JP5307576B2 - レンズ組立体 - Google Patents

Description

本発明は、レンズとそれを保持する鏡枠とを備えるレンズ組立体、より詳しくは、鏡枠へのレンズの保持構造に関するものである。

従来のレンズ組立体として、例えば、鏡枠に、レンズを光軸方向で位置決めする受け部を形成するとともに、この受け部で支持されたレンズの外周を取り囲む周壁の複数箇所（例えば、３箇所）に、光軸方向に延出させて弾性を有する係止部を形成し、これら係止部と受け部との間にレンズを弾性的に挟持して保持する構成のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、同様の構成で、鏡枠に形成した受け部と複数の係止部との間に、複数のレンズを積み重ねるように弾性的に挟持して保持する構成のものも知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００７−６５０１７号公報 特開２００７−１２１６１２号公報

しかしながら、上述した従来のレンズ組立体においては、いずれも、鏡枠に形成された係止部が当接するレンズ側にフランジ部を形成し、このフランジ部に係止部を当接させるようにしている。このため、フランジ部を含むレンズ径が大きくなり、それに伴って鏡枠の外径も大きくなって、レンズ組立体全体が大型化することが懸念される。また、レンズ側にフランジ部を形成することから、レンズの加工が面倒となり、コストアップを招くことも懸念される。

さらに、鏡枠側の係止部は、例えば３箇所であるため、十分な保持強度を得るのが困難である。このため、外部衝撃により、鏡枠内でレンズがずれ、その結果、例えば、撮影レンズの場合には撮影光軸がシフトし、投影レンズの場合には投影光軸がシフトして、所望の画像が得られなくなることが懸念される。

したがって、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、小型化およびコストダウンが図れ、しかもレンズを安定して保持できるレンズ組立体を提供することにある。

上記目的を達成する請求項１に係るレンズ組立体の発明は、
レンズと、該レンズを保持する鏡枠とを有するレンズ組立体において、
前記鏡枠は、前記レンズの一端面側の縁部を全周に亘って支持する全周支持部と、前記レンズの他端面側を支持する端面支持部とを有し、
前記レンズは、前記一端面側のレンズ面の縁部に全周に亘って形成された面取り部を有し、
前記全周支持部は、前記面取り部を前記レンズ面とほぼ等しい曲率で連続するように支持することを特徴とするものである。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のレンズ組立体において、
前記面取り部は、前記外周面側隅部が角丸め加工されていることを特徴とするものである。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載のレンズ組立体において、
前記レンズは、前記端面支持部と前記全周支持部との間に積み重ねるように保持された４枚のレンズ群からなり、
前記全周支持部側から前記端面支持部側に向けて順に第１レンズ、第２レンズ、第３レンズおよび第４レンズとするとき、前記第１レンズはガラスレンズからなり、前記第２レンズ、前記第３レンズおよび前記第４レンズは、それぞれプラスチックレンズからなり、前記第１レンズの前記端面支持部とは反対側のレンズ面に前記面取り部が形成されており、
前記第３レンズと前記第４レンズとの間には、開口絞りが保持されている、
ことを特徴とするものである。

請求項４に係る発明は、請求項３に記載のレンズ組立体において、
前記第１レンズは、前記端面支持部側の端面縁部に全周に亘って形成された凹部を有し、
前記鏡枠の内周部には、前記凹部と対向する内周壁面を有し、
前記凹部と前記内周壁面との間にはシール部材が配置され、
前記第１レンズと前記第２レンズとの間および前記第２レンズと前記第３レンズとの間には、それぞれフレア絞りが配置され、
前記第４レンズと前記端面支持部との間には、前記第４レンズを前記第１レンズ側に弾性的に押圧する弾性部材が配置されている、
ことを特徴とするものである。

