JP2008287121A - 遠赤外線カメラ用レンズユニットとその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 鏡筒に挿入されたレンズ等の構成部材を光硬化型接着剤で素早く固定し、低コストで、光学特性のよい遠赤外線カメラ用レンズユニットを提供する。
【解決手段】 遠赤外線カメラ用レンズユニットは、少なくとも１以上の遠赤外線透過レンズと、レンズを内部に保持する保持部材とを備える遠赤外線カメラ用レンズユニットであって、前記保持部材は前記光硬化型接着剤を硬化させるための紫外光又は可視光を透過する透過部を有している。
【選択図】 図４

Description

本発明は、鏡筒内にレンズを有する遠赤外線カメラ用レンズユニットに関する。

図１は代表的なカメラ用レンズユニットの構成の一例を示す断面図である。レンズユニット９は、レンズ１ａ、レンズ１ｂ及びレンズ１ｃの３枚のレンズと、これらのレンズを固定し且つ側面からの光を遮断する鏡筒２と、レンズ１ａを締め付けるための締め付け部材３とを備えており、例えばネジ部４によってレンズ１ａを鏡筒２と締め付け部材３とで締め付けて固定している。また、レンズ１ｂ及びレンズ１ｃも同様に固定されている（図示せず）。
図１に示すように、レンズ等の構成部品は鏡筒内部に配置されているが、例えば車載カメラは、耐振動性などが要求される厳しい環境下で使用されるため、レンズと鏡筒を接着剤で固定する必要がある。

図２は図１におけるレンズ１ａと締め付け部材３近傍の断面図であり、本図を用いて、従来のレンズと鏡筒の接着・固定方法を説明する。当該レンズユニットは、可視光及び紫外光６を透過するレンズ１ａと、レンズ１ａを固定し且つ外部からの不要光を遮断する鏡筒２と、レンズ１ａを締め付ける締め付け部材３とを備えている。
レンズ１ａを固定するには、レンズ１ａ又は鏡筒２に光硬化型接着剤を塗布し、当該接着剤７を硬化する光である紫外光又は可視光６を光源５よりレンズ１を通して照射することで、短時間で硬化し、高精度に位置決めをすることを実現している。

しかしながら、遠赤外線カメラ用レンズはゲルマニウム、セレン化亜鉛、硫化亜鉛、カルコゲナイドガラスなどからできており、一般にこれらの材料は紫外光又は可視光を透過しないため、レンズを通して照射できず、さらに鏡筒や締め付け部材は精度や軽量化の理由からアルミ合金等の金属でできているため、鏡筒や締め付け部材を通しても照射できず、光硬化型接着剤を使用することができないという問題がある。

そこで、一般に遠赤外線カメラ用レンズユニットの場合、加熱硬化型接着剤や嫌気性接着剤を使用して、レンズ等を接着・固定している。

一方、光硬化型接着剤を使用する方法として、硬化させる光を入射させるため、レンズ固定用部材の一部に貫通口を設ける方法が提案されている（特許文献１）。図３は当該方法を用いたレンズ調芯装置における鏡筒とレンズが接する部分付近の拡大断面図である。受け台１００に鏡筒１０１が嵌装され、さらにその上にレンズ１０２が嵌装されており、また受け台１００の上部には加重部材１０３が載置される。この加重部材１０３は中央にレンズ１０２の有効径と略同形状の開放部１０４を有すると共に、受け台１００と接する側に開放部１０４よりも大径の中空部１０５を有する。また加重部材１０３が、鏡筒１０１の嵌装された受け台１００上に載置された際に、この開放部１０４からレンズ１０２が露出するようになっている。さらに、中空部１０５の上面１０５ａに板バネ１０８の一端が固定されて設けられており、板バネ１０８の自由端はレンズ１０２側に折曲されている。この板バネ１０８は、加重部材１０３が載置された際に自由端がレンズ１０２の縁部１０２ａに接するようになされているため、レンズ１０２は板バネ１０８の弾性力により鏡筒１０１に対して下方に付勢される。尚、この板バネ１０８はレンズ１０２の中心軸１０６を中心とした周方向に対し、加重部材１０３に複数個取り付けられている。また、加重部材１０３には、鏡筒１０１とレンズ１０２との間の間隙部分に接着剤を滴下するための貫通口１０７が設けられている。鏡筒１０１の嵌装された受け台１００上に加重部材１０３を載置すると、鏡筒１０１とレンズ１０２との間の間隙部分が貫通口１０７から露呈する。
そこでアクチュエーター（図示せず）で加重部材１０３を振動させることにより、レンズ１０２を適切な荷重で自重方向に押圧しながら調芯する。その後、加重部材１０３に設けられた貫通口１０７から光硬化型接着剤を滴下し、さらに貫通口１０７から紫外光を照射することで当該接着剤を硬化させ、レンズを鏡筒に接着固定するという方法が提案されている。なお、加重部材１０３はレンズ固定後、取り除かれる。
特開２００４−１７７４２２公報

