JP2009015005A - レンズ固定構造及びレンズ固定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来方式のレンズ固定構造に比べて撮像素子に対する光軸ズレを防止できるようにすると共に、高信頼度のレンズ組み込み部品を提供できるようにする。
【解決手段】レンズ１１を収納する鏡筒１２と、開口部１３ａを有して鏡筒１２内のレンズ１１を固定する環状のレンズ押え部材１３とを備え、レンズ押え部材１３は、レンズ１１と当接する側が凹型の円筒状に抉られた凹状の本体部１３ｂを有しており、当該本体部１３ｂの内側面には、当該開口部１３ａの口径に比べて奥部の口径が狭くなされた台錐形状の雌ネジ部１３ｃが設けられ、鏡筒１２は、レンズ１１を収納する側が凹型の円筒状に落ち込んだレンズガイド部１２ａを有しており、当該レンズガイド部１２ａの外面側には雄ネジ部１２ｂが設けられ、レンズ押え部材１３の台錐形状の雌ネジ部１３ｃが鏡筒１２の雄ネジ部１２ｂに螺合されるものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、デジタルカメラや、ビデオカメラ、携帯電話機、車載用のカメラ等のカメラモジュール用のレンズユニットに適用可能なレンズ固定構造及びレンズ固定方法に関する。詳しくは、鏡筒内にレンズを固定する環状の押え部材を備え、この押え部材には、凹型の円筒状に抉られ本体部を設け、鏡筒には、凹型の円筒状に落ち込んだ穴部を設けて、押え部材の本体部の内側面に設けられた台錐形状の雌ネジ部と、鏡筒の穴部の外面側に設けられた雄ネジ部とを螺合すると共に、当該押え部材の台錐形状の傾斜部と当該鏡筒の台錐形状の傾斜部とを当接したとき、押え部材の台錐形状の傾斜部に沿って、当該鏡筒の台錐形状の傾斜部をレンズのフランジ側面へ強制的に押圧できるようにすると共に、鏡筒の穴部側壁で光軸方向と直交する垂直な方向から中心へレンズを締め付けて、レンズの遊びを抑制できるようにしたものである。

近年、デジタルカメラや、ビデオカメラ、携帯電話機、車載用のカメラ等のカメラモジュールには、レンズユニットが実装され、このレンズユニットには、レンズ固定構造が採用される場合が多い。この種のレンズ固定構造によれば、鏡筒にレンズを収納した後にレンズ押え部材で固定するようになされる。

図１０は、従来例に係るレンズ固定構造１０の構成例を示す断面図である。図１０に示すレンズ固定構造１０は、一般的なカメラモジュールのレンズユニットに採用され、レンズ４１、鏡筒４２及びレンズ押え部材４３の３点から構成されている。図中、上方が被写体側であり、下方が撮像素子側である。また、一点鎖線は光軸０の方向（以下光軸方向という）であり、それと直交する波線に示す垂直方向は、レンズ４１の径方向である。なお、図中、絞りや遮光等を目的とした光学部品は省略している。

レンズ押え部材４３は扁平な円筒蓋（キャップ）状を成しており、レンズ４１を固定して保持する。レンズ押え部材４３は内側にカバーネジ４３ｃ（雌ネジ部）や、受光用の開口部４３ａを有している。鏡筒４２にも受光用の開口部３１や、レンズ４１を収納する穴部、その外側に鏡筒ネジ４２ｂ（雄ネジ部）等が設けられる。鏡筒４２の開口部３１を除くレンズ４１と当接する側は、レンズ４１の縁部を受け止める平坦なレンズ縁部受止面となされている。カバーネジ４３ｃの呼び径はＭｃであり、鏡筒ネジ４２ｂの呼び径はＭｂであり、呼び径Ｍｃ，ＭｂはＭｃ＝Ｍｂの関係に設定されている。

図１１は、図１０の波線円内図に示したレンズ４１、鏡筒４２及びレンズ押え部材４３の当接例を示す拡大図であり、３部品が固定された部分を拡大した図である。図１１に示すレンズ４１は、鏡筒４２に対して、当該レンズ４１の径方向に微小クリアランスΔＣを持って挿入される。レンズ４１の固定に関しては、隙間嵌め方法が採られる。ここに隙間嵌め方法とは、レンズ押え部材４３に対して、レンズ４１の主として光軸方向への位置規制を目的とした鏡筒４２を圧入又は挿入ネジ締め等により固定することをいう。

レンズ４１の隙間嵌め方法によれば、レンズ４１の圧入に起因した応力歪みによる光学特性劣化を避けるために採用される。隙間嵌め方法では、レンズ押え部材４３を緩めた状態でレンズ４１が左右に移動可能となされる。図中、Ｆｚはレンズ４１を押える力であり、鏡筒４２をレンズ押え部材４３に圧入又は挿入ネジ締め等により固定した時点から発生する。この方法は、レンズ押え部材４３がレンズ４１を鏡筒４２に対して、光軸方向に押え付けるので、撮像素子との距離を一定に保つことが可能となって、画ボケ等の光学特性劣化を抑えることができる。

この種のレンズ固定構造に関連して特許文献１には、レンズ固定方法、レンズ固定装置及びレンズ本体が開示されている。このレンズ固定装置によれば、外径Ｄを有したレンズ玉と、内径φのレンズ枠を上方に有した鏡筒とを備え、レンズ枠は鏡筒上部における段差ｄを成し、レンズ玉は外側面がカット形状となされ、そのカット面の高さはｄに設定されている。レンズの外径Ｄとレンズ枠の内径φとはほぼ同等に設定されている。

レンズ固定時、熱収縮性を利用するために外径Ｄのレンズ玉を冷却し、冷却後、高さｄのカット面を有するレンズ玉を段差ｄを有する鏡筒のレンズ枠に挿入し、その後、レンズ玉及びレンズ枠を含む鏡筒を熱加工して、レンズ玉を鏡筒のレンズ枠に固定するようになされる。このようにすると、高さｄを有するレンズ玉のカット面（外側面）が、段差ｄを有する鏡筒のレンズ枠の内側面に密着して堅固に固定できるというものである。

