JPH0514243B2 - - Google Patents

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JPH0514243B2
JPH0514243B2 JP58026890A JP2689083A JPH0514243B2 JP H0514243 B2 JPH0514243 B2 JP H0514243B2 JP 58026890 A JP58026890 A JP 58026890A JP 2689083 A JP2689083 A JP 2689083A JP H0514243 B2 JPH0514243 B2 JP H0514243B2
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JP
Japan
Prior art keywords
lens
plastic lens
hygroscopic
humidity
highly hygroscopic
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP58026890A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS59154409A (ja
Inventor
Norio Yatsuda
Nobuhiro Tokujuku
Masayuki Muranaka
Hironobu Sato
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2689083A priority Critical patent/JPS59154409A/ja
Publication of JPS59154409A publication Critical patent/JPS59154409A/ja
Publication of JPH0514243B2 publication Critical patent/JPH0514243B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/028—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with means for compensating for changes in temperature or for controlling the temperature; thermal stabilisation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lens Barrels (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、ビデオカメラ、8ミリカメラなどに
好適な撮像レンズに係わり、特に、プラスチツク
レンズを構成レンズとした撮像用レンズに関す
る。
〔従来技術〕 レンズ面の成形が容易で耐衝撃性にすぐれ、軽
量、安価であることから、プラスチツクレンズが
ガラスレンズに代つて普及するようになり、ビデ
オカメラや8ミリカメラなどの撮像用レンズの構
成レンズとしても用いられるようになつてきた。
しかしながら、このように種々の利点を有する
プラスチツクレンズは、その反面、吸湿性を有し
て吸湿、脱湿により形状変化を生じ、このために
焦点距離が変化するという点がある。
第1図はプラスチツクレンズを構成レンズとす
る従来の撮像レンズの一例を示す要部断面図であ
つて、同図により、プラスチツクレンズの吸湿、
脱湿による影響を説明する。なお、第1図におい
て、1は間隔環、2,3はプラスチツクレンズで
ある。
鏡筒(図示せず)内には間隔環1が設けられ、
これら間隔環1の間にプラスチツクレンズ2,3
のツバ部が挿入されている。すなわち、プラスチ
ツクレンズ2,3は、それらのツバ部が2つの間
隔環1の間に挟まつて固定されている。そして、
間隔環1の幅は、レンズ間に所定の間隔が設定さ
れるように定められている。
ところで、いま、プラスチツクレンズ2を、色
収差を除くための従来のフリントグラスレンズに
代えてポリスチレンからなる凹レンズとし、ま
た、プラスチツクレンズ3をクラウングラスレン
ズに代えてポリメチルメタクリレートからなる凸
レンズとすると、ポリスチレンレンズは相対湿度
変動による曲率半径の変動が0.015×10-5/%RH
であつて、ほとんど湿度による影響がないのに対
し、ポリメチルメタクリレートレズは、2.5×
10-5/%RHと大きく変動し、このために、湿度
の変動に対してプラスチツクレンズ3の形状が大
きく変化する。
そこで、基準の湿度に対してプラスチツクレン
ズ2,3による像点が点0であつたとすると、湿
度が増加したことにより、プラスチツクレンズ3
は二点鎖線で示すようにレンズ面が変形し、この
ために、そのレンズ面の曲率半径が大きくなつて
像点は被写体とは反対側(紙面上右方向)の点
0″に変位する。逆に、湿度が減少すると、プラス
チツクレンズ3は1点鎖線で示すようにレンズ面
が変形し、そのレンズ面の曲率半径は小さくなつ
