(57)【要約】      （修正有）【課題】締結固定部材の締め付けに伴う前端レンズの回転を防止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。【解決手段】本発明のレンズユニット１１は、レンズを収容保持するために内側収容空間Ｓを形成する筒状の鏡筒１２と、鏡筒内側収容空間Ｓ内に組み込まれ、複数のレンズが積み重ねられるように光軸に沿って並べられて成るレンズ群１３、１４、１５、１６、１７を有し、レンズ群の最も物体側に位置される前端レンズ１３を鏡筒の物体側端部に固定してレンズ群を鏡筒内に光軸方向で保持する締結固定部材２３とを備え、筒状の鏡筒１２と前端レンズ１３と締結固定部材２３との間に、締結固定部材２３の締め付けに伴う前端レンズ１３の共回りを防止する共回り防止部４０を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズを収容保持するための内側収容空間を形成する筒状の鏡筒と、前記鏡筒の前記内側収容空間内に組み込まれ、複数のレンズが積み重ねられるように光軸に沿って並べられて成るレンズ群と、前記鏡筒の物体側端部に螺合されて締め付けられることによって前記レンズ群の最も物体側に位置される前端レンズを前記鏡筒の物体側端部に固定して前記レンズ群を前記鏡筒内に光軸方向で保持する締結固定部材とを備えるレンズユニットであって、
前記前端レンズと前記締結固定部材または前記鏡筒との間には、前記締結固定部材の締め付けに伴う前記前端レンズの共回りを防止する共回り防止部が設けられることを特徴とするレンズユニット。
【請求項２】
前記共回り防止部は、前記前端レンズと前記締結固定部材との間に介挿される静止摩擦係数が０．２以下の低摩擦材であることを特徴とする請求項１に記載のレンズユニット。
【請求項３】
前記共回り防止部は、前記前端レンズと前記締結固定部材との間の界面に介在するコーティング材であることを特徴とする請求項１または２に記載のレンズユニット。
【請求項４】
前記共回り防止部は、前記前端レンズと前記鏡筒とを相対回転不能に嵌合させる非円形嵌合部であることを特徴とする請求項３に記載のレンズユニット。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載のレンズユニットを備えることを特徴とするカメラモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車等の車両に搭載される車載カメラを構成し得るレンズユニットおよびカメラモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車に車載カメラを搭載し、駐車をサポートしたり、画像認識により衝突防止を図ったりすることが行なわれており、さらにそれを自動運転に応用する試みもなされている。また、このような車載カメラ等のカメラモジュールは、一般に、複数のレンズが光軸に沿って並べられて成るレンズ群と、このレンズ群を収容保持する鏡筒（バレル）と、レンズ群の少なくとも一個所のレンズ間に配置される絞り部材とを有するレンズユニットを備える（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
そのようなレンズユニット１００は、具体的には、例えば、図５に示されるように、レンズ群Ｌを構成する複数のレンズ１０１，１０２，１０３，１０４，１０５がスペーサ１５０を介して積み重ねられるように鏡筒１２０内に組み込まれて成り、特に金属製の鏡筒１２０の場合には、その物体側の端部（図５において上端部）に締結固定部材としてキャップ１２３が螺着され、このキャップ１２３によってレンズ群Ｌの最も物体側に位置される前端レンズ１０１が鏡筒１２０の物体側の端部に固定され、それにより、レンズ群Ｌが鏡筒１２０内に光軸Ｏ方向で保持される。
【０００４】
また、特に車載カメラ用のレンズユニットでは、少なくとも一部が車外に設置される場合、防水および防塵の目的で、前端レンズ１０１と鏡筒１２０との間にＯリング１３０が介挿され、鏡筒１２０の内側のレンズ群Ｌ内に水や塵埃が侵入しないようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２３１９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、高温および低温の環境下に晒されるこのようなレンズユニット１００では、レンズ１０１〜１０５および鏡筒１２０の熱膨張・収縮によってレンズ１０１〜１０５間およびレンズ１０１〜１０５と鏡筒１２０との間に隙間が生じる場合があり、そのような隙間の発生を抑えるためには、鏡筒１２０に対するキャップ１２３の締め付けトルクを強くすることが有効である。
