JP2014041167A - レンズユニット及び撮像ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】温度変化に対しても性能を安定に維持することのできるレンズユニット、及び該レンズユニットを備える撮像ユニットを提供する。
【解決手段】複数のレンズを備え、前記複数のレンズは、それらの光軸が互いに一致した状態に配置されているレンズユニットであって、各レンズは、隣り合うレンズとテーパ嵌合し、又は隣り合うレンズとの間にスペーサを挟んで該スペーサとテーパ嵌合して、前記隣り合うレンズとの間に空間を囲っており、隣り合う２つのレンズのうち少なくとも一方のレンズと、該レンズに嵌合する他方のレンズ又は他方のレンズとの間に挟むスペーサとの２部材間の嵌合部には、これら２部材間の境界に沿って、前記隣り合う２つのレンズの間に囲われる空間と、その空間の外とを連通する少なくとも１つの通気路が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、レンズユニット、及び該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、２参照）。

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、鏡筒に嵌め込まれ、それらの光軸を互いに一致させた状態に配置されている。また、特許文献２に記載されたレンズユニットでは、複数のレンズは、互いに嵌合して、それらの光軸を互いに一致させた状態に配置されている。

上記の撮像ユニットは、携帯電話等の回路基板に実装されるが、実装工程を短縮すべく、撮像ユニットの実装にリフロー処理が採用されるようになっている。リフロー処理とは、回路基板上で部品を実装する箇所に予めハンダを配置し、そこに部品を配置して回路基板ごと加熱し、それによってハンダを溶融させ、部品を回路基板にハンダ付けする処理を言う。

リフロー処理において、撮像ユニットは２００℃以上の温度に晒される。鏡筒に嵌め込まれ、或いは互いに嵌合して配置された隣り合う２つのレンズの間には閉空間が囲われ、その閉空間内の空気は、リフロー処理によって熱膨張する。そして、閉空間内の空気が膨張すると、閉空間内の圧力が上昇する。それにより、レンズにクラックや割れなどの損傷が発生し、また、隣り合う２つのレンズの光軸にずれが生じる虞がある。

特許文献１に記載されたレンズユニットでは、隣り合う２つのレンズの間に囲われる閉空間内の空気の膨張に関して、特に対策はなされていない。特許文献２に記載されたレンズユニットでは、隣り合う２つのレンズのうち一方のレンズのコバ部に、該コバ部を光軸方向に貫通する通気路を設け、この通気路を通して、隣り合う２つのレンズの間の空間内の空気を逃がすようにしている。しかし、光軸方向に貫通する通気路をレンズに設けるには、コバ部に相応のスペースを設ける必要があり、レンズ及び鏡筒の小型化を妨げる。また、レンズを成形する際に、その成形型において通気路を形成する部分が樹脂の流れを乱し、成形精度の低下を招く虞がある。

特開２００８−１４８０２０号公報 特開２００９−９８６１４号公報

本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、温度変化に対しても性能を安定に維持することのできるレンズユニット、及び該レンズユニットを備える撮像ユニットを提供することにある。

複数のレンズを備え、前記複数のレンズは、それらの光軸が互いに一致した状態に配置されているレンズユニットであって、各レンズは、隣り合うレンズに嵌合し、又は隣り合うレンズとの間にスペーサを挟んで該スペーサに嵌合して、前記隣り合うレンズとの間に空間を囲っており、隣り合う２つのレンズのうち少なくとも一方のレンズと、該レンズに嵌合する他方のレンズ又は他方のレンズとの間に挟むスペーサとの２部材間の嵌合部には、これら２部材間の境界に沿って、前記隣り合う２つのレンズの間に囲われる空間と、その空間の外とを連通する少なくとも１つの通気路が設けられているレンズユニット。

本発明によれば、通気路を通して、隣り合う２つのレンズの間に囲われる空間内の空気を、その膨張に応じて逃がすことができる。それにより、レンズにクラックや割れなどの損傷が発生するのを防止し、また、隣り合う２つのレンズの光軸を一致した状態に保つことができる。そして、通気路を、互いに嵌合する２つのレンズ、又は互いに嵌合するレンズ及びスペーサの２部材間の境界に沿って設けており、レンズの成形精度を向上させることができる。

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の撮像ユニットに含まれるレンズを示す図。 本発明の実施形態を説明するための、撮像ユニットの他の例を示す図。 図３の撮像ユニットに含まれるレンズを示す図。 図４のレンズの変形例を示す図。

図１は、撮像ユニットの一例を示し、図２は、図１の撮像ユニットに含まれるレンズを示す。

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１０と、その略中央部に設けられた固体撮像素子１１とで構成されている。固体撮像素子１１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１０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１０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５とを含んでいる。光学系４は、図示の例では、入射側に配置される第１レンズ２０と、出射側に配置される第２レンズ３０とで構成されている。第１レンズ２０及び第２レンズ３０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枚以上であってもよい。

