JP6377748B2 - レンズユニット、車載カメラ、および撮像装置 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照

本出願は、２０１４年７月２９日に日本国に特許出願された特願２０１４−１５４２８４の優先権を主張するものであり、この先の出願の開示全体をここに参照のために取り込む。

本発明は、レンズの光軸の、所望の方向からの傾斜を抑制し得るレンズユニット、車載カメラ、および撮像装置に関する。

樹脂で形成された鏡筒に、レンズを保持させたレンズ装置が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００７−１０９０１号公報

しかし、特許文献１に記載のレンズ装置では、開口を有する受け部と保持突起との間に挟持させることによりレンズを保持する構成であって、鏡筒単体で保持させるレンズの光軸を所望の位置および方向に合わせることは困難であった。それゆえ、特許文献１に記載のレンズ装置では、治具によりレンズを固定した状態でレンズを鏡筒に接着させるという煩雑な工程が必要であった。

本発明の目的は、単独で、保持させるべきレンズの光軸の、所望の方向からの傾斜を抑制可能な鏡筒、レンズユニット、および撮像装置を提供することにある。

第１の観点によるレンズユニットは、
第１の方向に垂直な平面における円周上の少なくとも一部に配置され前記第１の方向に延在する壁部を有し、前記壁部は、前記円周の中心を通り前記第１の方向に平行な中心軸に対する間隔が前記第１の方向に向かうにつれて縮小する第１の傾斜部分と、前記中心軸に対する間隔が前記第１の方向に向かうにつれて拡大する第２の傾斜部分とを、それぞれ少なくとも２つ有する、鏡筒と、
前記第１の傾斜部分および前記第２の傾斜部分によって、前記壁部内に保持されるレンズとを備え、
前記レンズは、外周が前記鏡筒と線接触することによって保持される。

また、第２の観点による車載カメラは、
第１の方向に垂直な平面における円周上の少なくとも一部に配置され前記第１の方向に延在する壁部を有し、前記壁部は、前記円周の中心を通り前記第１の方向に平行な中心軸に対する間隔が前記第１の方向に向かうにつれて縮小する第１の傾斜部分と、前記中心軸に対する間隔が前記第１の方向に向かうにつれて拡大する第２の傾斜部分とを、それぞれ少なくとも２つ有する、鏡筒と、
前記第１の傾斜部分および前記第２の傾斜部分によって、前記壁部内に保持されるレンズと、
前記レンズが結像する被写体像を撮像する撮像素子とを備え、
前記レンズは、外周が前記鏡筒と線接触することによって保持される。

また、第３の観点による撮像装置は、
第１の方向に垂直な平面における円周上の少なくとも一部に配置され前記第１の方向に延在する壁部を有し、前記壁部は、前記円周の中心を通り前記第１の方向に平行な中心軸に対する間隔が前記第１の方向に向かうにつれて縮小する第１の傾斜部分と、前記中心軸に対する間隔が前記第１の方向に向かうにつれて拡大する第２の傾斜部分とを、それぞれ少なくとも２つ有する、鏡筒と、
前記第１の傾斜部分および前記第２の傾斜部分によって、前記壁部内に保持されるレンズと、
前記レンズが結像する被写体像を撮像する撮像素子とを備え、
前記レンズは、外周が前記鏡筒と線接触することによって保持される。

上記のように構成されたレンズユニット、車載カメラ、および撮像装置によれば、単独で、保持させるべきレンズの光軸の、所望の方向からの傾斜を抑制可能である。

本発明の一実施形態に係る鏡筒を含むレンズユニットを有する撮像装置の概略構成を示す、レンズユニットの光軸を通る断面図である。 図１における鏡筒の、正面図である。 図１における第１の傾斜部分および第２の傾斜部分近傍を拡大した部分断面図である。 図３における突起部分近傍を拡大した部分断面図である。 図１における鏡筒の背面図である。 鏡筒の内径に相対する部分の外径が均一である、鏡筒の成型用の金型の断面図である。 図６における金型により成型された鏡筒にレンズを収容させたときに生じ得る光軸の傾斜を説明するための、光軸を通る断面図である。 図１における鏡筒を成型し得る第１の金型および第２の金型の断面図である。 図２における鏡筒の変形例を示す、鏡筒の正面図である。 図１における撮像装置が設置された車両を示す図である。 図１におけるレンズユニットの変形例の概略構成を示す、レンズユニットの光軸を通る断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

