JPWO2018186103A1 - レンズユニット - Google Patents

Abstract

レンズユニットは、無機繊維を含有する樹脂材料から成る筒状の鏡筒と、鏡筒内に光軸方向に並んで収容された複数のレンズを含み、少なくとも１枚のレンズが樹脂材料から成る収容部品と、を有し、鏡筒の光軸方向における熱膨張量は、収容部品の光軸方向における熱膨張量の総和と等しく、又は、鏡筒の光軸方向に垂直な方向における熱膨張量は、樹脂材料から成るレンズの光軸方向に垂直な方向における熱膨張量と等しくされている。

Description

本開示は、レンズユニットに関する。

近年、低コスト化や成形性などの観点から、レンズユニットの鏡筒又はレンズを樹脂材料で構成することが試みられている。例えば、特開２０１６−１８４０８１号公報には、ガラス繊維（無機繊維）で強化された樹脂材料で構成された鏡筒を有するレンズユニットが開示されている。

しかしながら、樹脂材料から成る鏡筒は、一般的にアルミ等の金属から成る鏡筒と比較して熱膨張係数が大きく、特に鏡筒が無機繊維を含有する樹脂材料から成る場合には、成形時の樹脂材料が流れる方向とそれに直交する方向とで熱膨張係数に異方性が生じる。このため、外部温度の上昇によって鏡筒及び鏡筒内に収容されたレンズ等の収容部品が熱膨張した際に、例えば鏡筒の熱膨張量が収容部品の熱膨張量より大きい場合には、レンズ間の間隔が広がることによりレンズの位置がずれる虞がある。

一方、例えば収容部品の熱膨張量が鏡筒の熱膨張量より大きい場合には、レンズに圧縮応力が生じることでレンズが塑性変形し易く、外部温度が室温に戻った際にレンズ間に間隔が空くことでレンズの位置がずれる虞がある。特に、収容部品であるレンズが樹脂材料から成る場合、鏡筒とレンズとの熱膨張量差により、レンズの熱膨張が鏡筒によって拘束されることでレンズに圧縮応力が生じ易い。

本開示は、上記事実を考慮して、外部温度の上昇時にレンズに圧縮応力が生じることを抑制することができるレンズユニットを提供することを目的とする。

本開示の第１態様に係るレンズユニットは、無機繊維を含有する樹脂材料から成る筒状の鏡筒と、鏡筒内に光軸方向に並んで収容された複数のレンズを含み、少なくとも１枚のレンズが樹脂材料から成る収容部品と、を有し、鏡筒の光軸方向における熱膨張量は、収容部品の光軸方向における熱膨張量の総和と等しくされている。

特に鏡筒が無機繊維を含有する樹脂材料から成る場合、鏡筒の熱膨張係数に異方性が生じるため、収容部品であるレンズの位置がずれたり、レンズの熱膨張が鏡筒によって拘束されることでレンズに圧縮応力が生じたりし易い。

ここで、上記構成によれば、鏡筒の光軸方向における熱膨張量を収容部品の光軸方向における熱膨張量の総和と等しくすることで、レンズ間に間隔が空いたり、レンズに圧縮応力が生じたりすることを抑制することができる。なお、「光軸方向における熱膨張量が等しくされている」とは、熱膨張量差が±１５μｍ以内とされていることをいう。また、熱膨張量は、部材の長さに部材の熱膨張係数を乗じることによって算出される。

本開示の第２態様に係るレンズユニットは、無機繊維を含有する樹脂材料から成る筒状の鏡筒と、鏡筒内に光軸方向に並んで収容された複数のレンズを含み、少なくとも１枚のレンズが樹脂材料から成る収容部品と、を有し、鏡筒の光軸方向における熱膨張量は、収容部品の光軸方向における熱膨張量の総和と等しく、かつ、鏡筒の光軸方向に垂直な方向における熱膨張量は、樹脂材料から成るレンズの光軸方向に垂直な方向における熱膨張量と等しくされている。

上記構成によれば、鏡筒の光軸方向における熱膨張量が、収容部品の光軸方向における熱膨張量の総和と等しくされ、鏡筒の光軸方向に垂直な方向における熱膨張量が、樹脂材料から成るレンズの光軸方向に垂直な方向における熱膨張量と等しくされている。このため、光軸方向の熱膨張量及び光軸に垂直な方向の熱膨張量のどちらか一方のみを等しくする構成と比較して、レンズのずれをより抑制することができ、レンズに圧縮応力が生じることをより抑制することができる。

本開示の第３態様に係るレンズユニットは、第１態様又は第２態様に係るレンズユニットにおいて、収容部品の光軸方向における熱膨張量の総和から鏡筒の光軸方向における熱膨張量を差し引いた熱膨張量差は、０μｍ以上１０μｍ以下とされている。

上記構成によれば、収容部品の光軸方向における熱膨張量の総和から鏡筒の光軸方向における熱膨張量を差し引いた熱膨張量差が、０μｍ以上１０μｍ以下とされている。このため、熱膨張量差が０μｍより小さい場合と比較してレンズの位置ずれを抑制することができ、熱膨張量差が１０μｍより大きい場合と比較してレンズに圧縮応力が生じることを抑制することができる。

本開示の第４態様に係るレンズユニットは、無機繊維を含有する樹脂材料から成る筒状の鏡筒と、鏡筒内に光軸方向に並んで収容された複数のレンズを含み、少なくとも１枚のレンズが樹脂材料から成る収容部品と、を有し、鏡筒の光軸方向に垂直な方向における熱膨張量は、樹脂材料から成るレンズの光軸方向に垂直な方向における熱膨張量と等しくされている。

