(57)【要約】  光学システムは、外端部（３６）及び第１のテーパ面（３４）を有する第１のレンズ要素（Ｌ１）を備える。第２のレンズ要素（Ｌ２）は、外端部（２６）及び第２のテーパ面（２４）を有する。第１のレンズ要素（Ｌ１）と第２のレンズ要素（Ｌ２）とは相互に間隔を置いて設置され、第１のテーパ面（３４）が第２のテーパ面（２４）に接触することで光学軸（Ｏ）に対して芯出しされ、第１レンズの要素（Ｌ１）の外端部（３６）は第２のレンズ要素（Ｌ２）の外端部（２６）から離れて位置決めされる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
外端部と第１のテーパ面を有する第１のレンズ要素、及び外端部と第２のテーパ面を有する第２のレンズ要素を備え、
前記第１のレンズ要素と前記第２のレンズ要素とは相互に間隔を置いて設置され、前記第１のテーパ面の一部が前記第２のテーパ面の一部に接触することで光学軸に対して芯出しされ、前記第１のレンズ要素の前記外端部が前記第２のレンズ要素の前記外端部から間隔を置いて設置されていることを特徴とする光学システム。
【請求項２】
外縁部を有する前記第１のレンズ要素、及び外縁部を有する前記第２のレンズ要素を備え、前記第１のレンズ要素の前記外端部は、前記第２のレンズ要素の前記外端部からの間隔を保持しつつ、前記第１のレンズ要素の前記外縁部が前記第２のレンズ要素の前記外縁部に対して接触可能であることを特徴とする請求項１に記載の光学システム。
【請求項３】
前記第１のテーパ面は前記光学軸に対して対称であることを特徴とする請求項１に記載の光学システム。
【請求項４】
前記第１のテーパ面は、前記光学軸に対して１５度から４５度の間の角度を有することを特徴とする請求項１に記載の光学システム。
【請求項５】
前記第１のレンズ要素は，透明な開口を有し、前記第１のレンズ要素の前記透明な開口は実質的に軸対称であることを特徴とする請求項１に記載の光学システム。
【請求項６】
前記第１のレンズ要素は，透明な開口を有し、前記第１のレンズ要素の前記透明な開口は実質的に軸対称でないことを特徴とする請求項１に記載の光学システム。
【請求項７】
前記第１のレンズ要素の前記外端部と、前記第２レンズ要素の前記外端部との間に設けられる弾性間隔保持部材をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の光学システム。
【請求項８】
前記第１のレンズ要素、及び前記第２のレンズ要素のうち少なくとも１つはプラスティックであることを特徴とする請求項１に記載の光学システム。
【請求項９】
内表面を有するレンズ実装構造をさらに備え、前記第１のレンズ要素、及び前記第２のレンズ要素のうちの１つは、前記レンズ実装構造の前記内表面に接触しないことを特徴とする請求項１に記載の光学システム。
【請求項１０】
前記第１のレンズ要素は透明な開口を有し、前記第２のレンズ要素は透明な開口を有し、前記第１のテーパ面は、前記第１のレンズ要素の前記透明な開口と前記第１のレンズ要素の前記外端部との間に位置し、前記第２のテーパ面は、前記第２のレンズ要素の前記透明な開口と前記第２のレンズ要素の前記外端部との間に位置することを特徴とする請求項１に記載の光学システム。
【請求項１１】
外端部と第１のテーパ面を有する第１のレンズ要素、外端部と第２のテーパ面と第３のテーパ面とを有する第２のレンズ要素、及び第４のテーパ面を有する第３のレンズ要素と、を備え、
前記第２のレンズ要素の前記第２のテーパ面は、前記第１のレンズ要素の前記第１のテーパ面と接触し、前記第２のレンズ要素の前記第３のテーパ面は、前記第３のレンズ要素の前記第４のテーパ面と接触し、前記第１のレンズ要素の前記外端部が前記第２のレンズ要素の前記外端部から間隔を置いて設置されることを特徴とする光学システム。
【請求項１２】
前記第２のレンズ要素の前記外端部は第１の外端部であり、前記第２のレンズ要素は第２の外端部を有し、前記第３のレンズ要素は外端部を有し、前記第２のレンズ要素の前記第２の外端部は、前記第３のレンズ要素の前記外端部から間隔を置いて設置されることを特徴とする請求項１１に記載の光学システム。
