JP2012208279A - レンズユニット及び撮像ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】レンズの枚数が多くなっても、レンズの位置を安定させることができるレンズユニット、及び撮像ユニットを提供する。
【解決手段】レンズユニットは、複数のレンズと、複数のレンズを、それらの光軸が一致するように収容する鏡筒とを備える。複数のレンズのうち少なくとも２枚以上のレンズは、が鏡筒の前記レンズを挿入する側とは反対側に嵌め合わされ、他の全てのレンズが、鏡筒に嵌め合わされることなく、隣り合うレンズと嵌め合わされる。
【選択図】図１

Description

本発明は、レンズユニット、及びレンズユニットを備える撮像ユニットに関する。

携帯電話や監視カメラなどに用いられる撮像ユニットは、一般に、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサなどの固体撮像素子と、固体撮像素子の受光面に結像するレンズユニットとで構成されている（例えば、特許文献１参照）。

レンズユニットは、複数のレンズと、これらのレンズを収容する鏡筒とで構成される。特許文献１に記載されたレンズユニットでは、複数のレンズは、それらの光軸を互いに一致させた状態で配置されている。この特許文献１には、レンズユニットは、複数のレンズのうち、一部のレンズを鏡筒に嵌め込むことで位置決めし、また、他のレンズを隣り合うレンズ同士で嵌め合わせることで位置決めすることが記載されている。

特開２００９−１３９６９３号公報

ところで、隣り合うレンズ同士の光軸を精度良く一致させるためには、レンズ同士を嵌合させることが望ましい。

しかし、レンズ枚数が多くなると、レンズ同士を嵌め合わせる部分の誤差の影響が大きくなり、鏡筒に対するレンズの位置を安定させることが難しかった。そして、組み付け誤差も積み重なることから、嵌合される複数のレンズのうちの両端のレンズ同士の光軸のずれが大きくなってしまうおそれがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、レンズの枚数が多くなっても、レンズの位置を安定させることができるレンズユニット、及び撮像ユニットを提供することにある。

（１）複数のレンズと、
前記複数のレンズを、それらの光軸が一致するように収容する鏡筒と、を備えるレンズユニットであって、
前記複数のレンズのうち少なくとも２枚以上のレンズは、前記鏡筒における前記レンズを挿入する側とは反対側に嵌め合わされ、他の全てのレンズが、前記鏡筒に嵌め合わされることなく、隣り合うレンズと嵌め合わされるレンズユニット。

（２）基板及び該基板上に設けられた固体撮像素子とを有するセンサユニットと、前記固体撮像素子に結像するレンズユニットと、を備える撮像ユニットであって、
前記レンズユニットは、（１）に記載のレンズユニットである撮像ユニット。

本発明によれば、レンズの枚数が多くなっても、レンズの位置を安定させることができるレンズユニット、及び撮像ユニットを提供できる。

本発明の実施形態を説明するための、撮像ユニットの一例を示す図

図１は、撮像ユニットの一例を示す。

撮像ユニット１は、センサユニット２と、レンズユニット３とを備えている。

センサユニット２は、シリコンなどの半導体で形成された基板２００と、その略中央部に設けられた固体撮像素子２０１とで構成されている。固体撮像素子２０１は、例えばＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどであり、基板２００に対して周知の成膜工程、フォトリソグラフィ工程、エッチング工程、不純物添加工程、等を繰り返し、基板２００上に受光領域、電極、絶縁膜、配線、等を形成して構成されている。

レンズユニット３は、複数のレンズを含む光学系４と、光学系４を収容する鏡筒１００とを含んでいる。光学系４は、図示の例では、入射側（図中上側）から順に配置された、第１レンズ１０と、第２レンズ２０と、第３レンズ３０と、第４レンズ４０とを備えている。第１レンズ１０、第２レンズ２０、第３レンズ３０、第４レンズ４０は、いずれも透光性の樹脂で形成されている。

