JP2005338869A5

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Publication number: JP2005338869A5
Application number: JP2005187058A
Authority: JP
Filing date: 2005-06-27
Publication date: 2006-07-06

Description

複数のプラスチックレンズから成る光学機器

本発明は、複数のレンズを光軸方向に互いに当接させて重ね合わせることにより、光学的または物理的に向き合う互いのレンズ間の位置関係を決定することが可能なレンズの位置決め方法並びに該位置決め方法を適用した光学機器に関し、より具体的には、少なくとも二つ以上のレンズを共通の円錐面を介して光軸方向に互いに当接させて二つ以上のレンズ間の光軸及び光軸方向の距離に関する位置関係を決定すること、及び、これら二つ以上のレンズを光学系鏡筒内に位置決め保持した複数のプラスチックレンズから成る光学機器に関する。

複数のレンズを鏡筒内に位置決めする場合、従来、互いのレンズの光軸方向の距離は、複数のレンズをその周辺部で光軸方向に互いに当接させて、例えば、レンズコバ付近に設けた平面で当接させたり、マージマルナルコンタクトして当接させたりして決定し、また、互いのレンズにおける光軸の位置合わせは、個々のレンズの外径と該個々のレンズが鏡筒内において鏡筒の内面と当接する部分の鏡筒の内径で決めるか、又は、事前にレンズ同士で光軸調整したものを貼り合わせたりして鏡筒内に納め、これにより、レンズの光軸と光軸方向の距離の位置合わせをするようにしている。

図４は、相互のレンズを事前に貼り合わせて鏡筒内に納めるようにした従来の光学系鏡筒の要部断面図で、図中、１，２は事前に貼り合わされたレンズであって、レンズ１は光軸１０に垂直なコバ面１ａと１ｃを有し且つ外周部に光軸１０に平行な面１ｂを有する。また、レンズ２は光軸に垂直なコバ面２ａを有する。４はレンズ１を保持する鏡筒の一部であってレンズ１の受け面４ａを有する。レンズ１，２は鏡筒４へ挿入前に事前にレンズ相互の位置を調整しレンズ１のコバ面１ｃとレンズ２のコバ面２ａを互いに接着剤により接着している。レンズ２が貼り合わせられたレンズ１の当接面１ａは鏡筒４の光軸方向の受け面４ａに当接し、且つレンズ１の外周面１ｂは鏡筒４の内径４ｂに嵌合されている。

図５は、マージナルコンタクト構造を有する従来の光学系鏡筒の要部断面図で、図中、１，２はガラス製のレンズであり、４はレンズ１，２を保持する鏡筒の一部である。レンズ１，２は外周部にそれぞれ光軸１０と平行な面１ａと２ａを有し、鏡筒４も同じく光軸１０と平行な面４ａと４ｂを有し、この部分を嵌合させることによりレンズ１及びレンズ２の中心と光軸１０が一致するように構成されている。また、レンズ１は１８０度より小さな広角のマージナルコンタクト部１ｂを有し、この部分がレンズ２の曲面部と当接し、レンズ１とレンズ２の間隔が決定されている。

図６は、相互のレンズの位置関係を鏡筒を用いて決定する光学系鏡筒の要部断面図で、図中、１，２はレンズで、レンズ１は光軸１０に垂直なコバ面１ａを有し且つ外周部に光軸に平行な面１ｂを有し、同じく、レンズ２も光軸１０に垂直なコバ面２ａを有し外周部には光軸に平行な面２ｂを有する。４はレンズ１，２を保持する鏡筒の一部であってレンズ１の受け面４ａとレンズ２の受け面４ｃを有する。レンズ１は外周面１ｂと鏡筒４の内周面４ｂとを、又、レンズ２は外周面２ｂと鏡筒４の内周面４ｄとをそれぞ係合させることにより、レンズ１，２の中心が光軸１０と一致するように構成されている。また、レンズ１，２が鏡筒４に組み込まれた状態においては、レンズ１のコバ面１ａと鏡筒４の受け面４ａが当接しておりレンズ２のコバ面２ａと鏡筒４の受け面４ｃが当接しており、このことにより、レンズ１，２の位置関係が決定されている。

