JP2022022856A - 撮像レンズユニット - Google Patents

Abstract

【課題】プラスチックレンズの吸水によっても光学性能の低下を抑制することのできる撮像レンズユニットを提供する。【解決手段】撮像レンズユニット１は、樹脂材料で形成された鏡筒２と、鏡筒２に収納される第１プラスチックレンズ１０～第７プラスチックレンズ７０とを備える。第１プラスチックレンズ１０～第７プラスチックレンズ７０のうち隣り合う少なくとも２枚のプラスチックレンズは吸水率が異なる。これら吸水率が異なる２枚のプラスチックレンズにおいて、各レンズの光学有効部の外側に光軸Ｘが中心の円錐状の嵌合傾斜面を嵌合可能に形成する。嵌合傾斜面の形成に当たっては、吸水率の高い側の高吸水側プラスチックレンズの嵌合傾斜面を、吸水率の低い側の低吸水側プラスチックレンズの嵌合傾斜面よりも外側に形成する。【選択図】図１

Description

本発明は、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子上に被写体像を形成する撮像レンズユニットに関する。

スマートフォンをはじめとする携帯情報機器、家電製品および自動車等には、カメラ機能を実現するための撮像レンズユニットが搭載されている。撮像レンズユニットはＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子上に被写体像を形成するためのユニットであり、複数枚のレンズを鏡筒内に有する。撮像レンズユニットの光学性能は、レンズ単品の光学特性はもとより、鏡筒内に収納される各レンズの光軸の一致度合、傾き度合、面間隔の設計値からの乖離度合等に左右される。

各レンズ間の光軸調整、チルト調整およびレンズ面間隔の調整を行う方法として、各レンズのコバ部に嵌合構造を形成し、この嵌合構造を用いたレンズ同士の嵌合によってこれら調整を行う方法がある。例えば、特許文献１に記載の撮像レンズユニットはこうした嵌合構造を有する。当該撮像レンズユニットでは、各レンズのコバ部に対して、光軸を中心とする嵌合傾斜面と当該嵌合傾斜面に連設される平坦部とが形成される。撮像レンズユニットの組立てに当たってはまず、第１レンズの嵌合傾斜面と第２レンズの嵌合傾斜面とが嵌合されるとともに第１レンズの平坦部と第２レンズの平坦部とが当接される。さらに第２レンズの嵌合傾斜面と第３レンズの嵌合傾斜面とが嵌合されるとともに第２レンズの平坦部と第３レンズの平坦部とが当接される。嵌合傾斜面の嵌合によって各レンズの光軸調整が行われ、平坦部の当接によってチルト調整およびレンズ面間隔の調整が行われる。特許文献１に記載の撮像レンズユニットによれば、鏡筒内において各レンズの位置・姿勢を高精度に制御することが可能である。

米国特許出願公開第２０１８／３３５６０７号明細書

近年では、撮像レンズユニットの軽量化およびコスト抑制に加え、非球面の使用による光学性能の向上を目的としてプラスチックレンズが多用されている。プラスチックレンズは固有の値として吸水率を有する。特許文献１に記載のレンズ嵌合構造では、この吸水率の異なるレンズ同士を組合せた場合において光学性能の低下を招く虞がある。例えば、吸水率が異なる２枚のプラスチックレンズを上記嵌合構造によって組み合わせた場合、各レンズの吸水によって、吸水率の差に基づいた応力が各レンズの内部に発生する。レンズ内に生じた応力はレンズ面間隔やレンズ面形状に影響を及ぼす。レンズが吸水したとしてもその後の放置によってレンズから水分が放出されれば光学性能への影響は少なくて済むが、吸水後の放置によっても内部応力が残留する場合や内部応力によってレンズの面形状・面間隔が変化した場合には、撮像レンズユニットの光学性能が低下する。

本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、プラスチックレンズの吸水によっても光学性能の低下を抑制することのできる撮像レンズユニットを提供することにある。

本発明に係る撮像レンズユニットは、樹脂材料で形成された鏡筒と、鏡筒に収納される複数のプラスチックレンズとを備える。複数のプラスチックレンズのうち隣り合う少なくとも２枚のプラスチックレンズは、吸水率が異なるとともに、光軸を中心とする円錐状の嵌合傾斜面がそれぞれの光学有効部の外側に嵌合可能に形成される。また、隣り合うプラスチックレンズにおいて、吸水率の高い側の高吸水側プラスチックレンズの嵌合傾斜面は、吸水率の低い側の低吸水側プラスチックレンズの嵌合傾斜面よりも外側に形成される。

