JP2007025624A - レンズセンタリング装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】コストの低減、設置空間の縮小、レンズセンタリングの困難度の低減、レンズセンタリングの時間の短縮を図り、しかもマルチレンズセットの間に適用することができるレンズセンタリング装置を提供すること。
【解決手段】レンズが設けられるための支持端を有するホルダーに適用され、レンズの光軸とホルダーの中心軸との相対位置が調整されるためのレンズセンタリング装置において、第1の微調整手段と、第2の微調整手段と、保持手段と、を備え、レンズに平行するようにレンズの外縁とホルダーとの間に設けられた例えば偏心ピンである第1及び第2の微調整手段によってレンズの微調整を行うレンズセンタリング装置。
【選択図】図2

Description

本発明は、レンズの光軸の校正技術に関し、特にレンズの光軸とホルダー(holder)の中心軸との相対位置を調整するためのレンズセンタリング(lens centering)装置に関する。
デジタル時代の到来に伴って、撮像素子の画素(pixel)がますます増加し、撮像レンズの解像度への要求が高まっているため、撮像レンズにはより高い光機精度が要求されている。しかしながら、単に部品や組立ての精度を向上させるには、その製造工程が困難となるだけではなく、コストも高くなるため、レンズの設計には常に補正の措置が取られている。すなわち、少なくともいずれか一つのレンズのセンタリング微調整を行って、レンズのセンタリング不良を最終的に補正することにより、最良の解像度を達成している。
従来のレンズセンタリング装置としては、レンズの外周部に複数の切り口部が設置され、ホルダーとしての鏡筒の上に設けられたねじによってレンズがX軸及びY軸方向における切り口部にそれぞれ当接される。そのレンズのねじ毎の反対側エッジの切り口部には、弾性係止ピンが設置され、ねじの回動を介してレンズの光軸を直交方向に沿って微小シフトさせることでレンズのセンタリング調整を行う。弾性係止ピンの弾性力が、ねじの末端に当接されるレンズに供与されるからである(例えば、特許文献1参照)。
他の従来のレンズセンタリング装置としては、ホルダーとしての鏡筒の周囲に雄ねじが、鏡筒のフレーム内部にそれに対応する複数の雌ねじが設けられた構成が提案されている。これらの雌ねじには、異なる中心があり、その中の一組の雌ねじが鏡筒と同軸であり、その他の組の雌ねじの中心と鏡筒の中心とがある程度シフトする。これにより、鏡筒のねじ山を選択的にいずれかの雌ねじにロックして、レンズの光軸の校正を行う(例えば、特許文献2参照)。
他の従来のレンズセンタリング装置としては、偏心ピンによって調整する構成であり、ラジアル方向に沿って設けられた偏心ピンの調整操作によって、レンズをスリーブ中心軸方向にシフトする(例えば、特許文献3参照)。
他の従来のレンズセンタリング装置としては、偏心ピンによって調整する構成であり、主として鏡筒中心軸方向に沿って設けられた偏心ピンによってレンズのラジアル方向の微調整を行う(例えば、特許文献4照)。
米国特許第3,989,358号公報 米国特許第5,424,873号公報 米国特許第4,989,950号公報 実開昭60ー150511号公報
しかしながら、特許文献1のレンズ微調整装置では、ラジカル方向に沿って設けられた複数のねじ及び弾性係止ピンが必要であり、全セットのレンズは、その外径サイズが少なくともレンズ直径ないしねじの長さを含まなければならないとなっているため、所要のスペースが大きくなり、レンズの小型化に不利になり、しかもコストにも不利である。さらに、一般に、鏡筒はプラスチック材料からなり、ねじの回転ロックの操作の場合、ねじ山と鏡筒との摩擦により切削に近い粉塵が生じ、レンズの汚染となるおそれがある。
また、ねじによってレンズのラジアル方向に沿って調整する場合、ねじピッチのシフト量によって微調整の距離を換算する必要があり、ねじの回転回数によってしか換算できず、直感による微調整距離を推定することができないため、微調整作業の不便や困惑となる。そして、レンズの公称位置は、レンズセンタリングの初期位置であり、しかもこの公称位置よりセンタリングを行うほうがもっとも時間の節約になる。このレンズ微調整装置の設計では、光軸直交方向にレンズが移動されるためには、複数のねじを同時にまたは交互に回転させる必要があるため、レンズの公称位置を見つけ出すことが容易ではなく、レンズの光軸と鏡筒中心軸との相対位置を速やかに精度よく調整することができなくなる。
