(57)【要約】【課題】光学的な不良率を大幅に低減させて光学性能を向上させる。【解決手段】レンズ玉１１を冷蔵庫等の冷却手段２１により冷却し、レンズ玉１１のレンズ直径を熱収縮によってＤより小さくするステップＳ１と、レンズ枠１３へレンズ玉１１を収容するステップＳ２と、加熱手段２１を用いて、レンズ玉１１とレンズ玉１１を収容したレンズ鏡筒１２とをともに加熱するステップＳ３を経ることによって、レンズ玉１１がレンズ枠１３内に固定される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズ玉をレンズ鏡筒の他端に設けられたレンズ枠に対して固定するレンズ固定方法において、
上記レンズ玉と上記レンズ鏡筒との間に温度差を与える温度差付与工程と、
上記温度差付与工程において上記レンズ玉と上記レンズ鏡筒との間に温度差が生じた後、上記レンズ玉と上記レンズ鏡筒とを組み付ける組付工程と、
上記組み付けられたレンズ玉とレンズ鏡筒とを同温にする温度調節工程とを有することを特徴とするレンズ固定方法。
【請求項２】
上記レンズ玉は、上記レンズ枠のサイズより若干大のサイズとして用意され、
上記温度差付与工程は、上記レンズ玉を上記レンズ鏡筒の温度以下に冷却するレンズ玉冷却工程であり、
上記温度調節工程は、上記レンズ玉及び上記レンズ鏡筒を加熱する加熱工程であることを特徴とする請求項１記載のレンズ固定方法。
【請求項３】
上記レンズ玉は、上記レンズ枠のサイズより若干大のサイズとして用意され、
上記温度差付与工程は、上記レンズ枠を上記レンズ玉の温度以上に加熱するレンズ枠加熱工程であり、
上記温度調節工程は、上記レンズ玉及び上記レンズ鏡筒を冷却する冷却工程であることを特徴とする請求項１記載のレンズ固定方法。
【請求項４】
上記レンズ玉を構成する素材の線熱膨張係数は、上記レンズ枠を構成する素材の線熱膨張係数と略等しいことを特徴とする請求項１記載のレンズ固定方法。
【請求項５】
レンズ玉をレンズ鏡筒の他端に設けられたレンズ枠に対して固定するレンズ固定装置において、
上記レンズ玉と上記レンズ鏡筒との間に温度差を与える温度差付与手段と、
上記温度差付与手段にて上記レンズ玉と上記レンズ鏡筒との間に温度差が生じた後、上記レンズ玉と上記レンズ鏡筒とを組み付ける組付手段と、
上記組み付けられたレンズ玉とレンズ鏡筒とを同温にする温度調節手段とを備えることを特徴とするレンズ固定装置。
【請求項６】
上記レンズ玉は、上記レンズ枠のサイズより若干大のサイズを有し、
上記温度差付与手段は、上記レンズ玉を上記レンズ鏡筒の温度以下に冷却するレンズ玉冷却手段を有し、
上記温度調節手段は、上記レンズ玉及び上記レンズ鏡筒を加熱する加熱手段を有することを特徴とする請求項５記載のレンズ固定装置。
【請求項７】
上記レンズ玉は、上記レンズ枠のサイズより若干大のサイズを有し、
上記温度差付与手段は、上記レンズ枠を上記レンズ玉の温度以上に加熱するレンズ枠加熱手段を有し、
上記温度調節手段は、上記レンズ玉及び上記レンズ鏡筒を冷却する冷却手段を有することを特徴とする請求項５記載のレンズ固定装置。
【請求項８】
上記温度差付与手段は、外部との断熱が保たれた温室を有し、該温室は、ペルチェ素子からなる壁で仕切られた低温室と高温室とが構成されていることを特徴とする請求項５記載のレンズ固定方法、
【請求項９】
上記レンズ玉を構成する素材の線熱膨張係数は、上記レンズ枠を構成する素材の線熱膨張係数と略等しいことを特徴とする請求項５記載のレンズ固定装置。
【請求項１０】
凸型形状を有しレンズ枠部材よりも若干大のサイズを有するレンズ玉と、
上記レンズ玉のレンズ光軸に平行であって、上記レンズ玉外縁を覆う上記レンズ枠部材が設けられたレンズ鏡筒とを備え、
上記レンズ枠部材よりも若干大のサイズを有するレンズ玉が温度差による形状変化により組み付けられ固定されてなることを特徴とするレンズ本体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学機器の撮像部分に用いる小型レンズのレンズ玉をレンズ枠へ固定するレンズ固定方法及びこの方法にて固定されてできるレンズ本体に関し、特に、熱膨張及び熱収縮を用いるレンズ固定方法及び熱膨張及び熱収縮によりレンズ玉が固定されたレンズ本体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等の光学機器は、急速に普及し、小型化・軽量化が進んでいる。カメラレンズにあたる撮像部に限ってみればこの発展はさらに顕著であって、現在では、画像データ（動画像・静止画像）や音楽データを処理可能とする高性能電子機器や、これらの大容量データを送受信可能なネットワーク通信網の発展と相まって、ノート型ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）、さらには携帯電話にまで撮像部が設けられるようになった。
【０００３】
小型化された撮像部のレンズ本体において、樹脂材料やガラス材料で加工されたレンズ玉を、このレンズ玉を支架するレンズ枠へと固定する方法には、熱かしめ法やＵＶ接着法がある。
【０００４】
熱かしめ法は、図１１に示すように、レンズ本体５０を作成するに際し、レンズ鏡筒５２の端部に設けられたレンズ枠５３に予め外部へと飛び出すような余長部分であるかしめリブ５３ａを形成しておき、レンズ受面５３ｂにレンズ玉５１を挿入したうえで、このかしめリブ５３ａを所定温度に加熱したかしめホーン６０にて加圧曲げ変形してレンズ玉５１の外縁部をレンズ枠５３へと固定する方法である。
【０００５】
また、ＵＶ接着法は、レンズ枠に収容されたレンズ玉をＵＶを照射することにより硬化する接着剤で固定する方法である
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、熱かしめ法は、かしめホーン６０の温度を高くしすぎるとかしめリブ５３ａ以外の部分にまで熱が伝導して変形が起こり、レンズ玉５１の傾きや位置を設計通りの誤差範囲内で固定することが困難なことがあった。また、レンズ玉５１に不要な力が加わるため、レンズの面精度を悪化させる原因にもなっていた。
