JP2022010016A - レンズユニットおよびカメラモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】レンズユニットを大型化することなく、物体側レンズと鏡筒の内周面との間にシール部材を容易に設けることができるレンズユニットを提供する。
【解決手段】複数のレンズ２２～２４と、これら複数のレンズが収納される鏡筒２１と、複数のレンズのうち最も物体側に位置する物体側レンズ２２と鏡筒１の内周面との間に設けられたシール部材３５とを備え、鏡筒２１の内面側に、光軸方向に深さを有する溝部３６が鏡筒２１の周方向に沿って設けられ、溝部３６にシール部材３５の一部が収納されているので、レンズユニットを大型化することなく、物体側レンズ２２と鏡筒１の内周面との間にシール部材３５を容易に設けることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の室内に取り付けられる小型のレンズユニットに関する。

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、このレンズ群が収納される鏡筒とを備えている。

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。
また、このようなレンズユニットは、自動車の外部の車載カメラに取り付けられて風雨に晒されるため、複数のレンズのうち最も物体側に位置する物体側レンズと鏡筒との間をシールする第１のシール部と、この第１のシール部の前記シール部材によるシール位置よりも像側に位置する第２のシール部とを備え、これによって、鏡筒内の気密性を確保して、鏡筒内への水やゴミの侵入を防止している。

ところで、例えば運転手監視用のカメラ等のように、自動車の室内に取り付けられるカメラは、風雨に晒されることがない。このため、このようなカメラでは、鏡筒内の気密性を確保する必要性がさほどないため、従来では、例えば図３に示すように、気密性を確保するためのシールを設けていない。
すなわち、図３に示すように、従来のレンズユニット１０は、鏡筒１と、この鏡筒１内に配置される複数（３枚）のレンズ２～４からなるレンズ群５とを備えている。
また、レンズ２とレンズ３との間には中間環（スペーサ）６が設けられ、レンズ３とレンズ４との間には中間環（スペーサ）７が設けられている。
これらレンズ２～４およびスペーサ６，７は鏡筒１の像側（図３において下側）の開口から挿入され、隣り合うレンズとスペーサとは互いに当接している。
そして、最も物体側に位置するレンズ（物体側レンズ）２と鏡筒１の内周面との間にはＯリング等のシール部材は設けられておらず、物体側からの鏡筒１内の気密性を確保していない。
なお、鏡筒１の像側の開口部には、光学フィルタ８が設けられ、この光学フィルタ８とレンズ４との間には中間環（スペーサ）９が設けられている。

特開２０１３－２３１９９３号公報

ところで、近年、自動車の室内に取り付けられる小型のカメラにおいても、高解像度等の高い品質が求められ、鏡筒内への異物や液体の侵入を防止する目的で、レンズユニットの鏡筒内の気密性を求めるニーズが高まってきている。
しかしながら、図３に示すような、従来のレンズユニット１０では、最も物体側に位置する物体側レンズ２が他のレンズ３，４に比して小径でかつ光軸方向の厚さも薄いので、当該物体側レンズ２の外周部にシール用のシール部材（例えばＯリング）を収めるための段部（凹部）を形成するのが困難である。
このため、物体側レンズ２の光軸方向の厚さを厚くして、シール部材用の段部（凹部）を形成することも考えられるが、この場合、レンズ群５を収めるための鏡筒１の光軸方向の長さが長くなり、レンズユニット１０が大型化するという問題がある。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、レンズユニットを大型化することなく、物体側レンズと鏡筒の内周面との間にシール部材を容易に設けることができるレンズユニット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、本発明のレンズユニットは、光軸に沿って並べられた複数のレンズと、これら複数のレンズが収納される鏡筒と、前記複数のレンズのうち最も物体側に位置する物体側レンズと前記鏡筒の内周面との間に設けられたシール部材と、を備えるレンズユニットであって、
前記鏡筒の内面側に、前記光軸方向に深さを有する溝部が前記鏡筒の周方向に沿って設けられ、
前記溝部に前記シール部材の一部が収納されていることを特徴とする。

