JP7244289B2 - レンズユニットおよびカメラモジュール - Google Patents

Description

本発明は、特に自動車等の車両に搭載される車載カメラを構成するレンズユニットおよびカメラモジュールに関する。

近年、自動車に車載カメラを搭載し、駐車をサポートしたり、画像認識により衝突防止を図ったりすることが行なわれており、さらにそれを自動運転に応用する試みもなされている。また、このような車載カメラ等のカメラモジュールは、一般に、複数のレンズが光軸に沿って並べられて成るレンズ群と、このレンズ群を収容保持する鏡筒と、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る（例えば、特許文献１参照）。

図５には、従来のレンズユニット１００の一例が示されている。図示のように、このレンズユニット１００は、円筒状の鏡筒（バレル）１２０と、鏡筒１２０の内側収容空間Ｓ内に配置される複数のレンズ、例えば、最も物体側に位置される第１のレンズ１３０、第２のレンズ１４０、および、最も像側に位置される第３のレンズ１５０とを備える。鏡筒１２０に固定されて支持される複数のレンズ１３０，１４０，１５０は、それぞれの光軸を一致させた状態で配置されており、１つの光軸Ｏに沿って並べられることにより、フィルタ１７０を介したパッケージセンサ（撮像素子；図示せず）による撮像に用いられる一群のレンズ群Ｌを構成している。

そして、鏡筒１２０は、その内側収容空間Ｓ内にレンズ群Ｌが組み込まれて収容保持された状態で、その物体側の端部（図５において左端部）のカシメ部１２３が図５の（ａ）の状態から図５の（ｂ）の状態へと径方向内側にカシメられることにより、レンズ群Ｌの最も物体側に位置される第１のレンズ１３０をこのカシメ部１２３で鏡筒１２０の物体側端部に固定する。この場合、カシメ部１２３は、径方向内側にカシメられることにより、第１のレンズ１３０の外周縁に設けられる傾斜した平坦部（平面部）１３０ｂに対して圧接される。

特開２０１３－２３１９９３号公報

ところで、このようなレンズユニット１００では、第１のレンズ１３０の形状によっては、カシメられたカシメ部１２３が様々な問題を引き起こし得る。
例えば、広画角仕様に対応するために曲率が大きい（曲率半径が小さい）レンズを第１のレンズ１３０として使用する場合には、図５の（ｂ）に示されるように、第１のレンズ１３０の物体側の球状の表面１３０ａが大きな曲率を成して光軸Ｏ方向に（物体側へ向けて）膨出するようになるため、第１のレンズ１３０の表面１３０ａからのカシメ部１２３の突出量は、曲率が小さいレンズを使用する場合と比べて大きくなる。これは、第１のレンズ１３０の曲率が小さくなればなるほど、第１のレンズ１３０の物体側の表面１３０ａが平坦に近づくようになって第１のレンズ１３０の表面１３０ａとカシメ部１２３の外面とが面一に近づくようになるが、逆に、第１のレンズ１３０の曲率が大きくなればなるほど、第１のレンズ１３０の表面１３０ａとカシメ部１２３の外面との傾斜度合いの差が大きくなり、第１のレンズ１３０の表面１３０ａとカシメ部１２３の外面との間の段差が大きくなるからである。そして、このように曲率が大きいレンズを第１のレンズ１３０として使用して第１のレンズ１３０の表面１３０ａからのカシメ部１２３の突出量が大きくなってしまうと、例えば、レンズユニット１００に対して高圧洗車試験を行なった際に、図６の（ａ）に示されるように、第１のレンズ１３０の表面１３０ａに向けて噴射された水流２００が第１のレンズ１３０の表面１３０ａに衝突してから該表面１３０ａに沿って勢いよく流れ、第１のレンズ１３０の表面１３０ａから突出するカシメ部１２３の突出部１２３ａに直接に水圧が作用するようになる。そのため、そのような水圧によってカシメ部１２３が変形または破損し、あるいは、水圧によってカシメ部１２３が第１のレンズ１３０の表面１３０ａからめくれ上がって第１のレンズ１３０が鏡筒１２０から脱落してしまう虞もあり得る。

