JP6027766B2

JP6027766B2 - レンズ装置

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Publication number: JP6027766B2
Application number: JP2012106220A
Authority: JP
Inventors: 貴裕小山; 裕基高木; 敬太高橋
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2012-05-07
Filing date: 2012-05-07
Publication date: 2016-11-16
Anticipated expiration: 2032-05-07
Also published as: JP2013235067A

Description

本発明は、被写体を撮像して該被写体の画像データを生成する撮像装置に対して着脱自在であり、所定の視野領域から光を集光するレンズ装置に関する。

近年、デジタルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置では、レンズ鏡筒に装着可能であり、内蔵された光学系の焦点距離よりも広角側で撮影を可能にするコンバージョンレンズ等のレンズ装置が知られている（特許文献１参照）。この技術では、２枚以上のレンズをレンズ枠内に収容し、隣り合うレンズの間を窒素等で充填している。

特開２０１１−２２１３００号公報

しかしながら、上述したレンズ装置では、使用環境の温度に応じて、レンズ枠の内部に含まれる水分が飽和状態となることで、レンズに結露が生じるという問題点があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、使用環境の温度に関わらず、レンズに結露が生じることを防止す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。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるレンズ装置は、被写体を撮像して該被写体の画像データを生成する撮像装置に対して、着脱自在に接続されるレンズ装置であって、複数のレンズの光軸を一致させて内部に並べて収容して固定するレンズ枠と、前記レンズ枠の一端で固定される第１レンズと、前記レンズ枠の光軸方向の中間部で固定される第２レンズと、前記レンズ枠の他端で固定される第３レンズと、を備え、前記レンズ枠は、前記第１レンズと前記第２レンズとの間に形成される第１空間と前記第２レンズと前記第３レンズとの間に形成される第２空間とを連結する連結孔を有し、当該レンズ枠の外面の表面積を当該レンズ枠の体積で除算した値が４以上であることを特徴とする。

また、本発明にかかるレンズ装置は、上記発明において、円環状をなし、前記第１レンズと前記レンズ枠との間に設けられ、前記第１レンズと前記レンズ枠との隙間を充填する第１充填部材と、円環状をなし、前記第３レンズと前記レンズ枠との間に設けられ、前記第３レンズと前記レンズ枠との隙間を充填する第２充填部材と、前記第１レンズと前記レンズ枠との間に介在し、前記第１レンズを前記レンズ枠の他端方向に押圧して前記レンズ枠に対して固定する第１固定部材と、前記第３レンズと前記レンズ枠との間に介在し、前記第３レンズを前記レンズ枠の一端方向に押圧して前記レンズ枠に対して固定する第２固定部材と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかるレンズ装置は、上記発明において、前記レンズ枠は、内周側に凸に湾曲した斜面を有する円錐台状をなすことを特徴とする。

また、本発明にかかるレンズ装置は、上記発明において、前記第１レンズは、前記レンズ枠から露出する面が平面に形成され、前記第３レンズは、前記レンズ枠から露出する面が平面に形成されていることを特徴とする。

また、本発明にかかるレンズ装置は、上記発明において、当該レンズ装置は、ワイドコンバータであることを特徴とする。

本発明にかかるレンズ装置は、レンズ枠が第１レンズと第２レンズとの間に形成される第１空間と第２レンズと第３レンズとの間に形成される第２空間とを連結する連結孔を有し、レンズ枠の外面の表面積をレンズ枠の体積で除算した値が４以上で形成される。これにより、使用環境の温度に関わらず、第１レンズに結露が生じることを防止することができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１にかかるレンズ装置が撮像装置に装着されたカメラシステムの外観を前面側から見た斜視図である。図２は、本発明の実施の形態１にかかるレンズ装置が撮像装置に装着されたカメラシステムの側面図である。図３は、本発明の実施の形態１にかかるレンズ装置が撮像装置に装着されたカメラシステムの背面図である。図４は、図１のＡ−Ａ線断面図である。図５は、レンズ鏡筒ユニットの前面側から見た正面図である。図６は、図５のＢ−Ｂ線断面図である。図７は、本発明の実施の形態１にかかるレンズ装置の断面図である。図８は、本発明の実施の形態２にかかるレンズ装置の断面図である。図９は、本発明の実施の形態２の変形例１にかかるレンズ装置の断面図である。図１０は、本発明の実施の形態２の変形例２にかかるレンズ装置の断面図である。図１１は、本発明の実施の形態３にかかるレンズ装置の断面図である。図１２は、本発明の実施の形態４にかかるレンズ装置の断面図である。図１３は、本発明の各実施例および各比較例のレンズ枠のパラメータを示す図である。図１４は、本発明の各実施例および各比較例の温度の解析結果を示す図である。図１５は、本発明の比較例１にかかるレンズ装置の断面図である。図１６は、本発明の比較例２にかかるレンズ装置の断面図である。

以下に、図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）について説明する。また、この実施の形態により、この発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付している。さらにまた、図面は、模式的なものであり、各部材の厚みと幅との関係、各部材の比率等は、現実と異なることに留意する必要がある。また、図面の相互間においても、互いの寸法や比率が異なる部分が含まれている。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかるレンズ装置が撮像装置に装着されたカメラシステムの外観を前面側から見た斜視図である。図２は、本発明の実施の形態１にかかるレンズ装置が撮像装置に装着されたカメラシステムの側面図である。図３は、本発明の実施の形態１にかかるレンズ装置が撮像装置に装着されたカメラシステムの背面図である。図４は、図１のＡ−Ａ線断面図である。なお、図１〜図４において、撮像装置の固有の座標系として、撮像装置の幅方向をＸ軸、撮像装置の厚み方向をＹ軸、撮像装置の鉛直方向をＺ軸とする。さらに、図１〜図４において、被写体側を前方側とし、撮影者（背面）側を後方側として説明する。