特開２００４−３１７９９０号公報（第５頁 図１）

ところで、従来例に係るレンズ固定方法によれば、以下のような問題がある。
ｉ．図１０に示したレンズ固定構造１０によれば、レンズ４１の光軸方向の位置規制を主目的とした鏡筒４２を備えており、レンズ押え部材４３は、レンズ４１との互いに平行で平坦な面を張り合わせるように接触され、副次的に発生した摩擦力を利用して光軸０と垂直方向へのレンズ位置規制を行なっている。

しかし、レンズ固定構造１０によれば、レンズ４１の径方向への積極的な位置規制を行なう仕様になっておらず、当該鏡筒４２に振動や衝撃等が加わった場合、図１１に示したレンズ径方向に設定された微小クリアランスΔＣ分だけレンズ４１が移動するおそれがある。レンズ４１の移動現象は“画ズレ”の原因となる。

ii．因みに、特許文献１に見られるようなレンズ固定装置であると、熱加工中、レンズ玉が鏡筒のレンズ枠の光軸中心から位置ずれしないように何らかの対策を講ずる必要があり、レンズ固定工程が複雑化することが懸念される。

iii．上述の“画ズレ”問題を解決する手段として、図１２にレンズ固定構造１０’の改善例を示している。この改善例によれば、図１２に示すようなレンズフランジ部に傾斜形状を設け、同様な傾斜形状を持つレンズ押え部材４３’を嵌め込む。これにより、斜面同士を接触及び固定させてレンズ４１の位置規制を行なう方法が考えられている。

しかしながら、今後、カメラモジュールの薄型化が進むことは自明であり、それに伴いレンズ４１の薄型化も当然進むと思われる。その場合、レンズフランジ部を薄くすると、充分な傾斜部を付加することは困難であり、可能な範囲内で微小傾斜または緩やかな傾斜を作成したとしても、その効果は弱く、問題点ｉ．と同様な状況に陥ることが懸念される。

iv．また、環境変化に伴う温度変化等の影響に因って、レンズ押え部材４３等の光軸方向位置が鏡筒４２に対して相対的に変化し、その押え力が減少した場合には、レンズ４１が自由に径方向に移動してしまう。この結果、撮像素子に対する光軸（レンズ中心）の位置が移動して、製品としてモニタ上に表示した映像が、レンズ移動前の映像に対してズレるという現象が想定される。

そこで、この発明はこのような従来の課題を解決したものであって、従来方式のレンズ固定構造に比べて撮像素子に対する光軸ズレを防止できるようにすると共に、高信頼度のレンズ組み込み部品を提供できるようにしたレンズ固定構造及びレンズ固定方法を提供することを目的とする。

上述した課題は、レンズと、このレンズを収納する鏡筒と、開口部を有して鏡筒内のレンズを固定する環状の押え部材とを備え、押え部材は、レンズと当接する側が凹型の円筒状に抉られた本体部を有しており、当該本体部の内側面には、当該開口部の口径に比べて奥部の口径が狭くなされた台錐形状の雌ネジ部が設けられ、鏡筒は、レンズを収納する側が凹型の円筒状に落ち込んだ穴部を有しており、当該穴部の外面側には雄ネジ部が設けられ、押え部材の台錐形状の雌ネジ部が鏡筒の雄ネジ部に螺合されることを特徴とする第１のレンズ固定構造によって解決される。

本発明に係る第１のレンズ固定構造によれば、レンズを鏡筒内に収納する場合、例えば、押え部材の雌ネジ部の呼び径Ｍｃと、鏡筒の雄ネジ部の呼び径Ｍｂとの間には、Ｍｃ＜Ｍｂなる関係が設定される。従って、鏡筒を本体部内へ挿入すればするほど、鏡筒の穴部側壁をレンズのフランジ側面へ強制的に倒れ込ませることができる。

本発明に係る第１のレンズ固定方法は、開口部を有した押え部材を使用して鏡筒内にレンズを固定する方法であって、レンズを当接するための押え部材を加工して凹型の円筒状の本体部を形成し、かつ、当該本体部の内側面に当該開口部の口径に比べて奥部の口径を狭くした台錐形状の雌ネジ部を形成する工程と、レンズを収納するための鏡筒部材を加工して凹型の円筒状の穴部を形成し、かつ、当該穴部の外面側に雄ネジ部を形成する工程と、レンズを鏡筒内に収納する工程と、レンズが収納された鏡筒の雄ネジ部に押え部材の台錐形状の雌ネジ部を螺合する工程とを有することを特徴とするものである。

本発明に係る第１のレンズ固定方法によれば、レンズを鏡筒内に収納する場合、鏡筒を本体部へ挿入すればするほど、鏡筒の穴部側壁をレンズのフランジ側面へ強制的に倒れ込ませることができる。

本発明に係る第２のレンズ固定構造は、レンズと、このレンズを収納する鏡筒と、開口部を有して鏡筒内のレンズを固定する環状の押え部材とを備え、押え部材は、レンズと当接する側が凹型の円筒状に抉られた本体部を有しており、当該本体部の内側面には雌ネジ部が設けられると共に、当該本体部の内側奥周囲には台錐形状の傾斜部が設けられ、鏡筒は、レンズを収納する側が凹型の円筒状に落ち込んだ穴部を有しており、当該穴部の外面側には雄ネジ部が設けられると共に、当該穴部の外側上部周囲には台錐形状の傾斜部が設けられ、押え部材の雌ネジ部と鏡筒の雄ネジ部とが螺合されると共に、当該押え部材の台錐形状の傾斜部と当該鏡筒の台錐形状の傾斜部とが当接されることを特徴とするものである。

本発明に係る第２のレンズ固定構造によれば、レンズを鏡筒内に収納する場合、鏡筒を本体部内へ挿入すればするほど、押え部材の台錐形状の傾斜部に沿って、当該鏡筒の台錐形状の傾斜部をレンズのフランジ側面へ強制的に押し付けることができる。

本発明に係る第２のレンズ固定方法は、開口部を有した押え部材を使用して鏡筒内にレンズを固定する方法であって、レンズを当接するための押え部材を加工して凹型の円筒状の本体部を形成し、かつ、当該本体部の内側面に雌ネジ部を形成すると共に、当該本体部の内側奥周囲に台錐形状の傾斜部を形成する工程と、レンズを収納する鏡筒部材を加工して凹型の円筒状の穴部を形成し、かつ、当該穴部の外面側に雄ネジ部を形成すると共に、当該穴部の外側上部周囲に台錐形状の傾斜部を形成する工程と、レンズを鏡筒内に収納する工程と、レンズが収納された鏡筒の雄ネジ部と押え部材の雌ネジ部とを螺合すると共に、当該押え部材の台錐形状の傾斜部と当該鏡筒の台錐形状の傾斜部とを当接する工程とを有することを特徴とするものである。

