JP2006091407A - 光学部品の組み込み姿勢調節方法、及び光学部品の姿勢調節装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 レンズを保持枠に組み付ける際の組付け精度を向上させる。
【解決手段】 第３群レンズ６８を受け部１４０に保持した状態で、上部保持枠６５の開口６５ｆから治具１３１の受け部１４０を挿入させる。光源１３２からレーザ光を照射して、治具１３１に設けられた開口１４２ｂを通過させる。ミラー１４５に到達したレーザ光は、ミラー１４５にて反射するか、ミラー１４５に設けられた開口１４４を通過してプリズム７１の内部に入射する。プリズム７１の内部に入射したレーザ光は光出射面７１ｃで反射し、戻り光として開口１４４，１４２ｂを通過する。ミラー１４５にて反射した反射光とプリズム７１からの戻り光とを、ＣＣＤイメージセンサ１３４上に結像させ、それら２つのスポット像が一致しない場合は、プリズム７１からの戻り光によるスポット像が反射光によるスポット像に一致させるように、治具１５２を移動させる。
【選択図】 図１２

Description

本発明は、電子スチルカメラ、ビデオカメラや銀塩カメラに内蔵されるレンズ鏡筒や保持枠に対してレンズやプリズム等の光学部品を固定する際の組み込み姿勢調節方法、及び組み込み姿勢調節装置に関する。

一般に、普及しているカメラの中には、撮像光学系によって結像された被写体像を例えばＣＣＤイメージセンサ等の撮像手段で撮像するカメラ、所謂デジタルカメラがある。最近では、小型化されたデザインやスリム化されたデザインのデジタルカメラが主流になってきている。このようなデジタルカメラは、プリズムやミラーを用いて、取り込まれた第１の光軸に沿った被写体光を、第１の光軸に直交する第２の光軸方向に屈曲させて、第２の光軸上に配置されたＣＣＤイメージセンサの結像面上に上記被写体光を結像させる、所謂屈曲光学系を備えている。また、屈曲光学系を備えたデジタルカメラの中には、ズームに寄与する光学系を駆動源により移動させてズーム倍率を変更する、光学ズーム機能を備えたデジタルカメラも開発されている（特許文献１、２）。

このようなデジタルカメラを製造する場合、屈曲光学系を構成する光学レンズやプリズムの精度と、レンズを保持する保持枠の精度とを厳密にする他に、光学レンズやプリズムを保持枠へ組み付ける際の組付け精度を厳密にすることによって屈曲光学系自体の光学性能を向上させることが一般的に行われている。

例えば保持枠に対する第１レンズの位置調整を行う前に、組み込まれる光学系の性能が所定の性能となるように治具を調整することが考案されている（特許文献２）。この場合の位置調整とは、光軸方向に垂直となる面上の位置ずれ調整の他に、光軸に対する角度調整である。この場合、一回調整を行えば、保持枠に対する第１レンズの位置調整を容易に行うことができ便利であり、有効な手段ということができる。
特許第３３４００９３号公報 特開２００３−１０７３１０号公報

しかしながら、この上述した位置調整の場合、各構成部品が高精度に製造されていれば、一回治具を調整するだけで、第１レンズ群と保持枠との位置調整が高精度で行われることになるが、各構成部品が必ずしも高精度に製造されていないため、治具の調整を行っても、必ずしも第１レンズ群の組み付け性能が向上するとは限らないという問題がある。例えば保持枠に対する第１レンズ群の位置調整を行った後に、例えば性能検査機や、偏心測定機等を用いた検査を行うことで上記問題は解決することになるが、検査において所定性能が出ていない場合には、再度位置調整を行う必要があり、製造上面倒である。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、撮像光学系を構成する光学レンズを保持枠に精度良く組み付けることで、撮像光学系の光学性能を向上させることができるようにした光学部品の組み込み姿勢調節方法、及び光学部品の姿勢調節装置を提供することを目的とする。

本発明の光学部品の組み込み姿勢調節方法は、平坦な基準反射面を有する筐体に光学部品を組み込む際の位置調節装置において、コリメータレンズからの測定光を垂直に反射させるとともに測定光の一部を通過させる開口を形成したミラーが固定された治具で、前記光学部品を一定の姿勢で保持し、前記測定光を前記ミラーに照射してミラーからの反射光、及び前記開口を通過して筐体の基準反射面で反射して再び開口を通って戻ってきた反射光とをコリメータレンズに逆向きに入射させ、このコリメータレンズの焦点面上に結像される各々の反射光によるスポット像が互いに重なり合うように筐体と治具との少なくともいずれかを相対的に変位させることによって、筐体に対する光学部品の組み込み位置を調節することを特徴とする。

また、前記基準反射面は、筐体に予め組み込まれた直角プリズムの光入射面、又は光出射面であることが好ましい。また、前記光学部品は、直角プリズムの光出射面よりも光軸上の後方に組み込まれるレンズであることが好ましい。また、前記開口を通過した測定光は、直角プリズムの光入射面から入射して、全反射面を経て光出射面で反射され、再び全反射面及び光入射面を経て開口に戻るとともに、前記レンズはその光軸が測定光の光軸と垂直になるように治具で保持されていることが好ましい。

