JP5147553B2 - 光学ユニット - Google Patents

Description

本発明は、カメラなどの光学機器に用いられる光学ユニットに関する。

近年、デジタルカメラなどの撮影装置の小型化が図られている。また、撮影装置により撮影した画像を大画面に表示する、または撮影した画像をＡ４サイズ以上のプリント用紙にプリントするなどして、撮影した画像を大きなサイズで鑑賞することに耐え得るように、当該画像の高画質化が求められている。

撮影画像の画質を向上させるためには、レンズ設計の最適化、さらには、加工精度、組立位置精度を向上させる必要がある。反面、製造や組立、調整の工程を煩雑にし、また部品点数を増すことは、コストの増加を招くことになる。

ここで、レンズの設計ツールの進歩、および非球面加工の低コスト化などにより、少ないレンズ枚数で収差の少ない良好な光学系を構成することは十分に可能である。また、レンズをレンズ枠に固定する方法としては、熱かしめ法と紫外線硬化型の接着法が用いられている。

熱かしめ法は、樹脂製のレンズ枠の一部を加熱手段により溶融してレンズの周囲を覆い、レンズをレンズ枠に固定する方法である。この方法の場合、組立は、容易で装置も安価であるが、レンズの位置決めは、レンズ枠との嵌め合い精度に依存し、さらにレンズ枠以外にレンズも加熱されるために、高精度に固定することができないという問題がある。

そこで、高精度に位置決めを行う必要がある場合には、レンズ外周部とレンズ枠の隙間に、紫外線硬化型の接着剤を塗布、硬化させる方法が用いられている。この方法の場合、上記接着剤は塗布時に液状であるために、その取り扱いが不便であり、適量を適所に塗布する技術が必要となる。

また、硬化に必要な紫外線照射時間としては、数十秒の時間が必要であり、偏芯調整などのレンズ位置調整を実施しても、接着剤の完全な硬化までの間に硬化収縮の不均一によりレンズ位置が徐々に変化して、所望の位置からずれる場合がある。

また、レンズとレンズ枠の熱収縮率の差や外部からの衝撃を接着剤で緩和させる必要があり、硬化した接着剤層の弾性率が高すぎると、レンズが破損しまたはレンズがレンズ枠から外れる場合がある。これに対し、硬化した接着剤層の弾性率が低すぎると、レンズ位置が所望の位置からずれる場合がある。よって、接着剤の選定は難しく、選択肢が限られることになる。

また、レンズの材質、レンズのコーティングの材質、墨塗り剤の塗布などにより、接着剤の接着力が変わり、最適な接着剤の選定、硬化条件の設定、管理などに非常に手間が掛かる。

そこで、レーザ溶着技術を用いてレンズをレンズ枠に固定するための方法として、いくつかの方法が提案されている。例えば、レンズの固定位置を高精度に保つために、レンズおよびレンズ枠の位置決め部を加熱せずにレンズを固定する方法が提案されている（特許文献１参照）。

また、レンズの固定位置を高精度に保つために、レンズの位置決め（偏芯調整）を実施した後に、瞬時にレンズを固定する方法が提案されている（特許文献２参照）。
特開２００５−３４５６５３号公報 特開２００６−１８４７８０号公報

しかしながら、上述した前者のレーザ溶着によるレンズ固定方法の場合、レンズと当該レンズに嵌合される押さえ枠の間に遊びが生じ、または押さえ枠の溶着位置のずれが生じるなどの可能性があり、レンズの高精度な位置調整が困難である。

また、後者のレーザ溶着によるレンズ固定方法の場合、光軸と垂直な平面内でのレンズの位置決めを高精度に行うことを可能にするが、レンズとレンズ枠の間に中間部材が介在するので、光軸方向の位置ずれを生じる可能性がある。

本発明の目的は、光学部材の位置決めを高精度に行うことができるともに、光学部材を固定する際の位置ずれを未然に防止することができる光学ユニットを提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、光学部材と、前記光学部材を固定する固定枠とを備え、前記固定枠は、光軸と直交する方向へ弾性変位した状態で前記光学部材を保持する係合部を有し、前記係合部には、前記光学部材の光軸方向への移動を規制するように前記光学部材と係合する爪部と固着部とが設けられ、前記係合部が光軸と直交する方向へ弾性変位しない状態では、前記固着部は前記固定枠の一部と光軸方向に重なり合わないように形成され、前記係合部が光軸と直交する方向へ弾性変位した状態では、前記固着部は前記固定枠の一部と光軸方向に重なり合い、前記固定枠の一部に当接可能に形成され、前記固着部を前記固定枠の一部に当接させた状態で、前記固着部と前記固定枠の一部とを固着させることを特徴とする。

