WO2015037454A1

WO2015037454A1 - レンズユニット及び撮像装置

Info

Publication number: WO2015037454A1
Application number: PCT/JP2014/072698
Authority: WO
Inventors: 圭介立林
Original assignee: コニカミノルタ株式会社
Priority date: 2013-09-12
Filing date: 2014-08-29
Publication date: 2015-03-19

Abstract

　簡素な工程を経て第１のレンズアレイと第２のレンズアレイとを精度良く積層できるレンズユニット及び撮像装置を提供する。このレンズユニットの第１のレンズアレイは、光軸を互いに平行に配置してなる複数の第１レンズと、第１フランジ部とを一体的に形成してなり、第２のレンズアレイは、それぞれ第１レンズに対応して配置された複数の第２レンズと、第２フランジ部とを一体的に形成してなり、第１のレンズアレイと第２のレンズアレイは、積層したときに、光軸方向において３点で当接する当接部位を有し、且つ光軸直交方向の相対移動を制限する規制部を第１フランジ部と第２フランジ部とに設けた。

Description

レンズユニット及び撮像装置

　本発明は、複眼カメラモジュールに好適なレンズユニット及び撮像装置に関する。

　近年、スマートフォンやタブレット型パーソナルコンピュータなどに代表される薄型のカメラモジュール付き携帯端末が急速に普及している。ここで、薄型の携帯端末に搭載される撮像装置には、高解像度を有しながらも薄形でコンパクトであることが要求されている。このような要求に対応するために、撮像レンズの光学設計による全長短縮やそれに伴う誤差感度増大に対応した製造精度向上を行ってきたが、さらなる要求に対応するためには、従来の単一の撮像レンズと撮像素子の組み合わせで像を得るという構成では限界があり、従来とは発想を変えた光学系の開発が期待されている。

　これに対し、撮像素子の撮像領域を分割して、それぞれにレンズ（以下、個眼光学系という）を配置し、得られた画像を処理することで、最終的な画像出力を行う複眼光学系と呼ばれる光学系が、薄形化への要求に対応するために注目されている。特許文献１には、複数の撮像領域により撮像された複数の画像から各画像の視差情報を利用して１つの画像を再構成することができる複眼カメラモジュールが開示されている。

特開２００７－１８０６５３号公報

　ところで、特許文献１の複眼カメラモジュールではレンズアレイを１枚のみ使用しているが、１枚のレンズアレイでは収差補正などに限界があり、より高画質な画像を形成するために複数枚のレンズアレイを積層して用いたいという要求がある。ところが、複数のレンズを形成したレンズアレイを積層する場合、各レンズの光軸をどのように位置決めすべきかという問題がある。

　１つの方策としては、積層する２枚のレンズアレイにアライメントマークを付した上で、光軸方向のＺ軸（例えばレンズアレイの中心軸）と、Ｚ軸と直交する撮像面のＸ軸およびＹ軸、そしてＸ軸を中心とするＸ軸回り、Ｙ軸を中心とするＹ軸回り、Ｚ軸を中心とするＺ軸回りの計６軸について、アライメントマークを観察しながら合わせ込む調整工程を設けることが考えられる。しかしながら、６軸同時に合わせ込む調整工程には高精度な設備が必要で、且つ調整時間も長くかかるため、生産性が低くなり低コスト化が図れないという問題がある。

　本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、簡素な工程を経て第１のレンズアレイと第２のレンズアレイとを精度良く積層できるレンズユニット及び撮像装置を提供することを目的とする。

　上述した目的のうち少なくとも一つを実現するために、本発明の一側面を反映したレンズユニットは、第１のレンズアレイと第２のレンズアレイとを積層したレンズユニットにおいて、
　前記第１のレンズアレイは、光軸を互いに平行に配置してなる複数の第１レンズと、第１フランジ部とを一体的に形成してなり、
　前記第２のレンズアレイは、それぞれ前記第１レンズに対応して配置された複数の第２レンズと、第２フランジ部とを一体的に形成してなり、
　前記第１のレンズアレイと前記第２のレンズアレイは、積層したときに、光軸方向において３点で当接する当接部位を有し、且つ光軸直交方向の相対移動を制限する規制部を前記第１フランジ部と前記第２フランジ部とに設けたことを特徴とする。

　このレンズユニットによれば、前記当接部位を当接させることで、前記第１のレンズアレイと前記第２のレンズアレイの光軸方向の位置決めを行うことが出来、これにより光軸方向に積層されたレンズ間距離を容易に精度良く合わせ込むことが可能となり、また前記規制部により前記第１のレンズアレイと前記第２のレンズアレイの光軸直交方向の相対移動を制限されるので、光軸方向に積層されたレンズ同士の光軸を容易に精度良く一致させることが可能となる。「レンズアレイ」とは、全体が一体に形成されるものや、透明な基板上にレンズ部を形成してなるもの等を含み、素材としてはプラスチックやガラスが用いられると好ましい。

