专利名称：保持框中定位透镜的支承结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及光学元件。确切地说，本发明涉及透镜形状及用于保持透镜的镜框。
当利用镜框在镜筒中设置许多透镜时，透镜光学系统的性能在很大程度上受到除了透镜和镜框的设计中心精度外，还包括通过镜框使其各自中心排列在光轴上并支承固定这些透镜的定位精度的影响。
近年来，在与光学透镜有关的技术中，例如在特开昭59-68710号公报中作为透镜系统组合方法地提出了一种按照钟形卡盘方式整合于光轴上并用树脂将透镜安装在镜筒内的方法。
另外，在透镜面形状方法和应用接触透镜面的框架的技术中，提出了如特开昭58-158615号公报所示的透镜保持机构等，这是一种很少利用所发生的相对光轴倾斜的透镜像差的支承固定技术。
这样的传统技术是为正确定位透镜而改进透镜本身或镜框的应对技术。
通过如上所述的改进，透镜的中心安装工作简化而且变得不重要，可以改善组装和所获光学性能程度。但在特开昭59-68710号公报的组装方法中，当将透镜正确定位在镜框中时，例如为了可以如钟形空心卡盘式地在预定球面上支承镜头的同时进行所谓的“移位”调整，在镜框内径上存在径向间隙。因此，透镜在预定松动量(嵌合松动)范围内可以偏移。在这种情况下，抵靠安装在镜框上的球面偏移造成光学系统性能变差。
另外，在特开昭58-158615号公报所揭示的透镜保持机构中，在垂直于光轴的方向上可能产生所谓的“平行偏离中心”的问题，透镜偏离中心招致光学系统的性能变差。
因此，过去并没有关于合乎初期位置并保持其精度的技术以及在保持设计精度的同时容易定位的技术的教导。
传统的透镜大多以其周面和球面支承，但支承在由许多球面构成的透镜光学特性面的局部(如透镜周边附近的端面)的情况下，为了提高对性能很重要的主要光学特性面(第一球面)的安装精度，即使支承面上的支承位置在其表面内多少有些改变，但必须不使所述第一球面离开光轴。
因此，本发明的目的是提供一种在透镜与镜框之间存在松动时，可以在即使透镜位移的情况下光学性能降低也不降低定位的由透镜及镜框组成的支承结构。
为实现解决上述问题的目的，在本发明中提出了以下手段。在本发明中，在例如成球面的光学特性面附近的透镜周边旁的端面上支承透镜本身的场合中，为提高主要光学特性面(第一球面)的安装精度，规定了支承在所谓的同心球面上的透镜的形状。例如根据第一发明，提出了这样的方案，即在相对地设置具有两个光学特性面的透镜中，这两个光学特性面中的一个由例如球面构成，而另一个成环状地在该光学特性面周围并具有与前一个球面中心一致的球面。
另外，提出了这样的方案，即中心在光轴上有两个球面的透镜中，透镜在其中一个球面的周围成环状并具有与另一个球面的球面中心一致的球面。
本发明还提出了这样的透镜，即它具有第一光学特性面、包含与第一光学特性面对置的球面的第二光学特性面、连续设置在第一光学特性面上且围绕该光学特性面而形成的球面部并且该球面部的球面中心与第二光学特性面的球面中心一致。
本发明还提出了这样的方案，即在例如通过由球面构成的镜框内部支承透镜的场合中，为提高透镜的主要光学特性面(第一球面或第二球面)的安装精度，规定出可在光轴上具有与第一或第二球面中心相同的中心的所谓“同轴”地支承的镜框形状。例如，根据第二发明而提出了这样的透镜镜框，即支承保持透镜用的透镜支承面是球面。
另外，提出了这样的透镜镜框，即它具有用于支承相互面对地具有两个球面的透镜的其中一个球面的球面形状并且它具有支承并保持该透镜的框架。
另外提出了这样的透镜镜框，即为了支承相互面对地具有两个球面的圆形透镜，所述镜框具有支承透镜球面中的一个球面并在透镜支承面上形成以另一个透镜球面的球面中心为中心的球面形状面的框架。
图1是表示本发明第一实施例的透镜和保持该透镜用的镜框的透视图。
图2是表示图1所示相同的第一实施例的透镜被固定在镜框中的状态的截面图。
图3是表示本发明第二实施例的透镜和在镜框内组装入该透镜的状态的截面图。
图4是表示第二实施例的透镜外观的透视图。
图5是表示本发明第三实施例的透镜和在镜框内组装入该透镜的状态的截面图。
图6是表示第三实施例的透镜外观的透视图。
图7是表示本发明第四实施例的透镜和在镜框内组装入该透镜的状态的截面图。
图8是表示第四实施例的透镜外观的透视图。
图9是表示本发明第五实施例的透镜和在镜框内组装入该透镜的状态的截面图。
图10是表示第五实施例的透镜外观的透视图。
图11是表示在本发明第六实施例的透镜镜框内保持透镜的状态的截面图。
图12是表示与图11所示相同的第六实施例的透镜镜框和在透镜镜框内保持透镜的透视图。
图13是表示在本发明第七实施例的透镜镜框内保持透镜的状态的截面图。
图14是与图13所示相同的第七实施例的透镜镜框和在透镜镜框内保持透镜的透视图。
本申请要求1999年6月28日提交的日本申请11-181601和1999年6月28日提交的11-181602的优先权，这两篇文献的全部内容在此作为参考引入。
以下，例举出几个实施例地来详细描述本发明的要点。
(第一实施例)在图1中，例举出了由本发明第一实施例的透镜1和保持透镜1用的保持框(以下简称为镜框或框)11构成的一组光学元件。
透镜1具有以光轴上的不同点(未示出)为中心地设计出的且分别构成透镜内、外表面的两个光学特性面(透镜面1c及未示出的1a)，在其中一个光学特性面1c的周边部上，同与该光学特性面1c的中心不同的另一个光学特性面(1a)的中心一致的球面部1b成环状。
