JP2007310276A - レンズユニットおよびその製造方法、並びにカメラモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】レンズとそのレンズを保持するホルダとを含むレンズユニットであって、小型化および高性能化を図れるものを提供すること。
【解決手段】レンズ１０は光軸Ｏ_１の周りに円筒状の外周面１１を有する。ホルダ２０は、実質的に板状で、この板を厚み方向にレンズ１０の外径Ｄ_１よりも大きい径Ｄ_２，Ｄ_３をもつ円形に貫通してなるレンズ受け部２３を有する。レンズ１０の光軸Ｏ_１がレンズ受け部２３の中心軸と実質的に一致する向きに、レンズ１０はレンズ受け部２３に挿入されている。レンズ１０の外周面１１とレンズ受け部２３の内周面２４，２５との間の隙間２８，２７に、この隙間２８，２７に収まるように、レンズ１０とホルダ２０とを接着する接着剤３０が設けられている。
【選択図】図１

Description

この発明はレンズユニット、より詳しくは、レンズとそのレンズを保持するホルダとを含むレンズユニットに関する。

また、この発明は、そのようなレンズユニットを製造するレンズユニットの製造方法に関する。

また、この発明は、そのようなレンズユニットを構成要素として備えたカメラモジュールに関する。

デジタルスチルカメラや携帯電話用カメラなどのカメラモジュールは、レンズ、そのレンズを保持するホルダ、ＣＣＤ（Charge Coupled Device；電荷結合素子）型撮像素子、駆動モータなどの多数の部材で構成されている。

例えば図４に示す一般的な例では、レンズ６０と、そのレンズ６０を保持する板状のホルダ７０とが、接着剤８０によって接着されている。レンズ６０の外径とホルダ７０の貫通孔７１の内径とは同じに設定されて、レンズ６０はホルダ７０に対して、位置誤差で数十μｍのオーダ、角度誤差で数分のオーダといった非常に微小な精度で位置決めされている。

また、特許文献１（特開昭５９−１０４６１２号公報）に記載の例では、図５に示すように、レンズ１１０と、レンズ１１０の外径Ｄ_１１よりも大きな内径Ｄ_１２を有する略円筒状のホルダ１２０とを備えている。組み立て時には、レンズ１１０をホルダ１２０に挿入後、レンズ１１０の外壁１１１とホルダ１２０の内壁１２１との間の隙間に接着剤１３０を注入し硬化させて、レンズ１１０をホルダ１２０に固定している。

また、特許文献２（特開２００５−９２１４１号公報）に記載の例では、図６に示すように、レンズ２１０と、Ｏリング２３０と、略円筒状のホルダ２２０と、枠２４０を備えている。組み立て時には、レンズ２１０の外周溝２１１にＯリング２３０を嵌合し、それらをホルダ２２０に挿入し、枠２４０で押さえている。Ｏリング２４０は、レンズ２１０の外周溝２１１とホルダ２２０の内壁２２１とに押圧された状態になっている。
特開昭５９−１０４６１２号公報 特開２００５−９２１４１号公報

近年のカメラモジュールの小型化や高性能化に伴い、その部材についても小型化（部材間のスペースの低減を含む。）や高性能化が求められている。

しかしながら、図４に示した例では、ホルダ７０の表面上で接着剤８０が盛り上がっている。このため、他部材９０が接着剤８０に当接して干渉するおそれがあり、部材間のスペースを低減することができない。

また、図５に示した例では、レンズ１１０とホルダ１２０との間の隙間に注入した接着剤１３０が漏れ出さないよう、下方に受け部１２２を形成する必要がある。このため、かえって部材が大型化する。

さらに、図６に示した例では、Ｏリング２４０の弾性力が応力としてレンズ２１０およびホルダ２２０に加わる。このため、組み立て時にレンズ２１０およびホルダ２２０が変形して、組み立て精度が低下する。また、組み立て後にも、部材間の応力を解放するように部材の組み付け姿勢が変化して、組み立て精度が低下する。この結果、これらの部材を備えたカメラモジュールの耐環境性が低下する。この応力による弊害は、ホルダ２２０の形状が非対称的であるとき特に大きくなり、例えばホルダ２２０の内壁２２１がテーパを有する場合、ホルダ２２０に反りが生じる。

