JP2017223901A - レンズ保持機構及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】温度や湿度などの環境の変化にかかわらず撮像結果に変化が生じづらい撮像装置のためのレンズ保持機構を提供する。【解決手段】第１レンズと、前記第１レンズより撮像部材側に配置された第２レンズと、前記第１レンズを支持固定する第１レンズ枠と、前記第２レンズを支持固定する第２レンズ枠と、を備え、前記第１レンズ枠は前記第２レンズ枠に対して、接着剤により固定されており、前記接着剤は、前記第２レンズ枠に対して前記第１レンズ枠に与えられる応力を互いに消し合うように配置されている、レンズ保持機構を採用する。【選択図】図３

Description

本発明の一態様は、環境の変化に関わらずレンズが位置ずれしづらいレンズ保持機構及び撮像装置（例えば、民生用カメラ、携帯電話に搭載のカメラ、車載用カメラ、及び監視カメラなど）に関する。

従来から、カメラなどの撮像装置には、複数のレンズを収容して保持するレンズ保持機構（レンズ鏡筒またはレンズ鏡胴とも呼ばれる）が搭載されている。このような従来のレンズ保持機構は、例えば特許文献１などに開示されている。

特開２００４−３５４８７９号公報

ところで、レンズ保持機構では、組み立て工程におけるキャリブレーションにおいてレンズの結像位置などを適切に調整するため、一のレンズに対して他のレンズの位置を調整して、調整後に接着剤で固定する構成を採ることがある。ところが、このような構成のレンズ保持機構では、温度や湿度などの環境が変化することで接着剤が膨張または収縮し、一のレンズに対する他のレンズの位置がずれてしまうことがあった。

本発明は、上記課題を解決するために次のような手段を採る。なお、以下の説明において、発明の理解を容易にするために、一例として実施例における図面中の符号等を括弧書きで付記することがあるが、本発明の各構成要素はこれらの付記したものに限定されるものではなく、当業者が技術的に理解しうる範囲にまで広く解釈されるべきものである。

本発明の一の手段は、
第１レンズ（２）と、
前記第１レンズより撮像部材側に配置された第２レンズ（５）と、
前記第１レンズを支持固定する第１レンズ枠（３）と、
前記第２レンズを支持固定する第２レンズ枠（１、４）と、を備え、
前記第１レンズ枠は前記第２レンズ枠に対して、接着剤（１０ａ〜１０ｌ）により固定されており、
前記接着剤は、前記第２レンズ枠に対して前記第１レンズ枠に与えられる応力を互いに消し合うように配置されている、
レンズ保持機構である。

上記構成のレンズ保持機構では、接着剤により与えられる応力を互いに消し合うように接着剤が配置されているため、温度や湿度などの環境変化により接着剤から第１レンズ枠及び第２レンズ枠に対して与えられる応力に変化が生じたとしても、第１レンズ枠と第２レンズ枠の相対位置を安定的に保持することが可能となる。これにより、環境などの変化にかかわらず、第２レンズに対する第１レンズの位置ずれを抑制することが可能となる。

上記レンズ保持機構において、好ましくは、
前記接着剤（１０ｉ〜１０ｌ）は、前記第１レンズ及び前記第２レンズを透過する光の光軸に対して水平な円筒面上において、前記第１レンズを中心に対向する位置に配置されている。

上記のレンズ保持機構によれば、環境などの変化にかかわらず、第２レンズに対する第１レンズの、光軸方向のずれを防止することが可能となる。

上記レンズ保持機構において、好ましくは、
前記接着剤（１０ａ〜１０ｈ）は、前記第１レンズ及び前記第２レンズを透過する光の光軸に対して垂直な平面上において、前記第１レンズを中心に対向する位置に配置されている。

