JP2012215712A - レンズユニット、及び撮像ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】光学性能が良好で、かつ、強度の低下を抑えられ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、少なくとも１つのレンズを含む光学系と、光学系を収容する鏡筒と、を備え、鏡筒はレンズが嵌合される円筒状の筒部を有し、筒部はその一部が肉抜きされてなる凹部と、凹部に充填部が形成され、充填部は、多色成形によって筒部と一体に形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、レンズユニット、及び撮像ユニットに関する。

現在、バックモニタや前方監視に用いられる車載用カメラが普及している。

車載用カメラ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撮像素子と、撮像素子の受光面に結像するレンズユニットとを備える。

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を備える。このようなレンズユニットを備えた撮像ユニットとしては、例えば、特許文献１に示すものがある。

鏡筒は、成形型を使用して樹脂を成形することで得られる。特許文献２には、レンズ枠に中空部を設けることが記載されている。

特開２００９−９５０００号公報 特開２００９−２４４３８９号公報

ところで、近年、レンズユニットの要求される光学性能が高くなっており、それに応じて鏡筒についても高い寸法精度が要求されている。鏡筒を樹脂の成形により製造する場合に、樹脂が硬化の際に収縮することに起因して、型側の成形面に対して成形体側の表面が窪んでしまう現象（所謂、ヒケ）が生じると、鏡筒を所望の寸法精度で得られない可能性がある。このような不具合を防止するため、一般の成形技術で行われているように、鏡筒の一部を肉抜きすることが考えられる。

しかし、鏡筒を肉抜きした場合には、レンズユニットの強度が低下してしまう。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、光学性能が良好で、かつ、強度の低下を抑えられるレンズユニット及び撮像ユニットを提供する。

（１）少なくとも１つのレンズを含む光学系と、
前記光学系を収容する鏡筒と、を備えるレンズユニットであって、
前記鏡筒は前記レンズが嵌合される円筒状の筒部を有し、
前記筒部はその一部が肉抜きされてなる凹部と、前記凹部に充填部が形成され、
前記充填部は、多色成形によって前記筒部と一体に形成されているレンズユニット。
（２）撮像素子を有するセンサユニットと、前記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、光学性能が良好で、かつ、強度の低下を抑えられるレンズユニット及び撮像ユニットを提供することができる。

本発明のレンズユニットの構成の一例を示す図 図１に示すレンズユニットを備えた撮像ユニットを示す図 図１のレンズユニットの鏡筒の断面図 図３の鏡筒のIV‐IVの矢印方向にみた断面図 図３の鏡筒の変形例を示し、IV‐IV断面に対応する断面図 図３の鏡筒の変形例を示し、IV‐IV断面に対応する断面図

図１は、レンズユニットの構成の一例を示す。
レンズユニット１０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１とを含んでいる。光学系４は、図示の例では、光の入射側（図中左側）から順に配置された、第１レンズ１１と、第２レンズ２１と、第３レンズ３１と、第４レンズ４１とを備えている。

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１は、円筒形状の筒部１ａと、筒部１ａの軸方向において光の入射側とは反対側の端部に設けられた底部１ｂと、で構成されている。また、鏡筒１の筒部１ａの軸方向における底部１ｂとは反対側の端部は開放されている。

鏡筒１は、筒部１ａの内周面には段差部７が設けられている。段差部７は、筒部１ａの中心軸を中心として環状に設けられている。

光学系４は、その光軸を鏡筒１の筒部１ａの中心軸に一致させた状態で筒部１ａ内に配置されている。光学系４の光軸が通過する底部１ｂの中央部には開口部３が設けられている。光学系４を透過した光は、この開口部３を通過し、後述するセンサユニットの撮像素子に入射する。

第１レンズ１１、第２レンズ２１、第３レンズ３１、第４レンズ４１は、この順に、鏡筒１の底部１ｂとは反対側の端部から鏡筒１の内部に配置される。

第１レンズ１１は、表裏に光学面を有するレンズ部１２と、レンズ部１２の周囲に広がるコバ部１３とで構成されている。
第２レンズ２１もまた、同様に、表裏に光学面を有するレンズ部２２と、レンズ部２２の周囲に広がるコバ部２３とで構成されている。
第３レンズ３１もまた、同様に、表裏に光学面を有するレンズ部３２と、レンズ部３２の周囲に鍔状に広がるコバ部３３とで構成されている。
第４レンズ４１もまた、同様に、表裏に光学面を有するレンズ部４２と、レンズ部４２の周囲に鍔状に広がるコバ部４３とで構成されている。

