JP2006126765A - 光学レンズシステムとその組立方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
アラインメント精度の高い光学レンズシステムを提供する。
【解決手段】
センター調整可能な光学レンズシステム２００は、第一のレンズ配設空間２１０ａと第一の外側リング部２１２とを備える第一の鏡胴２１０と、第二のレンズ配設空間２２０ａと第二の外側リング部２２２とを備える第二の鏡胴２２０と、複数のレンズ２３０と、複数の固定部材２４０と、を有している。第一の外側リング部２１２は複数の凹部２１２ａを備え、第二の外側リング部２２２は複数の凸部２２２ａを備えている。凸部２１２ａと凹部２２２ａとは隙間嵌めにより嵌合し、固定部材２４０は第一の鏡胴２１０と第二の鏡胴２２０とを固定する。
【選択図】 図２

Description

本発明はレンズシステム及びその組立方法に関する。より詳しくは、本発明は光学レンズシステム及びその組立方法に関する。

今日の情報社会では、種々の光学系、例えば望遠鏡やカメラ、顕微鏡、光学投影システムを日常生活で人々から切り離すことはできない。このような光学系にとってはそのレンズが画像品質に関し重要な役割を果たす。従来の光学レンズシステムを更に説明する。

図１は従来の光学レンズを概略的に図示した断面図である。図１を参照すると、従来型光学レンズシステム１００は、第一のレンズ鏡胴１１０と、第二のレンズ鏡胴１２０と、複数のレンズ１３０と、複数の固定螺子１４０とを備える。第一のレンズ鏡胴１１０は、第一のレンズ配設空間１１０ａと第一のレンズ配設空間１１０ａを囲う第一の外側リング部１１２とを備え、この第一の外リング空間１１２には複数の凹部１１２ａが形成されている。更に、第二のレンズ鏡胴１２０は第二のレンズ配設空間１２０ａと第二のレンズ配設空間１２０ａを囲う第二の外側リング部１２２とを備え、この第二の外リング空間１２２には複数の凸部１２２ａが形成されている。

第二の外側リング部１２２は第一の外側リング部１１２と係合されており、そして凸部１２２ａが凹部１１２ａに締まり嵌めで嵌合されていることが分かる。そして又、複数のレンズ１３０が第一のレンズ配設空間１１０ａ内と第二のレンズ配設空間１２０ａ内とに配設されている。更に、第一のレンズ鏡胴１１０と第二のレンズ鏡胴１２０との間に要求される相対位置に固定するため、固定螺子１４０は第一の外側リング部１１２と第二の外側リング部１２２とに設けられている。

上述したように、従来型光学レンズシステムにとっては、第一のレンズ鏡胴１１０と第二のレンズ鏡胴１２０との間の相対的な位置精度が重要である。換言すれば、凸部１２２ａと凹部１１２ａとの加工精度が、第一のレンズ鏡胴１１０と第二のレンズ鏡胴１２０との間の位置合わせ精度を決定する。凸部１２２ａと凹部１１２ａとは製造上の誤差を有するため、第一のレンズ鏡胴１１０の光軸と第二のレンズ鏡胴１２０の光軸との間の偏芯シフティングが起こる。この偏芯シフティングの程度は、結果として、従来型光学レンズシステム１００の光学特性を決定する。更に、凸部１２２ａは凹部１１２ａに締まり嵌めの態様によって嵌合されているため、比較的大きな偏芯シフティングを有した従来型光学レンズシステム１００を補整することはできず、欠陥製品となってしまう。

本発明の一つの目的は、第一のレンズ鏡胴と第二のレンズ鏡胴との間のアラインメント精度を向上させた光学レンズシステムを提供することである。

本発明の他の一つの目的は、レンズ製造プロセスの歩留まりを向上させることができる光学レンズシステムのための組立方法を提供することである。

前述の目的またはその他の目的に関連し、本発明は、センター調整可能で且つ第一の鏡胴と第二の鏡胴と複数のレンズと複数の固定部材とを有する光学レンズシステムを提供する。前記第一の鏡胴は第一のレンズ配設空間と該第一のレンズ配設空間を囲う第一の外側リング部とを有し、この第一の外側リング部には複数の凹部が設けられている。加えて、前記第二の鏡胴は第二のレンズ配設空間と該第二のレンズ配設空間を囲う第二の外側リング部とを有し、この第二の外側リング部には複数の凸部が形成されている。更に、第二の外側リング部は第一のリング部に係合され、そして前記凸部は前記凹部に隙間嵌めで挿入されている。更に、前記レンズは前記第一の鏡胴内と前記第二の鏡胴内とにそれぞれ配設されている。前記二つの鏡胴を互いに固着させるため、前記第一外側リング部及び前記第二外側リング部の両方に固定部材が設けられる。