上記のレンズ保持機構によれば、環境などの変化にかかわらず、第２レンズに対する第１レンズの、光軸に対して垂直な方向のずれを防止することが可能となる。

上記レンズ保持機構において、好ましくは、
前記接着剤は、前記第１レンズの中心に対して対称な位置に配置されている。

上記のレンズ保持機構によれば、環境などの変化にかかわらず、第２レンズに対する第１レンズのずれを防止することが可能となる。

また、本発明は、
上記いずれかのレンズ保持機構と、
露光により被写体の状態を撮像する撮像部材（撮像素子、またはフィルムなど）と、を備える、
撮像装置を含む。

上記の撮像装置によれば、温度や湿度などの環境の変化にかかわらず、撮像位置に変化が生じることがなく、撮像した画像など（撮影した動画を含む）の画質の低下を防止する構成とすることができる。

第１実施形態のレンズ保持機構の外観斜視図。 第１実施形態のレンズ保持機構の分解斜視図。 第１実施形態のレンズ保持機構の断面図。 第２実施形態のレンズ保持機構の外観斜視図。 第３実施形態のレンズ保持機構の分解斜視図。 第４実施形態のレンズ保持機構の断面図。 変形例のレンズ保持機構の構成例を示す図。

本発明に係る実施形態について、以下の構成に従って図面を参照しながら具体的に説明する。ただし、以下で説明する実施形態はあくまで本発明の一例にすぎず、本発明の技術的範囲を限定的に解釈させるものではない。なお、各図面において、同一の構成要素には同一の符号を付しており、その説明を省略する場合がある。
１．実施形態１
２．実施形態２
３．変形例
４．本発明の特徴
５．補足事項

＜１．実施形態１＞
本実施形態１及び実施形態２のレンズ保持機構は、第１レンズを支持する第２レンズ枠が、他の複数のレンズを支持する第１レンズ枠及び第３レンズ枠に対して複数位置に配置された接着剤により固定され、これらの接着剤が第２レンズ枠に与える応力が光軸方向及び光軸に対して垂直な方向において互いに消し合う（キャンセルされる）よう配置されていることを、一つの特徴としている。特に、本実施形態１では、接着剤は光軸方向にのみ接し、光軸に対して垂直な方向には接しておらず、光軸方向において、接着剤により第２レンズ枠に与えられる応力が逆方向に均等に与えられるように接着剤が配置されている。以下、本実施形態のレンズ保持機構の構成について具体的に説明する。なお、以下の説明にて、被写体側とは図２、及び図３で示す符号Ａ側をいい、撮像部材側とは同図で示す符号Ｂ側をいう。

図１は、本実施形態のレンズ保持機構の外観斜視図である。図２は、本実施形態のレンズ保持機構の分解斜視図である。図３は、本実施形態のレンズ保持機構の光軸に対して水平な面における断面図である。

図１〜図３に示されるように、本実施形態のレンズ保持機構は、第１レンズ枠１、第１レンズ２、第２レンズ枠３、第３レンズ枠４、第２レンズ５、スペーサー６、第３レンズ７、口径板８、押さえ環９、接着剤１０ａ〜１０ｈ、並びにねじ１１ａ及び１１ｂを含んで構成される。第１レンズ枠１、第２レンズ枠３、及び第３レンズ枠４は、複数のレンズ２、５、及び７、スペーサー６、口径板８、及び押さえ環９といった複数のレンズ等の構成を支持収容するよう構成される。第１レンズ２は、第２レンズ５及び第３レンズ７に対して、接着剤１０ａ〜１０ｈにより固定されており、接着剤１０ａ〜１０ｈが配置（塗布）される前の状態では、第１レンズ２は第２レンズ５及び第３レンズ７に対して移動可能に配置されている。

なお、本実施形態のレンズ保持機構は、撮像装置の構成の一部である。本実施形態のレンズ保持機構を構成の一部として含む撮像装置は、ＣＣＤまたはＣ−ＭＯＳなどの撮像素子またはフィルムなどの撮像部材、及び必要に応じてシャッター（例えば、レンズシャッター、またはフォーカルプレンシャッターなど）などを含んで構成される。これらの構成（撮像部材、及びシャッターなどの構成）は従来の構成と同様のものであるため、ここではそれらの説明を省略する。

