JP6858874B2 - レンズユニット - Google Patents

Description

本発明は、レンズユニットに関する。

複数のレンズを備え、特定の被写体に焦点を合わせるフォーカス機構をもつレンズユニットが知られている。フォーカス機構は、内筒と外筒とフォーカスリングとを有する。内筒は複数のレンズを保持する。外筒は、その内部に内筒が挿入され、レンズの光軸に沿って内筒を移動可能に保持する。フォーカスリングは、内筒を外筒に対して光軸に沿って移動させる際に、ユーザにより回転操作される。

外筒は、内筒が隙間なく嵌入するよう、なるべく内筒の外径と同じ内径となるように形成される。しかし、加工精度のばらつきといった様々な要因によって、内筒の外周面と外筒の内周面との間に多少の隙間が生じることがある。そして、この隙間に起因して、内筒が外筒に対してガタつき、光軸がずれてしまう場合がある。当該レンズユニットを例えばデジタルカメラに用いた場合は、光軸がずれることによってイメージセンサに結像される被写体像もずれてしまう。

特許文献１の従来例には、上記のような内筒のガタつきを吸収するための弾性リング（Ｏリング）を設けたレンズユニットが記載されている。弾性リングは、内筒の外周面に周方向に沿って形成された環状の溝に嵌合している。弾性リングは、内筒が外筒内に組み付けられた場合に、外筒の内周面に圧接される。これにより、内筒の外周面と外筒の内周面との間の隙間に起因して生じる内筒のガタつきを吸収している。

特開昭６２−０３４１１１号公報

ここで、外筒は、内筒の挿入を奥までスムーズにガイドするために、内径が段階的に変更される加工が施される場合がある。例えば、外筒の内周面に、内筒の外径よりも大きい内径の大径部と、弾性リングが圧接される内径の小径部とが設けられる。小径部は、大径部に連なり、外筒への内筒の挿入方向において大径部に対して奥側に位置する。

また、レンズユニットには絞り機構が備えられている。絞り機構は、複数枚の絞り羽根と操作ピンとアイリスリングとを有する。絞り羽根は略円形の絞り開口を形成し、この絞り開口の大きさを変化させることで光量を制限する。操作ピンは絞り開口の開度を調整するためのもので、絞り羽根の外側に向かって突出し、アイリスリングに連結されている。アイリスリングがユーザにより回転操作されると、操作ピンが周方向に移動し、これにより絞り開口が開閉する。

絞り機構を備えるレンズユニットの場合、外筒には、操作ピンの移動を許容するピン移動用開口が形成される。より具体的には、ピン移動用開口は平面視で矩形状に形成され、ユーザの操作に伴う操作ピンの周方向の移動、およびフォーカス機構による内筒の光軸に沿った移動に伴う操作ピンの光軸に沿った移動を許容するため、周方向および光軸方向に所定の幅を有している。

特許文献１の従来例において、外筒の内周面が大径部と小径部で構成され、かつ外筒にピン移動用開口が形成されていた場合を考える。この場合、内筒を外筒内に組み付けるに際して、弾性リングを溝に嵌合させた状態で内筒を外筒に挿入したときに、ピン移動用開口と、大径部と小径部の境界部分との位置関係によっては、弾性リングがピン移動用開口から飛び出して溝から外れてしまい、うまく外筒内に内筒を組み付けることができない事態が生じることがあった。

より詳しくは、大径部から小径部に進入する際に、弾性リングは小径部からの圧力を受けて収縮するが、この位置にピン移動用開口があると、ピン移動用開口が圧力を受けた弾性リングの逃げ場となり、弾性リングがピン移動用開口から飛び出して溝から外れてしまう。

本発明は、外筒と内筒の隙間に起因して生じる内筒のガタつきによる光軸ずれを弾性リングで吸収し、外筒内に内筒を容易に組み付けることが可能なレンズユニットを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のレンズユニットは、フォーカス機構と、絞り機構と、環状の溝と、弾性リングと、ピン移動用開口とを備える。フォーカス機構は、複数のレンズを保持する内筒と、内筒が挿入され、レンズの光軸に沿って内筒を移動可能に保持する外筒とを有する。絞り機構は、光量を制限する絞り羽根と、絞り羽根の外側に向かって突出し、絞り羽根の開度を調整するために周方向に操作される操作ピンとを有する。環状の溝は、内筒の外周面に周方向に沿って形成されている。弾性リングは、溝に嵌合する弾性リングであり、内筒が外筒内に組み付けられた場合に、外筒の内周面に圧接されて、内筒の外周面と外筒の内周面との間の隙間に起因して生じる内筒のガタつきを吸収する。ピン移動用開口は、外筒に形成されるピン移動用開口であり、操作ピンの周方向の移動、および内筒の光軸に沿った移動に伴う操作ピンの光軸に沿った移動を許容する大きさを有する。外筒の内周面は、内筒の外径よりも大きい内径の第１大径部と、第１大径部に連なり、外筒への内筒の挿入方向において第１大径部に対して奥側に位置し、弾性リングを溝に嵌合させた状態で内筒を外筒に挿入した場合に弾性リングが圧接される内径の第１小径部とを少なくとも有し、第１大径部と第１小径部の境界部分は、ピン移動用開口の奥側の開口縁と同じ位置、または開口縁よりもさらに奥側の位置に配置されている。

