JPH04310904A - プラスチックレンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高精度なレンズを必要
とする光学機器、例えば、プロジェクションテレビの投
写レンズやカメラの撮影レンズに用いられるプラスチッ
クレンズに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来は、特開昭５９−３９５２７号公報
に記載されているように、射出成形後のレンズの外周部
、外縁部を加工した後、レンズ保持具に組付ける方法を
とっていた。しかし、この方法では外周部の芯取り加工
における基準面がレンズ有効径の内側のレンズ上の曲面
となるため、高精度に工作機械上に固定することが非常
に難しく、個々のレンズにおけるレンズ光軸と外周部の
芯ずれが発生しやすい。

【０００３】また、外縁部の加工についても同様であり
、レンズ光軸と外縁部の直角度が高精度に加工できない
ため、レンズ光軸の倒れの発生原因となりやすい。

【０００４】特開昭６０−１６１００４号公報に記載さ
れているレンズの変形を極力小さくし高精度なレンズを
加工する方法では、比較的高精度なレンズが得られるも
のの孔や溝付近のレンズ外縁部となる部分に形状誤差が
発生しやすく、レンズを保持具に組付けたときにこの外
縁部の形状誤差の影響でレンズ面の形状精度が劣化する
。

【０００５】このようなレンズの形状精度劣化やレンズ
面の光軸ずれ、倒れが発生するとレンズセットとしての
性能が低化する。

【０００６】レンズ材料であるプラスチックは非常にヤ
ング率が低く、小さな力でも変形する。レンズを工作機
械に固定するときに、固定用治具とレンズの被チャック
面の形状が一致していないと弾性変形が発生するため、
工作機械上で高精度に加工しても工作機械から取り外す
と弾性回復し、高精度なレンズが得られない。また、レ
ンズを保持具へ固定するときも同様で保持具とレンズの
当接部分の形状が一致していないとレンズを変形させ、
形状精度を低化させる。このようなレンズの変形による
形状精度低化は、極力小さくしなければならない。

【０００７】このような観点から、従来技術ではレンズ
を高精度に加工することについて考慮されているものも
あるが、加工後のレンズの組付け精度や組付け後の形状
精度の低化まで考えられていない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、射出
成形後の機械加工でレンズ素材を工作機械に取り付けた
ときや、円筒状のレンズ保持具にレンズを組み込んだと
きに発生する弾性変形による形状精度劣化が考慮されて
いない。また、レンズを高精度に組み立てるためには、
高精度な鏡筒が必要であり、鏡筒の高精度化についての
検討も必要である。このように従来技術では、レンズ形
状の高精度化、レンズ組立の高精度化が得られない点に
問題があった。

【０００９】本発明の目的は、レンズ面の組立における
嵌合面をレンズ面と同時に加工することにより高いレン
ズ組立精度を得ることを目的としており、さらに、レン
ズと保持具を一体にすることによってレンズ加工時・組
付け時の形状精度劣化を極めて小さくし、部品点数の少
ない組立の容易なレンズを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明はレンズ有効径外にレンズの光軸と同一方向
に円筒状の外縁部を設け、この円筒部の端面に嵌合部と
取付け面を設け、レンズ光軸と取付け面の直角度及びレ
ンズ光軸と嵌合面の同軸度を高精度に加工することによ
りレンズの組立精度を向上させた。

【００１１】また、レンズ有効径外に設けた円筒状の外
縁部により、レンズ全体の剛性が向上するため、工作機
械への着脱時に発生する形状変化が非常に小さいため、
高精度なレンズが得られ、レンズ組立時に発生する形状
変化も極めて小さくなり高精度なレンズ面を組立後にも
得られる。

