专利名称：透镜组合体和摄影装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有装入有多个透镜的镜架的透镜组合体、具有该透镜组合体的摄影
装置。
背景技术：
最近，人们将照相机设置于汽车上。设置于汽车上的照相机大多是利用导航系统 普及而在驾驶席上设置显示画面，从而在该显示画面上显示驾驶员的死角的场所的状态。
但是，汽车也有曝晒于夏季的炎热天气、冬季的严寒的屋外的情况，车载用的照相 机就需要在这样的极宽范围的温度环境下正常地动作。作为为了保证该正常动作，适用于 车载用的照相机的透镜组合体所要求的性能，可列举有轻量性能、顽强性等的一般性质，以 及为了不产生由温度变化所造成的散焦而基于温度的伸縮要小等。为了满足这些要求，人 们考虑陶瓷制的镜筒(比如，参照专利文献1、2)。另外，本申请人提出将陶瓷用于光学部件 的技术方案(比如，参照专利文献3)。 在这里，在专利文献4中，记载有下述的技术，S卩，比如，通过透镜镜筒的前侧开 口 ，装入透镜、间隔环，且将压环螺纹旋入到透镜镜筒的前侧，由此，构成将透镜固定于透镜 镜筒的透镜组合体。 图1为表示透镜组合体1的结构的图。 在图1的透镜组合体1中，具备镜筒IO，在该镜筒10设置中空部100，该中空部 100具有对物侧开口 101和成像侧开口 102。在该镜筒10的物镜侧外周上形成阳螺纹SR1， 从该对物侧开口 101将多个透镜Ll L4、多个间隔环SP1 SP3以光轴一致的方式装入。 另外，在本例中，给出下述结构的镜筒，即作为光学部件多个透镜L1 L4和多个间隔环 SP1 SP3以交替配置的方式依次装入到镜筒10的中空部100，但是，也有在镜筒中省略间 隔环SP1 SP3、使透镜的周缘部彼此接触来实现透镜的定位的情况。 另外，在图1的透镜组合体1中具有压环ll，该压环11用于从对物侧开口 101压 入而固定被装入到镜筒10的中空部100的内部的多个光学透镜Ll L4和间隔环SP1 SP3。该压环11包括镜筒10的物镜侧的部分伸入的安装开口 110、及使被装入到镜筒的内 部多个透镜中的最靠对物侧的透镜L1的中间部露出的光学开口 lll，在该安装开口内侧的 内壁，形成与上述阳螺纹SR1螺合的阴螺纹SR2，通过该阳螺纹SR1和阴螺纹SR2的螺合，对 最靠对物侧的透镜L1的物镜侧的面的周缘部按压。 通过该压环11将镜筒10内的多个透镜Ll L4和多个间隔环SP1 SP3朝向成 像侧开口侧而压入，由此，组装图1的透镜组合体1。 在这里，按照专利文献4，镜架10由树脂材料形成，多个透镜Ll L4采用玻璃透 镜。另外，压环11、间隔环SP1 SP3采用与镜筒10相同的树脂材料。
但是，在图1的透镜组合体1曝露于严酷的温度环境下时，具有在各透镜L1、 L2、 L3、L4和镜架10、或在透镜Ll和压环11、还有在透镜Ll和透镜L2与间隔环SP1、在透镜L2 和透镜L3与间隔环SP2、在透镜L3和透镜L4与间隔环SP3所接触的部分，因线膨胀系数的差异，产生间隙、变形等的危险。如果这样，在各透镜Ll、 L2、 L3、 L4和镜架10、或在透镜
Ll和压环11、还有在透镜Ll和透镜L2与间隔环SP1、在透镜L2和透镜L3与间隔环SP2、
在透镜L3和透镜L4与间隔环SP3所接触的部分，产生间隙、变形，则不能够使图1的透镜
组合体1发挥规定的光学性能。 专利文献1 :JP特开2006-284991号文献 专利文献2 : JP特开2006-292927号文献 专利文献3 : JP特开2007-238430号文献 专利文献4 :JP特开2007-279557号文献
发明内容
本发明是针对上述情况而提出的，本发明的目的在于提供一种透镜组合体和具有 透镜组合体的摄影装置，该透镜组合体即使在曝露于温度在较宽的范围内变化的环境下的 状态，仍发挥规定的光学性能。
用于解决课题的技术方案 实现上述目的的本发明的透镜组合体，其特征在于，包括
