JP6825888B2 - レンズユニットおよびカメラモジュール - Google Patents
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Description
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、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ている。
絞り部材は、通過する光の範囲を制限するものであり、絞り部材を適切な位置に配置することでゴーストを適切に抑えることができ、カメラの光学性能を向上させることができる。
このような絞り部材の外周縁はレンズのフランジ部を越えて鏡筒の内周面まで延出され当該内周面に当接されている。したがって、鏡筒の入射側(物体側)の開口部から入った光の一部がレンズのフランジ部等を通っても当該光の一部は絞り部材によって遮蔽されるので、当該光の一部が鏡筒の出射側の開口部に達するのを抑えることができ、これによってゴーストを抑えている。
この場合、一体化すべきそれぞれのレンズの外周部のフランジ部どうしを嵌合させてレンズどうしを貼り合わせることでレンズの径方向の位置精度を確保しつつ容易に一体化することができる。
しかしながら、レンズのフランジ部どうしを嵌合させると、この嵌合部が邪魔になってレンズとレンズとの間に設ける絞り部材の外周縁を鏡筒の内周面まで延出することができず、当該絞り部材はフランジ部どうしの嵌合部の内側に設けることになる。
このため、鏡筒の入射側の開口部から入った光の一部が、絞り部材の外周縁より外側の部位、例えば絞り部材の外周縁と鏡筒の内周面との間にある前記嵌合部やこの嵌合部と鏡筒の内周面との間の隙間を通って、屈折や反射して鏡筒の出射側(像側)の開口部に達する場合があり、ゴーストを適切に抑えることができなくなる。
前記光軸方向において隣り合う前記レンズどうしのうち、少なくとも一対のレンズは、それらの外周縁部のフランジ部どうしの嵌合によって一体化されて一体化レンズとなっており、
前記フランジ部どうしの嵌合部より内側に前記第1の絞り部材が設けられ、
前記鏡筒に、前記第1の絞り部材の外周縁より外側の部位と前記光軸方向において対向する環状の光遮蔽面が前記第1の絞り部材より前記鏡筒の像側の開口部側に設けられていることを特徴とする。
この鏡筒本体部より小径でかつ、当該鏡筒本体部と同軸かつ前記鏡筒の出射側の開口部側に隣接して設けられて、前記一体化レンズより小径のレンズが収納される小径筒部とを備え、
前記鏡筒本体部と前記小径筒部とを繋ぐ環状部に前記光遮蔽面が形成されていてもよい。
前記第2の絞り部材の内周縁または前記墨塗り部の内周縁と、前記第1の絞り部材の内周縁とを結ぶ線分の延長線が前記光遮蔽面と交差しているのが好ましい。
このような構成によれば、上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。
本実施の形態のレンズユニットは、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、鏡筒1は、円筒状の鏡筒本体部1Aと、この鏡筒本体部1Aと同軸かつ鏡筒本体部1Aより小径の小径筒部1Bとを備え、鏡筒本体部1Aと小径筒部1Bとの間にはこれらを繋ぐ環状部1Cが設けられている。また、鏡筒本体部1A、小径筒部1Bおよび環状部1Cは一体的に形成されている。
レンズ2〜5のうち、レンズ3は鏡筒本体部1A内に挿入されたうえで、当該レンズ3のフランジ部3bの下面がレンズ4に当接されるとともにフランジ部3bの外周面が鏡筒本体部1Aの内周面に当接されている。これによって、レンズ3はその光軸方向および径方向の位置決めがなされている。
第1レンズ2は、下面側に凹状の球面となっているレンズ面200aと、光軸Oに対して直交するとともに、レンズ面200aの開口縁200bを含む平坦面(下面)201とを備えている。
