JP2015011078A

JP2015011078A - レンズユニット、撮像装置、および移動体

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Publication number: JP2015011078A
Application number: JP2013134283A
Authority: JP
Inventors: 貴裕岡田; Takahiro Okada; 鈴木　誠; Makoto Suzuki; 鈴木　　誠
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2013-06-26
Filing date: 2013-06-26
Publication date: 2015-01-19
Anticipated expiration: 2033-06-26
Also published as: JP6054819B2

Abstract

【課題】レンズ群の取付け位置および姿勢を向上させる。【解決手段】レンズユニット１０はレンズ群１６と鏡筒１７と押え部材１８と弾性部材１９とを有する。レンズ群１６は少なくとも第１のレンズ２０および第２のレンズ２１を含む。鏡筒１７では円筒形状の高さ方向に沿って最も外側から第１のレンズ２０および第２のレンズ２１を配置する。鏡筒１７はレンズ群１６を円筒形状の内部に収容する。押え部材１８は第１のレンズ２０を鏡筒１７内部に押圧することによりレンズ群１６を鏡筒１７内部に固定する。弾性部材１９は第１のレンズ２０および第２のレンズ２１の間に介在する。弾性部材１９は押え部材１８による第１のレンズ２０の押圧により弾性変形しながら第２のレンズ２１を押圧する。【選択図】図２

Description

本発明は、製造コストを抑制しながら防水機能を有するレンズユニット、撮像装置、および移動体に関する。

車載カメラおよび監視カメラなどのように、屋外環境に曝される頻度の高いカメラが知られている。このような屋外向けのカメラに用いるレンズユニットには、防水性の向上が求められる。

高い防水性能をもたせるために、レンズの周辺にリング円状平坦部を形成し、当該平坦部に対面するリング状段部を有する押さえ部材によって、当該レンズを物体側から鏡筒内に固定する撮像装置が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００５−０１７９５１号公報

しかし、特許文献１に記載の撮像装置では、最も物体側に配置される第１のレンズ以外のレンズは、第１のレンズを介して押え部材により鏡筒内部に押えられる。しかし、第1のレンズを内部のレンズに直接接触させて押える構成では、第１のレンズ２０または第２のレンズ２１の成形の精度、すなわち両者の接触が面接触でなければ固定が不安定となる。したがって、第１のレンズおよび内部のレンズを含むレンズ群の取付け位置または姿勢の精度を向上させることが困難であった。

したがって、かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、レンズ群の取付け位置および姿勢を向上させたレンズユニット、撮像装置、および移動体を提供することにある。

上述した諸課題を解決すべく、第１の観点によるレンズユニットは、
少なくとも第１のレンズおよび第２のレンズを含むレンズ群と、
円筒形状を有し、前記円筒形状の高さ方向に沿って最も外側から第１のレンズおよび第２のレンズが配置されるように前記レンズ群を前記円筒形状の内部に保持する鏡筒と、
前記第１のレンズを前記鏡筒内部に押圧することにより、前記レンズ群を前記鏡筒内部に固定する押え部材と、
前記第１のレンズおよび前記第２のレンズの間に介在し、前記押え部材による前記第１のレンズの押圧により弾性変形しながら、前記第２のレンズを押圧する弾性部材とを備える
ことを特徴とするものである。

また、第２の観点によるレンズユニットにおいて、
前記弾性部材は、前記第１のレンズの押圧による弾性変形時に、前記第１のレンズ、前記第２のレンズ、および前記鏡筒の内面に密着する
ことが好ましい。

また、第３の観点によるレンズユニットにおいて、
前記第１のレンズおよび前記鏡筒は、前記押え部材からの押圧により面接触する構造を互いに有する
ことが好ましい。

また、第４の観点によるレンズユニットにおいて、
前記弾性部材は遮光性を有する
ことが好ましい。

また、第５の観点によるレンズユニットにおいて、
前記弾性部材は、前記第１のレンズを介した前記押え部材の押圧を受ける第１の部位と、前記第１の部位よりも前記第１のレンズの光軸側に位置し前記第１のレンズを介した前記押え部材の押圧から解放される第２の部位を有する
ことが好ましい。