【請求項１３】
内表面を有するレンズ実装構造をさらに備え、前記第１のレンズ要素、前記第２のレンズ要素、及び前記第３のレンズ要素のうちの少なくとも１つは、前記レンズ実装構造の前記内表面に接触しないことを特徴とする請求項１１に記載の光学システム。
【請求項１４】
外端部と第１のテーパ面を有する第１のレンズ要素を供給し、外端部と第２のテーパ面を有する第２のレンズ要素を供給し、そして、前記第１のレンズ要素の前記外端部を前記第２のレンズ要素の前記外端部から間隔を置きつつ、前記第１のテーパ面の一部を前記第２のテーパ面の一部に接触させて前記第１のレンズ要素と前記第２のレンズ要素とを相互に位置決めすることを特徴とする光学システムの製造方法。
【請求項１５】
実装構造をさらに供給し、前記第１及び第２のレンズ要素のうちの少なくとも１つの前記外端部に対して力を加え、そして、前記第１及び第２のレンズ要素を前記実装構造に対して固定することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１及び第２のレンズ要素を前記実装構造に対して固定することには、前記第１及び第２のレンズ要素のうちの少なくとも１つ、及び前記実装構造へ接着剤を適用することが備わることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１及び第２のレンズ要素を前記実装構造に対して固定することには、前記第１及び第２のレンズ要素のうちの少なくとも１つ、及び前記実装構造へ溶接を適用することが備わることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１及び第２のレンズ要素を前記実装構造に対して固定することには、保持リングを前記実装構造内へ供給することが備わることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１のレンズ要素の前記外端部と前記第２のレンズ要素の前記外端部との間に弾性間隔保持部材を設けることをさらに備えることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１のレンズ要素と前記第２のレンズ要素との間に配置される弾性間隔保持部材をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の光学システム。
【請求項２１】
第１のテーパ面を有する第１のレンズ要素と、第２のテーパ面を有する第２のレンズ要素と、第３のテーパ面を有する第３のレンズ要素と、を備え、前記第３のレンズ要素が前記第２のレンズ要素と間隔を置いて設置され、前記第２のレンズ要素の前記第２のテーパ面は、前記第１のレンズ要素の前記第１のテーパ面と接触し、前記第３のレンズ要素の前記第３のテーパ面は、前記第１のレンズ要素の前記第１のテーパ面と接触することを特徴とする光学システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に光学部品の実装に関し、特にレンズ要素の調整に効果を生じさせるテーパ面を用いた光学装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、携帯電話、ＰＤＡ及び同様な機器などの携帯可能な個人向け電子機器の成長は、小型カメラ及びそれらの機器に組み込み可能な光センサ部品の発展に拍車をかけている。より小型でより強力な画像装置への継続した需要は、低コストへの要求とともに、光学的及び機械的な設計への注目すべき挑戦を生んでいる。特に多数のプラスティックレンズ要素を含む低コスト組立レンズは、これらの用途に次第に用いられてきている。
【０００３】