て像点は被写体側の点0′に変位することになる。
このように、吸湿性の高いプラスチツクレンズ
を構成レンズとすると、湿度の変動によつて像点
位置が変化し、撮像面(撮像素子のターゲツトや
フイルム面)での像はぼやけてしまうことにな
る。さらにレンズ3の焦点距離が変化するのに対
し、レンズ2は焦点距離がほとんど変化しないた
め、レンズ2とレンズ3による色消しは不十分と
なり色収差が発生することになる。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上記従来技術の欠点を除き、
湿度変動に起因したプラスチツクレンズの変形に
よる像点の変位を防止し、常に、該像点を撮像面
に一致させることができるようにした撮像用レン
ズを提供するにある。
〔発明の概要〕
この目的を達成するために、本発明は、高吸湿
性プラスチツクレンズを位置設定する間隔環を吸
湿によつて寸法変形する吸湿性間隔環とし、該吸
湿性間隔環の寸法変形により、前記高吸湿性プラ
スチツクレンズを変位せしめ、前記高吸湿性プラ
スチツクレンズの湿度による変形に伴なう像点変
位を前記高吸湿性プラスチツクレンズの変位によ
り相殺することができるようにした点に特徴があ
る。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例を図面について説明す
る。
第2図は本発明による撮像レンズの一実施例を
示す要部断面図であつて、4,4′は吸湿性間隔
環、5はバネであり、第1図に対応する部分には
同一符号をつけている。
第2図において、間隔環1は湿度によつて影響
されない金属などからなる間隔環であり、吸湿性
間隔環4,4′は湿度線膨張率βのプラスチツク
材料からなる間隔環である。ポリスチレンからな
るプラスチツクレンズ2は、そのツバ部が間隔環
1と吸湿性間隔環4との間に挿入されて鏡筒に対
して位置設定されているが、間隔環1と吸湿性間
隔環4との間隔はプラスチツクレンズ2のツバ部
の厚さよりも充分大きく設定されており、それら
の間にバネ5が設けられ、このバネ5の付勢力に
よつてプラスチツクレンズ2が吸湿性間隔環4に
圧接している。また、ポリメチルメタクリレート
からなる高吸湿性のプラスチツクレンズ(以下、
高吸湿性プラスチツクレンズという)3は、その
ツバ部が吸湿性間隔環4,4′間に挿入されてい
る。
かかる構成において、基準湿度での像点が点0
であるとし、いま、湿度が上昇したとすると、先
に述べたように、高吸湿性プラスチツクレンズ3
は変形してそのレンズ面は曲率半径が大きくな
り、焦点距離が長くなる。これに対して、プラス
チツクレンズ2は変形しないから、結局、高吸湿
性プラスチツクレンズ3の変形により、色収差が
生じようとするとともに像点が矢印A方向に変位
しようとする。しかし、湿度の上昇とともに吸湿
性間隔環4,4′も寸法変形して夫々の幅が増加
し、高吸湿性プラスチツクレンズ3は吸湿性間隔
環4′の寸法変形により像点の変位方向とは逆方
向の矢印A′方向に変位し、さらに、吸湿性間隔
環4の寸法変形に伴なつてプラスチツクレンズ2
も矢印B方向に変位する。
逆に、湿度が降下すると、高吸湿性プラスチツ
クレンズ3は変形してそのレンズ面は曲率半径が
小さくなり、色収差が生じようとするとともに焦
点距離が短かくなつて像点が矢印A′方向に変位
しようとする。しかし、吸湿性間隔環4,4′も
同時に寸法変形して夫々の幅が減少し、このため
に、高吸湿性プラスチツクレンズ3は吸湿性間隔
環4,4′の寸法変形とともにバネ5の付勢力に
より矢印A方向に変位し、また、プラスチツクレ
ンズ2もバネ5の付勢力により矢印B′方向に変
位する。
吸湿性間隔環4,4′の湿度の変化による寸法
変形に伴なうプラスチツクレンズ2と高吸湿性プ
ラスチツクレンズ3とのかかる変位は、湿度の変
化に伴なう色収差と像点変位とを抑制するように
作用する。すなわち、高吸湿性プラスチツクレン
ズ3の変位は、湿度の変化による像点の変位を相
殺するようにして常に像点が点0にあるように
し、また、プラスチツクレンズ2の変位は、この
プラスチツクレンズ2と高吸湿性プラスチツクレ
ンズ3との間隔を設定して常に色収差が生じない
ようにするための色消し条件を満足するようにす
る。このために、吸湿性間隔環4′の湿度による
寸法変形量を像点の変位量に一致させ、また、高
吸湿性プラスチツクレンズ3が吸湿性間隔環4′
の寸法変形に伴なつて変位したことによるプラス
チツクレンズ2と高吸湿性プラスチツクレンズ3
との間隔の変位量に、吸湿性間隔環4の寸法変形
量が一致するようにする。
そこで、高吸湿性プラスチツクレンズ3の基準
湿度での焦点距離をf、屈折率をn、2つの曲率
半径をR1,R2とすると、 1/f=(n−1)(1/R1−1/R2) ……(1) であり、これらの曲率半径R1,R2がほぼ等しく、
R1≒−R2=Rとすると、式(1)は次のようになる。
1/f=(n−1)・2/R 従つて、 f=R/2(n−1) ……(2) かかる高吸湿性プラスチツクレンズ3におい
て、使用環境における相対湿度がa%RH変動
し、この結果、屈折率nが(n+Δn)に、曲率
