JP2023123050A - レンズユニット - Google Patents

Abstract

【課題】車載カメラの温度環境が繰り返し変化する場合でも、光学性能を維持するレンズユニットを提供する。【解決手段】レンズユニット１０は、複数のレンズと、金属製の鏡筒と、鏡筒の内面に一体成形され、複数のレンズを光軸方向に並べて保持する樹脂製のレンズ保持部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、レンズユニットに関する。

近年、車載カメラは温度変化が大きい等の過酷な環境で使用される。車載カメラには、広温度帯域に対応する高信頼性のレンズユニットが求められる。車載カメラに使用されるレンズは、例えば、樹脂製のレンズ枠に圧入したレンズを鏡胴に収めたレンズユニットを提供する技術が開示されている（特許文献１）。

特開２０１９－２０５０５号

上述のような従来技術では、複数のレンズのうち一部のレンズを樹脂製のレンズ枠に圧入し、金属製の鏡筒でレンズ枠を保持するレンズユニットが提供されていた。鏡筒とレンズ枠やレンズ等との間には、レンズ枠やレンズ等を鏡筒の目標位置まで挿入するためのクリアランスが設けられる。しかし、車載カメラの温度環境が繰り返し変化する場合、このクリアランスによって、レンズ位置が変化するという課題がある。

上記のような従来技術の課題に鑑みてなされた本開示の目的は、車載カメラの温度環境が繰り返し変化する場合でも、光学性能を維持するレンズユニットを提供することである。

本開示の一実施形態にかかるレンズユニットは、複数のレンズと、金属製の鏡筒と、前記鏡筒の内面に一体成形され、前記複数のレンズを光軸方向に並べて保持する樹脂製のレンズ保持部と、を備える。

本開示の実施形態によれば、車載カメラの温度環境が繰り返し変化する場合でも、光学性能を維持するレンズユニットを提供することができる。

第1実施形態のレンズユニットの断面図である。 第1実施形態に係る鏡筒及びレンズ保持部の断面図である。 第1実施形態に係る鏡筒及びレンズ保持部の対物側の正面図及び結像面側の正面図である。 第２実施形態に係る鏡筒及びレンズ保持部の断面図である。 第３実施形態のレンズユニットの断面図である。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照して説明するが、本開示はこれらに限定されるものではない。また、図示の便宜上、図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致しない。以下の図面に示す構成要素において、同じ構成要素には同じ符号をつける。

本発明を備えたレンズユニットの第１の実施形態について、図１を参照して説明する。本実施形態のレンズユニット１０は、鏡筒１１、レンズ保持部１２、鏡筒１１に収めた複数のレンズ、ホルダ１３等を含んで構成される。

鏡筒１１は、少なくとも１つ以上のレンズを収める。鏡筒１１は、樹脂に比べて温度変化による膨張または収縮が小さい金属製である。金属とは、例えば、アルミニウム、ステンレスである。鏡筒１１は、ホルダ１３と締結するための形状を有してよい。

鏡筒１１は、対物側の端部を含む第１部分と、結像面側の端部を含む第２部分とで挟まれた第３部分を含んでよい。第３部分の内径は、第１部分及び第２部分の内径より小さくてよい。

レンズ保持部１２は、少なくとも１つ以上のレンズを保持する。レンズ保持部１２は、レンズの側面と当接してレンズを保持する。レンズ保持部１２は、樹脂製である。樹脂とは、例えば、ＰＰＳ（Ｐｏｌｙ Ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ Ｓｕｌｆｉｄｅ）、ＰＢＴ（Ｐｏｌｙ Ｂｕｔｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ＰＣ（Ｐｏｌｙ Ｃａｒｂｏｎａｔｅ）等でよい。樹脂は、ガラス繊維を混ぜてよい。レンズ保持部１２は、鏡筒１１の内面に沿った筒状であってよい。レンズ保持部１２は、鏡筒１１の内面に一体成形（インサート成型）される。レンズ保持部１２は、対物側及び結像面側から金型に装填した鏡筒１１に樹脂を流し込むことで、鏡筒１１と一体形成される。レンズ保持部１２は、射出成形可能な厚みであればよい。レンズ保持部１２は、黒色の樹脂を用いてよい。黒色の樹脂製のレンズ保持部１２を用いることで、金属製のレンズ保持部を用いた場合に必要な、反射防止のためのレンズ保持部の内面への黒塗りが不要となる。黒色の樹脂製のレンズ保持部１２は、入射光の反射を低減させることができる。

