(57)【要約】【課題】劣悪な温度環境に曝されても十分な解像度を確保可能なカメラ用レンズユニットおよび車載カメラを提供する。【解決手段】車載カメラのカメラ用レンズユニット２０は、複数のレンズ２，３，４，５，６，７が当該レンズ２，３，４，５，６，７の光軸に沿って並べられたレンズ群１９を備える。レンズユニット２０は、レンズ群１９を一体に支持する鏡筒１と、撮像センサ８を備える基板１６に対して鏡筒１を位置決めした状態で支持する支持部材１７とを備える。レンズユニット２０において、光学系における像面の中央に集光する光線について、設定された基準温度のＭＴＦ・デフォーカスカーブのピーク位置に対する、−４０℃から＋１０５℃の温度域におけるＭＴＦ・デフォーカスカーブのピーク位置のシフト量の最大値の基準温度における光学系の焦点距離に対する比が０．００１５以下に設定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレンズが当該レンズの光軸に沿って並べられたレンズ群と、前記レンズ群を一体に支持する鏡筒と、撮像センサに対して前記鏡筒を位置決めした状態で支持する支持部材とを備え、
前記鏡筒に支持された前記レンズ群を備える光学系の温度変化によるバックフォーカスの変化に対して、前記支持部材が、前記温度変化による熱膨張に基づいて前記レンズ群の前記撮像センサに対する位置を変化させることにより、
像面の中央に集光する光線について、設定された基準温度のＭＴＦ・デフォーカスカーブのピーク位置に対する、−４０℃から＋１０５℃の温度域におけるＭＴＦ・デフォーカスカーブのピーク位置のシフト量の最大値の前記基準温度における前記光学系の焦点距離に対する比が０．００１５以下に設定されていることを特徴とするカメラ用レンズユニット。
【請求項２】
複数のレンズが当該レンズの光軸に沿って並べられたレンズ群と、前記レンズ群を一体に支持する鏡筒と、撮像センサに対して前記鏡筒を位置決めした状態で支持する支持部材とを備え、
前記鏡筒に支持された前記レンズ群を備える光学系のバックフォーカスが温度上昇時に伸長する場合に、温度上昇時に前記レンズ群と前記撮像センサとの距離が長くなるように、記支持部材の線膨張率が、前記鏡筒の線膨張率より高くされ、
前記光学系の前記バックフォーカスが温度上昇時に収縮する場合に、温度上昇時に前記レンズ群と前記撮像センサとの距離が短くなるように、前記鏡筒の線膨張率が、前記支持部材の線膨張率より高くされていることを特徴とするカメラ用レンズユニット。
【請求項３】
複数のレンズが当該レンズの光軸に沿って並べられたレンズ群と、前記レンズ群を一体に支持する鏡筒と、撮像センサに対して前記鏡筒を位置決めした状態で支持する支持部材とを備えるとともに、前記支持部材と前記鏡筒との間に介在し、前記鏡筒に支持された前記レンズ群と前記撮像センサとの距離を変更する変更部材を備え、
前記鏡筒に支持された前記レンズ群を備える光学系の温度変化によるバックフォーカスの変化に応じて、前記変更部材が前記レンズ群と前記撮像センサとの距離を変更させることを特徴とするカメラ用レンズユニット。
【請求項４】
前記変更部材は、熱による前記光軸の方向に沿った膨張および収縮により前記レンズ群と前記撮像センサとの距離を変更し、かつ、前記鏡筒の一部と前記支持部材の一部との間に配置されるとともに、前記鏡筒の一部より前記支持部材の一部が前記撮像センサ側にあることを特徴とする請求項３に記載のカメラ用レンズユニット。
【請求項５】
前記変更部材は、熱による前記光軸の方向に沿った膨張および収縮により前記レンズ群と前記撮像センサとの距離を変更し、かつ、前記鏡筒の一部と前記支持部材の一部との間に配置されるとともに、前記支持部材の一部より前記鏡筒の一部が前記撮像センサ側にあることを特徴とする請求項３に記載のカメラ用レンズユニット。
【請求項６】
前記変更部材は、高分子アクチュエータであることを特徴とする請求項３に記載のカメラ用レンズユニット。
【請求項７】
前記光学系における像面の中央に集光する光線について、設定された基準温度のＭＴＦ・デフォーカスカーブのピーク位置に対する、−４０℃から＋１０５℃の温度域におけるＭＴＦ・デフォーカスカーブのピーク位置のシフト量の最大値の前記基準温度における前記光学系の焦点距離に対する比が０．００１５以下に設定されていることを特徴とする請求項２から請求項６のいずれか１項に記載のカメラ用レンズユニット。
【請求項８】
前記光学系のＦ値が２．０以下となっていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のカメラ用レンズユニット。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の前記カメラ用レンズユニットと、前記撮像センサとを備えることを特徴とする車載カメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車両に搭載される車載カメラに適したカメラ用レンズユニットおよび車載カメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車に車載カメラを搭載し、駐車をサポートしたり、画像認識により衝突防止を図ったりすることが行われており、さらに自動運転への応用が試みられている。
このような車載カメラは、自動車が寒冷や暑熱の環境に曝されることにより同様に過酷な温度環境に曝され、さらに、自動車の外側に配置された車載カメラは、寒風や雪の影響を受けたり、太陽光により過熱状態とされたりする可能性がある。
【０００３】
したがって、自動車使用時に使用される車載カメラは低温から高温まで安定して使用できることが望まれ、様々な温度対策が提案されている（例えば、特許文献１参照）。車載カメラに対する温度の影響の１つに、レンズの解像度の温度による変化がある。一般的にカメラでは、複数のレンズを光軸方向に並べてレンズ群として鏡筒（バレル）で支持したレンズユニットを備えており、各レンズの温度特性やそれに基づくレンズ群やレンズユニットの温度特性として、例えば、常温レベルにおけるレンズ性能に対して高温や低温でのレンズ性能が劣化する。
【０００４】
レンズ性能の指標の１つとしては、例えば、ＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）が知られている。ＭＴＦは、レンズの結像性能を示しており、被写体の持つコントラストをどの程度忠実に再現できるかを空間周波数（Ｓｐａｔｉａｌ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）特性として表現している。また、ＭＴＦは、解像度の指標を示し、０〜１の値となり、１に近いほど高解像、０に近いほど低解像となる。
【０００５】