また、第６の観点による撮像装置は、
少なくとも第１のレンズおよび第２のレンズを含むレンズ群と、円筒形状を有し、前記円筒形状の高さ方向に沿って最も外側から第１のレンズおよび第２のレンズが配置されるように前記レンズ群を前記円筒形状の内部に保持する鏡筒と、前記第１のレンズを前記鏡筒内部に押圧することにより、前記レンズ群を前記鏡筒内部に固定する押え部材と、前記第１のレンズおよび前記第２のレンズの間に介在し、前記押え部材による前記第１のレンズの押圧により弾性変形しながら、前記第２のレンズを押圧する弾性部材とを有するレンズユニットと、該レンズユニットが結像する被写体像を撮像する撮像素子とを備える
ことを特徴としている。

また、第７の観点による撮像装置において、
前記撮像素子が前記被写体の撮像により生成する画像信号を出力する出力部を、さらに備える
ことが好ましい。

また、第８の観点による移動体は、
少なくとも第１のレンズおよび第２のレンズを含むレンズ群と、円筒形状を有し、前記円筒形状の高さ方向に沿って最も外側から第１のレンズおよび第２のレンズが配置されるように前記レンズ群を前記円筒形状の内部に保持する鏡筒と、前記第１のレンズを前記鏡筒内部に押圧することにより、前記レンズ群を前記鏡筒内部に固定する押え部材と、前記第１のレンズおよび前記第２のレンズの間に介在し、前記押え部材による前記第１のレンズの押圧により弾性変形しながら、前記第２のレンズを押圧する弾性部材とを有するレンズユニットと、該レンズユニットが結像する被写体像を撮像する撮像素子とを備える撮像装置を有する移動体であって、前記移動体の周辺を撮像可能となるように、前記撮像装置を前記移動体の外部に設置する
ことを特徴としている。

上記のように構成された本発明に係るレンズユニット、撮像装置、および移動体によれば、レンズ群の取付け位置および姿勢を向上可能である。

本発明の第１の実施形態に係るレンズユニットを有する撮像装置の移動体内における設置場所を示す配置図である。図１におけるレンズユニットの、光軸に沿った断面図である。図２における第１のレンズの、光軸に沿った断面図である。図２における鏡筒の、中心軸に沿った断面図である。図２における弾性部材の、中心軸に沿った断面図である。スペーサおよびＯリングを用いて第１のレンズを固定するレンズユニットの、光軸に沿った断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

まず、本発明の一実施形態に係るレンズユニットを有する撮像装置について説明する。図１は、本実施形態に係るレンズユニット１０を有する撮像装置１１の移動体１２における搭載位置を示す配置図である。撮像装置１１は、例えば車載カメラである。また、移動体１２は、例えば自動車などの車両である。

図１に示すように、レンズユニット１０を有する撮像装置１１は、表示装置１３とともに、移動体１２に設けられる。撮像装置１１は移動体１２の外部に設置され、移動体１２の周辺を撮像可能である。本実施形態において、撮像装置１１は、例えば、後方の視界の周辺画像を撮像するために、移動体１２の後方外部に固定される。表示装置１３は、運転席から視認可能に設けられる。

レンズユニット１０は、移動体１２後方の被写体像を撮像装置１１内の撮像素子１４に結像させる。撮像装置１１は撮像素子１４を用いて被写体像を撮像して画像信号を生成する。また、撮像装置１１は出力部１５を介して画像信号を表示装置１３に出力する。表示装置１３は、出力部１５から取得する画像信号に応じた被写体像を表示する。

レンズユニット１０の構成について、図２を用いて説明する。図２はレンズユニット１０の光軸に沿った断面図である。レンズユニット１０は、レンズ群１６、鏡筒１７、押え部材１８、および弾性部材１９を含んで構成される。

レンズ群１６は、少なくとも第１のレンズ２０および第２のレンズ２１を含む複数の光学素子によって構成される。本実施形態においては、レンズ群１６は第１のレンズ２０および第２のレンズ２１を有する。レンズ群１６においては、光軸ＯＸに沿った一方が物体側に、他方が結像側に定められる。物体側方向から順番に第１のレンズ２０および第２のレンズ２１が配置される。後述する弾性部材１９と組合わせてレンズ群１６が、例えば焦点距離および被写界深度などの所望の光学特性を備えるように、各光学素子が形成され組合される。

