JP4758739B2 - レンズ鏡筒 - Google Patents

Description

本発明は、プロジェクター、カメラ、及び内視鏡などに用いられるレンズ鏡筒に関し、さらに詳しくは、光軸上に配される前・後レンズのレンズ間隔を規制する間隔環を備えたレンズ鏡筒に関するものである。

従来、レンズ鏡筒には、コスト削減が要求され、プラスチック製のレンズが多用されている。プラスチックレンズは、環境温度や湿度の変化によりガラスレンズよりも外形寸法が大きく変化する。一方、プラスチックレンズを保持する保持筒、その保持筒にプラスチックレンズを押さえ付ける押さえ枠、及び、プラスチックレンズに当てる間隔環などの当接部材は、加工精度を高めるために、環境温度や湿度が変化しても外形寸法に変化が少ない金属製で作られている。プラスチックレンズが熱膨張すると、当然前・後レンズとの間の間隔が変化して、光学性能が低下する。また、プラスチックレンズを当接部材で頑固に保持すると、保持した部分以外に変形が生じてプラスチックレンズ自体が歪んで光学性能がさらに低下し、また、プラスチックレンズをゆるく保持すると、保持にガタツキが生じる。

そこで、弾性部材を介してプラスチックレンズを押さえ環で押さえ、プラスチックレンズの膨張を弾性部材で吸収するようにしたプラスチックレンズの保持装置が知られている（特許文献１）。また、プラスチックレンズとそれに当接する相手側部品との間に、弾性接着剤を有する緩衝環を介在したプラスチックの保持装置が知られている（特許文献２）。さらに、弾性変形自在な材料で作った押しリングでプラスチックレンズを押さえるプラスチックレンズ保持機構が知られている（特許文献３）。

ところで、特許文献１ないし３に記載の発明では、いずれもプラスチックレンズを光軸方向の一方から落とし込んでレンズ保持筒の内面に設けた受け部で受けておき、そのプラスチックレンズを受け部に向けて逆側から弾性部材で押し当てて、プラスチックレンズの膨張をその弾性部材で吸収している。

しかし、光学系は多数のレンズで構成されているため、プラスチックレンズごとに弾性部材を使用するのは、コストが高くつく。また、レンズ保持筒の内面に落とし込み用の受け部を多数設けることは、レンズ保持筒の内面形状が複雑になり、また、レンズ保持筒の内径を徐々に小径に形成する必要があるため、成形コストが高く付くため好ましくない。

そこで、レンズ保持筒の内部でレンズ同士を所定の間隔に規制する間隔環を用いたレンズ鏡筒が知られている（特許文献４）。この特許文献４に記載のレンズ系の組立方法では、間隔環の前後にレンズをそれぞれ押し当てておき、この状態のまま金型内に入れて金型に樹脂を注入して間隔環と前・後レンズとの外周を一体的にモードルしてレンズ保持筒を作っている。
特公平３−３２０４４号公報 特開昭６２−２４５２０９号公報 特開平５−１８８２５３号公報 特開昭５９−６８７１０号公報

しかしながら、間隔環に当てるレンズをプラスチックレンズにした場合には、高温時に間隔環に当てる外周部（コバ）の厚みが膨張することに伴って相手側レンズとの間のレンズ間隔が変化し、さらに、レンズ中心部の厚みが変化することに伴って相手側レンズとの間の空気間隔（前レンズの後側レンズ面頂点と後レンズの前側レンズ面頂点との間隔）も変化する。したがって、レンズ間隔及び空気間隔との２つの要因が変化するため、レンズ性能を予め決められた交差内に収めることができず、よって、間隔環にプラスチックレンズを当てる構成は従来採用することができなかった。

本発明では、プラスチックレンズを間隔環に用いてもレンズ性能を予め決めた公差内に収めることができるレンズ鏡筒を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のレンズ鏡筒は、前・後レンズの間隔を規定する間隔環の内部に、前・後レンズの間に配される中間レンズを落とし込んで保持する保持部材を備えたものである。この構成によれば、中間レンズをプラスチックレンズにすると、そのレンズが熱膨張しても前・後レンズの間隔は変わらないため、レンズ性能を予め決めた公差内に収めることができる。

保持部材としては、落とし込まれる中間レンズを受ける受け部と、中間レンズを挟んで受け部とは逆側で中間レンズの外周部と内周面とを固着する固着部材とで構成するのが望ましい。固着部材としては、ゴム製押さえ環やバネ性を有する押さえ環などの弾性部材を用いるのが好適である。弾性部材を用いると、固着とともに中間レンズを受け部に向けて押さえ付ける作用が得られる。そして、プラスチックレンズの熱膨張を弾性変形により吸収することができるため、プラスチックレンズが歪むことがない。さらに、間隔環の内周部を、プラスチックレンズの外周部よりも僅かに大きな径で作れば、プラスチックレンズの径方向への膨張もその隙間で吸収することができ、よって、プラスチックレンズの歪みを確実に防止することができる。

