JP7165894B2 - レンズユニットおよび撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、レンズユニットおよび撮像装置に関する。

近年、撮像装置が車両に搭載されることが多くなっている。撮像装置が車両前方や車両側方に設置される場合、目立ちにくくするため、できるだけ本体部分を車両の意匠カバー内に埋め込んだ上で、レンズ部分のみ露出させるような構成が好ましい。

このような構成を採用した撮像装置では、外気に曝されるレンズ部分と、撮像素子等の電子部品が動作により発熱する本体部分と、に大きな温度差が生じる。この温度差に起因して、レンズ部分の内部に本体部分から高温高湿の空気が流入することで、レンズ部分に結露が発生してしまうことがある。レンズ部分に結露が生じると、正確な画像を撮影することが困難となる。これに対処するため、レンズ部分に結露が生じないようにした撮像装置が、例えば特許文献１および２に開示されている。

特開２００５－２５０３４８号公報 特開２００８－２３３４１４号公報

特許文献１には、レンズユニットのレンズと鏡筒（レンズを保持する部材）との間をシール部材等により封止することで、レンズ内に高温高湿の空気が流入しないようにした構成が開示されている。

ところで、撮像装置のレンズ部分の製造時には、製品の品質確保のため、リーク検査（気密検査）が必須である。リーク検査の方法として、例えば、レンズを構成する鏡筒の一方から鏡筒内に空気を流入させて鏡筒の他方に圧をかけ、鏡筒からの空気の漏れがないことを確認する方法がある。このような方法でリーク検査を行う場合、特許文献１に開示された技術のように鏡筒内部が完全に密閉された状態では、空気を流入させることが困難となるため、リーク検査の精度が低下したり、検査自体が困難になったりする。

特許文献２には、鏡筒内部の空間と外部の空間とを連通する貫通穴をリーク検査のために設け、製品として使用する際にはこの貫通穴を閉塞するレンズユニットが開示されている。しかしながら、貫通穴を設ける位置によっては、リーク検査を行うための検査装置が特殊な構成となり、汎用性がなくなるという課題があった。

このような事情に鑑みて、本発明は、レンズ部分の結露を防止することができるとともに、簡単な構成でリーク検査を行うことができるレンズユニットおよび撮像装置を提供することを目的とする。

本開示のレンズユニットは、最も物体側に配置される第１レンズと、２番目に物体側に配置される第２レンズとを含むレンズ群、前記レンズ群を保持する円筒形状の鏡筒であって、前記第１レンズと前記第２レンズとの間の第１空間に面する前記鏡筒の内壁面と、前記鏡筒の像側の底面と、を接続する通気穴が形成された鏡筒、前記第１レンズと前記鏡筒との間を封止する第１レンズ封止材、前記第２レンズと前記鏡筒との間を封止する第２レンズ封止材、および、前記通気穴を封止する通気穴封止材、を有する。

本開示の撮像装置は、回路基板と、前記回路基板に実装された撮像素子と、前記回路基板および前記撮像素子を収容するケースと、を有するカメラ、および、上記レンズユニット、を有する。

本発明によれば、レンズ部分の結露を防止することができるとともに、簡単な構成でリーク検査を行うことができる。

本開示の実施の形態に係るレンズユニットの構成を示す図 図１に示すレンズユニットをカメラに取り付けた状態を示す図 第２レンズ封止材の製造時のリーク検査の第１の例について説明するための図 第２レンズ封止材の製造時のリーク検査の第２の例について説明するための図 第１レンズ封止材のリーク検査について説明するための図 通気穴封止材のリーク検査について説明するための図

以下、本開示の各実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明、例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明等は省略する場合がある。なお、以下の説明および参照される図面は、当業者が本開示を理解するために提供されるものであって、本開示の請求の範囲を限定するためのものではない。

＜構造＞
図１は、本開示の実施の形態に係るレンズユニット１００の構成を示す図である。図１は、レンズユニット１００の光軸と後述の通気穴２６とを通る平面でレンズユニット１００を切断した断面図である。

図１に示すように、レンズユニット１００は、レンズ群１と、鏡筒２と、を有する。

レンズ群１は、本実施の形態では第１レンズ１１、第２レンズ１２、第３レンズ１３、第４レンズ１４、第５レンズ１５、第６レンズ１６の６枚のレンズで構成される。レンズ群１は、鏡筒２の内部に、物体側から第１レンズ１１、第２レンズ１２、第３レンズ１３、第４レンズ１４、第５レンズ１５、第６レンズ１６の順に配置されて保持されている。なお、図１に示す例では、第４レンズ１４のみ、レンズホルダ１４１を介して鏡筒２に保持されており、その他のレンズは鏡筒２の内壁面に直接保持されている。

