KR20060074879A - 복합렌즈의 조립방법, 이 방법에 의해 조립된 복합렌즈 및카메라 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단렌즈(single lens)들의 광축(optical axis)들이 서로 일치되도록 배열된 복합렌즈(compound lens)의 복수의 단렌즈들을 조립하는 방법이다. 방법은 서로 함께 중심점이 일치되고 단렌즈의 광축에 평행한 방향으로 이동할 수 있는 중심축을 가지는 한 쌍의 척(chucking) 유닛에 의해 원통형 스페이서의 양측에 각각 배치된 단렌즈를 스페이서(spacer)에 대하여 압박하는 방법과, 광축에 수직한 평면들에 내포된 척 유닛들 및 스페이서의 접촉표면들과 접촉에서 스페이서의 양측에 단렌즈들의 곡표면들과 함께, 그리고 각각 자동적으로 중심 일치된 단렌즈들 및 스페이서와 함께 고정수단에 의해 단렌즈를 스페이서에 고정시키는 방법을 포함한다.

Description

복합렌즈의 조립방법, 이 방법에 의해 조립된 복합렌즈 및 카메라{Compound lens assembling method, compound lens assembled by the same, and camera}

본 발명의 목적, 기능, 이점들은 첨부한 도면들과 관련하여 작성된 다음의 설명에서 명백하게 될 것이다.

도 1은 렌즈 시스템의 외관 사시도이다.

도 2는 도 1에 나타낸 렌즈 시스템에서 우측면을 위로 향하게 놓여진 렌즈 시스템의 외관 사시도이다.

도 3은 도 1에 나타낸 렌즈 시스템에서 케이스가 제거된 렌즈 시스템의 측면도이다.

도 4는 도 1에 나타낸 렌즈 시스템의 주요부의 사시도이다.

도 5는 도 4에 나타낸 주요부를 대물렌즈 측에서 본 정면도이다.

도 6은 도 4에 나타낸 주요부를 촬상소자 측에서 본 배면도이다.

도 7은 도 1에 나타낸 렌즈 시스템을 포함한 촬상 시스템의 블록도이다.

도 8은 중간 고정 렌즈 유닛의 분해 사시도이다.

도 9는 도 8에서 나타낸 중간 고정 렌즈 유닛의 단면도이다.

도 10은 제1 변형에 있어서 중간 고정 렌즈 유닛의 종단면도이다.

도 11은 제2 변형에 있어서 중간 고정 렌즈 유닛의 종단면도이다.

도 12는 제3 변형에 있어서 중간 고정 렌즈 유닛의 종단면도이다.

도 13은 종래의 렌즈 시스템의 주요부의 종단면도이다.

도 14는 도 13에 나타낸 렌즈 시스템에 포함된 광축 중심일치 기계장치의 분해 사시도이다.

도 15는 다른 광축 중심일치 기계장치의 분해 사시도이다.

도 16은 벨 척 유닛(bell chuck unit)을 포함한 광축 중심일치 기계장치의 주요부의 종단면도이다.

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

1, 22 : 전측경통(front lens barrel) 2, 23 : 대물렌즈(objective lens)

3, 31 : 줌 이동체(movable zooming member)

4, 32 : 줌렌즈(zooming lens)

5, 37 :중간경통(middle lens barrel)

6, 38 : 중간고정렌즈(fixed middle lens)

7, 33 : 포커스 이동체(movable focusing member)

8, 34 : 포커스렌즈(focusing lens) 9 : 후부경통(back lens barrel)

10, 61 : 촬상소자(image pickup device)(CCD)

11, 39 : 아이리스(iris), 즉, 구경조리개(aperture stop)

12, 13, 26, 27 : 상부 안내 바(upper guide bar)

14, 28 : 하부 안내 바(lower guide bar) 20 : 케이스(case)

21 : 전면판(front plate) 24 : 배면판(back plate)

36 : 격벽(partition wall)

41 : 줌용 선형 모터(zooming linear motor)

42, 52 : 코일(coil) 43, 53 : 안내 코어(guide core)

44, 54 : 요크(yoke) 45, 55 : 마그넷(magnet)

46, 56 : 위치 검출용 마그넷(position indicating magnet)

47, 57 : 지지판(support plate)

48, 58 : 자기저항소자(magnetoresistive element)

49, 59 : 플렉서블 프린트 케이블(flexible print cable)

50, 60 : 슬랏(slot)

51 : 포커스용 선형 모터(focusing linear motor)

62 : A／D 변환기(converter)

63 : 신호 처리기(signal processor)

64 : 제어기(controller) 65 : 저장장치(storage device)

66 : 서보(servo) 회로 71 : 후부렌즈(back lens)

72 : 전측렌즈(front lens) 73 : 스페이서(spacer)

75, 117 : 상부 척 유닛(upper chucking unit)

76, 116 : 하부 척 유닛(lower chucking unit)

77, 78, 81, 82 : 접촉부(contact part) 84, 122 : 접착제(adhesive)

85 : 환상 클램핑 스프링(annular clamping spring)

90 : 경통(lens barrel) 91 : 보강판(reinforcing plate)

92 : 링(ring) 93 : 판 스프링(plate spring)

94 : 고정나사(screw)

95, 104, 119 : 렌즈 유지 프레임(lens holding frame)

96, 103, 125 : 렌즈(lens)

97, 106 : 조정나사(adjusting screw)

105 : 인장 코일 스프링(tension coil spring)

107 : 스러스트 스프링(thrust spring) 108 : 압박부재(pressure member)

115 : 벨 척 베이스(bell chuck base) 118 : 지지부재(support member)

120, 121 : 안내 바(guide bar)

123 : 발광장치(irradiating device)

본 발명은 2004년 12월 27일 일본 특허청에 출원된 일본특허출원 2004-378000에 관계되는 주제를 포함하고 있으며, 여기에 모든 내용이 참조로서 통합되어 있다.