レンズ性能の低下の要因の１つとして、温度変化に対するレンズユニットにおけるピント面までの距離の変位がある。例えば、レンズユニットにおいては、温度が高くなるほどピント面までの距離（以下、バックフォーカスと呼ぶ）が長くなり、逆に温度が低くなるとバックフォーカスが短くなる。なお、温度上昇に対してバックフォーカスが長くなるか短くなるかは、レンズ設計によって決まるものであり、上述の場合と逆にレンズユニットのバックフォーカスが温度の上昇とともに短くなり、温度の下降とともに長くなる場合もある。このようにレンズ群のバックフォーカスがずれた場合に被写体の像を撮像センサ上で結像できずに、ピントが外れて撮像された画像がボケた状態となる。これにより高温となった場合や低温となった場合にＭＴＦの値も低下する。しかし、このＭＴＦの低下は、温度変化による光学系のバックフォーカスの変化による影響が大きく、バックフォーカスの温度変化に対応して光学系と撮像センサとのセンサ距離を調整することができれば、-４０℃の低温の状態や１０５℃の高温の状態でもＭＴＦの値の低下を抑制できる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】２００８−２９８９６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述のように車載カメラでは、一般的なカメラより過酷な温度環境で使用される場合があり、上述の温度変化によるレンズのバックフォーカスの変位や光軸方向に沿った各部材の熱膨張等に基づくレンズ性能の劣化が問題となる。特に、近年車載カメラを搭載する自動車が増加するとともに、利用範囲の拡大に対応するために、車載カメラの解像度等の性能向上が図られており、温度変化に対するレンズ性能の劣化の抑制が求められている。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、劣悪な温度環境に曝されても十分な解像度を確保可能なカメラ用レンズユニットおよび車載カメラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明のカメラ用レンズユニットは、複数のレンズが当該レンズの光軸に沿って並べられたレンズ群と、前記レンズ群を一体に支持する鏡筒と、撮像センサに対して前記鏡筒を位置決めした状態で支持する支持部材とを備え、
前記鏡筒に支持された前記レンズ群を備える光学系の温度変化によるバックフォーカスの変化に対して、前記支持部材が、前記温度変化による熱膨張に基づいて前記レンズ群の前記撮像センサに対する位置を変化させることにより、
像面の中央に集光する光線について、設定された基準温度のＭＴＦ・デフォーカスカーブのピーク位置に対する、−４０℃から＋１０５℃の温度域におけるＭＴＦ・デフォーカスカーブのピーク位置のシフト量の最大値の前記基準温度における前記光学系の焦点距離に対する比が０．００１５以下に設定されていることを特徴とする。
【００１０】
このような構成によれば、車載カメラのように高温や低温環境で使用されるカメラ用レンズユニットにおいて、設定された基準温度のＭＴＦ・デフォーカスカーブのピーク位置に対する、−４０℃から＋１０５℃の温度域におけるＭＴＦ・デフォーカスカーブのピーク位置のシフト量の最大値の前記基準温度における前記光学系の前記焦点距離に対する比が０．００１５以下になることにより、−４０℃〜１０５℃の範囲では、十分な解像度での撮影が可能となる。
【００１１】
ここで、焦点距離とは光学系における主点と焦点との距離であり、主点とは主面と光軸とが直交する点であり、主面とは光軸に平行な光線の高さを変化させながら光学系に光線が入射する場合に、入射前および出射後の光線をそれぞれ延長した２直線を考え、２直線の交点が描く軌跡である。また、光学系の最も焦点に近いレンズの焦点側の面と焦点との光軸に沿った最短距離がバックフォーカスである。
【００１２】
また、デフォーカスカーブとは、光学系の集光状態の最も良い位置を探すために、例えば、光軸方向の位置が異なる複数の評価面を設定し、各評価面での性能を評価した場合の評価された性能を示す値が描く曲線であり、例えば、横軸が光軸方向に沿った位置（バックフォーカス）を示し、縦軸が評価された性能の値を示す。
例えば、一般的なデフォーカスカーブの横軸（デフォーカス量）は、基本的に光学系の結像面と撮像センサの受光面との光軸方向に沿った距離（ずれ量）を示すもので、フォーカスのずれを示す。デフォーカス量が０となる場合に結像面と受光面とが一致しピントが最も合った状態となる。
【００１３】
本発明では、光軸方向の位置が異なる各評価面においてレンズの集光状態をＭＴＦ値で評価している。設定された基準温度におけるＭＴＦ・デフォーカスカーブ（ＭＴＦ・デフォーカス曲線）においてＭＴＦ値がピークとなる光軸上の位置に対して、−４０℃から＋１０５℃の温度域における各温度のＭＴＦ・デフォーカスカーブの光軸上の各ピーク位置のシフト量を見ることになる。ここでは、前記温度範囲におけるシフト量の最大値が分かればいいが、例えば、−４０℃から＋１０５℃の温度域において、−４０℃または＋１０５℃で上述のシフト量が最大となるとは限らず、レンズ設計によっては＋８５℃等のように、温度域の最高温度や最低温度以外の温度で、上述のシフト量が最大となる場合がある。ここで、カメラ用レンズユニットでは、基準温度におけるバックフォーカスに基づいて光学系の各レンズの位置やカメラにセットした場合のイメージセンサ（撮像センサ）に対する位置が決められている。したがって、例えば、基準温度におけるＭＴＦ・デフォーカスカーブがピークとなる光学系の光軸方向に沿った位置に撮像センサが配置される。したがって、温度によってＭＴＦ・デフォーカスカーブのピーク位置が変わる場合に、基準温度におけるピーク位置に対する各温度におけるピーク位置のシフト量が大きいほど、上述の光学系の結像面と、撮像センサの受光面との位置がずれてピントが外れることになる。すなわち、ＭＴＦがピークとなる位置とずれた位置で撮像を行うことで、撮像におけるＭＴＦの値は、ピークとなる価より低い値となってしまう。したがって、シフト量が小さいほどＭＴＦの値はピーク値に近くなって高くなる。
【００１４】
本発明のカメラ用レンズユニットでは、このシフト量の最大値の基準温度における光学系の焦点距離に対する比が０．００１５以下になっている。この比の値が低い程、温度変化によるピントずれが少なくなる。このカメラ用レンズユニットを使用可能な温度域における上述の比が０．００１５以下であれば、カメラ、特に車載カメラとして要求される性能を満たすことができる。なお、上述の比が０．０００８以下であることがさらに好ましい。
【００１５】
基準温度は、例えば、光学系の設計時（レンズユニットの設計時）に設定された基準となる温度であり、温度が基準温度となっている場合に、結像面と受光面が一致するように設計されている。例えば、基準温度は例えば２５℃であるが、常温と言われる温度範囲に含まれる温度を基準温度に設定することが好ましい。
【００１６】
また、本発明のカメラ用レンズユニットは、複数のレンズが当該レンズの光軸に沿って並べられたレンズ群と、前記レンズ群を一体に支持する鏡筒と、撮像センサに対して前記鏡筒を位置決めした状態で支持する支持部材とを備え、
前記鏡筒に支持された前記レンズ群を備える光学系のバックフォーカスが温度上昇時に伸長する場合に、温度上昇時に前記レンズ群と前記撮像センサとの距離が長くなるように、前記支持部材の線膨張率が、前記鏡筒の線膨張率より高くされ、
前記光学系のバックフォーカスが温度上昇時に収縮する場合に、温度上昇時に前記レンズ群と前記撮像センサとの距離が短くなるように、前記鏡筒の線膨張率が、前記支持部材の線膨張率より高くされていることを特徴とする。
【００１７】
このような構成によれば、低温から高温に温度変化した際に、光学系のバックフォーカスが長くなり、例えば、レンズ群と撮像センサとの距離（センサ距離）を温度変化に対して一定とした場合に、低温から高温に温度上昇するとセンサ距離に対応した適切なバックフォーカス（基準温度におけるバックフォーカス）に対して、実際のバックフォーカスが短い状態から適切な状態を経て長い状態に変化することになる。
【００１８】
