JP2005148663A - プリズム調整装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】プリズムを含む光学系において、プリズムの取り付け角度を容易にかつ高精度に調整できるようにする。
【解決手段】入射面g1,反射面g2,及び射出面g3をもつプリズムG2を含む光学系G1,G2,G3,G4、光学系を保持する保持部材としての外筒10及びカバー20を備え、プリズムの取り付け角度を調整する調整機構として、入射面及び射出面以外の外壁面g2´領域においてプリズムG2に設けられた軸部g5と、軸部g5を回動自在に挿通させるべくカバー20に設けられた挿通孔23と、を採用する。これにより、プリズムを保持部材に取り付ける際に、保持部材の挿通孔23に通された軸部g5を回転させることで、プリズムG2の取り付け角度を容易にかつ高精度に微調整することができる。
【選択図】 図3

Description

本発明は、プリズムを含む光学系において、プリズムの取り付け角度を調整するプリズム調整装置に関し、特に、携帯電話機、携帯型パーソナルコンピュータ等の携帯情報端末機に搭載される小型カメラの光学系あるいはその他の光学機器に適用され得るプリズム調整装置に関する。
プリズムを含む従来の光学系としては、光ピックアップ等の装置において、トラッキングミラーと移動光学系との間に、光を直角に屈曲させるプリズムを配置し、このプリズムを球面座により支持して、プリズムの角度を調整する調整装置を形成し、プリズムにおける入射光軸及び射出光軸の傾きを調整できるようにしたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開平5−189791号公報
ところで、上記従来のプリズム調整装置においては、プリズムの四隅を保持部材に形成された球面座により支持しているため、保持部材に形成される球面の仕上げ精度が要求され、又、プリズムが例えば一辺5mm〜10mmの立方体に収まるような小さいものの場合は、角度調整を行うのが困難である。
本発明は、上記従来技術の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、装置の小型化を図りつつ、光学系の一部に含まれるプリズムの取り付け角度を、容易に微調整することができ、光学系全体の組み付け作業を容易にかつ高精度に行うことができ、特に、携帯電話機、携帯型パーソナルコンピュータ等の携帯情報端末機に搭載される小型カメラの光学系に適したプリズム調整装置を提供することにある。
本発明のプリズム調整装置は、入射面,反射面,及び射出面をもつプリズムを含む光学系と、光学系を保持する保持部材と、プリズムの取り付け角度を調整する調整機構とを備え、上記調整機構は、入射面及び射出面以外の領域においてプリズムに設けられた軸部と、軸部を回動自在に挿通させるべく保持部材に設けられた挿通孔と、を含むことを特徴としている。
この構成によれば、光学系の一部をなすプリズムを保持部材に取り付ける際に、保持部材の挿通孔に通された軸部を回転させることで、プリズムの取り付け角度を微調整することができる。
また、軸部は、入射面及び射出面以外の領域に形成されているので、光の屈曲(反射)特性に影響を及ぼすことなく、入射面から入射した光は反射面にて所定の向きに屈曲して反射され射出面から射出される。
上記構成において、軸部は、反射面を画定する外壁面において門型状に跨設された梁部材を介して形成され、かつ、射出面から射出される射出光の主光軸と平行に軸心をもつように形成されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、軸部が外壁面に直接設けられるのではなく反射面から離隔した梁部材を介して設けられているため、反射面の有効領域(光を反射する領域)には何ら影響を及ぼすことはなく、所望の光学特性(反射特性)を得ることができる。
