JP6931979B2 - レンズ保持機構及び撮像装置 - Google Patents

Description

本発明の一態様は、レンズ保持機構及び撮像装置（車載カメラなど）に関する。

近年、自動車にカメラを搭載して障害物を検知して危険回避を行うシステムが採用されるなど、車載カメラが広く採用されつつある。このような車載カメラなどの撮像装置では、悪天候時の雨水、路面の水たまり、またはトンネルを抜けた際の日光など、急激な光量の変化が課題となることがあり、その対策のひとつとして、偏光板を備える車載カメラを採用することがある。例えば特許文献１には、このような偏光板を備えるカメラについて開示されている。

特開２０１５−２１２７４２号公報

しかしながら、上記従来の構成の偏光板を備えるカメラでは、偏光板に与えられる応力により偏光板が歪んでしまうことがあった。このように偏光板が歪むと、撮像された画像の劣化につながっていた。

本発明は、上記課題を解決するために次のような手段を採る。なお、以下の説明において、発明の理解を容易にするために、一例として実施例における図面中の符号等を括弧書きで付記することがあるが、本発明の各構成要素はこれらの付記したものに限定されるものではなく、当業者が技術的に理解しうる範囲にまで広く解釈されるべきものである。

本発明の一の手段は、
レンズと、
前記レンズを固定するレンズ鏡筒（１０９、１０９ｂ）と、
前記レンズより被写体側に配置された偏光板（１０３）と、
前記偏光板と光軸方向に重ねて接着により固定されるとともに、光軸方向で前記偏光板と重ならない光軸方向に垂直な方向の領域を突出部とする平面板（１０２）と、
前記レンズ鏡筒に対して固定されるとともに、前記突出部と当接し前記平面板が光軸周りに回転しないよう位置を固定する偏光板ホルダー（１０９、１０９ａ）と、
前記突出部を被写体側から押圧することで前記平面版の光軸方向の位置を固定する平面板押さえ（１０１）と、を備える
レンズ保持機構である。

上記構成のレンズ保持機構では、偏光板が平面板によって固定され、平面板が偏光板ホルダーにより固定されているため、偏光板に与えられる応力を軽減することが可能となり、これによって偏光板が歪んでしまうことを防止することができる。

上記レンズ保持機構において、好ましくは、
前記偏光板は、前記平面板と前記レンズとの間に配置される。

上記のレンズ保持機構によれば、平面板とレンズとの間に偏光板が配置されることとなり、偏光板が傷つくことを防止することなどが可能となる。

上記レンズ保持機構において、好ましくは、
前記レンズ鏡筒と前記偏光板ホルダーとは一体的に形成されている（実施形態１のレンズ枠９）。

上記のレンズ保持機構によれば、レンズ鏡筒及び偏光板ホルダーに対して偏光板が固定されているため、偏光板を固定しつつ、レンズの位置を調整しやすい構成とすることなどが可能となる。

上記レンズ保持機構において、好ましくは、
前記レンズ鏡筒（１０９ｂ）を位置固定前の状態で回動可能に支持するレンズホルダー（２）をさらに備え、
前記偏光板ホルダー（１０９ａ）は、前記レンズホルダー（２ａ）によって回動が規制されている。

上記のレンズ保持機構によれば、レンズホルダーを基準として、レンズ鏡筒は組み立て時に回動可能であり、一方で偏光板ホルダーは組み立て時にも回動不能となっているため、レンズ鏡筒とレンズホルダーとを連結容易にしながら、偏光板による偏光方向が変化しない構成とすることができる。

また、本発明は、
上記いずれかのレンズ保持機構と、
前記偏光板及び前記レンズを透過した光を受光して撮像する撮像部（４ａ）と、を備える、
撮像装置である。

上記の撮像装置によれば、偏光板の歪みを抑制した構成とすることなどが可能となる。

第１実施形態の撮像装置の外観斜視図。 第１実施形態の撮像装置の分解斜視図。 第１実施形態のレンズユニットの分解斜視図。 第１実施形態のレンズユニットの三面図。 第１実施形態のレンズユニットの断面図。 第２実施形態の撮像装置の外観斜視図。 第２実施形態の撮像装置の分解斜視図。 第２実施形態のレンズユニットの二面図。 第２実施形態のレンズユニットの断面図。

