(57)【要約】【課題】直射日光の照射あるいは急激な外気温の変化等が生じても、複数のレンズのアラインメントが良好に保持され得る構成を提供すること。【解決手段】光学装置（１）は、鏡筒部（４）と、複数のレンズ（５）とを備える。複数のレンズは、光軸（ＡＸ）上に配列されている。鏡筒部は、内筒部（４１）と、外筒部（４２）と、結合部（４３）とを有する。内筒部は、複数のレンズの各々における外縁部に当接することで、複数のレンズの各々を支持する。外筒部は、断熱層を構成する空隙（４４）を挟んで、光軸と直交し且つ光軸から放射状に延びる径方向（Ｄ）について内筒部と対向配置されている。結合部は、光軸と平行な軸方向における、内筒部および外筒部の端部同士を結合する。空隙は、軸方向に筒長（ＢＬ）を有する筒状に形成さている。複数のレンズは、軸方向について、筒長の範囲内に配置されている。【選択図】図２
2019174499.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学装置（１）であって、
光軸（ＡＸ）上に配列された、複数のレンズ（５）と、
複数の前記レンズの各々における外縁部に当接することで複数の前記レンズの各々を支持する内筒部（４１）と、断熱層を構成する空隙（４４）を挟んで前記光軸と直交し且つ前記光軸から放射状に延びる径方向（Ｄ）について前記内筒部と対向配置された外筒部（４２）と、前記光軸と平行な軸方向における前記内筒部および前記外筒部の端部同士を結合する結合部（４３）とを有する、鏡筒部（４）と、
を備え、
前記空隙は、前記軸方向に筒長（ＢＬ）を有する筒状に形成され、
複数の前記レンズは、前記軸方向について、前記筒長の範囲内に配置された、
光学装置。
【請求項２】
前記結合部は、前記内筒部および前記外筒部よりも弾性率が低い低弾性材料によって形成された、
請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記結合部は、前記内筒部および前記外筒部よりも熱伝導率が低い低熱伝導材料によって形成された、
請求項１または２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記内筒部と前記外筒部と前記結合部とは、同一材料によって一体に形成された、
請求項１に記載の光学装置。
【請求項５】
前記鏡筒部は、前記空隙を密閉状態で囲むように形成された、
請求項１〜４のいずれか１つに記載の光学装置。
【請求項６】
前記空隙は、真空状態に形成された、
請求項５に記載の光学装置。
【請求項７】
前記空隙には、真空断熱材（４６０）が収容された、
請求項１〜６のいずれか１つに記載の光学装置。
【請求項８】
前記鏡筒部の前記軸方向における先端部に固定された、断熱ガラス製の透過窓部材（６）をさらに備えた、
請求項１〜７のいずれか１つに記載の光学装置。
【請求項９】
前記空隙の内面には、輻射熱を反射する金属薄膜（４５）が形成された、
請求項１〜８のいずれか１つに記載の光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載のカメラモジュールは、筒状の形状を有する鏡筒部を備えている。鏡筒部の内部には、複数のレンズが保持されている。複数のレンズは、光軸が鏡筒部の中心軸と一致するように、光軸方向に並べられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１５６６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
通常、鏡筒部とレンズとの間には、熱膨張率に差がある。また、鏡筒部におけるレンズ保持部とレンズとの隙間の形成状態は、一様にはならない。このため、特許文献１に記載の構成においては、例えば、直射日光の一時的な照射あるいは急激な外気温の変化等により、鏡筒部が膨張または収縮すると、複数のレンズのアラインメントが崩れることで光学性能が悪化する懸念がある。
【０００５】
本発明は、上記に例示した事情等に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明は、直射日光の照射あるいは急激な外気温の変化等が生じても、複数のレンズのアラインメントが良好に保持され得る構成を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の光学装置（１）は、
光軸（ＡＸ）上に配列された、複数のレンズ（５）と、