＜第１レンズ枠１＞
第１レンズ枠１は、光軸方向に対して略垂直な平面の第３レンズ枠４との当接面を有しており、ねじ１１ａ及び１１ｂによって第３レンズ枠４と連結されている。また、第１レンズ枠１には、４箇所の接着剤配置部１ａ〜１ｄが形成されており、それぞれの位置に接着剤１０ａ〜１０ｄが配置されている。

＜第１レンズ２＞
第１レンズ２は、複数のレンズのうち最も被写体側に配置されたレンズであって、第２レンズ枠３により支持固定されている。第１レンズ２は、第２レンズ枠３と接着剤１０ａ〜１０ｈを介在させて、第１レンズ枠１及び第３レンズ枠４により支持されている。すなわち、接着剤１０ａ〜１０ｈにより第２レンズ枠３が第１レンズ枠１及び第３レンズ枠４に接着されることで、第１レンズ２が第２レンズ５及び第３レンズ７に対して固定される。

＜第２レンズ枠３＞
第２レンズ枠３は、第１レンズ２を支持固定するよう構成されており、接着剤１０ａ〜１０ｈによって第１レンズ枠１及び第３レンズ枠４に対して固定されている。

＜第３レンズ枠４＞
第３レンズ枠４は、光軸方向に対して略垂直な平面の第１レンズ枠１との当接面を有しており、ねじ１１ａ及び１１ｂによって第１レンズ枠１と連結されている。また、第３レンズ枠４には、第１レンズ２の光軸に対して垂直な面において、接着剤１０ａ〜１０ｄに対して面対称な位置に、接着剤１０ｅ〜１０ｈが配置されている。

＜接着剤１０ａ〜１０ｈ＞
接着剤１０ａ〜１０ｄは、例えば、液性接着剤、または固体接着剤などであって、第１レンズ枠１と第２レンズ枠３との間に配置される。接着剤１０ａ〜１０ｄは、第１レンズ枠１の撮像部材側の面に接し、第２レンズ枠３の被写体側の面に接し、それ以外の面には接しないよう配置されている。一方、接着剤１０ｅ〜１０ｈは、第２レンズ枠３と第３レンズ枠４との間に配置される。接着剤１０ｅ〜１０ｈは、第２レンズ枠３の撮像部材側の面に接し、第３レンズ枠４の被写体側の面に接し、それ以外の面には接しないよう配置されている。接着剤１０ｅ〜１０ｈは、上記のとおり、光軸に対して垂直な面において、接着剤１０ａ〜１０ｄに対して面対称な位置に、接着剤１０ｅ〜１０ｈが配置されている。また、接着剤１０ａ〜１０ｈは、それぞれ同じ材料及び量になっている。

このように配置された接着剤１０ａ〜１０ｄは、第１レンズ枠１と第２レンズ枠３との間に、光軸方向の応力を発生する。この応力は、周辺の温度及び湿度などの環境により接着剤が膨張または収縮することで変化し、これによって光軸方向の応力が変化する。一方で接着剤１０ｅ〜１０ｈは、第２レンズ枠３及び第３レンズ枠４との間に、光軸方向の応力を発生する。この応力も、周辺の温度及び湿度などの環境により接着剤が膨張または収縮することで変化し、これによって光軸方向の応力が変化する。接着剤１０ａ〜１０ｄにより発生する応力は、接着剤１０ｅ〜１０ｈにより発生する応力と同じ強さで逆方向に発生するため、これらの応力は互いに消し合う（キャンセルしあう）。そのため、環境変化などにより接着剤１０ａ〜１０ｈにより発生する応力に変化が生じたとしても、この応力のベクトルは０になる。これにより、連結された第１レンズ枠１及び第３レンズ枠４に対して接着剤１０ａ〜１０ｈにより固定された第２レンズ枠３は、環境変化などにより位置が変化する（ずれる）ことがなくなる。

