JP7259316B2 - レンズモジュール及び車両用撮像装置 - Google Patents

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Description

本発明は、レンズモジュール及び車両用撮像装置に関するものである。
筒状の鏡筒に複数のレンズを収容するレンズモジュールにおいて、それらのレンズを適正な位置、状態で保持する技術が各種提案されている。例えば、複数のレンズを収容した後、鏡筒に設けられた貫通孔に治具を挿入し、この治具によってレンズの軸心合わせを行う技術が知られている。また、特許文献1には、レンズを鏡筒内に収容した後に、鏡筒に設けられた貫通孔からレンズを接着固定する接着剤を注入する構成が開示されている。
特開2009‐244393号公報
ところが、貫通孔から接着剤を注入して接着固定すると、毛細管現象により、レンズの光学有効径の内側まで接着剤が侵入し、性能が低下するおそれがある。また、レンズの側方に軸心調整のために設けられた貫通孔を封止するために、封止剤を貫通孔に塗布した場合にも、意図せず封止剤がレンズに付着することがある。例えば車載用カメラのような温度変化の大きい環境で、レンズに意図せず封止剤が付着すると、封止剤とレンズとの間の線膨張係数の差により、レンズ及びレンズコートにクラックが生じるおそれがある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、レンズの軸心調整を容易にしつつ、レンズの性能低下を抑制できるレンズモジュール及び車両用撮像装置を提供することにある。
本手段は、レンズ(21~24)と、前記レンズが収容される鏡筒(30)とを備えるレンズモジュール(10)であって、前記鏡筒は、前記鏡筒の内周側と外周側とを貫通するように設けられた貫通孔(35)を有し、前記貫通孔が封止剤(40)により封止されており、前記鏡筒は、当該鏡筒の周方向において、前記貫通孔の周囲を囲む第1部分(36)とそれ以外の第2部分(37)とを有し、それら第1部分及び第2部分で、前記鏡筒の内周面と前記レンズの外周面との離間距離が異なり、前記第1部分での離間距離(L1)が前記第2部分での離間距離(L2)よりも大きい。
鏡筒には、レンズの軸心を合わせる位置調整に使用可能な貫通孔が設けられている。鏡筒における貫通孔を囲む第1部分では、それ以外の第2部分よりも、鏡筒の内周面とレンズの外周面との離間距離が大きくなっている。これにより、貫通孔が封止剤により封止されている状態において、意図せず封止剤がレンズ外周面に到達して、レンズやレンズコートにクラックが生じたり、毛細管現象によりレンズ光学有効径の内側まで封止剤が侵入したりする等の不都合が生じることを抑制できる。
レンズモジュールの縦断面図 レンズモジュールの横断面図 レンズモジュールを仮固定する前の状態での縦断面図 レンズモジュールを仮固定した状態での斜視図 レンズを位置決め治具で調整する状態での縦断面図 レンズを位置決め治具で調整する状態での横断面図 レンズモジュールを本固定する状態での縦断面図 他の実施形態にかかるレンズモジュールの横断面図 他の実施形態にかかるレンズモジュールの組み立て工程図 車載用撮像装置の概略構成図
<実施形態>
以下、実施形態について、図1~図7及び図10を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において、被写体側であって図1における上側を前方とし、被写体側と反対側(結像面側)であって図1における下側を後方として説明する。
図10は、車両用撮像装置100の概略構成図である。車両用撮像装置100は、レンズモジュール10と、CCDやCMOS等のカラー撮像素子を有するイメージ部101と、車両用撮像装置100を車両に固定するための固定部102とを備えている。つまり、レンズモジュール10は、車両に搭載される車両用撮像装置100に用いられる。車両用撮像装置100は、例えば、車両におけるフロントガラスの内側であって、フロントガラスの上方中央位置等に装着される。車両用撮像装置100は、レンズモジュール10の前方が車両前方を向くように装着される。また、この車両用撮像装置100は、車両の周辺状況を撮像し、この撮像データに基づいて車線情報や周辺車両情報を取得するために用いられている。
