JP2009237409A - 光学機器の調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズを光軸方向に移動させる調整とその倒れ調整とを同時に行う構成とし、径方向に小型化する。
【解決手段】
鏡筒２１には１個のビス２３について、計９個所の鏡筒２１の回転位置において、ビス２３を挿入するための貫通孔２１ａが開口されている。案内筒２２には、３個所にビス２３を受入れるビス孔２２ａが設けられており、ビス止めによりこれらを結合できる。鏡筒２１の像面側の面には、ビス止め位置に応じて鏡筒２１の光軸方向の位置が変化するように階段状に複数の段差面が３組形成されている。案内筒２２には３個所に凹部が設けられ、コイルばね２４が内挿されている。コイルばね２４は、鏡筒２１と案内筒２２とを開拡する反発力を有し、何れか１個所のビス２３を緩めると、その部分で鏡筒２１と案内筒２２の間隔が拡がることになり倒れ調整を行うことができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の撮像装置や交換タイプのレンズ装置の光学機器の調整方法に関するものである。

従来から、鏡筒部品の製造誤差等によるピント位置のばらつきを補正するために、レンズ鏡筒の製造工程において焦点調整を行っている。この焦点調整は特定のレンズを光軸方向に移動して、撮影距離が無限遠に相当する場合のピント位置を焦点面に合わせることにより行われる。この焦点調整を行う機構を備えたレンズ鏡筒として、レンズ室と保持筒とをねじ嵌合として、レンズ室を回転することにより、レンズ室に固定されているレンズを光軸方向に移動させるものが知られている。

更に、レンズの製造誤差によって、レンズ偏心が発生しているレンズの場合には、カメラの焦点面全体に渡って焦点を合わすことができない所謂片ぼけと呼ばれる現象が生ずる。そのため、前述の焦点位置調節のための光軸方向に特定のレンズを移動すると共に、レンズ室の倒れ調整を行い、片ぼけを補正する必要がある。

特定のレンズを光軸方向に移動すると共に、その倒れ調整を行う構成としては、特許文献１に開示されているように、１群レンズ室を中間筒に対してねじ嵌合とする。また、中間筒は１群筒に対して光軸方向の位置を変えることなく、回転可能に嵌合しており、押さえ板及びビスにより１群筒に固定されている。

特開２００３−５００３号公報

しかし従来の構成では、レンズ室と１群筒の他に中間筒を要することから、レンズ鏡筒として径方向に大きくなることになる。

本発明の目的は、上述の問題点を解消し、レンズを光軸方向に移動させる調整とその倒れ調整とを同時に行う構成とし、径方向に小型化する光学機器の調整方法を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る光学機器の調整方法は、レンズを保持するレンズ枠と、前記レンズ枠を保持する保持部材と、前記レンズ枠又は前記保持部材に形成された周方向に連続すると共に光軸方向と直交する段差面又はテーパ面と、前記レンズ枠と前記保持部材との間に配置された相対的に反発力を発生させる付勢部材と、を有し、複数のビスを前記レンズ枠に設けた複数の貫通孔のうちの複数の個所において光軸と平行に挿入し、前記レンズ枠を前記保持部材に対してビス止め固定する光学機器の調整方法であって、前記レンズ枠を周方向に回転させることにより前記レンズ枠の前記保持部材に対する光軸方向の位置を調整し、かつ、前記複数のビスのうち少なくとも１つのビスを回転させることにより、前記レンズ枠の前記保持部材に対する倒れを調整することを特徴とする。

本発明に係る光学機器の調整方法によれば、主要構成部品はレンズ枠と、保持部材の２つで済み、中間筒を要しないため、径方向の大きさを小型化することが可能であり、部品点数も削減できるため、製造コストも安価にすることができる。

本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明の実施例のビデオカメラやデジタルカメラ等の撮像装置の斜視図を示している。カメラ本体Ｂの前部にはズーミングが可能なレンズ鏡筒Ｌが設けられ、カメラ本体Ｂ内にはレンズ鏡筒Ｌ内の撮影光学系により形成された被写体像を記録するための銀塩フィルム又は撮像素子が収納されている。

