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JP2011221244A - レンズ組立体及びそのレンズの組立方法 - Google Patents

レンズ組立体及びそのレンズの組立方法 Download PDF

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JP2011221244A JP2010089651A JP2010089651A JP2011221244A JP 2011221244 A JP2011221244 A JP 2011221244A JP 2010089651 A JP2010089651 A JP 2010089651A JP 2010089651 A JP2010089651 A JP 2010089651A JP 2011221244 A JP2011221244 A JP 2011221244A
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洋介 石井
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Abstract

【課題】組付部品を削減するとともに、鏡筒に組み込むプラスチックレンズの位置決め作業を簡略化できるようにする。
【解決手段】鏡筒2を二分割した分割鏡筒2A,2Bで構成し、各分割鏡筒2A,2Bの内周面にレンズ位置決め部14,15とフィルタ位置決め部21を形成する。一方の分割鏡筒2Aのレンズ位置決め部14,15に第1及び第2のプラスチックレンズ4,7を嵌合させ、フィルタ位置決め部21に赤外線フィルタ20を嵌合させた状態で、分割鏡筒2Aと他方の分割鏡筒2Bを重ね合わせ、各分割鏡筒2A,2Bの位置決め凹部19と位置決め突起18を凹凸嵌合する。これにより、環状の鏡筒2を連結固定し、鏡筒2内に第1,第2のプラスチックレンズ4,5と赤外線フィルタ20とを相互に位置決めした状態で組み付ける。
【選択図】図1

Description

本発明は、携帯電話、PDA(Personal Digital Assistance)等の小型で薄型の電子機器に用いられる小型撮像装置に使用される光学系レンズのレンズ組立体及びそのレンズの組立方法、特に光学的または物理的に向き合う互いのレンズ間の位置関係を決定するレンズ組立体及びそのレンズの組立方法に関する。
近年、撮像装置を備えた携帯端末の市場の拡大に伴い、この撮像装置には高画素数で小型の固体撮像素子が搭載されるようになった。このような撮像素子の小型化・高画素化に対応し、例えば、特許文献1,2で示すように、複数枚のレンズで構成した撮像レンズが一般化している。
特許文献1で示す撮像レンズは、1枚のプラスチックレンズと1枚のガラスレンズと、これらのレンズを組み込む鏡筒とを備え、プラスチックレンズとガラスレンズとが接触するレンズの周辺領域を同一曲率又は同一テーパ面とし、各レンズを鏡枠に組み込む際、最初のプラスチックレンズの接触部と鏡筒の受け面とを当接させて鏡筒と上段のプラスチックレンズとを位置決めした状態で、ガラスレンズを鏡筒の内周面に嵌合させながらガラスレンズをプラスチックレンズに押し当てて光軸方向に加圧することによって、鏡筒の受け面とガラスレンズとでプラスチックレンズを挟み付け、各レンズの周辺領域に形成する同一曲率又は同傾斜のテーパ面の嵌合によって各レンズの光軸を一致させるように構成している。