図３に示すように、第１のレンズ２０は、結像側方向に、レンズ有効面部２０Ｌと接触面部２０Ｃとを有する。レンズ有効面部２０Ｌは、例えば凹面状である。接触面部２０Ｃは、レンズ群１６と光軸合わせされる第１のレンズ２０の光軸ＯＸに交差し得る面であり、例えば光軸ＯＸに垂直な平面である。第１のレンズ２０の外径は、第２のレンズ２１の外径より大きい。

鏡筒１７は、図４に示すように、収容部２２および押え部２３を有する。鏡筒１７においては、中心軸ＣＸに沿った一方が物体側、他方が結像側に定められる。

収容部２２は、中心軸ＣＸ１に関して回転対称、すなわち円筒形状に形成される。収容部２２は、中心軸ＣＸ１、すなわち円筒形状の高さ方向に沿って物体側の最も外側から第１のレンズ２０および第２のレンズ２１が配置されるように、レンズ群１６を内部に保持する。収容部２２は、物体側から順番に第１のレンズ２０を収容する第１の収容部位２４と第２のレンズ２１を収容する第２の収容部位２５とを有する。第１の収容部位２４の内径は第１のレンズ２０の外径と実質的に等しく、第１のレンズ２０の嵌合時に微小な隙間を有し得る。また、第２の収容部位２５の内径は第２のレンズ２１の外径と実質的に等しく、第２のレンズ２１の嵌合時に微小な隙間を有する。第１の収容部位２４および第２の収容部位２５を接続させる部位の内面は、接触面部２２Ｃを有する。収容部２２の接触面部２２Ｃは、第１のレンズ２０の接触面部２０Ｃに面接触可能である。

押え部２３は、第２の収容部位２５の結像側の端部に形成される。押え部２３は、中心軸ＣＸ１に垂直な平面を内部に有しており、第２のレンズ２１と面接触した状態で、レンズ群１６を結像側から収容部２２内に固定する。押え部２３は中心軸ＣＸ１を中心に開口を有しており、レンズ群１６を透過する光を透過可能である。

押え部材１８（図２参照）は、物体側から第１のレンズ２０を鏡筒１７内部に押圧することにより、レンズ群１６を鏡筒１７内部に固定する。押え部材１８は、例えばリテーナであり、鏡筒１７の第１の収容部位２４と螺合することにより、物体側から第１のレンズ２０を鏡筒１７内部に押圧可能である。

弾性部材１９は、弾性および遮光性を有する材料によって形成され、図５に示すように、環状である。弾性部材１９は、第１の部位２６、薄肉部２７、および第２の部位２８を有する。第１の部位２６、薄肉部２７、および第２の部位２８は、それぞれ環状である。図２に示すように、第１の部位２６の結像側は、第２のレンズ２１の物体側の面と面接触可能に形成される。また、第１の部位２６の外径は、鏡筒１７の第２の収容部位２５の内径と実質的に等しく、弾性部材１９の第２の収容部位２５への収容時に微小な隙間を有し得る。第１の部位２６の内径は、第２の部位２８の内径より大きい（図５参照）。第２の部位２８はレンズユニット１０における開口絞りとして機能し、内径は、前述のように、レンズユニット１０の所望の光学特性を満たすように定められる。第１の部位２６および第２の部位２８は、中心軸ＣＸ２が一致し、薄肉部２７を介して連続する形状に形成される。

