(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の群レンズを組合わせて構成される光学装置において、
最も対物側に位置する群レンズを構成する複数のレンズの内の背面側のレンズを前記群レンズ中の他のレンズに対してチルト可能に取付け、
前記背面側のレンズの枠体が前記最も対物側に位置する群レンズのレンズ鏡筒に対して移動可能になっており、
前記レンズ鏡筒に設けられたカムに対して前記背面側のレンズの枠体のカムフォロアが対接し、
前記レンズ鏡筒の外周面上に周方向に延びる凹溝が形成され、
該凹溝に前記カムが配され、
該カムを回転させると前記背面側のレンズのチルト量が調整されることにより光軸合わせを行うことを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記凹溝に光軸に対して垂直な平面上のＸ軸方向の調整するカムとＹ軸方向の調整するカムとが光軸方向に沿って配され、
前記Ｘ軸方向の調整するカムとＹ軸方向の調整するカムとによって前記背面側のレンズのＸ軸およびＹ軸に対するチルト量を別々に調整することを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記カムが半径方向の１８０度ずつ離れた位置にそれぞれ前記カムフォロワが対接する部位を有していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記カムが円周方向の所定の位置に分割部を有し、
該分割部によって半径方向に弾性変形して拡径可能であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学装置。
【請求項５】
前記カムが円周方向に複数のセグメントに分割されており、
前記凹溝上において結合されて組立てられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学装置。
【請求項６】
前記背面側のレンズの枠体の外周部上に突起状のカムフォロアが設けられ、
該カムフォロアが前記レンズ鏡筒の内周面に形成された軸線方向の条溝によって該レンズ鏡筒の外周面上のカムと対接されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光学装置に係り、とくに複数のレンズから成る群レンズを有する光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は従来のビデオカメラや電子スチルカメラ等において用いられているズーム機能付きの４群インナーフォーカスズームレンズから成る光学装置を示している。この装置はＧ１、Ｇ２、Ｇ３の３枚のレンズを備える１群レンズ１と、Ｇ４、Ｇ５、Ｇ６の３枚のレンズを備える２群レンズ２と、Ｇ７、Ｇ８、Ｇ９の３枚のレンズから成る３群レンズ３と、Ｇ１０の単一のレンズから成る４群レンズ４とから構成される。そして１群レンズ１が前側鏡筒５内に収納保持され、これに対して２群レンズ２、３群レンズ３、および４群レンズ４が後側のレンズ鏡筒６内に収納される。
【０００３】
ここで後側のレンズ鏡筒６内には上記２群レンズ２を支持する移動枠７と４群レンズ４を支持する移動枠８とがあり、これらの移動枠７、８をガイドロッド９によって移動可能に支持している。２群レンズ２はズームレンズであって、移動枠７をガイドロッド９によって前後方向に移動させることにより、ズーム動作が行なわれる。これに対して４群レンズ４を取付けている移動枠８をガイドロッド９によって前後方向に移動させると、フォーカス動作が行なわれる。
【０００４】
このような従来の光学装置において、とくに光軸合わせのために後側のレンズ鏡筒６の前端側の外周部に円周方向に１２０度離れた３個所の位置に取付け座１１が設けられ、これらの取付け座１１に対してばね１２を外周側に備える調整ねじ１３によってねじ込み調整を行なうようにしている。すなわち１２０度離れた３個所の調整ねじ１３のねじ込み量によって、前側のレンズ鏡筒５を後側のレンズ鏡筒６の前端部に対してチルトさせ、これによって光軸を背面側に配されているＣＣＤから成る撮像素子１５の中心部に一致させるようにしている。なおこの装置はその全体を覆う外筒１４によって覆われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の光学装置においては、図１１に示されるように光軸の調整のために前側のレンズ鏡筒５を後側のレンズ鏡筒６の前端部に取付ける際に、調整ねじ１３によってチルト調整している。従ってこのために、取付け座１１が後側のレンズ鏡筒６の外周面上に半径方向に突出することになる。従ってレンズ鏡筒６の外径寸法が大きくなる。このことは必然的に外筒１４の半径方向の寸法が大きくなることを意味する。これによって小型化が妨げられていた。
