JP2016099392A - レンズ温度補正装置及びカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】温度変化に基づく膨張収縮による焦点距離変化を一つの焦点補正部材で複数のレンズユニットに対応させて補正できるようにする。
【解決手段】レンズ温度補正装置１１において、円筒状のレンズ保持筒２３の軸線に光軸を一致させてレンズ２７を保持するレンズユニット１７と、レンズ保持筒２３を螺合によって回転自在に支持するレンズマウント１９と、レンズ保持筒２３の外周に固定されるレンズリング２１と、レンズリング２１の外周円に沿って延在し温度変化に応じて延在方向に伸縮し延在方向の一端側が可動端５１となってレンズリング２１に連結され、延在方向の他端側が固定端５７となってレンズマウント１９に支持され、固定端５７からレンズリング２１までの距離が異なる距離となるように複数の異なる位置で固定端５７がレンズマウント１９に支持又は可動端５１がレンズリング２１に連結される焦点補正部材１５と、を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、レンズの温度特性に応じた焦点距離の変化を補正するレンズ温度補正装置及びカメラに関する。

１つ又は複数のレンズ群の設けられたレンズ鏡筒（以下、「レンズユニット」という）をイメージセンサであるＣＣＤ（Charged Coupled Device）に対してピント調整する場合、例えばレンズ群を収容した保持筒に形成した保持筒ねじ部を、ＣＣＤを取り付けたホルダのホルダねじ部に螺合し、保持筒をＣＣＤに対して前後動させる。ピント調整後、保持筒は固定ねじによりホルダに固定される。ところが、レンズ鏡筒は、ピン調整後の温度変化に基づく鏡筒部品、レンズ群の膨張収縮及びレンズ群の屈折率変化により焦点距離が変化する。

そこで、温度変化に基づく膨張収縮による焦点距離の変化を補正する鏡筒構造を有するレンズ鏡筒が提案されている（例えば特許文献１参照）。このレンズ鏡筒は、図１２に示すＣＣＤ５０１と、ＣＣＤ５０１を取り付けるホルダ５０３と、ホルダ５０３に形成したホルダねじ部５０５と、正のパワーを有するレンズ群５０７と、レンズ群５０７を収納した保持筒５０９と、保持筒５０９のレンズホルダ部５１１と、レンズホルダ部５１１と同軸に形成した外周筒部５１３と、レンズホルダ部５１１に形成したレンズホルダねじ部５１５とを有する構成である。

このレンズ鏡筒においてピント調整を行う場合、ホルダ５０３に形成したホルダねじ部５０５と保持筒５０９のレンズホルダ部５１１に形成したレンズホルダねじ部５１５を螺合させ、保持筒５０９を光軸方向へ移動させる。ピント調整後、温度環境が変化し常温より温度が上がった場合、正のパワーを有するレンズ群５０７の焦点距離（焦点Ｆ）は、温度上昇とともに増大してΔｆ２移動する。よって、正のパワーを有するレンズ群５０７の焦点距離の増大による焦点距離移動に対応させて、ホルダねじ部５０５とレンズホルダ部５１１の材料を選定することで、ホルダねじ部５０５とレンズホルダ部５１１の変位量を制御でき、全体的な焦点距離の変化を補正できる。

特開平１０−２６８１７６号公報

しかし、上述した特許文献１のレンズ鏡筒は、ホルダねじ部５０５とレンズホルダ部５１１の材料を選定することで、ホルダねじ部５０５とレンズホルダ部５１１の変位量を制御する。このため、異なる種類のレンズ鏡筒が選択的に取り付けられる場合には、それぞれの変位量に応じた材料のレンズ鏡筒を用意しておかなければならず、部品点数が増大する。また、温度上昇で焦点距離が縮む場合では、ホルダねじ部５０５とレンズホルダ部５１１の材料を選定することで、焦点距離を縮めることは困難（温度上昇で膨張率が負の値となる材料の選定は困難）である。

本発明は、上記状況に鑑みてなされたもので、一つの焦点補正部材を用いて、温度変化に基づく膨張収縮による焦点距離の変化を、複数のレンズユニットに対応させて補正するレンズ温度補正装置及びカメラを提供することを目的とする。

本発明は、円筒状のレンズ保持筒の軸線に光軸を一致させてレンズが保持されるレンズユニットと、前記レンズ保持筒を螺合によって回転自在に支持するレンズマウントと、前記レンズ保持筒の外周に固定されるレンズリングと、前記レンズリングの外周円に沿って延在し、温度変化に応じて延在方向に伸縮し、延在方向の一端側が前記レンズリングに連結され、延在方向の他端側が前記レンズマウントに支持され、前記他端側から前記レンズリングまでの距離が異なる距離となるように複数の異なる位置で前記他端側が前記レンズマウントに支持又は前記一端側が前記レンズリングに連結される焦点補正部材と、を備える、レンズ温度補正装置である。

また、本発明は、レンズ温度補正装置を備えるカメラであって、前記レンズユニットを挟んで被写体と反対側となる位置で前記レンズマウントに固定される基板と、前記基板に実装され、前記レンズの光軸上に受光面が配置される撮像素子と、前記撮像素子から出力された撮像信号を処理して画像信号を生成する信号処理部と、前記信号処理部で生成された画像信号をネットワークへ送る通信部と、を備える、カメラである。