外筒の内周面は、内筒の外径よりも大きい内径の第２大径部と、第２大径部に連なり、第２大径部に対して奥側に位置し、第２大径部よりも小さい内径の第２小径部とを有し、第２大径部と第２小径部の境界部分には、奥側に向かって幅狭となる傾斜面が形成されていることが好ましい。

また、本発明のレンズユニットは、複数のレンズを保持する内筒と、内筒が挿入され、レンズの光軸に沿って内筒を移動可能に保持する外筒とを有するフォーカス機構と、光量を制限する絞り羽根と、絞り羽根の外側に向かって突出し、絞り羽根の開度を調整するために周方向に操作される操作ピンとを有する絞り機構と、内筒の外周面に周方向に沿って形成された環状の溝と、溝に嵌合する弾性リングであり、内筒が外筒内に組み付けられた場合に、外筒の内周面に圧接されて、内筒の外周面と外筒の内周面との間の隙間に起因して生じる内筒のガタつきを吸収する弾性リングと、外筒に形成されるピン移動用開口であり、操作ピンの周方向の移動、および内筒の光軸に沿った移動に伴う操作ピンの光軸に沿った移動を許容する大きさを有するピン移動用開口とを備え、外筒の内周面は、内筒の外径よりも大きい内径の大径部と、大径部に連なり、大径部に対して内筒が挿入される方向において奥側に位置し、内筒の外径よりも大きく、大径部よりも小さい内径の中径部と、中径部に連なり、中径部に対して奥側に位置し、中径部よりも小さい内径であり、弾性リングを溝に嵌合させた状態で内筒を外筒に挿入した場合に弾性リングが圧接される内径の小径部とを有し、大径部と中径部の境界部分には、奥側に向かって幅狭となる傾斜面が形成され、中径部と小径部の境界部分には、ピン移動用開口の奥側の開口縁よりもさらに奥側の位置に配置され、かつ奥側に向かって幅狭となる傾斜面が形成されている。

溝は、挿入方向における内筒の端部と奥側の側壁との距離が１ｍｍ以上、端部と奥側の側壁と反対側の側壁との距離が５ｍｍ以下の位置に形成されていることが好ましい。

弾性リングは、周方向と直交する方向に切った断面形状がＸ字状のＸリングであることが好ましい。また、マシンビジョンカメラに用いられることが好ましい。

本発明は、外筒の内周面の第１大径部と第１小径部の境界部分を、外筒への内筒の挿入方向の奥側のピン移動用開口の開口縁と同じ位置、または開口縁よりもさらに奥側の位置に配置するので、弾性リングがピン移動用開口から飛び出して溝から外れてしまうことが防がれる。したがって、外筒と内筒の隙間に起因して生じる内筒のガタつきによる光軸ずれを弾性リングで吸収し、外筒内に内筒を容易に組み付けることが可能なレンズユニットを提供することができる。

マシンビジョンカメラを示す斜視図である。 レンズユニットの断面図である。 レンズユニットの要部の斜視図である。 レンズユニットの要部の分解斜視図である。 内筒と外筒の各部を示す拡大断面図である。 大径部と中径部の境界部分を示す拡大断面図である。 中径部と小径部の境界部分を示す拡大断面図である。 中径部と小径部の境界部分を、ピン移動用開口の奥側の開口縁よりも手前側の位置に配置した、比較例の外筒を示す図であり、図８（Ａ）は、内筒が境界部分を通過する前、図８（Ｂ）は、内筒が境界部分を通過した後をそれぞれ示す。 図８（Ｂ）の状態を挿入方向の手前側から見た部分断面図である。 中径部と小径部の境界部分を、ピン移動用開口の奥側の開口縁よりも奥側の位置に配置した場合を示し、図１０（Ａ）は、内筒が境界部分を通過する前、図１０（Ｂ）は、内筒が境界部分を通過した後をそれぞれ示す。 中径部と小径部の境界部分を、ピン移動用開口の奥側の開口縁と同じ位置に配置した外筒を示す図である。

［第１実施形態］
図１において、マシンビジョンカメラ１０は、例えば工場の生産ラインにおける物品の検査等、ファクトリーオートメーションに用いられるもので、レンズユニット１１とカメラ本体１２とで構成される。レンズユニット１１は、アルミ合金等の軽量で加工がしやすい金属材料で形成され、カメラ本体１２に着脱自在に取り付けられる。レンズユニット１１は、対物レンズＯＬを通じて被写体像を取り込む。レンズユニット１１は、カメラ本体１２に内蔵されたＣＣＤ（Charge Coupled Device）、またはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等のイメージセンサ（図示せず）の撮像面に被写体像を結像させる。