図１に示すように、撮像装置１０は、撮像素子１１およびレンズユニット１２を含んで構成される。

撮像素子１１は、レンズユニット１２が有するレンズ１３の結像位置に配置され、レンズ１３が結像する被写体像を撮像する。

レンズユニット１２は、レンズ１３および鏡筒１４を含んで構成される。本実施形態において、レンズユニット１２は、単一のレンズ１３を有しているが、複数のレンズを有していてもよい。レンズ１３は、光軸ＯＸと、後述する鏡筒１４の中心軸とが重なるように、鏡筒１４に保持され、前述のように、被写体像を結像する。

鏡筒１４においては、保持するレンズ１３の光軸ＯＸと平行な方向を第１の方向と定める。第１の方向は、物体側から像側へ向かう方向、および像側から物体側へ向かう方向のいずれであってもよいが、本実施形態では、像側から物体側に向かう方向として、以下の説明に用いる。

鏡筒１４は、例えば樹脂などを、金型を用いて成形することにより形成される。鏡筒１４は、第１の方向に延在する壁部１５を有する。図２に示すように、壁部１５は、第１の方向に垂直な平面における円周Ｃ上の少なくとも一部に配置される。例えば、本実施形態では、壁部１５は、円筒状であり、円周Ｃ上の全域に亘って配置される。

壁部１５は、少なくとも２つ、例えば３つの第１の傾斜部分１６、および、少なくとも２つ、例えば３つの第２の傾斜部分１７を有する。また、壁部１５は、それぞれの第１の傾斜部分１６に、突起部分１８を有する。

第１の傾斜部分１６および第２の傾斜部分１７は、円周Ｃの周方向に沿って交互に配置される。また、第１の傾斜部分１６および第２の傾斜部分１７は、円周Ｃの周方向に沿って等間隔となるように配置される。

図３に示すように、第１の傾斜部分１６の、円周Ｃの中心を通り第１の方向に平行な中心軸ＣＸに対する間隔ｄ１が、第１の方向に向かうにつれて、縮小する。第２の傾斜部分１７は、中心軸ＣＸに対する間隔ｄ２が第１の方向に向かうにつれて拡大する。図３においては、第１の傾斜部分１６および第２の傾斜部分１７の中心軸ＣＸに対する傾斜が強調されて描かれているが、僅かな傾斜であり、図１に示すように、光軸ＯＸに重ねられる中心軸ＣＸに対して実質的には平行とみなせる傾斜であってよい。

第１の傾斜部分１６および第２の傾斜部分１７は、中心軸ＣＸに対する間隔ｄ１、ｄ２が最小となる、第１の方向における位置が、第１の傾斜部分１６および第２の傾斜部分１７の間で異なるように、形成される。例えば、本実施形態では、第１の傾斜部分１６全体が、第２の傾斜部分１７全体よりも第１の方向側に形成される。さらにいえば、第１の傾斜部分１６および第２の傾斜部分１７は、中心軸ＣＸに対する間隔ｄ１、ｄ２が、保持すべきレンズ１３の半径と実質的に等しくなる地点を、それぞれ第１の方向における異なる位置（Ｐ１、Ｐ２参照）に有している。

図４に示すように、突起部分１８は、第１の傾斜部分１６における、最も第１の方向側の位置（Ｐ１参照）よりも、第１の方向側に設けられ、中心軸ＣＸに向かって突出する（図２参照）。

鏡筒１４は、壁部１５の内方に環状の座部１９を有する（図１、２参照）。座部１９は、レンズ１３の第１の方向の逆方向への変位を規制する。座部１９は、中心軸ＣＸを中心とする円錐台状の孔部２０を画定する。孔部２０は、レンズ１３を透過する被写体の光束を、撮像素子１１に到達させ得る。

