(57)【要約】【課題】レンズ表面を損傷させることなく、レンズを保持することができるレンズ保持構造を提供することを目的とする。【解決手段】上記課題を解決するため、曲面を有するレンズを内側に配置可能な開口を有するレンズ支持枠にレンズの外周部を嵌めてレンズを保持するレンズ保持構造であって、当該レンズ支持枠と係合させ、レンズ面の外周領域に当接させてレンズを支持する押さえ環を有し、当該押さえ環は、レンズのレンズ面外周領域の表面形状に合わせて傾斜した形状のレンズ当接面を備え、当該押さえ環のレンズ当接面をレンズの外周部に当接させた状態で押さえ環をレンズ支持枠に係合させることによりレンズを保持することを特徴とするを採用した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
曲面を有するレンズを内側に配置可能な開口を有するレンズ支持枠にレンズの外周部を嵌めてレンズを保持するレンズ保持構造であって、
当該レンズ支持枠と係合させ、レンズ面の外周領域に当接させてレンズを支持する押さえ環を有し、
当該押さえ環は、レンズのレンズ面外周領域の表面形状に合わせて傾斜した形状のレンズ当接面を備え、
当該押さえ環のレンズ当接面をレンズの外周部に当接させた状態で押さえ環をレンズ支持枠に係合させることによりレンズを保持することを特徴とするレンズ保持構造。
【請求項２】
前記押さえ環のレンズ当接面は、レンズの曲面における接線と略等しい角度で傾斜した形状である請求項１に記載のレンズ保持構造。
【請求項３】
前記押さえ環のレンズ当接面は、レンズ表面の外周領域の形状に合わせて湾曲して傾斜した形状である請求項１に記載のレンズ保持構造。
【請求項４】
前記レンズの湾曲面と、前記押さえ環のレンズ当接面との公差が±２％以内である請求項１〜請求項３のいずれかに記載のレンズ保持構造。
【請求項５】
前記押さえ環は、レンズ当接面の内周側端部より内側において、押さえ環とレンズ表面との間にクリアランスが設けられた請求項１〜請求項４のいずれかに記載のレンズ保持構造。
【請求項６】
前記押さえ環とレンズとの間に保護部材が配置される請求項１〜請求項５のいずれかに記載のレンズ保持構造。
【請求項７】
前記レンズが、赤外線カメラに用いるレンズである請求項１〜請求項６のいずれかに記載のレンズ保持構造。
【請求項８】
前記レンズが、球面レンズ又は非球面レンズである請求項１〜請求項７のいずれかに記載のレンズ保持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件発明は、レンズ鏡筒等の枠体にレンズを保持して収容するレンズ保持機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像装置に用いるレンズは、図５に示すように、レンズ鏡筒等の枠体１００に複数のレンズ１０１，１０２を嵌め、板バネ等の弾性材や環状の枠体である押さえ環１０３を用いてレンズ１０１，１０２を所定方向に押圧して封止する方法が採用されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、筒状部材であり、径方向内向きの内方フランジを一体的に備えるレンズ支持枠の内部に複数のレンズ群が設けられたレンズ鏡筒が開示されている。特許文献１のレンズ鏡筒では、１群レンズの外周縁は、内方フランジの前面（被写体側）に当接し、さらに、１群レンズの直前には、１群レンズと同心をなす環状部材である押さえ環を用いて、押さえ環の外周面に形成した雄ねじがレンズ支持枠の内周面に形成した雌ねじと融合していることが開示されている。
【０００４】
ところで、防犯カメラ、防災カメラ、車載用の人感用カメラ等の用途において、赤外線カメラが用いられる。赤外線カメラ用のレンズは、赤外光を透過させることが可能なゲルマニウム、シリコンからなるものが用いられているため、可視光域に用いられる光学ガラス等からなるレンズに比べて硬度が低い。そのため、特許文献１等に開示のような従来のレンズ鏡筒では、押さえ環の内周端部の角がレンズのＲ面に当接し、この状態で押さえ環でレンズのＲ面を押圧すると、当接部分に損傷が発生してレンズの性能に影響を与える。