好適な実施形態の記載によれば、前記固定部材は、例えば螺子とすることができる。

或いは、好適な実施形態の記載によれば、前記固定部材は例えばボルト及びナットとすることができる。

また、好適な実施形態の記載によれば、隣接する前記凸部間の中心角は、例えば１２０度とすることができる。

前記目的または異なる目的に関連し、本発明は、センター調整可能なレンズシステムのための組立方法を提供する。この組立方法は次のステップを有する。第一に、光学投影治具を準備する。この投影治具は、光源と集光モジュールと試験板とを有している。前記集光モジュールは前記光源と前記試験板との間の光路上に配置されており、前記試験板上にはチャートが形成されている。この投影治具は前記チャートをスクリーン上に投影するために用いられる。更に、一組のレンズが予め配設された前記第一の鏡胴を、前記投影治具に固定する。そして、別の複数のレンズが予め配設された前記第二の鏡胴を、前記第一の鏡胴に配置して、前記凸部と前記凹部とを互いに嵌合させる。次に、前記スクリーン上に投影された前記チャートが鮮明になるように前記第二の鏡胴と前記第一の鏡胴との間の相対位置を調整する。次に、固定部材を用いて前記第二の鏡胴と前記第一の鏡胴との間の相対位置を固定する。

本発明の好適な実施形態の記載によれば、前記光学レンズシステムの組立方法は、前記第二の鏡胴と前記第一の鏡胴との間の相対的な位置を調整した後で且つ前記固定部材を用いる前に、更に固着剤を用いて前記第一の鏡胴と前記第二の鏡胴とを固定することを含んでいる。

本発明の好適な実施形態の記載によれば、前記チャートとして、例えば十字のマーク、矩形のマーク、又は円形のマークなどを用いることができる。

上述したように、本発明の光学レンズは前記凸部を前記凹部に嵌合するために隙間嵌めを用いるので、前記第一の鏡胴と前記第二の鏡胴との間の相対位置精度が該第一の鏡胴及び前記第二の鏡胴の加工精度により規制されない。加えて、前記凸部と前記凹部とを嵌合するために隙間嵌めを用いるので、本発明に係る光学レンズシステムの組立方法は、前記第一の鏡胴と前記第二の鏡胴との間のより高い相対的な位置精度を実現できる。

本発明の一つの効果は、第一のレンズ鏡胴と第二のレンズ鏡胴との間のアラインメント精度を向上させた光学レンズシステムを提供できることである。また、本発明の他の一つの効果は、レンズ組立プロセスの歩留まりを向上させることができる光学レンズシステムのための組立方法を提供できることである。

図面を参照し本発明の実施形態を説明する。

図２は本発明の一実施形態に係る光学レンズシステムを概略的に示した断面図である。図２では、光学レンズシステム２００は、第一の鏡胴２１０と第二の鏡胴２２０と複数のレンズ２３０と複数の固定部材２４０とを有している。第一の鏡胴２１０は第一のレンズ配設空間２１０ａとこの第一のレンズ配設空間２１０ａを囲う第一の外側リング部２１２とを有している。この第一の外側リング部２１２には複数の凹部２１２ａが形成されている。更に、第二の鏡胴２２０は第二のレンズ配設空間２２０ａとこの第二のレンズ配設空間２２０ａを囲う第二の外側リング部２２２とを有している。この第二の外側リング部２２２には複数の凸部２２２ａが形成されている。

ここで、第二の外側リング部２２２は第一の外側リング部２１２に係合され保持されていることに注目できる。凸部２２２ａ及び凹部２１２ａは共に隙間嵌め（loose fit）によって嵌合されている。換言すると、凸部２２２ａの直径は凹部２１２ａの直径より小さくなっている。更に、凸部２２２ａを隙間嵌めの態様で凹部２１２ａに嵌合するために、凸部２２２ａと凹部２１２ａとの寸法合わせを軸基準式又は穴基準式に基づいて行うことができる。軸基準式は、軸公差を同水準の公差に対し同じままにしておき、使用する穴については異なる公差を決定する。換言すると、軸径を寸法の基礎として用い、穴径を結合する水準に基づき決定する。更に穴基準式は、穴公差を同水準の公差に対し同じままにしておき、使用する軸については異なる公差を決定する。換言すると、穴径を寸法の基礎として用い、軸径を結合する水準に基づき決定する。更に、隣接する二つの凸部２２２ａの中心角（隣接する二つの凸部２２２ａと円形の外側リング部２２２の中心とを結ぶ二つの線分がなす角）を例えば１２０度にすることができるが、本発明はこの凸部２２２ａの数やその配置を制限するものではない。

