透鏡組合體和攝影裝置的制作方法

專利名稱：透鏡組合體和攝影裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及具有裝入有多個透鏡的鏡架的透鏡組合體、具有該透鏡組合體的攝影
裝置。
背景技術：
最近，人們將照相機設置于汽車上。設置于汽車上的照相機大多是利用導航系統 普及而在駕駛席上設置顯示畫面，從而在該顯示畫面上顯示駕駛員的死角的場所的狀態。
但是，汽車也有曝曬于夏季的炎熱天氣、冬季的嚴寒的屋外的情況，車載用的照相 機就需要在這樣的極寬范圍的溫度環境下正常地動作。作為為了保證該正常動作，適用于 車載用的照相機的透鏡組合體所要求的性能，可列舉有輕量性能、頑強性等的一般性質，以 及為了不產生由溫度變化所造成的散焦而基于溫度的伸縮要小等。為了滿足這些要求，人 們考慮陶瓷制的鏡筒(比如，參照專利文獻1、2)。另外，本申請人提出將陶瓷用于光學部件 的技術方案(比如，參照專利文獻3)。 在這里，在專利文獻4中，記載有下述的技術，S卩，比如，通過透鏡鏡筒的前側開 口 ，裝入透鏡、間隔環，且將壓環螺紋旋入到透鏡鏡筒的前側，由此，構成將透鏡固定于透鏡 鏡筒的透鏡組合體。 圖1為表示透鏡組合體1的結構的圖。 在圖1的透鏡組合體1中，具備鏡筒IO，在該鏡筒10設置中空部100，該中空部 100具有對物側開口 101和成像側開口 102。在該鏡筒10的物鏡側外周上形成陽螺紋SR1， 從該對物側開口 101將多個透鏡Ll L4、多個間隔環SP1 SP3以光軸一致的方式裝入。 另外，在本例中，給出下述結構的鏡筒，即作為光學部件多個透鏡L1 L4和多個間隔環 SP1 SP3以交替配置的方式依次裝入到鏡筒10的中空部100，但是，也有在鏡筒中省略間 隔環SP1 SP3、使透鏡的周緣部彼此接觸來實現透鏡的定位的情況。 另外，在圖1的透鏡組合體1中具有壓環ll，該壓環11用于從對物側開口 101壓 入而固定被裝入到鏡筒10的中空部100的內部的多個光學透鏡Ll L4和間隔環SP1 SP3。該壓環11包括鏡筒10的物鏡側的部分伸入的安裝開口 110、及使被裝入到鏡筒的內 部多個透鏡中的最靠對物側的透鏡L1的中間部露出的光學開口 lll，在該安裝開口內側的 內壁，形成與上述陽螺紋SR1螺合的陰螺紋SR2，通過該陽螺紋SR1和陰螺紋SR2的螺合，對 最靠對物側的透鏡L1的物鏡側的面的周緣部按壓。 通過該壓環11將鏡筒10內的多個透鏡Ll L4和多個間隔環SP1 SP3朝向成 像側開口側而壓入，由此，組裝圖1的透鏡組合體1。 在這里，按照專利文獻4，鏡架10由樹脂材料形成，多個透鏡Ll L4采用玻璃透 鏡。另外，壓環11、間隔環SP1 SP3采用與鏡筒10相同的樹脂材料。
但是，在圖1的透鏡組合體1曝露于嚴酷的溫度環境下時，具有在各透鏡L1、 L2、 L3、L4和鏡架10、或在透鏡Ll和壓環11、還有在透鏡Ll和透鏡L2與間隔環SP1、在透鏡L2 和透鏡L3與間隔環SP2、在透鏡L3和透鏡L4與間隔環SP3所接觸的部分，因線膨脹系數的差異，產生間隙、變形等的危險。如果這樣，在各透鏡Ll、 L2、 L3、 L4和鏡架10、或在透鏡
Ll和壓環11、還有在透鏡Ll和透鏡L2與間隔環SP1、在透鏡L2和透鏡L3與間隔環SP2、
