JP4027399B2 - レンズ保持装置 - Google Patents

Description

この発明は、レンズを鏡筒に保持するレンズ保持装置に関する。

カメラ等における各種光学機器においては、レンズを精度よく固定する効率的な構造として鏡筒構造が用いられている。例えば、円形形状を有するレンズを固定する方法としては、レンズの直径にほぼ等しいか、もしくは、レンズの直径よりも小さい内径を有する鏡筒が用いられる。

また、極めて高精度な組立てが要求される光学機器などに用いられるレンズの固定においては、図７に示すような構造が用いられる(特許文献１参照)。この従来例においては、鏡筒１０２の内壁部に光軸Ｋの方向に傾斜した傾斜部１０３を設け、レンズ１０１をレンズ外径よりも大きな開口部１０７から光軸方向に押し込んで行く(圧入)。そして、レンズ１０１を固定する位置でレンズ１０１の外周部１０５の傾斜面と鏡筒１０２の内壁部の傾斜部１０３とを係合させることによって、レンズ１０１を鏡筒１０２内に保持している。

この保持構造においては、レンズ１０１を押し込む入り口である開口部１０７が反対側の開口部１０８よりも広くなっており、開口部１０７と１０８の中間のレンズ固定部１０４はレンズ外周部１０５と係合する。これにより、レンズ１０１が鏡筒１０２に対して動かなくなり、レンズ１０１を鏡筒１０２に容易に固定できる。

しかしながら、上記従来例においては、レンズ１０１の外周部１０５および鏡筒１０２の内壁部１０２Ａに対する極めて高精度な加工が必要となる。その理由は、もしも、レンズ１０１の外周部１０５と鏡筒１０２の固定部１０４のそれぞれが光軸方向に対して傾斜している角度に誤差が発生すると、レンズ１０１の鏡筒１０２内での固定位置が所定の位置から大きくずれてしまうことになるからである。

また、上記従来例では、レンズ１０１を鏡筒１０２に組み付ける作業は容易であるものの、上記高精度な加工のためにコストが高くなり、加工作業が容易ではなく、全体的としての組立て作業は効率的ではない。

また、レンズ１０１がガラス製である一方、鏡筒１０２が樹脂のような柔らかい材質で作製されている場合には、レンズ１０１を内壁部１０２Ａの径の広い箇所から狭い箇所へ組み込んでいく過程において、レンズ１０１が鏡筒１０２の内壁部１０２Ａと接する点において、鏡筒１０２の内壁部１０２Ａが削られる危険性がある。鏡筒１０２の内壁部１０２Ａが削られると、鏡筒１０２から発生する削りかす等の堆積によって、鏡筒１０２に対するレンズ１０１のチルトや偏心は予期せぬ影響を受け、所定の位置でのレンズ固定が望めなくなる。さらに、削りかすがレンズ面に付着するなどして光学性能の低下を引き起こす可能性もある。
特開２００２−２５０８５３号公報

そこで、この発明の課題は、レンズを鏡筒に固定する位置精度を向上できるレンズ保持装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明のレンズ保持装置は、少なくとも光軸方向の一方に開口部を有する鏡筒と、上記一方の開口部から鏡筒内に圧入されて固定された少なくとも１つのレンズを備え、
上記鏡筒は、上記一方の開口部から光軸方向の他方に向かって内径が増大しているテーパ内周面と、上記テーパ内周面から光軸方向の他方に向かって延在していると共に上記レンズの外周面に当接して上記レンズを保持する保持面とを有し、さらに、上記保持面と交差する径方向内方に延在していると共に上記レンズの光軸方向の他方の面に径方向外側から当接して上記レンズの光軸方向の位置決めを行う当接面を含む位置決め部を備えることを特徴としている。

この発明のレンズ保持装置によれば、鏡筒へのレンズの圧入は、一方の開口部からテーパ内周面の内径が大きくなる方向になされ、所定の位置において位置決め部の当接面にてレンズが止まると共に保持面がレンズの外周面に当接してレンズを保持する。よって、鏡筒内の所定位置にレンズを保持する保持状態を容易に確実に達成でき、かつ、レンズの位置決めをきわめて高精度にすることができる。

また、鏡筒の光軸方向の一方の開口部からレンズを圧入する際に、鏡筒のテーパ内周面は光軸方向の他方に向かって拡径しているので、圧入時にレンズの外縁で鏡筒の内周面が削られるという危険性を抑えることができる。よって、鏡筒に対する安定したレンズ圧入とレンズ保持を実現可能となる。同時に、削りかす等の影響によるレンズのチルト発生や削りかす等がレンズ面に付着する可能性を抑制でき光学特性の悪化を防止できる。

また、一実施形態のレンズ保持装置は、上記鏡筒内に圧入されて固定された複数のレンズを備え、さらに、光軸方向に隣り合う２つの上記レンズの間に配置されて上記２つのレンズ間の距離を規定するスペーサを備える。

この実施形態のレンズ保持装置によれば、スペーサが光軸方向に隣り合う２つのレンズ間の距離を規定するから、複数のレンズが鏡筒内で正確に位置決めされたレンズ保持装置を実現できる。

また、一実施形態のレンズ保持装置は、上記レンズは、上記鏡筒の光軸方向の一方の開口部から上記テーパ内周面に圧入され、上記保持面の弾性変形によって、上記鏡筒内に保持されている。

この実施形態のレンズ保持装置によれば、レンズを鏡筒の保持面に保持した状態においても、鏡筒の弾性力によりレンズの固定を行うので、鏡筒の内径基準でレンズを固定することとなる。よって、鏡筒の弾性力が失われない範囲においては、レンズの外径寸法の偏差によらず、偏心を少なくしたレンズ保持が可能となる。