複数のプラスチックレンズのうち隣り合う少なくとも２枚のプラスチックレンズはそれぞれ、その光学有効部の外側、いわゆるコバ部に、光軸を中心とする円錐状の嵌合傾斜面が形成される。組み立ての際には、各レンズのコバ部に形成された嵌合傾斜面を嵌合させることにより、各レンズの光軸を一致させることができる。すなわち、本発明の撮像レンズユニットは、嵌合傾斜面の嵌合によって各プラスチックレンズの光軸が一致する構造を有する。なお、鏡筒内の全てのプラスチックレンズに対して嵌合傾斜面を設ける必要はなく、一部のプラスチックレンズについては、レンズの外周面と鏡筒の内壁面との嵌合によって光軸調整を行うようにしてもよい。

ところで、吸水率の高いプラスチックレンズは、吸水率の低いプラスチックレンズよりも吸水による体積変化が大きい。従来の撮像レンズユニットでは、吸水率の異なるプラスチックレンズが隣り合う場合、吸水率の高い側のプラスチックレンズの外側方向、すなわち光軸に直交する方向の体積変化が、吸水率の低い側のプラスチックレンズに形成された嵌合傾斜面によって規制されていた。この規制により各レンズの内部には吸水率の相違に基づく応力が発生し、撮像レンズユニットの光学性能の低下に繋がっていた。

本発明に係る撮像レンズユニットでは、隣り合う少なくとも２枚のプラスチックレンズにおいて、吸水率の高い側のプラスチックレンズの嵌合傾斜面を、吸水率の低い側のプラスチックレンズの嵌合傾斜面よりも外側に形成する。このような構成により、吸水率の高い側のプラスチックレンズが吸水によって体積変化したとしても、吸水率の低い側のプラスチックレンズの嵌合傾斜面による干渉を受けないため、レンズ内部に発生する応力を好適に抑制できる。なお、本明細書においては便宜上、吸水率が異なるプラスチックレンズのうち、吸水率の高い側のプラスチックレンズを「高吸水側プラスチックレンズ」、吸水率の低い側のプラスチックレンズを「低吸水側プラスチックレンズ」という。

上記構成の撮像レンズユニットにおいては、低吸水側プラスチックレンズの吸水率をβ１、高吸水側プラスチックレンズの吸水率をβ２としたとき、次の条件式（１）および（２）を満足することが望ましい。
β１＜０．１％ （１）
β２＞０．２％ （２）

プラスチックレンズの内部に発生する応力は、高吸水側プラスチックレンズの吸水率と低吸水側プラスチックレンズの吸水率との差が大きいほど大きくなる。条件式（１）および（２）を満足するプラスチックレンズが隣り合う場合には、本発明に係る撮像レンズユニットの有する構成が特に有効となる。

上記構成の撮像レンズユニットにおいては、鏡筒の吸水率は複数のプラスチックレンズの吸水率よりも高いことが望ましい。

複数のプラスチックレンズの吸水率よりも鏡筒の吸水率が低い場合には、プラスチックレンズが吸水によって体積膨張した際、プラスチックレンズの外周面と鏡筒の内壁面との接触によってレンズ内部に応力が発生する虞がある。プラスチックレンズの吸水率よりも鏡筒の吸水率を高くすることにより、こうしたレンズ内部の応力の発生を回避することができる。

上記構成の撮像レンズユニットにおいては、鏡筒の吸水率をβ３としたとき、以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
β３＞０．４％ （３）

上記構成の撮像レンズユニットにおいては、高吸水側プラスチックレンズの線膨張係数は、低吸水側プラスチックレンズの線膨張係数よりも大きいことが望ましい。

吸水によるプラスチックレンズの体積膨張と線膨張係数とは密接な関係にある。高吸水側プラスチックレンズの線膨張係数が低吸水側プラスチックレンズの線膨張係数よりも大きい場合には、本発明に係る撮像レンズユニットの有する構成が有効となる。

上記構成の撮像レンズユニットにおいては、高吸水側プラスチックレンズの外周面のうち少なくとも一面が前記鏡筒の内壁面に嵌合されることが望ましい。

高吸水側プラスチックレンズの外周面のうち少なくとも一面を鏡筒の内壁面に嵌合することにより、プラスチックレンズの光軸を鏡筒の中心軸に一致させることができる。

本発明の撮像レンズユニットによれば、プラスチックレンズの吸水によっても光学性能の低下を抑制することのできる撮像レンズユニットを提供できる。

本発明を具体化した一実施の形態に係る撮像レンズユニットの断面を概略的に示す断面図である。 図１に示す撮像レンズユニットの有するレンズアセンブリ部の分解断面図である。 図２に示すレンズアセンブリ部のうち第２レンズ、第３レンズおよび第４レンズについて、従来の構成との対比を示す分解断面図である。 図２に示すレンズアセンブリ部のうち第４レンズ、第５レンズおよび第６レンズについて、従来の構成との対比を示す分解断面図である。 図１に示す撮像レンズユニットについて、昇温時において各レンズに生じる最大応力をシミュレーションした結果を示すグラフである。 図１に示す撮像レンズユニットについて、降温時において生じる各レンズ間の面間隔の変化量をシミュレーションした結果を示すグラフである。

