CN109791271A - 透镜单元以及摄像装置 - Google Patents

Abstract

透镜单元具有：多个透镜，它们沿光轴配置；以及支承部，其对所述多个透镜进行支承。所述多个透镜包含：树脂制的负透镜，其具有负光焦度；以及树脂制的正透镜，其具有正光焦度。所述负透镜的2个透镜面之间距离在所述光轴上为最小。在所述负透镜的所述2个透镜面的至少1个透镜面上依次存在缓冲层和反射防止层。在所述正透镜的2个透镜面的至少1个透镜面上直接存在反射防止层。在透镜单元中，能够抑制画质的降低并且减少成本。

Description

透镜单元以及摄像装置

技术领域

本发明涉及包含多个透镜的透镜单元以及包含该透镜单元的摄像装置。

背景技术

以往，在被用于各种用途的透镜单元的透镜中设置有反射防止膜。在日本特开2006-195120号公报所公开的变焦透镜***中，第1透镜组中的配置于像侧的正弯月透镜是塑料透镜。在塑料透镜形成有作为Al2O3与La2O3的混合物的基底层。在基底层上形成有反射防止膜。由此，缓和了在反射防止膜产生的应力，防止剥离和裂缝的产生。

在日本特开2008-216973号公报所公开的光学部件中，在光学树脂基板与作为反射防止膜的光学薄膜层之间设置有作为粘合剂层的中间层。由此，防止在250℃以上的回流处理中由光学树脂基板与反射防止膜之间的热膨胀率的差引起的反射防止膜的损伤和剥离。

专利文献1：日本特开2006-195120号公报

专利文献2：日本特开2008-216973号公报

发明内容

发明要解决的课题

可是，若在透镜单元的所有的树脂制的透镜的与空气层相邻的所有的透镜面上，在反射防止膜与透镜面之间设置缓冲层，则会增加透镜单元的制造成本。但是，以往没有对缓冲层的省略与经由透镜单元而得到的图像的质量的关系进行过研究。

本发明就是鉴于上述课题而完成的，其目的在于，抑制画质的降低并且减少透镜单元的制造成本。

本发明的例示的一个实施方式的透镜单元具有：多个透镜，它们沿光轴配置；以及支承部，其对所述多个透镜进行支承。所述多个透镜包含：树脂制的负透镜，其具有负光焦度；以及树脂制的正透镜，其具有正光焦度。所述负透镜的2个透镜面之间距离在所述光轴上为最小。在所述负透镜的所述2个透镜面的至少1个透镜面上依次存在缓冲层和反射防止层。在所述正透镜的2个透镜面的至少1个透镜面上直接存在反射防止层。

发明效果

根据本发明，能够抑制画质的降低并且减少透镜单元的制造成本。

附图说明

图1是第1实施方式的摄像装置的剖视图。

图2是将第2透镜的物体侧的透镜面附近放大并示出的图。

图3是将第2透镜的像侧的透镜面附近放大并示出的图。

图4是第2实施方式的摄像装置的剖视图。

具体实施方式

图1是本发明的例示的第1实施方式的摄像装置1的剖视图。摄像装置1包含透镜单元11、摄像元件12以及电路板13。透镜单元11包含多个透镜20、光圈31、红外线滤镜32以及支承部33。在本实施方式中，多个透镜20包含第1透镜211、第2透镜212、第3透镜213、第4透镜214以及第5透镜215。以下的说明中的“透镜”是作为透镜而发挥功能的部件，即在透镜主体的透镜面上形成有根据需要而具有期望的功能的层的透镜部件。透镜面上的层是薄膜。另外，将具有负光焦度的透镜称为“负透镜”，将具有正光焦度的透镜“正透镜”。多个透镜20沿光轴J1配置。