また、一実施形態のレンズ保持装置では、上記スペーサは、上記鏡筒と一体であるので、組立が容易である。

また、一実施形態のレンズ保持装置では、上記スペーサは、上記鏡筒と別体であるので、スペーサ交換によるレンズ間距離の変更が可能となる。

また、一実施形態のレンズ保持装置では、上記位置決め部は、上記鏡筒と一体であるので、位置決め部が鏡筒からずれたり外れたりする心配が無くなる。

また、一実施形態のレンズ保持装置では、上記位置決め部は、上記鏡筒と別体であると共に上記鏡筒に取り付けられているので、この位置決め部を鏡筒から取り外せば、レンズを保持面から光軸方向の他方に向かってさらに押し込むことでレンズを鏡筒の他方の開口部から容易に取り出すことが可能である。

また、一実施形態のレンズ保持装置では、上記光軸方向の一方の開口部の内周面は、面取り部を有するので、レンズの圧入が容易になる。

また、一実施形態のレンズ保持装置では、上記レンズは、ガラス製もしくは樹脂製であるので、ガラス製とした場合には、屈折率が高くて薄肉化を図れ、経年変化が少ないレンズとなり、樹脂製レンズとした場合には、軽く割れ難く加工が容易である。

また、一実施形態のレンズ保持装置では、上記鏡筒は、光軸と直交する面による断面において略円形状を示す内周面を有し、上記レンズは、光軸と直交する面による断面形状が略円形状である断面を有する。

この実施形態によれば、略円形の鏡筒と略円形のレンズとを備え、全体として略円筒形状のレンズ保持装置となる。

また、一実施形態のレンズ保持装置では、上記鏡筒は、光軸と直交する面による断面において略楕円形状を示す内周面を有し、上記レンズは、光軸と直交する面による断面形状が略楕円形状である断面を有する。

この実施形態によれば、略楕円形の鏡筒と略楕円形のレンズとを備え、全体として略楕円筒形状のレンズ保持装置となる。

また、一実施形態のレンズ保持装置では、上記鏡筒は、光軸と直交する面による断面において略四角形状を示す内周面を有し、上記レンズは、光軸と直交する面による断面形状が略四角形状である断面を有する。

この実施形態によれば、略四角形の鏡筒と略四角形のレンズとを備え、全体として略四角柱形状のレンズ保持装置となる。

また、一実施形態のレンズ保持装置では、上記レンズの外径をＤ１(ｍｍ)とし、上記レンズを圧入する鏡筒の上記光軸方向の一方の開口部の内径をＤ２(ｍｍ)とし、上記レンズを保持していない状態での上記鏡筒の保持面の内径をＤ３(ｍｍ)とすると、
０.９９０Ｄ１＜Ｄ２＜０.９９５Ｄ３ … (１)
０.９９５Ｄ１＜Ｄ３＜Ｄ１ … (２)
上式(１)および(２)を満たしている。

この実施形態によれば、鏡筒の一方の開口部の内径はレンズの外径の９９％を超えているので、鏡筒の一方の開口部へレンズを圧入する際、この開口部がレンズの外径の１％よりも小さい寸法だけ弾性変形するだけでレンズの圧入が可能となる。また、鏡筒の一方の開口部の内径は鏡筒の保持面のレンズを保持していない状態での内径の９９.５％未満であるので、鏡筒のテーパ内周面はレンズを保持していない状態において保持面から開口部に向かって先細の形状となる。さらに、レンズを保持していない状態での保持面の内径はレンズの外径の９９.５％を超えていると共にレンズの外径の１００％未満であるので、保持面はレンズを保持した状態では弾性変形によって径方向外側からレンズの外周面を保持することとなる。

また、一実施形態のレンズ保持装置では、上記鏡筒の保持面は、径方向外方へ窪んでいると共に光軸方向と周方向に所定寸法だけ延在している凹部を少なくとも１つ有する。

この実施形態によれば、保持面の形状とレンズの外周面の形状とに差異があっても、上記凹部の存在により保持面とレンズ外周面との形状の差異を吸収し易くなる。

また、一実施形態のレンズ保持装置では、上記レンズは、面取り加工された縁部を有するので、開口部から鏡筒内へ圧入し易くなる。

また、一実施形態のレンズ保持装置では、上記鏡筒内に圧入された少なくとも２枚のレンズと、光軸方向に隣り合う２枚の上記レンズの間に配置されていると共にこの２枚のレンズの互いに向かい合う２つのレンズ面および上記鏡筒の内周面に当接する３つ以上の球体とを有し、上記球体は磁性材料を含む。

この実施形態によれば、上記３つ以上の球体が、光軸方向に隣り合う２枚のレンズ間の距離を規定するスペーサの役割を果たすから、鏡筒内で複数のレンズを正確に位置決めできる。また、上記球体に磁力を及ぼす磁石を上記鏡筒の外に配置することによって、周方向,径方向へ上記球体が移動することを規制可能になる。すなわち、上記磁石の磁気力によって、上記球体を所定の位置に位置決めでき、複数の球体を動かないようにできるので、例えば組立時等において、複数のレンズ間の間隔を高精度に保った状態を維持可能となり、レンズ倒れを抑制することが可能である。

また、一実施形態のレンズ保持装置では、上記鏡筒内に圧入された少なくとも２枚のレンズと、上記位置決め部の当接面とこの位置決め部に対して光軸方向に隣り合うレンズとの間に配置されていると共に上記当接面,この当接面と向かい合う上記レンズのレンズ面,および上記鏡筒の内周面に当接する３つ以上の球体とを有し、上記球体は磁性材料を含む。

この実施形態によれば、上記３つ以上の球体は、位置決め部とレンズとの間に配置されて、上記レンズのレンズ面形状(曲面形状,平面形状等)や位置決め部の形状に関わらず、レンズ面,鏡筒の内周面,位置決め部の当接面に当接する。よって、上記レンズと位置決め部との間の間隔を高精度に保った状態を維持できてレンズ倒れを抑制可能となる。