第１レンズ２０は、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２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１レンズ２０と第２レンズ３０とは、レンズ部２１，３１の光軸を一致させた状態で重ねられている。

第１レンズ２０のコバ部２２及び第２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１レンズ２０のコバ部２２に設けられた嵌合領域２３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２レンズ３０のコバ部３２に設けられた嵌合領域３３は、レンズ部３１の光軸を中心とする円環状の凸部であり、第１レンズ２０の嵌合領域２３に内嵌する。そして、第１レンズ２０の嵌合領域２３の内周面及び第２レンズ３０の嵌合領域３３の外周面は、互いに整合するテーパ面とされている。第１レンズ２０と第２レンズ３０とは、嵌合領域２３，３３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２レンズ３０の嵌合領域３３のテーパ面（外周面）には、その周上に、テーパ軸（光軸）を中心に放射方向に延びる溝３４が形成されている。この溝３４は、第１レンズ２０と第２レンズ３０との境界に沿って、第１レンズ２０と第２レンズ３０との間に囲まれる空間と、その空間の外とを連通する通気路３５を形成する。

鏡筒５は、筒部５０と、筒部５０の軸方向の一方の端部に設けられた蓋部５１と、筒部５０の軸方向の他方の端部に設けられた台座部５２とで構成されている。鏡筒５は、遮光性の材料で形成され、例えば黒色の液晶ポリマーなどの樹脂で形成される。

光学系４は、その光軸を鏡筒５の筒部５０の中心軸に一致させた状態で筒部５０内に配置されている。光学系４の光軸が通過する蓋部５１の中央部には開口部５４が設けられており、この開口部５４を通して光学系４に光が入射する。

光学系４の第１レンズ２０のコバ部２２及び鏡筒５の蓋部５１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１レンズ２０のコバ部２２に設けられた嵌合領域２６は、光学系４の光軸を中心とする円環状の凸部である。また、鏡筒５の蓋部５１に設けられた嵌合領域５６は、筒部５０の中心軸を中心とする円環状の凸部であり、第１レンズ２０の嵌合領域２６に内嵌する。そして、第１レンズ２０の嵌合領域２６の内周面及び鏡筒５の嵌合領域５６の外周面は、互いに整合するテーパ面とされている。光学系４は、第１レンズ２０の嵌合領域２６を鏡筒５の嵌合領域５６に嵌合させることにより、その光軸が筒部５０の中心軸に一致するように位置決めされる。

鏡筒５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２０の嵌合領域２６を鏡筒５の嵌合領域５６に嵌合させることでなされるので、光学系４の外周面（第１レンズ２０及び第２レンズ３０の外周面）と鏡筒５の筒部５０の内周面との間には隙間がおかれている。通気路３５は、光学系４の外周面と鏡筒５の筒部５０の内周面との間の隙間に通じている。また、鏡筒５の筒部５０には、筒部５０を、その厚み方向に貫通して、光学系４の外周面と鏡筒５の筒部５０の内周面との間の隙間に開口する貫通孔５３が設けられている。

レンズユニット３は、鏡筒５の台座部５２をセンサユニット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。光学系４は、鏡筒５の蓋部５１と、センサユニット２の基板１０との間に挟まれて保持される。鏡筒５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１１の受光面に結像する。

光学系４の外周面と鏡筒５の筒部５０の内周面との間の隙間は、光学系４の第１レンズ２０が嵌合している鏡筒５の蓋部５１と、光学系４の第２レンズ３０が当接し、また鏡筒５の台座部５２が接合されているセンサユニット２の基板１０によって囲われる。しかし、鏡筒５の筒部５０に設けられた貫通孔５３によって、光学系４の外周面と鏡筒５の筒部５０の内周面との間の隙間は、鏡筒５の外に連通している。

以上のように構成された撮像ユニット１は、リフロー処理によって電子機器の回路基板に実装される。即ち、回路基板には、撮像ユニット１が実装される位置に予めペースト状の半田が印刷され、そこに撮像ユニット１が載せられる。そして、この撮像ユニット１を含む回路基板に赤外線の照射や熱風の吹付けといった加熱処理が施され、それにより半田を溶かして撮像ユニット１は回路基板に実装される。

リフロー処理では撮像ユニット１全体がリフロー温度で加熱されることから、第１レンズ２０及び第２レンズ３０を形成する樹脂は、硬化後にはリフロー処理によっても熱変形しない程度の耐熱性を有する。そのような樹脂としては、エネルギー硬化性の樹脂を用いることができ、例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、等の熱により硬化する熱硬化性の樹脂、あるいはエポキシ樹脂、アクリル樹脂、等の紫外線の照射により硬化する光硬化性の樹脂を用いることができる。

