JP2013079999A - レンズユニット、及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】締結部において取付部材との着脱が可能であるとともに、締結部において取付部材が緩んでしまうことを防止できるレンズユニット、及び撮像装置を提供する。
【解決手段】光学系と、該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、鏡筒には、取付部材を締結するための締結部が形成され、締結部は、鏡筒と取付部材とを締結させる際に摺動する摺動面と、鏡筒に取付部材を締結した状態において該取付部材に当接して摩擦抵抗で固定される固定面とを有し、摺動面の表面に摩擦抵抗低減膜が形成される。
【選択図】図４

Description

本発明は、レンズユニット、及び撮像装置に関する。

現在、携帯電話に用いられるカメラや、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。

携帯電話や車載用カメラに用いられる撮像装置は、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。レンズユニットは、高温や低温の環境における温度ショックなど厳しい環境条件での性能安定性や耐久性が必要とされる。現在、温度変化の影響がほとんどない、セラミック製の鏡筒を備えたレンズユニットが提案されている。セラミック製の鏡筒を備えたレンズユニットとしては、例えば、特許文献１に示すものがある。

特許文献１には、多孔質セラミック製の鏡筒のネジに固形潤滑剤が塗布された構成が記載されている。多孔質セラミック製の鏡筒の表面粗さが高く、また、摺動性が低い場合に、ネジに螺合される取付部材と鏡筒とが噛み込むことによって両部材が着脱不能になる。特許文献１は、固形潤滑剤の潤滑性能によって、着脱不能になることを避けることができる。

特開２０１０−８５７１７号公報

ところで、鏡筒のネジに固形潤滑剤を塗布した構成の場合、固形潤滑剤によって取付部材と鏡筒との螺合が緩んでしまう虞がある。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、締結部において取付部材との着脱が可能であるとともに、締結部において取付部材が緩んでしまうことを防止できるレンズユニット、及び撮像装置を提供することにある。

（１）光学系と、該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、
前記鏡筒には、取付部材を締結するための締結部が形成され、
前記締結部は、前記鏡筒と前記取付部材とを締結させる際に摺動する摺動面と、前記鏡筒に前記取付部材を締結した状態において該取付部材に当接して摩擦抵抗で固定される固定面とを有し、
前記摺動面の表面に摩擦抵抗低減膜が形成されるレンズユニット。
（２）（１）に記載のレンズユニットと、
前記レンズユニットの前記光学系を透過した光を受光する撮像素子と、を備える撮像装置。

本発明によれば、締結部において取付部材の着脱が可能であるとともに、取付部材の締結が緩んでしまうことを防止できるレンズユニット、及び撮像装置を提供できる。

本発明の撮像装置及びレンズユニットの構成を示す断面図である。 図１のレンズユニットの分解斜視図である。 図１のレンズユニットの要部の断面図である。 図１のレンズユニットにおいて、鏡筒に押え環を締結する際の状態を示す断面図である。 図１のレンズユニットにおいて、鏡筒に押え環が締結されている状態を示す断面図である。 バヨネット構造の締結部において、鏡筒に押え環を締結する際の状態を示す図である。 図６に示す状態の締結部の断面図である。 バヨネット構造の締結部において、鏡筒に押え環が締結されている状態を示す図である。 図８に示す状態の締結部の断面図である。

図１は、撮像装置及びレンズユニットの構成を示している。図２は、図１のレンズユニットを分解した状態を示している。

撮像装置１は、レンズユニット１０と、撮像モジュール１００とを備えている。なお、図２では、撮像モジュール１００は記載せずに省略している。

レンズユニット１０は、複数のレンズを含む光学系と、光学系を収容する鏡筒５０とを有している。光学系は、図示の例では、入射側（図中左側）から順に、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。

撮像モジュール１００は、ＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサなどの撮像素子８０を備えている。撮像素子８０は、レンズユニット１０の光学系の結像点に配置される。撮像モジュール１００は、図示しないホルダに支持され、該ホルダがレンズユニット１０に取り付けられる。

鏡筒５０は、円筒形状の筒部５２と、筒部５２の軸方向の一方（光出射側）の端部に設けられた底部５４とで構成されている。また、鏡筒５０の筒部５２の軸方向における底部５４とは反対側（光入射側）の端部は開放されている。

鏡筒５０は、多孔質セラミックにより構成されている。ここで、多孔質セラミックとは、内部に無数の微細な穴を含むものである。多孔質セラミックは、その内部の穴によって、穴のないセラミックに比べて表面積が大きく、気体や液体分子を保持する性能を有している。

ここでいう多孔質セラミックとは、気孔率が１０％以上のものである。

光学系は、その光軸を鏡筒５０の筒部５２の中心軸に一致させた状態で筒部５２の内径面に嵌合させることにより、配置されている。光学系の光軸が通過する底部５４の中央部には開口部５１が設けられている。光学系を透過した光は、開口部５１を通過し、撮像素子８０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、入射側からこの順の配置となるように、鏡筒５０の底部５４とは反対側の端部から鏡筒５０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５０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５０の内周面に嵌合する。