本発明に係るレンズ温度補正装置によれば、一つの焦点補正部材で、温度変化に基づく膨張収縮による焦点距離の変化を、複数のレンズユニットに対応させて補正することができる。

また、本発明に係るカメラによれば、温度変化が生じても、焦点距離の変化が自動で補正され、常にボケのない画像を得ることができる。

本実施形態のレンズ温度補正装置の斜視図 図１に示したレンズ温度補正装置の光軸を含む面による断面図 （Ａ）レンズ温度特性が小さい場合の焦点補正部材の取付位置を表す平面図、（Ｂ）レンズ温度特性が大きい場合の焦点補正部材の取付位置を表す平面図 焦点補正部材を用いてレンズ温度特性を補正する計算例の一例を示した模式図 （Ａ）複数の支持穴の穿設された焦点補正部材の平面図、（Ｂ）は支持穴とレンズ温度特性の異なる各レンズユニットとの関係を表した相関図 レンズ温度補正装置の搭載されたカメラのブロック図 （Ａ）レンズ温度特性が小さい場合の焦点補正部材の取付位置を表す斜視図、（Ｂ）レンズ温度特性が大きい場合の焦点補正部材の取付位置を表す斜視図 （Ａ）レンズ温度特性が小さい場合における焦点補正部材の長さの変化を表す平面図、（Ｂ）レンズ温度特性が大きい場合における焦点補正部材の長さの変化を表す平面図 （Ａ）負膨張においてレンズ温度特性が小さい場合の焦点補正部材の取付位置を表す斜視図、（Ｂ）負膨張においてレンズ温度特性が大きい場合の焦点補正部材の取付位置を表す斜視図 レンズリングがレンズマウントに螺合される変形例のレンズ温度補正装置の断面図 （Ａ）レンズリングアームが複数の連結穴を備える構造においてレンズ温度特性が小さい場合の焦点補正部材の取付位置を表す斜視図、（Ｂ）レンズリングアームが複数の連結穴を備える構造においてレンズ温度特性が大きい場合の焦点補正部材の取付位置を表す斜視図 従来のレンズ鏡筒を示す断面図

以下、本発明に係るレンズ温度補正装置及びカメラを具体的に開示した実施形態（以下、「本実施形態」という）について、図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態のレンズ温度補正装置１１の斜視図である。図２は、図１に示したレンズ温度補正装置１１の光軸１３を含む面による断面図である。図３（Ａ）は、レンズ温度特性が小さい場合の焦点補正部材１５の取付位置を表す平面図である。図３（Ｂ）は、レンズ温度特性が大きい場合の焦点補正部材１５の取付位置を表す平面図である。

本実施形態のレンズ温度補正装置１１は、例えば寒冷地や砂漠地帯のような温度差がある地域で屋外に設置される監視カメラ等のカメラに好適に用いることができる。レンズ温度補正装置１１は、レンズユニット１７と、レンズマウント１９と、レンズリング２１と、焦点補正部材１５とを含む構成である。

レンズユニット１７は、円筒状のレンズ保持筒２３の軸線２５に、光軸１３を一致させてレンズ２７を保持する。つまり、レンズユニット１７は、レンズ保持筒２３にレンズ２７が一体に取り付けられたものとなる。レンズ２７は、単一のものであってもよく、複数のものからなるレンズ群であってもよい。レンズ温度補正装置１１は、異なる種類のレンズユニットが交換自在となる。即ち、レンズ温度補正装置１１は、異なる種類のレンズユニットのいずれか一つが、レンズマウント１９に選択的に取り付けられる。レンズユニットの種類としては、例えば標準レンズユニット、望遠レンズユニット、広角レンズユニット、魚眼レンズユニット等が挙げられる。

レンズ保持筒２３の外周には、雄ねじ２９が形成される。本実施形態において、レンズ保持筒２３は、レンズ取付側の大径部と、それ以外の小径部とからなる。雄ねじ２９は、小径部の外周に形成されている。

レンズマウント１９は、レンズ保持筒２３を螺合によって回転自在に支持する。即ち、レンズマウント１９には、レンズ保持筒２３の雄ねじ２９に螺合する雌ねじ３１が形成される。雌ねじ３１の形成された支持板部３３は、例えば四角形状に形成され、その中央部に雌ねじ３１が配置される。支持板部３３のそれぞれの四隅には脚部３５がレンズユニット１７と反対側に突出される。脚部３５の先端には、基台３７が、例えばビス３９によって支持板部３３と平行に固定される。この基台３７の支持板部側の面には、基板４１が固定される。基板４１には、例えばＣＣＤ等のイメージセンサである撮像素子４３が実装される。撮像素子４３は、受光面の中心がレンズユニット１７の光軸１３と一致するように製造時又は出荷前に予め位置決めされている。

レンズ温度補正装置１１は、レンズ保持筒２３の外周に雄ねじ２９が形成され、この雄ねじ２９に螺合する雌ねじ３１がレンズマウント１９に形成されていることで、レンズ保持筒２３が回転されると、レンズ２７と撮像素子４３の受光面とが接近離反する。つまり、レンズ温度補正装置１１は、レンズ保持筒２３の回転によって、焦点調整がなされるようになっている。