また、このような高圧洗車試験に伴う水流２００は、カシメ部１２３の突出部１２３ａの端縁で堰き止められることによって滞留して図６の（ｂ）に示されるようにそこに水滴２１０を付着させ、この付着した水滴２１０が入射光と干渉して光学特性を悪化（解像度を劣化）させる虞もある。

また、第１のレンズ１３０の表面１３０ａの外周部におけるこのようなカシメ部１２３の突出は、光学性能にも影響を及ぼし得る。例えば、広画角仕様に対応して第１のレンズ１３０の曲率を大くしても、第１のレンズ１３０の表面１３０ａの外周部でカシメ部１２３の突出量が大きければ、レンズ外周部の光までをも光学系内に取り込む必要があるにもかかわらず、図７に示されるように外周の光線３００がカシメ部１２３の突出部１２３ａによってケラレ易くなり、それに伴って画角が制限されてしまう。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、レンズの形状に依らず、光学性能に対する鏡筒のカシメ部の影響を最小限に抑えることができるとともに、カシメ部の変形および破損も防止できるレンズユニットおよびカメラモジュールを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は、複数のレンズが当該レンズの光軸に沿って並べられて成るレンズ群と、このレンズ群を収容する鏡筒とを備えるレンズユニットであって、
前記鏡筒は、前記レンズ群が組み込まれるようになっている内側収容空間と、径方向内側にカシメられることにより前記内側収容空間内に組み込まれる前記レンズ群の最も物体側に位置されるレンズを固定するためのカシメ部とを有し、
前記カシメ部は、前記レンズ群の最も物体側に位置される前記レンズの外周縁部に設けられる段差溝に対してカシメられることを特徴とする。

本発明においては、レンズ群の最も物体側に位置されるレンズの外周縁部に設けられる段差溝に対してカシメ部がカシメられるようになっているため、広画角仕様に対応するために曲率が大きい（曲率半径が小さい）レンズを最も物体側に位置されるレンズとして使用する場合であっても、該レンズの表面からカシメ部を突出させないようにすることが可能となる。したがって、例えばレンズユニットに対して高圧洗車試験を行なった場合であっても、高圧洗車試験に伴う噴射水流の水圧がカシメ部に直接に作用することがなく、そのため、そのような水圧によるカシメ部の変形または破損を防止でき、あるいは、水圧によってカシメ部がレンズの表面からめくれ上がってレンズが鏡筒から脱落してしまうことも回避できる。さらに、高圧洗車試験に伴う水流がカシメ部の端縁で堰き止められて滞留しそこに水滴を付着させるといった事態も招かないで済み、そのような水滴付着に伴う光学特性の悪化（解像度の劣化）も防止できる。

また、このように段差溝によってレンズの表面からカシメ部を突出させないようにすることができれば、光学性能に対する悪影響も回避できる。すなわち、例えば、広画角仕様に対応して最も物体側に位置されるレンズの曲率を大くしても、該レンズの表面の外周部でカシメ部を突出させないようにすることができるため、カシメ部による外周光線のケラレを防止でき、したがって、レンズ外周部の光を光学系内に確実に取り込んで所望の画角を確保することができる。

また、本発明によれば、カシメ部を薄肉化することによってではなく、レンズの外周縁部に段差溝を設けることにより、レンズ表面からのカシメ部の突出を防止しているため、カシメ部の所望の強度を確保できる。

このように、本発明によれば、最も物体側に位置されるレンズの外周縁部に設けられる段差溝に対してカシメ部をカシメるようにしているため、レンズの形状に依らず、光学性能に対するカシメ部の影響を最小限に抑えることができるとともに、カシメ部の変形および破損も防止できる。