図１〜図４に示すカメラシステム１は、被写体を撮像し、この被写体の画像データを生成する撮像装置１００と、撮像装置１００に着脱自在に装着されるアダプタ装置２００と、アダプタ装置２００を介して撮像装置１００に着脱自在に装着されるレンズ装置３００と、を備える。アダプタ装置２００は、アダプタ装置２００の後方側に設けられた後方側レンズマウントリング２０１を、撮像装置１００の前方側に設けられたマウントリング１０１に結合することにより、撮像装置１００に装着される。レンズ装置３００は、レンズ装置３００の後方側に設けられた突起部３０１を、アダプタ装置２００の前方側に設けられた溝部２０２に嵌合することにより、アダプタ装置２００に装着される。これにより、撮像装置１００、アダプタ装置２００およびレンズ装置３００は、一体的に接続される。なお、上述したマウントリングは、たとえばバヨネットタイプであればよい。

まず、撮像装置１００の構成について説明する。撮像装置１００は、略直方体の箱型形状をなす筐体１１０と、筐体１１０内に収容され、撮像装置１００の各種を制御するカメラ制御基板１２０と、被写体を撮像するための折り曲げ光学系を有するレンズ鏡筒ユニット１３０と、を備える。

筐体１１０は、前面、両側面、上面および底面を覆うように形成された前面カバー部材１１１と、背面側を覆うように形成された後面カバー部材１１２と、を有する。筐体１１０は、前面カバー部材１１１と後面カバー部材１１２とが互いに対向した状態で結合されることにより、内部に空間を有する略直方体の箱型形状に形成される。

前面カバー部材１１１には、筐体１１０内に内蔵されるレンズ鏡筒ユニット１３０に対して被写体光束を入射させるための撮影用窓部材１１１ａと、ストロボ発光装置（図示せず）による光を出射させる発光用窓部１１１ｂとが設けられている。また、前面カバー部材１１１の上面には、撮像装置１００の電源をオン状態またはオフ状態に切り替える電源スイッチ１１１ｃと、撮像装置１００に撮影動作を指示するレリーズスイッチ１１１ｄとが設けられている。

後面カバー部材１１２には、撮影モードや操作メニュー等を設定する操作スイッチ部１１２ａと、撮像装置１００のズーム倍率を変更するズームスイッチ部１１２ｂと、液晶または有機ＥＬ（Electro Luminescence）からなる表示パネルによって構成され、画像データに対応する画像を表示する表示部１１２ｃと、外力によって表示部１１２ｃに生じる衝撃を防止する表示用窓部１１２ｄとが設けられている。

カメラ制御基板１２０は、プリント基板を用いて構成される。カメラ制御基板１２０は、撮像装置１００を構成する各部に対応する指示やデータの転送等を行って撮像装置１００の動作を統括的に制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）、ストロボ装置を制御するストロボ発光制御部、画像データに対して画像処理を行う画像処理部（画像処理エンジン）、メモリーカード等の記録媒体に画像データを書き込む記録制御部および手ブレ検出センサ等がプリント基板上に実装される。

レンズ鏡筒ユニット１３０は、所定の視野領域から光を集光し、集光した光を受光して光電変換を行うことにより画像データを生成する。ここで、レンズ鏡筒ユニット１３０の構造について説明する。図５は、レンズ鏡筒ユニット１３０の前面側から見た正面図である。図６は、図５のＢ−Ｂ線断面図である。なお、図６においては、左側が前面側であり、右側が後方側である。

図５および図６に示すように、レンズ鏡筒ユニット１３０は、所定の視野領域から光を集光する光学系１３１と、光学系１３１が集光した光を受光して光電変換を行うことによって画像データを生成する撮像ユニット１３２と、光学系１３１および撮像ユニット１３２を収容するレンズ枠１３３と、外力によるレンズ枠１３３に加わる衝撃を緩和するダンパーユニット１３４と、を備える。

光学系１３１は、前面カバー部材１１１に設けられた撮影用窓部材１１１ａから入射する被写体光束を光学素子１３１ａによってＸ軸方向に略直角に折り曲げるとともに、レンズ鏡筒ユニット１３０の底面に受光面が配置された撮像ユニット１３２に被写体像を結像する折り曲げ光学系（屈曲光学系）として構成される。なお、本実施の形態１では、光学素子１３１ａとして直角プリズムを例に説明するが、たとえば可変ミラーやレンズ等により構成されてもよい。また、以下の説明において、レンズ装置３００および撮影用窓部材１１１ａを透過してレンズ鏡筒ユニット１３０に入射する被写体光束を第１の光軸Ｌ１とし、第１の光軸Ｌ１が光学素子１３１ａによって折り曲げられた光束を第２の光軸Ｌ２とする。

光学系１３１の詳細な構成について説明する。光学系１３１は、被写体光束が入射する入射側から結像側に向けて、光学素子１３１ａ（反射部材）を有する負屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、第２の光軸Ｌ２上に配置される正屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、第２の光軸Ｌ２上に配置される負屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に配置され、撮像ユニット１３２の状態を露光状態または遮光状態に設定するシャッタ１３１ｂと、第２の光軸Ｌ２上に配置される正屈折力の第４レンズ群Ｇ４と、を有する。

第１レンズ群Ｇ１は、両凹負レンズｒ１１と、光学素子１３１ａと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズｒ１２とを用いて構成される。第１レンズ群Ｇ１は、第１の光軸Ｌ１および第２の光軸Ｌ２に沿って物体側から、両凹負レンズｒ１１、光学素子１３１ａおよび正メニスカスレンズｒ１２の順に配置される。第２レンズ群Ｇ２は、両凸レンズｒ２１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズｒ２２と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズの接合レンズｒ２３と、両凸正レンズｒ２４とを用いて構成される。第２レンズ群Ｇ２は、第２の光軸Ｌ２に沿って物体側から、両凸レンズｒ２１、正メニスカスレンズｒ２２、接合レンズｒ２３および両凸正レンズｒ２４の順に配置される。第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズｒ３１を用いて構成される。第４レンズ群Ｇ４は、両凸正レンズｒ４１を用いて構成される。