レンズ鏡筒Ｌは４群構成の変倍光学系を有し、非使用状態では各レンズ群間隔を通常使用時に対して縮小して、レンズ全長を大幅に短縮する所謂沈胴式とされている。図２はレンズ鏡筒Ｌの主要部分の沈胴時の断面図、図３は主要部分の最広角時の断面図、図４は最望遠時の断面図である。

レンズ鏡筒Ｌ内には、第１レンズ群Ｌ１、変倍を行う第２レンズ群Ｌ２、光軸と垂直な平面内で移動して振れ補正動作を行う第３レンズ群Ｌ３、光軸方向に移動することにより合焦動作を行う第４レンズ群Ｌ４の４つのレンズ群が順次に配列されている。第１レンズ群Ｌ１は１群鏡筒ユニット１に保持され、第２レンズ群Ｌ２は２群鏡筒２に保持され、第３レンズ群Ｌ３は光軸と垂直な平面内で移動可能とするシフトユニット３に保持され、第４レンズ群Ｌ４は４群鏡筒４に保持されている。第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３との間には光量を調節する絞りシャッタユニット５が配置され、ＣＣＤ等の撮像素子は後部鏡筒６に固定されている。

後部鏡筒６には、固定筒７が３本のビスにより固定されている。後部鏡筒６と固定筒７により、カム筒８が光軸方向に位置規制され、固定筒７の外周に回転可能に配置されている。

カム筒８には、その外周壁に第１レンズ群Ｌ１を光軸方向に駆動する駆動用の１群カム溝８ａ、衝撃受け用の衝撃カム溝８ｂが設けられている。更に、その内周壁に第２レンズ群Ｌ２を駆動するための２群カム溝８ｃ、第３レンズ群Ｌ３を光軸方向に駆動する３群カム溝８ｄ、絞りシャッタユニット５を光軸方向に駆動する絞りシャッタカム溝８ｅとが設けられている。これらの溝８ａ、８ｃ、８ｄには、各移動レンズ群に一体的に設けられたカムフォロワピンが嵌合されている。カム筒８が固定筒７の周囲を光軸を中心に回転すると、第１、第２、第３レンズ群Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、絞りシャッタユニット５は光軸方向に進退して変倍動作を行うと共に、レンズ鏡筒Ｌの全体の長さが変わる。

後部鏡筒６に、外筒９、支持枠１０がビスにより固定され、２本のビスで支持枠１０に固定されたフォーカスモータ１１は、第４レンズ群Ｌ４を光軸方向に移動し、合焦動作を行わせるための駆動手段として機能する。フォーカスモータ１１の回転するロータと同軸のリードスクリュが、４群鏡筒４に取り付けられたラック４ａと噛合しており、ロータの回転により第４レンズ群Ｌ４を移動させるようになっている。

また、図示しないねじりコイルばねにより、４群鏡筒４、図示しないガイドバー、ラック４ａ、リードスクリュのそれぞれのがたが片寄せられている。カム筒８を回転させるための駆動手段は、後部鏡筒６に固定された図示しないズームモータであり、カム筒８の後端部に設けられたギア部８ｆと噛合して、カム筒８を回転させることで変倍動作を行わせる。

４群鏡筒４の位置検出には、図示しないフォトインタラプタが用いられ、４群鏡筒４に形成された遮光部の光軸方向への移動による遮光、透光の切換わりを電気的に検出し、第４レンズ群Ｌ４の基準位置を検出する。変倍のリセットスイッチも図示しないフォトインタラプタを用いて、カム筒８の後端部に形成された遮光部８ｇの回転方向への移動による遮光、透光の切換わりを電気的に検出し、カム筒８の複数の基準位置を検出する。

本実施例では、第１レンズ群Ｌ１の倒れ調整を行うことを意図している。図５は１群鏡筒ユニット１の分解斜視図、図６は被写体側から１群鏡筒と１群案内筒を見た正面図、図７は図６の周方向に沿った断面図である。

レンズ枠である１群鏡筒２１は保持部材である１群案内筒２２に対して、３個所でビス２３により固定されて位置が定まる構成とされている。１群鏡筒２１には１個のビス２３について、複数の例えば計９個所の１群鏡筒２１の回転位置において、ビス２３を止めることができるように、９個所の位置ａ〜ｉにおいて、それぞれビス２３を光軸と平行に挿入するための貫通孔２１ａが開口されている。