レンズユニット１０の製造においては、鏡筒１７の物体側から第２のレンズ２１を第２の収容部位２５に収容させる（図２参照）。第２のレンズ２１を鏡筒１７の押え部２３によって固定した状態で、レンズ群１６の光軸ＯＸと中心軸ＣＸ２が一致し且つ第２の部位２８が物体側を向くように、弾性部材１９を第２のレンズ２１に当接させる。弾性部材１９の第１の部位２６は、第２のレンズ２１に当接した状態で、鏡筒１７の接触面部２２Ｃより物体側に突出する。この状態で第１のレンズ２０を弾性部材１９の第１の部位２６に当接させる。第１のレンズ２０を弾性部材１９に当接させた状態で、押え部材１８によって第１のレンズ２０を鏡筒１７の内部に押圧させる。弾性部材１９の第１の部位２６は、第１のレンズ２０を介した押圧を受け、弾性変形する。第１の部位２６の弾性変形により、弾性部材１９は、第１のレンズ２０、第２のレンズ２１、および鏡筒１７の第２の収容部位２５の内部に密着する。押え部材１８により第１のレンズ２０を、第１のレンズ２０の接触面部２０Ｃと鏡筒１７の接触面部２２Ｃとが面接触するまで、結像側に押圧させる。第１のレンズ２０および鏡筒１７が面接触した状態において、第１のレンズ２０および第２のレンズ２１間には隙間が生じ、当該隙間の最小値よりも弾性部材１９の薄肉部２７は薄い。また、第１のレンズ２０および鏡筒１７が面接触した状態において、弾性部材１９の第２の部位２８は、第１のレンズ２０および第２のレンズ２１の何れからも押圧から解放されており、元の形状を維持する。

以上のような構成の本実施形態のレンズユニットによれば、押え部材１８の押圧により弾性部材１９が弾性変形しながら第２のレンズ２１を押圧するので、レンズ群１６の取付け位置および姿勢の精度を向上可能である。

また、本実施形態のレンズユニットによれば、第１のレンズ２０の押圧による弾性変形時に、弾性部材１９が第１のレンズ２０、第２のレンズ２１、および鏡筒１７の内面に密着するので、レンズユニット１０内部の防水が可能である。

また、本実施形態のレンズユニットによれば、第１のレンズ２０および鏡筒１７は、押え部材１８からの押圧により面接触するので、第１のレンズ２０の取付け姿勢の精度を、さらに向上可能である。特に、第１のレンズ２０を、弾性部材１９と接触している位置よりも径方向外側で面接触させることが可能なので、取付け姿勢の精度を、さらに向上可能である。

また、本実施形態のレンズユニットによれば、弾性部材１９は遮光性を有するので、第１のレンズ２０および第２のレンズ２１の間に隙間が存在する場合においても不要な光線の通過を防止できるので、迷光を低減化可能である。

また、本実施形態のレンズユニットによれば、弾性部材１９は、第２の部位２８において押え部材１８の押圧から解放されているので、開口絞りとして機能可能である。したがって、開口絞りを別に設ける必要が無く、部品点数が減じられ、製造コストが低減化される。

また、レンズ群の取付け位置および姿勢の精度を向上させるレンズユニットとして、以下のような構成も考えられる。例えば、図６に示すように、第１のレンズ２０’および第２のレンズ２１’の間にスペーサ２９’を介在させることにより第１のレンズ２０’と第２のレンズ２１’の間隔を規定させ、また、第１のレンズ２０’および第２のレンズ２１’の姿勢（例えば、光軸の平行化）も規定させるレンズユニット１０’を構成可能である。しかし、通常スペーサ２９’は金属や樹脂などの硬質の材料によって形成され、温度変化により第１のレンズ２０’または鏡筒１７’が収縮したときにがたつきが発生し得る。一方で、本実施形態のレンズユニットは弾性部材１９を用いているので、第１のレンズ２０および鏡筒１７の少なくとも一方が温度変化により収縮したときにも、収縮に対しても第１のレンズ２０および第２のレンズ２１への押圧を維持可能である。したがって、本実施形態のレンズユニットによれば、温度変化に対するがたつきの発生を抑制可能である。また、前述のように、レンズユニット１０’においては硬質の材料によって形成したスペーサ２９’を用いることにより、第１のレンズ２０’および第２のレンズ２１’の表面に傷を生じさせ得る。一方で、本実施形態のレンズユニットにおいては、第１のレンズ２０および第２のレンズ２１よりも柔らかい材料を用いて弾性部材１９を形成可能なので、第１のレンズ２０および第２のレンズ２１の表面に傷をつけることを抑制可能である。また、レンズユニット１０’においては、内部を防水するために、スペーサ２９’とは別にＯリング３０’が設けられる。一方で、本実施形態のレンズユニットにおいては、弾性部材１９がスペーサ２９’およびＯリング３０’の機能を兼ねているので、部品点数が減じられ、製造コストが低減化可能である。