レンズリング２１は、レンズ保持筒２３の外周に固定される。レンズリング２１は、内側にレンズ保持筒２３を嵌入する保持筒嵌合穴４５を有した円環形状に形成される。保持筒嵌合穴４５は、レンズ保持筒２３をガタツキすること無く嵌合する。レンズユニット１７は、レンズ保持筒２３が保持筒嵌合穴４５に嵌合することで、レンズリング２１の中心に光軸１３が一致する。本実施形態において、レンズリング２１は、レンズ保持筒２３に、リング固定ねじ４７によって固定解除可能に固定される。リング固定ねじ４７は、レンズリング２１に、外周側から保持筒嵌合穴４５まで半径方向に貫通して螺合される。これにより、リング固定ねじ４７は、レンズリング２１に締め付けられることで、先端でレンズ保持筒２３の外周を押圧し、レンズ保持筒２３を回転方向及び軸線２５に沿う方向に移動不能に固定する。この他、レンズリング２１は、接着剤やロー付け、溶接等によってレンズ保持筒２３に固定されてもよい。

レンズリング２１は、半径方向外側に突出する短尺のレンズリングアーム４９を有する。レンズリング２１は、このレンズリングアーム４９が、焦点補正部材１５の可動端５１に穿設された連結穴５３（図５参照）に、連結ピン５５によって連結される。

焦点補正部材１５は、レンズリング２１の外周円に沿って延在し、温度変化に応じて延在方向に伸縮する。焦点補正部材１５は、温度上昇と元の長さに比例した量で伸び縮みする。温度の上昇に対応して長さが変化する割合を線膨張率（線膨張係数）と言う。焦点補正部材１５としては、所望の線膨張係数を有する例えば樹脂材料、金属材料等が用いられる。本実施形態において、焦点補正部材１５は、レンズリング２１の外周円に沿う円弧形状（より具体的には、四分円弧形状）に形成される。

焦点補正部材１５は、延在方向の他端側が固定端５７となってレンズマウント１９に支持される。焦点補正部材１５は、固定端５７からレンズリング２１までの距離が、異なる距離となるように複数の異なる位置で固定端５７がレンズマウント１９に支持、又は可動端５１がレンズリング２１のレンズリングアーム４９に連結ピン５５によって連結される。本実施形態において、焦点補正部材１５は、固定端５７がレンズマウント１９に複数の異なる位置で支持される。

即ち、レンズ温度補正装置１１は、焦点補正部材１５の固定端５７が、マウント支持ピン５９によってレンズマウント１９に支持される。マウント支持ピン５９は、レンズマウント１９の支持板部３３に起立して設けられる。焦点補正部材１５には、このマウント支持ピン５９に係合する複数の支持穴６１が、焦点補正部材１５の延在方向に穿設されている。従って、焦点補正部材１５は、いずれかの支持穴６１を選択して、マウント支持ピン５９を係合することで、固定端５７からレンズリング２１までの距離を変えることができる。焦点補正部材１５の固定端５７は、マウント支持ピン５９を介して回転自在に支持されることが好ましいが、マウント支持ピン５９を介して支持板部３３に固定されていてもよい。レンズリング２１の回転角度が数度であれば、固定端５７を中心とした可動端５１の振れ方向の変位を、焦点補正部材１５の変形によって吸収できるからである。

次に、レンズ温度特性を補正するに際しての計算例を説明する。

図４は、焦点補正部材１５を用いてレンズ温度特性を補正する計算例の一例を示した模式図である。

なお、以下の計算例は、説明を簡単にするため、焦点補正部材１５を直線として説明する。また、焦点補正部材１５が回転方向に振れることによる変位量の誤差は微小であるので無視する。

搭載されるレンズユニット１７の温度特性を仮に１０μｍ／２０℃とする。つまり、レンズユニット１７は、２０度の温度変化に対してレンズ２７の焦点距離が１０μｍずれる温度特性をもつ。

焦点補正部材１５に使用する樹脂の温度特性値を１３×１０^−５／℃とする。レンズ保持筒２３の雄ねじ２９とレンズマウント１９の雌ねじ３１との螺合構造は、一条ねじ、例えばＭ１２（メートルねじで雄ねじ外径が１２ｍｍ）、ピッチ４ｍｍのねじとする。つまり、レンズリング２１を一回転することで、４ｍｍ分、レンズ２７（レンズユニット全体）が光軸方向に移動することになる。

ここで、レンズ保持筒２３の雄ねじ２９とレンズマウント１９の雌ねじ３１とを使用し、レンズ２７の温度特性と逆方向に、レンズリング２１を回してレンズ２７を移動させる。
レンズ保持筒２３の雄ねじ２９の回転すべき量θは、
θ＝１０μｍ／４ｍｍピッチ３６０ｄｅｇ＝０．９ｄｅｇ（角度）となる。
即ち、レンズ保持筒２３を０．９ｄｅｇ回転させればよいことになる。

レンズ保持筒２３を０．９ｄｅｇ回転させたときの雄ねじ２９のピッチ方向の移動量Ａは、
Ａ＝（４／３６０ｄｅｇ）θ≒１０μｍとなる。

レンズリング２１を回転させるために焦点補正部材１５の熱膨張を利用する。
必要な焦点補正部材１５の伸縮量ｄは、
ｄ＝｛（Ｒ２π）／３６０ｄｅｇ｝０．９ｄｅｇ≒０．１２６ｍｍとなる。
但し、レンズリングアーム４９の有効長さＲを８ｍｍとする。