また、本発明の光学部品の組み込み姿勢調節装置は、平坦な基準反射面を保持する筐体に光学部品を組み込む際に該光学部品の姿勢を調節して決定する姿勢調節装置において、コリメータレンズからの測定光を垂直に反射させるとともに、該測定光の一部を通過させる開口を形成したミラーと前記ミラーを備えるとともに、前記光学部品を一定の姿勢で保持する治具と、前記ミラーからの反射光と、前記開口を通過して筐体が保持する基準反射面で反射して再び開口を通って戻ってきた反射光とを前記コリメータレンズに逆向きに入射させた際に得られる焦点面と、前記焦点面上に結像される各々の反射光によるスポット像が互いに重なり合うように筐体と治具との少なくともいずれかを相対的に変位させる変位手段とを備え、前記変位手段により前記焦点面上のスポット像を互いに重なり合わせることによって、前記筐体に対する光学部品の組み込み姿勢と位置とを調節することを特徴とする。

また、前記基準反射面は、筐体に予め組み込まれた直角プリズムの光入射面、又は光出射面であることが好ましい。また、前記光学部品は、直角プリズムの光出射面よりも光軸上の後方に組み込まれるレンズであることが好ましい。また、前記開口を通過した測定光は、直角プリズムの光入射面から入射して、全反射面を経て光出射面で反射され、再び全反射面及び光入射面を経て開口に戻るとともに、前記レンズはその光軸が測定光の光軸と垂直になるように治具で保持されていることが好ましい。

本発明の光学部品の組み込み姿勢調節方法によれば、平坦な基準反射面を有する筐体に光学部品を組み込む際の位置調節装置において、コリメータレンズからの測定光を垂直に反射させるとともに測定光の一部を通過させる開口を形成したミラーが固定された治具で、前記光学部品を一定の姿勢で保持し、前記測定光を前記ミラーに照射してミラーからの反射光、及び前記開口を通過して筐体の基準反射面で反射して再び開口を通って戻ってきた反射光とをコリメータレンズに逆向きに入射させ、このコリメータレンズの焦点面上に結像される各々の反射光によるスポット像が互いに重なり合うように筐体と治具との少なくともいずれかを相対的に変位させることによって、筐体に対する光学部品の組み込み位置を調節するから、筐体に組み込まれる光学部品を高精度に組み込むことが可能となる。

また、前記基準反射面は、筐体に予め組み込まれた直角プリズムの光入射面又は、光出射面であるから、直角プリズムが高精度で筐体に組み込まれることで他の光学部品も精度良く筐体に組み込むことができる上に、光学性能を低下させることがない。また、前記光学部品は、直角プリズムの光出射面よりも光軸上の後方に組み込まれるレンズであるから、レンズ自体を直角プリズムに対して高精度に組み込むことができる。

また、前記開口を通過した測定光は、直角プリズムの光入射面から入射して、全反射面を経て光出射面で反射され、再び全反射面及び光入射面を経て開口に戻るとともに、前記レンズはその光軸が測定光の光軸と垂直になるように治具で保持されているから、レンズを筐体に組み込む際の位置決めを容易に行うことができる。

さらに、本実施形態の光学部品の組み込み姿勢調節装置によれば、平坦な基準反射面を保持する筐体に光学部品を組み込む際に該光学部品の姿勢を調節して決定する姿勢調節装置において、コリメータレンズからの測定光を垂直に反射させるとともに、該測定光の一部を通過させる開口を形成したミラーと前記ミラーを備えるとともに、前記光学部品を一定の姿勢で保持する治具と、前記ミラーからの反射光と、前記開口を通過して筐体が保持する基準反射面で反射して再び開口を通って戻ってきた反射光とを前記コリメータレンズに逆向きに入射させた際に得られる焦点面と、前記焦点面上に結像される各々の反射光によるスポット像が互いに重なり合うように筐体と治具との少なくともいずれかを相対的に変位させる変位手段とを備え、前記変位手段により前記焦点面上のスポット像を互いに重なり合わせることによって、前記筐体に対する光学部品の組み込み姿勢と位置とを調節するから、筐体に組み込まれる光学部品を高精度に組み込むことが可能となる。

また、前記基準反射面は、筐体に予め組み込まれた直角プリズムの光入射面又は、光出射面であるから、直角プリズムが高精度で筐体に組み込まれることで他の光学部品も精度良く筐体に組み込むことができる上に、光学性能を低下させることがない。また、前記光学部品は、直角プリズムの光出射面よりも光軸上の後方に組み込まれるレンズであるから、レンズ自体を直角プリズムに対して高精度に組み込むことができる。

また、前記開口を通過した測定光は、直角プリズムの光入射面から入射して、全反射面を経て光出射面で反射され、再び全反射面及び光入射面を経て開口に戻るとともに、前記レンズはその光軸が測定光の光軸と垂直になるように治具で保持されているから、レンズを筐体に組み込む際の位置決めを容易に行うことができる。