特許文献1で開示される撮像レンズは、ガラスレンズとプラスチックレンズの異質材料レンズを組み合わせており、それぞれのレンズの線膨張係数が異なるため環境温度変化などによってレンズの接触部において擦れてレンズの損傷や割れなどが生じる恐れがある。このため、近年、携帯電話などに用いられる光学系レンズとして鏡筒に組み込まれるレンズは、プラスチックレンズで、成形するのが一般的である。このような、鏡筒に組み込まれる4枚のレンズを全てプラスチックレンズで構成する場合、例えば、特許文献2で示すように、プラスチックレンズの外径を鏡筒の内径より僅かに小さく形成して、鏡筒との間の径方向のクリアランスを保って鏡筒に挿入し、鏡筒に挿入したプラスチックレンズを光軸方向に押圧した状態で最下段レンズを接着固定する方法が知られている。
また、レンズ間に絞りとなる遮光板を介在させて鏡筒内に組み込むようにした撮像レンズも知られており、例えば特許文献3には、レンズと遮光板を順次、鏡筒に挿入し、最下段レンズを光軸方向に押圧させて各レンズで遮光板を挟み付けた状態で最下段のレンズを鏡筒にカシメ固定したレンズ組立体が開示されている。
特開平9−113783号公報 特開2006−178388号公報 特開2010−32902号
携帯電話などに組み込まれる撮像レンズにおいて、鏡筒内に複数のプラスチックレンズを組み込む場合、各レンズの光軸を合わせて調芯する必要があるため、特許文献1や特許文献2のようにレンズの周辺領域にテーパ面や円錐面を形成する必要があり、プラスチックレンズの成形加工が複雑となり、また、特許文献3のように、各プラスチックレンズ間に絞りとなる遮光板を介在する場合、鏡筒への組付部品点数も増加し、特に、近年の高画素化が進む撮像レンズにおいては、鏡筒に組み込まれるレンズの枚数も増える傾向にあるから、鏡筒内へ組み付ける部品点数が増大し、効率的な組付作業が行えない、という課題を有している。
本発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであり、構造の簡素化が可能であるとともに、簡単でしかも効率的な組み付け作業が可能で、しかも組付精度にも優れたレンズ組立体及びそのレンズの組立方法を提供することを目的とする。
請求項1のレンズ組立体は、物体側に採光用の開口窓を有して像側を開口した鏡筒と、この鏡筒内に収納配置する複数のレンズとを備え、前記鏡筒を径方向に分割した複数の分割鏡筒で構成し、その各分割鏡筒の内周面にそれぞれ前記各レンズを光軸方向及び径方向に位置決めするレンズ位置決め部と、前記各レンズの絞りとなる遮光壁部を一体形成したことを特徴とする。
請求項1のレンズ組立体によれば、一方の分割鏡筒の内周面に形成するレンズ位置決め部にレンズを嵌合させて位置決め保持した状態で各分割鏡筒を連結することによって、環状の鏡筒内に各レンズが光軸方向及び径方向に位置決めされた状態で収納固定される。
請求項2のレンズ組立体は、前記各分割鏡筒の重ね合わせ面に凹凸嵌合する複数の位置決め突起と複数の位置決め凹部とをそれぞれ形成したことを特徴とする。
請求項2のレンズ組立体によれば、各分割鏡筒を連結する際、各分割鏡筒の位置決め突起と複数の位置決め凹部を相互に凹凸嵌合させることによって、各分割鏡筒が相互に連結された環状の鏡筒となり、その鏡筒内に各レンズが光軸方向及び径方向に位置決めされた状態で収納固定される。
請求項3のレンズ組立体は、前記各レンズが外周部にそれぞれフランジ部を有するとともに、このフランジ部の外周面からさらに径方向に突出する複数の係合腕部を形成し、前記各分割鏡筒の内周面には、前記位置決め部として前記フランジ部と嵌合する嵌合溝と、前記係合腕部と嵌合する嵌合凹部とを形成したことを特徴とする。
請求項3のレンズ組立体によれば、鏡筒内の各レンズは、嵌合溝によって光軸方向に位置決めされ、かつ、各レンズの係合腕部と各嵌合凹部との嵌合によって各レンズが径方向に位置決めさる。