本発明によれば、光学部材の位置決めを高精度に行うことができるともに、光学部材を固定する際の位置ずれを未然に防止することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係る光学ユニットとしてのレンズ鏡筒の構成を示す縦面図である。

レンズ鏡筒は、図１に示すように、外筒７、外筒７内に配置されている内筒６、および内筒６内に配置されている内筒５を備える。内筒６には、１群レンズ枠１００が保持されている。１群レンズ枠１００には、前方（被写体側）に向けられているレンズ１０およびレンズ１０の後方に配置されているレンズ１１が固定されている。

内筒５には、２群レンズ枠２およびその後方に配置されている３群レンズ枠３が保持されている。２群レンズ枠２には、複数のレンズ２０，２１，２２が固定されている。３群レンズ枠３には、レンズ３０が固定されている。３群レンズ枠３の後方には、撮像素子４が配置されている。

上記各レンズ１０，１１，２０〜２２，３０は、それぞれ、光軸方向および光軸と直交する方向の位置決め、傾きなどが所定の精度範囲内に収まるように、１群レンズ枠１００、２群レンズ枠２、３群レンズ枠３に固定されている。ここで、すべてのレンズに対する位置、傾きの調整は、同じ精度で行う必要はなく、レンズ毎に調整方法および固定方法が異なる。

本実施の形態においては、レンズ１０，１１が固定される１群レンズ枠１００に、当該レンズ１０を固定する方法について説明する。

レンズ１０は、被写体に最も近い位置に配置されるレンズであるので、当該レンズ１０の組立および調整作業は、容易である。また、レンズ１０の位置決め（偏芯調整）および固定は、他のレンズ（群）の組立が完了している状態で実施されるので、実写性能を決める重要なものである。

ここで、本実施の形態のレンズ１０の固定方法と従来のレンズ１０の固定方法の違いを明確にするために、まず、従来のレンズ１０の固定方法について図１０を参照しながら説明する。図１０（ａ）は従来の固定方法に用いられる１群レンズ枠を示す斜視図である。図１０（ｂ）は図１０（ａ）のレンズ枠に対するレンズの光軸と直交する方向の位置決めとレンズと１群レンズ枠の接着が行われている状態を示す斜視図である。ここでは、従来の１群レンズ枠１にレンズ１０を固定する方法について説明する。

従来のレンズ１０が固定される１群レンズ枠１は、図１０（ａ）に示すように、光軸方向へ突出する複数の壁部１ａが形成されている。各壁部１ａは、互いに間隔をおいて、レンズ１０を受け入れ可能な円形状の受け入れ空間を形成するように円周方向に沿って配置されている。

レンズ１０の固定工程の前工程において、レンズ１１は１群レンズ枠１に既に固定されている。レンズ１０の固定工程においては、レンズ１０が、１群レンズ枠１の各壁部１ａにより形成される受け入れ空間に挿入される。この状態においては、レンズ１０と各壁部１ａの間に隙間が生じており、レンズ１０の光軸と直交する平面上での位置決めが行われていない（偏芯調整がされていない）。

次いで、レンズ１０の光軸と直交する方向の位置決めと接着材による固定が行われる。具体的には、図１０（ｂ）に示すように、レンズ１０の外周部に対して３方向からそれぞれ偏芯調整ピン６０が接触される。そして、各偏芯調整ピン６０の動作により、レンズ１０が光軸と直交する平面上で移動され、レンズ１０の光軸と直交する平面上での位置決めが行われる。実際には、レンズ鏡筒に他のレンズ１１，２０，２１，２２，３０が組み込まれた状態で、その光学系を通してチャート像などを撮像し、また撮像素子４側から投影させるなどして、各偏芯調整ピン６０の動作によりレンズ１０の移動が行われる。そして、レンズ１０が最良の解像度が得られる位置になるように、レンズ１０の位置決めが行われる。

このようにしてレンズ１０の位置決めが終了すると、紫外線硬化型の接着剤５０がレンズ１０の外周部に塗布され、接着剤５０に紫外線が照射される。これにより、レンズ１０は、１群レンズ枠１に固定される。接着剤５０は、塗布時には液状であるので、その塗布量は、ばらつくことがある。これにより、接着剤５０がレンズ１０の有効面にはみ出し、また、接着剤５０の硬化不完全によるレンズ１０の位置変化などが生じる場合がある。

