JP4928146B2

JP4928146B2 - Lens unit

Info

Publication number: JP4928146B2
Application number: JP2006102888A
Authority: JP
Inventors: 宏治四宮; 淳一郎原沢
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2006-04-04
Filing date: 2006-04-04
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2026-04-04
Also published as: JP2007279196A

Description

本発明は、光学顕微鏡又はその他の光学機器のためのレンズに係り、より詳細には、光学機器に用いられるレンズユニット又は複合レンズに係る。 The present invention relates to a lens for an optical microscope or other optical apparatus, and more particularly to a lens unit or a compound lens used in an optical apparatus.

光学顕微鏡、内視鏡、カメラ等の光学機器の各部には、筒状のレンズ枠にレンズ要素が嵌入されたレンズユニット又は複数枚のレンズが光軸方向に沿って並んで成る複合レンズユニット（必ずしもレンズ要素同士が接着されていなくてもよい。）が用いられている。典型的なレンズユニットに於いては、例えば、図３（Ａ）に示されている如く、筒状のレンズ枠１内にて、間隔枠２、３がレンズ要素４、５、６の間に介装され、該レンズ要素が、各々、光軸Ｚに沿った所定の位置に位置決めされる。そして、レンズ枠１の両端若しくは片方の端には、固定枠７が装着され、かくして、レンズ要素４−６と間隔枠２、３がレンズ枠内１にて保持されることとなる。このようなレンズユニットは、例えば、特許文献１に示されている。同文献に於いては、レンズ要素と間隔枠を適正な位置に保持するべく、レンズ要素と間隔枠に押圧力を与える機構が固定枠に設けられている。 In each part of an optical device such as an optical microscope, an endoscope, a camera, etc., a lens unit in which a lens element is inserted into a cylindrical lens frame or a compound lens unit in which a plurality of lenses are arranged along the optical axis direction ( The lens elements are not necessarily bonded to each other). In a typical lens unit, for example, as shown in FIG. 3A, in a cylindrical lens frame 1, a spacing frame 2, 3 is between lens elements 4, 5, 6. The lens elements are respectively positioned at predetermined positions along the optical axis Z. The fixed frame 7 is attached to both ends or one end of the lens frame 1, and thus the lens element 4-6 and the spacing frames 2 and 3 are held in the lens frame 1. Such a lens unit is disclosed in Patent Document 1, for example. In this document, a mechanism for applying a pressing force to the lens element and the interval frame is provided in the fixed frame in order to hold the lens element and the interval frame in an appropriate position.

かかるレンズユニットに於いて、図から理解される如く、間隔枠（２、３）又はレンズ要素の外周は、レンズ枠の内周に当接して嵌合するよう形成され、間隔枠又はレンズ要素が、レンズ枠内に装着されると、各レンズ要素の光軸が図中横方向にずれないよう設計されている（レンズユニットに要求される精度に応じて、間隔枠又はレンズ要素の外周とレンズ枠の内周にあそびが設けられていてよい。）。
特開２０００−８９０７６ In such a lens unit, as can be understood from the drawing, the outer periphery of the interval frame (2, 3) or the lens element is formed so as to be in contact with and fit to the inner periphery of the lens frame. Designed so that the optical axis of each lens element does not shift laterally in the figure when mounted in the lens frame (depending on the accuracy required for the lens unit, the outer circumference of the distance frame or lens element and the lens A play may be provided on the inner periphery of the frame.)
JP 2000-89076 A

上記の如きレンズユニットを組み立てる際に、レンズ要素と間隔枠は、一つずつ又はまとめて（例えば、予め積層された状態で）、レンズ枠内に挿入されるところ、かかる挿入時に、レンズ要素又は間隔枠が傾くと、レンズ枠の内壁に引っかかり、所定の位置に固定できないことがある（図３（Ｂ）参照。なお、図では、間隔枠が傾いた例が示されているが、レンズ要素についても同様に傾いてしまうことがある。）このようなレンズ要素又は間隔枠の傾きによるレンズ枠の内壁への引っかかりが生ずると、組み立てのやり直しが必要となったり、或いは、引っかかったレンズ要素又は間隔枠の除去ができない時には、レンズユニットを廃棄せざるをえない場合もある。また、レンズ要素又は間隔枠が所定位置の近傍で引っかかった場合など、所定位置にて適正に組み付けられているのか否かがレンズユニットの外から判断できないことがあり、光学性能の粗悪な製品となってしまう恐れがある。更に、レンズ要素又は間隔枠が傾いているにもかかわらず、固定枠を組み付けて締め込むと、レンズに不自然な歪などが発生し、光学性能を劣化される恐れがある。 When assembling the lens unit as described above, the lens element and the spacing frame are inserted into the lens frame one by one or collectively (for example, in a pre-stacked state). If the interval frame is tilted, it may be caught on the inner wall of the lens frame and cannot be fixed at a predetermined position (see FIG. 3B). In the figure, an example in which the interval frame is inclined is shown. Similarly, if the lens element or the interval frame is caught on the inner wall of the lens frame, it may be necessary to reassemble the lens element or the When the interval frame cannot be removed, the lens unit may have to be discarded. In addition, when the lens element or the interval frame is caught in the vicinity of the predetermined position, it may not be possible to determine from the outside of the lens unit whether or not it is properly assembled at the predetermined position. There is a risk of becoming. Further, when the fixed frame is assembled and tightened even though the lens element or the interval frame is inclined, an unnatural distortion or the like may occur in the lens, and the optical performance may be deteriorated.