在透鏡L3和透鏡L4與間隔環SP3所接觸的部分，產生間隙、變形，則不能夠使圖1的透鏡
組合體1發揮規定的光學性能。 專利文獻1 :JP特開2006-284991號文獻 專利文獻2 : JP特開2006-292927號文獻 專利文獻3 : JP特開2007-238430號文獻 專利文獻4 :JP特開2007-279557號文獻

發明內容
本發明是針對上述情況而提出的，本發明的目的在于提供一種透鏡組合體和具有 透鏡組合體的攝影裝置，該透鏡組合體即使在曝露于溫度在較寬的范圍內變化的環境下的 狀態，仍發揮規定的光學性能。
用于解決課題的技術方案 實現上述目的的本發明的透鏡組合體，其特征在于，包括
多個透鏡； 鏡架，其具有裝入上述多個透鏡的中空部，對其一端所配置的透鏡的周緣部進行 按壓； 壓環，其被固定于上述鏡架，對被裝入到上述中空部中的多個透鏡中的且配置在 另一端的透鏡的周緣部進行按壓； 上述多個透鏡是選自玻璃透鏡或陶瓷透鏡中的任意一種；
上述鏡架由陶瓷制成。 按照上述本發明的透鏡組合體，考慮到多個透鏡全部由玻璃透鏡或全部由陶瓷透 鏡構成，上述鏡架由其線膨脹線數接近玻璃透鏡或陶瓷透鏡所具有的線膨脹系數的陶瓷制 作。由此，即使溫度在較寬的范圍內變化的環境下放置該透鏡組合體的情況下，在圖l所示 的各透鏡Ll、 L2、 L3、 L4與鏡架10之間，不產生間隙、變形等，始終能夠發揮規定的光學性 能。這里所謂上述玻璃透鏡、上述陶瓷透鏡是包括以玻璃透鏡、陶瓷透鏡為基材而在表面上 形成塑料的復合非球面透鏡。 在這里，在本發明的透鏡組合體中，優選，上述壓環也由陶瓷制成。 如果上述壓環也由陶瓷制成，則在圖1所示的透鏡L1和壓環11之間，在鏡架10
和壓環之間，均不產生間隙、變形等，可期待光學性能的進一步的可靠性的提高。 在這里，優選，上述鏡架和上述壓環的兩者由其線膨脹系數在3X10—6以上
11X10—6以下的范圍內的線膨脹系數的陶瓷制成。 另外，特別優選，上述鏡架和上述壓環的兩者由其線膨脹系數在3X10—6以上 7X10—6以下的范圍內的線膨脹系數的陶瓷制成。 相對上述玻璃透鏡、上述陶瓷透鏡，可通過其線膨脹系數接近這些的材質所具有 的線膨脹系數的陶瓷，構成鏡架和壓環的兩者。作為一個例子，玻璃透鏡的線膨脹系數為 5 X 10—6程度，另一透鏡也呈現接近該線膨脹系數的值。呈現接近該線膨脹系數的值的陶瓷 具有各種，比如，通過以氧化鋯為原料的陶瓷，獲得8 11 X 10—6的程度的線膨脹系數；通過
4以碳化硅為原料的陶瓷，獲得4. OX 10—6程度的線膨脹系數。通過以氮化硅為原料的陶瓷， 獲得3X 10—6程度的線膨脹系數。通過以氧化鋁為原料的陶瓷，獲得7 8X 10—6程度的線 膨脹系數。此外，通過快削性陶瓷，獲得3 11X10—6程度的線膨脹系數。
即使在采用任意的陶瓷的情況下，由于獲得其線膨脹系數接近上述多個透鏡的線 膨脹系數，故可采用它們中的至少1個來構成鏡架、壓環。 此外，本發明的透鏡組合體也可為下述的形式，即還包括陶瓷制的間隔環，其設置 于上述鏡架中空部內的由鄰接的2個透鏡夾持的位置，以確定2個透鏡之間的間隔。
在本情況下，上述間隔環可由其線膨脹系數在3X 10—6以上 11 X 10—6以下的范圍 內的陶瓷制成，優選，由其線膨脹系數在7X10—6以上 11X10—6以下的范圍內的陶瓷制成。
