が取り付けられている（図１および図４参照）。このガタ防止バネ２０が、本発明の第２弾性部材に相当する。また、支持フレーム８の外周面には、一対のガイド片２１が外側に向けて突出して設けられており、フォーカス位置調整フレーム９の円筒部１８の内周面には、ガイド片２１が光軸方向にスライド可能に挿入されるスライド溝２２が凹設されている（図４および図５参照）。このガイド片２１とスライド溝２２によって、支持フレーム８のスライド移動がガイドされる。
【００２１】
さらに、このフォーカス位置調整フレーム９の円筒部１８の外周面には、ねじ形状の２つのカム部２３が設けられている。一方、フォーカス位置調整リング１０は、フォーカス位置調整フレーム９の円筒部１８の外側に嵌着されるリング状の本体部２４を有しており、本体部２４の内周面には、カム部２３に対応する形状の２つのねじ部２５が設けられている。なお、ここでは、カム部２３のねじ形状が、２条ねじ形状である例について説明するが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、カム部２３のねじ形状は、１条ねじ形状であってもよく、あるいは、３条以上の多条ねじ形状であってもよい。
【００２２】
そして、後述するように、フォーカス位置調整リング１０をフォーカス位置調整フレーム９に対して回転させると、ねじ形状のカム部２３によって回転運動が直線運動に変換され、フォーカス位置調整リング１０が光軸方向（図１における上下方向）に移動する。この場合、フォーカス位置調整リング１０の下端部は、支持フレーム８のバネ取付片１５に当接している（図６参照）。したがって、フォーカス位置調整リング１０が光軸方向に移動すると、そのフォーカス位置調整リング１０に押されて支持フレーム８が（コイルバネ１６の弾性力によってフォーカス位置調整リング１０側に押し付けられた状態で）光軸方向に沿って移動する。ここでは、バネ取付片１５が、本発明の当接部に相当する。
【００２３】
フォーカス位置調整リング１０の本体部２４の外周面には、フォーカス位置調整用の駆動ユニット１１からの回転駆動力を伝達するためのギア部２８が全周にわたって設けられている。この場合、駆動ユニット１１のモータの回転駆動力が、ギア部２８を介してフォーカス位置調整リング１０に伝達され、フォーカス位置調整リング１０が回転する。また、このフォーカス位置調整リング１０の本体部２４の外周面には、回転位置検出板２６が外側に向けて突出して設けられている。フロントフレーム５には、この回転位置検出板２６を検知するセンサ２７が取り付けられている。このセンサ２７は、回転位置検出板２６がセンサ２７の検知エリア（図中のコの字状の空間）を通過しているか否かを、オン／オフ信号として検知する機能を備えている。本実施の形態では、フォーカス位置調整を行うときの光軸方向の位置Ｚ１〜Ｚ２に対応する回転位置θ１〜θ２のときに、回転位置検出板２６がセンサ２７の検知エリアを通過する（オン信号を出力する）ように、回転位置検出板２６の長さが設定されている（図７参照）。図７に示すように、θ１は、ＦＡＲ端に対応する回転位置であり、θ２は、原点（ＣＳマウント規格の焦点位置）に対応する回転位置である。また、θ３は、ＮＥＡＲ端に対応する回転位置である。
【００２４】
この場合、センサ２７が、フォーカス位置調整リング１０の回転位置θ２を検出できる。したがって、カメラ装置１の電源を入れたときに、フォーカス位置調整リング１０の回転位置が原点よりＦＡＲ側であるのか、原点よりＮＥＡＲ側であるのかを、センサ２７からの出力信号（オン／オフ信号）によって検出することができる。例えば、電源を入れたときにセンサ２７からオン信号が出力された場合には、フォーカス位置調整リング１０の回転位置が原点よりＦＡＲ側であるので、フォーカス位置調整リング１０をＮＥＡＲ側に回転させると原点を見つけることができる。一方、電源を入れたときにセンサ２７からオフ信号が出力された場合には、フォーカス位置調整リング１０の回転位置が原点よりＮＥＡＲ側であるので、フォーカス位置調整リング１０をＦＡＲ側に回転させると原点を見つけることができる。このように、フォーカス位置調整リング１０の回転位置を、センサ２７を使って検出することができる。
【００２５】
また、回転位置検出板２６は、フォーカス位置調整リング１０の回転量に対する光軸方向の移動量の比に対応する傾斜角で傾斜している（図８参照）。したがって、センサ２７は、常に一定の位置で回転位置検出板２６を検知することができる。つまり、センサ２７からみた回転位置検出板２６の位置（光軸方向の相対的な位置）は、常に一定であるともいえる。
【００２６】
以上のように構成されたカメラ装置１について、図面を参照してその動作を説明する。ここでは、本発明の特徴的な動作として、フォーカス位置を調整するときの動作を説明する。
【００２７】
図６は、本発明の実施の形態のカメラ装置１においてフォーカス位置を調整するときの様子を説明するための図である。例えば、図６（ａ）には、撮像素子６を光軸方向の前側（図６における下側）に移動させた状態が示されている。この状態からフォーカス位置調整用の駆動ユニット１１を作動させると、駆動ユニット１１からの回転駆動力がフォーカス位置調整リング１０に伝達されて、フォーカス位置調整リング１０がフォーカス位置調整フレーム９に対して回転する。
【００２８】