上記構成によれば、鏡筒の光軸方向に垂直な方向における熱膨張量を樹脂材料から成るレンズの光軸方向に垂直な方向における熱膨張量と等しくすることで、レンズ同士の軸がずれたり、レンズに圧縮応力が生じたりすることを抑制することができる。なお、「光軸方向に垂直な方向における熱膨張量が等しくされている」とは、熱膨張量差が±１０μｍ以内とされていることを言う。

本開示の第５態様に係るレンズユニットは、第４態様に係るレンズユニットにおいて、樹脂材料から成るレンズの光軸方向に垂直な方向における熱膨張量から鏡筒の光軸方向に垂直な方向における熱膨張量を差し引いた熱膨張量差は、０μｍ以上１０μｍ以下とされている。

上記構成によれば、樹脂材料から成るレンズの光軸方向に垂直な方向における熱膨張量から鏡筒の光軸方向に垂直な方向における熱膨張量を差し引いた熱膨張量差が、０μｍ以上１０μｍ以下とされている。このため、熱膨張量差が０μｍより小さい場合と比較してレンズ同士の軸がずれることを抑制することができ、熱膨張量差が１０μｍより大きい場合と比較してレンズに圧縮応力が生じることを抑制することができる。

本開示の第６態様に係るレンズユニットは、第１態様〜第３態様のいずれか１つの態様に係るレンズユニットにおいて、収容部品は、ガラス材料から成るレンズを有している。

一般的に、ガラス材料から成るレンズは樹脂材料から成るレンズ及び鏡筒と比較して熱膨張係数が小さい。ここで、上記構成によれば、収容部品がガラス材料から成るレンズを有しているため、ガラス材料から成るレンズによって収容部品の光軸方向の熱膨張量の総和を調整することができる。

本開示の第７態様に係るレンズユニットは、第６態様に係るレンズユニットにおいて、鏡筒の光軸方向における熱膨張係数は、樹脂材料から成るレンズの光軸方向における熱膨張係数より小さく、かつガラス材料から成るレンズの光軸方向における熱膨張係数より大きい。

上記構成によれば、鏡筒の光軸方向における熱膨張係数が樹脂材料から成るレンズの光軸方向における熱膨張係数より小さく、ガラス材料から成るレンズの光軸方向における熱膨張係数より大きい。このため、ガラス材料から成るレンズと樹脂材料から成るレンズとで、鏡筒の熱膨張量に対する収容部品の光軸方向の熱膨張量の総和を調整することができる。

本開示の第８態様に係るレンズユニットは、第１態様〜第３態様、第６態様、第７態様のいずれか１つの態様に係るレンズユニットにおいて、収容部品は、無機繊維を含有する樹脂材料から成り、かつ複数のレンズ間の間隔を規定する間隔環を有している。

上記構成によれば、無機繊維を含有する樹脂材料から成る間隔環がレンズ間に設けられている。このため、間隔環の熱膨張量を調整することで、収容部品の光軸方向の熱膨張量の総和を調整することができる。

本開示の第９態様に係るレンズユニットは、第８態様に係るレンズユニットにおいて、レンズ又は間隔環は、光軸方向に垂直な方向に延びる平坦面を有しており、レンズと間隔環、又はレンズ同士は、平坦面で互いに接触している。

上記構成によれば、レンズと間隔環、又はレンズ同士が光軸垂直方向に延びる平坦面で互いに面接触している。このため、レンズと間隔環、又はレンズ同士が互いに点接触している構成と比較して、レンズ又は間隔環の熱膨張時にレンズ又は間隔環の一点に応力が集中ことを抑制することができ、レンズ又は間隔環が光軸に対して傾くことを抑制することができる。

本開示の第１０態様に係るレンズユニットは、第１態様〜第９態様のいずれか１つの態様に係るレンズユニットにおいて、鏡筒の光軸方向に垂直な方向における熱膨張係数は、鏡筒の光軸方向における熱膨張係数より大きい。

上記構成によれば、鏡筒の光軸垂直方向の熱膨張係数が光軸方向の熱膨張係数より大きいため、鏡筒の光軸方向の熱膨張を抑制しつつ、光軸垂直方向の熱膨張を許容することができる。

本開示の第１１態様に係るレンズユニットは、第１態様〜第１０態様のいずれか１つの態様に係るレンズユニットにおいて、鏡筒の熱膨張係数は、含有されている無機繊維の量又は無機繊維の配向を変えることで調整される。

上記構成によれば、含有されている無機繊維の量又は無機繊維の方向を調整することで、鏡筒の熱膨張量を収容部品の熱膨張量に合わせることができる。

本開示の第１２態様に係るレンズユニットは、第１態様〜第１０態様のいずれか１つの態様に係るレンズユニットであって、鏡筒は、少なくとも二種以上の樹脂材料から成る。

無機繊維の含有量を調整することで鏡筒の熱膨張係数を調整する場合には調整範囲に限界があり、無機繊維の配向を調整することで鏡筒の熱膨張係数を調整する場合にはゲートの位置を調整する等、手間がかかる。ここで、上記構成によれば、鏡筒が二種以上の樹脂材料から成るため、熱膨張係数の異なる複数の種類の樹脂材料を混合させることで鏡筒の熱膨張係数を調整することができる。このため、無機繊維の含有量や無機繊維の配向を調整する場合と比較して、熱膨張係数を容易に調整することができる。

本開示の第１３態様に係るレンズユニットは、第１態様〜第１２態様のいずれか１つの態様に係るレンズユニットであって、車載用カメラ又は監視用カメラに搭載される。

本開示のレンズユニットは、車内に設置される車載用カメラや屋外に設置される監視用カメラ等の、高温に晒される可能性があり結像性能の維持が難しい環境下で用いられるカメラに搭載されるレンズユニットとして特に有用である。

本開示によれば、外部温度の上昇時にレンズに圧縮応力が生じることを抑制することができる。

実施形態の一例に係るレンズユニットの全体構成を示す分解断面図である。 実施形態の一例に係るレンズユニットの熱膨張前の状態を示す断面図である。 実施形態の一例に係るレンズユニットの熱膨張後の状態を示す断面図である。

