WO2014050095A1 - 光学ユニット、撮像装置、および移動体 - Google Patents

光学ユニット、撮像装置、および移動体 Download PDF

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optical
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lens frame
optical unit
optical system
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理洋 森島
鈴木 誠
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京セラ株式会社
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    • G02B7/02Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60RVEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Definitions

  • the present invention relates to an optical unit, an imaging device, and a moving body that improve yield.
  • the optical unit In order to form a subject image on the light receiving surface of the image sensor while suppressing aberration, the optical unit is provided with a plurality of optical elements such as a lens and a diaphragm. In order to exhibit the required optical performance, it is necessary to fix each optical element in a predetermined position at a predetermined position.
  • an object of the present invention made in view of such circumstances is to provide an optical unit, an imaging device, and a moving body that improve the yield.
  • the optical unit according to the first aspect is An optical system having a plurality of optical elements;
  • the objective side aperture is formed to be smaller than the outermost edge of the optical element on the most objective side in the optical system, and the aperture on the imaging side is the outermost edge of the optical element on the imaging side in the optical system.
  • a lens frame that is formed to be larger than the above and accommodates the optical system therein, And a fixing portion for fixing the optical system in the imaging-side opening in a state in which the optical system is accommodated from the imaging-side opening of the lens frame.
  • An optical unit according to the second aspect is
  • the lens frame is formed in a shape in which the end portion on the objective side does not protrude from the optically functioning surface of the optical element on the objective side in the optical system in a state where the optical system is accommodated. It is preferable.
  • optical unit is It is preferable that the optical system further includes an optical element closest to the image forming side in the optical system and a spacer interposed between the fixed portions.
  • An optical unit according to the fourth aspect is It is preferable that the fixing portion is a caulking that deforms an image forming side opening of the lens frame.
  • An optical unit according to the fifth aspect is It is preferable that the lens frame has a thread groove in an opening on the image forming side, and the fixing portion is a pressing member that fixes the optical system by being screwed to the lens frame.
  • An optical unit according to the sixth aspect is It is preferable that the diameter of the outermost edge of the optical element on the imaging side in the optical system is larger than the outermost edge of the optical element on the objective side, and each of the optical elements is fitted into the lens frame.
  • An optical unit according to the seventh aspect is It is preferable to further include a holding portion that is held from the outer edge side of the optical element and is fitted to the lens frame.
  • An imaging device is An optical system having a plurality of optical elements, and formed so that the diameter of the aperture on the objective side is smaller than the outermost edge of the optical element on the most objective side in the optical system;
  • the diameter of the aperture on the imaging side is formed so as to be equal to or greater than the outermost edge of the optical element, and the optical system is accommodated from a lens frame that accommodates the optical system therein and the aperture on the imaging side of the lens frame In such a state, an optical unit having a fixing portion that fixes the optical system at the aperture on the imaging side, And an imaging device for imaging a subject image formed by the optical system.
  • the mobile object according to the ninth aspect is An optical system having a plurality of optical elements, and formed so that the diameter of the aperture on the objective side is smaller than the outermost edge of the optical element on the most objective side in the optical system;
  • the diameter of the aperture on the imaging side is formed so as to be equal to or greater than the outermost edge of the optical element, and the optical system is accommodated from a lens frame that accommodates the optical system therein and the aperture on the imaging side of the lens frame
  • an optical unit having a fixing unit that fixes the optical system in the aperture on the imaging side, and an imaging device having an imaging element that captures a subject image formed by the optical system is provided. To do.
  • the yield can be improved.
  • FIG. 3 is a layout diagram illustrating an installation location in the moving body of the imaging apparatus having the optical unit according to the first embodiment of the present invention. It is sectional drawing along the optical axis of the optical unit in FIG. It is sectional drawing of the lens frame after an assembly as an optical unit. It is sectional drawing of the lens frame before an assembly as an optical unit. It is sectional drawing of the optical unit in the middle of an assembly. It is sectional drawing along the optical axis of the optical unit which concerns on 2nd Embodiment. It is sectional drawing along the optical axis of the optical unit which concerns on 3rd Embodiment. It is sectional drawing along the optical axis of the optical unit using the spacer of the 1st modification. It is sectional drawing along the optical axis of the optical unit using the spacer of the 2nd modification.
  • FIG. 1 is a layout diagram illustrating mounting positions of a moving body of an imaging apparatus having an optical unit according to the first embodiment.
  • the imaging device 10 having the optical unit 13 is provided in the moving body 12 together with the display device 11.
  • the imaging device 10 may be provided anywhere on the moving body 12, in the present embodiment, the imaging apparatus 10 is fixed to the rear outside of the moving body 12 in order to capture a peripheral image of a field of view to be described later.
  • the display device 11 is provided so as to be visible from the driver's seat.
  • the optical unit 13 forms a subject image behind the moving body on the image pickup device 14 in the image pickup apparatus 10.
  • the imaging device 10 captures a subject image using the imaging element 14 and transmits the captured subject image to the display device 11.
