JP2006039319A - Lens-holding mechanism and lens frame - Google Patents

Lens-holding mechanism and lens frame Download PDF

Info

Publication number
JP2006039319A
JP2006039319A JP2004220758A JP2004220758A JP2006039319A JP 2006039319 A JP2006039319 A JP 2006039319A JP 2004220758 A JP2004220758 A JP 2004220758A JP 2004220758 A JP2004220758 A JP 2004220758A JP 2006039319 A JP2006039319 A JP 2006039319A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
lens frame
frame
linear expansion
holding mechanism
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2004220758A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akira Yajima
暁 矢島
Seiji Yoshida
誠至 吉田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Heavy Industries Ltd filed Critical Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority to JP2004220758A priority Critical patent/JP2006039319A/en
Publication of JP2006039319A publication Critical patent/JP2006039319A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lens-holding mechanism which is easy in assembling and is high in alignment accuracy, when in use. <P>SOLUTION: The lens-holding mechanism has an annular lens frame 54 which holds lenses 50, 52, and 90 from the diametral direction and has elasticity in the diametral direction of the lenses, and lens barrels 48, and 88 which have a coefficient of linear expansion larger than that of the lens frame 54, and house the lens frame 54 in which the lenses are fitted. Clearances are formed at ordinary temperature between the lens barrels 48, and 88 and the lens frame 54. When cooled down to the service temperature lower than the normal temperature, the lens barrels 48, and 88 and the lens frame 54 are shrinkage fitted and the lenses 50, 52, and 90 become aligned. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、レンズ保持機構、及びレンズ枠体に関する。   The present invention relates to a lens holding mechanism and a lens frame.

従来、鏡筒内でレンズを保持する機構として、弾性を有するラジアル梁を介してレンズを径方向から保持するレンズ保持機構がある（例えば、特許文献１参照）。
特開昭５８−１７８３０６号公報 Conventionally, as a mechanism for holding a lens in a lens barrel, there is a lens holding mechanism for holding a lens from a radial direction via a radial beam having elasticity (for example, see Patent Document 1).
JP 58-178306 A

発明者は、極低温下（−１７０Ｋレベル）で使用する天体観測用のカメラに搭載するレンズ保持機構を開発している。このようなレンズ保持機構では、使用時において高いアライメント精度が要求される一方、組付け時においては高い作業性が要求される。しかしながら、ラジアル梁を介して単にレンズを保持する従来のレンズ保持機構では、これらの要求を十分に満たすことができない虞があり、これに代わる新たな機構が必要であった。   The inventor has developed a lens holding mechanism that is mounted on a camera for astronomical observation that is used at extremely low temperatures (−170 K level). In such a lens holding mechanism, high alignment accuracy is required during use, while high workability is required during assembly. However, the conventional lens holding mechanism that simply holds the lens via the radial beam may not be able to satisfy these requirements sufficiently, and a new mechanism is required instead.

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、組付けが容易で、且つ使用時におけるアライメント精度が高いレンズ保持機構、及びこのレンズ保持機構に好適に用いられるレンズ枠体を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a lens holding mechanism that is easy to assemble and has high alignment accuracy during use, and a lens frame that is suitably used for the lens holding mechanism. For the purpose.

本発明に係るレンズ保持機構は、レンズを径方向から保持し、レンズの径方向に弾性を有する環状のレンズ枠体と、レンズ枠体の線膨張係数よりも大きい線膨張係数を有し、レンズが嵌め合わされたレンズ枠体を収容する鏡筒と、を備える。そして、鏡筒とレンズ枠体との間には常温において隙間が設けられており、常温よりも低い使用温度まで冷却されたとき、鏡筒とレンズ枠体とが締まり嵌めされてレンズがアライメントされる、ことを特徴とする。   The lens holding mechanism according to the present invention has an annular lens frame that holds the lens from the radial direction and has elasticity in the radial direction of the lens, and a linear expansion coefficient that is larger than the linear expansion coefficient of the lens frame, A lens barrel that accommodates the lens frame fitted with the lens frame. A gap is provided between the lens barrel and the lens frame at normal temperature, and when cooled to a use temperature lower than normal temperature, the lens barrel and the lens frame are tightly fitted to align the lens. It is characterized by that.

このレンズ保持機構では、常温において鏡筒とレンズ枠体との間に隙間が設けられているため、組付けが容易となる。また、使用時においては、鏡筒とレンズ枠体の線膨張係数差を利用して、鏡筒とレンズ枠体とが締まり嵌めされてレンズがアライメントされるため、使用時におけるアライメント精度が高い。また、レンズ枠体はレンズの径方向に弾性を有するため、レンズの径方向に働く力を吸収して、使用時における径方向の力によるレンズの歪を緩和することができる。   In this lens holding mechanism, since a gap is provided between the lens barrel and the lens frame body at room temperature, assembly is facilitated. Further, at the time of use, the lens is aligned by tightly fitting the lens barrel and the lens frame using the difference in coefficient of linear expansion between the lens barrel and the lens frame, so that the alignment accuracy at the time of use is high. In addition, since the lens frame has elasticity in the radial direction of the lens, it can absorb the force acting in the radial direction of the lens and relieve distortion of the lens due to the radial force during use.

ここで、レンズの線膨張係数は、レンズ枠体の線膨張係数以下である、ことを特徴としてもよい。このようにすれば、レンズとレンズ枠体とが締まり嵌めされてレンズがアライメントされるため、使用時におけるアライメント精度が高い。   Here, the linear expansion coefficient of the lens may be equal to or less than the linear expansion coefficient of the lens frame. In this way, the lens and the lens frame are tightly fitted to align the lens, so that the alignment accuracy during use is high.