必要な焦点補正部材１５の有効長さＬは、
Ｌ＝ｄ／｛（１３×１０^−５）２０｝≒４８ｍｍとなる。
よって、
レンズ温度補正装置１１は、有効長さＬ＝４８ｍｍの焦点補正部材１５を用いて、ねじ中心からＲ＝８ｍｍのレンズリングアーム４９の連結ピン５５を、軸線２５を中心に回転させると、２０℃で、焦点補正部材１５がｄ＝０．１２６ｍｍ伸びて、レンズリング２１がθ＝０．９ｄｅｇ旋回し、
ピッチ４ｍｍの雄ねじ２９がピッチ方向に移動量Ａ＝１０μで移動し、
レンズ温度特性を補正することができる。

次に、支持穴６１の位置と各レンズユニットとの対応例を説明する。

図５（Ａ）は、複数の支持穴６１の穿設された焦点補正部材１５の平面図である。図５（Ｂ）は、支持穴６１とレンズ温度特性の異なる各レンズユニットとの関係を表した相関図である。

レンズ温度補正装置１１は、異なる温度特性のレンズユニットを取り付けることができる。この場合、支持穴６１は、取り付けるレンズユニットの温度特性に応じて選択される。このため、図５（Ｂ）に示す支持穴６１と各レンズユニットとの相関を表すレンズ対比表６３を作成しておくことが好ましい。レンズ対比表６３は、それぞれ異なる温度特性を有するレンズユニット（Ａ−１、Ａ−２、Ｂ、Ｃ−１、Ｃ−２）に対応する支持穴６１の位置（白丸１〜白丸５）を関連づけして作表される。

なお、上記の例は、温度上昇に正比例して伸長するレンズユニット１７の場合である。レンズユニットには、温度上昇に反比例して焦点距離が短縮されるものもある。この場合、焦点補正部材１５は、後述するように、固定端５７を挟んで可動端５１が逆回転（図３の時計回り）側の向きとなるように表裏反転して取り付けられる（図９参照）。この場合、レンズ対比表６３は、短縮の項目の穴位置（白丸１、白丸２、白丸３）に、相当するレンズユニット（Ｘ−１、Ｙ、Ｚ）を対応させて作表する。

このレンズ対比表６３を参照することで、取り付けられるレンズユニットに応じた支持穴６１を、容易に決定することができる。

次に、レンズ温度補正装置１１を搭載したカメラ６５の構成例を説明する。

図６は、レンズ温度補正装置１１の搭載されたカメラ６５のブロック図である。

本実施形態のカメラ６５は、上記のレンズ温度補正装置１１を備える。カメラ６５は、基板４１（図２参照）と、撮像素子４３と、信号処理部６７と、通信部６９と、メモリ７１とを含む構成である。

基板４１は、レンズユニット１７を挟んで被写体と反対側となる位置でレンズマウント１９に固定される。

本実施形態において、基板４１は、基台３７の支持板部側に固定される。

撮像素子４３は、基板４１に実装され、レンズ２７の光軸上に受光面が配置される。

信号処理部６７は、撮像素子４３から出力された撮像信号７３を処理して画像信号７５を生成する。

通信部６９は、信号処理部６７で生成された画像信号７５をパケットデータ信号７７としてネットワーク７９へ送る。

メモリ７１は、通信部６９によってネットワーク７９へ送られた画像信号７５を記録する。

上記の構成を有するカメラ６５では、周囲温度が低温から高温に変化する環境に設置される場合であっても、レンズユニット１７に生じた焦点距離のずれが、レンズ温度補正装置１１によって解消される方向に焦点調整（焦点補正）がなされる。焦点補正のなされたレンズユニット１７は、撮像素子４３の受光面に高精度で撮像光を結像する。これにより、カメラ６５は、設置環境の温度変化に関わらず、常にボケのない画像の画像信号７５をネットワーク７９に送ることができる。

次に、レンズ温度補正装置１１の組立手順を説明する。

図７（Ａ）は、レンズ温度特性が小さい場合の焦点補正部材１５の取付位置を表す斜視図である。図７（Ｂ）は、レンズ温度特性が大きい場合の焦点補正部材１５の取付位置を表す斜視図である。

レンズ温度補正装置１１を組み立てるには、先ず、所定のレンズユニット１７のレンズ保持筒２３に、レンズリング２１を挿入する。この際、リング固定ねじ４７は、レンズ保持筒２３と干渉しない位置に緩められる。

次いで、レンズ保持筒２３の雄ねじ２９をレンズマウント１９の雌ねじ３１に螺合して、レンズユニット１７をレンズマウント１９に取り付ける。

焦点補正部材１５の可動端５１を、連結ピン５５によってレンズリングアーム４９の連結穴５３に連結する。レンズ対比表６３によって、取り付けたレンズユニット１７に対応する支持穴６１の位置を求める。求めた焦点補正部材１５の支持穴６１を、レンズマウント１９の支持板部３３に起立するマウント支持ピン５９に、図７（Ａ）又は図７（Ｂ）に示すように、挿入して支持する。

次いで、レンズユニット１７を雄ねじ２９と雌ねじ３１との間で回転させてピントを合わせる。ピントは、例えばテストパターンをレンズユニット１７にて撮像し、撮像素子４３によって得られた画像信号７５に基づきモニタに表示されるテストパターンを視認しながら調整を行う。

