WO2014129129A1 - 光学レンズ装置 - Google Patents
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Definitions
- the present disclosure relates to an optical lens device including a lens having a positive focal length and a lens having a negative focal length.
- a technique that can reduce the aberration of the optical lens device a technique of changing the refractive index of the lens by an electric signal (for example, refer to Patent Document 2), and adjusting the focal length by moving the lens using an actuator. Techniques (see, for example, Patent Document 3) are also known.
- the proposed technique requires an actuator for changing the refractive index of the lens or moving the lens, and a drive control device for the actuator. Even with the simplest configuration, it is necessary to provide a lens barrel for changing the lens interval.
- the change in the lens characteristics caused by the temperature change can be suppressed in the optical lens device, the number of parts therefor may increase, and the device may not be miniaturized. is there.
- the present disclosure has been made in view of these points, and an object of the present disclosure is to suppress a change in lens characteristics due to a temperature change without increasing the number of components in an optical lens device.
- the optical lens device has a plurality of lenses including a first lens having a positive focal length and a second lens having a negative focal length.
- the radius of curvature of the lens surface on which light is incident is the radius of curvature of the lens surface on which light is emitted (specifically, the radius of curvature). It is smaller than the absolute value.
- At least one of the plurality of lenses is provided with an edge portion surrounding the outer periphery of the lens.
- the edge portion In the outer peripheral portion of the edge portion, the edge portion has an axial central portion parallel to the optical axis of the lens on the side from which light is emitted, rather than the central portion of the lens and the axial central portion in the outer peripheral portion of the lens. It is formed to be located.
- the edge portion protrudes largely toward the outer side of the first lens or the second lens toward the side from which light is emitted (hereinafter also referred to as the front) rather than the side from which light is incident (hereinafter also referred to as the front). It is formed as follows.
- the edge portion is provided on the first lens, the radius of curvature of the lens surface on the front side where the light is incident, compared to the case where the edge portion is provided with an edge whose center matches the center of the convex lens in the optical axis direction. Becomes smaller, and the focal length of the first lens becomes shorter. Since the first lens has a positive focal length, this lens surface is convex.
- the edge portion is provided on the second lens
- the radius of curvature of the lens surface on the front side where the light enters is compared with the case where the edge portion is provided with an edge whose center coincides with the center of the concave lens in the optical axis direction. Becomes larger and the negative focal length becomes longer. Since the second lens has a negative focal length, this lens surface is concave.
- the second lens is used to correct the positive focal length generated by the first lens alone in combination with the first lens, if the negative focal length of the second lens is increased, the focal point of the entire optical lens device is increased. The distance becomes shorter.
- the optical lens device of the present disclosure it is possible to suppress the change in the focal position caused by the change in the refractive index of each lens in accordance with the temperature change simply by providing the edge portion around the lens. .
- the optical lens device of the present disclosure a change in lens characteristics caused by a temperature change can be suppressed without separately providing an actuator, a lens barrel, or the like as in the related art. As a result, an optical lens device having good lens characteristics can be reduced in size.
- the structure of the optical lens apparatus of embodiment is represented, (a) is a side view, (b) is sectional drawing. It is explanatory drawing explaining the shape of the edge part of the 1st lens which comprises an optical lens apparatus, and a 2nd lens. It is explanatory drawing explaining the change of the lens shape with respect to a temperature change. It is explanatory drawing explaining the measuring method which measures the shape change of a 1st lens. It is explanatory drawing showing the measurement result of the shape change of a 1st lens. It is explanatory drawing explaining the measuring method which measures the shape change of a 2nd lens. It is explanatory drawing showing the measurement result of the shape change of a 2nd lens.
- the optical lens device of the present embodiment includes a first lens 10 having a positive focal length and a second lens 20 having a negative focal length.
- the first lens 10 is a so-called convex lens in which a front lens surface 12 on which light from an object is incident is formed in a convex shape, and a curvature radius r1 of the lens surface 12 is a rear lens surface that emits light. 14 is smaller than the radius of curvature r2.
- the second lens 20 is a so-called concave lens in which a front lens surface 22 on which light from an object is incident is formed in a concave shape, and a curvature radius r3 of the lens surface 22 is a rear lens surface 24 that emits light. Is smaller than the curvature radius r4.
- the first lens 10 and the second lens 20 are made of synthetic resin, and the outer circumferences of the lens portions 16 and 26 of the lenses 10 and 20 are surrounded on the outer circumference in the radial direction of the lenses 10 and 20, respectively.
- the edge portions 18 and 28 are integrally formed.
- the lenses 10 and 20 are arranged such that the first lens 10 is on the object side with the optical axes 30 aligned (in other words, the optical axes 30 are aligned).