上記構成において、保持部材は、射出面の外縁部を支持する支持部をもつ本体と、挿通孔を有し本体に対して接合され得るカバーと、を含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、プリズムの組み付けに際して、射出面の外縁部を本体の支持部に接合させた状態で、軸部を挿通孔に通すようにしてカバーを本体に接合した後、軸部を回転させることでプリズムの角度を微調整することができる。
上記構成において、軸部の端面には、工具を連結するための溝が形成されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、軸部の端面に形成された溝(例えば、マイナス溝あるいは十字溝)に工具(例えば、マイナスあるいはプラスのスクリュードライバー)を連結することにより、容易にプリズムの角度を調整することができる。
また、本発明のプリズム調整装置は、入射面,反射面,及び射出面をもつプリズムを含む光学系と、光学系を保持する保持部材と、プリズムの取り付け角度を調整する調整機構とを備え、上記調整機構は、入射面及び射出面以外の領域においてプリズムに設けられた溝と、溝を露出させるように保持部材に設けられた貫通孔と、を含むことを特徴としている。
この構成によれば、光学系の一部をなすプリズムを保持部材に取り付ける際に、保持部材の貫通孔を通して工具等を溝に連結させて回転させることで、プリズムの取り付け角度を微調整することができる。また、溝は、入射面及び射出面以外の領域に形成されているので、光の屈曲(反射)特性に影響を及ぼすことなく、入射面から入射した光は反射面にて所定の向きに屈曲して反射され射出面から射出される。
上記構成において、溝は反射面を画定する外壁面上の四隅に設けられ、貫通孔は四隅の溝に対応して設けられている、構成を採用することができる。
この構成によれば、四隅に設けられた4つの溝に、対応する4つの貫通孔から専用の工具等を挿入して連結させ、適宜回転させることで、プリズムの角度調整を容易に行うことができる。
上記構成をなす本発明のプリズム調整装置によれば、光学系の一部をなすプリズムを保持部材に取り付ける際(光学系の組付け時)に、光の屈曲(反射)特性に影響を及ぼすことなく、プリズムの取り付け角度を微調整することができ、所望の光学特性を得ることができる。
以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図1ないし図8は、本発明に係るプリズム調整装置を備えたカメラユニットの一実施形態を示すものであり、図1はカメラユニットの正面図、図2はカメラユニットの側面図、図3及び図4はカメラユニットの内部を示す断面図、図5及び図6はプリズム調整装置を示す分解斜視図及び端面図、図7はカム筒の断面図、図8はカメラユニットの断面図である。
このカメラユニットは、図1ないし図5に示すように、光学系を構成するレンズG1,プリズムG2,レンズG3,レンズG4を収容して保持する保持部材(本体)としての外筒10及びカバー20、外筒10の内側において光軸L2回りに回動自在に支持されたカム筒30、レンズG3を保持するレンズ枠40、レンズG4を保持するレンズ枠50、レンズ枠40とレンズ枠50との間に配置された圧縮バネ60、外筒10に沿って回動自在に配置された手動操作部70、レンズ枠50(レンズG4)の後方に配置された撮像素子としてのCCD80、CCD80を保持した保持枠90等を備えている。
このカメラユニットにおいて、レンズG1及びプリズムG2は第1レンズ群、レンズG3(及びレンズ枠40)は第2レンズ群、レンズG4(及びレンズ枠50)は第3レンズ群をそれぞれ形成しており、被写体光がL1方向から進入すると、プリズムG2にて略直角に屈曲(方向変換)させられてL2方向に進行し、レンズG3、レンズG4を経て、CCD80に到達する。
そして、第2レンズ群(レンズG3)及び第3レンズ群(レンズG4)が、光軸方向L2において相対的に移動させられることにより、CCD80の結像面に対して被写体の変倍動作及び合焦動作が行われる。尚、CCD80とレンズG4との間には、水晶フィルタ及びフェースプレートが配置されている。
