JP4970366B2 - 組合せレンズ、レンズユニット、撮像装置および光学機器 - Google Patents

組合せレンズ、レンズユニット、撮像装置および光学機器 Download PDF

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Description

本発明は、組合せレンズ、ならびにそれを用いたレンズユニット、撮像装置および光学機器に関するものである。
近年、デジタルカメラ、携帯電話等に搭載されるカメラモジュールに対して数百万画素といった高い画素数が求められる一方で、機器の小型化や薄型化に対応するための、該カメラモジュールに対する小型化、薄型化、または軽量化の要求が高まっている。
そのため、上記カメラモジュールの光学系に使用するレンズ系の小型化、該カメラモジュールの筐体の薄肉化等が必要となり、上記光学系の組立て調整を簡便な機構で行うことが求められている。
なお、サイズの小型化の要望は、上記のようなカメラモジュールに限らず、複数枚のレンズを用いた光学機器一般において同様に存在する。また、製造におけるタクトタイムの短縮に対する要望も高まっているため、組立て調整の簡易化に対する要望は強い。
そこで、そうした要望に応えるために、複数のレンズからなる光学系において、レンズ同士の嵌合のみによってレンズ間の相対位置の調整を行い、簡易に高精度な光学系を実現する機構が提案されている(特許文献1)。この嵌合用の部位を小さな形状で実現できれば、大掛かりな調整用の機構を廃止することができる。
図5は、特許文献1に記載の組合せレンズ100の概略を示す断面図である。図5に示すように、組合せレンズ100は、レンズ101およびレンズ102からなり、レンズ101の円錐面101aとレンズ102の円錐面102aとが面当接している。これにより、レンズ101とレンズ102との対向面間の、円錐面101aおよび102a以外の部分にクリアランスが設けられ、レンズ101とレンズ102との間の光軸方向の距離と、光軸に垂直な平面内の相対位置が同時に決まる。そのため、レンズ101とレンズ102とを外部から調整すること無く、高精度に組立てる事ができる。
特開2002−286987号公報(平成14年10月3日公開)
しかしながら、従来の組合せレンズでは、レンズ間の相対位置の調整を高精度かつ容易に行うことができなかった。そのため、そのような組合せレンズを用いた光学機器等を提供することもできなかった。
例えば、特許文献1に記載の組合せレンズ100のように、対向する円錐面同士の当接のみで光軸および光軸方向の位置決めをする場合、以下のような問題が生じる。すなわち、図5に示すように、レンズ101とレンズ102とを組合せるとき、レンズ101に対して、レンズ102をレンズ101の光軸103方向に沿って挿入しないと、レンズ101に対してレンズ102が傾いた状態で組立てられる可能性がある。その結果、レンズ101の光軸103に対して、レンズ102の光軸104が僅かにチルトした状態で両レンズが嵌合されることとなり、光学系の性能が低下する。
そのため、レンズ101に対して、レンズ102を精度よく挿入する必要がある。すなわち、レンズ102を押圧する際に、光軸103方向に正確に沿って、かつ、レンズ102に対する荷重を均等に掛ける必要があり、高精度な組立て装置が必要となる。
また、例えば、円錐面に加え平面でも当接する構成の組合せレンズでは、過剰拘束となってしまい、該円錐面の当接の際に生じる誤差と、該平面の当接の際に生じる誤差とが合わさるため、レンズ同士の嵌合を高精度に行うことができない。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、レンズ間の相対位置の調整を高精度かつ容易に行うことができる組合せレンズ、ならびに該組合せレンズを用いたレンズユニット、撮像装置および光学機器を提供することを目的とする。
本発明に係る組合せレンズは、上記課題を解決するために、少なくとも第1レンズおよび第2レンズを備えている組合せレンズであって、第1レンズは、第1当接領域および第1曲面を備えており、第2レンズは、第1当接領域と当接する第2当接領域および第2曲面を備えており、第1曲面および第2曲面が、特定の平面内において当接していることを特徴としている。
上記の構成によれば、第1レンズが備える第1曲面と、第2レンズが備える第2曲面とが当接することにより、両レンズ間の光軸方向の距離が規定される。そして、第1レンズが備える第1当接領域と、第2レンズが備える第2当接領域とが当接することにより、両レンズ同士の傾きが規定され、両レンズの光軸を合わせることができる。このように、本発明に係る組合せレンズは、レンズ同士が当接することによって、他の調整機構を必要とせずに、レンズ間の相対位置を調整することができる。
このとき、第1曲面と第2曲面との接触は、特定の平面内に限定されているため、全面的な面接触にはなり得ず、点接触、線接触、点接触に近い状態、または線接触に近い状態となる。そのため、上記接触によっては両レンズ間の傾きは完全には規定されない。これにより、第1レンズと第2レンズとの嵌合を行う際、わずかにチルトした状態で第1レンズと第2レンズとを組合せた場合でも、第1当接領域と第2当接領域とを当接させることにより、該チルトが解消される。したがって、高精度な組立て装置がなくとも、容易に第1レンズと第2レンズとを高精度に嵌合することができる。
さらに、上記接触が点接触、線接触、点接触に近い状態、または線接触に近い状態であるので、面接触である場合と異なり、過剰拘束とはならず、レンズ同士の嵌合を高精度に行うことができる。
以上のように、本発明に係る組合せレンズは、レンズ同士の当接により、レンズ間の相対位置の調整を高精度かつ容易に行うことができるという効果を奏する。
本発明に係る組合せレンズでは、例えば、第1曲面は、光軸を中心とした、すり鉢状の円錐面であり、第2曲面は、該円錐面と当接する、球面または楕円面からなるものであってもよい。言い換えれば、本発明に係る組合せレンズは、少なくとも第1レンズおよび第2レンズを備えている組合せレンズであって、第1レンズは、第1当接領域、および、光軸を中心とした、すり鉢状の円錐面を備えており、第2レンズは、第1当接領域と当接する第2当接領域、および、該円錐面と当接する、球面または楕円面からなる曲面を備えていることを特徴としている。
上記の構成によれば、第1レンズが備える円錐面と、第2レンズが備える曲面とが当接することにより、両レンズ間の光軸方向の距離が規定される。そして、第1レンズが備える第1当接領域と、第2レンズが備える第2当接領域とが当接することにより、両レンズ同士の傾きが規定され、両レンズの光軸を合わせることができる。このように、本発明に係る組合せレンズは、レンズ同士が当接することによって、他の調整機構を必要とせずに、レンズ間の相対位置を調整することができる。
このとき、上記円錐面と上記曲面との接触は、円錐面と球面または楕円面との接触であるので、全面的な面接触にはなり得ず、線接触か線接触に近い状態となる。そのため、上記接触によっては両レンズ間の傾きは完全には規定されない。これにより、第1レンズと第2レンズとの嵌合を行う際、わずかにチルトした状態で第1レンズと第2レンズとを組合せた場合でも、第1当接領域と第2当接領域とを当接させることにより、該チルトが解消される。したがって、高精度な組立て装置がなくとも、容易に第1レンズと第2レンズとを高精度に嵌合することができる。
さらに、上記接触が線接触か線接触に近い状態であるので、面接触である場合と異なり、過剰拘束とはならず、レンズ同士の嵌合を高精度に行うことができる。
