JP2014170123A - レンズユニット - Google Patents

Abstract

【課題】ガラスレンズをレンズ枠の内側に圧入するとともに、レンズ枠をホルダの内側に圧入した構造を採用した場合において、圧入時にガラスレンズ、レンズ枠およびホルダに過大な圧力が加わることを抑制するとともに、温度変化が発生した際にガラスレンズ、レンズ枠およびホルダの特定箇所への応力の集中を緩和することのできるレンズユニットを提供すること。
【解決手段】レンズユニット１００は、ガラスレンズ３が内側に圧入されたレンズ枠６と、レンズ枠６が内側に圧入されたホルダ５とを有している。ガラスレンズ３、レンズ枠６、およびホルダ５は、材質が全て相違し、熱膨張係数が全て相違している。ガラスレンズ３のレンズ枠６に対する第１圧入部分８１と、レンズ枠６のホルダ５に対する第２圧入部分８２とは、光軸Ｌに対して直交する方向からみたとき、光軸方向でずれて径方向で重なっていない。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガラスレンズがレンズ枠を介して筒状のホルダに保持されたレンズユニットに関するものである。

レンズユニットでは、レンズを筒状のホルダの内側に圧入した構造とすることがある（特許文献１参照）。この場合、レンズの傾きを防止するという観点から、レンズのホルダへの圧入部分には、光軸方向で一定以上の寸法が必要となる。このような構成の場合、圧入によりレンズまたはホルダに過大な応力が加わるおそれがある。さらには、温度変化が発生したとき、レンズとホルダの温度膨張係数の違いによってレンズまたはホルダに過大な力が加わるおそれがある。

特開平１０−１９７７７２号公報の図１

本発明者は、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、ガラスレンズ３を筒状のレンズ枠６の内側に圧入するとともに、レンズ枠６を筒状のホルダ５の内側に圧入したレンズユニット１００を検討している。この場合、圧入により、ガラスレンズ３、レンズ枠６またはホルダ５に過大な応力が加わるおそれがある。また、ホルダ５、レンズ枠６およびガラスレンズ３は、求められる機能が異なることから、異なる材質が用いられることが多く、その場合、ホルダ５、レンズ枠６およびガラスレンズ３の温度膨張係数が相違することになる。例えば、ホルダ５をアルミニウム等の金属製とし、レンズ枠６を樹脂製とすると、ガラスレンズ３、レンズ枠６、およびホルダ５の熱膨張係数は、以下の関係
レンズ枠６＞ホルダ５＞ガラスレンズ３
となる。その結果、図６（ａ）、（ｂ）に示すレンズユニット１００においても、特許文献１に記載の構成で発生する問題点と同様、ホルダ５、レンズ枠６およびガラスレンズ３の温度膨張係数の違いによってホルダ５、レンズ枠６およびガラスレンズ３に過大な応力が加わって損傷するという問題がある。

具体的には、温度変化が発生すると、ガラスレンズ３のレンズ枠６に対する第１圧入部分８１において、ガラスレンズ３とレンズ枠６との温度膨張係数の違いによって応力が発生する。また、レンズ枠６のホルダ５に対する第２圧入部分８２においては、レンズ枠６とホルダ５の温度膨張係数の違いによって応力が発生する。その結果、光軸Ｌに対して直交する方向からみたときに第１圧入部分８１と第２圧入部分８２とにおいて光軸方向で重なっている部分では、第１圧入部分８１での応力と第２圧入部分８２での応力が合成されてしまう。このため、図７にシミュレーション結果を示すように、ホルダ５、レンズ枠６およびガラスレンズ３の特定個所に応力が集中して加わり、特定個所では応力限界値を超えるという事態が発生する。ここで、図７（ａ）には、温度変化に伴ってホルダ５に加わる応力の最大値を実線Ｌａ５で示し、ホルダ５の応力限界値を一点鎖線Ｌｂ５で示してある。図７（ｂ）には、温度変化に伴ってレンズ枠６に加わる応力の最大値を実線Ｌａ６で示し、レンズ枠６の応力限界値を一点鎖線Ｌｂ６で示してある。図７（ｃ）には、温度変化に伴ってガラスレンズ３に加わる応力の最大値を実線Ｌａ３で示し、ガラスレンズ３の応力限界値を一点鎖線Ｌｂ３で示してある。これらの結果からわかるように、温度が低下すると、ガラスレンズ３に加わる応力が応力限界値を超えるとともに（図７（ｃ）参照）、レンズ枠６に加わる応力が応力限界値を超える値となってしまう（図７（ｂ）参照）。

一方、圧入を採用せずに単なる挿入とする方法もあるが、この場合、公差に起因するガタ付きにより、光軸方向に垂直な平面上での偏芯等が発生し、光学性能を損なってしまう。それ故、軽薄短小で高性能なレンズユニットを供給するためには、レンズや、レンズを保持するレンズ枠をホルダに圧入する構造を採用することが好ましい。

