JP2007212673A - 焦点調節装置及び光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】無限遠から至近距離までの焦点調節を迅速かつ精密に行うことのできる焦点調節機構及びこれを利用した光学機器を提供すること。
【解決手段】光学系における光軸に沿って移動可能な光学系部材と、操作部材の回転によって回転する第１螺子体と、前記第１螺子体に螺合すると共にカムフォロワを備えた第２螺子体と、操作部材の回転軸乃至回動軸を中心とする前記カムフォロワの回転乃至回動を規制する回転規制部及び前記操作部材の回転軸乃至回動軸を中心とする前記カムフォロワの回転規制を解除する回転規制解除部を備えたカムフォロワ規制手段と、前記第２螺子体の回転軸に沿った移動により前記光学部材を光軸に沿って移動させる光学部材移動手段とを備えて成ることを特徴とする焦点調節装置及びこれを使用する光学機器。
【選択図】図１

Description

この発明は焦点調節装置及び光学機器に関し、更に詳しくは、無限遠から至近距離までの焦点調節を精密に行うことのできる焦点調節装置及びこの焦点調節装置を備えることにより、無限遠近辺における焦点調節を精密に行うことのできる光学機器に関する。

双眼鏡等の光学機器には、無限遠から至近距離までの焦点調節を即座に行うことのできる焦点調節機能が要求される一方、使用頻度の大きな無限遠近辺を観察するときには精密な焦点調節操作が可能な機能も要求されている。

一般的な光学機器例えば双眼鏡、及びフィールドスコープ等の単眼鏡においては、ヘリコイド機構によりレンズ又はそのレンズを含む光学系全体の一部を光軸方向に移動させることにより、焦点調節が行われる。なお、ヘリコイド機構は、例えば操作ノブにおける螺子体とこの螺子体に螺合する螺合移動体とを組合せ、前記操作ノブを回転させることにより前記螺合移動体を光軸方向に移動させ、螺合移動体の光軸方向に移動することにより焦点調節可能なレンズを移動させる機構である。

しかしながら、このヘリコイド機構においては、焦点調節可能範囲の全域において、レンズの移動量が一定の比率に限定されている。例えばリードすなわち１回転により光軸方向に移動する距離の長いヘリコイド機構を使用する焦点調節装置にあっては、操作ノブの少ない回転量により焦点調節可能範囲の全域において即座に焦点調節をすることができるが、精密な焦点調節が困難である。一方、リードの短いヘリコイド機構を使用する焦点調節装置にあっては、精密に焦点調節することが可能であるが焦点調節可能範囲の全域において焦点調節をするには操作ノブを多く回転させなければならないので焦点調節の迅速性に欠けるとともに操作が煩雑である。