なお、光学系４の構成は、図示の例に限定されず、例えばレンズの枚数は３枚であってもよく、５枚以上であってもよい。

鏡筒１００は、筒部１０１と、筒部１０１の軸方向の一方の端部に設けられた蓋部１０２と、で構成されている。また、鏡筒１００の筒部１０１の軸方向における蓋部１０２とは反対側の端部は開放されている。鏡筒１００は、遮光性の材料で形成され、例えば黒色のポリカーボン（ＰＣ）などの樹脂で形成される。鏡筒１００は、筒部１０１の蓋部１０２側の内周面には段差部１０６が設けられている。段差部１０６は、筒部１０１の中心軸を中心として環状に設けられている。鏡筒１００は、段差部１０６における筒部１０１の中心軸を中心とした内径が、他の部位の内径よりも小さい。

光学系４は、その光軸を鏡筒１００の筒部１０１の中心軸に一致させた状態で筒部１０１内に配置されている。光学系４の光軸が通過する蓋部１０２の中央部には開口部１０４が設けられており、この開口部１０４を通して光学系４に光が入射する。

第１レンズ１０、第２レンズ２０、第３レンズ３０、第４レンズ４０は、この順に、鏡筒１００の蓋部１０２とは反対側の端部から鏡筒１００の内部に収容される。

第１レンズ１０は、表裏に光学面を有するレンズ部１１と、レンズ部１１の周囲に鍔状に広がるコバ部１２とで構成されている。第２レンズ２０もまた、同様に、表裏に光学面を有するレンズ部２１と、レンズ部２１の周囲に鍔状に広がるコバ部２２とで構成されている。第３レンズ３０もまた、同様に、表裏に光学面を有するレンズ部３１と、レンズ部３１の周囲に鍔状に広がるコバ部３２とで構成されている。第４レンズ４０もまた、同様に、表裏に光学面を有するレンズ部４１と、レンズ部４１の周囲に鍔状に広がるコバ部４２とで構成されている。

第２レンズ２０、第３レンズ３０、第４レンズ４０はそれぞれの光軸を中心とする直径が略等しく、また、各々の直径が第１レンズ１０の直径よりも大きい。

第１レンズ１０のコバ部１２及び第２レンズ２０のコバ部２２には、互いに当接する当接領域がそれぞれ設けられている。第１レンズ１０のコバ部１２に設けられた当接領域１６は、レンズ部１１の光軸を中心とする円環状の凸部である。また、第２レンズ２０のコバ部２２に設けられた当接領域２４は、レンズ部２１の光軸を中心とする円環状の凸部である。

第１レンズ１０のコバ部１２に設けられた当接領域１６は、第２レンズ２０の当接領域２４の外周側のコバ部２２の表面に当接する。第２レンズ２０の当接領域２４は、第１レンズ１０の当接領域１６の内周側のコバ部１２の表面に、遮光板６１を挟んで当接する。

遮光板６１は、光軸を中心とする円形の開口が設けられている。遮光板６１は、第１レンズ１０を透過する光が第２レンズ２０のコバ部２２に進入することを抑える。

そして、第１レンズ１０の当接領域１６の内周面及び第２レンズ２０の当接領域２４の外周面は、互いに間隔をおいて対向するテーパ面とされている。なお、第１レンズ１０の当接領域１６及び第２レンズ２０の当接領域２４の形状は、凸部に限定されず、第１レンズ１０と第２レンズ２０とを互いに重ね合わせることができる範囲で、適宜変形できる。

第１レンズ１０のコバ部１２は、鏡筒１００の筒部１０１の内周面における段差部１０６に嵌合している。また、第２レンズ２０のコバ部２２は、鏡筒１００の筒部１０１の内周面に嵌合している。第１レンズ１０と第２レンズ２０とは、鏡筒１００の筒部１０１に嵌合させることにより、各々の光軸が筒部１０１の中心軸に一致するように位置決めされるとともに、レンズ部１１，２１の光軸が一致するように互いに位置決めされる。