なお、図６（ａ）、（ｂ）に示すレンズユニットは、本発明に対する参考例であり、従来構造ではない。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、ガラスレンズをレンズ枠の内側に圧入するとともに、レンズ枠をホルダの内側に圧入した構造を採用した場合において、圧入時にガラスレンズ、レンズ枠およびホルダに過大な圧力が加わることを抑制するとともに、温度変化が発生した際にガラスレンズ、レンズ枠およびホルダの特定箇所への応力の集中を緩和することのできるレンズユニットを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係るレンズユニットは、ガラスレンズと、該ガラスレンズが内側に圧入された筒状のレンズ枠と、該レンズ枠が内側に圧入された筒状のホルダと、を有し、前記ガラスレンズの前記レンズ枠に対する第１圧入部分と、前記レンズ枠の前記ホルダに対する第２圧入部分とは、光軸に対して直交する方向からみたとき、光軸方向でずれて径方向で重なっていないことを特徴とする。

本発明では、ガラスレンズのレンズ枠に対する第１圧入部分と、レンズ枠のホルダに対する第２圧入部分とは、光軸に対して直交する方向からみたとき、光軸方向でずれて径方向で重なっていないため、圧入時、ガラスレンズ、レンズ枠およびホルダに過大な圧力が加わることを抑制することができる。また、温度変化が発生した際、ガラスレンズとレンズ枠との温度膨張係数の違いに起因する第１圧入部分での応力と、レンズ枠とホルダとの温度膨張係数の違いに起因する第２圧入部分での応力とが合成されにくいので、ホルダ、レンズ枠およびガラスレンズの特定個所に応力が集中することを緩和することができる。それ故、ホルダ、レンズ枠およびガラスレンズが応力の集中によって損傷することを抑制することができる。

本発明は、前記ガラスレンズ、前記レンズ枠、および前記ホルダの材質が全て相違する場合に適用すると効果的である。ガラスレンズ、レンズ枠、およびホルダの材質が全て相違すると、第１圧入部分での応力と第２圧入部分での応力とが合成される結果、ホルダ、レンズ枠およびガラスレンズの特定個所に大きな応力が集中しようとするが、本発明によれば、かかる応力の集中を抑制することができる。

本発明は、前記ガラスレンズ、前記レンズ枠、および前記ホルダの熱膨張係数が、以下の関係
前記レンズ枠＞前記ホルダ＞前記ガラスレンズ
を有している場合に適用すると効果的である。ガラスレンズ、レンズ枠、およびホルダの熱膨張係数が、上記の関係を有する場合、レンズ枠とガラスレンズとの温度膨張係数の差が大きく、第１圧入部分で大きな応力が発生するが、このような場合でも、本発明によれば、ホルダ、レンズ枠およびガラスレンズの特定個所に大きな応力が集中しようとするのを抑制することができる。

本発明において、前記第２圧入部分は、前記第１圧入部分より光軸方向の像側に位置し、前記レンズ枠は、内周面が前記第１圧入部分とされる筒状のレンズ保持部と、外周面が前記第２圧入部分とされる像側筒部と、を備え、前記像側筒部の内径寸法は、前記レンズ保持部の内径寸法より小である構成を採用することができる。かかる構成によれば、レンズ枠に極端に強度が低い個所が発生しないとともに、応力が分散する。このため、応力に起因するレンズ枠の損傷を防止することができる。

本発明において、前記第２圧入部分は、前記第１圧入部分より光軸方向の物体側に位置し、前記レンズ枠は、内周面が前記第１圧入部分とされる筒状のレンズ保持部と、外周面が前記第２圧入部分とされる物体側筒部と、を備え、前記物体側筒部の内径寸法は、前記レンズ保持部の内径寸法より大であり、前記レンズ枠の前記レンズ保持部と前記物体側筒部との間には、底部が光軸方向の像側に湾曲した溝が形成されている構成を採用してもよい。かかる構成によれば、物体側筒部が径方向に変形しやすいので、第２圧入部分で発生した応力を物体側筒部の変形によって吸収することができる。

本発明において、前記レンズ枠は、光軸方向の物体側の端面および光軸方向の像側の端面のうちの少なくとも一方には光軸に直交する面が形成されており、当該面は、前記ホルダの内側に搭載された光学部品、あるいは前記ホルダに当接していることが好ましい。かかる構成によれば、レンズ枠の傾き（ガラスレンズの光軸の傾き）を、ホルダの内側に搭載された光学部品、あるいはホルダとレンズ枠との当接によって防止することができる。

本発明において、前記レンズ枠は、前記第２圧入部分のみで前記ホルダに接していることが好ましい。かかる構成によれば、第２圧入部分以外でレンズ枠とホルダとの間に応力が発生することを防止することができる。

本発明において、前記レンズ枠は、樹脂製であり、前記ガラスレンズの光軸方向の物体側の面には、前記レンズ枠に対するカシメ部分が被さっていることが好ましい。かかる構成によれば、ガラスレンズをレンズ枠に確実に固定することができる。

