JP2020194074A - 光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】一対のレンズの移動を安定してガイド可能な小型の光学機器を提供する。【解決手段】光学機器は、第１の方向に互いに離れて配置され、第２の方向に移動可能な一対のレンズＬ２Ｌ，Ｌ２Ｒと、第２の方向における定位置において回転可能な雄ねじ部材１４と、ユーザにより回転操作されて雄ねじ部材を回転させる回転操作部材１３と、雄ねじ部材と螺合し、該雄ねじ部材の回転によりベース部材１２に対して第２の方向に移動する雌ねじ部材１６と、一対のレンズを保持して雌ねじ部材とともに第２の方向に移動する移動部材３，１７とを有する。雄ねじ部材と雌ねじ部材は、それらの螺合によって移動部材の第２の方向への移動をガイドする。一対のレンズのそれぞれの光軸を含む第１の平面に直交して雄ねじ部材の中心軸を含む第２の平面が通る位置または該第２の平面に沿った位置に、移動部材の第２の方向への移動をガイドするガイド部を有する。【選択図】図５

Description

本発明は、一対のレンズを有する双眼鏡等の光学機器に関する。

上記のような光学機器では、フォーカシング等において左右一対のレンズを光軸方向に移動させる際にそれらの移動量に差が生じないように、該一対のレンズを移動部材により一体に保持し、該移動部材をねじ部材の回転操作によって移動させる機構が設けられている。この機構では、特許文献１にも開示されているように、上記ねじ部材よりも前方（物体側）に、移動部材を左右にガタなく光軸方向にガイドするための直進ガイド部が、光軸方向における互いに離れた複数箇所に設けられる。

特許第４０５４４０５号公報

しかしながら、複数箇所の直進ガイド部を光軸方向に互いに離して配置すると、光学機器の光軸方向での小型化が困難である。

本発明は、一対のレンズを保持する移動部材を安定して光軸方向にガイドしつつ、小型化がなされた光学機器を提供する。

本発明の一側面としての光学機器は、第１の方向に互いに離れて配置され、第１の方向に直交する第２の方向に移動可能な一対のレンズを有する光学機器であって、ベース部材と、第２の方向における定位置において回転可能な雄ねじ部材と、ユーザにより回転操作されて雄ねじ部材を回転させる回転操作部材と、雄ねじ部材と螺合し、該雄ねじ部材の回転によりベース部材に対して第２の方向に移動する雌ねじ部材と、上記一対のレンズを保持し、雌ねじ部材と第２の方向に一体に移動する移動部材とを有する。雄ねじ部材と雌ねじ部材は、それらの螺合によって移動部材の第２の方向への移動をガイドし、一対のレンズのそれぞれの光軸を含む第１の平面に直交して雄ねじ部材の中心軸を含む第２の平面が通る位置または該第２の平面に沿った位置に、ベース部材に対する移動部材の第２の方向への移動をガイドするガイド部が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、一対のレンズを保持する移動部材が安定して光軸方向にガイドされる小型化の光学機器を実現することができる。

本発明の実施例である双眼鏡（光学機器）の外観を示す斜視図。 上記双眼鏡の断面図。 図２の双眼鏡の断面図。 上記双眼鏡におけるフォーカス機構の断面図。 上記フォーカス機構の斜視図。 上記フォーカス機構の分解斜視図。 上記フォーカス機構の上面図。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施例である光学機器としての双眼鏡の外観を示している。双眼鏡は、左右一対の対物光学系、左右一対の正立光学系および左右一対の接眼光学系を有する。本実施例にいう左と右はそれぞれ、双眼鏡を観察する左眼と右眼に対応している。また本実施例において、双眼鏡によって観察する物体側を前側ともいい、観察者（ユーザ）側を後側ともいう。

図１において、左の対物光学系の光軸ＯＬと右の対物光学系の光軸ＯＲは互いに平行である。図１は、光軸ＯＬと光軸ＯＲとの間の間隔が、左の接眼光学系の光軸ＥＬと右の接眼光学系の光軸ＥＲとの間の間隔と同じ状態を示している。以下の説明において、対物光学系の光軸ＯＬ，ＯＲを対物光軸といい、接眼光学系の光軸ＥＬ，ＥＲを接眼光軸という。また、光軸ＯＬ，ＯＲ（ＥＬ，ＥＲ）が離間している方向を左右方向（第１の方向）といい、各光軸が延びる方向を光軸方向（第２の方向）という。光軸方向および左右方向に直交する方向のうち図１に示すように正姿勢にある双眼鏡の上面側を上側といい、下面側を下側という。