本発明においては、鏡筒の内面側に周方向に沿って設けられ、光軸方向に深さを有する溝部に、物体側レンズと鏡筒の内周面との間に設けられたシール部材の一部が収納されているので、レンズユニットを大型化することなく、物体側レンズと鏡筒の内周面との間にシール部材を容易に設けることができる。

本発明の前記構成において、前記溝部の底面と、前記溝部に収納されている前記シール部材の一部との間に隙間が設けられていることが好ましい。

このような構成によれば、溝部の底面と溝部に収納されているシール部材の一部と間に隙間が設けられているので、シール部材が鏡筒の軸方向と直交ないし交差する溝部の底面に圧接することがない。このため、これに起因して物体側レンズにシール部材から光軸方向の力が作用するのを防止できるので、物体側レンズの光軸方向の位置決め精度を高く保持できる。

また、本発明の前記構成において、前記鏡筒の物体側の端部に、前記鏡筒の内周側に突出するフランジ部が設けられ、
前記フランジ部の前記物体側と反対側の下面に前記溝部が設けられていてもよい。

このような構成によれば、鏡筒の内周側に突出するフランジ部の下面に溝部が設けられているので、溝部を容易に設けることができるとともに、このフランジ部に物体側レンズを当接することによって、物体側レンズの光軸方向の位置決めを容易かつ確実に行えるとともに、フランジ部にしぼり機能を持たせることもできる。

本発明によれば、レンズユニットを大型化することなく、物体側レンズと鏡筒の内周面との間にシール部材を容易に設けることができる。

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、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は図１における要部の拡大図である。 参考例のレンズユニットのレンズを示す概略断面図である。 従来のレンズユニット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自動車の運転手監視用のカメラ等のカメラモジュール用のものであり、当該カメラモジュールは、自動車の室内に取り付けられる。
また、図１に示すように、本実施の形態のレンズユニット２０は、円筒状の鏡筒２１と、この鏡筒２１内に配置される複数（３枚）のレンズ２２～２４からなるレンズ群２５とを備えている。
また、レンズ２３とレンズ２４との間には中間環（スペーサ）２６が設けられている。
また、鏡筒２１の像側の開口部には、光学フィルタ（赤外線カットフィルタ）２７が設けられ、この光学フィルタ２７とレンズ２４との間には中間環（スペーサ）２８が設けられている。

鏡筒２１に固定されて支持されている複数のレンズ２２～２４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つの光軸に沿って各レンズ２２～２４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２５を構成している。したがって、以下に単に光軸と記載した場合には、各レンズ２２～２４の光軸を示すとともにレンズ群２５の光軸を示している。

鏡筒２１は、両端開口の筒状部材であり、物体側（外側、入射側）の端部（一端部）に開口部２１ａを有し、かつ、像側（内側、出射側）の端部（他端部）に開口部２１ｂを有している。また、鏡筒２１の物体側の端部には、開口部２１ａを狭めるように形成された縮径部２１ｃが設けられており、縮径部２１ｃの内周面は、絞り機能を果たす形状に形成されている。なお、開口部２１ａは、開口部２１ｂよりも狭められている。
また、鏡筒２１の物体側の端部には、鏡筒２１の内周側に突出するフランジ部３０が設けられており、このフランジ部３０の内周側に開口部２１ａおよび縮径部２１ｃが設けられている。

鏡筒２１の内部には、径が異なる複数（５つ）の円筒状の収容部３１ａ～３１ｅが設けられている。収容部３１ａ～３１ｅはこの順で鏡筒２１の開口部２１ａ側から開口部２１ｂ側に向けて連続して配置され、かつ径がこの順で大きくなっている。
そして、収容部３１ａにレンズ２２がその外周面を収容部３１ａの内周面に当接した状態で収容され、収容部３１ｂにレンズ２３がその外周面を収容部３１ｂの内周面に当接した状態で収容されている。
また、収容部３１ｃの内周面は上部が略円錐面状に形成され、下部が円筒面状に形成されている。収容部３１ｃに中間環２６がその円筒状の外周面を収容部３１ｃの下部の内周面に当接し、円錐面状の外周面を収容部３１ｃの上部の内周面との間に隙間をもった状態で収容されている。また、収容部３１ｃの一部にはレンズ２３の下凸のレンズ部の一部が収容されている。
また、収容部３１ｄにレンズ２４がその外周面を収容部３１ｄの内周面に当接した状態で収容され、収容部３１ｅに中間環２８がその外周面を収容部３１ｅの内周面に当接した状態で収容されている。
このようにして、レン２２～２４および中間環２６，２８は径方向の位置決めがなされている。

