JP6609449B2 - レンズ鏡筒の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、レンズ鏡筒、光学機器、電子機器及びレンズ鏡筒の製造方法に関する。

特許文献１には、レンズからなる光学素子群を内方で保持すべく、筒状を呈するレンズ枠を備える撮像装置が開示されている。また、この撮像装置は、レンズ枠内部の気密性を保持するため、レンズとレンズ枠の前部側端面との間にＯリングを備える。

この種の撮像装置は、例えば、車外に設置される車載カメラや屋外に設置される監視カメラなどに採用されると、Ｏリングとレンズ及びレンズ枠との隙間からレンズ枠内部に雨水などが浸入する。そこで、Ｏリングの代わりに接着剤などの封止剤が充填されることがある。

特開２０１１−２１５１８３号公報

レンズとレンズ枠との間に封止剤を充填する方法として、先に封止剤をレンズまたはレンズ枠に塗り、その後、レンズをレンズ枠に嵌め込む方法が考えられる。しかしながら、この方法では、レンズを嵌め込む際、封止剤はレンズとレンズ枠との間に、均一に充填されるとは限らず、十分な気密性を得られない虞がある。

レンズをレンズ枠に先に嵌め込み、その後、レンズとレンズ枠との間に形成される空間に封止剤を流し込んで充填する方法も考えられる。この場合、空間に流れ込んだ封止剤が、さらにレンズ枠の内部に流れ込まないように、ある程度粘度の高いものが採用されることが多い。

しかし、封止剤の粘度が高いと、空間に入り込みづらく、作業効率が低下する虞がある。また、十分な気密性及び接着強度を得られない虞もある。

このように、レンズとレンズ枠との間に形成される空間に封止剤を充填することは、容易ではない。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、粘度の高い封止剤であっても、レンズとレンズ枠との間に形成される空間に容易に流し込めるレンズ鏡筒、光学機器、電子機器及びレンズ鏡筒の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るレンズ鏡筒は、
レンズと、
前記レンズを保持するレンズ枠と、を備え、
前記レンズ枠の対物側の端部には、光軸を囲む溝が設けられており、
前記レンズは、対物側から見て、前記レンズの外周縁部が前記溝の外周と内周との間に位置する。

レンズ枠の対物側の端部には、光軸を囲む溝が設けられている。レンズは、対物側から見て、レンズの外周縁部が溝の外周と内周との間に位置づけられて保持される。そして、レンズと溝との間に空間が形成される。空間は、溝が設けられていない場合よりも広いため、封止剤を容易に流し込むことができる。空間に流し込まれた封止剤が、レンズ及び溝に十分密着することで、レンズ枠を封止することができる。

例えば、前記溝が、円環状の形状を有してもよい。

これにより、封止剤を塗布する際、封止剤を注入するディスペンサーをレンズと溝との間の空間近傍に位置づけ、その後レンズ枠を回転させても、ディスペンサーと溝との位置関係は一定である。このため、レンズが任意の形状であっても、溝に向けて封止剤を流し込むことで、空間の全周に渡って封止剤を充填することができる。

例えば、前記レンズの外周縁部に、像側に向かって次第に縮径するように面取部を有してもよい。

これにより、ディスペンサーを溝に向けて位置づける際、レンズに面取部が設けられていない場合よりも、光軸側へ位置づけることができる。このため、溝の寸法をより小さくすることができる。

例えば、前記溝に封止剤が充填されていてもよい。

これにより、雨水、粉塵などが、レンズ枠の内部に入り込んで、レンズ体に含まれるレンズの表面に付着することがない。

上記目的を達成するため、本発明に係る光学機器は、上記のレンズ鏡筒を有する。

上記目的を達成するため、本発明に係る電子機器は、上記のレンズ鏡筒を有する。

上述のように、本発明に係るレンズ鏡筒では、レンズとレンズ枠との間に形成される空間をより確実に封止することが可能になる。これにより、雨水、粉塵などが、レンズ枠の内部に入り込んでレンズの表面や撮像素子の撮像面に付着することがない。