본 발명은 복합렌즈의 조립방법, 이 복합렌즈 조립방법에 의해 조립된 복합렌즈 및 복합렌즈를 사용하는 카메라에 관한 것이다. 보다 특히, 본 발명은 광축이 서로 함께 중심점이 맞추어진 복수의 렌즈를 조립하는 복합렌즈 조립방법, 이 복합렌즈 조립방법에 의해 조립된 복합렌즈, 복합렌즈 조립방법에 의해 조립된 복 합렌즈를 포함하는 렌즈 시스템으로 갖추어진 카메라에 관한 것이다,

비디오 카메라와 디지털 스틸(still) 카메라에 있어서 소형 경량화, 고배율 줌, 고속 포커스, 고속 줌을 포함하는 많은 테마에 관하여 개선이 이루어져 왔다. 비디오 카메라나 디지털 스틸 카메라와 같은 광학 기기를 위한 이동 렌즈군을 포함하는 렌즈 시스템에서는, 선형 이동(linear movement)을 위하여 마그넷(magnet)과 요크(yoke)를 포함하는 자기회로에 의해 줌 기능을 가지는 줌 이동체나 포커스 기능을 가지는 포커스 이동체와 결합된 코일을 구동하기 위하여 선형 발동기(linear actuator) 또는 선형 모터(linear motor)가 갖추어져 있다.

도 13은 비디오 카메라 또는 디지털 스틸 카메라와 같은 광학 기기를 위한 이동성 렌즈를 포함하는 대표적인 광학 시스템을 나타낸다. 도 13을 참조하면, 대물렌즈(objective lens)(2)가 전측경통(front lens barrel)(1)에 단단히 실장되고, 줌렌즈(4)가 광학 시스템의 광축을 따라 이동할 수 있는 줌 이동체(3)에 부착되며, 중간고정렌즈(6)가 중간경통(middle lens barrel)(5)에 고정되고, 포커스렌즈(8)가 광축을 따라 이동할 수 있는 포커스 이동체(7)에 부착된다. CCD를 포함하는 촬상소자(image pickup device)(10)가 후부경통(back lens barrel)(9)에 부착된다. 아이리스(iris)(11), 즉, 구경 조리개(aperture stop)가 중간고정렌즈(6)에 배치된다. 줌 이동체(3)와 포커스 이동체(7)가 상부 안내 바(upper guide bar)(12, 13)와 하부 안내 바(lower guide bar)(14)에 의해 광축을 따라 축 방향의 이동을 위하여 안내된다.

줌 렌즈(4)를 가지고 있는 줌 이동체(3)가 영상 프레임을 정하도록 주밍 (zooming)을 위하여 이동된다. 포커스렌즈(8)를 가지고 있는 포커스 이동체(7)가 줌 이동체의 이동에 따라 초점을 맞추기 위하여 이동된다. 아이리스(11)가 적당한 노출을 위하여 구경 조리개를 조정한다. 피사체의 영상이 촬상소자(10)의 표면에 형성된다. 촬상소자(10)는 그 결과로 떨어진 광선의 강도를 표현하는 전기 신호를 공급한다.

대물렌즈(2), 줌렌즈, 중간고정렌즈(6) 또는 포커스 렌즈(8)로서 복수의 단렌즈를 조립하여 형성된 복합렌즈를 사용함으로써 이 광학 시스템의 성능은 향상될 수 있고 수차는 조정될 수 있다. 복합렌즈를 형성하는 복수의 단렌즈를 조립함에 있어서, 단렌즈나 복합렌즈의 기울기(tilt) 및 변이(shift)가 정밀하게 보정될 필요가 있고 단렌즈는 렌즈경통에 정확하게 고정될 필요가 있다.

도 14에서 나타내는 바와 같이 판 스프링(93)을 포함하는 조정기계장치에 의해 렌즈(96)의 중심점 맞춤이 조정된다. 보강판(91)이 경통(90)의 전면에 부착되고, 링(92)이 보강판(91)의 앞 표면에 설치된다. 보강판(91)을 통하여 통과되고 경통(90)내에 형성된 꿰어진 구멍에 조여지는 고정나사(94)로 판 스프링(93)이 경통(90)에 고정된다. 링(92)이 판 스프링(93)과 보강판(91) 사이에서 유지된다. 렌즈(96)가 렌즈 유지 프레임(95)에 단단하게 실장된다. 렌즈 유지 프레임(95)의 위치는 조정나사(97)에 의해 조정된다.

판 스프링(93)에 의해 렌즈 유지 프레임을 지지하는 구조는 렌즈(96)의 기울기만 보정할 수 있다. 조정나사(97)가 렌즈(96) 주위에 배열되어 있고 판 스프링(93)이 렌즈(96)를 에워싸고 있기 때문에, 경통의 외측 직경은 렌즈(96)의 직경 과 비교될 만큼 크다. 따라서 이러한 구조는 경통의 반경 치수의 감소를 방해한다.

차트가 보여주고 있으며, 이 렌즈 시스템의 렌즈(96)의 광축을 조정하는 조정나사(97)와 판 스프링(93)에 의해 렌즈 유지 프레임의 기울기가 조정된다. 조정나사(97)가 렌즈(96)의 측면에 있고 광축에 평행하는 축을 가지고 있기 때문에, 조정나사(97)를 돌리기 위한 조정 공구가 필요하다. 도 14로부터 명백한 바와 같이, 많은 부품이 조정을 위해 필요하며 조정 기계장치는 복잡하다.

도 15는 또 다른 조정 기계장치를 나타낸다. 렌즈(103)가 렌즈 유지 프레임(104)에 실장된다. 인장 코일 스프링(105)이 반경 방향으로 렌즈 유지 프레임(104)을 당긴다. 조정나사(106)에 의해 미리 정해진 위치로 인장 코일 스프링(105)의 탄력에 대하여 렌즈 유지 프레임(104)이 위치를 잡도록 이동된다. 광축에 평행한 방향에 관하여 렌즈 유지 프레임(104)의 위치를 조정하기 위하여 스러스트(thrust) 스프링(107)이 사용된다. 압박부재(108)가 스러스트 스프링(107)을 압박한다. 광축 상에 렌즈(103)의 축 위치를 조정하기 위하여 압박부재(108)에 의해 스러스트 스프링(107)으로 인가된 압력이 조정된다.