加熱硬化型接着剤を用いて加熱硬化する場合においては、硬化速度が遅く、硬化までに時間が掛かりすぎるという問題がある。更に鏡筒やレンズ等の構成部品が加熱により熱膨張を起こすため、その影響によりレンズと鏡筒の偏芯が発生し、加熱硬化工程において光学性能が低下するという問題がある。

また、特許文献１に記載のレンズ調整装置においては、レンズを調芯固定する際に、レンズを固定する加重部材に貫通口を設けて、そこから紫外光を照射する方法が提案されているが、わざわざ加重部材を設け、レンズ固定後に加重部材を取り除く必要があり工程が複雑となる。

本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、保持部材の内部に挿入されたレンズ等の構成部品を光硬化型接着剤で、素早く且つ高精度で調芯し接着した遠赤外線カメラ用レンズユニットを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、第１発明に係る遠赤外線カメラ用レンズユニットは、少なくとも１以上の遠赤外線透過レンズと、レンズを内部に保持する保持部材とを備える遠赤外線カメラ用レンズユニットであって、前記保持部材は前記光硬化型接着剤を硬化させるための紫外光又は可視光を透過する透過部を有することを特徴とする。

ここで保持部材とは、レンズを所定の配置に保持・固定するための枠体である構造物であり、内部に当該レンズの使用目的に対応した遠赤外線を実質的に透過しない材料で構成されている。
レンズの保持部材の一部に紫外光又は可視光を透過する透過部を有していれば、接着を要する箇所に当該透過部を通して当該光を照射し当該接着剤を硬化することができ、短時間で高精度な遠赤外線カメラ用レンズユニットを実現することができる。

また、第２発明に係る遠赤外線カメラ用レンズユニットは、第１発明において、前記保持部材は鏡筒を含み、前記透過部は前記鏡筒の全部又は一部であることを特徴とする。

鏡筒全体が紫外光又は可視光を透過する材料で構成されていれば、接着を要する箇所に鏡筒を通して当該光を照射し当該接着剤を硬化することで、短時間で高精度な遠赤外線カメラ用レンズユニットを実現することができる。
さらに、当該光が透過する透過部をレンズ等の構成部材を接着し固定させるのに必要な鏡筒の一部分のみに設けても、鏡筒全体が透明である場合と同様に短時間で高精度な遠赤外線カメラ用レンズユニットを実現できる。

また、第３発明に係る遠赤外線カメラ用レンズユニットは、第１発明において、前記保持部材はレンズ締め付け部材を含み、前記透過部は前記レンズ締め付け部材の全部又は一部であることを特徴とする。

レンズ締め付け部材はレンズを鏡筒に設けられたネジなどによりレンズを鏡筒に締め付け固定するために用いられる。当該レンズ締め付け部材が光硬化型接着剤を硬化させるために必要な紫外光又は可視光を透過させる材料で構成されていれば、接着を要する箇所に締め付け部を通して当該光を照射し当該接着剤を硬化することで、短時間で高精度な遠赤外線カメラ用レンズユニットを実現することができる。
また、当該光が透過する透過部はレンズ等の構成部材を接着し固定させるのに必要な締め付け部材の一部分のみであってもよく、締め付け部材全体が透明である場合と同様に短時間で高精度な遠赤外線カメラ用レンズユニットを実現することができる。
更に締め付け部材と鏡筒の双方とも当該光が透過する透過部を有していても、同様に短時間で高精度な遠赤外線カメラ用レンズユニットを実現することができる。

また、第４発明に係る遠赤外線カメラ用レンズユニットは、第１発明乃至第３発明のいずれかにおいて、前記透過部を構成する材料がガラス、蛍石、ポリスチレン、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート又はポリプロピレンであることを特徴とする。

