JP2015094803A - レンズユニットおよび撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、小型化可能な固定方法を用いたレンズユニットおよび撮像装置を提供する。
【解決手段】本発明のレンズユニット１は、物体の光学像を結像する撮像光学系１１と、撮像光学系１１を保持する撮像光学系保持部１２とを備え、撮像光学系１１における最も物体側に配置される第１レンズ１１１は、樹脂材料で形成され、物体からの光束を通過させる有効領域部１１１ａと、光軸と直交する直交方向において有効領域部１１１ａを囲むように設けられた非有効領域部１１１ｂと、非有効領域部１１１ｂの像側に設けられた複数の突部１１１ｃとを備え、撮像光学系保持部１２は、これら複数の突部１１１ｃにそれぞれ対応するように設けられ前記複数の突部１１１ｃにそれぞれ係合するための複数の係合穴部１２ｃを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、１または複数の光学素子を備え、光学像を所定の面上に結像するレンズユニットおよび前記レンズユニットを用いた撮像装置に関する。

近年、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型イメージセンサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサ等の固体撮像素子は、その高性能化や小型化が進展し、これに伴って、このような撮像素子を用いた撮像装置は、様々な分野に利用されている。例えば、この撮像装置は、携帯電話機や携帯情報端末等のデジタル機器に好適に搭載され、また例えば、車両等に好適に搭載されつつある。特に、車載用撮像装置は、例えば車両の走行を支援する走行支援システムや、車両の駐車を支援する駐車支援システム等に好適に利用される。

このような撮像装置には、物体（被写体）の光学像を撮像素子の受光面上に結像するために、レンズユニットが用いられる。このレンズユニットは、１または複数の光学素子を備え、物体の光学像を所定の面（結像面）上に結像する撮像光学系と、前記撮像光学系を保持する撮像光学系保持部とを備える。この撮像光学系保持部に撮像光学系を固定する固定方法として、例えば、特許文献１に開示された熱カシメがある。この特許文献１では、鏡筒の開口部側には、レンズの外面側の周縁部を係止するための熱カシメ部が形成されており、この熱カシメ部によってレンズが鏡筒に固定される（［００１９］段落）。

ところで、近年、撮像装置やレンズユニットの軽量化等のために、ガラス製レンズに代え、樹脂材料製レンズが利用されている。ガラス製レンズでは、固定方法に前記熱カシメが用いられても、レンズの性能は、影響されない。しかしながら、樹脂材料製レンズでは、固定方法に前記熱カシメが用いられた場合、前記熱カシメの熱によってレンズの性能が劣化する虞がある。この対策のために、例えば、特許文献２に開示された固定方法がある。

図８は、特許文献２に開示された撮像装置の断面図である。この特許文献２に開示された撮像装置１０００は、図８に示すように、レンズ２０２１〜２０２４およびレンズ２０２１〜２０２４を支持する鏡筒部２０２５を有するレンズユニット２０００と、レンズ２０２１〜２０２４のうち最も被写体側のレンズ２０２１が挿入される開口３０００ａが形成されレンズユニット２０００を覆う収納ケース３０００と、レンズ２０２１と収納ケース３０００との隙間を覆うシール部材としてのＯリング４０００と、レンズ２０２１〜２０２４を通った光を電気信号に変換する撮像素子６０００と、撮像素子６０００をレンズ２０２１〜２０２４に対して固定するホルダ７０００とを備える。

レンズ２０２１は、被写体側とは反対側に筒状の端部２０２１ａを有し、端部２０２１ａは、光軸ＡＸから離れる方向に広がった鍔部２０２１ｂを有している。鏡筒部２０２５は、レンズ２０２１の端部２０２１ａの内周側に設けられた内壁２０２５ａと、レンズ２０２１の端部２０２１ａの外周側に設けられた外壁２０２５ｂと、内壁２０２５ａおよび外壁２０２５ｂを連結する連結部２０２５ｃとを有している。外壁２０２５ｂは、レンズ２０２１の端部２０２１ａと圧入関係で係合されていて、被写体側の先端部２０２５ｆにカシメ加工が施されてレンズ２０２１を固定している。連結部２０２５ｃは、レンズ２０２１の端部２０２１ａと当接している（［００２１］段落ないし［００２４］段落）。

このように特許文献２では、レンズ２０２１の有効領域とカシメ加工が施される先端部２０２５ｆとの間に、鍔部２０２１ｂが存在するので、カシメ加工によるレンズ２０２１の性能の劣化が防止される。

特開２０１２−１５５３３７号公報 特開２００８−４６１６９号公報

ところで、前記特許文献２に開示された固定方法では、レンズとして最低限必要な有効領域に加えて熱カシメのために、レンズ２０２１に鍔部２０２１ｂが設けられ、さらに、鏡筒部２０２５は、前記外壁２０２５ｂおよび先端部２０２５ｆによって鍔部２０２１ｂの外周側から被写体側のその前面に回り込むことで鍔部２０２１ｂを抱え込むようにして、レンズ２０２１を固定している。このため、前記特許文献２に開示された固定方法では、鏡筒部２０２５は、レンズ２０２１の径（直径）よりも大径で形成される必要があり、レンズユニットの外形が必要以上に大型化してしまう。

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、小型化可能な固定方法を用いたレンズユニットおよびこのレンズユニットを用いた撮像装置を提供することである。

本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかるレンズユニットは、複数の光学素子を備え、物体の光学像を結像する撮像光学系と、前記撮像光学系を保持する撮像光学系保持部とを備え、前記複数の光学素子のうちの最も物体側に配置される光学素子は、樹脂材料で形成され、物体からの光束を通過させる有効領域部と、光軸と直交する直交方向において前記有効領域部を囲むように設けられた非有効領域部と、前記非有効領域部の像側に設けられた複数の突部または複数の穴部とを備え、前記撮像光学系保持部は、前記複数の突部にそれぞれ対応するように設けられ前記複数の突部にそれぞれ係合するための複数の係合穴部または前記複数の穴部にそれぞれ対応するように設けられ前記複数の突部にそれぞれ係合するための複数の係合突部を備えることを特徴とする。