レンズ（物体側レンズ）２２はガラス研磨レンズであり、その外周のフランジ部にはＯリング（シール部材）３５を収容するための段部２２ａが周方向に沿って形成されている。この段部２２ａは光軸方向と同軸に設けられた円筒面２２ｂと、光軸方向と直交して設けられた円環面２２ｃとを有しており、円筒面２２ｂと円環面２２ｃとは滑らかな円弧面によって接続されている。
また、レンズ２２のフランジ部には前記段部２２ａより内周側でかつ凸球面状のレンズ面に近い側に光軸方向と直交して設けられた円環面２２ｄが形成されている。
一方、鏡筒２１のフランジ部３０の下面には環状の凸部３２が周方向に沿って形成されている。
そして、レンズ２２は鏡筒２１にその像側の開口部２１ｂから挿入されたうえで、レンズ２２の円環面２２ｄを凸部３２に当接することによって、光軸方向の位置決めがなされている。

レンズ２３はガラスモールドレンズであり、鏡筒２１の開口部２１ｂから挿入されたうえで、レンズ２３のフランジ部をレンズ２２のフランジ部の下面に当接することによって、光軸方向の位置決めがなされている。
中間環２６は鏡筒２１の開口部２１ｂから挿入されたうえで、中間環２６の上端面をレンズ２３のフランジ部の下面に当接することによって、光軸方向の位置決めがなされている。

レンズ２４はプラスチックレンズであり、鏡筒２１の開口部２１ｂから挿入されたうえで、レンズ２４のフランジ部を中間環２６の下面に当接することによって、光軸方向の位置決めがなされている。
中間環２８は鏡筒２１の開口部２１ｂから挿入されたうえで、中間環２８の上面をレンズ２４のフランジ部の下面に当接することによって、光軸方向の位置決めがなされている。
光学フィルタ２７は鏡筒２１の開口部２１ｂから挿入されたうえで、光学フィルタ２７の上面を中間環２８の下面に当接することによって、光軸方向の位置決めがなされている。
また、光学フィルタ２７は、鏡筒２１の開口部２１ｂの内周縁部を加締めることによって、この加締め部と中間環２８とで挟持されて固定されている。
このようにして、レン２２～２４、中間環２６，２８および光学フィルタ２７は光軸方向の位置決めがなされている。

また、鏡筒２１の内面側には、光軸方向に深さを有する溝部３６が鏡筒２１の周方向に沿って設けられている。
すなわち、鏡筒２１のフランジ部３０の物体側と反対側（像側）の下面には、断面矩形状の溝部３６が前記凸部３２の径方向外側において、周方向に沿って設けられている。この溝部３６の溝幅は、物体側レンズ２２のフランジ部に設けられた段部２２ａの円筒面２２ｂと収容部３１ａの内周面との間の距離とほぼ等しくなっている。したがって、物体側レンズ２２のフランジ部と収容部３１ａの内周面との間には断面縦長の長方形状の空洞部が設けられている。

そして、この空洞部にシール部材としてのＯリング３５が鏡筒２１の径方向に圧し潰された状態で挿入されている。この状態において、Ｏリング３５の外周面は収容部３１ａの内周面に密着しており、内周面は物体側レンズ２２の段部２２ａの円筒面２２ｂに密着している。
また、Ｏリング３５の下面は段部２２ａの円環面２２ｃに当接または密着しており、上面は、溝部３６の底面３６ａとの間に隙間Ｓが設けられている。すなわち、溝部３６の底面３６ａと、当該溝部３６に収納されているＯリング３５の一部（上面）との間に隙間Ｓが設けられている。

