WO2016114187A1

WO2016114187A1 - レンズユニット

Info

Publication number: WO2016114187A1
Application number: PCT/JP2016/050215
Authority: WO
Inventors: 啓樹北村; 農松浦; 啓介九良
Original assignee: コニカミノルタ株式会社
Priority date: 2015-01-14
Filing date: 2016-01-06
Publication date: 2016-07-21
Also published as: JP6627780B2; JPWO2016114187A1; US20170363834A1; US10120157B2

Abstract

　レンズユニット（１）は、光学系（４）の焦点位置の移動を補正する補正レンズ（３）と、補正レンズ（３）を保持する保持枠（２０）と、保持枠（２０）を光軸（Ｃ）方向に沿って移動可能に支持する固定筒（１０）と、固定筒（１０）の径方向において固定筒（１０）と保持枠（２０）との間に設けられ、光軸（Ｃ）に直交する平面に対して交差する方向への保持枠（２０）の回動を規制するとともに保持枠（２０）の光軸（Ｃ）方向への移動を案内する移動案内部（６０）と、光軸（Ｃ）方向において固定筒（１０）と保持枠（２０）との間に設けられ、保持枠（２０）と固定筒（１０）との光軸（Ｃ）方向に沿った距離を変化させるバイメタルと、固定筒（１０）の径方向において移動案内部（６０）を介して保持枠（２０）を固定筒（１０）に対して相対的に付勢する第１付勢手段（７０）と、を備える。

Description

レンズユニット

　本発明は、プロジェクターやカメラ等に用いられるレンズユニットに関する。

　プロジェクターやカメラ等に具備される複数のレンズによって構成される光学系は、周辺の環境温度が変化することによって、レンズの屈折率が変化したり、レンズを保持する鏡胴が伸縮したりする。このため、光学系の焦点位置が変動し、光学性能が劣化する。

　このような光学性能の劣化を抑制するために、温度変化に伴って変形する温度補正部材を用いて焦点位置を補正するレンズ保持装置およびレンズユニットが開示された文献として、特許文献１および特許文献２が挙げられる。

　特許文献１に開示のレンズ保持装置は、温度補正部材としてバイメタルを用い、レンズをバイメタルによって直接支持する構成を有する。温度変化に伴うバイメタルの変形により、レンズを光軸方向に移動させることにより、焦点位置を補正する。

　特許文献２に開示のレンズユニットは、焦点位置を補正するための補正レンズを保持する保持枠を温度補正部材によって光軸方向に移動させる構成を有する。温度補正部材としては、樹脂、合金など様々な材料が用いることができる。そのような材料のなかでもバイメタルは、温度変化に対して大きく変形するため、他の材料を用いた場合に比べ、小さなスペースで大きな移動量を実現できる。

特公昭６１－６０４０６号公報特開平１１－３３７７９８号公報

　しかしながら、特許文献１および特許文献２において、温度補正部材としてバイメタルを用いる場合には、複数のバイメタルを光軸の周方向に互いに間隔をあけて配置する。また、保持枠を移動させる場合には、保持枠を嵌合によって固定する固定筒と保持枠との間に嵌合ガタによる隙間が設けられるため、当該隙間によって保持枠は、光軸に対して傾斜することが許容されてしまう。

　このため、環境温度の変化時において、バイメタルの個体差や温度ムラにより個々のバイメタルの変形量がばらつき、レンズ自体が傾斜したり、保持枠が傾斜したりする。これにより、光学性能の劣化が発生する問題があった。

　また、保持枠を他のレンズを保持する固定筒との嵌合ガタを詰める設計にすると、精密な加工が必要となり加工コストが増大したり、固定筒と保持枠とで熱膨張係数が異なる材料を用いた場合に噛み込みが発生したりする問題が生じる。

　本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、光軸に垂直な平面に対する傾きを抑制しつつ、環境温度変化に起因した焦点距離の変動を補正可能なレンズユニットを提供することにある。

　本発明に基づくレンズユニットは、複数のレンズによって構成される光学系を備えたレンズユニットであって、複数の上記レンズの一部を構成するとともに光軸を有し、上記光軸方向に移動させることにより、温度変化により生じる上記光学系の焦点位置の移動を補正する補正レンズと、上記補正レンズを保持する保持枠と、上記保持枠を上記光軸方向に沿って移動可能に支持する固定筒と、上記固定筒の径方向において上記固定筒と上記保持枠との間に設けられ、上記固定筒および上記保持枠の少なくとも一方に接触することにより、上記光軸に直交する平面に対して交差する方向への上記保持枠の回動を規制するとともに上記保持枠の上記光軸方向への移動を案内する移動案内部と、上記光軸方向において上記固定筒と上記保持枠との間に設けられ、上記固定筒の周方向に複数配置され、温度変化に伴う変形により上記保持枠と上記固定筒との上記光軸方向に沿った距離を変化させるバイメタルと、上記固定筒の上記径方向において、上記移動案内部を介して上記保持枠を上記固定筒に対して相対的に付勢する第１付勢手段と、を備える。

　本発明によれば、光軸に垂直な平面に対する傾きを抑制しつつ、環境温度変化に起因した焦点距離の変動を補正可能なレンズユニットを提供することができる。

実施の形態１に係るレンズユニットの上面図である。図１に示すＩＩ－ＩＩ線に沿った概略断面図である。図１に示す焦点距離補正手段の上面図である。図１に示す焦点距離補正手段の側面図である。固定筒に作用する径方向の力Ｆｙと光軸に垂直な平面に対する保持枠の傾きｄとの関係を示す図である。基準温度からの温度変化量ΔＴと、基準温度における保持枠の基準位置から温度変化後の保持枠の位置までの前記光軸方向に平行な方向に沿った移動距離Ｄとの関係を示す図である。実施の形態２に係るレンズユニットの上面図である。実施の形態３に係るレンズユニットの上面図である。図８に示すＩＸ－ＩＸ線に沿った概略断面図である。実施の形態４に係るレンズユニットの上面図である。図１０に示すＸＩ－ＸＩ線に沿った概略断面図である。