支承部33是对多个透镜20、光圈31以及红外线滤镜32进行支承的保持架。支承部33也被称作“镜筒”或者“筒体”。在本实施方式中，支承部33是树脂制的，但不限定于树脂制。第1透镜211、第2透镜212、第3透镜213、光圈31、第4透镜214、第5透镜215以及红外线滤镜32沿着光轴J1从物体侧朝向像侧按该顺序进行配置。即，这些构成要素按照该顺序位于光轴J1上。电路板13在红外线滤镜32的像侧安装于支承部33。摄像元件12安装于电路板13上。摄像元件12位于透镜单元11的像侧。利用透镜单元11在摄像元件12上形成有像。摄像元件12是二维图像传感器。

第1透镜211通过压接固定于支承部33。在第1透镜211与支承部33之间配置有密封部件34。密封部件34例如是O型圈。利用第1透镜211和密封部件34使筒状的支承部33的物体侧的开口密闭。第2透镜212、第3透镜213、光圈31以及红外线滤镜32被压入于支承部33。第4透镜214与第5透镜215通过粘接剂而接合从而成为接合透镜。接合透镜被压入于支承部33。“被压入”这样的表达与“压入的状态”是同义的。

第1透镜211是玻璃制的。第2透镜212、第3透镜213、第4透镜214以及第5透镜215是树脂制的。第1透镜211和第2透镜212是向物体侧为凸的负弯月透镜。第3透镜213是向像侧为凸的负弯月透镜。第4透镜214是向物体侧为凸的负弯月透镜。第5透镜215是双凸正透镜。

在第1透镜211的物体侧的透镜面上直接形成有反射防止层。在反射防止层上可以设置疏水层和其他功能性层，也可以不设置。在第1透镜211的像侧的透镜面上仅直接形成有反射防止层。在以下的说明中，“形成有层”与“存在层”是同义的。

图2是将第2透镜212的物体侧的透镜面501附近放大并示出的图。确切地说，透镜面501是曲面，但在图2中用直线表示。在透镜面501上，即树脂制的透镜主体51上直接形成有缓冲层53。在缓冲层53上形成有反射防止层52。利用缓冲层53来降低因树脂的透镜主体51与反射防止层52之间的热膨胀率的差在反射防止层52产生的应力。其结果为，防止在反射防止层52产生裂缝。

在本说明书中，热膨胀率是指线膨胀率。另外，反射防止层的“裂缝”是指在反射防止层产生的微细的裂纹和微细的剥离等损伤。

图3是将第2透镜212的像侧的透镜面502附近放大并示出的图。确切地说，透镜面502是曲面，但在图3中用直线表示。在透镜面502上仅直接形成有反射防止层52。

在第3透镜213的物体侧和像侧的透镜面上仅直接形成有反射防止层。在第4透镜214的物体侧的透镜面上仅直接形成有反射防止层。第4透镜214的像侧的透镜面与第5透镜215的物体侧的透镜面通过粘接剂而接合。在第5透镜215的像侧的透镜面上仅直接形成有反射防止层。

图4是本发明的例示的第2实施方式的摄像装置1的剖视图。在图4中，除了各透镜之外，对具有与图1所示的构成要素相同的功能的构成要素标注相同的标号。图4所示的摄像装置1的基本构造相比于图1所示的构造，除了透镜单元11的多个透镜20的数量是6个这点之外是相同的。多个透镜20包含第1透镜221、第2透镜222、第3透镜223、第4透镜224、第5透镜225以及第6透镜226。

第1透镜221、第2透镜222、第3透镜223、第4透镜224、光圈31、第5透镜225、第6透镜226以及红外线滤镜32沿着光轴J1从物体侧朝向像侧按照该顺序进行配置。

第1透镜221通过压接而固定于支承部33。在第1透镜221与支承部33之间配置有密封部件34。第2透镜222、第3透镜223、第4透镜224以及红外线滤镜32被压入于支承部33。光圈31通过形成于支承部33的内周面上的微小的突起而嵌入到支承部33内从而被固定。第5透镜225与第6透镜226通过粘接剂而接合从而成为接合透镜，接合透镜被压入于支承部33。

