JP4398688B2 - レンズ偏心調整装置およびレンズ偏心調整方法 - Google Patents
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Description
そのため、撮影光学系などにおいては、構成する光学系の偏心調整を行うことが一般的に行われている。
ところで、この偏心調整について、従来は、所定の光学系の中間に位置する光学ユニットに偏心調整が必要な場合、調整を必要とする光学ユニットを光学ユニット単位で偏心調整し、所定の光学系に取り付けるといった方法、あるいはダミーとする別の光学系を用いて被調整レンズ群を前群位置に仮置きして偏心調整後、被調整光学ユニットを所定の光学系に取り付けるといった方法などが知られている。
しかしながら、この方法では、偏心調整後の被調整光学ユニットの光学性能を、所定の光学系の最終性能として評価しながら偏心調整することができない。
特許文献2にはさらに、被調整光学系が、光軸に垂直な平面のある所定方向にのみ移動調節する第一調節手段と、この所定方向に略直交する方向にのみ移動する第2調節手段とを有する。
この方法では、鏡筒内においてレンズを保持する保持手段に、鏡筒の外周部に露出する露出部を設けるため、「露出部」の構成に大きなスペースをとられる。また、調整する光学ユニットが光軸方向に移動する必要がある場合、カムリングと直進移動枠による移動構造が取れなくなるため、その移動構造などが限定されてしまい設計自由度がなくなる。しかも、調整する光学ユニットが、調整工程において調整不能だった場合、光学系全体を再度分解し、修理などを行う必要があるため、組み立て調整工程が煩雑になることが予測される。
鏡胴レイアウトのスペース効率と、鏡胴変倍機構などの設計選択自由度を確保するためには、偏心調整機構を調整治工具に持たせた形で、最終光学性能を光学系全系で確認できるようにする。
また、あわせて鏡胴完成直前に偏心調整後の光学系全系の性能確認を行うシステムにしてしまうと、所望の性能が出なかった場合、その鏡筒の分解修理が必要となり、工程が煩雑となってしまう。
よって、完成直前ではない工程にて光学系全系の性能確認が可能な構成とするのが望ましい。
したがって、光学系全系を通した状態で最終性能を確認しながら中間に位置する群の群内の偏心調整を調整治具にて行う場合、その「被調整レンズ」と「絞り」の位置が近い場合、(具体的には1mm程度の距離の場合)「絞り」をどこに配置するかが問題となる。
また、調整後の「被調整レンズ」の固定を紫外線(UV)硬化型の接着剤を使用する場合、「絞り」が邪魔となってUV照射の効率が著しく低下する。
請求項3に記載の発明では、請求項1または2に記載のレンズ偏心調整装置において、前記チャッキング部材の挿入退避は、前記偏心調整部の支持軸を中心とする回動によることを特徴とする。
請求項5に記載の発明では、請求項1ないし4のいずれか1つに記載のレンズ偏心調整装置において、前記絞り開口部は、前記チャッキング部材に形成されていることを特徴とする。
請求項6に記載の発明では、請求項1ないし5のいずれか1つに記載のレンズ偏心調整装置において、前記絞り開口部は、前記チャッキング部材とは別の絞り板に形成されていることを特徴とする。
請求項8に記載の発明では、請求項1ないし7のいずれか1つに記載のレンズ偏心調整装置において、前記爪部は、前記被調整レンズの外周部と少なくとも2カ所で接触することを特徴とする。
請求項9に記載の発明では、請求項1ないし8のいずれか1つに記載のレンズ偏心調整装置において、前記チャッキング部材は、弾性部材で形成されていることを特徴とする。
請求項11に記載の発明では、請求項1ないし10のいずれか1つに記載のレンズ偏心調整装置において、前記チャッキング部材の前記爪部の周辺の、前記被調整レンズの外周部に対応する位置に、接着剤注入穴と光照射穴を兼ねる2カ所以上の前記光透過部を設けたことを特徴とする。
請求項12に記載の発明は、請求項1ないし11のいずれか1つに記載のレンズ偏心調整装置により調整されたことを特徴とする鏡胴である。
請求項13に記載の発明は、請求項12に記載の鏡胴を用いたことを特徴とするカメラである。
チャッキング部材の光学システム部への挿入退避機構により、被調整レンズ群の交換等がスムーズに行える。
被調整レンズとの接触を少なくとも2カ所で行うので、被調整レンズの安定した移動調整ができ、作業時間の短縮が図れる。