図４に示した光学系鏡筒においては、異質材料のレンズ同士を貼り合わせた場合、線膨張係数が異なるため環境温度が変化するとレンズが割れたりレンズ曲面が歪んだりする恐れがある。

図５に示した光学系鏡筒においては、個々のレンズのマージナルコンタクト部と外周の精度及び鏡筒の内径精度を高精度に保つ必要が有る。また、レンズをマージナルコンタクト等により当接させて保持する場合には、マージナルコンタクト部に応力が集中し易いため、マージナルコンタクト構造の光学系にプラスチックなどの比較的低剛性の素材で形成されるレンズを使用すると個々のレンズ外周部の精度と鏡筒の内径精度を保ったとしてもレンズ面が歪み光学性能が劣化してくる等の問題があり、双方のレンズをガラス等の高剛性素材を用いて形成する必要があった。

また、図６に示した光学系鏡筒においては、レンズの外径と鏡筒の内径を係合させて光軸と垂直方向の位置決めを行っているため、やはり個々のレンズ外周部の精度とコバの厚みの精度及び鏡筒の内径精度を高精度に保つ必要が有り、複数のレンズの光軸を合わせ且つ互いに向き合うレンズの位置関係を決定するためには、個々のレンズの位置決め部位で鏡筒の内径精度とレンズの外径精度の２種類からなる構成部品において精度を保つ必要がある。

本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、鏡筒内おいて、最低限１つのレンズ位置を決定すれば次段の光軸方向に重なる複数のレンズの位置関係を決定することができる複数のプラスチックレンズから成る光学機器を提供することを目的としてなされたものである。

請求項１の発明は、複数のプラスチックレンズをマージナルコンタクトにより当接させて鏡筒内に固定した光学機器であって、
第１のプラスチックレンズは、レンズ部分とコバ部分とから成り、
該コバ部分には、前記鏡筒の垂直受け面側の面に、該垂直受け面と当接する垂直当接面と、該垂直当接面と反対側の面に光軸を中心とした円錐当接面とを有しており、
第２のプラスチックレンズは、レンズ部分とコバ部分とから成り、
該コバ部分には、前記鏡筒の垂直受け面側の面に、前記第１のプラスチックレンズの前記円錐当接面と当接するように、光軸を中心とした円錐当接面を有しており、
前記鏡筒内の垂直受け面に対して前記第１のプラスチックレンズの垂直受け面が当接した状態において、
前記第２のプラスチックレンズの円錐当接面を前記第１のプラスチックレンズの円錐当接面に当接させ、前記第２のプラスチックレンズを前記鏡筒に対して固定し前記第２のプラスチックレンズから前記第１のプラスチックレンズの方向に荷重を加えることによって、
前記第１のプラスチックレンズの円錐当接面が前記第２のプラスチックレンズの円錐当接面を規制して、前記第１のプラスチックレンズと前記第２のプラスチックレンズの光軸が一致した状態となるように構成したことを特徴としたものである。

請求項２の発明は、請求項１記載の光学機器において、
前記第２のプラスチックレンズの前記該コバ部分には、前記円錐当接面と反対側の面に、光軸を中心とした円錐当接面を有しており、
第３のプラスチックレンズは、レンズ部分とコバ部分とから成り、
該コバ部分には、前記鏡筒の垂直受け面側の面に、前記第２のプラスチックレンズの前記円錐当接面と当接するように、光軸を中心とした円錐当接面を有しており、
前記鏡筒内の垂直受け面に対して前記第１のプラスチックレンズの垂直受け面が当接した状態において、
前記第２のプラスチックレンズの円錐当接面を前記第１のプラスチックレンズの円錐当接面に当接させ、さらに前記第３のプラスチックレンズの円錐当接面を前記第２のプラスチックレンズの円錐当接面に当接させ、前記第３のプラスチックレンズを前記鏡筒に対して固定し前記第３のプラスチックレンズから前記第１のプラスチックレンズの方向に荷重を加えることによって、
前記第１のプラスチックレンズの円錐当接面が前記第２のプラスチックレンズの円錐当接面を規制し、さらに前記第２のプラスチックレンズの円錐当接面が前記第３のプラスチックレンズの円錐当接面を規制して、前記第１のプラスチックレンズ、前記第２のプラスチックレンズ及び前記第３のプラスチックレンズの光軸が一致した状態となるように構成したことを特徴としたものである。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２記載の複数のプラスチックレンズから成る光学機器において、前記円錐当接面によって当接したプラスチックレンズは、前記円錐当接面によって当接する以外は、垂直方向にはクリアランスを備えていることを特徴とする。