この発明のレンズ保持装置によれば、鏡筒へのレンズの圧入は、一方の開口部からテーパ内周面の内径が大きくなる方向になされ、所定の位置において位置決め部の当接面にてレンズが止まると共に保持面がレンズの外周面に当接してレンズを保持する。よって、鏡筒内の所定位置にレンズを保持する保持状態を容易に確実に達成でき、かつ、レンズの位置決めを高精度にすることができる。また、鏡筒の光軸方向の一方の開口部からレンズを圧入する際に、鏡筒のテーパ内周面は光軸方向の他方に向かって拡径しているので、圧入時にレンズの外縁で鏡筒の内周面が削られるという危険性を抑えることができる。よって、鏡筒に対する安定したレンズ圧入とレンズ保持を実現可能となる。同時に、削りかす等の影響によるレンズのチルト発生や削りかす等がレンズ面に付着する可能性を抑制でき光学特性の悪化を防止できる。

また、レンズ間の間隔を規定するスペーサとして磁性材料を含む３つ以上の球体を有する場合は、球体の位置制御を磁気力により鏡筒の外部から行うことが可能となるので、球体の位置ずれに起因するレンズ倒れをレンズ面の形状(曲面形状や平面形状)に関わることなく抑制可能となる。また、鏡筒の一方の開口部は圧入の入り口となるため狭くなっているが、３つ以上の球体をスペーサとして有する場合、リング状のスペーサを有する場合に比べて、鏡筒内へ配置し易くなる。

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

(第１の実施の形態)
図１に、この発明の第１実施形態としてのレンズ保持装置の縦断面を示す。ここで、縦断面とは、光軸Ｊを含む平面による断面である。このレンズ保持装置では、鏡筒１２内に１枚のレンズ１１を保持している。

図１に示すように、レンズ１１は光軸方向の一方の凸レンズ面１１Ｂと他方の凸レンズ面１１Ｃを有する両凸レンズである。また、鏡筒１２は、中空であり、光軸方向の一方の開口部１４と光軸方向の他方の開口部１５を有している。開口部１５は開口部１４よりも狭くなっている。また、鏡筒１２は、開口部１４から光軸方向の他方に向かって内径が増大しているテーパ内周面１６と、テーパ内周面１６から光軸方向の他方に向かって延在していると共にレンズ１１の外周面１１Ａに径方向外側から当接してレンズ１１を保持する保持面１７とを有している。

また、鏡筒１２は、他方の開口部１５を形成している位置決め部１８を有している。位置決め部１８は、鏡筒１２の光軸方向の他端部をなし、保持面１７と略直交する径方向内方へ延在している当接面１８Ａを有する。当接面１８Ａは、レンズ１１の光軸方向の他方の凸レンズ面１１Ｃに当接してレンズ１１の光軸方向の位置決めを行う。

この実施形態では、鏡筒１２の内周面は略円筒形状である。また、レンズ１１の外周面１１Ａも略円筒形状である。また、開口部１４の内径はレンズ１１の外径よりも所定寸法だけ小さくなっている。そして、鏡筒１２の内壁をなす保持面１７は、径方向内方への弾性復元力でもって、レンズ１１の外周面１１Ａを径方向内方へ押圧してレンズ１１の外周面１１Ａを保持している。

なお、図２に示すように、レンズ１１の凸レンズ面１１Ｂの周縁と内周面１６とが接する箇所に接着剤２５を塗布し、鏡筒１２へのレンズ１１の保持状態をより強固にしてもよい。また、かしめなどにより鏡筒１２へのレンズ１１の保持状態をより強固にしてもよい。

この実施形態では、レンズ１１は、鏡筒１２の開口部１４からテーパ内周面１６内へ圧入される。なお、レンズ１１は樹脂レンズでもガラスレンズでもよい。また、レンズ１１の外径Ｄ１(ｍｍ)は、鏡筒１２の開口部１４の内径Ｄ２(ｍｍ)よりも所定寸法だけ大きいが、開口部１４の内径とレンズ１１の外径との差(Ｄ１−Ｄ２)と鏡筒１２の材質とを適当なものとすることで、レンズ１１の圧入時に鏡筒１２が削られる恐れをなくすることができる。すなわち、鏡筒１２を塑性変形させることなく、レンズ１１を鏡筒１２内に挿入することができ、鏡筒１２は弾性変形をするにとどめられる。なお、鏡筒１２の材質の一例としては樹脂が挙げられるが金属製であってもよい。

具体的一例として、レンズ１１がガラスからなり、鏡筒１２がポリカーボネート等の樹脂からなっていた場合、レンズ外径Ｄ１が４.０(ｍｍ)で、開口部１４の内径Ｄ２が３.６〜３.８(ｍｍ)の場合、レンズ１１は鏡筒１２を削ることなく圧入することが可能である。これは、適切なレンズ材質と鏡筒材質の選定と、レンズ外径Ｄ１と鏡筒内径Ｄ２の差の設定とによるものである。

レンズ１１は、内径Ｄ２の開口部１４から内径が広くなる鏡筒１２のテーパ内周面１６内を光軸方向に圧入されて、位置決め部１８の当接面１８Ａに当接するまで挿入される。ここで、テーパ内周面１６は、レンズ１１が挿入される光軸方向の他方に向かって内径が増大しているので、従来の鏡筒のように内径が狭まる方向にレンズを押し込む場合とは異なり、レンズ１１の凸レンズ面１１Ｃの周縁(エッジ)が鏡筒１２の内壁を強くこする危険性を低減できて、鏡筒１２の内壁を削る危険性を低減することが可能である。これにより、削りかす等の発生によるレンズ１１のチルトや偏心への影響やレンズ表面への汚れへの影響をなくすことが可能である。

