JP2010032663A

JP2010032663A - レンズ鏡筒

Info

Publication number: JP2010032663A
Application number: JP2008192992A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Matsuse; 衛松瀬; Daisuke Kanai; 大輔金井
Original assignee: Kyocera Optec Co Ltd
Current assignee: Kyocera Optec Co Ltd
Priority date: 2008-07-28
Filing date: 2008-07-28
Publication date: 2010-02-12
Anticipated expiration: 2028-07-28
Also published as: JP5049220B2

Abstract

【課題】温度変化による膨張、収縮、そして振動のいずれの場合もガタを生ぜず、レンズ性能を劣化させることのない、レンズ鏡筒を提供することが課題である。
【解決手段】複数のレンズを収容して内部にレンズを当接させる基準面を有したレンズ鏡枠と、該レンズ鏡枠に係合してレンズを固定する押さえ環とを有し、前記押さえ環における前記基準面とは逆側に、前記レンズを前記基準面方向に押圧する板バネを設けて温度変化によるレンズガタつきを防止した。
【選択図】図１

Description

本発明はレンズ鏡筒に係り、特に、スキャナやプロジェクタ等に用いられ、複数のレンズを組み合わせて収容したレンズ鏡枠と、レンズを固定する押さえ環とで構成されたレンズ鏡筒において、鏡枠とレンズの線膨張率の違いにより、温度変化でレンズ間隔が変化したり、ガタが生じることを防止してレンズ性能を劣化させることのないレンズ鏡筒に関するものである。

スキャナやプロジェクタ等に用いられるレンズは、通常、収差の補正のために複数のレンズを組み合わせ、レンズ鏡枠とレンズを固定する押さえ環とで構成されたレンズ鏡筒に収容している。そしてレンズの性能を維持するため、レンズはレンズ鏡枠内に設けられた基準面に一部のレンズを当接させ、他のレンズを押さえ環などで基準面側に押圧してレンズ間隔を一定とさせることが行われている。

しかしながら、スキャナやプロジェクタ等は内部に発熱源となる光源を有しているため、内部温度が７０℃以上になることもあり、レンズ鏡筒を構成している部材とレンズの線膨張率の違いによってレンズ間隔が変化したり、ガタが生じてレンズ性能が劣化することがある。また、プロジェクタでは運搬時にレンズ鏡等に振動が伝わったり、スキャナにおいては原稿の走査に伴って光学系が移動するよう構成されている場合、移動体の振動がレンズ鏡筒に伝わり、ガタが生じたレンズの性能を劣化させる場合もある。

こういったレンズのガタつきに対しては、通常より強い力で押圧できるようにしてガタが生じないようにしたり、鏡枠にレンズを圧入したり接着したりしているものも存在する。しかしながら鏡枠にレンズを圧入する方法はレンズに歪みを生じさせやすく、接着する方法は、接着剤が必要であったり接着のための工程が必要でコスト的に問題となり、また、接着が均等に行われなかったり、接着剤の成分が気化してレンズに付着して曇りを生じるなどの問題がある。

また、特許文献１に示されているように、レンズ鏡胴のレンズ間隔環をゴム、又はばね等の弾性部材で構成すると共に、レンズ鏡胴に螺合されたレンズ押え環により、レンズをレンズ間隔環に押し付けるようにしたものもある。即ちこの特許文献１に示されたレンズ鏡筒では、温度変化によってレンズ鏡胴の部品がガタを生じさせる方向に寸法変化を起こしても、弾性変形したレンズ間隔環が復元しようとすることによってガタを生じないようにしたものである。

特開２００３−１５００５号公報

しかしながらこの特許文献１に示されたレンズ鏡筒は、温度変化によってレンズ鏡胴の各部材が寸法変化を起こしたときにガタを生じなくすることができるが、レンズ間隔環が弾性部材で構成されているため、このレンズ間隔環が縮む方向に力が加わると、通常の状態でもガタが生じてレンズ位置が動いてしまい、性能を劣化させてしまうという問題がある。特に、プロジェクタでは運搬時に、スキャナでは原稿の走査に伴なう光学系の移動で、それぞれ振動がレンズ鏡筒に伝わり、ガタが生じたレンズの性能を劣化させる場合もある。

そのため本発明においては、温度変化による膨張、収縮、そして振動のいずれの場合もガタを生ぜず、レンズ性能を劣化させることのない、レンズ鏡筒を提供することが課題である。

上記課題を解決するため本発明になるレンズ鏡筒は、
複数のレンズを収容して内部にレンズを当接させる基準面を有したレンズ鏡枠と、該レンズ鏡枠に係合してレンズを固定する押さえ環とで構成されたレンズ鏡筒において、
前記押さえ環における前記基準面と逆側に、前記レンズを前記基準面方向に押圧する板バネが設けられていることを特徴とする。