撮像ユニット１３２は、レンズ鏡筒ユニット１３０の下部であって、光学系１３１の下方に配置される。撮像ユニット１３２は、光学系１３１が集光した光を受光して光電変換することによって画像データを生成する撮像素子１３２ａと、撮像素子１３２ａを保持する撮像素子枠１３２ｂと、撮像素子１３２ａの前面に設けられた光学ローパスフィルタ１３２ｃと、撮像素子１３２ａが実装されるフレキシブルプリント基板１３２ｄと、を有する。撮像素子１３２ａは、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）またはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等を用いて構成される。撮像素子枠１３２ｂは、図示しない駆動装置によって光軸Ｌ２に直交するＸＹ平面上を二次元的に変位することで手ブレ補正ユニットとして機能する。

レンズ枠１３３は、第１レンズ群Ｇ１を保持する第１固定枠１３３ａと、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、シャッタ１３１ｂおよび第４レンズ群Ｇ４を保持する第２固定枠１３３ｂと、を有する。第１固定枠１３３ａは、複数のねじ部材によって第２固定枠１３３ｂに固定される。

第２固定枠１３３ｂは、第２レンズ群Ｇ２を保持する第２枠１３３ｃと、第３レンズ群Ｇ３を保持する第３枠１３３ｄと、第４レンズ群Ｇ４を保持する第４枠１３３ｅと、を有する。第２枠１３３ｃ、第３枠１３３ｄおよび第４枠１３３ｅは、第２の光軸Ｌ２に沿って進退可能にレンズ枠１３３内において保持されている。第２枠１３３ｃ、第３枠１３３ｄおよび第４枠１３３ｅは、ステッピングモータ等の駆動機構（図示せず）によって第２の光軸Ｌ２方向に移動する。撮像装置１００は、合焦動作時に第４枠１３３ｅを介して第４レンズ群Ｇ４を第２の光軸Ｌ２上に沿って進退移動させることにより、被写体に焦点があった画像を撮影することができる。また、撮像装置１００は、ズーム動作時に駆動機構（図示せず）を駆動し、第２枠１３３ｃの第２レンズ群Ｇ２および第３枠１３３ｄの第３レンズ群Ｇ３を第２の光軸Ｌ２上に沿って進退移動させることによって、広角端から望遠端への光学ズームの倍率を変更する。

図１〜図４に戻り、アダプタ装置２００について説明する。アダプタ装置２００は、円環状をなし、後方側レンズマウントリング２０１と、溝部２０２と、を備える。溝部２０２の内面の一部には、ネジ切りが施されている。これにより、アダプタ装置２００は、後述するレンズ装置３００を着脱自在に装着することができる。

つぎに、レンズ装置３００について説明する。図７は、レンズ装置３００の断面図である。なお、図７において、左側を前方側とし、右側を後方側として説明する。

図７に示すレンズ装置３００は、複数のレンズの光軸を一致させて内部に並べて収容して固定するための構造が設けられたレンズ枠３１０と、第１レンズ３２０と、第２レンズ３３０と、第３レンズ３４０と、第１押さえ環３５０と、第２押さえ環３６０と、第１Ｏリング３７０と、第２Ｏリング３８０と、を有する。

レンズ枠３１０は、前方側から後方側に向けて径が小さくなる略円錐台（テーパ状）をなし、内部に略円錐台をなす空間が形成されている。具体的には、レンズ枠３１０は、円環状をなす基端部３１０ａと、後方側から前方側に向けて径が外周側に広がるように、内周側に凸に湾曲した傾斜面が形成されたテーパ部３１０ｂと、円環状をなす先端部３１０ｃと、を有する。レンズ枠３１０は、基端部３１０ａ、テーパ部３１０ｂおよび先端部３１０ｃが連続的に連なるように一体的に形成される。レンズ枠３１０は、ステンレスおよび樹脂または複合材料、たとえばＡＢＳ樹脂等によって形成される。レンズ枠３１０は、レンズ枠３１０の体積と表面積との比が所定の条件を満たすよう形成される。具体的には、レンズ枠３１０は、レンズ枠３１０の外面の表面積をレンズ枠３１０の体積で除算した値が４以上を満たすように形成される。

また、レンズ枠３１０の内面には、第１レンズ３２０を固定する第１固定部３１１と、第２レンズ３３０を固定する第２固定部３１２と、第３レンズ３４０を固定する第３固定部３１３と、第１Ｏリング３７０を固定する第４固定部３１４と、第１押さえ環３５０を固定する第５固定部３１５と、第２Ｏリング３８０を固定する第６固定部３１６と、第２押さえ環３６０を固定する第７固定部３１７とが設けられている。第１固定部３１１〜第７固定部３１７それぞれの径は、第１レンズ３２０、第２レンズ３３０、第３レンズ３４０、第１押さえ環３５０、第２押さえ環３６０、第１Ｏリング３７０および第２Ｏリング３８０の外径に対応して形成される。たとえば、第１固定部３１１は、内面の直径が第１レンズ３２０の外径と略一致するように形成され、断面が略Ｃ字状をなす。また、第２固定部３１２には、第１レンズ３２０と第２レンズ３３０との間に形成される第１空間Ｋ１と第２レンズ３３０と第３レンズ３４０との間に形成される第２空間Ｋ２を連結する連結孔３１８が複数設けられている。

また、レンズ枠３１０におけるテーパ部３１０ｂの外面には、Ｒ加工が施された滑らかに湾曲する傾斜面３１９と、アダプタ装置２００の溝部２０２に嵌合する突起部３０１とが設けられている。突起部３０１の外面には、ネジ切りが施されている。