また、本実施形態においては、弾性部材１９の代わりに接着剤を用いることも考えられる。しかし、そのような変形例に比べ、本実施形態のレンズユニットは以下の効果を有する。すなわち、変形例では接着剤の硬化時にガスが生じ得るが、本実施形態のレンズユニットではガスが発生せずレンズ群１６の表面における曇りの発生を抑制可能である。また、変形例では衝撃に対しても第１のレンズおよび第２のレンズから離間し易いが、本実施形態のレンズユニットでは弾性部材１９の第１のレンズ２０および第２のレンズ２１から離間する可能性が低い。また、変形例では線膨張の影響により温度変化によっては接着剤が第１のレンズおよび第２のレンズから離間する可能性があるが、本実施形態のレンズユニットでは弾性部材１９の線膨張係数が接着剤より低いので温度変化に対する影響が小さい。また、変形例では取付け時に接着剤の液垂れが生じ得るが、本実施形態のレンズユニットにおいては取付け時に液垂れが生じず、第１のレンズ２０および第２のレンズ２１の汚染を抑制可能である。

本発明を諸図面や実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。

１０、１０’ レンズユニット
１１撮像装置
１２移動体
１３表示装置
１４撮像素子
１５出力部
１６レンズ群
１７、１７’ 鏡筒
１８押え部材
１９弾性部材
２０、２０’ 第１のレンズ
２０Ｃ接触面部
２０Ｌレンズ有効面部
２１、２１’ 第２のレンズ
２２収容部
２２Ｃ接触面部
２３押え部
２４第１の収容部位
２５第２の収容部位
２６第１の部位
２７薄肉部
２８第２の部位
２９’ スペーサ
３０’ Ｏリング
ＣＸ１、ＣＸ２中心軸
ＯＸ光軸

Claims

少なくとも第１のレンズおよび第２のレンズを含むレンズ群と、
円筒形状を有し、前記円筒形状の高さ方向に沿って最も外側から第１のレンズおよび第２のレンズが配置されるように前記レンズ群を前記円筒形状の内部に保持する鏡筒と、
前記第１のレンズを前記鏡筒内部に押圧することにより、前記レンズ群を前記鏡筒の内部に固定する押え部材と、
前記第１のレンズおよび前記第２のレンズの間に介在し、前記押え部材による前記第１のレンズの押圧により弾性変形しながら、前記第２のレンズを押圧する弾性部材とを備える
ことを特徴とするレンズユニット。
請求項１に記載のレンズユニットであって、
前記弾性部材は、前記第１のレンズの押圧による弾性変形時に、前記第１のレンズ、前記第２のレンズ、および前記鏡筒の内面に密着する
ことを特徴とするレンズユニット。
請求項１または請求項２に記載のレンズユニットであって、
前記第１のレンズおよび前記鏡筒は、前記押え部材からの押圧により面接触する構造を互いに有する
ことを特徴とするレンズユニット。
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のレンズユニットであって、
前記弾性部材は遮光性を有する
ことを特徴とするレンズユニット。
請求項４に記載のレンズユニットであって、
前記弾性部材は、前記第１のレンズを介した前記押え部材の押圧を受ける第１の部位と、前記第１の部位よりも前記第１のレンズの光軸側に位置し前記第１のレンズを介した前記押え部材の押圧から解放される第２の部位を有する
ことを特徴とするレンズユニット。
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のレンズユニットと、該レンズユニットが結像する被写体像を撮像する撮像素子とを備える
ことを特徴とする撮像装置。
請求項６に記載の撮像装置であって、
前記撮像素子が前記被写体の撮像により生成する画像信号を出力する出力部を、さらに備える
ことを特徴とする撮像装置。
請求項６または請求項７に記載の撮像装置を有する移動体であって、前記移動体の周辺を撮像可能となるように、前記撮像装置を前記移動体の外部に設置する
ことを特徴とする移動体。