請求項4のレンズ組立体は、前記鏡筒内に組み付けられる最下段レンズの像側に赤外線フィルタを備え、この赤外線フィルタのフィルタ位置決め部を前記各分割鏡筒の内周面に形成したことを特徴とする。
請求項4のレンズ組立体によれば、各分割鏡筒を連結することによって、環状の鏡筒内に複数のレンズと赤外線フィルタとが位置決め状態で収納固定される。
請求項5のレンズの組立方法は、径方向に分割した複数の分割鏡筒で構成され、物体側に採光用の開口窓を有して像側を開口した鏡筒と、この鏡筒内に収納配置する複数のレンズと、前記各分割鏡筒の内周面にそれぞれ形成されるレンズ位置決め部と、前記各レンズの絞りとして前記各分割鏡筒の内周面にそれぞれ一体形成される複数の遮光壁部と、前記各分割鏡筒の重ね合わせ面に位置して相互に凹凸嵌合する複数の位置決め突起と複数の位置決め凹部とを備え、前記一方の分割鏡筒に形成する前記レンズ位置決め部に前記各レンズの外周部に形成するフランジ部を嵌合させて位置決めし、その分割鏡筒に位置決め保持した各レンズのフランジ部に他方の分割鏡筒のレンズ位置決め部を嵌め入れながら各分割鏡筒同士を重ね合わせ、その各分割鏡筒に形成する前記位置決め突起と位置決め凹部を凹凸嵌合させて各分割鏡筒を連結して環状の鏡筒とし、この鏡筒内に前記各レンズを光軸方向と径方向に位置決め保持して収納固定したこと特徴とする。
請求項5のレンズの組立方法によれば、一方の分割鏡筒の内周面に形成するレンズ位置決め部にレンズのフランジ部を嵌合させて保持した状態で、そのレンズのフランジ部を他方の分割鏡筒のレンズ位置決め部に嵌合させながら各分割鏡筒の重ね合わせ面に形成する位置決め突起と位置決め凹部とを凹凸嵌合させて各分割鏡筒を連結することによって、環状の鏡筒内に各レンズが光軸方向及び径方向に位置決めされた状態で収納固定される。
本発明によれば、予め分割した一つの分割鏡筒にレンズを位置決め保持した状態で、他の分割鏡筒を重ね合わせて各分割鏡筒を相互に連結することによって、環状に連結された鏡筒内にレンズ及び赤外線フィルタの各組付部品を相互に位置決めした状態で収納固定することができるから、レンズ自体に光軸合わせするための複雑な形状とする必要がないため、レンズの形状を単純化でき、レンズの成形加工も容易となる。また、連結した鏡筒内には複数のレンズや赤外線フィルタといった組付部品が相互に位置決めされた状態で収納固定されるので組付部品の位置決め作業も容易であるとともに、各レンズの絞りとなる遮光壁部を各分割鏡筒に一体形成することによって、組付部品点数も削減でき、組付作業の効率化を図ることができる。
実施例1を示す光学系レンズの分解斜視図である。 同上、分割鏡筒の斜視図である。 同上、レンズの斜視図である。 同上、分割鏡筒にレンズを組み込んだ状態を示す斜視図である。 同上、分割鏡筒の組み付け状態を示す正面図である。 同上、鏡筒にレンズを組み付け状態を示す断面図である。
以下、本発明の実施例を図1〜図6を参照して説明する。なお、図1〜図6において物体側は図示上方側、像側は図示下方とする。以下、主に図1の光学系レンズの分解斜視図を参照して本発明の一実施例について説明する。同図において、1は光学系レンズであり、鏡筒2と、この鏡筒2内に収納される2枚の第1及び第2のプラスチックレンズ4,5とで構成されている。