非常に小さなプラスティックレンズは低価格で大量に製造可能ではあるが、これらの小さな光学的部品を、多重部品を用いて組立レンズへ組み込み、調整し及び実装することは重大な問題をもたらす。携帯画像へ適用する場合、例えば、２つのレンズ要素は＋／−２０ミクロン以内で横方向に調整（すなわち、光学軸に対して垂直な面内での調整、ここでｚは光学軸である）しなければならない。また、空隙、又はレンズ要素間の光学軸（ｚ軸）に沿った長手方向の間隔に対しても厳しい許容誤差がある。２つの直交方向θｘ及びθｙの傾きは、１０分（ａｒｃ−ｍｉｎｕｔｅｓ）内に制御されなければならない。明らかに、大量生産によるプラスティックレンズ要素を用いた小型光学部品の組立の際に、低コストであり、それらの調整誤差範囲を達成するために相当の挑戦が行われている。例えば、個別に曲率中心に調整するためにポイントソース顕微鏡を用いる従来の能動的な調整技術は、あまりに複雑であり大量生産するには高価である。
【０００４】
例えば、「高い口径数の対物組立レンズ」と題されたＬｅｉｄｉｇの特許文献１、及び「プラスティックレンズセル」と題されたＳｋｉｎｎｅｒの特許文献２に記載されているように、レンズの組込み、調整、レンズの芯出しの問題について、レンズの鏡筒又は他の支持構造内に設けられた特徴を使用することを含む、幾多の従来からのアプローチが適用されている。さらに、他のアプローチは、適切な調整及び光学的部品の空隙を確保するために分離された間隔保持要素を使用する。例えば、図１を参照し、筒１６の光学軸Ｏに沿った多重レンズ要素Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を実装する組立実装レンズ１０が示されている。スペーサ１２及び表面の凹形曲線により、光学軸に沿ってレンズ要素Ｌ１，Ｌ２及びＬ３の間に適切な空隙がもたらされる。ここで、保持リング１３は、レンズ要素Ｌ１，Ｌ２及びＬ３、及びスペーサ１２を組立後に適切な位置に保持するために用いられる。また、スペーサ１２は、レンズのフランジと連結して傾斜角θｘ及びθｙを調整する。レンズ要素Ｌ１，Ｌ２及びＬ３の横方向の調整は、製造時において、レンズの許容誤差の逃げ、レンズの外径、及び筒１６又は他の実装構造の内径を制御しながら注意深く行われる。しかし、そのようなアプローチでは、全ての部品の測定及び組立の複雑さが増大し、特に、組立レンズが小型になればなるほど組立の際の許容誤差により適切なレンズの調整を困難とする。
【０００５】
光学システムを最小化するために適用されてきた他のアプローチでは、筒又は他の包含物ではなく、むしろレンズ要素相互の受動的な部品調整を用いる。芯出し及び間隔出しに対してこの技術が用いられた光学機器の代表的な例には下記のものが含まれる：
「イメージピックアップ装置の製造方法」と題されたＴａｎｓｈｏ他による特許文献３は、芯出しをするためにレンズ要素が相互に積層され、追加の間隔保持要素を有する光学ユニットを開示する。
「画像キャプチュアレンズ、画像キャプチュア装置、及び画像キャプチュアユニット」と題されたＹａｍａｇｕｃｈｉによる特許文献４は、1つ又は複数の積層されたレンズのそれぞれにフランジが設けられ、芯出し及び間隔出しの双方のために相互に設置される鏡筒を開示する。
「積分型レンズ」と題されたＨａｓｅｇａｗａによる特許文献５は、周辺フランジの設置及びガイドの配置により分離されたレンズ要素が相互に調整される複合投射レンズを開示する。
「レンズ及びレンズ保持装置」と題されたＹａｍａｄａ他による特許文献６は、レンズ保持機器内で隣接するレンズの調整及び芯出しをするスナップによる調整を使用することを開示する。
「相互に咬み合う要素調整、脱線した光線の抑制、及びアンチエイリアス処理特性を有する対物コンパクトデジタルカメラ」と題されたＢｒｏｏｍｅ他による特許文献７は、テーパによる適合により芯出しされ、隣接による適合により適切に間隔出しされるレンズ要素間の受動的調整を開示する。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６，３３８，８１９号明細書