レンズはＳｉＯ２又はＺｎＳから形成されており、レンズ枠体はＴｉ合金又はＣｕ合金から形成されており、鏡筒はＡｌ合金から形成されている、ことを特徴としてもよい。 The lens may be made of SiO 2 or ZnS, the lens frame may be made of Ti alloy or Cu alloy, and the lens barrel may be made of Al alloy.

レンズ保持機構は、レンズを光軸方向に押えて位置決めし、光軸方向に弾性を有する押え環を備える、ことを特徴としてもよい。このようにすれば、押え環によりレンズの光軸方向の位置決めが可能となり、振動環境下においても破損なくレンズを保持することができる。また、押え環はレンズの光軸方向に弾性を有するため、レンズの光軸方向に働く力を吸収して、使用時における光軸方向の力によるレンズの歪を緩和することができる。   The lens holding mechanism may include a pressing ring that is positioned by pressing the lens in the optical axis direction and has elasticity in the optical axis direction. In this way, the lens can be positioned in the optical axis direction by the presser ring, and the lens can be held without being damaged even in a vibration environment. In addition, since the presser ring has elasticity in the optical axis direction of the lens, it can absorb the force acting in the optical axis direction of the lens and relieve distortion of the lens due to the force in the optical axis direction during use.

本発明にかかるレンズ枠体は、レンズを径方向から保持する環状のレンズ枠体である。このレンズ枠体は、レンズに当接する内周面と、内周面を取り囲む外周面と、内周面と外周面との間に設けられた肉部と、レンズ枠体の周方向に複数設けられており、肉部の一側面と他側面とを繋ぐ貫通孔と、を備えることを特徴とする。   The lens frame according to the present invention is an annular lens frame that holds a lens from the radial direction. The lens frame includes a plurality of inner peripheral surfaces that contact the lens, an outer peripheral surface that surrounds the inner peripheral surface, a meat portion that is provided between the inner peripheral surface and the outer peripheral surface, and a circumferential direction of the lens frame. And a through hole that connects one side surface and the other side surface of the meat part.

このレンズ枠体によれば、周方向に複数設けられた貫通孔により、径方向への弾性を奏し得る。   According to this lens frame, elasticity in the radial direction can be achieved by a plurality of through holes provided in the circumferential direction.

ここで、上記したレンズ保持機構と、レンズ保持機構により保持されるレンズと、レンズを通して入射した光を検出する検出器と、検出器及びレンズ保持機構を冷却する冷却機と、を備えることで、カメラを構成することができる。このカメラによれば、冷却機の冷却作用を利用して、検出器の性能を発揮させると共に、レンズ保持機構によるレンズのアライメントが可能になる。   Here, by including the lens holding mechanism described above, a lens held by the lens holding mechanism, a detector that detects light incident through the lens, and a cooler that cools the detector and the lens holding mechanism, A camera can be configured. According to this camera, the cooling function of the cooler is used to demonstrate the performance of the detector, and the lens can be aligned by the lens holding mechanism.


本発明によれば、組付けが容易で、且つ使用時におけるアライメント精度が高いレンズ保持機構、及びこのレンズ保持機構に好適に用いられるレンズ枠体を提供することが可能になる。
According to the present invention, it is possible to provide a lens holding mechanism that is easy to assemble and has high alignment accuracy during use, and a lens frame that is suitably used for the lens holding mechanism.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。なお、以下の説明においては、同一の要素には同一の符号を用いることとし、重複する説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same reference numerals are used for the same elements, and duplicate descriptions are omitted.

図１は、本実施形態に係るレンズ保持機構を備えたカメラの構成を示す断面図である。このカメラ１は、極低温下（−１７０Ｋレベル）で使用する天体観測用のカメラである。図１に示すように、カメラ１は検出器１０を備えている。この検出器１０は、２μｍ帯の赤外線を検出するＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の検出器である。この検出器１０は、プリント基板１２に固定されている。この検出器１０が固定されたプリント基板１２は、リアケーシング１４に収容されている。   FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a camera including a lens holding mechanism according to the present embodiment. This camera 1 is a camera for astronomical observation used at extremely low temperatures (−170 K level). As shown in FIG. 1, the camera 1 includes a detector 10. This detector 10 is a detector such as a CCD (Charge Coupled Device) that detects infrared rays in the 2 μm band. This detector 10 is fixed to a printed circuit board 12. The printed circuit board 12 to which the detector 10 is fixed is accommodated in the rear casing 14.

検出器１０は、熱パス１６を通して冷却機１８のコールドチップ２０に熱的に接続されている。このコールドチップ２０は、シリンダ２２を介してカメラ本体の外部に設けられた冷却機１８に接続されている。冷却機１８は、検出器１０を６５Ｋ（ケルビン）程度の温度まで冷却して、検出器１０の性能を発揮させる。また、冷却機１８は、後述するレンズ部４２を１７０Ｋ程度の温度まで冷却して、レンズのアライメントを可能にする。   The detector 10 is thermally connected to the cold chip 20 of the cooler 18 through the thermal path 16. The cold chip 20 is connected to a cooler 18 provided outside the camera body via a cylinder 22. The cooler 18 cools the detector 10 to a temperature of about 65K (Kelvin), and exhibits the performance of the detector 10. Further, the cooler 18 cools a lens unit 42 described later to a temperature of about 170K, thereby enabling lens alignment.

この検出器１０の前段には、冷フィルタ２４が設けられている。冷フィルタ２４は、１２０Ｋ程度の温度まで冷却され、１．６μｍ〜２．３μｍ波長帯のワイドバンドの波長選択を行う。この冷フィルタ２４は、フィルタ筒２６により保持されている。   A cold filter 24 is provided in front of the detector 10. The cold filter 24 is cooled to a temperature of about 120 K, and performs a wideband wavelength selection of 1.6 μm to 2.3 μm wavelength band. The cold filter 24 is held by a filter cylinder 26.