【０００６】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、鏡筒の半径方向の寸法をより小さくするようにしたコンパクトな光学装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
比較発明は、複数のレンズから成る群レンズを有する光学装置において、群レンズを構成する複数のレンズの内の１つのレンズを該群レンズ内の他のレンズに対して動かす調整手段を設け、前記調整手段によって前記１つのレンズを動かして光軸調整を行なうことを特徴とする光学装置に関するものである。
【０００８】
ここで前記１つのレンズを含む群レンズが対物側の群レンズであってよい。また前記調整手段は前記１つのレンズの光軸方向の位置を変更することなく該１つのレンズの光軸に対する傾きを調整してよい。
【０００９】
本願の主要な発明は、複数の群レンズを組合わせて構成される光学装置において、最も対物側に位置する群レンズを構成する複数のレンズの内の背面側のレンズを前記群レンズ中の他のレンズに対してチルト可能に取付け、前記背面側のレンズのチルト量を調整することにより光軸合わせを行なうことを特徴とする光学装置に関するものである。
【００１０】
ここで前記背面側のレンズの枠体が前記最も対物側に位置する群レンズのレンズ鏡筒に対して移動可能になっており、前記レンズ鏡筒に設けられたカムに対して前記背面側のレンズの枠体のカムフォロアが対接することによりチルト量が調整されてよい。また前記レンズ鏡筒の外周面上に周方向に延びる凹溝が形成され、該凹溝にカムが配され、該カムを回転させると前記背面側のレンズのチルト量が調整されてよい。また前記レンズ鏡筒の外周面上に周方向に延びる凹溝が形成され、該凹溝に光軸に対して垂直な平面上のＸ軸方向の調整カムとＹ軸方向の調整カムとを光軸方向に沿って取付け、前記Ｘ軸方向の調整カムとＹ軸方向の調整カムとによって前記背面側のレンズのＸ軸およびＹ軸に対するチルト量を別々に調整してよい。また前記レンズ鏡筒の凹溝上に取付けられているカムが円周方向の所定の位置に分割部を有し、該分割部によって半径方向に弾性変形して拡径可能であってよい。またレンズ鏡筒の凹溝上に取付けられているカムが円周方向に複数のセグメントに分割されており、前記凹溝上において結合されて組立てられてよい。また前記背面側のレンズの枠体の外周部上に突起状のカムフォロアが設けられ、該カムフォロアが前記レンズ鏡筒の内周面に形成された軸線方向の条溝によって該レンズ鏡筒の外周面上のカムと対接されてよい。
【００１１】
本願に含まれる発明の好ましい態様は、カメラ等の撮影用のレンズの光学系において、光学性能を達成するための調整としてのレンズの調芯を行なう場合に、レンズ外筒内に設けた円筒状のレンズ鏡筒の内部にレンズを保持する枠体を配し、該枠体に外周側に突出するように設けたアームをレンズ鏡筒の外周側に突出させ、レンズ鏡筒の外周面上に配置した一対のリング状のカムにそれぞれ設けた傾斜部に上記のアームを付勢させ、上記一対のリング状のカムをそれぞれ回転させることによって光軸と直交する平面上においてＸ軸方向およびＹ軸方向の２軸方向にチルト調整を行なうようにした調芯機構であって、とくにレンズ鏡筒の外周面上に２つのリング状のカムを光軸方向に並べて配置する構造である。このような構造によって、２つのリング状のカムを用いながら、光軸と直交する半径方向にはカム１つ分のスペースがあれば上記の一対のリング状のカムを収納できるために、鏡筒全体としての外形を小型化することが可能になる。
【００１２】
上記のような態様によれば、組立て後にレンズの調芯の調整のために調整用部品の交換等の手間が必要でなくなる。また調整の際に複雑な調整用設備を必要としない。またレンズのチルトの回転中心を光軸上に配置しており、構成レンズの光軸方向の移動がなく、シフト方向の変位もほとんど発生しないために、調整によるフランジバックのずれや周辺の光量落ち等の悪影響が少なくなる。またとくにレンズ径の大きい前玉側のチルトが必要な場合に、鏡筒の外径を大きくせずにしかも容易に調芯の調整が可能になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図示の実施の形態によって説明する。図１は本発明の一実施の形態に係る光学装置の全体の構成を示している。この装置はその外側のハウジングを構成する筒状の外筒２０を備えている。そして外筒２０内には前側のレンズ鏡筒２１と後側のレンズ鏡筒２２とが光軸方向にその順序に配列されている。そして後側のレンズ鏡筒２２の内部には円周方向に互いにほぼ１８０度離れた位置に一対のガイドロッド２３が配されている。