　本撮像装置は、上述のレンズユニットを有することを特徴とする。

　本発明によれば、簡素な工程を経て第１のレンズアレイと第２のレンズアレイとを精度良く積層できるレンズユニット及び撮像装置を提供することができる。

本実施形態にかかるカメラモジュールの模式図である。図１の撮像ユニットＬＵの断面図である。図２の撮像ユニットＬＵの分解図である。図２，図３のレンズユニットＬＨの分解図である。第１のレンズアレイＬＡ１の像側面を示す図である。第２のレンズアレイＬＡ２の物体側面を示す図である。第１のレンズアレイＬＡ１と第２のレンズアレイＬＡ２の積層時の係合状態を模式的に示す図である。第１のレンズアレイＬＡ１の物体側面を示す図である。第１のレンズアレイＬＡ１の斜視図である。鏡枠ＨＬＤの像側面を示す図である。鏡枠ＨＬＤの斜視図である。レンズユニットＬＨを切断して示す斜視図である。図１２の一部拡大図である。レンズユニットＬＨを別の方向から見た斜視図である。撮像ユニットＬＵの組み付け工程を示す図である。撮像ユニットＬＵの組み付け工程を示す図である。撮像ユニットＬＵの組み付け工程を示す図である。撮像ユニットＬＵの組み付け工程を示す図である。別な実施形態にかかる図２と同様な断面図である。

　以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張され、実際の比率とは異なる場合がある。

　まず、複眼光学系としてのレンズユニットを用いた複眼カメラモジュールについて説明する。複眼光学系は、１つの撮像素子に対して複数のレンズ系がアレイ状に配置された光学系であり、各レンズ系が同じ視野の撮像を行う超解像タイプと、各レンズ系が異なる視野の撮像を行う視野分割タイプと、に通常分けられる。ここでは、同じ方向を向き、かつ、微小に視差を有する複数の個眼レンズによって得られる複数の像から、個々の像よりも高い解像度を持つ１枚の合成画像を出力する超解像タイプについて説明する。

　図１に、本実施形態にかかる撮像装置を模式的に示す。図１に示すように、撮像装置ＤＵは、撮像ユニットＬＵ，画像処理部１，演算部２，メモリー３等を有している。そして、撮像ユニットＬＵは、１つの撮像素子ＳＲと、その撮像素子ＳＲに対して、互いに微小な視差を有する複数の像を結像するレンズユニットＬＨと、を有している。撮像素子ＳＲとしては、例えば複数の画素を有するＣＣＤ型イメージセンサー，ＣＭＯＳ型イメージセンサー等の固体撮像素子が用いられる。撮像素子ＳＲの光電変換部である受光面ＳＳ上には、被写体の光学像が形成されるようにレンズユニットＬＨが設けられているので、レンズユニットＬＨによって形成された光学像は、撮像素子ＳＲによって電気的な信号に変換される。画像処理部１内の画像合成部１ａにおいては、撮像素子ＳＲから送られる複数の画像に相当する電気信号に基づいて、複数枚の画像からより解像度の高い１枚の画像データを得るように画像処理を実行する。

　図２は、図１の撮像ユニットＬＵの拡大断面図である。図３は、図２の撮像ユニットＬＵの分解図である。図４は、図２，図３のレンズユニットＬＨの分解図である。図２、３において、撮像ユニットＬＵは、物体側より順に、レンズユニットＬＨ，第４遮光部材ＳＨ４、ＩＲカットフィルタＦからなり、これらは鏡枠ＨＬＤに保持されている。第４遮光部材ＳＨ４は、本実施形態では２０μｍ～１００μｍであるＳＵＳの板製とするが、黒色膜をＩＲカットフィルタＦの物体側面に形成された黒色膜形成したものであってもよい。また鏡枠ＨＬＤの物体側には、物体側壁ＨＬＤａが形成され、ここに複数の開口絞りＳが形成されている。

　図２，４において、レンズユニットＬＨは、物体側より順に、第１遮光部材ＳＨ１、第１のレンズアレイＬＡ１、第２遮光部材ＳＨ２，第２のレンズアレイＬＡ２，第３遮光部材ＳＨ３からなり、これらは互いに接着されている。但し、第１遮光部材ＳＨ１～第３遮光部材ＳＨ３は、２０μｍ～１００μｍであるＳＵＳの板製であっても良いし、レンズアレイに黒色膜を形成したものであってもよい。第１遮光部材ＳＨ１～第４遮光部材ＳＨ４は、開口絞りＳに対応する複数の開口部を有する。尚、レンズアレイは３枚以上積層されていても良い。

　各レンズアレイは，４×４でマトリクス状に配列された開口絞りＳに対応して複数の個眼レンズＬａ１，Ｌｂ１を一体に形成してなり、個眼レンズの数は、撮像素子ＳＲの撮像面ＳＳ上に形成される物体像（個眼像という）の数と等しく（ここでは４×４）させてなる。つまり、光軸方向に積層された個眼レンズＬａ１，Ｌｂ１を通過した光線が、それぞれ撮像面ＳＳ上で１つの像（個眼像）を形成する。

　図１において、レンズユニットＬＨのレンズにより、被写体を分割して、撮像素子ＳＲの撮像面ＳＳに結像された複数の像（個眼像）Ｚｎは、それぞれ電気信号に変換され、画像合成部１ａに入力される。画像合成部１ａは、複数枚の画像からより解像度の高い１枚の画像データにかかる合成画像ＭＬを出力する。合成画像ＭＬは、演算部２で圧縮されてメモリー３に記憶される。

　ところで、第１のレンズアレイＬＡ１と第２のレンズアレイＬＡ２とを積層してレンズユニットＬＨを構成する場合、光軸に平行なＺ軸方向、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｘ軸回り、Ｙ軸回りの５軸に、Ｚ軸回りを加えた６軸調整を行って、光軸方向に並んだ個眼レンズＬａ１，Ｌｂ１の光軸を高い精度で一致させる必要がある。本発明によれば、第１のレンズアレイＬＡ１と第２のレンズアレイＬＡ２とを重ね合わせることで、個眼レンズＬａ１，Ｌｂ１の光軸を一致させることができる。その構成について説明する。

