JP3383389B2 - レンズ保持構体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、高熱源の近傍や温度変
化の激しい環境下などで使用可能なレンズ保持構体に関
する。 【０００２】 【従来の技術】近時、光学系にプラスチック製のレンズ
が多く用いられるようになってきている。そして、この
プラスチックレンズを光学系に使用した場合、熱により
レンズが膨張すると、レンズとこのレンズを固定する固
定枠との線熱膨張係数の違いにより、レンズに歪みが生
じ、光学特性が損なわれてしまう。特に、高熱源を持つ
プロジェクタや温度変化の激しい環境下で使用した場合
この傾向が著しい。 【０００３】また、従来、熱によるレンズの膨張収縮に
伴う上述の問題に対しては、特開昭６１−４６９１８号
公報、特開昭６２−２３５１３号公報、および、特開昭
６２−３２０１７号公報に記載されているように、レン
ズとこのレンズを保持する保持枠との間に弾性体を介在
させ、この弾性体によりレンズの熱変形を吸収したり、
実開平５−５０４０２号公報に記載されているように、
プラスチックのレンズそのものの外周面に、プラスチッ
クレンズの外周方向に沿った切欠凹部を設けるととも
に、レンズの外周近くの部分に外周に沿いかつ光軸方向
に貫通する円弧状の溝孔を形成し、レンズの熱変形をこ
れら切欠凹部や円弧状の溝孔によって吸収するなどの構
成が採られている。 【０００４】しかしながら、レンズと保持枠との間に弾
性体を介在させたものでは、弾性体として、ゴム系の接
着剤をレンズと保持枠との間の狭い空間内に注入する難
しい作業があるため、多くの工数を要する。また、レン
ズを接着剤により保持枠に固着した後は、このレンズを
保持枠から取り外すことができなくなり、レンズの不良
などが発生した場合、他のレンズとの組み替えが困難に
なる。 【０００５】また、プラスチックのレンズそのものに、
切欠凹部や円弧状の溝孔を形成したものでは、レンズの
成型時にウエルドなどが生じ、溝孔部分にクラックが発
生するおそれがあり、成型が困難となる。さらに、切欠
凹部や溝孔等が不均一であると、レンズ面に歪みが生じ
レンズ面精度が低下する。さらに、溝孔を追加加工する
場合は、加工代が別途かかりコストが上昇する。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来装
置では、弾性体を用いた場合、レンズの組み替えが困難
であり、切欠凹部や溝孔を設けるものではレンズの成型
が難しく、レンズ面精度の低下が生じるおそれがある問
題を有している。 【０００７】本発明の目的は、レンズの組み替えが容易
に行なえ、レンズ面精度の低下などをきたすことがな
く、熱による変形を吸収してその歪みの発生を防止でき
るレンズ保持構体を提供することにある。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明は、プラスチック
によるレンズと、環状に形成され内周にて前記レンズの
外周を保持する保持環と、環状に形成され内周にて前記
保持環を保持する保持枠とを具備したレンズ保持構体に
おいて、前記レンズの外周および前記保持環の内周の間
には、これらの周方向に沿って所定長さに形成され複数
個ほぼ等間隔に配置した第１の間隙と、これら第１の間
隙以外の部分に相手側との接合する第１の接合部とを有
し、前記保持環の外周と前記保持枠の内周との間には、
前記第１の間隙に対応する範囲内にそれぞれ位置し、こ
れら第１の間隙より小さい周方向長さを有する部分にて
互いに相手側と接合する第２の接合部と、この接合部分
以外に設けられた第２の間隙とを有し、前記保持枠は、
前記レンズを挟持することなく前記保持環を光軸に沿う
スラスト方向に挟持したものである。 【０００９】 【作用】本発明は、レンズの外周と保持環との間に形成
された第１の間隙および第１の接合部と、保持環の外周
と保持枠の内周との間に形成された第２の接合部および
第２の間隙とが、プラスチックによるレンズの熱膨張時
および熱収縮時に伴う変形を、弾性によって吸収するの
でレンズの歪を防止でき、安定したレンズ性能を得るこ
とができる。そして、レンズの外周を保持する保持環の
みを保持枠で光軸に沿うスラスト方向に挟持して保持
し、レンズを挟持しないことにより、レンズのスラスト
方向に熱膨張が生じても、光学的な歪みはほとんど生じ
ず、熱変形による悪影響が解消される。 【００１０】 【実施例】以下、本発明のレンズ保持構体の前提となる
構成及び一実施例を図面を参照して説明する。 【００１１】図１において、11はプラスチックによるレ
ンズで、このレンズ11は所定の曲率を成すレンズ本体部
11a と、このレンズ本体部11a の周縁部に形成された平
板な鍔部11b とで構成される。 【００１２】また、レンズ11の外周にプラスチックによ
る環状の保持環12の内周が嵌合し、この保持環12はレン