本発明では、ガラスレンズのレンズ枠に対する第１圧入部分と、レンズ枠のホルダに対する第２圧入部分とは、光軸に対して直交する方向からみたとき、光軸方向でずれて径方向で重なっていないため、圧入時、ガラスレンズ、レンズ枠およびホルダに過大な圧力が加わることを抑制することができる。また、温度変化が発生した際、ガラスレンズとレンズ枠との温度膨張係数の違いに起因する第１圧入部分での応力と、レンズ枠とホルダとの温度膨張係数の違いに起因する第２圧入部分での応力とが合成されにくいので、ホルダ、レンズ枠およびガラスレンズの特定個所に応力が集中することを緩和することができる。それ故、ホルダ、レンズ枠およびガラスレンズが応力の集中によって損傷することを抑制することができる。

本発明の実施の形態１に係るレンズユニットの説明図である。 本発明の実施の形態１に係るレンズユニットの温度変化に伴う各部材に加わる最大応力のシミュレーション結果を示すグラフである。 本発明の比較例に係るレンズユニットの温度変化に伴う各部材に加わる最大応力のシミュレーション結果を示すグラフである。 本発明の実施の形態２に係るレンズユニットの説明図である。 本発明の実施の形態２に係るレンズユニットの温度変化に伴う各部材に加わる最大応力のシミュレーション結果を示すグラフである。 本発明の参考例に係るレンズユニットの説明図である。 本発明の参考例に係るレンズユニットの温度変化に伴う各部材に加わる最大応力のシミュレーション結果を示すグラフである。

図面を参照して、本発明を適用したレンズユニットを説明する。以下の説明において、図６を参照して説明した構成との対応が分かりやすいように、対応する部分には同一の符号を付して説明する。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係るレンズユニットの説明図であり、図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の実施の形態１に係るレンズユニットの断面図、本発明の実施の形態１に係るレンズユニットのガラスレンズ周辺の構成を拡大して示す断面図、および本発明の比較例に係るレンズユニットのガラスレンズ周辺の別の構成を拡大して示す断面図である。図２は、本発明の実施の形態１に係るレンズユニットの温度変化に伴う各部材に加わる最大応力のシミュレーション結果を示すグラフであり、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、ホルダ５、レンズ枠６およびガラスレンズ３に加わる最大応力を示すグラフである。図３は、本発明の比較例に係るレンズユニットの温度変化に伴う各部材に加わる最大応力のシミュレーション結果を示すグラフであり、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、ホルダ５、レンズ枠６およびガラスレンズ３に加わる最大応力を示すグラフである。なお、図２（ａ）、図３（ａ）、および後述する図５（ａ）には、ホルダ５に加わる応力の最大値を実線Ｌａ５で示し、ホルダ５の応力限界値を一点鎖線Ｌｂ５で示してある。図２（ｂ）、図３（ｂ）および後述する図５（ｂ）には、温度変化に伴ってレンズ枠６に加わる応力の最大値を実線Ｌａ６で示し、レンズ枠６の応力限界値を一点鎖線Ｌｂ６で示してある。図２（ｃ）、図３（ｃ）および後述する図５（ｃ）には、温度変化に伴ってガラスレンズ３に加わる応力の最大値を実線Ｌａ３で示し、ガラスレンズ３の応力限界値を一点鎖線Ｌｂ３で示してある。なお、最大応力のシミュレーションの際には、温度による許容応力の変化、あるいは、弾性率の変化がないものとして計算をしているが、これにより、本説明における主旨や意味あいが現実から大きく逸脱することはない。

（レンズユニットの全体構成）
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、本形態のレンズユニット１００は、光軸Ｌに沿って配置された複数のレンズ（レンズ１、２、４およびガラスレンズ３）を有しており、これらのレンズは、筒状のホルダ５に保持されている。本形態において、レンズ１、２、４およびガラスレンズ３は、画角が１３０〜１９０°の広角レンズを構成している。

ホルダ５は、アルミニウム等の金属製であり、ホルダ５の内側には、像側Ｌ２から物体側Ｌ１に向かって、小径部５１、小径部５１より内径が大の中径部５２、および中径部５２より内径が大の大径部５３が順に形成されている。このため、小径部５１と中径部５２との間には、物体側Ｌ１に向く段部５６が形成され、中径部５２と大径部５３との間には、物体側Ｌ１に向く段部５７が形成されている。本形態において、段部５６、５７はいずれも、光軸Ｌに直交する面である。

ホルダ５は最も物体側Ｌ１に大径のフランジ部５８を有しており、フランジ部５８の外周端よりの位置から物体側Ｌ１に向けて環状凸部５９が形成されている。ホルダ５は像側Ｌ２に底板部５４を有しており、かかる底板部５４には、光を撮像素子（図示せず）に導く開口部５４ｂが形成されている。

本形態において、レンズ１（第１群）は、負のパワーをもつガラスレンズからなる。具体的には、レンズ１は、物体側Ｌ１のレンズ面１ａが凸状の球面であり、像側Ｌ２のレンズ面１ｂが凹状の球面である。レンズ１は、ホルダ５の環状凸部５９の内側に嵌っている。