　図５は、第１のレンズアレイＬＡ１の像側面を示す図である。ここで、第１のレンズアレイＬＡ１の中心を通り、個眼レンズＬａ１の光軸に平行な方向をＺ軸とする。又、Ｚ軸に直交する方向をＸ軸、Ｙ軸とする。樹脂から一体的に成形された第１のレンズアレイＬＡ１は、個眼レンズＬａ１を形成した矩形板状のフランジ部（第１フランジ部）Ｌａ２を有する。図において、フランジ部Ｌａ２の個眼レンズ（第１レンズ）Ｌａ１を形成した中央の領域は、一段下がって矩形低部Ｌａ３を形成している。矩形低部Ｌａ３は、第２遮光部材ＳＨ２を組み付ける際の接着剤塗布領域として機能する。

　矩形低部Ｌａ３の外側の矩形枠状領域Ｌａ４に、ボス状の第１凸部Ｌａ５が略等間隔に離れて３つ形成されている。又、矩形低部Ｌａ３と矩形枠状領域Ｌａ４との間の境界斜面部Ｌａ６には、各辺毎に２つずつ、中央側にへこんだ係合凹部Ｌａ７が形成されている。尚、フランジ部Ｌａ２には、所定の位置である４カ所に第１アライメントマークＡＭ１が形成されている。

　図６は、第２のレンズアレイＬＡ２の物体側面を示す図である。樹脂から一体的に成形された第２のレンズアレイＬＡ２は、個眼レンズ（第２レンズ）Ｌｂ１を形成した矩形板状のフランジ部（第２フランジ部）Ｌｂ２を有する。図において、フランジ部Ｌｂ２の個眼レンズＬｂ１を形成した領域は、一段盛り上がって矩形台部Ｌｂ３を形成している。矩形台部Ｌｂ３は、矩形低部Ｌａ３に対応している。

　矩形台部Ｌｂ３の外側の矩形枠状領域Ｌｂ４に、ボス状の第２凸部Ｌｂ５が、第１凸部Ｌａ５に対向して３つ形成されている。又、矩形台部Ｌｂ３と矩形枠状領域Ｌｂ４との間の境界斜面部Ｌｂ６には、各辺毎に２つずつ、係合凹部Ｌａ７に対向して係合凸部Ｌｂ７が形成されている。尚、フランジ部Ｌｂ２には、所定の位置である４カ所に第２アライメントマークＡＭ２が形成されている。

　本実施形態によれば、第１のレンズアレイＬＡ１と第２のレンズアレイＬＡ２とを積層したときに、当接部位としての第１凸部Ｌａ５の頂面と第２凸部Ｌｂ５の頂面とが当接し、これにより３点で確実に支持されるため、Ｚ軸方向（Ｚ）と、Ｘ軸回り（φＸ）と、Ｙ軸回り（φＹ）における第１のレンズアレイＬＡ１と第２のレンズアレイＬＡ２の位置決めを精度良く行うことができる。尚、当接する第１凸部Ｌａ５と第２凸部Ｌｂ５と第１アライメントマークＡＭ１、第２アライメントマークＡＭ２、係合凹部Ｌａ７と係合凸部Ｌｂ７近傍以外の矩形枠状領域Ｌａ４，Ｌｂ４間に接着剤を塗布することで、第１のレンズアレイＬＡ１と第２のレンズアレイＬＡ２とを強固に接合できる。

　更に、本実施形態によれば、第１のレンズアレイＬＡ１と第２のレンズアレイＬＡ２とを積層したときに、規制部としての係合凹部Ｌａ７と係合凸部Ｌｂ７とが係合して、光軸直交方向の相対移動を規制する。係合凹部Ｌａ７は第２遮光部材ＳＨ２の外形側面と係合して、光軸直交方向の相対移動を規制に用いることもできる。当接部位としての第１凸部Ｌａ５の頂面と第２凸部Ｌｂ５を当接させる観点から、第２遮光部材ＳＨ２と第１のレンズアレイ、もしくは第２のレンズアレイＬＡ２との間において、いずれか一方には光軸方向に適度な隙間を設ける。その隙間は接着剤で充填して埋めてもよい。

　ここで、模式的に示す図７において、第１のレンズアレイＬＡ１と第２のレンズアレイＬＡ２とのＸ軸（Ｘ）方向の位置決めを行う場合、対向する辺にある係合部Ｋ１、Ｋ２を当接させれば良い。又、第１のレンズアレイＬＡ１と第２のレンズアレイＬＡ２とのＹ軸方向（Ｙ）の位置決めを行う場合、対向する辺にある係合部Ｋ３、Ｋ４を当接させれば良い。更に、第１のレンズアレイＬＡ１と第２のレンズアレイＬＡ２とのＺ軸回り（θ）方向の位置決めを行う場合、回転対象に対向する辺にある係合部Ｋ１、Ｋ２でＺ軸回り（θ）の反時計方向が規制され、回転対象に対向する辺にある係合部Ｋ３、Ｋ４でＺ軸回り（θ）の時計方向が規制される。従って、係合部が最低４カ所あれば、Ｘ軸方向と、Ｙ軸方向と、Ｚ軸回りにおける第１のレンズアレイＬＡ１と第２のレンズアレイＬＡ２の位置決めを精度良く行うことができる。

