JP2005258329A - 複合レンズおよびそれの成形金型 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数のレンズを、光軸方向およびこれに直交する方向に向けて組立精度を悪化させるような負荷が発生することなく互いに嵌合して所定の相対位置に位置決めできる構成を備えた複合レンズおよびこの複合レンズを好適に成形加工することのできる成形金型を提供する。
【解決手段】 第１レンズ２におけるレンズ面２２の光軸に対し平行な直線の断面形状を有する嵌合内周面２５と、第２レンズ３におけるレンズ面３１の光軸に対し平行な直線の断面形状を有する嵌合外周面３３とを、第１および第２レンズ２，３の各々の光軸のずれ量が所望の光学性能を得られる範囲内のクリアランスを持って相互に嵌合することにより、第１および第２レンズ２，３とを光軸方向に対し直交方向の相対位置を規制して互いに組み付ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数のレンズを、各々の光軸を一致させ、且つ固定絞りを間に介在させた配置で組み合わせてなる構成を備えたものであって、例えば、撮像系レンズなどの用途に用いられる複合レンズおよびこの複合レンズを好適に成形加工するための成形金型に関するものである。

この種の複合レンズの光学系は、一般に、２枚のレンズの間に固定絞りを配置した構成を有している。固定絞りは、光線束を通過させる開口を備え、且つ結像に寄与しない不要な光線束を効果的に遮断することにより、フレアやゴーストの発生を抑制するよう機能する。このような複合レンズの光学系では、各レンズと固定絞りとの位置決め精度が重要である。例えば、各レンズの光軸と固定絞りの開口の中心軸との位置ずれおよび各レンズ間および各レンズと固定絞り間の光軸方向の位置ずれが存在する場合には、この複合レンズにより結像される画像にシェーアィングが発生する可能性があり、その場合には光学性能が低下する。

また、上述の複合レンズの光学系は、それぞれ個別部品として用意された複数のレンズおよび固定絞りを、例えば、レンズ鏡筒や移動枠に組み付けることにより、所望の構成に組み立てられることが一般的であった。ところが、このような構成とした場合には、組立精度を確保するのが難しく、所望の光学性能を得るために、各レンズ間およびレンズと固定絞り間の調芯工程などが増加し、製造コストが増大する。特に、２枚のレンズの間に２枚の固定絞りを配置する複合レンズの光学系では、２枚の固定絞りの開口の中心軸と２枚のレンズの光軸とを調芯する必要があり、組立精度を確保するのがさらに難しい。

そこで、従来では、レンズと固定絞り間、各レンズ間および各固定絞り間の各々の位置精度の向上を図った複合レンズが提案されている（例えば、特許文献１参照）。図４の断面図に示すように、この複合レンズ５０は、第１および第２レンズ５１，５２の間に固定絞り５３が介在された構成を有している。

上記第１レンズ５１は、光軸方向の両端面側に球面状レンズ面５１ａおよび平面状レンズ面５１ｂが形成され、光軸方向に対し直交方向の周端部に非レンズ部５１ｃを有している。この非レンズ部５１ｃにおける平面状レンズ面５１ｂと間には、光軸に対し所定角度で傾斜するテーパ面５１ｄが形成され、且つ非レンズ部５１ｃにおけるテーパー面５１ｄの外周側に、光軸に対し直交する当接面５１ｅが形成されている。

一方、上記第２レンズ５２は、光軸方向の両端面側に球面状レンズ面５２ａ，５２ｂをそれぞれ備えたメニスカレンズであって、光軸方向に対し直交方向の周端部に非レンズ部５２ｃを有している。この非レンズ部５２ｃにおける球面状レンズ面５２ｂの外周側には、第１レンズ５１のテーパー面５１ｄに対応した傾斜角度のテーパー面５２ｄが形成され、且つ非レンズ部５２ｃにおけるテーパー面５２ｄの外周側に、光軸に対し直交する当接面５２ｅが形成されている。

また、上記固定絞り５３は、２枚の同一形状の固定絞り部材５４，５４を重ね合わせて構成されている。これら固定絞り部材５４，５４は、円板状部材の中心部に、孔縁面が傾斜面となった開口孔５４ａが形成され、円板状部材の外周端面にテーパー面５４ｂが形成されている。固定絞り５３は、２枚の固定絞り部材５４，５４を、各々の開口孔５４ａの孔縁面の傾斜方向が互いに離反する向きとなる配置で各開口孔５４ａが互いに合致する位置決め状態で重ね合わせて構成されている。

そして、上記複合レンズ５０は、第１および第２レンズ５１，５２を、各々のテーパー面５１ｄ，５２ｄを互いに嵌合させ、且つ各々の当接面５１ｅ，５２ｅを互いに面合わせして組み付けることにより、第１および第２レンズ５１，５２の光軸が合致するように位置決めされるとともに、第１および第２レンズ５１，５２が光軸方向において所定の相対位置に配置するよう図られている。また、上記複合レンズ５０では、一方（図の右方）の固定絞り部材５４のテーパー面５４ｂを第１レンズ５１のテーパー面５１ｄに嵌合させることにより、固定絞り部材５４の開口孔５４ａの中心軸と第１レンズ５１の光軸とが一致し、且つ固定絞り部材５４と第１レンズ５１とが光軸方向において所定の相対位置に配置するように図られている。