- each lens 10, 20 the edge portions 18, 28 are thicker than the outer peripheral portions of the lens portions 16, 26, and each lens 10, 20 is mutually connected via the edge portions 18, 28. Are stacked.
- an adhesive, a spacer, a light-shielding material, and the like may be provided in this laminated portion (specifically, between the edge portion 18 and the edge portion 28), but this is not a main part of the present disclosure. Therefore, detailed description is omitted.
- the edge portions 18 and 28 have axial center portions Q ⁇ b> 1 and Q ⁇ b> 2 parallel to the optical axis 30 at the outer peripheral portions of the edge portions 18 and 28, respectively. It forms so that it may be located behind the axial direction center part P1 and P2 in part O1, O2 and an outer peripheral part.
- edge portions 18 and 28 protrude from the outer peripheral portions of the lens portions 16 and 26 toward the side from which light is emitted (hereinafter also referred to as the front) toward the side from which light is emitted (hereinafter also referred to as the rear). It is formed as follows.
- axial center portions P ⁇ b> 1 and P ⁇ b> 2 in the outer peripheral portions of the lens portions 16 and 26 are lines connecting the outer periphery of the front lens surfaces 12 and 22 and the outer periphery of the rear lens surfaces 14 and 24. It is described as being located in the center of.
- the outer peripheries and central portions P1 and P2 of the lens portions 16 and 26 may be on lines drawn from the outer peripheries of the front lens surfaces 12 and 22 in the axial direction parallel to the optical axis 30. Alternatively, it may be on a line drawn in the axial direction parallel to the optical axis 30 from the outer periphery of the rear lens surfaces 14, 24.
- the expansion of the edge portions 18 and 28 causes the edge portions 18 and 28 to be in contact with the rear lens surface 14 of the lenses 10 and 20.
- 24 generates a force in the direction of reducing the diameter.
- the edge portion 18 in the first lens 10, when the temperature rises, the edge portion 18 not only expands in the radial direction of the lens portion 16, but also the lens portion 16 behind the lens portion 16. Is also extended in the inner direction (the direction of the arrow shown in the figure), and the rear of the lens unit 16 is reduced in diameter.
- the edge portion 28 not only expands in the radial direction of the lens portion 26 but also behind the lens portion 26. Is also extended in the inner direction (the direction of the arrow shown in the figure), and the rear of the lens unit 16 is reduced in diameter.
- the optical lens device of the present embodiment even if the refractive indexes of the first lens 10 and the second lens 20 change due to a temperature change, the focal positions of the lenses 10 and 20 generated by the refractive index change are changed.
- the change can be canceled by the shape change of the first lens 10 and the second lens 20.
- the focal position of the entire optical lens device is canceled by the shape change of both lenses 10 and 20.
- optical lens device of the present embodiment aberrations caused by temperature changes can be reduced without separately providing devices and parts for obtaining desired lens characteristics, and the optical lens device can be downsized. be able to.
- the curvature radius r of the lens surface on the front side on which light is incident has a basic shape 1.
- the focal length is shortened.
- the curvature radius r of the lens surface on the front side is larger than that of the basic shape 1, the focal length becomes longer.
- the shape of the first lens 10 is 1 when the temperature is normal, 2 when the temperature is high, and 3 when the temperature is low. It is possible to cancel the change in the focal length due to the change in the refractive index by the change in the shape of the first lens 10.
- the lens A is such that the center of the edge portion is located behind the center of the convex lens with respect to the convex lens having a predetermined focal length, as in the present embodiment. Further, it is configured by providing an edge portion.
- the lens B is configured by providing an edge portion with respect to the same convex lens as the lens A so that the center of the edge portion coincides with the center of the convex lens in the optical axis direction. ing.
- the shapes of the two lenses A and B configured in this way were measured at high temperature and low temperature, respectively.
- FIG. 5 (a-2) shows the result of calculating the positional deviation of the lens surfaces of the lenses A and B at a high temperature for each lens diameter r as an “AB” value.
- FIG. 5 (b-2) shows the result of calculating the positional deviation of the lens surfaces of the lenses A and B at the low temperature for each lens diameter r as an “AB” value.
- the edge portion 18 is provided as in the present disclosure, so that the lens shape of the first lens 10 has a refractive index at high and low temperatures. It was confirmed that the effect described above was obtained by changing the focal length to reduce the change in the focal length caused by the change in. ⁇ Effects of the second lens 20> As shown in FIG. 6A, in the optical lens having a negative focal length, the curvature radius r of the lens surface on the front side where light enters is larger than that in the basic shape 1, and the shape 2 As a result, the negative focal length becomes longer. On the contrary, when the curvature radius r of the lens surface on the front side is smaller than that of the basic shape 1, the negative focal length is shortened.
