JP2013080000A

JP2013080000A - レンズユニット、及び撮像装置

Info

Publication number: JP2013080000A
Application number: JP2011218528A
Authority: JP
Inventors: Ryuta Sasaki; 竜太佐々木; Ikuo Taki; 郁夫滝
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2013-05-02

Abstract

【課題】光学性能が劣化することを抑えることが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】少なくとも１つのレンズと、レンズを内周面に嵌合させて収容する円筒形状の鏡筒とを備えるレンズユニットであって、鏡筒はセラミックで構成され、該鏡筒における少なくともレンズが嵌合される部分が、レンズを構成する材料と同じ線膨張係数のセラミックで構成されている。
【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、複数のレンズと、これらレンズを収容する鏡筒とを備えたレンズユニットであって、鏡筒を多孔質セラミックで構成することが記載されている。

特開２０１０−８５７１７号公報

ところで、セラミック製の鏡筒を備えたレンズユニットにおいて、レンズを構成する材料と、鏡筒を構成するセラミックとの線膨張係数が異なることに起因して、使用環境等の温度変化によりレンズと鏡筒の寸法変化量に差が生じやすい。そして、レンズにガタが生じることやレンズが鏡筒に圧迫されることによって、光学性能が劣化する虞がある

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、光学性能が劣化することを抑えることが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）少なくとも１つのレンズと、前記レンズを内周面に嵌合させて収容する円筒形状の鏡筒とを備えるレンズユニットであって、
前記鏡筒はセラミックで構成され、該鏡筒における少なくとも前記レンズが嵌合される部分が、前記レンズを構成する材料と同じ線膨張係数の前記セラミックで構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、光学性能が劣化することを抑えることが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のレンズユニットにおける、要部を示す部分断面図である。図１のレンズユニットの変形例における、要部を示す部分断面図である。

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１〜３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、セラミックにより構成されている。セラミックとしては、多孔質セラミックを用いても良い。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。

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。

レンズは、線膨張係数を鏡筒５０を構成するセラミックと同等にしやすいという理由から、ガラス又は透光性セラミック材料で形成されていることが好適である。

次に、本発明の要部について説明する。

図３は、図１のレンズユニットにおける、要部を示す部分断面図である。

鏡筒５０は、筒部５２の外周側と内周側とで、異なる線膨張係数のセラミックを用いて形成されている。

具体的には、筒部５２のうち外周側部分５０Ａは、内周側部分５０Ｂと同じ材料のセラミックで構成されているが、それぞれのセラミックの線膨張係数が異なる。

筒部５２の外周側部分５０Ａは、レンズユニットの使用環境等を考慮して、適宜セラミックの線膨張係数が選択される。

一方で、筒部５２の内周側部分５０Ｂにおいては、セラミックは第１レンズ１１〜第４レンズ４１の材料と同じ線膨張係数となるように形成されている。

このような鏡筒５０を製造する方法としては、例えば以下の方法がある。
外周側部分５０Ａと内周側部分５０Ｂとを、所謂、二色成形のように順次成形する方法によって鏡筒５０を製造することができる。例えば、外周側部分５０Ａを成形した後、この外周側部分５０Ａと一体化するように内周側部分５０Ｂを成形し、その後、焼成することで、鏡筒５０を得ることができる。

ここで、図３では、外周側部分５０Ａと内周側部分５０Ｂとの境界を破線で示しているが、境界の位置は特に限定されない。鏡筒５０は、筒部５２の外周側部分５０Ａを構成するセラミックと内周側部分５０Ｂを構成するセラミックとがある程度混ざり合うように構成されていても良い。

また、鏡筒５０は、筒部５２の内周側部分５０Ｂから外周側部分５０Ａにかけて線膨張係数が緩やかに変化するように構成されていても良い。または、外周側部分５０Ａと内周側部分５０Ｂとの間に、両者と線膨張係数が異なるセラミックで構成された層が存在しても良い。

このレンズユニット１０によれば、使用環境の温度変化によって第１レンズ１１から第４レンズ４１及び鏡筒５０の間で寸法変化量に差が生じにくくなる。このため、レンズにガタが生じることやレンズが鏡筒に圧迫されることを抑え、光学性能が劣化することを抑えることができる。