なお、上記構成において、カシメ部のためのレンズ外周縁部の段差溝は、研磨加工、切削加工など任意の加工処理によって形成され得るが、レンズの有効径の外側に位置される必要がある。また、この場合、段差溝の形成に伴う入射光への影響、例えば段差溝に伴う屈折光の入射など（例えばゴースト現象）を回避するために、段差溝に墨塗りを施すことが好ましい。

本発明の上記構成において、段差溝は、カシメられたカシメ部をそれが最も物体側に位置されるレンズの表面から物体側に突出しないように収容する平面部として形成されることが好ましい。このような構成によれば、段差溝によってレンズの表面からカシメ部を確実に突出させないようにすることができ、前述した作用効果を確実ならしめることができる。この場合、カシメ部は、段差溝内に隙間なく嵌合されてその外表面がレンズの表面とほぼ面一になるように係止されること好ましい。

また、本発明の上記構成において、鏡筒は、カシメ部をその径方向外側から補強する補強体を有することが好ましい。このような補強体を設ければ、カシメ部が補強されるため、例えば前述した噴射水流に伴うカシメ部の変形および破損も確実に防止できる。なお、補強体は、どのような形態を成していてもよく、例えばその断面形状も矩形、円形など、任意の形状を採用できる。

また、本発明の上記構成において、補強体は、カシメ部の外周に設けられる装着溝に嵌着されてカシメ部をそれが拡開しないように外側から押圧する金属製のリングにより形成されることが好ましい。これによれば、補強体がカシメ部に対して機械的に安定した状態で保持されるとともに、補強効果を更に一層増強させることができる。なお、この場合、補強体は、装着溝に接着等により強固に固定されることが好ましい。

また、本発明は、上記構成のレンズユニットを備えるカメラモジュールも提供する。このような構成のカメラモジュールによっても前述したレンズユニットの作用効果を得ることができる。

本発明のレンズユニットおよびカメラモジュールによれば、最も物体側に位置されるレンズの外周縁部に設けられる段差溝に対してカシメ部をカシメるようにしているため、レンズの形状に依らず、光学性能に対するカシメ部の影響を最小限に抑えることができるとともに、カシメ部の変形および破損も防止できる。

本発明の一実施の形態に係るレンズユニットの概略断面図であり、（ａ）はカシメ部がカシメられていない状態、（ｂ）はカシメ部がカシメられた状態を示す。 （ａ）は、図１のレンズユニットに対して高圧洗車試験を行なった際の噴射水流の流れを示す概略断面図、（ｂ）は、図１のレンズユニットの第１のレンズの外周部における光線の入射経路（カシメ部による光線のケラレがないこと）を示す概略断面図である。 図１のレンズユニットを有する本発明の一実施の形態に係るカメラモジュールの概略断面図である。 カシメ部の外周に補強体を備えるレンズユニットの概略断面図である。 従来のレンズユニットの概略断面図であり、（ａ）はカシメ部がカシメられていない状態、（ｂ）はカシメ部がカシメられた状態を示す。 （ａ）は、図５の従来のレンズユニットに対して高圧洗車試験を行なった際の噴射水流の流れを示す概略断面図、（ｂ）は、そのような水流に伴うカシメ部での水滴の付着を示す概略断面図である。 図５の従来のレンズユニットの第１のレンズの外周部における光線の入射経路（カシメ部によって光線がケラレること）を示す概略断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
なお、以下で説明される本実施の形態のレンズユニットは、特に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、図面の全体にわたってレンズについてはハッチングを省略している。