- the second lens 20 is used to correct a positive focal length generated by the first lens 10 alone, in combination with the first lens 10.
- the focal length (positive focal length) of the entire optical lens device becomes shorter. Conversely, when the negative focal length in the second lens 20 is shortened, the focal length (positive focal length) of the entire optical lens device is lengthened.
- the shape is 1 at room temperature, 2 at high temperature, and 3 at low temperature. Good. That is, in this way, it is possible to reduce the change in the focal length of the entire optical lens device due to the change in the refractive index by the change in the shape of the second lens 20.
- the second lens 20 it is measured using two lenses C and D how the lens shape changes at high and low temperatures due to the difference in the shape of the edge portion 28 provided around the lens portion 26. did.
- the lens C is such that the center of the edge portion is located behind the center of the concave lens with respect to the concave lens having a predetermined focal length, as in the present embodiment. Further, it is configured by providing an edge portion.
- the lens D is configured by providing an edge portion with respect to the same concave lens as the lens C so that the center of the edge portion coincides with the center of the concave lens in the optical axis direction. ing.
- the shapes of the two lenses C and D thus configured were measured at high temperature and low temperature, respectively.
- FIG. 7A-2 shows the result of calculating the lens surface positional deviation of the lenses C and D at a high temperature for each lens diameter r as a “CD” value.
- FIG. 7B-2 shows the result of calculating the lens surface positional deviation of the lenses C and D at a low temperature as a “CD” value for each lens diameter r.
- the edge portion 28 is provided as in the present disclosure, so that the lens shape of the second lens 20 at each temperature is high and low. It was confirmed that the effect described above was obtained by changing so as to reduce the change in the focal length of the entire optical lens device caused by the change in the refractive index of 10 and 20.
- an annular portion 40 is provided around the edge portions 18 and 28 of the first lens 10 and the second lens 20, and the edge portion 18 due to temperature change. , 28 in the outer peripheral direction may be suppressed.
- the first lens 10 and the second lens 20 are made of resin or glass having a low coefficient of thermal expansion, and the shapes of the edge portions 18 and 28 when the temperature rises. Even when the change is small, the lens characteristics can be improved by changing the shapes of the lens portions 16 and 26.
- the annular portion 40 may be made of a material having a lower coefficient of thermal expansion than the first lens 10 and the second lens 20 so that the shape change in the outer peripheral direction of the edge portions 18 and 28 can be suppressed.
- a synthetic resin such as a thermosetting resin or a thermoplastic resin is used, it can be easily formed around the edge portions 18 and 28.
- the lens F is a convex lens having a predetermined focal length provided with an edge portion, like the lens A shown in FIG. 4C, and the lens E further has an annular portion around the edge portion of the lens F. Is provided.
- FIG. 10A-2 shows the result of calculating the lens surface positional deviation of the lenses E and F at a high temperature as the “EF” value for each lens diameter r.
- FIG. 10B-2 shows the result of calculating the lens surface positional deviation of the lenses E and F at low temperatures as the “EF” value for each lens diameter r.
- the lens provided with the edge portion of the present disclosure by providing an annular portion around the edge portion, the lens shape is higher than that of the lens not provided with the annular portion at high temperature and low temperature. It was confirmed that it changed more greatly.
- this indication is not limited to what is indicated in the above-mentioned embodiment and modification, and various in the range which does not deviate from the gist of this indication. Embodiments can be taken.
- the annular portion 40 is integrally formed with a diaphragm portion 42 that covers the edge portion (in this case, the edge portion 18 of the first lens 10) on the front side of the optical lens device. May be.
- the annular portion 40 and the diaphragm portion 42 are made of a material capable of blocking light, so that unnecessary light can be prevented from entering the lens from the surroundings.
- the aperture of the aperture section 42 may correspond to the diameter of the lens unit disposed on the forefront of the optical lens device as shown in FIG. 11A, and as shown in FIG. You may make it slightly larger than the diameter of a lens part.
- a clamping protrusion 44 (holding portion) may be provided on the opposite side of the annular portion 40 from the throttle portion 42.
- the sandwiching projection 44 engages with the rear edge of the optical lens device and sandwiches the lenses 10 and 20 in the stacking direction with the diaphragm 42.
- the sandwiching protrusions 44 may be formed as so-called ridges over the entire periphery of the rear edge of the optical lens device, or may be provided dispersedly at a plurality of locations on the rear edge of the optical lens device.
- the optical lens device has been described as a pair of lenses including the first lens 10 and the second lens 20.
- the first lens 10 and the second lens 20 may be provided.
- some of the lenses are provided with the edge portion of the present disclosure, and the remaining lenses are as shown in FIGS. 4 (d) and 6 (d).
