(57)【要約】【課題】低温時および高温時におけるレンズのガタ付きや変形を抑えて、所望の使用温度に適合する所望の光学特性を得る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。【解決手段】本発明のレンズユニット１１は、少なくともレンズ１３，１４間に弾性部材４０が介挿される。この弾性部材は、温度変化に伴うレンズの光軸方向の変形を吸収できる。【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を備えるレンズユニットであって、
前記レンズ同士の間および／または前記レンズと前記鏡筒または鏡筒側部材との間には弾性部材が介挿されることを特徴とするレンズユニット。
【請求項２】
前記鏡筒が金属製であり、前記レンズが樹脂製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】
前記レンズ群が広角レンズを構成し、前記弾性部材は、最も物体側に位置される第１のレンズとこの第１のレンズに隣接する第２のレンズとの間に介挿され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】
前記弾性部材は、前記第１のレンズと前記鏡筒との間にわたってさらに延在し、前記第１のレンズと前記鏡筒との間を外部に対して密封するシール機能を有する遮光部材として形成され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てい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、特に自動車等の車両に搭載される車載カメラを構成す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】
そして、このレンズユニットでは、複数のレンズが積み重ねられるように鏡筒内に組み込まれ、最後に、鏡筒の物体側端部にキャップを取り付け、または、鏡筒の物体側端部をカシメることによって、積層構造のレンズから成るレンズ群が鏡筒内に光軸方向で保持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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】
【０００５】
ところで、このように鏡筒内にレンズを積み重ねて組み込んだ状態では、特に金属製の鏡筒と樹脂製のレンズとを組み合わせて使用する場合に１つの問題が生じる。すなわち、金属と樹脂とではその線膨張係数（熱膨張率）に差異があるため、その差異に伴って、例えば低温環境下では、レンズが鏡筒に対して大きく収縮することによって、特にレンズ間に隙間が生じて、レンズが光軸方向でガタつき、一方、高温環境下では、特に鏡筒内側のレンズの熱膨張によって圧縮応力がレンズに作用して、レンズの面形状が変形する場合がある。とりわけ、レンズ同士が当接して互いを支持するレンズ間の接触支点部の位置が各レンズ間で異なる場合には、この接触支点部のズレと接触支点部で生じる応力集中とが相俟って、特に径方向内側に凹部を有するレンズが、物体側および像側（結像側）の一方側で押し下げられ他方側で押し上げられることによって径方向内側に変形し易くなる。
【０００６】
このような低温時のレンズのガタつきは、レンズの面間距離の変化に伴う解像度の悪化をもたらすとともに、高温時のレンズの変形は、所望の解像性能が得られなくなったり、焦点がずれるなど、光学特性に悪影響を及ぼし、それにより、レンズユニットがその使用温度に適合し得ないものとなる。
【０００７】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、低温時および高温時におけるレンズのガタつきや変形を抑えて、所望の使用温度に適合する所望の光学特性を得る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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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を備えるレンズユニットであって、前記レンズ同士の間および／または前記レンズと前記鏡筒または鏡筒側部材との間には弾性部材が介挿されることを特徴とする。
【０００９】
本発明においては、レンズ間、または、レンズと鏡筒または鏡筒側部材との間、の少なくとも一方に弾性部材が介挿されているため、この弾性部材によって温度変化に伴うレンズの光軸方向の変形を吸収することができ、したがって、特に鏡筒が金属によって形成されるとともにレンズが樹脂によって形成される場合など、鏡筒とレンズとの間で線膨張係数（熱膨張率）に差異があっても、低温時および高温時におけるレンズのガタつきや変形を抑えて、所望の使用温度に適合する所望の光学特性を得ることができる。
【００１０】