鏡筒１１に収められる複数のレンズは、本実施形態においては、物体側から順に、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５の５枚構成である。第１～５レンズＬ１～Ｌ５は、レンズユニット１０の光軸Ｚ１の方向に沿って並ぶ。第１～５レンズＬ１～Ｌ５は、レンズユニット１０の結像面側に接続するイメージセンサ（図示しない）の結像面に、被写体像を結像する。また、第１～５レンズＬ１～Ｌ５の全部または一部は、ガラス製であってよい。

レンズユニット１０は、上記第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、及び第５レンズＬ５の５枚構成のレンズ以外にも、任意の枚数、かつ、任意の素材からなる複数のレンズを搭載してよい。

レンズユニット１０の光軸Ｚ１は、少なくともレンズユニット１０を組み立てた段階において、鏡筒１１の中心軸とほぼ一致する。

レンズユニット１０は、第１～５レンズＬ１～Ｌ５の他、第１押え環１５、第２押え環１６、スペーサ１７ａ、スペーサ１７ｂ、アパーチャ１８ａ、アパーチャ１８ｂ、及びアパーチャ１８ｃを備える。

第１押え環１５は、金属製であってよい。第１押え環１５は、鏡筒１１に対して第１レンズＬ１の前面を押える環状の押さえ部材である。第１レンズＬ１の前面とは、物体側の面である。第１押え環１５は、レンズＬ１～Ｌ２を第１レンズＬ１の前面から押さえることで、鏡筒１１の内部に固定する。

第２押え環１６は、金属製であってよい。第２押え環１６は、鏡筒１１に対して第５レンズＬ５の後面を押える環状の押さえ部材である。第５レンズＬ５の後面とは、結像面側
の面である。第２押え環１６は、レンズＬ３～Ｌ５を第５レンズＬ５の後面から押さえることで、鏡筒１１の内部に固定する。

スペーサ１７ａは、レンズ保持部１２内において、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４との間に位置する。スペーサ１７ａは、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４の間隔を保つ。スペーサ１７ａは、金属又は樹脂により形成されてよい。

スペーサ１７ｂは、レンズ保持部１２内において、第４レンズＬ４と第５レンズＬ５の間に位置する。スペーサ１７ｂは、第４レンズＬ４と第５レンズＬ５の間隔を保つ。スペーサ１７ｂは、金属又は樹脂により形成されてよい。

アパーチャ１８ａは、レンズ保持部１２内において、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の間に位置する。アパーチャ１８ａは、鏡筒１１に入射した有効光束以外の不要光線を除去または低減する。アパーチャ１８ａは、金属又は樹脂により形成されてよい。

アパーチャ１８ｂは、レンズ保持部１２内において、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３の間に位置する。アパーチャ１８ｂは、鏡筒１１に入射した有効光束以外の不要光線を除去または低減する。アパーチャ１８ｂは、金属又は樹脂により形成されてよい。

アパーチャ１８ｃは、レンズ保持部１２内において、スペーサ１７ａと第４レンズＬ４の間に位置する。アパーチャ１８ｃは、鏡筒１１に入射した有効光束以外の不要光線を除去または低減する。アパーチャ１８ｃは、金属又は樹脂により形成されてよい。

ホルダ１３は、金属製であってよい。ホルダ１３は、鏡筒１１と締結及び嵌合するための形状を有してよい。

第１の実施形態における鏡筒１１及びレンズ保持部１２の形状について、図２を参照して説明する。レンズ保持部１２の内面は、レンズを保持する突起部１４を複数有する。突起部１４は、鏡筒１１の内面から内側に突出する形状であってよい。突起部１４は、光軸Ｚ１方向に延びる形状を有してよい。

