JP2009163120A - 撮像装置用レンズの連結方法及びその連結方法を用いたレンズユニット並びにそのレンズユニットを内蔵した撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のレンズで構成されるレンズユニットのレンズの光軸合わせの際の修正が容易で、レンズの配置精度が鏡筒内の形状に強く依存しないレンズ配置方法を提供する。
【解決手段】この課題を達成するため、撮像装置用のＮ個（Ｎ≧２の整数）のレンズ同士を直列的に連結する方法であって、各レンズは中央部のレンズ領域と当該レンズ領域の外周に設けた外周リム領域とを備え、隣接する一方のレンズは、その外周リム領域がレンズ領域の外周縁端部から他方のレンズ側に向けて延設され、当該外周リム領域はレンズ領域の周囲に光軸に対して傾斜した円弧状テーパ面を備え、隣接する他方のレンズは、一方のレンズに対向する外周リム領域の面に、頭頂部をラウンド加工した***突起形状部をレンズ領域の外周に沿って備え、他方のレンズの***突起形状と一方のレンズの円弧状テーパ面とを点接触状態で当接させて固定連結する撮像装置用レンズの連結方法を採用する。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置用レンズの連結方法、その連結方法を用いたレンズユニット、そのレンズユニットを内蔵した撮像装置に関する。より具体的に言えば、複数のレンズで構成されるレンズユニットにおいて、各々のレンズの光軸合わせ及びレンズ間距離の調整及び修正が容易で、レンズの配置精度が鏡筒内の形状に大きく依存しないレンズ配置方法であって、隣接するレンズ同士を連結する方法に関する。

近年、携帯電話、ＰＤＡ、ノート型パソコン等のモバイルツールには、簡易な撮像装置が付設されることが一般化してきている。そして、この撮像装置には、小型化と同時に、より高精度、高画質の撮像が可能であることが求められている。このような要求を満たすために、撮像素子としてのＣＣＤ、Ｃ−ＭＯＳ等に関しては、高画素化が施されると同時に、光学レンズ系においては、２個以上のレンズを組み合わせて配置することによって、画質向上が試みられている。このように、複数のレンズを組み合わせて配置する場合は、配置するレンズの各々が有する光軸を精度良く一致させ、レンズ収差を良好に補正しなければならない。そのため、複数のレンズを精度よく鏡筒内に配置する方法が検討されてきた。

従来から、この複数のレンズを鏡筒内に配置する方法として、鏡筒の内周面の内周壁面に形成した鏡筒内形状を用いて、各々のレンズを固定配置する方法がある。このようなレンズ配置方法の一例を、図１２に示した。

この図１２は、３個のレンズからなるレンズユニット１の光軸方向における断面図である。このレンズユニットは、第１凸レンズ２０、第１凹レンズ２１、第２凸レンズ２２、鏡筒８から構成されるものである。そして、この図１２から理解できるように、鏡筒８の内周面には、上述の３個のレンズのそれぞれを所定の位置に固定配置するために、鏡筒８の内周面に所定の径差をもって成形された第１段差２６、第２段差２７、第３段差２８を具備している。そして、これら各々の段差の径に合わせて成形された各レンズ２０、２１、２２を順次鏡筒内部に挿入するようになっている。このように挿入された各レンズ２０、２１、２２は、各段差２６、２７、２８に当接配置されることになる。このようにして、各々のレンズを鏡筒内に固定配置するのである。

また、特許文献１には、結像作用に影響のない外周部に光軸方向に厚い突縁部を有するレンズを複数個光軸方向に配置してなるレンズユニットであって、各レンズ相互はその突縁部の側面同士が直接又は介在部材を介して間接的に接合されて所定の空気間隙が保たれ、かつ、各レンズ相互は、相対位置が保持された状態で相互に固着されていることを特徴とするレンズユニットが開示されている。即ち、この発明は、各レンズの外周部に形成された突縁部同士を接合し、接着して固定することにによって、鏡枠を用いずに各レンズ同士を連結する方法が開示されている。

そして、特許文献２には、「射出形成された複数のプラスチックレンズからなるレンズユニットであって、第１のレンズコア金型における加工基準面により、その内径がレンズコア加工基準径で形成された凹部を有する第１レンズと、前記レンズコア加工基準径と略同一の加工基準径を有する第２のレンズ金型により、その外径が前記レンズコア加工基準径と略同一に形成された凸部を有する第２レンズとを備え、前記第２レンズの凸部と前記第１レンズの凹部とを嵌合することにより、前記第１のレンズと前記第２のレンズとを違いに連結することを特徴とするレンズユニット」が開示されている。即ち、この発明は、第１レンズと第２レンズとを固定して配置するために、第１レンズのレンズコア内周部分に形成された凹部と、第２レンズのレンズコア外周部分に形成された凸部とを嵌合することによって、レンズ同士を固定して連結する方法である。

また、特許文献３には、「光軸中心の円錐状に形成した光軸方向の押圧面を設けたことを特徴とするプラスチックレンズ」が開示されている。即ち、この発明は、レンズ外周部に、光軸を中心とした円錐形状のテーパ面を設け、隣接するレンズ同士がそれぞれに備えるテーパ面同士を当接させ、押圧して固定することによって、レンズ同士を連結して配置する方法を採用している。