図１は、本発明を実施したデジタルカメラの前面を示す斜視図、図２は、図１に示すデジタルカメラの後面を示す斜視図である。デジタルカメラ２の前面には、撮像窓３、ストロボ発光部４が設けられる。撮像窓３と、ストロボ発光部４との間には、セルフタイマー用のランプ５が設けられている。この撮像窓３の後面には、後述する第１レンズ群６６の第１レンズ７０が配置される。このデジタルカメラ２の上面には、電源ボタン８及びシャッタボタン９が設けられている。

デジタルカメラ２の後面には、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）パネル１１が設けられている。このＬＣＤパネル１１は撮影モードでは電子ビューファインダとして機能し、ＣＣＤイメージセンサ９２（図８参照）で撮像されたスルー画像がＬＣＤパネル１１に表示される。このＬＣＤパネル１１の図２中右側上方には、ズームボタン１２が設けられる。このズームボタン１２は、拡大（ワイド）ボタン１２ａ、縮小（テレ）ボタン１２ｂから構成される。このズームボタン１２の下方には、モード選択ボタン１３、４つのボタンが十字配列された設定変更キー１４が設けられる。なお、モード選択ボタン１３は、撮影を行う撮影モード、撮影画像を再生する再生モード、各種設定を行うセットアップモードなどの各種モードを選択するために設けられる。

設定変更キー１４は、モード選択ボタン１３の操作によって、セットアップモードが選択されたときに、ＬＣＤパネル１１に表示されたメニュー画面のカーソルの移動や、項目の選択を行う場合に操作される。また、再生モードが選択されると、図示しないメモリに記憶された画像が再生され、この状態で設定変更キー１４が操作されると、メモリに記憶された異なる画像がＬＣＤパネル１１に表示される。この再生モードの際に、ズームボタン１２が操作されると、ＬＣＤパネル１１に表示された画像が拡大表示、或いは縮小表示される。また、撮影モードが選択された場合、設定変更キー１４を操作することによって、例えばストロボ発光の有無の切換や、近接撮影、風景撮影等の撮影時のモード切換等を行うことができる。

図３は、デジタルカメラ２に内蔵される撮像ユニットの前面を分割して示す斜視図、図４は撮像ユニットの後面を示す斜視図である。この撮像ユニット２０に組み込まれる撮像光学系は、プリズム７１を用いた屈曲光学系から構成される。この屈曲光学系が用いられることによって、デジタルカメラ２の厚みを薄くすることができる。この撮像ユニット２０は、上部ユニット２１と、下部ユニット２２とから構成され、これら２つのユニットがネジ２３等によって一体に組み付けられる。なお、符号２４はシャッタユニットであり、本実施形態では、便宜上シャッタユニット２４は下部ユニット２２に含まれるものとして説明する。なお、図４中符号３０は第１駆動ユニット、符号３１は第２駆動ユニットであり、第１駆動ユニット３０は上部保持枠６５に、第２駆動ユニット３１は下部保持枠９０に、ネジ３３、３４等によりそれぞれ組み付けられる。

図５は、第１駆動ユニット３０の構成を分解して示す斜視図である。第１駆動ユニット３０は、ブラケット４０、移動部材４１、駆動モータ４２、ガイドシャフト４３から構成されている。ブラケット４０は、略コの字状から構成されている。この上面４０ａ及び下面４０ｂには、ガイドシャフト４３が挿通される開口４４の他に、駆動モータ４２の駆動ネジ軸４２ａが挿通される開口４５がそれぞれ設けられる。なお、符号４６（図４参照）及び符号４７は第１駆動ユニット３０を上部保持枠６５に設けられたピン６５ａが挿入される位置決め孔であり、符号４８は、ネジ３３が挿通される開口である。

移動部材４１は、円柱形状からなる基部４１ａに、ガイドシャフト４３が挿通される開口４１ｂ、４１ｃが設けられている。この基部４１ａから突出するように、当接片４１ｄ及び押圧片４１ｅ、４１ｆが設けられている。この当接片４１ｄと、挟持片４１ｅ，４１ｆとの間には駆動モータ４２の駆動ネジ軸４２ａが挿入され、当接片４１ｄと挟持片４１ｅ，４１ｆとによって駆動ネジ軸が挟持される。なお、当接片４１ｄにはラッチ４１ｇが設けられており、駆動モータ４２の駆動ネジ軸４２ａと噛み合うことで、駆動ネジ軸４２ａの回転を移動部材４１の移動に変換している。また、移動部材４１には、連結片４１ｈを備えており、この連結片４１ｈにコイルバネ８２（図７参照）の一端が取り付けられる。なお、ガイドシャフト４３は、移動部材４１の移動方向を規制するために設けられる。

