JP4050819B2 - レンズの取付位置調整機構 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラ、望遠鏡、顕微鏡等の各種光学機器や測定機器などに用いられるレンズの取付位置調整機構に関する。より詳しくは、筒状のレンズ枠（鏡枠）の内部に取り付けられたレンズを、製作段階において、光軸方向に移動させ、微調整するのに好適な構成をしたレンズの取付位置調整機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種の光学機器や測定機器などに用いられるレンズは、一般に、筒状をしたレンズ枠の内部に取り付けられるが、レンズやレンズ枠には、夫々設計上において許容公差が定められているため個体差が生じており、量産上においてはレンズ枠に対するレンズの組み付け状態を均一に得ることが極めて困難である。そのため、精度を要するものについては、基準の取付状態が得られるようにするために、製作時において、レンズ枠に対するレンズの位置や姿勢を微調整しながら取り付けるようにしている。
【０００３】
更に、このようにしてレンズを取り付けたレンズ枠を光学機器に組み付ける際にも、同じことが行われる。即ち、光学機器側の部材の形状寸法にも個体差があるし、レンズ枠側の組み付け部の形状寸法にも個体差があるため、光学機器内におけるレンズの位置を微調整する必要がある。また、同じ光学機器内に取り付けられる他のレンズとの光学的整合性を得るためにも微調整をすることが必要になる。本発明は、それらの種々の場合において、レンズ枠内におけるレンズの取付位置を光軸方向に好適に微調整することができるようにしたレンズの取付位置調整機構に関するものである。
【０００４】
そして、そのような製作時におけるレンズの取付位置調整機構のうち、二つの典型的なタイプの従来例が、実公平７−３３７３号公報と特開平９−８０５８２号公報に開示されている。これらは、いずれもカメラの一部の構成に適用されたものであるが、このうち、前者の公報に記載されている従来例は、レンズが、ほぼ光軸を中心にして配置された複数（３個）のカム面によって光軸方向へ移動させられる構成をしているが、このときレンズは、それを取り付けている部材（レンズ鏡枠４）と共に回転されるようになっている。また、後者の公報に記載された従来例は、レンズを取り付けている部材（主基板１）の外周面にねじ部が形成されており、そのねじ部を固定部材（鏡胴１８）の内周面に形成されたねじ部に螺合させているので、レンズを光軸方向へ調整移動させるためには、やはりレンズを回転させるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
周知のように、製作時にレンズの取付状態を微調整する場合には、単にレンズを光軸方向へ移動させるだけではなく、光軸が所定の基準軸から偏心していないようにすることが要求される。即ち、光学機器の同じ光路内に二つのレンズ（群）を配置する場合などには、二つのレンズ（群）の光軸合わせの調整を行い且つ二つのレンズ（群）の光軸方向の間隔調整を行わなければならない。そのような調整を可能にする方法としては、最初に一方のレンズ（群）を光学機器に取り付けておき、その取付状態に対して上記の各調整を同時に行いながら他方のレンズ（群）を取り付けることが考えられる。しかし、二つのレンズ（群）の光軸を合わせる調整は、単に光軸を平行に移動させて行えばよいというものではなく、両レンズ（群）の相対的な倒れ（光軸の傾き）をも調整しなくてはならない。従って、そのような二つのレンズ（群）の面倒な光軸合わせと、二つのレンズ（群）の光軸方向の間隔調整とを同時に行いながら上記した他方のレンズ（群）を取り付けるようにすると、調整のための工数が異常に増えたり、複雑な構成を必要としたりしてコスト的には全く不利になってしまう。
【０００６】
そこで、別な方法としては、光軸合わせの調整と間隔調整とを分けて行うようにし、先ず、光学機器に二つのレンズ（群）を取り付けるに際しては、一方のレンズ（群）を取り付けてから、次に、光軸を合わせるようにして他方のレンズ（群）を取り付け、その後に、どちらかのレンズ（群）を光軸方向へのみ移動させて二つのレンズ（群）の間隔調整のみを行うようにすることが考えられる。しかし、この方法を採用するためには、筒状の内部にレンズを取り付けてから光学機器に取り付けられたレンズ枠に対し、そのレンズを、光軸位置が変わらない（偏心しない）ようにして光軸方向へ移動させることの可能なレンズの取付位置調整機構が必要になる。しかも、このような機構が考えられれば、上記のように二つのレンズ（群）の相対位置関係を考慮しながら取付調整を行う場合に限らず、製作時において、レンズ枠に対するレンズの取付位置を光軸方向へ微調整する機構としても有効になる。更に、レンズ枠内におけるレンズの取付位置の微調整は、言うまでもなく、レンズ枠にレンズを組み付けておいてから行われるものであり、また、通常の場合は、そのレンズ枠は筒状をした鏡胴内に取り付けられることが多く、微調整は、その取り付け後に行うことがあることから、その調整操作は筒状のレンズ枠の内部で行えるようにすることが要求される。
