JP2023023377A - 光学装置、及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光学性能の点で有利な光学装置を提供する。【解決手段】 少なくとも１つの面が凹面のレンズ２と、レンズ２を保持する保持部材３とを有するレンズ鏡筒１０であって、径方向においてレンズ２の側面が嵌合する保持部材３の光軸に沿った嵌合領域Ｂ１の少なくとも一部は、径方向において光軸から側面までレンズ２が連続している光軸に沿った剛性領域Ｂ２に重なっていることを特徴とする。【選択図】 図２

Description

本発明は、光学装置、及びそれを有する撮像装置に関する。

押え環によりレンズを保持する鏡筒においては、鏡筒内径の嵌合面、鏡筒の胴付部、押え環等によって、レンズが保持されている。特許文献１には、凹メニスカスレンズをレンズ鏡筒の内壁と抑止環とによって保持する構成が開示されている。

特開２００４－２８７１４１号公報

特許文献１において、レンズの線膨張係数がレンズ鏡筒の線膨張係数よりも小さい場合、温度低下に応じてレンズ鏡筒が収縮し、鏡筒内径の嵌合面がレンズ外周面を押圧して、レンズに圧縮力が作用する。この圧縮力により、レンズの形状が変化し、当該レンズを含む光学装置の光学性能が変動しうる。

本発明は、例えば、光学性能の点で有利な光学装置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、本発明は、少なくとも１つの面が凹面の光学素子と、前記光学素子を保持する保持部材とを有する光学装置であって、径方向において前記光学素子の側面が嵌合する前記保持部材の光軸に沿った第１の領域の少なくとも一部は、前記径方向において前記光軸から前記側面まで前記光学素子が連続している前記光軸に沿った第２の領域に重なっていることを特徴とする。

本発明によれば、例えば、光学性能の点で有利な光学装置を提供することができる。

本発明の実施例１におけるレンズ鏡筒１０の断面図である。 本発明の実施例１におけるレンズ鏡筒１０の部分断面図である。 本発明の実施例１の変形例を示す部分断面図である。 本発明の実施例２におけるレンズ鏡筒２０の部分断面図である。 本発明の実施例３におけるレンズ鏡筒３０の部分断面図である。 本発明の実施例４におけるレンズ鏡筒４０の部分断面図である。 撮像装置の構成例を示す模式図である。

（実施例１）
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の実施例１におけるレンズ鏡筒１０（光学装置）の断面図である。図２はレンズ鏡筒１０の部分断面図である。本実施例のレンズ鏡筒１０は公知であるズームユニット、フォーカスユニット、リレーユニット又は防振ユニット等の製品全般に適用される。図面において、左側を物体側、右側を像面側とし、光軸ＯＡは一点鎖線で示されている。

実施例１におけるレンズ鏡筒１０は、両凹形状をしたレンズ２（光学素子）、当該レンズ２を保持する保持部材３と押え環４を有して構成されている。

保持部材３は、略円筒形状をしており、不図示のズームユニットやフォーカスユニット等に設けられている。保持部材３には、物体側の端部から径方向に延出した部位に、レンズ２の位置を規制するための胴付部３ａが像面側方向に突出して形成されている。胴付部３ａがレンズ２の物体側光学面２ａ（第１の曲面）と接することにより、レンズ２の物体側への移動は胴付部３ａで規制される。また、保持部材３の像面側の内周部には、押え環４と螺合するネジ部３ｂが形成されている。そして、胴付部３ａとネジ部３ｂの間の保持部材３の内周部には、径方向の内側に突出した突出部３ｃが環状に形成されており、突出部３ｃがレンズ２のレンズ外周面２ｃに嵌合することで、レンズ２が保持されている。

押え環４は、略円環形状をしており、外周部にネジ部４ａが形成されている。このネジ部４ａは、保持部材３のネジ部３ｂにねじ込み可能である。押え環４の物体側の先端部分には、レンズ２の像面側光学面２ｂ（第２の曲面）と接する押圧部４ｂが形成されている。押え環４が保持部材３に対してねじ込まれると、押圧部４ｂがレンズ２の像面側光学面２ｂを物体側に押圧し、この押圧により、レンズ２の像面側への移動は押圧部４ｂで規制され、レンズ２が光軸ＯＡ方向に固定される。

レンズ２の物体側光学面２ａの頂点２ｆを含み光軸ＯＡと直交する第１の平面２ｄと、像面側光学面２ｂの頂点２ｇを含み光軸ＯＡと直交する第２の平面２ｅとの間の領域内の部分Ａは、レンズ２の径方向における剛性が一定でかつ剛性が高い箇所である。レンズ２の径方向に外力が作用する際に、外力が作用する場所によってはレンズ２が屈曲する場合がある。しかしながら、外力が作用する場所がレンズ２のコバにおけるハッチングで示された部分Ａの領域であれば、レンズ２は屈曲に対して最も耐力がある。

