JPS6079313A - プラスチツクレンズの保持装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、ビデオカメラやスチルカメラなどに好適な組
レンズに係り、特に１プラスチツクレンズを構成レンズ
とした場合における、該プラスチックレンズの保持装置
に関するものである。

〔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、プラスチックレンズがガラスレンズに
代って普及するようＫなり、ビデオカメラやスチルカメ
ラなどの組レンズの構成レンズとしても用いられるよう
になってきた。

しかしながら、このように種々の利点を有するプラスチ
ックレンズは、その反面、熱膨張による変形量が大きく
、このため、高温にさらされると、常温に戻しても初期
の光学性能が著しく低下するという欠点がある。

第１図は、プラスチックレンズを構成レンズとする従来
の組レンズの−、例を示す…１面図であり１このＦｆｆ
ｌにおいて、１．２．３はプラスチックレンズ、４．５
は間隔環、６は鏡筒、６αはレンズ受部、７はレンズ押
え具である。

ｉ１１筒６内には間隔環４．５が嵌合され、これら間隔
環４．５の間にプラスチックレンズ１．２゜３のツバ部
が挿入されている。プラスチックレンズ１．２．３の外
径は２０μｍ〜３０＃ｍの公差で製造され、鏡筒６の内
径に嵌合されることにより、レンズの半径方向の位置決
めがなされている。

一方、レンズ押え具７により、ｎ１１隔環４．５を介し
てレンズ受部６Ｇに５〜１０ｋｇの荷重でプラスチック
レンズ１，２．３を締め付け、これによってルンズの光
軸方向の位置決めを行うとともに、レンズが倒れること
を防止している。

ところで、いま、カメラが高温（例えば８０℃）にさら
された場合、プラスチックレンズの半径方向への膨張Ｊ
ｔｊＤは、プラスチックレンズの直径をＤ１プラスチッ
クレンズの熱膨張係数なα、常温（２０℃）からの温度
差をΔＴ℃とすると、ΔＤ−ＤＸα×ΔＴ・・・・・・
・・・（１１となる。この（１１式で、レンズ直径りを
２０ａ１とすると、プラスチックレンズに通常使用され
るアクリル樹脂、スチロール信脂の熱膨張係数αは５ ７×１０〜ｌ０ＸＩＯ／’Ｃ１常温からの温度差、ｉｌ
Ｔは６０Ｃであるから、プラスチックレンズは半径方向
に８４〜１００４ｍ膨張することになる。

この熱膨張は半径方向に限らず、レンズ面やレンズの光
軸方向等、あらゆる部位で発生する。このうち、レンズ
面の熱膨張による曲率半径変化は、予め光学設計で渇度
袖償を行っているため問題とならないが、レンズの半径
方向及び光軸方向の両者による熱膨張が、光学性能を低
下させる要因となっている。特に、鏡筒６をアルミニウ
ム等の熱膨張係数αがプラスチックレンズに比べて充分
に小さい金属で構成した場合、プラスチックレンズの半
径方向の熱膨張量が前述した公査（２０〜３０μｍ）を
上回ると、プラスチックレンズが鏡筒で拘束され、その
結果、プラスチックレンズ内に応力が発生し、この応力
がレンズ面を変形させることになる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を除き、温度変動
ｒ（起因したプラスチックレンズ内の応力発生を低減し
、Ｉルに、光学性能が劣化しないプラスチックレンズの
保持装置を提供するにある。

〔発明の概要〕

この目的を達成するために、本発明は、プラスチックレ
ンズと鏡筒との間に弾性部材を介在し、この弾性部材に
より、温度変動に伴ってプラスチックレンズ内に発生す
る応力を吸収できるよう圧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図は本発明による組レンズの一実施例を示す断面図
１第３図は第２図のＡ−五線断面図であって、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、１，２．３は、アクリル樹脂やスチロ
ール樹脂等からなるツバ部つきのプラスチックレンズ、
４，５はアルミニウム製の間隔環、６はレンズ受部６α
を有するアルミニウム製の鏡筒、７はアルミニウム製の
レンズ押え具である０また、８はシリコーンゴム等から
なる環状の弾性部材、９はフッ素ゴム待からなる環状の
弾性であり、これら弾性部材８．９は、押出連続加硫し
た後、所望の長さに切断されたものである。各プラスチ
ックレンズ１．２．３と各間隔環４．５は、弾性部材８
を介して鏡筒６内に挿入され、鏡筒６のレンズ受部６α
とレンズ押え具７とで支持固定されている。光学的に要
求されるレンズ位置、レンズ間隔は、レンズ受部６５を
基準として、各プラスチックレンズ１．２．３のツバ部
の厚さと１両間隔環４．５、及び弾性部材９とＫよつ℃
、鏡＠６内の所定位置に規定、保托される。

