JP2018194691A - レンズ鏡筒、光学機器およびレンズ鏡筒の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズの相対倒れを抑制しつつ、ピント調整されたレンズ鏡筒、光学機器およびレンズ鏡筒の製造方法を提供すること。
【解決手段】地板と、第１のレンズを保持する第１の保持部材と、第２のレンズを保持し、第１のレンズに対して光軸に沿って相対的に移動可能な第２の保持部材と、を有し、第１の保持部材は、第２のレンズに対する第１のレンズの光軸に直交する方向の位置、および第２のレンズに対する地板の光軸方向の位置の少なくとも一方が調整された後、接着剤を介して地板に固定される。
【選択図】図１１

Description

本発明は、レンズ鏡筒、光学機器およびレンズ鏡筒の製造方法に関する。

従来、レンズ鏡筒内のレンズを調整するための技術が提案されている。特許文献１では、第１のレンズホルダーに固定される第１のレンズと、第２のレンズホルダーに固定され、光学記録媒体に対向する対向面を有する第２のレンズとから構成される２群レンズを有する光学ピックアップ用対物レンズの調整方法を開示している。特許文献１では、第１のレンズホルダーと第２のレンズホルダーと、を光軸に略垂直な接触面において接触させ、接触面に垂直な軸を中心として回転させて第１のレンズと第２のレンズ間の相対的な傾きを調整する。また、第１のレンズホルダーに対して第２のレンズホルダーを接触面内にて相対的に平行移動させることにより第１のレンズと第２のレンズの偏芯を調整する。特許文献２では、第１レンズ群を保持する第１レンズ枠の傾きを調整する機構と、第２レンズ群を保持する第２レンズ枠と、を備え、第２レンズ枠は第２レンズ群の光軸方向へ移動可能であり、第１および第２レンズ枠は当接可能であるレンズ鏡筒を開示している。

特許第３４６２９９７号公報 特開２０１２−１４５８７３号公報

近年、移動環に保持したレンズと、移動環を保持するベースに固定したレンズが平行になるようにレンズの倒れを抑制することが困難であるという問題が生じている。特許文献１の方法では、倒れ調整と偏芯調整は可能であるが、２つのレンズ間隔の調整をするためには調整機構を鏡筒内部に設ける必要があり、結果として鏡筒が大型化してしまう。また、特許文献２のレンズ鏡筒は、傾き調整機構を有するため、大型化し、重量も増してしまう。

本発明は、レンズの相対倒れを抑制しつつ、ピント調整されたレンズ鏡筒、光学機器およびレンズ鏡筒の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一側面としてのレンズ鏡筒は、地板と、第１のレンズを保持する第１の保持部材と、第２のレンズを保持し、前記第１のレンズに対して光軸に沿って相対的に移動可能な第２の保持部材と、を有し、前記第１の保持部材は、前記第２のレンズに対する前記第１のレンズの前記光軸に直交する方向の位置、および前記第２のレンズに対する前記地板の光軸方向の位置の少なくとも一方が調整された後、接着剤を介して前記地板に固定されることを特徴とする。

また、本発明の他の側面としてのレンズ鏡筒の製造方法は、地板と、第１のレンズを保持する第１の保持部材と、第２のレンズを保持し、前記第１のレンズに対して光軸に沿って相対的に移動可能な第２の保持部材と、を有するレンズ鏡筒の製造方法であって、前記第２の保持部材を前記光軸に沿って移動可能に前記地板に取り付けるステップと、前記第１の保持部材を前記第２のレンズで保持した状態で、前記第２のレンズに対する前記第１のレンズの前記光軸に直交する方向の位置、および前記第２のレンズに対する前記地板の光軸方向の位置の少なくとも一方を調整するステップと、接着剤を介して前記第１の保持部材を前記地板に固定するステップと、を有することを特徴とする。

