JPH1096843A

JPH1096843A - 光学素子保持構造

Info

Publication number: JPH1096843A
Application number: JP24758096A
Authority: JP
Inventors: Wataru Tejima; 渉手島; Kenjiro Obara; 建治郎小原; Eisuke Tada; 栄介多田
Original assignee: Japan Atomic Energy Research Institute; Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd; Japan Atomic Energy Agency
Priority date: 1996-09-19
Filing date: 1996-09-19
Publication date: 1998-04-14

Abstract

(57)【要約】【課題】環境変化によって光学素子，鏡枠が膨張・収
縮しても、光学素子に歪みや破壊が生じることなく、光
学素子が鏡枠に対して安定に保持される光学素子保持構
造を提供する。【解決手段】鏡枠３内に光学素子２を保持する光学素
子保持構造であって、光学素子２と鏡枠３とのそれぞれ
に対し光学素子２の光軸１に平行な軸を中心として回動
可能に結合する非弾性部材４〜６が３つ設けられてお
り、これらすべての非弾性部材４〜６に関し、光学素子
２に対する非弾性部材４〜６の結合位置と鏡枠３に対す
る非弾性部材４〜６の結合位置とを通る直線が１点で交
わらないように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学素子保持構造
に関するものであり、更に詳しくは、カメラ，ＶＴＲ，
複写機，計測機器，観察装置等に用いられる光学素子保
持構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】通常、鏡枠に対する光学素子(例えば、
レンズ)の保持は、所定の嵌合公差で鏡枠内に嵌合させ
た光学素子を、鏡枠に対しスプリング等で光軸方向に押
圧することによって行われる。環境変化(例えば、温度
変化，湿度変化)によって光学素子が膨張又は収縮した
場合でも、光軸方向の膨張・収縮はスプリング等で吸収
されるため、光学素子に光軸方向の負荷が過度にかかる
ことはない。

【０００３】しかし、鏡枠の材質が光学素子の材質と異
なっている場合には、光学素子と鏡枠との膨張・収縮量
の差によって、光学素子と鏡枠との嵌合状態が変化して
しまう。光学素子の径方向(すなわち、光学素子の光軸
に対して垂直方向)には、上記嵌合公差に基づく隙間が
鏡枠との間に存在するが、この径方向の隙間が小さすぎ
ると、光学素子が鏡枠によって径方向に締め付けられ
て、光学素子に歪みや破壊が生じるおそれがある。嵌合
公差を大きくとることにより径方向の隙間を大きくする
と、光学素子の保持が不安定になってしまい、光学素子
が偏芯するおそれがある。光学素子を安定に保持するた
めに光軸方向の押圧を強くすると、その押圧力によって
光学素子に歪みや破壊が生じてしまう。

【０００４】特公平５−３２７３１号公報には、上記問
題点を解決することを目的とした光学素子保持構造が提
案されている。その光学素子保持構造には、環境変化に
よって光学素子や鏡枠が膨張又は収縮しても光学素子に
歪み，破壊，偏芯が生じないようにするため、鏡枠と光
学素子との間隔変化を吸収する板バネから成る弾性部材
が、光学素子と鏡枠との間に設けられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公平
５−３２７３１号公報で提案されている光学素子保持構
造では、鏡枠と光学素子との間隔変化の吸収に板バネの
弾性力を利用しているため、鏡枠と光学素子との間隔に
応じた負荷が板バネから光学素子にかかることになる。
この負荷によって、光学素子に歪みや破壊が生じるおそ
れがある。

【０００６】また、板バネから光学素子の全周に均等な
付勢力(つまり、光学素子保持力)が加わるように構成し
ても、前記光学素子等の膨張又は収縮によって鏡枠と光
学素子との径方向の間隔が変化すると、板バネの付勢力
の大きさが位置によってばらついてしまう。光学素子に
かかる径方向の負荷が位置によって異なると、光学素子
が偏芯してしまうため、光学性能を保証することが困難
になる。