- An edge portion whose center position coincides with the center of the lens may be provided.
- the annular portion 40 provided around the edge portion may also be provided in a part of the lens constituting the optical lens device.
- the first lens 10 and the second lens 20 have been described as being made of resin. This is because, compared with a lens made of crow, a resin lens has a larger change in refractive index with respect to a temperature change, and the effect of the present disclosure is easily exhibited.
- At least one of the first lens 10 and the second lens 20 may be made of glass.
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Abstract
正の焦点距離を有する第1レンズ(10)と負の焦点距離を有する第2レンズ(20)とを備え、各レンズ(10、20)が光軸を揃えて積層配置される光学レンズ装置において、各レンズ(10、20)は、光が入射する側のレンズ面の曲率半径が光を出射する側よりも小さくなっており、その周囲には、コバ部(18、28)が設けられる。そして、各コバ部(18、28)は、コバ部の外周部分における光軸に平行な軸方向中央部(Q1、Q2)が、レンズの中心部分(O1、O2)及び前記レンズの外周部分における軸方向中央部(P1、P2)よりも、光を出射する側に位置するように形成される。これにより、部品点数を増加させることなく、温度変化に伴うレンズ特性の変化を抑制する。
Description
本出願は、当該開示内容が参照によって本出願に組み込まれた、2013年2月22日に出願された日本特許出願2013-33470を基にしている。
本開示は、焦点距離が正のレンズと焦点距離が負のレンズとを備えた光学レンズ装置に関する。
この種の光学レンズ装置においては、温度変化により生じる収差を低減するため、レンズ間を樹脂製の鏡筒部を介して接合し、温度変化に伴う鏡筒部の膨張・収縮によりレンズ間隔を伸縮させて、収差をキャンセルさせることが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、光学レンズ装置の収差を低減し得る技術としては、レンズの屈折率を電気信号によって変化させる技術(例えば、特許文献2参照)、アクチュエータを用いてレンズを移動させることで焦点距離を調整する技術(例えば、特許文献3参照)、等も知られている。
しかしながら、上記提案の技術では、レンズの屈折率を変化させたり、レンズを移動させたりするためのアクチュエータ、及び、アクチュエータの駆動制御装置が必要となる。最も構成が簡単なものでも、レンズ間隔を変化させるための鏡筒部を設ける必要がある。
このため、上記提案の技術では、光学レンズ装置において、温度変化によって生じるレンズ特性の変化を抑制することはできるものの、そのための部品点数が増加し、装置の小型化を図ることができなくなる恐れがある。
本開示は、こうした点に鑑みなされたものであり、光学レンズ装置において、部品点数を増加させることなく、温度変化に伴うレンズ特性の変化を抑制することを目的とする。
本開示の光学レンズ装置は、正の焦点距離を有する第1レンズと、負の焦点距離を有する第2レンズとからなる複数のレンズを有する。
そして、第1レンズ及び第2レンズは、それぞれ、光が入射する側のレンズ面の曲率半径(詳しくは、その絶対値)が、光を出射する側のレンズ面の曲率半径(詳しくは、その絶対値)よりも小さくなっている。
また、複数のレンズの少なくとも一つには、レンズ外周を取り囲むコバ部が設けられている。そして、そのコバ部は、コバ部の外周部分において、レンズの光軸に平行な軸方向中央部が、レンズの中心部分及びレンズの外周部分における軸方向中央部よりも、光を出射する側に位置するように形成されている。
つまり、コバ部は、第1レンズ若しくは第2レンズの外周部分に、光が入射する側(以下、前方ともいう)よりも光が出射する側(以下、後方ともいう)に向けて大きく張り出すように形成されている。
このため、このコバ部には、温度が上昇すると、自身の膨張によって、レンズの後方部分を縮径させる方向に力が発生する。