本発明に係る第２のレンズ固定方法によれば、レンズを鏡筒内に収納する場合、鏡筒を本体部内へ挿入すればするほど、押え部材の台錐形状の傾斜部に沿って、当該鏡筒の台錐形状の傾斜部をレンズのフランジ側面へ強制的に押し付けることができる。この結果、第１のレンズ固定方法と同様にして、鏡筒の穴部側壁が光軸方向と直交する垂直な方向から中心へレンズを締め付けるようになる。

本発明に係る第１のレンズ固定構造及びレンズ固定方法によれば、鏡筒内にレンズを固定する環状の押え部材を備え、押え部材は、凹型の円筒状に抉られ、かつ、開口部の口径に比べて奥部の口径が狭くなされた本体部を有し、鏡筒は、凹型の円筒状に落ち込んだ穴部を有し、押え部材の本体部の内側面に設けられた台錐形状の雌ネジ部と、鏡筒の穴部の外面側に設けられた雄ネジ部とが螺合されるものである。

この構成によって、鏡筒を本体部へ挿入すればするほど、鏡筒の穴部側壁をレンズのフランジ側面へ強制的に倒れ込ませることができる。この結果、鏡筒の穴部側壁が光軸方向と直交する垂直な方向から中心へレンズを締め付けるようになるのでの、レンズの遊びを抑制できるようになる。これにより、従来方式のレンズ固定構造に比べて撮像素子に対する光軸ズレを防止できるようになる。従って、高信頼度のレンズ組み込み部品を提供することができ、当該部品を実装したカメラの信頼性の向上に寄与するところが大きい。

本発明に係る第２のレンズ固定構造及びレンズ固定方法によれば、鏡筒内にレンズを固定する環状の押え部材を備え、押え部材は、凹型の円筒状に抉られ本体部を有し、鏡筒は、凹型の円筒状に落ち込んだ穴部を有し、押え部材の本体部の内側面に設けられた台錐形状の雌ネジ部と、鏡筒の穴部の外面側に設けられた雄ネジ部とが螺合されると共に、当該押え部材の台錐形状の傾斜部と当該鏡筒の台錐形状の傾斜部とが当接されるものである。

この構成によって、鏡筒を本体部へ挿入すればするほど、押え部材の台錐形状の傾斜部に沿って、当該鏡筒の台錐形状の傾斜部をレンズのフランジ側面へ強制的に押し付けることができる。この結果、第１のレンズ固定構造及びレンズ固定方法と同様にして、鏡筒の穴部側壁が光軸方向と直交する垂直な方向から中心へレンズを締め付けるようになるので、レンズの遊びを抑制できるようになる。これにより、従来方式のレンズ固定構造に比べて撮像素子に対する光軸ズレを防止できるようになる。従って、高信頼度のレンズ組み込み部品を提供することができ、当該部品を実装したカメラの信頼性の向上に寄与するところが大きい。

続いて、この発明に係るレンズ固定構造及びレンズ固定方法の一実施例について、図面を参照しながら説明をする。

図１は、本発明に係る第１の実施例としてのレンズ固定構造１の構成例を示す一部破砕の斜視図である。
図１に示すレンズ固定構造１は、カメラモジュール用のレンズ鏡筒に適用して好適であり、レンズ１１、鏡筒１２及びレンズ押え部材１３を備えて構成される。

レンズ１１は光学部材の一例を構成し、鏡筒１２の開口部３１と対峙する側であって、当該鏡筒１２と当接させる側が凸型に突出した状態を有すると共に、その外周部が所定のフランジ厚を有した円盤状を成している。光学部材にはレンズ１１の他に絞り部品や、アパーチャ（遮光）部品等が含まれる。レンズ１１にはガラスやプラスティック（樹脂）等を素材とする凹レンズや凸レンズが使用される。

鏡筒１２は、扁平な円筒状を成しており、レンズ１１を収納して保持する。鏡筒１２は、レンズ１１を収納する側が凹型の円筒状に落ち込んだレンズガイド部１２ａを有している。当該レンズガイド部１２ａの外面側には雄ネジ部１２ｂが設けられる。鏡筒１２にはレンズ座面部１２ｃ、溝部１２ｄ及び受光用の開口部３１が設けられる。鏡筒１２には樹脂成形部品や炭素繊維含有の樹脂成形部品等が使用される。

レンズ押え部材１３は環状の押え部材の一例を構成し、扁平な円筒蓋（キャップ）状を成しており、上方中央に受光用の開口部１３ａを有して、鏡筒１２内のレンズ１１を固定するものである。レンズ押え部材１３は、レンズ１１と当接する側が凹型の円筒状に抉られた凹状の本体部１３ｂを有している。当該本体部１３ｂの内側面には、当該開口部１３ａの口径に比べて奥部の口径が狭くなされた台錐形状の雌ネジ部１３ｃ（カバーネジ）が設けられる。この例では、レンズ押え部材１３の台錐形状の雌ネジ部１３ｃが鏡筒１２の雄ネジ部１２ｂに螺合される。レンズ押え部材１３の材質には、アルミダイキャストや、黄銅、ＳＵＳ等の金属又は合金が使用される。

図２は、レンズ固定構造１の構成例を補足する断面図である。図２に示すレンズ固定構造１によれば、鏡筒１２に挿入されるレンズ１１は、円盤状部位（フランジ）を有している。レンズ１１は、円盤状部位をレンズ押え部材１３の平坦面Ｉと鏡筒１２の平坦面IIIとで挟み込まれる（以下、平坦面挟持構造という）。この例では、平坦面挟持構造に加えて、鏡筒１２の雄ネジ部１２ｂにより、レンズ１１を中心に寄せる構造（以下、レンズ中心寄せ構造という）を採っている。

例えば、レンズ押え部材１３は開口部１３ａを有しており、当該開口部１３ａを除くレンズ１１と当接する側が凹状に落ち込んだ本体部１３ｂとなされ、この本体部１３ｂの天板部位が平坦面Ｉを成している。

