WO2021131940A1 - 鏡筒及び光学装置 - Google Patents

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安弘 牧田
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キヤノン株式会社
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    • G02B5/22Absorbing filters
    • G02B5/226Glass filters

Definitions

  • the present invention relates to a lens barrel and an optical device.
  • flat glass also called flat glass
  • flat glass is incorporated into the lens barrel and held
  • flat glass is urged on the body surface of the lens barrel with a leaf spring
  • flat glass is bonded on the side surface, or flat glass.
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-54735 discloses a structure in which flat glass is fixed and held by heat caulking.
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-3073 discloses a structure for adhering and holding flat glass.
  • the holding structure disclosed in JP-A-2018-54735 has a shape in which the ridgeline portion of the flat glass and the corner portion (also referred to as a corner portion or a corner portion) of the lens barrel into which the flat glass is inserted escape from each other. Is not formed. Therefore, the ridgeline portion of the flat glass and the corner portion of the lens barrel may interfere with each other. If an R shape is formed in the corner even if it is minute, cracks may occur in the flat glass when the flat glass is pressed by thermal caulking, or the ridgeline portion of the flat glass may be the R shape portion in the corner of the lens barrel. There is a risk that the flat glass may be fixed in an eccentric state when it is placed on the glass.
  • the R shape is a roundness formed at a corner.
  • the holding structure disclosed in JP-A-2009-3073 has recesses for adhesion formed in the corners of the lens barrel into which the flat glass is inserted, so that the flat glass and the lens barrel do not interfere with each other. It has become.
  • the holding structure forms the recess in the lens barrel, it is advantageous in terms of protection of the flat glass and positioning accuracy, but disadvantageous in terms of processing cost.
  • An aspect of embodiments provides, for example, a lens barrel that is advantageous for holding an optical element having a peripheral portion having a side surface and a flat bottom surface.
  • An aspect of embodiments provides A lens barrel containing an optical element with a peripheral portion having a side surface and a flat bottom surface.
  • Fixed with A lens barrel characterized by that.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a lens barrel according to a comparative example.
  • FIG. 3A is an exploded perspective view of the lens barrel 1, and the lens barrel 1 is formed by inserting the flat glass 12 into the recess 111 formed in the lens barrel main body 11.
  • the flat glass 12 is positioned on each of the X, Y, and Z axes with respect to the lens barrel main body 11.
  • the flat glass 12 is fixed to the lens barrel main body 11 by pouring an adhesive into the adhesive groove 112.
  • FIG. 3B is a cross-sectional view of the lens barrel 1.
  • a relief groove 113 is formed at a corner of the bottom surface of the recess 111 of the lens barrel body 11 as being related to positioning between the lens barrel body 11 and the flat glass 12 in the Z-axis direction. Since the recess 111 of the lens barrel main body 11 is usually formed by cutting from the upper part with a cutting tool with a milling machine, an R-shaped portion due to the R shape of the cutting tool is formed at a corner of the recess 111.
  • the lens barrel 1 is formed with a relief groove 113 at a corner of the recess 111 of the lens barrel main body 11, as shown in FIG. 3B.
  • the relief groove 113 By forming the relief groove 113, the inner side wall of the lens barrel main body 11 and the bottom surface of the flat glass 12 abut each other without chamfering the ridge line portion 121 of the flat glass 12, and accurate positioning is possible. It becomes.
  • FIGS. 3A and 3B a comparative example in which the relief groove 113 is formed in the recess 111 is shown, but another comparative example is shown in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing another configuration example of the lens barrel according to the comparative example.
  • a chamfer 213 is formed at the ridgeline portion of the flat glass 22 instead of the relief groove 113 in the lens barrel 1 in FIG.
  • FIG. 4A is an exploded perspective view of the lens barrel 2, and the lens barrel 2 is formed by inserting a flat glass 22 into a recess 2 formed in the lens barrel main body 21.
  • FIG. 4B is a cross-sectional view of the lens barrel 2.
  • a chamfer 213 is formed on the ridgeline portion of the flat glass 22 as a part related to the positioning portion between the lens barrel main body 21 and the flat glass 22 in the Z-axis direction. Therefore, even if the corner of the recess 211 of the lens barrel main body 21 has an R shape due to the processing, the inner side wall of the lens barrel main body 21 and the bottom surface of the flat glass 22 abut against each other and are accurate. Positioning is possible.