ズ11と同等の線膨張係数を持っており、レンズ11を保持
する。 【００１３】さらに、保持環12の外周に同様に環状の保
持枠13が嵌合し、この保持枠13はレンズ11および保持環
12より線膨張係数の小さい材質により形成され、保持環
12の外周を保持する。そして、この保持枠13の下部内周
には、図２で示すように、水平方向のフランジ部13a が
設けられており、このフランジ部13a の上面により、保
持環12を一体的に取付けたレンズ11の鍔部11b の下面を
支持する。また、この保持枠13の上部内周にはねじ溝13
b が螺刻されており、ここには、環状をなすレンズ押え
14の外周が螺合している。さらに、このレンズ押え14
は、図２に示すように、フランジ部13a とともにレンズ
11の鍔部11b を上下から挟持し、レンズ11をこのレンズ
11の光軸に沿うスラスト方向に押える。 【００１４】ここで、レンズ11の外周と保持環12の内周
との間には、これらレンズ11および保持環12の周方向に
沿って所定長さに形成された第１の間隔16が、複数個ほ
ぼ等間隔に配置されている。すなわち、第１の間隙16が
３個、長さ方向中心がそれぞれ１２０°間隔をなすよう
に配置されている。また、これら第１の間隙16以外の部
分は相手側との第１の接合部17となる。ここで、第１の
間隙16および第１の接合部17は、レンズ11の鍔部11a の
外周面に、３個の凹部19を、所定長さ形成したことによ
って生じる。 【００１５】また、保持環12の外周と保持枠13の内周と
の間には、相手方との第２の接合部20が複数個、たとえ
ば３個設けられている。この第２の接合部20は、第１の
間隙16に対応する範囲内の長さ方向中心部にそれぞれ位
置し、これら第１の間隙16の周方向長さより小さい周方
向長さを有する。もちろん、この第２の接合部20以外は
第２の間隙21となる。そして、第２の接合部20は、保持
環12の外周面を１２０°間隔で３か所、突出形成するこ
とにより生じる。 【００１６】上記構成において、レンズ11の組付状態で
は、レンズ11は、レンズ11の外周に嵌合する保持環12、
および、レンズ11の外周に嵌合する保持枠13により、径
方向に保持されているので、レンズ11が径方向にずれた
り、がたついたりすることはなく、正確な位置関係で保
持固定することができる。また、前述のように保持環12
が嵌合しているレンズ11の鍔部11b は、保持枠13のフラ
ンジ部13a と、保持枠13の上部に螺合している環状のレ
ンズ押え14とにより、上下から挟持されているので、レ
ンズ11は、レンズ11の光軸に沿うスラスト方向に対して
も確実に保持され、がたつきなどを生じることなく、正
確な位置決め固定を行うことができる。 【００１７】さらに、高熱源を持つプロジェクタなど、
温度変化の激しい環境下で使用した場合、保持枠13との
線膨張係数の違いにより、レンズ11の径方向には保持枠
13に対する変形が生じる。この変形に対しては、レンズ
11の外周と保持環12との間に形成された第１の間隙16お
よび第１の接合部17と、保持環12と保持枠13との間に形
成された第２の接合部20および第２の隙間21との働きに
より、レンズ11とほぼ同じ線膨張係数を有する保持環12
が弾性変形を生じてレンズ11の変形を吸収する。したが
って、変形によってレンズ11自体が歪むことはない。 【００１８】ここで、上述した保持環12の弾性変形は次
のように生じる。 【００１９】まず、レンズ11が膨張すると、その応力は
レンズ11と保持環12との接合部17に作用する。また、保
持環12は保持枠13に対して第２の接合部20により接合し
ており、その他の部分は第２の間隙21となっている。そ
して、この第２の間隙21は、レンズ11と保持環12との間
の第１の間隙16と部分的に重合しており、この重合部分
において弾性変形が可能となる。たとえばレンズ11が膨
張した場合、この膨張によって生じた応力は、重合部分
が第２の接合部20を支点として第２の間隙21の方向に弾
性的に変形することにより吸収される。 【００２０】このように、レンズ11の熱による膨張およ
び収縮を吸収できるので、光学性能を安定化することが
できる。この結果、従来適用困難であった温度下でのプ
ラスチックレンズの適用が可能となり、レンズ11を有す
る装置のコストダウンおよび軽量化を図ることができ
る。 【００２１】同様に、プラスチックレンズの使用範囲が
拡大され、特に、高付加価値で小ロットのもの、たとえ
ばプロジェクタ用投影レンズのように、高熱源を有する
大型特殊レンズなどにも適用可能となる。また、組み立
てに際して、特別な技術を要することなく、従来の組込
技術をそのまま使用できるので、組立作業の複雑化が生
ずることはない。さらに、レンズ11は保持環12を介して
保持枠13に組み込んでいるので、組み替えの必要が生じ
た場合は、保持環12を取り付けたレンズ11を保持枠13か