　以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。

　（実施の形態１）
　図１は、本実施の形態に係るレンズユニットの上面図である。図２は、図１に示すＩＩ－ＩＩ線に沿った概略断面図である。図１および図２を参照して、本実施の形態に係るレンズユニット１について説明する。

　図１および図２に示すように、本実施の形態に係るレンズユニット１は、複数のレンズによって構成される光学系４、固定筒１０、保持枠２０、焦点距離補正手段３０、移動案内部６０、第１付勢手段７０、および第２付勢手段５０を備える。

　光学系４は、光軸Ｃを有し、光軸Ｃ方向に沿って複数のレンズが並ぶように構成されている。光学系４は、補正レンズ３と、少なくとも１つ以上のレンズ２とを含む。補正レンズ３は、温度変化により生じる光学系４の焦点位置の移動を補正する。補正レンズ３は、レンズ２よりも像側に位置する。補正レンズ３は、光学系４に含まれる複数のレンズの一部を構成する。

　固定筒１０は、保持枠２０を光軸Ｃ方向に沿って移動可能に支持する。固定筒１０は、筒状形状を有する。固定筒１０は、筒状部１１、凹部１２、フランジ部１４、収容部１５およびレンズ保持部１６を含む。

　筒状部１１の先端１１ａ側から保持枠２０が嵌め込まれる。凹部１２は、筒状部１１の外周面に設けられている。凹部１２は、筒状部１１の外周面が径方向内側に向けて凹むことにより形成されている。凹部１２は、筒状部１１の先端１１ａとフランジ部１４との間に設けられている。凹部１２の底部１３は、光軸Ｃと平行な平面となるように設けられている。凹部１２の底部１３は、移動基準面に相当する。

　フランジ部１４は、筒状部１１の途中領域において筒状部１１の外周面から径方向外側へ突出するように設けられている。フランジ部１４の内部には、後述する第２付勢手段５０のネジ５１を収容する収容部１５が設けられている。

　収容部１５は、たとえば３つ設けられている。３つの収容部１５は、周方向に互いに離間して設けられている。収容部１５は、保持枠２０が位置するフランジ部１４の一端（後端）側の一部が他端（先端）側に向けて窪むことで形成されている。収容部１５の略中央部には、後述するネジ５１の軸を挿通可能に孔部１５ａが設けられている。

　保持枠２０は、補正レンズ３を保持する。保持枠２０は、光軸Ｃ方向に沿って移動可能となるように固定筒１０に組み付けられている。換言すると、保持枠２０は、移動基準面である凹部１２の底部１３に平行に移動可能に固定筒１０に組み付けられている。

　保持枠２０は、筒状部２１、鍔部２２を含む。筒状部２１の先端２１ａ側には、レンズ保持部２６が設けられており、レンズ保持部２６によって補正レンズ３が保持されている。鍔部２２は、筒状部２１の後端側に設けられている。鍔部２２は、筒状部２１の外周面から径方向外側に突出するように設けられている。

　鍔部２２は、光軸Ｃ方向に平行な方向に貫通する貫通孔２３を有する。貫通孔２３には、第２付勢手段５０を構成する後述のネジ５１の先端５１ａが挿通される。貫通孔２３は、たとえば３つ設けられている。３つの貫通孔２３は、周方向に間隔を空けて設けられている。

　焦点距離補正手段３０は、環状形状を有する。焦点距離補正手段３０は、保持枠２０を光軸Ｃ方向に沿って移動させるためのものである。焦点距離補正手段３０は、光軸Ｃ方向に沿って固定筒１０と保持枠２０との間に設けられている。具体的には、焦点距離補正手段３０は、固定筒１０のフランジ部１４と保持枠２０の鍔部２２とによって挟み込まれるように設けられている。なお、焦点距離補正手段３０な詳細については、図３および図４を用いて後述する。

　第２付勢手段５０は、光軸Ｃ方向においてバイメタル３２（図３参照）を介して保持枠２０を固定筒１０に対して付勢する。第２付勢手段５０は、複数設けられることが好ましい。第２付勢手段５０は、たとえば３つ設けられている。３つの第２付勢手段５０は、周方向に間隔をあけて配置されている。

　第２付勢手段５０は、ネジ５１および弾性部材５２を含む。ネジ５１の先端部に設けられたネジ溝が、保持枠２０の鍔部２２の貫通孔２３に螺合することにより、ネジ５１は、保持枠２０に固定されている。

　弾性部材５２は、光軸Ｃ方向に沿って伸縮する。弾性部材５２は、弾性力を発現させることにより、焦点距離補正手段３０を介して保持枠２０を固定筒１０に付勢する。たとえば、後述する焦点距離補正手段３０のバイメタル３２が温度変化に起因して変形することにより、保持枠２０が光軸Ｃ方向に沿って遠ざかる方向に移動する場合には、弾性部材５２が圧縮されることにより、保持枠２０の移動方向に抗するように作用する弾性部材５２の弾性力が発現する。

　この弾性力は、ネジ５１の頭５１ｂからネジ５１の軸を介してネジ５１の先端５１ａに固定された保持枠２０に作用する。これにより、保持枠２０は、焦点距離補正手段３０側に引っ張れることとなり、その結果、保持枠２０が焦点距離補正手段３０を介して固定筒に付勢される。