＜その他の構成＞
第２レンズ５及び第３レンズ７は、第３レンズ枠４に支持固定されており、その間にはスペーサー６が配置される。スペーサー６は、第２レンズ５と第３レンズ７との間隔を適切に固定するための構成であって、光を透過するための開口を有する。口径板８は、本実施形態のレンズ保持機構に含まれる複数のレンズの途中位置に配置されており、被写体側からの光量を規制する機能を有する。押さえ環９は、レンズ保持機構の最も撮像部材側に配置された口径板８に当接し、口径板８の光軸方向の移動を規制して、口径板８、第２レンズ５及び第３レンズ７の位置を固定するよう構成される。なお、スペーサー６及び口径板８は、複数のレンズのうちの適切な位置に配置されればよく、必ずしも本実施形態の位置に配置される必要はない。

＜２．実施形態２＞
本実施形態２は、実施形態１と類似の構成であるが、実施形態１と異なり、接着剤は光軸に垂直な方向にのみ接し、光軸に対して水平な方向には接しておらず、光軸に垂直な方向において、接着剤により第２レンズ枠に与えられる応力が逆方向に均等に与えられるように接着剤が配置されている。以下、本実施形態の撮像装置の構成について具体的に説明する。なお、以下の説明にて、被写体側とは図５及び図６で示す符号Ａ側をいい、撮像部材側とは同図で示す符号Ｂ側をいう。

図４は、本実施形態のレンズ保持機構の外観斜視図である。図５は、本実施形態のレンズ保持機構の分解斜視図である。図６は、本実施形態のレンズ保持機構の光軸に対して水平な面における断面図である。

図４〜図６に示されるよう、本実施形態のレンズ保持機構は、第１レンズ枠１２、第１レンズ２、第２レンズ枠３、第３レンズ枠４、第２レンズ５、スペーサー６、第３レンズ７、口径板８、押さえ環９、接着剤１０ｉ〜１０ｌ、並びにねじ１１ａ及び１１ｂを含んで構成される。すなわち、本実施形態のレンズ保持機構は、第１レンズ枠１２の構成が第１レンズ枠１と異なり、接着剤１０ｉ〜１０ｌの配置が異なっている。

＜第１レンズ枠１２＞
第１レンズ枠１２は、実施形態１の第１レンズ枠１と同様に、光軸方向に対して略垂直な平面の第３レンズ枠４との当接面を有しており、ねじ１１ａ及び１１ｂによって第３レンズ枠４と連結されている。また、第１レンズ枠１２には、光軸方向に形成された円筒状の外形部の均等位置の４箇所（互いに９０度の場所）に、接着剤１０ｉ〜１０ｌが配置されている。

＜第２レンズ枠３＞
第２レンズ枠３は、実施形態１の第２レンズ３と同様に、第１レンズ２を支持固定するよう構成されており、接着剤１０ｉ〜１０ｌによって第１レンズ枠１及び第３レンズ枠４に対して固定されている。

＜第３レンズ枠４＞
第３レンズ枠４は、実施形態１の第３レンズ枠４と同様に、光軸方向に対して略垂直な平面の第１レンズ枠１との当接面を有しており、ねじ１１ａ及び１１ｂによって第１レンズ枠１と連結されている。また、第３レンズ枠４には接着剤は配置されていない。

＜接着剤１０ｉ〜１０ｌ＞
接着剤１０ｉ〜１０ｌは、第１レンズ枠１の内径部分と、第２レンズ枠３の外径部分との間に配置される。第１レンズ枠１の内径部分及び第２レンズ枠３の外径部分は、光軸方向に対して水平に形成されている。また、接着剤１０ａ〜１０ｈは、それぞれ同じ材料及び量になっている。

このように配置された接着剤１０ｉ〜１０ｌは、第１レンズ枠１と第２レンズ枠３との間に、光軸に対して垂直な方向の応力を発生する。この応力は、周辺の温度及び湿度などの環境により接着剤が膨張または収縮することで変化し、これによって光軸に対して垂直な方向の応力が変化する。また、接着剤１０ｉと１０ｋ、及び接着剤１０ｊと１０ｌは、光軸を中心に互いに対向する位置に配置されているため、接着剤１０ｉに生じる応力の変化は接着剤１０ｋに生じる応力の変化と同様であり、接着剤１０ｊに生じる応力の変化は接着剤１０ｌに生じる応力の変化と同様である。よって、これらの応力は互いに消し合う（キャンセルしあう）こととなる。そのため、環境変化などにより接着剤１０ｉ〜１０ｌにより発生する応力に変化が生じたとしても、この応力のベクトルは０となり、第１レンズ枠１に対して接着剤１０ｉ〜１０ｌにより固定された第２レンズ枠３は、環境変化などにより位置が変化する（ずれる）ことがなくなる。