座部１９を含めた鏡筒１４は、第１の方向の逆方向から見て第１の傾斜部分１６までの、第１の傾斜部分１６に重なる領域Ｓ１（図１、２、５参照）が中空となるように、形成される。また、鏡筒１４は、第１の方向から見て第２の傾斜部分１７までの、第２の傾斜部分１７に重なる領域Ｓ２（図１参照）が中空となるように、形成される。

以上のような構成の本実施形態の鏡筒によれば、第１の傾斜部分１６および第２の傾斜部分１７を有するので、以下に説明するように、鏡筒１４単独で、保持させるべきレンズ１３の光軸ＯＸの、所望の方向である第１の方向からの傾斜を抑制可能である。

外径が高い精度で均一となる一般的なガラス製のレンズの当該外径と、同じ長さの、高い精度で均一な内径の鏡筒を用いれば、レンズの高精度な光軸合わせを、鏡筒単独で行うことは可能である。しかし、鏡筒の一般的な形成方法である、金型を用いた成型では、図６に示すような、鏡筒内径に相対する部分（符号"ＰＯ１"参照）の外径が均一である金型２１'を用いても、図７に示すように、成型した鏡筒１４'における金型２１'の抜き方向に平行な内周面ＩＳは、当該抜き方向に向かうにつれて広がるように、僅かに傾斜する。鏡筒１４'に、外径が高い精度で均一であるレンズ１３を収容させると、レンズ１３の光軸ＯＸに、鏡筒１４'の中心軸ＣＸからの傾斜が生じやすい。

一方、本実施形態の鏡筒１４によれば、第１の傾斜部分１６および第２の傾斜部分１７それぞれが、第１の方向における異なる位置でレンズ１３の外周に接触し得るので、鏡筒１４単独で、レンズ１３の光軸ＯＸの、第１の方向からの傾斜を抑制可能である。

また、本実施形態の鏡筒によれば、中心軸ＣＸに対する間隔が最小となる、第１の方向における位置が、第１の傾斜部分１６および前記第２の傾斜部分１７の間で異なるので、第１の傾斜部分１６および第２の傾斜部分１７それぞれの、第１の方向における、レンズ１３の外周への接触位置を、確実に異ならせることが可能である。

また、本実施形態の鏡筒によれば、第１の傾斜部分１６および第２の傾斜部分１７が、中心軸ＣＸを中心とする周方向に沿って交互に配置されるので、レンズ１３の光軸ＯＸの、中心軸ＣＸからのズレが抑制される。

また、本実施形態の鏡筒によれば、第１の傾斜部分１６および第２の傾斜部分１７は、周方向に沿って等間隔なので、保持させるべきレンズ１３の光軸ＯＸの、第１の方向からの傾斜および中心軸ＣＸからのズレが、いっそう抑制される。

また、本実施形態の鏡筒によれば、突起部分１８を有するので、突起部分１８および座部１９によってレンズ１３を第１の方向において挟持可能である。したがって、突起部分１８を押し広げながら、第１の方向からレンズ１３を鏡筒１４内に圧入することにより、カシメなどの工程を経ること無く、レンズ１３を鏡筒１４内に固定可能となる。それゆえ、リテーナおよび接着剤などの追加部材も不要であり、製造コストが低減される。また、接着剤を用いる場合に生じる、接着力の低下によるレンズ１３の固定精度の低下も生じない。

また、本実施形態の鏡筒によれば、第１の方向の逆方向から見て第１の傾斜部分１６に重なる領域Ｓ１が中空なので、図８に示すように、成型後に単に第１の方向の逆方向に引き抜く第１の金型２２によって、第１の傾斜部分１６を容易に形成可能である。また、第１の方向から見て第２の傾斜部分１７に重なる領域Ｓ２が中空なので、成型後に単に第１の方向に引き抜く第２の金型２３によって、第２の傾斜部分１７を容易に形成可能である。したがって、第１の金型２２および第２の金型２３を用いた成型によって、容易に鏡筒１４を製造可能である。