【００１２】そして、上記のレンズ有効径外の円筒状の
外縁部を外乱光の浸入を防ぐレンズ鏡筒として利用する
ことにより、部品点数を少なくできる。

【００１３】

【作用】レンズを自転運動させ、工具を相対的工具軌跡
上を移動させることにより、レンズ面形状を加工する工
作機械によりレンズ面を加工した後、同時にレンズ有効
径外に設けたレンズ光軸と同一方向の円筒形状の外縁部
の端面を加工し、取付け面や嵌合面を形成する。これに
よりレンズ光軸と嵌合面の同軸度、レンズ面と取付け面
の光軸方向の距離が高精度に加工できる。よって上記レ
ンズを複数個組み合わせて、投写用または撮影用レンズ
を組み立てると、各々のレンズ面の間の距離、レンズ光
軸の芯ずれと倒れを同時に防ぐことができ、撮影用また
は投写用レンズの高性能化が達成できる。

【００１４】また、レンズの有効径外に設けた円筒状の
外縁部により、レンズ全体の剛性が高くなりレンズを工
作機械に着脱する際に発生する形状精度の変化が小さく
なるため、高精度なレンズ面が得られる。レンズを組み
立てるときも同様であり、レンズ保持具に取り付けると
きのレンズ面の形状変化が極めて小さくなるため、高精
度なレンズ面を供給でき、投写用または撮影用レンズの
高性能化が達成できる。

【００１５】レンズ有効径外に設けた円筒状の外縁部を
投写用または撮影用レンズにおける外乱光の浸入を防ぐ
鏡筒として使用することにより、部品点数の低減および
組立工程の簡略化が達成できる。

【００１６】

【実施例】図１は本発明によるレンズを使用したプロジ
ェクションテレビ用投写レンズの断面図、図２は、従来
使用されてきたプロジェクションテレビ用投写レンズの
断面図、図３は、本発明によるレンズの１例を示すプラ
スチックレンズの断面図、図４は本発明のレンズの素材
の一例を示した断面図、図５は本発明によるレンズのレ
ンズ面加工終了時から組立に至る形状誤差の変化を示し
たもの、そして、図６は、従来のレンズ面の加工終了時
からレンズ組立に至る形状誤差の変化を示す。

【００１７】図３において、１，２はレンズ面、３は組
立ボルト孔、４，６は取付け面、５，７は嵌合面、８は
円筒外面である。まず複数個の組立ボルト孔３を加工し
た素材、例えば、ポリメチルメタクリレート樹脂を工作
機械に取付けて、自転させつつ、相対的工具軌跡に沿っ
て工具を移動させることにより、レンズ面１を加工する
。加工終了後、取付け面４、嵌合面５、円筒外面８を加
工する。これよりレンズ面１の光軸と取付け面４の直角
度、レンズ面１と嵌合面５の同軸度、レンズ面１と取付
け面４の光軸方向の距離が高精度に加工できる。次にレ
ンズを工作機械から取り外した後、円筒外面８を基準に
してレンズを工作機械に取付け、同様にレンズ面２、取
付け面６、嵌合面７を加工する。このように加工したレ
ンズの有効径外の円筒状外縁部の内外面に反射防止の処
理を施し、レンズ単体とする。

【００１８】図４において、２７はレンズ素材で、金属
等で作られた円筒状の鏡筒素材２８の内側に射出成形さ
れ固定されている。本実施例では、レンズをプラスチッ
クの板材から切削加工により製作したが、図４に示すよ
うな素材や、射出成形によりレンズのおおよその形状に
製作したレンズ素材を用いても同様なレンズが得られる
。

【００１９】図１において、９，１０はプラスチックレ
ンズで１０はプラスチックレンズ９に嵌合されている。 ガラスレンズ取付け具１３はプラスチックレンズ１０に
嵌合されており、ガラスレンズ取付け具１３の内面には
ガラスレンズ押さえ１４がねじこまれ、ガラスレンズ１
１に当接し、これを固定している。１２はプラスチック
レンズでガラスレンズ取付け具１３に嵌合されている。 １５は、レンズ組立ボルトで、レンズ組立ナット１６と
締結されており、プラスチックレンズ９，１０、ガラス
レンズ取付け具１３、プラスチックレンズ１２を固定し
、各々のレンズ取付け面を密着させている。

