JP2015025974A - Lens unit and imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、広い温度領域において使用可能なレンズユニットおよび撮像装置に関する。 The present invention relates to a lens unit and an imaging apparatus that can be used in a wide temperature range.
車載カメラおよび監視カメラなどのように、屋外環境に曝される頻度の高いカメラが知られている。このような屋外向けのカメラには、低温から高温まで広い温度領域において、光学性能などの撮影のための多様な性能を維持することが求められる。 There are known cameras that are frequently exposed to the outdoor environment, such as in-vehicle cameras and surveillance cameras. Such an outdoor camera is required to maintain various performances for photographing such as optical performance in a wide temperature range from low temperature to high temperature.
光学性能を維持するためには、温度変化に対して、鏡枠に保持されるレンズの偏心を抑制することが重要である。偏心の抑制のために、鏡枠の開口および当該開口に係合するレンズの外周周辺を互いに係合するテーパ状に形成し、レンズを弾性部材によって開口側に付勢する構成体が提案されている(特許文献1参照)。 In order to maintain the optical performance, it is important to suppress the eccentricity of the lens held in the lens frame with respect to the temperature change. In order to suppress eccentricity, a structure has been proposed in which the opening of the lens frame and the outer periphery of the lens that engages with the opening are formed into a tapered shape that engages with each other, and the lens is biased toward the opening by an elastic member. (See Patent Document 1).
しかし、特許文献1に記載の構成体では偏心そのものを抑制可能であるが、鏡枠およびレンズの線膨張係数の違いから、高温の使用環境においてレンズの径方向の膨張が抑制されることに起因して、レンズの曲面に歪みが生じ得る。レンズの曲面に歪みが生じることにより、光学性能の低下およびレンズ表面に施したコーティングにクラックを発生し得る。
However, although the eccentricity itself can be suppressed in the structure described in
したがって、かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、広い温度領域でレンズの曲面における歪みの発生を抑制するレンズユニットおよび撮像装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention made in view of such circumstances is to provide a lens unit and an imaging apparatus that suppress the occurrence of distortion on the curved surface of the lens in a wide temperature range.
上述した諸課題を解決すべく、第1の観点によるレンズユニットは、
レンズ部と、
前記レンズ部を保持する鏡枠部と、
前記レンズ部よりもヤング率が小さく、前記レンズ部の外周および前記鏡枠部の内周の間に配置される緩衝部とを備える
ことを特徴とするものである。
In order to solve the above-described problems, the lens unit according to the first aspect is
The lens part,
A lens frame part for holding the lens part;
A Young's modulus is smaller than that of the lens unit, and a buffer unit disposed between the outer periphery of the lens unit and the inner periphery of the lens frame unit is provided.
また、第2の観点によるレンズユニットにおいて、
前記緩衝部の線膨張係数は、前記レンズ部の線膨張係数より小さく且つ前記鏡枠部の線膨張係数より大きい
ことが好ましい。
In the lens unit according to the second aspect,
The linear expansion coefficient of the buffer portion is preferably smaller than the linear expansion coefficient of the lens portion and larger than the linear expansion coefficient of the lens frame portion.
また、第3の観点によるレンズユニットは、
レンズ部と、
前記レンズ部を保持する鏡枠部と、
前記レンズ部よりも線膨張係数が小さく且つ前記鏡枠部よりも線膨張係数が大きく、前記レンズ部の外周および前記鏡枠部の内周の間に配置される緩衝部とを備える
ことを特徴とするものである。
The lens unit according to the third aspect is
The lens part,
A lens frame part for holding the lens part;
A linear expansion coefficient is smaller than that of the lens unit and a linear expansion coefficient is larger than that of the lens frame unit, and a buffer unit is provided between the outer periphery of the lens unit and the inner periphery of the lens frame unit. It is what.
また、第4の観点によるレンズユニットにおいて、
前記レンズユニットは、少なくとも常温の温度領域および高温の温度領域において使用されることが想定され、
前記鏡枠部の前記常温の温度領域内の第1の温度における内径をφ1、前記レンズ部の前記第1の温度における外径をφ2、前記鏡枠部の線膨張係数をα1、前記レンズ部の線膨張係数をα2、前記高温の温度領域内の第2の温度と前記第1の温度の差分をΔTとするとき、
α2>α1
φ1>φ2+φ2×α2×ΔT
を満たす
ことが好ましい。
In the lens unit according to the fourth aspect,
The lens unit is assumed to be used at least in a normal temperature range and a high temperature range,
The inner diameter of the lens frame portion at a first temperature within the normal temperature range is φ1, the outer diameter of the lens portion at the first temperature is φ2, the linear expansion coefficient of the lens frame portion is α1, and the lens portion When the linear expansion coefficient is α2, and the difference between the second temperature in the high temperature region and the first temperature is ΔT,
α2> α1
φ1> φ2 + φ2 × α2 × ΔT
It is preferable to satisfy
また、第5の観点によるレンズユニットにおいて、
前記緩衝部の前記鏡枠部への組込み、および前記レンズ部の前記緩衝部への組込みの少なくとも一方が、圧入による
ことが好ましい。
In the lens unit according to the fifth aspect,
It is preferable that at least one of the incorporation of the buffer portion into the lens frame portion and the incorporation of the lens portion into the buffer portion is by press-fitting.