また、レンズ１１の円盤状部位は平坦面IIａ，IIｂを有している（図５Ｂ参照）。平坦面IIａは、レンズ押え部材１３の開口部１３ａと対峙する部分を除く部位に設けられ、平坦面IIｂは、鏡筒１２の開口部３１と対峙する部分を除く部位に設けられる。

この例で、鏡筒１２の内側にはレンズ座面部１２ｃが設けられ、レンズ座面部１２ｃは平坦面IIIを有している。レンズ座面部１２ｃの平坦面IIIと、レンズ押え部材１３の平坦面Ｉとでレンズ１１の円盤状部位を挟み込むようになされる。レンズ１１の平坦面IIａはレンズ押え部材１３の平坦面Ｉに当接され、その平坦面IIｂは鏡筒１２の平坦面IIIに当接される。これに加えて、レンズ１１の円盤状部位の側面を鏡筒１２の雄ネジ部１２ｂで当接するようになされる（平坦面挟持構造）。

ここで、レンズ押え部材１３の雌ネジ部１３ｃの呼び径をＭｃとし、鏡筒１２の雄ネジ部１２ｂの呼び径をＭｂとしたとき、呼び径Ｍｃと呼び径Ｍｂとの間には、（１）式、すなわち、
Ｍｃ＜Ｍｂ・・・・・（１）
なる関係に設定される。このようにレンズ押え部材１３の雌ネジ部１３ｃの呼び径Ｍｃと、鏡筒１２の雄ネジ部１２ｂの呼び径Ｍｂを設定すると、凹状の本体部１３ｂ内へ鏡筒１２を挿入すればするほど、当該レンズ押え部材１３のレンズガイド部１２ａ側壁をレンズ１１のフランジ側面へ強制的に倒れ込ませることができる（レンズ中心寄せ構造）。

図３は、図２の波線円内図に示したレンズ１１、鏡筒１２及びレンズ押え部材１３の当接例を示す拡大図であり、３部品が固定された部分を拡大した図である。
図３に示すレンズ１１、鏡筒１２及びレンズ押え部材１３の当接例によれば、レンズ１１を挟持した状態で当該鏡筒１２及びレンズ押え部材１３が共にネジ締めされて相互に締結される。通常のレンズ固定構造によれば、鏡筒１２及びレンズ押え部材１３のそれぞれが同じ呼び径の雄ネジや雌ネジ等を備え、微小なクリアランス（ネジの遊び）を持ちながら、ネジ締めされる。これに対して、本発明の仕様では、故意的に「鏡筒１２の雄ネジ部１２ｂの呼び径Ｍｂ＞レンズ押え部材１３の雌ネジ部１３ｃの呼び径Ｍｃ」なる関係に設定し、呼び径Ｍｂと呼び径Ｍｃとの間に微小な差を持たせた点に特徴を有している。

更に、この例では、鏡筒１２のレンズガイド部１２ａの内側周囲に所定の深さの溝部１２ｄが設けられる。例えば、図３に示す鏡筒１２のレンズ座面部１２ｃにおいて、レンズガイド部１２ａの根元に、光軸方向に深さを持つような溝部１２ｄが形成される。この溝部１２ｄを設けることによって、レンズガイド部１２ａの強度を減少させ、当該ガイド部１２ａの径方向の倒れ込みを容易にできるようになる。これにより、鏡筒１２と、レンズ押え部材１３との間の強度を調整できるようになる。

図４は、レンズ１１、鏡筒１２’及びレンズ押え部材１３の当接例を示す拡大図であり、変形例としてのレンズ固定構造１’の３部品が固定された部分を拡大した図である。

この例では、図３に示した鏡筒１２のレンズガイド部１２ａの根元から溝部１２ｄが取り除かれ、レンズ１１の径方向において、レンズ押え部材１３の雌ネジ部１３ｃの強度や、鏡筒１２’のレンズガイド部１２ａの強度等の間で形状的又は材料的な強度関係を各々の部位に持たせたものである。

ここに、レンズ押え部材の雌ネジ部１３ｃの強度をＦｃとし、鏡筒１２のレンズガイド１２ａの強度をＦｂとしたとき、強度Ｆｃ，Ｆｂとの間には、（２）式、すなわち、
Ｆｃ＞Ｆｂ・・・・・（２）
なる関係に設定される。このように、レンズ押え部材１３の雌ネジ部１３ｃの強度Ｆｃと、鏡筒１２のレンズガイド部１２ａの強度ＦｂとをＦｃ＞Ｆｂの関係に設定すると、溝部１２ｄを設けなくても、当該鏡筒１２と、レンズ押え部材１３との間の強度を調整できるようになる。

これらの関係を設定した上で、雌ネジ部１３ｃ及び雄ネジ部１２ｂの同時ネジ締めによって、レンズ押え部材１３を鏡筒１２に締め込む。これにより、レンズ押え部材１３とレンズ１１とが光軸方向に面接触することで、呼び径Ｍｂが大きい鏡筒１２のレンズガイド部１２ａが、呼び径Ｍｃの小さいレンズ押え部材１３の雌ネジ部１３ｃに押されて径方向に倒れ込み、レンズ１１に対して直接接触する。ここで、レンズ中心方向への力をＦｘとしたとき、力Ｆｘは、レンズ１１の径方向の動きを規制し、光学部品の光軸ズレを防止でき、しかも、映像ズレを抑えるようになる。

また、光軸方向への力をＦｚとしたとき、力Ｆｚがレンズ１１の光軸方向の動きを規制するので、レンズ１１等の光学部品の光軸ズレを抑制し、画ボケ等の光学特性劣化を防止できるようになる。

次に、本発明に係る第１のレンズ固定方法について説明する。図５Ａ〜Ｃは、レンズ固定例を示す工程図である。この実施例では、開口部１３ａを有した扁平円筒状のレンズ押え部材１３を使用して鏡筒１２の内部にレンズ１１を固定する場合を前提とする。

まず、図５Ａに示すレンズ押え部材１３と、図５Ｂに示すレンズ１１と、図５Ｃに示す鏡筒１２とを準備する。レンズ１１に関しては、フランジの厚みをｄとし、レンズ部材の所定の側、この例では、レンズ押え部材１３の開口部１３ａと対峙させる側であって、当該レンズ押え部材１３と当接させる円盤状部位に平坦面IIａを形成する。また、鏡筒１２の開口部３１と対峙させる側であって、当該鏡筒１２と当接させる部分を凸型に突出させると共に円盤状部位に平坦面IIｂを形成する。レンズ部材にはガラスやプラスティックを使用する。