更に、特許文献４には、鏡筒と、該鏡筒内に挿入配設された二つ以上のレンズとから成り、第１のレンズはコバ外周部のリブの内壁部に光軸を中心とした円錐面を有し、第２のレンズはコバ外周部のリブの外壁部に光軸を中心としかつ前記第１のレンズのリブ内壁部に形成された円錐面と当接する円錐面を有し、さらに、前記第１のレンズは光軸と垂直な面を有し、かつ、前記鏡筒は該第１のレンズの垂直な面と当接する垂直な受け面を有しており、前記第１のレンズを前記鏡筒内に挿入することにより前記鏡筒の垂直な受け面に対して第１のレンズの垂直な面が当接されると共に、前記第１のレンズのリブ内壁部の円錐面と第２のレンズのリブ外壁部の円錐面が面当接して前記鏡筒内に収納され、前記第２のレンズのリブ外壁部の円錐斜面と前記鏡筒の垂直受け面とにより前記第１のレンズのコバ外周部を挟み込むようにして前記第２のレンズが該鏡筒に固定されており、前記円錐面の面当接により、前記第１のレンズと第２のレンズは前記円錐面以外の対向面間にクリアランスが設けられ、前記第１のレンズと第２のレンズが光軸及び光軸方向に同時に位置決めされてることを特徴とする光学機器が開示されている。即ち、この発明は、連結するレンズの各々に設けたテーパ面同士を当接させてレンズ同士を連結させるとともに、各々のレンズの外周部の一部分が、鏡筒の内壁面に当接することにより、レンズの位置決めを行い、レンズ同士を固定する方法を採用している。

特開昭６２−１５３９０８号公報 特開２００４−２０５５７４号公報 特開昭５６−１４９０１０号公報 特許３７３９２９５号公報

しかしながら、図１２に示したように、鏡筒の内周面に設けた各段差によって、各々のレンズを配置する方法を採用すると、配置された各々のレンズは、レンズ外周部が鏡筒内周面に当接して固定されるため、レンズ同士の光軸位置合わせ、レンズ同士の間隔等のレンズの配置精度が、鏡筒の内周面に設けた内周壁面の形成精度に左右されることになる。係る場合、鏡筒の内壁面形状を精度よく作り込むためには、鏡筒部材を製造する際の金型の製造精度を向上させる必要があり、生産コストの上昇が著しい。また、レンズ同士の光軸の位置合わせを考えると、鏡筒内にレンズを配置して以降の、レンズ位置の微調整が困難で、光軸合わせも困難となる。

そして、特許文献１に開示されたレンズ配置方法の場合には、隣接するレンズの外周部に具備する突縁部同士を接合することによって、レンズ同士を連結するため、連結するレンズ同士の間隔が、鏡筒の内周面の形状によっては左右されない。ところが、連結するレンズ同士の光軸調整は、各レンズが具備する突縁部同士の接合と同時に行わなければならない。従って、小型のレンズを用いる程、その作業が困難になる。また、連結するレンズ数が増える程、十分な光軸調整を行い、レンズ同士を精度良く連結することが困難になるため好ましくない。更に、特許文献１の図５にあるように、テーパ面同士が当接することで、レンズ間隔と光軸のズレとの両要素の要求品質を満たすとしているが、テーパ面同士の当接精度は、テーパ角度の誤差により決まるものであるが、当該テーパ面のテーパ角度を精度良く作り込むのは困難である。従って、結果として、テーパ面同士を正確に面接触させるのが困難になる。

また、特許文献２に開示のレンズ配置方法は、レンズ同士の径嵌合によって、隣接するレンズ同士を連結する方法である。このレンズ同士の連結方法は、第１レンズの凹部と第２レンズの凸部とが、隙間を生ずることなく互いに嵌合し得るものである。しかし、この特許文献２に開示の方法では、第１レンズの凹部と第２レンズの凸部とを径嵌合させても、隙間無く配置できるものではなく、微少であっても、必ずクリアランスが生じる。従って、レンズ同士の光軸のズレを必然的に生じる結果となり、ズレの方向性も一定でないため、レンズユニットとしての品質にバラツキが生じやすい。更に、特許文献２に開示の方法で用いる最適な嵌合状態を得るためのレンズを大量生産しようとすると、必然的に複数のレンズ生産用金型が必要となり、光軸精度及びレンズ間隔精度を最適化するには金型の修正が必須となり、製造技術的観点から言えば繁雑な作業が必要となり、レンズ製造時の管理コストが増加することになり好ましくない。更に、また、一度嵌め込まれた嵌合状態を変更することが困難で、組み立てのやり直し、光軸調整の微調整が困難になる。特に、レンズが小型の場合には、修正が困難であり、作業者にとって大きな負担となるため好ましくない。