本発明の複数のプラスチックレンズから成る光学機器によれば、コバ外周部のリブ内壁部に光軸を中心とした円錐の面を有するレンズを鏡筒内の受け面に当接させて、次いで、この鏡筒の内部にコバ外周部のリブ外壁部に光軸を中心とした円錐の面を有する次段のレンズを挿入することで、レンズ相互間の光軸と光軸方向における距離の位置関係を同時に決定出来、レンズ相互の位置調整や鏡筒の内径精度を不要とすることができ、接着剤等による固定方法においても、レンズの光学性能の劣化を防止することができる。

また、本発明の複数のプラスチックレンズから成る光学機器では、一段目のレンズが鏡筒の受け面に当接した状態で鏡筒の内部に位置され、次段のレンズは一段目のレンズのコバ外周部の円錐斜面に光軸方向に当接した状態で上記鏡筒の内部に位置決めされ、且つ、当該鏡筒の挿入部位で接着剤により上記鏡筒に接着固定されているので、複数のレンズを保持する鏡筒に容易に組み込むことができ、しかも、これらのレンズは光学性能の劣化を生ずることなく、高い信頼性で位置決め、固定されている。

本発明は、鏡筒内に二つ以上のレンズを位置決め固定する方法、より具体的には、光学系鏡筒内におけるレンズ同士間の位置決め方法、及び、該位置決め方法を適用した光学系鏡筒に関するもので、光軸方向に互いに当接する少なくとも二つ以上のレンズを有する光学系鏡筒内におけるレンズ位置決め方法であって、レンズを鏡筒の内部に挿入し、このレンズを上記鏡筒内の受け面に当接させて光軸方向に位置決めした状態にし、このレンズに次段のレンズを当接させることにより互いに向き合うレンズの光軸と光軸方向の距離を位置決めし、鏡筒の挿入部付近で接着剤又は溶着により固定あるいは最終段レンズのコバ外周部を弾性体で光軸方向に加圧することで各レンズ同士の位置を保持するようにしたものである。

図３は、本発明が適用されるコバ外周のリブ面を説明するための図で、図中、１０は光軸、１１は該光軸１０を中心とした円錐、１２は該円錐１０の面の一部を示し、本発明は、この円錐１０の面の一部１２を介して２つのレンズを当接することにより、二つ以上のレンズの光軸合わせと光軸方向の距離合わせを同時に行うようにしたものである。

図１は、本発明の実施例１を説明するための要部断面構成図で、図中、１，２は合成樹脂製の第１及び第２のレンズ、４は第１及び第２のレンズ１，２を保持する鏡筒である。鏡筒４は、内周面に垂直受け面１０４を有しており、その垂直受け面１０４の一端から内方に向かって前記第１のレンズ１と当接する受け面４ａを突設している。第１のレンズ１はレンズ部分１０１とコバ部分１０２とから成り、該コバ部分１０２には、前記鏡筒４の垂直受け面１０４側の面に、該垂直受け面１０４と当接する垂直当接面１０２ａと、該垂直当接面１０２ａと反対側の面に光軸１０を中心とした円錐１１の円錐当接面１ｂを有している。第２のレンズ２はレンズ部分２０１とコバ部分２０２とから成り、該コバ部分２０２には、前記鏡筒４の垂直受け面１０４側の面に、該垂直受け面１０４と当接する垂直当接面２０２ａと、該垂直当接面２０２ａと同じ側の面に光軸１０を中心とした円錐１１の円錐当接面２ａを有し、互いの円錐当接面１ｂと２ａが面当接し、鏡筒４の中に納まっている。５はレンズ２と鏡筒４を固定する接着剤で、第１のレンズ１と鏡筒４は、図１に示すように、光軸１０方向においてのみ第１のレンズ１の面１ａと鏡筒４の受け面４ａが当接し、光軸１０と垂直方向（径方向）には僅かにクリアランスを有している。

