JPH07119864B2 - プラスチックレンズの取り付け構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明はプラスチックレンズの固定構造に関し、特にカ
メラの焦点検出装置のようにコンパクトな構成と位置の
制度を要求される場合において、温度変化による劣化の
生じないプラスチックレンズの固定構造に関する。

〈従来の技術〉 従来、カメラの焦点検出方法には色々な原理のものが知
られており、例えば、特開昭58-150918号においては、
２つのレンズを一定間隔に並べて、それぞれのレンズで
形成される像の間隔を比較する方法が提案されている。

第６図及び第７図においてこの原理を説明すると、第６
図の２は撮影レンズであり、６は集光レンズであって、
この集光レンズ６から右側の部分が第７図に８で示すよ
うな１つの焦点検出ユニットに構成されてカメラに装着
される。撮影レンズ２によって結像される被写体の一次
像28は、集光レンズ６に関して撮影レンズ２の射出瞳と
供役な位置に配設された一対の結像レンズ10,12によっ
て、撮影レンズ２の異なる部分を通った光による２つの
像30,32（または34,36または38,40）に再結像されるよ
うになっている。そして、一次像が予定焦点面22の前に
結像されているか（前ピン）、予定焦点面22上に結像さ
れているか（合焦）あるいは予定焦点面22の後に結像さ
れているか（後ピン）の合焦状態に応じて変化する再結
像30,32等の間の像間隔を検出する。この検出値と、合
焦時の再結像の間隔である基準像間隔値との差（すなわ
ち像間隔ずれ量）を算出し、この算出値に基づいて、撮
影レンズ２による被写体一次像28の結像位置の予定焦点
位置に対するずれ量（すなわちピントずれ量）を求める
ことができる。尚、再結像は、合焦時は図において30,3
2の位置関係になり、前ピンの時は34,36、後ピンの時は
38,40の位置関係になる。以下、このような焦点検出方
法を位相差方式と呼ぶ。

〈発明が解決しようとする課題〉 さて、この位相差方式において、集光レンズ６、一対の
結像レンズ10,12およびフォトセンサアレイ42からなる
焦点検出部８を第７図のように一眼レフレックスカメラ
のカメラ本体（例えばミラーボックス下部）に組み込も
うとした場合、上記一対の結像レンズをプラスチックで
一体成形すれば、上記光学的な焦点検出部８をコンパク
トなユニットに構成でき有利である。しかし、プラスチ
ックは一般的にガラスよりも３〜４桁大きな線膨張係数
（例えばアクリル樹脂の場合その値は６×10^-5／℃）を
有するので、カメラの光学的部分にプラスチックを用い
た場合、温度変化によるプラスチックの膨張伸縮が上記
焦点検出結果に与える影響は無視できなくなる。換言す
れば、上記一対の結像レンズをプラスチックで一体成形
した場合、カメラの環境温度が変化すると２つの結像レ
ンズの間隔が変化（例えば、第８図に示すような寸法形
状の装置では、温度が30℃上昇するとレンズ間隔が２μ
ｍ増加）する。この変化量を撮影レンズによる結像位置
の予定焦点面22に対するピントずれ量として見ると例え
ば68μｍもの大きなピントずれ量となる。

ここで、カメラは通常−20℃〜＋40℃の温度範囲、また
はそれを越える温度範囲でで使用される。また、一眼レ
フレックスカメラでは、一般的に±50μｍ程度の高い焦
点検出精度が求められている。この点について、本出願
人と同一出願人による先願である特願昭59-91670号にお
いては、プラスチックで成形した一対の結像レンズの間
隔と温度とは一定不変の関係があることを前提として、
温度センサによって気温を検知し、その気温における結
像レンズ間隔の基準値からのずれ量を算定して、データ
処理回路において補正演算を行うことによりレンズ間隔
の熱膨張による変化の影響を電気的に補正する方法を提
案している。

ところが、実際に一対の結像レンズを一体成形したプラ
スチックレンズの板片を焦点検出ユニットの基体に取り
付けようとする際に、構造の小型化および生産性向上の
要求に応じるために接着剤を用いた場合、結像レンズの
間隔と温度との関係は複雑で不安定なものになることが
明かになってきた。つまりこれは、プラスチックレンズ
の形状が接着剤によって規制されるので、温度変化を繰
り返した場合にレンズ間隔の寸法の再現性が悪くなり、
複雑な経時変化をするためと考えられる。

