JP2018045203A - Infrared lens module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は赤外線レンズモジュールに関するものである。 The present invention relates to an infrared lens module.
赤外線による撮像を行うための赤外線カメラには、赤外線を透過するレンズを備える赤外線レンズモジュールが用いられる。赤外線カメラは、たとえば車載カメラとして用いることができる。車載カメラは、車両の外部に設置されることが多く、カメラの前面に雨滴、塵埃等の異物が付着する場合がある。カメラの前面にこのような異物が付着すると、車載カメラにて撮影された映像に異物が映り込み、鮮明な画像が得られないという問題が生じる。 Infrared lens modules that include a lens that transmits infrared rays are used in infrared cameras for imaging with infrared rays. The infrared camera can be used as an in-vehicle camera, for example. In-vehicle cameras are often installed outside the vehicle, and foreign matters such as raindrops and dust may adhere to the front of the camera. When such a foreign substance adheres to the front surface of the camera, the foreign substance is reflected in the image taken by the in-vehicle camera, and a problem arises that a clear image cannot be obtained.
これに対し、レンズモジュールにワイパー装置、送風装置、清掃装置などを設置して、異物を除去する技術が提案されている(たとえば、特許文献1〜3参照)。
On the other hand, a technique for removing a foreign object by installing a wiper device, a blower device, a cleaning device, or the like in a lens module has been proposed (for example, see
しかしながら、特許文献1〜3に開示された対応策では、レンズモジュールに異物を除去するための新たな装置を設置する必要がある。そのため、レンズモジュールの製造コストが上昇するという問題が生じる。
However, in the countermeasures disclosed in
そこで、製造コストの上昇を抑制しつつ、レンズ表面に付着する異物を除去することが可能な赤外線レンズモジュールを提供することを目的の1つとする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an infrared lens module capable of removing foreign substances adhering to the lens surface while suppressing an increase in manufacturing cost.
本発明に従った赤外線レンズモジュールは、赤外線を透過するレンズと、レンズを保持する鏡筒と、を備える。レンズは、赤外線が入射する側の面である入射面と、入射面とは反対側の面である裏面とを含む。鏡筒は、レンズの入射面側に位置し、レンズへの光の入射範囲を規定する規定面と、規定面に接続され、レンズの入射面側におけるレンズの光軸に沿った高さが最も高い領域を含む端面と、を含む。レンズの光軸を含む断面において、上記端面に沿う面と光軸とのなす角は鋭角である。 An infrared lens module according to the present invention includes a lens that transmits infrared light and a lens barrel that holds the lens. The lens includes an incident surface that is a surface on which infrared rays are incident, and a rear surface that is a surface opposite to the incident surface. The lens barrel is located on the incident surface side of the lens and is connected to the defining surface that defines the light incident range on the lens and the defining surface, and the height along the optical axis of the lens on the lens incident surface side is the highest. And an end surface including a high region. In the cross section including the optical axis of the lens, the angle formed by the surface along the end surface and the optical axis is an acute angle.
上記赤外線レンズモジュールによれば、製造コストの上昇を抑制しつつ、レンズ表面に付着する異物を除去することが可能な赤外線レンズモジュールを提供することができる。 According to the infrared lens module, it is possible to provide an infrared lens module capable of removing foreign substances adhering to the lens surface while suppressing an increase in manufacturing cost.