また１群案内筒２２には、１２０度おきの３個所にビス２３を受入れる貫通孔２１ａに対向するビス孔２２ａが設けられている。１群鏡筒２１を光軸周りに回転させると、計９種類の位置のうちの１個所を選定して３個所でビス止めして、１群鏡筒２１と１群案内筒２２を結合することができる構成とされている。

１群鏡筒２１の像面側の面には、１群鏡筒２１を回転させて３個所においてビス止めすると、そのビス止めの位置に応じて１群鏡筒２１の１群案内筒２２に対する光軸方向の位置が変化するように、階段状に複数の段差面２１ｂが３組形成されている。

鏡筒部品の製造誤差等によるピント位置のばらつきを補正するために、レンズ鏡筒Ｌの製造工程において焦点調整を行う必要がある。必要に応じて、１群鏡筒２１を回転させ、３組の位置ａ〜ｉの中の適切なビス止め位置を選択し、３個所においてビス止めする。具体的には、１群鏡筒２１の位置ａ〜ｉの像面側の面の３個所には連続して段差面２１ｂ同士が０．０５ｍｍの段差により形成されており、１群案内筒２２の被写体側の３個所には、段差面２１ａに対応する当接面２２ｂが設けられている。段差面２１ａは設計位置に対して±４段分の段差を持っているので、設計中心位置に対して±０．２ｍｍの位置調整を行うことが可能となる。

本実施例では、段差面２１ｂを±４段分の構成としたが、ビス２３の貫通孔２１ａの数と段差面２１ｂの数を増加することが可能な場合は、±５段分以上の構成としてもよい。また本実施例では、段差を０．０５ｍｍとしたが、光学設計の敏感度により０．１ｍｍ程度にすることも考えられる。

レンズの製造誤差によって、レンズ偏心が発生している場合には、カメラの焦点面全体に渡って焦点を合わすことができない所謂片ぼけと呼ばれる現象が生ずる。この場合には、前述のように１群鏡筒２１を回転させるだけでは、１群鏡筒２１の１群案内筒２２に対する光軸方向の位置が変化するのみで、片ぼけを修正はできない。この片ぼけを修正するには、１群鏡筒２１を１群案内筒２２に対して倒れ調整、即ちあおり調整を行うことが必要となる。

１群案内筒２２には３個所に凹部２２ｃが設けられ、各凹部２２ｃには付勢部材として例えばコイルばね２４が凹部２２ｃから外側に突出するようにして内挿されている。３個所のコイルばね２４は、１群鏡筒２１と１群案内筒２２とを相対的に離す方向に開拡する反発力を有している。１群鏡筒２１の位置ａ〜ｉの中から適切なビス止め位置を選択し、ビス止めを行ったとき、その貫通孔２１ａの近傍の像面側では、コイルばね２４により１群鏡筒２１と１群案内筒２２が離れる方向の付勢力が作用している。そのため、３個所のビス２３のうちの少なくとも何れか１個所のビス２３を緩めると、その部分で１群鏡筒２１と１群案内筒２２の間隔が拡がることになり、１群鏡筒２１の倒れ調整を行うことができる。

本実施例においては、図６に示すように貫通孔２１ａの位置は、コイルばね２４を配置した径の位置と同じ半径Ｒの半径位置である。また、１群鏡筒２１の貫通孔２１ａの段差面２１ｂを、コイルばね２４が押す部位としても使用している。このため、１群鏡筒２１の位置ａ〜ｉの中からどのビス止め位置を選択しても、常にコイルばね２４により、１群鏡筒２１と１群案内筒２２が離れる方向への付勢力を作用させることができる。このような構成を採用することにより、１群案内筒２２の外径を小型化することが可能となる。

図８は実施例２の断面図であり、図７と同様に周方向に沿った断面を示している。１個所のビス２３について、計９個所の１群鏡筒２１の回転位置ａ〜ｉを選択して、ビス２３を止めることができることにおいて、実施例１と同様である。