ら取り外し、該当するレンズ11に保持環12を取り付け
て、保持枠13内に取り付ければよい。すなわち、従来
は、レンズを一旦保持枠内に組み込んだ後には組み替え
は困難であったが、上記の前提となる構成によれば、こ
のレンズ組み替えを何等問題を生じることなく容易に行
なうことができる。 【００２２】なお、図１の構成において、レンズ11と保
持環12との間は、遊嵌状態よりは互いに嵌着しているほ
うが望ましく、レンズ11と保持環12との間を接着剤によ
って接着したり、あるいは、レンズ11が歪まない程度に
保持環12内に圧入してもよい。また、上述のようにして
一体化されたレンズ11と保持環12とは、がたが生じない
ように、保持環12の弾性変形を利用して保持枠13内に圧
入されていることが望ましいが、この場合、レンズ11の
熱による膨張、収縮を考慮して、これらを許容できるよ
うに余裕を持って圧入する。 【００２３】次に、他の前提となる構成を図３および図
４を参照して説明する。 【００２４】この実施例も、図１および図２に示す構成
と同様に、レンズ11に対し保持環12および保持枠13を設
け、さらに、レンズ11のスラスト方向に対してフランジ
部13a およびレンズ押え14を設けている。 【００２５】ここで、図１および図２に示す構成では、
レンズ11と保持環12との間の第１の間隙16は、レンズ11
の外周に形成した凹部19によって生じさせていたが、図
２の実施例では、レンズ11には凹部19を形成せず、保持
環12の内周の対応する部分に凹部23を形成することによ
り、第１の間隙16を生じさせている。すなわち、外側に
設けられた保持枠13との第２の接合部20が、周方向に沿
う長さ方向の中心に位置する配置関係で、この第２の接
合部20より充分大きい周方向長さを有する凹部23を形成
することにより、第１の間隙16を生じさせている。 【００２６】このように形成した場合も、外側に位置す
る第２の間隙21と、内側に位置する第１の間隙16とは部
分的に重合するので、この重合部分において弾性変形が
可能となる。すなわち、レンズ11が膨張した場合、重合
部分が第２の接合部20を支点として第２の間隙21の方向
に弾性的に変形する。したがって、この弾性変形により
熱変形に伴う応力は吸収され、レンズ11に歪みが生じる
ことはない。 【００２７】次に、また他の前提となる構成を図５およ
び図６を参照して説明する。 【００２８】この構成も、図１および図２の構成と同様
に、レンズ11に対し保持環12、保持枠13、この保持枠13
のフランジ部13a およびレンズ押え14を持っている。 【００２９】図１および図２に示す構成と異なるのは、
保持環12の外周と保持枠13の内周との間に形成される第
２の接合部20の構成である。すなわち、図１および図２
に示す実施例では、第２の接合部20は保持環12の外周の
所定箇所を突出して形成することにより、この部分を第
２の接合部20としていたが、図５および図６に示す実施
例では、保持環12の外周は突出形成せず、保持枠13の内
周の所定箇所を突出して形成することにより第２の接合
部20を生じさせている。すなわち、この第２の接合部20
は、内側に形成された第１の間隙16の、周方向中心部分
と対向する保持枠13の内周部分を突出形成することによ
り形成される。また、この第２の接合部20以外の保持枠
13の内周は、保持環12の外周とともに第１の間隙16を形
成する。 【００３０】このように形成した場合も、外側の第２の
間隙21と内側の第１の間隙16との重合部分が生じるの
で、たとえばレンズ11が膨張した場合、この重合部分が
第２の接合部20を支点として外側の第２の間隙21の方向
に弾性的に変形し、熱変形に伴う応力を吸収する。した
がって、レンズ11に歪みが生じることはない。 【００３１】次に、さらに他の前提となる構成を図７お
よび図８を参照して説明する。 【００３２】この構成では、レンズ11と保持環12との間
の第１の間隙16は、図３および図４に示す実施例と同様
に、保持環12の外周に形成した凹部23によって生じさせ
ている。また、保持環12の外周と保持枠13の内周との間
の第２の間隙21は、図５および図６に示す実施例と同様
に、保持枠13の内周の所定箇所を突出して形成し、これ
を第２の接合部20としたことにより生じさせている。こ
の第２の接合部20は、内側に形成された第１の間隙16
の、周方向に沿う中心部分と対向する部分に形成され
る。 【００３３】この場合も、外側の第２の間隙21と内側の
第１の間隙16との重合部分が生じ、レンズ11の膨張時に
は、この重合部分が第２の接合部20を支点として外側の
第２の間隙21の方向に弾性変形し、熱変形に伴う応力を
吸収する。したがって、レンズ11に歪みが生じることは
ない。 【００３４】ここで、図１および図２、図５および図６
に示す構成では、第１の間隙16を得るためにレンズ11の
