JP2009020429A - 光学ユニット、それを備えたレンズ鏡筒および光学ユニットの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】組立性に優れた光学ユニットを提供する。
【解決手段】光学ユニットは、第１のレンズ群１１を保持する第１のレンズ保持枠１１１と、第１のレンズ保持枠１１を保持する固定筒２０と、を備えており、第１のレンズ保持枠１１１は、第１のレンズ群１１の径方向に突出したフランジ１１２を有し、固定筒２０は、第１のレンズ群１１の光軸方向に沿ってフランジ１１２に隣接して第１のレンズ保持枠１１１を保持しており、光学ユニットは、固定筒２０において周方向に沿った位置に配置されているとともにフランジ１１２に当接して固定筒２０に対する第１のレンズ保持枠１１１の相対位置を調整する偏心ピン２５を備えている。
【選択図】図５Ａ

Description

本発明は、一眼レフカメラやビデオカメラにおいて光学調整可能な光学ユニット、それを備えたレンズ鏡筒および光学ユニットの製造方法に関する。

光学調整が可能な光学ユニットとして偏心機構を利用したものが従来から知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０００−２６６９７８号公報

しかしながら、上述の光学ユニットでは、レンズ鏡筒及び保持枠の組立の際に偏心機構を組み込む必要があった。本発明が解決しようとする課題は、組立性に優れた光学ユニット、それを備えたレンズ鏡筒および光学ユニットの製造方法を提供することである。

請求項１の発明は、レンズ（１１，１２）を保持する第１の保持枠（１１１，１２３）と、前記第１の保持枠を保持する環状の第２の保持枠（２０，１２４）と、を備えた光学ユニットであって、前記第１の保持枠は、前記レンズの径方向に突出したフランジ部（１１２，１２３ａ）を有し、前記第２の保持枠は、前記レンズの光軸方向に沿って前記フランジ部に隣接して前記第１の保持枠を保持しており、前記光学ユニットは、前記第２の保持枠において周方向に沿った位置に配置されているとともに前記フランジ部に当接して前記第２の保持枠に対する前記第１の保持枠の相対位置を調整する調整部材（２４，２５）を備えたことを特徴とする光学ユニットである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の光学ユニットであって、前記調整部材は、前記第２の保持枠の径方向に沿った回転軸（２４）を有する偏心部材（２５）を有することを特徴とする光学ユニットである。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の光学ユニットであって、前記調整部材の近傍に配置されているとともに、前記フランジ部を介して前記第１の保持枠を前記第２の保持枠に付勢する付勢部材（１１３，１１４）をさらに備えたことを特徴とする光学ユニットである。

請求項４の発明は、請求項３に記載の光学ユニットであって、前記付勢部材は、前記第１の保持枠を介して前記第２の保持枠に軸支された取付部材（１１３）と、前記取付部材と前記第１の保持枠との間に介装された弾性部材（１１４）と、を含むことを特徴とする光学ユニットである。

請求項５の発明は、請求項４に記載の光学ユニットであって、前記偏心部材による前記第１の保持枠の移動量は、前記弾性部材のたわみ量より小さく設定されていることを特徴とする光学ユニットである。

請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学ユニットを備えたことを特徴とするレンズ鏡筒である。

請求項７の発明は、請求項６に記載のレンズ鏡筒であって、前記第２の保持枠は固定筒（２０）であり、前記調整部材は、前記固定筒において前記光軸方向の端部に配置されていることを特徴とするレンズ鏡筒である。

請求項８の発明は、レンズ（１１，１２）を保持する第１の保持枠（１１１，１２３）と、前記第１の保持枠を保持する環状の第２の保持枠（２０，１２４）と、を備えた光学ユニットの製造方法であって、前記第１の保持枠に、前記レンズの径方向に突出したフランジ（１１２，１２３ａ）を設ける工程（Ｓ１０）と、前記第２の保持枠の枠内に前記第１の保持枠を挿入する工程（Ｓ３０）と、前記第２の保持枠において周方向に沿った位置に、前記フランジ部に当接するように偏心調整部材（２４，２５）を軸支する工程（Ｓ４０）と、前記フランジ部を介して前記第１の保持枠を前記第２の保持枠に付勢する工程（Ｓ５０）と、前記偏心調整部材を回転することにより、前記第２の保持枠に対する前記第１の保持枠の相対的な傾きを調整する工程（Ｓ６０）と、を備えたことを特徴とする光学ユニットの製造方法である。