イメージセンサは、被写体像を表す撮像信号を出力する。カメラ本体１２は、撮像信号をパーソナルコンピュータ等の情報処理装置に送信する送信部（図示せず）を有する。送信部は、例えばＵＳＢ（Universal Serial Bus）インターフェース、またはギガビットＬＡＮ（Local Area Network）規格のインターフェースである。情報処理装置は撮像信号を解析し、この解析結果に応じて物品の良不良等を判定する。

レンズユニット１１は、いずれも円環状の部材である、フォーカスリング１３、アイリスリング１５、および抜け止め部１６を有する。フォーカスリング１３およびアイリスリング１５は、破線で示す周方向ＣＤに沿ってユーザにより回転操作される。フォーカスリング１３は、特定の被写体に焦点を合わせるピント調整を行う場合に回転操作される。アイリスリング１５は、絞り羽根５１（図２参照）が形成する絞り開口の開度を調整する場合に回転操作される。

フォーカスリング１３およびアイリスリング１５は、外筒３２（図２も参照）に対して回転自在である。抜け止め部１６は、アイリスリング１５の抜け落ちを防止する。

外筒３２には固定ネジ１７が、アイリスリング１５には固定ネジ１８（図２参照）が、抜け止め部１６には固定ネジ１９（図２参照）が、それぞれ取り付けられる。より具体的には、外筒３２、アイリスリング１５には、固定ネジ１７、１８がそれぞれ螺合する貫通したネジ穴が形成され、抜け止め部１６には、固定ネジ１９が挿通される挿通穴が形成されている。

外筒３２の固定ネジ１７が締め付けられると、その先端はフォーカスリング１３に当接する。これにより外筒３２に対してフォーカスリング１３が固定される。同様に、アイリスリング１５の固定ネジ１８の先端は外筒３２（図２参照）に当接し、外筒３２に対してアイリスリング１５が固定される。

抜け止め部１６の固定ネジ１９は、外筒３２に形成されたネジ穴と螺合する。固定ネジ１９が締め付けられると、外筒３２に対して抜け止め部１６が固定される。

固定ネジ１７は、ピント調整時は緩められ、フォーカスリング１３の周方向ＣＤに沿った回転を許容する。ピント調整後、固定ネジ１７が締め付けられることで、フォーカスリング１３がピント調整後の位置に固定される。固定ネジ１８は、絞り開口の開度の調整時は緩められ、アイリスリング１５の周方向ＣＤに沿った回転を許容する。絞り開口の開度の調整後、固定ネジ１８が締め付けられることで、アイリスリング１５が絞り開口の開度の調整後の位置に固定される。固定ネジ１９は、抜け止め部１６の組み付け後に締め付けられ、抜け止め部１６を固定する。

図２において、レンズユニット１１は、フォーカス機構３０を備える。フォーカス機構３０は、前述のフォーカスリング１３に加えて、内筒３１と外筒３２とを有する。内筒３１はレンズＬ１、Ｌ２を保持する。外筒３２は、その内部に内筒３１が挿入される。より具体的には、対物レンズＯＬおよびレンズＬ１、Ｌ２の光軸ＯＡ（一点鎖線で示す）と平行な実線の矢印方向ＩＤに沿って、外筒３２内に内筒３１が挿入される。この矢印方向ＩＤが挿入方向である。また、挿入方向ＩＤは光軸ＯＡと平行であるため、光軸方向ＯＡＤでもある。外筒３２は、光軸ＯＡに沿って内筒３１を移動可能に保持する。なお、レンズＬ１、Ｌ２は、図を簡単化するため省略しているが、実際にはそれぞれ複数のレンズで構成される。

内筒３１の外周面３３において、挿入方向ＩＤの手前側の略半分には、雄ネジ３４が形成されている。雄ネジ３４は、フォーカスリング１３の内周面３５に形成された雌ネジ３６に螺合する。フォーカスリング１３を回転させると、フォーカスリング１３の光軸方向ＯＡＤの位置は固定されているので、雄ネジ３４と雌ネジ３６の作用により、光軸ＯＡに沿ってフォーカスリング１３に対して内筒３１が移動する。

フォーカスリング１３と反対側の内筒３１の内部にはコイルバネ３７が挿入されている。コイルバネ３７は、その一端が内筒３１と当接し、他端が外筒３２と当接する。コイルバネ３７は、外筒３２に対して、挿入方向ＩＤとは反対の方向に内筒３１を付勢する。このコイルバネ３７の付勢により、内筒３１はフォーカスリング１３側に押し付けられ、雄ネジ３４と雌ネジ３６の間のガタつきが解消される。こうして内筒３１の光軸方向ＯＡＤに関する位置決めがなされる。