このように押さえ環における前記基準面と逆側に、板バネを設けてレンズを基準面方向に押圧することでレンズはしっかり固定され、温度変化によってレンズ鏡枠に膨張、収縮が生じたり、振動が加わっても、レンズがガタついて性能が劣化することのない、レンズ鏡筒を提供することができる。

そして、前記板バネは、前記レンズにおける、画面結像のために用いられる範囲外に設られていることで、けられなどを生じることなく、そういった意味での性能劣化も生じないレンズ鏡筒とすることができる。

また、前記板バネは、レンズ光軸に対する対角位置に設けられていることで、レンズを均等な力で押さえることができ、前記した膨張、収縮、振動に対して安定してレンズにガタを生じさせないようにすることができる。

さらに、前記押さえ環は前記板バネの取り付け穴を複数有し、前記板バネは、前記複数の板バネ取り付け穴を選択して取り付け可能としたことで、押さえ環を鏡枠にどのように取り付けても、板バネをレンズによる結像画面の有効範囲外で対角位置に取り付けることが可能となる。

このように本発明によれば、温度変化によってレンズ鏡枠に膨張、収縮が生じたり、また、振動が加わっても、レンズがガタついて性能が劣化することのない、レンズ鏡筒を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の形状等は、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

図１は本発明になるレンズ鏡筒の一実施例の構成を示す断面図であり、図２は本発明になるレンズ鏡筒におけるレンズガタつき防止機構部分の拡大断面図、図３は温度変化が生じたときの本発明になるレンズ鏡筒における、レンズガタつき防止機構の働きを示す拡大断面図、図４は本発明になるレンズ鏡筒に収容したレンズによる結像画面の有効範囲と、レンズガタつき防止機構の関係を示す外観図、図５は本発明になるレンズ鏡筒のレンズ押さえバネの形状のバリエーションを示した図、図６は本発明のレンズ鏡筒を備えたスキャナ光学系の概略構成を示す図である。図中、同一構成要素には同一番号を付してある。

最初に図６を用い、本発明のレンズ鏡筒を備えたスキャナ光学系の概略構成を説明する。この図６において、６０は移動光学系により原稿画像を読み取るスキャナであり、ＣＣＤなどのラインセンサを備えた画像読み取り部６１、本発明のレンズ鏡筒で構成された集光レンズ６２、移動スキャナ部分６３、ミラー６４、６５等を備える。このうち集光レンズ６２は、複数枚のレンズを組み合わせたいわゆるアクロマートレンズと呼ばれるレンズであり、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色成分の光に対する軸上色収差の影響をある程度まで低減させたものである。

スキャナ６３は、原稿６６を照射するための露光ランプ６７、ミラー６８を有し、前記したミラー６４、６５はスライダー６９に一対となって保持されている。そしてスキャナ部分６３とスライダー６９は、同図の矢印ａ方向に移動自在に保持され、原稿６６の画像の読み取り時、プラテンガラス７０上にセットされた原稿６６が露光ランプ６７により照射され、スキャナ部分６３がスキャナモータ（不図示）の駆動により矢印ａ方向に移動（スキャン）して、原稿６６が露光走査される。

その際、スライダー６９上のミラー６４、６５は、スキャナ部分６３の２分の１の速度で同一方向に移動するようになっており、これによって原稿６６の面から集光レンズ６２までの光路の長さが一定に維持される。原稿６６に照射された光の反射光は、ミラー６８、６４、６５を介し、集光レンズ６２に入射されて集光され、読取部６１を構成するＣＣＤラインセンサなどで読み取られる。

そして読取部６１は、原稿の反射光を受光すると、これをＲ、Ｇ、Ｂの各色成分の画像信号にそれぞれ光電変換し、制御部７１に送る。制御部７１は、受信した画像信号にシェーディング補正等の公知の補正処理を施し、画像データとして内部の記憶部に記憶した後、読み出しの指示を受けると当該記憶部から画像データを読み出して出力する。

このようにスキャナ６０においては、原稿６６を読み取るたびに移動スキャナ部分６３、スライダー６９が移動し、その際に生じる振動が集光レンズ６２に伝わって、前記したようにレンズにガタが生じている場合、レンズの性能を劣化させる場合がある。またこれも前記したように、原稿６６の読み取りに際し、露光ランプ６７が点灯されることで内部温度が上昇し、例えば金属やプラスチックなどで構成された鏡枠とレンズの線膨張率の違いにより、ガタが生じてレンズ本来の性能が得られない場合がある。

