JP2020042145A - 光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】僅かな位置補正を行うことに適した光学装置を提供する。【解決手段】光学装置は、撮影光学系の光軸Ｌを回転軸として、レンズＬ４，Ｌ５のレンズ枠１４が、回転させられる。その回転に連動して、レンズ枠１４の周方向に形成されるネジ溝１４６と、ネジ溝１４６とカバー２４のネジ山２４２とが、ネジ摺動する。すると、レンズＬ４，Ｌ５が光軸Ｌ方向に沿って方向Ｎに移動する。この移動は、収差の補正のために必要な移動である。そして、その移動距離が、全てのレンズ枠の数をｎ個としたとき、ｎ／２番目以下に短いレンズ枠を補正対象とする。【選択図】図２

Description

本発明は、光学装置に関する。

従来から、カメラのレンズ鏡筒は、その設計工程、製造工程等において、レンズ及びレンズ保持部材等の加工誤差等を調整するために、たとえば単焦点レンズにおいては、結像面にピント位置を合わせるための調整を行なっていた。

その一例として、特許文献１には、撮影光学系を形成する第１および第２のレンズ群と、前記第１のレンズ群を保持し、光軸を中心として回転することにより、前記第１のレンズ群を、前記光軸に沿った方向に移動させる調整部を有する第１のレンズ枠と、前記第２のレンズ群を保持し、前記光軸を中心として回転することにより、前記第２のレンズ群を、前記光軸に沿った方向に移動させる調整部を有する第２のレンズ枠と、前記第１のレンズ枠と前記第２のレンズ枠とを、前記光軸を中心として一体で回転できるように連結する連結部とを備え、前記第１のレンズ枠を調整操作に基づいて回転させることにより、前記第１のレンズ群と前記第２のレンズ群が、前記第１のレンズ群と前記第２のレンズ群との間隔を維持した状態で、前記光軸に沿った方向に移動する。

このような構成のレンズ鏡筒は、移動レンズ群の移動量を制約しないため、組込み時におけるレンズ群の調整作業の効率が良いレンズ鏡筒を提供することができる。

特開２００６−２１５０８９号公報

しかしながら、製造工程等において、移動レンズ群の移動量の制約を無くさなければならないようなレンズ鏡筒もあれば、製造工程等において、殆どの構成部材を位置精度高く組み立てて、残りの僅かな位置補正を行うレンズ鏡筒もある。

そこで本発明の目的は、僅かな位置補正を行うことに適した光学装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の光学装置は、撮影光学系を形成する複数のレンズと、複数のレンズを保持するレンズ枠と、レンズ枠よりも外周側にあるカバーと、撮影光学系の光軸を回転軸として、レンズ枠が回転させられることで、ネジ摺動するレンズ枠のネジ溝およびカバーのネジ山と、複数のレンズの中の一部のレンズを光軸方向に沿って移動させるレンズ移動機構と、を有し、レンズ枠が回転させられる機構は、レンズ枠の外周面に形成された第１ギアと噛み合う第２ギアを有する第２ギア部材を、第１ギアを回転させるように回転することによって実現され、レンズ移動機構は、ネジ摺動されることで、レンズ枠と、カバーとの位置が、光軸方向に沿って変更されるものであり、レンズ移動機構は、複数のレンズの収差の補正のために用いられ、一部のレンズを保持するレンズ枠は、補正のために必要な移動距離が、全てのレンズ枠の数をｎ個としたとき、ｎ／２番目以下に短いものである。

ここで、ネジ摺動が行われるネジ摺動部の隙間によるガタツキを抑制するための、波ワッシャが、レンズ枠と、カバーとの間に配置されることとしても良い。

また、レンズ枠が回転させられる機構は、レンズ枠の周面に形成された第１ギアと噛み合う第２ギアを有する第２ギア部材によって実現され、第２ギア部材は、止めネジによって固定されることとしても良い。

