JP4223522B2 - 組み合わせレンズ、及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数のレンズを鏡筒の内側に保持した組み合わせレンズ、及びその製造方法に関する。

複数のレンズを鏡筒内で保持した組み合わせレンズにおいては、レンズ間隔を高精度で保持する必要があり、このための様々な構造が提案されている。例えば、各レンズ間に複数の球体を挟み込んで、レンズ間隔を高精度で維持する構造が提案されている。

特許文献１では、図１０（ａ）、（ｂ）に示す様にレンズ枠１０１の内周に複数の凹所１０１ａを形成し、各凹所１０１ａにそれぞれの鋼球１０２を配置して位置決めし、各レンズ１０３、１０４の対向面間に各鋼球１０２を挟み込んで、レンズ間隔を所定距離に保持している。

同様に、特許文献２でも、図１１（ａ）、（ｂ）に示す様にレンズ枠１１１の内周の各凹所１１１ａにそれぞれの鋼球１１２を配置して位置決めし、各レンズ１１３、１１４の対向面間に各鋼球１１２を挟み込んで、レンズ間隔を所定距離に保持している。
特開平９−３１８８５８号公報 特開平９−３１８８５９号公報

しかしながら、特許文献１、２では、鋼球を凹所に受け入れ易くするために、凹所を充分に大きくする必要がある。このため、鋼球の位置決め精度が必ずしも良くなく、鋼球の位置ずれが生じたままで、レンズが固定されることがあり、これがレンズ間の傾きや光軸のずれ等の原因になった。

また、レンズ枠の内周に複数の段差もしくはフランジを形成する必要があり、レンズ枠の加工精度を維持するのが容易ではなく、これがレンズ間の傾きや光軸のずれ等の原因になったり、コストの低減を阻んだ。

更に、レンズが小径になる程、レンズ枠も小さくせねばならず、この様なレンズ枠の作製及び組立てが困難であった。

そこで、本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、簡単な構造でありながら、レンズ間に球体を挟み込んで、レンズ間隔を高精度で保持することが可能な組み合わせレンズ及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の組み合わせレンズは、少なくとも２枚のレンズを鏡筒の内側に保持した組み合わせレンズにおいて、前記各レンズ間に配置される３つ以上の球体と、該各球体を粘着力もしくは接着力により保持するそれぞれの保持部材とを備え、前記各保持部材は、前記鏡筒の内周壁に沿って配置され、前記各球体の球面の一部を保持している。

また、前記各レンズの対向面のいずれかに前記各保持部材が配置されている。

更に、前記保持部材は、光硬化型の接着剤である。

また、前記各レンズの半径方向に沿う前記保持部材の高さが、前記球体の半径を超えている。

更に、前記各レンズの光軸方向に沿う前記保持部材の厚みが、前記球体の半径を超えている。

また、前記球体は、常磁性体からなる。

更に、前記保持部材は、前記鏡筒の内周壁に接着されている。

一方、本発明の製造方法は、上記本発明の組み合わせレンズの製造方法において、前記各レンズの光軸周りの遠心力を前記各球体に発生させて、該各球体を前記鏡筒の内周壁及び前記各保持部材に接触させ、該各保持部材により該各球体を保持させている。

この様な本発明の組み合わせレンズによれば、各レンズ間には、３つ以上の球体と、各球体を粘着力もしくは接着力により保持するそれぞれの保持部材とを配置している。そして、各保持部材を鏡筒の内周壁に沿って配置し、各保持部材により各球体の球面の一部を保持している。従って、各球体を鏡筒の内周壁に沿って位置決めした状態で、各レンズ間に各球体を挟み込むことになる。これにより、各レンズの離間距離が設定される。

ここで、各保持部材は、相互に別体であって、その粘着力もしくは接着力により各球体の球面の一部を保持するだけであり、レンズの位置決め精度を決定するものではなく、寸法精度を要求されない。各レンズの対向面の位置決め精度は、球体の寸法精度と位置決め精度によって決まる。前者の球体の寸法精度は、周知の技術により十分に高められている。また、鏡筒の内周壁に沿って配置された保持部材により球体を保持し、球体を鏡筒の内周面に当接させて位置決めするので、後者の球体の位置決め精度は、鏡筒の内周面の精度によって決まる。この鏡筒の内周は、レンズ外周を保持したり、球体の当接面となるだけなので、格別に複雑な加工を必要とせず、容易に高精度で仕上げることができる。従って、球体を高精度で位置決めすることができ、各レンズの対向面の位置決め精度を十分に高めることができる。