  • the display device 11 displays a subject image acquired from the image sensor 14.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the optical unit 13 along the optical axis.
  • the optical unit 13 includes a lens frame 15, an optical system 16, and a spacer 17.
  • the lens frame 15 has an outer wall portion 18 and a housing portion 19 as shown in FIG.
  • the accommodating portions 19 are formed so as to be rotationally symmetric with respect to the central axis CX.
  • one direction along the central axis CX is defined as the objective side direction, and the other direction is defined as the imaging side direction.
  • the accommodating part 19 accommodates the optical system 16 inside (refer FIG. 2).
  • the inner surface of the accommodating part 19 is formed in the cylindrical inner surface shape with a constant internal diameter (refer FIG. 3).
  • An annular locking portion 20 extending in the central axis direction is formed in advance at the opening end on the objective side of the housing portion 19.
  • a fixed portion 21 is formed at the opening end of the accommodating portion 19 on the imaging side.
  • the optical system 16 includes a plurality of optical systems 16 such as a first optical element 22, a second optical element 23, a third optical element 24, a fourth optical element 25, and a fifth optical element 26. It is comprised by the optical element.
  • the first optical element 22, the second optical element 23, the third optical element 24, and the fifth optical element 26 are resin lenses.
  • the fourth optical element 25 is an aperture stop.
  • Each optical system is formed and combined so that the optical system 16 has desired optical properties such as focal length and depth of field.
  • the first optical element 22 is an optical element arranged closest to the object side in the optical system 16.
  • the first optical element 22 has a flange 28 that extends radially outward from the main body 27. Therefore, the collar portion 28 corresponds to the outermost edge of the first optical element 22.
  • the outer diameter of the main body 27 is substantially the same length as the inner diameter of the locking portion 20 of the lens frame 15. Further, the outer diameter of the collar portion 28 is longer than the inner diameter of the locking portion 20 and shorter than the inner diameter of the accommodating portion 19 (see FIG. 3).
  • the main body 27 and the locking portion 20 are formed such that no step is generated between them, that is, they are continuous with each other and do not protrude from each other (see FIG. 2).
  • the outer diameters of the outermost edges of the second optical element 23, the third optical element 24, the fourth optical element 25, and the fifth optical element 26 are substantially the same as the inner diameter of the accommodating portion 19. .
  • the spacer 17 is a metal member formed in a ring shape so that the inner diameter of the central hole portion is larger than the outer diameter of the optically functioning lens portion of the fifth optical element 26.
  • the outer diameter of the spacer 17 is substantially the same length as the inner diameter of the accommodating portion 19.
  • a method for assembling the optical unit 13 as described above will be described below. As shown in FIG. 4, before the optical unit 13 is assembled, the fixing portion 21 is not formed at the opening end on the imaging side of the housing portion 19, and the housing portion 19 continues to the opening end with a constant inner diameter. Yes.
  • the first optical element 22 is inserted from the image forming side direction of the accommodating portion 19 (see FIG. 5).
  • the main body 27 of the first optical element 22 is fitted into the locking portion 20 of the lens frame 15 so that the collar portion 28 engages with the locking portion 20.
  • An O-ring 29 is provided between the collar portion 28 and the inner surface of the accommodating portion 19.
  • the second optical element 23 to the fifth optical element 26 are inserted in order so as to be fitted into the accommodating portion 19.
  • the spacer 17 is inserted in a state where the fifth optical element 26 is inserted into the accommodating portion 19.
  • the opening on the image forming side of the accommodating portion 19 is bent inward to deform the opening to form a crimp that functions as the fixing portion 21 (see FIG. 2).
  • the lens constituting the optical system 16 generally has a diameter that decreases from the object side to the image forming side. Therefore, in general, the inner diameter of the housing portion is formed so as to decrease toward the imaging side so as to prevent displacement of each lens in the optical axis direction. Since it was impossible to insert the objective lens having the largest diameter from the imaging side in the housing portion formed in this way, conventionally, an optical element was inserted and fixed from the objective side.
  • the optical system 16 can be fixed from the opening on the image forming side of the accommodating portion 19.
  • the optical unit of the first embodiment configured as described above, since the optical system 16 is fixed from the image forming side opening of the accommodating portion 19, the occurrence of an influence on the appearance of the optical unit 13 is prevented. Is possible. As will be described below, the yield can be improved because of the effects such as prevention of the influence on the appearance of the optical unit.
  • an optical unit when an optical unit is used for an in-vehicle camera, it is necessary to satisfy the external projection requirements set for the vehicle.
  • fixing In a configuration in which fixing is performed from the objective side, particularly by caulking, as in a conventional optical unit, it is not easy to satisfy the external protrusion requirements.
  • the optical unit of the present embodiment since the external appearance of the optical unit 13 is not affected, it is easy to satisfy the external protrusion requirements.
  • the optical system 16 is fixed from the imaging-side opening of the accommodating portion 19, it is possible to reduce the positional deviation of the objective-side optical element (first optical element 22) in the optical axis direction.
  • positional displacement is likely to occur when caulking.