以下、本開示に係るレンズユニットの実施形態の一例について、図１、図２Ａ及び図２Ｂを用いて説明する。なお、図中において、Ｚ方向は光軸に水平な方向、すなわち光軸方向を指し、Ｙ方向は光軸に垂直な方向、すなわち光軸垂直方向あるいは径方向を指す。

本実施形態におけるレンズユニット１０は、例えば屋外に設置される監視用カメラや車両の内部に設置される車載用カメラ等の、高温に晒される可能性があり結像性能の維持が難しい環境下で用いられるカメラに搭載される。図１に示すように、レンズユニット１０は、鏡筒１２と、鏡筒１２内に収容された収容部品１４と、鏡筒１２に固定された撮像モジュール１６と、を備えている。

＜鏡筒の構成＞
鏡筒１２は、一例として、光軸方向（Ｚ方向）を中心軸方向とする円筒であり、無機繊維を含有する樹脂材料（以下、「無機含有樹脂」という。）を射出成形することにより構成されている。無機繊維としては、例えばガラス繊維や炭素繊維、無機フィラー等が挙げられ、無機繊維によって鏡筒１２の強度が高められている。

本実施形態の鏡筒１２において、無機繊維の配向は光軸方向と略同一とされている。一般的に樹脂材料は、無機繊維の繊維方向に垂直な方向と比較して繊維方向に水平な方向は膨張し難い。このため、鏡筒１２は、光軸垂直方向における熱膨張係数が光軸方向における熱膨張係数より大きくなっている。

なお、例えば鏡筒１２の成形時に、樹脂射出用のゲートを撮像モジュール１６側（光軸方向他端側）に形成し、樹脂材料を光軸方向に沿って流すことにより、無機繊維を光軸方向に配向させることができる。具体的には、例えば鏡筒１２の光軸方向における熱膨張係数は１０ｐｐｍ〜３０ｐｐｍ程度とされ、光軸垂直方向における熱膨張係数は５０ｐｐｍ〜６０ｐｐｍ程度とされている。

鏡筒１２を構成する樹脂材料として、例えば、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、シンジオタクチックポリスチレン、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリフェニレンスルファイド、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、アクリロニトリルブダジエンスチレン、ポリオレフィン、及び各々の変性ポリマーからなる群より選択される少なくとも一種、又は当該群から選択される少なくとも一種を含むポリマーアロイなどを用いることができる。

なお、鏡筒１２は、上記の樹脂材料のうち、熱膨張係数の異なる少なくとも二種以上の樹脂材料で構成されていることがより好ましい。混ぜ合わされた二種以上の樹脂材料で鏡筒１２を構成することにより、鏡筒１２の熱膨張係数を調整することができる。

さらに、鏡筒１２は、高い遮光性及び光吸収性が要求されるため、使用する樹脂材料は黒色であることが好ましく、上記の樹脂材料は黒色顔料又は黒色染料を含むことが好ましい。黒色顔料又は黒色染料を含む樹脂材料により鏡筒１２を構成することにより、鏡筒１２の内周面１２Ａを黒色とすることができ、鏡筒１２の内周面１２Ａにおける可視光の反射をより有効に抑制することができる。

鏡筒１２は、光の入射側である光軸方向一端側（図１における左端側）に開口部１８Ａを有する筒部１８と、筒部１８の光の出射側である光軸方向他端側（図１における右端側）を覆う底壁部２０とを有している。

鏡筒１２の筒部１８の開口部１８Ａの周縁部分には、熱カシメにより鏡筒１２の径方向内側に向けて屈曲されるカシメ部１８Ｂが形成されており、熱カシメ後の状態において、開口部１８Ａは光軸方向から見て円形状とされている。一方、鏡筒の底壁部２０には、開口部１８Ａよりも内径が小さい開口部２０Ａが光軸方向に貫通形成されている。

鏡筒１２の内周面１２Ａは、光軸方向から見て円形状とされており、鏡筒１２の光軸方向一端側から光軸方向他端側へ向かって内径が段階的に小さくなっている。また、鏡筒１２内の開口部１８Ａから開口部２０Ａまでの間には、収容部品１４を収容する収容部２２が形成されている。

＜収容部品の構成＞
図１に示すように、収容部品１４は、一例として、鏡筒１２の収容部２２内に光軸方向一端側から順に配置された第１レンズ２４、第２レンズ２６、第３レンズ２８、第４レンズ３０、及び第５レンズ３２を備えている（以下、第１レンズ２４〜第５レンズ３２をまとめて「レンズ２４、２６、２８、３０、３２」と呼ぶことがある。）。

また、鏡筒１２の収容部２２内における第１レンズ２４と第２レンズ２６、第２レンズ２６と第３レンズ２８、第４レンズ３０と第５レンズ３２の間には、それぞれ間隔環３４、３６、３８が設けられている。

第１レンズ２４及び第２レンズ２６は、一例として、ガラス材料から成り、光軸方向から見てそれぞれ円形状とされている。なお、ガラス材料から成る第１レンズ２４及び第２レンズ２６の光軸方向における熱膨張係数と光軸垂直方向における熱膨張係数は一様とされており、第１レンズ２４及び第２レンズ２６の熱膨張係数は、鏡筒１２の光軸方向における熱膨張係数より小さくなっている。具体的には、例えば第１レンズ２４及び第２レンズ２６の熱膨張係数は７ｐｐｍ程度とされている。

第１レンズ２４は、一例として、光軸方向一端面が凸面、光軸方向他端面が平坦面２４Ｃとされた平凸レンズとされており、外周面には第１レンズ２４の径方向内側に窪んだ段差部２４Ａが形成されている。なお、図２Ａ、図２Ｂに示すように、段差部２４Ａには、全周にわたってゴム製のシール材４０が嵌められている。