具有如图所示特征形状的透镜1按照粗箭头所示方向被安装在作为保持固定透镜1用框架的框11中。此时，透镜1的球面部1b(透镜侧接触部)被设计成抵靠在突设于框11内的框内突出端(框侧接触部)11b上。
根据随后的图2所示的截面图，可以看到图1所示的透镜支持固定在框11内的状态。即，第一实施例的透镜1具有两个光学特性面(预定半径面第一光学特性面1a及预定半径面第二光学特性面1c)。透镜1是一个面对光学特性面并依预定半径设置这些透镜面1a、1c的光学元件。这两个光学特性面1a、1c中的一个(即第一光学特性面1a)由预定球面构成，而在另一个(即第二光学特性面1c)光学特性面的周围，形成例如成环状地与其中一个(第一光学特性面1a)的球面中心一致的球面部(预定半径面环状面)1b。
确切地说，透镜1是这样的光学元件，即它作为两个彼此面对的透镜面地具有其半径R1在光轴上中心为01的第一光学特性面(半径R1的面)1a、其半径R3在相同光轴上中心为02的第二光学特性面(半径R3的面)1c。另外，还设有环状围绕透镜面(第二光学特性面)1c的半径为R2且具有与上述第一光学特性面1a相同的中心01的透镜面(半径R2的面球面部，即环状面)1b。
第一光学特性面1a具有与第二光学特性面1c相比其表面的“中心偏移”对透镜性能影响更强烈的光学特性。即，第一光学特性面1a在光学特性方面是比第二光学特性面1c对制造误差更敏感的表面。
因此，当与框11的内周面11a相连接的角部(框内突出端11b)抵靠地在环状球面部1b上支承透镜1时，在设计中可以将透镜1和框11大致排列在同轴上。在透镜1的外径部与框内周面11a之间，设有组装所需的适当的微小间隙。由此一来，透镜1在该间隙范围内定位带有误差。
但如果此时必须为位置配合进行微调(相对框11地进行第二光学特性面1c的中心调整等)，则角部(11b)接触球面部1b地能够略微错位。随后，获得了通过在同轴上配合等预定微调方式调整透镜1与镜框11，并在框内周面11a与透镜1的周边之间的间隙中加入粘结剂地将它们固定成一体。
本发明的要点是设计成在具有例如与透镜1的主要第一球面(第一光学特性面)的中心相同的中心的表面(1b)即所谓的同轴同中心球面上支承透镜1。即，透镜1侧的支承面(环状面1b)的特点是其环状设置在面对主要第一球面(第一光学特性面1a)的第二球面(第二光学特性面1c)的周围。
在将透镜设计成这样的特征形状的情况下，第一球面(1a)具有与支承在框内周面11a的角上的支承面(1b)相同的中心，即使支承点在受支承的球面支承面(1b)内位移，在主要第一球面(1a)跟随这样的位移的同时，其中心并不离开光轴，由此能够保持同轴性。
因此，如果在为组装定位而必须进行微调的情况下处于预设透镜(1)与镜框(11)之间所谓松动量的范围内，则即使使透镜(1)离开设计时的预定支承点(11b)，也可以抑制因定位等引起的光学性能变差。
这样一来，抵靠在镜框的框架而支承本发明透镜的位置实际位于与第一光学特性面1a的中心01相同的光轴位置上，所述第一光学特性面在设置于该透镜口径(有效直径)外的环状球面部1b以及面对该球面部1b的中心01的主要球面上。另外，在因松动量很小而可能进行微调的场合中产生的径向位移存在，即在存在位移的情况下，在第一光学特性面1a上也没有相对理想光轴而产生中心偏心成分。因此，不会招致对由定位引起的光学系统精度的恶劣影响。
在制造具有如上所述形状的透镜的方法中，尽管不是本发明要点而省去了详细说明，但在玻璃制透镜的情况下，通过进行“取芯”的传统研磨过程来制造。在塑料制透镜的情况下，通过利用预先设计-加工的模型的成型加工来制造透镜。
另外，如果保证根据上述设计的透镜内外光学特性面的对称性以及通过制造将同轴性保持在允许范围内，则即使因定位工艺调整而多多少少地引起偏位，至少保持了主要光学特性面(第一光学特性面1a)与框11的同轴性，在基本的光学特性方面几乎没有受到影响。
在第一光学特性面1a与第二光学特性面相比受球面中心偏移造成透镜性能变差的影响更严重的情况下，本发明特别有效。
(第二实施例)在图3中，以截面图示出了本发明第二实施例的透镜2以及在支承透镜2的框12中装入透镜的状态。另外，在图4中示出了透镜2的外观。
透镜2的主要光学特性面2a、2c是由以光轴上的不同点01、02为中心且分别成为透镜2的内外面的第一光学特性面和第二光学特性面构成的。另外，在其中一个光学特性面2c的周边上，形成了以与该光学特性面2c的中心不同的另一个光学特性面2a的光轴点01为中心的球面部(透镜侧接触部)2b，并且所述球面部成如图4所示的环状。
另外，具有如图所示的球状突出特征形状的透镜2安装在用于保持固定透镜2的框12中。此时，透镜2的球面部2b被设计成抵靠在突设于框12内的框内突端(框侧接触部)12b上。
在确切地描述上述透镜2的形状时，根据图3的截面图，可以看到图4所示的透镜2被支承固定在镜框12内的状态。就是说，第二实施例的透镜2具有两个光学特性面(预定半径面第一光学特性面2a及预定半径面第二光学特性面2c)。透镜2是一个面对光学特性面并按照预定半径设置这些透镜面2a、2c的光学元件。这两个光学特性面2a、2c中的一个(即第一光学特性面2a)如由预定球面构成，而在另一个光学特性面(即第二光学特性面2c)的周围，例如成环状地形成与其中一个(第一光学特性面2a)的球面中心一致的球面部(预定半径面环状面)2b。
实际上，透镜2有作为两个彼此面对的透镜面而具有其半径R1在光轴上具有中心01的第一光学特性面(半径R1的面)2a、其半径R3在相同光轴上具有中心02的第二光学特性面(半径R3的面)2c。另外，还设有环状围绕透镜面(第二光学特性面)2c的且其半径R2具有与上述第一光学特性面2a相同的中心01的透镜面(半径R2的面球面部，即环状面)2b。
