JP2018197821A - 膜付きレンズ、レンズユニットおよびカメラモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】レンズ面を外周側に向けて流れてきた水滴の滞留を防止することで、視認性の低下を防止できる膜付きレンズ、レンズユニットおよびカメラモジュールを提供する。【解決手段】鏡筒１２の物体側の端部に設けられたカシメ部２３によって鏡筒１２の物体側の端部に固定され、かつ物体側を向くレンズ面１３ａに膜が設けられ、レンズ面１３ａの全体に撥水膜２０が設けられ、撥水膜２０の表面のうち、少なくともカシメ部２３が接触する接触外周縁部２０ａより径方向内側の表面に親水膜２１が設けられているので、撥水膜２０の表面を外周側に向けて流れてきた水滴は親水膜２１上を拡がって薄い水膜となり、段差に水滴として滞留することがない。したがって、レンズ面１３ａ上の撥水膜２０の表面を外周側に向けて流れてきた水滴の滞留を防止できるので、視認性の低下を防止できる。【選択図】図３

Description

本発明は、自動車等の車両に搭載される車載カメラに設けられる膜付きレンズ、レンズユニットおよびカメラモジュールに関する。

近年、自動車に車載カメラを搭載し、駐車をサポートしたり、画像認識により衝突防止を図ったりすることが行われており、さらに自動運転への応用が試みられている。
このような車載カメラ等のカメラモジュールは、一般的に、複数のレンズが光軸に沿って並べられた複数のレンズからなるレンズ群と、このレンズ群が収容される鏡筒と、レンズ群の少なくとも一個所のレンズ間に配置される絞り部材とを有するレンズユニットを備えている。

従来のレンズユニットの一例として、特許文献１に記載のものが知られている。このレンズユニットにおいては、４枚のレンズが、鏡筒に光軸方向をそれぞれ揃えて一列に並べられた状態に保持されている。
このようなレンズユニットは、車載カメラに使用された場合、雨天時に鏡筒から露出するレンズ面に水滴が付着する場合がある。このようなレンズ面に付着する水滴は画像劣化の要因となるため、水滴付着防止のために例えば、鏡筒から露出するレンズ面（最も物体側に位置する物体側レンズのレンズ面）に撥水膜を設けることによって、レンズ面に付着した水滴を、当該レンズ面の撥水膜上を外周側に向けて流し、レンズ面に付着した水滴がその場所に留まらないようにしている。

特開２０１３−２３１９９３号公報

ところで、前記鏡筒の最も物体側に位置するレンズ（物体側レンズ）は、鏡筒の物体側の端部をカシメてなるカシメ部（固定部）によって鏡筒の物体側の端部に固定されているので、レンズ面の外周縁部にはカシメ部が接触している。このため、このカシメ部とレンズ面の外周縁部との間に段差が生じ、この段差に撥水膜上を外周側に向けて流れてきた水滴が溜まってしまい、視認性を低下させるという問題があった。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、レンズ面を外周側に向けて流れてきた水滴の滞留を防止することで、視認性の低下を防止できる膜付きレンズ、レンズユニットおよびカメラモジュールを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の膜付きレンズは、鏡筒の物体側の端部に設けられた固定部によって前記鏡筒の物体側の端部に固定され、かつ物体側を向くレンズ面に膜が設けられた膜付きレンズであって、
前記レンズ面の全体に撥水膜が設けられ、
前記撥水膜の表面のうち、少なくとも前記固定部が接触する接触外周縁部より径方向内側の表面に親水膜が設けられていることを特徴とする。