断熱筒２８は、フィルタ筒２６を囲むように同軸的に設けられている。この断熱筒２８は、フィルタ筒２６の基端部に設けられた外向きフランジ２６ａを介して、フィルタ筒２６を保持する。そして、このようにフィルタ筒２６を保持した断熱筒２８が、リアハウジング１４に固定されている。断熱筒２８は、例えばチタン等の熱伝導性の低い材料から形成されており、カメラ１の後段部から前段部への熱の伝達を抑制する。   The heat insulating cylinder 28 is provided coaxially so as to surround the filter cylinder 26. The heat insulating cylinder 28 holds the filter cylinder 26 via an outward flange 26 a provided at the base end portion of the filter cylinder 26. The heat insulating cylinder 28 holding the filter cylinder 26 in this manner is fixed to the rear housing 14. The heat insulating cylinder 28 is made of a material having low thermal conductivity such as titanium, and suppresses heat transfer from the rear stage part of the camera 1 to the front stage part.

冷フィルタ２４の前段には、フィルタ切替装置３０が設けられている。フィルタ切替装置３０は、異なる波長選択性を有する複数のフィルタ３２を保持したフィルタホイール３４と、フィルタホイール３４を収容するフィルタホイールハウジング３６とを有する。各フィルタ３２は、１．６μｍ〜２．３μｍ波長帯内に含まれるナロウバンドの波長選択性を有する。フィルタホイール３４は、ベアリング３８に保持された取付軸４０を回転させることで、所望のフィルタ３２を光軸Ｘ上に切替配置可能になっている。   A filter switching device 30 is provided in front of the cold filter 24. The filter switching device 30 includes a filter wheel 34 that holds a plurality of filters 32 having different wavelength selectivity, and a filter wheel housing 36 that houses the filter wheel 34. Each filter 32 has a wavelength selectivity of a narrow band included in a wavelength band of 1.6 μm to 2.3 μm. The filter wheel 34 can switch and arrange the desired filter 32 on the optical axis X by rotating the mounting shaft 40 held by the bearing 38.

このフィルタ切替装置３０の前段に、レンズ部４２が設けられている。レンズ部４２は、第１レンズ部４４と第２レンズ部４６とを有している。第１レンズ部４４は、カメラ構体（鏡筒）４８と、このカメラ構体４８内に収容される第１及び第２レンズ５０，５２と、これらレンズ５０，５２を保持するレンズ枠体５４と、を含んでいる。   A lens unit 42 is provided in the front stage of the filter switching device 30. The lens unit 42 includes a first lens unit 44 and a second lens unit 46. The first lens unit 44 includes a camera body (lens barrel) 48, first and second lenses 50 and 52 housed in the camera body 48, a lens frame 54 that holds the lenses 50 and 52, Is included.

第１レンズ５０は、２つの凸面を有するレンズである。第２レンズ５２は、２つの凹面を有するレンズである。これら第１及び第２レンズ５０，５２は、入射する光に対し光学的に作用して、検出器１０に向けて光を案内する。第１及び第２レンズ５０，５２の各々は、円環状のレンズ枠体５４に嵌め合わされ、径方向から保持されている。   The first lens 50 is a lens having two convex surfaces. The second lens 52 is a lens having two concave surfaces. These first and second lenses 50 and 52 optically act on the incident light and guide the light toward the detector 10. Each of the first and second lenses 50 and 52 is fitted into an annular lens frame 54 and is held from the radial direction.

レンズ枠体５４は、図２及び図３に示すように、レンズ５０（５２）に当接する内周面５６と、内周面５６を取り囲む外周面５８と、内周面５６と外周面５８との間に設けられた肉部６０と、を有する。そして、肉部６０には径方向に３段の貫通孔列が設けられている。各貫通孔列は、肉部６０の一側面と他側面とを繋ぐ貫通孔６２を複数含んでいる。これら貫通孔６２は、レンズ枠体５４の周方向に所定間隔をおいて規則的に配置されている。なお、外側の貫通孔列と内側の貫通孔列とは、貫通孔６２を配置する位相が一致しており、中央の貫通孔列は貫通孔６２を配置する位相がこれらとズレている。これにより、レンズ枠体５４はレンズの径方向に弾性を有している。   As shown in FIGS. 2 and 3, the lens frame 54 includes an inner peripheral surface 56 that contacts the lens 50 (52), an outer peripheral surface 58 that surrounds the inner peripheral surface 56, an inner peripheral surface 56, and an outer peripheral surface 58. And a meat part 60 provided between the two. The meat portion 60 is provided with three through-hole rows in the radial direction. Each through hole row includes a plurality of through holes 62 that connect one side surface and the other side surface of the meat portion 60. These through holes 62 are regularly arranged at a predetermined interval in the circumferential direction of the lens frame 54. The outer through-hole row and the inner through-hole row have the same phase in which the through-hole 62 is arranged, and the central through-hole row is out of phase with the through-hole 62. Thereby, the lens frame 54 has elasticity in the radial direction of the lens.

カメラ構体４８は、前端及び後端のそれぞれに外向きフランジ６４，６６を有している。後端の外向きフランジ６４は、フィルタホイールハウジング３６の一部を構成している。カメラ構体４８の後端における内周面上には、周方向に設けられた突条６８が設けられている。カメラ構体４８の前端における内周面上には、段部７０が設けられている。この段部７０の内周面上には雌ネジが刻設されており、外周に雄ネジが刻設された環状のネジ押え７２が噛合されるようになっている。   The camera structure 48 has outward flanges 64 and 66 at the front end and the rear end, respectively. The rearward outward flange 64 forms part of the filter wheel housing 36. On the inner peripheral surface at the rear end of the camera assembly 48, a protrusion 68 provided in the circumferential direction is provided. A step portion 70 is provided on the inner peripheral surface at the front end of the camera structure 48. An internal thread is engraved on the inner peripheral surface of the stepped portion 70, and an annular screw retainer 72 in which an external thread is engraved on the outer periphery is engaged.