レンズ２（第２群）は、負のパワーをもつプラスチックレンズからなる。具体的には、レンズ２は、物体側Ｌ１のレンズ面２ａが小さなパワーを有する凸面あるいは凹面からなり、像側Ｌ２のレンズ面２ｂは凹状の球面あるいは非球面である。レンズ２は、ホルダ５の大径部５３の内側に嵌っている。

ガラスレンズ３（第３群）は、正のパワーを有している。具体的には、ガラスレンズ３は、物体側Ｌ１のレンズ面３ａが凸状の球面であり、像側Ｌ２のレンズ面３ｂも凸状の球面である。本形態において、ガラスレンズ３は、筒状の樹脂製のレンズ枠６の内側に圧入され、かかるレンズ枠６がホルダ５の中径部５２と大径部５３とに跨るように配置されている。

本形態において、レンズ枠６は、光軸方向の中央部分に内側にレンズを保持するレンズ保持部６０と、レンズ保持部６０から光軸方向の像側Ｌ２に突出した像側筒部６１と、レンズ保持部６０から光軸方向の物体側Ｌ１に突出した物体側筒部６２とを有している。また、レンズ枠６は、像側筒部６１の内側に、光軸方向の物体側Ｌ１に斜面を向けるテーパ面を備えた受け部６３を備えており、ガラスレンズ３の像側Ｌ２の面の外周部分は受け部６３によって像側Ｌ２で支持されている。このように構成したレンズ枠６では、像側筒部６１の内径寸法、レンズ保持部６０の内径寸法、および物体側筒部６２の内径寸法は、以下の関係
像側筒部６１の内径寸法＜レンズ保持部６０の内径寸法＜物体側筒部６２の内径寸法
を有している。

また、レンズ枠６において、物体側Ｌ１の面には、レンズ保持部６０と物体側筒部６２との間に周方向に延在する溝６８が形成されており、かかる溝６８の底部は、像側Ｌ２に湾曲した凹曲面になっている。また、レンズ保持部６０の物体側Ｌ１の縁には、熱カシメ加工によりガラスレンズ３の物体側Ｌ１のレンズ面３ａの外周端部に被さるカシメ部分６６が形成されており、ガラスレンズ３はカシメ部分６６によって物体側Ｌ１で支持されている。ここで、物体側筒部６２の内径寸法は、レンズ保持部６０の内径寸法より大であるため、熱溶融によりカシメ部分６６を形成する際、加熱ヘッドが物体側筒部６２の内側に容易に進入することができる。

本形態では、レンズ枠６の像側Ｌ２の端面（像側筒部６１の端面）の外周側には、周方向に延在した凸部６９、あるいは周方向に離間した複数の凸部６９が形成されており、かかる凸部６９の像側Ｌ２の面は、光軸方向に直交する同一平面内に位置する。また、レンズ枠６の物体側Ｌ１の端面（物体側筒部６２の物体側Ｌ１の端面）は、光軸方向に直交する同一平面内に位置する。

なお、ガラスレンズ３のレンズ枠６に対する圧入構造やレンズ枠６のさらなる詳細な構成については、図１（ｂ）を参照して後述する。

レンズ４（第４群）は、第１レンズ４１の凹面と第２レンズ４２の凸面とが接着剤により接合された接合レンズである。第１レンズ４１は、負のパワーを有するプラスチックレンズであり、第２レンズ４２は、正のパワーを有するプラスチックレンズである。より具体的には、第１レンズ４１は、物体側Ｌ１のレンズ面４１ａが凸状の球面または非球面であり、像側Ｌ２のレンズ面４１ｂは凹状の球面または非球面である。第２レンズ４２は、物体側Ｌ１のレンズ面４２ａが凸状の球面または非球面であり、像側Ｌ２のレンズ面４２ｂは凸状の球面または非球面である。

ここで、第１レンズ４１の像側Ｌ２の面では、レンズ面４１ｂの外周部分が光軸Ｌに直交する環状の平坦面４１ｅになっている。これに対して、第１レンズ４１の物体側Ｌ１の面では、レンズ面４１ａの外周部分に光軸Ｌに直交する環状の平坦面４１ｆが形成されており、レンズ面４１ａの中心部分は、平坦面４１ｆと概ね同一平面上に位置する。

（レンズユニット１００の製造方法）
本形態のレンズユニット１００を製造するにあたっては、以下に説明するように、ホルダ５の内側にレンズ４、ガラスレンズ３、レンズ２およびレンズ１を順に配置した後、外枠７でレンズ１を軸方向の像側Ｌ２の方向に押さえて、レンズ１、２、４およびガラスレンズ３をホルダ５の内部に固定する。