次に、本実施の形態の固定方法について図２〜図４を参照しながら説明する。図２（ａ）は図１の１群レンズ枠１００の構成を示す斜視図である。図２（ｂ）は図２（ａ）の１群レンズ枠１００の平面図である。図２（ｃ）は図２（ａ）の１群レンズ枠１００の固定枠１０１の主要部構成を示す縦断面図である。図３（ａ）は１群レンズ枠１００の固定枠１０１にレンズ１０が載置された状態を示す斜視図である。図３（ｂ）は１群レンズ枠１００の固定枠１０１にレンズ１０が載置された状態を示す平面図である。図４（ａ）は各偏芯調整ピンにより固定枠１０１に載置されたレンズ１０の偏芯調整が行われている状態を示す斜視図である。図４（ｂ）はレンズ１０が載置された固定枠１０１と固着部１０４をレーザ溶着により固定する状態を示す縦断面図である。

本実施の形態においては、従来の１群レンズ枠１に代えて、図２（ａ），（ｂ）に示す１群レンズ枠１００（枠体）が用いられる。１群レンズ枠１００は、熱可塑性の樹脂材からなり、円筒形状を有する。この樹脂材は、例えばカーボンブラックなどの赤外線吸収性の材料が含まれているポリカーボネートであって、赤外線レーザの照射により発熱する特性を有する。１群レンズ枠１００内には、光軸と直交する平面を有する仕切り板１０７が設けられている。仕切り板１０７には、光軸と同軸上に配置されている開口１０８が形成されている。また、仕切り板１０７の一方の面（被写体側の面）は、開口１０８の周りに円環状に拡がるレンズ位置決め面１０５と、レンズ位置決め面１０５の周りに円環状に拡がる溶着面１０６を有する。

仕切り板１０７の一方の面には、レンズ１０を固定するための固定枠１０１が一体に形成されている。固定枠１０１は、複数（本実施の形態の場合は３つ）の係合部１０２を有する。

各係合部１０２は、それぞれ、光軸周りに円弧状に伸びる帯形状を有する。各係合部１０２は、それぞれ、一端が仕切り板１０７に一体に連なり、当該一端を除く他の部位（他端までの部位）が仕切り板１０７の一方の面（位置決め面１０５および溶着面１０６を含む）と離間するように形成されている（図２（ｃ）参照）。各係合部１０２は、一端を中心として光軸と直交する方向に弾性変位可能であるとともに、互いに共働してレンズ１０を受け入れるための空間Ｓを形成するように配置されている。

各係合部１０２の他端には、それぞれ、光軸と直交する方向へ内方に向けて突出し、レンズ１０を固定するための爪部１０３が一体に形成されている。また、各係合部１０２の他端には、それぞれ、光軸と直交する方向へ外方に向けて突出する固着部１０４が一体に形成されており、各固着部１０４は、後述するように、レーザ溶着により、当該固着部１０４と対向する溶着面１０６と固定される。

ここで、各係合部１０２は、空間Ｓの光軸と直交する方向の直径寸法を規定する。各係合部１０２は、空間Ｓにレンズ１０が挿入される前の状態のときには、レンズ１０の外径寸法により小さい直径寸法を規定する。

これに対し、空間Ｓにレンズ１０が挿入される際には、図３（ａ），（ｂ）に示すように、各係合部１０２が一端を中心としてそれぞれ光軸と直交する方向へ外方に向けて弾性変位し、各係合部１０２が共働して形成する空間Ｓにレンズ１０が挿入される。そして、レンズ１０は、固定枠１０１の位置決め面１０５に載置される。このとき、各係合部１０２の爪部１０３は、それぞれ、レンズ１０の外周部と係合され、各係合部１２は、レンズ１０の外周部と当接される（図４（ｂ）参照）。これにより、レンズ１０は、各爪部１０３により、位置決め面１０５に押し付けられように押圧され、レンズ１０の光軸方向への移動が規制される。また、各係合部１０２は、光軸と直交する方向へ外方に向けて弾性変位した状態で、レンズ１０を保持する。即ち、各係合部１０２は、レンズ１０を光軸方向と直交する方向へ押圧した状態で保持することになる。また、各係合部１０２の光軸と直交する方向への弾性変位に伴い、各固着部１０４は、溶着面１０６に対向する位置まで変位され、溶着面１０６と当接される（図４（ｂ）参照）。

