JP4585588B2

JP4585588B2 - レンズユニット

Info

Publication number: JP4585588B2
Application number: JP2008224851A
Authority: JP
Inventors: 素比古大槻; 勇一伊田
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2008-09-02
Filing date: 2008-09-02
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2028-09-02
Also published as: JP2010060715A; US7742245B2; US20100053734A1

Description

本発明は鏡筒内に少なくとも３枚以上のレンズを積層収納してなるレンズユニットに関し、特に物体側からの衝撃に強いレンズユニットに関する。

従来、筒状の鏡筒内に複数のレンズを積層状に納めて構成されたレンズユニットが知られている。このようなレンズユニットは、デジタルカメラやカメラ付携帯電話などのカメラモジュールに用いられる他、自動車において後方などをモニターするための車載用カメラにも用いられている。このように複数のレンズが鏡筒内で積層されたレンズユニットとしては、例えば特許文献１に挙げるようなものがある。
特開２００８−５２１９６号公報

レンズユニットを車載用カメラに用いる場合、レンズに対して飛び石などによる衝撃が加わる場合のあることが想定される。このため、車載用カメラにおいてはレンズユニットのレンズにある程度の衝撃が加わった場合であっても破損しないようにする必要がある。従来のレンズユニットは、レンズ同士を周縁部で単に当接させていたため、レンズに衝撃が加わった場合に、その衝撃力がレンズ間において直接伝播し、レンズが破損しやすいという問題があった。

本発明は前記課題を鑑みてなされたものであり、レンズに衝撃が加わった場合であっても、その衝撃力を緩和して破損しにくい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、本発明に係るレンズユニットは、鏡筒内に少なくとも３枚以上のレンズを積層収納してなるレンズユニットにおいて、
前記レンズは物体側から順に第１レンズと第２レンズと第３レンズが積層され、前記第１レンズは外周側に前記第２レンズ側に当接する第１当接面部を有すると共に、該第１当接面部の内周側には前記第２レンズと離隔して対向する第１対向面部を有し、前記第２レンズは前記第１当接面部より内周側に前記第３レンズ側に当接する第２当接面部を有すると共に、該第２当接面部の外周側には前記第３レンズと離隔して対向する第２対向面部を有し、
前記第２レンズは周縁部に鍔部を有し、該鍔部は、一方の面が前記第１レンズの第１当接面部と当接し、前記一方の面と対向する他方の面が前記鏡筒の内面と対向し、前記第２レンズの鍔部より内周側に前記第２当接面部及び第２対向面部が形成され、
前記鍔部は前記第２レンズの中央部より薄肉状に形成され、前記鍔部の他方の面と前記鏡筒の内面との間には空間部が形成されると共に、前記鍔部は前記第１レンズにより前記一方の面が押圧されることで、前記空間部に向かって撓むように変形し、前記他方の面は前記鏡筒の内面に当接しないことを特徴として構成されている。

さらに、本発明に係るレンズユニットは、前記鏡筒は前記鍔部と前記レンズの積層方向に離隔して対向する段部を内周面に有してなることを特徴として構成されている。

さらにまた、本発明に係るレンズユニットは、前記鏡筒には前記第３レンズに当接する第４レンズが収納され、前記第３レンズは前記第２当接面部より外周側に前記第４レンズと当接する第３当接面部を有すると共に、該第３当接面部の内周側には前記第４レンズと離隔して対向する第３対向面部を有することを特徴として構成されている。

そして、本発明に係るレンズユニットは、前記鏡筒は前記第４レンズの前記第３レンズに当接する面と反対側の面に当接するレンズ受け面を備え、前記第４レンズは前記第３当接面部より内周側に前記レンズ受け面と当接する第４当接面部を有すると共に、該第４当接面部の外周側には前記レンズ受け面と離隔して対向する第４対向面部を有することを特徴として構成されている。