この例では、レンズ１１の外径がφとなるように、所定のレンズ用の型枠を形成し、この型枠にレンズ材料を流し込んでレンズ１１を形成する。これにより、鏡筒１２のレンズガイド部１２ａへ挿入可能で外周表裏面に平坦面IIａ，IIｂを有した形状のレンズ１１を形成するようになされる。

レンズ押え部材１３に関しては、アルミダイキャスト等の本体部材を扁平な円筒蓋（キャップ）状に加工し、受光用の開口部１３ａや、凹状の本体部１３ｂ、当該本体部１３ｂの内側に呼び径Ｍｃの雌ネジ部１３ｃを形成する。例えば、アルミダイキャスト等の原料を型枠に入れて成型し、その後、孔開け加工機で開口部１３ａを形成する。ネジ加工機で、本体部１３ｂの内側に、開口部１３ａの口径に比べて奥部の口径を狭くした台錐形状の雌ネジ部１３ｃを形成する。

鏡筒１２に関しては、樹脂成形部材の本体中央に開口部３１を形成し、この開口部３１を除くレンズ１１と当接する側に、凹型に落ち込む円筒状のレンズガイド部１２ａを形成する。レンズガイド部１２ａの中央には平坦面IIIを成したレンズ座面部１２ｃを形成する。レンズガイド部１２ａの外面側には呼び径Ｍｂを有した雄ネジ部１２ｂを形成する。もちろん、鏡筒１２を象ったコア及びキャビティから成る金型を作成し、当該金型に所望の樹脂部材を封入して雄ネジ部１２ｂ付きの鏡筒１２を形成してもよい。

レンズ１１、鏡筒１２及び、レンズ押え部材１３が準備できたら、レンズ１１を鏡筒１２内に収納する。この例では、図５Ｂに示すレンズ１１の円盤状部位の平坦面IIａと、レンズ押え部材１３の平坦面Ｉとを当接し、レンズ１１の円盤状部位の平坦面IIｂと、鏡筒１２のレンズ座面部１２ｃの平坦面IIIとを当接するように組み合わせて、図５Ａに示すレンズ押え部材１３の内部に当該レンズ１１載置済みの鏡筒１２を収納（挿入）する。

このとき、レンズ１１が収納された鏡筒１２の雄ネジ部１２ｂに、レンズ押え部材１３の台錐形状の雌ネジ部１３ｃを螺合して確実に固定するようになされる。特に、レンズ１１への突き当て時に、図４に示したように、鏡筒１２のレンズガイド部１２ａの内側より、光軸中心方向に力Ｆｘが働き、鏡筒１２は光軸０と垂直方向の径方向に対して確実に固定される。これにより、図１に示した第１のレンズ固定構造１を提供することができる。

このように、第１の実施例としてのレンズ固定構造１及びレンズ固定方法によれば、レンズ１１を鏡筒１２内に収納する場合、上述したレンズ押え部材１３の雌ネジ部１３ｃの呼び径Ｍｃと、鏡筒１２の雄ネジ部１２ｂの呼び径Ｍｂとの間には、Ｍｃ＜Ｍｂなる関係に設定するようになされる。

従って、レンズ押え部材１３の凹状の本体部１３ｂ内へ鏡筒１２のレンズガイド部１２ａを挿入すればするほど、そのレンズガイド部１２ａの側壁をレンズ１１のフランジ側面へ強制的に倒れ込ませることができる。この結果、レンズガイド部１２ａの側壁が光軸方向と直交する垂直方向から中心へレンズ１１を締め付けるようになるので、レンズ１１の遊びを抑制できるようになる。これにより、従来方式のレンズ固定構造１０に比べて撮像素子に対する光軸ズレを防止できるようになる。従って、高信頼度のレンズ組み込み部品を提供することができ、当該部品を実装したカメラの信頼性の向上に寄与する。

図６は、本発明に係る第２の実施例としてのレンズ固定構造２の構成例を示す一部破砕の斜視図である。第２の実施例では、第１の実施例と異なり、鏡筒２２とレンズ押え部材２３を相互に締結固定する各々の雄ネジ部２２ｂ及び雌ネジ部２３ｃの配設位置と、レンズ２１の径方向への移動規制位置とを別箇所に分離して設けた点である。

図６に示すレンズ固定構造２は、第１の実施例と同様にしてカメラモジュール用のレンズ鏡筒に適用して好適であり、レンズ２１、鏡筒２２及びレンズ押え部材２３を備えて構成される。

レンズ２１は光学部材の一例を構成し、鏡筒２２の開口部３１と対峙する側であって、当該鏡筒２２と当接させる側が凸型に突出した状態を有すると共に、その外周部が所定のフランジ厚を有した円盤状を成している。レンズ２１には第１の実施例と同様にしてガラスやプラスティック等を素材とする凹レンズや凸レンズが使用される。光学部材にはレンズ２１の他に絞り部品や、アパーチャ（遮光）部品等が含まれる。レンズ２１にはガラスやプラスティック（樹脂）等を素材とする凹レンズや凸レンズが使用される。

鏡筒２２は第１の実施例と同様にして扁平な円筒状を成しており、レンズ２１を収納して保持する。鏡筒２２は受光用の開口部３１や、レンズ２１と当接する側が凹型の円筒状に抉られた（落ち込んだ）レンズガイド部２２ａ等を有している。当該レンズガイド部２２ａの外面側には雄ネジ部２２ｂが設けられる。これまでは第１の実施例と同様であるが、これと共に、当該レンズガイド部２２ａの外側上部周囲には台錐形状の平坦面が設けられる。鏡筒２２には樹脂成形部品や炭素繊維含有の樹脂成形部品等が使用される。