また、第6の観点による撮像装置は、
レンズ部と、前記レンズ部を保持する鏡枠部と、前記レンズ部よりもヤング率が小さく、前記レンズ部の外周および前記鏡枠部の内周の間に配置される緩衝部とを有するレンズユニットを備える
ことを特徴としている。
An imaging device according to a sixth aspect is
A lens having a lens unit, a lens frame unit that holds the lens unit, and a buffer unit that has a Young's modulus smaller than that of the lens unit and is disposed between the outer periphery of the lens unit and the inner periphery of the lens frame unit It is characterized by having a unit.
上記のように構成された本発明に係るレンズユニットおよび撮像装置によれば、広い温度領域において曲面における歪みの発生を抑制可能である。 According to the lens unit and the imaging device according to the present invention configured as described above, it is possible to suppress the occurrence of distortion on the curved surface in a wide temperature range.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、本発明の一実施形態に係るレンズユニットを有する撮像装置について説明する。撮像装置は、例えば車載用カメラおよび監視カメラなどのように低温の温度領域、常温の温度領域、および高温の温度領域を含む、広い温度領域で使用されるカメラである。低温の温度領域とは、例えば−40℃から0℃である。常温の温度領域とは、例えば0℃から40℃である。高温の温度領域とは、例えば40℃から80℃である。 First, an imaging apparatus having a lens unit according to an embodiment of the present invention will be described. The imaging device is a camera that is used in a wide temperature range including a low temperature range, a normal temperature range, and a high temperature range, such as an in-vehicle camera and a surveillance camera. The low temperature range is, for example, −40 ° C. to 0 ° C. The normal temperature range is, for example, 0 ° C. to 40 ° C. The high temperature range is, for example, 40 ° C. to 80 ° C.
図1に示すように、撮像装置10は、レンズユニット11、撮像素子12、AFE(アナログフロントエンド)13、I/F(インターフェース)14を含んで構成される。レンズユニット11は被写体の光学像を結像させる。撮像素子12は結像した光学像を撮像し、光学像に相当する画像信号を生成する。AFE13は画像信号にCDS/SH処理およびAD変換処理を施す。I/F14はAFE13により所定の処理が施された画像信号を、撮像装置10の外部機器、例えば表示装置および記憶装置などに出力する。本実施形態において、撮像装置10は外部機器に対して画像信号を出力する構成であるが、撮像装置10自身がディスプレイを有し、画像信号に相当する画像を表示してもよい。また、撮像装置10自身がメモリを有し、画像信号を記憶してもよい。
As shown in FIG. 1, the
次に、レンズユニット11の構成について詳細に説明する。図2に示すように、レンズユニット11は、鏡枠部15、少なくとも一つのレンズ部16、および緩衝部17を含んで構成される。
Next, the configuration of the lens unit 11 will be described in detail. As shown in FIG. 2, the lens unit 11 includes a
鏡枠部15は金属などの硬質の材料によって、円筒形状に形成される。鏡枠部15は、円筒内周にレンズ部16を保持する。
The
レンズ部16は、線膨張係数が鏡枠部15の線膨張係数より大きく、ヤング率として表される硬さが鏡枠部15の硬さより低い材料によって形成される。すなわち、鏡枠部15およびレンズ部16の線膨張係数をそれぞれα1、α2とすると、α2>α1である。また、鏡枠部15およびレンズ部16のヤング率をそれぞれE1、E2とすると、E1>E2である。また、常温の温度領域内の第1の温度と高温の温度領域内の第2の温度との差分をΔT、第1の温度における鏡枠部15の円筒内径をφ1、第1の温度におけるレンズ部16の外径をφ2とすると、φ1>φ2+φ2×α2×ΔTを満たすように、レンズ部16は形成される。第1の温度は、使用が想定される環境において、常温の温度領域内で頻度が大きいと想定される温度である。第2の温度は、使用が想定される環境において、高温の温度領域内で頻度が大きいと想定される温度である。また、レンズ部16においては、レンズユニット11として所望の光学性能、例えば焦点距離および被写界深度などを満たすように、曲面が形成される。レンズ部16は、後述する緩衝部17を介して、鏡枠部15に保持される。
The
