CN111448500A - 透镜单元以及相机组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种透镜单元，能够抑制伴随树脂制透镜的变形的光学特性的劣化。该透镜单元(100)具备金属制的镜筒(10)、在镜筒(10)的内周侧沿镜筒(10)的轴向排列配置的多个透镜(21、22、23)、配置于在轴向上相邻的透镜之间的环状的中间环(31)。中间环(31)为金属制，具备向像侧或物体侧形成的凸部(31a)。透镜(21)为树脂制，具备与凸部(31a)嵌合的凹部(21c)。透镜(21)的外周面与镜筒(10)的内周面的间隙比中间环(31)的外周面与镜筒(10)的内周面的间隙大地设置。

Description

透镜单元以及相机组件

技术领域

本发明涉及透镜单元以及相机组件。

背景技术

近年来，用于拍摄车外的风景或车室内的情况的相机搭载于汽车。搭载于汽车的相机(以下，称为车载相机)被暴露于高温或低温的环境中。因此，为了补偿温度特性，在车载相机中会较多地采用金属制镜筒与玻璃制透镜。

另一方面，在智能手机等的具备末端的相机中，为了实现高性能且低成本的相机而会较多地采用已开发的树脂制透镜。

作为现有的透镜单元的一例，所熟知专利文献1中公开的内容。在专利文献1中公开的透镜单元中，5枚玻璃制透镜在使各自的光轴一致、沿光轴排列的状态下配置于金属制镜筒的内周侧。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-184082

发明内容

发明所要解决的课题

如上述，专利文献1中公开的透镜单元是采用金属制镜筒与玻璃制透镜的结构。在此，使用图3所示的参考剖视图，说明在透镜单元中采用铝制镜筒与树脂制透镜的情况中的课题。

镜筒50是铝制的圆筒状部件。透镜51、52、53是圆形形状的树脂制透镜。透镜51的外径比镜筒50的内径稍小地形成。在透镜51的外周面与镜筒50的内周面之间，在整周上设置常温下约0.01mm的间隙。透镜51的相对于径向的位置被镜筒50的内周面确定。即，透镜51的光轴的位置被镜筒50的内周面确定。中间环54为铝制的环状部件。中间环54的外径与镜筒50的内径相同、或比镜筒50的内径稍小地形成。在中间环54的外周面与镜筒50的内周面之间，例如在整周上设置20度的常温下约0～0.01mm的间隙。

由于中间环54是铝制，因此没有与镜筒50的线膨胀率。另一方面，由于透镜51是树脂制，因此与镜筒50的线膨胀率的差大。在此，如图4所示，透镜51为具备承担光学性功能的透镜部51a与形成于其外周的凸缘部51b的结构。在高温时，透镜51的凸缘部51b在向径向外侧膨胀、向镜筒50施加向径向外侧的力的同时，作为该力的反作用力从镜筒50承受向径向内侧作用的力。在从镜筒50承受凸缘部51b向径向内侧作用的力的情况下，透镜51进行向径向内侧歪曲的变形。因此，透镜51的光轴相对于透镜52、53的光轴偏离，透镜单元的光学特性劣化。

本发明是鉴于上述情况的内容，其目的在于提供一种能够抑制伴随树脂制透镜的变形的光学特性的劣化的透镜单元、及具备该透镜单元的相机组件。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，本发明的透镜单元具备金属制的镜筒、在上述镜筒的内周侧沿上述镜筒的轴向排列配置的多个透镜、配置于在轴向上相邻的上述透镜之间的环状的中间环，该透镜单元的特征在于，

上述中间环是金属制，具备向像侧或物体侧形成的凸部，

在上述中间环的像侧或物体侧邻接的上述透镜是树脂制，具备与上述中间环的上述凸部嵌合的凹部，

树脂制的上述透镜的外周面与上述镜筒的内周面的间隙比上述中间环的外周面与上述镜筒的内周面的间隙大地设置。

根据这样的结构，由于以树脂制透镜的凹部与金属制中间环的凸部嵌合的方式形成、且树脂制透镜的外周面与金属制镜筒的内周面的间隙比金属制中间环的外周面与金属制镜筒的内周面的间隙大地设置，因此在高温时即使与镜筒的线膨胀率差大的树脂制透镜膨胀，树脂制透镜也不会承受在向径向内侧的方向上作用的力而变形。另外，由于树脂制透镜的光轴的位置通过与镜筒的线膨胀率差小、高温时的变形量小的金属制中间环确定，因此能抑制光轴偏离。因此，能确保配置于镜筒内侧的多个透镜的同轴度，能够抑制光学特性的劣化。