本発明によれば、所謂、レンズユニット、即ち、筒状のレンズ枠と、該レンズ枠内に装着される少なくとも一つのレンズ要素と、レンズ要素をレンズ枠内の所定の位置に位置決めするための間隔枠と、レンズ枠の端部に装着されレンズ要素を所定の位置にて保持する固定枠とを含む組立体に於いて、レンズ要素又は間隔枠の傾きによる引っかかりがなく、これにより、組み立て作業が容易で且つ組み立てミスが発生せず、意図通りの光学性能を実現できるレンズユニットが提供される。 According to the present invention, a so-called lens unit, that is, a cylindrical lens frame, at least one lens element mounted in the lens frame, and a lens element for positioning at a predetermined position in the lens frame. In an assembly including an interval frame and a fixed frame that is attached to the end of the lens frame and holds the lens element at a predetermined position, there is no catching due to the inclination of the lens element or the interval frame. Therefore, there is provided a lens unit that can easily realize optical performance as intended without causing assembly errors.

本発明のレンズユニットの一つの態様に於いては、レンズ要素又は間隔枠の外周面がその外向きに凸の球面形状部分を含むよう構成される。図３に例示されているレンズユニットに於いては、レンズ要素又は間隔枠の外周は、それらの光軸方向又は中心軸線方向について寸法が実質的に同一の円柱又は円筒状であり、従って、レンズ要素又は間隔枠がレンズ枠に挿入される際に傾いてしまうと、その傾斜方向について、レンズ要素又は間隔枠の、レンズ枠の中心軸線から放射方向に最も外側の部位までの距離（図３Ｂの間隔枠３参照）がレンズ枠の内径より大きくなって、レンズ要素又は間隔枠がレンズ枠の内壁に引っかかってしまうことがあった。しかしながら、本発明の上記の態様によれば、レンズ要素又は間隔枠の外周面の少なくとも一部を、外向きに凸の球面形状に形成することにより、レンズ要素又は間隔枠が傾いても、その外径の大きさが増大せず、かくして、レンズ要素又は間隔枠がレンズ枠の内壁に引っかかることが回避できることとなる。なお、好ましくは、レンズ要素又は間隔枠の外周面が光軸又は中心軸線に沿って全体に球面形状に形成されるが、レンズ要素又は間隔枠の加工上の制約により又はレンズ要素又は間隔枠の機械的な強度を維持するために、レンズ要素又は間隔枠の外周面全体が球面状でなくてもよい。その場合、レンズ要素又は間隔枠のレンズ枠内壁に引っかかる確率は、レンズ枠内への挿入時の傾きが大きくなると、高くなるが、従前のレンズ要素又は間隔枠の外周面全体が円筒面状に形成されるよりは低減されることは理解されるべきである。重要なことは、球面形状部分がレンズ要素又は間隔枠の中心軸線から放射方向に最も外側になるよう外周面が形成されることである。また、レンズ枠内にレンズ要素又は間隔枠を挿入後の中心軸線に垂直方向のずれを抑えるべく、レンズ枠の内径とレンズ要素又は間隔枠の外周面の球面形状部分の外径とは、嵌合が可能なように、実質的に同一であってよい。 In one aspect of the lens unit of the present invention, the outer peripheral surface of the lens element or the spacing frame is configured to include an outwardly convex spherical shape portion. In the lens unit illustrated in FIG. 3, the outer periphery of the lens element or the spacing frame is a cylindrical or cylindrical shape having substantially the same dimension in the optical axis direction or the central axis direction, and therefore the lens. If the element or the spacing frame is tilted when inserted into the lens frame, the distance from the central axis of the lens frame to the outermost portion in the radial direction of the lens element or the spacing frame (in FIG. 3B). In some cases, the lens element or the distance frame is caught on the inner wall of the lens frame. However, according to the above aspect of the present invention, by forming at least a part of the outer peripheral surface of the lens element or the interval frame into an outwardly convex spherical shape, The size of the outer diameter does not increase, and thus it is possible to avoid the lens element or the spacing frame from being caught on the inner wall of the lens frame. Preferably, the outer peripheral surface of the lens element or the spacing frame is formed in a spherical shape as a whole along the optical axis or the central axis, but due to processing restrictions of the lens element or the spacing frame or the lens element or the spacing frame. In order to maintain mechanical strength, the entire outer peripheral surface of the lens element or the spacing frame may not be spherical. In that case, the probability that the lens element or the interval frame will be caught on the inner wall of the lens frame increases as the inclination when inserted into the lens frame increases, but the entire outer peripheral surface of the previous lens element or interval frame is cylindrical. It should be understood that it is reduced rather than formed. What is important is that the outer peripheral surface is formed so that the spherically shaped portion is radially outermost from the central axis of the lens element or the spacing frame. In addition, the inner diameter of the lens frame and the outer diameter of the spherical portion of the outer peripheral surface of the lens element or the spacing frame are fitted to suppress the deviation in the direction perpendicular to the central axis after the lens element or the spacing frame is inserted into the lens frame. They may be substantially the same so that they can be combined.