以上のように、本発明に係る組合せレンズは、レンズ同士の当接により、レンズ間の相対位置の調整を高精度かつ容易に行うことができるという効果を奏する。
本発明に係る組合せレンズではまた、例えば、第1曲面は、光軸を中心とした、すり鉢状の円錐面であり、第2曲面は、該円錐面と該円錐面と線接触するものであってもよい。言い換えれば、本発明に係る組合せレンズは、少なくとも第1レンズおよび第2レンズを備えている組合せレンズであって、第1レンズは、第1当接領域、および、光軸を中心とした、すり鉢状の円錐面を備えており、第2レンズは、第1当接領域と当接する第2当接領域、および、該円錐面と線接触する曲面を備えていてもよい。
上記の構成によれば、第1レンズが備える円錐面と、第2レンズが備える曲面とが当接することにより、両レンズ間の光軸方向の距離が規定される。そして、第1レンズが備える第1当接領域と、第2レンズが備える第2当接領域とが当接することにより、両レンズ同士の傾きが規定され、両レンズの光軸を合わせることができる。このように、本発明に係る組合せレンズは、レンズ同士が当接することによって、他の調整機構を必要とせずに、レンズ間の相対位置を調整することができる。
このとき、上記円錐面と上記曲面との接触は、線接触である。そのため、上記接触によっては両レンズ間の傾きは完全には規定されない。これにより、第1レンズと第2レンズとの嵌合を行う際、わずかにチルトした状態で第1レンズと第2レンズとを組合せた場合でも、第1当接領域と第2当接領域とを当接させることにより、該チルトが解消される。したがって、高精度な組立て装置がなくとも、容易に第1レンズと第2レンズとを高精度に嵌合することができる。
さらに、上記接触が線接触であるので、面接触である場合と異なり、過剰拘束とはならず、レンズ同士の嵌合を高精度に行うことができる。
以上のように、本発明に係る組合せレンズは、レンズ同士の当接により、レンズ間の相対位置の調整を高精度かつ容易に行うことができるという効果を奏する。
上記組合せレンズでは、第1当接領域および上記円錐面がともに第1レンズの光学的有効範囲外に設けられており、第2当接領域および上記曲面がともに第2レンズの光学的有効範囲外に設けられていることが好ましい。
上記の構成によれば、レンズ同士の位置合わせを行うための構造が、光学的有効範囲外に設けられているため、レンズの光学的特性を損なうことがない。
上記組合せレンズでは、第1レンズにおいて、上記円錐面が、第1当接領域よりも光軸に近い位置に設けられており、第2レンズにおいて、上記曲面が、第2当接領域よりも光軸に近い位置に設けられていてもよい。
上記の構成によれば、上記円錐面および上記曲面の外側で、第1当接領域と第2当接領域とが当接する。したがって、第1レンズの上記円錐面の外側、および第2レンズの上記曲面の外側を有効利用することができる。
上記組合せレンズではまた、第1レンズにおいて、第1当接領域が、上記円錐面よりも光軸に近い位置に設けられており、第2レンズにおいて、第2当接領域が、上記曲面よりも光軸に近い位置に設けられていてもよい。
上記の構成によれば、上記円錐面および上記曲面の内側で、第1当接領域と第2当接領域とが当接する。ここで、上記円錐面を含んでいる円錐の頂角が小さく、第1レンズの上記円錐面の外周および第2レンズの上記曲面の外周の寸法が小さい場合、該円錐面が薄肉となり、該円錐面に上記曲面が当接した際に、該円錐面が変形する虞があるが、その場合であっても、第1当接領域と第2当接領域との間の傾きは変化しないので、両当接領域を良好に当接させることができる。
上記組合せレンズでは、上記曲面と上記円錐面とが当接する線上の各点における、該曲面および該円錐面の接平面が一致することが好ましい。
上記の構成によれば、円錐面11aおよび曲面12aが、同一の接平面を有する位置で当接するため、該当接に起因する変形が生じない。そのため、変形に伴う摩擦力の増大等の問題がなく、第2レンズを第1レンズに挿入する際のセルフアライメントの作用を阻害するような影響を抑制することができる。
また、円錐面11aおよび曲面12aの接平面が一致していることにより、傾きの補正を行う際に、微小な範囲では、円錐面11aおよび曲面12aは、該接平面に沿って相対的に移動する。したがって、スムーズに両レンズの位置決めをすることができる。
上記組合せレンズでは、上記曲面が、上記光軸上の点を中心とする球面であることが好ましい。
上記の構成によれば、上記曲面が光軸上の点を中心とする球面であるので、第2レンズが第1レンズに対して傾いたとしても、それは上記光軸上の点を中心とした傾きであり、傾きの補正は単純な回転運動となるので、より容易に傾きの補正ができる。
上記組合せレンズでは、上記円錐面と上記曲面とが当接する点と、上記球面の中心とを通る直線を、上記光軸を中心に回転させてなる円錐の頂角が60度から120度の範囲内であることが好ましい。
上記頂角が大きいほど、第1レンズに対する第2レンズの傾きの補正が容易であり、組立て時の治具または組立て装置の精度を必要としなくなるが反面、レンズ同士の間の相対位置の位置決めの精度が悪くなる虞がある。上記構成によれば、十分な位置決めの精度で容易に組立てを行うことができる。
本発明に係る組合せレンズではまた、例えば、第1曲面は、光軸を中心とした、すり鉢状の円錐面であり、第2曲面は、該円錐面と点接触する曲面を有する3つ以上の突起部位を備えていてもよい。言い換えれば、本発明に係る組合せレンズは、少なくとも第1レンズおよび第2レンズを備えている組合せレンズであって、第1レンズは、第1当接領域、および、光軸を中心とした、すり鉢状の円錐面を備えており、第2レンズは、第1当接領域と当接する第2当接領域、および、該円錐面と点接触する曲面を有する3つ以上の突起部位を備えていていてもよい。
本発明に係る組合せレンズではさらに、例えば、第2曲面は、光軸を中心とした、凸の円錐面であり、第1曲面は、該円錐面と点接触する曲面を有する3つ以上の突起部位を備えていてもよい。言い換えれば、本発明に係る組合せレンズは、少なくとも第1レンズおよび第2レンズを備えている組合せレンズであって、第2レンズは、第2当接領域、および、光軸を中心とした、凸の円錐面を備えており、第1レンズは、第2当接領域と当接する第1当接領域、および、該円錐面と点接触する曲面を有する3つ以上の突起部位を備えていてもよい。
上記の構成によれば、第1レンズが備える第1曲面と、第2レンズが備える第2曲面とが当接することにより、両レンズ間の光軸方向の距離が規定される。そして、第1レンズが備える第1当接領域と、第2レンズが備える第2当接領域とが当接することにより、両レンズ同士の傾きが規定され、両レンズの光軸を合わせることができる。このように、本発明に係る組合せレンズは、レンズ同士が当接することによって、他の調整機構を必要とせずに、レンズ間の相対位置を調整することができる。
このとき、第1曲面と第2曲面との接触は、円錐面と該円錐面と点接触する曲面を有する3つ以上の突起部位との点接触となる。そのため、上記接触によっては両レンズ間の傾きは完全には規定されない。これにより、第1レンズと第2レンズとの嵌合を行う際、わずかにチルトした状態で第1レンズと第2レンズとを組合せた場合でも、第1当接領域と第2当接領域とを当接させることにより、該チルトが解消される。したがって、高精度な組立て装置がなくとも、容易に第1レンズと第2レンズとを高精度に嵌合することができる。
さらに、上記接触が点接触であるため、面接触である場合と異なり、過剰拘束とはならず、レンズ同士の嵌合を高精度に行うことができる。