第１レンズ１０と第２レンズ２０は、鏡筒１００のレンズ１０，２０を挿入する側とは反対側（被写体側）に嵌め合わされる。鏡筒１００にレンズ１０〜４０を組み付ける場合には、レンズ１０，２０は、他のレンズ３０，４０より先に嵌め合わされる。

鏡筒１００の被写体側に位置するレンズは被写体側の反対側のレンズよりも径が小さいため、鏡筒１００の筒部１０１の被写体側の厚みを厚く設計することができる。このため、鏡筒１００の被写体側ほど、鏡筒１００に対するレンズの位置の精度を確保しやすい。このため、鏡筒１００に先に第１レンズ１０と第２レンズ２０を被写体側に嵌め合わせることで、鏡筒１００に対するレンズ１０，２０を高い精度で位置決めすることができる。また、他の第３レンズ３０は先に鏡筒１００に固定された第２レンズ２０に嵌合させ、更に第４レンズ４０は第３レンズ３０に嵌合させればよいため、鏡筒１００に対するレンズの位置を、安定させることができる。こうすれば、仮にレンズの枚数が多くなってもレンズの位置を、安定させることができる。

第２レンズ２０のコバ部２２及び第３レンズ３０のコバ部３２には、互いに嵌合する嵌合領域がそれぞれ設けられている。第２レンズ２０のコバ部２２に設けられた嵌合領域２６は、レンズ部２１の光軸を中心とする円環状の凸部である。また、第３レンズ３０のコバ部３２に設けられた嵌合領域３４は、レンズ部３１の光軸を中心とする円環状の凸部である。第３レンズ３０のコバ部３２に設けられた嵌合領域３４は、第２レンズ２０の嵌合領域２６に内嵌する。そして、第２レンズ２０の嵌合領域２６の内周面及び第３レンズ３０の嵌合領域３４の外周面は、互いに整合するテーパ面とされている。第２レンズ２０と第３レンズ３０とは、嵌合領域２６，３４を嵌合させることにより、レンズ部２１，３１の光軸が一致するように互いに位置決めされる。

第３レンズ３０のコバ部３２及び第４レンズ４０のコバ部４２には、互いに嵌合する嵌合領域がそれぞれ設けられている。第３レンズ３０のコバ部３２に設けられた嵌合領域３６は、レンズ部３１の光軸を中心とする円環状の凸部である。また、第４レンズ４０のコバ部４２に設けられた嵌合領域４４は、レンズ部４１の光軸を中心とする円環状の凸部である。第４レンズ３０のコバ部４２に設けられた嵌合領域４４は、第３レンズ３０の嵌合領域３６に内嵌する。そして、第３レンズ３０の嵌合領域３６の内周面及び第４レンズ４０の嵌合領域４４の外周面は、互いに整合するテーパ面とされている。第３レンズ３０と第４レンズ４０とは、嵌合領域３６，４４を嵌合させることにより、レンズ部３１，４１の光軸が一致するように互いに位置決めされる。

第２レンズ２０と第３レンズ３０との間には、レンズ部２１，３１の光軸を中心とする円形の開口を有する遮光板６２が設けられている。遮光板６２は、第１レンズ１０及び第２レンズ２０を透過した光が第３レンズ３０のコバ部３２に進入することを抑える。

第３レンズ３０のコバ部３２と、第４レンズ４０の嵌合領域４４との間には遮光板６３が設けられている。また、第３レンズ３０の嵌合領域３６と第４レンズ４０のコバ部４２との間には、遮光板６４が設けられている。遮光板６３及び遮光板６４はそれぞれ、レンズ部３１，４１の光軸を中心とする円形の開口を有する。遮光板６３及び遮光板６４は、第３レンズ３０を透過した光が第４レンズ４０のコバ部４２に進入することを抑える。