第10図は横軸に温度変化を示し、縦軸に焦点検出装置の
検出焦点位置の予定焦点位置からのずれ量（電気回路に
よる補正無し）を示したもので、点線は一対の結像レン
ズが全く規制を受けない状態で支持されたときの温度変
化によるずれ量をシュミレーションしたものである。一
方、実線は第11図のように、結像レンズを一体成形した
プラスチックレンズの板片をその両側端で接着剤Ａによ
り基体に固定した場合の実測値であり、30℃から50℃ま
での温度を一往復変化させるとシュミレーションの結果
とは24μｍの検出焦点位置のずれが残留している。特願
昭59-91670号で提案しているデータ処理回路における補
正演算は点線で示される焦点位置のずれに対して行われ
るものであるから、接着剤を用いてレンズを基体に固定
すると、点線と実線との差が焦点検出の誤差として残る
ことになる。

本発明はこの問題を解決するもので、位相差方式による
焦点検出装置において、一対の結像レンズを一体成形し
たプラスチックレンズをその光学的検出部の基体に取り
付ける場合に、上述したような温度変化による焦点検出
精度の不安定を解消し、データ処理回路による温度補償
が有効に作用するようなプラスチックレンズの固定方法
を提供するものである。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明においては特筆すべきは、一対の結像レンズを一
体形成したプラスチックレンズの板片を焦点検出ユニッ
トの基体に取り付ける際に、両結像レンズの中心間の部
分について伸縮の自由度を保障する点に着目したことで
ある。つまり、位相差方式による焦点検出方法において
は、一対の結像レンズの各中心の並び方向の間隔が焦点
検出精度に特に影響するのであり、この部分について温
度変化による伸縮の自由度、すなわち、プラスチックレ
ンズの再現性が保障されていれば、温度変化の影響はプ
ラスチックレンズの特性に基づいた計算通りに現れるの
で、例えば、本出願人がその先願で提案したようなデー
タ処理回路による検出像間隔の補正手段を併用すること
により、精度の高い焦点検出を行うことができる。

これを実現するために本発明では、プラスチックレンズ
の板片全体、もしくは２つのレンズの並び方向の両側に
おいて同様に板片を基体に対して完全に固定してしまう
のではなく、レンズの並び方向の両側のうち、片方の側
を固定するとともに他方の側を並び方向に伸縮可能に保
持する取り付け方法をとった。これによって、温度変化
が生じたときにも、２つの結像レンズの中心の間隔部分
についてはレンズの並び方向に対してほとんど規制を受
けずにほぼ自由に膨張伸縮できる構成となり、プラスチ
ックレンズの本来の特性による再現性を確保した。

〈作用〉 基体に取り付けられたプラスチックレンズの板片は、一
対の結像レンズの両側のうち基体に固定されている側の
板片部分を基準として、温度変化に対してプラスチック
本来の特性によりレンズの並び方向に自由に膨張伸縮す
る。これにより２つのレンズの中心間の部分において
は、伸縮の際に無理な規制がかかることもなく、従っ
て、温度変化が及ぼす影響は、プラスチックレンズ本来
の特性によるほぼ一定した関係で、レンズ間隔、すなわ
ち再結像の像間隔の検出結果に現れる。

さらに特許請求の範囲第２項によれば、プラスチックレ
ンズの板片は第１ボス孔の嵌合部分を基準として、長孔
形状の第２ボスとそれに嵌合するボスの嵌合の余裕の範
囲で自由に伸縮する。これにより、プラスチックレンズ
の板片自体は結像レンズの並び方向及び上下方向で基体
に対して位置決めされるとともに、２つのレンズの中心
間隔はその並び方向においてほぼ自由に膨張伸縮する。

