JP6640457B2

JP6640457B2 - 車載用撮影レンズユニットおよびカメラモジュール

Info

Publication number: JP6640457B2
Application number: JP2015064135A
Authority: JP
Inventors: 井上　貴之; 貴之井上
Original assignee: Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Ltd
Priority date: 2015-03-26
Filing date: 2015-03-26
Publication date: 2020-02-05
Anticipated expiration: 2035-03-26
Also published as: JP2016184083A

Description

本発明は、少なくとも一部が露出するように屋外に配置されるカメラに好適に用いられるレンズユニットおよびカメラモジュールに関する。

近年、カーナビ等のために車にモニタが搭載されることから、例えば、バックモニタシステムとして、車両のバックに搭載された車載カメラが撮影した映像をモニタに表示することが行われている。また、このカメラをバックだけではなく、車両の前後左右に備え、車両の周囲を見渡せるような画像を略リアルタイムで合成してモニタに表示するようなシステムも開発されている。

このような車載カメラのレンズユニットは、広角のレンズユニットとなるとともに、物体側となる先端部が車両の外に出た状態となるので、強度、防水性、耐薬品性、高温耐性等が要求される。また、温度変化に対するレンズの曇りを防止する必要がある。
例えば、レンズの曇り防止等のために密閉構造にした車載カメラ用のレンズユニットが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このレンズユニットにおいては、筒状の鏡筒に一群のレンズとして、例えば、４枚のレンズが略鏡筒内に光軸方向に重ねて配置され、最も物体側のレンズと鏡筒との間がシール材としてのＯリングによりシールされている。また、最も結像側（撮像素子側）では、光学フィルタまたは最も結像側に配置されるレンズと鏡筒とが接着剤により固定されることにより、硬化した接着剤がシール材として機能している。
これにより、鏡筒の物体側のシールと結像側のシールとにより鏡筒内が気密された状態となっており、温度変化による鏡筒内のレンズの曇りの発生が防止されている。

ところで、最も物体側のガラスレンズと樹脂製の鏡筒との間をシール材としてのＯリングでシールする場合、従来、ガラスレンズを樹脂製の鏡筒に加締めにより固定している。具体的には、図５に示すように、鏡筒２０に加締め用リブ２２を設ける一方、ガラスレンズ２３に面取り部２５を設ける。そして、鏡筒２０とガラスレンズ２３との間にＯリング２６を介在させ、ガラスレンズ２３の中央部を押してＯリング２６を鏡筒２０およびガラスレンズ２３に密着させつつ、熱および力をかけて、鏡筒２０の加締め用リブ２２をガラスレンズ２３の外周部側に加締めて、ガラスレンズ２３を鏡筒２０に固定する。

特許第４９９９５０８号公報

しかしながら、このような従来の加締めによる固定方法では、加締め作業時にＯリング２６を噛み込み、気密不良になるという問題がある。また、加締め用リブ２２で光線が蹴られるという問題がある。また、ガラスレンズ２３の面取り部２５によりレンズの有効径が狭くなるという問題がある。また、加締める際の熱によりガラスレンズ２３のガラスコートが劣化するという問題がある。また、大きな力により加締めを行うので、作業に危険が伴う。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、Ｏリングを用いることなく、最も物体側のガラスレンズの鏡筒への固定と鏡筒内の気密保持とを確実に行うことができるレンズユニットおよびカメラモジュールを提供することを目的とする。

本発明のレンズユニットは、鏡筒と、前記鏡筒の内側に前記鏡筒の軸方向に並んで設けられる複数のレンズとを備え、前記複数のレンズのうちの少なくとも最も物体側に位置することになるレンズがガラスレンズであるレンズユニットであって、
前記鏡筒の内周面の物体側の端部に物体側および径方向内側に開口する環状の保持部が形成され、この保持部に前記ガラスレンズが嵌合され、
前記ガラスレンズの外周面の物体側の端部と前記鏡筒の前記保持部の内周面の物体側の端部との間に、物体側に開口する接着剤用溝が形成され、この接着剤用溝に接着剤が介在されて前記ガラスレンズと前記鏡筒とが固定され、
前記鏡筒の前記保持部の底面の外周部に環状の底面側溝が形成されていることを特徴とする。

本発明においては、例えば、鏡筒を物体側となる端部を上にして立てた状態で、鏡筒の保持部にガラスレンズを嵌合させ、接着剤用溝に接着材を充填する時に、接着剤用溝内の接着剤が鏡筒の保持部の内周面とガラスレンズの外周面との僅かな隙間から漏れても、保持部の底面側溝に溜まるので、接着剤用溝から漏れた接着剤が径方向内方に漏れ出すことがない。