被調整レンズのチャッキングをしたまま、光硬化型接着剤への光照射が効率的に行える。
図1は本発明の実施例1を説明するための一部断面図である。
同図において、符号1はレンズ偏心調整装置(以下単に「調整装置」ともいう)、2は光学システム部、3は第1レンズ群、4は第2レンズ群、5は第3レンズ群、6はチャート板、7は光源、8はスクリーン、9は絞り板、10はチャッキング部材、11は絞り支持軸、12は絞り回動つまみ、13は調整用鏡胴、14はチャート調整ステージ、15は偏心調整部、16はz1ステージ、17はz2ステージ、18はxyステージ、19はステージ支持軸、20は基板をそれぞれ示す。
本調整装置は、偏心の影響が最も大きく現れるレンズ群が第2レンズ群であり、その中の特に第1レンズの偏心がレンズ性能劣化に最も大きく関与する構成のレンズ系に適した装置として構成している。調整すべきレンズがどこにあるかによって、調整装置の構成は異なるが、いずれの場合も本発明の主旨は適用することができる。例えば、第2レンズ群と第3レンズ群が実質一体構成にできる場合は、レンズ系のつかない調整用鏡胴に被調整レンズ群としての第2レンズ群を取り付けることにより調整を行うことになる。
調整用鏡胴13や、レンズ群の留め方は実用化されている任意の手法を採用し得る。例えば、ねじ込み式でも良いし、精度の高い嵌合による落とし込み方式でも良い。第1レンズ群はピント調整を行う都合上ねじ込み式が適している。
チャッキング部材10は、絞り開口部9aのほぼ同位置に、絞り開口部9aを通る光束を遮らない程度のやや大きめの開口部10bを有し、被調整レンズ4aの周囲を、上方からつかむように保持して水平面内で2次元的に移動させるものであるが、詳細は後述する。
調整用鏡胴13の下には投影用のチャート板6が置かれ、その下に設けられた光源7によって照明される。チャート板6はほぼ中心部に投影用のチャート6aを有し、周辺部が遮光部6bになっている。レンズ系を通ったチャート6aの像は第1レンズ群3から所定の距離離れた位置におかれたスクリーン8に投影される。チャート板6の調整用鏡胴13に対する距離は必要に応じて変えられるよう、チャート調整ステージ14によって、矢印Aで示すように上下方向の移動が可能なようになっている。
z1ステージ16とz2ステージ17は、それぞれ矢印B、Cで示すように、共に鉛直方向のみの移動ができる。z2ステージ17は主として被調整レンズ鏡胴の大きさに合わせて位置調整をするいわゆる粗動用のためのものであり、z1ステージ16は被調整レンズ4aのチャッキングのための微少量移動をさせるためのものである。そのため、z1ステージ16には、光学システム部2の方向に延びるチャッキング部材10が一体的に固定されており、下方向に移動させることにより、被調整レンズ4aの周囲を上からつかむように軽く押さえつける。z1ステージを上方向に移動させることによって、チャッキング部材10は第1レンズ4aから離れる。z1ステージとz2ステージは、微動機構付ステージとして組み合わせたものが実用化されているのでそれを用いると良い。
xyステージ18は実際の偏心調整を行うためのもので、xステージ、yステージによって水平方向に2次元的に微少量の移動が可能になっている。
ステージ支持軸19はz1、z2両ステージ16,17を載せたxyステージ18をそっくり水平面内で回動することにより、チャッキング部材10が絞り板9と共に光学システム部2から退避して、第2レンズ群4を調整用鏡胴13から取り外しできるようにしてある。
調整用鏡胴は、いろいろなレンズ系に対応して、それぞれ予め本調整装置に組み込めるように外径等を合わせて用意してある。用意してある調整用鏡胴は、第1レンズ群と第3レンズ群だけがつけてある。ただし、レンズ系によっては第3レンズが無い場合も有りうる。
偏心調整を行いたいレンズ系に対応した調整用鏡胴13を選び、調整装置1の所定の位置に留める。このとき、チャッキング部材10が取り付けの邪魔をしないように、xyステージ18をステージ支持軸19の回りに回動して、チャッキング部材10が光学システム部2の外になるよう退避させておく。
第1レンズ群を取り外し、被調整レンズ群としての第2レンズ群を所定の位置にはめ込む。第1レンズ群を元に戻して、さらに、xyステージ18を回動させて、絞り板9を載せたチャッキング部材10を調整用鏡胴13の側面開口部13aから挿入させる。