Ｏリング３５を鏡筒２１内に組み込むには、例えば、物体側レンズ２２を鏡筒２１内に挿入する前に、当該物体側レンズ２２の段部２２ａにＯリング３５を嵌め込み、当該Ｏリング３５の内周面を段部２２ａの円筒面２２ｂに圧接するとともに、下面を段部２２ａの円環面２２ｃに当接または圧接させておく。
そして、このＯリング付きの物体側レンズ２２を鏡筒２１の開口部２１ｂから挿入し、当該物体側レンズ２２の円環面２２ｄを鏡筒２１の凸部３２に当接することによって、Ｏリング３５を、段部２２ａの円筒面２２ｂおよび円環面２２ｃと、収容部３１ａの内周面と、溝部３６によって囲まれた空洞部に挿入する。この状態において、Ｏリング３５は、鏡筒２１の径方向に圧し潰された状態となり、当該Ｏリング３５の外周面は収容部３１ａの内周面に密着し、内周面は物体側レンズ２２の段部２２ａの円筒面２２ｂに密着する。また、Ｏリング３５の下面は段部２２ａの円環面２２ｃに当接または密着し、上面は溝部３６の底面３６ａとの間において隙間Ｓが設けられる。これによって、物体側からの鏡筒２１内の気密性を確保して、鏡筒２１内への水やゴミの侵入が防止される。

以上のように本実施の形態によれば、鏡筒２１の内面側に周方向に沿って設けられ、光軸方向に深さを有する溝部３６に、物体側レンズ２２と鏡筒２１の内周面との間に設けられたＯリング３５の一部が収納されているので、レンズユニット２０を大型化することなく、物体側レンズ２２と鏡筒２１の内周面との間にＯリング３５を容易に設けることができる。
また、溝部３６の底面３６ａと溝部３６に収納されているＯリング３５の上部（上面）と間に隙間Ｓが設けられているので、Ｏリング３５が鏡筒２１の軸方向と直交ないし交差する溝部３６の底面３６ａに圧接することがない。このため、これに起因して物体側レンズ２２にＯリング３５から光軸方向の力が作用するのを防止できるので、物体側レンズ２２の光軸方向の位置決め精度を高く保持できる。
さらに、鏡筒２１の内周側に突出するフランジ部３０の下面に溝部３６が設けられているので、溝部３６を容易に設けることができるとともに、このフランジ部３０に物体側レンズ２２を当接することによって、物体側レンズ２２の光軸方向の位置決めを容易かつ確実に行えるとともに、フランジ部３０にしぼり機能を持たせることもできる。

（参考例）
次に、レンズユニットを大型化することなく、物体側レンズと鏡筒の内周面との間にＯリング（シール部材）を容易に設けることができる参考例について説明する。
本例の形態のレンズユニットは自動車の運転手監視用のカメラ等のカメラモジュール用のものであり、当該カメラモジュールは、自動車の室内に取り付けられる。
また、図２に示すように、本実施の形態のレンズユニット４０は、円筒状の鏡筒４１と、この鏡筒４１内に配置される複数（３枚）のレンズ４２～４４からなるレンズ群４５とを備えている。レンズ４２はガラス研磨レンズ、レンズ４３はガラスモールドレンズ、レンズ４４はプラスチックレンズである。
また、鏡筒４１の像側の開口部には、光学フィルタ４７が設けられ、この光学フィルタ４７とレンズ２４との間には中間環（スペーサ）４８が設けられている。

鏡筒４１に固定されて支持されている複数のレンズ４２～４４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つの光軸に沿って各レンズ４２～４４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４５を構成している。したがって、以下に単に光軸と記載した場合には、各レンズ４２～４４の光軸を示すとともにレンズ群４５の光軸を示している。

