JP2019095463A - レンズユニット - Google Patents

Abstract

【課題】外部温度の上昇時であっても光学特性を良好に維持しつつ、鏡筒の強度を確保することができるレンズユニットを得る。【解決手段】筒状に形成され、周方向の複数カ所が、内壁６２と、内壁６２に対し空洞部６０を挟んで径方向に対向しかつ内壁６２よりも径方向の厚みが厚い外壁６４とを含んで構成された樹脂製の鏡筒５０と、複数の内壁６２に当接して鏡筒５０に嵌合されたレンズ１６と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、レンズユニットに関する。

特許文献１及び特許文献２には、プラスチック（樹脂）製の複数のレンズを多角形状の内周面を有するプラスチック（樹脂）製の鏡筒内に圧入したレンズユニットが開示されている。一方、特許文献３には、レンズなどの部品を保持するホルダとして、弾性変形可能な支持部材を備えたホルダが開示されている。また、特許文献４には、鏡筒の外周部を凹ませて薄肉部を形成し、この薄肉部でレンズを保持した構造が開示されている。

特許第４８４７０２０号公報 特許第５４０６１６５号公報 特開２００６−１９８７６３号公報 特許第４６８４０１０号公報

特許文献１及び特許文献２に開示された技術のように、低コスト化や成形性などの観点から樹脂製の鏡筒が用いられることがある。ここで、外部温度の上昇時には、鏡筒とレンズとの線膨張率（熱膨張率）の違いによって、鏡筒とレンズとの当接部に作用する力が変化し、光学特性を良好に維持するのが困難となる可能性がある。この対策として、特許文献３のように弾性変形可能な支持部材を採用した構造や、特許文献４のように薄肉部によってレンズを保持する構造が考えられるが、鏡筒に作用する外力に対する強度を確保する観点から改善の余地がある。

本発明は、上記事実を考慮して、外部温度の上昇時であっても光学特性を良好に維持しつつ、鏡筒の強度を確保することができるレンズユニットを得ることを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１態様に係るレンズユニットは、筒状に形成され、周方向の複数カ所が、内壁と、内壁に対し空洞部を挟んで径方向に対向しかつ内壁よりも径方向の厚みが厚い外壁とを含んで構成された樹脂製の鏡筒と、複数の内壁に当接して鏡筒に嵌合されたレンズと、を有する。

本発明の第１態様に係るレンズユニットによれば、鏡筒における周方向の複数カ所が、内壁と、内壁に対し空洞部を挟んで径方向に対向しかつ内壁よりも径方向の厚みが厚い外壁とを含んで構成されている。これにより、熱膨張時にレンズと当接している鏡筒の内壁が撓み変形し、鏡筒とレンズとの当接部に作用する力の変化を抑制することができる。この結果、外部温度の上昇時であっても光学特性の変化を抑制することができる。

また、外壁の径方向の厚みは、内壁の径方向の厚みよりも厚い。これにより、外壁の径方向の厚みが内壁の径方向の厚みと同じか、あるいは外壁の径方向の厚みが内壁の径方向の厚みよりも薄い場合と比較して、鏡筒の強度を確保することができる。

本発明の第２態様に係るレンズユニットは、第１態様に係るレンズユニットにおいて、外壁の径方向の厚みは、内壁と外壁との間の径方向の間隔よりも厚い。

本発明の第２態様に係るレンズユニットによれば、外壁の径方向の厚みが内壁と外壁との間の径方向の間隔（空洞部における径方向の幅）と同じか、あるいは外壁の径方向の厚みが空洞部における径方向の幅よりも薄い場合と比較して、鏡筒の強度を向上させることができる。

本発明の第３態様に係るレンズユニットは、第１態様又は第２態様に係るレンズユニットにおいて、内壁は、光軸を中心として回転対称に設けられている。

本発明の第３態様に係るレンズユニットによれば、レンズが鏡筒から受ける力を相殺することができ、レンズの光軸中心がずれるのを抑制することができる。

本発明の第４態様に係るレンズユニットは、第１態様〜第３態様の何れか１つの態様に係るレンズユニットにおいて、レンズは、樹脂製の樹脂レンズである。

本発明の第４態様に係るレンズユニットによれば、鏡筒よりも樹脂レンズの方が熱膨張が大きい。この場合、樹脂レンズが鏡筒側へ熱膨張するが、鏡筒の内壁が空洞部側へ撓み変形することで、鏡筒からレンズへ作用する反力が低減され、光学特性を良好に維持することができる。また、ガラス製のガラスレンズと比較して成形性を向上させることができ、設計自由度を高めることができ、かつ、ガラスレンズを用いた場合よりもコストを低減することができる。

本発明の第５態様に係るレンズユニットは、第４態様に係るレンズユニットにおいて、空洞部には、鏡筒よりもヤング率が低い材料からなる充填材が充填されている。

本発明の第５態様に係るレンズユニットによれば、充填材によって内壁の撓み変形量を制限することができる。この結果、内壁を薄く形成した場合であっても、熱膨張時に内壁の撓み変形量が大きくなって内壁が破断するのを抑制することができる。

本発明の第６態様に係るレンズユニットは、第１態様〜第３態様の何れか１つの態様に係るレンズユニットにおいて、レンズは、ガラス製のガラスレンズであり、空洞部には、鏡筒よりも線膨張率が高い充填材が充填されている。

