JPWO2014042213A1 - 光学レンズ、光学レンズユニット及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

小型であって空間的制限がある場合であっても接着スペースを確保し、かつ、接着剥がれや接着剤のはみ出しを回避できる広角な光学レンズ及び光学レンズユニット並びに撮像装置を提供する。光学レンズ（１０）は、第２光学面（Ｓ２）よりも光学面径が小さい第１光学面（Ｓ１）側に鏡枠受け面（２ａ）を設け、さらに、鏡枠受け面（２ａ）の周辺側に接着用空間形成面（３ａ）を設けている。これにより、小型化が要請される場合であっても、接着剥がれを抑制することができる。また、鏡枠受け面（２ａ）を十分に大きく確保して、接着剤が鏡枠受け面（２ａ）から漏れたりはみ出したりして第１光学面（Ｓ１）に付着することを抑制できる。また、光学レンズ（１０）を組み付けた光学レンズユニット（２０）は、小型化が要請される光学装置に適用可能であり、光学レンズユニット（２０）で構成される撮像装置（５０）は、小型の装置に適用できる。

Description

本発明は、微小で肉厚な光学レンズ及び光学レンズユニット、並びに当該光学レンズ等を組み込んだ撮像装置に関する。

近年、例えば携帯電話や内視鏡等の小型の装置であって、光ファイバーやＣＣＤ(Charge Coupled Device)型イメージセンサーあるいはＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型イメージセンサー等の固体撮像素子を有するものに適用できる微小な光学レンズや光学レンズユニットが求められている。この種の小型のレンズの鏡枠への組付けでは、空間的制限から、接着のスペースを確保することが困難となる場合があり、この場合、接着剥がれや接着剤のはみ出しを生じてしまうおそれがある。

接着のスペースを確保するために、レンズのフランジ部外周において光軸方向にテーパー部を設けるものが知られている（特許文献１参照）。また、接着剥がれや接着剤のはみ出しを回避するため、鏡枠に接着剤溜り部を設けるものも知られている（例えば、特許文献２，３参照）。

しかしながら、光学レンズや光学レンズユニットの小型化が要請される状況下では、フランジ部外周といったレンズのうち光学面の外側に位置する周辺部分が必ずしも十分に確保されるとは限らない。例えば特許文献１の図２等の場合、レンズの外周にテーパー部を設けるにあたって、鏡枠との光軸方向に関する位置決め用に設けられた当接部分に近づくほど接着溜り部が広がっていく形状となるように傾斜させることで接着のスペースを確保している。この場合、テーパー部を設けない場合と比較して、鏡枠との当該当接部分の後軸に垂直な方向の横幅が狭まることになる。従って、特許文献１のような形状を、小型化が要請される状況下で適用すると、当接部分について十分な大きさを確保できなくなる。当接部分が十分に確保できなくなると、接着時に接着溜り部から当接部分に達した接着剤が漏れたりはみ出したりする可能性がある。

また、光学レンズや光学レンズユニットの小型化が要請される場合には、鏡枠の大きさにも制限が掛かることになり、例えば特許文献２，３のように鏡枠側に異形な接着剤溜り部を設けて十分に大きな接着剤溜り部を確保するといったことが困難になる可能性がある。

特開平２−６６５０６号公報 特開２００１−１６６１９２号公報 特開平８−３２９５０８号公報

本発明は、上記背景技術の問題に鑑みてなされたものであり、小型であって空間的制限がある場合であっても接着スペースを確保し、かつ、接着剥がれや接着剤のはみ出しを回避できる広角な光学レンズ及び光学レンズユニット並びに撮像装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る光学レンズは、円筒状の光学レンズであって、物体側の第１光学面の光学面径をｄ１とし、像側の第２光学面の光学面径をｄ２とし、レンズ直径をＤとしたときに、ｄ１／ｄ２＜０．５、かつ、ｄ２／Ｄ＞０．９であり、第１光学面の周辺側に設けられる鏡枠受け面と、この鏡枠受け面の周辺側において鏡枠受け面よりも第２光学面側に後退して配置されている接着用空間形成部と、を有する。

上記光学レンズは、第１光学面と第２光学面とのうち相対的に光学面径が小さい第１光学面側に、接着剤溜り部を形成する接着用空間形成部と、鏡枠に当接させる面である鏡枠受け面とを設けており、さらに、接着用空間形成部を鏡枠受け面の周辺側に設けている。これにより、小型化が要請され、例えばフランジが大きく取れない或いはフランジが無いような場合であっても、接着用空間形成部を十分に大きく確保し、接着剥がれを抑制することができ、鏡枠受け面を十分に大きく確保し、接着用空間形成部に入り込んだ接着剤が鏡枠受け面から漏れたりはみ出したりすることを抑制できる。
また、この光学レンズでは、相対的に光学面径が大きい第２光学面側において周辺側に接着用の空間を設ける必要がないため、第２光学面をレンズ直径に近い範囲に亘って設けることが可能である。従って、小型でかつ広角なレンズを設計できる。
また、第２光学面側に向けて凹んで設けられる接着用空間形成部を有することで、鏡枠に組み付ける際に、例えば鏡枠側に異形な接着剤溜り部を設けることなく接着スペースを確保可能になる。

本発明の具体的な側面又は観点では、鏡枠受け面は、光軸に垂直であって、第１光学面の周囲において輪帯状に設けられている。この場合、レンズ光学面と同時加工が可能であるため、光軸に対して高精度に垂直である輪帯状の鏡枠受け面とすることができる。このような形状とすることで、鏡枠と全周にわたり接地又は当接可能となるため、鏡枠受け面の隙間から第１光学面側に接着剤が漏れたりはみ出したりするという事態を回避できる。

本発明の別の側面では、レンズ直径は、０．１ｍｍ≦Ｄ≦１．０ｍｍである。この場合、対象となるレンズは、特に小型のものであり、例えば、携帯電話機の撮像装置や内視鏡のレンズとして適用可能となる。

