JP2003066302A - レンズ光軸調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】デジタルカメラ等に用いられる撮影レンズ系の
光軸の偏芯調整をする際に用いられる、レンズを把持す
るための弾性チャック部材と、これに把持されるレンズ
の間のガタをなくすようにした光軸調整装置を提供する
こと。 【構成】 レンズ系の組立作業において、上記レンズ系
を構成する複数のレンズの一部を固定レンズとし、該固
定レンズ以外のレンズである調整レンズを、上記固定レ
ンズの光軸に対して垂直方向に移動させることにより、
固定レンズと調整レンズの光軸を合致させるレンズ光軸
調整装置であって、上記固定レンズに対して光軸と直交
する方向に可動の調整レンズ支持部材を設け、この調整
レンズ支持部材に、上記調整レンズを、端部の開口部内
に上記調整レンズを嵌合させて支持する筒状の弾性部材
からなる弾性チャック部材を設けたことを特徴とするレ
ンズ光軸調整装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、例えばデジタルカメラの撮影レ
ンズ系等の組立作業に用いられるレンズ光軸調整装置に
関する。

【０００２】

【従来技術及びその問題点】近来、デジタルカメラなど
に用いる撮影レンズ系は高解像化やコンパクト化が求め
られているため、非球面レンズが多用されている。この
ような撮影レンズ系では、部分的に高感度になるレンズ
群やレンズエレメントがあり、光軸の偏芯量を高精度で
調整しないと、コントラストのバランスのとれた倒れの
ない画像をえることができず、光学性能の向上を図れな
いので、光軸の偏芯量を数μｍ以内に収める必要があ
る。

【０００３】そこで出願人は、撮影レンズ系の組立作業
において、上記撮影レンズ系を構成する複数のレンズの
一部を固定レンズとし、該固定レンズ以外のレンズであ
る調整レンズを把持手段により把持し、この把持手段を
固定レンズの光軸に対して垂直方向に移動させることに
より、固定レンズと調整レンズの光軸を合致させるレン
ズ光軸調整装置を開発したが、上記把持手段と調整レン
ズの間にガタがあると、調整レンズの移動中にヒステリ
シスが発生したり、調整レンズをリニアに移動させられ
なくなってしまう。

【０００４】

【発明の目的】本発明は、デジタルカメラ等に用いられ
る撮影レンズ系の光軸の偏芯調整をする際に用いられ
る、レンズを把持するための弾性チャック部材と、これ
に把持されるレンズの間のガタをなくすようにした光軸
調整装置を得ることを目的とする。

【０００５】

【発明の概要】本発明は、レンズ系の組立作業におい
て、上記レンズ系を構成する複数のレンズの一部を固定
レンズとし、該固定レンズ以外のレンズである調整レン
ズを、上記固定レンズの光軸に対して垂直方向に移動さ
せることにより、固定レンズと調整レンズの光軸を合致
させるレンズ光軸調整装置であって、上記固定レンズに
対して光軸と直交する方向に可動の調整レンズ支持部材
を設け、この調整レンズ支持部材に、上記調整レンズ
を、端部の開口部内に上記調整レンズを嵌合させて支持
する筒状の弾性部材からなる弾性チャック部材を設けた
ことを特徴としている。

【０００６】上記弾性チャック部材の内部に挿入される
とともに、上記弾性チャック部材への挿入量を変化させ
ることにより、上記弾性チャック部材の端部の開口部の
径を変化させるチャック開閉部材を設けることができ
る。

【０００７】さらに、上記固定レンズを位置決めする位
置決め手段と、上記弾性チャック部材を、固定レンズの
光軸と直交する方向に移動させる調整手段と、両端部が
開口する筒状をなすとともに、内周面に反射防止材がコ
ーティングされた上記チャック開閉部材と、上記固定レ
ンズと調整レンズに光を照射する光源と、該光源と上記
各レンズの間に配設され、上記光源から発生した光が透
過可能な材料からなるコントラスト検出パターンを有す
る透過チャートと、上記各レンズをはさんで上記光源の
反対側に配設されるとともに、上記光源から発生した光
が、上記パターンと上記各レンズと上記チャック開閉部
材の内部を通って結像する固体撮像素子と、該固体撮像
素子を上記光軸方向に移動させる移動手段と、上記固体
撮像素子に光が結像するように、上記移動手段の動作を
制御する制御手段と、上記固体撮像素子に結像した画像
のコントラスト値を、画像処理により算出する演算手段
と、該演算手段による演算の結果を表示する表示手段と
を備えるとを備えるものとすることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て添付図面を参照しながら説明する。本実施形態は、図
７に示すデジタルカメラ１００のレンズ鏡筒１０１内に
設けられた第２レンズ群Ｌを構成する、ともに高感度の
レンズエレメントＬ１（固定レンズ）とレンズ群（調整
レンズ）（２枚のレンズエレメントからなる）Ｌ２の光
軸の偏芯量を数μｍ以内に収めようとするものである。