そこで、この発明の課題は、レンズとそのレンズを保持するホルダとを含むレンズユニットであって、小型化および高性能化を図れるものを提供することにある。

また、この発明の課題は、そのようなレンズユニットを製造するレンズユニットの製造方法を提供することにある。

また、この発明は、そのようなレンズユニットを構成要素として備えたカメラモジュールを提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明のレンズユニットは、
光軸の周りに円筒状の外周面を有するレンズと、
実質的に板状で、この板を厚み方向に上記レンズの外径よりも大きい径をもつ円形に貫通してなるレンズ受け部を有するホルダと
を備え、
上記レンズの光軸が上記レンズ受け部の中心軸と実質的に一致する向きに、上記レンズは上記レンズ受け部に挿入されており、
上記レンズの外周面と上記レンズ受け部の内周面との間の隙間に、この隙間に収まるように、上記レンズとホルダとを接着する接着剤が設けられていることを特徴とする。

この発明のレンズユニットでは、上記レンズの外周面と上記レンズ受け部の内周面との間の隙間に、この隙間に収まるように、上記レンズとホルダとを接着する接着剤が設けられている。したがって、このレンズユニットは小型に構成される。また、このレンズユニットが例えばカメラモジュールに組み込まれた場合、他部材が上記接着剤に当接して干渉するおそれが無い。したがって、部材間のスペースを低減することができ、カメラモジュールの小型化を推進できる。

また、このレンズユニットでは、上記レンズ受け部の内径は上記レンズの外径よりも大きいので、組み立て時に上記レンズとホルダとが直接応力を及ぼし合うことが無い。また、組み立て後に上記接着剤を介して上記レンズやホルダが受ける応力は、Ｏリングを用いる場合（図６の従来例）の応力に比して少なくすることができる。したがって、このレンズユニットでは、組み立て精度が改善される。したがって、このレンズユニットが例えばカメラモジュールに組み込まれた場合、カメラモジュールの高性能化、特に耐環境性の向上を図ることができる。

一実施形態のレンズユニットでは、上記ホルダの上記レンズ受け部は、上記レンズの外周面に対して所定寸法の隙間をなす主部と、この主部に連なって上記板の両面のうち一方の面の側に形成され、上記レンズの外周面に対する上記隙間を広げる向きに拡張された溝部とを有することを特徴とする。

この一実施形態のレンズユニットでは、このレンズユニットの組み立て時に、上記溝部が作る隙間に未硬化の接着剤を注入する。これにより、上記未硬化の接着剤の流動性を利用して、上記レンズの外周面と上記レンズ受け部の内周面との間の隙間に、全周に渡って未硬化の接着剤を充填することができる。その後、上記未硬化の接着剤を硬化させる。このようにした場合、このレンズユニットの組み立ての作業が容易に行われる。

一実施形態のレンズユニットでは、上記溝部は、上記レンズ受け部の内周面の全周に渡って設けられていることを特徴とする。

この一実施形態のレンズユニットでは、上記レンズの外周面と上記レンズ受け部の内周面との間の隙間に、全周に渡って未硬化の接着剤を充填する作業が容易に行われる。

一実施形態のレンズユニットでは、上記接着剤は、上記レンズの外周面と上記レンズ受け部の内周面とが対向する隙間に、全周に渡って充填されていることを特徴とする。

この一実施形態のレンズユニットでは、上記接着剤は、上記レンズの外周面と上記レンズ受け部の内周面とが対向する隙間に、全周に渡って充填されている。つまり、上記レンズとホルダとの間の隙間が封じられている。したがって、このレンズユニットが例えばカメラモジュールに組み込まれた場合、そのカメラモジュールの密閉性を向上して、防塵性、防水性を向上させることができる。

一実施形態のレンズユニットでは、上記ホルダおよび上記接着剤は可視光を遮断する性質を有することを特徴とする。

この一実施形態のレンズユニットでは、上記ホルダおよび上記接着剤は可視光を遮断する性質を有するので、上記ホルダおよび上記接着剤を光が透過しない。したがって、上記レンズを通して所望の光のみを通過させることができる。したがって、このレンズユニットが例えばカメラモジュールに組み込まれた場合、カメラモジュールの光学特性を改善でき、高性能化を図ることができる。また、外部からカメラモジュール内部を見えなくして美観を保つことができる。