次に、レンズ２の保持構造について図２を参照して詳細に説明する。上述のように外力をレンズ２の部分Ａの領域に作用させれば、レンズ２は屈曲しにくい。そこで、突出部３ｃがレンズ外周面２ｃに嵌合する領域を嵌合領域Ｂ１（第１の領域）とし、レンズ２のコバにおける部分Ａを剛性領域Ｂ２（第２の領域）としたとき、嵌合領域Ｂ１と剛性領域Ｂ２とが重なるように突出部３ｃをレンズ外周面２ｃに嵌合させる。すなわち、径方向においてレンズ２の側面（レンズ外周面２ｃ）が嵌合する保持部材３の光軸ＯＡに沿った嵌合領域Ｂ１の少なくとも一部は、径方向において光軸ＯＡから側面までレンズ２が連続している光軸ＯＡに沿った剛性領域Ｂ２に重なっている。又は、嵌合領域Ｂ１の全体は、剛性領域Ｂ２に重なっていてもよい。

このような保持構造とすることで、保持部材３が温度変化によって伸縮した際の保持部材３からレンズ２へ作用する作用力Ｆをレンズ２の剛性領域Ｂ２内に作用させることができる。なお、作用力Ｆが剛性領域Ｂ２内に作用する嵌合状態とあれば、嵌合領域Ｂ１は、剛性領域Ｂ２より小さくてもよい。すなわち、作用力Ｆが剛性領域Ｂ２内に作用するように、保持部材３がレンズ２に嵌合する嵌合領域Ｂ１は、レンズ２の径方向における剛性が一定となる剛性領域Ｂ２に少なくとも部分的に重なっていればよい。

従来例では、温度変化に応じて伸縮する鏡筒からレンズへ作用する外力がレンズの外周面に発生すると、光軸を含むレンズ中心近傍にモーメントが発生して、レンズ中心部が物体側又は像面側へ変形するようなレンズの屈曲が問題となっていた。しかしながら、実施例１のように突出部３ｃが嵌合する嵌合領域Ｂ１をレンズ２の剛性が一定である剛性領域Ｂ２に重ねることにより、レンズ変形を抑制することが可能となる。

以上の構成により、温度変化によって保持部材３が収縮し、突出部３ｃを介してレンズ２を圧縮する作用力Ｆが発生しても、レンズ２の径方向における剛性が一定でかつ剛性が高い剛性領域Ｂ２が圧縮されるだけである。そして、実施例１では、従来例で問題となっていた、レンズ２の中心近傍に対するモーメントはほぼ発生しない。よって、レンズ２のレンズ変形量を小さくすることができ、光学性能の変動を小さくすることができる。そして、実施例１によれば、光学性能の点で有利なレンズ鏡筒１０を提供することができる。

なお、本実施例１は両凹形状のレンズ２を用いた例であるが、図３に示すように、レンズ２にレンズ５を接着接合した接合レンズに適用することもできる。

（実施例２）
以下、図４を参照して、本発明の実施例２におけるレンズ鏡筒２０（光学装置）について説明する。なお、上述した実施例１と同じ構成については同じ部材番号を付し、その説明を省略する。図４は、本発明の実施例２におけるレンズ鏡筒２０の部分断面図を示す。レンズ２、押え環４は実施例１と同様である。

実施例２の保持部材２３は実施例１と同様、略円筒形状をしている。保持部材２３には、レンズ２の物体側への移動を規制する胴付部２３ａ、押え環４と螺合するネジ部２３ｂ、及び胴付部２３ａとネジ部２３ｂの間の保持部材２３の内周部には径方向の内側に突出した第１の突出部２３ｃ（突出部）が環状に形成されている。第１の突出部２３ｃがレンズ２に嵌合することで、レンズ２が保持されている。

保持部材２３の内周部には、更に径方向の内側に突出した第２の突出部２３ｄ（突出部）と第３の突出部２３ｅ（突出部）が形成されている。第２の突出部２３ｄは、第１の突出部２３ｃから物体側の位置に設けられ、第３の突出部２３ｅは、第１の突出部２３ｃから像面側の位置に設けられている。