外筒10は、樹脂材料により形成された一対の半体を接合したものであり、図3、図4、図8に示すように、カム筒30を回動自在に支持する共に、カム筒30の突出片35を挿通させる開口部11、レンズ枠40,50を光軸方向L2に案内するガイド溝12、カバー20を接合させると共にプリズムG2を支持する支持部としての平坦な接合面13aを有する接合部13、接合部13に形成された略矩形状の開口部14、保持枠90を接合する接合部15等を備えている。
カバー20は、図1ないし図5に示すように、レンズG1及びプリズムG2を収容した状態で外筒10に接合して固着されるものであり、レンズG1の前方に位置する開口21、外筒10の接合部13に接合される縁部22、その壁面の一部に形成された円形状の挿通孔23等を備えている。
プリズムG2は、図3ないし図5に示すように、被写体光が入射する入射面g1、光軸L1方向から入射した被写体光を直角に屈曲(方向変換)させる反射面g2、屈曲された被写体光を光軸L2方向に射出する射出面g3、反射面g2を画定する外壁面g2´(すなわち、入射面g1及び射出面g3以外の領域)において門型状に跨設された梁部材g4、梁部材g4上において光軸L2方向に伸長して形成された円柱状の軸部g5、軸部g5の端面に形成された溝g5´等を備えている。すなわち、軸部g5は、外壁面g2´上に直接設けられるのではなく梁部材g4を介して設けられているため、反射面g2において所望の屈曲(反射)特性が確保される。
ここでは、軸部g5は、その軸心が光軸L2と同軸上に形成されているが、軸心が光軸L2から若干偏倚して平行になるように形成されてもよい。
そして、射出面g3の外縁部g3´を外筒10の接合面13aに当接させ、軸部g5をカバー20の挿通孔23に挿通させるようにカバー20(縁部22)を外筒10(接合部13)に接合すると、軸部g5が挿通孔23により回動自在に支持されて、プリズムG2は接合面13a上を摺動しつつ光軸L2回りの所望の角度位置に微調整できるようになっている。
すなわち、プリズムG2に形成された軸部g5とカバー20に形成された挿通孔23とにより、プリズムG2の取り付け角度を調整する調整機構が構成されている。
カム筒30は、図3、図4、図8に示すように、外筒10の内側において回動自在に支持されて、レンズ枠40,50を光軸方向L2に移動させるものであり、図7に示すように、内周面に形成され光軸方向L2においてレンズ枠40,50にそれぞれカム作用を及ぼす2つずつのカム面31,32(1つは不図示)、壁面を切り欠いた縁部に形成され光軸方向L2においてレンズ枠40,50にそれぞれカム作用を及ぼす1つずつのカム面33,34、径方向外側に突出する突出片35等により形成されている。カム筒30は、光軸方向L2において二分割されて別々に形成されたものを、圧縮バネ60を挟んだ状態でレンズ枠40,50を嵌め込んだ後に、組み付けて一体化したものである。
ここで、2つのカム面31及び1つのカム面33は、後述するレンズ枠40の3つのフォロワ42とそれぞれ接触して、光軸方向L2においてカム作用を及ぼし、又、2つのカム面32及び1つのカム面34は、後述するレンズ枠50の3つのフォロワ52とそれぞれ接触して、光軸方向L2においてカム作用を及ぼす。したがって、カム筒30が回転すると、レンズ枠40,50が光軸方向L2にそれぞれ移動させられる。
手動操作部70は、図1ないし図4、図8(b)に示すように、円弧形状に形成され、その略中央部にはカム筒30の突出片35を嵌め込む嵌合孔71が形成されている。そして、手動操作部70は、図1及び図8(b)に示すように、外筒10の周りに摺動自在に取り付けられている。
したがって、手動操作部70を回動させると、その回動と一体となってカム筒30が回動し、レンズ枠40,50が光軸方向L2に移動させられるようになっている。
レンズ枠40は、図3、図4、図8(b)に示すように、レンズG3を保持し、光軸方向L2に移動自在にカム筒30の内側に配置されている。レンズ枠40は、樹脂材料により略円筒状に形成されており、レンズG3を保持する保持孔41、120度の間隔で配置され径方向外側に向けて突出する3つのフォロワ42等により形成されている。尚、一つのフォロワ42は、他よりも長めに形成されて外筒10のガイド溝12に挿入されている。