本発明のさらに別の側面では、接着用空間形成部は、鏡枠受け面の周辺側に設けられる第１段差面と、第１段差面の周辺側に設けられる第２段差面とで形成される。この場合、２段階の段差面のうち、第１段差面において接着剤の漏れやはみ出しを抑制し接着剤の鏡枠受け面への入り込みを防ぎつつ、第２段差面において接着剤のたまり場を確保することができる。

本発明のさらに別の側面では、接着用空間形成部において、第１段差面は、第２段差面よりも浅い段差を形成する。この場合、第１段差面を浅くすることで、接着剤が入りにくいがある程度は入るものにでき、接着剤の鏡枠受け面への入り込みを抑制し、かつ、接着面積を確保して十分な強度の接着状態が得られる。

本発明のさらに別の側面では、第１段差面の段差は、０．００１ｍｍ以上０．０２０ｍｍ以下である。この場合、第１段差面において、接着剤が入りにくいがある程度は入る状態を確保できる。具体的には、この範囲とすることにより、接着用空間成形部に入り込んだ接着剤を一周が閉じるように全周にわたって浸みわたらせることが容易になる。

本発明のさらに別の側面では、レンズ直径をＤとし、レンズの軸上厚をＬとしたときに、０．５≦Ｄ／Ｌ≦２．０である。この場合、縦方向のサイズに対する横方向のサイズを規定するＤ／Ｌに下限を設けることで、収差補正を確保しつつ大型化を抑制することができ、Ｄ／Ｌに上限を設けることで、取付けに際する接着スペースを確保することができる。

本発明のさらに別の側面では、レンズのコバ厚をＬ０とし、レンズの軸上厚をＬとしたときに、０．１≦Ｌ０／Ｌ≦０．７である。この場合、縦方向のサイズに対するコバ厚を一定の範囲内とすることで、小型であっても必要な光学性能を確保できる。

本発明のさらに別の側面では、ゲートの厚みをｇとし、レンズのコバ厚をＬ０としたときに、０．１≦Ｌ０／ｇ≦１．２である。この場合、ゲートの厚みをコバ厚に近づけ或いはそれより十分大きくすることになるので、ゲート部を形成する金型部分での材料の流動性及び成形時の離型性を良好な状態に確保することができる。

本発明のさらに別の側面では、第１光学面は、凸面又は平面であり、第２光学面は、凸面である。この場合、用途に応じて第１光学面を凸面又は平面とすることで、必要な性能を維持できる。例えば水中でも用いる光学レンズである場合は、第１光学面を平面とすることで空中時と水中時の解像状態を同等な状態に維持できる。

本発明のさらに別の側面では、光学レンズは、樹脂成形によって作製されたレンズである。この場合、接着用空間形成部の形成がガラスの場合よりも簡易に行え、また、ガラスよりも安価に作製することができる。

本発明のさらに別の側面では、光学レンズは、射出成形によって作製されたレンズである。

本発明に係る光学レンズユニットは、上述した光学レンズと、光学レンズの鏡枠受け面と当接して、接着用空間形成部による接着溜り部を形成した状態で光学レンズを収納する鏡枠と、鏡枠受け面の周辺側に設けた接着用空間形成部と鏡枠との間に設けられる接着溜り部に入り込んで、光学レンズと鏡枠とを接着させる接着部とを有する。本発明の光学レンズを用いることで、小型でありながら接着剥がれや接着剤の光学面へのはみ出しを抑制しつつ、携帯電話機用や内視鏡用として使用可能となる程度の光学性能が確保された小型の光学レンズユニットを得ることができる。

本発明の具体的な側面又は観点では、光学レンズのレンズ直径をＤとし、鏡枠の直径をＤｋとしたときに、Ｄｋ／Ｄ≦１．５である。この場合、内視鏡用の撮像装置としての使用に適したものとなる。

本発明の別の側面では、鏡枠の直径をＤｋとしたときに、Ｄｋは、１．５ｍｍ以下である。この場合、光学レンズユニットを内視鏡用の撮像装置に適用するにあたって、特に卵管用のような細い内視鏡用のものとしての使用が可能となる。

本発明に係る撮像装置は、上述した光学レンズユニットと、光学レンズユニットからの光を受ける撮像素子とを有する。本発明の光学レンズユニットを用いることで、小型であっても広角なものにでき、かつ、必要な光学性能を確保できる撮像装置を得ることができる。

本発明の具体的な側面又は観点では、撮像装置は、内視鏡の撮像装置として適用可能である。この場合、小型の撮像装置であることが要求されるが、上記撮像装置を適用することで、小型であっても広角なものにでき、かつ、必要な光学性能を確保され、撮影に関して性能の高い内視鏡とすることができる。

本発明の第１実施形態に係る光学レンズを説明する図である。 図２Ａは、カット前の光学レンズの正面図であり、図２Ｂは、その側面図である。 図３Ａは、図１の光学レンズを組み付けた撮像装置を説明する図であり、図３Ｂは、図３Ａの一部拡大図である。 図４Ａは、光学レンズを接着する直前の状態を示す図であり、図４Ｂは、光学レンズを接着した後の状態を示す図である。 撮像装置を備える内視鏡の一例を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る光学レンズを組み付けた撮像装置を説明する図である。 本発明の第３実施形態に係る光学レンズを組み付けた撮像装置を説明する図である。 光学レンズを組み付けた撮像装置の他の一例を説明する図である。

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る光学レンズを説明する側断面図である。本実施形態の光学レンズ１０は、結像レンズとして機能させることができる単レンズであって、例えば携帯電話機や内視鏡等に内蔵される小型の撮像装置に組込み可能な小型のものである。光学レンズ１０は、全体として光軸ＡＸを中心軸とする円柱状の回転対称形状を有している（ゲート部は除く）。また、図２Ａ及び２Ｂに示すように、光学レンズ１０は、射出成形によって樹脂成形された部材を、ゲート部ＧＴのうち例えば円筒状の切出面ＣＴにおいて切削することで得られる。なお、切出面ＣＴの形状については、光学レンズ１０を取り付ける鏡枠の構造に応じて種々の形状とすることができる。