第１レンズ２０及び第２レンズ３０を形成する樹脂の耐熱性は、硬化物のガラス転移温度が２００℃以上であることが好ましく、２５０℃以上であることがより好ましく、３００℃以上であることが特に好ましい。樹脂にこのような高い耐熱性を付与するためには、分子レベルで運動性を束縛することが必要であり、有効な手段としては、（１）単位体積あたりの架橋密度を上げる手段、（２）剛直な環構造を有する樹脂を利用する手段（例えばシクロヘキサン、ノルボルナン、テトラシクロドデカン等の脂環構造、ベンゼン、ナフタレン等の芳香環構造、９，９’−ビフェニルフルオレン等のカルド構造、スピロビインダン等のスピロ構造を有する樹脂、具体的には例えば、特開平９−１３７０４３号公報、同１０−６７９７０号公報、特開２００３−５５３１６号公報、同２００７−３３４０１８号公報、同２００７−２３８８８３号公報等に記載の樹脂）、（３）無機微粒子など高Ｔｇの物質を均一に分散させる手段（例えば特開平５−２０９０２７号公報、同１０−２９８２６５号公報等に記載）等が挙げられる。これらの手段は複数併用してもよく、流動性、収縮率、屈折率特性など他の特性を損なわない範囲で調整することが好ましい。

また、第１レンズ２０及び第２レンズ３０を形成する樹脂は、成形型の形状転写適性等、成形性の観点から硬化前には適度な流動性を有していることが好ましい。具体的には常温で液体であり、粘度が１０００〜５００００ｍＰａ・ｓ程度のものが好ましい。

また、第１レンズ２０及び第２レンズ３０を形成する樹脂は、形状転写精度の観点からは硬化反応による体積収縮率が小さい樹脂が好ましい。樹脂の硬化収縮率としては１０％以下であることが好ましく、５％以下であることがより好ましく、３％以下であることが特に好ましい。硬化収縮率の低い樹脂としては、例えば（１）高分子量の硬化剤（プレポリマ−など）を含む樹脂（例えば特開２００１−１９７４０号公報、同２００４−３０２２９３号公報、同２００７−２１１２４７号公報等に記載、高分子量硬化剤の数平均分子量は２００〜１００，０００の範囲であることが好ましく、より好ましくは５００〜５０，０００の範囲であり、特に好ましくは１，０００〜２０，０００の場合である。また該硬化剤の数平均分子量／硬化反応性基の数で計算される値が、５０〜１０，０００の範囲にあることが好ましく、１００〜５，０００の範囲にあることがより好ましく、２００〜３，０００の範囲にあることが特に好ましい。）、（２）非反応性物質（有機/無機微粒子，非反応性樹脂等）を含む樹脂（例えば特開平６−２９８８８３号公報、同２００１−２４７７９３号公報、同２００６−２２５４３４号公報等に記載）、（３）低収縮架橋反応性基を含む樹脂（例えば、開環重合性基（例えばエポキシ基（例えば、特開２００４−２１０９３２号公報等に記載）、オキセタニル基（例えば、特開平８−１３４４０５号公報等に記載）、エピスルフィド基（例えば、特開２００２−１０５１１０号公報等に記載）、環状カーボネート基（例えば、特開平７−６２０６５号公報等に記載）等）、エン／チオール硬化基（例えば、特開２００３−２０３３４号公報等に記載）、ヒドロシリル化硬化基（例えば、特開２００５−１５６６６号公報等に記載）等）、（４）剛直骨格樹脂（フルオレン、アダマンタン、イソホロン等）を含む樹脂（例えば、特開平９−１３７０４３号公報等に記載）、（５）重合性基の異なる２種類のモノマーを含み相互貫入網目構造（いわゆるＩＰＮ構造）が形成される樹脂（例えば、特開２００６−１３１８６８号公報等に記載）、（６）膨張性物質を含む樹脂（例えば、特開２００４−２７１９号公報、特開２００８−２３８４１７号公報等に記載）等を挙げることができ、本発明において好適に利用することができる。また上記した複数の硬化収縮低減手段を併用すること（例えば、開環重合性基を含有するプレポリマーと微粒子を含む樹脂など）が物性最適化の観点からは好ましい。