ここで、撥水膜とは撥水性を有する薄膜のことであり、撥水膜に対する水滴の接触角が９０度以上となるものをいう。
また、親水膜とは親水性を有する薄膜のことであり、親水膜に対する水滴の接触角が４０度以下となるものをいう。
接触角の測定は、静滴法（Ａ・ｈａｌｆ−ａｎｇｌｅ・Ｍｅｔｈｏｄ）を用いるものとし、膜の形成されたレンズ面に、レンズ面の影響を受けにくいように２．５マイクロリットルの水滴を滴下し、液滴の左右端点を結ぶ曲面は直線と見做して、水滴の接触角を測定するものとする。
また、親水膜は撥水膜の少なくとも前記固定部が接触する接触外周縁部より径方向内側の表面に設ければよいため、親水膜は撥水膜の表面全体に設けてもよいし、前記接触外周縁部を含み、かつ接触外周縁部より径方向内側の表面に設けてもよい。さらに、親水膜は撥水膜の径方向中央部には設けなくてもよい。

本発明においては、撥水膜の表面のうち、少なくとも前記固定部が接触する接触外周縁部より径方向内側の表面に親水膜が設けられているので、撥水膜上を外周側に向けて流れてきた水滴は、接触外周縁部より径方向内側の表面に設けられている親水膜上を拡がって薄い水膜となり、固定部とレンズ面の外周縁部との間に生じている段差に水滴として滞留することがない。したがって、レンズ面上の撥水膜の表面を外周側に向けて流れてきた水滴の滞留を防止できるので、視認性の低下を防止できる。

また、本発明の前記構成において、前記接触外周縁部より径方向内側における前記レンズ面の径方向の半径を露出半径とすると、
前記親水膜は前記接触外周縁部より径方向内側に前記露出半径の５％以上の長さで設けられていてもよい。

このような構成によれば、撥水膜の表面を外周側に向けて流れてきた水滴が段差に水滴として滞留するのをより効果的に防止できる。

また、本発明に係るレンズユニットは、複数のレンズが当該レンズの光軸に沿って並べられたレンズ群と、このレンズ群が収納される鏡筒とを備えるレンズユニットであって、
前記鏡筒の物体側の開口部に前記膜付きレンズが設けられ、前記鏡筒の物体側の端部に設けられた固定部によって、前記膜付きレンズが前記鏡筒の端部に固定されていることを特徴とする。

本発明においては、固定部と膜付きレンズのレンズ面の外周縁部との間に生じている段差に撥水膜の表面を外周側に向けて流れてきた水滴は、接触外周縁部より径方向内側の表面に設けられている親水膜上を拡がって薄い水膜となり、段差に水滴として滞留することがない。したがって、レンズ面上の撥水膜の表面を外周側に向けて流れてきた水滴の滞留を防止できるので、視認性の低下を防止できる。

また、本発明に係るカメラモジュールは、前記レンズユニットを備えていることを特徴とする。
このような構成によれば、上述のレンズユニットの作用効果をカメラモジュールで得ることができる。

本発明によれば、撥水膜上を外周側に向けて流れてきた水滴は、接触外周縁部より径方向内側の表面に設けられている親水膜上を拡がり水滴として滞留することがない。したがって、レンズ面を外周側に向けて流れてきた水滴の滞留を防止できるので、視認性の低下を防止できる。

本発明の実施の形態に係るレンズユニットを示すもので、その概略断面図である。 同、膜付きレンズの平面図である。 同、要部の概略断面図である。 本実施の形態に係る膜付きレンズの製造方法を説明するための工程図である、（ａ）はレンズホルダにレンズ本体を固定した状態を示す図、（ｂ）アクリル系ポリマー液が充填された容器にレンズホルダを浸漬した状態を示す図、（ｃ）は容器からレンズホルダを取り出した状態を示す図、（ｄ）は膜付きレンズユニットの概略構成を示す図である。 本発明に実施の形態に係るカメラモジュールを示す概略断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
本実施の形態のレンズユニットは、車載カメラ等のカメラモジュール用のものであり、例えば、自動車の外表面側に固定して設置され、配線は自動車内に引き込まれてディスプレイやその他の装置に接続される。
なお、図１、図３および図５において複数のレンズ部材についてはハッチングを省略するとともに、それらの一部を破断している。

図１に示すように、本実施の形態のレンズユニット１１は、円筒状の鏡筒１２と、鏡筒１２内に配置される複数（例えば、４つ）のレンズ１３，１４，１５，１８と、２つの絞り部材２２ａ，２２ｂとを備えている。このレンズユニット１１を備える車載カメラは、レンズユニット１１と、図示しないイメージセンサを有する基板と、当該基板を自動車等の車両に設置する図示しない設置部材とを備えるものである。