〈実施例〉 第１図、第２図及び第３図は本発明を第７図における焦
点検出部８の焦点検出ユニットに適用した実施例を示
す。第２図において、13は基体で内部に集光レンズ６及
び光軸を直角に折曲するミラーが組み込まれている。14
は絞り板で一対のプラスチックの結像レンズ10,12と対
応した縦長の２つの開口14a,14bを有する。プラスチッ
クの結像レンズ10,12はアクリル樹脂によって一体成形
され、部品としては一枚の板片９となっている。板片９
のレンズ10,12の並び方向における両側の位置にはボス
孔H1,H2が透設されている。ボス孔H1はそこに嵌合する
ボスとほぼ同じ大きさ及び形状の丸孔であるのに対し、
ボス孔H2はそこに嵌合するボスがレンズの並び方向に対
して遊嵌状態になるよう長孔形状に形成されている。こ
れらのボス孔に各々対応して基体13側にはボスB1,B2が
形成してある。

組立てはまず絞り板14の両端の孔14c,14dをボスB1,B2に
各々通し、次に板片９のボス孔H1,H2をB1,B2に各々通
す。絞り板14と板片９とを重ねてボスB1,B2に貫通させ
たとき、ボスB1,B2はその先端が板片９の表面（図で見
えている側の面）と同じ高さになるようにしてある。こ
の状態でボスB1のみその先端と板片９の表面との間に接
着剤Ａを付ける。第１図はこの時のボス、板片、絞り板
及び接着剤の状態を示す断面図であるが、板片９はボス
B1の上端部で接着剤Ａを介して基体13に固定されている
ので、この状態で温度変化があると、プラスチックの板
片９はボス孔H2とボスB2の嵌合の余裕の範囲で矢印方向
に自由に伸縮でき、従って、２つのレンズの中心の間隔
についてはその並び方向において温度変化による伸縮の
自由度を保障した状態になる。

接着剤Ａは紫外線照射により硬化するタイプのものを使
用しており、これは硬化に加熱を要せず作業性が良好で
ある。接着剤としては一般にレンズ素材のプラスチック
と同程度の線膨張係数を有するものが望ましい。アクリ
ル樹脂，ポリカーボネート樹脂等のレンズ材料に対して
は例えば変性アクリル系接着剤が適している。

接着剤が硬化した後、裏蓋16を基体に取り付けて組立て
を終わる。裏蓋16にはフォトセンサアレイ42及びその前
面の透明カバー15等が取り付けられている。

第３図は上記焦点検出部８のユニットが組み立てられた
状態の断面（第２図において上から見た場合）を示し、
板片９が結像レンズの光軸方向及び並び方向において基
体13に対し位置決めされて取り付けられているととも
に、ボスB2とボス孔H2は遊嵌状態で保持されているのが
わかる。

第４図はこの実施例の効果を示したもので、発明が解決
しようとする課題のところで述べたシュミレーションの
結果（点線）と本実施例による実測値（実線）は良く一
致しており、板片の両側端を接着剤で直接基体に接着し
た場合の第９図の結果に比べて検出焦点位置のずれは1/
3以下になっている。

上述のようなプラスチックレンズの取り付け方法であれ
ば、接着剤による接着部においてプラスチックレンズ板
片の伸縮がほとんど規制されることがない（従って、温
度変化を繰り返すうちに複雑に変形してしまうことがな
い）のはすでに述べたとおりであるが、さらにこの構造
であれば、接着剤が板片９と基体13との間に回り込み、
接着剤層を形成して、結像レンズ10,12の光軸方向の位
置をこの接着剤層の厚さだけ設計値よりずらし、焦点検
出の誤差をもたらすと言った問題も起こらない。また、
組み立ての際にはボスとボス孔によって板片９は簡単に
基体の所定取り付け位置に位置決めができ、しかも片方
のボス側にのみ接着剤を使用すればよいので生産性向上
につながる。

第９図は上記実施例における温度変化によるピントのず
れ量を示す信号を得るための回路のブロック図である。
44はフォトセンサーアレイ42から出力される信号に基づ
いて第６図における２つの像の間隔を検出する像間隔検
出回路、46は周囲温度を検知する温度センサー、48は温
度センサー46により検出された温度に応じた像間隔補正
量信号を出力する像間隔補正量出力回路である。50は像
間隔検出回路44からの像間隔信号を像間隔補正量出力回
路48からの補正信号で補正し、補正された像間隔信号を
出力する演算回路、52はその補正された像間隔信号に基
づいてピントのずれ量を算出するずれ量演算回路であ
る。