すなわち、上記複合レンズ５０の組み立てに際しては、第１および第２レンズ５１，５２を、これらの間に固定絞り５３を介在させた状態で、各々のテーパー面５１ｄ，５２ｄ同士を互いに嵌合し、且つ各々の当接面５１ｅ，５２ｅ同士を互いに当接させることにより組み合わせて、他方側（図の左方側）の固定絞り部材５４のテーパー面５４ｂと第２レンズ５２の端面５２ｆの一部および第１レンズ５１のテーパー面５１ｄとの間に形成される空間に予め充填した接着剤５７により、第１および第２レンズ５１，５２と固定絞り５３とを互いに接合して組み立てるようになっている。
特開２００２−１９６２１１号公報

しかしながら、上記複合レンズでは、第１および第２レンズ５１，５２の各々のテーパー面５１ｄ，５２ｄを互いに嵌合することによって第１および第２レンズ５１，５２の各々の光軸が一致する位置決め状態とするようになっているために、両レンズ５１，５２の互いに面合わせされたテーパー面５１ｄ，５２ｄ間には光軸方向に負荷が発生する結果、両レンズ５１，５２の各々の光軸の相対位置およびレンズ面５１ａ，５１ｂ、５２ａ，５２ｂ間の距離が不安定となり易く、両レンズ５１，５２に傾きが発生して各々の光軸にずれが生じるという課題がある。

特に、レンズ５１，５２が合成樹脂の成形加工により形成される場合には、樹脂流入口付近の部分とそれ以外の部分との成形収縮のアンバランスや収縮率のばらつきなどに起因して、両レンズ５１，５２のテーパー面５１ｄ，５２ｄの寸法精度に比較的大きなばらつきが発生し易い。そのために、各々のテーパー面５１ｄ，５２ｄ相互の嵌合により両レンズ５１，５２を相互に位置決めした際には、各々のレンズ面５１ａ，５１ｂ、５２ａ，５２ｂ間距離のずれ、レンズ５１，５２の傾きおよび両レンズ５１，５２の各々の光軸のずれなどが発生し易い問題が顕著となる。

本発明は前記従来の問題に鑑みてなされたもので、複数のレンズを、光軸方向およびこれに直交する方向に向けて組立精度を悪化させるような負荷が発生することなく互いに嵌合して所定の相対位置に位置決めできる構成を備えた複合レンズおよびこの複合レンズを好適に成形加工することのできる成形金型を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、請求項１に係る発明の複合レンズは、少なくとも二つのレンズがこれらの間に固定絞りを介在して一体的に組み合わされてなり、前記二つのレンズのうちの一方の第１レンズに、これのレンズ面の光軸に対し平行な直線の断面形状を有する嵌合内周面が形成され、他方の第２レンズに、これのレンズ面の光軸に対し平行な直線の断面形状を有する嵌合外周面が形成され、前記嵌合内周面と前記嵌合外周面とが、前記第１および第２レンズの各々の光軸のずれ量が所望の光学性能を得られる範囲内のクリアランスを持って相互に嵌合されていることにより、前記第１レンズと前記第２レンズとが光軸方向に対し直交方向の相対位置を規制して互いに組み付けられていることを特徴としている。

請求項２に係る発明は、請求項１の複合レンズにおいて、嵌合内周面と嵌合外周面との間のクリアランスが７μｍ以下に設定されている。

請求項３に係る発明は、請求項１または２の複合レンズにおいて、第１レンズに、嵌合内周面の直線の断面形状に対し直角の当接端面が前記嵌合内周面の開口端面に形成され、第２レンズに、嵌合外周面の内方端から外方に向けて前記嵌合外周面の直線の断面形状に対し直交方向に延びる当接端面が形成され、前記第１レンズと前記第２レンズとが、前記二つの当接端面を互いに面合わせすることにより光軸方向の相対位置が規制されて互いに組み付けられている。

請求項４に係る発明は、請求項１から３の何れかの複合レンズにおいて、固定絞りが、嵌合内周面内に嵌合する外形寸法を有する形状に形成されている。

請求項５に係る発明は、請求項４の複合レンズにおいて、第１レンズに、嵌合内周面の内方端から直交方向内方へ向けてレンズ面まで延びる保持当接面が形成されているとともに、第２レンズに、嵌合外周面の端部から直交方向内方へ向けてレンズ面まで延びる保持端面が形成され、固定絞りが、前記嵌合内周面内に嵌合した状態で、前記保持当接面と前記保持端面とで挟持固定されている。

請求項６に係る発明は、請求項５の複合レンズにおいて、第１レンズの保持当接面における嵌合内周面との境界のコーナー部分にリング状の逃げ溝が凹設され、固定絞りの周端部の成形バリが前記逃げ溝に挿入されている。

請求項７に係る発明は、請求項３ないし６の何れかの複合レンズにおいて、第２レンズの当接端面における嵌合外周面との境界のコーナー部分にリング状の逃げ溝が凹設され、第１レンズにおける嵌合内周面と当接端面とのコーナ部分の成形バリが前記逃げ溝に挿入されている。

請求項８に係る発明の複合レンズの成形金型は、レンズ面の光軸に対し平行な直線の断面形状を有する嵌合内周面を備えたレンズを成形する成形金型であって、型板の嵌合孔に嵌合するレンズインサートに、前記レンズ面を形成するためのレンズ面成形用面が端面に形成され、且つ前記嵌合孔に嵌合する嵌合外面における嵌合孔に対し未嵌合の一部が、前記嵌合内周面を成形するための内周面成形用面になっていることを特徴としている。