このような構成によれば、接着剤用溝に接着剤が介在されて鏡筒とガラスレンズとが固定されているので、Ｏリングを用いることなく、鏡筒内の気密保持とガラスレンズの鏡筒への固定とを確実に行うことができ、生産コストを低減することができる。
さらには、鏡筒の保持部の底面の外周部に環状の底面側溝が形成されているので、接着剤用溝への接着材充填時に、接着剤用溝内の接着剤が鏡筒の保持部の内周面とガラスレンズの外周面との僅かな隙間から漏れても、漏れた接着剤を保持部の底面側溝に溜めることができるため、接着剤が鏡筒内部に漏れ出すことを防止できる。

また、ガラスレンズの外周面にＯリング用溝を形成する必要がなくなるので、ガラスレンズの全厚さを薄くすることができる。
また、ガラスレンズの面取りが必要なくなるので、ガラスレンズの有効径を広げることができる。
また、加締め工程がないので、熱によるガラスレンズの劣化がないとともに、作業を安全に行うことができる。

本発明の前記構成において、前記接着剤用溝は、前記ガラスレンズの外周面の物体側の端部に物体側および径方向外側に開口する環状のレンズ側溝により形成されていることが好ましい。
また、前記接着剤用溝は、前記鏡筒の前記保持部の内周面の物体側の端部に物体側および径方向内側に開口する環状の鏡筒側溝により形成されていることが好ましい。
また、前記接着剤用溝は、前記ガラスレンズの外周面の物体側の端部に物体側および径方向外側に開口する環状のレンズ側溝と、前記鏡筒の前記保持部の内周面の物体側の端部に物体側および径方向内側に開口する環状の鏡筒側溝とにより形成されていることが好ましい。

本発明の前記構成において、前記接着剤は、２５℃における粘度が３０００〜３００００ｍＰａ・ｓであることが好ましい。
また、前記接着剤は、エアーの漏れ流量がエアー圧力１５０ｋＰａを加圧し、０．２ｍｌ／ｍｉｎ以下であることが好ましい。

本発明のカメラモジュールは、前記構成のレンズユニットを備えるとともに、前記レンズユニットにより結像された画像を撮像する撮像素子を備えることを特徴とする。
このような構成によれば、カメラモジュールは、上述の各レンズユニットと同様の作用効果を奏することができる。

本発明によれば、Ｏリングを用いることなく、最も物体側のガラスレンズの鏡筒への固定と鏡筒内の気密保持とを確実に行うことができる。

本発明の第１の実施の形態に係るレンズユニットの鏡筒とレンズとを示す図であって、レンズ面形状を省略して示す概略断面図である。図１の要部拡大図である。本発明の第２の実施の形態に係るレンズユニットの鏡筒とレンズとを示す図であって、レンズ面形状を省略して示す概略断面図である。本発明の第３の実施の形態に係るレンズユニットの鏡筒とレンズとを示す図であって、レンズ面形状を省略して示す概略断面図である。従来のレンズユニットの鏡筒とガラスレンズとを示す部分断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
（第１の実施の形態）
まず、本発明の第１の実施の形態を説明する。
図１および図２に示すように、この実施の形態のレンズユニットは、鏡筒１と、鏡筒１内に配置される複数のレンズ２，３，４，・・・とを備えている。
このレンズユニットは、この他に、レンズの間に介在される遮光フィルタやスペーサとレンズ２，３，４，・・が像を結ぶ（結像）側（撮像素子が配置される側）の一方の端部に配置される光学フィルタなどを備えている。

このレンズユニットは、例えば、自動車の後方側や前方側、自動車の周囲を撮影するために、少なくとも物体側のレンズ２を自動車の車外に露出させた状態で配置される車載カメラに用いられる広角のレンズユニットである。
前記鏡筒１は、ナイロン系の樹脂をガラス繊維で強化したものである。このナイロン系の樹脂とは、一般に脂肪族骨格を含むポリアミドである。この樹脂は、耐薬品性に優れるとともに、優れた強靭性、耐衝撃性、柔軟性を示し、さらに、ガラス繊維など複合材との親和性も高くエンジニアリングプラスチックとして扱いやすものである。しかし、吸水率が高く、吸水すると膨張するので、できるだけ吸水率の低いポリアミド系樹脂を用いることが好ましい。そこで、吸水率が低減されたポリアミド樹脂である、例えば、レニー（三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製）を用いてもよい。
なお、鏡筒１は、他の樹脂で構成されていても、あるいはステンレス製またはアルミニウム合金製等の金属製であっても良い。