以上のように、本発明に係る組合せレンズは、レンズ同士の当接により、レンズ間の相対位置の調整を高精度かつ容易に行うことができるという効果を奏する。
上記組合せレンズでは、上記円錐面との接点における上記各曲面のそれぞれの法線の交点が、上記光軸上にあることが好ましい。さらに、上記組合せレンズでは、上記各接点および上記交点のそれぞれの間の距離が、互いに等しいことがより好ましい。
上記の構成によれば、第2レンズが第1レンズに対して傾いたとしても、それは上記光軸上にある上記交点を中心とした傾きであり、傾きの補正は単純な回転運動となるので、容易に傾きの補正ができる。特に、上記各接点および上記交点のそれぞれの間の距離が、互いに等しい場合には、上記回転運動は円運動となり、より容易に傾きの補正ができる。
上記組合せレンズでは、上記曲面が、球面であり、該球面の半径が、上記各接点および上記交点の間の距離以下であることが好ましい。
上記の構成によれば、上記曲面は、半径が上記各接点および上記交点の間の距離以下である球面となる。これにより、上記交点を中心とする回転運動が、上記各接点における上記曲面と上記円錐面との接触によって妨げられることがないため、容易に傾きの補正ができる。
上記組合せレンズでは、上記各曲面および上記円錐面の各接点を含んでいる平面が、上記光軸と直交することが好ましい。
上記の構成によれば、傾きの補正時において、光軸に沿った方向への力をかけることにより、無理のない補正が可能となる。
上記組合せレンズでは、第1当接領域と第2当接領域とが、上記光軸に垂直な平面において当接していることが好ましい。
上記の構成によれば、第1当接領域と第2当接領域との当接は、光軸に垂直な面内における第1レンズと第2レンズとの相対位置を規定しない。したがって、過剰拘束とならず、レンズ同士の嵌合を高精度に行うことができる。
上記組合せレンズでは、第1当接領域および第2当接領域のいずれか一方は平面からなり、他方は複数の突起物からなるものであってもよい。
上記の構成によれば、第1当接領域と第2当接領域とが点接触するため、より精度高く接触させることができる。
上記組合せレンズではまた、第1当接領域および第2当接領域が互いに平行な平面からなるものであってもよい。
上記の構成によれば、第1当接領域と第2当接領域とが平面同士で面接触するため、より安定に接触させることができる。
上記組合せレンズでは、第1レンズが、第2レンズと対向する面の反対側に、上記光軸と垂直な平面部を備えていていてもよい。
上記の構成によれば、第1レンズを他の部材、例えば上記組合せレンズを格納するための鏡筒等に、上記平面部において良好に当接させることができる。
上記組合せレンズではまた、第2レンズが、第1レンズと対向する面の反対側に、上記光軸と垂直な平面部を備えていてもよい。
上記の構成によれば、第2レンズを他の部材、例えば上記組合せレンズを格納するための鏡筒等に、上記平面部において良好に当接させることができる。
本発明に係るレンズユニットは、第1開口部および第2開口部を備えている鏡筒と、該鏡筒に挿入されている上記組合せレンズとを備えているレンズユニットであって、第1開口部は該組合せレンズを挿入可能であり、該鏡筒は、第2開口部の周縁部において、該組合せレンズの上記平面部と当接することを特徴としている。
上記の構成によれば、レンズ間の相対位置の調整を高精度かつ容易に行うことができる組合せレンズを備えたレンズユニットを提供することができる。また、上記組合せレンズには、上述したように平面部が設けられているので、上記鏡筒と容易に組合せることができる。
本発明に係る撮像装置は、上記レンズユニットと、撮像素子とを備えていることを特徴としている。
上記の構成によれば、レンズ間の相対位置の調整を高精度かつ容易に行うことができる組合せレンズを備えた撮像装置を提供することができる。
本発明に係る光学機器は、上記組合せレンズ、上記レンズユニット、または上記撮像装置のすくなくともいずれかを備えていることを特徴としている。
レンズ間の相対位置の調整を高精度かつ容易に行うことができる組合せレンズを備えた光学機器を提供することができる。
本発明に係る組合せレンズによれば、第1レンズに備えられた第1曲面と第2レンズに備えられた第2曲面との当接により、傾きを補正可能に両レンズ間の光軸方向の距離が調整され、第1レンズに備えられた第1当接領域と第2レンズに備えられた第2当接領域との当接により傾きが調整されるので、レンズ同士の当接により、過剰拘束が生じることがなく、レンズ間の相対位置の調整を高精度かつ容易に行うことができる。
〔第1実施形態〕
図1は、本発明の一実施形態に係る組合せレンズ10の概略を示す断面図である。図1に示すように、組合せレンズ10は、レンズ(第1レンズ)11およびレンズ(第2レンズ)12からなる。レンズ11およびレンズ12は、共通の光軸13を有している。
レンズ11は、光軸13の周りに、組合せレンズ10を使用する際に光線が通過する範囲である光学的有効範囲11cを有している。また、レンズ11には、光学的有効範囲11cの外側に、光軸13を中心とした、すり鉢状の円錐面(斜面)11aが設けられている。なお、「すり鉢状の円錐面」とは、くぼみの内壁であって、すり鉢のように深くなるにつれ、半径が小さくなる円錐面を意図している。さらに、レンズ11には、円錐面11aの外側に、光軸13に垂直な平面からなる当接領域(第1当接領域)11bが設けられている。
一方、レンズ12は、光軸13の周りに、組合せレンズ10を使用する際に光線が通過する範囲である光学的有効範囲12cを有している。また、レンズ13には、光学的有効範囲13cの外側に、光軸13上に中心14を有する球面15の一部によって構成される曲面12aが設けられている。さらに、レンズ12には、曲面12aの外側に、光軸13に垂直な平面からなる当接領域(第2当接領域)12bが設けられている。
レンズ11およびレンズ12は、ガラス、または樹脂材料等を周知慣用の成形技術等によって形成すればよく、光学設計によって最適な屈折率、および曲率半径を適宜選択して構成したものであればよい。レンズまたは周辺構造の形状が複雑である場合は、樹脂材料を用い、成形によって形成されたものを好適に用いることができる。
なお、本実施形態においては、図1に示すように、それぞれのレンズの光学的有効範囲の広さ等が異なっているが、これらは等しくてもよい。
レンズ11とレンズ12とは、円錐面11aに曲面12aが収納する形で当接しており、当接領域11bと当接領域12bとが当接している。ここで、円錐面11aと曲面12aとの接触は、円錐面と球面との接触であるので、線接触または線接触に近い状態となる。そのため、円錐面11aと曲面12aとの接触は、レンズ11に対するレンズ12の傾きを規定しない。これにより、チルトされた状態で、レンズ11に対してレンズ12が挿入され、円錐面11aと曲面12aとが当接した状態でも、後述のように、傾きを補正することができる。なお、円錐面11aおよび曲面11bの表面状態は、滑りが良い表面状態である事が好ましい。また、本明細書において、用語「線接触」は、特定の部材と他の部材とが、0.1mm以下の線幅の線において接触していることが意図される。
なお、上記線接触に近い状態となる場合とは、例えば、円錐面11aと曲面12aとの当接点における、円錐面11aおよび曲面12aの接平面が一致しない場合が挙げられる。この場合、円錐面11aおよび曲面12aのどちらか一方または両方がわずかに変形して、局所的に面接触の状態をなしていると考えられ、その結果、摩擦力が増大して、レンズ12a挿入時の傾きに対するセルフアライメントの作用を阻害するような影響を及ぼす虞がある。したがって、上記接平面は一致することが好ましい。
