JP2019012196A - 接合レンズ及び車載カメラ - Google Patents

Abstract

【課題】接合層における白濁を抑制できる接合レンズ及び車載カメラを提供する。【解決手段】接合レンズ１９は、凸面３１Ａを備える第１のレンズ３１と、凹面３３Ａを備える第２のレンズ３３と、前記凸面３１Ａと前記凹面３３Ａとを接合する接合層３５と、を備える。前記接合層３５は、樹脂３７及びギャップ剤３９を含む。前記ギャップ剤を構成する粒子の形状は球形であることが好ましい。前記ギャップ剤は有機組成物から成ることが好ましい。前記ギャップ剤の屈折率と前記樹脂の屈折率との差の絶対値が０．０１以下であることが好ましい。【選択図】図３

Description

本開示は接合レンズ及び車載カメラに関する。

従来、接合レンズが知られている。接合レンズは、接合層によりレンズとレンズとを接合したものである（特許文献１参照）。

特開２０１０−２４３９６６号公報

接合レンズを、例えば、車載カメラ等に使用することが考えられる。車載カメラは、過酷な温度環境に晒されることがある。また、車載カメラには、長期にわたる耐久性が要求される。

車載カメラの温度環境によっては、接合レンズを構成する接合層に熱歪が生じる。接合層に繰り返し熱歪が生じると、バルサム切れと呼ばれる白濁が接合層に生じる。その結果、車載カメラの撮像精度が低下してしまう。本開示は、接合層における白濁を抑制できる接合レンズ及び車載カメラを提供する。

本開示の一局面は、凸面（３１Ａ）を備える第１のレンズ（３１）と、凹面（３３Ａ）を備える第２のレンズ（３３）と、前記凸面と前記凹面とを接合する接合層（３５）と、を備える接合レンズ（１９）であって、前記接合層は、樹脂（３７）及びギャップ剤（３９）を含む接合レンズ（１９）である。

本開示の一局面である接合レンズによれば、接合層に熱歪が生じた場合でも、接合層に白濁が生じにくい。
なお、この欄及び特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。

車両５における画像センサ１の配置を表す説明図である。 画像センサ１及び車載カメラ３の構成を表す説明図である。 接合レンズ１９の構成を表す断面図である。

本開示の実施形態を説明する。
１．画像センサ１及び車載カメラ３の構成
画像センサ１及び車載カメラ３の構成を図１及び図２に基づき説明する。図１に示すように、画像センサ１は車両５に搭載されている。図２に示すように、画像センサ１は、車載カメラ３と、ケース７と、基板９と、を備える。

車載カメラ３は、レンズ１１、１３、１５、１７と、接合レンズ１９と、フィルター２１と、イメージャー２３と、プリント基板２５と、カメラケース２７と、を備える。
レンズ１１、１３、１５、１７、及び接合レンズ１９は車載カメラ３の光学系を構成する。なお、接合レンズ１９の構成は後述する。フィルター２１は、所定の波長領域の光をカットする。イメージャー２３は光を電気信号に変換する。プリント基板２５は、イメージャー２３を含む電子部品を保持する。カメラケース２７は、車載カメラ３の構成要素を収容する。車載カメラ３は、車両５の周囲を撮影し、画像を作成する。車載カメラ３が撮影する方向は、例えば、車両５の前方、後方、側方等である。

ケース７は、車載カメラ３及び基板９を収容する。基板９とプリント基板２５とは、ハーネス２９により接続されている。基板９は、ハーネス２９を介して、車載カメラ３が作成した画像を取得する。基板９は、取得した画像を解析し、運転支援の処理を実行する。運転支援として、例えば、衝突回避、高度運転支援、レーンキープアシスト、自動運転等が挙げられる。

２．接合レンズ１９の構成
接合レンズ１９の構成を図３に基づき説明する。接合レンズ１９は、凸レンズ３１と、凹レンズ３３と、接合層３５と、を備える。凸レンズ３１は、凸面３１Ａを備える。凹レンズ３３は凹面３３Ａを備える。凸レンズ３１は第１のレンズに対応する。凹レンズ３３は第２のレンズに対応する。接合層３５は凸面３１Ａと凹面３３Ａとを接合する。

