(57)【要約】　　　（修正有）【課題】補正部材の配置と組み合わせを工夫してピント補正手段の効率性を高める。【解決手段】ピント補正手段は、熱膨張係数の大きい補正部材２０と熱膨張係数の小さい連結部材２２とから構成される。補正部材２０は、第１補正部材２０ａと第２補正部材２０ｂと中間補正部材２０ｃとからなり、長手方向が光軸と一致するように互いに並列させて配置する。補正部材２０ａ〜２０ｃをクランク状に折り曲げられている連結部材２２ａ、２２ｂによって光軸方向に関して直列に接続させ、第１補正部材２０ａの先端をフランジ１５ｂに当接させ、第２補正部材２０ｂの後端をフランジ１０ｂに当接させる。補正部材２０ａ〜２０ｃが膨張／収縮したときにはこれらを加算して結像レンズを移動させるので、補正部材の光軸方向長さを延長することなく、より効率的に補正部材の膨張／収縮をピント補正に利用することができる。【選択図】　　　　図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
結像レンズの背後に、周囲温度に応じて膨張または収縮し、周囲温度の変化に伴う結像レンズのピントずれを補正する補正手段を有するレンズ装置において、
前記補正手段は、熱膨張係数が大きいＮ個（Ｎ＞１）の補正部材と、熱膨張係数が小さい連結部材とからなり、Ｎ個の前記補正部材は光軸に対して並列に配置され、第１番目の補正部材の先端が相対的に結像レンズと一体の支持部材に当接し、第Ｎ番目の補正部材の後端が相対的に結像面と一体の支持部材に当接し、かつ前記連結部材は、Ｎ個の補正部材が光軸に関して順次に直列に接続されるように、隣り合っている２つの補正部材について、一方の補正部材の後端と他方の補正部材の先端との間を連結していることを特徴とするレンズ装置。
【請求項２】
前記結像レンズと一体の支持部材及び前記結像面と一体の支持部材を円筒形状に形成し、前記補正手段を、前記支持部材の周方向に沿って等間隔にＭ個（Ｍ＞１）配置し、等間隔にＭ個配置された前記補正手段のうち、隣り合っている前記補正手段について、Ｎ＝２の場合には、前記連結部材によって、一方の補正手段を構成している第１番目の補正部材の後端と、他方の補正手段を構成している第Ｎ番目の補正部材の先端との間を連結し、Ｎ＞２の場合には、一方の補正手段を構成している第１番目の補正部材と、他方の補正手段を構成している第Ｎ番目の補正部材との間に、Ｎ−２個の補正部材を、光軸に対して並列に配置するとともに、連結部材によって、一方の補正手段を構成している第１番目の補正部材と、前記Ｎ−２個の補正部材と、他方の補正手段を構成している第Ｎ番目の補正部材とが、光軸に関して順次に直列に接続されるように、隣り合っている２つの補正部材について、一方の補正部材の後端と他方の補正部材の先端との間を連結したことを特徴とする請求項１記載のレンズ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周囲温度の変化に伴う結像レンズのピントずれを補正するようにしたレンズ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近の携帯電話やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ａｓｉｓｔａｎｔｓ）などの携帯機器の中にはデジタルカメラを組み込んだものがある。デジタルカメラは光学画像を電気信号に変換するＣＣＤイメージセンサやＭＯＳ型センサなどの固体撮像素子と、被写体光を固体撮像素子の光電面に結像させる結像レンズとからなる。これらの携帯機器にはコンパクト化が要求されるため、デジタルカメラにはコンパクトで軽量なものが用いられ、結像レンズもプラスチック製でピント調節が不要なパンフォーカス型のものが多用されている。
【０００３】
携帯機器はその使用形態から様々な環境のもとで使用され、環境温度も広範囲にわたることが多い。環境温度が高くなるにつれ、特にプラスチック製の結像レンズでは熱膨張によってバックフォーカスが長くなる傾向を示し、設計どおりのパンフォーカス機能が得られなくなる。バックフォーカスが長くなったときには、その分、結像レンズを繰り出せばピントずれをキャンセルすることが可能であることから、従来、環境温度の変化に応じて結像レンズを光軸方向に移動調節するようにしたレンズ装置もいくつか提案されている。（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−３３７７９８号公報
【特許文献２】