次いで、レンズ１０の偏芯調整を行うために、図４（ａ），（ｂ）に示すように、爪部１０３のそれぞれに対応する偏芯調整ピン６０が接触される。そして、各偏芯調整ピン６０を対応する爪部１０３を斜め上方から押すまたは引くように動作させることによって、各係合部１０２は、光軸と直交する方向へ弾性変位する。これにより、レンズ１０は、位置決め面１０５（光軸と直交する平面）上で移動される。即ち、レンズ１０の光軸と直交する平面上での位置決め（偏芯調整）が行われる。この場合も、従来と同様に、レンズ鏡筒に他のレンズ１１，２０，２１，２２，３０が組み込まれた状態で、その光学系を通してチャート像を撮像するなどして、最良の解像度が得られるように、レンズ１０の位置決めが行われる。

ここで、各偏芯調整ピン６０を動作させる方法としては、様々な方法がある。例えば３つの偏芯調整ピン６０のうち、１つの偏芯調整ピン６０にばねを設け、残り２つの偏芯調整ピン６０を押し引きする機構を設け、マイクロメータヘッドにより各偏芯調整ピン６０を動作させる方法がある。また、各偏芯調整ピン６０を電動で駆動させる方法などがある。

本実施の形態においては、従来の方法と異なり、偏芯調整ピン６０がレンズ１０の外周部と直接接触することがないので、偏芯調整ピン６０との接触によるレンズ１０への汚れの付着およびレンズの損傷を未然に防止することができる。

このようにしてレンズ１０の光軸と直交する方向の位置決め（偏芯調整）が行われた状態においては、図４（ｂ）に示すように、固着部１０４が溶着面１０６と密着した状態にある。この固着部１０４に対して、上方から赤外線レーザ７０が照射される。固着部１０４は、赤外線レーザ７０の１０％以上を透過できるような特性および厚みを有するので、赤外線レーザ７０は、固着部１０４を透過して溶着面１０６に達する。

赤外線レーザ７０の照射により固着部１０４および溶着面１０６の部位は発熱し、それぞれが溶融する。そして、赤外線レーザ７０の照射を停止すると、それぞれの溶融部が固化し、固着部１０４と溶着面１０６が固着されることになる。これにより、レンズ１０は固定枠１０１を介して１群レンズ枠１００に固定されることになる。

ここで、上記赤外線レーザ７０としては、波長８００ｎｍ〜１１００ｎｍの半導体レーザ、ＹＡＧレーザなどが用いられ、その照射径（スポット径）は、０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度に設定されている。また、赤外線レーザ７０の出力は、数ワット程度の出力に設定されており、この出力で赤外線レーザ７０を照射すれば、所定の固着強度が得られる。また、本実施の形態においては、赤外線レーザ７０の照射時間が２〜５秒程度であるので、従来の固定方法における紫外線硬化型接着剤の硬化時間より半分以下の時間で固着を完了することができる。よって、固定工程の時間を短縮化することができる。

赤外線レーザの照射方法としては、各固着部１０４に対してそれぞれ赤外線レーザを照射する方法、プリズムなどを利用した光学系により、１本の赤外線レーザを３本の赤外線レーザに分割し、それぞれの赤外線レーザを同時に照射する方法などがある。後者の照射方法を用いた場合、前者の照射方法を用いた場合に比して、固着部１０４と容赦面１０６の固定に要する時間を短縮することができる。後者の照射方法の場合は、各照射部のエネルギーが１点照射時と同等になり、かつ照射時間が数秒の程度になるように、レーザ発振器の出力が、分割数に応じて増されることになる。

また、赤外線レーザの照射部位を固着部１０４の形状に沿って走査するようにして、照射面積を広げるようにしてもよい。また、レーザ照射必要範囲の以外の部分を金属板などで遮蔽した状態で、赤外線レーザを照射するようにしてもよい。

上述した条件は、デジタルカメラなどに用いられる直径寸法５ｍｍ〜１５ｍｍ程度のサイズのレンズを、９．８Ｎ〜１４．８Ｎ（１ｋｇｆ〜１５ｋｇｆ）程度の接着強度で固定する場合の一例である。

また、レーザ照射に限定されることはなく、熱溶着などの加熱手段を用いて固定を行うようにしてもよい。

また、従来の固定方法は、接着剤を用いて樹脂製の１群レンズ枠とガラス製レンズを固定するものであるので、最適な接着剤の選択肢が少ない。これに対し、本実施の形態の固定方法は、同じ樹脂材からなる部位同士を固定するものであるので、その固定に接着剤を用いることも可能である。また、その接着剤の選択肢がより多くなる。