これらの非晶質樹脂材料は、紫外光又は可視光を透過するものであり、光硬化型接着剤を硬化させる光は通すものの、遠赤外線は通さないため、例えば遠赤外線カメラ用レンズユニットの鏡筒の材料として用いても外部からの遠赤外線をカットし、鏡筒としての本来の機能を発揮することができる。

また、第５発明に係る遠赤外線カメラは、第１発明乃至第４発明のいずれかに記載の遠赤外線カメラ用レンズユニットと、前記遠赤外線カメラ用レンズユニットによって結像された像を撮像する撮像素子とで構成される。この結果、高精度な遠赤外線カメラが得られる。

また、第６発明に係る車載遠赤外線カメラシステムは、第５発明に記載の遠赤外線カメラと、前記遠赤外線カメラ用レンズユニットによって結像された像を撮像する撮像素子とで構成される。この結果、高精度な車載遠赤外線カメラシステムが得られる。

また、第７発明に係る遠赤外線カメラ用レンズユニットの製造方法は、遠赤外線透過レンズを準備する工程と、紫外光又は可視光を透過する透過部を有する鏡筒を準備する工程と、前記遠赤外線レンズ及び前記鏡筒の少なくとも１つに光硬化型接着剤を塗布する工程と、前記鏡筒の透過部を通して紫外光又は可視光を照射して前記光硬化型接着剤を硬化し前記遠赤外線レンズを前記鏡筒に固定する工程とを有しており、これにより前記遠赤外線カメラ用レンズユニットが製造される。

更に、第８発明に係る遠赤外線カメラ用レンズユニットの製造方法は、遠赤外線透過レンズを準備する工程と、鏡筒を準備する工程と、紫外光又は可視光を透過する透過部を有するレンズ締め付け部材を準備する工程と、前記遠赤外線レンズ、前記鏡筒及び前記レンズ締め付け部材の少なくとも１つに光硬化型接着剤を塗布する工程と、前記レンズ締め付け部材の透過部を通して紫外光又は可視光を照射して前記光硬化型接着剤を硬化し前記遠遠赤外線レンズを前記鏡筒又は前記レンズ締め付け部材に固定する工程と、を有しており、これにより前記遠赤外線カメラ用レンズユニットが製造される。

本発明によれば、光硬化型接着剤を用いてレンズ等の構成部品を鏡筒内部に短時間で固定でき、高精度な光学特性を有する遠赤外線カメラ用レンズユニット、遠赤外線カメラ及び車載遠赤外線カメラシステムを提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を実施例により説明する。尚、実施例は本発明の範囲を限定するものではない。

（実施の形態１）
図４はレンズユニットにおけるレンズと締め付け部材近傍の断面図である。当該実施の形態では、レンズ１ａは、透過波長が８〜１２μｍの遠赤外線用のレンズである。このためレンズの材料は、ゲルマニウム、セレン化亜鉛、硫化亜鉛、カルコゲナイドガラス等が用いられており、紫外光や可視光をほとんど透過しない。
また、鏡筒２は紫外光及び可視光を通すが遠赤外線は透過しない材料でできているため、遠赤外線の外部から進入を抑制するという鏡筒本来の機能を発揮することができ得る。その鏡筒を構成する材料としては、ガラス、ポリスチレン、メタクリル樹脂、ポリ塩化ビニル又はポリカーボネートなどの非晶性樹脂材料が例示され、遠赤外線は透過せず紫外光又は可視光を透過する材料であれば、本願発明の効果がある限りおいて他の材料であってもよい。

ここでレンズを固定するには、鏡筒２又はレンズ１ａに光硬化型接着剤７を塗布し、その後、鏡筒２の外部から光源５から出された紫外光又は可視光６を照射することで光硬化型接着剤７を硬化させ、レンズ１ａを鏡筒２に固定することが可能となる。
なお、使用する光硬化型接着剤としてはアクリル系の接着剤等、一般に市販されているものを使用できる。

図５は光硬化型接着剤をレンズ端面上部に塗布した場合のレンズユニットにおけるレンズと締め付け部材近傍の断面図である。このように光硬化型接着剤７を塗布する位置が異なっても鏡筒２から光が届く範囲であれば、同様に固定することができ得る。また、レンズ１ａは通常鏡筒２に固定されていているが、締め付け部材３に固定されていても、鏡筒２及び締め付け部材３の両方に固定されていてもよい。