以下、本発明を具体化した一実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の実施の形態に記載されている構成は一例に過ぎず、その変形や変更は自由であって、本発明の技術的範囲を限定する趣旨のものではない。

図１に示すように本実施の形態に係る撮像レンズユニット１は、固体撮像素子Ｓや赤外線カットフィルタＦと組み合わせ、例えばスマートフォン等の携帯情報機器のカメラに搭載する。撮像レンズユニット１は、鏡筒２と当該鏡筒２内に収納されたレンズ等を有する。なお、以下の説明においては便宜上、図１～４において左側を前方（または物体側）、右側を後方（または像側）と定義する。

鏡筒２は、例えばカーボンを添加したポリカーボネートなどの黒色で不透光性の樹脂材料から形成する。鏡筒２は、光軸Ｘに沿って開口した略円筒状の周壁部３と、前方の開口部を塞ぐように当該周壁部３と一体的に形成された前壁部４を有する。前壁部４の中央には光軸Ｘが中心となる開口部４Ａを形成する。前壁部４の後方には、光軸Ｘに対して垂直となる受け面４Ｂを形成する。

本実施の形態に係る撮像レンズユニット１では、７枚のプラスチックレンズを鏡筒２内に収納する。具体的には、物体側から像側に向かって順に第１プラスチックレンズ１０、第２プラスチックレンズ２０、第３プラスチックレンズ３０、第４プラスチックレンズ４０、第５プラスチックレンズ５０、第６プラスチックレンズ６０および第７プラスチックレンズ７０を収納する。なお、本実施の形態では７枚のプラスチックレンズを鏡筒２に収納する構成としたが、本発明は少なくとも２枚のプラスチックレンズを有するレンズ構成であれば適用することができ、レンズ構成の一部にガラスレンズを含む構成でもよい。

第１プラスチックレンズ１０～第７プラスチックレンズ７０の各レンズ間には、樹脂製の遮光板８０～８５を挿入する。遮光板８０～８５は、中央に開口部を有する円盤形状を有し、各レンズ間において不要光を遮断する。第６プラスチックレンズ６０と第７プラスチックレンズ７０との間には間隔環９０を挿入する。間隔環９０は円環状の部材であり、第６プラスチックレンズ６０の像側の光学有効部の径および第７プラスチックレンズ７０の物体側の光学有効部の径よりも大きな径の開口を有する。第６プラスチックレンズ６０と第７プラスチックレンズ７０との面間隔は遮光板８５および間隔環９０によって定まる。以上の第１プラスチックレンズ１０～第７プラスチックレンズ７０、遮光板８０～８５および間隔環９０を鏡筒２内に収納した後、第７プラスチックレンズ７０の後方から環状の押え環９１を鏡筒２の周壁部３に接着剤等で固定する。

図２は、鏡筒２に収納された第１プラスチックレンズ１０～第７プラスチックレンズ７０、遮光板８０～８５および間隔環９０からなるレンズアセンブリ部の分解断面図である。図２に示すように、第１プラスチックレンズ１０～第５プラスチックレンズ５０の光学有効部の外側、いわゆるコバ部には、光軸Ｘを中心とする環状段部を形成する。各プラスチックレンズの環状段部を嵌合させることにより、鏡筒２内において各プラスチックレンズの位置・姿勢を高精度に保持できる。

第１プラスチックレンズ１０は、レンズ機能を有するレンズ部１１と、レンズ部１１の周縁に位置するコバ部１２とを一体的に有する。コバ部１２の物体側には、光軸Ｘに対して垂直となる当接面１３を形成する。この当接面１３は、鏡筒２の受け面４Ｂと当接する位置に形成する。第１プラスチックレンズ１０が鏡筒２に収納されると、当該当接面１３と鏡筒２の受け面４Ｂとが当接することになる。一方、コバ部１２の像側には、光軸Ｘを中心とする内向きの円錐状の嵌合傾斜面１４Ａおよび嵌合傾斜面１４Ａの外周縁に連接された像側を向く円環状平面１４Ｂからなる環状段部１４を形成する。円環状平面１４Ｂは光軸Ｘに対して垂直となるように形成する。

第２プラスチックレンズ２０は、レンズ機能を有するレンズ部２１と、レンズ部２１の周縁に位置するコバ部２２とを一体的に有する。コバ部２２の物体側には、光軸Ｘを中心とする外向きの円錐状の嵌合傾斜面２３Ａ、および嵌合傾斜面２３Ａの端部から外側に連接する円環状平面２３Ｂからなる環状段部２３を形成する。嵌合傾斜面２３Ａは、第１プラスチックレンズ１０の嵌合傾斜面１４Ａと光軸Ｘからの垂直距離が略一致する位置に形成する。円環状平面２３Ｂは光軸Ｘに対して垂直となるように形成する。一方、コバ部２２の像側には、光軸Ｘを中心とする外向きの円錐状の嵌合傾斜面２４Ａ、および嵌合傾斜面２４Ａの端部から外側に連接する円環状平面２４Ｂからなる環状段部２４を形成する。このうち円環状平面２４Ｂは円環状平面２３Ｂと平行となるように形成する。