また、鏡筒１は、その内側に鏡筒１の軸方向に沿って１つのレンズ群を構成する複数の４枚のレンズ２，３，４，・・・が並べて配置される。また、鏡筒１の軸方向と略一致するように各レンズ２，３，４，・・・の光軸ＯＡ方向に配置されている。鏡筒１の一方の端部が結像側として撮像素子に向いて配置され、他方の端部が物体側として撮影対象を向いて配置される。本例の場合は、レンズ２側が物体側である。
最も物体側に位置することになるレンズ２は、ガラスレンズ（ガラス製のレンズ）である。他のレンズ３，４，・・・は、ガラスレンズであっても、樹脂レンズ（樹脂製のレンズ）であっても良い。
鏡筒１に対して複数のレンズ２，３，４，・・・と遮光フィルタとスペーサは、物体側から結像側に向かって順番に挿入されて設置されるようになっている。

鏡筒１の物体側の端部の内周面には、物体側および径方向内側に開口する環状の保持部（段差部）６が形成され、この保持部（嵌合部）６にレンズ２が嵌合（収容）されている。レンズ２は、保持部６の底面７から僅かに離れている。レンズ２の外周面の物体側の端部には、物体側および径方向外側に開口する狭い環状のレンズ側溝（接着剤用溝）１２が形成されている。レンズ側溝１２の断面形状は、扁平な矩形状になっている。このレンズ側溝１２内に接着剤１３が介在されて、レンズ２が鏡筒１の保持部６に固定されている。
この接着剤１３は、２５℃における粘度が３０００〜３００００ｍＰａ・ｓであることが好ましく、また耐水性が必要であるので、エポキシ樹脂ベースの紫外線硬化型樹脂、熱硬化型樹脂が好ましい。また、シール部に対する密閉性能を示すエアー（空気）の漏れ流量は、エアー圧力１５０ｋＰａを加圧し、０．２ｍｌ／ｍｉｎ以下であることが好ましい。なお、接着剤は、紫外線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂に限られるものではなく、その他の樹脂等であってもよいが、紫外線硬化樹脂の方が取扱が容易である。
鏡筒１の保持部６の底面７の外周部には、環状の底面側溝１５が形成されている。底面側溝１５の断面形状は、矩形状になっている。底面側溝１５の外周面と保持部６の外周面は面一になっている。

このレンズユニットにおいて、レンズ（ガラスレンズ）２を鏡筒１の保持部６に固定するには、例えば、まず、鏡筒１を物体側となる端部を上にして立てた状態で、鏡筒１の保持部２にレンズ２を嵌合させる。
次いで、レンズ側溝１２に接着材１３として紫外線硬化樹脂を充填する。
この際、レンズ側溝１２内に充填された接着剤１３が鏡筒１の保持部６の内周面とレンズ２の外周面との僅かな隙間から漏れても、保持部６の底面側溝１５に溜まるので、レンズ側溝１２から漏れた接着剤１５が径方向内方に漏れ出すことがない。
次いで、接着剤１５に紫外線を照射して硬化させる。

このようなレンズユニットは、台座としてのホルダー（マウント）に取り付けられ、撮像素子、配線基板、信号処理回路、フレキシブル配線シートおよびコネクタ等とともに、カメラモジュールを構成する。なお、カメラモジュール（撮像装置）とは、少なくともレンズユニットと撮像素子とを備えたものを言う。

カメラモジュールは、次のように動作する。物体側から入射する光は、レンズユニットのレンズを介して撮像素子に入射する。撮像素子は、入射した像を電気信号に変換する。信号処理回路は、撮像素子からの電気信号に対して信号処理（Ａ／Ｄ変換、画像補正処理等）を実行する。信号処理回路から出力される電気信号は、フレキシブル配線シートおよびコネクタを介して外部の電子機器に接続される。

上述のように構成されたレンズユニットおよびカメラモジュールにあっては、レンズ側溝１２に接着剤１３が介在されて鏡筒１とレンズ（ガラスレンズ）２とが固定されているので、Ｏリングを用いることなく、鏡筒内の気密保持とレンズ２の鏡筒１への固定とを確実に行うことができるため、生産コストを低減することができる。
さらに、鏡筒１の保持部６の底面７の外周部に環状の底面側溝１５が形成されているので、レンズ側溝１２への接着材１３の充填時に、レンズ側溝１２内の接着剤１３が鏡筒１の保持部６の内周面とレンズ２の外周面との僅かな隙間から漏れても、漏れた接着剤１３を嵌合部６の底面側溝７に溜めることができるため、接着剤１３が鏡筒１３の内部に漏れ出すことを防止できる。