  • the locking portion 20 is formed in advance at the opening end on the objective side, the positional deviation can be reduced as compared with the conventional optical unit.
  • the optical system 16 is fixed from the opening on the image forming side of the accommodating portion 19, it is possible to suppress the occurrence of vignetting.
  • the caulking may be larger than the design and the lens may be covered, causing vignetting.
  • the locking portion 20 designed so as not to cause vignetting at the opening end on the objective side is formed in advance, the occurrence of vignetting is suppressed.
  • the fixing portion 21 does not contact the lens surface of the optical element, it is possible to prevent the optical function of the optical element from being deteriorated.
  • caulking is formed from the objective side by mechanical deformation or thermal deformation as in the conventional optical unit and the optical system is fixed, mechanical deformation and thermal deformation may occur on the lens surface.
  • the optical function of the lens may be reduced.
  • the optical system 16 since the optical system 16 is generally fixed from the image forming side whose lens surface is smaller than that of the objective side, the optical system 16 can be engaged with the fixing portion 21 outside the portion that exhibits the optical function. Therefore, it is possible to prevent a decrease in optical function of the optical element.
  • the fifth optical element 26 is fixed via the spacer 17, it is possible to form all the optical elements with resin.
  • the conventional optical unit since mechanical deformation and thermal deformation may occur on the lens surface, it is necessary to use a glass optical element having higher strength and heat resistance than the resin.
  • the spacer 17 prevents the fifth optical element 26 from being mechanically and thermally deformed, the fifth optical element 26 fixed by caulking is also made of resin. These optical elements can be selected.
  • the configuration of the fixing portion is different from that of the first embodiment.
  • the second embodiment will be described below with a focus on differences from the first embodiment.
  • symbol is attached
  • the optical unit 130 includes a lens frame 150, an optical system 16, a spacer 17, and a fixing unit 210 (see FIG. 6).
  • the configurations and functions of the optical system 16 and the spacer 17 are the same as those in the first embodiment.
  • the lens frame 150 includes the outer wall portion 18 and the accommodating portion 190.
  • the configuration and function of the outer wall portion 18 are the same as those in the first embodiment.
  • a male screw is formed on the outer surface of the accommodating portion 190.
  • the accommodating portion 190 is formed so that the length in the central axis direction is shorter than that of the accommodating portion of the first embodiment.
  • the accommodating portion 190 has a length in the central axis direction so that the outer edge of the first optical element 22 to the fifth optical element 26 can be covered.
  • the configuration of the accommodating portion 190 is the same as that of the first embodiment except that the male screw is formed and the length in the central axis direction is short.
  • the fixing portion 210 includes a cylindrical portion 300 having an internal thread formed on the inner surface and a locking portion 310 extending inwardly at the cylindrical end portion.
  • the cylindrical portion 300 is screwed into the housing portion 190 in a state where the spacer 17 is inserted into the housing portion 190 together with the optical system 16, so that the locking portion 310 fixes the optical system 16 in the housing portion 190 via the spacer 17. .
  • the occurrence of an influence on the appearance of the optical unit 130 is prevented, the positional deviation is reduced, and the occurrence of vignetting is prevented.
  • This has the effects of suppressing, preventing the optical function of the optical element from being lowered, and selecting a resin-made optical element.
  • the third embodiment is different from the first embodiment in that some lenses are fixed in the accommodating portion by the support member.
  • the third embodiment will be described below with a focus on differences from the first embodiment.
  • symbol is attached
  • the optical unit 131 includes a lens frame 15, an optical system 161, and a spacer 17.
  • the configurations and functions of the lens frame 15 and the spacer 17 are the same as those in the first embodiment.
  • the optical system 161 includes, for example, a plurality of optical elements such as a first optical element 22, a second optical element 231, a third optical element 241, a fourth optical element 25, and a fifth optical element 261.
  • the first holding unit 321, the second holding unit 331, and the third holding unit 341 are configured.
  • the configurations and functions of the first optical element 22 and the fourth optical element 25 are the same as those in the first embodiment.
  • the second optical element 231, the third optical element 241, and the fifth optical element 261 are resin lenses, and the outer diameter thereof is shorter than the inner diameter of the accommodating portion 19.
  • the first holding part 321 is formed so that the inner diameter is equal to the outer diameter of the second optical element 231 and the outer diameter is equal to the inner diameter of the housing part 19, and holds the second optical element 231 inside.
  • the second holding part 331 is formed so that the inner diameter is equal to the outer diameter of the third optical element 241 and the outer diameter is equal to the inner diameter of the housing part 19, and holds the third optical element 241 inside.
  • the third holding portion 341 is formed so that the inner diameter is equal to the outer diameter of the fifth optical element 261 and the outer diameter is equal to the inner diameter of the housing portion 19, and holds the fifth optical element 26 inside.
  • the first optical element 22 is inserted from the imaging side direction of the accommodating portion 19.
  • the second optical element 231 held by the first holding unit 321, the third optical element 241 held by the second holding unit 331, the fourth optical element 25, and the third holding unit The fifth optical element 261 held by 341 is inserted so as to be fitted into the accommodating portion 19 in order.