多个透镜； 镜架，其具有装入上述多个透镜的中空部，对其一端所配置的透镜的周缘部进行 按压； 压环，其被固定于上述镜架，对被装入到上述中空部中的多个透镜中的且配置在 另一端的透镜的周缘部进行按压； 上述多个透镜是选自玻璃透镜或陶瓷透镜中的任意一种；
上述镜架由陶瓷制成。 按照上述本发明的透镜组合体，考虑到多个透镜全部由玻璃透镜或全部由陶瓷透 镜构成，上述镜架由其线膨胀线数接近玻璃透镜或陶瓷透镜所具有的线膨胀系数的陶瓷制 作。由此，即使温度在较宽的范围内变化的环境下放置该透镜组合体的情况下，在图l所示 的各透镜Ll、 L2、 L3、 L4与镜架10之间，不产生间隙、变形等，始终能够发挥规定的光学性 能。这里所谓上述玻璃透镜、上述陶瓷透镜是包括以玻璃透镜、陶瓷透镜为基材而在表面上 形成塑料的复合非球面透镜。 在这里，在本发明的透镜组合体中，优选，上述压环也由陶瓷制成。 如果上述压环也由陶瓷制成，则在图1所示的透镜L1和压环11之间，在镜架10
和压环之间，均不产生间隙、变形等，可期待光学性能的进一步的可靠性的提高。 在这里，优选，上述镜架和上述压环的两者由其线膨胀系数在3X10—6以上
11X10—6以下的范围内的线膨胀系数的陶瓷制成。 另外，特别优选，上述镜架和上述压环的两者由其线膨胀系数在3X10—6以上 7X10—6以下的范围内的线膨胀系数的陶瓷制成。 相对上述玻璃透镜、上述陶瓷透镜，可通过其线膨胀系数接近这些的材质所具有 的线膨胀系数的陶瓷，构成镜架和压环的两者。作为一个例子，玻璃透镜的线膨胀系数为 5 X 10—6程度，另一透镜也呈现接近该线膨胀系数的值。呈现接近该线膨胀系数的值的陶瓷 具有各种，比如，通过以氧化锆为原料的陶瓷，获得8 11 X 10—6的程度的线膨胀系数；通过
4以碳化硅为原料的陶瓷，获得4. OX 10—6程度的线膨胀系数。通过以氮化硅为原料的陶瓷， 获得3X 10—6程度的线膨胀系数。通过以氧化铝为原料的陶瓷，获得7 8X 10—6程度的线 膨胀系数。此外，通过快削性陶瓷，获得3 11X10—6程度的线膨胀系数。
即使在采用任意的陶瓷的情况下，由于获得其线膨胀系数接近上述多个透镜的线 膨胀系数，故可采用它们中的至少1个来构成镜架、压环。 此外，本发明的透镜组合体也可为下述的形式，即还包括陶瓷制的间隔环，其设置 于上述镜架中空部内的由邻接的2个透镜夹持的位置，以确定2个透镜之间的间隔。
在本情况下，上述间隔环可由其线膨胀系数在3X 10—6以上 11 X 10—6以下的范围 内的陶瓷制成，优选，由其线膨胀系数在7X10—6以上 11X10—6以下的范围内的陶瓷制成。
由于上述间隔环被装入到上述镜架内，故可相对于上述镜架和上述压环，上述间 隔环采用其线膨胀系数稍大于上述镜架、上述压环的线膨胀系数的陶瓷。如果这样形成，则 不具有即使曝露于严酷的环境而温度急剧地变化的情况下在镜架和压环之间产生间隙的 危险。 另外，在本发明的透镜组合体中，上述镜架由其线膨胀系数小于上述多个透镜的 陶瓷制成。 此外，上述压环优选也由其线膨胀系数大于上述多个透镜的材料形成的形式。 在这里，在本形式的场合，也可为下述的形式，即还包括间隔环，该间隔环设置于
上述镜架中空部内的由邻接的2个透镜夹持的位置，以确定2个透镜之间的间隔。 在镜架由其线膨胀系数小于多个透镜的陶瓷制成时，如果压环也由与上述镜架具
有相同的线膨胀的材料构成，则具有因多个透镜和压环的线膨胀系数的差而从压环侧对透
镜施加压力、使得透镜变形的危险。根据情况，该变形使透镜产生裂纹。 于是，在镜架由其线膨胀系数小于多个透镜的陶瓷制成的场合，压环可由其线膨
胀系数大于上述多个透镜的材料构成，如果这样构成，由于压环的线膨胀稍大于透镜，故作
用于多个透镜上的压力变小，就抑制透镜产生变形。 另外，本发明的透镜组合体为下述的优选的形式，其还包括间隔环，该间隔环设置
