JP5147553B2 - 光学ユニット - Google Patents

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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、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、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ないしのいずれか1つに記載の光学ユニット。
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