上記目的を達成するため、本発明に係るレンズ鏡筒の製造方法は、
対物側の端部に光軸を囲む溝を有するレンズ枠に、レンズを保持する工程と、
前記溝に封止剤を注入する工程と、を備え、
前記レンズを保持する工程において、
前記レンズは、対物側から見て、前記レンズの外周縁部が、前記溝の外周と内周の間に位置する。

これにより、レンズ枠の内部が封止剤によって封止されたレンズ鏡筒を提供することができる。

本発明によれば、粘度の高い封止剤であっても、レンズとレンズ枠との間に形成される空間に容易に流し込めるレンズ鏡筒、光学機器、電子機器及びレンズ鏡筒の製造方法を提供することができる。

一実施の形態に係るレンズ鏡筒の側面図で、一部を断面にした図である。 図１の範囲Ａを拡大した図である。 図１の範囲Ａを拡大した図で、封止剤を除去した状態を示す図である。 一実施の形態に係るレンズ鏡筒の正面図である。 一実施の形態に係るレンズ鏡筒が備えるレンズ枠の断面図である。 レンズ枠を回転枠に取り付けた状態を示す図である。 図６の状態からさらに、レンズ棒でレンズ枠を押さえている状態を示す図である。 ディスペンサーをレンズ枠の溝の近傍に固定して位置づけた状態を示す図である。 図８の範囲Ｂを拡大した図である。 ニードル先端から空間に封止剤が流し込まれる様子を示す図である。 空間に封止剤が充填された状態を示す図である。 封止剤に紫外線を照射している様子を示す図である。 変形例１に係る溝の断面拡大図である。 変形例２に係る溝の断面拡大図である。 変形例３に係る溝の断面拡大図である。 変形例４に係る光学機器の要部構成を示す図である。

（実施の形態）
以下、実施の形態に係るレンズ鏡筒を、図を参照しながら説明する。

レンズ鏡筒１０は図１に示すように、一番玉のレンズ２０と複数のレンズ３０とを含むレンズ体５０と、レンズ体５０を保持するレンズ枠１００と、を備える。

レンズ２０、３０は、プラスチックレンズであり、光軸Ｏが一致するように並べて配置されている。本実施の形態では、光軸ＯをＺ軸方向とし、対物側が前方であり、像側が後方であるものとする。また、Ｚ軸に直交し、後述するレンズ２０のゲート２２０の中心を通る方向をＹ軸方向とし、Ｚ軸方向とＹ軸方向とに直交する方向をＸ軸方向とし、適宜参照する。

レンズ２０は、図１、図４に示すように、外周縁部の一部に、いわゆるＤカットの形状に成型された切り欠き部２１０を有する形状をなす。切り欠き部２１０には、レンズ２０の射出成型時の樹脂注入口の跡であるゲート２２０が形成されている。レンズ２０の寸法は、ゲート２２０を含むＹ軸方向の長さが、Ｘ軸方向の直径より短くなっている。

また、図２、図３に示すように、切り欠き部２１０を除くレンズ２０の外周縁部には、面取部２３０が形成されている。面取部２３０は、＋Ｚ方向に向かって次第に縮径する形状を有する。

レンズ枠１００は、図５に示すように、概ね中空有底の円筒状をなし、底部に、レンズ体５０を透過した光を通過させる開口部１５０を有する円筒部１１０と、円筒部１１０の前端部に、径方向の外方へ全周にわたって、正八角形状に延びるフランジ部１２０と、を備える。

円筒部１１０とフランジ部１２０とは、一体的に成型されており、その内部に、前方から後方へ向かって段階的に狭くなる内壁部１３０を有する。内壁部１３０は、レンズ体５０を収容するためのレンズ収容空間１４０を形成している。レンズ体５０は、内壁部１３０と開口部１５０の周辺部とに当接してレンズ枠１００に収容される。

レンズ枠１００の、対物側の端部１０１には、図４などに示すように、溝１２１が円環状に設けられている。レンズ２０は、図３、図４に示すように、レンズ２０の外周縁部が溝１２１の外周と内周の間に位置するように保持される。このようにレンズ２０が保持されることで、図３に示すように、溝１２１とレンズ２０とで空間３００が画される。また、溝１２１のさらに光軸Ｏ側の、レンズ２０と端部１０１との間には、組み立て時に各部材の製造誤差を吸収するための隙間３１０が形成されている。