請求項９に係る発明の複合レンズの成形金型は、レンズ面の光軸に対し平行な直線の断面形状を有する嵌合外周面を備えたレンズを成形する成形金型であって、型板の嵌合孔に嵌合するレンズインサートに、前記レンズ面を形成するためのレンズ面成形用面が端面に形成され、前記型板の嵌合孔の内周面における前記レンズインサートの嵌合外面の未嵌合の一部が、前記嵌合外周面を成形するための外周面成形用面になっていることを特徴としている。

請求項１０に係る発明は、請求項８または９の複合レンズの成形金型において、レンズ面成形用面が１μｍ以下の振れの精度で加工されているとともに、型板の嵌合孔とレンズインサートの嵌合外面とが０．５μｍ以下に設定されたクリアランスを持って嵌合している。

請求項１の発明では、組み立てに際して、第１レンズと第２レンズの光軸方向に対し直交方向の相対位置は、共に光軸方向に対し平行な直線の断面形状を有する嵌合内周面と嵌合外周面との嵌合により一義的に決定されるから、従来の複合レンズのようにテーパー面同士を嵌合して相互に組み付けるものとは異なり、嵌合内周面と嵌合外周面とを相互に嵌合したときに位置決め精度を悪化させるような光軸方向に対し直交方向への負荷が発生することがない。そのため、第１および第２レンズは、各々の光軸のずれ量を所望の光学性能が確実に得られる範囲内に抑制して互いに組み付けることができる。

請求項２の発明では、嵌合内周面と嵌合外周面とが７μｍ以下に設定されたクリアランスを持って嵌合するので、嵌合内周面と嵌合外周面とを容易に嵌合させることを可能としながらも、第１レンズと第２レンズの各々の光軸のずれ量や傾きを所望の光学性能が得られる範囲内に確実に抑えることができる。

請求項３の発明では、第１および第２レンズの各々のレンズ面間距離が、第１および第２レンズにおける光軸方向に対し共に直交する各々の当接端面の面合わせによって設定されていることから、この両当接端面が、位置決め精度を悪化させるような光軸方向の負荷が発生することなく確実な密着状態に面合わせされるので、第１および第２レンズの各々のレンズ面の間には、光軸方向において、極めて高精度なレンズ面間距離を確保することができる。

請求項４の発明では、固定絞りが嵌合内周面内に嵌まり込むことにより、光軸方向に対し直交方向への固定絞りと第１レンズとの相対位置が一義的に決定されるから、第１および第２レンズに対する光軸方向に直交する方向への固定絞りの相対位置をそれぞれ極めて高精度に位置決めできる。

請求項５の発明では、固定絞りが、共に光軸方向に対し直交する第１レンズの保持当接面と第２レンズの保持端面との間に挟み込まれて光軸方向における所定位置に固定されるので、固定絞りの第１および第２レンズに対する光軸方向に直交する方向への相対位置が極めて高精度に位置決めされるのに加えて、固定絞りの第１および第２レンズに対する光軸方向への相対位置も極めて高精度に位置決めされる。

請求項６の発明では、固定絞りを、第１レンズの保持当接面に確実に密着させて、第１レンズに対する光軸方向の相対位置を正確に位置決めできる。

請求項７の発明では、第１および第２レンズの各々の当接端面の面合わせ時に、第１レンズにおける当接端面と嵌合内周面とが直交するコーナー部分に樹脂成形時に発生した成形バリが、第２レンズにおける当接端面における嵌合外周面との境界のコーナー部分に形成された逃げ溝内に入り込むことにより、第１および第２レンズの各々の当接端面が、位置決め精度を悪化させるような光軸方向の負荷が発生することなく確実な密着状態に面合わせされるので、第１および第２レンズの各々のレンズ面間に、光軸方向において、極めて高精度な距離を確保することができる。

請求項８の発明では、レンズ面成形用面を端面に備えたレンズインサートに、嵌合内周面を形成するための内周面成形用面を一体に設けているので、嵌合内周面がレンズ面の光軸方向に対し正確に平行となる形状のレンズを高精度に成形することができるとともに、内周面成形用面が、レンズインサートにおける型板との金型分割ラインである嵌合外面と同一面によって形成されているので、レンズインサートにおけるレンズ面成形用面と嵌合外面とのずれの精度を所定値内に確実に抑制することができる。

請求項９の発明では、レンズ面成形用面を端面に有するレンズインサートの嵌合外面が嵌合する型板の嵌合孔の内周面と同一内周面に、レンズの嵌合外周面を形成するための外周面成形用面を一体に設けているので、嵌合外周面がレンズ面の光軸方向に対し正確に平行となる形状のレンズを高精度に成形することができるとともに、外周面成形用面が、型板におけるレンズインサートとの金型分割ラインである嵌合孔の内周面と同一の内周面によって形成され、且つそのレンズインサートにレンズ面成形用面を一体に有しているので、レンズインサートのレンズ面成形用面と嵌合外面つまり外周面成形用面とのずれの精度を所定値内に確実に抑制することができる。

請求項１０の発明では、レンズインサートのレンズ面成形用面と嵌合外面との間に、１μｍ＋０．５μｍ＝１．５μｍ以内のずれの精度を確実に確保することができるから、この成形金型を用いた成形加工により得られるレンズには、レンズ面の光軸と嵌合内周面または嵌合外周面との間に極めて高い同軸精度を確保することができる。

以下、本発明の最良の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１（ａ）は本発明の一実施の形態に係る複合レンズ１の構造を示す断面図、同図（ｂ）はその複合レンズを分解して示した断面図である。同図において、この複合レンズ１は、第１、第２および第３レンズ２，３，４と、これら各レンズ２，３，４の各間にそれぞれ介在された二つの第１および第２固定絞り７，８とを備えて構成されている。各レンズ２，３，４は、何れも光学レンズの成形に適したポリオレフィン系樹脂を成形材料として用いた成形加工により形成されている。