内筒３１の外周面３３には、外筒３２の内径と外径が略同じ第１同径部３８Ａ、および第２同径部３８Ｂが設けられている。これら各同径部３８Ａ、３８Ｂは、周方向ＣＤに沿って環状に形成されている。第１同径部３８ＡはレンズＬ１、Ｌ２の間の内筒３１の中心部に、第２同径部３８Ｂは挿入方向ＩＤの奥側の内筒３１の端部３９に、それぞれ配置されている。

また、内筒３１の外周面３３には、周方向ＣＤに沿って環状の溝４０が形成されている。溝４０は、挿入方向ＩＤにおいて第２同径部３８Ｂに対して手前側であって、第２同径部３８Ｂと隣り合う位置に形成されている。溝４０には弾性リングとしてのＸリング４１が嵌合される。外力が加えられていない自然状態でのＸリング４１の内径は、溝４０の直径よりも僅かに大きいだけで略同じである。Ｘリング４１は、周方向ＣＤと直交する方向に切った断面形状がＸ字状をしている。内筒３１は、このＸリング４１を溝４０に嵌合させた状態で外筒３２に挿入される。

各同径部３８Ａ、３８Ｂの外径は、外筒３２の内径と略同じであるが、より正確には、各同径部３８Ａ、３８Ｂの外径は、外筒３２の内径よりも僅かに小さい。このため、内筒３１の外周面３３と外筒３２の内周面４２との間には僅かな隙間があり、このままでは内筒３１が外筒３２に対してガタつく。しかし本実施形態では、内筒３１が外筒３２内に組み付けられた図２の状態の場合に、Ｘリング４１が外筒３２の内周面４２に圧接される。これにより、内筒３１の外周面３３と外筒３２の内周面４２との間の隙間に起因して生じる内筒３１のガタつきが吸収される。

レンズユニット１１は、絞り機構５０も備えている。絞り機構５０は、レンズＬ１、Ｌ２の間の内筒３１の中心部に配置されている。絞り機構５０は、前述のアイリスリング１５に加えて、複数枚の絞り羽根５１と操作ピン５２とを有する。絞り羽根５１は、周知のように、略円形の絞り開口を形成する。絞り羽根５１は、この絞り開口の大きさを変化させることで入射光量を制限する。操作ピン５２は絞り開口の開度を調整するためのものである。操作ピン５２は、絞り羽根５１の外側に向かって突出した円筒状の突起である。

操作ピン５２は、アイリスリング１５の内周面５３に形成されたガイド溝５４に、その先端が係合する。これにより操作ピン５２とアイリスリング１５とが連結される。ガイド溝５４は、光軸ＯＡに沿って直線状に形成されている。そして、周方向ＣＤに関して、操作ピン５２の径よりも僅かに広い幅を有する。ガイド溝５４は、内筒３１の光軸ＯＡに沿った移動に伴う操作ピン５２の光軸ＯＡに沿った移動をガイドする。

図３および図４において、内筒３１には、周方向ＣＤに沿ってガイド穴６０が形成されている。ガイド穴６０は、周方向ＣＤに関して、操作ピン５２の移動範囲分の長さを有する。また、ガイド穴６０は、光軸方向ＯＡＤに関して、操作ピン５２の径より僅かに広い幅を有する。ガイド穴６０には操作ピン５２が挿通される。操作ピン５２は、ガイド溝５４で連結されたアイリスリング１５の回転操作に伴い、ガイド穴６０に沿って移動する。すなわち、操作ピン５２は、周方向ＣＤに操作される。

なお、より正確には、操作ピン５２は、複数枚の絞り羽根５１を保持する図示しない菊座に連結されている。操作ピン５２の周方向ＣＤの操作に伴い、菊座が周方向ＣＤに回転する。この菊座の周方向ＣＤの回転により、絞り羽根５１が開閉動作する。

外筒３２には、ピン移動用開口６１が形成されている。ピン移動用開口６１は、絞り開口の開度の調整時の操作ピン５２の周方向ＣＤの移動、およびピント調整時の内筒３１の光軸ＯＡに沿った移動に伴う操作ピン５２の光軸ＯＡに沿った移動を許容する大きさを有する。すなわち、ピン移動用開口６１は、ガイド穴６０と同じく、周方向ＣＤに関して、操作ピン５２の移動範囲分の長さを有する。また、ピン移動用開口６１は、光軸方向ＯＡＤに関して、内筒３１の移動範囲分の長さを有する。

外筒３２にはさらに、光軸方向ＯＡＤに沿ってガイド穴６２が形成されている。ガイド穴６２には、ガイドネジ６３が係合する。ガイドネジ６３は、内筒３１に形成されたネジ穴６４に螺合する。ガイド穴６２は、周方向ＣＤに関して、ガイドネジ６３の径より僅かに広い幅を有する。また、ガイド穴６２は、ピン移動用開口６１と同じく、光軸方向ＯＡＤに関して、内筒３１の移動範囲分の長さを有する。操作ピン５２およびガイド溝５４に加えて、これらガイド穴６２およびガイドネジ６３により、フォーカスリング１３の回転操作に応じた内筒３１の光軸ＯＡに沿った移動がガイドされる。また、ピン移動用開口６１およびガイド穴６２によって、内筒３１の移動範囲が規制される。

