JP2016099497A - レンズユニット、及び光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズホルダへの組み込み時に成形後のレンズに発生するバリの影響を受けることなく、かつ接着剤を用いることなく、複数のレンズを高精度で保持することができる技術を提供する。【解決手段】レンズユニットは、第１レンズ１と、第１レンズ１の背面側に設けられた筒状の嵌合保持部１ａに対して外周部の正面側の領域が光軸方向に嵌合保持される第２レンズ２と、第２レンズ２の背面側に配置され、第２レンズ２の外周部の背面側の領域を保持する保持凹部３ａを有するとともに、第１レンズ１の外周部の背面側の領域が嵌合固定される嵌合穴部３ｆを有するレンズホルダ３とを備える。保持凹部３ａの内周部３ｃと第２レンズ２の外周部との間には、隙間３ｅが形成され、第２レンズ２の外周部には、第２レンズ２の成形後に発生するバリ２ｂが径方向外側に突出して形成され、隙間３ｅには、バリ２ｂが収容されている。【選択図】図５

Description

本発明は、レンズユニット、及びレンズユニットが搭載された例えばデジタルカメラ等の光学機器に関する。

デジタルカメラ等の光学機器に搭載されるレンズ鏡筒として、撮影光学系を構成する複数のレンズを収納位置と撮影位置との間で光軸方向に移動させて撮影倍率を変更するズーム式のものがある。ズーム式のレンズ鏡筒では、複数のレンズを回転規制した状態で高精度に保持して光軸方向に移動させることが必要となる。また、１つのレンズホルダに対して複数のレンズを保持することも多く行われている。

例えば、プラスチックレンズに形成した凹部にガラスレンズの外周部を光軸方向に嵌合して保持する構造が提案されている（特許文献１）。また、２つのプラスチックレンズのうちの一方のプラスチックレンズに形成したテーパ状凹部に他方のプラスチックレンズに形成したテーパ状凸部を光軸方向に嵌合して保持する構造が提案されている（特許文献２）。

米国特許第０６８１９５０８号明細書 特許第４９５９１８３号公報

ところで、複数のレンズを接着剤を用いて固定する場合、接着剤の硬化による収縮等でレンズ表面の面精度が変化してレンズ面精度が低下するという問題が発生し、この問題は、プラスチックレンズに顕著に発生する。したがって、複数のレンズをどのように固定するかについては、レンズの保持精度の観点から重要となる。

しかし、上記特許文献１では、複数のレンズをどのように固定するかについては開示も示唆もされていない。一方、上記特許文献２では、複数のレンズの光軸方向の両側に配置した蓋部材により複数のレンズを光軸方向に押さえているが、最終的には複数のレンズを接着剤で固定しており、上述した問題を解決することは困難である。

また、分割型を用いてレンズを成形する場合に、成形後（離型後）に分割面に発生するバリ（特にプレスチックレンズを用いる場合は、成形後にバリが発生しやすい）の影響を受けることなく、レンズホルダに組み込む必要がある。

そこで、本発明は、レンズホルダへの組み込み時に成形後のレンズに発生するバリの影響を受けることなく、かつ接着剤を用いることなく、複数のレンズを高精度で保持することができる技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のレンズユニットは、第１レンズと、前記第１レンズの背面側に設けられた筒状の嵌合保持部に対して外周部の正面側の領域が光軸方向に嵌合保持される第２レンズと、前記第２レンズの背面側に配置され、前記第２レンズの外周部の背面側の領域を保持する保持凹部を有するとともに、前記第１レンズの外周部の背面側の領域が嵌合固定される嵌合穴部を有するレンズホルダと、を備え、前記保持凹部の内周部と前記第２レンズの外周部との間には、隙間が形成され、前記第２レンズの外周部には、前記第２レンズの成形後に発生するバリが径方向外側に突出して形成され、前記隙間には、前記第２レンズの前記バリが収容されていることを特徴とする。

本発明によれば、レンズホルダへの組み込み時に成形後のレンズに発生するバリの影響を受けることなく、かつ接着剤を用いることなく、複数のレンズを高精度で保持することができる。

