JP3961797B2

JP3961797B2 - レンズ光軸調整装置

Info

Publication number: JP3961797B2
Application number: JP2001257386A
Authority: JP
Inventors: 登齊藤
Original assignee: ペンタックス株式会社
Priority date: 2001-08-28
Filing date: 2001-08-28
Publication date: 2007-08-22
Anticipated expiration: 2021-08-28
Also published as: US20030043477A1; US6853506B2; JP2003066302A

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、例えばデジタルカメラの撮影レンズ系等の組立作業に用いられるレンズ光軸調整装置に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
近来、デジタルカメラなどに用いる撮影レンズ系は高解像化やコンパクト化が求められているため、非球面レンズが多用されている。このような撮影レンズ系では、部分的に高感度になるレンズ群やレンズエレメントがあり、光軸の偏芯量を高精度で調整しないと、コントラストのバランスのとれた倒れのない画像をえることができず、光学性能の向上を図れないので、光軸の偏芯量を数μｍ以内に収める必要がある。
【０００３】
そこで出願人は、撮影レンズ系の組立作業において、上記撮影レンズ系を構成する複数のレンズの一部を固定レンズとし、該固定レンズ以外のレンズである調整レンズを把持手段により把持し、この把持手段を固定レンズの光軸に対して垂直方向に移動させることにより、固定レンズと調整レンズの光軸を合致させるレンズ光軸調整装置を開発したが、上記把持手段と調整レンズの間にガタがあると、調整レンズの移動中にヒステリシスが発生したり、調整レンズをリニアに移動させられなくなってしまう。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は、デジタルカメラ等に用いられる撮影レンズ系の光軸の偏芯調整をする際に用いられる、レンズを把持するための弾性チャック部材と、これに把持されるレンズの間のガタをなくすようにした光軸調整装置を得ることを目的とする。
【０００５】
【発明の概要】
本発明は、レンズ系の組立作業において、上記レンズ系を構成する複数のレンズの一部を固定レンズとし、該固定レンズ以外のレンズである調整レンズを、上記固定レンズの光軸に対して垂直方向に移動させることにより、固定レンズと調整レンズの光軸を合致させるレンズ光軸調整装置であって、上記固定レンズに対して光軸と直交する方向に可動の調整レンズ支持部材と、この調整レンズ支持部材に支持した、その内周面の開口端部の自由状態における径が上記調整レンズより小径で上記開口端部内に上記調整レンズを嵌合させて支持し、かつ、該内周面の一部に上記開口端部側に向かうにつれて拡径する被押圧テーパ部を有する筒状の弾性部材からなる弾性チャック部材と、自由状態における上記被押圧テーパ部の最小径部より大径の部分を有すると共に先端に向かうにつれて拡径する押圧テーパ部を有し、該押圧テーパ部を上記弾性チャック部材の上記被押圧テーパ部に挿入してその挿入位置を変化させることにより上記弾性チャック部材の上記開口端部の径を変化させるチャック開閉部材と、を備えることを特徴としている。
【０００６】
さらに、上記弾性チャック部材の被押圧部が、上記開口端部側に向かうにつれて拡径するテーパ部であり、上記チャック開閉部材の押圧部が、自由状態における上記テーパ部の最小径部より大径の部分を有すると共に先端に向かうにつれて拡径するテーパ部であり、上記チャック開閉部材の上記テーパ部を上記弾性チャック部材のテーパ部に挿入してその挿入位置を変化させることにより上記弾性チャック部材の上記開口端部の径を変化させるのが好ましい。
さらに、上記弾性チャック部材の上記開口端部の形状が途切れのない円形であるのが好ましい。