　複数の第２付勢手段５０を設けた場合には、複数の第２付勢手段５０のそれぞれが発生する付勢力により、光軸Ｃ方向において固定筒１０に対する保持枠２０の位置が調整される。また、組立時に、各第２付勢手段５０の付勢力を調整することにより、複数のバイメタル３２の光軸Ｃ方向の高さのばらつきに起因する保持枠２０の傾きを低減することができる。

　移動案内部６０は、固定筒１０の径方向において固定筒１０と保持枠２０との間に設けられている。移動案内部６０は、円柱形状を有する。移動案内部６０は、固定筒１０と別体に設けられている。

　移動案内部６０は、その一部が固定筒１０の径方向外側に凹部１２から食み出すように凹部１２に収容されている。移動案内部６０は、保持枠２０の内周面に接触する。より具体的には、移動案内部６０は、保持枠２０の内周面と光軸Ｃに平行な方向に線接触する。移動案内部６０は、保持枠２０に線接触することにより、保持枠２０の光軸Ｃ方向への移動を案内する。また、移動案内部６０が保持枠２０に線接触することにより、当該移動案内部６０と固定筒１０の中心Ｏを結ぶ方向に力が作用したとしても、光軸Ｃに直交する平面に対して交差する方向への保持枠２０の回動を規制することができる。

　移動案内部６０は、光軸方向から見た場合に固定筒１０の周方向に互いに間隔をあけて並ぶように複数設けられている。移動案内部６０は、たとえば３つ設けられている。３つの移動案内部６０は、周方向において３つの第２付勢手段５０と交互に並ぶように設けられている。

　移動案内部６０を周方向に間隔を空けて３つ以上設けることにより、保持枠２０の光軸方向への移動をより安定させることができるとともに、光軸Ｃに直交する平面に対して交差する方向への保持枠２０の回動をより抑制することができる。

　複数の移動案内部６０のうち固定筒１０の周方向において互いに隣り合う２つの移動案内部６０を第１移動案内部６０ａおよび第２移動案内部６０ｂとし、光軸Ｃ方向から見た場合に、第１移動案内部６０ａと固定筒１０の中心Ｏとを結ぶ線を第１仮想線Ｌ１とし、第２移動案内部６０ｂと固定筒１０の中心Ｏとを結ぶ線を第２仮想線Ｌ２とし、中心Ｏから見た場合に第１移動案内部６０ａの反対側に位置し、第１仮想線Ｌ１と固定筒１０の外周面との交点を第１交点Ｐ１とし、中心Ｏから見た場合に第２移動案内部６０ｂの反対側に位置し、第２仮想線Ｌ２と固定筒１０の外周面との交点を第２交点Ｐ２とした場合に、第１移動案内部６０ａおよび第２移動案内部６０ｂを除く他の移動案内部６０のうち少なくとも１つの移動案内部６０ｃが、固定筒１０の周方向において第１移動案内部６０ａおよび第２移動案内部６０ｂが位置していない側にある第１交点Ｐ１と第２交点Ｐ２との間の領域Ｒ１に設けられることが好ましい。

　第１付勢手段７０は、固定筒１０の径方向において、移動案内部６０を介して保持枠２０を固定筒１０に対して相対的に付勢する。第１付勢手段７０は、固定部７１および弾性部材７２を含む。固定部７１は、弾性部材７２を固定筒１０に固定する。固定部７１は、ビス等によって構成される。

　弾性部材７２は、固定筒１０の径方向において、固定筒１０と保持枠２０との間に設けられる。弾性部材７２としては、板バネを用いることができる。弾性部材７２は、移動案内部６０を保持枠２０の内周面に押し当てる。

　これにより、固定筒１０と保持枠２０とが間にわずかな隙間を形成するように嵌め合いされた場合であっても、移動案内部６０と保持枠２０とを確実に接触させることができる。この結果、光軸に垂直な平面に対する傾きを抑制しつつ、光軸Ｃ方向に沿って保持枠２０を移動させることができ、環境温度変化に起因した焦点距離の変動を補正することができる。

　図３は、図１に示す焦点距離補正手段の上面図である。図４は、図１に示す焦点距離補正手段の側面図である。図３および図４を参照して、焦点距離補正手段３０の構成について説明する。

　図３および図４に示すように、焦点距離補正手段３０は、環状の台板３１と熱変形部材としての複数のバイメタル３２を含む。環状の台板３１の内径は、筒状部１１の外径よりもわずかに大きくなっている。これにより、台板３１は、筒状部１１に嵌り込み、フランジ部１４に載置される。

　バイメタル３２は、短手方向および長手方向を有する板状形状を有する。バイメタル３２は、たとえば３つ設けられている。３つのバイメタル３２は、固定筒１０の周方向に間隔をあけて配置されている。

　バイメタル３２は、熱膨張率が異なる２枚の金属板を貼り合せたものであり、温度変化に伴って形状が変形する。バイメタル３２の一端側は、台板３１に固定され、バイメタル３２の他端側は自由端となっている。

　本実施の形態においては、短手方向のバイメタル３２の幅寸法をｂとし、長手方向のバイメタル３２の長さ寸法をｌとし、バイメタル３２の板厚（厚さ寸法）をｔとする。これらバイメタル３２の寸法は、固定筒１０およびバイメタル３２に作用する力を規定するパラメーターである。

　再び図２に示すように、固定筒１０に作用する力としては、その径方向に作用する力Ｆ_ｙがある。また、バイメタル３２に作用する力としては、保持枠２０とバイメタル３２とを接触させるように作用する第２付勢手段５０の付勢力に基づく力であり、光軸Ｃ方向に作用する力Ｆ_ｚがある。