図1はレンズモジュール10を光軸に沿って切断した概略断面図である。レンズモジュール10は、複数枚のレンズ21~24を備えている。各レンズ21~24は、ガラスレンズであって、その外周形状が円形状となっている。また、各レンズ21~24は、それぞれ非球面状又は球面状の光学的な作用を有する光学面を前後両側に有しており、この光学面の周囲には非光学面が形成されている。なお、レンズ21~24には、非光学面が形成されていなくてもよい。
レンズ21~24は、前側から順に、第1レンズ21、第2レンズ22、第3レンズ23、第4レンズ24である。第1レンズ21は、両凸レンズ状に形成され、レンズモジュール10の前面側に配置されている。第2レンズ22は、両凹レンズ状に形成され、第1レンズ21から後ろ側に所定間隔をあけて配置されている。第3レンズ23は、平凸レンズ状に形成され、第2レンズ22から後ろ側に所定間隔をあけて配置されている。第4レンズ24は、両凸レンズ状に形成され、第3レンズ23から後ろ側に所定間隔をあけて配置されている。第1レンズ21及び第2レンズ22は、他のレンズ23,24に比べて、径方向の寸法が小さくなっている。なお、第1レンズ21~第4レンズ24についてのレンズの種類と組み合わせと枚数は、レンズモジュール10の設計に応じて適宜変更可能である。また、レンズとして、樹脂レンズを用いてもよいし、樹脂レンズとガラスレンズを組み合わせて用いてもよい。
第1レンズ21と第2レンズ22との間には、第1スペーサ11が設けられている。同様に、第2レンズ22と第3レンズ23との間には、第2スペーサ12が設けられており、第3レンズ23と第4レンズ24との間には、第3スペーサ13が設けられている。各スペーサ11~13は、レンズ21~24同士の間が所定間隔に保持されるために設けられている。各スペーサ11~13は、比較的硬質な樹脂材料によって形成されており、略円筒状になっている。各スペーサ11~13は、レンズ21~24の有効光学面を覆わない大きさ及び形状となっている。なお、第1スペーサ11は、他のスペーサ12,13に比べて、径方向の寸法が小さくなっている。また、第1スペーサ11は、第1レンズ21及び第2レンズ22の外径より若干大きくなっており、第2スペーサ12及び第3スペーサ13は、第3レンズ23及び第4レンズ24の外径より若干大きくなっている。
鏡筒30は、比較的硬質な樹脂材料によって形成されており、略円筒状になっている。鏡筒30の前端部には、その径方向内側に入りこむようにして、係止爪部31が設けられている。係止爪部31は、第1レンズ21の外周縁部に当接し、第1レンズ21が前方に移動するのを規制する。なお、鏡筒30は、金属等、他の硬質な材料によって形成されていてもよい。
鏡筒30の外径は、その前端から後端まで同じ大きさになっており、鏡筒30の内径は、レンズ21~24及びスペーサ11~13を収容可能な大きさになっている。鏡筒30の前側部分、具体的にはレンズ21,22及び第1スペーサ11を収容する部分は、他のレンズ23,24等を収容する部分よりも縮径された縮径部32となっている。レンズ21,22及び第1スペーサ11は、他のレンズ23,24及び他のスペーサ12,13に比べて、径方向の寸法が小さくなっていることから、これらをガタツキなく収容するため、他の部分よりもこれらを収容する部分が縮径されている。
鏡筒30の後端部には、ネジが形成されたネジ部33が設けられている。ネジ部33は、レンズ21~24が収容される位置よりも後方の開口端部に設けられている。ネジ部33には、鏡筒30内で、レンズ21~24及びスペーサ11~13を軸方向に押圧する押圧部14が螺合されている。押圧部14は、鏡筒30と同じ樹脂材料によって形成されており、略円筒状になっている。押圧部14の外周面には、ネジ部33と螺合する外周ネジ部14aが形成されている。押圧部14は、レンズ21~24の有効光学面を覆わない大きさ及び形状となっている。