上記接平面が一致する場合には、円錐面11aと曲面12aとは、光軸13上に中心を持つ円において線接触する。上記接平面が一致する場合、円錐面11aと曲面12aとが当接する点と、曲面12aを構成する球面15の中心14とを通る直線を光軸13の周りに回転させてなる円錐16の頂角をθとしたとき、円錐面11aが含まれる円錐17の頂角は180−θとなる。そして、レンズ12がレンズ11に対して傾いても、傾きの中心14は光軸13上の1点に固定され、当接領域11bと当接領域12bとが当接することにより、単純な回転運動を経由して傾きが補正される。
なお、本実施形態では、曲面12aを球面としたが、レンズ形状、またはレンズの周辺のスペースによっては、その他の曲面で構成してもよい。
例えば、ある方向において、スペースの確保が困難であれば、楕円の短辺を配置した構成とすればよい。すなわち、曲面12aとして楕円面を用いてもよい。曲面12aとして楕円面を用いた場合であっても、円錐面と楕円面との接触は、線接触または線接触に近い状態となるので、本実施形態と同様に、円錐面11aと曲面12aとの接触が、レンズ11に対するレンズ12の傾きを規定せず、チルトされた状態でレンズ11に対してレンズ12が挿入され、円錐面11aと曲面12aとが当接した状態でも、傾きを補正することができる。
また、その他の曲面であっても、レンズ11とレンズ12とを組合せた結果、円錐面11aと曲面12aとの接触が線接触になるような曲面であればよい。上記接触が線接触になれば、本実施形態と同様の効果を奏する。
ただし、球面を用いた場合、上述したように、傾きの中心14は光軸13上の1点に固定され、単純な回転運動を経由して傾きが補正されるので、より好ましい。
図2は、本実施形態に係る組合せレンズ10の機能を説明するための模式図である。図2に示すように、レンズ11の円錐面11aに、レンズ12の曲面12aが当接すると、曲面12aを構成する球面15の中心14は、円錐16の中心軸(つまりは光軸13)上に位置決めされる。したがって、もしレンズ11に対してレンズ12が傾いた状態で組み合わされた場合は、レンズ12の光軸18は、レンズ11の光軸13に対して、球面15の中心14を中心として傾いた状態となる。そして、レンズ11の光軸13に垂直な平面からなる当接領域11bと、レンズ12の光軸18に垂直な平面からなる当接領域12bが当接することにより、上記傾きを抑制または補正する事ができる。仮に、レンズ12をレンズ11に収納する際に、傾いた状態で挿入しても、円錐面11aと曲面12aとの当接、および、当接領域11bと当接領域12bとの当接により、光軸13および18の位置と傾きを同時に位置決めする事ができる。したがって、高精度な組立て装置がなくとも、容易に第1レンズと第2レンズとを高精度に嵌合することができる。
さらに、円錐面11aと曲面12aとの当接が実質的に線接触であるので、全面的に面接触である場合と異なり、過剰拘束とはならず、レンズ同士の嵌合を高精度に行うことができる。
なお、本実施形態では、当接領域11bと当接領域12bとが、光軸13に垂直な平面において当接しているが、これに限られない。すなわち、円錐面11aと曲面12aとの当接の他に、当接領域11bと当接領域12bとが当接していることが重要であって、これにより、両レンズ間の傾きを補正することができる。ただし、当接領域11bと当接領域12bとが、光軸13に垂直な平面において当接している場合、該当接は、光軸に垂直な面内における第1レンズと第2レンズとの相対位置を規定しない。したがって、過剰拘束とならず、レンズ同士の嵌合を高精度に行うことができるため、当接領域11bと当接領域12bとが、光軸13に垂直な平面において当接することが好ましい。
また、本実施形態では、当接領域11bおよび12bを平面としたが、これらに限られない。すなわち、当接領域11bと当接領域12bとが当接することによって、両レンズ間の傾きを規定することができればよく、該当接は、面接触であっても、線接触であっても、点接触であってもよい。例えば、当接領域11bおよび12bの一方として平面を用い、他方として、光軸13に垂直な平面上に当接箇所があるように複数の点状の突起、円環状の突起を設けてもよい。特に、点状の突起をバランスよく3ヶ所に設けることにより、突起により作られる平面と他方の平面とを精度よく当接させることができる。一方、当接領域11bおよび12bを平面とした場合、安定して当接させることができる。
さらに、本実施形態に係る組合せレンズ10は、上記角度θが大きいほど、上記傾きの補正が容易であり、組立て時の治具または組立て装置の精度を必要としなくなるが反面、レンズ同士の間の相対位置の位置決めの精度が悪くなる虞がある。一方、角度θが60度よりも小さい場合、円錐内での球面の自由な動き(傾き)が阻害されて、当接領域11bおよび12bの当接によって傾き(チルト)を決定することができない虞がある。そのため、上記角度θは、60度から120度の範囲内であることが好ましい。また、例えば、レンズ外周部に余裕がある場合は、角度θを小さく取った構成とし、逆にレンズ外周部に余裕のない場合には、角度θを大きくとって傾斜を光軸に平行に近づけた構成とすることが好ましい。
〔第2実施形態〕
本発明の他の実施形態について図3を参照して説明する。図3は、本実施形態に係る組合せレンズ20の概略を示す断面図である。図3に示すように、組合せレンズ20の構成は、第1実施形態における組合せレンズ10とほぼ同様であるが、レンズ(第1レンズ)21において、円錐面21aが、当接領域(第1当接領域)21bよりも光軸23に近い位置に設けられており、レンズ(第2レンズ)22において、曲面22aが、当接領域(第2当接領域)22bよりも光軸23に近い位置に設けられている点が異なっている。
具体的には、組合せレンズ20は、レンズ21およびレンズ22とを備えており、レンズ21は、光学的有効範囲21cの外に、光軸23を中心とした、すり鉢形状の円錐面(斜面)21aと、光軸23に垂直な平面からなる当接領域21bとを有しており、レンズ22は、光学的有効範囲22cの外に、光軸23上に中心24を持つ球面25によって構成される曲面22aと、光軸23に垂直な平面からなる当接領域22bとを有している。
そして、当接領域21bは、円錐面21aより内側の(光軸23に近い)位置にあり、当接領域22bは、曲面22aより内側の(光軸23に近い)、球面25の頂点を切り取った位置に設けられている。レンズ21およびレンズ22は、円錐面21aに曲面22aが収納する形で当接し、当接領域21bと当接領域22bが当接して、組合される。
本実施形態に係る組合せレンズ20は、上記のような構成を備えることによって、第1実施形態に係る組合せレンズ10に比べて、組合せレンズ20全体の大きさを小さくした場合でも、レンズ21とレンズ22とを精度よく組合せることができる。
すなわち、第1実施形態に係る組合せレンズ10の外形を小さくする場合、上記角度θを小さくし、円錐面11aの外周部の幅(寸法)Lを小さくする必要がある。その場合、円錐面11aは薄肉の形状となり、曲面12aを円錐面11aに当接させたとき、円錐面11aが変形して、当接領域11bの傾きが、当接領域12bとずれてしまう虞がある。
一方、本実施形態に係る組合せレンズ20の外形を小さくする場合、同様に、円錐面21aと曲面22aとが当接する点と、曲面22aを構成する球面25の中心24とを通る直線を光軸23の周りに回転させてなる円錐26の頂角θを小さくし、円錐面21aの外周部の幅(寸法)Lを小さくする必要がある。そして、同様に、円錐面11aは薄肉の形状となり、曲面12aを円錐面11aに当接させたとき、円錐面11aが変形する虞があるが、該変形が生じても、当接領域11bの傾きが、当接領域12bとずれてしまう虞はない。