レンズ枠体５４に保持された第１レンズ５０は、検出器１０側の一側がカメラ構体４８の突条６８に押し当てられ、光軸Ｘ方向に位置決めされる。レンズ枠体５４に保持された第２レンズ５２は、レンズ枠体５４に保持された第１レンズ５０の前段に配置される。そして、第１レンズ５０と第２レンズ５２との間に、断面略コ字形の環状スペーサ７４が配置されている。これにより、第１レンズ５０と第２レンズ５２とが光軸Ｘ方向に所定間隙を開けて配置される。   The first lens 50 held by the lens frame 54 is positioned in the optical axis X direction by pressing one side of the detector 10 against the protrusion 68 of the camera structure 48. The second lens 52 held by the lens frame 54 is disposed in front of the first lens 50 held by the lens frame 54. An annular spacer 74 having a substantially U-shaped cross section is disposed between the first lens 50 and the second lens 52. Accordingly, the first lens 50 and the second lens 52 are arranged with a predetermined gap in the optical axis X direction.

レンズ枠体５４に保持された第２レンズ５２の前段には、断面略Ｌ字形の環状スペーサ７６が設けられている。そして、環状スペーサ７６とネジ押え７２との間には、第１及び第２レンズ５０，５２を光軸Ｘ方向に押えて位置決めする押え環７８が設けられている。   An annular spacer 76 having a substantially L-shaped cross section is provided in the preceding stage of the second lens 52 held by the lens frame 54. A presser ring 78 is provided between the annular spacer 76 and the screw presser 72 to press and position the first and second lenses 50 and 52 in the optical axis X direction.

押え環７８は、図４及び図５に示すように、カメラ構体４８の内周面に当接する外周面８０と、外周面８０に取り囲まれる内周面８２と、内周面８２と外周面８０との間に設けられた肉部８４と、を有する。そして、肉部８４には光軸Ｘ方向に４段の貫通孔列が設けられている。各貫通孔列は、外周面８０と内周面８２とを繋ぐ貫通孔８６を複数含んでいる。これら貫通孔８６は、押え環７８の周方向に所定間隔をおいて規則的に配置されている。なお、１段目と３段目の貫通孔列は、貫通孔８６を配置する位相が一致しており、２段目と４段目の貫通孔列は貫通孔８６を配置する位相がこれらとズレている。これにより、押え環７８はレンズの光軸Ｘ方向に弾性を有している。   As shown in FIGS. 4 and 5, the presser ring 78 includes an outer peripheral surface 80 that contacts the inner peripheral surface of the camera assembly 48, an inner peripheral surface 82 that is surrounded by the outer peripheral surface 80, an inner peripheral surface 82, and an outer peripheral surface 80. And a meat part 84 provided between the two. The meat portion 84 is provided with four stages of through-hole rows in the optical axis X direction. Each through hole row includes a plurality of through holes 86 that connect the outer peripheral surface 80 and the inner peripheral surface 82. These through holes 86 are regularly arranged at a predetermined interval in the circumferential direction of the presser ring 78. The first and third through-hole rows have the same phase in which the through-hole 86 is arranged, and the second and fourth through-hole rows have the same phase in which the through-hole 86 is arranged. There is a gap. Thereby, the presser ring 78 has elasticity in the optical axis X direction of the lens.

このようにして、カメラ構体４８、レンズ枠体５４、スペーサ７４，７６及び押え環７８により、第１及び第２レンズ５０，５２を保持するレンズ保持機構が構成されている。   In this way, the camera structure 48, the lens frame 54, the spacers 74 and 76, and the presser ring 78 constitute a lens holding mechanism that holds the first and second lenses 50 and 52.

ここで、カメラ構体４８の線膨張係数は、レンズ枠体５４の線膨張係数よりも大きい。そして、第１及び第２レンズ５０，５２の線膨張係数は、レンズ枠体５４の線膨張係数以下である。これを満たすために、第１及び第２レンズ５０，５２はＳｉＯ２から形成されている。例えば、２９３Ｋから１５０Ｋまで冷却したとき（以下、同様である）のＳｉＯ２の線膨張係数は、２４８Ｅ−６（Ｅ−６は１０−６を示す。）である。レンズ枠体５４は、Ｔｉ合金又はＣｕ合金から形成されている。例えば、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖの線膨張係数は、１１９０Ｅ−６である。カメラ構体４８は、Ａｌ合金から形成されている。例えば、Ａ６０６１−Ｔ６の線膨張係数は、２９０８Ｅ−６である。 Here, the linear expansion coefficient of the camera structure 48 is larger than the linear expansion coefficient of the lens frame 54. The linear expansion coefficients of the first and second lenses 50 and 52 are not more than the linear expansion coefficient of the lens frame 54. In order to satisfy this, the first and second lenses 50 and 52 are made of SiO 2 . For example, the linear expansion coefficient of SiO 2 when cooled from 293 K to 150 K (hereinafter the same) is 248E-6 (E-6 indicates 10 −6 ). The lens frame 54 is made of a Ti alloy or a Cu alloy. For example, the linear expansion coefficient of Ti-6Al-4V is 1190E-6. The camera structure 48 is made of an Al alloy. For example, the linear expansion coefficient of A6061-T6 is 2908E-6.

