JP7582809B2 - 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
近年、車両にカメラ(車載カメラ)が搭載されるようになっており、車載カメラが撮像した画像は、自動ブレーキ機能、自動運転機能等の機能に利用されている。それらの機能は車両の走行を制御する機能であり、車載カメラの撮像機能の低下は、事故等の発生につながってしまう虞がある。そのため、レンズ前面に付着した付着物を融かす融雪機能を備えたカメラの開発が求められている。
また、車載カメラのレンズユニットは、撮像対象に向けられる側(物体側)が車外に露出した状態となるので、強度、防水性、耐薬品性、高温耐久性等が要求される。
また、温度変化によるレンズの曇りを防止する必要などがある。
一方、鏡筒は、内周面が円形状に形成されて、複数のレンズを収容保持する収容保持部を有しているが、レンズの外周面は、当該レンズの径方向の位置決めのために、収容保持部に当接されているので、面状ヒータの延出部を鏡筒内で引き回して外部に導出することが困難である。
しかし、延出部に形成された電気的配線はなるべく発熱しないように電気抵抗値を下げる必要があるため、所定の幅が必要であり、必然的に延出部自体も所定の幅が必要となる。つまり、延出部は帯状の銅箔を有しているが、電気抵抗値を下げるために銅箔に一定の幅が必要であるため、延出部に一定の幅が必要となる。このため、延出部を隙間に通し難いばかりか、無理に通そうとすると、延出部がレンズの外周面に当たって、当該レンズに位置ずれ(偏心)が生じるおそれがある。
前記鏡筒は、内周面が八角形以上の多角形状に形成されて、前記第1レンズより像側に位置する前記光学部品を収容保持する収容保持部を備え、
前記面状ヒータは、前記第1レンズを加熱する加熱部と、この加熱部から延出して前記加熱部に電気を供給する帯状の延出部とを備え、
前記収容保持部に、前記鏡筒の軸方向に延びるとともに前記延出部の幅より広い溝幅を有する挿通溝が設けられ、
前記鏡筒に、前記挿通溝に挿通された延出部を外部に導出するための導出孔が前記挿通溝と連通して設けられていることを特徴とする。
また、「多角形状」とは、収容保持部の内周面が平面視(鏡筒の軸方向視)において八角形以上の正多角形状、八角形以上の正多角形以外の多角形状、および周方向に所定間隔で配置された8以上の直線状の辺と、周方向に隣り合う辺どうしを繋ぐように配置される円弧との組み合わせによる形状を含むが、さらに、レンズの外周を点(点接触)で支持可能な8以上の平面を有する形状も含む。収容保持部の内周面を「正多角形状」とすることで均等保持(応力均等配分)が可能でよりレンズの軸合わせに効果がある。
また、前記面状ヒータとしては、例えばFPCヒータや有機PTCヒータが用いられる。
また、面状ヒータの延出部が光学部品に干渉しないので、延出部を鏡筒内で引き回しても、光学部品が偏心(位置ずれ)することがない。
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。
なお、以下で説明される本実施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、全ての図においてレンズおよびスペーサについてはハッチングを省略している。
図1は、本発明の第1の実施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内に配置される複数の平面視円形状のレンズ、例えば、物体側(図1において上側)から、第1レンズ13、第2レンズ14、第3レンズ15、第4レンズ16および第5レンズ17から成る5つのレンズと、3つの絞り部材22a,22b,22cとを備えている。
また、鏡筒12の底面には、鏡筒12の底面内周からレンズ17と接触していない部分に向けて径方向に延びる溝が設けられている。この溝は気密検査のための空気の流通のための溝ある。
なお、本実施形態では、第1レンズ13、第2レンズ14、第3レンズ15、第4レンズ16、第5レンズ17絞り部材22a,22b,22cおよび後述するスペーサ30を光学部品とする。
絞り部材22a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」である。また、絞り部材22b,22c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。
なお、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。
このように、カシメ部31によって第2レンズ14の対向面14aがスペーサ30の対向面30bに押し付けられることによって、スペーサ30に第2レンズ14が保持されている。