具体的に説明すると、レンズ保持部１２の内面には、第１レンズＬ１を保持する突起部１４ａ、第２レンズＬ２を保持する突起部１４ｂ、第３レンズＬ３を保持する突起部１４ｃ、第４レンズＬ４を保持する突起部１４ｄ、及び第５レンズＬ５を保持する突起部１４ｅが形成されている。レンズ保持部１２は、鏡筒１１の内面を覆うように一体形成されてよい。レンズ保持部１２と、突起部１４ａ、突起部１４ｂ、突起部１４ｃ、突起部１４ｄ、及び突起部１４ｅとが一体となって構成されてよい。

突起部１４ａは、第１レンズＬ１の側面と当接する。第１レンズＬ１は、少なくとも３つ以上の突起部１４ａで保持されてよい。複数の突起部１４ａは、レンズ保持部１２の内面で第１レンズＬ１が配置される位置において、同一円周上に等間隔に配置されてよい。

複数の突起部１４ａを結んだ円の直径は、第１レンズＬ１の直径より小さくてよい。複数の突起部１４ａを結んだ円の直径は、第２レンズＬ２の直径より大きくてよい。第１レンズＬ１は、レンズ保持部１２の複数の突起部１４ａが設けられた位置に圧入される。突起部１４ａは、突起部１４ａの対物側の端から結像面側の端に向かって高くなる傾斜をつけてよい。突起部１４ａの対物側の端は、第１レンズＬ１の挿入口であるため、面取りされた形状でよい。

突起部１４ｂは、第２レンズＬ２の側面と当接する。第２レンズＬ２は、少なくとも３
つ以上の突起部１４ｂで保持されてよい。複数の突起部１４ｂは、レンズ保持部１２の内面で第２レンズＬ２が配置される位置において、同一円周上に等間隔に配置されてよい。

複数の突起部１４ｂを結んだ円の直径は、保持する第２レンズＬ２の直径より小さくてよい。第２レンズＬ２は、レンズ保持部１２の複数の突起部１４ｂが設けられた位置に圧入される。突起部１４ｂは、突起部１４ｂの対物側の端から結像面側の端に向かって高くなる傾斜をつけてよい。突起部１４ｂの対物側の端は、第２レンズＬ２の挿入口であるため、面取りされた形状でよい。

突起部１４ｃは、第３レンズＬ３の側面と当接する。第３レンズＬ３は、少なくとも３つ以上の突起部１４ｃで保持されてよい。複数の突起部１４ｃは、レンズ保持部１２の内面で第３レンズＬ３が配置される位置において、同一円周上に等間隔に配置されてよい。

複数の突起部１４ｃを結んだ円の直径は、保持する第３レンズＬ３の直径より小さくてよい。第３レンズＬ３は、レンズ保持部１２の複数の突起部１４ｃが設けられた位置に圧入される。突起部１４ｃは、突起部１４ｃの結像面側の端から対物側の端に向かって高くなる傾斜をつけてよい。突起部１４ｃの結像面側の端は、第３レンズＬ３の挿入口であるため、面取りされた形状でよい。

突起部１４ｄは、第４レンズＬ４の側面と当接する。第４レンズＬ４は、少なくとも３つ以上の突起部１４ｄで保持されてよい。複数の突起部１４ｄは、レンズ保持部１２の内面で第４レンズＬ４が配置される位置において、同一円周上に等間隔に配置されてよい。

複数の突起部１４ｄを結んだ円の直径は、保持する第４レンズＬ４の直径より小さくてよい。複数の突起部１４ｄを結んだ円の直径は、第３レンズＬ３の直径より大きくてよい。第４レンズＬ４は、レンズ保持部１２の複数の突起部１４ｄが設けられた位置に圧入される。突起部１４ｄは、突起部１４ｄの結像面側の端から対物側の端に向かって高くなる傾斜をつけてよい。突起部１４ｄの結像面側の端は、第４レンズＬ４の挿入口であるため、面取りされた形状でよい。