より具体的には、まず、ホルダ５の内側にレンズ４を圧入固定する。その結果、レンズ４は、適正な姿勢でホルダ５の内側に固定される。また、レンズ４の平坦面４１ｅは、段部５６に当接し、光軸方向で位置決めされるとともに、適正な姿勢でホルダ５の内側に固定される。本形態では、ホルダ５の内側にレンズ４を配置するにあたって、第１レンズ４１および第２レンズ４２のうちの一方のレンズのみがホルダ５の内側に圧入されることにより、レンズ４がホルダ５に保持されている。本形態では、第１レンズ４１および第２レンズ４２のうち、外径寸法の大きな第１レンズ４１のみがホルダ５の中径部５２の内側に圧入されることにより、レンズ４がホルダ５に保持されている。この状態で、第２レンズ４２とホルダ５の小径部５１との間には隙間があいている。このような圧入構造を採用するにあたって、本形態では、第１レンズ４１の外周面のうち、物体側Ｌ１（接合面４０とは反対側）に位置する部分をホルダ５に対する圧入部分４５として利用する。このため、第１レンズ４１において、ホルダ５への圧入部分４５に対して径方向内側で重なる部分の光軸方向の５０％以上が、光軸方向に直交する方向の全体にわたってレンズ４（接合レンズ）の接合面４０から光軸方向に離間した仮想の板状部分からなる。本形態では、第１レンズ４１において、ホルダ５への圧入部分４５に対して径方向内側で重なる部分の光軸方向の全体が、光軸方向に直交する方向の全体にわたってレンズ４（接合レンズ）の接合面４０から光軸方向に離間した仮想の板状部分からなる。

次に、ガラスレンズ３を保持するレンズ枠６をホルダ５の内側に圧入する。その結果、ガラスレンズ３は、ホルダ５の内側に対して偏芯なくホルダ５の内側に固定される。また、レンズ枠６の像側Ｌ２の端面に形成した凸部６９の光軸Ｌに直交する面がレンズ４の物体側Ｌ１の平坦面４１ｆの外周側に当接するので、ガラスレンズ３およびレンズ枠６は、光軸方向で位置決めされるとともに、光軸に対する角度偏差がない適正な姿勢でホルダ５の内側に固定される。

次に、ホルダ５の大径部５３の内側にレンズ２を圧入固定する。その結果、レンズ２は、ホルダ５の内側に対して偏芯なくホルダ５の内側に固定される。また、レンズ２は、レンズ枠６の物体側筒部６２の光軸Ｌに直交する先端面（物体側Ｌ１の面）に当接するので、光軸方向で位置決めされるとともに、光軸に対する角度偏差がない適正な姿勢でホルダ５の内側に固定される。

次に、ホルダ５の環状凸部５９の内側にレンズ１を挿入する。その際、レンズ１とホルダ５のフランジ部５８との間にＯリングからなるシール部材９を配置しておく。

しかる後に、レンズ１に対して物体側Ｌ１から外枠７を被せ、外枠７をホルダ５に固定する。その際、外枠７の胴部７１の内周面に雌ネジを形成しておく一方、ホルダ５のフランジ部５８の外周面に雄ネジを形成しておき、外枠７をホルダ５にねじ込んで固定する。その結果、レンズ１は、上記の外枠７のホルダ５のねじ込みにより、光軸方向に固定力を受け、ホルダ５の内部に固定される。また、レンズ２、４およびガラスレンズ３を保持するレンズ枠６は、その固定力によりホルダ５の内部に固定される。

このようにして、レンズユニット１００を製造した際、レンズ枠６は、物体側Ｌ１の端面（物体側筒部６２の物体側Ｌ１の端面）でレンズ２の像側Ｌ２の平面と当接し、レンズ枠６の像側Ｌ２の端面は、凸部６９でレンズ４の物体側Ｌ１の平面と当接する。このため、レンズ枠６は、レンズ２から光軸方向に固定力を受け、レンズ４で支持される。従って、レンズ枠６は、光軸方向の位置、および光軸Ｌに対する角度が安定した状態で固定される。また、上記の固定力は、物体側Ｌ１の端面（物体側筒部６２の物体側Ｌ１の端面）から、レンズ枠６の像側Ｌ２の端面の凸部６９との間で、レンズ枠６の外周側に働くように限定している。そうすることで、それ以外の部分で、上記固定力によるレンズ枠やレンズ３の歪みなどが生じても、レンズ３の光軸方向の高さや傾きが変わってしまうことを回避することができる。また、レンズ枠６においては、レンズ２やレンズ４との当接面積が限定されるので、精度が必要な面積が小さくてよい。それ故、レンズ枠６においては、位置や傾き等に影響を及ぼす個所を高い精度で製造することができる。

（ガラスレンズ３およびレンズ枠６の圧入構造）
図１（ｂ）に示すように、本形態では、ガラスレンズ３がレンズ枠６の内側に圧入され、レンズ枠６は、ホルダ５の内側に圧入されている。ここで、ガラスレンズ３、レンズ枠６、およびホルダ５は、材質が全て相違している。本形態では、レンズ枠６は樹脂製であり、ホルダ５はアルミニウム製である。このため、ガラスレンズ３、レンズ枠６、およびホルダ５は、熱膨張係数が全て相違しており、ガラスレンズ３、レンズ枠６、およびホルダ５の熱膨張係数は、以下の関係
レンズ枠６＞ホルダ５＞ガラスレンズ３
を有している。このような構成の場合、温度変化が発生すると、ガラスレンズ３のレンズ枠６に対する第１圧入部分８１において、ガラスレンズ３とレンズ枠６との温度膨張係数の違いによって応力が発生する。また、レンズ枠６のホルダ５に対する第２圧入部分８２においては、レンズ枠６とホルダ５の温度膨張係数の違いによって応力が発生する。

