JP2021121830A - レンズユニットおよびカメラモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】レンズに形成された反射防止膜上の墨が剥離して隣接するレンズに転写することを防止できる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】本発明のレンズユニット１１は、最も物体側に位置されるガラス製の第１のレンズ１３と、この第１のレンズ１３とその像側で隣接する樹脂製の第２のレンズ１４とを有する。第１のレンズ１３および第２のレンズ１４は、光軸方向で互いに対向するそれらの座面１３ａ，１４ａ同士が当て付いて面接触する。第１のレンズ１３の座面１３ａは、反射防止膜５０上に遮光用の墨５２が重なり合う重合部７０を含む。第１のレンズ１３の座面１３ａは、第２のレンズ１４の座面１４ａと重合部７０とが接触しないようにする空間６０を座面１３ａ，１４ａ間に形成する逃げ部１３ｆを有する。【選択図】図３

Description

本発明は、例えば自動車等の車両に搭載される車載カメラを構成し得るレンズユニットおよびカメラモジュールに関する。

従来から、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なわれており、さらにそれを自動運転に応用する試みもなされている。また、このような車載カメラ等のカメラモジュールは、一般に、複数のレンズが光軸に沿って並べられて成るレンズ群と、このレンズ群を収容保持する鏡筒（バレル）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る（例えば、特許文献１参照）。

図７には、従来のレンズユニット１００の一例が示されている。図示のように、このレンズユニット１００は、円筒状の鏡筒（バレル）１２０と、鏡筒１２０の内側収容空間Ｓ内に配置される複数のレンズ、例えば、最も物体側に位置される第１のレンズ１３０、第２〜第４のレンズ１４０，１５０，１６０、および、最も像側に位置される第５のレンズ１７０とを備える。鏡筒１２０に固定されて支持されるこれらのレンズ１３０，１４０，１５０，１６０，１７０は、それぞれの光軸を一致させた状態で配置されており、１つの光軸Ｏに沿って並べられることにより、像側のパッケージセンサ（撮像素子；図示せず）による撮像に用いられる一群のレンズ群Ｌを構成している。

また、このようにして複数のレンズ１３０，１４０，１５０，１６０，１７０が像側から物体側へ向けて順に積み重ねられるように鏡筒１２０の内側収容空間Ｓ内に組み込まれる形態では、隣り合うレンズが座面２００同士を当て付けるように面接触する場合が多い。そして、そのような場合、特に、互いに隣り合う第１および第２のレンズ１３０，１４０に関し、第１のレンズ１３０がガラス製で、第２のレンズ１４０が樹脂製であれば、一般に、図示のごとく、第２のレンズ１４０のフランジ部の座面２００ｂと当接する第１のレンズ１３０の像側に、遮光およびゴースト防止の目的で墨２１０が塗布されるとともに、第２のレンズ１４０のフランジ部の物体側の座面２００ｂに、内面反射によるゴースト発生を抑制するためにシボ加工が施される（図７では、シボ加工部位が参照符号２２０により示される）。

特開２０１３−２３１９９３号公報

ところで、図７に示されるような構成を成すレンズユニット１００が高温高湿環境下に晒されると、ガラス製の第１のレンズ１３０の座面２００ａと樹脂製の第２のレンズ１４０のフランジ部の座面２００ｂとが面接触する部位で、第１のレンズ１３０に塗布された座面２００ａ上の墨２１０が部分的に剥離して第２のレンズ１４０のフランジ部の座面２００ｂ上に転写する場合がある。

また、このような墨２１０の転写現象は、特に、第１のレンズ１３０の像側面１３０ａに形成された反射防止膜２３０上に墨２１０が重ねて塗布されている場合に生じ易い。反射防止膜２３０上に墨２１０が重なり合う重合状態３００は、反射防止膜２３０の形成後に行なわれる心取り加工に伴う削りかす除去のための洗浄工程に対する墨２１０の低い耐性に起因して反射防止膜２３０の形成および洗浄工程の後に墨２１０を塗布せざるを得ない状況で、第１のレンズ１３０の像側面１３０ａ上にレンズ有効径範囲内でのみ形成されるべき反射防止膜２３０がその形成過程で不可避的にレンズ有効径を越えて墨２１０の塗布領域である座面２００ａの領域（レンズのコバ部）にまで侵入してくる場合に起こり得るが、そのような重合状態３００では、レンズ１３０の表面上に直接に墨２１０が塗布される場合と比べて墨２１０の密着性が弱まり、墨２１０と第２のレンズ１４０の座面２００ｂとの間の接触にも起因して、高温高湿環境下で墨２１０が剥離し易く、第２のレンズ１４０の座面２００ｂ側への墨２１０の転写が誘発される。そして、このような墨２１０の転写は、第２のレンズ１４０の座面２００ｂのシボ加工部位２２０によって更に助長されるようになる。