また、レンズ２の外周面にＯリング用溝を形成する必要がなくなるので、レンズ２の全厚さを薄くすることができる。
また、レンズ２の面取りが必要なくなるので、レンズ２の有効径を広げることができる。
また、加締め工程がないので、熱によるレンズ２の劣化がなく、また作業を安全に行うことができる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。
図３に示すように、この第２の実施の形態のレンズユニットでは、レンズ２にレンズ側溝１２を形成する代わりに、鏡筒１の保持部６の内周面の物体側の端部に、物体側および径方向内側に開口する狭い環状の鏡筒側溝（接着剤用溝）１７が形成されて点でのみ、第１の実施の形態と異なり、他は第１の実施の形態と同様に構成されている。
鏡筒１の側溝１７の断面形状は、扁平な矩形状になっている。この鏡筒側溝１７内に接着剤１３が介在されて、レンズ２が鏡筒１の保持部６に固定されている。
この第２の実施の形態でも、第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。

（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。
図４に示すように、この第３の実施の形態のレンズユニットでは、レンズ２にレンズ側溝（接着剤用溝）１２が形成されているとともに、第２の実施の形態のように、鏡筒１に鏡筒側溝（接着剤用溝）１７が形成されて点でのみ、第１の実施の形態と異なり、他は第１の実施の形態と同様に構成されている。
この第３の実施の形態でも、第１の実施の形態あるいは第２の実施と形態と同様の作用効果を奏することができる。

１鏡筒
２レンズ（ガラスレンズ）
３，４レンズ
６保持部
１２レンズ側溝（接着剤用溝）
１３接着剤
１５底面側溝
１７鏡筒側溝（接着剤用溝）

Claims

樹脂製の鏡筒と、前記鏡筒の内側に前記鏡筒の軸方向に並んで設けられる複数のレンズとを備え、
前記複数のレンズのうちの少なくとも最も物体側に位置する第１レンズは、その外径が前記第１レンズの像側に隣接する第２レンズの外径より大きく、かつガラスレンズであるレンズユニットであって、
前記鏡筒の内周面の物体側の端部に物体側および径方向内側に開口する環状の保持部が形成され、前記保持部は前記第１レンズの外周が嵌合する第１内周面と前記第２レンズの外周が嵌合する第２内周面とを有し、前記第１内周面と前記第２内周面との間には段差部が形成され、
前記第１レンズの外周面の物体側の端部と前記鏡筒の前記第１内周面の物体側の端部との間に、物体側に開口する軸方向断面が矩形状となっている環状の接着剤用溝が形成され、この接着剤用溝に接着剤が充填されて前記第１レンズと前記鏡筒とが固定され、
前記段差部を構成する径方向に延在する底面には、前記鏡筒の軸方向に平行に像側に凹んだ形状を有し、軸方向断面が矩形状となっている環状の底面側溝が形成されていることを特徴とする車載用撮像レンズユニット。
前記接着剤用溝は、前記ガラスレンズの外周面の物体側の端部に物体側および径方向外側に開口する環状のレンズ側溝により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車載用撮像レンズユニット。
前記接着剤用溝は、前記鏡筒の前記保持部の内周面の物体側の端部に物体側および径方向内側に開口する環状の鏡筒側溝により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車載用撮像レンズユニット。
前記接着剤用溝は、前記ガラスレンズの外周面の物体側の端部に物体側および径方向外側に開口する環状のレンズ側溝と、前記鏡筒の前記保持部の内周面の物体側の端部に物体側および径方向内側に開口する環状の鏡筒側溝とにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車載用撮像レンズユニット。
前記接着剤は、２５℃における粘度が３０００〜３００００ｍＰａ・ｓであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の車載用撮像レンズユニット。
前記接着剤は、エアーの漏れ流量がエアー圧力１５０ｋＰａを加圧し、０．２ｍｌ／ｍｉｎ以下であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の車載用撮像レンズユニット。
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の車載用撮像レンズユニットと、前記車載用撮像レンズユニットにより結像された画像を撮像する撮像素子とを備えていることを特徴とするカメラモジュール。