１群鏡筒２１の位置ａ〜ｉに相当する像面側の面は、３個所において一様なテーパ面２１ｃが連続して形成されている。また、１群案内筒２２の当接面２２ｂにも、このテーパ面２１ｃと同じ傾きを有するテーパ面が形成されているので、１群鏡筒２１を１群案内筒２２に対して回転させてビス止めすると、そのビス止め位置に応じて１群鏡筒２１の光軸方向の位置が変化する。

具体的には、１群鏡筒２１の１つの貫通孔２１ａごとに、テーパ面２１ｃが０．０５ｍｍ分の高さの差を持っている。つまり、１群鏡筒２１のテーパ面２１ｃは、設計中心位置に対して０．０５ｍｍ刻みで、±０．２ｍｍの位置調整を行うことが可能とされている。実施例１と同じように、ビス２３の貫通孔２１ａの数とテーパ面２１ｃの傾きを変化させることにより、例えば０．１ｍｍ刻みや±０．３ｍｍの位置調整を行うことができる。

図９は実施例３の１群鏡筒ユニットの分解斜視図、図１０は被写体側から１群鏡筒と１群案内筒を見た正面図、図１１は図１０の周方向に沿った断面図である。

本実施例３は実施例２と同様に、テーパ面２１ｃとテーパ面を形成した当接面２２ｂにより、１群鏡筒２１の光軸方向の位置を調整できるようになっている。１群案内筒２２には３個所の凹部２２ｄが設けられ、それぞれの凹部２２ｄには「く」の字形の板ばね２５が折曲部を外側に向けて内挿されている。これにより、実施例１、２と同様に、３個所のうちの少なくとも１個所のビス２３を緩めることによって、１群鏡筒２１の倒れ調整を行うことができる。

図１２は振れ補正機能を有するレンズ鏡筒を搭載した撮影装置のレンズ鏡筒Ｌの駆動及び振れ補正のシステム構成図である。レンズ鏡筒Ｌの後部には、被写体の空間周波数の高域成分を除去する光学ローパスフィルタ３１と、ピント面に配置され光学像を電気信号に変換するための撮像素子であるＣＣＤ３２が設けられている。

ＣＣＤ３２から読み出された電気信号は、カメラ信号処理回路３３を経て画像信号となり、レンズ駆動を制御するマイコン３４に接続されている。マイコン３４の出力は、フォーカスモータ駆動回路３５、ズームモータ駆動回路３６、絞り駆動回路３７、ピッチ（縦方向の傾き角）コイル駆動回路３８、ヨー（横方向の傾き角）コイル駆動回路３９に接続されている。またマイコン３には、フォーカスリセット回路４０、ズームリセット回路４１、ピッチ位置検出回路４２、ヨー位置検出回路４３、ピッチ角度検出回路４４、ヨー角度検出回路４５の出力が接続されている。

電源投入時に、マイコン５３はフォーカスリセット回路４０、ズームリセット回路４１の出力を監視しながら、フォーカスモータ駆動回路３５、ズームモータ駆動回路３６により、それぞれのステッピングモータを回転させて各レンズ群を光軸方向に移動させる。フォーカスリセット回路４０及びズームリセット回路４１の出力は、それぞれの可動部材が予め設定された所定位置まで至る、つまり可動部材に設けられた遮光部材が固定部に設けられたフォトインタラプタの発光部を遮光、或いは透過する境界部に至ると反転する。その後は、その位置を基準としてステッピングモータの駆動ステップ数をマイコン５３で計数する。これにより、マイコン５３は各レンズ群の絶対位置を知ることができ、正確な焦点距離情報が得られる。この一連の動作をズーム及びフォーカスのリセット動作と云う。

絞り駆動回路３７は絞り装置１３を駆動し、マイコン５３に取り込まれた映像信号の明るさ情報に基づいて絞りの開口径が制御される。光学装置のピッチ及びヨー角度検出回路４４、４５による角度の検出は、例えば撮影装置に固定された振動ジャイロ等の角速度センサの出力を積分して行われる。