本発明に係るレンズ組立体は、レンズの一端面側のレンズ面の縁部に全周に亘って面取り部を形成し、このレンズの他端面側は、鏡枠に形成された端面支持部で支持し、一端面側は、鏡枠に形成された全周支持部により、面取り部を当該一端面側のレンズ面とほぼ等しい曲率で連続するように支持する。これにより、レンズにレンズ面以外のフランジ部を形成する場合と比較して、レンズ径を小さくでき、それに伴って鏡枠の外径も小さくできて、レンズ組立体全体の小型化が図れるとともに、レンズの加工も容易となり、コストダウンが図れる。さらに、レンズは、一端面側のレンズ面全周が、全周支持部によって支持されるので、外部衝撃により光軸シフトを生じることなく、十分な保持強度で安定して保持することができる。

本発明の一実施の形態に係るレンズ組立体の構成を模式的に示す断面図である。 図１に示したレンズ組立体の分解斜視図である。 図１に示した弾性部材を示す正面図および側面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係るレンズ組立体の構成を模式的に示す断面図であり、図２はその分解斜視図である。

図１および図２に示すように、本実施の形態に係るレンズ組立体は、鏡枠１に、光軸Ｃに沿って順に、第１レンズ３、第２レンズ４、第３レンズ５および第４レンズ６の４枚のレンズ群からなるレンズＭを保持する。本明細書では、便宜上、第１レンズ３側を物体側（紙面左側）、第４レンズ６側を像側（紙面右側）と呼ぶ。また、各レンズは、物体側の面を前面、像側の面を後面とも呼ぶ。

鏡枠１は、プラスチックあるいは金属材料からなる環状周壁にて構成されており、物体側および像側に向けてそれぞれ開放した物体側開口１ａおよび像側開口１ｂを有し、物体からの光は物体側開口１ａから鏡枠１内に入射して、レンズＭを経て像側開口１ｂから出射される。鏡枠１の内周面には、段差部ｔ_１〜ｔ_５が形成され、これらの段差部により直径Ｄ_１〜Ｄ_４が像側開口１ｂへ向けて段階的に小さくなるレンズ設置用の内周壁面(座面)Ｌ_１〜Ｌ_４が形成されているとともに、段差部ｔ_１,ｔ_２により直径Ｄ_５（Ｄ_２＜Ｄ_５＜Ｄ_１）の内周壁面(座面)Ｌ_５が形成されている。

鏡枠１の像側端部には、レンズＭの端面支持部を構成するとともに、像側開口１ｂを形成する絞り壁２ａが設けられている。像側開口１ｂは、像側に位置する第４レンズ６の光軸を含む中央部を露出させるように、絞り壁２ａに形成されている。

第１レンズ３は、ガラス製の凹メニスカスレンズからなり、物体側のレンズ面を凸面として座面Ｌ_１に設置され、鏡枠１の物体側端部のカシメによって形成される全周支持部２ｂにより鏡枠１に支持されている。この第１レンズ３は、外周面３ａが座面Ｌ_１に嵌り込んでおり、凸面の周縁部には全周に亘って面取り部３ｂが形成されている。そして、この面取り部３ｂがカシメによる全周支持部２ｂによって支持されて、この全周支持部２ｂにより物体側開口１ａが形成されている。ここで、全周支持部２ｂは、図１に部分拡大図をも示すように、面取り部３ｂを凸面とほぼ等しい曲率で連続するように、面取り部３ｂを支持している。また、面取り部３ｂの外周面側隅部３ｄは、角丸め加工されている。

第２レンズ４は、プラスチック製の平凹レンズからなり、第１レンズ３の像側で座面Ｌ_２に配置されている。この第２レンズ４の前面には、フレア絞り７を介して、第１レンズ３の後面に面接触する当接部４ａが形成されている。

第３レンズ５は、プラスチック製の凸平レンズからなり、第２レンズ４の像側で座面Ｌ_３に配置されている。この第３レンズ５の前面には、第２レンズ４と同様に、フレア絞り８を介して、第２レンズ４の後面に面接触する当接部５ａが形成されている。