  • the interference between the corner portion in the concave portion of the lens barrel and the ridgeline portion of the flat glass can be reduced, but the processing for the relief groove 113 and the chamfering 213 is performed. Dimensional inspection will be costly. Further, when the relief groove 113 is formed, the size of the flat glass 12 needs to be increased by the width of the groove, so that the lens barrel and the lens held therein can be increased in size. When forming the chamfer, it is necessary to increase the size of the flat glass 22 by the width of the chamfer. As described above, the above two holding structures can be disadvantageous in terms of cost and size.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a lens barrel according to the first embodiment.
  • the lens barrel constitutes an optical device together with other components (for example, a light source, an optical element, a detection element, an image pickup element, and a processing unit).
  • FIG. 1A is an exploded perspective view, and in the same drawing, the lens barrel 3 has a holding member 33 fixed to the lens barrel body 31 from below, and a flat glass 32 (for example, an optical filter) attached to the lens barrel body 31 from above. Insert it.
  • the flat glass 32 does not have to be entirely flat, and may be an optical element having at least a flat peripheral portion.
  • the peripheral portion may have a side surface and a flat bottom surface.
  • the surface opposite to the bottom surface does not have to be flat.
  • the holding member 33 is engaged with the lens barrel main body 31 and fixed (fastened) with screws 34 (screws).
  • the lens barrel body 31 and the holding member 33 each have an abutting surface 35 that abuts against each other in the direction of the optical axis (Z axis), and by fixing them in a state of abutting against each other, the lens barrel body 31 is attached to the lens barrel body 31.
  • the holding member 33 is positioned in the optical axis direction.
  • the optical axis may be a specific axis extending along a direction orthogonal to the bottom surface (thickness direction of the flat glass).
  • the flat glass 32 is positioned with respect to the lens barrel main body 31 in the directions of the X, Y, and Z axes.
  • the lens barrel body 31 (first member) is a surface that defines a through hole formed in the lens barrel body 31, and positions the side surface of the peripheral portion of the flat glass 32 in the directions of the X and Y axes.
  • the holding member 33 (second member) is a surface around the through hole formed in the holding member 33 along the direction orthogonal to the optical axis, and the bottom surface of the peripheral portion of the flat glass 32 in the direction of the Z axis. Is positioned.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view of the lens barrel 3 after assembly. Here, attention is paid to the ridge line portion 321 of the flat glass 32 and the ridge line 313 of the lens barrel main body 31 facing the ridge line portion 321.
  • the flat glass 32 is positioned and held by two parts, the lens barrel main body 31 and the holding member 33.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the lens barrel according to the second embodiment.
  • FIG. 2A is an exploded perspective view of the lens barrel 4, in which the holding member 43 is fixed to the lens barrel body 41 from below, and the flat glass 42 (for example, an optical filter) is mirrored from above. It is inserted into the cylinder body 41.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view of the lens barrel 4 after assembly.
  • the holding member 43 has a screw formed on the outer peripheral portion, and the screw screwed to the screw is screwed to the abutting surface 45 with respect to the lens barrel main body 41 formed on the inner peripheral portion and fixed (fastened). ..
  • the optical member 44 is fixed to the holding member 43 with, for example, an adhesive.
  • the fixing of the holding member 43 and the optical member 44 is not limited to the above-mentioned method, and may be, for example, caulking, a pressing ring, a screw, or the like.
  • the lens barrel main body 41 generally has a rectangular parallelepiped shape because the flat glass 42 is positioned in each of the X-axis and Y-axis directions, and can be cut by a milling machine.
  • the holding member 43 is a lens in which the holding optical member 44 has a refractive power (curvature on at least one surface on the incident side and the emitting side)
  • the holding member 43 generally has a cylindrical shape and is formed on a lathe. Cutting is suitable. Therefore, in the structure of the first embodiment (FIG. 1), the lens barrel main body is divided into two parts for the purpose of eliminating the need for the relief groove, but in the structure of the second embodiment (FIG. 2), the processing method is different. Is also useful. As a result, according to the present embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and the processing cost can be further reduced.