また、第１レンズ２０及び第２レンズ３０を形成する樹脂は、高−低２種類以上のアッベ数の異なる樹脂の混合物が望まれる。高アッベ数側の樹脂は、アッベ数（νｄ）が５０以上であることが好ましく、より好ましくは５５以上であり特に好ましくは６０以上である。屈折率（ｎｄ）は１．５２以上であることが好ましく、より好ましくは１．５５以上であり、特に好ましくは１．５７以上である。このような樹脂としては、脂肪族の樹脂が好ましく、特に脂環構造を有する樹脂（例えば、シクロヘキサン、ノルボルナン、アダマンタン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等の環構造を有する樹脂、具体的には例えば、特開平１０−１５２５５１号公報、特開２００２−２１２５００号公報、同２００３−２０３３４号公報、同２００４−２１０９３２号公報、同２００６−１９９７９０号公報、同２００７−２１４４号公報、同２００７−２８４６５０号公報、同２００８−１０５９９９号公報等に記載の樹脂）が好ましい。低アッベ数側の樹脂は、アッベ数（νｄ）が３０以下であることが好ましく、より好ましくは２５以下であり特に好ましくは２０以下である。屈折率（ｎｄ）は１．６０以上であることが好ましく、より好ましくは１．６３以上であり、特に好ましくは１．６５以上である。このような樹脂としては芳香族構造を有する樹脂が好ましく、例えば９,９’−ジアリールフルオレン、ナフタレン、ベンゾチアゾール、ベンゾトリアゾール等の構造を含む樹脂（具体的には例えば、特開昭６０−３８４１１号公報、特開平１０−６７９７７号公報、特開２００２−４７３３５号公報、同２００３−２３８８８４号公報、同２００４−８３８５５号公報、同２００５−３２５３３１号公報、同２００７−２３８８８３号公報、国際公開第２００６／０９５６１０号パンフレット、特許第２５３７５４０号公報等に記載の樹脂等）が好ましい。

また、第１レンズ２０及び第２レンズ３０を形成する樹脂には、屈折率を高めたり、アッベ数を調整したりするために、無機微粒子をマトリックス中に分散させることが好ましい。無機微粒子としては、例えば、酸化物微粒子、硫化物微粒子、セレン化物微粒子、テルル化物微粒子が挙げられる。より具体的には、例えば、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化ニオブ、酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化ランタン、酸化イットリウム、硫化亜鉛等の微粒子を挙げることができる。特に上記高アッベ数の樹脂に対しては、酸化ランタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム等の微粒子を分散させることが好ましく、低アッベ数の樹脂に対しては、酸化チタン、酸化スズ、酸化ジルコニウム等の微粒子を分散させることが好ましい。無機微粒子は、単独で用いても２種以上を併用してもよい。また、複数の成分による複合物であってもよい。また、無機微粒子には光触媒活性低減、吸水率低減などの種々の目的から、異種金属をドープしたり、表面層をシリカ、アルミナ等異種金属酸化物で被覆したり、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤、有機酸（カルボン酸類、スルホン酸類、リン酸類、ホスホン酸類等）又は有機酸基を持つ分散剤などで表面修飾してもよい。無機微粒子の数平均粒子サイズは通常１ｎｍ〜１０００ｎｍ程度とすればよいが、小さすぎると物質の特性が変化する場合があり、大きすぎるとレイリー散乱の影響が顕著となるため、１ｎｍ〜１５ｎｍが好ましく、２ｎｍ〜１０ｎｍが更に好ましく、３ｎｍ〜７ｎｍが特に好ましい。また、無機微粒子の粒子サイズ分布は狭いほど望ましい。このような単分散粒子の定義の仕方はさまざまであるが、例えば、特開２００６−１６０９９２号に記載されるような数値規定範囲が好ましい粒径分布範囲に当てはまる。ここで上述の数平均１次粒子サイズとは、例えばＸ線回折（ＸＲＤ）装置あるいは透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）などで測定することができる。無機微粒子の屈折率としては、２２℃、５８９ｎｍの波長において、１．９０〜３．００であることが好ましく、１．９０〜２．７０であることが更に好ましく、２．００〜２．７０であることが特に好ましい。無機微粒子の樹脂に対する含有量は、透明性と高屈折率化の観点から、５質量％以上であることが好ましく、１０〜７０質量％が更に好ましく、３０〜６０質量％が特に好ましい。

樹脂に微粒子を均一に分散させるためには、例えばマトリックスを形成する樹脂モノマーとの反応性を有する官能基を含む分散剤（例えば特開２００７−２３８８８４号公報実施例等に記載）、疎水性セグメント及び親水性セグメントで構成されるブロック共重合体（例えば特開２００７−２１１１６４号公報に記載）、あるいは高分子末端又は側鎖に無機微粒子と任意の化学結合を形成しうる官能基を有する樹脂（例えば特開２００７−２３８９２９号公報、特開２００７−２３８９３０号公報等に記載）等を適宜用いて微粒子を分散させることが望ましい。

また、第１レンズ２０及び第２レンズ３０を形成する樹脂には、シリコーン系、フッ素系、長鎖アルキル基含有化合物等の公知の離型剤やヒンダードフェノール等の酸化防止剤等の添加剤が適宜配合されていてもよい。

また、第１レンズ２０及び第２レンズ３０を形成する樹脂には、必要に応じて硬化触媒又は開始剤を配合することができる。具体的には、例えば特開２００５−９２０９９号公報（段落番号〔００６３〕〜〔００７０〕）等に記載の熱又は活性エネルギー線の作用により硬化反応（ラジカル重合あるいはイオン重合）を促進する化合物を挙げることができる。これらの硬化反応促進剤の添加量は、触媒や開始剤の種類、あるいは硬化反応性部位の違いなどによって異なり一概に規定することはできないが、一般的には硬化反応性樹脂の全固形分に対して０．１〜１５質量％程度が好ましく、０．５〜５質量％程度がより好ましい。