この発明のレンズユニットの製造方法は、上記発明のレンズユニットを製造するレンズユニットの製造方法であって、
上記レンズの光軸が上記レンズ受け部の中心軸と実質的に一致する向きに、上記レンズを上記レンズ受け部に挿入し、
上記レンズの外周面と上記レンズ受け部の内周面とが対向する隙間に、この隙間に収まるように未硬化の接着剤を注入し、
上記接着剤を硬化させて、上記レンズとホルダとを接着することを特徴とする。

この発明のレンズユニットの製造方法によれば、上記発明のレンズユニットが容易に組み立てられる。

一実施形態のレンズユニットの製造方法は、上記レンズの外径をＤ_１、上記レンズ受け部の内径をＤ_２、上記ホルダをなす板の厚みをｈ、上記未硬化の接着剤の密度をρ、上記未硬化の接着剤の表面張力をＴ、重力加速度をｇとそれぞれしたとき、
Ｄ_２−Ｄ_１＜４Ｔ／ｈρｇ
なる関係が満たされていることを特徴とする。

この一実施形態のレンズユニットの製造方法では、上記未硬化の接着剤が上記レンズの外周面と上記レンズ受け部の内周面との間の隙間に充填された際に、上記関係が満たされていることにより、上記未硬化の接着剤が自重で下方に流れ落ちることがない。したがって、レンズユニットの組み立てが容易になる。

この発明のカメラモジュールは、上記レンズユニットが組み込まれたカメラモジュールである。

上記レンズユニットが小型に構成されることから、この発明のカメラモジュールも小型に構成される。また、このカメラモジュールに組み込まれた上記レンズユニットの上記接着剤に、他部材が当接して干渉するおそれが無い。したがって、部材間のスペースを低減することができ、カメラモジュールの小型化を推進できる。また、既述のように、Ｏリングを用いる場合に比して、上記レンズユニットの組み立て精度が改善される。したがって、カメラモジュールの高性能化、特に耐環境性の向上を図ることができる。

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

図１は一実施形態のレンズユニット１の断面構造を示し、図２はそのレンズユニット１を上方からみたところを示している。

図１に示すように、レンズユニット１は、レンズ１０とそのレンズ１０を保持するホルダ２０とを含んでいる。

レンズ１０は、この例では透明プラスチック材からなる片凸レンズであり、図２中に示すように平面形状が円形になっている。図１中に示すように、このレンズ１０は、光軸Ｏ_１（図示の組み立て状態では、レンズユニット１の光軸と実質的に一致している。）の周りに円筒状の外周面１１を有している。レンズ１０の外径はＤ_１で表されている。

ホルダ２０は、この例では黒色アルマイト処理されたアルミニウム材からなる略矩形の板状のものであり、図３に示すように、この板の両面２１，２２間を円形に貫通してなるレンズ受け部２３を有している。

レンズ受け部２３は、図１中に示すように、レンズ１０の外径Ｄ_１よりも若干寸法だけ大きい内径Ｄ_２（＞Ｄ_１）をもつ主部２４と、この主部２４に連なって上面側（図１において）に形成され、その内径Ｄ_２よりも拡張された内径Ｄ_３をもつ溝部２５とを含んでいる（なお、図３中の符号２６は溝部２５の底を表している。）。つまり、図１中に示すように、レンズ１０の外周面１１に対して主部２４が作る隙間２８に比して、レンズ１０の外周面１１に対して溝部２５が作る隙間２７は、径方向に拡張されている。この溝部２５は、後述の接着剤を充填する作業が容易になるように、レンズ受け部２３の内周面の全周に渡って設けられている。

レンズ１０の外周面１１とレンズ受け部２３の内周面２４，２５との間の隙間２８，２７に、この隙間２８，２７に収まるように、レンズとホルダとを接着する接着剤３０が充填され、硬化されている。この接着剤３０は、例えばセメダイン社のスーパーＸブラックなどの黒色のものからなり、可視光域に対し透過率が小さい遮光性のものである。この接着剤３０により、隙間２８を通過しようとする迷光を遮断することができる。

このレンズユニット１は、次のようにして作製される。

ｉ）まず、図１中に示すように、この作業は、図示しない台上にホルダ２０を載置し、レンズを仮固定レンズ１０の凸面を上方へ向けた姿勢で、レンズ１０の光軸Ｏ_１がレンズ受け部２３の中心軸と実質的に一致するように、レンズ１０をレンズ受け部２３に挿入する。これにより、ホルダ２０とレンズ１０とを仮固定する。