すなわち、図3及び図4に示すように、2つのフォロワ42がカム筒30のカム面31に当接し、一つのフォロワ42がカム面33に当接しかつガイド溝12に挿入されている。これにより、レンズ枠40は、ガイド溝12により回転が規制されつつ、カム面31,33のカムプロフィルに追随して光軸方向L2にのみ移動するようになっている。
レンズ枠50は、図3、図4、図8(a)に示すように、レンズG4を保持し、光軸方向L2に移動自在にカム筒30の内側に配置されている。レンズ枠50は、樹脂材料により略円筒状に形成されており、レンズG4を保持する保持孔51、120度の間隔で配置され径方向外側に向けて突出する3つのフォロワ52等により形成されている。尚、一つのフォロワ52は、他よりも長めに形成されて外筒10のガイド溝12に挿入されている。
すなわち、図3及び図4に示すように、2つのフォロワ52がカム筒30のカム面32に当接し、一つのフォロワ52がカム面34に当接しかつガイド溝12に挿入されている。これにより、レンズ枠50は、ガイド溝12により回転が規制されつつ、カム面32,34のカムプロフィルに追随して光軸方向L2にのみ移動するようになっている。
次に、上記カメラユニットにおけるプリズムG2の組み付け及び取り付け角度の調整について説明する。先ず、カム筒30内にレンズ枠40及びレンズ枠50を組み付け、そのカム筒30を外筒10内に回動自在に組み付ける。そして、外筒10の接合部15にCCD80を保持した保持枠90を組み付ける。
続いて、図3及び図4に示すように、レンズG1の縁部及びプリズムG2の射出面g3(外縁部g3´)を外筒10の接合部13及び接合面13aに接合させた状態で、レンズG1を固定するようにかつ軸部g5を挿通孔23から外部に挿通させるようにして、カバー20を接合部13に接合させて固着させる。
この組み付け状態で、工具を用いて軸部g5を回動させる(例えば、軸部g5の溝g5´にマイナスのスクリュードライバーを連結させて回動させる)と、プリズムG2は、接合面13a上を摺動しつつ光軸L2の回りに回転させられて、その取り付け角度(光軸L1の向き)が調整され得る状態にある。
続いて、レンズG1の前方に調整用の撮影チャートを配置し、CCD80を駆動させてモニターに撮影チャートの画像を表示させる。そして、所望の鮮明な画像状態になるようにモニター上の画像を確認しつつ、図6に示すように、軸部g5を適宜回転させて、プリズムG2の取り付け角度を微調整する。そして、所望の画像が得られた時点で、その取り付け角度を維持するべく、軸部g5及び挿入孔23に接着剤を充填してプリズムG2をカバー20(及び外筒10)に固定する。これにより、プリズムG2の組み付け及び角度調整が終了する。
このように、カバー20の挿通孔23に通された軸部G5を回転させることで、プリズムG2の取り付け角度を微調整することができるため、角度調整が容易になり、全体の組み付け作業を円滑に行うことができ、生産性が向上する。特に、プリズムG2の大きさが、一辺5mm〜10mm程度の立方体に収まるような比較的小さいものであっても、容易にかつ高精度に取り付け角度を微調整することができる。
次に、上記カメラユニットの動作について図3及び図4に基づき説明すると、手動操作部70を一方向に回転させると、カム面31,33及びカム面32,34のカム作用により、図3に示すように、レンズ枠40(レンズG3)及びレンズ枠50(レンズG4)は、相対的な距離を変化させつつ光軸方向L2の前方側に向けて移動し、広角撮影位置に至る。
一方、手動操作部70を逆方向に回転させると、カム面31,33及びカム面32,34のカム作用により、図4に示すように、レンズ枠40(レンズG3)及びレンズ枠50(レンズG4)は、相対的な距離を変化させつつ光軸方向L2の後方側に向けて移動し、望遠撮影位置に至る。
このように、手動操作部70を回動させて、広角〜望遠までの幅広い範囲で撮影することができ、特に、このプリズム調整装置を備えたカメラユニットにより、光学特性に優れた撮影画像を得ることができる。