このようなレンズユニットでは、前記最も物体側に配置される光学素子は、前記非有効領域部の像側に設けられた前記複数の突部または前記複数の穴部を備え、前記撮像光学系保持部は、これらにそれぞれ対応するように設けられた前記複数の係合穴部または前記複数の係合突部を備える。このため、前記最も物体側に配置される光学素子を前記撮像光学系保持部に係合させるために、前記撮像光学系保持部は、前記最も物体側に配置される光学素子における外周面外側ではなく、その像側で係合すれば良いので、このようなレンズユニットは、前記撮像光学系保持部の外径（外直径）を、この最も物体側に配置される光学素子の外径（外直径）より必ずしも大径化する必要がない。したがって、上述の小型化可能な固定方法で前記最も物体側に配置される光学素子と前記撮像光学系保持部とを互いに係合させるので、このようなレンズユニットは、小型化が可能となる。

また、他の一態様では、上述のレンズユニットにおいて、前記複数の突部または前記複数の穴部を設けた前記非有効領域部の第１面と前記複数の係合穴部または前記複数の係合突部を設けた前記撮像光学系保持部の第２面とは、係合前では所定の第１間隔で離間し、係合後では、前記第１間隔よりも短い第２間隔で離間または当接することを特徴とする。

このようなレンズユニットでは、第１面と第２面との間隔は、係合の前後で変化し、係合後で係合前よりも短く（狭く）なる。このため、簡単な構造で、前記最も物体側に配置される光学素子と前記撮像光学系保持部との間に、弾性力が生じ、前記最も物体側に配置される光学素子によって、前記最も物体側に配置される光学素子より像側に配置される各光学素子を前記撮像光学系保持部に押し付けて固定できる。

また、他の一態様では、上述のレンズユニットにおいて、前記撮像光学系保持部は、前記直交方向において外周を囲むように設けられた係合部材を備え、前記複数の係合穴部または前記複数の係合突部は、前記係合部材の物体側に設けられ、前記係合部材は、前記複数の係合穴部における各間または前記複数の係合突部における各間に径方向に延びるように切り欠いた複数のスリット部を備えることを特徴とする。

このようなレンズユニットでは、前記撮像光学系保持部に、前記複数のスリット部が設けられる。このため、上述のように係合の前後で第１面と第２面との間隔を変化させると、前記複数のスリット部によって前記撮像光学系保持部が優先的に板バネ化し、係合後に生じる前記弾性力は、前記撮像光学系保持部に優先的に生じる。したがって、このようなレンズユニットは、前記最も物体側に配置される光学素子の歪みを低減でき、その性能の劣化を低減できる。

また、他の一態様では、これら上述のレンズユニットにおいて、前記複数の係合穴部は、それぞれ、貫通孔であり、前記最も物体側に配置される光学素子と前記撮像光学系保持部とは、前記複数の突部を前記複数の係合穴部に挿通させた後に前記複数の突部における各頂部を熱で押し潰す熱カシメによって係合させる、または、前記複数の穴部は、それぞれ、貫通孔であり、前記最も物体側に配置される光学素子と前記撮像光学系保持部とは、前記複数の係合突部を前記複数の穴部に挿通させた後に前記複数の係合突部における各頂部を熱で押し潰す熱カシメによって係合させることを特徴とする。

このようなレンズユニットは、固定方法に熱カシメを用いても非有効領域部を備えるので、光学素子の性能の劣化を防止でき、そして、上述の小型化可能な固定方法を用いるので、小型化が可能となる。

また、他の一態様では、これら上述のレンズユニットにおいて、前記最も物体側に配置される光学素子は、前記直交方向における前記有効領域部と前記非有効領域部との間に設けられ、互いの光軸を一致させるように、像側に隣接する光学素子と嵌合する嵌合凹部をさらに備え、前記最も物体側に配置される光学素子と前記像側に隣接する光学素子とは、前記嵌合凹部の内周側面に前記像側に隣接する光学素子における物体側外周側面を嵌合させ、前記嵌合凹部の内周側面と前記像側に隣接する光学素子における物体側外周側面との間に用いられた黒色の接着剤によって固定されることを特徴とする。

光軸方向に沿って互いに隣接する光学素子同士を嵌合する場合に、前記嵌合凹部の内周側面と前記物体側外周側面との間で迷光が生じる虞がある。このようなレンズユニットでは、黒色の接着剤は、前記嵌合凹部の内周側面と前記物体側外周側面とを接着固定するとともに、前記嵌合凹部の内周側面と前記物体側外周側面との間に黒色接着層を形成する。このため、このようなレンズユニットは、前記黒色接着層によって前記迷光の発生を低減できる。

そして、本発明の他の一態様にかかる撮像装置は、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、１または複数の光学素子を備え、光学像を前記撮像素子の受光面上に結像するレンズユニットとを備え、前記レンズユニットは、これら上述のいずれかのレンズユニットであることを特徴とする。

このような撮像装置は、これら上述のいずれかのレンズユニットを用いるので、小型化が可能となる。

本発明にかかるレンズユニットおよびこのレンズユニットを用いた撮像装置では、小型化が可能である。

実施形態における撮像装置の構成を示す断面図である。 図１に示す撮像装置の分解斜視図である。 図１に示す撮像装置におけるレンズユニットの構成を示す断面図である。 図３に示すレンズユニットにおける第１レンズの構成を示す三面図である。 図３に示すレンズユニットにおける撮像光学系保持部の構成を示す二面図である。 熱カシメを実施する前における、第１レンズと撮像光学系保持部との状態を説明するための図である。 熱カシメを実施した後における、第１レンズと撮像光学系保持部との状態を説明するための図である。 特許文献２に開示された撮像装置の断面図である。