本発明を諸図面や実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。

例えば、図９に示すように、壁部１５には、少なくとも１つの第１の保持ユニット２４および少なくとも１つの第２の保持ユニット２５が、周方向に沿って等間隔となるように、配置されていてもよい。あるいは、壁部１５には、少なくとも２つの第１の保持ユニット２４が、または、少なくとも２つの第２の保持ユニット２５が、周方向に沿って等間隔となるように、配置されていてもよい。第１の保持ユニット２４は、少なくとも２つの第１の傾斜部分１６および少なくとも１つの第２の傾斜部分１７を、周方向における近傍に有する。第２の保持ユニット２５は、少なくとも１つの第１の傾斜部分１６および少なくとも２つの第２の傾斜部分１７を、周方向における近傍に有する。

第１の保持ユニット２４および第２の保持ユニット２５のように、第１の傾斜部分２６および第２の傾斜部分２７を周方向における近傍に配置することにより、レンズ１３の光軸ＯＸの、中心軸ＣＸからの傾斜がいっそう抑制される。

また、図１０に示すように、撮像装置１０は、車両２６に設置される車載カメラとして用いられてもよい。撮像装置１０は、例えば車両２６の後方の周辺領域を撮像可能となるように車両２６に設置されるが、車両２６における撮像装置１０の設置位置は任意に定めてもよい。撮像装置１０の撮像素子１１によって生成される撮像画像は、例えば専用線又は車載ネットワークなどを介して、車両２６に備えられる表示装置２７へ出力される。表示装置２７は、液晶ディスプレイまたは有機ＥＬディスプレイなどを含んで構成され、例えば車両２６の運転席から視認可能な位置に設置される。表示装置２７は、撮像装置１０から取得する撮像画像を表示可能である。

また、上述した実施形態では、レンズユニット１２が単一のレンズ１３を有する構成について説明したが、レンズユニットが複数のレンズを有する構成であってもよい。例えば、図１１に示すように、変形例に係るレンズユニット１２０は、複数のレンズ３００から３０４および鏡筒１４０を含んで構成される。複数のレンズ３００から３０４の形状は、任意に定められる。また、複数のレンズ３００から３０４は、レンズ３００から３０４の光軸が重なるように、鏡筒１４０内に保持される。鏡筒１４０は、上述した実施形態に係る鏡筒１４と同様に、第１の傾斜部分１６、第２の傾斜部分１７、および突起部分１８を有する。このため、鏡筒１４０によれば、複数のレンズ３００から３０４のうち少なくとも１つのレンズ、例えばレンズ３００の光軸の、第１の方向からの傾斜を、上述した鏡筒１４と同様に抑制可能である。

１０ 撮像装置
１１ 撮像素子
１２、１２０ レンズユニット
１３ レンズ
１４、１４０ 鏡筒
１５ 壁部
１６ 第１の傾斜部分
１７ 第２の傾斜部分
１８ 突起部分
１９ 座部
２０ 孔部
２１' 金型
２２ 第１の金型
２３ 第２の金型
２４ 第１の保持ユニット
２５ 第２の保持ユニット
２６ 車両
２７ 表示装置
３００、３０１、３０２、３０３、３０４ レンズ
Ｃ 円周
ＣＸ 中心軸
ｄ１ 中心軸に対する、第１の傾斜部分の任意の位置における間隔
ｄ２ 中心軸に対する、第２の傾斜部分の任意の位置における間隔
ＩＳ 内周面
ＯＸ 光軸
ＰＯ１ 鏡筒内径に相対する部分
Ｓ１ 第１の方向の逆方向から見て第１の傾斜部分までの、第１の傾斜部分と重なる領域
Ｓ２ 第１の方向から見て第２の傾斜部分までの、第２の傾斜部分と重なる領域

Claims (10)