なお、第１及び第２レンズ５０，５２の線膨張係数は、カメラ構体４８の線膨張係数よりも大きくても小さくてもよい。レンズ５０，５２の線膨張係数がカメラ構体４８の線膨張係数よりも小さい場合、冷却によってレンズ５０，５２はカメラ構体４８に対して相対的に大きくなるが、その線膨張係数差を吸収するために押え環７８が収縮する。一方、レンズ５０，５２の線膨張係数がカメラ構体４８の線膨張係数よりも大きい場合、冷却によってレンズ５０，５２はカメラ構体４８に対して相対的に小さくなるが、その線膨張係数差を吸収するために、常温で押え環７８を予め収縮させておき、冷却することにより押え環７８の収縮量を減らすことで、レンズ５０，５２の相対的な収縮分を補う。   The linear expansion coefficient of the first and second lenses 50 and 52 may be larger or smaller than the linear expansion coefficient of the camera structure 48. When the linear expansion coefficient of the lenses 50 and 52 is smaller than the linear expansion coefficient of the camera structure 48, the lenses 50 and 52 become relatively large with respect to the camera structure 48 by cooling, but the difference between the linear expansion coefficients is absorbed. The presser ring 78 contracts. On the other hand, when the linear expansion coefficient of the lenses 50 and 52 is larger than the linear expansion coefficient of the camera structure 48, the lenses 50 and 52 become relatively small with respect to the camera structure 48 by cooling, but the difference in linear expansion coefficient is absorbed. For this purpose, the presser ring 78 is contracted in advance at room temperature, and the amount of contraction of the presser ring 78 is reduced by cooling to compensate for the relative contraction of the lenses 50 and 52.

第２レンズ部４６は、カメラ構体（鏡筒）８８と、このカメラ構体８８内に収容される第３レンズ９０と、この第３レンズ９０を保持するレンズ枠体５４と、を含んでいる。第３レンズ９０は、１つの凸面と１つの凹面を有するレンズである。この第３レンズ９０は、入射する光に対し光学的に作用して、検出器１０に向けて案内する。第３レンズ９０は、円環状のレンズ枠体５４に嵌め合わされ、径方向から保持されている。レンズ枠体５４は、図２及び図３に示されるものと同様である。   The second lens unit 46 includes a camera structure (barrel) 88, a third lens 90 accommodated in the camera structure 88, and a lens frame 54 that holds the third lens 90. The third lens 90 is a lens having one convex surface and one concave surface. The third lens 90 optically acts on the incident light and guides it toward the detector 10. The third lens 90 is fitted into the annular lens frame 54 and is held from the radial direction. The lens frame 54 is the same as that shown in FIGS.

カメラ構体８８は、後端に外向きフランジ９２を有している。カメラ構体８８は、外向きフランジ９２を介して第１レンズ部４４のカメラ構体４８の外向きフランジ６６に接続され、固定されている。カメラ構体８８の内周面上には、第１、第２及び第３段部が設けられている。第１、第２及び第３段部の内径は、この順に大きくされている。第２段部の内周面上には雌ネジが刻設されており、外周に雄ネジが刻設された環状のネジ押え９４が噛合されるようになっている。   The camera structure 88 has an outward flange 92 at the rear end. The camera structure 88 is connected and fixed to the outward flange 66 of the camera structure 48 of the first lens unit 44 via the outward flange 92. On the inner peripheral surface of the camera structure 88, first, second, and third step portions are provided. The inner diameters of the first, second and third step portions are increased in this order. An internal thread is engraved on the inner peripheral surface of the second step portion, and an annular screw retainer 94 in which an external thread is engraved on the outer periphery is engaged.

レンズ枠体５４に保持された第３レンズ９０は、第１段部に収容されている。そして、第３レンズ９０とネジ押え９４との間に、断面略Ｌ字形の環状スペーサ９６が設けられている。カメラ構体８８の内径は、第１レンズ部４４のカメラ構体４８の内径より大きく、これにより生じる段部に押え環７８が配置されている。このようにして、環状スペーサ９６と押え環７８との間で、第３レンズ９０が光軸Ｘ方向に位置決めされる。押え環７８は、図４及び図５に示されるものと同様である。   The third lens 90 held by the lens frame 54 is accommodated in the first step portion. An annular spacer 96 having a substantially L-shaped cross section is provided between the third lens 90 and the screw retainer 94. The inner diameter of the camera structure 88 is larger than the inner diameter of the camera structure 48 of the first lens portion 44, and the presser ring 78 is disposed on the step portion generated thereby. In this way, the third lens 90 is positioned in the optical axis X direction between the annular spacer 96 and the presser ring 78. The presser ring 78 is the same as that shown in FIGS. 4 and 5.

このようにして、カメラ構体８８、レンズ枠体５４、環状スペーサ９６及び押え環７８により、第３レンズ９０を保持するレンズ保持機構が構成されている。   Thus, the camera structure 88, the lens frame 54, the annular spacer 96, and the presser ring 78 constitute a lens holding mechanism that holds the third lens 90.

ここで、カメラ構体８８の線膨張係数は、レンズ枠体５４の線膨張係数よりも大きい。そして、第３レンズ９０の線膨張係数は、レンズ枠体５４の線膨張係数以下である。これを満たすために、第３レンズ９０はＺｎＳから形成されている。例えば、ＺｎＳの線膨張係数は、８７１Ｅ−６である。レンズ枠体５４は、Ｔｉ合金又はＣｕ合金から形成されている。例えば、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖの線膨張係数は、１１９０Ｅ−６である。カメラ構体８８は、Ａｌ合金から形成されている。例えば、Ａ６０６１−Ｔ６の線膨張係数は、２９０８Ｅ−６である。   Here, the linear expansion coefficient of the camera structure 88 is larger than the linear expansion coefficient of the lens frame 54. The linear expansion coefficient of the third lens 90 is not more than the linear expansion coefficient of the lens frame 54. In order to satisfy this, the third lens 90 is made of ZnS. For example, the linear expansion coefficient of ZnS is 871E-6. The lens frame 54 is made of a Ti alloy or a Cu alloy. For example, the linear expansion coefficient of Ti-6Al-4V is 1190E-6. The camera structure 88 is made of an Al alloy. For example, the linear expansion coefficient of A6061-T6 is 2908E-6.