第４レンズ６は、プラスチック製の凸メニスカスレンズからなり、第３レンズ５の像側で、像側を凸面として座面Ｌ_４に配置されている。この第４レンズ６の前面には、第３レンズ５と同様に、開口絞り９を介して、第３レンズ５の後面に面接触する当接部６ａが形成されている。また、第４レンズ６は、像側の凸面中央部が、絞り壁２によって形成された像側開口１ｂから突出するように配置されている。なお、第２レンズ４、第３レンズ５および第４レンズ６は、それぞれの外周面に１つまたは複数個のカット面を形成することができる。

フレア絞り７は、第１レンズ３と第２レンズ４との間に配置されており、フレア絞り８は、第２レンズ４と第３レンズ５との間に配されており、開口絞り９は、第３レンズ５と第４レンズ６との間に配置されている。フレア絞り７および８は、撮影等に寄与しない有害光が透過するのを防止するもので、ポリエステルシート等のシート状部材から構成され、その表面は、反射を防止するために黒色塗料が塗布されるなどの艶消し処理が施されている。また、開口絞り９は、レンズＭを透過する軸上光線束の直径を制限して明るさを制御するもので、フレア絞り７，８と同様に、ポリエステルシート等のシート状部材から構成され、その表面は、反射を防止するために黒色塗料が塗布されるなどの艶消し処理が施されている。なお、フレア絞り７，８や開口絞り９は、レンズの端面に直接黒色塗料を塗布したり、艶消し処理を施したりして構成することもできる。

また、第１レンズ３には、後面縁部に全周に亘って凹部３ｃが形成されており、この凹部３ｃと鏡枠１の段差部ｔ_１,ｔ_２により形成された座面Ｌ_５との間に、例えばＯリングからなるシール部材１０が挟持されている。

また、第４レンズ６と絞り壁２との間には、板ばねからなる弾性部材１１が配置されている。この弾性部材１１は、第１レンズ３を座面Ｌ_１に設置する際の押し込みによって生じる反発力により、各レンズ３、４、５、６の端面同士を絞り７、８、９を介して相互に弾性的に接触（弾性支持）させて、鏡枠１の内部で、各レンズ３、４、５、６を光軸方向に位置決めするものである。

図３（ａ）および（ｂ）は、弾性部材１１の正面図および側面図である。弾性部材１１は、絞り壁２に形成された像側開口１ｂよりも大きく、かつ、第４レンズ６の中央部を通過させ得る開口を備えた薄肉の環状ベース１１ａと、この環状ベース１１ａの外縁に片側支持状態にて一体連結する複数のアーム（板状のもの）１１ｂからなっている。アーム１１ｂには、付け根部に該アーム１１ｂを厚さ方向へ屈曲させて弾性片として作用させるとともに、該アーム１１ｂに反発力が生じた際に、先端が径方向外側へ向けて広がるのを抑制している。

また、絞り壁２の内側面には、像側開口１ｂの近傍にストッパー１２が設けられている。このストッパー１２は、レンズ組立体に衝撃等の外部応力が作用した際に、像側開口１ｂを画成する開口縁部１２ａよりも先に、当該ストッパー１２が、第４レンズ６の像側開口１ｂと対応する有効領域よりも径方向外側の領域に当接して、第４レンズ６の有効領域の損傷を防止するものである。なお、このストッパー１２は、環状の凸部あるいは間隔をあけて配置した複数の突起により構成することもできる。

