JPS635734B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、レンズを鏡枠内に保持するレンズ保
持装置に関し、特に耐温度性の弱いプラスチツク
レンズを温度変化によつても、その形状を変化さ
せないように鏡枠内に固定して、そのレンズ性能
を維持せしめ、耐温度性の強いレンズ系を提供す
るとともにプラスチツクレンズ及びその他の耐温
度性の無いレンズの使用温度範囲の拡大を目的と
するものである。

さて、第１図ａは従来技術について述べたもの
である。

従来技術を用いてプラスチツクレンズ７を鏡枠
２の中へ固定する場合、まずレンズ７をレンズ鏡
枠嵌合部５を通してレンズ鏡枠胴付部４に当て付
ける。次に、鏡枠ネジ部３に噛み合う押え環ネジ
部６をその周囲に持つ押え環１をねじ込み、第１
図ｂのようにレンズ押え環当り部８を持つてレン
ズ７を鏡枠２の中へ固定することを実現する。

今、第１図ａに示される、常温で部組されたレ
ンズ７と鏡枠２を高温状態にもつて行くと、レン
ズ７を型作る素材の線膨脹率の方が鏡枠及び押え
環１を型作る線膨脹率よりも大きいためレンズ鏡
枠嵌合部５のクリアランスは小さくなる。さらに
この影響が最も顕著にあらわれる箇所が第１図ｂ
図示におけるレンズ押え環当り部８で、この部分
は常温で部組された時にすでにクリアランスゼロ
の状態になつているため、高温においてはレンズ
７と押え環１の線膨脹率の差が直接面形状に影響
を与えることになる。（レンズ押え環当り部８で
押え環１のためにレンズ７の表面がへこみ、押え
環１の内径でレンズがクリアランスゼロの状態に
規制されることになる。） すなわち、高温状態になるに従い、レンズはラ
ジアル方向に膨脹を始める。

しかし、前記の理由により、このラジアル方向
への変形は規制され、レンズ内部に熱応力が発生
する。そこで、次の段階として、レンズはこの熱
応力を解消しようと規制を受けることのない光軸
方向へ変形を始める。よつて、レンズ７の光軸を
含む軸方向の断面（第１図ｃの説明図参照）を考
えると、弦ABの長さが押え環１で規制されてい
るため、弧ABの膨脹が集中し、その結果曲率半
径は小さくなることになる。

今、常温時の弧の長さをA′B′、常温よりｔ℃
高温時の弧の長さをAB、レンズの線膨脹率をα
とすると、 A′B′≒AB・（１＋αt） で近似できる。

次に、第１図ａに示される常温で部組されたレ
ンズ７と鏡枠２を低温状態に持つていくと、レン
ズ７を型作る素材の線膨脹係数の方が、鏡枠２及
び押え環１を型作る素材の線膨脹係数より大きい
ため、低温になるに従い鏡枠２及び押え環１が収
縮する以上にレンズ７は収縮しようとする。

しかし、先の高温状態の所で述べたことである
が、レンズ７の外周は押え環１によつてレンズ押
え環当り部８で規制されているためレンズ７は押
え環１の収縮以上には収縮できないことになる。
因つて、レンズ７内部に熱応力が発生することに
なる。

次の段階として、レンズ７はこの熱応力を解消
しようと規制を受けることのない光軸方向へ変形
を始める。そこで、レンズ７の光軸を含む方向の
断面（第１図ｄの説明図参照）を考えると、弦
ABの長さが押え環１で規制されているため弧
ABに収縮が集中し、その結果、曲率半径は大き
くなることになる。

今、常温時の弧の長さをAB、常温よりｔ℃低
温時の弧の長さをA′B′、レンズ７の素材の線膨
脹係数をαとすると、 A′B′≒AB・（１−αt） で近似できる。

前記の理由により、プラスチツクレンズを従来
技術を用いて鏡枠２内に固定すると、温度変化に
よつて曲率半径が変化（高温で小さく、低温で大
きくなる）するため、常温時に比べ、常温時に比
べピント位置が大きくズレたり、各種収差の悪化
をまねいた。

また、第１図ｅに示すように、摩擦抵抗を減少
させる目的で外周縁部において、隣接する少なく
とも２枚のレンズ２１，２２の間に調芯部材２４
を配置し、レンズ２１，２２の芯のズレを生じな
い合成レンズを得る方法（例えば実開昭55−
138606号公報所載の考案）もあるが、これは２枚
のレンズ２１，２２間の摩擦を減少させるだけな
ので、レンズの外形が押え環２５またはレンズ保
持部材の内径によつて規制を受けることの防止に
はならず、結局、プラスチツクレンズをこの方法
でレンズ保持部材２３内に固定したとしても、温
度変化によるプラスチツクレンズの曲率半径の変
化は防止できず、前述した温度によるピント位置
のズレ、あるいは収差の悪化をまねくことにあな
る。