（ａ）は本発明のレンズユニットの一例であるレンズ鏡筒が搭載された光学機器の実施形態の一例であるデジタルカメラを正面側（被写体側）から見た斜視図、（ｂ）は（ａ）に示すデジタルカメラを背面側から見た図である。 図１に示すデジタルカメラの制御ブロック図である。 レンズ鏡筒の収納位置での断面図である。 レンズ鏡筒の撮影位置での断面図である。 （ａ）はフォーカスレンズ群を保持した状態の５群レンズホルダの断面図、（ｂ）は（ａ）のＳ部拡大断面図である。 フォーカスレンズ群の要部断面図である。 フォーカスレンズ群を保持した状態の５群レンズホルダを正面側から見た斜視図である。 フォーカスレンズ群を保持した状態の５群レンズホルダを正面側から見た分解斜視図である。 フォーカスレンズ群を保持した状態の５群レンズホルダを背面側から見た分解斜視図である。 （ａ）は第１レンズの成形に用いる分割型の分割面の位置を説明する図、（ｂ）は第２レンズの成形に用いる分割型の分割面の位置を説明する図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態の一例を説明する。

図１（ａ）は本発明のレンズユニットの一例であるレンズ鏡筒が搭載された光学機器の実施形態の一例であるデジタルカメラを正面側（被写体側）から見た斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）に示すデジタルカメラを背面側から見た図である。

図１（ａ）に示すように、本実施形態のデジタルカメラ２３は、正面側に、被写体の構図を決めるファインダ２１、測光測距を行う場合の補助光源２０、ストロボ装置２２、及びレンズ鏡筒１６が設けられる。レンズ鏡筒１６は、撮影光学系を構成する複数のレンズを収納位置と撮影位置との間で光軸方向に移動させて撮影倍率を変更するズーム式とされている。

デジタルカメラ２３の上面側には、レリーズボタン１７、電源切換えボタン１９、及びズームスイッチ１８が設けられる。また、図１（ｂ）に示すように、デジタルカメラ２３の背面側には、操作ボタン２６〜３１、ＬＣＤ等のディスプレイ２５、及びファインダ接眼部２４が設けられる。

図２は、図１に示すデジタルカメラ２３の制御ブロック図である。バス４２には、ＣＰＵ４４、ＲＯＭ４３、ＲＡＭ４５、レリーズボタン１７、操作ボタン２６〜３１、ディスプレイ２５、電源切換えボタン１９、ズームスイッチ１８、メモリ３８、圧縮伸張部３９、メモリカードドライブ４０及び駆動回路４１が接続される。

駆動回路４１には、レンズ鏡筒１６をズーム駆動するズーム機構３２、フォーカスレンズ群１，２を駆動するフォーカス駆動機構４６、シャッタ９ａを駆動するシャッタ駆動機構３３、絞り９ｂを駆動する絞り駆動機構３４が接続される。また、駆動回路４１には、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子１５及びストロボ装置２２が接続される。駆動回路４１に接続された各ユニットは、ＣＰＵ４４からの信号に基づいて該駆動回路４１を介して駆動が制御される。

ＲＯＭ４３には、各種制御プログラム等が記憶され、ＲＡＭ４５には、各種制御プログラムに必要なデータが記憶されている。アナログ信号処理部３５は、撮像素子１５から出力された画像データにアナログ処理を施し、Ａ／Ｄ変換部３６に出力する。

Ａ／Ｄ変換部３６は、撮像素子１５から取り込んだアナログデータをデジタルデータに変換して、デジタル信号処理部３７に出力する。デジタル信号処理部３７は、Ａ／Ｄ変換部３６で変換されたデジタルデータに対して所定の処理を行い、画像データとしてメモリ３８に出力する。

メモリ３８に記憶された画像データは、圧縮伸張部３９によりＪＰＥＧやＴＩＦＦ等の圧縮処理等が施された後、メモリカードドライブ４０に装着されたメモリーカードに出力されて記憶される。

また、メモリ３８に記憶された画像データやメモリカードドライブ４０に記憶された画像データを圧縮伸張部３９によって伸張処理を行い、その後、バス４２を介してディスプレイ２５に表示させることができる。

次に、図３乃至図１０を参照して、レンズ鏡筒１６について詳しく説明する。図３は、レンズ鏡筒１６の収納位置での断面図である。図４は、レンズ鏡筒１６の撮影位置での断面図である。