本発明のもう一つの態様に於いては、レンズ要素又は間隔枠の外周面がその外向きに凸の円錐台面形状部分を含むよう形成されてよい。円錐台面形状は、レンズ要素又は間隔枠の中心軸に沿って一方の端面から他方の端面に向かって外径が単調に増大又は低減するように構成されてもよいが、両方の端から中央に向かって外径が増大するよう形成されてもよい。重要なことは、レンズ要素又は間隔枠の中心軸線を含む面に平行な側面又は断面に於いて外周面の円錐台面形状の部分が、中心軸線から放射方向に、即ち、外向きに、凸になるよう形成されていることである。かくして、かかる円錐台面形状部分の最外部がレンズ枠内に引っかからずに挿入されれば、前記の態様と同様に、レンズ要素又は間隔枠がレンズ枠内で移動する間に傾いても、レンズ要素又は間隔枠の、レンズ枠の中心軸線から放射方向の大きさが増大することはなく、レンズ要素又は間隔枠がレンズ枠の内壁に引っかかることを回避できることとなる。また、前記の態様と同様の理由で、レンズ要素又は間隔枠の外周面が、各々、光軸又は中心軸線に沿って全体に円錐台面形状に形成されていなくてもよいことは理解されるべきである。 In another aspect of the present invention, the outer peripheral surface of the lens element or the spacing frame may be formed to include a frustoconical surface-shaped portion that protrudes outwardly. The frustoconical surface shape may be configured such that the outer diameter monotonously increases or decreases from one end surface to the other end surface along the central axis of the lens element or the spacing frame, but from both ends to the center. You may form so that an outer diameter may increase toward it. What is important is that the frustoconical portion of the outer peripheral surface of the side surface or cross section parallel to the surface including the central axis of the lens element or the spacing frame is convex radially from the central axis, that is, outward. That is, it is formed. Thus, if the outermost part of the frustoconical surface-shaped part is inserted without being caught in the lens frame, the lens element or the distance frame is tilted while it moves in the lens frame as in the above-described aspect. Alternatively, the distance frame does not increase in radial direction from the center axis of the lens frame, and the lens element or the distance frame can be prevented from being caught on the inner wall of the lens frame. For the same reason as described above, it should be understood that the outer peripheral surface of the lens element or the spacing frame does not have to be formed entirely in the shape of a truncated cone along the optical axis or the central axis. It is.

上記の本発明の構成の作用効果に於ける特徴は、要すれば、レンズ枠内に於いて、レンズ要素又は間隔枠が傾いた際にレンズ枠の中心軸線からレンズ要素又は間隔枠の外周面までの最大距離が増大しないことである。かかる作用は、レンズ要素又は間隔枠の外周にリング状部材を装着することなどによっても達成され、そのような構成も本発明の範囲に属すると理解されるべきである。いずれの構成に於いても、レンズ枠内にレンズ要素又は間隔枠を挿入後の中心軸線に垂直方向のずれを抑えるべく、好適には、レンズ枠の内径とレンズ要素又は前記間隔枠の外周面の最大の外径とが実質的に同一となるよう形成される。また、表現上、間隔枠は、レンズ枠と別体に記載しているが、レンズ枠の内壁に一体的に成形されていてもよく（その場合、レンズ要素の外周面が球面状、円錐台状等に形成された部分を含むこととなる。）、そのような場合も本発明の範囲に属すると理解されるべきである。 The feature of the above-described operational effect of the configuration of the present invention is that, if necessary, the outer peripheral surface of the lens element or the spacing frame from the central axis of the lens frame when the lens element or the spacing frame is inclined in the lens frame. The maximum distance is not increased. Such an effect can also be achieved by attaching a ring-shaped member to the outer periphery of the lens element or the spacing frame, and it should be understood that such a configuration also belongs to the scope of the present invention. In any configuration, in order to suppress the deviation in the direction perpendicular to the central axis after inserting the lens element or the spacing frame into the lens frame, preferably the inner diameter of the lens frame and the outer periphery of the lens element or the spacing frame. The maximum outer diameter is substantially the same. In addition, for the sake of expression, the interval frame is described separately from the lens frame, but may be formed integrally with the inner wall of the lens frame (in this case, the outer peripheral surface of the lens element has a spherical shape, a truncated cone) It is to be understood that such a case also belongs to the scope of the present invention.

