JP7316800B2 - 接合レンズ、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、例えば自動車等の車両に搭載される車載カメラを構成し得る接合レンズ、レンズユニットおよびカメラモジュールに関する。

従来から、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（バレル）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）。

具体的には、レンズユニット１０１は、例えば図５に示されるように、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、物体側から、第１のレンズ１３０、第２のレンズ１４０、第３のレンズ１５０、第４のレンズ１６０および第５のレンズ１７０から成る５つのレンズと、絞り部材２２０とを備えている。鏡筒１２０の内側収容空間Ｓ内に組み込まれて収容保持される複数のレンズ１３０，１４０，１５０，１６０，１７０は、それぞれの光軸を一致させた状態で積み重ねられて配置されており、１つの光軸Ｏに沿って各レンズ１３０，１４０，１５０，１６０，１７０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。

また、このような構成では、像側に位置される２つのレンズ、例えば第４および第５のレンズ１６０，１７０が貼り合わせレンズ（接合レンズ）２００を構成している場合がある。そのような貼り合わせレンズ２００を構成するレンズ１６０，１７０は、例えば図示のように、物体側に位置される第４のレンズ１６０の像側に面する表面の凸部１６０ａが像側に位置される第５のレンズ１７０の物体側に面する表面の対応する凹部１７０ａと嵌合されることにより組み付けられて、接着剤等によって固定される。

特開２０１３－２３１９９３号公報

ところで、このような貼り合わせレンズ２００の凹凸嵌合では、径方向で互いに対向する凸部１６０ａの嵌合面１６０ｂと凹部１７０ａの嵌合面１７０ｂとが嵌め合わされて組み付けられるが、従来、凸部１６０ａの嵌合面１６０ｂと凹部１７０ａの嵌合面１７０ｂとの嵌め合い角度は一致している。すなわち、凸部１６０ａの嵌合面１６０ｂと凹部１７０ａの嵌合面１７０ｂとが互いに略平行に延びている。そのため、嵌合面１６０ｂ，１７０ｂ間の径方向の隙間も小さくなる傾向があり、レンズ１６０，１７０同士の組み込み作業がし辛いという問題がある。また、組み込みし易くするために、または、レンズの径方向の寸法公差を考慮して、嵌合面１６０ｂ，１７０ｂ間に径方向で組み込みのための遊度をとると、組み付け後においてレンズ１６０，１７０同士がガタつき（位置決め精度が悪くなり）、所望の光学性能が得られなくなる場合がある。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、張り合わされるべきレンズ同士の組み込み性を向上させてこれらのレンズの位置決め精度を高めることができる接合レンズ、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、一対のレンズをその互いに対向する表面の凹凸部同士の嵌合により接合させることによって形成されて成る接合レンズであって、
互いに嵌め合わされる前記凹部および前記凸部のそれぞれの嵌合面は、前記レンズの光軸に対して傾斜するテーパ面として形成され、前記凹部の嵌合面の傾斜角度と前記凸部の嵌合面の傾斜角度とが互いに異なることを特徴とする。

本発明の接合レンズでは、互いに嵌め合わされる凹部および凸部のそれぞれの嵌合面がレンズ光軸に対して傾斜するテーパ面として形成されるだけでなく、凹部の嵌合面の傾斜角度と凸部の嵌合面の傾斜角度とが互いに異なっているため、テーパ面によりレンズ同士の組み込みをし易くできるとともに、嵌合面の傾斜角度の違いに基づいて嵌め込み量の増大に伴い嵌合面同士を部分的に近づけて当接させることによりレンズ同士を径方向で位置決めすることも可能になる。すなわち、張り合わされるべきレンズ同士の組み込み性を向上させてこれらのレンズの位置決め精度を高めることができる。また、嵌合面をテーパ状にすることにより、レンズ成形時の離型性を高めることができ、レンズ形状の安定成形にもつながる。

特に、上記構成では、凹凸部同士の嵌め込み量の増大に伴って嵌合面同士が嵌め込み方向の一方側で互いに接近するとともに他方側で互いに離反するように凹凸部の嵌合面を形成すれば、より具体的には、例えば、嵌め込み方向へ向けて凹凸部を先細るように形成するとともに、凸部の嵌合面の傾斜角度が凹部の嵌合面の傾斜角度よりも大きくなるように設定すれば、レンズ同士を組み付けるべく凹凸部を嵌め合わせ始める段階では、嵌合面同士が離反した状態にあるため、組み込み易くなるとともに、嵌め込み完了後においては、嵌合面同士が部分的に接近して当接し得るため、レンズ同士を径方向で確実に位置決めできる。