図３及び図４に示すように、レンズ鏡筒１６は、１群レンズ５を保持する１群鏡筒６を有する。１群鏡筒６の背面側には、２群レンズ７を保持する２群レンズホルダ８が配置され、２群レンズホルダ８の背面側には、シャッタ９ａ及び絞り９ｂが一体に構成されている絞りシャッタ９が配置されている。

また、絞りシャッタ９の背面側には、３群レンズ１０を保持する３群レンズホルダ１０ａが配置され、３群レンズホルダ１０ａの背面側には、４群レンズ１１を保持する４群レンズホルダ１１ａが配置されている。

４群レンズホルダ１１ａの背面側には、フォーカスレンズ群１，２を保持する５群レンズホルダ３が配置され、５群レンズホルダ３の背面側には、撮像素子１５を保持する素子ホルダ１４が配置されている。

フォーカス駆動機構４６は、モータ４６ａにより回転駆動されるねじ軸４６ｂを有し、ねじ軸４６ｂには、５群レンズホルダ３の外周部に設けられたラック３ｄが螺合されている。したがって、モータ４６ａによりねじ軸４６ｂが回転駆動されると、５群レンズホルダ３がフォーカスレンズ群１，２と一体に光軸方向に移動して合焦動作が行われる。

固定筒１３の外周側には、カム筒１２が配置され、カム筒１２の外周部に形成されたカム溝に１群鏡筒６の内周部に設けられたフォロアが追従するようになっている。

固定筒１３の正面側（被写体側）の先端部には、直進キー１３ａが設けられ、直進キー１３ａは、１群鏡筒６の内周部に形成された直進溝６ａに係合している。これにより、カム筒１２が回転すると、１群鏡筒６は、直進キー１３ａにより回転規制された状態で、内周部のフォロアがカム筒１２のカム溝に追従しながら光軸方向に進退移動する。

カム筒１２の内周部には、複数のカム溝が形成されており、複数のカム溝には、２群レンズホルダ８、絞りシャッタ９、３群レンズホルダ１０ａ、及び４群レンズホルダ１１ａにそれぞれ設けられたフォロアが追従するようになっている。

また、２群レンズホルダ８は、固定筒１３により回転規制され、更に、絞りシャッタ９、３群レンズホルダ１０ａ、及び４群レンズホルダ１１ａは、固定筒１３に設けられた不図示のガイドバーに係合することで回転規制される。

図５（ａ）はフォーカスレンズ群１，２を保持した状態の５群レンズホルダ３の断面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＳ部拡大断面図である。図６は、フォーカスレンズ群１，２の要部断面図である。図７は、フォーカスレンズ群１，２を保持した状態の５群レンズホルダ３を正面側から見た斜視図である。図８は、フォーカスレンズ群１，２を保持した状態の５群レンズホルダ３を正面側から見た分解斜視図である。図９は、フォーカスレンズ群１，２を保持した状態の５群レンズホルダ３を背面側から見た分解斜視図である。

図５乃至図９に示すように、フォーカスレンズ群１，２は、正面側（図５の上側）に配置される第１レンズ１、及び第１レンズ１の背面側に配置される第２レンズ２により構成される。本実施形態では、第１レンズ１、及び第２レンズ２のいずれもプラスチックモールドレンズで形成されている。

第１レンズ１の背面側には、短円筒状の嵌合保持部１ａが第１レンズ１の外周部より径方向内側に位置して略同軸に設けられている。嵌合保持部１ａの内周部には、第２レンズ２が第１レンズ１に対して光軸方向に嵌合される。これにより、第１レンズ１と第２レンズ２との高精度の軸合わせが可能となる。

このとき、図６に示すように、第２レンズ２の外周面の光軸方向の正面側の領域を正面側領域ｘ２とし、背面側の領域を背面側領域ｙ２とすると、第２レンズ２の外周面の正面側領域ｘ２が第１レンズ１の嵌合保持部１ａの内周部に嵌合保持される。ここで、第１レンズ１に第２レンズ２が嵌合される嵌合保持部１ａを設けるには、第１レンズ１は、ガラスレンズよりプラスチックモールドで形成されることが加工上有利である。