かかる構成において、いま、温度が上昇したとすると、
先に述べたように、各プラスチックレンズ１．２．３の
膨張量は鏡筒６や間隔環４．５に比べて大きいため、鏡
筒６と各プラスチックレンズ１．２．３間、及びレンズ
押え具７とプラスチックレンズ１間の距離を１、常温ｆ
）時に比べて狭くなる。この変動によって弾性部材８．
９は圧縮されるが、これら弾性ａｌ１４’８．９によっ
て、ブラスチツクレ／ズ１．２．３の外径及び光軸方向
に加わる応力な小さく抑えることができるため、プラス
チックレンズのレンズ面の変形を防止することができる
。

いま、プラスチックレンズ１．２．３の外径（ツバ部つ
きの場合はツバ部の外径）をＤ＃ＩＩとすると、実験の
結果、プラスチックレンズの外径部Ｋかかる応力Ｐｒｋ
ｇ／−が Ｐｒ＜Ｄ１５・・・・・・・・・（２）までは為レンズ
面の変形量が僅か（レーザ干渉部による球面精度変化が
干渉縞５本以内）であることが判った。このプラスチッ
クレンズの外径部Ｋかかる応力は、弾性部材８に発生す
る応力＼すなわち、前述した（１１式からめられる熱膨
張風によって該弾性部材８が圧縮されたことによる圧縮
応力としてめられる。なお、初期（基準温度）状態で既
に弾性部材８が応力で圧縮されている場合は、この初期
圧縮応力に、上述した温度上昇に伴う圧縮応力が付加さ
れることは、いうまでもないことである。圧縮応力を正
確に測定することは１特に弾性部材８が薄い場合は容易
でないが、圧縮応力は、弾性部材の硬さ又は弾性率に概
略比例することから、簡易的にめることができる。この
ように、発生する圧縮応力が前述の（２）式を満足する
弾性部材８を用いることにより、プラスチックレンズの
レンズ面の変形を防止できる。

同様に、プラスチックレンズ１．２．３が間隔環４．５
等で挾まれる部分の厚さの総和なｔｍとすると、実験の
結果、プラスチックレンズの光軸方向にかかる応力ＰＺ
Ｉｃ９／闘ｔが Ｐｚ＜２ｔ・・・・・・・・・（８）、までは、レンズ
面の変形量が僅かであることが判った。この応力ｐｚも
、前述したｐｒと同様にめることができるが、光軸方向
の応力は、各プラスチックレンズ１，２．３を支持固定
する作用も兼ねているため、応力が小さ過ぎると、組レ
ンズに衝撃的な力が加わったような場合、プラスチック
レンズが移動して芯スレや倒れ等が起り、光学性能が劣
化することがある。このような現象は１カメラが低温に
さらされて、プラスチックレンズの厚さの熱収縮量が鏡
筒６の熱収縮風よりも大きくなった場合にも発生する。

そのため、光軸方向にＩＹｔ、テは、プラスチックレン
ズにかかる最小限必要な応力が存仕１′る。この最小応
力は、前述したｔ鰭（プラスチックレンズが間隔環等で
挾まれる　。

部分の厚さの総和）を用いると、組レンズの構成レンズ
の全てがプラスチックレンズの場合はｔ１５ｋｇ、ｔｔ
ｍ”となり、構成レンズの大部分がガラスレンズで少数
のプラスチックレンズを使用した組レンズの場合は、ｔ
／２〜ｔ　ｋｌ　／　ａｍ”になることが判った。従っ
て、（３）式に示す高ｍＫさらされた時の制限値と併せ
考えると、 ｔ１５　＜　Ｐｚ（２ｔ　−−−（４）ということにな
る。そのためには、常温状態での組込時に、弾性部材９
に（４）式を満足する範囲内（概ねｔ　Ｉｃｙ　／　＋
ｍ”　）の“予圧を与えておく必要がある。

−例として、プラスチックレンズ１　、２　、３（７）
外径を２９ｍｍ、各レンズのツバ部の厚さを１．５朋と
した本実施例の場合、ＪＩＳＫ６３０１による硬度８０
のシリコーンゴムからなる弾性ｍｉ材８を、内径がレン
ズのツバ部の外径より催かに（約３０μｍ）大きく、肉
厚が１．５１１１１　、外径が鏡筒６の内面に当接する
ようになし、また、１＃纒角の断面形状を有する硬度６
０のフッ素ゴムからＸ（る弾性部材９を、その厚みが０
．７　ＩＩｍになるまで圧縮して組立てると、この組レ
ンズを一２０〜８０℃の範囲の温度環境にさらしても、
光学性能の劣化が認められず、実用上何ら問題のないこ
とがａ紹された。