本発明の第６態様に係るレンズユニットによれば、ガラスレンズよりも鏡筒の方が熱膨張が大きいため、ガラスレンズの保持力が低下する一方で、鏡筒の内壁がガラスレンズ側へ膨出されるため、鏡筒とレンズとの当接部に作用する力の変化を抑制することができる。また、充填材が熱膨張することにより、内壁をガラスレンズ側へより膨出させることができ、ガラスレンズが光軸ずれして光学特性が変化するのを抑制できる。

本発明の第７態様に係るレンズユニットは、第１態様〜第６態様の何れか１つの態様に係るレンズユニットにおいて、レンズは、光軸方向から見て三つ以上の内壁に当接されている。

本発明の第７態様に係るレンズユニットによれば、光軸方向から見てレンズが二つ以下の内壁に当接している場合と比較して、鏡筒にレンズを組付ける際の位置精度を向上させることができる。

本発明の第８態様に係るレンズユニットは、第１態様〜第７態様の何れか１つの態様に係るレンズユニットにおいて、鏡筒の内周面は、多角形状である。

本発明の第８態様に係るレンズユニットによれば、鏡筒を形成するための金型における内壁に対応する部位をそれぞれ別々に面出しすることができるため、レンズと当接する内壁の寸法精度を向上させやすい。

本発明の第９態様に係るレンズユニットは、第１態様〜第７態様の何れか１つの態様に係るレンズユニットにおいて、前記内壁における前記レンズとの当接部分には、光軸方向から見て前記鏡筒の径方向外側に窪んで前記レンズと面接触する湾曲面が形成されている。

本発明の第９態様に係るレンズユニットによれば、複数の湾曲面でレンズを受けることにより、レンズを点で受ける構成と比較して、レンズの外径の歪みに起因して生じる光軸ずれからの光特性不良を抑制することができる。

本発明の第１０態様に係るレンズユニットは、第１態様〜第９態様の何れか１つの態様に係るレンズユニットにおいて、光軸方向から見て内壁及び外壁によって空洞部が閉じられている。

本発明の第１０態様に係るレンズユニットによれば、空洞部が内壁側に開放された構造と比較して、内壁の強度を高めることができる。また、空洞部が外壁側に開放された構造と比較して、外壁の強度を高めることができる。

本発明の第１１態様に係るレンズユニットは、第１０態様に係るレンズユニットにおいて、空洞部は、光軸周りに４５度の定められた範囲内に設けられている。

本発明の第１１態様に係るレンズユニットによれば、空洞部が光軸周りに４５度の範囲を超えて形成された場合と比較して、内壁及び外壁の強度を向上させることができる。

本発明の第１２態様に係るレンズユニットは、第１態様〜第１１態様の何れか１つの態様に係るレンズユニットにおいて、鏡筒の内側には、光軸方向に沿って複数のレンズが配置されており、鏡筒には、複数のレンズに対して内壁及び外壁が設けられている。

本発明の第１２態様に係るレンズユニットによれば、複数のレンズに対して、外部温度の上昇時であっても光学特性を良好に維持することができる。

本発明の第１３態様に係るレンズユニットは、第１２態様に係るレンズユニットにおいて、複数のレンズはそれぞれ異なる外径とされており、鏡筒の内周面は、レンズの外径に応じて物体側から像側へ向かうにつれて拡径又は縮径されており、鏡筒の径方向で異なる位置に複数の空洞部が設けられている。

本発明の第１３態様に係るレンズユニットによれば、外径が異なる複数のレンズを用いた場合であっても、それぞれのレンズに作用する鏡筒からの力を同程度にすることができる。

本発明の第１４態様に係るレンズユニットは、第１態様〜第１３態様の何れか１つの態様に係るレンズユニットにおいて、レンズユニットは、車載用又は監視用のレンズユニットである。

本発明の第１４態様に係るレンズユニットによれば、監視用カメラや車載用カメラなどのように、高温に晒される可能性があって結像性能の維持が難しい環境下で用いられるレンズユニットにおいても、性能劣化を少なくできる。

以上説明したように、本発明に係るレンズユニットでは、外部温度の上昇時であっても光学特性を良好に維持しつつ、鏡筒の強度を確保することができる。

実施形態に係るレンズユニットの全体構成図である。 図１の２−２線で切断した切断面を拡大して示す断面図である。 熱膨張時における図２に対応する断面図である。 実施形態に係るレンズユニットの第１変形例を示す、鏡筒の拡大断面図である。 実施形態に係るレンズユニットの第２変形例を示す、鏡筒の拡大断面図である。 実施形態に係るレンズユニットの第３変形例を示す、図２に対応する断面図である。 実施形態に係るレンズユニットの第４変形例を示す、図２に対応する断面図である。 実施形態に係るレンズユニットの第５変形例を示す、図２に対応する断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明に係る実施形態を説明する。なお、図面において同一機能を有する構成要素には同一符号を付し、説明を適宜省略する。また、各図において適宜示されるＳは、光軸を示すものであり、光軸Ｓに沿った方向を光軸方向と記載する。

図１に示されるように、撮像装置１００は、レンズユニット１０と、撮像モジュール１１０とを含んで構成されている。撮像モジュール１１０は、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサやＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサなどの撮像素子１１２を備えており、この撮像素子１１２は、レンズユニット１０の光学系の結像点に配置される。また、撮像モジュール１１０は、図示しないホルダに支持されており、このホルダがレンズユニット１０に取り付けられる。