実際には、カメラ用レンズユニットを構成する各部材の光軸方向に沿った長さがそれぞれの線膨張率に従って温度によって変化することになり、上述のセンサ距離は温度変化に応じて変化する。本発明では、光軸方向に沿った線膨張率において、支持部材の線膨張率が鏡筒の線膨張率より大きくなっているので、例えば、鏡筒に支持されたレンズ群は、支持部材が熱により膨張することにより、温度が上昇する場合に撮像センサから離れるように移動することになり、レンズ群の撮像センサ側の端部は、温度上昇に伴って撮像センサから離れることになる。すなわち、温度上昇により光学系のバックフォーカスが伸びた場合にレンズ群の撮像センサ側の端部が撮像センサから離れることにより、バックフォーカスの伸びによりピントが合わなくなるのを抑制し、レンズ群のレンズ性能の低下を抑制することが可能となる。したがって、車載カメラのように過酷な温度環境で用いられる場合に、温度変化によりレンズユニットからセンサまでの距離（バックフォーカス）が大きくずれるのを防止して、高温時や低温時にレンズ性能が大きく低下してしまうのを防止することができる。
【００１９】
また、レンズ設計によっては、低温から高温に温度変化した際に、レンズ群のバックフォーカスが短くなる場合があり、例えば、レンズ群と撮像センサとの距離（センサ距離）を温度変化に対して一定とした場合に、センサ距離に対応した適切なバックフォーカスに対して、実際のバックフォーカスが低温から高温への温度上昇によって、長い状態から適切な状態を経て短い状態に変化することになる。
【００２０】
実際には、カメラ用レンズユニットを構成する各部材の光軸方向に沿った長さが線膨張率に従って温度によって変化することになる。本発明では、光軸方向に沿った線膨張率において、支持部材の線膨張率が鏡筒の線膨張率より小さくなっているので、例えば、鏡筒に支持されたレンズ群は、支持部材が熱により膨張することにより、温度が上昇する場合に撮像センサから離れることになるが、この際に鏡筒の方の伸び量の方が多くなるので、鏡筒に支持されるレンズ群の撮像センサ側端部は、支持部材が伸びても撮像センサ側に近づく構成とすることが可能となる。
【００２１】
すなわち、温度上昇によりレンズ群のバックフォーカスが縮んだ場合にレンズ群の撮像センサ側の端部が撮像センサに近づくことにより、バックフォーカスが縮むことによりピントが合わなくなるのを抑制し、レンズ群のレンズ性能の低下を抑制することが可能となる。したがって、車載カメラのように過酷な温度環境で用いられる場合に、レンズユニットからセンサまでの距離（バックフォーカス）が温度変化により大きくずれるのを防止して、高温時や低温時にレンズ性能が大きく低下してしまうのを防止することができる。
【００２２】
また、本発明の前記構成において、複数のレンズが当該レンズの光軸に沿って並べられたレンズ群と、前記レンズ群を一体に支持する鏡筒と、撮像センサに対して前記鏡筒を位置決めした状態で支持する支持部材とを備えるとともに、前記支持部材と前記鏡筒との間に介在し、前記鏡筒に支持された前記レンズ群と前記撮像センサとの距離を変更する変更部材を備え、
前記鏡筒に支持された前記レンズ群を備える光学系の温度変化によるバックフォーカスの変化に応じて、前記変更部材が前記レンズ群と前記撮像センサとの距離を変更させることを特徴とする
【００２３】
このような構成によれば、支持部材と鏡筒との間に介在する変更部材により前記レンズ群と前記撮像センサとのセンサ距離を変更することができるので、温度によりバックフォーカスが変化しても前記レンズ群と前記撮像センサとのセンサ距離を変更して対応することができる。したがって、車載カメラのように過酷な温度環境で用いられる場合に、レンズユニットからセンサまでの距離（バックフォーカス）が温度変化により大きくずれるのを防止して、高温時や低温時にレンズ性能が大きく低下してしまうのを防止することができる。なお、変更部材によるセンサ距離の変更は、例えば、変更部材の熱膨張を利用するものであってもよいし、電動アクチュエータの電圧による厚みの変化を利用するものであってもよい。
【００２４】
また、本発明の前記構成において、前記変更部材は、熱による前記光軸の方向に沿った膨張および収縮により前記レンズ群と前記撮像センサとの距離を変更し、かつ、前記鏡筒の一部と前記支持部材の一部との間に配置されるとともに、前記鏡筒の一部より前記支持部材の一部が前記撮像センサ側にあることが好ましい。
【００２５】
このような構成によれば、変更部材を挟んだ状態となる支持部材の一部と鏡筒の一部とのうちの支持部材の一部が撮像センサ側にあるので、変更部材が熱膨張することにより、レンズ群が撮像センサから離れることになる。したがって、温度上昇した場合にレンズ群のバックフォーカスが伸びるレンズ設計の場合に、温度上昇によるバックフォーカスの伸長に対応してセンサ距離を長くすることができる。なお、変更部材は、支持部材や鏡筒より線膨張率が高いことが好ましく、支持部材および鏡筒がそれぞれ熱膨張した場合に、センサ距離が長くなる必要がある。
【００２６】
また、本発明の前記構成において、前記変更部材は、熱による前記光軸の方向に沿った膨張および収縮により前記レンズ群と前記撮像センサとの距離を変更し、かつ、前記鏡筒の一部と前記支持部材の一部との間に配置されるとともに、前記支持部材の一部より前記鏡筒の一部が前記撮像センサ側にあることが好ましい。
【００２７】
このような構成によれば、変更部材を挟んだ状態となる支持部材の一部と鏡筒の一部とのうちの鏡筒の一部が撮像センサ側にあるので、変更部材が熱膨張することにより、レンズ群が撮像センサに近づくことになる。したがって、温度が上昇した場合にレンズ群のバックフォーカスが縮むレンズ設計の場合に、温度上昇によるバックフォーカスの縮小に対応してセンサ距離を短くすることができる。
【００２８】
本発明の前記構成において、前記変更部材は、高分子アクチュエータであることが好ましい。
【００２９】
このような構成によれば、高分子アクチュエータである変更部材により、支持部材と鏡筒との間の距離を短くしたり長くしたりすることが可能であり、温度によってレンズ群のバックフォーカスが長くなったり、短くなったりする場合にそれに応じて変更部材の厚みを調整することでセンサ距離を長くしたり、短くしたりすることにより温度変化によるピントのずれを抑制することができる。
【００３０】
本発明の前記構成において、前記光学系における像面の中央に集光する光線について、設定された基準温度のＭＴＦ・デフォーカスカーブのピーク位置に対する、−４０℃から＋１０５℃の温度域におけるＭＴＦ・デフォーカスカーブのピーク位置のシフト量の最大値の前記基準温度における前記光学系の焦点距離に対する比が０．００１５以下に設定されていることが好ましい。
【００３１】
このような構成によれば、本発明のカメラ用レンズユニットでは、上述のシフト量の最大値の基準温度における光学系の焦点距離に対する比が０．００１５以下になっている。この比の値が低い程、温度変化によるピントずれが少なくなる。このカメラ用レンズユニットを使用可能な温度域における上述の比が０．００１５以下であれば、カメラ、特に車載カメラとして要求される性能を満たすことができる。なお、上述の比が０.０００８以下であることがさらに好ましい。
【００３２】
本発明の前記構成におい、前記レンズ群のＦ値が２．０以下となっていることが好ましい。
【００３３】