図３に示すレンズユニットでは、鏡筒５０の筒部５２の内周側部分のセラミック全体をレンズの線膨張係数に合わせた構成としたが、この構成に限定されない。

図４は、図１のレンズユニットの変形例における、要部を示す部分断面図である。

鏡筒５０は、筒部５２全体が同じ材料のセラミックで構成され、内周側部分が筒部５２の軸方向の位置に応じて、４つの部位５０Ｂ１、５０Ｂ２、５０Ｂ３、５０Ｂ４に分類され、各部位５０Ｂ１、５０Ｂ２、５０Ｂ３、５０Ｂ４はそれぞれセラミックの線膨張係数が異なる。各部位５０Ｂ１、５０Ｂ２、５０Ｂ３、５０Ｂ４はそれぞれ、筒部５２の内周面の周方向に沿って全周にわたって形成されている。

筒部５２の内周側部分において、部位５０Ｂ１には、第１レンズ１１のコバ部１３の外周面とスペーサ１４の外周面とが嵌合される。部位５０Ｂ１を構成するセラミックは、第１レンズ１１を構成する材料の線膨張係数と同じである。

部位５０Ｂ２には、第２レンズ２１のコバ部２３の外周面とスペーサ２４の外周面とが嵌合される。部位５０Ｂ２を構成するセラミックは、第２レンズ２１を構成する材料の線膨張係数と同じである。

部位５０Ｂ３には、第３レンズ３１のコバ部３３の外周面とスペーサ３４の外周面とが嵌合される。部位５０Ｂ３を構成するセラミックは、第３レンズ３１を構成する材料の線膨張係数と同じである。

部位５０Ｂ４には、第４レンズ４１のコバ部４３の外周面とスペーサ４４の外周面とが嵌合される。部位５０Ｂ４を構成するセラミックは、第４レンズ４１を構成する材料の線膨張係数と同じである。

このレンズユニット１０によれば、使用環境の温度変化によって第１レンズ１１から第４レンズ４１及び鏡筒５０の寸法変化量に差が生じにくくなる。このため、レンズにガタが生じることやレンズが鏡筒に圧迫されることを抑え、光学性能が劣化することを抑えることができる。

また、図４のレンズユニット１０によれば、各レンズの寸法や材質の相違によって線膨張係数が異なっている場合でも、レンズごとに、レンズと該レンズが嵌め込まれる部分のセラミックとを同じ線膨張係数とすることができる。

図４のレンズユニット１０において、筒部５２の、第１レンズ１１のコバ部１３の外周面が嵌合される部分を部位５０Ｂ１とし、この部位５０Ｂ１が、第１レンズ１１を構成する材料の線膨張係数と同じ線膨張係数のセラミックで構成されていても良い。同様に、部位５０Ｂ２、５０Ｂ３、５０Ｂ４はそれぞれ、第２レンズ２１、第３レンズ３１、第４レンズ４１が嵌合される部分のみに設けられ、各レンズの線膨張係数と同じ線膨張係数のセラミックで構成されていても良い。

図４のレンズユニット１０において、鏡筒５０における少なくともレンズが嵌合される部分が、レンズを構成する材料と同じ線膨張係数のセラミックで構成されていれば良い。

本明細書は次の事項を開示する。
（１）少なくとも１つのレンズと、前記レンズを内周面に嵌合させて収容する円筒形状の鏡筒とを備えるレンズユニットであって、
前記鏡筒はセラミックで構成され、該鏡筒における少なくとも前記レンズが嵌合される部分が、前記レンズを構成する材料と同じ線膨張係数の前記セラミックで構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、
前記レンズを構成する材料がガラス又は透光性セラミックであるレンズユニット。
（３）（１）又は（２）に記載のレンズユニットと、
前記レンズユニットの前記レンズ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
６０押え環
８０撮像素子

Claims

少なくとも１つのレンズと、前記レンズを内周面に嵌合させて収容する円筒形状の鏡筒とを備えるレンズユニットであって、
前記鏡筒はセラミックで構成され、該鏡筒における少なくとも前記レンズが嵌合される部分が、前記レンズを構成する材料と同じ線膨張係数の前記セラミックで構成されているレンズユニット。
請求項１に記載のレンズユニットであって、
前記レンズを構成する材料がガラス又は透光性セラミックであるレンズユニット。
請求項１又は２に記載のレンズユニットと、
前記レンズユニットの前記レンズを透過した光を受光する撮像素子と、を備える撮像装置。