【特許文献２】米国特許第４，４８８，７７６号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００３／０１８４８８５号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００３／０１９３６０５号明細書
【特許文献５】米国特許第４，９５７，３４１号明細書
【特許文献６】米国特許第４，６６２，７１７号明細書
【特許文献７】米国特許第６，０７２，６３４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記引用した受動的調整による解決方法は、それぞれ芯出し及び間隔出しに対してある程度の精度をもたらすが、これらのアプローチはそれぞれ組み立てレンズの小型化に対してその成功を制限する固有の問題がある。特に、これらの提案された解決方法は、追加の許容誤差の誤りと機械的な過抑制との一方又は双方による問題が存在する。特許文献４及び特許文献３の開示事項は、特に横方向の芯出しが問題となり易く、多重積層されたレンズ部品の正確な加工及び組立が要求される。光学部品の製造において、実際には、レンズ要素と横方向に拘束する要素との間にある程度の有限のギャップが必要であり、それは鏡筒又は隣接するレンズ要素上の構造体によりもたらされる。このように、特許文献４及び特許文献３の開示に示される従来のレンズ実装技術を用いた場合、横方向の位置決めに内在する固有の不正確さが存在する。特許文献５及び特許文献６の双方の機器は、過抑制が示され、組立レンズに対するこれらのアプローチ適用の可能性を制限する。特許文献７の機器は、横方向の芯出しの問題と過抑制の問題との双方が示され、レンズ要素をテーパ状にして芯出しに適合させるのは、同じレンズ要素を隣接させて間隔出しに適合させることにより潜在的な危うさがある。このように、特許文献７の解決方法は、適切な芯出し調整及び間隔出しを提供するためには、高精度な製造誤差が要求される。このようなレンズ部品への精巧な誤差をもたらすために生じる高コストは、より大きな、複合光学組立品には正当化されるかも知れないが、大容量であり低コストであり小型化された光学組立品には向かないであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１つの側面によると、光学システムは、外端部と第１のテーパ面を有する第１のレンズ要素、及び外端部と第２のテーパ面を有する第２のレンズ要素を備え、第１のレンズ要素と第２のレンズ要素とは相互に間隔を置いて設置され、第１のテーパ面の一部が第２のテーパ面の一部に接触することで光学軸に対して芯出しされ、第１のレンズ要素の外端部が第２のレンズ要素の外端部から間隔を置いて設置されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の他の側面によると、光学システムは、外端部と第１のテーパ面を有する第１のレンズ要素、外端部と第２のテーパ面と第３のテーパ面とを有する第２のレンズ要素、及び第４のテーパ面を有する第３のレンズ要素と、を備え、第２のレンズ要素の第２のテーパ面は、第１のレンズ要素の第１のテーパ面と接触し、第２のレンズ要素の第３のテーパ面は、第３のレンズ要素の第４のテーパ面と接触し、第１のレンズ要素の外端部が第２のレンズ要素の外端部から間隔を置いて設置されることを特徴とする。
【００１０】
本発明の他の側面によると、光学システムは、第１のテーパ面を有する第１のレンズ要素と、第２のテーパ面を有する第２のレンズ要素と、第３のテーパ面を有する第３のレンズ要素と、を備え、第３のレンズ要素が第２のレンズ要素と間隔を置いて設置され、第２のレンズ要素の第２のテーパ面は、第１のレンズ要素の第１のテーパ面と接触し、第３のレンズ要素の第３のテーパ面は、第１のレンズ要素の第１のテーパ面と接触することを特徴とする。
【００１１】