複数の前記レンズの各々における外縁部に当接することで複数の前記レンズの各々を支持する内筒部（４１）と、断熱層を構成する空隙（４４）を挟んで前記光軸と直交し且つ前記光軸から放射状に延びる径方向（Ｄ）について前記内筒部と対向配置された外筒部（４２）と、前記光軸と平行な軸方向における前記内筒部および前記外筒部の端部同士を結合する結合部（４３）とを有する、鏡筒部（４）と、
を備え、
前記空隙は、前記軸方向に筒長（ＢＬ）を有する筒状に形成され、
複数の前記レンズは、前記軸方向について、前記筒長の範囲内に配置されている。
【０００７】
上記構成においては、軸方向に配列された複数のレンズの各々を支持する内筒部と、その外側に位置する外筒部との間には、断熱層を構成する空隙が設けられている。この空隙は、軸方向に筒長を有する筒状に形成されている。また、複数のレンズは、軸方向について、空隙の筒長の範囲内に配置されている。
【０００８】
例えば、直射日光の一時的な照射あるいは急激な外気温の変化等により、外筒部が温度変化すると、外筒部が変形すなわち膨張または収縮する。この点、上記構成においては、外筒部の温度変化およびこれに伴う変形の影響が内筒部に及ぼされることが、良好に抑制され得る。すなわち、直射日光の一時的な照射あるいは急激な外気温の変化等により、外筒部が比較的短時間（例えば半日以内）の間に温度変化しても、複数のレンズの各々あるいはこれらを支持する内筒部が温度変化したり変形したりすることが、良好に抑制され得る。したがって、上記構成によれば、直射日光の照射あるいは急激な外気温の変化等が生じても、複数のレンズのアラインメントが良好に保持され得る。
【０００９】
なお、上記および特許請求の範囲の欄における、各手段に付された括弧付きの参照符号は、同手段と後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。よって、本発明の技術的範囲は、上記の参照符号の記載によって、何ら限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る光学装置の外観を示す斜視図である。
【図２】図１に示された光学装置における鏡筒部の概略構成を示す断面図である。
【図３】図２に示された鏡筒部の一変形例を示す断面図である。
【図４】図２に示された鏡筒部の他の一変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（実施形態）
以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、一つの実施形態に対して適用可能な各種の変形例については、当該実施形態に関する一連の説明の途中に挿入されると、当該実施形態の理解が妨げられるおそれがある。このため、変形例については、当該実施形態に関する一連の説明の途中には挿入せず、その後にまとめて説明する。
【００１２】
（全体構成）
図１を参照すると、本実施形態に係る光学装置１は、車載のカメラモジュールであって、車両のフロントガラスに固定されたブラケットに車室内側から取り付けられるように構成されている。
【００１３】
以下、光学装置１の光軸ＡＸと直交し且つ光軸ＡＸから放射状に延びる方向を、径方向と称する。また、光軸ＡＸと平行な方向を、軸方向と称する。なお、図中、光軸ＡＸは、光学装置１における撮影方向を示すように、一点鎖線の矢印で示されている。また、光学装置１の各部における撮影方向側の端部を「先端部」と称し、反対側の端部を「基端部」と称する。
【００１４】
光学装置１は、ベース部２と、カメラ基板３と、鏡筒部４とを有している。以下、光学装置１を構成する各部の構造について、順に説明する。
【００１５】
ベース部２は、基端部側が開口するバスタブ状に形成されている。カメラ基板３は、ベース部２における基端部側の開口部を閉塞するように設けられている。カメラ基板３には、不図示の撮像素子を含む電子部品が搭載されている。
【００１６】
鏡筒部４は、ベース部２における先端側の面から、先端側に突設されている。鏡筒部４は、光軸ＡＸを中心軸とする略円筒形状に形成されている。すなわち、図２に示されているように、鏡筒部４の、径方向における内側には、複数のレンズ５を収容するための空間であるレンズ収容空間４ａが形成されている。
【００１７】
（要部構成）
図２を参照すると、鏡筒部４内には、光軸ＡＸ上に配列された複数のレンズ５が収容されている。本実施形態においては、鏡筒部４内には、第一レンズ５ａと、第二レンズ５ｂと、第三レンズ５ｃとが配置されている。第一レンズ５ａと、第二レンズ５ｂと、第三レンズ５ｃとは、この順に、鏡筒部４における基端部側から先端部側に向かって配列されている。