【０００５】
そこで、特許文献２には、レンズをレンズ当接部に押圧してもレンズ当接部が潰れないようにするために、レンズ支持枠にレンズの湾曲面の接線を含むリング状円錐面として形成されたレンズ当接部を有し、このレンズ当接部とレンズ外周面が当接する構成とした技術が開示されている。
【０００６】
また、特許文献３の撮像装置では、鏡筒の被写体側に第１レンズが配置され、鏡筒の外周部分と嵌合するねじ込み式の押え部材によってレンズを略光軸方向に押さえて封止するレンズアッシにおいて、第１レンズと押え部材との隙間、あるいは、押え部材と鏡筒との隙間にＯリングが配置した構成が開示されている。特許文献３では、このような構成を採用することにより、浸水、温度、振動等、撮像装置の使用環境におけるレンズ位置の変化の防止や防水等の効果の他、押え部材の内壁面と鏡筒の先端部分との間で大きな摩擦力を伴う接触が避けられることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１８６１５７号公報
【特許文献２】特開平６−３１７７３４号公報
【特許文献３】特開２００５−１７９５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献２に開示の技術では、レンズ支持枠にレンズ当接部のリング状円錐面を備える構成であるため、これに当接するレンズは、リング状円錐面に沿うようにして支持枠に対して傾き易く、レンズ支持枠にレンズを取り付ける際の位置合わせが困難であった。
【０００９】
また、特許文献３に開示のレンズアッシは、Ｏリングを介して押え部材とレンズ表面とが摩擦力を伴う接触を避ける構成であるため、第１レンズの光軸方向における位置に僅かなずれが生じるので、撮像性能に影響が出やすい。また、使用により、Ｏリングが劣化した場合に交換を要する。
【００１０】
そこで、本件発明は、レンズ表面を損傷させることなく、レンズを保持することができるレンズ保持構造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】
【００１１】
本発明者等は、鋭意研究を行った結果、以下のレンズ保持構造を採用することで上記課題を達成するに到った。
【００１２】
本件発明に係るレンズ保持構造は、曲面を有するレンズを内側に配置可能な開口を有するレンズ支持枠にレンズの外周部を嵌めてレンズを保持するレンズ保持構造であって、当該レンズ支持枠と係合させ、レンズ面の外周領域に当接させてレンズを支持する押さえ環を有し、当該押さえ環は、レンズのレンズ面外周領域の表面形状に合わせて傾斜した形状のレンズ当接面を備え、当該押さえ環のレンズ当接面をレンズの外周部に当接させた状態で押さえ環をレンズ支持枠に係合させることによりレンズを保持することを特徴とする。
【００１３】
本件発明に係るレンズ保持構造では、前記押さえ環のレンズ当接面は、レンズの曲面における接線と略等しい角度で傾斜した形状であることがより好ましい。
【００１４】
また、本件発明に係るレンズ保持構造では、前記押さえ環のレンズ当接面は、レンズ表面の外周領域の形状に合わせて湾曲して傾斜した形状であることも好ましい。
【００１５】
本件発明に係るレンズ保持構造では、前記レンズの湾曲面と、前記押さえ環のレンズ当接面との公差が±２％以内であることがより好ましい。
【００１６】
また、本件発明に係るレンズ保持構造は、前記押さえ環は、レンズ当接面の内周側端部より内側において、押さえ環とレンズ表面との間にクリアランスが設けられることがより好ましい。
【００１７】
本件発明に係るレンズ保持構造は、より好ましくは、前記押さえ環とレンズとの間に保護部材が配置される。
【００１８】
本件発明に係るレンズ保持構造は、より好ましくは、前記レンズが、赤外線カメラに用いるレンズである。
【００１９】
