(57)【要約】【課題】レンズユニットにおいて、プラスチックレンズのレンズ本体を変形させることなく熱かしめする。【解決手段】レンズユニット１は、プラスチックレンズ１０とレンズ枠１６からなる。プラスチックレンズ１０は、光を屈折させるレンズ本体１１の外周に、レンズ光軸１２に垂直な方向に突出した突出部１３が３個均等間隔に一体成形されている。突出部１３の根元側には孔１３ｂ、先端部１３ａと根元側とを繋ぐ孔１３ｂの両縁部に溝１３ｃが形成されている。レンズ枠１６の周壁１８には、一対のスリット１８ｂ，１８ｃが３組み周壁１８の周方向に均等間隔で設けられている。スリット１８ｂ，１８ｃで挟まれた上縁部１８ａが熱かしめで加熱・加圧され、軟化変形して突出部１３の先端部１３ａに溶着される。孔１３ｂ及び溝１３ｃは、先端部１３ａに加えられる熱や圧力を逃がして、レンズ本体１１側に伝わるのを防止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズ本体と、このレンズ本体の外周からレンズ光軸に垂直な方向に前記レンズ本体と一体に突出形成された突出部と、この突出部の前記レンズ本体側に形成され、前記突出部の厚み方向に貫通する孔、又は前記突出部の厚み方向に貫通しない溝、のうち少なくともいずれか一方とからなるプラスチックレンズと、
前記プラスチックレンズが収納される凹部と、この凹部の外壁を構成し、前記突出部に対応した一部が加熱・加圧されることにより軟化変形して、前記突出部の熱かしめに用いられる周壁とからなるレンズ枠と
から構成されたことを特徴とするレンズユニット。
【請求項２】
前記凹部内での前記レンズ本体のレンズ光軸方向の位置とレンズ光軸に垂直な方向の位置とをそれぞれ決める位置決め手段を設けたことを特徴とする請求項１記載のレンズユニット。
【請求項３】
前記突出部の前記凹部の底面側の面である下面と前記凹部の底面との間に隙間が形成されたことを特徴とする請求項２記載のレンズユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
プロジェクタの投影レンズやカメラの撮影レンズ等の光学機器に用いられるレンズユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタの投影レンズや携帯電話用カメラの撮影レンズ等の光学機器は、小型化・ローコスト化の要望に応えるため、樹脂成形によるプラスチックレンズが多用されるようになってきている。特に、狭い室内で拡大投影するプロジェクタや薄型化の要望が大きいプロジェクションテレビでは、画質を落とさずに大きな拡大倍率で画像を投影する必要があるため、非球面レンズが使用される。非球面レンズは、ガラス製レンズでは製造が困難で非常に高価となるため、プラスチックレンズの使用が必須となっている。
【０００３】
一方、小型のガラスレンズを熱可塑性樹脂から形成されたレンズ枠に固定するには、ガラスレンズをレンズ枠の凹部に落とし込んでから、レンズ枠の周壁の一部を加熱・加圧変形させる熱かしめ（例えば特許文献１）が製造コストが低く有利である。しかしながら、プラスチックレンズは、ガラスレンズに比べて軟らかいため、熱かしめ時の加圧により変形しやすく、プラスチックレンズの固定に熱かしめを採用することはできなかった。このため、プラスチックレンズとレンズ枠とからなるレンズユニットの製造に際して、バネ性を持った押さえ板や接着剤を用いて、プラスチックレンズをレンズ枠に固定しているのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−０５１１７６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のようなレンズユニットの製造において、押さえ板や接着剤を用いるということは、特別な部材（押さえ板）が必要になったり、作業時間が増える（接着剤の固化にかかる時間等）ことになるため、レンズユニットがコスト高になる。また、押さえ板を用いる場合、プラスチックレンズを押さえ込む力が、プラスチックレンズの光を屈折させるレンズ本体に影響し、レンズ本体にひずみを発生させる場合もある。このため、プラスチックレンズをレンズ枠に固定する際においても、熱かしめを採用したいという要望が高くなっている。