特に、上記角度Lが60度未満、かつ上記長さLが0.3mm以下のとき、本実施形態に係る組合せレンズ20を用いることが好ましい。一方、それ以外の場合では、第1実施形態に係る組合せレンズ10を用いた場合でも、当接領域11bの傾きが、当接領域12bとずれてしまう虞は少ない。この場合、第1実施形態に係る組合せレンズ10は、円錐面11aの外周部を有効利用することができる。
〔第3実施形態〕
本発明のさらに他の実施形態について図4を参照して説明する。図4は、本実施形態に係るレンズユニット30の概略を示す断面図である。図4に示すように、レンズユニット30は、レンズ(第1レンズ)31と、レンズ(第2レンズ)32と、鏡筒38とを備えている。レンズ31は、光学的有効範囲31cの外に、光軸33を中心とした、すり鉢状の円錐面31aと、光軸33に垂直な平面からなる当接領域(第1当接領域)31bとを備えている。レンズ32は、光学的有効範囲32cの外に、光軸33上に中心34を有する球面35から構成される曲面32aと、光軸33に垂直な平面からなる当接領域(第2当接領域)32bとを備えている。
鏡筒38は、第1開口部(図中上部)および第2開口部(図中下部)を備えており、第1開口部の口径は、レンズ31およびレンズ32の口径よりも小さく、第2開口部の口径は、レンズ31およびレンズ32の口径と等しいか、より大きくなっている。そのため、鏡筒38には、第2開口部よりレンズ31およびレンズ32を挿入可能であり、レンズ31またはレンズ32を第1開口部の周縁部に当接させることによってレンズを保持することができる。
鏡筒38にレンズ31およびレンズ32を挿入する方法は特に限られない。例えば、鏡筒38にレンズ31を挿入後に、レンズ31にレンズ32を組合せてもよい。この場合、円錐面31aと曲面32aとが当接する点と、曲面32aを構成する球面35の中心34とを通る直線を光軸33の周りに回転させてなる円錐36の頂角θが小さく、円錐面31aの外周部の幅(寸法)Lが小さい状態でも、鏡筒38がレンズ31を保持することにより、円錐面31aの変形が抑制される。そのため、当接領域31bが、円錐面31aの外周に設けられていても、上述したような当接領域間の傾きがずれる虞がない。そして、当接領域31bを、円錐面31aの外周に設けた場合、円錐面31aの内側に新たに当接領域を設ける必要がないため、レンズ31を小型化することができる。
また、最初にレンズ同士を嵌合し、その後に鏡筒38に挿入することも可能である。この方法は、特に、第1実施形態のように上記長さLが大きく、形状の変形が少ないと考えられる場合に好適である。
なお、レンズ31およびレンズ32のうち、鏡筒38の第1開口部の周縁部に当接するレンズには、該当接する部分に光軸33に垂直な平面からなる平面部31dまたは32dが備えられていることが好ましい。平面部31dまたは32dを、鏡筒38の側面と垂直になるように設けられた、鏡筒38の第1開口部の周縁部に当接させることにより、好適にレンズ31および32を鏡筒38に保持できる。
このとき、図4に示すように、レンズ31の平面部31dが鏡筒38の側面と垂直な面に当接してもよいし、逆に、レンズ32の平面部32dが鏡筒38の側面と垂直な面に当接してもよい。
例えば、図4に示すように、レンズ32の光学的有効範囲32cに比べ、レンズ31の光学的有効範囲31cが狭い場合は、レンズ31の平面部31dを鏡筒38の第1開口部の周縁部に当接させ、該周縁部を絞りとして用いることにより、新たに絞りを設ける必要がなくなるため好ましい。
また、レンズ32の平面部32dを鏡筒38の第1開口部の周縁部に当接させたときは、レンズ31およびレンズ32の光学的有効範囲を通過しない光線、即ち迷光を遮光することができる。
〔第4実施形態〕
図6は、本発明の一実施形態に係る組合せレンズ40の概略を示す断面図である。図6に示すように、組合せレンズ40は、レンズ(第1レンズ)41およびレンズ(第2レンズ)42からなる。レンズ41およびレンズ42は、共通の光軸43を有している。
レンズ41は、光軸43の周りに、組合せレンズ40を使用する際に光線が通過する範囲である光学的有効範囲41cを有している。また、レンズ41には、光学的有効範囲41cの外側に、光軸43を中心とした、すり鉢状の円錐面(斜面)41aが設けられている。なお、「すり鉢状の円錐面」とは、くぼみの内壁であって、すり鉢のように深くなるにつれ、半径が小さくなる円錐面を意図している。さらに、レンズ41には、円錐面41aの外側に、光軸43に垂直な平面からなる当接領域(第1当接領域)41bが設けられている。
一方、レンズ42は、光軸43の周りに、組合せレンズ40を使用する際に光線が通過する範囲である光学的有効範囲42cを有している。また、レンズ42には、光学的有効範囲42cの外側に、球面45の一部によって構成される曲面42aを有する突起部位が設けられている。図7はレンズ42の凹面からの正面図を示すが、このように曲面42aを有する突起部位は、光軸を中心として略120°の等間隔に3箇所部分的に設けられている。また、図7の紙面下方向からみた斜視図を図8に示す。図8に示すように、この突起部位に設けられている曲面42aの法線46の延長線は光軸43上に交点44を有する。さらに、レンズ42には、曲面42aの外側に、光軸43に垂直な平面からなる当接領域(第2当接領域)42bが設けられている。
レンズ41およびレンズ42は、ガラス、または樹脂材料等を周知慣用の成形技術等によって形成すればよく、光学設計によって最適な屈折率、および曲率半径を適宜選択して構成したものであればよい。レンズまたは周辺構造の形状が複雑である場合は、樹脂材料を用い、成形によって形成されたものを好適に用いることができる。
なお、本実施形態においては、図6に示すように、それぞれのレンズの光学的有効範囲の広さ等が異なっているが、これらは等しくてもよい。
レンズ41とレンズ42とは、円錐面41aに、曲面42aを有する突起部位が収納され、円錐面41aと曲面42aで当接しており、さらに、当接領域41bと当接領域42bとが当接している。ここで、円錐面41aと曲面42aとの接触は、円錐面と曲面との接触であり、略点接触の状態となる。そして、その接点が、一平面内に収まるため、円錐面41aと曲面42aとの接触は、レンズ41に対するレンズ42の傾きを規定しない。これにより、チルトされた状態で、レンズ41に対してレンズ42が挿入され、円錐面41aと曲面42aとが当接した状態でも、傾きを補正することができる。なお、円錐面41aおよび曲面41bの表面状態は、滑りが良い表面状態である事が好ましい。また、本明細書において、用語「点接触」は、特定の部材と他の部材とが、0.1mm以下の直径の円において接触していることが意図される。
なお、上記点接触することにより、面接触する場合に比べ、接触領域が小さくなるため、摩擦力を小さくすることができる。このため、レンズ42a挿入時の傾きに対するセルフアライメントの作用の効果を十分に発揮することが可能となる。