本発明では、僅かな位置補正を行うことに適した光学装置を提供することができる。

本実施形態に係る光学装置の光軸に沿った断面図である。 図１のＡ部の拡大図である。 図１のＡ部の分解斜視図である。 図１のＡ部の斜視図である。

以下、本実施形態に係る光学装置について、図面を参照しながら説明する。

（本実施形態に係る光学装置の構成および動作）
図１は、本実施形態に係る光学装置の光軸に沿った断面図である。図１は、光学装置の全ての構成要素を示してはおらず、発明の説明に必要な部材を示している。このことは、図２、図３および図４も同様である。図２は、図１のＡ部の拡大図である。図３は、図１のＡ部の分解斜視図である。図４は、図１のＡ部の斜視図である。図４は、後述するカバーの描写を省略している。

本実施形態に係る光学装置１は、撮影光学系を形成する複数のレンズを有している。複数のレンズは、合計９枚のレンズ（Ｌ１〜Ｌ９）である。レンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ５，Ｌ７，Ｌ８は凹レンズであり、レンズＬ４，Ｌ６，Ｌ９は凸レンズである。レンズ（Ｌ１〜Ｌ９）には、それらを保持するレンズ枠が備えられている。具体的には、光学装置１は、レンズＬ１を保持するレンズ枠１１と、レンズＬ２を保持するレンズ枠１２と、レンズＬ３を保持するレンズ枠１３と、レンズＬ４，Ｌ５の２つのレンズを保持するレンズ枠１４と、レンズＬ６を保持するレンズ枠１５と、レンズＬ７を保持するレンズ枠１６と、レンズＬ８を保持するレンズ枠１７と、レンズＬ９を保持するレンズ枠１８とを有している。

レンズ枠（１１〜１７）には、それよりも外周側にあるカバーが備えられている。具体的に説明すると、光学装置１は、レンズ枠１１にはそれよりも外周側にあるカバー２１と、レンズ枠１２にはそれよりも外周側にあるカバー２２と、レンズ枠１３にはそれよりも外周側にあるカバー２３と、レンズ枠１４およびレンズ枠１５の２つのレンズ枠よりも外周側にあるカバー２４と、レンズ枠１６にはそれよりも外周側にあるカバー２５と、レンズ枠１７にはそれよりも外周側にあるカバー２６とを有している。また、レンズ枠１８にはカバーを有していない。

図１のＡ部の拡大図を図２に示す。扁平な円筒状のレンズ枠１４は、爪１４１と爪１４２でレンズＬ４を挟み持ち、レンズＬ４を保持している。また、レンズ枠１４は、爪１４３と爪１４４でレンズＬ５を挟み持ち、レンズＬ５を保持している。ここで、爪１４１は、レンズ枠１４のうちの爪部１４７の一部であり、爪１４４は、レンズ枠１４のうちの爪部１４８の一部である。爪部１４７と爪部１４８は、レンズ枠１４の本体とは取り付けおよび取り外し可能な部位である。爪部１４７と爪部１４８は、レンズ枠１４がレンズＬ４，Ｌ５を保持する際に、たとえば爪１４１と爪１４２の距離が、レンズＬ４，Ｌ５よりも幅狭で保持できない部分があるときに、レンズ枠１４の本体から一旦取り外し、レンズＬ４，Ｌ５を保持した後にレンズ枠１４の本体に取り付ける。また、光学装置１は、レンズ枠１４のみを、球面収差の補正のために光軸Ｌに沿って移動させる構成となっている。

なお、図３からわかるように、光学装置１は、円筒部材５１の第１貫通孔５０を貫通し、カバー２４の貫通孔２４１を貫通する第２ギア部材３１を有している。

図２に示す光学装置１は、撮影光学系の光軸Ｌを回転軸として、レンズＬ４，Ｌ５のレンズ枠１４が、回転させられる。この回転は、レンズ枠１４の周面に形成された第１ギア１４５と噛み合う、円柱状かつ長い棒状の第２ギア部材３１の周面の第２ギア３２によって実現される。第２ギア３２は、歯が第２ギア部材３１の長さ方向に切られている。レンズ枠１４とカバー２４との隙間に配置された、第２ギア部材３１は、その細い円柱状の先端部３３が、カバー２４に形成された円形の貫通孔２４１に方向Ｍへ回転可能に挿入されている。

