(57)【要約】【課題】真空環境下での自在な動きを可能にした安価で汎用性高い耐真空用カメラを提供する。【解決手段】真空室１内に置かれた耐真空用カメラ１０は、耐真空用可撓性複合ケーブル２０、およびフランジ４０に設けられた貫通コネクタ３０を介して真空室１の外部（大気側）に設けられた制御器５０に回路接続される。この耐真空用可撓性複合ケーブル２０を用いた耐真空用カメラ１０により、真空室１内に於いて、被検査体（被写体）２の位置合わせ、アライメント調整等、被検査体近傍での自由な位置取り、角度設定を可能にした観察用テレビカメラを実現可能にしている。また、電気的特性は一般用カメラと同等でありながら、１０−６［Ｐａ］程度の高真空環境下に於いても真空環境へのガス放出がほぼゼロのカメラケーブル付耐真空用カメラを実現している。【選択図】図１
2007194831.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステンレス鋼で構成したカメラ筐体に撮像素子を収容し、前記カメラ筐体の一端に前記撮像素子に結像するレンズを装着するレンズマウントを設け、前記カメラ筐体の他端に前記撮像素子を回路接続するコネクタおよびコネクタを覆うジャケットを設けて、前記カメラ筐体を密閉構造にしたことを特徴とする耐真空用カメラ。
【請求項２】
前記レンズマウントおよび前記ジャケットの少なくとも真空域に晒される部分をステンレス鋼で構成したことを特徴とする請求項１記載の耐真空用カメラ。
【請求項３】
前記コネクタは、真空側と大気側を隔離する多ピン構造の貫通コネクタであることを特徴とする請求項２記載の耐真空用カメラ。
【請求項４】
前記コネクタには、フッ素系樹脂を絶縁材に用い真空ベーキングを施して不要なガス成分を除去した可撓性多芯ケーブルが接続可能であることを特徴とする請求項３記載の耐真空用カメラ。
【請求項５】
前記コネクタのインシュレータを真空域と大気側との隔壁に用いたことを特徴とする請求項４記載の耐真空用カメラ。
【請求項６】
前記コネクタは、前記可撓性多芯ケーブルを接続する側の端子接合面部に、空気溜まりを排除するインシュレータ構造を具備したことを特徴とする請求項５記載の耐真空用カメラ。
【請求項７】
前記カメラ本体に、カメラを真空雰囲気内で移動する機構の把持部を設けたことを特徴とする請求項４記載の耐真空用カメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高真空環境下で用いられる耐真空用カメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、真空環境下で用いられるカメラは、被検体、監視対象等により特定される構体に覗き窓を介して固定支持される構成であった。
【０００３】
真空環境下で用いられるカメラを真空中で可動可能に設ける技術としては、真空環境内へ大気側より蛇腹管（ベローズ）を延ばし、その先端に覗き窓を設けてカメラを被写体へ接近させる方法がある。しかしながら、この方法は、ベローズの可動範囲が比較的短い直進方向に特定され、監視範囲が極く狭い範囲に限られるという問題があり、例えば真空中での被検査体の位置あわせ、アライメント調整において、被検査体近傍での自由な位置取り、角度設を可能にしたいという要求に応えることができなかった。また、真空環境下で用いるカメラは、真空環境下での不活性ガス放出が厳しく規制されることからコスト面で非常に高価になるという問題があった。
【特許文献１】特開２００２−３１０９５１号公報
【特許文献２】特開平８−２３２０１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように、従来、真空環境下で用いられるカメラは、真空中での可動範囲が極く狭い範囲に特定され、例えば真空中での被検査体の位置あわせ、アライメント調整において、被検査体近傍での自由な位置取り、角度設を可能にしたいという要求に応えることができないという問題があった。また、コスト面で非常に高価であり、汎用性に乏しいという問題があった。
【０００５】
本発明は上記実情に鑑みなされたもので、真空環境下での自在な動きを可能にした安価で汎用性の高い耐真空用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】
