JP2004012489A - 光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】調整構造の簡略化・省スペース化を達成しつつ、複数のレンズ群の光軸偏芯調整を精度良く行なうことのできる光学機器を提供する。
【解決手段】２つの群の光軸偏芯調整作業を、少なくとも各々異なる方向から行なえるようにする。また、少なくとも片方の群の作業は２方向から行なえるようにし、そのうちの１方向を他方の群の作業方向と同じにする。
【選択図】図１

Description

【発明の属する技術分野】
本発明は、光学素子の取り付け位置調整構造に関するものであって、例えば一眼レフカメラ用交換レンズ等の光学機器における製造誤差に起因する複数の光学素子（レンズ等）の光軸ずれによって発生する性能劣化を修正するために、製造過程で行なう光学素子の光軸偏芯調整（複数の光学素子の光軸と略直交方向の相対位置を調整して取り付ける）に適した調整構造に関するものである。
【従来の技術】
従来、上記調整法に関しては一般的に行なわれており、例えば特開平１１−２１１９５９号公報には、カメラ用交換レンズの従来例として、その調整作業の手順についても記載されている。
また、最近のカメラ用交換レンズにおいては、高性能化を達成するための手段として複数のレンズ群の光軸偏心調整を行なっているものも増えてきている。
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら複数のレンズ群の光軸偏芯調整を行なう従来の一眼レフカメラ用交換レンズでは、複数のレンズ群の偏芯調整作業を同一方向（例えばカメラ本体と結合されるマウント部材側）から行なわなければならないため、各々のレンズ群を動かすための調整装置が複雑（各レンズ群および調整治具の可動範囲を確保しながら、各レンズ群を独立して高精度に移動させなければならない）で高価なものになってしまっていた。
また、調整装置の構造が複雑になることに伴い、各レンズ群を保持している各レンズ鏡筒の構造も複雑になってしまい、近年の小型化された交換レンズにおいて各レンズ群鏡筒の強度を十分に確保することが難しく、結果的に調整中あるいは調整後のレンズ群位置が安定せず複数のレンズ群の光軸偏芯調整の精度の低下にもつながっていた。
本発明はこのような問題点に鑑みなされたもので、調整構造の簡略化・省スペース化を達成しつつ、複数のレンズ群の光軸偏芯調整を精度良く行なうことのできる光学機器を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、光学系を構成する複数の光学素子のうちの少なくとも２つの光学素子の光軸の偏芯を調整することにより光学性能を調整可能な光学機器において、第１の方向からの前記調整作業が可能な第１の調整光学素子と、第１の方向とは異なる第２の方向からの前記調整作業が可能な第２の調整光学素子とを有することを特徴とすることで、調整構造の簡略化・省スペース化と高精度な光軸偏芯調整とを両立して達成することが可能となる。
同じく、上記目的を達成するため、請求項２に記載の発明では、第２の調整光学素子は、第１の方向と第２の方向からの前記調整作業が可能であることを特徴とすることで、調整構造の簡略化・省スペース化と高精度な光軸偏芯調整とを両立して達成するとともに、状況に応じて光軸偏芯調整の作業方法を選択して行なうことで作業効率を上げることが可能となる。
同じく、上記目的を達成するため、請求項３に記載の発明では、第１の方向と第２の方向のいずれか一方が光軸と略平行な方向であり、他方が光軸と略直交する方向であることを特徴とすることで、一般的な光学機器（例えば一眼レフカメラ用交換レンズ）への適用が容易に可能となる。
同じく、上記目的を達成するため、請求項４に記載の発明では、第１の方向が光軸と略平行な方向であり、第２の方向が光軸と略直交する方向であることを特徴とすることで、特に一眼レフカメラ用交換レンズへの適用が容易に可能となる。