すなわち、低温環境下では、レンズが収縮することによって、特にレンズ間に隙間が生じて、レンズが光軸方向でガタつこうとする傾向が生じても、そのガタつきを弾性部材によって吸収することができ（収縮変形およびそれに伴うガタつきを吸収でき）、したがって、レンズの面間距離の変化に伴う解像度の低下を防ぐことができる。一方、高温環境下では、特に鏡筒内側のレンズの熱膨張によって圧縮応力がレンズに作用して、レンズの面形状が変形しようとする場合でも、そのような変形を弾性部材によって吸収することができる。そのため、レンズの変形によって、所望の解像性能が得られなくなったり、焦点がずれるなど、光学特性に悪影響が及んで、レンズユニットがその使用温度に適合し得ないものとなることを防止できる。
【００１１】
本発明の上記構成では、レンズ群が広角レンズを構成し、弾性部材が、最も物体側に位置される第１のレンズとこの第１のレンズに隣接する第２のレンズとの間に介挿されることが好ましい。広角レンズでは、レンズ面間の距離の変化が解像度に影響を及ぼす度合いとしての面間感度が物体側のレンズほど鈍いため、このように最も物体側に位置される第１のレンズとこの第１のレンズに隣接する第２のレンズとの間に弾性部材を介挿すれば、光学特性（解像度）に殆ど影響を及ぼすことなく温度変化に伴うレンズの光軸方向の変形を効果的に吸収でき、有益である。
なお、広角レンズとは、本明細書中においては、例えば画角１６０°以上であるという条件を満たすレンズを言うものとする。
【００１２】
また、本発明の上記構成では、最も物体側に位置される第１のレンズとこの第１のレンズに隣接する第２のレンズとの間に介挿される弾性部材が、第１のレンズと鏡筒との間にわたってさらに延在し、第１のレンズと鏡筒との間を外部に対して密封するシール機能を有する遮光部材として形成されることが好ましい。このような構成では、前述の作用効果を有する弾性部材を設けるだけで、ゴーストやフレア等の現象を抑制するためにレンズに墨を塗る、いわゆる墨塗り処理を省くことができるだけでなく、鏡筒の内側収容空間を外部に対して密封するＯリング等のシール部材をレンズと鏡筒との間に介挿する必要もなくなる。したがって、部材点数を減少させて、製造工程を簡略化できるとともに、ひいては、レンズユニットの小型化を図ることも可能になる。
【００１３】
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】
【００１４】
本発明によれば、温度変化に伴うレンズの光軸方向の変形を吸収するための弾性部材が、レンズ同士の間および／またはレンズと鏡筒または鏡筒側部材との間に介挿されているため、特に鏡筒が金属によって形成されるとともにレンズが樹脂によって形成される場合など、鏡筒とレンズとの間で線膨張係数（熱膨張率）に差異があっても、低温時および高温時におけるレンズのガタつきや変形を抑えて、所望の使用温度に適合する所望の光学特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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】本発明の第２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３】本発明の第３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４】本発明の第４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５】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。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
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の段付きの内側収容空間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、第５のレンズ１７、第６のレンズ１８および第７のレンズ１９から成る７つのレンズと、絞り部材２２とを備えている。絞り部材２２は、本実施の形態では、第３のレンズ１５と第４のレンズ１６との間に介挿されており、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。
【００１８】