【０００９】図１はレンズ光軸調整装置１の全体構造を
示している。水平な底板３の四隅には、床面に接するこ
とにより、レンズ光軸調整装置１全体を支持するアジャ
スタ５が設けられており、底板３上には、内部に白色光
源（光源）（図示略）が配設された光源箱７が設置され
ている。光源箱７の上面には透光性材料からなる透過チ
ャート９が形成されている。

【００１０】透過チャート９は、図４に示すように、画
面内の中心（光軸上）及びその前後左右に、合計５個の
同一の白黒パターン（コントラスト検出パターン）から
なるチャート１１を配設したもので、図５は、各チャー
ト１１の具体例を示している。このチャート１１は、画
面の前後左右方向に対して４５゜傾いた升目状パターン
からなっている。

【００１１】底板３の左右両側部には上下方向を向く側
板１３が固定されており、左右の側板１３の上面間には
水平な載置板１５が架設されている。載置板１５の中央
部には採光孔１５ａが穿設されており、載置板１５の上
面の中央部には、採光孔１５ａと対向するようにして、
正面視略下向きコ字形をなす支持台１７が固定されてい
る。

【００１２】図３に拡大して示すように、支持台１７の
上面の中央部は上向きの膨出部１９となっており、膨出
部１９の上面には円形の取付孔２１（位置決め手段）が
穿設されており、膨出部１９の内部は、下面を開放した
中空の嵌合部２３となっている。嵌合部２３には、基準
レンズ群Ｌ’のレンズ枠２５が嵌合しており、複数のネ
ジ２７によりレンズ枠２５が嵌合部２３に固定されてい
る。

【００１３】取付孔２１には、膨出部１９の上部に嵌合
される調整用固定枠（位置決め手段）３３の一部をな
す、第２レンズ群ＬのレンズエレメントＬ１のレンズ枠
部２９を嵌合することができ、調整用固定枠３３には、
レンズ枠部２９の上方に位置する保持段部３１が形成さ
れている。

【００１４】支持台１７の上面には固定板３９が固着さ
れており、固定板３９の中央部には、膨出部１９と調整
用固定枠３３を避けるための開口部４１が形成されてい
る。図３に示すように、固定板３９には支持軸４０が立
設されており、この支持軸４０には、ばね４２によって
常時下方に付勢された調整用固定枠クランパー４３が取
り付けられている。調整用固定枠クランパー４３には、
ねじ４４により押さえ板３７が固定されており、押さえ
板３７の下面には、固定板３９に立設された係合ピン４
６に係合可能な係合孔３７ａが穿設されている。押さえ
板３７は調整用固定枠クランパー４３とともに、支持軸
４０回りに回転自在かつ上下方向に移動自在である。押
さえ板３７をばね４２の付勢力に抗して上昇させながら
回動させて、係合孔３７ａを係合ピン４６の直上に位置
させた後、押さえ板３７を下降させて係合孔３７ａを係
合ピン４６に係合することにより、押さえ板３７の下面
に設けられた突起３７ｂ（図３では１つのみ示している
が、実際はレンズエレメントＬ１の光軸を中心とする円
周方向に１２０°間隔で３つ設けられている）を調整用
固定枠３３の上面に圧接することができる。

【００１５】載置板１５の上面には、支持台１７の左方
に位置するようにして、Ｘ方向（図１の左右方向）に移
動可能なＸ方向スライドテーブル４５が設置されてお
り、Ｘ方向スライドテーブル４５の上面には、Ｘ方向と
Ｙ方向（図１の紙面の表裏方向）に手動操作により微少
距離だけ移動可能なＸ‐Ｙ微動ステージ（調整手段）４
７が設置されている。Ｘ‐Ｙ微動ステージ４７の上面に
は支柱４９が立設されており、支柱４９の右側部に形成
されたレール４９ａに沿って、昇降ステージ５１が手動
または動力により昇降する。