[本願発明の実施形態の説明]
最初に本願発明の実施態様を列記して説明する。本願の赤外線レンズモジュールは、赤外線を透過するレンズと、レンズを保持する鏡筒と、を備える。レンズは、赤外線が入射する側の面である入射面と、入射面とは反対側の面である裏面とを含む。鏡筒は、レンズの入射面側に位置し、レンズへの光の入射範囲を規定する規定面と、規定面に接続され、レンズの入射面側におけるレンズの光軸に沿った高さが最も高い領域を含む端面と、を含む。レンズの光軸を含む断面において、上記端面に沿う面と光軸とのなす角は鋭角である。
[Description of Embodiment of Present Invention]
First, embodiments of the present invention will be listed and described. The infrared lens module of the present application includes a lens that transmits infrared light and a lens barrel that holds the lens. The lens includes an incident surface that is a surface on which infrared rays are incident, and a rear surface that is a surface opposite to the incident surface. The lens barrel is located on the incident surface side of the lens and is connected to the defining surface that defines the light incident range on the lens and the defining surface, and the height along the optical axis of the lens on the lens incident surface side is the highest. And an end surface including a high region. In the cross section including the optical axis of the lens, the angle formed by the surface along the end surface and the optical axis is an acute angle.
本発明者は、新たな装置を設置するのではなく、たとえば車載カメラの構成要素として使用された場合に得られる前方からの気流によって、レンズの表面に付着する異物を除去する方策について検討を行った。その結果、レンズへの光の入射範囲を規定する規定面と規定面に接続される端面とを含む鏡筒が採用される場合、端面に沿う面と光軸とのなす角が鋭角となるような鏡筒の形状を採用することにより、前方からの気流を有効に利用し、レンズの表面に付着する異物を除去可能であることが分かった。 The present inventor does not install a new device, but considers a method for removing foreign substances adhering to the lens surface by an airflow from the front obtained when used as a component of an in-vehicle camera, for example. It was. As a result, when a lens barrel including a defining surface that defines the light incident range on the lens and an end surface connected to the defining surface is employed, the angle formed by the surface along the end surface and the optical axis is an acute angle. By adopting a simple lens barrel shape, it has been found that the airflow from the front can be used effectively and foreign matters adhering to the lens surface can be removed.
本願の赤外線レンズモジュールでは、レンズの光軸を含む断面において、上記端面に沿う面と光軸とのなす角が鋭角となる。その結果、前方からの気流を有効に利用することで、新たな装置を設置することなく、レンズの表面に付着する異物を除去することができる。このように、本願の赤外線レンズモジュールによれば、製造コストの上昇を抑制しつつ、レンズ表面に付着する異物を除去することが可能な赤外線レンズモジュールを提供することができる。 In the infrared lens module of the present application, in the cross section including the optical axis of the lens, the angle formed by the surface along the end surface and the optical axis is an acute angle. As a result, by effectively using the airflow from the front, it is possible to remove foreign substances adhering to the surface of the lens without installing a new device. Thus, according to the infrared lens module of the present application, it is possible to provide an infrared lens module capable of removing foreign substances adhering to the lens surface while suppressing an increase in manufacturing cost.
上記赤外線レンズモジュールでは、レンズの光軸を含む断面において、上記端面に沿う面と光軸とのなす角は、上記規定面に沿う面と光軸とのなす角よりも大きくてもよい。このようにすることにより、レンズへの光の入射範囲に影響を与えることなく、レンズの表面に付着する異物を除去することができる。 In the infrared lens module, in a cross section including the optical axis of the lens, an angle formed between the surface along the end surface and the optical axis may be larger than an angle formed between the surface along the predetermined surface and the optical axis. By doing in this way, the foreign material adhering to the surface of a lens can be removed, without affecting the incident range of the light to a lens.
上記赤外線レンズモジュールにおいて、レンズを構成する材料は硫化亜鉛(ZnS)であってもよい。ZnSから構成されるレンズは、温度変化に対する屈折率の変化が小さい。そのため、外部の温度の変化に対して安定な赤外線レンズモジュールを得ることができる。 In the infrared lens module, the material constituting the lens may be zinc sulfide (ZnS). A lens composed of ZnS has a small change in refractive index with respect to a temperature change. Therefore, an infrared lens module that is stable against changes in the external temperature can be obtained.