ピント調整が完了したなら、リング固定ねじ４７を締めて、レンズリング２１をレンズ保持筒２３に固定する。

これにより、ピント調整がなされ、且つ温度変化に基づく焦点距離変化が補正可能な状態で組立が完了する。

次に、上記した構成の作用を説明する。

図８（Ａ）は、レンズ温度特性が小さい場合における焦点補正部材１５の長さの変化を表す平面図である。図８（Ｂ）は、レンズ温度特性が大きい場合における焦点補正部材１５の長さの変化を表す平面図である。

本実施形態のレンズ温度補正装置１１では、レンズユニット１７は、レンズ保持筒２３がレンズマウント１９に対して回転されることで、軸線方向に移動され、焦点距離の調整がなされる。レンズユニット１７は、機械的な性質（例えばレンズ保持筒２３の伸縮）と光学的な性質（レンズ群の屈折率変化）の少なくとも一方によって、特有の温度特性を有する。

レンズユニット１７のレンズ保持筒２３には、レンズリング２１が固定される。レンズリング２１とレンズマウント１９との間には、焦点補正部材１５が接続される。

焦点補正部材１５は、温度変化に応じて延在方向に伸縮する。即ち、焦点補正部材１５の長さは、温度上昇と元の長さとの双方に比例した量で伸び縮みする（但し、負膨張の場合は除く）。これにより、レンズリング２１が焦点補正方向（図８中の矢印ａ方向）に回転される。この際、焦点補正部材１５の変位量ｄ１を小さく得たい場合には、図８（Ａ）に示すように、マウント支持ピン５９と連結ピン５５との距離Ｌ１を短くする。焦点補正部材１５の変位量ｄ２を大きく得たい場合には、図８（Ｂ）に示すように、マウント支持ピン５９と連結ピン５５との距離Ｌ２を長くする。

焦点補正部材１５は、固定端５７からレンズリング２１までの距離が異なる距離となるように、複数の異なる位置（止め位置）で固定端５７がレンズマウント１９に支持、又は可動端５１がレンズリング２１に連結される。焦点補正部材１５は、取り付けられるレンズユニット１７の温度特性に応じ、元の長さである固定端５７からレンズリング２１までの距離が異なるように接続される。つまり、焦点補正部材１５は、同じ温度差に対して異なる温度特性を有するレンズユニット１７毎に、レンズ保持筒２３の回転量を変えることができる。その結果、レンズ温度補正装置１１は、レンズユニット１７に応じた焦点補正が部材の変更を行わずに一つの焦点補正部材１５で実現できる。

また、レンズ温度補正装置１１では、製造時や実使用時において、異なるレンズユニット１７への交換がなされても、焦点補正部材１５の止め位置（支持穴６１の位置）を変えることにより、交換したレンズユニット１７の温度特性に応じた焦点補正が可能となる。

また、レンズ温度補正装置１１では、リング固定ねじ４７の固定及び固定解除によって、異なるレンズユニット１７への交換時に、レンズリング２１を簡単な作業でレンズ保持筒２３に対して固定解除及び再固定できる。

更に、レンズ温度補正装置１１では、固定端５７からレンズリング２１までの距離が異なる距離となるように、固定端５７がレンズマウント１９に異なる位置で支持される。異なる位置での固定端５７とレンズマウント１９との支持は、レンズマウント１９に支持されるマウント支持ピン５９に対し、焦点補正部材１５の延在方向に穿設された複数の支持穴６１のうち所定の支持穴６１にマウント支持ピン５９を係合することにより簡単に行うことができる。

そして、レンズ温度補正装置１１では、レンズ保持筒２３の外周に、軸線２５を中心とした雄ねじ２９が形成される。レンズユニット１７は、レンズ保持筒２３に形成された雄ねじ２９が、レンズマウント１９に形成された雌ねじ３１に螺合される。従って、レンズユニット１７は、レンズ保持筒２３に固定されたレンズリング２１が回転されることで、レンズマウント１９に対して軸線２５に沿う方向で移動され、焦点距離の調整が可能となる。このレンズ温度補正装置１１では、レンズユニット１７がレンズマウント１９に直接螺合されるので、レンズ２７の光軸１３を高精度にレンズマウント１９（即ち、撮像素子４３）に位置決めできる。

次に、負膨張のレンズ温度特性を有するレンズユニットが取り付けられる場合に、焦点補正部材１５が逆向きで取り付けられるレンズ温度補正装置１１の例を説明する。

図９（Ａ）は、負膨張においてレンズ温度特性が小さい場合の焦点補正部材１５の取付位置を表す斜視図である。図９（Ｂ）は、負膨張においてレンズ温度特性が大きい場合の焦点補正部材１５の取付位置を表す斜視図である。

レンズ温度補正装置１１において、焦点補正部材１５は、固定端５７を挟んで可動端５１が正回転（図９（Ａ）の反時計回り）側又は逆回転（図９（Ｂ）の時計回り）側の向きとなるように表裏反転して取り付けることができる。