（レンズユニットの全体構成）
本実施形態に係るレンズユニット１０は、複数のレンズを含む光学系と、光学系を収容する鏡筒５０とを含んで構成されている。光学系は、物体側（入射側）から順に、第１レンズ１２、第２レンズ１４、第３レンズ１６、第４レンズ１８及び第５レンズ２０が配置されて構成されている。

第１レンズ１２は、最も物体側に配置されており、光学面を有するレンズ部１２Ａと、レンズ部１２Ａの外周部を構成する周縁部１２Ｂとを備えている。また、第１レンズ１２は、ガラスによって形成されたガラスレンズであり、レンズ部１２Ａの物体側の面は、物体側に凸となるように湾曲されている。さらに、第１レンズ１２には、物体側よりも像側（撮像モジュール１１０側）が小径となるように段差が形成されており、周縁部１２Ｂにおける物体側の大径部は、鏡筒５０の内周面に当接されている。一方、周縁部１２Ｂにおける像側の小径部の周囲にはシール材であるＯリング２２が配置されている。そして、このＯリング２２によって周縁部１２Ｂの小径部と鏡筒５０の内周面との間がシールされている。

第１レンズ１２よりも像側には、第１レンズ１２と同軸上に間隔をあけて第２レンズ１４が配置されている。第２レンズ１４は、第１レンズ１２と同様のガラスレンズであり、光学面を有するレンズ部１４Ａと、レンズ部１４Ａの外周部を構成する周縁部１４Ｂとを備えている。また、第２レンズ１４は、第１レンズ１２よりも外径が小さく形成されている。詳細には、第２レンズ１４の外径は、第１レンズ１２の大径部よりも小さく、かつ、第１レンズ１２の小径部よりも大きく形成されている。また、レンズ部１４Ａの像側の面は、像側に凸となるように湾曲されており、周縁部１４Ｂが鏡筒５０の内周面に当接されている。

第２レンズ１４よりも像側には、第２レンズ１４と同軸上に間隔をあけて第３レンズ１６が配置されている。第３レンズ１６は、樹脂によって形成された樹脂レンズであり、第２レンズ１４と略同一の外径で形成されている。また、第３レンズ１６は、光学面を有するレンズ部１６Ａと、レンズ部１６Ａの外周部を構成する周縁部１６Ｂとを備えており、レンズ部１６Ａの物体側の面は、物体側に凸となるように湾曲されている。さらに、第３レンズ１６の周縁部１６Ｂは、鏡筒５０の内周面に当接されている。

第３レンズ１６よりも像側には、第３レンズ１６と同軸上に第４レンズ１８が配置されている。第４レンズ１８は、樹脂によって形成された樹脂レンズであり、第３レンズ１６と略同一の外径で形成されている。また、第４レンズ１８は、光学面を有するレンズ部１８Ａと、レンズ部１８Ａの外周部を構成する周縁部１８Ｂとを備えている。レンズ部１８Ａは、物体側の面及び像側の面の両面が凸となるように湾曲されている。また、第４レンズ１８の周縁部１８Ｂは、第３レンズ１６の周縁部１６Ｂと光軸方向に当接されており、かつ、鏡筒５０の内周面に当接されている。

第４レンズ１８よりも像側には、第４レンズ１８と同軸上に間隔をあけて第５レンズ２０が配置されている。第５レンズ２０は、樹脂によって形成された樹脂レンズであり、第３レンズ１６や第４レンズ１８よりも外径が小さく形成されている。また、第５レンズ２０は、光学面を有するレンズ部２０Ａと、レンズ部２０Ａの外周部を構成する周縁部２０Ｂとを備えており、レンズ部２０Ａの物体側の面は、物体側に凸となるように湾曲されている。さらに、第５レンズ２０の周縁部２０Ｂは、鏡筒５０の内周面に当接されている。

ここで、第１レンズ１２と第２レンズ１４との間には第１間隔環２４が配置されており、第２レンズ１４と第３レンズ１６との間には第２間隔環２６が配置されており、第４レンズ１８と第５レンズ２０との間には第３間隔環３０が配置されている。

第１間隔環２４は、略円環状に形成されており、外周面が鏡筒５０の内周面に当接されている。また、第１間隔環２４の物体側には開口部２４Ａが形成されており、開口部２４Ａの孔壁は、物体側から像側へ向かうにつれて径方向内側に位置するようにテーパ状に形成されている。一方、第１間隔環２４の像側には開口部２４Ａよりも小径の開口部２４Ｂが形成されており、開口部２４Ｂの孔壁は、物体側から像側へ向かうにつれて径方向内側に位置するようにテーパ状に形成されている。さらに、第１間隔環２４の物体側の端部は、第１レンズ１２の周縁部１２Ｂに当接されており、第１間隔環２４の像側の端部は、第２レンズ１４の周縁部１４Ｂに当接されている。

第２間隔環２６は、略円環状に形成されており、外周面が鏡筒５０の内周面に当接されている。また、第２間隔環２６には開口部２６Ａが形成されており、開口部２６Ａの孔壁は、光軸方向に沿って延在されている。さらに、開口部２６Ａの孔壁には径方向内側へ突出した突起部２６Ｂが形成されている。また、第２間隔環２６の物体側の端部は、第２レンズ１４の周縁部１４Ｂに当接されており、第２間隔環２６の像側の端部は、第３レンズ１６の周縁部１６Ｂに当接されている。