このように、レンズ１０の位置決めを高精度に行うことができるともに、レンズ１０を固定する際の位置ずれを未然に防止することができる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について図５および図６を参照しながら説明する。図５は本発明の第２の実施の形態に係るレンズ鏡筒の１群レンズ枠の分解斜視図である。図６（ａ）は図５の１群レンズ枠の斜視図である。図６（ｂ）は図６（ａ）の１群レンズ枠にレンズが挿入されている状態を示す斜視図である。

本実施の形態は、上記第１の実施の形態に対し、レンズ枠と、当該レンズ枠と結合される固定枠からなる１群レンズ枠（枠体）を用いる点で異なる。

本実施の形態においては、１群レンズ枠として、図５に示す１群レンズ枠２００が用いられる。１群レンズ枠２００は、円筒形状を有する熱可塑性の樹脂材からなるレンズ枠２０１、およびレンズ枠２０１と同じ樹脂材からなる固定枠３００を備える。

レンズ枠２０１内には、光軸と直交する平面を有する仕切り板２０５が形成されている。仕切り板２０５には、光軸と同軸上に配置されている開口２０６が形成されている。仕切り板２０５の一方の面（被写体側の面）は、開口２０６の周りに円環状に拡がるレンズ位置決め面２０２と、レンズ位置決め面２０２の周りに円環状に拡がる溶着面２０４を有する。レンズ位置決め面２０２は、仕切り板２０５の凹部に形成されており、当該レンズ位置決め面２０２には、レンズ１０が載置される。溶着面２０４には、光軸と直交する方向に対向するように配置されている２つの軸部２０３が形成されている。

固定枠３００は、円環状の本体３０１を有し、本体３０１には、直径方向に対向するように配置されている２つの穴部３０５が形成されており、各穴部３０５は、対応する軸部２０３が圧入される穴である。

また、本体３０１には、３つの係合部３０２が設けられている。各係合部３０２は、それぞれ、光軸周りに円弧状に伸びる帯形状を有する。各係合部３０２は、一端が本体３０１と一体に連なり、その一端を除く他の部位（他端までの部位）が本体３０１と離間するように形成されている。各係合部３０２は、一端を中心として光軸と直交する方向に弾性変位可能であるとともに、互いに共働してレンズ１０を受け入れるための空間Ｓを形成するように配置されている。

各係合部３０２の他端には、それぞれ、光軸と直交する方向へ内方に向けて突出し、レンズ１０を固定するための爪部３０３が一体に形成されている。また、各係合部３０２の他端には、それぞれ、光軸と直交する方向へ外方に向けて突出する固着部３０４が一体に形成されている。各固着部３０４は、後述するように、レーザ溶着により、当該固着部３０４と対向する溶着面２０４と固定される。

固定枠３００は、図６（ａ）に示すように、固定枠３００の穴部３０５のそれぞれに対応するレンズ枠２０１の軸部２０３を圧入することによって、レンズ枠２０１に対して位置決めされるとともに、レンズ枠２０１と一体的に結合される。

ここで、各係合部３０２は、空間Ｓの光軸と直交する方向の直径寸法を規定する。各係合部３０２は、空間Ｓにレンズ１０が挿入される前の状態のときには、弾性変位しておらず、レンズ１０の外径寸法により小さい直径寸法を規定する。

これに対し、空間Ｓにレンズ１０が挿入される際には、図６（ｂ）に示すように、各係合部３０２がそれぞれ光軸と直交する方向へ外方に向けて弾性変位し、各係合部３０２が共働して形成する空間Ｓにレンズ１０が挿入される。そして、レンズ１０は、レンズ枠２０１の位置決め面２０２に載置される。このとき、各係合部３０２の爪部３０３は、それぞれ、レンズ１０の外周部と係合され、各係合部３０２は、レンズ１０の外周部と当接される。これにより、レンズ１０は、各爪部３０３により、位置決め面２０２に押し付けられ、レンズ１０の光軸方向への移動が規制される。また、レンズ１０は、各係合部３０２により、光軸方向と直交する方向へ押圧された状態で保持されることになる。また、各係合部３０２の弾性変位に伴い、各固着部３０４は、溶着面２０４に対向する位置まで変位され、溶着面２０４と当接される。