なお、弾性部材の代わりに、弾性を有する接着剤を用いても良い。弾性を有する接着剤としては、ＵＶ硬化型接着剤が硬化後に弾性を有するため好適である。また、間隔環の内周部を、中間レンズの外周部の径よりも僅かに大きく形成する場合には、間隔環の内周部と中間レンズの外周部との隙間に弾性を有する接着剤を注入すれば、ガタツキを抑えることができ、しかも中間レンズを間隔環に固着する作用も得られるので好適である。

本発明のレンズ鏡筒によれば、前・後レンズの間隔を規定する間隔環の内部に、前・後レンズの間に配される中間レンズを落とし込み保持する保持部材を設けたから、例えば中間レンズをプラスチックレンズにすると、そのレンズが熱膨張しても前・後レンズの間隔だけは変わらないため、レンズ性能を予め決めた公差内に収めることができる。また、弾性を有する固着部材を用いた発明によれば、固着部材が弾性変形してプラスチックレンズの熱膨張を吸収することができ、よって、プラスチックレンズの歪みが抑えられてレンズ性能の劣化を抑えることができる。

本発明のレンズ鏡筒をリアプロジェクタに用いた例で説明する。リアプロジェクタ１０は、図１に示すように、画像が投映される透過型のスクリーン１１と、照明光から画像光を生成して出射するプロジェクタユニット１２と、プロジェクタユニット１２から出射した画像光をスクリーン１１に向けて反射する背面鏡１３とを備えている。

プロジェクタユニット１２及び背面鏡１３は筐体１４の内部に設けられ、スクリーン１１は筐体１４の開口部１５に設けられている。スクリーン１１は、水平方向に長辺を有する矩形状をしている。スクリーン１１にはその裏側から画像光が照射され、投映された画像は表側から鑑賞される。背面鏡１３は、上辺が長く、下辺が短い台形状をしており、スクリーン１１に対して傾斜している。

プロジェクタユニット１２の概略は、図２に示すように、投映レンズ１６と画像光生成部１７とを備えている。画像光生成部１７は、光源から照射された照明光のエネルギー分布をロッドインテグレーター等の導光手段で均一化した照明光を受光して光変調することにより画像光を生成する。投映レンズ１６は、画像光生成部１７で生成した画像光をスクリーン１１に投映させる。

投映レンズ１６は、第１保持枠１８、第２保持枠１９、第１及び第２間隔環２０，２１、第１〜第７レンズ群２２〜２８、及び、押さえ環２９とで構成されている。第１保持枠１８は、スクリーン側から順に第１〜第３レンズ群２２〜２４を保持している。第２保持枠１９は、第１保持枠１８の後端（画像光生成部側）に取り付けられており、スクリーン側から順に第４〜第７レンズ群２５〜２８を保持している。

図３に示すように、第２保持枠１９は、スクリーン側の端部でかつ内に向けて突出した受け部３０が設けられている。第２保持枠１９には、その受け部３０に向けて第４レンズ群２５、第１間隔環２０、第５レンズ群２６、第２間隔環２１、及び、第７レンズ群２８が落とし込まれる。このうち第２間隔環（本願の間隔環に相当）２１の内部に、第６レンズ群（本願の中間レンズに相当）２７が保持されている。これら第４〜第７レンズ群２５〜２８は、押さえ環２９を第２保持枠１９の画像光生成部側の端部に取り付けることで光軸が一致しかつ受け部３０に向けて押さえ付けた状態で第２保持枠１９に保持される。

第２間隔環２１は、筒部３２と、その筒部３２の前端で内側に向けて突出して設けた内側突出部３３とを有している。筒部３２は、外周部３４が第２保持枠１９の内周部３５に嵌合する径になっており、また、内周部３６は、第６レンズ群２７の外周部３７が嵌合する径になっている。さらに、筒部３２の後端には、第７レンズ群（本願の後レンズに相当）２８のうちのスクリーン側のレンズ面２８ａの外周部３９に当接する後当たり部４０が設けられている。

内側突出部３３には、前側（スクリーン側）に前当たり部４１が、また、後側に受け部４２がそれぞれ設けられている。前当たり部４１は、第５レンズ群（本願の前レンズに相当）２６のうちの画像光生成部側のレンズ面２６ａの外周部４４に当接する。受け部４２は、第６レンズ群２７のうちのスクリーン側のレンズ面２７ａの外周部４３を受ける。この第６レンズ群２７は、第２間隔環２１の内部に設けた弾性部材４５により固定される。この弾性部材４５は、弾性を有する材料で環状に形成されており、第２間隔環２１の内周部３６に取り付けられて、第６レンズ群２７の他方のレンズ面２７ｂの外周部４６を受け部４２に向けて押し付ける。この弾性部材４５は、画像生成部側の端が第７レンズ群２８に当接している。なお、弾性部材４５は、外周の全部又は一部、例えば周方向の複数箇所を接着剤などで第２間隔環２１の内周に弾性を損なわないように固着される。