第３間隔環３０は、略円環状に形成されており、外周面が鏡筒５０の内周面に当接されている。また、第３間隔環３０には開口部３０Ａが形成されている。開口部３０Ａの孔壁は、光軸方向に沿って延在されており、孔壁の像側が径方向内側へ縮径されている。さらに、第３間隔環３０の物体側の端部は、第４レンズ１８の周縁部１８Ｂに当接されており、第３間隔環３０の像側の端部は、第５レンズ２０の周縁部２０Ｂに当接されている。レンズユニット１０の光学系は、以上のように構成されており、第１間隔環２４、第２間隔環２６、及び第３間隔環３０によって各レンズの光軸方向の位置が決められている。

（鏡筒５０の構成）
次に、本発明の要部である鏡筒５０の構成について説明する。

本実施形態の鏡筒５０は、両端部が開口された略円筒状に形成されており、樹脂成形により形成されている。また、鏡筒５０の像側の端部には、鏡筒５０の内周面から径方向内側へ延出された底部５２が設けられている。底部５２には、光学絞りの機能を有する透孔５０Ａが形成されており、底部５２における物体側の面には、第５レンズ２０の周縁部２０Ｂが当接されている。

ここで、鏡筒５０は一例として、ガラス繊維と無機フィラーを含有するポリフェニレンスルファイドで構成されてもよい。鏡筒をガラス繊維等を含有する繊維強化プラスチック製とすることにより、機械的強度が高くなる。使用する樹脂としては、例えば、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、シンジオタクチックポリスチレン、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリフェニレンスルファイド、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、アクリロニトリルブダジエンスチレン、ポリオレフィン及び各々の変性ポリマーからなる群より選択される少なくとも一種、又は当該群から選択される少なくとも一種を含むポリマーアロイなどを用いることができる。繊維としては、ガラス繊維や炭素繊維、繊維強化プラスチック、無機フィラー等を用いることができる。

また、繊維強化プラスチック等、上記の樹脂材料には、必要に応じてガラス繊維、炭素繊維、無機フィラー等を含有させてもよい。ガラス繊維等を含有する繊維強化プラスチック製の鏡筒とすることにより、より機械的強度の高い鏡筒を得ることができる。

なお、鏡筒は、高い遮光性及び光吸収性が要求される。使用する樹脂は黒色であることが好ましく、上記の樹脂材料は黒色顔料又は黒色染料を含むことが好ましい。黒色顔料又は黒色染料を含む樹脂材料により鏡筒を構成することにより、鏡筒の内壁面を黒色とすることができ、鏡筒の内壁面における可視光の反射をより有効に抑制することができる。

鏡筒５０の物体側の端部には、カシメ部５０Ｂが形成されている。カシメ部５０Ｂは、鏡筒５０の物体側の端部を熱カシメすることにより形成されており、このカシメ部５０Ｂによって光学系の部品が鏡筒５０から外れるのを抑制している。また、カシメ部５０Ｂの中心部分には、光が入射される開口５０Ｃが形成されている。

ここで、鏡筒５０は、物体側から順に第１段部５８、第２段部５６及び第３段部５４を含んで構成されており、それぞれの段部の境界部分における鏡筒５０の内周面には段差が形成されている。第１段部５８は、鏡筒５０の物体側の端部から第２レンズ１４の位置まで形成されており、最も鏡筒５０の内径が最も大きくなっている。また、第１段部５８は、光軸方向から見て円形状又は多角形状に形成されており、この第１段部５８における鏡筒５０の内周面に第１レンズ１２の周縁部１２Ｂが当接している。

第２段部５６は、第２レンズ１４の位置から第５レンズ２０の位置まで形成されており、第１段部５８よりも鏡筒５０の内径が小さくなっている。また、第２段部５６における鏡筒５０の内周面は、図２に示されるように、光軸方向から見て略八角形状に形成されている。詳細には、第２段部５６における鏡筒５０の内周面は、八角形の各辺を形成する八つの平坦面と、隣り合う平坦面の間を繋ぐ連結部（図２における角の部分）とを含んで構成されている。そして、この第２段部５６における鏡筒５０の内周面に第２レンズ１４の周縁部１４Ｂ、第３レンズ１６の周縁部１６Ｂ、及び第４レンズ１８の周縁部１８Ｂがそれぞれ周方向の複数カ所で当接している。なお、図２の符号１６Ｃは、第３レンズ１６に形成されたゲート部である。

図１に示されるように、第３段部５４は、第５レンズ２０の位置から底部５２まで形成されており、第２段部５６よりも鏡筒５０の内径が小さくなっている。また、第３段部５４における鏡筒５０の内周面は、第２段部５６と同様に光軸方向から見て略八角形状に形成されており、この第３段部５４における鏡筒５０の内周面に第５レンズ２０の周縁部２０Ｂがそれぞれ周方向の複数カ所で当接している。

以上のように第１段部５８、第２段部５６、及び第３段部５４が形成されているため、鏡筒５０の内周面は、物体側から像側へ向かうにつれて縮径されている。そして、レンズユニット１０の製造時には、第５レンズ２０、第３間隔環３０、第４レンズ１８、第３レンズ１６、第２間隔環２６、第２レンズ１４、第１間隔環２４、第１レンズ１２の順で鏡筒５０に各部品を圧入し、その後、鏡筒５０の物体側の端部が熱カシメされる。なお、この他に、遮光板としてのスペーサなどを配置してもよい。