＜３．変形例＞
次に、上記実施形態１及び実施形態２に加え、本発明の変形例について説明する。本変形例では、上記実施形態に対して図面を大幅に簡略化している。すなわち、本変形例では、本発明で重要な構成となる、第１レンズ枠１（１２）及び第３レンズ枠４、第１レンズ２及び第１レンズ枠３、並びに接着剤１０の配置についてのみ説明し、それ以外の構成についての説明を省略する。なお、本発明では、そもそも第１レンズ枠１及び第３レンズ枠４は一体的な構成であっても良い。また、本発明では、第１レンズ２は必ずしも第２レンズ枠３により支持されつつ、接着剤により第１レンズ枠に接着されている必要はなく、第２レンズ枠３を含まない構成であっても良い。以下、本発明の変形例について、図７を参照しながら具体的に説明する。

図７（ａ）は、本発明の変形例１の断面図である。図７（ａ）に示されるように、本変形例１のレンズ保持機構では、第１レンズ２に対して、光軸を中心とする、光軸に水平な平面上において、第１レンズ２を中心に面対称に接着剤１０が配置されている。この接着剤の配置は、実施形態１の接着剤１０ａ〜１０ｈの配置と同様である。

図７（ｂ）は、本発明の変形例２の断面図である。図７（ｂ）に示されるように、本変形例２のレンズ保持機構では、第１レンズ２の端面部分を覆うように接着剤１０が配置され、この接着剤は、第１レンズ枠１に全面的に接している。第１レンズ枠１は、接着剤１０と接する面が全方位に対して均等になっており、接着剤１０により発生する応力が全方位に対して均等になるように形成されている。

図７（ｃ）は、本発明の変形例３の断面図である。図７（ｃ）に示されるように、本変形例３のレンズ保持機構では、接着剤１０は、第１レンズ２に対しては光軸方向にのみ接しており、第１レンズ枠１に対しては光軸方向と光軸に対して垂直な方向とに均等に接している。

図７（ｄ）は、本発明の変形例４の断面図である。図７（ｄ）に示されるように、本変形例４のレンズ保持機構では、接着剤１０は、第１レンズ２及び第１レンズ枠１に、光軸に対して垂直な方向にのみ接するよう配置されている。この接着剤の配置は、実施形態２の接着剤１０ｉ〜１０ｌの配置と同様である。

図７（ｅ）は、本発明の変形例５の断面図である。図７（ｅ）に示されるように、本変形例５のレンズ保持機構では、接着剤１０は、第１レンズ２に対しては光軸方向にのみ接しており、第１レンズ枠１に対しては光軸に対して垂直な方向にのみ接している。

図７（ｆ）は、本発明の変形例６の断面図である。図７（ｆ）に示されるように、本変形例６のレンズ保持機構では、第１レンズ枠１が接着剤１０と接する面は斜面状に形成されており、接着剤１０は、第１レンズ２の端面全体を覆うよう配置され、第１レンズ枠１の斜面の全面に接している。これにより、接着剤１０により発生する応力が全方位に対して均等になるように形成されている。

図７（ｇ）は、本発明の変形例７の断面図である。図７（ｇ）に示されるように、本変形例７のレンズ保持機構では、変形例６と同様に、第１レンズ枠１が接着剤１０と接する面は斜面状に形成されている。接着剤１０は、第１レンズ２の端面全体を覆うよう配置され、第１レンズ枠１の斜面の一部に均等に接している。これにより、接着剤１０により発生する応力が全方位に対して均等になるように形成されている。

