JP7478599B2

JP7478599B2 - レンズユニット、カメラモジュール、絞り部材およびその製造方法

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Publication number: JP7478599B2
Application number: JP2020102206A
Authority: JP
Inventors: 将俊柴田
Original assignee: Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Ltd
Priority date: 2020-06-12
Filing date: 2020-06-12
Publication date: 2024-05-07
Anticipated expiration: 2040-06-12
Also published as: JP2021196470A

Description

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、カメラモジュール、絞り部材およびその製造方法に関する。

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）。

レンズユニットの前記絞り部材は、通過する光の量を調整（制限）するものであり、絞り部材を適切な位置に配置することにより、フレアやゴーストを適切に抑えることができ、所望の光学性能を得ることができる。

特開２０１３－２３１９９３号公報

ところで、透過光量を制限する前記絞り部材としては、明るさの指標となるＦ値を決定する「開口絞り」や、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」（フレアカッター）などがあるが、このような絞り部材は、いずれの場合にも、環状を成しており、その内周面形状によってはレンズユニットの光学性能に悪影響を及ぼす場合もある。

例えば、樹脂やＳＵＳ等により形成される絞り部材の内周面に欠損部位や粗面部位があると、その部位で光が反射して拡散する場合があり、そのような拡散光（迷光）は、シャワー状のゴーストを生じさせて、光学性能を悪化させ得る。特に、絞り部材を樹脂により金型成形する場合には、それに伴って生じるバリ等にも起因して拡散光を伴わない所望の形状に絞り部材の内周面を仕上げることが困難な場合もあり、そうした状況下でも、絞り部材の内周面形状に起因する光の反射を抑えることが、迷光を確実に排除した高い撮像性能が求められる近年においては急務な課題である。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、絞り部材の内周形状に起因する光の反射を抑えることができるレンズユニット、カメラモジュール、絞り部材およびその製造方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は、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、該レンズ群を通過する光の量を調整する環状の絞り部材と、前記絞り部材を含む前記レンズ群を収容保持するための内側収容空間を有する筒状の鏡筒とを備えるレンズユニットにおいて、
光吸収性樹脂が前記絞り部材の内周面または内周端部に設けられることを特徴とする。

本発明の上記構成によれば、絞り部材の内周面または内周端部に光吸収性樹脂が設けられているため、絞り部材の内周面または内周端部で光が吸収され、したがって、絞り部材の内周形状に起因する光の反射拡散を抑えることができる。その結果、拡散光（迷光）に伴うシャワー状のゴーストの発生を抑えて、所望の光学性能を確保することができるようになる。

上記構成において、光吸収性樹脂は、光の反射を引き起こす欠損部位や粗面部位等の異形状部位が絞り部材の内周面または内周端部に存在する場合には、その異形状部位のみを覆うように部分的に絞り部材の内周面または内周端部に設けられてもよいが、絞り部材の内周面または内周端部での光反射を確実に抑えて迷光を排除できるようにするために絞り部材の内周面または内周端部の全周にわたって設けられることが好ましい。この場合、異形状部位の露出を確実に防止するために、光吸収性樹脂は、絞り部材の内周面全体または内周端部全体を覆うように設けられることが更に好ましい。

このように、光吸収性樹脂は、光の反射を生じさせる絞り部材の内周面または内周端部の異形状部位を覆って排除することにより光の反射拡散を抑制することに加え、それ自体も光を吸収することにより光の反射拡散を確実に防止しようとするものであるが、それ自体が滑らかな曲面状の外表面を伴うことにより光の反射拡散を更に一層防止して迷光を確実に排除できるようになる。

なお、上記構成において、「光吸収性樹脂」とは、光を吸収できる性質を有する樹脂のことであり、例えば、紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂などを挙げることができる。特に、紫外線硬化樹脂としては、例えば、ケミテック株式会社が提供するケミシールＵ－２０７７が好適である。また、光吸収性樹脂は、絞り部材の内周面または内周端部に対するその保持力を高めるために、粘度が２０００ｍＰａ・ｓ以上であることが好ましい。また、上記構成において、絞り部材は、例えば樹脂やＳＵＳ等により形成することができ、明るさの指標となるＦ値を決定する「開口絞り」や、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」（フレアカッター）などを含む。

また、上記構成では、絞り部材の内周面または内周端部が光吸収性樹脂を係止させるための係止部を有することが好ましい。これによれば、光吸収性樹脂を係止部によって絞り部材の内周面または内周端部に確実に保持させる（絞り部材の内周面または内周端部に対する光吸収性樹脂の保持力を高める）ことができ、恒久的な光反射防止作用をもたらすことが可能となる。この場合、係止部は、凹凸状の段部または傾斜面を含むことが好ましい。