その貫通孔２４１の内周面に摺接しながらの先端部３３が、回転軸となり、第２ギア部材３１全体が回転する。第２ギア部材３１全体の回転は、第２ギア部材３１の後端部３４の凹部３５にドライバーの先端を係合させ、回転力を付与する。第２ギア部材３１が方向Ｍに回転することで、その周面の第２ギア３２と第１ギア１４５が噛み合い、レンズ枠１４が光軸Ｌを回転軸として回転する。

その回転に連動して、レンズ枠１４の周方向に形成されるネジ溝１４６と、カバー２４のネジ山２４２とが、ネジ摺動する。すると、レンズＬ４，Ｌ５が光軸Ｌ方向に沿って方向Ｎに移動することになる。この機構をレンズ移動機構という。レンズ移動機構は、前述のネジ摺動がされることで、レンズ枠１４と、カバー２４との位置が、光軸Ｌ方向に沿って変更されるものである。なお、レンズ枠１４の周方向に形成されるネジ溝１４６と、カバー２４のネジ山２４２は、図２に示すように、断面が三角形の形状をしている。

レンズ移動機構は、複数のレンズ（Ｌ１〜Ｌ９）の球面収差の補正のために用いられる。そして、レンズＬ４，Ｌ５、すなわち、レンズ枠１４は、球面収差の補正のために必要な移動距離が、全てのレンズ枠（１１〜１８）の数を本実施形態のように８個としたとき、１番目に短い、つまり最も移動距離の短いものである。

レンズ枠１４が回転させられる機構は、レンズ枠１４の周面に形成された第１ギア１４５と噛み合う第２ギア３２を有する第２ギア部材３１によって実現され、第２ギア部材３１は、円柱状かつ棒状のイモビス４１等の止めネジによって固定されている。このイモビス４１は、円筒部５１の鍔部５２の外周面５３の第２貫通孔５４から、第２ギア部材３１の後端部３４の外周面３６を押圧する。イモビス４１の外周面４２には、ネジ溝４３がイモビス４１の周面の周方向に沿って形成されている。

また、円筒部５１の第２貫通孔５４の内周面５５には、ネジ溝４３とネジ結合が可能なネジ山５５が形成されている。これらネジ溝４３とネジ山５６をネジ結合させ、イモビス４１の先端４４を第２ギア部材３１の後端部３４外周面の３６を押圧し、第２ギア部材３１を固定する。この固定は、イモビス４１のネジ溝４３と円筒部５１のネジ山５６の隙間および／または、イモビス４１の後端面４５と円筒部５１の第２貫通孔５４の内周面５５に、接着剤を供給することで、より確実にする。

また、ネジ摺動が行われるネジ摺動部の隙間、つまりレンズ枠１４の周方向に形成されるネジ溝１４６と、カバー２４のネジ山２４２の隙間によるガタツキを抑制するため、波ワッシャ６１が用いられる。ここで、摺動部とは、ネジ溝１４６と、ネジ山２４２が摺動またはネジ結合する箇所をいう。波ワッシャ６１は、スプリングワッシャとも言われるもので、レンズ枠１４と、カバー２４との間であって、カバー２４の略最外周の位置に配置される、光軸Ｌ方向に凹凸に折れ曲がった環状部材である。図４の破線で示した波ワッシャ６１は、カバー２４で光軸Ｌに沿う方向へ押圧してない状態の波ワッシャ６１である。図４の実線で示した波ワッシャ６１は、カバー２４で光軸Ｌに沿う方向へ押圧した状態の波ワッシャ６１である。このように、波ワッシャ６１は、光軸Ｌに沿う方向へ押圧することで、その押圧に抗した付勢力を発生することができる。そのため、波ワッシャ６１を、カバー２４で光軸Ｌに沿う方向へ押圧することにより、ネジ溝１４６と、ネジ山２４２の間に隙間があっても、その隙間を押圧して小さくしたり無くしたりすることができる。