接合層３５は、樹脂３７及びギャップ剤３９を含む。樹脂３７は、例えば、活性エネルギー線硬化性樹脂である。樹脂３７が活性エネルギー線硬化性樹脂である場合、樹脂３７を硬化させる工程が容易になる。活性エネルギー線硬化性樹脂として、例えば、紫外線硬化性樹脂等が挙げられる。樹脂３７は、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、及びポリエステル樹脂から成る群から選択される１以上である。樹脂３７がこれらの樹脂である場合、接合層３５の白濁を一層抑制できる。

ギャップ剤３９は、複数の粒子から構成される。粒子の粒径は、例えば、１〜３０μｍであり、好ましくは３〜１０μｍである。粒子の粒径がこの範囲内である場合、接合層３５の白濁を一層抑制できる。粒径の測定方法は以下のとおりである。

１ｇのギャップ剤３９と、５ｇの界面活性剤とを混合し、さらに超純水３０を加え、超音波分散機を用いてギャップ剤を分散させ、測定試料を調製する。この測定試料について、精密粒度分布測定装置を用いて、平均粒子径を測定する。測定した平均粒子径を、ギャップ剤３９の粒径とする。精密粒度分布測定装置は、ベックマン・コールター社製のコールターマルチサイザーである。使用するアパーチャーの径は５０μｍである。

ギャップ剤３９を構成する粒子は、樹脂３７の海の中に分散している。接合層３５の質量を１００質量部とした場合、ギャップ剤３９の質量は０．０２〜０．５質量部の範囲内が好ましい。この範囲内である場合、接合層３５の白濁を一層抑制できる。

ギャップ剤３９は、例えば、有機組成物から成る。有機組成物として、例えば、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられる。ギャップ剤３９が有機組成物から成る場合、ギャップ剤３９の屈折率と、樹脂３７の屈折率との差の絶対値（以下では屈折率差とする）が小さい。そのため、ギャップ剤３９と樹脂３７との界面における光の散乱を抑制できる。

なお、ギャップ剤３９の屈折率と、樹脂３７の屈折率とを測定する方法は以下のとおりである。０．５ｇのギャップ剤３９を高屈折率溶媒に投入する。高屈折率溶媒は二硫化炭素である。次に、ギャップ剤３９を含む高屈折率溶媒を攪拌しながら、低屈折率溶媒を滴下してゆく。低屈折率溶媒はエタノールである。低屈折率溶媒を所定量滴下すると、液が透明になる。液が透明になったときの、高屈折率溶媒と、低屈折率溶媒との組成比を決定する。決定した組成比を有する、高屈折率溶媒と低屈折率溶媒との混合溶媒の屈折率を、ＡＴＡＧＯ社製のアッベ屈折率計を用いて測定する。その測定結果を、ギャップ剤３９の屈折率とする。

樹脂３７から成る、厚み０．１ｍｍの板状試料を用意する。この板状試料の屈折率を、ＡＴＡＧＯ社製のアッベ屈折率計を用いて測定する。測定結果を樹脂３７の屈折率とする。屈折率の測定に用いる光線はＤ線である。Ｄ線は波長が５８９ｎｍである光線である。

ギャップ剤３９が有機組成物から成る場合、ギャップ剤３９が凸レンズ３１又は凹レンズ３３を傷つけることを抑制できる。また、ギャップ剤３９が有機組成物から成る場合、後述する接着剤においてギャップ剤３９が沈降しにくい。そのため、接合層３５におけるギャップ剤３９の含有量が安定する。また、ギャップ剤３９は、無機物から成っていてもよい。無機物として、例えば、アルミナ、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、タルク、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、クオーツ、非晶性シリカ、2酸化ジルコニウム、窒化ホウ素、チタニア、ガラス、酸化鉄等の無機フィラー等が挙げられる。