尚、上記実施形態においては、プリズムG2の構成において、梁部材g4の上面とカバー20の内壁面との間にクリアランスを設けたが、両者を接触させるような寸法に形成することにより、カバー20でプリズムG2を接合面13aに適度に押し付けて保持し、この状態で軸部g5を回転させて取り付け角度を微調整するようにしてもよい。
図9ないし図11は、本発明に係るプリズム調整装置の他の実施形態を採用したカメラユニットを示すものであり、前述の実施形態と同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。この実施形態において、カバー20´は、図9ないし図11に示すように、レンズG1及びプリズムG2´を収容した状態で外筒10に接合して固着されるものであり、レンズG1の前方に位置する開口21、外筒10の接合部13に接合される縁部22、その壁面の四隅に形成された略矩形の4つの貫通孔23´等を備えている。ここで、4つの貫通孔23´は、光軸L2から同一の半径上に位置するように形成されている。
プリズムG2´は、図9ないし図11に示すように、被写体光が入射する入射面g1、光軸L1方向から入射した被写体光を直角に屈曲(方向変換)させる反射面g2、屈曲された被写体光を光軸L2方向に射出する射出面g3、反射面g2を画定する外壁面g2´(すなわち、入射面g1及び射出面g3以外の領域)の四隅に設けられた4つの溝g6等を備えている。ここで、4つの溝g6は、光軸L2から同一の半径上の位置するように形成されている。
そして、射出面g3の外縁部g3´を外筒10の接合面13aに当接させ、カバー20´の貫通孔23´を溝g6にそれぞれ対向させるようにして、カバー20´(縁部22)を外筒10(接合部13)に接合すると、貫通孔23´を通して溝g6が露出させられた状態となる。そこで、貫通孔23の外側から専用の工具を溝g6に連結し光軸L2回りに回転させることで、プリズムG2´は接合面13a上を摺動しつつ光軸L2回りの所望の角度位置に微調整されるようになっている。
すなわち、プリズムG2´に形成された溝g6とカバー20´に形成された貫通孔23´とにより、プリズムG2´の取り付け角度を調整する調整機構が構成されている。
次に、このメラユニットにおけるプリズムG2´の組み付け及び取り付け角度の調整について説明する。先ず、カム筒30内にレンズ枠40及びレンズ枠50を組み付け、そのカム筒30を外筒10内に回動自在に組み付ける。そして、外筒10の接合部15にCCD80を保持した保持枠90を組み付ける。
続いて、図9及び図11に示すように、レンズG1の縁部及びプリズムG2´の射出面g3(外縁部g3´)を外筒10の接合部13及び接合面13aに接合させた状態で、レンズG1を固定するようにかつ貫通孔23´を溝g6に対向させるようにして、カバー20´を接合部13に接合させて固着させる。
続いて、レンズG1の前方に調整用の撮影チャートを配置し、CCD80を駆動させてモニターに撮影チャートの画像を表示させる。そして、所望の鮮明な画像状態になるようにモニター上の画像を確認しつつ、専用の工具を貫通孔23´から挿入して溝g6に連結し、図11に示すように適宜回転させて、プリズムG2´の取り付け角度を微調整する。そして、所望の画像が得られた時点で、その取り付け角度を維持するべく、貫通孔23´及び溝g6に接着剤を充填してプリズムG2´をカバー20´(及び外筒10)に固定する。これにより、プリズムG2´の組み付け及び角度調整が終了する。
このように、カバー20´の貫通孔23´を通して専用の工具を挿入し溝G6に連結させて適宜回転させることで、プリズムG2´の取り付け角度を微調整することができるため、角度調整が容易になり、全体の組み付け作業を円滑に行うことができ、生産性が向上する。特に、プリズムG2´の大きさが、一辺5mm〜10mm程度の立方体に収まるような比較的小さいものであっても、容易にかつ高精度に取り付け角度を微調整することができる。
尚、この実施形態においては、カバー20´を外筒10と別体に形成したが、これに限定されず、プリズムG2´を開口21から挿入して接合面13a上に配置するように、カバー20´を外筒10と一体的に形成してもよい。