次に、図1及び図2を用いて、鏡筒30に設けられた貫通孔35周辺の構造について説明する。図2は、レンズモジュール10の横断面図であって、具体的には、第3レンズ23の位置での横断面図である。なお、第1レンズ21と第2レンズ22の位置での横断面は、図2と形状などはほぼ同じであるため図示を省略する。また、図2のI-I線は、図2における図1の断面位置を示している。
鏡筒30には、鏡筒30内における第1レンズ21~第3レンズ23の位置調整に使用可能な貫通孔35が設けられている。貫通孔35は、第1レンズ21~第3レンズ23に対応する位置(第1レンズ21~第3レンズ23の外周部)に、鏡筒30の内周側と外周側とを貫通するように設けられている。貫通孔35は、周方向に等間隔で3つ設けられており、第1レンズ21~第3レンズ23に対応する貫通孔35は、軸方向に並ぶように配されている。また、貫通孔35は、後記する位置決め治具J(図5参照)が挿入可能な大きさになっている。なお、貫通孔35は、周方向に3つ以上設けられていればよく、等間隔でなくてもよい。また、第4レンズ24に対応する位置には、鏡筒30の後端開口側から位置調整可能なため、貫通孔が設けられていないが、第4レンズ24に対応する位置にも設けてもよい。
鏡筒30は、周方向において、貫通孔35の周囲を囲む第1部分36とそれ以外の第2部分37とを有している。第1部分36と第2部分37とで内周面の径が異なり、第1部分36の内周面は、第2部分37の内周面よりも拡径された拡径面36aとして設けられている。第1部分36及び第2部分37で、鏡筒30の内周面と第1レンズ21~第3レンズ23の外周面との離間距離が異なり、第1部分36での離間距離L1が第2部分37での離間距離L2よりも大きい。第2部分37は、第1レンズ21~第3レンズ23をある程度位置決めしつつ、貫通孔35と第1レンズ21~第3レンズ23とが接近するのを抑制することができる。また、鏡筒30の内周面に拡径面36aを設けることで、第1部分36及び第2部分37と、第1レンズ21~第3レンズ23との間の離間距離L1,L2を異ならせることができる。鏡筒30の内周面に拡径面36aを設けることで、光学部材である第1レンズ21~第3レンズ23の形状を変更させることなく、離間距離L1,L2を異ならせることができるため好ましい。
また、第2部分37の内径は、各スペーサ11~13の外径と同じか若干大きくなっており、各スペーサ11~13をガタツキなく保持している。一方、第2部分37と各レンズ21~24の間には、偏心調整のために各レンズ21~24を移動可能なスペースが設けられている。
なお、第1部分36の周方向の寸法は、第2部分37の周方向の寸法より長くなっている。これにより、第1部分36の拡径面36aと第1レンズ21~第3レンズ23との間に形成される空間が十分に大きくなり、万が一後述する封止剤40が貫通孔35の内周面側に漏れ出しても、第1レンズ21~第3レンズ23に付着することを抑制できる。
また、第1レンズ21及び第2レンズ22は、第3レンズ23に比べて、径方向の大きさが小さい。そのため、第1レンズ21及び第2レンズ22の外周部(縮径部32)に設けられた第2部分37の厚さが、第3レンズ23の外周部に設けられた第2部分37の厚さより大きい。一方で、第1部分36の内周面は、第1レンズ21~第3レンズ23に対応する貫通孔35を囲む部分において、軸方向に面一で連なっている。つまり、鏡筒30において、縮径部32と他の部分との第1部分36の肉厚が均一に形成されており、各貫通孔35の深さが同じになっている。また、鏡筒30の内周面と第1レンズ21~第3レンズ23との間の離間距離L1に関して、縮径部32の方が他の部分よりも大きい。
鏡筒30の外周面において、軸方向に延びる凹部38が設けられている。その凹部38を構成する底部38aには、上述した通り、第1レンズ21~第3レンズ23に対応する貫通孔35が設けられている。つまり、第1部分36の貫通孔35を中心とした外周面には、軸方向に延びて、軸方向の貫通孔35をつなぐ凹部38が設けられている。