特開平２０００−１３７１５５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、環境温度に対応して結像レンズのピント補正を行うようにした従来のレンズ装置では、そのピント補正機構の組み込みのためにレンズ装置が大型化しやすい。したがって、このようなピント補正機構を携帯電話などの小型機器に組み込むことは実際上きわめて困難である。また、結像レンズとその結像面との間に熱膨張係数が大きな補正部材を設け、環境温度の変化に応じて補正部材が膨張，収縮することを利用して結像レンズを移動させることも知られているが、温度変化に伴う補正部材の膨張／収縮の量は、温度変化に見合った結像レンズの移動長に対してわずかであるため、その膨張／収縮だけで結像レンズを移動させようとすると、光軸方向に充分に長い補正部材を用いなくてはならず、やはりレンズ装置の大型化が避けられない。
【０００６】
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、補正部材の光軸方向長さを増大させることなく、補正部材の膨張／収縮を利用して結像レンズのピントずれを良好に補正することができるようにしたレンズ装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、熱膨張係数が大きいＮ個（Ｎ＞１）の補正部材を光軸に対して並列となるように配置させ、これらの補正部材を熱膨張係数が小さな連結部材により直列に接続して用いるように構成された補正手段を設けたものである。前記補正部材を構成している第１番目の補正部材はその先端が相対的に結像レンズと一体の支持部材に当接され、第Ｎ番目の補正部材の後端は相対的に結像面と一体の支持部材に当接される。これらの補正部材は連結部材によって光軸方向に関して直列に接続されるため、各々の補正部材が膨張／収縮したときには、これらを加算して結像レンズの移動に利用することができるようになり、補正部材の光軸方向長さを延長することなく、補正部材の膨張／収縮を効率的に利用することが可能となる。
【０００８】
また、前記結像レンズと一体の支持部材及び前記結像面と一体の支持部材を円筒形状に形成し、前記補正手段を、前記支持部材の周方向に沿って等間隔にＭ個（Ｍ＞１）配置した。さらに、Ｎ＝２の場合には、等間隔にＭ個配置された前記補正手段のうち、隣り合っている前記補正手段について、前記連結部材によって、一方の補正手段を構成している第１番目の補正部材の後端と、他方の補正手段を構成している第Ｎ番目の補正部材の先端との間を連結した。また、Ｎ＞２の場合は、一方の補正手段を構成している第１番目の補正部材と、他方の補正手段を構成している第Ｎ番目の補正部材との間に、Ｎ−２個の補正部材を、光軸に対して並列となるように配置するとともに、連結部材によって、一方の補正手段を構成している第１番目の補正部材と、前記Ｎ−２個の補正部材と、他方の補正手段を構成している第Ｎ番目の補正部材とが、光軸に関して順次に直列に接続されるように、隣り合っている２つの補正部材について、一方の補正部材の後端と他方の補正部材の先端との間を連結した。
【０００９】
【発明の実施の形態】
デジタルカメラを内蔵した携帯電話の外観を示す図１において、受話器本体２と送話器本体３とはヒンジ４を介して折り畳み自在に連結されている。受話器本体２には、スピーカ５，液晶モニタ６，デジタルカメラ７が設けられている。また、送話器本体３には通話時のダイヤル操作用あるいはデジタルカメラ７のレリーズ操作用の各種ボタンを配列した操作パネル８が設けられている。
【００１０】
デジタルカメラ７は、光学画像を電気信号に変換するＣＣＤイメージセンサと、ＣＣＤイメージセンサの光電面上に被写体像を結像させるレンズ装置とから構成されている。レンズ装置はプラスチック製の撮像レンズを含み、図１に示すように撮像レンズ９が受話器本体２の前面から露呈している。
【００１１】
図２にデジタルカメラ７の外観を示し、図３及び図４にその概略構成を表す分解斜視図及び要部断面図を示す。固定筒１０の後端に、ＣＣＤイメージセンサ１１ａと回路基板１１ｂからなるＣＣＤユニット１１が固定されている。固定筒１０の外周を取り囲むように、全体として略筒状のピント補正手段１２が組み付けられ、固定筒１０の内部にはコイルバネ１３が組み込まれる。撮像レンズ９を保持したレンズ枠１５は、後方に円筒状に延びたスリーブが固定筒１０の内壁に摺接するように、またフランジ１５ｂの背面がピント補正手段１２の前端に接するように組み付けられる。
【００１２】