図６は、第２駆動ユニット３１の構成を分解して示す斜視図である。第２駆動ユニット３１は、第１駆動ユニット３０と同様に、ブラケット５０、移動部材５１、駆動モータ５２、ガイドシャフト５３から構成されている。ブラケット５０は、略コの字状から構成されている。この上面５０ａ及び下面５０ｂには、ガイドシャフト５３が挿通される開口５５の他に、駆動モータ５２の駆動ネジ軸５２ａが挿通される開口５６がそれぞれ設けられる。なお、符号５７（図４参照），符号５８は第２駆動ユニット３１を下部保持枠９０に設けられたピン９０ａが挿入される位置決め孔であり、符号５９は、ネジ３４が挿通される開口である。

移動部材５１は、円柱形状からなる基部５１ａに、ガイドシャフト５３が挿通される開口５１ｂ、５１ｃが設けられている。この基部５１ａから突出するように、当接片５１ｄ及び押圧片５１ｅ，５１ｆが設けられている。この当接片５１ｄと、挟持片５１ｅ，５１ｆの間に駆動モータ５２の駆動ネジ軸５２ａが挿入されることによって、駆動ネジ軸５２ａが当接片５１ｄと、挟持片５１ｅ，５１ｆとに挟持される。なお、当接片５１ｄにはラッチ５１ｇが設けられており、駆動モータ５２の駆動ネジ軸５２ａと噛み合うことで、駆動ネジ軸５２ａの回転を移動部材５１の移動に変換している。また、移動部材５１は、連結片５１ｈを備えており、この連結片５１ｈにコイルバネ９７（図８参照）の一端が取り付けられる。なお、ガイドシャフト５３は、移動部材５１の移動方向を規制するために設けられる。

図７に示すように、上部ユニット２１は、上部保持枠６５、第１レンズ群６６、第２レンズ群６７、第３レンズ群６８等から構成される。第１レンズ群６６は、第１レンズ７０、プリズム７１、第２レンズ７２から構成される。第１レンズ７０は、レンズホルダ７３の後面側から挿入された後に、上部保持枠６５に組み付けられる。上部保持枠６５の前面にはピンが２カ所設けられており、これらピンによって、レンズホルダ７３が上部保持枠６５の前面の所定位置に位置決めされる。このレンズホルダ７３は、第１レンズ７３の背面が上部保持枠６５のレンズ受け面６５ｇに当接された状態で保持されることになる。なお、符号７４，７５は、レンズホルダ７３を上部保持枠６５に固定するときに用いられる留め具である。

プリズム７１には、光入射面７１ａと光出射面７１ｃとが直交する直交プリズムが用いられる。プリズム７１は、第１レンズ７０により取り込まれた第１方向（図７中符号Ｌ１）の被写体光束を光入射面７１ａから入射させ、全反射面７０ｂにて９０度折り曲げて第２方向（図７中符号Ｌ２）に反射させ、光出射面７１ｃから出射させる。なお、詳細は後述するが、このプリズム７１は、後述する治具１１０を用いて上部保持枠６５に設けられたプリズム収納部６５ｂに挿入された後に、プリズム収納部６５ｂの外壁面に設けられた注入孔６５ｃ，６５ｄから例えばＵＶ接着材等が注入されることによって上部保持枠６５に固着される。なお、符号７６は、調光用のマスクシートである。

第２レンズ７２は、例えば２枚のレンズから構成され、これらレンズが例えば金属からなるレンズホルダ７７に組み込まれる。このレンズホルダ７７は、上部保持枠６５の下方からその内部に組み付けられる。図示はしないが、第２レンズ７２と組み付けると、マスクシート７６が第２レンズ７２とプリズム７１とによって挟持され、第２レンズ７２が位置決めされる。

第２レンズ群６７は、ズーム倍率の調整を行うためのレンズ群である。この第２レンズ群６７は、例えば３枚のレンズから構成され、レンズキャリア７８に組み込まれる。レンズキャリア７８は、第２レンズ群６７を収納する収納部７８ａ、ガイドシャフト７９，８０が挿通されるガイド受け部７８ｂ,７８ｃを備えている。ガイド受け部７８ｂは円柱形状から構成され、トーションバネ８１が収納される収納部７８ｄを備えている。このトーションバネ８１の一端はガイド受け部７８ｂに設けられた凹部７８ｅに、その他端は凹部７８ｆに入り込む。これにより、トーションバネ８１の両端の付勢により、ガイド受け部７８ｂに設けられた開口７８ｇ，７８ｈの内壁面がガイドシャフト７９に当接する。これにより、例えばズーム倍率の変更時において、レンズホルダ７８が移動したときのレンズホルダ７８のがたつきを防止することができるとともに、撮影時に振動が生じてもレンズキャリア７８のがたつきを防止することができる。

また、ガイド受け部７８ｂには、連結片７８ｉが設けられており、この連結片７８ｉにコイルバネ８２の他端側が組み付けられる。これにより、第１駆動ユニット３０の移動部材４１と、レンズキャリア７８とが連結される。