図１に示すように、第２レンズ２６は、レンズ部２６Ａと、レンズ部２６Ａから径方向外側に張り出された周縁部２６Ｂとを備えている。なお、第２レンズ２６のレンズ部２６Ａは、一例として、光軸方向両端面がともに非球面の凸面とされた非球面凸レンズとされている。また、第２レンズ２６の周縁部２６Ｂの光軸方向における両端面は、それぞれ光軸方向に垂直な方向に延びる平坦面２６Ｃとされている。

第３レンズ２８、第４レンズ３０、及び第５レンズ３２は、一例として、樹脂材料から成り、光軸方向から見てそれぞれ円形状とされている。なお、樹脂材料から成る第３レンズ２８、第４レンズ３０、及び第５レンズ３２の光軸方向における熱膨張係数と光軸垂直方向における熱膨張係数は一様とされており、第３レンズ２８、第４レンズ３０、及び第５レンズ３２の熱膨張係数は、鏡筒１２の光軸方向における熱膨張係数より大きくなっている。具体的には、例えば第３レンズ２８、第４レンズ３０、及び第５レンズ３２の熱膨張係数は７０ｐｐｍ程度とされている。

また、第３レンズ２８、第４レンズ３０、及び第５レンズ３２は、レンズ部２８Ａ、３０Ａ、３２Ａと、レンズ部２８Ａ、３０Ａ、３２Ａから径方向外側に張り出された周縁部２８Ｂ、３０Ｂ、３２Ｂと、をそれぞれ備えている。

第３レンズ２８のレンズ部２８Ａ、及び第５レンズ３２のレンズ部３２Ａは、一例として、光軸方向一端面が凸面、光軸方向他端面が水平面とされた平凸レンズとされている。第４レンズ３０のレンズ部３０Ａは、一例として、光軸方向両端面が凸面とされた両凸レンズとされている。

また、第３レンズ２８、第４レンズ３０、及び第５レンズ３２の周縁部２８Ｂ、３０Ｂ、３２Ｂの光軸方向における両端面は、それぞれ光軸方向に垂直な方向に延びる平坦面２８Ｃ、３０Ｃ、３２Ｃとされており、第３レンズ２８と第４レンズ３０は平坦面２８Ｃ、３０Ｃで互いに当接している。

間隔環３４、３６、３８は、光軸方向から見て環状の部材であり、一例として無機含有樹脂から成る。間隔環３４、３６、３８を構成する樹脂材料及び無機繊維は、鏡筒１２を構成する樹脂材料及び無機繊維と同じ材料を用いてもよく、また、異なる材料を用いてもよい。

具体的には、鏡筒１２と同様に、間隔環３４、３６、３８を構成する樹脂材料として、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、シンジオタクチックポリスチレン、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリフェニレンスルファイド、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、アクリロニトリルブダジエンスチレン、ポリオレフィン、及び各々の変性ポリマーからなる群より選択される少なくとも一種、又は当該群から選択される少なくとも一種を含むポリマーアロイ等を用いることができる。

なお、間隔環３４、３６、３８は、アルミ等の金属材料で構成されていてもよく、この場合、間隔環３４、３６、３８の熱膨張係数は、例えば２３ｐｐｍ程度とされる。また、間隔環３４、３６、３８のうち、１つ又は２つを無機含有樹脂で構成し、その他を金属材料で構成してもよい。

間隔環３４、３６、３８の光軸方向両端面は、それぞれ光軸方向に垂直な方向に延びる平坦面３４Ａ、３６Ａ、３８Ａとされている。これにより、間隔環３４の平坦面３４Ａが第１レンズ２４の平坦面２４Ｃ及び第２レンズ２６の平坦面２６Ｃにそれぞれ当接することで、光軸方向における第１レンズ２４と第２レンズ２６との間隔を規定している。

同様に、間隔環３６の平坦面３６Ａが第２レンズ２６の平坦面２６Ｃ及び第３レンズ２８の平坦面２８Ｃにそれぞれ当接することで、光軸方向における第２レンズ２６と第３レンズ２８との間隔を規定している。また、間隔環３８の平坦面３８Ａが第４レンズ３０の平坦面３０Ｃ及び第５レンズ３２の平坦面３２Ｃにそれぞれ当接することで、光軸方向における第４レンズ３０と第５レンズ３２との間隔を規定している。

ここで、収容部品１４の光軸方向における熱膨張量の総和は、鏡筒１２の光軸方向における熱膨張量と等しくされている。また、収容部品１４のうち、光軸垂直方向における熱膨張量が最も大きい樹脂材料から成る第３レンズ２８、第４レンズ３０、及び第５レンズ３２の熱膨張量は、鏡筒１２の光軸垂直方向における熱膨張量と等しくされている。

具体的には、図２Ａに示すように、レンズユニット１０の外部温度が室温（一例として４０℃）時の鏡筒１２の収容部２２の光軸方向における長さをＰ１、収容部２２（鏡筒１２の最小内径部分）の光軸垂直方向における幅をＱ１とする。また、収容部品１４の光軸方向における長さの総和、すなわち第１レンズ２４、第２レンズ２６、第３レンズ２８、第４レンズ３０、及び第５レンズ３２、及び間隔環３４、３６、３８の光軸方向における長さＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８の総和をＳ１、第５レンズ３２の光軸垂直方向における幅をＴ１とする。

一方、図２Ｂに示すように、レンズユニット１０の外部温度が高温（一例として１２５℃）時の鏡筒１２の収容部２２の光軸方向における長さをＰ２、収容部２２（鏡筒１２の最小内径部分）の光軸垂直方向における幅をＱ２とする。また、収容部品１４の光軸方向における長さの総和をＳ２、第５レンズ３２の光軸垂直方向における幅をＴ２とする。