ギャップ剤３９を構成する粒子の形状として、例えば、球状、不定形、繊維状、鱗片状、異型等が挙げられる。ギャップ剤３９を構成する粒子の形状は球形であることが好ましい。ギャップ剤３９を構成する粒子の形状が球形である場合、接合層３５の膜厚におけるばらつきを低減できる。また、ギャップ剤３９を構成する粒子の形状が球形である場合、後述する接着剤を製造するとき、接着剤中に空気を巻き込みにくい。

ここで「球形」とは、厳密な意味での「球形」に限るものではなく、上記と同様の効果を奏するのであれば厳密に「球形」でなくてもよい。
ギャップ剤３９の粒径分布におけるＣＶは１５以下であることが好ましく、１０以下であることが特に好ましい。ＣＶが１０以下である場合、接合層３５の膜厚におけるばらつきを低減できる。ＣＶは、変動係数であり、変化係数又は変位係数とも呼ばれる。ＣＶは、ギャップ剤３９の粒径における標準偏差を、ギャップ剤３９の粒径における平均値で除した値である。

屈折率差は０．０１以下であることが好ましい。屈折率差が０．０１以下である場合、ギャップ剤３９と樹脂３７との界面における光の散乱を一層抑制できる。
接合層３５のうち、接合レンズ１９の有効光学面に属する部分は、ギャップ剤３９を含まないようにすることができる。この場合、ギャップ剤３９が車載カメラ３の光学特性に影響することを抑制できる。接合層３５のうち、接合レンズ１９の有効光学面に属さない部分の少なくとも一部に、ギャップ剤３９を含むことができる。接合層３５は、樹脂３７及びギャップ剤３９以外の成分を含んでいてもよい。

３．接合レンズ１９の製造方法
例えば、以下のようにして接合レンズ１９を製造できる。未硬化の樹脂と、ギャップ剤３９とを含む成分を混合して接着剤を製造する。このとき、ギャップ剤３９は、未硬化の樹脂の海の中に分散する。

樹脂として、例えば、活性エネルギー線硬化性樹脂等が挙げられる。活性エネルギー線硬化性樹脂として、例えば、紫外線硬化性樹脂等が挙げられる。樹脂が活性エネルギー線硬化性樹脂である場合、接着剤に活性エネルギー線重合開始剤を含むことが好ましい。また、樹脂として、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、及びポリエステル樹脂から成る群から選択される１以上が挙げられる。

次に、接着剤を、凸面３１Ａ及び凹面３３Ａのうちの一方又は両方の表面に塗布する。次に、塗布した接着剤により、凸面３１Ａ及び凹面３３Ａを貼り合わせる。次に、接着剤を硬化させる。接着剤が活性エネルギー線硬化性樹脂を含む場合は、活性エネルギー線を照射して樹脂を硬化させる。活性エネルギー線として、例えば、紫外線等が挙げられる。接着剤に含まれていた樹脂が硬化して樹脂３７となる。また、接着剤の層が接合層３５となる。硬化反応として、例えば、ラジカル重合、カチオン重合、エンチオール反応、縮合反応等が挙げられる。

４．接合レンズ１９が奏する効果
接合層３５に熱歪が生じた場合でも、接合層３５に白濁が生じにくい。その理由は以下のように推測される。接合層３５はギャップ剤３９を含むため、ギャップ剤３９を含まない場合より、接合層３５の膜厚が大きくなり、且つ膜厚が安定する。その結果、接合層３５に熱歪が生じても、樹脂３７に加わるストレスが軽減され、白濁が生じにくくなる。

５．実施例
（５−１）実施例１
レンズ接着剤に、０．１６ｐｈｒの分量のギャップ剤を添加し、真空遊星攪拌機を用いて混合攪拌した。レンズ接着剤は、協立化学産業株式会社製のＷＲ５５１５である。レンズ接着剤は、未硬化の紫外線硬化性樹脂を含む。紫外線硬化性樹脂は、活性エネルギー線硬化性樹脂に対応する。ギャップ剤は、株式会社日本触媒製のソリースターＲＡ／Ｂ５０Ｘである。ギャップ剤は複数の粒子から構成される。粒子の粒径は５μｍである。粒子の形状は球形である。ギャップ剤の材質は有機・無機ハイブリット材料である。ギャップ剤を構成する粒子の粒径分布におけるＣＶは６．２である。真空遊星攪拌機は株式会社シンキー製のＶＲＡ−２１０である。混合攪拌の条件は、２０００ｒｐｍ、３分間、３．０ｋＰａである。