ここで、鏡筒５０には、複数の空洞部６０が設けられている。本実施形態の空洞部６０は一例として、鏡筒５０の像側の端部から第３レンズ１６と第２レンズ１４との間の位置（第２間隔環２６の位置）まで光軸方向に沿って延在されている。

図２に示されるように、第３レンズ１６は、鏡筒５０の第２段部５６（内周面）と複数カ所で当接されており、本実施形態では一例として、八カ所で当接されている。そして、空洞部６０は、鏡筒５０における第３レンズ１６との当接部Ｐの径方向外側に設けられており、本実施形態では光軸方向から見て八つの空洞部６０が設けられている。そして、鏡筒５０は、空洞部６０を挟んで径方向に対向する内壁６２と外壁６４とを備えている。換言すれば、空洞部６０は、内壁６２と外壁６４との間に設けられている。

内壁６２はそれぞれ、光軸Ｓを中心として回転対称に設けられており、光軸方向から見て光軸Ｓ周りに等間隔に設けられている。さらに、八つの空洞部６０は略同一の形状に形成されており、光軸Ｓからそれぞれの空洞部６０までの長さも略同一とされている。このため、光軸Ｓを挟んで対向する一対の内壁６２は、径方向の厚みが同じ厚みとされている。

ここで、内壁６２の厚みと外壁６４の厚みとの関係は、内壁６２よりも外壁６４の方が径方向の厚みが厚くなるように形成されている。詳細には、光軸Ｓ（鏡筒５０の中心）と当接部Ｐとを結ぶ仮想線上において、外壁６４の厚みＴ３は、内壁６２の厚みＴ１よりも厚く形成されている。

また、外壁６４の径方向の厚みは、内壁６２と外壁６４との間の径方向の間隔よりも厚く形成されている。詳細には、第３レンズ１６の光軸Ｓと当接部Ｐとを結ぶ仮想線上において、外壁６４の厚みＴ３は、内壁６２と外壁６４との間の径方向の間隔（空洞部６０の径方向の幅）Ｔ２よりも厚く形成されている。

さらに、空洞部６０は、光軸Ｓ周りの定められた４５度の範囲内に設けられている。詳細には、光軸方向から見て光軸Ｓから４５度の間隔で鏡筒５０の内周面の角を通るように延ばされた仮想線Ｌ１と仮想線Ｌ２との間の領域に空洞部６０が設けられている。さらにまた、光軸方向から見て内壁６２及び外壁６４によって空洞部６０が閉じられている。すなわち、光軸方向から見て内壁６２や外壁６４に空洞部６０と連通する連通孔などが形成されておらず、空洞部６０が閉塞されている。

なお、本実施形態では一例として、鏡筒５０の成型時に、像側からレンズ収容部に対応する金型の部位と、空洞部６０に対応する金型の部位とを像側からスライドさせることによって空洞部６０を形成している。また、本実施形態では、第３レンズ１６と鏡筒５０との当接部Ｐの径方向外側に設けられた空洞部６０についてのみ説明したが、第４レンズ１８と鏡筒５０との当接部の径方向外側にも共通の空洞部６０が設けられており、第５レンズ２０と鏡筒５０との当接部の径方向外側にも共通の空洞部６０が設けられている。すなわち、鏡筒５０には、複数のレンズに対して内壁６２及び外壁６４が設けられている（図１参照）。

（作用及び効果）
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

本実施形態では、図２に示されるように、鏡筒５０における周方向の複数カ所が、内壁６２と、内壁６２に対し空洞部６０を挟んで径方向に対向しかつ内壁６２よりも径方向の厚みが厚い外壁６４とを含んで構成されている。すなわち、鏡筒５０における第３レンズ１６との当接部Ｐより径方向外側に空洞部６０が設けられており、この空洞部６０は、内壁６２と外壁６４との間に位置している。ここで、外部温度の上昇などによってレンズユニット１０が熱膨張した場合について考える。

この場合、樹脂レンズである第３レンズ１６の方が鏡筒５０よりも熱膨張するため、鏡筒５０の内壁６２に対して第３レンズ１６から径方向外側の力が作用する。ここで、本実施形態では、図３に示されるように、内壁６２が空洞部６０側へ撓み変形して内壁６２から第３レンズ１６へ作用する反力が低減される。すなわち、第３レンズ１６からの力を吸収する。この結果、第３レンズ１６の変形を抑制することができ、光学特性を良好に維持することができる。同様にして、第４レンズ１８及び第５レンズ２０についても、内壁６２を設けたことによって、熱膨張によるレンズの変形を抑制することができる。すなわち、外部温度の上昇時であっても複数のレンズに対して光学特性を良好に維持することができる。

また、本実施形態では、図２に示されるように、外壁６４は、内壁６２よりも径方向の厚みが厚く形成されている。これにより、外壁６４の径方向の厚みＴ３が内壁６２の径方向の厚みＴ１と同じか、あるいは内壁６２の径方向の厚みＴ１よりも薄い場合と比較して、外壁６４の強度を確保することができる。以上のように、光学特性を良好に維持しつつ、鏡筒５０の強度を確保することができる。

さらに、本実施形態では、外壁６４は、内壁６２と外壁６４との間の径方向の間隔Ｔ２よりも径方向に厚く形成されている。これにより、外壁６４の径方向の厚みＴ３が間隔Ｔ２と同じか、あるいは間隔Ｔ２よりも薄い場合と比較して、外壁６４の強度を向上させることができる。すなわち、レンズユニット１０を図示しないホルダやブラケットなどに締結した場合において、このホルダやブラケットなどから外力が作用しても鏡筒５０の変形を抑制することができ、種々の用途でレンズユニット１０を使用することができる。