上記実施形態においては、順次に配列されたレンズG1,レンズG3,レンズG4の途中にプリズムG2を配置した光学系において、本発明に係るプリズム調整装置を採用した場合を示したが、これに限定されるものではなく、二つのレンズあるいは四つ以上のレンズにプリズムを加えた光学系において本発明に係るプリズム調整装置を適用してもよく、又、その他の光学系において本発明のプリズム調整装置を適用してもよい。
以上述べたように、本発明に係るプリズム調整装置は、光学系に含まれるプリズムの取り付け角度を容易にしかも高精度に調整することができるため、通常の光学機器に適用されるのは勿論のこと、特に、携帯電話機、携帯型パーソナルコンピュータ等の携帯情報端末機に搭載される小型のデジタルカメラにおける光学系に有用である。
本発明に係るプリズム調整装置を備えたカメラユニットを示す正面図である。 本発明に係るプリズム調整装置を備えたカメラユニットを示す側面図である。 図1及び図2に示すカメラユニットの断面図である。 図1及び図2に示すカメラユニットの断面図である。 カメラユニットの一部を構成する外筒、プリズム、カバーの関係を示す分解斜視図である。 カメラユニットをカバー側から見た端面図である。 カメラユニットの一部を構成するカム筒を示す断面図である。 (a),(b)は、カメラユニットの内部を示す光軸方向から見た断面図である。 本発明に係るプリズム調整装置の他の実施形態を示すカメラユニットの断面図である。 図9に示すカメラユニットの一部を構成する外筒、プリズム、カバーの関係を示す分解斜視図である。 図9に示すカメラユニットをカバー側から見た端面図である。
符号の説明
G1,G3,G4 レンズ(光学系)
G2,G2´ プリズム(光学系)
g1 入射面
g2 反射面
g2´ 外壁面
g3 射出面
g3´ 外縁部
g4 梁部材
g5 軸部(調整機構)
g5´ 溝
g6 溝(調整機構)
L1 光軸
L2 光軸(射出光の主光軸)
10 外筒(保持部材、本体)
13 接合部
13a 接合面(支持部)
20,20´ カバー(保持部材)
21 開口
22 縁部
23 挿通孔(調整機構)
23´ 貫通孔(調整機構)
40,50 レンズ枠
60 圧縮バネ
70 手動操作部
80 CCD
90 保持枠

Claims (6)

  1. 入射面,反射面,及び射出面をもつプリズムを含む光学系と、前記光学系を保持する保持部材と、前記プリズムの取り付け角度を調整する調整機構と、を備え、
    前記調整機構は、前記入射面及び射出面以外の領域において前記プリズムに設けられた軸部と、前記軸部を回動自在に挿通させるべく前記保持部材に設けられた挿通孔と、を含む、
    ことを特徴とするプリズム調整装置。
  2. 前記軸部は、前記反射面を画定する外壁面において門型状に跨設された梁部材を介して形成され、かつ、前記射出面から射出される射出光の主光軸と平行に軸心をもつように形成されている、
    ことを特徴とする請求項1記載のプリズム調整装置。
  3. 前記保持部材は、前記射出面の外縁部を支持する支持部をもつ本体と、前記挿通孔を有し前記本体に対して接合され得るカバーと、を含む、
    ことを特徴とする請求項2に記載のプリズム調整装置。
  4. 前記軸部の端面には、工具を連結するための溝が形成されている、
    ことを特徴とする請求項1ないし3いずれかに記載のプリズム調整装置。
  5. 入射面,反射面,及び射出面をもつプリズムを含む光学系と、前記光学系を保持する保持部材と、前記プリズムの取り付け角度を調整する調整機構と、を備え、
    前記調整機構は、前記入射面及び射出面以外の領域において前記プリズムに設けられた溝と、前記溝を露出させるように前記保持部材に設けられた貫通孔と、を含む、
    ことを特徴とするプリズム調整装置。
  6. 前記溝は、前記反射面を画定する外壁面上の四隅に設けられ、
    前記貫通孔は、前記四隅の溝に対応して設けられている、
    ことを特徴とする請求項5記載のプリズム調整装置。

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