レンズホルダ８５は、ネジ８６等によって上部保持枠６５の底面に組み付け固定される。このレンズホルダ８５の上面には、上述したガイドシャフト７９，８０の一端をそれぞれ保持する軸受け部８５ａ，８５ｂを備える他に、第３レンズ群６８が固定される取付け孔８５ｃを備えている。

第３レンズ群６８は、第２レンズ群６７からの被写体光束を第４レンズ群９１にリレーするためのレンズ群である。なお、第３レンズ群６８は、単一レンズでも、複数のレンズから構成されて良いものとする。なお、符号６５ｆは、第３レンズ群６８をレンズホルダ８５に組付け固定する際に、専用の治具１３１を挿通させるための開口であり、この開口６５ｆは、第３レンズ群６８をレンズホルダ８５に組付け固定された後、前面蓋８７によって遮蔽される。

図８に示すように、下部ユニット２２は、シャッタユニット２４、下部保持枠９０、第４レンズ群９１及びＣＣＤイメージセンサ９２等から構成され、下部保持枠９０に第４レンズ群９１及びＣＣＤイメージセンサ９２等が組み付けられる。第４レンズ群９１は、例えば３枚のレンズから構成され、ズーム倍率の調整を行う。また、第４レンズ群９１は、ズーム倍率の調整時のフォーカス調整の他に、撮像時のフォーカス調整を行う。この第４レンズ群９１は、レンズキャリア９３に組み付けられる。

レンズキャリア９３は、第４レンズ群９１を上述した収納部９３ａの他に、ガイドシャフト９４，９５が挿通されるガイド受け部９３ｂ，９３ｃを備えている。ガイド受け部９３ｂは円柱形状から構成されており、トーションバネ９６が収納される収納部９３ｄを備えている。このトーションバネ９６の一端はガイド受け部９３ｂに設けられた凹部９３ｅに、その他端は凹部９３ｆに入り込む。このトーションバネ９６の両端による付勢により、ガイド受け部９３ｂの開口９３ｇ、９３ｈがガイドシャフト９４に当接することになる。これにより、例えばレンズキャリア９３が移動した場合に、レンズキャリア９３のがたつきを防止することができるとともに、撮影時に振動が生じてもレンズキャリア９３のがたつきを防止することができる。

また、ガイド受け部９３ｂには、連結片９３ｉが設けられており、この連結片９３ｉに、コイルバネ９７の他端側が組み付けられる。これにより、第２駆動ユニット３１の移動部材５１とレンズキャリア９３とが連結される。また、このレンズキャリア９３はインデックス９３ｊを備え、下部保持枠９０の側部開口９０ａに組み付けられるフォトインタラプタ１００によって検出される。

下部保持枠９０の底面側から、ローパスフィルタ９８、ＣＣＤイメージセンサ９２が組み付けられる。ローパスフィルタ９８はモアレや擬色を防止するために用いられる。ＣＣＤイメージセンサ９２は、第４レンズ群９１を透過した被写体光が、その結像面にて結像され、被写体像の撮像信号に変換する。なお、ローパスフィルタ９８は、ＣＣＤイメージセンサ９２の結像面に対して充分な距離を置くことで、例えばローパスフィルタ９８に塵等のゴミが存在する場合に、ローパスフィルタ９８上のゴミの影響を低減させることが可能となる。なお、ローパスフィルタ９８と、ＣＣＤイメージセンサ９２の結像面との距離は５ｍｍ以上であることが好ましい。

次に、プリズム７１を上部保持枠６５に組み付ける方法について、図９〜１１を用いて説明する。図９に示すように、治具１１０は、レンズ受け面６５ｇに当接される基準面１１０ａと、プリズム７１の光入射面７１ａを基準面１１０ａと水平となるように保持するプリズム保持部１１０ｂとを備えている。また、治具１１０は、吸引ノズル１１０ｃを備えており、この吸引ノズル１１０ｃによって、プリズム７１の光入射面７１ａが基準面１１０ａと水平となる状態でプリズム７１を吸着保持する。

このような治具１１０を用いて、プリズム７１を上部保持枠６５に位置決めする手順を以下に示す。まず、プリズム７１の光入射面７１ａを治具１１０のプリズム保持部１１０ｂに当接させた状態で吸着保持する。この状態で治具１１０を移動させ、所定位置に保持された上部保持枠６５のプリズム収納部６５ｂにプリズム７１を挿入する。この際、治具１１０の基準面１１０ａが上部保持枠６５のレンズ受け面６５ｇに当接するまで、治具１１０を移動させる。上部保持枠６５のレンズ受け面６５ｇは、第１レンズ７０の背面を受けて第１レンズ７０を位置決めする面であり、また、プリズム７１はその光入射面７１ａがプリズム保持部１１０ｂによって治具１１０の基準面１１０ａと平行となるように吸着保持されているから、レンズ受け面６５ｇとプリズム７１の光入射面７１ａとが平行な面となる。これにより、第１レンズ７０が上部保持枠６５に保持された場合に、第１レンズ７０の光軸Ｌ１に対するプリズム７１の光入射面７１ａが垂直な面となり、光入射面７１ａの法線方向が光軸Ｌ１に対して傾斜した状態で、プリズム７１が上部保持枠６５に組み付けられることを防止できる。