第１レンズ２０及び第２レンズ３０を形成する樹脂は、上記成分を適宜配合して製造することができる。この際、液状の低分子モノマー（反応性希釈剤）等に他の成分を溶解することができる場合には別途溶剤を添加する必要はないが、このケースに当てはまらない場合には溶剤を用いて各構成成分を溶解することにより硬化性樹脂を製造することができる。該硬化性樹脂に使用できる溶剤としては、組成物が沈殿することなく、均一に溶解又は分散されるものであれば特に制限はなく適宜選択することができ、具体的には、例えば、ケトン類（例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等）、エステル類（例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル等）、エーテル類（例えば、テトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン等）アルコール類（例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、エチレングリコール等）、芳香族炭化水素類（例えば、トルエン、キシレン等）、水等を挙げることができる。硬化性樹脂が溶剤を含む場合には溶剤を乾燥させた後に成形を行うことが好ましい。

リフロー処理の際に、第１レンズ２０及び第２レンズ３０の間に囲われる空間の空気は熱膨張する。膨張した空気は、通気路３５を通して、第１レンズ２０及び第２レンズ３０の間に囲われる空間から、その外である光学系４の外周面と鏡筒５の筒部５０の内周面との間の隙間に排出される。そして、貫通孔５３を通して、光学系４の外周面と鏡筒５の筒部５０の内周面との間の隙間から、鏡筒５の外に排出される。

第１レンズ２０及び第２レンズ３０の間に囲われる空間の空気が、通気路３５及び貫通孔５３を経て鏡筒５の外に排出されることで、第１レンズ２０及び第２レンズ３０の間に囲われる空間の圧力は略一定に保たれる。それにより、第１レンズ２０や第２レンズ３０に、クラックや割れなどの損傷が発生することが防止される。

そして、通気路３５を形成する溝３４は、第２レンズ３０のコバ部３２の嵌合領域３３の表面に形成されている。上述した樹脂を第２レンズ３０の形状に成形する成形型において、樹脂を収容するキャビティには、溝３４の形状を反転した形状の凸条が設けられ、この凸条は、キャビティに露呈する成形型の表面に配置（形成）される。そのため、この凸条が、キャビティ内での樹脂の流れに与える影響は比較的小さく、第２レンズ３０の成形精度の向上が図られる。

また、リフロー処理の際に、第１レンズ２０及び第２レンズ３０並びに鏡筒５は熱膨張する。ここで、第１レンズ２０及び第２レンズ３０は、それらの光軸を一致させた状態にテーパ嵌合しており、熱膨張によってレンズ間隔が変化するとしても、それらの光軸は一致した状態に維持される。また、第１レンズ２０及び鏡筒５の蓋部５１もまた、第１レンズ２０の光軸と鏡筒５の筒部５０の中心軸とを一致させた状態にテーパ嵌合しており、熱膨張によって第１レンズ２０と蓋部５１との間隔が変化するとしても、第１レンズ２０の光軸及び筒部５０の中心軸は一致した状態に維持される。そして、常温に戻れば、第１レンズ２０及び第２レンズ３０並びに鏡筒５は、それらの間のテーパ嵌合によって、元の位置関係に復帰する。

なお、以上の説明では、通気路３５を形成するための溝３４は、第２レンズ３０の嵌合領域３３に設けられているものとして説明したが、第１レンズ２０の嵌合領域２３に設けてもよい。

また、鏡筒５の貫通孔５３は、リフロー処理が済んだ後に封止してもよい。それによれば、鏡筒５内へのゴミの侵入を防止することができる。

また、光学系４は、鏡筒５の蓋部５１と、センサユニット２の基板１０との間に挟まれて保持される。よって、第２レンズ３０と基板１０との間にも空間が囲われる。そこで、第２レンズ３０の基板１０との当接面に溝を形成し、第２レンズ３０と基板１０との間の空間と、その外である光学系４の外周面と鏡筒５の筒部５０の内周面との間の隙間とを連通するようにしてもよい。

図３は、撮像ユニットの他の例を示し、図４は、図３の撮像ユニットに含まれるレンズを示す。

撮像ユニット１０１は、センサユニット２と、レンズユニット１０３とを備えている。

センサユニット２は、基板１０と、その略中央部に設けられた固体撮像素子１１とで構成されている。

レンズユニット１０３は、複数のレンズを含む光学系１０４と、光学系１０４を収容する鏡筒１０５とを含んでいる。光学系１０４は、図示の例では、入射側に配置された第１レンズ１２０と、出射側に配置された第２レンズ１３０と、これら２つのレンズの間に配置されたスペーサ１４０とで構成されている。