鏡筒１２に固定されて支持されている複数のレンズ１３，１４，１５，１８は、それぞれの光軸を一致させた状態に配置されており、１つの光軸Ｏに沿って各レンズ１３，１４，１５，１８が並べられた状態となって、撮像に用いられる１群のレンズ群を構成している。また、レンズ１８は、貼合わせレンズ１８であり、レンズ１６とレンズ１７が接着剤によって貼合された状態となっている。また、レンズ１３は後述するように膜付きレンズ１３となっている。なお、以下ではレンズ１３を膜付きレンズ１３と称する場合もある。

２つの絞り部材２２ａ，２２ｂのうちの物体側から１番目の絞り部材２２ａは、物体側から２番目のレンズ１４と３番目のレンズ１５との間に配置されている。物体側から２番目の絞り部材２２ｂは、物体側から３番目のレンズ１５と４番目のレンズ１６との間に配置されている。絞り部材２２ａ，２２ｂは透過光量を制限し、明るさの指標となるＦ値を決定する「開口絞り」またはゴーストの原因となる光線や収差の原因となる光線を遮光する「遮光絞り」である。

鏡筒１２の物体側の端部（図１において上端部）には、当該端部を内径側にカシメてなるカシメ部（固定部）２３が設けられており、このカシメ部２３によって膜付きレンズ１３が鏡筒１２の物体側の端部に固定されている。なお、膜付きレンズ１３の膜以外のレンズ本体はガラスレンズであるが、樹脂レンズであってもよい。
また、鏡筒１２の像面側の端部（図１において下端部）には、貼合わせレンズ１８より径の小さい開口部を有するフランジ部２４が設けられている。このフランジ部２４とカシメ部２３とにより、鏡筒１２内にレンズ群を構成する複数のレンズ１３、１４、１５、１８と絞り部材２２ａ，２２ｂが保持されている。なお、膜付きレンズ１３を固定する場合、カシメ部２３に限ることなく、鏡筒１２にレンズ１３，１４，１５，１８を収納した後に鏡筒１２の物体側の端部に取り付けられる固定部であってもよい。

最も物体側の膜付きレンズ１３の外周面には、当該膜付きレンズ１３の像面側部分に径が小さくなった縮径部が設けられ、当該縮径部にシール部材としてのＯリング２６が設けられ、膜付きレンズ１３の外周面と鏡筒１２の内周面との間を、鏡筒１２の物体側端部で封止した状態となっている。これにより、レンズユニット１１の物体側の端部から鏡筒１２内に水や塵埃等の微粒子が浸入するのを防止している。なお、鏡筒１２の内部には物体側において円筒状の内壁１２ｂが設けられ、この内壁１２ｂと外壁１２ａとの間に環状体２７が設けられ、この環状体２７にＯリング２６が密接している。

鏡筒１２は、その内径が物体側から像面側に向かって段階的に小さくなっている。これに対応して、レンズ１３，１４，１５，１８は、物体側から像面側に向かうにつれて、外径が小さくなっている。基本的にレンズ１３，１４，１５，１８それぞれの外径と、鏡筒１２の各レンズ１３，１４，１５，１８が支持される部分それぞれの内径とは略等しくなっている。なお、鏡筒１２の外周面には、鏡筒１２を車載カメラに設置する際に用いられるフランジ部２５が鏡筒１２の外周面に鍔状に設けられている。

また、図１〜図３に示すように、膜付きレンズ１３の物体側を向くレンズ面１３ａは断面視において物体側に凸の円弧面状に形成されており、当該レンズ面１３ａには、その全体に図示しない反射防止膜（ＡＲコーティング）が設けられている。さらにその反射防止膜上に撥水膜２０が蒸着によって設けられている。撥水膜２０はフッ素樹脂によって形成され、膜厚は２〜２００ｎｍに設定されているが、本実施の形態では２０ｎｍ程度となっている。