【００１６】昇降ステージ５１の先端部には、支持台１
７の直上に位置する水平部（調整レンズ支持部材）５３
が形成されており、この水平部５３には嵌合孔５５が穿
設されている。この嵌合孔５５には、上下方向を向く円
筒状の弾性体からなるコレットチャック（弾性チャック
部材）５７が嵌合固定されており、コレットチャック５
７の下端開口部は第２レンズ群Ｌのレンズ群Ｌ２のレン
ズ枠である調整枠５９を弾性把持する把持部５７ａとな
っている。

【００１７】コレットチャック５７の内部には、その下
端部が下向きに拡開するテーパ部６１ａとなっている、
硬質部材からなるチャック開閉部材６１が嵌合されてお
り、チャック開閉部材６１の内周面には反射防止部材６
３がコーティングされている。チャック開閉部材６１の
上端部外周にはネジ溝が形成されており、このネジ溝に
はナット６５が螺合されている。

【００１８】チャック開閉部材６１をコレットチャック
５７から引き上げると、テーパ部６１ａがコレットチャ
ック５７の把持部５７ａを外側に押し広げ、一方、チャ
ック開閉部材６１をコレットチャック５７の内部に押し
下げると、テーパ部６１ａがコレットチャック５７のテ
ーパ部から離れて、把持部５７ａが径を縮める方向に弾
性復帰する。また、ナット６５のチャック開閉部材６１
に対する取付位置を上方に移動させた状態で、チャック
開閉部材６１をコレットチャック５７の内部に押し下げ
ると、チャック開閉部材６１の下端部のコレットチャッ
ク５７に対する位置が相対的に下方に移動するので、把
持部５７ａの径をより小さくした状態で調整枠５９を弾
性把持できるようになる。一方、ナット６５のチャック
開閉部材６１に対する取付位置を下方に移動させた状態
で、チャック開閉部材６１をコレットチャック５７の内
部に押し下げると、チャック開閉部材６１の下端部のコ
レットチャック５７に対する位置が相対的に上方に移動
するので、把持部５７ａの径が調整枠５９より大きくな
る。

【００１９】載置板１５の上面には、支持台１７の右方
に位置するようにして支柱６７が立設されており、この
支柱６７の左側面に形成された上下方向を向くレール６
７ａには、モータＭによりレール６７ａに沿って上下方
向に移動する昇降部材（移動手段）６９が取り付けられ
ている。昇降部材６９の下面には、ＣＣＤ（固体撮像素
子）７１を保持するＣＣＤ保持部材７３が設けられてお
り、ＣＣＤ７１は基準レンズ群Ｌ’の直上に位置してい
る。

【００２０】モータＭとＣＣＤ７１はＣＰＵ（制御手
段、演算手段）に接続されている。このＣＰＵは、モー
タＭの正転、逆転、停止等の制御を行う機能と、ＣＣＤ
７１に結像した画像のコントラスト値を、画像処理によ
り算出する機能を有するものである。具体的には、モー
タＭを正転および逆転させ、ＣＣＤ７１から送られてき
た画像信号によりＣＣＤ７１に正しくチャート１１の像
が結像したと判断した時にモータＭを停止させる機能
と、Ｘ‐Ｙ微動ステージ４７を手動操作させることによ
って変化するＣＣＤ７１に結像した画像のコントラスト
値を常時演算する機能を有する。画像のコントラスト値
は、画面内の５個のチャート１１のそれぞれのコントラ
スト値にウェイト値を掛けて演算し、その最大値を表示
する。このようなコントラスト値の演算アルゴリズムは
知られている。

【００２１】ＣＰＵには、ＣＰＵが算出したコントラス
ト値を表示するディスプレイ（表示手段）Ｄが接続され
ており、このディスプレイにはコントラスト値が常時表
示される。