コイルバネ１３は、その後端が固定筒１０の奥に設けられた舌片１０ａに止められ、その先端はレンズ枠１５の舌片１５ａに止められており、レンズ枠１５を固定筒１０に向かって引っ張り付勢している。これにより、ピント補正手段１２はその前端がレンズ枠１５のフランジ１５ｂに当接し、後端が固定筒１０のフランジ１０ｂに当接して両フランジ間に挟持されるようになる。フランジ１５ｂ，１０ｂは、それぞれ撮像レンズ９，ＣＣＤイメージセンサ１１ａの光電面（撮像レンズ９の結像面に相当）と光軸９ａ方向に関して相対的に一体化された支持部材であるから、結果的に撮像レンズ９とＣＣＤイメージセンサ１１ａの光電面との間の間隔は、ピント補正手段１２の光軸方向長さで決められるようになる。
【００１３】
図５にピント補正手段１２の要部断面を示す。ピント補正手段１２は、例えばＰＯＭ（ポリアセタール樹脂）や、ＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン樹脂）などのような熱膨張係数が大きい補正部材２０と、例えばアルミニウム合金などの金属薄板製の熱膨張係数が小さい連結部材２２とから構成されている。補正部材は、先端をレンズ枠１５のフランジ１５ｂに当接させた第１補正部材２０ａと、後端を固定筒１０のフランジ１０ｂに当接させた第２補正部材２０ｂと、これらの間に配置された中間補正部材２０ｃとからなる。これらの補正部材２０ａ〜２０ｃは、長手方向が光軸９ａと一致するように互いに並列させて、フランジ１０ｂ及び１５ｂの周方向に沿って、等間隔に複数配置されている。
【００１４】
連結部材２２は第１連結部材２２ａと第２連結部材２２ｂとからなり、それぞれクランク状に折り曲げられている。第１連結部材２２ａは、その中央部が第１補正部材２０ａの後端に固着され、その両端が中間補正部材２０ｃの前端にそれぞれ固着されている。また、第２連結部材２２ｂは、その中央部が第２補正部材２０ｂの前端に固着され、その両端が中間補正部材２０ｃの後端に固着されている。これにより、第１補正部材２０ａと第２補正部材２０ｂとの間に、中間補正部材２０ｃが第１，第２連結部材２２ａ，２２ｂを介して直列に接続された形となる。
【００１５】
以下、上記構成による作用について説明する。常温での使用時には、図４（Ａ）に示すように撮像レンズ９から入射した被写体光は、実線で表すようにＣＣＤイメージセンサ１１ａの光電面に結像される。この場合、図５（Ａ）に示すように、第１，第２補正部材２０ａ，２０ｂと、中間補正部材２０ｃはいずれも常温での標準長さとなっており、固定筒１０のフランジ１０ｂとレンズ枠１５のフランジ１５ｂとの間隔も常温時の標準間隔Ｌとなっている。ところが、環境温度が常温よりも高くなって撮像レンズ９のバックフォーカスが長くなると、同図中に破線で表すように常温からの温度上昇分に応じて被写体光の結像位置が後方にずれてしまい、ピントの合った撮像ができなくなる。
【００１６】
このように環境温度が上昇すると、図５（Ｂ）に示すように、第１補正部材２０ａ、第２補正部材２０ｂ、中間補正部材２０ｃがそれぞれ温度上昇分に対応して光軸方向に膨張する。これらの補正部材２０ａ〜２０ｃは熱膨張係数が小さい連結部材２２ａ，２２ｂによって光軸方向に関して直列に接続されているため、仮に補正部材２０ａ〜２０ｃがそれぞれ同じ長さであるときには、補正部材一個当たりの熱膨張による長さの増分をΔとすると、これが３個分加算され、フランジ１０ｂとフランジ１５ｂとの間隔は「Ｌ＋３Δ」となる。そして、この間隔「Ｌ＋３Δ」が撮像レンズ９の温度上昇に伴い増分したバックフォーカス長の増分に等しければ、図４（Ｂ）に示すように適正なピントのもとで撮像を行うことが可能となる。
【００１７】
一個の補正部材だけで熱膨張による増分長さ３Δを得るには、標準状態で３Ｌの長さをもつ補正部材が必要になり、単にデジタルカメラ７が全体的に長くなってしまうのに対し、上記のように３個の補正部材２０ａ〜２０ｃを光軸の回りに並列して配置するとともに、これらを連結部材２２ａ，２２ｂにより直列に接続して用いるようにすれば、デジタルカメラ７の光軸方向長さはほぼ１／３にコンパクト化されることになる。もちろん、低温環境下では補正部材２０ａ〜２０ｃは収縮することになるが、その場合にも同様のピント補正作用が得られる。
【００１８】