また、このような墨２１０の部分的な剥離・転写は、剥離部位が外部から視認可能であるため、結果的に外観を悪化させる。また、剥離領域、特に、剥離・転写されていない墨部位と剥離・転写されている墨部位との境界領域は、ゴースト発生の原因にもなる。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、レンズに形成された反射防止膜上の墨が剥離して隣接するレンズに転写することを防止できる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、本発明は、複数のレンズが光軸に沿って並べられて成るレンズ群と、該レンズ群を収容保持するための内側収容空間を有する筒状の鏡筒とを備えるレンズユニットにおいて、
前記レンズ群は、最も物体側に位置されるガラス製の第１のレンズと、この第１のレンズとその像側で隣接する樹脂製の第２のレンズとを有し、
前記第１のレンズおよび前記第２のレンズは、光軸方向で互いに対向するそれらの座面同士が当て付いて面接触し、
前記第１のレンズの前記座面および前記第２のレンズの前記座面のうちの少なくとも一方は、前記第１のレンズの前記座面の一部と前記第２のレンズの前記座面とが接触しないようにする空間を前記座面間に形成する逃げ部を有する、
ことを特徴とする。

本発明の上記構成によれば、第１のレンズの座面の一部を第２のレンズの座面と接触させないようにする空間が、座面の逃げ部によって座面間に形成されるため、たとえ反射防止膜上に遮光用の墨が重なり合う重合部が第１のレンズの座面の一部に存在する場合であっても、墨が剥離して第２のレンズの座面側へ転写されることを逃げ部により防止できる。したがって、反射防止膜上に遮光用の墨が重なり合う重合部を第１のレンズの座面が含む場合、逃げ部は、第２のレンズの座面と重合部とが接触しないようにする空間を座面間に形成することが好ましい。これにより、ガラス製の第１のレンズの座面上に存在して反射防止膜上に遮光用の墨が重なり合う重合部、すなわち、墨の密着性が弱く墨が剥離・転写し易い重合部を樹脂製の第２のレンズの座面と接触させないようにする空間が、座面の逃げ部によって座面間に形成されることとなるため、特に高温高湿環境下で反射防止膜上の墨が剥離して第２のレンズの座面側へ転写されることを防止できる。その結果、墨の剥離に伴う外観不良およびゴースト発生を防止できる。

なお、上記構成において、逃げ部は、第１のレンズの座面のみに設けられてもよく、または、第２のレンズの座面のみに設けられてもよく、あるいは、第１のレンズの座面および第２のレンズの座面の両方に設けられてもよい。また、逃げ部は、座面に設けられる溝、屈曲部等により形成される凹部であってもよい。この場合、凹部の深さ寸法（座面間の空間の光軸方向に沿う寸法）は、凹部（逃げ部）がゴースト発生の原因とならないように、０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましい。凹部の深さ寸法が０．０１ｍｍ未満であると、例えば第１のレンズを鏡筒内に圧入して組み付けて第２のレンズに押し付けたときに変形により第２のレンズの座面と重合部とが接触する可能性があり、一方、凹部の深さ寸法が１ｍｍを超えると、ゴースト等を含めて光学的性能に悪影響を及ぼす場合がある。また、第２のレンズの座面が第２のレンズの径方向に突出するフランジ部により形成される場合、凹部の深さ寸法は、成形時のヒケを考慮して、フランジ部の肉厚（光軸方向に沿う寸法）の１／３以下であることが好ましい。

また、上記構成の逃げ部は、第２のレンズの座面にシボ加工が施されている場合に特に有益である。これは、前述したように、第２のレンズの座面にシボ加工部位が存在すると、第１のレンズ側から第２のレンズ側への墨の転写が助長されるからである。