【００２２】次に、レンズ光軸調整装置１を用いた第２
レンズ群Ｌの光軸調整操作について説明する。

【００２３】先ず、取付孔２１にレンズ枠部２９が嵌合
するように、膨出部１９に調整用固定枠３３を嵌合する
とともに、調整用固定枠３３の保持段部３１に調整枠５
９を嵌合し、レンズエレメントＬ１とレンズ群Ｌ２の光
軸をおおまかに一致させる。次いで、押さえ板３７を持
ち上げながら回動させて、係合孔３７ａを係合ピン４６
に係合すると、下向きの付勢力を受けている押さえ板３
７の３つの突起３７ｂが調整用固定枠３３の上面に圧接
し、調整用固定枠３３が完全に固定され、水平方向の移
動が完全に禁止される。この後、Ｘ方向スライドテーブ
ル４５と昇降ステージ５１を操作して、コレットチャッ
ク５７を押さえ板３７の挿通孔３５に通す。

【００２４】次いで、チャック開閉部材６１を押し下げ
て把持部５７ａの径を小さくして、調整枠５９をコレッ
トチャック５７の把持部５７ａにより弾性把持する。

【００２５】次に、白色光源を発光させて、透過チャー
ト９の各チャート１１を通った光を基準レンズ群Ｌ’、
レンズエレメントＬ１、レンズ群Ｌ２、チャック開閉部
材６１の内部を通してＣＣＤ７１に集めるとともに、Ｃ
ＰＵにより昇降部材６９の昇降動作を制御して、ＣＣＤ
７１に結像させる。

【００２６】次いで、ディスプレイを見ながらＸ‐Ｙ微
動ステージ４７を手動操作して、ＣＣＤ７１に結像した
画像のコントラスト値が最大値になるようにし、コント
ラスト値が最大値になったらＸ‐Ｙ微動ステージ４７の
操作を止める。コントラスト値が最大値になると、レン
ズエレメントＬ１とレンズ群Ｌ２の光軸の誤差が数μｍ
の範囲内に収まるから、この状態で調整用固定枠３３と
調整枠５９を接着剤（図示略）により固着する。

【００２７】調整用固定枠３３と調整枠５９の接着が完
了したら、チャック開閉部材６１を引き上げてコレット
チャック５７の把持部５７ａの径を広げて、コレットチ
ャック５７による調整枠５９の把持を解除するととも
に、昇降ステージ５１と昇降部材６９を上昇させて、コ
レットチャック５７を上方に引き上げる。次いで、押さ
え板３７を持ち上げて係合孔３７ａと係合ピン４６の係
合を解除し、押さえ板３７を回動させて、調整用固定枠
３３の上面から押さえ板３７を遠ざけ、最後に、一体と
なった調整用固定枠３３と調整枠５９を膨出部１９の取
付孔２１から取り外す。

【００２８】このように、本実施形態によればレンズエ
レメントＬ１とレンズ群Ｌ２の光軸の偏芯量を数μｍ以
内に収めることができ、デジタルカメラ１００の撮影レ
ンズ系Ｌに高感度のレンズエレメントＬ１やレンズ群Ｌ
２を用いても、コントラストのバランスのとれた倒れの
ない画像を得ることができ、光学性能の向上を図ること
ができる。

【００２９】コレットチャック５７が弾性を有している
ので、把持部５７ａにより調整枠５９をがたつくことな
く把持でき、その結果、調整枠５９の移動中にヒステリ
シスが発生することがなく、かつ調整枠５９をリニアに
微量移動させることができる。また、直径が異なる複数
種類の調整枠５９をがたつくことなく確実に弾性把持す
ることができる。

【００３０】さらに、チャック開閉部材６１の内周面に
反射防止部材６３をコーティングしたので、ＣＣＤ７１
に結像した像のコントラストをはっきりさせることがで
き、ＣＰＵが、画像のコントラスト値が最大値になった
か否かを確実に判定することができる。

【００３１】なお、本実施形態は本発明をデジタルカメ
ラ１００の撮影レンズ系Ｌの偏芯調整に適用したもので
あるが、銀塩写真カメラ等のレンズ系の偏芯調整にも適
用可能である。また、Ｘ‐Ｙ微動ステージ４７を図示を
省略したモータにより作動させ、このモータをＣＰＵに
接続し、ＣＣＤ７１に結像した画像のコントラスト値が
最大値になったらモータの作動を停止するようにしても
よい。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、デジタルカメラ等に用
いられる撮影レンズ系の光軸の偏芯調整をする際に用い
られる、レンズを把持するための弾性チャック部材と、
これに把持されるレンズの間のガタをなくすことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の正面図である。