本発明によれば、レンズの相対倒れを抑制しつつ、ピント調整されたレンズ鏡筒を提供することができる。

本発明の実施形態に係るレンズ鏡筒を備える撮像装置の概略図である。 レンズ鏡筒の分解斜視図である。 望遠撮影状態のレンズ鏡筒の断面図である。 広角撮影状態のレンズ鏡筒の断面図である。 沈胴状態のレンズ鏡筒の断面図である。 被写体側から見た場合のフォーカスレンズユニットの分解斜視図である。 像面側から見た場合のフォーカスレンズユニットの分解斜視図である。 フォーカスレンズユニットの斜視図である。 フォーカスレンズユニットの正面図である。 フォーカスレンズユニットの上面図である。 光学調整時のフォーカスレンズユニットの断面図である。 フォーカスレンズユニットの背面図である。 フォーカスモータが３群筒に組み込まれる前の状態を示す図である。 フォーカスモータが３群筒に組み込まれた状態を示す図である。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の実施形態に係るレンズ鏡筒ＬＢを備える撮像装置ＩＡの概略図である。レンズ鏡筒ＬＢは、撮像光学系ＩＯＳを保持する。カメラ本体ＣＢは、撮像素子ＩＥを保持する。レンズ鏡筒ＬＢは、カメラ本体ＣＢと一体的に構成されていてもよいし、カメラ本体ＣＢに着脱可能に取り付けられるように構成されていてもよい。また、レンズ鏡筒ＬＢが撮像素子ＩＥを保持していてもよい。

本発明は、カメラ本体に着脱可能に取り付けられるレンズ鏡筒やレンズ一体型カメラだけでなく、ビデオカメラや監視カメラ等の撮影装置、双眼鏡等の観察装置、および液晶プロジェクタ等の画像投射装置等の光学機器にも適用することができる。

図２は、レンズ鏡筒ＬＢの分解斜視図である。図３は、望遠撮影状態のレンズ鏡筒ＬＢの断面図である。図４は、広角撮影状態のレンズ鏡筒ＬＢの断面図である。図５は、沈胴状態のレンズ鏡筒ＬＢの断面図である。

本実施形態のレンズ鏡筒ＬＢは、１群レンズ１、２群レンズ２、３群レンズ３、４群レンズ４、５群レンズ５、光学フィルタ６、撮像素子７、および絞りユニット８を備える。各レンズ群が図５の収納位置から図４のワイド撮影可能位置まで移動することで、レンズ鏡筒ＬＢは撮影可能状態になる。また、各レンズ群が図３のテレ撮影可能位置と図４のワイド撮影可能位置との間を撮像光学系の光軸に沿って移動することで、撮影倍率を変更することができる。

１群レンズ保持枠１０は、１群レンズ１を接着剤により固定している。接着剤は、化粧板によって隠される。１群レンズ保持枠１０の像面側の端部には内向きにフォロアピンが設けられている。

絞りユニット８は、絞り羽根、羽根駆動リング、および絞りモータで構成される絞り機構を保持している。絞りユニット８の像面側には像面側に突出した３本の脚が設けられており、各脚の先端には外周側（径方向外側）に突出したフォロアピンが設けられている。

２群レンズ保持枠２０は、２群レンズ２、２群レンズ２を光軸に直交する面内で移動させる光学手ぶれ補正機構、およびシャッター機構を保持している。２群レンズ保持枠２０の像面側には像面側に突出した３本の脚が設けられており、各脚の先端には外周側（径方向外側）に突出したフォロアピンが設けられている。

５群レンズ保持枠５０は、５群レンズ５を固定している。５群レンズ保持枠５０の外周には、径方向外側に突出した３本のフォロアピンが設けられている。遮光板５５は、５群レンズ保持枠５０の外側と固定筒７２の内周を塞いでおり、外周には径方向外側に突出した３本のフォロアピンが設けられている。

撮像素子７は、撮像素子保持枠７１に保持され、撮像光学系により結像された被写体像を光電変換し、画像信号として出力する。撮像素子保持枠７１には、固定筒７２とカバー筒７３が固定されている。