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施形態に基づいて詳細に説明する。各図は各々、本発明における一眼レフカメラ用交換レンズの断面図（図１）、図１における一眼レフカメラ用交換レンズ要部をカメラ本体側から見た図（図２）、図１における一眼レフカメラ用交換レンズの望遠側での要部展開図（図３）、図１における一眼レフカメラ用交換レンズの調整方法を示す図（図４）である。なお、図１および図２では、光軸を挟んで下側に広角（ＷＩＤＥ）側、上側に望遠（ＴＥＬＥ）側の状態を示してある。
本実施形態による交換レンズは、レンズ群Ｌ１〜Ｌ５の５群構成であって、ズーム動作によって全てのレンズ群が、フォーカス動作によってＬ２群が光軸方向に移動（レンズ群Ｌ３とレンズ群Ｌ５は一体的に移動）する。
１０１はマウントで、カメラ本体に取り付けるためのバヨネット部を有しており、固定筒１０２にビス止め固定されている。１０３は外装環で、マウント１０１と固定筒１０２との間に挟み込まれて固定されている。外装環１０３には、ＳＷパネル１０３Ｐが取り付けられており、ＳＷパネル１０３Ｐに設けられたスイッチを切り替えることによって、オートフォーカスなどの機能を選択して使用することができる。１０７は案内筒で、固定筒１０２がビス止めされることでカメラ本体に対して固定されるようになっている。
案内筒１０７の内径には、バヨネット結合によって光軸周りの回転のみ可能となっているカム筒Ａ１０８が嵌合しており、カム筒Ａ１０８が回転することで、案内筒１０７に設けられた光軸方向の案内溝１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃと、カム筒Ａ１０８に設けられたカム溝１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃの交点の移動に従い、カム筒Ａ１０８の内径に嵌合している案内筒１０７の外径に嵌合している直進筒１１２、Ｌ３保持枠１０９、Ｌ４移動枠１１０を、それぞれにビス止めされたコロ１１３〜１１５を介して光軸方向へ移動させることができる構成となっている。Ｌ３保持枠１０９は、レンズ群Ｌ３を保持しているとともに、公知の電磁絞りユニット（絞り駆動部と絞り羽根部とから成る）１１７がビス止めされている。またレンズ群Ｌ３を保持している円筒部よりフランジ部を介してレンズ後方へと延出している３本の足部後端には、レンズ群Ｌ５を保持するＬ５保持枠１１８が、補強板１１９に挟まれて、ばね座金１２０を介してビス止めされている。
同様にＬ４移動枠１１０には、Ｌ４群を保持しているＬ４保持枠１２１が、補強板１０５に挟まれて、ばね座金１０６を介してビス止めされている。Ｌ４保持枠１２１は、Ｌ４群を保持している円筒部よりフランジ部を介してレンズ後方へと延出しており、望遠側の状態で、案内筒１０７に形成された穴１０７ｂとカム筒Ａ１０８に形成されたカム溝１０８ｂとの交点の内径側に位置するようになっているともに、Ｌ５保持枠１１８および補強板１１９の切欠を通してカメラ本体側からも見える位置に設けられた３本の足部１２１ａを有している。１１１は、直進筒１１２の外径に嵌合しているカム筒Ｂで、カム筒Ｂ１１１に設けられた光軸周りの周溝と直進筒１１２にビス止めされたコロ１１６とが係合することによって、直進筒１１２に対しては光軸周りの回転のみ可能となっているともに、カム筒Ａ１０８にビス止めされたコロ１３１とカム筒Ｂ１１１に設けられた光軸方向の案内溝とが係合することで、カム筒Ａ１０８に対しては光軸方向の移動のみ可能となっているため、光軸方向には直進筒１１２と一体に移動し、光軸周りにはカム筒Ａ１０８と一体に回転する構成となっている。
１２２はフィルタ枠で、カム筒Ｂ１１１の外径に嵌合しており、カム筒Ｂ１１１の回転とともに直進筒１１２に対して、直進筒１１２に設けられた光軸方向の案内溝とカム筒Ｂ１１１に設けられたカム溝の交点の移動に従い、一体にビス止めされたコロ１４６を介して光軸方向に移動することができる構成となっている。フィルタ枠１２２の先端外径にはバヨネット部、内径にはネジ部が設けられ、それぞれフード、フィルタ等のアクセサリが装着可能となっている。またフィルタ枠１２２には、Ｌ１群を保持するＬ１保持枠１２３がビス止めされているが、フィルタ枠１２２とＬ１保持枠１２３の当接部はそれぞれ周方向の斜面となっており、Ｌ１保持枠１２３を回転させて取り付けることにより、光軸方向の取り付け位置を変えることができる。
