(57)【要約】【課題】所望の光学性能を維持しつつ光学素子を筒体内に固定保持する。【解決手段】光学素子組立体１０は、筒体２０内にレンズ１２を固定保持してなるものであって、レンズ１２は外周部１６に光軸と直交する方向に突出する突起１４を有し、筒体２０は内側にレンズ１２の突起１４を光軸方向の両側から所定圧で挟み込む挟圧片２８を有する。そして、レンズ１２の突起１４を筒体２０の挟圧片２８に圧入して固定保持する。【選択図】  図１
2009069315.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒体内に光学素子を固定保持してなる光学素子組立体であって、
前記光学素子は外周部に光軸と直交する方向に突出する突起を有し、
前記筒体は内側に前記光学素子の前記突起を前記光軸方向の両側から所定圧で挟み込む挟圧部を有し、
前記突起を前記挟圧部に圧入して固定保持する
ことを特徴とする光学素子組立体。
【請求項２】
前記突起は、前記挟圧部に挟圧される光軸方向の両面のうち少なくとも一方の面が曲面に形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の光学素子組立体。
【請求項３】
前記筒体内に固定保持される前記光学素子を複数有し、該複数の光学素子は一方向より順次該光学素子の外径が大きい
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子組立体。
【請求項４】
前記突起が前記挟圧部に圧入された状態で、該突起の前記光軸と直交する方向の端面は前記筒体の内周面と非接触である
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光学素子組立体。
【請求項５】
前記筒体は樹脂からなる
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光学素子組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒体内にレンズ等の光学素子が固定された光学素子組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】
レンズ等の光学素子は、ガラスや合成樹脂からなるものが多い。よって、このような光学素子をボルト等の固定具により直接光学機器に取付けることは困難である。このため、光学素子を、例えば弾性部材等からなる筐体や筒体に圧入や熱かしめ等の手段により予め装着し、この筐体や筒体を光学機器に取付けている。
【０００３】
従来、レンズ等の光学素子を筒体内に固着したレンズ組立体として、例えば特許文献１の技術が公知である。
この特許文献１では、レンズを保持する鏡筒の一方の開口端の端縁に薄肉部を形成し、この薄肉部に圧入治具を用いて鏡筒の外方からレンズを圧入して組み付けている。
【特許文献１】特開平６−１６０６８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１では、レンズの外径、及び鏡筒に形成された薄肉部の内径等を精度良く加工しなければならない。そうでないと、レンズを鏡筒の薄肉部に圧入する際にレンズ内部に応力が発生するためである。特に、レンズの光軸と直交する方向から圧縮力等が加わると、レンズは変形する。そして、この変形によりレンズは所望の光学性能を発揮することができないという不具合が生じる。
【０００５】
本発明は斯かる課題を解決するためになされたもので、所望の光学性能を維持しつつ光学素子を筒体内に固定保持することのできる光学素子組立体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】
【０００６】
前記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、
筒体内に光学素子を固定保持してなる光学素子組立体であって、
前記光学素子は外周部に光軸と直交する方向に突出する突起を有し、
前記筒体は内側に前記光学素子の前記突起を前記光軸方向の両側から所定圧で挟み込む挟圧部を有し、
前記突起を前記挟圧部に圧入して固定保持することを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の光学素子組立体において、
前記突起は、前記挟圧部に挟圧される光軸方向の両面のうち少なくとも一方の面が曲面に形成されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の光学素子組立体において、
前記筒体内に固定保持される前記光学素子を複数有し、該複数の光学素子は一方向より順次該光学素子の外径が大きいことを特徴とする。
【０００９】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の光学素子組立体において、