由于上述間隔環被裝入到上述鏡架內，故可相對于上述鏡架和上述壓環，上述間 隔環采用其線膨脹系數稍大于上述鏡架、上述壓環的線膨脹系數的陶瓷。如果這樣形成，則 不具有即使曝露于嚴酷的環境而溫度急劇地變化的情況下在鏡架和壓環之間產生間隙的 危險。 另外，在本發明的透鏡組合體中，上述鏡架由其線膨脹系數小于上述多個透鏡的 陶瓷制成。 此外，上述壓環優選也由其線膨脹系數大于上述多個透鏡的材料形成的形式。 在這里，在本形式的場合，也可為下述的形式，即還包括間隔環，該間隔環設置于
上述鏡架中空部內的由鄰接的2個透鏡夾持的位置，以確定2個透鏡之間的間隔。 在鏡架由其線膨脹系數小于多個透鏡的陶瓷制成時，如果壓環也由與上述鏡架具
有相同的線膨脹的材料構成，則具有因多個透鏡和壓環的線膨脹系數的差而從壓環側對透
鏡施加壓力、使得透鏡變形的危險。根據情況，該變形使透鏡產生裂紋。 于是，在鏡架由其線膨脹系數小于多個透鏡的陶瓷制成的場合，壓環可由其線膨
脹系數大于上述多個透鏡的材料構成，如果這樣構成，由于壓環的線膨脹稍大于透鏡，故作
用于多個透鏡上的壓力變小，就抑制透鏡產生變形。 另外，本發明的透鏡組合體為下述的優選的形式，其還包括間隔環，該間隔環設置
于上述鏡架中空部內的由鄰接的2個透鏡夾持的位置，以確定2個透鏡之間的間隔。 上述鏡架和上述壓環由其線膨脹系數大于上述多個透鏡的陶瓷制成； 上述間隔環由其線膨脹系數大于上述鏡架和上述壓環的材料形成。 如果這樣，鏡架和壓環由其線膨脹系數大于多個透鏡的陶瓷制成，則預計在該壓
環和上述多個透鏡之間產生晃動。 于是，為了避免該情況，設置于由多個透鏡中的鄰接的2個透鏡夾持的位置以確 定2個透鏡之間的間隔的間隔環，由其線膨脹系數大于鏡架和壓環的材料構成，使該間隔 環膨脹得稍稍大于透鏡，由此可不產生透鏡歪倒、透鏡晃動。 此外，實現上述目的的本發明的攝影裝置，其特征在于包括本發明的透鏡組合體， 并且包括成像元件，其中，該成像元件配置在由裝入到鏡架的多個透鏡形成的光學系統即 成像光學系統的成像面上。 按照上述攝影裝置，即使在搭載于汽車上，曝露嚴酷的環境下的情況下，仍發揮規
定的光學性能。 發明的效果
以上，如所說明那樣，實現即使在曝露于較寬的溫度變化范圍內的環境下的狀態、 也發揮規定的光學性能的透鏡組合體和具有透鏡組合體的攝像裝置。


圖1為表示搭載于汽車上的照相機所采用的透鏡組合體1的結構的一個例子的 圖； 圖2為表示本發明的第1實施方式的透鏡組合體1A的結構的圖； 圖3為表示本發明的第2實施方式的透鏡組合體IB的結構的圖； 圖4為表示組裝有圖2的透鏡組合體1A的照相機組件2的圖。 符號說明 1 、 1A、 IB表示透鏡組合體； 10、 10A、 10B表示鏡架； 11 、 11A、 1 IB表示壓環; LI L4、 L5 L7表示透鏡； SP1 SP3、 SPA1 SPA3表示間隔環； 2表示照相機組件； 20表示照相機主體架； 21表示成像元件； 210表示基板。
具體實施例方式