  • the opening on the image forming side of the housing part 19 is bent inward to deform the opening as the fixing part 21. A functional caulking is formed.
  • the optical unit of the third embodiment configured as described above, in the same way as in the first embodiment, the occurrence of an influence on the appearance of the optical unit 131 is prevented, the positional deviation is reduced, and the occurrence of vignetting occurs.
  • This has the effects of suppressing, preventing the optical function of the optical element from being lowered, and selecting a resin-made optical element.
  • the spacer 17 is configured to protect the fifth optical elements 26 and 261, but other functions may be added.
  • a cylindrical portion is formed in the spacer 172, and the second optical element 23 to the fifth optical element 26 are accommodated in the cylindrical shape to suppress radial displacement. It may be.
  • the spacer 173 may hold an optical element such as an IR cut filter 353, for example.
  • the inner surface of the accommodating portion 19 is formed in a cylindrical inner surface shape, but is not limited to a cylindrical inner surface shape.
  • the outermost edges of the second optical element 23 to the fifth optical element 26 are circular, and in the third embodiment, the first holding portion 321 to the third optical element.
  • the outermost edge of the holding portion 341 is circular, but is not limited to a circular shape. Even if the container 19 has a polygonal cross section and the outermost edge of the optical element closest to the imaging side, that is, the fifth optical element 26 or the third holding part 341, is not circular, the aperture on the imaging side is the first.
  • the size is larger than the outermost edge of the fifth optical element 26 or the third holding part 341, the first optical element 22 to the fifth optical element 26 can be accommodated in the accommodating part 19 before the optical units 13 and 130 are assembled. It is.
  • the opening is larger than the outermost edge of the fifth optical element 26 or the third holding portion 341 means that the maximum width of the opening is longer than the maximum width of the fifth optical element 26.
  • the locking portion 20 of the lens frame 15 and the flange portion 28 of the first optical element 22 are circular, but are not limited to a circular shape. If the opening of the locking portion 20 is smaller than the outermost edge of the flange portion 28, the locking portion 20 can prevent the first optical element 22 from deviating from the objective side. In addition, that the opening is smaller than the outermost edge of the flange portion 28 means that the minimum width of the opening is shorter than the maximum width of the flange portion 28.