混合攪拌の結果、ギャップ剤入り接着剤が得られた。ギャップ剤入り接着剤において、ギャップ剤は均一分散していた。
凸レンズ及び凹レンズを用意した。凹レンズにおける凹面にギャップ剤入り接着剤を滴下した。滴下したギャップ剤入り接着剤により、凹レンズの凹面と凸レンズの凸面とを貼り合わせた。レンズ調心を行ってから、ＵＶ照射器を用いて１００ｍＪ／ｃｍ^２の条件で光を照射し、ギャップ剤入り接着剤を仮硬化させた。このとき、凸レンズ及び凹レンズの光軸は一致した。

次に、バッチ式ＵＶ硬化炉にて６０００ｍＪ／ｃｍ^２の条件で光を照射し、ギャップ剤入り接着剤を本硬化させて、接合レンズを完成した。接合レンズにおいて、硬化したギャップ剤入り接着剤の層が接合層を構成する。接合層は、樹脂及びギャップ剤を含む。ギャップ剤の屈折率と樹脂の屈折率との差の絶対値は０．００２であった。接合層の膜厚における最大値は１２．８μｍであり、最小値は５．７μｍであった。

接合レンズの製造に使用した材料、接着層の構成等を表１に示す。

（５−２）実施例２
基本的には実施例１と同様にして、接合レンズを製造した。ただし、本実施例では、レンズ接着剤として、ＷＲ５５１５の代わりに、協立化学産業株式会社製のＷＲ５５１７を使用した。ＷＲ５５１７は、未硬化の紫外線硬化性樹脂を含む。

ギャップ剤の屈折率と、接合層に含まれる樹脂の屈折率との差の絶対値は０．０１０であった。接合層の膜厚における最大値は１３．５μｍであり、最小値は６．２μｍであった。接合レンズの製造に使用した材料、接着層の構成等を上記表１に示す。

（５−３）実施例３
基本的には実施例１と同様にして、接合レンズを製造した。ただし、本実施例では、ギャップ剤として、ソリースターＲＡ／Ｂ５０Ｘの代わりに、株式会社日本触媒製のソリースターＲＡ／Ｅ４８Ｘを使用した。ソリースターＲＡ／Ｅ４８Ｘは複数の粒子から構成される。粒子の粒径は４．８μｍである。粒子の形状は球形である。ソリースターＲＡ／Ｅ４８Ｘの材質は有機・無機ハイブリット材料である。ソリースターＲＡ／Ｅ４８Ｘを構成する粒子の粒径分布におけるＣＶは６．５である。

ギャップ剤の屈折率と、接合層に含まれる樹脂の屈折率との差の絶対値は０．０３２であった。接合層の膜厚における最大値は１２．３μｍであり、最小値は５．４μｍであった。接合レンズの製造に使用した材料、接着層の構成等を上記表１に示す。

（５−４）比較例１
基本的には実施例１と同様にして、接合レンズを製造した。ただし、本比較例１では、レンズ接着剤にギャップ剤を添加しなかった。そのため、接合層はギャップ剤を含まない。接合層の膜厚における最大値は１０．５μｍであり、最小値は０．５μｍであった。実施例１〜３に比べて、接合層の膜厚のばらつきが大きかった。接合レンズの製造に使用した材料、接着層の構成等を上記表１に示す。

（５−５）比較例２
基本的には実施例２と同様にして、接合レンズを製造した。ただし、本比較例２では、レンズ接着剤にギャップ剤を添加しなかった。そのため、接合層はギャップ剤を含まない。接合層の膜厚における最大値は１１．２μｍであり、最小値は０．７μｍであった。実施例１〜３に比べて、接合層の膜厚のばらつきが大きかった。接合レンズの製造に使用した材料、接着層の構成等を上記表１に示す。

