JP2012203322A - 光学機器の部材固定構造 - Google Patents

Abstract

【課題】固定のための位置調整に際し、定まった位置での第２の保持部材の把持を可能として、位置調整を行いやすくすると共に光学素子の損傷を防止する。
【解決手段】測光センサ１０を保持する第２の保持部材１２は、測光レンズ９ａ、９ｂを保持する第１の保持部材１１に対して、相対的位置が調整された状態で第１の保持部材１１に充填接着固定される。第２の保持部材１２を第１の保持部材１１に載置し、嵌合穴１２ａと突起部１１ａとが係合することで第２の保持部材１２が第１の保持部材１１に対して仮位置決めされる仮保持状態となる。そして、本位置決めのために、仮保持状態から、第１の保持部材１１に対する第２の保持部材１２の相対的位置の調整範囲ｅ内の位置に第２の保持部材１２を変位させると、嵌合穴１２ａと突起部１１ａとの係合が解除される。
【選択図】図４

Description

本発明は、光学機器において光学素子と受光素子との相対的位置を調整してそれぞれの保持部材を固定する技術に関する。

従来、光学素子を保持する保持部材と受光素子を保持する保持部材との相対的位置を調整して両者を充填接着等によって固定する光学機器の部材固定構造が知られている。

例えば、光学機器であるカメラ、ファクシミリ、スキャナ装置等の内部には、受光素子を用い、光学素子を介して対象物の光学像を読み取る装置が搭載されている。この装置において、光学素子の光軸と受光素子の光軸の位置を合わせ、なおかつ光学的特性（ピント、倍率）を要求精度内に収める必要がある。そのため、光学素子の結像位置や受光素子の相対位置を調整した状態で、両者の保持部材同士を接着固定する構造が一般に採用されている。

上記のような接着剤による固定には、大きく分けて２つの構造があり、一方は両保持部材の接着箇所同士が当接している構造であり、もう一方は接着箇所に隙間がある構造である。前者は密着接着構造、後者は充填接着構造と呼ばれている。

前者の密着接着構造では、調整機構の中に可動部を多く設ける必要があるため接着箇所が多くなり、接着による位置ずれが多くなるという欠点がある。後者の充填接着構造においては、接着箇所の隙間の設定が難しい。隙間が広いと接着剤の垂れや漏れによる硬化残りが発生し、隙間を狭くすると調整代を確保できず接着剤が流れ込んでいかない等の問題がある。

下記特許文献１は、上記問題を解決するための充填接着構造を開示している。具体的には、第１のワークに突起部を設けると共に、第２のワークに上記突起部に遊合する穴部を設け、突起部と穴部との間に、両者の相対的な位置を調整可能で接着剤の漏れ防止手段としても機能する環状体を介在させている。位置調整後には、突起部と穴部の間を環状体と一緒に接着することで、隙間から接着剤が漏れることなく、接着剤の塗布及び硬化を容易に行うことが可能となっている。

また、密着接着構造と異なり充填接着構造では接着箇所同士が当接せず隙間があるため、３次元のどの方向に対しても調整が可能であり、一度の調整で光学素子と受光素子の中心位置及びピント方向の調整が可能である。

一方、近年、カメラの露出制御を行う測光装置において、被写界の明るさを測定するためだけでなく、被写界の輝度情報を元に被写体（例えば人や車等）の位置を検出して焦点検出の補助やシーン認識を行う機能が知られている。この測光装置においては、ピント方向にも所定の要求精度が求められ、測光用の光学素子と測光用の受光素子の相対位置調整も厳密に行うことが必要となってきている。とりわけ小型化、すなわち省スペース化が求められる一眼レフカメラの測光装置においては、上述した密着接着構造では複雑なメカ構成やスペースが必要となるため、充填接着構造が適している。

特許第３４３４１０３号公報

しかしながら、充填接着構造をカメラの測光装置のように小型化が必要な機器に採用するにはいくつかの弊害がある。

例えば一般に、受光素子は、得た電気信号を不図示の信号処理回路に転送するためのフレキシブルプリント基板に実装される。そのような構成においては、多くの信号ラインによりプリント基板が大型化することで、プリント基板からの引張力が受光素子固定部材の自重よりも大きくなる。すると、受光素子固定部材の位置が一意的に定まらなくなり、位置調整開始時の把持位置を受光素子保持部材のそのときの位置に毎回合わせる必要がある。すなわち、固定のための位置調整に際し、定まった位置で受光素子保持部材を把持できないので、位置調整を行いにくい。