下面參照附圖，對本發明的實施方式進行說明。 圖2為本發明的第1實施方式的透鏡組合體1A的結構的圖。 圖2為與圖1相同的圖，鏡架10A、壓環11A、間隔環SPA1 SPA3的材料采用陶瓷。 在圖2所示的透鏡組合體1A中，鏡架10A、壓環11A、間隔環SPA1 SPA3由陶瓷制作。 在本例中，鏡架IOA和壓環IIA采用以氮化硅為原料的陶瓷，并且間隔環SPA1 SPA3采用以氧化鋯為原料的陶瓷。 以氮化硅為原料的陶瓷的線膨脹系數為3X10—6，大致等于玻璃的線膨脹系數 (5 10X10—6)，以氧化鋯為原料的陶瓷的線膨脹系數為8 11X10—6，它們均大致等于玻 璃的線膨脹系數(5 10X10—6)。 另外，在圖2的例子中，如果采用其線膨脹系數與間隔環SPA1 SPA3及與鏡架 10A和壓環11A相同的陶瓷，由于基于溫度的狀態而在鏡架10A和壓環11A與間隔環之間產 生間隙的危險，故按照下述方式設置，即間隔環SPA1 SPA3采用以氧化鋯為原料的陶瓷， 線膨脹系數稍大于鏡架10A和壓環IIA，即使在放置于嚴酷的溫度環境下的情況下，也不會 在間隔環SPA1 SPA3與鏡架10A和壓環11A之間產生間隙。 S卩，如本發明那樣，鏡架和壓環兩者可由其線膨脹系數在3X10—6 11X10—6的范 圍內的陶瓷制成，優選鏡架和壓環這兩者可由其線膨脹系數在3X10—6 7X10—6的范圍內 的陶瓷制成，間隔環可由其線膨脹系數在7X10—6 11X10—6的范圍內的陶瓷制成。
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其結果是，即使在圖2的透鏡組合體1A處于搭載于汽車等上曝露于嚴酷的環境下 的狀態的情況下，在各透鏡L1、L2、L3、L4與鏡架IOA，或在透鏡Ll和壓環11A、還有在透鏡 Ll和透鏡L2與間隔環SPA1、透鏡L2和透鏡L3與間隔環SPA2、透鏡L3和透鏡L4與間隔環 SPA3、鏡架10A和間隔環SPA1 SPA3所接觸的部分，難以產生間隙、變形，以防止搭載于汽 車等上時的圖2的透鏡組合體1A的光學性能的下降。 另夕卜，此夕卜，鏡架IOA和壓環11A與間隔環SPA1 SPA3可采用氧化鋁(7 8X10—6)，氮化硅(3X10—6)，快削性陶瓷(3 11X10—6)等的陶瓷。以它們為材料的陶瓷的 線膨脹系數均為10—6的級次，大致等于玻璃透鏡、陶瓷透鏡等的線膨脹系數，由此，可獲得 與上述相同的效果。 另外，在上述例子中，多個透鏡Ll L4全部由玻璃透鏡構成，但是，多個透鏡 Ll L4全部也可由陶瓷透鏡構成，其全部還可由以玻璃為基材的透鏡構成，其全部也可由 以陶瓷為基材的透鏡構成。 在這里，在上述圖2的方案中，考慮鏡架IOA采用如氮化硅(3X10—6)、碳化硅 (4X 10—6)那樣，其線膨脹線數小于透鏡Ll L4的材料的場合。 如果在此場合，壓環11A以與鏡架IOA相同的方式由其線膨脹系數小于透鏡的材 料構成，則具有下述的危險，即，由符號L1 L4表示的透鏡(5 10X10—6)的膨脹大于鏡 架10A、壓環IIA的膨脹，從壓環11A對多個透鏡L1 L4施加壓力，而使這些透鏡L1 L4
產生變形。 于是，在鏡架10A由其線膨脹系數小于多個透鏡Ll L4的陶瓷構成時，壓環11A 可由其線膨脹系數大于多個透鏡L1 L4的材料(比如，氧化鋯(8 11X10—6)、氧化鋁 (7 8X10—6))構成。如果這樣，透鏡L1 L4的光軸方向的延伸通過其線膨脹系數大于 這些透鏡Ll L4的壓環11A的膨脹而吸收，就不從壓環11A對多個透鏡Ll L4施加壓 力，而防止透鏡產生變形、開裂的情況。 對于該壓環11A所采用的線膨脹系數較大的材料，不但采用上述陶瓷，而且考慮 使用金屬材料。 