上記第１レンズ２は、光軸方向Ｌの一面側（図の左面側）に平面状レンズ面２１を、且つ光軸方向Ｌの他面側（図の右面側）に非球面の凸状レンズ面２２をそれぞれ有しているとともに、両レンズ面２１，２２の外周部分の非レンズ部２３から他面側に向け突出する円筒状部２４が設けられている。この円筒状部２４は、光軸方向Ｌに平行な直線の断面形状を有する嵌合内周面２５と、この嵌合内周面２５の先端から直角方向に延びる、換言すれば光軸方向Ｌに対し直交する配置の当接端面２６とを有している。また、第１レンズ２には、嵌合内周面２５と凸状レンズ面２２との間に、光軸方向Ｌに対し直交する、換言すれば当接端面２６に平行な保持当接面２７が形成されている。この保持当接面２７における嵌合内周面２５との境界のコーナー箇所には、リング状の逃げ溝２８が凹設されている。

上記第２レンズ３は、光軸方向Ｌの一面側（図の左面側）に非球面の第１凹状レンズ面３１を、且つ光軸方向Ｌの他面側（図の右面側）に非球面の第２凹状レンズ面３２をそれぞれ有しているとともに、第１凹状レンズ面３１の外周側のほぼ円筒状となった部分に、光軸方向Ｌに平行な直線の断面形状となった第１嵌合外周面３３と、この第１嵌合外周面３３の先端から直角方向に延びる、換言すると光軸方向Ｌに直交する配置の保持端面３４とを有している。第１および第２レンズ２，３は、第１レンズ２の嵌合内周面２５に第２レンズ３の第１嵌合外周面３３が嵌入することにより、各々の光軸が高精度に一致する相対位置に位置決めして相互に組み付けられるように設定されている。すなわち、嵌合内周面２５と第１嵌合外周面３３とは、７μｍ以下のクリアランスで相互に嵌合するよう設定されており、これにより、嵌合内周面２５と第１嵌合外周面３３とを容易に相互嵌合できるとともに、第１および第２レンズ２，３は、各々の光軸のずれ量を所望の光学性能が確実に得られる範囲内に抑制して互いに組み付けられる。

また、上記第１嵌合外周面３３の外周側の非レンズ部３５には、第１嵌合外周面３３の内方端から直角方向外方に向け延びて光軸方向Ｌに対し直交方向に位置する第１当接端面３６が設けられているとともに、この第１当接端面３６における第１嵌合外周面３３との境界のコーナー箇所には、リング状の逃げ溝３９が形成されている。上記第１当接端面３６は第１レンズ２の当接端面２６に密着状態に当接し、これにより、第１レンズ２と第２レンズ３と光軸方向Ｌにおける相対位置が位置決めされる。

さらに、第２レンズ３の上記非レンズ部３５の外周面における第３レンズ４との近接側の端部は、光軸方向Ｌに平行な直線の断面形状を有する第２嵌合外周面３８になっているとともに、この第２嵌合外周面３８の先端から直角方向に延びて光軸方向Ｌに対し直交方向に位置する第２当接端面３７が設けられている。

上記第３レンズ４は、光軸方向Ｌの一面側（図の左面側）に非球面の凸状レンズ面４１を、且つ光軸方向Ｌの他面側（図の右面側）に非球面の凹状レンズ面４２をそれぞれ有しているとともに、両レンズ面４１，４２の外周部分を構成する非レンズ部４３に、一面側に向け突出する円筒状部４４が形成されている。この円筒状部４４は、光軸方向Ｌに平行な直線の断面形状となった嵌合内周面４５を有している。

第２レンズ３と第３レンズ４とは、第３レンズ４の嵌合内周面４５に第２レンズ３の第２嵌合外周面３８を嵌入させることにより、各々の光軸が高精度に一致する相対位置に位置決めして相互に組み付けられるように設定されている。すなわち、嵌合内周面４５と第２嵌合外周面３８とは、７μｍ以下のクリアランスで相互に嵌合するよう設定されており、これにより、嵌合内周面４５と第２嵌合外周面３８とを容易に相互嵌合できるとともに、第２および第３レンズ３，４は、各々の光軸のずれ量を所望の光学性能が確実に得られる範囲内に抑制して互いに組み付けられる。

また、上記円筒状部４４には、上記嵌合内周面４５の内方端から直角方向に延びて光軸方向Ｌに対し直交方向に位置する当接端面４６が設けられており、この当接端面４６は、嵌合内周面４５内に嵌入された第２固定絞り８を介在して第２レンズ３の第２当接端面３７に当接する。また、上記当接端面４６における嵌合内周面４５との境界のコーナー箇所には、リング状の逃げ溝４７が形成されている。

第１および第２固定絞り７，８は、円板の中心部に互いに孔径の異なる開口孔７ａ，８ａを有する形状に打ち抜き加工により形成されており、開口孔７ａ，８ａの周囲部分によって結像に寄与しない不要な光線束を効果的に遮るよう機能する。但し、両固定絞り７，８は、上述のように打ち抜き加工により形成されるために、周端部分に打ち抜き方向に突出するバリが発生する。この実施の形態では、第１固定絞り７は図の左方に突出するバリが発生し、第２固定絞り８は図の右方に突出するバリが発生する。