図１は、本発明の一実施の形態に係るレンズユニットを示している。図示のように、本実施の形態のレンズユニット１１は、円筒状の鏡筒（バレル）１２と、鏡筒１２の段付きの内側収容空間Ｓ内に組み込み配置される複数のレンズ、例えば、最も物体側に位置される第１のレンズ１３、第２のレンズ１４、および、最も像側に位置される第３のレンズ１５と、レンズ間に介挿される図示しない少なくとも１つの絞り部材とを備えている。絞り部材は透過光量を制限し、明るさの指標となるＦ値を決定する「開口絞り」またはゴーストの原因となる光線や収差の原因となる光線を遮光する「遮光絞り」である。また、このようなレンズユニット１１を備える車載カメラは、レンズユニット１１と、図示しないイメージセンサを有する基板と、当該基板を自動車等の車両に設置する図示しない設置部材とを備えるものである。

鏡筒１２に固定されて支持されている複数のレンズ１３，１４，１５は、それぞれの光軸を一致させた状態に配置されており、１つの光軸Ｏに沿って各レンズ１３，１４，１５が並べられた状態となって、撮像に用いられる一群のレンズ群Ｌを構成している。なお、これらのレンズの表面には、必要に応じて、反射防止膜、親水膜、撥水膜等が設けられる。

鏡筒１２の物体側の端部（図１において左端部）には環状のカシメ部２３が設けられており、このカシメ部２３を図１の（ａ）の状態から図１の（ｂ）の状態へと径方向内側にカシメることによってこのカシメ部２３によりレンズ群Ｌの最も物体側に位置される第１のレンズ１３が鏡筒１２の物体側の端部に固定されるようになっている。なお、本実施の形態において、鏡筒１２は樹脂製であり、最も物体側に位置されるレンズ１３はガラスレンズであり、その他のレンズ１４，１５は樹脂レンズであるが、これに限らない。

また、鏡筒１２の像側の端部（図１において右端部）には、レンズ１５よりも径の小さい開口部を有する内側フランジ部２４が設けられている。この内側フランジ部２４とカシメ部２３とにより、鏡筒１２内にレンズ群Ｌを構成する複数のレンズ１３、１４、１５と前記絞り部材とが保持されている。

最も物体側に位置する第１のレンズ１３の外周面には、当該レンズ１３の像側部分に径が小さくなった縮径部１３ｃが設けられ、当該縮径部１３ｃにシール部材としてのＯリング２６が設けられ、レンズ１３の外周面と鏡筒１２の内周面との間を、鏡筒１２の物体側端部で封止した状態となっている。これにより、レンズユニット１１の物体側の端部から鏡筒１２内に水や塵埃等の微粒子が浸入するのを防止している。

鏡筒１２は、その内径が物体側から像側に向かって段階的に小さくなっている。これに対応して、レンズ１３，１４，１５は、物体側から像側に向かうにつれて、外径が小さくなっている。基本的に、レンズ１３，１４，１５それぞれの外径と、鏡筒１２の各レンズ１３，１４，１５が支持される部分それぞれの内径とは略等しくなっている。なお、鏡筒１２の外周面には、鏡筒１２を車載カメラに設置する際に用いられる外側フランジ部２５が鏡筒１２の外周面に鍔状に設けられている。

また、本実施の形態において、カシメ部２３によって鏡筒１２の物体側の端部に固定される第１のレンズ１３は、広画角仕様に対応するために特に曲率が大きい（曲率半径が小さい）レンズとなっており、その物体側の球状表面１３ａが大きな曲率を成して光軸Ｏ方向に（物体側へ向けて）膨出している。また、この第１のレンズ１３の外周縁部には環状の平面部（平坦部）１３ｂが設けられており、この平面部１３ｂは、鏡筒１２のカシメ部２３をカシメて変形させることによって第１のレンズ１３を固定する際に安定したカシメが行なえるようにカシメ部２３を圧接させるために利用される。このように平面部１３ａとカシメ部２３とが面で圧接されることにより、強力な防水機能が担保されている。