（５−６）初期光学特性の評価
実施例１〜３、及び比較例１、２の接合レンズにおける初期光学特性を以下のように評価した。接合レンズをカメラモジュールに組み付けた。そのカメラモジュールにおける誤差を測定した。そして、測定した誤差が、比較対象に比べてどれだけ増加しているかを算出した。実施例１、３の場合、比較対象は、比較例１である。実施例２の場合、比較対象は比較例２である。算出した誤差の増加量に基づき、以下の基準により、接合レンズの初期光学特性を評価した。評価結果を上記表１に示す。

◎：誤差の増加が１０％未満である。
○：誤差の増加が１０％以上、２０％未満である。
△：誤差の増加が２０％以上である。

実施例１、２においては、初期光学特性の評価結果が良好であった。その理由は、実施例１、２では屈折率差が小さいためであると推測される。
（５−７）白濁の発生試験
実施例１〜３、及び比較例１、２の接合レンズについて、熱衝撃を加えた場合に接合層に白濁が生じるか否かを以下のように試験した。接合レンズを熱衝撃試験機に収容した。１２０℃の温度で３０分間維持し、次に、−４０℃の温度で３０分間維持する過程を１サイクルとした。このサイクルを２０００回繰り返した。その後、接合層の外周側を顕微鏡で観察し、白濁が生じているか否かを判断した。上記の試験を、それぞれの接合レンズについて、Ｎ数を１０個として行った。１０個の接合レンズのうち、白濁が生じた接合レンズの比率を上記表１に示す。実施例１〜３では、１０個の接合レンズのいずれにも白濁が生じず、比較例１、２では白濁が高確率で生じた。

実施例１〜３において白濁が生じなかった理由は、以下のように推測される。実施例１〜３における接合層はギャップ剤を含むため、ギャップ剤を含まない比較例１、２の場合より、接合層の膜厚が大きくなり、膜厚が安定する。その結果、接合層に熱歪が生じても、樹脂に加わるストレスが軽減され、白濁が生じにくくなる。

６．他の実施形態
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。

（１）接合レンズ１９を、車載カメラ３以外のカメラ等に使用してもよい。
（２）凸面３１Ａを備える第１のレンズ３１は、凸レンズ以外のレンズであってもよい。凹面３３Ａを備える第２のレンズ３３は、凹レンズ以外のレンズであってもよい。

（３）上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

（４）上述した車載カメラ３、画像センサ１の他、それらを構成要素とするシステム、基板９が備えるＣＰＵに運転支援処理を実行させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、接合レンズ１９の製造方法等、種々の形態で本開示を実現することもできる。

３…車載カメラ、１９…接合レンズ、３１…凸レンズ、３１Ａ…凸面、３３…凹レンズ、３３Ａ…凹面、３５…接合層、３７…樹脂、３９…ギャップ剤

Claims (7)

1. 凸面（３１Ａ）を備える第１のレンズ（３１）と、
   凹面（３３Ａ）を備える第２のレンズ（３３）と、
   前記凸面と前記凹面とを接合する接合層（３５）と、
   を備える接合レンズ（１９）であって、
   前記接合層は、樹脂（３７）及びギャップ剤（３９）を含む接合レンズ。
2. 請求項１に記載の接合レンズであって、
   前記ギャップ剤を構成する粒子の形状が球形である接合レンズ。
3. 請求項１又は２に記載の接合レンズであって、
   前記ギャップ剤が有機組成物から成る接合レンズ。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の接合レンズであって、
   前記ギャップ剤の屈折率と前記樹脂の屈折率との差の絶対値が０．０１以下である接合レンズ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の接合レンズであって、
   前記樹脂は、活性エネルギー線硬化性樹脂である接合レンズ。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の接合レンズであって、
   前記接合層のうち、有効光学面に属する部分は、前記ギャップ剤を含まない接合レンズ。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の接合レンズを備える車載カメラ（３）。

Images