また、以上のような特徴を有する絞り部材を樹脂により製造する場合、そのような製造方法は、例えば、金型に樹脂を流し込んで環状の成形体を形成する成形ステップと、凹凸状の段部または傾斜面を含む係止部を前記成形体の内周面または内周端部に形成する係止部形成ステップと、流動性の光吸収性樹脂を前記係止部に係止させるように前記成形体の内周面または内周端部に塗布する樹脂塗布ステップと、前記光吸収性樹脂を硬化させる樹脂硬化ステップとを含むことができる。
この場合、光吸収性樹脂の塗布厚は、例えば性能に適正な厚さに設定される。また、係止部形成ステップは、エッチングや機械加工などによって実現できる。

また、本発明は、前述の特徴を有する絞り部材およびカメラモジュールも更に提供する。これにより、前述の作用効果を絞り部材およびカメラモジュールで得ることができる。

本発明によれば、絞り部材の内周面または内周端部に光吸収性樹脂が設けられているため、絞り部材の内周面または内周端部で光が吸収され、したがって、絞り部材の内周形状に起因する光の反射拡散を抑えることができる。

本発明の一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１のレンズユニットに設けられる第１の絞り部材としてのミドルリングの光軸方向に対して垂直な方向に沿う横断面図（図１のＸ－Ｘ線に沿う断面図）である。図１のレンズユニットに設けられる第１の絞り部材としてのミドルリングの要部拡大断面図であり、図１に二点鎖線の枠で示されるＡ部の光軸方向に沿う部分縦断面図である。図１のレンズユニットに設けられる第２の絞り部材としてのアイリスリングの要部拡大断面図であり、図１に二点鎖線の枠で示されるＢ部の光軸方向に沿う部分縦断面図である。絞り部材を製造する製造方法のステップの一例を示すフローチャートである。図１の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。

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および図６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。

図１は、本発明の一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、第５のレンズ１７、および、第６のレンズ１８から成る６つのレンズとを備えている。これらのレンズ１３～１８は、それらの一部同士の間にスペーサ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄを介しつつ積み重ねられるように鏡筒１２内に組み込まれている。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。

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を構成するこれらのレンズ１３，１４，１５，１６，１７，１８は全てがガラス製であるが、そうである必要はなく、一部がガラス製で一部が樹脂製、または、全てが樹脂製であっても構わない。また、本実施の形態において、像側に位置される２つの第４および第５のレンズ１６，１７は貼り合わせレンズであるが、そうである必要もない。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１３，１４，１５，１６，１７，１８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。

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が第１のレンズ１３の物体側に面する表面１３ａの外周縁部に形成された段差部１３ｂ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第１のレンズ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。

また、鏡筒１２の像側の端部（図１において下端部）には、第６のレンズ１８よりも外径の小さい開口部を有する内側フランジ部２４（本実施の形態では、第６のレンズ１８の像側の表面に設けられた段差と係合している）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とスペーサ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄとが光軸方向で挟持されて保持される。

なお、図示しないが、第１のレンズ１３の外周側面と鏡筒１２との間にはシール部材として例えばＯリングが装着される。このＯリングは、第１のレンズ１３の外周側面と鏡筒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と第１のレンズ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。

また、本実施の形態において、前述したスペーサ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄの一部は、レンズ群Ｌを通過する光の量を調整（制限）する絞り部材を兼ねている。具体的には、本実施の形態において、第２のレンズ１４と第３のレンズ１５との間に介挿される第１のスペーサ２０Ａ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」（フレアカッター）として機能する径方向内側端部が尖端縁を成すミドルリングであり（したがって、以下、第１のスペーサ２０Ａを第１の絞り部材２０Ａと称する）、また、第３のレンズ１５と第４のレンズ１６との間に介挿されるスペーサのうち物体側に位置される第２のスペーサ２０Ｂは、第１の絞り部材２０Ａよりも薄い「遮光絞り」（フレアカッター）として機能する径方向内側端部が面状を成すアイリスリングであり（したがって、以下、第２のスペーサ２０Ｂを第２の絞り部材２０Ｂと称する）、さらに、第３のレンズ１５と第４のレンズ１６との間に介挿されるスペーサのうち像側に位置される第３のスペーサ２０Ｃは、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」として機能する（したがって、以下、第３のスペーサ２０Ｃを第３の絞り部材２０Ｃと称する）。