[本願発明の実施形態の詳細]
次に、本発明にかかる赤外線レンズモジュールの一実施の形態を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。
[Details of the embodiment of the present invention]
Next, an embodiment of an infrared lens module according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
(実施の形態1)
図1は、実施の形態1におけるレンズモジュールの、光軸を含む断面を示す概略断面図である。また、図2は、実施の形態1におけるレンズモジュールを入射面側から見た状態を示す概略平面図である。
(Embodiment 1)
1 is a schematic cross-sectional view showing a cross section including the optical axis of the lens module according to
図1および図2を参照して、実施の形態1における赤外線レンズモジュール1は、レンズ10と、鏡筒50とを備える。
With reference to FIGS. 1 and 2, the
レンズ10は、赤外線、より具体的には波長8μm以上14μm以下の光を透過する赤外線レンズである。レンズ10を構成する材料は、たとえばZnSである。レンズ10は、入射面としての第1レンズ面11と、裏面である第2レンズ面12と、外周面13とを含む。第1レンズ面11は、中央に位置し、光軸Cと交差する凸面である中央領域11Aと、中央領域11Aを取り囲む平面である外縁領域11Bとを含む。第2レンズ面12は、中央に位置し、光軸Cと交差する凹面である中央領域12Aと、中央領域12Aを取り囲む平面である外縁領域12Bとを含む。
The
鏡筒50は、キャップ20と、鏡筒本体30とを含む。鏡筒本体30は、中空円筒状の形状を有する。鏡筒本体30は、端部において第2レンズ面12の外縁領域12Bおよび外周面13に接触してレンズ10を支持する。本実施の形態において、鏡筒本体30は樹脂またはアルミニウム合金などの金属からなっている。
The
キャップ20は、一方の端部に内周側に突出する突出部29が形成された円筒状の形状を有する。キャップ20は、たとえばアルミニウム合金などの金属からなっている。キャップ20の外周面26は、円筒面形状を有する。キャップ20の突出部29と第1レンズ面11の外縁領域11Bとが接触する。また、突出部29が形成された側とは反対側の端部において鏡筒本体30の端部と嵌め合う状態で、キャップ20は鏡筒本体30に対して固定されている。このようにして、レンズ10は鏡筒50に保持される。
The
キャップ20の内周面は、第1レンズ面11の中央領域11Aと外縁領域11Bとの境界部に接触し、外縁領域11Bから離れるにしたがって内径が小さくなる第1テーパ面21と、第1テーパ面21に接続され、光軸C方向において外縁領域11Bから離れるにしたがって内径が大きくなる第2テーパ面23とを含む。第1テーパ面21と第2テーパ面23とは円環状の第1接続部22において接続されている。第1接続部22が、キャップ20の内周面において最も直径が小さい領域である。第1テーパ面21および第2テーパ面23は、いずれも円錐面形状を有する。第2テーパ面23は、レンズ10の第1レンズ面11側に位置し、レンズ10への光の入射範囲を規定する規定面である。端面25は、第2テーパ面23に円環状の第2接続部24において接続される。端面25は、レンズ10の第1レンズ面11側における光軸Cに沿った高さが最も高い領域である外周面26と端面25との接続部である第3接続部27を含む。
The inner peripheral surface of the
そして、端面25に沿う面と光軸Cとのなす角αは鋭角(90°未満)である。すなわち、端面25は、光軸Cに近づくにしたがって、光軸C方向における高さが小さくなっている。別の観点から説明すると、端面25は、内周側に向けて傾斜する円錐面形状を有している。
The angle α formed by the surface along the
このようなキャップ20の形状を採用することにより、第1レンズ面11に対して光軸C方向からの気流が与えられる場合、第1レンズ面11近傍、特に第1接続部22近傍における風速が大きくなる。その結果、前方からの気流を有効に利用することで、新たな装置を設置することなく、レンズ10の表面に付着する異物を除去することができる。このように、本実施の形態の赤外線レンズモジュール1は、製造コストの上昇を抑制しつつ、レンズ表面に付着する異物を除去することが可能な赤外線レンズモジュールとなっている。
By adopting such a shape of the
また、本実施の形態においては、端面25に沿う面と光軸Cとのなす角αは、第2テーパ面23に沿う面と光軸Cとのなす角βよりも大きい。このような構造が採用されることにより、レンズ10への光の入射範囲に影響を与えることなく、レンズ10の表面に付着する異物を除去することができる。
In the present embodiment, the angle α formed by the surface along the
(実施の形態2)
次に、他の実施の形態である実施の形態2について説明する。図3は、実施の形態2におけるレンズモジュールの概略平面図であって、上記実施の形態1の図2に対応する図である。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment which is another embodiment will be described. FIG. 3 is a schematic plan view of the lens module according to the second embodiment and corresponds to FIG. 2 of the first embodiment.