そこで、本形態では、ガラスレンズ３の外周面とレンズ枠６のレンズ保持部６０の内周面とを利用して、ガラスレンズ３のレンズ枠６に対する第１圧入部分８１とし、レンズ枠６の像側筒部６１の外周面のうち、像側Ｌ２に位置する部分と、ホルダ５の中径部５２の内周面とを利用して、レンズ枠６のホルダ５に対する第２圧入部分８２としている。このため、ガラスレンズ３のレンズ枠６に対する第１圧入部分８１と、レンズ枠６のホルダ５に対する第２圧入部分８２とは、光軸Ｌに対して直交する方向からみたとき、光軸方向でずれて径方向で重なっていない。本形態では、ガラスレンズ３のレンズ枠６に対する第１圧入部分８１と、レンズ枠６のホルダ５に対する第２圧入部分８２とは、光軸方向で所定の寸法、離間しており、第１圧入部分８１と第２圧入部分８２とは、光軸Ｌに対して直交する方向からみたとき、光軸方向で完全にずれて径方向で一切重なっていない。

また、本形態では、ホルダ５は、レンズ枠６と対向する中径部５２の内周面のうち、第２圧入部分８２以外の部分をわずかに大径としてある。すなわち、圧入部分８２より物体側Ｌ１は、わずかに大径である。また、ホルダ５の内周面とレンズ保持部６０の外周面との間、およびホルダ５の内周面と物体側筒部６２の間には隙間があいている。従って、レンズ枠６は、第２圧入部分８２のみでホルダ５に接している。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態のレンズユニット１００では、ガラスレンズ３のレンズ枠６に対する第１圧入部分８１と、レンズ枠６のホルダ５に対する第２圧入部分８２とは、光軸Ｌに対して直交する方向からみたとき、光軸方向でずれて径方向で重なっていない。このため、圧入時、ガラスレンズ３、レンズ枠６およびホルダ５に過大な圧力が加わることを抑制することができる。

また、温度変化が発生した際、ガラスレンズ３とレンズ枠６との温度膨張係数の違いに起因して第１圧入部分８１で応力が発生し、レンズ枠６とホルダ５との温度膨張係数の違いに起因して第２圧入部分８２で応力が発生しても、第１圧入部分８１で発生した応力と、第２圧入部分８２で発生した応力とが合成されにくい。このため、ホルダ５、レンズ枠６およびガラスレンズ３の特定個所に応力が集中することを緩和することができる。また、レンズ枠６は、第２圧入部分８２のみでホルダ５に接しているため、第２圧入部分８２以外でレンズ枠６とホルダ５との間に応力が発生することを防止することができる。それ故、図２にシミュレーション結果を示すように、ホルダ５、レンズ枠６およびガラスレンズ３に加わる最大応力が応力限界値を超えるという事態が発生しにくい。より具体的には、図２（ａ）には、温度変化に伴ってホルダ５に加わる応力の最大値を実線Ｌａ５で示し、ホルダ５の応力限界値を一点鎖線Ｌｂ５で示してあり、ホルダ５に加わる応力とホルダ５の応力限界値との間には十分な余裕がある。また、図２（ｂ）には、温度変化に伴ってレンズ枠６に加わる応力の最大値を実線Ｌａ６で示し、レンズ枠６の応力限界値を一点鎖線Ｌｂ６で示してあり、レンズ枠６に加わる応力とレンズ枠６の応力限界値との間には十分な余裕がある。また、図２（ｃ）には、温度変化に伴ってガラスレンズ３に加わる応力の最大値を実線Ｌａ３で示し、ガラスレンズ３の応力限界値を一点鎖線Ｌｂ３で示してあり、ガラスレンズ３に加わる応力とガラスレンズ３の応力限界値との間には十分な余裕がある。

なお、図１（ｃ）に比較例として示すように、ガラスレンズ３のレンズ枠６に対する第１圧入部分８１と、レンズ枠６のホルダ５に対する第２圧入部分８２とが、光軸Ｌに対して直交する方向からみたとき、第１圧入部分８１と第２圧入部分８２とが光軸方向で部分的に重なっているように構成した場合、ホルダ５、レンズ枠６およびガラスレンズ３に加わる最大応力のシミュレーション結果は図３に示す通りである。図３から分かるように、第１圧入部分８１と第２圧入部分８２とが光軸方向で部分的に重なっている場合、温度が低下すると、ガラスレンズ３に加わる応力が応力限界値を超えてしまう（図３（ｃ）参照）。

また、本形態では、第２圧入部分８２は、第１圧入部分８１より光軸方向の像側Ｌ２に位置し、像側筒部６１の内径寸法は、レンズ保持部６０の内径寸法より小である。このため、レンズ枠６に極端に強度が低い個所が発生しないとともに、応力が分散する。このため、応力に起因するレンズ枠６の損傷を防止することができる。

