JP2800747B2 - 光学系の焦点調整機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は各種の光学機器にお
いて用いる光学系の焦点調整機構に関し、さらに詳しく
はレンズ系や光学センサのような検出器を光軸方向に進
退するように直動させることにより焦点位置を調整、特
に微調整することが可能な光学系の焦点調整機構に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】光学性能部品としての光学レンズによる
集光部品と、この集光部品で集光した光の結像位置に配
置され像検出を行なう光学センサによる検出器とからな
る光学系において、光学的な焦点位置を微調整するため
に従来一般には、レンズや光学センサを装置筐体に固定
する際に、調整用のシムを適宜挿入することにより固定
部に介在させ、これにより各部品の被調整部分を光軸方
向に対し微小移動することにより行なっていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の焦点調整機構では、焦点位置の微調整のために、光学
性能部品であるレンズ等の集光部品と光学センサによる
検出器のセンサ面との間を測定しながら、厚さの異なる
シムに取り替える必要があった。特に、このようなシム
を用いた調整では、シムを交換する毎に、光学系を分解
する必要があり、焦点位置の調整作業が非常に煩わし
い。

【０００４】さらに、上述した光学系での微妙な焦点位
置の調整を行なうには、厚さの異なる多くのシムを容易
したり、あるいは調整する光学機器毎に挿入するシムを
研削して厚さを調整するという煩雑な作業を行なう必要
があり、調整部品のコスト、さらには光学機器の製造コ
ストが高くなるという欠点があった。

【０００５】ここで、たとえば光学機器の焦点位置の調
整機構としては、レンズ系または光学センサを光軸方向
に直動させる手段として、固定筒、回転筒に直線溝と螺
旋溝とを設け、これらに連結ピンを跨って係合させる構
造による、いわゆるカム筒を利用した調整機構が一般的
である。このようなカム筒による調整機構では、被調整
部品を保持した保持部材の移動量を微小にするには、回
転筒に設ける螺旋溝の溝ピッチを減少させるか、あるい
は回転筒の径を大きくするかのいずれかを採用する必要
がある。

【０００６】しかし、被調整部品の保持部材における光
軸方向の移動ストロークを変えないものとすると、回転
筒への螺旋溝を数周にわたって形成する必要があり、溝
ピッチを極端に小さくすることができない。また、回転
筒の径を大きくすると、機構全体の外径が大きくなると
いう問題がある。

【０００７】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、光学性能部品である光学レンズによる集光部品
と光学センサによる検出器のいずれかを光軸方向に進退
移動するように直動させ、これにより集光部品の検出器
との間での焦点位置を微調整するにあたって、シムを用
いる調整のような面倒な作業を不要とし、部品コスト、
製造コストが高くなるという問題を解決するとともに、
機構全体の外径を必要以上に大きくすることがなく、光
学性能部品の位置合わせ精度を向上させ、焦点位置の微
調整を簡単にしかも容易に行なえる光学系の焦点調整機
構を得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような要請に応える
ために本発明に係る光学系の焦点調整機構は、光学性能
部品を光軸方向に直動させて焦点位置を調整するにあた
って、光軸方向に対し平行な直線溝を筒状部に設けた第
１の固定筒と、この第１の固定筒の外周部に所定の間隙
をおいて嵌装され第１の螺旋溝を筒状部に設けた第２の
固定筒と、これら第１、第２の固定筒間の間隙に臨むよ
うに嵌装されて回転自在に保持されるとともに第１の螺
旋溝に係合する第１の連結ピン体を外周部に有しかつ第
２の螺旋溝を筒状部に設けた回転筒と、前記第２の螺旋
溝と直線溝とに係合する第２の連結ピン体を外周部に有
し第１の固定筒内に光軸方向に直動自在に保持している
光学性能部品の保持筒とを備え、前記第１の螺旋溝と第
２の螺旋溝とを、螺旋方向が同じでかつ両溝のピッチ差
を設けたものである。

【０００９】本発明によれば、回転筒とこれに第２の連
結ピン体を介して相対的に回転可能な第１の固定筒とを
任意の位置で固定する手段を設け、この固定手段を解除
しかつ回転筒を第１および第２の固定筒に対し回転操作
することにより、第１の螺旋溝の溝ピッチと第２の螺旋
溝の溝ピッチの差分だけ光学性能部品の保持筒を光軸方
向に直動させるとともに、前記固定手段で回転筒と第１
の固定筒とを任意の位置で固定することにより、保持筒
に保持したレンズ系、光学センサ等のような光学性能部
品による焦点位置を微調整可能に構成している。