図２では、複数のレンズ２３０はそれぞれ第一のレンズ配設空間２１０ａと第二のレンズ配設空間２２０ａとに配設されている。ここで、レンズ２３０の型式および品質、量、配設位置は、図２に図示したものに限定されないことに注意されたい。そして固定部材２４０は、第一の鏡胴２１０と第二の鏡胴２２０とを一緒に固定するため、例えば第一の外側リング部２１２と第二の外側リング部２２２とに設けられている。この実施形態では、固定部材２４０は一例としての螺子であるが、固定部材２４０をボルト及びナットとすることもでき、また、第一の鏡胴２１０と第二の鏡胴２２０とを連結するための如何なる部材とすることもできるし、第一の鏡胴２１０と第二の鏡胴２２０との間の相対位置を固定する他の固定部材とすることもできる。

図３は本発明の好適な一実施形態に係る光学レンズシステムの組立方法を概略的に図示した図面であり、図４は本発明の好適な一実施形態に係る光学レンズシステムの製造に用いられる試験板を概略的に図示した平面図である。図３及び図４では、前記光学レンズシステムのレンズ製造プロセスは次のステップを有している。第一に、投影治具３００を備え付ける。この投影治具３００は光源３１０と集光モジュール３２０と試験板３３０とを有している。集光モジュール３２０は、光源３１０と試験板３３０との間の光路に位置している。更に、図４に示したように、試験板３３０上にはイメージチャート３３２が形成されている。試験板３３０におけるチャート３３２は、光源３１０からの放射光によって、スクリーン４１０上に投影されることができるようになっている。試験板３３０における前記チャート３３２としては、例えば、十字のマーク、矩形のマーク、円形のマーク、またはその他の単純なマークを用いることができる。

次に、第一の鏡胴２１０を投影治具３００に固定するが、予め第一の鏡胴２１０にレンズ２３０を配設しておく。次に、凸部２２２ａと凹部２１２ａとを互いに嵌合させながら、レンズ２３０が実装された第二の鏡胴２２０を第一の鏡胴２１０に配置し、第一の鏡胴２１０と第二の鏡胴２２０との間の主要な位置決めを完了する。

次に、引き続き図３を参照すると、凸部２２２ａが隙間嵌めの態様により凹部２１２ａと嵌合されているため、作業者は、スクリーン４１０上に投影されたチャート３２２が最も鮮明になるまで第二の鏡胴２２０と第一の鏡胴２１０との間の相対位置を調整することができる。このとき、第一の鏡胴２１０の光軸と第二の鏡胴２２０の光軸との間の偏芯シフティングを最小限に抑えることができ、これにより第一の鏡胴２１０と第二の鏡胴２２０との間のアラインメントを完了させる。次に、図２に示したように、第二の鏡胴２２０と第一の鏡胴２１０との間の相対位置を固定部材２４０で固定する。第一の鏡胴２１０と第二の鏡胴２２０との間のアラインメントを完了した後に、第一の鏡胴２１０と第二の鏡胴２２０とを固定するため更に固着剤（図示せず）を使用することができ、これにより固定部材２４０を容易に使用することができる。

従来の技術と比較すると、本発明に係る光学レンズシステムの第一の鏡胴及び第二の鏡胴は投影治具によって位置決めされ、これにより本発明の前述のレンズ鏡胴は優れたアラインメント精度を有する。換言すれば、従来の技術と比較して、本発明の光学レンズシステムはより優れた光学性能を有する。

比較的に、従来の光学レンズシステムは、第一のレンズ鏡胴と第二のレンズ鏡胴とのアラインメント精度が第一のレンズ鏡胴及び第二のレンズ鏡胴の製造精度に制約される。本発明に係る光学レンズシステムの凸部は隙間嵌めの態様によって凹部に嵌合され、そして第一のレンズ鏡胴と第二のレンズ鏡胴とを整列させるために投影治具を用いる。この結果、本発明によれば、第一のレンズ鏡胴と第二のレンズ鏡胴とのアラインメント精度が第一のレンズ鏡胴及び第二のレンズ鏡胴の製造精度に制約されないこととなる。換言すれば、従来の光学レンズシステムと比較し本発明のものは、光学レンズシステムの第一のレンズ鏡胴及び第二のレンズ鏡胴の製造精度をより緩和することができ、ゆえに光学レンズシステムの製造コストを大きく低減することができる。