而且，当与框12的内周面12a相连的角部(框内突端12b)抵靠在成环状的球面部2b上支承透镜2时，在设计中可以将透镜2和框12基本排列在同轴上。但如果此时必须进行用于位置配合的微调(相对框12地进行第二光学特性面2c的中心调整等)，则角部(12b)接触球面部2b仅能够略微错位。获得了通过在同轴上配合等预定微调方式对透镜2与镜框12的调整，并且在框内周面12a与透镜2的周边之间的间隙中加入粘结剂地将它们固定成一体。
第一光学特性面2a具有与第二光学特性面2c相比其表面的“中心偏移”对透镜性能影响更强烈的光学特性。就是说，与第二光学特性面2c相比，第一光学特性面2a在光学特性方面对制造误差更敏感。
根据第二实施例，作出了这样的设计，即在具有与主要的第一球面(2a)的中心相同的中心的球面(2b)即同轴同心球面上能够支承透镜2。同时透镜2的侧支承面(2b)的特点是它成环状地设置在面对主要第一球面(2a)的第二球面(2c)的周围。
在将透镜设计成这样的特征形状的情况下，第一球面(2a)具有与支承在框内周面12a的角上的支承面(2b)相同的中心，即使支承点在受支承的球面支承面(2b)内位移，第一球面(2a)的中心在其跟随这样的位移时也不离开光轴，由此能够保持同轴性。
因此，如果在为组装定位而必须进行微调的情况下处于预设透镜(2)与镜框(12)之间的松动量的范围内，则即使透镜(2)离开了预设定支承点(12b)，也可以抑制因定位等引起的光学性能变差。
因此，存在着在因松动量设计得很小而可能进行微调的场合中产生的径向位移，即在存在位移的情况下，在第一光学特性面2a上没有相对理想光轴而产生中心偏离分量。因此，没有招致对由定位引起的光学系统精度的恶劣影响。所以，获得了与上述作用效果相同的作用效果。
另外，具有如上所述的第二实施例所示的形状的透镜的制造方法根据材质而可以通过传统的研磨工艺或模型成型工艺来进行。在满足透镜光学特性面的对称性和同轴性的条件下，即使因组装时的定位工艺的调整而产生位移，也保持了主要的光学特性面(第一光学特性面2a)与框12的同轴性，因此对基本光学特性几乎没有影响。
在第一光学特性面2a与第二光学特性面2c相比受球面中心偏移造成透镜性能变差的影响更严重的情况下，本发明特别有效。
(第三实施例)接着，在图5中举例示出了本发明第三实施例的凹透镜3和透镜3被装入框13中的状态。另外，图6示出了透镜3的外观。
凹透镜3的主要光学特性面3a、3c是由以光轴上的不同点01、02为中心的且分别构成透镜3的内外面的两个光学特性面构成的。另外，围绕其中一个光学特性面3c的周边地形成了以与光学特性面3c的中心不同的另一个光学特性面3a的光轴点01为中心的球面部(透镜侧接触部)3b，并且所述球面部成如图6所示的环状。
另外，具有如图所示的球状弯曲特征形状的透镜3安装在用于保持固定透镜3的框13中。此时，透镜3的球面部3b被设计成抵靠突设在框13内的框内突端(框侧接触部)13b。
在具体描述上述透镜3的形状时，根据图5的截面图，可以看到图6所示的透镜3被支承固定在镜框13内的状态。就是说，第二实施例的透镜3具有两个光学特性面(预定半径面第一光学特性面3a及在与之不同的中心位置上的预定半径面第二光学特性面3c)。透镜2也是一组面对光学特性面地按照预定半径设置这些透镜面3a、3c的光学元件。这两个光学特性面3a、3c中的一个(即第一光学特性面3a)例如由预定球面构成，而在另一个光学特性面(即第二光学特性面3c)的周围，例如成环状地形成了与其中一个(第一光学特性面3a)的球面中心一致的球面部(预定半径面即具有与第一光学特性面3a相同的中心的环状面)3b。
透镜3实际上如图5所示地是这样的透镜，即它作为两个彼此面对的透镜面并具有半径R1在光轴上具有中心01的第一光学特性面(半径R1的面)3a、半径R3在相同光轴上具有中心02的第二光学特性面(半径R3的面)3c。另外，还设有环状围绕透镜面(第二光学特性面)3c的且其半径R2具有与上述第一光学特性面3a相同的中心01的透镜面(半径R2的面球面部，即环状面)3b。
而且，当与框内周面13a相连的角部(框内突端13b)抵靠在成环状的球面部3b上支承透镜3时，在设计中可以将透镜3和框13大致排列在同一轴上。但如果此时必须进行用于位置配合的微调(相对框13地进行第二光学特性面3c的中心调整等)，则角(13b)接触球面部3b地能够略微错位。获得了通过在同轴上配合等预定微调方式对透镜3与镜框13的调整，并且在框内周面13a与透镜3周边之间的间隙中加入粘结剂地将它们固定成一体。
第一光学特性面3a具有与第二光学特性面3c相比其表面的“中心偏移”对透镜性能影响更强烈的光学特性。就是说，与第二光学特性面3c相比，第一光学特性面3a在光学特性方面对制造误差更敏感。
根据第三实施例地作出了这样的设计，即在具有与主要的第一球面(3a)的中心相同的中心的球面(3b)上，即在同轴同心球面上，能够支承透镜3。同时，作为支承面的球面(3b)成环状地设置在面对第一球面(3a)的第二球面(3c)的周围。
在将透镜设计成具有这样的特征形状的情况下，由于第一球面(3a)具有与支承在框内周面13a的角上的支承面(3b)相同的中心，所以即使支承点在其受支承的球面(3b)内位移，第一球面(3a)的中心在随其位移时也不离开光轴，由此能够保持同轴性。
因此，如果在为组装定位而必须进行微调的情况下处于预设透镜(3)与镜框(13)之间的所谓松动量的范围内，则即使透镜(3)偏离预设定的支承点(13b)，也可以抑制因定位等引起的光学性能变差。