【００１０】光学性能部品とは、光学レンズのような集
光部品、光学センサによる検出器によるが、これに限ら
ず、光学系を構成する各種の部品であればよい。第１、
第２の固定筒は、光学機器の本体部に固定される。第
１、第２の連結ピン体は、回転筒、光学性能部品の保持
筒の外周部にねじ込みにより立設されるが、これに限ら
ない。これらの連結ピン体は、第１、第２の螺旋溝や直
線溝との間に摺動体を介して摺動自在に係合する。回転
筒とこれに相対的に回転可能な第１の固定筒とを任意の
位置で固定する手段とは、第２の連結ピン体のねじ締め
による回転規制機能を含む。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１ないし図４は本発明に係る光
学系の焦点調整機構の一つの実施の形態を示し、これら
の図において、符号１０は光学系を有する光学機器の本
体で、その内部には光学系での光学性能部品として像検
出を行なう検出器となる光学センサ１１が光軸上の一部
に設けられている。また、この機器本体１０には、焦点
調整機構を構成する第１の固定筒１２が一体的に設けら
れている。この第１の固定筒１２は、光軸方向に平行な
直線溝１３を筒状部に有する。この実施の形態では、固
定筒１２の周方向において１２０°間隔で等配して形成
している。

【００１２】１５は光学系を構成する光学性能部品とし
ての集光レンズ１６を保持する保持筒としてのレンズ枠
で、前記第１の固定筒１２の内周部に嵌挿した状態で光
軸方向に直動可能に配置されている。１７は前記第１の
固定筒１２の外周部に嵌装されかつ筒状部の周囲に１２
０°間隔をおいて等配した螺旋溝１８（第２の螺旋溝）
を有する回転筒である。

【００１３】１９は上述した回転筒１７における螺旋溝
１８と第１の固定筒１２における直線溝１３を貫通して
前記レンズ枠１５に三方向から固定される連結ピン体
（第２の連結ピン体）である。なお、この連結ピン体１
９は、後述するように固定ねじ１９ａとねじ頭部に設け
た摺動体１０ｂとねじ部に嵌装した摺動体２０とから構
成されている。

【００１４】２１は前記回転筒１７の外周部に嵌装した
状態で設けられる第２の固定筒で、この第２の固定筒２
１は、前記第１の固定筒１２と所定の環状間隙をおいて
前記機器本体１０に固定されている。また、この第２の
固定筒２１には、筒状部の周囲に螺旋溝２２（第１の螺
旋溝）を有する。

【００１５】２５は取付筒で、前記第２の固定筒２１の
外周部に固定されている。この取付筒２５の外周部に
は、前記第２の固定筒２１における第１の螺旋溝２２と
螺旋方向が同じでかつピッチも同一であって溝幅が狭い
第３の螺旋溝２６が形成されている。そして、この螺旋
溝２６には、外周側の三方向から連結ピン体２８（第１
の連結ピン体）が差し込まれている。これらの第１の連
結ピン体２８は、前記第３の螺旋溝２６、さらには第２
の固定筒２１の第１の螺旋溝２２を貫通し、前記回転筒
１７の外周部で第２の螺旋溝１８を避けた位置に設けた
ねじ穴に固定ねじ２８ａが螺合して固定されている。な
お、図中２９はこの固定ねじ２８ａのねじ部に嵌装した
摺動体である。

【００１６】ここで、第２の連結ピン体１９は、図１や
図３に示すように、固定ねじ１９ａと、その頭部側とね
じ軸側とに嵌装した摺動体１９ｂ，２０とからなり、固
定ねじ１９ａは前記レンズ枠１５の外周面にねじ込み固
定されて放射方向に立設される。また、各摺動体１９
ｂ，２０は、固定筒１２やレンズ枠１５に対しての回転
筒２１の相対的な回動変位に伴い前記螺旋溝１８、直線
溝１３内を溝方向に摺動動作するように係合し、円滑な
摺動動作が得られるように構成している。