円錐面41aがレンズ42の突起部位の曲面42aの3点と当接する場合には、円錐面41aと曲面42aとの接点から、該接点における曲面42bの法線の延長線上の交点までの距離がそれぞれ等距離に位置することが好ましい。また、この3つの接触点を含む平面は、光軸と垂直を成すことが好ましい。これにより、レンズ42がレンズ41に対して傾いた場合には3点以下の接触となり、不安定な状態にあるため、3点が当接するように単純な回転運動を経由して傾きが補正される。また、特に、突起部位の曲面42aの半径が、円錐面と該曲面の接点からこの接点の法線と光軸との交点の長さに等しい場合、レンズ42がレンズ41に対して傾いても、傾きの中心44は光軸43上の1点に固定され、当接領域41bと当接領域42bとが当接することにより、単純な回転運動を経由して傾きが補正されるため、より好ましい。また、この3つの接触点を含む平面が、光軸と垂直を成す場合、傾きの補正時において、光軸に沿った方向への力をかけることにより、無理のない補正が可能となる。
なお、本実施形態では、曲面42aを球面としたが、レンズ形状、またはレンズの周辺のスペースによっては、その他の曲面で構成してもよい。
例えば、ある方向において、スペースの確保が困難であれば、楕円の短辺を配置した構成とすればよい。すなわち、曲面42aとして楕円面を用いてもよい。曲面42aとして楕円面を用いた場合であっても、円錐面と突起部位の楕円面との接触は、略点接触の状態となるので、本実施形態と同様に、円錐面41aと曲面42aとの接触が、レンズ41に対するレンズ42の傾きを規定せず、チルトされた状態でレンズ41に対してレンズ42が挿入され、円錐面41aと曲面42aとが当接した状態でも、傾きを補正することができる。
また、その他の曲面であっても、レンズ41とレンズ42とを組合せた結果、円錐面41aと曲面42aとの接触が略点接触になるような曲面であればよい。上記接触が略点接触になれば、本実施形態と同様の効果を奏する。
次に、図8を参照して、レンズ42に設けた曲面を有する突起部位について説明する。レンズ42は上述したように、球面45の一部をなす曲面42aを突起部位として有し、この42aは対応するレンズ41の円錐面41aと当接する点を42a´とする。図8では、示すように、突起部位の3点について、この接点42a´の法線が、光軸43上で交点を結んでいる。
球面45の半径は小さいほど、接触面積を小さくすることができ、円滑に所望位置に当接することができるが、小さくなり過ぎると、変形やそもそも効果を発揮しなくなる。一方、該半径が大きくなる場合、意図しない点での接触が生じる可能性が生じる。しかし、該半径が突起部位の曲面と円錐面との接点から法線の交点までの長さに等しい球面であるとき、つまり、該半径が図8で示す法線46となるとき、傾きの中心は光軸43上の1点に固定されるため、単純な回転運動を経由して傾きが補正される。
本発明では、円錐面41aと突起部位が有する曲面42aとの当接が確実に点接触する構成としたので、面接触や線接触となることが防止され、より過剰拘束とはならず、レンズ同士の嵌合を高精度に行うことができる。
なお、本実施形態では、当接領域41bと当接領域42bとが、光軸43に垂直な平面において当接しているが、これに限られない。すなわち、円錐面41aと曲面42aとの当接の他に、当接領域41bと当接領域42bとが当接していることが重要であって、これにより、両レンズ間の傾きを補正することができる。ただし、当接領域41bと当接領域42bとが、光軸43に垂直な平面において当接している場合、該当接は、光軸に垂直な面内における第1レンズと第2レンズとの相対位置を規定しない。したがって、過剰拘束とならず、レンズ同士の嵌合を高精度に行うことができるため、当接領域41bと当接領域12bとが、光軸13に垂直な平面において当接することが好ましい。
また、本実施形態では、当接領域41bおよび42bを平面としたが、これらに限られない。すなわち、当接領域41bと当接領域42bとが当接することによって、両レンズ間の傾きを規定することができればよく、該当接は、面接触であっても、線接触であっても、点接触であってもよい。例えば、当接領域41bおよび42bの一方として平面を用い、他方として、光軸43に垂直な平面上に当接箇所があるように複数の点状の突起、円環状の突起を設けてもよい。特に、点状の突起をバランスよく3ヶ所に設けることにより、突起により作られる平面と他方の平面とを精度よく当接させることができる。一方、当接領域41bおよび42bを平面とした場合、安定して当接させることができる。
さらに、本実施形態に係る組合せレンズ40は、突起部位の曲面が球面であることが好ましく、その半径は小さい方がレンズ41とレンズ42との組合せ時に接触面積が小さくなるため好ましいが、小さくなり過ぎると変形などにより十分な効果を発揮しなくなる。一方、半径が大きい場合、接触面積が大きくなるとともに、意図しない点で当接する可能性が生じてくる。この半径について、本発明において点接触と定義した0.05mmから円錐面と曲面とが当接する点の法線がレンズ光軸上で交差する交点までの長さまでが好ましい。
〔第5実施形態〕
本発明の他の実施形態について図9を参照して説明する。図9は、本実施形態に係る組合せレンズ50の概略を示す断面図である。図9に示すように、組合せレンズ50の構成は、第4実施形態における組合せレンズ40とほぼ同様であるが、レンズ(第1レンズ)51において、曲面51aを有する突起部位が設けられており、レンズ(第2レンズ)52において、凸の円錐面52aが設けられている点、および、曲面(曲面51aおよび円錐面52a)が、当接領域(当接領域51bおよび当接領域52b)よりも光軸53から遠い位置に設けられている点が異なっている。なお、「凸の円錐面」とは、凸面かつ円錐面である曲面が意図され、言い換えれば、円錐の外面である曲面が意図される。
具体的には、組合せレンズ50は、レンズ51およびレンズ52とを備えており、レンズ51は、光学的有効範囲51cの外に、光軸53上に法線の交点54を持つ球面55によって構成される曲面51aを有する突起部位と、光軸53に垂直な平面からなる当接領域51bとを有しており、レンズ52は、光学的有効範囲52cの外に、光軸53を中心とした、凸の円錐面52aと、光軸53に垂直な平面からなる当接領域52bとを有している。
そして、当接領域51bは、曲面51aを有する突起部位より内側の(光軸53に近い)位置にあり、当接領域52bは、円錐面52aより内側(光軸53に近い)の位置に設けられている。レンズ51およびレンズ52は、曲面52aを有する突起部位が円錐面52aに当接する形で収納され、当接領域51bと当接領域52bが当接して、組合される。
このように、レンズ51に突起部位が設けられている場合であっても、第4実施形態と同様の効果を奏する。また、曲面が、当接領域よりも光軸53から遠い位置にあった場合でも、第4実施形態と同様の効果を奏する上、第4実施形態に比べて、組合せレンズ50全体の大きさを小さくした場合でも、レンズ51とレンズ52とを精度よく組合せることができる。
すなわち、第4実施形態に係る組合せレンズ40の外形を小さくする場合、円錐面41aの外周部の幅(寸法)Lを小さくする必要がある。その場合、円錐面41aは薄肉の形状となり、突起部位の曲面42aを円錐面41aに当接させたとき、円錐面41aが変形して、当接領域41aの傾きが、当接領域42bとずれてしまう虞がある。
一方、本実施形態に係る組合せレンズ50の外形を小さくする場合、同様に、円錐面52aと曲面51aとが当接する点と、曲面51aを構成する球面55の中心54とを通る直線を光軸53の周りに回転させてなる円錐56の頂角θを小さくし、円錐面51aの外周部の幅(寸法)Lを小さくする必要がある。そして、同様に、円錐面51aは薄肉の形状となり、曲面52aを円錐面51aに当接させたとき、円錐面51aが変形する虞があるが、該変形が生じても、当接領域51bの傾きが、当接領域52bとずれてしまう虞はない。