以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。

図１は、実施形態における撮像装置の構成を示す断面図である。図２は、図１に示す撮像装置の分解斜視図である。図３は、図１に示す撮像装置におけるレンズユニットの構成を示す断面図である。図４は、図３に示すレンズユニットにおける第１レンズの構成を示す三面図である。図４（Ａ）は、正面図であり、図４（Ｂ）は、断面図であり、図４（Ｃ）は、背面図である。図４（Ｂ）に示す断面にかかる切断線Ｉ−Ｉは、図４（Ｃ）に示されている。図５は、図３に示すレンズユニットにおける撮像光学系保持部の構成を示す二面図である。図５（Ａ）は、断面図であり、図５（Ｂ）は、正面図である。図５（Ａ）に示す断面にかかる切断線ＩＩ−ＩＩは、図５（Ｂ）に示されている。図３ないし図５には、熱カシメを実施する前の状態で各部材が示されている。図６は、熱カシメを実施する前における、第１レンズと撮像光学系保持部との状態を説明するための図である。図７は、熱カシメを実施した後における、第１レンズと撮像光学系保持部との状態を説明するための図である。図６（Ａ）および図７（Ａ）は、断面図であり、図６（Ｂ）および図７（Ｂ）は、背面図である。

実施形態における撮像装置は、物体（被写体）の光学像を撮像し、前記光学像に応じた電気的な画像データを生成する装置である。この実施形態における撮像装置は、静止画の画像データを生成して良く、および／または、動画の画像データを生成して良い。なお、Ａおよび／またはＢは、ＡおよびＢのうちの少なくとも一方を意味する。このような実施形態の撮像装置Ｄは、例えば、図１および図２に示すように、レンズユニット１と、撮像素子２とを備える。図１および図２に示す例では、撮像装置Ｄは、赤外線カットフィルタ３、ロックナット４、センサーカバー５、基板６、前カバー７およびＯリング８をさらに備える。

レンズユニット１は、撮像光学系１１と、撮像光学系保持部１２と、遮光板１３と、開口絞り１４とを備え、物体（被写体）の光学像を撮像素子２の受光面上にその撮像光学系１１によって結像するものである。

撮像光学系１１は、複数の光学素子を備え、物体の光学像を所定の面（結像面）に結像するものである。光学素子は、本実施形態では、所定の屈折力（焦点距離の逆数、光学的パワー）を持つ光学レンズであるが、屈折力を持たない光学素子、例えば、光の伝播経路（光路）を曲げるプリズムや、所定の波長の光をカット（遮光）する光学フィルタであっても良い。撮像光学系１１におけるこれら複数の光学素子は、それぞれ、光軸ＡＸを中心として設けられ、撮像素子２で撮像するために物体からの光束を通過させる有効領域部と、光軸ＡＸと直交する直交方向において前記有効領域部を囲むように設けられた非有効領域部とを備える。そして、本実施形態では、撮像光学系１１におけるこれら複数の光学素子のうちの少なくとも１つは、さらに、前記直交方向における前記有効領域部と前記非有効領域部との間に設けられ、互いの光軸を一致させるように、隣接する光学素子と嵌合する嵌合凹部または嵌合凸部とを備えている。

より具体的には、撮像光学系１１は、図１および図３に示す例では、物体側から像側へ順に配列された４枚の第１ないし第４レンズ１１１、１１２、１１３、１１４を備える。

第１レンズ１１１は、図１、図３および図４に示すように、物体側に凸面を向けるとともに像側に凹面を向けた形状の有効領域部１１１ａと、前記直交方向において有効領域部１１１ａを囲むように設けられた非有効領域部１１１ｂと、前記直交方向における有効領域部１１１ａと非有効領域部１１１ｂとの間に設けられ、第２レンズ１１２に対し互いの光軸を一致させるように、第２レンズ１１２と嵌合する嵌合凹部１１１ｄとを備える。この非有効領域部１１１ｂは、有効領域部１１１ａの縁部における光軸方向の厚さ（幅）よりも厚い厚さ（長い幅）で、有効領域部１１１ａの外周側面から直交方向外側に突設するように形成され、さらに非有効領域部１１１ｂの像側端には、非有効領域部１１１ｂの外周側面から直交方向外側に所定の幅（所定の厚さ）で突設するように形成されたフランジ部１１１ｅを有している。このフランジ部１１１ｅには、周方向（光軸ＡＸ回り）に等間隔で複数（図４に示す例では６個）の切り欠きが形成されている。また、この嵌合凹部１１１ｄは、第１レンズ１１１の像側面に設けられる。すなわち、第１レンズ１１１の像側面において、有効領域部１１１ａと非有効領域部１１１ｂとの間で光軸方向に段差が設けられることで、光軸方向で物体側に窪む嵌合凹部１１１ｄが形成される。前記段差は、光軸方向において、有効領域部１１１ａにおける像側面の高さ位置と非有効領域部１１１ｂにおける像側面の高さ位置とを異ならせることで形成される。言い換えれば、嵌合凹部１１１ｄの前記段差は、有効領域部１１１ａにおける像側面の高さ位置を非有効領域部１１１ｂにおける像側面の高さ位置に対し相対的に物体側に寄せることで形成される。

そして、この最も物体側に配置される第１レンズ１１１は、非有効領域部１１１ｂの像側に設けられた複数の突部とを備える。図４に示す例では、第１レンズ１１１の非有効領域部１１１ｂには、その像側面から光軸方向に突出するように、複数の突部（ボス部）１１１ｃが突設されている。複数の突部１１１ｃは、図４に示す例では、６個の突部１１１ｃ−１〜１１１ｃ−６であり、これら６個の突部１１１ｃ−１〜１１１ｃ−６は、周方向に等間隔で配設されている。すなわち、これら６個の突部１１１ｃ−１〜１１１ｃ−６は、６０度ごとに設けられている。これら６個の突部１１１ｃ−１〜１１１ｃ−６は、それぞれ、光軸方向を軸方向とする円錐台形状で形成されている。より詳しくは、図４に示す例では、これら６個の突部１１１ｃ−１〜１１１ｃ−６は、それぞれ、第１レンズ１１１における非有効領域部１１１ｂの像側面から円錐台形状で突出するように延設される。