【００１４】
上記レンズ鏡筒２１の内側には、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３から成る１群レンズ２６が配されている。これに対して後側のレンズ鏡筒２２内にはＧ４、Ｇ５、Ｇ６から成る２群レンズ２７と、Ｇ７、Ｇ８、Ｇ９から成る３群レンズ２８と、Ｇ１０から成る４群レンズ２９とが収納されている。ここで２群レンズ２７は移動枠３１上に保持されている。また４群レンズ２９は移動枠３２上に取付けられている。そしてこれらの移動枠３１、３２が上記ガイドロッド２３によって光軸方向に移動されるようになっている。これに対してＧ７、Ｇ８、Ｇ９から成る３群レンズ２８は後側のレンズ鏡筒２２の中間位置に設けられている仕切り壁３３、３４上に取付けられている。
【００１５】
また上記４群レンズ２９の背面側には赤外線フィルタ３５、ローパスフィルタ３６、撮像素子３７がこれらの順に光軸方向に沿って配列されている。ここで赤外線フィルタ３５とローパスフィルタ３６とによって光学フィルタが構成される。撮像素子３７はＣＣＤから構成される。
【００１６】
以上のような光学装置において、とくにＧ４、Ｇ５、Ｇ６から成る２群レンズ２７はズームレンズを構成しており、移動枠３１をガイドロッド２３に沿って移動させるとズーム動作が行なわれる。移動枠３１を前方に移動させるとワイドになり、移動枠３２を後側に移動させるテレになる。これに対して４群レンズ２９はフォーカスレンズを構成しており、移動枠３２をガイドロッド２３によって光軸方向に移動させると、フォーカス動作が行なわれる。移動枠３２を前方に移動させると焦点距離が短くなり、移動枠３２を後方に移動させると焦点距離が長くなる。
【００１７】
次に光軸合わせのための調整機構について説明する。とくに図２〜図５に示すように、ここでは前側のレンズ鏡筒２１内のＧ３レンズをチルトさせることによって光軸合わせの調整を行なうようにしている。この機構を以下に説明する。図５に示すように前側レンズ鏡筒２１の外周面上には周溝から成る凹溝４０が形成されている。またレンズ鏡筒２１の内周面には円周方向に９０度ずつずれた位置に４本の半径方向に貫通する条溝４１が形成されている。また上記条溝４１が形成されているレンズ鏡筒２１の内側の端部が座面４２になっている。
【００１８】
上記座面４２によって受けられるようにリング状をなす板ばね４５がこのレンズ鏡筒２１内に収納される。板ばね４５は円周方向に９０度ずつ離れた位置にそれぞれ半円形に湾曲する湾曲片４６を備え、これらの湾曲片４６がレンズ鏡筒２１の内周面に形成されている条溝４１に受入れられるようになっている。
【００１９】
上記板ばね４５の前面側であってレンズ鏡筒２１内には上記Ｇ３レンズを保持する枠体４８が収納される。この枠体４８はその外周面上にアーム状に突出するＸ軸方向の一対のカムフォロア４９とＹ軸方向の一対のカムフォロア５０とを備えている。これらのカムフォロア４９、５０は上記レンズ鏡筒２１の条溝４１を半径方向に貫通してこのレンズ鏡筒２１の外周面の凹溝４０に突出するようになっている。
【００２０】
これに対してレンズ鏡筒２１の外周面であって凹溝４０上にはＸ軸方向のカム５３とＹ軸方向のカム６３とが光軸方向に沿って配列されるようになっている。Ｘ軸方向のカム５３は左右にそれぞれ突出部５４を備え、これらの突出部５４の内側がカム面５５に構成されている。またその円周方向の所定の位置であって突出部５４上にはスリット５６が形成され、このスリット５６によって円周方向の一部が分断されている。そしてスリット５６を跨ぐように突出部５４の両端にはボス５７が形成されている。そしてこれらのボス５７を連結するように止め輪５８が外周側から装着されるようになっている。
【００２１】
同様にＹ軸方向のカム６３についてもその半径方向の１８０度ずつ離れた位置にそれぞれ屈曲部６４が形成されるとともに、その内側がカム面６５になっている。また上記屈曲部６４の一部がスリット６６になっており、このスリット６６においてカム６３は円周方向の一部が分断された状態になっている。そして上記スリット６６を跨ぐようにボス６７が形成され、このボス６７を止め輪６８によって連結している。
【００２２】