なお、図３および図４では、煩雑を避けるため、対物レンズＯＬ、アイリスリング１５、抜け止め部１６の図示を省略している。

図５において、外筒３２の内周面４２は、第２大径部に相当する大径部７０と、第２小径部および第１大径部に相当する中径部７１と、第１小径部に相当する小径部７２とを有する。大径部７０の内径ＤＩ１は、内筒３１の第１同径部３８Ａの外径ＤＯ１、第２同径部３８Ｂの外径ＤＯ２、およびＸリング４１の外径ＤＯＸよりも大きい（ＤＩ１＞ＤＯ１、ＤＯ２、ＤＯＸ）。

中径部７１の内径ＤＩ２は、大径部７０の内径ＤＩ１よりも小さく、かつ小径部７２の内径ＤＩ３よりも大きい（ＤＩ１＞ＤＩ２＞ＤＩ３）。また、中径部７１の内径ＤＩ２は、大径部７０の内径ＤＩ１と同じく、内筒３１の第１同径部３８Ａの外径ＤＯ１、第２同径部３８Ｂの外径ＤＯ２、およびＸリング４１の外径ＤＯＸよりも大きい（ＤＩ２＞ＤＯ１、ＤＯ２、ＤＯＸ）。ただし、中径部７１の内径ＤＩ２は、第１同径部３８Ａの外径ＤＯ１よりも僅かに大きいだけで略同じである（ＤＩ２≒ＤＯ１）。

小径部７２の内径ＤＩ３は、Ｘリング４１を溝４０に嵌合させた状態で内筒３１を外筒３２に挿入した場合にＸリング４１が圧接される大きさである。より具体的には、小径部７２の内径ＤＩ３は、第２同径部３８Ｂの外径ＤＯ２よりも僅かに大きいだけで略同じであり、かつ、Ｘリング４１の外径ＤＯＸよりも小さい（ＤＯ２≒ＤＩ３＜ＤＯＸ）。このように、外筒３２は、大径部７０、中径部７１、小径部７２と、内筒３１の挿入を奥までスムーズにガイドするために内径が段階的に変更されている。

大径部７０は、挿入方向ＩＤにおいて最も手前側に位置する。中径部７１は、大径部７０に連なり、挿入方向ＩＤにおいて大径部７０に対して奥側に位置する。小径部７２は、中径部７１に連なり、挿入方向ＩＤにおいて中径部７１に対して奥側に位置する。

大径部７０と中径部７１の境界部分７３（第２大径部と第２小径部の境界部分、二点鎖線の枠で囲う部分）は、ピン移動用開口６１の手前側の開口縁７４よりも手前側の位置に配置されている。また、中径部７１と小径部７２の境界部分７５（第１大径部と第１小径部の境界部分、二点鎖線の枠で囲う部分）は、ピン移動用開口６１の奥側の開口縁７６よりも奥側の位置に配置されている。

Ｘリング４１が嵌合される溝４０は、挿入方向ＩＤにおける内筒３１の端部３９と奥側の側壁４０Ａとの距離ＤＧ１が１ｍｍ以上、端部３９と側壁４０Ａと反対側の側壁４０Ｂとの距離ＤＧ２が５ｍｍ以下の位置に形成されている。

図６に示すように、大径部７０と中径部７１の境界部分７３には、奥側に向かって幅狭となる傾斜面８０が形成されている。同様にして、図７に示すように、中径部７１と小径部７２の境界部分７５にも、奥側に向かって幅狭となる傾斜面８１が形成されている。なお、これら図６および図７からも分かるように、厳密に言えば、大径部７０は、傾斜面８０が形成された境界部分７３を含まない。また、中径部７１は、傾斜面８１が形成された境界部分７５を含まない。境界部分７３は中径部７１に含まれ、境界部分７５は小径部７２に含まれる。

次に、上記構成を有するレンズユニット１１の組み立て手順を説明する。まず、内筒３１内に、レンズＬ１、Ｌ２、絞り羽根５１等の光学部品を取り付ける。次いで、溝４０にＸリング４１を嵌合する。より具体的には、まず、Ｘリング４１の一部を溝４０に引っ掛ける。そして、この引っ掛けたＸリング４１の一部を指で押さえながら、Ｘリング４１の他の部分を少し引き延ばして端部３９を通し、溝４０に収容する。

この際、図５で示したように、溝４０を、挿入方向ＩＤにおける内筒３１の端部３９と奥側の側壁４０Ａとの距離ＤＧ１が１ｍｍ以上、端部３９と奥側の側壁４０Ａと反対側の側壁４０Ｂとの距離ＤＧ２が５ｍｍ以下の位置に形成したので、溝４０にＸリング４１を容易に嵌合することができる。