第１レンズ１２０は、表裏に光学面を有するレンズ部１２１と、レンズ部１２１の周囲に鍔状に広がるコバ部１２２とで構成されている。第２レンズ１３０もまた、同様に、表裏に光学面を有するレンズ部１３１と、レンズ部１３１の周囲に鍔状に広がるコバ部１３２とで構成されている。スペーサ１４０は、円環状をなし、その外径は、第１レンズ１２０及び第２レンズ１３０の外径と略同一とされている。第１レンズ１２０と第２レンズ１３０とは、それらのコバ部１２２，１３２の間にスペーサ１４０を挟み、所定の間隔を置き、レンズ部１２１，１３１の光軸を一致させた状態で重ねられている。

第１レンズ１２０のコバ部１２２及びスペーサ１４０の一方の端部には、互いに嵌合する嵌合領域がそれぞれ設けられている。第１レンズ１２０のコバ部１２２に設けられた嵌合領域１２３は、レンズ部１２１の光軸を中心とする円環状の凸部である。また、スペーサ１４０に設けられた嵌合領域１４３は、スペーサ１４０の中心軸を中心とする円環状の凸部であり、第１レンズ１２０の嵌合領域１２３に内嵌する。そして、第１レンズ１２０の嵌合領域１２３の内周面及びスペーサ１４０の嵌合領域１４３の外周面は、互いに整合するテーパ面とされている。第１レンズ１２０とスペーサ１４０とは、嵌合領域１２３，１４３を嵌合させることにより、レンズ部１２１の光軸と、スペーサ１４０の中心軸とが一致するように互いに位置決めされる。

第２レンズ１３０のコバ部１３２及びスペーサ１４０の他方の端部には、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１３０のコバ部１３２に設けられた嵌合領域１３３は、レンズ部１３１の光軸を中心とする円環状の凸部である。また、スペーサ１４０に設けられた嵌合領域１４６は、スペーサ１４０の中心軸を中心とする円環状の凸部であり、第２レンズ１３０の嵌合領域１３３に外嵌する。そして、第２レンズ１３０の嵌合領域１３３の外周及びスペーサ１４０の嵌合領域１４６の内周は、互いに整合するテーパ形状とされている。第２レンズ１３０とスペーサ１４０とは、嵌合領域１３３，１４６を嵌合させることにより、レンズ部１３１の光軸と、スペーサ１４０の中心軸とが一致するように互いに位置決めされる。

第２レンズ１３０の嵌合領域１３３には、その周上で等しい間隔を置いた３箇所に接触部１３４が設けられている。接触部１３４は、テーパ軸を中心に放射方向に延びる凸条であり、その延在方向に垂直な断面における形状は略台形状とされている。第２レンズ１３０の嵌合領域１３３は、これらの接触部１３４において、スペーサ１４０の嵌合領域１４６に接触する。接触部１３４を除いた第２レンズ１３０の嵌合領域１３３と、スペーサ１４０の嵌合領域１４６との間には隙間が形成され、この隙間は、第２レンズ１３０とスペーサ１４０との境界に沿って、第１レンズ１２０と第２レンズ１３０との間に囲われる空間と、その空間の外とを連通する通気路１３５を形成している。

鏡筒１０５は、筒部１５０と、筒部１５０の軸方向の一方の端部に設けられた蓋部１５１と、筒部１５０の軸方向の他方の端部に設けられた台座部１５２と、で構成されている。

光学系１０４は、その光軸を鏡筒１０５の筒部１５０の中心軸に一致させた状態で筒部１５０内に配置されている。光学系１０４の光軸が通過する蓋部１５１の中央部には開口部１５４が設けられており、この開口部１５４を通して光学系１０４に光が入射する。

光学系１０４の第１レンズ１２０のコバ部１２２及び鏡筒１０５の蓋部１５１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１レンズ１２０のコバ部１２２に設けられた嵌合領域１２６は、光学系１０４の光軸を中心とする円環状の凸部である。また、鏡筒１０５の蓋部１５１に設けられた嵌合領域１５６は、筒部１５０の中心軸を中心とする円環状の凸部であり、第１レンズ１２０の嵌合領域１２６に内嵌する。そして、第１レンズ１２０の嵌合領域１２６の内周面及び鏡筒１０５の嵌合領域１５６の外周面は、互いに整合するテーパ面とされている。光学系１０４は、第１レンズ１２０の嵌合領域１２６を鏡筒１０５の嵌合領域１５６に嵌合させることにより、その光軸が筒部１５０の中心軸に一致するように位置決めされる。

鏡筒１０５に対する光学系１０４の位置決めは、上述のとおり第１レンズ１２０のコバ部１２２の嵌合領域１２６を鏡筒１０５の蓋部１５１の嵌合領域１５６に嵌合させることでなされるので、光学系１０４の外周面と鏡筒１０５の筒部１５０の内周面との間には隙間がおかれている。通気路１３５は、光学系１０４の外周面と鏡筒１０５の筒部１５０の内周面との間の隙間に通じている。また、鏡筒１０５の筒部１５０には、筒部１５０を、その厚み方向に貫通して、光学系１０４の外周面と鏡筒１０５の筒部１５０の内周面との間の隙間に開口する貫通孔１５３が設けられている。