このように本実施の形態の光学装置のとくに第１群レンズ２６の取付け構造において、枠体４８はその外径が球面状を形成しており、その内側にＧ３レンズが固定されて取付けられる。レンズ鏡筒２１は円筒状の形状をなし、外周側が凹溝４０から構成されており、Ｘ軸方向カム５３およびＹ軸方向カム６３が円滑に回転動作をする寸法になっている。これに対して鏡筒２１の内側はＧ３レンズの枠体４８がスムーズに収納できる寸法になっている。
【００２３】
上記レンズ鏡筒２１の内側には半径方向に貫通する４つの条溝４１が光軸方向に延びており、これらの条溝４１によって枠体４８の外周面側に形成されている４つのカムフォロア４９、５０を受入れるようになっている。枠体４８のカムフォロア４９、５０と条溝４１の幅方向の隙間の寸法を抑えてあり、これによってＸ軸方向およびＹ軸方向のシフト動作や光軸方向（Ｚ軸方向）の回転が起らないようにしている。また上記Ｘ軸方向のカム５３およびＹ軸方向のカム６３にはそれぞれ２個所ずつのカム面５５、６５が形成されている。
【００２４】
Ｘ軸方向のカム５３およびＹ軸方向のカム６３はその外周面上の円周方向の所定の位置に設けたスリット５６、６６によって分断されている。しかもこれらのカム５３、６３はともに弾性を有する材料から形成されている。従ってこれらのカム５３、６３にそれぞれ軽い力を加えて拡径させる方向に撓ませた後もその機能が損われない。
【００２５】
このためにレンズ鏡筒２１の外周側の最大寸法よりも大きな寸法にカム５３、６３を撓ませ、これによってレンズ鏡筒２１の凹溝４０の両側の突部を乗越え、この後カム５３、６３に加える力を解除することによって、Ｘ軸方向のカム５３およびＹ軸方向のカム６３はレンズ鏡筒２１の凹溝４０内に収納される。そしてレンズ鏡筒２１の凹溝４０内に組立てた後に、Ｘ軸方向のカム５３のスリット５６を跨ぐボス５７を止め輪５８によって連結する。これによってカム５３はリング状の形状に固定される。Ｙ軸方向のカム６３についても、レンズ鏡筒２１の凹溝４０上に取付けられた後に、スリット６６によって分断されているボス６７を止め輪６８によって連結固定する。これによってＸ軸方向カム５３とＹ軸方向６３とはレンズ鏡筒２１の外周面上の凹溝４０内において光軸方向に配列された状態で取付けられる。
【００２６】
レンズ鏡筒２１の内側に収納されたＧ３レンズの枠体４８は板ばね４５の外周部に設けられている湾曲片４６によって弾性的に光軸方向前方側に押圧され、これによってカムフォロア４９、５０がそれぞれＸ軸方向のカム５３のカム面５５およびＹ軸方向のカム６３のカム面６５に押付けられる。これによってＧ３レンズの枠体４８の位置および姿勢が決定される。
【００２７】
ここでＸ軸方向のカム５３をレンズ鏡筒２１の外周面上において光軸、すなわちＺ軸を中心として回転したときに、枠体４８は図８に示すように光軸と直交する平面内における水平方向、すなわちＸ軸方向に回転する。なおカム面５５の中間位置においては、Ｘ軸方向の傾きが０になる。同様にＹ軸方向のカム６３を鏡筒２１の外周面上において回転調整すると、図７に示すようにカム６３のカム面６５の傾斜によって枠体４８が光軸に対して垂直な平面内における縦方向、すなわちＹ軸を中心に回転する。なおここでもカム面６５の中間位置においては枠体４８のＹ軸方向の光軸の傾きが０になる。なおＸ軸方向カム５３の突出部５４の内側のカム面５５は板ばね４５の湾曲片４６によって光軸方向に付勢力が与えられ、これによってＸ軸方向カム５３の浮きが防止される。
【００２８】
このように本実施の形態の光学装置は、光軸（Ｚ軸）と垂直な平面上におけるＸ軸方向およびＹ軸方向の２方向の調整をＸ軸方向カム５３とＹ軸方向カム６３の２つのリング状をなす部材の回転動作によって独立にそれぞれ調整できるようにしている。従ってこれら２つのリング状カム５３、６３の回転方向と回転角度を組合わせることによって、１群レンズ２６のＧ３レンズを他のレンズＧ１、Ｇ２に対してチルトさせ、光軸方向の全方向への傾きの調整が可能になる。このような調整によって、光軸が光学フィルタを構成する赤外線フィルタ３５およびローパスフィルタ３６の中心部を通り、撮像素子３７の中心部に正しく結像させるように調整することが可能になる。
【００２９】
次に変形例を図１０によって説明する。この変形例はＸ軸方向カム５３およびＹ軸方向カム６３の円周方向の２個所にそれぞれスリット５６、６６を形成し、これによってこれらのカム５３、６３が１８０度ずつに２分割できるようにしたものである。ここでそれぞれの分割位置においては、ボス５７、６７を連結させるための止め輪５８、６８を装着させることによって、円形の状態に結合することができる。
【００３０】