このような構成によれば、前記レンズ群のＦ値（絞り値）が２．０以下の場合でも、上述の比が０．００１５以下となる。なお、Ｆ値が小さいほど、被写界深度が狭くなり、ピントが合いにくくボケ易くなるので、Ｆ値を小さくするとＭＴＦが低下する可能性があるが、本発明では、Ｆ値が２．０以下でも上述の比が０．００１５以下となる。したがって、車載カメラのように過酷な温度環境で用いられる場合に、レンズユニットからセンサまでの距離（バックフォーカス）が大きくずれるのを防止して、高温時や低温時にレンズ性能が大きく低下してしまうのを防止することができ、Ｆ値が２．０以下の明るい光学系を用いる場合でも、上述の温度範囲であれば、高温時と低温時におけるレンズ性能を維持することができる。
【００３４】
本発明の車載カメラは、上述の前記カメラ用レンズユニットと、前記撮像センサとを備えることを特徴とする。
【００３５】
このような構成によれば、上述のカメラ用レンズユニットの作用効果を車載カメラで得ることができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、自動車等の車両に搭載される車載カメラのように高温や低温で使用されるカメラ用レンズユニットにおいて、高温や低温でもレンズ性能を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１の実施の形態の車載カメラのカメラ用レンズユニットを示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の実施例のカメラ用レンズユニットを示す断面図である。
【図３】実施例のカメラ用レンズユニットのレンズの線膨張率等を説明するための図面である。
【図４】実施例のカメラ用レンズユニットの鏡筒等の線膨張率等を説明するための図面である。
【図５】比較例におけるＭＴＦ・デフォーカスカーブを示すグラフである。
【図６】実施例におけるＭＴＦ・デフォーカスカーブを示すグラフである。
【図７】本発明の第２の実施の形態の車載カメラのカメラ用レンズユニットを示す断面図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態の車載カメラのカメラ用レンズユニットを示す断面図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態の車載カメラのカメラ用レンズユニットを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の第１の実施の形態について説明する。
本実施の形態のカメラ用レンズユニットは、車載カメラ用のものであり、例えば、自動車の外表面側に固定して設置され、配線は自動車内に引き込まれてディスプレイやその他の装置に接続される。
【００３９】
図１に示すように、この実施の形態の車載カメラのカメラ用レンズユニット２０は、円筒状の鏡筒１と、鏡筒１内に配置される複数（６枚）のレンズ２，３，４，５，６，７と、鏡筒１のレンズ２，３，４，５，６，７が像を結ぶ（結像）側（撮像センサ８が配置される側）の一方の端部に配置される光学フィルタ９と、撮影される物体側の他方の端部で鏡筒１内のレンズ２を押さえる押え部材１８と、３つの絞り部材１０，１１，１２と、３つのスペーサ（中間環）１３，１４，１５と、撮像センサ８を備える基板１６に対して鏡筒１を位置決めした状態に支持する支持部材（マウント）１７とを備える。本実施の形態の車載カメラは、上述のレンズユニット２０と、撮像センサ８を有する基板１６と、当該基板１６を自動車に設置する図示しない設置部材とを備えるものである。
【００４０】
鏡筒１に固定されて支持されている複数のレンズ２．３．４．５．６．７は、それぞれの光軸を一致させた状態に配置されており、１つの光軸に沿って各レンズ２，３，４，５，６，７が並べられた状態となって、撮像に用いられる１群のレンズ群１９を構成している。したがって、以下に単に光軸と記載した場合に、各レンズ２，３，４，５，６，７の光軸を示すとともにレンズ群１９の光軸を示すものである。
【００４１】
３つの絞り部材１０，１１，１２のうちの物体側（鏡筒１の他方の端部）から１番目の絞り部材１０は、物体側から１番目のレンズ２と２番目のレンズ３との間に配置されている。物体側から２番目の絞り部材１１は、物体側から２番目のレンズ３と３番目のレンズ４との間で、これらレンズ３，４との間に光軸方向に沿って並んで配置されたスペーサ１３とスペーサ１４との間に配置されている。物体側から３番目の絞り部材１２は、物体側から４番目のレンズ５と６番目のレンズ７との間に配置されたスペーサ１５と、６番目のレンズ７との間に配置されている。絞り部材１１は透過光量を制限し、明るさの指標となるＦ値を決定する「開口絞り」であり、絞り部材１０，１２はゴーストの原因となる光線や収差の原因となる光線を遮光する「遮光絞り」である。
【００４２】
鏡筒１は、物体側の他方の端部の外周に雄ねじ部が形成され、この雄ねじ部に環状の押え部材１８の内周に形成された雌ねじ部が螺合して、押え部材１８が鏡筒１の他方の端部に固定されている。この押え部材１８の内径が小さくなった係止部１８ａと、鏡筒１の一方の端部の内周側に内径が小さくなるように内側に突出して形成された係止部１ａとの間に上述の６つのレンズ２，３，４，５，６，７と３つの絞り部材１０，１１，１２と、３つのスペーサ１３，１４，１５とが挟まれた状態で配置されている。
【００４３】
鏡筒１は、その軸方向の中央部から他方の端部側に支持部材１７に固定される大径部１ｂが形成され、大径部１ｂの外周面が円筒状の支持部材１７の内周面に接合され、かつ、大径部１ｂの鏡筒１の他方の端部側の端部に鍔状に拡径されたフランジ部１ｃが支持部材１７の端面に当接した状態となっている。鏡筒１の大径部１ｂの外周面と、この外周面に接する支持部材１７の内周縁とが接着剤により接合される接合部となっている。
【００４４】
本実施の形態のレンズユニット２０は、単焦点であり、基板１６に支持部材１７により鏡筒１が固定され、これによりレンズ群１９と、基板１６に設けられた撮像センサ８との距離（センサ距離）は、基板に固定される支持部材１７と、支持部材１７に固定される鏡筒１によって決められた状態であり、例えば、支持部材１７および鏡筒１の熱膨張を無視すれば、レンズ群１９と撮像センサ８とのセンサ距離は一定である。
【００４５】
ここで、レンズ群１９と撮像センサ８とのセンサ距離は、例え、レンズ群１９の撮像センサ８に最も近いレンズ７と撮像センサ８との最短距離（光軸方向に沿ったレンズ７と撮像センサとの間隔）とするが、鏡筒１の支持部材１７に接合された部分の光軸方向の中央となる位置と、撮像センサ８との最短距離（光軸方向に沿った距離）としてもよい。実際には、支持部材１７および鏡筒１とが、熱膨張することにより、レンズ群１９と撮像センサ８とのセンサ距離が温度により変動する。
【００４６】
この際に支持部材１７が熱膨張してレンズ群１９の光軸方向に伸縮した場合に、それに応じて支持部材１７に支持された鏡筒１と撮像センサ８との距離が変動する。すなわち、図１に示すように、支持部材１７と鏡筒１との接合部Ｃの光軸方向の中央となる位置から基板１６との距離Ｂが温度により変化し、温度が上昇すると距離Ｂが伸長し、温度が降下すると距離Ｂが収縮する。これにより鏡筒１の少なくとも支持部材１７との接合部は、温度上昇に伴って撮像センサ８を備える基板１６から遠ざかり、温度降下に伴って基板１６に近づくことになる。
【００４７】