図１（ｂ）に矢印で示すように、上記複合レンズ１は、第１固定絞り７を第１レンズ２の嵌合内周面２５内に嵌入した状態で、第１レンズ２の嵌合内周面２５に第２レンズ３の第１嵌合外周面３３を嵌入させて、第２レンズ３の保持端面３４を、第１固定絞り７を間に介在して第１レンズ２の保持当接面２７に当接させることにより、第１レンズ２と第２レンズ３とが第１固定絞り７を間に介在させた配置で互いに組み付けられる。

また、第２固定絞り８を第３レンズ４の嵌合内周面４５内に嵌入した状態で、第３レンズ４の嵌合内周面４５に第２レンズ３の第２嵌合外周面３８を嵌入させて、第２レンズ３の第２当接端面３７と第３レンズ４の当接端面４６とをこれらの間に第２固定絞り８を挟持する状態で互いに当接させることにより、第２レンズ３と第３レンズ４とが第２固定絞り８を間に介在させた配置で互いに組み付けられる。

したがって、上記複合レンズ１の組み立てに際して、第１レンズ２と第２レンズ３の光軸方向Ｌに対し直交方向の相対位置は、共に光軸方向Ｌに対し平行な嵌合内周面２５と第１嵌合外周面３３との嵌合により一義的に決定されるから、従来の複合レンズのようにテーパー面同士を嵌合して相互に組み付けるものとは異なり、上記嵌合内周面２５と第１嵌合外周面３３とを相互に嵌合ししたときに位置決め精度を悪化させるような光軸方向Ｌに対し直交方向への負荷が発生することがなく、しかも、嵌合内周面２５と第１嵌合外周面３３とは上述のように７μｍ以下に設定されたクリアランスを持って嵌合するので、嵌合内周面２５と第１嵌合外周面３３とを容易に嵌合させることを可能としながらも、第１レンズ２と第２レンズ３の各々の光軸のずれ量や傾きを所望の光学性能が得られる範囲内に確実に抑えることができる。

同様に、第２レンズ３と第３レンズ４の光軸方向Ｌに対し直交方向の相対位置は、共に光軸方向Ｌに対し平行な第２嵌合内周面３８と嵌合内周面４５との嵌合により一義的に決定されるから、この第２嵌合内周面３８と嵌合内周面４５とを相互に嵌合したときに位置決め精度を悪化させるような光軸方向Ｌに対し直交方向への負荷が発生することがなく、しかも、第２嵌合内周面３８と嵌合内周面４５とは上述のように７μｍ以下に設定されたクリアランスを持って嵌合するので、第２嵌合内周面３８と嵌合内周面４５とを容易に嵌合させることを可能としながらも、第２レンズ３と第３レンズ４の各々の光軸のずれ量や傾きを所望の光学性能が得られる範囲内に確実に抑えることができる。

また、相対向する第１レンズ２の凸状レンズ面２２と第２レンズ３の第１凹状レンズ面３１との間のレンズ面間距離は、共に光軸方向Ｌに対し直交する第１レンズ２の当接端面２６と第２レンズ３の第１当接端面３６との面合わせによって設定されている。この当接端面２６と第１当接端面３６とは、第１レンズ２と第２レンズ３との光軸方向の相対位置を所望の光学性能が得られるように設定するための基準面として、嵌合内周面２５および第１嵌合外周面３３の先端に形成されている。しかも、当接端面２６と第１当接端面３６との面合わせ時には、第１レンズ２における当接端面２６と嵌合内周面２５とが直交するコーナー部分に樹脂成形時に発生した成形バリが、第２レンズ３における第１当接端面３６における第１嵌合外周面３３との境界のコーナー部分に形成された逃げ溝３９内に入り込むようになっている。

したがって、第１レンズ２の当接端面２６と第２レンズ３の第１当接端面３６とは、光軸方向Ｌの位置決め精度を悪化させるような光軸方向の負荷が発生することなく確実な密着状態に面合わせされるので、第１レンズ２の凸状レンズ面２２と第２レンズ３の第１凹状レンズ面３１との間には、光軸方向Ｌにおいて、極めて高精度なレンズ面間距離を確保することができる。

第１固定絞り７は、第１レンズ２の嵌合内周面２５内に嵌まり込むことによって光軸方向Ｌに対し直交方向への第１レンズ２との相対位置が一義的に決定されるとともに、共に光軸方向Ｌに対し直交する第１レンズ２の保持当接面２７と第２レンズ３の保持端面３４との間に挟み込まれて光軸方向Ｌにおける所定位置に固定されるので、第１および第２レンズ２，３に対する光軸方向Ｌおよびこれに直交する方向への相対位置をそれぞれ極めて高精度に位置決めされる。

また、相対向する第２レンズ３の第２凸状レンズ面３２と第３レンズ４の凸状レンズ面４１との間のレンズ面間距離は、共に光軸方向Ｌに対し直交する第２レンズ３の第２当接端面３７と第３レンズ４の当接端面４６との面合わせによって設定されている。この第２当接端面３７と当接端面４６とは、第２レンズ３と第３レンズ４との光軸方向の相対位置を所望の光学性能が得られるように設定するための基準面として、第２嵌合外周面３８および嵌合内周面４５の先端に直角に形成されている。しかも、第２当接端面３７と当接端面４６との面合わせ時には、第２レンズ３における第２当接端面３７と第２嵌合外周面３８とが直交するコーナー部分に樹脂成形時に発生する成形バリが、第３レンズ４における当接端面４６と嵌合内周面４５とが直交するコーナー部分に形成された逃げ溝４７内に入り込むようなっている。