z2ステージ17は対象となる調整用鏡胴13の側面開口部13aの高さに応じて矢印C方向(図1参照)の移動により位置決めし、z1ステージ16は被調整レンズのチャッキングおよびその開放に必要な矢印B方向(図1参照)の移動量のうち最上位の位置に設定しておく。その状態でステージ支持軸19を回動して、チャッキング部材10を光学システム部2に挿入すると、チャッキング部材10の複数の爪部10aは被調整レンズ4aの直上で、且つ接触しない状態で位置する。xyステージ18のステージ支持軸19まわりの回動停止位置が、絞り板9の設計上の所定位置になるようxyステージ18を初期設定しておく。
z1ステージ16を所定量下げるとチャッキング部材10が被調整レンズ4aの方向に下がり、複数の爪部10aが被調整レンズ4aの外形部に接触し、チャッキング部材10等の弾性力による僅かな力で被調整レンズ4aを下方に押圧し、図1に示す状態になる。この押圧力は別途測定することができ、z1ステージ16の下方移動量で調節することができるので、特定の移動量を指定することで、常時所望の押圧力になるよう設定することができる。
スクリーン8上の像のコントラスト、解像力、その他の収差等を観察する。像の状態から、偏心有りと判断したときはxyステージ18をそれぞれの方向に移動させることによって、像の変化を見ながら最良の位置を探す。このとき、光学系には最終製品の絞りと実質同等である絞り開口部9aが組み込まれているので、最終製品の状態で偏心調整したのとほとんど変わらず、信頼性の高い性能保証ができる。
被調整レンズ4aの最良の位置が定まったら、第1レンズ群3を外して、被調整レンズ4aの周囲と第2レンズ群4の鏡筒の内側との間に、光硬化型接着剤を注入し、光硬化させる。
このとき、絞り板9が被調整レンズ4aの周辺部を覆った状態であるため、そのままでは接着剤注入や光照射ができない。そこで、前述のように、絞り板9を光学システム部2の外に退避させる。第1レンズ群3と絞り板9がなければ光硬化型接着剤に対し、十分な光照射ができるので、短時間で接着が完了する。ただし、チャッキング部材10には光硬化型接着剤の注入と光照射に対して後述のような光透過部が用意してある。
チャッキング部材10の挿入・退避はステージ支持軸19を中心として矢印Dのように行う。絞り板9の単独の退避は、絞り回動つまみ12を回すことにより、絞り支持軸11を中心に矢印Eのように行う。絞り支持軸11は、絞り板9と一体化されており、チャッキング部材10に回動可能に取り付けられている。絞り板9のチャッキング部材10に対する位置決めは、チャッキング部材10の一部に設けたピン10cに絞り板9のそれに対応する位置に設けた切り欠き部9cを当接させることで行う。矢印D、Eで示す回動量は、調整用鏡胴13の着脱や、第1レンズ群3の着脱、光照射等に支障のない範囲であれば良いので、図示した回動量の大きさは単なる目安である。
調整用鏡胴13は側面開口部13aを有し、チャッキング部材10の回動を阻害しないようになっている。
第2レンズ群4は偏心のない、完成された状態で得られるので、これを製品としての第3レンズ群を有する鏡胴に所定の関係で取り付け、さらに第1レンズ群を取り付けることで製品としての鏡胴が完成する。
図4は本発明を適用した鏡胴の完成例を示す図である。
同図において符号100は製品としての鏡胴、Sは接着剤をそれぞれ示す。
図5は本発明を適用した鏡胴を用いたカメラを示す図である。
同図において符号200はスチルカメラを示す。
爪部10aは被調整レンズ4a(図2参照)の外周部分の角部を押さえるように形成される。
爪部10aは2個以上設けるのが良い。同図(a)では4個の例を示しているが、円形のレンズ外周を保持するためには、3個の爪が最も適している。
同図(a)では、爪部10aは、爪部品を用意して、チャッキング部材10に対して接着、溶接等で固着する方法で形成した例として示したが、チャッキング部材10の開口部10bの内周の一部に突起を残して、それを爪状に折り返し曲げして形成しても良いし、同図(b)に示すように、いわゆる切り曲げで複数個の爪部10aを形成しても良い。この場合、開口部10bは被調整レンズ4aの外形より小さくなるが、絞り板9の開口部9aよりは大きくしてある。
被調整レンズ4aは調整完了後、光硬化型接着剤で固定するので、接着剤の注入部を空けておく必要があり、且つ、レンズの周囲に光が届かなければならない。そのため、爪部10aの外側に孔があいていると都合がよい。しかし、それだけでは接着剤と光が十分全体に届かないので、チャッキング部材10の被調整レンズ4a外周に相当する部分を可能な範囲切り欠いて光透過部10dにするのがよい。