  • the outer diameters of the second optical element 23 to the fifth optical element 26 are equal and the inner diameters of the accommodating portions 19 and 191 are constant. Even if the adjacent optical elements have a configuration in which the outer diameter of the optical element on the imaging side is larger than the outer diameter of the optical element on the objective side, and the inner diameter of the housing portion becomes gradually larger in the imaging side direction. All optical elements can be inserted from the aperture on the imaging side.

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Abstract

 光学ユニット(13)は光学系(16)と鏡枠(15)と固定部(21)とを有する。光学系(16)は複数の光学素子(22~26)を有する。鏡枠(15)は対物側の開口が光学系(16)の中で最も対物側の光学素子(22)の最外縁より小さくなるように形成される。鏡枠(15)は結像側の開口が光学系(16)の中で最も結像側の光学素子(26)の最外縁以上に大きくなるように形成される。鏡枠(15)は光学系(16)を内部に収容する。固定部(21)は鏡枠(15)の結像側の開口から光学系(16)を収容した状態で結像側の開口において光学系(16)を固定する。

Description

光学ユニット、撮像装置、および移動体 関連出願の相互参照
 本出願は、2012年9月25日に日本国に特許出願された特願2012-211265の優先権を主張するものであり、この先の出願の開示全体をここに参照のために取り込む。
 本発明は、歩留まりを向上させる光学ユニット、撮像装置、および移動体に関する。
 収差を抑制しながら、被写体像を撮像素子の受光面上に結像させるために、光学ユニットにはレンズおよび絞りなどの複数の光学素子が設けられる。求められる光学性能を発揮するためには、各光学素子を所定の位置に所定の姿勢で固定する必要がある。
 光学ユニットの製造において、光学素子を収容する鏡枠の結像側の開口の端部に一体的に連結した絞り壁を形成し、弾性部材を介して光学素子を絞り壁に付勢することが提案されている(特許文献1参照)。
特開2010-32902号公報
 しかし、特許文献1に記載された製造方法では、光学素子を鏡枠内に固定するために、鏡枠の物体側から、例えばかしめなどの固定部材を用いて光学素子を押圧する必要がある。しかし、かしめは鏡枠の一部の変形により形成されるので、外観を損ねたり、物体側の光学素子の光学的機能に影響を与えることがある。このような影響は、光学ユニットの歩留まりを低下させていた。
 したがって、かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、歩留まりを向上させる光学ユニット、撮像装置、および移動体を提供することにある。
 上述した諸課題を解決すべく、第1の観点による光学ユニットは、
 複数の光学素子を有する光学系と、
 対物側の開口が前記光学系の中で最も対物側の光学素子の最外縁より小さくなるように形成され、結像側の開口が前記光学系の中で最も結像側の光学素子の最外縁以上に大きくなるように形成され、前記光学系を内部に収容する鏡枠と、
 前記鏡枠の前記結像側の開口から前記光学系を収容した状態で、前記結像側の開口において前記光学系を固定する固定部とを備える
 ことを特徴とするものである。
 また、第2の観点による光学ユニットは、
 前記鏡枠は、前記光学系を収容している状態において、前記対物側の端部が前記光学系の中で最も対物側の光学素子の光学的に機能する面から突出しない形状に、形成される
 ことが好ましい。
 また、第3の観点による光学ユニットは、
 前記光学系の中で最も結像側の光学素子および前記固定部の間に介設されるスペーサとを更に備える
 ことが好ましい。
 また、第4の観点による光学ユニットは、
 前記固定部は、前記鏡枠の結像側の開口を変形させたかしめである
 ことが好ましい。
 また、第5の観点による光学ユニットは、
 前記鏡枠は結像側の開口にネジ溝を有し、前記固定部は前記鏡枠に螺合することにより前記光学系を固定する押さえ部材である
 ことが好ましい。
 また、第6の観点による光学ユニットは、
 前記光学系における結像側の光学素子の最外縁の径は対物側の光学素子の最外縁以上に大きく、各前記光学素子は前記鏡枠に嵌合する
 ことが好ましい。
 また、第7の観点による光学ユニットは、
 前記光学素子の外縁側から保持し、前記鏡枠に嵌合する保持部を更に備える
 ことが好ましい。
 また、第8の観点による撮像装置は、
 複数の光学素子を有する光学系と、前記光学系の中で最も対物側の光学素子の最外縁より対物側の開口の径が小さくなるように形成され、前記光学系の中で最も結像側の光学素子の最外縁以上となるように結像側の開口の径が形成され、前記光学系を内部に収容する鏡枠と、前記鏡枠の前記結像側の開口から前記光学系を収容した状態で、前記結像側の開口において前記光学系を固定する固定部とを有する光学ユニットと、
 前記光学系によって結像する被写体像を撮像する撮像素子とを備える
 ことを特徴とするものである。
 また、第9の観点による移動体は、