【００１８】
また、鏡筒部４内には、透過窓部材６が収容されている。透過窓部材６は、複数のレンズ５を収容するレンズ収容空間４ａ内への埃等の異物の進入を抑制するように、鏡筒部４の軸方向における先端部に固定されている。すなわち、透過窓部材６は、レンズ収容空間４ａの軸方向における先端部を規定するように設けられている。本実施形態においては、透過窓部材６は、断熱ガラス製であって、無色透明でレンズ機能を有しないように形成されている。
【００１９】
鏡筒部４は、内筒部４１と外筒部４２とを有する二重壁構造を有している。すなわち、内筒部４１は、外筒部４２の内側に配置されている。内筒部４１は、複数のレンズ５の各々における外縁部に当接することで、複数のレンズ５の各々を支持するように構成されている。外筒部４２は、内筒部４１の外側を覆うように設けられている。
【００２０】
具体的には、鏡筒部４は、内筒部４１と、外筒部４２と、結合部４３とを有している。結合部４３は、軸方向における、内筒部４１の両端部と外筒部４２の両端部同士を結合するように設けられている。また、内筒部４１と外筒部４２との間には、断熱層を構成する空隙４４が設けられている。外筒部４２は、径方向について、空隙４４を挟んで内筒部４１と対向配置されている。
【００２１】
本実施形態においては、内筒部４１と外筒部４２と結合部４３とは、同一材料によって一体に形成されている。すなわち、結合部４３は、内筒部４１および外筒部４２と、同一の弾性率および熱伝導率を有している。具体的には、鏡筒部４は、金属材料によって一体に形成されている。
【００２２】
空隙４４は、軸方向に延設された円筒状に形成されている。すなわち、空隙４４は、軸方向に筒長ＢＬを有している。「筒長」とは、筒形状における、中心軸方向の長さ寸法である。また、空隙４４は、軸方向について、筒長ＢＬにわたって連続的に形成されている。空隙４４は、複数のレンズ５が軸方向について筒長ＢＬの範囲内に配置されるように設けられている。
【００２３】
本実施形態においては、空隙４４は、所定の真空度（例えば１０-2Ｐａ以下程度）の真空状態に形成されている。すなわち、鏡筒部４は、結合部４３にて内筒部４１と外筒部４２とを気密的に結合することで、空隙４４を密閉状態で囲むように形成されている。また、空隙４４の内面には、輻射熱を反射する金属薄膜４５が設けられている。金属薄膜４５は、内筒部４１の外壁面、および、外筒部４２の内壁面に形成されている。
【００２４】
内筒部４１は、複数のレンズ５の各々を固定的に支持するために、光軸ＡＸを中心軸とする段付き円柱状のレンズ収容空間４ａを内部に有している。具体的には、内筒部４１は、第一レンズ保持部４１１と、第二レンズ保持部４１２と、第三レンズ保持部４１３と、窓保持部４１４と、基端側筒部４１５と、中間筒部４１６と、先端側筒部４１７とを有している。
【００２５】
第一レンズ保持部４１１は、第一レンズ５ａの外縁部を保持する部分であって、内筒部４１の軸方向における基端部に設けられている。第二レンズ保持部４１２は、第二レンズ５ｂの外縁部を保持する部分であって、第一レンズ保持部４１１よりも軸方向における先端側に設けられている。第三レンズ保持部４１３は、第三レンズ５ｃの外縁部を保持する部分であって、第二レンズ保持部４１２よりも軸方向における先端側に設けられている。窓保持部４１４は、透過窓部材６の外縁部を保持する部分であって、内筒部４１の軸方向における先端部に設けられている。
【００２６】
基端側筒部４１５は、第一レンズ保持部４１１と第二レンズ保持部４１２とを接続するように設けられている。中間筒部４１６は、第二レンズ保持部４１２と第三レンズ保持部４１３とを接続するように設けられている。先端側筒部４１７は、第三レンズ保持部４１３と窓保持部４１４とを接続するように設けられている。
【００２７】
本実施形態においては、外気温の変化等に伴う外筒部４２の変形による、内筒部４１の変形の発生が抑制されるように、内筒部４１は外筒部４２よりも高剛性に形成されている。具体的には、外筒部４２は、厚さが均一な薄板状に形成されている。外筒部４２の厚さは、空隙４４における所定の真空度が維持可能な程度に設定されている。また、内筒部４１を構成する第一レンズ保持部４１１等の各部は、外筒部４２よりも厚く形成されている。なお、ここにいう「厚さ」とは、径方向寸法である。
【００２８】
（効果）
以下、本実施形態の構成により奏される効果を、各図面を参照しつつ説明する。
【００２９】