レンズ温度補正装置１１では、焦点補正部材１５は、図９（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、可動端５１が逆回転側の向きとなるように表裏反転して取り付けられることで、逆の温度特性を有するレンズユニット８１への対応が可能となる。逆の温度特性とは、温度上昇に反比例した量でレンズユニット８１の焦点距離が伸び縮みすることを言う。この場合、焦点補正部材１５は、例えば温度上昇によって伸長した分、レンズリング２１を逆回転させる。これにより、レンズ温度補正装置１１は、焦点補正部材１５を表裏反転して逆回転方向に付け替えるのみで、負膨張の温度特性を有するレンズユニット１７に対しても、簡単に焦点補正が可能となる。

なお、この負膨張の場合においても、焦点補正部材１５の変位量を小さく得たい場合には、図９（Ａ）に示すように、マウント支持ピン５９と連結ピン５５との距離を短くし、焦点補正部材１５の変位量を大きく得たい場合には、図９（Ｂ）に示すように、マウント支持ピン５９と連結ピン５５との距離を長くする。

次に、レンズリングがレンズマウント１９に螺合されるレンズ温度補正装置の変形例を説明する。

図１０は、レンズリング８３がレンズマウント１９に螺合される変形例のレンズ温度補正装置８５の断面図である。

このレンズ温度補正装置８５は、レンズユニット１７がレンズリング８３に相対回転不能且つ軸線２５に沿う方向に移動不能となって取り付けられる。レンズリング８３の外周に雄ねじ２９が形成され、雄ねじ２９に螺合する雌ねじ３１がレンズマウント１９に形成されている。

このレンズ温度補正装置８５では、レンズユニット１７が、レンズリング８３に対し、相対回転不能且つ軸線２５に沿う方向に移動不能となって、保持筒嵌合穴４５に取り付けられる。一方、レンズユニット１７の取り付けられたレンズリング８３は、外周に形成された雄ねじ２９が、レンズマウント１９に形成された雌ねじ３１に螺合される。従って、レンズユニット１７は、レンズユニット１７と一体となったレンズリング８３が回転されることで、レンズマウント１９に対して軸線２５に沿う方向で移動され、焦点距離の調整が可能となる。このレンズ温度補正装置８５では、レンズユニット１７が取り付けられていない状態で、レンズリング８３と焦点補正部材１５とをレンズマウント１９に組み付ける予組み付け（プリアッセンブリ）が可能となり、組立作業の効率化を図ることが可能となる。

次に、長尺のレンズリングアーム８７を有するレンズ温度補正装置８９の変形例を説明する。
図１１（Ａ）は、レンズリングアーム８７が複数の連結穴５３を備える構造においてレンズ温度特性が小さい場合の焦点補正部材９１の取付位置を表す斜視図である。図１１（Ｂ）は、レンズリングアーム８７が複数の連結穴５３を備える構造においてレンズ温度特性が大きい場合の焦点補正部材９１の取付位置を表す斜視図である。なお、図１１において、レンズマウント１９は省略する。

レンズ温度補正装置８９は、焦点補正部材９１の固定端５７がマウント支持ピン５９によってレンズマウント１９に支持され、レンズリング９３には、半径方向外側に延在するレンズリングアーム８７が突出され、レンズリングアーム８７には、複数の連結穴５３が、レンズリングアーム８７の延在方向に穿設され、焦点補正部材１５の可動端５１が連結ピン５５によって連結穴５３のいずれかに係合する。

このレンズ温度補正装置８９では、固定端５７からレンズリング９３までの距離が異なる距離となるように、可動端５１がレンズリング９３に異なる位置で連結される。異なる位置での可動端５１とレンズリング９３との連結は、レンズリングアーム８７の延在方向に穿設された複数の連結穴５３のうち所定の連結穴５３に、焦点補正部材１５の可動端５１が連結ピン５５によって係合されることにより行われる。

この場合、焦点補正部材９１は、マウント支持ピン５９が係合する一つの支持穴６１と、連結ピン５５が係合する一つの連結穴５３との二つの穴のみを備えればよいことになる。一方、レンズリング９３から突出するレンズリングアーム８７には、延在方向に複数の連結穴５３が穿設されることになる。

焦点補正部材９１は、可動端５１がレンズリングアーム８７の異なる連結穴５３に係合されることで、連結ピン５５がレンズ保持筒２３の軸線２５から異なる半径の位置でレンズリング９３に接続される。これにより、同じ焦点補正部材９１の変位量に対し、連結ピン５５の係合する連結穴５３の位置を変えることで、異なる回転量でレンズリング９３を回転させることが可能となる。

このレンズ温度補正装置８９では、焦点補正部材９１に二つの穴のみを備えればよいので、安定した線膨張係数を得ることができる。

なお、上記の実施形態では、焦点補正部材が、円弧形状である場合を例に説明したが、この他、焦点補正部材は、レンズリングを同一中心で包囲するようにして設けられる螺旋形状であってもよい。このような螺旋形状の焦点補正部材１５とすれば、延在方向の長さを長くすることができ、大きな変位量を得ることができる。

従って、本実施形態のレンズ温度補正装置１１によれば、温度変化に基づく膨張収縮による焦点距離変化を一つの焦点補正部材１５で複数のレンズユニット１７に対応させて補正することができる。