半径Rが(R+ΔR)に夫々変化して焦点距離f
が(f+Δf)になつたとすると、式(2)より、 f+Δf=R+ΔR/2{(n+Δn)−1} =R+ΔR/2(n−1){1+(Δn/n−1)}
……(3) となる。ここで1≫Δn/n−1であるから、 式(3)は、 f+Δf≒R+ΔR/2(n−1)(1−Δn/n−1
)=R/2(n−1)+ΔR/2(n−1)−R・Δn/
2(n−1)2−ΔR・Δn/2(n−1)2 =R/2(n−1)+R/2(n−1)・ΔR/R−
R/2(n−1)・Δn/n・n/n−1−R/2(n
−1) ・ΔR/R・Δn/n・n/n−1 ……(4) となる。一方、湿度線膨張率をα、湿度屈折率変
化率をγとすると、 ΔR=a・α・R, Δn=a・γ・f ……(5) であるから、式(2)と(5)とから、式(4)は、 f+Δf=f+aαf−aγf・n/n−1 −a2αγf・n/n−1 ……(6) となる。ここで、高吸湿性プラスチツクレンズ3
が最も多用されるポリメチルメタクリレートから
なるレンズの場合、湿度屈折率変化率γは非常に
小さい。このため、上記式(6)の右辺第3項、第4
項は無視し得る。従つて、このことと式(6)から、
焦点距離の変化量Δfは Δf=aαf ……(7) となる。即ち、使用環境における相対湿度がa%
RH変動すると、高吸湿性プラスチツクレンズ3
の焦点距離はaαfだけ変化する。
ところで、高吸湿性プラスチツクレンズ3の基
準湿度でのツバ部の厚さl、吸湿性間隔環4,
4′の基準温度での幅をmとすると、使用環境に
おける相対湿度がa%RH変動したときには、高
吸湿性プラスチツクレンズ3のツバ部の厚さは
aαlだけ変化し、また、吸湿性間隔環4,4′の幅
はaβmだけ変化する。
したがつて、 aαf=aαl+aβm を満足させることにより、湿度変動に伴なう色収
差の発生、像点の位置変動を抑制することができ
る。そして、かかる条件を満足させるために、 β=α(f−l)/m なる湿度線膨張率のプラスチツク材料でもつて吸
湿性間隔環4,4′を形成する。
一例として、高吸湿性プラスチツクレンズ3と
して、焦点距離fが20mm、ツバ部の厚さlが2mm
のポリメチルメタクリレートレンズ (α=2.5
×10-5/%RH)を用い、吸湿性間隔環4,4′
の幅mを5mmとすると、β=9×10-5/%RHと
なり、かかる湿度線膨張率を有するプラスチツク
としては、ペプタイド基やウレタン基のみを主鎖
に有する高分子材料がある。
〔発明の作用効果〕
以上説明したように、本発明によれば、湿度の
変動によりプラスチツクレンズに変形で生じて
も、像点の変位を抑制することができ、被写体像
を常に撮像面に結像させることができるものであ
つて鮮明なる画像が得られ、上記従来技術の欠点
を除いて優れた機能の撮像用レンズを提供するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の撮像レンズの一例を示す要部断
面図、第2図は本発明による撮像レンズの一実施
例を示す要部断面図である。 1……間隔環、2……プラスチツクレンズ、3
……高吸湿性プラスチツクレンズ、4,4′……
吸湿性間隔環。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 複数個のレンズが鏡筒内で間隔環によつて
    夫々位置設定され、該レンズの少なくとも1つが
    湿度によつて曲率半径が変化する高吸湿性プラス
    チツクレンズである撮像用レンズにおいて、該高
    吸湿性プラスチツクレンズを位置設定する前記間
    隔環を吸湿によつて寸法変形する材質の吸湿性間
    隔環とし、前記高吸湿性プラスチツクレンズの上
    記曲率半径の変化による像点変位を、該吸湿性間
    隔環の寸法変形による前記高吸湿性プラスチツク
    レンズの変位により補償することができるように
    構成したことを特徴とする撮像用レンズ。
JP2689083A 1983-02-22 1983-02-22 撮像用レンズ Granted JPS59154409A (ja)

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JP2689083A JPS59154409A (ja) 1983-02-22 1983-02-22 撮像用レンズ

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JPS59154409A JPS59154409A (ja) 1984-09-03
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4001986B2 (ja) * 1997-10-02 2007-10-31 フジノン株式会社 プラスチック製光学レンズ
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JPS59154409A (ja) 1984-09-03

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