特許文献2に開示されたレンズセンタリング装置においては、複数の雌ねじによって軸心の調整に合わせているため、鏡筒が長くなるのみならず、校正範囲が雌ねじに対応する特定位置に限定されているため、精度よく微調整を行うことができない問題がある。
特許文献3に開示されたレンズセンタリング装置においては、レンズのラジアル方向への微調整を行うことができない問題がある。
特許文献4に開示されたレンズセンタリング装置においては、偏心ピンの設置方向が、鏡筒の中心軸と互いに平行である。従って、調整したいレンズが2組のレンズセットの間にある場合、隣り合うレンズセットが阻害となり、調整手段が偏心ピンに近接しにくく調整できなくなる。そのため、その応用範囲が極めて制限される問題がある。同時に、この技術においては、レンズエッジに調整距離を観察するための複数のトレンチの加工が必要であるため、加工のコストが一段と増大する問題がある。
(発明の目的)
本発明は、従来技術のレンズセンタリング装置の上述した問題に鑑みてなされたものであって、コストの低減、設置空間の縮小、レンズセンタリングの困難度の低減、レンズセンタリングの時間の短縮を図り、しかもマルチレンズセットの間に適用することができるレンズセンタリング装置を提供することを目的とする。
本発明は、レンズが設けられるための支持端を有するホルダーに適用され、レンズの光軸とホルダーの中心軸との相対位置が調整されるためのレンズセンタリング装置において、
レンズに平行するようにレンズの外縁とホルダーとの間に設置され、前記レンズの光軸とホルダーの中心軸との第1の方向における相対位置を微調整する第1の微調整手段と、
レンズに平行するようにレンズの外縁とホルダーとの間に設置され、前記レンズの光軸とホルダーの中心軸との第2の方向における相対位置を微調整し、前記第2の方向が前記第1の方向と交差している第2の微調整手段と、
前記ホルダーに結合され、前記レンズを光軸方向に沿って移動するように制限し、前記第1の方向、第2の方向とは逆の方向における弾性力をそれぞれ付与するための保持手段と、
を備えることを特徴とするレンズセンタリング装置である。
本発明の実施態様は、以下のとおりである。
前記ホルダーの支持端には、レンズを支持するための端面と、第1及び第2の微調整手段を設けるための設置部とが設けられていることを特徴とする。
前記設置部は、第1の凹部及び第2の凹部を備えることを特徴とする。
前記第1の微調整手段及び第2の微調整手段は、いずれも偏心ピンであることを特徴とする。
前記第1の微調整手段及び第2の微調整手段のそれぞれには、相互に偏心する位置決め部及び作用部が備えられていることを特徴とする。
前記位置決め部は、円柱体であることを特徴とする。
前記作用部は、カムであることを特徴とする。
前記第1及び第2の微調整手段の外端面には、グルーブが設置されていることを特徴とする。
前記グルーブは、一字溝であることを特徴とする。
前記保持手段は、前記レンズを付勢するための第1の弾性部材を有し、前記レンズの軸方向移動を制限することを特徴とする。
前記第1の弾性部材は、弾性片またはバネのいずれかから選択されることを特徴とする。
前記保持手段は、2つの第2の弾性部材を有し、第1及び第2の方向とは逆の方向における弾性力がそれぞれ付与されていることを特徴とする。
前記第2の弾性部材は、弾性片またはバネのいずれかから選択されることを特徴とする。
前記第1の方向と第2の方向との交錯挟み角は、60度から120度であることを特徴とする。
前記第1の方向と第2の方向との交錯挟み角は、90度であることを特徴とする。
前記保持手段の外側には、前記ホルダーに固定されるための固定部がさらに備えられていることを特徴とする。
前記固定部は、前記保持手段の外側から伸びて折り返された係止片であり、ホルダーの外部には、前記係止片に係止するための凸部がさらに設けられていることを特徴とする。
前記第1、第2の微調整手段の外部には、スリーブがさらに設けられていることを特徴とする。