【０００７】
逆に、かしめホーン６０の温度が低すぎると、かしめリブ５３ａを十分に曲げ変形させることができないために、やはりレンズ玉５１を設計通りの誤差範囲内で固定することが困難な場合があった。また、かしめ圧力が強すぎたり弱すぎたりしても、設計通りの誤差範囲内でレンズ玉をレンズ枠に固定できない。特に、かしめ圧力が強すぎる場合、かしめリブが不均一に変形し、レンズ玉５１に不均一な力が加わりレンズ玉５１の面精度を悪化させていた。
【０００８】
このように熱かしめ法は、温度条件とかしめ圧力の管理が非常に難しく、今後ますます求められるレンズ本体の小型化と高性能化に必要な高い固定位置精度を得ることが難しく、高度な温度条件或いはかしめ圧力の管理が必要になってきている。
【０００９】
一方、ＵＶ接着法は、レンズ枠に収容されたレンズ玉をＵＶ照射により硬化する接着剤で固定する方法であるが、接着剤が硬化する過程で接着剤が収縮することによりレンズ玉とレンズ枠との間に不均一な力が加わることがある。このような場合、熱かしめ法と同様にレンズ玉の位置決め精度を悪化させていた。この方法も、やはり、今後要求されるレンズ玉１１の高い固定位置精度への対応が困難になってきている。
【００１０】
また、熱かしめ法とＵＶ接着法の双方に共通することであるが、いずれの固定方法も、レンズ枠５３内にレンズ玉５１を収容させるためには、レンズ玉５１の外径をレンズ枠５３の内径よりも小さくしなければならない。そのうえ、この寸法差に成型誤差を考慮した値を採用しなくてはならない。
【００１１】
例えば、レンズ玉５１の外径とレンズ枠５３の内径の寸法公差がいずれも±５μｍであれば、少なくとも１０μｍ以上の寸法差が必要であるが、従来は、これ以上の位置決め精度が得られなかった。
【００１２】
そこで、本発明は、レンズ玉の固定位置精度を向上させ、レンズ玉の面精度の悪化を低減させ、光学的な不良率を大幅に低減させて光学性能を向上させるレンズ玉のレンズ枠への固定方法及びレンズ固定装置、光学的な不良率を大幅に低減させて光学性能を向上させたレンズ本体とを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、本発明に係るレンズ固定方法は、レンズ玉をレンズ鏡筒の他端に設けられたレンズ枠に対して固定するレンズ固定方法において、レンズ玉とレンズ鏡筒との間に温度差を与える温度差付与工程と、温度差付与工程においてレンズ玉とレンズ鏡筒との間に温度差が生じた後、レンズ玉とレンズ鏡筒とを組み付ける組付工程と、組み付けられたレンズ玉とレンズ鏡筒とを同温にする温度調節工程とを有することにより、レンズ玉の外側面がレンズ枠の内側面に密着し、レンズ玉がレンズ枠に固定される。
【００１４】
ここで、温度差付与工程をレンズ玉をレンズ鏡筒の温度以下に冷却するレンズ玉冷却工程とし、温度調節工程をレンズ玉及びレンズ鏡筒を加熱する加熱工程とすることが好ましい。あるいは、温度差付与工程を、レンズ枠をレンズ玉の温度以上に加熱するレンズ枠加熱工程とし、温度調節工程をレンズ玉及びレンズ鏡筒を冷却する冷却工程としてもよい。ただし、このときレンズ玉は、レンズ枠のサイズより若干大のサイズとして用意されるものとする。
【００１５】
またここで、レンズ玉を構成する素材の線熱膨張係数は、レンズ枠を構成する素材の線熱膨張係数と略等しいことが好ましい。
【００１６】
上述した目的を達成するために、本発明に係るレンズ固定装置は、レンズ玉をレンズ鏡筒の他端に設けられたレンズ枠に対して固定するレンズ固定装置において、レンズ玉とレンズ鏡筒との間に温度差を与える温度差付与手段と、温度差付与手段によってレンズ玉とレンズ鏡筒との間に温度差が生じた後、レンズ玉とレンズ鏡筒とを組み付ける組付手段と、組み付けられたレンズ玉とレンズ鏡筒とを同温にする温調節手段とを備えることにより、レンズ玉の外側面がレンズ枠の内側面に密着し、レンズ玉がレンズ枠に固定される。
【００１７】
また、上述した目的を達成するために、本発明に係るレンズ本体は、凸型形状を有しレンズ枠部材よりも若干大のサイズを有するレンズ玉と、レンズ玉のレンズ光軸に平行であって、レンズ玉外縁を覆うレンズ枠部材が設けられたレンズ鏡筒とを備え、レンズ枠部材よりも若干大のサイズを有するレンズ玉が温度差による形状変化により組み付けられ固定されてなることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体例について、図面を参照して詳細に説明する。図１に本発明の一具体例であるレンズ本体を示す。
【００１９】
レンズ本体１は、レンズ鏡筒１２に対してレンズ玉１１が固定されてなる。図１では、説明のためレンズ本体１の各部寸法を以下のように定義する。レンズ玉１１は、いわゆる凸レンズであって、レンズ玉１１は、樹脂材料、ガラス材料等を用いることができる。ここでは、レンズ直径（外径）をＤ［ｍｍ］、レンズ凸部の厚みをｈ［ｍｍ］、外縁部分のレンズ厚みをｄ［ｍｍ］とする。
【００２０】
レンズ玉１１は、レンズ鏡筒１２の他端に設けられたレンズ枠１３に凸部を鏡筒外部に向ける方向で取り付けられるようになっている。また、レンズ玉１１を取り付けるレンズ枠１３は、レンズ鏡筒１２の内径と外径との差である厚みを若干切り拡げて、レンズ鏡筒端部の内径を大として加工されている。切り拡げた部分の内径（以下、大内径と記す。）ともともとの内径（小内径）との差としてできる面がレンズ玉１１を受けるレンズ受面１３ａになっている。ここで、レンズ鏡筒端部の大内径をφｍｍ、大内径におけるレンズ鏡筒の肉厚をｗｍｍ、鏡筒他端からレンズ受面１３ａの深さをレンズ玉１１の外周の厚みと略同長のｄｍｍとする。
【００２１】
ここで、レンズ玉１１のレンズ直径Ｄは、レンズ玉１１とレンズ鏡筒１２とが互いに同温度のとき、レンズ枠１３の大内径φよりも常に大であるとする。しかし、このときのレンズ直径Ｄとレンズ枠１３の大内径φの寸法差は、レンズ鏡筒１２の温度がレンズ玉１１の温度より所定の大きさ以上に高くなるようにレンズ鏡筒１２に温度差ΔＴを与えたとき、レンズ鏡筒１２が熱膨張し、レンズ枠１３の大内径φがレンズ玉１１のレンズ直径Ｄより大になる程度のものであるとする。ただし、ここでの温度とは、レンズ玉１１とレンズ鏡筒１２とが本来の性能を発揮できる程度の温度範囲であるとする。