組み立ての際には、第２プラスチックレンズ２０の嵌合傾斜面２３Ａを第１プラスチックレンズ１０の嵌合傾斜面１４Ａに嵌合するとともに、第２プラスチックレンズ２０の円環状平面２３Ｂを第１プラスチックレンズ１０の円環状平面１４Ｂに当接させる。これにより、第１プラスチックレンズ１０の光軸と第２プラスチックレンズ２０の光軸が一致するとともに、第１プラスチックレンズ１０と第２プラスチックレンズ２０との間の面間隔が定まる。

第３プラスチックレンズ３０は、レンズ機能を有するレンズ部３１と、レンズ部３１の周縁に位置するコバ部３２とを一体的に有する。コバ部３２の物体側には、光軸Ｘを中心とする内向きの円錐状の嵌合傾斜面３３Ａ、および嵌合傾斜面３３Ａの端部から外側に連接する円環状平面３３Ｂからなる環状段部３３を形成する。嵌合傾斜面３３Ａは、第２プラスチックレンズ２０の嵌合傾斜面２４Ａと光軸Ｘからの垂直距離が略一致する位置に形成する。円環状平面３３Ｂは光軸Ｘに対して垂直となるように形成する。一方、コバ部３２の像側には、光軸Ｘを中心とする内向きの円錐状の嵌合傾斜面３４Ａ、および嵌合傾斜面３４Ａの端部から外側に連接する円環状平面３４Ｂからなる環状段部３４を形成する。このうち円環状平面３４Ｂは円環状平面３３Ｂと平行となるように形成する。

組み立ての際には、第３プラスチックレンズ３０の嵌合傾斜面３３Ａを第２プラスチックレンズ２０の嵌合傾斜面２４Ａに嵌合するとともに、第３プラスチックレンズ３０の円環状平面３３Ｂを第２プラスチックレンズ２０の円環状平面２４Ｂに当接させる。これにより、第２プラスチックレンズ２０の光軸と第３プラスチックレンズ３０の光軸が一致するとともに、第２プラスチックレンズ２０と第３プラスチックレンズ３０との間の面間隔が定まる。

第４プラスチックレンズ４０は、レンズ機能を有するレンズ部４１と、レンズ部４１の周縁に位置するコバ部４２とを一体的に有する。コバ部４２の物体側には、光軸Ｘを中心とする外向きの円錐状の嵌合傾斜面４３Ａ、および嵌合傾斜面４３Ａの端部から外側に連接する円環状平面４３Ｂからなる環状段部４３を形成する。嵌合傾斜面４３Ａは、第３プラスチックレンズ３０の嵌合傾斜面３４Ａと光軸Ｘからの垂直距離が略一致する位置に形成する。円環状平面４３Ｂは光軸Ｘに対して垂直となるように形成する。一方、コバ部４２の像側には、光軸Ｘを中心とする外向きの円錐状の嵌合傾斜面４４Ａ、および嵌合傾斜面４４Ａの端部から外側に連接する円環状平面４４Ｂからなる環状段部４４を形成する。このうち円環状平面４４Ｂは円環状平面４３Ｂと平行となるように形成する。

組み立ての際には、第４プラスチックレンズ４０の嵌合傾斜面４３Ａを第３プラスチックレンズ３０の嵌合傾斜面３４Ａに嵌合するとともに、第４プラスチックレンズ４０の円環状平面４３Ｂを第３プラスチックレンズ３０の円環状平面３４Ｂに当接させる。これにより、第３プラスチックレンズ３０の光軸と第４プラスチックレンズ４０の光軸が一致するとともに、第３プラスチックレンズ３０と第４プラスチックレンズ４０との間の面間隔が定まる。

第５プラスチックレンズ５０は、レンズ機能を有するレンズ部５１と、レンズ部５１の周縁に位置するコバ部５２とを一体的に有する。コバ部５２の物体側には、光軸Ｘを中心とする内向きの円錐状の嵌合傾斜面５３Ａ、および嵌合傾斜面５３Ａの端部から外側に連接する円環状平面５３Ｂからなる環状段部５３を形成する。嵌合傾斜面５３Ａは、第４プラスチックレンズ４０の嵌合傾斜面４４Ａと光軸Ｘからの垂直距離が略一致する位置に形成する。円環状平面５３Ｂは光軸Ｘに対して垂直となるように形成する。また、コバ部５２の像側には、円環状平面５３Ｂと平行となる円環状平面５４を形成する。さらに、当該第５プラスチックレンズ５０については、その外周面を、鏡筒２の周壁部３の内壁面と嵌合可能に形成する。

