JPS60189719A - プラスチツクレンズの温度補償方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、プラスチックレンズを用いた光学系で、特に
、温度変化による結像面移動を補償する光学系の位置移
動方法に関するものである。

〔発明の背景〕

光学レンズ用材料として、プラスチックヲ用いたものは
、ガラスレンズに比べて、軽量であり、（比重がガラス
の１／４〜１／６）、また材料費が安く射出成形法など
により、安価に生産でき、光学レンズを大幅に軽量・低
コスト化できる。

しかし、プラスチックレンズは、ガラスに比べて、温度
変化時の屈折率変化および線膨張係数が太き（それぞれ
ガラスの１００倍、及び１０倍である。

このため、温度変化時に結像面が大きく移動し、像がボ
ケ、画質が劣化する。温度変化時の像面の移動量の許容
値は、レンズの焦点深度から決まる。

たとえば、２／３”サイズ撮像素子を用いたビデオカメ
ラの場合、許容錯乱円は約４０μｍで、Ｆ５程度のレン
ズの場合、焦点深度は２００１ｊｒｎ程度となる。大口
径Ｆｔ４程度になると、焦点深度は、５０μｍ程度とな
る。

これに対し、プラスチックレンズの場合、実用的な温度
変化範囲を±６０°Ｃとすると、±３００〜±５００μ
ｍの結像面移動を生じる。

上記の結像面移動を防止するための方法として光学設計
上の方法と機械的方法が考えられる。

しかし、光学設計上の補償を行うことは、ガラスレンズ
のみを用いた光学系に比べて設計自由度が１つ減ること
になり、設計が困難となる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、前記問題点を解決し、プラスチックレ
ンズ系を機械的に移動させて温度補償を行ない得る簡略
な構造を提供することにあるＯ 〔発明の概要〕 棒状の膨張材で一定の伸び量を得るために哄全長が非常
に太き（なってしまうが、膨張材をコンパクトなコイル
ばね状にすることによつ一コイルはねり光軸方向の長さ
に比べて大ぎな伸び菫ｆ：得られる。

本発明は、この伸び量を、カム溝を有１−る円筒とビン
を介して、軸方向に変侯スることにより、コンパクトな
温度補償構造を実現したもの１である。

〔発明の実施例〕

以下、本発明な実施例に従って、詳細に説明する。

矛１図は、本発明の一災施例を示す。

、１−１図は、前玉１とバリエータ２とコンペンセータ
６と絞り４とマスタ系５より成るズームレンズであり、
マスク系５に本発明が実施されている。

矛１図で、コイルばね８は、１端が鋭部に固定された、
カム溝９の切っである筒１２上の場次１１に固定され、
もう１端は、マスク系５に固定されたビン１０に固定さ
れている。ビン１０は、カム溝９に漬ってのみの動きが
可能であり、このビン１０によりマスタ系５の光軸７方
向の位置が決まる構造になっている。なお、ビン１０は
３つ以上のカム溝９に各１つづつあり、コイルはね、８
の固定されていないビン１６は、マスタ系５の保持のみ
の慟さをする。

本実施例によれば、膨張・収縮をする材料がコイルはね
８として用いられ、円周方向に充分な長さＬを有しなお
かつ、コンパクトな構成となっている。そして、このコ
イルはね８の円周方向の伸びΔＬを、半径方向に伸びな
いように円筒１５でコイルばねを履っであるので、カム
溝９を有する円筒１２と、ピン１０暑介して光軸方向の
伸びΔＺに変換でき、よって、必要な世の△２を得るこ
とができる構造となっている。

膨張材の伸びをそのまま用いてレンズ系を動かそうと−
ｒると、ΔＴ−＝５０°Ｃ”Ｑ　ΔＺ　＝　０．４ｍ　
ヲアルミを用いて補正したとすると、アルミの長さｌは
、 １　＝　△Ｚ／　α△Ｔ　−６９７ｍ１ｌＢと、非常に
大きな値となり、△Ｚが大きい場合は実現不可能であっ
た。

矛２図は、前記コイルはね８を示す。線膨張係数なα、
有効巻き数をｎ、平均直径をＤ（−２ｒ）とする。この
とき、コイルはね８０円周方向の長さＬとΔＴの温度変
化によるＬの変化量ΔＬは以下の式で与えられる。