一方、鏡筒１も熱膨張に基づいて温度により光軸方向に沿った長さが変動しており、鏡筒１の支持部材１７との接合部Ｃの光軸方向に沿った中央位置からレンズ群１９の撮像センサ８に最も近いレンズ７の撮像センサ８側の面の光軸との交差位置までの鏡筒１の光軸方向に沿った距離Ｄは、温度上昇に伴って伸長し、温度降下に伴って収縮する。
【００４８】
これにより、レンズ群１９の最も撮像センサ８に近いレンズ７と撮像センサ８とのセンサ距離（この距離は、略距離Ｂ―距離Ｄとなり、以下Ｂ−Ｄと表現する場合がある）は、温度変化に伴って伸縮する。
したがって、レンズ７と撮像センサ８とのセンサ距離（Ｂ−Ｄ）は、温度上昇に伴う距離Ｂの伸長分をΔＢとし、距離Ｄの伸長分をΔＤとした場合に、ΔＢ−ΔＤだけ長くなる。
ここで、レンズ７と撮像センサ８とのセンサ距離（Ｂ−Ｄ）は、レンズ群１９のバックフォーカスに合わせて設定されており、例えば、２５℃の際に、レンズ群１９により撮像センサ８の受光面上に像が結像されるようになっている。すなわち、２５℃の際に結像面と受光面とが略一致し最もピントが合った状態となる。図１に示すように、２５℃の際にレンズ群１９のピント位置が撮像センサ８に一致し、−４０℃の際に（−）ａ（距離ａ）だけ短くなり、１０５℃の際に（＋）ａ（距離ａ）だけ長くなる。なお、レンズ設計によっては、逆に、−４０℃の際に（＋）ａだけ長くなり、１０５℃の際に（−）ａだけ短くなる。
【００４９】
ここで、ΔＢとΔＤとが略等しい場合に、温度が変化してもレンズ７と撮像センサ８とのセンサ距離（Ｂ−Ｄ）が変動せず、ΔＢ＞ΔＤの場合には、温度上昇に伴ってセンサ距離（Ｂ−Ｄ）が増加し、ΔＢ＜ΔＤの場合には、温度上昇に伴ってセンサ距離（Ｂ−Ｄ）が減少する。
【００５０】
また、レンズ群１９におけるバックフォーカス（ピントの合う距離、レンズ７から結像位置までの距離）は、温度変化により変動する。温度上昇に伴ってバックフォーカスが伸びるか縮むかは、レンズ設計によって異なる。すなわち、レンズユニット（その品種）によって、温度上昇によりバックフォーカスが伸びるか縮むかが異なる。ここで、バックフォーカスが温度上昇により伸びる場合に、ΔＢ＞ΔＤとなっていれば、温度上昇に伴ってバックフォーカスが増加した際に、レンズ７と撮像センサ８とのセンサ距離（Ｂ−Ｄ）が増加し、バックフォーカスの増加がセンサ距離（Ｂ−Ｄ）の増加により相殺される状態となり、温度上昇によるピントずれを抑制することができる。すなわち、レンズ設計に基づいてレンズ群１９のバックフォーカスが温度上昇に伴って伸びる場合に、支持部材１７の光軸方向に沿った線膨張率が鏡筒１の光軸方向に沿った線膨張率より高いことにより、温度によるバックフォーカスの変動によるピントずれを抑制することができる。なお、２５℃を基準として１０５℃まで温度上昇した場合のバックフォーカスの伸び量を距離ａとした場合に、ΔＢ-ΔＤが略距離ａとなることが好ましい。
【００５１】
ここで、温度上昇時にバックフォーカスが伸びる場合に、ΔＢとΔＤは、支持部材１７と鏡筒１が同じ材質の部材であって線膨張率が支持部材１７と鏡筒１で同じであってもＢ＞ＤならばΔＢ＞ΔＤとなり、ΔＢ-ΔＤを略ａとすることが可能である。したがって、Ｂ＞Ｄならば支持部材１７と鏡筒１の線膨張率が同じであってもよく、支持部材１７と鏡筒１が同じ部材からなっていてもよい。
【００５２】
また、レンズ設計によりレンズ群１９のバックフォーカスが温度上昇に伴って縮む場合に、支持部材１７の光軸方向に沿った線膨張率が鏡筒１の光軸方向に沿った線膨張率より低いことにより、温度によるバックフォーカスの変動によるピントずれを抑制することができる。なお、２５℃を基準として１０５℃まで温度上昇した場合のバックフォーカスの縮み量を距離ａとした場合に、ΔＤ-ΔＢが略距離ａとなることが好ましい。
【００５３】
これらの場合に上述のようにピントずれを抑制することにより、基準温度におけるＭＴＦ・デフォーカスカーブのピーク位置に対するピーク位置の温度変化によるシフト量を小さくできる。すなわち、上述のようにレンズ設計により温度上昇に伴ってバックフォーカスが伸びる場合に、上述のように支持部材１７の光軸方向に沿った線膨張率を鏡筒１の光軸方向に沿った線膨張率より高くして温度変化によるピントずれを抑制することで、各温度においてＭＴＦ値がピークとなる位置のデフォーカス量を小さくできる。
【００５４】
すなわち、基準温度としての２５℃におけるＭＴＦがピークとなる位置に対して例えばー４０℃から１０５℃の範囲でＭＴＦがピークとなる位置のデフォーカス量と基準温度における焦点距離との比を０．００１５以下とすることが可能である。また、上述の比は、０．０００８以下であることがさらに好ましい。
【００５５】
また、上述のようにレンズ設計により温度上昇に伴ってバックフォーカスが縮む場合に、上述のように支持部材１７の光軸方向に沿った線膨張率を鏡筒１の光軸方向に沿った線膨張率より低くして温度変化によるピントずれを抑制することができる。この場合にも、上述の比を０．００１５以下とすることが可能であり、上述の比が０．０００８以下となっていることがさらに好ましい。
【００５６】
なお、ここで、支持部材１７と鏡筒１との接合位置（鏡筒１の大径部１ｂの外周面と支持部材１７の内周面との接合部の光軸方向の中央位置）から支持部材１７の撮像センサ８側の端部までの距離Ｂと、鏡筒１の撮像センサ８側のレンズ７の撮像センサ８側の面の光軸との交差位置までの距離Ｄとでは、距離Ｂ＞距離Ｄとなっており、支持部材１７と鏡筒１とで光軸方向に沿った線膨張率が同じ場合に、ΔＢ＞ΔＤとなり、ΔＢ＝ΔＤとするためには、支持部材１７の線膨張率より鏡筒１の線膨張率を少し大きくする必要があり、ΔＢ＜ΔＤとするためには、さらに鏡筒１の線膨張率を支持部材１７の線膨張率より大きくする必要がある。
【００５７】
また、車載カメラにおいて、レンズ群１９のＦ値が明るいことが好ましく、Ｆ値が２．０以下とされていることが好ましい。なお、Ｆ値は１．８以下であることがより好ましく、１．６以下であることがさらに好ましい。
【００５８】
本実施の形態では、レンズ設計に基づいて、レンズ群１９におけるバックフォーカスは、温度上昇に伴って伸びるようになっている。それに対して、ΔＢ＞ΔＤとなるように、支持部材１７の光軸方向に沿った線膨張率が鏡筒１の光軸方向に沿った線膨張率以上とされている。これにより、温度上昇に伴ってバックフォーカスが伸びるのに対応してレンズ群１９の撮像センサ８に最も近いレンズ７と撮像センサ８とのセンサ距離が伸びることにより、ピントすれを抑制できる。すなわち、温度変化によるピントずれを抑制し、デフォーカス量を低減することができる。
【００５９】
なお、レンズ設計において、温度上昇とともにバックフォーカスが縮む場合には、上述のようにΔＢ＜ΔＤとなるようにし、支持部材１７の光軸方向に沿った線膨張率より、鏡筒１の光軸方向に沿った線膨張率を大きくすることで、温度変化によるピントずれを防止し、―４０℃〜１０５℃の範囲で上述の比を上述のように０．００１５以下となるようにすることができ、さらに、０．０００８以下とすることが可能である。
【００６０】
本実施の形態では、支持部材１７および鏡筒１を金属製としている。例えば、代表的な金属として、アルミニウム（以下アルミと称する）の線膨張係数は２．３×１０−５／Ｋであり、鉄の線膨張係数は１．２１×１０−５／Ｋであり、機械構造用炭素鋼鋼材（Ｓ３０Ｃ）の線膨張係数は１．１５×１０−５／Ｋであり、ステンレス鋼（ＳＵＳ４１０）の線膨張係数は１．０４×１０−５／Ｋであり、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）の線膨張係数は１．７３×１０−５／Ｋである。したがって、例えば、支持部材１７をアルミにして、鏡筒１をステンレス鋼（ＳＵＳ４１０）にすることで、ΔＢ＞ΔＤとすることが可能であり、逆に支持部材１７をステンレス鋼（ＳＵＳ４１０）にして、鏡筒１をアルミにすることにより、ΔＢ＜ΔＤとすることが可能となる。