図１に戻って、光学レンズ１０は、光軸ＡＸが通る中心側の部分であり光学的な機能を有する本体部１０ｓと、本体部１０ｓの周囲に形成される筒状の部分であってアライメントや固定に利用される周縁部ＰＰとを、一体的に形成したものである。

全体としての光学レンズ１０は、物体側の面である第１面１０ａと、像側の面である第２面１０ｂと、光軸方向に沿って延びる側方部分の外側面ＳＳａとを有し、これらの面により外観形状を形成している。これらの面のうち、第１面１０ａは、光軸ＡＸが通る中心側にあり円形輪郭を有する物体側の光学面である第１光学面Ｓ１と、第１光学面Ｓ１の周辺側又は外側に配置されている環状の鏡枠受け面２ａと、鏡枠受け面２ａの周辺側又は外側に配置されている環状の接着用空間形成面３ａとで形成されている。一方、第２面１０ｂは、光軸ＡＸを通る中心側にあり円形輪郭を有する像側の光学面である第２光学面Ｓ２と、第２光学面Ｓ２の周辺側又は外側に配置されている環状の周辺面ＰＳａとで形成されている。なお、光学的な機能を果たす面である第１光学面Ｓ１及び第２光学面Ｓ２は、ともに光軸ＡＸに垂直な面を基準とする光軸ＡＸのまわりに回転対称な面である。また、第１光学面Ｓ１を含む物体側の第１面１０ａの直径と第２光学面Ｓ２を含む像側の第２面１０ｂの直径とは一致又は略一致する。つまり、光学レンズ１０の外側面ＳＳａは、円筒面形状となっている。

光学レンズ１０のうち、本体部１０ｓは、光軸ＡＸを通る中心側の部分であって、直接的に光学的機能に関与する部分であり、上記の各面のうち、第１面１０ａの第１光学面Ｓ１と、鏡枠受け面２ａと、第２面１０ｂの第２光学面Ｓ２とを有している。ここでは、本体部１０ｓのうち、横幅ｄｕの鏡枠受け面２ａを有する環状の部分を鏡枠受け部２とする。またここで、第１光学面Ｓ１と第２光学面Ｓ２とでは、第２光学面Ｓ２のほうが相対的に光学面径の大きな面となっている。

一方、光学レンズ１０のうち、周縁部ＰＰは、光軸ＡＸから離れた周辺側の部分であって、直接的には光学的機能に関与しない部分であり、上記の各面のうち、第１面１０ａの接着用空間形成面３ａと、外側面ＳＳａと、第２面１０ｂの周辺面ＰＳａとを有している。ここでは、周縁部ＰＰのうち、接着用空間形成面３ａを有する環状の部分を接着用空間形成部３とし、外側面ＳＳａを有する筒状の部分を外側面部ＳＳとし、周辺面ＰＳａを有する環状の部分を周辺面部ＰＳとする。また、周縁部ＰＰにおいて、一例として接着用空間形成部３と、外側面部ＳＳのうち接着用空間形成部３に繋がる部分とで構成され固定時に接着剤と接する部分を、接着部分ＳＫとする。周縁部ＰＰは、光学的機能には関与しないが、光学レンズ１０を他の部材に取り付けるにあたってアライメントや固定のために重要な役割を果たすものとなっている。特に、接着部分ＳＫは、光学レンズ１０を固定させる際に直接的に関与する部分となる。

なお、光学レンズ１０は、全体として一定又は略一定の径を保った円柱となっているため、図示の断面図において、一対の側面部分が略平行な形状となっている。光学レンズ１０のうち、本体部１０ｓは、第１面１０ａから第２面１０ｂに向かって広がる形状となっているのに対して、周縁部ＰＰは、第１面１０ａから第２面１０ｂに向かって先細る三角形状となっている。

この光学レンズ１０において、第１光学面Ｓ１の光学面径をｄ１とし、第２光学面Ｓ２の光学面径をｄ２とし、光学レンズ１０のレンズ直径（最大径）をＤとする。例えば、外側面ＳＳａが完全な円筒面形状となっている場合、第１面１０ａ及び第２面１０ｂの直径は、ともにレンズ直径Ｄに完全に一致する。具体的数値の一例として、レンズ直径Ｄは、０．１ｍｍ≦Ｄ≦１．０ｍｍであるものとする。この場合、光学レンズ１０は、小型のレンズであり、内視鏡等の用途に適し、特に細い形状を有する卵管鏡の撮像装置において適用可能となる。

また、この光学レンズ１０において、光学面径ｄ１等に関して、
ｄ１／ｄ２＜０．５、かつ、
ｄ２／Ｄ＞０．９
の関係が満たされているものとする。光学面径に関して上記のようにｄ１／ｄ２＜０．５となっている、すなわち、光学レンズ１０において、物体側の光学面である第１光学面Ｓ１が像側の光学面である第２光学面Ｓ２に比べて半分以下に小さくなっている。これにより、光学レンズ１０は、物体側の第１面１０ａにおいて、第１光学面Ｓ１の周辺又は外側に、鏡枠受け面２ａを設け、さらに鏡枠受け面２ａの周辺又は外側に、接着用空間形成面３ａを設けることが可能となっている。また、ｄ１／ｄ２が小さいほど、光が広がる方向にいくので、広角の光学系を達成できる。一方、上記のようにｄ２／Ｄ＞０．９となっている、すなわち、光学レンズ１０は、像側の第２面１０ｂにおいて、第２光学面Ｓ２が大半部分を占めており、第２光学面Ｓ２以外には周辺の僅かな部分に光学的機能を有しない周辺面ＰＳａのみが形成されている。ｄ２／Ｄが１に近いほど、レンズ外形ぎりぎりまで光が通ることになり、同じ光路であれば、小径なレンズを構成できる。以上により、光学レンズ１０は、小型であっても比較的広角なものとなるように設計できる。