本発明はこのような線膨張率の違いやガタにより、レンズ性能が劣化しないレンズ鏡筒を提供するために成したものであり、以下、図１乃至図５に基づき、本発明を詳細に説明する。

図１は本発明になるレンズ鏡筒の一実施例の構成を示す断面図であり、図中、１はレンズを押圧するための板バネ、２はレンズを固定するための押さえ環、３ａ〜３ｆは前記したように複数枚のレンズを組み合わせた、いわゆるアクロマートレンズと呼ばれるレンズ、４はレンズ３ｃと３ｄとの間隔を一定とするための間隔環、５はこれらレンズ３ａ〜３ｆを保持する鏡枠、６は板バネ１を固定するための小ネジ、７はレンズに入射する光線の経路を示す線である。

本発明になるレンズ鏡筒は、被写体側にレンズ３ａ〜３ｅを、結像面側にレンズ３ｆと複数のレンズを配し、被写体側レンズ３ａ〜３ｅは、鏡枠５の内面に設けられた基準面１０にレンズ３ｅを当接させ、順にレンズ３ｄ、このレンズ３ｄと３ｃとの間隔を保持するための間隔環４、レンズ３ｂ、レンズ３ａを配して、これらのレンズが基準面１０側に押圧されるよう、押さえ環２を鏡枠５に螺合、または図示していないネジでネジ止めされてなっている。

そして図２に拡大断面図を示したように、押さえ環２にはレンズ３ａを基準面１０側に押圧する押さえ部２１が設けられ、さらに押さえ環２における基準面１０と逆側には、板バネ１がレンズ３ａを基準面１０側に押圧するよう、小ネジ６で取り付けられている。そのため、図３の温度変化が生じたときの状態を示した拡大断面図の、○で囲んで８の番号を付した部分に示したように、温度変化による膨張、収縮により、押さえ環２に設けられた押さえ部２１がレンズ３ａから離間するようなことがあっても、この板バネ１がレンズ３ａを基準面１０側に押圧しているから、レンズにガタが生じることがない。

従ってレンズ３ａ〜３ｅはしっかり固定され、温度変化によってレンズ鏡枠５に膨張や収縮が生じたり、振動が加わっても、レンズ３ａ〜３ｅがガタついて性能が劣化することのないレンズ鏡筒を提供することができる。

なお、この図１乃至図３に示したレンズ３ａ〜３ｆによる結像画面の有効範囲は、図６で説明したスキャナ６０が、画像読み取り部６１としてＣＣＤラインセンサなどのセンサを用いている場合、図４に９で示したような長方形になる。すなわちレンズ３ａには、図１に７で示したような光路で光線が入射するが、実際に使われるのは図４に９で示したような長方形の部分に結像する入射光だけである。

そのため板バネ１は、この図４に示したようにレンズ３ａ〜３ｆにおける、画面結像のために用いられる範囲９以外の位置に、レンズ光軸に対して対角位置となるように設ける。また、押さえ環２の内周にネジが切ってあって鏡枠５に設けられたネジ部に螺合して固定する場合、押さえ環２と鏡枠５の円周方向の位置関係は一義的に定まらないので、板バネ１０を取り付ける穴２２を複数設け、この押さえ環２がどのような状態で鏡枠５に固定されても、板バネ１が必ず結像画面の有効範囲９以外の位置に光軸に対して対角となる位置に取り付けられるようにする。

また板バネ１は、図５にその形状のバリエーションを示したように、例えば押さえ環２への取り付け部分を押さえ環２の直径方向の幅と同程度の幅とし、その取り付け部分から３つの押さえ部を張り出させて設けた図５ａの１ａのような形状、２つの押さえ部を張り出させて設けた図５ｂの１ｂの形状、１つの押さえ部だけとした図５ｃの１ｃの形状、円周方向の横幅を狭くし、２つの押さえ部を張り出させて設けた図５ｄの１ｄの形状、押さえ部と同じ幅の押さえ部とした図５ｅの１ｅの形状などが考えられる。

これらそれぞれの形状は、例えば３つの押さえ部を張り出させた図５ａの１ａのような形状ではレンズが大きくて重量がある場合、２つの押さえ部を張り出させた図５ｂの１ｂのような形状ではレンズは大きいが重量がそれほど大きくない場合、１つの押さえ部だけとした図５ｃの１ｃのような形状では大きいが軽いレンズの場合、２つの押さえ部を張り出させて設けた図５ｄの１ｄのような形状ではレンズが小さい場合、押さえ部と同じ幅の押さえ部とした図５ｅの１ｅのような形状ではレンズが小さいが押さえ部を広くしたい場合、などにそれぞれ適用することで、しっかりと、しかもレンズに歪みを生じさせることなくレンズを押さえることができる。