【０００７】
しかるに、上記した二つの公報に記載された従来例の場合は、どちらのタイプのものも、光軸方向の調整移動に際して、レンズを、それを固定している部材と共に回転してしまう構成になっているため、その固定している部材とレンズとの一体化構成の個体差によって、レンズの光軸位置が様々に変化してしまい、レンズの光軸が基準軸に対して平行に変化するだけではなく、倒れ（傾き）を生じさせてしまうこともあり、精度のよい光学系が得られなくなってしまうという問題点がある。また、上記した前者の公報に記載されている従来例の場合において、光軸を中心にして配置された複数（３個）のカム面の方を回転させ、レンズを取り付けている部材（レンズ鏡枠４）を光軸方向へ直進させるような調整機構にすることも考えられるが、そのような構成は、複数（３個）のカム面を均一に形成することが基本的に難しいことから、光軸の倒れ（傾き）を生じさせ易いという問題点がある。
【０００８】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、光学機器などに取り付けられる筒状のレンズ枠内において、レンズの光軸位置を変化させることなく、その取付位置を光軸方向へ微調整できるようにした調整操作の簡単に行えるレンズの取付位置調整機構を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明におけるレンズの取付位置調整機構は、内周部にねじ部が形成されているレンズ枠と、円筒形をしておりその一部には調整時に回転操作されるための被操作部が設けられていると共に外周部と内周部には夫々ねじ部が形成されていてその外周部のねじ部を前記レンズ枠のねじ部に螺合させている調整部材と、軸部材からなる回転止め手段と、レンズを取り付けていると共に前記回転止め手段と係合する孔である係合部が設けられていて外周部には前記調整部材の内周部のねじ部に螺合するねじ部の形成されたレンズ筒とを備えていて、前記回転止め手段を、前記レンズの光軸とほぼ平行にして前記係合部に係合させ、その先端を前記レンズ枠に設けられた孔に嵌合させて前記レンズ筒の回転を防止するようにする。
【００１０】
また、上記の目的を達成するために、本発明におけるレンズの取付位置調整機構は、内周部にねじ部が形成されているレンズ枠と、円筒形をしておりその一部には調整時に回転操作されるための被操作部が設けられていると共に外周部と内周部には夫々ねじ部が形成されていてその外周部のねじ部を前記レンズ枠のねじ部に螺合させている調整部材と、前記レンズ枠に一体化された軸からなる回転止め手段と、レンズを取り付けていると共に前記回転止め手段と係合する孔である係合部が設けられていて外周部には前記調整部材の内周部のねじ部に螺合するねじ部の形成されたレンズ筒とを備えていて、前記回転止め手段は、前記レンズの光軸とほぼ平行に、前記係合部に係合されており、前記レンズ筒の回転を防止するようにする。
【００１１】
また、本発明における上記のレンズの取付位置調整機構においては、好ましくは、前記レンズ筒が、前記レンズを取り付けるために前記外周部より小さい外径をした筒部と、前記係合部を形成していて光軸を中心にしてその筒部と前記外周部の間に形成された環状部を備えているようにする。
そして、そのような構成にした場合には、前記環状部に、所定の形状をした逃げ孔が少なくとも一つ形成されているようにすると好都合な場合がある。
【００１２】
また、本発明のレンズの取付位置調整機構においては、前記調整部材に形成された外周部のねじ部と内周部のねじ部とは、ねじ切り方向が逆になるように形成されていると好適である。
また、本発明のレンズの取付位置調整機構においては、前記調整部材に形成された外周部のねじ部と内周部のねじ部とは、ねじのピッチが異なるように形成されていると好適である。
【００１３】