また、本実施の形態において、このような平面部１３ｂは、カシメられたカシメ部２３をそれが第１のレンズ１３の表面１３ａから物体側に突出しないように収容する段差溝として形成されている（図１の（ｂ）参照）。カシメ部２３のためのレンズ１３の外周縁部のこの段差溝（平面部）１３ｂは、研磨加工、切削加工など任意の加工処理によって形成され得るが、レンズ１３の有効径の外側に位置される必要がある。また、この場合、段差溝（平面部）１３ｂの形成に伴う入射光への影響、例えば段差溝１３ｂに伴う屈折光の入射など（例えばゴースト現象）を回避するために、段差溝１３ｂに墨塗りを施すことが好ましい。また、このような段差溝（平面部）１３ｂに対して圧接されてカシメられるカシメ部２３は、段差溝１３ｂ内に隙間なく嵌合されてその外表面が第１のレンズ１３の表面１３ａとほぼ面一になるように係止されること好ましい。

また、図２は、図１のレンズユニット１１を有する本実施の形態のカメラモジュール３００の概略断面図である。図示のように、カメラモジュール３００は、フィルタ１００が装着されたレンズユニット１１を含んで構成されている。

カメラモジュール３００は、外装部品である上ケース（カメラケース）３０１と、レンズユニット１１を保持するマウント（台座）３０２とを備えている。また、カメラモジュール３００は、シール部材３０３およびパッケージセンサ（撮像素子）３０４を備えている。

上ケース３０１は、レンズユニット１１の物体側の端部を露出させるとともに他の部分を覆う部材である。マウント３０２は、上ケース３０１の内部に配置されており、レンズユニット１１の雄ねじ１１ａと螺合する雌ねじ３０２ａを有する。シール部材３０３は、上ケース３０１の内面とレンズユニット１１の鏡筒１２の外周面１２ａとの間に介挿された部材であり、上ケース３０１の内部の気密性を保持するための部材である。

パッケージセンサ３０４は、マウント３０２の内部に配置されており、かつ、レンズユニット１１により形成される物体の像を受光する位置に配置されている。また、パッケージセンサ３０４は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等を備えており、レンズユニット１１を通じて集光されて到達する光を電気信号に変換する。変換された電気信号は、カメラにより撮影された画像データの構成要素であるアナログデータやデジタルデータに変換される。

以上説明したように、本実施の形態のレンズユニット１１によれば、レンズ群Ｌの最も物体側に位置される第１のレンズ１３の外周縁部に設けられる段差溝（平面部）１３ｂに対してカシメ部２３がカシメられるようになっているため、本実施の形態のように広画角仕様に対応するために曲率が大きい（曲率半径が小さい）レンズを第１のレンズ１３として使用する場合であっても、該レンズ１３の表面１３ａからカシメ部２３を突出させないようにすることが可能となる。したがって、例えば図３の（ａ）に示されるようにレンズユニット１１に対して高圧洗車試験を行なった場合であっても、高圧洗車試験に伴う噴射水流２００の水圧がカシメ部２３に直接に作用することがなく、そのため、そのような水圧によるカシメ部２３の変形または破損を防止でき、あるいは、水圧によってカシメ部２３がレンズ１３の表面１３ａからめくれ上がってレンズ１３が鏡筒１２から脱落してしまうことも回避できる。さらに、高圧洗車試験に伴う水流２００がカシメ部２３の端縁で堰き止められて滞留しそこに水滴を付着させるといった事態も招かないで済み、そのような水滴付着に伴う光学特性の悪化（解像度の劣化）も防止できる。

また、このように段差溝１３ｂによってレンズ１３の表面１３ａからカシメ部２３を突出させないようにすることができれば、光学性能に対する悪影響も回避できる。すなわち、本実施の形態のように広画角仕様に対応して第１のレンズ１３の曲率を大くしても、該レンズ１３の表面１３ａの外周部でカシメ部２３を突出させないようにすることができるため、図３の（ｂ）に示されるようにカシメ部２３による外周光線３００のケラレを防止でき、したがって、レンズ外周部の光を光学系内に確実に取り込んで所望の画角を確保することができる。

