JP5146319B2 - レンズ鏡胴 - Google Patents

Description

本発明は、撮像レンズ鏡胴に関し、特に、外気に直接触れ、なおかつ温度湿度変化が大きい環境下で使用されると好適な、例えば車載用レンズ鏡胴に関する。

デジタルカメラなどの撮像装置、雨天時の撮影などは、カサやカバーにより保護されて撮影を行うことが多いため、レンズを保持するレンズ鏡胴については、通常、対環境性能を考慮されることは少ない。従って、吸湿特性などを考慮した１種類の素材によりレンズ鏡胴が構成されている（特許文献１参照）。
特開２００５−２７４６３３号公報

ところで、近年は、ドライバーの操作を支援すべく、リヤ側や助手席側の画像を映し出すカメラ等を車載することが行われている。ここで、車載カメラは、常に太陽の紫外線、降雨や降雪、融雪剤等に曝されるという過酷な環境におかれるものである。そこで、外界に露出したレンズ鏡胴は、対環境性能に優れた「結晶性プラスチック」である、例えばＰＰＡ（ポリフタルアミド）等を用いて構成することが考えられる。ところが、ＰＰＡは吸湿性が比較的高いので、レンズ鏡胴として用いた場合、例え組み付け時に精度良く調整しても、湿度の高い環境で使用されると膨潤変形が生じ、それが保持するレンズとの間でガタが生じ、光学特性を劣化させる恐れがある。

本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、対環境性能を維持しながらも、良好な光学特性を維持できるレンズ鏡胴を提供することを目的とする。

本発明のレンズ鏡胴は、複数のレンズを保持するレンズ鏡胴において、少なくとも最も被写体側の第１レンズを有する第１レンズ群を支持する外枠部材と、前記外枠部材に内包され、前記第１レンズ群の後方に配置された第２レンズ群を支持する内枠部材と、を有し、前記外枠部材を形成する第１の樹脂材は結晶性プラスチックであり、前記内枠部材を形成する第２の樹脂材は非結晶性（或いは非晶性）プラスチックであることを特徴とする。

本発明によれば、外界に露出した前記外枠部材を構成する第１の樹脂材が対環境性能を備える結晶性プラスチックであることで、外界からの影響を抑えて耐久性を確保でき、また第２レンズ群を保持する前記内枠部材を構成する第２の樹脂材が吸湿性の低い非結晶性（或いは非晶性）プラスチックであることで、前記内枠部材の変形を抑えて第２レンズ群を構成する各レンズのガタを抑制することができる。

なお、前記第１の樹脂材は、前記第２の樹脂材に比べ対環境性能に優れている。ここで、「対環境性能」とは、耐薬品性、高強度、耐熱性の少なくとも一つを言うものとする。

前記外枠部材と前記内枠部材とはねじ結合により連結されていると好ましい。

前記第１レンズはガラス製であると、樹脂製のレンズに比べて対環境性能に優れるので、外界に露出しても性能を維持できるから好ましい。

前記第２レンズ群を構成するレンズの素材の線膨張係数は、前記第２の樹脂材の線膨張係数に等しいと、温度変化が生じてもガタが生じにくいので好ましい。

本発明によれば、対環境性能を維持しながらも、良好な光学特性を維持できるレンズ鏡胴を提供することができる。

撮像装置１００のブロック図である。 光学系１０１の断面図である。 変形例にかかる光学系１０１の断面図である。

符号の説明

１０ レンズ鏡胴
１１ 外枠部材
１１ａ 内周段部
１１ｂ 内周ガイド部
１１ｃ 雌ねじ部
１２ 内枠部材
１２ａ 第１内周段部
１２ｂ 第２内周段部
１２ｂ 雄ねじ部
１２ｃ 外周ガイド部
１２ｅ 第３内周段部
１００ 撮像装置
１０１ 光学系
１０２ 固体撮像素子
１０３ 変換部
１０４ 制御部
１０６ タイミング発生部
１０７ 撮像素子駆動部
１０８ 画像メモリ
１０９ 画像処理部
１１０ 画像圧縮部
１１１ 画像記録部
１１２ 表示部
１１３ 操作部
Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ
Ｌ４ 第４レンズ
ＬＳ レンズ部