第１レンズ１１、第２レンズ２１、第３レンズ３１、第４レンズ４１はそれぞれ鏡筒１の内周面に嵌め込まれている。第１レンズ１１、第２レンズ２１、第３レンズ３１、第４レンズ４１の各コバ部１３、２３、３３、４３が鏡筒１の内周面に当接する。第１レンズ１１のコバ部１３の被写体側は、筒部１ａの先端部をかしめ加工することで、筒部１ａに保持される。

第１レンズ１１の直径は第２レンズ２１の直径より長い。第２レンズ２１の直径は第３レンズ３１の直径より長い。第３レンズ３１の直径は、第４レンズ４１の直径より長い。なお、以下の説明では、第１レンズ１１、第２レンズ２１、第３レンズ３１、第４レンズ４１を総称して、単にレンズともいう。

図２は、図１に示すレンズユニットを備える撮像ユニットの構成の一例を示す断面図である。

撮像ユニット１００は、図１に示したレンズユニット１０と、センサユニット１０１と、外カバー１０２と、ホルダ１０３と、接続部１０８と、配線１１０とを備える。

センサユニット１０１は、本体カバー１０５と、該本体カバー１０５に内蔵された撮像素子１０６と、該撮像素子１０６が取り付けられているセンサ基板１０４と、を備える。撮像素子１０６は、光学系４で結像された像を電気信号に変換する。撮像素子１０６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る。

センサ基板１０４は、光学系４の光軸に対して撮像素子１０６の撮像面が垂直となるように、該撮像素子１０６を支持する板状の部材である。

ホルダ１０３は、鏡筒１を保持する枠状の部材である。また、ホルダ１０３はセンサ基板１０４に固定されている。ホルダ１０３は、図示しないが、鏡筒１の筒部１ａの外周面とネジ嵌合する内周面を有する。

外カバー１０２は、鏡筒１及びホルダ１０３の周囲を覆い、レンズユニット１０の鏡筒１の被写体側の外周を保持する。また、外カバー１０２は、本体カバー１０１に固定される。

接続部１０８は、本体カバー１０５内のセンサ基板１０４から延びる配線などを、該本体カバー１０５から外側に延びる配線１１０と接続する。

鏡筒１の筒部１ａの内周面には、筒部１ａの強度を補強するための補強部８が設けられている。

図３は、図１のレンズユニットの鏡筒の断面図であり、図４は、図３の鏡筒のIV‐IV断面を示す図である。図３及び図４は、説明のためレンズを図示せずに省略している。

図３及び図４に示すように、鏡筒１の筒部１ａの内周面には、該筒部１ａをその中心軸の軸方向に沿って溝状に肉抜きされた凹部（肉抜き部）８ａが複数形成されている。複数の凹部８ａは、筒部１ａの内周面において第２レンズ２１のコバ部２３が嵌め合わされる面に形成されている。また、複数の凹部８ａは、筒部１ａの内周面の周方向に略等間隔で形成されている。

また、筒部１ａの内周面において、凹部８ａ同士の間には肉抜きされずに残った突条の部位８ｂが存在する。第２レンズ２１を鏡筒１に嵌め合わせた際に、コバ部２３がこの部位８ｂに当接する。以下、この部位をレンズ保持部８ｂとする。

凹部８ａには充填部８ｃが形成されている。充填部８ｃは、二色成形によって筒部１ａと一体に形成されたものである。つまり、鏡筒１は、筒部１ａを形成する第１の樹脂と、充填部８ｃを形成する第２の樹脂とを二色成形にすることで形成されている。

鏡筒１の二色成形は、一例としては、成形型に第１の樹脂を注入し、硬化させることで、筒部１ａを成形する。このとき、筒部１ａに凹部８ａを形成する。その後、この成形型に第２の樹脂を注入し、硬化させることで、筒部１ａの凹部８ａに充填部８ｃを成形する。

図４に示す鏡筒１においては、二色成形された充填部８ｃの表面は、筒部１ａの内周面のレンズ保持部８ｂの表面と面一になるように形成される。そして、レンズ保持部８ｂ及び充填部８ｃの表面に、第２レンズ２１のコバ部２３の外周面が嵌め合わされる。

充填部８ｃの材料としては、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、ポリフタルアミド樹脂（ＰＰＡ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエーテルサルホン樹脂（ＰＥＳ）、ポリフェニレンエーテル樹脂（ＰＰＥ）、ポリエチレン樹脂（ＰＥ）、ポリアリレート樹脂（ＰＡＲ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、ポリイミド樹脂（ＰＩ）、ポリアミドイミド樹脂（ＰＡＩ）、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム等を用いることができる。