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Abstract

側面と平面状の底面とを有する周辺部を備えた光学素子(32)を含む鏡筒(3)は、光軸に直交する方向において当該側面を位置決めしている第1部材(31)と、光軸の方向において当該底面を位置決めしている第2部材(33)と、を有する。第1部材と第2部材とは、第1部材の有する突き当て面と第2部材の有する突き当て面とが互いに突き当てられることにより光軸の方向において互いに位置決めされた状態で固定されている。

Description

[規則37.2に基づきISAが決定した発明の名称] 鏡筒及び光学装置
 本発明は、鏡筒および光学装置に関するものである。
 平板状のガラス(平板ガラスともいう)を鏡筒に組み込んで保持する場合、鏡筒の胴付面に平板ガラスを板バネで付勢したり、平板ガラスをその側面で接着したり、平板ガラスを熱カシメで固定したりする方法が知られている。特開2018-54735号公報は、平板ガラスを熱カシメで固定して保持する構造を開示している。特開2009-3073号公報は、平板ガラスを接着して保持する構造を開示している。
特開2018-54735号公報 特開2009-3073号公報
 特開2018-54735号公報の開示する保持構造は、平板ガラスの稜線部と、平板ガラスが挿入される鏡筒の隅部(コーナー部または角部ともいう)とのいずれにも互いを逃げる形状が形成されていない。そのため、平板ガラスの稜線部と鏡筒の隅部とが互いに干渉する可能性がある。当該隅部に微小でもR形状が形成されていると、平板ガラスを熱カシメで押圧した場合に、平板ガラスに割れが発生したり、平板ガラスの稜線部が鏡筒の隅部におけるR形状部に載り上げて傾き偏心状態で平板ガラスが固定されたりするおそれがある。ここで、R形状は、隅部に形成された丸みのことである。特開2009-3073号公報の開示する保持構造は、平板ガラスが挿入される鏡筒の隅部に接着のための凹部が形成されているため、平板ガラスと鏡筒とが互いに干渉しないようになっている。しかし、当該保持構造は、当該凹部を鏡筒に形成するため、平板ガラスの保護や位置決め精度の点では有利であるものの加工コストの点では不利である。
 An aspect of embodiments provides、例えば、側面と平面状の底面とを有する周辺部を備えた光学素子の保持に有利な鏡筒。
 An aspect of embodiments provides 側面と平面状の底面とを有する周辺部を備えた光学素子を含む鏡筒であって、
 光軸に直交する方向において前記側面を位置決めしている第1部材と、
 前記光軸の方向において前記底面を位置決めしている第2部材と、
を有し、
 前記第1部材と前記第2部材とは、前記第1部材の有する突き当て面と前記第2部材の有する突き当て面とが互いに突き当てられることにより前記光軸の方向において互いに位置決めされた状態で固定されている、
 ことを特徴とする鏡筒。
実施形態1に係る鏡筒の構成例を示す図 実施形態1に係る鏡筒の構成例を示す図 実施形態2に係る鏡筒の構成例を示す図 実施形態2に係る鏡筒の構成例を示す図 比較例に係る鏡筒の構成例を示す図 比較例に係る鏡筒の構成例を示す図 比較例に係る鏡筒の別の構成例を示す図 比較例に係る鏡筒の別の構成例を示す図
 以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、実施形態を説明するための全図を通して、原則として(断りのない限り)、同一の部材等には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
 〔比較例〕
 図3は、比較例に係る鏡筒の構成例を示す図である。図3Aは、鏡筒1の分解斜視図であり、鏡筒1は、鏡筒本体11に形成された凹部111に平板ガラス12を挿入してなる。平板ガラス12を凹部111に配置することで、鏡筒本体11に対して平板ガラス12のX、Y、Z各軸における位置決めがなされる。鏡筒本体11に対して平板ガラス12が位置決めされた後、接着溝112に接着剤を流し込むことで、鏡筒本体11に対して平板ガラス12が固定される。ここでは、接着剤による固定を例示したが、固定は、カシメや押え環、ビス等によっても可能である。図3Bは、鏡筒1の断面図である。ここで、鏡筒本体11と平板ガラス12との間のZ軸の方向における位置決めに関わるものとして、鏡筒本体11の凹部111の底面における隅部には、逃げ溝113が形成されている。鏡筒本体11の凹部111は、通常、フライス盤で上部から刃物で切削加工することで形成されるため、凹部111の隅部に刃物のR形状に起因するR形状の部分が形成されてしまう。そのような隅部を有する鏡筒本体に平板ガラスを挿入すると、平板ガラスの稜線部121と隅部とが互いに干渉しうる。その結果、平板ガラスに割れやヒビが発生したり、平板ガラスが鏡筒に対して傾いて(傾き偏心して)取り付くことから許容範囲内の位置決めがなされなかったりしうる。そのような傾き偏心を低減するため、鏡筒1には、図3Bに示されるように、鏡筒本体11の凹部111の隅部に逃げ溝113が形成されている。逃げ溝113を形成することによって、平板ガラス12の稜線部121に面取りをしなくとも、鏡筒本体11の内側壁と平板ガラス12の底面とが互いに干渉することなく突き当り、正確な位置決めが可能となる。