本発明の他の側面によると、光学システムの製造方法は、外端部と第１のテーパ面を有する第１のレンズ要素を供給し、外端部と第２のテーパ面を有する第２のレンズ要素を供給し、そして、第１のレンズ要素の外端部を第２のレンズ要素の外端部から間隔を置きつつ、第１のテーパ面の一部を第２のテーパ面の一部に接触させて第１のレンズ要素と第２のレンズ要素とを相互に位置決めすることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
後述する本発明の好ましい実施形態の詳細な説明において、添付した図面を参照する。
【００１３】
本明細書は、本発明による装置を構成する要素について、又は装置と直接的に協同する要素を志向するものである。特に図示しないか記載しない要素は当業者によく知られた多様な変形が採用されることを理解すべきである。
【００１４】
本発明の装置及び方法は、２つのレンズ要素の間をテーパにより適合させることで２つのレンズ要素の受動的な調整をするものである。レンズの位置決めや調整をテーパによる適合及び隣接（ａｂｕｔｍｅｎｔ）による適合の組合せを用いるこれまでの解決方法とは異なり、本発明のアプローチでは、光学軸に関するレンズの芯出し及び光学軸に沿ったレンズの間隔出しの双方にテーパ面による適合のみを使用する。
【００１５】
図２を参照し、本発明の一つの実施形態による光学システム２０が示されている。ここでは、本発明によるテーパにより適合させる受動的な調整技術を使用し、レンズ要素Ｌ１及びＬ２は、鏡筒２２又は他の実装構造内で共に適合されている。光学システム２０内のレンズ部品の横方向の調整はレンズＬ１及びＬ３によりもたらされる。レンズ要素Ｌ１の横方向の調整は、図２の２１に示すレンズＬ１の外径（ＯＤ）と、鏡筒２２の内表面１９の間の適合により与えられる。同様に、レンズ要素Ｌ３の横方向の調整は、図２の１８に示すレンズＬ３の外径（ＯＤ）と、鏡筒２２の内表面１９の間の適合により与えられる。重要なことは、図２に１７で示す外径を有するレンズ要素Ｌ２は内表面１９に接触せず、その代わり、レンズＬ２の外径１７は、内表面１９に対して空中に「浮遊（ｆｌｏａｔｓ）」し、光学組立品（光学システム）２０の横方向の調整に影響しない。有利なことに、レンズＬ２は、その外径１７について鏡筒２２の内表面１９と接触しない限りは、緩和された製作許容誤差を持つことができる。
【００１６】
図３，４及び５は、側面図及び透視図により、どのようにレンズ要素Ｌ１及びＬ２がテーパによる適合をもたらすために構成されるかを示す。図３は、分解された図の構成により、どのようにレンズＬ１及びＬ２が光学軸Ｏに対して調整されるかを示す。レンズ要素Ｌ２は、一般的に凸状によりレンズの本体から外側に突き出し、軸Ｏに対して角度Ａを持って光学軸Ｏの方向にテーパがとられるテーパ面２４を有する。テーパ面２４は、入射光を屈折させる透明な開口２３と透明な開口２３の外側にある外端部２６との間にあり、光学軸Ｏに関して外側に放射状に膨れている。レンズ要素Ｌ１は、一般的に光学軸Ｏから離れる方向に拡大するテーパであり、対向するレンズ要素Ｌ２の凸型のテーパ面２４と合致する適切な寸法の凹型のテーパ面３４を有する。テーパ面３４は、透明な開口３３と透明な開口３３の外側にある外端部３６との間にあり、光学軸Ｏに関して外側に放射状に膨れている。角度付きの側面図である図４及び図５により、多様なレンズ要素Ｌ１及びＬ２部品がより明解に図示される。
【００１７】
特に興味深いのは、レンズ要素Ｌ２及びＬ１の外端部２６及び３６を用いる構成である。図６を参照し、断面図の構成で、どのようにしてレンズ要素Ｌ２及びＬ１がテーパにより適合されるか、及び外端部２６及び３６との関係が示される。図６に示される実施形態では、テーパ面２４及び３４は、接触領域３２に亘り接触する。接触領域３２は、テーパ面２４及び３４の全て又は大部分に拡がっても良い。図６の断面図に示されるように、接触領域３２はテーパ面２４及び３４の小さな部分だけに亘って拡大し、この明細書に示される図の実施形態にあるようにレンズ要素Ｌ１及びＬ２が軸対象である場合には、円により規定される。
【００１８】