도 15에서 나타내는 조정 기계장치는 인장 코일 스프링(105)에 의해 반경방향으로 렌즈 유지 프레임(104)을 미리 걸고, 스러스트 스프링(107)에 의해 축방향으로 렌즈 유지 프레임(104)을 압박하며, 조정나사(106)에 의해 광축에 수직한 평면에서 이동 방향에 관하여 렌즈 유지 프레임(104)의 위치만을 보정한다. 조정나사(106)와 스러스트 스프링(107)이 렌즈(103) 밖으로 배치되기 때문에, 경통이 렌즈(103)에 관하여 반경방향 및 축방향으로 확대되고 경통을 작은 수치로 형성하기 어렵다.

렌즈 유지 프레임(104)의 변이가 이 조정 기계장치에 의해 조정될 때 차트의 영상이 스크린상에 렌즈 시스템을 통하여 투영된다. 도 15에서 나타내는 조정 기계장치를 동작시키기 위한 작업이 도 14에서 나타내는 조정 기계장치를 동작시키기 위한 작업보다 쉽다고 하더라도, 렌즈 유지 프레임(104)의 변이를 조정하도록 광축에 수직한 방향으로 조정나사(106)를 돌리고 움직이는데 조정 공구가 필요하다. 따라서 조정 기계장치가 장비를 조립함에 있어 어려움을 일으킨다. 조정 기계장치는 복수의 조정부재와 많은 구성 부품을 필요로 하고, 이것이 조립 작업에서 어려움을 일으킨다.

도 16은 JP-A No.11-72768에서 발표된 조정 방법을 수행하기 위한 조정 기계장치를 보여준다. 이 조정 기계장치는 광축 중심 일치를 위하여 벨 척(bell chuck)을 사용한다. 하부 척 유닛(lower chucking unit)(116)이 벨 척 베이스(bell chuck base)(115)상에 단단하게 실장된다. 상부 척 유닛(upper chucking unit)(117)은 축을 따라 수직적으로 이동 가능하다. 렌즈 유지 프레임(119)은 지지부재(support member)(118)상에서 지지된다. 렌즈 유지 프레임(119)의 주변 부품은 수직 이동을 위하여 2개의 안내바(guide bar)(120, 121)에 의해 안내된다. 렌즈 유지 프레임(119)상에 유지된 렌즈는 하부 벨 척 유닛(116)과 상부 벨 척 유닛(117) 사이에 유지된다. 렌즈 유지 프레임(119)의 중심축과 렌즈(125)의 광축을 중심 일치한 후, 렌즈(125) 주위와 렌즈 유지 프레임(119)의 틈은 접착제(122) 로 채운다. 그리고, 접착제(122)는 접착제(122)를 응고시키도록 발광 장치(123)에 의해 방사된 자외선으로 조사된다.

도 16에서 나타내는 조정 기계장치는 하부 벨 척 유닛(116)과 상부 벨 척 유닛(117)에 의해 고정적으로 렌즈(125)를 유지하고, 안내 바(120, 121)에 의해 렌즈 유지 프레임(119)을 유지하며, 접착제(122)로 렌즈 유지 프레임(119)에 렌즈(125)를 접착시킨다. 렌즈 유지 프레임(119)을 지지하는 안내 바(120, 121)를 가진 척 유닛(116, 117)의 평행현상의 불충분한 정밀도와, 척 유닛(116, 117)과 안내 바(120, 121)의 불충분한 위치 정밀도 때문에 렌즈(125)는 렌즈 유지 프레임(119)에 관하여 정밀하게 위치가 정해질 수 없고, 렌즈 유지 프레임(119)과 안내 바(120, 121) 사이에 역할을 하는 것이 가능하다.

도 16에서 나타내는 조정 기계장치는 단렌즈(125)를 렌즈 유지 프레임(119)에 고정시킨다. 하지만, 도 16에서 나타내는 조정 기계장치는 인접한 렌즈들 간에 유지된 스페이서로 복수의 렌즈를 렌즈 유지 프레임에 정밀하게 고정시킬 수 없다. 본 발명의 실시형태에 따른 복합렌즈는 인접한 렌즈들 간에 배치된 스페이서로 서로에 관하여 고정될 수 있는 복수의 렌즈를 포함하고, 인접한 렌즈들의 표면들 간에 거리를 결정하기 위한 광학 설계의 자유도를 현저하게 증대한다. 도 16에서 나타내는 조정 기계장치는 렌즈(125)와 렌즈 유지 프레임(119) 사이에 틈을 채우는 접착제(122)로만 렌즈 유지 프레임(119)에 렌즈(125)를 고정시키고 있다. 렌즈(125)가 렌즈 유지 프레임(119)에 접착제(122)로 접착된 후 렌즈 유지 강도와 렌즈 고정 정밀도가 저하하는 것이 가능하다.

본 발명의 실시형태는 어떠한 광축 중심 일치 공정도 필요로 함이 없이 서로 함께 고정밀도로 중심이 일치된 광축과 함께 단렌즈들의 위치를 정할 수 있는 복수의 단렌즈를 포함하는 복합렌즈를 조립하는 복합렌즈 조립 방법에 향해져 있다.

본 발명의 또 다른 실시형태는 어떠한 렌즈 조정 기계장치도 사용함이 없이 복수의 렌즈를 중심 일치시키기 위하여 광학 중심 일치 공정을 달성할 수 있는 복합렌즈를 조립하는 복합렌즈 조립 방법에 향해져 있다.

본 발명의 또 다른 실시형태는 경통의 치수 감소를 가능하게 하는 복합렌즈 조립 방법에 향해져 있다.