この最も物体側に配置される第１レンズ１１１は、第２ないし第４レンズ１１２〜１１４より大径であり、この第１レンズ１１１は、軽量化の観点から、樹脂材料（例えばプラスチック等）で形成された樹脂材料製レンズである。この第１レンズ１１１は、例えば、金型による成形で形成される。

第２レンズ１１２は、図１および図３に示すように、物体側に凸面を向けるとともに像側に凹面を向けた形状の有効領域部１１２ａと、前記直交方向において有効領域部１１２ａを囲むように設けられた非有効領域部１１２ｂと、前記直交方向における有効領域部１１２ａと非有効領域部１１２ｂとの間に設けられ、第３レンズ１１３に対し互いの光軸を一致させるように、第３レンズ１１３と嵌合する嵌合凸部１１２ｃとを備える。この非有効領域部１１２ｂは、有効領域部１１２ａの縁部における光軸方向の厚さ（幅）と略等しい厚さ（略同幅）で、有効領域部１１２ａの外周側面から直交方向外側に突設するように形成されている。第２レンズ１１２は、物体側と像側とで互いに異なる外径（外直径）で形成されている。より具体的には、第２レンズ１１２における物体側の外径（外直径）、すなわち、非有効領域部１１２ｂにおける物体側の外周径（外直径）は、第１レンズ１１１の嵌合凹部の内径（内直径）と略同径であり、第２レンズ１１２における像側の外径（外直径）、すなわち、非有効領域部１１２ｂにおける像側の外周径（外直径）よりも大径である。また、この嵌合凸部１１２ｃは、第２レンズ１１２の像側面に設けられる。すなわち、嵌合凸部１１２ｃは、第２レンズ１１２の像側面において、有効領域部１１２ａと非有効領域部１１２ｂとの間に環状に光軸方向に突設した円筒体である。

第３レンズ１１３は、物体側に凸面を向けた形状の有効領域部１１３ａと、前記直交方向において有効領域部１１３ａを囲むように設けられた非有効領域部１１３ｂと、前記直交方向における有効領域部１１３ａと非有効領域部１１３ｂとの間に設けられ、第２レンズ１１２に対し互いの光軸を一致させるように、第２レンズ１１２と嵌合する嵌合凹部１１３ｃとを備える。嵌合凹部１１３ｃは、第３レンズ１１３の物体側面に設けられる。すなわち、第３レンズ１１３の物体側面において、有効領域部１１３ａと非有効領域部１１３ｂとの間で光軸方向に段差が設けられることで、光軸方向で像側に窪む嵌合凹部１１３ｃが形成される。嵌合凹部１１３ｃの内径（内直径）は、第２レンズ１１２の嵌合凸部１１２ｃの外周径（外直径）と略同径である。

第４レンズ１１４は、像側に凸面を向けた形状の有効領域部１１４ａと、前記直交方向において有効領域部１１４を囲むように設けられた非有効領域部１１４ｂとを備える。

これら第２ないし第４レンズ１１２〜１１４は、例えばガラス材料で形成されたガラス製レンズであって良く、また例えば樹脂材料（例えばプラスチック等）で形成された樹脂材料製レンズであって良い。なお、軽量化の観点から、好ましくは、これら第２ないし第４レンズ１１２〜１１４は、樹脂材料製レンズである。そして、これら第２ないし第４レンズ１１２〜１１４は、例えば、金型による成形で形成される。

なお、撮像光学系１１におけるレンズの枚数およびその有効領域部の形状は、撮像光学系１１の光学特性（諸収差）に応じて適宜に設計され、様々な態様となり得、図１および図３に示す第１ないし第４レンズ１１１〜１１４は、その一例に過ぎない。

撮像光学系保持部１２は、撮像光学系１１を収容し、撮像光学系１１を保持する部材であり、一般に、鏡胴やレンズバレル等と呼ばれる。撮像光学系保持部１２は、本実施形態では、撮像光学系１１の一部を収容する。より具体的には、図１、図３および図５に示すように、本実施形態のレンズユニット１は、複数の光学素子のうち、最も物体側に配置される光学素子（図１および図３の例では第１レンズ１１１）を除く残余の光学素子（この例では第２ないし第４レンズ１１２〜１１４）を収容する。すなわち、複数の光学素子のうち、最も物体側に配置される光学素子（前記第１レンズ１１１）が撮像光学系保持部１２の外部に露出する。撮像光学系保持部１２は、撮像素子２で光電変換される波長帯の光を遮光する材料で形成される。

このような撮像光学系保持部１２は、例えば、本実施形態では、図１、図３および図５に示すように、大略、円筒形状の部材であり、この円筒形状の部材となる保持本体部１２ａを有する。この保持本体部１２ａは、その物体側の端部から光軸方向に少し像側に寄った位置にその外周側面から、光軸ＡＸに直交する前記直交方向で外側に所定の幅（所定の厚さ）で所定の長さだけ延設された第１フランジ部１２ｂを有する。この円筒形状の保持本体部１２ａは、物体側の端部に開口１２ｅを有し、物体からの光束は、この物体側の開口１２ｅから入射される。そして、保持本体部１２ａは、その像側の端部から、前記直交方向で内側に所定の幅（所定の厚さ）で所定の長さだけ延設された第２フランジ部１２ｆを有する。すなわち、円筒形状の保持本体部１２ａにおける像側の端部には、円形に貫通するように形成された開口（貫通孔）１２ｇを持つ環状円板１２ｆが接続されている。物体側の開口１２ｅから入射された物体からの光束は、この像側の開口１２ｇから射出される。