組み立ての際には、第５プラスチックレンズ５０の嵌合傾斜面５３Ａを第４プラスチックレンズ４０の嵌合傾斜面４４Ａに嵌合するとともに、第５プラスチックレンズ５０の円環状平面５３Ｂを第４プラスチックレンズ４０の円環状平面４４Ｂに当接させる。これにより、第４プラスチックレンズ４０の光軸と第５プラスチックレンズ５０の光軸が一致するとともに、第４プラスチックレンズ４０と第５プラスチックレンズ５０との間の面間隔が定まる。また、第５プラスチックレンズ５０と鏡筒２との嵌合によって第１プラスチックレンズ１０～第５プラスチックレンズ５０の各光軸と鏡筒２の中心軸とが一致する。

第６プラスチックレンズ６０は、レンズ機能を有するレンズ部６１と、レンズ部６１の周縁に位置するコバ部６２とを一体的に有する。コバ部６２の物体側には、光軸Ｘに対して垂直となる円環状平面６３を形成する。コバ部６２の像側には、円環状平面６３と平行となる円環状平面６４を形成する。また、第６プラスチックレンズ６０の外周面は鏡筒２の周壁部３の内壁面と嵌合可能に形成する。

第７プラスチックレンズ７０は、レンズ機能を有するレンズ部７１と、レンズ部７１の周縁に位置するコバ部７２とを一体的に有する。コバ部７２の物体側には、光軸Ｘに対して垂直となる円環状平面７３を形成する。コバ部７２の像側には、円環状平面７３と平行となる円環状平面７４を形成する。円環状平面７４には押え環９１が当接する。第７プラスチックレンズ７０の外周面は鏡筒２の周壁部３の内壁面と嵌合可能に形成する。

第６プラスチックレンズ６０の外周面および第７プラスチックレンズ７０の外周面をそれぞれ、鏡筒２の周壁部３の内壁面に嵌合すると、両レンズの光軸が一致する。また、第５プラスチックレンズ５０と第６プラスチックレンズ６０との間に遮蔽板８４を挟み込むことにより、第５プラスチックレンズ５０と第６プラスチックレンズ６０との間の面間隔が定まる。同様に、第６プラスチックレンズ６０と第７プラスチックレンズ７０との間に間隔環９０および遮蔽板８５を挟み込むことにより、第６プラスチックレンズ６０と第７プラスチックレンズ７０との間の面間隔が定まる。

以上のように、各プラスチックレンズのコバ部に形成された環状段部同士の嵌合および当接と、レンズ外周面と鏡筒２の内壁面との嵌合とにより、鏡筒２の内部において、第１プラスチックレンズ１０～第７プラスチックレンズ７０の各レンズの光軸が一致するとともに各レンズ間の面間隔が一定の値に定まる。

次に、本実施の形態に係る撮像レンズユニット１において各レンズが吸水した場合の各レンズの挙動を従来の撮像レンズユニットと対比しながら説明する。

図３は、第２プラスチックレンズ～第４プラスチックレンズのコバ部の構造について、従来と本実施の形態に係る構造との対比を示したものである。図３において左側の分解図は、従来の第２プラスチックレンズ１２０、第３プラスチックレンズ１３０および第４プラスチックレンズ１４０を示したものである。このうち第２プラスチックレンズ２０、１２０および第４プラスチックレンズ４０、１４０は低吸水側プラスチックレンズであり、第３プラスチックレンズ３０、１３０は高吸水側プラスチックレンズである。

従来のレンズ構成では、第２プラスチックレンズ１２０の嵌合傾斜面１２４Ａと第３プラスチックレンズ１３０の嵌合傾斜面１３３Ａとが嵌合するとともに、第２プラスチックレンズ１２０の円環状平面１２４Ｂと第３プラスチックレンズ１３０の円環状平面１３３Ｂとが当接する。嵌合傾斜面１２４Ａは、光軸Ｘを中心とする内向きの円錐状の面であり、嵌合傾斜面１３３Ａは、光軸Ｘを中心とする外向きの円錐状の面である。よって、第２プラスチックレンズ１２０と第３プラスチックレンズ１３０との関係においては、高吸水側プラスチックレンズの嵌合傾斜面１３３Ａが、低吸水側プラスチックレンズの嵌合傾斜面１２４Ａよりも内側に位置する。

また、第３プラスチックレンズ１３０の嵌合傾斜面１３４Ａと第４プラスチックレンズ１４０の嵌合傾斜面１４３Ａとが嵌合するとともに、第３プラスチックレンズ１３０の円環状平面１３４Ｂと第４プラスチックレンズ１４０の円環状平面１４３Ｂとが当接する。このうち嵌合傾斜面１３４Ａは、光軸Ｘを中心とする内向きの円錐状の面であり、嵌合傾斜面１４３Ａは、光軸Ｘを中心とする外向きの円錐状の面である。よって、第３プラスチックレンズ１３０と第４プラスチックレンズ１４０との関係においては、高吸水側プラスチックレンズの嵌合傾斜面１３４Ａが、低吸水側プラスチックレンズの嵌合傾斜面１４３Ａよりも外側に位置する。