なお、第３レンズ９０の線膨張係数は、カメラ構体８８の線膨張係数よりも大きくても小さくてもよい。レンズ９０の線膨張係数がカメラ構体８８の線膨張係数よりも小さい場合、冷却によってレンズ９０はカメラ構体８８に対して相対的に大きくなるが、その線膨張係数差を吸収するために押え環７８が収縮する。一方、レンズ９０の線膨張係数がカメラ構体８８の線膨張係数よりも大きい場合、冷却によってレンズ９０はカメラ構体８８に対して相対的に小さくなるが、その線膨張係数差を吸収するために、常温で押え環７８を予め収縮させておき、冷却することにより押え環７８の収縮量を減らすことで、レンズ９０の相対的な収縮分を補う。   The linear expansion coefficient of the third lens 90 may be larger or smaller than the linear expansion coefficient of the camera structure 88. When the linear expansion coefficient of the lens 90 is smaller than the linear expansion coefficient of the camera structure 88, the lens 90 becomes relatively large with respect to the camera structure 88 by cooling, but the presser ring 78 is used to absorb the difference in linear expansion coefficient. Contracts. On the other hand, when the linear expansion coefficient of the lens 90 is larger than the linear expansion coefficient of the camera structure 88, the lens 90 becomes relatively small with respect to the camera structure 88 by cooling, but in order to absorb the linear expansion coefficient difference, The presser ring 78 is contracted in advance at room temperature, and the amount of contraction of the presser ring 78 is reduced by cooling to compensate for the relative contraction of the lens 90.

このようにして、第３レンズ９０、第２レンズ５２、第１レンズ５０、フィルタ３２、冷フィルタ２４、及び検出器１０が、光軸Ｘ上にこの順に配置されている。上記した各部材は、外界からの熱を遮断する多層断熱材９８内に収容されている。   In this way, the third lens 90, the second lens 52, the first lens 50, the filter 32, the cold filter 24, and the detector 10 are arranged on the optical axis X in this order. Each member described above is accommodated in a multilayer heat insulating material 98 that blocks heat from the outside.

レンズ部４２の前段には、開口１００が設けられたフード１０２が設けられている。フード１０２は、カメラ１を搭載する搭載部１０４上で位置決めリング１０６に固定されて位置決めされている。カメラ本体は、断熱ワッシャー１０８及び断熱サポート１１０を介して搭載部１０４上に搭載されている。   A hood 102 provided with an opening 100 is provided in front of the lens unit 42. The hood 102 is fixed and positioned on the positioning ring 106 on the mounting portion 104 on which the camera 1 is mounted. The camera body is mounted on the mounting portion 104 via a heat insulating washer 108 and a heat insulating support 110.

上記した構成のカメラ１の組付けに関し、常温（２８５〜３００Ｋ）時においては、第１レンズ５０を保持したレンズ枠体５４の外周面５８とカメラ構体４８の内周面との間に、１０〜５０μｍ程度の隙間が設けられている。また第２レンズ５２を保持したレンズ枠体５４の外周面とカメラ構体４８の内周面との間には、１０〜５０μｍ程度の隙間が設けられている。更に、第３レンズ９０を保持したレンズ枠体５４の外周面５８とカメラ構体８８の内周面との間には、１０〜５０μｍ程度の隙間が設けられている。このように隙間が設けられているため、第１から第３レンズ５０，５２，９０の組付けが容易になっている。   Regarding the assembly of the camera 1 having the above-described configuration, at room temperature (285 to 300K), there is 10 between the outer peripheral surface 58 of the lens frame 54 holding the first lens 50 and the inner peripheral surface of the camera structure 48. A gap of about ˜50 μm is provided. Further, a gap of about 10 to 50 μm is provided between the outer peripheral surface of the lens frame 54 holding the second lens 52 and the inner peripheral surface of the camera structure 48. Further, a gap of about 10 to 50 μm is provided between the outer peripheral surface 58 of the lens frame 54 holding the third lens 90 and the inner peripheral surface of the camera structure 88. Since the gap is thus provided, the first to third lenses 50, 52, and 90 can be easily assembled.

押え環７８は、カメラ１がロケットに搭載されて打ち上げられるときのような振動環境下においても、レンズ５０，５２，９０が破損しないように一定位置に保持する。   The presser ring 78 is held at a fixed position so that the lenses 50, 52, and 90 are not damaged even under a vibration environment such as when the camera 1 is mounted on a rocket and launched.

このカメラ１は、宇宙空間へ打ち上げられたとき、真空下で冷却機１８により冷却される。これにより、検出器１０が６５Ｋ程度まで冷却され、性能を発揮する。また、レンズ部４２が使用温度（ここでは、１５０〜１９０Ｋ）まで冷却され、線膨張係数差によりレンズ枠体５４とカメラ構体４８とが締まり嵌めされると共に、レンズ枠体５４とカメラ構体８８とが締まり嵌めされる。これにより、第１から第３レンズ５０，５２，９０の径方向のアライメントが高精度になされる。   When the camera 1 is launched into outer space, it is cooled by a cooler 18 under vacuum. Thereby, the detector 10 is cooled to about 65K and exhibits performance. In addition, the lens unit 42 is cooled to a use temperature (here, 150 to 190 K), and the lens frame 54 and the camera structure 48 are tightly fitted due to a difference in linear expansion coefficient, and the lens frame 54 and the camera structure 88 are Is an interference fit. As a result, the radial alignment of the first to third lenses 50, 52, 90 is performed with high accuracy.

このとき、レンズ枠体５４は径方向に弾性を有するため、径方向に働く力を吸収して、使用時における径方向の力によるレンズ５０，５２，９０の歪を緩和することができる。   At this time, since the lens frame 54 has elasticity in the radial direction, the force acting in the radial direction can be absorbed, and distortion of the lenses 50, 52, and 90 due to the radial force during use can be reduced.