これにより、製造誤差による広角側と望遠側の焦点位置のずれを補正することが可能となっている。１２４は化粧環で、前面にレンズ名称等の表示が印刷されている。１２５は公知の構成から成るフォーカスユニットで、固定筒１０２にビス止めされている。フォーカスユニット１２５は、主として振動波モータとギヤ列（不図示）とで構成されており、振動波モータのロータ回転量に応じた出力ギヤ１２６の回転量を出力する。フォーカスリング１２８は、バヨネット結合によって固定筒１０２に対して回転のみ可能に支持されており、出力ギヤ１２６の回転が伝達されるギヤ部を有している。
また、先端には弾性結合および不図示の回転規制によってマニュアルフォーカス時の操作部を成すローレットリング１２９（内径には、変形防止を目的とするフォーカス補強リング１４１と、ゴミ等の侵入防止を目的とする防止板Ａ１４７が嵌装されている）が一体に固定されるとともに、後端にはフォーカスキー１２７がビス止めされており、フォーカスユニット１２５の振動波モータのロータ回転は、最終的にはフォーカスキー１２７の光軸周りの回転として伝達される。１３２はズーム操作環で、バヨネット結合によって固定筒１０２に対して回転のみ可能に支持されており、後端にカム筒Ａ１０８にビス止めされたズームキー１３３が係合する凹部が設けられ、これによりズームキー１３３を介して、ズーム操作環１３２の回転と一体にカム筒Ａ１０８を回転させることができる。１３７はズームブラシで、ズーム操作環１３２にビス止めされており、固定筒１０２の外周に貼り付けられたエンコーダ用フレキシブル基板１３０のグレイコードパターン上を摺動し、ズーム操作環１３２とエンコーダ用フレキシブル基板１３０の位置関係を検出するためのものである。
ズーム操作環１３２の外周には、ズーム動作時の操作部を成すために巻き付けられているズームゴム１３５、前端部に弾性結合で一体に固定されているネームリング１３６、ズームゴム１３５とネームリング１３６とに挟まれデザイン的なアクセントを付けるためのデザインリング１４８が固定されており、ネームリング１３６とフォーカスリング１２８との間には、ゴミ等の侵入防止を目的とする防止板Ｂ１５２が挟み込まれている。１３４は、直進筒１１２とビス止めされて一体的に進退するとともに、内径にはゴミ等の侵入防止を目的とする植毛紙１４９が貼り付けられた中間筒である。１３８はカム筒Ａ１０８の内径に嵌合しているインナーカム筒で、案内筒１０７に設けられたカム溝１０７ｄおよびカム筒Ａ１０８に設けられた光軸方向の溝１０８ｄにそれぞれ係合するコロ１３９がコイルばねを介してビス止めされており、カム筒Ａ１０８の回転と一体に回転しながら光軸方向に進退する。
１４０は直進筒１１２の内径に嵌合しているＬ２保持枠で、Ｌ２群を保持しているとともに、外径部に設けられた突起部がインナーカム筒１３８の内径に設けられた内径カム溝に係合している。また、Ｌ２保持枠１４０から延出したキー部はフォーカスキー１２７と係合しており、フォーカスキー１２７と回転方向には一体に構成されている。従ってＬ２保持枠１４０は、カム筒Ａ１０８が回転する（フォーカスキー１２７は停止）と、インナーカム筒１３８の光軸方向移動量とインナーカム筒１３８の内径カム溝との係合点の光軸方向移動量の合計量だけ光軸方向に移動する。また、フォーカスキー１２７が回転する（カム筒１２７は停止）と、回転しながらインナーカム筒１３８の内径カム溝との係合点の光軸方向移動量に応じて進退する。本実施形態では、これらの機構により、インナーフォーカスにおける焦点距離変化に伴うフォーカス位置ずれをメカ的に補正してＬ２群を移動させている。
１４２はメイン基板で、フォーカスユニット１２５（不図示の手段による）、電磁絞りユニット１１７（一部のみ図示のフレキシブル基板１４５による）、エンコーダ用フレキシブル基板１３０と、各々電気的に接続され各種制御を行なっている。１４３は、マウント１０１にビス止めされ、カメラ本体との通信および電源の供給を行なう接点ブロックであり、メイン基板１４２とはフレキシブル基板を介して接続されている。１４４はマウント１０１に弾性結合している裏ブタ、１５０はＬ２保持枠１４０の前部に貼り付けられたＬ２防視板、１５１は直進筒１１２の前端に貼り付けられた直進筒防視板で、各々撮影に悪影響を与える有害光をカットするための部材である。