　固定筒１０に作用する径方向の力Ｆ_ｙは、大きすぎる場合には、保持枠２０が光軸Ｃ方向に沿って動かなくなる。また、固定筒１０に作用する径方向の力Ｆ_ｙが、小さすぎる場合には、レンズユニット１を搭載するカメラやプロジェクター等に相当程度の衝撃が加わったときに、保持枠２０が傾きやすくなる。このため、固定筒１０に作用する径方向の力Ｆ_ｙは、後述する下限値よりも大きく上限値よりも小さくなることが好ましい。

　保持枠２０の移動は、環境温度変化に伴うバイメタル３２の変形によって生じるため、温度変化をΔＴａとした場合には、Ｆ_ｙの上限は、ΔＴ_ａによって決定される。また、Ｆ_ｙの下限は、保持枠２０の傾きを抑制するように算出されるため、保持枠２０に許容される傾きΔｄ_ａによって決定される。

　本実施の形態において、固定筒に作用する径方向の力をＦ_ｙとし、保持枠に許容される光軸Ｃに垂直な平面に対する傾きｄの関数をｆ（ｄ）とし、保持枠２０と補正レンズ３とによって構成される移動部の重量をｍｇとし、保持枠２０が移動開始するために必要な温度変化をΔＴ_ａとし、バイメタル３２の弾性係数をＥとし、短手方向におけるバイメタル３２の幅をｂとし、バイメタル３２の板厚をｔとし、長手方向におけるバイメタル３２の長さをｌとし、バイメタル３２の湾曲係数をＫとし、保持枠２０が光軸Ｃ方向に移動する際の摩擦係数μとした場合に、固定筒１０に作用する力Ｆ_ｙは、下記式（１）を満たすように、第１付勢手段７０および第２付勢手段５０の付勢力が調整されている。

　このように調整した場合には、図１および図２に図示されるレンズユニット１を上下反転させた状態、すなわち第１付勢手段７０に固定筒１０の自重が負荷される状態から第１付勢手段７０に保持枠２０の自重が負荷され保持枠２０をシャフト６０に押し付ける力が弱くなる状態にレンズユニット１の姿勢を変えた場合であっても、保持枠２０の傾斜を抑制することができる。

　図５は、固定筒１０に作用する径方向の力Ｆ_ｙと光軸Ｃに垂直な平面に対する保持枠２０の傾きｄとの関係を示す図である。図５を参照して、固定筒１０に作用する径方向の力Ｆ_ｙの下限を規定する、光軸Ｃに垂直な平面に対する保持枠２０の傾きｄの関数ｆ（ｄ）の一例について説明する。なお、図５は、固定筒１０に作用する径方向の力Ｆ_ｙを測定毎に変更し、保持枠２０の傾きｄをプロットしたものである。

　図５に示すように、固定筒１０に作用する径方向の力Ｆ_ｙが小さくなるにつれて光軸Ｃに垂直な平面に対する保持枠２０の傾きｄが大きくなる傾向が見られる。図５の破線に示すように、上述の複数のプロットから算出される光軸Ｃに垂直な平面に対する保持枠２０の傾きｄの関数ｆ（ｄ）の一例は、下記式（１ａ）によって示される。

　式（１ａ）に示す関数ｆ（ｄ）において、たとえば保持枠２０に許容される光軸Ｃに垂直な平面に対する傾きｄを１．０分とする場合には、ｄ＝１．０を式（１ａ）に代入することにより、ｆ（１）＝３．４となる。この結果と上記式（１）に基づいて、移動部（保持枠２０と補正レンズ３）の重量ｍｇの３．４倍の力が固定筒１０の径方向に作用するように第１付勢手段７０および第２付勢手段５０の付勢力を定めれば、衝撃時の保持枠２０の傾きを抑制することができることとなる。

　さらに、保持枠２０の光軸Ｃ方向への移動は、バイメタル３２に作用する光軸Ｃ方向の力Ｆ_ｚによっても影響を受ける。このため、バイメタル３２に作用する光軸Ｃ方向の力Ｆ_ｚを調整することにより、保持枠２０を傾斜させることなく光軸Ｃ方向に移動させることができる。

　バイメタル３２に作用する光軸Ｃ方向の力Ｆ_ｚが大きすぎる場合には、バイメタル３２の変形を許容することができなくなる。また、バイメタル３２に作用する光軸Ｃ方向の力Ｆ_ｚが小さすぎる場合には、光軸Ｃ方向に沿って保持枠２０が固定筒１０に近づくようにバイメタル３２が変形した場合に、保持枠２０をバイメタル３２に対して十分に押し付けることができなくなる。これにより、保持枠２０が傾斜してしまう。このため、バイメタル３２に作用する光軸Ｃ方向の力Ｆ_ｚは、後述する最小値以上上限値より小さくなることが好ましい。

　本実施の形態において、バイメタルに作用する前記光軸方向の力をＦ_ｚとし、弾性部材５２のはね定数をｋとし、使用温度範囲において複数のバイメタル３２の全てが保持枠２０に接触するために必要となるバイメタル３２に作用する光軸Ｃ方向の最小の力（最小値）をＦ_ｚｍｉｎとし、バイメタル３２の許容応力σ_ａとした場合に下記式（２）を満たすように、第１付勢手段７０および第２付勢手段５０の付勢力が調整されている。

　ここで、Ｆｚ_ｍｉｎは、バイメタル３２の弾性係数Ｅ、バイメタル３２の幅ｂ、バイメタル３２の板厚ｔ、バイメタルの長さｌ、バイメタル３２の湾曲係数Ｋ、第２付勢手段５０の弾性部材５２のバネ定数ｋ、複数のバイメタル３２の全てが保持枠２０に接触する場合のバイメタルの撓み量ｘｂ、環境温度の最大温度変化ΔＴ_ｍａｘによって規定される。Ｆ_ｚｍｉｎは、たとえば、下記式（２ａ）によって示される。