尚、他に実開昭49−11740号公報所載の「レン
ズ鏡筒」があるが、これはレンズ面を弾性体で作
られたＯリングを介して押えるという構成から成
り、本願の目的とは異なる技術思想の考案であ
る。

一方、光学素子固定部材に関する従来技術につ
いて考察すると以下の通りである。

１ 実開昭53−40254号公報所載の考案「レンズ
押え装置」 (1) 圧接部材の係合突起は弾力と剛性という相
反した性質を有していなくてはならず、レン
ズ性能を満足する押え力で、しかもレンズ組
立をスムーズに行なうにはその材質の選定や
力量の設定が困難である。

(2) 圧接部分の係合突起はその性質（上記）か
らして突起を多く設けることは困難である。
従つて、少ない突起で構成せねばならないの
で、レンズを押圧する力が部分的に不均一に
なり、レンズの面形状やレンズ光軸の偏芯、
傾きに対して十分は保証ができない。

(3) 圧接部材をプラスチツクとする場合は、常
温においては機能が満足できても、温度変化
に対しては応力緩和によりゆるみを生じる危
険が多分にある。

(4) 圧接部材の係合突起の数を多くした場合
は、それぞれの突起にはまり合う溝の加工工
数が増大する。

(5) 弾性体を構成した場合は、係合突起のある
部分とない部分でのレンズの押圧力に差が生
じ易く、かえつて押圧力の設定が困難にな
る。

(6) レンズにプラスチツクレンズを使用すると
仮定すると、レンズ素材の機械強度の低さか
ら、圧接部材の押圧力の影響を受け易くなる
ので押圧力の不均一性と相まつて、プラスチ
ツクレンズの固定には適当でない。

(7) 以上の事から、プラスチツクレンズを含め
て高性能を要求するレンズ系及び／または使
用環境が大きく変化する場合には適当なレン
ズ保持装置には成り得ない。

２ その他の従来技術 (1) カシメ方式 第１図ｆに示す公知の方法で、鏡枠２６に
備えるツメ２７を倒すことでレンズ２８を鏡
枠２６へ固定するが、当該レンズ２８をプラ
スチツクレンズとした場合はカシメによる発
熱やカシメ力量によつてレンズ２８が変形
し、その面形状を維持できないばかりか破損
する場合も生じる。

因つて、本発明は前述してきた従来のレンズ保
持装置における諸欠点を解消し、前記要望に応じ
得るレンズ保持装置をここに提案するところで、
以下には図面とともに本発明レンズ保持装置の各
実施例を具体的に説明する。

第２図は本発明の第１実施例を示すもので、３
０は鏡枠、３１は鏡枠３０の内側に設けたレンズ
胴付部、３２は同レンズ嵌合部で、レンズ胴付部
３１とレンズ嵌合部３２は鏡枠３０の内壁内周方
向に環状に設ける実施例に加えて、部分環状とし
た複数個のレンズ胴付片およびレンズ嵌合片（図
示しない）によつて構成しつつ実施することが可
能である。

３３は鏡枠３０の内壁に設けた押え環３４のネ
ジ部である。

また、押え環３４には弾性部を構成する弾性体
３５を後述する自己変形吸収レンズ４０との接触
面側に固着してある。

図示の実施例ではゴム等の弾性部材をライニン
グすることにより構成した場合を示す。

さらに、押え環３４の材質については鏡枠３０
と同様に金属材に限定されず、鏡枠３０が合成樹
脂を材料として形成する場合には、同様に合成樹
脂により形成する場合もあり、その具体例を示す
と、弾性率の高いカーボン繊維等を含有した合成
樹脂材料により押え環３４を形成するとともに、
前記弾性体３５を弾性率の低いABS樹脂等によ
り形成し、かつ両者は二重成形あるいはインサー
ト成形法によつて一体化することにより構成す
る。

次に、自己変形吸収レンズ４０は合成樹脂を材
料として形成し、プラスチツクレンズ本体４１の
外周縁に沿つて同レンズ本体４１の最小肉厚より
も薄い肉厚の断面がＶ字状の変形吸収部４２を設
けるとともにこの変形吸収部４２の外周に断面が
逆台形状の鏡枠嵌合物４３を設けてある。