前カバー３１は、左右の対物光学系を収容し、その前側の端部にて左右の保護ガラスＬ１Ｌ，Ｌ１Ｒを保持している。本体１０は、前カバー３１とビス（図示せず）により一体化され、後述するフォーカス機構や眼幅調整機構を収容したり、それぞれ正立光学系と接眼光学系を含む左右の接眼ユニット９Ｌ，９Ｒを支持したりしている。

図２は、図１に示した状態の双眼鏡を対物光軸ＯＬおよび接眼光軸ＥＬを含む平面で切断したときの左側の光学構成および機械構成を示している。ここでは左側の光学および機械構成について説明するが、右側の光学および機械構成も同じであり、末尾がＬである符号が付された左側の構成要素の一部には、括弧書きで右側の構成要素であることを示す末尾がＲである符号を付している。

対物光学系は、保護ガラスＬ１Ｌと対物レンズＬ２Ｌにより構成されている。正立光学系は、ポロＩＩ型プリズムＬ３Ｌにより構成されている。接眼光学系は、接眼レンズＬ４Ｌにより構成されている。

前玉鏡筒１Ｌは、対物レンズＬ２Ｌを保持し、固定筒２Ｌにより偏芯コロ（図示せず）を介して保持されている。固定筒２Ｌは、対物台３に対物光軸ＯＬに直交するように形成された対物取付け部３ａにビス４により固定されている。前玉鏡筒１Ｌは、偏芯コロの回転によって、対物光軸ＯＬが接眼光軸ＥＬに対してポロＩＩ型プリズムＬ３Ｌを介して一致するように固定筒２Ｌに対する平行偏芯と倒れが調整されている。

接眼ユニット９Ｌにおいて、接眼鏡筒５Ｌは、接眼レンズＬ４Ｌを保持している。プリズムホルダ６Ｌは、ポロＩＩ型プリズムＬ３Ｌを保持している。接眼ホルダ７Ｌは、接眼鏡筒５Ｌを保持している。プリズムホルダ６Ｌと接眼ホルダ７Ｌは、ポロＩＩ型プリズムＬ３Ｌと接眼レンズＬ４Ｌが所定の位置関係に配置されるようにビスにより一体化されている。ポロＩＩ型プリズムＬ３Ｌの保持機構と調整機構については後述する。

目当てゴム８Ｌは、接眼鏡筒５Ｌに被せられている。観察者は目当てゴム８Ｌに顔を当てて物体を観察する。接眼鏡筒５Ｌと接眼ホルダ７Ｌとを結合するために、接眼鏡筒５Ｌの外周壁部にはオスヘリコイドねじが形成され、接眼ホルダ７Ｌの内周壁部にはメスヘリコイドねじが形成されている。左の接眼鏡筒５Ｌと右の接眼鏡筒（図示せず）のいずれかを接眼光軸回りで回転させて光軸方向に移動させることで視度調節が可能である。

本体１０は、左右の接眼ユニット９Ｌ，９Ｒをそれぞれ対物光軸ＯＬ，ＯＲ回りで回転可能に支持するとともに、左右の対物レンズＬ２Ｌ，Ｌ２Ｒを光軸方向に移動させて観察距離に応じたフォーカシングを行うフォーカス機構を支持している。本体１０は、高い剛性と精度が必要であるため、金属により形成されている。本体１０には、左の対物光軸ＯＬと同軸の開口部１０Ｌと、右の対物光軸ＯＲと同軸の開口部（図示せず）とが形成されている。左の開口部１０Ｌには左のプリズムホルダ６Ｌに設けられた円筒部６Ｌａが回転可能に嵌め込まれており、右の開口部にも同様に左のプリズムホルダの円筒部が回転可能に嵌め込まれている。

図３は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した双眼鏡の断面を示し、眼幅調整機構を示している。左右の連動板１１Ｌ，１１Ｒはそれぞれ、プリズムホルダ６Ｌ，６Ｒのうち円筒部６Ｌａ，６Ｒａの周囲部分にビスで結合されてプリズムホルダ６Ｌ，６Ｒと一体回転が可能であり、プリズムホルダ６Ｌ，６Ｒの回転を互いに連動させるためのギア部１１Ｌａ，１１Ｒａを有する。また連動板１１Ｌ，１１Ｒはそれぞれ、光軸方向における付勢力を発生させる複数の腕部１１Ｌｂ，１１Ｒｂを有する。腕部１１Ｌｂ，１１Ｒｂは、本体１０を挟み込んで付勢力を発生してプリズムホルダ６Ｌ，６Ｒを本体１０に押圧する。