【０００７】本発明は上記のような点に鑑みてなされた
ものであって、第１の目的は、環境変化によって光学素
子や鏡枠が膨張又は収縮しても、光学素子に歪みや破壊
が生じることなく、光学素子が鏡枠に対して安定に保持
される光学素子保持構造を提供することにある。第２の
目的は、環境変化によって光学素子や鏡枠が膨張又は収
縮しても、光学素子に歪みや破壊が生じたり光学素子が
偏芯したりすることなく、光学素子が鏡枠に対して安定
に保持される光学素子保持構造を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るため、第１発明の光学素子保持構造は、鏡枠に光学素
子を保持する光学素子保持構造であって、前記光学素子
と前記鏡枠とのそれぞれに対し前記光学素子の光軸に平
行な軸を中心として回動可能に結合する非弾性部材が３
つ設けられており、これらすべての非弾性部材に関し、
前記光学素子に対する前記非弾性部材の結合位置と前記
鏡枠に対する前記非弾性部材の結合位置とを通る直線が
１点で交わらないように構成されていることを特徴とす
る。

【０００９】上記第２の目的を達成するため、第２の発
明の光学素子保持構造は、鏡枠に光学素子を保持する光
学素子保持構造であって、前記光学素子と前記鏡枠との
それぞれに対し前記光学素子の光軸に平行な軸を中心と
して回動可能に結合する、同じ材質から成る非弾性部材
が少なくとも３つ設けられており、これらすべての非弾
性部材に関し、前記光学素子に対する前記非弾性部材の
結合位置と前記鏡枠に対する前記非弾性部材の結合位置
とを通る直線が１点で交わらず、前記光学素子と前記非
弾性部材との結合位置を直線でむすんで得られる多角形
と、前記鏡枠と前記非弾性部材との結合位置を直線でむ
すんで得られる多角形と、が相似形であり、前記光学素
子と前記非弾性部材との結合位置から前記鏡枠と前記非
弾性部材との結合位置までの距離が等しく、前記光学素
子と前記非弾性部材との結合位置から前記光学素子の光
軸までの距離が等しく構成されていることを特徴とす
る。

【００１０】上記第２の目的を達成するため、第３の発
明の光学素子保持構造は、第２の発明の構成において、
前記鏡枠と前記非弾性部材との結合位置が調整可能に構
成されていることを特徴とする。

【００１１】上記第１又は第２の目的を達成するため、
第４の発明の光学素子保持構造は、第１〜第３のいずれ
かの発明の構成において、前記光学素子の外周面に凹部
が形成されており、前記非弾性部材に前記凹部と係合可
能な凸部が形成されており、前記凹部に対し前記凸部が
係合状態で押圧されることにより前記光学素子と前記非
弾性部材との結合が行われることを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施した光学素子
保持構造を、図面を参照しつつ説明する。なお、実施の
形態の相互で同一の部分や相当する部分には同一の符号
を付して、重複説明を適宜省略する。

【００１３】《第１の実施の形態(図１〜図３)》図１
は、第１の実施の形態を示す光学素子保持構造の正面図
である。また、図２はその斜視図であり、図３はその要
部を示す斜視図である。図１，図２に示すように、第１
の実施の形態は、鏡枠３内に光学素子２を保持する光学
素子保持構造であって、被保持体である光学素子２(例
えば、レンズ)と、光学素子２を収納・保持する鏡枠３
と、光学素子２を支持する３つの非弾性部材４，５，６
と、で構成されている。

【００１４】非弾性部材４〜６は、光学素子２と鏡枠３
とのそれぞれに対し光学素子２の光軸１に平行な軸を中
心として(つまり、光軸１に対して垂直な面に沿って)回
動可能に結合している(図３)。そして、これらすべての
非弾性部材４〜６に関し、光学素子２に対する非弾性部
材４〜６の結合位置と鏡枠３に対する非弾性部材４〜６
の結合位置とを通る直線が１点で交わらないように構成
されている。なお、本明細書において、回動可能な結合
がなされる結合位置は、回動の中心位置をいうものとす
る。