請求項９の発明は、請求項８記載の光学ユニットの製造方法であって、前記第１の保持枠は、前記第２の保持枠の端面（２６，１２４ａ）に前記フランジ部が当接した状態で挿入されることを特徴とする光学ユニットの製造方法である。

本発明では、調整部材が第２の保持枠に配置されているので、第１の保持枠及び第２の保持枠の組立に調整部材の構成が影響することなく、光学ユニットの組立性が向上する。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

＜第１実施形態＞
図１は本発明の第１実施形態におけるレンズ鏡筒を示す断面図、図２は図１に示すレンズ鏡筒の半製品状態を示す断面図、図３は図２に示す半製品を被写体側から見た正面図、図４は図３のIV-IV線に沿った断面図、図５Ａは図３のVA-VA線に沿った断面図である。図５Ｂは図５Ａの上面図である。

本発明の第１実施形態におけるレンズ鏡筒２は、特に図示しないＣＣＤセンサ等の撮像素子を備えた一眼レフデジタルカメラのカメラボディ１に取り付け可能な交換レンズである。このレンズ鏡筒２は、図１に示すように、レンズ群１１〜１４、固定筒２０、カム環３０、固定枠４０、フィルタ枠５０、アクチュエータ６０、マウント７０、外観筒８０およびフォーカス環９０を備えている。本実施形態におけるレンズ鏡筒２は、図２に示すように、レンズ群１１〜１４及びカム環４０が固定筒２０に挿入され、当該固定筒２０にマウント７０が取り付けられた半製品３の状態で光学調整が行われ、その後、当該半製品３にアクチュエータ６０や外観筒８０、フォーカス環９０等が組み付けられて図１に示す完成品として完成する。

図１に示すように、レンズ鏡筒２内には、４つのレンズ群１１〜１４から構成される光学系が設けられている。第１のレンズ群１１は、焦点位置に依存しておらず、固定筒２０に固定された第１のレンズ保持枠１１１に保持されている。

図２及び図３に示すように、第１のレンズ保持枠１１１は、第１のレンズ群１１の径方向に突出しているフランジ１１２を有している。第１のレンズ保持枠１１１は、フランジ１１２が固定筒２０の端面２６に当接した状態で、ビス１１３により固定筒２０に固定されている。

ビス１１３とフランジ１１２との間にスプリングワッシャ１１４が介装されている。このスプリングワッシャ１１４は、図３に示すように、偏心ピン２５（後述）の近傍に位置するように、固定筒２０の周方向に沿って実質的に等間隔に３箇所に配置されている。なお、スプリングワッシャ１１４を固定筒２０の周方向に沿って４箇所以上に設けてもよい。

スプリングワッシャ１１４は、フランジ１１２を介して第１のレンズ保持枠１１１を固定筒２０に付勢している。また、このスプリングワッシャ１１４は、ビス１１３により固定された状態で、光軸方向に沿って最大で撓み量ｙ撓むことが可能となっており、この状態で、第１のレンズ群１１の重量を十分に支えることが可能な弾性力を有している。なお、スプリングワッシャ１１４の代わりに、皿バネ等のバネ、ゴム、エラストマーなどの弾性体を用いてもよい。

第２及び第３のレンズ１２，１３は、光学系の光軸方向に沿って移動可能なフォーカシングレンズ群であり、撮影者がフォーカス環９０を操作すると（回転させると）、第２のレンズ群１２と第３のレンズ群１３とが相互に接近したり、離遠するようになっている。一方、第４のレンズ群１４は、第１のレンズ群１１と同様に、焦点位置に依存しておらず、第４のレンズ保持枠１４１により固定筒２０に固定されている。