본 발명의 또 다른 실시형태는 광축 중심 일치를 위한 조정 부품을 필요로 하지 않고 조립 인원-시간을 줄일 수 있는 복합렌즈 조립 방법에 향해져 있다.

본 발명의 또 다른 실시형태는 광축 중심 일치를 위한 조립 인원-시간을 줄일 수 있는 복합렌즈 조립 방법에 향해져 있다.

본 발명의 또 다른 실시형태는 고정밀도로 복합렌즈를 조립할 수 있고 조립 작업을 촉진하는 간단한 공구와 지그(jig)를 필요로 하는 복합렌즈 조립 공정을 포함하는 복합렌즈 조립 방법에 향해져 있다.

본 발명의 또 다른 실시형태는 본 발명의 실시형태에 따라 복합렌즈 조립 방법에 의해 조립되는 복합렌즈에 향해져 있다.

본 발명의 또 다른 실시형태는 본 발명의 실시형태에 따라 복합렌즈 조립 방법에 의해 조립되는 복합렌즈를 포함하는 렌즈 시스템에 향해져 있다.

단렌즈들의 광축들이 본 발명의 실시형태에 있어서 서로 함께 중심이 일치되는 그와 같은 복합렌즈의 복수의 단렌즈를 조립하는 복합렌즈 조립 방법은, 서로 함께 중심이 일치된 중심축을 가지고 단렌즈의 광축에 평행한 방향으로 이동할 수 있는 한쌍의 척 유닛에 의해 원통형 스페이서의 양측에 각각 배치된 단렌즈들을 스페이서에 대하여 압박하는 단계와, 광축에 수직한 편평한 평면들에 내포된 척 유닛들 및 스페이서의 접촉표면과 접촉에서 스페이서의 양측에 단렌즈의 곡표면과 함께, 그리고 각각 자동적으로 중심이 일치된 단렌즈들 및 스페이서와 함께 고정수단에 의해 단렌즈들을 스페이서에 고정시키는 단계를 포함한다.

적어도 단렌즈들 중 하나는 상기 척 유닛의 접촉표면과 접촉에서 그것의 곡표면과 함께 척 유닛들 중 하나에 관하여 자동적으로 중심이 일치될 수도 있다. 적어도 단렌즈들 중 하나는 스페이서의 접촉표면과 접촉에서 그것의 곡표면과 함께 스페이서에 관하여 자동적으로 중심이 일치될 수도 있다. 스페이서와 접촉에서 단렌즈들의 접촉부들은 각각 광축에 수직한 편평한 평면들에 내포될 수도 있다. 쌍의 척 유닛과 접촉에서 단렌즈들의 접촉표면들은 각각 광축에 수직한 편평한 평면들에 내포될 수도 있다. 고정수단은 접착제 접합, 스테이킹(staking), 환상 유지 스프링 또는 열 수축성 폴리머의 고정용부재일 수도 있다. 본 발명의 실시형태에 있어서 복합렌즈는 본 발명의 실시형태에 있어서 상기한 복합렌즈 조립 방법에 의해 조립된다.

복합렌즈에 관하여 본 발명은 상기 구성중의 어느 하나에 의해 조립되는 복합렌즈에 관한 것이다. 렌즈 시스템에 관하여 본 발명은 복합렌즈를 사용하는 렌즈 시스템에 관한 것이다.

비디오 카메라와 같은 촬상 소자를 위한 본 발명의 양호한 실시형태에 있어서의 렌즈 시스템에서, 서로 함께 중심이 일치되는 복수의 단렌즈의 곡표면이 척(chuck) 장치에 의해 수직 방향으로부터 인접한 단렌즈들 간에 배치된 원통형 스페이서로 척(chuck)되며, 광축 중심 일치 작업을 필요로 함이 없이 고도로 정밀한 복합렌즈에서 단렌즈들을 경통에 고정할 수 있고, 단렌즈들의 광축들에 평행으로 이동될 수 있는 중심이 일치된 제1 및 제2 척(chucking) 표면을 가지는 고정수단 처럼, 스페이서와 접촉에서 곡표면들은 접착제 접합, 스테이킹(staking) 또는 환상 유지 스프링으로 클램핑(clamping)에 의해 스페이서에 고정되고, 그리고 복합렌즈 유지 방법에서, 복합렌즈는 스페이서와 척 장치를 포함하며, 스페이서나 척 장치의 각각은 단렌즈들과 접촉에서 광축에 수직한 편평한 접촉표면들을 가지고 있고, 단렌즈들은 접착제 접합, 스테이킹 또는 환상 유지 스프링으로 클램핑에 의해 경통에 고정된다.

본 발명의 실시형태에 의하면, 비디오 카메라 등의 촬상 시스템에 포함된 렌즈 시스템에 있어서, 단렌즈들은 광축 중심 일치 작업을 필요로 함이 없이 정밀하게 결합되어 복합렌즈가 되며, 단렌즈를 경통에 고정시키기 위한 고정수단은 경통의 치수 감소를 위하여 매우 이점이 있는 통에 짜 넣어진 어떠한 렌즈 조정 기계장치도 필요하지 않다. 조정 부품들과, 조립 및 광축 중심 일치를 위한 인원-시간은 감소될 수 있다. 복합렌즈는 고정밀도로 조립될 수 있으며, 렌즈 조립공정에 의해 사용되어지는 공구와 지그(jig)는 단순화될 수 있고 복합렌즈는 쉽게 조립될 수 있다.

본 발명의 실시형태에 의하면 서로 함께 중심 일치된 광축과 함께 복수의 단렌즈를 조립하는 복합렌즈 조립 방법은 서로 함께 중심 일치된 중심축을 갖고 단렌즈의 광축에 평행한 방향으로 이동할 수 있는 쌍의 척 유닛에 의해 원통형 스페이서의 양측에 각각 배치된 단렌즈를 스페이서에 대하여 압박하고, 광축에 수직한 편평한 접촉표면과 접촉에서 스페이서의 양측에 단렌즈들의 곡표면들과 함께, 그리고 척 유닛 또는 스페이서의 접촉표면과 접촉에서 각각 자동적으로 중심 일치된 단렌즈 및 스페이서와 함께 고정수단에 의해 단렌즈를 고정시킨다.