反之，在圖2的構成中，如果壓環11A和鏡架10A采用如氧化鋯(S 11X10—6)、氧 化鋁(7 8X10—6)那樣，線膨脹系數大于透鏡L1 L4的材料，則預計鏡架10A、壓環11A 的延伸會稍稍增加，在透鏡L1 L4和壓環11A之間、或在透鏡L1 L4與間隔環之間產生 晃動。如果這樣，在透鏡彼此間、透鏡和壓環之間產生晃動，則透鏡歪倒產生、或接受來自外 部的振動而透鏡振動且晃動。 于是，在壓環11A和鏡架10A采用如氧化鋯(8 11X10—6)、氧化鋁(7 8X10一6) 那樣線膨脹系數大于透鏡L1 L4的材料的場合，可以采用以下結構，即間隔環SPA1 SPA3采用其線膨脹系數大于透鏡Ll L4的材料，來吸收鏡架10A和壓環11A的光軸方向 的延伸。 如果這樣形成，則在透鏡彼此間、在透鏡和壓環之間產生晃動時，通過其線膨脹系 數大于多個透鏡的間隔環，可防止其晃動。 其線膨脹系數大于符號Ll L4所示的透鏡(5 10X 10—6)的材料，不但為氧化 鋯(S 11X10—6)、氧化鋁(7 8X10—6)等的陶瓷的材料，而且考慮使用其他金屬材料。
但是，在確定鏡筒內的透鏡的位置時，考慮形成使透鏡彼此的周緣部接觸的結構，省略間隔環的方式。 圖3為表示本發明的第2實施方式的透鏡組合體IB的結構的圖。
在圖3中，在將壓環11B螺紋旋入到鏡架中時，使多個透鏡L5 L7的周緣部彼此 接觸，由此，將各透鏡L5、 L6、 L7定位。本發明也適用于這樣的方案的場合，鏡架10B和壓 環11B的雙方由其線膨脹系數接近玻璃透鏡的陶瓷制造。在本例中，給出通過以氮化硅為 原料的陶瓷，制作鏡架10B和壓環11B的例子，該陶瓷的膨脹系數為3X10—6，大致等于玻璃 的線膨脹系數(5 10X10—6)。 由此，即使在圖3的透鏡組合體處于搭載于汽車等上曝露于嚴酷的環境下的狀 態，也難以在各透鏡L5、L6、L7和鏡架10B、或在透鏡L5和壓環11B、壓環IIB和鏡架10B所 接觸的部分，產生間隙、變形。其結果是，防止搭載于汽車等上時的圖3的透鏡組合體的光 學性能的下降。 另外，鏡架IOB和壓環IIB這兩者還可采用具有氧化鋁(7 8X10—6)、氮化硅 (3 X 10—6)、快削性陶瓷(3 11 X 10—6)等的線膨脹系數在3. 0 X 10—6 11. 0 X 10—6的范圍內 的陶瓷。由于以它們為材料的陶瓷的線膨脹系數均為10—6的級次，大致等于玻璃透鏡、陶瓷 透鏡等的線膨脹系數，故同樣在第2實施方式中，可獲得與上述第1實施方式相同的效果。
最后，說明圖2的透鏡組合體1A適用于攝影裝置的場合的例子。
圖4為表示組裝有圖2的透鏡組合體1A的照相機組件2的圖。
圖4中表示了沿光軸切斷照相機組件2的面。 圖4所示的照相機組件2包括圖2的透鏡組合體1A、陶瓷制的照相機主體架20、 及成像元件21，該成像元件21安裝在成像元件基板210上，而被粘接固定在照相機主體架 20上。在圖2所示的透鏡組合體1A的鏡架10A的外周面和照相機主體架20的內周面上， 分別形成螺紋部。 在組裝該照相機組件2時，首先，在將圖2的透鏡組合體1A螺紋旋入照相機主體 架20中而將其插入之后，將該透鏡組合體1A粘接固定于照相機主體架20上。然后，按照 位于由透鏡組合體1A所具有的被裝入鏡架10A中的多個透鏡構成的成像光學系統的成像 面的方式，將搭載有CCD固體攝像元件等的攝像元件21的基板210粘接固定于照相機主體 架20上。可按照這樣的簡單的順序，將圖2的透鏡組合體1A組裝于照相機組件2上。