そして、凹部38には、貫通孔35を封止する封止剤40が塗布されて硬化されている。封止剤40は、外部からの光を鏡筒30内に通さないように、例えば黒色に着色された接着剤であって、粘度を有する液状状態で塗布される。封止剤40が凹部38に塗布されると、封止剤40の一部が貫通孔35内に入り込む。封止剤40の塗布量は、貫通孔35を確実に塞ぎつつ、貫通孔35の深さ(貫通方向の寸法)以上に封止剤40が入り込まない程度の量とすることが望ましい。また、封止剤40の塗布量は、凹部38内に収まる量であることが望ましい。凹部38内に封止剤40が収まっていると、鏡筒30の外周面に封止剤40の塗布による突出が形成されない。凹部38内に封止剤40が塗布される場合には、封止剤40が外周面から突出している場合に比べて、封止剤40がはがれにくくなる。
次に、レンズモジュール10の組み立てについて説明する。図3は、レンズモジュール10においてレンズ21~24を仮固定する前の状態での縦断面図である。鏡筒30の後方の開口から順に、複数枚のレンズ21~24を収容する。第1レンズ21が鏡筒30内に収容され、係止爪部31に当接し、それ以上前方に行かないように位置決めされる。また、第2部分37によって、径方向でも第1レンズ21が位置決めされる。そして、第1スペーサ11が第1レンズ21に当接するように鏡筒30内に収容される。
同様に、第2レンズ22が第1スペーサ11に当接するように鏡筒30内に収容され、位置決めされる。第2スペーサ12が鏡筒30内に第2レンズ22に当接するように収容される。第3レンズ23が第2スペーサ12に当接するように鏡筒30内に収容され、位置決めされる。第3スペーサ13が鏡筒30内に第3レンズ23に当接するように収容される。第4レンズ24が鏡筒30内に第3スペーサ13に当接するように収容される。
そして、レンズ21~24及びスペーサ11~13が鏡筒30内に収容され、緩く位置決めされると、押圧部14がネジ部33に矢印の向きに螺合される。そして、各レンズ21~24が鏡筒30内で径方向に移動可能な程度の力で、押圧部14が各レンズ21~24及びスペーサ11~13を仮固定する。図4は、レンズモジュール10においてレンズ21~24を仮固定した状態での斜視図である。仮固定した状態では、貫通孔35から第1レンズ21~第3レンズ23の外周面が露出される。
図5は、第1レンズ21~第3レンズ23を位置決め治具Jで調整している状態での縦断面図であり、図6は、第1レンズ21~第3レンズ23を位置決め治具Jで調整している状態での横断面図である。仮固定した状態で、レンズ位置を位置決め治具Jによって調整する。各レンズ21~24の光軸が実質共通(実質一致)するように、これらのレンズ21~24はそのレンズ位置を偏心調整される。具体的には、位置決め治具Jを貫通孔35に挿入し、位置決め治具Jで第1レンズ21~第3レンズ23の外周面を押して、第1レンズ21~第3レンズ23の位置をずらし、偏心調整する。この際に、貫通孔35が周方向に3つ設けられていることから、所望の方向に位置をずらすことができる。
図7は、レンズモジュール10においてレンズ21~24を本固定した状態での縦断面図である。偏心調整されると、矢印の向きに押圧部14をさらに螺合していくことで、押圧部14が第4レンズ24を前方に押圧する。第4レンズ24が第3スペーサ13を前方に押圧し、第3スペーサ13が第3レンズ23を前方に押圧する。第3レンズ23が第2スペーサ12を前方に押圧し、第2スペーサ12が第2レンズ22を前方に押圧する。第2レンズ22が第1スペーサ11を前方に押圧し、第1スペーサ11が第1レンズ21を前方に押圧する。一方で、第1レンズ21は、係止爪部31により前端位置が定められていることで、第1レンズ21から押圧部14の間は軸方向に隙間なく固定される。
押圧部14により前方に押圧され、鏡筒30の係止爪部31により前端位置が定められていることで、レンズ21~24とスペーサ11~13とは、軸方向に押圧されて軸方向に位置決めされる。また、スペーサ11~13の内周縁、鏡筒30の係止爪部31及び押圧部14の内周縁とレンズ21~24とが、当接した状態で軸方向に押圧されていることで、偏心調整された状態で、レンズ21~24は径方向にも位置決めされる。