따라서, 복합렌즈가 복합렌즈 조립 방법에 의해 조립될 때, 스페이서의 양측에서 복합렌즈가 척 유닛에 의해 원통형 스페이서의 양측 단(端) 표면에 대하여 압박될 때 스페이서와 단렌즈는 자동적으로 중심이 일치되며, 이렇게 중심이 일치된 복합렌즈와 스페이서는 복합렌즈를 완성하도록 고정수단에 의하여 고정된다. 그러므로, 렌즈와 스페이서의 광축 조정을 위한 어떤 특별한 조정 부품이나 조립 작업도 필요하지 않다. 따라서 본 발명의 복합렌즈 조립 방법은 매우 단순하고 고정밀도로 서로 함께 중심 일치된 광축과 함께 복수의 단렌즈를 조립 가능하게 한다.

본 발명의 양호한 실시형태가 기술될 것이다. 도 1 ~ 도 7은 본 발명과 관련된 렌즈 시스템을 나타낸다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 렌즈 시스템은 사실상 직사각형의 고체를 닮은 모양을 갖는 합성수지로 만들어진 케이스(20)를 가지고 있 다. 케이스(20)의 열려있는 전단(front end)은 전면판(front plate)으로 덮여있다. 전측경통(front barrel)(22)은 도 1~도 3에서 잘 나타내는 바와 같이 전면판으로 완전히 형성된다. 대물렌즈(23)는 전측경통(22)에 단단히 붙어있다. 케이스(20)의 열려있는 후단(back end)은 배면판(back plate)(24)으로 덮여있다.

한쌍의 상부 안내 바(upper guide bar)(26, 27)가 케이스(20) 내의 상부에 확장되어 있다. 하부 안내 바(lower guide bar)(28)가 케이스(20) 내의 하부에 확장되어 있다. 상부 안내 바(26, 27)와 하부 안내 바(28)는 전면판과 배면판에 각각 지지되는 전단과 후단을 가지고 있다.

도 3~도 5에서 나타내는 바와 같이, 줌 이동체(31), 즉, 렌즈 프레임은 상부 안내 바(26)와 하부 안내 바(28)에 의해 복합렌즈의 광축을 따라 이동하도록 안내된다. 줌 이동체(31)는 렌즈(32)를 유지하고 있다. 도 3, 도 4 및 도6에서 나타내는 바와 같이, 포커스 이동체(33)는 상부 안내 바(27)와 하부 안내 바(28)에 의해 광축을 따라 이동하도록 안내된다. 포커스 이동체(33)는 포커스렌즈(34)를 단단히 붙잡고 있다.

도 3에서 나타내는 바와 같이, 케이스(20) 내 줌 이동체(31)와 포커스 이동체(33) 사이에서 종 방향에 관하여 중간 위치에 격벽(partition wall)이 단단히 배치된다. 앞으로 내밀도록 중간경통(37)이 격벽(36)으로 완전히 형성된다. 중간 고정 렌즈(38)가 중간경통(37)에 단단히 붙어있다. 도 1에서 나타내는 바와 같이, 아이리스(39), 즉, 조리개장치가 중간 고정 렌즈들 사이의 공간에 삽입된다.

줌 이동체(31)를 이동하기 위한 줌용 선형 모터(41)가 기술될 것이다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 줌용 선형 모터(41)는 직사각형의 튜브를 닮은 모양을 갖는 코일(42)을 가지고 있다. 코일(42)은 줌 이동체(31)에 부착되며 상부 안내 바(26)에 사실상 평행한 안내 코어(43)에 슬라이딩을 위해 실장된다. 사실상 U자 모양의 요크(44)가 안내 코어(43)에 부착된 그것의 반대 단과 함께 안내 코어(43)에 실장된다. 마그넷(45)이 요크(44)의 저부 표면에 부착된다. 마그넷(45)의자기 플럭스가 안내 코어(43)를 관통한다. 마그넷(45)에 의해 창출된 자기장을 나타내는 자기력선은 자기회로를 형성하도록 요크(44)와 안내 코어(43)를 통하여 확장한다.

위치 검출용 마그넷(46)이 코일(42)을 단단히 유지하는 줌 이동체(31)에 부착된다. 도 2에서 나타내는 바와 같이 지지판(47)에 부착된 자기저항소자(48)가 위치 검출용 마그넷(46)을 검출한다. 촬상소자(61)를 직면하면서 줌 이동체(31)의 배표면에 부착된 플렉서블 프린트 케이블(41)을 통하여 코일(42)에 전원이 공급된다. 도1 및 도 2에서 나타내는 바와 같이, 요크(44)는 케이스(20)의 상부 벽에서 형성된 슬랏(50)에 맞는다.

포커스렌즈(34)를 유지하는 포커스 이동체(33)를 이동하기 위한 포커스용 선형 모터(51)가 도 3, 도 4, 도 5 및 도 6에 관계하여 기술될 것이다. 포커스용 선형 모터(51)는 직사각형의 튜브를 닮은 모양을 갖는 코일(52)을 가지고 있다. 코일(52)은 상부 안내 바(27)에 평행한 안내 코어(53)에 의해 슬라이딩 이동을 위해 안내된다. 사실상 U자 모양의 요크(54)가 안내 코어(53)에 실장된다. 도 1 및 도 2에서 나타내는 바와 같이, 요크(54)는 케이스(20)의 상부 벽에 형성된 슬 랏(60)에 붙어있다. 바 마그넷(55)이 요크(54)의 하부 표면에 부착된다.

위치 검출용 마그넷(46)은 코일(52)이 부착된 포커스 이동체(33)의 측표면에 부착된다. 도 1에서 나타내는 바와 같이 지지판(57)의 내부 표면에 부착된 자기저항소자(58)는 위치 검출용 마그넷(46)을 검출한다. 대물렌즈 옆에서 포커스 이동체의 측표면에 부착된 플렉서블 프린트 케이블(41)을 통하여 코일(52)에 전원이 공급된다.