【００２２】
続いて示す図２は、本発明の具体例として示すレンズ本体１におけるレンズ玉１１をレンズ枠１３へ固定する様子を説明している。本具体例においてレンズ玉１１は、レンズ枠１３に対して、例えば図２に示すように固定されている。図３には、図２に示す固定方法を説明するフローチャートを示す。
【００２３】
図２の固定方法では、図３に示すように、レンズ玉１１を冷却するステップＳ１と、レンズ枠１３へレンズ玉１１を収容するステップＳ２と、レンズ玉１１を加熱するステップＳ３とによって、レンズ玉１１をレンズ枠１３内に固定している。
【００２４】
まず、図２（ａ）に示すように、冷蔵庫等の冷却手段２１によりレンズ玉１１を冷却する。冷却することにより、レンズ玉１１のレンズ直径は、熱収縮によってＤより小さくなる。
【００２５】
続いて、図２（ｂ）に示すように、レンズ玉１１のレンズ直径Ｄがレンズ枠１３の大内径φよりも小さくなった状態でレンズ枠１３にレンズ玉１１を収容する。
【００２６】
続いて、図２（ｃ）に示すように、加熱手段２１を用いて、レンズ玉１１とレンズ玉１１を収容したレンズ鏡筒１２とをともに加熱する。レンズ玉１１とレンズ鏡筒１２の温度差がなくなると、レンズ玉１１は、熱膨張し再びレンズ玉１１のレンズ直径Ｄがもとのサイズに戻る。もともとレンズ玉１１のレンズ直径Ｄは、レンズ枠１３の大内径φよりも大であるから、熱膨張を起こす結果、図２（ｄ）に示すように、レンズ玉１１の外周がレンズ枠１３の内面に密着してレンズ玉１１がレンズ枠１３内に固定される。
【００２７】
このようにして一旦レンズ枠１３に固定されたレンズ玉１１は、周囲の温度が変化しても、レンズ枠１３と同時に熱膨張或いは熱収縮するため、少なくともレンズ玉或いはレンズ鏡筒の保証温度範囲内の温度変化であれば、そのレンズ直径Ｄがレンズ枠１３の内径より小さくなることがない。その結果、レンズ玉１１は、レンズ枠１３内に常に固定された状態が保たれる。なお、上述した固定方法では、レンズ玉側に温度変化による寸法変化を与えているが、レンズ枠側に温度変化による寸法変化を与えてもよい。
【００２８】
図４には、レンズ枠側に温度変化による寸法変化を与える例を示す。図４に示すレンズ固定方法は、レンズ枠１３を加熱するステップＳ１１と、レンズ枠１３内へレンズ玉１１を収容するステップＳ１２と、レンズ枠１３を冷却するステップＳ１３とを有する。このように、レンズ枠１３側に温度変化による寸法変化を与えても同様にレンズ玉１１をレンズ枠１３内に固定できる。
【００２９】
また、図５に示すように、レンズ玉１１とレンズ枠１３の双方に温度変化による寸法変化を与えてもよい。すなわち、レンズ玉１１を冷却するステップＳ２１と、レンズ枠１３を加熱するステップＳ２２に続き、ステップＳ２３にてレンズ枠１３内へレンズ玉１１を収容し、レンズ玉１１を加熱するステップＳ２４とレンズ枠１３を冷却するステップＳ２５とを行っても構わない。
【００３０】
ここで、レンズ玉１１とレンズ枠１３の双方の温度を変化させる場合に適用できる固定装置の一例を図６に示す。この場合、ペルチェ素子を用いた温度差生成装置３０が挙げられる。
【００３１】
温度差生成装置３０は、外部との断熱が保たれた断熱容器３１内をペルチェ素子３２からなる分割壁にて分割し、分割されてできた２つの室間に対してペルチェ効果により温度差ΔＴを与えるようにしたものである。この温度差生成装置３０は、温度が低い室間となる低温室３３ａ内にレンズ玉１１を収容し、温度が高い室間となる高温室３３ｂ内にレンズ鏡筒１２を収容することで、レンズ玉１１の冷却とレンズ枠１３の加熱とを同時に行う。温度差ΔＴは、ペルチェ素子３２に加える電圧を変化することにより制御できる。また、ペルチェ素子３２を複数層に重ねて使用すれば、温度差ΔＴの上限をより大きくできる。
【００３２】
このように、本発明の具体例として示すレンズ本体１は、レンズ玉１１をレンズ枠１３内に固定させる過程でレンズ玉１１を冷却して、そのレンズ直径Ｄを熱収縮により小さくすること、また、レンズ鏡筒１２を加熱してレンズ枠１３の大内径φを熱膨張により大きくすること、また、レンズ玉１１の熱収縮とレンズ枠１３の熱膨張とを併用すること等により、レンズ枠１３の大内径φとレンズ玉１１のレンズ直径Ｄの相対的な大きさを一時的に変形させて、レンズ玉１１をレンズ枠１３内に収容する。その後、双方の温度差を無くすことで、レンズ玉１１のレンズ直径Ｄをレンズ枠１３の大内径φよりも大きい状態に戻し、レンズ玉１１をレンズ枠１３内に固定する。
【００３３】
なお、このときレンズ直径Ｄの方が大内径φより大きいため、レンズ玉１１は、レンズ直径Ｄが小さくなる方向にレンズ枠１３によって押圧され、レンズ枠１３は、逆に大内径φが大きくなる方向に押圧されている。そのため、レンズ玉１１とレンズ枠１３とは、押圧される方向に弾性変形した状態になる。そして、弾性変形による押圧力により摩擦力が発生し、この摩擦力によりレンズ玉１１がレンズ枠１３内に固定保持される。
【００３４】
この方法により固定された後は、多少の温度変化があっても、レンズ玉１１とレンズ鏡筒１２は、どちらも同様に温度に応じて熱膨張或いは熱収縮するため、レンズ玉１１の外周の外側面がレンズ枠１３の内側面に密着した状態が常に保たれる。その結果、温度変化によってレンズ玉１１がレンズ枠１３から外れることはない。
【００３５】
また、レンズ玉１１の弾性変形が大きすぎるとレンズ面精度の悪化を招くため好ましくないが、実際は、各部の寸法の取り方を工夫することにより、弾性変形の大部分をレンズ枠側にて起こさせることにより、レンズ玉側の変形分を無視できる範囲に留めることができ、レンズ面精度の悪化を実用上ないに等しい程度にすることができる。
【００３６】
詳細は後述するが、例えば、レンズ直径Ｄ＝２５［ｍｍ］、凸部の高さｈ＝５［ｍｍ］のレンズ玉１１を、上述した方法によりレンズ枠１３に固定した場合、レンズ玉１１のレンズ直径に対する変形量が最大でも３μｍ以下、凸部高さに対する変形量が最大でも０．３μｍ以下にすることが容易に実現できる。