板バネ１は、押圧するレンズ３ａに歪みを生じさせず、また、図３で説明したように押さえ環２に設けられた押さえ部２１が、温度変化などでレンズ３ａから離間するようなことがあっても、レンズにガタが生じることがないようしっかりと基準面１０側に押圧している必要がある。

このような要請を満足する材料としては、例えば、ばね鋼、ステンレス鋼、黄銅、洋白、りん青銅、ベリリウム鋼などがあげられる。これらの材料の縦弾性係数は、ばね鋼が２０６×１０^３（Ｎ／ｍｍ^２）、ステンレス鋼がＳＵＳ３０４の場合１８６×１０^３（Ｎ／ｍｍ^２）、ＳＵＳ３０２、ＳＵＳ３０１の場合も同じ１８６×１０^３（Ｎ／ｍｍ^２）、ＳＵＳ６３１の場合は１９６×１０^３（Ｎ／ｍｍ^２）、黄銅の場合９８×１０^３（Ｎ／ｍｍ^２）、洋白の場合１０８×１０^３（Ｎ／ｍｍ^２）、りん青銅の場合９８×１０^３（Ｎ／ｍｍ^２）、ベリリウム鋼の場合１２７×１０^３（Ｎ／ｍｍ^２）、となる。

従って、例えばポリカーボネートで形成した鏡枠５に、光学硝子を用いた直径３０ｍｍ、重さ７０ｇ程度のレンズを収容したレンズ鏡筒においては、例えばＳＵＳ３０１を用いて図５ａに示したような形状の厚さ０．５ｍｍ程度の板バネ１を用いると、押圧するレンズ３ａに歪みを生ぜず、また、図３で説明したように押さえ環２に設けられた押さえ部２１が、温度変化などでレンズ３ａから離間するようなことがあっても、レンズにガタが生じることがないようしっかりと基準面１０側に押圧させることができる。

そのため、上記したレンズ材料、直径、重量とは異なったレンズ材料や直径、重量のレンズを固定する場合、上記のレンズ材料、直径、重量に対してどの程度異なるかを考慮し、その異なり程度に応じて板バネ１の材料、縦弾性係数、形状、厚さを選択すれば、ほぼ、同様な効果を得ることができる。

このように本発明によれば、レンズ押さえ環２における鏡枠５の内面に設けた基準面１０とは逆側に、板バネ１を設けてレンズ３ａ〜３ｅを基準面１０方向に押圧する、という簡単な構成でレンズはしっかり固定され、温度変化によってレンズ鏡枠５が膨張、収縮したり、振動が加わっても、レンズがガタついて性能が劣化することのない、レンズ鏡筒を提供することができる。

本発明によれば、簡単な構成で温度変化による鏡枠やレンズの膨張、収縮があってもレンズをガタ付かせることなく性能を維持できるレンズ鏡筒を提供できるから、スキャナやプロジェクタなど、光源からの熱でレンズ鏡筒に大きな温度変化が生じる機会に用いて好適なレンズ鏡筒を安価に提供することができる。

本発明になるレンズ鏡筒の一実施例の構成を示す断面図である。本発明になるレンズ鏡筒におけるレンズガタつき防止機構部分の拡大断面図である。温度変化が生じたときの本発明になるレンズ鏡筒における、レンズガタつき防止機構の働きを示す拡大断面図である。本発明になるレンズ鏡筒に収容したレンズによる結像画面の有効範囲と、レンズガタつき防止機構の関係を示す外観図である。本発明になるレンズ鏡筒のレンズ押さえバネの形状のバリエーションを示した図である。スキャナ光学系の概略構成を示す図である。

符号の説明

１板バネ
２押さえ環
２１押さえ部
２２板バネの取り付け穴２２
３ａ〜３ｆレンズ
４間隔環
５鏡枠
６小ネジ
７レンズ光線
８温度変化により生じた隙間
９レンズによる結像画面の有効範囲
１０基準面

Claims

複数のレンズを収容して内部にレンズを当接させる基準面を有したレンズ鏡枠と、該レンズ鏡枠に係合してレンズを固定する押さえ環とで構成されたレンズ鏡筒において、
前記押さえ環における前記基準面と逆側に、前記レンズを前記基準面方向に押圧する板バネが設けられていることを特徴とするレンズ鏡筒。
前記板バネは、前記レンズにおける、画面結像のために用いられる範囲外に設けられていることを特徴とする請求項１に記載したレンズ鏡筒。
前記板バネは、レンズ光軸に対する対角位置に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載したレンズ鏡筒。
前記押さえ環は前記板バネの取り付け穴を複数有し、前記板バネは、前記複数の板バネ取り付け穴を選択して取り付け可能としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載したレンズ鏡筒。