溝１２１は、光軸Ｏに向かって途中までは次第に深くなり、途中から光軸Ｏに近い端部に至るまで一定の深さである。溝１２１の深さ、幅などの寸法は、封止剤４００の粘度などを考慮して、封止剤４００が溝１２１に沿って空間３００に流れ込むように定められる。すなわち、例えば、封止剤４００の粘度が高いために、注入時に封止剤４００が目詰まりしないように、その寸法が定められる。

なお、レンズ枠１００は樹脂製であり、好適に採用される樹脂としては、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）、ポリアミド樹脂（ＰＡ）を挙げることができる。

本実施の形態では、封止剤４００は、紫外線硬化性樹脂であり、図２などに示すように、空間３００を充填し、溝１２１とレンズ２０とに密着することで、レンズ枠１００の内部へ雨水や粉塵などが入り込むことを防ぐとともに、レンズ枠１００に対してレンズ２０が移動しないように固定する。封止剤４００は、空間３００に充填する際に封止剤４００が目詰まりしないように、また、空間３００から隙間３１０に流れ込み、レンズ枠１００の内部に入り込むことがないように、適切な粘度のものが選定される。

例えば、図３に示す、溝１２１の深さＬが０．２ｍｍ、溝１２１の角度θが１０度の場合、封止剤４００が硬化する前の粘度は、２００００〜２５０００ｍＰａ・ｓ程度が望ましい。

次に、本実施の形態に係るレンズ鏡筒１０の製造方法について、図６〜図１２を参照しながら説明する。

まず、レンズ体５０が、レンズ枠１００の中に嵌め込まれる。

このとき、レンズ体５０は、レンズ枠１００の内壁部１３０に当接し、径方向の位置が固定される。また、レンズ体５０は、円筒部１１０が有する開口部１５０の周辺部に当接するとともに、前後方向に隣接するレンズ２０、３０が互いに当接する。これにより、レンズ体５０は、後方に移動しないようにレンズ枠１００の中に係止される。

続いて、図８などに示す回転台５００及びディスペンサー７００によって、レンズ鏡筒１０に封止剤４００を充填する。

なお、回転台５００は、回転軸Ｒを中心に回転する装置であり、レンズ体５０を保持したレンズ枠１００を回転可能に支持する回転枠５１０が取り付けられている。そして、レンズ押さえ棒６００でレンズ枠１００を上方から押さえつつ回転する。ディスペンサー７００は、ニードル７１０の先端から封止剤４００を注入する装置である。

まず、図６に示すように、レンズ体５０を保持したレンズ枠１００が回転枠５１０に取り付けられ、回転可能に支持される。そして、図７に示すように、回転時に、レンズ体５０が径方向にぶれないように、レンズ押さえ棒６００で上方から押さえられる。

次に、ディスペンサー７００のニードル７１０の先端が、図８、図９に示すように、溝１２１に向けて位置づけられる。このとき、レンズ２０に面取部２３０が設けられているため、面取部２３０が設けられていない場合よりも、ニードル７１０の先端を光軸Ｏにより近い位置に位置づけることができる。

続いて、図１０に示すように、レンズ体５０を保持したレンズ枠１００が、回転台５００によって回転軸Ｒを中心に回転させられるとともに、封止剤４００がニードル７１０の先端から溝１２１へ流し込まれる。

これにより、図１１に示すように、封止剤４００が、空間３００の全周に流し込まれる。

続けて、図１２に示すように、封止剤４００に、紫外線照射器（図示せず）によって紫外線８００が照射される。これによって、封止剤４００が硬化する。その結果、硬化した封止剤４００により、空間３００は封止される。

空間３００を封止剤４００で封止することにより、レンズ鏡筒１０の内部への雨水、粉塵などが侵入することを防ぐことが可能になる。また、レンズ２０がレンズ枠１００に対して光軸Ｏを中心に回転しないように、レンズ２０とレンズ枠１００とを固定することができる。