【００３７】
また、上述したレンズ固定方法におけるレンズ玉１１の固定後の位置ずれや傾きは、レンズ玉１１とレンズ枠１３の成型時に発生する誤差範囲内となり、固定過程に悪化を招く要因がほとんどないため、厳しい条件が必要になる熱かしめ法やＵＶ接着法に比べ、光学的な不良率を大幅に低減できる。さらには、光学性能を向上できる。
【００３８】
そのうえ、熱かしめ法やＵＶ接着法のような厳しい条件が不要となるため、レンズ本体を製造するための設備の調整期間を大幅に短縮でき、この間にかかる経費を削減できる。その結果、熱かしめ法やＵＶ接着法に比べ、小型かつ光学的に高性能なレンズ本体を安価に提供できる。
【００３９】
以下では、本発明の具体例として示すレンズ本体について、さらに具体的に説明する。
【００４０】
まず、本発明のレンズ本体におけるレンズ玉１１のレンズ枠１３への固定は、レンズ玉１１の外側面とレンズ枠１３の内側面との間に発生する摩擦力により達成される。この摩擦力は、レンズ枠１３の大内径φよりも大きなレンズ直径Ｄを有するレンズ玉１１をレンズ枠１３内に収容させた状態で、丁度引き延ばされた輪ゴムが元の大きさに戻ろうとするようにレンズ枠１３がレンズ玉１１の外側面を内側に締め付ける力が働くことにより得られる。
【００４１】
ここで、レンズ枠１３がレンズ玉１１を締め付けるときに発生する力について、図７を用いて説明する。レンズ枠１３がレンズ玉１１を締め付けるときに発生する力は、図７に実線で示すように、レンズ枠１３をリング状と考えると容易に計算できる。図７は、レンズ枠１３をリング状と考えたときに各部に発生する力の関係を説明している。
【００４２】
レンズ玉１１を収容したレンズ枠１３は、レンズ玉１１と同温度になったとき、レンズ玉１１によって外側に向かって押圧されるため２点鎖線で示すように内径が大きくなる方向に変形する。このとき、レンズ枠１３を外側に向かって押圧する力をｆとし、同方向への変位量をΔｒと仮定する。また、レンズ枠１３を接線方向へ引き延ばそうとする引張力をＦとし、内周Ｌの変位量をΔＬと仮定すると、仮想仕事法により、ｆΔｒ＝ＦΔＬが成り立つ。ここで、ΔＬ＝２πΔｒであるので、以下の式（１）が得られる。
【００４３】
ｆ＝２πＦ・・・・・（１）
【００４４】
また、本具体例のレンズ本体において、図８に示すように、レンズ枠１３内に収容されない状態で直径がＤであったレンズ玉１１のレンズ枠１３内に収容後の外径を２ｒとすると、レンズ玉１１を収容しない状態で内径がφであるレンズ枠１３の内径もレンズ玉１１を収容した状態では２ｒとなる。ここでレンズ玉１１の外側面に働く力をｆ１、応力をσ１とすると、下式（２）が得られる。
【００４５】
ｆ１＝πＤｄσ１・・・（２）
【００４６】
ここで、レンズ玉１１のレンズ枠１３への収容後における外径方向の半径に対する変形量をΔｒ１とし、レンズ玉１１の歪率をε１、圧縮弾性率をＥｐとすると、σ１＝Ｅｐε１、ε１＝２Δｒ１／Ｄであるので式（２）は、以下の式（３）のようになる。
【００４７】
ｆ１＝２πｄＥｐΔｒ１・・・（３）
【００４８】
また、レンズ玉１１を収容後におけるレンズ枠１３の内側面に働く力を図７で定義したｆとすれば、レンズ枠１３を接線方向へ引き延ばそうとする引張力はＦとなり、式（１）が成り立つので、レンズ枠１３を接線方向へ引き延ばそうとする応力をσ２とすると、式（４）が得られる。
【００４９】
ｆ＝２πＦ＝２πσ２ｄｗ・・・（４）
【００５０】
ここで、レンズ枠１３の内径方向の半径に対する変形量をΔｒ２、レンズ枠１３の歪率をε２、レンズ枠１３の引張弾性係数をＥｔとすると、σ２＝  Ｅｔε２、ε２＝ΔＬ／Ｌ＝２πΔｒ２／（πφ）＝２Δｒ２／φであるので式（４）は、式（５）となる。
【００５１】
ｆ＝４πｄｗＥｔΔｒ２／φ・・・（５）
【００５２】
そして、レンズ玉１１の外側面を押圧する力ｆ１と、レンズ枠１３の内側面を押圧する力ｆとは、等しいので、式（３）、式（５）から以下の式（６）が得られる。
【００５３】
２πｄＥｐΔｒ１＝４πｄｗＥｔΔｒ２／φ・・・（６）
【００５４】
すなわち、以下の式（７），（８）が成り立つ。
【００５５】
Δｒ１／（Δｒ１＋Δｒ２）＝２ｗＥｔ／（Ｅｐφ＋２ｗＥｔ）・・・（７）
Δｒ２／（Δｒ１＋Δｒ２）＝Ｅｐφ／（Ｅｐφ＋２ｗＥｐ）・・・（８）
【００５６】
ここで、レンズ玉１１のレンズ枠１３への固定状態を４００Ｇ以上（実使用上この衝撃に耐えられれば十分とされる値）の衝撃に耐えられるようにするには、
μ：レンズ玉１１とレンズ枠１３との間に働く摩擦力の摩擦係数
Ｖ：レンズ玉１１の体積
ρ：レンズ玉１１の比重
とすると、下式（９）を満たす必要がある。
【００５７】
ｆμ≧４００ρＶ・・・（９）
【００５８】
式（３）のｆ１と式（９）のｆとは一致するので、式（１０）が得られる。
【００５９】
２πｄＥｐΔｒ１μ≧４００ρＶ
Δｒ１≧２００ρＶ／（πｄＥｐμ）・・・（１０）
【００６０】
ここで、Ｖ＜π（Ｄ／２）２ｈであるので、式（１０）においてＶとπ（Ｄ／２）２ｈとを入れ替えた下式（１１）を満たすΔｒ１は、十分に式（１０）を満たすことになる。
【００６１】
Δｒ１≧２００ρ（Ｄ／２）２ｈ／（ｄＥｐμ）・・・（１１）
【００６２】
ここで、レンズ玉１１とレンズ鏡筒１２の素材をともにポリカーボネイトとした場合について説明する。レンズ玉１１の圧縮弾性率、静止摩擦係数、比重は、表１より、順にＥｐ＝２４６９４［Ｋｇ／ｃｍ２］、μ＝０．５２、ρ＝１．２である。
【００６３】
【表１】
2004317990.tif 000003
【００６４】
なお、表１のデータは、工業調査会発行のプラスチック・データブック、啓林館発行の高等学校物理、培風館発行の物理学辞典より抜粋したものである。また、元データの単位がメガパスカル（ＭＰａ）表示されていたものは、カッコ内に元データを示した。ＭＰａからＫｇ／ｃｍ２への変換時に計算に用いた重力加速度は９．８ｍ／ｓ２である。
【００６５】