【０００７】
しかしながら、キャップ１２３を強いトルクで締め付けると、キャップ１２３と共に前端レンズ１０１も回転し、その際に、Ｏリング１３０に応力が作用してねじれが発生する場合がある。このようなＯリング１３０のねじれは気密不良をもたらし、それより、所望の耐水性能を確保できなくなる虞がある。
【０００８】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、締結固定部材の締め付けに伴う前端レンズの回転を防止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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明は、レンズを収容保持するための内側収容空間を形成する筒状の鏡筒と、前記鏡筒の前記内側収容空間内に組み込まれ、複数のレンズが積み重ねられるように光軸に沿って並べられて成るレンズ群と、前記鏡筒の物体側端部に螺合されて締め付けられることによって前記レンズ群の最も物体側に位置される前端レンズを前記鏡筒の物体側端部に固定して前記レンズ群を前記鏡筒内に光軸方向で保持する締結固定部材とを備えるレンズユニットであって、
前記前端レンズと前記締結固定部材または前記鏡筒との間には、前記締結固定部材の締め付けに伴う前記前端レンズの共回りを防止する共回り防止部が設けられることを特徴とする。
【００１０】
本発明においては、締結固定部材の締め付けに伴う前端レンズの共回りを防止する共回り防止部が前端レンズと締結固定部材または鏡筒との間に設けられるため、レンズおよび鏡筒の熱膨張・収縮に伴うレンズ間およびレンズと鏡筒との間の隙間の発生を抑えるべく締結固定部材を強いトルクで締め付けても、締結固定部材と共に前端レンズが回転することを防止できる。そのため、前端レンズと鏡筒との間にＯリング等のシール部材が介在する場合であっても、締結固定部材の締め付けによってそのようなシール部材に応力が作用してねじれが発生する事態を回避でき、したがって、気密不良によって所望の耐水性能を確保できなくなることを防止できる。
【００１１】
本発明の上記構成において、共回り防止部は、前端レンズと締結固定部材との間に介挿される静止摩擦係数が０．２以下の低摩擦材であってもよい。このような低摩擦材によれば、締結固定部材の締め付けに伴って前端レンズの共回りをもたらす前端レンズと締結固定部材との間の界面の静止摩擦力を共回りさせないレベルまで低減でき、簡単な手段によって前端レンズの共回りを防止できる。実際に、前端レンズと締結固定部材との間の界面の静止摩擦係数が０．２を超えると、締結固定部材の締め付けに伴って前端レンズが共回りすることが本発明者により諸条件の実験で確認された。なお、低摩擦材は、拘束されることなく前端レンズと締結固定部材との間に単に介挿されてもよく、あるいは、前端レンズまたは締結固定部材に対して保持されてもよい。また、低摩擦材としては、例えばポリエチレン等を挙げることができる。また、本発明において、静止摩擦係数は、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ｋ７１２５）による摩擦係数試験方法によって測定されるものとする。
【００１２】
また、本発明の上記構成において、共回り防止部は、前端レンズと締結固定部材との間の界面に介在するコーティング材であってもよい。このようなコーティング材は、前述の低摩擦材と同様、締結固定部材の締め付けに伴って前端レンズの共回りをもたらす前端レンズと締結固定部材との間の界面の静止摩擦力を共回りさせないレベルまで低減でき、簡単な手段によって前端レンズの共回りを防止できる。なお、コーティング材としては、例えばフッ素コーティングや各種の潤滑剤等を挙げることができる。
【００１３】
さらに、本発明の上記構成において、共回り防止部は、前端レンズと鏡筒とを相対回転不能に嵌合させる非円形嵌合部であっても構わない。このような非円形嵌合部は、機械的な回り止め嵌合によって鏡筒に対する前端レンズの相対回転を強制的に規制するため、前端レンズの共回りを確実に防止できる。なお、回り止めをもたらす嵌合の「非円形」形態は、円形以外の形態であればどのような形態であっても構わない。矩形や多角形など、または、段差、面取り、溝等を伴うものなど、様々な嵌合形態が考えられる。