また、レンズ面200aの有効径202における接線203と、光軸Oとのなす角度(接線角)が最小となる最小接線角α21.6°以下となっているが、さらに最小接線角αは20.0°以下となるのが好ましい。しかし、最小接線角αが14.1°未満となるようにレンズ面200aを加工するのは非常に困難であるため、実際には最小接線角αは14.1°以上となる。言い換えると、限界最小接線角は14.1°となり、これより小さい最小接線角となるようにレンズ面200aを加工することは非常に困難であり、加工品質が悪化しレンズ性能の悪化をもたらす。
ここで、半球率について説明する。例えば、図3において、レンズ面200aの半径をR、レンズ面200aの有効径202での接線203の接点と光軸Oとの間の距離(光軸Oと直交する方向(図3において左右方向)における距離)をXとすると、半球率Hは、H=X/Rで示される。
そして、この半球率Hが97%の場合に最小接線角が14.1°となる。つまり、限界半球率が97%のときに限界最小接線角が14.1°となる。
また、接線角αが21.6°のときに半球率Hは93.0%となり、最小接線角αが20.0°のときに半球率Hは94.0%となる。
したがって、本実施の形態では、半球率Hが93.96%で、93%以上となっており、さらに半球率Hが94%以上となるのが好ましい。
なお、本実施の形態では、レンズ面200aは凹状の球面となっているが、当該レンズ面は凹状の非球面であってもよい。
また、第2の絞り部材12は、鏡筒本体部1Aの内周面まで延出されて、当該内周面に当接され、さらに第2の絞り部材12の外周縁部の下面は受け面23に当接されている。また、第2の絞り部材12は第1レンズ2と、この第1レンズ2に光軸方向において隣り合う第2レンズ3とによって挟持されている。
また、レンズ2のフランジ部2bの下側の外周面と鏡筒本体部1Aの入射側の開口部21の内周面との間にはリング状のシール部材30が介挿されている。
また、レンズ5はその有効径より外側の上面が、レンズ4の有効径より外側の下面に第1の絞り部材13を介して当接されているが、フランジ部5bと鏡筒本体部1Aの内周面との間には所定の隙間が設けられている。また、フランジ部5bの外周面は、鏡筒1の入射側の開口部側ほど光軸に近づくように当該光軸に対して約10°程度傾斜している。
レンズ4のフランジ部4bとレンズ5のフランジ部5bの外周面にはシボが設けられており、この外周面に向かう光線を散乱させ、外周面での反射光がゴーストとなることを抑制している。また、このシボ面を外周面だけではなく、隣り合うレンズ4,5のフランジ部4b,5bと接触する部分を除いたフランジ部4b,5bまで延在させることにより、さらにゴーストの発生を効果的に抑制することができる。なお、フランジ部4b,5bの外周面が傾斜しているのは、金型でシボ面を形成するに当たり抜き勾配を考慮する必要があるからである。フランジ部4b,5bの外周面は少なくとも光軸に対して5度以上傾斜しているのが好ましい。
すなわち、光遮蔽面32は、鏡筒本体部1Aと小径筒部1Bとを連結する環状部1Cの上面に形成されており、当該光遮蔽面32は光軸と直交する平面となっている。また、光遮蔽面32の内周縁は第1の絞り部材13の外周縁より径方向内側に位置している。
さらに、光遮蔽面32と、一体化レンズ31のうち光遮蔽面32側に位置するレンズ5のフランジ部5bの光遮蔽面32と対向する対向面5dとの間の距離が0.5mm以下に設定されている。また、第1の絞り部材13と光遮蔽面32との間の距離Sが鏡筒1の光軸方向における長さHの15%以下に設定されている。いずれも当該領域での乱反射によるゴースト発生を抑制するためである。なお、本実施の形態において鏡筒1の高さHは16.0mmとなっている。
また、光遮蔽面32には、放射に延びる所定幅の溝32aが周方向に等間隔で4つ形成されている。成型時に、当該溝32aはエジェクトピンが突き当てられ、鏡筒1が金型から離形されるようになっている。