本発明に係るレンズユニットによれば、レンズは物体側から順に第１レンズと第２レンズと第３レンズが積層され、第１レンズは外周側に第２レンズ側に当接する第１当接面部を有すると共に、第１当接面部の内周側には第２レンズと離隔して対向する第１対向面部を有し、第２レンズは第１当接面部より内周側に第３レンズ側に当接する第２当接面部を有すると共に、第２当接面部の外周側には第３レンズと離隔して対向する第２対向面部を有することにより、第１レンズに衝撃力が加わった場合に、第２レンズの外周部分が下方に撓むことができ、衝撃力を緩和することができるので、衝撃により破損することを少なくすることができる。

また、本発明に係るレンズユニットによれば、第２レンズは周縁部に鍔部を有し、鍔部は第１レンズの第１当接面部と当接し、第２レンズの鍔部より内周側に第２当接面部及び第２対向面部が形成されることにより、鍔部が変形することによって、より衝撃を緩和することができ、衝撃による破損をより少なくすることができる。

さらに、本発明に係るレンズユニットによれば、鏡筒は鍔部とレンズの積層方向に離隔して対向する段部を内周面に有してなることにより、鍔部に力が加わっても、段部との間が離隔していることにより鍔部が確実に変形して衝撃を緩和することができる。

さらにまた、本発明に係るレンズユニットによれば、第３レンズは第２当接面部より外周側に第４レンズと当接する第３当接面部を有すると共に、第３当接面部の内周側には第４レンズと離隔して対向する第３対向面部を有することにより、第３レンズも周縁部が変形することが可能となり、衝撃をより緩和して破損をより少なくすることができる。

そして、本発明に係るレンズユニットによれば、鏡筒は第４レンズの第３レンズに当接する面と反対側の面に当接するレンズ受け面を備え、第４レンズは第３当接面部より内周側にレンズ受け面と当接する第４当接面部を有すると共に、第４当接面部の外周側にはレンズ受け面と離隔して対向する第４対向面部を有することにより、第４レンズも周縁部が変形することが可能となり、衝撃をより緩和して破損をより少なくすることができる。

本発明の実施形態について図面に沿って詳細に説明する。図１には、本実施形態におけるレンズユニットを有する車載用カメラの断面図を示している。この図に示すように、車載用カメラは、ケース状のハウジング２内に光を集光するレンズユニット１を露出状に納め、レンズユニット１からの光を受光して電気信号に変換する受光部４を備えると共に、受光部４で得られた映像のデータを送信する伝送ケーブル５が設けられてなるものである。

レンズユニット１は、筒状に形成されてなる鏡筒１０内にレンズ１１を積層状に納めて構成されている。ハウジング２には、一端部に開口状に形成された鏡筒保持部２ａが形成されており、その内周面に鏡筒１０の外周面が当接し固定がなされることで、レンズユニット１がハウジング２に取付けられている。この状態で、鏡筒１０内に積層されたレンズ１１のうち、最も物体側、すなわち外側に設けられたレンズ１１は、ハウジング２から突出状となるように配置されている。そして、複数のレンズ群からなるレンズ１１は、広角に映像を撮影することができるように構成されている。

また、ハウジング２内には、受光部４を実装する基板３が設けられ、受光部４で得られた電気信号を映像信号として伝送ケーブル５に送出させるための電子部品などが設けられる。その詳細は本発明には関係しないため、説明を省略する。

図２には、レンズユニット１の断面図を示している。レンズユニット１は、前述のように鏡筒１０内にレンズ１１を積層状に納めてなり、レンズ１１としては物体側から順に第１レンズ１２、第２レンズ１３、第３レンズ１４、及び第４レンズ１５が設けられている。このうち、第１レンズ１２は最も外径が大きく、第２レンズ１３の外径は第１レンズ１２よりも小さくなっている。また、第３レンズ１４の外径は第２レンズ１３よりも小さく、第４レンズ１５の外径は第３レンズ１４と同じとされている。

鏡筒１０は、第１レンズ１２を納める部分の内径が最も大きく、第２レンズ１３を納める部分にはレンズ１１の積層方向を向いた第１段部１０ａが形成されていて、第２レンズ１３の外径に適合した内径を有している。さらに、第２レンズ１３の下端部分にはレンズ１１の積層方向を向いた第２段部１０ｂが形成されていて、それより下方部分は第３レンズ１４及び第４レンズ１５の外径に適合した内径を有している。