前記突起が前記挟圧部に圧入された状態で、該突起の前記光軸と直交する方向の端面は前記筒体の内周面と非接触であることを特徴とする。
【００１０】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の光学素子組立体において、
前記筒体は樹脂からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光学素子は外周部に突起を有し、また筒体は内側に前記突起を両側から挟み込む挟圧部を有し、前記突起を前記挟圧部に圧入して固定保持することで、所望の光学性能を維持しつつ光学素子を筒体内に固定保持した光学素子組立体を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、光学素子組立体の平面図であり、図２は、そのII−II線に沿う断面図である。
【００１３】
光学素子組立体１０は、筒体２０と、この筒体２０内に固定保持された光学素子としてのレンズ１２と、を有している。筒体２０は、概略円筒状（茶筒状）をなし、例えばポリカーボネート等の合成樹脂からなっている。ただし、形状や材質はこれに限らない。例えば、筒体２０は角筒状であってもよいし、材質も金属製であってもよい。なお、金属製とする場合は、合成樹脂と比較して弾性変形量が少ないため、レンズ１２との圧入代は小さくする必要がある。
【００１４】
図２に示すように、この筒体２０の内側は、軸方向（Ｏ−Ｏ軸方向）の一端から他端に向けて断面が階段状に形成されている。すなわち、筒体２０の内側は、軸方向の一端（図２の下端）から順に、レンズ１２の有効径に略等しい開口２２、段差面２３を介してこの開口２２よりも大径でレンズ１２の外径（外周部１６（図３参照）の径）に略等しいレンズ嵌合孔２４、さらに段差面２５を介してレンズ嵌合孔２４よりも大径のレンズ挿入孔２６、が形成されている。
【００１５】
このレンズ挿入孔２６の内周面には、挟圧部としての３個の挟圧片２８が軸心（Ｏ−Ｏ）側に突出するように形成されている。この挟圧片２８は、円周方向に沿って所定長の略等間隔に形成されている。
【００１６】
この挟圧片２８と段差面２５との間には、軸方向（Ｏ−Ｏ軸方向）に所定の間隙ｈが形成されている。そして、この挟圧片２８と段差面２５との間に、レンズ１２が所定圧で圧入されて固定される。なお、レンズ１２は、その光軸が筒体２０の軸心（Ｏ−Ｏ）と略一致するように筒体２０に固定保持される。
【００１７】
図３は、レンズ１２の正面図であり、図４は、そのIV−IVに沿う断面図である。
レンズ１２は、曲率半径が異なる光学機能面１２ａ，１２ｂを有する両凸レンズである。このレンズ１２は、円筒状の外周部１６に、光軸と直交する方向に突出する３個の突起１４を有している。本実施形態では、この３個の突起１４は互いに１２０°の略等間隔で形成されている。この突起１４の肉厚（光軸方向の厚さ）は、外周部１６の肉厚よりも小さい肉厚に形成されている。
【００１８】
具体的には、レンズ１２の寸法は、例えば外周部１６の径φがφ＝１５ｍｍで、突起１４の突出量ｓはｓ＝１〜２ｍｍ、突起１４の肉厚ｈ’がｈ’＝１ｍｍ（＋２μｍ〜＋７μｍ）である。
【００１９】
この肉厚ｈ’は、前述した挟圧片２８と段差面２５との間の間隙ｈと略等しく形成されている。ただし、レンズ１２を圧入して固定可能に、ｈ’＞ｈに形成されている。具体的には、挟圧片２８と段差面２５との間の間隙ｈは、ｈ＝１ｍｍ（−０〜−５μｍ）に形成されている。これにより、レンズ１２は、挟圧片２８と段差面２５との間に圧入されて固定される。
【００２０】
また、レンズ１２は、その突起１４が、挟圧片２８と段差面２５との間に圧入されたときに、該レンズ１２の光軸と筒体２０の軸心とが一致するように筒体２０に固定保持される。そのために、レンズ１２の外周部１６と筒体２０のレンズ嵌合孔２４の内周面とは、両者がぴったりと嵌合されるように精度良く加工されている。さらに、レンズ１２の外周部１６は、光軸と一致するように高精度に加工（芯取り）されている。
【００２１】
また、レンズ１２の突起１４が、挟圧片２８と段差面２５との間に圧入された状態で、該突起１４の光軸と直交する方向の端面１５（図４参照）は、筒体２０の内周面２１（図２参照）とは当接しておらず、非接触である。この突起１４の端面１５が、筒体２０の内周面２１と当接すると、レンズ１２に光軸と直交する方向の応力が発生するためである。
【００２２】
図５は、図３のＶ方向矢視図である。
すなわち、レンズ１２の突起１４は、挟圧片２８と段差面２５との間に圧入される光軸方向の両側の上面１４ａ及び下面１４ｂのうち、上面１４ａが所定曲率半径の曲面に形成され、下面１４ｂが平面に形成されている。
【００２３】