なお、弾性部材８．９は、発生する圧縮応力が上記（２
）、（４）式を満足するものであれは、特にその材料を
規制するものではないが、プラスチックレンズを侵した
り劣化したりすることがないよう留意すべきである。例
えば、上記実施例で使用した材料（７）　他Ｋ　、クロ
ロプレンゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム、ニトリルゴ
ム等の中から適宜選択することが可能であり、これら各
ゴムはカーボン配合が使えるのでその自由度は大きい。

第４図は、構成レンズとしてガラスレンズとプラスチッ
クレンズを併用した、本発明の他の実晦例を示す断面図
である。この第４図において、１゜、２゛はガラスレン
ズ、３はプラスチックレンズ、１０は弾性体層、１１は
弾性部材、１２は鏡筒６の内ｎ　ＩＪａ　Ｋ　螺合され
たレンズ受体であり、その他、ｆｆ１２５２ＩＩＣダ１
応する部分（・こは同一符号をつけることによってその
説明を省略する。

本実施例の場合、プラスチックレンズ３の光軸方向の熱
膨張を吸収するのは弾性体層１０である。

この弾性体層１０は、アルミニウムや真鍮等の金目から
なる間隔環５の加工面をショットプラストした後、この
加工面に塩化ゴムやウレタン系の加硫接着剤を塗布働乾
燥し、これシ型内で成形加硫して得られ、これＫよって
、第５図に示すように、間隔環５の一端に弾性体層１０
を一体形成しである。この第５図において、弾性体層１
０が弾性部材として作用するのは厚さＸであり、この部
分が前述した（４）式を満足するよう留意しなければな
らない。なお、間隔環が、２つのプラスチックレンズの
それぞれのレンズ球面に当接するような形で使用される
場合、前記弾性体層１０を間隔環の両端に形成すれば、
組立時にレンズ球面を傷つけることがなく好ましい。こ
の場合、両端の弾性体層１０の厚みの和が弾性部材とし
て作用することはいうまでもないことである。

また、本実施例の場合、プラスチックレンズ３の半径方
向の熱膨張を吸収するのは弾性部材１１である。この弾
性部材１１は、第６図に示すように１内側に開いたコ字
状の断面形状を有し、圧縮成形圧よって得られる。この
弾性部材１１がプラスチックレンズ３の熱膨張を吸収す
る部材とじて述した（２）式を満足するよう留意しなけ
ればならない０ 第７図は、本発明のさらに他の実施例を示す間隔環とプ
ラスチックレンズの正面図、第８図は第７図のＢ−Ｂ線
断面図であって、１２はプラスチックレンズ、１３は間
隔環である。

プラスチックレンズ１２の周囲には、突起部１４が９０
度毎に合Ｉｔ　４側設けである。一方、間隔環１３には
、凹部１５と凸部１６が設けてあり、この凹部１５の内
底部には、ｅ４１７が９０度毎［４側設けである。プラ
スチックレンズ１２は、周囲の各突起部１４を６溝１７
に嵌合することにより、間隔環１．３に保持される。こ
の時、突起部１４と溝１７間のギャップＣは１０μｍ以
下になるよう設定され、これＫより、間隔環１３ＶＣ対
するプラスチックレンズ１２の芯ズレな防止するように
なっている。

第９図は、上記プラスチックレンズ１２と間隔環１３を
用いた組レンズの断面図であり、１８はａ　１１１１　
Ｓｌ　９は他のプラスチックレンズで゛ある。これらプ
ラスチックレンズ１２．１９をｍｔｌｌｘｓ内に組込む
には、プラスチックレンズ１２を保持する間隔環１３の
四部１５に、プラスチックレンズ１９を保持する他の間
隔環１３゛の凸部１６’を挿入し、この他の間ｇＡ埠１
３°の凹部１５°に１さらに他の間隔環１３′の凸部１
６”を挿入することＫよって行われる。このように１隣
り合う間隔環の四部と凸部がプラスチックレンズのツバ
部を挾持することによって、各プラスチックレンズはｍ
１ｘｓ内の所定位置に規定、保持される。

かかる構成な有する組レンズを、いま、晶濡下にさらし
たとすると、各プラスチックレンズ１２゜１９が熱膨張
すること罠より、突起部１４がそれぞれレンズの半径方
向に伸長する。この突起部１４の伸長により、突起部１
４は溝１７内を滑ることになり、芯ズレは発生せず、ま
た、間隔環１３とプラスチックレンズ１２は突起Ｉｓ　
１４を除いて非接触であるため、プラスチックレンズ１
２は、鏡筒１８からは勿論のこと間隔環１３がらも拘束
されることはない。

同様に、プラスチックレンズ１２が熱膨張することＫよ
り、突起部１４は光軸方向に伸長するが、通常、突起部
１４の肉厚は１〜３１位であるため、該突起部１４の熱
膨張量は、肉厚３龍としても１８μｍ位のものである。