撥水膜２０の表面のうち、少なくとも前記カシメ部２３が接触する接触外周縁部２０ａより径方向内側の表面に親水膜２１が塗装により設けられている。具体的には、図１および図２に示すように、接触外周縁部２０ａより径方向内側におけるレンズ面１３ａの径方向の半径を露出半径ｒとすると、親水膜２１は接触外周縁部２０ａより径方向内側に露出半径ｒの５％以上の長さＬで設けられている。本実施の形態では、親水膜２１はレンズ面１３ａの外周縁から接触外周縁部２０ａおよびカシメ部２３の先端縁２３ａを超え、当該先端縁２３ａから径方向内側にＬの長さだけ延在している。
親水膜２１はアクリル系ポリマーによって形成され、膜厚は２〜２００ｎｍに設定されているが、本実施の形態では撥水膜２０と同厚の２０ｎｍ程度となっている。

膜付きレンズ１３の親水膜２１は例えば以下のようにして形成すればよい。
すなわちまず、図４（ａ）に示すように、レンズ面１３ａに図示しない反射防止膜と撥水膜２０が設けられたレンズ本体１３Ａを膜形成用のレンズホルダ３０に取り付ける。なお、レンズ本体１３Ａはデフォルメして記載している。
レンズホルダ３０は、レンズ本体１３Ａのレンズ面１３ａと対向する面を固定する固定面３０ａと、この固定面３０ａに固定されたレンズ本体１３Ａのレンズ面１３ａ上の撥水膜２０の外周縁部を除く中央部表面に密着して当該中央部表面を覆うマスク面３０ｂを有する支持部３０ｃとを備えている。
マスク面３０ｂは撥水膜２０の表面のうち親水膜２１を形成しない非形成面に密着している。親水膜２１を形成すべき形成面は撥水膜２０の表面の外周縁部の略リング状の面であり、この形成面より径方向内側の面（非形成面）にマスク面３０ｂが密着している。
また、レンズホルダ３０の内部には親水膜２１を形成すべき形成面を露出させるための空洞部３０ｄ，３０ｄが設けられており、当該空洞部３０ｄ，３０ｄはレンズホルダ３０の外部と連通している。

次に、図４（ｂ）に示すように、レンズ本体１３Ａが固定されたレンズホルダ３０を、アクリル系ポリマー液からなる塗料ＰＬが充填された容器３１に浸漬する。これによって、レンズホルダ３０の空洞部３０ｄ，３０ｄが塗料ＰＬによって充満され、空洞部３０ｄ，３０ｄに露出している前記形成面に塗料ＰＬが付着する。
そして、レンズホルダ３０を所定時間、容器３１に浸漬した後、図４（ｃ）に示すように、この容器３１からレンズホルダ３０を取り出し熱処理を施す。これによって、前記形成面にアクリル系ポリマーからなる親水膜２１が形成される。
最後に、図４（ｄ）に示すように、レンズホルダ３０からレンズ本体１３Ａを取り出すことによって、膜付きレンズ１３を得ることができる。

図５は、本実施の形態のカメラモジュール３００の概略断面図である。図５に示すように、カメラモジュール３００は、フィルタ１００が装着されたレンズユニット１１を含んで構成されている。
カメラモジュール３００は、外装部品である上ケース（カメラケース）３０１と、レンズユニット１１を保持するマウント（フランジ、台座）３０２とを備えている。また、カメラモジュール３００は、シール部材３０３およびパッケージセンサ（撮像素子）３０４を備えている。

上ケース３０１は、レンズユニット１１の物体側の端部を露出させるとともに他の部分を覆う部材である。マウント３０２は、上ケース３０１の内部に配置されており、レンズユニット１１の雄ねじ１１ａと螺合する雌ねじ３０２ａを有する。シール部材３０３は、上ケース３０１の内面とレンズユニット１１の鏡筒１２の外周面との間に介挿された部材であり、上ケース３０１の内部の気密性を保持するための部材である。