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１及び図２を参照して、本発明の実施の形態にかかるレンズ鏡胴を搭載した撮像装置１００について説明する。図１は、撮像装置１００のブロック図である。尚、撮像装置１００は、少なくとも光学系１０１が外界に対して露出される形態で、車両に搭載可能となっている。

図１に示すように、撮像装置１００は、光学系１０１と、固体撮像素子１０２と、Ａ／Ｄ変換部１０３と、制御部１０４と、タイミング発生部１０６と、撮像素子駆動部１０７と、画像メモリ１０８と、画像処理部１０９と、画像圧縮部１１０と、画像記録部１１１と、車室内のディスプレイである表示部１１２と、操作部１１３とを備えて構成される。

光学系１０１は、被写体像を固体撮像素子１０２の撮像面に結像させる機能を有する。固体撮像素子１０２は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子であり、入射光をＲ、Ｇ、Ｂ毎に光電変換してそのアナログ信号を出力する。Ａ／Ｄ変換部１０３は、アナログ信号をデジタルの画像データに変換する。

制御部１０４は、撮像装置１００の各部を制御する。制御部１０４は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）を含み、ＲＯＭから読み出されてＲＡＭに展開された各種プログラムと、ＣＰＵとの協働で各種処理を実行する。

タイミング発生部１０６は、アナログ信号出力用のタイミング信号を出力する。撮像素子駆動部１０７は、固体撮像素子１０２を走査駆動制御する。

画像メモリ１０８は、画像データを読み出し及び書き込み可能に記憶する。画像処理部１０９は、画像データに各種画像処理を施す。画像圧縮部１１０は、ＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ ＥｘｐｅｒｔｓＧｒｏｕｐ）等の圧縮方式により、撮像画像データを圧縮する。画像記録部１１１は、ハードディスク又は図示しないスロットにセットされたメモリカード等の記録メディアに画像データを記録する。

表示部１１２は、カラー液晶パネル等であり、撮影後の画像データ、撮影前のスルー画像、各種操作画面等を表示することができる。操作部１１３は、値を設定するための各種操作キーを含み、運転者により操作入力された情報を制御部１０４に出力する。

ここで、撮像装置１００における動作を説明する。ここでは、車両のリヤ側の被写体のモニタリング（スルー画像表示）が行われる場合を説明する。例えば、撮像装置１００を搭載した車両が後退するためにバックギヤを選択すると、固体撮像素子１０２が、タイミング発生部１０６、撮像素子駆動部１０７によって走査駆動され、光学系１０１を介して固体撮像素子１０２の受光面に結像されている車両のリヤ側の被写体像を光電変換し、この出力であるアナログ信号を、一定周期毎に１画面分出力する。

このアナログ信号は、ＲＧＢの各原色成分毎に適宜ゲイン調整された後に、Ａ／Ｄ変換部１０３でデジタルデータに変換される。そのデジタルデータは、画像処理部１０９により、画素補間処理及びγ補正処理を含むカラープロセス処理が行なわれて、デジタル値の輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｂ、Ｃｒ（画像データ）が生成されて画像メモリ１０８に格納され、定期的にその信号が読み出されてそのビデオ信号が生成されて、表示部１１２に出力され、運転者により視認可能となる。

この表示部１１２は、モニタリングにおいては電子ファインダとして機能し、撮像画像をリアルタイムに表示することとなる。

尚、このようなモニタリング状態において、静止画撮影を行ないたいタイミングで、運転者が操作部１１３のボタンを操作することにより、或いは車載用コンピュータの指令により、静止画像データを取得することもできる。これに応じて、画像メモリ１０８に格納された１コマの画像データが読み出されて、画像圧縮部１１０により圧縮される。その圧縮された画像データが、画像記録部１１１により記録メディアに記録される。