上記の本発明に於いて、重要なことは、レンズユニットの組立又は組み付けが非常に容易になる点である。従前のレンズユニットでは、レンズ要素又は間隔枠を、それらがレンズ枠内で傾かないように、巧く嵌合させるための高度に熟練した技術が必要であった。しかしながら、本発明によれば、レンズ要素又は間隔枠が挿入時に少々傾いても、レンズ枠内にてその内壁に殆ど引っかからずに所定の位置まで移動される。そして、レンズ要素又は間隔枠がレンズ枠内に組み付けられた後、レンズ要素又は間隔枠の、所定位置における若干の傾きは、固定枠を装着することにより容易に修正されることとなる。また、このことに関連して、従来のレンズユニットの場合、レンズ要素又は間隔枠がレンズ枠内壁に引っかからないように、レンズ要素又は間隔枠の外周とレンズ枠との間に若干のあそび又は隙間を設ける必要があり、これにより、組み付け後のレンズ要素の、レンズ枠の光軸又は中心軸から放射方向のずれが生じ易くなっていた。しかしながら、本発明に於いては、（熟練した技術がなくても）レンズ要素又は間隔枠がレンズ枠内壁に引っかかる可能性が低減されるので、レンズ要素又は間隔枠の外周（の最も外側に位置する部分）とレンズ枠との間のあそびが従前に比して短くてよくなり、また、レンズ要素又は間隔枠を適正な位置に密着固定でき、従って、レンズの光学性能も向上することができることとなる。 In the present invention described above, what is important is that the lens unit can be easily assembled or assembled. Previous lens units required highly skilled techniques to skillfully fit lens elements or spacing frames so that they do not tilt within the lens frame. However, according to the present invention, even if the lens element or the spacing frame is slightly tilted at the time of insertion, the lens element or the spacing frame is moved to a predetermined position in the lens frame with hardly being caught by the inner wall. Then, after the lens element or the interval frame is assembled in the lens frame, a slight inclination of the lens element or the interval frame at a predetermined position is easily corrected by attaching the fixed frame. In this connection, in the case of a conventional lens unit, a slight play or gap is formed between the outer periphery of the lens element or the interval frame and the lens frame so that the lens element or the interval frame is not caught on the inner wall of the lens frame. As a result, the lens element after assembly is likely to be displaced in the radial direction from the optical axis or the central axis of the lens frame. However, in the present invention, the possibility that the lens element or the interval frame is caught on the inner wall of the lens frame is reduced (even without skilled technology). The play between the lens frame and the lens frame may be shorter than before, and the lens element or the distance frame can be closely fixed at an appropriate position, so that the optical performance of the lens can be improved. It becomes.

かくして、本発明によれば、レンズ要素又は間隔枠の組み付け操作が、従前に比して格段に容易となり、作業効率が改善される。また、組み付けを失敗する可能性が低減されるため、レンズユニットの歩留まりが改善されて、製造コストを従前に比して抑えることができ有利である。本発明の構成は、例えば、光学顕微鏡の対物レンズ、接眼レンズ、コレクタレンズ、カメラ用リレーレンズ、内視鏡用のレンズ、小型カメラ等の比較的レンズユニットが小さく、レンズ枠内のレンズが適正に組み付けられているか否かが、製造者による目視で判断しにくいものに好適に採用されるが、それに限定されるものではなく、上記以外の任意の光学機器のレンズユニットに用いられてよい。本発明のその他の目的及び利点は、以下の本発明の好ましい実施形態の説明により明らかになるであろう。 Thus, according to the present invention, the assembling operation of the lens element or the interval frame becomes much easier than before, and the working efficiency is improved. In addition, since the possibility of assembly failure is reduced, the yield of the lens unit is improved, which is advantageous in that the manufacturing cost can be reduced as compared with the prior art. The configuration of the present invention is such that, for example, an objective lens of an optical microscope, an eyepiece lens, a collector lens, a relay lens for a camera, a lens for an endoscope, a small camera or the like is relatively small, and a lens in a lens frame is appropriate. However, the present invention is not limited to this, and may be used for a lens unit of any optical device other than the above. Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description of preferred embodiments of the present invention.

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を幾つかの好ましい実施形態について詳細に説明する。図中、同一の符号は、同一の部位を示す。 The present invention will now be described in detail with reference to a few preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. In the figure, the same reference numerals indicate the same parts.

第一の実施形態
図１（Ａ）は、本発明の好ましい第一の実施形態であるレンズユニット１０の断面図を示している。同図を参照して、レンズユニット１０に於いては、図３に示された従前のレンズユニットと同様に、略円筒状のレンズ枠１１内にて、レンズ要素１４、１５、１６が、レンズユニットの光軸Ｚに沿って間隔環（又は間隔枠）１２、１３により所定の間隔にて間を置くよう嵌入される（同図に於いては、間隔環１３がレンズ枠１１に嵌入され、レンズ要素１６が、これからレンズ枠１１へ嵌入されるところが示されている。）。レンズ枠１１の下端には、光軸Ｚに直交する方向に突出した突起部１１ａが突出し、これにより、レンズ要素１４が支持される。また、レンズ枠１１の上端に於いては、レンズ要素１６がレンズ枠１１に装着された後、外周１７ａが螺刻された固定環（又は固定枠）１７が、レンズ枠１１の上端の螺刻された内面１１ｂに螺着され、これにより、レンズ要素１４−１６と間隔枠１２−１３とが、固定環１７と突起部１１ａとの間にて固定的に保持されることとなる。 First Embodiment FIG. 1A shows a sectional view of a lens unit 10 which is a preferred first embodiment of the present invention. Referring to the figure, in the lens unit 10, as in the conventional lens unit shown in FIG. 3, the lens elements 14, 15, 16 are arranged in a lens frame 11 having a substantially cylindrical shape. The interval ring (or interval frame) 12, 13 is inserted along the optical axis Z of the unit so as to be spaced at a predetermined interval (in the figure, the interval ring 13 is inserted into the lens frame 11, The lens element 16 is now shown inserted into the lens frame 11). At the lower end of the lens frame 11, a protruding portion 11a protruding in a direction perpendicular to the optical axis Z protrudes, whereby the lens element 14 is supported. Further, at the upper end of the lens frame 11, after the lens element 16 is mounted on the lens frame 11, a fixed ring (or fixed frame) 17 in which the outer periphery 17 a is threaded is threaded on the upper end of the lens frame 11. The lens element 14-16 and the spacing frame 12-13 are fixedly held between the fixed ring 17 and the protruding portion 11a.