固定筒７２の外側には、駆動環７４が固定筒７２に対して回転可能に保持されている。駆動環７４の外周には不図示の歯車が設けられており、不図示の減速機構を介してズームモータ７９によって回転駆動される。固定筒７２の内周には、移動カム環７５が配置されている。移動カム環７５の外周には、不図示の３本のフォロアピンが１２０°等分に設けられており、また不図示の３本の駆動キーが１２０°等分に設けられている。フォロアピンは、固定筒７２の内周に設けられているカム溝７２Ａに係合する。駆動キーは、固定筒７２に設けられている貫通カム溝７２Ｂを挿通して、駆動環７４の内周に光軸に沿って設けられている不図示の駆動溝に係合する。駆動環７４がズームモータ７９によって回転すると、駆動溝を介して移動カム環７５に回転トルクが伝達され、移動カム環７５はカム溝７２Ａの軌跡に従って回転しながら光軸に沿って移動する。

移動カム環７５の外周と固定筒７２の内周との間には、カムカバー筒７８が配置されている。カムカバー筒７８は、移動カム環７５にスナップフィットで固定されている。移動カム環７５の内周には、直進案内筒７６が配置されている。直進案内筒７６の被写体側の端部には、外周方向に沿ってフランジ部が設けられている。フランジ部の像面側の面は、移動カム環７５の被写体側の端面に接している。直進案内筒７６の像面側の端部には、直進案内板７７が直進案内筒７６にスナップフィットで固定されている。直進案内板７７は、平板形状で、被写体側の面は移動カム環７５の像面側の端面に接している。

直進案内板７７の外周には、複数の不図示の直進キーが外周側に延出して設けられており、固定筒７２の内周に設けられている直進溝７２Ｃに係合することで、直進案内板７７の回転を規制する。したがって、駆動環７４がズームモータ７９によって回転すると、直進案内筒７６および直進案内板７７は、回転せずに移動カム環７５とともに光軸に沿って移動する。

移動カム環７５の外周には不図示の３本のカム溝が１２０°等分に設けられており、内周には不図示の３本の第１のカム溝、３本の第２のカム溝、および３本の第３のカム溝がそれぞれ１２０°等分に設けられている。外周に設けられているカム溝は、１群レンズ保持枠１０のフォロアピンに係合する。第１のカム溝は絞りユニット８のフォロアピンに係合し、第２のカム溝は２群レンズ保持枠２０のフォロアピンに係合し、第３のカム溝は後述する３群筒３０のフォロアピンに係合する。

直進案内筒７６に設けられたフランジ部の外周には、直進キーが設けられており、１群レンズ保持枠１０の内周に設けられている直進溝に係合することで、１群レンズ保持枠１０の回転を規制する。直進案内筒７６の筒本体部には、３本の第１の直進貫通溝と３本の第２の直進貫通溝がそれぞれ１２０°等分に設けられている。第１の直進貫通溝は、光軸と第１の直進貫通溝の中心とを結ぶ線に平行な壁によって構成され、絞りユニット８のフォロアピン根元部に設けられた直進案内部に係合し、絞りユニット８の回転を規制する。また、第１の直進貫通溝は、２群レンズ保持枠２０のフォロアピン根元部に設けられた直進案内部に係合することで、２群レンズ保持枠２０の回転を規制する。第２の直進貫通溝は、光軸と第２の直進貫通溝の中心とを結ぶ線に平行な壁によって構成され、３群筒３０のフォロアピン３０Ａ根元部に設けられた直進案内部３０Ｂに係合することで、３群筒３０の回転を規制する。

駆動環７４の内周には、３本の第１のカム溝と３本の第２のカム溝が１２０°等分に設けられている。
第１のカム溝は、５群レンズ保持枠５０のフォロアピンにカム係合する。第２のカム溝は、遮光板５５のフォロアピンにカム係合する。