さて、前記自己変形吸収レンズ４０は、これを
鏡枠３０のレンズ嵌合部３２内に、その外周の鏡
枠嵌合部４３に嵌合しつつレンズ胴付部３１まで
落し込んだ後、押え環３４をネジ部３３に螺着す
ることにより、プラスチツクレンズ本体４１とレ
ンズ嵌合部３２間には自己変形吸収レンズ４０自
体に備える変形吸収部４２を介在するとともにプ
ラスチツクレンズ本体４１と押え環３４間には弾
性体３５を介在せしめつつ、前記自己変形吸収レ
ンズ４０を鏡枠３０内に固定することができる。

かかる構成において保持したプラスチツクレン
ズ本体４１に、温度変化を与えると、プラスチツ
クレンズ本体４１は、その冷熱変化の繰り返しに
伴つて伸縮し、高温の時の、ラジアル方向に発生
する熱応力は変形吸収部４２の弾性変形によつて
吸収することができ、鏡枠３０のレンズ胴付部３
１部分におけるスラスト方向の熱応力は押え環３
４の弾性体３５の弾性変形によつて吸収すること
ができ、かかる弾性体３５の弾性変形作用は前記
変形吸収部４２の弾性変形効果を助長する。

因つて、当該本発明レンズ保持装置の第１実施
例に係るレンズ保持装置は、鏡枠３０内にプラス
チツクレンズ本体４１を収納するに当り、プラス
チツクレンズ本体４１には、その外周に同本体４
１の最小肉厚よりも薄い肉厚で形成した変形吸収
部４２を設け、かつこの自己変形吸収レンズ４０
を鏡枠３０のレンズ嵌合部３２内に押圧固定する
押え環３４には自己変形吸収レンズ４０との接触
部に弾性体３５を設けることにより構成したの
で、以下の作用効果を得ることができる。

まず、プラスチツクレンズ本体４１に冷熱変化
が生じると、プラスチツクレンズ本体４１の熱膨
脹によつてラジアル方向に熱応力が生じるが、プ
ラスチツクレンズ本体４１に設けた変形吸収部４
２の弾性変形によつて熱応力が吸収され、レンズ
の曲率半径の変化を防止できる。従つて、プラス
チツクレンズ本体４１と鏡枠３０との嵌合クリア
ランスを特に拡げる必要がなく、従来通り設定が
可能であるから、レンズ性能を従来と同じ水準に
保持することができる。

また、押え環３４はレンズ押圧部に弾性体３５
を配していることから、プラスチツクレンズ本体
４１の押え環当り部の温度変化によるスラスト方
向への伸縮に対しても追従することができ、膨脹
の場合にはスラスト方向に発生する熱応力を吸収
し、プラスチツクレンズの曲率半径変化の防止を
助長することができる。また、プラスチツクレン
ズ本体４１の押え環３４による締付けの応力緩和
を相殺する方向に弾性体３５が作用するので、押
え環３４のゆるみ現象を防止することができ、長
時間にわたつてレンズをガタなく保持することが
できる。勢い、プラスチツクレンズの使用環境の
範囲拡大を計ることができる。

次に、第３図示の第２実施例は、鏡枠３０、押
え環３４および弾性体３５の構成は第１実施例と
同一で、これに収納する自己変形吸収レンズ４０
の構成を異にする。

すなわち、自己変形吸収レンズ４０は、プラス
チツクレンズ本体４１の外周に発泡層から成る環
状の発泡部４４を設けることにより第１実施例に
おける変形吸収部４２を構成したものである。

しかして、当該発泡部４４を設けるのみにて変
形吸収部４２としての作用効果を発揮し得るが、
図示の実施例の場合には、この発泡部４４の外周
に環状の鏡枠嵌合部４５を設けることにより構成
してある。

また、プラスチツクレンズ本体４１と発泡部４
４、および発泡部４４と鏡枠嵌合部４５とはそれ
ぞれ、プラスチツクレンズ本体４１外周に設けた
レンズアンカー４６および鏡枠嵌合部４５の内周
に設けた嵌合部アンカー４７により結合し、発泡
部４４はプラスチツクレンズ本体４１と鏡枠嵌合
部４５間に発泡成形加工により形成することがで
きる。

さらに、発泡部４４の表皮にはスキン層４８を
設けるが、これは発泡部４４の成形加工において
必然的に形成される以外に、これを積極的に形成
することも、逆に、これを設けることなく実施す
ることもある。