【０００６】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、プラスチックレンズのレンズ本体を変形させることなく熱かしめできるレンズユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のレンズユニットは、レンズ本体と、このレンズ本体の外周からレンズ光軸に垂直な方向に前記レンズ本体と一体に突出形成された突出部と、この突出部の前記レンズ本体側に形成され、前記突出部の厚み方向に貫通する孔、又は前記突出部の厚み方向に貫通しない溝、のうち少なくともいずれか一方とからなるプラスチックレンズと、前記プラスチックレンズが収納される凹部と、この凹部の外壁を構成し、前記突出部に対応した一部が加熱・加圧されることにより軟化変形して、前記突出部の熱かしめに用いられる周壁とからなるレンズ枠とから構成されたことを特徴とする。
【０００８】
前記凹部内での前記レンズ本体のレンズ光軸方向の位置とレンズ光軸に垂直な方向の位置とをそれぞれ決める位置決め手段を設けたことが好ましい。
【０００９】
前記突出部の前記凹部の底面側の面である下面と前記凹部の底面との間に隙間が形成されたことが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のレンズユニットによれば、レンズ本体の外周からレンズ光軸に垂直な方向に形成された突出部に孔又は溝のうち少なくともいずれか一方を形成したので、熱かしめによるレンズ枠への加熱・加圧が突出部を介してレンズ本体へ伝わるのを防止でき、レンズ本体に熱変形等を生じさせることなくプラスチックレンズをレンズ枠に熱かしめすることができる。
【００１１】
レンズ枠の凹部内でのレンズ本体のレンズ光軸方向の位置とレンズ光軸に垂直な方向の位置とをそれぞれ決める位置決め手段を設けたので、プラスチックレンズが凹部に落とし込まれることで、凹部に対するレンズ本体の位置が決まり、面倒な芯出し調整が不要となり、レンズユニットのローコスト化に寄与できる。
【００１２】
突出部の下面と凹部の底面との間に隙間が形成されるから、レンズ本体の位置決めが確実に行なわれる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態のレンズユニットを示す説明図である。
【図２】本発明に係る孔及び溝を示す突出部及び周壁の断面図である。
【図３】熱かしめをしている様子を示す突出部及び周壁の断面図である。
【図４】完成したレンズユニットを上方から示す説明図である。
【図５】レンズ本体の外周全体に鍔状の突出部を一体成形した本発明の第２実施形態のレンズユニットを上方から示す説明図である。
【図６】第２実施形態に係る孔を示す突出部の断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る突出部の構成を示す断面図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る突出部の構成を示す断面図である。
【図９】本発明の第５実施形態に係る突出部の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の第１実施形態のレンズユニット１を示す図１において、レンズユニット１は、プラスチックレンズ１０と、これを収納するレンズ枠１６とからなる。プラスチックレンズ１０は、プラスチック（熱可塑性樹脂）を射出成形して作られた比較的薄い非球面レンズである。プラスチックレンズ１０は、光学レンズとしての機能（光を屈折させる機能）を有するレンズ本体１１の外周に、レンズ光軸１２に垂直な方向（半径方向）に突出した突出部１３が３個均等間隔に一体成形されている。
【００１５】
突出部１３の先端部１３ａは、レンズ枠１６に熱かしめされる。突出部１３の根元側には、レンズ本体１１の外周に沿って細長い形状をし、かつ突出部１３の厚み方向に貫通するように形成された孔１３ｂが形成され、更に、突出部１３の先端部１３ａと根元側とを繋ぐ孔１３ｂの両縁部に、突出部１３の厚み方向に貫通しない溝１３ｃがそれぞれ形成されている。孔１３ｂ及び溝１３ｃは、先端部１３ａに加えられる熱や圧力を逃がし、先端部１３ａに加えられる熱や圧力がレンズ本体１１に伝わるのを防止する機能を有する。
【００１６】
レンズ鏡筒１５は、熱可塑性樹脂から成形され、先端部に円筒形状のレンズ枠１６を有する。レンズ枠１６には、プラスチックレンズ１０を落とし込む凹部１７が形成されている。この凹部１７の外郭を規定する周壁１８の上縁部１８ａは、内側の縁が高く外側の縁が低くなるようにテーパー状に形成されている。
【００１７】
周壁１８には、上縁部１８ａから所定の深さで一対のスリット１８ｂ，１８ｃが形成され、これを１組みとして３組みが周壁１８の周方向に均等間隔で設けられている。１組みのスリット１８ｂ，１８ｃ同士の間隔は、突出部１３の先端部１３ａの長さの１／３〜１／２程度である。１組みのスリット１８ｂ，１８ｃで挟まれた上縁部１８ａが、後述する熱かしめ時に加熱・加圧され、軟化変形して突出部１３の先端部１３ａに溶着される。なお、かしめ量が大きくない場合、スリット１８ｂ，１８ｃは設けなくてもよい。