以上、本発明の一実施の形態について説明した。

本発明に係るレンズ鏡筒１０は、レンズ枠１００の対物側の端部１０１に、光軸Ｏを囲む溝１２１が設けられている。また、レンズ２０は、対物側から見て、レンズ２０の外周縁部が溝１２１の外周と内周との間に位置づけられて保持される。

従来の構成、すなわち、レンズ枠１００の、対物側の端部１０１に溝１２１が設けられていない構成の場合、空間３００に相当する隙間は非常に狭い。また、隙間からレンズ枠１００の内部に流れ込むことを防止するため、封止剤４００はある程度粘度の高いものが採用される。このため、隙間に封止剤４００を充填することは容易ではない。本実施の形態では、端部１０１に溝１２１が設けられていることにより、レンズ２０と溝１２１とで形成される空間３００は、従来の構成における隙間と比較して広い。このため容易に封止剤４００を空間３００に流し込むことができる。

本実施の形態に係るレンズ鏡筒１０は、溝１２１が円環状の形状を有する。これにより、封止剤４００を塗布する際、ニードル７１０の先端を溝１２１に向けて固定して位置づけて、その後レンズ枠１００を回転させても、ニードル７１０の先端と溝１２１との位置関係は一定である。このため、レンズ２０が任意の形状、例えば、いわゆるＤカットに成型された形状であっても、溝１２１に向けて封止剤４００を流し込むことで、空間３００の全周に渡って封止剤４００を充填することができる。

本実施の形態に係るレンズ鏡筒１０は、レンズ２０の外周縁部が、像側に向かって次第に縮径する面取部２３０を有する。

レンズ２０に面取部２３０が形成されていない場合、ニードル７１０の先端は、封止剤４００の注入時に、光軸Ｏからより遠い位置に位置づけられる。そして、ニードル７１０の先端がより遠い位置からでも封止剤４００を空間３００に流し込むため、溝１２１は、光軸Ｏから、より遠方に延びるように設けられる。

しかしながら、溝１２１の寸法を大きくすると、フランジ部１２０の寸法も大きくする必要があり、その結果、レンズ鏡筒１０の大型化につながる。

また、注ぎ込むべき封止剤４００の量も多くなってしまう。封止剤４００の量が多くなると、例えば、封止剤４００が紫外線硬化性樹脂である場合、紫外線照射する際、均一に照射されない虞がある。あるいは、空間３００に充填された封止剤４００を確実に照射するために照射時間が長くなってしまい、生産性が低下する。

本実施の形態に係るレンズ鏡筒１０は、レンズ２０の外周縁部に面取部２３０を有する。このため、封止剤４００の注入時に、ニードル７１０の先端を、光軸Ｏにより近い位置に位置づけることができる。これにより、溝１２１の寸法をより小さくすることができる。

本実施の形態に係るレンズ鏡筒１０では、空間３００に封止剤４００が充填されている。これにより、雨水、粉塵などが、レンズ枠１００の内部に入り込んで、レンズ２０、３０の表面に付着する可能性が低減する。これにより、レンズ枠１００の内部に入り込んだ雨水、粉塵などが、レンズ２０、３０の表面に付着して光路障害を生じさせることによって、レンズ鏡筒１０を用いて撮影された撮像画像の解像度が劣化することを抑えることが可能になる。

以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形及び応用が可能である。

上記実施の形態では、レンズ２０、３０がプラスチックレンズである例によって説明したが、ガラスレンズを採用してもよい。また、レンズ２０、３０に採用されるレンズ面は、球面、平面、非球面のいずれで形成されてもよい。レンズ面が球面又は平面の場合、レンズ２０、３０の加工、レンズ枠１００への組み立て調整などが容易になり、加工及び組立調整の誤差による光学性能の変化を防ぐことができる。レンズ面が非球面の場合、非球面は、研削加工による非球面、プラスチックまたはガラスを金型で非球面形状に形成した非球面、ガラスの表面に樹脂を非球面形状に形成した複合型非球面のいずれの非球面であってもよい。また、レンズ面は回折面としてもよく、レンズ２０、３０は、屈折率分布型レンズ（ＧＲＩＮレンズ）であってもよい。