すなわち、距離ＤＧ１が１ｍｍ未満の位置では、溝４０の加工が難しい。一方、距離ＤＧ２が５ｍｍよりも大きい位置では、Ｘリング４１を大きく引き延ばす必要があり、溝４０にＸリング４１を嵌合するために手間が掛かる。また、Ｘリング４１を大きく引き延ばしたことで、Ｘリング４１に亀裂等のダメージが生じるおそれがある。溝４０を、挿入方向ＩＤにおける内筒３１の端部３９と奥側の側壁４０Ａとの距離ＤＧ１が１ｍｍ以上、端部３９と奥側の側壁４０Ａと反対側の側壁４０Ｂとの距離ＤＧ２が５ｍｍ以下の位置に形成したことで、こうした不都合を解消することができる。

溝４０にＸリング４１を嵌合した後、内筒３１の内部にコイルバネ３７を挿入する。そして、この状態で挿入方向ＩＤに沿って内筒３１を外筒３２に挿入していく。挿入方向ＩＤに沿って内筒３１を外筒３２に挿入していくと、内筒３１は、大径部７０、中径部７１、小径部７２の順に通過する。

図５で示したように、大径部７０の内径ＤＩ１、および中径部７１の内径ＤＩ２は、内筒３１の第１同径部３８Ａの外径ＤＯ１、第２同径部３８Ｂの外径ＤＯ２、およびＸリング４１の外径ＤＯＸよりも大きい。また、中径部７１の内径ＤＩ２は、大径部７０の内径ＤＩ１よりも小さい。さらに図６で示したように、大径部７０と中径部７１の境界部分７３には、奥側に向かって幅狭となる傾斜面８０が形成されている。したがって、内筒３１は、大径部７０から中径部７１へと比較的抵抗なくスムーズに通過することができる。

中径部７１を通過した内筒３１は小径部７２に到り、中径部７１と小径部７２の境界部分７５を通過する。図５で示したように、小径部７２の内径ＤＩ３は、Ｘリング４１の外径ＤＯＸよりも小さい。このためＸリング４１は小径部７２で圧接される。これにより、内筒３１の外周面３３と外筒３２の内周面４２との間の隙間に起因して生じる内筒３１のガタつきが吸収される。

また、図５で示したように、中径部７１と小径部７２の境界部分７５が、ピン移動用開口６１の奥側の開口縁７６よりも奥側の位置に配置されているので、内筒３１が中径部７１と小径部７２の境界部分７５を通過したとき、Ｘリング４１がピン移動用開口６１から飛び出して溝４０から外れてしまうことがない。

中径部７１と小径部７２の境界部分７５を、ピン移動用開口６１の奥側の開口縁７６よりも奥側の位置に配置した作用を、図８および図９の比較例を用いて詳しく説明する。

図８は、本発明とは逆に、中径部７１と小径部７２の境界部分７５を、ピン移動用開口６１の奥側の開口縁７６よりも手前側の位置に配置した外筒９０である。図８（Ａ）は、内筒３１が境界部分７５を通過しようとしている状態を示している。対して図８（Ｂ）は、図８（Ａ）の状態からさらに内筒３１が挿入方向ＩＤに押し込まれ、Ｘリング４１が境界部分７５を通過した後の状態を示している。図９は、図８（Ｂ）の状態を挿入方向ＩＤの手前側から見た部分断面図である。

この図８（Ｂ）および図９に示す状態において、Ｘリング４１の大部分は小径部７２で圧接される。しかしながら、ピン移動用開口６１に対向するＸリング４１の部分は、ピン移動用開口６１で上部が開放されていて小径部７２では圧接されない。そのうえ他の大部分は小径部７２で圧接される。このため、ピン移動用開口６１に対向するＸリング４１の部分は、矢印方向ＪＤに飛び出して溝４０から外れてしまい、ピン移動用開口６１の奥側の開口縁７６に引っ掛かってしまう。

対して本発明では、内筒３１が境界部分７５を通過しようとしている状態の図１０（Ａ）、並びにＸリング４１が境界部分７５を通過した後の状態の図１０（Ｂ）に示すように、中径部７１と小径部７２の境界部分７５を、ピン移動用開口６１の奥側の開口縁７６よりも奥側の位置に配置しているので、Ｘリング４１の全部が略同時に小径部７２で圧接される。このため、図８の比較例のように、Ｘリング４１の大部分は小径部７２で圧接されていて、ピン移動用開口６１に対向するＸリング４１の部分だけ小径部７２で圧接されていないという状況にはなり得ない。したがって、Ｘリング４１がピン移動用開口６１から飛び出して溝４０から外れてしまうことが防がれ、外筒３２内に内筒３１を容易に組み付けることが可能となる。

また、図７で示したように、中径部７１と小径部７２の境界部分７５には、奥側に向かって幅狭となる傾斜面８１が形成されているので、内筒３１は、中径部７１から小径部７２へと比較的抵抗なくスムーズに通過することができる。