突起部１４ｅは、第５レンズＬ５の側面と当接する。第５レンズＬ５は、少なくとも３つ以上の突起部１４ｅで保持されてよい。複数の突起部１４ｅは、レンズ保持部１２の内面で第５レンズＬ５が配置される位置において、同一円周上に等間隔に配置されてよい。

複数の突起部１４ｅを結んだ円の直径は、保持する第５レンズＬ５の直径より小さくてよい。複数の突起部１４ｅを結んだ円の直径は、第４レンズＬ４の直径より大きくてよい。第５レンズＬ５は、レンズ保持部１２の複数の突起部１４ｅが設けられた位置に圧入される。突起部１４ｅは、突起部１４ｅの結像面側の端から対物側の端に向かって高くなる傾斜をつけてよい。突起部１４ｅの結像面側の端は、第５レンズＬ５の挿入口であるため、面取りされた形状でよい。

第１～５レンズＬ１～Ｌ５は、レンズ保持部１２の突起部１４が設けられた位置に圧入されることで、光軸Ｚ１に対して直交する方向にずれることがないよう保持される。また、第１～５レンズＬ１～Ｌ５は、金属製の鏡筒１１に一体形成された樹脂製のレンズ保持部１２に保持されるため、鏡筒１１と複数レンズＬ１～Ｌ５との間のクリアランスが不必要となり、車載カメラの温度環境が繰り返し変化しても、レンズ位置が変化しにくい。したがって、第１～５レンズＬ１～Ｌ５の光軸Ｚ１は、鏡筒１１の中心軸とほぼ一致した状態で維持できる。

第１の実施形態における鏡筒１１及びレンズ保持部１２の形状について、図３を参照し
て説明する。図３（Ａ）は、鏡筒１１及びレンズ保持部１２の対物側の正面図である。図３（Ｂ）は、鏡筒１１及びレンズ保持部１２の結像面側の正面図である。

図３（Ａ）を参照して、鏡筒１１及びレンズ保持部１２の形状を説明する。突起部１４ａ及び突起部１４ｂの突起の高さは、突起部１４ａを結んだ円の直径が、突起部１４ｂを結んだ円の直径より大きくなるように決定してよい。第１の実施形態において、鏡筒１１の対物側の正面から見た突起部１４ａ及び突起部１４ｂは、均等に配置されているが、これに限られない。

図３（Ｂ）を参照して、鏡筒１１及びレンズ保持部１２の形状を説明する。突起部１４ｃのみを結んだ円の直径は、突起部１４ｄを結んだ円の直径より小さくなるように、突起部１４ｃ及び突起部１４ｄの突起の高さを変化させてよい。突起部１４ｄを結んだ円の直径は、突起部１４ｅを結んだ円の直径より小さくなるように、突起部１４ｄ及び突起部１４ｅの突起の高さを変化させてよい。第１の実施形態において、鏡筒１１の結像面側の正面から見た突起部１４ｃ、突起部１４ｄ、及び突起部１４ｅは、突起部１４ｃ及び突起部１４ｄ、突起部１４ｄ及び突起部１４ｅ、突起部１４ｃ及び突起部１４ｅ同士は、それぞれ均等に配置されているが、これに限られない。

本発明の第２の実施形態における鏡筒２１及びレンズ保持部２２の形状について、図４を参照して説明する。

本実施形態のレンズユニット２０は、鏡筒２１、レンズ保持部２２、鏡筒２１に収めた第１～５レンズＬ１～Ｌ５、ホルダ２３等を含んで構成される。レンズユニット２０は、レンズ保持部２２の形状が異なる点で第１の実施形態に係るレンズユニット１０と異なる。

第２の実施形態において、鏡筒２１の構成は第１の実施形態に係る鏡筒１１と同様なので説明を省略する。

以下、特記したものを除き、第１の実施形態にかかる構成と同一名称を付した構成は、同一の構成、機能を有するものとして説明を省略する。

レンズ保持部２２は、レンズを保持する突起部２４を複数有する。具体的に説明すると、レンズ保持部２２は、第１レンズＬ１を保持する突起部２４ａ、第２レンズＬ２を保持する突起部２４ｂ、第３レンズＬ３を保持する突起部２４ｃ、第４レンズＬ４を保持する突起部２４ｄ、及び第５レンズＬ５を保持する突起部２４ｅを有する。