この発明は、無限遠から至近距離までの焦点調節を迅速かつ精密に行うことのできる焦点調節機構及びこれを利用した光学機器を提供することを、課題とする。

前記課題を解決するための手段として、
請求項１は、光学系における光軸に沿って移動可能な光学部材と、操作部材の回転によって回転する第１螺子体と、前記第１螺子体に螺合すると共にカムフォロワを備えた第２螺子体と、操作部材の回転軸乃至回動軸を中心とする前記カムフォロワの回転乃至回動を規制する回転規制部及び前記操作部材の回転軸乃至回動軸を中心とする前記カムフォロワの回転規制を解除する回転規制解除部を備えたカムフォロワ規制手段と、前記第２螺子体の回転軸に沿った移動により前記光学部材を光軸に沿って移動させる光学部材移動手段とを備えて成ることを特徴とする焦点調節装置であり、
請求項２は、前記光学部材が、対物レンズ、接眼レンズ、又は対物レンズと接眼レンズとの間の光軸上に配置されたプリズムである前記請求項１に記載の焦点調節装置であり、
請求項３は、前記第２螺子体が前記第１螺子体の雄螺子に螺合する雌螺子を有する円筒体とカムフォロワとを備え、前記カムフォロワが、前記円筒体の外周面に、この第２螺子体の回転軸を中心とするラジアル方向に突出して形成されてなるピンである前記請求項１に記載の焦点調節装置であり、
請求項４は、前記回転規制部が、前記第２螺子体を挿入可能な固定円筒体の周面に、この固定円筒体の中心軸に平行に、かつ前記ピンを挿入可能に形成された第１長溝であり、前記回転規制解除部が、前記固定円筒体の周面に、前記回転規制部に連続すると共に前記固定円筒体の中心軸に対して非平行、かつ前記ピンを挿入可能に形成された第２長溝である前記請求項３に記載の焦点調節装置であり、
請求項５は、前記光学部材移動手段が、前記光学部材を保持する保持部材と前記第２螺子体とを結合する杆体である前記請求項１〜４のいずれか１項に記載の焦点調節装置であり、
請求項６は、前記請求項１〜５のいずれか１項に記載の焦点調節装置を有してなることを特徴とする光学機器である。

この発明の焦点調節装置にあっては、操作部材を回転させると第１螺子体が回転する。第１螺子体に螺合する第２螺子体におけるカムフォロワが回転規制部に規制された状態では、第１螺子体に螺合する第２螺子体は回転せずに、回転軸に沿って移動する。回転軸に沿って第２螺子体が移動すると、この第２螺子体の回転軸方向に沿う移動により光学部材例えば対物レンズ、接眼レンズ又はこれらの間に介装されるプリズムが光軸方向に移動する。操作部材の回転操作により第１螺子体の回転量に応じた回転軸方向の移動量をもって前記光学部材が移動するので、至近距離から無限遠への、また無限遠から至近距離までの焦点移動が迅速に行われることになる。次いで至近距離又は無限遠における焦点調節をする場合には、前記カムフォロワが回転規制部から回転規制解除部に移行しているので、操作部材を回転させると、カムフォロワが回転規制解除部に存在することにより第２螺子体の回転軸を中心とする回転が規制されなくなっているので、第１螺子体の回転に応じて第２螺子体は回転軸を中心にして回転すると共に回転軸に平行に移動する。第２螺子体が回転軸に沿って平行に移動する量は、カムフォロワが回転規制部に規制されている場合に第螺子体が回転軸に沿って平行に移動する量に比べて遥かに少ない。換言すると、回転ノブの回転量に比べて光学部材の光軸に沿った移動量が少ないので、焦点調節の微調整が精密に行われることになる。

したがって、この発明によると、至近距離から無限遠に到る、又は無限遠から至近距離に到る焦点の移動を迅速に行うことができ、至近距離又は無限遠における焦点の微調整を精密に行うことができる焦点調節装置が、提供される。

また、この発明によると、この発明に係る焦点調節装置を組み込むことにより至近距離から無限遠までの観察対象についての焦点移動を迅速に行うことができ、かつ焦点の微調整を精密に行うことのできる光学機器が、提供される。

この発明の一実施例である焦点調節装置及びこの焦点調節装置を有する光学機器の一例である双眼鏡を、図を用いて説明する。

図１及び図２に示されるように、双眼鏡１は、焦点調節装置１Ａを有し、この焦点調節装置１Ａは、光軸２に沿って移動可能な光学部材例えば対物レンズ３ａと、操作部材例えば操作ノブ４の回転によって回転する第１螺子体５と、この第１螺子体５に螺合すると共にカムフォロワ６を備えた第２螺子体７と、前記操作ノブ４の回転軸乃至回動軸を中心とする前記カムフォロワ６の回転乃至回動を規制する回転規制部及び光軸を中心とする前記カムフォロワの回転規制を解除する回転規制解除部を備えたカムフォロワ規制手段の一例であるカム溝８と、前記第２螺子体７の回転軸に沿った移動により前記対物レンズ３ａを光軸に沿って移動させるレンズ移動手段の一例である杆体９ａとを備えて成る。