上記実施例におけるレンズ位置決め保持方法としては、先ず、第１のレンズ１を鏡筒４の右側より鏡筒４内に挿入し、次に、次段の第２のレンズ２を同じく鏡筒４の右側より鏡筒４内に挿入する。このとき、レンズ１，２をその外周部で鏡筒４に嵌合させたり圧入したりするとレンズ１，２に変形を生じる恐れが大きいので、第１及び第２のレンズ１，２の外径は鏡筒４の内径より小さく設定してある。このため、鏡筒４内の垂直受け面１０４に対して前記第１のプラスチックレンズ１の垂直受け面１０２ａが当接した状態において、前記第２のプラスチックレンズ２の円錐当接面２ａを前記第１のプラスチックレンズ１の円錐当接面１ｂに当接させ、前記第２のプラスチックレンズ２を前記鏡筒４に対して固定し前記第２のプラスチックレンズ２から前記第１のプラスチックレンズ１の方向に荷重を加えることによって、前記第１のプラスチックレンズ１の円錐当接面１ｂが前記第２のプラスチックレンズ２の円錐当接面２ａを規制して、前記第１のプラスチックレンズ１と前記第２のプラスチックレンズ２の光軸１０が一致した状態となる。その後、鏡筒４の挿入部に接着剤５を注入して第２のレンズ２のコバ部分２０２の外周部と鏡筒４とを固定することにより、図１に示す状態を得る。

上述のごとき構成のレンズ位置決め保持によると、第１のレンズ１は接着剤５等により鏡筒４に直接固定されていないが、第２のレンズ２のコバ部の円錐当接面２ａと鏡筒４の受け面４ａに挟み込まれているため、その位置がずれることはない。尚、第１のレンズ１は接着されておらず、第２のレンズ２の接着部分は、表面距離においてレンズ部分２０１から離れた部分に設けられているため、接着剤５の収縮によりレンズ２が変形するのを防止できる効果がある。従って、接着剤５の硬化時の収縮により第２のレンズ２が引張られ、その位置がずれて光学性能が劣化することはない。また、鏡筒４はレンズ１の光軸１０と垂直な面１ａの受け面４ａを有し、この受け面４ａは光軸１０に対し垂直となる面に形成してある。

上述のごときレンズ相互間の位置決め方法によれば、第１のレンズ１は鏡筒４に対し嵌合を行うことなしに１段目の第１のレンズ１と次段目の第２のレンズ２を鏡筒４内にその順に挿入するだけで互いの第１及び第２のレンズ１，２の光軸１０と距離を決めることができ、相互のレンズ１，２を直接貼り合わせたり鏡筒４側の内径精度を保つ必要がない上、高精度でレンズ１，２相互間の光軸１０と位置関係を同時に位置決めできるという効果が得られる。

図２は、本発明の実施例２を説明するための要部断面構成図で、図中、１，２，３は合成樹脂製の第１、第２、第３のレンズ、４は各レンズ１，２，３を保持する鏡筒である。第１のレンズ１は、レンズ部分１０１とコバ部分１０２とから成り、該コバ部分１０２には、前記鏡筒４の垂直受け面１０４側の面に、該垂直受け面１０４と当接する垂直当接面１０２ａと、該垂直当接面１０２ａと反対側の面に光軸１０を中心とした円錐１１_１の円錐当接面１ｂを有し、第２のレンズ２は、レンズ部分２０１とコバ部分２０２とから成り、該コバ部分２０２には、前記鏡筒４の垂直受け面１０４側の面に、該垂直受け面１０４と当接する垂直当接面２０２ａと、該垂直当接面２０２ａと同じ側の面に光軸１０を中心とした円錐１１₁の円錐当接面２ａを有し、且つ、該円錐当接面２ａと反対側において、コバ外周部のリブ内壁部に光軸１０を中心とした円錐１１₂の円錐当接面２ｂを有している。第３のレンズ３は、各レンズ１、２と同じく、レンズ部分３０１とコバ部分３０２とから成り、該コバ部分３０２には、前記鏡筒４の垂直受け面１０４側の面に、該垂直受け面１０４と当接する垂直当接面３０２ａと、該垂直当接面３０２ａと同じ側の面に光軸１０を中心とした円錐１１₂の円錐当接面３ａを有し、且つ内周部には光軸１０を中心とした円錐１１₃の円錐当接面３ｂを有している。各レンズ１，２，３は互いのコバ部分１０２、２０２、３０２の円錐当接面１ｂ、２ａ、２ｂ、３ａが互いに当接し鏡筒４の中に納まっている。