【００１５】非弾性部材４〜６は、光学素子２と鏡枠３
との各結合位置において、光軸１に平行な軸を中心とし
て回動可能な構造になっているが、光学素子２と鏡枠３
との結合が非弾性部材４〜６によって３つの位置で行わ
れるため、光軸１に対して垂直な面内における、鏡枠３
に対する光学素子２の相対的な位置は１つに決まる。し
たがって、図１，図２に示すように光学素子２と鏡枠３
との間に隙間があっても、光学素子２が光軸１に対して
垂直方向に移動することは不可能である。また、前述し
た従来例(特公平５−３２７３１号)では、光学素子が板
バネの弾性力で保持されるため、光学素子に歪みや破壊
の発生原因となる径方向の負荷がかかってしまうが、第
１の実施の形態では、光学素子２が非弾性部材４〜６で
保持されるため、光学素子２に径方向の負荷(重力によ
るものは除く。)がかからない。したがって、光学素子
保持力によって光学素子２に歪みや破壊が発生すること
はない。以上のように、第１の実施の形態によると、光
学素子２は、歪み等の発生原因となる径方向の負荷を受
けることなく、鏡枠３内の所定位置で安定に保持され
る。

【００１６】環境変化(例えば、温度変化，湿度変化)に
よって光学素子２，鏡枠３のうちの少なくとも一方が膨
張又は収縮して、光学素子２と鏡枠３との膨張・収縮量
に差が生じると、光学素子２と鏡枠３との径方向の間隔
(つまり、隙間の大きさ)が変化する。このとき、光学素
子２の膨張又は収縮に連動して、鏡枠３と非弾性部材４
〜６との結合位置，光学素子２と非弾性部材４〜６との
結合位置のうちの少なくとも一方を中心に、非弾性部材
４〜６が回動する。この非弾性部材４〜６の回動に連動
して光学素子２もわずかに回転する。

【００１７】このように、光学素子２と鏡枠３との径方
向の間隔が変化しても、非弾性部材４〜６が光学素子２
や鏡枠３に対して回動可能に結合しているため、非弾性
部材４〜６の回動が上記隙間の変位(がた)を吸収する。
したがって、非弾性部材４〜６から光学素子２に負荷が
かかることはない。つまり、環境変化によって光学素子
２や鏡枠３が膨張又は収縮しても、光学素子２に歪みや
破壊が生じることはなく、光学素子２は無負荷の状態の
まま鏡枠３に対して安定・確実に保持されるのである。

【００１８】《第２の実施の形態(図４〜図７)》図４
は、第２の実施の形態を示す光学素子保持構造の正面図
であり、図７は、その要部組立構造を説明するための分
解斜視図である。また、図５は光学素子２が膨張状態に
あるときの光学素子保持構造の正面図であり、図６は光
学素子２が収縮状態にあるときの光学素子保持構造の正
面図である。図４に示すように、第２の実施の形態は、
鏡枠８内に光学素子２を保持する光学素子保持構造であ
って、被保持体である光学素子２と、光学素子２を収納
・保持する鏡枠８と、調整用結合ブロック９，１０，１
１と、同じ材質から成り光学素子２を支持する３つの非
弾性部材９ａ，１０ａ，１１ａと、で構成されている。

【００１９】前述した第１の実施の形態と同様、非弾性
部材９ａ〜１１ａは、光学素子２と鏡枠８とのそれぞれ
に対し光学素子２の光軸１に平行な軸を中心として回動
可能に結合している。ただし、鏡枠８と非弾性部材９
ａ，１０ａ，１１ａとの結合位置９ｃ，１０ｃ，１１ｃ
(図５，図６)は、調整用結合ブロック９〜１１によって
調整可能に構成されている。

【００２０】図７に基づいて、鏡枠８と非弾性部材９ａ
との結合構造を説明する。鏡枠８には長穴８Ａが形成さ
れており、調整用結合ブロック９にはネジ穴９Ｂが形成
されている。調整用結合ブロック９は、長穴８Ａを通し
てネジ８Ｂで鏡枠８に固定され、非弾性部材９ａは、穴
９Ａに回動可能に結合される。長穴８Ａは鏡枠８の円周
方向に長く形成されているので、調整用結合ブロック９
を鏡枠８の内周面に沿って円周方向に移動させることに
より、鏡枠８と非弾性部材９ａとの結合位置９ｃ(図
５，図６)を調整することができる。鏡枠８と非弾性部
材１０ａ，１１ａ(図４)との結合構造も、鏡枠８と非弾
性部材９ａとの結合構造と同様に構成されている。以上
のように結合位置９ｃ，１０ｃ，１１ｃが調整可能であ
るため、鏡枠８に高い加工精度が要求されないというメ
リットがある。