したがって、第２レンズ３の第２当接端面３７と第３レンズ４の当接端面４６とは、光軸方向Ｌの位置決め精度を悪化させるような光軸方向Ｌの負荷が発生することなく確実な密着状態に面合わせされるので、第２レンズ３の第２凹状レンズ面３２と第３レンズ４の凸状レンズ面４１との間には、光軸方向Ｌにおいて、極めて高精度なレンズ面間距離を確保することができる。

第２固定絞り８は、第３レンズ４の嵌合内周面４５内に嵌まり込むことによって光軸方向Ｌに対し直交方向への第３レンズ４との相対位置が一義的に決定されるとともに、共に光軸方向Ｌに対し直交する第２レンズ３の第２当接端面３７と第３レンズ４の当接端面４６との間に挟み込まれて光軸方向Ｌにおける所定位置に固定されるので、第２および第３レンズ３，４に対する光軸方向Ｌおよびこれに直交する方向への相対位置をそれぞれ極めて高精度に位置決めされる。

なお、上記実施の形態とは逆に、第１レンズ２に嵌合外周面を、且つ第２レンズ３に嵌合内周面をそれぞれ設けて、これら嵌合外周面と嵌合内周面との嵌合によって第１および第２レンズ２，３を互いに組み付ける構成としても、上述と同様の効果を得ることができる。同様に、上記実施の形態とは逆に、第２レンズ３に嵌合外周面を、且つ第３レンズ４に嵌合内周面をそれぞれ設けて、これら嵌合外周面と嵌合内周面との嵌合によって第２および第３レンズ３，４を互いに組み付ける構成としても、上述と同様の効果を得ることができる。

つぎに、上記複合レンズ１の第１および第２レンズ２，３をそれぞれ樹脂成形するための成形金型について、図２および図３を参照しながら説明する。図２は第１レンズ２の成形金型の型締め状態を示した断面図である。同図において、この成形金型は、共に嵌合孔６１ａ，６３ａを有する筒形状となった固定側型板６１と可動側型板６３とが、各々の当接面６１ｂ，６３ｂを互いに面合わせすることによって相対位置を高精度に位置決めされた状態で相互に組み合わされている。固定側型板６１の嵌合孔６１ａには第１レンズインサート６０が嵌入させており、可動側型板６３の嵌合孔６３ａには第２レンズインサート６２が嵌入させている。

第１レンズインサート６０は、固定側型板６１の嵌合孔６１ａに嵌入する嵌合外面６０ａと同一面の先端部分が、第１レンズ２の嵌合内周面２５を形成するための内周面成形用面６０ｂになっており、この内周面成形用面６０ｂと可動側型板６３との間のキャビティ部分により第１レンズ２の円筒状部２４が形成される。また、この第１レンズインサート６０の端面には、第１レンズ２の凸状レンズ面２２を形成するためのレンズ面成形用凹面６０ｃと、内周面成形用面６０ｂに直交する配置で上記レンズ面成形用凹面６０ｃの外周部分に設けられた当接面成形用面６０ｄと、この当接面成形用面６０ｄの外周に沿って突設されたリング状の逃げ溝成形用凸条部６０ｅとが形成されている。

また、第２レンズインサート６２の端面は、可動側型板６３と共に第１レンズ２の平面状レンズ面２１を形成するためのレンズ面成形用面６２ａになっている。固定側型板６１の嵌合孔６１ａの孔縁周面であって、当接面６１における可動側型板６３の当接面６３ｂに面合わしない内方側部分は、第１レンズ２の当接端面２６を形成するための当接端面成形用面６１ｃになっている。

この成形金型は、第１レンズ２の凸状レンズ面２２を形成するためのレンズ面成形用凹面６０ｃを端面に有する第１レンズインサート６０に、第１レンズ２の円筒状部２４の嵌合内周面２５を形成するための内周面成形用面６０ｂを一体に設けているので、第１レンズ２における嵌合内周面２５と凸状レンズ面２２とを所要の相対位置で高精度に形成することができる。換言すれば、この成形金型は、嵌合内周面２５が凸状レンズ面の光軸方向Ｌに対し正確に平行となる形状の第１レンズ２を高精度に成形することができる。

さらに、上記成形金型は、第１レンズインサート６０の端面に、第１固定絞り７を当接させて所定の位置決め状態に固定する基準面となる保持当接面２７を形成するための当接面成形用面６０ｄがレンズ面成形用凹面６０ｃの外周部に一体形成されているので、凸状レンズ面２２と保持当接面２７とが正確な相対位置に配置される形状の第１レンズ２を形成することができる。

しかも、上記内周面成形用面６０ｂは、第１レンズインサート６０における固定側型板６１との金型分割ラインである嵌合外面６０ａと同一面によって形成されているので、第１レンズインサート６０におけるレンズ面成形用凹面６０ｃと嵌合外面６０ａとは、１．５μｍ以内のずれの精度を確保することが可能となる。すなわち、レンズ面成形用凹面６０ｃの加工の振れの精度は１μｍ以下に設定することができ、固定側型板６１の高い寸法精度に形成された嵌合孔６１ａと嵌合外面６０ａ並びに内周面成形用面６０ｂとのクリアランスは０．５μｍ以下に抑えることができるから、第１レンズインサート６０におけるレンズ面成形用凹面６０ｃと嵌合外面６０ａとは、１μｍ＋０．５μｍ＝１．５μｍ以内のずれの精度を確実に確保することができる。これにより、この成形金型を用いた成形加工により得られる第１レンズ２は、凸状レンズ面２２の光軸と嵌合内周面２５との間に極めて高い同軸精度を確保することができる。