以上が本発明による交換レンズの構成であるが、簡単にまとめると以下の各種動作が可能となっている。ズーム動作では、ズームゴム１３５（ズーム操作環１３２）を回転させると、ズームキー１３３を介してカム筒Ａ１０８が回転し、上記機構に従い全てのレンズ群が進退（レンズ群Ｌ３とレンズ群Ｌ５は一体的に移動）する。フォーカス動作では、オートフォーカス時においては振動波モータの駆動により、マニュアルフォーカス時においてはローレットリング１２９を回転させることにより、フォーカスキー１２７を回転させ上記機構に従いＬ２群を進退させることができる。
次に、本発明の要旨である光軸偏芯調整方法について詳述する。本実施形態での光軸偏芯調整は、上記記載の構成部品のうち、マウント１０１、固定筒１０２、外装環１０３、フォーカスユニット１２５、フォーカスリング１２８、ズーム操作環１３２、メイン基板１４２、裏ブタ１４４およびこれらに固定された部品を組み込む前に、Ｌ４群を保持しているＬ４保持枠１２１およびレンズ群Ｌ５を保持しているＬ５保持枠１１８を、各々Ｌ３保持枠１０９およびＬ４移動枠１１０に対して光軸と略直交する方向の位置を調整して取り付けることにより、レンズ群Ｌ１〜レンズ群Ｌ５およびこれらを保持する各部品の製造誤差によって生ずる光学性能の劣化を修正し、所望の光学性能を得ることが可能な構成となっている。
まず、Ｌ５保持枠１１８をＬ３保持枠１０９と補強板１１９とで、Ｌ４保持枠１２１をＬ４移動枠１１０と補強板１０５とで各々挟み、止めビスを途中まで締め付けることによってばね座金１２０および１０６を変形させた状態で、案内筒１０７を調整治具（後述）に固定する。同時に、カム筒Ａ１０８、Ｌ２保持枠１４０の回転方向を、望遠側の∞被写体距離の状態に規制し、各々ばね座金１２０および１０６によるばね力によって、補強板１１９および１０５を挟んでＬ３保持枠１０９およびＬ４移動枠１１０に押し付けて仮保持されたＬ５保持枠１１８およびＬ４保持枠１２１を、調整治具を用いて光軸と略直交する面内で移動させながら取り付け位置を決定した後、ビスを完全に締め付けてＬ５保持枠１１８およびＬ４保持枠１２１を完全に固定する。
その後に、マウント１０１、固定筒１０２、外装環１０３、フォーカスユニット１２５、フォーカスリング１２８、ズーム操作環１３２、メイン基板１４２、裏ブタ１４４およびこれらに固定された部品を組み込み、完成となる。調整治具は、主に調整治具本体（不図示）、Ｌ４保持枠１２１の足部１２１ａに接触する調整ピン２０１、Ｌ５保持枠１１８のＬ５保持部に接触する調整リング２０２、各ビスを締め付けるドライバー２０３とから構成され、調整治具本体に対して調整ピン２０１、調整リング２０２を各々独立して図中矢印方向に移動させることで、Ｌ４保持枠１２１とＬ５保持枠１１８を、光軸と略直交する面内で各々独立して調整できるようになっている。
このとき、調整ピン２０１は、案内筒１０７に形成された穴１０７ｅとカム筒Ａ１０８に形成されたカム溝１０８ｂとが重なった穴部を通して光軸と略直交するレンズ外径側から、調整リング２０２は、光軸と略平行なカメラ本体側から、各々Ｌ４保持枠１２１とＬ５保持枠１１８とに接触することで偏芯作業を行なえるように構成されているため、Ｌ４保持枠１２１とＬ５保持枠１１８の各々の保持枠を動かすための調整装置を独立して構成することができ、調整治具を複雑にすることなく小型で安価なものとすることが可能となっているとともに、調整装置の構造を簡略化できることで、各保持枠の構造も簡略化でき、各保持枠の強度も十分に確保することが可能で、結果的に調整中あるいは調整後のレンズ群位置が安定し、高精度な調整を行なうことが可能である。
また本実施形態では、Ｌ４保持枠１２１の足部１２１ａおよびビス止め部を、Ｌ５保持枠１１８および補強板１１９の切欠を通してカメラ本体側からも見える位置に設けて、Ｌ４保持枠１２１とＬ５保持枠１１８の偏芯作業を同一方向（カメラ本体側）からもできるように構成しているため、一度完成した交換レンズの再度の微調整が必要（例えば、傷によるレンズ群Ｌ１の交換）となった場合などに、マウント１０１、メイン基板１４２、裏ブタ１４４およびこれらに固定された部品を外すだけで、Ｌ４保持枠１２１とＬ５保持枠１１８の取り付け位置を、調整治具を用いずカメラ本体側から簡易的に修正することも可能となっており、状況に応じて作業効率の良い方法を選択して偏芯作業を行なうことが可能である。