ただし、ポリカーボネイトのデータにおける静止摩擦係数、ポアソン比及び屈折率を除くデータは、１９９９年工業調査会発行  プラスチック・データブックｐ．１０より抜粋した。また、メタクリル樹脂のデータにおける静止摩擦係数、ポアソン比及び屈折率を除くデータは、１９９９年工業調査会発行  プラスチック・データブック  ｐ．９より抜粋した。ポリカーボネイトとメタクリル樹脂のデータにおける静止摩擦係数は、１９９９年工業調査会発行  プラスチック・データブック  ｐ．１５６「ａ静止摩擦係数」より抜粋した。ポリカーボネイトの静止摩擦係数のカッコ内の値は、１９９９工業調査会発行  プラスチック・データブック  ｐ．１５３「（１４３）各種プラスチックの摩擦係数」より抜粋した。ポリカーボネイトのデータにおける屈折率は、１９９９年工業調査会発行  プラスチック・データブック  ｐ．３７「（２１）屈折率とアッベ数との関係」より抜粋した。メタクリル樹脂のデータにおける屈折率は、１９９９年工業調査会発行  プラスチック・データブック  ｐ．４７０「（２）ＰＭＭＡ成型材料の屈折率とアッベ数との関係」より抜粋した。ガラスのデータにおける線膨張係数は、１９９２年培風館発行  物理学辞典  ｐ．２３７１「表４０  種々の物質の線膨張係数β［１／℃］」より抜粋した。ガラスのデータにおけるヤング率、比重及びポアソン比は、１９９２年培風館発行  物理学辞典  ｐ．２３５８「表１３  固体の力学的性質」より抜粋した。ガラスのデータにおける屈折率は、平成５年度用  啓林館発行  高等学校物理  ｐ．１４９「表２  いろいろな物質の屈折率」より抜粋した。ガラス繊維強化ＰＣ（ガラス繊維含有率３０％）のデータにおける線膨張係数は、プラスチック・データブック  ｐ．５５「（５５）ポリカーボネイトのガラス繊維含有率と熱膨張係数」より抜粋した。ガラス繊維強化ＰＣ（ガラス繊維含有率３０％）のデータにおける引張破断強度、曲げ弾性率及び熱変形温度は、プラスチック・データブック  ｐ．７９０，７９１「１ファンクスターの物性」より抜粋した。
【００６６】
レンズ玉１１の外径をＤ＝２５［ｍｍ］、ｄ＝３［ｍｍ］、ｈ＝５［ｍｍ］とすると、以下の値が得られる。
【００６７】
2004317990.tif 000004
【００６８】
また、式（９）のｆは、式（５）のｆと一致するので、以下の式（１２）の値が得られる。
【００６９】
４πｄｗＥｔΔｒ２μ／φ≧４００ρＶ
Δｒ２≧１００ρＶφ／（πｄｗＥｔμ）・・・（１２）
【００７０】
ここで、Ｖ＜π（Ｄ／２）２ｈであるので、式（１２）においてＶとπ（Ｄ／２）２ｈとを入れ替えた下式（１３）を満たすΔｒ２は、式（１２）を十分満たす。
【００７１】
Δｒ２≧１００ρ（Ｄ／２）２ｈφ／（ｄｗＥｔμ）・・・（１３）
【００７２】
ここで、レンズ玉１１とレンズ鏡筒１２の素材をともにポリカーボネイトとした場合、表１によりＥｔ＝２４２８６［ｋｇ／ｃｍ２］、μ＝０．５２、ρ＝１．２である。また、上記説明によりＤ＝２５［ｍｍ］、ｄ＝３［ｍｍ］、ｈ＝５［ｍｍ］である。レンズ枠１３の幅はｗ＝１［ｍｍ］とし、φもＤに略等しいのでφ＝２５［ｍｍ］とすると、以下の値が得られる。
【００７３】
2004317990.tif 000005
【００７４】
（ａ）、（ｂ）の結果から、外径２５ｍｍ、高さｈ＝５ｍｍ、外周の幅ｄ＝３ｍｍのレンズ玉１１を厚さｗ＝１ｍｍのレンズ枠１３に固定させる場合に、レンズ玉１１の外径方向の半径に対する変形量をわずかΔｒ１＝０．５μｍ、レンズ枠１３の内径方向の半径に対する変形量をわずかΔｒ２＝６．２μｍとするだけで４００Ｇの衝撃に耐えることが証明できた。
【００７５】
ここで、レンズ玉１１とレンズ枠１３の成型誤差が±５μｍである場合に、Δｒ１＝０．５［μｍ］以上、Δｒ２＝６．２［μｍ］以上を常に維持させるためには、レンズ玉１１のレンズ直径Ｄのセンター設計値を２５ｍｍとした場合、レンズ枠１３の大内径φのセンター設計値は、以下のようにする必要がある。
【００７６】
2004317990.tif 000006
【００７７】
この設計値に対して、レンズ玉１１の外径が最大限に大きくなるとともにレンズ枠１３の内径が最小限に小さくなる方向にレンズ玉１１とレンズ枠１３の成型誤差が発生した場合には、レンズ玉１１の固定時のレンズ玉１１とレンズ枠１３の変形量は最大となり、これを計算すると、式（７）、式（８）が成り立つことから、以下の値を得る。
【００７８】
2004317990.tif 000007
【００７９】
そこで、Δｒ２がレンズ枠１３の弾性変形の領域を超え塑性変形の領域に入ると、レンズ玉１１を安定して固定する力が得られなくなるので、２Δｒ２＝３１．１７４μｍがレンズ枠１３が弾性変形するに際して無理のない変形量であるかどうかの検証を行ってみる。
【００８０】
ポリカーボネイトの引張破断強度は、表１より、σｍａｘ１＝６４３〜７３５［ｋｇ／ｃｍ２］である。σｍａｘ１＝６５０［ｋｇ／ｃｍ２］とおいて、Δｒ２の許容最大値について検証してみると、Ｅｔε２＜σｍａｘ１が成り立たなくてはならない。ここで、ε２＝ΔＬ／Ｌ、ΔＬ＝２πΔｒ２、Ｌ＝πφであるから、以下のような値となる。
【００８１】
2004317990.tif 000008
【００８２】
この値に比べて、２Δｒ２＝３１．１７４［μｍ］は、十分に小さいため許容できる変形量であることが判る。
【００８３】
同様に、２Δｒ１＝２．５２８［μｍ］がレンズ玉１１に対して無理のない変形量であるかどうかの検証を行ってみる。ポリカーボネイトの圧縮強度は、表１より、σｍａｘ２＝７０４〜８７８［ｋｇ／ｃｍ２］である。σｍａｘ２＝７００［ｋｇ／ｃｍ２］とおいて、Δｒ１の許容最大値について検証してみると、Ｅｐε１＜σｍａｘ２が成り立たなくてはならない。ここで、ε１＝２Δｒ１／Ｄであるから、以下のような値となる。
【００８４】
2004317990.tif 000009
【００８５】
この値に比べて、２Δｒ１＝２．５２８［μｍ］は、十分に小さいため許容できる変形量であることが判る。
【００８６】
続いて、レンズ玉１１の外径に対する変形量２Δｒ１＝２．５２８μｍは、面精度を悪化させるかどうかについて検証してみる。本発明によれば、レンズ玉１１には外側面を内側に向かって押圧する力が略均等に分布するのみであり、受光面には直接外力が加わることはない。つまり、レンズ玉１１の外側面を押圧する力により発生する受光面の変形は、ポアソンの式により導かれる変形のみである。