【０００７】
さらに、上記固定レンズを位置決めする位置決め手段と、上記弾性チャック部材を、固定レンズの光軸と直交する方向に移動させる調整手段と、両端部が開口する筒状をなすとともに、内周面に反射防止材がコーティングされた上記チャック開閉部材と、上記固定レンズと調整レンズに光を照射する光源と、該光源と上記各レンズの間に配設され、上記光源から発生した光が透過可能な材料からなるコントラスト検出パターンを有する透過チャートと、上記各レンズをはさんで上記光源の反対側に配設されるとともに、上記光源から発生した光が、上記パターンと上記各レンズと上記チャック開閉部材の内部を通って結像する固体撮像素子と、該固体撮像素子を上記光軸方向に移動させる移動手段と、上記固体撮像素子に光が結像するように、上記移動手段の動作を制御する制御手段と、上記固体撮像素子に結像した画像のコントラスト値を、画像処理により算出する演算手段と、該演算手段による演算の結果を表示する表示手段とを備えるとを備えるものとすることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
本実施形態は、図７に示すデジタルカメラ１００のレンズ鏡筒１０１内に設けられた第２レンズ群Ｌを構成する、ともに高感度のレンズエレメントＬ１（固定レンズ）とレンズ群（調整レンズ）（２枚のレンズエレメントからなる）Ｌ２の光軸の偏芯量を数μｍ以内に収めようとするものである。
【０００９】
図１はレンズ光軸調整装置１の全体構造を示している。
水平な底板３の四隅には、床面に接することにより、レンズ光軸調整装置１全体を支持するアジャスタ５が設けられており、底板３上には、内部に白色光源（光源）（図示略）が配設された光源箱７が設置されている。光源箱７の上面には透光性材料からなる透過チャート９が形成されている。
【００１０】
透過チャート９は、図４に示すように、画面内の中心（光軸上）及びその前後左右に、合計５個の同一の白黒パターン（コントラスト検出パターン）からなるチャート１１を配設したもので、図５は、各チャート１１の具体例を示している。このチャート１１は、画面の前後左右方向に対して４５゜傾いた升目状パターンからなっている。
【００１１】
底板３の左右両側部には上下方向を向く側板１３が固定されており、左右の側板１３の上面間には水平な載置板１５が架設されている。
載置板１５の中央部には採光孔１５ａが穿設されており、載置板１５の上面の中央部には、採光孔１５ａと対向するようにして、正面視略下向きコ字形をなす支持台１７が固定されている。
【００１２】
図３に拡大して示すように、支持台１７の上面の中央部は上向きの膨出部１９となっており、膨出部１９の上面には円形の取付孔２１（位置決め手段）が穿設されており、膨出部１９の内部は、下面を開放した中空の嵌合部２３となっている。
嵌合部２３には、基準レンズ群Ｌ’のレンズ枠２５が嵌合しており、複数のネジ２７によりレンズ枠２５が嵌合部２３に固定されている。
【００１３】
取付孔２１には、膨出部１９の上部に嵌合される調整用固定枠（位置決め手段）３３の一部をなす、第２レンズ群ＬのレンズエレメントＬ１のレンズ枠部２９を嵌合することができ、調整用固定枠３３には、レンズ枠部２９の上方に位置する保持段部３１が形成されている。
【００１４】
支持台１７の上面には固定板３９が固着されており、固定板３９の中央部には、膨出部１９と調整用固定枠３３を避けるための開口部４１が形成されている。図３に示すように、固定板３９には支持軸４０が立設されており、この支持軸４０には、ばね４２によって常時下方に付勢された調整用固定枠クランパー４３が取り付けられている。調整用固定枠クランパー４３には、ねじ４４により押さえ板３７が固定されており、押さえ板３７の下面には、固定板３９に立設された係合ピン４６に係合可能な係合孔３７ａが穿設されている。
押さえ板３７は調整用固定枠クランパー４３とともに、支持軸４０回りに回転自在かつ上下方向に移動自在である。