本発明のレンズセンタリング装置によれば、コストの低減、設置空間の縮小、レンズセンタリングの困難度の低減、レンズセンタリングの時間の短縮を図り、しかもマルチレンズセットの間に適用することができるレンズセンタリング装置を構成できる効果を得ることができる。
以下、本発明の実施形態のレンズセンタリング装置を、図に基づいてさらに詳細に説明する。ただし、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、明細書に記載の内容に基づいく変形、素子の数の変更、形状の変更、サイズの変更、レイアウト変更等、設計変更も本発明に含まれることは、当然である。
(第1の実施形態)
図1Aないし図1Bは、本発明に係るレンズセンタリング装置の第1の実施形態の異なる角度による組み立て構造を模式的に示す。図に示すように、本発明に係るレンズセンタリング装置は、レンズ20が設けられたホルダーとしての鏡筒10に適用される。レンズの光軸とホルダーの中心軸との相対位置が調整されるためのレンズセンタリング装置は、鏡筒10とレンズ20との間に設置される第1の微調整手段30及び第2の微調整手段40と、前記鏡筒10に結合され前記レンズ20の微調整範囲を制限するための保持手段50と、を備える。
前記第1の微調整手段30は、前記レンズ20の光軸と鏡筒10の中心軸とが第1の方向における相対位置を微調整する。前記第2の微調整手段40は、前記レンズ20の光軸と鏡筒10の中心軸とが第2の方向における相対位置を微調整する。前記第2の方向は、前記第1の方向と平行ではない。本実施形態において、鏡筒10を応用されるホルダーとしているが、当該技術領域において通常知識を有する者が理解できるように、本発明の実際の応用は図面における鏡筒10に限定されるものではなく、鏡筒10と同じ機能を有するホルダーであればよいことがいうまでもない。
図2は、本発明に係るレンズセンタリング装置の第1の実施形態の分解構造を模式的に示す。鏡筒10は、レンズ20、第1の微調整手段30及び第2の微調整手段40を設置するための支持端を備える。この支持端は、レンズ20が設けられるための端面10aと、例えば鏡筒20の管壁に形成され、第1の微調整手段30及び第2の微調整手段40がそれぞれ収容されるための第1の凹部10b、10d及び第2の凹部10c、10eとを有する。簡単化のため、本発明に係る特徴及び構造がより分かりやすくなるように、ここでは本発明に直接関連する構造のみが示され、鏡筒のその他の部分の構造は従来のものと類似しているため、その説明を省略している。
前記レンズ20は、凸レンズ、接合レンズまたは例えばズーム群、合焦群のレンズセットである。このレンズ20は、その底面20aが鏡筒10の支持端の端面10aに設けられ、レンズ20の頂部が保持手段50によって付勢され、レンズ20の外縁20bの位置が前記保持手段50によって制限されている。
保持手段50は、弾性材料が一体形成された薄型環状構造であり、この弾性材料が金属薄板、非金属薄板またはシート体など良好な強度や弾性を有する材料であればよい。この保持手段50は、レンズ20を軸方向に弾性的に付勢する第1の弾性片50aと、ラジアル方向にレンズ20に弾性力を付与する第2の弾性片50bと、を備える。前記第1の弾性片50aは、レンズ20の頂面に当接され、レンズ20への弾性の反発力が与えられ、レンズ20の軸方向の移動が制限される。第2の弾性片50bは、レンズ20の外縁20bに当接され、レンズ20にはそれぞれ第1及び第2の微調整手段30、40の方向への弾性の反発力が与えられ、レンズ20が第1及び第2の微調整手段30、30に当接される。
前記保持手段50の第1の弾性片50a及び第2の弾性片50bは、実際の応用に応じてその数量や形態を選択することができる。本実施形態において第1の弾性片50a及び第2の弾性片50bの数量は、いずれも3個である。第1の弾性片50a及び第2の弾性片50bの数は、この実施形態に限定されるものではなく、また、充分な強度や弾性を有する弾性部材であればいずれの数、形状のものでもよい。例えば、独立の部材であってもよい。