【００１７】また、第１の連結ピン体２８は、図１や図
４に示すように、取付枠２５における第３の螺旋溝２６
と第２の固定筒２１での第１の螺旋溝２２とを貫通して
回転筒１７の外周部にねじ込むことにより放射方向に立
設している固定ねじ２８ａと、このねじ部に嵌装した摺
動体２９とによって構成されている。この摺動体２９
は、第２の固定筒２１における第１の螺旋溝２２内に係
合し、その相対的な回転変位により溝方向への動きを円
滑に行なえるように構成している。なお、前述した取付
筒２５は、この摺動体２９の第１の螺旋溝２２内から抜
け出さないように、ねじ頭部によって第２の固定筒２１
の外周部を取り囲んだ状態で保持している。

【００１８】このような第１の連結ピン体２８の固定ね
じ２８ａを緩く締めた状態で第１の螺旋溝２２に沿って
動かすと、回転筒１７は、この第１の螺旋溝２２に沿っ
て回転しながら、図中Ｉで示す光軸の方向に進退動作す
る。この回転筒１７の動きに伴い、レンズ枠１５に固定
した第２の連結ピン体１９は、第２の螺旋溝１８と直線
溝１３とに案内されてレンズ枠１５を光軸Ｉの方向に直
動状態で進退動作する。

【００１９】ここで、第２の螺旋溝１８の溝ピッチをｘ
とし、第１の螺旋溝２２の溝ピッチを（ｘ＋Δｘ）と
し、さらにこれらの螺旋溝１８，２２の螺旋方向を同一
の方向としたとき、第１の連結ピン体２８での固定ねじ
２８ａを螺旋溝２２に沿って一回転すると、回転筒１７
は回転しながら、光軸Ｉの方向に向って機器本体１０に
対しｘ＋Δｘだけ移動する。また、レンズ枠１５は第２
の螺旋溝１８に沿って光軸Ｉの方向に向って回転筒１７
に対し−ｘだけ移動する。したがって、レンズ枠１５は
機器本体１０に対し光軸Ｉの方向に直動し、Δｘだけ移
動することになる。

【００２０】特に、このΔｘを小さく設定することによ
り、この光学系での微小な焦点位置の調整を行なうこと
ができる。そして、任意の位置で第１の連結ピン体２８
での固定ねじ２８ａと締付けることにより、回転筒１７
およびレンズ枠１５は固定され、光学系での焦点調整を
行なうことができる。

【００２１】なお、本発明は上述した実施の形態で説明
した構造には限定されず、各部の形状、構造等を適宜変
形、変更することができる。たとえば本発明に係る光学
系の焦点調整機構を適用する光学機器としては、集光レ
ンズ１６とその結像を検出する光学センサ１１とを用い
ているカメラ等のオートフォーカス機構としての焦点調
整機構を始め、種々の分野に用いる光学機器が考えられ
る。光学性能部品は、その用途に応じて選択されるもの
である。さらに、上述したレンズ枠１５を直動させるた
めの回転筒１７の回転機構については説明を省略した
が、筒体にギア等を形成し、これに噛合するピニオンを
回転させる等、公知の機構を採用するとよい。また、上
述した実施の形態では、光学性能部品であるレンズ１６
を保持するレンズ枠１５を光軸方向に直動させるように
したが、光学センサを保持する保持部材を直動可能に構
成してもよい。

【００２２】

【実施例】光学性能部品とは、集光レンズ１６または光
学センサ１１であり、光学性能部品の保持筒は、レンズ
を保持するレンズ枠である。第１、第２の固定筒１２，
２１は、光学機器の本体部１０に固定される。第１、第
２の連結ピン体２８，１９は、回転筒１７、保持筒１５
の外周部への固定ねじ２８ａ，１９ａのねじ込みにより
立設される。また、これらの連結ピン体２８，１９は、
第１、第２の螺旋溝２２，１８や直線溝１３との間に摺
動体を介して摺動自在に係合している。回転筒１７と第
１の固定筒２１とを任意の位置で固定する手段は、第１
の連結ピン体２８のねじ締めによる回転規制を利用して
構成されている。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る光学系
の焦点調整機構によれば、光学性能部品を光軸方向に直
動させて焦点位置を調整するにあたって、光軸方向に対
し平行な直線溝を筒状部に設けた第１の固定筒と、この
第１の固定筒の外周部に所定の間隙をおいて嵌装され第
１の螺旋溝を筒状部に設けた第２の固定筒と、これら第
１、第２の固定筒間の間隙に臨むように嵌装されて回転
自在に保持されるとともに第１の螺旋溝に係合する第１
の連結ピン体を外周部に有しかつ第２の螺旋溝を筒状部
に設けた回転筒と、前記第２の螺旋溝と直線溝とに係合
する第２の連結ピン体を外周部に有し第１の固定筒内に
光軸方向に直動自在に保持している光学性能部品の保持
筒とを備え、前記第１の螺旋溝と第２の螺旋溝とを、螺
旋方向が同じでかつ両溝にピッチ差を設け、回転筒とこ
れに第２の連結ピン体を介して相対的に回転可能な第１
の固定筒とを任意の位置で固定する前記第２の連結ピン
体を利用するような手段を設けているので、簡単な構成
であるにもかかわらず、以下に述べる効果を奏する。