図２において、第１のレンズ１と鏡筒４は、光軸１０方向においてのみ第１のレンズ１の面１ａと鏡筒４の受け面４ａが当接し光軸１０と垂直方向には僅かにクリアランスを有している。本実施形態におけるレンズ位置決め保持方法としては、先ず、第１のレンズ１を鏡筒４の右側より鏡筒４内に挿入し、次に、次段の第２及び第３のレンズ２，３を同じく鏡筒４の右側より鏡筒４内に挿入する。このとき、各レンズ１，２，３をその外周部で鏡筒４に嵌合させたり圧入したりすると各レンズ１，２，３に変形を生じる恐れが大きいので、各レンズ１，２，３の外径は鏡筒４の内径より小さく設定してある。このため、鏡筒４内の垂直受け面１０４に対して前記第１のプラスチックレンズ１の垂直受け面１０２ａが当接した状態において、前記第２のプラスチックレンズ２の円錐当接面２ａを前記第１のプラスチックレンズ１の円錐当接面１ｂに当接させ、さらに、前記第３のプラスチックレンズ３の円錐当接面３ａを前記第２のプラスチックレンズ２の円錐当接面２ｂに当接させ、前記第３のプラスチックレンズ３を前記鏡筒４に対して固定し前記第３のプラスチックレンズ３から前記第１及び第２のプラスチックレンズ１，２の方向に荷重を加えることによって、前記第１のプラスチックレンズ１の円錐当接面１ｂが前記第２のプラスチックレンズ２の円錐当接面２ａを規制するとともに、前記第２のプラスチックレンズ２の円錐当接面２ｂが第３のプラスチックレンズ３の円錐当接面３ａを規制する。これにより、前記各プラスチックレンズ１，２，３の光軸１０が一致した状態となる。そして、鏡筒４の挿入部に接着剤５を注入しレンズ３のコバ部分３０２の外周部と鏡筒４とを固定することにより、図２に示す状態を得る。

上述のごとき構成のレンズ位置決め保持によると、第１及び第２のレンズ１，２は接着剤５等により鏡筒４に直接固定されてはいないが、第３のレンズ３のコバ部分３０２の円錐当接面３ａと鏡筒４の受け面４ａに挟み込まれているため、その位置がずれることはない。なお、第１及び第２のレンズ１，２は接着されておらず、第３のレンズ３の接着部分は表面距離においてはレンズ部分３０１から離れた部分に設けてあるため、接着剤５の収縮により第３のレンズ３が変形するのを防止できる効果がある。従って、接着剤５の硬化時の収縮により第３のレンズ３が引張られその位置がずれて光学性能が劣化することはない。鏡筒４は、図２に示すように、第１のレンズ１の光軸１０と垂直な面１ａの受け面４ａを有し、この受け面４ａは光軸１０に対し垂直となる面に形成してある。このように、各レンズ１，２，３のコバ部分１０２，２０２，３０２のリブ内外周部に光軸１０を中心とした円錐当接面１ｂ，２ａ，２ｂ，３ａを設けることで、複数のレンズ１，２，３を多段階に当接させ各レンズ１，２，３間の光軸１０と位置関係を同時に決めることが出来る。

上述の各実施例に示した光学系鏡筒内のレンズ位置決めによれば、複数のレンズ１，２，３を鏡筒４に容易に組み込むことができる上、これらの組み込まれた最終段のレンズ１，２，３を鏡筒４に接着剤等で固定したとしても、光学性能の劣化を生ずることなく高い信頼性で位置決めし固定することができる。また、このような構成の位置決めは、写真用カメラや光学測定器等の光学機器に用いることができる。