本発明に係る実施形態について、以下の構成に従って図面を参照しながら具体的に説明する。ただし、以下で説明する実施形態はあくまで本発明の一例にすぎず、本発明の技術的範囲を限定的に解釈させるものではない。なお、各図面において、同一の構成要素には同一の符号を付しており、その説明を省略する場合がある。
１．実施形態１
２．実施形態２
３．本発明の特徴
４．補足事項

＜１．実施形態１＞
本実施形態１及び実施形態２の撮像装置は、偏光板が平面板に接着剤等で固定され、この平面板が回動規制されながら位置固定されている点に特徴の一つがある。特に本実施形態では、レンズと偏光板とを一体的構成で支持固定するレンズ枠を備える点で、レンズ鏡筒と偏光板ホルダーとが別構成となっている実施形態２と相違している。以下、本実施形態の撮像装置の構成について具体的に説明する。なお、以下の説明にて、被写体側とは各図で示す符号Ａ側をいい、撮像部側とは同図で示す符号Ｂ側をいう。また、本発明では、レンズと偏光板及びそれらの保持構造を含む構成をレンズユニットと呼ぶ。

図１は、本実施形態の撮像装置の外観斜視図である。図２は、本実施形態の撮像装置の分解斜視図である。図３は、本実施形態の撮像装置に含まれるレンズユニットの分解斜視図である。図４は、本実施形態の撮像装置に含まれるレンズユニットの拡大図であって、図４（ａ）は撮像部側から見た図、図４（ｂ）は側面図、図４（ｃ）は被写体側から見た図である。図５は、本実施形態の撮像装置に含まれるレンズユニットの断面図である。

図１及び図２に示されるように、本実施形態の撮像装置は、レンズユニット１、レンズホルダー２、板金３、及び基板４を含んで構成される。基板４は、例えばフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）であって、撮像素子４ａが搭載されている。撮像素子４ａは、例えばＣＣＤまたはＣ−ＭＯＳなどの光電変換素子であるが、撮像素子４ａに代えてフィルムなどの撮像部材を備える構成としてもよい。本発明では、撮像素子及びフィルムなどの撮像機能を備える構成を総称して撮像部と呼ぶ。レンズホルダー２は、レンズユニット１を固定して支持する。本発明のレンズ保持機構は、本実施形態のレンズユニット１、またはレンズユニット１及びレンズホルダー２を含む構成を指す。本実施形態の撮像装置は、図示されている構成以外に、必要に応じてシャッター（例えば、レンズシャッター、またはフォーカルプレンシャッターなど）などを含んで構成される。撮像部、及びシャッターなどの構成は、従来の構成と同様のものであるためそれらの説明を省略している。

＜レンズユニット１＞
上記のとおり、図３〜図５は本実施形態のレンズユニット１を示す図である。レンズユニット１は、図示されているように、平面板押さえ１０１、平面板１０２、偏光板１０３、スペーサー１０４、第１レンズ１０５、スペーサー１０６、口径板１０７、第２レンズ１０８、レンズ枠１０９、第３レンズ１１０、スペーサー１１１、第４レンズ１１２、口径板１１３、第４レンズ押さえ１１４、及び赤外線カットフィルタ１１５を含んで構成される。図５の断面図に示されるように、レンズ等の各構成はレンズ枠１０９に支持され収容されるよう構成される。

レンズユニット１は、上記のように、第１レンズ１０５、第２レンズ１０８、第３レンズ１１０、及び第４レンズ１１２といった複数のレンズを含んでいる。第１レンズ１０５及び第２レンズ１０８は、レンズ枠１０９、スペーサー１０４、及びスペーサー１０６により適切な光軸方向の位置にて固定されている。また、スペーサー１０６と第２レンズ１０８との間には口径板１０７が配置されており、被写体側からの光量を適度に規制している。第３レンズ１１０及び第４レンズ１１２は、レンズ枠１０９、及びスペーサー１１１により適切な光軸方向の位置にて固定されている。また、第３レンズ１１０、スペーサー１１１、及び第４レンズ１１２は、第４レンズ１１２と当接するよう配置され、レンズ枠１０９とねじ嵌合するよう構成された第４レンズ押さえ１１４によって光軸方向の移動を規制されている。第４レンズ１１２と第４レンズ押さえ１１４との間には口径板１１３が配置されており、上記口径板１０７とともに被写体側からの光量を適度に規制している。第４レンズ押さえ１１４よりも撮像部側には、透過してきた光に含まれる赤外線成分（赤外線領域の周波数成分の光）をカット（遮蔽または抑制）する赤外線カットフィルタ１１５が配置されている。