【００２１】上述したように調整用結合ブロック９〜１
１で鏡枠８と非弾性部材９ａ〜１１ａとの結合位置９ｃ
〜１１ｃの調整が可能になっているため、光学素子２を
所定の位置で安定に保持することができる。つまり、第
２の実施の形態は、上記結合位置調整によって、前述の
第１の実施の形態と同様、光学素子２に対する非弾性部
材９ａ〜１１ａの結合位置９ｂ，１０ｂ，１１ｂと鏡枠
３に対する非弾性部材９ａ〜１１ａの結合位置９ｃ，１
０ｃ，１１ｃとを通る直線が１点で交わらないように構
成されており、このため、環境変化によって光学素子２
や鏡枠８が膨張又は収縮しても、光学素子２に歪みや破
壊が生じることはなく、光学素子２は無負荷の状態のま
ま鏡枠８に対して安定・確実に保持されるのである。

【００２２】さらに、上記結合位置９ｃ，１０ｃ，１１
ｃの調整によって、各結合位置９ｂ，１０ｂ，１１ｂ；
９ｃ，１０ｃ，１１ｃは以下の条件を満たしている。第
１に、光学素子２と非弾性部材９ａ，１０ａ，１１ａと
の結合位置９ｂ，１０ｂ，１１ｂを直線でむすんで得ら
れる三角形(△９ｂ１０ｂ１１ｂ)と、鏡枠８と非弾性部
材９ａ，１０ａ，１１ａとの結合位置９ｃ，１０ｃ，１
１ｃを直線でむすんで得られる三角形(△９ｃ１０ｃ１
１ｃ)と、が相似形になっている(△９ｂ１０ｂ１１ｂ∽
△９ｃ１０ｃ１１ｃ)。第２に、光学素子２と非弾性部
材９ａ〜１１ａとの結合位置９ｂ，１０ｂ，１１ｂから
鏡枠８と非弾性部材９ａ〜１１ａとの結合位置９ｃ，１
０ｃ，１１ｃまでの距離が等しくなっている。第３に、
光学素子２と非弾性部材９ａ〜１１ａとの結合位置９
ｂ，１０ｂ，１１ｂから光学素子２の光軸１までの距離
が等しくなっている。

【００２３】図５，図６に示すように、環境変化によっ
て光学素子２，鏡枠８のうちの少なくとも一方が膨張又
は収縮して、光学素子２と鏡枠８との膨張・収縮量に差
が生じると、光学素子２と鏡枠８との径方向の間隔が変
化する。光学素子２の膨張又は収縮に連動して非弾性部
材９ａ〜１１ａは回動するが、同じ材質から成る非弾性
部材９ａ〜１１ａは同じ線膨張係数を有しており、ま
た、結合位置９ｂ〜１１ｂ，９ｃ〜１１ｃの配置が上記
条件を満たしているため、各非弾性部材９ａ〜１１ａの
回動量は等しくなる。したがって、環境変化によって光
学素子２や鏡枠８が膨張又は収縮しても、△９ｂ１０ｂ
１１ｂの外接円の中心(すなわち、光軸１の位置)と△９
ｃ１０ｃ１１ｃの外接円の中心とが常に一致し続けるよ
うにすることができる。

【００２４】前述した従来例(特公平５−３２７３１号)
では、光学素子等の膨張又は収縮によって鏡枠と光学素
子との径方向の間隔が変化すると、光学素子にかかる径
方向の負荷が位置によってばらついてしまうため、光学
素子が偏芯してしまうが、第２の実施の形態では、光学
素子２に径方向の負荷がかからない状態のまま非弾性部
材９ａ〜１１ａが等しく回動するため、光学素子２は偏
芯しない。したがって、光学素子等が膨張又は収縮して
も、光学性能を安定に保つことが可能である。