前記対物レンズ３ａは、この例においては１枚の対物レンズである。この対物レンズ３ａは、内筒体１０ａの内部に固定される。

この双眼鏡１においては、前記レンズ３の光軸上に接眼レンズ１１ａが配置され、前記対物レンズ３ａを内蔵する内筒体１０ａと前記接眼レンズ１１ａとが右目用鏡胴１２ａ内に収容されている。また、この双眼鏡１は、左目用鏡胴１２ｂを有し、この左目用鏡胴１２ｂは右目用鏡胴１２ａと同様の構造を有する。すなわち、この左目用鏡胴１２ｂは、その内部に、光軸２を軸線として、対物レンズ３ｂを内蔵する内筒体１０ｂと接眼レンズ１１ｂとを有する。右目用鏡胴１２ａ内の内筒体１０ａ及び左目用鏡胴１２ｂ内の内筒体１０ｂはいずれも右目用鏡胴１２ａ及び左目用鏡胴１２ｂ内で光軸に沿って前後進可能に形成され、これによって対物レンズ３ｂの移動による焦点調節が行われる。

前記右目用鏡胴１２ａ及び左目用鏡胴１２ｂは、この双眼鏡を使用する人の瞳と瞳との間隔、すなわち瞳間距離に応じて右目用光学系の光軸と左目用光学の光軸との間隔を調整することができるように、この右目用鏡胴２ａと左目用鏡胴２ｂとが回動可能に、回動連結部１３により結合されている。

操作ノブ４は、前記回動連結部１３の、右目用鏡胴１２ａと左眼用鏡胴１２ｂとの間に固着されたカムリング１４に結合される。このカムリング１４は、図２に詳細に示されるように、有底円筒体の底面における中心部からその開口部に向って立設する装着ピン１４ａを有し、また、有底円筒体の周側面には、図２及び図３に示されるようにカムフォロワ規制手段であるカム溝８が開設される。このカムリング１４は、また前記第２螺子体７を挿入可能な、前記回動連結部１３に固定された固定円筒体である。

前記操作ノブ４は、ほぼ円板状をなす円板体であり、その円板体の一面に、雄螺子を形成してなる柱状の第１螺子体５を立設する。この第１螺子体５の先端に開設された装着穴に、前記カムリング１４の装着ピン１４を挿入することにより、カムリング１４にこの操作ノブ４が固定される。この第１螺子体５は、その先端から前記操作ノブ４までの長さが、第１螺子体５の先端部がカムリング１４の底面に到達するように、設計される。

この第１螺子体５には、この第１螺子体５の外周面に形成されている雄螺子５ａと円筒体に形成された第２螺子体７の内周面に形成された雌螺子７ａとを螺合することにより、第２螺子体７が、装着される。

この第２螺子体７は、第２螺子体７における円筒体の外周面に、ピン状に外周面の外側に向けて突き出るように形成されたカムフォロワ６を備え、また、杆体９ａを装着するための杆体取り付け部１５が２個有している。

一方、前記カムリング１４の外周に開設されたカム溝８は、図３に示されるように、長穴８ａと第２長穴８ｂとを有する。前記長穴８ａは、装着ピン１４ａが第１螺子体５の軸線を中心にして回転するのを規制する回動規制部の一例であり、前記軸線に平行な方向に長く開口するように形成される。前記長穴８ａにおける軸線長さは、この光学機器の種類及び大きさ等により適宜に決定される。長穴８ａの幅つまり軸線長さを決定する軸線に直交する方向での開口幅は、カムフォロワ６が挿通し、またガタが生じない程度に適宜に決定される。