さらに、特許文献３に開示のレンズ配置方法は、各々のレンズの外周部に、光軸を中心とする円錐状に形成した光軸方向の押圧面を設け、隣接するレンズの押圧面同士を互いに当接し、レンズ同士を連結させる方法である。しかし、円錐状の当接面に光軸方向の押圧力を加えることによってレンズ同士を連結する方法を採用しているが、円錐状の当接面同士を精度良く接触させることが困難である。しかも、円錐状の当接面に光軸方向の押圧力を加えることによってレンズ同士を連結する方法は、押圧面が広いため、光軸調整を行う際に、押圧面同士が固着し、光軸の微調整が困難という問題がある。また、連結するレンズの双方の押圧面内での当接位置を、作業者が正確に把握することができないという問題もある。また、上記特許文献４に関しても、特許文献３と同様の、当接面に光軸方向の押圧力を加えることによってレンズ同士を連結する方法は、押圧面が広いため、光軸調整を行う際に、押圧面同士が固着し、光軸の微調整が困難という問題がある。

そこで、本発明者等は、鋭意研究を行った結果、上記課題を解決するため、以下のような撮像装置用のレンズ連結方法を採用し、上記課題を解決するに至った。以下本発明の概略を説明する。

本件発明に係る撮像装置用レンズの連結方法： 本件発明に係る撮像装置用レンズの連結方法は、撮像装置用のＮ個（Ｎ≧２の整数）のレンズ同士を直列的に連結する方法であって、（Ａ）当該Ｎ個のレンズの各々は、中央部のレンズ領域と当該レンズ領域の外周に設けた外周リム領域とを備え、（Ｂ）隣接して連結する一方のレンズは、その外周リム領域がレンズ領域の外周縁端部から他方のレンズ側に向けて所定の厚さをもって延設され、、当該外周リム領域はレンズ領域の周囲に光軸に対して傾斜した円弧状テーパ面を備え、（Ｃ）隣接して連結する他方のレンズは、一方のレンズに対向する外周リム領域の面に、頭頂部をラウンド加工した***突起形状部をレンズ領域の外周に沿って備え、（Ｄ）当該他方のレンズの***突起形状を、当該一方のレンズの外周リム領域の当該円弧状テーパ面に点接触した状態で当接させレンズ位置の調整を行い、一方のレンズの円弧状テーパ面と他方のレンズの***突起形状とが点接触した状態で固定連結させたことを特徴とするものである。

そして、本件発明に係る撮像装置用レンズの連結方法の中でも、以下の具体的方法を採用することが好ましい。撮像装置用のＮ個（Ｎ≧２の整数）のレンズ同士を直列的に連結する方法であって、（ｉ）当該Ｎ個のレンズの各々は、中央部のレンズ領域と当該レンズ領域の外周に設けた外周リム領域とを備え、（ｉｉ）Ｎ個（２≦ｎ（整数）≦Ｎ）のレンズのｎ−１番目のレンズ（以下、単に「第ｎ−１レンズ」と称する。）は、その外周リム領域がレンズ領域の外周縁端部からｎ番目のレンズ（以下、単に「第ｎレンズ」と称する。）側に向けて所定の厚さをもって延設され、当該外周リム領域のレンズ領域に続く内周面が、第ｎレンズ側から第ｎ−１レンズのレンズ領域に向けて傾斜したバンク状の円弧状テーパ面を備え、（ｉｉｉ）Ｎ個（２≦ｎ（整数）≦Ｎ）のレンズの第ｎレンズは、第ｎ−１レンズに対向する外周リム領域の面に、頭頂部をラウンド加工した***突起形状部を、第ｎレンズのレンズ領域の外周に沿って備え、（ｉｖ）当該第ｎレンズの***突起形状を、当該第ｎ−１レンズの外周リム領域の当該円弧状テーパ面に点接触した状態で当接させレンズ位置の調整を行い、第ｎ−１レンズの円弧状テーパ面と第ｎレンズの***突起形状とが点接触した状態で固定連結させたことを特徴とするものである。

そして、本件発明に係る撮像装置用レンズの連結方法において、前記第ｎ−１レンズの外周リム領域に設ける円弧状テーパ面は、光軸に対し、断面傾斜角が３０°〜６０°の範囲とすることが好ましい。

一方、本件発明に係る撮像装置用レンズの連結方法において、前記第ｎレンズの外周リム領域に設ける***突起形状部は、第ｎレンズのレンズ領域の外周に沿って設けるものであり、その***突起形状部の幅方向での断面形状が、略半円形状又はドーム形状であることが好ましい。

更に、前記第ｎレンズの外周リム領域に設ける***突起形状部は、第ｎレンズのレンズ領域の外周に沿って、連続又は不連続な形状として設けることが好ましい。

本件発明に係る撮像装置用レンズの連結方法において、撮像装置用のＮ個（Ｎ≧２の整数）のレンズとして、その全てのレンズに樹脂系レンズを用いることが好ましい。

また、本件発明に係る撮像装置用レンズの連結方法において、Ｎ個（Ｎ≧２の整数）の撮像用装置用レンズは、樹脂系レンズとガラス系レンズとを組み合わせて用いることも好ましい。

本件発明に係るレンズユニット： 本件発明に係るレンズユニットは、上述したいずれかに記載の撮像装置用レンズの連結方法を用いてＮ個（Ｎ≧２の整数）のレンズを直列的に連結して得られることを特徴とするものである。

本件発明に係る撮像装置： 本件発明に係る撮像装置は、上述のＮ個（Ｎ≧２の整数）のレンズを直列的に連結したレンズユニットを鏡筒内に内蔵したことを特徴とするものである。