固定筒７２には、３本の貫通直進溝が１２０°等分に設けられている。固定筒７２の内周には、５群レンズ保持枠５０および遮光板５５が設けられている。５群レンズ保持枠５０の外周に設けられているフォロアピンの根元の直進案内部が固定筒７２の貫通直進溝に係合することで、５群レンズ保持枠５０の回転が規制される。遮光板５５の外周にはフォロアピンが設けられ、フォロアピン根元の直進案内部が固定筒７２に設けられた直進溝に係合することで、遮光板５５の回転が規制される。

以下、図６から図１２を参照して、３群レンズ３および４群レンズ４を備えるフォーカスレンズユニット３００の構成について説明する。図６は、被写体側から見た場合のフォーカスレンズユニット３００の分解斜視図である。図７は、像面側から見た場合のフォーカスレンズユニット３００の分解斜視図である。図８は、フォーカスレンズユニット３００の斜視図である。図９は、フォーカスレンズユニット３００の正面図である。図１０は、フォーカスレンズユニット３００の上面図である。図１１は、光学調整時のフォーカスレンズユニット３００の断面図である。図１２は、フォーカスレンズユニット３００の背面図である。

第１の保持部材としての３群レンズホルダー３１は３群レンズ３を保持し、４群レンズホルダー４０は４群レンズ４を保持している。３群レンズホルダー３１は、接着剤３５を介して３群筒（地板）３０に固定されている。３群筒３０は、駆動力を供給するフォーカスモータ３３、および４群レンズホルダー４０を光軸に沿って移動可能に支持するガイド軸３２を固定している。フォーカスモータ３３には、板金部材が一体に取り付けられている。板金部材の先端には、フランジ部（メカストッパ）３３Ａが設けられている。フランジ部３３Ａとフォーカスモータ３３との間には、スクリュー部３３Ｃが設けられている。スクリュー部３３Ｃは、不図示の回路からの通電により回転する。ガイド軸３２は、保持部材としての４群レンズホルダー４０のスリーブ部４０Ａ，４０Ｂと嵌合し、４群レンズホルダー４０を直進案内する。４群レンズホルダー４０には、ラック（当接部材）４２が取り付けられている。ラック４２は、スクリュー部３３Ｃに螺合し、スプリング４３によって光軸方向および径方向へ片寄せされている。４群レンズホルダー４０は、合焦時にフォーカスモータ３３の駆動によって、３群筒３０に対して光軸に沿って移動することで、被写体像を撮像素子７の結像面に合焦させる。

３群筒３０の像面側には、像面側に突出した３本の脚３０Ｃが設けられている。脚３０Ｃの先端には、外周に突出したフォロアピン３０Ａが設けられている。フォロアピン３０Ａの根元部に設けられた直進案内部３０Ｂは、前述したように、直進案内筒７６に設けられた第２の直進貫通溝を挿通することで、３群筒３０の回転を規制している。

以上説明したように、本実施形態では、ズームモータ７９が駆動すると、駆動環７４が回転し、その回転に伴って移動カム環７５が回転しながら光軸に沿って移動する。直進案内板７７および直進案内筒７６は、回転せずに移動カム環７５とともに光軸に沿って移動する。また、１群レンズ保持枠１０、絞りユニット８、２群レンズ保持枠２０、３群筒３０、５群レンズ保持枠５０、および遮光板５５はそれぞれ、回転せずにそれぞれのカム溝の軌跡に従って光軸に沿って移動する。