另外，在本发明的上述结构中，上述凸部中的外周侧的面与上述凹部中的外周侧的面优选为相对于上述镜筒的轴向倾斜、相互抵接或接近的倾斜面。

另外，在本发明的上述结构中，树脂制的上述透镜与上述中间环的像侧邻接的情况下，上述凸部的倾斜面以及上述凹部的倾斜面优选以外径从物体侧向像侧变小的方式倾斜。

另外，在本发明的上述结构中，树脂制的上述透镜与上述中间环的物体侧邻接的情况下，上述凸部的倾斜面以及上述凹部的倾斜面优选以外径从物体侧向像侧变大的方式倾斜。

根据这样的结构，在镜筒的内周侧中插入中间环时，倾斜面承担导向的作用，提高组装的作业性。

另外，在本发明的上述结构中，邻接于上述中间环的树脂制的上述透镜优选以厚度为外径尺寸的25％以下的方式形成。

根据这样的结构，能够防止以厚度为外径尺寸的25％以下的方式形成的树脂制透镜向径向内侧歪曲的变形。

本发明的相机组件的特征为，具备上述结构的透镜单元、拍摄在上述透镜单元中成像的图像的拍摄元件。

根据这样的结构，相机组件能够起到与上述本发明的透镜单元相同的作用效果。

发明效果

根据本发明能够抑制伴随树脂制透镜的变形的光学特性的劣化。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的透镜单元的剖视图。

图2是表示主要部分的剖视图。

图3是表示嵌合部的放大剖视图。

图4是用于说明现有结构中的课题的参考剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图关于本发明的实施方式进行说明。

图1是本实施方式的透镜单元100的剖视图。图2是透镜单元100的主要部分的剖视图。

图1所示的透镜单元100例如用于车载相机。该车载相机例如被内置于后视镜内，拍摄车厢内的情况。

如图1所示，透镜单元100具备镜筒10、多个透镜21、22、23、24、25、中间环(垫圈)31、32、33、光学过滤器40、按压部件70、光圈部件81、82。并且，在图1以及图2中，仅在镜筒10中施加表示作为剖面的剖面线(斜线部)，关于其以外的部件省略剖面线。

光学过滤器40被配置于透镜单元100中的多个透镜21～25结成图像的像侧的端部。以下，将圆筒状的镜筒10的轴向作为轴向Z。另外，将轴向Z中的透镜单元100的光学过滤器40侧的端部称为像侧。另外，将轴向Z中的与透镜单元100的像侧相反侧的端部称为物体侧。透镜单元100以物体侧朝向拍摄对象的方式配置。另外，如图2所示，在透镜单元100的像侧配置拍摄元件60。拍摄元件60为了拍摄在透镜单元100中成像的图像而配置于安装透镜单元100的相机壳体。另外，如图1所示，按压部件70为了推压被收纳于镜筒10内侧的部件而安装于透镜单元100的物体侧的端部。按压部件70为金属制，例如由铝形成。

镜筒10为金属制，例如由铝形成。透镜21～25、中间环31～35以及光圈部件81、82插入镜筒10的内周侧，沿镜筒10的轴向Z(以下，称为轴向Z)排列而配置。

透镜21～25、中间环31～33以及光圈部件81、82从像侧向物体侧以透镜21、中间环31、透镜22、透镜23、光圈部件81、中间环32、透镜24、光圈部件82、中间环33、透镜25的顺序配置。透镜21～25使各自的光轴一致，在沿光轴排列的状态下配置。

以下，使用图2关于透镜单元100的主要部分进行说明。中间环31配置于在轴向Z上相邻的透镜21与透镜22之间。在镜筒10的像侧的端部上设置透镜21抵接的支撑部11。支撑部11在镜筒10的内侧以向径向内侧突出的方式形成。

透镜22、23是圆形状的树脂制透镜。透镜22、23的外径比镜筒10的内径小地形成。

在镜筒10的内周面且与透镜22的外周侧的侧面(外周侧面)对置的位置上形成相对于轴向Z的台阶12。在透镜22的外周侧面的上半部(物体侧的一半)与镜筒10的内周面之间，在直径方向上沿整周设置常温下约为0.1mm的间隙。在透镜22的外周侧面的下半部(像侧的一半)与镜筒10的内周面之间，在直径方向上沿整周设置常温下约0.01mm的间隙。由此，相对于透镜22的径向的位置由镜筒10的内周面决定。

在此，关于在镜筒10的内周面上设置台阶12的理由进行说明。在成型透镜时，在作为固定模与可动模的合缝的接合面上必然生成毛刺。在透镜23中，毛刺出现于凸缘的下侧(像侧)，在透镜22中，毛刺出现于凸缘的上侧(物体侧)。透镜22、23是通过贴合而被一体化的贴合透镜，但在将透镜22与透镜23贴合时，毛刺对置。通过设置台阶12，分别形成于透镜22、23的毛刺收纳于约0.1mm的间隙中。另外，透镜22、23是贴合透镜，但在贴合透镜中毛刺这样对置是由于，在贴合透镜的组装时需要用其他夹具夹持两个透镜，此时在把持部分存在毛刺而欠缺装配精度。