図2に示すように、第1の微調整手段30及び第2の微調整手段40は、例えば同じ構造の偏心ピンであってよく、両方が相互に直交わるように設置される。前記第1の微調整手段30及び第2の微調整手段40のそれぞれは、図3に示すように、相互に偏心である位置決め部及び作用部を有する。第1の大径30d、40d、第2の大径30e、40eを作用部とし、第1の小径30b、40b、第2の小径30c、40cを位置決め部とし、前記第1の大径30d、40dと第2の大径30e、40eとが互いに同軸である。前記第1の小径30b、40bと第2の小径30c、40cとは、互いに同軸である。第2の大径30e、40eの外端面は、グルーブ30a、40aが設けられている。前記グルーブ30a、40aは、第1の微調整手段30及び第2の微調整手段40が偏向するように駆動及び識別する機能を有している。
第1の微調整手段30の第1の小径30b及び第2の微調整手段40の第1の小径40bは、鏡筒10の第1の凹部10b、10dに対応して設けられ、第1の微調整手段30の第2の小径30c及び第2の微調整手段40の第2の小径40cのそれぞれは、鏡筒10の第2の凹部10c、10eに対応して設けられている。第1、第2の微調整手段30、40の第1の大径30d、40dは、鏡筒10の端面10aに当接され、第2の大径30e、40eは、第1の凹部10b、10dを通し、鏡筒10の外側からグルーブ30a、40aを観察できるようにすると、例えばドライバーなどの調整手段(図示せず)の操作に便利である。
図4Aないし図4Cは、本発明に係る第1の実施形態のレンズセンタリング装置のセンタリングプロセスの断面図を示す。簡単化のために、各図には保持手段50の主要構造が省略されており、第1、第2の微調整手段30、40は同じ構成であるため、より分かりやすくなるように、各図には第1の微調整手段30の作動プロセスのみが表示されている。
図に示すように、レンズ20は鏡筒10の支持端の端面10aに設けられ、保持手段50の第1の弾性片50aによってレンズ20が軸方向に移動するように位置付けられている。第1の微調整手段30はレンズ20の外縁20bと鏡筒10との間に設けられており、第1の微調整手段30の大径30d及び小径30bは微量に偏心しており、第1の大径30dは鏡筒10の端面10aに当接され、保持手段50の第2の弾性片50bによって第1の大径30dがレンズ20の外縁20bに当接される。調整ツール(図示せず)が第1の微調整手段30のグルーブ30a内に挿入され第1の微調整手段30が回動されることにより、レンズ20の光軸Bと鏡筒10の中心軸Aとが相対的にシフトしている。
調整操作者は、グルーブ30aの方向を利用してレンズ20の公称位置すなわち設計位置を特定することができる。第1の微調整手段30が時計方向に沿って回転される場合、図4Aに示すように、レンズ20が微量に左に移動し、それに対応する光軸Bが中心軸Aに対して左に移動する。逆に、第1の微調整手段30が反時計方向に沿って回転される場合、図4Bに示すように、レンズ20が微量に右に移動し、それに対応する光軸Bが中心軸Aに対して右に移動する。
実際の調整作動において、第1の微調整手段30と第2の微調整手段40の設置方向は約90度の挟み角となっており、図4Cに示すように、第1の微調整手段30と第2の微調整手段40をそれぞれ回転させることにより、レンズ20の光軸Bと鏡筒10の中心軸Aとが位置合わせされるまで、レンズ20を鏡筒10に中心軸に直交する平面範囲内で微少に移動するように駆動することができる。レンズ20のセンタリング調整は、前記の実施形態のように、鏡筒10の中心軸Aに同軸するように調整されることに限定されず、レンズセットの実際の組み合わせに応じて中心軸Aからずれるように調整してもよい。さらに、前記第1の微調整手段30及び第2の微調整手段40の設置方向は、相互に90度の挟み角となっているのが好ましいが、実際に、60度から120度の間の角度であってもよい。
本発明に係るレンズセンタリング装置では、レンズ20に平行すなわち光軸に直交するように、レンズ20外縁20aと鏡筒20との間に設けられた偏心ピンである第1の微調整手段30及び第2の微調整手段40によってレンズの微調整を行っている。そのため、偏心ピンの直径に相当する設置空間が必要であり、しかもその設置空間として例えば鏡筒のホルダーの既存の管壁厚さを利用することが可能である。従って、レンズセンタリング装置の設置空間が縮小され、コストの低減、レンズ体積の縮小を図り、しかも統合度を向上することができる。