更に、本発明のレンズの取付位置調整機構においては、前記被操作部が、光軸を対称にして設けられた少なくとも二つの溝であるようにすると好適である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、カメラの焦点調節用レンズの取付け機構に適用した実施例によって説明する。尚、図１は実施例の断面図である。また、図２は図１に示したレンズ枠の部品図であって、図２（ａ）は図１と同様にして視た断面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）の右側から視た平面図である。また、図３は図１に示した調整部材の部品図であって、図３（ａ）は図１と同様にして視た断面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の右側から視た平面図である。更に、図４は図１に示したレンズ筒の部品図であって、図４（ａ）は図１と同様にして視た断面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）の右側から視た平面図である。
【００１５】
先ず、本実施例の構成を説明する。図１に示した鏡胴１は、周知のように円筒形をしており、左側が被写体側であって、図示していないが、その端部の近傍位置に、対物系の第１群のレンズを取り付けている。また、鏡胴１の右側の端部は、カメラ本体に取り付けられるようになっている。シャッタユニット２は、構成を詳しく説明するまでもないので、断面した場合の概略形状を二点鎖線で示しているが、実際にはシャッタ機構と絞り機構を備えていて、外形上は、円柱形をしているシャッタ駆動用のモータ２ａ，絞り駆動用のモータ２ｂのほか、円筒形をした第２群のレンズ取付部２ｃなどを有している。更に、この鏡胴１内には、焦点調節用のレンズが光軸Ｏに沿って移動できるように配置されているが、本実施例においては、その取付け機構が、図２に示されたレンズ枠３と、図３に示された調整部材４と、図４に示されたレンズ筒５とで構成されている。
【００１６】
レンズ枠３は円筒状をしていて、外周部には、図２（ｂ）に示すように、ほぼ等間隔の角度位置に三つのねじ孔３ａ，３ａ，３ａが形成されており、内周部の一部には、ねじ部３ｂが形成されている。そして、ねじ部３ｂが形成されていない内周部には、突起部３ｃが設けられていて、その一部には孔３ｄが形成されている。尚、本実施例の場合には、レンズ枠３は、円筒形をしている鏡胴１の内部に配置されるため、その形状がほぼ円筒形をしているが、本発明は、このような形状に限定されるものではなく、内周部にねじ部３ｂの形成される形状であれば、どのような形状をしていても差し支えない。
【００１７】
また、調整部材４は円筒形をしていて、その外周部にはねじ部４ａが、内周部にはねじ部４ｂが形成されているが、それらのねじ部４ａ，４ｂは、ねじ切り方向が逆になっていて、ねじ部４ａは、ねじ部４ｂよりもピッチが小さく、且つレンズ枠３のねじ部３ｂに螺合されるようになっている。そして、図３（ａ）の右側、即ちカメラ本体側には、レンズ枠３に調整部材４を取り付けたり、その取付位置を調整したりするときに、図示していない操作部材によって回転操作されるための二つの溝４ｃ，４ｃが形成されている。
【００１８】
レンズ筒５は、その外周部に、調整部材４のねじ部４ｂに螺合するねじ部５ａを形成しており、外周部より小さい外径をした筒部５ｂの内部には図示していないレンズ（群）が取り付けられるようになっている。また、外周部と筒部５ｂの間に形成されている環状部５ｃは、図４（ａ）に示すように左側に膨れた形状をしており、図４（ｂ）に示すような円形の小さな孔５ｄと、大きな逃げ孔５ｅが形成されている。そして、図１に示すように、軸部材６が、その小さな孔５ｄに嵌合するようになっていて、なおかつ軸部材６の先端は上記した突起部３ｃの孔３ｄに嵌合するようになっている。
【００１９】
更に、図２（ｂ）に示してあるレンズ枠３の三つのねじ孔３ａ，３ａ，３ａには、夫々、図１に示すように軸ねじ７が取り付けられ、そこにローラ８が回転可能に取り付けられている。また、上記した鏡胴１の周囲には、円筒形をしたカム筒９が回転可能に嵌合されており、撮影距離に対応して回転されるようになっている。そして、周知のように、鏡胴１に光軸と平行に形成されている長溝１ａと、カム筒９に螺旋状に形成されているカム溝９ａとに、上記のローラ８を嵌合させている。
【００２０】
次に、本実施例の組立・調整作業の手順について説明する。先ず、レンズ筒５の筒部５ｂに、図示していないレンズを取り付けておき、そのレンズ筒５のねじ部５ａを調整部材４のねじ部４ｂに螺合させ、目安の位置まで送り込む。この作業は、ねじ部４ｂ，５ａのピッチが比較的大きいので簡単に行える。その後、調整部材４のねじ部４ａをレンズ枠３のねじ部３ｂに螺合させ、調整部材４を目安の位置まで送り込むことによりレンズユニットが完成する。そして、鏡胴１内にこのレンズユニットを取り付けるに際しては、レンズユニットを鏡胴１内に挿入した後、軸ねじ７をローラ８と共にカム溝９ａと長溝１ａに挿入し、レンズ枠３の孔３ａに螺合させる。それによって、レンズユニットは、鏡胴１内において光軸方向に移動可能に取り付けられたことになる。他方、シャッタユニット２は、図示していない手段によって、鏡胴１内に位置調整可能に取り付けられる。