さらにまた、本実施形態では、複数の空洞部６０が光軸Ｓを中心として回転対称に設けられており、光軸Ｓを挟んで対向する一対の内壁６２の径方向の厚みが同じ厚みとされている。これにより、第３レンズ１６が鏡筒５０から受ける力を相殺することができ、第３レンズ１６の光軸中心がずれるのを抑制することができる。

また、本実施形態では、レンズユニット１０を構成する複数のレンズのうち、少なくとも一つのレンズ（第３レンズ１６、第４レンズ１８、第５レンズ２０）に樹脂レンズを用いている。これにより、ガラス製のレンズと比較して成形性を向上させることができ、設計自由度を高めることができる。また、全てのレンズをガラス製のガラスレンズとした場合よりもコストを低減することができる。

さらに、本実施形態では、光軸方向から見て第３レンズ１６が八つの内壁６２に当接されている。これにより、第３レンズ１６が二つ以下の内壁６２に当接している場合と比較して、レンズを鏡筒５０に組付ける際の位置精度を向上させることができる。特に、本実施形態のように鏡筒５０の内周面を八角形状（多角形状）とすることにより、第３レンズ１６と鏡筒５０との当接部Ｐが平面となるため、内周面が円形とされた鏡筒のように曲面でレンズを保持する場合と比較して面出しが容易であり、寸法精度を向上させやすい。

さらにまた、本実施形態では、光軸方向から見て内壁６２及び外壁６４によって空洞部６０が閉じられているため、空洞部６０が内壁６２側に開放された構造と比較して、内壁６２の強度を高めることができる。また、空洞部６０が外壁６４側に開放された構造と比較して、外壁６４の強度を高めることができる。また、本実施形態では、空洞部６０が光軸Ｓ周りに４５度の定められた範囲内に形成されているため、空洞部６０が大きくなり過ぎず、内壁６２及び外壁６４の強度を効果的に向上させることができる。

以上、実施形態について説明したが、その他の変形例として、図４に示される第１変形例や、図５に示される第２変形例のように空洞部の形状を異なる形状としてもよい。また、図６に示される第３変形例や、図７に示される第４変形例のように鏡筒の内周面の形状を異なる形状としてもよい。さらに、図８に示される第５変形例のように空洞部に充填材を充填してもよい。なお、以下の変形例の説明において、実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、適宜説明を省略する。

（第１変形例）
図４に示されるように、第１変形例に係るレンズユニット６５を構成する鏡筒５０は、実施形態と同様に第１段部（不図示）と第２段部５６と第３段部５４とを含んで構成されている。なお、図４及び図５では、説明の便宜上、鏡筒５０の一部のみを図示しており、レンズの図示を省略している。また、鏡筒５０の断面における光軸Ｓよりも一方側のみが図示されており、光軸Ｓよりも他方側の図示を省略している。

ここで、第２段部５６及び第３段部５４には空洞部６６が形成されている。空洞部６６は、光軸方向に沿って延在されており、像側の広幅部６６Ａと物体側の狭幅部６６Ｂとを含んで構成されている。広幅部６６Ａと狭幅部６６Ｂとは、光軸方向に連続して形成されており、狭幅部６６Ｂは、実施形態の空洞部６０と径方向に同じ幅で形成されている。

一方、広幅部６６Ａは、第２段部５６と第３段部５４との境界部分から鏡筒５０の底部（不図示）まで形成されており、狭幅部６６Ｂよりも径方向の幅が広く形成されている。詳細には、第２段部５６と第３段部５４との境界部分に位置する段差分だけ広幅部６６Ａが内側に広く形成されている。

以上のように構成された第１変形例では、鏡筒５０の内周面が物体側から像側へ向かうにつれて縮径されている場合であっても、内壁６２及び外壁６４の厚みを光軸方向で一定にすることができる。

（第２変形例）
図５に示されるように、第２変形例に係るレンズユニット６７を構成する鏡筒５０は、実施形態と同様に第１段部（不図示）と第２段部５６と第３段部５４とを含んで構成されている。

ここで、本変形例では、鏡筒５０の径方向で異なる位置に複数の空洞部が設けられている。詳細には、第２段部５６には、第１空洞部７０が形成されており、第３段部５４には、第２空洞部６８が形成されている。第１空洞部７０は、第２段部５６と第３段部５４との境界部分から第１段部と第２段部５６との境界部分まで形成されている。

一方、第２空洞部６８は、第２段部５６と第３段部５４との境界部分から鏡筒５０の底部（不図示）まで形成されている。また、第２空洞部６８は、第１空洞部７０よりも径方向内側に形成されている。そして、第１空洞部７０の内側の内壁６２と、第２空洞部６８の内側の内壁６２とが径方向で同じ厚みとなっている。すなわち、一のレンズが当接される内壁６２の径方向の厚みと、外径が異なる他のレンズが当接される内壁６２の径方向の厚みとが同じ厚みとなっている。

以上のように構成された第２変形例では、第１変形例と同様に、鏡筒５０の内周面が物体側から像側へ向かうにつれて縮径されている場合であっても、内壁６２の厚みを光軸方向で一定にすることができる。また、第１変形例と比較して第３段部５４における外壁６４の厚みを厚く形成することができる。なお、第１空洞部７０及び第２空洞部６８は、鏡筒５０の射出成型時に第１空洞部７０及び第２空洞部６８に対応する金型の部位をそれぞれスライドさせることによって形成することができる。