【００２４】本発明によれば、光学性能部品を保持する
ために、直線溝を有する固定筒、同じ方向への螺旋溝を
有する回転筒および固定筒、さらにこれらを連結する第
１、第２の連結ピン体のような連結部品によって構成
し、任意の位置で回転筒を固定する手段を設け、また二
種類の螺旋溝にピッチ差を設けることにより、回転筒の
回転角に対する光学性能部品の光軸の方向への直動ピッ
チを微小にすることができ、光学的な焦点位置の微調整
を行なうことができる。これにより、従来の焦点調整の
ために用いていたシムやその交換が不要となり、またシ
ム交換時に必要であった分解作業も不要となる。さら
に、本発明によれば、焦点位置の微調整のための部品
数、調整工数を少なくし、部品コスト、製造コストを低
減できるという効果がある。

【００２５】また、本発明によれば、微調整のために二
種類の螺旋溝のピッチ差を利用することから、回転筒等
において筒部を周回する螺旋溝が干渉するという問題は
なく、光学性能部被の全ての移動距離を、単純に螺旋溝
のピッチ数を増加するだけでよく、わずかな寸法の増加
によって、長いスパンの焦点調整範囲を確保することが
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る光学系の焦点調整機構の一つの
実施の形態を示す全体構成を説明するための分解斜視図
である。

【図２】 本発明に係る光学系の焦点調整機構の一つの
実施の形態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はその正面
図である。

【図３】 図２の（ａ）でのIII−III線断面図である。

【図４】 図２の（ａ）でのIV−IV線断面図である。

【符号の説明】

１０…機器本体、１１…光学センサ（検出器）、１２…
第１の固定筒、１３…直線溝、１５…レンズ枠（光学性
能部品の保持筒）、１６…集光レンズ（光学性能部
品）、１７…回転筒、１８…第２の螺旋溝、１９…第２
の連結ピン体、２１…第２の固定筒、２２…第１の螺旋
溝、２５…取付筒、２６…第３の螺旋溝、２８…第１の
連結ピン体。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学性能部品を光軸方向に直動させて焦
   点位置を調整する光学系の焦点調整機構において、 光軸方向に対し平行な直線溝を筒状部に設けた第１の固
   定筒と、 この第１の固定筒の外周部に所定の間隙をおいて嵌装さ
   れ第１の螺旋溝を筒状部に設けた第２の固定筒と、 これらの第１および第２の固定筒の間の間隙に臨むよう
   に嵌装されて回転自在に保持されるとともに前記第２の
   固定筒における第１の螺旋溝に係合する第１の連結ピン
   体を外周部に有しかつ第２の螺旋溝を筒状部に設けた回
   転筒と、 この回転筒における第２の螺旋溝と前記第１の固定筒に
   おける直線溝とに係合する第２の連結ピン体を外周部に
   有し前記第１の固定筒内に光軸方向に直動自在に保持し
   ている前記光学性能部品の保持筒とを備え、 前記第１の螺旋溝と第２の螺旋溝とを、螺旋方向が同じ
   でかつ両溝にピッチ差を設けたことを特徴とする光学系
   の焦点調整機構。
2. 【請求項２】 請求項１記載の光学系の焦点調整機構に
   おいて、 回転筒とこれに第２の連結ピン体を介して相対的に回転
   可能な第１の固定筒との回転を任意の位置で固定する手
   段を設け、 この固定手段を解除しかつ前記回転筒を第１および第２
   の固定筒に対し回転操作することにより、第１の螺旋溝
   の溝ピッチと第２の螺旋溝の溝ピッチの差分だけ光学性
   能部品の保持筒を光軸方向に直動させ、 前記固定手段で前記回転筒と第１の固定筒とを任意の位
   置で固定することにより、保持筒に保持した光学性能部
   品による焦点位置を微調整可能に構成したことを特徴と
   する光学系の焦点調整機構。