【００８７】
この変形は、レンズ玉１１の受光面全体が厚さ方向に膨らむものであり、その表裏の受光面の変形量の合計をΔｈとおくと、Δｈ＝２Δｒ１νｈ／Ｄで表せる。ここで、νは、ポアソン比である。ポアソン比が０．５を超える物質は存在しないため、大まかに見積もってν＝０．５としたとき、Δｈ＝２．５２８×０．５×５／２５＝０．２５２８μｍとなる。
【００８８】
ところで、Ｌ．Ｌａｙｌｅｔｇｈによれば、２つの面を持つ単レンズでは屈折率ｎのレンズ面において面の各部が他の部分に対してδの誤差を持っている場合、その誤差δがδ≦λ／８（ｎ−１）を満たす値であれば、象の分解能に影響を与えない。
【００８９】
ここで、ポリカーボネイトの屈折率は、ｎ＝１．５８（表１）であり、波長λに可視光における短い側の限界値である３８０ｎｍを当てはめるとλ／８（ｎ−１）＝０．０８２μｍとなる。レンズ玉１１の片面側についてのみの変形量は、Δｈの半分（０．１２６４μｍ）となる。
【００９０】
ところで、レンズ全表面は、略均等に変形し、レンズ面の各部の他の部分に対する誤差δは、この値（０．１２６４μｍ）よりも大幅に小さくなるため、δ≦λ／８（ｎ−１）＝０．０８２μｍが十分に満たされる。このように、レンズ玉１１の歪みは十分に小さく面精度への悪影響を与えることはない。
【００９１】
最後に、上記のような固定状態を得る過程でレンズ玉１１とレンズ枠１３との間に熱膨張若しくは熱収縮により必要な隙間を得ることができるかどうかの検証を行う。線熱膨張係数αの素材を用いて長さＬに対して、温度差ΔＴを与えて、ΔＬ以上の変位量を得る場合、ΔＴは下記式を満たさなくてはならない。
【００９２】
ΔＴ≧ΔＬ／（αＬ）
【００９３】
ここで、αにはポリカーボネイトの線熱膨張係数（６８×１０−６［１／℃］（表１））を与え、Ｌにはレンズ玉１１のレンズ直径Ｄ（２５ｍｍ）を与える。また、ΔＬは、レンズ玉１１の固定時におけるレンズ玉１１の外径に対する変形量２Δｒ１とレンズ枠１３の内径に対する変形量２Δｒ２に加えて、レンズ玉１１とレンズ枠１３の成型誤差による影部分と、レンズ玉１１をレンズ枠１３内に収容するときに必要なレンズ玉１１の外側面とレンズ枠１３の内側面との間に形成すべき距離とからなる。
【００９４】
例えば、レンズ玉１１をレンズ枠１３に容易に収容させるために必要なレンズ玉１１の外側面とレンズ枠１３の内側面との間の距離を１０μｍとし、レンズ玉１１の外径φとレンズ枠１３の内径の成型誤差をともに実現可能な±５μｍとした場合に、レンズ玉１１とレンズ枠１３とに与えるべき変位量ΔＬは、以下のようになる。
【００９５】
ΔＬ＝０．５×２＋６．２×２＋（５＋５）×２＋１０×２
＝５３．４［μｍ］
【００９６】
したがって、ΔＴは、以下のようになる。
【００９７】
ΔＴ≧５３．４×１０−６／（６８×１０−６×２５×１０−３）
≒３１．４［℃］
【００９８】
この温度差３１．４［℃］は、熱変形温度が１００℃以上（表１に記載）のポリカーボネイトにとって、十分に与えることが可能な値であり、熱膨張或いは熱収縮によりレンズ玉１１をレンズ枠１３の間に収容するために必要な隙間を得られることが証明できる。
【００９９】
以上の説明によりレンズ玉１１とレンズ鏡筒１２の素材としてポリカーボネイトを用いることができる。この場合の計算結果を第１例として表２に示す。同様に、レンズ玉１１とレンズ鏡筒１２の素材がともにメタクリルである場合であっても本具体例のレンズ本体１は、実施可能である。この場合の計算結果は、第２例として表２に示す（途中計算は、省略する。）。
【０１００】
【表２】
2004317990.tif 000010
【０１０１】
ただし、第１例、第２例、第４例における温度以外の各値は、常温（２５℃）における値である。また、第３例におけるレンズ玉のレンズ直径Ｄ、レンズ玉の凸部までの厚みｈ、レンズ玉の外周の厚みｄ、レンズ鏡筒端部の大内径φ、大内径におけるレンズ鏡筒の肉厚ｗは、使用温度範囲の上限（７０℃）のときの値を示す。第３例におけるレンズ玉のレンズ直径Ｄの変形歪量２Δｒ１の最低値、レンズ鏡筒端部の大内径φの変形歪量２Δｒ２の最低値は、使用温度範囲の上限（７０℃）において、Ｄ＝２５［ｍｍ］−５［μｍ］、φ＝２４．９６０５［ｍｍ］＋５［μｍ］のときの値を示す。第３例におけるレンズ玉のレンズ直径Ｄの変形歪量２Δｒ１の最大値、レンズ鏡筒端部の大内径φの変形歪量２Δｒ２の最小値は、使用温度範囲の下限（−１０℃）において、Ｄ＝２５［ｍｍ］−５［μｍ］、φ＝２４．９６０５［ｍｍ］＋５［μｍ］のときの値を示す。
【０１０２】
また、レンズ玉１１がガラスでレンズ鏡筒１２が樹脂である場合、これらは線熱膨張係数が異なる材質同士であり、レンズ玉１１の固定後にレンズ本体全体の温度が変化すると固定強度が変化する。そのため、使用温度範囲内で十分な固定強度を保持させる必要がある。そこで、レンズ枠１３の変形量Δｒ２を大きくして線熱膨張係数の差による変形量を吸収させる。ガラスは、表１に示すようにポリカーボネイトやメタクリル樹脂に比べて圧縮弾性率が略３０倍と大きいため、レンズ枠１３の変形量Δｒ２をある程度大きくしてもレンズ玉１１の外径方向の半径に対する変形量Δｒ１や厚み方向の変形量Δｈを十分小さく抑えることができる。
【０１０３】
したがって、面精度の悪化を抑制できる。そのうえ、ガラスの比重は、圧縮弾性率の大きさの割にポリカーボネイトやメタクリルに比べて２〜３倍程度と大幅に小さいため、レンズ枠１３の変形量Δｒ２を大きくすれば、広範囲の温度環境下でレンズ玉１１とレンズ鏡筒１２とが同材質である場合と同様の衝撃（４００Ｇ）に耐えられる十分な固定強度が得られる。この計算結果も、第１例、第２例と同様に第３例として表２に示す。
【０１０４】