上記の構成に於いて、間隔環１２、１３の光軸Ｚ方向の長さは、それぞれ、レンズ要素１４と１５との間、及び１５と１６との間が、レンズ要素１４−１６と間隔枠１２−１３が固定された状態で、所定の間隔となるような長さに設定されるところ、本発明に於いては、更に、間隔環１２、１３は、外周面が球面形状を成す部分１２ａ、１３ａを有するよう形成される。外周面の部分１２ａ、１３ａの球面は、好ましくは、レンズ枠の内径と適正に嵌合するような外径を有する球面であり、かかる球面の中心は、間隔環１２、１３がレンズ枠に挿入されると、光軸Ｚ上に位置することとなるので、間隔環１２、１３は、図中の矢印に示されている如く、レンズ枠１１の光軸Ｚを横切る方向に回転可能な状態となる（なお、間隔環１２、１３の球面形状部分１２ａ、１３ａの外周面とレンズ枠１１の内壁の間には、若干のあそびが設けられていてもよい。）。かくして、図１（Ａ）の如く、レンズ要素１４−１６を外周面に球面形状を有する間隔環１２、１３を挟んでレンズ枠１１内へ組み付ける場合に於いて、間隔環１２、１３が途中で傾いてしまったとしても、レンズ枠１１の内壁に引っかかることなく、レンズ要素１４−１６にて挟持されることにより、間隔環１２、１３は、その中心軸が光軸Ｚに一致するよう回転し、間隔環の全周がレンズ要素上に均等に当接した状態で、レンズ要素１４−１６を所定の間隔に維持できることとなる。 In the above configuration, the lengths of the spacing rings 12 and 13 in the optical axis Z direction are between the lens elements 14 and 15 and between the lens elements 14-16 and the spacing frame, respectively. In the present invention, the length of the interval rings 12 and 13 is a portion 12a whose outer peripheral surface is a spherical shape. , 13a. The spherical surfaces of the outer peripheral surface portions 12a and 13a are preferably spherical surfaces having an outer diameter that fits properly with the inner diameter of the lens frame. The center of the spherical surface is inserted by the spacing rings 12 and 13 into the lens frame. Then, since it will be located on the optical axis Z, the space | interval rings 12 and 13 will be in the state which can be rotated in the direction which crosses the optical axis Z of the lens frame 11, as shown by the arrow in a figure. (Note that a slight play may be provided between the outer peripheral surfaces of the spherical portions 12a and 13a of the spacing rings 12 and 13 and the inner wall of the lens frame 11). Thus, as shown in FIG. 1A, when the lens elements 14-16 are assembled into the lens frame 11 with the spacing rings 12 and 13 having a spherical shape on the outer peripheral surface, the spacing rings 12 and 13 are in the middle. Even if it is tilted, it is held by the lens element 14-16 without being caught by the inner wall of the lens frame 11, so that the spacing rings 12, 13 rotate so that the central axis thereof coincides with the optical axis Z. The lens elements 14-16 can be maintained at a predetermined interval in a state where the entire circumference of the interval ring is in contact with the lens elements evenly.

ところで、間隔環の外周面は、好ましくは、その外周面の全面に球面が形成されるが、レンズ要素又は間隔枠の加工上の制約により又はレンズ要素又は間隔枠の機械的な強度を維持する目的で、必ずしも外周面の全域が球面状に形成されていなくてもよい。例えば、図１（Ａ）から理解される如く、中心軸線方向の長さが比較的短い間隔環１３の外周面は、その全面が球面形状に形成されてよいが、中心軸線方向の長さが比較的長い間隔環１２では、仮に上端又は下端まで球面状に形成されたとすると、上端又は下端の環の厚みが薄くなり、そこに当接するレンズ要素を安定的に保持することができなくなるおそれがある。そこで、図示の如く、間隔環１２は、その両端部１２ｂが断面でみて平坦状、即ち、円筒状に形成されてよい（円筒面は、図１（Ｂ）の如く、間隔環の一方の端にのみ形成されていてもよい。）。間隔環１２の如く、外周面の全域が球面形状に形成されていない場合に間隔環１２が大きく傾くと、端部１２ｂがレンズ枠１１の内壁にひっかかる可能性があるが、その引っかかった端部１２ｂの（光軸Ｚを挟んだ）向かい側の外周面は、球面形状となっているので、容易に端部１２ｂの引っかかりは解放される。また、逆に、平坦な端部１２ｂが存在することにより、間隔環１２の傾きのストッパーとなり、間隔環１２が大きく傾いてしまうことを阻止することもできる。 By the way, the outer peripheral surface of the spacing ring is preferably formed with a spherical surface on the entire outer peripheral surface, but the mechanical strength of the lens element or the spacing frame is maintained due to processing restrictions of the lens element or the spacing frame. For the purpose, the entire outer peripheral surface does not necessarily have to be formed into a spherical shape. For example, as can be understood from FIG. 1A, the outer peripheral surface of the spacing ring 13 having a relatively short length in the central axis direction may be formed in a spherical shape, but the length in the central axis direction is In the relatively long interval ring 12, if the spherical shape is formed to the upper end or the lower end, the thickness of the upper end or the lower end ring becomes thin, and there is a possibility that the lens element in contact therewith cannot be stably held. is there. Therefore, as shown in the drawing, the interval ring 12 may be formed in a flat shape, that is, in a cylindrical shape when both end portions 12b are viewed in cross section (the cylindrical surface is one end of the interval ring as shown in FIG. 1B). It may be formed only on. If the entire circumference of the outer peripheral surface is not formed into a spherical shape as in the case of the spacing ring 12, if the spacing ring 12 is greatly inclined, the end 12b may be caught on the inner wall of the lens frame 11. Since the outer peripheral surface on the opposite side of 12b (with the optical axis Z in between) has a spherical shape, the catch of the end 12b is easily released. On the contrary, the presence of the flat end portion 12b serves as a stopper for the inclination of the interval ring 12, and can prevent the interval ring 12 from being greatly inclined.