先に、被調整レンズ4aを下方に押圧する押圧力を、チャッキング部材10の弾性力によって得ることの説明をしたが、チャッキング部材10を合成樹脂製にすれば弾性力は容易に得られるが、金属製の場合は、上述の爪部10aに貼り付ける部材の弾性力で、同じ役割をさせることができる。
爪部10aは例えば金属板の切り曲げの手法で形成されているとする。爪部10aの周囲は切り落として光透過部10dを形成しておく。開口部10b’は絞り板9の絞り開口部9aと同じ大きさにし、絞り板9を省略することもできる。その場合、チャッキング部材10が絞り板を兼ねることになり、チャッキング部材10が光学システム部2に挿入されて被調整レンズ4aをチャッキングしたとき、絞りが光軸方向において所定の位置になければならないので、爪部材10aは図6に示したものより長くしておく必要がある。そのため、爪部10aには弾性部材10eを貼り付けておく。こうすれば、絞り開口部を設計上の所定位置に位置させながら、被調整レンズ4aを所定の位置でチャッキングしてなお、所望の押圧力を与えることができる。そして、爪部10aの周辺が切り落とされて光透過部10dが形成されていることにより、光硬化型接着剤の注入と接着剤への光照射が十分行える。この構成では、光照射に際し、絞り板退避という手順を踏む必要がなくなり、作業がやりやすくなる。ただし、光透過部10dが不所望の光を透過してチャートの投影像に悪影響を与えるおそれがある場合には、絞り板9を省略せず、被調整レンズ4aの外周部まで遮光するようにすればよい。その場合、絞り開口部は絞り板9とチャッキング部材10のどちらに設けても良い。
なお、チャッキング部材10の、z1ステージ16との接続部10fは、剛性が許せば必ずしも広幅でなくとも良いので、一例として狭くして示してある。
同図においては、爪部10a以外の周囲10d’はすべて切り落としてある。周囲10d’は被調整レンズ4aの外周にほぼ等しい円を基本に形成してある。この例の場合も爪部10aに弾性部材10eを貼り付けておくのは図7の場合と同様である。
この実施例の場合もチャッキング部材10の開口部10b’が絞り板を兼ねることができる。
このように構成すると、接着剤の硬化のために第1レンズ群を外して上方から光照射を行うと、接着剤を注入した部分、すなわち、被調整レンズ4aの外周部分は、爪部10aのある部分を除いてすべて光が当たるので接着剤の硬化時間がさらに短くなる。
同図において符号21はスライダー、22はスライド基板をそれぞれ示す。
本実施例は、チャッキング部材10を光学システム部2から退避させる他の構成である。図2ではステージ支持軸19を中心にxyステージ18を回動させる構成であったが、本実施例ではxyステージ18を直線的に後退させる構成である。
xyステージ18の基板部はスライダー21となっており、スライド基板22の上で矢印F方向に移動できるように構成されている。
この調整装置で調整を開始するときは、はじめにスライダー21を図の左方向に移動させ、チャッキング部材10が光学システム部2から退避して、調整用鏡胴13の取り付けに支障がないようにしておく。以後所定の光学系の取り付けが終わったら、スライダー21を右方向の停止位置まで移動させると、チャッキング部材10の爪部10aと絞り板9の開口部9aが所定の位置になるように設定してある。
本実施例の構成にすると、調整装置1として左右方向の大きさは大きくなるが、奥行き方向は、チャッキング部材10の回動による退避スペースを取らなくて良くなる分、小さくすることができる。また、調整用鏡胴13の側面開口部13aも小さくすることができるので、調整用鏡胴13の強度も高くすることができる。
2 光学システム部
3 第1レンズ群
4 第2レンズ群
5 第3レンズ群
9 絞り板
9a 絞り開口部
10 チャッキング部材
10a 爪部
10d 光透過部
10e 弾性部材
13 調整用鏡胴
13a 側面開口部
15 偏心調整部
19 ステージ支持軸(偏心調整部の支持軸)
20 基板
100 鏡胴
200 スチルカメラ(カメラ)
Claims (14)
- 2個以上のレンズ群からなる光学系の偏心調整装置であって、基板と、鉛直方向に光軸を有し該基板に留められる調整用鏡胴およびチャート投影光学系を含む光学システム部と、前記基板に設けられた偏心調整部とを有し、