前記第２長穴８ｂは、カムフォロワ６の回動規制を解除する回動規制解除部材の一例であり、前記長穴８ａに連続して形成されると共に第１螺子体５の軸線に直交する方向に対して所定の角度θをもって傾斜するように細長く開口するように形成される。ここで、前記所定の角度θは、カムリング１４の軸線すなわち光軸方向に平行な軸線と前記長穴８ａにおける軸線とを結んだときに想定される半径方向線に直交する方向における投影平面に前記第２長穴８ｂを投影したときに想定される第２長穴８ｂの投影軸線と、前記投影平面に投影されている前記軸線を含む半径方向仮想線とで形成される角度である。この角度θは、双眼鏡の規模、微調整をするべき焦点位置等に応じて決定され、通常は、０〜９０度度であり、好ましくは３〜４５度である。

前記カムリング１４における２箇所の杆体取り付け部１５それぞれには杆体９ａ、９ｂの一端が結合され、杆体９ａの他端は内筒体１０ａに結合され、他の杆体９ｂの他端は他の内筒体１０ｂに結合される。この例においては、なお、杆体９ａ、９ｂはカムリング１４の底面に形成された貫通孔を貫通している。

この発明に係る焦点調節装置は以下の作用を有する。

初期状態として、カムフォロワ６が、第１長穴８ａにおける第２長穴８ｂに連続していな端部に位置しているとする。

操作ノブ４を回動すると、第１螺子体５が回転する。カムフォロワ６が第１長穴８ａにより回転不可能に規制されているので第２螺子体７は回転不能であり、したがって第１螺子体５の回転により第２螺子体７が第１螺子体５の軸線方向に沿って移動する。第１螺子体５の軸線方向に移動する量は、第１螺子体５の回転数によって決まる。第１螺子体５の移動は杆体９ａ，９ｂを介して対物レンズ３ａ，３ｂを接眼レンズ１１ａ，１１ｂから遠ざかるように移動させる。これによって、接眼レンズ１１ａ，１１ｂを通して看者が観察する、至近距離における観察画像が無限遠における観察画像へと迅速に変わる。

第２螺子体７の移動によりカムフォロワ６が長穴８ａを移動して第２長穴８ｂに到る。第２長穴８ｂにおけるカムフォロワ６は、第１螺子体５の軸線を中心とする回動規制が解除されるので、第１螺子体５の回転により第２螺子体７が第１螺子体５の軸線を中心にして回動しつつ、第２長穴８ｂの傾斜角θに応じて第１螺子体５の軸線方向にそって移動する。カムフォロワ６が第２長穴８ｂに規制された状態で第２螺子体７が軸線に沿って移動する量は、操作ノブ４の回転量に比べて僅かである。したがって、第２螺子体７の軸線方向における移動により対物レンズ３ａ，３ｂの移動量も僅かになる。これによって、無限遠における観察画像が鮮明に観察することができるように、焦点調節の微調整を行うことができる。

以上、この発明の一実施例について説明をしたが、この発明は前記実施例に限定されるものではない。

カムフォロワ規制手段は、長穴８ａ及び第２長穴８ｂから成るカム溝８に限られず、カムフォロワ６が第１螺子体５又は第２螺子体７の軸線を中心として回転するのを規制するように回転規制部が形成され、前記カムフォロワ６が前記軸線を中心にして回転しないようにするカムフォロワ６の回転規制を解除してカムフォロワ６が第１螺子体５の回転量に比べて遥かに少ない回転量をもってカムフォロワ６が前記軸線を中心にして回転すると共に、このカムフォロワ６が前記軸線に沿って移動可能に回転規制解除部が形成されている限り様々の形態を取り得る。また、この発明に係る焦点調節装置を組み込んだ光学機器としえ、図１及び図２に示される双眼鏡のほかに、望遠鏡、フィールドスコープ、カメラに装着される望遠レンズ装置等を挙げることができる。