1. 第１の方向に垂直な平面における円周上の少なくとも一部に配置され前記第１の方向に延在する壁部を有し、前記壁部は、前記円周の中心を通り前記第１の方向に平行な中心軸に対する間隔が前記第１の方向に向かうにつれて縮小する第１の傾斜部分と、前記中心軸に対する間隔が前記第１の方向に向かうにつれて拡大する第２の傾斜部分とを、それぞれ少なくとも２つ有する、鏡筒と、
   前記第１の傾斜部分および前記第２の傾斜部分によって、前記壁部内に保持されるレンズとを備え、
   前記レンズは、外周が前記鏡筒と線接触することによって保持される、レンズユニット。
2. 請求項１に記載のレンズユニットであって、
   前記中心軸に対する間隔が最小となる、前記第１の方向における位置が、前記第１の傾斜部分および前記第２の傾斜部分の間で異なる、レンズユニット。
3. 請求項１または２に記載のレンズユニットであって、
   前記第１の傾斜部分および前記第２の傾斜部分は、前記中心軸の周方向に沿って交互に配置される、レンズユニット。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のレンズユニットであって、
   前記第１の傾斜部分および前記第２の傾斜部分は、前記中心軸の周方向に沿って等間隔となるように配置される、レンズユニット。
5. 請求項１または２に記載のレンズユニットであって、
   前記壁部においては、少なくとも２つの前記第１の傾斜部分および少なくとも１つの前記第２の傾斜部分を前記中心軸の周方向における近傍に有する第１の保持ユニットの少なくとも２つが、少なくとも１つの前記第１の傾斜部分および少なくとも２つの前記第２の傾斜部分を前記周方向における近傍に有する第２の保持ユニットの少なくとも２つが、または少なくとも１つの前記第１の保持ユニットおよび少なくとも１つの前記第２の保持ユニットが、前記周方向に沿って等間隔となるように配置される、レンズユニット。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載のレンズユニットであって、
   前記壁部は、少なくとも３つの前記第１の傾斜部分、および少なくとも３つの前記第２の傾斜部分を、前記中心軸の周方向における異なる位置に有する、レンズユニット。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のレンズユニットであって、
   前記壁部は、前記第１の傾斜部分の前記第１の方向側に、前記中心軸に向かって突出する突起部分を有する、レンズユニット。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載のレンズユニットであって、
   前記第１の方向の逆方向から見て前記第１の傾斜部分までの前記第１の傾斜部分に重なる領域、および前記第１の方向から見て前記第２の傾斜部分までの前記第２の傾斜部分に重なる領域は中空である、レンズユニット。
9. 第１の方向に垂直な平面における円周上の少なくとも一部に配置され前記第１の方向に延在する壁部を有し、前記壁部は、前記円周の中心を通り前記第１の方向に平行な中心軸に対する間隔が前記第１の方向に向かうにつれて縮小する第１の傾斜部分と、前記中心軸に対する間隔が前記第１の方向に向かうにつれて拡大する第２の傾斜部分とを、それぞれ少なくとも２つ有する、鏡筒と、
   前記第１の傾斜部分および前記第２の傾斜部分によって、前記壁部内に保持されるレンズと、
   前記レンズが結像する被写体像を撮像する撮像素子とを備え、
   前記レンズは、外周が前記鏡筒と線接触することによって保持される、車載カメラ。
10. 第１の方向に垂直な平面における円周上の少なくとも一部に配置され前記第１の方向に延在する壁部を有し、前記壁部は、前記円周の中心を通り前記第１の方向に平行な中心軸に対する間隔が前記第１の方向に向かうにつれて縮小する第１の傾斜部分と、前記中心軸に対する間隔が前記第１の方向に向かうにつれて拡大する第２の傾斜部分とを、それぞれ少なくとも２つ有する、鏡筒と、
    前記第１の傾斜部分および前記第２の傾斜部分によって、前記壁部内に保持されるレンズと、
    前記レンズが結像する被写体像を撮像する撮像素子とを備え、
    前記レンズは、外周が前記鏡筒と線接触することによって保持される、撮像装置。

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