【００６１】
なお、支持部材１７および鏡筒１の材質は、各材質の線膨張率と、レンズ群１９の温度変化に対するバックフォーカスの変化量に応じて決定され、その材質の組み合わせは各材質の強度や耐水性等に基づいて決定される。また、支持部材１７や鏡筒１を樹脂製としてもよく、この場合も各樹脂の線膨張率を考慮して、支持部材１７および鏡筒１の材質を決定することになる。また、例えば、支持部材１７を金属とし、鏡筒１を樹脂としたり、逆に、支持部材１７を樹脂とし、鏡筒１を金属としたりしてもよい。
【００６２】
本実施の形態のカメラ用レンズユニット２０および車載カメラによれば、上述のように温度変化によるピントずれを抑制することで、低温から高温まで撮影した画像の解像度等のレンズ性能に基づく画像の品質を一定以上に保持することができる。
【００６３】
（実施例）
以下に、第１の実施の形態の実施例と比較例を説明する。実施例のレンズユニット２０を図２に示す。実施例のレンズユニット２０は、設計上（シミュレーション上）のレンズであって、基本的に上述の図１に示すレンズユニット２０と同様の基本構成を有するものであり、レンズ２，３，３，５，６，７、撮像センサ８、光学フィルタ９、絞り部材１０，１１，１２、スペーサ１３，１４，１５を備え、鏡筒１、押え部材１８、支持部材１７を備えるものである。
【００６４】
図４に示すように、鏡筒１（押え部材１８を含む）、支持部材１７、スペーサ（中間環）１３，１４，１５がアルミ（アルミ合金）からなっている。また。図３において、レンズ２がＬ１、レンズ３がＬ２、レンズ４がＬ３、レンズ５がＬ４、レンズ６がＬ５、レンズ７がＬ６であり、これらは、ガラス製となっている。図３に。各レンズ２，３，４，５，６，７の屈折率（
ｎｄ、）アッベ数（νｄ）、線膨張係数（／Ｋ）が記載されている。
【００６５】
図２に示すように、鏡筒１の外径が１５．４ｍｍであり、押え部材１８の外径が１６．２ｍｍである。鏡筒１の内周面には、物質側とセンサ側との間に段差があり、物質側の内径がセンサ側の内径より大きくなっている。鏡筒１の物質側の内径が１１．６ｍｍであり、センサ側の内径が９．８ｍｍとなっている。また、鏡筒１の物質側の内径が大きい部分にレンズＬ１、Ｌ２が配置され、これらの外径が略１１．６ｍｍとなり、鏡筒１のセンサ側の内径が小さい部分にレンズＬ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６が配置され、レンズＬ３、Ｌ４、Ｌ６の外径が略９．８ｍｍとなる。なおレンズＬ５は、スペーサ１５の内側に配置され、外径が９．８ｍｍより小さくなっている。
【００６６】
また、鏡筒１の光軸方向に沿った長さが２５．６ｍｍであり、最も物体側のレンズＬ１の物体側の面と光軸とが交差する位置から撮像センサ８までの最短距離が２８．８６ｍｍである。また、最もセンサ側のレンズＬ６のセンサ側の面と光軸とが交差する位置から撮像センサ８までの最短距離が５．５２ｍｍである。また、鏡筒１の先端からセンサまでの光軸方向に沿った距離が４ｍｍである。また、この光学系の焦点距離は、６．０００ｍｍとなっている。なお、図１中の光線は結像（ピント）位置を分かり易くするために模式的描いたものである。
【００６７】
このようなレンズユニット２０におけるＭＴＦとデフォーカス量（光軸方向に沿った位置）との関係を示すＭＴＦ・デフォーカスカーブのグラフを図５、図６に示す。これらグラフにおいて、縦軸がＭＴＦ値であり、横軸が原点位置（０ｍｍ）からのずれ量としてのデフォーカス量（ｍｍ）である。ここでは、基準温度として２５℃が設定されており、基本的に２５℃の場合に、結像面と受光面とが一致する位置をデフォーカス量が０となる原点位置とし、２５℃を基準温度として設計されたレンズユニット２０においては、２５℃でレンズ性能等が最適化されるようになっている、したがって、２５℃において、デフォーカス量が０となる場合に、２５℃におけるＭＴＦの値が最大（ピーク）となる。
なお、基本的には、２５℃における焦点位置（結像面）から光軸方向に沿ったずれ量をデフォーカス量としているが、上述のように、ここでは、基準温度としての２５℃にけるＭＴＦのピーク位置が焦点位置と同じようにデフォーカス量０となる設定となっており、温度変化によりＭＴＦのピーク位置が変化する場合に、ピーク位置のデフォーカス量が、基準温度におけるＭＴＦのピーク位置に対するシフト量を示すことになる。したがって、以下の記載において、シフト量とデフォーカス量の絶対値とを同じ意味で用いる場合がある。
【００６８】
また、図５、図６には、基準温度、すなわち、２５℃におけるＭＴＦ・デフォーカスカーブと、−４０℃におけるＭＴＦ・デフォーカスカーブと、１０５℃におけるＭＴＦ・デフォーカスカーブとを示すものである。これらグラフにおいて横軸のプラス側が焦点位置から距離が増加する側（レンズから遠ざかる側）であり、マイナス側が焦点位置から距離が減少する側（レンズに近づく側）である。
【００６９】
図５では、比較例として鏡筒１と撮像センサ８との相対位置が温度によって変化しないものとし、主に温度による鏡筒１、スペーサ１３，１４，１５およびレンズ群１９のバックフォーカスの変化に対応するＭＴＦの変化を示したものである。このレンズ群では、温度上昇に伴ってバックフォーカスが伸びるレンズ設計となっており、２５℃のＭＴＦ・デフォーカスカーブに対して１０５℃のＭＴＦ・デフォーカスカーブはデフォーカス量がプラス側に変化し、−４０℃のＭＴＦ・デフォーカスカーブはマイナス側に変化している。この場合には、レンズ群１９の温度変化によるバックフォーカスの変化がデフォーカス量０におけるＭＴＦの低下に影響を与えている。すなわち、温度変化によるレンズ群１９のバックフォーカスの変化により結像面と受光面とに、デフォーカス量で示されるずれ（シフト）が生じ、これがＭＴＦの低下の要因となっている。なお、例えば、-４０℃から＋１０５℃までの温度域において、-４０℃や＋１０５℃におけるシフト量が最大となるとは限らず、たとえば、-３０℃や＋９０℃等のように所定の温度域の最高温度や最低温度以外の温度でシフト量が最大となる場合もある。この実施例では、基準温度から離れるほど、シフト量が増加するものとしている。
【００７０】
本実施例では、上述のように鏡筒１、支持部材１７、スペーサ１３，１４，１５がアルミ製となっており、温度上昇ともにレンズ群１９と撮像センサ８とのセンサ距離が伸びるようになっている。したがって、温度低下時には、バックフォーカスが縮むとともにセンサ距離が縮み、温度上昇時には、バックフォーカスが伸びるとともにセンサ距離が伸びることにより、結像面と受光面とのデフォーカス量の低下を図れることが示されている。本実施例において、図７に示すように、−４０℃および１０５℃におけるＭＴＦがピークとなる位置のデフォーカス量を基準温度における焦点距離で除算した値、すなわち、デフォーカス量と焦点距離との比は、０．００１５以下となっており、０．０００８以下となっている。
【００７１】
ここで、デフォーカス量と、焦点距離との比は、比較例と実施例とで、−４０℃と１０５℃について求めた場合に以下のようになる。