　図６は、基準温度からの温度変化量ΔＴと、基準温度における保持枠の基準位置から温度変化後の保持枠の位置までの前記光軸方向に平行な方向に沿った移動距離Ｄとの関係を示す図である。

　本実施の形態においては、弾性部材のはね定数をｋとし、基準温度からの温度変化量をΔＴとし、基準温度における保持枠の基準位置から温度変化後の保持枠の位置までの光軸方向に平行な方向に沿った移動距離をＤとし、移動距離Ｄの最小値をＤ_ｍｉｎとし、移動距離Ｄの最大値をＤ_ｍａｘとし、温度変化量の最大をΔＴ_ｍａｘとした場合に、基準温度からの温度変化量ΔＴと保持枠２０の移動距離Ｄとの関係が図５のような関係であることが好ましい。

　具体的には、領域Ｒに示すような底辺および上辺の長さが８μｌＦ_ｙ／Ｅｂｔ^２Ｋであり、斜辺の傾きがＥｂｔ^２ｌ^２Ｋ／（Ｅｂｔ^３＋４ｌ^３ｋ）とする略平行四辺形形状を有するヒステリシスループの範囲内に収まることが好ましく、たとえば温度変化量をΔＴ１とする場合には、破線で示す範囲に示すような直線状の範囲に移動距離Ｄが収まることが好ましい。

　より具体的には、ΔＴの温度範囲が下記式（３）を満たす場合に、移動距離Ｄは、Ｄ_ｍiｎおよびＤ_ｍａｘが下記式（４）を満たす範囲内に収まり、ΔＴの温度範囲が下記式（５）を満たす場合に、移動距離Ｄは、Ｄ_ｍiｎおよびＤ_ｍａｘが下記式（６）を満たす範囲内に収まり、ΔＴの温度範囲が下記式（７）を満たす場合に、移動距離Ｄは、Ｄ_ｍiｎおよびＤ_ｍａｘが下記式（８）を満たす範囲内に収まることが好ましい。なお、基準温度からの温度変化量をΔＴとは、基準温度からの温度変化の絶対値を指す。

　以上のように、光軸Ｃに平行に延在する移動案内部６０を設け、バイメタル３２の温度変化による変形によって、固定筒１０の径方向に移動案内部６０を保持枠２０に押し当て、保持枠２０を移動案内部６０に接触させながら移動させることにより、本実施の形態に係るレンズユニット１は、光軸に垂直な平面に対する傾きを抑制しつつ、環境温度変化に起因した焦点距離の変動を補正することができる。

　上述した本実施の形態においては、移動案内部６０が、保持枠２０と別体で設けられる場合を例示して説明したが、これに限定されず、保持枠２０と移動案内部６０とが射出成型等によって一体に成形されていてもよい。この場合には、保持枠２０に凹部１２を設ける必要がなく、移動案内部６０は、外周側に曲面を有する略半円柱形状を有する。

　上述した本実施の形態においては、保持枠２０が固定筒１０の外側において光軸Ｃ方向に移動可能に固定筒１０に支持される場合を例示して説明したが、これに限定されず、固定筒１０の内側において光軸Ｃ方向に移動可能に固定筒１０に支持されてもよい。

　上述した本実施の形態においては、第２付勢手段５０が設けられている場合を例示して説明したがこれに限定されず、保持枠２０が自重によって移動しない姿勢が維持される限り、第２付勢手段５０が設けられていなくてもよい。第２付勢手段５０が設けられている場合には、レンズユニット１を地面側に向くような姿勢で使用した場合であっても、保持枠２０を固定筒１０側に向けて引っ張ることができるため、安定して使用することができる。

　（実施の形態２）
　図７は、本実施の形態に係るレンズユニットの上面図である。図７を参照して、本実施の形態に係るレンズユニットについて説明する。

　図７に示すように、本実施の形態に係るレンズユニット１Ａは、実施の形態１に係るレンズユニット１と比較した場合に、移動案内部６０の位置および第１付勢手段７０の個数が相違する。その他の構成については、ほぼ同様である。

　移動案内部６０は、固定筒１０の周方向にほぼ均等の間隔をあけて配置されている。このような場合においても、第１移動案内部６０ａおよび第２移動案内部６０ｂを除く他の移動案内部６０のうち少なくとも１つの移動案内部６０ｃが、固定筒１０の周方向において第１移動案内部６０ａおよび第２移動案内部６０ｂが位置していない側にある第１交点Ｐ１と第２交点Ｐ２との間に設けられる。

　第１付勢手段７０は、２つ設けられている。２つの第１付勢手段７０のうち一方は、移動案内部６０ｃに対して固定筒１０の径方向に付勢する。２つの第１付勢手段７０のうち他方は、第１移動案内部６０ａおよび第２移動案内部６０ｂの少なくとも一方に対して固定筒１０の径方向に付勢するように設けられている。具体的には、２つの第１付勢手段７０のうち他方は、第２移動案内部６０ｂに対して固定筒１０の径方向に付勢するように設けられている。

　また、本実施の形態においても、固定筒１０に作用する径方向の力Ｆ_ｙおよびバイメタル３２に作用する光軸Ｃ方向の力Ｆｚが実施の形態１に準じた所定の条件を満たすように第１付勢手段７０および第２付勢手段５０の付勢力が定められている。

　このような構成を有することにより、本実施の形態においてもバイメタル３２の温度変化による変形によって、固定筒１０の径方向に移動案内部６０を保持枠２０に押し当て、保持枠２０を移動案内部６０に接触させながら移動させることにより、実施の形態１とほぼ同様の効果が得られる。