また、レンズユニット１００を構成した際、レンズ枠６の像側Ｌ２の端面に形成した凸部６９の光軸Ｌに直交する面がレンズ４の物体側Ｌ１の平坦面４１ｆの外周側に当接する。このため、第２圧入部分８２だけでは、レンズ枠６の姿勢を適正に規定できない場合でも、ガラスレンズ３およびレンズ枠６は、適正な姿勢でホルダ５の内側に固定される。また、レンズ２は、レンズ枠６の物体側筒部６２の光軸Ｌに直交する先端面（物体側Ｌ１の面）に当接する。このため、第２圧入部分８２だけでは、レンズ枠６の姿勢を適正に規定できない場合でも、レンズ枠６は、レンズ２を基準に姿勢が補正されるので、ガラスレンズ３およびレンズ枠６は、適正な姿勢でホルダ５の内側に固定される。

また、ガラスレンズ３の物体側Ｌ１の面にはレンズ枠６のカシメ部分６６が被さっているので、ガラスレンズ３は、確実にレンズ枠６に固定される。

［実施の形態２］
図４は、本発明の実施の形態２に係るレンズユニットの説明図であり、図４（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態２に係るレンズユニットの断面図、および本発明の実施の形態２に係るレンズユニットのガラスレンズ周辺の構成を拡大して示す断面図である。図５は、本発明の実施の形態２に係るレンズユニットの温度変化に伴う各部材に加わる最大応力のシミュレーション結果を示すグラフであり、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、ホルダ５、レンズ枠６およびガラスレンズ３に加わる最大応力を示すグラフである。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。

図４（ａ）、（ｂ）に示すように、本形態のレンズユニット１００も、実施の形態１と同様、光軸Ｌに沿って配置された複数のレンズ（レンズ１、２、４およびガラスレンズ３）を有しており、これらのレンズは、筒状のホルダ５に保持されている。また、本形態においても、実施の形態１と同様、ガラスレンズ３がレンズ枠６の内側に圧入され、レンズ枠６は、ホルダ５の内側に圧入されている。本形態では、レンズ枠６は樹脂製であり、ホルダ５はアルミニウム製である。このため、ガラスレンズ３、レンズ枠６、およびホルダ５は、熱膨張係数が全て相違しており、ガラスレンズ３、レンズ枠６、およびホルダ５の熱膨張係数は、以下の関係
レンズ枠６＞ホルダ５＞ガラスレンズ３
を有している。

本形態では、ガラスレンズ３をレンズ枠６に圧入するにあたって、実施の形態１と同様、ガラスレンズ３の外周面とレンズ枠６のレンズ保持部６０の内周面とを利用して、ガラスレンズ３のレンズ枠６に対する第１圧入部分８１としている。これに対して、レンズ枠６をホルダ５に圧入するにあたって、レンズ枠６の物体側筒部６２の外周面のうち、物体側Ｌ１に位置する部分と、ホルダ５の大径部５３の内周面とを利用して、レンズ枠６のホルダ５に対する第２圧入部分８２としてある。

このため、ガラスレンズ３のレンズ枠６に対する第１圧入部分８１と、レンズ枠６のホルダ５に対する第２圧入部分８２とは、光軸Ｌに対して直交する方向からみたとき、光軸方向でずれて径方向で重なっていない。本形態では、ガラスレンズ３のレンズ枠６に対する第１圧入部分８１と、レンズ枠６のホルダ５に対する第２圧入部分８２とは、光軸方向で所定の寸法、離間しており、第１圧入部分８１と第２圧入部分８２とは、光軸Ｌに対して直交する方向からみたとき、光軸方向で完全にずれて径方向で一切重なっていない。

また、本形態では、第２圧入部分８２以外の部分では、ホルダ５の内周面とレンズ枠６との間に隙間があいている。従って、レンズ枠６は、第２圧入部分８２のみでホルダ５に接している。

このように、本形態のレンズユニット１００では、ガラスレンズ３のレンズ枠６に対する第１圧入部分８１と、レンズ枠６のホルダ５に対する第２圧入部分８２とは、光軸Ｌに対して直交する方向からみたとき、光軸方向でずれて径方向で重なっていない。このため、圧入時、ガラスレンズ３、レンズ枠６およびホルダ５に過大な圧力が加わることを抑制することができる。また、温度変化が発生した際、ガラスレンズ３とレンズ枠６との温度膨張係数の違いに起因して第１圧入部分８１で応力が発生し、レンズ枠６とホルダ５との温度膨張係数の違いに起因して第２圧入部分８２で応力が発生しても、第１圧入部分８１で発生した応力と、第２圧入部分８２で発生した応力とが合成されにくい等、実施の形態１と同様な効果を奏する。