第４レンズ１５の下部であって鏡筒１０の端部には、内周面が内方に突出したレンズ受け面１０ｃが形成されている。第４レンズ１５は、レンズ受け面１０ｃに載置されており、この面を基準面として各レンズが積層されている。

第２レンズ１３と第３レンズ１４の間には、薄板状の第１絞り板１６が挟まれている。第１絞り板１６は、中央部に孔が形成されて光を透過させることができるようにされると共に、周縁部においては光を透過させることがないようにしている。また、第３レンズ１４と第４レンズ１５の間にも、薄板状の第２絞り板１７が挟まれており、第１絞り板１６と同様に中央部は光を透過させ、周縁部は光を透過させない。

レンズ１１の積層構造について、より詳細に説明する。図３には、図２のうちレンズ１１の一側部側付近の拡大図を示している。第１レンズ１２は、周縁部の下面が面一状となるように形成されており、最外周部の下面は第１段部１０ａとの間で離隔していると共に、その隙間にＯリング１８が納められている。それより内周側において、第１レンズ１２は第２レンズ１３の最外周部上面と当接する第１当接面部１２ａを有している。第２レンズ１３は、周縁部に外方に向かって鍔状に突出した鍔部１３ａを有しており、この鍔部１３ａの上面に第１レンズ１２の第１当接面部１２ａが載置される。

第２レンズ１３の鍔部１３ａより内周側は、段差を介して凹状に形成されており、したがって第１レンズ１２の第１当接面部１２ａより内周側は、第２レンズ１３と離隔して対向する第１対向面部１２ｂを構成している。また、第２レンズ１３の鍔部１３ａは、鏡筒１０の第２段部１０ｂとの間に隙間を有して離隔している。このため、第１レンズ１２に衝撃が加わった場合、第１レンズ１２は当接面部１２ａが第２レンズ１３の最外周部を構成する鍔部１３ａを押圧し、しかもその下方は空間状となっているため、鍔部１３ａは図３の点線で示すように下方に撓むように変形することができる。

第２レンズ１３の下面には、鍔部１３ａより内周側、すなわち第１当接面部１２ａよりも内周側の位置に第３レンズ１４側に当接する第２当接面部１３ｂを有している。第２当接面部１３ｂよりも外周側は、段差を介して第３レンズ１４との間に隙間を有して離隔する第２対向面部１３ｃとされている。

第３レンズ１４の周縁部上下面は、いずれも平面状となるように形成されている。第３レンズ１４は、最外周部の下面が第４レンズ１５の上面と当接する第３当接面部１４ａとされている。第４レンズ１５の上面のうち、第３レンズ１４の第３当接面部１４ａが当接する部分より内周側は、段差を介して凹状に形成されており、したがって第３レンズ１４の第３当接面部１４ａより内周側は、第４レンズ１５と離隔して対向する第３対向面部１４ｂを構成している。

このように、第３レンズ１４の周縁部は、内周側で第２レンズ１３の第２当接面部１３ａに押圧され、この第２当接面部１３ａよりも外周側に設けられた第３当接面部１４ａにより第４レンズ１５に当接しているので、第１レンズ１２から力を受けた第２レンズ１３が第３レンズ１４を押圧すると、第３レンズ１４の周縁部は図３の点線で示すように上方に撓むように変形することができる。

第４レンズ１５の下面は、第３レンズ１４の第３当接面部１４ａよりも内周側の領域が段差を介して凸状に形成されており、この部分で鏡筒１０のレンズ受け面１０ｃに当接する第４当接面部１５ａを構成している。第４当接面部１５ａより外周側は、レンズ受け面１０ｃとの間に隙間を有して離隔した第４対向面部１５ｂとされている。これによって、第２レンズ１３から力を受けた第３レンズ１４が第４レンズ１５を押圧すると、第４レンズ１５の周縁部は図３の点線で示すように下方に撓むように変形することができる。