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１３，１４，１５，１６，１７，１８，１９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１３，１４，１５，１６，１７，１８，１９が並べられた状態となって、撮像に用いられる１群のレンズ群Ｌを構成している。特に、本実施の形態では、レンズ群Ｌが例えば画角１９５°の広角レンズを構成しており、この場合、例えば、第１のレンズ１３が負のパワーを有するガラス球面からなるレンズであり、第２のレンズ１４が負のパワーを有する樹脂レンズであり、第３のレンズ１５が正のパワーを有する樹脂レンズであり、第４のレンズ１６が正のパワーを有するガラスレンズであり、第５のレンズ１７が負のパワーを有する樹脂レンズであり、第６のレンズ１８が正のパワーを有する樹脂レンズであり、第７のレンズ１９が正のパワーを有する樹脂レンズであるが、これに限定されない。本実施の形態を含む本発明は、後述する弾性部材に特徴があり、レンズの数、レンズおよび鏡筒の素材、レンズのパワーの正負等については用途等に応じて任意に設定できるとともに、レンズ群が広角レンズを構成していなくても構わない。また、本実施の形態において、像側に位置される２つの第５および第６のレンズ１７，１８は貼り合わせレンズであるが、そうである必要はない。なお、これらのレンズ１３，１４，１５，１６，１７，１８，１９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。
【００１９】
鏡筒１２の物体側の端部（図１において上端部）にはキャップ２３が螺着されており、このキャップ２３によってレンズ群Ｌの最も物体側に位置される第１のレンズ１３が鏡筒１２の物体側の端部に固定されている。無論、鏡筒１２の物体側の端部を径方向内側にカシメることによって第１のレンズ１３が鏡筒１２の物体側の端部に固定されてもよい。
【００２０】
また、鏡筒１２の像側（結像側）の端部（図１において下端部）には、第７のレンズ１９よりも径の小さい開口部を有する内側フランジ部２４が設けられている。この内側フランジ部２４と前記キャップ２３とにより、鏡筒１２内にレンズ群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とが光軸方向で保持固定されている。
【００２１】
最も物体側に位置される第１のレンズ１３の像側に面する表面と鏡筒１２との間にはシール部材としてのＯリング２６が設けられ、これらの間を、鏡筒１２の物体側端部で封止した状態となっている。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が鏡筒１２の外周面に鍔状に設けられている。
【００２２】
また、本実施の形態のレンズユニット１１には、図１に示すように、温度変化に伴う各レンズの光軸方向の変形を吸収するための環状の弾性部材４０が設けられる。本実施の形態では、特に、弾性部材４０の設置による撮像性能への影響を小さくして、後述するパッケージセンサ（撮像素子）３０４（図５参照）から外側フランジ部２５と後述するカメラモジュール３００（図５参照）の上ケース３０１との接続部位までに至るレンズ群Ｌの光学距離を一定に保つ（機械的に変位しないようにする）べく、最も物体側に位置される第１のレンズ１３とこの第１のレンズ１３に隣接する第２のレンズ１４との間に弾性部材４０が介挿される。
【００２３】
このような弾性部材４０は、ゴムシート、ウェーブワッシャ、板バネ等からなり、本実施の形態では、弾性部材４０の厚さ（光軸方向の寸法）が例えば０．２５ｍｍに設定される。なお、弾性部材４０は、後述する第２〜第４の実施の形態にも示されるように、その設置位置が第１のレンズ１３と第２のレンズ１４との間に限定されず、温度変化に伴う光学系（レンズ群Ｌ）全体の変形量と鏡筒１２全体の変形量との合算直に基づいて前記光学距離が一定となるようにその設置位置が定められる。特に本実施の形態のようにレンズ群Ｌが広角レンズを構成している場合には、レンズ面間の距離の変化が解像度に影響を及ぼす度合いとしての面間感度が物体側のレンズほど鈍いため、最も物体側に位置される第１のレンズ１３と第２のレンズ１４との間に弾性部材４０を介挿すれば、光学特性（解像度）に殆ど影響を及ぼすことなく温度変化に伴うレンズの光軸方向の変形を効果的に吸収でき、有益である。
【００２４】
図２は本発明の第２の実施の形態を示している。図示のように、本実施の形態のレンズユニット１１Ａでは、温度変化に伴う各レンズの光軸方向の変形を吸収するための前述した環状の弾性部材４０が第１のレンズ１３とキャップ（鏡筒側部材）２３との間に介挿される。このような位置は、撮像素子３０４から距離が離れているとともに、レンズの面間感度を殆ど考慮する必要もないため、設置スペースが限られるものの、光学特性に対する影響が小さいという点で、好ましい。
【００２５】
図３は本発明の第３の実施の形態を示している。図示のように、本実施の形態のレンズユニット１１Ｂでは、温度変化に伴う各レンズの光軸方向の変形を吸収するための前述した環状の弾性部材４０が第７のレンズ１９と鏡筒１２との間に介挿される。このような位置は、弾性部材４０の弾性変形によって光学系（レンズ群Ｌ）全体が変位することになるため、その点に配慮する必要があるが、設置スペースを安定して大きく確保し得るため、有益である。
【００２６】