本発明に係る耐真空用カメラは、ステンレス鋼で構成したカメラ筐体に撮像素子を収容し、前記カメラ筐体の一端に前記撮像素子に結像するレンズを保持したレンズマウントを設け、前記カメラ筐体の他端に前記撮像素子を回路接続するコネクタおよびコネクタを覆うジャケットを設けて、前記カメラ筐体を密閉構造にしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
真空環境下での自在な動きを可能にした安価で汎用性高い耐真空用カメラを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
本発明の実施形態に係る耐真空用カメラを用いたカメラ装置全体の構成を図１に示す。
本発明の実施形態に係る耐真空用カメラ１０は、１０−６［Ｐａ］程度の高真空環境にある真空チャンバー（例えば真空室）１の内部に於いて、耐真空用可撓性複合ケーブル２０を用いることにより、真空室１内で任意の位置および姿勢制御による被検査体（被写体）２の観察（監視）が可能な構造としている。
【０００９】
この耐真空用可撓性複合ケーブル２０を用いた耐真空用カメラ１０により、真空室１内に於いて、被検査体（被写体）２の位置合わせ、アライメント調整等、被検査体近傍での自由な位置取り、角度設定を可能にした観察用テレビカメラを実現可能にしている。また、電気的特性は一般用カメラと同等でありながら、１０−６［Ｐａ］程度の高真空環境下に於いても真空環境へのガス放出がほぼゼロのカメラケーブル付耐真空用カメラを実現している。この耐真空用カメラを実現するため、耐真空用カメラ１０、および耐真空用可撓性複合ケーブル２０は、それぞれ真空度１０−６［Ｐａ］の高真空に晒されても安定に動作し、かつ真空空間への不純物放出（不要ガス放出）を最小限に抑えた構造および材料構成としている。
【００１０】
真空室１には、耐真空用可撓性複合ケーブル２０の接続インタフェースをもつ貫通コネクタ３０を備えた密閉構造のフランジ４０が設けられる。真空室１内に置かれた耐真空用カメラ１０は、耐真空用可撓性複合ケーブル２０、およびフランジ４０に設けられた貫通コネクタ３０を介して真空室１の外部（大気側）に設けられた制御器５０に回路接続される。フランジ４０は真空室１の規格および寸法に準じた形状および強度とする。貫通コネクタ３０は気密性の高い構造とする。制御器５０は、耐真空用カメラ１０に設けられた撮像素子に駆動信号を送出し、撮像素子の出力信号に従う映像信号を外部へ出力する。
【００１１】
真空室１内に設けられる耐真空用カメラ１０は、撮像素子を収容したカメラ筐体と、撮像素子に結像するレンズを装着するレンズマウントと、撮像素子を回路接続する耐真空用貫通コネクタおよびこのコネクタを覆うジャケットとを有し、レンズマウントおよびコネクタジャケットを隔壁にカメラ筐体を密閉した構造としている。これにより真空域内に於いてカメラ筐体に収容された撮像素子は大気側の環境に置かれる。
【００１２】
耐真空用カメラ１０の真空中に晒される外筐は、真空中に於いてガス放出が非常に少ない金属材料を用いて構成される。ここでは耐真空用カメラ１０の外筐を構成する、カメラ筐体、レンズマウント、ジャケットをすべてステンレス鋼を用いて構成している。この耐真空用カメラ１０の具体的な構造については図４乃至図１１を参照して後述する。
【００１３】
真空室１内に設けられる耐真空用可撓性複合ケーブル２０は、真空中での不純物放出を最小限に抑える材料と構造を採用し、定インピーダンスの信号線（同軸芯線）を含んだ多芯ケーブル構造によりカメラ信号（ＣＣＤ直接駆動信号）の理想的伝送を可能にしている。
【００１４】
この耐真空用可撓性複合ケーブル２０の断面構造を図２および図３に示し、ケーブルコネクタを設けた同ケーブルを図８に示している。
【００１５】