在透镜23的外周面与镜筒10的内周面之间，在直径方向上沿整周设置常温下约0.1mm的间隙。因此，透镜23的相对于径向的位置不能通过镜筒10的内周面确定。在透镜22上形成在轴向Z上向像侧凹陷的形状的凹部22a。另外，在透镜23上形成在轴向Z上向像侧突出的形状的凸部23a。通过透镜23的凸部23a与透镜22的凹部22a嵌合而限制透镜23的相对于径向的位置。即，透镜23的相对于径向的位置(透镜23的光轴的位置)被透镜22的相对于径向的位置(透镜22的光轴的位置)确定。并且，在上述中，为凹部22a形成于透镜22、凸部23a形成于透镜23的结构，但也可以为凹部形成于透镜23、凸部形成于透镜22。

中间环31是环状的部件。另外，中间环31是金属制，例如，用铝形成。另外，中间环31以中间嵌合于镜筒10的方式形成。具体的说，中间环31的外径尺寸在从比镜筒10的内径稍小的尺寸至比镜筒10的内径稍大的尺寸之间的范围中进行设定。中间环31的外径尺寸例如在从比镜筒10的内径小0.005mm的尺寸至比镜筒10的内径大0.005mm的尺寸之间的范围中进行设定。并且，如此，在中间环31的外径尺寸相对于镜筒10的内径设定为0～+0.005mm的情况下，中间环31向镜筒10的插入在使镜筒10为高温的状态下插入镜筒10的内侧。

透镜21是圆形形状的树脂制透镜，具备承担光学性功能的透镜部21a与形成于其外周的凸缘部21b。另外，透镜21邻接于中间环31的像侧，以凸缘部21b中的像侧的面抵接于镜筒10的支撑部11的方式配置。另外，透镜21为透镜部21a从凸缘部21b向像侧弯曲的形状。透镜部21a中的物体侧的面为凹曲面。另外，透镜部21a中的像侧的面的中心部为凹曲面，其周边部为凸曲面。透镜21的外径比镜筒10的内径小地形成，在透镜21的外周面与镜筒10的内周面之间，在直径方向上沿整周设置常温下约0.1mm的间隙。因此，透镜21的相对于径向的位置不能被镜筒10的内周面确定。

另一方面，中间环31的外周面与镜筒10的内周面的间隙比透镜21的外周面与镜筒10的内周面的间隙小。因此，中间环31的相对于径向的位置被镜筒10的内周面决定。并且，透镜21与中间环31以通过后述的嵌合部相互嵌合的方式形成。由此，透镜21的相对于径向的位置(透镜21的光轴的位置)被中间环31的相对于径向的位置决定。

以下，关于透镜21与中间环31的嵌合部进行说明。透镜21与中间环31的嵌合部通过凹部21c和凸部31a形成。

凹部21c形成于凸缘部21b的物体侧的面。另外，凹部21c是在轴向Z上向像侧凹陷的形状，在凸缘部21b的整周上环状地形成。在图2中表示凹部21c形成于透镜21的内周侧的示例，但凹部21c可以形成于透镜21的外周侧。

凸部31a形成于中间环31的像侧的面。另外，凸部31a是在轴向Z上向像侧突出的形状，在中间环31的整周上环状地形成。在图2中表示凸部31a形成于中间环31的内轴侧的示例，但凸部31a可以形成于中间环31的外周侧。

并且，在凹部形成于中间环31、凸部形成于透镜21的情况下会存在因中间环31与透镜21的线膨胀率的差而透镜21从中间环31受到力而导致光学性能劣化的问题。

图3是表示嵌合部(图2中的X)的放大剖视图。凹部21c的凹陷量例如是0.2mm。凸部31a中的外周侧的面为相对于轴向Z圆锥状地倾斜的倾斜面31b。倾斜面31b以外径从物体侧向像侧变小的方式形成。倾斜面31b例如相对于镜筒10的轴向Z(光轴方向)倾斜约20°。凹部21c中的外周侧的面为与倾斜面31b抵接或接近的倾斜面21d。在倾斜面31b与倾斜面21d之间形成0～约0.01mm的间隙。

凸部31a的前端面以抵接于凹部21c的底面的方式形成。透镜21在轴向Z上被凸部31a的前端面、镜筒10的支撑部11夹入。另外，凹部21c的倾斜面21d抵接或接近于凸部31a的倾斜面31b。由此，限制相对于轴向Z以及径向的透镜21的位置。并且，在凸部31a的前端面抵接于凹部21c的底面的状态下，在轴向Z上，在中间环31的像侧的面与凸缘部21b的物体侧的面之间形成间隙。