従って、第1レンズに上記コバ部を設けた場合、コバ部の中心が凸レンズの中心と光軸方向で一致するコバを設けた場合と比較すると、光が入射する前方側のレンズ面の曲率半径が小さくなって、第1レンズの焦点距離が短くなる。第1レンズは、正の焦点距離を有するため、このレンズ面は凸状である。
一方、第2レンズに上記コバ部を設けた場合、コバ部の中心が凹レンズの中心と光軸方向で一致するコバを設けた場合と比較すると、光が入射する前方側のレンズ面の曲率半径が大きくなって、負の焦点距離が長くなる。第2レンズは、負の焦点距離を有するため、このレンズ面は凹状である。
第2レンズは、第1レンズとの組み合わせにより、第1レンズ単体で生じる正の焦点距離を補正するのに用いられるため、第2レンズにおける負の焦点距離が長くなると、光学レンズ装置全体の焦点距離は短くなる。
このため、温度上昇により、各レンズの屈折率が小さくなって、光学レンズ装置全体の焦点距離が長くなった場合に、第1レンズと第2レンズのレンズ形状の変化によって、その焦点距離の変化を抑制することができる。
このように、本開示の光学レンズ装置によれば、温度変化に伴い各レンズの屈折率が変化することによって生じる焦点位置の変化を、レンズ周囲に上記コバ部を設けるだけで抑制することができる。
従って、本開示の光学レンズ装置によれば、従来のようにアクチュエータや鏡筒部等を別途設けることなく、温度変化によって生じるレンズ特性の変化を抑制することができる。延いては、良好なレンズ特性を有する光学レンズ装置を小型化することができる。
以下に本開示の実施形態を図面と共に説明する。
なお、各実施形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には、同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
図1に示すように、本実施形態の光学レンズ装置は、正の焦点距離を有する第1レンズ10と、負の焦点距離を有する第2レンズ20とを有する。
第1レンズ10は、物体からの光が入射する前方側のレンズ面12が凸状に形成された所謂凸レンズであり、そのレンズ面12の曲率半径r1は、光を出射する後方側のレンズ面14の曲率半径r2よりも小さくなっている。
第2レンズ20は、物体からの光が入射する前方側のレンズ面22が凹状に形成された所謂凹レンズであり、そのレンズ面22の曲率半径r3は、光を出射する後方側のレンズ面24の曲率半径r4よりも小さくなっている。
第1レンズ10及び第2レンズ20は、合成樹脂にて構成されており、各レンズ10、20の径方向外周には、各レンズ10、20のレンズ部16、26の外周を取り囲むように、コバ部18、28が一体形成されている。
そして、各レンズ10、20は、光軸30を一致させた状態(換言すれば光軸30を揃えた状態)で、第1レンズ10が物体側となるよう配置されている。
また、各レンズ10、20において、コバ部18、28は、レンズ部16、26の外周部分よりも肉厚になっており、各レンズ10、20は、そのコバ部18、28を介して互いに積層されている。
なお、この積層部分(詳しくはコバ部18とコバ部28との間)には、接着剤、スペーサ、遮光材等が設けられることがあるが、この点については、本開示の主要部ではないので詳細な説明は省略する。
また、図2に示すように、コバ部18、28は、それぞれ、コバ部18、28の外周部分において、光軸30に平行な軸方向中央部Q1、Q2が、レンズ部16、26の中心部分O1、O2及び外周部分における軸方向中央部P1、P2よりも後方側に位置するように形成されている。
つまり、コバ部18、28は、レンズ部16、26の外周部分に、光が入射する側(以下、前方ともいう)よりも光が出射する側(以下、後方ともいう)に向けて張り出すように形成されている。
なお、図2において、レンズ部16、26の外周部分における軸方向中央部P1、P2は、前方側のレンズ面12、22の外周と、後方側のレンズ面14、24の外周とを結ぶ線の中心に位置するものとして記載されている。
しかし、このレンズ部16、26の外周・中央部P1、P2は、前方側のレンズ面12、22の外周から光軸30に平行な軸方向に引き出した線上にあってもよい。或いは、後方側のレンズ面14、24の外周から光軸30に平行な軸方向に引き出した線上にあってもよい。
このように構成された第1レンズ10及び第2レンズ20においては、温度が上昇すると、コバ部18、28の膨張によって、コバ部18、28に、各レンズ10、20における後方のレンズ面14、24を縮径させる方向に力が発生する。
すなわち、図2(a)に示すように、第1レンズ10においては、温度が上昇するとコバ部18が、レンズ部16の径方向に伸張するだけでなく、レンズ部16の後方でレンズ部16の内側方向(図に示す矢印方向)にも伸張し、レンズ部16の後方を縮径させる。
この結果、第1レンズ10においては、温度が上昇すると、前方のレンズ面12の曲率半径r1が小さくなり、レンズ面12が図に点線で示すように変化する。