このように、第１レンズ１２が第２レンズ１３の最外周部のみに当接して、以下当接面が内外互い違い状となるように各レンズを積層したことにより、第１レンズ１２に衝撃が加わった場合に、各レンズが撓みながら下方に力を伝達することとなるため、衝撃を緩和して破損しにくいようにすることができる。

本実施形態のレンズユニット１を含む４種類のレンズユニットについて、衝撃力が加わった場合の解析結果及び実験結果について説明する。ここでは、本実施形態のレンズユニット１を第１タイプのレンズユニットとし、その他に第２〜第４タイプのレンズユニットを用意する。図４には、第２タイプのレンズユニットの拡大断面図を示している。第２タイプのレンズユニットは、第２レンズ１３の形状のみが第１タイプのレンズユニットと異なっている。具体的には、第２レンズ１３の鍔部１３ａの下面が、第１タイプのレンズユニットに比べて鏡筒１０の第２段部１０ｂに近接するように、鍔部１３ａが肉厚状に形成されている。

図５には、第３タイプのレンズユニットの拡大断面図を示している。第３タイプのレンズユニットは、第４レンズ１５の形状のみが第１タイプのレンズユニットと異なっている。具体的には、第４レンズ１５の周縁部上下面が、いずれも平面状に形成されている。これによって、第１タイプのレンズユニットと異なり第３レンズ１４及び第４レンズ１５の各周縁部が撓まないようになっている。図６には、第４タイプのレンズユニットの拡大断面図を示している。第４タイプのレンズユニットは、各レンズの積層面がいずれも平面状に形成されており、従来のレンズユニットと同様の構成を有している。

図７には、各タイプのレンズユニットに対する落球試験を想定した解析結果のグラフを示している。ここでは、各タイプのレンズユニットをそれぞれＰタイル上に載置し、２０ｃｍの高さから第１レンズ１２に対して５０ｇの鉄球を落下させる落球試験を想定しており、その場合にレンズ１１に生じる最大主応力の値を数値解析により求めている。なお、第１レンズ１２はガラス製であり、最大主応力は第１レンズ１２の頂点部において生じる。その結果、図７に示すように第１タイプのレンズユニットが最も小さい値となっており、次いで第３タイプのレンズユニットが小さく、第２タイプ及び第４タイプのレンズユニットが、同等の値で最も大きくなることがわかった。

図８には、実際に落球試験を行った結果の表を示している。ここでは、解析の場合と同様に、各タイプのレンズユニットをそれぞれＰタイル上に載置し、５０ｇの鉄球を落下させる試験を行った。なお、第１レンズ１２はガラス製である。鉄球を落下させる高さをパラメータとして、レンズ１１が破損しなかった場合には○を、レンズ１１が破損した場合には×を、それぞれ付している。

図８に示すように、第１タイプのレンズユニットでは、３回の試験でいずれも３０ｃｍの高さからの落球であっても破損しないことが確認された。一方、第２タイプのレンズユニットは２０ｃｍの高さからの落球で破損する場合があり、また第３タイプ及び第４タイプのレンズユニットは３０ｃｍの高さからの落球で破損する場合があった。この試験結果は、図７に示した解析結果と概ね一致するものである。

図４に示す第２タイプのレンズユニットは、第１タイプのレンズユニットと同様に、各レンズが内外互い違い状に当接し積層されているが、第２レンズ１３の鍔部１３ａの下面と鏡筒１０の第２段部１０ｂとの隙間が小さいため、第１レンズ１２から第２レンズ１３に力が伝達された際に、第２レンズ１３の鍔部１３ａの下面が鏡筒１０に接触してそれ以上変形できず、却って最大主応力値が大きくなっているものと考えられる。

第２レンズ１３のみが変形可能となるようにした第３タイプのレンズユニットは、第１タイプのレンズユニットほどではないが、従来のレンズユニットに相当する第４タイプのレンズユニットよりは衝撃力を緩和する効果が認められる。

このように、第１レンズ１２が第１当接面部１２ａで第２レンズ１３の最外周部のみに当接し、第２レンズ１３が第１当接面部１２ａより内周側の第２当接面部１３ａで第３レンズ１４に当接するようにして、少なくとも第２レンズ１３の外周部が第１レンズ１２からの力を受けて撓むことができるようにすることで、従来のレンズユニットに比べて衝撃力を緩和し破損しにくいレンズユニットとすることができる。