かくして、上記の本発明の構成によれば、間隔環１２、１３とレンズ要素１４−１６の組み付けの際に、間隔環１２、１３の傾きを殆ど気にする必要がなくなり、設計通りの光学性能を実現するレンズユニットの組立作業が容易になる。 Thus, according to the configuration of the present invention described above, it is not necessary to worry about the inclination of the spacing rings 12 and 13 when assembling the spacing rings 12 and 13 and the lens element 14-16, and the optical performance as designed. Assembling work of the lens unit realizing the above becomes easy.

なお、図１（Ａ）の例では、間隔環の外周面のみに球面形状が形成されているが、図１（Ｂ）に示されている如く、レンズ要素１４−１６の外周面１４ａ、１５ａ又は１６ａも、間隔環の場合と同様に、球面形状に形成されていてよい。その場合には、間隔環１２、１３だけでなく、レンズ要素１４−１６の傾きも殆ど気にすることなく、レンズユニットの組み付けが行えることとなる。また、図１（Ｃ）に示されている如く、例えば、レンズ要素（１４、１５）がレンズ環枠（１８、１９）に嵌めこまれた状態で、レンズ枠１１に挿入される場合には、レンズ環枠の外周面１８ａ、１９ａに球面形状が形成されていてもよい。また、更に、図１（Ｄ）に示されている如く、レンズ環枠（１８、１９）に嵌め込まれたレンズ要素（１４、１５）が採用される場合に、レンズ環枠１８、１９に嵌め込まれるレンズ要素の外周面１４ａ、１５ａが球面形状を有していてもよい。重要なことは、図１（Ａ）−（Ｄ）のいずれの場合も、言わば、球体をその最大径部分を含むように切り出した形状の構成要素（レンズ要素、間隔枠又はレンズ環枠）を円筒内（レンズ枠１１内）にて積層させる構造となるので、積層された構成要素を上下から把持することにより、各々の要素がレンズ枠内にて自動的に光軸Ｚに沿って整合し、かくして、レンズユニットの組立が非常に容易になるということである。 In the example of FIG. 1A, a spherical shape is formed only on the outer peripheral surface of the spacing ring, but as shown in FIG. 1B, the outer peripheral surfaces 14a and 15a of the lens elements 14-16. Alternatively, 16a may be formed in a spherical shape as in the case of the spacing ring. In this case, the lens unit can be assembled without worrying about not only the spacing rings 12 and 13 but also the inclination of the lens element 14-16. Further, as shown in FIG. 1C, for example, when the lens element (14, 15) is inserted into the lens frame 11 in a state of being fitted in the lens ring frame (18, 19). A spherical shape may be formed on the outer peripheral surfaces 18a and 19a of the lens ring frame. Further, as shown in FIG. 1D, when the lens elements (14, 15) fitted in the lens ring frame (18, 19) are employed, the lens ring frames 18, 19 are fitted. The outer peripheral surfaces 14a and 15a of the lens elements may have a spherical shape. What is important is that, in any case of FIGS. 1A to 1D, a component (lens element, interval frame or lens ring frame) having a shape obtained by cutting out a sphere so as to include the maximum diameter portion is used. Since the stacked structure is within the cylinder (inside the lens frame 11), each stacked element is automatically aligned along the optical axis Z within the lens frame by gripping the stacked components from above and below. Thus, it is very easy to assemble the lens unit.

第二の実施形態
上記の第一の実施形態に於いては、レンズ枠１１に挿入される構成要素（レンズ要素、間隔枠、レンズ環枠）の外周面に球面形状が形成されることにより、各構成要素の中心軸がレンズ枠１１の光軸Ｚから傾いても、構成要素の最も外側の部位の光軸Ｚからの距離が変化せず、構成要素がレンズ枠１１の内壁に引っかからずに所定位置まで移動できることとなった。このような作用効果は、構成要素がレンズ枠１１内に挿入され適正な向きにて配置された際に、構成要素の外周面がレンズ枠の内壁と周方向に線接触した状態にて係合し、構成要素の中心軸が光軸Ｚから傾いた際に、構成要素の（傾斜方向の）外周面の光軸Ｚからの距離が短くなるような構成によっても達成できる。 Second Embodiment In the first embodiment described above, a spherical shape is formed on the outer peripheral surface of the component (lens element, spacing frame, lens ring frame) inserted into the lens frame 11, Even if the central axis of each component is tilted from the optical axis Z of the lens frame 11, the distance from the optical axis Z of the outermost part of the component does not change, and the component does not get caught on the inner wall of the lens frame 11. It was possible to move to a predetermined position. Such an effect is achieved when the outer peripheral surface of the component is in line contact with the inner wall of the lens frame in the circumferential direction when the component is inserted into the lens frame 11 and arranged in an appropriate orientation. However, this can also be achieved by a configuration in which, when the central axis of the component is tilted from the optical axis Z, the distance from the optical axis Z of the outer peripheral surface (in the tilt direction) of the component is shortened.