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ることを特徴とする。
このような構成によれば、前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、ガラス製の第１のレンズの座面上に存在して反射防止膜上に遮光用の墨が重なり合う重合部を樹脂製の第２のレンズの座面と接触させないようにする空間が、座面の逃げ部によって座面間に形成されるため、反射防止膜上の墨が剥離して第２のレンズに転写することを防止できる。

本発明の一実施の形態に係るレンズユニットの概略断面図である。 図１のレンズユニットの第１および第２のレンズの拡大図である。 図２のＡ部の拡大断面図である。 変形例に係る第１および第２のレンズの拡大図である。 図４のＢ部の拡大断面図である。 図１のレンズユニットを有するカメラモジュールの概略断面図である。 従来のレンズユニットの一例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。
なお、以下で説明される本実施の形態のレンズユニットは、特に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。また、前述した図７および後述する図１〜図６においてレンズについてはハッチングを省略している。

図１は、本発明の一実施の形態に係るレンズユニット１１を示している。図示のように、本実施の形態のレンズユニット１１は、例えば樹脂製（金属製であっても構わない）の円筒状の鏡筒（バレル）１２と、鏡筒１２の段付きの内側収容空間Ｓ内に配置される複数のレンズ、例えば、物体側から、第１のレンズ１３、第２のレンズ１４、第３のレンズ１５、第４のレンズ１６、第５のレンズ１７および第６のレンズ１８から成る６つのレンズと、２つの絞り部材２２ａ，２２ｂとを備えている。絞り部材２２ａ，２２ｂは、本実施の形態では、第２のレンズ１４と第３のレンズ１５との間、および、第４のレンズ１６と第５のレンズ１７との間に介挿されており、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。このようなレンズユニット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の内側収容空間Ｓ内に組み込まれて収容保持される複数のレンズ１３，１４，１５，１６，１７，１８は、それぞれの光軸を一致させた状態で積み重ねられて配置されており、１つの光軸Ｏに沿って各レンズ１３，１４，１５，１６，１７，１８が並べられた状態となって、撮像に用いられる一群のレンズ群Ｌを構成している。この場合、レンズ群Ｌを構成する最も物体側に位置される第１のレンズ１３は、物体側に凸面を有するとともに像側に凹面を有する球面ガラスレンズであり、その他のレンズ１４，１５，１６，１７，１８は樹脂レンズであるが、これに限定されない。また、これらのレンズ１３，１４，１５，１６，１７，１８の表面（物体側の表面および／または像側の表面）には、必要に応じて、反射防止膜、親水膜、撥水膜等が設けられる。

また、本実施の形態において、像側に位置される２つの第５および第６のレンズ１７，１８は接合レンズ（貼り合わせレンズ）３０を構成している。このような接合レンズ３０を構成する第５および第６のレンズ１７，１８は、図示のように、物体側に位置される第５のレンズ１７の像側に面する表面の環状凸部１７ａが像側に位置される第６のレンズ１８の物体側に面する表面の対応する環状凹部１８ａと嵌合されることにより組み付けられて、接着剤等によって一体的に固定される。

また、本実施の形態において、最も物体側に位置される第１のレンズ１３と鏡筒１２との間にはシール部材としてのＯリング２６が介挿され、鏡筒１２の内側のレンズ群Ｌ内に水や塵埃が侵入しないようにしている。この場合、第１のレンズ１３の外周側面１３ｃに、該レンズ１３の像側部分で径が小さくなった段差状の縮径部１３ｄが設けられ、この縮径部１３ｄにＯリング２６が装着されて、第１のレンズ１３の外周側面１３ｃと鏡筒１２の内周面との間でＯリング２６が径方向で圧縮されることにより、鏡筒１２の物体側端部が封止された状態となっている。

また、鏡筒１２は、その内側収容空間Ｓ内にレンズ群Ｌが組み込まれて収容保持された状態で、その物体側の端部（図１において上端部）のカシメ部２３が径方向内側にカシメられることにより、レンズ群Ｌの最も物体側に位置される第１のレンズ１３をこのカシメ部２３で鏡筒１２の物体側端部に固定する。なお、第１のレンズ１３の固定は、カシメ部２３に限ることなく、鏡筒１２にレンズ１３，１４，１５，１６，１７，１８を収容した後に鏡筒１２の物体側の端部に取り付けられる固定キャップによって行なわれてもよい。