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の直径とほぼ等しい。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。

レンズの光軸方向において第１レンズ１１と第２レンズ２１と間に、環状のスペーサ１４が設けられている。スペーサ１４は、光軸方向における光入射側の端面が第１レンズ１１のコバ部１３と当接しており、反対側の端面が第２レンズ２１のコバ部２３と当接している。

レンズの光軸方向において第２レンズ２１と第３レンズ３１と間に、環状のスペーサ２４が設けられている。スペーサ２４は、光軸方向における光入射側の端面が第２レンズ２１のコバ部２３と当接しており、反対側の端面が第３レンズ３１のコバ部３３と当接している。

レンズの光軸方向において第３レンズ３１と第４レンズ４１と間に、環状のスペーサ３４が設けられている。スペーサ３４は、光軸方向における光入射側の端面が第３レンズ３１のコバ部３３と当接しており、反対側の端面が第４レンズ４１のコバ部４３と当接している。

レンズユニット１０は、鏡筒５０の光入射側の端部に、略円筒形状の押え環６０が取り付けられている。押え環６０は、鏡筒５０に取り付けられることによって、第１レンズ１１のコバ部１３の表面に当接する。押え環６０は、光入射側の面に開口部６１が設けられている。レンズユニット１０において、押え環６０の開口部６１を介して、光が第１レンズ１１に入射する。

鏡筒５０の筒部５２の外周面には、締結部５６が設けられている。レンズユニット１０は、締結部５６を介して、鏡筒５０に押え環６０が取り付けられる構造である。

次に、締結部の構成について説明する。

図３は、図１及び２に示す鏡筒５０の締結部５６の断面を示している。

締結部５６は、ネジ部によって構成されている。ネジ部は、複数のネジ山５８を有している。複数のネジ山５８それぞれには、鏡筒５０に押え環６０を締結する際に鏡筒５０が進行する側（図３では右側）に面する部分である進み側フランク５８ａと、鏡筒５０に押え環６０を締結する際に鏡筒５０が進行する側とは反対側に面する部分である追い側フランク５８ｂとが形成されている。ここで、フランクとは、ネジ山において、隣接するネジ溝に連なっている部分をいう。

進み側フランク５８ａの表面には、摩擦抵抗低減膜７２が形成されている。一方、追い側フランク５８ｂの表面には、摩擦抵抗低減膜７２は形成されず、鏡筒５０を構成する素材であるセラミックが露呈している。

摩擦抵抗低減膜７２は、潤滑剤を塗装することによって形成されている。

潤滑剤は、二硫化モリブデン、グラファイト、およびＰＴＦＥの中から選択されたいずれか１つ又は複数を潤滑主成分とする固体潤滑成分と、ポリアミドイミド樹脂、エポキシ樹脂、およびアクリル系樹脂の中から選択されたいずれか１つ又は複数からなるバインダとを含む潤滑剤を用いることができる。

次に、締結部に押え環を締結するときの作用について説明する。

図４は、図１のレンズユニットにおいて、鏡筒に押え環を締結する際の状態を示す断面図である。
図４に示すように、鏡筒５０に押え環６０を締結する際には、ネジ山５８の進み側フランク５８ａが押え環６０のネジ溝６８の表面に接触するため、鏡筒５０は進み側フランク５８ａの表面に形成された摩擦抵抗低減膜７２が押え環６０と摺動する。そして、摩擦抵抗低減膜７２の潤滑性によって、鏡筒５０と押え環６０との摩擦抵抗を低くすることができ、両者を円滑に締結することができる。

図５は、図１のレンズユニットにおいて、鏡筒に押え環が締結されている状態を示す断面図である。
図５に示すように、鏡筒５０に押え環６０を締結した後は、両者の間にかかる圧力によって、ネジ山５８の追い側フランク５８ｂが押え環６０のネジ溝の表面に接触する。追い側フランク５８ｂの表面には摩擦抵抗低減膜７２は形成されていないため、追い側フランク５８ｂの表面に露呈したセラミックと、押え環６０とが当接し、追い側フランク５８ｂは、摩擦抵抗によって押え環のネジ溝６８に固定される。こうして、鏡筒５０に締結された押え環６０が緩んでしまうことを防止できる。

鏡筒５０から押え環６０を取り外す際には、鏡筒５０をねじ込む方向に圧力を加えることで、図４に示す状態のように、追い側フランクの表面が押え環６０のネジ溝６８の表面から離間し、また、進み側フランク表面の摩擦抵抗低減膜７２がネジ溝６８に当接する。そして、圧力を加えつつ、ネジ部の螺旋方向に合わせて鏡筒５０と押え環６０を相対的に回転させることで、摩擦抵抗低減膜７２の潤滑性によって両者を円滑に取り外すことができる。