耐真空用可撓性複合ケーブル２０は、真空中において線間および芯線に空気溜まりが生じないよう、また不要ガスが放出されないよう線材および製法を考慮して製造されるもので、図２および図３に示すように、編組シールド２１ｃを外皮とし、フッ素系樹脂を中心導体２１ａの絶縁材２１ｂとした同軸芯線２１，２１，…と、フッ素系樹脂を導体２２ａの絶縁材および外皮２２ｂとした他の芯線２２，２２，…とを撚り合わせて編組管２３に通した後、前記編組管２３内で前記同軸芯線２１，２１，…と、他の芯線２２，２２，…との撚りを戻して各芯線間を粗密にし、ベーキング処理を施すことにより製造される。なお、上記各芯線２１，２２は、柔軟性を保ち、かつ長期間の使用に耐えるよう、内部導体２１ａ，２２ａに撚り線を用いた可撓性ケーブル構造であり、大気中で用いられる通常の可撓性ケーブルとほぼ同様の可撓性を有している。また、上記各芯線２１，２２の絶縁材２１ｂ，２２ｂにフッ素系樹脂を用い、各芯線２１，２２の導体２１ａ，２２ａ、編組シールド２１ｃ、編組管２３に銀メッキ線を用いて真空中に不要ガスを放出しない材料構成としている。また、上記ベーキングの処理では、約２００℃で十数時間乃至数十時間の真空ベーキングを行い、樹脂内の不要なガス成分を除去する。
【００１６】
このようにして製造した耐真空用可撓性複合ケーブル２０は、樹脂絶縁のケーブルであり、ケーブル自体が非常に柔らかに撓ることから、大気中において使用される一般的なカメラケーブルと同様な可撓性を実現でき、被写体に合わせた真空室１内でのカメラの移動、ハンドリングが自由に行える。このようなケーブル構造により、経済的に有利な構成で、電気的特性は、一般用のカメラケーブルと同等でありながら、１０−６［Ｐａ］に於いても真空環境へのガス放出がほぼゼロの耐真空用可撓性カメラケーブルが実現できる。
【００１７】
上記した耐真空用可撓性複合ケーブル２０の一端には、図４および図８に示すように、耐真空用カメラ１０の貫通コネクタに結合するケーブルコネクタ２８が設けられ、他端には、フランジ４０の貫通コネクタ３０に結合するケーブルコネクタが設けられる。
【００１８】
上記した耐真空用可撓性複合ケーブル２０とともに真空室１内に設けられる耐真空用カメラ１０の各部の組み立て構造を図４乃至図１１に示している。耐真空用カメラ１０全体の外観構造を図４に示し、耐真空用カメラ１０のカメラヘッド部の組み立て構造を図５および図６に示し、耐真空用貫通コネクタおよびこのコネクタを覆うジャケット部の取付構造を図７および図８に示し、耐真空用貫通コネクタの組み立て構造を図９乃至図１１に示している。
【００１９】
真空室１内に設けられる耐真空用カメラ１０は、図４乃至図８に示すように、撮像素子（この実施形態ではＣＣＤ）で構成したカメラ本体１１を収容するカメラ筐体１２と、撮像素子に結像するレンズを装着するレンズマウント１３と、撮像素子を回路接続する耐真空用貫通コネクタ１４およびこの貫通コネクタ１４を覆うコネクタジャケット（コネクタケース）１５とを有して構成される。
【００２０】
さらにカメラ筐体１２の外周部には、図４に示すように、真空室１内において、耐真空用カメラ１０を図示しないカメラ移動機構（マニピュレータ）に装着するためのクランプ金具１８が取り付けられる。この図４では、コネクタジャケット１５内に設けられた耐真空用貫通コネクタ１４に、耐真空用可撓性複合ケーブル２０の一端に設けたケーブルコネクタ２８が嵌着された状態を例示している。
【００２１】
これら耐真空用カメラ１０の外筐を構成するカメラ筐体１２、レンズマウント１３、およびコネクタジャケット１５と、クランプ金具１８、およびケーブルコネクタ２８の外筐等、真空域に晒される金属材部分は、それぞれステンレス鋼により構成される。なお、図ではレンズマウント１３に装着されるレンズおよびレンズケースを示していないが、レンズマウント１３に装着されるレンズケースについてもステンレス鋼により構成される。
【００２２】
図５および図６に示すように、レンズマウント１３の撮像面部１３ｂに、機密保持用のＯリング１３３、フロントガラス１３４、スリップ板１３５を配置してガラス押さえ１３２を撮像面部１３ｂに螺合することで、レンズマウント１３にフロントガラス１３４が取着される。さらにレンズマウント１３の撮像面部１３ｂに、図６に示すように、レンズケース（図示せず）を装着するためのマウントアダプタ１３６を螺合し締め付けねじで固定することにより、レンズマウント１３にマウントアダプタ１３６が取着される。このレンズマウント１３を撮像面側からみた取付状態を図６（ｂ）に示している。
【００２３】