そして、撮像光学系保持部１２における保持本体部１２ａの内径（内直径）は、撮像光学系１１における第２ないし第４レンズ１１２〜１１４をその前記直交方向の各位置を規制して収容するために、物体側から像側へ順次に階段状に小さく成っている。より具体的には、撮像光学系１１における第２レンズ１１２が配置される位置では、保持本体部１２ａの内径（内直径）は、前記第２レンズ１１２における像側の外周側面と当接するように、前記第２レンズ１１２における像側の外径（外直径）に略等しい。撮像光学系１１における第３および第４レンズ１１３、１１４それぞれが配置される各位置では、保持本体部１２ａの各内径（各内直径）は、それぞれ、前記第３および第４レンズ１１３、１１４の外周側面と当接するように、前記第３および第４レンズ１１３、１１４の各外径（外直径）にそれぞれ略等しい。

そして、撮像光学系保持部１２は、前記複数の突部にそれぞれ対応するように設けられ前記複数の突部にそれぞれ係合するための複数の係合穴部を備えている。本実施形態では、撮像光学系１１の第１レンズ１１１は、上述したように、像側に複数の突部１１１ｃを備えるので、撮像光学系保持部１２は、撮像光学系１１の第１レンズ１１１における６個の突部１１１ｃ−１〜１１１ｃ−６にそれぞれ対応するように設けられ、６個の突部１１１ｃ−１〜１１１ｃ−６にそれぞれ係合するための６個の係合穴部１２ｃ−１〜１２ｃ−６）を物体側に備えている。より具体的には、図１、図３および図５に示す例では、６個の係合穴部１２ｃ−１〜１２ｃ−６は、それぞれ、前記直交方向において保持本体部１２ａの外周側面を囲むように設けられた上述の第１フランジ部（係合部材の一例）１２ｂに、その物体側面から光軸方向に前記突部１１１ｃに応じた形状で窪むように形成され、これら６個の係合穴部１２ｃ−１〜１２ｃ−６は、周方向に等間隔で配設されている。すなわち、これら６個の係合穴部１２ｃ−１〜１２ｃ−６は、６０度ごとに設けられている。

前記突部１１１ｃと前記係合穴部１２ｃとの係合には、適宜に種々の態様が用いられる。例えば、前記突部１１１ｃの径（直径）が前記係合穴部１２ｃの径（直径）よりも僅かに大きくなるように前記突部１１１ｃと前記係合穴部１２ｃとが形成され、前記突部１１１ｃを前記係合穴部１２ｃに嵌め込む所謂締り嵌めで係合しても良いが、本実施形態では、後述するように熱カシメが用いられるので、前記複数の係合穴部１２ｃ（この例では６個の係合穴部１２ｃ−１〜１２ｃ−６）は、それぞれ、光軸方向に貫通した貫通孔であり、前記突部１１１ｃが前記係合穴部１２ｃを挿通可能とするために、前記突部１１１ｃの径（直径）が前記係合穴部１２ｃの径（直径）よりも僅かに小さくなるように、前記突部１１１ｃと前記係合穴部１２ｃとが、形成される。

そして、撮像光学系保持部１２は、前記複数の係合穴部における各間に、外周縁から中心（光軸ＡＸ）に向かう径方向に延びるように切り欠いた複数のスリット部１２ｄを備える。本実施形態では、撮像光学系保持部１２は、第１フランジ部１２ｂの物体側に６個の係合穴部１２ｃを備えるので、第１フランジ部１２ｂは、６個の係合穴部１２ｃ−１〜１２ｃ−６における各間に、径方向に延びるように所定の幅で所定の長さだけ切り欠いた６個のスリット部１２ｄ−１〜１２ｄ−６を備える。

遮光板１３は、撮像素子２で撮像するために物体からの光束を通過させ、そして、撮像素子２へ向かう有害光や迷光を妨げるための部材である。遮光板１３は、例えば、撮像素子２で光電変換される波長帯の光を遮光する材料で形成され、円形に貫通するように形成された開口（貫通孔）を持つ環状円板である。このような遮光板１３は、撮像素子２へ向かう有害光や迷光を妨げるために、撮像光学系１１における適宜な光学素子間に配置される。

図１および図３に示す例では、遮光板１３は、第１レンズ１１１と第２レンズ１１２との間に配置される。第１遮光板１３における貫通孔の各径（直径）は、撮像素子２で撮像するために物体からの光束における、撮像光学系１１の設計に応じた当該配置位置での径（直径）に相当した径（直径）である。そして、遮光板１３の外径（外直径）は、第１レンズ１１１における嵌合凹部１１１ｄの内径（内直径）に略相当する径（直径）であり、遮光板１３は、第１レンズ１１１の嵌合凹部１１１ｄに嵌め込まれて配設される。したがって、図１および図３に示すように、第２レンズ１１２における非有効領域部１１２ｂの物体側面は、第１レンズ１１１における像側面に設けられた嵌合凹部１１１ｄの端面に遮光板１３を介して当接する。

開口絞り１４は、物体からの光束を制限するための部材であり、例えば、撮像素子２で光電変換される波長帯の光を遮光する材料で形成され、円形に貫通するように形成された開口（貫通孔）を持つ環状円板である。開口絞り１４は、第３レンズ１１３と第４レンズ１１４との間に配置される。したがって、図１および図３に示すように、第３レンズ１１３における非有効領域部１１３ｂの像側面と第４レンズ１１４における非有効領域部１１４ｂの物体側面とは、開口絞り１４を介して互いに当接する。

なお、本実施形態では、中絞りであるが、撮像光学系１１の絞りは、撮像光学系１１の光学特性に応じた適宜な位置に配置されて良く、例えば、撮像光学系１１における最も像側に配置される前絞りであって良い。

このようなレンズユニット１は、大略、次のように作製される。まず、金型による成型によって撮像光学系１１の第１ないし第４レンズ１１１〜１１４、撮像光学系保持部１２、遮光板１３、および、開口絞り１４がそれぞれ作製される。