また、受光素子と光学素子との接着する箇所同士の間に十分な隙間が設けられない場合には、受光素子保持部材の調整開始前の位置のバラツキによって、受光素子保持部材が光学素子に当接・干渉し、光学素子が傷つくおそれもあった。

本発明は上記従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、固定のための位置調整に際し、定まった位置での第２の保持部材の把持を可能として、位置調整を行いやすくすると共に光学素子の損傷を防止することにある。

上記目的を達成するために本発明は、光学素子を保持する第１の保持部材に対して、前記光学素子からの光を受光する受光素子を保持する第２の保持部材の相対的位置が調整された状態で、前記第２の保持部材が前記第１の保持部材に固定される光学機器の部材固定構造であって、前記第１の保持部材に設けられた係合部と、前記係合部に対応して前記第２の保持部材に設けられた被係合部とを有し、前記係合部と前記被係合部とが係合することで前記第２の保持部材が前記第１の保持部材に対して仮位置決めされる仮保持状態となり、且つ、前記第２の保持部材が前記第１の保持部材に固定されるために、前記仮保持状態から、前記第１の保持部材に対する前記第２の保持部材の相対的位置が調整される範囲内の位置に前記第２の保持部材が変位すると、前記係合部と前記被係合部との係合が解除されるように構成されたことを特徴とする。

本発明によれば、固定のための位置調整に際し、定まった位置での第２の保持部材の把持を可能として、位置調整を行いやすくすると共に光学素子の損傷を防止することができる。

本発明の一実施の形態に係る部材固定構造が適用される光学機器の一例を示す模式的な断面図である。 測光ユニットの分解斜視図である。 測光ユニットの斜視図、図２のＡ−Ａ線に沿う測光ユニットの断面図である。 測光センサを保持した第２の保持部材の斜視図、第２の保持部材の仮保持状態における図２のＢ−Ｂ線に沿う測光ユニットの断面図である。 調整工具で第２の保持部材を把持している状態を示す斜視図である。 第２の保持部材が把持され本位置決めがなされている最中の状態を示す断面図、１組の突起部及び嵌合穴を示す模式的な断面図、仮保持機構の変形例を示すｚ軸方向からみた模式図である。 変形例の仮保持機構を有した第２の保持部材の斜視図、第２の保持部材の仮保持状態における図２のＢ−Ｂ線に沿う測光ユニットの断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る部材固定構造が適用される光学機器の一例を示す模式的な断面図である。光学機器として一眼レフカメラを例にとるが、これに限定されない。

このカメラは、カメラ本体１及び撮影レンズ２を備える。撮影レンズ２は、便宜上２枚のレンズとして示されるが、実際にはさらに多数のレンズから構成されている。カメラ本体１は、シャッタ４や撮像素子５等の撮影に必要な各種の部品を有している。カメラ本体１において、まず、観察状態と撮影状態に応じて撮影光路に斜設あるいは退避される主ミラー３が設けられる。撮像素子５は、感光部材として配設されるＣＣＤやＣＭＯＳ型等の撮像素子であるが、銀塩フィルムであってもよい。

撮影レンズ２の予定結像面にフォーカシングスクリーン６が配置され、撮影レンズ２からの撮影光が主ミラー３で反射してフォーカシングスクリーン６上に一次結像される。また、ファインダ光路変更用のペンタプリズム７が設けられる。撮影者は被写界像をペンタプリズム７、接眼レンズ８を通じて見ることができ、いわゆるＴＴＬ方式の光学ファインダ構成となっている。

また、測光用の光学素子である測光レンズ９ａ、９ｂが設けられる。測光レンズ９ａ、９ｂは、フォーカシングスクリーン６上に一次結像された像を、ペンタプリズム７を介して、測光用の受光素子である測光センサ１０に二次結像させる。本実施の形態では、測光レンズ９ａ、９ｂは２枚で構成され、フォーカシングスクリーン６上に１次結像された像を測光レンズ９ａで上側に光変換し、測光レンズ９ｂによって測光センサ１０に結像させる測光光学系となっている。これにより測光光学系周りのメカ構成の小型化が可能となっている。