フォーカス位置調整リング１０が回転すると、ねじ形状のカム部２３によって回転運動が直線運動に変換され、図６（ｂ）に示すように、フォーカス位置調整リング１０が光軸方向の後側（図６における上側）に移動する。この場合、支持フレーム８のバネ取付片１５がフォーカス位置調整リング１０に当接しているので、支持フレーム８はフォーカス位置調整リング１０に押されて（コイルバネ１６の弾性力によってフォーカス位置調整リング１０側に押し付けられた状態で）光軸方向の後側に移動する。なお、このとき、フォーカス位置調整リング１０が光軸方向に移動しても、センサ２７からみた回転位置検出板２６の位置（光軸方向の相対的な位置）は常に一定である（図６（ａ）および（ｂ）参照）。このようにして、撮像素子６を支持する支持フレーム８を光軸方向に沿って移動させて、フォーカス位置の調整が行われる。
【００２９】
このような本発明の実施の形態のカメラ装置１によれば、フォーカス位置調整フレーム９にねじ形状のカム部２３を設けることにより、従来のカム構造に比べてカム長さを長くとることができ、フォーカス位置調整の分解能を高くすることが可能になる。
【００３０】
すなわち、本実施の形態では、フォーカス位置調整リング１０をフォーカス位置調整フレーム９に対して回転させると、ねじ形状のカム部２３によって回転運動が直線運動に変換され、フォーカス位置調整リング１０が光軸方向に沿って移動する。支持フレーム８は、このフォーカス位置調整リング１０に当接しているので、フォーカス位置調整リング１０に押されて（コイルバネ１６の弾性力によってフォーカス位置調整リング１０側に押し付けられた状態で）光軸方向に沿って移動する。このように、撮像素子６を支持する支持フレーム８を光軸方向に沿って移動させて、フォーカス位置の調整を行うことができる。
【００３１】
この場合、フォーカス位置調整フレーム９の円筒部１８の外周面にねじ構造を持ったカム部２３を設けているので、従来のカム構造に比べてカム長さを長くとることができる。例えば、図７に示すように、従来のカム構造では、カム長さを十分に長くとることができなかったので、少しの回転量θ１〜θ３’しか得られなかった。これに対して、本実施の形態では、ねじ形状のカム構造を採用することによって、カム長さを十分に長くとることができ、十分な回転量をθ１〜θ３を得ることができる。したがって、フォーカス調整リングの単位回転量に対する光軸方向の移動量を小さくすることができ、つまり、光軸方向の移動の分解能（フォーカス位置調整の分解能）を高くすることが可能になる。
【００３２】
また、本実施の形態では、フォーカス位置の調整を行うときに、フォーカス位置調整リング１０を駆動ユニット１１のモータの回転駆動力によって回転させると、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、フォーカス位置調整リング１０が光軸方向に移動するが、回転位置検出板２６は、フォーカス位置調整リング１０の回転量に対する光軸方向の移動量の比に対応する傾斜角度で傾斜しているので、センサ２７からみた回転位置検出板２６の位置（光軸方向の相対的な位置）は常に一定である。したがって、フォーカス位置調整リング１０の回転位置を検出するためのセンサ２７の位置を（フォーカス位置調整リング１０に伴って動かす必要がなく）一定の場所に配置することができる。つまり、フォーカス位置調整リング１０が光軸方向に移動しても、固定されたセンサ２７の前（一定の場所）を必ず通るようにすることができる。
【００３３】
また、本実施の形態では、図４に示すように、ガタ防止バネ２０によって支持フレーム８が円筒部１８の内周面に押し付けられているので、フォーカス位置の調整を行うときにガタが発生するのを防止することができ、フォーカス位置の調整中の撮影画像の揺れ（画揺れ）を防止することができる。支持フレーム８を光軸方向に移動させるためには、円筒部１８の内周面との間にある程度のクリアランスが必要となるが、そのようなクリアランスを設けるとガタが発生するおそれがある。しかし、本実施の形態では、ガタ防止バネ２０によって与圧をかけることにより、支持フレーム８が一定方向に押し付けられるので、支持フレーム８を光軸方向させたときの画揺れが防止される。
【００３４】
以上、本発明の実施の形態を例示により説明したが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲内において目的に応じて変更・変形することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
以上のように、本発明にかかるカメラ装置は、フォーカス位置調整の分解能を高くすることが可能になるという効果を有し、監視カメラや家庭用ビデオカメラ等として用いられ、有用である。
【符号の説明】
【００３６】
１  カメラ装置
６  撮像素子
７  撮像素子ユニット
８  支持フレーム
９  フォーカス位置調整フレーム
１０  フォーカス位置調整リング
１５  バネ取付片
１６  コイルバネ
１８  円筒部
２０  ガタ防止バネ
２３  カム部
２４  本体部
２５  ねじ部
２６  回転位置検出板
２７  センサ
２８  ギア部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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