　（実施の形態３）
　図８は、本実施の形態に係るレンズユニットの上面図である。図９は、図８に示すＩＸ－ＩＸ線に沿った概略断面図である。図８および図９を参照して、本実施の形態に係るレンズユニット１Ｂについて説明する。

　図８および図９に示すように、本実施の形態に係るレンズユニット１Ｂは、実施の形態１に係るレンズユニット１と比較した場合に、２つの移動案内部６０に代えて構成の異なる２つの移動案内部６０Ａが用いられている点において相違する。その他の構成については、ほぼ同様である。

　移動案内部６０Ａは、光軸Ｃ方向に沿って２つの球体が並ぶことにより構成されている。２つの球体のそれぞれは、保持枠２０の内周面に点接触する。バイメタル３２の温度変化による変形により保持枠２０が移動する場合には、球体が保持枠２０に接触した状態で光軸Ｃ方向に回転することにより、移動案内部６０が保持枠２０に線接触する場合と比較して、保持枠２０と移動案内部６０Ａとの摩擦力を低減させることができる。なお、球体の数は２つに限定されず、１つであってもよく、３つ以上であってもよい。

　また、本実施の形態においても、固定筒１０に作用する径方向の力Ｆ_ｙおよびバイメタル３２に作用する光軸Ｃ方向の力Ｆ_ｚが実施の形態１に準じた所定の条件を満たすように第１付勢手段７０および第２付勢手段５０の付勢力が定められている。

　このような構成とすることにより、本実施の形態においても、バイメタル３２の温度変化による変形によって、固定筒１０の径方向に移動案内部６０を保持枠２０に押し当て、保持枠２０を移動案内部６０に接触させながら移動させることにより、実施の形態１とほぼ同様の効果が得られる。

　（実施の形態４）
　図１０は、本実施の形態に係るレンズユニットの上面図である。図１１は、図１０に示すＸＩ－ＸＩ線に沿った概略断面図である。図１０および図１１を参照して、本実施の形態に係るレンズユニット１Ｃについて説明する。

　図１０および図１１に示すように、本実施の形態に係るレンズユニット１Ｃは、実施の形態１に係るレンズユニット１と比較した場合に、保持枠２０が厚肉で構成されており、移動案内部６０が、保持枠２０の筒状部２１の内周面に設けられた凹部２４内に設けられている点および第１付勢手段７０Ｃの構成において相違する。その他の構成については、ほぼ同様である。

　凹部２４は、筒状部２１の内周面に設けられている。凹部２４は、筒状部２１の内周面が径方向外側に向けて凹むことにより形成されている。凹部２４は、筒状部２１の先端２１ａと後端２１ｂとの間に設けられている。凹部２４の底部２５は、光軸Ｃと平行な平面となるように設けられている。凹部２４の底部２５は、移動基準面に相当する。

　第１付勢手段７０Ｃは、弾性部材７２Ｃが固定部７１Ｃによって保持枠２０に固定されている。弾性部材７２Ｃは、固定筒１０の径方向において、固定筒１０と保持枠２０との間に設けられる。弾性部材７２Ｃは、移動案内部６０を固定筒１０の外周面に押し当てる。

　また、本実施の形態においても、固定筒１０に作用する径方向の力Ｆ_ｙおよびバイメタル３２に作用する光軸Ｃ方向の力Ｆ_ｚが実施の形態１に準じた所定の条件を満たすように第１付勢手段７０Ｃおよび第２付勢手段５０の付勢力が定められている。

　上述した実施の形態１から４においては、固定筒の径方向において固定筒と保持枠との間に設けられ、固定筒および保持枠の少なくとも一方に接触することにより、光軸に直交する平面に対して交差する方向への保持枠の回動を規制するとともに保持枠の光軸方向への移動を案内する熱変形部材が、バイメタルである場合を例示して説明したが、これに限定されず、線膨張係数が８×１０^－５（１／Ｋ）以上１５×１０^－５（１／Ｋ）以下の材料から成る部材であってもよい。この範囲の線膨張係数を有する熱変形部材に適した材料としては、たとえばポリアセタール樹脂（ＰＯＭ），ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の比較的高い熱膨張性を有する材料を好適に用いることができる。

　以上説明した本発明に基づくレンズユニットは、複数のレンズによって構成される光学系を備えたレンズユニットであって、複数の上記レンズの一部を構成するとともに光軸を有し、上記光軸方向に移動させることにより、温度変化により生じる上記光学系の焦点位置の移動を補正する補正レンズと、上記補正レンズを保持する保持枠と、上記保持枠を上記光軸方向に沿って移動可能に支持する固定筒と、上記固定筒の径方向において上記固定筒と上記保持枠との間に設けられ、上記固定筒および上記保持枠の少なくとも一方に接触することにより、上記光軸に直交する平面に対して交差する方向への上記保持枠の回動を規制するとともに上記保持枠の上記光軸方向への移動を案内する移動案内部と、上記光軸方向において上記固定筒と上記保持枠との間に設けられ、上記固定筒の周方向に複数配置され、温度変化に伴う変形により上記保持枠と上記固定筒との上記光軸方向に沿った距離を変化させるバイメタルと、上記固定筒の上記径方向において、上記移動案内部を介して上記保持枠を上記固定筒に対して相対的に付勢する第１付勢手段と、を備える。