これにより、図６に示すように、挟圧片２８と段差面２５との間に圧入された突起１４は、上面１４ａが挟圧片２８の下面２８ａと当接し、下面１４ｂが段差面２５に当接する。この場合、上面１４ａが曲面に形成されているので、該上面１４ａと挟圧片２８の下面２８ａとが引っかかることなく、突起１４は小刻みに傾きを変えながらスムーズに矢印方向に移動して圧入される。また、突起１４の下面２８ａは平面に形成されているので、レンズ１２を圧入したときに該レンズ１２の光軸と筒体２０の軸心とを一致させ易い。
【００２４】
なお、本実施形態では上面１４ａに曲面を形成したが、これに限らない。例えば、上面１４ａを平面に形成し、下面１４ｂに曲面を形成してもよい。
図７（ａ）は、レンズ１２の圧入治具の正面図であり、図７（ｂ）は、その側面図である。
【００２５】
圧入治具３０は、本体部３２と把持部３４とを有している。本体部３２は円柱状をなし、その一端面には、円周方向に１２０°の略等間隔で配置された３本のピン３６が軸方向に突出されている。把持部３４は作業者が把持する部分である。
【００２６】
この圧入治具３０を用いて、レンズ１２を筒体２０に装着するには、レンズ１２を手やピンセットでつまみ、レンズ１２の光軸が筒体２０の軸心と略平行となった状態に保持する。次いで、レンズ１２を筒体２０のレンズ挿入孔２６に挿入する。このとき、レンズ１２の突起１４と筒体２０の挟圧片２８とが干渉しないように、レンズ１２を円周方向に適宜回転させて移動させる。すると、レンズ１２の突起１４は段差面２５に載置される。このままでは、レンズ１２は段差面２５に載置された状態で円周方向に自由に回転可能である。
【００２７】
次いで、圧入治具３０の把持部３４を把持し、その３本のピン３６がレンズ１２の突起１４の側面１４ｃ又は１４ｄ（図３参照）に当接するように位置させる。この状態で、圧入治具３０を時計方向又は反時計方向に回転させてレンズ１２に回転力を付与する。これにより、レンズ１２の突起１４は、挟圧片２８と段差面２５との間の間隙ｈ内に所定圧で圧入される。この場合、前述したように、突起１４は上面１４ａが曲面に形成されているので、比較的スムーズに間隙ｈ内に圧入される。
【００２８】
図８は、従来例におけるレンズ１２に加わる応力状態を示す図であり、図９は、本実施形態におけるレンズ１２に加わる応力状態を示す図である。
図８に示すように、従来例では、レンズ１２を筒体２０に圧入した時に筒体２０側からレンズ１２の外周部に径方向の力（圧縮力）Ｐが作用する。この場合は、作用する力Ｐに起因して、レンズ１２の光学機能面１２ａ，１２ｂには図の矢印の方向（光軸方向）に応力（引張応力）σが作用する。この応力σは、レンズ１２の外径側で大きく、また中心側で小さい。このため、レンズ１２は光軸方向に変形することになる。これでは、光学性能が変化してしまう。
【００２９】
これに対し、図９に示すように、本実施形態では、レンズ１２の突起１４の先端部と筒体２０のレンズ挿入孔２６の内周面とは当接していないため、レンズ１２を筒体２０に圧入した時に筒体２０側からレンズ１２の外周部に径方向の力は作用しない。そして、レンズ１２の突起１４の上面１４ａ及び下面１４ｂには、筒体２０の挟圧片２８と段差面２５から光軸方向の力（圧縮力）Ｑが作用する。この力Ｑによりレンズ１２には径方向の応力（引張応力）σ’が発生する。しかし、この応力σ’は小さいとともに、該応力σ’はレンズ１２の外径方向へ変形として逃がされる。このため、光学性能に影響が及ぶことはない。
【００３０】
本実施の形態によれば、レンズ１２の外周部に形成された突起１４を、筒体２０に形成された挟圧片２８と段差面２５との間に圧入することで、レンズ１２を筒体２０に固定保持することができる。このとき、レンズ１２には光軸と直交する方向の外力が作用しないので、該レンズ１２が変形することもない。このため、固定保持されたレンズ１２は、所望の光学性能を発揮することができる。
［変形例］
図１０（ａ）は、レンズ１２の形状の変形例を示す図であり、図１０（ｂ）は、そのＸ−Ｘ断面図である。なお、第１の実施の形態と同一又は相当する部材には同一の符号を付して説明する。
【００３１】
この実施の形態では、レンズ１２は外周部１６に３個の長い円弧状の突起１４が形成されている。この突起１４は、円周方向に沿って１２０°の略等間隔で形成されている。また、各突起１４の円周方向の一端側には、円周方向に沿って１２０°の略等間隔で孔１８が形成されている。なお、この孔１８の代わりに凹部を形成してもよい。
【００３２】
この孔１８は、圧入治具３０（図７参照）を用いてレンズ１２を筒体２０に圧入するときに、圧入治具３０の３本のピン３６を嵌入して回転力を付与するためのものである。本変形例では、突起１４が長い円弧状である点と各突起１４に孔１８を形成した点とを除いては、第１の実施の形態と同様である。
【００３３】
本変形例によれば、突起１４を円周方向に長く形成したので、筒体２０にレンズ１２を圧入するときの回転角度の自由度を高めることができる。すなわち、レンズ１２の突起１４を筒体２０側の挟圧片２８と段差面２５との間に圧入するときに、回転量が多少変わったとしても、レンズ１２が筒体２０から外れることがない。また、レンズ１２を回転させて筒体２０に圧入するときに、突起１４には孔１８が形成されているので、圧入治具３０のピン３６をこの孔１８に嵌入して、レンズ１２を確実に回転させることができる。