鏡筒１００の筒部１０１の内周面には円環状の押さえ板６６が嵌め込まれている。押さえ板６６は、第４レンズ４０のコバ部４２を鏡筒１００の蓋部１０２側に押し付ける。こうして、第１レンズ１０〜第４レンズ４０は、鏡筒１００の蓋部１０２と押さえ板６６との間で挟まれて保持される。

鏡筒１００に対する光学系４の位置決めは、上述のとおり第１レンズ１０及び第２レンズ２０を鏡筒１００の筒部１０１の内周面に嵌合させることでなされる。

鏡筒１００の筒部１０１の内周面には、第２レンズ部２０が嵌合する領域近傍から筒部１０１の開放側の端部に至るように形成された抜きテーパが形成されている。
第３レンズ３０及び第４レンズ４０の各々のコバ部３２，４２の外周面と鏡筒１００の筒部１０１の内周面における抜きテーパが形成された面との間には隙間が存在する。

レンズユニット３は、鏡筒１００の筒部１０１の端部がセンサユニット２の基板１０に接合され、センサユニット２と一体とされる。鏡筒１００の開口部５４を通して光学系４に入射した光は、センサユニット２の固体撮像素子２０１の受光面に結像する。

第１レンズ１０及び第２レンズ２０は、第３レンズ３０及び第４レンズ４０よりも先に鏡筒１００に嵌め合わされる。第１レンズ１０及び第２レンズ２０は、それらの光軸を一致させた状態で鏡筒に嵌合しているため、位置が安定する。また、第３レンズ３０及び第４レンズ４０を鏡筒１００に嵌め合わせるとき、第２レンズ２０と第３レンズ３０の間、及び、第３レンズ３０と第４レンズ４０の間で、レンズ同士がテーパ嵌合する。こうして、光学系４の光軸は一致した状態が維持される。光学系４と鏡筒１００の筒部１０１の中心軸は一致した状態に維持される。

更に、第３レンズ３０及び第４レンズ４０は、第１レンズ１０及び第２レンズ２０よりも後で組み付けられる。そして、第３レンズ３０及び第４レンズ４０は、各々のコバ部３２，４２と鏡筒１００の筒部１０１の抜きテーパ１１０との間には隙間が存在する。

次に、上述の撮像ユニットの変形例を説明する。

光学系を構成する複数のレンズのうち、先に鏡筒の筒部の内周面に嵌め合わされるレンズの数は、３枚以上であってもよい。つまり、鏡筒に嵌合されるレンズ群は、少なくとも２枚であればよい。複数のレンズのうち、鏡筒における前記レンズを挿入する側とは反対側に嵌め合わされるレンズ以外の残りのレンズは２枚に限定されず、例えば１枚であってもよく、又は３枚以上としてもよい。

鏡筒における前記レンズを挿入する側とは反対側に嵌め合わされるレンズ以外の他のレンズ同士の嵌合は、上述のような、テーパ嵌合に限定されず、嵌め合わされるレンズ同士が各々のレンズ部の光軸を一致させた状態で嵌め合わされることができれば、適宜変更できる。