＜レンズ枠１０９＞
レンズ枠１０９は、被写体側に形成された偏光板ホルダー部分と、撮像部側に形成されたレンズ鏡筒部分とを含むよう構成されている。レンズ枠１０９のレンズ鏡筒部分は、第１レンズ１０５、第２レンズ１０８、第３レンズ１１０、及び第４レンズ１１２を含む複数のレンズを収容しながら支持するよう構成される。レンズ枠１０９の偏光板ホルダー部分は、偏光板１０３を接着支持する平面板１０２を回動規制しながら支持するよう構成される。

＜偏光板の支持構造＞
第１レンズ１０５よりも被写体側には、偏光板１０３と、偏光板１０３を支持固定するための構成であるスペーサー１０４、平面板１０２、及び平面板押さえ１０１が配置されている。

＜偏光板１０３＞
偏光板１０３は、被写体側からの入射光のうち、特定方向の偏光または偏波した光のみを透過させ、それ以外の光を遮蔽（または抑制）するよう板状に形成された偏光子である。本実施形態の偏光板１０３は、図示されているように矩形状に形成されているが、偏光板１０３は任意の形状に形成される。偏光板１０３は、所定の回転位置で平面板１０２に接着剤等で固定される。

＜平面板１０２＞
平面板１０２は、入射光を透過するガラスまたは樹脂などで平面状に形成されたものであって、接着剤などで固定された偏光板１０３を支持するよう構成される。平面板１０２は、偏光板１０３を歪まないように支持するために、偏光板１０３より厚みをもって形成されるなど、偏光板１０３よりも応力に対して強く形成されている。平面板１０２は、平面板押さえ１０１によって固定される。平面板１０２は、偏光板１０３よりも広い面積を有するよう形成されており、これにより、偏光板１０３に対して光軸方向に垂直な方向に突出する（はみ出す）突出部が形成されている。平面板１０２は、この突出部（はみ出し部分）を介して、レンズ枠１０９の被写体側に形成された矩形状の偏光板ホルダー部分により回動規制されながら支持される。また、組み立て時に偏光板１０３の装着方向を誤らないよう、平面板１０２には切り欠きなどが形成されている。

＜スペーサー１０４＞
スペーサー１０４は、第１レンズ１０５よりも被写体側に配置され、第１レンズ１０５と平面板１０２との間隔を所定距離にするよう配置される。

＜平面板押さえ１０１＞
平面板押さえ１０１は、レンズ枠１０９に対して、光軸方向に移動しないよう平面板１０２を押さえながら固定するよう構成される。

＜２．実施形態２＞
本実施形態の撮像装置は、実施形態１に対して、レンズ枠に代えてレンズ鏡筒と偏光板ホルダーとを備える構成となっている点と、レンズホルダーが偏光板の回動を規制するよう形成されている点とで相違している。以下、本実施形態の撮像装置の構成について、特に実施形態１との相違点を中心に具体的に説明する。なお、以下の説明では、実施形態１と同様の構成についてはその説明を省略する。

図６は、本実施形態の撮像装置の外観斜視図である。図７は、本実施形態の撮像装置の分解斜視図である。図８は、本実施形態の撮像装置のレンズユニット（偏光板ホルダー及びレンズ鏡筒）の拡大図であって、図８（ａ）は側面図、図８（ｂ）は被写体側から見た図である。図９は、本実施形態の撮像装置に含まれるレンズユニット（偏光板ホルダー及びレンズ鏡筒）の断面図である。

図６及び図７に示されるように、本実施形態の撮像装置は、実施形態１と同様に、レンズユニット１、レンズホルダー２、板金３、及び基板４を含んで構成される。レンズユニット１は、平面板押さえ２０１、平面板１０２、偏光板１０３、偏光板ホルダー１０９ａ、及びレンズ鏡筒１０９ｂを含んで構成される。本実施形態の偏光板ホルダー１０９ａとレンズ鏡筒１０９ｂとを一体的に形成した構成が、実施形態１のレンズ枠１０９に対応する。平面板押さえ２０１は、実施形態１の平面板押さえ１０１と同様に、レンズ鏡筒１０９ｂに対して、光軸方向に移動しないよう平面板１０２を押さえながら固定するよう構成される。