図3を参照して、実施の形態2における赤外線レンズモジュール1は、基本的には実施の形態1の場合と同様の構造を有し、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態2の赤外線レンズモジュール1では、キャップ20に溝部31が形成されている点において、実施の形態1の場合とは異なっている。
Referring to FIG. 3,
具体的には、実施の形態2の赤外線レンズモジュール1においては、端面25および第2テーパ面23を径方向に貫通する溝部31が形成されている。溝部31は、周方向において等間隔に複数(本実施の形態では4本)形成されている。溝部31は、いずれも光軸C方向から平面的に見て直線状に延在する。このような溝部31を形成することにより、実施の形態2の赤外線レンズモジュール1においては、第1レンズ面11近傍における風速が一層大きくなる。
Specifically, in the
(実施の形態3)
次に、さらに他の実施の形態である実施の形態3について説明する。図4は、実施の形態3におけるレンズモジュールの概略平面図であって、上記実施の形態1および2の図2および図3に対応する図である。
(Embodiment 3)
Next, Embodiment 3 which is still another embodiment will be described. FIG. 4 is a schematic plan view of the lens module according to the third embodiment and corresponds to FIGS. 2 and 3 of the first and second embodiments.
図4を参照して、実施の形態4における赤外線レンズモジュール1は、基本的には実施の形態2の場合と同様の構造を有し、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態3の赤外線レンズモジュール1は、溝部31の形状において、実施の形態2の場合とは異なっている。
Referring to FIG. 4,
具体的には、実施の形態3の赤外線レンズモジュール1において、溝部31は光軸C方向から平面的に見て曲線状(円弧状)に延在している。このような溝の形状を採用することにより、溝部31内を通過してレンズ10へと光が入射することを抑制することができる。
Specifically, in the
実施の形態2および3のように、αを鋭角にするとともに溝部31を形成することにより、前方からの気流を有効に利用できるが、αが90°の場合であっても溝部31の形成は有効である。溝部31は、たとえば切削加工により形成してもよいし、鍛造による成形や鋳造時の型によって形成してもよい。また、溝部31が形成された部材を別途作製し、当該部材をキャップ20に貼り付けてもよい。このような部材は、たとえば樹脂材料を射出成形することにより作製することができる。
As in Embodiments 2 and 3, by making α an acute angle and forming the
上記実施の形態と同様の構造を有するキャップ20において、光軸Cに沿う方向における第1テーパ面21の高さh2(単位:mm)、第2テーパ面23の高さh1(単位:mm)、光軸Cに垂直な面と端面25に沿う面とのなす角θ(単位:°)を変化させた場合のレンズ面近傍(第1接続部22近傍)における風速を見積もるシミュレーション実験を行った。風速は、第1レンズ面11に対して光軸Cに沿った方向から13.8m/s(時速50kmに相当)の気流が与えられる、との条件の下で導出した。また、実施の形態2の場合と同様の溝部31が形成される場合についても、同様に風速を見積もった。実験結果を表1に示す。
In the
α=90°−θ・・・(1)
また、h2/Dが0である場合とは、第1テーパ面21が存在せず、第2テーパ面23において最も直径の小さい領域が第1レンズ面11に接触する場合を意味する。No.10および11は、実施の形態2と同様の溝部31を形成した場合に対応する。
α = 90 ° −θ (1)
Further, the case where h 2 / D is 0 means that the first tapered
表1を参照して、No.1とNo.4との比較、およびNo.2とNo.5、No.7およびNo.8との比較から、θを正の値とすることにより、すなわちαを鋭角とすることにより、レンズ付近での風速が上昇することが確認される。このことから、αを鋭角とする本願の赤外線レンズモジュールによれば、前方からの気流を有効に利用できることが確認される。また、No.3、No.4およびNo.5の比較から、h1/Dを小さくすることにより、レンズ付近での風速が上昇することが確認される。また、No.2、No.5、No.6、No.7、No.8およびNo.9の比較から、h2/Dの大小によらず、αを鋭角とすることによりレンズ付近での風速が上昇することが確認できる。また、No.10とNo.11との比較から、溝部31が形成された場合でも、αを鋭角とすることにより、風速が上昇することが確認される。