因此，即便存在着在因松动量设计得很小而可能进行微调的场合中产生的径向位移，在第一光学特性面3a上也没有相对理想光轴地产生中心偏离分量。因此，没有招致对光学系统精度的恶劣影响。所以，获得了与上述作用效果1相同的作用效果。
另外，具有如上所述的第三实施例所示的形状的凹透镜的制造方法也同样地根据材质而通过传统的研磨工艺或模型成型工艺进行。在满足透镜光学特性面的对称性和同轴性的条件下，即使因组装时的定位工艺的调整操作而产生了位移，也保持了主要光学特性面(第一光学特性面3a)与框13的同轴性，因此对基本光学特性几乎没有影响，并由此获得了实质上与上述第一事实相同的作用效果。
在第一光学特性面3a与第二光学特性面3c相比受球面中心偏移造成透镜性能变差的影响更严重的情况下，本发明特别有效。
(第四实施例)接着，在图7中，截面图示出了本发明第四实施例的带凸面的凹透镜4和透镜4组装入框14中的状态。另外，图8示出了透镜4的外观。
透镜4的主要光学特性面4a、4c是由以光轴上的不同点01、02为中心的且分别构成透镜4的内外面的两个光学特性面构成的。另外，围绕其中一个光学特性面4c的周边地形成了以与光学特性面4c的中心不同的另一个光学特性面4a的光轴点01为中心的球面部(透镜侧接触部)4b，并且所述球面部成如图8所示的环状。
另外，具有其一个光学特性面如图所示地成球状突出的特殊形状的透镜4安装在用于保持固定透镜4的框14中。如图7所示，框14的截面形状大致成コ形，并且框内突出端(框侧接触部)14b在框内突设于内径侧上。在使轴心在框14内一致地在光学系统的光轴上排列透镜4时，透镜4的球面部4b被设计成抵靠在该框内突出端(框侧接触部)14b上。
在具体描述上述透镜4的形状时，如图7所示，可以看到图8所示的透镜4被支承固定在镜框14内的状态。就是说，第二实施例的透镜4具有两个光学特性面(预定半径的凸面第一光学特性面4a及在与之不同的中心位置上的预定半径的凹面第二光学特性面4c)。透镜4也是一组这两个光学特性面4a、4c作为主要光学特性面而相互面对地具有预定半径地设置的光学元件。这两个光学特性面4a、4c中的一个(即第一光学特性面4a)由例如预定球面构成，而在另一个光学特性面(即第二光学特性面4c)的周围，成例如环状地形成了与其中一个(第一光学特性面4a)光学特性面的球面中心一致的球面部(预定半径面但具有与第一光学特性面4a相同的中心的环状面)4b。
至于透镜4的实际曲率，如图7所示地，透镜作为两个彼此面对的透镜面且具有其半径R1在光轴上具有中心01的第一光学特性面(半径R1的面)4a、其半径R3在相同光轴上具有中心02的第二光学特性面(半径R3的面)4c。另外，还设有环状围绕透镜面(第二光学特性面)4c的且其半径R2具有与上述第一光学特性面4a相同的中心01的透镜面(半径R2的面即环状面)4b。
而且，当抵靠框14的内周面14a相连的角部(框内突出端14b)而在成环状的球面部3b上支承透镜4时，在设计中可以将透镜4和框14大致排列在同一轴上。但如果此时必须进行用于位置配合的微调(相对框14地进行第二光学特性面4c的中心调整等)，则角部(14b)接触球面部4b地能够略微错位。结果获得了通过在同轴上配合等预定微调方式对透镜4与镜框14的调整，并且在框内周面14a与透镜周边之间的间隙中加入粘结剂地将它们固定成一体。
第一光学特性面4a具有与第二光学特性面4c相比其表面的“中心偏移”对透镜性能影响更强烈的光学特性。就是说，与第二光学特性面4c相比，第一光学特性面4a在光学特性方面对制造误差更敏感。
第四实施例的设计，即在作为具有与主要第一球面(4a)的中心相同的中心的同轴同心球面的球面(4b)上，能够支承透镜4。同时，作为支承面的球面(4b)成环状地设置在面对第一球面(4a)的第二球面(4c)的周围。
在将透镜设计成具有这样的特征形状的情况下，由于第一球面(4a)具有与支承在框内周面14a的角上的支承面(4b)相同的中心，所以即使支承点在其受支承的球面(4b)内位移，第一球面(4a)的中心在随其位移时也不离开光轴，由此能够保持同轴性。
因此，如果在为组装定位而必须进行微调的情况下处于预设透镜(4)与镜框(14)之间的所谓松动量的范围内，则即使透镜(4)离开了预设定的支承点(14b)，也可以抑制因定位等引起的光学性能变差。
因此，即便存在着在因松动量设计得很小而可能进行微调的场合中产生的径向位移，在第一光学特性面4a上也没有相对于理想光轴产生中心偏离分量。因此，没有招致对光学系统精度的恶劣影响。所以，获得了与上述作用效果1相同的作用效果。
另外，第四实施例所示的一个光学特性面成突起形状的凹透镜的制造方法也同样根据材质而通过传统的研磨工艺或模型成型工艺进行。在满足透镜光学特性面的对称性和同轴性的条件下，即使因组装时的定位工艺的调整操作而产生了位移，也保持了主要光学特性面(第一光学特性面4a)与框14的同轴性，因此对基本光学特性几乎没有影响，并由此获得了与上述第一事实相同的作用效果。
在第一光学特性面4a与第二光学特性面4c相比受球面中心偏移造成透镜性能变差的影响更严重的情况下，本发明特别有效。
(第五实施例)在图9中，以截面图示出了本发明第五实施例的凸透镜5和透镜5被装入框15中的状态。另外，图10示出了第五实施例的透镜5的外观。
透镜5的主要光学特性面5a、5c是由以光轴上的不同点01、02为中心而且分别构成透镜5的内外面的两个光学特性面构成的。另外，围绕其中一个光学特性面4c的周边而形成以与光学特性面5c的中心不同的另一个光学特性面5a的光轴点01为中心的球面部(透镜侧接触部)5b，并且所述球面部成如图10所示的环状。