鏡筒４１は、両端開口の筒状部材であり、物体側（外側、入射側）の端部（一端部）に開口部４１ａを有し、かつ、像側（内側、出射側）の端部（他端部）に開口部４１ｂを有している。なお、開口部４１ａは、開口部４１ｂよりも狭められている。
また、鏡筒４１の内周面には光軸方向の略中央部において、内側に突出する内フランジ部５０が形成されており、この内フランジ部５０の上面は光軸方向と直交する環状の平坦面５０ａとなっている。

鏡筒４１の内部には、径が異なる複数（３つ）の円筒状の収容部４９ａ～４１ｃが設けられている。収容部４９ａ～４１ｃは径がこの順で大きくなっている。
そして、収容部４９ａにレンズ４２とレンズ４３とがそれらの外周面を収容部４９ａの内周面に当接した状態で収容されている。これによって、レンズ４２，４３の径方向の位置決めがなされている。
また、レンズ４３のフランジ部は前記内フランジ部５０の平坦面５０ａに当接され、レンズ４３のフランジ部の上面にレンズ４２の外周部の下面が当接されている。これによって、レンズ４２，４３の光軸方向の位置決めがなされている。なお、レンズ４３のレンズ部の一部は収容部４９ａと収容部４９ｂとの間にある空間に位置している。

また、収容部４９ａには蓋部材５５が鏡筒４１の上端部（物体側の端部）から挿入されている。
蓋部材５５は略円筒状に形成され、その外周面は鏡筒４１の内周面（収容部４９ａの内周面）に溶着されている。また、鏡筒４１の開口部４１ｂの上端内周部は内側に加締められることで、蓋部材５５の上端外周部に係止されている。このようにして蓋部材５５は収容部４９ａに固定されている。
また、蓋部材５５の径方向中央部には、逆円錐台状の孔５５ａが形成されており、この孔５５ａの内周面は、絞り機能を果たす形状に形成されている。
また、蓋部材５５の下面は、上凸の球面状に形成されており、この下面には２つの凸部５５ｂ，５５ｃが同軸かつ径方向に所定間隔をもって形成されている。そして、凸部５５ｂ，５５ｃはレンズ４２の球面状の上面に当接されている。

また、収容部４９ｂには、レンズ４４がその外周面を収容部４９ｂの内周面に当接した状態で収容され、これによって、レンズ４４の径方向の位置決めがなされている。
また、レンズ４４のフランジ部の上面は収容部４９ｂを形成する上壁面に、円板環状の絞り部材４６を介して当接されており、これによって、レンズ４４と絞り部材４６の光軸方向の位置決めがなされている。
また、収容部４９ｃには、中間環４８がその外周面を収容部４９ｃの内周面に当接した状態で収容され、これによって、中間環４８の径方向の位置決めがなされている。また、中間環４８の上面はレンズ４４のフランジ部の下面に当接されており、これによって、中間環４８の光軸方向の位置決めがなされている。

光学フィルタ４７はその外周面が収容部４９ｃの内周面に当接され、外周部の上面が中間環４８の下面に当接されている。これによって。光学フィルタ４７の径方向および光軸方向の位置決めがなされている。

レンズ（物体側レンズ）４２の像側の外周部には、Ｏリング（シール部材）６０を収容するための段部４２ａが周方向に沿って形成されている。この段部４２ａは光軸方向と同軸に設けられた円筒面４２ｂと、光軸方向と直交して設けられた円環面４２ｃとを有しており、円筒面４２ｂと円環面４２ｃとは滑らかな円弧面によって接続されている。
そして、この段部４２ａと鏡筒４１の内周面（収容部４９ａの内周面）との間の空洞部にОリング６０が収容されている。この状態において、Ｏリング６０は、鏡筒４１の径方向に圧し潰された状態となり、当該Ｏリング６０の外周面は収容部４９ａの内周面に密着し、内周面は物体側レンズ４２の段部４２ａの円筒面４２ｂに密着している。これによって、物体側からの鏡筒４１内の気密性を確保して、鏡筒４１内への水やゴミの侵入が防止されている。
また、Ｏリング６０の下面はレンズ４３のフランジ部の上面に当接または密着し、上面は円環面４２ｃとの間において隙間が設けられている。