図２は、本実施の形態にかかる光学系１０１の一例を示す断面図であり、下半分は省略している。光学系１０１は、レンズ部ＬＳとレンズ鏡胴１０とからなる。レンズ部ＬＳは、被写体側（図２で左側）から負の第１レンズＬ１、負の第２レンズＬ２，絞りＳ、正の第３レンズＬ３の順序で配置しているが、これ以外の組み合わせもできる。一般的な車載用の光学系としては、３５ｍｍフィルム換算で焦点距離３８ｍｍ以下の広角レンズを用いることが好ましい。

レンズ鏡胴１０は、中空円筒状の外枠部材１１と内枠部材１２とからなる。円筒状の外枠部材１１は、被写体側の内周段部１１ａに、光軸方向及び光軸直交方向に位置決めした状態で最も被写体側の第１レンズＬ１のフランジ部を加締め固定（接着でも良い）している。この第１レンズＬ１は、ガラス製のものが用いられる。又、外枠部材１１は、その内周に、内周ガイド部１１ｂと、それより大径の雌ねじ部１１ｃとを形成している。本実施の形態においては、外枠部材１１を形成する第１の樹脂材は、対環境性能である耐薬品性、高強度、耐熱性に優れた「結晶性プラスチック」であるＰＰＡ（ポリフタルアミド）が用いられている。なお、本例では、第１レンズＬ１が第１レンズ群に相当する。

円筒状の内枠部材１２は、被写体側の第１内周段部１２ａと、それより小径である撮像素子側の第２内周段部１２ｂとを有する。組み付け時には、まず第２内周段部１２ｂに突き当てた状態で、被写体側から挿入した第３レンズＬ３のフランジ部を加締め固定（接着でも良い）し、更に被写体側から第１内周段部１２ａに絞りＳの外周を挿入して突き当て、その上から第２レンズＬ２のフランジ部を突き当てて加締め固定（接着でも良い）する。これにより内枠部材１２に対する第２レンズＬ２及び第３レンズＬ３の光軸方向及び光軸直交方向の位置決めがなされる。本実施の形態において、内枠部材１２を形成する第２の樹脂材は、吸湿性が低い「非結晶性（或いは非晶性）プラスチック」であるＰＣ（ポリカーボネート）が用いられている。なお、本例では、第２レンズＬ２及び第３レンズＬ３が第２レンズ群に相当する。

更に内枠部材１２は、外枠部材１１の内周ガイド部１１ｂに係合する外周ガイド部１２ｃと、雌ねじ部１１ｃに螺合する雄ねじ部１２ｄとを有している。内周ガイド部１１ｂと外周ガイド部１２ｃとが嵌合することで、外枠部材１１と内枠部材１２との光軸直交方向の位置決めがなされるようになっている。又、雌ねじ部１１ｃと雄ねじ部１２ｄとの螺合量を変化させることで、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２とのレンズ間距離が調整され、固体撮像素子１０２の受光面にピントのあった画像を結像させることができる。

本実施の形態によれば、外枠部材１１については、ＰＣに対して対環境性能に優れたＰＰＡとしているため、車外に露出した状態で、太陽の紫外線、降雨や降雪、融雪剤等に曝されても、長期間にわたって内部のレンズ部を保護することができる。又、最も被写体側に位置する第１レンズＬ１がガラス製であるため、傷つきにくく、耐候性に優れるというメリットがある。

これに対し、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３を支持する内枠部材１２については、ＰＰＡに対して対環境性能は劣るが吸湿性が低いＰＣとすることで、湿度の高い状況で使用した場合でも、内枠部材１２の変形を抑えて第２レンズＬ２、第３レンズＬ３のガタの発生を抑制することができる。又、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３を、内枠部材１２と同じ素材で形成することで線膨張率が等しくなるから、温度変化が生じた場合でも変形量を等しくできるため、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３のガタの発生を抑制することができる。
なお、外枠部材１１を形成する第１の樹脂材は、上記のＰＰＡに限るものでなく、「結晶性プラスチック」であるＰＡ―ＭＸＤ６（ポリアミドＭＸＤ６）等でもよい。また、内枠部材１２を形成する第２の樹脂材は、上記のＰＣに限るものでなく、「非結晶性（或いは非晶性）プラスチック」であるＰＡＲ（ポリアリレート）等でもよい。