【００１８】
凹部１７の底には、リング状の突条部１７ａがレンズ光軸１２方向に突出形成されている。突条部１７ａは、詳しくは後述するように、凹部１７内でのプラスチックレンズ１０の位置決めを行なう。かしめ治具２０は、金属製であり、リング状の本体２１と、この下面に一体成形された３個の突起２２とからなる。この突起２２の押圧面２２ａによって各組みのスリット１８ｂ，１８ｃ間の上縁部１８ａが一斉に加熱・加圧変形される。
【００１９】
図２に示すように、レンズ本体１１の背面側の縁部には、位置決め用の切欠き１１ａが形成されており、プラスチックレンズ１０を凹部１７に落とし込んだ際に、切欠き１１ａが突条部１７ａに嵌まり込む。切欠き１１ａと突条部１７ａとは位置決め手段を構成し、
プラスチックレンズ１０の光軸１２（図１参照）の方向及び光軸１２に垂直な方向の両方向について、プラスチックレンズ１０のレンズ枠１６内での位置が決まる。
【００２０】
突出部１３は、レンズ枠１６内でのプラスチックレンズ１０の位置決めには何ら関与していないので、上述した位置決め手段である切欠き１１ａと突条部１７ａほどには、突出部１３の寸法精度に対する厳密性は要求されない。このため、レンズ枠１６の成形が容易になるように、突出部１３の先端部１３ａと周壁１８の内壁面との隙間に十分な余裕をとっている。ただし、加熱・加圧変形される上縁部１８ａが先端部１３ａに十分に覆い被さる程度には、先端部１３ａと周壁１８の内壁面との隙間を狭めておく必要があり、この隙間は、例えば０．１〜０．２ｍｍ程度がよい。
【００２１】
また、突出部１３の下面１３ｄと凹部１７の底面との間に、例えば０．０３ｍｍ程度のいわゆるニゲを形成している。これにより、プラスチックレンズ１０を凹部１７に落とし込んだ際に、突出部１３の下面１３ｄが凹部１７の底面に当接することなく、位置決め用の切欠き１１ａが突条部１７ａの上面に当接するので、プラスチックレンズ１０を凹部１７に落とし込むだけで、プラスチックレンズ１０がレンズ枠１６内の所定の位置にセットされる。
【００２２】
図３に示すように、加熱されたかしめ治具２０が上方から降下してきて、突起２２の押圧面２２ａが周壁１８のスリット１８ｂ，１８ｃ間の上縁部１８ａを一定時間、例えば０．５秒間押圧する。これにより、スリット１８ｂ，１８ｃ間の上縁部１８ａ及び上縁部１８ａから所定深さの周壁１８が軟化変形して、この軟化変形部２４が突出部１３の先端部１３ａの中央上部（図４参照）に覆い被さり、周壁１８の一部（３箇所）が突出部１３の先端部１３ａに溶着される。
【００２３】
かしめ治具２０が上昇して一定時間が経過すると、図４に示すように、軟化変形部２４は斜線で示すように、冷却、固化して、プラスチックレンズ１０がレンズ枠１６内に固定される。
【００２４】
このように構成された第１実施形態の作用を説明する。プラスチックレンズ１０をレンズ枠１６の凹部１７に落とし込むと、突出部１３の下面１３ｄが凹部１７の底面に当接することなく、位置決め用の切欠き１１ａが突条部１７ａの上面に当接する。これにより、プラスチックレンズ１０がレンズ枠１６の凹部１７内の所定位置にセットされる。
【００２５】
加熱されたかしめ治具２０の突起２２の押圧面２２ａによって、スリット１８ｂ，１８ｃ間の上縁部１８ａ及び上縁部１８ａから所定深さの周壁１８が軟化変形して軟化変形部２４となり、突出部１３の先端部１３ａに溶着される際に、軟化変形部２４からの熱及び押圧力が、突出部１３の先端部１３ａに伝わる。しかしながら、その熱及び押圧力の大部分は、孔１３ｂ及び溝１３ｃの作用によって先端部１３ａのみで止まり、レンズ本体１１まで伝わることがない。これにより、先端部１３ａは熱変形することがあり得るが、レンズ本体１１が熱変形したり、ひずみが発生することなく、プラスチックレンズ１０をレンズ枠１６の凹部１７内に熱かしめすることができる。
【００２６】
以上説明した第１実施形態では、熱かしめによって先端部１３ａは熱変形することがあり得るとしたが、むしろ、かしめ治具２０の突起２２による加熱と押圧力とにより、積極的に先端部１３ａを凹部１７の底側へ曲げるように熱変形してもよい。これにより、プラスチックレンズ１０を凹部１７の底側に抑えつける力が強くなり、より確実にプラスチックレンズ１０をレンズ枠１６に固定することができる。
【００２７】