本件発明に係るレンズ保持構造は、前記レンズが、球面レンズ又は非球面レンズであるものが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本件発明に係るレンズ保持構造は、レンズ保持枠と係合する押さえ環に、曲面を有するレンズ面の外周領域の形状に合わせて傾斜した形状のレンズ当接面を備え、当該レンズ当接面とレンズの外周領域とを当接させてレンズを支持する構成を採用したので、レンズ支持枠にレンズを配置することにより光軸を揃え、この状態を保持しながら、押さえ環をレンズ支持枠に係合させることができ、レンズの光軸を所望の位置に揃え易く、且つ、レンズを好ましい位置で保持することができる。また、押さえ環をレンズ支持枠に取り付ける際にレンズの表面に傷や欠け等が発生することを防ぐことができる。特に、レンズとして、赤外線カメラ用レンズを用いる場合に好適に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本件発明に係るレンズ保持構造の第１の実施の形態を示す部分断面図である。
【図２】図１のレンズ表面と押さえ環のレンズ当接面との当接部分の断面図である。
【図３】本件発明に係るレンズ保持構造の第２の実施の形態を示す部分断面図である。
【図４】本件発明に係るレンズ保持構造において、保護部材を設けた例を示す部分断面図である。
【図５】従来のレンズ保持構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係るレンズ保持構造の好ましい実施の形態を図１〜図４を用いて説明する。図１は第１の実施の形態であり、レンズ鏡筒にレンズを固定するために、本件発明に係るレンズ保持構造を用いた例であり、レンズ鏡筒の被写体側の一部を示す断面図である。
【００２３】
本件発明に係るレンズ保持構造１は、内側にレンズ２を配置可能な開口を有するレンズ支持枠３に、レンズ２の外周部２１をレンズ支持枠３の内周に嵌合させ、レンズ支持枠３の開口の内周に係合可能な押さえ環４を、レンズ表面２１に当接させてレンズ２を所定の位置に保持するものである。そして、本件発明に係るレンズ保持構造１では、押さえ環４に、レンズ２のレンズ面の外周領域の表面形状に合わせて傾斜した形状のレンズ当接面４１を備え、当該レンズ当接面４１をレンズ２のレンズ面の外周に当接させた状態で押さえ環４をレンズ支持枠３に係合させることによりレンズ２を保持することを特徴とする。
【００２４】
本件発明に係るレンズ保持構造１は、曲面を有するレンズを保持する場合に効果を発揮する。曲面を有するレンズとは、両凸レンズ、平凸レンズ、メニスカスレンズ等の球面レンズ又は非球面レンズである。また、レンズ２は、可視光域用のレンズの他、赤外線カメラ用のレンズに適用できる。特に、中赤外や遠赤外の帯域で使用する赤外線カメラ用のレンズを支持する場合に好適である。赤外線カメラ赤外線カメラ用のレンズとしては、ゲルマニウム、シリコン、カルコゲナイト、ジンクサルファイト（ＺｎＳ）、ジンクセレンからなるものが考えられる。この赤外線カメラ用のレンズは、赤外光を撮像可能なレンズであるが、硬度が低く、物理的に損傷し易い。そのため、本件発明に係るレンズ保持構造１を採用することで、赤外線カメラ用のレンズを安定して保持することができる。
【００２５】
レンズ支持枠３は、略円筒状であり、レンズ鏡筒を構成する。レンズ支持枠３の内周には、レンズを嵌め込む所定の位置に、レンズ支持枠３の内周径を小さくする段差３１が設けられて、この段差３１とレンズ２の外周端部２３とを当接させてレンズ２をレンズ支持枠３に嵌め込む。この際、嵌め込まれたレンズ２は、光軸方向にずれ易く、安定しないため、レンズ２の光軸方向の両面の外周端部を押さえる必要がある。そのため、さらに段差３２を設けたり、押さえ環４を用いる場合がある。本件発明に係るレンズ保持構造１は、レンズ２の少なくとも一方の面側において、押さえ環４を用いる構成であり、両面に曲面を有するレンズの両面に押さえ環を配置する場合にも用いることができる。
【００２６】