また、第1の微調整手段30及び第2の微調整手段40は、その外端面にはグルーブ30a、40aが設置されることから方向性があり、微調整プロセスにおいてレンズ20の公称位置すなわち設計位置の特定が容易となり、この公称位置すなわち設計位置をレンズ微調整の起点とすることにより、レンズセンタリングの時間を有効に低減することができる。
さらに、第1の微調整手段及び第2の微調整手段のそれぞれは、レンズに平行すなわち光軸に直交するようにレンズの外縁とホルダーとの間に設置され、レンズセンタリング装置はレンズのラジアル方向がラジアル微調整されているため、何れかのレンズセットのセンタリングへも設置することができ、単レンズセットのレンズセンタリングへの応用のみならず、レンズセットの間のレンズセンタリング調整への応用にも適用できる。従って、従来のように、レンズが2組のレンズセットの間にある場合、調整ツールが軸線方向置きの偏心ピンに近接しにくく、レンズセンタリングが極めて困難となるという欠点が克服されている。
(第2の実施形態)
図5は、本発明に係るレンズセンタリング装置の第2の実施形態の断面図を模式的に示す。第1の実施形態と同一または近似の部品にはダッシュまたはダブリュダッシュの参照番号を付与して、図面の記載内容も簡略化し、その詳しい説明を省略している。
第2の実施形態のレンズセンタリング装置は、前記第1の実施形態に近似の構成からなり、本実施形態において異なる点は、レンズ20’が第1の微調整手段30’、第2の微調整手段40’に当接するようにするための弾性部材60’が、保持手段から延びて形成される弾性片ではなく、独立に設けられた圧縮バネであることにある。
(第3の実施形態)
図6は、本発明に係る第3の実施形態のレンズセンタリング装置の断面図を模式的に示す。第1の実施形態と同一または近似の部品にはダッシュまたはダブリュダッシュの参照番号を付与して、図面の記載内容も簡略化し、その詳しい説明を省略している。
第3の実施形態において、レンズセンタリング装置は、前記第1の実施形態に近似の構成からなり、第3実施形態において異なる点は、第1の微調整手段30”、第2の微調整手段40”の外周にはそれぞれスリーブ70”が被覆されており、前記スリーブ70”とそれに対応する第1の微調整手段30”、第2の微調整手段40”との間を低摩擦にし、スリーブ70”とレンズ20”との間を高摩擦にする。このように構成することにより、レンズ20”が微調整されるプロセスにおいて、レンズの光軸Bの鏡筒10の中心軸Aに対する移動量が正確に付与され、回転性質である微調整を移動性質である微調整に変換しているため、微調整プロセスにおける摩擦現象、特に第1の微調整手段30”、第2の微調整手段40”とレンズ20”の外縁との表面摩擦を低減することができ、その使用寿命を延長することができる。
上述したように、これらの実施の形態は本発明を例示する目的で示すものであり、本発明は、これらによって何ら限定されるものではない。本発明に係る実質的な技術内容は、特許請求の範囲に定義される。本発明はこの技術分野に精通したものが特許請求の範囲を脱しない範囲で色々な修飾や変更が可能であり、そうした修飾や変更は本発明の技術範囲に入るものである。
本発明に係るレンズセンタリング装置の第1の実施形態の異なる角度の組み立て構成を模式的に示す。 本発明に係るレンズセンタリング装置の第1の実施形態の異なる角度の組み立て構成を模式的に示す。 本発明に係るレンズセンタリング装置の第1の実施形態の分解構成を模式的に示す。 本発明に係るレンズセンタリング装置の第1の実施形態の微調整手段の断面図を模式的に示す。 本発明に係るレンズセンタリング装置の第1の実施形態のレンズセンタリング装置のセンタリングプロセスの断面図を模式的に示す。 本発明に係るレンズセンタリング装置の第1の実施形態のレンズセンタリング装置のセンタリングプロセスの断面図を模式的に示す。 本発明に係るレンズセンタリング装置の第1の実施形態のレンズセンタリング装置のセンタリングプロセスの断面図を模式的に示す。 本発明に係るレンズセンタリング装置の第2の実施形態の断面図を模式的に示す。 本発明に係るレンズセンタリング装置の第3の実施形態の断面図を模式的に示す。
符号の説明
A 中心軸
B 光軸
10 鏡筒
10a 端面
10b、10d 第1の凹部
10c、10e 第2の凹部
20、20’、20” レンズ
20a 底面
20b 外縁
20c 上端縁