次に、本実施の形態に係るレンズ組立体の組立手順の一例について説明する。

先ず、絞り壁２に像側開口１ｂおよびストッパー１２が形成された鏡枠１を、物体側の開口を上方に位置させた状態で、物体側の開口から、弾性部材１１、第４レンズ６、開口絞り９、第３レンズ５、フレア絞り８、第２レンズ４、およびフレア絞り７を、順次に積み重ねるように挿入する（落とし込む）。次に、第１レンズ３を、シール部材１０とともに、フレア絞り７上に積み重ねるように、弾性部材１１の弾性力に抗して鏡枠１内に押し込む。その状態で、鏡枠１の物体側端部をカシメ加工により熱的あるいは機械的に変形させて、第１レンズ３の前面に形成された面取り部３ｂを、全周に亘って、かつ、前面の凸面とほぼ等しい曲率で連続するように全周支持部２ｂにより支持するとともに、全周支持部２ｂによって物体側開口１ａを形成する。

これにより、余計な作業を要することなく、各レンズ３、４、５、６および各絞り７、８、９を、鏡枠１の全周支持部２ｂと絞り壁２との間、すなわち物体側開口１ａと像側開口１ｂとの間で、弾性部材１１の弾性力により、各レンズ３、４、５、６の端面同士を絞り７、８、９を介して相互に弾性的に押圧して、光軸方向に位置決めして保持することができる。

本実施の形態に係るレンズ組立体によれば、物体側に面する第１レンズ３の前面のレンズ面縁部に面取り部３ｂを形成し、この面取り部３ｂを前面のレンズ面とほぼ等しい曲率で連続するように、鏡枠１の全周支持部２ｂにより支持するので、レンズにレンズ面以外のフランジ部を形成して支持する場合と比較して、第１レンズ３の径を小さくでき、それに伴って鏡枠１の外径も小さくできて、レンズ組立体全体の小型化が図れるとともに、第１レンズ３の加工も容易となり、コストダウンが図れる。しかも、第１レンズ３は、面取り部３の全周が、全周支持部２ｂによって支持されるので、外部衝撃により光軸シフトを生じることなく、十分な保持強度で安定して保持することができる。

また、面取り部２ｂは、外周面側隅部３ｄを角丸め加工するので、カシメによる全周支持部２ｂの形成時や、第１レンズ３の鏡枠１への保持状態下および外部応力作用時において、第１レンズ３へのストレスを分散でき、これにより歪みによる光学性能の低下を防止することができる。

また、物体側に面する第１レンズ３はガラスレンズとし、他のレンズ４，５，６はプラスチックレンズとして、像側に面する第４レンズ６を、端面支持部を構成する絞り壁２ａの内側面に支持するようにしたので、レンズ組立体に保持するレンズの損傷を有効に防止しながら、レンズ組立体の軽量化が図れるとともに、第１レンズ３の歪の発生をより低減できて、光学性能の低下をより確実に防止することができる。しかも、第３レンズ５と第４レンズ６との間に開口絞り９を配置したので、各レンズの径を小さく、かつ、第１レンズ３から第４レンズ６に向けて順次小さくできる。これにより、鏡枠１の内部形状を、第４レンズ６から第３レンズ５、第２レンズ４および第１レンズ３の順に落とし込めるように容易に形成でき、組立性を向上できるとともに、レンズ組立体の小型軽量化が図れる。

また、第１レンズ３と鏡枠１内の座面Ｌ_５との間には、シール部材１０を挟持したので、物体側から鏡枠１内への塵埃の侵入を有効に防止できるとともに、防水効果も得ることができる。したがって、例えば、監視カメラ等に撮影レンズ組立体として搭載した場合には、長期間に亘って安定して使用することができる。しかも、第１レンズ３と第２レンズ４との間および第２レンズ４と第３レンズ５との間には、それぞれフレア絞り７および８を配置したので、フレアの発生を確実に防止することができる。また、第４レンズ６と端面支持部を構成する絞り壁２との間には、第４レンズ６を第１レンズ３側に弾性的に押圧する弾性部材１１を配置したので、その弾性力により、各レンズ３、４、５、６の端面同士を絞り７、８、９を介して相互に弾性的に押圧して、光軸方向に位置決めして保持することができる。