また、第３レンズ１４以下のレンズについても、当接部が内外互い違い状となるように積層することで、衝撃力をより緩和してさらに破損しにくいレンズユニットとすることができる。ただし、各レンズが撓んだ際に鏡筒１０の段部に接触しないよう、レンズと鏡筒１０の段部との間には、充分な隙間を設けることが必要である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の適用は本実施形態には限られず、その技術的思想の範囲内において様々に適用されうるものである。例えば、鏡筒１０内に納められるレンズ１１の光学的な特性は、どのようなものであってもよく、またレンズの枚数も３枚以上であれば何枚であってもよい。

本実施形態におけるレンズユニットを有する車載用カメラの断面図である。レンズユニットの断面図である。図２のうちレンズの一側部側付近の拡大図である。第２タイプのレンズユニットの拡大断面図である。第３タイプのレンズユニットの拡大断面図である。第４タイプのレンズユニットの拡大断面図である。各タイプのレンズユニットに対する落球試験を想定した解析結果のグラフである。実際に落球試験を行った結果の表である。

符号の説明

１レンズユニット
２ハウジング
２ａ鏡筒保持部
３基板
４受光部
５伝送ケーブル
１０鏡筒
１０ａ第１段部
１０ｂ第２段部
１０ｃレンズ受け面
１１レンズ
１２第１レンズ
１２ａ第１当接面部
１２ｂ第１対向面部
１３第２レンズ
１３ａ鍔部
１３ｂ第２当接面部
１３ｃ第２対向面部
１４第３レンズ
１４ａ第３当接面部
１４ｂ第３対向面部
１５第４レンズ
１５ａ第４当接面部
１５ｂ第４対向面部
１６第１絞り板
１７第２絞り板
１８Ｏリング

Claims

鏡筒内に少なくとも３枚以上のレンズを積層収納してなるレンズユニットにおいて、
前記レンズは物体側から順に第１レンズと第２レンズと第３レンズが積層され、前記第１レンズは外周側に前記第２レンズ側に当接する第１当接面部を有すると共に、該第１当接面部の内周側には前記第２レンズと離隔して対向する第１対向面部を有し、前記第２レンズは前記第１当接面部より内周側に前記第３レンズ側に当接する第２当接面部を有すると共に、該第２当接面部の外周側には前記第３レンズと離隔して対向する第２対向面部を有し、
前記第２レンズは周縁部に鍔部を有し、該鍔部は、一方の面が前記第１レンズの第１当接面部と当接し、前記一方の面と対向する他方の面が前記鏡筒の内面と対向し、前記第２レンズの鍔部より内周側に前記第２当接面部及び第２対向面部が形成され、
前記鍔部は前記第２レンズの中央部より薄肉状に形成され、前記鍔部の他方の面と前記鏡筒の内面との間には空間部が形成されると共に、前記鍔部は前記第１レンズにより前記一方の面が押圧されることで、前記空間部に向かって撓むように変形し、前記他方の面は前記鏡筒の内面に当接しないことを特徴とするレンズユニット。
前記鏡筒は前記鍔部と前記レンズの積層方向に離隔して対向する段部を内周面に有してなることを特徴とする請求項１記載のレンズユニット。
前記鏡筒には前記第３レンズに当接する第４レンズが収納され、前記第３レンズは前記第２当接面部より外周側に前記第４レンズと当接する第３当接面部を有すると共に、該第３当接面部の内周側には前記第４レンズと離隔して対向する第３対向面部を有することを特徴とする請求項１または２記載のレンズユニット。
前記鏡筒は前記第４レンズの前記第３レンズに当接する面と反対側の面に当接するレンズ受け面を備え、前記第４レンズは前記第３当接面部より内周側に前記レンズ受け面と当接する第４当接面部を有すると共に、該第４当接面部の外周側には前記レンズ受け面と離隔して対向する第４対向面部を有することを特徴とする請求項３記載のレンズユニット。