しかも、各球体は、各保持部材の粘着力もしくは接着力によりずれることなく保持される。このため、各球体の位置ずれが生じることはなく、この位置ずれを原因とするレンズ間の傾きや光軸のずれ等が発生することもない。

更に、各保持部材の粘着力もしくは接着力により球体の球面の一部を保持しているだけなので、球体と各レンズ表面間もしくは球体と鏡筒の内周間に粘着剤もしくは接着剤が介在することはなく、球体を各レンズ表面及び鏡筒の内周に直接当接させて、球体の位置決めを高精度で行うことができ、延いては各レンズの対向面の位置決め精度を十分に高めることができる。

また、各レンズの対向面のいずれかに各保持部材が配置されている。このため、保持部材の配置が容易である。

例えば、保持部材は、光硬化型の接着剤である。これを用いれば、保持部材に対して球体を配置してから、保持部材を硬化させて、球体を固定することができ、球体の配置や位置合わせ等が容易になる。また、光硬化型の接着剤だけではなく、熱硬化型等の接着剤や粘着剤等も適用することができる。

また、各レンズの半径方向に沿う保持部材の高さが球体の半径を超えているので、保持部材によりレンズを確実に保持することができる。

更に、各レンズの光軸方向に沿う保持部材の厚みが球体の半径を超えているので、球体が保持部材から外れて転がり難い。これは、特に球体がレンズ上で転がり易いときに有効である。

更に、球体が常磁性体からなるので、球体が磁化することはなく、磁力により球体相互が引き付けあって、球体の位置ずれを生じることがない。

また、保持部材を鏡筒の内周壁に接着しているので、保持部材の変形を抑えることができ、球体の位置ずれを防止することができる。

一方、本発明の製造方法によれば、各レンズの光軸周りの遠心力を各球体に発生させて、各球体を鏡筒の内周壁及び各保持部材に接触させ、各保持部材により各球体を保持させている。このため、各球体を容易かつ速やかに高精度で位置決めして固定することができる。

以下、本発明の一実施形態を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１乃至図４は、本発明の組み合わせレンズの一実施形態を示している。図１は本実施形態の組み合わせレンズを透視して示す斜視図であり、図２は組み合わせレンズを示す横断面図であり、図３は図２のＡ−Ａに沿う縦断面図であり、図４は図２のＢ−Ｂに沿う縦断面図である。

本実施形態の組み合わせレンズでは、２枚のレンズ１、２を鏡筒３内側に保持しており、各レンズ１、２の外周部間に３個の保持部材４ａ、４ｂ、４ｃを設けて、各保持部材４ａ〜４ｃを鏡筒３の内周壁３ａに沿って等間隔で配置し、各保持部材４ａ〜４ｃにより３個の球体５ａ、５ｂ、５ｃを保持して、各レンズ１、２の外周部間に各球体５ａ〜５ｃを介在させ、各球体５ａ〜５ｃにより各レンズ１、２の対向面の間隔を一定に維持している。

従って、各球体５ａ〜５ｃは、各レンズ１、２の外周部間に鏡筒３の内周壁３ａに沿って等間隔で配置され、各レンズ１、２の離間距離を一定に維持するためのスペーサとしての役目を果たす。各球体５ａ〜５ｃとして直径寸法誤差の少ないものを適用することにより、各レンズ１、２の離間距離を高精度で設定し、かつ各レンズ１、２間の傾きや光軸のずれを小さく抑えることが可能である。

レンズ１は、ガラス成型レンズや樹脂成型レンズに代表される外周部が平坦なコバ部１ａとなっているレンズである。また、レンズ２は、研磨球面レンズに代表されるコバ部のないレンズである。各球体５ａ〜５ｃは、レンズ１外周部の平坦なコバ部１ａとレンズ２の凸面外周部間に挟み込まれて、各レンズ１、２の離間距離を一定に維持している。

各保持部材４ａ〜４ｃは、粘着剤、弾性接着剤、ＵＶ硬化型の接着剤等の合成樹脂からなる。これらの保持部材４ａ〜４ｃは、レンズ１を鏡筒３内側に装着した後で、図５に示す様にレンズ１外周部の平坦なコバ部１ａ上に配置され、かつ鏡筒３の内周壁３ａに密着する様に配置され、自己の粘着力もしくは接着力によりコバ部１ａ及び鏡筒３の内周壁３ａに固定される。従って、各保持部材４ａ〜４ｃは、レンズ１外周部の平坦なコバ部１ａ及び鏡筒３の内周壁３ａに密着した状態で強固に支持されることになり、自己の変形を生じ難く、各球体５ａ〜５ｃを確実に保持することができる。