測光センサ１０は、例えばＣＣＤやＣＭＯＳ等の受光素子であり、測光レンズ９ａ、９ｂによって結像された像の情報から、被写界輝度や被写体の位置等を検出し、その結果からカメラの露出制御や焦点検出の補助等が行われる。測光レンズ９ａ、９ｂ及び測光センサ１０とこれらを保持する保持部材からなる構成が測光ユニットとなる。

図２は、測光ユニットの分解斜視図である。図３（ａ）は、測光ユニットの斜視図、図３（ｂ）は、図２のＡ−Ａ線に沿う測光ユニットの断面図である。

図２、図３（ｂ）に示すように、測光レンズ９ａ、９ｂの光軸をＣ１、測光センサ１０の光軸をＣ２とする。測光レンズ９ａ、９ｂは第１の保持部材１１に保持される。また、測光センサ１０は第２の保持部材１２に保持される。第２の保持部材１２は、位置決めの際に把持されると共に第１の保持部材１１と接着される部分である突状把持部１７を一対有している。突状把持部１７は、測光センサ１０の光軸Ｃ２を中心とした対称形状をしている。

図２に示すように、光軸Ｃ１、Ｃ２に沿う方向の軸をｚ軸とする。ｚ軸に垂直で且つ、光軸Ｃ２を挟んで第２の保持部材１２の２つの突状把持部１７を結ぶ方向の軸をｘ軸とする。ｚ軸に垂直で且つｘ軸に垂直な方向の軸をｙ軸とする。ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸それぞれの周りの回転方向をそれぞれθｘ、θｙ、θｚとする。

図２、図３に示すように、ｚ軸に沿って第１の保持部材１１に第２の保持部材１２が積層載置され、両者が接着剤１３で充填接着固定される。接着固定された状態では、光軸Ｃ１、Ｃ２はｚ軸に平行で互いに一致する。充填接着固定の前段階で第１の保持部材１１と第２の保持部材１２との相対的な仮位置決めと本位置決めとがなされる。

ここで、「本位置決め」は、第２の保持部材１２を第１の保持部材１１に対して充填接着固定のための適切な位置に位置させることをいう。「仮位置決め」は、本位置決めの前段階で、第２の保持部材１２を第１の保持部材１１に対して、把持するのに適した一定の位置に仮保持することをいう。これら位置決めの態様については後に詳述する。

測光レンズ９ａ、９ｂは、第１の保持部材１１に位置決め穴と外径嵌合等で位置決めされ、接着固定される。また、測光レンズ９ａ、９ｂが接着された第１の保持部材１１は、不図示のペンタプリズム保持部材等に固定される。また、第１の保持部材１１には、弧状のリブ１１ｂが、ｚ軸に沿う第２の保持部材１２の側に突設形成されている。第２の保持部材１２の各突状把持部１７における根元付近であって光軸Ｃ２から遠い側の部分が接着部１７ａとなる（図２、図３（ｂ））。２つの突状把持部１７の接着部１７ａが、対応するリブ１１ｂに対して接着される箇所となる。測光センサ１０は第２の保持部材１２に接着固定され、一体のユニットとなっている。

図４（ａ）は、測光センサ１０を保持した第２の保持部材１２の斜視図である。図４（ｂ）は、第２の保持部材１２の仮保持状態における図２のＢ−Ｂ線に沿う測光ユニットの断面図である。

第２の保持部材１２は樹脂等で概ね板状に形成される。第２の保持部材１２の、第１の保持部材１１に対して対向する面を対向面１２ｂとする。一方、第１の保持部材１１の、第２の保持部材１２の対向面１２ｂに対向する面を対向面１１ｃとする。

第１の保持部材１１の対向面１１ｃには、複数（４つ）の突起部（係合部）１１ａが突設形成されている（図２、図３（ｂ）、図４（ｂ））。一方、第２の保持部材１２の対向面１２ｂには、突起部１１ａに対して嵌合的な止まり穴である嵌合穴（被係合部）１２ａが突起部１１ａに対応して形成されている（図３（ｂ）、図４（ａ）、（ｂ））。