なお、第1レンズ13と鏡筒12との間に介挿されるシール部材は、Oリング26に限定されず、第1レンズ13と鏡筒12との間をシールできる環状体であればどのような形態であっても構わない。
収容保持部Sは、図2および図3に示すように、内周面が八角形以上の多角形状に形成されているが、本実施形態では、周方向に所定間隔で配置された12の直線状の辺(弦)と、周方向に隣り合う辺(弦)どうしを繋ぐように配置される12の円弧との組み合わせによる形状となっている。
また、収容保持部S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、スペーサ30、レンズ15,16,17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、スペーサ30、レンズ15,16,17のそれぞれの外径と、鏡筒12の収容保持部Sのスペーサ30、各レンズ15,16,17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、図2では、上述したように、周方向に所定間隔で配置された12の直線状の辺(弦)と、周方向に隣り合う辺(弦)どうしを繋ぐように配置される12の円弧との組み合わせによる形状となっているが、以下では正十二角形状として説明する。
また、図2(a)に示す収容保持部Sは、正十二角形の一つの頂点を後述する挿通溝55の幅方向中央に向けて配置されているのに対し、図2(b)に示す収容保持部Sは、正十二角形の一つの頂点を挿通溝55の幅方向中央から周方向に15°回転させた位置に向けて配置されているが、いずれにおいても、10個の支持点SPによってスペーサ30が支持されている。
また、第2レンズ14はレンズ13,15,16,17より小径に形成され、スペーサ30に保持固定されている。
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。
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。
FPCヒータ50は、図7に示すように、フレキシブルプリント回路基板によって形成されており、第1レンズ13を加熱する加熱部51と、この加熱部51から延出して加熱部51に電気を供給する延出部52とを備えている。
加熱部51はドーナツ板状に形成されており、外径は第1レンズ13の像側の端面13aの外径とほぼ等しくなっており、内径は第1レンズ13の像側の端面13aの内径とほぼ等しくなっている。加熱部51は、ドーナツ板状のベースフィルム上に細い線状の銅箔51aが外周側から半円弧を形成するように内周側に折返しながら半円状に形成された回路部を線対称的に形成したものであり、この回路部が発熱するようになっている。
延出部52は加熱部51から径方向外側に直線状に延出するものであり、帯状のベースフィル部上に2つの帯状の銅箔52aが平行に配置されることによって形成され、一方の銅箔52aが電源の陽極に接続され、他方の銅箔52aが陰極に接続される。
FPCヒータ50の加熱部51はレンズ13の像側の端面13aに密着され、延出部52は挿通溝55側に向けられたうえで、当該挿通溝55に挿通されている。
このような導出孔56は、挿通溝55に挿通されたFPCヒータ50の延出部52を鏡筒12の外部に導出するためのものであり、挿通溝55に挿通された延出部52は導出孔56の入口で略直角に径方向外側に曲げられたうえで、導出孔56に挿通され、外部に導出されている。
図2(a)に示すように、第1収容保持部S1は、内周面が正十二角形以上の正多角形状に形成されているが、当該内周面の一部が矩形溝状に切り欠かれることによって、12個の支持面SSのうち、2つの支持面SSが切除されている。したがって、スペーサ30は、10個の支持点SPによって支持されている。このため、挿通溝55が形成されていても、スペーサ30を安定的に支持できる。
また、図2(b)に示すように、第1収容保持部S1は、内周面が正十二角形以上の正多角形状に形成されているが、当該内周面の一部が矩形溝状に切り欠かれることによって、12個の支持面SSのうち、1つの支持面SSと2つの支持面SSの半分以下が切除されている。したがって、スペーサ30は、10個の支持点SPによって支持されている。このため、挿通溝55が形成されていても、スペーサ30を安定的に支持できる。
平坦面30aはレンズ15~17およびスペーサ30を成形する際にゲートとなる部位であり、当該平坦面30aはもともと第1収容保持部S1の支持面SSに当接されない部位である。したがって、図9に示すように、平坦面30aを挿通溝55に配置することによって、スペーサ30を10個の支持点SPによって支持できる。