［第２の実施の形態］
図１１は、本発明をカメラや顕微鏡等の光学機器のレンズ鏡筒に適用したときの断面図である。なお、第１の実施の形態と同一又は相当する部材には同一の符号を付して説明する。
【００３４】
このレンズ鏡筒４０は、筒体２０と複数（３つ）のレンズ１２１，１２２，１２３とを有する。筒体２０は、ポリカーボネート等の合成樹脂からなっている。
筒体２０には、被写体側の最前部に開口２２が形成されている。さらに、図２に示した筒体２０と同様に、レンズ挿入孔２６１，２６２，２６３、段差面２５１、２５２，２５３、挟圧片２８１，２８２，２８３が夫々形成されている。
【００３５】
また、レンズ１２１，１２２，１２３は、図３に示したレンズ１２と同様に、外周部に突起１４１，１４２，１４３を有している。このレンズ１２１，１２２，１２３は、ガラス転移温度ＴｇがＴｇ＝１４０℃の樹脂レンズである。
【００３６】
本実施形態では、筒体２０内に保持される３つのレンズ１２１，１２２，１２３は、被写体からの距離に応じてレンズ外径が順に変化している。すなわち、被写体から離れるに従ってレンズ外径が順に大きくなっている。
【００３７】
これにより、レンズ１２１，１２２，１２３を筒体２０に組付ける時には、レンズ外径の小さい順に、レンズ１２１、レンズ１２２、レンズ１２３へと筒体２０に落とし込む。そして、夫々のレンズ１２１，１２２，１２３の突起１４１，１４２，１４３を、前述した方法により、筒体２０の段差面２５１、２５２，２５３と挟圧片２８１，２８２，２８３との間に圧入して固定する。
【００３８】
なお、レンズ１２１，１２２，１２３の筒体２０への固定は、突起１４１，１４２，１４３を挟圧するとともに、レンズ１２１，１２２，１２３の外周部１６（図３参照）をレンズ挿入孔２６１，２６２，２６３の内周面に当接して行う。
【００３９】
本実施の形態によれば、１つの筒体２０に複数のレンズ１２１，１２２，１２３を圧入して固定することができる。この場合、レンズ１２１，１２２，１２３の外周部１６には径方向の力が作用しないので、該レンズ１２１，１２２，１２３に内部応力が発生することはない。こうして、所望の光学性能を維持しつつ、各レンズ１２１，１２２，１２３を筒体２０内に固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】光学素子組立体の平面図である。
【図２】同上のII−II線に沿う断面図である。
【図３】光学素子の正面図である。
【図４】同上のIV−IVに沿う断面図である。
【図５】図３のＶ方向矢視図である。
【図６】筒体の挟圧片と段差面との間に光学素子の突起を圧入したときの説明図である。
【図７】（ａ）は、レンズの圧入治具の正面図であり、図７（ｂ）は、その側面図である。
【図８】従来例における光学素子に加わる応力状態を示す図である。
【図９】本実施形態における光学素子に加わる応力状態を示す図である。
【図１０】（ａ）は、光学素子の形状の変形例を示す図、（ｂ）は、そのＸ−Ｘ断面図である。
【図１１】本発明をカメラや顕微鏡等の光学機器のレンズ鏡筒に適用したときの断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０      光学素子組立体
１２      レンズ
１２１，１２２，１２３    レンズ
１２ａ，１２ｂ    光学機能面
１４      突起
１４１，１４２，１４３    突起
１４ａ    上面
１４ｂ    下面
１４ｃ    側面
１４ｄ    側面
１６      外周部
１８      孔
２０      筒体
２２      開口
２３      段差面
２４      レンズ嵌合孔
２５      段差面
２５１、２５２，２５３  段差面
２６      レンズ挿入孔
２６１，２６２，２６３  レンズ挿入孔
２８      挟圧片
２８１，２８２，２８３  挟圧片
２８ａ    下面
３０      圧入治具
３２      本体部
３４      把持部
３６      ピン
４０      レンズ鏡筒
【図４】
2009069315.tif 000003
【図１】
2009069315.tif 000004
【図２】
2009069315.tif 000005
【図３】
2009069315.tif 000006
【図５】
2009069315.tif 000007
【図６】
2009069315.tif 000008
【図７】
2009069315.tif 000009
【図８】
2009069315.tif 000010
【図９】
2009069315.tif 000011
【図１０】
2009069315.tif 000012
【図１１】
2009069315.tif 000013