JP2010117552A - レンズ位置調整方法、光路延長部材およびレンズユニット - Google Patents

レンズ位置調整方法、光路延長部材およびレンズユニット Download PDF

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Abstract

【課題】鏡筒に保持されたレンズが結像する焦点像を顕微鏡で観察し、その観察結果に基づいてレンズを位置調整する方法において、顕微鏡による像観察を容易化する。
【解決手段】物体からの光が入射するレンズ11および、該レンズ11を保持する鏡筒1を有してなるレンズユニット10において、前記レンズ11の焦点像を顕微鏡5で観察し、その観察結果に基づいて該レンズ11をその光軸が鏡筒の中心軸Oと一致する状態に位置調整する。そのとき、前記レンズ11の後方側において鏡筒1内に、該レンズ11の焦点位置を後方側に延ばす光路延長部材12を配置し、その状態で焦点像の観察を行う。
【選択図】図1

Description

本発明はカメラ等に用いられるレンズユニット、より詳しくは、物体からの光が入射するレンズが鏡筒に保持されてなるレンズユニットに関するものである。
また本発明は、そのようなレンズユニットにおいてレンズの位置を調整する方法、およびその方法に使用される光路延長部材に関するものである。
例えばカメラのズームレンズ等、最も物体側に固定レンズ(使用時に光軸方向に移動されることのないレンズ)の群を有するレンズユニットにおいては、その全長をより短くしようとすると、各レンズ群の屈折力が強いものとなる。そうであると、レンズ群同士の軸ズレや倒れが、結像状態に敏感に反映して像質の低下を招くことになる。
特に例えば特許文献1に示されているように、固定レンズ群の中で光路を90°折り曲げる光学部材を備えてなるいわゆる屈曲光学系においては、そのような構成を採用する本来の目的である小型化のために、より屈折力が強いレンズが採用されるので、レンズ群同士の軸ズレや倒れが、より敏感に像質低下につながるようになる。
上述のような問題を招かないためには、レンズ群を構成する個々のレンズが鏡筒内で、偏心や軸ズレの無い状態つまり、レンズ光軸が鏡筒の中心軸と一致している状態に組み付けられる必要がある。そのためにズームレンズ等においては、各レンズを上記の状態とするための位置調整作業が必要となっている。
そのようなレンズ位置調整を行う場合、前述の固定レンズ等に対しては、鏡筒に保持したままの状態で位置調整をすることが多い。そしてその固定レンズ等が正の屈折力を有するものである場合は、該レンズが結像する焦点像を顕微鏡で観察し、その観察結果に基づいてレンズを位置調整することがなされている。
特開2007−199406号公報
従来、上述のように顕微鏡を利用するレンズの位置調整方法においては、顕微鏡による焦点像の観察が難しいという問題が認められている。以下、この問題について、図9および図10を参照して詳しく説明する。
これらの図において、1が鏡筒、2および3が図中左方に有る物体からの光4が入射する固定レンズ、5が焦点像観察に使われる顕微鏡である。先に説明したように固定レンズ2、3が正の屈折力が強いものである場合、その焦点位置Aは比較的レンズ2、3に近い位置にある。それに対して、鏡筒1の後端に突き付き合わせた顕微鏡5の観察位置Bが図9に示す位置にあると、顕微鏡5による焦点像の観察が不可能になる。この状況下で焦点像の観察を可能にするためには、図10に示すように顕微鏡5を、その前端が鏡筒1の後端よりも前方に位置するように配設する必要がある。しかし、そのようにすることは、一般には顕微鏡5と鏡筒1とが干渉するので不可能である。その干渉を避けるために、顕微鏡5を組み入れて受容できる特殊な構造に鏡筒1を形成することも考えられるが、その場合は鏡筒1のコストアップを招き、ひいてはレンズユニットが高価なものになってしまうという問題が発生する。
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、鏡筒に保持されたレンズが結像する焦点像を顕微鏡で観察し、その観察結果に基づいてレンズを位置調整する方法において、顕微鏡による像観察を容易化することを目的とする。