第1透镜221是玻璃制的。第2透镜222、第3透镜223、第4透镜224、第5透镜225以及第6透镜226是树脂制的。第4透镜224也可以是玻璃制的。第1透镜221和第2透镜222是向物体侧为凸的负弯月透镜。第3透镜223是向像侧为凸的负弯月透镜。第4透镜224是双凸正透镜。第5透镜225是向物体侧为凸的负弯月透镜。第6透镜226是双凸正透镜。

在第1透镜221的物体侧的透镜面上直接形成有反射防止层。在反射防止层上可以设置疏水层和其他功能性层，也可以不设置。在第1透镜221的像侧的透镜面上仅直接形成有反射防止层。在第2透镜222的物体侧的透镜面上直接形成有缓冲层。在缓冲层上形成有反射防止层。在第2透镜222的像侧的透镜面上仅直接形成有反射防止层。与第1实施方式同样地利用缓冲层来防止在第2透镜222的物体侧的透镜面上的反射防止层产生裂缝。

在第3透镜223和第4透镜224的物体侧和像侧的透镜面上仅直接形成有反射防止层。在第5透镜225的物体侧的透镜面上仅直接形成有反射防止层。第5透镜225的像侧的透镜面与第6透镜226的物体侧的透镜面通过粘接剂而接合。在第6透镜226的像侧的透镜面上仅直接形成有反射防止层。

可是，在上述2个实施方式中，若在所有的树脂制的透镜的所有的透镜面上设置缓冲层，则会增加透镜单元11的制造成本。这里，在负透镜中，透镜面之间的距离在光轴J1上最小。确切地说，在负透镜中，作为透镜而发挥功能的部位的厚度在光轴J1上最小，作为透镜而发挥功能的部位中的外周部较厚。因此，在负透镜中，当温度变高时，有外周部大幅膨胀的倾向，在中央产生较大的应力。

另一方面，在正透镜中，作为透镜而发挥功能的部位的厚度在光轴J1上最大，作为透镜而发挥功能的部位中的外周部较薄。因此，在正透镜中，由温度上升而产生的应力相比于负透镜相对较小。其结果为，在透镜面上直接设置反射防止层的情况下，在负透镜中与正透镜相比在反射防止层产生裂缝的可能性高。由此，可以说为了减少透镜单元11的制造成本，优选在任意正透镜中省去缓冲层。当然，可以省略在负透镜中也能够省去缓冲层的情况。

通常来说，在优选的透镜单元11中，在任意的负透镜的2个透镜面的至少一个透镜面上依次存在缓冲层和反射防止层，在任意的正透镜的2个透镜面的至少一个透镜面上直接存在反射防止层。由此，能够抑制画质的降低并且减少透镜单元11的制造成本。设置有反射防止层的透镜面是与空气层相邻的透镜面。更优选的是，在多个透镜20所包含的具有正光焦度的所有的树脂制的正透镜的透镜面中的与空气层相邻的所有的透镜面上直接存在反射防止层。由此，能够进一步减少透镜单元11的制造成本。

这里，负透镜是负弯月透镜、双凹透镜或者平凹透镜。正透镜是正弯月透镜、双凸透镜或者平凸透镜。

在负透镜中与正透镜相比由温度上升导致产生应力较大这样的特性在透镜的外周被支承部33保持的情况下是显著的。并且，在负透镜的树脂材料的热膨胀率比支承部33的热膨胀率大的情况、负透镜的外周整体被支承部33保持的情况、负透镜被压入于支承部33的情况、以及负透镜是弯月透镜的情况下更加显著。