レンズユニット１０の締結部５６において、ネジ部の進み側フランク５８ａは鏡筒５０と押え環６０とを締結させる際に摺動する摺動面として機能する。また、追い側フランク５８ｂは、鏡筒５０と押え環６０を締結した状態で、押え環６０に当接して摩擦抵抗で固定される固定面として機能する。

こうして、レンズユニット１０は、締結部５６を構成するネジ部の進み側フランク５８ａのみに摩擦抵抗低減膜７２が形成されているため、締結部５６において押え環６０の着脱が可能であるとともに、押さえ環６０の締結が緩んでしまうことを防止できる。

次に、レンズユニットの変形例を説明する。上述のレンズユニットは、ネジ構造の締結部を備えたものであるが、締結部は図６から図９に示すバヨネット構造であっても良い。

図６は、バヨネット構造の締結部において、鏡筒に押え環を締結する際の状態を示す図である。図７は、図６に示す状態の締結部の断面図である。

バヨネット構造の締結部を備える鏡筒５０は、筒部５２の外周部に突出するバヨネット爪１５２を有している。バヨネット爪１５２は、筒部５２の外周において略等間隔をおいて３つ形成されている。

押え環６０は、内周部にバヨネット溝１６２が形成されている。バヨネット溝１６２はバヨネット爪１５２を挿入するための軸方向に延びる部分と、該部分に連通して押え環６０の周方向に延びる部分とを含む。押え環６０のバヨネット溝１６２に鏡筒５０のバヨネット爪１５２を軸方向に挿入し、押え環６０をＸ方向に回動させることで、バヨネット溝１６２にバヨネット爪１５２が係合される。

図７に示すように、バヨネット爪１５２をバヨネット溝１６２に挿入し、両者を挿入方向に突き当てた状態で、バヨネット爪１５２におけるバヨネット溝１６２と摺接する部位の表面に摩擦抵抗低減膜１７０が形成されている。このため、バヨネット爪１５２をバヨネット溝１６２に沿って移動させる際には、摩擦抵抗低減膜１７０によって両者の間の摩擦抵抗を小さくでき、係合させるための動作を円滑に行うことができる。

図８は、バヨネット構造の締結部において、鏡筒に押え環が締結されている状態を示す図である。図９は、図８に示す状態の締結部の断面図である。

図８は、押え環６０のバヨネット溝１６２に鏡筒５０のバヨネット爪を挿入した状態で、図６のＸ方向に、押え環６０を約６０度回動させ、押え環６０を鏡筒５０に締結して固定している。

押え環６０を鏡筒５０に締結して固定した状態では、押え環６０と鏡筒５０にかかる圧力によって、バヨネット爪１５２の摩擦抵抗低減膜１７０が形成されている部位がバヨネット溝１６２とは離間する。また、バヨネット爪１５２の摩擦抵抗低減膜１７０が形成されていない部位がバヨネット溝１６２に当接する。上述のように鏡筒５０は、セラミックで構成されており、バヨネット爪１５２の摩擦抵抗低減膜１７０が形成されていない部位は、セラミックが露呈していため、当接するバヨネット溝１６２との間で摩擦抵抗が大きくなる。こうして、押え環６０を鏡筒５０に締結して固定した状態では、摩擦抵抗によって、押え環６０の締結が緩んでしまうことを防止できる。

鏡筒５０から押え環６０を取り外す際には、鏡筒５０をねじ込む方向に圧力を加えることで、バヨネット爪１５２の摩擦抵抗低減膜１７０が形成されていない部分がバヨネット溝１６２の表面から離間する。また、バヨネット爪１５２の摩擦抵抗低減膜１７０がバヨネット溝１６２に当接する。そして、圧力を加えつつ、図６のＸ方向とは反対側に押え環６０を回動させることで、バヨネット爪１５２が摩擦抵抗低減膜１７０の潤滑性によってバヨネット溝１６２に沿って摺動して、両者を円滑に取り外すことができる。

レンズユニット１０は、締結部は、バヨネット爪１５２の摩擦抵抗低減膜１７０が形成されている部位が、鏡筒５０と押え環６０とを締結させる際に摺動する摺動面として機能し、バヨネット爪１５２の摩擦抵抗低減膜１７０が形成されていない部位が鏡筒５０と押え環６０を締結した状態において押え環６０に当接して摩擦抵抗で固定される固定面として機能する。

こうして、レンズユニット１０は、バヨネット構造のバヨネット爪において、バヨネット爪と締結させる際に摺動する所定の部位にのみ摩擦抵抗低減膜１７０を形成することで、鏡筒５０に対して押え環６０の着脱が可能であるとともに、押さえ環６０の締結が緩んでしまうことを防止できる。

