(57)【要約】【課題】温度変化に対する受動的な合焦の維持を簡素かつ軽量な構造で実現可能な複数のレンズおよび複数の鏡筒を備えた光学部品を提供すること。【解決手段】光学部品１は、繊維強化プラスチック製で円筒状の鏡筒１２と、鏡筒１２により保持されるレンズ１１と、鏡筒１２の内径よりも外径が小さく、鏡筒１２よりも軸方向の長さが短く、鏡筒１２の内側で鏡筒１２と同軸で配置され、繊維強化プラスチック製で円筒状の鏡筒１４と、鏡筒１４により保持され、レンズ１１と同一の光軸を有するレンズ１３とを備える。鏡筒１２，１４は、温度変化に対して合焦の維持を可能とする線膨張係数をそれぞれ有するように繊維強化プラスチックの繊維配向方向が個別に設定される。【選択図】図１
2017134351.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに同軸で配置され、それぞれ繊維強化プラスチック製で円筒状の複数の鏡筒と、
前記複数の鏡筒にそれぞれ保持され、互いに同一の光軸を有する複数のレンズと
を備え、
前記複数の鏡筒は、温度変化に対して合焦の維持を可能とする線膨張係数をそれぞれ有するように前記繊維強化プラスチックの繊維配向方向が個別に設定されたものであることを特徴とする光学部品。
【請求項２】
繊維強化プラスチック製で円筒状の第１の鏡筒と、
前記第１の鏡筒により保持される第１のレンズと、
前記第１の鏡筒の内径よりも外径が小さく、前記第１の鏡筒よりも軸方向の長さが短く、前記第１の鏡筒の内側で前記第１の鏡筒と同軸で配置され、前記繊維強化プラスチック製で円筒状の第２の鏡筒と、
前記第２の鏡筒により保持され、前記第１のレンズと同一の光軸を有する第２のレンズと
を備え、
前記第１および第２の鏡筒は、温度変化に対して合焦の維持を可能とする線膨張係数をそれぞれ有するように前記繊維強化プラスチックの繊維配向方向が個別に設定されたものであることを特徴とする光学部品。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光学部品を備えた光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のレンズおよび複数のレンズをそれぞれ保持する複数の鏡筒を備えた光学部品とこの光学部品を備えた光学機器とに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１では、レンズおよび鏡筒を備えた光学装置において、鏡筒の材料に繊維強化複合材料を用い、繊維配向方向を調整することで鏡筒の光軸方向の線膨張係数を０とし、温度変化に伴う結像位置の変動を抑制する技術が記載されている。
【０００３】
このように、周囲環境の温度変化に対して、モータのような機械的な制御手段を用いずに合焦を維持する技術はこれまで開発されており、中でも鏡筒やレンズの材料・形状の工夫により、温度変化に伴う鏡筒の線膨張によるレンズ間距離の変化やレンズの屈折率の変化をバランスさせることで焦点位置の変動を抑制する技術はパッシブアサーマル光学系として知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−２０４６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のパッシブアサーマル光学系においては、鏡筒に選択可能な材料の線膨張係数に限りがあるため、温度変化に対して受動的に合焦を維持する設計解を見つけ出すことが難しく、温度変化に伴う鏡筒の伸縮量を調整するために鏡筒を線膨張係数が互いに異なる複数種類の材料で作成する必要があり、構造が複雑化する可能性があった。
【０００６】
また、線膨張係数が互いに異なる複数種類の材料を用いて鏡筒を作成する必要があるため、アルミニウム合金のような密度の小さい材料のみならず、インバー材のように密度の大きい材料も用いなければならない場合があり、製品の軽量化を実現することが難しかった。
【０００７】