在小型的透镜单元11中，通常，在多个透镜20的数量为5、6或7的情况下，从物体侧数第二个透镜为树脂制透镜中的最靠物体侧的透镜。因此，第二个透镜的劣化给画质带来最大影响。因此，在从物体侧数第二个透镜是树脂制的负透镜的情况下，优选为，在该透镜的至少一个透镜面上依次存在缓冲层和反射防止层，在其他负透镜和正透镜的透镜面上直接存在反射防止层。

并且，由于第二个透镜的物体侧的透镜面与像侧的透镜面相比给画质带来影响，因此在上述实施方式中，仅在第2透镜212、222的物体侧的透镜面上依次存在缓冲层和反射防止层。另外，在第2透镜212、222的像侧的透镜面上直接存在反射防止层。由此，能够抑制获取的图像的质量降低并且大幅减少透镜单元11的制造成本。当然，也可以在第2透镜212、222的像侧的透镜面与反射防止层之间设置缓冲层。并且，也可以在树脂制的所有的负透镜的与空气层相邻的所有的透镜面上依次存在缓冲层和反射防止层。

接下来，对第2透镜的具体例和耐热试验进行说明。在该具体例中，设想与第1实施方式相同的透镜单元，但在第2透镜的两个透镜面上依次形成有缓冲层和反射防止层。

作为第2透镜的透镜主体的树脂，使用了JSR株式会社制的ARTON(注册商标)。沿着光轴进行观察的情况下的物体侧的透镜面的直径为5.4mm、像侧的透镜面的直径为2.3mm，中心厚度为0.9mm。透镜主体是具有负光焦度的弯月透镜。透镜主体通过注塑成型而制造出。

能够利用各种材料来作为透镜主体的树脂材料。例如能够利用非结晶聚烯烃树脂、聚碳酸酯树脂、丙烯酸树脂。关于树脂制的其他透镜也是同样的。

作为缓冲层用的涂布液，调制出将以无定形二氧化硅、丙烯酸树脂、光聚合引发剂以及PGM(Propylene glycol monomethyl ether：丙二醇单甲基醚)作为主成分的溶剂按照期望的比例进行混合而得的液体。将涂布液通过旋涂法涂覆于透镜主体的物体侧的透镜面上，向涂布液照射累积光量为15000mJ/cm2的紫外线，使涂布液固化。然后，在透镜主体的像侧的透镜面上也进行同样的操作。在两个透镜面上形成厚度为3μm的缓冲层。

缓冲层的厚度优选为1μm以上且3μm以下。若缓冲层的厚度为1μm以下，则缓冲效果降低。若缓冲层的厚度为3μm以上，则容易产生涂覆不均。

反射防止层的设计波长λ为500nm。反射防止层是从接近透镜主体的一侧层叠二氧化硅(18.1nm)/氧化钛(15.0nm)/二氧化硅(31.2nm)/氧化钛(51.5nm)/二氧化硅(14.2nm)/氧化钛(35.9nm)/二氧化硅(91.8nm)而成的薄膜。这里，二氧化硅的折射率为约1.46，氧化钛的折射率为约2.38。但是，由于折射率会根据形成条件而稍微变化，因此进行了膜厚的调整。

接下来，在与第1实施方式相同的第1透镜、第3至第5透镜的透镜面上适当直接形成反射防止层。使用第1透镜至第5透镜组装与第1实施方式相同的透镜单元，进行耐热试验。

另外，制造在第2透镜不设置缓冲层的同样的透镜单元作为比较例，进行耐热试验。

在耐热试验中，将透镜单元放入大气烘箱，使温度从90℃起每次上升10℃。在各温度下放置1000小时后，进行反射防止层的裂缝的观察。将产生裂缝的温度作为耐热温度。有无裂缝的判别利用显微镜通过目视来进行。设样本数为3，将3个样本的平均作为最终的耐热温度。

在设置缓冲层的情况下，第2透镜的耐热温度为120℃。另一方面，在不设置缓冲层的比较例中，第2透镜的耐热温度为90℃。如已经说明的那样，树脂与反射防止层的热膨胀率较大不同，但如上述耐热试验所示，利用缓冲层能够防止在高温下产生反射防止层的裂缝。