このとき、収容部品１４の光軸方向における熱膨張量の総和、すなわち高温時と室温時の収容部品１４の光軸方向における長さの差Ｓ２−Ｓ１は、鏡筒１２の光軸方向における熱膨張量、すなわち高温時と室温時の鏡筒１２の光軸方向における長さの差Ｐ２−Ｐ１と等しくされている。

本実施形態において、「光軸方向における熱膨張量が等しくされている」とは、収容部品１４の光軸方向における熱膨張量の総和Ｓ２−Ｓ１から鏡筒１２の光軸方向における熱膨張量Ｐ２−Ｐ１を差し引いた熱膨張量差（Ｓ２−Ｓ１）−（Ｐ２−Ｐ１）が、±１５μｍ以内とされていることを言う。

光軸方向における熱膨張量差が±１５μｍ以内とされていることで、レンズユニット１０の解像度を高めることができ、ミドルエンドモデルに対応可能な解像度を有するレンズユニット１０とすることができる。ここで、「ミドルエンドモデル」とは、画素数が１．３Ｍ程度以上の性能を有しているものを指す。

なお、収容部品１４の光軸方向における熱膨張量の総和Ｓ２−Ｓ１から鏡筒１２の光軸方向における熱膨張量Ｐ２−Ｐ１を差し引いた熱膨張量差（Ｓ２−Ｓ１）−（Ｐ２−Ｐ１）は、０μｍ以上１０μｍ以下とされていることがより好ましい。光軸方向における熱膨張量差を０μｍ以上１０μｍ以下とすることで、熱膨張量差が０μｍより小さい場合と比較して鏡筒１２内でのレンズ２４、２６、２８、３０、３２の位置ずれを抑制することができる。

また、熱膨張量差が１０μｍより大きい場合と比較してレンズ２４、２６、２８、３０、３２に圧縮応力が生じることを抑制することができる。これにより、レンズユニット１０の解像度を高めることができ、ハイエンドモデルに対応可能な解像度を有するレンズユニット１０とすることができる。ここで、「ハイエンドモデル」とは、画素数が２．０Ｍ程度以上の性能を有しているものを指す。

また、第５レンズ３２（及び第３レンズ２８、第４レンズ３０）の光軸垂直方向における熱膨張量、すなわち高温時と室温時の第５レンズ３２（及び第３レンズ２８、第４レンズ３０）の光軸垂直方向における幅の差Ｔ２−Ｔ１は、鏡筒１２の光軸垂直方向における熱膨張量、すなわち高温時と室温時の鏡筒１２の光軸垂直方向における幅の差Ｑ２−Ｑ１と等しくされている。

本実施形態において、「光軸垂直方向における熱膨張量が等しくされている」とは、樹脂材料から成るレンズ、すなわち第３レンズ２８、第４レンズ３０、及び第５レンズ３２の光軸垂直方向における熱膨張量Ｔ２−Ｔ１から鏡筒１２の光軸垂直方向における熱膨張量Ｑ２−Ｑ１を差し引いた熱膨張量差（Ｔ２−Ｔ１）−（Ｑ２−Ｑ１）が、±１０μｍ以内とされていることを言う。

光軸垂直方向における熱膨張量差が±１０μｍ以内とされていることで、レンズユニット１０の解像度を高めることができ、ミドルエンドモデルに対応可能な解像度を有するレンズユニット１０とすることができる。

なお、第５レンズ３２の光軸垂直方向における熱膨張量Ｔ２−Ｔ１から鏡筒１２の光軸垂直方向における熱膨張量Ｑ２−Ｑ１を差し引いた熱膨張量差（Ｔ２−Ｔ１）−（Ｑ２−Ｑ１）は、０μｍ以上１０μｍ以下とされていることがより好ましい。光軸垂直方向における熱膨張量差を０μｍ以上１０μｍ以下とすることで、熱膨張量差が０μｍより小さい場合と比較して鏡筒１２内でレンズ２４、２６、２８、３０、３２同士の軸がずれることを抑制することができる。

また、熱膨張量差が１０μｍより大きい場合と比較してレンズ２４、２６、２８、３０、３２に圧縮応力が生じることを抑制することができる。これにより、レンズユニット１０の解像度を高めることができ、ハイエンドモデルに対応可能な解像度を有するレンズユニット１０とすることができる。

＜撮像モジュールの構成＞
撮像モジュール１６は、収容部品１４を通して到達した光（図２Ａ、図２Ｂに示す物体Ｍの像）を電気信号に変換するものであり、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサやＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサ等の撮像素子１６Ａを有している。なお、変換された電気信号は、画像データであるアナログデータやデジタルデータに変換される。

また、撮像モジュール１６は、図示しないホルダによって支持されて鏡筒１２の底壁部２０より光軸方向他端側（光の出射側）に固定されており、撮像素子１６Ａは鏡筒１２内における収容部品１４の光学系の結像点に配置されている。

＜組立方法＞
レンズユニット１０を組立てる場合、図１に示すように、鏡筒１２の収容部２２内に底壁部２０側（光軸方向他端側）から順に、第５レンズ３２、間隔環３８、第４レンズ３０、第３レンズ２８、間隔環３６、第２レンズ２６、間隔環３４、シール材４０が嵌められた第１レンズ２４が嵌め込まれる。このとき、シール材４０が径方向に圧縮されることで、第１レンズ２４と鏡筒１２の内周面１２Ａとの隙間が密閉される。

その後、図示しない治具によって鏡筒１２の筒部１８の開口部１８Ａの周縁部分を熱カシメすることにより、カシメ部１８Ｂを形成する。このとき、カシメ部１８Ｂにより、収容部品１４が鏡筒１２の収容部２２内に固定される。また、撮像モジュール１６を図示しないホルダによって鏡筒１２に固定する。