　上記本発明に基づくレンズユニットは、上記光軸方向において上記保持枠を上記バイメタルに対して付勢する第２付勢手段を、さらに備えることが好ましい。

　上記本発明に基づくレンズユニットにあっては、上記バイメタルは、短手方向および長手方向を有しかつ上記固定筒と上記保持枠とに挟み込まれる方向に板厚を有する板状形状を有し、上記固定筒に作用する上記径方向の力をＦｙとし、上記保持枠に許容される上記光軸に垂直な平面に対する傾きΔｄの関数をｆ（ｄ）とし、上記保持枠と上記補正レンズとによって構成される移動部の重量をｍｇとし、上記保持枠が移動開始するために必要な温度変化をΔＴａとし、上記バイメタルの弾性係数をＥとし、上記短手方向における上記バイメタルの幅をｂとし、上記バイメタルの板厚をｔとし、上記長手方向における上記バイメタルの長さをｌとし、上記バイメタルの湾曲係数をＫとし、上記保持枠が上記光軸方向に移動する際の摩擦係数μとした場合に、下記式（１）を満たすように上記第１付勢手段および上記第２付勢手段の付勢力を定めていることが好ましい。

　上記本発明に基づくレンズユニットにあっては、上記第２付勢手段は、上記光軸方向に沿って伸縮する弾性部材を含むことが好ましい。この場合には、上記バイメタルに作用する上記光軸方向の力をＦｚとし、使用温度範囲において複数の上記バイメタルの全てが上記保持枠に接触するために必要となる上記バイメタルに作用する上記光軸方向の最小の力をＦｚｍｉｎとし、上記バイメタルの許容応力σａとした場合に、下記式（２）を満たすように、上記第１付勢手段および上記第２付勢手段の付勢力を定めていることが好ましい。

　上記本発明に基づくレンズユニットにあっては、上記弾性部材のはね定数をｋとし、基準温度からの温度変化量をΔＴとし、上記基準温度における上記保持枠の基準位置から温度変化後の上記保持枠の位置までの上記光軸方向に平行な方向に沿った移動距離をＤとし、上記移動距離Ｄの最小値をＤｍｉｎとし、上記移動距離Ｄの最大値をＤｍａｘとし、上記温度変化量の最大をΔＴｍａｘとした場合に、上記ΔＴの温度範囲が下記式（３）を満たす場合に、上記移動距離Ｄは、上記Ｄｍiｎおよび上記Ｄｍａｘが下記式（４）を満たす範囲内に収まることが好ましい。また、上記ΔＴの温度範囲が下記式（５）を満たす場合に、上記移動距離Ｄは、上記Ｄｍiｎおよび上記Ｄｍａｘが下記式（６）を満たす範囲内に収まることが好ましい。さらに、上記ΔＴの温度範囲が下記式（７）を満たす場合に、上記移動距離Ｄは、上記Ｄｍiｎおよび上記Ｄｍａｘが下記式（８）を満たす範囲内に収まることが好ましい。

　上記本発明に基づくレンズユニットにあっては、上記第２付勢手段は、複数設けられることが好ましく、この場合には、複数の上記第２付勢手段のそれぞれが発生する付勢力により、上記光軸方向において上記固定筒に対する上記保持枠の位置が調整されることが好ましい。

　上記本発明に基づくレンズユニットにあっては、上記移動案内部は、上記光軸方向から見た場合に周方向に互い間隔をあけて並ぶように複数設けられることが好ましい。この場合には、複数の上記移動案内部のうち上記周方向において互いに隣り合う２つの上記移動案内部を第１移動案内部および第２移動案内部とし、上記光軸方向から見た場合に、上記第１移動案内部と上記固定筒の中心とを結ぶ線を第１仮想線とし、上記第２移動案内部と上記固定筒の上記中心とを結ぶ線を第２仮想線とし、上記中心から見た場合に上記第１移動案内部の反対側に位置し、上記第１仮想線と上記固定筒の外周面との交点を第１交点とし、上記中心から見た場合に上記第２移動案内部の反対側に位置し、上記第２仮想線と上記固定筒の上記外周面との交点を第２交点とした場合に、上記第１移動案内部および上記第２移動案内部を除く他の上記移動案内部のうち少なくとも１つの上記移動案内部が、上記周方向において上記第１移動案内部および上記第２移動案内部が位置していない側にある上記第１交点と上記第２交点との間に設けられることが好ましい。また、他の上記移動案内部のうち少なくとも１つの上記移動案内部に対して上記固定筒の上記径方向に付勢するように上記第１付勢手段が設けられていることが好ましい。

　上記本発明に基づくレンズユニットにあっては、上記第１移動案内部および上記第２移動案内部の少なくとも一方に対して上記固定筒の上記径方向に付勢するように上記第１付勢手段がさらに設けられていることが好ましい。

　上記本発明に基づくレンズユニットにあっては、上記移動案内部は、上記固定筒と別体に設けられていることが好ましい。

　以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

　１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ　レンズユニット、２　レンズ、３　補正レンズ、４　光学系、１０　固定筒、１１　筒状部、１１ａ　先端、１２　凹部、１３　底部、１４　フランジ部、１５　収容部、１５ａ　孔部、１６　レンズ保持部、２０　保持枠、２１　筒状部、２１ａ　先端、２１ｂ　後端、２２　鍔部、２３　貫通孔、２４　凹部、２５　底部、２６　レンズ保持部、３０　焦点距離補正手段、３１　台板、３２　バイメタル、５０　第２付勢手段、５１　ネジ、５１ａ　先端、５２　弾性部材６０，６０Ａ，６０ｃ　移動案内部、６０ａ　第１移動案内部、６０ｂ　第２移動案内部、７０，７０Ｃ　第１付勢手段、７１，７１Ｃ　固定部、７２，７２Ｃ　弾性部材。