【００２５】《第３の実施の形態(図８〜図１１)》図８
は、第３の実施の形態を示す光学素子保持構造の正面図
である。また、図９はその要部を示す拡大図であり、図
１０はその要部組立構造を説明するための分解斜視図で
ある。図８に示すように、第３の実施の形態は、鏡枠８
内に光学素子１２を保持する光学素子保持構造であっ
て、被保持体である光学素子１２と、光学素子１２を収
納・保持する鏡枠８と、調整用結合ブロック９，１０，
１１と、同じ材質から成り光学素子１２を支持する３つ
の非弾性部材１３，１４，１５と、調整用結合ブロック
９〜１１に対し非弾性部材１３〜１５を回動可能に結合
させるピン１３ｂ，１４ｂ，１５ｂと、光学素子１２に
対して非弾性部材１３〜１５を押圧するスプリング１６
と、で構成されている。

【００２６】第３の実施の形態は、光学素子１２と非弾
性部材１３〜１５との結合構造に特徴があり、他の部分
は前述した第２の実施の形態と同様に構成されている。
非弾性部材１３〜１５は、光学素子１２と鏡枠８とのそ
れぞれに対し光学素子１２の光軸１に平行な軸を中心と
して回動可能に結合しているが、光学素子１２と非弾性
部材１３〜１５との結合は、光学素子１２の外周面に形
成されているＶ字形状の溝部(凹部)１２ａ，１２ｂ，１
２ｃと、非弾性部材１３〜１５に形成されているＲ面部
(凸部)１３ａ，１４ａ，１５ａと、の係合によって行わ
れる。

【００２７】図９，図１０に基づいて、光学素子１２と
非弾性部材１３との結合構造を説明する。光学素子１２
の外周面には溝部１２ａが形成されており、非弾性部材
１３には溝部１２ａと係合可能なＲ面部１３ａが形成さ
れている。図９に示すように、スプリング１６(図８，
図９)によって、溝部１２ａに対しＲ面部１３ａが係合
状態で押圧される(図９中の矢印方向)。これにより、図
１０中の破線部分でＲ面部１３ａが溝部１２ａに接触し
た状態において、光学素子１２と非弾性部材１３とが回
動可能に結合される。

【００２８】スプリング１６は、Ｒ面部１３ａが溝部１
２ａから外れない程度の弱い弾性力を有するものであれ
ばよい。したがって、光学素子１２に歪み等が生じるこ
とはない。また、スプリング１６と鏡枠８とは相互に作
用しないので、スプリング１６の付勢力によって光学素
子１２が偏芯することもない。

【００２９】光学素子１２と非弾性部材１４，１５との
結合構造も、光学素子１２と非弾性部材１３との結合構
造と同様に構成されている。以上のように、光学素子１
２と非弾性部材１３〜１５との結合構造は簡単であるた
め、光学素子１２の製造・加工を容易に行うことができ
るというメリットがある。

【００３０】図１１の断面図に基づいて、鏡筒２０に対
する第３の実施の形態の取り付け構造を説明する。鏡筒
２０中には鏡枠８が収納されており、鏡枠８には両凸レ
ンズＧ１と負メニスカスレンズＧ２とが取り付けられて
いる。図１１中、２１はスプリング、２２は押えワッシ
ャ、２３，２４は間隔ワッシャ(スペーサ)、１３〜１５
は前述の非弾性部材である。レンズＧ１，Ｇ２等を鏡枠
８内に嵌合させて押えワッシャ２２をねじ込むと、スプ
リング２１の弾性力によって、レンズＧ１，Ｇ２が鏡枠
８に対して光軸方向に押圧されて鏡枠８に保持される。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、第１〜第４の発明
によれば、環境変化によって光学素子やそれを保持する
鏡枠が膨張又は収縮しても(特に、急激な温度変化が生
じた場合でも)、光学素子に歪みや破壊が生じることは
なく、光学素子が鏡枠に対して安定・確実に保持され
る。さらに、第２〜第４の発明によれば、環境変化によ
って光学素子や鏡枠が膨張又は収縮しても、光学素子は
偏芯することはなく、鏡枠に対して安定・確実に保持さ
れる。例えば、温度変化に追従して自動的に調芯が行わ
れるようにすることが可能である。光学素子の偏芯が抑
えられることにより偏芯に起因する光学性能の劣化が防
止されるため、広範囲の温度領域で光学性能を保証する
ことが可能である。