ここで、フレアカッターとして機能する第１および第２の絞り部材２０Ａ，２０Ｂは、例えば樹脂を環状に成形することにより形成され（勿論、ＳＵＳ等の金属により形成されても構わない）、図１のＸ－Ｘ線に沿う断面図である図２、図１に二点鎖線の枠で示されるＡ部（第１の絞り部材２０Ａの内周端縁）の光軸方向に沿う部分拡大縦断面図である図３、および、図１に二点鎖線の枠で示されるＢ部（第２の絞り部材２０Ｂの内周端縁）の光軸方向に沿う部分拡大縦断面図である図４に示されるように、成形時に生じる凹凸部（例えば、光の反射を引き起こし得る欠損部位や粗面部位等の異形状部位）および／または成形後に意図的に形成される凹凸部（例えば、後述する係止部４０，４２）をその内周端部または内周面２０Ａａ，２０Ｂａに有する。そして、このような凹凸部を伴う第１および第２の絞り部材２０Ａ，２０Ｂの内周端部または内周面２０Ａａ，２０Ｂａには、光を吸収する樹脂である光吸収性樹脂３０が設けられている（勿論、Ｆ値を正確に規定できさえすれば、第３の絞り部材２０Ｃの内周面に光吸収性樹脂３０が設けられてもよい）。

特に、本実施の形態において、第１および第２の絞り部材２０Ａ，２０Ｂには、その成形後に、光吸収性樹脂３０を係止させるための係止部４０，４２が内周端部または内周面２０Ａａ，２０Ｂａに形成され、これらの係止部４０，４２に対して係止されるように光吸収性樹脂３０が内周端部または内周面２０Ａａ，２０Ｂａ上に設けられる。具体的には、本実施の形態において、第１の絞り部材２０Ａは、図３に示されるように、凹凸状の段部（例えば、径方向に延びる面と光軸方向に延びる面とによって形成される段部）として形成される係止部４０をその内周端部（内周端縁）２０Ａａに有し、この係止部４０に対して光吸収性樹脂３０が係止される。一方、第２の絞り部材２０Ｂは、図４に示されるように、凹凸状の傾斜面（例えば、物体側から像側へ向けて（又はその逆の方向に向けて）径方向内側に向かうように波状に延びる傾斜面）として形成される係止部４２をその内周面２０Ｂａに有し、この係止部４２に対して光吸収性樹脂３０が係止される。

また、本実施の形態においては、第１の絞り部材２０Ａに関して図２にも示されるように、光吸収性樹脂３０が絞り部材２０Ａ，２０Ｂの内周端部または内周面２０Ａａ，２０Ｂａの全周にわたって設けられる。また、図３および図４に明確に示されるように、光吸収性樹脂３０は、絞り部材２０Ａ，２０Ｂの内周端部または内周面２０Ａａ，２０Ｂａの全体を覆うように設けられ、その表面が滑らかな曲面状に形成されている。また、第１の絞り部材２０Ａは、例えば図２に示されるように、光軸に対する最突出部位（絞り機能を果たす部分）が全周にわたって光吸収性樹脂３０で構成されているのが好ましい。これは、絞り部材が露出していると、その部分で反射等が生じるからである。

また、このような絞り部材２０Ａ，２０Ｂを本実施の形態のように樹脂により形成する場合には、例えば、以下のような製造方法によって絞り部材２０Ａ，２０Ｂを製造することができる。具体的には、例えば図５に示されるように、まず最初に、金型に樹脂を流し込んで環状の成形体２０ＡＡ（２０ＢＡ）（図２～図４参照）を形成する（成形ステップＳ１）。その後、凹凸状の段部または凹凸状の傾斜面を含む係止部４０（４２）をエッチングや機械加工などによって成形体２０ＡＡ（２０ＢＡ）の内周面または内周端部に形成する（係止部形成ステップＳ２）。このようにして係止部４０（４２）を形成したら、今度は、例えば粘度が２０００ｍＰａ・ｓ以上の流動性の光吸収性樹脂３０、例えば紫外線硬化樹脂を係止部４０（４２）に係止させるように成形体２０ＡＡ（２０ＢＡ）の内周端部または内周面２０Ａａ，２０Ｂａに塗布する（樹脂塗布ステップＳ３）。このとき、光吸収性樹脂３０の塗布厚は、例えば１００～５００μｍに設定される。この設定上限を上回ると、ひけが発生して形状が不安定となり、一方、この設定下限を下回ると、製造制御が困難となり、コスト増につながる。そして、最後に、光吸収性樹脂３０を硬化させて成形体２０ＡＡ（２０ＢＡ）の内周端部または内周面２０Ａａ，２０Ｂａに安定的に付着させる（樹脂硬化ステップＳ４）。前述のように、紫外線硬化樹脂が光吸収性樹脂３０として使用される場合には、樹脂硬化ステップＳ４において、紫外線が紫外線硬化樹脂に対して照射される。