第１レンズ３２０は、ガラスやプラスチック等を用いて構成される。第１レンズ３２０は、レンズ枠３１０から露出する面が平面をなし、他方の面が凹面をなす負レンズを用いて構成される。第１レンズ３２０は、第１固定部３１１の固定面３１１ａで支持されて固定される。また、第１レンズ３２０には、円環状をなし、第１Ｏリング３７０を保持する溝部３２０ａが形成されている。

第２レンズ３３０は、ガラスやプラスチック等を用いて構成される。第２レンズ３３０は、一方の面が平面をなし、他方の面が凹面をなす負レンズを用いて構成される。第２レンズ３３０は、第２固定部３１２の固定面３１２ａで支持されて固定される。

第３レンズ３４０は、ガラスやプラスチック等を用いて構成される。第３レンズ３４０は、レンズ枠３１０から露出する面が平面をなし、他方の面が凸面をなす正レンズを用いて構成される。第３レンズ３４０は、第３固定部３１３の固定面３１３ａで支持されて固定される。また、第３レンズ３４０には、円環状をなし、第２Ｏリング３７０を保持する溝部３４０ａが形成されている。

第１押さえ環３５０は、ステンレスやプラスチック等を用いて構成され、円環状をなす。第１押さえ環３５０は、内面から中心に向けて突起した突起部３５０ａを有する。第１押さえ環３５０は、第１レンズ３２０とレンズ枠３１０との間に介在し、第１レンズ３２０をレンズ枠３１０の後方側（他端方向）に押圧してレンズ枠３１０に対して固定する。具体的には、第１押さえ環３５０は、突起部３５０ａが第１レンズ３２０をレンズ枠３１０の後方側に押圧してレンズ枠３１０に対して固定する。なお、本実施の形態１では、第１押さえ環３５０が第１固定部材として機能する。

第２押さえ環３６０は、ステンレスやプラスチック等を用いて構成され、円環状をなす。第２押さえ環３６０は、一方の面から円環状に形成された突起部３６０ａを有する。第２押さえ環３６０は、第３レンズ３４０とレンズ枠３１０との間に介在し、第３レンズ３４０をレンズ枠３１０の前方側（一端方向）に押圧してレンズ枠３１０に対して固定する。具体的には、第２押さえ環３６０は、突起部３６０ａが第３レンズ３４０レンズ枠３１０の前方側に押圧してレンズ枠３１０に対して固定する。なお、本実施の形態１では、第２押さえ環３６０が第２固定部材として機能する。

第１Ｏリング３７０は、ニトリルゴムやシリコンゴム等の樹脂を用いて構成され、円環状をなす。第１Ｏリング３７０は、第１レンズ３２０とレンズ枠３１０との間に設けられ、第１レンズ３２０とレンズ枠３１０との隙間を充填する。なお、本実施の形態１では、第１Ｏリング３７０が第１充填部材として機能する。

第２Ｏリング３８０は、ニトリルゴムやシリコンゴム等の樹脂を用いて構成され、円環状をなす。第２Ｏリング３８０は、第３レンズ３４０とレンズ枠３１０との間に介在し、第３レンズ３４０とレンズ枠３１０との隙間を充填する。なお、本実施の形態１では、第２Ｏリング３８０が第２充填部材として機能する。

このように構成されたレンズ装置３００は、まず、第２レンズ３３０をレンズ枠３１０の第２固定部３１２に接着剤で固定した後、第１レンズ３２０をレンズ枠３１０の第１固定部３１１に接着剤で固定する。続いて、第１Ｏリング３７０を第４固定部３１４および溝部３２０ａに挿入した後に接着剤で固定する。その後、第１押さえ環３５０を第５固定部３１５に固定しつつ、突起部３５０ａで第１レンズ３２０の前方側を押さえつけた状態でレンズ枠３１０にネジ（図示せず）等で固定する。

続いて、第３レンズ３４０を後方側からレンズ枠３１０に挿入し、第３固定部３１３に接着剤で固定する。その後、第２Ｏリング３８０をレンズ枠３１０に挿入し、第６固定部３１６および溝部３４０ａに挿入した後に接着剤で固定する。続いて、第２押さえ環３６０を第７固定部３１７に固定しつつ、突起部３６０ａで第３レンズ３４０の後方側を押さえつけた状態でレンズ枠３１０にネジ（図示せず）等で固定する。これにより、レンズ枠３１０の内部は、水密になり、外部から水等が浸入することを防止することができる。さらに、第１レンズ３２０および第３レンズ３４０は、レンズ枠３１０から露出する面が平面で形成されているので、外力による傷等が生じることを防止することができる。さらにまた、レンズ装置３００は、ワイドコンバータとして機能する。

以上説明した本発明の実施の形態１のレンズ装置３００は、レンズ枠３１０が被写体側から順に第１レンズ３２０、第２レンズ３３０および第３レンズ３４０をそれぞれ収容した際に、第１空間Ｋ１と第２空間Ｋ２とを連結する連結孔３１８を有し、レンズ枠３１０の外面の表面積をレンズ枠３１０の体積で除算した値が４以上で形成されるので、使用環境の温度に関わらず、第１レンズ３２０に結露が生じることを防止することができる。

（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態２にかかるレンズ装置は、上述した実施の形態とレンズ枠の形状のみ異なる。このため、以下においては、本実施の形態２にかかるレンズ装置の構成のみ説明する。なお、上述した実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付して説明する。

図８は、本実施の形態２にかかるレンズ装置の断面図である。なお、図８においては、左側を前方側とし、右側を後方側として説明する。

図８に示すレンズ装置４００は、複数のレンズの光軸を一致させて内部に並べて収容して固定するための構造が設けられたレンズ枠４１０と、第１レンズ３２０と、第２レンズ３３０と、第３レンズ３４０と、第１押さえ環３５０と、第２押さえ環３６０と、第１Ｏリング３７０と、第２Ｏリング３８０と、を有する。