図２（Ａ）は、そのような構成を有する実施形態の断面図を示している。同図を参照して、本実施形態の間隔環２２、２３の外周面は、断面でみて、その中心軸方向の両端から中央に向けて外向きに凸となるような円錐台面形状に形成される（二つの円錐台面の大径側を互いに貼り合せた状態）。かかる構成によれば、端部領域の外径がレンズ枠１１の内径より短いので、間隔環２２、２３のレンズ枠１１への挿入時に、間隔環２２、２３が傾いたとしても、レンズ枠１１の内壁に引っかかる可能性が低減され、かくして、間隔環２２、２３は、レンズ枠１１内の所定の位置まで容易に到達されることとなる。また、間隔環２２、２３は、所定の位置にて傾いていたとしても、第一の実施形態の場合と同様に、レンズ要素１４−１６により挟持され、固定環１７がレンズ枠１１に装着されることにより、傾きが修正され、間隔環の全周がレンズ要素上に均等に当接した状態で、レンズ要素１４−１６を所定の間隔に維持できることとなる。なお、図示していないが、レンズ要素１４−１６の外周面、又はレンズ要素が嵌め込まれるレンズ環枠の外周面が外向きに凸となるような円錐台面形状に形成されていてもよい。更に、図２（Ａ）の例では、間隔枠に於いて、図でみて、上下両端から間隔枠の中央へ向けて外径が増大するように、外周面が外向きに凸となっているが、一方の端部から他方の端部へ外径が漸増するよう形成されていても、上記と同様の作用効果が得られ、そのような場合も本発明の範囲に属する。また、図２（Ｂ）の如く、間隔環（３２、３３）として、その外径が、レンズ枠１１の内径よりも小さいが、その外周にリング状部材３５を巻装した円環部材を採用しても、上記と同様の作用効果が得られる。 FIG. 2A shows a cross-sectional view of an embodiment having such a configuration. Referring to the figure, the outer peripheral surfaces of the spacing rings 22 and 23 of the present embodiment are formed in a truncated cone shape that is convex outwardly from both ends in the central axis direction when viewed in cross section. (The state in which the large diameter sides of the two truncated cone surfaces are bonded together). According to such a configuration, since the outer diameter of the end region is shorter than the inner diameter of the lens frame 11, even if the spacing rings 22 and 23 are inclined when the spacing rings 22 and 23 are inserted into the lens frame 11, the lens frame 11. Therefore, the spacing rings 22 and 23 can easily reach a predetermined position in the lens frame 11. Further, even if the spacing rings 22 and 23 are inclined at a predetermined position, as in the case of the first embodiment, the spacing rings 22 and 23 are sandwiched by the lens elements 14-16, and the fixed ring 17 is attached to the lens frame 11. Thus, the inclination is corrected, and the lens element 14-16 can be maintained at a predetermined interval in a state where the entire circumference of the interval ring is in contact with the lens element evenly. Although not shown, the outer peripheral surface of the lens element 14-16 or the outer peripheral surface of the lens ring frame into which the lens element is fitted may be formed in a truncated cone shape so as to protrude outward. Further, in the example of FIG. 2A, in the interval frame, the outer peripheral surface is convex outward so that the outer diameter increases from the upper and lower ends toward the center of the interval frame. However, even if the outer diameter is formed so as to gradually increase from one end portion to the other end portion, the same effect as described above can be obtained, and such a case also belongs to the scope of the present invention. Further, as shown in FIG. 2B, an annular member having an outer diameter smaller than the inner diameter of the lens frame 11 but having a ring-shaped member 35 wound around the outer periphery thereof is adopted as the spacing ring (32, 33). Even in this case, the same effect as described above can be obtained.

第一の実施形態の場合には、構成要素の外周面は、球面であるので、機械的に破損しにくく、また、構成要素の外周面がレンズ枠内壁に当接した状態になるので、構成要素がレンズ枠へ挿入中に大きく傾く可能性が低減されるという利点を有する一方、第二の実施形態は、外周面の加工が容易であるという利点を有する。また、いずれの場合にも、構成要素が傾いてもレンズ枠内壁に引っかかって移動できなくなる可能性が低いので、構成要素の外周面とレンズ枠内壁とのあそびを、より短くすることが可能であり、また、レンズ要素又は間隔枠を適正な位置に密着固定でき、従って、レンズユニットの光軸Ｚから放射方向のレンズ要素の位置の精度が向上され、レンズユニットの光学性能を改善することが可能となる。 In the case of the first embodiment, since the outer peripheral surface of the component is a spherical surface, it is not easily damaged mechanically, and the outer peripheral surface of the component is in contact with the inner wall of the lens frame. The second embodiment has the advantage of easy processing of the outer peripheral surface, while having the advantage of reducing the possibility that the element will tilt significantly during insertion into the lens frame. In either case, it is less likely that the component will be caught by the inner wall of the lens frame even if it is tilted, so that the play between the outer peripheral surface of the component and the inner wall of the lens frame can be made shorter. In addition, the lens element or the space frame can be closely fixed to an appropriate position, so that the accuracy of the position of the lens element in the radial direction from the optical axis Z of the lens unit is improved, and the optical performance of the lens unit can be improved. It becomes possible.