さらに図６を参照し、接触領域３２の透明な開口２３/３３側には第１のギャップＧ１が、また、接触領域３２の反対側には第２のギャップＧ２が、それぞれ外端部２６及び３６の間にある。接触領域３２の反対側にギャップＧ１及びＧ２のこの隙間を設けることで、ここで用いる調整方法は、上述した背景技術の項で記載された従来の調整についての解決方法の特徴である潜在的に抑制しすぎる問題を避ける。
【００１９】
図２を参照して記載したように、鏡筒２２内でレンズ要素Ｌ１及びＬ２の光学的調整、及びレンズ要素Ｌ１及びＬ２にテーパによる適合をさせて保持することを達成するために、力Ｆを光学軸Ｏの方向（図６に示す座標を用いてｚ軸に沿った方向）に加える。レンズ要素Ｌ１がプラスティックのような弾性材料から形成される場合、付加される力Ｆは、外端部３６を内側に曲げるのに十分であり、接触領域３２においてレンズ要素Ｌ１をレンズ要素Ｌ２に圧縮する。十分な力Ｆを加えることにより、外縁部又は他の外端部３６の一部を外端部２６の対向する一部に再度接触させて圧縮することも可能である。しかし、抑制しすぎることを避けるために、外端部３６及び２６の間にある程度のギャップＧ２が保持されなければならない。すなわち、両ギャップＧ１及びＧ２は抑制しすぎることを避けるために存在しなければならない。
【００２０】
レンズＬ１及びＬ２の間の傾斜の量を制限することは重要であり、レンズ要素Ｌ１及びＬ２の間の過剰な傾斜は、結果的に画像において重大な劣化を生じさせ得るからである。傾斜は、組立工程のある過程の間にレンズ要素Ｌ２がレンズ要素Ｌ１に対して傾くことで起こり得る。これは、レンズ要素Ｌ１及びＬ２がともに過大な接触角を有する場合に起こり得るもので、その結果それぞれのテーパ面３４及び２４は意図したように揃わなくなる。そして、レンズ要素Ｌ２のテーパ面２４及びレンズ要素Ｌ１のテーパ面３４はロックされ得る。図６に示すように力Ｆを適用した後であっても、レンズ要素Ｌ２レンズ要素Ｌ１に対して傾斜したままであるかもしれない。
【００２１】
テーパ面２４/３４のインターフェースにおける傾斜の不整合を避ける１つの方策として、追加の間隔保持部材を用いることができる。図７Ａの拡大図を参照し、弾性間隔保持部材３０が、レンズ要素Ｌ１及びＬ２の外端部３６及び２６の間のギャップＧ２に挿入される。図７Ｂに示すように、代替として、弾性間隔保持部材をテーパ面２４，３４と透明な開口との間のスペースにおけるギャップＧ１に挿入できる。これは、例えば、レンズの幅が非常に狭い場合に好ましい。
【００２２】
１つの実施形態として、まだ圧縮されていない弾性間隔保持部材３０の初期の厚さはギャップＧ２（図７Ａ）又はギャップＧ１（図７Ｂ）よりも大きい。このことで、テーパ面２４及び３４は「事前調整」され、テーパ面２４及び３４がともに合わさる前に全体の傾斜の不整合が修正される。このようにしてテーパ面２４及び３４の意図しないロックを避けることができ、正確な調整が達成される。図６を参照して記載したように、力Ｆを加えることにより、弾性間隔保持部材３０は、所望のギャップＧ２寸法に適合する程度に圧縮され得る。再度、ある程度の機械的な弾性の量は、抑制しすぎる状態を避けるために要求される。弾性間隔保持部材３０の圧縮を保持するために、図２に示したように保持リング１３及び接着剤１４又は等価な結合メカニズムが用いられるであろう。
【００２３】
弾性間隔保持部材３０の内径は、テーパ面２４及び３４の周囲又は外周の全体形状に従うことが好ましい。弾性間隔保持部材３０は、ゴム及びプラスティックを含む数種類の適切な素材から加工される。弾性間隔保持部材３０は、レンズ要素Ｌ１及びＬ２の透明な開口３３，２３の外側にあるため透明である必要はない。加工する際に、弾性間隔保持部材３０、レンズ要素Ｌ１及びＬ２のいずれかに一時的に又は永久に接着されても良い。
【００２４】