このとき、レンズ１０の外径Ｄ_１、レンズ受け部２３の内径Ｄ_２については、
Ｄ_２＞Ｄ_１ …（１）
なる関係が満たされているので、レンズ１０をレンズ受け部２３に容易に挿入することができる。つまり、レンズ１０に荷重をかけてレンズ受け部２３を拡大させながら押し込むような必要は無い。また、レンズ１０とホルダ２０とが直接応力を及ぼし合うことが無い。したがって、このレンズユニットの組み立て精度を改善できる。

ii）次に、上方から、レンズ１０の外周面１１に対して溝部２５が作る隙間２７に、未硬化の接着剤３０を注入する。これにより、未硬化の接着剤３０の流動性を利用して、レンズ１０の外周面１１とレンズ受け部２３の内周面２４，２５との間の隙間２８，２７の全周に渡って未硬化の接着剤３０を充填する。

ここで、レンズ受け部２３の溝部２５が作る隙間２７は主部２４が作る隙間２８に比して径方向に拡張されているので、主部２４が作る隙間２８に直接未硬化の接着剤３０を注入する作業に比して、溝部２５が作る隙間２７に未硬化の接着剤３０を注入する作業は容易に行われる。

また、溝部２５はレンズ受け部２３の内周面の全周に渡って設けられているので、例えば様々な方位（図２の平面視で）から少量ずつ接着剤３０を注入することにより、未硬化の接着剤３０を全周に渡って充填する作業が容易になる。

また、未硬化の接着剤３０のトータルの注入量は、レンズ１０の外周面１１とレンズ受け部２３の内周面２４，２５との間の隙間２８，２７の全容積を基準にして、注入された接着剤３０が隙間２８，２７に収まるように設定しておく。これにより、レンズ１０の外周面１１とレンズ受け部２３の内周面２４，２５との間の隙間２８，２７から接着剤３０がはみ出すのを防止できる。

また、レンズ１０の外径をＤ_１、レンズ受け部２３の内径をＤ_２、ホルダ２０をなす板材の厚みをｈ、未硬化の接着剤３０の密度をρ、その接着剤３０の表面張力をＴ、重力加速度をｇ（＝９．８ｍ／ｓ^２）とそれぞれしたとき、
Ｄ_２−Ｄ_１＜４Ｔ／ｈρｇ …（２）
なる関係が満たされるように設定しておく。これにより、隙間２８，２７の全域が未硬化の接着剤３０で満たされた場合でも、その接着剤３０の表面張力により、その接着剤３０が自重で下方へ流れ落ちるのを防止できる。ただし、式（２）では、接着剤３０と、レンズ１０の外周面およびレンズ受け部２３の内周面との間の粘着条件は、常に成り立つものとしている。

例えば未硬化の接着剤３０の密度ρが１．５ｇ／ｃｍ^３、その接着剤３０の表面張力Ｔが５ｍＮ／ｍ、ホルダ２０をなす板の厚みが３ｍｍであるとき、レンズ受け部の内径Ｄ_２とレンズの外径Ｄ_１の差を０．４５ｍｍより小さく設定しておけば、式（２）の関係は満たされる。したがって、そのようにした場合、未硬化の接着剤３０が自重で下方へ流れ落ちるのを防止できる。これにより、レンズユニットの組み立てが容易になる。

iii）その後、未硬化の接着剤３０を硬化させる。これにより、レンズ１０とホルダ２０とを接着する。

このようにして、レンズユニット１を作製した場合、硬化された接着剤３０は、レンズ１０の外周面１１とレンズ受け部２３の内周面２４，２５との間の隙間２８，２７に収まった状態で仕上がる。つまり、このレンズユニット１では、図４に示した従来例とは異なり、接着剤３０がホルダ２０の上面よりも上方へ盛り上がっていない。したがって、このレンズユニットは小型に構成される。

また、このレンズユニット１が組み込まれたカメラモジュールでは、他部材が接着剤３０に当接して干渉するおそれが無い。したがって、部材間のスペースを低減することができ、カメラモジュールの小型化を推進できる。

また、既述のように、このレンズユニット１では、レンズ１０とホルダ２０とが直接応力を及ぼし合うことが無い。したがって、組み立て時にレンズ１０およびホルダ２０が変形して、組み立て精度が低下することがない。また、組み立て後に接着剤３０を介してレンズ１０やホルダ２０が受ける応力は、Ｏリングを用いる場合（図６の従来例）の応力に比して少なくすることができる。したがって、組み立て後に、部材間の応力を解放するように部材の組み付け姿勢が変化するのを防止できる。これらの結果、このレンズユニット１では、組み立て精度が改善される。