光学系を構成する複数のレンズのうち、いずれか又は全てが異なる形状又は寸法である構成としてもよい。

本明細書は、次の事項を開示するものである。
（１） 複数のレンズと、
前記複数のレンズを、それらの光軸が一致するように収容する鏡筒と、を備えるレンズユニットであって、
前記複数のレンズのうち少なくとも２枚以上のレンズは、前記鏡筒の前記レンズを挿入する側とは反対側に嵌め合わされ、他の全てのレンズが、前記鏡筒に嵌め合わされることなく、隣り合うレンズと嵌め合わされるレンズユニット。
（２）（１）に記載のレンズユニットであって、
前記少なくとも２枚以上のレンズは、前記鏡筒の被写体側に嵌め合わされているレンズユニット。
（３） （１）又は（２）に記載のレンズユニットであって、
前記複数のレンズはそれぞれ、レンズ部と該レンズ部の周囲に鍔状に広がるコバ部とを有し、
前記他の全てのレンズが、隣り合うレンズと前記コバ部においてテーパ嵌合するレンズユニット。
（４） （３）に記載のレンズユニットであって、
前記鏡筒に嵌め合わされる第１のレンズと、
前記第１のレンズに隣り合うように配置され、前記鏡筒に嵌め合わされる第２のレンズと、
前記第２のレンズのコバ部においてテーパ嵌合する第３レンズと、を備え、前記第３レンズと前記鏡筒との間に隙間が設けられるレンズユニット。
（５） （４）に記載のレンズユニットであって、
前記第３のレンズのコバ部においてテーパ嵌合する第４レンズと、を備え、前記第４レンズと前記鏡筒との間に隙間が設けられるレンズユニット。
（６） （４）又は（５）に記載のレンズユニットであって、
前記隙間が、前記第３レンズ及び第４レンズの前記コバ部と、前記鏡筒の内周面に形成された抜きテーパ面との間に設けられるレンズユニット。
（７） 基板及び該基板上に設けられた固体撮像素子とを有するセンサユニットと、前記固体撮像素子に結像するレンズユニットと、を備える撮像ユニットであって、
前記レンズユニットは、（１）から（６）のいずれか１つに記載のレンズユニットである撮像ユニット。

１ 撮像ユニット
２ センサユニット
３ レンズユニット
４ 光学系
５ 鏡筒
１０ 基板
１１ 固体撮像素子
１０，２０，３０，４０ レンズ
１１，２１，３１，４１ レンズ部
１２，２２，３２，４２ コバ部
５０ 筒部
５１ 蓋部
５４ 開口部

Claims (7)

1. 複数のレンズと、
   前記複数のレンズを、それらの光軸が一致するように収容する鏡筒と、を備えるレンズユニットであって、
   前記複数のレンズのうち少なくとも２枚以上のレンズは、前記鏡筒の前記レンズを挿入する側とは反対側に嵌め合わされ、他の全てのレンズが、前記鏡筒に嵌め合わされることなく、隣り合うレンズと嵌め合わされるレンズユニット。
2. 請求項１に記載のレンズユニットであって、
   前記少なくとも２枚以上のレンズは、前記鏡筒の被写体側に嵌め合わされているレンズユニット。
3. 請求項１又は２に記載のレンズユニットであって、
   前記複数のレンズはそれぞれ、レンズ部と該レンズ部の周囲に鍔状に広がるコバ部とを有し、
   前記他の全てのレンズが、隣り合うレンズと前記コバ部においてテーパ嵌合するレンズユニット。
4. 請求項３に記載のレンズユニットであって、
   前記鏡筒に嵌め合わされる第１のレンズと、
   前記第１のレンズに隣り合うように配置され、前記鏡筒に嵌め合わされる第２のレンズと、
   前記第２のレンズのコバ部においてテーパ嵌合する第３レンズと、を備え、前記第３レンズと前記鏡筒との間に隙間が設けられるレンズユニット。
5. 請求項４に記載のレンズユニットであって、
   前記第３のレンズのコバ部においてテーパ嵌合する第４レンズと、を備え、前記第４レンズと前記鏡筒との間に隙間が設けられるレンズユニット。
6. 請求項４又は５に記載のレンズユニットであって、
   前記隙間が、前記第３レンズ及び第４レンズの前記コバ部と、前記鏡筒の内周面に形成された抜きテーパ面との間に設けられるレンズユニット。
7. 基板及び該基板上に設けられた固体撮像素子とを有するセンサユニットと、前記固体撮像素子に結像するレンズユニットと、を備える撮像ユニットであって、
   前記レンズユニットは、請求項１から６のいずれか１項に記載のレンズユニットである撮像ユニット。

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