本発明に係る撮像装置用レンズの連結方法を採用すれば、複数のレンズを連結する際に、レンズを収容する鏡筒内の内壁面形状に強く依存することなく、レンズ同士の接触位置を明確でバラツキのないものとして、レンズ同士のレンズ間距離の誤差を最小限として、且つ、レンズ同士の光軸合わせが殆ど不要となる。しかも、一旦、レンズ同士の位置決めを行った後でも、その位置決めしたレンズ同士を離間して、容易且つ正確に連結するレンズ同士の光軸調整及びレンズ間距離の調整が可能である。従って、レンズ同士の位置決めの際に、各々のレンズの光学性能を十分に引き出せるように、レンズ同士の連結位置の調整を繰り返し行うことも可能になる。従って、本発明に係る撮像装置用レンズの連結方法を用いてレンズ同士を連結して得られるレンズユニットは、複数のレンズ同士の光軸精度及びレンズ間距離の精度が優れたものであり、結果として良好な光学特性を備えることになる。更に、このレンズユニットを鏡筒内に収容する場合にも、レンズユニットを構成する少なくとも一つのレンズと鏡筒の内周壁面に形成した形状との係合状態を形成するのみで、鏡筒内に連結した複数のレンズを配置することが可能で、撮像装置としての組み立ても容易且つ低コストになる。

以下、本発明に係る撮像装置用レンズの連結方法の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。

本件発明に係る撮像装置用レンズの連結方法の形態： 本件発明に係る撮像装置用レンズの連結方法では、撮像装置用のＮ個（Ｎ≧２の整数）のレンズ同士を直列的に連結する方法である。ここで用いるＮ個のレンズの各々は、中央部のレンズ領域と当該レンズ領域の外周に設けた外周リム領域とを備えるものである。なお、本件発明において、レンズの外周リム領域とは、レンズとして機能するレンズ領域の外周に存在する領域の全てを言う。

図１に、この連結方法の理解を容易にするため、典型的として、２枚のレンズを連結するイメージを断面図として示している。この図１（ａ）には、連結する一方のレンズＡであって、その当該外周リム領域は、レンズ領域の周囲に光軸Ｌに対して傾斜した円弧状テーパ面４を備える形態が異なるものを例示している。そして、図１（ｂ）には、他方のレンズＢであって、少なくとも一方のレンズＡに対向する外周リム領域の面に、それぞれのレンズＡの円弧状テーパ面４に対応させた、頭頂部をラウンド加工した***突起形状部５をレンズ領域の外周に沿って備える形態を例示している。

そして、図２には、本件発明に係る撮像装置用レンズの連結方法を用いて、３枚のレンズを連結した４つのバリエーションを例示している。ここで言う一方のレンズ（レンズＡ又はレンズＢ）と他方のレンズ（レンズＡに対するレンズＢ、レンズＢに対するレンズＣ）との組み合わせのバリエーションの一例を記載している。この図２から理解できるように、隣接して連結する一方のレンズには、少なくとも、その外周リム領域がレンズ領域の外周縁端部から他方のレンズ側に向けて所定の厚さをもって延設され、当該外周リム領域はレンズ領域の周囲に光軸に対して傾斜した円弧状テーパ面を備えている。

このとき、一方のレンズに対して、隣接して連結する他方のレンズは、少なくとも一方のレンズに対向する外周リム領域の面に、頭頂部をラウンド加工した***突起形状部をレンズ領域の外周に沿って備える。

以上に述べた如きレンズを用いて、当該他方のレンズの***突起形状を、当該一方のレンズの外周リム領域の当該円弧状テーパ面に点接触した状態で当接させ、レンズ位置の調整を行い、一方のレンズの円弧状テーパ面と他方のレンズの***突起形状とが点接触した状態で固定連結させるのである。

以下、本件発明に係る撮像装置用レンズの連結方法において、撮像装置用のＮ個のレンズ同士を直列的に連結する方法の中でも、典型的なレンズ配置のパターンを用いて説明する。ここで、Ｎ個と称しているのは、Ｎ≧２の整数を意味している。図３にＮ個のレンズ（Ｒ_１〜Ｒ_Ｎ）を連結したイメージを縦断面として模式的に示している。なお、ここで明記しておくが、本件発明を特定するために、１個〜Ｎ個（Ｒ_１〜Ｒ_Ｎ）のレンズを配置するイメージを用いているが、必ずしもレンズＲ_１が、撮像装置の被写体側にある先頭レンズを意味するものではなく、レンズＲ_Ｎが被写体側にある先頭レンズとなる場合もある。ただし、以下の説明では、被写体側の最も近くに第１レンズＲ_１を配置する場合を想定して、主に説明する。

そして、このレンズの個数であるＮ個に関して、特段の上限値は存在せず、Ｎ個のレンズの内、いずれのレンズが凸レンズ、凹レンズ、偏光レンズ、保護レンズ等であっても構わない。但し、本件発明に係る撮像装置用レンズの連結方法を採用するためには、当該レンズの中央部にレンズ領域が存在し、当該レンズ領域の外周部に外周リム領域とを備える必要がある。