 複数の光学素子を有する光学系と、前記光学系の中で最も対物側の光学素子の最外縁より対物側の開口の径が小さくなるように形成され、前記光学系の中で最も結像側の光学素子の最外縁以上となるように結像側の開口の径が形成され、前記光学系を内部に収容する鏡枠と、前記鏡枠の前記結像側の開口から前記光学系を収容した状態で、前記結像側の開口において前記光学系を固定する固定部とを有する光学ユニット、および前記光学系によって結像する被写体像を撮像する撮像素子を有する撮像装置を備える
 ことを特徴とするものである。
 上記のように構成された本発明に係る光学ユニット、撮像装置、および移動体によれば、歩留まりを向上可能である。
本発明の第1の実施形態に係る光学ユニットを有する撮像装置の移動体内における設置場所を示す配置図である。 図1における光学ユニットの光軸に沿った断面図である。 光学ユニットとして組立て後の鏡枠の断面図である。 光学ユニットとして組立て前の鏡枠の断面図である。 組立て途中における光学ユニットの断面図である。 第2の実施形態に係る光学ユニットの光軸に沿った断面図である。 第3の実施形態に係る光学ユニットの光軸に沿った断面図である。 第1の変形例のスペーサを用いた光学ユニットの光軸に沿った断面図である。 第2の変形例のスペーサを用いた光学ユニットの光軸に沿った断面図である。
 以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
 まず、本発明の第1の実施形態に係る光学ユニットを有する撮像装置について説明する。図1は、第1の実施形態に係る光学ユニットを有する撮像装置の移動体における取付け位置を示す配置図である。
 図1に示すように、光学ユニット13を有する撮像装置10は、表示装置11とともに、移動体12内に設けられる。撮像装置10は、移動体12の何処に設けられてもよいが、本実施形態では、後述する視界の周辺画像を撮像するために、移動体12の後方外部に固定される。表示装置11は、運転席から視認可能に設けられる。
 光学ユニット13は、移動体後方の被写体像を撮像装置10内の撮像素子14に結像させる。撮像装置10は撮像素子14を用いて被写体像を撮像し、表示装置11に伝達する。表示装置11は、撮像素子14から取得する被写体像を表示する。
 光学ユニット13の構成について、図2を用いて説明する。図2は光学ユニット13の光軸に沿った断面図である。光学ユニット13は、鏡枠15、光学系16、およびスペーサ17を含んで構成される。
 鏡枠15は、図3に示すように、外壁部18および収容部19を有する。収容部19は、それぞれ中心軸CXに関して回転対称に形成される。鏡枠15においては、中心軸CXに沿った一方の方向が対物側方向、他方の方向が結像側方向に定められる。
 収容部19は、内部に光学系16を収容する(図2参照)。収容部19の内面は、内径が一定である円筒内面状に形成される(図3参照)。収容部19の対物側の開口端には、中心軸方向に延びる環状の係止部20が予め形成されている。収容部19の結像側の開口端には、後述するように、光学ユニット13の組立て後に、固定部21が形成される。
 図2において、光学系16は、例えば、第1の光学素子22、第2の光学素子23、第3の光学素子24、第4の光学素子25、および第5の光学素子26のように複数の光学素子によって構成される。第1の光学素子22、第2の光学素子23、第3の光学素子24、および第5の光学素子26は、樹脂製のレンズである。第4の光学素子25は開口絞りである。光学系16が例えば焦点距離および被写界深度などの所望の光学特性を備えるように、各光学系が形成され、組合される。
 第1の光学素子22は、光学系16の中で最も対物側に配置される光学素子である。第1の光学素子22は本体27から径方向外側に延びる鍔部28を有する。したがって、鍔部28は、第1の光学素子22の最外縁に相当する。本体27の外径は鏡枠15の係止部20の内径と実質的に同じ長さである。また、鍔部28の外径は係止部20の内径より長く、収容部19(図3参照)の内径より短い。鍔部28が係止部20に係合するように第1の光学素子22を係止部20に嵌合させた状態においては、第1の光学素子22の対物側の面および係止部20の間に段差が生じない、すなわち互いに連続しており、互いに他方に対して突出しないように、本体27および係止部20が形成される(図2参照)。
 第2の光学素子23、第3の光学素子24、第4の光学素子25、および第5の光学素子26の最外縁の外径は、収容部19の内径と実質的に同じ長さである。
 スペーサ17は、中心の孔部の内径が第5の光学素子26の光学的に機能するレンズ部の外径よりも大きくなるようにリング状に形成された、金属製の部材である。また、スペーサ17の外径は、収容部19の内径と実質的に同じ長さである。
 以上のような光学ユニット13の組立て方法を、以下に説明する。図4に示すように、光学ユニット13の組立て前には、収容部19の結像側の開口端に固定部21は形成されず、収容部19は一定の内径のまま開口端まで連続している。
 最初に、第1の光学素子22が、収容部19の結像側方向から挿入される(図5参照)。鍔部28が係止部20に係合するように、第1の光学素子22の本体27が鏡枠15の係止部20に嵌め込まれる。鍔部28と収容部19内面の間にOリング29が設けられる。
 次に、第2の光学素子23から第5の光学素子26が、収容部19に嵌合するように、順番に挿入される。第5の光学素子26を収容部19内に挿入した状態で、スペーサ17が挿入される。スペーサ17の挿入後、収容部19の結像側の開口を内側に折り曲げることにより、開口を変形させ固定部21として機能するかしめが形成される(図2参照)。
 光学系16を構成するレンズは、対物側から結像側に向かって、径が小さくなることが一般的である。それゆえ、各レンズの光軸方向の変位を防ぐように収容部の内径は結像側に向かうほど小さくなるように形成されることが一般的である。このように形成された収容部において径の大きな最も対物側のレンズを結像側から挿入することが不可能であったため、従来は対物側から光学素子が挿入され、固定されていた。
 しかし、本実施形態においては、第1の光学素子22よりも結像側の光学素子(第2の光学素子23から第5の光学素子26)の最外縁を一致させることにより、各光学素子の径方向への変位を防止しながら、結像側から光学素子を挿入可能である。それゆえ、従来の光学ユニットと異なり、本実施形態の光学ユニット13においては、収容部19の結像側の開口から光学系16を固定可能である。