また、図2(b)に示すように、第2レンズ20においては、温度が上昇するとコバ部28が、レンズ部26の径方向に伸張するだけでなく、レンズ部26の後方でレンズ部26の内側方向(図に示す矢印方向)にも伸張し、レンズ部16の後方を縮径させる。
この結果、第2レンズ20においては、温度が上昇すると、前方のレンズ面24の曲率半径r3が大きくなり、レンズ面22が図に点線で示すように変化する。
従って、本実施形態の光学レンズ装置によれば、温度変化によって、第1レンズ10及び第2レンズ20の屈折率が変化しても、その屈折率変化によって生じる各レンズ10、20の焦点位置の変化を、第1レンズ10及び第2レンズ20の形状変化によって相殺することができる。換言すれば、光学レンズ装置全体の焦点位置が、両レンズ10,20の形状変化によって相殺される。
よって、本実施形態の光学レンズ装置によれば、所望のレンズ特性を得るための装置や部品を別途設けることなく、温度変化によって生じる収差を低減することができ、光学レンズ装置の小型化を図ることができる。
次に、この効果を裏付けるために行った実験結果について説明する。
<第1レンズ10による効果>
光学レンズにおいては、樹脂製のものであっても、ガラス製のものであっても、温度が上昇すると屈折率が小さくなり、温度が低下すると屈折率が大きくなる。
<第1レンズ10による効果>
光学レンズにおいては、樹脂製のものであっても、ガラス製のものであっても、温度が上昇すると屈折率が小さくなり、温度が低下すると屈折率が大きくなる。
従って、図3に点線で示すように、正の焦点距離を有する光学レンズにおいては、レンズの温度が常温よりも高い高温になると、焦点距離が常温時よりも長くなる。一方、レンズの温度が常温よりも低温になると、焦点距離が常温時よりも短くなる。
これに対し、正の焦点距離を有する光学レンズにおいては、図4(a)、(b)に示すように、光が入射する前方側のレンズ面の曲率半径rが、基本的な形状1の場合よりも小さい、形状2になると、焦点距離が短くなる。逆に、前方側のレンズ面の曲率半径rが、基本的な形状1の場合よりも大きい、形状3になると、焦点距離が長くなる。
従って、正の焦点距離を有する第1レンズ10においては、図3に示すように、常温時には形状1となり、高温時には形状2となり、低温時には形状3となるようにすれば、第1レンズ10の屈折率変化に伴う焦点距離の変化を、第1レンズ10の形状変化によって相殺することが可能となる。
そこで、第1レンズ10に関しては、レンズ部16の周囲に設けるコバ部18の形状の違いで、高温・低温時にレンズ形状がどのように変化するかを、2つのレンズA、Bを用いて測定した。
なお、レンズAは、図4(c)に示すように、所定の焦点距離を有する凸レンズに対し、本実施形態と同様に、コバ部の中心が、凸レンズの中心よりも後方側に位置するように、コバ部を設けることにより構成されている。
また、レンズBは、図4(d)に示すように、レンズAと同じ凸レンズに対し、コバ部の中心が凸レンズの中心と光軸方向で一致するように、コバ部を設けることにより構成されている。
このように構成された2つのレンズA、Bの形状を、高温時と低温時とでそれぞれ測定した。
この結果、高温時には、図5(a-1)に示すように、レンズAの前方側のレンズ面の曲率半径が、レンズBの曲率半径よりも小さくなることがわかった。なお、図5(a-2)は、高温時のレンズA、Bのレンズ面の位置ずれを、「A-B」値として、レンズの径rごとに計算した結果を表している。
また、低温時には、図5(b-1)に示すように、レンズAの前方側のレンズ面の曲率半径が、レンズBの曲率半径よりも大きくなることがわかった。なお、図5(b-2)は、低温時のレンズA、Bのレンズ面の位置ずれを、「A-B」値として、レンズの径rごとに計算した結果を表している。
そして、この測定結果から、正の焦点距離を有する第1レンズ10においては、本開示のようにコバ部18を設けることで、高温時及び低温時に、第1レンズ10のレンズ形状が、屈折率の変化に伴い生じる焦点距離の変化を低減するように変化し、上述した効果が得られることを確認できた。
<第2レンズ20による効果>
図6(a)に示すように、負の焦点距離を有する光学レンズにおいては、光が入射する前方側のレンズ面の曲率半径rが、基本的な形状1の場合よりも大きい、形状2になると、負の焦点距離が長くなる。逆に、前方側のレンズ面の曲率半径rが、基本的な形状1の場合よりも小さい、形状3になると、負の焦点距離が短くなる。
<第2レンズ20による効果>
図6(a)に示すように、負の焦点距離を有する光学レンズにおいては、光が入射する前方側のレンズ面の曲率半径rが、基本的な形状1の場合よりも大きい、形状2になると、負の焦点距離が長くなる。逆に、前方側のレンズ面の曲率半径rが、基本的な形状1の場合よりも小さい、形状3になると、負の焦点距離が短くなる。
本実施形態の光学レンズ装置において、第2レンズ20は、第1レンズ10との組み合わせにより、第1レンズ10単体で生じる正の焦点距離を補正するのに用いられる。