ここで、Ｎ個のレンズを連結する際の、「第ｎ−１レンズ」と「第ｎレンズ」とを連結するための概念を説明する。なお、ここでｎは、２≦ｎ（整数）≦Ｎの関係を満たすものであり、イメージとしては図３に示すとおりの位置にあるレンズとする。即ち、「第ｎ−１レンズ」と「第ｎレンズ」とは、「第ｎ−１レンズの外周リム領域」と「第ｎレンズの外周リム領域」とで連結する。従って、図３の「第ｎ−１レンズ」と「第ｎレンズ」とを抽出して説明するのが妥当であるが、説明の都合上、第１レンズと第２レンズとを用いて説明する。図４には、図４（ａ）として第ｎ−１レンズ（＝第１レンズ）の断面模式図及び図４（ｂ）として斜視図を参考的に示している。

ここで、図４に示した模式断面を備える第ｎ−１レンズＲ_ｎ−１は、当該レンズの中央部にレンズ領域２_ｎ−１が存在し、当該レンズ領域２_ｎ−１の外周部に外周リム領域３_ｎ−１とを備えている。そして、その外周リム領域３_ｎ−１がレンズ領域２_ｎ−１の外周縁端部から第ｎレンズの側に向けて、所定の厚さをもって延設されている。ここで「所定の厚さ」に関して述べておく。「所定の厚さ」とは、レンズの光軸方向Ｌに沿った方向の「光軸方向リム厚さＴ_Ｌ」及びレンズの光軸方向Ｌに垂直な「レンズ径方向リム厚さＴ_Ｄ 」との双方の概念を包含する用語として用いている。そして、この外周リム領域の厚さである「光軸方向リム厚さＴ_Ｌ」と「レンズ径方向リム厚さＴ_Ｄ 」とは、「円弧状テーパ面」、「***突起形状部」の内、少なくとも１つの形状を設けることの可能な厚さであれば、特段の限定は要さないものである。

そして、第ｎ−１レンズは、図４（ａ）から理解できるように、その外周リム領域３_ｎ−１のレンズ領域に続く内周面が、第ｎレンズ側から第ｎ−１レンズのレンズ領域に向けて傾斜したバンク状の円弧状テーパ面４_ｎ−１を備えることが必要である。そして、この円弧状テーパ面４_ｎ−１は、後述する第ｎレンズＲ_ｎの***突起形状部５_ｎとの連結面として機能する。

このときの円弧状テーパ面４_ｎ−１は、図４（ａ）に示すように、光軸に対する断面傾斜角θが、３０°〜６０°の範囲とすることが好ましい。そして、円弧状テーパ面４_ｎ−１の断面傾斜角を、４５°とすることが、最も好ましい。円弧状テーパ面に対して垂直に加わる外力（後述する第ｎレンズＲ_ｎの***突起形状部５_ｎが円弧状テーパ面に付加する圧力）が、光軸方向又は光軸との直交方向のいずれの方向においても、ほぼ均等に分散することができるからである。しかしながら、完全な断面傾斜角４５°の円弧状テーパ面４_ｎ−１を形成することは困難である。そこで、断面傾斜角を３０°〜６０°の範囲にしていれば、円弧状テーパ面に対して垂直に加わる外力が、光軸方向又は光軸との直交方向のいずれか一方の方向に極度に偏ることはなくなり、断面傾斜角４５°とした場合の円弧状テーパ面４_ｎ−１と同様のレベルでの光軸調整が可能になる。従って、断面傾斜角が３０°〜６０°の範囲から外れると、第ｎレンズＲｎと第ｎ−１レンズとの精度の高い光軸調整が行い難くなり好ましくない。なお、この円弧状テーパ面４の断面傾斜角は、３０°〜６０°の範囲であれば、レンズの材質、レンズ領域２_ｎ−１の形状、レンズサイズ等に応じて、円弧状テーパ面４_ｎ−１の断面傾斜角を任意に選択することができる。

次に、第ｎレンズＲ_ｎは、図５から理解できるように、第ｎ−１レンズＲ_ｎ−１側に対向する外周リム領域３_ｎの面に、頭頂部をラウンド加工した***突起形状部５_ｎを、第ｎレンズのレンズ領域２_ｎの外周に沿って備える。図５には、図５（ａ）として第ｎレンズ（＝第２レンズ）の断面模式図及び図５（ｂ）として斜視図を参考的に示している。

そして、前記第ｎレンズＲ_ｎの外周リム領域３_ｎに設ける***突起形状部５_ｎは、第ｎレンズのレンズ領域の外周に沿って設けるものであり、その***突起形状部５_ｎの幅方向での断面形状が、図６（ａ）〜図６（ｃ）のいずれかに示すような略半円形状又はドーム形状である事が望ましい。このような断面形状を備えることで、第ｎ−１レンズの円弧状テーパ面４_ｎ−１との良好な点接触状態を形成し、双方のレンズの光軸調整が不要なレベルでの配置状態が得られる。ここで、***突起形状部の高さ６は、第ｎ−１レンズＲ_ｎ−１と第ｎレンズＲ_ｎとのレンズ間距離を調整する要素として重要であるが、レンズ間距離は撮像装置に要求される規格によって異なるものである。従って、この突起形状部の高さとしての概念に、特段の限定を設ける必要はないと考える。なお、本件発明で言う「レンズ位置の調整」とは、第ｎ−１レンズＲ_ｎ−１と第ｎレンズＲ_ｎとを重ね合わせて、断面から見て、テーパ面と***突起形状部とで点接触の状態として、十分な光軸合わせ及び正確なレンズ間距離調整を行い、正確なレンズの位置決めを行うことである。