図６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のレンズユニット１１を含んで構成される。

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。

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３０１ａ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。

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。

以上説明したように、本実施の形態によれば、絞り部材２０Ａ，２０Ｂの内周端部または内周面２０Ａａ，２０Ｂａに光吸収性樹脂３０が設けられているため、絞り部材２０Ａ，２０Ｂの内周端部または内周面２０Ａａ，２０Ｂａで光が吸収され、したがって、絞り部材２０Ａ，２０Ｂの内周形状に起因する光の反射拡散を抑えることができる。その結果、拡散光（迷光）に伴うシャワー状のゴーストの発生を抑えて、所望の光学性能を確保することができるようになる。

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、レンズユニットにおける絞り部材の数および形態も前述した実施の形態のそれに限定されない。また、絞り部材の内周面または内周端部に対する光吸収性樹脂の配設形態も前述した実施の形態のそれに限定されない。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、前述した実施の形態の一部または全部を組み合わせてもよく、あるいは、前述した実施の形態のうちの１つから構成の一部が省かれてもよい。

１１レンズユニット
１２鏡筒
１３，１４，１５，１６，１７，１８レンズ
２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃスペーサ（絞り部材）
２０Ａａ内周端部
２０Ｂａ内周面
３０光吸収性樹脂
４０，４２係止部
３００カメラモジュール
Ｏ光軸
Ｓ内側収容空間

Claims

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、該レンズ群を通過する光の量を調整する環状の絞り部材と、前記絞り部材を含む前記レンズ群を収容保持するための内側収容空間を有する筒状の鏡筒とを備えるレンズユニットにおいて、
光吸収性樹脂が前記絞り部材の内周面または内周端部に設けられ、
前記絞り部材の内周面または内周端部が前記光吸収性樹脂を係止させるための係止部を有することを特徴とするレンズユニット。
前記係止部が凹凸状の段部または傾斜面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。
前記光吸収性樹脂が前記絞り部材の内周面または内周端部の全周にわたって設けら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。
前記光吸収性樹脂が前記絞り部材の内周面全体または内周端部全体を覆うように設けら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。
前記光吸収性樹脂の表面が滑らかな曲面状に形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のレンズユニット。
前記絞り部材は、絞り機能を果たす光軸に対するその最突出部位が全周にわたって前記光吸収性樹脂で構成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のレンズユニット。
請求項１から６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。
光学系に設けられ、通過する光の量を調整するための環状の絞り部材であって、その内周面または内周端部に光吸収性樹脂が設けられ、
前記内周面または内周端部が前記光吸収性樹脂を係止させるための係止部を有することを特徴とする絞り部材。
前記係止部が凹凸状の段部または傾斜面であることを特徴とする請求項８に記載の絞り部材。
前記光吸収性樹脂が前記絞り部材の内周面または内周端部の全周にわたって設けられることを特徴とする請求項８または９に記載の絞り部材。
前記光吸収性樹脂が前記絞り部材の内周面全体または内周端部全体を覆うように設けられることを特徴とする請求項１０に記載の絞り部材。
前記光吸収性樹脂の表面が滑らかな曲面状に形成されていることを特徴とする請求項８から１１のいずれか一項に記載の絞り部材。
絞り機能を果たす光軸に対するその最突出部位が全周にわたって前記光吸収性樹脂で構
成されていることを特徴とする請求項８から１２のいずれか一項に記載の絞り部材。
光学系に設けられて通過する光の量を調整するための絞り部材を製造する製造方法であって、
金型に樹脂を流し込んで環状の成形体を形成する成形ステップと、
凹凸状の段部または傾斜面を含む係止部を前記成形体の内周面または内周端部に形成する係止部形成ステップと、
流動性の光吸収性樹脂を前記係止部に係止させるように前記成形体の内周面または内周端部に塗布する樹脂塗布ステップと、
前記光吸収性樹脂を硬化させる樹脂硬化ステップと、
を含むことを特徴とする製造方法。