透镜单元100与拍摄元件60、配线基板、信号处理电路、柔性接线板以及连接器等一起构成相机组件。并且，相机组件称为至少具备透镜单元100与拍摄元件60的装置。

并且，在拍摄元件60中使用CCD(Charge Coupled Device)、CMOS(ComplementaryMetal Oxide Semiconductor)等的一般的拍摄元件。

在如上述构成的透镜单元100以及相机组件中，由于以树脂制透镜21的凹部21c与金属制中间环31的凸部31a嵌合的方式形成、且树脂制透镜21的外周面与金属制镜筒10的内周面的间隙比金属制中间环31的外周面与金属制镜筒10的内周面的间隙大地设置，因此，即使在高温时与金属的线膨胀率差大的树脂制透镜21膨胀，树脂制透镜21也不会承受在向径向内侧的方向上作用的力而变形。另外，由于树脂制透镜21的光轴的位置被与镜筒10的线膨胀率差小、高温时的变形量小的金属制中间环31确定，因此能抑制光轴偏离。因此，能确保配置于镜筒10的内侧的多个透镜21～25的同轴度，能够抑制光学性能的劣化。并且，作为金属制的镜筒10以及中间环31的线膨胀率例如是2.4×E-5。树脂制透镜21的线膨胀率例如是6.0×E-5。

另外，凸部31a中的外周侧的面与凹部21c中的外周侧的面为相对于轴向Z倾斜、相互抵接或接近的倾斜面31b、21d。因此，在将中间环31插入镜筒10的内侧时，倾斜面31b、21d承担导向的作用，提高组装的作业性。另外，在容易制作金属模具的同时，在部件的制造时也会有顺畅地将模具脱模的效果。

在图4所示的现有结构中，尤其在透镜51的厚度为外径尺寸的25％以下的情况下，高温时的透镜51的变形大。相对于此，根据本实施方式的透镜单元100，在以透镜21的厚度为外径尺寸的25％以下的方式形成的情况下，即，即使例如在透镜21以厚度1.2mm、外径φ8mm形成的情况下，也能抑制高温时的透镜21的变形。并且，由于透镜22以及透镜23相对于外径尺寸的透镜厚度的尺寸大，因此高温时的变形量小。

并且，在上述实施方式中，关于透镜21邻接于中间环31的像侧而配置的情况进行说明。可是，并不限于此，透镜21可以邻接于中间环31的物体面侧而配置。在该情况下，中间环31的凸部31a以在轴向Z上向物体侧突出的方式形成，透镜21的凹部21c以在轴向Z上向物体侧凹陷的方式形成。此时，倾斜面31b与倾斜面21d以外径从物体侧向像侧变大的方式形成。

另外，在上述实施方式中，关于透镜21、22、23为树脂制的情况进行说明。可是，邻接于中间环31的像侧或物体侧的树脂制的透明21以外的透镜(透镜22～25)既可以是树脂制也可以是玻璃制。

符号说明

10—镜筒，21、22、23、24、25—透镜，21c—凹部，21d—倾斜面，31—中间环，31a—凸部，31b—倾斜面，60—拍摄元件。

Claims (6)

1.一种透镜单元，其具备金属制的镜筒、在上述镜筒的内周侧沿上述镜筒的轴向排列配置的多个透镜以及配置于在轴向上相邻的上述透镜之间的环状的中间环，该透镜单元的特征在于，

上述中间环是金属制，具备向像侧或物体侧形成的凸部，

与上述中间环的像侧或物体侧邻接的上述透镜是树脂制，具备与上述中间环的上述凸部嵌合的凹部，

树脂制的上述透镜的外周面与上述镜筒的内周面的间隙设置为比上述中间环的外周面与上述镜筒的内周面的间隙大。

2.根据权利要求1所述的透镜单元，其特征在于，

上述凸部中的外周侧的面和上述凹部中的外周侧的面为相对于上述镜筒的轴向倾斜且相互抵接或接近的倾斜面。

3.根据权利要求2所述的透镜单元，其特征在于，

在树脂制的上述透镜与上述中间环的像侧邻接的情况下，上述凸部的倾斜面以及上述凹部的倾斜面以外径从物体侧向像侧变小的方式倾斜。

4.根据权利要求2所述的透镜单元，其特征在于，

在树脂制的上述透镜与上述中间环的物体侧邻接的情况下，上述凸部的倾斜面以及上述凹部的倾斜面以外径从物体侧向像侧变大的方式倾斜。

5.根据权利要求1所述的透镜单元，其特征在于，

与上述中间环邻接的树脂制的上述透镜形成为，厚度为外径尺寸的25％以下。

6.一种相机组件，其特征在于，

具备权利要求1至5任一项所述的透镜单元和拍摄由上述透镜单元成像的图像的拍摄元件。

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