于上述镜架中空部内的由邻接的2个透镜夹持的位置，以确定2个透镜之间的间隔。 上述镜架和上述压环由其线膨胀系数大于上述多个透镜的陶瓷制成； 上述间隔环由其线膨胀系数大于上述镜架和上述压环的材料形成。 如果这样，镜架和压环由其线膨胀系数大于多个透镜的陶瓷制成，则预计在该压
环和上述多个透镜之间产生晃动。 于是，为了避免该情况，设置于由多个透镜中的邻接的2个透镜夹持的位置以确 定2个透镜之间的间隔的间隔环，由其线膨胀系数大于镜架和压环的材料构成，使该间隔 环膨胀得稍稍大于透镜，由此可不产生透镜歪倒、透镜晃动。 此外，实现上述目的的本发明的摄影装置，其特征在于包括本发明的透镜组合体， 并且包括成像元件，其中，该成像元件配置在由装入到镜架的多个透镜形成的光学系统即 成像光学系统的成像面上。 按照上述摄影装置，即使在搭载于汽车上，曝露严酷的环境下的情况下，仍发挥规
定的光学性能。 发明的效果
以上，如所说明那样，实现即使在曝露于较宽的温度变化范围内的环境下的状态、 也发挥规定的光学性能的透镜组合体和具有透镜组合体的摄像装置。
图1为表示搭载于汽车上的照相机所采用的透镜组合体1的结构的一个例子的 图； 图2为表示本发明的第1实施方式的透镜组合体1A的结构的图； 图3为表示本发明的第2实施方式的透镜组合体IB的结构的图； 图4为表示组装有图2的透镜组合体1A的照相机组件2的图。 符号说明 1 、 1A、 IB表示透镜组合体； 10、 10A、 10B表示镜架； 11 、 11A、 1 IB表示压环; LI L4、 L5 L7表示透镜； SP1 SP3、 SPA1 SPA3表示间隔环； 2表示照相机组件； 20表示照相机主体架； 21表示成像元件； 210表示基板。
具体实施例方式
下面参照附图，对本发明的实施方式进行说明。 图2为本发明的第1实施方式的透镜组合体1A的结构的图。 图2为与图1相同的图，镜架10A、压环11A、间隔环SPA1 SPA3的材料采用陶瓷。 在图2所示的透镜组合体1A中，镜架10A、压环11A、间隔环SPA1 SPA3由陶瓷制作。 在本例中，镜架IOA和压环IIA采用以氮化硅为原料的陶瓷，并且间隔环SPA1 SPA3采用以氧化锆为原料的陶瓷。 以氮化硅为原料的陶瓷的线膨胀系数为3X10—6，大致等于玻璃的线膨胀系数 (5 10X10—6)，以氧化锆为原料的陶瓷的线膨胀系数为8 11X10—6，它们均大致等于玻 璃的线膨胀系数(5 10X10—6)。 另外，在图2的例子中，如果采用其线膨胀系数与间隔环SPA1 SPA3及与镜架 10A和压环11A相同的陶瓷，由于基于温度的状态而在镜架10A和压环11A与间隔环之间产 生间隙的危险，故按照下述方式设置，即间隔环SPA1 SPA3采用以氧化锆为原料的陶瓷， 线膨胀系数稍大于镜架10A和压环IIA，即使在放置于严酷的温度环境下的情况下，也不会 在间隔环SPA1 SPA3与镜架10A和压环11A之间产生间隙。 S卩，如本发明那样，镜架和压环两者可由其线膨胀系数在3X10—6 11X10—6的范 围内的陶瓷制成，优选镜架和压环这两者可由其线膨胀系数在3X10—6 7X10—6的范围内 的陶瓷制成，间隔环可由其线膨胀系数在7X10—6 11X10—6的范围内的陶瓷制成。
6
其结果是，即使在图2的透镜组合体1A处于搭载于汽车等上曝露于严酷的环境下 的状态的情况下，在各透镜L1、L2、L3、L4与镜架IOA，或在透镜Ll和压环11A、还有在透镜 Ll和透镜L2与间隔环SPA1、透镜L2和透镜L3与间隔环SPA2、透镜L3和透镜L4与间隔环 SPA3、镜架10A和间隔环SPA1 SPA3所接触的部分，难以产生间隙、变形，以防止搭载于汽 车等上时的图2的透镜组合体1A的光学性能的下降。 另夕卜，此夕卜，镜架IOA和压环11A与间隔环SPA1 SPA3可采用氧化铝(7 8X10—6)，氮化硅(3X10—6)，快削性陶瓷(3 11X10—6)等的陶瓷。以它们为材料的陶瓷的 线膨胀系数均为10—6的级次，大致等于玻璃透镜、陶瓷透镜等的线膨胀系数，由此，可获得 与上述相同的效果。 