＜作用及び効果＞

本実施形態によれば、鏡筒１２の光軸方向における熱膨張量が収容部品１４の光軸方向における熱膨張量の総和と等しくされている。このため、レンズ２４、２６、２８、３０、３２間に間隔が空いたり、レンズ２４、２６、２８、３０、３２に圧縮応力が生じたりすることを抑制することができる。

また、鏡筒１２の光軸垂直方向における熱膨張量が樹脂材料から成る第３レンズ２８、第４レンズ３０、及び第５レンズ３２の光軸垂直方向における熱膨張量と等しくされている。このため、レンズ２４、２６、２８、３０、３２同士の軸がずれたり、レンズ２４、２６、２８、３０、３２に圧縮応力が生じたりすることを抑制することができる。

本実施形態では、鏡筒１２の光軸方向における熱膨張量と収容部品１４の光軸方向における熱膨張量の総和とが等しくされるとともに、鏡筒１２の光軸垂直方向における熱膨張量と第３レンズ２８、第４レンズ３０、及び第５レンズ３２の光軸垂直方向における熱膨張量とが等しくされている。

このため、光軸方向における熱膨張量及び光軸垂直方向における熱膨張量のどちらか一方のみが等しくされている構成と比較して、レンズ２４、２６、２８、３０、３２の位置ずれをより抑制することができ、レンズ２４、２６、２８、３０、３２に圧縮応力が生じることをより抑制することができる。これにより、レンズユニット１０の解像度の低下を抑制することができ、車載用カメラや屋外に設置される監視用カメラ等に搭載されるレンズユニット１０として特に有用となる。

また、本実施形態によれば、鏡筒１２の光軸垂直方向の熱膨張係数が光軸方向の熱膨張係数より大きくされている。このため、鏡筒１２の光軸方向の熱膨張を抑制しつつ、光軸垂直方向の熱膨張を許容することができる。

なお、鏡筒１２の熱膨張係数（熱膨張量）を調整する方法としては、例えば、含有されている無機繊維の量又は無機繊維の配向を変える方法が挙げられる。また、鏡筒１２を構成する樹脂材料の種類又は混合割合を変える方法が挙げられる。

無機繊維の含有量を調整することで鏡筒１２の熱膨張係数を調整する場合には調整範囲に限界があり、無機繊維の配向を調整することで鏡筒１２の熱膨張係数を調整する場合には樹脂材料射出用のゲートの位置を調整する等、手間がかかる。ここで、二種以上の樹脂材料を混合させて鏡筒１２を構成することで、無機繊維の含有量や無機繊維の配向を調整する場合と比較して、熱膨張係数を容易に調整することができる。

また、収容部品１４の光軸方向における熱膨張量を調整する方法としては、例えばレンズ２４、２６、２８、３０、３２の材料、数を変えたり、レンズ２４、２６、２８、３０、３２間の間隔（間隔環３４、３６、３８の光軸方向における長さ）を変えたりする方法が挙げられる。

具体的には、鏡筒１２の光軸方向における熱膨張係数は、樹脂材料から成る第３レンズ２８、第４レンズ３０、及び第５レンズ３２より小さく、ガラス材料から成る第１レンズ２４、第２レンズ２６より大きくされている。

このため、例えば樹脂材料から成るレンズ２８、３０、３２と、ガラス材料から成るレンズ２４、２６の枚数を調整することで、樹脂材料から成るレンズ２８、３０、３２の熱膨張量をガラス材料から成るレンズ２４、２６の熱膨張量で相殺し、収容部品１４の光軸方向の熱膨張量の総和を鏡筒１２の光軸方向における熱膨張量に合わせることができる。

また、無機含有樹脂から成る間隔環３４、３６、３８を金属材料で構成する、含有されている無機繊維の量又は配向を調整する、又は間隔環３４、３６、３８を構成する樹脂材料の種類又は混合割合を変えることにより、間隔環３４、３６、３８の熱膨張量を調整し、収容部品１４の光軸方向の熱膨張量の総和を調整することもできる。

また、本実施形態では、鏡筒１２の収容部２２内において、レンズ２４、２６、２８、３０、３２と間隔環３４、３６、３８とが、光軸垂直方向に延びる平坦面２４Ｃ、２６Ｃ、２８Ｃ、３０Ｃ、３２Ｃ、３４Ａ、３６Ａ、３８Ａで互いに面接触している。

このため、レンズ２４、２６、２８、３０、３２と間隔環３４、３６、３８とが互いに点接触している構成と比較して、熱膨張時にレンズ２４、２６、２８、３０、３２又は間隔環３４、３６、３８の一点に応力が集中することを抑制することができ、レンズ２４、２６、２８、３０、３２又は間隔環３４、３６、３８が光軸に対して傾くことを抑制することができる。

（その他の実施形態）
なお、本開示について実施形態の一例を説明したが、本開示はかかる実施形態に限定されるものではなく、本開示の範囲内にて他の種々の実施形態が可能である。

例えば、上記実施形態において、収容部品１４は５枚のレンズ２４、２６、２８、３０、３２を有していたが、レンズの数は５枚に限られない。また、第１レンズ２４及び第２レンズ２６が樹脂材料で構成されていてもよく、第３レンズ２８、第４レンズ３０、及び第５レンズ３２がガラス材料で構成されていてもよい。

また、間隔環３４、３６、３８、及びシール材４０の数も上記実施形態には限られず、レンズ２４、２６、２８、３０、３２と間隔環３４、３６、３８との間に図示しない固定部材が設けられていてもよい。固定部材は、例えばレンズ２４、２６、２８、３０、３２の平坦面２４Ｃ、２６Ｃ、２８Ｃ、３０Ｃ、３２Ｃに取り付けられた、黒色の樹脂（ポリエチレンテレフタレート）製の薄膜とされている。その他、図示しない絞り部材や遮光板が設けられていてもよい。