また、図６に示す様に各保持部材４ａ〜４ｃは、それらの一端の凹面６に各球体５ａ〜５ｃを受け入れ、それぞれの凹面６の粘着力もしくは接着力により各球体５ａ〜５ｃを保持固定する。

各保持部材４ａ〜４ｃの凹面６は、予め形成しておく必要はなく、それぞれの球体５ａ〜５ｃを保持するときに形成しても良い。図６に示す様に各保持部材４ａ〜４ｃの一端にそれぞれの球体５ａ〜５ｃを押し付けて、各保持部材４ａ〜４ｃの一端を変形させれば、各保持部材４ａ〜４ｃの凹面６を形成することができ、かつ各保持部材４ａ〜４ｃの凹面６によりそれぞれの球体５ａ〜５ｃを保持固定することができる。

各保持部材４ａ〜４ｃが粘着剤である場合は、球体を配置する際に、保持部材の凹面を球体に略併せて変形させ、凹面への球体の受け入れを容易にしてから、保持部材の凹面により球体を確実に保持固定することができる。そして、レンズ１外周部の平坦なコバ部１ａ上で各保持部材４ａ〜４ｃによりそれぞれの球体５ａ〜５ｃを保持固定してから、レンズ２を鏡筒３内側に装着するので、各球体５ａ〜５ｃの位置ずれを起こさずに、レンズ２を容易に組み付けることができる。

また、各保持部材４ａ〜４ｃが弾性接着剤である場合は、各保持部材４ａ〜４ｃの一端にそれぞれの球体５ａ〜５ｃを押し付けて、各保持部材４ａ〜４ｃの凹面６を形成すると同時に、各保持部材４ａ〜４ｃの凹面６によりそれぞれの球体５ａ〜５ｃを保持固定することができる。そして、レンズ１外周部の平坦なコバ部１ａ上に各球体５ａ〜５ｃを支持固定するので、各球体５ａ〜５ｃの位置ずれを起こさずに、レンズ２を容易に組み付けることができる。

更に、各保持部材４ａ〜４ｃがＵＶ硬化型の接着剤である場合は、各保持部材４ａ〜４ｃの一端にそれぞれの球体５ａ〜５ｃを押し付けても、各保持部材４ａ〜４ｃの凹面６によりそれぞれの球体５ａ〜５ｃが半固定状態にされるだけであるから、各球体５ａ〜５ｃの配置や位置合わせ等を容易に修正することができる。この後、レンズ２を鏡筒３内側に装着し、レンズを通じての紫外線照射により各保持部材４ａ〜４を硬化させて、各保持部材４ａ〜４ｃの凹面６によりそれぞれの球体５ａ〜５ｃを保持固定する。これにより、製造プロセスを簡略化することができる。

ここで、図３に示す様に各レンズ１、２の光軸方向に沿う各保持部材４ａ〜４ｃの厚みをＷとすると、この厚みＷは、各球体５ａ〜５ｃの半径Ｒ／２を超える様に、かつ各球体５ａ〜５ｃへの各レンズ１、２の接触を妨げない様な高さに設定されている。厚みＷが各球体５ａ〜５ｃの半径Ｒ／２を超えていれば、各球体５ａ〜５ｃが各保持部材４ａ〜４ｃから外れて転がる様なことはない。また、厚みＷが各球体５ａ〜５ｃへの各レンズ１、２の接触を妨げない様な高さに設定されていることから、各球体５ａ〜５ｃは、各保持部材４ａ〜４ｃの凹面６により確実に保持されながらも、各レンズ１、２間に直接挟み込まれて、レンズ２の凸面により外側方向に押し出され、鏡筒３の内周壁３ａに押し付けられる。この結果、各球体５ａ〜５ｃは、各レンズ１、２及び鏡筒３の内周壁３ａのいずれにも直接接触した状態で正確に位置決めされ、各球体５ａ〜５ｃにより各レンズ１、２の対向面の間隔が一定に維持され、この間隔の精度が各球体５ａ〜５ｃの寸法精度のみに依存することになる。

また、図７に示す様に各レンズ１、２の半径方向に沿う各保持部材４ａ〜４ｃの高さをＨとすると、この高さＨは、各球体５ａ〜５ｃの半径Ｒ／２を超える様に設定されている。これにより、各保持部材４ａ〜４ｃの凹面６がそれぞれの球体５ａ〜５ｃを受け入れ易いサイズ並びに形状となり、各保持部材４ａ〜４ｃの凹面６によりそれぞれの球体５ａ〜５ｃを確実に保持固定することができる。