次に、最も像側に配置される第４レンズ１１４が撮像光学系保持部１２内に入れられ、第４レンズ１１４の配置位置まで撮像光学系保持部１２の内周側面を摺動し、撮像光学系保持部１２内における第４レンズ１１４の配置位置に嵌め込まれる。これによって第４レンズ１１４は、撮像光学系保持部１２と光軸合わせが行われ、撮像光学系保持部１２の第２フランジ部４５ｆによって形成された開口１２ｇに有効領域部１１４ａが臨むように撮像光学系保持部１２に保持される。次に、開口絞り１４が撮像光学系保持部１２内に入れられ、嵌め込まれる。次に、第４レンズ１１４の物体側に開口絞り１４を介して隣接して配置される第３レンズ１１３が撮像光学系保持部１２内に入れられ、第３レンズ１１３の配置位置まで撮像光学系保持部１２の内周側面を摺動し、撮像光学系保持部１２内における第３レンズ１１３の配置位置に嵌め込まれる。これによって第３レンズ１１３は、撮像光学系保持部１２と光軸合わせが行われ、撮像光学系保持部１２に保持される。次に、第３レンズ１１３の物体側に隣接して配置される第２レンズ１１２が撮像光学系保持部１２内に入れられ、第２レンズ１１２の配置位置まで撮像光学系保持部１２の内周側面を摺動しつつ、第２レンズ１１２の嵌合凸部１１２ｃが第３レンズ１１３の嵌合凹部１１３ｃに嵌め込まれ、撮像光学系保持部１２内における第２レンズ１１２の配置位置に嵌め込まれる。これによって第２レンズ１１２は、第３レンズ１１３と光軸合わせが行われ、第３レンズ１１３に保持される。

次に、第１レンズ１１１が配設される。まず、第１レンズ１１１の嵌合凹部１１１ｄに遮光板１３が嵌め込まれ、第１レンズ１１１における嵌合凹部１１１ｄの内周側面および／または第２レンズ１１２の非有効領域部１１２ｂにおける物体側の外周側面に、黒色の接着剤が塗布される。そして、第１レンズ１１１における複数の突部１１１ｃ（１１１ｃ−１〜１１１ｃ−６）それぞれが、互いに対応する、撮像光学系保持部１２の第１フランジ部１２ｂにおける複数の係合穴部１２ｃ（１２ｃ−１〜１２ｃ−６）それぞれに挿通されつつ、第１レンズ１１１の嵌合凹部１１１ｄに第２レンズ１１２における物体側の一部が、嵌め込まれる。前記接着剤がエネルギー硬化型、例えば紫外線硬化型である場合には、紫外線が照射され、前記接着剤が硬化される。これによって第１レンズ１１１は、第２レンズ１１２と光軸合わせが行われ、第２レンズ１１２に保持される。

この係合固定前の状態（熱カシメ前の状態）では、図６に示すように、第１レンズ１１１における複数の突部１１１ｃを設けた非有効領域部１１１ｂの第１面（像側面）と撮像光学系保持部１２における複数の係合穴部１２ｃを設けた第１フランジ部１２ｂの第２面（物体側面）とは、所定の第１間隔ＳＬ１で離間している。例えば、第４レンズ１１４における非有効領域１１４ｂの像側面が当接する撮像光学系保持部１２の内底面の位置から前記第１面までの長さをＬ１とし、第４レンズ１１４における非有効領域１１４ｂの像側面が当接する撮像光学系保持部１２の内底面の位置から前記第２面までの長さをＬ２とした場合に、前記長さＬ１が前記長さＬ２よりも僅かに長くなるように（Ｌ１＞Ｌ２、Ｌ１＝Ｌ２＋ＳＬ１）、撮像光学系１１の各レンズ１１１〜１１４、撮像光学系保持部１２、遮光板１３および開口絞り１４が形成（設計）される。

そして、次に、複数の突部１１１ｃにおける各頂部を熱で押し潰す熱カシメが実施され、第１レンズ１１１と撮像光学系保持部１２とは、係合固定される。より具体的には、前記第１面と前記第２面との間隔を前記第１間隔ＳＬ１よりも短くするように、または、前記第１面と前記第２面とを当接するように、第１レンズ１１１と撮像光学系保持部１２とが、例えば加圧固定等され、そして、例えばヒートパンチ等の溶着治具が、６個の突部１１１ｃそれぞれの先端頂部に、押し付けられ、圧接される。これによって、６個の突部１１１ｃそれぞれの先端頂部は、図１および図７に示すように、加熱溶融で係合穴部１２ｃの径（直径）よりも大径な、例えばキノコの傘のような形状のカシメ部に、拡径変形し、第１レンズ１１１と撮像光学系保持部１２とを熱カシメで係合固定する熱カシメ構造となる。

したがって、この係合固定後の状態（熱カシメ後の状態）では、図７に示すように、第１レンズ１１１における複数の突部１１１ｃを設けた非有効領域部１１１ｂの第１面（像側面）と撮像光学系保持部１２における複数の係合穴部１２ｃを設けた第１フランジ部１２ｂの第２面（物体側面）とは、前記第１間隔ＳＬ１よりも短い第２間隔ＳＬ２で離間している。なお、前記第１面と前記第２面とは、互いに当接してもよい。

図１および図２に戻って、撮像素子２は、レンズユニット１の像側（図１および図２に示す例では第４レンズ１１４の像側）に赤外線カットフィルタ３を介して配置され、レンズユニット１によって結像された物体（被写体）の光学像における光量に応じてＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色成分の電気的な画像信号に光電変換して、所定の画像処理を行う画像処理回路（不図示）へ出力する素子である。撮像素子２は、例えば、ＣＣＤ型のイメージセンサや、ＣＭＯＳ型のイメージセンサ等である。前記図略の画像処理回路は、撮像素子２で得られたＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色成分の画像信号に対し、所定の画像処理を行って画像データを生成する回路であり、例えば、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）およびその周辺回路を備える。前記所定の画像処理は、例えば、撮像素子２からのアナログ出力信号に対して行う増幅処理およびデジタル変換処理、画像全体に対して適正な黒レベルの決定処理、γ補正処理、ホワイトバランス調整（ＷＢ調整）処理、輪郭補正処理および色ムラ補正処理等の周知の画像処理である。