なお、図示の例では、第１光学面Ｓ１及び第２光学面Ｓ２は、いずれも凸面となっている、すなわちある程度の屈折力を有するレンズであるものとする。

鏡枠受け部２において、鏡枠受け面２ａは、第１光学面Ｓ１の周囲に輪帯状に設けられており、光軸ＡＸに垂直な平面となっている。例えば図３Ａに示すように、鏡枠受け面２ａが取付け時に鏡枠３０等の他の部材に当接することで、鏡枠受け部２は、アライメント部として機能する。また、鏡枠受け面２ａは、第１光学面Ｓ１の周囲で最も突出した面であり、鏡枠受け面２ａが鏡枠等に密着した状態で当接することで、接着に際して接着剤が鏡枠受け面２ａの周辺又は外部から内側の第１光学面Ｓ１にはみ出すことを抑制できる。

接着用空間形成部３は、鏡枠等の部材に取付ける際に接着剤を溜める領域となる接着溜り部を形成するための部分であり、接着用空間形成面３ａが鏡枠受け面２ａよりも第２光学面Ｓ２側に後退して配置されている。言い換えると、鏡枠受け面２ａは、接着用空間形成面３ａよりも第１光学面Ｓ１側に突出している。これにより、詳しくは後述するが、例えば図３Ａ等に示すように、鏡枠受け面２ａを鏡枠３０に当接させた際に、接着用空間形成部３によって接着溜り部ＣＰが形成されることになる。

また、接着用空間形成部３の表面部分である接着用空間形成面３ａは、鏡枠受け面２ａの周辺側に設けられる横幅ｄｓ１の第１段差面４ａと、第１段差面４ａの周辺側に設けられる横幅ｄｓ２の第２段差面４ｂとで形成される２段階構造となっている。特に、第１段差面４ａは、第２段差面４ｂよりも浅い段差を形成するものとなっている。つまり、第１段差面４ａは、光軸方向に関して、鏡枠受け面２ａに対して第２光学面Ｓ２側へ長さ又は深さＤＰ１だけ後退しているのに対し、第２段差面４ｂは、最大で、鏡枠受け面２ａに対して長さ又は深さＤＰ２（＞ＤＰ１）だけ後退している。ここでは、一例として、長さＤＰ１が、０．００１ｍｍ以上０．０２０ｍｍ以下であるものとする。つまり、第１段差面４ａによって０．００１ｍｍ以上０．０２０ｍｍ以下の段差が形成されることになる。第１段差面４ａでの段差をこの範囲にすることで、接着剤が入りにくいがある程度は入ることを許容する状態が確保される。なお、第２段差面４ｂによる段差を定める長さＤＰ２や第２段差面４ｂの形状については、接着剤を留めておき意図しない方向へ広がることを抑制するのに十分な大きさを確保するように適宜設計することができる。ここでは、一例として、接着用空間形成面３ａの端部にＲをつけることで、第２段差面４ｂを形成させている。接着用空間形成部３は、以上のような２段階構造の接着用空間形成面３ａを有するものとなっていることで、光学レンズ１０を他の部材に接着によって取り付けるにあたって、十分な接着溜りを確保し、接着剤の鏡枠受け面２ａへの入り込みを制限して接着剤の漏れやはみ出しを抑制しつつ、接着状態を十分強固にするための接着面積を確保することができる。なお、接着剤としては、例えば、紫外線硬化型エポキシ樹脂や紫外線硬化型アクリル樹脂を用いることができ、この場合、接着剤を紫外線照射により硬化することで、光学レンズ１０を他の部材に接着させることができる。また、熱硬化型の接着剤を使用することも可能である。

以上のように、光学レンズ１０では、物体側の光学面である第１光学面Ｓ１の周辺に設けられた輪帯状の鏡枠受け面２ａによって他の部材への取付けに際しての位置決めがなされ、この際、鏡枠受け面２ａの周辺側に設けられた接着用空間形成部３によって接着領域が確保されるので、接着による取付けに際して、レンズが小型であっても、良好な接着状態を維持しつつ、第１光学面Ｓ１へ接着剤が漏れたりはみ出したりすることを抑制できるものとなっている。

ここで、図１に示すように、光学レンズ１０において、光軸ＡＸに平行な方向に関して、光学レンズ１０の軸上厚をＬとしたときに、レンズ直径Ｄに対して、０．５≦Ｄ／Ｌ≦２．０であることが望ましい。この場合、縦方向（光軸方向）のサイズに対する横方向（光軸ＡＸに垂直な面内の方向）のサイズを規定するＤ／Ｌに下限を設けることで、第２光学面Ｓ２を通過する軸外光線が光軸ＡＸから離れることを抑制して収差補正を容易にしつつ、大型化を抑制することができ、Ｄ／Ｌに上限を設けることで、光学面Ｓ１，Ｓ２の面径差を十分に確保でき、光学レンズ１０の取付けに際して接着スペースを確保することができる。

また、コバ厚をＬ０としたときに、０．１≦Ｌ０／Ｌ≦０．７であることが望ましい。この場合、光学レンズ１０の縦方向（光軸方向）のサイズに対するコバ厚Ｌ０を一定の範囲内とすることで、光学レンズ１０が小型であっても必要な光学性能が確保された状態にできる。なお、コバ厚Ｌ０を小さくすれば、接着スペース確保の観点からは有利となる。

また、ゲートの厚みをｇとしたときに、０．１≦Ｌ０／ｇ≦１．２であることが望ましい。この場合、ゲートの厚みｇをコバ厚Ｌ０に近づけ或いはコバ厚Ｌ０よりも十分に大きくできるので、図２Ａ及び２Ｂに示すような射出成形品を作製するにあたって、ゲート部ＧＴを形成する金型部分での樹脂材料の流動性及び成形時の離型性を良好な状態に確保することができる。

以下、上述の光学レンズ１０を有する光学レンズユニットおよび当該光学レンズユニットを含む撮像装置の一例について説明する。図３Ａは、図１の光学レンズ１０を含む光学レンズユニット２０によって構成される撮像装置５０を示す図であり、図３Ｂは、図３Ａのうち領域ＰＡの部分について示す一部拡大図である。撮像装置５０は、光学レンズ１０を組み付けた光学レンズユニット２０と、撮像素子４１を含んで構成される撮像ユニット４０とを備える。つまり、撮像装置５０は、光学レンズユニット２０と撮像ユニット４０とを組み合わせて構成されている。