また、プリズム７１のレンズ収納部６５ｂへの挿入時には、プリズム７１の上面７１ｄをレンズ収納部６５ｂに設けられたプリズム規制部６５ｈに当接させる。このプリズム規制部６５ｈにプリズム７１の上面７１ｄを当接させることで、プリズム７１の光出射面７１ｃの法線方向が光軸Ｌ２に対して傾斜した状態で、プリズム７１が上部保持枠６５に組み付けられることを防止できる。これにより、レンズ受け部６５ｇに治具１１０の基準面１１０ａを当接させ、かつ、その時に、プリズム７１の上面７１ｄをプリズム収納部６５ｂのプリズム規制部６５ｈに当接させることで、上部保持枠６５に対するプリズム７１の位置決めが容易に、かつ高精度に行われることになる。この状態で治具１１０を固定し、注入口６５ｃ，６５ｄから、例えばＵＶ接着剤等を注入することによって、プリズム７１を上部保持枠６５のプリズム収納部６５ｂに固着させる。これにより、プリズム７１がプリズム７１の光入射面７１ａ、全反射面７１ｂ、光出射面７１ｃ以外の２面でプリズム７１が上部保持枠６５に接着保持されることになる。なお、プリズム７１を上部保持枠６５に固着させた後には、プリズム収納部６５ｂに生じる隙間にマスクシート７６を挿入する。

マスクシート７６を挿入した後に、上部保持枠６５の下方から、その内部に第２レンズ７２が組み付けられたレンズホルダ７７を挿入し、マスクシート７６をプリズム７１と第２レンズ７２とによって挟持される位置で固定する。マスクシート７６をプリズム７１と第２レンズ７２によって挟持することによって、光軸Ｌ２に対して第２レンズ７２の光入射面を直交する面として位置決めすることができる。その後、上部保持枠６５の下方から、レンズキャリア７８、ガイドシャフト７９、８０及びレンズホルダ８５を組み付けた後に、第３レンズ群６８を組み付ける。

以下に、第３レンズ群６８をレンズホルダ８５に組み付ける際の姿勢調整装置１３０について説明する。図１２に示すように、姿勢調整装置１３０は、治具１３１、光源１３２、ビームスプリッタ１３３、ＣＣＤイメージセンサ１３４、コリメータレンズ１３５及び調整機構１５１から構成される。

治具１３１は、レンズ受け部１４０、アーム部１４１及び治具本体１４２から構成される。レンズ受け部１４０は、その上面に、第３レンズ群６８を受けるレンズ受け面１４０ａが設けられている。なお、図示はしないが、このレンズ受け面１４０ａに、第３レンズ群６８を載置すると、第３レンズ群６８が吸着保持されるようになっている。アーム部１４１は、レンズ受け部１４０と、治具本体１４２とを一体にするためのものである。なお、治具本体１４２の基準面１４２ａと、レンズ受け面１４０ａとは直交するように設けられる。治具本体１４２には、その中心軸が基準面１４２ａに直交する開口１４２ｂが形成されている。また、治具本体１４２の基準面１４２ａには、開口１４２ｂに連通する開口１４４が形成されたミラー１４５が、前記開口１４２ｂの中心軸と、ミラー１４５に形成された開口１４４の中心軸とが一致するように取り付けられている。なお、このミラー１４５は、光源１３２からの照射光を垂直に反射させる。

光源１３２は、照射光の光軸が治具１３１の開口１４２ｂの中心軸と一致するように配置される。以下では、光源１３２として、レーザ光を発するレーザ光源を例として説明する。ビームスプリッタ１３３は、光源１３２からのレーザ光を透過させ、コリメータレンズ１３５へと出射させる。また、ミラー１４５からの反射光、及び上部保持枠６５に固着されたプリズム７１の光出射面７１ｃで反射されたレーザ光がビームスプリッタ１３３に入射すると、内部に設けられた反射面１３３ａでその光軸が折り曲げられて、レーザ光がＣＣＤイメージセンサ１３４に向けて出射される。コリメータレンズ１３５は、ビームスプリッタ１３３から出射した光の光束を、所定幅の平行線光束にして、ミラー１４５に垂直に出射する。なお、ＣＣＤイメージセンサ１３４の結像面が、コリメータレンズ１３５の焦点面となる。

このような調整装置１３０を用いて、上部保持枠６５に組み付けられたレンズホルダ８５に第３レンズ群６８を組み付ける際には、まず、レンズ受け部１４０に第３レンズ群６８を吸着保持させる。上部保持枠６５を保持した治具１５２を移動させて、上部保持枠６５に設けられた開口６５ｆに治具１３１のレンズ受け部１４０を挿入する。さらに、上部保持枠６５を移動させ、レンズホルダ８５のレンズ組付け部８５ｃに位置させる。この状態で、光源１３２からレーザ光をミラー１４５及びプリズム７１に向けて照射する。光源１３２から照射されたレーザ光はビームスプリッタ１３３を透過した後に、コリメータレンズ１３５で所定の平行線光束に変換されて、治具本体１４２の開口１４２ｂへと照射される。治具本体１４２の基準面１４２ａには、開口１４２ｂを遮蔽するようにミラー１４５が設けられており、ミラー１４５に到達した光はミラー１４５で反射されるか、ミラー１４５に設けられた開口１４４を通過する。