복합렌즈로 제공된 광학 시스템에 포함된 영상 형성 유닛이 촬상소자(61)로 제공된다. 촬상소자(61)는 광학 영상을 전기 영상 신호로 변환한다. 촬상소자(61)는, 예를 들면, CCD이다. 촬상소자(61)에 의해 제공된 영상 신호는 도 7에서 나타내는 A/D 변환기(62)에 의해 디지털 영상 신호로 변환된다. 신호처리기(63)가 적당한 영상 신호를 제공하도록 디지털 영상 신호를 처리한다. 신호처리기(63)에 의해 제공되는 영상 신호는 촬상유닛으로 보내진다. 촬상유닛이 비디오 신호 기록장치로 제공된 비디오 카메라이면, 신호처리기(63)에서 수신된 영상신호는 비디오 신호 기록장치에 저장된다.

신호처리기(63)는 고역에서 발광성 구성품과 같이, 영상신호의 특정 구성품을 검출할 수 있는 검출회로로 제공된다. 검출회로에 의해 제공된 검출신호가 촬상소자의 촬상 동작을 제어하기 위하여 제어기(64)에 주어진다. 제어기(64)는 포커스 조건, 즉, 검출신호의 레벨을 기초로 하여 초점의 조건을 결정하고, 피사체에 초점을 맞추도록 자동적 초점 제어 동작을 실행한다.

자동적 초점 제어 동작에 있어서, 제어기(64)는 서보회로(66)가 포커스렌즈 를 이동시키는 포커스용 선형 모터(51)를 구동하기 위한 구동신호를 발생하도록 서보 제어 공정을 실행한다. 구동신호가 포커스용 선형 모터(51)에 주어진다. 그리고 포커스용 선형 모터(51)는 포커스를 위한 포커스의 위치를 조정하도록 포커스 이동체(33)를 구동한다.

줌 키가 동작될 때, 줌 신호가 제어기(64)에 주어진다. 제어기(64)는 줌렌즈(32)의 원하는 위치에 관하여 원하는 위치 정보를 서보회로(66)로 주도록 줌 신호를 기초로 하여 동작한다. 그리고 서보회로(66)는 줌용 선형 모터(41)를 구동하기 위한 구동신호를 발생하고, 줌용 선형 모터(41)는 프레이밍(framing)을 위하여 원하는 위치로 줌 렌즈를 배치하도록 줌 이동체를 이동시킨다.

줌렌즈(32)를 갖고 있는 줌 이동체(31)의 이동 속도는 줌 키를 동작 모드로 변화시킴으로써 변화될 수 있다. 줌용 선형 모터(41)가 최고의 이동 속도로 줌 이동체(31)를 이동시키도록 구동될 때, 줌렌즈는, 예를 들면, 1초보다도 작은 매우 짧은 시간에 가장 넓은 시야각을 위한 가장 짧은 초점거리에 상응하는 위치에서 가장 좁은 시야각을 위한 가장 긴 초점거리에 상응하는 위치로 이동될 수 있다.

카메라에 관하여 피사체의 위치가 만일 변경되지 않는다고 하더라도, 영상 프레임과 금후 초점거리가 변경될 때 초점거리에 따라 포커스렌즈(34)의 위치가 만일 변경되지 않는다면 포커스렌즈(34)는 정확한 초점이 맞지 않는다. 정확한 초점에 있어서 포커스렌즈(34)의 초점거리와 위치 간 관계에 관한 필요한 정보는 제어기(64)에 접속된 저장장치(65)에 미리 저장된다. 초점거리가 변경될 때, 제어기(64)는 저장장치(65)로부터 정보를 읽고 서보회로(66)로 포커스렌즈(34)의 위치 를 조정하도록 포커스 제어 동작을 상술하는 제어신호를 준다.

포커스용 선형 모터(51)는 매우 높은 이동 속도로 이동을 위하여 포커스렌즈(34)를 갖고 있는 포커스 이동체(33)를 구동할 수 있다. 줌렌즈(32)가 높은 이동 속도로 이동될 때, 포커스렌즈(34)의 위치는 줌렌즈(32)의 움직임에 따라 보정된다. 따라서 포커스렌즈(34)의 위치는 신속한 위치 보정 동작에 의해 포커스렌즈(34)가 정확한 초점을 유지하도록 보정될 수 있다.

대물렌즈(23), 줌렌즈(32), 포커스렌즈(34) 및 중간 고정 렌즈(38)와 같은 복합렌즈를 조립하는 복합렌즈 조립 방법이 기술될 것이다. 상기 렌즈(23, 32, 34, 38)의 각각은 복수의 단렌즈를 조립함으로써 형성되는 복합렌즈이고, 개선된 광학 특성을 가지는 복합렌즈이다. 복합렌즈의 렌즈들은 서로 함께 중심이 정확하게 일치된 광축과 함께 미리 정해진 축 간격으로 정리될 필요가 있다. 복합렌즈 조립 방법은 예를 대신하여 중간 고정렌즈(38)를 조립함에 적용되는 바와 같이 기술될 것이다.

도 8을 참조하면, 중간 고정 렌즈(38)는 후부렌즈(71), 즉, 도 8에서 보여주는 바와 같이 상부렌즈, 전측렌즈(72), 즉, 도 8에서 보여주는 바와 같이 하부렌즈를 포함하며, 서로로부터 후부렌즈(71)와 전측렌즈(72)를 스페이싱(spacing)하는 스페이서(73)를 포함한다. 렌즈(71, 72)가 각각 스페이서(73)의 양측 단 표면과 접촉하여 서로 접하고 있는 표면과 함께 고정된다.