図３に角度Ａとして示すテーパ角度は、光学機器及び組立過程の特質に適合する任意の角度で良い。典型的には、テーパ角度は、５度から７０度の間の傾きであるが、光学軸から約１５度から４５度が好ましい。テーパ角は金型の部分それ自体に設けられ、又は、従来ベゼル（ｂｅｚｅｌ）を形成するのに用いられる機械加工技術を用いてレンズ要素Ｌ１又はＬ２に機械加工され得る。テーパ面２４及びそれが合わさるテーパ面３４のテーパ角Ａは、実質的に同じでも良いが、図６の断面図に示すように、異なる角度を用いることで有利となり得る。
【００２５】
レンズＬ１及びＬ２の調整において、ｘ及びｙ軸に関する傾斜を最小限とする最良の結果を出すために、光学軸Ｏに関して対称に分布する一様な力を与えることでレンズ要素Ｌ１及びＬ２を接触させることが有利であることが証明されている。この力は、接触領域３２（図６）に亘るレンズ要素Ｌ１とＬ２との間の摩擦力に対して打ち勝つのに十分出なければならない。実用的には、レンズ要素Ｌ１、Ｌ２を調整するためには、２ポンド（０．９１ｋｇ）から５ポンド（２．２７ｋｇ）の力が作業可能であることが証明されている。
【００２６】
本発明によると、ここに記載したテーパにより適合させる解決方法を用い、サイズが極めて小さく、例えばプラスティックのような高価ではない製造部品から組み立てることができる。本発明の方法は、潜在的に衝突する、隣接による適合とテーパによる適合とを組み合わせた使用を避けるため、従来の組立レンズの解決方法よりも本質的に許容誤差に関してより寛容な設計を供給する。本発明の方法は、小型の光学組立物への使用によく適している。例示的な実施形態として、例えば、図２に示されたような光学システムは、少なくとも２つのレンズ要素について適切な芯出し及びレンズ間隔出しを供給するように組み立てられる。光学軸に直交する傾きに対しては慎重に制御され、レンズ要素Ｌ１，Ｌ２の調整は数分（ａｒｃ−ｍｉｎｕｔｅｓ）以内の誤差に納められる。一旦適切な調整が達成されると、さらに、例えば、接着剤、機械的な締め具、音波又はレーザ溶接、又は例えば熱処理などを用いた光学部品の組立手段が実施される。
【００２７】
本発明の機器は、抑制しすぎることなくレンズ要素を実装させる。例えば、図２の拡大された側面図に示されるように、レンズ要素Ｌ２は、上述したように、本発明のテーパによる適合によりレンズ要素Ｌ１と光学的に調整され、鏡筒２２又は他の実装構造の内表面１９と接触しない。本発明は、レンズ要素の適切な方向付けを行い、その結果、特別に処理された表面を有するレンズ要素は、例えば、組立において不注意に反転しない。
【００２８】
図２−図６の実施形態は、２つのレンズ要素Ｌ１及びＬ２がテーパによる適合を用いて調整される光学的組立物を示すが、上述した基本原理は、２つ以上のレンズについてのテーパによる適合の使用へと拡大することが可能である。図８は、３つのレンズ要素Ｌ１，Ｌ２及びＬ３がすべてテーパ面を用いて光学的に調整される組立レンズ８０を示す。この場合、レンズ要素Ｌ１の外径８５だけが鏡筒８４の内表面８９に接触する。レンズ要素Ｌ２の外径８６及びレンズ要素Ｌ３の外径８７は、それぞれ内表面８９に対して浮遊している。上述したように、これらのレンズの許容誤差は、鏡筒又は他の実装構造に接触するレンズの許容誤差ほどに制御する必要はない。空隙ギャップ８８により、レンズ要素Ｌ１，Ｌ２及びＬ３は抑制されすぎないことが保証される。当然ながら、テーパによる特徴は、４個以上の光学的要素の調整にも使用することが可能である。図８の例では、レンズ要素Ｌ２は、１組の凸型テーパ面７２及び７４を有する。凸型テーパ面又は凹型テーパ面のいずれかの異なる構成を用いた他の実施形態もまた可能である。例えば、図１０は、３つのレンズ要素Ｌ１，Ｌ２及びＬ３が調整された組立レンズ１００を示す。ここでは、２つのレンズ要素Ｌ２及びＬ３は、レンズ要素Ｌ１の凹型のテーパ面９１内に調整され、このようにして調整レンズ要素Ｌ２及びＬ３はレンズ要素Ｌ１の外径内となる。レンズ要素Ｌ１のテーパ面９１は、その透明な開口２３と外端部２６との間に拡がる。レンズ要素Ｌ２は、レンズ要素Ｌ１との関係でレンズ要素Ｌ２の調整のためにテーパ面９１に接触するテーパ面９２を有する。同様に、レンズ要素Ｌ３は、レンズ要素Ｌ１との関係で調整するためにテーパ面９３を有する。