【００１４】
また、本発明に係るカメラモジュールは、前記レンズユニットを備えていることを特徴とする。  
このような構成によれば、前述のレンズユニットの作用効果をカメラモジュールで得ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、締結固定部材の締め付けに伴う前端レンズの共回りを防止する共回り防止部が前端レンズと締結固定部材または鏡筒との間に設けられるため、締結固定部材の締め付けに伴う前端レンズの回転を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るレンズユニットの概略断面図である。
【図２】第１の実施の形態に係るレンズユニットを有するカメラモジュールの概略断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るレンズユニットの要部の概略断面図である。
【図４】（ａ）は、本発明の第２の実施の形態に係るレンズユニットの前端レンズを像側から見た概略斜視図、（ｂ）は本発明の第２の実施の形態に係るレンズユニットの鏡筒を物体側から見た概略斜視図である。
【図５】締結固定部材としてキャップを有する従来のレンズユニットの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。  
なお、以下で説明される本実施の形態のレンズユニットは、特に車載カメラ等のカメラモジュール用のものであり、例えば、自動車の外表面側に固定して設置され、配線は自動車内に引き込まれてディスプレイやその他の装置に接続される。また、図１〜図５において複数のレンズについてはハッチングを省略している。
【００１８】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るレンズユニット１１を示している。図示のように、本実施の形態のレンズユニット１１は、例えば金属製の円筒状の鏡筒（バレル）１２と、鏡筒１２の内側収容空間Ｓ内に配置される複数のレンズ、例えば、物体側から、第１のレンズ１３、第２のレンズ１４、第３のレンズ１５、第４のレンズ１６、および、第５のレンズ１７から成る５つのレンズと、絞り部材２２とを備えている。これらのレンズ１３〜１７および絞り部材２２は、レンズ１４，１５，１６，１７同士または絞り部材２２とレンズ１４，１５とを光軸方向で隔てるスペーサ３０を部分的に介して配設されている。
【００１９】
また、絞り部材２２は、本実施の形態では、第２のレンズ１４と第３のレンズ１５との間に位置されており、透過光量を制限し、明るさの指標となるＦ値を決定する「開口絞り」またはゴーストの原因となる光線や収差の原因となる光線を遮光する「遮光絞り」である。このようなレンズユニット１１を備える車載カメラは、レンズユニット１１と、図示しないイメージセンサを有する基板と、当該基板を自動車等の車両に設置する図示しない設置部材とを備えるものである。
【００２０】
鏡筒１２の内側収容空間Ｓ内に組み込まれて収容保持される複数のレンズ１３，１４，１５，１６，１７は、それぞれの光軸を一致させた状態で積み重ねられて配置されており、１つの光軸Ｏに沿って各レンズ１３，１４，１５，１６，１７が並べられた状態となって、撮像に用いられる一群のレンズ群Ｌを構成している。この場合、レンズ群Ｌを構成する最も物体側に位置される前端レンズとしての第１のレンズ１３は、物体側に凸面を有するとともに像側に凹面を有する球面ガラスレンズであり（以下、第１のレンズを前端レンズと称する）、その他のレンズ１４，１５，１６，１７は樹脂レンズであるが、これに限定されない。また、本実施の形態において、鏡筒１２は、前述したように金属製であるが、樹脂によって形成されても構わない。なお、これらのレンズ１３，１４，１５，１６，１７の表面には、必要に応じて、反射防止膜、親水膜、撥水膜等が設けられる。
【００２１】