第4実施形態でも説明したのと同様、突起物の曲面の半径は小さい方が好ましいが、小さくなり過ぎると効果を発揮しなくなる。半径が大きい場合、意図しない点で当接する可能性が生じてくる。この半径について、本発明において点接触と定義した0.05mmから円錐面と曲面とが当接する点の法線がレンズ光軸上で交差する交点までの長さまでが好ましい。
〔その他の実施形態〕
上記では、本発明に係る組合せレンズが、2枚のレンズによって構成される場合について説明したが、本発明に係る組合せレンズは、3枚以上のレンズによって構成してもよい。この場合、すべてのレンズ同士の当接を、上述した2枚のレンズの当接と同様におこなってもよいし、一部のレンズ同士の当接について、上述した2枚のレンズの当接と同様におこなってもよい。すなわち、本発明に係る組合せレンズは、一部または全部のレンズ同士が、レンズ同士の嵌合部分において、一方のレンズに光軸を中心としたすり鉢形状の円錐面と、光軸に垂直な平面のような当接領域とを備えた構成とし、他方のレンズを光軸上に中心を持つ球面のような曲面と、光軸に垂直な平面のような当接領域とを備えた構成とすることによって、上記実施形態に記載したような円錐面と曲面との当接、および当接領域同士での当接により光軸の位置と傾きと容易に位置決めすることができる。
また、第3実施形態に記載の鏡筒とレンズの当接の関係も、複数のレンズからなる光学系と鏡筒との組立て精度とも関係する。
例えば、光学設計によって最適化した光学系においては、レンズの偏心ずれ、またはチルトに敏感なレンズが存在する。そのようなレンズは、光学系を組立てる際の基準として用いて、別のレンズは、上記レンズに嵌合していくことによって、出来るだけ高精度な組立てを行うことが重要である。なお、レンズの偏心ずれ、またはチルトに敏感なレンズは、光学設計によって任意に設定することができるので、光学系を使用する状況に応じて設定すればよい。
また、上記の実施形態では、円錐面、曲面、および当接領域を、レンズの光学的有効範囲の外に設ける構成としたが、レンズの光学的特性に問題がなければ、光学的有効範囲内に設けてもよい。
本発明における組合せレンズはまた、例えば、光学設計によって撮像素子に結像する光学系とし、撮像素子と一体化することによって撮像装置とすることができ、撮像装置や組合せレンズを搭載した光学機器にも適用することができる。
撮像装置としては、例えば、デジタルスチルカメラや携帯電話といった撮像機器に搭載されるカメラモジュールが挙げられる。このようなカメラモジュールにおいては、撮像機器の小型化、薄型化等や、携帯されることによる耐落下衝撃性、あるいは、高画素化等が要求されている。従って、本発明における組合せレンズのように高精度なレンズの嵌合が容易に可能である構成は、ますます重要となっている。
また、光学機器としては、例えば、先に示したデジタルスチルカメラや携帯電話といった撮像機器や、組合せレンズを搭載した情報読み取り機器ゲーム機、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末等の機器が挙げられる。本発明の組合せレンズにおいては、レンズを必要とする全ての機器に対して、簡便な嵌合構造によって高精度な組合せレンズを提供することが出来る。
本発明はまた、以下のように表すこともできる。
(第1の構成)
少なくとも2つ以上のレンズからなり、
隣接する第1のレンズと第2のレンズの光学的有効範囲以外の周辺部は、
第1のレンズでは、光軸を中心とした斜面と、光軸に垂直な第1の領域からなり、
第2のレンズでは、曲面と、光軸に垂直な第2の領域からなり、
前記斜面と前記曲面が対向して当接し、
前記第1の領域と第2の領域が対向して当接することを特徴とする組合せレンズ。
(第2の構成)
前記第1の領域および前記第2の領域は、前記周辺部のうち、最外周部で当接していることを特徴とする第1の構成に記載の組合せレンズ。
(第3の構成)
前記第1の領域及び前記第2の領域は、前記周辺部のうち、最内周部で当接していることを特徴とする第1の構成に記載の組合せレンズ。
(第4の構成)
前記曲面は、前記斜面を接面とすることを特徴とする第1の構成から第3の構成のいずれかに記載の組合せレンズ。
(第5の構成)
前記曲面は、前記斜面を接面とし、光軸上に中心をもつ球面であることを特徴とする第1の構成から第4の構成のいずれかに記載の組合せレンズ。
(第6の構成)
前記斜面と前記球面の当接する点を通る、前記球面の中心を通る線を光軸周りに回転させてできる円錐の頂角が、60度から120度の間にあることを特徴とする第5の構成に記載の組合せレンズ。
(第7の構成)
少なくとも第1レンズおよび第2レンズを備えている組合せレンズであって、
第1レンズは、第1当接領域、および、光軸を中心とした、すり鉢状の円錐面を備えており、
第2レンズは、第1当接領域と当接する第2当接領域、および、該円錐面と点接触する曲面を有する突起部位を少なくとも3つ以上備えていることを特徴とする組合せレンズ。
(第8の構成)
少なくとも第1レンズおよび第2レンズを備えている組合せレンズであって、
第1レンズは、第1当接領域、および、曲面を有する少なくとも3つ以上の突起部位を備えており、
第2レンズは、第1当接領域と当接する第2当接領域、および、該突起部位の曲面と点接触する円錐面を備えていることを特徴とする組合せレンズ。
(第9の構成)
上記複数の突起物の曲面は、上記円錐面との接線に対する法線の延長線上の交点がレンズの光軸上にあることを特徴とする第8の構成または第9の構成に記載の組合せレンズ。
(第10の構成)
上記法線の上記複数の突起物の曲面は、上記円錐面との接点から該法線の光軸上の交点の距離が等しくなるように設けられていることを特徴とする第7の構成から第9の構成のいずれかに記載の組合せレンズ。
(第11の構成)
上記突起物の曲面と上記円錐面の当接する点を含む平面は、上記光軸と直交することを特徴とする第7の構成から第10の構成のいずれかに記載の組合せレンズ。
(第12の構成)
上記突起物の曲面は、球面であり、該球面の半径は上記円錐面との接点から光軸上で結ぶ交点とでなす距離以下であることを特徴とする第7の構成から第11の構成のいずれかに記載の組合せレンズ。
(第13の構成)
前記第1の領域又は前記第2の領域の何れか一方の領域は平面からなり、
他方の領域は、少なくとも3つの均一な高さを有する突起物または、均一な高さを有する線状の突起物からなることを特徴とする第1の構成から第12の構成のいずれかに記載の組合せレンズ。
(第14の構成)
前記第1の領域及び前記第2の領域は、共に平面からなることを特徴とする第1の構成から第12の構成のいずれかに記載の組合せレンズ。
(第15の構成)
第1のレンズに設けた斜面と対向し、光軸に垂直な平面部を設けたことを特徴とする第1の構成から第14の構成のいずれかに記載の組合せレンズ。
(第16の構成)
第2のレンズに設けた曲面と対向し、光軸に垂直な平面部を設けたことを特徴とする第1の構成から第14の構成のいずれかに記載の組合せレンズ。
(第17の構成)
第15の構成または第16の構成に記載の組合せレンズと、
一方の開口部を小さくし、他方の開口部から組合せレンズを挿入可能とした鏡筒とを備え、
該組合せレンズが鏡筒に挿入されており、
該組合せレンズに設けた平面部と該鏡筒の小さくした開口部の一部とが当接することを特徴とするレンズユニット。
(第18の構成)
第17の構成に記載のレンズユニットと撮像素子とを一体とした撮像装置。
(第19の構成)
第1の構成から第18の構成のいずれかに記載されている組合せレンズ、レンズユニットまたは撮像装置のいずれかを搭載した光学機器。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組合せて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