そして、この第ｎレンズＲ_ｎの外周リム領域３_ｎに設ける***突起形状部５_ｎは、図７の第ｎレンズＲ_ｎの正面図に波線で示した部位に形成される。即ち、図７（ａ）に示すように、第ｎレンズＲ_ｎのレンズ領域２_ｎの外周に沿って連続した状態で設けた***突起形状部５_ｎを示している。そして、図７（ｂ）に示すように、第ｎレンズＲ_ｎのレンズ領域２_ｎの外周に沿って不連続に設けた状態を示している。係る場合、短いサブ***突起形状５_ｎ（１）〜５_ｎ（３）が、全体として第ｎレンズＲ_ｎのレンズ領域２_ｎの外周に沿った***突起形状部５_ｎを構成することになる。このときのサブ***突起形状は、３つ以上の個数を設けることが、第ｎ−１レンズＲ_ｎ−１と第ｎレンズＲ_ｎとの連結を行う際の位置決め精度が得やすく好ましい。更に、サブ***突起形状の長さに関しては、特段の限定はない。

以上に述べてきた第ｎ−１レンズＲ_ｎ−１と第ｎレンズＲ_ｎとの連結は、図８（ａ）に示すように、当該第ｎレンズＲ_ｎの***突起形状５_ｎを、当該第ｎ−１レンズＲ_ｎ−１の外周リム領域３_ｎ−１の当該円弧状テーパ面４_ｎ−１に対し、接触点７で点接触した状態で当接させて、レンズの位置決めを行い、その状態を維持して、第ｎレンズＲ_ｎと第ｎ−１レンズＲ_ｎ−１とを接着剤で固定する等を行う。その結果、図８（ｂ）に示すように、第ｎ−１レンズの円弧状テーパ面と第ｎレンズの***突起形状とが点接触した状態で固定連結した状態となる。なお、第ｎ−１レンズＲ_ｎ−１と第ｎレンズＲ_ｎとは点接触した状態であるから、接着剤等での固定連結を行う前であれば、再度の光軸合わせを行うためにレンズ同士を離間して、容易にレンズ位置の調整を行うことが可能である。

そして、第ｎ−１レンズＲ_ｎ−１の円弧状テーパ面４_ｎ−１が接触点７で、第ｎレンズＲ_ｎの***突起形状５_ｎで、断面で見れば点接触した状態となる。第ｎ−１レンズＲ_ｎ−１の円弧状テーパ面４_ｎ−１と第ｎレンズＲ_ｎの***突起形状５_ｎとが接触し、良好な光軸調整と適正なレンズ間距離とを維持したまま、これらのレンズ同士を連結する。このときの連結には、接着剤を用いるか、第ｎ−１レンズＲ_ｎ−１の外周リム部と第ｎレンズＲ_ｎの外周リム部とを加熱して融着させる等の種々の方法を採用することが可能であり、相互のレンズ同士を固定できる限り、どのような方法を用いても構わない。以上のようにして、Ｎ個のレンズ同士を連結してレンズユニット１を組み立てることが可能である。また、以上に述べてきたレンズの連結方法で、Ｎ個のレンズ同士を連結したレンズユニットは、安定した光軸を維持した状態でレンズ同士の連結が可能となり、良好な光学性能を発揮できる。

以下、念のために明記しておく。被写体側に最も近く第１レンズＲ_１を配置したと仮定すると、少なくとも、上述の説明における第ｎ−１レンズＲ_ｎ−１の外周リム領域３_ｎ−１の円弧状テーパ面４_ｎ−１と同様の円弧状テーパ面を、第２レンズＲ_２に対向した外周リム領域３_１に備える必要がある。そして、最も結像側に近く配置するレンズＲ_Ｎは、少なくとも、上述の説明における第ｎレンズＲ_ｎの外周リム領域３_ｎの第ｎ−１レンズＲ_ｎ−１側の表面に設けた***突起形状５_ｎと同様の***突起形状５_Ｎを備える必要がある。そして、Ｎ個のレンズの内、中間に配置レンズ（２≦ｎ（整数）≦Ｎ−１）は、上述の第ｎ−１レンズＲ_ｎ−１の外周リム領域３_ｎ−１の円弧状テーパ面４_ｎ−１と同様の円弧状テーパ面と、第ｎレンズＲ_ｎの外周リム領域３_ｎの第ｎ−１レンズＲ_ｎ−１側の表面に設けた***突起形状５_ｎと同様の***突起形状とを兼ね備えることになる。なお、念のために明記しておくが、被写体側に最も近く第ｎレンズＲ_ｎを配置する場合もあり、上述したと同様の概念を適用できる。