 図3A・図3Bでは、凹部111に逃げ溝113を形成する比較例を示したが、別の比較例を図4に示す。図4は、比較例に係る鏡筒の別の構成例を示す図である。図4A・図4Bの鏡筒2では、図3における鏡筒1での逃げ溝113の替わりに、平板ガラス22の稜線部に面取り213を形成している。図4Aは、鏡筒2の分解斜視図であり、鏡筒2は、鏡筒本体21に形成された凹部2に平板ガラス22を挿入してなる。図4Bは、鏡筒2の断面図である。ここで、鏡筒本体21と平板ガラス22との間のZ軸方向における位置決め部に関わるものとして、平板ガラス22の稜線部に面取り213が形成されている。よって、鏡筒本体21の凹部211の隅部が、その加工に伴うR形状を有していても、鏡筒本体21の内側壁と平板ガラス22の底面とが互いに干渉することなく突き当り、正確な位置決めが可能となる。
 ところが、以上に述べたような2つの保持構造は、いずれも、鏡筒の凹部における隅部と平板ガラスの稜線部との干渉は低減しうるが、逃げ溝113や面取り213のための加工と寸法検査とにコストを要することになる。また、逃げ溝113を形成する場合は、当該溝の幅の分だけ余計に平板ガラス12のサイズを大きくする必要から、鏡筒や、それに保持されるレンズが大型化しうる。面取りを形成する場合も、面取りの幅の分だけ余計に平板ガラス22のサイズを大きくする必要がある。このように、以上の2つの保持構造では、コストやサイズの点で不利となりうる。
 〔実施形態1〕
 図1は、実施形態1に係る鏡筒の構成例を示す図である。なお、当該鏡筒は、他の構成要素(例えば、光源や、光学素子、検出素子、撮像素子、処理部)とともに光学装置を構成する。図1Aは、分解斜視図であり、鏡筒3は、同図において、下方から保持部材33を鏡筒本体31に固定し、上方から平板ガラス32(例えば、光学フィルタ)を鏡筒本体31に挿入してなる。なお、平板ガラス32は、全体が平板状である必要はなく、少なくとも周辺部が平板状の光学素子であればよい。当該周辺部は、側面と平面状の底面とを有するものであればよい。底面とは反対側の面は、平面状でなくてもよい。組立手順としては、まず、鏡筒本体31に対して、保持部材33を係合させてビス34(ネジ)で固定(締結)する。鏡筒本体31と保持部材33とは、光軸(Z軸)の方向において互いに突き当てる突き当て面35をそれぞれ有し、それらを互いに突き当てた状態で固定することで、鏡筒本体31に対する保持部材33の光軸方向における位置決めがなされる。なお、光軸は、当該底面に対して直交する方向(平板ガラスの厚み方向)に沿って延びた特定の軸としうる。次に、保持部材33が固定された鏡筒本体31の貫通穴311に平板ガラス32を挿入することで、鏡筒本体31に対して平板ガラス32のX、Y、Z各軸の方向における位置決めがなされる。ここで、鏡筒本体31(第1部材)は、鏡筒本体31に形成された貫通穴を規定する面で、X、Y各軸の方向において、平板ガラス32の周辺部の側面を位置決めしている。また、保持部材33(第2部材)は、保持部材33に形成された貫通穴の周りの、光軸に直交する方向に沿った面で、Z軸の方向において平板ガラス32の周辺部の底面を位置決めしている。当該位置決めがなされた後、接着溝312に接着剤を流し込んで、鏡筒本体31に対して平板ガラス32を固定する。ここでは、接着剤での固定を例示したが、固定方法は、それには限定されず、例えば、カシメや押え環、ビス等によっても可能である。図1Bは、組立後の鏡筒3の断面図である。ここで、平板ガラス32の稜線部321とそれに対向する鏡筒本体31の稜線313とに注目する。本実施形態では、平板ガラス32の位置決めおよび保持が、鏡筒本体31と保持部材33との2つの部品によってなされている。そのため、比較例としての鏡筒1や鏡筒2での課題に係る、鏡筒本体の凹部におけるR形状を有する隅部が存在しないことになる。よって、鏡筒本体に比較例1のような逃げ溝を形成する必要も、平板ガラスに面取りを形成する必要もない。したがって、本実施形態によれば、平板ガラスの保護や位置決め精度、加工コストの点で有利な鏡筒を提供することができ、もって、平板ガラスの保持に有利な鏡筒を提供することができる。
 〔実施形態2〕
 ここで、図2は、実施形態2に係る鏡筒の構成例を示す図である。図2Aは、鏡筒4の分解斜視図であり、鏡筒4は、同図において、下方から保持部材43を鏡筒本体41に固定し、上方から平板ガラス42(例えば、光学フィルタ)を鏡筒本体41に挿入してなる。図2Bは、組立後の鏡筒4の断面図である。保持部材43は、外周部にネジが形成され、当該ネジに螺合するネジが内周部に形成された鏡筒本体41に対して突き当て面45までねじ込まれて固定(締結)されている。光学部材44は、保持部材43に対して、例えば接着剤で、固定されている。なお、保持部材43や光学部材44の固定は、上述の方法には限られず、例えば、カシメや押え環、ビス等によってもよい。
 本実施形態に係る構成の場合、鏡筒本体41は、平板ガラス42をX軸・Y軸各方向において位置決めするため、一般的には長方体状の形状を有し、フライス盤による切削加工が適している。また、保持部材43は、保持する光学部材44が屈折力(入射側および射出側の少なくとも一方の面に曲率)を有するレンズであるため、一般的には円筒状の形状を有し、旋盤のよる切削加工が適している。このため、実施形態1(図1)の構造では、逃げ溝を不要とする目的で行った鏡筒本体の2分割が、実施形態2(図2)の構造では、加工方法を異ならせる目的にも役立っている。このことにより、本実施形態によれば、実施形態1とは同様の効果を奏するとともに、さらなる加工コストの低減を行うことができる。
 以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
 本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために以下の請求項を添付する。
 本願は、2019年12月26日提出の日本国特許出願特願2019-236835を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てをここに援用する。