このような構成において第２プラスチックレンズ１２０～第４プラスチックレンズ１４０が吸水により膨張した場合、第３プラスチックレンズ１３０は他の２枚の低吸水側プラスチックレンズよりもより外側に膨張しようとする。この際、第２プラスチックレンズ１２０の嵌合傾斜面１２４Ａが第３プラスチックレンズ１３０の外側方向の膨張を規制する。このため、第２プラスチックレンズ１２０および第３プラスチックレンズ１３０の内部に応力が生じることになる。

一方、本実施の形態に係る構成では、第２プラスチックレンズ２０と第３プラスチックレンズ３０との関係において、高吸水側プラスチックレンズの嵌合傾斜面３３Ａが、低吸水側プラスチックレンズの嵌合傾斜面２４Ａよりも外側に位置している。このため、第２プラスチックレンズ２０～第４プラスチックレンズ４０が吸水により膨張したとしても、第３プラスチックレンズ３０の外側方向の膨張が嵌合傾斜面２４Ａによって規制されることがない。このように、第２プラスチックレンズ２０および第３プラスチックレンズ３０は、従来のレンズ構成におけるような低吸水側プラスチックレンズと高吸水側プラスチックレンズとの干渉による応力を受けない。

図４は、第４プラスチックレンズ～第６プラスチックレンズのコバ部の構造について、従来と本実施の形態に係る構造との対比を示したものである。図４において左側の分解図は、従来の第４プラスチックレンズ１４０、第５プラスチックレンズ１５０および第６プラスチックレンズ１６０を示したものである。このうち第４プラスチックレンズ４０、１４０は低吸水側プラスチックレンズであり、第５プラスチックレンズ５０、１５０および第６プラスチックレンズ６０、１６０は高吸水側プラスチックレンズである。

従来のレンズ構成では、第４プラスチックレンズ１４０の嵌合傾斜面１４４Ａと第５プラスチックレンズ１５０の嵌合傾斜面１５３Ａとが嵌合するとともに、第４プラスチックレンズ１４０の円環状平面１４４Ｂと第５プラスチックレンズ１５０の円環状平面１５３Ｂとが当接する。嵌合傾斜面１４４Ａは、光軸Ｘを中心とする内向きの円錐状の面であり、嵌合傾斜面１５３Ａは、光軸Ｘを中心とする外向きの円錐状の面である。よって、第４プラスチックレンズ１４０と第５プラスチックレンズ１５０との関係においては、高吸水側プラスチックレンズの嵌合傾斜面１５３Ａが、低吸水側プラスチックレンズの嵌合傾斜面１４４Ａよりも内側に位置する。

また、第５プラスチックレンズ１５０の嵌合傾斜面１５４Ａと第６プラスチックレンズ１６０の嵌合傾斜面１６３Ａとが嵌合するとともに、第５プラスチックレンズ１５０の円環状平面１５４Ｂと第６プラスチックレンズ１６０の円環状平面１６３Ｂとが当接する。このうち嵌合傾斜面１５４Ａは、光軸Ｘを中心とする内向きの円錐状の面であり、嵌合傾斜面１６３Ａは、光軸Ｘを中心とする外向きの円錐状の面である。よって、第５プラスチックレンズ１５０と第６プラスチックレンズ１６０との関係においては、嵌合傾斜面１５４Ａが嵌合傾斜面１６３Ａよりも外側に位置する。

このような構成において第４プラスチックレンズ１４０～第６プラスチックレンズ１６０が吸水により膨張した場合、第５プラスチックレンズ１５０は第４プラスチックレンズ１４０よりもより外側に膨張しようとする。この際、第４プラスチックレンズ１４０の嵌合傾斜面１４４Ａが第５プラスチックレンズ１５０の外側方向の膨張を規制する。このため、第４プラスチックレンズ１４０および第５プラスチックレンズ１５０の内部に応力が生じることになる。

一方、本実施の形態に係る構成では、第４プラスチックレンズ４０と第５プラスチックレンズ５０との関係において、高吸水側プラスチックレンズの嵌合傾斜面５３Ａが、低吸水側プラスチックレンズの嵌合傾斜面４４Ａよりも外側に位置している。このため、第４プラスチックレンズ４０～第６プラスチックレンズ６０が吸水により膨張したとしても、第５プラスチックレンズ５０の外側方向の膨張が嵌合傾斜面４４Ａによって規制されることがない。このように、第４プラスチックレンズ４０および第５プラスチックレンズ５０は、従来のレンズ構成におけるような低吸水側プラスチックレンズと高吸水側プラスチックレンズとの干渉による応力を受けない。

続いて、撮像レンズユニット１の各プラスチックレンズについて、吸水によって発生する応力、およびレンズ面間隔の変化量についてシミュレーションした結果を説明する。ここでは、高温高湿の環境下での材料物性値を代用し、非線形静解析（熱解析）を用いて疑似的にレンズの吸水をシミュレーションした。なお、以下に示す内容はあくまでも一定条件下におけるシミュレーションの結果であり、実環境下において各プラスチックレンズに生じる現象については様々な要因を考慮する必要がある。