ギア部１１Ｌａ，１１Ｒａが噛み合うことで、左右の接眼ユニット９Ｌ（６Ｌ，７Ｌ），９Ｒ（６Ｒ，７Ｒ）の回転を互いに連動させることができる。接眼光軸ＥＬ，ＥＲはそれぞれ、左右のポロＩＩ型プリズムＬ３Ｌ，Ｌ３Ｒにより対物光軸ＯＬ，ＯＲに対して所定量だけ偏芯しているため、接眼ユニット９Ｌ，９Ｒが回転することで接眼光軸ＥＬ，ＥＲ間の間隔が変化する。これにより、接眼光軸ＥＬ，ＥＲ間の間隔を観察者の左右の眼間の間隔に合わせるための眼幅調整を行うことが可能となる。

図４は、図３中のＩＶ−ＩＶ線で切断したフォーカス機構の断面を示し、図５はフォーカス機構の全体を示す。さらに図６は、フォーカス機構を分解して示している。対物ベース部材１２は、不図示のビスにより本体１０に固定されている。フォーカス板１７は、前述したように固定筒２Ｌ，２Ｒを介して対物レンズＬ２Ｌ，Ｌ２Ｒを保持する対物台３と連結されている。フォーカス板１７と対物台３は、移動部材として、対物ベース部材１２に対して後述するガイド機構によって光軸方向に移動可能に支持およびガイドされている。

フォーカス板１７のうち上方に立ち曲げられた後端壁部１７ｃに形成された開口部には、雄ねじ部材としての送りねじ１４が光軸方向に延びるように挿入されている。送りねじ１４の後端部には、回転操作部材としてのフォーカス操作ダイアル１３がビス１５によって送りねじ１４と一体回転可能に結合されている。フォーカス操作ダイアル１３と送りねじ１４の前端付近に取り付けられたストッパ板２５とが本体１０を挟み込むことで、フォーカス操作ダイアル１３と送りねじ１４の光軸方向への動きが阻止されている。これにより、フォーカス操作ダイアル１３と送りねじ１４は、光軸方向における定位置にて回転が可能である。

送りねじ１４の外周に配置され、該送りねじ１４の雄ねじ部と螺合する雌ねじ部を有する雌ねじ部材としての駆動ナット１６は、フォーカス板１７にビス１８によって固定されている。観察者がフォーカス操作ダイアル１３を回転操作して送りねじ１４が回転すると、駆動ナット１６が送りねじ１４との螺合作用によって光軸方向に駆動され、これによりフォーカス板１７と対物台３が光軸方向に移動する。この結果、左右の対物レンズＬ２Ｌ，Ｌ２Ｒが光軸方向に移動して、観察距離に応じたフォーカシングが行われる。

対物台３は、前述したように対物光軸ＯＬ，ＯＲに直交するように形成された対物取り付け面３ａを有し、さらに対物取り付け面３ａの上部において対物光軸ＯＬ，ＯＲと平行なフォーカス取付け面３ｂを有する。フォーカス取付け面３ｂの左右両側には、上方に突出するフォーカス連結部３ｃが設けられている。フォーカス連結部３ｃは、対物ベース部材１２の左右両側に光軸方向に延びるように形成された長孔部１２ａに挿入され、フォーカス板１７とビス１９により連結されている。対物ベース部材１２には、対物光軸ＯＬ，ＯＲを含む第１の平面としてのＯ面に平行な摺動面１２ｂが設けられている。

フォーカス板１７のうち送りねじ１４よりも前側の部分であって光軸方向における１箇所、すなわちＯ面に直交し、かつ送りねじ１４の中心軸を含む第２の面としてのＦ面が通る位置（またはＦ面に沿った位置）には、被ガイド溝部１７ａが形成されている。被ガイド溝部１７ａのうちＦ面を挟む左右両側には、Ｆ面に沿って光軸方向に延びる被ガイド面が形成されている。被ガイド溝部１７ａには、ガイド部材２０のガイド軸部が嵌め込まれる。ガイド軸部の左右には、被ガイド溝部１７ａの左右の被ガイド面と線接触または面接触するガイド面が形成されている。この際、ガイド軸部は被ガイド溝部１７ａに圧入されてもよい。