尚、図示の自己変形吸収レンズ４０の発泡部４
４はレンズ本体外周に沿つて環状に設けた場合の
みを示したが、これを部分環状の複数の発泡片
（図示しない）により実施することも可能で、当
該発泡部４４の弾性変形作用をより向上し得る。

以上の構成から成る自己変形吸収レンズ４０を
第１実施例と同様に鏡枠３０内に収納保持するこ
とにより、本発明レンズ保持装置を構成すること
ができ、特に当該実施例によればプラスチツクレ
ンズ本体４１の外周に設けた発泡部４４から成る
変形吸収部を備える自己変形吸収レンズ４０を、
弾性体３５を備える押え環３４により鏡枠３０内
に押圧固定するもので、以下の作用効果を発揮す
る。

まず、プラスチツクレンズ本体４１に冷熱変化
が生じると、その熱膨脹によつて生じるラジアル
方向の熱応力は発泡部４４の弾性変形によつて吸
収し、また、レンズ固定部のスラスト方向の熱応
力は押え環３４に配した弾性体３５により吸収す
ることができ、プラスチツクレンズに温度変化が
加わつてもレンズの曲率半径の変化を防止でき
る。

また、プラスチツクレンズ本体４１と鏡枠３０
との嵌合クリアランスは、プラスチツクレンズ本
体４１の外周に配された発泡部４４の弾力性によ
りゼロあるいはそれに近い値に設定できるので、
レンズの光軸とのズレ、シフトを小さくでき、因
つて、レンズ性能を向上させることができる。

さらに、長時間の使用においてもプラスチツク
レンズ本体４１の外周に配された発泡部４４の弾
力性と、押え環３４に配された弾性体３５の弾力
性とによりプラスチツクレンズ固定部の応力緩和
現象は相殺されるので、押え環３４のゆるみ現象
を防止できるとともにレンズのガタの発生を防止
できる。

以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、レンズ本体は、該レンズ本体の外周に設けた
ラジアル方向に変形容易で、光軸方向の押圧力が
ないレンズ変形吸収部により支持されているの
で、このレンズ変形吸収部により温度変化に伴う
レンズ本体のラジアル方向の伸縮が吸収される。
また、前記レンズ変形吸収部の外側に設けた鏡枠
嵌合部の押え環当り面を弾性体を介した押え環で
押圧しているので、この弾性体により温度変化に
伴う鏡枠嵌合部のスラスト方向の伸縮が吸収され
る。

従つて、鏡枠内に固定したレンズの温度変化に
よつて生ずるレンズ本体の曲率半径の変化を防止
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ〜ｆは従来のレンズ保持装置を説明す
るためのもので、第１図ａは断面図、第１図ｂは
同部分拡大図、第１図ｃ，ｄは温度変化に伴うレ
ンズの熱応力を示す説明図、第１図ｅ，ｆは第１
図ａとは別のレンズ保持装置を示す断面図、第２
図および第３図は本発明のレンズ保持装置の実施
例を示すもので、第２図は第１実施例を示す側断
面図、第３図ａは第２実施例を示す側断面図、第
３図ｂは同実施例における自己変形吸収レンズの
部分正面図である。 ３０……鏡枠、３１……レンズ胴付部、３２…
…レンズ嵌合部、３３……ネジ部、３４……押え
環、３５……弾性体、４０……自己変形吸収レン
ズ、４１……プラスチツクレンズ本体、４２……
変形吸収部、４３，４５……鏡枠嵌合部、４４…
…発泡部、４６……レンズアンカー、４７……嵌
合部アンカー、４８……スキン層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鏡枠内のレンズ嵌合部に収納したレンズを押
   え環により鏡枠内の固定部材に押圧して固定する
   レンズ保持装置において、 レンズ本体と該レンズ本体の外周に設けられた
   変形容易なレンズ変形吸収部と該吸収部の外周に
   設けられ、周面を鏡枠への嵌合部とされ一方の側
   面を上記固定部材への当り面とされ他方の側面を
   押え環当り面とされた鏡枠嵌合部とを一体または
   一体的に形成したレンズと、 前記レンズの押え環当り面を弾性体を介して押
   圧するよう鏡枠に取りつけられる押え環とを具備
   し、温度変化に伴うレンズ本体のラジアル方向の
   伸縮を前記レンズ変形吸収部で吸収し、鏡枠嵌合
   部のスラスト方向の伸縮を前記弾性体で吸収する
   ことを特徴とするレンズ保持装置。