도 9에서 나타내는 바와 같이 상부 척 유닛(75)과 하부 척 유닛(76)을 가지는 벨 척 기계장치가 렌즈(71, 72)와 스페이서(73)를 조립하기 위하여 사용된다. 상부 척 유닛(75)과 하부 척 유닛(76)의 각각의 중심축은 서로 함께 중심 일치된다. 적어도 상부 척 유닛(75)과 하부 척 유닛(76) 중 어느 하나는 다른 하나와 중심 일치된 중심축과 함께 다른 하나에 관하여 축 방향으로 이동 가능하다. 척 유닛(75, 76)은 압박 동작을 위하여 서로를 향하여 이동될 수 있다.

후부렌즈(71)는 스페이서(73)의 접촉부(81)와 접촉에서 곡표면과 함께 스페이서(73)에 배치된다. 전측렌즈(72)는 스페이서(73)의 또 다른 접촉부(82)와 접촉하고 있다. 척 유닛(75, 76)은 렌즈(71, 72)에 축 방향의 압력을 가한다. 결과적으로, 렌즈(71, 72)와 스페이서(73)의 각각의 광축은 서로 함께 자동적으로 중심 일치된다.

척 유닛(75, 76)이 축에 관하여 대칭적인 곡표면을 가지는 렌즈(71, 72)에 축 방향의 압력을 가할 때, 도 9에서 나타내는 바와 같이 렌즈(71, 72)와 스페이서(73)의 각각의 광축이 서로 함께 중심 일치될 때 서로로부터 렌즈(71, 72)는 동적으로 가장 안정한 상태와 더불어 축 방향으로 가장 짧은 거리에 있게 된다. 따라서 렌즈(71, 72)와 스페이서(73)는 척 유닛(75, 76)에 의해 렌즈(71, 72)에 압력을 가함으로써 자동적으로 중심 일치될 수 있다.

하부 척 유닛(76)의 중심축이 전측렌즈(72)의 광축과 중심 일치되는 것과 같이 하부 척 유닛(76)의 접촉부(78)는 전측렌즈(72)의 전측 곡표면과 접촉하게 된다. 전측렌즈(72)의 후부 곡표면은 전측렌즈(72)의 광축이 스페이서(73)의 중심축과 중심 일치되는 것과 같이 스페이서(73)의 접촉부(82)와 안정한 접촉을 하고 있다. 상부 척 유닛(75)은 스페이서(73)에 대하여 스페이서(73)에 배치된 후부 렌즈(71)를 압박한다. 결과적으로, 후부렌즈(71)의 전측 곡표면은 스페이서(73)와 상부 척 유닛(75)의 각각의 중심축과 서로 함께 중심 일치된 후부렌즈(71)의 광축과 함께 스페이서(73)의 접촉부(81)와 밀접하게 접촉하게 된다.

따라서 렌즈(71, 72)와 스페이서(73)는 렌즈(71, 72)의 각각의 광축과 척 유닛(75, 76)의 각각의 중심축과 중심 일치된 스페이서(73)의 중심축과 안정하게 결합된다. 이렇게 결합된 렌즈(71, 72)와 스페이서(73)는 접착제(84)로 단단하게 함께 결합된다.

렌즈(71, 72)의 광축에 평행으로 이동될 수 있는 중심 일치된 척 유닛(75, 76)을 가지는 척 기계장치는 렌즈(71, 72)사이에 유지된 스페이서(73)로 렌즈(71, 72)를 고정시킨다. 렌즈(71, 72)는 접착제로 스페이서(73)에 접착되거나 스테이킹(staking)에 의해 스페이서(73)에 고정된다. 렌즈(71, 72)가 이렇게 스페이서(73)에 고정될 때, 렌즈(71, 72)의 광축의 기울기가 보정된다. 렌즈(71, 72)의 각 표면은 곡표면의 결합 중의 어느 하나일 수도 있다.

도 9에서 나타내는 중간 고정 렌즈(38)의 렌즈(71, 72)는 접착제(84)로 스페이서(73)에 접착된다. 접착제(84)는, 예를 들면, 자외선에 의해 조사될 때 경화하는 자외선 치료용 접착제일 수도 있다. 렌즈(71, 72)와 스페이서(73)의 결합은 도 10에서 나타내는 바와 같이 환상 클램핑 스프링(85)에 의해 함께 단단히 고정될 수도 있다.

도 11에서 나타내는 중간 고정 렌즈(38)를 조립함에 있어서, 도 11에서 보여주는 바와 같이 전측렌즈(72), 하부렌즈는 척 유닛(76)의 접촉부와 접촉에서 그것 의 전측 곡표면과 함께 하부 척 유닛(76)에 끼워지며, 스페이서(73)는 전측렌즈(72), 후부렌즈(71)의 후부 표면과 접촉에서 그것의 접촉부(82)와 함께 전측렌즈(72)의 편평한 후부 표면에 배치되고, 즉, 도 11에서 보여주는 바와 같이 상부렌즈는 스페이서(73)의 접촉부(81)와 접촉에서 그것의 전측 곡표면과 함께 스페이서에 끼워지며, 상부 척 유닛(75)은 척 유닛(75, 76) 사이에 전측렌즈, 스페이서(73) 및 후부렌즈(71)의 조립을 단축하도록 후부렌즈(71)의 후부 표면에 대하여 압박을 받는다. 이렇게 렌즈(71, 72)는 스페이서(73)의 접촉부(81, 82)를 내포하고 광축에 수직인 2개의 접촉평면에서 스페이서(73)와 접촉이 유지된다.

전측렌즈(72), 스페이서(73) 및 후부렌즈(71)의 조립이 척 유닛(75, 76) 사이에서 단축될 때, 접촉 평면의 위치는 척 유닛(75, 76)의 중심축과 벨 척의 원칙에 따른 렌즈(71, 72)의 광축에 수직이 되도록 자동적으로 조정된다. 렌즈(71, 72)와 스페이서(73)가 이렇게 서로 함께 중심 일치된 후, 렌즈(71, 72)는 접착제(84)로 스페이서(73)에 단단하게 결합된다. 렌즈(71, 72)에 접촉시키게 될 렌즈(71, 72)의 표면과 척 유닛(75, 76)의 접촉표면은 어떤 적당한 곡표면일 수도 있다.