外周に凹部19を形成しているが、図３および図４、図７
および図８に示す構成では、レンズ11に凹部19を形成し
なくてもよいので、レンズ11の成型が容易で、制作コス
トを低く抑えることができる。また、現存するプラスチ
ックレンズに対しても、保持環12を取り付けることによ
り上述の実施例のように構成することができるので、大
幅なコストダウンが可能になるとともに、プラスチック
レンズの共通化も可能である。 【００３５】なお、図３および図４、図５および図６、
および、図７および図８の各構成においても、レンズ11
と保持環12との間は、互いに嵌着しているほうが望まし
く、これらレンズ11および保持環12の間を接着剤で接着
したり、レンズ11が歪まない程度に保持環12内に圧入し
てもよい。また、一体化されたレンズ11と保持環12と
を、保持環12の弾性変形を利用して保持枠13内に圧入す
る場合、レンズ11の熱による膨張、収縮を考慮して、こ
れらを許容できるように余裕を持たせて構成する。 【００３６】そして、上記いずれの実施例においても、
レンズ11のスラスト方向の支持は、レンズ11の鍔部11b
を、外周に取り付けられた保持環12とともに、保持枠13
のフランジ部13a とレンズ押え14とにより上下から挟持
することにより行なわれるが、レンズ11と保持環12とを
接着剤などで接着すれば、図９で示すように、保持環12
の部分のみを挟持するようにできる。 【００３７】ここで、レンズ11が薄い場合は、そのスラ
スト方向の熱膨張は少なく、光学的な歪も無視できる。
したがって、このような場合は、図１ないし図８に示す
ように、鍔部11b も保持環12とともに上下から挟持して
も問題はない。しかし、レンズ11が厚くなると、熱によ
る膨張量も多くなり、上述のように鍔部11b を上下から
挟持した場合、膨張による光学的な歪は無視できなくな
る。このような場合、図９で示すように、保持環12のみ
を上下から挟持し、レンズ11の鍔部11b を上下から挟持
しない構成にすると、スラスト方向に熱膨張が生じて
も、光学的な歪みはほとんど生じず、熱変形による悪影
響を解消することができる。 【００３８】 【発明の効果】本発明のレンズ保持構体によれば、レン
ズの外周と保持環との間に形成された第１の間隙および
第１の接合部と、保持環の外周と保持枠の内周との間に
形成された第２の接合部および第２の間隙とを有するた
め、レンズの組み替えを容易に行なうことができ、さら
に、熱によるプラスチックによるレンズの変形を吸収し
て歪みの発生を防止するので、高精度の安定した光学特
性を得ることができる。そして、レンズの外周を保持す
る保持環のみを保持枠で光軸に沿うスラスト方向に挟持
して保持し、レンズを挟持しないことにより、レンズの
スラスト方向に熱膨張が生じても、光学的な歪みはほと
んど生じず、熱変形による悪影響を解消できる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明のレンズ保持構体の前提となる構成を示
す正面断面図である。 【図２】同上縦断面図である。 【図３】同上他の前提となる構成を示す正面断面図であ
る。 【図４】同上縦断面図である。 【図５】同上また他の前提となる構成を示す正面断面図
である。 【図６】同上縦断面図である。 【図７】同上さらに他の前提となる構成を示す正面断面
図である。 【図８】同上縦断面図である。 【図９】本発明のレンズ保持構体の一実施例を示す正面
断面図である。 【符号の説明】 11 レンズ 12 保持環 13 保持枠 16 第１の間隙 17 第１の接合部 20 第２の接合部 21 第２の間隙

フロントページの続き (72)発明者 久保田 洋治 長野県諏訪市高島一丁目21番17号 チノ ン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−207209（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 プラスチックによるレンズと、環状に形
   成され内周にて前記レンズの外周を保持する保持環と、
   環状に形成され内周にて前記保持環を保持する保持枠と
   を具備したレンズ保持構体において、 前記レンズの外周および前記保持環の内周の間には、 これらの周方向に沿って所定長さに形成され複数個ほぼ
   等間隔に配置した第１の間隙と、 これら第１の間隙以外の部分に相手側との接合する第１
   の接合部とを有し、 前記保持環の外周と前記保持枠の内周との間には、 前記第１の間隙に対応する範囲内にそれぞれ位置し、こ
   れら第１の間隙より小さい周方向長さを有する部分にて
   互いに相手側と接合する第２の接合部と、 この接合部分以外に設けられた第２の間隙とを有し、 前記保持枠は、前記レンズを挟持することなく前記保持
   環を光軸に沿うスラスト方向に挟持した ことを特徴とし
   たレンズ保持構体。