（本実施の形態によって得られる主な効果）
光学装置１は、たとえば各部材の位置精度の高さが要求される光学装置である。そのような光学装置１は、各レンズ（Ｌ１〜Ｌ９）および各レンズ枠（１１〜１８）の配置位置の精度が高い。そのため、８つのレンズ枠のうち、球面収差の補正のため、レンズ枠１４のみを光軸Ｌに沿って僅かに移動させる。この移動は、ネジ摺動が行われるネジ摺動部によって、移動させる程度の小さな距離の移動を高精度に行うものである。このように、光学装置１は、収差の補正等の僅かな位置補正を行うことに適した光学装置である。また、その補正のために光学装置１の各構成要素をバラバラにする手間をかけることもない。

しかも、レンズ枠１４は球面収差の補正のために必要な移動距離が、最も短いものである。このようにしたのは、球面収差の補正のために必要な移動距離が長くなると、色収差、コマ収差、非点収差、像面湾曲、歪曲収差等の他の収差の影響を受けてしまう場合があるためである。このように、光学装置１は、収差の補正等の僅かな位置補正を行うことに、より適した光学装置である。

また、ネジ摺動が行われるネジ摺動部の隙間、つまりレンズ枠１４の周方向に形成されるネジ溝１４６と、カバー２４のネジ山２４２の隙間によるガタツキを抑制するため、波ワッシャ６１が用いられている。波ワッシャ６１を、カバー２４で押圧することにより、ネジ溝１４６と、ネジ山２４２の間に隙間があっても、その隙間を押圧して小さくしたり無くしたりすることができる。

また、第２ギア部材３１は、イモビス４１等の止めネジによって固定されている。そのため、第２ギア部材３１の固定を確実なものとすることができる。さらに、イモビス４１で第２ギア部材３１の固定を一旦行った後、再度第２ギア部材３１の調整を行うことが容易である。

また、光学装置１の完成品、たとえばカメラ等になったときには、第２ギア部材３１とイモビス４１は、そのカメラ等の外装に隠れて見えなくなっている。そのため、第２ギア部材３１とイモビス４１は、光学装置１の完成品のデザインの邪魔にはならない。

（他の形態）
上述した実施の形態に係る光学装置１は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々の変形実施が可能である。

たとえば、球面収差の補正対象であるレンズ枠１４は、レンズＬ４，Ｌ５の２つのレンズを保持するものであるが、１つまたは３つ以上のレンズを保持するものであっても良い。また、レンズの総数は９つとしているが、それ以外の数でも良い。

また、ネジ摺動が行われるネジ摺動部の隙間、つまりレンズ枠１４の周方向に形成されるネジ溝１４６と、カバー２４のネジ山２４２の隙間によるガタツキを抑制するため、波ワッシャ６１が用いられている。しかし、波ワッシャ６１は、光学装置１の必須の構成要素ではないため、省略することができる。

また、第２ギア部材３１は、イモビス４１等の止めネジによって固定されている。しかし、このイモビス４１も、必須の構成要素ではないため、省略することができる。また、イモビス４１を構成要素に含めるにしても、接着剤は使わないこととしても良い。

また、レンズ枠１４は球面収差の補正のため、光軸Ｌ方向に移動する。しかし、レンズ枠１４は他の収差の補正のため、光軸Ｌ方向に移動することとしても良い。他の収差とは、たとえば色収差、コマ収差、非点収差、像面湾曲、歪曲収差等である。