鏡筒２は、両端に開口が設けられた概略円筒形状の部材である。すなわち、鏡筒２は物体側開口２１および像側開口２２を有する。レンズ群１の第２レンズ１２～第６レンズ１６は、物体側開口２１と像側開口２２とを接続する穴の内部に保持される。鏡筒２の穴の内周面と第２レンズ１２との間には、第２レンズ封止材１２１が設けられている。第２レンズ封止材１２１としては、例えば接着剤等の樹脂、より好適には紫外線硬化樹脂等が用いられる。

鏡筒２には、第１レンズ１１を保持するために、物体側開口２１近傍の内周面２１１、および物体側を向いた第１内壁面２１２が設けられる。内周面２１１および第１内壁面２１２と第１レンズ１１との間には、第１レンズ封止材１１１が設けられている。第１レンズ封止材１１１は、例えばＯリングである。

鏡筒２の側壁の内部であって像側開口２２の周囲には、概略円環状の通気溝２５が、鏡筒２の像側から形成されている。図１に示す例では、通気溝２５の深さは、鏡筒２の像側表面から第３レンズ１３の物体側表面付近までである。

そして、通気溝２５の最深部には、第１内壁面２１２との間に通気穴２６が形成されている。すなわち、通気溝２５および通気穴２６によって、第１内壁面２１２と、鏡筒２の像側の底面２３とが接続される。換言すれば、通気穴２６は、第１レンズ１１と第２レンズ１２との間の空間（以下、第１空間と記載する）２４と、通気溝２５内の空間とを連通させる穴である。なお、第１空間２４は、第１内壁面２１２と、第１レンズ１１の下面と、第１レンズ封止材１１１と、第２レンズ１２の上面と、第２レンズ封止材１２１と、によって構成される。

さらに、通気穴２６の通気溝２５側には、通気穴２６を封止する通気穴封止材２６１が設けられている。上記した第１レンズ封止材１１１、第２レンズ封止材１２１、および通気穴封止材２６１によって、第１空間２４は密閉されている。通気穴封止材２６１には、例えば紫外線硬化樹脂等が用いられる。なお、通気溝２５および通気穴２６は、後述するレンズユニット１００のリーク検査（気密検査）のために形成されている。

＜効果＞
以上、本発明の実施の形態１に係るレンズユニット１００の構成について説明した。次に、実施の形態１に係るレンズユニット１００の効果について説明する。

図２は、図１に示すレンズユニット１００をカメラ２００に取り付けた状態を示す図である。カメラ２００は、カメラケース２０１、基板２０２、撮像素子２０３、およびコネクタ２０４を有する。

カメラケース２０１の内部には、レンズユニット１００を通じて入射した光を電気信号（撮像信号）に変換する撮像素子２０３が基板２０２上に実装されている。撮像素子２０３によって変換された撮像信号は、図示しない電気回路によって所定の信号処理が行われたのち、コネクタ２０４を通じて、カメラ２００から外部へ出力される。

カメラ２００による撮像の際には、基板２０２上に実装された撮像素子２０３等の電子部品が通電により熱を発する。この熱によって、カメラ２００の種々の部品が保持している水分がカメラケース２０１内で蒸発し、カメラケース２０１内が高温高湿の空気で満たされる。なお、カメラケース２０１内の部品が保持する水分が蒸発するだけでなく、カメラケース２０１の外部から水蒸気がケース内に侵入することで、カメラケース２０１内の空気が高湿となることもある。

カメラケース２０１内の高温高湿の空気は、鏡筒２の像側開口２２からレンズユニット１００の内部に侵入する。より詳細には、まず、空気は、鏡筒２の内壁面と第６レンズ１６との隙間から鏡筒２内に侵入する。続いて、空気は、鏡筒２の内壁面と第５レンズ１５との隙間、第４レンズ１４とレンズホルダ１４１との隙間、鏡筒２の内壁面とレンズホルダ１４１との隙間、鏡筒２の内壁面と第３レンズ１３との隙間を通って、鏡筒２の内部に侵入する。

しかしながら、第２レンズ封止材１２１により、鏡筒２の内壁面と第２レンズ１２との隙間は封止されているため、高温高湿の空気は第１レンズ１１と第２レンズ１２との間の第１空間２４には侵入しない。