【図２】同じく、要部の拡大正面図である。

【図３】同じく、要部の拡大縦断正面図である。

【図４】同じく、光源箱の平面図である。

【図５】同じく、チャートのコントラスト検出パターン
の具体例を示す拡大図である。

【図６】同じく、ＣＰＵとＣＣＤとモータと表示手段の
関係を示すブロック図である。

【図７】同じく、第２レンズ群を装着したデジタルカメ
ラのレンズ鏡筒部分の拡大断面図である。

【符号の説明】

１ レンズ光軸調整装置 ３ 底板 ５ アジャスタ ７ 光源箱 ９ 透過チャート １１ チャート １３ 側板 １５ 載置板 １５ａ 採光孔 １７ 支持台 １９ 膨出部 ２１ 取付孔（位置決め手段） ２３ 嵌合部 ２５ レンズ枠 ２７ ネジ ２９ レンズ枠部 ３１ 保持段部 ３３ 調整用固定枠（位置決め手段） ３５ 挿通孔 ３７ 押さえ板 ３７ａ 係合孔 ３７ｂ 突起 ３９ 固定板 ４０ 支持軸 ４１ 開口部 ４２ ばね ４３ 調整用固定枠クランパー ４４ ねじ ４５ Ｘ方向スライドテーブル ４６ 係合ピン ４７ Ｘ‐Ｙ微動ステージ（調整手段） ４９ 支柱 ４９ａ レール ５１ 昇降ステージ ５３ 水平部（調整レンズ支持部材） ５５ 嵌合孔 ５７ コレットチャック（弾性チャック部材） ５７ａ 把持部 ５９ 調整枠 ６１ チャック開閉部材 ６１ａ テーパ部 ６３ 反射防止部材 ６５ ナット ６７ 支柱 ６７ａ レール ６９ 昇降部材（移動手段） ７１ ＣＣＤ（固体撮像素子） ７３ ＣＣＤ保持部材 １００ デジタルカメラ １０１ レンズ鏡筒 Ｄ ディスプレイ（表示手段） Ｌ 第２レンズ群 Ｌ１ レンズエレメント（固定レンズ） Ｌ２ レンズ群（調整レンズ） Ｌ’ 基準レンズ群 Ｍ モータ

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【手続補正書】

【提出日】平成１３年８月２８日（２００１．８．２
８）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レンズ系の組立作業において、上記レン
   ズ系を構成する複数のレンズの一部を固定レンズとし、
   該固定レンズ以外のレンズである調整レンズを、上記固
   定レンズの光軸に対して垂直方向に移動させることによ
   り、固定レンズと調整レンズの光軸を合致させるレンズ
   光軸調整装置であって、 上記固定レンズに対して光軸と直交する方向に可動の調
   整レンズ支持部材を設け、 この調整レンズ支持部材に、上記調整レンズを、端部の
   開口部内に上記調整レンズを嵌合させて支持する筒状の
   弾性部材からなる弾性チャック部材を設けたことを特徴
   とするレンズ光軸調整装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のレンズ光軸調整装置にお
   いて、上記弾性チャック部材の内部に挿入されるととも
   に、上記弾性チャック部材への挿入量を変化させること
   により、上記弾性チャック部材の端部の開口部の径を変
   化させるチャック開閉部材を設けたレンズ光軸調整装
   置。
3. 【請求項３】 請求項２記載のレンズ光軸調整装置にお
   いて、 上記固定レンズを位置決めする位置決め手段と、 上記弾性チャック部材を、固定レンズの光軸と直交する
   方向に移動させる調整手段と、 両端部が開口する筒状をなすとともに、内周面に反射防
   止材がコーティングされた上記チャック開閉部材と、 上記固定レンズと調整レンズに光を照射する光源と、 該光源と上記各レンズの間に配設され、上記光源から発
   生した光が透過可能な材料からなるコントラスト検出パ
   ターンを有する透過チャートと、 上記各レンズをはさんで上記光源の反対側に配設される
   とともに、上記光源から発生した光が、上記パターンと
   上記各レンズと上記チャック開閉部材の内部を通って結
   像する固体撮像素子と、 該固体撮像素子を上記光軸方向に移動させる移動手段
   と、 上記固体撮像素子に光が結像するように、上記移動手段
   の動作を制御する制御手段と、 上記固体撮像素子に結像した画像のコントラスト値を、
   画像処理により算出する演算手段と、 該演算手段による演算の結果を表示する表示手段とを備
   えることを特徴とするレンズ光軸調整装置。