上記具体的一例においては、鏡筒１２の位置決め部１８の当接面１８Ａに隣接する保持面１７の内径Ｄ３(ｍｍ)は、３.８〜４.０(ｍｍ)とすることが望ましく、この範囲においては、レンズ１１は、鏡筒１２の内壁を弾性変形させるにとどめ、弾性力によるレンズ保持が可能な状態である。

また、この実施形態のレンズ保持装置において、レンズ１１の外径をＤ１(ｍｍ)とし、レンズ１１を圧入する鏡筒１２の光軸Ｊの方向の一方の開口部１４の内径をＤ２(ｍｍ)とし、レンズ１１を保持していない状態での鏡筒１２の保持面１７の内径をＤ３(ｍｍ)としたときに、次式(１)、(２)を満足することが望ましい。
０.９９０Ｄ１＜Ｄ２＜０.９９５Ｄ３ … (１)
０.９９５Ｄ１＜Ｄ３＜Ｄ１ … (２)

この式(１)、(２)を満足する場合は、鏡筒１２の一方の開口部１４の内径Ｄ２はレンズ１１の外径Ｄ１の９９％を超えているので、鏡筒１２の一方の開口部１４へレンズ１１を圧入する際、この開口部１４がレンズ１１の外径Ｄ１の１％よりも小さい寸法だけ弾性変形するだけでレンズ１１の圧入が可能となる。また、鏡筒１２の一方の開口部１４の内径Ｄ２は鏡筒１２の保持面１７のレンズ１１を保持していない状態での内径Ｄ３の９９.５％未満であるので、鏡筒１２のテーパ内周面１６はレンズ１１を保持していない状態において保持面１７から開口部１４に向かって先細の形状となる。さらに、レンズ１１を保持していない状態での保持面１７の内径Ｄ３はレンズ１１の外径Ｄ１の９９.５％を超えていると共にレンズ１１の外径Ｄ１の１００％未満であるので、保持面１７はレンズ１１を保持した状態では弾性変形によって径方向外側からレンズ１１の外周面１１Ａを保持することとなる。

また、レンズ１１の押し込み圧入をよりスムースに行うことができる鏡筒１２の構造として、図３に示すように、鏡筒１２の開口部１４の内周面に面取り加工を施して面取り部３６を形成してもよい。この面取り部３６により、開口部１４における鏡筒１２の内径Ｄ２とレンズ１１の外径Ｄ１との差を小さくでき、圧入時において必要な押し込み圧力を小さくでき、レンズ１１をより容易に保持状態にまで押し入れることが可能となる。

図３に示す開口部１４の面取り部３６の大きさや角度には特に制限はないが、入り口の開口部１４において、鏡筒１２の中心軸に対してレンズ１１の光軸が重なるように、レンズ１１を姿勢制御できる程度であることが望ましい。開口部１４の面取り部３６により、鏡筒１２の開口部１４の内径Ｄ２がほぼレンズ１１の外径Ｄ１程度になることが適当である。鏡筒１２の開口部１４の内径Ｄ２がレンズ１１の外径Ｄ１よりも小さすぎると面取り部３６の効果が薄く、開口部１４の内径Ｄ２がレンズ１１の外径Ｄ１よりも大きすぎるとレンズ１１が傾いた状態で鏡筒１２に押し込まれ易くなり、チルト制御が困難になる。

なお、この第１実施形態では、レンズ１１を両凸レンズとして説明したが、本発明はレンズ１１が如何ようなレンズ形状であっても適用でき、例えば、レンズが平凸レンズ、メニスカスレンズ、非球面レンズであってもかまわない。また、上記実施形態では、鏡筒１２の内周面を円筒形状としたが、鏡筒１２の内周面を楕円筒形状もしくは略四角筒形状としてもよい。また、上記実施形態では、レンズ１１を円形としたが、楕円形もしくは略四角形状としてもよい。また、鏡筒１２の保持面１７に周方向に延在する周溝(図示せず)を形成してもよい。この場合には、保持面１７の周溝でもってレンズ１１の位置ずれを抑制できる。また、レンズ１１の凸レンズ面１１Ｂと凸レンズ面１１Ｃの少なくとも一方の周縁部に面取り加工を施してもよい。この場合には、レンズ１１を開口部１４から鏡筒１２内へ圧入し易くなる。

(第２の実施の形態)
次に、図４に、この発明のレンズ保持装置の第２実施形態の縦断面を示す。この第２実施形態のレンズ保持装置が有する鏡筒４２は、中空の円筒状であり、光軸方向の一方の開口部４３と光軸Ｊの方向の他方の開口部４４を有する。一方の開口部４３は、レンズ４１を鏡筒４２に圧入する入り口となる。

この第２実施形態では、鏡筒４２の開口部４４の内周面には、鏡筒４２とは別体である環状の位置決め部４５が取り付けられている。この第２実施形態は、鏡筒４２とは別体の位置決め部４５を有する点が、前述の第１実施形態と異なる。

一方、この第２実施形態の鏡筒４２が有する開口部４３は、第１実施形態の鏡筒１２の開口部１４と同様の構成であり、この第２実施形態の鏡筒４２が有するテーパ内周面４６、保持面４７は、第１実施形態のテーパ内周面１６、保持面１７と同様の構成である。また、この第２実施形態が有するレンズ４１は、第１実施形態が有するレンズ１１と同様の構成である。