この発明は、上記に鑑みてなされたもので、温度変化に対する受動的な合焦の維持を簡素かつ軽量な構造で実現可能な複数のレンズおよび複数の鏡筒を備えた光学部品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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光学部品は、互いに同軸で配置され、それぞれ繊維強化プラスチック製で円筒状の複数の鏡筒と、前記複数の鏡筒にそれぞれ保持され、互いに同一の光軸を有する複数のレンズとを備え、前記複数の鏡筒は、温度変化に対して合焦の維持を可能とする線膨張係数をそれぞれ有するように前記繊維強化プラスチックの繊維配向方向が個別に設定されたものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、温度変化に対する受動的な合焦の維持を簡素かつ軽量な構造で実現することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態に係る光学部品の構成を示す断面図
【図２】鏡筒の繊維配向方向を示す模式図
【００１１】
以下に、本発明に係る光学部品および光学機器の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態．
図１は、本実施の形態に係る光学部品の構成を示す断面図である。図１に示すように、光学部品１は、第１のレンズであるレンズ１１と、レンズ１１を保持する第１の鏡筒である鏡筒１２と、レンズ１１と同一の光軸１６を有する第２のレンズであるレンズ１３と、鏡筒１２と同軸で配置され、レンズ１３を保持する第２の鏡筒である鏡筒１４と、鏡筒１２，１４を保持する保持部材１５とを備える。
【００１３】
鏡筒１２は円筒状であり、鏡筒１２の軸は光軸１６と一致している。鏡筒１２の軸方向の一端部にはレンズ１１が固定されている。レンズ１１は図示しない固定部材を介して鏡筒１２の内側に固定される。レンズ１１は凸レンズである。
【００１４】
鏡筒１４は円筒状であり、鏡筒１４の軸は光軸１６と一致している。鏡筒１４の外径は鏡筒１２の内径よりも小さく、鏡筒１４は鏡筒１２の内側に配置されている。また、鏡筒１４の軸方向の長さは鏡筒１２の軸方向の長さよりも短い。鏡筒１４の軸方向の一端部にはレンズ１３が固定されている。レンズ１３は図示しない固定部材を介して鏡筒１４の内側に固定される。レンズ１３の口径はレンズ１１の口径よりも小さい。レンズ１３はレンズ１１と同様に凸レンズである。
【００１５】
保持部材１５は円板状である。鏡筒１２の軸方向の他端部は保持部材１５の表面に固定される。同様に、鏡筒１４の軸方向の他端部は保持部材１５の表面に固定される。
【００１６】
レンズ１１側から入射し、レンズ１１およびレンズ１３を順次通過した入射光は、光軸１６上の焦点に集光される。光学部品１を備えた光学機器では、焦点位置に入射光を検出する検出器が配置される。
【００１７】
鏡筒１２は、繊維強化プラスチックから形成されている。同様に、鏡筒１４は繊維強化プラスチックから形成されている。繊維強化プラスチックは、例えば炭素繊維強化プラスチックである。
【００１８】
図２は、鏡筒の繊維配向方向を示す模式図である。図２（ａ）では、鏡筒１２に含まれる繊維２０が示されている。繊維２０は、ヘリカル巻きされており、鏡筒１２の軸方向に対する巻付け角度は±θ１である。鏡筒１２の線膨張係数は、鏡筒１２の繊維配向方向である巻付け角度±θ１で決まる。鏡筒１２の線膨張係数は、鏡筒１２の繊維配向方向を変化させることにより調整可能である。なお、鏡筒１２の線膨張係数は、鏡筒１２の軸方向の熱膨張係数である。
【００１９】
図２（ｂ）では、鏡筒１４に含まれる繊維２１が示されている。繊維２１は、ヘリカル巻きされており、鏡筒１４の軸方向に対する巻付け角度が±θ２である。鏡筒１４の線膨張係数は、鏡筒１４の繊維配向方向である巻付け角度±θ２で決まる。鏡筒１４の線膨張係数は、鏡筒１４の繊維配向方向を変化させることにより調整可能である。なお、鏡筒１４の線膨張係数は、鏡筒１４の軸方向の熱膨張係数である。
【００２０】
繊維強化プラスチックが炭素繊維強化プラスチックである場合には、鏡筒１２の線膨張係数は、繊維配向方向を変化させることにより、−５×１０−６／℃から４×１０−５／℃の範囲で連続的に変化させることが可能である。これは鏡筒１４についても同様である。
【００２１】