また、カメラケース２０１内の高温高湿の空気は、通気溝２５および通気穴２６を通って第１空間２４に侵入しようとするが、通気穴２６が通気穴封止材２６１により封止されているため、高温高湿の空気は第１空間２４には侵入しない。このため、第１レンズ１１の温度が外気温により第１空間２４の気温より低くなったとしても、第１空間２４内の空気は高温高湿ではないため、第１レンズ１１の内側面が結露する事態が防止される。

なお、第２レンズ１２と第３レンズ１３との間の空間には、上述の通り、鏡筒２の内壁面と第３レンズ１３との隙間を通って高温高湿の空気が侵入しうる。しかしながら、第１空間２４により生じる断熱効果のために、第２レンズ１２が外気温により第２レンズ１２と第３レンズ１３との間の空間の気温より低くなることが防止される。これにより、第２レンズ１２の内側面が結露する事態が防止される。第３レンズ１３～第６レンズ１６についても、第２レンズ１２と同様の理由により、内側面の結露が防止される。

以上説明したように、本発明の実施の形態に係るレンズユニット１００は、カメラ２００から突出するように配置することができる。これにより、例えばレンズユニット１００を用いた撮像装置が車両に搭載される場合に、カメラ２００を車両の意匠カバーの内部に埋め込み、レンズユニット１００の先端部分のみを露出させることによって、レンズユニット１００を目立たなくさせることができる。このため、車両のデザインの邪魔にならないレンズユニット１００を提供できる。

また、撮像素子の動作によってカメラ２００から生じる高温高湿の空気は、第１レンズ１１と第２レンズ１２との間の第１空間２４には侵入できないため、第１レンズ１１が外気温のために低温となった場合でも、第１レンズ１１の内側面の結露を防止できる。さらに、第１空間２４により生じる断熱効果によって、第２レンズ１２の温度低下を防止できるので、第２レンズ１２の内側面の結露も防止することができる。

＜リーク検査＞
次に、レンズユニット１００の製造時におけるリーク検査について説明する。図３から図６は、レンズユニット１００の製造時におけるリーク検査について説明するための図である。

上記説明したように、レンズユニット１００の鏡筒２は、第１レンズ封止材１１１、第２レンズ封止材１２１、および通気穴封止材２６１の３つの封止材によって封止されている。以下説明するリーク検査では、封止材毎に検査を行う。

（レンズユニット１００の組み立て方法）
レンズユニット１００の組み立て方法について簡単に説明する。まず、鏡筒２の内部に、接合レンズであって一体化した第５レンズ１５および第６レンズ１６を物体側開口２１から挿入して嵌合させる。次に第４レンズ１４を保持するレンズホルダ１４１を物体側開口２１から挿入して嵌合させる。さらに、第３レンズ１３、第２レンズ１２の順に挿入して嵌合させる。この状態で、第２レンズ封止材１２１によって、第２レンズ１２と鏡筒２の内周面とを接着固定する。最終的にはさらに第１レンズ１１および第１レンズ封止材１１１を被せて熱カシメ等によって第１レンズ１１を固定することでレンズユニット１００が組み立てられる。

（第２レンズ封止材１２１のリーク検査の第１の例）
図３は、第２レンズ封止材１２１のリーク検査の第１の例について説明するための図である。図３に示すように、第１の例では、第２レンズ封止材１２１のリーク検査は、第１レンズ１１、第１レンズ封止材１１１、および通気穴封止材２６１がまだ鏡筒２に取り付けられていない状態で行われる。この状態で、概略円筒形状の検査治具３０１が物体側開口２１を覆うように第１内壁面２１２に押し当てられるとともに、検査治具３０２が像側開口２２を覆うように、鏡筒２の像側の底面２３における通気溝２５より内側の面（以下、内側底面と記載する）２３１に押し当てられる。検査治具３０１および検査治具３０２の先端部分は圧接ゴム等で構成されており、押し当てられた内側底面２３１に密着することができるようになっている。

この状態で、図３に示すように、検査治具３０１側から、換言すればレンズユニット１００の物体側から、図示しないポンプ等により、正圧が印加される（図３の実線矢印）。仮に第２レンズ封止材１２１の気密が不十分で隙間がある場合、当該隙間から空気が流入し、鏡筒２の内壁面と第３レンズ１３～第６レンズ１６との隙間を通って像側開口２２から流出する（図３の点線矢印）。空気の流出がある場合、検査治具３０１側、または検査治具３０２側に設けられた検知器（図示せず）によって検知される。第２レンズ封止材１２１の気密が十分であれば、検査治具３０２側に設けられた検知器によって空気の流れが検知されることはない。従って、以上のような構成により、第２レンズ封止材１２１におけるリークの有無を検査することができる。