図１及び図２に示すように、第２のレンズ群１２は第２のレンズ保持枠１２１に保持されており、第２のレンズ保持枠１２１の端部にはカムフォロア１２２が装着されている。このカムフォロア１２２は、カム環３０の第１のカム３１を介して、固定筒２０の第１の挿入穴２２に移動可能に挿入されている。同様に、第３のレンズ群１３も第３のレンズ保持枠１３１に保持されており、第３のレンズ保持枠１３１の端部にはカムフォロア１３２が装着されている。このカムフォロア１３２は、カム環３０の第２のカム３２を介して、固定筒２０の第２の挿入穴２３に移動可能に挿入されている。

筒状の固定筒２０には、図１及び図２に示すように、第２及び第３のレンズ保持枠１２１，１３１に装着されたカムフォロア１２２，１３２が挿入される第１及び第２の挿入穴２２，２３が光軸方向に沿って形成されていると共に、フォーカス駆動ピン６１を貫通させるための貫通孔２１が略中央に形成されている。

また、本実施形態では、図２、図３、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、固定筒２０の外周面において被写体側の端部に段差部２７が形成されており、この段差部２７にはビス２４により偏心ピン２５が固定されている。偏心ピン２５は、図３に示すように、固定筒２０の外周面の３箇所に実質的に等間隔に配置されている。なお、偏心ピンの個数は特に限定されず、例えば、固定筒２０の外周面の４箇所に実質的に等間隔に配置してもよい。

ビス２４は固定筒２０の径方向に沿って設けられており、ビス２４を緩めると当該ビス２４を中心として偏心ピン２５を回転させることが可能となっている。偏心ピン２５を回転させることで、図５Ｂに示すように、固定筒２０の端面２６から偏心ピン２５の先端が最大で突出量ｘ突出するようになっている。ここで、スプリングワッシャ１１４の最大撓み量ｙと、偏心ピン２５の最大突出量ｘは、下記の（１）式を満たす関係となっている。
ｘ＜ｙ … （１）式
なお、同図に示すように、偏心ピン２５の頭部に凹部２５ａが形成されており、この凹部２５ａに専用の工具を係合させて回すことで、偏心ピン２５を回転するようになっている。

偏心ピン２５は、第１のレンズ保持枠１１１を押圧した際に変形しない硬さを有する材料から構成されており、具体的には金属材料などを例示することができる。これにより、偏心ピン２５の突出量をロスすることなく第１のレンズ保持枠１１１の移動に寄与させることができる。

図１に戻り、固定筒２０の外周側には、モータユニット等から構成されるアクチュエータ６０が配置されている。このアクチュエータ６０の駆動軸にはフォーカス駆動ピン６１が連結されており、このフォーカス駆動ピン６１はレンズ鏡筒２の周方向に沿って移動することが可能となっている。このフォーカス駆動ピン６１の先端は、固定筒２０の貫通孔２１を介して、カム環３０に固定されており、フォーカス駆動ピン６１が周方向に移動することで、カム環３０が固定筒２０に対して相対的に回転するようになっている。

筒状のカム環３０は、周方向に沿って回転可能に固定筒２０の中に挿入されている。このカム環３０には、カムフォロア１２２，１３２が挿入される第１及び第２のカム３１，３２が形成されている。第１及び第２のカム３１，３２は、固定筒２０の第１及び第２の挿入穴２２，２３に対してそれぞれ対向し且つそれぞれ傾斜している。また、第１及び第２のカム３１，３２は互いに反対方向に傾斜している。そのため、アクチュエータ６０の駆動によりフォーカス駆動ピン６１がカム環３０を周方向に移動させると、カムフォロア１２２，１３２がカム３１，３２及び挿入穴２２，２３内を移動することで、第２のレンズ群１２と第３のレンズ群１３とが相互に接近したり離遠するようになっている。

なお、図１に示すように、カム環３０には、固定筒２０の貫通孔２１を介して、エンコーダ３３が取り付けられており、固定筒２０に対するカム環３０の相対的な回転角を計測することが可能となっている。因みに、外観筒８０に設けられたＡＦ／ＭＦ切替スイッチ８１をＭＦ操作側に切り替えてフォーカス環９０を回転させることで、第２及び第３のレンズ群１２，１３を手動で接近又は離遠させることができるようになっている。