ここで、第３例の計算過程について説明する。レンズ玉１１がガラスであるため、表１によりＥｐ＝７３００７１ｋｇ／ｃｍ２、μ＝０．５、ρ＝３．６とおくことができる。なお、ここでは、圧縮弾性率としてヤング率を使用した。また、静止摩擦係数μは、ポリカーボネイトと鋼材との間で０．６であることから、少なくとも０．５以上であると思料して０．５とし、比重は、最も条件の悪い最大値ρ＝３．６を採用した。第１例、第２例と同様に、レンズ玉１１の外径をＤ＝２５ｍｍ、ｄ＝３ｍｍ、ｈ＝５ｍｍとして、これら値を式（１１）に代入すると以下の値が得られる。
【０１０５】
2004317990.tif 000011
【０１０６】
また、同様に、式（１３）にμ＝０．５、ρ＝３．６を代入すると以下の値が得られる。
【０１０７】
2004317990.tif 000012
【０１０８】
本例では、レンズ玉１１をレンズ枠１３に収容時にレンズ玉１１とレンズ枠１３の間に隙間を与える過程において、線熱膨張係数の大きい方の材質からなるレンズ枠１３側のみに温度変化を与えるのが有効である。そして、レンズ枠１３を熱膨張させる過程でレンズ枠１３の内径に必要な変形量には、上式（ｃ）、（ｄ）の変形量に加えて、レンズ玉１１、レンズ枠１３の成型誤差による影響分の２０μｍと、レンズ玉１１のレンズ枠１３への収容を容易に行うための隙間分とが必要である。この変形を得るのにレンズ枠１３に与えるべき温度変化分ΔＴを計算すると以下のようになる。
【０１０９】
ΔＴ≧（０．０５×２＋１９．３×２＋２０＋２０）×１０−６／（６８×１０−６×２５×１０−３）
≒４６．３［℃］
【０１１０】
ここで、ポリカーボネイトの耐熱温度の上限が１２０℃であるので、使用温度の上限は、１２０−４６．３＝７３．３［℃］となる。そこで使用温度の上限を７０℃とし、それより８０℃下方の−１０℃までの範囲を使用温度範囲とした場合、レンズ玉１１の直径とレンズ枠１３の大内径の変形量の合計は、−１０℃のとき最大となる。そして、その変形量は、温度変化分ΔＴ＝８０［℃］によりレンズ玉１１の内径とレンズ枠１３の外径との間に発生する熱収縮の差、式（ｃ）、（ｄ）で計算した値、及び成型誤差による影響分の合計で略構成される。これを計算すると、以下の値を得る。
【０１１１】
（６８−８）×２５×１０−３×８０＋０．０５×２＋１９．３×２＋２０＝１７８．７［μｍ］
【０１１２】
したがって、２Δｒ１、２Δｒ２の最大値を計算すると、式（７）、式（８）が成り立つことから、以下のようになる。
【０１１３】
2004317990.tif 000013
【０１１４】
2004317990.tif 000014
【０１１５】
また、レンズ玉１１の高さ方向の変形量Δｈの最大値は、表１からポアソン比ν＝０．４４であることから、以下のようになる。
【０１１６】
2004317990.tif 000015
【０１１７】
以上の計算過程（一部分計算省略）により表２の第３例のような結果となった。
【０１１８】
第３例は、レンズ玉１１がガラスでレンズ鏡筒１２がポリカーボネイトの場合であり、線熱膨張係数が異なる材質の組み合わせであるにもかかわらず、ΔＴ＝８０［℃］の範囲で、第１例、第２例と同様に４００Ｇ以上の衝撃に耐え得ることと、レンズ玉１１の変形量を低く抑えることを両立しており、第１例、第２例と実用上同様の性能を得ることができる。
【０１１９】
続いて、レンズ玉１１をガラスとし、レンズ枠１３をガラスと線熱膨張係数が略等しいガラス繊維強化ポリカーボネイト（ガラス繊維含有率３０％）とした場合について考える。この計算は、レンズ玉１１とレンズ枠１３の線熱膨張係数が略等しい場合であって、第１例、第２例の場合と同様に求められるため、計算過程を省略する。計算結果を第４例として表２に示す。
【０１２０】
なお、第４例の計算は、表１に記載のデータを使用し、ガラス繊維強化ポリカーボネイトの引張弾性係数は、近似値として曲げ弾性率を使用した。この計算の結果、第４例は、全ての例の中でレンズ玉１１とレンズ枠１３の変形歪が最小となり、精度の面では最も好ましい。ただし、レンズ玉１１の収容を容易に行うためのレンズ玉１１の外側面とレンズ枠１３の内側面との距離を他の例と同じように設けようとすると温度差ΔＴが２６１．５℃となり実現困難となる。
【０１２１】
そこで、レンズ玉１１の外側面とレンズ枠１３の内側面との距離を０μｍ以上とし、レンズ玉１１のレンズ直径Ｄの成型誤差を±２．５μｍとし、レンズ枠１３の大内径φの成型誤差を±２．５μｍとする。このとき、ΔＴ＝１１１．５℃となり、実現可能である。
【０１２２】
この条件では、レンズ玉１１の外側面とレンズ枠１３の内側面との距離が０〜１０μｍとなり、レンズ玉１１とレンズ枠１３の成型後の寸法によっては、多少の加圧が必要な場合も考えられるが、レンズ玉１１をレンズ枠１３内に十分に収容できる。
【０１２３】
また、レンズ直径とレンズ枠の内径の寸法管理において、成型誤差を厳しくする代わりに、出来上がった複数のレンズ玉１１のレンズ直径Ｄとレンズ枠１３の大内径φとを同温度下で実測し、その差（Ｄ−φ）が所定の範囲となる組み合わせを予め用意し、これらレンズ玉１１とレンズ枠１３に温度差ΔＴを与えてもよい。
【０１２４】
例えば、（Ｄ−φ）が１２．３〜１７．３μｍの範囲内であるレンズ玉１１とレンズ枠１３の組み合わせでは、８６．５℃以上のΔＴを与えるだけで、レンズ玉１１のレンズ直径Ｄよりレンズ枠１３の大内径φが大きくなり、レンズ玉１１をレンズ枠１３内に収容させることができる。そして、同温度に戻したときには、レンズ玉１１の固定強度は４００Ｇ以上の衝撃に十分に耐えられる値となる。この方法によれば、成型誤差のバラツキが発生しても、本発明を無理なく実施できる。
【０１２５】
ところで上記各例において、レンズ枠の変形量Δｒ２によっては、レンズ玉１１の位置ずれが懸念されるが、これはレンズ枠１３の全周について均等に発生する変形量であるため、これによってレンズ玉１１の位置ずれが発生することは略ないと考えられる。
【０１２６】
すなわち、レンズ玉１１の位置ずれが発生するとすれば、レンズ枠１３の各部の断面積のバラツキによって発生することが考えられるが、レンズ枠１３の各部の肉厚ｗと深さｄに±５μｍの誤差が発生していたとしても、最大でも｛（１＋０．００５）×（３＋０．００５）−１×３｝÷｛（１−０．００５）×（３−０．００５）｝×１００＝０．６７［％］のずれで済む。
【０１２７】