また、実施の形態１はレンズの固定についての一例であるが、複数のレンズ間の距離を調整するためのスペーサーなどレンズ以外の他の光学部品等についても同様に固定できることは言うまでもない。更に、鏡筒とレンズの固定は介在物を介して同様に接着・固定されていてもよい。

（実施の形態２）
図６は鏡筒の一部が透過部を有する場合のレンズユニットにおけるレンズと締め付け部材近傍の断面図である。当該実施の形態では、鏡筒２の材料はアルミニウム合金をベースとし、光硬化型接着剤７を硬化するための光を照射する部分にのみ、当該光を透過すると透過部８を有している。
この透過部８は、接着剤７でレンズ１ａを固定するために必要最小限の領域でよく、鏡筒２の周方向全周或いはスポット的に設けられていてもよい。
このように実施の形態２に係る遠赤外線カメラ用レンズにおいて、鏡筒の光硬化型接着剤の硬化に用いる光が透過する部分が一部分であっても、作用及び効果は、実施の形態１に係る遠赤外線カメラ用レンズユニットの作用及び効果と同様である。

（実施の形態３）
図７は締め付け部材が紫外光又は可視光に対し透明である場合のレンズユニットにおけるレンズと締め付け部材近傍の断面図である。当該実施の形態では、レンズ１ａの締め付け部材３は紫外光又は可視光を通す材料で構成されていればよい。その鏡筒を構成する材料としては、ガラス、ポリスチレン、メタクリル樹脂、ポリ塩化ビニル又はポリカーボネートなどが例示され、遠赤外線は透過せず紫外光又は可視光を透過する材料であれば、本願発明の効果がある限りおいて他の材料であってもよい。このような材料を用いることにより、締め付け部材３を通して光硬化型接着剤７の硬化のための紫外光又は可視光６を光源５から照射することにより同様に固定することができる。

また、締め付け部材３は全体が透明材料で構成されていなくても、例えばアルミニウム合金をベースとし、光硬化型接着剤を硬化するための光を照射する部分にのみ、上述したように紫外光又は可視光を透過する材料で構成される透過部を有しているものであってもよい。

さらに上記鏡筒又は締め付け部材の透過部の紫外光又は可視光の透過率が１％でもあれば、照射光のエネルギー密度と時間を調整することで硬化することが可能である。

（実施の形態４）
次に、本実施形態にかかる遠赤外線カメラ用レンズユニットが遠赤外線カメラに適用された場合について説明する。図８は本発明の実施の形態４に係る遠赤外線カメラの構造を表す模式図である。当該遠赤外線カメラは、遠赤外線カメラ用レンズユニット９と、撮像素子１０と、信号処理部１１と、画像メモリ１２と、通信インタフェース１３とを備えている。

このように本実施形態に係る高精度に調芯・固定された遠赤外線カメラ用レンズユニット９を用いて遠赤外線カメラを構成することにより、例えば車載カメラとして用いれば夜間等において車両の前方の物体（人等）が発する遠赤外線を受光することにより、車両前方の遠赤外線画像を高精度で撮像し得る。

（実施の形態５）
次に、本実施形態に係る遠赤外線カメラ用レンズユニットが車載用の車載遠赤外線カメラシステムに適用された場合について説明する。図９は本発明の実施の形態５に係る車載遠赤外線カメラシステムが搭載された車両を上部から見た平面模式図である。当該車載遠赤外線カメラシステムは、車両の前端部等に設置された遠赤外線カメラ１４と、遠赤外線カメラが撮像した画像を表示部に表示させる制御部１５と、車室内における運転席から視認可能な位置に設けられた液晶表示装置等によりなる表示部１６とを備えて構成されている。

このように本実施形態に係る高精度に調芯・固定された遠赤外線カメラ用レンズユニットを用いて車載遠赤外線カメラシステムを構成することにより、高解像度であって、明るくコントラストも高い画像が得られる。これによって、夜間であっても景色が明るい夏季の映像（夏季の映像は背景と人（歩行者等）との輝度差が小さくなる）であっても、画像中の人を認識することができる。

上記において、本発明の実施の形態及び実施例について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態及び実施例は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、更に特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものである。