すなわち、胴付部２３ａと第１の突出部２３ｃとの間に第２の突出部２３ｄが形成され、押え環４の押圧部４ｂと第１の突出部２３ｃとの間に第３の突出部２３ｅが形成されている。また、第２の突出部２３ｄ及び第３の突出部２３ｅの内径は、第１の突出部２３ｃの内径より数μｍ～数十μｍ大きく設定されている。すなわち、嵌合領域Ｂ１は、径方向において突出する第１の突出部２３ｃとして形成され、保持部材２３には、嵌合領域Ｂ１の第１の突出部２３ｃよりも低く径方向に突出している第２の突出部２３ｄ及び第３の突出部２３ｅが形成されている。

第２の突出部２３ｄと第３の突出部２３ｅは、温度変化時を含むレンズ２の倒れを抑制する。例えば、雰囲気温度が常温から高温へ変化し、かつレンズ鏡筒２０に振動や衝撃力が作用すると、第１の突出部２３ｃの嵌合のみであるとレンズ２は倒れやすい。一方、レンズ２の物体側に第２の突出部２３ｄによる嵌合部、像面側に第３の突出部２３ｅによる嵌合部を設けておけば、レンズ２の倒れ量を低減することができる。

以上の構成により、温度変化によって保持部材２３が収縮し、第１の突出部２３ｃを介してレンズ２を圧縮する作用力Ｆが発生しても、レンズ２の径方向における剛性が一定でかつ剛性が高い剛性領域Ｂ２が圧縮されるだけである。そして、実施例２では、レンズ２の物体側と像面側に、それぞれ第２の突出部２３ｄと第３の突出部２３ｅによる嵌合部が設けられているので、レンズ２の倒れ量を更に低減することができる。よって、レンズ２のレンズ変形量及びレンズ２の倒れ量を小さくすることができ、光学性能の変動を小さくすることができる。そして、実施例２によれば、光学性能の点で有利なレンズ鏡筒２０を提供することができる。

（実施例３）
以下、図５を参照して、本発明の実施例３におけるレンズ鏡筒３０（光学装置）について説明する。なお、上述した実施例１と同じ構成については同じ部材番号を付し、その説明を省略する。図５は、本発明の実施例３におけるレンズ鏡筒３０の部分断面図を示す。

実施例３の保持部材３３は、実施例１と同様、略円筒形状をしている。保持部材３３の内周部には、径方向の内側に突出した第１の突出部３３ｃ（突出部）が環状に形成されており、第１の突出部３３ｃがレンズ２に嵌合することで、レンズ２が保持されている。実施例２では、両凹形状のレンズ２が用いられているが、実施例３では、保持部材３３に嵌合されるレンズ２に別のレンズ５を接着接合した接合レンズが用いられている。

保持部材３３の内周部には、更に径方向の内側に突出した第２の突出部３３ｄ（突出部）が形成されている。第２の突出部３３ｄは、第１の突出部３３ｃから物体側の位置に設けられ、接合されたレンズ５の外周部に対面している。この時、第１の突出部３３ｃの内径は、レンズ５に当接する第２の突出部３３ｄの内径より小さく設定されている。すなわち、嵌合領域Ｂ１は、径方向において突出する第１の突出部３３ｃとして形成され、保持部材３３には、嵌合領域Ｂ１の第１の突出部３３ｃよりも低く径方向に突出している第２の突出部３３ｄが形成されている。

第２の突出部３３ｄは、温度変化時を含むレンズ２の倒れを抑制する。例えば、雰囲気温度が常温から高温へ変化し、かつレンズ鏡筒３０に振動や衝撃力が作用すると、第１の突出部３３ｃの嵌合のみであるとレンズ２は倒れやすい。一方、第１の突出部３３ｃより物体側に第２の突出部３３ｄによる嵌合部を設けておけば、レンズ２にレンズ５が接着接合された重い接合レンズの倒れ量を低減することができる。

以上の構成により、実施例１の効果に加えて、実施例３では、接合されたレンズ５に第２の突出部３３ｄによる嵌合部が設けられているので、レンズ２にレンズ５が接着接合された接合レンズの倒れ量を更に低減することができる。よって、レンズ２のレンズ変形量及びレンズ５が接着接合された接合レンズの倒れ量を小さくすることができ、光学性能の変動を小さくすることができる。そして、実施例３によれば、光学性能の点で有利なレンズ鏡筒３０を提供することができる。

（実施例４）
以下、図６を参照して、本発明の実施例４におけるレンズ鏡筒４０（光学装置）について説明する。なお、上述した実施例１と同じ構成については同じ部材番号を付し、その説明を省略する。図６は、本発明の実施例４におけるレンズ鏡筒４０の部分断面図を示す。