内筒３１を外筒３２に挿入した後、ピン移動用開口６１およびガイド穴６０を介して、絞り羽根５１に操作ピン５２を取り付ける。また、ガイド穴６２を介して、ネジ穴６４にガイドネジ６３を螺合する。さらに、内筒３１の雄ネジ３４を、対物レンズＯＬが取り付けられたフォーカスリング１３の雌ネジ３６に螺合し、図３で示した状態とする。

図３で示した状態とした後は、フォーカスリング１３とは反対側から、アイリスリング１５、抜け止め部１６の順に、各円環部材を外筒３２に挿通していく。そして、固定ネジ１９を締め付け、外筒３２に対して抜け止め部１６を固定する。最後に、固定ネジ１７を外筒３２に、固定ネジ１８をアイリスリング１５に、それぞれ取り付ける。これにてレンズユニット１１が完成する。

レンズユニット１１をマシンビジョンカメラ１０に用いる場合は、まず、カメラ本体１２にレンズユニット１１を取り付ける。そして、固定ネジ１７を緩めてフォーカスリング１３を回転操作し、ピント調整を行う。また、固定ネジ１８を緩めてアイリスリング１５を回転操作し、絞り開口の開度の調整を行う。これらピント調整および絞り開口の開度の調整は、レンズユニット１１で取り込まれてカメラ本体１２のイメージセンサで撮像された被写体像を情報処理装置のモニタ等で確認しながら行う。ピント調整および絞り開口の開度の調整後は、固定ネジ１７、１８を締め付け、フォーカスリング１３およびアイリスリング１５を固定する。

［第２実施形態］
図１１に示す第２実施形態の外筒９５は、中径部７１と小径部７２の境界部分７５を、ピン移動用開口６１の奥側の開口縁７６と同じ位置に配置している。この外筒９５によっても、上記第１実施形態と同じく、Ｘリング４１がピン移動用開口６１から飛び出して溝４０から外れてしまうことが防がれ、外筒９０内に内筒３１を容易に組み付けることが可能となる。

大径部７０を廃して、中径部７１と小径部７２の２つだけとしてもよい。この場合、中径部７１が第１大径部と第２大径部に相当し、小径部７２が第１小径部と第２小径部に相当する。あるいは、径を３回以上異ならせて、径が異なる部分を４箇所以上設けてもよい。

弾性リングとしては、Ｘリング４１の替わりに、周方向ＣＤと直交する方向に切った断面形状がＯ字状（円形）のＯリングを用いてもよい。

ただし、Ｏリングは、Ｘリング４１と比べて、圧接面（ここでは小径部７２の内周面）への接触面積が大きく、その分圧接面に対する摩擦抵抗が大きい。このため、Ｏリングでは、摩擦抵抗が大きすぎて内筒３１の光軸ＯＡに沿った移動が妨げられるおそれがある。対してＸリング４１では、内筒３１のガタつきを吸収しつつも、さほどの抵抗なく内筒３１を光軸ＯＡに沿って移動させることができる。したがって、弾性リングはＸリング４１を用いることがより好ましい。

本発明は、上記各実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない限り種々の構成を採用し得ることはもちろんである。例えば、本発明は、マシンビジョンカメラ１０以外の、例えば汎用のデジタルカメラに用いられるレンズユニットにも適用可能である。また、プロジェクタの投射光学系を搭載したレンズユニットにも適用可能である。

１０ マシンビジョンカメラ
１１ レンズユニット
１２ カメラ本体
１３ フォーカスリング
１５ アイリスリング
１６ 抜け止め部
１７〜１９ 固定ネジ
３０ フォーカス機構
３１ 内筒
３２、９０、９５ 外筒
３３ 内筒の外周面
３４ 雄ネジ
３５ フォーカスリングの内周面
３６ 雌ネジ
３７ コイルバネ
３８Ａ、３８Ｂ 第１、第２同径部
３９ 内筒の端部
４０ 溝
４０Ａ 奥側の側壁
４０Ｂ 奥側の側壁と反対側の側壁
４１ Ｘリング（弾性リング）
４２ 外筒の内周面
５０ 絞り機構
５１絞り羽根
５２ 操作ピン
５３ アイリスリングの内周面
５４ ガイド溝
６０ ガイド穴
６１ ピン移動用開口
６２ ガイド穴
６３ ガイドネジ
６４ ネジ穴
７０ 大径部（第２大径部）
７１ 中径部（第２小径部および第１大径部）
７２ 小径部（第１小径部）
７３ 大径部と中径部の境界部分
７４ ピン移動用開口の手前側の開口縁
７５ 中径部と小径部の境界部分
７６ ピン移動用開口の奥側の開口縁
８０、８１ 傾斜面
ＯＡ 光軸
ＩＤ 挿入方向
ＯＡＤ 光軸方向
ＣＤ 周方向
ＯＬ 対物レンズ
Ｌ１、Ｌ２ レンズ
ＤＯ１ 第１同径部の外径
ＤＯ２ 第２同径部の外径
ＤＯＸ Ｘリングの外径
ＤＩ１ 大径部の内径
ＤＩ２ 中径部の内径
ＤＩ３ 小径部の内径
ＤＧ１ 挿入方向における内筒の端部と溝の奥側の側壁との距離
ＤＧ２ 挿入方向における内筒の端部と溝の奥側の側壁と反対側の側壁との距離
ＪＤ Ｘリングの飛び出し方向