本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、レンズ組立体に保持するレンズＭは、４枚のレンズ群に限らず、任意の枚数のレンズ群あるいは単レンズの場合にも、本発明を有効に適用することができる。また、全周支持部で支持するレンズの曲率は任意であり、その曲率とほぼ等しくなるように当該レンズ面に形成された面取り部を支持すればよい。したがって、全周支持部で支持するレンズ面の曲率が無限大、すなわち平面の場合は、当該平面のレンズ面に形成された面取り部をレンズ面の平面と連続するように支持すればよい。

なお、レンズに形成する面取り部は、レンズ面が平面の場合は、通常の面取り加工と同様に平面のレンズ面に対してほぼ４５°として、レンズ周面側における鏡枠の厚さとほぼ同じ厚さで面取り部を全周支持部で支持する。また、面取り部を形成するレンズ面が、例えば凸面の場合は、曲率が小さくなるに従って後面側に深く面取りして、面取り部における全周支持部の厚さを、レンズ周面側における鏡枠の厚さとほぼ同じになるようにして、保持強度を確保するのが好ましい。

また、弾性部材１１は、任意の形状とすることができるとともに、板状のばねに替えてゴム部材を用いてもよく、あるいは、省略することもできる。

１ 鏡枠
１ａ 物体側開口
１ｂ 像側開口
２ａ 絞り壁
２ｂ 全周支持部
３ 第１レンズ
３ａ 外周面
３ｂ 面取り部
３ｃ 凹部
３ｄ 外周面側隅部
４ 第２レンズ
４ａ 当接部
５ 第３レンズ
５ａ 当接部
６ 第４レンズ
６ａ 当接部
７,８ フレア絞り
９ 開口絞り
１０ シール部材
１１ 弾性部材
１１ａ 環状ベース
１１ｂ アーム
１２ ストッパー
１２ａ 開口縁部
ｔ_１〜ｔ_５ 段差部
Ｌ_１〜Ｌ_５ 内周壁面(座面)

Claims (4)

1. レンズと、該レンズを保持する鏡枠とを有するレンズ組立体において、
   前記鏡枠は、前記レンズの一端面側の縁部を全周に亘って支持する全周支持部と、前記レンズの他端面側を支持する端面支持部とを有し、
   前記レンズは、前記一端面側のレンズ面の縁部に全周に亘って形成された面取り部を有し、
   前記全周支持部は、前記面取り部を前記レンズ面とほぼ等しい曲率で連続するように支持することを特徴とするレンズ組立体。
2. 前記面取り部は、前記外周面側隅部が角丸め加工されていることを特徴とする請求項１に記載のレンズ組立体。
3. 前記レンズは、前記端面支持部と前記全周支持部との間に積み重ねるように保持された４枚のレンズ群からなり、
   前記全周支持部側から前記端面支持部側に向けて順に第１レンズ、第２レンズ、第３レンズおよび第４レンズとするとき、前記第１レンズはガラスレンズからなり、前記第２レンズ、前記第３レンズおよび前記第４レンズは、それぞれプラスチックレンズからなり、前記第１レンズの前記端面支持部とは反対側のレンズ面に前記面取り部が形成されており、
   前記第３レンズと前記第４レンズとの間には、開口絞りが保持されている、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のレンズ組立体。
4. 前記第１レンズは、前記端面支持部側の端面縁部に全周に亘って形成された凹部を有し、
   前記鏡枠の内周部には、前記凹部と対向する内周壁面を有し、
   前記凹部と前記内周壁面との間にはシール部材が配置され、
   前記第１レンズと前記第２レンズとの間および前記第２レンズと前記第３レンズとの間には、それぞれフレア絞りが配置され、
   前記第４レンズと前記端面支持部との間には、前記第４レンズを前記第１レンズ側に弾性的に押圧する弾性部材が配置されている、
   ことを特徴とする請求項３に記載のレンズ組立体。

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