また、上記実施形態では、鏡筒１２の光軸方向における熱膨張量と収容部品１４の光軸方向における熱膨張量の総和とが等しくされるとともに、鏡筒１２の光軸垂直方向における熱膨張量と第３レンズ２８、第４レンズ３０、及び第５レンズ３２の光軸垂直方向における熱膨張量とが等しくされていた。

しかし、光軸方向における熱膨張量及び光軸垂直方向における熱膨張量のどちらか一方が等しくされていればよい。どちらか一方を等しくすることで、光軸方向における熱膨張量及び光軸垂直方向における熱膨張量が等しくされていない構成と比較して、レンズユニット１０の解像度の低下を抑制することができる。

また、上記実施形態では、レンズ２４、２６、２８、３０、３２と間隔環３４、３６、３８とが、平坦面２４Ｃ、２６Ｃ、２８Ｃ、３０Ｃ、３２Ｃ、３４Ａ、３６Ａ、３８Ａで互いに面接触していた。しかし、例えば間隔環３４、３６、３８の平坦面３４Ａ、３６Ａ、３８Ａに複数の凸部を突出形成し、凸部がレンズ２４、２６、２８、３０、３２に当接する構成としてもよい。

間隔環３４、３６、３８に凸部を形成してレンズ２４、２６、２８、３０、３２と間隔環３４、３６、３８とを点接触させることで、面接触させる構成と比較して接触部分、すなわち凸部の先端の寸法精度を高めることが容易となるとともに、レンズ２４、２６、２８、３０、３２に生じる圧縮応力を低減させることができる。

また、上記実施形態では、光軸方向から見て鏡筒１２の内周面１２Ａが円形状とされていた。しかし、例えば光軸方向から見て鏡筒１２の内周面１２Ａを多角形状とし、鏡筒１２の内周面１２Ａとレンズ２４、２６、２８、３０、３２の外周面とを多点接触させる構成としてもよい。

これにより、内周面１２Ａ全体がレンズ２４、２６、２８、３０、３２に面接触している構成と比較して、レンズ２４、２６、２８、３０、３２の光軸垂直方向における熱膨張が鏡筒１２によって拘束されることでレンズ２４、２６、２８、３０、３２に圧縮応力が生じることを抑制することができる。

以下に実施例を挙げて、本開示の実施形態の一例を詳細に説明する。本開示の実施形態の一例は、以下に示す実施例により限定的に解釈されるべきものではない。

［比較例１］
比較例１では、光軸方向における熱膨張量及び光軸垂直方向における熱膨張量がともに等しくされていないレンズユニットを用いた。レンズユニットは、一種の無機含有樹脂から成る鏡筒と、樹脂材料から成るレンズ、ガラス材料から成るレンズ、及び樹脂材料から成る間隔環を含む収容部品と、を有している。

［実施例１］
実施例１では、光軸垂直方向における熱膨張量のみが等しくされているレンズユニットを用いた。レンズユニットの鏡筒は二種の無機含有樹脂から成り、鏡筒以外の構成は比較例１のレンズユニットと同様とされている。具体的には、鏡筒の無機繊維の含有量を調整することにより、鏡筒の光軸垂直方向における熱膨張量を樹脂材料から成るレンズの光軸垂直方向における熱膨張量に合わせた。

［実施例２］
実施例２では、光軸方向における熱膨張量及び光軸垂直方向における熱膨張量がともに等しくされているレンズユニットを用いた。レンズユニットの間隔環は無機含有樹脂から成り、間隔環以外の構成は実施例１のレンズユニットと同様とされている。具体的には、実施例１の条件に加え、間隔環の無機繊維の含有量を調整することにより、収容部品の光軸方向における熱膨張量を鏡筒の光軸方向における熱膨張量に合わせた。

［実施例３］
実施例３では、実施例１の条件に加え、アルミ製の間隔環を用いることで、収容部品の光軸方向における熱膨張量を鏡筒の光軸方向における熱膨張量により合わせたレンズユニットを用いた。なお、間隔環以外の構成は、実施例１、実施例２のレンズユニットと同様とされている。

ここで、鏡筒、間隔環、及びレンズの熱膨張量は、鏡筒、間隔環、及びレンズの長さに鏡筒、間隔環、及びレンズの熱膨張係数を乗じることによってそれぞれ算出される。また、熱膨張係数は、実際に成形した鏡筒、間隔環、及びレンズの各部材について、外部温度を２３℃から１２５℃に変化させた場合の光軸方向及び光軸垂直方向の寸法変化量をそれぞれ測定し、寸法変化量を単位温度あたりの寸法変化率に換算することで算出される。

＜耐熱試験による解像度劣化量の評価方法＞
レンズユニットの耐熱試験前後の解像度劣化量を以下の手順で評価した。まず、耐熱試験前のレンズユニットの解像度を測定する。次に、レンズユニットを１０５℃、もしくは１２５℃の恒温装置内に１０００時間保管し、さらに室温に取り出して２時間放置した後で解像度を測定し、これを耐熱試験後の解像度とする。１５個のレンズユニットについて、耐熱試験前から耐熱試験後の解像度の劣化量を算出し、劣化量が最も多いレンズユニットの劣化量を、解像度劣化量の評価値として採用する。なお、本評価における解像度は、ＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）測定機を用いて行い、レンズユニットの中心画角における空間周波数６０ｌｐ／ｍｍで測定したＭＴＦ値を解像度の評価値とした。

＜解像度劣化量の比較＞
まず、実施例１及び比較例１のレンズユニットを用い、１０５℃の耐熱試験における解像度劣化量を比較した。解像度劣化量が０％〜−５％である場合を評価Ａ、解像度劣化量が−５％〜−３０％である場合を評価Ｂ、解像度劣化量が−３０％〜−６０％である場合を評価Ｃとした。なお、評価Ａは、収容部品のレンズが全てガラス材料から成る場合と同等の性能となっている。比較結果を表１に示す。