この第２実施形態では、鏡筒４２とは別体の位置決め部４５は、保持面４７と略直交する径方向内方へ延在している当接面４５Ａを有する。当接面４５Ａは、レンズ４１の光軸方向の他方の凸レンズ面４１Ｃに当接してレンズ４１の光軸方向の位置決めを行う。この第２実施形態では、位置決め部４５は鏡筒４２とは別体の部材であるので、位置決め部４５の材質を鏡筒４２の材質とは別のものとすることができる。そして、極めて高精度な加工を施した当接面４５Ａを有する位置決め部４５を鏡筒４２と独立に設置できることとなる。

一般に、鏡筒はコストおよび作りやすさの点から成型加工による製造が主となる。また、この発明における鏡筒は、樹脂のような比較的弾性をもつ材質であることが望ましく、成型加工による製作が主となり得る。

しかしながら、成型加工においては、鏡筒の内周面に位置決め部の当接面を形成する構造では、鏡筒の内周面の形状が複雑化することで製作コストが大きくなり、精度に対する要求も大きくなる。

これに対し、この第２実施形態においては、当接面４５Ａを有する位置決め部４５を鏡筒４２とは別体の構造としたので、鏡筒４２を単純な円筒状とすることができ、製作が容易になる。

この第２実施形態においては、レンズ４１を鏡筒４２の一方の開口部４３からテーパ内周面４６を経て保持面４７による保持位置に圧入する前段階として、当接面４５Ａを有する位置決め部４５を鏡筒４２の他方の開口部４４の内周面に取り付ける。この第２実施形態においては、位置決め部４５はリング形状の当接面４５Ａを有し、このリング形状の当接面４５Ａは、第１実施形態の位置決め部１８の当接面１８Ａと同様の機能を有することが可能である。

なお、位置決め部の形状はリング形状に限定されるものではなく、位置決めとしての役割を果たすものであれば、フィルム形状、線材形状、立方体形状、球形状といったような様々な形状とすることができる。

この実施形態では、当接面４５Ａを有する位置決め部４５を金属製としており、位置決め部４５の厚みや形状は極めて高精度に加工されている。ただし、当接面４５Ａを有する位置決め部４５は金属製に限らないことは勿論であり、樹脂、金属、ガラスなど材質を自由に選ぶことが可能であり、必要とされる精度や形状によって最適な材質を選択することができる。

この実施形態では、当接面４５Ａを有する位置決め部４５を、鏡筒４２の他方の開口部４４の内周面に配置し取り付けた後に、レンズ４１を第１実施形態と同様にして、鏡筒４２の開口部４３からテーパ内周面４６を経て保持面４７に挿入,圧入する。これにより、この第２実施形態は、図４に示すようなレンズ４１の保持状態を実現することが可能である。

この第２実施形態においては、第１の実施形態と同様に、レンズ４１を鏡筒４２の弾性力でもって保持することができる上に、当接面４５Ａを有する位置決め部４５の材質,形状を共に自由に選ぶことが可能になる。したがって、位置決め部４５を、例えば、光学系における絞りとしての役割をもたせることが可能である。また、この第２実施形態では、シャッタ機能等を有する部材を当接面４５Ａを有する位置決め部４５として利用することも可能である。また、位置決め部４５の当接面４５Ａを、レンズ４１のレンズ面４１Ｃに密接するような複雑な曲面形状を有する当接面とすれば、レンズ４１に対する位置決め機能を向上できる。

また、この第２実施形態のように、当接面４５Ａを有する位置決め部４５を鏡筒４２と別体とした場合、当接面４５Ａを有する位置決め部４５を鏡筒４２の内壁の弾性力によって鏡筒４２の内周側に保持した状態としてもよい。この場合、一方の開口部４３から保持面４７に圧入したレンズ４１を、さらに他方の開口部４４に向けて押し込むことで、当接面４５Ａを形成する位置決め部４５およびレンズ４１を鏡筒４２から容易に取り外すことが可能となる。よって、レンズ４１を再利用し易くすることが可能である。

(第３の実施の形態)
次に、図５に、この発明のレンズ保持装置の第３実施形態の縦断面を示す。この第３実施形態のレンズ保持装置は、鏡筒５３内に２枚のレンズ５１,５２を保持する構造である。この第３実施形態が有する鏡筒５３は、中空の円筒状であり、光軸Ｊの方向の一方の開口部５６と光軸方向の他方の開口部５７を有する。一方の開口部５６は、レンズ５１,５２を鏡筒５３に圧入する入り口をなす。

図５に示すように、第１のレンズ５１は光軸方向の一方の凸レンズ面５１Ｂと他方の凸レンズ面５１Ｃを有する両凸レンズである。また、第２のレンズ５２は光軸方向の一方の凸レンズ面５２Ｂと光軸方向の他方のフラットなレンズ面５２Ｃを有する片凸レンズである。また、鏡筒５３の一方の開口部５６は他方の開口部５７よりも狭くなっている。また、鏡筒５３は、適当な弾性力を有する材質からなり、開口部５６から光軸方向の他方に向かって内径が増大しているテーパ内周面５８と、テーパ内周面５８から光軸方向の他方に向かって延在していると共にレンズ５２,５１の外周面５２Ａ,５１Ａに径方向外方から当接してレンズ５２,５１を保持する保持面６０を有している。

また、鏡筒５３は、他方の開口部５７を形成している位置決め部６１を有している。位置決め部６１は、鏡筒５３の光軸方向の他端部をなし、保持面６０とほぼ直交する径方向内方へ延在している当接面６１Ａを有する。当接面６１Ａは、第１のレンズ５１の光軸方向の他方の凸レンズ面５１Ｃに当接して第１のレンズ５１の光軸方向の位置決めを行う。

この第３実施形態では、鏡筒５３の内周面は略円筒形状である。また、レンズ５１,５２の外周面５１Ａ,５２Ａも略円筒形状である。また、一方の開口部５６の内径はレンズ５１,５２の外径よりも所定寸法だけ小さくなっている。そして、鏡筒５３の内壁をなす保持面６０は、径方向内方への弾性復元力でもって、レンズ５１,５２の外周面５１Ａ,５２Ａを径方向内方へ押圧してレンズ５１,５２の外周面５１Ａ,５２Ａを保持している。