図５に示すように、５群レンズホルダ３には、第２レンズ２の背面側を保持する環状の保持凹部３ａが形成され、保持凹部３ａの正面側には、保持凹部３ａより大径の嵌合穴部３ｆが形成されている。保持凹部３ａに第２レンズ２の背面側が保持された状態においては、保持凹部３ａの内周面３ｃと第２レンズ２の外周面との間には、隙間３ｅが形成され、嵌合穴部３ｆには、第１レンズ１の外周部が嵌合固定される。

このとき、図６に示すように、第１レンズ１の外周面の光軸方向の正面側の領域を正面側領域ｘ１とし、背面側の領域を背面側領域ｙ１とすると、第１レンズ１の外周面の背面側領域ｙ１が嵌合穴部３ｆの内周部に嵌合固定される。

５群レンズホルダ３の嵌合穴部３ｆに第１レンズ１が嵌合固定されることで、第１レンズ１と一体の第２レンズ２が保持凹部３ａに保持される。この状態では、第２レンズ２と第１レンズ１が当接し、第２レンズ２は、第１レンズ１と保持凹部３ａとの間に光軸方向に挟まれた状態で保持される。なお、保持凹部３ａの内周面３ｃと第２レンズ２の外周面との間に隙間３ｅを形成する点については、後述する。

また、前述したように、第１レンズ１、及び第２レンズ２は、いずれもプラスチックモールドレンズで形成されているので、モールド成形するためのゲートが必要となる。

本実施形態では、第１レンズ１の成形時におけるゲートについては、第１レンズ１の外周部に配置している。従って、成形後にゲートの残形状部となる凸部１ｃ（図８参照）は、第１レンズ１の外周部の一部に径方向外側に突出して設けられ、５群レンズホルダ３の嵌合穴部３ｆの内周部に形成された不図示の凹部に収容される。

一方、第２レンズ２の成形時におけるゲートについては、第２レンズ２の外周部の一部を平坦に切り欠いたＤカット形状のカット面に配置している。そして、成形後に第２レンズ２のゲートの残形状部となる凸部２ａ（図８参照）は、第１レンズ１の嵌合保持部１ａの内周面と第２レンズ２のＤカット面との間に形成される空間に収容される。

図１０（ａ）は第１レンズ１の成形に用いる分割型の分割面Ｐ１の位置を説明する図、図１０（ｂ）は第２レンズ２の成形に用いる分割型の分割面Ｐ２の位置を説明する図である。

第１レンズ１、及び第２レンズ２の成形には、レンズ面の精度を確保するため、それぞれ光軸方向に２つに分割された分割型を用いている。従って、成形後（離型後）の第１レンズ１の外周面、及び第２レンズ２の外周面には、それぞれ径方向外側に突出するバリ１ｅ、及びバリ２ｂが発生する。このため、第１レンズ１、及び第２レンズ２を５群レンズホルダ３に組み込む際に、バリ１ｅ、及びバリ２ｂの影響を受けないようにする必要がある。以下、この点について説明する。

前述したように、５群レンズホルダ３の保持凹部３ａに第２レンズ２の背面側が保持されるが、第２レンズ２の外周面と保持凹部３ａの内周面３ｃとの間には、隙間３ｅが設けられている。

ここで、本実施形態では、第２レンズ２の外周面の背面側領域ｙ２に分割型の分割面Ｐ１を位置させている。そして、第２レンズ２を５群レンズホルダ３に組み込む際に、成形後（離型後）に第２レンズ２の分割面Ｐ１に対応する位置に発生するバリ２ｂを隙間３ｅに収容する。これにより、成形後に発生するバリ２ｂの影響を受けることなく、第２レンズ２を５群レンズホルダ３に組み込むことができる。

一方、第１レンズ１については、前述したように、外周面の背面側領域ｙ１が嵌合穴部３ｆの内周部に嵌合固定されるため、外周面の正面側領域ｘ１は、５群レンズホルダ３から正面側に突出した状態となる。

ここで、本実施形態では、第１レンズ１の外周面の正面側領域ｘ１に分割型の分割面Ｐ２を位置させている。これにより、第１レンズ１を５群レンズホルダ３に組み込む際に、成形後（離型後）に第１レンズ１の分割面Ｐ２に対応する位置に発生するバリ１ｅの影響を受けることなく、第１レンズ１を５群レンズホルダ３に組み込むことができる。