また、上述の例では、レンズユニットの締結部は押え環を締結する構成を例に説明したが、鏡筒５０に締結される部材は押え環に限定されない。例えば、締結部は、撮像素子を収容する撮像素子ユニットや、ホルダや、保持部材や、レンズユニット１０や撮像装置１を覆うカバー等の取付部材が、鏡筒５０に対して締結される部分であっても良い。

締結部は、鏡筒の光入射側端部に設けられても良く、取付部材が撮像素子ユニットの場合には、鏡筒の光出射側端部に設けられても良い。

本明細書は次の事項を開示する。
（１）光学系と、該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、
前記鏡筒には、取付部材を締結するための締結部が形成され、
前記締結部は、前記鏡筒と前記取付部材とを締結させる際に摺動する摺動面と、前記鏡筒に前記取付部材を締結した状態において該取付部材に当接して摩擦抵抗で固定される固定面とを有し、
前記摺動面の表面に摩擦抵抗低減膜が形成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、
前記光学系は複数のレンズを含み、
前記鏡筒は、光軸が一致するように前記複数のレンズを内径部に嵌め込んで収容するレンズユニット。
（３）（１）又は（２）に記載のレンズユニットであって、
前記締結部は、前記取付部材のネジと螺合するネジ部であり、
前記鏡筒と前記取付部材とを締結させる際に前記ネジ部の進み側フランクが摺動し、前記鏡筒に前記取付部材を締結した状態で、前記ネジ部の追い側フランクが該取付部材に当接し、前記摩擦抵抗低減膜が進み側フランクの表面に形成されるレンズユニット。
（４）（１）又は（２）に記載のレンズユニットであって、
前記締結部は、バヨネット構造であり、
前記バヨネット構造は、前記鏡筒に形成されたバヨネット爪と、前記取付部材に形成され、該バヨネット爪と係合するバヨネット溝とを備え、
前記バヨネット爪は、前記バヨネット溝に係止させる状態において該バヨネット溝に摺動する部位に前記摩擦抵抗低減膜が形成され、前記バヨネット溝に係止させた状態において前記摩擦抵抗低減膜が形成されていない部位が前記バヨネット溝と当接するレンズユニット。
（５）（１）から（４）のいずれか１つに記載のレンズユニットであって、
前記摩擦抵抗低減膜は、塗装によって形成されているレンズユニット。
（６）（１）から（５）のいずれか１つに記載のレンズユニットと、
前記レンズユニットの前記光学系を透過した光を受光する撮像素子と、を備える撮像装置。

１ 撮像装置
１０ レンズユニット
１１ 第１レンズ
２１ 第２レンズ
３１ 第３レンズ
４１ 第４レンズ
５０ 鏡筒
５６ 締結部
６０ 押え環（取付部材）
７２、１７０ 摩擦抵抗低減膜
８０ 撮像素子

Claims (6)

1. 光学系と、該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、
   前記鏡筒には、取付部材を締結するための締結部が形成され、
   前記締結部は、前記鏡筒と前記取付部材とを締結させる際に摺動する摺動面と、前記鏡筒に前記取付部材を締結した状態において該取付部材に当接して摩擦抵抗で固定される固定面とを有し、
   前記摺動面の表面に摩擦抵抗低減膜が形成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、
   前記光学系は複数のレンズを含み、
   前記鏡筒は、光軸が一致するように前記複数のレンズを内径部に嵌め込んで収容するレンズユニット。
3. 請求項１又は２に記載のレンズユニットであって、
   前記締結部は、前記取付部材のネジと螺合するネジ部であり、
   前記鏡筒と前記取付部材とを締結させる際に前記ネジ部の進み側フランクが摺動し、前記鏡筒に前記取付部材を締結した状態で、前記ネジ部の追い側フランクが該取付部材に当接し、前記摩擦抵抗低減膜が進み側フランクの表面に形成されるレンズユニット。
4. 請求項１又は２に記載のレンズユニットであって、
   前記締結部は、バヨネット構造であり、
   前記バヨネット構造は、前記鏡筒に形成されたバヨネット爪と、前記取付部材に形成され、該バヨネット爪と係合するバヨネット溝とを備え、
   前記バヨネット爪は、前記バヨネット溝に係止させる状態において該バヨネット溝に摺動する部位に前記摩擦抵抗低減膜が形成され、前記バヨネット溝に係止させた状態において前記摩擦抵抗低減膜が形成されていない部位が前記バヨネット溝と当接するレンズユニット。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載のレンズユニットであって、
   前記摩擦抵抗低減膜は、塗装によって形成されているレンズユニット。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載のレンズユニットと、
   前記レンズユニットの前記光学系を透過した光を受光する撮像素子と、を備える撮像装置。

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