另外，具有其一个光学特性面突出成如图所示的球状的特殊形状的透镜5安装在用于保持固定透镜5的框15中。如图9所示，框15的截面形状大致成コ形，并且框内突端(框侧接触部)15b在框内突设于内径侧上。在使轴心在框15内一致地在光学系统的光轴上排列透镜5时，透镜5的球面部5b则设计成抵靠在该框内突端15b上。
在具体地描述上述透镜5的形状时，如图9所示，可以看到图10所示的透镜5被支承固定在镜框15内的状态。就是说，第二实施例的透镜5具有两个光学特性面(预定半径的凸面第一光学特性面5a及在与之不同的中心位置上的预定半径的凸面第二光学特性面5c)。透镜5也是一组这些透镜面5a、5c作为主要光学特性面而彼此面对地按预定半径设置的光学元件。这两个光学特性面5a、5c中的一个光学特性面(即第一光学特性面4a)例如由预定球面构成，而在另一个光学特性面(即第二光学特性面5c)的周围，例如成环状地形成了与其中一个(第一光学特性面5a)光学特性面的球面中心一致的球面部(预定半径面但具有与第一光学特性面6a相同的中心的环状面)5b。
至于透镜5的实际曲率形状，如图9所示地，所述透镜有两个彼此面对的透镜面且有半径R1在光轴上具有中心01的第一光学特性面(半径R1的面)5a、半径R3在相同光轴上具有中心02的第二光学特性面(半径R3的面)5c。另外，还设有环状围绕透镜面(第二光学特性面)5c的且其半径R2具有与上述第一光学特性面5a相同的中心01的透镜面(半径R2的面即环状面)5b。
而且，当抵靠框内突端15b并在成环状的球面部5b上支承透镜5时，在设计中可以将透镜5和框15基本排列在同一轴上。但如果此时必须进行用于位置配合的微调(相对框15地进行第二光学特性面5c的中心调整等)，则角部(框内突出端15b)接触球面部5b仅能略微错位。结果获得了通过在同轴上配合等预定微调方式对透镜5与镜框15的调整，并且在框内周面15a与透镜周边之间的间隙中加入粘结剂地将它们固定成一体。
第一光学特性面5a具有与第二光学特性面5c相比其表面的“中心偏移”对透镜性能影响更强烈的光学特性。就是说，与第二光学特性面5c相比，第一光学特性面5a在光学特性方面对制造误差更敏感。
根据第五实施例作出了这样的设计，即在作为具有与成如上所述的凸面的第一球面(5a)的中心相同的中心的同轴同心球面的球面(5b)上，能够支承透镜5。同时，作为支承面的球面(5b)成环状地设置在面对第一球面(5a)的第二球面(5c)的周围。
在将透镜设计成具有这样的特征形状的情况下，由于第一球面(5a)具有与支承在框内周面15a的角上的支承面(5b)相同的中心，所以即使支承点在其受支承的球面(5b)内位移，第一球面(5a)的中心在随其位移时也不离开光轴，故能够保持同轴性。
因此，如果在为组装定位而必须进行微调的情况下处于预设透镜(5)与镜框(15)之间的所谓松动量的范围内，则即使透镜(5)离开了预设定的支承点(15b)，也可以抑制因定位等引起的光学性能变差。
因此，即便存在着在因松动量设计得很小而可能进行微调的场合中产生的径向位移，在第一光学特性面5a上也没有相对于理想光轴而产生中心偏移分量。因此，不会招致对光学系统精度的恶劣影响。所以，获得了与上述作用效果1相同的作用效果。
另外，第五实施例所示的一个光学特性面成凸起形状的凹透镜的制造方法也同样根据材质而通过传统的研磨工艺和模型成型工艺进行。在满足透镜光学特性面的对称性和同轴性的条件下，即使因组装时的定位工艺的调整操作而产生了位移，也保持了主要光学特性面(第一光学特性面5a)与框15的同轴性，因此对基本光学特性几乎没有影响，并由此获得了与上述第一事实相同的作用效果。
在第一光学特性面5a与第二光学特性面5c相比受球面中心偏移造成透镜性能变差的影响更严重的情况下，本发明特别有效。
上述第一实施例-第五实施例也可以如以下所示地变形实现。例如，可以适当地改变透镜细部形状、组装框架的支承方式、所用光学仪器及其光学元件的组合或其制造方法。
虽然在第一实施例-第五实施例中，以透镜面是球面的例子作为前提地进行了描述，但本发明同样能适用于不是球面的非球面、相对预定球面有一定偏差的近似球面即所谓的“近似球面”。
无论是球面或非球面，它们都相对光轴是点对称的。该非球面与近似球面基本上用包含预定球面半径及距球面中心偏移等的公式来表达，其他方案除了设计上不同之外，是同样对待的。
因此，能够期望获得与上述第一实施例-第五实施例相同的或更好的效果。
(第六实施例)在图11中，举例示出了与保持透镜6的本发明第六实施例有关的透镜镜框16。由透镜镜框(以下称之为镜框或简称为框)16与透镜6组成的一组光学元件是具有穿过框16开口中心的光轴相同的同轴性地组装而成的。就是说，由图11所示的组装时的截面图，可以看到透镜6抵靠支承并固定在镜框16内面上的状态。
第六实施例的框16如此安装具有两个光学特性面(预定半径面第一光学特性面及预定半径面第二光学特性面)的透镜6，即暴露在其开口处的部分是透镜6的有效直径。在由透镜6和镜框16构成的一组光学元件中，透镜面被设置成两个光学特性面面对地具有预定曲率和有效直径，所述光学特性面中的至少一个光学特性面(第二光学特性面6c)例如由球面构成，该球面的中心位于光轴上的01处。面对第二光学特性面6c地设置的另一个光学特性面(第一光学特性面6a)在本实施例中例如也是球面，其中心具有未示出的大曲率。