また、鏡筒１２の像側の端部（図１において下端部）には、第６のレンズ１８よりも径の小さい開口部を有する内側フランジ部２４が設けられている。この内側フランジ部２４とカシメ部２３とにより、鏡筒１２内にレンズ群Ｌを構成する複数のレンズ１３，１４，１５，１６，１７，１８と絞り部材２２ａ，２２ｂとが光軸方向で保持固定されている。

図２には、最も物体側に位置されるガラス製の第１のレンズ１３と、この第１のレンズ１３とその像側で隣接する樹脂製の第２のレンズ１４とが、鏡筒１２に組み込まれた状態における位置関係を成して拡大して示されている。図示のように、第１のレンズ１３および第２のレンズ１４は、光軸Ｏの方向で互いに対向するそれらの座面１３ａ，１４ａ（図１も参照）同士が当て付いて面接触している。

光軸Ｏの方向で第２のレンズ１４と対向する第１のレンズ１３の対向面（像側の表面）は、物体側へ向けて凹状に窪む凹面１３ｂと、凹面１３ｂの径方向外側端縁から径方向外側へと延びる環状面１３ｅとを有しており、環状面１３ｅは、その径方向内側が前記座面１３ａを形成している。また、凹面１３ｂ上にはその全体にわたって反射防止膜５０が形成（例えば塗布）されている。この場合、反射防止膜５０は、図３に拡大して示されるように、凹面１３ｂの径方向外側端縁から座面１３ａの一部（座面１３ａの径方向内側の一部分）上にわたって径方向外側に延出している。また、環状面１３ｅ上には、その全体にわたって、反射防止膜５０の形成後に塗布された遮光用の墨５２が延在しており、したがって、環状面１３ｅの径方向内側を形成する座面１３ａは、その径方向内側端部に、反射防止膜５０上に墨５２が重なり合う重合部７０を含んでいる。一方、第２のレンズ１４の座面１４ａには、その全体にわたってシボ加工が施されている（図３には、シボ加工部位が参照符号６７で示されている）。

また、図３に拡大して明確に示されるように、本実施の形態において、第１のレンズ１３の座面１３ａは、第２のレンズ１４の座面１４ａと重合部７０とが接触しないようにする（第１のレンズ１３の座面１３ａの一部と第２のレンズ１４の座面１４ａとが接触しないようにする）空間６０を座面１３ａ，１４ａ間に形成する逃げ部１３ｆを有する。特に本実施の形態において、逃げ部１３ｆは、座面１３ａを光軸方向で物体側へ向けて凹状に屈曲又は窪ませることによって形成される凹部を成しており、重合部７０と重合部７０を含まない（反射防止膜５０と重なり合わない）所定長の墨５２の部位とを第２のレンズ１４の座面１４ａに接触させないようにする空間６０を座面１３ａ，１４ａ間に形成している。

この場合、凹部の深さ寸法Ｌ（座面１３ａ，１４ａ間の空間６０の光軸方向に沿う寸法）は、凹部（逃げ部１３ｆ）がゴースト発生の原因とならないように、０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましい。凹部の深さ寸法が０．０１ｍｍ未満であると、例えば第１のレンズ１３を鏡筒１２内に圧入して組み付けて第２のレンズ１４に押し付けたときに変形により第２のレンズ１４の座面１４ａと重合部７０とが接触する可能性があり、一方、凹部の深さ寸法が１ｍｍを超えると、ゴースト等を含めて光学的性能に悪影響を及ぼす場合がある。また、本実施の形態のように第２のレンズ１４の座面１４ａが第２のレンズ１４の径方向に突出するフランジ部１４ｂにより形成される場合、凹部の深さ寸法Ｌは、成形時のヒケを考慮して、フランジ部１４ｂの肉厚（光軸方向に沿う寸法）Ｄの１／３以下であることが好ましい。また、凹部（逃げ部１３ｆ；空間６０）の径方向に沿う長さ寸法Ｙは、重合部７０の径方向に沿う長さ寸法にも依るが、０．５ｍｍであることが好ましく、例えば、レンズ１３，１４の座面１３ａ，１４ａ同士が接触する部位（逃げ部１３ｆが設けられていない座面の部位）の径方向寸法Ｘ（例えば１．５〜２ｍｍ）の５０％程度であることが好ましい。