以上に、本発明の実施例について説明したが、本発明は前述の実施例に限定されるものではなく、実際の製品開発において、種々の設計変更が可能であり、鏡筒に組み込むレンズの数を更に多くすることもできる。

本発明が適用された鏡筒の実施例１を説明するための要部断面図である。本発明が適用された鏡筒の実施例２を説明するための要部断面図である。本発明によるレンズ位置決め方法に用いられる円錐面（リブ面）を説明するための図である。相互のレンズを事前に貼り合わせて鏡筒内に納めるようにした従来の光学系鏡筒の要部断面図である。マージナルコンタクト構造を有する従来の光学系鏡筒の要部断面図である。相互のレンズの位置関係を鏡筒を用いて決定する光学系鏡筒の要部断面図である。

符号の説明

１，２，３レンズ
１ｂ，２ａ，２ｂ，３ａ円錐当接面
１０１，２０１，３０１レンズ部分
１０２，２０２，３０２コバ部分
１０２ａ，２０２ａ，３０２ａ垂直当接面
１０４垂直受け面
４鏡筒
５接着剤
１０光軸
１１，１１₁，１１₂，１１₃ 円錐面

Claims

複数のプラスチックレンズをマージナルコンタクトにより当接させて鏡筒内に固定した光学機器であって、
第１のプラスチックレンズは、レンズ部分とコバ部分とから成り、
該コバ部分には、前記鏡筒の垂直受け面側の面に、該垂直受け面と当接する垂直当接面と、該垂直当接面と反対側の面に光軸を中心とした円錐当接面とを有しており、
第２のプラスチックレンズは、レンズ部分とコバ部分とから成り、
該コバ部分には、前記鏡筒の垂直受け面側の面に、前記第１のプラスチックレンズの前記円錐当接面と当接するように、光軸を中心とした円錐当接面を有しており、
前記鏡筒内の垂直受け面に対して前記第１のプラスチックレンズの垂直受け面が当接した状態において、
前記第２のプラスチックレンズの円錐当接面を前記第１のプラスチックレンズの円錐当接面に当接させ、前記第２のプラスチックレンズを前記鏡筒に対して固定し前記第２のプラスチックレンズから前記第１のプラスチックレンズの方向に荷重を加えることによって、
前記第１のプラスチックレンズの円錐当接面が前記第２のプラスチックレンズの円錐当接面を規制して、前記第１のプラスチックレンズと前記第２のプラスチックレンズの光軸が一致した状態となるように構成したことを特徴とする複数のプラスチックレンズから成る光学機器。
請求項１記載の光学機器において、
前記第２のプラスチックレンズの前記該コバ部分には、前記円錐当接面と反対側の面に、光軸を中心とした円錐当接面を有しており、
第３のプラスチックレンズは、レンズ部分とコバ部分とから成り、
該コバ部分には、前記鏡筒の垂直受け面側の面に、前記第２のプラスチックレンズの前記円錐当接面と当接するように、光軸を中心とした円錐当接面を有しており、
前記鏡筒内の垂直受け面に対して前記第１のプラスチックレンズの垂直受け面が当接した状態において、
前記第２のプラスチックレンズの円錐当接面を前記第１のプラスチックレンズの円錐当接面に当接させ、さらに前記第３のプラスチックレンズの円錐当接面を前記第２のプラスチックレンズの円錐当接面に当接させ、前記第３のプラスチックレンズを前記鏡筒に対して固定し前記第３のプラスチックレンズから前記第１のプラスチックレンズの方向に荷重を加えることによって、
前記第１のプラスチックレンズの円錐当接面が前記第２のプラスチックレンズの円錐当接面を規制し、さらに前記第２のプラスチックレンズの円錐当接面が前記第３のプラスチックレンズの円錐当接面を規制して、前記第１のプラスチックレンズ、前記第２のプラスチックレンズ及び前記第３のプラスチックレンズの光軸が一致した状態となるように構成したことを特徴とする複数のプラスチックレンズから成る光学機器。
前記円錐当接面によって当接したプラスチックレンズは、前記円錐当接面によって当接する以外は、垂直方向にはクリアランスを備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の複数のプラスチックレンズから成る光学機器。