図５及び図６に示すように、カメラ本体１１をレンズマウント１３のカメラ装着部１３ａに嵌挿し、カメラ押さえ１３１をレンズマウント１３に螺合して、レンズマウント１３のカメラ装着部１３ａにカメラ本体１１を装着した後、図７に示すように、レンズマウント１３の筐体接合部１３ｃに、機密保持用のＯリング１３７を介在して、筒状カメラ筐体１２の一端をねじ止めし、カメラ本体１１の周囲にカメラ筐体１２を取り付けることにより、耐真空用カメラ１０のカメラヘッド部が構成される。さらに、図７および図８に示すように、カメラ筐体１２の他端に、機密保持用のＯリング１５１を介在して、耐真空用貫通コネクタ１４を設けたコネクタジャケット１５をねじ止めし、カメラ筐体１２にコネクタジャケット１５を取着することにより、カメラ筐体１２を密閉構造にした耐真空用カメラ１０が構成される。なお、図７に示す符号１９は、耐真空用カメラ１０内でカメラ本体１１と耐真空用貫通コネクタ１４とを回路接続する内部配線である。
【００２４】
コネクタジャケット１５に設けられる耐真空用貫通コネクタ１４は、図９乃至図１１に示すように、複数の孔ａ，…を有する一対のインシュレータ１４１，１４２と、このインシュレータ１４１，１４２の孔ａ，…を貫通した複数のピンコンタクト１４３，…と、インシュレータ１４１，１４２の相互の間に充填された接着剤１４５とにより構成される。インシュレータ１４１，１４２は、ポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂により成形される。ピンコンタクト１４３，…には、金メッキ若しくは無電解ニッケルメッキが施されている。接着剤１４５には二液混合型エポキシ系接着剤が用いられる。
【００２５】
この耐真空用貫通コネクタ１４は、複数のピンコンタクトが貫通する孔を有した一対のインシュレータ１４１，１４２のうち、カメラ本体側の一方のインシュレータ１４１にエポキシ系接着剤１４５を塗布する第１の工程と、接着剤１４５が塗布されたインシュレータ１４１の孔ａ，…に、鍔つきのピンコンタクト１４３，…を嵌挿する第２の工程と、インシュレータ１４１の孔ａ，…に嵌挿されたピンコンタクト１４３，…を他方のインシュレータ１４２の孔ａ，…に嵌挿して、一対のインシュレータ１４１，１４２を密着させ、一対のインシュレータ１４１，１４２の間、およびピンコンタクト１４３，…とインシュレータ１４１，１４２との間にエポキシ系接着剤１４５を充填させる第３の工程と、ピンコンタクト１４３，…に付着した接着剤１４５およびインシュレータ１４１，１４２の周部から食み出た接着剤１４５を除去し、接着剤１４５を硬化させる第４の工程とを経ることによって製造される。
【００２６】
上記一対のインシュレータ１４１，１４２のうち、カメラ本体側の一方のインシュレータ１４１には、図９に示すように、他方のインシュレータ１４２と接合する面側に凹陥部Ａが形成され、この凹陥部Ａの底部にピンコンタクト取付用の複数の孔ａ，…が設けられている。凹陥部Ａには高い鍔部Ｂと、低い鍔部Ｃが形成され、鍔部Ｃが、上記凹陥部Ａに塗布した接着剤１４５の余剰分の逃げ溝となる。
【００２７】
上記第１の工程では、インシュレータ１４１の凹陥部Ａに、鍔部Ｃを超える程度の高さまで接着剤１４５を塗布する。
【００２８】
上記第２の工程では、インシュレータ１４１の凹陥部Ａの底部に設けられた孔ａ，…に、鍔つきのピンコンタクト１４３，…を嵌挿する。
【００２９】
上記第３の工程では、ピンコンタクト１４３，…を他方のインシュレータ１４２の孔ａ，…に嵌挿して、一対のインシュレータ１４１，１４２を密着させることにより、一対のインシュレータ１４１，１４２の間、およびピンコンタクト１４３，…とインシュレータ１４１，１４２との間にエポキシ系接着剤１４５が充填されるが、この際、余剰接着剤が鍔部Ｃを逃げ溝にしてインシュレータ１４１，１４２の周部から食み出る。この食み出た接着剤１４５を上記第４工程で拭き取る。さらに第４の工程では、図１１に示すように、耐真空用可撓性複合ケーブル２０に接続して用いるケーブルコネクタ２８を利用して、一対のインシュレータ１４１，１４２の間、およびピンコンタクト１４３，…とインシュレータ１４１，１４２との間の各間隙に充填されたエポキシ系接着剤１４５を硬化させる。これにより、後に嵌着されるケーブルコネクタ２８に馴染んだ、円滑に脱着可能な耐真空用貫通コネクタ１４が製造できる。