Ｌ＝２πｎｒ　・・・（１） ΔＬ七２πｎｒαΔＴ　・・・（２） このとき、コイルばね８の１端を自由にしておくとコイ
ルばね８は、軸方向にｎαΔＴ伸びることになるが、第
１図では、コイルはね８の１端が固定、もう１．端がビ
ン１０に固定されているので、コイルはね８の円周方向
の伸び△Ｌに対する軸方向Ｚの伸びΔＺは、カム溝９の
勾配によって決まる。通常のビデオカメラ用レンズにプ
ラスチックレンズを用いた場合では３０°Ｃの温度変化
での結像面移動量は、ΔＺ　−ｏ、１〜０．５１Ｂであ
るが、△ＺとΔＬは次の式を満足しなければならない。

ΔＺ日ΔＬｃｏｓθ　・・・（３） ただし、θは、カム溝９が光軸２に対して成す角であり
、カム溝９の切り方によって決まる値である。

第５図では、θは定数でありＬに対してＺは直線的に動
（。そして、△Ｚの範囲より、５．５　Ｘ　１０−４≦
ｎｒ（Ｘｃｏｓθ≦２．６５　Ｘ　１−・（４１となる
。また、（５）式でＣＯＳθ＝Ｌ　とすれば、Ｌに対し
てＺを２次曲線的に動かすことも可能である。

実施例では、ΔＴ−３０°ＣのときΔＺ　−０，４簡の
補正を行なっている。さらに、実施例ではｃｏｓθツ０
．７とし、ｒ　＝　２０１８　、α（アルミ）１２３．
９　Ｘ　１０−６を用いたので、＋２１　、　＋３１式
より、ｎ　−０，４／　（０，７Ｘ２　πｘ２０Ｘ２ｉ
９Ｘ１０−”Ｘ５０）−６，３４となった。

次に、第４図で単焦点レンズ１３での実施例を示す。構
造は、線膨張を行うコイルばね８の１端をカム溝９を切
った筒１２上に固定点１１で固定し、もう一端を単焦点
レンズ１６を固定した筒１４と連結しているビン１ｏに
固定しである。ビン１゜はカム溝９に沿ってのみ動ける
構造になっていることと、コイルばね８０半径方向の伸
びを円筒１５によって防止していることより、コイルば
ね８の膨張・収縮で、ビン１０’４すなわち単焦点レン
ズ１３を元軸７方向に動かすことができる。

〔発明の効果〕

本発明により、プラスチックレンズを用いた光学系の温
度補償を簡単な構造によって行なうことができるように
なったため、光学設計において温度補償を行う必要がな
（なり、従って、光学設計上の自由度を１つ減らさずに
すむようになった。

【図面の簡単な説明】

矛１図は、本発明のズームレンズでの実施例を示す構成
図、 矛２図は、コイルはねを示す正面図、 矛３図は、カム溝を有する円筒の展開図、矛４図は、本
発明の単焦点レンズでの実施例の構成図である。 １・・・前玉、２・・・バリエータ、３・・・コンベン
セータ、４・・・絞り、５・・・マスタ系、６・・・結
像面、７・・・元軸、８・・・コイルばね、９・・・カ
ム溝。 第　１　口 （礪　（Ｆ）） 第２０ δ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ｔ　プラスチックレンズを１枚以上用いている光学系の
   鏡筒に対して、カム溝を有する円筒と、光学系の全体又
   は一部を保持する円筒と、温度変化により膨張・収縮を
   するコイルばねと、コイルばねの径方向の伸びを押える
   円筒と、ビンより成る構造において、該円筒と該コイル
   ばねは光学系と中心軸を共有し、また、コイルばねの径
   方向の伸びを押える該円筒の内側に該コイルばねが位置
   し、その内側にカム溝を有する該円筒が位置し、さらに
   その内側に光学系を保持する該円筒が位置し、該ビンが
   光学系を保持する該円筒から外側に付けられカム溝を有
   する該円筒のカム溝からビンの先端を出し、該コイルば
   ねの１端が該ビンに固定されもう１端がカム溝を有する
   該円筒に固定され、カム溝を有する該円筒とコイルばね
   の半径方向の伸びを押える該円筒が鏡筒に対して固定さ
   れていることを特徴とするプラスチックレンズの温度償
   方法。