本実施形態のカメラ６５によれば、温度変化が生じても、焦点距離の変化が自動で補正され、常にボケのない画像を得ることができる。

最後に、本発明に係るレンズ温度補正装置及びカメラの構成、作用、効果について列挙する。

本発明の一実施形態は、円筒状のレンズ保持筒の軸線に光軸を一致させてレンズを保持するレンズユニットと、前記レンズ保持筒を螺合によって回転自在に支持するレンズマウントと、前記レンズ保持筒の外周に固定されるレンズリングと、前記レンズリングの外周円に沿って延在し、温度変化に応じて延在方向に伸縮し、延在方向の一端側が前記レンズリングに連結され、延在方向の他端側が前記レンズマウントに支持され、前記他端側から前記レンズリングまでの距離が異なる距離となるように複数の異なる位置で前記他端側が前記レンズマウントに支持又は前記一端側が前記レンズリングに連結される焦点補正部材と、を備える、レンズ温度補正装置である。

このレンズ温度補正装置によれば、焦点補正部材は、延在方向の他端側からレンズリングまでの距離が異なる距離となるように、複数の異なる位置（止め位置）で延在方向の他端側がレンズマウントに支持、又は延在方向の一端側がレンズリングに連結される。焦点補正部材は、取り付けられるレンズユニットの温度特性に応じ、元の長さである延在方向の他端側からレンズリングまでの距離が異なるように接続される。つまり、焦点補正部材は、同じ温度差に対して異なる温度特性を有するレンズユニット毎に、レンズ保持筒の回転量を変えることができる。その結果、レンズ温度補正装置は、レンズユニットに応じた焦点補正が部材の変更を行わずに可能となる。

また、本発明の一実施形態は、異なる種類の前記レンズユニットのいずれか一つが、前記レンズマウントに選択的に取り付けられる、レンズ温度補正装置である。

このレンズ温度補正装置によれば、例えば製造時や実使用時において、異なるレンズユニットへの交換がなされても、焦点補正部材の止め位置を変えることにより、交換したレンズユニットの温度特性に応じた焦点補正が可能となる。

また、本発明の一実施形態は、前記レンズリングが、前記レンズ保持筒にリング固定ねじによって固定解除可能に固定される、レンズ温度補正装置である。

このレンズ温度補正装置によれば、リング固定ねじの固定及び固定解除によって、異なるレンズユニットへの交換時に、レンズリングを簡単な作業でレンズ保持筒に対して固定解除及び再固定できる。

また、本発明の一実施形態は、前記焦点補正部材の前記他端側がマウント支持ピンによって前記レンズマウントに支持され、前記焦点補正部材には、前記マウント支持ピンに係合する複数の支持穴が、前記焦点補正部材の延在方向に穿設される、レンズ温度補正装置である。

このレンズ温度補正装置によれば、延在方向の他端側からレンズリングまでの距離が異なる距離となるように、延在方向の他端側がレンズマウントに異なる位置で支持される。異なる位置での延在方向の他端側とレンズマウントとの支持は、レンズマウントに支持されるマウント支持ピンに対し、焦点補正部材の延在方向に穿設された複数の支持穴のうち所定の支持穴にマウント支持ピンが係合されることにより行われる。

また、本発明の一実施形態は、前記焦点補正部材の前記他端側がマウント支持ピンによって前記レンズマウントに支持され、前記レンズリングには、半径方向外側に延在するレンズリングアームが突出され、前記レンズリングアームには、複数の連結穴が、前記レンズリングアームの延在方向に穿設され、前記焦点補正部材の前記一端側が連結ピンによって前記連結穴のいずれかに係合する、レンズ温度補正装置である。

このレンズ温度補正装置によれば、延在方向の他端側からレンズリングまでの距離が異なる距離となるように、延在方向の一端側がレンズリングに異なる位置で連結される。異なる位置での延在方向の一端側とレンズリングとの連結は、レンズリングアームの延在方向に穿設された複数の連結穴のうち所定の連結穴に、焦点補正部材の延在方向の一端側が連結ピンによって係合されることにより行われる。

また、本発明の一実施形態は、前記焦点補正部材は、前記他端側を挟んで前記一端側が正回転側又は逆回転側の向きとなるように表裏反転して取り付け可能である、レンズ温度補正装置である。

このレンズ温度補正装置によれば、焦点補正部材は、延在方向の一端側が逆回転側の向きとなるように表裏反転して取り付けられることで、逆の温度特性を有するレンズユニットへの対応が可能となる。

また、本発明の一実施形態は、前記レンズ保持筒の外周に雄ねじが形成され、前記雄ねじに螺合する雌ねじが前記レンズマウントに形成される、レンズ温度補正装置である。

このレンズ温度補正装置によれば、レンズ保持筒の外周に、軸線を中心とした雄ねじが形成される。レンズユニットは、レンズ保持筒に形成された雄ねじが、レンズマウントに形成された雌ねじに螺合される。従って、レンズユニットは、レンズ保持筒に固定されたレンズリングが回転されることで、レンズマウントに対して軸線に沿う方向で移動され、焦点距離の調整が可能となる。

また、本発明の一実施形態は、前記レンズユニットが前記レンズリングに対して相対回転不能且つ軸線に沿う方向に移動不能となって取り付けられ、前記レンズリングの外周に雄ねじが形成され、前記雄ねじに螺合する雌ねじが前記レンズマウントに形成される、レンズ温度補正装置である。

このレンズ温度補正装置によれば、レンズユニットが、レンズリングに対し、相対回転不能且つ軸線に沿う方向に移動不能に取り付けられる。一方、レンズユニットの取り付けられたレンズリングは、外周に形成された雄ねじが、レンズマウントに形成された雌ねじに螺合される。従って、レンズユニットは、レンズユニットと一体となったレンズリングが回転されることで、レンズマウントに対して軸線に沿う方向で移動され、焦点距離の調整が可能となる。