また本発明は、そのようなレンズ位置調整方法に好適に用いることができる光路延長部材を提供することを目的とする。
さらに本発明は、鏡筒に保持されたレンズが、その光軸が鏡筒の中心軸と一致する状態に正確に位置調整されたレンズユニットを提供することを目的とする。
本発明によるレンズ位置調整方法は、
物体からの光が入射するレンズおよび、該レンズを保持する鏡筒を有してなるレンズユニットにおいて、
前記レンズの焦点像を顕微鏡で観察し、その観察結果に基づいて該レンズをその光軸が鏡筒の中心軸と一致する状態に位置調整するレンズ位置調整方法であって、
前記レンズの後方側において前記鏡筒内に、該レンズの焦点位置を後方側つまり物体と反対側に延ばす光路延長部材を配置し、
その状態で前記焦点像の観察を行うことを特徴とするものである。
なおこのレンズ位置調整方法において、レンズユニットが、前記レンズの後方側において鏡筒に別の移動レンズを保持してなるものである場合は、それらのレンズおよび移動レンズが鏡筒に組み立てられた後、移動レンズを鏡筒から取り外して前記光路延長部材を配置することが望ましい。
また本発明は、上述のようなレンズ位置調整方法に好適に用いることができる光路延長部材を提供するものであり、この光路延長部材は、前記鏡筒と組み合って、該鏡筒に保持される部分を有することを特徴とするものである。
この本発明による光路延長部材においては、前記レンズから遠い方の端面である後端面に近い部分の外周面が、前記鏡筒に形成された嵌合孔と緊密に嵌合する形状とされていることが望ましい。
また、本発明による光路延長部材は、均一な屈折率を有する部材から形成され、前記レンズに近い方の端面である前端面と、前記レンズから遠い方の端面である後端面とが互いに平行な形状とされていることが望ましい。
他方、本発明によるレンズユニットは、
物体からの光が入射するレンズおよび、該レンズを保持する鏡筒を有してなり、
前記レンズが上述した本発明のレンズ位置調整方法によって位置調整されるレンズユニットであって、
前記鏡筒に、前記光路延長部材の外周面の一部と緊密に嵌合して該光路延長部材を保持する嵌合孔が形成されていることを特徴とするものである。
なお本発明によるレンズユニットは、前記レンズとして、使用時に光軸方向に移動されることのない固定レンズを有するとともに、該固定レンズの後方側にさらに、使用時に少なくとも1つが光軸方向に移動される移動レンズ群を有するものであることが好ましい。
また本発明によるレンズユニットは、前記レンズとして、使用時に光軸方向に移動されることのない固定レンズを有するとともに、該固定レンズの前方側に配置された別の固定レンズおよび、それらの固定レンズの間で光路を90°折り曲げる光学部材をさらに備えて、屈曲光学系を構成していることが望ましい。
さらに本発明によるレンズユニットにおいては、前記鏡筒に、その中心軸に対して垂直な方向から前記光路延長部材を受け入れる開口が形成されていてもよい。
本発明のレンズ位置調整方法においては、物体からの光が入射するレンズの後方側において鏡筒内に、該レンズの焦点位置を後方側に延ばす光路延長部材を配置するようにしたので、該光路延長部材を配置しない場合と比べると、レンズによる焦点像の結像位置がより顕微鏡に近い位置に変わることになる。それにより、像観察に際して顕微鏡が鏡筒と干渉することを防止できるので、この像観察が容易に行われるようになる。
他方、本発明の光路延長部材は、鏡筒と組み合って、該鏡筒に保持される部分を有するものであるので、顕微鏡による焦点像の観察時に動いて結像位置を変えてしまうようなことがない。したがってこの光路延長部材によれば、鏡筒内のレンズ位置を正確に調整可能となる。
特にこの光路延長部材が、均一な屈折率を有する部材から形成され、前記レンズから遠い方の端面である後端面と、前記レンズに近い方の端面である前端面とが互いに平行な形状とされている場合は、レンズの結像性能を劣化させることがなく、レンズ位置調整をより正確に実施可能となる。