第２間隔環２１は金属製の材料で形成されている。また、第５及び第７レンズ群２６，２８はガラス材料で形成されており、第６レンズ群２７はプラスチック材料で形成されている。プラスチックレンズは、環境変化により金属材料よりも外形寸法が膨縮し易い。このうち高温時に生じる膨張のうちの光軸方向に沿った膨張は、光軸方向の前方に金属材料の受け部４２があるため、後方の弾性部材４５の方に膨張し、その膨張を弾性部材４５が吸収する。また、膨張のうち径方向への膨張は、内周部３６を第６レンズ群２７の径よりも僅かに大きい径で形成すれば、その隙間で吸収することができる。なお、この隙間は、弾性を有する接着剤を塗布して埋めることでガタツキを阻止することができる。

上記実施形態では、第６レンズ群２７を第２間隔環２１に固着する固着部材として弾性部材４５を用いているが、弾性部材４５の代わりに、弾性を有する接着剤、例えば、短時間で硬化する紫外線（ＵＶ）硬化型接着剤を用いてもよい。このＵＶ硬化型接着剤は、正確な接着・固定・張り合わせを短時間で行える。また、接合部位に波長３５０〜３８０ｎｍ程度のＵＶ照射をすると、数十秒で初期硬化をはじめ数分後には適度の弾性を持って完全硬化する。また、接着剤を塗布する箇所としては、第２間隔環２１の内周部３６と、第６レンズ群２７の他方のレンズ面２７ｂの外周部４６との接合部位のうちの周方向の複数箇所、具体的には３〜６カ所、できれば光軸を中心とする対称位置になる箇所に塗布するのが望ましい。

上記実施形態では、第５〜第７レンズ群２６〜２８を、貼り合わせレンズを含めた複数のレンズ素子からなるレンズ群として説明しているが、本発明では、レンズ群に限らず、単体であるレンズ素子を用いても良い。

また、上記各実施形態では、第２間隔環２１の内側突出部３３に、前当たり部４１と受け部４２とを一緒に設けているが、本発明ではこれに限らず、突出部を２つ設けて、それぞれに前当たり部と受け部との作用を別々に持たせても良い。

また、上記実施形態で説明した前当たり部４１、後当たり部４０、及び、受け部４２としては、例えば光軸に垂直面や斜面で形成し、レンズ面に面で当てる面当たり部、又は、レンズ面に線状に当てる線当たり部、あるいは、複数箇所で点で当てる点当たり部にするのが好適である。

さらに、上記実施形態では、第５〜第７レンズ群２６〜２８を、投映レンズ光学系の一部を構成する光学系として説明しているが、本発明ではこれに限らず、光学系の全部を構成するレンズ群としてもよい。また、本発明の間隔環に相当する第２間隔環２１は、投映レンズ１６に用いる以外に、内視鏡、カメラ、カメラのファインダ、顕微鏡、及び、望遠鏡などの光学系の一部又は全部に用いることができるのは言うまでもない。

リアプロジェクタの概略を示す説明図である。 プロジェクタユニットを示す説明図であり、投映レンズを断面で示している。 本発明を構成する第５〜第７レンズ群及び第２間隔環を示す断面図である。

符号の説明

１６ 投映レンズ
１９ 第２保持枠
２６〜２８ 第５〜第７レンズ群
２１ 第２間隔環
３２ 筒部
３３ 内側突出部
４０ 後当たり部
４１ 前当たり部
４２ 受け部

Claims (4)

1. 光学系の一部又は全部を構成する複数枚のレンズが光軸方向の一方から順次に収容されるレンズ保持枠と、
   前記複数枚のレンズの中の２枚のガラスレンズの間に挿入され、前記２枚のガラスレンズの間隔を規制する金属間隔環と、
   前記金属間隔環の内周部に挿入されて支持されるプラスチックレンズと、
   前記金属間隔環の内周部に挿入されて前記プラスチックレンズを前記金属間隔環に固着する弾性部材と、を備え、
   前記金属間隔環は、一端側から挿入された前記プラスチックレンズが当接し光軸方向に位置決めされる受け部が内周部の他端側に形成され、一端側から挿入される前記弾性部材と前記受け部との間で前記プラスチックレンズが挟持されることを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記弾性部材は、前記２枚のガラスレンズの向かい合うレンズ面の一方に接触して、前記プラスチックレンズを前記受け部の方に押圧することを特徴とする請求項１記載のレンズ鏡筒。
3. 前記弾性部材は、前記金属間隔環の内周部に固定され、前記プラスチックレンズを前記受け部の方に押圧することを特徴とする請求項１記載のレンズ鏡筒。
4. 前記弾性部材は接着剤であることを特徴とする請求項１又は３記載のレンズ鏡筒。
   

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