レンズ枠４１０は、前方側から後方側に向けて径が小さくなる略円錐台をなし、内部に略円錐台をなす空間が形成されている。具体的には、レンズ枠４１０は、円環状をなす基端部４１０ａと、後方側から前方側に向けて径が外周側に広がるように、内周側に凸に湾曲した傾斜面が形成されたテーパ部４１０ｂと、円環状をなす先端部４１０ｃと、を有する。レンズ枠４１０は、基端部４１０ａ、テーパ部４１０ｂおよび先端部４１０ｃが連続的に連なるように一体的に形成される。レンズ枠４１０は、ステンレスおよび樹脂または複合材料、たとえばＡＢＳ樹脂等によって形成される。レンズ枠４１０は、レンズ枠４１０の体積と表面積との比が所定の条件を満たすよう形成される。具体的には、レンズ枠４１０は、レンズ枠４１０の外面の表面積をレンズ枠４１０の体積で除算した値が４以上を満たすように形成される。

また、レンズ枠４１０の内面には、第１レンズ３２０を固定する第１固定部４１１と、第２レンズ３３０を固定する第２固定部４１２と、第３レンズ３４０を固定する第３固定部４１３と、第１Ｏリング３７０を固定する第４固定部４１４と、第１押さえ環３５０を固定する第５固定部４１５と、第２Ｏリング３８０を固定する第６固定部４１６と、第２押さえ環３６０を固定する第７固定部４１７とが設けられている。第１固定部４１１〜第７固定部４１７それぞれの径は、第１レンズ３２０、第２レンズ３３０、第３レンズ３４０、第１押さえ環３５０、第２押さえ環３６０、第１Ｏリング３７０および第２Ｏリング３８０の外径に対応して形成される。また、第２固定部４１２には、第１空間Ｋ１と第２空間Ｋ２とを連結する連結孔４１８が複数設けられている。

また、レンズ枠４１０の外面には、滑らかな角度で湾曲した傾斜面４１９と、アダプタ装置２００の溝部２０２に嵌合する突起部４０１とが設けられている。突起部４０１の外面には、ネジ切りが施されている。テーパ部４１０ｂの傾斜面４１９を含むレンズ枠４１０の外面全体には、凹凸が施されている。これにより、レンズ枠４１０は、体積に比して表面積が大きくなり、熱伝導率が優れる。

以上説明した本発明の実施の形態２では、レンズ枠４１０が被写体側から順に第１レンズ３２０、第２レンズ３３０および第３レンズ３４０をそれぞれ収容した際に、第１空間Ｋ１と第２空間Ｋ２とを連結する連結孔４１８を有し、レンズ枠４１０の外面の表面積をレンズ枠４１０の体積で除算した値が４以上で形成されるので、使用環境の温度に関わらず、第１レンズ３２０に結露が生じることを防止することができる。

（実施の形態２の変形例１）
本発明の実施の形態２では、レンズ枠４１０の外面全体に凹凸が施されていたが、レンズ枠４１０の一部のみに凹凸を施してもよい。図９は、本実施の形態２の変形例１にかかるレンズ装置の断面図である。図９に示すレンズ装置４２０は、レンズ枠４２１を有する。レンズ枠４２１は、前方側から後方側に向けて径が小さくなる略円錐台をなし、内部に略円錐台をなす空間が形成されている。具体的には、レンズ枠４２１は、円環状をなす基端部４２１ａと、後方側から前方側に向けて径が外周側に広がるように、内周側に凸に傾斜した傾斜面が形成されたテーパ部４２１ｂと、円環状をなす先端部４２１ｃと、を有する。レンズ枠４２１は、基端部４２１ａ、テーパ部４２１ｂおよび先端部４２１ｃが連続的に連なるように一体的に形成される。また、テーパ部４２１ｂの外面の一部に凹凸が施されている。具体的には、テーパ部４２１ｂの外面に施される凹凸は、第２レンズ３３０と第３レンズ３４０との間の外面に施される。これにより、レンズ枠４２１は、体積に比して表面積が大きくなり、熱伝導率が優れる。

（実施の形態２の変形例２）
図１０は、本実施の形態２の変形例２にかかるレンズ装置の断面図である。図１０に示すレンズ装置４３０は、レンズ枠４３１を有する。レンズ枠４３１は、前方側から後方側に向けて径が小さくなる略円錐台をなし、内部に略円錐台をなす空間が形成されている。具体的には、レンズ枠４３１は、円環状をなす基端部４３１ａと、後方側から前方側に向けて径が外周側に広がるように、内周側に凸に湾曲した傾斜面が形成されたテーパ部４３１ｂと、円環状をなす先端部４３１ｃと、を有する。レンズ枠４３１は、基端部４３１ａ、テーパ部４３１ｂおよび先端部４３１ｃが連続的に連なるように一体的に形成される。また、テーパ部４３１ｂの外面に凹凸が施されている。これにより、レンズ枠４３１は、体積に比して表面積が大きくなり、熱伝導率が優れる。

（実施の形態３）
つぎに、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態３にかかるレンズ装置は、上述した実施の形態とレンズ枠の形状のみ異なる。このため、以下においては、本実施の形態３にかかるレンズ装置の構成のみ説明する。なお、上述した実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付して説明する。

図１１は、本実施の形態３にかかるレンズ装置の断面図である。なお、図１１において、左側を前方側とし、右側を後方側として説明する。

図１１に示すレンズ装置５００は、複数のレンズの光軸を一致させて内部に並べて収容して固定するための構造が設けられたレンズ枠５１０と、第１レンズ３２０と、第２レンズ３３０と、第３レンズ３４０と、第１押さえ環３５０と、第２押さえ環３６０と、第１Ｏリング３７０と、第２Ｏリング３８０と、を有する。