パッケージセンサ３０４は、上ケース３０１の内部に配置されており、かつ、レンズユニット１１により形成された物体の像を受光する位置に配置されている。また、パッケージセンサ３０４は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等を備えており、レンズユニット１１を通じて集光して到達した光を電気信号に変換する。変換された電気信号はカメラにより撮影された画像データの構成要素であるアナログデータやデジタルデータに変換される。

以上のように本実施の形態によれば、図３に示すように、撥水膜２０の表面のうち、少なくともカシメ部２３が接触する接触外周縁部２０ａより径方向内側の表面に親水膜２１が設けられているので、撥水膜２０上を外周側に向けて流れてきた水滴ｗｄは、接触外周縁部２０ａより径方向内側の表面に設けられている親水膜２１上を拡がって薄い水膜ｗｆとなり、カシメ部２３とレンズ面１３ａの外周縁部との間に生じている段差に水滴ｗｄとして滞留することがない。したがって、レンズ面１３ａ上の撥水膜２０の表面を外周側に向けて流れてきた水滴ｗｄの滞留を防止できるので、視認性の低下を防止できる。

また、接触外周縁部２０ａより径方向内側におけるレンズ面１３ａの径方向の半径を露出半径ｒとすると、親水膜２１は接触外周縁部２０ａより径方向内側に露出半径の５％以上の長さで設けられているので、撥水膜２０の表面を外周側に向けて流れてきた水滴が段差に水滴として滞留するのをより効果的に防止できる。
さらに、レンズユニット１１の膜付きレンズ１３の外部に露出している表面に付着している塵や汚れ等を除去するために、当該表面をタワシやブラシ等の清掃具によって擦った場合、外周縁部に設けられている親水膜２１は、中央部に設けられている撥水膜２０に比して清掃具が当たり難い。そのため、レンズ面１３ａの全面に親水膜を設ける場合に比して、親水膜２１が傷付き難くなる。
また、カメラモジュール３００は、レンズユニット１１を備えているので、上述のレンズユニット１１の膜付きレンズ１３の作用効果をカメラモジュール３００で得ることができる。

なお、本実施の形態では、撥水膜２０の表面の外周縁部に親水膜２１を設けたが、撥水膜２０の表面全体に親水膜２１を設けてもよい。この場合、上述したような清掃具によって親水膜２１の中央部が剥がれる虞があるが、たとえ剥がれても剥がれた部分に撥水膜２０が露出するだけであるので、本実施の形態と同様に、撥水膜２０の表面を外周側に向けて流れてきた水滴の滞留を防止できるので、視認性の低下を防止できる。

１１ レンズユニット
１２ 鏡筒
１３ 膜付きレンズ
１３ａ レンズ面
２０ 撥水膜
２０ａ 接触外周縁部
２１ 親水膜
２３ カシメ部（固定部）
３００ カメラモジュール

Claims (4)

1. 鏡筒の物体側の端部に設けられた固定部によって前記鏡筒の物体側の端部に固定され、かつ物体側を向くレンズ面に膜が設けられた膜付きレンズであって、
   前記レンズ面の全体に撥水膜が設けられ、
   前記撥水膜の表面のうち、少なくとも前記固定部が接触する接触外周縁部より径方向内側の表面に親水膜が設けられていることを特徴とする膜付きレンズ。
2. 前記接触外周縁部より径方向内側における前記レンズ面の径方向の半径を露出半径とすると、
   前記親水膜は前記接触外周縁部より径方向内側に前記露出半径の５％以上の長さで設けられていることを特徴とする請求項１に記載の膜付きレンズ。
3. 複数のレンズが当該レンズの光軸に沿って並べられたレンズ群と、このレンズ群が収納される鏡筒とを備えるレンズユニットであって、
   前記鏡筒の物体側の開口部に請求項１または２に記載の膜付きレンズが設けられ、前記鏡筒の物体側の端部に設けられた固定部によって、前記膜付きレンズが前記鏡筒の端部に固定されていることを特徴とするレンズユニット。
4. 請求項３に記載のレンズユニットを備えていることを特徴とするカメラモジュール。

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