図４および図５には、逃げ部の変形例が示されている。図示のように、この変形例では、第２のレンズ１４の座面１４ａが逃げ部１４ｃを有している。この逃げ部１４ｃは、座面１４ａを光軸方向で像側へ向けて凹状に窪ませることによって形成される溝状の凹部を成しており、反射防止膜５０上に墨５２が重なり合う重合部７０のみとほぼ対向してこの重合部７０を第２のレンズ１４の座面１４ａに接触させないようにする空間６０を座面１３ａ，１４ａ間に形成している。

また、図６は、以上のような構成を成すレンズユニット１１を有する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。図示のように、このカメラモジュール３００は、フィルタ９９が装着された図１のレンズユニット１１を含んで構成される。

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（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、鏡筒１２の外周面１２ａに鍔状に設けられるフランジ部２５に係合されるとともに、レンズユニット１１の物体側の端部を露出させて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１２ａ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、マウント３０２の内部に配置されており、かつ、レンズユニット１１により形成される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、外側に透明カバーを有し、その内部にＣＣＤやＣＭＯＳ等を備えており、レンズユニット１１を通じて集光されて到達する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。

以上説明したように、本実施の形態によれば、ガラス製の第１のレンズ１３の座面１３ａ上に存在して反射防止膜５０上に遮光用の墨５２が重なり合う重合部７０、すなわち、墨５２の密着性が弱く墨５２が剥離・転写し易い重合部７０を樹脂製の第２のレンズ１４の座面１４ａと接触させないようにする空間６０が、座面１３ａ（１４ａ）の逃げ部１３ｆ（１４ｃ）によって座面１３ａ，１４ａ間に形成されるため、特に高温高湿環境下で反射防止膜５０上の墨５２が剥離して第２のレンズ１４の座面１４ａ側へ転写されることを防止できる。その結果、墨５２の剥離に伴う外観不良およびゴースト発生を防止できる。

なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。例えば、本発明において、レンズ、鏡筒などの形状、並びに、逃げ部の形態等は、前述した実施の形態に限定されない。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、前述した実施の形態の一部または全部を組み合わせてもよく、あるいは、前述した実施の形態のうちの１つから構成の一部が省かれてもよい。

１１ レンズユニット
１２ 鏡筒
１３ 第１のレンズ
１３ａ 座面
１３ｆ 逃げ部
１４ 第２のレンズ
１４ａ 座面
１４ｃ 逃げ部
５０ 反射防止膜
５２ 墨
６０ 空間
７０ 重合部
３００ カメラモジュール
Ｌ レンズ群
Ｏ 光軸
Ｓ 内側収容空間
Ｓ１ レンズ間空間

Claims (5)

1. 複数のレンズが光軸に沿って並べられて成るレンズ群と、該レンズ群を収容保持するための内側収容空間を有する筒状の鏡筒とを備えるレンズユニットにおいて、
   前記レンズ群は、最も物体側に位置されるガラス製の第１のレンズと、この第１のレンズとその像側で隣接する樹脂製の第２のレンズとを有し、
   前記第１のレンズおよび前記第２のレンズは、光軸方向で互いに対向するそれらの座面同士が当て付いて面接触し、
   前記第１のレンズの前記座面および前記第２のレンズの前記座面のうちの少なくとも一方は、前記第１のレンズの前記座面の一部と前記第２のレンズの前記座面とが接触しないようにする空間を前記座面間に形成する逃げ部を有する、
   ことを特徴とするレンズユニット。
2. 前記第１のレンズの前記座面は、反射防止膜上に遮光用の墨が重なり合う重合部を含み、
   前記逃げ部は、前記第２のレンズの前記座面と前記重合部とが接触しないようにする空間を前記座面間に形成する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のレンズユニット。
3. 前記逃げ部が前記座面に形成される凹部であることを特徴とする請求項１または２に記載のレンズユニット。
4. 前記第２のレンズの前記座面にシボ加工が施されることを特徴とする請求項２または３に記載のレンズユニット。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載のレンズユニットを備えることを特徴とするカメラモジュール。

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