レンズ保持部２２は、第１～５レンズＬ１～Ｌ５を保持する突起部２４のみで構成されてよい。レンズ保持部２２は、樹脂の射出成形可能な厚みで形成されていればよい。レンズ保持部２２は、対物側及び結像面側から金型に装填した鏡筒２１に樹脂を流し込んで形成されてよい。または、レンズ保持部２２は、鏡筒２１の突起部２４を形成する位置付近に樹脂を注入する穴を設け、その穴から樹脂を流し込んで形成されてもよい。レンズ保持部２２は、鏡筒２１の内面に沿った筒状であるため、後加工で複数の突起部２４以外の樹脂を除去して形成されてよい。金属に比べて温度変化による膨張または収縮が大きい樹脂を突起部２４のみにすることで、車載カメラの温度環境が繰り返し変化しても、レンズ位置が変化しにくい。

本発明の第３の実施形態のレンズユニットについて、図５を参照して説明する。

本実施形態のレンズユニット３０は、鏡筒３１、レンズ保持部３２、レンズ保持部３２
に収めた第１～５レンズＬ１～Ｌ５等を含んで構成される。レンズユニット３０は、第１の実施形態に係る鏡筒１１とホルダ１３とが一体となった鏡筒３１を備える点で第１の実施形態に係るレンズユニット１０と異なる。

第３の実施形態において、レンズ保持部３２の構成は第１の実施形態に係るレンズ保持部１２と同様なので説明を省略する。

レンズユニット３０は、第１～５レンズＬ１～Ｌ５の他、第１押え環３５、第２押え環１６、スペーサ１７ａ、スペーサ１７ｂ、アパーチャ１８ａ、アパーチャ１８ｂ、及びアパーチャ１８ｃを有する。

以下、特記したものを除き、第１の実施形態にかかる構成と同一名称を付した構成は、同一の構成、機能を有するものとして説明を省略する。第１押え環３５は、第１～２レンズＬ１～Ｌ２を第１レンズＬ１の前面から押さえることで、鏡筒３１の内部に固定する。

鏡筒３１は、第１の実施形態に係る鏡筒１１とホルダ１３とが一体となる構造とすることで部品点数を減らすことができる。

以上のように、本開示にかかるレンズユニットは、車載カメラの温度環境が繰り返し変化する場合でも、光学性能を維持することができる。

本開示の実施形態について、諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形又は修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部に含まれる機能などは論理的に矛盾しないように変更可能であり、複数の構成部を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。本開示の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。

本開示のレンズユニットは車載カメラで用いられるレンズユニットとして説明したが、監視カメラ等で用いてもよい。

１０、２０、３０ レンズユニット
１１、２１、３１ 鏡筒
１２、２２、３２ レンズ保持部
１３、２３ ホルダ
１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ、２４、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｅ 突起部
１５、３５ 第１押え環
１６ 第２押え環
１７ａ、１７ｂ スペーサ
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ アパーチャ
Ｚ１ 光軸
Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ
Ｌ４ 第４レンズ
Ｌ５ 第５レンズ

Claims (4)

1. 複数のレンズと、
   金属製の鏡筒と、
   前記鏡筒の内面に一体成形され、前記複数のレンズを光軸方向に並べて保持する樹脂製のレンズ保持部と、を備える、
   レンズユニット。
2. 前記レンズ保持部は、前記鏡筒の内面から内側に突出する突起部を含み、
   前記レンズは、同一円周上に等間隔に配置された複数の前記突起部に保持される、
   請求項１に記載のレンズユニット。
3. 前記鏡筒は端部を含む第１部分と前記第１部分とは異なる端部を含む第２部分で挟まれた第３部分を含み、
   前記第３部分の内径は、前記第１部分及び前記第２部分の内径より小さく、
   前記レンズ保持部は、前記鏡筒の内面に沿った筒状である、
   請求項１または２に記載のレンズユニット。
4. 前記レンズ保持部は黒色の樹脂である、
   請求項１から３のいずれか１項に記載のレンズユニット。

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