このような第ｎ−１レンズＲ_ｎ−１と第ｎレンズＲ_ｎとは、レンズとしての光学特性、良好な耐衝撃特性、温度特性等を考慮して、材質を選定すべきである。このような撮像装置用レンズとしての要求特性に合致した特性を備えるプラスチック樹脂として、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等を用いた樹脂系レンズを採用することが好ましい。この樹脂系レンズは、軽量且つ安価である点が特徴である。また、樹脂系レンズは、その製造に用いる金型成形、レンズとしての研磨作業が容易であることに加え、大量生産が可能で生産コスト的にも優れている。従って、本件発明に係る撮像装置用レンズの連結方法において、Ｎ個のレンズの全てに樹脂系レンズを用いて、レンズユニット１を組み立てることが好ましい。

ところが、樹脂系レンズは、ガラス系レンズと比較して、温度及び湿度の変化に起因するレンズの体積変化が生じやすいため、レンズの屈折率が環境に応じて変化しやすいと言われている。このようにレンズの体積が変化すると、焦点距離が変化するため、撮像する画像品質を低下させるおそれがある。これに対し、ガラス系レンズは、プラスチックレンズに比べ、上述のような温度、湿度等によるレンズの体積変化が生じにくい。そこで、樹脂系レンズのみを用いたレンズユニット１を用いた場合と比べ、より高画質な撮像を行うためには、プラスチックレンズに比べて使用環境の温度及び湿度によるレンズの体積変化を受けにくいと言われるガラス系レンズを用いることも好ましい。従って、理想的には、本件発明に係る撮像装置用レンズの連結方法に、ガラス系レンズのみを使用することが最も好ましい。

そして、当該樹脂系レンズとガラス系レンズとを組み合わせて、レンズユニット１を構成し、使用環境に応じて、可能な限りの光学特性の変動を抑制することも可能である。例えば、第ｎ−１レンズＲ_ｎ−１に樹脂系レンズを用い、第ｎレンズＲ_ｎにガラス系レンズを用いる。又は、第ｎ−１レンズＲ_ｎ−１にガラス系レンズを用い、第ｎレンズＲ_ｎに樹脂系レンズを用いる等である。更に、第１レンズＲ_１にのみガラス系レンズを用い、その他のレンズＲ_２〜Ｒ_ｎに樹脂系レンズを用いる場合、樹脂系レンズとガラス系レンズとを交互に配置する等してレンズユニット１を組み立てることも可能である。

以上に述べてきたレンズユニット１は、撮像装置用のＮ個のレンズ同士のみで、レンズの連結作業時における良好な光軸合わせを可能にして、レンズを直列的に連結することを可能にしたものである。このレンズユニット１は、図９に示すように、鏡筒８の内壁面９の形状と接触するのは第１レンズＲ_１のみであり、その他のレンズは鏡筒８の内壁面９とは接触しないようになる。従って、鏡筒８の内壁面９の仕上げ精度も、第１レンズＲ_１との関係においてのみ考慮すれば足りるようになり、鏡筒８の内壁面９の全体の仕上げ精度を考慮する必要が無くなる。

そして、本発明に係る撮像装置用レンズの連結方法を用いて、第１レンズＲ_１及び第２レンズＲ_２を連結したレンズユニット１を鏡筒８に内蔵した状態の断面図と斜視図とを、図１０に例示した。この図１０に示した鏡筒８に収容したレンズユニット１は、図１１に示す撮像機能付き携帯電話４０の撮像装置３０に好適である。この撮像機能付き携帯電話４０に搭載されたレンズユニット１は、上述の撮像装置用レンズの連結方法を利用している点に特徴を有している。

本発明に係る撮像装置用レンズの連結方法は、簡易な構成でありながら、連結する複数のレンズの光軸調整を、高精度、且つ、容易に行うことが出来る。しかも、Ｎ個のレンズ同士相互の安定したレンズ間距離の確保も容易であり、レンズユニットとして良好な光学性能を維持できる。従って、本発明に係る撮像装置用レンズの連結方法を用いて製造したレンズユニットを用いれば、複雑な構造及び手法を用いることなく、撮像装置の光学特性を容易に向上させることが可能になる。従って、本件発明に係るレンズユニットは、撮像装置としての画素数を向上させ、小型の撮像装置自体の性能を向上させる等の画質改善手段の効果を、更に高めることが可能になり、従来と比べ、高品質な撮像装置の提供を可能にする。

本件発明に係る連結方法を用いて２枚のレンズの連結を行う場合の典型例を示した模式断面図である。 本件発明に係る連結方法を用いて３枚のレンズの連結を行う場合の典型例を示した模式断面図である。 Ｎ個のレンズ（Ｒ１〜ＲＮ）を連結したイメージを模式的に示した縦断面図である。 第ｎ−１レンズの縦断面の模式図である。 第ｎレンズの縦断面の模式図である。 第ｎレンズの外周リム領域に設ける***突起形状部の幅方向での断面模式図である。 第ｎレンズの外周リム領域に設けた***突起形状部を理解するための第ｎレンズの正面図である。 第ｎ−１レンズと第ｎレンズとの連結状態を説明するための縦断面図である。 本件発明に係るレンズユニットの鏡筒内への収容状態を説明するための縦断面図である。 本件発明に係るレンズの連結方法を用いて、第１レンズ及び第２レンズを連結したレンズユニットを鏡筒に内蔵した状態を模式的に示す断面図と斜視図とである。 図１０に示すレンズユニットを内蔵した撮像装置を例示した図面である。 鏡筒の内周面に設けた各段差によって、各々のレンズを配置する従来の方法を説明するための模式図である。