以下、フォーカスレンズユニット３００の光学調整について説明する。図６および図７の状態において、まず、３群レンズ３および４群レンズ４はそれぞれ、３群レンズホルダー３１および４群レンズホルダー４０に圧入固定された後、接着される。なお、接着でなくて熱加締めや溶着などで固定されてもよい。次に、ガイド軸３２は、４群レンズホルダー４０のスリーブ部４０Ａ、４０Ｂに軸支され、同時に３群筒３０の軸受部３０Ｅ，３０Ｆに圧入固定される。また、同時に４群レンズホルダー４０のキー４０Ｃは、３群筒３０の溝３０Ｄの間に嵌められる。キー４０Ｃが溝３０Ｄに嵌められることで、３群筒３０および４群レンズホルダー４０は、ガイド軸３２を中心とした相対回転を規制される。

したがって、図９において、４群レンズホルダー４０および３群筒３０は、紙面に平行な方向では、ガイド軸３２により位置が固定され、紙面に垂直な方向、すなわち光軸方向では、移動することができる。４群レンズホルダー４０は、４群レンズホルダー４０のスリーブ部４０Ａが３群筒３０の軸受部３０Ｅに衝突する状態Ｘと４群レンズホルダー４０のスリーブ部４０Ｂが３群筒３０の軸受部３０Ｆに衝突する状態Ｙとの間で光軸に沿って移動することができる。

その後、図１１に示されるように、４群レンズ４の被写体側に設けられた平面部４Ａを３群レンズホルダー３１に設けられた平面部３１Ａに当接させる。平面部４Ａと平面部３１Ａを当接させた状態、具体的には、４群レンズ４が３群レンズホルダー３１を保持した状態では、３群レンズ３と４群レンズ４の倒れはこれらの部材の間に配置されている３群レンズホルダー３１の製造誤差の範囲で一定となる。また、この状態において、３群レンズ３と４群レンズ４の光学偏芯調整が行われる。さらに、ガイド軸３２により光軸に垂直な方向の位置が決まっている３群筒３０の４群レンズ４に対する光軸方向の位置が調整される。３群筒３０の光軸方向の位置を調整することは、３群筒３０がカム軌跡に従って移動する場合の３群レンズホルダー３１の光軸方向の位置を調整したことになる。そのため、この調整でピント調整が行われる。

調整後、３群レンズホルダー３１は、３群筒３０に接触していない状態（空中に浮かせた状態）で図９に示される領域３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃに接着剤３５を充填後、固体化させることで３群筒３０に固定される。本実施形態では、接着剤３５として、非接触の２つの物体を固定するための液体またはゲル状のＵＶ照射にて固体化し硬化する接着剤が使用される。

３群筒３０と３群レンズホルダー３１との接着後、４群レンズ４と３群レンズホルダー３１が非接触となるように両者の光軸方向における相対位置関係を変化させる。このとき、ラック４２およびスプリング４３を４群レンズホルダー４０に組み込んでおく。その後、図１３に示されるように、スクリュー部３３Ｃにラック４２を噛み合わせながらフォーカスモータ３３をＡ方向に沿って移動させ、フォーカスモータ３３の鍵部３３Ｂを３群筒３０の圧入部３０Ｈに挟み込まれた状態で圧入固定する。同時に、鍵部３３Ｂは、図１１に示される半円形状部３０Ｇに挟み込まれた状態で圧入固定される。図１４は、フォーカスモータ３３が３群筒３０に組み込まれた状態を示している。

その後、図１０のハッチングされている領域３５Ｄ，３５Ｅに接着剤３５を充填後、固体化させることで、フォーカスモータ３３に取り付けられている板金部材から伸びている腕３３Ｄ，３３Ｅを３群筒３０の窪み部とともに接着する。フォーカスモータ３３を接着固定することにより、フォーカスモータ３３を固定するビスを廃止できるため、３群筒３０の変形を防止することができる。結果として、３群筒３０の変形によりレンズの向きが変わることを防止することができる。

図１０に示されるように、ラック４２のストッパー面４２Ａはフォーカスモータ３３のフランジ部３３Ａの内周に接触し、４群レンズホルダー４０は被写体側に移動できない状態Ｚになっている。そのため、４群レンズホルダー４０の光軸方向の移動範囲が状態Ｚから状態Ｘまでに規制され、４群レンズ４は３群レンズホルダー３１に接触しなくなる。そのため、４群レンズ４は、組立後、部品の衝突により傷つくことも、調整が狂うこともなくなる。