ここで、基準温度としての２５℃における焦点距離は、上述のように６．０００ｍｍとする。比較例において、−４０℃のＭＴＦの値が最大となるデフォーカス量がー０．０１１ｍｍであり、デフォーカス量の絶対値（シフト量）と焦点距離の比が０．００１８である。
比較例において、１０５℃のＭＴＦが最大となるデフォーカス量が０．０１４ｍｍであり、デフォーカス量の絶対値と焦点距離の比が０．００２３である。
【００７２】
実施例において、−４０℃のＭＴＦが最大（ピーク）となるデフォーカス量がー０．００２ｍｍであり、デフォーカス量の絶対値と焦点距離の比が０．０００３３３である。
実施例において、１０５℃のＭＴＦが最大（ピーク）となるデフォーカス量が０．００４ｍｍであり、デフォーカス量と焦点距離の比が０．０００６６６である。
【００７３】
実施例では、最大のシフト量と焦点距離との比は、０．００１５以下であり、さらに０．０００８以下であることが示されている。一方、比較例では、最大のシフト量と焦点距離との比は、０．００１５以上となっている。
【００７４】
ＭＴＦ・デフォーカスカーブは、シミュレーション結果であり、―４０℃、２５℃、１０５℃の各温度で、デフォーカス量を０．０５ｍｍからー０．０５ｍｍまで０．００１ｍｍ単位で変更してＭＴＦの値を計算により求めたものである。また、デフォーカス量が０ｍｍとなる原点位置を基準温度に定めた２５℃において設計された撮像面（センサの受光面）の位置としている。２５℃においては、このデフォーカス量が０ｍｍとなる原点位置でＭＴＦの０〜１の範囲の値が最大となる。
【００７５】
なお、ＭＴＦ（変調伝達関数）とは解像度を示す一つの指標であり、０〜１の値をとり、１に近いほど高解像、０に近いほど低解像となる。また、ＭＴＦの値の算出には空間周波数（ＬＰ／ｍｍ）が必要であり、空間周波数とは、白線１本と黒線１本を１セットとし、このセットが１ｍｍの間に何セットあるかを示しており、高周波（白黒線が細い）で、ＭＴＦが高い（白黒の差が明確な）ほど高解像であると言うことができる。
【００７６】
また、ＭＴＦの算出（シミュレーション）には、光学系の波長分布（波長分布によりＭＴＦの値は変わる）と、各レンズの屈折率、線膨張係数、曲率半径、非球面係数（非球面のみ）、中心厚、レンズ面間距離を用いることになる。ここで、各レンズの屈折率、線膨張係数、曲率半径、非球面係数（非球面のみ）、中心厚、レンズ面間距離については、予め決めた値を用いるのではなく、ＭＴＦの値が高くなるように最適化して設定している。
【００７７】
次に第２の実施の形態のカメラ用レンズユニット２１および当該レンズユニット２１を備える車載カメラを説明する。
図１に示すように、第１の実施の形態のレンズユニット２０においては、支持部材１７と鏡筒１を直接接合していたのに対して、第２の実施の形態では、図７に示すように、支持部材１７の一部と鏡筒１の一部との間に変更部材３０が配置され、変更部材３０を介して支持部材１７と鏡筒１とが接合されている。なお、この変更部材３０を備える構成以外の構成については、第１の実施の形態と第２の実施の形態とでほぼ同様であり、同様の構成要素については、図７に図１と同様の符号を付してその説明を省略する。
【００７８】
本実施の形態におけるレンズユニット２１は、レンズ設計において、温度上昇に伴ってバックフォーカスが伸びるものとなっている。
支持部材１７の一部として支持部材１７の物体側の他方の端部の端面と、鏡筒１の一部としてのフランジ部１ｃとの間に環状の変更部材３０がスペーサ状に配置されている。また、支持部材１７の端面と変更部材３０が例えば接着剤等により接合され、鏡筒１のフランジ部１ｃと変更部材３０が接着剤等により接合されているが、鏡筒１と支持部材１７とは、接する部分が有っても接合はされていない。支持部材１７の他方の端部と、変更部材３０と、鏡筒１のフランジ部１ｃとは、この順で撮像センサ８から離れるように光軸方向に並んで配置されており、鏡筒１のフランジ部１ｃより支持部材１７の他方の端部の方が撮像センサ８に近い位置に配置されている。
【００７９】
変更部材３０は、例えば、支持部材１７および鏡筒１より線膨張率が高い材質からなっており、温度上昇に際して第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、温度上昇に伴ってバックフォーカスが伸びる場合に、それに応じて変更部材３０の熱膨張により、レンズ群１９（レンズ７）と撮像センサ８とのセンサ距離を伸ばすことが可能となっている。これにより第１の実施の形態と同様に温度上昇や温度降下に伴ってピントがずれるのを抑制することができる。この実施の形態においても上述のデフォーカス量の絶対値（シフト量）と焦点距離との比を０．００１５以下とすることができ、さらに０．０００８以下とすることが可能である。
【００８０】
なお、温度がΔｔだけ上昇した場合に、支持部材１７の基板１６との接合面から変更部材３９との接合面までの範囲における伸び量（光軸方向の長さの増加分）をΔＢとし、鏡筒１の変更部材３０との接合面から最も撮像センサ８側のレンズ７の撮像センサ８側の面の光軸との交差位置までの範囲における伸び量をΔＣとし、変更部材３０の光軸方向に沿った長さを距離Ｆとし、その伸び量をΔＦとする。この場合に、（ΔＢ-ΔＣ＋ΔＦ）≧０となっている必要がある。より具体的には、例えば、２５℃から１０５℃まで温度が上昇した場合に、（ΔＢ-ΔＣ＋ΔＦ）が上述の距離ａに近似していることが好ましい。
【００８１】
次に第３の実施の形態のカメラ用レンズユニット２２および当該レンズユニット２２を備える車載カメラを説明する。
図８に示すように、第３の実施の形態では、第２の実施の形態の場合と同様に、支持部材１７の一部と鏡筒１の一部との間に変更部材３０が配置され、変更部材３０を介して支持部材１７と鏡筒１とが接合されている。なお、この変更部材３０を備える構成以外の構成については、第１の実施の形態と第３の実施の形態とでほぼ同様であり、第１の実施の形態と同様の構成要素については、図３に図１と同様の符号を付してその説明を省略する。
【００８２】
本実施の形態におけるレンズユニット２２は、レンズ設計において、温度上昇に伴ってバックフォーカスが縮むものとなっている。
支持部材１７の一部として支持部材１７の物体側の他方の端部に内径側に突出して設けられた環状の縮径部１７ａと、鏡筒１の一部としての大径部１ｂ（大径部１ｂの物体側端面）との間に環状の変更部材３０がスペーサ状に配置されている。また、支持部材１７の縮径部１７ａと変更部材３０が例えば接着剤等により接合され、鏡筒１の大径部１ｂと変更部材３０が接着剤等により接合されているが、鏡筒１と支持部材１７とは、接する部分が有っても接合はされていない。支持部材１７の縮径部１７ａと、変更部材３０と、鏡筒１の大径部１ｂとは、この順で撮像センサ８に近づくように光軸方向に並んで配置されており、鏡筒１の大径部１ｂより支持部材１７の縮径部１７ａの方が撮像センサ８から離れた位置に配置されている。
【００８３】
変更部材３０は、例えば、支持部材１７および鏡筒１より線膨張率が高い材質からなっており、温度上昇に際して第１の実施の形態で記載した温度上昇に伴ってバックフォーカスが縮む場合と同様の効果を得ることができる。すなわち、温度上昇に伴ってバックフォーカスが縮む場合に、それに応じてレンズ群１９（レンズ７）と撮像センサ８との距離を縮めることが可能となっている。これにより第１の実施の形態と同様に温度上昇や温度降下に伴ってピントがずれるのを抑制することができる。これにより第１の実施の形態と同様に―４０℃〜１０５℃の範囲で上述の比を上述のように０．００１５以下となるようにすることができ、さらに、０．０００８以下とすることが可能である。