レンズユニット１と撮像素子２とは、レンズユニット１における撮像光学系１１の結像面の位置に、撮像素子２の受光面の位置が一致するように互いに配置される（結像面＝受光面）。すなわち、レンズユニット１の撮像光学系１１が撮像素子２の受光面上に物体の光学像を形成可能とされている。

このような撮像装置Ｄでは、物体（被写体）の光学像は、レンズユニット１の撮像光学系１１によりその光軸ＡＸに沿って赤外線カットフィルタ３を介して撮像素子２の受光面まで導かれ、撮像素子２によって前記被写体の光学像が撮像される。

この赤外線カットフィルタ（ＩＲＣＦ）３は、撮像素子２の物体側に配置され、赤外線を遮断するように物体からの光束を濾波するフィルタであり、例えば矩形板状である。ロックナット４は、センサーカバー５とレンズユニット１の位置を固定するナットであり、例えば円筒状である。センサーカバー５は、赤外線カットフィルタを支持し、また、基板６とで撮像素子２を密封する部材であり、例えば、物体側面に円筒状の円筒部を有し、矩形開口を形成した板状である。基板６は、撮像素子２を支持する部材である。撮像素子２で生成された画像信号は、基板６に取り付けられた図略のＢｔｏＢコネクタおよびＦＰＣコネクタを介して前記図略の画像処理回路へ出力される。Ｏリング８は、前カバー７とレンズユニット１との間に配置されるシール部材である。前カバー７は、レンズユニット１の前面を覆う部材であり、例えば、物体からの光束を入射するための円形の貫通開口を上面に形成した中空の略直方体の部材である。前カバー７は、図略の中空の略直方体の後カバーに組み付けられ、前カバー７および前記後カバーは、これらレンズユニット１、撮像素子２、赤外線カットフィルタ３、ロックナット４、センサーカバー５、基板６およびＯリング８を収容する。また、ピント調整やロックナット４の締めを行うために、センサーカバー５の内周側面には、内ネジ５ａが設けられ、これに対応するように、レンズユニット１における撮像光学系保持部１２の外周側面には、外ネジ１２ｈが設けられている。

このような撮像装置Ｄでは、例えば、センサーカバー５の前記矩形開口に赤外線カットフィルタ３が配設され、基板６に撮像素子２が実装される。そして、赤外線カットフィルタを持つセンサーカバー５と撮像素子２を持つ基板６とが互いに組み付けられる。この互いに組み付けたセンサーカバー５および基板６は、センサーカバー５でロックナット４を介してレンズユニット１の像側に組み付けられ、レンズユニット１と撮像素子２との間隔を調整するべく位置調整が実施され、その調整位置でロックナット４によってレンズユニット１とセンサーカバー５とが固定される。そして、前カバー７がＯリング８を介してレンズユニット１に装着される。

なお、上述では、第１レンズ１１１は、非有効領域部１１１ｂの像側に複数の突部１１１ｃを持ち、撮像光学系保持部は、物体側に複数の係合穴部１２ｃを備えたが、変形形態として、逆に、第１レンズ１１１は、非有効領域部１１１ｂの像側に、前記複数の係合穴部１２ｃと同様な複数の穴部を持ち、撮像光学系保持部は、物体側に、前記複数の突部１１１ｃと同様な複数の係合突部を備えても良い。この場合、前記複数の穴部を設けた非有効領域部１１１ｂの第１面と前記複数の係合突部を設けた撮像光学系保持部１２の第２面とは、係合前では所定の第１間隔ＳＬ１で離間し、係合後では、前記第１間隔ＳＬ１よりも短い第２間隔ＳＬ２で離間または当接することになる。また、複数のスリット部１２ｄは、第１フランジ部１２ｂにおける前記複数の係合突部における各間に径方向に延びるように切り欠いて形成されることになる。また、前記複数の穴部は、それぞれ、貫通孔であり、前記最も物体側に配置される第１レンズ１１１と撮像光学系保持部１２とは、前記複数の係合突部を前記複数の穴部に挿通させた後に前記複数の係合突部における各頂部を熱で押し潰す熱カシメによって係合固定させることになる。

このような本実施形態におけるレンズユニット１および撮像装置Ｄでは、前記最も物体側に配置される光学素子である第１レンズ１１１は、非有効領域部１１１ｂの像側に設けられた複数の突部１１１ｃ（上記変形形態では前記複数の穴部）を備え、撮像光学系保持部１２は、これらにそれぞれ対応するように設けられた複数の係合穴部１２ｃ（上記変形形態では前記複数の係合突部）を備える。このため、この最も物体側に配置される第１レンズ１１１を撮像光学系保持部１２に係合させるために、撮像光学系保持部１２は、この最も物体側に配置される第１レンズ１１１における外周面外側ではなく、その像側で係合すれば良いので、このようなレンズユニット１および撮像装置Ｄは、撮像光学系保持部１２の外径（外直径）を、この最も物体側に配置される第１レンズ１１１の外径（外直径）より必ずしも大径化する必要がない。したがって、上述の小型化可能な固定方法で前記最も物体側に配置される第１レンズ１１１と撮像光学系保持部１２とを互いに係合させるので、このようなレンズユニット１および撮像装置Ｄは、小型化が可能となる。