【００２１】
そこで、先ず、各レンズ（群）の光軸合わせを行うことになるが、本実施例においては、それに先立って、軸部材６を、図１の右方向からレンズ筒５の小さい孔５ｄに挿入し、その先端を、レンズ枠３の突起部３ｃに形成された孔３ｄに挿入させておく。それによって、レンズ筒５に取り付けられているレンズの回転止めが行われる。その後、本実施例においては、シャッタユニット２を光軸の垂直方向へ移動させたり、光軸に対する傾きを変えたりして、レンズ取付部２ｃに取り付けられた第２群のレンズの位置と姿勢を調節する。そして、最適の状態が得られた後、最終的にシャッタユニット２を鏡胴１に固定する。尚、光軸合わせの調整方法については、種々の具体的な方法が知られているし、全体の光学系の構成や設計構想（コンセプト）によっても変わってくるので、個々の状況に応じて最適の手段を選択して行うことになる。
【００２２】
このようにして、光軸合わせの調整が行われた後、今度はレンズの光軸方向への位置調整が行われる。この位置調整は、本実施例においては、レンズ枠３内においてレンズ筒５を光軸方向へ位置調整することにほかならない。そして、このような位置の微調整は、レンズ筒５を遠距離撮影状態にしておいて行うのが一般的である。そこで、図１においてカム筒９を遠距離撮影状態に回転すると、レンズ枠３は、長溝１ａに案内されて左端位置に達する。このとき、シャッタユニット２の取付位置によっては、レンズ筒５の環状部５ｃがモータ２ｂに衝突するが、本実施例においては環状部５ｃに大きな逃げ孔５ｅが形成されているので、モータ２ｂの一部が逃げ孔５ｅ内に入り、衝突しないようになっている。
【００２３】
また、本実施例においては、環状部５ｃが図１において左側に膨らんだ形状をしているが、これはレンズ枠３が長溝１ａの右端位置に達したとき、カメラ内に配置されている図示していない結像素子をレンズ筒５内に受け入れられるようにするためである。本実施例は、このような構成にすることによって、光軸方向の限られたスペース内で、レンズ枠３の作動範囲が確保できるようにしている。従って、そのような制約を受けないのであれば、環状部５ｃを膨らみ形状にしたり、逃げ孔５ｅを設けたりする必要はない。
【００２４】
このようにして、レンズ筒５を遠距離撮影状態にした後、図１において右側から専用の工具を差し込み、その先端を調整部材４の溝４ｃ，４ｃに係合させる。そして、その場合、工具を時計方向へ回転させると調整部材４は回転しながら左方向へ進み、反時計方向へ回転させると右方向へ後退する。そして、このときの進退作動量は、ねじ部３ｂ，４ａのピッチが小さいため、回転角度の割りには少なくなっており、調整部材４の微細な進退制御が行い易くなっている。このようにして調整部材４が回転されると、レンズ筒５は、軸部材６によって回転止めされているから、回転されることなく調整部材４と同じ方向へ進退させられる。その結果、レンズ筒５の筒部５ｂに取り付けられているレンズの位置が、光軸位置を偏心させることなく、光軸方向へ移動される。
【００２５】
このようにして、光軸方向に対するレンズ筒５の位置、言い換えれば、そこに取り付けられているレンズの位置が決定すると、軸部材６を図１において右方向へ抜き取ることによって、調整作業が終了する。但し、調整作業開始時に、軸部材６の先端を突起部３ｃの孔３ｄに圧入するようにしておいた場合には、軸部材６をそのままにしておくことになる。また、このことからも分かるように、軸部材６を予めレンズ枠３と一体的に製作しておき、調整部材４をレンズ枠３に取り付けるに際して、レンズ筒５の孔５ｄをそこに嵌合させるようにしても差し支えない。但し、そのようにする場合には、レンズ枠３に対して調整部材４を取り付けるとき、調整部材４に対するレンズ筒５の取付位置が変わってしまうため、予めそのことを勘案して、調整部材４に対し、レンズ筒５を取り付けておくことが必要になる。更に、本発明による回転止め手段としては、軸部材６を設けることが必須ではない。レンズ枠３に設けられたフック部を、レンズ筒５に設けた係合部に引っかけるようにするなど、種々の構成を採用することができる。
【００２６】