反射防止层不限于上述例子，能够利用各种多层的无机氧化膜。例如，在反射防止层为3层构造的情况下，能够采用如下结构：将设计波长设为λ，使构成反射防止层的各层(以下称为“要素层”。)的厚度为λ/4、或者使接近透镜面的第1要素层和远离透镜面的第3要素层的厚度为λ/4并使中间的第2要素层的厚度为λ/2。设计波长λ优选为可见光的中心波长即500nm附近。作为要素层的材料，可以举出氧化硅、氧化钛、钛酸镧、氧化钽、氧化铌等。利用反射防止层提高树脂制的透镜的透射率。

120℃这样的耐热温度适于车载用的摄像装置。尤其是，适于透镜单元11的最靠物体侧的透镜或者配置于该透镜外的保护部件露出到车外的情况。因此，具有120℃以上的耐热温度的透镜单元11优选在自动驾驶等的高画质的感测用摄像装置中使用。当然，透镜单元11也可以作为简单的监视器来使用。

在上述摄像装置1和透镜单元11中可以进行各种变形。

透镜单元11中的透镜的数量不限于5至7，可以为4以下，也可以为8以上。第1透镜211、221也可以是树脂制的。光轴J1不限于直线，也可以弯折。支承部33不需要对透镜的整个外周进行保持，也可以对外周的一部分进行保持。也可以是，透镜以被其他保持架保持的状态被支承部33支承。

在上述实施方式中，缓冲层以与透镜面直接接触的方式存在于透镜面上，但只要缓冲层和反射防止层按照该顺序存在于透镜面上，则也可以存在其他层。设置有缓冲层和反射防止层的树脂制的负透镜也可以是从物体侧数第二个透镜以外的透镜。

摄像元件12相对于透镜单元11固定的固定方法可以进行各种变更。摄像装置1也可以用于车载以外的目的。

上述实施方式和各变形例中的结构只要相互不矛盾则可以适当组合。

产业上的可利用性

本发明能够用于各种用途的透镜单元，适于使用环境为高温或者有可能变得高温的透镜单元。

标号说明

1：摄像装置；11：透镜单元；12：摄像元件；20：多个透镜；33：支承部；52：反射防止层；53：缓冲层；212、222：第2透镜(负透镜)；215：第5透镜(正透镜)；224：第4透镜(正透镜)；226：第6透镜(正透镜)；501、502：透镜面；J1：光轴。

Claims (6)

1.一种透镜单元，其具有：

多个透镜，它们沿光轴配置；以及

支承部，其对所述多个透镜进行支承，

所述多个透镜包含：

树脂制的负透镜，其具有负光焦度；以及

树脂制的正透镜，其具有正光焦度，

所述负透镜的2个透镜面之间的距离在所述光轴上为最小，

在所述负透镜的所述2个透镜面的至少1个透镜面上依次存在缓冲层和反射防止层，

在所述正透镜的2个透镜面的至少1个透镜面上直接存在反射防止层。

2.根据权利要求1所述的透镜单元，其中，

在所述多个透镜所包含的具有正光焦度的所有的树脂制的正透镜的透镜面中的与空气层相邻的所有的透镜面上直接存在反射防止层。

3.根据权利要求1或2所述的透镜单元，其中，

所述多个透镜的数量为5至7，所述负透镜是从物体侧数第二个透镜。

4.根据权利要求3所述的透镜单元，其中，

在所述负透镜的物体侧的透镜面上依次存在所述缓冲层和所述反射防止层。

5.根据权利要求4所述的透镜单元，其中，

在所述负透镜的像侧的透镜面上直接存在反射防止层。

6.一种摄像装置，其具有：

权利要求1至5中的任意一项所述的透镜单元；以及

摄像元件，其位于所述透镜单元的像侧。