押さえ板３７をばね４２の付勢力に抗して上昇させながら回動させて、係合孔３７ａを係合ピン４６の直上に位置させた後、押さえ板３７を下降させて係合孔３７ａを係合ピン４６に係合することにより、押さえ板３７の下面に設けられた突起３７ｂ（図３では１つのみ示しているが、実際はレンズエレメントＬ１の光軸を中心とする円周方向に１２０°間隔で３つ設けられている）を調整用固定枠３３の上面に圧接することができる。
【００１５】
載置板１５の上面には、支持台１７の左方に位置するようにして、Ｘ方向（図１の左右方向）に移動可能なＸ方向スライドテーブル４５が設置されており、Ｘ方向スライドテーブル４５の上面には、Ｘ方向とＹ方向（図１の紙面の表裏方向）に手動操作により微少距離だけ移動可能なＸ‐Ｙ微動ステージ（調整手段）４７が設置されている。
Ｘ‐Ｙ微動ステージ４７の上面には支柱４９が立設されており、支柱４９の右側部に形成されたレール４９ａに沿って、昇降ステージ５１が手動または動力により昇降する。
【００１６】
昇降ステージ５１の先端部には、支持台１７の直上に位置する水平部（調整レンズ支持部材）５３が形成されており、この水平部５３には嵌合孔５５が穿設されている。この嵌合孔５５には、上下方向を向く円筒状の弾性体からなるコレットチャック（弾性チャック部材）５７が嵌合固定されており、コレットチャック５７の下端開口部は第２レンズ群Ｌのレンズ群Ｌ２のレンズ枠である調整枠５９を弾性把持する把持部５７ａとなっている。
【００１７】
コレットチャック５７の内部には、その下端部が下向きに拡開するテーパ部（押圧テーパ部）６１ａとなっている、硬質部材からなるチャック開閉部材６１が嵌合されており、チャック開閉部材６１の内周面には反射防止部材６３がコーティングされている。
チャック開閉部材６１の上端部外周にはネジ溝が形成されており、このネジ溝にはナット６５が螺合されている。
【００１８】
チャック開閉部材６１をコレットチャック５７から引き上げると、テーパ部６１ａがコレットチャック５７の把持部５７ａを外側に押し広げ、一方、チャック開閉部材６１をコレットチャック５７の内部に押し下げると、テーパ部６１ａがコレットチャック５７の被押圧テーパ部５７ｂ（図３においてテーパ部６１ａの外周面が接触している部分。テーパ部６１ａより下方に位置する部分は被押圧テーパ部５７ｂではない）から離れて、把持部５７ａが径を縮める方向に弾性復帰する。
また、ナット６５のチャック開閉部材６１に対する取付位置を上方に移動させた状態で、チャック開閉部材６１をコレットチャック５７の内部に押し下げると、チャック開閉部材６１の下端部のコレットチャック５７に対する位置が相対的に下方に移動するので、把持部５７ａの径をより小さくした状態で調整枠５９を弾性把持できるようになる。
一方、ナット６５のチャック開閉部材６１に対する取付位置を下方に移動させた状態で、チャック開閉部材６１をコレットチャック５７の内部に押し下げると、チャック開閉部材６１の下端部のコレットチャック５７に対する位置が相対的に上方に移動するので、把持部５７ａの径が調整枠５９より大きくなる。
【００１９】
載置板１５の上面には、支持台１７の右方に位置するようにして支柱６７が立設されており、この支柱６７の左側面に形成された上下方向を向くレール６７ａには、モータＭによりレール６７ａに沿って上下方向に移動する昇降部材（移動手段）６９が取り付けられている。
昇降部材６９の下面には、ＣＣＤ（固体撮像素子）７１を保持するＣＣＤ保持部材７３が設けられており、ＣＣＤ７１は基準レンズ群Ｌ’の直上に位置している。
【００２０】
モータＭとＣＣＤ７１はＣＰＵ（制御手段、演算手段）に接続されている。
このＣＰＵは、モータＭの正転、逆転、停止等の制御を行う機能と、ＣＣＤ７１に結像した画像のコントラスト値を、画像処理により算出する機能を有するものである。具体的には、モータＭを正転および逆転させ、ＣＣＤ７１から送られてきた画像信号によりＣＣＤ７１に正しくチャート１１の像が結像したと判断した時にモータＭを停止させる機能と、Ｘ‐Ｙ微動ステージ４７を手動操作させることによって変化するＣＣＤ７１に結像した画像のコントラスト値を常時演算する機能を有する。画像のコントラスト値は、画面内の５個のチャート１１のそれぞれのコントラスト値にウェイト値を掛けて演算し、その最大値を表示する。このようなコントラスト値の演算アルゴリズムは知られている。