外枠部材１１を形成する第１の樹脂材と内枠部材１２を形成する第２の樹脂材の組み合わせとしては、例えば、外枠部材１１にＰＰＡ、内枠部材１２にＰＣの組み合わせ、外枠部材１１にＰＰＡ、内枠部材１２にＰＡＲの組み合わせ、外枠部材１１にＰＡ―ＭＸＤ６、内枠部材１２にＰＣの組み合わせ、外枠部材１１にＰＡ―ＭＸＤ６、内枠部材１２にＰＡＲの組み合わせ等が適用できる。

尚、外枠部材１１と内枠部材１２とは、ねじ部の螺合により結合しているが、これに限らず、接着やレーザ溶着などで結合することもできる。更に、ここでは単焦点レンズの光学系について説明したが、外枠部材に対して内枠部材を可動として、フォーカシングレンズ又はズームレンズの構成としても良い。

図３は、変形例にかかる光学系１０１の断面図であり、下半分は省略している。本変形例において、レンズ部ＬＳは、被写体側（図３で左側）から負の第１レンズＬ１（第１レンズ群に相当）、負の第２レンズＬ２，正の第３レンズＬ３、絞りＳ、負の第４レンズＬ４（第２レンズ群に相当）の順序で配置している。又、内枠部材１２は、被写体側から順次小径となる第１内周段部１２ａ、第２内周段部１２ｂ、第３内周段部１２ｅを形成している。組み付け時には、まず第３内周段部１２ｅに突き当てた状態で、被写体側から挿入した第４レンズＬ４のフランジ部を加締め固定（接着でも良い）し、続いて被写体側から第２内周段部１２ｂに絞りＳの外周を挿入して突き当て加締め固定（接着でも良い）し、更に被写体側から第１内周段部１２ａに第２レンズＬ２を挿入して互いに突き当て、そのフランジ部を加締め固定（接着でも良い）する。これにより内枠部材１２に対する第２レンズＬ２及び第３レンズＬ３、絞りＳ、第４レンズＬ４の光軸方向の位置決めがなされる。それ以外の構成については、上述した実施の形態と同様であるため説明を省略する。
なお、上記の実施の形態では、外枠部材１１に支持される第１レンズ群が１枚のレンズ、内枠部材１２に支持される第２レンズ群が複数枚のレンズで構成された例で説明したが、第１レンズ群が複数枚のレンズ、第２レンズ群が１枚のレンズで構成されたものや、第１レンズ群及第２レンズ群が、それぞれ複数枚のレンズで構成されたものであってもよい。即ち、外枠部材１１及び内枠部材１２は、それぞれ少なくとも一枚のレンズを支持するものであればよい。また、外枠部材１１に支持される第１レンズ群が複数枚で構成されている場合には、最も被写体側に配置される第１レンズＬ１がガラス製であることが好ましい。

以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。例えば、上述の実施の形態では、車載用の撮像装置に用いたレンズ鏡胴を例にとって説明したが、これに限らず、監視カメラや携帯電話用の撮像装置にも用いることができる。

Claims (4)

1. 複数のレンズを保持するレンズ鏡胴において、
   少なくとも最も被写体側の第１レンズを有する第１レンズ群を支持する外枠部材と、
   前記外枠部材に内包され、前記第１レンズ群の後方に配置された第２レンズ群を支持する内枠部材と、を有し、
   前記外枠部材を形成する第１の樹脂材は結晶性プラスチックであり、前記内枠部材を形成する第２の樹脂材は非結晶性（或いは非晶性）プラスチックであることを特徴とするレンズ鏡胴。
2. 前記外枠部材と前記内枠部材とは、ねじ結合により連結されていることを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡胴。
3. 前記第１レンズはガラス製であることを特徴とする請求項１または２に記載のレンズ鏡胴。
4. 前記第２レンズ群を構成するレンズの素材の線膨張係数は、前記第２の樹脂材の線膨張係数に等しいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のレンズ鏡胴。