図４は本発明の第４の実施の形態を示している。図示のように、本実施の形態のレンズユニット１１Ｃでは、温度変化に伴う各レンズの光軸方向の変形を吸収するための前述した環状の弾性部材が、第１の実施の形態と同様に、最も物体側に位置される第１のレンズ１３と第２のレンズ１４との間に介挿されるが、この弾性部材４０Ａは、第１のレンズ１３と鏡筒１２との間にわたってさらに延在し、第１のレンズ１３と鏡筒１２との間を外部に対して密封するシール機能を有する遮光部材として形成される。
【００２７】
このような構成では、前述の作用効果を有する弾性部材を設けるだけで、ゴーストやフレア等の現象を抑制するためにレンズに墨を塗る、いわゆる墨塗り処理を省くことができるだけでなく、鏡筒１２の内側収容空間Ｓを外部に対して密封する前述したＯリング２６等のシール部材をレンズ１３と鏡筒１２との間に介挿する必要もなくなる。したがって、部材点数を減少させて、製造工程を簡略化できるとともに、ひいては、レンズユニット１１の小型化を図ることも可能になる。なお、このようなシール機能および遮光機能を有する弾性部材４０Ａの材料としては、例えばＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）を挙げることができ、その厚さ（光軸方向の寸法）を例えば０．２５ｍｍに設定できる。
【００２８】
また、図５は、以上のような構成を成すレンズユニット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１００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、図２〜図４の第２〜第４の実施の形態に係るレンズユニット１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを含んで構成されても構わない。
【００２９】
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。
【００３０】
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１２ａ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。
【００３１】
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１１Ａ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。
【００３２】
以上説明したように、前述した第１〜第４の実施の形態においては、温度変化に伴うレンズの光軸方向の変形を吸収するための弾性部材４０（４０Ａ）が、レンズ間および／またはレンズと鏡筒１２または鏡筒側部材２３との間に介挿されているため、特に前述した実施の形態のように鏡筒１２が金属によって形成されるとともにレンズ１３〜１９が樹脂によって形成される場合など、鏡筒１２とレンズ１３〜１９との間で線膨張係数（熱膨張率）に差異があっても、低温時および高温時におけるレンズ１３〜１９のガタつきや変形を抑えて、所望の使用温度に適合する所望の光学特性を得ることができる。
【００３３】
すなわち、低温環境下では、レンズが収縮することによって、特にレンズ間に隙間が生じて、レンズが光軸方向でガタついても、そのガタつきを弾性部材４０（４０Ａ）によって吸収することができ、したがって、レンズの面間距離の変化に伴う解像度の低下を防ぐことができる。一方、高温環境下では、特に鏡筒１２内側のレンズの熱膨張によって圧縮応力がレンズに作用して、レンズの面形状が変形しようとする場合でも、そのような変形を弾性部材４０（４０Ａ）によって吸収することができる。そのため、レンズの変形によって、所望の解像性能が得られなくなったり、焦点がずれるなど、光学特性に悪影響が及んで、レンズユニットがその使用温度に適合し得ないものとなることを防止できる。
【００３４】
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、鏡筒などの形状は、前述した実施の形態に限定されない。また、弾性部材は、温度変化に伴うレンズの光軸方向の変形を吸収できさえすればよく、その形状、設置形態等は任意に設定できる。また、前述した第１〜第４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】
【００３５】
１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ  レンズユニット
１２  鏡筒
１３，１４，１５，１６，１７，１８，１９  レンズ
２３  キャップ（鏡筒側部材）
４０，４０Ａ  弾性部材
３００  カメラモジュール
Ｏ  光軸
Ｓ  内側収容空間
【図１】
2019109381.tif 000003
【図２】
2019109381.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2019109381.tif 000007