JP4813192B2 - レンズ装置 - Google Patents

Description

本発明は、レンズ装置に関し、例えば、複数のレンズをレンズ保持部材に収納し、押え部により最前面のレンズの外周縁部を押圧するレンズ装置に関する。

近年、自動車等の後方確認用カメラや監視用カメラなどに、画像取り込み角度が１２０度を越すような広角レンズ（魚眼レンズ）が広く使用されている。この広角レンズに関し、例えば、４枚のレンズを使用して構成の簡素化を図った技術が提案されている（特許文献１）。
また、外気に含まれる塵などから広角レンズ装置を保護するため、広角レンズ装置を構成するレンズは、レンズ保持部材であるレンズ鏡筒に保持・固定されて使用されている。複数のレンズをレンズ鏡筒内に固定・保持するために、例えば、図２に示されるように、押え環等のリング状押え部材をレンズ鏡筒にねじ込んで複数のレンズを押圧固定する技術が提案されている。また、一般的な超広角レンズは画像取り込み角度が１２０度を越すため、最前のレンズの前面の光学有効部内では、リング状押え部材は最前のレンズの前面よりも突出されないように設けられている。

図２は、従来の広角レンズ装置の構成を示す図であって、左図は外観図であり、右図は広角レンズ装置の中心線を含む面で切断したときの断面図である。なお、図２のＹ−Ｙ線はレンズ装置１０１の中心線であるとともに、第１〜第４のレンズ１１０〜１４０のレンズ群の光軸でもある。
図２に示されるように、従来の広角レンズ装置１０１は、第１〜第４のレンズ１１０〜１４０のレンズ群と、第１および第２の中間環１５０、１６０と、レンズ鏡筒３００と、リング状押え部材４１０と、弾性部材としてのＯリング５００とから構成されている。

図２に示されるように、各レンズ１１０、１２０、１３０、１４０は、光軸Ｙ−Ｙを揃えて、レンズ鏡筒３００内に順次重ねて収容されている。なお、各レンズ１１０〜１４０の光軸Ｙ−Ｙは、レンズ装置１０１の中心線と一致する。
図２に示されるように、第１〜第４のレンズ１１０〜１４０は円板状に形成されている。第１のレンズ１１０の前面（物体側）には中央部を中心とする凸状の曲面１１０ａが形成されており、第１のレンズ１１０の背面（像側）の中央部には凹状の曲面１１０ｂが形成されている。第２のレンズ１２０の前面（物体側）は凹状の曲面１２０ａに形成され、第２のレンズ１２０の背面（像側）の中央部には凹状の曲面１２０ｂが形成されている。第３のレンズ１３０の前面（物体側）の中央部には凸状の曲面１３０ａが形成されている。第４のレンズ１４０の前面（物体側）の中央部の凹部１４０ａには凸状の曲面１４０ｂが形成されており、第４のレンズ１４の背面（像側）には凸状の曲面１４０ｃが形成されている。

レンズ鏡筒３００の一端には貫通穴３０２が形成された底板３０１が形成されており、他端には開口が設けられている。レンズ鏡筒３００の開口側の外周面にはネジ部３０３が形成されている。ネジ部３０３にはリング状押え部材４１０のネジ部４１３がねじ込まれる。また、レンズ鏡筒３００の底面３０１の内面である支持面３０１ａにより、第４のレンズ１４０の背面（像側）が支持されている。
リング状押え部材４１０は、レンズ鏡筒３００に取り付けられる。リング状押え部材４１０の側壁４１２の内面にはネジ部４１３が形成されている。

弾性部材としてのＯリング５００が、第1のレンズ１１０の外周縁端面１１０ｅとレンズ鏡筒３００の内壁とリング状押え部材４００の上蓋４１１の内面上の凸面４１１ｂとの間に挟まれるように設けられている。
各レンズ１１０〜１４０がレンズ鏡筒３００内に収容された後に、リング状押え部材４１０がネジ部３０３、４１３の螺合によりレンズ鏡筒３００に取り付けられたとき、Ｏリング５００は第1のレンズ１１の外周端面１１０ｅとレンズ鏡筒３００の内壁とリング状押え部材４１１の凸面４１１ｂの間で圧縮される。
特開２００５−２２７４２６号公報