前記調整用鏡胴は、偏心を調整すべきレンズ群以外のレンズ群を基準レンズ群として具備し、
前記偏心調整部は、前記偏心を調整すべきレンズ群の内、偏心調整すべき被調整レンズをチャッキングする爪部を備えたチャッキング部材を有し、
前記チャッキング部材は、前記偏心調整部からの操作により前記被調整レンズをチャッキング後、水平面内で2次元的に移動することが可能であり、
前記チャッキング部材の前記爪部の近傍に、前記被調整レンズを固定するための光硬化型接着剤を注入して光を照射する光透過部を有し、
前記光学系に備えるべき絞りに相当する絞り開口部を具備し、
前記調整用鏡胴は側面開口部を有し、前記チャッキング部材は、該側面開口部を通して前記光学システム部への挿入退避が可能な構成になっていることを特徴とするレンズ偏心調整装置。 - 請求項1に記載のレンズ偏心調整装置において、
前記偏心調整部は、前記チャッキング部材を3次元的に移動させることが可能に構成されていることを特徴とするレンズ偏心調整装置。 - 請求項1または2に記載のレンズ偏心調整装置において、
前記チャッキング部材の挿入退避は、前記偏心調整部の支持軸を中心とする回動によることを特徴とするレンズ偏心調整装置。 - 請求項1ないし3のいずれか1つに記載のレンズ偏心調整装置において、
前記チャッキング部材の挿入退避は、前記偏心調整部の水平方向の直進移動によることを特徴とするレンズ偏心調整装置。 - 請求項1ないし4のいずれか1つに記載のレンズ偏心調整装置において、
前記絞り開口部は、前記チャッキング部材に形成されていることを特徴とするレンズ偏心調整装置。 - 請求項1ないし5のいずれか1つに記載のレンズ偏心調整装置において、
前記絞り開口部は、前記チャッキング部材とは別の絞り板に形成されていることを特徴とするレンズ偏心調整装置。 - 請求項6に記載のレンズ偏心調整装置において、
前記絞り板は、前記チャッキング部材に一端を回動可能に取り付けられ、前記光学システム部から退避可能に構成されていることを特徴とするレンズ偏心調整装置。 - 請求項1ないし7のいずれか1つに記載のレンズ偏心調整装置において、
前記爪部は、前記被調整レンズの外周部と少なくとも2カ所で接触することを特徴とするレンズ偏心調整装置。 - 請求項1ないし8のいずれか1つに記載のレンズ偏心調整装置において、
前記チャッキング部材は、弾性部材で形成されていることを特徴とするレンズ偏心調整装置。 - 請求項1ないし9のいずれか1つに記載のレンズ偏心調整装置において、
前記爪部には、前記被調整レンズに接触する面に弾性部材が貼り付けられていることを特徴とするレンズ偏心調整装置。 - 請求項1ないし10のいずれか1つに記載のレンズ偏心調整装置において、
前記チャッキング部材の前記爪部の周辺の、前記被調整レンズの外周部に対応する位置に、接着剤注入穴と光照射穴を兼ねる2カ所以上の前記光透過部を設けたことを特徴とするレンズ偏心調整装置。 - 請求項1ないし11のいずれか1つに記載のレンズ偏心調整装置により調整されたことを特徴とする鏡胴。
- 請求項12記載の鏡胴を用いたことを特徴とするカメラ。
- 請求項1ないし11のいずれか1つに記載のレンズ偏心調整装置を用いたレンズ偏心調整方法であって、
前記チャッキング部材を前記光学システム部から退避させ、前記基板に所望の光学系に対応する基準の第3レンズ群を有する調整用鏡胴を留め、偏心を調整すべき第2レンズ群を所定の位置に留め、基準の第1レンズ群を所定位置に留めて、前記チャッキング部材を前記光学システム部に挿入し、前記被調整レンズをチャッキングし、光源を点灯させてチャートを照明し、所定のスクリーン上に投影された像を見ながら前記偏心調整部によって前記チャッキング部材を水平面内で操作し、前記像が最良の状態になった位置で第1レンズ群を外し、必要が有れば前記絞り開口部を前記光学システム部から退避させ、前記光透過部から光硬化型接着剤を注入し、該光透過部から該光硬化型接着剤の硬化に必要な光を照射して前記被調整レンズを第2レンズ群の鏡枠に固定し、前記チャッキング部材を前記被調整レンズから開放し、前記光学システム部から退避させ、前記第2レンズ群を取り出すことを特徴とするレンズ偏心調整方法。
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