図５に示す補正部材２０ａ〜２０ｃの配列では、スペース効率を考慮して第１補正部材２０ａの両側に対称となるように中間補正部材２０ｃ，第２補正部材２０ｂがそれぞれ配置されているが、その片側の配置を、図６に示すように略Ｓ字形状の連結部材２３を用いて、上下方向に繰り返して配列するようにしてもよい。さらに、温度上昇分に対するバックフォーカス長の増分がさらに大きい場合には、第１補正部材２０ａと第２補正部材２０ｂとの間に直列的に挿入される中間補正部材２０ｃの個数を増やすことによって、熱膨張による増分長さを４Δ，５Δ・・・と大きくすることができる。
【００１９】
逆に、温度上昇分に対するバックフォーカス長の増分が小さい場合には、図７に示すように、中間補正部材２０ｃを省略して第１，第２補正部材２０ａ，２０ｂの２個を連結部材２３で直列に繋ぎ、上下方向に繰り返して配列するようにすればよく、少なくとも第１補正部材２０ａと第２補正部材２０ｂとがあれば同様の効果が得られる。
【００２０】
また、図７に示すように第１補正部材２０ａと第２補正部材２０ｂの２個だけが上下方向に繰り返し配列されている場合、図８に示すようにクランク状に折り曲げられた連結部材２４で、隣り合っている第１補正部材２０ａと第２補正部材２０ｂについて、第１補正部材２０ａの後端と第２補正部材２０ｂの先端とを連結していけば、複数の第１補正部材２０ａ及び第２補正部材２０ｂを、１個の連結部材２４で繋ぐことができる。
【００２１】
なお、説明の簡略化のために補正部材２０ａ〜２０ｃを同じ長さとし、熱膨張による増分長さが３Δになるようにしてあるが、本発明は必ずしもこのような態様だけに限られない。各々の補正部材２０ａ〜２０ｃの長さは、熱膨張による増分長さが適切な値になるように適宜に決めることももちろん可能であり、また、補正部材２０ａ〜２０ｃごとに熱膨張係数が異なる異種の材料を組み合わせて使用することもできる。さらに、補正部材に較べて熱膨張係数が小さいとは言え、連結部材２２ａ，２２ｂにも熱膨張による長さ増があるので、これを考慮して補正部材の長さや個数を決めるようにしてもよい。
【００２２】
また、本実施形態においては、補正部材を１個の熱膨張材で構成しているが、これに限らず、この補正部材を複数に分断し、それらを種々に繋ぎ合わせて構成しても良く、また、熱膨張係数が異なる複数の熱膨張材を繋ぎ合わせることによって１個の補正部材を構成しても良い。
【００２３】
なお、本発明では、第１補正部材２０ａの先端をフランジ１５ｂに密着させ、第２補正部材２０ｂの後端をフランジ１０ｂに密着させておけばよいので、コイルバネ１３を省略し、第１補正部材２０ａの先端をフランジ１５ｂに固着し、第２補正部材２０ｂの後端をフランジ１０ｂに固着した態様を採ることも可能である。また、コイルバネ１３の代わりに同形状をした熱膨張係数の大きな補正部材を用い、その先端と後端とをそれぞれ光軸方向に関してレンズ枠１５，固定筒１０に固定しておけば、円筒状のピント補正手段１２の代わりにこれをピント補正手段として用いることもできる。
【００２４】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明のレンズ装置によれば、熱膨張係数が大きく、環境温度の変化に対して大きな影響をもつ少なくとも２個の補正部材を光軸に対して並列させ、これらを熱膨張係数の小さい連結部材により直列に接続して用いるようにしたから、光軸方向長さをコンパクトにまとめながらも、環境温度の変化に対応し得る充分なピント補正量を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】デジタルカメラを内蔵した携帯電話の外観斜視図である。
【図２】
デジタルカメラの外観斜視図である。
【図３】図２に示したデジタルカメラの分解斜視図である。
【図４】（Ａ）は、図２に示したデジタルカメラの中央断面図で、（Ｂ）は図２に示したデジタルカメラの環境温度上昇時における中央断面図である。
【図５】（Ａ）はピント補正手段の要部断面図で、（Ｂ）は環境温度上昇時におけるピント補正手段の要部断面図である。
【図６】図５に示した補正部材の配列とは異なる配列にして構成したピント補正手段の要部断面図である。
【図７】図６に示した中間補正部材を省略して構成したピント補正手段の要部断面図である。
【図８】図７に示した補正部材を１個の連結部材で連結して構成したピント補正手段の要部断面図である。
【符号の説明】
９　撮像レンズ
１０　固定筒
１１　ＣＣＤユニット
１２　ピント補正手段
１５　レンズ枠
２０　補正部材
２２　連結部材
【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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