この第３実施形態では、第１のレンズ５１と第２のレンズ５２との間にリング状のスペーサ６３を配置した。このリング状のスペーサ６３は、上面６３Ａを第２のレンズ５２の平坦なレンズ面５２Ｃに当接する当接面とし、下面６３Ｂを第１のレンズ５１の凸レンズ面５１Ｂに当接する当接面としている。このリング状のスペーサ６３によって、光軸方向に隣り合う２つのレンズ５１と５２との間の距離を規定している。

ここで、スペーサ６３は、レンズ５１,５２間の間隔および第２のレンズ５２の位置を決定するので、高精度な加工品であることが望ましいが、望まれる要求精度を達成できるならば材質は問わず、形状もリング状に限る必要はない。

この第３実施形態のレンズ保持装置では、まず、第１レンズ５１を、第１実施形態で説明したのと同様に、一方の開口部５６からテーパ内周面５８を経て凸レンズ面５１Ｃが位置決め部６１の当接面６１Ａに当接するまで圧入し、保持面６０で外周面５１Ａを保持させる。ここで、鏡筒５３は適度な弾性を有しており、第１のレンズ５１の圧入によっても塑性変形は起こらない。そして、レンズ圧入を行う一方の開口部５６からレンズの固定されている位置(つまり保持面６０)までの間において、開口部５６において鏡筒５３の内径が最も狭くなっている。つまり、鏡筒５３はテーパ内周面５８を有することで、鏡筒５３内を一方の開口部５６から他方の開口部５７に向かって進むにしたがって、鏡筒５３の内径が大きくなるという状態を維持している。

そして、第１のレンズ５１が位置決め部６１に当接し所定の位置にて保持面６０で保持された後に、リング状のスペーサ６３を一方の開口部５６からテーパ内周面５８を経て保持面６０まで挿入し、下面６３Ｂを第１のレンズ５１の凸レンズ面５１Ｂに当接させる。このスペーサ６３の上面６３Ａは第２のレンズ５２の光軸方向の位置を定める第２の当接面をなすと共に、第１のレンズ５１と第２のレンズ５２の間隔を規定する役目を果たす。

次に、第２のレンズ５２を一方の開口部５６からテーパ内周面５８を経てスペーサ６３の上面６３Ａに当接するまで圧入し、外周面５２Ａを保持面６０で保持させる。ここで、第２のレンズ５２の外径はレンズの保持位置(保持面６０)における鏡筒５３の内径とほぼ同じか少し大きい程度であり、鏡筒５３内を塑性変形させるような大きなレンズ径を有してはいない。

上述のようにして、第２のレンズ５２も第１のレンズ５１と同様に、鏡筒５３内に保持される。この第３実施形態においては、第１のレンズ５１、第２のレンズ５２共に鏡筒５３の内径を基準として保持でき、鏡筒５３の削り等による不確定なチルト発生要因がないことから、レンズ間の距離を極めて高精度に定めるように組立を行うことが可能になる。

なお、この第３実施形態においても、第２実施形態のように、第１のレンズ５１を位置決めする位置決め部６１を鏡筒５３とは別体の部材によって形成してもよい。

(第４の実施の形態)
次に、図６を参照して、この発明のレンズ保持装置の第４実施形態について説明する。図６は、第４実施形態が有する鏡筒７２の横断面図である。ここで、横断面図とは光軸Ｊの方向と直交する平面による断面図である。

この第４実施形態は、第１実施形態の変形例に相当するものであり、鏡筒１２に替えて鏡筒７２を備える点だけが、前述の第１実施形態と異なる。この鏡筒７２は、内周面７２Ａに周方向の３箇所に略扇状の凹部７４を有している点だけが第１実施形態の鏡筒１２と異なる。この略扇状の凹部７４は光軸方向に所定寸法だけ延在している。なお、凹部７４の個数は３つに限らないのは言うまでもなく１つでもよく４つ以上でもよい。また、凹部７４の形状は扇形状に限らないのは勿論であり、多角形状や半円形でもよい。

鏡筒７２の凹部７４が形成されていない領域の内周面７３は保持面をなす。この保持面をなす内周面７３は弾性復元力でもって円形のレンズ１１の外周面１１Ａを径方向内方へ押圧してレンズ１１の外周面１１Ａを保持している。ここで、鏡筒７２は、鏡筒１２と同様の位置決め部とその当接面を有し、この当接面によって、レンズ１１は光軸方向の位置決めがなされていることは言うまでもない。

この実施形態によれば、保持面をなす内周面７３の形状とレンズ１１の外周面１１Ａの形状とが一致していなくて差異が存在していても、凹部７４の存在により保持面７３とレンズ外周面１１Ａとの形状の差異を吸収し易くなる。例えば、レンズ外周面１１Ａが円形ではなくて多角形(例えば四角形)であっても、保持面７３でレンズ外周面が保持されると共に凹部７４内に収まるような形状であれば鏡筒７２内に保持可能である。

また、この第４実施形態では、鏡筒７２とレンズ１１とを接着剤で接着する場合に、凹部７４を接着剤の液溜り部とすることができ、接着剤を塗布し易いという利点がある。また、図６に示す横断面において、鏡筒７２の周方向の３箇所の内周面(保持面)７３は、レンズ１１の外周面１１Ａが当接するならば、横断面形状は円形形状である必要はなく、四角形のような多角形の形状を有していてもよい。