また、本実施形態におけるレンズユニット１および撮像装置Ｄでは、前記第１面と前記第２面との間隔ＳＬは、係合の前後で変化し、係合後で係合前よりも短く（狭く）なる（ＳＬ１→ＳＬ２、ＳＬ１＞ＳＬ２）。このため、簡単な構造で、前記最も物体側に配置される光学素子である第１レンズ１１１と撮像光学系保持部１２との間に、弾性力が生じ、この最も物体側に配置される第１レンズ１１１によって、この最も物体側に配置される第１レンズ１１１より像側に配置される各光学素子、本実施形態では第２ないし第４レンズ１１２〜１１４を撮像光学系保持部１２に押し付けて固定できる。前記弾性力は、例えば、第１フランジ部１２ｂの材質、厚さ（光軸方向の長さ）およびスリット部１２ｄの径方向の長さ等に応じて決まり、適宜に設定される。また、前記弾性力の強弱は、例えばスリット部１２ｄにおける径方向のスリット長を調整することで適宜に調整できる。例えば、スリット長が短いほど、弾性力は、弱くなり（小さくなり）、逆に、スリット長が長いほど、弾性力は、強くなる（大きくなる）。

また、本実施形態におけるレンズユニット１および撮像装置Ｄでは、撮像光学系保持部１２に、複数のスリット部１２ｄが設けられる。このため、上述のように係合の前後で前記第１面と前記第２面との間隔を変化させると、複数のスリット部１２ｄによって撮像光学系保持部１２が優先的に板バネ化し、係合後に生じる前記弾性力は、撮像光学系保持部１２に優先的に生じる。したがって、本実施形態におけるレンズユニット１および撮像装置Ｄは、前記最も物体側に配置される光学素子である第１レンズ１１１の歪みを低減でき、その性能の劣化を低減できる。

また、本実施形態におけるレンズユニット１および撮像装置Ｄでは、固定方法に熱カシメを用いても非有効領域部１１１ｂを備えるので、光学素子の性能の劣化を防止でき、そして、上述の小型化可能な固定方法を用いるので、小型化が可能となる。

上述の第１および第２レンズ１１１、１１２のように、光軸方向に沿って互いに隣接する光学素子同士を嵌合する場合に、遮光板１３が用いられても、第１レンズ１１１における嵌合凹部１１１ｄの内周側面と第２レンズ１１２の物体側外周側面との間で迷光が生じる虞がある。本実施形態におけるレンズユニット１および撮像装置Ｄでは、黒色の接着剤は、第１レンズ１１１における嵌合凹部１１１ｄの内周側面と第２レンズ１１２の物体側外周側面とを接着固定するとともに、図３に示すように、第１レンズ１１１における嵌合凹部１１１ｄの内周側面と第２レンズ１１２の物体側外周側面との間に黒色接着層１５を形成する。このため、本実施形態におけるレンズユニット１および撮像装置Ｄは、この黒色接着層１５によって前記迷光の発生を低減できる。なお、前記遮光板１３に代え、このような黒色の接着剤による黒色接着層が用いられてもよい。

本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。

Ｄ 撮像装置
１ レンズユニット
２ 撮像素子
１２ｃ 係合穴部
１２ｄ スリット部
１５ 黒色接着層
１１１ａ、１１２ａ、１１３ａ、１１４ａ 有効領域部
１１１ｂ、１１２ｂ、１１３ｂ、１１４ｂ 非有効領域部
１１１ｃ 突部

Claims (6)

1. 複数の光学素子を備え、物体の光学像を結像する撮像光学系と、
   前記撮像光学系を保持する撮像光学系保持部とを備え、
   前記複数の光学素子のうちの最も物体側に配置される光学素子は、
   樹脂材料で形成され、
   物体からの光束を通過させる有効領域部と、
   光軸と直交する直交方向において前記有効領域部を囲むように設けられた非有効領域部と、
   前記非有効領域部の像側に設けられた複数の突部または複数の穴部とを備え、
   前記撮像光学系保持部は、
   前記複数の突部にそれぞれ対応するように設けられ前記複数の突部にそれぞれ係合するための複数の係合穴部または前記複数の穴部にそれぞれ対応するように設けられ前記複数の突部にそれぞれ係合するための複数の係合突部を備えること
   を特徴とするレンズユニット。
2. 前記複数の突部または前記複数の穴部を設けた前記非有効領域部の第１面と前記複数の係合穴部または前記複数の係合突部を設けた前記撮像光学系保持部の第２面とは、係合前では所定の第１間隔で離間し、係合後では、前記第１間隔よりも短い第２間隔で離間または当接すること
   を特徴とする請求項１に記載のレンズユニット。
3. 前記撮像光学系保持部は、前記直交方向において外周を囲むように設けられた係合部材を備え、
   前記複数の係合穴部または前記複数の係合突部は、前記係合部材の物体側に設けられ、
   前記係合部材は、前記複数の係合穴部における各間または前記複数の係合突部における各間に径方向に延びるように切り欠いた複数のスリット部を備えること
   を特徴とする請求項２に記載のレンズユニット。
4. 前記複数の係合穴部は、それぞれ、貫通孔であり、前記最も物体側に配置される光学素子と前記撮像光学系保持部とは、前記複数の突部を前記複数の係合穴部に挿通させた後に前記複数の突部における各頂部を熱で押し潰す熱カシメによって係合させる、または、前記複数の穴部は、それぞれ、貫通孔であり、前記最も物体側に配置される光学素子と前記撮像光学系保持部とは、前記複数の係合突部を前記複数の穴部に挿通させた後に前記複数の係合突部における各頂部を熱で押し潰す熱カシメによって係合させること
   を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のレンズユニット。
5. 前記最も物体側に配置される光学素子は、前記直交方向における前記有効領域部と前記非有効領域部との間に設けられ、互いの光軸を一致させるように、像側に隣接する光学素子と嵌合する嵌合凹部をさらに備え、
   前記最も物体側に配置される光学素子と前記像側に隣接する光学素子とは、前記嵌合凹部の内周側面に前記像側に隣接する光学素子における物体側外周側面を嵌合させ、前記嵌合凹部の内周側面と前記像側に隣接する光学素子における物体側外周側面との間に用いられた黒色の接着剤によって固定されること
   を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のレンズユニット。
6. 光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、
   １または複数の光学素子を備え、光学像を前記撮像素子の受光面上に結像するレンズユニットとを備え、
   前記レンズユニットは、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のレンズユニットであること
   を特徴とする撮像装置。