したがって、Δｒ２がΔｒ２＝８９．１μｍである第３例のように、大幅に大きくなる例をとっても、０．６７％は、０．６０μｍに過ぎないため、Δｒ２が位置ずれに影響することは殆どない。
【０１２８】
上記各例におけるレンズ玉１１の固定強度の計算では、レンズ玉は、図９に示すように凸部分を除いた厚さがｄｍｍの円板状とし、レンズ枠１３は、レンズ鏡筒１２のレンズ枠以外の部分を除いた形状（断面が縦横ｄｍｍ×ｗｍｍで全体がリング状である。）としている。また、レンズ玉１１の固定状態が４００Ｇ以上の衝撃に対して耐えられる条件を与えるところでは、図１０に示すように、レンズ玉１１の体積を実際よりも大きめに仮定して計算している。そのため、実際には、計算上よりも質量が小さなレンズ玉１１に対して計算よりも大きな固定強度が働くことになり、計算よりも信頼性の高い固定状態を得ている。
【０１２９】
なお、本発明は、上述した具体例のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。
【０１３０】
例えば、本具体例では、レンズ玉１１とレンズ枠１３がともにポリカーボネイトである場合、レンズ玉１１とレンズ枠１３がともにメタクリル樹脂である場合、レンズ玉１１がガラスでレンズ枠１３がポリカーボネイトである場合、レンズ玉１１がガラスでレンズ枠１３がガラス繊維強化ポリカーボネイト（ガラス繊維含有率３０％）である場合について述べたが、レンズ玉とレンズ枠を構成する素材はこれら組み合わせに限定するものではなく、他に任意の素材を使用した場合も可能である。
【０１３１】
また、本発明によれば、レンズ枠１３の内径寸法を上記説明の場合よりも少し大きめの値とした場合に、摩擦だけによる固定強度は少し小さめになるが、接着等の固定手段を併用してもよい。接着等の他の固定手段を併用すれば、十分な固定強度の確保と上記例の場合と同様の高い位置決め精度を得ることができる。そのうえ、レンズ玉をレンズ枠へ収容する際に、レンズ玉とレンズ枠との間に与える温度差ΔＴを小さくできるため、特に、第４例の組み合わせのようにレンズ玉とレンズ枠双方の線熱膨張係数が１０×１０−６［１／℃］前後と小さい場合に、特に有効である。
【０１３２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係るレンズ固定方法によれば、レンズ玉とレンズ鏡筒との間に温度差を与え、レンズ玉とレンズ鏡筒との間に温度差が生じた後、レンズ玉とレンズ鏡筒とを組み付け、組み付けられたレンズ玉とレンズ鏡筒とを同温にすることにより、レンズ玉の外側面がレンズ枠の内側面に密着されレンズ玉がレンズ枠に固定される。
【０１３３】
これにより、レンズ玉の固定位置精度が向上され、レンズ玉の面精度の悪化が低減される。また、レンズ本体の光学的な不良率を大幅に低減させて光学性能を向上させることができる。
【０１３４】
また、本発明に係るレンズ固定装置によれば、温度差付与手段においてレンズ玉とレンズ鏡筒との間に温度差を与え、レンズ鏡筒との間に温度差が生じた後、レンズ玉とレンズ鏡筒とを組み付け、組み付けられたレンズ玉とレンズ鏡筒とを温度調節手段にて同温にすることにより、レンズ玉の外側面がレンズ枠の内側面に密着されレンズ玉がレンズ枠に固定される。
【０１３５】
これにより、レンズ玉の固定位置精度が向上され、レンズ玉の面精度の悪化が低減される。また、レンズ本体の光学的な不良率を大幅に低減させて光学性能を向上させることができる。
【０１３６】
また、本発明に係るレンズ本体は、凸型形状を有しレンズ枠部材よりも若干大のサイズを有するレンズ玉と、レンズ玉のレンズ光軸に平行であって、レンズ玉外縁を覆うレンズ枠部材が設けられたレンズ鏡筒とを備え、レンズ枠部材よりも若干大のサイズを有するレンズ玉が温度差による形状変化によってレンズ玉の外側面がレンズ枠の内側面に密着されレンズ玉がレンズ枠に固定されることで、レンズ玉の固定位置精度が向上され、レンズ玉の面精度の悪化が低減される。また、レンズ本体の光学的な不良率を大幅に低減させて光学性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の具体例として示すレンズ本体を説明する断面図である。
【図２】上記レンズ本体におけるレンズ玉をレンズ枠へ固定する一連の工程を説明する図である。
【図３】上記レンズ本体におけるレンズ玉をレンズ枠へ固定する固定処理を説明するフローチャートである。
【図４】上記固定処理にて、レンズ枠側に温度変化による寸法変化を与える場合を説明するフローチャートである。
【図５】上記固定処理にて、レンズ玉とレンズ枠の双方に温度変化による寸法変化を与える場合を説明するフローチャートである。
【図６】レンズ玉とレンズ枠の双方に温度変化を与える場合の処理に適用できる温度差生成装置を説明する図である。
【図７】上記レンズ本体において、レンズ枠の各部に発生する力を説明する模式図である。
【図８】上記レンズ本体において、レンズ玉及びレンズ鏡筒の各部に発生する力を説明する模式図である。
【図９】レンズ玉のレンズ枠に対する固定強度の計算を説明する図である。
【図１０】レンズ玉のレンズ枠に対する固定強度の計算を説明する図である。
【図１１】従来の熱かしめ法によるレンズ玉のレンズ枠への固定方法を説明する図である。
【符号の説明】
１  レンズ本体、１１  レンズ玉、１２  レンズ鏡筒、１３  レンズ枠、２１冷却手段、２２  加熱手段、３０  温度差生成装置、３１  容器、３２  ペルチェ素子、３３ａ  低温室、３３ｂ  高温室
【図１】
2004317990.tif 000016
【図２】
2004317990.tif 000017
【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】
2004317990.tif 000022
【図８】
2004317990.tif 000023
【図９】
2004317990.tif 000024
【図１０】
2004317990.tif 000025
【図１１】
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