尚、この第４実施形態のような内壁に凹部を有する鏡筒７２の構造は、第２〜第３実施形態の鏡筒においても採用可能である。上述の如く、第１〜第４実施形態では、位置決め部の当接面でもって、レンズの位置決めをきわめて高精度に行うことができ、かつ、上記当接面の形状を変化させる場合にはレンズの位置決めのみならず、カメラ等のレンズ光学系で用いられる絞りとしての役割を位置決め部に持たせることも可能である。また、この発明におけるレンズおよび鏡筒の横断面形状については特に制限はなく、楕円、矩形、その他特殊形状であっても上述と同様の効果を有するレンズ保持装置を構成することが可能である。

（第５の実施形態）
次に、図８に、この発明のレンズ保持装置の第５実施形態の縦断面を示す。この第５実施形態のレンズ保持装置は、前述の第３実施形態の変形例に相当する。この第５実施形態は、図５のリング状のスペーサ６３に替えて、磁性材料を含む３つ以上の球体８３を備えている点が、前述の第３実施形態と異なる。よって、この第５実施形態では、図５の第３実施形態と同じ部分には同じ符号を付して、前述の第３実施形態と異なる部分を主に説明する。

この第５実施形態では、第１のレンズ５１と第２のレンズ５２との間に磁性材料を含む３つ以上の球体８３を配置した。この球体８３は、第２のレンズ５２の平坦なレンズ面５２Ｃと、第１のレンズ５１の凸レンズ面５１Ｂと、鏡筒５３の内壁をなす保持面６０に当接している。この３つ以上の球体８３によって、光軸Ｊの方向に隣り合う２つのレンズ５１と５２との間の距離を規定している。

ここで、スペーサをなす３つ以上の球体８３は、第１のレンズ５１と第２のレンズ５２との間の間隔および第２のレンズ８２の位置を決定する。よって、球体８３は高精度な加工品であることが望ましい。この球体８３の材質は、望まれる要求精度を満たすと共に磁性材料を含むものであればよい。

この第５実施形態のレンズ保持装置では、まず、第１レンズ５１を、第１実施形態で説明したのと同様に、一方の開口部５６からテーパ内周面５８を経て凸レンズ面５１Ｃが位置決め部６１の当接面６１Ａに当接するまで圧入し、保持面６０で外周面５１Ａを保持させる。ここで、鏡筒５３は適度な弾性を有しており、第１のレンズ５１の圧入によっても塑性変形は起こらない。そして、レンズ圧入を行う一方の開口部５６からレンズの固定されている位置(つまり保持面６０)までの間において、開口部５６において鏡筒５３の内径が最も狭くなっている。つまり、鏡筒５３はテーパ内周面５８を有することで、鏡筒５３内を一方の開口部５６から他方の開口部５７に向かって進むにしたがって、鏡筒５３の内径が大きくなるという状態を維持している。

そして、第１のレンズ５１が位置決め部６１に当接し所定の位置にて保持面６０で保持された後に、３つ以上の球体８３を一方の開口部８６から挿入する。ここで、リング状の磁石８８を鏡筒５３の外周面５３Ａを囲むように配置し、このリング状の磁石８８を、上記３つ以上の球体８３の光軸方向の位置に位置させる。これにより、上記リング状の磁石８８の磁気吸引力を利用して、上記３つ以上の球体８３を、第１のレンズ５１の凸レンズ面５１Ｂと鏡筒５３の内壁をなす保持面６０とに当接させる。この３つ以上の球体８３は第１のレンズ５１と第２のレンズ５２との間隔を規定する役目を果たす。

次に、第２のレンズ５２を一方の開口部５６からテーパ内周面５８を経て球体８３に当接するまで圧入し、外周面５２Ａを鏡筒５３の内壁をなす保持面６０で保持させる。ここで、第２のレンズ５２の外径はレンズの保持位置(保持面６０)における鏡筒５３の内径とほぼ同じか少し大きい程度であり、鏡筒５３内を塑性変形させるような大きなレンズ径を有してはいない。

上述のようにして、第２のレンズ５２も第１のレンズ５１と同様に、鏡筒５３内に保持される。この第３実施形態においては、第１のレンズ５１、第２のレンズ５２共に鏡筒５３の内径を基準として保持でき、鏡筒５３の削り等による不確定なチルト発生要因がない。その上、レンズ間隔を規定する球体８３が鏡筒５３の外部からの磁気吸引力により位置固定されていることから、レンズ間の距離を極めて高精度に定めるように組立を行うことが可能になる。

なお、この第５実施形態において、上記３つ以上の球体８３を、位置決め部６１と第１のレンズ５１との間に配置して、この３つ以上の球体８３を当接面６１Ａ,レンズ面５１Ｃおよび鏡筒５３の内周面に当接させてもよい。この場合は、上記３つ以上の球体８３は、位置決め部６１の当接面６１Ａと第１レンズ５１との間の間隔を高精度に規定するスペーサとなる。さらに、上記３つ以上の球体８３を、第１のレンズ５１と第２のレンズ５２との間に配置し、かつ、位置決め部６１と第１のレンズ５１との間に配置してもよいことは勿論である。また、上記第５実施形態では、第１,第２の２枚のレンズ５１,５２を備えたが、鏡筒内に圧入された３枚以上のレンズを備えても良い。この場合、各レンズ間に磁性材料を含む３つ以上の球体を配置して、この球体を向かい合うレンズ面と鏡筒の内周面に当接させる。また、この発明におけるレンズおよび鏡筒の横断面形状については特に制限はなく、楕円、矩形、その他特殊形状であっても上述と同様の効果を有するレンズ保持装置を構成することが可能である。