（第２レンズ封止材１２１のリーク検査の第２の例）
図４は、第２レンズ封止材１２１のリーク検査の第２の例について説明するための図である。図４に示すように、第２の例では、第２レンズ封止材１２１のリーク検査は、第１レンズ１１および第１レンズ封止材１１１が取り付けられており、通気穴封止材２６１が取り付けられていない状態で行われる。この状態で、概略円筒形状の検査治具３０３が像側開口２２を覆うように、鏡筒２の内側底面２３１に押し当てられる。検査治具３０３の先端部分は、検査治具３０１および検査治具３０２と同様圧接ゴム等で構成されており、押し当てられた内側底面２３１に密着することができるようになっている。

この状態で、図４に示すように、検査治具３０３側から、換言すればレンズユニット１００の像側から、図示しないポンプ等により、負圧が印加される（図３の実線矢印）。仮に第２レンズ封止材１２１の気密が不十分で隙間がある場合、第１空間２４内の空気が当該隙間から流出し、鏡筒２の内壁面と第３レンズ１３～第６レンズ１６との隙間を通って像側開口２２から流出する（図４の点線矢印）。この場合、流出した空気は、検査治具３０３側に設けられた検知器（図示せず）によって検知される。第２レンズ封止材１２１の気密が十分であれば、検査治具３０３側に設けられた検知器によって空気の流れが検知されることはない。従って、以上のような構成により、第２レンズ封止材１２１におけるリークの有無を検査することができる。

（第１レンズ封止材１１１のリーク検査）
第１レンズ封止材１１１のリーク検査は、第１レンズ１１および第１レンズ封止材１１１が鏡筒２に取り付けられており、通気穴封止材２６１が取り付けられていない状態で行われる。図５は、第１レンズ封止材１１１のリーク検査について説明するための図である。図５に示すように、第１レンズ封止材１１１のリーク検査では、概略円筒形状の検査治具３０４が第１レンズ１１全体を覆うように、鏡筒２の外周面に押し当てられるとともに、検査治具３０５が像側開口２２を覆うように、鏡筒２の底面２３のうち通気溝２５より外側の面（以下、外側底面と記載する）２３２に押し当てられる。検査治具３０４および検査治具３０５の先端部分は、検査治具３０１～３０３と同様圧接ゴムで構成されており、押し当てられた外側底面２３２に密着することができるようになっている。

この状態で、図５に示すように、検査治具３０４側から、換言すればレンズユニット１００の物体側から、図示しないポンプ等により、正圧が印加される（図５の実線矢印）。仮に第１レンズ封止材１１１の気密が不十分で隙間がある場合、当該隙間から空気が流入し、通気穴２６および通気溝２５を通って流出し（図５の点線矢印）、検査治具３０４側、または検査治具３０５側に設けられた検知器（図示せず）によって検知される。第１レンズ封止材１１１の気密が十分であれば、検査治具３０４側または検査治具３０５側に設けられた検知器によって空気の流れが検知されることはない。従って、以上のような構成により、第１レンズ封止材１１１におけるリークの有無を検査することができる。

（通気穴封止材２６１のリーク検査）
通気穴封止材２６１が設けられた後、通気穴封止材２６１のリーク検査が行われる。通気穴封止材２６１の設け方としては、例えば紫外線で硬化する接着剤を通気穴２６の通気溝２５側に塗布して紫外線を照射する方法が採用されうる。図６は、通気穴封止材２６１のリーク検査について説明するための図である。図６に示すように、通気穴封止材２６１のリーク検査では、概略円筒形状の検査治具３０６が、像側開口２２を覆うように、鏡筒２の外側底面２３２に押し当てられる。検査治具３０６の先端部分は、検査治具３０１～３０５と同様圧接ゴムで構成されており、鏡筒２の押し当てられた面に密着することができるようになっている。

この状態で、図６に示すように、検査治具３０６側から、換言すればレンズユニット１００の像側から、図示しないポンプ等により、正圧（図６の実線矢印）および／または負圧が印加される。仮に正圧が印加され、通気穴封止材２６１の気密が不十分で隙間がある場合、当該隙間を通じて第１レンズ１１と第２レンズ１２との間の第１空間２４へ空気が漏れることで、通気溝２５内部の空間の圧力が低下する。また、負圧が印加され、通気穴封止材２６１の気密が不十分で隙間がある場合、第１空間２４から空気が漏れることで、通気溝２５内部の空間の圧力が上昇する。このような通気溝２５の内部空間の圧力変化を図示しないセンサ等を用いて検出することで、通気穴封止材２６１におけるリークの有無を検査することができる。