次いで、レンズ１０の位置決め（偏芯調整）を行うために、上記第１の実施の形態と同様に、固定枠３００の爪部３０３のそれぞれに対応する偏芯調整ピンが接触される。そして、各偏芯調整ピンの押しまたは引き動作により、各係合部３０２は、光軸と直交する方向へ変位する。これにより、レンズ１０は、位置決め面２０２上で移動される。即ち、レンズ１０の位置決め面２０２（光軸と直交する平面）上での位置決めが行われる。この場合も、従来と同様に、レンズ鏡筒に他のレンズ１１，２０，２１，２２，３０が組み込まれた状態で、その光学系を通してチャート像を撮像するなどして、最良の解像度が得られるように、レンズ１０の位置決め（偏芯調整）が行われる。

このようにしてレンズ１０の位置決めが行われると、固着部３０４に対して上方から赤外線レーザが照射され、固着部３０４と溶着面２０４が固着される。これにより、レンズ１０は１群レンズ保持枠２００に固定されることになる。

本実施の形態においては、固定枠３００とレンズ枠２０１が同じ樹脂材から構成されているが、固定枠３００を、赤外線レーザを透過し易い材料から構成し、レンズ枠２０１を赤外線レーザの吸収率が高い材料から構成するようにしてもよい。この場合、固定枠３００とレンズ枠２０１が同じ材料から構成する場合に比して、赤外線レーザの照射エネルギーを少なくすることができ、照射時間の短縮、固着強度の増大を図ることができる。

また、各固着部３０４の他に、固定枠３００の穴部３０５に嵌合されている位置決め軸部２０３周囲の部位に赤外線レーザを照射することによって、固定枠３００とレンズ枠２０１の固定がより確実に行われることになる。

（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について図７〜図９を参照しながら説明する。図７（ａ）は本発明の第３の実施の形態に係るレンズ鏡筒の１群レンズ枠を示す正面図である。図７（ｂ）は図７（ａ）の１群レンズ枠を撮像素子側から見た斜視図である。図８は図７ａ）の１群レンズ枠の被写体側の固定枠にレンズが組み込まれた状態を示す平面図である。図９（ａ）は図７（ｂ）の１群レンズ枠の撮像素子側に設けられている固定枠にレンズが組み込まれた状態を示す斜視図である。図９（ｂ）は図７（ｂ）の１群レンズ枠の撮像素子側の固定枠にレンズが組み込まれた状態を示す平面図である。

本実施の形態は、上記第１の実施の形態に対し、レンズ１０（第１の光学部材）およびレンズ１１（第２の光学部材）（図１を参照）のための固定枠が設けられている１群レンズ枠（枠体）を用いる点で異なる。そして、それぞれのレンズ１０，１１が対応する固定枠に保持された状態で、レンズ１０，１１の位置決め（偏芯調整）および固定が行われる。

本実施の形態においては、図７（ａ），（ｂ）に示す１群レンズ枠４００が用いられる。

１群レンズ枠４００は、熱可塑性の樹脂材からなり、円筒形状を有する。１群レンズ枠４００内には、光軸と直交する平面４２１，４２２を有する仕切り板４２０が設けられている。この仕切り板４２０には、光軸と同軸上に配置されている開口４２３が設けられている。

仕切り板４２０の一方の面（被写体側の面）４２１は、図７（ａ）に示すように、開口４２３の周りに円環状に拡がるレンズ位置決め面４２４と、レンズ位置決め面４２４の周りに円環状に拡がる溶着面４２５を有する。レンズ位置決め面４２４は、仕切り板４２０の凹部に形成されており、当該レンズ位置決め面４２４には、レンズ１０が載置される。

また、仕切り板４２０の一方の面４２１には、レンズ１０を固定するための固定枠４０１が形成されている。固定枠４０１は、３つの係合部４０２（第１の係合部）を有する。

各係合部４０２は、それぞれ、光軸周りに円弧状に伸びる帯形状を有する。各係合部４０２は、一端が仕切り板４２０に一体に連なり、その一端を除く他の部位（他端までの部位）が仕切り板４２０の一方の面４２１（位置決め面４２４および溶着面４２５を含む）と離間するように形成されている。各係合部４０２は、一端を中心として光軸と直交する方向に弾性変位可能であるとともに、互いに共働してレンズ１０を受け入れるための空間Ｓ１を形成するように配置されている。

各係合部４０２の他端には、それぞれ、光軸と直交する方向へ内方に向けて突出し、レンズ１０を固定するための爪部４０３が一体に形成されている。また、各係合部１０２の他端には、それぞれ、光軸と直交する方向へ外方に向けて突出する固着部４０４が一体に形成されており、各固着部４０４は、レーザ溶着により、当該固着部１０４と対向する溶着面４２５と固着される。