上記実施の形態あるいは変形例の構成は、図１に示すように組立てた後に調整のために調整部品の交換等の手間を必要としない。また光軸の調整の際に複雑な調整用設備を必要としない。さらに枠体４８によって保持されるＧ３レンズの中心が光軸上の所定の位置に固定され、Ｇ３レンズが軸線方向に移動しない。従ってシフト方向の変位もほとんど発生せず、調整によるフランジバックのずれや周辺の光量落ち等の悪影響がない。また光軸合わせのためのＸ軸方向カム５３およびＹ軸方向カム６３がレンズ鏡筒２１の外周面上の凹溝４０上に光軸方向に配列されているために、レンズ鏡筒２１の半径方向の寸法を大きくしないでしかも光軸調整を行なうための機構を組込むことが可能になる。
【００３１】
以上本願に含まれる発明を図示の実施の形態および変形例によって説明したが、本願に含まれる発明は上記実施の形態あるいは変形例によって限定されるものではない。すなわち本願に含まれる技術的思想の範囲内で各種の変更が可能である。例えば上記実施の形態は、ビデオカメラの光学装置に関するものであるが、本願発明はビデオカメラ以外の各種の光学機器に広く適用可能である。
【００３２】
【発明の効果】
比較発明は、複数のレンズから成る群レンズを有する光学装置において、群レンズを構成する複数のレンズの内の１つのレンズを該群レンズ内の他のレンズに対して動かす調整手段を設け、調整手段によって１つのレンズを動かして光軸調整を行なうようにしたものである。
【００３３】
従ってこのような構成によれば、１つのレンズを他のレンズに対して動かす調整動作を行なうことによって、光軸調整が行なわれるようになる。
【００３４】
本願の主要な発明は、複数の群レンズを組合わせて構成される光学装置において、最も対物側に位置する群レンズを構成する複数のレンズの内の背面側のレンズをこの群レンズ中の他のレンズに対してチルト可能に取付け、背面側のレンズのチルト量を調整することにより光軸合わせを行なうようにしたものである。
【００３５】
従ってこのような光学装置によれば、最も対物側に位置する群レンズを構成する複数のレンズの内の背面側のレンズをこの群レンズ内の他のレンズに対してチルト動作させることによって光軸合わせが行なわれるようになり、対物側の群レンズを全体として動かすことなくしかも光軸合わせが行なわれるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光学装置の縦断面図である。
【図２】前側レンズ鏡筒の外観斜視図である。
【図３】同側面図である。
【図４】同平面図である。
【図５】同分解斜視図である。
【図６】同正面図である。
【図７】１群レンズの組立てを示す図６におけるＡ〜Ａ線断面図である。
【図８】同Ｂ〜Ｂ線断面図である。
【図９】同Ｃ〜Ｃ線断面図である。
【図１０】変形例のＸ軸方向カムとＹ軸方向カムの組合わせを示す斜視図である。
【図１１】従来の光学装置の一例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１‥‥１群レンズ（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３）、２‥‥２群レンズ（Ｇ４、Ｇ５、Ｇ６）、３‥‥３群レンズ（Ｇ７、Ｇ８、Ｇ９）、４‥‥４群レンズ（Ｇ１０）、５‥‥レンズ鏡筒（前）、６‥‥レンズ鏡筒（後）、７、８‥‥移動枠、９‥‥ガイドロッド、１１‥‥取付け座、１２‥‥ばね、１３‥‥調整ねじ、１４‥‥外筒、１５‥‥撮像素子（ＣＣＤ）、２０‥‥外筒、２１‥‥レンズ鏡筒（前）、２２‥‥レンズ鏡筒（後）、２３‥‥ガイドロッド、２６‥‥１群レンズ（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３）、２７‥‥２群レンズ（Ｇ４、Ｇ５、Ｇ６）、２８‥‥３群レンズ（Ｇ７、Ｇ８、Ｇ９）、２９‥‥４群レンズ（Ｇ１０）、３１、３２‥‥移動枠、３３、３４‥‥仕切り壁、３５‥‥赤外線フィルタ、３６‥‥ローパスフィルタ、３７‥‥撮像素子、４０‥‥凹溝（周溝）、４１‥‥条溝、４２‥‥座面、４５‥‥板ばね、４６‥‥湾曲片、４８‥‥枠体、４９‥‥カロフォロア（Ｘ軸方向）、５０‥‥カムフォロア（Ｙ軸方向）、５３‥‥Ｘ軸方向カム、５４‥‥突出部、５５‥‥カム面、５６‥‥スリット、５７‥‥ボス、５８‥‥止め輪、６３‥‥Ｙ軸方向カム、６４‥‥屈曲部、６５‥‥カム面、６６‥‥スリット、６７‥‥ボス、６８‥‥止め輪
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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