另外，在第一光学特性面6a的周边部上的球面端部(透镜侧接触部)6b成环状地抵靠在构成具有与第二光学特性面6c的球面中心一致的中心的凹面的框内面(支承部框侧接触部)16b上。但是，实际的支承部16b的形状也可以是连续的凹面，尽管图没有示出，但也可以形成在该环状面的许多部分即在环状同心圆圆周上等间隔(如120度)分开的多个部位(三个弧段)上支承透镜6。
现在详细说明曲率，设置在框16的内部的框内面16b是其半径R1在光轴上具有中心01的凹球面(半径R1的面)。另外，其半径R2具有相同中心01的凹透镜面(半径R2的面第二光学特性面)6c被设计成面对上述第一光学特性面6a。而且，当其角部(6b)接触框16的框内面16b地与框16成一体地抵靠在设置透镜6的球面端部6b时，在设计中，透镜6和镜框16被设计成大致排列在同一轴上。
在透镜6的外径部与框内周面16a之间，设有组装所需的适当的微小间隙。因此，透镜6可在该间隙范围内保持误差地进行定位。
但如果此时必须要为更正确的位置配合而进行微调，则在透镜6的球面端部6b接触构成框16的凹面的框面部16b的状态下仅能够略微错位。在通过在同轴上使透镜6与框16配合等的微调方式获得预定调整后，在框内周面16a与透镜6的周边之间的间隙中加入粘结剂地将它们固定成一体。
具有图11所示的特殊截面形状的框16具有图12所示的外观。当透镜6沿粗箭头方向从开口部被装入时，大致当透镜6的球面端部6b经过框内周面16a地抵靠在成型于框16内的凹状框内面16b上时，与透镜6接触的支承点连续地形成环状。这样一来，在透镜6支承于框内面16b的支承点上，必要时要在框16内进行使其轴心在光学系统光轴上一致的微调地进行组装。框16作为将透镜6保持固定在正确位置上的框架而与透镜6成为一体。
根据第六实施例，为了支承透镜6地将其保持在内部上，实现了一种作为其透镜支承面(框内面16b)如成凹面形状的特殊透镜支承框的框16。此时，框16支承着相对地具有两个球面6a、6c的透镜6，即其中一个球面6a是突出于框内面16b侧上的第一光学特性面，另一个球面6c是在框内面16b侧凹入的第二光学特性面。在这种情况下，构成成型于框16上的球面的框内面16b的球面中心则设计成位于具有作为透镜6的第二光学特性面的球面6c的球面中心相同的光轴中心01上。即使在透镜6抵靠状态下出现略微移动，角(球面端部6b)只沿支承它的框内面16b位移。
而且，包括支承点的球面端部6b以与作为透镜6的第二光学特性面的球面6c相同的球面中心01为中心地变位，当至少作为第二光学特性面的球面6c在跟随其变位时，其球面中心01不离开光轴，基本保持了同轴性。
这样一来，在将镜框16及透镜6设计成特殊形状的情况下，如果在为组装定位而必须进行微调的场合中处于预设透镜6与镜框16之间的松动量范围内，即使因定位等而造成安装透镜6略微偏离预设支承点，也可以强烈地抑制光学性能变差。另外，受支承透镜6的移动范围被局限在构成在镜框16的内面上环形设置的凹面的框内面16b的范围内，当然所述范围在透镜口径(有效直径)外。
如上所述，如果构成第六实施例的镜框16的框内面16b的凹面中心被设计成满足实质上位于与相反透镜球面6c的中心01相同的光轴位置上的几何学条件，即使在具有初期松动量的结构中，存在着在为定位而可能进行微调的场合中产生的径向变位(位移，错位)，也不存在偏离光轴的偏心分量，因此没有产生因定位引起的对光学系统精度的恶劣影响。
在透镜球面6c与透镜球面6a相比受球面中心偏移造成透镜性能变差的影响更严重的情况下，本发明特别有效。
另外，至于具有如上所述形状的镜框16的制造方法，虽然因不是本发明要点而省略了对其的详细说明，但在制造材料是塑料的情况下，可以通过利用预设加工模型的模型成型加工方式制造。
因此，如果保持根据设计的框16的对称性以及通过制造将同轴性保持在允许范围内，则即使因透镜定位工作的调整多多少少引起了位移，仍然保持了至少透镜6的主要光学特性面(球面6c)与镜框16框内面16b之间的同轴性，因此几乎对基本光学性能没有影响。
(第七实施例)以下例举出的镜框形状是一个要安装透镜其形状与上述第七实施例不同地具有对应形状特点的例子。
在图13中，以截面图示出了本发明第七实施例的透镜保持框(简称为镜框或框)17与用框17支承的透镜7成一体的状态。在图14中，示出了将透镜7装入框17中时的外观。
由第七实施例的框17与透镜7构成的一组光学元件也是具有穿过框架开口中心的光轴相同的同轴性地组装而成的。如图13所示，通过组装，透镜7接触框17的内面地得到支承和固定。此时，框17在通过其开口中心的光轴上支承着其第一光学特性面7a和第二光学特性面7c分别具有预定半径的透镜7。
在由这样的透镜7和框17构成的一组光学元件中，这些透镜面被设置成面对主要光学面地具有预定有效直径。这些光学特性面中的至少一个光学特性面(第二光学特性面7c)例如由球面构成，而该球面中心位于光轴上的01上。面对第二光学特性面7c的另一个光学特性面(第一光学特性面7a)是与第一实施例不同的且如图所示的凹球面。
另外，在第一光学特性面7a的周边部上的球面端部(透镜侧接触部)7b成环状地抵靠在构成具有与第二光学特性面7c的球面中心一致的中心的凹面的框内面(支承部框侧接触部)17b上。但是，实际的支承部17b的形状也可以是连续的凸面，尽管图中没有示出，但也可以形成在该环状面的许多部分即在环状同心圆圆周上等间隔(如每隔120度)分开的多个部位(三个弧段)上支承透镜7。
在详细说明曲率时，设置在框17内部的框内面17b是其半径R1在光轴上具有中心01的凹球面(半径R1的面)。另外，其半径R2具有相同中心01的凸镜面(半径R2的面第二光学特性面)7c设计成面对上述第一光学特性面7a。而且，当其角部(7b)接触框17的框内面17b地与框17成一体地抵靠设置透镜7的球面端部7b时，在设计中透镜7和镜框1 7被设计成大致排列在同一轴上。