ここで、各係合部４０２は、空間Ｓ１の光軸と直交する方向の直径寸法を規定する。各係合部４０２は、空間Ｓ１にレンズ１０が挿入される前の状態のときには、弾性変位しておらず、空間Ｓ１の光軸と直交する方向の直径寸法として、レンズ１０の外径寸法により小さい直径寸法を規定する。

これに対し、空間Ｓ１にレンズ１０が挿入される際には、図８に示すように、各係合部４０２がそれぞれ光軸と直交する方向へ外方に向けて弾性変位し、各係合部４０２が共働して形成する空間Ｓ１にレンズ１０が挿入される。そして、レンズ１０は、位置決め面４２４に載置される。このとき、各係合部４０２の爪部４０３は、それぞれ、レンズ１０の外周部と係合され、各係合部４０２は、レンズ１０の外周部と当接される。このとき、レンズ１０は、各爪部４０３により、位置決め面４２４に押し付けられ、レンズ１０の光軸方向への移動が規制される。また、レンズ１０は、各係合部４０２により、光軸方向と直交する方向へ押圧された状態で保持されることになる。また、各係合部４０２の弾性変位に伴い、各固着部４０４は、仕切り板４２０の溶着面４２５に対向する位置まで変位され、溶着面４２５と当接される。

仕切り板４２０の他方の面（撮像素子側の面）４２２は、図７（ｂ）に示すように、開口４２３の周りに円環状に拡がるレンズ位置決め面４２６と、レンズ位置決め面４２６の周りに円環状に拡がる溶着面４２７を有する。レンズ位置決め面４２６は、仕切り板４２０の凹部に形成されており、当該レンズ位置決め面４２６には、レンズ１１が載置される。

また、仕切り板４２０の他方の面４２２には、レンズ１１を固定するための固定枠４１１が形成されている。固定枠４１１は、３つの係合部４１２（第２の係合部）を有する。

各係合部４１２は、それぞれ、光軸周りに円弧状に伸びる帯形状を有する。各係合部４１２は、一端が仕切り板４２０に一体に連なり、その一端を除く他の部位（他端までの部位）が仕切り板４２０の他方の面４２２（位置決め面４２６および溶着面４２７を含む）と離間するように形成されている。各係合部４１２は、一端を中心として光軸と直交する方向に弾性変位可能であるとともに、互いに共働してレンズ１１を受け入れるための空間Ｓ２を形成するように配置されている。

各係合部４１２の他端には、それぞれ、光軸と直交する方向へ内方に向けて突出し、レンズ１１を固定するための爪部４１３が一体に形成されている。また、各係合部４１２の他端には、それぞれ、光軸と直交する方向へ外方に向けて突出する固着部４１４が一体に形成されており、各固着部４１４は、レーザ溶着により、当該固着部４１４と対向する溶着面４２７と固着される。

ここで、各係合部４１２は、空間Ｓ２の光軸と直交する方向の直径寸法を規定する。各係合部４１２は、空間Ｓ２にレンズ１１が挿入される前の状態のときには、弾性変位しておらず、レンズ１１の外径寸法により小さい直径寸法を規定する。

これに対し、空間Ｓ２にレンズ１１が挿入される際には、図９（ａ），（ｂ）に示すように、各係合部４１２がそれぞれ光軸と直交する方向へ外方に向けて弾性変位し、各係合部４１２が共働して形成する空間Ｓ２にレンズ１１が挿入される。そして、レンズ１１は、位置決め面４２６に載置される。このとき、各係合部４１２の爪部４１３は、それぞれ、レンズ１１の外周部と係合され、各係合部４１２は、レンズ１０の外周部と当接される。これにより、レンズ１１は、各爪部４１３により、位置決め面４２６に押し付けられ、レンズ１１の光軸方向への移動が規制される。また、レンズ１１は、各係合部４１２に、光軸と直交する方向へ押圧された状態で保持されることになる。また、各係合部４１２の弾性変位に伴い、各固着部４１４は、仕切り板４２０の溶着面４２７に対向する位置まで変位され、溶着面４２７と当接される。

上記レンズ枠４００に各レンズ１０，１１を組み込む際には、まず、レンズ１１が固定枠４１１に組み込まれる。そして、レンズ１１の位置決め（偏芯調整）および固定が行われる。このときの手順は、上記第１の実施の形態のレンズ１０に対する手順と同じである。