図２を用いて説明したように、従来の広角レンズ装置は構成されているが、特に、車載用カメラとして使用される場合においては、画像取り込み角度を１８０度近傍または１８０度以上とする要請が高まってきている。
しかしながら、図２に記載の技術では、第１のレンズ１１０の外周縁部において、リング状押え部材４１１が第１のレンズ１１０の前面に形成された凸状の曲面１１０ａよりも突出して配置されるため、十分な画像取り込み角度を確保できないという問題があった。

また、近年、広角レンズ装置に対して、更なる小型化が求められており、光学長を短くして、各レンズ厚をより薄く形成する試みがなされている。
しかしながら、図２に記載の技術では、第１のレンズ１１０の外周端面１１０ｅが、レンズ鏡筒３００の内壁に当接されることにより第１のレンズ１１０の光軸をレンズ群１１０〜１４０の光軸Ｙ−Ｙに揃える機能と、レンズ鏡筒３００に取り付けられたときにＯリング５００を押圧する機能とを果たしていたため、第１のレンズ１１０の外周端面１１０ｅのレンズ厚ｔをある程度の厚さに形成する必要があった。このため、第１のレンズ１１０のレンズ厚を薄くできず、この結果、レンズの光学長を短くできず、装置の小型化を図れないという問題があった。

すなわち、図２で示されるレンズ厚ｔを薄くしてしまうと、第１のレンズ１１０の外周端面１１０ｅによりＯリング５００を押圧することによる反発力により、第１のレンズ１１０が変形してしまい、第１のレンズ１１０の光軸がレンズ群１１０〜１４０の光軸Ｙ−Ｙからずれてしまう問題が生じていた。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、広い画像取り込み角度を確保しつつ、小型化を図ることができるレンズ装置を提供することを目的とする。

本発明に係るレンズ装置は、中央部を中心とする凸状の曲面を前面に有し、凹状の曲面を背面の中央部に有する第１のレンズと、第１のレンズの凹状の曲面の外周縁部に沿って嵌り込み、表面に光学機能面が形成された突出部を、前面の中央部に有する第２のレンズと、第1のレンズの背面および第２のレンズの前面を互いに対向させて、第１および第２のレンズを、第1および第２のレンズの光軸を揃え、重ねて収容するレンズ保持部と、第1のレンズの外周端部に形成された段差部と、第１レンズの段差部の下段面を第１のレンズの前面側から押圧するように設けられた押え部と、第１のレンズの背面側に設けられ、第1のレンズの背面の外周縁部を第1のレンズの前面側の方向に押圧するように設けられた弾性部材とを備えたことを特徴とするものである。このような構成にしたことにより、広い画像取り込み角度を確保しつつ、小型化を図ることができる。

ここで、弾性部材は、第1のレンズの背面のうち、段差部の下段面の形成領域に対応する領域の内側に配置されている。また、第1のレンズは、ガラスにより形成されている。また、レンズ保持部材の内壁が、第1のレンズの外周端面に当接されるように設けられている。

本発明によれば、広い画像取り込み角度を確保しつつ、小型化を図ることができる。

発明の実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係るレンズ装置について、図に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係るレンズ装置の構成を示す図であって、レンズ装置の中心線を含む面で切断したときの断面図である。なお、図１のＸ−Ｘ線はレンズ装置１００の中心線であるとともに、レンズ１１〜１４のレンズ群の光軸でもある。

図１に示されるように、本発明の実施の形態１に係るレンズ装置１００は、第１のレンズ１１、第２のレンズ１２、第３のレンズ１３および第４のレンズ１４のレンズ群と、絞り２０と、レンズ保持部としてのレンズ鏡筒３０と、押え部としてのリング状押え部材４０と、弾性部材としてのＯリング５０とから構成されている。
図１に示されるように、各レンズ１１、１２、１３、１４は、光軸Ｘ−Ｘを揃えて、レンズ鏡筒３０内に順次重ねて収容されている。なお、各レンズ１１〜１４の光軸Ｘ−Ｘは、レンズ装置１００の中心線と一致する。

図１に示されるように、第１のレンズ１１は円板状に形成され、レンズ１１〜１４のレンズ群の中で最前部に配置されている。すなわち、レンズ１１〜１４のレンズ群のうち、第１のレンズ１１は、レンズ鏡筒３０の底板３１の内面である支持面３１ａから最も離れた位置に配置されている。第１のレンズ１１の前面（物体側）には、外周端部を除いた全面に亘り、中央部を中心とする凸状の曲面（光学機能面）１１ａが形成されており、第１のレンズ１１の背面（像側）の中央部には、凹状の曲面（光学機能面）１１ｂが形成されている。