本シミュレーションでは、２５℃～８５℃の昇温、８５℃の熱保持、８５℃～２５℃の降温を行い、これら環境下において各レンズに生じる最大応力およびレンズ間の面間隔の変化量を評価する。昇温時間、熱保持時間および降温時間は同一とする。昇温時から熱保持までは、吸水による体積膨張率から換算した線膨張率を材料の線膨張係数に加算した値、すなわち吸水を考慮した線膨張率（以下、「換算線膨張率」という）を用い、降温時には材料の線膨張係数を用いる。ここでの体積膨張率は、飽和吸水率相当に体積が膨張したと仮定したときの値とする。以下、本実施の形態における第１プラスチックレンズ１０～第７プラスチックレンズレンズ７０および鏡筒２の線膨張係数、吸水による体積膨張率および換算線膨張率を示す。なお、第１プラスチックレンズ１０～第７プラスチックレンズレンズ７０および従来のレンズ構成における第１プラスチックレンズ～第７プラスチックレンズをＬ１～Ｌ７として示す。

線膨張係数[1/K] 体積膨張率[%] 換算線膨張率[1/K]
Ｌ１ 6.000E-05 0.030 6.167E-05
Ｌ２ 6.000E-05 0.030 6.167E-05
Ｌ３ 6.600E-05 0.380 8.711E-05
Ｌ４ 6.000E-05 0.030 6.167E-05
Ｌ５ 6.600E-05 0.320 8.378E-05
Ｌ６ 7.000E-05 0.360 9.000E-05
Ｌ７ 6.000E-05 0.030 6.167E-05
鏡筒２ 7.000E-05 0.600 10.333E-05

本実施の形態に係る撮像レンズユニット１では、第３プラスチックレンズ３０（Ｌ３）、第５プラスチックレンズ５０（Ｌ５）および第６プラスチックレンズ６０（Ｌ６）が吸水率の高い側の高吸水側プラスチックレンズに該当し、第１プラスチックレンズ１０（Ｌ１）、第２プラスチックレンズ２０（Ｌ２）、第４プラスチックレンズ４０（Ｌ４）および第７プラスチックレンズ７０（Ｌ７）が吸水率の低い側の低吸水側プラスチックレンズに該当する。高吸水側プラスチックレンズの線膨張係数は低吸水側プラスチックレンズの線膨張係数よりも大きくなっている。

低吸水側プラスチックレンズの吸水率をβ１、高吸水側プラスチックレンズの吸水率をβ２としたとき、第１プラスチックレンズ１０～第７プラスチックレンズレンズ７０は次の条件式（１）および（２）を満足する。
β１＜０．１％ （１）
β２＞０．２％ （２）

また、鏡筒２の吸水率は第１プラスチックレンズ１０～第７プラスチックレンズレンズ７０の吸水率よりも高く、鏡筒２はその樹脂材料の吸水率をβ３としたとき次の条件式（３）を満足する。
β３＞０．４％ （３）

以下、昇温時にレンズ内部にて発生する最大応力についてシミュレーションした結果を示す。

従来のレンズ構成
最大応力[ＭＰａ]
第１プラスチックレンズ 0.2802
第２プラスチックレンズ１２０ 4.6287
第３プラスチックレンズ１３０ 4.1456
第４プラスチックレンズ１４０ 3.8646
第５プラスチックレンズ１５０ 3.1516
第６プラスチックレンズ１６０ 0.9464
第７プラスチックレンズ 1.2458

本実施の形態のレンズ構成
最大応力[ＭＰａ]
第１プラスチックレンズ１０ 7.27E-06
第２プラスチックレンズ２０ 6.42E-06
第３プラスチックレンズ３０ 7.38E-06
第４プラスチックレンズ４０ 4.94E-06
第５プラスチックレンズ５０ 5.00E-06
第６プラスチックレンズ６０ 4.66E-06
第７プラスチックレンズ７０ 1.66E-06

図５は昇温時に発生したレンズ内部の最大応力を示すグラフである。グラフにおいて、従来のレンズ構成における最大応力値を破線で示し、本実施の形態のレンズ構成における最大応力値を実線で示す。図５に示されるように、本実施の形態のレンズ構成によれば、各プラスチックレンズの内部に発生する応力をほぼゼロにすることができる。

次に、降温時における光軸上のレンズ面間隔の変化量についてシミュレーションした結果を示す。なお、第１および第２プラスチックレンズとの間の面間隔を「Ｌ１－Ｌ２」、第２および第３プラスチックレンズとの間の面間隔を「Ｌ２－Ｌ３」として示し、その他のプラスチックレンズ間の面間隔についても同様の態様で示すものとする。