また、レンズ枠１４は、球面収差の補正のために必要な移動距離が、全てのレンズ枠（１１〜１８）の数を本実施形態のように８個としたとき、１番目に短い、つまり最も移動距離の短いものである。しかし、必ずしも最も移動距離の短いレンズ枠を球面収差の補正対象としなくても良い。ただし、移動距離が短ければ短いほど、他の収差の影響を受けにくいことから、好ましいことは言うまでもない。たとえば、補正のために必要な移動距離が、全てのレンズ枠の数をｎ個としたとき、ｎ／２番目以下に短いレンズ枠を補正対象とすることができる。たとえば本実施の形態では、ｎ＝８であるから、ｎ／２番目＝４番目以下に短いレンズ枠を補正対象とすることが好ましい。仮にｎ＝９の場合はｎ／２番目＝４．５番目となり、四捨五入して５番目までのレンズ枠を補正対象とできる。このように、ｎ／２番目を計算する際に、小数点以下の数字は四捨五入することができる。特定のレンズ枠が、必要な補正のための移動距離が何番目に短いかは、実際に光学装置を作って、レンズ枠を動かしてみればわかるし、シミュレーションでわかる場合がある。さらに、収差の補正のために必要な移動距離が短いレンズ枠は、シミュレーションまたは経験則等でわかるため、本実施形態のようにそのレンズ枠のレンズに対してレンズ移動機構を備えるようにすることができる。

また、光学装置１は、レンズ枠１４のみを、球面収差の補正のために光軸Ｌに沿って移動させる構成となっている。しかし、２つ以上のレンズ枠を収差の補正のために光軸Ｌに沿って移動させる構成としても良い。さらには、レンズ枠ではなくてレンズを単位として、１つまたは２つ以上のレンズを収差の補正のために光軸Ｌに沿って移動させる構成としても良い。

また、第２ギア部材３１の回転は、第２ギア部材３１の後端部３４の凹部３５にドライバーの先端を係合させ、回転力を付与することで実現している。しかし、第２ギア部材３１を回転する方法は、これに限定されず、たとえば手回し等で行っても良い。

また、レンズ枠１４の周方向に形成されるネジ溝１４６と、カバー２４のネジ山２４２は、図２に示すように、断面が三角形の形状をしている。しかし、これらは、いわゆるヘリコイドネジまたは台形ネジであっても良い。また、「ネジ山」と「ネジ溝」の用語は、ネジ結合をする一組のネジ部材を表現するために、便宜的に使い分けをするために使用している。そのため、ネジ溝１４６を「ネジ山」と表現し、ネジ山２４２を「ネジ溝」と表現しても、全く意味は変わらない。

１ 光学装置
Ｌ１〜Ｌ９ レンズ
１１〜１８ レンズ枠
２１〜２６ カバー
３１ 第２ギア部材
３２ 第２ギア
４１ イモビス（止めネジ）
６１ 波ワッシャ
１４５ 第１ギア
１４６ ネジ溝
２４２ ネジ山
Ｌ 光軸

Claims (3)

1. 撮影光学系を形成する複数のレンズと、
   前記複数のレンズを保持するレンズ枠と、
   前記レンズ枠よりも外周側にあるカバーと、
   前記撮影光学系の光軸を回転軸として、前記レンズ枠が回転させられることで、ネジ摺動する前記レンズ枠のネジ溝および前記カバーのネジ山と、
   前記複数のレンズの中の一部のレンズを前記光軸方向に沿って移動させるレンズ移動機構と、を有し、
   前記レンズ枠が回転させられる機構は、前記レンズ枠の外周面に形成された第１ギアと噛み合う第２ギアを有する第２ギア部材を、前記第１ギアを回転させるように回転することによって実現され、
   前記レンズ移動機構は、前記ネジ摺動されることで、前記レンズ枠と、前記カバーとの位置が、前記光軸方向に沿って変更されるものであり、
   前記レンズ移動機構は、前記複数のレンズの収差の補正のために用いられ、
   前記一部のレンズを保持するレンズ枠は、前記補正のために必要な移動距離が、全ての前記レンズ枠の数をｎ個としたとき、ｎ／２番目以下に短い、光学装置。
2. 前記ネジ摺動が行われるネジ摺動部の隙間によるガタツキを抑制するための、波ワッシャが、前記レンズ枠と、前記カバーとの間に配置される、請求項１に記載の光学装置。
3. 前記第２ギア部材は、止めネジによって固定される、請求項１または２に記載の光学装置。