另外，在上述例子中，多个透镜Ll L4全部由玻璃透镜构成，但是，多个透镜 Ll L4全部也可由陶瓷透镜构成，其全部还可由以玻璃为基材的透镜构成，其全部也可由 以陶瓷为基材的透镜构成。 在这里，在上述图2的方案中，考虑镜架IOA采用如氮化硅(3X10—6)、碳化硅 (4X 10—6)那样，其线膨胀线数小于透镜Ll L4的材料的场合。 如果在此场合，压环11A以与镜架IOA相同的方式由其线膨胀系数小于透镜的材 料构成，则具有下述的危险，即，由符号L1 L4表示的透镜(5 10X10—6)的膨胀大于镜 架10A、压环IIA的膨胀，从压环11A对多个透镜L1 L4施加压力，而使这些透镜L1 L4
产生变形。 于是，在镜架10A由其线膨胀系数小于多个透镜Ll L4的陶瓷构成时，压环11A 可由其线膨胀系数大于多个透镜L1 L4的材料(比如，氧化锆(8 11X10—6)、氧化铝 (7 8X10—6))构成。如果这样，透镜L1 L4的光轴方向的延伸通过其线膨胀系数大于 这些透镜Ll L4的压环11A的膨胀而吸收，就不从压环11A对多个透镜Ll L4施加压 力，而防止透镜产生变形、开裂的情况。 对于该压环11A所采用的线膨胀系数较大的材料，不但采用上述陶瓷，而且考虑 使用金属材料。 反之，在图2的构成中，如果压环11A和镜架10A采用如氧化锆(S 11X10—6)、氧 化铝(7 8X10—6)那样，线膨胀系数大于透镜L1 L4的材料，则预计镜架10A、压环11A 的延伸会稍稍增加，在透镜L1 L4和压环11A之间、或在透镜L1 L4与间隔环之间产生 晃动。如果这样，在透镜彼此间、透镜和压环之间产生晃动，则透镜歪倒产生、或接受来自外 部的振动而透镜振动且晃动。 于是，在压环11A和镜架10A采用如氧化锆(8 11X10—6)、氧化铝(7 8X10一6) 那样线膨胀系数大于透镜L1 L4的材料的场合，可以采用以下结构，即间隔环SPA1 SPA3采用其线膨胀系数大于透镜Ll L4的材料，来吸收镜架10A和压环11A的光轴方向 的延伸。 如果这样形成，则在透镜彼此间、在透镜和压环之间产生晃动时，通过其线膨胀系 数大于多个透镜的间隔环，可防止其晃动。 其线膨胀系数大于符号Ll L4所示的透镜(5 10X 10—6)的材料，不但为氧化 锆(S 11X10—6)、氧化铝(7 8X10—6)等的陶瓷的材料，而且考虑使用其他金属材料。
但是，在确定镜筒内的透镜的位置时，考虑形成使透镜彼此的周缘部接触的结构，省略间隔环的方式。 图3为表示本发明的第2实施方式的透镜组合体IB的结构的图。
在图3中，在将压环11B螺纹旋入到镜架中时，使多个透镜L5 L7的周缘部彼此 接触，由此，将各透镜L5、 L6、 L7定位。本发明也适用于这样的方案的场合，镜架10B和压 环11B的双方由其线膨胀系数接近玻璃透镜的陶瓷制造。在本例中，给出通过以氮化硅为 原料的陶瓷，制作镜架10B和压环11B的例子，该陶瓷的膨胀系数为3X10—6，大致等于玻璃 的线膨胀系数(5 10X10—6)。 由此，即使在图3的透镜组合体处于搭载于汽车等上曝露于严酷的环境下的状 态，也难以在各透镜L5、L6、L7和镜架10B、或在透镜L5和压环11B、压环IIB和镜架10B所 接触的部分，产生间隙、变形。其结果是，防止搭载于汽车等上时的图3的透镜组合体的光 学性能的下降。 另外，镜架IOB和压环IIB这两者还可采用具有氧化铝(7 8X10—6)、氮化硅 (3 X 10—6)、快削性陶瓷(3 11 X 10—6)等的线膨胀系数在3. 0 X 10—6 11. 0 X 10—6的范围内 的陶瓷。由于以它们为材料的陶瓷的线膨胀系数均为10—6的级次，大致等于玻璃透镜、陶瓷 透镜等的线膨胀系数，故同样在第2实施方式中，可获得与上述第1实施方式相同的效果。
最后，说明图2的透镜组合体1A适用于摄影装置的场合的例子。
图4为表示组装有图2的透镜组合体1A的照相机组件2的图。