また、第１から第３レンズ５０，５２，９０の光軸Ｘ方向のアライメントは、押え環７８を介してなされる。このとき、押え環７８は光軸Ｘ方向に弾性を有するため、光軸Ｘ方向に働く力を吸収して、使用時における光軸Ｘ方向の力によるレンズ５０，５２，９０の歪を緩和することができる。   The first to third lenses 50, 52, 90 are aligned in the optical axis X direction via a presser ring 78. At this time, since the presser ring 78 has elasticity in the optical axis X direction, it absorbs the force acting in the optical axis X direction and alleviates distortion of the lenses 50, 52, and 90 due to the force in the optical axis X direction during use. be able to.

以上詳述したように、本実施形態によれば、地上における常温でのカメラ１の組付けが容易になり、また宇宙空間において極低温下での使用時におけるレンズ５０，５２，９０のアライメント精度が高くなる。   As described above in detail, according to the present embodiment, the camera 1 can be easily assembled at room temperature on the ground, and the alignment accuracy of the lenses 50, 52, and 90 when used at a very low temperature in outer space. Becomes higher.

なお、本発明は上記した実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、上記した実施形態では、宇宙空間で使用される天体観測用のカメラ１について説明したが、これ以外にも同様に常温より低い使用温度で使用されるカメラであれば、使用場所及び観測対象に限定されることなく本発明は適用可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made. For example, in the above-described embodiment, the astronomical observation camera 1 used in outer space has been described. However, in addition to this, if the camera is used at a use temperature lower than normal temperature, the use location and the observation target The present invention is applicable without being limited to the above.

実施形態に係るカメラの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the camera which concerns on embodiment. レンズ枠体の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of a lens frame. 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。It is sectional drawing in the III-III line of FIG. 押え環の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of a presser ring. 図４のＶＡ−ＶＡ線及びＶＢ−ＶＢ線における断面図である。It is sectional drawing in the VA-VA line | wire and VB-VB line | wire of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１…カメラ、１０…検出器、１８…冷却機、４２…レンズ部、４４…第１レンズ部、４６…第２レンズ部、４８，８８…カメラ構体、５０…第１レンズ、５２…第２レンズ、５４…レンズ枠体、５６…内周面、５８…外周面、６０…肉部、６２，８６…貫通孔、７８…押え環、９０…第３レンズ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Camera, 10 ... Detector, 18 ... Cooling machine, 42 ... Lens part, 44 ... 1st lens part, 46 ... 2nd lens part, 48, 88 ... Camera assembly, 50 ... 1st lens, 52 ... 2nd Lens, 54 ... lens frame, 56 ... inner peripheral surface, 58 ... outer peripheral surface, 60 ... flesh, 62, 86 ... through hole, 78 ... presser ring, 90 ... third lens.

Claims (5)

レンズを径方向から保持し、前記レンズの径方向に弾性を有する環状のレンズ枠体と、
前記レンズ枠体の線膨張係数よりも大きい線膨張係数を有し、前記レンズが嵌め合わされた前記レンズ枠体を収容する鏡筒と、を備え、
前記鏡筒と前記レンズ枠体との間には常温において隙間が設けられており、常温よりも低い使用温度まで冷却されたとき、前記鏡筒と前記レンズ枠体とが締まり嵌めされて前記レンズがアライメントされる、ことを特徴とするレンズ保持機構。 An annular lens frame that holds the lens from the radial direction and has elasticity in the radial direction of the lens;
A lens barrel having a linear expansion coefficient larger than the linear expansion coefficient of the lens frame, and containing the lens frame fitted with the lens, and
A gap is provided between the lens barrel and the lens frame at normal temperature, and when the lens barrel and the lens frame are cooled down to a use temperature lower than normal temperature, the lens barrel and the lens frame are tightly fitted. A lens holding mechanism, wherein the lens holding mechanism is aligned. 前記レンズの線膨張係数は、前記レンズ枠体の線膨張係数以下である、ことを特徴とする請求項１に記載のレンズ保持機構。   The lens holding mechanism according to claim 1, wherein a linear expansion coefficient of the lens is equal to or less than a linear expansion coefficient of the lens frame. 前記レンズはＳｉＯ２又はＺｎＳから形成されており、前記レンズ枠体はＴｉ合金又はＣｕ合金から形成されており、前記鏡筒はＡｌ合金から形成されている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズ保持機構。 2. The lens according to claim 1, wherein the lens is made of SiO 2 or ZnS, the lens frame is made of a Ti alloy or a Cu alloy, and the lens barrel is made of an Al alloy. The lens holding mechanism according to 2. 前記レンズを光軸方向に押えて位置決めし、前記光軸方向に弾性を有する押え環を備える、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のレンズ保持機構。   The lens holding mechanism according to any one of claims 1 to 3, further comprising a presser ring that presses and positions the lens in the optical axis direction and has elasticity in the optical axis direction. レンズを径方向から保持する環状のレンズ枠体であって、
前記レンズに当接する内周面と、
前記内周面を取り囲む外周面と、
前記内周面と前記外周面との間に設けられた肉部と、
当該レンズ枠体の周方向に複数設けられており、前記肉部の一側面と他側面とを繋ぐ貫通孔と、
を備えることを特徴とするレンズ枠体。 An annular lens frame that holds the lens from the radial direction,
An inner peripheral surface in contact with the lens;
An outer peripheral surface surrounding the inner peripheral surface;
A meat portion provided between the inner peripheral surface and the outer peripheral surface;
A plurality of holes are provided in the circumferential direction of the lens frame, and a through-hole that connects one side surface and the other side surface of the meat part;
A lens frame comprising:
JP2004220758A 2004-07-28 2004-07-28 Lens-holding mechanism and lens frame Pending JP2006039319A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004220758A JP2006039319A (en) 2004-07-28 2004-07-28 Lens-holding mechanism and lens frame