表１より、光軸垂直方向における熱膨張量のみが等しくされているレンズユニットは、光軸方向における熱膨張量及び光軸垂直方向における熱膨張量がともに等しくされていないレンズユニットと比較して、解像度の低下（劣化）が抑制されていることが分かる。

次に、実施例１〜３のレンズユニットを用い、１２５℃の耐熱試験における解像度劣化量を比較した。解像度劣化量が０％〜−１０％である場合を評価Ａ、解像度劣化量が−１０％〜−４０％である場合を評価Ｂ、解像度劣化量が−４０％〜−６０％である場合を評価Ｃとした。なお、評価Ａは、収容部品のレンズが全てガラス材料から成る場合と同等の性能となっている。比較結果を表２に示す。

表２より、光軸垂直方向における熱膨張量に加えて光軸方向における熱膨張量が等しくされたレンズユニットは、光軸垂直方向における熱膨張量のみが等しくされたレンズユニットと比較して、解像度の低下（劣化）がより抑制されていることが分かる。

２０１７年４月５日に出願された日本国特許出願２０１７−０７５４９３の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

１０ レンズユニット
１２ 鏡筒
１２Ａ 内周面
１４ 収容部品
１６ 撮像モジュール
１６Ａ 撮像素子
１８ 筒部
１８Ａ 開口部
１８Ｂ カシメ部
２０ 底壁部
２０Ａ 開口部
２２ 収容部
２４ 第１レンズ
２４Ａ 段差部
２４Ｃ 平坦面
２６ 第２レンズ
２６Ａ レンズ部
２６Ｂ 周縁部
２６Ｃ 平坦面
２８ 第３レンズ
２８Ａ レンズ部
２８Ｂ 周縁部
２８Ｃ 平坦面
３０ 第４レンズ
３０Ａ レンズ部
３０Ｂ 周縁部
３０Ｃ 平坦面
３２ 第５レンズ
３２Ａ レンズ部
３２Ｂ 周縁部
３２Ｃ 平坦面
３４ 間隔環
３４Ａ 平坦面
３６ 間隔環
３６Ａ 平坦面
３８ 間隔環
３８Ａ 平坦面
４０ シール材

Claims (13)

1. 無機繊維を含有する樹脂材料から成る筒状の鏡筒と、
   前記鏡筒内に光軸方向に並んで収容された複数のレンズを含み、少なくとも１枚のレンズが樹脂材料から成る収容部品と、
   を有し、
   前記鏡筒の光軸方向における熱膨張量は、前記収容部品の光軸方向における熱膨張量の総和と等しくされている、
   レンズユニット。
2. 無機繊維を含有する樹脂材料から成る筒状の鏡筒と、
   前記鏡筒内に光軸方向に並んで収容された複数のレンズを含み、少なくとも１枚のレンズが樹脂材料から成る収容部品と、
   を有し、
   前記鏡筒の光軸方向における熱膨張量は、前記収容部品の光軸方向における熱膨張量の総和と等しく、かつ、前記鏡筒の光軸方向に垂直な方向における熱膨張量は、樹脂材料から成る前記レンズの光軸方向に垂直な方向における熱膨張量と等しくされている、
   レンズユニット。
3. 前記収容部品の光軸方向における熱膨張量の総和から前記鏡筒の光軸方向における熱膨張量を差し引いた熱膨張量差は、０μｍ以上１０μｍ以下とされている、請求項１又は２に記載のレンズユニット。
4. 無機繊維を含有する樹脂材料から成る筒状の鏡筒と、
   前記鏡筒内に光軸方向に並んで収容された複数のレンズを含み、少なくとも１枚のレンズが樹脂材料から成る収容部品と、
   を有し、
   前記鏡筒の光軸方向に垂直な方向における熱膨張量は、樹脂材料から成る前記レンズの光軸方向に垂直な方向における熱膨張量と等しくされている、
   レンズユニット。
5. 樹脂材料から成る前記レンズの光軸方向に垂直な方向における熱膨張量から前記鏡筒の光軸方向に垂直な方向における熱膨張量を差し引いた熱膨張量差は、０μｍ以上１０μｍ以下とされている、請求項４に記載のレンズユニット。
6. 前記収容部品は、ガラス材料から成るレンズを有している、請求項１〜３のいずれか１項に記載のレンズユニット。
7. 前記鏡筒の光軸方向における熱膨張係数は、樹脂材料から成る前記レンズの光軸方向における熱膨張係数より小さく、かつガラス材料から成る前記レンズの光軸方向における熱膨張係数より大きい、請求項６に記載のレンズユニット。
8. 前記収容部品は、無機繊維を含有する樹脂材料から成り、かつ複数の前記レンズ間の間隔を規定する間隔環を有している、請求項１〜３、６、７のいずれか１項に記載のレンズユニット。
9. 前記レンズ又は前記間隔環は、光軸方向に垂直な方向に延びる平坦面を有しており、
   前記レンズと前記間隔環、又は前記レンズ同士は、前記平坦面で互いに接触している、請求項８に記載のレンズユニット。
10. 前記鏡筒の光軸方向に垂直な方向における熱膨張係数は、前記鏡筒の光軸方向における熱膨張係数より大きい、請求項１〜９のいずれか１項に記載のレンズユニット。
11. 前記鏡筒の熱膨張係数は、含有されている無機繊維の量又は無機繊維の配向を変えることで調整される、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のレンズユニット。
12. 前記鏡筒は、少なくとも二種以上の樹脂材料から成る、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のレンズユニット。
13. 車載用カメラ又は監視用カメラに搭載される、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のレンズユニット。