Ｏリング６０を鏡筒４１内に組み込むには、例えば、物体側レンズ４２を鏡筒４１内に挿入する前に、当該物体側レンズ４２の段部４２ａにＯリング６０を嵌め込み、当該Ｏリング６０の内周面を段部４２ａの円筒面４２ｂに圧接させておく。
そして、まずレンズ４３を鏡筒４１の開口部４１ｂから挿入して、内フランジ部５０の平坦面５０ａに当接し、次に、Ｏリング付きの物体側レンズ４２を鏡筒４１の開口部４１ｂから挿入し、当該物体側レンズ４２の下面（像側の面）をレンズ４３のフランジ部に当接することによって、Ｏリング６０を、段部４２ａの円筒面４２ｂおよび円環面４２ｃと、収容部４９ａの内周面と、レンズ４３のフランジ部の上面によって囲まれた空洞部に挿入する。この状態において、Ｏリング６０は、鏡筒４１の径方向に圧し潰された状態となり、当該Ｏリング６０の外周面は収容部４９ａの内周面に密着し、内周面は物体側レンズ４２の段部４２ａの円筒面４２ｂに密着する。また、Ｏリング６０の下面はレンズ４３のフランジ部の上面に当接または密着し、上面は段部４２ａの円環面４２ｃとの間において隙間が設けられる。
さらに、蓋部材５５を鏡筒４１の上端部（物体側の端部）から挿入して、凸部５５ｂ，５５ｃをレンズ４２の上面に当接したうえで、蓋部材５５の外周面を鏡筒４１の内周面（収容部４９ａの内周面）に溶着し、鏡筒４１の開口部４１ｂの上端内周部を内側に加締めることで、蓋部材５５の上端外周部を係止する。
これによって、物体側からの鏡筒４１内の気密性を確保して、鏡筒４１内への水やゴミの侵入が防止される。

このように本例では、レンズ４２，４３を鏡筒４１の物体側の開口部４１ａから鏡筒４１の内部に組み込み、レンズ４２の像側の外周部に設けられた段部４２ａの円筒面４２ｂおよび円環面４２ｃと、収容部４９ａの内周面と、レンズ４３のフランジ部の上面によって囲まれた空洞部にＯリング６０を設け、さらに蓋部材５５によってレンズ４２を押えるとともに蓋部材５５を鏡筒４１の内周面に溶着したので、物体側からの鏡筒４１内の気密性を確保することができる。
また、レンズ４２には、その像側の外周部にＯリングを設けるための段部４２ａが１つ設けられているだけで、実施の形態のレンズ２２と異なり、レンズ４３の物体側の外周部には段部が設けられていない。したがって、レンズ４２は、実施の形態のレンズ２２より、光軸方向の厚さを薄くすることができるので、レンズユニット４０を大型化することなく、物体側レンズ４２と鏡筒４１の内周面との間にＯリング６０を容易に設けることができる。
また、レンズ４２には段部４２ａが１つ設けられているだけであるので、実施の形態のレンズ２２に比して段部を形成する加工コストを低減することができる。

２０ レンズユニット
２１ 鏡筒
２２～２４ レンズ
２２ 物体側レンズ
３０ フランジ部
３５ Ｏリング（シール部材）
３６ 溝部
３６ａ 底面
Ｓ 隙間

Claims (3)

1. 光軸に沿って並べられた複数のレンズと、これら複数のレンズが収納される鏡筒と、前記複数のレンズのうち最も物体側に位置する物体側レンズと前記鏡筒の内周面との間に設けられたシール部材と、を備えるレンズユニットであって、
   前記鏡筒の内面側に、前記光軸方向に深さを有する溝部が前記鏡筒の周方向に沿って設けられ、
   前記溝部に前記シール部材の一部が収納されていることを特徴とするレンズユニット。
2. 前記溝部の底面と、前記溝部に収納されている前記シール部材の一部との間に隙間が設けられてい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. 前記鏡筒の物体側の端部に、前記鏡筒の径方向内側に突出するフランジ部が設けられ、
   前記フランジ部の前記物体側と反対側の下面に前記溝部が設けられてい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。

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