また、本形態において、第２圧入部分８２は、第１圧入部分８１より光軸方向の物体側Ｌ１に位置しており、レンズ枠６の物体側筒部６２の外周面を利用して第２圧入部分８２が構成されている。また、物体側筒部６２の内径寸法は、レンズ保持部６０の内径寸法より大である。さらに、レンズ枠６のレンズ保持部６０と物体側筒部６２との間には、底部が光軸方向の像側Ｌ２に湾曲した溝６８が形成されている。このため、物体側筒部６２の根元は湾曲した部分で構成されているので、径方向に変形しやすい。従って、第２圧入部分８２で発生した応力を物体側筒部６２の変形によって吸収することができる。

このため、本形態によれば、ホルダ５、レンズ枠６およびガラスレンズ３の特定個所に応力が集中することを緩和することができる。それ故、図５にシミュレーション結果を示すように、ホルダ５、レンズ枠６およびガラスレンズ３に加わる最大応力が応力限界値を超えるという事態が発生しにくい。より具体的には、図５（ａ）には、温度変化に伴ってホルダ５に加わる応力の最大値を実線Ｌａ５で示し、ホルダ５の応力限界値を一点鎖線Ｌｂ５で示してあり、ホルダ５に加わる応力とホルダ５の応力限界値との間には十分な余裕がある。また、図５（ｂ）には、温度変化に伴ってレンズ枠６に加わる応力の最大値を実線Ｌａ６で示し、レンズ枠６の応力限界値を一点鎖線Ｌｂ６で示してあり、レンズ枠６に加わる応力とレンズ枠６の応力限界値との間には十分な余裕がある。また、図５（ｃ）には、温度変化に伴ってガラスレンズ３に加わる応力の最大値を実線Ｌａ３で示し、ガラスレンズ３の応力限界値を一点鎖線Ｌｂ３で示してあり、ガラスレンズ３に加わる応力とガラスレンズ３の応力限界値との間には十分な余裕がある。

［他の実施の形態］
上記実施の形態では、ホルダ５が金属製であったが、ガラスやカーボンなどで強化された樹脂のホルダ５を用いた場合に本発明を適用してもよい。また、レンズ枠６についても、ガラスやカーボンなどで強化された樹脂を用いてもよい。また、上記実施の形態では、レンズ枠６の光軸Ｌに対して直交する面（凸部６９や物体側筒部６２の先端面）がレンズ４やレンズ２等、ホルダ５に搭載された光学部品に当接している構成であったが、レンズ枠６の光軸Ｌに対して直交する面がホルダ５に当接している構成を採用してもよい。

１、２、４・・レンズ
３・・ガラスレンズ
５・・ホルダ
６・・レンズ枠
６０・・レンズ保持部
６１・・像側筒部
６２・・物体側筒部
６６・・カシメ部分
６８・・溝
８１・・第１圧入部分
８２・・第２圧入部分
１００・・レンズユニット
Ｌ・・光軸
Ｌ１・・物体側
Ｌ２・・像側

Claims (8)

1. ガラスレンズと、
   該ガラスレンズが内側に圧入された筒状のレンズ枠と、
   該レンズ枠が内側に圧入された筒状のホルダと、
   を有し、
   前記ガラスレンズの前記レンズ枠に対する第１圧入部分と、前記レンズ枠の前記ホルダに対する第２圧入部分とは、光軸に対して直交する方向からみたとき、光軸方向でずれて径方向で重なっていないことを特徴とするレンズユニット。
2. 前記ガラスレンズ、前記レンズ枠、および前記ホルダは、材質が全て相違することを特徴とする請求項１に記載のレンズユニット。
3. 前記ガラスレンズ、前記レンズ枠、および前記ホルダの熱膨張係数は、以下の関係
   前記レンズ枠＞前記ホルダ＞前記ガラスレンズ
   を有していることを特徴とする請求項２に記載のレンズユニット。
4. 前記第２圧入部分は、前記第１圧入部分より光軸方向の像側に位置し、
   前記レンズ枠は、内周面が前記第１圧入部分とされる筒状のレンズ保持部と、外周面が前記第２圧入部分とされる像側筒部と、を備え、
   前記像側筒部の内径寸法は、前記レンズ保持部の内径寸法より小であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のレンズユニット。
5. 前記第２圧入部分は、前記第１圧入部分より光軸方向の物体側に位置し、
   前記レンズ枠は、内周面が前記第１圧入部分とされる筒状のレンズ保持部と、外周面が前記第２圧入部分とされる物体側筒部と、を備え、
   前記物体側筒部の内径寸法は、前記レンズ保持部の内径寸法より大であり、
   前記レンズ枠の前記レンズ保持部と前記物体側筒部との間には、底部が光軸方向の像側に湾曲した溝が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のレンズユニット。
6. 前記レンズ枠は、光軸方向の物体側の端面および光軸方向の像側の端面のうちの少なくとも一方には光軸に直交する面が形成されており、
   当該面は、前記ホルダの内側に搭載された光学部品、あるいは前記ホルダに当接していることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のレンズユニット。
7. 前記レンズ枠は、前記第２圧入部分のみで前記ホルダに接していることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載のレンズユニット。
8. 前記レンズ枠は、樹脂製であり、
   前記ガラスレンズの光軸方向の物体側の面には、前記レンズ枠に対するカシメ部分が被さっていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載のレンズユニット。

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