次に、図４〜図６を用いて、測光レンズ９ａ、９ｂと測光センサ１０との相対位置を調整する作業及び態様を説明する。

図５は、調整工具で第２の保持部材１２を把持している状態を示す斜視図である。図６（ａ）は、第２の保持部材１２が把持され本位置決めがなされている最中の状態を示す断面図である。測光センサ１０が配設された第２の保持部材１２を測光レンズ９ａ、９ｂが配設された第１の保持部材１１に対して位置決めする際には、第２の保持部材１２が調整工具で把持される。図５に示すように、調整工具は、一対のクランプ部１４を有する。クランプ部１４は、一対の突状把持部１７の互いに対向する側を把持位置とし、内側から図５の矢印方向に両クランプ部１４が互いに遠ざかることで、第２の保持部材１２を把持する。

ところで、測光センサ１０は、測光センサ１０が得た電気信号を不図示の信号処理回路に転送するためのフレキシブルプリント基板に半田付け等で実装されている。第２の保持部材１２を第１の保持部材１１に対して位置調整する前段階で、上記不図示の信号処理回路に接続された状態とされる。

その際、図２に示すように、第２の保持部材１２はフレキシブルプリント基板から矢印の方向に引張力を受けることになる。従って、調整工具で第２の保持部材１２を把持するまでは、上記の引張力によって第２の保持部材１２の位置や姿勢が一意的に定まらない。そのため、調整工具で把持する度に第２の保持部材１２のそのときの位置に合わせて調整工具のクランプ部１４の位置を変えなければならない。また、載置する際の第２の保持部材１２の位置がばらつくことにより、第１の保持部材１１に保持されている測光レンズ９ｂに第２の保持部材１２が当接・干渉し、測光レンズ９ｂに傷を付けるおそれもある。そこで、本実施の形態では、第２の保持部材１２につき、本位置決めの前に仮位置決めを行うようにしている。

仮位置決めにおいては、まず、第２の保持部材１２を第１の保持部材１１に載置し、その際、第１の保持部材１１の突起部１１ａが第２の保持部材１２の対応する嵌合穴１２ａに挿入嵌合されるようにする。突起部１１ａが嵌合穴１２ａに挿入されると、軽圧入の状態で係合する。この４箇所における嵌合関係により、第１の保持部材１１に対して、第２の保持部材１２の位置が６軸において定まる仮保持状態となる。仮保持状態となると、上記したフレキシブルプリント基板からの引張力を受けていても、第２の保持部材１２が動かないこととなる。

第２の保持部材１２が仮保持状態となると、調整工具の一対のクランプ部１４で突状把持部１７を把持する。そして、充填接着固定のための適切な領域まで第２の保持部材１２を移動させ、正確な位置調整（本位置決め）を行う（図６（ａ））。すなわち、測光センサ１０の電気信号を読み取りながら、測光レンズ９ａ、９ｂの光軸Ｃ１と測光センサ１０の光軸Ｃ２との位置を合わせ、ピント、倍率等、光学性能が所定の要求精度に収まるようにする。その際、第２の保持部材１２をｘ軸、ｙ軸、ｚ軸、θｘ、θｙ、θｚの６軸に対して変位させて調整する。

そして、本位置決めにおける位置調整が完了すると、第１の保持部材１１のリブ１１ｂと第２の保持部材１２の突状把持部１７の接着部１７ａとの間に光（紫外線）硬化型等の接着剤１３を充填し、接着固定を行う（図３（ｂ））。位置調整及び接着固定が完了したら、クランプ部１４による把持を解除する。なお、位置調整をする前に接着剤１３の塗布を行い、その後、位置調整して接着剤を硬化させてもよい。接着剤１３の種類は問わない。

ここで、仮保持状態と本位置決め状態との位置関係を説明する。図６（ｂ）は、１組の突起部１１ａ及び嵌合穴１２ａを示す模式的な断面図である。代表して１組を示すが、他の組においても関係は同様である。