なお、上記構成において、凸部の嵌合面の傾斜角度と凹部の嵌合面の傾斜角度との差は２°～７°であることが好ましい。傾斜角度差が２°を下回ると、レンズ同士の組み込みがし辛くなり、一方、傾斜角度差が７°を超えると、レンズ同士がガタついて所望の光学性能が得られなくなる。

また、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たレンズ群と、このレンズ群が収容される鏡筒とを備えるレンズユニットであって、
前記レンズ群が上記構成の接合レンズを含むことを特徴とする。

この構成においても、接合レンズが前述した特徴的構成を備えるため、テーパ面によりレンズ同士の組み込みをし易くできるとともに、嵌合面の傾斜角度の違いに基づいて嵌め込み量の増大に伴い嵌合面同士を部分的に近づけて当接させることによりレンズ同士を径方向で位置決めすることも可能になる。

また、本発明に係るカメラモジュールは、前記レンズユニットを備えていることを特徴とする。
このような構成によれば、前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。

本発明によれば、接合レンズのテーパ状の嵌合面と嵌合面同士の傾斜角度差とにより、張り合わされるべきレンズ同士の組み込み性を向上させてこれらのレンズの位置決め精度を高めることができる。

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る。 図１のレンズユニットのレンズ群を構成する接合レンズ（貼り合わせレンズ）の要部拡大図である。 接合レンズの嵌合面付近の寸法関係を説明するための概略的な線図である。 図１のレンズユニットを備えるカメラモジュール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１～図５におい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１１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、例えば樹脂製の円筒状の鏡筒（バレル）１２と、鏡筒１２の段付きの内側収容空間Ｓ内に配置される複数のレンズ、例えば、物体側から、第１のレンズ１３、第２のレンズ１４、第３のレンズ１５、第４のレンズ１６および第５のレンズ１７から成る５つのレンズと、絞り部材２２とを備えている。絞り部材２２は、本実施の形態では、第３のレンズ１５と第４のレンズ１６との間に介挿されており、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。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の内側収容空間Ｓ内に組み込まれて収容保持される複数のレンズ１３，１４，１５，１６，１７は、それぞれの光軸を一致させた状態で積み重ねられて配置されており、１つの光軸Ｏに沿って各レンズ１３，１４，１５，１６，１７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。この場合、レンズ群Ｌを構成する最も物体側に位置される第１のレンズ１３は、物体側に凸面を有するとともに像側に凹面を有する球面ガラスレンズであり、その他のレンズ１４，１５，１６，１７は樹脂レンズであるが、これに限定されない。また、これらのレンズ１３，１４，１５，１６，１７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。

また、本実施の形態において、最も物体側に位置されるガラスレンズ１３と鏡筒１２との間にはシール部材としてのＯリング２６が介挿され、鏡筒１２の内側のレンズ群Ｌ内に水や塵埃が侵入しないようにしている。この場合、ガラスレンズ１３の外周面１３ａに、該レンズ１３の像側部分で径が小さくなった段差状の縮径部１３ｂが設けられ、この縮径部１３ｂにＯリング２６が装着されて、ガラスレンズ１３の外周面１３ａと鏡筒１２の内周面１２ａとの間でＯリング２６が径方向で圧縮されることにより、鏡筒１２の物体側端部が封止された状態となっている。

また、鏡筒１２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１において上端部）のカシメ部２３が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ガラスレンズ１３をこのカシメ部２３で鏡筒１２の物体側端部に固定する（図１には、カシメ部２３がカシメられる前およびカシメられた後の２つの状態で示されている）。

また、鏡筒１２の像側の端部（図１において下端部）には、第５のレンズ１７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１３，１４，１５，１６，１７と絞り部材２２とが光軸方向で保持固定されている。

また、本実施の形態において、像側に位置される２つの第４および第５のレンズ１６，１７は接合レンズ（貼り合わせレンズ）４０を構成している。このような接合レンズ４００を構成する第４および第５のレンズ１６，１７は、図示のように、物体側に位置される第４のレンズ１６の像側に面する表面１６ａの第１および第２の環状凸部１６ｂ，１６ｃが像側に位置される第５のレンズ１７の物体側に面する表面１７ａの対応する第１および第２の環状凹部１７ｂ，１７ｃと嵌合されることにより組み付けられて、接着剤等によって固定される。

また、このような接合レンズ４０の凹凸嵌合では、径方向で互いに対向する環状凸部１６ｂ（１６ｃ）の嵌合面と環状凹部１７ｂ（１７ｃ）の嵌合面とが嵌め合わされて組み付けられる。具体的には、例えば、図２（図１のＡ部拡大図）および図３（図２の要部拡大図）に拡大して示される径方向外側の第１の環状凸部１６ｂおよび第１の環状凹部１７ｂに関して説明すると、これらの凹凸部１６ｂ，１７ｂでは、径方向で互いに対向する環状凸部１６ｂの嵌合面１６ｄと環状凹部１７ｂの嵌合面１７ｄとが嵌め合わされて組み付けられるが、本実施の形態では、これらの嵌合面１６ｄ，１７ｄが光軸Ｏに対して傾斜するテーパ面として形成されるとともに、環状凹部１７ｂの嵌合面１７ｄの傾斜角度と環状凸部１６ｂの嵌合面１６ｄの傾斜角度とが互いに異なっている。