また、第１のレンズ１１の前面の外周端部には、全周に亘り、段差部１１ｃが形成されている。段差部１１ｃの上段面である凸状の曲面（光学機能面）１１ａが、第１のレンズ１１の物体側に形成されている。また、段差部１１ｃの下段面１１ｄが、第１のレンズ１１の像側に、凸状の曲面（光学機能面）１１ａの外周径よりも大きな径で形成されている。段差部１１ｃの下段面１１ｄは、押え部材４０の上蓋４１の内面に形成された押圧面４１ａにより第１のレンズ１１の前面側から押圧される。

図１に示されるように、第２のレンズ１２は、円板状に形成され、第１のレンズ１１および第３のレンズ１３の間に配置されている。第２のレンズ１２の前面（物体側）の中央部には、第１のレンズ１１の凹状の曲面１１ｂの外周縁部に沿って嵌り込む突出部１２ａが形成されている。また、突出部１２ａの表面には、凹状の曲面１２ｃ（光学機能面）が形成されている。また、図１に示されるように、第１のレンズ１１の凹状の曲面１１ｂの外周部と、第２のレンズ１２の前面の突出面１２ａの外周部とが、対向して配置されている。

図１に示されるように、第２のレンズ１２の背面（像側）の中央部には、凹状の曲面（光学機能面）１２ｂが形成されている。また、図１に示されるように、第２のレンズ１２の外周端部には、全周に亘り、段差部１２ｄが形成されている。

図１に示されるように、第３のレンズ１３は、円板状に形成され、第２のレンズ１２および第４のレンズ１４の間に配置されている。第３のレンズ１３の前面（物体側）の中央部には、凸状の曲面（光学機能面）１３ａが形成されており、第３のレンズ１３の背面（像側）には、凹状の曲面（光学機能面）１３ｂが形成されている。また、図１に示されるように、第２のレンズ１２の背面の凹状の曲面１２ｃの外周部と、第３のレンズ１３の前面の凸状の曲面１３ａの外周部とが、対向して配置されている。

図１に示されるように、第４のレンズ１４は、円板状に形成され、レンズ１１〜１４のレンズ群の中で最後部に配置されている。すなわち、第４のレンズ１４は、レンズ鏡筒２０の開口から最も遠い位置に配置されている。第４のレンズ１４の背面の外周縁部は、レンズ鏡筒２０の底面３１の内面である支持面３１ａにより支持されている。

図１に示されるように、第４のレンズ１４の前面（物体側）の中央部の凹部１４ａには凸状の曲面（光学機能面）１４ｂが形成されており、第４のレンズ１４の背面（像側）には凸状の曲面（光学機能面）１４ｃが形成されている。また、図１に示されるように、第３のレンズ１３の背面の凹状の曲面１３ｂの外周部と、第４のレンズ１４の前面の凹部１４ａの外周部とが、絞り２０を挟持するように、互いに対向して配置されている。
なお、各レンズ１１〜１４の材料には、例えば、ポリオレフィンなどの合成樹脂やガラスなどが用いられる。但し、第１のレンズ１１の外周縁部に形成された段差部１１ｃの下段面１１ｄが、押え部材４０により第１のレンズ１１の前面側から押圧されることから、第１のレンズ１１の材料には、合成樹脂と比べて剛性が高いガラスを用いるとよい。

図１に示されるように、レンズ保持部としてのレンズ鏡筒３０の一端には貫通穴３２が形成された底板３１が設けられており、レンズ鏡筒３０の他端には開口が設けられている。また、レンズ鏡筒３０の開口側の外周面には、全周に亘り、ネジ部３３が形成されている。このネジ部３３には、リング状押え部材４０のネジ部４３がねじ込まれる。レンズ鏡筒３０の材料には、例えば、ポリフタルアミドやＰＢＴ（Polybutylene terephthalate：ポリブチレンテレフタレート）などの樹脂が用いられている。

図１に示されるように、レンズ鏡筒３０の内側には、レンズ１１〜１４の外周端に沿って、内壁が形成されている。この内壁により、各レンズ１１〜１４が、レンズ群の光軸Ｘ−Ｘに対して垂直方向で規制され、各レンズ１１〜１４の光軸が揃えられる。
また、レンズ鏡筒３０の底面３１の内面である支持面３１ａにより、第４のレンズ１４の背面が支持されている。なお、面状の支持面３１ａに代えて、例えば、複数の凸状のボスやリブにより、第４のレンズ１４の背面を支持するように構成してもよい。