光学レンズユニット２０は、上述した光学レンズ１０と、光学レンズ１０を保持する鏡枠３０とを有する。鏡枠３０は、一端が開放された筒状体であり、光学レンズ１０を当接させて取付けるために設けられて半径方向に延びる取付部３１と、光学レンズ１０を周囲から保持するように光軸ＡＸ方向に延びる側方筒状部３２とを有する。取付部３１は、中央に孔の開いた円盤状（輪帯状）の部材である。より具体的には、取付部３１は、円筒状の側方筒状部３２の光軸方向に関する両端のうち一方に配置され、円筒状の鏡枠３０の一方の端部（物体側端部）である第１端部ＥＰ１側を形成する部分である。取付部３１は、鏡枠３０として見た場合に内面側の面であり光学レンズ１０との当接部分ＴＳを含む内周面３１ａと、最小径端の面であり中央に設けた孔となる開口部ＯＰの形状を画成する先端面ＴＰとを有する。より具体的には、開口部ＯＰは、光軸ＡＸを中心とする中央側に配置され、取付部３１の先端面ＴＰで画成されることで光学レンズ１０の第１光学面Ｓ１の輪郭形状に応じた形状を有するものとなっている。また、取付部３１は、光学レンズ１０の第１面１０ａのうち鏡枠受け面２ａに内周面３１ａの当接部分ＴＳを当接させることで、開口部ＯＰを介して第１光学面Ｓ１を物体側に露出させた状態に維持しつつ、光学レンズ１０を保持可能としている。また、取付部３１の内周面３１ａのうち当接部分ＴＳの周辺側の非当接部分ＡＳは、鏡枠受け面２ａと当接部分ＴＳとが当接した状態において、接着用空間形成面３ａと協働して接着溜り部ＣＰを形成する。

側方筒状部３２は、取付部３１の内周面３１ａを第１面１０ａと対向させた収納状態において光学レンズ１０の外側面部ＳＳに沿って延びる円筒状の内周側面３２ａを有している。側方筒状部３２は、内周側面３２ａにより光学レンズ１０を側方側から支持し、また、光軸ＡＸに垂直な方向又は側方に関するアライメントをしている。また、側方筒状部３２は、内周側面３２ａの一部に光軸方向に沿って延びる溝によって形成されるガス逃げ部ＧＥを有している。ガス逃げ部ＧＥは、光学レンズ１０の接着時において接着溜り部ＣＰにガスを残留させないようにしており、接着剤が予期しない方向に流動することを防ぐことができる。

以上の鏡枠３０は、見方を変えると、光学レンズ１０のうち周縁部ＰＰによって、光学レンズ１０との相対的な位置決め及び固定を行っている。

撮像ユニット４０には、例えばＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子４１が組み込まれている。撮像ユニット４０は、図示のように、鏡枠３０の両端部ＥＰ１，ＥＰ２のうち、光学レンズ１０が組み付けられる第１端部ＥＰ１とは反対側に配置された他方の端部（像側端部）である第２端部ＥＰ２側において、第２光学面Ｓ２に対向して設けられている。

以上のような構成の撮像装置５０は、光学レンズ１０のうち物体側の光学面である第１光学面Ｓ１から外部光を入射させ、光学レンズ１０内部を通過して第２光学面Ｓ２から射出される光を、撮像ユニット４０において受光することにより、外部の状態を撮像する撮像装置として機能する。

以下、撮像装置５０のうち、光学レンズユニット２０の作製すなわち光学レンズ１０の鏡枠３０への組付けに関係する構造部分について説明する。図３Ｂにおいて一部拡大して示すように、第１面１０ａの周辺側に形成される接着用空間形成面３ａは、既述の第１段差面４ａと、第２段差面４ｂとで形成されている。これに伴い、鏡枠受け面２ａを取付部３１に当接させる時に、接着用の空間である接着溜り部ＣＰが第１溜り部ＣＰ１と第２溜り部ＣＰ２との２段階で形成される。具体的には、光学レンズ１０の第１段差面４ａと鏡枠３０の内周面３１ａのうち非当接部分ＡＳの一部である第１部分ＡＳａとによって比較的狭い又は浅い領域である第１溜り部ＣＰ１が形成され、第２段差面４ｂと内周面３１ａのうち非当接部分ＡＳの残りの一部である第２部分ＡＳｂとによって比較的広い又は深い領域である第２溜り部ＣＰ２が形成される。第１溜り部ＣＰ１は、第１段差面４ａにおける長さＤＰ１に対応する深さ（０．００１ｍｍ以上０．０２０ｍｍ以下）の段差で形成される。また、第２溜り部ＣＰ２は、第２段差面４ｂの形状や最大の長さＤＰ２に対応して形成される。