緩衝部17は、線膨張係数が鏡枠部15の線膨張係数より大きく且つレンズ部16の線膨張係数より小さく、ヤング率として表される硬さがレンズ部16の硬さより小さい材料によって形成される。すなわち、緩衝部17の線膨張係数およびヤング率をそれぞれα3、E3とすると、E1>E2>E3であり、α2>α3>α1である。また、緩衝部17は、第1の温度において、内径がレンズ部16の外径より僅かに小さく、外径が鏡枠部15の内径より僅かに大きな、環状である。緩衝部17は、鏡枠部15の円筒内周およびレンズ部の外周の間に配置される。
The
緩衝部17は、圧入により鏡枠部15内に組込まれる。または、緩衝部17は、鏡枠部15内に、例えば二色成型により一体的に形成されていてもよい。または、緩衝部17は、レンズ部16の周方向に沿って液状ガスケットを塗布した状態で鏡枠部15内に組込み後、湿気硬化させることにより、形成されてもよい。レンズ部16は、圧入により緩衝部17内に組込まれる。または、レンズ部16は、緩衝部17内に、二色成型により一体的に形成されていてもよい。
The
以上のような構成の本実施形態のレンズユニットによれば、緩衝部17を介してレンズ部16を鏡枠部15内に保持するので、高温の温度領域下におけるレンズ部16の曲面における歪みの発生を抑制可能である。以下に、歪みの発生の抑制作用について詳細に説明する。
According to the lens unit of the present embodiment configured as described above, since the
レンズ部16は高温の温度領域において全方向に膨張する。レンズ部16’が直接鏡枠部15’内に組込まれる場合には、レンズ部16’よりも線膨張係数の小さな鏡枠部15’によって径方向の膨張が抑制され、レンズ部16’の厚さ方向に偏って膨張し得る(図3参照)。レンズ部16’の厚さ方向に偏った膨張により、前述のように、レンズ部16’の曲面に歪みが生じる。
The
一方で、本実施形態のレンズユニットにおいては、ヤング率がレンズ部16よりも小さな緩衝部17がレンズ部の径方向の膨張を許容するので、レンズ部16の曲面における歪みの発生を抑制可能である。
On the other hand, in the lens unit of the present embodiment, since the
また、本実施形態のレンズユニットによれば、α2>α3を満たすので、低温の温度領域における緩衝部17の収縮量はレンズ部16の収縮量より小さい。一般的に、レンズ部16の線膨張係数は鏡枠部15の線膨張係数より大きく、低温の温度領域におけるレンズ部16の外径の収縮量に比べて鏡枠部15の内径の収縮量は小さい。それゆえ、緩衝部17を介在させずに、レンズ部16を鏡枠部15に保持させる場合には低温の温度領域においてレンズ部16と鏡枠部15との間に隙間が生じ得る。一方で、本実施形態のレンズユニットによれば、上述のような条件の線膨張係数である緩衝部17の外径の縮小量は当該緩衝部17をレンズ部16と同一の材料に置換した部材の外径の縮小量より小さい。したがって、外径の収縮量を鏡枠部15の内径の収縮量に近付けることが可能なので、緩衝部17と鏡枠部15との間の隙間の発生が抑制される。
Further, according to the lens unit of the present embodiment, since α2> α3 is satisfied, the shrinkage amount of the
また、本実施形態のレンズユニットによれば、α3>α1を満たすので、低温の温度領域における緩衝部17の収縮量は鏡枠部15の収縮量よりも大きい。前述のように、緩衝部17を介在させずに、レンズ部16を鏡枠部15に保持させる場合には低温の温度領域においてレンズ部16と鏡枠部15との間に隙間が生じ得る。一方で、本実施形態のレンズユニットによれば、上述のような条件の線膨張係数である緩衝部17の内径の縮小量は当該緩衝部17を鏡枠部15と同一の材料に置換した部材の内径の縮小量より大きい。したがって、内径の縮小量をレンズ部16の外径の縮小量に近付けることが可能なので、緩衝部17とレンズ部16との間の隙間の発生が抑制される。
Further, according to the lens unit of the present embodiment, α3> α1 is satisfied, so that the shrinkage amount of the
また、本実施形態のレンズユニットによれば、φ1>φ2+φ2×α2×ΔTを満たす形状にレンズ部16が形成されるので、高温の温度領域である第2の温度においても鏡枠部15の内径がレンズ部16の外径より大きい。したがって、第2の温度においてもレンズ部16の径方向の膨張の抑制が防がれ、レンズ部16の曲面における歪みの抑制効果を向上可能である。
In addition, according to the lens unit of the present embodiment, the
また、本実施形態のレンズユニットによれば、緩衝部17ならびにレンズ部16は、圧入によりそれぞれ鏡枠部15および緩衝部17に組込まれるので、それぞれ緩衝部17および鏡枠部15間の隙間の発生、ならびにレンズ部16および緩衝部17間の隙間の発生をさらに抑制可能である。隙間の発生の抑制作用について、以下に説明する。
Further, according to the lens unit of the present embodiment, the
緩衝部17を圧入により鏡枠部15に組込むために、緩衝部17の外径が鏡枠部15の内径より僅かに大きく形成される。それゆえ、低温の温度領域における緩衝部17の収縮に対して、緩衝部17と鏡枠部15との間における隙間の発生がさらに抑制される。また、レンズ部16を圧入により緩衝部17に組込むために、緩衝部17の内径がレンズ部16の外径より僅かに小さく形成される。それゆえ、低温の温度領域におけるレンズ部16の収縮に対して、レンズ部16と緩衝部17との間における隙間の発生がさらに抑制される。
In order to incorporate the