また、本明細書中に記載された学術文献および特許文献の全てが、本明細書中において参考として援用される。
本発明は、デジタルカメラ、携帯電話等に搭載されるカメラモジュール等、複数枚のレンズを用いた光学機器一般に好適に適用することができる。
本発明の一実施形態(第1実施形態)に係る組合せレンズの概略を示す断面図である。 本発明の一実施形態(第1実施形態)に係る組合せレンズの機能を説明するための模式図である。 本発明の一実施形態(第2実施形態)に係る組合せレンズの概略を示す断面図である。 本発明の一実施形態(第3実施形態)に係るレンズユニットの概略を示す断面図である。 従来技術に係る組合せレンズの概略を示す断面図である。 本発明の一実施形態(第4実施形態)に係る組合せレンズの概略図を示す断面図である。 本発明の一実施形態(第4実施形態)に係る第二レンズの正面図を示す断面図である。 本発明の一実施形態(第4実施形態)に係る組合せレンズを説明する斜視図を示す断面図である。 本発明の一実施形態(第5実施形態)に係る組合せレンズの概略図を示す断面図である。
符号の説明
10、20、40、50、100 組合せレンズ
11、21、31、41、51、101 レンズ(第1レンズ)
12、22、32、42、52、102 レンズ(第2レンズ)
11a、21a、31a、41a、51a、101a、
102a 円錐面
12a、22a、32a、42a、52a 曲面
11b、21b、31b、41b、51b 当接領域(第1当接領域)
12b、23b、32b、42b、52b 当接領域(第2当接領域)
11c、21c、31c、12c、22c、32c、
41c、51c 光学的有効範囲
13、18、23、33、43、53、103、104 光軸
14、24、34、44、54 中心
15、25、35、45、55 球面
16、17、26、27、36、37、46、56 円錐
30 レンズユニット
31d、32d 平面

Claims (22)

  1. 少なくとも第1レンズおよび第2レンズを備えている組合せレンズであって、
    第1レンズは、第1当接領域、および、光軸を中心とした、すり鉢状の円錐面を備えており、
    第2レンズは、第1当接領域と当接する第2当接領域、および、該円錐面と当接する、球面または楕円面からなる曲面を備えており、
    該円錐面および該曲面が、特定の平面内において当接していることを特徴とする組合せレンズ。
  2. 少なくとも第1レンズおよび第2レンズを備えている組合せレンズであって、
    第1レンズは、第1当接領域、および、光軸を中心とした、すり鉢状の円錐面を備えており、
    第2レンズは、第1当接領域と当接する第2当接領域、および、該円錐面と線接触する曲面を備えており、
    該円錐面および該曲面が、特定の平面内において当接していることを特徴とする組合せレンズ。
  3. 第1当接領域および上記円錐面がともに第1レンズの光学的有効範囲外に設けられており、
    第2当接領域および上記曲面がともに第2レンズの光学的有効範囲外に設けられていることを特徴とする請求項またはに記載の組合せレンズ。
  4. 第1レンズにおいて、上記円錐面が、第1当接領域よりも光軸に近い位置に設けられており、
    第2レンズにおいて、上記曲面が、第2当接領域よりも光軸に近い位置に設けられていることを特徴とする請求項の何れか一項に記載の組合せレンズ。
  5. 第1レンズにおいて、第1当接領域が、上記円錐面よりも光軸に近い位置に設けられており、
    第2レンズにおいて、第2当接領域が、上記曲面よりも光軸に近い位置に設けられていることを特徴とする請求項の何れか一項に記載の組合せレンズ。
  6. 上記曲面と上記円錐面とが当接する点における、該曲面および該円錐面の接平面が一致することを特徴とする請求項のいずれか一項に記載の組合せレンズ。
  7. 上記曲面が、上記光軸上の点を中心とする球面であることを特徴とする請求項のいずれか一項に記載の組合せレンズ。
  8. 上記円錐面と上記曲面とが当接する点と、上記球面の中心とを通る直線を、上記光軸を中心に回転させてなる円錐の頂角が60度から120度の範囲内であることを特徴とする請求項に記載の組合せレンズ。
  9. 少なくとも第1レンズおよび第2レンズを備えている組合せレンズであって、
    第1レンズは、第1当接領域、および、光軸を中心とした、すり鉢状の円錐面を備えており、
    第2レンズは、第1当接領域と当接する第2当接領域、および、該円錐面と点接触する曲面を有する3つ以上の突起部位を備えており、
    上記各曲面と上記円錐面とが、特定の平面内において当接していることを特徴とする組合せレンズ。
  10. 少なくとも第1レンズおよび第2レンズを備えている組合せレンズであって、
    第2レンズは、第2当接領域、および、光軸を中心とした、凸の円錐面を備えており、
    第1レンズは、第2当接領域と当接する第1当接領域、および、該円錐面と点接触する曲面を有する3つ以上の突起部位を備えており、
    上記各曲面と上記円錐面とが、特定の平面内において当接していることを特徴とする組合せレンズ。
  11. 上記円錐面との接点における上記各曲面のそれぞれの法線の交点が、上記光軸上にあることを特徴とする請求項または10に記載の組合せレンズ。
  12. 上記各接点および上記交点のそれぞれの間の距離が、互いに等しいことを特徴とする請求項11に記載の組合せレンズ。
  13. 上記曲面が、球面であり、
    該球面の半径が、上記各接点および上記交点の間の距離以下であることを特徴とする請求項11または12に記載の組合せレンズ。
  14. 上記特定の平面が、上記光軸と直交することを特徴とする請求項13のいずれか一項に記載の組合せレンズ。
  15. 第1当接領域と第2当接領域とが、上記光軸に垂直な平面において当接していることを特徴とする請求項1〜14のいずれか一項に記載の組合せレンズ。
  16. 第1当接領域および第2当接領域のいずれか一方は平面からなり、他方は複数の突起物からなることを特徴とする請求項1〜15のいずれか一項に記載の組合せレンズ。
  17. 第1当接領域および第2当接領域が互いに平行な平面からなることを特徴とする請求項1〜16のいずれか一項に記載の組合せレンズ。
  18. 第1レンズが、第2レンズと対向する面の反対側に、上記光軸と垂直な平面部を備えていることを特徴とする請求項1〜17のいずれか一項に記載の組合せレンズ。
  19. 第2レンズが、第1レンズと対向する面の反対側に、上記光軸と垂直な平面部を備えていることを特徴とする請求項1〜18のいずれか一項に記載の組合せレンズ。
  20. 第1開口部および第2開口部を備えている鏡筒と、該鏡筒に挿入されている請求項17または19に記載の組合せレンズとを備えているレンズユニットであって、
    第1開口部は該組合せレンズを挿入可能であり、
    該鏡筒は、第2開口部の周縁部において、該組合せレンズの上記平面部と当接することを特徴とするレンズユニット。
  21. 請求項20に記載のレンズユニットと、撮像素子とを備えていることを特徴とする撮像装置。
  22. 請求項1〜19の何れか一項に記載の組合せレンズ、請求項20に記載のレンズユニット、または請求項21に記載の撮像装置のすくなくともいずれかを備えていることを特徴とする光学機器。
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