　しかしながら、本実施形態では、第１のレンズアレイＬＡ１と第２のレンズアレイＬＡ２の各辺に２つずつ計８つの係合凹部Ｌａ７と係合凸部Ｌｂ７とを設けて、互いに当接させるようになっている。これは、第１のレンズアレイＬＡ１と第２のレンズアレイＬＡ２を、金型を用いて成形した後で、成形品の精度を確認するために形状測定を行うことがあるが、かかる形状測定を、係合凹部Ｌａ７又は係合凸部Ｌｂ７を通過する図５，６のラインＤＬに沿って行えば対称形状となっていれば好ましいからである。残る第１凸部Ｌａ５と第２凸部Ｌｂ５も中央ラインＤＬ２に沿って形状測定を行うことができる。仮に第１のレンズアレイＬＡ１に反りが発生しても、ラインＤＬと中央ラインＤＬ２に沿った形状測定データを用いて、３箇所の第１凸部Ｌａが平面になるようにアライメントすれば、当接する条件での係合凹部Ｌａ７の形状がわかる。第２のレンズアレイＬＡ２の係合凸部Ｌｂ７も同様である。平面アライメントした測定結果で、係合凹部Ｌａ７又は係合凸部Ｌｂ７を重ね合わせれば、係合部の隙間が許容公差範囲内に入っているかを容易に確認できる。

　このように、本実施形態によれば、第１のレンズアレイＬＡ１と第２のレンズアレイＬＡ２の積層時に、第１凸部Ｌａ５と第２凸部Ｌｂ５とを当接させ、且つ係合凹部Ｌａ７と係合凸部Ｌｂ７とを係合させるのみで、６軸の位置決めを行えるから、簡素な構成で精度の良い組付けを行うことができる。尚、係合凹部Ｌａ７と係合凸部Ｌｂ７との当接は、いずれか３箇所で足りる。この場合、残りの係合凹部Ｌａ７と係合凸部Ｌｂ７との間に隙間が生じるが、その隙間は微小であるから、Ｘ軸方向と、Ｙ軸方向と、Ｚ軸回りにおける位置決め精度を大きく低下させることはない。本実施形態の係合凹部Ｌａ７と係合凸部Ｌｂ７は斜面形状にしてあるが、光軸に平行な垂直面としても構わない。

　第１のレンズアレイＬＡ１と第２のレンズアレイＬＡ２の積層時に、第１アライメントマークＡＭ１と第２アライメントマークＡＭ２とが重なっていれば、Ｘ軸方向と、Ｙ軸方向と、Ｚ軸回りにおける位置決めが精度良く行われているかが分かる。これは、金型の検査時に有効である。尚、図示していないが、個眼レンズＬａ１，Ｌｂ１の光学面中央に、同様なアライメントマークを設けて、第１のレンズアレイＬＡ１と第２のレンズアレイＬＡ２の積層時に重なっているか否かをチェックすることもできる。アライメントマークは、円形、環状、十字形など種々の形態がある。

　図８は、第１のレンズアレイＬＡ１の物体側面を示す図である。図９は、第１のレンズアレイＬＡ１の斜視図である。第１のレンズアレイＬＡ１のフランジ部Ｌａ２の物体側面は、図８に示す個眼レンズＬａ１を形成した領域において、一段盛り上がって矩形台部Ｌａ８を形成している。又、矩形台部Ｌａ８の外側の矩形枠状領域Ｌａ９に、ボス状の第３凸部Ｌａ１０が略等間隔に３つ形成されている。矩形台部Ｌａ８と矩形枠状領域Ｌａ９との間には、光軸に対して傾いた境界斜面部Ｌａ１１が設けられている。矩形台部Ｌａ８内に物体側と像面側が重なるように第1アライメントマークＡＭ１が設けられており、物体側と像面側とが重なっていれば、物体側と像面側の個眼レンズＬａ１のＸ軸方向と、Ｙ軸方向と、Ｚ軸回りにおける位置決めが精度良く行われているかが分かる。このアライメントマークは、円形、環状、十字形など種々の形態がある。

　図９において、第１のレンズアレイＬＡ１のフランジ部Ｌａ２の外周面Ｌａ１２には、光軸（Ｚ軸）と平行な複数の基準面Ｌａ１３が半円形状に形成されている。互いに交差する外周面Ｌａ１２のうち、一方をＡ面、他方をＢ面としたときに、Ａ面に１つの基準面Ｌａ１３を設け、Ｂ面には２つの基準面Ｌａ１３を設けることができる。第１のレンズアレイＬＡ１を金型から成形する際に、離型性を高めるため、フランジ部Ｌａ２の外周面Ｌａ１２に抜き勾配を持たせることが多い。かかる場合、搬送のため第１のレンズアレイＬＡ１の外周面Ｌａ１２を把持したロボット（不図示）と、第１のレンズアレイＬＡ１との位置関係が精度良く定まらない恐れがある。本実施形態によれば、ロボットのフィンガーやセンサを基準面Ｌａ１３に当接させることで、ロボットと、第１のレンズアレイＬＡ１との位置関係を精度良く求めることができる。同様な基準面を、第２のレンズアレイＬＡ２に設けることもできる。

　図１０は、鏡枠ＨＬＤの像側面を示す図である。図１１は、鏡枠ＨＬＤの物体側の斜視図であり、図１５は、鏡枠ＨＬＤの像側の斜視図である。図１０に示す鏡枠ＨＬＤの物体側壁ＨＬＤａの像側面において、開口絞りＳを設けた領域は一段低くなって矩形低部ＨＬＤｃを形成している。矩形低部ＨＬＤｃは、第１のレンズアレイＬＡ１の矩形台部Ｌａ８に対応している。矩形低部ＨＬＤｃの周囲には、光軸に対して傾いた境界斜面部ＨＬＤｄが形成されている。矩形低部ＨＬＤｃの外縁近傍に、ボス状の第４凸部（鏡枠当接部位）ＨＬＤｅが、第３凸部Ｌａ１０に対向して３つ形成されている。