物体側光軸方向から見て、第1の絞り部材13は、その外周縁部と光遮蔽面32の内周縁部とが重なるように、配置されている。言い換えれば、光遮蔽面32が第1の絞り部材13の外周部の遮蔽部分と重なるような位置関係となっている。このような配置とすることにより、第1の絞り部材13より物体側の前半レンズ群(レンズ2,3,4)を透過してきた光線は光遮蔽面32によりブロックされ、後半レンズ群(レンズ5,6,7,8)のフランジ部へ向かう光線は第1の絞り部材13によりブロックされるため、第1の絞り部材13と光遮蔽面32の機能分担によりゴーストの発生を効果的に抑制することができる。
また、鏡筒1の入射側の開口部21に設けられた第2の絞り部材12の内周縁と、第1の絞り13の外周縁とを結ぶ線分Lの延長線が光遮蔽面32と交差するように、第1および第2の絞り部材13,12、レンズ2〜5、鏡筒本体部1A、環状部1Cおよび光遮蔽面32のそれぞれ形状や寸法が設定されている。このような構成をとることにより、レンズ2から直接入射した光を光遮蔽面32により物体側に反射させることができゴーストを抑制することができる。線分Lの延長線が鏡筒本体部1Aの内側面で交差する場合、鏡筒本体部1Aの内側面で反射した光線が像側方向に向かいゴーストの原因となる確率が高くなる。また、レンズユニットへの入射角をかえて想定外の部分での反射により発生する散乱光をシュミレーションした結果、線分Lの延長線が光遮蔽面32と交差するような位置関係にした場合、最もセンサへ向かう光線を少なくすることができることが分かった。
なお、第1の絞り部材13の替わりに第1レンズ2の像側面のフランジ部が墨塗りされている場合には、墨塗りの内周部分が線分Lの基準点となる。
小径筒部1Bには、レンズ6〜8が収納されている。レンズ6のフランジ部6bが前記レンズ5に嵌合されることにより、一体化レンズ34全体の光軸直交方向の位置決めがなされている。
すなわち、レンズ5のフランジ部5b下面側には、断面L形の凹部5eが環状に設けられており、レンズ6のフランジ部6bの上面側には断面凸形の凸部6cが環状に設けられている。凹部5eの内側面と凸部6cの内側面は円錐面の一部であり、レンズ5,6を重ねる際に当該2つの円錐面により光軸直交方向の位置決めが互いになされるようになっている。そして、凹部5eの内側面と凸部6cの内側面とが密接する部分が嵌合部26となっており、この嵌合部26によって、フランジ部5b,5bが嵌合されている。
これによって、レンズ5,6は一体化されている。上述したように、レンズ4,5は一体化されているので、レンズ4〜6が一体化されて一体化レンズ34となっている。
なお、レンズ4〜6はフランジ部の嵌合によって一体化されるとともに、嵌合面どうしは接着剤によって接着されている。
また、レンズ8の上面側にはレンズ8の有効径より外側に受け面8dがリング状に設けられており、この受け面8dにレンズ7のフランジ部7bの下面が当接されている。また、レンズ6の下面側にはレンズ6の有効径より外側に凸部6dがリング状に設けられ、この凸部6dがレンズ7のフランジ部7bの上面に当接されている。つまり、レンズ7はレンズ6,8によって挟持されている。
したがって、一体化されたレンズ4〜6(一体化レンズ34)は、その上側(開口部21側)のレンズ4がレンズ3に当接しており、下側(開口部22側)のレンズ6がレンズ7を介してレンズ8に当接しており、レンズ8が受け面35に当接されているので、光軸方向の位置決めがなされている。
また、小径筒部1Bの外周面には雄ねじ36が設けられている。
さらに、第1の絞り部材13と光遮蔽面32との間の距離Sが鏡筒1の光軸方向における長さHの15%以下に設定されているので、第1の絞り部材13を光遮蔽面32に近づけることができる。したがって、第1の絞り部材13の外周縁で回折した光の大部分は光遮蔽面32によって遮蔽されるので、当該光に起因するゴーストを抑えることができる。
加えて、光遮蔽面32の内周縁が第1の絞り部材13の外周縁より径方向内側に位置しているので、第1の絞り部材13の外周縁より外側を通る光を確実に光遮蔽面32によって遮蔽することができるので、ゴーストをより確実に抑えることができる。