鏡筒１２の物体側端部１２ｂ（図１において上端部）には締結固定部材としての略円筒状のキャップ２３が螺着されており、このキャップ２３によって前端レンズ１３が鏡筒１２の物体側端部１２ｂに固定されている。具体的には、キャップ２３は、その周側壁の内周面に形成された雌ネジ部２３ａが鏡筒１２の物体側端部１２ｂの外周面に形成された雄ネジ部１２ａに螺合されて、そのフランジ状の上端の径方向内側の周端縁部２３ｂが前端レンズ１３の物体側に面する表面１３ｃの外周縁部に形成された段差部１３ａに当て付けられており、このキャップ２３が締め付けられることによって前端レンズ１３が物体側端部１２ｂに固定されてレンズ群Ｌが鏡筒１２内に光軸方向で保持される。
【００２２】
また、鏡筒１２の像側の端部（図１において下端部）には、第５のレンズ１７よりも径の小さい開口部を有する内側フランジ部２４が設けられており、この内側フランジ部２４とキャップ２３との間で、レンズ群Ｌを構成する複数のレンズ１３，１４，１５，１６，１７，１８，１９と絞り部材２２とが光軸方向で挟持されて保持される。
【００２３】
また、前端レンズ１３の外周側面１３ｂには、該レンズ１３の像側部分で径が小さくなった段差状の縮径部１３ｂａが設けられ、この縮径部１３ｂａにシール部材として例えばＯリング２６が装着されている。このＯリング２６は、前端レンズ１３の外周側面１３ｂと鏡筒１２の物体側端部１２ｂの内周面との間で径方向に圧縮されることにより、鏡筒１２の物体側端部１２ｂと前端レンズ１３との間を封止しており、これにより、レンズユニット１１の物体側の端部から鏡筒１２内に水や塵埃等の微粒子が浸入するのを防止している。なお、鏡筒１２の像側の外周面には、鏡筒１２を車載カメラに設置する際に用いられる外側フランジ部２５が鍔状に設けられている。
【００２４】
また、本実施の形態のレンズユニット１１は、前端レンズ１３とキャップ２３との間に、鏡筒１２に対するキャップ２３の締め付けに伴う前端レンズ１３の共回りを防止する共回り防止部を有している。具体的に、この共回り防止部は、キャップ２３の周端縁部２３ｂと前端レンズ１３の段差部１３ａとの間に介挿される静止摩擦係数が０．２以下の環状の低摩擦材４０によって形成される。この場合、低摩擦材４０は、拘束されることなく前端レンズ１３とキャップ２３との間に単に介挿されているだけでもよく、あるいは、前端レンズ１３またはキャップ２３に対して保持されてもよい。このような低摩擦材としては、例えばポリエチレン等を挙げることができる。
【００２５】
また、図２は、以上のような構成を成すレンズユニット１１を有する本実施の形態のカメラモジュール３００の概略断面図である。図示のように、このカメラモジュール３００は、フィルタ９９が装着された図１の第１の実施の形態に係るレンズユニット１１を含んで構成されるが、後述する図３および図４の第２の実施の形態に係るレンズユニット１１Ａを含んで構成されても構わない。
【００２６】
カメラモジュール３００は、外装部品である上ケース（カメラケース）３０１と、レンズユニット１１を保持するマウント（台座）３０２とを備えている。また、カメラモジュール３００は、シール部材３０３およびパッケージセンサ（撮像素子）３０４を備えている。
【００２７】
上ケース３０１は、レンズユニット１１の物体側の端部を露出させるとともに他の部分を覆う部材である。マウント３０２は、上ケース３０１の内部に配置されており、レンズユニット１１の雄ねじ１１ａと螺合する雌ねじ３０２ａを有する。シール部材３０３は、上ケース３０１の内面とレンズユニット１１の鏡筒１２の外周面１２ｃとの間に介挿された部材であり、上ケース３０１の内部の気密性を保持するための部材である。
【００２８】
パッケージセンサ３０４は、マウント３０２の内部に配置されており、かつ、レンズユニット１１により形成される物体の像を受光する位置に配置されている。また、パッケージセンサ３０４は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等を備えており、レンズユニット１１を通じて集光されて到達する光を電気信号に変換する。変換された電気信号は、カメラにより撮影された画像データの構成要素であるアナログデータやデジタルデータに変換される。
【００２９】
以上説明したように、本実施の形態によれば、キャップ２３の締め付けに伴う前端レンズ１３の共回りを防止する共回り防止部４０が前端レンズ１３とキャップ２３との間に設けられるため、レンズ１３−１７および鏡筒１２の熱膨張・収縮に伴うレンズ１３−１７間およびレンズ１３−１７と鏡筒１２との間の隙間の発生を抑えるべくキャップ２３を強いトルクで締め付けても、キャップ２３と共に前端レンズ１３が回転することを防止できる。そのため、本実施の形態のように前端レンズ１３と鏡筒１２との間にＯリング２６が介在する場合であっても、キャップ２３の締め付けによってＯリング２６に応力が作用してねじれが発生する事態を回避でき、したがって、気密不良によって所望の耐水性能を確保できなくなることを防止できる。