以上の説明は、本発明の実施の形態に関連してなされているが、当業者にとつて多くの修正及び変更が容易に可能であり、本発明は、上記に例示された実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の概念から逸脱することなく種々の装置に適用されることは明らかであろう。 Although the above description has been made in relation to the embodiment of the present invention, many modifications and changes can be easily made by those skilled in the art, and the present invention is limited to the embodiment exemplified above. It will be apparent that the invention is not limited and applies to various devices without departing from the inventive concept.

図１は、本発明のレンズユニットの第一の実施形態の側方断面図である。（Ａ）は、間隔環の外周面に、（Ｂ）は、間隔環とレンズ要素の外周面に、（Ｃ）は、レンズ環枠の外周面に、（Ｄ）は、レンズ環枠に嵌め込まれるレンズ要素の外周面に、それぞれ、球面形状が形成されている例を示している。なお、球面形状部分の曲面は、明瞭に記載する目的で、やや誇張して示している。FIG. 1 is a side sectional view of a first embodiment of a lens unit of the present invention. (A) is fitted on the outer circumferential surface of the spacing ring, (B) is fitted on the outer circumferential surface of the spacing ring and the lens element, (C) is fitted on the outer circumferential surface of the lens ring frame, and (D) is fitted on the lens ring frame. In this example, spherical surfaces are formed on the outer peripheral surfaces of the lens elements. It should be noted that the curved surface of the spherical portion is slightly exaggerated for the purpose of clear description. 図２（Ａ）は、間隔環の外周面がレンズ枠の光軸Ｚから見て外向きに凸の円錐台面形状に形成されている実施形態を示す。図２（Ｂ）は、間隔環の外周にリング部材が巻装されている実施形態を示す。FIG. 2 (A) shows an embodiment in which the outer peripheral surface of the spacing ring is formed in a truncated conical surface shape convex outward as viewed from the optical axis Z of the lens frame. FIG. 2B shows an embodiment in which a ring member is wound around the outer periphery of the spacing ring. 図３（Ａ）は、組み立てられた状態の従来のレンズユニットの側方断面図であり、図３（Ｂ）は、その組み立て中の側方断面図である。FIG. 3A is a side sectional view of a conventional lens unit in an assembled state, and FIG. 3B is a side sectional view during the assembly.

Explanation of symbols

１…レンズ枠
２、３…間隔環（間隔枠）
４、５、６…レンズ要素
７…固定環（固定枠）
１１…レンズ枠
１２、１３、２２、２３、３２、３３…間隔環（間隔枠）
１４、１５、１６…レンズ要素
１７…固定環（固定枠）
１８、１９…レンズ環枠
３５…リング部材
1 ... Lens frame 2, 3 ... Interval ring (interval frame)
4, 5, 6 ... lens element 7 ... fixed ring (fixed frame)
11 ... Lens frame 12, 13, 22, 23, 32, 33 ... Space ring (space frame)
14, 15, 16 ... lens element 17 ... fixed ring (fixed frame)
18, 19 ... Lens ring frame 35 ... Ring member

Claims

A lens unit, a cylindrical lens frame; at least one lens element mounted in the lens frame; a spacing frame for positioning the lens element at a predetermined position in the lens frame; A fixed frame that is attached to an end of the lens frame and holds the lens element in a predetermined position, and an outer peripheral surface of the lens element or the interval frame includes a spherically-shaped portion that protrudes outward, and the lens is substantially identical der the outer diameter of the inner diameter and the lens elements or spherical portion of the outer peripheral surface of the spacing frame of the frame is, the lens when the lens elements or the spacing frame in the lens frame is tilted The lens unit, wherein a maximum distance from a central axis of the frame to an outer peripheral surface of the lens element or the interval frame does not increase .

A lens unit, a cylindrical lens frame; at least one lens element mounted in the lens frame; a spacing frame for positioning the lens element at a predetermined position in the lens frame; A fixed frame that is attached to an end of the lens frame and holds the lens element at a predetermined position, and an outer peripheral surface of the lens element or the interval frame includes a frustoconical surface-shaped portion that protrudes outwardly, the inner diameter of the lens frame and the maximum outer diameter of the lens element or the outer peripheral surface of the spacing frame Ri substantially identical der, the lens frame when the lens elements or the spacing frame is tilted in the lens frame The maximum distance from the central axis of the lens element to the outer peripheral surface of the lens element or the spacing frame does not increase .

A lens unit, a cylindrical lens frame; at least one lens element mounted in the lens frame; a spacing frame for positioning the lens element at a predetermined position in the lens frame; A fixed frame that is mounted on an end of the lens frame and holds the lens element at a predetermined position, and a ring-shaped member is mounted on an outer periphery of the lens element or the interval frame, and the inner diameter of the lens frame and the lens maximum of substantially identical der the outer diameter of the ring-shaped member of elements or the spacing frame is, from said central axis of the lens frame when the lens elements or the spacing frame in the lens frame is tilted The lens unit, wherein the distance to the maximum outer diameter of the ring-shaped member of the lens element or the spacing frame does not increase .