但如果此时必须要为更正确的位置配合而进行微调，则在透镜7的球面端部7b接触构成框16的凸面的框面部17b的状态下能够略微地错位。在通过在同轴上使透镜7与框17配合等的微调方式获得预定调整后，在框内周面17a与透镜7的周边之间的间隙中加入粘结剂地将它们固定成一体。
具有图13所示的特殊截面形状的框17具有图14所示的外观。当透镜7沿粗箭头方向经开口部被装入时，大致当透镜7的球面端部7b经过框内周面17a地抵靠在成型于框17内的凹状框内面17b上时，与透镜7接触的支承点连续地形成环状。这样一来，在透镜7支承于框内面17b的支承点上，必要时要在框17内进行使其轴心在光学系统光轴上一致的微调而进行组装。框17作为将透镜7保持固定在正确位置上的框架而与透镜7成为一体。
这样一来，根据第七实施例，为了支承透镜7并将其保持在内部上，实现了一种作为透镜支承面即框内面17b如成凸面形状的特殊透镜支承框的镜框。尤其是在这种情况下，框17支承着相对地并具有两个球面7a、7c的透镜7，其中一个球面7a是突出于框内面17b侧上的第一光学特性面，另一个球面7c是在框内面17b侧突出的第二光学特性面。在这种情况下，构成成型于框17上的球面的框内面17b的球面中心被设计成位于具有作为透镜7的第二光学特性面的球面7c的球面中心相同的光轴中心01上。即使在透镜7抵靠状态下出现略微移动，角(球面端部)7b只会在沿支承它的框内面17b的范围内位移。
就是说，包括支承点的球面端部7b以与作为透镜7的第二光学特性面的球面7c相同的球面中心01为中心地变位，至少作为第二光学特性面的球面7c在随所述变位而移动时，其球面中心01不离开光轴，由此能够维持同轴性。
这样一来，在第七实施例中，在与安装透镜7的面配合地设计成特殊形状的情况下，如果在为组装定位而必须进行微调的场合中处于预设透镜与镜框之间的松动量范围内，则即使透镜7偏离预设支承点，也可以抑制光学性能变差。
如果构成镜框框内面17b的凸面中心被设计成满足实质上位于与相反透镜球面7c的中心01相同的光轴位置上的几何学条件，则即使在有松动量的结构中，存在着在为定位而可能进行微调的场合中产生的径向变位(位移，错位)，也没有产生偏离光轴的偏心分量。因此，不会产生因定位引起的对光学系统精度的恶劣影响。因而，如果保持根据设计的框的对称性以及通过制造将同轴性保持在允许范围内，则即使因透镜定位工作的调整而多多少少引起了位移，至少仍然保持了透镜主要光学特性面(球面7c)与镜框框内面的同轴性，因此几乎对基本光学性能没有影响。尤其是，在透镜球面7c与透镜球面7a相比受球面中心偏移造成透镜性能变差的影响更严重的情况下，本发明特别有效。而且，在第七实施例中，获得了实质上与上述作用效果6相同的作用效果。
上述第六、第七实施例可以如下所述地变形实现。例如，在安装在上述第六实施例的镜框上的透镜6(见图11)中，接触框16的第一光学特性面6a是凸面，但该光学特性面也可以是凹面，这样的镜框也大体上原样地与透镜组装在一起。
另外，例如透镜6的细部形状、所用光学仪器及其光学元件组合或其制造方法也可以适当变动。
另外，在此是以设置在镜框内的透镜支承面(框内面)是球面的例子为前提而进行描述的，但不是严格球面(所谓的非球面)和相对预定球面具有预定偏差的近似球面(所谓的近似球面)的情况下，本发明的要点能够同样适用。
通常，与是球面或非球面无关地，它们都相对光轴是点对称的，非球面和近似球面基本上用包含预定球面半径及距球面中心偏移等的公式来表达，大体上相同地对待设计上不同的其他方案。因此，能期望获得与上述第六实施例和第七实施例相同的或更好的效果。
此外，在不超出本发明要点的范围内，可以设想出各种变形如上所述地，根据本发明，在透镜与镜框之间存在松动时，即使透镜移位，也能够提供一种光学性能降低少的定位透镜。在透镜与镜框之间存在径向松动时，即使支承对象的透镜移位，也能提供可以光学性能降低小的定位透镜镜框。
因此，本发明的效果是，可以在光学性能降低少的情况下实现由透镜和镜框构成的支承结构的定位。
权利要求
1．一种在保持框(11-17)中定位透镜(1-7)的支承结构，它包括在光轴方向上相互面对地形成有由在光轴上的第一预定位置上具有球面中心的第一球面构成的第一光学特性面(1a，2a，…6a，7a)和由在光轴上的第二预定位置上具有球面中心的第二球面构成的第二光学特性面(1c，2c，…6c，7c)的透镜件(1-7)；成型于所述第二光学特性面周边部上的且在光轴方向上接触所述保持框的透镜侧接触部(1b，2b，…6b，7b)；抵靠在所述透镜侧接触部成型于所述保持框上的框侧接触部(11b，12b，…16b，17b)；其特征在于，所述透镜侧接触部或所述框侧接触部位于具有所述第一光学特性面的所述光轴上地由在与所述第一预定位置相同的位置上具有中心(01)的球面形成。
2．如权利要求1所述的在保持框(16，17)中定位透镜(6，7)的支承结构，其特征在于，所述透镜侧接触部由具有预定半径的圆环状接触部(16b，17b)形成，所述成型于框接触部上的球面在所述透镜件相对光轴大致垂直地位移的情况下也可接触构成所述透镜侧接触部的所述接触部地成型于预定圆环区域内。
3．如权利要求1所述的在保持框(11-15)中定位透镜(1-5)的支承结构，其特征在于，在所述框侧接触部上形成了具有预定半径的圆环状接触部(11b，12b，13b，14b，15b)，成型于所述透镜侧接触部上的球面一般可以抵靠形成所述框侧接触部的所述接触部地成型于预定的圆环状区域内。