【００３０】
特に、本実施の形態では、共回り防止部が０．２以下の静止摩擦係数を有する低摩擦材４０によって形成されているため、この低摩擦材４０により、キャップ２３の締め付けに伴って前端レンズ１３の共回りをもたらす前端レンズ１３とキャップ２３との間の界面の静止摩擦力を共回りさせないレベルまで低減でき、簡単な手段によって前端レンズ１３の共回りを防止できる。実際に、前端レンズ１３とキャップ２３との間の界面の静止摩擦係数が０．２を超えると、キャップ２３の締め付けに伴って前端レンズ１３が共回りすることが本発明者により諸条件の実験で確認された。
【００３１】
なお、低摩擦材４０に代えて、キャップ２３の周端縁部２３ｂと前端レンズ１３の段差部１３ａとの間の界面に介在するコーティング材によって共回り防止部を構成してもよい。このようなコーティング材も、前述の低摩擦材４０と同様、キャップ２３の締め付けに伴って前端レンズ１３の共回りをもたらす前端レンズ１３とキャップ２３との間の界面の静止摩擦力を共回りさせないレベルまで低減でき、簡単な手段によって前端レンズ１３の共回りを防止できる。なお、コーティング材としては、例えばフッ素コーティングや各種の潤滑剤等を挙げることができる。
【００３２】
図３および図４は、本発明の第２の実施の形態に係るレンズユニット１１Ａを示している。なお、この第２の実施の形態に係るレンズユニット１１Ａは、共回り防止部の形態のみが第１の実施の形態のそれと異なり、その他の構成は第１の実施の形態と同様であるため、以下、異なる点についてのみ説明し、それ以外の構成については同一符号を付してその説明を省略する。
【００３３】
図示のように、本実施の形態の共回り防止部は、前端レンズ１３と鏡筒１２とを相対回転不能に嵌合させる非円形嵌合部によって構成される。具体的には、この非円形嵌合部は、前端レンズ１３に設けられる嵌合凸部５０と、この嵌合凸部５０が嵌合可能に鏡筒１２の内側収容空間Ｓ内に設けられる嵌合溝６０とによって構成される。
【００３４】
この場合、嵌合凸部５０は、前端レンズ１３の像側に面する表面１３ｄから段差５０ａを介して像側へと光軸Ｏに沿って突出しており、矩形、例えば略正方形の形状を成している。また、この嵌合凸部５０には、正方形の４つの頂点に対応する角部に面取り５０ｂが施されている。一方、鏡筒１２の内側収容空間Ｓ内に設けられる嵌合溝６０は、嵌合凸部５０の突出形状に対応する矩形、この場合には略正方形の陥凹状の溝を形成しており、鏡筒１２の内周面から径方向内側に突出する例えば４つの略扇型状の突出部６２によって画定されている。
【００３５】
嵌合凸部５０および嵌合溝６０によって構成されるこのような非円形嵌合部は、機械的な回り止め嵌合によって鏡筒１２に対する前端レンズ１３の相対回転を強制的に規制するため、前端レンズ１３の共回りを確実に防止できる。なお、回り止めをもたらす嵌合の「非円形」形態は、このような矩形状に限らず、円形以外の形態であればどのような形態であっても構わない。
【００３６】
なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。例えば、本発明において、レンズ、鏡筒、キャップなどの形状、配置形態等は、前述した実施の形態のそれに限定されない。また、前述した第１および第２の実施の形態は個々に実現されてもよいが、組み合わせて実現されてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１１，１１Ａ  レンズユニット
１２  鏡筒
１２ｂ  物体側端部
１３  前端レンズ
１４，１５，１６，１７  レンズ
４０  低摩擦材
２３  キャップ（締結固定部材）
５０  嵌合凸部（非円形嵌合部）
６０  嵌合溝（非円形嵌合部）
３００  カメラモジュール
Ｌ  レンズ群
Ｏ  光軸
Ｓ  内側収容空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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