30、30’、30” 第1の微調整手段
30a、40a グルーブ
30b、40b 第1の小径
30c、40c 第2の小径
30d、40d 第1の大径
30e、40e 第2の大径
40、40’、40” 第2の微調整手段
50 保持手段
50a 第1の弾性片
50a 第2の弾性片
60’ 弾性部材
70” スリーブ

Claims (19)

  1. レンズが設けられるための支持端を有するホルダーに適用され、レンズの光軸とホルダーの中心軸との相対位置が調整されるためのレンズセンタリング装置において、
    レンズに平行するようにレンズの外縁とホルダーとの間に設置され、前記レンズの光軸とホルダーの中心軸との第1の方向における相対位置を微調整する第1の微調整手段と、
    レンズに平行するようにレンズの外縁とホルダーとの間に設置され、前記レンズの光軸とホルダーの中心軸との第2の方向における相対位置を微調整し、前記第2の方向が前記第1の方向と交差している第2の微調整手段と、
    前記ホルダーに結合され、前記レンズを光軸方向に沿って移動するように制限し、前記第1の方向、第2の方向とは逆の方向における弾性力をそれぞれ付与するための保持手段と、
    を備えることを特徴とするレンズセンタリング装置。
  2. 前記ホルダーの支持端には、レンズを支持するための端面と、第1及び第2の微調整手段を設けるための設置部とが設けられていることを特徴とする請求項1に記載のレンズセンタリング装置。
  3. 前記設置部は、第1の凹部及び第2の凹部を備えることを特徴とする請求項2に記載のレンズセンタリング装置。
  4. 前記第1の微調整手段及び第2の微調整手段は、いずれも偏心ピンであることを特徴とする請求項1に記載のレンズセンタリング装置。
  5. 前記第1の微調整手段及び第2の微調整手段のそれぞれには、相互に偏心する位置決め部及び作用部が備えられていることを特徴とする請求項1に記載のレンズセンタリング装置。
  6. 前記位置決め部は、円柱体であることを特徴とする請求項5に記載のレンズセンタリング装置。
  7. 前記作用部は、カムであることを特徴とする請求項5に記載のレンズセンタリング装置。
  8. 前記第1及び第2の微調整手段の外端面には、グルーブが設置されていることを特徴とする請求項1に記載のレンズセンタリング装置。
  9. 前記グルーブは、一字溝であることを特徴とする請求項8に記載のレンズセンタリング装置。
  10. 前記保持手段は、前記レンズを付勢するための第1の弾性部材を有し、前記レンズの軸方向移動を制限することを特徴とする請求項1に記載のレンズセンタリング装置。
  11. 前記第1の弾性部材は、弾性片またはバネのいずれかから選択されることを特徴とする請求項10に記載のレンズセンタリング装置。
  12. 前記保持手段は、2つの第2の弾性部材を有し、第1及び第2の方向とは逆の方向における弾性力がそれぞれ付与されていることを特徴とする請求項1に記載のレンズセンタリング装置。
  13. 前記第2の弾性部材は、弾性片またはバネのいずれかから選択されることを特徴とする請求項12に記載のレンズセンタリング装置。
  14. 前記第1の方向と第2の方向との交錯挟み角は、60度から120度であることを特徴とする請求項1に記載のレンズセンタリング装置。
  15. 前記第1の方向と第2の方向との交錯挟み角は、90度であることを特徴とする請求項14に記載のレンズセンタリング装置。
  16. 前記保持手段の外側には、前記ホルダーに固定されるための固定部がさらに備えられていることを特徴とする請求項1に記載のレンズセンタリング装置。
  17. 前記固定部は、前記保持手段の外側から伸びて折り返された係止片であり、ホルダーの外部には、前記係止片に係止するための凸部がさらに設けられていることを特徴とする請求項16に記載のレンズセンタリング装置。
  18. 前記第1、第2の微調整手段の外部には、スリーブがさらに設けられていることを特徴とする請求項1に記載のレンズセンタリング装置。
  19. 前記ホルダーは、レンズを設けるための支持端を有する鏡筒であることを特徴とする請求項1に記載のレンズセンタリング装置。
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