また本発明のレンズユニットは、鏡筒に、前記光路延長部材の外周面の一部と緊密に嵌合して該光路延長部材を保持する嵌合孔が形成されたものであるので、光路延長部材を確実に保持できるものとなる。よってこのレンズユニットは、顕微鏡による焦点像観察を安定して行うことを可能にし、ひいてはレンズが所定状態つまり、その光軸が鏡筒の中心軸と一致する状態に正確に位置調整されたものとなり得る。
なお、本発明のレンズユニットが特に、前記レンズとして、使用時に光軸方向に移動されることのない固定レンズを有するとともに、該固定レンズの後方側にさらに、使用時に少なくとも1つが光軸方向に移動される移動レンズ群を有する構造を持つ場合は、前記レンズとして屈折力が大きいものが適用されることが多い。その場合、位置調整の対象である上記レンズの軸ズレや倒れが解消されていないと、それらは、より敏感に像質低下につながるようになる。したがって、上記構造を持つレンズユニットに本発明のレンズ位置調整方法を適用すれば、レンズを正確に位置調整して像質低下を抑える効果が特に顕著なものとなる。
また、本発明のレンズユニットが特に、前記レンズとして、使用時に光軸方向に移動されることのない固定レンズを有するとともに、該固定レンズの前方側に配置された別の固定レンズおよび、それらの固定レンズの間で光路を90°折り曲げる光学部材をさらに備えて屈曲光学系を構成している場合も、そのような光学系を採用する本来の目的であるカメラ等の小型化ということを考えると、前記レンズとして屈折力が大きいものが適用されることが多い。その場合も、位置調整の対象である上記レンズの軸ズレや倒れが解消されていないと、それらは、より敏感に像質低下につながるようになる。したがって、このような屈曲光学系を持つレンズユニットに本発明のレンズ位置調整方法を適用する場合も、レンズを正確に位置調整して像質低下を抑える効果が特に顕著なものとなる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
図1および図2は、本発明の一実施形態によるレンズ位置調整方法が実施されるレンズユニット10を示すものである。なおこれらの図1および2において、既に説明した図9および10中の要素と同等の要素には同番号を付してあり、それらについての説明は特に必要のない限り省略する(以下、同様)。
このレンズユニット10は、例えばカメラのズームレンズ等を構成するものであって、図中左側から物体からの光が入射する固定レンズ11および、該レンズ11を保持する円筒状の鏡筒1を有している。なお、鏡筒1において固定レンズ11の後方側つまり物体と反対側には、例えばズームレンズを構成する移動レンズ群が保持されるが、それについては説明を省略する。
凸レンズである固定レンズ11は、その光軸が鏡筒1の中心軸Oと一致する状態に、つまり光軸が中心軸Oに対して軸ズレや倒れを起こしていない状態に位置調整して、該鏡筒1に保持される必要がある。特にレンズユニット10の全長をより短くしようとすると、固定レンズ11として屈折力が強いものが適用されるが、その場合は、上記軸ズレや倒れが結像状態に敏感に反映して像質の低下を招くことになる。
本実施形態の方法は、この固定レンズ11の位置調整のために適用されるものであり、そのためにまず、固定レンズ11の焦点像が顕微鏡5によって観察される。つまり、この焦点像を顕微鏡によって拡大観察すると、上記軸ズレや倒れが有る場合はその像がいわゆるコマ状に歪むので、それが解消されるように、鏡筒1内で固定レンズ11の位置を調整する。なおこの固定レンズ11の位置調整作業は、具体的には例えば前記特許文献1に記載されているようにしてなされるものであるが、それは本発明には直接関係しないので、詳しい説明は省略する。
本例のレンズユニット10において、固定レンズ11の焦点位置は本来、図1中にAで示す位置にある。それに対して顕微鏡5の観察位置は図中Bの位置にあって、固定レンズ11の焦点位置Aから離れている。なお同図に示すように、鏡筒1の後端面から焦点位置Aまでの距離をL2、顕微鏡5の前端面からその観察位置Bまでの距離をWDとする。
この状態のままでは、顕微鏡5による焦点像の観察が不可能であるので、図2に示すように鏡筒1内において固定レンズ11の後方側に光路延長部材12を配置する。この光路延長部材12は、均一な屈折率n(1<n)を有する光学ガラス等の部材から形成され、固定レンズ11に近い方の端面である前端面12aと、固定レンズ11から遠い方の端面である後端面12bとが互いに平行な円柱状とされている。なお光路延長部材12は、鏡筒1の後方端つまり図中の右端から該鏡筒1内に挿入される。