　鏡枠ＨＬＤにおいて、側面部ＨＬＤｂの４つの内周面ＨＬＤｍのうち対向する面（図１０で左右の面）と、物体側壁ＨＬＤａとの交差部(角部)には５つのリブＨＬＤｎが形成され、内周面ＨＬＤｍの別の対向する面（図１０で上下の面）と、物体側壁ＨＬＤａとの交差部には４つのリブＨＬＤｐが形成されている。図１０に示す方向に見て略台形ブロック状のリブＨＬＤｎ、ＨＬＤｐの光軸方向高さは、図２に示すように、組み付けた状態で第１のレンズアレイＬＡ１の高さより低くなっている。なお、リブＨＬＤｎ間、及びリブＨＬＤｐ間に、スポンジ等を詰めても良い。

　図１１において、鏡枠ＨＬＤの側面部ＨＬＤｂの外周面ＨＬＤｇには、光軸（Ｚ軸）と平行な複数の基準面ＨＬＤｊが半円形状に形成されており、また鏡枠ＨＬＤの物体側面ＨＬＤｉには、光軸と直交する基準面ＨＬＤｈが形成されている。互いに交差する外周面ＨＬＤｇのうち、一方をＣ面、他方をＤ面としたときに、Ｃ面に１つの基準面ＨＬＤｊを設け、Ｄ面には２つの基準面ＨＬＤｊを設けることができる。

　鏡枠ＨＬＤを金型から樹脂成形する場合、離型性を高めるため、側面部ＨＬＤｂの外周面ＨＬＤｇに抜き勾配を持たせることが多い。かかる場合、搬送のため鏡枠ＨＬＤの外周面ＨＬＤｇを把持したロボット（不図示）と、鏡枠ＨＬＤとの位置関係が精度良く定まらない恐れがある。本実施形態によれば、ロボットのフィンガーやセンサを基準面ＨＬＤｊ、ＨＬＤｈに当接させることで、ロボットと、第１のレンズアレイＬＡ１との３次元の位置関係を精度良く求めることができる。

　ここで、本実施形態の撮像ユニットＬＵの組み立て方法について説明する。まず、別工程で、遮光部材ＳＨ１～ＳＨ３を組み付けながら、上述したようにして第１のレンズアレイＬＡ１と第２のレンズアレイＬＡ２を位置決めしてレンズユニットＬＨを製作する。次に、図１５に示すように、成形した鏡枠ＨＬＤを、物体側を下方に向けた状態で保持し、図３に示すように、レンズユニットＬＨ，遮光部材ＳＨ４，ＩＲカットフィルタＦの順序で組み付けてゆく。

　鏡枠ＨＬＤに対して、レンズユニットＬＨは、第４凸部ＨＬＤｅと第３凸部Ｌａ１０とを当接させることで、精度良く組み付けられる。このとき、レンズユニットＬＨは、図２に示すように、鏡枠ＨＬＤの対向するリブＨＬＤｎ（ＨＬＤｐ）間に隙間を空けて設置される。かかる隙間は、環境温度変化によるレンズユニットＬＨの熱膨張が生じても、リブＨＬＤｎ、ＨＬＤｐに干渉しない程度の隙間である。かかる中間組立状態を、図１６に示す。

　ここで、リブＨＬＤｎ、ＨＬＤｐの上面（像側面）に、図１６ではハッチングで示すようにＵＶ硬化性接着剤ＢＤ（硬化後のヤング率が１０ＭＰａ以上、５００ＭＰａ以下）を塗布すると、リブＨＬＤｎ、ＨＬＤｐとレンズユニットＬＨとの間の隙間に入り込む。かかる状態で、この接着剤ＢＤに外部からＵＶ光を照射して硬化させる。硬化してもある程度弾性を有する接着剤ＢＤにより、レンズユニットＬＨが鏡枠ＨＬＤに対して弾性的に固定される。その後、図１７に示すように、遮光部材ＳＨ４とＩＲカットフィルタＦを組み付ける。具体的には、第２のレンズアレイＬＡ２の像側に突出した像側当接部位である３つの第５凸部Ｌｂ８（図１６参照）に、遮光部材ＳＨ４を当接させて接着し、その後、遮光部材ＳＨ４の裏面における第５凸部Ｌｂ８に対向する位置３点に、上述のＵＶ硬化性接着剤ＢＤ(又は一般の接着剤)を付与した状態でＩＲカットフィルタＦを密着させる。更に、図１８に示すように、ＩＲカットフィルタＦの周囲４辺に、鏡枠ＨＬＤの内周面に跨がるようにして、上述のＵＶ硬化性接着剤ＢＤを付与して、外部からＵＶ光を照射して硬化させる。同様にして、硬化してもある程度弾性を有する接着剤ＢＤにより、レンズユニットＬＨが鏡枠ＨＬＤに対して弾性的に固定される。このとき、第２のレンズアレイＬＡ２の像側に突出した３つの第５凸部Ｌｂ８（図１６参照）が、遮光部材ＳＨ４に当接することで、遮光部材ＳＨ４の精度良い組み付けが可能になる。また、ＩＲカットフィルタＦが、第５凸部Ｌｂ８に対向する位置３点にて遮光部材ＳＨ４に当接した状態で接着されるので、薄く反りなどが生じやすいＩＲカットフィルタＦであっても、遮光部材ＳＨ４からの浮き上がりを抑制しつつ光軸直交度を精度良く確保できる。その後、図２に示すように，携帯端末などの上位機器に実装された固体撮像素子ＳＲに対して、レンズユニットＬＨは鏡枠ＨＬＤとともに取り付けられる。