レンズ押え部材２３は環状の押え部材の他の一例を構成し、扁平円筒蓋（キャップ）状を成し、内側上方中央に受光用の開口部２３ａを有している。レンズ押え部材２３は鏡筒２２の内部に収納されたレンズ２１を固定するものである。レンズ押え部材２３は、レンズ２１と当接する側が凹型の円筒状に抉られた凹状の本体部２３ｂを有している。レンズ押え部材２３の内側面には雌ネジ部２３ｃが設けられると共に、当該レンズ押え部材２３の内側奥周囲には台錐形状の平坦面が設けられる。この例では、レンズ押え部材２３の雌ネジ部２３ｃと鏡筒２２の雄ネジ部２２ｂとが螺合されると共に、当該レンズ押え部材２３の台錐形状の傾斜部と当該鏡筒２２の台錐形状の傾斜部とが当接される。レンズ押え部材２３の材質には、アルミダイキャストや、黄銅、ＳＵＳ等の金属又は合金が使用される。

図７は、レンズ固定構造２の構成例を補足する断面図である。図７に示すレンズ固定構造２によれば、鏡筒２２に挿入されるレンズ２１は、円盤状部位（フランジ）を有している。レンズ２１は、第１の実施例と同様にして平坦面挟持構造を採っている。第１の実施例と異なるのは、変形レンズ中心寄せ構造が採られる点である。変形レンズ中心寄せ構造では、レンズ押え部材２３のレンズ固定側に、鏡筒２２のレンズガイド部２２ａを倒れ込ませる傾斜形状（傾斜部Ｉｂ）を設けている点が異なっている。

例えば、レンズ押え部材２３は開口部２３ａを有している。レンズ押え部材２３は当該開口部２３ａを除くレンズ２１と当接する側が凹状に落ち込んだ本体部２３ｂとなされ、この本体部２３ｂの天板部位が傾斜部Ｉａと、これに連続する台錐形状の傾斜部Ｉｂとなされている。この例で、傾斜部Ｉｂは、開口部２３ａの内側奥周囲に設けられ、当該傾斜部Ｉｂとレンズ２１の側面とで台錐楔形状の溝部２３ｄを構成する（図５Ａ参照）。

また、レンズ２１の円盤状部位は第１の実施例と同様にして平坦面IIａ，IIｂを有している（図５Ｂ参照）。平坦面IIａは、レンズ押え部材２３の開口部２３ａと対峙する部分を除く部位に設けられ、平坦面IIｂは、鏡筒２２の開口部３１と対峙する部分を除く部位に設けられる。

この例で、鏡筒２２のレンズガイド部２２ａの外側上部周囲には台錐形状の傾斜部IVが設けられ、このレンズガイド部２２ａの傾斜部IVが先端台錐楔形状部２２ｅを構成する（図５Ｃ参照）。レンズガイド部２２ａの内側にはレンズ座面部２２ｃが設けられる。レンズ座面部２２ｃは平坦面IIIを有している。この例でも、レンズ座面部２２ｃの平坦面IIIと、レンズ押え部材２３の平坦面Ｉａとでレンズ２１の円盤状部位を挟み込むようになされる。レンズ２１の平坦面IIａはレンズ押え部材２３の平坦面Ｉａに当接され、その平坦面IIｂは鏡筒２２の平坦面IIIに当接される（平坦面挟持構造）。

この例では、平坦面挟持構造に加えて、レンズ２１の円盤状部位の側面を鏡筒２２のレンズガイド部２２ａの側壁でレンズ径方向へ当接する（寄せる）ようになされる。ここで、レンズ押え部材２３の雌ネジ部２３ｃの呼び径をＭｃとし、鏡筒２２の雄ネジ部２２ｂの呼び径をＭｂとしたとき、呼び径Ｍｃと呼び径Ｍｂとの間には、（３）式、すなわち、
Ｍｃ＝Ｍｂ・・・・（３）
なる関係に設定される。このようにレンズ押え部材２３の雌ネジ部２３ｃの呼び径Ｍｃと、鏡筒２２の雄ネジ部２２ｂの呼び径Ｍｂを設定し、凹状の本体部２３ｂ内へ鏡筒２２を挿入すればするほど、上述した台錐楔形状の溝部２３ｄに、先端台錐楔形状部２２ｅを挿入することができ、当該レンズ押え部材２３のレンズガイド部２２ａの側壁をレンズ２１のフランジ側面へ強制的に倒れ込ませることができる（変形レンズ中心寄せ構造）。

図８は、図７の波線円内図に示したレンズ２１、鏡筒２２及びレンズ押え部材２３の当接例を示す拡大図であり、３部品が固定された部分を拡大した図である。
図８に示すレンズ２１、鏡筒２２及びレンズ押え部材２３の当接例によれば、レンズ２１を挟持した状態で当該鏡筒２２及びレンズ押え部材２３を共にネジ締めによって相互に締結される。

この例でも、鏡筒２２のレンズガイド部２２ａの内側周囲に所定の深さの溝部２２ｄが設けられる。例えば、図８に示す鏡筒２２のレンズ座面部２２ｃにおいて、レンズガイド部２２ａの根元に、光軸方向に深さを持つような溝部２２ｄが形成される。この溝部２２ｄを設けることによって、レンズガイド部２２ａの強度を減少させ、当該ガイド部２２ａの径方向の倒れ込みを容易にできるようになる。これにより、第１の実施例と同様にして鏡筒２２と、レンズ押え部材２３との間の強度を調整できるようになる。

例えば、図８に示すレンズ２１の径方向において、レンズ押え部材２３の内側の傾斜部（面）Ｉｂの強度や、鏡筒２２のレンズガイド部１２ａの傾斜部（面）IVの強度等の間で形状的又は材料的な強度関係を各々の部位に設定するようになされる。

ここに、レンズ押え部材の傾斜部Ｉｂの強度をＧｃとし、鏡筒２２のレンズガイド１２ａの傾斜部IVの強度をＧｂとしたとき、強度Ｇｃ，Ｇｂとの間には、（４）式、すなわち、
Ｇｃ＞Ｇｂ・・・・・（４）
なる関係に設定される。このように、レンズ押え部材２３の傾斜部（面）Ｉｂの強度Ｇｃと、鏡筒２２のレンズガイド部２２ａの傾斜部IVの強度ＧｂとをＧｃ＞Ｇｂの関係に設定すると、当該鏡筒２２と、レンズ押え部材２３との間の強度を調整できるようになる。