また、本実施例においては、調整部材４の外周部に形成されたねじ部４ａと、内周部に形成されたねじ部４ｂとでは、ねじ切り方向が逆になっているが、それを同じ方向にしたとしても、ピッチが異なりさえすれば、特に問題はない。更に、本実施例においては、レンズ筒５に取り付けられたレンズを、レンズ枠３を鏡胴１内に取り付けた後、他のレンズ（群）との関係で、レンズ筒５ごと光軸方向へ調整移動させる機構として説明したが、本発明は、製作時において、レンズ枠３に対するレンズの取付位置を、その光軸位置を変えることなく光軸方向へ移動させて決定する機構としても有効であることは言うまでもない。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、筒状のレンズ枠内において、レンズの光軸位置を変えたり、光軸に傾きを生じさせることなく、その取付位置を光軸方向へ微調整することができるので、各種光学機器などに用いられるレンズの取付位置調整機構として極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の断面図である。
【図２】図１に示したレンズ枠の部品図であって、図２（ａ）は図１と同様にして視た断面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）の右側から視た平面図である。
【図３】図１に示した調整部材の部品図であって、図３（ａ）は図１と同様にして視た断面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の右側から視た平面図である。
【図４】図１に示したレンズ筒の部品図であって、図４（ａ）は図１と同様にして視た断面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）の右側から視た平面図である。
【符号の説明】
１ 鏡胴
１ａ 長溝
２ シャッタユニット
２ａ，２ｂ モータ
２ｃ レンズ取付部
３ レンズ枠
３ａ ねじ孔
３ｂ，４ａ，４ｂ，５ａ ねじ部
３ｃ 突起部
３ｄ，５ｄ 孔
４ 調整部材
４ｃ 溝
５ レンズ筒
５ｂ 筒部
５ｃ 環状部
５ｅ 逃げ孔
６ 軸部材
７ 軸ねじ
８ ローラ
９ カム筒
９ａ カム溝

Claims (7)

1. 内周部にねじ部が形成されているレンズ枠と、円筒形をしておりその一部には調整時に回転操作されるための被操作部が設けられていると共に外周部と内周部には夫々ねじ部が形成されていてその外周部のねじ部を前記レンズ枠のねじ部に螺合させている調整部材と、軸部材からなる回転止め手段と、レンズを取り付けていると共に前記回転止め手段と係合する孔である係合部が設けられていて外周部には前記調整部材の内周部のねじ部に螺合するねじ部の形成されたレンズ筒とを備えていて、前記回転止め手段を、前記レンズの光軸とほぼ平行にして前記係合部に係合させ、その先端を前記レンズ枠に設けられた孔に嵌合させて前記レンズ筒の回転を防止するようにしたことを特徴とするレンズの取付位置調整機構。
2. 内周部にねじ部が形成されているレンズ枠と、円筒形をしておりその一部には調整時に回転操作されるための被操作部が設けられていると共に外周部と内周部には夫々ねじ部が形成されていてその外周部のねじ部を前記レンズ枠のねじ部に螺合させている調整部材と、前記レンズ枠に一体化された軸からなる回転止め手段と、レンズを取り付けていると共に前記回転止め手段と係合する孔である係合部が設けられていて外周部には前記調整部材の内周部のねじ部に螺合するねじ部の形成されたレンズ筒とを備えていて、前記回転止め手段は、前記レンズの光軸とほぼ平行に、前記係合部に係合されており、前記レンズ筒の回転を防止するようにしたことを特徴とするレンズの取付位置調整機構。
3. 前記レンズ筒が、前記レンズを取り付けるために前記外周部より小さい外径をした筒部と、前記係合部を形成していて光軸を中心にしてその筒部と前記外周部の間に形成された環状部を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズの取付位置調整機構。
4. 前記環状部に、所定の形状をした逃げ孔が少なくとも一つ形成されていることを特徴とする請求項３に記載のレンズの取付位置調整機構。
5. 前記調整部材に形成された外周部のねじ部と内周部のねじ部とは、ねじ切り方向が逆になるように形成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のレンズの取付位置調整機構。
6. 前記調整部材に形成された外周部のねじ部と内周部のねじ部とは、ねじのピッチが異なるように形成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のレンズの取付位置調整機構。
7. 前記被操作部が、光軸を対称にして設けられた少なくとも二つの溝であることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載のレンズの取付位置調整機構。

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