符号の説明

Ｒ_１〜Ｒ_Ｎ 第１レンズ〜第Ｎレンズ
１ レンズユニット
２，２_１〜２_Ｎ レンズ領域
３，３_１〜３_Ｎ 外周リム領域
４，４_１〜４_Ｎ 円弧状テーパ面
５，５_１〜５_Ｎ ***突起形状部
６ （***突起形状部の）高さ
７ 接触点
８ 鏡筒
９ 内壁面
２０ 第１凸レンズ
２１ 第１凹レンズ
２２ 第２凸レンズ
２６ 第１段差
２７ 第２段差
２８ 第３段差
３０ 撮像装置
４０ 撮像機能付き携帯電話
Ｔ_Ｌ 光軸方向リム厚さ
Ｔ_Ｄ レンズ径方向リム厚さ

Claims (9)

1. 撮像装置用のＮ個（Ｎ≧２の整数）のレンズ同士を直列的に連結する方法であって、
   当該Ｎ個のレンズの各々は、中央部のレンズ領域と当該レンズ領域の外周に設けた外周リム領域とを備え、
   隣接して連結する一方のレンズは、その外周リム領域がレンズ領域の外周縁端部から他方のレンズ側に向けて所定の厚さをもって延設され、当該外周リム領域はレンズ領域の周囲に光軸に対して傾斜した円弧状テーパ面を備え、
   隣接して連結する他方のレンズは、一方のレンズに対向する外周リム領域の面に、頭頂部をラウンド加工した***突起形状部をレンズ領域の外周に沿って備え、
   当該他方のレンズの***突起形状を、当該一方のレンズの外周リム領域の当該円弧状テーパ面に点接触した状態で当接させレンズ位置の調整を行い、一方のレンズの円弧状テーパ面と他方のレンズの***突起形状とが点接触した状態で固定連結させたことを特徴とする撮像装置用レンズの連結方法。
2. 撮像装置用のＮ個（Ｎ≧２の整数）のレンズ同士を直列的に連結する方法であって、
   当該Ｎ個のレンズの各々は、中央部のレンズ領域と当該レンズ領域の外周に設けた外周リム領域とを備え、
   Ｎ個（２≦ｎ（整数）≦Ｎ）のレンズの内、ｎ−１番目のレンズ（以下、単に「第ｎ−１レンズ」と称する。）は、その外周リム領域がレンズ領域の外周縁端部からｎ番目のレンズ（以下、単に「第ｎレンズ」と称する。）側に向けて所定の厚さをもって延設され、当該外周リム領域のレンズ領域に続く内周面が、第ｎレンズ側から第ｎ−１レンズのレンズ領域に向けて傾斜したバンク状の円弧状テーパ面を備え、
   Ｎ個（２≦ｎ（整数）≦Ｎ）のレンズの内、第ｎレンズは、第ｎ−１レンズに対向する外周リム領域の面に、頭頂部をラウンド加工した***突起形状部を、第ｎレンズのレンズ領域の外周に沿って備え、
   当該第ｎレンズの***突起形状を、当該第ｎ−１レンズの外周リム領域の当該円弧状テーパ面に点接触した状態で当接させレンズ位置の調整を行い、第ｎ−１レンズの円弧状テーパ面と第ｎレンズの***突起形状とが点接触した状態で固定連結させた請求項１に記載の撮像装置用レンズの連結方法。
3. 前記第ｎ−１レンズの外周リム領域に設ける円弧状テーパ面は、光軸に対し、断面傾斜角が３０°〜６０°の範囲とするものである請求項２に記載の撮像装置用レンズの連結方法。
4. 前記第ｎレンズの外周リム領域に設ける***突起形状部は、第ｎレンズのレンズ領域の外周に沿って設けるものであり、
   その***突起形状部の幅方向での断面形状が、略半円形状又はドーム形状である請求項２又は請求項３に記載の撮像装置用レンズの連結方法。
5. 前記第ｎレンズの外周リム領域に設ける***突起形状部は、第ｎレンズのレンズ領域の外周に沿って、連続又は不連続な形状として設けるものである請求項２〜請求項４のいずれかに記載の撮像装置用レンズの連結方法。
6. 撮像装置用のＮ個（Ｎ≧２の整数）のレンズとして、その全てのレンズとして樹脂系レンズを用いる請求項１〜請求項５のいずれかに記載の撮像装置用レンズの連結方法。
7. Ｎ個（Ｎ≧２の整数）の撮像用装置用レンズは、樹脂系レンズとガラス系レンズとを組み合わせて用いる請求項１〜請求項５のいずれかに記載の撮像装置用レンズの連結方法。
8. 請求項１〜請求項７のいずれかに記載の撮像装置用レンズの連結方法を用いてＮ個（Ｎ≧２の整数）のレンズを直列的に連結して得られることを特徴とするレンズユニット。
9. 請求項７又は請求項８に記載のＮ個（Ｎ≧２の整数）のレンズを直列的に連結し、鏡筒内に内蔵したレンズユニットを備えることを特徴とする撮像装置。

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