4．一种在保持框(11-17)中定位透镜(1-7)的支承结构，它包括在光轴方向上相互面对地形成有由在所述保持框所具有的轴中心上的第一预定位置上具有球面中心的第一球面构成的第一光学特性面(1a，2a，…6a，7a)和由在保持框所具有的轴中心上的第二预定位置上具有球面中心的第二球面构成的第二光学特性面(1c，2c，…6c，7c)的透镜件(1-7)；成型于所述第二光学特性面周边部上的且在所述轴中心方向上抵靠在所述保持框上的透镜侧接触部(1b，2b，…6b，7b)；抵靠在所述透镜侧接触部并成型于所述保持框上的框侧接触部(11b，12b，…16b，17b)；其特征在于，所述透镜侧接触部或所述框侧接触部由在与在所述保持框的轴中心上的第一光学特性面相同的第一预定位置上具有中心(01)的球面形成。
5．一种在保持框(11-15)上定位透镜(1-5)的支承结构，它包括具有两个光学特性面(1a，2a，3a，4a，5a及1b，2b，3b，4b，5b)的且这两个面相互面对地设置的透镜件(1-5)；在预定位置上具有中心而形成了这两个光学特性面中的一个光学特性面的球面部(1c，2c，3c，4c，5c)；在这两个光学特性面中的另一个光学特性面的周围形成的圆环状球面部(1b，2b，3b，4b，5b)；其特征在于，所述球面部与第一个光学特性面的球面部的中心(01)一致。
6．如权利要求5所述的在保持框中定位透镜的支承结构，其特征在于，所述的另一个光学特性面在相对所述第一个光学特性面的球面部所具有的中心不同的位置上具有球面中心。
7．如权利要求5所述的在保持框中定位透镜的支承结构，其特征在于，所述的另一个光学特性面比所述第一个光学特性面相比是在光学性能方面对制造误差敏感的面。
8．如权利要求5所述的在保持框中定位透镜的支承结构，其特征在于，它还包括成型于所述保持框上的且在光轴方向上接触所述圆环状球面部(1b，2b，3b，4b，5b)地决定透镜件位置的接触部(11b，12b，13b，14b，15b)。
9．一种安装在保持框(11-15)中地受到定位支承的透镜(1-5)，它包括两个相互面对地设置的光学特性面(1a，2a，3a，4a，5a及1b，2b，3b，4b，5b)；在预定位置上具有中心地形成了所述两个光学特性面中的一个光学特性面的球面部(1c，2c，3c，4c，5c)；在这两个光学特性面中的另一个光学特性面的周围形成的圆环状球面部(1b，2b，3b，4b，5b)；其特征在于，所述球面部与所述的第一个光学特性面的球面部的中心(01)一致。
10．在保持框(11-15)中定位透镜(1-5)的支承结构，它包括第一光学特性面(1a，2a，3a，4a，5a)与第二光学特性面(1b，2b，3b，4b，5b)在光轴上相对地设置的透镜件(1-5)；形成所述第一光学特性面的非球面或近似球面；环状成型于所述第二光学特性面周围上并且与形成了所述第一光学特性面的所述非球面或近似球面的中心一致的非球面或近似球面。
11．如权利要求10所述的在保持框中定位透镜的支承结构，其特征在于，它还包括成型于所述保持框上的且在光轴方向上接触成型于所述第二光学特性面周围圆的非球面或近似球面地决定了透镜件位置的接触部(11b，12b，13b，14b，15b)。
12．在保持框(16，17)中定位透镜(6，7)的支承结构，它包括在光轴方向上抵靠所述保持框的透镜侧接触部(6b，7b)；在成型于保持框上的且为了在光轴方向上在预定位置上支承所述透镜件而使之接触所述透镜件的透镜侧接触部的框侧接触部(16b，17b)；其特征在于，所述框接触部由在光轴上具有中心的球面构成。
13．用于定位保持透镜件(6，7)的保持框(16，17)，它包括在成型于保持框上的且为了在所述保持框中心轴方向上在预定位置上支承所述透镜件而使之接触所述透镜件的接触部(16b，17b)，其特征在于，所述接触部由在所述保持框中心轴上具有中心的球面构成。
14．在保持框(16，17)中定位透镜(6，7)的支承结构，它包括在光轴方向彼此面对地成型有由在光轴上的第一预定位置上具有球面中心的第一球面构成的第一光学特性面(6a，7a)和由在光轴上的第二预定位置上具有球面中心的第二球面构成的第二光学特性面(6b，7b)的透镜件(6，7)；成型于所述第二光学特性面周边部且在光轴方向上抵靠所述保持框的透镜侧接触部(6b，7b)；成型于所述保持框上以便抵靠所述透镜侧接触部的框侧接触部(16b，17b)；其特征在于，所述框侧接触部在与所述第一光学特性面相同的所述光轴上的第一预定位置上具有球面中心。
15．如权利要求14所述的在保持框中定位透镜的支承结构，其特征在于，所述第一球面及形成所述保持框的框侧接触部(16b，17b)的球面是非球面或近似球面。
16．如权利要求14所述的在保持框中定位透镜的支承结构，其特征在于，所述第一光学特性面与第二光学特性面相比是在光学性能方面对制造误差敏感的面。
全文摘要
本发明要提供一种当在透镜与镜框(保持框)之间存在松动时即便透镜发生错位也能够光学性能降低少地进行定位的下述支承结构。例如,为了支承透镜6地在内部保持它,提出了一种象透镜6支承面由球面构成的透镜支承框这样的镜框16。在镜框16支承相对地具有两个球面6a、6c的透镜6的场合中,成型于镜框16上的球面(框侧接触部)16b的中心与所述透镜的一个球面6c的中心相同,即它设置在中心01上。
文档编号G02B7/02GK1283798SQ0011932
公开日2001年2月14日 申请日期2000年6月28日 优先权日1999年6月28日
发明者小岩井保, 高桥真也 申请人:奥林巴斯光学工业株式会社