上記光路延長部材12が配置されると、固定レンズ11の焦点位置Aは、光路延長部材12の長さをDとして(n−1)Dだけ後方側に延びるようになる。それにより、顕微鏡5を鏡筒1に干渉させることなく、顕微鏡5の観察位置Bを固定レンズ11の焦点位置Aに合わせることが可能になるので、固定レンズ11の焦点像を顕微鏡5によって容易に観察可能となる。より詳しく説明すると、顕微鏡5が鏡筒1と干渉しないための条件は、図2から明らかな通りL2−(n−1)D<WD、つまりはL2−WD<(n−1)Dである。
以上の通りにして固定レンズ11の焦点像を顕微鏡5によって観察しながら、その固定レンズ11の位置調整作業が行われ、それが終了すると、光路延長部材12は鏡筒1から取り外される。
本実施形態では、円柱状の光路延長部材12の外周面が、鏡筒1と組み合って該鏡筒1に保持される部分となっており、それに対して鏡筒1の内周面が、光路延長部材12の外周面の一部と緊密に嵌合して該光路延長部材12を保持する嵌合孔となっている。
また、前述したように、鏡筒1において固定レンズ11の後方側にズームレンズ等を構成する移動レンズ群が保持される場合は、その移動レンズ群および固定レンズ11が鏡筒1に組み込まれた後、移動レンズ群を鏡筒1から取り外して光路延長部材12を配置するようにしてもよい。
次に図3を参照して、本発明の別の実施形態について説明する。この図3は、本発明の別の実施形態によるレンズ位置調整方法が実施されるレンズユニット20を示すものである。このレンズユニット20も、例えばカメラのズームレンズ等を構成するものであって、物体からの光が入射する凸レンズである固定レンズ22、プリズム23および、凹レンズである別の固定レンズ24と、それらの光学要素を保持する角筒状の鏡筒21とを有している。プリズム23は2つのレンズ22および24の間において光路を90°折り曲げるものであり、それによりこのレンズユニット20は、いわゆる屈曲光学系となっている。
このレンズユニット20は、カメラの使用状態下で固定レンズ24が被写体側を向くように配置される。そこで、被写体からの光はこの固定レンズ24およびプリズム23を介して、固定レンズ22に図中左側から入射する。なお、鏡筒21において固定レンズ22の後方側つまり物体と反対側には、例えばズームレンズを構成する移動レンズ群が保持されるが、それについては説明を省略する。
本例においても固定レンズ22は、その光軸が鏡筒21の中心軸Oと一致する状態に、つまり光軸が中心軸Oに対して軸ズレや倒れを起こしていない状態に位置調整して、該鏡筒21に保持される必要がある。特にレンズユニット20の全長をより短くしようとすると、固定レンズ22として屈折力が強いものが適用されるが、その場合は、上記軸ズレや倒れが結像状態に敏感に反映して像質の低下を招くことになる。その上本例においては、カメラの小型化のために前述の通りの屈曲光学系が採用されており、この場合はカメラの小型化のために、固定レンズ22としてより屈折力が強いものが適用されることが多いので、上記問題がさらに起きやすくなっている。
本実施形態においても、固定レンズ22の位置調整のために固定レンズ22の焦点像が図示外の顕微鏡によって観察される。そしてこの場合も、固定レンズ22の後方側において鏡筒21内に光路延長部材25を配置して、固定レンズ22の焦点位置を後方側に延ばし、その状態で焦点像の観察を行うようにしているので、前述した実施形態におけるのと同様の効果が得られる。なお、焦点像を観察しながら行われる固定レンズ22の位置調整も前述の実施形態におけるのと同様になされるものであり、それについての重複した説明は省略する(以下、同様)。
本例のレンズユニット20を構成する鏡筒21は、光路延長部材25を収容する部分が概略角筒状に形成され、その後端部には円形の嵌合孔21aが、また固定レンズ22に近い部分には同じく円形の嵌合孔21bが形成されている。ここで嵌合孔21a、嵌合孔21bの直径をそれぞれDA、DBとすると、DB<DAとされている。それに対応させて光路延長部材25は、その全長の大部分に亘る円柱状の小径部25aと、それよりも大径で後端部を構成するフランジ状の大径部25bとを有する形状とされている。