對于這樣組裝的照相機組件2，即使在于搭載于汽車上曝露于在較寬的溫度急劇 變化的范圍內的環境下，仍發揮規定的光學性能。
權利要求
一種透鏡組合體，其特征在于，包括多個透鏡；鏡架，其具有裝入上述多個透鏡的中空部，對其一端所配置的透鏡的周緣部進行按壓；壓環，其被固定于上述鏡架，對被裝入到上述中空部中的多個透鏡中的且配置在另一端的透鏡的周緣部進行按壓，上述多個透鏡是選自玻璃透鏡或陶瓷透鏡中的任意一種，上述鏡架由陶瓷制成。
2. 根據權利要求1所述的透鏡組合體，其特征在于，上述壓環由陶瓷制成。
3. 根據權利要求2所述的透鏡組合體，其特征在于，上述鏡架和上述壓環分別由線膨 脹系數為3X10—6以上 llXlO—6以下的范圍內的陶瓷制成。
4. 根據權利要求2所述的透鏡組合體，其特征在于，上述鏡架和上述壓環分別由線膨 脹系數為3X10—6以上 7X10—6以下的范圍內的陶瓷制成。
5. 根據權利要求2 4中的任意一項所述的透鏡組合體，其特征在于，還包括由陶瓷制 成的間隔環，該間隔環設置于上述鏡架中空部內的由鄰接的2個透鏡夾持的位置，以確定 該2個透鏡彼此的間隔。
6. 根據權利要求5所述的透鏡組合體，其特征在于，上述間隔環由線膨脹系數為 3X10—6以上 11X10—6以下的范圍內的陶瓷制成。
7. 根據權利要求5所述的透鏡組合體，其特征在于，上述間隔環由線膨脹系數為 7X10—6以上 11X10—6以下的范圍內的陶瓷制成。
8. 根據權利要求1所述的透鏡組合體，其特征在于，上述鏡架由線膨脹系數小于上述 多個透鏡的陶瓷制成；上述壓環由線膨脹系數大于上述多個透鏡的材料制成。
9. 根據權利要求8所述的透鏡組合體，其特征在于，還包括間隔環，該間隔環設置于上 述鏡架中空部內的由鄰接的2個透鏡夾持的位置，以確定該2個透鏡彼此的間隔。
10. 根據權利要求1所述的透鏡組合體，其特征在于，還包括間隔環，該間隔環設置于 上述鏡架中空部內的由鄰接的2個透鏡夾持的位置，以確定該2個透鏡彼此的間隔；上述鏡架和上述壓環由線膨脹系數大于上述多個透鏡的陶瓷制成； 上述間隔環由線膨脹系數大于上述鏡架和上述壓環的材料形成。
11. 一種攝影裝置，其特征在于，包括權利要求1 10中的任何一項所述的透鏡組合 體，并且包括成像元件，該成像元件配置在由裝入到上述鏡架的上述多個透鏡形成的光學 系統即成像光學系統的成像面上。
全文摘要
本發明提供一種透鏡組合體，即使在曝露于溫度在較寬的范圍內變化的環境下的狀態，仍發揮規定的光學性能。采用具有與玻璃制的透鏡(L1～L4)所具有的線膨脹系數(5～10)×10-6大致相同的線膨脹系數的陶瓷制作鏡架(10A)，作為優選壓環(11A)、間隔環(SPA1～SPA3)均采用陶瓷制作。將采用該鏡架(10A)和壓環(11A)和間隔環(SPA1～SPA3)所制作的透鏡組合體(1A)搭載于汽車等上。
文檔編號H04N5/225GK101713856SQ20091020575
公開日2010年5月26日 申請日期2009年9月28日 優先權日2008年9月30日
發明者佐佐木直喜, 佐佐木龍太, 瀧郁夫 申請人:富士能株式會社;富士膠片株式會社