レンズ枠５１０は、前方側から後方側に向けて径が小さくなる略円錐台をなし、内部に略円錐台をなす空間が形成されている。具体的には、レンズ枠５１０は、円環状をなす基端部５１０ａと、後方側から前方側に向けて径が外周側に広がるように、内周側に凸に湾曲した傾斜面が形成されたテーパ部５１０ｂと、円環状をなす先端部５１０ｃと、を有する。レンズ枠５１０は、基端部５１０ａ、テーパ部５１０ｂおよび先端部５１０ｃが連続的に連なるように一体的に形成される。レンズ枠５１０は、ステンレスおよび樹脂または複合材料、たとえばＡＢＳ樹脂等によって形成される。レンズ枠５１０は、レンズ枠５１０の体積と表面積との比が所定の条件を満たすよう形成される。具体的には、レンズ枠５１０は、レンズ枠５１０の外面の表面積をレンズ枠５１０の体積で除算した値が４以上を満たすように形成される。

また、レンズ枠５１０の内面には、第１レンズ３２０を固定する第１固定部５１１と、第２レンズ３３０を固定する第２固定部５１２と、第３レンズ３４０を固定する第３固定部５１３と、第１Ｏリング３７０を固定する第４固定部５１４と、第１押さえ環３５０を固定する第５固定部５１５と、第２Ｏリング３８０を固定する第６固定部５１６と、第２押さえ環３６０を固定する第７固定部５１７とが設けられている。第１固定部５１１〜第７固定部５１７それぞれの径は、第１レンズ３２０、第２レンズ３３０、第３レンズ３４０、第１押さえ環３５０、第２押さえ環３６０、第１Ｏリング３７０および第２Ｏリング３８０の外径に対応して形成される。また、第２固定部５１２には、第１空間Ｋ１と第２空間Ｋ２とを連結する連結孔５１８が複数設けられている。

また、レンズ枠５１０の外面には、滑らかな角度で傾斜した傾斜面５１９と、アダプタ装置２００の溝部２０２に嵌合する突起部５０１とが設けられている。突起部５０１の外面には、ネジ切りが施されている。また、テーパ部５１０ｂの傾斜面５１９は、他の側面に比して薄く形成されている。これにより、レンズ枠５１０は、体積に比して表面積が大きくなる。

以上説明した本発明の実施の形態３では、レンズ枠５１０が被写体側から順に第１レンズ３２０、第２レンズ３３０および第３レンズ３４０をそれぞれ収容した際に、第１空間Ｋ１と第２空間Ｋ２とを連結する連結孔５１８を有し、レンズ枠５１０の外面の表面積をレンズ枠５１０の体積で除算した値が４以上で形成され、テーパ部５１０ｂの傾斜面５１９が他の側面に比して薄く形成されているので、使用環境の温度に関わらず、第１レンズ３２０に結露が生じることを確実に防止することができる。

（実施の形態４）
つぎに、本発明の実施の形態４について説明する。本実施の形態４にかかるレンズ装置は、上述した実施の形態とレンズ枠の形状のみ異なる。このため、以下においては、本実施の形態４にかかるレンズ装置の構成のみ説明する。なお、上述した実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付して説明する。

図１２は、本実施の形態４にかかるレンズ装置の断面図である。なお、図１２においては、左側を前方側として、右側を後方側として説明する。

図１２に示すレンズ装置６００は、複数のレンズの光軸を一致させて内部に並べて収容して固定するための構造が設けられたレンズ枠６１０と、第１レンズ３２０と、第２レンズ３３０と、第３レンズ３４０と、第１押さえ環３５０と、第２押さえ環３６０と、第１Ｏリング３７０と、第２Ｏリング３８０と、を有する。

レンズ枠６１０は、前方側から後方側に向けて径が小さくなる略円錐台をなし、内部に略円錐台をなす空間が形成されている。具体的には、レンズ枠６１０は、円環状をなす基端部６１０ａと、後方側から前方側に向けて径が外周側に広がるように、内周側に凸に湾曲した傾斜面が形成されたテーパ部６１０ｂと、円環状をなす先端部６１０ｃと、を有する。レンズ枠６１０は、基端部６１０ａ、テーパ部６１０ｂおよび先端部６１０ｃが連続的に連なるように一体的に形成される。レンズ枠６１０は、ステンレスおよび樹脂または複合材料、たとえばＡＢＳ樹脂等によって形成される。レンズ枠６１０は、レンズ枠６１０の体積と表面積との比が所定の条件を満たすよう形成される。具体的には、レンズ枠６１０は、レンズ枠６１０の外面の表面積をレンズ枠６１０の体積で除算した値が４以上を満たすように形成される。

また、レンズ枠６１０の内面には、第１レンズ３２０を固定する第１固定部６１１と、第２レンズ３３０を固定する第２固定部６１２と、第３レンズ３４０を固定する第３固定部６１３と、第１Ｏリング３７０を固定する第４固定部６１４と、第１押さえ環３５０を固定する第５固定部６１５と、第２Ｏリング３８０を固定する第６固定部６１６と、第２押さえ環３６０を固定する第７固定部６１７とが設けられている。第１固定部６１１〜第７固定部６１７それぞれの径は、第１レンズ３２０、第１レンズ３２０、第２レンズ３３０、第３レンズ３４０、第１押さえ環３５０、第２押さえ環３６０、第１Ｏリング３７０および第２Ｏリング３８０の外径に対応して形成される。また、第２固定部６１２には、第１空間Ｋ１と第２空間Ｋ２とを連結する連結孔６１８が複数設けられている。

また、レンズ枠６１０の外面には、滑らかな角度で内に湾曲した傾斜面６１９と、アダプタ装置２００の溝部２０２に嵌合する突起部６０１とが設けられている。突起部６０１の外面には、ネジ切りが施されている。また、レンズ枠６１０の傾斜面６１９は、他の側面に比して薄く形成されている。さらに、テーパ部６１０ｂの傾斜面６１９を含むレンズ枠６１０の外面には、凹凸が施されている。これにより、レンズ枠６１０は、体積に比して表面積が大きくなる。