また、第１レンズ１の外周面の背面側領域ｙ１が嵌合穴部３ｆの内周部に嵌合固定されるとき、保持凹部３ａに保持された第２レンズ２の外周部に第１レンズ１の嵌合保持部１ａの内周部が嵌合される。このとき、嵌合保持部１ａの先端部と内周部との間には、面取り部１ｂが形成されている。この面取り部１ｂにより、第２レンズ２の外周部が嵌合保持部１ａの内周部に向けて案内されるので、第２レンズ２の外周部に対して第１レンズ１の嵌合保持部１ａの内周部を容易に嵌合することができる。

ここで、図５（ｂ）に示すように、面取り部１ｂの第１レンズ１の径方向寸法Ａは、隙間３ｅの第２レンズ２の径方向寸法Ｂより大きく設定されている（Ａ＞Ｂ）。これにより、第２レンズ２が保持凹部３ａの内周面３ｃに接近して径方向にずれた状態で保持されていても、第１レンズ１を第２レンズ２の外周部にスムースに組み込むことができる。

また、第１レンズ１の正面側には、環状の押圧部材４が配置され、押圧部材４の背面側の面には、押圧部４ｂが形成されている。押圧部４ｂは、第１レンズ１を第２レンズ２と共に５群レンズホルダ３の保持凹部３ａに向けて押し付ける。これにより、第１レンズ１の外周部が５群レンズホルダ３の嵌合穴部３ｆの内周部に位置決め固定されるとともに、第１レンズ１を介して第２レンズ２が保持凹部３ａに保持された状態で５群レンズホルダ３に固定される。

また、押圧部材４の外周部には、背面側に突出するスナップフィット４ａが周方向に略等間隔で複数設けられている。複数のスナップフィット４ａを５群レンズホルダ３に対応して設けられた複数の掛止突起３ｂにそれぞれ掛止することで、押圧部材４が５群レンズホルダ３に固定される。

以上説明したように、本実施形態では、５群レンズホルダ３への組み込み時に成形後のレンズ１，２に発生するバリ１ｅ，２ｂの影響を受けることなく、かつ接着剤を用いることなく、複数のレンズ１，２を高精度で保持することができる。

なお、本発明の構成は、上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、材質、形状、寸法、形態、数、配置箇所等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

１ 第１レンズ
１ａ 嵌合保持部
１ｂ 面取り部
１ｅ バリ
２ 第２レンズ
２ｂ バリ
３ ５群レンズホルダ
３ａ 保持凹部
３ｆ 嵌合穴部
３ｅ 隙間
４ 押圧部材

Claims (6)

1. 第１レンズと、
   前記第１レンズの背面側に設けられた筒状の嵌合保持部に対して外周部の正面側の領域が光軸方向に嵌合保持される第２レンズと、
   前記第２レンズの背面側に配置され、前記第２レンズの外周部の背面側の領域を保持する保持凹部を有するとともに、前記第１レンズの外周部の背面側の領域が嵌合固定される嵌合穴部を有するレンズホルダと、を備え、
   前記保持凹部の内周部と前記第２レンズの外周部との間には、隙間が形成され、
   前記第２レンズの外周部には、前記第２レンズの成形後に発生するバリが径方向外側に突出して形成され、
   前記隙間には、前記第２レンズの前記バリが収容されていることを特徴とするレンズユニット。
2. 前記嵌合保持部の内周部と先端部との間には、面取り部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のレンズユニット。
3. 前記面取り部の前記第１レンズの径方向寸法は、前記隙間の前記第２レンズの径方向寸法より大きく設定されていることを特徴とする請求項２に記載のレンズユニット。
4. 前記第１レンズの外周部には、前記第１レンズの成形後に発生するバリが径方向外側に突出して形成され、
   前記第１レンズの前記バリは、前記嵌合穴部から正面側に突出する前記第１レンズの外周部の正面側領域に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のレンズユニット。
5. 前記第１レンズ、及び前記第２レンズのうちの少なくとも一方のレンズは、プラスチックモールドレンズであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のレンズユニット。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載のレンズユニットを備えることを特徴とする光学機器。

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