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004220758A JP2006039319A (en) 2004-07-28 2004-07-28 Lens-holding mechanism and lens frame

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006039319A true JP2006039319A (en) 2006-02-09

Family

ID=35904365

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004220758A Pending JP2006039319A (en) 2004-07-28 2004-07-28 Lens-holding mechanism and lens frame

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006039319A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008113341A1 (en) * 2007-03-20 2008-09-25 Jenoptik Laser, Optik, Systeme Gmbh Optical mounting and optical component comprising said type of optical mounting
WO2013116006A1 (en) * 2012-01-31 2013-08-08 Siemens Energy, Inc. System and method for online inspection of turbines including temperature and vibration compensating lens mount
US9217852B2 (en) 2012-01-31 2015-12-22 Siemens Energy, Inc. System and method for online inspection of turbines using an optical tube with broadspectrum mirrors
JP2016012043A (en) * 2014-06-30 2016-01-21 東芝テリー株式会社 Camera assembly arrangement
US9366855B2 (en) 2012-01-31 2016-06-14 Siemens Energy, Inc. System and method for online inspection of turbines including temperature and vibration compensating lens mount

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57207209A (en) * 1981-06-15 1982-12-18 Zeiss Jena Veb Carl Optical lens mount
JPS58178306A (en) * 1982-04-14 1983-10-19 Olympus Optical Co Ltd Lens holder
JPS62147413A (en) * 1985-12-20 1987-07-01 Olympus Optical Co Ltd Lens holding device
JPH06258562A (en) * 1993-03-05 1994-09-16 Nikon Corp Lens holder
JPH11271586A (en) * 1998-03-25 1999-10-08 Fuji Photo Optical Co Ltd Support structure for lens
JP2000206386A (en) * 1999-01-11 2000-07-28 Canon Inc Lens presser
JP2003029116A (en) * 2001-07-13 2003-01-29 Canon Inc Lens-holding device and projection exposure device incorporating the same

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57207209A (en) * 1981-06-15 1982-12-18 Zeiss Jena Veb Carl Optical lens mount
JPS58178306A (en) * 1982-04-14 1983-10-19 Olympus Optical Co Ltd Lens holder
JPS62147413A (en) * 1985-12-20 1987-07-01 Olympus Optical Co Ltd Lens holding device
JPH06258562A (en) * 1993-03-05 1994-09-16 Nikon Corp Lens holder
JPH11271586A (en) * 1998-03-25 1999-10-08 Fuji Photo Optical Co Ltd Support structure for lens
JP2000206386A (en) * 1999-01-11 2000-07-28 Canon Inc Lens presser
JP2003029116A (en) * 2001-07-13 2003-01-29 Canon Inc Lens-holding device and projection exposure device incorporating the same

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008113341A1 (en) * 2007-03-20 2008-09-25 Jenoptik Laser, Optik, Systeme Gmbh Optical mounting and optical component comprising said type of optical mounting
US8134790B2 (en) 2007-03-20 2012-03-13 Jenoptik Optical Systems Gmbh Optical mounting and optical component comprising said type of optical mounting
WO2013116006A1 (en) * 2012-01-31 2013-08-08 Siemens Energy, Inc. System and method for online inspection of turbines including temperature and vibration compensating lens mount
CN104204885A (en) * 2012-01-31 2014-12-10 西门子能量股份有限公司 System and method for online inspection of turbines including temperature and vibration compensating lens mount
US9217852B2 (en) 2012-01-31 2015-12-22 Siemens Energy, Inc. System and method for online inspection of turbines using an optical tube with broadspectrum mirrors
US9366855B2 (en) 2012-01-31 2016-06-14 Siemens Energy, Inc. System and method for online inspection of turbines including temperature and vibration compensating lens mount
CN104204885B (en) * 2012-01-31 2017-09-29 西门子能量股份有限公司 Include temperature and the system and method for vibration compensation lenses bearing for on-line checking turbine
EP2810116B1 (en) * 2012-01-31 2024-04-10 Siemens Energy, Inc. System and method for online inspection of turbines including aspheric lens
JP2016012043A (en) * 2014-06-30 2016-01-21 東芝テリー株式会社 Camera assembly arrangement

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7738196B2 (en) Optical unit
JP2002090603A (en) Waterproof camera
JP2008197584A (en) Lens unit and imaging module equipped therewith
JP6056696B2 (en) Optical device
JP2010078920A (en) Lens holder
JP2009152797A (en) Lens apparatus and imaging apparatus
JP2006276200A (en) Small imaging module
JP2005333170A (en) Solid-state imaging apparatus
JP2006039319A (en) Lens-holding mechanism and lens frame
JP6159565B2 (en) Back focus adjustment mechanism
JP2006235539A (en) Solid-state imaging device and electronic equipment
JP2010211003A (en) Lens barrel device and imaging unit
JP6890447B2 (en) Optical lens device
JP2012002945A (en) Lens barrel and lens barrel assembling method
JP2005017955A (en) Imaging apparatus
JP2008278382A (en) Imaging element module, photographing lens unit using imaging element module, and electronic equipment
JP2005250227A (en) Imaging lens, imaging unit and imaging apparatus
JP2005017951A (en) Imaging apparatus
US11079281B2 (en) Cold stage actuation of optical elements including an optical light shield and a lenslet array connected to a cold finger
JP2005189261A5 (en)
JP6910998B2 (en) camera
JP2006047364A (en) Lens-barrel incorporated with shutter device, and assembly method therefor
JP2012058630A (en) Optical system lens unit
JP2017151271A (en) Lens barrel and optical instrument
JP2011147042A (en) Imaging apparatus and portable apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20061016

A977 Report on retrieval

Effective date: 20091217

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

A131 Notification of reasons for refusal

Effective date: 20100105

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

A02 Decision of refusal

Effective date: 20100601

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02