【００２１】
ＣＰＵには、ＣＰＵが算出したコントラスト値を表示するディスプレイ（表示手段）Ｄが接続されており、このディスプレイにはコントラスト値が常時表示される。
【００２２】
次に、レンズ光軸調整装置１を用いた第２レンズ群Ｌの光軸調整操作について説明する。
【００２３】
先ず、取付孔２１にレンズ枠部２９が嵌合するように、膨出部１９に調整用固定枠３３を嵌合するとともに、調整用固定枠３３の保持段部３１に調整枠５９を嵌合し、レンズエレメントＬ１とレンズ群Ｌ２の光軸をおおまかに一致させる。次いで、押さえ板３７を持ち上げながら回動させて、係合孔３７ａを係合ピン４６に係合すると、下向きの付勢力を受けている押さえ板３７の３つの突起３７ｂが調整用固定枠３３の上面に圧接し、調整用固定枠３３が完全に固定され、水平方向の移動が完全に禁止される。
この後、Ｘ方向スライドテーブル４５と昇降ステージ５１を操作して、コレットチャック５７を押さえ板３７の挿通孔３５に通す。
【００２４】
次いで、チャック開閉部材６１を押し下げて把持部５７ａの径を小さくして、調整枠５９をコレットチャック５７の把持部５７ａにより弾性把持する。
【００２５】
次に、白色光源を発光させて、透過チャート９の各チャート１１を通った光を基準レンズ群Ｌ’、レンズエレメントＬ１、レンズ群Ｌ２、チャック開閉部材６１の内部を通してＣＣＤ７１に集めるとともに、ＣＰＵにより昇降部材６９の昇降動作を制御して、ＣＣＤ７１に結像させる。
【００２６】
次いで、ディスプレイを見ながらＸ‐Ｙ微動ステージ４７を手動操作して、ＣＣＤ７１に結像した画像のコントラスト値が最大値になるようにし、コントラスト値が最大値になったらＸ‐Ｙ微動ステージ４７の操作を止める。
コントラスト値が最大値になると、レンズエレメントＬ１とレンズ群Ｌ２の光軸の誤差が数μｍの範囲内に収まるから、この状態で調整用固定枠３３と調整枠５９を接着剤（図示略）により固着する。
【００２７】
調整用固定枠３３と調整枠５９の接着が完了したら、チャック開閉部材６１を引き上げてコレットチャック５７の把持部５７ａの径を広げて、コレットチャック５７による調整枠５９の把持を解除するとともに、昇降ステージ５１と昇降部材６９を上昇させて、コレットチャック５７を上方に引き上げる。
次いで、押さえ板３７を持ち上げて係合孔３７ａと係合ピン４６の係合を解除し、押さえ板３７を回動させて、調整用固定枠３３の上面から押さえ板３７を遠ざけ、最後に、一体となった調整用固定枠３３と調整枠５９を膨出部１９の取付孔２１から取り外す。
【００２８】
このように、本実施形態によればレンズエレメントＬ１とレンズ群Ｌ２の光軸の偏芯量を数μｍ以内に収めることができ、デジタルカメラ１００の撮影レンズ系Ｌに高感度のレンズエレメントＬ１やレンズ群Ｌ２を用いても、コントラストのバランスのとれた倒れのない画像を得ることができ、光学性能の向上を図ることができる。
【００２９】
コレットチャック５７が弾性を有しているので、把持部５７ａにより調整枠５９をがたつくことなく把持でき、その結果、調整枠５９の移動中にヒステリシスが発生することがなく、かつ調整枠５９をリニアに微量移動させることができる。
また、直径が異なる複数種類の調整枠５９をがたつくことなく確実に弾性把持することができる。
【００３０】
さらに、チャック開閉部材６１の内周面に反射防止部材６３をコーティングしたので、ＣＣＤ７１に結像した像のコントラストをはっきりさせることができ、ＣＰＵが、画像のコントラスト値が最大値になったか否かを確実に判定することができる。
【００３１】
なお、本実施形態は本発明をデジタルカメラ１００の撮影レンズ系Ｌの偏芯調整に適用したものであるが、銀塩写真カメラ等のレンズ系の偏芯調整にも適用可能である。
また、Ｘ‐Ｙ微動ステージ４７を図示を省略したモータにより作動させ、このモータをＣＰＵに接続し、ＣＣＤ７１に結像した画像のコントラスト値が最大値になったらモータの作動を停止するようにしてもよい。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、デジタルカメラ等に用いられる撮影レンズ系の光軸の偏芯調整をする際に用いられる、レンズを把持するための弾性チャック部材と、これに把持されるレンズの間のガタをなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の正面図である。