【００２０】図２で、１７はプラスチックレンズで鏡筒
カバー２０と、これに組立ねじ２２で固定された鏡筒２
１にはさまれ固定されている。１８はプラスチックレン
ズでレンズ押さえ２３をレンズ取付け具２４にねじこむ
ことによって固定されている。１９は、プラスチックレ
ンズでレンズ押さえ２５をレンズ取付け具２４にねじこ
むことにより固定されている。レンズ取付け具２４は、
鏡筒２１の内側に固定ボルト２６で固定されている。

【００２１】このプロジェクションテレビ用投写レンズ
の組立における精度は、図２に示す従来の構成では、レ
ンズの間の距離±５０μｍ、レンズ光軸の同軸度５０μ
ｍであったが、図１に示す本発明のレンズ構成を採用す
ることにより、レンズの間の距離を±１０μｍ、レンズ
光軸の同軸度１０μｍに向上できた。

【００２２】図５において、２９は本発明のレンズ面加
工直後に工作機械に取り付けた状態でレンズ面の形状誤
差を測定した結果である。３０は本発明のレンズを工作
機械から取り外した状態で測定した結果、３１は本発明
のレンズを図１の構成に組み込んだ状態で形状誤差を測
定した結果である。図５より各工程における形状誤差に
は、大きな差がないことがわかる。

【００２３】これに対し、従来技術のレンズの形状誤差
を図６に示す。３２は、従来のレンズの加工直後に工作
機械に取り付けた状態で形状誤差を測定した結果、３３
は従来のレンズを工作機械から取り外した状態で形状誤
差を測定した結果、３４は従来のレンズを図２の構成に
組み込んだ状態で形状誤差を測定した結果である。図６
より、工作機械上では精度良く加工されていてもレンズ
を組み立てたときには大きく形状精度が低化しているこ
とがわかる。

【００２４】これは、レンズの材料であるプラスチック
材は、ヤング率が非常に低く小さな力でも変形する。こ
のため、工作機械上でのチャック状態、組立時でのレン
ズの押さえ方により変形が起こり、形状精度が変化する
。しかし、本発明によるレンズでは有効径外に設けた円
筒状の外縁部の剛性が高いため変形しにくく、レンズ面
の形状精度の向上、安定化ができる。また、本発明を用
いることによりレンズ面の形状精度を１／４に向上でき
る。

【００２５】

【発明の効果】本発明はプロジェクションテレビ用投写
レンズを適用した結果、レンズ面の間の距離精度、レン
ズ光軸の同軸度、レンズ面の形状精度を向上できるため
、投写レンズの解像度が向上し、投写レンズの構造も簡
略化できるため組立も容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるレンズを使用したプロジェクショ
ンテレビ用投写レンズの断面図、

【図２】従来使用されてきたプロジェクションテレビ用
投写レンズの断面図、

【図３】本発明によるプラスチックレンズの断面図、

【
図４】本発明のレンズの素材の一例を示した断面図、

【
図５】本発明によるレンズのレンズ面加工終了時から組
立に至る形状誤差の変化を示した特性図、

【図６】従来
のレンズ面の加工終了時からレンズ組立に至る形状誤差
の変化をした特性図。

【符号の説明】

９…プラスチックレンズ、１０…プラスチックレンズ、
１１…ガラスレンズ、１２…プラスチックレンズ、１３
…ガラスレンズ取付け具、１５…レンズ組立ボルト、１
６…レンズ組立ナット。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高精度なレンズを必要とする光学機器、例
   えば、プロジェクションテレビの投写レンズやカメラの
   撮影用レンズにおいて、前記レンズの面間の距離及び光
   軸の同軸度を所定の精度に保ちつつ前記レンズを固定し
   、かつ外乱光の浸入を防ぐ円筒状の外縁部を、前記レン
   ズの有効径外に前記レンズの光軸方向と同一方向に持つ
   ことを特徴とするプラスチックレンズ。
2. 【請求項２】請求項１の前記プラスチックレンズを複数
   個組合わせて構成した投写または撮影用レンズ。