なお、上述のずれ量補正は上記特願昭59-91670号の第９
図で開示した回路構成を採用することもできる。

第５図は本発明の他の実施例を示す。この変形例におい
ては一対の結像レンズの両側にそれぞれボス孔（この場
合、両孔とも上例のH1と同じ丸孔形状のもの）を透設
し、さらに、レンズ10,12と２つのボス孔の間に各々縦
方向に延びたスリットS,Sを設けて結像レンズ部分の伸
縮を吸収することにより、温度変化が生じても両結像レ
ンズの中心間の部分が自由に弾性変形できるようにし
た。この変形例においても上述の実施例と同様に、結像
レンズの中心間の部分でのプラスチックレンズの再現性
を確保された状態になり、温度とプラスチックレンズの
伸縮との一定関係に基づいてデータ処理回路による検出
像間隔の演算補正が可能となる。

〈発明の効果〉 本発明の構成によれば、温度変化が生じたときにも、２
つの結像レンズの中心間の部分では両レンズの並び方向
に対してほとんど規制を受けずにほぼ自由に膨張伸縮で
きる。これにより、温度変化がプラスチックレンズに与
える影響はプラスチックレンズの本来の特性に基づいた
ほぼ計算通りに現れる。従って、検出された像間隔をデ
ータ処理回路において補正する手段を併用すれば、温度
変化に対して精度の高い焦点検出装置を提供することが
できる。

また、温度変化によってレンズが膨張伸縮する際に、結
像レンズの中心同部分については無理な規制がかからな
いので、伸縮を繰り返すうちにレンズが複雑変形し、ひ
いては焦点検出装置の精度の劣化を招くという心配もな
い。

さらに特許請求の範囲第２項によれば、プラスチックレ
ンズの板片は第１ボス孔の部分を基準として、長孔形状
の第２ボス穴とそれに嵌合するボスとの嵌合の余裕の範
囲で自由に伸縮するので、プラスチックレンズ自体は結
像レンズの並び方向及び上下方向で基体に対して所定取
り付け位置に位置決めされるとともに、２つの結像レン
ズの中心の間隔については、温度変化に対してその並び
方向にほぼ自由に膨張伸縮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の主要部の断面図、第２図は本発明の一
実施例の分解斜視図、第３図は本発明を用いた焦点検出
ユニットの断面図、第４図は本実施例の効果を示すグラ
フ、第５図は本発明の他の実施例を示す正面図、第６図
は従来例の光学構成説明図、第７図は同じく縦断側面
図、第８図は同じく光学系の斜視図、第９図は本実施例
における回路のブロック図、第10図は問題点を説明する
ためのグラフ、第11図は同じく問題点を説明するための
プラスチックレンズの取り付け構造例を示す正面図であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｂ 13/36 (72)発明者 赤木 克人 大阪府大阪市東区安土町２丁目30番地 大 阪国際ビル ミノルタカメラ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−150918（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−64204（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−105707（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】位相差方式による焦点検出のために用いら
   れる少なくとも一対の結像レンズを一体的に形成した透
   明プラスチックの板片を有し、上記板片が基体の所定位
   置に取り付けられた焦点検出装置において、 上記一対のレンズの並び方向の両側のうち片側におい
   て、上記板片を上記基体に固定するとともに、他方の側
   を上記並び方向に伸縮可能に保持することを特徴とする
   焦点検出装置におけるプラスチックレンズの取り付け構
   造。
2. 【請求項２】上記一対のレンズの並び方向の両側のう
   ち、一方の側にはそれに嵌合するボスとほぼ同じ形状の
   第１ボス孔を透設し、他方の側にはレンズの並び方向に
   長い長孔形状の第２ボス孔を透設し、上記基体には上記
   第１ボス孔及び第２ボス孔に嵌合する２つのボスを突設
   し、上記第１ボス孔及び第２ボス孔に上記２つのボスを
   各々嵌合することによって、上記板片を上記基体の所定
   位置に取り付けたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のプラスチックレンズの取り付け構造。
3. 【請求項３】上記２つのボスのうち、第１ボス孔に嵌合
   したボスの先端と上記板片の表面とを接着剤により接着
   したことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載のプラ
   スチックレンズの取り付け構造。