＜４．本発明の特徴＞
上記の実施形態１、実施形態２、及び変形例１〜変形例７の構成では、いずれも、第１レンズ枠１（及び第３レンズ枠４）を基準に、接着剤１０が第１レンズ２に与える応力を互いに消し合うように配置されている。このような構成のレンズ保持機構では、接着剤１０により与えられる応力が互いに消し合わされるよう配置されているため、温度や湿度などの環境変化により接着剤１０から第１レンズ枠１（及び第３レンズ枠４）及び第１レンズ２（及び第２レンズ枠３）に対して与えられる応力に変化が生じたとしても、第１レンズ２（及び第２レンズ枠３）と第１レンズ枠１（及び第３レンズ枠４）との相対位置を安定的に保持することが可能となる。これにより、環境などの変化にかかわらず、第１レンズ２以外のレンズに対する第１レンズ２の位置ずれを抑制することが可能となる。

＜５．補足事項＞
以上、本発明の実施形態についての具体的な説明を行った。上記説明では、あくまで一実施形態としての説明であって、本発明の範囲はこの一実施形態に留まらず、当業者が把握可能な範囲にまで広く解釈されるものである。

上記実施形態では、接着剤の配置の具体例を複数挙げて説明したが、本発明のレンズ保持機構では、あくまで接着剤により与えられる応力のバランスが取れるように接着剤を配置し、接着剤の応力の変化を均等にすることがその本質である。すなわち、本発明は上記発明の本質を含む範囲の構成を包含するものである。

また、上記実施形態では、接着剤を互いに対向する４箇所または８箇所などの位置に配置していたが、当然これらの形態に限定されるものではない。例えば、接着剤は６箇所または１６箇所などに配置されても良いし、第１レンズ２の端部周辺を全方位において覆うように配置されても良いことはいうまでもない。

また、上記実施形態では一例として、第１レンズ２、第２レンズ５、及び第３レンズ７を含む構成としていたが、レンズの数は任意に変更可能である。また、口径板８の位置は任意に変更可能である。また、スペーサー６は必要に応じて配置されればよく、配置されなくても良いし、複数配置されても良い。

また、上記実施形態の撮像装置に含まれるレンズは、プラスチックを素材としても良いし、ガラスを素材としても良いし、透過性を有する他の素材を用いても良い。

また、上記実施形態では本発明で特徴的な部分のみについて説明したが、本発明の撮像装置は、撮像部材などの種々の構成をさらに備えている。

本発明は、温度や湿度などの環境が変化しても撮像結果に変化が生じづらい撮像装置のレンズ保持機構などとして効果的に利用される。

１、１２…第１レンズ枠
１ａ-１ｄ…接着剤配置部
２…第１レンズ
３…第２レンズ枠
４…第３レンズ枠
５…第２レンズ
６…スペーサー
７…第３レンズ
８…口径板
９…環
１０ａ-１０ｌ…接着剤
１１ａ、１１ｂ…ねじ
Ａ…被写体側
Ｂ…撮像部材側

Claims (5)

1. 第１レンズと、
   前記第１レンズより撮像部材側に配置された第２レンズと、
   前記第１レンズを支持固定する第１レンズ枠と、
   前記第２レンズを支持固定する第２レンズ枠と、を備え、
   前記第１レンズ枠は前記第２レンズ枠に対して、接着剤により固定されており、
   前記接着剤は、前記第２レンズ枠に対して前記第１レンズ枠に与えられる応力を互いに消し合うように配置されている、
   レンズ保持機構。
2. 前記接着剤は、前記第１レンズ及び前記第２レンズを透過する光の光軸に対して水平な円筒面上において、前記第１レンズを中心に対向する位置に配置されている、
   請求項１に記載のレンズ保持機構。
3. 前記接着剤は、前記第１レンズ及び前記第２レンズを透過する光の光軸に対して垂直な平面上において、前記第１レンズを中心に対向する位置に配置されている、
   請求項１に記載のレンズ保持機構。
4. 前記接着剤は、前記第１レンズの中心に対して対称な位置に配置されている、
   請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のレンズ保持機構。
5. 請求項１または請求項２に記載のレンズ保持機構と、
   露光により被写体の状態を撮像する撮像部材と、を備える、
   撮像装置。

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