押さえ環４は、レンズ支持枠３と係合可能な略環状の部材である。図１に示す本実施の形態では、押さえ環４の基部４４の外周面及びレンズ支持枠３の内周にそれぞれ形成された螺子山３４，４２で螺合させ、押さえ環４をレンズ支持枠３の外方から光軸方向Ｌに押し込むことにより、押さえ環４を支持枠３に係合させる。本件発明に係るレンズ保持構造１における押さえ環４とレンズ支持枠３との係合方法は、螺子山を螺合させる方法に限定されない。また、押さえ環４の外周とレンズ支持枠４の内周とで係合させる構成に限らず、レンズ支持枠４の外周面に押さえ環４との係合部を備える構成であっても良い。
【００２７】
さらに、押さえ環４は、レンズ支持枠３と係合する基部４４と、基部４４より内周径が小さく、レンズ２を光軸方向Ｌ側に押圧する押圧部４３とを有する。押さえ環４の径方向の厚さは、レンズ２への入射光を妨げないようにするため、図１に示すように、押圧部４３に比べて基部４４の方が内周径が大きいものとする。
【００２８】
そして、押さえ環４の押圧部４３は、図２に示すように、レンズ表面２２に当接するレンズ当接面４１を有する。レンズ当接面４１は、レンズのレンズ面の外周領域の表面形状に合わせて傾斜した形状であり、レンズ当接面４１の内周側端部４１ｂの周の大きさは、レンズ２の外周より小さく、且つ、レンズ２の有効面の外周より大きい。
【００２９】
レンズ支持枠３に対して押さえ環４をレンズ２方向に円滑に押し込むために、押さえ環４を回しながら押し込むことが多い。そのため、レンズ２と押さえ環４のレンズ当接面４１とが当接した状態で押さえ環４を回転させることとなり、レンズ表面２２とレンズ当接面４１との間に生じる摩擦がレンズ表面２２の損傷の要因となる。そこで、本件発明に係るレンズ保持構造１では、レンズ２のレンズ面の外周領域の表面形状に合わせて傾斜した形状のレンズ当接面４１とすることにより、レンズ表面２２とレンズ当接面４１とが点接触となることを防ぎ、レンズ表面２２に傷が付くのを防ぐことができるのである。
【００３０】
押さえ環４のレンズ当接面４１は、レンズ２の曲面における接線と略等しい角度で傾斜した形状とすると、レンズ２の表面を押さえ環４で安定して支持することができる。つまり、押さえ環４のレンズ当接面４１は、外周側端部４１ａから内周側端部４１ｂへ向けてテーパー状に傾斜し、この傾斜面はレンズ２の曲面における接線と略等しい角度とする。なお、非球面レンズを保持する場合、押さえ環４のレンズ当接面４１は、押さえ環４のレンズ当接面４１との当接位置における非球面レンズの曲面に対する接線と略等しい角度の傾斜面とする。
【００３１】
また、レンズ当接面４１は、レンズ表面２２の外周領域の湾曲形状に合わせて湾曲して傾斜した形状としても良い。この場合、押さえ環４は環状部材であるので、レンズ当接面４１の外周側端部４１ａから内周側端部４１ｂへ向けて、鉢状に湾曲しながら開口径が小さくなる円環状に傾斜した形状となる。
【００３２】
また、レンズ２の曲面（レンズ表面２２）と、押さえ環４のレンズ当接面４１との公差が±２％以内であると、レンズ２の位置ずれを防ぎ、安定して保持することができる。当該公差が±２％を上まわると、レンズ当接面４１とレンズ表面２２とに過剰な隙間が生じ、押さえ環４を回転させながらレンズ支持枠３に嵌合させる際に、レンズ当接面４１とレンズ表面２２との当接面ががたついて、摩擦力が一箇所に集中することにより、レンズ表面２２に傷が発生する可能性が高くなるため好ましくない。また、レンズ２の光軸がずれる可能性があるので好ましくない。
【００３３】
なお、レンズ当接面４１は、レンズ２の表面形状に合わせて傾斜させるが、少なくとも、レンズ当接面４１と当接する位置におけるレンズ２の表面形状に合わせて傾斜させた形状であれば良い。例えば、本実施の形態では、レンズ表面２２が外周端部までの湾曲面は、一点を仮想中心とする円弧形状としたレンズ２の例を示したが、レンズ２において、有効面と外周端部とが一つの点を中心とした円弧形状とならないレンズの場合は、レンズ当接面４１と当接する位置のレンズ表面２２の形状に合わせて傾斜させたものとすれば良い。
【００３４】
さらに、図２に示すように、押さえ環４のレンズ当接面４１の外周側端部４１ａと、レンズ表面２２の外周端部２２ａとの間にクリアランスＳ１を設けることにより、押さえ環４からレンズ２に向けて作用する力により、レンズ２の外周端部２２ａが欠けるのを防ぐ。クリアランスＳ１を設ける方法は、レンズ表面２２の外周端部２２ａ及び押さえ環４の押圧部４３のいずれか一方又は両方を面取り形状にすればよい。