以下、光学レンズ１０の鏡枠３０への組付け、すなわち接着の動作について一例を示す。図４Ａは、光学レンズ１０を接着する直前の状態の一例を示す図であり、図４Ｂは、図４Ａに示す例において、光学レンズ１０を接着した後の状態を示す図である。まず、図４Ａに示すように、鏡枠３０の内部のうち接着溜り部ＣＰが形成される部分であるコーナー面部分ＣＲの上に接着剤ＣＣａを塗布する。次に、光学レンズ１０を、鏡枠３０のうち解放された側の一端である第２端部ＥＰ２（図３Ａ参照）の側から内部に挿入する。その後、図４Ｂに示すように、光学レンズ１０を光軸ＡＸに沿って押し込むことで鏡枠３０の内周面３１ａに光学レンズ１０の鏡枠受け面２ａを当接させ、光学レンズ１０を接着する。この際、接着剤ＣＣａの一部が延びて第１段差面４ａと内周面３１ａとによって形成される第１溜り部ＣＰ１に入り込み、接着剤ＣＣａの残りが第２段差面４ｂと内周面３１ａとによって形成される第２溜り部ＣＰ２にとどまる。光学レンズ１０を鏡枠３０内に挿入することで形成される第１溜り部ＣＰ１は、既述のように、十分狭いものとなっているので、第１溜り部ＣＰ１に入り込む一部の接着剤ＣＣａの量は限られ、鏡枠受け面２ａと内周面３１ａの当接部分ＴＳとの当接箇所には到達し得ないものとなっている。また、仮に接着剤ＣＣａの一部が第１溜り部ＣＰ１内を伝って延びようとする場合が生じたとしても、鏡枠受け面２ａが鏡枠３０の当接部分ＴＳに密着した状態で当接することで接着剤止めとして機能し、接着剤ＣＣａが第１光学面Ｓ１へ向かうことを抑えられる。図４Ｂに示すように内周面３１ａのうち非当接部分ＡＳと光学レンズ１０の接着部分ＳＫとに挟持された状態となった接着剤ＣＣａが固化することで、接着部ＣＣが形成され、光学レンズ１０が鏡枠３０に組み付けられる。なお、接着剤ＣＣａが例えば紫外線硬化性樹脂である場合、紫外線照射を行うことで、硬化した接着部ＣＣが形成され、光学レンズユニット２０が作製される。

以上のように、本実施形態に係る光学レンズ１０は、第１光学面Ｓ１と第２光学面Ｓ２とのうち相対的に光学面径が小さい第１光学面Ｓ１側に接着剤溜り部ＣＰを形成する接着用空間形成面３ａや鏡枠３０に当接させる面である鏡枠受け面２ａを設けており、さらに、接着用空間形成面３ａを鏡枠受け面２ａの周辺側に設けている。これにより、小型化が要請され、例えばフランジが大きく取れない或いはフランジが無いような光学素子を組み付ける場合であっても、接着用の空間を十分に大きく確保し、接着剥がれを抑制することができる。また、鏡枠受け面２ａを十分に大きく確保して、接着用空間形成面３ａに入り込んでいる接着剤ＣＣａが鏡枠受け面２ａから漏れたりはみ出したりして第１光学面Ｓ１に付着することを抑制できる。また、光学レンズ１０を組み付けた光学レンズユニット２０は、小型化が要請される種々の光学装置に適用可能である。

図５は、光学レンズユニット２０を含む撮像装置５０を適用した光学機器の一例として、内視鏡１００について示す図である。図５において、内視鏡１００は、光学レンズ１０と鏡枠３０とで構成される光学レンズユニット２０と、多数の光ファイバーを束ねて構成され光学レンズ１０からの光を一方の端部ＴＡから入射させて伝搬することで画像伝送を行うイメージファイバー６０と、これらの周辺に配置される照明系である照明ファイバー７０と、さらに周辺側に配置され全体を覆って保護するシース８０とを備える。なお、撮像装置５０は、上記光学レンズユニット２０とイメージファイバー６０とで構成されるが、例えばイメージファイバー６０のもう一方の端部側すなわち操作側に撮像ユニット等（不図示）を有する構成にできる。また、鏡枠３０には、光学レンズ１０に対してイメージファイバー６０の端部ＴＡを結像位置にアライメントして固定するための段差部３０ｄが設けられている。また、シース８０には、物体側に開口ＯＰ１が設けられており、照明ファイバー７０の光射出端７０ａから物体側への照明光を照射可能とするとともに、光学レンズ１０への反射光又は観察光の入射を可能にしている。なお、内視鏡１００は、上記の他、医療器具等を有するものとしてもよい。また、内視鏡１００は、イメージファイバー６０の他端側において、さらに撮像装置５０からの画像信号等に対して各種処理の制御を行うための制御装置を有するが、ここでは、図示及び説明を省略する。

なお、上記では照明系として照明ファイバー７０を適用するものとしており、例えば不図示の制御装置側に設けた外部光源から光を導いて照明する構成にできるが、照明系としては、種々のものが適用可能であり、例えばＬＥＤ光源を用いること等が可能である。

また、上記は、撮像装置５０の内視鏡への適用の一例であり、例えば内視鏡１００が撮像装置５０の一部としてＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子を先端側に有し、ケーブル等により信号送信する、種々の態様に適用できる。

また、撮像装置５０は、以上のような内視鏡１００の撮像装置に限らず、例えば携帯電話機の撮像装置等として適用可能である。また、光学レンズ１０を組み付けた光学レンズユニット２０は、イメージファイバー等を用いて構成した上記内視鏡に場合に限らず、上記以外の種々のタイプの内視鏡に対しても適用可能である。

撮像装置５０については、鏡枠３０の直径をＤｋとしたときに、光学レンズ１０のレンズ直径Ｄに対して、Ｄｋ／Ｄ≦１．５であるものとすることができる。この場合、内視鏡に組み込まれる撮像装置としての使用に適したものとなる。特に、レンズ直径Ｄが、上述のように、０．１ｍｍ≦Ｄ≦１．０ｍｍである場合には、Ｄｋは、１．５ｍｍ以下となる。この場合、内視鏡用の撮像装置に適用するにあたって、特に卵管鏡といった細い内視鏡に適用可能となる。

〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態に係る光学レンズ、光学レンズユニット及び撮像装置について説明する。なお、本実施形態に係る光学レンズ等は、第１実施形態に係る光学レンズ１０等の変形例であり、一部を除いた他の構造については、第１実施形態の場合と同様であるため、一部の構造以外の部分については、説明を省略する。