以上説明した本発明の実施の形態４では、レンズ枠６１０が第１空間Ｋ１と第２空間Ｋ２とを連結する連結孔６１８を有し、レンズ枠６１０の外面の表面積をレンズ枠６１０の体積で除算した値が４以上で形成され、傾斜面６１９が他の側面に比して薄く形成されて凹凸が施されているので、使用環境の温度に関わらず、第１レンズ３２０に結露が生じることを確実に防止することができる。

以下、本発明の実施例として、上述した各実施の形態に対応するシミュレーション結果を説明する。図１３は、本発明の実施例および比較例におけるレンズ枠のパラメータの値を示す図である。図１４は、本発明の各実施例および各比較例の温度の解析結果を示す図である。図１４において、横軸は、レンズ枠の外面の表面積をそのレンズ枠の体積で除算した値を示す一方、縦軸は、レンズ装置を４０℃にした後で−１０℃の環境に移動し、移動後に４２０秒経過した時のレンズ枠と第１レンズ３２０との温度差（以下、単に温度差という）を示す。以下、図１３および図１４を参照して、本発明の実施例１〜６および比較例１〜２を説明する。

（実施例１）
本発明の実施例１について説明する。本実施例１では、上述した実施の形態１のレンズ装置３００の形状において、テーパ部３１０ｂの最小厚みを２．２１ｍｍ、レンズ枠３１０の外面の表面積を６２．０ｃｍ^２、レンズ枠３１０の体積を１５．０ｃｍ^３、および第１レンズ３２０の中心部の厚み１を１．８ｍｍとした。レンズ枠３１０の外面の表面積をレンズ枠３１０の体積で除算した値は４．１３である。以上の条件のもとでシミュレーションを行った結果、温度差が０．９℃となり、第１レンズ３２０に結露が発生しなかった。図１４において、本実施例１の結果は点Ｐ１で表される。

（実施例２）
つぎに、本発明の実施例２について説明する。本実施例２は、上述した実施の形態２のレンズ装置４００の形状において、テーパ部４１０ｂの最小厚みを２．５ｍｍ（凹凸の厚みを１ｍｍ）、レンズ枠４１０の外面の表面積を３０７ｃｍ^２、レンズ枠４１０の体積を１６．９ｃｍ^３、および第１レンズ３２０の中心部の厚み１を１．８ｍｍとした。レンズ枠４１０の外面の表面積をレンズ枠４１０の体積で除算した値を１８．１７である。以上の条件のもとでシミュレーションを行った結果、温度差が−８．８℃となり、第１レンズ３２０に結露が発生しなかった。図１４において、本実施例２の結果は点Ｐ５で表される。

（実施例３）
つぎに、本発明の実施例３について説明する。本実施例３は、上述した実施の形態２の変形例１のレンズ装置４２０の形状において、テーパ部４２１ｂの最小厚みを２．５ｍｍ（凹凸の厚みを１ｍｍ）、レンズ枠４２１の外面の表面積を１４５ｃｍ^２、レンズ枠４２１の体積を１６．９ｃｍ^３、および第１レンズ３２０の中心部の厚み１を１．８ｍｍとした。レンズ枠４２１の外面の表面積をレンズ枠４２１の体積で除算した値を８．５８で
ある。以上の条件のもとでシミュレーションを行った結果、温度差が−３．８℃になり、第１レンズ３２０に結露が発生しなかった。図１４において、本実施例３の結果は点Ｐ３で表される。

（実施例４）
つぎに、本発明の実施例４について説明する。本実施例４は、上述した実施の形態２の変形例２のレンズ装置４３０の形状において、テーパ部４３１ｂの最小厚みを２．５ｍｍ（凹凸の厚みを１ｍｍ）、レンズ枠４３１の外面の表面積を１９９ｃｍ^２、レンズ枠４３１の体積を１６．９ｃｍ^３、および第１レンズ３２０の中心部の厚み１を１．８ｍｍとした。レンズ枠４３１の外面の表面積をレンズ枠４３１の体積で除算した値を１１．７８である。以上の条件のもとでシミュレーションを行った結果、温度差が−６．１℃になり、第１レンズ３２０に結露が発生しなかった。図１４において、本実施例４の結果は点Ｐ４で表される。

（実施例５）
つぎに、本発明の実施例５について説明する。本実施例５は、上述した実施の形態３のレンズ装置５００の形状において、テーパ部５１０ｂの最小厚みを０．４７、レンズ枠５１０の外面の表面積を５６．９ｃｍ^２、レンズ枠５１０の体積を８．５３ｃｍ^３、および第１レンズ３２０の中心部の厚み１を１．８ｍｍとした。レンズ枠５１０の外面の表面積をレンズ枠５１０の体積で除算した値を６．６７である。以上の条件のもとでシミュレーションを行った結果、温度差が−０．２℃になり、第１レンズ３２０に結露が発生しなかった。図１４において、本実施例５の結果は点Ｐ２で表される。

（実施例６）
つぎに、本発明の実施例６について説明する。本実施例６は、上述した実施の形態４のレンズ装置６００の形状において、テーパ部６１０ｂの最小厚みを１．５（凹凸の厚みを１ｍｍ）、レンズ枠６１０の外面の表面積を２８６ｃｍ^２、レンズ枠６１０の体積を１０．８ｃｍ^３、および第１レンズ３２０の中心部の厚み１を１．８ｍｍとした。レンズ枠６１０の外面の表面積をレンズ枠６１０の体積で除算した値を２６．４８である。以上の条件のもとでシミュレーションを行った結果、温度差が−９．６℃になり、第１レンズ３２０に結露が発生しなかった。図１４において、本実施例６の結果は点Ｐ６で表される。

（比較例１）
つぎに、本発明の比較例１について説明する。図１５は、本発明の比較例１にかかるレンズ装置の断面図である。なお、以下においては、上述した実施の形態１と異なる部分のみ説明する。また、上述した実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付して説明する。

図１５に示すレンズ装置７００は、上述した実施の形態１のレンズ装置３００に比して傾斜面７０１が厚く形成されている。具体的には、傾斜面７０１は、Ｒ加工をしていない状態であり、直線をなす。