なお、挿通溝55に配置された平坦面30aと挿通溝55の溝底面との間にはFPCヒータ50の延出部52を挿通可能な十分な隙間がある。
また、FCCヒータ50の延出部52がスペーサ30やレンズ15,16,17に干渉しないので、延出部52を鏡筒12内で引き回しても、スペーサ30やレンズ15,16,17が偏心することがない。
さらに、挿通溝55の向の両端と第1収容保持部S1の中心とを結ぶ線のなす角度が60°以内であるので、内周面が正十二角形に形成された第1収容保持部S1にスペーサ30の外周面を10個の支持点SPで保持でき、このため、当該スペーサ30を安定的に保持できる。
加えて、挿通溝55の溝幅が3.5mm以内であるので、FPCヒータ50の幅が3.5mm以内の延出部52を挿通溝55に容易に挿通できる。
図10~図12は第2の実施形態を示すもので、図10はレンズユニット11の断面図、図11は鏡筒12を斜め上方から見た斜視図、図12は鏡筒12を斜め下方から見た斜視図である。第2の実施形態のレンズユニット11が第1の実施形態のレンズユニット11と異なる点は、挿通溝と導出孔の構成であるので、以下ではこの点について説明し、第1の実施形態と同一構成には同一符号を付してその説明を省略することもある。
本実施形態では、挿通溝65が第1収容保持部S1の物体側の端から第4収容保持部S4の底部に位置する内側フランジ部24の上面まで延びているので、第1収容保持部S1に収容保持されるスペーサ30、第2収容保持部S2に収容保持部S2に収容保持されるレンズ15、第3収容保持部S3に収容保持されるレンズ16および第4収容保持部S4に収容保持されるレンズ17は、それぞれ10個の支持点SPによって光軸と直交する方向において安定的に支持されている。
FPCヒータ50の加熱部51はレンズ13の像側の端面13aに密着され、延出部52は挿通溝65側に向けられたうえで、当該挿通溝65に挿通されている。
このような導出孔66は、挿通溝65に挿通されたFPCヒータ50の延出部52を鏡筒12の外部に導出するためのものであり、挿通溝65に挿通された延出部52は導出孔66の入口で略直角に折り曲げられたうえで、導出孔66に挿通され、内側フランジ部24から外部に導出されている。
また、第1および第2の実施形態では、最も物体側に位置するレンズ13を収容保持する収容保持部SUは、内周面が円形状に形成されているが、当該収容保持部SUを内周面が八角形以上の多角形状に形成してもよい。
12 鏡筒
13,14,15,16,17 レンズ(光学部品)
24 内側フランジ部(端面壁)
30 スペーサ(光学部品)
50 FPCヒータ(面状ヒータ)
51 加熱部
52 延出部
55,65 挿通溝
56,66 導出孔
L レンズ群
O 光軸
S 収容保持部
S1 第1収容保持部
S2 第2収容保持部
S3 第3収容保持部
S4 第4収容保持部
Claims (6)
- 光軸に沿って並べられた複数のレンズやスペーサ等の光学部品と、これら複数の光学部品を収容保持する鏡筒と、最も物体側に位置する第1レンズを加熱可能な面状ヒータとを備えたレンズユニットにおいて、
前記鏡筒は、内周面が八角形以上の多角形状に形成されて、前記第1レンズより像側に位置する前記光学部品を収容保持する収容保持部を備え、
前記面状ヒータは、前記第1レンズを加熱する加熱部と、この加熱部から延出して前記加熱部に電気を供給する帯状の延出部とを備え、
前記収容保持部に、前記鏡筒の軸方向に延びるとともに前記延出部の幅より広い溝幅を有する挿通溝が設けられ、
前記鏡筒に、前記挿通溝に挿通された延出部を外部に導出するための導出孔が前記挿通溝と連通して設けられていることを特徴とするレンズユニット。 - 前記導出孔は前記鏡筒の周壁に設けられ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。
- 前記導出孔は前記鏡筒の像側の端面壁に設けられ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。
- 前記挿通溝の幅方向の両端と前記収容保持部の中心とを結ぶ線のなす角度が60°以内であ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。
- 前記挿通溝の溝幅が3.5mm以内であ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1~5のいずれか1項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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