図１に示されるように、リング状押え部材４０は、レンズ保持部材３０に取り付けられる。図１に示されるように、リング状押え部材４０がレンズ保持部材３０に取り付けられたとき、第１のレンズ１１の凸状の曲面（光学機能面）１１ａの全面が露出されるように、リング状押え部材４０の中央には開口が形成されている。また、リング状押え部材４０の上蓋４１の内面には、押圧面４１ａが設けられている。リング状押え部材４０の側壁４２の内面にはネジ部４３が形成されている。

また、リング状押え部材４０のネジ部４３をレンズ鏡筒３０のネジ部３３にねじ込んで、リング状押え部材４０をレンズ鏡筒３０に取り付けることによって、第１のレンズ１１の外周端部に形成された段差部１１ｃの下段面１１ｄが、押圧面４１ａにより第１のレンズ１１の背面方向に向けて押圧される。
図１に示されるように、弾性部材としてのＯリング５０は、その外径が第１のレンズ１１の外径より小さく設定されており、第1のレンズ１１の外周縁部の背面が第１のレンズ１１の前面方向に向けて押圧されるように、第１のレンズ１１の背面側（像側）に設けられ、レンズ鏡筒３０の内壁との間に挟まれるように設けられている。なお、Ｏリング５０の材料には、例えば、合成ゴムが用いられている。

各レンズ１１〜１４がレンズ鏡筒３０内に収容された後に、リング状押え部材４０がネジ部３３、４３の螺合により、レンズ鏡筒３０に取り付けられたとき、Ｏリング５０は第1のレンズ１１の背面（像側）の外周縁部と第２のレンズ１２の外周端面とレンズ鏡筒３０の内壁との間で圧縮される。そして、圧縮により生じるOリング５０の反発力により、第1のレンズ１１の背面（像側）の外周縁部が第１のレンズ１１の前面（物体側）方向に押圧され、レンズ鏡筒３０の開口側が封止される。なお、図１では、圧縮前のＯリング５０を示している。

このように、第1のレンズ１１の外周端部に段差部１１ｃを形成し、リング状押え部材４０が第１レンズの段差部１１ｃの下段面１１ｄを第１のレンズの前面側から押圧するように構成したことにより、リング状押え部材４０が第１のレンズ１１の光学機能面である凸状の曲面１１ａの前方（物体側）に突出されて配置されることがなく、広い画像取り込み角度を確保することができる。

また、第１のレンズ１１の凹状の曲面１１ｂの外周縁部に沿って嵌り込み、表面に凹状の曲面１２ｃが形成された突出部１２ａを、第２のレンズ１２の前面の中央部に形成したことにより、第１のレンズ１１の背面（像側）に形成された凹状の曲面（光学機能面）１１ｂと、第２のレンズ１２の前面（物体側）に形成された突出部１２ａ表面の凹状の曲面１２ｃとを各レンズ１１、１２の中央部で近づけることができ、レンズ１１〜１４のレンズ群の光学長を短くすることができる。更に、弾性部材としてのＯリング５０を第1のレンズ１１の背面（像側）側に配置して、Ｏリング５０が第１のレンズ１１の背面（像側）の外周縁部を第1のレンズ１１の前面側の方向に押圧するようにしたことにより、図２で示される従来の広角レンズ装置の第１のレンズ１１０のように、第１のレンズの外周端面を広く確保する必要がなくなる。このため、図２で示される第１のレンズ１１０と比較して、第１のレンズ１１のレンズ厚を薄くすることができる。このようにして、レンズ１１〜１４のレンズ群の光学長を短くでき、第１のレンズ１１のレンズ厚を薄くでき、その結果、レンズ装置の小型化を図ることができる。

以上のように、この発明によれば、広い画像取り込み角度を確保しつつ、小型化を図ることができる。
以上の説明は、本発明を実施の形態を説明するものであり、本発明が以上の実施の形態に限定されるものではない。また、当業者であれば、以上の実施の形態の各要素を、本発明の範囲において、容易に変更、追加、変換することが可能である。

上記実施の形態では、レンズ装置に収容されるレンズを４枚としたが、レンズ装置の光学特性に応じて、レンズ装置に収容されるレンズを２枚、３枚または５枚以上としてもよい。また、上記実施の形態の第１レンズ、第２レンズ、および第３レンズの形状に限定されず、レンズ装置の光学特性に応じて、各レンズの形状や曲面の曲率などを変更してもよい。