上記第１実施形態のレンズユニット１では、プラスチックレンズ１０の３個の突出部１３をレンズ本体１１の外周に均等間隔に一体成形したが、本発明はこれに限定されることなく、図５に示すように、第２実施形態のレンズユニット２５のプラスチックレンズ２６では、上記レンズ本体１１と同様のレンズ本体２７の外周全体に鍔状の突出部２８を一体成形してもよい。この突出部２８には、レンズ本体２７の外周に沿って細長い３個の孔２８ａが等間隔に形成されている。この孔２８ａが設けられているため、軟化変形部２４から突出部２８の外周縁部２８ｂに加えられる熱や押圧力がレンズ本体２７に伝わるのを防止できる。
【００２８】
プラスチックレンズ２６では、図６に示すように、隣り合う孔２８ａ同士の間には、第１実施形態のような溝は設けていない。なお、第１実施形態に係るプラスチックレンズ１０においても、溝１３ｃを設けずに孔１３ｂのみを設けるようにしてもよい。
【００２９】
次に、本発明の第３実施形態のレンズユニット２９のプラスチックレンズ３０は、上述した孔１３ｂや孔２８ａの代わりに、図７に示すように、レンズ本体３１の外周に一体成形された突出部３２の上面側が開口し、下面側が塞がった溝３２ａを形成している。溝３２ａの塞がった部分３２ｂの厚みｔは、突出部３２の厚みＴよりも十分に薄い方が、熱かしめ時に先端部３２ｃが変形しても、この変形がレンズ本体３１側に及ぶことがない。このため、厚みＴ，ｔの関係が、「Ｔ３＞１０ｔ３」、すなわち「Ｔ≧２．２ｔ」を満たすのが好ましい。なお、突出部３２は、上記第１実施形態のように３個に分かれていても良く、また上記第２実施形態のように鍔状であってもよい。
【００３０】
次に、本発明の第４実施形態のレンズユニット３４のプラスチックレンズ３５は、図８に示すように、レンズ本体３６の外周に一体成形された突出部３７の下面側が開口し、上面側が塞がった溝３７ａを形成している。この溝３７ａによって、突出部３７の先端部に加えられた熱や押圧力がレンズ本体３６側へ伝わることが防止される。本実施形態においても、上記数式２が成り立つことが好ましい。なお、突出部３７は、上記第１実施形態のように３個に分かれていても良く、また上記第２実施形態のように鍔状であってもよい。
【００３１】
次に、本発明の第５実施形態のレンズユニット３９のプラスチックレンズ４０は、図９に示すように、レンズ本体４１の外周に一体成形された突出部４２の上面側と下面側の両方にそれぞれ溝４２ａ，４２ｂを形成し、中間部４２ｃで繋がっている。溝４２ａ，４２ｂによって、突出部４２の先端部に加えられた熱や押圧力がレンズ本体４１側へ伝わることが防止される。なお、突出部４２は、上記第１実施形態のように３個に分かれていても良く、また上記第２実施形態のように鍔状であってもよい。
【００３２】
上記第１実施形態では、図４に示すように、３個の突出部がいずれも同じ貫通孔と溝の両方を含むものであったが、本発明はこれに限定されることなく、例えば、３個の突出部のうち、１個が貫通孔と溝の両方を含み、別の１個が貫通孔のみ、残る別の１個が溝のみ、というように各突出部の構成が別々であってもよい。また、上記第１実施形態では、突出部を３個としたが、本発明はこれに限定されることなく、例えば、突出部を４個や５個としてもよい。
【００３３】
上記実施形態では、プラスチックレンズの光軸方向及び光軸に垂直な方向の両方向についての位置決めが、レンズ本体に形成した切欠きがレンズ枠の凹部に形成した突条部に嵌合することによって行なわれるようにしたが、本発明はこれに限定されることなく、例えば、レンズ本体の下面と凹部の底面との当接によってプラスチックレンズの光軸方向の位置決めが行なわれ、レンズ本体に形成した切欠きの内周壁面がレンズ枠の凹部に形成したリング状の突条部の外周面に当接することによってプラスチックレンズの光軸に垂直な方向の位置決めが行なわれるようにしてもよい。
【００３４】
上記実施形態では、プラスチックレンズを非球面レンズとしたが、本発明はこれに限定されることなく、例えば、通常の凸レンズや凹レンズでもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１，２５，２９，３４，３９  レンズユニット
１０，２６，３０，３５，４０  プラスチックレンズ
１１，２７，３１，３６，４１  レンズ本体
１３，２８，３２，３７，４２  突出部
１３ａ，３２ｃ  先端部
１３ｂ，２８ａ  孔
１３ｃ  溝
１５  レンズ鏡筒
１６  レンズ枠
１７  凹部
１７ａ  突条
１８  周壁
１８ａ  上縁部
１８ｂ，１８ｃ  スリット
２０  かしめ治具
２２  突起
２２ａ  押圧面
２４  溶着部
３２ａ，３７ａ，４２ａ，４２ｂ  溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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