以上説明したように、４群レンズ４および３群レンズホルダー３１を接触させた状態で、３群レンズホルダー３１を３群筒３０に空中接着を行うことで、３群レンズ３と４群レンズ４の相対倒れを抑制することができる。

また、３群筒３０を浮かせた状態で３群レンズホルダー３１と３群筒３０との間の空間を接着剤３５により埋め固めることで、簡易に調整できるとともに、調整機構を内部に搭載する必要がなくなるため、小型化に有利である。

また、調整接着後、４群レンズ４が３群レンズホルダー３１に接触することを防止した状態で、４群レンズホルダー４０はガイド軸３２を介して光軸に沿って移動することができる。

なお、本実施形態では、３群レンズホルダー３１を４群レンズ４の上に載せて調整したが、本発明はこれに限定されない。例えば、３群レンズホルダー３１を設けることなく、３群レンズ３を４群レンズ４の上に載せて調節してもよい。

また、本実施形態では、４群レンズ４は、ガイド軸３２により光軸に沿って移動するが、他の群と同様にフォロアピンでカム溝によって光軸に沿って移動するように構成してもよい。

また、調整時に３群レンズホルダー３１を受けるのは４群レンズ４でなく、４群レンズホルダー４０が３群レンズホルダー３１を持ち上げてもよい。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

３ ３群レンズ（第１のレンズ）
４ ４群レンズ（第２のレンズ）
３０ ３群筒（地板）
３１ ３群レンズホルダー（第１の保持部材）
３５ 接着剤
４０ ４群レンズホルダー（第２の保持部材）

Claims (8)

1. 地板と、
   第１のレンズを保持する第１の保持部材と、
   第２のレンズを保持し、前記第１のレンズに対して光軸に沿って相対的に移動可能な第２の保持部材と、を有し、
   前記第１の保持部材は、前記第２のレンズが前記第１の保持部材を保持した状態で、前記第２のレンズに対する前記第１のレンズの前記光軸に直交する方向の位置、および前記第２のレンズに対する前記地板の光軸方向の位置の少なくとも一方が調整された後、接着剤を介して前記地板に固定されることを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記第２の保持部材に取り付けられ、前記第２のレンズが前記第１の保持部材に接触する前に、前記地板に取り付けられたメカストッパに当接する当接部材を更に有することを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
3. メカストッパおよび前記当接部材は、前記第１の保持部材が前記接着剤を介して前記地板に固定された後、取り付けられることを特徴とする請求項２に記載のレンズ鏡筒。
4. 前記第２の保持部材を駆動させるための駆動力を供給するモータを更に有し、
   前記メカストッパは、前記モータに取り付けられた板金であることを特徴とする請求項２または３に記載のレンズ鏡筒。
5. 前記メカストッパは、接着剤を介して前記地板に固定されていることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
6. 前記地板に固定され、前記第２の保持部材を前記光軸に沿って移動可能に支持するガイド軸を更に有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒を有することを特徴とする光学機器。
8. 地板と、第１のレンズを保持する第１の保持部材と、第２のレンズを保持し、前記第１のレンズに対して光軸に沿って相対的に移動可能な第２の保持部材と、を有するレンズ鏡筒の製造方法であって、
   前記第２の保持部材を前記光軸に沿って移動可能に前記地板に取り付けるステップと、
   前記第１の保持部材を前記第２のレンズで保持した状態で、前記第２のレンズに対する前記第１のレンズの前記光軸に直交する方向の位置、および前記第２のレンズに対する前記地板の光軸方向の位置の少なくとも一方を調整するステップと、
   接着剤を介して前記第１の保持部材を前記地板に固定するステップと、を有することを特徴とするレンズ鏡筒の製造方法。