図６（ａ）に示す調整範囲ｅは、本位置決めにおいて適切な位置として、光軸Ｃ１（ｚ軸）の方向において第２の保持部材１２がとり得る範囲を示す。図６（ａ）では、嵌合穴１２ａの底面の位置で表現しているが、対向面１２ｂの位置で表現すれば図６（ｂ）に示すようになる。調整範囲ｅは、充填接着固定後の位置として想定される範囲であり、具体的にはメカ部品や光学部品の公差の積み上げによるバラツキ量から計算されるものであり、設計的に必要な範囲である。調整範囲ｅは、θｘ、θｙのバラつきを含んだｚ方向の領域で規定しているが、実際には６軸すべてのバラツキを考慮して設定される。

図６（ｂ）で説明すると、調整範囲ｅのうち、嵌合穴１２ａが最も突起部１１ａに近づいた位置に対して、突起部１１ａの先端位置１１ａ１は、対向面１２ｂから距離Ｄ（Ｄ＞０）だけ間隙が確保されるようになっている。従って、本位置決めされた状態においては、突起部１１ａが嵌合穴１２ａに一部でも挿入されることがない。すなわち、突起部１１ａの先端位置１１ａ１については調整範囲ｅ内に位置することが許されず、調整範囲ｅから少なくとも距離Ｄだけ離れた箇所、つまりは調整範囲ｅの外近傍に位置することになる。また、第２の保持部材１２の周囲には、調整範囲ｅ内に第２の保持部材１２と干渉する他の部材は配置されていないものとする。

これにより、本位置決めされる際には、調整範囲ｅ内であれば、第２の保持部材１２は第１の保持部材１１に対して６軸方向の全てにおいて自由に変位することができる。一方、仮位置決めの状態では、第２の保持部材１２の位置や姿勢が定まっていて常に一定であるので、位置調整開始時の把持が容易である。しかも、仮保持状態における位置が定まっているので、仮保持させる際に、第１の保持部材１１に保持されている測光レンズ９ｂに第２の保持部材１２が不用意に干渉することが防止される。

また、仮保持状態から第２の保持部材１２を把持した後は、第２の保持部材１２を光軸Ｃ１（ｚ軸）に沿って第１の保持部材１１から離れる方向に変位させれば、突起部１１ａと嵌合穴１２ａとの係合が自動的に解除されるので、特別な操作は必要ない。

つまり、嵌合穴１２ａと突起部１１ａとが軽圧入されることにより、本位置決め開始前にフレキシブルプリント基板の引張力を受けていたとしても、第２の保持部材１２の仮保持状態における位置がばらつくことがない。そして、第２の保持部材１２が調整工具で把持された後は、嵌合穴１２ａから突起部１１ａが抜き出され、その後は第２の保持部材１２と突起部１１ａとが干渉することがなく、第２の保持部材１２の位置調整が円滑になされることとなる。

本実施の形態によれば、第２の保持部材１２の嵌合穴１２ａと第１の保持部材１１の突起部１１ａとが係合することで第２の保持部材１２が第１の保持部材１１に対して仮位置決めされる仮保持状態となる。そして、仮保持状態から、第１の保持部材１１に対する第２の保持部材１２の相対的位置が調整される範囲内の位置に第２の保持部材１２が変位すると、嵌合穴１２ａと突起部１１ａとの係合が解除される。これにより、固定のための位置調整に際し、定まった位置での第２の保持部材１２の把持を可能として、位置調整を行いやすくすると共に測光レンズ９ｂの損傷を防止することができる。

本実施の形態では、第２の保持部材１２が第１の保持部材１１に仮保持されるための仮保持機構として、突起部１１ａと嵌合穴１２ａ、すなわち、一方は凸部で他方は凹部という組み合わせを例示した。しかし、これに限るものではなく、また両者の凹凸関係を逆にしてもよい。