【００３５】
押さえ環４を構成する材料は、少なくともレンズ当接面４１が、アルミ、真鍮等の金属又は、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート等のプラスチックからなるものとすると、レンズ表面２２とレンズ当接面４１との間の摩擦により、レンズ表面２２に傷を発生し難いので好ましい。特に、レンズ２が、ゲルマニウム、シリコン、カルコゲナイト、ジンクサルファイト（ＺｎＳ）、ジンクセレン等の赤外線カメラ用レンズの場合、レンズが脆く、損傷が生じやすいため、押さえ環４のレンズ当接面４１を、上記材料で形成することにより、レンズ２の傷の発生を抑えることができる。
【００３６】
次に、図３は、本件発明に係るレンズ保持構造１の第２の実施の形態であり、押さえ環４とレンズ表面２２との当接部分を示す部分断面図である。上述の通り、押さえ環４を回転させながらレンズ支持枠３の内周に嵌合させる際、レンズ表面２２とレンズ当接面４１との間に摩擦が生じるため、レンズ当接面４１の面積は、必要最小限に抑えることが好ましい。その一方で、押さえ環４により、レンズ２への光の入射範囲規制する面積を広く取りたい場合には、図３に示すように、押さえ環４の押圧部４３において、レンズ当接面４１の内周側端部４１ｂより内側において、押さえ環４とレンズ表面２２との間にクリアランスＳ２が設けられる構成としても良い。このように、クリアランスＳ２を設けると、押さえ環４からレンズ２に向けて作用する力により、レンズ表面２２の有効面近傍が損傷するのを防ぐことができる。
【００３７】
また、本件発明に係るレンズ保持構造は、図３及び図４に示すように、押さえ環４とレンズ２との間に保護部材６が配置される構成としても良い。このように、押さえ環４とレンズ２との間に保護部材６を配置することにより、押さえ環４を取り付けるときに、押さえ環４のレンズ当接面４１とレンズ表面２２との接触に起因したレンズ表面２２の損傷を防ぐことができる。具体的には、保護部材６は、レンズ当接面４１の少なくとも一部と、レンズ表面２２との間に配置されれば良い。保護部材としては、ウレタン、エラストマー、ソルボ（登録商標）、Ｏリング等の衝撃吸収部材であって、厚さ０．１ｍｍ〜１．５ｍｍのものが考えられる。保護部材６を配置する場合、押さえ環４とレンズ２とが直接摩擦しないので、押さえ環４を構成する材料は、レンズ２の摩耗防止の観点からの制約が無く、選択肢が広がる。一方、保護部材６を用いない場合は、押さえ環４は、プラスチック等、ある程度弾性がある材料からなるものを用いると、レンズ２の表面に傷や欠け等が発生することを防ぐことができるので好ましい。本実施の形態では、レンズ２として、ゲルマニウムレンズを用い、押さえ環４は、アルミニウムで成形したものを用いた。また、本実施の形態では、保護部材６は、厚さ０．５ｍｍの三進興産社製ソルボシートを用い、レンズ当接面４１の面積より小さいリング形状にした。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本件発明に係るレンズ保持構造は、レンズ表面の損傷を防ぎながら、曲面を有するレンズを安定して保持できるので、赤外線カメラ用のレンズの保持構造に好適に使用できる。この他、本件発明に係るレンズ保持構造は、簡易な構成でありながら、曲面を有するレンズを安定して保持することができるので、可視光域の撮像装置のレンズ保持構造として採用すると、量産性に優れた撮像装置の提供に寄与できる。
【符号の説明】
【００３９】
１・・・レンズ保持構造
２・・・レンズ
３・・・レンズ支持枠
４・・・押さえ環
６・・・保護部材
２１・・・外周部
２２・・・レンズ表面
４１・・・レンズ当接面
４２・・・内周側端部
【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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