（第３変形例）
図６に示されるように、第３変形例に係るレンズユニット７２を構成する鏡筒７４には、実施形態と同様に八つの空洞部６０が設けられている。また、鏡筒７４の内側には、第３レンズ１６が配置されており、第３レンズ１６と鏡筒７４とは八カ所の当接部Ｐにおいて当接されている。

ここで、本変形例では、鏡筒７４の内周面の各辺を形成する八つの平坦面がそれぞれ径方向内側に凸となる湾曲面となっている。このため、空洞部６０の内側の内壁６２が径方向内側へ膨出されている。その他の構成について実施形態と同様であり、本変形例では、実施形態と同様の効果を有する。

（第４変形例）
次に、第４変形例では、図７に示されるように、レンズユニット７５を構成する鏡筒７６には、八つの内壁８２が設けられており、これらの内壁８２は、光軸Ｓを中心として回転対称に設けられている。また、内壁８２はそれぞれ、実施形態の内壁６２よりも周方向の長さが短く形成されており、光軸方向から見て径方向外側に窪んで第３レンズ１６と面接触する湾曲面を備えている。さらに、鏡筒７６の内側には、第３レンズ１６が配置されており、第３レンズ１６は、八カ所の内壁８２にそれぞれ設定された当接部Ｐにおいて当接されている。そして、空洞部７８は、この当接部Ｐの径方向外側に設けられており、内壁８２と外壁８４との間に位置している。なお、内壁８２と外壁８４との径方向の厚みの関係は、実施形態と同じである。

ここで、鏡筒７６の内周面は、径方向外側へ湾曲した複数（八つ）の湾曲面と、隣り合う平坦面の間に形成された八つの凹部８０とを含んで構成されている。詳細には、鏡筒７６の内周面を構成する湾曲面はそれぞれ、光軸Ｓ周りに等間隔に設けられており、内壁８２の径方向内側の面を構成している。また、八つの湾曲面は、光軸方向から見て同じ長さで形成されている。そして、この湾曲面に第３レンズ１６が当接されている。

凹部８０は、隣り合う平坦面の間の部位を径方向外側へ凹ませて形成されている。その他の構成について実施形態と同様である。本変形例では、複数の湾曲面でレンズを受けることにより、実施形態のようにレンズを点で受ける構成と比較して、レンズとの接触面積を大きくすることができる。この結果、レンズの外径の歪みに起因して生じる光軸ずれからの光特性不良を抑制することができる。その他は、実施形態と同様の効果を有する。

（第５変形例）
次に、第５変形例では、図８に示されるように、レンズユニット９０を構成する鏡筒５０の空洞部６０に充填材９２が充填されている。充填材９２は、鏡筒５０を構成する材料よりもヤング率が低い材料によって形成されている。

ここで、充填材９２は、鏡筒５０と同様の素材群から選定することができる。また、充填材９２のヤング率及び線膨張係数は、樹脂に含有する無機物の割合の変更、あるいは樹脂の変更によって調整することができる。

本変形例では、充填材９２によって内壁６２の撓み変形量を制限することができる。すなわち、実施形態のように空洞部６０に何も充填されていない構造（空気が入っている構造）と比較して、内壁６２の撓み変形量が小さくなる。この結果、内壁６２を薄く形成した場合であっても、熱膨張時に内壁６２の撓み変形量が大きくなって内壁６２が破断するのを抑制することができる。

以上、本発明の実施形態及び変形例について説明したが、本発明は、上記実施形態及び変形例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。例えば、上記実施形態では、第３レンズ１６、第４レンズ１８、及び第５レンズ２０を樹脂レンズとしたが、これに限定されず、ガラスレンズを用いてもよい。

（第３レンズ１６をガラスレンズとした場合）
第３レンズ１６がガラス製のガラスレンズであれば、第３レンズ１６よりも鏡筒５０の方が熱膨張が大きくなる。このため、外部温度の上昇時には、第３レンズ１６の保持力が低下する一方で、内壁６２が第３レンズ１６側へ膨出されるため、鏡筒５０と第３レンズ１６との当接部Ｐに作用する力の変化を抑制することができる。

また、第３レンズ１６としてガラスレンズを用いた場合において、図８に示される第５変形例の空洞部６０に、充填材９２に替えて鏡筒５０を構成する材料よりも線膨張率が高い充填材を充填してもよい。この場合、空洞部６０に充填された充填材が熱膨張することにより、鏡筒５０の内壁６２がより第３レンズ１６側へ膨出され、第３レンズ１６が光軸ずれして光学特性が変化するのを抑制できる。

また、上記実施形態及び変形例では、レンズと鏡筒５０との当接部Ｐを八つとしたが、これに限定されない。例えば、鏡筒５０の内周面を九角形以上として、当接部Ｐを九つ以上設けてもよい。また逆に、当接部Ｐが七つ以下となるように構成してもよい。図２に示されるように、上記実施形態では、隣り合う平坦面の間にゲート部１６Ｃが位置していたが、平坦面と対向する位置にゲート部１６Ｃが位置するように第３レンズ１６を配置すれば、当接部Ｐが七つとなる。この場合であっても、熱膨張時に第３レンズ１６の変形及び光軸ずれによる光学特性の変化を抑制する効果を有する。