ガイド部材２０は、フォーカス板１７との間に矩形枠形状を有する弾性部材としての板ばね２１を挟み込んで、対物ベース部材１２にビス２２により固定される。ガイド部材２０と被ガイド溝部１７ａとにより、ガイド部が構成される。

また、フォーカス板１７のうち被ガイド溝部１７ａから左右方向の両側に離れ、かつ光軸方向において送りねじ１４が設けられた領域と重なる左右後部にはそれぞれ、光軸方向に延びる貫通溝部１７ｂが形成されている。各貫通溝部１７ｂには、保持部材２６の軸部が挿入される。保持部材２６の軸部と貫通溝部１７ｂにおける左右両側の２面との間には、空隙が設けられている。保持部材２６は、フォーカス板１７との間に板ばね２１を挟み込んで、対物ベース部材１２にビス２３により固定される。これにより、対物ベース部材１２と保持部材２６によってフォーカス板１７が光軸方向に移動可能に保持される。保持部材２６と観察溝部１７ｂとにより、保持部が構成される。

各板バネ２１は、フォーカス板１７を対物ベース部材１２の摺動面１２ｂに押圧する付勢力を発生させる。これにより、フォーカシングに際しては常にフォーカス板１７が摺動面１２ｂ上を摺動する。

送りねじ１４の材料は金属であり、駆動ナット１６の材料は樹脂である。そして、送りねじ１４の雄ねじ部のねじピッチ（リード）に対して、駆動ナット１６の雌ねじ部のねじピッチが若干小さく設定されている。これにより、送りねじ１４の雄ねじ部と駆動ナット１６の雌ねじ部とは圧入状態で螺合する。例えば、送りねじ１４のねじピッチ４．６５ｍｍに対して、駆動ナット１６のねじピッチは４．５０ｍｍである。このように送りねじ１４と駆動ナット１６のねじピッチが互いに異なることで、送りねじ１４のねじ山の斜面と駆動ナット１６のねじ山の斜面とが圧接される。この際、金属製の送りねじ１４のねじ山によって、樹脂製の駆動ナット１６のねじ山が若干変形する。これにより、駆動ナット１６は、光軸方向および左右方向のいずれにもほぼガタがない状態で送りねじ１４の回転を光軸方向への移動に変換するだけではなく、送りねじ１４によって光軸方向にガイドされることになる。すなわち、駆動ナット１６と一体のフォーカス板１７、対物台３および左右の対物レンズＬ２Ｌ，Ｌ２Ｒの光軸方向への移動がガイドされる。

仮に、送りねじと駆動ナットのねじピッチが同じであれば、送りねじの回転を光軸方向への移動に変換することは可能であるが、左右方向でのある程度のガタによって駆動ナットを光軸方向にガイドすることはできない。

一方、本実施例では、前述したガイド部（ガイド部材２０と被ガイド溝部１７ａ）での嵌め合いによっても、フォーカス板１７、対物台３および左右の対物レンズＬ２Ｌ，Ｌ２Ｒの光軸方向への移動のガイドが行われる。つまり、フォーカス板１７、対物台３および左右の対物レンズＬ２Ｌ，Ｌ２Ｒは、互いに光軸方向に離れた駆動ナット１６の位置とガイド部の位置の２箇所で光軸方向への移動がガイドされる。これにより、送りねじ１４による駆動ナット１６のガイドのみが行われる場合よりも、フォーカス板１７、対物台３および左右の対物レンズＬ２Ｌ，Ｌ２Ｒの左右方向でのガタを少なくすることができる。

さらに、ガイド溝部１７ａから左右方向両側に離れた位置に板ばね２３が設けられていることにより、双眼鏡の姿勢の変化に伴ってフォーカス板１７、対物台３および左右の対物レンズＬ２Ｌ，Ｌ２Ｒが対物光軸ＯＬ，ＯＲに直交する方向に変位して、対物光軸ＯＬ，ＯＲが変位することを抑制することができる。

図７は、上面から見て示している。この図にハッチングにより示すように、送りねじ１４の前方に配置されたガイド部材２０は、上面視において、その少なくとも一部が対物レンズＬ２Ｌ，Ｌ２Ｒと光軸方向において重なる領域に配置されている。これにより、フォーカス機構の光軸方向の長さが短くなり、かつＯ面に対して上方に突出して配置される送りねじ１４の光軸方向での長さを短くすることができる。