なお、第３レンズ４は、第１レンズ２とほぼ同様の形状を有しているので、上述の図２の成形金型と同形態の成形金型を用いて成形することができ、上述の第１レンズ２と同様の効果を有する形状に形成することができる。

図３は第２レンズ３の成形金型の型締め状態を示した断面図である。同図において、この成形金型は、共に嵌合孔６７ａ，６９ａを有する筒形状となった固定側型板６７と可動側型板６９とが、各々の当接面６７ｂ，６９ｂを互いに面合わせすることによって相対位置を高精度に位置決めされた配置で相互に型組みされている。固定側型板６７の嵌合孔６７ａには第３レンズインサート６４が嵌入されており、可動側型板６９の嵌合孔６９ａには、第４レンズインサート６８が嵌入されている。

第３レンズインサート６４の端面には、第２レンズ３の第１凹状レンズ面３１を形成するためのレンズ面成形用凸面６４ｂと、このレンズ面成形用凸面６４ｂの外周に設けられて第２レンズ３の保持端面３４を形成する端面成形面６４ｃとを有している。一方、固定側型板６７は、第３レンズインサート６４が嵌入される嵌合孔６７ａの内周面と同一内周面における先端側（図の右端側）の第３レンズインサート６４の未嵌入部分が、第２レンズ３の第１嵌合外周面３３を形成するための第１外周面成形用面６７ｃになっている。さらに、固定側型板６７には、嵌合孔６７ａの開口端縁部に、第２レンズ３の第１当接端面３６を形成するための当接面成形用面６７ｄと、この当接面成形用面６７ｄの内周に沿って突設されたリング状の逃げ溝成形用凸条部６７ｅとが形成されている。

また、第４レンズインサート６８の端面には、第２レンズ３の第２凹状レンズ面３２を形成するためのレンズ面成形用凹面６８ａが形成されている。一方、可動側型板６９は、第４レンズインサート６８の嵌合外面６８ｂを嵌入させる嵌入孔６９ａの内周面と同一内周面における先端側の第４レンズインサート６８の未嵌入部分が、第２レンズ３の第２嵌合外周面３８を形成するための第２外周面成形用面６９ｃになっている。

この成形金型は、第２レンズ３の第１凹状レンズ面３１を形成するためのレンズ面成形用凸面６４ｂを端面に有する第１レンズインサート６０の嵌合外面６４ａが固定側型板６７の嵌合孔６７ａに高精度に嵌合しており、この嵌合孔６７ａの内周面と同一内周面に、第２レンズ３の第１嵌合外周面３３を形成するための第１外周面成形用面６７ｃを一体に設けているので、第１嵌合外周面３３が第１凹状レンズ面３１の光軸方向Ｌに対し正確に平行となる形状の第２レンズ３を高精度に成形することができる。

さらに、第３レンズインサート６４の端面には、レンズ面成形用凸面６４ｂの外周部に、第１固定絞り７を第１レンズ２の保持当接面２７とで挟持するための第２レンズ３の基準面となる保持端面３４を形成するための端面成形用面６４ｃが一体形成されているので、第１凹状レンズ面３１と保持端面３４とが所定の相対位置に正確に配置された形状の第２レンズ３を形成することができる。

しかも、上記第１外周面成形用面６７ｃは、固定側型板６７における第３レンズインサート６４との金型分割ラインである嵌合孔６７ａの内周面と同一の内周面によって形成され、且つその第３レンズインサート６４にレンズ面成形用凸面６４ｂを一体に有しているので、第３レンズインサート６４のレンズ面成形用凸面６４ｂと嵌合外面６４ａつまり第１外周面成形用面６７ｃとは、１．５μｍ以内のずれの精度を確保することが可能となる。すなわち、第３レンズインサート６４のレンズ面成形用凸面６４ｂの加工の振れの精度は１μｍ以下に設定することができ、この第３レンズインサート６４の嵌合外面６４ａと固定側型板６７の嵌合孔６７ａとのクリアランスは０．５μｍ以下に抑えることができるから、第３レンズインサート６４のレンズ面成形用凸面６４ｂと第１外周面成形用面６７ｃとは、１μｍ＋０．５μｍ＝１．５μｍ以内のずれの精度を確実に確保することができる。

また、上記第２外周面成形用面６９ｃは、可動側型板６９における第４レンズインサート６８との金型分割ラインである嵌合孔６９ａの内周面と同一の内周面によって形成され、且つその第４レンズインサート６８にレンズ面成形用凹面６８ａを有しているので、レンズ面成形用凹面６８ａと第２外周面成形用面６９ｃとは、１．５μｍ以内のずれの精度を確保することが可能となる。すなわち、第４レンズインサート６８のレンズ面成形用凹面６８ａの加工の振れの精度は１μｍ以下に設定することができ、この第４レンズインサート６８の嵌合外面６８ｂと可動側型板６９の嵌合孔６９ａとのクリアランスは０．５μｍ以下に抑えることができるから、レンズ面成形用凸面６４ｂと第２外周面成形用面６９ｃとは、１μｍ＋０．５μｍ＝１．５μｍ以内のずれの精度を確実に確保することができる。

これにより、この成形金型を用いた成形加工により得られる第２レンズ３は、第１凹状レンズ面３１の光軸と第１嵌合外周面３３との間に極めて高い同軸精度を確保することができるとともに、第２凹状レンズ面３２の光軸と第２嵌合外周面３８との間にも極めて高い同軸精度を確保することができる。