さらに、上記実施形態及び変形例では、鏡筒５０の内周面が物体側から像側へ向かうにつれて縮径されていたが、これに限定されず、鏡筒５０の内周面が物体側から像側へ向かうにつれて拡径される構成としてもよい。この場合、物体側よりも像側の方が外径の大きいレンズが配置される。

さらにまた、上記実施形態では、図２に示されるように、鏡筒５０の内周面を八角形の各辺を形成する八つの平坦面と、隣り合う平坦面の間を繋ぐ連結部（角部）とで構成したが、これに限定されない。例えば、隣り合う平坦面の間を略円弧状の連結部によって繋いだ構成としてもよい。この場合、連結部が角部とされた構成と比較して、応力の集中を抑制することができる。

また、上記実施形態では、空洞部６０の形状を光軸方向から見て略矩形状に形成したが、これに限定されない。例えば、空洞部６０を光軸方向から見て略長円状や略楕円状に形成してもよい。この場合、本発明における「内壁の径方向の厚み」は、光軸Ｓと当接部Ｐとを結ぶ仮想線上における内壁の厚みとなる。同様にして、本発明における「外壁の径方向の厚み」は、光軸Ｓと当接部Ｐとを結ぶ仮想線上における外壁の厚みとなる。さらに、本発明における「内壁と外壁との間の径方向の間隔」は、光軸Ｓと当接部Ｐとを結ぶ仮想線上における空洞部６０の幅となる。

さらに、本実施形態では、全ての当接部Ｐの径方向外側に空洞部６０を設けたが、これに限定されない。例えば、光軸方向から見て光軸Ｓ周りに９０度の間隔で四つの空洞部６０を設けた構成としてもよく、鏡筒５０に要求される外力に対する強度などに応じて適宜空洞部６０の大きさや数を変更してもよい。

さらにまた、本実施形態では、空洞部６０は、光軸方向から見て内壁６２及び外壁６４によって閉じられているが、これに限定されない。例えば、内壁６２に空洞部６０と連通する連通孔を設けてもよい。この場合、内壁６２は、光軸方向から見て片持ち状となる。ただし、内壁６２の強度を確保する観点から空洞部６０を閉じた構造が好ましい。

１０ レンズユニット
１６ 第３レンズ（レンズ）
１８ 第４レンズ（レンズ）
２０ 第５レンズ（レンズ）
５０ 鏡筒
６０ 空洞部
６２ 内壁
６４ 外壁
６５ レンズユニット
６６ 空洞部
６７ レンズユニット
６８ 第２空洞部（空洞部）
７０ 第１空洞部（空洞部）
７２ レンズユニット
７４ 鏡筒
７５ レンズユニット
７６ 鏡筒
７８ 空洞部
８２ 内壁
８４ 外壁
９０ レンズユニット
９２ 充填材
Ｓ 光軸

Claims (14)

1. 筒状に形成され、周方向の複数カ所が、内壁と、前記内壁に対し空洞部を挟んで径方向に対向しかつ前記内壁よりも径方向の厚みが厚い外壁とを含んで構成された樹脂製の鏡筒と、
   複数の前記内壁に当接して前記鏡筒に嵌合されたレンズと、
   を有するレンズユニット。
2. 前記外壁の径方向の厚みは、前記内壁と前記外壁との間の径方向の間隔よりも厚い請求項１に記載のレンズユニット。
3. 前記内壁は、光軸を中心として回転対称に設けられている請求項１又は２に記載のレンズユニット。
4. 前記レンズは、樹脂製の樹脂レンズである請求項１〜３の何れか１項に記載のレンズユニット。
5. 前記空洞部には、前記鏡筒を構成する材料よりもヤング率が低い材料からなる充填材が充填されている請求項４に記載のレンズユニット。
6. 前記レンズは、ガラス製のガラスレンズであり、
   前記空洞部には、前記鏡筒を構成する材料よりも線膨張率が高い充填材が充填されている請求項１〜３の何れか１項に記載のレンズユニット。
7. 前記レンズは、光軸方向から見て三つ以上の前記内壁に当接されている請求項１〜６の何れか１項に記載のレンズユニット。
8. 前記鏡筒の内周面は、多角形状である請求項１〜７の何れか１項に記載のレンズユニット。
9. 前記内壁における前記レンズとの当接部分には、光軸方向から見て前記鏡筒の径方向外側に窪んで前記レンズと面接触する湾曲面が形成されている請求項１〜７の何れか１項に記載のレンズユニット。
10. 光軸方向から見て前記内壁及び前記外壁によって前記空洞部が閉じられている請求項１〜９の何れか１項に記載のレンズユニット。
11. 前記空洞部は、光軸周りに４５度の定められた範囲内に設けられている請求項１〜１０の何れか１項に記載のレンズユニット。
12. 前記鏡筒の内側には、光軸方向に沿って複数の前記レンズが配置されており、
    前記鏡筒には、複数の前記レンズに対して前記内壁及び前記外壁が設けられている請求項１〜１１の何れか１項に記載のレンズユニット。
13. 複数の前記レンズはそれぞれ異なる外径とされており、
    前記鏡筒の内周面は、前記レンズの外径に応じて物体側から像側へ向かうにつれて拡径又は縮径されており、
    前記鏡筒の径方向で異なる位置に複数の前記空洞部が設けられている請求項１２に記載のレンズユニット。
14. 前記レンズユニットは、車載用又は監視用のレンズユニットである請求項１から請求項１３の何れか１項に記載のレンズユニット。

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