以上の構成により、左右の対物レンズＬ２Ｌ，Ｌ２Ｒを安定して光軸方向に移動させることができる小型の双眼鏡を実現することができる。

なお本実施例では、被ガイド溝部１７ａとガイド部材２０とによりガイド部を構成したが、光軸方向へのガイド機能を有すれば、他の構成のガイド部を用いてもよい。このことは、貫通溝部１７ｂと保持部材２６とにより構成される保持部についても同様である。

また本実施例では、板ばね２１をガイド部（１７ａ，２０）および保持部（１７ｂ，２３）に配置したが、他の位置に配置してもよい。

さらに本実施例では、ガイド部を光軸方向における送りねじ１４より前方の１箇所に１つのみ設けた場合について説明した。しかし、２つ以上のガイド部を上記１箇所に左右方向に並べて配置することも可能である。例えば、光軸方向における同一箇所に２つのガイド部をＦ面に沿う（挟む）ように設けてもよい。

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

Ｌ２Ｌ，Ｌ２Ｒ 一対の対物レンズ
３ 対物台
１０ 本体
１２ 対物ベース部材
１３ フォーカス操作ダイアル
１４ 送りねじ
１６ 駆動ナット
１７ フォーカス板
１７ａ 被ガイド溝部
２０ ガイド部材

Claims (8)

1. 第１の方向に互いに離れて配置され、前記第１の方向に直交する第２の方向に移動可能な一対のレンズを有する光学機器であって、
   ベース部材と、
   前記第２の方向における定位置において回転が可能な雄ねじ部材と、
   ユーザにより回転操作されて前記雄ねじ部材を回転させる回転操作部材と、
   前記雄ねじ部材と螺合し、該雄ねじ部材の回転により前記ベース部材に対して前記第２の方向に移動する雌ねじ部材と、
   前記一対のレンズを保持し、前記雌ねじ部材とともに前記第２の方向に移動する移動部材とを有し、
   前記雄ねじ部材と前記雌ねじ部材は、それらの螺合によって前記移動部材の前記第２の方向への移動をガイドし、
   前記一対のレンズのそれぞれの光軸を含む第１の平面に直交して前記雄ねじ部材の中心軸を含む第２の平面が通る位置または該第２の平面に沿った位置に、前記ベース部材に対する前記移動部材の前記第２の方向への移動をガイドするガイド部が設けられていることを特徴とする光学機器。
2. 前記雄ねじ部材のねじピッチと前記雌ねじ部材のねじピッチとが互いに異なることにより前記移動部材の前記第２の方向への移動をガイドすることを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
3. 前記ガイド部が、前記第２の方向における前記雄ねじ部よりも物体側の１箇所に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の光学機器。
4. 前記第１の平面に直交する方向から見たとき、前記ガイド部の少なくとも一部が前記一対のレンズと前記第２の方向において重なる領域に配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光学機器。
5. 第１の方向に互いに離れて配置され、前記第１の方向に直交する第２の方向に移動可能な一対のレンズを有する光学機器であって、
   ベース部材と、
   前記第２の方向における定位置において回転が可能な雄ねじ部材と、
   ユーザにより回転操作されて前記雄ねじ部材を回転させる回転操作部材と、
   前記雄ねじ部材と螺合し、該雄ねじ部材の回転により前記ベース部材に対して前記第２の方向に移動する雌ねじ部材と、
   前記一対のレンズを保持し、前記雌ねじ部材とともに前記第２の方向に移動する移動部材とを有し、
   前記雄ねじ部材と前記雌ねじ部材は、互いに異なるねじピッチを有し、該雄ねじ部材と該雌ねじ部材の螺合によって前記ベース部材に対する前記移動部材の前記第２の方向への移動をガイドすることを特徴とする光学機器。
6. 前記雄ねじ部材の材料は金属であり、前記雌ねじ部材の材料は樹脂であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の光学機器。
7. 前記ガイド部から前記第１の方向に離れた位置において、前記移動部材を前記第２の方向に移動可能に前記ベース部材に保持させる保持部を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の光学機器。
8. 前記移動部材を前記ベース部材に押圧する付勢力を発生させる弾性部材を有し、
   前記弾性部材は、前記保持部にて保持されていることを特徴とする請求項７に記載の光学機器。