　図１２は、鏡枠ＨＬＤに組み付けられたレンズユニットＬＨを切断して示す斜視図であり、図１３は、図１２の一部拡大図であり、図１４は、別の方向から見た図である。

　本実施形態によれば、鏡枠ＨＬＤに、第１のレンズアレイＬＡ１及び第２のレンズアレイＬＡ２を組み付けたときに、第３凸部Ｌａ１０の頂面と第４凸部ＨＬＤｅの頂面とが当接し、これにより３点で確実に支持されるため、Ｚ軸方向（Ｚ）と、Ｘ軸回り（φＸ）と、Ｙ軸回り（φＹ）における鏡枠ＨＬＤと、第１のレンズアレイＬＡ１及び第２のレンズアレイＬＡ２の位置決めを精度良く行うことができる。これにより、個眼レンズＬａ１，Ｌｂ１に対して開口絞りＳを適正な位置に配置することができる。

　図１３において、第１のレンズアレイＬＡ１の係合凹部Ｌａ７以外の境界斜面部Ｌａ６と、第２のレンズアレイＬＡ２の係合凸部Ｌｂ７以外の境界斜面部Ｌｂ６との間に、許容公差範囲内の隙間があると好ましい。又、鏡枠ＨＬＤの境界斜面部ＨＬＤｄと、第１のレンズアレイＬＡ１の境界斜面部Ｌａ１１との間に、許容公差範囲内の隙間があると好ましい。矩形枠状領域ＨＬＤｋは、境界斜面部Ｌａ１１を組み付ける際の接着剤塗布領域として機能する

　更に、図１４に示すように、第１凸部Ｌａ５と第２凸部Ｌｂ５の当接面と、第３凸部Ｌａ１０と第４凸部ＨＬＤｅの当接面とが、光軸方向に重なっていると好ましい。このように当接面が光軸方向に重なっていると、鏡枠ＨＬＤに第１のレンズアレイＬＡ１及び第２のレンズアレイＬＡ２を組み付けたときに、一方の当接面に生じた反力の方向が他方の当接面を通ることで支持が確保され、各部材が傾く恐れが少なくなるからである。

　ここで、撮像ユニットＬＨを組み付けた携帯端末などを誤って落下させた場合など、落下の衝撃力が撮像ユニットＬＨに付与される恐れがある。本実施形態によれば、図２，１６に示すように、鏡枠ＨＬＤのリブＨＬＤｎ、ＨＬＤｐに塗布されたＵＶ硬化性接着剤ＢＤが、硬化後に所定のヤング率を有するので、光軸直交方向に衝撃力を付与されたとき、ＵＶ硬化性接着剤ＢＤが微小に撓むことで緩衝効果をもたらし、レンズユニットＬＨに衝撃力が直接伝達されることを抑制し、これにより第１のレンズアレイＬＡ１及び第２のレンズアレイＬＡ２の破損を抑制できる。

　一方、光軸方向に衝撃力が付与されたときは、ＩＲカットフィルタＦを鏡枠ＨＬＤに固定するためのＵＶ硬化性接着剤ＢＤが微小に撓むことで緩衝効果をもたらし、レンズユニットＬＨに衝撃力が直接伝達されることを抑制し、これにより第１のレンズアレイＬＡ１及び第２のレンズアレイＬＡ２の破損を抑制できる。なお、リブＨＬＤｎ、ＨＬＤｐは、それぞれ片側だけ設けても良い。

　尚、鏡枠ＨＬＤの側面部ＨＬＤｂに、固体撮像素子との接合用の基準面ＨＬＤｆを設けたとき、第３凸部Ｌａ１０と第４凸部ＨＬＤｅの当接面と光軸方向に重ねることが困難な場合には、極力近い位置に配置することが望ましい。

　図１９は、別な実施形態にかかる図２と同様な断面図であるが、固体撮像素子等は省略している。本実施形態では、リブＨＬＤｎ、ＨＬＤｐ上に付与する接着剤の代わりに、フィンガーＨＬＤｑを用いて鏡枠ＨＬＤ’にレンズユニットＬＨを取り付ける。図１９において、鏡枠ＨＬＤ’の物体側壁ＨＬＤａの像側面から、リブＨＬＤｎ（ＨＬＤｐ）の間を通り、複数のフィンガーＨＬＤｑが光軸に沿って延在している。各フィンガーＨＬＤｑは、その先端に鈎爪ＨＬＤｒを、レンズユニットＬＨの内側を向くようにして形成している。

　組み付け時に、鏡枠ＨＬＤ’に対してレンズユニットＬＨを接近させてゆくと、レンズユニットＬＨにより鈎爪ＨＬＤｒが押し広げられ、それに応じてフィンガーＨＬＤｑが外側に曲がるので、レンズユニットＬＨの通過が許容され所定位置に収まるようになる。レンズユニットＬＨが通過した後には、フィンガーＨＬＤｑが弾性変形より復帰して、図１９に示すように、鈎爪ＨＬＤｒが第２のレンズアレイＬＡ２のフランジ部の像面側に係合するので、鏡枠ＨＬＤ’からレンズユニットＬＨが脱落することが阻止される。外部から衝撃を受けたときは、フィンガーＨＬＤｑがある程度撓むことで、レンズユニットＬＨに伝達される衝撃力を緩和することができる。それ以外の構成は，上述した実施形態と同様である。

