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

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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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