開口１４４を通過した光はプリズム７１の光入射面７１ａから内部に入射する。そして、プリズム７１の内部に入射した光は、反射面７１ｂにて９０度屈曲され、プリズム７１の光出射面７１ｃに到達する。なお、プリズム７１と第２レンズ７２との間には、マスクシート７６によって形成されたエアギャップがある。このため、プリズム７１の光出射面に到達したレーザ光の約３〜４％がプリズム７１の光出射面７１ｃで反射することになる。なお、以下では、プリズム７１の光出射面７１ｃで反射した光を戻り光として説明する。この戻り光は、プリズム７１の内部を透過した後に、ミラー１４５の開口１４４、治具本体１４２の開口１４２ｂを通過する。

プリズム７１からの戻り光は、ミラー１４５で反射した光と共に、コリメータレンズ１３５を透過する。この透過した光は、ビームスプリッタ１３３の反射面１３３ａで反射した後に、ＣＣＤイメージセンサ１３４の結像面上で結像される。なお、ＣＣＤイメージセンサ１３４で受光された光量は制御装置１５０によって２次元解析することによって、スポット像の位置が判明する。図１３に示すように、例えばミラー１４５で反射した光によるスポット像Ｓ１は、ｘｙ座標系の原点に位置する。例えば上部保持枠６５の位置が適している場合には、プリズム７１からの戻り光によるスポット像Ｓ２が、ミラー１４５で反射した光によるスポット像Ｓ１と一致する。この場合には、その状態でＵＶ接着剤を用いて、或いは熱カシメ等により、第３レンズ群６８をレンズホルダ８５に固着する。

図１３に示すように、ミラー１４５で反射した光によるスポット像Ｓ１と、プリズム７１からの戻り光によるスポット像Ｓ２とが一致しない場合には、制御装置１５０は、調整機構１５１を作動させて、上部保持枠６５を保持している治具１５２を３軸方向の少なくとも１方向に移動させる。治具１５２を移動させることによって、プリズム７１からの戻り光によるスポット像Ｓ２を、ミラー１４５で反射した光によるスポット像Ｓ１に一致させる。その後、第３レンズ群６８をＵＶ接着剤を用いて、或いは熱カシメ等によりレンズホルダ８５に固着する。その後、上部保持枠６５に、前面蓋８７を組み付けるとともに、第１レンズ７０をレンズホルダ７３を介して上部保持枠６５に組み付ける。最後に、第１駆動ユニット３０を上部保持枠６５に組み付ける。これにより、上部ユニット２１が完成する。完成した上部ユニット２１は、他の製造工程で製造された下部ユニット２２と組み付けられることによって、撮像ユニット２０が完成し、他のユニットとともに、デジタルカメラ２の内部に組み込まれる。

本実施形態では、ミラーからの反射光におけるスポット光Ｓ１と、プリズムからの戻り光におけるスポット光Ｓ２との位置がずれているときに、制御装置によって移動装置を作動させ、自動的に上部保持枠の位置を調整して、スポット光Ｓ１と、スポット光Ｓ２とを一致させたが、これに限定する必要はなく、手動で上部保持枠を保持する治具を移動させるようにしても良い。この場合、移動装置に例えばダイヤル等を設け、このダイヤルを作業者が操作することによって、治具を移動させることによってスポット光Ｓ１と、スポット光Ｓ２とを一致させるようにしてもよい。なお、この場合は、上記スポット光Ｓ１と、スポット光Ｓ２とを表示する、例えばモニター等の表示手段を設ける必要がある。

本実施形態では、上部保持枠を保持する治具を移動させることによって、第３レンズ群の組み付け位置の調節を行ったが、これに限定する必要はなく、第３レンズ群を保持する治具を移動させることも可能である。この場合、位置調整装置を治具に組み込んでもよいし、位置調整装置を治具とは別個に設け、治具の移動とともに位置調整装置を移動させるようにする。

本実施形態では、ミラーの反射率については、その詳細を省略したが、例えば、プリズムからの戻り光と、ミラーにおける反射光とを同一レベルにする程度の反射率とすることが好ましい。例えばプリズムの光出射面まで到達したレーザ光は、光出射面で約３〜４％の反射を行うので、プリズムからの戻り光は非常に弱い光量の光となる。このため、ミラーにおける反射光をプリズムからの戻り光と同一レベルの光量となる光にすることで、例えば結像面をグリット座標から構成し、作業者の目視による位置調節の場合には、スポット像Ｓ１とスポット像Ｓ２とが非常に近くてもズレ量を判断しやすくなる。また、ミラーを、その反射によって光の分光特性を変化させる特性を持たせれば、上記グリット座標を結像面にした場合には、ミラーからの反射光によるスポット像と、プリズムからの戻り光によるスポット像を容易に区別することができる。