そして、図1及び図2に示すように、貫通孔35が封止剤40によって封止される。鏡筒30の外周面の凹部38に、粘度のある液状の接着剤である封止剤40が塗布される。この際に、貫通孔35の内周面側(拡径面36a側)に至らない程度の量の封止剤40が塗布される。そして、塗布した封止剤40をUV照射により仮硬化させ、さらに熱によって本硬化させる。
貫通孔35に封止剤40を塗布する際に、軸方向において、縮径部32と他の部分とで鏡筒30の肉厚が異なっていても、貫通孔35を囲む第1部分36の肉厚が同じ、つまり貫通孔35の深さが同じになっている。これにより、貫通孔35の内周面側に至らない封止剤40の塗布量の管理が容易になる。また、凹部38の底部38aは、平坦になっており、底部38aに、複数の第1レンズ21~第3レンズ23に対応する貫通孔35が設けられている。凹部38に塗布することで複数の貫通孔35に一括して塗布できることから、複数個所への封止剤40の塗布が容易になる。また、万が一、封止剤40の量が多くて、封止剤40が内周面側に至っても、拡径面36aと第1レンズ21~第3レンズ23の間の離間距離L1は、所定の空間が形成される程度に大きいことから、第1レンズ21~第3レンズ23に封止剤40が付着することを抑制できる。
以上説明した本実施形態では以下の効果を奏する。
鏡筒30には、レンズ21~24の軸心を合わせる位置調整に使用可能な貫通孔35が設けられている。鏡筒30における貫通孔35を囲む第1部分36では、それ以外の第2部分37よりも、鏡筒30の内周面と第1レンズ21~第3レンズ23の外周面との離間距離L1が大きくなっている。これにより、貫通孔35が封止剤40により封止されている状態において、封止剤40がレンズ21~24の外周面に到達して、レンズ21~24やレンズコートにクラックが生じたり、毛細管現象によりレンズ光学有効径の内側まで封止剤40が侵入したりする等の不都合が生じることを抑制できる。
鏡筒30の内周面に拡径面36aを設けることで、第1部分36及び第2部分37と、第1レンズ21~第3レンズ23との間の離間距離L1,L2を異ならせることができる。光学部材である第1レンズ21~第3レンズ23の形状を変更させることなく、離間距離L1,L2を異ならせることができるため好ましい。
貫通孔35が複数設けられているが、貫通孔35を囲む第1部分36の肉厚が同じ、つまり貫通孔35の深さが同じになっている。これにより、封止剤40の塗布量の管理が容易になる。
鏡筒30の外周面に軸方向に延びる凹部38を設け、この凹部38内に封止剤40を塗布するようにする。外周面に封止剤40の塗布による突出が形成されず、凹部38内に封止剤40が塗布されることで、封止剤40が外周面から突出している場合に比べて、封止剤40がはがれにくくなる。また、凹部38の底部38aには、複数の第1レンズ21~第3レンズ23に対応する貫通孔35が設けられており、凹部38に塗布することで複数の貫通孔35に塗布できることから、複数個所への封止剤40の塗布が容易になる。
封止剤40が着色されていることで、貫通孔35から鏡筒30内に光が入り込むことを抑制できる。
<他の実施形態>
本発明は、上記実施形態に限定されず、例えば以下のように実施してもよい。ちなみに、以下の別例の構成を、上記実施形態の構成に対して、個別に適用してもよく、また、任意に組み合わせて適用してもよい。
・鏡筒30の内周面の径を異ならせる代わりに、第1レンズ21~第3レンズ23の外周形状を変更してもよい。例えば、図8(a)に示すように、貫通孔35に対応する部分にレンズの非光学面に凹部が形成される外周形状としてもよい。また、図8(b)に示すように、レンズの非光学面を多角形状にし、位置を調整することで、貫通孔35を囲む第1部分36とレンズの外周面との距離を、第2部分37(レンズとの離間距離が短い部分)とレンズの外周面との間の距離に比べて大きくしてもよい。