角度検出回路４４、４５の出力、即ち撮影装置の傾き角度の情報はマイコン５３に取り込まれる。ピッチ及びヨーコイル駆動回路３８、３９は振れ補正を行うために第３レンズ群Ｌ３を光軸に対して直交方向に移動させ、マグネットを含む磁気回路のギャップにコイルを配置し、所謂ムービングコイルとして第３レンズ群Ｌ３をシフトさせる駆動力を発生する。ピッチ及びヨー位置検出回路４２、４３は第３レンズ群Ｌ３の光軸に対するシフト量を検出するためのものであり、このシフト量はマイコン５３に取り込まれる。

第３レンズ群Ｌ３が光軸に対して直交方向に移動すると、通過光束が曲げられて、ＣＣＤ３２上に結像している被写体の像の位置が移動する。このときの像の移動量を実際に撮影装置が傾いたことによって、像が移動する方向と逆に同じ大きさだけ移動するように、マイコン５３で制御することによって、撮影装置が傾いても結像している像が動かない所謂振れ補正を実現できる。

マイコン５３内では、ピッチ角度検出回路４４及びヨー角度検出回路４５により得られた撮影装置の傾き信号と、ピッチ位置検出回路４２及びヨー位置検出回路４３から得られた第３レンズ群Ｌ３のシフト量信号とをそれぞれ差し引く。それぞれの差信号を増幅及び適当な位相補償を行った信号により、ピッチコイル駆動回路３８及びヨーコイル駆動回路３９により第３レンズ群Ｌ３を駆動する。

この制御により、上述の差信号がより小さくなるように、位置決め制御が行われ目標位置に保持できる。更に、本実施例では第１〜第３レンズ群Ｌ１〜Ｌ３の相対移動により変倍動作を行っているので、第３レンズ群Ｌ３のシフト量に対する像の移動量が焦点距離によって変化する。そして、ピッチ角度検出回路４４及びヨー角度検出回路４５によって得られる撮影装置の傾き信号により、そのまま第３レンズ群Ｌ３のシフト量を決定せず、焦点距離情報により補正を行う。これにより、撮影装置の傾きによる像の動きを第３レンズ群Ｌ３のシフトにより相殺する。

本発明は、例えば３５ｍｍフィルム用の写真カメラやデジタルスチルカメラやビデオカメラ等に適用することができる。

実施例１のカメラの斜視図である。 レンズ鏡筒のの沈胴時の断面図である。 レンズ鏡筒の最広角時の断面図である。 レンズ鏡筒の最望遠時の断面図である。 １群鏡筒ユニットの分解斜視図である。 １群鏡筒と１群案内筒の正面図である。 周方向の断面図である。 実施例２の周方向の断面図である。 実施例３の１群鏡筒ユニットの分解斜視図である。 被写体側から１群鏡筒と１群案内筒の正面図である。 周方向の断面図である。 レンズ鏡筒の駆動及び振れ補正のシステム構成図である。

符号の説明

Ｌ レンズ鏡筒
Ｂ カメラ本体
１ １群鏡筒ユニット
２１ １群鏡筒
２１ａ 貫通孔
２１ｂ 段差面
２１ｃ テーパ面
２２ １群案内筒
２２ａ ビス孔
２２ｂ 当接面
２２ｃ、２２ｄ 凹部
２３ ビス
２４ コイルばね
２５ 板ばね

Claims (1)

1. レンズを保持するレンズ枠と、前記レンズ枠を保持する保持部材と、前記レンズ枠又は前記保持部材に形成された周方向に連続すると共に光軸方向と直交する段差面又はテーパ面と、前記レンズ枠と前記保持部材との間に配置された相対的に反発力を発生させる付勢部材と、を有し、複数のビスを前記レンズ枠に設けた複数の貫通孔のうちの複数の個所において光軸と平行に挿入し、前記レンズ枠を前記保持部材に対してビス止め固定する光学機器の調整方法であって、
   前記レンズ枠を周方向に回転させることにより前記レンズ枠の前記保持部材に対する光軸方向の位置を調整し、かつ、前記複数のビスのうち少なくとも１つのビスを回転させることにより、前記レンズ枠の前記保持部材に対する倒れを調整することを特徴とする光学機器の調整方法。

Images