また、本発明の一実施形態は、レンズ温度補正装置と、前記レンズユニットを挟んで被写体と反対側となる位置で前記レンズマウントに固定される基板と、前記基板に実装され、前記レンズの光軸上に受光面が配置される撮像素子と、前記撮像素子から出力された撮像信号を処理して画像信号を生成する信号処理部と、前記信号処理部で生成された画像信号をネットワークへ送る通信部と、を備える、カメラである。

このカメラによれば、周囲温度が低温から高温に変化する環境に設置される場合であっても、レンズユニットに生じた焦点距離のずれが、レンズ温度補正装置によって解消される方向に焦点調整（焦点補正）がなされる。これにより、カメラは、設置環境の温度変化に関わらず、常にボケのない画像の画像信号を撮像することができ、ネットワークに送ることができる。

以上、図面を参照しながら各種の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、一つの焦点補正部材を用いて、温度変化に基づく膨張収縮による焦点距離の変化を、複数のレンズユニットに対応させて補正するレンズ温度補正装置及びカメラとして有用である。

１１ レンズ温度補正装置
１３ 光軸
１５ 焦点補正部材
１７ レンズユニット
１９ レンズマウント
２１ レンズリング
２３ レンズ保持筒
２５ 軸線
２７ レンズ
２９ 雄ねじ
３１ 雌ねじ
４１ 基板
４３ 撮像素子
４７ リング固定ねじ
４９ レンズリングアーム
５１ 可動端
５３ 連結穴
５５ 連結ピン
５７ 固定端
５９ マウント支持ピン
６１ 支持穴
６５ カメラ
６７ 信号処理部
６９ 通信部
７１ メモリ
７９ ネットワーク

Claims (9)

1. 円筒状のレンズ保持筒の軸線に光軸を一致させてレンズを保持するレンズユニットと、
   前記レンズ保持筒を螺合によって回転自在に支持するレンズマウントと、
   前記レンズ保持筒の外周に固定されるレンズリングと、
   前記レンズリングの外周円に沿って延在し、温度変化に応じて延在方向に伸縮し、延在方向の一端側が前記レンズリングに連結され、延在方向の他端側が前記レンズマウントに支持され、前記他端側から前記レンズリングまでの距離が異なる距離となるように複数の異なる位置で前記他端側が前記レンズマウントに支持又は前記一端側が前記レンズリングに連結される焦点補正部材と、を備える、
   レンズ温度補正装置。
2. 請求項１に記載のレンズ温度補正装置であって、
   異なる種類の前記レンズユニットのいずれか一つが、前記レンズマウントに選択的に取り付けられる、
   レンズ温度補正装置。
3. 請求項１又は２に記載のレンズ温度補正装置であって、
   前記レンズリングが、前記レンズ保持筒にリング固定ねじによって固定解除可能に固定される、
   レンズ温度補正装置。
4. 請求項１〜３のうちいずれか一項に記載のレンズ温度補正装置であって、
   前記焦点補正部材の前記他端側がマウント支持ピンによって前記レンズマウントに支持され、
   前記焦点補正部材には、前記マウント支持ピンに係合する複数の支持穴が、前記焦点補正部材の延在方向に穿設される、
   レンズ温度補正装置。
5. 請求項１〜３のうちいずれか一項に記載のレンズ温度補正装置であって、
   前記焦点補正部材の前記他端側がマウント支持ピンによって前記レンズマウントに支持され、
   前記レンズリングには、半径方向外側に延在するレンズリングアームが突出され、
   前記レンズリングアームには、複数の連結穴が、前記レンズリングアームの延在方向に穿設され、
   前記焦点補正部材の前記一端側が連結ピンによって前記連結穴のいずれかに係合する、
   レンズ温度補正装置。
6. 請求項１〜５のうちいずれか一項に記載のレンズ温度補正装置であって、
   前記焦点補正部材は、前記他端側を挟んで前記一端側が正回転側又は逆回転側の向きとなるように表裏反転して取り付け可能である、
   レンズ温度補正装置。
7. 請求項１〜６のうちいずれか一項に記載のレンズ温度補正装置であって、
   前記レンズ保持筒の外周に雄ねじが形成され、
   前記雄ねじに螺合する雌ねじが前記レンズマウントに形成される、
   レンズ温度補正装置。
8. 請求項１〜７のうちいずれか一項に記載のレンズ温度補正装置であって、
   前記レンズユニットが前記レンズリングに対して相対回転不能且つ軸線に沿う方向に移動不能となって取り付けられ、
   前記レンズリングの外周に雄ねじが形成され、
   前記雄ねじに螺合する雌ねじが前記レンズマウントに形成される、
   レンズ温度補正装置。
9. 請求項１〜８のうちいずれか一項に記載のレンズ温度補正装置と、
   前記レンズユニットを挟んで被写体と反対側となる位置で前記レンズマウントに固定される基板と、
   前記基板に実装され、前記レンズの光軸上に受光面が配置される撮像素子と、
   前記撮像素子から出力された撮像信号を処理して画像信号を生成する信号処理部と、
   前記信号処理部で生成された画像信号をネットワークへ送る通信部と、を備える、
   カメラ。

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