【００３０】
このような製造工程を経て図１１に示すような耐真空用貫通コネクタ１４が製造される。  
この耐真空用貫通コネクタ１４のインシュレータ周部にエポキシ系接着剤を塗布し、耐真空用貫通コネクタ１４を、図７および図８に示すように、コネクタジャケット１５のコネクタ装着部１５ａに嵌挿して、コネクタ押さえ１５３をコネクタ装着部１５ａに螺合することにより、耐真空用貫通コネクタ１４とコネクタ装着部１５ａとの間隙にエポキシ系接着剤が充填された状態で耐真空用貫通コネクタ１４がコネクタジャケット１５に取着される。
【００３１】
これにより真空側と大気側とを耐真空用貫通コネクタ１４で隔離したコネクタジャケット１５が構成される。なお、上記した耐真空用貫通コネクタ１４の構造は、耐真空用カメラ１０の貫通コネクタだけでなく、例えば密閉構造のフランジ４０に設けられた貫通コネクタ３０にも適用することができる。
【００３２】
上記した耐真空用可撓性複合ケーブル２０を用いた耐真空用カメラ１０を真空域内の監視・観察用カメラとして用いることにより、真空域内における被検査体（被写体）の位置合わせ、アライメント調整等、被検査体近傍での自由な位置取り、角度設定を可能にした、経済的に有利な構成の監視・観察用テレビカメラを実現することができる。この耐真空用可撓性複合ケーブル２０を用いた耐真空用カメラ１０は、例えば、真空成膜装置（成膜蒸着、スパッタリングなど）やその他の真空設備など各種の産業用真空装置に適用できる。
【００３３】
上記した実施形態では、耐真空用カメラ１０の外筐を構成する、カメラ本体１２、レンズマウント１３、ジャケット１５をすべてステンレス鋼を用いて構成しているが、真空中に於いてガス放出が非常に少ない、例えばアルミニウム等の金属材料を用いて構成することも可能である。
【００３４】
また、上記耐真空用可撓性複合ケーブル２０に照明用配線を設け、上記レンズマウント１３にＬＥＤ設けることで、照明機能をもつ耐真空用カメラ１０を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態に係る耐真空用カメラの構成を示すブロック図。
【図２】上記実施形態に係る耐真空用カメラに適用される耐真空用可撓性複合ケーブルの断面構造を示す図。
【図３】上記図２に示す耐真空用可撓性複合ケーブルに含まれる同軸芯線の断面構造を示す図。
【図４】上記実施形態に係る耐真空用カメラの外観構造を示す図。
【図５】上記実施形態に係る耐真空用カメラのカメラヘッド部の組立構造を示す図。
【図６】上記実施形態に係る耐真空用カメラのカメラヘッド部の組立構造を示す図。
【図７】上記実施形態に係る耐真空用カメラの組立構造を示す図。
【図８】上記実施形態に係る耐真空用カメラの組立構造を示す図。
【図９】上記実施形態に係る耐真空用カメラの耐真空用貫通コネクタ部の組立構造を示す図。
【図１０】上記実施形態に係る耐真空用カメラの耐真空用貫通コネクタ部の組立構造を示す図。
【図１１】上記実施形態に係る耐真空用カメラの耐真空用貫通コネクタ部の外観構造を示す図。
【符号の説明】
【００３６】
１…真空チャンバー（例えば真空室）、２…被検査体（被写体）、１０…耐真空用カメラ、１１…カメラ本体（ＣＣＤユニット）、１２…カメラ筐体、１３…レンズマウント、１４…耐真空用貫通コネクタ、１５…コネクタジャケット（コネクタケース）、１８…クランプ金具、２０…耐真空用可撓性複合ケーブル、２８…ケーブルコネクタ、３０…貫通コネクタ、４０…フランジ、５０…制御器。
【図１】
2007194831.tif 000003
【図２】
2007194831.tif 000004
【図３】
2007194831.tif 000005
【図４】
2007194831.tif 000006
【図５】
2007194831.tif 000007
【図６】
2007194831.tif 000008
【図７】
2007194831.tif 000009
【図８】
2007194831.tif 000010
【図９】
2007194831.tif 000011
【図１０】
2007194831.tif 000012
【図１１】
2007194831.tif 000013