【００３２】第３の発明によれば、鏡枠と非弾性部材と
の結合位置が調整可能に構成されているため、鏡枠に高
い加工精度が要求されない。また、第４の発明によれ
ば、光学素子と非弾性部材との結合を簡単な結合構造で
行うことができるため、光学素子の製造・加工が容易で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態を示す正面図。

【図２】第１の実施の形態を示す斜視図。

【図３】第１の実施の形態の要部を示す斜視図。

【図４】第２の実施の形態を示す正面図。

【図５】第２の実施の形態において光学素子が膨張状態
にあるときの結合位置を説明するための正面図。

【図６】第２の実施の形態において光学素子が収縮状態
にあるときの結合位置を説明するための正面図。

【図７】第２の実施の形態の要部組立構造を説明するた
めの分解斜視図。

【図８】第３の実施の形態を示す正面図。

【図９】第３の実施の形態の要部を示す部分拡大図。

【図１０】第３の実施の形態の要部組立構造を説明する
ための分解斜視図。

【図１１】鏡筒に対する第３の実施の形態の取り付け構
造を説明するための断面図。

【符号の説明】

１ …光軸２ …光学素子３ …鏡枠４，５，６ …非弾性部材８ …鏡枠９，１０，１１ …調整用結合ブロック９ａ，１０ａ，１１ａ …非弾性部材９ｂ，１０ｂ，１１ｂ …非弾性部材と光学素子との結
合位置９ｃ，１０ｃ，１１ｃ …非弾性部材と鏡枠との結合位
置１２ …光学素子１３，１４，１５ …非弾性部材１２ａ，１２ｂ，１２ｃ …溝部(凹部) １３ａ，１４ａ，１５ａ …Ｒ面部(凸部) １６ …スプリング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小原建治郎茨城県那珂郡那珂町大字向山801番地の１日本原子力研究所那珂研究所内 (72)発明者多田栄介茨城県那珂郡那珂町大字向山801番地の１日本原子力研究所那珂研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鏡枠に光学素子を保持する光学素子保持
構造であって、前記光学素子と前記鏡枠とのそれぞれに
対し前記光学素子の光軸に平行な軸を中心として回動可
能に結合する非弾性部材が３つ設けられており、これら
すべての非弾性部材に関し、前記光学素子に対する前記
非弾性部材の結合位置と前記鏡枠に対する前記非弾性部
材の結合位置とを通る直線が１点で交わらないように構
成されていることを特徴とする光学素子保持構造。
【請求項２】鏡枠に光学素子を保持する光学素子保持
構造であって、前記光学素子と前記鏡枠とのそれぞれに
対し前記光学素子の光軸に平行な軸を中心として回動可
能に結合する、同じ材質から成る非弾性部材が少なくと
も３つ設けられており、これらすべての非弾性部材に関
し、前記光学素子に対する前記非弾性部材の結合位置と
前記鏡枠に対する前記非弾性部材の結合位置とを通る直
線が１点で交わらず、前記光学素子と前記非弾性部材と
の結合位置を直線でむすんで得られる多角形と、前記鏡
枠と前記非弾性部材との結合位置を直線でむすんで得ら
れる多角形と、が相似形であり、前記光学素子と前記非
弾性部材との結合位置から前記鏡枠と前記非弾性部材と
の結合位置までの距離が等しく、前記光学素子と前記非
弾性部材との結合位置から前記光学素子の光軸までの距
離が等しく構成されていることを特徴とする光学素子保
持構造。
【請求項３】前記鏡枠と前記非弾性部材との結合位置
が調整可能に構成されていることを特徴とする請求項２
に記載の光学素子保持構造。
【請求項４】前記光学素子の外周面に凹部が形成され
ており、前記非弾性部材に前記凹部と係合可能な凸部が
形成されており、前記凹部に対し前記凸部が係合状態で
押圧されることにより前記光学素子と前記非弾性部材と
の結合が行われることを特徴とする請求項１乃至請求項
３のいずれかに記載の光学素子保持構造。