なお、充填部８ｃの材料は、上述したものに限定されず、鏡筒１の強度を補強することが可能な範囲で適宜変更可能である。

また、鏡筒１の材料は、ＰＡ、ＰＰＡ、ＰＣ、ＰＰＳ、ＰＢＴ、ＰＥＳ、ＰＰＥ、ＰＥ、ＰＡＲ、ＬＣＰ、ＰＥＥＫ、ＰＩ、ＰＡＩ等を用いることができる。

なお、レンズの材料は、ガラス、ＰＣ、アクリル、シクロオレフィン系材料などを用いることができる。

このように、鏡筒１は、成形時に一部を肉抜きして形成することでヒケなどの不具合の発生を抑えることができ、所望の寸法精度で得ることができる。また、筒部１ａの凹部８ａに充填部８ｃを二色成形で形成することにより、鏡筒１の強度の低下を抑えることができる。よって、この鏡筒１を備えるレンズユニット１０、及びこのレンズユニット１０を備える撮像ユニット１００は、光学性能が良好で、かつ、強度の低下を抑えることができる。

次に、本発明の変形例を説明する。なお、後述する説明では、既に説明した、図１のレンズユニットの構成を適宜参照するものとする。

図５は、図３及び図４に示す鏡筒の変形例を示しており、図２のIV‐IVの矢印方向にみた断面図に対応する図である。

図５に示す鏡筒１は、上述した構成と同様に、鏡筒１の筒部１ａの内周面には複数の凹部８ａが形成されている。複数の凹部８ａのそれぞれには、充填部８ｃが二色成形によって筒部１ａと一体に形成されている。この例は、充填部８ｃが、筒部１ａの中心軸に対して外径側に退避した位置となるように形成されている。

図５において、第２レンズ２１が嵌め合わされたときのコバ部２３の外周部の位置を点線で示している。この例では、第２レンズ２１を筒部１ａに嵌め合わせた状態で、充填部８ｃの表面（凹部８ａから露呈している部分の面）が、コバ部２３には当接せずに離れている。

ここで、コバ部２３が嵌め合わされるレンズ保持部８ｂの表面と充填部８ｃの表面とは、筒部１ａの径方向に１μｍ〜０．２ｍｍ程度の距離がある。したがって、嵌め合わされた第２レンズ２１はコバ部２３がレンズ保持部８ｂのみによって保持される。このように、第２レンズ２１を筒部１ａの内周面によってのみ保持する構成とすれば、鏡筒１にレンズを配置する際に一層高い精度でレンズを位置決めすることができる。

図６は、図３及び図４に示す鏡筒の変形例であり、図２のIV‐IVの矢印方向にみた断面に対応する断面図である。

図６に示す鏡筒１は、上述した構成と同様に、鏡筒１の筒部１ａの内周面には複数の凹部８ａが形成されている。複数の凹部８ａのそれぞれには、充填部８ｃが二色成形によって筒部１ａと一体に形成されている。この例は、充填部８ｃが、筒部１ａの中心軸に対して内径側に突出するように形成されている。

充填部８ｃの材料は、弾性材料を用いる。弾性材料としては、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム等を用いることができる。

図６において、第２レンズ２１が嵌め合わされたときのコバ部２３の外周部の位置を点線で示している。この例では、第２レンズ２１を筒部１ａに嵌め合わせた状態で、充填部８ｃにおける、凹部８ａから突出している部分がコバ部２３によって圧縮される。

充填部８ｃの突出量は、１μｍ〜０．２ｍｍである。

したがって、第２レンズ２１のコバ部２３は、充填部８ｃによって弾性的に保持されるとともに、レンズ保持部８ｂに嵌め合わされる。このように、第２レンズ２１のコバ部２３を充填部８ｃによってのみ保持する構成とすれば、高温または低温環境下において、レンズや鏡筒１の材料に線膨張係数の違いに起因する熱変形が生じる場合に、弾性を有する充填部８ｃが第２レンズ２１と筒部１ａの内周面との間で変形に伴って適宜伸縮する。このため、第２レンズ２１と筒部１ａの内周面との間に隙間が生じることを抑えることができる。よって、この鏡筒１を備えるレンズユニット１０及び撮像ユニット１００によれば、レンズの倒れや軸ズレが生じることを抑えられるため、光学性能が良好である。

また、図５の鏡筒１においても充填部８ｃを弾性材料によって構成してもよい。こうすれば、高温または低温環境下において、レンズや鏡筒１の材料に線膨張係数の違いに起因する熱変形が生じる場合に、充填部８ｃが適宜収縮する。そして、第２レンズ２１と筒部１ａの内周面との間に隙間が生じることを抑えることができる。