Referring to Table 1, no. 1 and No. 4 and no. 2 and No. 5, no. 7 and no. From the comparison with FIG. 8, it is confirmed that by setting θ to a positive value, that is, by setting α to an acute angle, the wind speed near the lens increases. From this, it is confirmed that according to the infrared lens module of the present application in which α is an acute angle, the airflow from the front can be used effectively. No. 3, no. 4 and no. From the comparison of 5, it is confirmed that the wind speed in the vicinity of the lens increases by decreasing h 1 / D. No. 2, No. 5, no. 6, no. 7, no. 8 and no. From the comparison of 9, it can be confirmed that the wind speed in the vicinity of the lens increases by making α an acute angle regardless of the magnitude of h 2 / D. No. 10 and no. 11, even when the
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって規定され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative in all respects and are not restrictive in any respect. The scope of the present invention is defined by the scope of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the scope of the claims.
本願の赤外線レンズモジュールは、レンズに異物が付着するおそれがある環境下において使用される赤外線レンズモジュールに、特に有利に適用され得る。 The infrared lens module of the present application can be particularly advantageously applied to an infrared lens module that is used in an environment where foreign matter may adhere to the lens.
1 赤外線レンズモジュール
10 レンズ
11 第1レンズ面
11A 中央領域
11B 外縁領域
12 第2レンズ面
12A 中央領域
12B 外縁領域
13 外周面
20 キャップ
21 第1テーパ面
22 第1接続部
23 第2テーパ面
24 第2接続部
25 端面
26 外周面
27 第3接続部
29 突出部
30 鏡筒本体
31 溝部
50 鏡筒
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記レンズを保持する鏡筒と、を備え、
前記レンズは、
赤外線が入射する側の面である入射面と、
前記入射面とは反対側の面である裏面とを含み、
前記鏡筒は、
前記レンズの前記入射面側に位置し、前記レンズへの光の入射範囲を規定する規定面と、
前記規定面に接続され、前記レンズの前記入射面側における前記レンズの光軸に沿った高さが最も高い領域を含む端面と、を含み、
前記レンズの光軸を含む断面において、前記端面に沿う面と前記光軸とのなす角は鋭角である、赤外線レンズモジュール。 A lens that transmits infrared rays;
A lens barrel that holds the lens,
The lens is
An incident surface which is a surface on which infrared rays are incident;
A back surface that is a surface opposite to the incident surface,
The lens barrel is
A defining surface that is located on the incident surface side of the lens and defines a light incident range on the lens;
An end surface that is connected to the defining surface and includes a region having the highest height along the optical axis of the lens on the incident surface side of the lens, and
An infrared lens module, wherein an angle formed by a surface along the end surface and the optical axis is an acute angle in a cross section including the optical axis of the lens.
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