さらに、レンズ２０、３０のレンズ面には、必要に応じて、種々の加工が施されてもよい。この加工の例として、レンズ面の曇り防止、レンズ面での水滴形成の防止などのために、レンズ面を光触媒などによって親水化することを挙げることができる。また、例えば、撮像装置がカメラなどに採用される場合、外部にさらされる可能性がある部位に対して、レンズ面の曇り防止、レンズ面での水滴形成の防止などのために、レンズ面を光触媒などによって親水化することを挙げることができる。

上記実施の形態では、レンズ３０が複数枚のレンズである例によって説明したが、レンズ３０は１枚でもよい。

上記実施の形態において、溝１２１の形状は、図３などに示すような形状に限らず、図１３〜図１５に例示するような、湾曲した部分や屈折した部分を含んでもよい。

上記実施の形態では、封止剤４００が紫外線硬化性樹脂である例により説明したが、封止剤４００は、これに限られない。封止剤４００は、例えば、熱硬化性樹脂であってもよい。この場合、熱硬化性樹脂である封止剤４００を空間に流し込み、熱乾燥によって硬化することで、空間３００を塞ぐことができる。

なお、上記実施の形態に係るレンズ鏡筒１０は、種々の光学機器及び電子機器に適用される。例えば、図１６はレンズ鏡筒１０を搭載した車載カメラなどの光学機器の要部構成を示す図である。ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサなどである撮像素子１１００は、レンズ鏡筒１０を透過した被写体像を電気信号に変換する。変換された電気信号はＡ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）変換回路１２００によってデジタル信号に変換され、画像処理回路１３００に入力される。画像処理回路１３００は、入力信号にもとづいて画像データを作成し、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などのメモリに記憶する。

このような光学機器は、上記実施の形態に係るレンズ鏡筒１０を備える。レンズ鏡筒１０では、レンズ２０とレンズ枠１００とで形成される空間３００をより確実に封止できるため、雨水、粉塵などが、レンズ枠１００の内部に入り込んで、レンズ２０、３０の表面や撮像素子１１００の撮像面に付着することを防止できる。これにより、レンズ枠１００の内部に入り込んだ雨水、粉塵などが、レンズ２０、３０の表面に付着して光の一部を遮断したり、撮像素子１１００の撮像面に付着して映り込んだりすることによって、撮像素子１１００や光学機器によって撮影された撮像画像の解像度が劣化することを抑えることができる。

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。

本発明は、例えば、車載カメラなどの撮像装置に適用できる。

１０ レンズ鏡筒
２０、３０ レンズ
５０ レンズ体
１００ レンズ枠
１０１ 端部
１１０ 円筒部
１２０ フランジ部
１２１ 溝
１３０ 内壁部
１４０ レンズ収容空間
１５０ 開口部
２１０ 切り欠き部
２２０ ゲート
２３０ 面取部
３００ 空間
３１０ 隙間
４００ 封止剤
５００ 回転台
５１０ 回転枠
６００ レンズ押さえ棒
７００ ディスペンサー
７１０ ニードル
８００ 紫外線
１１００ 撮像素子
１２００ Ａ／Ｄ変換回路
１３００ 画像処理回路

Claims (2)

1. 対物側の端部に光軸を囲む溝を有するレンズ枠に、外周縁部に像側に向かって次第に縮径する面取部を有するレンズを、前記対物側から見て、前記レンズの前記外周縁部を前記溝の外周と内周との間に位置させた状態で保持する工程と、
   ニードルの先端を前記外周縁部の前記面取部と前記溝との間に位置させた状態で、前記ニードルの先端から前記溝に封止剤を注入する工程と、を備える、
   レンズ鏡筒の製造方法。
2. 前記溝に封止剤を注入する工程では、前記レンズを保持している前記レンズ枠を回転させると共に、前記溝に前記封止剤を注入する、
   請求項１に記載のレンズ鏡筒の製造方法。

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