＜レンズ鏡筒１０９ｂ＞
レンズ鏡筒１０９ｂは、第１レンズ１０５、スペーサー１０６、口径板１０７、第２レンズ１０８、レンズ枠１０９、第３レンズ１１０、スペーサー１１１、第４レンズ１１２、口径板１１３、第４レンズ押さえ１１４、及び赤外線カットフィルタ１１５を支持固定するよう構成される。

＜偏光板ホルダー１０９ａ＞
図９に示されるように、偏光板ホルダー１０９ａは、平面板１０２を当接しながら支持する偏光板支持部１０９ａ１と、レンズ鏡筒１０９ｂと径嵌合（またはねじ嵌合、螺合）する嵌合部１０９ａ２とに機能的に分けられるが、偏光板支持部１０９ａ１と嵌合部１０９ａ２とは一体的に形成されている。偏光板ホルダー１０９ａは、実施形態１の偏光板ホルダー部分と同様に、回動規制しながら平面板１０２を支持することで、間接的に偏光板１０３を支持する。

レンズホルダー２には、偏光板ホルダー回動規制部２ａが形成されている。偏光板ホルダー回動規制部２ａは、偏光板ホルダー１０９ａに当接しながら偏光板ホルダー１０９ａの回動を規制しており、これによって、レンズホルダー２に対して偏光板１０３の回転位置が固定されている。

本実施形態の撮像装置では、上記構成によって、レンズホルダー２を基準として、偏光板１０３が回動しないよう固定されている。一方で、レンズ鏡筒１０９ｂはレンズホルダー２に対して、固定前の状態では回動自在になるよう径嵌合（またはねじ結合、螺合）されており、これによって、製品組み立て時に光軸方向にピント調整（フォーカス調整）することが可能となっている。

＜３．本発明の特徴＞
上記実施形態１及び実施形態２に記載の撮像装置におけるレンズユニット１を含むレンズ保持機構は、いずれも、平面板１０２と、平面板１０２に固定され、平面板１０２に対して光軸方向に垂直な方向に突出する突出部（平面板１０２と貼り合わせた際にはみ出る部分など）を有する偏光板１０３と、レンズ鏡筒１０９ｂ（またはレンズ枠１０９のレンズ鏡筒部分）に対して固定され、突出部と当接し平面板１０２の位置を固定する偏光板ホルダー１０９ａ（またはレンズ枠１０９の偏光板ホルダー部分）と、を備える構成となっている。これにより、偏光板１０３が平面板１０２によって固定され、平面板１０２が偏光板ホルダー１０９ａ（またはレンズ枠１０９の偏光板ホルダー部分）により固定されているため、偏光板１０３が直接的に指示される構成と比較して偏光板１０３に与えられる応力を軽減することが可能となり、これによって偏光板１０３が歪んでしまうことを防止することができる。ひいては、偏光板１０３の歪みによって生じる撮像画像の劣化を防止することが可能となる。

また、本発明のレンズ保持機構では、偏光板１０３が、平面板１０２と第１レンズ１０５との間に配置されているので、偏光板１０３が傷つくことを防止することなどが可能となっている。

また、本発明のレンズ保持機構では、偏光板１０３が回動しないよう固定されているため、組み立て時に偏光板１０３が回動して偏光方向が変化してしまうことを防止する構成とすることができる。

また、実施形態１のレンズ保持機構では、レンズ枠１０９がレンズ鏡筒部分と偏光板ホルダー部分とが一体的に形成された構成となっているため、レンズ鏡筒部分及び偏光板ホルダー部分に対して偏光板１０３が固定されている。そのため、偏光板１０３を固定しつつ、レンズの位置を調整しやすい構成とすることなどが可能となる。

また、実施形態２のレンズ保持機構では、レンズホルダー２を基準として、レンズ鏡筒１０９ｂは組み立て時に回動可能であり、一方で偏光板ホルダー１０９ａは組み立て時にも回動不能となっているため、レンズ鏡筒１０９ｂとレンズホルダー２とを連結容易にしながら、偏光板１０３による偏光方向が変化しない構成とすることができる。また、レンズ鏡筒（１０９ｂ）に収容されたレンズの光軸位置を調整しやすい構成となるため、ピント調整（フォーカス調整）などが容易となる。