従来のレンズ構成
変化量[μｍ]
Ｌ１－Ｌ２間 2.2681
Ｌ２－Ｌ３間 2.9313
Ｌ３－Ｌ４間 1.7682
Ｌ４－Ｌ５間 1.4240
Ｌ５－Ｌ６間 -4.1091
Ｌ６－Ｌ７間 -0.6189

本実施の形態のレンズ構成
変化量[μｍ]
Ｌ１－Ｌ２間 0.0142
Ｌ２－Ｌ３間 -0.1316
Ｌ３－Ｌ４間 0.6221
Ｌ４－Ｌ５間 0.4051
Ｌ５－Ｌ６間 0.4115
Ｌ６－Ｌ７間 -0.4266

図６は、降温時における光軸上のレンズ面間隔の変化量を示すグラフである。グラフにおいて、従来のレンズ構成におけるレンズ面間隔の変化量を破線で示し、本実施の形態のレンズ構成におけるレンズ面間隔の変化量を実線で示す。図６に示されるように、本実施の形態のレンズ構成によれば、従来のレンズ構成よりもレンズ面間隔の変化量を小さくすることができる。

本発明は、スマートフォン等の携帯情報機器、家電製品および自動車等に内蔵されるカメラに搭載することが可能であり、安定した光学性能が要求される分野に適用できる。

１ 撮像レンズユニット
２ 鏡筒
３ 周壁部
４ 前壁部
４Ａ 開口部
４Ｂ 受け面
１０ 第１プラスチックレンズ
１１ レンズ部
１２ コバ部
１３ 当接面
１４ 環状段部
１４Ａ 嵌合傾斜面
１４Ｂ 円環状平面
２０、１２０ 第２プラスチックレンズ
２１ レンズ部
２２ コバ部
２３、２４ 環状段部
２３Ａ、２４Ａ、１２４Ａ 嵌合傾斜面
２３Ｂ、２４Ｂ、１２４Ｂ 円環状平面
３０、１３０ 第３プラスチックレンズ
３１ レンズ部
３２ コバ部
３３、３４ 環状段部
３３Ａ、３４Ａ、１３３Ａ、１３４Ａ 嵌合傾斜面
３３Ｂ、３４Ｂ、１３３Ｂ、１３４Ｂ 円環状平面
４０、１４０ 第４プラスチックレンズ
４１ レンズ部
４２ コバ部
４３、４４ 環状段部
４３Ａ、４４Ａ、１４３Ａ、１４４Ａ 嵌合傾斜面
４３Ｂ、４４Ｂ、１４３Ｂ、１４４Ｂ 円環状平面
５０、１５０ 第５プラスチックレンズ
５１ レンズ部
５２ コバ部
５３ 環状段部
５３Ａ、１５３Ａ、１５４Ａ 嵌合傾斜面
５３Ｂ、５４、１５３Ｂ、１５４Ｂ 円環状平面
６０、１６０ 第６プラスチックレンズ
６１ レンズ部
６２ コバ部
６３、６４、１６３Ｂ 円環状平面
１６３Ａ 嵌合傾斜面
７０ 第７プラスチックレンズ
７１ レンズ部
７２ コバ部
７３、７４ 円環状平面
８０、８１、８２、８３、８４、８５ 遮蔽板
９０ 間隔環
９１ 押え環
Ｆ 赤外線カットフィルタ
Ｓ 撮像センサ

Claims (6)

1. 樹脂材料で形成された鏡筒と、
   前記鏡筒に収納される複数のプラスチックレンズとを備え、
   複数の前記プラスチックレンズのうち隣り合う少なくとも２枚の前記プラスチックレンズは、吸水率が異なるとともに、光軸を中心とする円錐状の嵌合傾斜面がそれぞれの光学有効部の外側に嵌合可能に形成されており、
   隣り合う前記プラスチックレンズにおいて、吸水率の高い側の高吸水側プラスチックレンズの前記嵌合傾斜面は、吸水率の低い側の低吸水側プラスチックレンズの前記嵌合傾斜面よりも外側に形成される、撮像レンズユニット。
2. 前記低吸水側プラスチックレンズの吸水率をβ１、前記高吸水側プラスチックレンズの吸水率をβ２としたとき、
   β１＜０．１％、
   β２＞０．２％、
   を満足する請求項１に記載の撮像レンズユニット。
3. 前記鏡筒の吸水率は複数の前記プラスチックレンズの吸水率よりも高い、
   請求項1または２に記載の撮像レンズユニット。
4. 前記鏡筒の吸水率をβ３としたとき、
   β３＞０．４％、
   を満足する請求項３に記載の撮像レンズユニット。
5. 前記高吸水側プラスチックレンズの線膨張係数は前記低吸水側プラスチックレンズの線膨張係数よりも大きい、
   請求項１～４のいずれか一項に記載の撮像レンズユニット。
6. 前記高吸水側プラスチックレンズの外周面のうち少なくとも一面が前記鏡筒の内壁面に嵌合される、
   請求項１～５のいずれか一項に記載の撮像レンズユニット。

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