上記構成の光路延長部材25は、小径部25aの先端側から鏡筒21内に挿し込まれ、該小径部25aが嵌合孔21bに、また大径部25bが嵌合孔21aにそれぞれ緊密に嵌合することにより、鏡筒21に保持される。このように光路延長部材25を鏡筒21内に挿し込むとき、光路延長部材25の小径部25aはそれよりも大径の嵌合孔21aを容易に通過するので、光路延長部材25の組付け作業は簡単になされ得る。
次に図4を参照して、本発明のさらに別の実施形態について説明する。本実施形態におけるレンズユニット20は、図3に示したものと比べると、鏡筒21の嵌合孔21a、嵌合孔21bの各直径DA、DBがDB>DAとされている点が異なるものである。そこで嵌合孔21bには概略円環状のスペーサ30が嵌合され、このスペーサ30に形成された、嵌合孔21bよりも小径の嵌合孔30aに、光路延長部材25の小径部25aが嵌合保持されるようになっている。
次に図5を参照して、本発明のさらに別の実施形態について説明する。なおこの図5は、光路延長部材25が鏡筒21に挿し込まれて、それと組み合う直前の状態を示している。本実施形態におけるレンズユニット20は、図3に示したものと比べると、鏡筒21の嵌合孔21bの端部に面取り部21cが形成されている点が異なるものである。このような面取り部21cが設けられていると、嵌合孔21bと緊密に嵌合する外径とされた光路延長部材25の小径部25aが、この嵌合孔21bに誘い込まれるようになるので、光路延長部材25の配設作業が容易化される。
次に図6を参照して、本発明のさらに別の実施形態について説明する。本実施形態におけるレンズユニット20は、図4に示したものと比べると、鏡筒21に、通過孔21fを有する概略円板状の隔壁21eが形成されている点が相違している。このような隔壁21eは、例えば固定レンズ群やシャッター等を保持するために多く設けられるものである。なおこの隔壁21eの円形の通過孔21fの直径DCは、光路延長部材25の小径部25aと緊密に嵌合する値とされてもよいし、あるはそれよりも大きい値とされてもよい。
ここで上記通過孔21fの直径DCと、鏡筒21の嵌合孔21bの直径DBとがDB>DCの関係にある場合、DC以下の外径となる光路延長部材25の小径部25aが、上記嵌合孔21bと直接緊密に嵌合することは不可能である。そこでこの場合も、図4に示したものと同様のスペーサ30が用いられ、その嵌合孔30aに光路延長部材25の小径部25aが嵌合保持される。
次に図7および図8を参照して、本発明のさらに別の実施形態について説明する。なお図8は、図7の構成を小径部25aの中央近辺位置で切断して、その部分を図中右側から見た状態を示している。本実施形態におけるレンズユニット20は、図3に示したものと比べると、鏡筒21の図中下方部分に、光路延長部材25を鏡筒内部に挿入するための開口21jが形成されている点、また図3における円形の嵌合孔21a、嵌合孔21bに代えてそれぞれ、半円形の嵌合受け部21g、21hが形成されている点が異なるものである。
上記構成のレンズユニット20においては、開口21jを通して光路延長部材25が図中下から上に(つまり鏡筒21の中心軸Oに垂直な方向に)送られて、鏡筒21内に配置される。そして、最も奧まで、つまり図中最も上方まで光路延長部材25が送り込まれると、その大径部25bおよび小径部25aがそれぞれ受け部21g、21hと嵌合して保持される。なおこの嵌合保持をより確実にするために、光路延長部材25が図中下方に動くことを防止する押さえ部材等を別途設けるようにしてもよい。
以上説明したように本発明の方法によって固定レンズ11あるいは22が位置調整されるレンズユニット10あるいは20は、該レンズ11あるいは22の焦点像観察が、鏡筒1あるいは21と干渉することのない顕微鏡を用いて良好になされるので、レンズ位置が高精度に位置決めされたものとなる。