従って、間隔環１３゛の凸部１６゛と突起部１４のギャ
ップとして、ＩＯ記１８μｍを予め与えておけば、レン
ズ面の変形を防止できるが、第２Ｆ５４で説明したよう
な弾性部材９を使用すれば、このギャップはゼロでも問
題とならない。

このように、本実１例では、プラスチックレンズの１張
Ｐの吸収な、プラスチックレンズの外周部に設けた突起
部１４で行うようにし、かつ、この突起部１４でＲ’ｒ
ｅＡ時のレンズの芯出しと高温時の芯ズレ防止を兼ねる
構造としたため、常温時の組レンズの光学性能を高温時
にも紀持することができる。なお、以上は高温時の熱膨
張についテノ説明であるが、低温時の収縮についても、
同様の作用により、光学性能を維持することができる。

上記実施例に用いる間隔環１３は、四部１５の内底部に
溝１７を設けたものであるため、溝１７を加工する場合
は、エンドミルによるフライス加工となり、生産性が良
くない。そこで、第１０図にその外観を示すように１間
隔環１３にメタルソーによる°ＷＮした溝１７を形成し
、生産性を向上させることも可能である。ただし、この
場合、組レンズに入射した光が溝１７を曲って第９図に
示した鏡ｆｔＪ１８に達してしまうため、Ｗｉ　ｆｉ’
ｊ＋　１８の内周壁に黒色塗装等の反射防止処理が必要
となる。

第１１図は、本発明のさらに他の実施例を示す間隔環と
プラスチックレンズの正面図であり、この図において、
２０は合成ゴム系の接着剤であり、その他、第７し及び
梢９図に対応する部分圧は同一符号をつけること罠よっ
て説明を省絡する。

本実施例の場合、Ｉｌ＃Ｊ隔環１３は、第７図乃至第９
図で説明した実症例と同ｅＡＫ加工したものを用い、プ
ラスチックレンズ１２の周囲に設けた各突起部１４を１
間隔環１３の各溝１７にド合した後、この溝１７に合成
ゴム系の接着剤２ｏを流し込んで１突起部１４を間隔環
１３に固着する。このようＫして固着したプラスチック
レンズ１２と間隔環１３を１第１２図に示すように１鏡
筒１８内に複数組挿入して組レンズを組立てる。本実施
例が上述した第７図乃至第９図の実施例と異なる所は、
間隔環同志の嵌合によってプラスチックレンズ１２．１
９を保持するのではなく、各間隔ｍｌ　３　、１ゴに各
プラスチックレンズ１２．１９が独立して固着されてい
るため、間隔環同志は単なる圧接のみで良いことである
。このため１本実施例は）プラスチックレンズの突起部
１４の肉厚が５ｎ以上で、温度変化に伴う突起部１４の
変化量が大きくなる場合に１特に著しい効果があり、ま
た、間隔環１３の嵌合用凹部と凸部との加工が不要とな
るため１間隔環１３を安価に製造できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように１本発明によれは、温度の変動に起
因したプラスチックレンズの熱膨張を弾性部材によって
吸収する構造としたため、プラスチックレンズ内に発生
する応力を低減でき、従って、常に光学性能−が劣化し
ない組レンズを提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のプラスチックレンズの保持装置の一例を
示す断面図、第２図は本発明によるプラスチックレンズ
の保持装置の一実施例を示す断面図、第３図は第２図の
Ａ−Ａ＠断面図、第４図は本発明によるプラスチックレ
ンズの保持装置の他の実施例を示す断面図、第５図は第
４図に示す間隔環と弾性体層の斜視図、第６図は第４図
に示す弾性部材の斜視図、第７図は本発明によるプラス
チックレンズの保持装置のさらに他の実施例を示す正面
図、第８図は第７図のＢ−Ｂ線断面図、第９図は第７図
に示す間隔環を用いた組レンズの断面図、第１０図は間
隔環の他の実施例を示す斜視図、第１１図は本発明によ
るプラスチックレンズの保持装置のさらに他の実施例を
示す正面図、第１２図は第１１図に示す間隔環を用いた
組レンズの断面図である。 １．２．３，１２．１９・・・・・・プラスチックレン
ズ、４．５．１３・・・・・・間隔環、６，１８・・・
・・・鏡筒、８．１１．２０・・・・・・弾性部材。 ｆ１図 ｔｏＬ ７２　町 １３図　１′５困 才４図　オ６困 ７９　ロ ア１１船

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数個のレンズが間隔環によって鏡筒内にそれぞれ位置
   設定され、該レンズの少なくとも１つがプラスチックレ
   ンズである組レンズにおいて、前記鏡筒と前記プラスチ
   ックレンズとの間に弾性部材を介在させたことを特徴と
   するプラスチックレンズの保持装置。