 以上のような構成の第1の実施形態の光学ユニットによれば、収容部19の結像側の開口から光学系16を固定しているので、光学ユニット13の外観への影響の発生を防止可能である。以下に説明するように、光学ユニットの外観への影響の発生の防止などの効果を有しているので、歩留まりを向上させることが可能である。
 例えば、車載カメラに光学ユニットを用いる場合には、車両に対して定められる外部突起要件を満たす必要がある。従来の光学ユニットのように対物側から固定、特にかしめにより固定する構成においては、外部突起要件を満たすことが容易ではなかった。しかし、本実施形態の光学ユニットによれば、光学ユニット13の外観に影響を及ぼさないので、外部突起要件を満たすことが容易となる。
 また、収容部19の結像側の開口から光学系16を固定しているので、対物側の光学素子(第1の光学素子22)の光軸方向位置の位置ズレを低減化可能である。従来の光学ユニットのように対物側から光学系を固定する構成においては、かしめるときに位置ズレが生じやすかった。しかし、本実施形態においては対物側の開口端には予め係止部20が形成されているので、従来の光学ユニットに比べて位置ズレの低減化が可能である。
 また、収容部19の結像側の開口から光学系16を固定しているので、ケラレの発生を抑制することが可能である。従来の光学ユニットのように対物側から光学系を固定する構成においては、かしめが設計以上に大きくレンズを覆いケラレが発生することがあった。しかし、本実施形態によれば、対物側の開口端にケラレが生じないように設計した係止部20が予め形成されているので、ケラレの発生が抑制される。
 また、光学素子のレンズ面に固定部21が接触しないので、光学素子の光学的機能低下を防止することが可能である。従来の光学ユニットのように対物側から機械的変形または熱的変形によりかしめを形成して光学系を固定する構成においては、レンズ面に機械的変形および熱的変形が生じる可能性がある。そのため、レンズの光学的機能が低下する恐れがあった。しかし、本実施形態においては、一般的に対物側よりレンズ面が小さな結像側から光学系16を固定するので、光学的機能を発揮する部位の外部において固定部21と係合可能である。それゆえ、光学素子の光学的機能低下を防止することが可能である。
 さらに、本実施形態の光学ユニットによれば、スペーサ17を介して第5の光学素子26を固定するので、すべての光学素子を樹脂によって形成することが可能である。前述のように従来の光学ユニットにおいては、レンズ面に機械的変形および熱的変形が生じる可能性があるので、樹脂より強度および耐熱性の高いガラス製の光学素子を用いる必要があった。しかし、本実施形態によれば、スペーサ17により第5の光学素子26への機械的変形および熱的変形の発生が防がれるので、かしめによって固定される第5の光学素子26にも樹脂製の光学素子を選択可能である。
 次に、本発明の第2の実施形態を説明する。第2の実施形態では固定部の構成が第1の実施形態と異なっている。以下に、第1の実施形態と異なる点を中心に第2の実施形態について説明する。なお、第1の実施形態と同じ機能および構成を有する部位には同じ符号を付す。
 図6に示すように、光学ユニット130は、鏡枠150、光学系16、スペーサ17、および固定部210を含んで構成される(図6参照)。光学系16およびスペーサ17の構成および機能は、第1の実施形態と同様である。
 第1の実施形態と同様に、鏡枠150は、外壁部18および収容部190を有する。外壁部18の構成および機能は第1の実施形態と同様である。第1の実施形態と異なり、収容部190の外面には雄ネジが形成される。また、第1の実施形態の収容部と比べて、中心軸方向の長さが短くなるように収容部190は形成される。ただし、収容部190は、第1の光学素子22から第5の光学素子26の外縁を覆うことが可能となるように、中心軸方向の長さを有する。雄ネジが形成される点および中心軸方向の長さが短い点以外の収容部190の構成は、第1の実施形態と同様である。
 第2の実施形態においては、固定部210は、内面に雌ネジが形成された円筒部300および円筒端部において内方に延びる係止部310を有する。収容部190に光学系16とともにスペーサ17を挿入した状態で円筒部300を収容部190に螺合させることにより、係止部310がスペーサ17を介して光学系16を収容部190内に固定する。
 以上のような構成の第2の実施形態の光学ユニットによれば、第1の実施形態と同様に、光学ユニット130の外観への影響の発生の防止、位置ズレの低減化、ケラレの発生の抑制、光学素子の光学的機能の低下の防止、および樹脂製の光学素子の選択が可能となる効果を有する。
 次に、本発明の第3の実施形態を説明する。第3の実施形態では一部のレンズを支持部材によって収容部内に固定する点において第1の実施形態と異なっている。以下に、第1の実施形態と異なる点を中心に第3の実施形態について説明する。なお、第1の実施形態と同じ機能および構成を有する部位には同じ符号を付す。
 図7に示すように、光学ユニット131は、鏡枠15、光学系161、およびスペーサ17を含んで構成される。鏡枠15およびスペーサ17の構成および機能は第1の実施形態と同様である。
 光学系161は、例えば、第1の光学素子22、第2の光学素子231、第3の光学素子241、第4の光学素子25、および第5の光学素子261のように複数の光学素子、第1の保持部321、第2の保持部331、および第3の保持部341によって構成される。第1の光学素子22および第4の光学素子25の構成および機能は第1の実施形態と同様である。第2の光学素子231、第3の光学素子241、および第5の光学素子261は樹脂製のレンズであって、その外径は収容部19の内径より短い。
 第1の保持部321は、内径が第2の光学素子231の外径に等しく、外径が収容部19の内径に等しくなるように形成され、内部において第2の光学素子231を保持する。第2の保持部331は、内径が第3の光学素子241の外径に等しく、外径が収容部19の内径に等しくなるように形成され、内部において第3の光学素子241を保持する。第3の保持部341は、内径が第5の光学素子261の外径に等しく、外径が収容部19の内径に等しくなるように形成され、内部において第5の光学素子26を保持する。