この発明は、高精度なレンズ鏡筒や移動枠に組み付けることなしに、複数のレンズを、光軸方向およびこれに直交する方向に対し所定の相対位置に位置決めできる構成を備えた複合レンズを高精度に得ることができる。

（ａ）は本発明の実施の形態に係る複合レンズを示す断面図、（ｂ）はその分解断面図。 同上の複合レンズの第１レンズの成形金型の型締め状態の断面図。 同上の複合レンズの第２レンズの成形金型の型締め状態の断面図。 従来の複合レンズの構造を示す断面図。

符号の説明

１ 複合レンズ
２ 第１レンズ
３ 第２レンズ
７，８ 固定絞り
２２ 凸状レンズ面（第１レンズのレンズ面）
２５ 嵌合内周面
２６ 当接端面
２７ 保持当接面
２８ 逃げ溝
３１ 第１凹状レンズ面（第２レンズのレンズ面）
３３ 第１嵌合外周面（嵌合外周面）
３４ 保持端面
３６ 第１当接端面（当接端面）
３９ 逃げ溝
６０ 第１レンズインサート（レンズインサート）
６０ａ 嵌合外面
６０ｂ 内周面成形用面
６０ｃ レンズ面成形用凹面（レンズ面成形用面）
６１ 固定側型板（型板）
６１ａ 嵌合孔
６４ 第３レンズインサート（レンズインサート）
６４ａ 嵌合外面
６４ｂ レンズ面成形用凸面（レンズ面成形用面）
６７ 固定側型板（型板）
６７ａ 嵌合孔
６７ｃ 第１外周面成形用面（外周面成形用面）

Claims (10)

1. 少なくとも二つのレンズがこれらの間に固定絞りを介在して一体的に組み合わされてなり、
   前記二つのレンズのうちの一方の第１レンズに、これのレンズ面の光軸に対し平行な直線の断面形状を有する嵌合内周面が形成され、
   他方の第２レンズに、これのレンズ面の光軸に対し平行な直線の断面形状を有する嵌合外周面が形成され、
   前記嵌合内周面と前記嵌合外周面とが、前記第１および第２レンズの各々の光軸のずれ量が所望の光学性能を得られる範囲内のクリアランスを持って相互に嵌合されていることにより、前記第１レンズと前記第２レンズとが光軸方向に対し直交方向の相対位置を規制して互いに組み付けられていることを特徴とする複合レンズ。
2. 嵌合内周面と嵌合外周面との間のクリアランスが７μｍ以下に設定されている請求項１に記載の複合レンズ。
3. 第１レンズに、嵌合内周面の直線の断面形状に対し直角の当接端面が前記嵌合内周面の開口端面に形成され、
   第２レンズに、嵌合外周面の内方端から外方に向けて前記嵌合外周面の直線の断面形状に対し直交方向に延びる当接端面が形成され、
   前記第１レンズと前記第２レンズとが、前記二つの当接端面を互いに面合わせすることにより光軸方向の相対位置が規制されて互いに組み付けられている請求項１または２に記載の複合レンズ。
4. 固定絞りは、嵌合内周面内に嵌合する外形寸法を有する形状に形成されている請求項１から３の何れかに記載の複合レンズ。
5. 第１レンズに、嵌合内周面の内方端から直交方向内方へ向けてレンズ面まで延びる保持当接面が形成されているとともに、第２レンズに、嵌合外周面の端部から直交方向内方へ向けてレンズ面まで延びる保持端面が形成され、
   固定絞りが、前記嵌合内周面内に嵌合した状態で、前記保持当接面と前記保持端面とで挟持固定されている請求項４に記載の複合レンズ。
6. 第１レンズの保持当接面における嵌合内周面との境界のコーナー部分にリング状の逃げ溝が凹設され、固定絞りの周端部の成形バリが前記逃げ溝に挿入されている請求項５に記載の複合レンズ。
7. 第２レンズの当接端面における嵌合外周面との境界のコーナー部分にリング状の逃げ溝が凹設され、第１レンズにおける嵌合内周面と当接端面とのコーナ部分の成形バリが前記逃げ溝に挿入されている請求項３ないし６の何れかに記載の複合レンズ。
8. レンズ面の光軸に対し平行な直線の断面形状を有する嵌合内周面を備えたレンズを成形する成形金型であって、
   型板の嵌合孔に嵌合するレンズインサートに、前記レンズ面を形成するためのレンズ面成形用面が端面に形成され、且つ前記嵌合孔に嵌合する嵌合外面における嵌合孔に対し未嵌合の一部が、前記嵌合内周面を成形するための内周面成形用面になっていることを特徴とする複合レンズの成形金型。
9. レンズ面の光軸に対し平行な直線の断面形状を有する嵌合外周面を備えたレンズを成形する成形金型であって、
   型板の嵌合孔に嵌合するレンズインサートに、前記レンズ面を形成するためのレンズ面成形用面が端面に形成され、
   前記型板の嵌合孔の内周面における前記レンズインサートの嵌合外面の未嵌合の一部が、前記嵌合外周面を成形するための外周面成形用面になっていることを特徴とする複合レンズの成形金型。
10. レンズ面成形用面が１μｍ以下の振れの精度で加工されているとともに、型板の嵌合孔とレンズインサートの嵌合外面とが０．５μｍ以下に設定されたクリアランスを持って嵌合している請求項８または９に記載の複合レンズの成形金型。

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