本発明を諸図面や実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。 Although the present invention has been described based on the drawings and embodiments, it should be noted that those skilled in the art can easily make various changes and modifications based on the present disclosure. Therefore, it should be noted that these variations and modifications are included in the scope of the present invention.
10 撮像装置
11 レンズユニット
12 撮像素子
13 AFE(アナログフロントエンド)
14 I/F(インターフェース)
15、15’ 鏡枠部
16、16’ レンズ部
17 緩衝部
DESCRIPTION OF
14 I / F (interface)
15, 15 '
Claims (6)
前記レンズ部を保持する鏡枠部と、
前記レンズ部よりもヤング率が小さく、前記レンズ部の外周および前記鏡枠部の内周の間に配置される緩衝部とを備える
ことを特徴とするレンズユニット。 The lens part,
A lens frame part for holding the lens part;
A lens unit having a Young's modulus smaller than that of the lens unit, and a buffer unit disposed between the outer periphery of the lens unit and the inner periphery of the lens frame unit.
前記緩衝部の線膨張係数は、前記レンズ部の線膨張係数より小さく且つ前記鏡枠部の線膨張係数より大きい
ことを特徴とするレンズユニット。 The lens unit according to claim 1,
The lens unit, wherein a linear expansion coefficient of the buffer portion is smaller than a linear expansion coefficient of the lens portion and larger than a linear expansion coefficient of the lens frame portion.
前記レンズ部を保持する鏡枠部と、
前記レンズ部よりも線膨張係数が小さく且つ前記鏡枠部よりも線膨張係数が大きく、前記レンズ部の外周および前記鏡枠部の内周の間に配置される緩衝部とを備える
ことを特徴とするレンズユニット。 The lens part,
A lens frame part for holding the lens part;
A linear expansion coefficient is smaller than that of the lens unit and a linear expansion coefficient is larger than that of the lens frame unit, and a buffer unit is provided between the outer periphery of the lens unit and the inner periphery of the lens frame unit. Lens unit.
前記レンズユニットは、少なくとも常温の温度領域および高温の温度領域において使用されることが想定され、
前記鏡枠部の前記常温の温度領域内の第1の温度における内径をφ1、前記レンズ部の前記第1の温度における外径をφ2、前記鏡枠部の線膨張係数をα1、前記レンズ部の線膨張係数をα2、前記高温の温度領域内の第2の温度と前記第1の温度の差分をΔTとするとき、
α2>α1
φ1>φ2+φ2×α2×ΔT
を満たす
ことを特徴とするレンズユニット。 The lens unit according to any one of claims 1 to 3,
The lens unit is assumed to be used at least in a normal temperature range and a high temperature range,
The inner diameter of the lens frame portion at a first temperature within the normal temperature range is φ1, the outer diameter of the lens portion at the first temperature is φ2, the linear expansion coefficient of the lens frame portion is α1, and the lens portion When the linear expansion coefficient is α2, and the difference between the second temperature in the high temperature region and the first temperature is ΔT,
α2> α1
φ1> φ2 + φ2 × α2 × ΔT
A lens unit characterized by satisfying
前記緩衝部の前記鏡枠部への組込み、および前記レンズ部の前記緩衝部への組込みの少なくとも一方が、圧入による
ことを特徴とするレンズユニット。 The lens unit according to any one of claims 1 to 4, wherein:
At least one of the incorporation of the buffer portion into the lens frame portion and the incorporation of the lens portion into the buffer portion is by press-fitting.
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