固定筒２０の被写体側の先端には固定枠４０が固定されており、さらに固定枠４０の被写体側にはフィルタ枠５０が固定されている。図１に示すように、フィルタ枠５０の被写体側の内周面にはネジ部５１が形成されており、所望のフィルタを着脱することが可能となっている。

図１に示すように、固定筒２０のカメラボディ１側の端部には、ビス７１によりマウント７０が固定されている。このマウント７０には接点７２が設けられており、この接点７２とカメラボディ１側の接点とが電気的に接続することで、カメラボディ１内に設けられたバッテリからレンズ鏡筒２内のアクチュエータ６０に電力が供給されたり、レンズ鏡筒２側及びカメラボディ１側のそれぞれのＣＰＵ間で必要な信号の授受が行われるようになっている。

マウント７０の外周側には外観筒８０が設けられており、固定筒２０及びカム環３０の一部並びにエンコーダ３３等がこの外観筒８０により覆われている。この外観筒８０は連結部材９５を介してフォーカス環９０に連結されており、さらにフォーカス環９０は被写体側でフィルタ枠５０に連結されている。このフォーカス環９０により、固定筒２０及びカム環３０の一部並びにアクチュエータ６０等が覆われている。

以下に、本実施形態におけるレンズ鏡筒の製造方法について、図６を参照しながら説明する。図６は発明の第１実施形態におけるレンズ鏡筒の製造方法を示すフローチャートである。

先ず、図６のステップＳ１０において、第１のレンズ保持枠１１１にフランジ１１２を設けるとともに第１のレンズ保持枠１１１に第１のレンズ群１１をセットする。同様に、第２〜第４のレンズ保持枠１２１〜１４１に第２〜第４のレンズ群１２〜１４をそれぞれセットする。

次いで、カム環３０を固定筒２０の中に挿入する（ステップＳ２０）。この際、カム環３０の第１及び第２のカム３１，３２を、固定筒２０の第１及び第２の挿入穴２２，２３に対向させる。

次いで、カム環３０の中に第２及び第３のレンズ保持枠１２１，１３１をセットした後に、第１及び第４のレンズ保持枠１１１，１４１を固定筒２０に挿入する(ステップＳ３０)。この際、第１のレンズ保持枠１１１のフランジ１１２が固定筒２０の端面２６に当接した状態で、第１のレンズ保持枠１１１を固定筒２０に挿入する。

次いで、固定筒２０の段差部２７に偏心ピン２５をビス２４により取り付ける（ステップＳ４０）。この際、本実施形態では、固定筒２０への第１のレンズ保持枠１１１の組み付けとは別に偏心ピン２５を固定筒２０に取り付けることができるので、半製品３の組立性に優れている。

次いで、スプリングワッシャ１１４の内孔にビス１１３を挿入し、このビス１１３を第１のレンズ保持枠１１１を介して固定筒２０に固定する（ステップＳ５０）。これにより、第１のレンズ保持枠１１１がスプリングワッシャ１１４によりフランジ１１２を介して固定筒２０に付勢される。この際、例えば、ビス１１３の長さや固定筒２０側のネジ穴の深さ、或いは、ビス１１３の締付トルク等を調整することで、スプリングワッシャ１１４が光軸方向に沿って最大撓み量ｙだけ撓むことが可能なように設定しておく。

次いで、固定筒２０のカメラボディ１側の端部にマウント７０を固定して、図２に示す半製品３の状態とする。そして、マウント７０を調整装置に連結することで半製品３を調整装置にセットして、以下の要領で光学系の調整を行う（ステップＳ６０）。

この光学調整では、先ずドライバによりビス２４を緩めて、偏心ピン２５を回転可能な状態とする（ステップＳ６１）。次いで、偏心ピン２５の凹部２５ａに専用の工具を係合させ、偏心ピン２５を回転させる（ステップＳ６２）。

偏心ピン２５を回転させると、偏心ピン２５が固定筒２０の端面２６から突出して第１のレンズ保持枠１１１を部分的に押圧するので、３つの偏心ピン２５の突出量に応じて固定筒２０に対する第１のレンズ保持枠１１１の傾きを変化させることができる。