この発明のレンズ保持装置の第１実施形態を示す断面図である。 上記第１実施形態の変形例を示す断面図である。 上記第１実施形態のもう１つの変形例を示す断面図である。 この発明のレンズ保持装置の第２実施形態を示す断面図である。 この発明のレンズ保持装置の第３実施形態を示す断面図である。 この発明のレンズ保持装置の第４実施形態を示す断面図である。 従来のレンズ保持装置の断面図である。 この発明のレンズ保持装置の第５実施形態を示す断面図である。

符号の説明

１１、４１、５１、５２ レンズ
１２、４２、５３、７２ 鏡筒
１４、１５、４３、４４、５６、５７ 開口部
１６、４６、５８ テーパ内周面
１７、４７、６０ 保持面
１８、４５、６１ 位置決め部
１８Ａ、４５Ａ、６１Ａ 当接面
２５ 接着剤
３６ 面取り部
６３ リング状のスペーサ
７２Ａ 内周面
７３ 内周面
７４ 凹部
８３ 磁性体を含む球体
８８ 磁石

Claims (17)

1. 少なくとも光軸方向の一方に開口部を有する鏡筒と、
   上記一方の開口部から鏡筒内に圧入されて固定された少なくとも１つのレンズを備え、
   上記鏡筒は、
   上記一方の開口部から光軸方向の他方に向かって内径が増大しているテーパ内周面と、
   上記テーパ内周面から光軸方向の他方に向かって延在していると共に上記レンズの外周面に径方向外側から当接して上記レンズを保持する保持面とを有し、
   さらに、上記保持面と交差する径方向内方に延在していると共に上記レンズの光軸方向の他方の面に当接して上記レンズの光軸方向の位置決めを行う当接面を含む位置決め部を備えることを特徴とするレンズ保持装置。
2. 請求項１に記載のレンズ保持装置において、
   上記鏡筒内に圧入されて固定された複数のレンズを備え、
   さらに、光軸方向に隣り合う２つの上記レンズの間に配置されて上記２つのレンズ間の距離を規定するスペーサを備えることを特徴とするレンズ保持装置。
3. 請求項１に記載のレンズ保持装置において、
   上記レンズは、上記鏡筒の光軸方向の一方の開口部から上記テーパ内周面に圧入され、上記保持面の弾性変形によって、上記鏡筒内に保持されていることを特徴とするレンズ保持装置。
4. 請求項２に記載のレンズ保持装置において、
   上記スペーサは、上記鏡筒と一体であることを特徴とするレンズ保持装置。
5. 請求項２に記載のレンズ保持装置において、
   上記スペーサは、上記鏡筒と別体であることを特徴とするレンズ保持装置。
6. 請求項１に記載のレンズ保持装置において、
   上記位置決め部は、上記鏡筒と一体であることを特徴とするレンズ保持装置。
7. 請求項１に記載のレンズ保持装置において、
   上記位置決め部は、上記鏡筒と別体であると共に上記鏡筒に取り付けられていることを特徴とするレンズ保持装置。
8. 請求項１に記載のレンズ保持装置において、
   上記光軸方向の一方の開口部の内周面は、面取り部を有することを特徴とするレンズ保持装置。
9. 請求項１に記載のレンズ保持装置において、
   上記レンズは、ガラス製もしくは樹脂製であることを特徴とするレンズ保持装置。
10. 請求項１に記載のレンズ保持装置において、
    上記鏡筒は、光軸と直交する面による断面において略円形状を示す内周面を有し、
    上記レンズは、光軸と直交する面による断面形状が略円形状である断面を有することを特徴とするレンズ保持装置。
11. 請求項１に記載のレンズ保持装置において、
    上記鏡筒は、光軸と直交する面による断面において略楕円形状を示す内周面を有し、
    上記レンズは、光軸と直交する面による断面形状が略楕円形状である断面を有することを特徴とするレンズ保持装置。
12. 請求項１に記載のレンズ保持装置において、
    上記鏡筒は、光軸と直交する面による断面において略四角形状を示す内周面を有し、
    上記レンズは、光軸と直交する面による断面形状が略四角形状である断面を有することを特徴とするレンズ保持装置。
13. 請求項１０に記載のレンズ保持装置において、
    上記レンズの外径をＤ１(ｍｍ)とし、上記レンズを圧入する鏡筒の上記光軸方向の一方の開口部の内径をＤ２(ｍｍ)とし、上記レンズを保持していない状態での上記鏡筒の保持面の内径をＤ３(ｍｍ)とすると、
    ０.９９０Ｄ１＜Ｄ２＜０.９９５Ｄ３ … (１)
    ０.９９５Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ１ … (２)
    上式(１)および(２)を満たしていることを特徴とするレンズ保持装置。
14. 請求項１に記載のレンズ保持装置において、
    上記鏡筒の保持面は、径方向外方へ窪んでいると共に光軸方向と周方向に所定寸法だけ延在している凹部を少なくとも１つ有することを特徴とするレンズ保持装置。
15. 請求項１に記載のレンズ保持装置において、
    上記レンズは、面取り加工された縁部を有することを特徴とするレンズ保持装置。
16. 請求項１に記載のレンズ保持装置において、
    上記鏡筒内に圧入された少なくとも２枚のレンズと、
    光軸方向に隣り合う２枚の上記レンズの間に配置されていると共にこの２枚のレンズの互いに向かい合う２つのレンズ面および上記鏡筒の内周面に当接する３つ以上の球体とを有し、
    上記球体は磁性材料を含むことを特徴とするレンズ保持装置。
17. 請求項１に記載のレンズ保持装置において、
    上記鏡筒内に圧入された少なくとも２枚のレンズと、
    上記位置決め部の当接面とこの位置決め部に対して光軸方向に隣り合うレンズとの間に配置されていると共に上記当接面,この当接面と向かい合う上記レンズのレンズ面,および上記鏡筒の内周面に当接する３つ以上の球体とを有し、
    上記球体は磁性材料を含むことを特徴とするレンズ保持装置。
    

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