以上説明したように、本開示の実施の形態に係るレンズユニット１００によれば、鏡筒２の第１空間２４を封止する３つの封止材（第１レンズ封止材１１１、第２レンズ封止材１２１、および通気穴封止材２６１）のリーク検査を好適に行うことができる。

＜変形例＞
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

上記した実施の形態では、第１レンズ１１から第６レンズ１６まで６枚のレンズを有するレンズユニット１００について説明したが、本開示はこれに限定されない。レンズの枚数は２枚より多い枚数であれば６枚でなくてもよく、例えば３枚～５枚や、７枚以上であってもよい。

上記した実施の形態では、鏡筒２の側壁の内部であって像側開口２２の周囲に、概略円環状の通気溝２５が、鏡筒２の像側から設けられており、通気溝２５の最深部に、第１内壁面２１２と接続する通気穴２６が設けられている。しかしながら、本開示はこれに限定されず、例えば通気溝２５が設けられずに、第１内壁面と底面とを通気穴が接続するようにしてもよい。

上記した実施の形態では、本開示の実施の形態に係るレンズユニット１００は車両に搭載されるものとして説明したが、本開示はこれに限定されない。本開示のレンズユニットは、車両以外にも種々の撮像装置に用いられうる。

＜本開示のまとめ＞

本開示のレンズユニットは、最も物体側に配置される第１レンズと、２番目に物体側に配置される第２レンズとを含むレンズ群、前記レンズ群を保持する円筒形状の鏡筒であって、前記第１レンズと前記第２レンズとの間の第１空間に面する前記鏡筒の内壁面と、前記鏡筒の像側の底面と、を接続する通気穴が形成された鏡筒、前記第１レンズと前記鏡筒との間を封止する第１レンズ封止材、前記第２レンズと前記鏡筒との間を封止する第２レンズ封止材、および、前記通気穴を封止する通気穴封止材、を有する。

本開示のレンズユニットによれば、前記鏡筒には、前記鏡筒の円筒形状における側壁の内部において、前記底面から円環状に設けられた通気溝がさらに形成されており、前記通気穴は、前記通気溝の最奥部と前記第１空間を構成する前記内壁面とを接続するように形成されている。

本開示の撮像装置は、回路基板と、前記回路基板に実装された撮像素子と、前記回路基板および前記撮像素子を収容するケースと、を有するカメラ、および、上記レンズユニット、を有する。

本開示は、カメラとは別体に構成され、外気に曝されるレンズユニットに有用である。

１００ レンズユニット
１ レンズ群
１１ 第１レンズ
１１１ 第１レンズ封止材
１２ 第２レンズ
１２１ 第２レンズ封止材
１３ 第３レンズ
１４ 第４レンズ
１４１ レンズホルダ
１５ 第５レンズ
１６ 第６レンズ
２ 鏡筒
２１ 物体側開口
２１１ 内周面
２１２ 第１内壁面
２２ 像側開口
２３ 像側の底面
２３１ 内側底面
２３２ 外側底面
２４ 第１空間
２５ 通気溝
２６ 通気穴
２６１ 通気穴封止材
２００ カメラ
２０１ カメラケース
２０２ 基板
２０３ 撮像素子
２０４ コネクタ
３０１，３０２，３０３，３０４，３０５,３０６ 検査治具

Claims (3)

1. 最も物体側に配置される第１レンズと、２番目に物体側に配置される第２レンズとを含むレンズ群、
   前記レンズ群を保持する円筒形状の鏡筒であって、前記第１レンズと前記第２レンズとの間の第１空間に面する前記鏡筒の内壁面と、前記鏡筒の像側の底面と、を接続する通気穴が形成された鏡筒、
   前記第１レンズと前記鏡筒との間を封止する第１レンズ封止材、
   前記第２レンズと前記鏡筒との間を封止する第２レンズ封止材、および、
   前記通気穴を封止する通気穴封止材、
   を有する、レンズユニット。
2. 前記鏡筒には、前記鏡筒の円筒形状における側壁の内部において、前記底面から円環状に設けられた通気溝がさらに形成されており、
   前記通気穴は、前記通気溝の最奥部と前記第１空間を構成する前記内壁面とを接続するように形成されている、
   請求項１に記載のレンズユニット。
3. 回路基板と、前記回路基板に実装された撮像素子と、前記回路基板および前記撮像素子を収容するケースと、を有するカメラ、および、
   請求項１または２に記載のレンズユニット、
   を有する、撮像装置。

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