なお、第１のレンズ保持枠１１１は固定筒２０にビス１１３により固定されているが、スプリングワッシャ１１４の最大撓み量ｙと偏心ピン２５の最大突出量ｘとが上記（１）式を満たしているため、スプリングワッシャ１１４が撓むことで、偏心ピン２５の押圧による第１のレンズ保持枠１１１の移動量が許容される。一方、偏心ピン２５の突出量が減少した場合には、スプリングワッシャ１１４の付勢力により第１のレンズ保持枠１１１が固定筒２０側に押し戻される。

半製品３に対して光軸方向に沿って照明を当てた状態で３箇所の偏心ピン２５の突出量をそれぞれ調整することで光学系の調整を行う。光学調整が完了したら、ドライバによりビス２４を締めて偏心ピン２５をその位置で固定する（ステップＳ６３）。次いで、半製品３を調整装置から取り外し、この半製品３にアクチュエータ６０や外観環８０、フォーカシング環９０等を取り付けることで、レンズ鏡筒２として完成する。

なお、上述の実施形態では、光学調整のために第１のレンズ保持枠１１１の傾きを調整したが、光学調整のために第２〜第４のレンズ保持枠１２１〜１４１の傾きを調整してもよい。以下に、第２のレンズ保持枠１２１に光学調整のための偏心機構を設けた実施形態について説明する。

＜第２実施形態＞
図７は本発明の第２実施形態において第２のレンズ保持枠に設けられた偏心機構を示す断面図である。本実施形態では、第２のレンズ保持枠１２１’の構成が第１実施形態と相違するが、それ以外の構成は第１実施形態と同様である。以下に、第２実施形態におけるレンズ鏡筒について第１実施形態との相違点についてのみ説明し、第１実施形態と同様の構成である部分については同一符号を付して説明を省略する。

本実施形態における第２のレンズ保持枠１２１’は、図７に示すように、第２のレンズ群１２を直接保持している内側保持枠１２３と、この内側保持枠１２３を保持している外側保持枠１２４と、から構成されている。

内側保持枠１２３は、第２のレンズ群１２の径方向に突出しているフランジ１２３ａを有している。内側保持枠１２３は、フランジ１２３ａが外側保持枠１２４の端面１２４ａに当接した状態で、ビス１１３により外側保持枠１２４に固定されている。

ビス１１３とフランジ１２３ａとの間にはスプリングワッシャ１１４が介装されている。スプリングワッシャ１１４は、フランジ１２３ａを介して内側保持枠１２３を外側保持枠１２４に付勢している。また、このスプリングワッシャ１１４は、ビス１１３により固定された状態で、光軸方向に沿って最大撓み量ｙだけ撓むことが可能となっており、この状態で、第２のレンズ群１２の重量を十分に支えることが可能な弾性力を有している。

また、第２のレンズ保持枠１２４の外周面には偏心ピン２５がビス２４により固定されている。偏心ピン２５は、ビス２４を緩めると当該ビス２４を中心として回転することが可能となっており、第２のレンズ保持枠１２４の端面１２４ａから偏心ピン２５の先端が最大で突出量ｘ突出するようになっている。なお、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、スプリングワッシャ１１４の最大撓み量ｙと、偏心ピン２５の最大突出量ｘとは、上記の（１）式を満たす関係となっている。

本実施形態において、第２のレンズ群１２の光学調整を行う場合には、固定筒２０に形成された貫通孔２８を介してドライバの先端を固定筒２０内に挿入してビス２４を緩める。次いで、ドライバの先端を貫通孔２８から抜いた後に、当該貫通孔２８を介して専用の工具の先端を固定筒２０内に挿入し、凹部２５ａに専用工具を係合させる。この状態で、専用工具により偏心ピン２５を回転させることで、外側保持枠１２４に対する内側保持枠１２３の傾きを調整する。光学系の調整が完了したら、専用工具を貫通孔２８から抜き、再びドライバを貫通孔２８に挿入して、ビス２４を締めて偏心ピン２５を固定する。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

上述の実施形態では、一眼レフデジタルカメラの交換レンズに本発明を適用した例について説明したが、本発明においては特にこれに限定されず、コンパクトカメラや銀塩フィルムを用いた一眼レフカメラ又はビデオカメラその他の光学機器のレンズ鏡筒に本発明を適用してもよい。