　以下、好ましい実施態様についてまとめて説明する。

　上記レンズユニットの前記規制部は、前記第１のレンズアレイと前記第２のレンズアレイとの、光軸に平行な軸回りの相対回動を規制することが好ましい。これにより、光軸方向に積層されたレンズ同士の光軸を精度良く一致させることが可能となる。

　また、前記第１フランジ部と前記第２フランジ部とに、アライメントマークを設けることが好ましい。前記アライメントマークによって、光軸方向に積層されたレンズ同士の光軸が精度良く一致していることが確認できる。

　また、前記第１レンズ部と前記第２レンズ部とに、アライメントマークを設けることが好ましい。前記アライメントマークによって、光軸方向に積層されたレンズ同士の光軸が精度良く一致していることが確認できる。

　また、前記第１フランジ部と前記第２フランジ部のうち少なくとも一方の側面には、光軸に平行な基準面が形成されていることが好ましい。組み付け時に、前記第１のレンズアレイ及び／又は前記第２のレンズアレイをロボット等で把持することがあるが、かかる場合、組付け位置へと精度良く搬送するには、ロボットが把持したレンズアレイと、ロボットとの相対位置関係を予め認識しておく必要がある。本発明によれば、前記基準面をロボットなどが把持したり、前記基準面に接触センサを当てたりすることで、レンズアレイとロボット等との位置関係を精度良く認識することができる。

　また、前記少なくとも一方の側面は、互いに交差するＡ面とＢ面とを備え、Ａ面には１つの基準面、Ｂ面には２つの基準面が設けられていることが好ましい。これにより、例えばロボットのフィンガーの光軸に平行な直交する基準面に、Ａ面とＢ面の基準面を３点で当接することにより、平行移動と回転移動を規制し精度良く支持できる。

　また、積層された前記第１のレンズアレイと前記第２のレンズアレイとを保持する鏡枠が設けられ、前記鏡枠は、光軸方向において前記第１のレンズアレイに対向する物体側壁と、前記物体側壁に交差する側壁部とを有することが好ましい。前記鏡枠により、積層された前記第１のレンズアレイと前記第２のレンズアレイとを保持しつつ、固体撮像素子等に組み付けることで撮像装置を形成できる。

　また、前記鏡枠の側面には、光軸に平行な基準面が形成されていることが好ましい。組み付け時に、前記鏡枠をロボット等で把持することがあるが、かかる場合、組付け位置へと精度良く搬送するには、ロボットが把持した鏡枠と、ロボットとの相対位置関係を予め認識しておく必要がある。本発明によれば、前記基準面をロボットなどが把持したり、前記基準面に接触センサを当てたりすることで、鏡枠とロボット等との位置関係を精度良く認識することができる。

　また、前記鏡枠の側壁部の外周面は、互いに交差するＣ面とＤ面とを備え、Ｃ面には１つの基準面、Ｄ面には２つの基準面が設けられていることが好ましい。これにより、例えばロボットのフィンガーの光軸に平行な直交する基準面に、Ｃ面とＤ面の基準面を３点で当接することにより、平行移動と回転移動を規制し精度良く支持できる。

　また、前記鏡枠の物体側壁の像側面には、前記当接部位に対応して３つの鏡枠当接部位が設けられており、組み付け時に前記鏡枠当接部位が、前記第１のレンズアレイに当接することが好ましい。組み付け時に前記鏡枠当接部位を、前記第１のレンズアレイに当接させることで、前記鏡枠に対して前記第１のレンズアレイの位置決めが精度良く行われ、よって固体撮像素子に対して前記鏡枠を所定位置に組み付けることで、前記第１レンズ及び前記第２レンズにより結像された被写体像が、固体撮像素子の撮像面に適正に結像することができる。

　また、前記鏡枠の物体側壁の物体側面には、基準面が設けられていることが好ましい。これにより、前記基準面を用いて例えばロボットにより精度良く把持できる。

　また、前記第２フランジ部の像面側に３点の像側当接部位を有し、前記像側当接部位に当接するように配置した板状の光学素子を、前記鏡枠に対して、硬化後に所定のヤング率を有する接着剤を用いて取り付けたことが好ましい。これによりレンズユニット落下などの衝撃に対して前記接着剤が緩衝材の機能を発揮し、衝撃に対して強い構造とすることができる。なお、所定のヤング率とは、接着剤の硬化後において、１０ＭＰａ以上、５００ＭＰａ以下であると好ましい。接着剤は光硬化性、熱硬化性等、任意のものを用いることもできる。

　また、前記板状の光学素子は、各第２レンズに対応した開口部を有する遮光部材とＩＲカットフィルタであることが好ましい。これにより、前記遮光部材と前記ＩＲカットフィルタが、前記第２フランジ部の像側当接部位に対して３点で支持されるようになるため、前記第２のレンズアレイに対して精度良く平行に設置されることとなり、前記レンズユニットの光学性能が良好なものとなる。

　本発明は、本明細書に記載の実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態・変形例を含むことは、本明細書に記載された実施形態や技術思想から本分野の当業者にとって明らかである。例えば、本実施形態にかかるレンズユニットは、超解像タイプのみならず、視野分割タイプの複眼光学系を備える撮像装置のレンズユニットに用いてもよい。