도 12에서 나타내는 구조가 기술될 것이다. 전측렌즈(72)는 척 유닛(76)의 접촉부(78)와 접촉에서 그것의 전측 곡표면과 함께 척 유닛에 끼워지며, 스페이서(73)는 전측렌즈(72)의 후부표면과 접촉에서 그것의 전측 접촉부(82)와 함께 전측렌즈(72)에 끼워지고, 후부렌즈(71)는 스페이서(73)의 후부 접촉부(81)와 접촉에서 그것의 전측 표면과 함께 스페이서(73)에 끼워지며, 척 유닛(75)의 하부 단은 후부렌즈(71)의 후부표면에 접촉하게 된다.

척 유닛(75, 76)과 렌즈(71, 72)를 포함하는 척 기계장치는 광축에 수직한 적어도 2개의 접촉 평면에서 접촉하고 있다. 접촉평면은 후부렌즈(71)와 접촉에서 상부 척 유닛(75)의 접촉부(77)와, 전측렌즈(72)와 접촉에서 하부 척 유닛(76)의 접촉부(78)를 각각 내포한다. 렌즈(71, 72)는 2개의 접촉평면이 광축에 수직인 상태에서 스페이서(73)에 결합된다. 편평한 접촉부를 제외하고 렌즈(71, 72)의 각 표면은 곡표면들의 조합중의 어느 하나일 수도 있다. 렌즈(71, 72)와 스페이서(73)는 도 10에서 나타내는 것과 유사한 유지 스프링(85)에 의해 함께 단단히 결합될 수도 있다.

척 유닛(75, 76)을 포함하는 척 기계장치를 사용하는 자동 중심 일치 방법은 광학적 중심 일치를 수행하지 않고 조정나사를 사용하여 정확한 일직선상에 렌즈(71, 72)와 스페이서(73)를 함께 단단히 결합할 수 있다. 렌즈(71, 72)와 스페이서(73)의 조립품은 경통에 실장된다. 따라서 경통은 어떤 렌즈 조정 기계장치도 제공될 필요가 없고 그러므로 작은 크기로 형성될 수 있다. 조정부품의 제거는 구성부품, 조립 인원-시간 및 조정 인원-시간을 줄인다. 복합렌즈의 정확한 조립은 렌즈 조립공정에 의해 필요로 되는 공구와 지그를 단순화하고 조립작업을 촉진한다.

발명이 그것의 양호한 실시형태에서 기술되었지만, 본 발명은 그 실제의 적용에 있어 그것에 제한되지 않고 많은 변경과 변화가 그것의 영역과 정신에서 이탈 함이 없이 그 안에서 가능하다. 발명이 비디오 카메라를 위한 렌즈 시스템의 중간 고정 렌즈에 적용되는 것처럼 기술되었지만, 본 발명은 다른 렌즈 시스템의 복합렌즈에도 적용 가능하다. 복수의 렌즈의 곡표면과 척 유닛과 스페이서의 위치의 조합은 본 발명의 기술적 영역내에서 임의로 변경될 수도 있다.

여러 가지의 수정, 조합, 반조합 및 변경이 첨부된 특허청구범위의 영역 내에 또는 그것의 동등한 것 내에 있는 한에 있어서는 상기 여러 가지의 수정, 조합, 반조합 및 변경이 설계 요구조건 및 기타 요소에 의존하여 일어날 수도 있음은 종래 기술에 숙달된 사람들에 의해 이해되어져야 한다.

Claims (8)

1. 단렌즈(single lens)들의 광축(optical axis)들이 서로 일치되도록 배열된 복합렌즈(compound lens)의 복수의 단렌즈들을 조립하는 복합렌즈 조립 방법이며,

   서로 함께 중심이 일치된 중심축을 가지고 단렌즈의 광축에 평행한 방향으로 이동할 수 있는 한쌍의 척(chucking) 유닛에 의해 원통형 스페이서의 양측에 각각 배치된 단렌즈를 스페이서(spacer)에 대하여 압박하는 단계와,

   광축에 수직한 평면들에 내포된 척 유닛들 및 스페이서의 접촉표면들과 접촉에서 스페이서의 양측에 단렌즈들의 곡표면들과 함께, 그리고 각각 자동적으로 중심 일치된 단렌즈들 및 스페이서와 함께 고정수단에 의해 단렌즈를 스페이서에 고정시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기의 복합렌즈 조립 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   적어도 단렌즈들 중 하나는 상기 척 유닛의 접촉표면과 접촉에서 그것의 곡표면과 함께 척 유닛들 중 하나에 관하여 자동적으로 중심 일치되는 것을 특징으로 하는 복합렌즈 조립 방법.
3. 제 1항에 있어서,

   적어도 단렌즈들 중 하나는 스페이서의 접촉표면과 접촉에서 그것의 곡표면과 함께 스페이서에 관하여 자동적으로 중심 일치되는 것을 특징으로 하는 복합렌 즈 조립 방법.
4. 제 1항에 있어서,

   스페이서와 접촉에서 단렌즈들의 접촉부들이 각각 광축에 수직한 편평한 평면들에 내포되어 있는 것을 특징으로 하는 복합렌즈 조립 방법.
5. 제 1항에 있어서,

   척 유닛과 접촉에서 단렌즈들의 접촉부들이 광축에 수직한 편평한 평면들에 내포되어 있는 것을 특징으로 하는 복합렌즈 조립 방법.
6. 제 1항에 있어서,

   고정수단은 접착제 접합, 스테이킹(staking), 환상(annular) 유지 스프링 또는 열수축성 폴리머의 고정용부재인 것을 특징으로 하는 복합렌즈 조립 방법.
7. 제 1항~제 6항의 어느 한 항에 있어서,

   복합렌즈 조립 방법에 의해 조립된 것을 특징으로 하는 복합렌즈.
8. 제 7항에 있어서,

   복합렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 시스템.

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