本発明の一実施形態の方法によりレンズ位置調整がなされるレンズユニットの、レンズ位置調整前の状態を示す一部破断側面図 図1のレンズユニットの、レンズ位置調整時の状態を示す一部破断側面図 本発明の別の実施形態の方法によりレンズ位置調整がなされるレンズユニットを示す一部破断側面図 本発明のさらに異なる実施形態の方法によりレンズ位置調整がなされるレンズユニットを示す一部破断側面図 本発明のさらに異なる実施形態の方法によりレンズ位置調整がなされるレンズユニットを示す一部破断側面図 本発明のさらに異なる実施形態の方法によりレンズ位置調整がなされるレンズユニットを示す一部破断側面図 本発明のさらに異なる実施形態の方法によりレンズ位置調整がなされるレンズユニットを示す一部破断側面図 図7のレンズユニットの一部を示す部分断面図 従来のレンズ位置調整方法の問題を説明する図 従来のレンズ位置調整方法の問題を説明する図
符号の説明
1、21 鏡筒
2、3 レンズ
5 顕微鏡
10、20 レンズユニット
11、22 固定レンズ
12、25 光路延長部材
12a 光路延長部材の前端面
12b 光路延長部材の後端面
21a、21b 鏡筒の嵌合部
21c 鏡筒の面取り部
21e 鏡筒の隔壁
21f 鏡筒の通過孔
21g、21h 鏡筒の嵌合受け部
21j 鏡筒の開口
25a 光路延長部材の小径部
25b 光路延長部材の大径部
30 スペーサ

Claims (9)

  1. 物体からの光が入射するレンズおよび、該レンズを保持する鏡筒を有してなるレンズユニットにおいて、
    前記レンズの焦点像を顕微鏡で観察し、その観察結果に基づいて該レンズをその光軸が鏡筒の中心軸と一致する状態に位置調整するレンズ位置調整方法であって、
    前記レンズの後方側において前記鏡筒内に、該レンズの焦点位置を後方側に延ばす光路延長部材を配置し、
    その状態で前記焦点像の観察を行うことを特徴とするレンズ位置調整方法。
  2. 前記レンズユニットが、前記レンズの後方側において鏡筒に別の移動レンズを保持してなるものである場合、
    それらのレンズおよび移動レンズが鏡筒に組み立てられた後、前記移動レンズを鏡筒から取り外して前記光路延長部材を配置することを特徴とする請求項1記載のレンズ位置調整方法。
  3. 請求項1または2記載のレンズ位置調整方法に用いられる光路延長部材であって、前記鏡筒と組み合って該鏡筒に保持される部分を有することを特徴とする光路延長部材。
  4. 前記レンズから遠い方の端面である後端面に近い部分の外周面が、前記鏡筒に形成された嵌合孔と緊密に嵌合する形状とされて、この外周面が前記鏡筒に保持される部分となっていることを特徴とする請求項3記載の光路延長部材。
  5. 均一な屈折率を有する部材から形成され、前記レンズに近い方の端面である前端面と、前記レンズから遠い方の端面である後端面とが互いに平行な形状とされていることを特徴とする請求項3または4記載の光路延長部材。
  6. 物体からの光が入射するレンズおよび、該レンズを保持する鏡筒を有してなり、
    前記レンズが請求項1記載のレンズ位置調整方法によって位置調整されるレンズユニットであって、
    前記鏡筒に、前記光路延長部材の外周面の一部と緊密に嵌合して該光路延長部材を保持する嵌合孔が形成されていることを特徴とするレンズユニット。
  7. 前記レンズとして、使用時に光軸方向に移動されることのない固定レンズを有するとともに、該固定レンズの後方側にさらに、使用時に少なくとも1つが光軸方向に移動される移動レンズ群を有することを特徴とする請求項6記載のレンズユニット。
  8. 前記レンズとして、使用時に光軸方向に移動されることのない固定レンズを有するとともに、該固定レンズの前方側に配置された別の固定レンズおよび、それらの固定レンズの間で光路を90°折り曲げる光学部材をさらに備えて、屈曲光学系を構成していることを特徴とする請求項6または7記載のレンズユニット。
  9. 前記鏡筒に、その中心軸に対して垂直な方向から前記光路延長部材を受け入れる開口が形成されていることを特徴とする請求項6から8いずれか1項記載のレンズユニット。
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