特に、本実施の形態では、これらの傾斜角度差θが２°（＝θ２）～７°（＝θ３）に設定されるとともに、環状凸部１６ｂの嵌合面１６ｄの傾斜角度が環状凹部１７ｂの嵌合面１７ｄの傾斜角度よりも大きく設定されている。例えば、図２に示されるように、環状凸部１６ｂの嵌合面１６ｄの傾斜角度が１２°に設定され、環状凹部１７ｂの嵌合面１７ｄの傾斜角度が１０°に設定される。図３では、レンズ１６，１７同士を組み付けし易くするため、また、レンズ１６，１７の径方向の寸法公差も考慮して、嵌合面１６ｄ，１７ｄ間に径方向で組み込みのための遊度β（θ１に対応する遊度β１；θ２に対応する遊度β２）を確保しており、したがって、レンズ１６，１８の嵌め入れ側で径方向に遊度αが生じているが、傾斜角度差θを設けつつ各嵌合面１６ｄ，１７ｄの傾斜角度を変えることにより、この遊度αを更に小さくしてレンズ１６，１７の径方向のガタ付きを防止することができる。すなわち、所望の嵌合内側遊度βを確保しつつ、嵌め入れ側遊度αを抑えて、組み込み性向上および高い位置決め精度の両方を実現できる。なお、傾斜角度差θが２°（＝θ２）を下回ると、レンズ１６，１７同士の組み込みがし辛くなり、一方、傾斜角度差が７°（＝θ３）を超えると、レンズ１６，１７同士がガタついて所望の光学性能が得られなくなる。

また、図示のように、嵌合面１６ｄ，１７ｄは、凹凸部１６ｂ，１７ｂ同士の嵌め込み量の増大に伴って嵌め込み方向（図３の上下方向）の一方側（図３の上側）で互いに接近するとともに他方側（図３の下側）で互いに離反するように形成されている。すなわち、嵌め込み方向へ向けて凹凸部１６ｂ，１７ｂが先細るように形成されるとともに、前述したように凸部１６の嵌合面１６ｄの傾斜角度が凹部１７の嵌合面１７ｄの傾斜角度よりも大きくなるように設定されている。したがって、レンズ１６，１７同士を組み付けるべく凹凸部１６ｂ，１７ｂを嵌め合わせ始める段階では、嵌合面１６ｄ，１７ｄ同士が離反した状態にあるため、組み込み易くなるとともに、嵌め込み完了後においては、嵌合面１６ｄ，１７ｄ同士が互いに接近して当接し得る（図３では、遊度αに起因して嵌合面１６ｄ，１７ｄ同士が当接していない）ため、レンズ１６，１７同士を径方向で確実に位置決めできる。

なお、以上のような嵌合形態は、径方向内側の第２の環状凸部１６ｃおよび第２の環状凹部１７ｃに関しても適用され得る。

また、図４は、以上のような構成を成すレンズユニット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、このカメラモジュール３００は、フィルタ１００が装着された図１のレンズユニット１１を含んで構成される。

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、鏡筒１２の外周面１２ａに鍔状に設けられるフランジ部２５に係合されるとともに、レンズユニット１１の物体側の端部を露出させて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、本実施の形態において、本実施の形態の接合レンズ４０では、互いに嵌め合わされる凹部１７ｂ（１７ｃ）および凸部１６ｂ（１６ｃ）のそれぞれの嵌合面１７ｄ、１６ｄがレンズ光軸Ｏに対して傾斜するテーパ面として形成されるだけでなく、凹部１７ｂ（１７ｃ）の嵌合面１７ｄの傾斜角度と凸部１６ｂ（１６ｃ）の嵌合面１６ｄの傾斜角度とが互いに異なっているため、テーパ面によりレンズ１６，１７同士の組み込みをし易くできるとともに、嵌合面１６ｄ，１７ｄの傾斜角度の違いに基づいて嵌め込み量の増大に伴い嵌合面１６ｄ，１７ｄ同士を部分的に近づけて当接させることによりレンズ１６，１７同士を径方向で位置決めすることも可能になる。すなわち、張り合わされるべきレンズ１６，１７同士の組み込み性を向上させてこれらのレンズ１６，１７の位置決め精度を高めることができる。また、嵌合面１６ｄ，１７ｄをテーパ状にすることにより、レンズ１６，１７の成形時の離型性を高めることができ、レンズ形状の安定成形にもつながる。