Claims (10)

  1.  側面と平面状の底面とを有する周辺部を備えた光学素子を含む鏡筒であって、
     光軸に直交する方向において前記側面を位置決めしている第1部材と、
     前記光軸の方向において前記底面を位置決めしている第2部材と、
     を有し、
     前記第1部材と前記第2部材とは、前記第1部材の有する突き当て面と前記第2部材の有する突き当て面とが互いに突き当てられることにより前記光軸の方向において互いに位置決めされた状態で固定されている、
     ことを特徴とする鏡筒。
  2.  前記第1部材と前記第2部材とは、ネジで締結されていることを特徴とする請求項1に記載の鏡筒。
  3.  前記第1部材に形成されたネジと前記第2部材に形成されたネジとが互いに螺合していることを特徴とする請求項2に記載の鏡筒。
  4.  前記第1部材は、前記第1部材に形成された貫通穴を規定する面で前記側面を位置決めしていることを特徴とする請求項1ないし請求項3のうちいずれか1項に記載の鏡筒。
  5.  前記第2部材は、前記第2部材に形成された貫通穴の周りの、前記光軸に直交する方向に沿った面で前記底面を位置決めしていることを特徴とする請求項1ないし請求項4のうちいずれか1項に記載の鏡筒。
  6.  前記光学素子は、光学フィルタを含むことを特徴とする請求項1ないし請求項5のうちいずれか1項に記載の鏡筒。
  7.  前記第2部材は、前記光学素子とは異なる光学素子を保持していることを特徴とする請求項1ないし請求項6のうちいずれか1項に記載の鏡筒。
  8.  前記第2部材は、円筒状の形状を有し、レンズを保持していることを特徴とする請求項7に記載の鏡筒。
  9.  前記第1部材と前記側面とは、互いに接着されていることを特徴とする請求項1ないし請求項8のうちいずれか1項に記載の鏡筒。
  10.  請求項1ないし請求項9のうちいずれか1項に記載の鏡筒を含むことを特徴とする光学装置。
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