・押圧部14を螺合して押圧する代わりに、図9に示すように、鏡筒30に設けられたカシメ片39を熱カシメすることで押圧してもよい。具体的には、後止まりが設けられた鏡筒30内にレンズ21~24及びスペーサ11~13を配置する。そして、図9(a)に示すように、第1レンズ21を前方から押さえ込んでいる状態で、偏心調整をする。偏心調整後、カシメ片39を熱源で熱してカシメることで、図9(b)に示すように、レンズ21~24及びスペーサ11~13を軸方向に押圧して固定するようにしてもよい。
なお、熱カシメによって押圧する場合には、鏡筒30が金属製の材料で形成されていることが望ましい。また、カシメ片39を設ける位置は、前方でなく後方であってもよい。この場合には、前止まり部(係止爪部31)を設けて、後方から押圧するようにすることが望ましい。
・押圧部14によって後側から軸方向に押圧する代わりに、押圧部によって前側から軸方向に押圧することで固定してもよい。具体的には、鏡筒30に後止まり部を設けて、ネジ部を前方に設ける。そして、押圧部14を前方から後方に螺合することで、前側から軸方向に押圧してもよい。
・上記実施形態では、鏡筒30の外径が同じであったが、外径が後側に向かって拡径していてもよい。その場合には、第1部分36の肉厚が同じで凹部の深さが後側に向かって大きくなっていてもよいし、外径に合わせて後側に向かって第1部分の肉厚が厚くなり凹部38の深さが同じになっていてもよい。
10…レンズモジュール、21…第1レンズ、22…第2レンズ、23…第3レンズ、24…第4レンズ、30…鏡筒、35…貫通孔、36…第1部分、37…第2部分、40…封止剤。

Claims (6)

  1. レンズ(21~24)と、前記レンズが収容される鏡筒(30)とを備えるレンズモジュール(10)であって、
    前記鏡筒は、前記鏡筒の内周側と外周側とを貫通するように設けられた貫通孔(35)を有し、
    前記貫通孔は、前記鏡筒の軸方向において前記レンズの軸方向位置であり、かつ当該レンズの外周面に対向する位置に設けられており、
    前記貫通孔が封止剤(40)により封止されており、
    前記鏡筒は、当該鏡筒の周方向において、前記貫通孔の周囲を囲む第1部分(36)とそれ以外の第2部分(37)とを有し、それら第1部分及び第2部分で、前記鏡筒の内周面と前記レンズの外周面との離間距離が異なり、前記第1部分での離間距離(L1)が前記第2部分での離間距離(L2)よりも大きくなっており、
    前記第1部分における前記鏡筒の内周面と前記レンズの外周面との間の空間が、前記貫通孔を封止した前記封止剤が前記レンズの外周面に付着するのを抑制する付着抑制空間として形成されており、当該空間において前記封止剤が前記レンズの外周面に付着していないレンズモジュール。
  2. 前記レンズは、外周形状が円形状になっており、
    前記鏡筒は、前記第1部分と前記第2部分とで内周面の径が異なり、前記第1部分の内周面は、前記第2部分の内周面よりも拡径された拡径面(36a)として設けられている請求項1に記載のレンズモジュール。
  3. 前記鏡筒内には、その外径が異なるものを含む複数の前記レンズが軸方向に並べて収容されており、複数の前記レンズに対応する複数の前記貫通孔が設けられており、
    複数の前記貫通孔を囲む前記第1部分において、前記第1部分の肉厚は均一に形成されている請求項に記載のレンズモジュール。
  4. 前記鏡筒内には、複数の前記レンズが軸方向に並べて収容されており、
    前記鏡筒の外周面に軸方向に延びる凹部(38)が設けられており、その凹部を構成する底部(38a)に、前記レンズ毎に前記貫通孔が設けられている請求項1から請求項のいずれか一項に記載のレンズモジュール。
  5. 前記封止剤は、外部からの光を前記鏡筒内に通さないように着色されている請求項1から請求項のいずれか一項に記載のレンズモジュール。
  6. 請求項1から請求項のいずれか一項に記載のレンズモジュールを備えた、車両用撮像装置。
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