 第1の実施形態と同様に、光学ユニット131の組立てにおいて、最初に、第1の光学素子22が、収容部19の結像側方向から挿入される。次に、第1の保持部321によって保持された第2の光学素子231、第2の保持部331によって保持された第3の光学素子241、第4の光学素子25、および第3の保持部341によって保持された第5の光学素子261が、順番に収容部19に嵌合するように挿入される。以後は、第1の実施形態と同様に、収容部19に更にスペーサ17が挿入された状態で、収容部19の結像側の開口を内側に折り曲げることにより、開口を変形させ固定部21として機能するかしめが形成される。
 以上のような構成の第3の実施形態の光学ユニットによれば、第1の実施形態と同様に、光学ユニット131の外観への影響の発生の防止、位置ズレの低減化、ケラレの発生の抑制、光学素子の光学的機能の低下の防止、および樹脂製の光学素子の選択が可能となる効果を有する。
 本発明を諸図面や実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。
 例えば、第1の実施形態から第3の実施形態では、スペーサ17は第5の光学素子26、261の保護のために用いられる構成であるが、他の機能を追加してもよい。例えば、図8に示すように、スペーサ172に円筒形状の部位を形成し、円筒形状の内部に第2の光学素子23から第5の光学素子26を収容させ、径方向の変位を抑制させる構成であってもよい。また、図9に示すように、スペーサ173に、例えばIRカットフィルタ353のような光学素子を保持させる構成であってもよい。
 また、第1の実施形態から第3の実施形態では、収容部19の内面は円筒内面状に形成されるが円筒内面状には限定されない。また、第1の実施形態および第2の実施形態において第2の光学素子23から第5の光学素子26の最外縁は円形であり、第3の実施形態において第1の保持部321から第3の保持部341の最外縁は円形であるが、円形に限定されない。収容部19の断面が多角形であって、最も結像側の光学素子即ち第5の光学素子26または第3の保持部341の最外縁が円形で無くても、結像側の開口が第5の光学素子26または第3の保持部341の最外縁以上に大きければ、光学ユニット13、130の組立て前に第1の光学素子22から第5の光学素子26までを収容部19に収容可能である。なお、開口が第5の光学素子26または第3の保持部341の最外縁以上に大きいとは、開口の最大幅が、第5の光学素子26の最大幅より長いことを意味する。
 また、第1の実施形態から第3の実施形態において、鏡枠15の係止部20および第1の光学素子22の鍔部28は円形であるが、円形に限定されない。係止部20の開口が、鍔部28の最外縁より小さければ、係止部20によって第1の光学素子22の対物側からの逸脱を防止可能である。なお、開口が鍔部28の最外縁より小さいとは、開口の最小幅が、鍔部28の最大幅より短いことを意味する。
 また、第1の実施形態および第2の実施形態では、第2の光学素子23から第5の光学素子26の外径が等しく、且つ収容部19、191の内径は一定な構成であるが、隣接する光学素子同士において、結像側の光学素子の外径が対物側の光学素子の外径より大きく、収容部が結像側方向に向かって段階的に内径が長くなる構成であっても、すべての光学素子を結像側の開口から挿入可能である。
 10 撮像装置
 11 表示装置
 12 移動体
 13、130、131 光学ユニット
 14 撮像素子
 15、150 鏡枠
 16、161 光学系
 17、172 スペーサ
 18 外壁部
 19、190 収容部
 20 係止部
 21、210 固定部
 22 第1の光学素子
 23 第2の光学素子
 24 第3の光学素子
 25 第4の光学素子
 26 第5の光学素子
 27 本体
 28 鍔部
 29 Oリング
 300 円筒部
 310 係止部
 321 第1の保持部
 331 第2の保持部
 341 第3の保持部
 CX 中心軸

Claims (9)

  1.  複数の光学素子を有する光学系と、
     対物側の開口が前記光学系の中で最も対物側の光学素子の最外縁より小さくなるように形成され、結像側の開口が前記光学系の中で最も結像側の光学素子の最外縁以上に大きくなるように形成され、前記光学系を内部に収容する鏡枠と、
     前記鏡枠の前記結像側の開口から前記光学系を収容した状態で、前記結像側の開口において前記光学系を固定する固定部とを備える
     ことを特徴とする光学ユニット。
  2.  請求項1に記載の光学ユニットであって、前記鏡枠は、前記光学系を収容している状態において、前記対物側の端部が前記光学系の中で最も対物側の光学素子の光学的に機能する面から突出しない形状に、形成されることを特徴とする光学ユニット。
  3.  請求項1に記載の光学ユニットであって、前記光学系の中で最も結像側の光学素子および前記固定部の間に介設されるスペーサとを更に備えることを特徴とする光学ユニット。
  4.  請求項1に記載の光学ユニットであって、前記固定部は、前記鏡枠の結像側の開口を変形させたかしめであることを特徴とする光学ユニット。
  5.  請求項1に記載の光学ユニットであって、前記鏡枠は結像側の開口にネジ溝を有し、前記固定部は前記鏡枠に螺合することにより前記光学系を固定する押さえ部材であることを特徴とする光学ユニット。
  6.  請求項1に記載の光学ユニットであって、前記光学系における結像側の光学素子の最外縁は対物側の光学素子の最外縁以上に大きく、各前記光学素子は前記鏡枠に嵌合することを特徴とする光学ユニット。
  7.  請求項1に記載の光学ユニットであって、前記光学素子の外縁側から保持し、前記鏡枠に嵌合する保持部を更に備えることを特徴とする光学ユニット。
  8.  請求項1に記載の光学ユニットと、
     前記光学系によって結像する被写体像を撮像する撮像素子とを備える
     ことを特徴とする撮像装置。
  9.  請求項8に記載の撮像装置を搭載した移動体。
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