まず、径方向の伝熱について検討する。例えば、光学装置１を搭載した車両の駐車環境によっては、一時的に光学装置１に直射日光が照射され、これにより外筒部４２が短時間かつ局所的に温度変化することがあり得る。あるいは、光学装置１を搭載した車両が、外気温変化が大きい場所に駐車されることがあり得る。あるいは、１日のうちの気温変化が大きい日に、車両が屋外に駐車されることがあり得る。これらのように、直射日光の一時的な照射あるいは急激な外気温の変化等が生じた場合、これにより、外筒部４２が比較的短時間（例えば半日以内）の間に温度変化し得る。すると、外筒部４２が変形すなわち膨張または収縮する。
【００３０】
この点、本実施形態の構成においては、軸方向に配列された複数のレンズ５の各々を支持する内筒部４１と、その外側に位置する外筒部４２との間には、断熱層を構成する空隙４４が設けられている。この空隙４４は、軸方向に筒長ＢＬを有する筒状に形成されている。また、複数のレンズ５は、軸方向について、空隙４４の筒長ＢＬの範囲内に配置されている。
【００３１】
このため、かかる構成においては、上記のような場合に、外筒部４２の温度変化およびこれに伴う変形の影響が内筒部４１に及ぼされることが、良好に抑制され得る。すなわち、外筒部４２が比較的短時間の間に温度変化しても、複数のレンズ５の各々またはこれらを支持する内筒部４１が温度変化したり変形したりすることが、良好に抑制され得る。したがって、かかる構成によれば、上記のように、直射日光の照射あるいは急激な外気温の変化等が生じても、複数のレンズ５のアラインメントが良好に保持され得る。
【００３２】
また、本実施形態の構成においては、鏡筒部４は、空隙４４を密閉状態で囲むように形成されている。さらに、空隙４４は、真空状態に形成されている。したがって、かかる構成によれば、空隙４４の断熱層としての機能が、良好に奏され得る。
【００３３】
さらに、軸方向の伝熱について検討する。この点、本実施形態の構成においては、断熱ガラス製の透過窓部材６が、鏡筒部４の軸方向における先端部に固定されている。すなわち、透過窓部材６は、レンズ収容空間４ａの軸方向における先端部を規定するように設けられている。このため、透過窓部材６よりも内側への伝熱が、透過窓部材６によって良好に遮断され得る。したがって、かかる構成によれば、急激な外気温の変化等が生じても、複数のレンズ５のアラインメントが良好に保持され得る。
【００３４】
（変形例）
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。故に、上記実施形態に対しては、適宜変更が可能である。以下、代表的な変形例について説明する。以下の変形例の説明においては、上記実施形態との相違点を主として説明する。また、上記実施形態と変形例とにおいて、互いに同一または均等である部分には、同一符号が付されている。したがって、以下の変形例の説明において、上記実施形態と同一の符号を有する構成要素に関しては、技術的矛盾または特段の追加説明なき限り、上記実施形態における説明が適宜援用され得る。
【００３５】
鏡筒部４を構成する材料については、特段の限定はない。具体的には、例えば、鏡筒部４は、繊維強化プラスチックあるいはカーボン繊維強化プラスチック等の合成樹脂によっても形成され得る。
【００３６】
上記実施形態においては、内筒部４１と外筒部４２と結合部４３とは、同一材料によって一体に形成されていた。しかしながら、本発明は、かかる構成に限定されない。すなわち、例えば、内筒部４１と外筒部４２と結合部４３とのうちのいずれか一つは、他の二つとは異なる材料によって形成され得る。
【００３７】
具体的には、例えば、外筒部４２と結合部４３とは、同一材料によって一体に形成され得る。この場合、外筒部４２と結合部４３とは、継ぎ目なく一体に結合され得る。あるいは、例えば、内筒部４１と結合部４３とは、同一材料によって一体に形成され得る。
【００３８】
あるいは、例えば、内筒部４１と外筒部４２と結合部４３とは、それぞれ異なる材料によって形成され得る。
【００３９】
上記の通り、結合部４３は、内筒部４１および／または外筒部４２とは異なる材料によって形成され得る。この場合、結合部４３は、内筒部４１および外筒部４２よりも弾性率が低い低弾性材料によって形成され得る。また、結合部４３は、内筒部４１および外筒部４２よりも熱伝導率が低い低熱伝導材料によって形成され得る。
【００４０】
結合部４３が、内筒部４１および外筒部４２よりも弾性率が低い低弾性材料によって形成された場合、外気温の変化等に伴う外筒部４２の変形が良好に緩衝され得る。すなわち、外筒部４２の温度変化およびこれに伴う変形の影響が内筒部４１に及ぼされることが、良好に抑制され得る。