これらの関係を設定した上で、雌ネジ部１３ｃ及び雄ネジ部１２ｂの同時ネジ締めによって、レンズ押え部材２３を鏡筒２２に締め込むことにより、レンズ押え部材２３とレンズ２１とが、強度的に弱く設定したレンズガイド部２２ａを介して、光軸方向に面接触する。これにより、呼び径Ｍｂの鏡筒２２のレンズガイド部１２ａの傾斜部IVが、呼び径Ｍｂ＝Ｍｃに設定されたレンズ押え部材２３の傾斜部Ｉｂに押されて径方向に倒れ込み、レンズ２１に対して直接接触する。

この例では、レンズ押え部材２３の傾斜部Ｉｂ及びレンズ側面から成る台錐楔形状の溝部２３ｄに、レンズガイド部２２ａの先端台錐楔形状部２２ｅを挿入した時、レンズ２１を押える力Ｆが発生する。ここでレンズ中心方向への力をＦｘとしたとき、力Ｆｘは、レンズ２１の径方向の動きを規制し、光学部品の光軸ズレを防止でき、しかも、映像ズレを抑えるようになる。また、光軸方向への力をＦｚとしたとき、力Ｆｚがレンズ２１の光軸方向の動きを規制するので、レンズ２１等の光学部品の光軸ズレを抑制し、画ボケ等の光学特性劣化を防止できるようになる。

次に、本発明に係る第２のレンズ固定方法について説明する。図９Ａ〜Ｃは、レンズ固定例を示す工程図である。この実施例では、開口部２３ａを有した扁平円筒状のレンズ押え部材２３を使用して鏡筒２２の内部にレンズ２１を固定する場合を前提とする。

まず、図９Ａに示すレンズ押え部材２３と、図９Ｂに示すレンズ２１と、図９Ｃに示す鏡筒２２とを準備する。レンズ２１に関しては、第１の実施例と同様にしてフランジの厚みをｄとし、レンズ部材の所定の側、この例では、レンズ押え部材２３の開口部２３ａと対峙させる側であって、当該レンズ押え部材２３と当接させる円盤状部位に平坦面IIａを形成する。また、鏡筒２２の開口部３１と対峙させる側であって、当該鏡筒２２と当接させる部分を凸型に突出させると共に円盤状部位に平坦面IIｂを形成する。レンズ部材にはガラスやプラスティックを使用する。

この例では、レンズ２１の外径がφとなるように、所定のレンズ用の型枠を形成し、この型枠にレンズ材料を流し込んでレンズ２１を形成する。これにより、鏡筒２２のレンズガイド部２２ａへ挿入可能で外周表裏面に平坦面IIａ，IIｂを有した形状のレンズ２１を形成するようになされる。

レンズ押え部材２３に関しては、アルミダイキャスト等の本体部材を扁平な円筒蓋（キャップ）状に加工し、受光用の開口部２３ａや、凹状の本体部２３ｂ、当該本体部２３ｂの内側に、傾斜部Ｉｂ及び呼び径Ｍｃの雌ネジ部２３ｃを形成する。例えば、アルミダイキャスト等の原料を型枠に入れて成型し、その後、孔開け加工機で開口部２３ａを形成する。傾斜部Ｉｂは型枠成形時にレンズ押え部材２３の内側を台錐形状に加工することで設定する。

鏡筒２２に関しては、樹脂成形部材の本体中央に開口部３１を形成し、この開口部３１を除くレンズ２１と当接する側に、凹型に落ち込む円筒状のレンズガイド部２２ａを形成する。レンズガイド部２２ａの中央には平坦面IIIを成したレンズ座面部２２ｃを形成する。レンズガイド部２２ａの外面側には、その先端部に傾斜部IVと、呼び径Ｍｂを有した雄ネジ部２２ｂとを形成する。傾斜部IVは、レンズガイド部２２ａの先端外側を端面（法面）仕上げすることで設定する。もちろん、雄ネジ形状及び傾斜部形状付きの鏡筒２２を象ったコア及びキャビティから成る金型を作成し、当該金型に所望の樹脂部材を封入して雄ネジ部２２ｂ及び傾斜部IV付きの鏡筒２２を形成してもよい。

レンズ２１、鏡筒２２及び、レンズ押え部材２３が準備できたら、レンズ２１を鏡筒２２内に収納する。この例では、図９Ｂに示すレンズ２１の円盤状部位の平坦面IIａと、レンズ押え部材２３の平坦面Ｉとを当接し、レンズ２１の円盤状部位の平坦面IIｂと、鏡筒２２のレンズ座面部２２ｃの平坦面IIIとを当接するように組み合わせて、図９Ａに示すレンズ押え部材２３の内部に、当該レンズ載置済みの鏡筒２２を収納（挿入）する。

このとき、レンズ２１が収納された鏡筒２２の雄ネジ部２２ｂに、レンズ押え部材２３の台錐形状の雌ネジ部２３ｃを螺合して確実に固定する。例えば、図８に示したレンズ押え部材２３の傾斜部Ｉｂ及びレンズ側面から成る台錐楔形状の溝部２３ｄに、レンズガイド部２２ａの先端台錐楔形状部２２ｅを挿入すると、レンズ２１を押える力Ｆが発生する。そして、鏡筒２２のレンズガイド部２２ａの内側より、光軸中心方向に力Ｆｘが働き、鏡筒２２は光軸０と垂直方向の径方向に対して確実に固定される。これにより、図６に示した第２のレンズ固定構造２を提供することができる。

このように、第２の実施例としてのレンズ固定構造２及びレンズ固定方法によれば、レンズ２１を鏡筒２２の内部へ収納する場合、鏡筒２２をレンズガイド部２２ａ内へ挿入すればするほど、レンズ押え部材２３の台錐形状の傾斜部Ｉｂに沿って、当該鏡筒２２の台錐形状の傾斜部（面）IVをレンズ２１のフランジ側面へ強制的に押し付けることができる。

この結果、第１の実施例と同様にして、鏡筒２２のレンズガイド部２２ａの側壁が光軸方向と直交する垂直方向から中心へレンズ２１を締め付けるようになるので、レンズ２１の遊びを抑制できるようになる。これにより、従来方式のレンズ固定構造に比べて撮像素子に対する光軸ズレを防止できるようになる。従って、高信頼度のレンズ組み込み部品を提供することができ、当該部品を実装したカメラの信頼性の向上に寄与する。