レンズユニット１０３は、鏡筒１０５の台座部１５２をセンサユニット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。光学系１０４は、鏡筒１０５の蓋部１５１と、センサユニット２の基板１０との間に挟まれて保持される。鏡筒１０５の開口部１５４を通して光学系１０４に入射した光は、センサユニット２の固体撮像素子１１の受光面に結像する。

リフロー処理の際に、第１レンズ１２０及び第２レンズ１３０の間に囲われる空間の空気は熱膨張する。膨張した空気は、通気路１３５を通して、第１レンズ１２０及び第２レンズ１３０の間に囲われる空間から、その外である光学系１０４の外周面と鏡筒１０５の筒部１５０の内周面との間の隙間に排出される。そして、貫通孔１５３を通して、光学系１０４の外周面と鏡筒１０５の筒部１５０の内周面との間の隙間から、鏡筒１０５の外に排出される。

第１レンズ１２０及び第２レンズ１３０の間に囲われる空間の空気が、通気路１３５及び貫通孔１５３を経て鏡筒１０５の外に排出されることで、第１レンズ１２０及び第２レンズ１３０の間に囲われる空間の圧力は略一定に保たれる。それにより、第１レンズ１２０や第２レンズ１３０に、クラックや割れなどの損傷が発生することが防止される。

そして、通気路１３５を形成する接触部１３４は、第２レンズ１３０のコバ部１３２の嵌合領域１３３の表面に形成されている。上述した樹脂を第２レンズ１３０の形状に成形する成形型において、樹脂を収容するキャビティには、接触部１３４の凸形状を反転した形状の凹溝が設けられ、この凹溝は、キャビティに露呈する成形型の表面に配置（形成）される。そのため、この凹溝が、キャビティ内での樹脂の流れに与える影響は比較的小さく、第２レンズ１３０の成形精度の向上が図られる。

また、リフロー処理の際に、第１レンズ１２０、第２レンズ１３０、スペーサ１４０、及び鏡筒１０５は熱膨張する。ここで、第１レンズ１２０及びスペーサ１４０、第２レンズ１３０及びスペーサ１４０、第１レンズ１２０及び鏡筒１０５は、いずれもそれらの軸を一致させた状態にテーパ嵌合しているので、熱膨張によっても、それらの軸は一致した状態に維持される。そして、常温に戻れば、第１レンズ１２０、第２レンズ１３０、スペーサ１４０、及び鏡筒１０５は、元の位置関係に復帰する。特に、第２レンズ１３０及びスペーサ１４０のテーパ嵌合において、第２レンズ１３０の嵌合領域１３３とスペーサ１４０の嵌合領域１４６との接触は、第２レンズ１３０の嵌合領域１３３に設けられた３つの接触部１３４によって、３箇所での接触とされている。それにより、第２レンズ１３０の嵌合領域１３３とスペーサ１４０の嵌合領域１４６との接触箇所が明確となり、常温に戻る際の第２レンズ１３０とスペーサ１４０との元の位置関係への復帰が精度よくなされる。

なお、第１レンズ１２０及びスペーサ１４０のテーパ嵌合についても、それらの嵌合領域同士の接触を３箇所としてもよい。

図５は、図４のレンズの変形例を示す。

図５に示す第２レンズ１３０Ａの嵌合領域１３３には、その周上で等しい間隔を置いた３箇所に接触部１３４が設けられている。接触部１３４は、テーパ軸を中心に放射方向に延びる凸条であり、その延在方向に垂直な断面における形状は略三角形の先鋭な形状とされている。第２レンズ１３０の嵌合領域１３３は、これらの接触部１３４において、スペーサ１４０の嵌合領域１４６に線接触する。

上記の構成によれば、第２レンズ１３０の嵌合領域１３３とスペーサ１４０の嵌合領域１４６との接触箇所は、いずれも線接触となって、一層明確となり、リフロー処理を経て常温に戻る際の第２レンズ１３０とスペーサ１４０との元の位置関係への復帰が一層精度よくなされる。

以上、説明したように、本明細書には、複数のレンズを備え、前記複数のレンズは、それらの光軸が互いに一致した状態に配置されているレンズユニットであって、各レンズは、隣り合うレンズとテーパ嵌合し、又は隣り合うレンズとの間にスペーサを挟んで該スペーサとテーパ嵌合して、前記隣り合うレンズとの間に空間を囲っており、隣り合う２つのレンズのうち少なくとも一方のレンズと、該レンズに嵌合する他方のレンズ又は他方のレンズとの間に挟むスペーサとの２部材間の嵌合部には、これら２部材間の境界に沿って、前記隣り合う２つのレンズの間に囲われる空間と、その空間の外とを連通する少なくとも１つの通気路が設けられているレンズユニットが開示されている。