Claims (6)

1. 複数のレンズを保持する内筒と、前記内筒が挿入され、前記レンズの光軸に沿って前記内筒を移動可能に保持する外筒とを有するフォーカス機構と、
   光量を制限する絞り羽根と、前記絞り羽根の外側に向かって突出し、前記絞り羽根の開度を調整するために周方向に操作される操作ピンとを有する絞り機構と、
   前記内筒の外周面に周方向に沿って形成された環状の溝と、
   前記溝に嵌合する弾性リングであり、前記内筒が前記外筒内に組み付けられた場合に、前記外筒の内周面に圧接されて、前記内筒の外周面と前記外筒の内周面との間の隙間に起因して生じる前記内筒のガタつきを吸収する弾性リングと、
   前記外筒に形成されるピン移動用開口であり、前記操作ピンの前記周方向の移動、および前記内筒の前記光軸に沿った移動に伴う前記操作ピンの光軸に沿った移動を許容する大きさを有するピン移動用開口とを備え、
   前記外筒の内周面は、前記内筒の外径よりも大きい内径の第１大径部と、前記第１大径部に連なり、前記外筒への前記内筒の挿入方向において前記第１大径部に対して奥側に位置し、前記弾性リングを前記溝に嵌合させた状態で前記内筒を前記外筒に挿入した場合に前記弾性リングが圧接される内径の第１小径部とを少なくとも有し、
   前記第１大径部と前記第１小径部の境界部分は、前記ピン移動用開口の前記奥側の開口縁と同じ位置、または前記開口縁よりもさらに前記奥側の位置に配置されているレンズユニット。
2. 前記外筒の内周面は、前記内筒の外径よりも大きい内径の第２大径部と、前記第２大径部に連なり、前記第２大径部に対して前記奥側に位置し、前記第２大径部よりも小さい内径の第２小径部とを有し、
   前記第２大径部と前記第２小径部の境界部分には、前記奥側に向かって幅狭となる傾斜面が形成されている請求項１に記載のレンズユニット。
3. 複数のレンズを保持する内筒と、前記内筒が挿入され、前記レンズの光軸に沿って前記内筒を移動可能に保持する外筒とを有するフォーカス機構と、
   光量を制限する絞り羽根と、前記絞り羽根の外側に向かって突出し、前記絞り羽根の開度を調整するために周方向に操作される操作ピンとを有する絞り機構と、
   前記内筒の外周面に周方向に沿って形成された環状の溝と、
   前記溝に嵌合する弾性リングであり、前記内筒が前記外筒内に組み付けられた場合に、前記外筒の内周面に圧接されて、前記内筒の外周面と前記外筒の内周面との間の隙間に起因して生じる前記内筒のガタつきを吸収する弾性リングと、
   前記外筒に形成されるピン移動用開口であり、前記操作ピンの前記周方向の移動、および前記内筒の前記光軸に沿った移動に伴う前記操作ピンの光軸に沿った移動を許容する大きさを有するピン移動用開口とを備え、
   前記外筒の内周面は、前記内筒の外径よりも大きい内径の大径部と、前記大径部に連なり、前記大径部に対して前記内筒が挿入される方向において奥側に位置し、前記内筒の外径よりも大きく、前記大径部よりも小さい内径の中径部と、前記中径部に連なり、前記中径部に対して前記奥側に位置し、前記中径部よりも小さい内径であり、前記弾性リングを前記溝に嵌合させた状態で前記内筒を前記外筒に挿入した場合に前記弾性リングが圧接される内径の小径部とを有し、
   前記大径部と前記中径部の境界部分には、前記奥側に向かって幅狭となる傾斜面が形成され、
   前記中径部と前記小径部の境界部分には、前記ピン移動用開口の前記奥側の開口縁よりもさらに前記奥側の位置に配置され、かつ前記奥側に向かって幅狭となる傾斜面が形成されているレンズユニット。
4. 前記溝は、前記挿入方向における内筒の端部と前記奥側の側壁との距離が１ｍｍ以上、前記端部と前記奥側の側壁と反対側の側壁との距離が５ｍｍ以下の位置に形成されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載のレンズユニット。
5. 前記弾性リングは、前記周方向と直交する方向に切った断面形状がＸ字状のＸリングである請求項１ないし４のいずれか１項に記載のレンズユニット。
6. マシンビジョンカメラに用いられる請求項１ないし５のいずれか１項に記載のレンズユニット。

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