この発明は、デジタルカメラや、ビデオカメラ、携帯電話機、車載用のカメラ等のカメラモジュール用のレンズユニットに適用して極めて好適である。

本発明に係る第１の実施例としてのレンズ固定構造１の構成例を示す一部破砕の斜視図である。 レンズ固定構造１の構成例を補足する断面図である。 図２の波線円内図に示したレンズ１１、鏡筒１２及びレンズ押え部材１３の当接例を示す拡大図である。 レンズ１１、鏡筒１２’及びレンズ押え部材１３の当接例を示す拡大図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、レンズ固定例を示す工程図である。 第２の実施例としてのレンズ固定構造２の構成例を示す一部破砕の斜視図である。 レンズ固定構造２の構成例を補足する断面図である。 図７の波線円内図に示したレンズ２１、鏡筒２２及びレンズ押え部材２３の当接例を示す拡大図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、レンズ固定例を示す工程図である。 従来例に係るレンズ固定構造１の構成例を示す断面図である。 図１０の波線円内図に示したレンズ４１、鏡筒４２及びレンズ押え部材４３の当接例を示す拡大図である。 レンズ固定構造１０’の改善例を示す拡大図である。

符号の説明

１，２・・・レンズ固定構造、１１，２１・・・レンズ、１２，２２・・・鏡筒、１２ｂ，２２ｂ・・・雄ネジ部、１２ａ，２２ａ・・・レンズガイド部、１３，２３・・・レンズ押え部材、１３ａ，３１・・・開口部、１３ｃ，２３ｃ・・・雌ネジ部

Claims (10)

1. レンズと、
   前記レンズを収納する鏡筒と、
   開口部を有して前記鏡筒内のレンズを固定する環状の押え部材とを備え、
   前記押え部材は、
   前記レンズと当接する側が凹型の円筒状に抉られた本体部を有しており、当該本体部の内側面には、当該開口部の口径に比べて奥部の口径が狭くなされた台錐形状の雌ネジ部が設けられ、
   前記鏡筒は、
   前記レンズを収納する側が凹型の円筒状に落ち込んだ穴部を有しており、当該穴部の外面側には雄ネジ部が設けられ、
   前記押え部材の台錐形状の雌ネジ部が前記鏡筒の雄ネジ部に螺合されることを特徴とするレンズ固定構造。
2. 前記押え部材の雌ネジ部の呼び径をＭｃとし、前記鏡筒の雄ネジ部の呼び径をＭｂとしたとき、前記呼び径Ｍｃと呼び径Ｍｂとの間には、
   Ｍｃ＜Ｍｂ
   なる関係に設定されることを特徴とする請求項１に記載のレンズ固定構造。
3. 前記押え部材の雌ネジ部の強度をＦｃとし、前記鏡筒の穴部の強度をＦｂとしたとき、前記強度Ｆｃ，Ｆｂとの間には、
   Ｆｃ＞Ｆｂ
   なる関係に設定されることを特徴とする請求項１に記載のレンズ固定構造。
4. 前記鏡筒の穴部の内側周囲に所定の深さの溝部が設けられることを特徴とする請求項１に記載のレンズ固定構造。
5. 開口部を有した押え部材を使用して鏡筒内にレンズを固定する方法であって、
   前記レンズを当接するための押え部材を加工して凹型の円筒状の本体部を形成し、かつ、当該本体部の内側面に当該開口部の口径に比べて奥部の口径を狭くした台錐形状の雌ネジ部を形成する工程と、
   前記レンズを収納するための鏡筒部材を加工して凹型の円筒状の穴部を形成し、かつ、 当該穴部の外面側に雄ネジ部を形成する工程と、
   前記レンズを鏡筒内に収納する工程と、
   前記レンズが収納された前記鏡筒の雄ネジ部に前記押え部材の台錐形状の雌ネジ部を螺合する工程とを有することを特徴とするレンズ固定方法。
6. レンズと、
   前記レンズを収納する鏡筒と、
   開口部を有して前記鏡筒内のレンズを固定する環状の押え部材とを備え、
   前記押え部材は、
   前記レンズと当接する側が凹型の円筒状に抉られた本体部を有しており、当該本体部の内側面には雌ネジ部が設けられると共に、当該本体部の内側奥周囲には台錐形状の傾斜部が設けられ、
   前記鏡筒は、
   前記レンズを収納する側が凹型の円筒状に落ち込んだ穴部を有しており、当該穴部の外面側には雄ネジ部が設けられると共に、当該穴部の外側上部周囲には台錐形状の傾斜部が設けられ、
   前記押え部材の雌ネジ部と前記鏡筒の雄ネジ部とが螺合されると共に、当該押え部材の台錐形状の傾斜部と当該鏡筒の台錐形状の傾斜部とが当接されることを特徴とするレンズ固定構造。
7. 前記押え部材の雌ネジ部の呼び径をＭｃとし、前記鏡筒の雄ネジ部の呼び径をＭｂとしたとき、前記呼び径Ｍｃと呼び径Ｍｂとの間には、
   Ｍｃ＝Ｍｂ
   なる関係に設定されることを特徴とする請求項６に記載のレンズ固定構造。
8. 前記押え部材の傾斜部の強度をＧｃとし、前記鏡筒の穴部の傾斜部の強度をＧｂとしたとき、前記強度Ｇｃ，Ｇｂとの間には、
   Ｇｃ＞Ｇｂ
   なる関係に設定されることを特徴とする請求項６に記載のレンズ固定構造。
9. 前記鏡筒の穴部の内側周囲に所定の深さの溝部が設けられることを特徴とする請求項６に記載のレンズ固定構造。
10. 開口部を有した押え部材を使用して鏡筒内にレンズを固定する方法であって、
    前記レンズを当接するための押え部材を加工して凹型の円筒状の本体部を形成し、かつ、当該本体部の内側面に雌ネジ部を形成すると共に、当該本体部の内側奥周囲に台錐形状の傾斜部を形成する工程と、
    前記レンズを収納する鏡筒部材を加工して凹型の円筒状の穴部を形成し、かつ、当該穴部の外面側に雄ネジ部を形成すると共に、当該穴部の外側上部周囲に台錐形状の傾斜部を形成する工程と、
    前記レンズを鏡筒内に収納する工程と、
    前記レンズが収納された前記鏡筒の雄ネジ部と前記押え部材の雌ネジ部とを螺合すると共に、当該押え部材の台錐形状の傾斜部と当該鏡筒の台錐形状の傾斜部とを当接する工程とを有することを特徴とするレンズ固定方法。

Images