また、本発明の撮像装置では、第１レンズ１０５に近接した位置に偏光板１０３を配置可能であるため、偏光板１０３の大きさを最小限にすることが可能となり、これによってコスト削減などが可能となっている。この「近接した位置」は、例えば第１レンズと偏光板１０５との間隔が０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度（好ましくは０．５ｍｍ〜１ｍｍ）、を満たす位置である。

＜４．補足事項＞
以上、本発明の実施形態についての具体的な説明を行った。上記説明では、あくまで一実施形態としての説明であって、本発明の範囲はこの一実施形態に留まらず、当業者が把握可能な範囲にまで広く解釈されるものである。

例えば、上記実施形態では、平面板１０２及び偏光板１０３がいずれも矩形状に形成されていたが、これらの形状は任意に変更可能である。例えば、平面板１０２及び偏光板１０３がいずれも円形状または楕円形状などであってもよいし、正方形に形成されてもよい。ただし、偏光板１０３は光軸に垂直な方向で回転しないよう装着されることが重要であるため、偏光板１０３の回転位置が確定されるよう、偏光板１０３と平面板１０２との結合位置、及び平面板１０２の固定位置がずれないよう、それぞれの構成に切り欠きなどが形成されるなど、回転位置を確定可能な構成とすることが好ましい。

また、上記実施形態では一例として４つのレンズを含む構成を例に挙げているが、レンズの数は任意に決定可能であるし、スペーサーや口径板の数や配置についても任意に変更可能である。

また、上記実施形態の撮像装置に含まれる複数のレンズは、プラスチックを素材としても良いし、ガラスを素材としても良いし、透過性を有する他の素材を用いても良い。

また、上記実施形態の平面板１０２は偏光板１０３に対して四方に大きく（広く）形成されることが好ましく、このとき、言い換えれば偏光板１０３に対して平面板１０２の外径サイズが大きくなっている。この場合、平面板１０２と偏光板１０３とを重ね合わせた際にはみ出す部分が突出部となる。

なお、本発明では撮像部とレンズ保持機構を備える構成を指して撮像装置と呼んでいるが、撮像装置にはカメラモジュールも含まれる。

本発明は、偏光板を備えるレンズ保持機構などとして効果的に利用される。

１…レンズユニット
２…レンズホルダー
２ａ…偏光板ホルダー回動規制部
３…板金
４…基板
４ａ…撮像素子
１０１、２０１…平面板押さえ
１０２…平面板
１０３…偏光板
１０４…スペーサー
１０５…第１レンズ
１０６…スペーサー
１０７…口径板
１０８…第２レンズ
１０９…レンズ枠
１０９ａ…偏光板ホルダー
１０９ｂ…レンズ鏡筒
１１０…第３レンズ
１１１…スペーサー
１１２…第４レンズ
１１３…口径板
１１４…第４レンズ押さえ
１１５…赤外線カットフィルタ

Claims (5)

1. レンズと、
   前記レンズを固定するレンズ鏡筒と、
   前記レンズより被写体側に配置された偏光板と、
   前記偏光板と光軸方向に重ねて接着されることで前記偏光板を固定するとともに、前記偏光板と重ならない光軸方向に垂直な方向の領域を突出部とする平面板と、
   前記レンズ鏡筒に対して固定されるとともに、前記突出部と当接し前記平面板が光軸周りに回転しないよう位置を固定する偏光板ホルダーと、
   前記突出部を被写体側から押圧することで前記平面板の光軸方向の位置を固定する平面板押さえと、を備える
   レンズ保持機構。
2. 前記偏光板は、前記平面板と前記レンズとの間に配置される、
   請求項１に記載のレンズ保持機構。
3. 前記レンズ鏡筒と前記偏光板ホルダーとは一体的に形成されている、
   請求項１または請求項２に記載のレンズ保持機構。
4. 前記レンズ鏡筒を位置固定前の状態で回動可能に支持するレンズホルダーをさらに備え、
   前記偏光板ホルダーは、前記レンズホルダーによって回動が規制されている、
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のレンズ保持機構。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の前記レンズ保持機構と、
   前記偏光板及び前記レンズを透過した光を受光して撮像する撮像部と、を備える、
   撮像装置。
   
   

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