ＡＭ１　　　　　　第１アライメントマーク
ＡＭ２　　　　　　第２アライメントマーク
ＤＬ　　　　　　　ライン
ＤＬ２　　　　　　中央ライン
ＤＵ　　　　　　　撮像装置
Ｆ　　　　　　　　ＩＲカットフィルタ
ＨＬＤ　　　　　　鏡枠
ＨＬＤａ　　　　　物体側壁
ＨＬＤｂ　　　　　側面部
ＨＬＤｃ　　　　　矩形低部
ＨＬＤｄ　　　　　境界斜面部
ＨＬＤｅ　　　　　第４凸部
ＨＬＤｆ　　　　　基準面
ＨＬＤｇ　　　　　外周面
ＨＬＤｈ　　　　　基準面
ＨＬＤｉ　　　　　物体側面
ＨＬＤｊ　　　　　基準面
ＨＬＤｋ　　　　　矩形枠状領域
ＨＬＤｍ　　　　　内周面
ＨＬＤｎ　　　　　リブ
ＨＬＤｐ　　　　　リブ
ＨＬＤｑ　　　　　フィンガー
Ｋ１～Ｋ４　　　　係合部
ＬＡ１　　　　　　第１のレンズアレイ
Ｌａ１　　　　　　個眼レンズ
Ｌａ２　　　　　　フランジ部
Ｌａ３　　　　　　矩形低部
Ｌａ４　　　　　　矩形枠状領域
Ｌａ５　　　　　　第１凸部
Ｌａ６　　　　　　境界斜面部
Ｌａ７　　　　　　係合凹部
Ｌａ８　　　　　　矩形台部
Ｌａ９　　　　　　矩形枠状領域
Ｌａ１０　　　　　凸部
Ｌａ１１　　　　　境界斜面部
Ｌａ１２　　　　　外周面
Ｌａ１３　　　　　基準面
ＬＡ２　　　　　　第２のレンズアレイ
Ｌｂ１　　　　　　個眼レンズ
Ｌｂ２　　　　　　フランジ部
Ｌｂ３　　　　　　矩形台部
Ｌｂ４　　　　　　矩形枠状領域
Ｌｂ５　　　　　　第２凸部
Ｌｂ６　　　　　　境界斜面部
Ｌｂ７　　　　　　係合凸部
Ｌｂ８　　　　　　第５凸部
ＬＨ　　　　　　　レンズユニット
ＬＵ　　　　　　　撮像ユニット
ＳＨ１　　　　　　第１遮光部材
ＳＨ２　　　　　　第２遮光部材
ＳＨ３　　　　　　第３遮光部材
ＳＨ４　　　　　　第４遮光部材
ＳＲ　　　　　　　撮像素子
ＳＳ　　　　　　　撮像面

Claims

　第１のレンズアレイと第２のレンズアレイとを積層したレンズユニットにおいて、
　前記第１のレンズアレイは、光軸を互いに平行に配置してなる複数の第１レンズと、第１フランジ部とを一体的に形成してなり、
　前記第２のレンズアレイは、それぞれ前記第１レンズに対応して配置された複数の第２レンズと、第２フランジ部とを一体的に形成してなり、
　前記第１のレンズアレイと前記第２のレンズアレイは、積層したときに、光軸方向において３点で当接する当接部位を有し、且つ光軸直交方向の相対移動を制限する規制部を前記第１フランジ部と前記第２フランジ部とに設けたことを特徴とするレンズユニット。
　前記規制部は、前記第１のレンズアレイと前記第２のレンズアレイとの、光軸に平行な軸回りの相対回動を規制することを特徴とする請求項１に記載のレンズユニット。
　前記第１フランジ部と前記第２フランジ部とに、アライメントマークを設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズユニット。
　前記第１レンズ部と前記第２レンズ部とに、アライメントマークを設けたことを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載のレンズユニット。
　前記第１フランジ部と前記第２フランジ部のうち少なくとも一方の側面には、光軸に平行な基準面が形成されていることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載のレンズユニット。
　前記少なくとも一方の側面は、互いに交差するＡ面とＢ面とを備え、Ａ面には１つの基準面、Ｂ面には２つの基準面が設けられていることを特徴とする請求項５に記載のレンズユニット。
　積層された前記第１のレンズアレイと前記第２のレンズアレイとを保持する鏡枠が設けられ、前記鏡枠は、光軸方向において前記第１のレンズアレイに対向する物体側壁と、前記物体側壁に交差する側壁部とを有することを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載のレンズユニット。
　前記鏡枠の側面には、光軸に平行な基準面が形成されていることを特徴とする請求項７に記載のレンズユニット。
　前記鏡枠の側壁部の外周面は、互いに交差するＣ面とＤ面とを備え、Ｃ面には１つの基準面、Ｄ面には２つの基準面が設けられていることを特徴とする請求項８に記載のレンズユニット。
　前記鏡枠の物体側壁の像側面には、前記当接部位に対応して３つの鏡枠当接部位が設けられており、組み付け時に前記鏡枠当接部位が、前記第１のレンズアレイに当接することを特徴とする請求項７～９のいずれかに記載のレンズユニット。
　前記鏡枠の物体側壁の物体側面には、基準面が設けられていることを特徴とする請求項７～１０のいずれかに記載のレンズユニット。
　前記第２フランジ部の像面側に３点の像側当接部位を有し、前記像側当接部位に当接するように配置した板状の光学素子を、前記鏡枠に対して、硬化後に所定のヤング率を有する接着剤を用いて取り付けたことを特徴とする請求項７～１１のいずれかに記載のレンズユニット。
　前記板状の光学素子は，各第２レンズに対応した開口部を有する遮光部材とＩＲカットフィルタであることを特徴とする請求項１２に記載のレンズユニット。
　請求項１～１３のいずれかに記載のレンズユニットを有することを特徴とする撮像装置。