图4中表示了沿光轴切断照相机组件2的面。 图4所示的照相机组件2包括图2的透镜组合体1A、陶瓷制的照相机主体架20、 及成像元件21，该成像元件21安装在成像元件基板210上，而被粘接固定在照相机主体架 20上。在图2所示的透镜组合体1A的镜架10A的外周面和照相机主体架20的内周面上， 分别形成螺纹部。 在组装该照相机组件2时，首先，在将图2的透镜组合体1A螺纹旋入照相机主体 架20中而将其插入之后，将该透镜组合体1A粘接固定于照相机主体架20上。然后，按照 位于由透镜组合体1A所具有的被装入镜架10A中的多个透镜构成的成像光学系统的成像 面的方式，将搭载有CCD固体摄像元件等的摄像元件21的基板210粘接固定于照相机主体 架20上。可按照这样的简单的顺序，将图2的透镜组合体1A组装于照相机组件2上。
对于这样组装的照相机组件2，即使在于搭载于汽车上曝露于在较宽的温度急剧 变化的范围内的环境下，仍发挥规定的光学性能。
权利要求
一种透镜组合体，其特征在于，包括多个透镜；镜架，其具有装入上述多个透镜的中空部，对其一端所配置的透镜的周缘部进行按压；压环，其被固定于上述镜架，对被装入到上述中空部中的多个透镜中的且配置在另一端的透镜的周缘部进行按压，上述多个透镜是选自玻璃透镜或陶瓷透镜中的任意一种，上述镜架由陶瓷制成。
2. 根据权利要求1所述的透镜组合体，其特征在于，上述压环由陶瓷制成。
3. 根据权利要求2所述的透镜组合体，其特征在于，上述镜架和上述压环分别由线膨 胀系数为3X10—6以上 llXlO—6以下的范围内的陶瓷制成。
4. 根据权利要求2所述的透镜组合体，其特征在于，上述镜架和上述压环分别由线膨 胀系数为3X10—6以上 7X10—6以下的范围内的陶瓷制成。
5. 根据权利要求2 4中的任意一项所述的透镜组合体，其特征在于，还包括由陶瓷制 成的间隔环，该间隔环设置于上述镜架中空部内的由邻接的2个透镜夹持的位置，以确定 该2个透镜彼此的间隔。
6. 根据权利要求5所述的透镜组合体，其特征在于，上述间隔环由线膨胀系数为 3X10—6以上 11X10—6以下的范围内的陶瓷制成。
7. 根据权利要求5所述的透镜组合体，其特征在于，上述间隔环由线膨胀系数为 7X10—6以上 11X10—6以下的范围内的陶瓷制成。
8. 根据权利要求1所述的透镜组合体，其特征在于，上述镜架由线膨胀系数小于上述 多个透镜的陶瓷制成；上述压环由线膨胀系数大于上述多个透镜的材料制成。
9. 根据权利要求8所述的透镜组合体，其特征在于，还包括间隔环，该间隔环设置于上 述镜架中空部内的由邻接的2个透镜夹持的位置，以确定该2个透镜彼此的间隔。
10. 根据权利要求1所述的透镜组合体，其特征在于，还包括间隔环，该间隔环设置于 上述镜架中空部内的由邻接的2个透镜夹持的位置，以确定该2个透镜彼此的间隔；上述镜架和上述压环由线膨胀系数大于上述多个透镜的陶瓷制成； 上述间隔环由线膨胀系数大于上述镜架和上述压环的材料形成。
11. 一种摄影装置，其特征在于，包括权利要求1 10中的任何一项所述的透镜组合 体，并且包括成像元件，该成像元件配置在由装入到上述镜架的上述多个透镜形成的光学 系统即成像光学系统的成像面上。
全文摘要
本发明提供一种透镜组合体，即使在曝露于温度在较宽的范围内变化的环境下的状态，仍发挥规定的光学性能。采用具有与玻璃制的透镜(L1～L4)所具有的线膨胀系数(5～10)×10-6大致相同的线膨胀系数的陶瓷制作镜架(10A)，作为优选压环(11A)、间隔环(SPA1～SPA3)均采用陶瓷制作。将采用该镜架(10A)和压环(11A)和间隔环(SPA1～SPA3)所制作的透镜组合体(1A)搭载于汽车等上。
文档编号H04N5/225GK101713856SQ20091020575
公开日2010年5月26日 申请日期2009年9月28日 优先权日2008年9月30日
发明者佐佐木直喜, 佐佐木龙太, 泷郁夫 申请人:富士能株式会社;富士胶片株式会社