また、図６（ｃ）、図７に示すように、係合部と被係合部との組み合わせの変形例を採用してもよい。図６（ｃ）は、仮保持機構の変形例を示すｚ軸方向からみた模式図である。この例では、ｘ軸及びｙ軸に平行な平面内で、第１の保持部材１１に、ｙ軸に沿う両方向に突設した突部１８を設けると共に、第２の保持部材１２に、突部１８に対応する鉤状凹部１９を設ける。突部１８と鉤状凹部１９とが係合すると、第２の保持部材１２は、第１の保持部材１１に対してｘ軸及びｙ軸の方向に拘束され、仮保持状態となる。しかし、ｚ軸方向においては離れる方向に変位できるので、調整範囲ｅ（図６（ｂ））の位置に第２の保持部材１２を変位させれば、突部１８と鉤状凹部１９との係合が解除される。突部１８と鉤状凹部１９との関係を逆にしてもよい。

図７（ａ）は、変形例の仮保持機構を有した第２の保持部材１２の斜視図、図７（ｂ）は、第２の保持部材１２の仮保持状態における図２のＢ−Ｂ線に沿う測光ユニットの断面図である。

この変形例では、第２の保持部材１２にコ字状部材１５を設ける。コ字状部材１５は第２の保持部材１２を挟み込むように取り付け一体化させる。図４に示す例における嵌合穴１２ａを廃止する変わりに、コ字状部材１５の、第１の保持部材１１に対向する側に切欠部１５ａが形成されている。

突部１８に切欠部１５ａが係合すると、第２の保持部材１２は、第１の保持部材１１に対してｘ軸及びｙ軸の方向に拘束され、仮保持状態となる（図７（ｂ））。しかし、ｚ軸方向においては離れる方向に変位できるので、調整範囲ｅ（図６（ｂ））の位置に第２の保持部材１２を変位させれば、突部１８と切欠部１５ａとの係合が解除される。

なお、仮保持状態から、第２の保持部材１２が第１の保持部材１１に対して変位することで仮保持機構の係合か解除されるという観点からは、第２の保持部材１２の変位方向は光軸Ｃ１（ｚ軸）方向に限るものではない。例えば、ｘ軸、ｙ軸方向の成分を含む斜めの方向であってもよく、回転方向θｘ、θｙ、θｚの変位を含んでもよい。

なお、固定のための位置調整に際し、定まった位置での第２の保持部材１２の把持を可能とする観点からは、第２の保持部材１２と第１の保持部材１１との固定は充填接着固定に限定されるものではない。

本発明の部材固定構造が適用される光学機器としては、カメラのほか、ファクシミリ、スキャナ装置等が考えられる。光学素子と受光素子との相対的位置を調整してそれぞれの保持部材を固定する機器に広く適用可能である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

９ａ、９ｂ 測光レンズ
１０ 測光センサ
１０ａ 受光面
１１ 第１の保持部材
１１ａ 突起部
１２ 第２の保持部材
１２ａ 嵌合穴
Ｃ１ 光軸
ｅ 調整範囲

Claims (4)

1. 光学素子を保持する第１の保持部材に対して、前記光学素子からの光を受光する受光素子を保持する第２の保持部材の相対的位置が調整された状態で、前記第２の保持部材が前記第１の保持部材に固定される光学機器の部材固定構造であって、
   前記第１の保持部材に設けられた係合部と、
   前記係合部に対応して前記第２の保持部材に設けられた被係合部とを有し、
   前記係合部と前記被係合部とが係合することで前記第２の保持部材が前記第１の保持部材に対して仮位置決めされる仮保持状態となり、
   且つ、前記第２の保持部材が前記第１の保持部材に固定されるために、前記仮保持状態から、前記第１の保持部材に対する前記第２の保持部材の相対的位置が調整される範囲内の位置に前記第２の保持部材が変位すると、前記係合部と前記被係合部との係合が解除されるように構成されたことを特徴とする光学機器の部材固定構造。
2. 前記第１の保持部材に対する前記第２の保持部材の相対的位置が調整される際には、前記第２の保持部材が、前記仮保持状態から、前記光学素子の光軸の方向に沿って前記第１の保持部材から離れる方向に変位することで、前記係合部と前記被係合部との係合が解除されることを特徴とする請求項１記載の光学機器の部材固定構造。
3. 前記係合部及び前記被係合部の一方は凸部で他方は凹部であることを特徴とする請求項２記載の光学機器の部材固定構造。
4. 前記第１の保持部材と前記第２の保持部材との固定は充填接着固定であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学機器の部材固定構造。

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