このため、図6(b)に示すように、第2レンズ20における負の焦点距離が長くなると、光学レンズ装置全体の焦点距離(正の焦点距離)は、短くなる。また逆に、第2レンズ20における負の焦点距離が短くなると、光学レンズ装置全体の焦点距離(正の焦点距離)は、長くなる。
従って、負の焦点距離を有する第2レンズ20においては、図6(a)、(b)に示すように、常温時には形状1となり、高温時には形状2となり、低温時には形状3となるようにするとよい。つまり、このようにすれば、屈折率変化に伴う光学レンズ装置全体の焦点距離の変化を、第2レンズ20の形状変化によって低減することが可能となる。
そこで、第2レンズ20に関しては、レンズ部26の周囲に設けるコバ部28の形状の違いで、高温・低温時にレンズ形状がどのように変化するかを、2つのレンズC、Dを用いて測定した。
なお、レンズCは、図6(c)に示すように、所定の焦点距離を有する凹レンズに対し、本実施形態と同様に、コバ部の中心が、凹レンズの中心よりも後方側に位置するように、コバ部を設けることにより構成されている。
また、レンズDは、図6(d)に示すように、レンズCと同じ凹レンズに対し、コバ部の中心が凹レンズの中心と光軸方向で一致するように、コバ部を設けることにより構成されている。
このように構成された2つのレンズC、Dの形状を、高温時と低温時とでそれぞれ測定した。
この結果、高温時には、図7(a-1)に示すように、レンズCの前方側のレンズ面の曲率半径が、レンズDの曲率半径よりも大きくなることがわかった。なお、図7(a-2)は、高温時のレンズC、Dのレンズ面の位置ずれを、「C-D」値として、レンズの径rごとに計算した結果を表している。
また、低温時には、図7(b-1)に示すように、レンズCの前方側のレンズ面の曲率半径が、レンズDの曲率半径よりも小さくなることがわかった。なお、図7(b-2)は、低温時のレンズC、Dのレンズ面の位置ずれを、「C-D」値として、レンズの径rごとに計算した結果を表している。
そして、この測定結果から、負の焦点距離を有する第2レンズ20においては、本開示のようにコバ部28を設けることで、高温時及び低温時に、第2レンズ20のレンズ形状が、各レンズ10、20の屈折率の変化に伴い生じる光学レンズ装置全体の焦点距離の変化を低減するように変化し、上述した効果が得られることを確認できた。
(変形例)
なお、本実施形態の光学レンズ装置においては、図8に例示するように、第1レンズ10及び第2レンズ20のコバ部18、28の周囲に環状部40を設け、温度変化によるコバ部18、28の外周方向への形状変化を抑制するようにしてもよい。
(変形例)
なお、本実施形態の光学レンズ装置においては、図8に例示するように、第1レンズ10及び第2レンズ20のコバ部18、28の周囲に環状部40を設け、温度変化によるコバ部18、28の外周方向への形状変化を抑制するようにしてもよい。
そして、このようにすれば、温度変化によってレンズ部16、26及びコバ部18、28が膨張しても、コバ部18、28が外周方向に広がらないので、レンズ部16、26をより大きく変形させることができる。
よって、図8に示す光学レンズ装置によれば、第1レンズ10及び第2レンズ20が熱膨張率の小さい樹脂若しくはガラスで構成されていて、温度が上昇した際のコバ部18、28の形状変化が小さいときにでも、レンズ部16、26の形状を変化させて、レンズ特性を改善することが可能となる。
なお、環状部40としては、コバ部18、28の外周方向への形状変化を抑制できるように、第1レンズ10及び第2レンズ20よりも熱膨張率の低い材料で構成すればよい。例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等の合成樹脂を用いるようにすれば、コバ部18、28の周囲に容易に形成することができる。
次に、環状部40による上記効果を裏付けるために行った実験結果について説明する。
<環状部40による効果>
この効果については、図9(a)、(b)に示すように、コバ部の周囲に環状部を設けたレンズEと、環状部を設けていないレンズFとを用い、レンズE、F毎に、高温・低温時にレンズ形状がどのように変化するかを測定することにより確認した。
<環状部40による効果>
この効果については、図9(a)、(b)に示すように、コバ部の周囲に環状部を設けたレンズEと、環状部を設けていないレンズFとを用い、レンズE、F毎に、高温・低温時にレンズ形状がどのように変化するかを測定することにより確認した。
なお、レンズFは、図4(c)に示したレンズAと同様、所定の焦点距離を有する凸レンズにコバ部を設けたものであり、レンズEは、レンズFのコバ部周囲に更に環状部を設けたものである。
そして、レンズ形状の測定の結果、高温時には、図10(a-1)に示すように、レンズEの前方側のレンズ面の曲率半径が、レンズFの曲率半径よりも小さくなることがわかった。なお、図10(a-2)は、高温時のレンズE、Fのレンズ面の位置ずれを、「E-F」値として、レンズの径rごとに計算した結果を表している。