また、本実施の形態によれば、カシメ部２３を薄肉化することによってではなく、レンズ１３の外周縁部に段差溝１３ｂを設けることにより、レンズ表面１３ａからのカシメ部２３の突出を防止しているため、カシメ部２３の所望の強度を確保できる。

なお、前述した実施の形態では、噴射水流２００に伴うカシメ部２３の変形や破損等も防止し得るように段差溝１３ｂによってカシメ部２３を第１のレンズ１３の表面１３ａから突出させないようにしているが、カシメ部２３の破損等は、カシメ部２３を更に補強することによっても防止することができる。したがって、段差溝１３ｂと組み合わせて、あるいは、段差溝１３ｂとは無関係に（段差溝１３ｂを伴わなくても）、カシメ部２３を補強するための補強手段が鏡筒１２に設けられることが好ましい。そのような補強手段の一例が図４に示されている。この図４では、段差溝１３ｂが第１のレンズ１３に設けられていないが、前述の実施の形態のように段差溝１３ｂが設けられてもよい。

図４に示される補強手段は、カシメ部２３をその径方向外側から補強する補強体９０として鏡筒１２に設けられる。具体的には、この補強体９０は、カシメ部２３の外周に設けられる環状の装着溝１２ｂに嵌着されてカシメ部２３をそれが拡開しないように外側から押圧する金属製のリングによって形成される。図４において、補強体９０は、その断面形状が矩形に形成されているが、円形などの他の任意の断面形状を有していてもよい。また、このような補強体９０は、装着溝１２ｂに接着等により強固に固定されることが好ましい。

このような補強体９０は、仮に前述したような段差溝１３ｂが第１のレンズ１３に設けられていない場合であっても、カシメ部２３を強固に補強して、前述した噴射水流２００に伴うカシメ部２３の変形や破損等を防止できるだけでなく、その他の機械的な外力に対してもカシメ部２３を保護することができる。

なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。例えば、本発明において、レンズ、鏡筒などの形状は、前述した実施の形態に限定されない。また、前述した実施の形態において、第１のレンズには、段差溝に加えて、様々な機能部が設けられてもよい。例えば、第１のレンズの厚さが薄い場合などにおいてＯリング２６の弾力に耐えられるように（Ｏリング２６の脱落を防止できるように）、Ｏリング２６と接触する縮径部１３ｃの外周面に像側へ向けて外径が大きくなるように傾斜するテーパ部を設け、さらには、第１のレンズと鏡筒との間に介挿されて縮径部から像側に突出するであろうＯリング２６の突出部位を逃がすための逃げ溝を鏡筒に設けてもよい。

１１ レンズユニット
１２ 鏡筒
１２ｂ 装着溝
１３，１４，１５ レンズ
１３ａ 表面
１３ｂ 段差溝（平面部）
２３ カシメ部
９０ 補強体
３００ カメラモジュール
Ｏ 光軸
Ｌ レンズ群
Ｓ 内側収容空間

Claims (3)

1. 複数のレンズが当該レンズの光軸に沿って並べられて成るレンズ群と、このレンズ群を収容する鏡筒とを備えるレンズユニットであって、
   前記鏡筒は、前記レンズ群が組み込まれるようになっている内側収容空間と、径方向内側にカシメられることにより前記内側収容空間内に組み込まれる前記レンズ群の最も物体側に位置されるレンズを固定するためのカシメ部とを有し、
   前記カシメ部は、前記レンズ群の最も物体側に位置される前記レンズの外周縁部に対してカシメられ、前記鏡筒は、前記カシメ部をそれが拡開しないように径方向で外側から押圧して補強する補強体を有することを特徴とするレンズユニット。
2. 前記補強体は、前記カシメ部の外周に設けられる装着溝に嵌着される金属製のリングにより形成されることを特徴とする請求項１に記載のレンズユニット。
3. 請求項１または２に記載のレンズユニットを備えることを特徴とするカメラモジュール。

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