本実施形態では、基準反射面として、プリズムの光出射面の例を取り上げたが、これに限定する必要はなく、例えば上部保持枠のプリズム収納部の内壁面に測定用の平坦面を形成して、この平坦面を利用して組み付け位置を調節することも可能である。

デジタルカメラの前面の外観を示す斜視図である。 デジタルカメラの後面の外観を示す斜視図である。 撮像ユニットの前面側の構成を示す斜視図である。 撮像ユニットの後面側の構成を示す斜視図である。 第１駆動ユニットの構成を分解して示す斜視図である。 第２駆動ユニットの構成を分解して示す斜視図である。 上部ユニットの構成を分解して示す斜視図である。 下部ユニットの構成を分解して示す斜視図である。 上部保持枠にプリズムを位置決めする際の断面図である。 上部保持枠にプリズムを位置決めする際の断面図である。 上部保持枠に位置決めされたプリズムを固定する方法を示す斜視図である。 位置調整装置の構成を示す断面図である。 結像面上に結像されるミラーからの反射光の結像点、及びプリズムからの戻り光の結像点の一例を示す説明図である。

符号の説明

２ デジタルカメラ
２０ 撮像ユニット
２１ 上部ユニット
２２ 下部ユニット
６５ 上部保持枠（筐体）
６５ｆ 開口
６８ 第３レンズ群
７１ プリズム
７１ａ 光入射面
７１ｃ 光出射面
８５ レンズホルダ
１３０ 姿勢調整装置
１３１ 治具
１３２ 光源
１３５ コリメータレンズ

Claims (8)

1. 平坦な基準反射面を保持する筐体に光学部品を組み込む際に該光学部品の姿勢を調節して決定する姿勢調節方法において、
   コリメータレンズからの測定光を垂直に反射させるとともに測定光の一部を通過させる開口を形成したミラーが固定された治具で、前記光学部品を一定の姿勢で保持し、前記測定光を前記ミラーに照射してミラーからの反射光、及び前記開口を通過して筐体が保持する基準反射面で反射して再び開口を通って戻ってきた反射光をコリメータレンズに逆向きに入射させ、このコリメータレンズの焦点面上に結像される各々の反射光によるスポット像が互いに重なり合うように筐体と治具との少なくともいずれかを相対的に変位させることによって、筐体に対する光学部品の組み込み姿勢と位置とを調節することを特徴とする光学部品の組み込み姿勢調節方法。
2. 前記基準反射面は、筐体に予め組み込まれた直角プリズムの光入射面、又は光出射面であることを特徴とする請求項１記載の光学部品の組み込み姿勢調節方法。
3. 前記光学部品は、直角プリズムの光出射面よりも光軸上の後方に組み込まれるレンズであることを特徴とする請求項２記載の光学部品の組み込み姿勢調節方法。
4. 前記開口を通過した測定光は、直角プリズムの光入射面から入射して、全反射面を経て光出射面で反射され、再び全反射面及び光入射面を経て開口に戻るとともに、前記レンズはその光軸が測定光の光軸と垂直になるように治具で保持されていることを特徴とする請求項３記載の光学部品の組み込み姿勢調節方法。
5. 平坦な基準反射面を保持する筐体に光学部品を組み込む際に該光学部品の姿勢を調節して決定する姿勢調節装置において、
   コリメータレンズからの測定光を垂直に反射させるとともに、該測定光の一部を通過させる開口を形成したミラーと
   前記ミラーを備えるとともに、前記光学部品を一定の姿勢で保持する治具と、
   前記ミラーからの反射光と、前記開口を通過して筐体が保持する基準反射面で反射して再び開口を通って戻ってきた反射光とを前記コリメータレンズに逆向きに入射させた際に得られる焦点面と、
   前記焦点面上に結像される各々の反射光によるスポット像が互いに重なり合うように筐体と治具との少なくともいずれかを相対的に変位させる変位手段とを備え、
   前記変位手段により前記焦点面上のスポット像を互いに重なり合わせることによって、前記筐体に対する光学部品の組み込み姿勢と位置とを調節することを特徴とする光学部品の組み込み姿勢調節装置。
6. 前記基準反射面は、筐体に予め組み込まれた直角プリズムの光入射面、又は光出射面であることを特徴とする請求項５記載の光学部品の組み込み姿勢調節装置。
7. 前記光学部品は、直角プリズムの光出射面よりも光軸上の後方に組み込まれるレンズであることを特徴とする請求項６記載の光学部品の組み込み姿勢調節装置。
8. 前記開口を通過した測定光は、直角プリズムの光入射面から入射して、全反射面を経て光出射面で反射され、再び全反射面及び光入射面を経て開口に戻るとともに、前記レンズはその光軸が測定光の光軸と垂直になるように治具で保持されていることを特徴とする請求項７記載の光学部品の組み込み姿勢調節装置。
   

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