図６は、本発明の第２実施形態に係る光学レンズを組み付けた撮像装置を説明する側断面図である。

図示のように、本実施形態では、光学レンズ１０を含む光学レンズユニット２０で構成される撮像装置５０において、光学レンズ１０のうち、周縁部ＰＰの形状が異なっている。より具体的には、周縁部ＰＰの接着部分ＳＫにおいて、接着用空間形成面３ａの第１段差面４ａ及び第２段差面４ｂのうち、第２段差面４ｂが切り出された斜面形状を有するものとなっている。つまり、第１実施形態では、第２段差面４ｂがＲをつけることで形成されていたが、本実施形態では、第２段差面４ｂが斜面形状となっており、この斜面の大きさを適宜調整することで、接着溜り部ＣＰのうち第２溜り部ＣＰ２を例えばより大きくとることができる、すなわち接着スペースをより多くとることができる。なお、第２段差面４ｂを大きく取った場合、相対的に、周縁部ＰＰのうち外側面部ＳＳは、第１実施形態の場合よりも小さくなる。

本実施形態の場合も、小型化が要請される場合であっても、接着用の空間を十分に大きく確保し、接着剥がれを抑制することができる。また、鏡枠受け面２ａを十分に大きく確保して、接着剤が鏡枠受け面２ａから漏れたりはみ出したりして光学レンズ１０に付着することを抑制できる。また、光学レンズ１０を組み付けた光学レンズユニット２０延いては撮像装置５０は、小型化が要請される種々の装置に適用可能である。特に、本実施形態の場合、光学レンズ１０が有する形状によって、必要な接着スペースをより確実に確保できる。

〔第３実施形態〕
以下、第３実施形態に係る光学レンズ、光学レンズユニット及び撮像装置について説明する。なお、本実施形態に係る光学レンズ等は、第１実施形態等に係る光学レンズ１０等の変形例であり、一部を除いた他の構造については、第１実施形態等の場合と同様であるため、一部の構造以外の部分については、説明を省略する。

図７は、本発明の第３実施形態に係る光学レンズを組み付けた撮像装置を説明する側断面図である。

図示のように、本実施形態では、光学レンズ１０を含む光学レンズユニット２０で構成される撮像装置５０において、光学レンズ１０のうち、周縁部ＰＰの形状が異なっている。さらに、鏡枠３０のうち、取付部３１の形状が異なっている。本実施形態の場合、周縁部ＰＰのうち接着部分ＳＫの形状が第１実施形態等の場合と異なることで、接着溜り部ＣＰのうち第２溜り部ＣＰ２の領域を確保するだけでなく、取付部３１の形状が異なることで、鏡枠３０側において、新たな第３溜り部ＣＰ３を接着溜り部ＣＰの一部として形成させることができるものとなっている。

以下、まず、光学レンズ１０の周縁部ＰＰの形状について説明する。本実施形態の場合、周縁部ＰＰのうち接着用空間形成部３において、接着用空間形成面３ａの第１段差面４ａ及び第２段差面４ｂのうち、第２段差面４ｂが２つの面部分で形成される段形状となっている。より具体的には、第２段差面４ｂは、第１部分面として斜面部５ａと、第２部分面として平面部５ｂとで構成されている。このうち、斜面部５ａは、第１段差面４ａと繋がる面であり、光軸ＡＸに対して傾斜したテーパー状の面となっている。平面部５ｂは、斜面部５ａと繋がる面であり、光軸ＡＸに対して垂直な平坦面となっている。第２段差面４ｂは、斜面部５ａと平面部５ｂとによって構成されることで、段差形状を有することになり、十分な深さを有する第２溜り部ＣＰ２を形成可能としている。この場合、斜面部５ａの傾斜を適宜調整することで、第２溜り部ＣＰ２を比較的大きな容量とすることができる。

次に、鏡枠３０の取付部３１の形状について説明する。本実施形態の場合、図示のように、取付部３１において、内周面３１ａが段差形状を有している。より具体的に説明すると、内周面３１ａは、光学レンズ１０の鏡枠受け面２ａと当接する平面部分である当接部分ＴＳと、当接しない非当接部分ＡＳとで構成され、非当接部分ＡＳが段差状になっている。より具体的には、非当接部分ＡＳは、当接部分ＴＳに繋がる平面部分である第１部分ＡＳ１と、第１部分ＡＳ１に繋がる光軸ＡＸに対して傾斜したテーパー状の面部分である第２部分ＡＳ２と、第２部分ＡＳ２に繋がる平面部分である第３部分ＡＳ３とで構成されている。図示のように、非当接部分ＡＳのうち第２部分ＡＳ２及び第３部分ＡＳ３が、鏡枠３０の当接部分ＴＳと光学レンズ１０の鏡枠受け面２ａとの当接位置よりも物体側又は観察側に突出した形状となっていることで、鏡枠３０のコーナー面部分ＣＲにおいて、接着溜り部ＣＰの一部として新たな第３溜り部ＣＰ３が形成されるものとなっている。

なお、取付部３１において、先端面ＴＰは、光軸ＡＸに対して傾いており、テーパー状の面となっている。この先端面ＴＰの角度が適宜調整されることで、開口部ＯＰの形状が画定される。本実施形態の場合、見方を変えると、先端面ＴＰを含む先端側の部分である先端部ＴＴが鏡枠３０の内部側に向かって食い込んだ形状となっているともいえる。そうなると、光学レンズユニット２０において露出する光学レンズ１０の第１光学面Ｓ１は、鏡枠３０の奥側に引っ込んだ状態となり、外部光を十分に取り込めないおそれがある。しかし、上記したテーパー状の面である先端面ＴＰのテーパー角度を適宜調整することにより、かかる事態を回避することができる。

本実施形態により、小型化が要請される場合であっても、接着用の空間を十分に大きく確保し、接着剥がれを抑制することができる。また、鏡枠受け面２ａを十分に大きく確保して、接着剤が鏡枠受け面２ａから漏れたりはみ出したりして光学レンズ１０に付着することを抑制できる。また、光学レンズ１０を組み付けた光学レンズユニット２０延いては撮像装置５０は、小型化が要請される種々の装置に適用可能である。特に、本実施形態の場合、光学レンズ１０の形状のみならず、鏡枠３０の形状においても、段差部分を形成可能とすることで、より確実に接着スペースを確保することができる。また、この場合、鏡枠３０の取付部３１を光軸方向について変形することで、新たな第３溜り部ＣＰ３を形成可能としているため、鏡枠の直径を大きくすることがなく、撮像装置５０全体として径が大きくなることを回避できる。