本発明の遠赤外線カメラ用レンズユニットは、夜間の障害物等を確認するための遠赤外線カメラや自動車の車載遠赤外線カメラシステムなどに利用することができる。

代表的なカメラ用レンズユニットの構成を示す断面図である。 代表的なカメラ用レンズユニットの構成を示す断面図であり、図１におけるレンズ１ａと締め付け部材３近傍の断面図である。 従来のレンズ調芯装置における鏡筒とレンズが接する部分付近の拡大断面図である。 本発明の実施の形態１における遠赤外線用レンズユニットのレンズと締め付け部材近傍の断面図である。 本発明の実施の形態１における遠赤外線用レンズユニットのレンズと締め付け部材近傍の断面図である。 本発明の実施の形態２における遠赤外線用レンズユニットのレンズと締め付け部材近傍の断面図である。 本発明の実施の形態３における遠赤外線用レンズユニットのレンズと締め付け部材近傍の断面図である。 本発明の実施の形態４における遠赤外線カメラの構造を表す模式図である。 本発明の実施の形態５における車載遠赤外線カメラシステムが搭載された車両を上部から見た平面模式図である。

符号の説明

１ レンズ
２ 鏡筒
３ 締め付け部材
４ ネジ部
５ 光源
６ 紫外光又は可視光
７ 光硬化型接着剤
８ 透過部
９ 遠赤外線カメラ用レンズユニット
１０ 撮像素子
１１ 信号処理部
１２ 画像メモリ
１３ 通信インタフェース部
１４ 遠赤外線カメラ
１５ 制御部
１６ 表示部
１００ 受け台
１０１ 鏡筒
１０２ レンズ
１０２ａ レンズ周縁部
１０３ 加重部材
１０４ 開放部
１０５ 中空部
１０５ａ 中空部上面
１０６ 中心軸
１０７ 貫通口
１０８ 板バネ

Claims (8)

1. 少なくとも１以上の遠赤外線透過レンズと、レンズを内部に保持する保持部材とを備える遠赤外線カメラ用レンズユニットであって、
   前記保持部材は前記光硬化型接着剤を硬化させるための紫外光又は可視光を透過する透過部を有することを特徴とする、遠赤外線カメラ用レンズユニット。
2. 請求項１に記載の遠赤外線カメラ用レンズユニットであって、
   前記保持部材は鏡筒を含み、
   前記透過部は前記鏡筒の全部又は一部であることを特徴とする、遠赤外線カメラ用レンズユニット。
3. 請求項１に記載の遠赤外線カメラ用レンズユニットであって、
   前記保持部材はレンズ締め付け部材を含み、
   前記透過部は前記レンズ締め付け部材の全部又は一部であることを特徴とする、遠赤外線カメラ用レンズユニット。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の遠赤外線カメラ用レンズユニットであって、
   前記透過部を構成する材料がガラス、蛍石、ポリスチレン、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート又はポリプロピレンであることを特徴とする、遠赤外線カメラ用レンズユニット。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の遠赤外線カメラ用レンズユニットと、
   前記遠赤外線カメラ用レンズユニットによって結像された像を撮像する撮像素子と、
   を備えることを特徴とする遠赤外線カメラ。
6. 請求項５に記載の遠赤外線カメラと、
   前記遠赤外線カメラによって撮像された画像を表示する表示手段と、
   を備えることを特徴とする、車載遠赤外線カメラシステム。
7. 遠赤外線透過レンズを準備する工程と、
   紫外光又は可視光を透過する透過部を有する鏡筒を準備する工程と、
   前記遠赤外線レンズ及び前記鏡筒の少なくとも１つに光硬化型接着剤を塗布する工程と、
   前記鏡筒の透過部を通して紫外光又は可視光を照射して前記光硬化型接着剤を硬化し前記遠赤外線レンズを前記鏡筒に固定する工程と、
   を有する遠赤外線カメラ用レンズユニットの製造方法。
8. 遠赤外線透過レンズを準備する工程と、
   鏡筒を準備する工程と、
   紫外光又は可視光を透過する透過部を有するレンズ締め付け部材を準備する工程と、
   前記遠赤外線レンズ、前記鏡筒及び前記レンズ締め付け部材の少なくとも１つに光硬化型接着剤を塗布する工程と、
   前記レンズ締め付け部材の透過部を通して紫外光又は可視光を照射して前記光硬化型接着剤を硬化し前記遠遠赤外線レンズを前記鏡筒又は前記レンズ締め付け部材に固定する工程と、
   を有する遠赤外線カメラ用レンズユニットの製造方法。

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