図１は、本発明の第１実施形態におけるレンズ鏡筒を示す断面図である。 図２は、図１に示すレンズ鏡筒の半製品状態を示す断面図である。 図３は、図２に示す半製品を被写体側から見た正面図である。 図４は、図３のIV-IV線に沿った断面図である。 図５Ａは、図３のVA-VA線に沿った断面図である。 図５Ｂは、図５Ａの上面図である。 図６は、本発明の第１実施形態におけるレンズ鏡筒の製造方法を示すフローチャートである。 図７は、本発明の第２実施形態における第２のレンズ保持枠に設けられた偏心機構を示す部分断面図である。

符号の説明

２…レンズ鏡筒
３…半製品
１１…第１のレンズ群
１１１…第１のレンズ保持枠
１１２…フランジ
１１３…ビス
１１４…スプリングワッシャ
１２〜１４…第２〜第４のレンズ群
１２１〜１４１…第２〜第４のレンズ保持枠
２０…固定筒
２４…ビス
２５…偏心部材
２５ａ…凹部
２６…端面
３０…カム環
４０…固定枠
５０…フィルタ枠
６０…アクチュエータ
７０…マウント
８０…外観筒
９０…フォーカス環

Claims (9)

1. レンズを保持する第１の保持枠と、前記第１の保持枠を保持する環状の第２の保持枠と、を備えた光学ユニットであって、
   前記第１の保持枠は、前記レンズの径方向に突出したフランジ部を有し、
   前記第２の保持枠は、前記レンズの光軸方向に沿って前記フランジ部に隣接して前記第１の保持枠を保持しており、
   前記光学ユニットは、前記第２の保持枠において周方向に沿った位置に配置されているとともに前記フランジ部に当接して前記第２の保持枠に対する前記第１の保持枠の相対位置を調整する調整部材を備えたことを特徴とする光学ユニット。
2. 請求項１に記載の光学ユニットであって、
   前記調整部材は、前記第２の保持枠の径方向に沿った回転軸を有する偏心部材を有することを特徴とする光学ユニット。
3. 請求項１又は２に記載の光学ユニットであって、
   前記調整部材の近傍に配置されているとともに、前記フランジ部を介して前記第１の保持枠を前記第２の保持枠に付勢する付勢部材をさらに備えたことを特徴とする光学ユニット。
4. 請求項３に記載の光学ユニットであって、
   前記付勢部材は、
   前記第１の保持枠を介して前記第２の保持枠に軸支された取付部材と、
   前記取付部材と前記第１の保持枠との間に介装された弾性部材と、を含むことを特徴とする光学ユニット。
5. 請求項４に記載の光学ユニットであって、
   前記偏心部材による前記第１の保持枠の移動量は、前記弾性部材のたわみ量より小さく設定されていることを特徴とする光学ユニット。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学ユニットを備えたことを特徴とするレンズ鏡筒。
7. 請求項６に記載のレンズ鏡筒であって、
   前記第２の保持枠は固定筒であり、
   前記調整部材は、前記固定筒において前記光軸方向の端部に配置されていることを特徴とするレンズ鏡筒。
8. レンズを保持する第１の保持枠と、前記第１の保持枠を保持する環状の第２の保持枠と、を備えた光学ユニットの製造方法であって、
   前記第１の保持枠に、前記レンズの径方向に突出したフランジを設ける工程と、
   前記第２の保持枠の枠内に前記第１の保持枠を挿入する工程と、
   前記第２の保持枠において周方向に沿った位置に、前記フランジ部に当接するように偏心調整部材を軸支する工程と、
   前記フランジ部を介して前記第１の保持枠を前記第２の保持枠に付勢する工程と、
   前記偏心調整部材を回転することにより、前記第２の保持枠に対する前記第１の保持枠の相対的な傾きを調整する工程と、を備えたことを特徴とする光学ユニットの製造方法。
9. 請求項８記載の光学ユニットの製造方法であって、
   前記第１の保持枠は、前記第２の保持枠の端面に前記フランジ部が当接した状態で挿入されることを特徴とする光学ユニットの製造方法。

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