従来の技術と比較すると、本発明に係る光学レンズシステムの凸部は隙間嵌めの態様によって凹部と嵌合されるため、この本発明に係る光学レンズシステムは再補整することができ、これにより光学レンズシステムの歩留まりを大幅に改善することができる。

本発明の範囲又は思想を逸脱せずに発明の構成に様々な修正や変更を加えることが可能なことは本分野の当業者にとって明らかである。前述の記載を考慮すると、本願の特許請求の範囲又はその均等の範囲に含まれる場合には本発明はその修正及び変更したものを包含することを意図していることがわかる。

添付図面は本発明の更なる理解を与えるために添付したものであり、本明細書に包含され且つその一部を構成する。図面は本発明の実施形態を図示し、そして詳細な説明と共に本発明の本質を説明する役目をする。
従来の光学レンズシステムを概略的に示した断面図である。 本発明の一実施形態に係る光学レンズシステムを概略的に示した断面図である。 本発明の好適な一実施形態に係る光学レンズシステムの組立方法を概略的に図示する図面である。 本発明の好適な一実施形態に係る光学レンズシステムの製造に用いられる試験板を概略的に図示する平面図である。

符号の説明

２００：光学レンズシステム
２１０：第一の鏡胴
２１０ａ：第一のレンズ配設空間
２１２：第一の外側リング部
２１２ａ：凹部
２２０：第二の鏡胴
２２０ａ：第二のレンズ配設空間
２２２：第二の外側リング部
２２２ａ：凸部
２３０：レンズ
２４０：固定部材

Claims (8)

1. センター調整可能な光学レンズシステムであって、
   第一のレンズ配設空間と該第一のレンズ配設空間を囲う第一の外側リング部とを備える第一の鏡胴と、
   第二のレンズ配設空間と該第二のレンズ配設空間を囲う第二の外側リング部とを備える第二の鏡胴と、
   前記第一のレンズ配設空間と前記第二のレンズ配設空間とに配設される複数のレンズと、
   前記第一の外側リング部と前記第二の外側リング部とに設けられる複数の固定部材とを有し、
   前記第一の外側リング部が複数の凹部を備え、前記第二の外側リング部が複数の凸部を備え、前記第二の外側リング部が前記第一の外側リング部と係合され、前記複数の凸部と前記複数の凹部とが隙間嵌めにより嵌合し、前記複数の固定部材が前記第一の鏡胴と前記第二の鏡胴とを固定することを特徴とする光学レンズシステム。
2. 前記第二の外側リング部の前記凸部と前記第一の外側リング部の前記凹部とが嵌合したとき、前記第一の外側リング部と前記第二の外側リング部とが前記固定部材により固定される前は、隙間嵌めの効果により、前記凸部と前記凹部とが嵌合した状態で前記二つの鏡胴が相対的に動くことが可能となっている請求項１に記載の光学レンズシステム。
3. 前記固定部材が螺子を有する請求項１又は２に記載の光学レンズシステム。
4. 前記固定部材がボルト及びナットを有する請求項１又は２に記載の光学レンズシステム。
5. 隣接する二つの前記凸部の間の中心角が１２０度である請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学レンズシステム。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光学レンズシステムのためのセンター調整可能な組立方法であって、
   光源と、チャートが形成された試験板と、前記光源と前記試験板との間の光路上に配置された集光モジュールとを備えると共に前記チャートをスクリーン上に投影する投影治具を設置し、
   前記複数のレンズの一部が予め配設された前記第一の鏡胴を前記投影治具に固定し、
   前記複数のレンズの残部が予め配設された前記第二の鏡胴を、前記凸部を前記凹部にそれぞれ嵌合させて前記第一の鏡胴に配設し、
   前記スクリーン上に投影された前記チャートが鮮明になるように前記第二の鏡胴と前記第一の鏡胴との間の相対位置を調整し、
   固定部材を用いて前記第二の鏡胴と前記第一の鏡胴との間の相対位置を固定することを特徴とする組立方法。
7. 前記第二の鏡胴と前記第一の鏡胴との間の相対位置を調整した後かつ前記固定部材を用いる前に、前記第一の鏡胴と前記第二の鏡胴とを固定するため更に固着剤を用いる請求項６に記載の組立方法。
8. 前記チャートが十字のマーク、矩形のマーク、又は円形のマークを含む請求項６又は７に記載の組立方法。
   

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