鏡筒１２，１４は、周囲環境の温度変化に対して合焦の維持を可能とする線膨張係数をそれぞれ有するように繊維配向方向が個別に設定されている。なお、合焦の維持とは、温度変化に対して、焦点位置の変位量が光学性能上許容される範囲内となることをいう。
【００２２】
詳細には、周囲環境の温度変化に対しては、レンズ１１，１３の屈折率も変化するので、合焦を維持するためには、温度変化に伴うレンズ１１，１３の屈折率の変化が温度変化に伴う鏡筒１２，１４の伸縮によるレンズ１１，１３の変位で補償されるように鏡筒１２，１４の線膨張係数をそれぞれ設定する必要がある。そこで、本実施の形態では、鏡筒１２，１４の配向方向を互いに異なる方向に設定し、鏡筒１２，１４の線膨張係数を互いに異なりかつ０とは異なる値に設定することで、パッシブアサーマル光学系を実現する。
【００２３】
このように、本実施の形態では、鏡筒１２，１４を強化繊維プラスチック製とし、繊維配向方向を個別に設定することで鏡筒１２，１４の線膨張係数をそれぞれ設定するようにしたので、温度変化に対する受動的な合焦の維持を簡素かつ軽量な構造で実現することができる。
【００２４】
線膨張係数は繊維配向方向を変化させることにより一定の範囲内で連続的に変化させることができる。従って、本実施の形態では、鏡筒１２，１４の線膨張係数の選択の自由度が増加するので、従来技術では複数種類の材料を組み合わせなければ鏡筒群の伸縮量を調整できないような設計難度の高い光学系においても、１種類の材料による簡素な構造の鏡筒１２，１４により鏡筒１２，１４の伸縮量を調整することが可能となる。また、構造が簡素となることで、部品の小型化も可能となる。
【００２５】
また、従来技術では、熱膨張係数を調整するために、密度約２．７ｇ／ｃｍ３のアルミニウム合金のような低密度材料だけでなく、密度約８ｇ／ｃｍ３のインバー材のような高密度材料も使用しなければならない場合があったが、本実施の形態では、材料に繊維強化プラスチックのみを用いて鏡筒１２，１４を作成すればよいので、部品の軽量化を実現することが可能となる。
【００２６】
なお、本実施の形態では、レンズ数および鏡筒数がそれぞれ２個の場合について説明したが、これに限定されない。例えば、鏡筒１４の内側に第３の鏡筒を配置し、この第３の鏡筒に第３のレンズが保持されるように構成することも可能である。つまり、図１の構成例は、３個以上の鏡筒群が入れ子状に配置された場合に拡張可能である。
【００２７】
より一般に、本実施の形態は、複数のレンズおよび複数の鏡筒を備えた光学部品に拡張可能である。この場合、複数の鏡筒は、互いに同軸で配置され、それぞれ繊維強化プラスチック製で円筒状である。複数のレンズは、複数の鏡筒にそれぞれ保持され、互いに同一の光軸を有する。そして、複数の鏡筒は、温度変化に対して合焦の維持を可能とする線膨張係数をそれぞれ有するように繊維強化プラスチックの繊維配向方向が個別に設定されたものであればよい。
【００２８】
本実施の形態では、レンズ１１，１３は凸レンズとしたが、これに限定されない。光学部品には凹レンズが含まれていてもよい。
【００２９】
また、図２では、繊維配向方向の例として、巻付け角度が±θ１、±θ２の場合を例に説明した。この場合、光軸１６に対して巻付け角度は＋θ１および−θ１のように対称となっているが、光軸１６に対して巻付け角度が非対称となるような繊維配向も可能である。
【００３０】
また、本実施の形態では、炭素繊維強化プラスチックを例に説明したが、炭素繊維強化プラスチック以外の繊維強化プラスチックを用いることもできる。
【００３１】
また、鏡筒１２，１４は互いに異なる繊維強化プラスチックで作成することも可能である。
【００３２】
光学部品１を用いることにより、光学部品１を備えた光学機器を得ることができる。この光学機器は、光学部品１の焦点位置に入射光を検出する検出器を備える。光学機器の一例としては撮像装置が挙げられる。
【００３３】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１  光学部品、１１，１３  レンズ、１２，１４  鏡筒、１５  保持部材、１６  光軸、２０，２１  繊維。
【図１】
2017134351.tif 000003
【図２】
2017134351.tif 000004