【００８４】
なお、温度がΔｔだけ上昇した場合に、支持部材１７の基板１６との接合面から変更部材３０との接合面までの範囲における伸び量（光軸方向の長さの増加分）をΔＢとし、鏡筒１の変更部材３０との接合面から最も撮像センサ８側のレンズ７の撮像センサ８側の面の光軸との交差位置までの範囲における伸び量をΔＣとし、変更部材３０の光軸方向に沿った伸び量をΔＦとする。この場合に、（ΔＣ＋ΔＦ―ΔＢ）≧０となっている必要がある。より具体的には、例えば、２５℃から１００℃まで温度が上昇した場合に、（ΔＣ＋ΔＦ―ΔＢ）が上述の距離ａに近似していることが好ましい。
【００８５】
次に第４の実施の形態のカメラ用レンズユニット２３および当該レンズユニット２３を備える車載カメラを説明する。
図９に示すように、第４の実施の形態では、第２の実施の形態の場合と同様に、支持部材１７の一部と鏡筒１の一部との間に変更部材４０が配置され、変更部材４０を介して支持部材１７と鏡筒１とが接合されている。なお、この変更部材４０が高分子アクチュエータであること以外は、第２の実施の形態と第４の実施の形態とでほぼ同様の構成であり、第２の実施の形態と同様の構成要素については、図９に図７と同様の符号を付してその説明を省略する。
【００８６】
本実施の形態におけるレンズユニット２３は、レンズ設計において、温度上昇に伴ってバックフォーカスが伸びるものとなっている。なお、温度上昇に伴ってバックフォーカスが縮むものにも適用可能となっている。
支持部材１７の一部として支持部材１７の物体側の他方の端部の端面と、鏡筒１の一部としてのフランジ部１ｃとの間に環状の変更部材４０がスペーサ状に配置されている。また、支持部材１７の端面と変更部材４０が例えば接着剤等により接合され、鏡筒１のフランジ部１ｃと変更部材４０が接着剤等により接合されているが、鏡筒１と支持部材１７とは、接する部分が有っても接合はされていない。支持部材１７の他方の端部と、変更部材４０と、鏡筒１のフランジ部１ｃとは、この順で撮像センサ８から離れるように光軸方向に並んで配置されており、鏡筒１のフランジ部１ｃより支持部材１７の他方の端部の方が撮像センサ８に近い位置に配置されている。
【００８７】
変更部材４０は、高分子アクチュエータであり、電圧の印加と極性の入れ替えにより、樹脂状の高分子アクチュエータを伸縮することが可能である。高分子アクチュエータである変更部材４０は、電圧を印加することにより、伸縮させることが可能であり、電圧を印加する配線を接続するためのコネクタ４１を備える。また、極性を入れ替えることにより伸びた状態と縮んだ状態とを入れ替えることができる。
【００８８】
したがって、変更部材４０は、熱による上述のバックフォーカスの距離ａの変動に対して、電圧の印加により変更部材４０を伸ばしたり、縮めたりすることにより、レンズ群１９と撮像センサ８とのセンサ距離を制御することが可能である。例えば、測定温度に対応して印加電圧を制御して高分子アクチュエータの伸び量を制御する。例えば、温度とバックフォーカスとの関係を示すデータテーブルと、電圧と変更部材４０の伸び量（縮み量）との関係を示すデータデーブルとから温度と電圧（極性を含む）との関係を示すデータテーブルを求め、温度により電圧を制御することで、バックフォーカスの温度による変動に対応して、上述のセンサ距離を変動することが可能となる。すなわち、温度変化によりバックフォーカスが伸びる場合に、変更部材４０を伸ばすことによりセンサ距離を伸ばし、バックフォーカスが縮む場合に、変更部材縮めることによりセンサ距離を縮めるように電圧および極性を制御することができる。したがって、温度上昇に伴ってバックフォーカスが伸びる場合も縮む場合も対応可能である。なお、データテーブルに代えて近似式等の変換式を用いるものとしてもよい。
【００８９】
また、温度により電動アクチュエータである変更部材４０への印加電圧を制御するのではなく、バックフォーカスを測定したり、ピントのずれ量を測定したりして、バックフォーカスやピントのずれ量から変更部材４０への印加電圧を制御してもよい。
以上のことから第１の実施の形態と同様に温度上昇や温度降下に伴ってピントがずれるのを抑制することができる。これにより第１の実施の形態と同様に―４０℃〜１０５℃の範囲で上述の比を上述のように０．００１５以下となるようにすることができ、さらに、０．０００８以下とすることが可能である。
【００９０】
なお、第３の実施の形態の構成において、変更部材３０を高分子アクチュエータである変更部材４０に代える構成としてもよい。
【符号の説明】
【００９１】
１    鏡筒
２，３，４，５，６，７  レンズ
８    撮像センサ
１７  支持部材
１９  レンズ群
２０，２１，２２，２３  カメラ用レンズユニット
３０  変更部材
４０  変更部材（高分子アクチュエータ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年8月22日(2019.8.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレンズが当該レンズの光軸に沿って並べられたレンズ群と、前記レンズ群を一体に支持する鏡筒と、撮像センサに対して前記鏡筒を位置決めした状態で支持する支持部材とを備えるとともに、前記支持部材と前記鏡筒との間に介在し、前記鏡筒に支持された前記レンズ群と前記撮像センサとの距離を変更する変更部材を備え、
前記鏡筒に支持された前記レンズ群を備える光学系の温度変化によるバックフォーカスの変化に応じて、前記変更部材が、前記温度変化に基づく変形をして、前記レンズ群と前記撮像センサとの距離を変更させることにより、
像面の中央に集光する光線について、基準温度２５℃のＭＴＦ・デフォーカスカーブのピーク位置に対する、−４０℃から＋１０５℃の温度域におけるＭＴＦ・デフォーカスカーブのピーク位置のシフト量の最大値の前記基準温度における前記光学系の焦点距離に対する比が０．００１５以下に設定されていることを特徴とするカメラ用レンズユニット。
【請求項２】
前記変更部材は、前記温度変化による前記光軸の方向に沿った膨張および収縮により前記レンズ群と前記撮像センサとの距離を変更し、かつ、前記鏡筒の一部と前記支持部材の一部との間に配置されるとともに、前記鏡筒の一部より前記支持部材の一部が前記撮像センサ側にあることを特徴とする請求項１に記載のカメラ用レンズユニット。
【請求項３】
前記変更部材は、前記温度変化による前記光軸の方向に沿った膨張および収縮により前記レンズ群と前記撮像センサとの距離を変更し、かつ、前記鏡筒の一部と前記支持部材の一部との間に配置されるとともに、前記支持部材の一部より前記鏡筒の一部が前記撮像センサ側にあることを特徴とする請求項１に記載のカメラ用レンズユニット。
【請求項４】
前記変更部材は、前記温度変化による前記光軸の方向に沿った伸縮により前記レンズ群と前記撮像センサとの距離を変更する高分子アクチュエータであることを特徴とする請求項１に記載のカメラ用レンズユニット。
【請求項５】
前記光学系のＦ値が２．０以下となっていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のカメラ用レンズユニット。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の前記カメラ用レンズユニットと、前記撮像センサとを備えることを特徴とする車載カメラ。