また、レンズ4のフランジ部4bおよびレンズ5のフランジ部5bが鏡筒1の入射側の開口部側ほど光軸に近づくように当該光軸に対して傾斜しているので、鏡筒1内で反射したり屈折したりしてフランジ部4b,5bに当たった光の一部は鏡筒1の入射側の開口部21側に向けて反射する。したがって、この当該光の一部に起因するゴーストを抑えることができる。
また、設計とおりに絞り部を形成できるので、画角θを従来に比して広げることができる。
さらに、第2の絞り部材12の内周縁12aが、有効径202より径方向外側でかつレンズ面200aの開口縁200bより径方向内側の80μm以下の所定範囲内に位置しているので、この所定範囲内で第2の絞り部材12の位置精度を管理できる。
また、鏡筒1を段付きの円筒状として、環状部1Cに光遮蔽面32を設けたが、ストレートの円筒状の鏡筒の場合、例えば、鏡筒の内周面に平板環状の部材を設け、当該部材に光遮蔽面を設けてもよい。
さらに、光遮蔽面は光軸に対して直交しているのが望ましいが、多少傾斜していてもよい。
また、光遮蔽面は平面に限らず、曲面等であってもよい。
1A 鏡筒本体部
1B 小径筒部
1C 環状部
2〜8 レンズ
4b,5b フランジ部
9 レンズ群
12 第2の絞り部材
12a 内周縁
13 第1の絞り部材
20 レンズユニット
21,22 開口部
25 嵌合部
31 一体化レンズ
32 光遮蔽面
Claims (6)
- 複数のレンズが当該レンズの光軸に沿って並べられたレンズ群と、このレンズ群が収納される鏡筒と、前記レンズ群の少なくとも一個所のレンズ間に配置される平板環状の第1の絞り部材とを備えるレンズユニットであって、
前記光軸方向において隣り合う前記レンズどうしのうち、少なくとも一対のレンズは、それらの外周縁部のフランジ部どうしの嵌合によって一体化されて一体化レンズとなっており、
前記フランジ部どうしの嵌合部より内側に前記第1の絞り部材が設けられ、
前記鏡筒に、前記第1の絞り部材の外周縁より外側の部位と前記光軸方向において対向する環状の光遮蔽面が前記第1の絞り部材より前記鏡筒の像側の開口部側に設けられ、
前記鏡筒は、少なくとも前記一体化レンズが収納される鏡筒本体部と、
この鏡筒本体部より小径でかつ、当該鏡筒本体部と同軸かつ前記鏡筒の光出射側の開口部側に隣接して設けられて、前記一体化レンズより小径のレンズが収納される小径筒部とを備え、
前記鏡筒本体部と前記小径筒部とを繋ぐ環状部に前記光遮蔽面が形成されていることを特徴とするレンズユニット。 - 前記レンズ群のうち前記第1の絞り部材より物体側に設けられたレンズの像側に平板環状の第2の絞り部材が設けられ、あるいは、前記レンズ群のうち前記第1の絞り部材より物体側に設けられたレンズの像側面に墨塗り部が設けられ、
前記第2の絞り部材の内周縁または前記墨塗り部の内周縁と、前記第1の絞り部材の外周縁とを結ぶ線分の延長線が前記光遮蔽面と交差し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。 - 前記第1の絞り部材と前記光遮蔽面との間の距離が前記鏡筒の前記光軸方向における長さの15%以下に設定さ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。
- 前記光遮蔽面の内周縁が前記第1の絞り部材の外周縁より内側に位置していることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のレンズユニット。
- 前記光遮蔽面と、前記一体化レンズのうち前記光遮蔽面側に位置するレンズのフランジ部の前記光遮蔽面と対向する対向面との間の距離が0.5mm以下に設定されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のレンズユニット。
- 請求項1から5のいずれか1項に記載のレンズユニットを備えていることを特徴とするカメラモジュール。
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