更に本実施形態では、両保持枠の調整作業が行なえる方向を、光軸と略直交する方向と光軸と略平行な方向とからに構成しているため、一般的な光学機器（例えば一眼レフカメラ用交換レンズ）への適用が容易に可能であるとともに、両保持枠の調整作業を同一方向から行なえる方向を、光軸と略平行なカメラ本体側からに設定しているため、特に一眼レフカメラ用交換レンズ（大半がカメラ本体側から分解していく構成）に適用した場合に、簡易修正時の分解部品を少なくできるなどの利点がある。
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、光学系を構成する複数の光学素子のうちの少なくとも２つの光学素子の光軸の偏芯を調整することにより光学性能を調整可能な光学機器において、第１の方向からの前記調整作業が可能な第１の調整光学素子と、第１の方向とは異なる第２の方向からの前記調整作業が可能な第２の調整光学素子とを有することを特徴とすることで、調整構造の簡略化・省スペース化と高精度な光軸偏芯調整とを両立して達成することを可能とするものである。
同じく、請求項２記載の発明によれば、第２の調整光学素子は、第１の方向と第２の方向からの前記調整作業が可能であることを特徴とすることで、調整構造の簡略化・省スペース化と高精度な光軸偏芯調整とを両立して達成するとともに、状況に応じて光軸偏芯調整の作業方法を選択して行なうことで作業効率を上げることを可能とするものである。
同じく、請求項３記載の発明によれば、第１の方向と第２の方向のいずれか一方が光軸と略平行な方向であり、他方が光軸と略直交する方向であることを特徴とすることで、一般的な光学機器（例えば一眼レフカメラ用交換レンズ）への適用を容易に可能とするものである。
同じく、請求項４記載の発明によれば、第１の方向が光軸と略平行な方向であり、第２の方向が光軸と略直交する方向であることを特徴とすることで、特に一眼レフカメラ用交換レンズへの適用を容易に可能とするものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態である一眼レフカメラ用交換レンズの断面図。
【図２】本実施形態による一眼レフカメラ用交換レンズ要部をカメラ本体側から見た図。
【図３】本実施形態による一眼レフカメラ用交換レンズの望遠側での要部展開図。
【図４】本実施形態による一眼レフカメラ用交換レンズの調整方法を示す図。
【符号の説明】
１０７　案内筒
１０８　カム筒Ａ
１０９　Ｌ３保持枠
１１０　Ｌ４移動枠
１１１　カム筒Ｂ
１１２　直進筒
１１７　電磁絞りユニット
１１８　Ｌ５保持枠
１１９　補強板
１２１　Ｌ４保持枠
１２２　フィルタ枠
１２３　Ｌ１保持枠
１２５　フォーカスユニット
１３８　インナーカム筒
１４０　Ｌ２保持枠

Claims (4)

1. 光学系を構成する複数の光学素子のうち少なくとも２つの光学素子の光軸の偏芯を調整することにより光学性能を調整可能な光学機器において、
   第１の方向からの前記調整作業が可能な第１の調整光学素子と、
   前記第１の方向とは異なる第２の方向からの前記調整作業が可能な第２の調整光学素子とを有することを特徴とする光学機器。
2. 前記第２の調整光学素子は、前記第１の方向および第２の方向からの前記調整作業が可能であることを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
3. 前記第１の方向および第２の方向のうちいずれか一方が光軸と略平行な方向であり、他方が光軸と略直交する方向であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学機器。
4. 前記第１の方向が光軸と略平行な方向であり、第２の方向が光軸と略直交する方向であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学機器。

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