実施例１においては、保持部材３の嵌合領域Ｂ１に径方向の内側に突出した突出部３ｃが形成されているが、実施例４では、レンズ４２（光学素子）の剛性領域Ｂ２の少なくとも一部に径方向の外側に突出したレンズ突出部４２ｃが環状に形成されている。そして、レンズ突出部４２ｃが保持部材４３の内周面４３ｃに嵌合することで、レンズ４２が保持されている。

以上の構成により、温度変化によって保持部材４３が収縮し、レンズ突出部４２ｃを介してレンズ４２を圧縮する作用力Ｆが発生しても、レンズ４２の径方向における剛性が一定でかつ剛性が高い剛性領域Ｂ２が圧縮されるだけである。よって、レンズ４２のレンズ変形量を小さくすることができ、光学性能の変動を小さくすることができる。そして、実施例４によれば、光学性能の点で有利なレンズ鏡筒４０を提供することができる。

なお、実施例１乃至実施例４では、突出部の光軸ＯＡを中心とした嵌合面は、光軸ＯＡの周りの全周で嵌合するものとしてもよいし、部分的な嵌合でもよい。例えば、３箇所の嵌合面を、光軸ＯＡを中心として１２０°間隔に設けてもよい。

なお、両凹レンズ形状を用いて説明をしたが、少なくとも１つの面が凹面となっている平凹レンズ、凹メニスカスレンズでもよい。

（適用例）
図７は、例えば本発明の実施例１に係るレンズ鏡筒１０を用いるカメラ装置１（撮像装置）の構成例を示す模式図である。図７に示す撮像装置は、レンズ鏡筒１０と、レンズ鏡筒１０により形成された像を撮る撮像素子１ｂを有するカメラ本体１ａで構成されたカメラ装置１とを含んで構成されている。また、撮像装置は、カメラ装置１のカメラ本体１ａ（撮像装置本体）からレンズ鏡筒１０が着脱可能に装着される構成としてもよい。なお、レンズ鏡筒２０～レンズ鏡筒４０についてもレンズ鏡筒１０と同様に撮像装置に適用することができる。以上、本発明の好ましい実施例、適用例について説明したが、本発明はこれらの実施例、適用例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１ａ カメラ本体（撮像装置本体）
１ｂ 撮像素子
２、４２ レンズ（光学素子）
２ａ 物体側光学面（第１の曲面）
２ｂ 像面側光学面（第２の曲面）
２ｄ 第１の平面
２ｅ 第２の平面
２ｆ、２ｇ 頂点
３、２３、３３、４３ 保持部材
３ｃ 突出部
１０～４０ レンズ鏡筒（光学装置）
２３ｃ、３３ｃ 第１の突出部（突出部）
２３ｄ、３３ｄ 第２の突出部（突出部）
２３ｅ 第３の突出部（突出部）
４２ｃ レンズ突出部
Ｂ１ 嵌合領域（第１の領域）
Ｂ２ 剛性領域（第２の領域）
ＯＡ 光軸

Claims (10)

1. 少なくとも１つの面が凹面の光学素子と、前記光学素子を保持する保持部材とを有する光学装置であって、
   径方向において前記光学素子の側面が嵌合する前記保持部材の光軸に沿った第１の領域の少なくとも一部は、前記径方向において前記光軸から前記側面まで前記光学素子が連続している前記光軸に沿った第２の領域に重なっていることを特徴とする光学装置。
2. 前記第１の領域の全体は、前記第２の領域に重なっていることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
3. 前記第２の領域は、前記光学素子の第１の曲面の頂点を含み前記光軸と直交する第１の平面と、前記光学素子の第２の曲面の頂点を含み前記光軸と直交する第２の平面との間の領域内にあることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学装置。
4. 前記第２の領域の少なくとも一部及び前記第１の領域の少なくとも一方は、前記径方向において突出していることを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載の光学装置。
5. 前記第１の領域は、前記径方向において突出し、前記保持部材は、前記第１の領域よりも低く前記径方向に突出している突出部を含むことを特徴とする請求項１ないし４の何れか１項に記載の光学装置。
6. 前記光学素子は、凹レンズを含むことを特徴とする請求項１ないし５の何れか１項に記載の光学装置。
7. 前記光学素子は、前記凹レンズに接合されたレンズを含むことを特徴とする請求項６に記載の光学装置。
8. 前記光学素子は、前記光軸の周りの全周で前記保持部材に嵌合していることを特徴とする請求項１ないし７の何れか１項に記載の光学装置。
9. 撮像装置本体に着脱可能に装着されることを特徴とする請求項１ないし８の何れか１項に記載の光学装置。
10. 請求項１ないし９の何れか１項に記載の光学装置と、前記光学装置により形成された像を撮る撮像素子とを有することを特徴とする撮像装置。

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