このように構成された比較例１のレンズ装置７００の形状において、テーパ部７１０ｂの最小厚みを２．５４ｍｍ、レンズ枠７１０の外面の表面積を６１．８ｃｍ^２、レンズ枠７１０の体積を１７．１ｃｍ^３、および第１レンズ３２０の中心部の厚み１を１．８ｍｍとした。レンズ枠７１０の外面の表面積をレンズ枠７１０の体積で除算した値を３．６１である。以上の条件のもとでシミュレーションを行った結果、温度差が１．３℃になり、第１レンズ３２０に結露が発生した。図１４においては、本比較例１の結果は点Ｒ１で表われる。

（比較例２）
つぎに、本発明の比較例２について説明する。図１６は、本発明の比較例２にかかるレンズ装置の断面図である。なお、以下においては、上述した実施の形態２〜４と異なる部分のみ説明する。また、上述した実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付して説明する。

図１６に示すレンズ装置８００は、レンズ枠８１０のテーパ部８１０ｂの傾斜面８１９が実施例２のレンズ装置４００のレンズ枠４１０のテーパ部４１０ｂの傾斜面４１９に比して肉厚に形成されている。さらに、レンズ装置８００のレンズ枠８１０の外面には、凹凸が施されていない。

このように構成された比較例２のレンズ装置８００の形状において、テーパ部８１０ｂの最小厚みを２ｍｍ、レンズ枠８１０の外面の表面積を６４．８ｃｍ^２、レンズ枠８１０の体積を１６．９ｃｍ^３、および第１レンズ３２０の中心部の厚み１を１．８ｍｍとした。レンズ枠８１０の外面の表面積をレンズ枠８１０の体積で除算した値を３．８３である。以上の条件のもとでシミュレーションを行った結果、温度差が２℃になり、第１レンズ３２０に結露が発生した。図１４において、本比較例２の結果は点Ｒ２で表われる。

以上説明した実施例１〜６、比較例１〜２により、レンズ枠の外面の表面積をそのレンズ枠の体積で除算した値が４以上であり、かつレンズ装置を４０℃にした後で−１０℃の環境に移動し、移動後に４２０秒経過した時のレンズ枠と第１レンズ３２０との温度差が１℃より小さければ第１レンズ３２０に結露が発生しないことが明らかになった。

１カメラシステム
１００撮像装置
１０１マウントリング
１１０筐体
１２０カメラ制御基板
１３０レンズ鏡筒ユニット
２００アダプタ装置
２０１後方側レンズマウントリング
２０２溝部
３００，４００，４２０，４３０，５００，６００，７００，８００レンズ装置
３０１，４０１，５０１，６０１突起部
３１０，４１０，４２１，４３１，５１０，６１０，７１０，８１０レンズ枠
３１０ａ，４１０ａ，４２１ａ，４３１ａ，５１０ａ，６１０ａ，７１０ａ，８１０ａ基端部
３１０ｂ，４１０ｂ，４２１ｂ，４３１ｂ，５１０ｂ，６１０ｂ，７１０ｂ，８１０ｂテーパ部
３１０ｃ，４１０ｃ，４２１ｃ，４３１ｃ，５１０ｃ，６１０ｃ，７１０ｃ，８１０ｃ先端部
３１１，４１１，５１１，６１１第１固定部
３１２，４１２，５１２，６１２第２固定部
３１３，４１３，５１３，６１３第３固定部
３１４，４１４，５１４，６１４第４固定部
３１５，４１５，５１５，６１５第５固定部
３１６，４１６，５１６，６１６第６固定部
３１７，４１７，５１７，６１７第７固定部
３１８、４１８，５１８，６１８連結孔
３１９，７０１，８１９傾斜面
３２０第１レンズ
３３０第２レンズ
３４０第３レンズ
３５０第１押さえ環
３６０第２押さえ環
３７０第１Ｏリング
３８０第２Ｏリング
Ｋ１第１空間
Ｋ２第２空間

Claims

被写体を撮像して該被写体の画像データを生成する撮像装置に対して、着脱自在に接続されるレンズ装置であって、
円環状をなす基端部と、該基端部から前方側に向けて径が外周側に広がるようにＲ加工が施されて内周側に滑らかに湾曲する傾斜面および内部に略円錐台をなす空間部の各々が形成されたテーパ部と、有し、複数のレンズの光軸を一致させて内部に並べて収容して固定するレンズ枠と、
前記レンズ枠の一端で固定される第１レンズと、
前記レンズ枠の光軸方向の中間部で固定される第２レンズと、
前記レンズ枠の他端で固定される第３レンズと、
を備え、
前記レンズ枠は、
前記第１レンズと前記第２レンズとの間に形成される第１空間と前記第２レンズと前記第３レンズとの間に形成される第２空間とを連結する連結孔を有し、当該レンズ枠の外面の表面積（ｃｍ²）を当該レンズ枠の体積（ｃｍ³）で除算した値が４（ｃｍ^-１）以上であることを特徴とするレンズ装置。
円環状をなし、前記第１レンズと前記レンズ枠との間に設けられ、前記第１レンズと前記レンズ枠との隙間を充填する第１充填部材と、
円環状をなし、前記第３レンズと前記レンズ枠との間に設けられ、前記第３レンズと前記レンズ枠との隙間を充填する第２充填部材と、
前記第１レンズと前記レンズ枠との間に介在し、前記第１レンズを前記レンズ枠の他端方向に押圧して前記レンズ枠に対して固定する第１固定部材と、
前記第３レンズと前記レンズ枠との間に介在し、前記第３レンズを前記レンズ枠の一端方向に押圧して前記レンズ枠に対して固定する第２固定部材と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
前記第１レンズは、前記レンズ枠から露出する面が平面に形成され、
前記第３レンズは、前記レンズ枠から露出する面が平面に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のレンズ装置。
当該レンズ装置は、ワイドコンバータであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のレンズ装置。