また、低温時には、図10(b-1)に示すように、レンズEの前方側のレンズ面の曲率半径が、レンズFの曲率半径よりも大きくなることがわかった。なお、図10(b-2)は、低温時のレンズE、Fのレンズ面の位置ずれを、「E-F」値として、レンズの径rごとに計算した結果を表している。
そして、この測定結果から、本開示のコバ部を設けたレンズにおいては、コバ部周囲に環状部を設けることで、高温時及び低温時に、レンズ形状が、環状部を設けていないレンズに比べてより大きく変化することを確認できた。
以上、本開示の実施形態及びその変形例について説明したが、本開示は上記実施形態及び変形例に記載のものに限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内にて種々の態様をとることができる。
例えば、図11(a)に示すように、環状部40には、光学レンズ装置の前方側でコバ部(この場合第1レンズ10のコバ部18)を覆う絞り部42を一体形成するようにしてもよい。そして、この場合、環状部40及び絞り部42を、光を遮断可能な材料にて構成することで、周囲からレンズ内に不要な光が侵入するのを防止することができる。
なお、絞り部42の開口は、図11(a)に示すように、光学レンズ装置の最前面に配置されるレンズ部の径に対応させても良く、図11(b)に示すように、レンズ部の径よりも若干大きくしてもよい。
また、このように環状部40に絞り部42を一体形成する場合、環状部40の絞り部42とは反対側に挟持突部44(保持部)を設けるようにしても良い。この挟持突部44は、光学レンズ装置の後方端縁に係合して、絞り部42との間で各レンズ10、20を積層方向に挟持するものである。
なお、挟持突部44は、所謂凸条として、光学レンズ装置の後方端縁全周にわたって形成してもよく、光学レンズ装置の後方端縁の複数箇所に分散して設けるようにしてもよい。
また、上記実施形態では、光学レンズ装置は、第1レンズ10と第2レンズ20とからなる一対のレンズにて構成されるものとして説明した。しかしながら、例えば、図11(c)に例示するように、色収差を低減するために、第1レンズ10及び第2レンズ20の一方若しくは両方を複数備えたものであってもよい。
また、光学レンズ装置を構成する複数のレンズのうち、一部のレンズに、本開示のコバ部を設け、残りのレンズには、図4(d)、図6(d)に示したように、レンズ中心と中心位置が一致したコバ部を設けるようにしてもよい。
また、図11(c)に例示するように、コバ部周囲に設ける環状部40についても、光学レンズ装置を構成するレンズの一部に設けるようにしてもよい。
また更に、上記実施形態では、第1レンズ10及び第2レンズ20は、樹脂製であるものとして説明した。これは、カラス製のレンズに比べ、樹脂製のレンズの方が温度変化に対する屈折率の変化が大きく、本開示による効果を発揮し易いためである。
しかし、ガラス製のレンズでも、温度変化に対する屈折率の変化は生じるので、第1レンズ10及び第2レンズ20の少なくとも一方をガラスで構成してもよい。
Claims (6)
- 正の焦点距離を有し、光が入射する側のレンズ面の曲率半径をr1、光を出射する側のレンズ面の曲率半径をr2とすると、|r1|<|r2|の関係がある第1レンズ(10)と、
負の焦点距離を有し、光が入射する側のレンズ面の曲率半径をr3、光を出射する側のレンズ面の曲率半径をr4とすると、|r3|<|r4|の関係がある第2レンズ(20)と、
からなる複数のレンズを備え、該複数のレンズを、光軸を揃えて配置してなる光学レンズ装置であって、
前記複数のレンズの少なくとも一つは、レンズの外周を取り囲むコバ部(18、28)を備え、
前記コバ部は、当該コバ部の外周部分における前記光軸に平行な軸方向中央部(Q1,Q2)が、前記レンズの中心部分(O1,O2)及び前記レンズの外周部分における軸方向中央部(P1,P2)よりも、光を出射する側に位置するように形成されている光学レンズ装置。 - 少なくとも前記コバ部を有するレンズは、樹脂にて構成されている請求項1に記載の光学レンズ装置。
- 前記コバ部の周囲に、温度変化によるコバ部の外周方向への形状変化を抑制する環状部(40)が設けられている請求項1または請求項2に記載の光学レンズ装置。
- 前記環状部は、熱硬化性樹脂若しくは熱可塑性樹脂にて構成されている請求項3に記載の光学レンズ装置。
- 前記環状部は、光が入射する側において前記コバ部を覆うように設けられた絞り部(42)を備える請求項3または請求項4に記載の光学レンズ装置。
- 前記環状部は、光が出射する側に設けられて前記絞り部との間で前記複数のレンズを挟持する保持部(44)を備えている請求項5記載の光学レンズ装置。
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