なお、図３に示される長穴８ａ及び第２長穴８ｂからなるカムフォロワ規制手段は、前記長穴８ａの端部つまり第２長穴８ｂとは反対側の端部が接眼レンズ側にある場合には、カムフォロワ６が第２長穴８ｂを移動することにより無限遠における焦点の微調節を行うことができる。一方、第２長穴８ｂが接眼レンズ側にある場合には、カムフォロワ６が第２長穴８ｂを移動することにより至近距離における焦点の微調節を行うことができる。さらに、図４に示されるようなカムフォロワ規制手段にあっては、至近距離と無限遠距離とにおける焦点の微調節を行うことができ、至近距離と無限遠距離との間での焦点調節を迅速に行うことができる。

この発明においては、移動可能な光学部材としては、対物レンズ、接眼レンズ、及びこれらの間に配置されるプリズム等を挙げることができる。例えば、図５に示されるように、杆体９ａ（９ｂ）によりプリズム１６を光軸上で移動させてもよい。

図１は、この発明の一例である焦点調節装置を組み込んで成るところの、光学機器の一例である双眼鏡を示す説明図である。 図２は、この発明の一例である焦点調節装置を組み込んで成るところの、光学機器の一例である双眼鏡を示す組み立て説明図である。 図３は、焦点調節装置におけるカム溝を示す説明図である。 図４は、カムフォロワ規制手段の他の例を示す説明図である。 図５は、プリズムを移動させる光学系を示す説明図である。

符号の説明

１ 双眼鏡
１Ａ 焦点調節装置
２ 光軸
３ａ、３ｂ 対物レンズ
４ 操作ノブ
５ 第１螺子体
５ａ 雄螺子
６ カムフォロワ
７ 第２螺子体
７ａ 雌螺子
８ カム溝
８ａ 長穴
８ｂ 第２長穴
９ａ、９ｂ 杆体
１０ａ、１０ｂ 内筒体
１１ａ、１１ｂ 接眼レンズ
１２ａ 右目用鏡胴
１２ｂ 左目用鏡胴
１３ 回動連結部
１４ カムリング
１４ａ 装着ピン
１５ 杆体取り付け部
１６ プリズム

Claims (6)

1. 光学系における光軸に沿って移動可能な光学部材と、操作部材の回転によって回転する第１螺子体と、前記第１螺子体に螺合すると共にカムフォロワを備えた第２螺子体と、操作部材の回転軸乃至回動軸を中心とする前記カムフォロワの回転乃至回動を規制する回転規制部及び前記操作部材の回転軸乃至回動軸を中心とする前記カムフォロワの回転規制を解除する回転規制解除部を備えたカムフォロワ規制手段と、前記第２螺子体の回転軸に沿った移動により前記光学部材を光軸に沿って移動させる光学部材移動手段とを備えて成ることを特徴とする焦点調節装置。
2. 前記光学部材が、対物レンズ、接眼レンズ、又は対物レンズと接眼レンズとの間の光軸上に配置されたプリズムである前記請求項１に記載の焦点調節装置。
3. 前記第２螺子体が前記第１螺子体の雄螺子に螺合する雌螺子を有する円筒体とカムフォロワとを備え、前記カムフォロワが、前記円筒体の外周面に、この第２螺子体の回転軸を中心とするラジアル方向に突出して形成されてなるピンである前記請求項１に記載の焦点調節装置。
4. 前記回転規制部が、前記第２螺子体を挿入可能な固定円筒体の周面に、この固定円筒体の中心軸に平行に、かつ前記ピンを挿入可能に形成された第１長溝であり、前記回転規制解除部が、前記固定円筒体の周面に、前記回転規制部に連続すると共に前記固定円筒体の中心軸に対して非平行、かつ前記ピンを挿入可能に形成された第２長溝である前記請求項３に記載の焦点調節装置。
5. 前記光学部材移動手段が、前記光学部材を保持する保持部材と前記第２螺子体とを結合する杆体である前記請求項１〜４のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
6. 前記請求項１〜５のいずれか１項に記載の焦点調節装置を有してなることを特徴とする光学機器。
   

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