また、上記実施の態様では、リング状押え部材４０により、第１のレンズ１１の外周縁部の全周に形成された段差部１１ｃの下段面１１ｄを押圧するとしたが、リング状押え部材４０に代えて、レンズ鏡筒３０の開口側の端部から延出され、先端に係止部が形成され、弾性を有する支持部を設けて、この支持部の先端に形成された係止部により、第１のレンズ１１の段差部１１ｃの下段面１１ｄの複数個所を第１のレンズ１１の背面方向に押圧するように構成してもよい。この場合、第１のレンズ１１の段差部１１ｃを第１のレンズ１１の外周端部の全周に形成する必要はなく、係止部を配置する位置にのみ、段差部を形成すればよい。

本発明の実施の形態１に係るレンズ装置の構成を示す図であって、左図は外観図であり、右図はレンズ装置の中心線を含む面で切断したときの断面図である。 従来の広角レンズ装置の構成を示す図であって、左図は外観図であり、右図は広角レンズ装置の中心線を含む面で切断したときの断面図である。

符号の説明

１００、１０１ レンズ装置
１１、１１０ 第１のレンズ
１１ａ、１１０ａ 凸状の曲面
１１ｂ、１１０ｂ 凹状の曲面
１１ｃ 段差部
１１ｄ 下段面
１１０ｅ 外周端面
１２、１２０ 第２のレンズ
１２ａ 突出部
１２０ａ 凹状の曲面
１２ｂ、１２０ｂ 凹状の曲面
１２ｃ 凹状の曲面
１２ｄ 段差部
１２ｅ 上段面
１３、１３０ 第３のレンズ
１３ａ、１３０ａ 凸状の曲面
１３ｂ 凹状の曲面
１４、１４０ 第４のレンズ
１４ａ、１４０ａ 凹部
１４ｂ、１４０ｂ 凸状の曲面
１４ｃ、１４０ｃ 凸状の曲面
２０ 絞り
３０、３００ レンズ鏡筒
３１、３０１ 底板
３１ａ、３０１ａ 支持面
３２、３０２ 貫通穴
３３、３０３ ネジ部
４０、４１０ リング状押え部材
４１、４１１ 上蓋
４１ａ、４１１ａ 押圧面
４１１ｂ 凸面
４２、４１２ 側壁
４３、４１３ ネジ部
５０、５００ Ｏリング

Claims (5)

1. 中央部を中心とする凸状の曲面を前面に有し、凹状の曲面を背面の中央部に有する第１のレンズと、
   前記第１レンズの背面側に配設された第２レンズと、
   前記第１レンズと前記第２レンズとを互いの光軸を揃えた状態で重ねて収容する筒状のレンズ保持部材と、
   前記第１レンズを前面側から押圧するように設けられた押え部と、
   上記第１レンズの背面側であって前記第2レンズの外周に外嵌されたOリングと、を備え、
   前記Oリングは、さらに、前記レンズ保持部材の内壁に設けられた段差面と前記第1レンズの背面とで挟持され、
   前記第1レンズの前面側の凸状曲面の少なくとも一部は前記押え部よりも前面側に露出している
   ことを特徴とするレンズ装置。
2. 請求項1に記載のレンズ装置において、
   前記第2レンズの外周端面には、背面側から前面側に至る途中で縮径する段差が設けられており、
   前記Oリングは、前記第2レンズの外周端面の縮径した部分に外嵌されている
   ことを特徴とするレンズ装置。
3. 請求項1または請求項2に記載のレンズ装置において、
   前記第1レンズの外周端面において外径方向に突出する段差部が形成され、
   前記押え部は、前記段差部の下段面を前記第1レンズの前面側から押圧するように設けられている
   ことを特徴とするレンズ装置。
4. 請求項1から請求項3のいずれかに記載のレンズ装置において、
   前記押え部は、前記レンズ保持部材とは別体であり、かつ、前記第1レンズの前記凸状曲面を露出させる開口を有するリング状であって、
   前記押え部は、前記レンズ保持部材に対し、前面側から螺合されている
   ことを特徴とするレンズ装置。
5. 請求項1から請求項4のいずれかに記載のレンズ装置において、
   前記Oリングを挟んで前記第2レンズの外周端面と対向する前記レンズ保持部材の内壁は、前面側に向けて拡径するテーパ面が形成されている
   ことを特徴とするレンズ装置。

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