レンズユニット及び撮像ユニットの他の変形例を説明する。

上述した例では、鏡筒１の筒部１ａの内周面において、第２レンズ２１のコバ部２３が嵌合する部位にのみ凹部８ａ及び充填部８ｃを形成したが、これに限定されない。例えば、凹部８ａ及び充填部８ｃは、筒部１ａの内周面において、他のレンズのコバ部が嵌め合わされる部位にも設けてもよく、いずれか１つのレンズが嵌め合わされる部位にのみ設けてもよい。

なお、鏡筒１では、全ての凹部８ａを充填部８ｃで埋めているが、複数の凹部８ａのうち一部の凹部８ａに充填部８ｃを形成してもよい。また、鏡筒１の筒部１ａの内周面に凹部８ａを略等間隔に設けているが、凹部８ａは、等間隔に設けられていなくてもよい。

なお、充填部８ｄの材料を弾性材料とする場合、その硬度はショアＡ（ＪＩＳ Ｋ ６２５３）が９０以下、その中でも３０〜７０の範囲がより望ましい。

上述の例では二色成形について説明したがこれに限定されず、多色成形を用いてもよい。例えば、硬度の異なる３種類以上の材料を使用し、第１の材料で鏡筒１を成形し、第２の材料で充填部８ｃを成形し、他の材料で充填部以外の部位を成形してもよい。

上述の撮像ユニットは、例えば、バックモニタ又は前方監視などのために備えられる車載のカメラに好適であるが、この限りでない。また、上述の撮像ユニットは、車載のカメラに限定されず、携帯電話等の端末に搭載されるカメラにも好適である。

本明細書は次の事項を開示する。
（１）少なくとも１つのレンズを含む光学系と、
前記光学系を収容する鏡筒と、を備えるレンズユニットであって、
前記鏡筒は前記レンズが嵌合される円筒状の筒部を有し、
前記筒部はその一部が肉抜きされてなる凹部と、前記凹部に充填部が形成され、
前記充填部は、多色成形によって前記筒部と一体に形成されているレンズユニット。
（２）（１）に記載のレンズユニットであって、
前記レンズは、レンズ部と、該レンズ部から広がり、前記筒部の内周面に嵌め合わされるコバ部とを有し、
前記凹部は、前記筒部の前記コバ部が嵌め合わされる内周面に複数形成されているレンズユニット。
（３）（２）に記載のレンズユニットであって、
前記充填部は弾性材料で構成されているレンズユニット。
（４）（３）に記載のレンズユニットであって、
前記充填部は、前記凹部から前記筒部の内径側に突出するように形成され、
前記コバ部が前記筒部の前記内周面と前記充填部とに嵌め合わされるレンズユニット。
（５）（３）に記載のレンズユニットであって、
前記充填部は、前記凹部内において前記筒部の外径側に退いて形成され、
前記コバ部が前記筒部の前記内周面に嵌め合わされるレンズユニット。
（６）撮像素子を有するセンサユニットと、前記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（４）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 鏡筒
１ａ 筒部
８ａ 凹部（肉抜き部）
８ｃ 充填部
１０ レンズユニット
１１ 第１レンズ（レンズ）
２１ 第２レンズ（レンズ）
３１ 第３レンズ（レンズ）
４１ 第４レンズ（レンズ）
１００ 撮像ユニット
１０１ センサユニット

Claims (6)

1. 少なくとも１つのレンズを含む光学系と、
   前記光学系を収容する鏡筒と、を備えるレンズユニットであって、
   前記鏡筒は前記レンズが嵌合される円筒状の筒部を有し、
   前記筒部はその一部が肉抜きされてなる凹部と、前記凹部に充填部が形成され、
   前記充填部は、多色成形によって前記筒部と一体に形成されているレンズユニット。
2. 請求項１に記載のレンズユニットであって、
   前記レンズは、レンズ部と、該レンズ部から広がり、前記筒部の内周面に嵌め合わされるコバ部とを有し、
   前記凹部は、前記筒部の前記コバ部が嵌め合わされる内周面に複数形成されているレンズユニット。
3. 請求項２に記載のレンズユニットであって、
   前記充填部は弾性材料で構成されているレンズユニット。
4. 請求項３に記載のレンズユニットであって、
   前記充填部は、前記凹部から前記筒部の内径側に突出するように形成され、
   前記コバ部が前記筒部の前記内周面と前記充填部とに嵌め合わされるレンズユニット。
5. 請求項３に記載のレンズユニットであって、
   前記充填部は、前記凹部内において前記筒部の外径側に退いて形成され、
   前記コバ部が前記筒部の前記内周面に嵌め合わされるレンズユニット。
6. 撮像素子を有するセンサユニットと、前記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４のいずれか１項に記載レンズユニットである撮像ユニット。

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