特に、本実施の形態では、凹凸部１６ｂ，１７ｂ（１６ｃ，１７ｃ）同士の嵌め込み量の増大に伴って嵌合面１６ｄ，１７ｄ同士が嵌め込み方向の一方側で互いに接近するとともに他方側で互いに離反するように凹凸部１６ｂ，１７ｂ（１６ｃ，１７ｃ）の嵌合面１６ｄ，１７ｄを形成し、より具体的には、嵌め込み方向へ向けて凹凸部１６ｂ，１７ｂ（１６ｃ，１７ｃ）を先細るように形成するとともに、凸部１６ｂ（１６ｃ）の嵌合面１６ｄの傾斜角度が凹部１７ｂ（１７ｃ）の嵌合面１７ｄの傾斜角度よりも大きくなるように設定しているため、レンズ１６，１７同士を組み付けるべく凹凸部１６ｂ，１７ｂ（１６ｃ，１７ｃ）を嵌め合わせ始める段階では、嵌合面１６ｄ，１７ｄ同士が離反した状態にあるため、組み込み易くなるとともに、嵌め込み完了後においては、嵌合面１６ｄ，１７ｄ同士が部分的に接近して当接し得るため、レンズ１６，１７同士を径方向で確実に位置決めできる。

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では、接合レンズの環状凹凸部が径方向に離間して２つ設けられているが、凹凸部の数はこれに限定されない。また、凹凸部の嵌合面の傾斜角度も任意に設定できる。

１１ レンズユニット
１２ 鏡筒
１３，１４，１５，１６，１７ レンズ
１６ｂ，１６ｃ 凸部
１７ｂ，１７ｃ 凹部
１６ｄ，１７ｄ 嵌合面
４０ 接合レンズ
３００ カメラモジュール
Ｌ レンズ群
Ｏ 光軸
Ｓ 内側収容空間

Claims (6)

1. 一対のレンズをその互いに対向する表面の凹凸部同士の嵌合により接合させることによって形成されて成る接合レンズであって、
   互いに嵌め合わされる前記凹部および前記凸部のそれぞれの嵌合面は、前記レンズの光軸に対して傾斜するテーパ面として形成され、前記凸部の嵌合面の傾斜角度が前記凹部の嵌合面の傾斜角度よりも大きいとともに、前記嵌合面間に径方向で組み込みのための遊度を確保して、組み込まれて完全に嵌め合わされた状態で、前記凸部が嵌め込まれる前記凹部の嵌め入れ側で径方向に遊度が生じるようにしていることを特徴とする接合レンズ。
2. 前記凸部の嵌合面の傾斜角度と前記凹部の嵌合面の傾斜角度との差が２°～７°であることを特徴とする請求項１に記載の接合レンズ。
3. 一対の上下のレンズをその互いに対向する表面の凹凸部同士の嵌合により接合させることによって形成されて成る接合レンズであって、
   前記下側のレンズと対向する前記上側のレンズの面が凸面であり、前記上側のレンズと対向する前記下側のレンズの面が凹面であり、
   互いに嵌め合わされる前記凹部および前記凸部のそれぞれの嵌合面は、前記レンズの光軸に対して傾斜しており、
   前記嵌合面間に径方向で組み込みのための遊度を確保して、前記嵌合面同士が完全に嵌め合わされた状態で、前記凸部が嵌め込まれる前記凹部の嵌め入れ側で径方向に遊度が生じるようにするとともに、前記凹凸部の嵌合面の上側において前記レンズの光軸と直交する方向で互いに対向する前記凹部の嵌合面上の点と前記凸部の嵌合面上の点との間の離間距離が、前記凹凸部の嵌合面の下側において前記レンズの光軸と直交する方向で互いに対向する前記凹部の嵌合面上の点と前記凸部の嵌合面上の点との間の離間距離よりも小さい、
   ことを特徴とする接合レンズ。
4. 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、このレンズ群が収容される鏡筒とを備えるレンズユニットであって、
   前記レンズ群が請求項１から３のいずれか１項に記載の接合レンズを含むことを特徴とするレンズユニット。
5. 請求項４に記載のレンズユニットと、前記レンズユニットの前記レンズ群を通じて集光される光を電気信号に変換する撮像素子とを備えていることを特徴とするカメラモジュール。
6. 請求項５に記載のカメラモジュールを搭載した車両であって、
   前記カメラモジュールは、前記車両の外表面側に固定して設置され、前記カメラモジュールには配線部が電気的に接続され、
   前記配線部は、前記車両の内部に設置された表示装置に接続されていることを特徴とする車両。

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