【００４１】
結合部４３が、内筒部４１および外筒部４２よりも熱伝導率が低い低熱伝導材料によって形成された場合、結合部４３を介しての内筒部４１と外筒部４２との間の伝熱が、良好に抑制され得る。すなわち、外筒部４２の温度変化の影響が内筒部４１に及ぼされることが、良好に抑制され得る。
【００４２】
空隙４４が真空状態に形成される場合の真空度は、真空断熱の観点からは、周知の通り、１０-2Ｐａ以下程度であることが好ましく、１０-3Ｐａ以下程度であることがさらに好ましい。しかしながら、本発明は、かかる構成に限定されない。すなわち、例えば、空隙４４の真空度が、周知の真空断熱材の内部圧力である１Ｐａ程度であっても、空隙４４が存在しない従来の構成よりも、複数のレンズ５のアラインメントが良好に保持され得る
【００４３】
空隙４４を挟んで内筒部４１と外筒部４２とが径方向に対向する、筒長ＢＬに対応する領域には、内筒部４１と外筒部４２との間の径方向の伝熱を仲介する構成要素（例えばリブ等）が存在しないことが好ましい。しかしながら、空隙４４における所定の真空度が確保されつつ外筒部４２の剛性が確保される限度で、外筒部４２には、径方向内側に向かって突設されたリブ等の補強部が形成されてもよい。もっとも、かかる補強部は、所定条件下で、内筒部４１の外表面、あるいは、かかる外表面に設けられた金属薄膜４５と非接触となることが好ましい。「所定条件」とは、例えば、環境温度すなわち光学装置１の周囲温度が０〜５０℃であって、且つ、直射日光等の熱線が照射されていない条件である。
【００４４】
図３に示されているように、空隙４４には、真空断熱材４６０が収容され得る。かかる構成によれば、空隙４４の断熱層としての機能が、良好に奏され得る。特に、鏡筒部４を構成する材料として、ポリカーボネート等の通常の合成樹脂を用いることで、空隙４４を真空状態に形成することが困難な場合があり得る。このような場合であっても、空隙４４に真空断熱材４６０を収容することで、良好な断熱性能が発揮され得る。
【００４５】
金属薄膜４５は、省略され得る。
【００４６】
レンズ５の個数については、特段の限定はない。すなわち、例えば、レンズ５の個数は、２個であってもよいし、４個以上であってもよい。複数のレンズ５の各々における、形状および機能についても、特段の限定はない。
【００４７】
透過窓部材６は、フィルタ機能等の光学機能を有していてもよい。
【００４８】
図４に示されているように、図２に示されていた透過窓部材６は、省略され得る。
【００４９】
上記の説明において、互いに継ぎ目無く一体に形成されていた複数の構成要素は、互いに別体の部材を貼り合わせることによって形成されてもよい。同様に、互いに別体の部材を貼り合わせることによって形成されていた複数の構成要素は、互いに継ぎ目無く一体に形成されてもよい。
【００５０】
上記の説明において、互いに同一の材料によって形成されていた複数の構成要素は、互いに異なる材料によって形成されてもよい。同様に、互いに異なる材料によって形成されていた複数の構成要素は、互いに同一の材料によって形成されてもよい。
【００５１】
上記実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に本発明が限定されることはない。同様に、構成要素等の形状、方向、位置関係等が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に特定の形状、方向、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、方向、位置関係等に本発明が限定されることはない。各要素を構成する材料についても、合目的的に、適宜選択され得る。
【００５２】
変形例も、上記の例示に限定されない。また、複数の変形例が、互いに組み合わされ得る。更に、上記実施形態の全部または一部と、変形例の全部または一部とが、互いに組み合わされ得る。
【符号の説明】
【００５３】
１          光学装置
４          鏡筒
５          レンズ
４１        内筒部
４２        外筒部
４３        結合部
４４        空隙
４５        金属薄膜
ＡＸ        光軸
ＢＬ        筒長
【図１】
2019174499.tif 000003
【図２】
2019174499.tif 000004
【図３】
2019174499.tif 000005
【図４】
2019174499.tif 000006