【００２９】
鏡筒内又は他の実装構造内で１つ以上のレンズの調整のために多様な構成が可能である。図９は、レンズ要素Ｌ４がレンズ要素Ｌ５のテーパ面９１に適合するテーパ面９２を有する組立レンズ９０を示す。この場合、レンズ要素Ｌ４の外径９４は鏡筒９６の内表面９５に接触する。レンズ要素Ｌ５の外径９３は空中に浮遊し、内表面９５に接触しない。
【００３０】
本発明は、組み立ての際に適切な固定具を用い、レンズ鏡筒、スリーブ又は他の実装構造に実装しないという、自立型の複合レンズ構造を形成するのに用いることができる。
【００３１】
本発明は、ある好ましい実施形態として特定の参照が詳細に記載されているが、本発明の精神及び範囲内において変形及び修正が有効であることは理解されるであろう。例えば、レンズ要素Ｌ１及びＬ２は、図３，４及び５に示すように軸対称である必要はない。本発明のテーパによる適合は、透明な開口２３，３３が、例えば、筒型、ドーナツ型（ｔｏｒｏｉｄａｌ）といった円形でない透明な開口を含む、例えば、凸型、凹型、平面型（ｐｌａｎｏ）、凹凸型（ｍｅｎｉｓｃｕｓ）といった多様な形状をした屈折部品を持つレンズ要素に適用され得る。円形でないレンズである場合には、テーパ面自体も円形ではない。上述した実施形態では、テーパ面は透明な開口２３，３３の全周に亘って延びるように示されるが、テーパ面は、透明な開口２３，３３に対して部分的に伸びることもできる。レンズ要素の一方又は双方は、例えば、ガラス、プラスティック、又はある種の複合材料といった適切な光学的材料により形成されて良い。
【００３２】
このように、本発明はレンズ要素の調整に効果のあるテーパ面を用いた光学的な装置及び方法を提供することが理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】従来の芯出し調整及び間隔出しの１つの技術を示す組立レンズを側面から見た断面図である。
【図２】本発明の方法を用いた隣接するレンズがテーパにより適合するように形成された組立レンズを側面から見た断面図である。
【図３】テーパにより適合する２つのレンズを示す側面図である。
【図４】図３のレンズを僅かな角度で側面から見た透視図である。
【図５】図３のレンズをテーパの特徴を示す角度から見た透視図である。
【図６】１つの実施形態による組み立てプロセスにおけるテーパによる適合を示す概略側面図である。
【図７Ａ】１つの実施形態による組立レンズに用いる間隔保持部材を示す拡大した側面図である。
【図７Ｂ】他の実施形態による組立レンズに用いる間隔保持部材を示す拡大した側面図である。
【図８】テーパ面を用いて光学的に調整された多重レンズ要素を有する組立レンズを示す側面から見た断面図である。
【図９】１つのレンズ要素が他のレンズ要素のテーパ面に亘って適合するテーパ面を有する組立レンズを示す側面から見た断面図である。
【図１０】多重レンズ要素がテーパ面による適合を用いて光学的に調整された組立レンズを示す側面から見た断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  組立実装レンズ、１２  スペーサ、１３  保持リング、１４  接着剤、１６  筒、１７，１８，２１  外径、１９，８９，９５  内表面、２０  光学システム、２２，８４，９６  鏡筒、２３，３３  開口、２４，３４，７２，７４，９１，９２，９３  テーパ面、２６，３６  外端部、３０  間隔保持部材、３２  接触領域、８０，９０，１００  組立レンズ、８５，８６，８７，９４  外径、８８  空隙ギャップ、Ａ  テーパ角、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５  レンズ要素、Ｇ１，Ｇ２  ギャップ、Ｏ  光学軸。
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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