また、本明細書に開示されたレンズユニットは、前記嵌合部を形成する２部材の嵌合領域のうち一方の嵌合領域が、その周上に分散した３箇所に、他方の嵌合領域との接触部を有する。

また、本明細書に開示されたレンズユニットは、前記接触部が、前記嵌合部のテーパ軸を中心に放射状に延びる凸条である。

また、本明細書に開示されたレンズユニットは、前記凸条が、その延在方向に垂直な断面の形状において先鋭であり、前記他方の嵌合領域に線接触する。

また、本明細書に開示されたレンズユニットは、前記通気路が、前記嵌合部を構成する２部材の嵌合領域のうち一方の嵌合領域の表面に形成された溝である。

また、本明細書に開示されたレンズユニットは、前記複数のレンズを収容する鏡筒を更に備え、前記鏡筒の内周面と前記複数のレンズの外周面との間には隙間が置かれている。

また、本明細書に開示されたレンズユニットは、前記鏡筒が、その周壁を貫通し、その内周面と前記複数のレンズの外周面との間の隙間に開口する貫通孔を有する。

また、本明細書に開示されたレンズユニットは、前記鏡筒が、前記複数のレンズの光軸と交差する部位に開口を有し、前記複数のレンズの並び方向の一端側のレンズは、前記鏡筒の開口の周辺部とテーパ嵌合している。

また、本明細書には、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が、上記のレンズユニットである撮像ユニットが開示されている。

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
２０ レンズ
２１ レンズ部
２２ コバ部
２３ 嵌合領域
２６ 嵌合領域
３０ レンズ
３１ レンズ部
３２ コバ部
３３ 嵌合領域
３４ 溝
３５ 通気路
５０ 筒部
５１ 蓋部
５２ 台座部
５３ 貫通孔
５４ 開口部
５６ 嵌合領域
１０１ 撮像ユニット
１０３ レンズユニット
１０４ 光学系
１０５ 鏡筒
１２０ レンズ
１２１ レンズ部
１２２ コバ部
１２３ 嵌合領域
１２６ 嵌合領域
１３０ レンズ
１３１ レンズ部
１３２ コバ部
１３３ 嵌合領域
１３４ 接触部
１３５ 通気路
１４０ スペーサ
１４３ 嵌合領域
１４６ 嵌合領域
１５０ 筒部
１５１ 蓋部
１５２ 台座部
１５３ 貫通孔
１５４ 開口部
１５６ 嵌合領域

Claims (9)

1. 複数のレンズを備え、前記複数のレンズは、それらの光軸が互いに一致した状態に配置されているレンズユニットであって、
   各レンズは、隣り合うレンズとテーパ嵌合し、又は隣り合うレンズとの間にスペーサを挟んで該スペーサとテーパ嵌合して、前記隣り合うレンズとの間に空間を囲っており、
   隣り合う２つのレンズのうち少なくとも一方のレンズと、該レンズに嵌合する他方のレンズ又は他方のレンズとの間に挟むスペーサとの２部材間の嵌合部には、これら２部材間の境界に沿って、前記隣り合う２つのレンズの間に囲われる空間と、その空間の外とを連通する少なくとも１つの通気路が設けら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、
   前記嵌合部を形成する２部材の嵌合領域のうち一方の嵌合領域は、その周上に分散した３箇所に、他方の嵌合領域との接触部を有するレンズユニット。
3. 請求項２に記載のレンズユニットであって、
   前記接触部は、前記嵌合部のテーパ軸を中心に放射状に延びる凸条であるレンズユニット。
4. 請求項３に記載のレンズユニットであって、
   前記凸条は、その延在方向に垂直な断面の形状において先鋭であり、前記他方の嵌合領域に線接触するレンズユニット。
5. 請求項１又は請求項２に記載のレンズユニットであって、
   前記通気路は、前記嵌合部を構成する２部材の嵌合領域のうち一方の嵌合領域の表面に形成された溝であるレンズユニット。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のレンズユニットであって、
   前記複数のレンズを収容する鏡筒を更に備え、
   前記鏡筒の内周面と前記複数のレンズの外周面との間には隙間が置かれているレンズユニット。
7. 請求項６に記載のレンズユニットであって、
   前記鏡筒は、その周壁を貫通し、その内周面と前記複数のレンズの外周面との間の隙間に開口する貫通孔を有するレンズユニット。
8. 請求項６又は請求項７に記載のレンズユニットであって、
   前記鏡筒は、前記複数のレンズの光軸と交差する部位に開口を有し、
   前記複数のレンズの並び方向の一端側のレンズは、前記鏡筒の開口の周辺部とテーパ嵌合しているレンズユニット。
9. 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６から請求項８のいずれか一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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