〔その他〕
図８は、光学レンズ１０を組み付けた撮像装置５０の他の一例を説明する図であり、物体側の面である第１光学面Ｓ１は、凸面でなく平面或いは略平面としてもよい。例えば、撮像装置５０を水中において用いる場合、空気中の場合とは媒質の屈折率が異なることになる。従って、第１光学面Ｓ１を、屈折力のない平面あるいは屈折力の弱い略平面とすることで、屈折率の差に起因する像の歪み等の影響を抑えることができる。

また、上記第１実施形態では、第１面１０ａ及び第２面１０ｂの直径がレンズ直径Ｄに一致する場合について説明しているが、鏡枠等への組み付けが可能であれば、光学レンズ１０の外側面部ＳＳにおいて外側面ＳＳａが完全な円筒面形状である必要はなく、多少のテーパー等が形成されていてもよい。例えば、第１面１０ａの直径と第２面１０ｂの直径とが完全には一致せず、第１面１０ａの直径が第２面１０ｂの直径よりもやや小さくなっている等であってもよい。

また、上記では、鏡枠受け部２において、鏡枠受け面２ａは、アライメントを行う面として機能するために平面であるものとしているが、鏡枠受け面２ａを有する鏡枠受け部２は、アライメント位置を決めるために平面以外の構造を有するものであってもよい。

また、上記では、長さＤＰ１が、０．００１ｍｍ以上０．０２０ｍｍ以下であるものとしているが、長さＤＰ１すなわち第１段差面４ａによって形成される段差の深さは、使用する接着剤ＣＣａの粘性等に応じて適宜変更可能である。

また、上記では、光学レンズ１０を単体のレンズで構成しているが、複数のレンズを組み合わせることも可能である。

また、鏡枠３０の側においてスペースの確保が可能である場合には、鏡枠３０側にさらに接着剤溜りを設けるものとしてもよい。

また、上記では、接着部分ＳＫを、接着用空間形成部３と、外側面部ＳＳのうち接着用空間形成部３に繋がる隣接部分とで構成され固定時に接着剤と接する部分であるとしているが、接着する箇所については、例えば外側の部分に関しては特に規制する必要がなく、種々の態様が考えられる。光学機能への影響等がなければ、例えば外側面部ＳＳを超えて周辺面部ＰＳ側まで接着されるものとなっても構わない。

Claims (17)

1. 円筒状の光学レンズであって、
   物体側の第１光学面の光学面径をｄ１とし、像側の第２光学面の光学面径をｄ２とし、レンズ直径をＤとしたときに、ｄ１／ｄ２＜０．５、かつ、ｄ２／Ｄ＞０．９であり、
   前記第１光学面の周辺側に設けられる鏡枠受け面と、
   前記鏡枠受け面の周辺側において前記鏡枠受け面よりも前記第２光学面側に後退して配置されている接着用空間形成部と、を有する、光学レンズ。
2. 前記鏡枠受け面は、光軸に垂直であって、前記第１光学面の周囲において輪帯状に設けられている、請求項１に記載の光学レンズ。
3. 前記レンズ直径は、０．１ｍｍ≦Ｄ≦１．０ｍｍである、請求項１及び２のいずれか一項に記載の光学レンズ。
4. 前記接着用空間形成部は、前記鏡枠受け面の周辺側に設けられる第１段差面と、前記第１段差面の周辺側に設けられる第２段差面とで形成される、請求項１から３までのいずれか一項に記載の光学レンズ。
5. 前記接着用空間形成部において、前記第１段差面は、前記第２段差面よりも浅い段差を形成する、請求項４に記載の光学レンズ。
6. 前記第１段差面の段差は、０．００１ｍｍ以上０．０２０ｍｍ以下である、請求項４及び５のいずれか一項に記載の光学レンズ。
7. レンズ直径をＤとし、レンズの軸上厚をＬとしたときに、０．５≦Ｄ／Ｌ≦２．０である、請求項１から６までのいずれか一項に記載の光学レンズ。
8. レンズのコバ厚をＬ０とし、レンズの軸上厚をＬとしたときに、０．１≦Ｌ０／Ｌ≦０．７である、請求項１から７までのいずれか一項に記載の光学レンズ。
9. ゲートの厚みをｇとし、レンズのコバ厚をＬ０としたときに、０．１≦Ｌ０／ｇ≦１．２である、請求項１から８までのいずれか一項に記載の光学レンズ。
10. 前記第１光学面は、凸面又は平面であり、前記第２光学面は、凸面である、請求項１から９までのいずれか一項に記載の光学レンズ。
11. 樹脂成形によって作製されたレンズである、請求項１から１０までのいずれか一項に記載の光学レンズ。
12. 射出成形によって作製されたレンズである、請求項１１に記載の光学レンズ。
13. 請求項１から１２までのいずれか一項に記載の光学レンズと、
    前記光学レンズの前記鏡枠受け面と当接して、接着用空間形成部による接着溜り部を形成した状態で前記光学レンズを収納する鏡枠と、
    前記鏡枠受け面の周辺側に設けた前記接着用空間形成部と前記鏡枠との間に設けられる前記接着溜り部に入り込んで、前記光学レンズと前記鏡枠とを接着させる接着部と、を有する、光学レンズユニット。
14. 前記光学レンズのレンズ直径をＤとし、前記鏡枠の直径をＤｋとしたときに、Ｄｋ／Ｄ≦１．５である、請求項１３に記載の光学レンズユニット。
15. 前記鏡枠の直径をＤｋとしたときに、Ｄｋは、１．５ｍｍ以下である、請求項１３及び１４のいずれか一項に記載の光学レンズユニット。
16. 請求項１３から１５までのいずれか一項に記載の光学レンズユニットと、
    前記光学レンズユニットからの光を受ける撮像素子と、を有する、撮像装置。
17. 内視鏡の撮像装置として適用可能である、請求項１６に記載の撮像装置。

Images