各球体５ａ〜５ｃは、先に述べた様に各レンズ１、２の外周部間に鏡筒３の内周壁３ａに沿って等間隔で配置されている。このため、レンズに衝撃が加わったときに、その衝撃を各球体５ａ〜５ｃにほぼ均等に分散することができ、１つの球体に衝撃が集中してレンズが破壊される等の問題を回避することができる。球体の数が増えるほど、衝撃がより分散されて、１つの球体にかかる力が緩和されて、レンズが破壊され難くなる。

各球体５ａ〜５ｃとしては、セラミック球（窒化シリコン球、アルミナ球）やガラス球を用いることができる。これらの球体は、直径精度が高い上に、球体相互の大きさの公差が１μｍ程度にまで抑えられているので、各レンズ１、２の離間距離を高精度に保つだけでなく、各レンズ１、２相互間の傾きも抑えて、各レンズ１、２の平行性を高精度で維持することができる。例えば、鏡筒３の内径が４ｍｍである場合は、各レンズ１、２相互間の傾きを最大で１．５分まで抑制することができる。

本実施形態の様に各保持部材４ａ〜４ｃの凹面６の粘着力もしくは接着力によりそれぞれの球体５ａ〜５ｃを保持固定する場合は、各保持部材４ａ〜４ｃの凹面６からそれぞれの球体５ａ〜５ｃが脱落する可能性がある。特に、レンズ１の平坦なコバ部１ａ上で各保持部材４ａ〜４ｃによりそれぞれの球体５ａ〜５ｃを保持した後で、球体が脱落して、球体の位置ずれが生じると、各レンズ１、２間に各球体５ａ〜５ｃを挟み込んだときに、各レンズ１、２の離間距離及び相互間の傾きにずれが生じることになる。

例えば、各球体５ａ〜５ｃが磁化された場合は、球体間に磁力が働き、保持部材の凹面６から球体が脱落することが考えられる。このため、各球体５ａ〜５ｃの材質は、常磁性体が良い。この点からも、先に述べた様にセラミック球（窒化シリコン球、アルミナ球）やガラス球が好ましい。特に、セラミック球は、球の精度や、その球面の永続性の面からも有効である。

この様に本実施形態の組み合わせレンズでは、各保持部材４ａ〜４ｃの粘着力もしくは接着力により各球体５ａ〜５ｃを保持し、各レンズ１、２間に各球体５ａ〜５ｃを挟み込んで、各レンズ１、２の対向面を位置決めしている。この位置決め精度は、各保持部材４ａ〜４ｃの寸法精度によってではなく、各球体５ａ〜５ｃの寸法精度と位置決め精度によって決まる。前者の各球体５ａ〜５ｃの寸法精度は、周知の技術により十分に高められている。また、各球体５ａ〜５ｃを鏡筒３の内周面に当接させて位置決めすることから、後者の各球体５ａ〜５ｃの位置決め精度は、鏡筒３の内周面の精度によって決まる。この鏡筒３の内周は、各レンズ１、２の外周を保持したり、各球体５ａ〜５ｃの当接面となるだけなので、格別に複雑な加工を必要とせず、高精度で容易に仕上げることができる。従って、各球体５ａ〜５ｃを高精度で位置決めすることができ、各レンズ１、２の対向面の位置決め精度を十分に高めることができる。

次に、本実施形態の組み合わせレンズの製造方法を説明する。

まず、図８に示す様に鏡筒３を回転治具１１の回転中心に配置して、回転治具１１の各固定片１２により鏡筒３を固定する。

そして、回転治具１１を停止させた状態で、レンズ１を鏡筒３内側に装着し、レンズ１外周部の平坦なコバ部１ａの３箇所に、粘着剤もしくは弾性接着剤を滴下塗布して、各保持部材４ａ〜４ｃを形成する。このとき、各保持部材４ａ〜４ｃが鏡筒３の内周壁３ａに密着する様に粘着剤もしくは弾性接着剤を滴下塗布する。

引き続いて、レンズ１表面上で、各保持部材４ａ〜４ｃの一端近傍にそれぞれの球体５ａ〜５ｃを配置する。この状態で、回転治具１１を矢印Ｃの方向に回転させて、鏡筒３並びにレンズ１も同方向に回転させる。このとき、レンズ１表面上の各球体５ａ〜５ｃには遠心力が作用して、各球体５ａ〜５ｃが鏡筒３の内周壁３ａへと移動し、更に各球体５ａ〜５ｃが鏡筒３の内周壁３ａに押し付けられつつ該内周壁３ａに沿ってそれぞれの保持部材４ａ〜４ｃ一端へと移動して行く。そして、各球体５ａ〜５ｃは、各保持部材４ａ〜４ｃ一端に押し付けられて、各保持部材４ａ〜４ｃの凹面６を形成し、各保持部材４ａ〜４ｃの凹面６にはめ込まれて、各保持部材４ａ〜４ｃの凹面６により保持固定される。