したがって、このレンズユニット１が組み込まれたカメラモジュールでは、カメラモジュールの高性能化、特に耐環境性の向上を図ることができる。

また、このレンズユニット１では、レンズ１０の外周面１１とレンズ受け部２３の内周面２４とが対向する隙間２８に接着剤３０全周に渡って充填されているので、レンズ１０とホルダ２０との間の隙間２８が封じられている。したがって、このレンズユニット１が組み込まれたカメラモジュールでは、密閉性が向上して、防塵性、防水性を向上させることができる。

また、このレンズユニット１では、ホルダ２０および接着剤３０は黒色で可視光を遮断する性質を有するので、レンズ１０を通して所望の光のみを通過させることができる。したがって、このレンズユニット１が組み込まれたカメラモジュールでは、光学特性を改善でき、高性能化を図ることができる。また、外部からカメラモジュール内部を見えなくして美観を保つことができる。

この発明の一実施形態のレンズユニットの断面構造を示す図である。 上記レンズユニットを上方からみたところを示す図である。 上記レンズユニットの構成要素であるホルダの断面構造を示す図である。 従来のレンズユニットの断面構造を例示する図である。 従来の別のレンズユニットの断面構造を例示する図である。 従来のさらに別のレンズユニットの断面構造を例示する図である。

符号の説明

１ レンズユニット
１０ レンズ
２０ ホルダ
２３ レンズ受け部
２４ 主部
２５ 溝部
２７，２８ 隙間
３０ 接着剤

Claims (8)

1. 光軸の周りに円筒状の外周面を有するレンズと、
   実質的に板状で、この板を厚み方向に上記レンズの外径よりも大きい径をもつ円形に貫通してなるレンズ受け部を有するホルダと
   を備え、
   上記レンズの光軸が上記レンズ受け部の中心軸と実質的に一致する向きに、上記レンズは上記レンズ受け部に挿入されており、
   上記レンズの外周面と上記レンズ受け部の内周面との間の隙間に、この隙間に収まるように、上記レンズとホルダとを接着する接着剤が設けられていることを特徴とするレンズユニット。
2. 請求項１に記載のレンズユニットにおいて、
   上記ホルダの上記レンズ受け部は、上記レンズの外周面に対して所定寸法の隙間をなす主部と、この主部に連なって上記板の両面のうち一方の面の側に形成され、上記レンズの外周面に対する上記隙間を広げる向きに拡張された溝部とを有することを特徴とするレンズユニット。
3. 請求項２に記載のレンズユニットにおいて、
   上記溝部は、上記レンズ受け部の内周面の全周に渡って設けられていることを特徴とするレンズユニット。
4. 請求項１に記載のレンズユニットにおいて、
   上記接着剤は、上記レンズの外周面と上記レンズ受け部の内周面とが対向する隙間に、全周に渡って充填されていることを特徴とするレンズユニット。
5. 請求項１に記載のレンズユニットにおいて、
   上記ホルダおよび上記接着剤は可視光を遮断する性質を有することを特徴とするレンズユニット。
6. 請求項１に記載のレンズユニットを製造するレンズユニットの製造方法であって、
   上記レンズの光軸が上記レンズ受け部の中心軸と実質的に一致する向きに、上記レンズを上記レンズ受け部に挿入し、
   上記レンズの外周面と上記レンズ受け部の内周面とが対向する隙間に、この隙間に収まるように未硬化の接着剤を注入し、
   上記接着剤を硬化させて、上記レンズとホルダとを接着することを特徴とするレンズユニットの製造方法。
7. 請求項６に記載のレンズユニットの製造方法において、
   上記レンズの外径をＤ_１、上記レンズ受け部の内径をＤ_２、上記ホルダをなす板の厚みをｈ、上記未硬化の接着剤の密度をρ、上記未硬化の接着剤の表面張力をＴ、重力加速度をｇとそれぞれしたとき、
   Ｄ_２−Ｄ_１＜４Ｔ／ｈρｇ
   なる関係が満たされていることを特徴とするレンズユニットの製造方法。
8. 請求項１乃至５のいずれか一つに記載のレンズユニットが組み込まれたカメラモジュール。
   

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