Claims

　複数のレンズによって構成される光学系を備えたレンズユニットであって、
　複数の前記レンズの一部を構成するとともに光軸を有し、前記光軸方向に移動させることにより、温度変化により生じる前記光学系の焦点位置の移動を補正する補正レンズと、
　前記補正レンズを保持する保持枠と、
　前記保持枠を前記光軸方向に沿って移動可能に支持する固定筒と、
　前記固定筒の径方向において前記固定筒と前記保持枠との間に設けられ、前記固定筒および前記保持枠の少なくとも一方に接触することにより、前記光軸に直交する平面に対して交差する方向への前記保持枠の回動を規制するとともに前記保持枠の前記光軸方向への移動を案内する移動案内部と、
　前記光軸方向において前記固定筒と前記保持枠との間に設けられ、前記固定筒の周方向に複数配置され、温度変化に伴う変形により前記保持枠と前記固定筒との前記光軸方向に沿った距離を変化させる熱変形部材と、
　前記固定筒の前記径方向において、前記移動案内部を介して前記保持枠を前記固定筒に対して相対的に付勢する第１付勢手段と、を備えたレンズユニット。
　前記光軸方向において前記熱変形部材を介して前記保持枠を前記固定筒に対して付勢する第２付勢手段を、さらに備えた請求項１に記載のレンズユニット。
　前記熱変形部材は、短手方向および長手方向を有しかつ前記固定筒と前記保持枠とに挟み込まれる方向に板厚を有する板状形状を有し、
　前記固定筒に作用する前記径方向の力をＦ_ｙとし、
　前記保持枠に許容される前記光軸に垂直な平面に対する傾きｄの関数をｆ（ｄ）とし、
　前記保持枠と前記補正レンズとによって構成される移動部の重量をｍｇとし、
　前記保持枠が移動開始するために必要な温度変化をΔＴ_ａとし、
　前記熱変形部材の弾性係数をＥとし、
　前記短手方向における前記熱変形部材の幅をｂとし、
　前記熱変形部材の板厚をｔとし、
　前記長手方向における前記熱変形部材の長さをｌとし、
　前記熱変形部材の湾曲係数をＫとし、
　前記保持枠が前記光軸方向に移動する際の摩擦係数μとした場合に、
　下記式（１）を満たすように前記第１付勢手段および前記第２付勢手段の付勢力を定めた、請求項２に記載のレンズユニット。
　前記第２付勢手段は、前記光軸方向に沿って伸縮する弾性部材を含み、
　前記熱変形部材に作用する前記光軸方向の力をＦ_ｚとし、
　使用温度範囲において複数の前記熱変形部材の全てが前記保持枠に接触するために必要となる前記熱変形部材に作用する前記光軸方向の最小の力をＦ_ｚｍｉｎとし、
　前記熱変形部材の許容応力σ_ａとした場合に下記式（２）を満たすように、前記第１付勢手段および前記第２付勢手段の付勢力を定めた請求項３に記載のレンズユニット。
　前記弾性部材のはね定数をｋとし、基準温度からの温度変化量をΔＴとし、前記基準温度における前記保持枠の基準位置から温度変化後の前記保持枠の位置までの前記光軸方向に平行な方向に沿った移動距離をＤとし、前記移動距離Ｄの最小値をＤ_ｍｉｎとし、前記移動距離Ｄの最大値をＤ_ｍａｘとし、前記温度変化量の最大をΔＴ_ｍａｘとした場合に、前記ΔＴの温度範囲が下記式（３）を満たす場合に、前記移動距離Ｄは、前記Ｄ_ｍｉｎおよび前記Ｄ_ｍａｘが下記式（４）を満たす範囲内に収まり、前記ΔＴの温度範囲が下記式（５）を満たす場合に、前記移動距離Ｄは、前記Ｄ_ｍｉｎおよび前記Ｄ_ｍａｘが下記式（６）を満たす範囲内に収まり、前記ΔＴの温度範囲が下記式（７）を満たす場合に、前記移動距離Ｄは、前記Ｄ_ｍｉｎおよび前記Ｄ_ｍａｘが下記式（８）を満たす範囲内に収まる、請求項４に記載のレンズユニット。
　前記第２付勢手段は、複数設けられ、
　複数の前記第２付勢手段のそれぞれが発生する付勢力により、前記光軸方向において前記固定筒に対する前記保持枠の位置が調整される、請求項２から５のいずれか１項に記載のレンズユニット。
　前記移動案内部は、前記光軸方向から見た場合に周方向に互い間隔をあけて並ぶように複数設けられ、
　複数の前記移動案内部のうち前記周方向において互いに隣り合う２つの前記移動案内部を第１移動案内部および第２移動案内部とし、
　前記光軸方向から見た場合に、前記第１移動案内部と前記固定筒の中心とを結ぶ線を第１仮想線とし、前記第２移動案内部と前記固定筒の前記中心とを結ぶ線を第２仮想線とし、
　前記中心から見た場合に前記第１移動案内部の反対側に位置し、前記第１仮想線と前記固定筒の外周面との交点を第１交点とし、
　前記中心から見た場合に前記第２移動案内部の反対側に位置し、前記第２仮想線と前記固定筒の前記外周面との交点を第２交点とした場合に、
　前記第１移動案内部および前記第２移動案内部を除く他の前記移動案内部のうち少なくとも１つの前記移動案内部が、前記周方向において前記第１移動案内部および前記第２移動案内部が位置していない側にある前記第１交点と前記第２交点との間に設けられ、
　他の前記移動案内部のうち少なくとも１つの前記移動案内部に対して前記固定筒の前記径方向に付勢するように前記第１付勢手段が設けられている、請求項１から６のいずれか１項に記載のレンズユニット。
　前記第１移動案内部および前記第２移動案内部の少なくとも一方に対して前記固定筒の前記径方向に付勢するように前記第１付勢手段がさらに設けられている、請求項７に記載のレンズユニット。
　前記移動案内部は、前記固定筒と別体に設けられている、請求項１から８のいずれか１項に記載のレンズユニット。