次いで、レンズ１０が固定枠４０１に組み込まれる。このときの手順も、同様の手順である。

なお、上記各実施の形態においては、レンズ鏡筒のレンズを固定する方法を説明したが、当該固定方法は、レンズに限定されることなく、他の光学部材例えばフィルタ、ガラス板などを固定する方法として適用可能であることはいうまでもない。

本発明の第１の実施の形態に係る光学ユニットとしてのレンズ鏡筒の構成を示す縦面図である。 （ａ）は図１の１群レンズ枠１００の構成を示す斜視図である。（ｂ）は図２（ａ）の１群レンズ枠１００の平面図である。（ｃ）は図２（ａ）の１群レンズ枠１００の固定枠１０１の主要部構成を示す縦断面図である。 （ａ）は１群レンズ枠１００の固定枠１０１にレンズ１０が載置された状態を示す斜視図である。（ｂ）は１群レンズ枠１００の固定枠１０１にレンズ１０が載置された状態を示す平面図である。 （ａ）は各偏芯調整ピンにより固定枠１０１に載置されたレンズ１０の偏芯調整が行われている状態を示す斜視図である。（ｂ）はレンズ１０が載置された固定枠１０１と固着部１０４をレーザ溶着により固定する状態を示す縦断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るレンズ鏡筒の１群レンズ枠の分解斜視図である。 （ａ）は図５の１群レンズ枠の斜視図である。（ｂ）は図６（ａ）の１群レンズ枠にレンズが挿入されている状態を示す斜視図である。 （ａ）は本発明の第３の実施の形態に係るレンズ鏡筒の１群レンズ枠を示す正面図である。（ｂ）は図７（ａ）の１群レンズ枠を撮像素子側から見た斜視図である。 図７（ａ）の１群レンズ枠の被写体側の固定枠にレンズが組み込まれた状態を示す平面図である。 （ａ）は図７（ｂ）の１群レンズ枠の撮像素子側に設けられている固定枠にレンズが組み込まれた状態を示す斜視図である。（ｂ）は図７（ｂ）の１群レンズ枠の撮像素子側の固定枠にレンズが組み込まれた状態を示す平面図である。 （ａ）は従来の固定方法に用いられる１群レンズ枠を示す斜視図である。（ｂ）は図１０（ａ）のレンズ枠に対するレンズの偏芯調整とレンズと１群レンズ枠の接着が行われている状態を示す斜視図である。

符号の説明

１０，１１ レンズ
７０ 赤外線レーザ
１００，２００，４００ １群レンズ枠
１０１，３００，４０１，４１１ 固定枠
１０２，３０２，４０２，４１２ 係合部
１０３，３０３，４０３，４１３ 爪部
１０４，３０４，４０４，４１４ 固着部

Claims (5)

1. 光学部材と、
   前記光学部材を固定する固定枠とを備え、
   前記固定枠は、光軸と直交する方向へ弾性変位した状態で前記光学部材を保持する係合部を有し、
   前記係合部には、前記光学部材の光軸方向への移動を規制するように前記光学部材と係合する爪部と固着部とが設けられ、
   前記係合部が光軸と直交する方向へ弾性変位しない状態では、前記固着部は前記固定枠の一部と光軸方向に重なり合わないように形成され、
   前記係合部が光軸と直交する方向へ弾性変位した状態では、前記固着部は前記固定枠の一部と光軸方向に重なり合い、前記固定枠の一部に当接可能に形成され、
   前記固着部を前記固定枠の一部に当接させた状態で、前記固着部と前記固定枠の一部とを固着させることを特徴とする光学ユニット。
2. 前記固定枠は、前記係合部として、光軸周りに円弧状に伸びる帯形状の複数の係合部を有し、
   前記複数の係合部は、それぞれ、互いに共働して前記光学部材を受け入れ可能な直径寸法を有する空間を形成するように、光軸と直交する方向に弾性変位することを特徴とする請求項１に記載の光学ユニット。
3. 前記係合部に設けられている前記爪部は、前記光学部材を光軸方向に押圧するように前記光学部材の外周部と係合することを特徴とする請求項１または２に記載の光学ユニット。
4. 前記固定枠は、第１の光学部材を保持する第１の係合部と、前記第１の光学部材とは異なる第２の光学部材を保持する第２の係合部とを備え、
   前記第１の係合部と前記第２の係合部とは光軸と直交する方向に並んで形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の光学ユニット。
5. 前記固定枠は赤外線を吸収する材料が含まれる樹脂材で形成され、
   前記固着部と前記固定枠の一部とが重なり合う部分にレーザ光を照射することで前記固着部と前記固定枠の一部とを固着させることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の光学ユニット。

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