この後、レンズ２を鏡筒３内側に装着して、各レンズ１、２間に各球体５ａ〜５ｃ挟み込んで、組み合わせレンズを完成する。

この様な製造方法により、各球体５ａ〜５ｃをそれぞれの保持部材４ａ〜４ｃの凹面６及び鏡筒３の内周壁３ａに容易に接触させることができ、各球体５ａ〜５ｃの配置誤差を抑えて、レンズの組立て精度を高めることができる。

尚、本実施形態の組み合わせレンズでは、２個のレンズを組み合わせているが、３個以上のレンズを組み合わせる場合でも、各レンズ間に３個以上の保持部材及び球体を配置すれば、各レンズの対向面を高精度で位置決めすることができる。従って、レンズの個数にかかわらず、本発明を適用することができる。

また、各レンズの対向面は、挟み込んだ球体に対してレンズの外側へと押し出す様な力を生じる形状が好ましい。例えば、一方が凸面であって、他方が平面もしくは凸面であるという組み合わせ、あるいは一方が凸面であって、他方が該凸面よりも曲率が小さな凹面であるという組み合わせが好ましい。但し、相互に平行な面であっても、あるいは挟み込んだ球体に対してレンズの内側へと押し出す様な力を生じる形状であっても、この力が小さければ構わない。

更に、保持部材として、粘着剤もしくは接着剤からなるものを例示しているが、保持部材全体が粘着剤もしくは接着剤でなくても良く、保持部材の凹面もしくは凹面近傍のみが粘着性や、接着性を発する材料でも構わない。

本発明の組み合わせレンズの一実施形態を透視して示す斜視図である。 図１の組み合わせレンズを示す横断面図である。 図２のＡ−Ａに沿う縦断面図である。 図２のＢ−Ｂに沿う縦断面図である。 図１の組み合わせレンズにおけるレンズ上の保持部材及び球体を示す平面図である。 図１の組み合わせレンズにおける保持部材及び球体を拡大して示す側面図である。 図１の組み合わせレンズにおける保持部材及び球体を拡大して示す平面図である。 本発明の組み合わせレンズの製造方法の一工程を示す図である。 図８に引き続く次の工程を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は、従来例を示す側面図及び平面図である。 （ａ）、（ｂ）は、他の従来例を示す側面図及び平面図である。

符号の説明

１、２ レンズ
３ 鏡筒
４ａ、４ｂ、４ｃ 保持部材
５ａ、５ｂ、５ｃ 球体
６ 凹面

Claims (7)

1. 少なくとも２枚のレンズを鏡筒の内側に保持した組み合わせレンズにおいて、
   前記各レンズの対向面間に配置された３つ以上の球体と、
   前記各レンズの対向面のいずれかの上で前記鏡筒の内周壁に沿って配置され、前記各球体をそれぞれ保持する粘着剤もしくは接着剤からなる各保持部材とを備え、
   前記各保持部材は、前記各球体を保持するためのそれぞれの凹面を有し、
   前記各球体は、前記鏡筒の内周壁及び前記各保持部材に押し付けられて、該各保持部材の凹面により受けられ保持されたことを特徴とする組み合わせレンズ。
2. 前記保持部材は、光硬化型の接着剤であることを特徴とする請求項１に記載の組み合わせレンズ。
3. 前記各レンズの半径方向に沿う前記保持部材の高さが、前記球体の半径を超えることを特徴とする請求項１に記載の組み合わせレンズ。
4. 前記各レンズの光軸方向に沿う前記保持部材の厚みが、前記球体の半径を超えることを特徴とする請求項１に記載の組み合わせレンズ。
5. 前記球体は、常磁性体からなることを特徴とする請求項１に記載の組み合わせレンズ。
6. 前記保持部材は、前記鏡筒の内周壁に接着されていることを特徴とする請求項１に記載の組み合わせレンズ。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の組み合わせレンズの製造方法において、
   前記各レンズの光軸周りの遠心力を前記各球体に発生させて、該各球体を前記鏡筒の内周壁及び前記各保持部材に接触させ、該各保持部材により該各球体を保持させることを特徴とする組み合わせレンズの製造方法。

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