【図２】同じく、要部の拡大正面図である。
【図３】同じく、要部の拡大縦断正面図である。
【図４】同じく、光源箱の平面図である。
【図５】同じく、チャートのコントラスト検出パターンの具体例を示す拡大図である。
【図６】同じく、ＣＰＵとＣＣＤとモータと表示手段の関係を示すブロック図である。
【図７】同じく、第２レンズ群を装着したデジタルカメラのレンズ鏡筒部分の拡大断面図である。
【符号の説明】
１レンズ光軸調整装置
３底板
５アジャスタ
７光源箱
９透過チャート
１１チャート
１３側板
１５載置板
１５ａ採光孔
１７支持台
１９膨出部
２１取付孔（位置決め手段）
２３嵌合部
２５レンズ枠
２７ネジ
２９レンズ枠部
３１保持段部
３３調整用固定枠（位置決め手段）
３５挿通孔
３７押さえ板
３７ａ係合孔
３７ｂ突起
３９固定板
４０支持軸
４１開口部
４２ばね
４３調整用固定枠クランパー
４４ねじ
４５Ｘ方向スライドテーブル
４６係合ピン
４７Ｘ‐Ｙ微動ステージ（調整手段）
４９支柱
４９ａレール
５１昇降ステージ
５３水平部（調整レンズ支持部材）
５５嵌合孔
５７コレットチャック（弾性チャック部材）
５７ａ把持部
５９調整枠
６１チャック開閉部材
６１ａテーパ部
６３反射防止部材
６５ナット
６７支柱
６７ａレール
６９昇降部材（移動手段）
７１ＣＣＤ（固体撮像素子）
７３ＣＣＤ保持部材
１００デジタルカメラ
１０１レンズ鏡筒
Ｄディスプレイ（表示手段）
Ｌ第２レンズ群
Ｌ１レンズエレメント（固定レンズ）
Ｌ２レンズ群（調整レンズ）
Ｌ’ 基準レンズ群
Ｍモータ

Claims

レンズ系の組立作業において、上記レンズ系を構成する複数のレンズの一部を固定レンズとし、該固定レンズ以外のレンズである調整レンズを、上記固定レンズの光軸に対して垂直方向に移動させることにより、固定レンズと調整レンズの光軸を合致させるレンズ光軸調整装置であって、
上記固定レンズに対して光軸と直交する方向に可動の調整レンズ支持部材と、
この調整レンズ支持部材に支持した、その内周面の開口端部の自由状態における径が上記調整レンズより小径で上記開口端部内に上記調整レンズを嵌合させて支持し、かつ、該内周面の一部に上記開口端部側に向かうにつれて拡径する被押圧テーパ部を有する筒状の弾性部材からなる弾性チャック部材と、
自由状態における上記被押圧テーパ部の最小径部より大径の部分を有すると共に先端に向かうにつれて拡径する押圧テーパ部を有し、該押圧テーパ部を上記弾性チャック部材の上記被押圧テーパ部に挿入してその挿入位置を変化させることにより上記弾性チャック部材の上記開口端部の径を変化させるチャック開閉部材と、
を備えることを特徴とするレンズ光軸調整装置。
請求項１記載のレンズ光軸調整装置において、
上記弾性チャック部材の上記開口端部の形状が途切れのない円形であるレンズ光軸調整装置。
請求項１または２記載のレンズ光軸調整装置において、
上記固定レンズを位置決めする位置決め手段と、
上記弾性チャック部材を、固定レンズの光軸と直交する方向に移動させる調整手段と、
両端部が開口する筒状をなすとともに、内周面に反射防止材がコーティングされた上記チャック開閉部材と、
上記固定レンズと調整レンズに光を照射する光源と、
該光源と上記各レンズの間に配設され、上記光源から発生した光が透過可能な材料からなるコントラスト検出パターンを有する透過チャートと、
上記各レンズをはさんで上記光源の反対側に配設されるとともに、上記光源から発生した光が、上記パターンと上記各レンズと上記チャック開閉部材の内部を通って結像する固体撮像素子と、
該固体撮像素子を上記光軸方向に移動させる移動手段と、
上記固体撮像素子に光が結像するように、上記移動手段の動作を制御する制御手段と、
上記固体撮像素子に結像した画像のコントラスト値を、画像処理により算出する演算手段と、
該演算手段による演算の結果を表示する表示手段
とを備えることを特徴とするレンズ光軸調整装置。