前記鏡筒2は二分割した半円筒状の分割鏡筒2A,2Bで構成され、この分割鏡筒2A,2Bで構成される前記鏡筒2は全体として像側(下面)を開口した円筒状の周壁部3を成す。また、分割鏡筒2A,2Bの周壁部3の上端縁周縁からそれぞれ内方に向かって前絞りとして機能する光軸に対して垂直な平板面3Aを一体形成するとともに、前記分割鏡筒2A,2Bの各周壁部3の外周面には図示しないホルダを螺着するためのネジ部30を形成している。また、前記分割鏡筒2A,2Bの平板面3Aにはそれぞれ採光用の開口窓10が形成されるとともに、各分割鏡筒2A,2Bの内周面には、前記第1及び第2のプラスチックレンズ4,5を位置決めするレンズ位置決め部14,15を形成している。また、本実施例では、最も像側に位置する最下段の第2のプラスチックレンズ5の下部に赤外線フィルタ20が配置され、その赤外線フィルタ20を位置決めするフィルタ位置決め部21が前記レンズ位置決め部14,15と共に各分割鏡筒2A,2Bのそれぞれの内周面に形成されている。これらレンズ位置決め部14,15とフィルタ位置決め部21との間に位置して第1及び第2のプラスチックレンズ4,5の絞りとして機能する遮光壁部16,17を一体形成している。
前記各分割鏡筒2A,2Bの重ね合わせ面には複数の位置決め突起18と複数の位置決め凹部19とがそれぞれ形成されており、これら位置決め突起18と位置決め凹部19とを凹凸嵌合させることによって半割状の分割鏡筒2A,2Bを連結して円筒状の周壁部3を形成し、その周壁部3の内周面に形成するレンズ位置決め部14,15とフィルタ位置決め部21に第1及び第2のプラスチックレンズ4,5と赤外線フィルタ20とをそれぞれ位置決め保持している。
前記第1及び第2のプラスチックレンズ4,5は、図3に示すように、それぞれ物体側(図示上側)又は像側(図示下側)を凸面とするレンズ部4A,5Aと、そのレンズ部4A,5Aの最大有効径の外側に位置するフランジ部たるコバ部4B,5Bとから構成されている。また、前記各コバ部4B,5Bの外周部からそれぞれ水平方向に突出する係合腕部6,7を所定間隔毎に形成しており、本実施例においては、4個の係合腕部6,7が90°毎に形成されている。
次にレンズ位置決め部14,15の構成について主に図2を参照して説明する。前記各分割鏡筒2A,2B内に一体形成する遮光壁部16、17は、第2のプラスチックレンズ5のコバ部4B,5Bの厚さとほぼ同じ間隔を有して水平方向(光軸に対して直交方向)に突出し、また、物体側に位置する遮光壁部16と前記平板面3Aとの間の空間がそれぞれ第1及び第2のプラスチックレンズ4,5のコバ部4B,5Bの厚さとほぼ同じ間隔となっている。これにより、平板面3Aと遮光壁部16との間及び遮光壁部16と遮光壁部17との間に前記コバ部4B,5Bの厚さに相当する嵌合溝24,25が形成され、この嵌合溝24,25の内周面に前記係合腕部6,7と嵌合する嵌合凹部34,35を形成し、これら嵌合溝24,25と嵌合凹部34,35によって第1,第2のプラスチックレンズ4,5を位置決めするレンズ位置決め部14,15を構成している。また、像側に位置する遮光壁部17には、前記赤外線フィルタ20と嵌合する溝部26を形成し、この溝部26によってフィルタ位置決め部21を構成している。
次の主に図4〜図6を参照して第1及び第2のプラスチックレンズ4,5の組み付け方法について説明する。まず、第1及び第2のプラスチックレンズ4,5は、分割鏡筒2A,2Bの何れか一方、例えば図4に示すように分割鏡筒2Aに組み付けておく。すなわち、分割鏡筒2Aの内面に形成する嵌合溝24,25にそれぞれ第1,第2のプラスチックレンズ4,5のコバ部4B,5Bを挿入するとともに、各コバ部4B,5Bの外周部から突出する係合腕部6,7を嵌合溝24,25内に形成した嵌合凹部34,35にそれぞれ嵌め入れる。これにより、分割鏡筒2Aに仮止めした第1及び第2のプラスチックレンズ4,5は、嵌合溝24,25によって光軸方向に位置決めされ、かつ、各係合腕部6,7と各嵌合溝24,25と係合によって径方向に位置決めされる。ここで、前記第1及び第2のプラスチックレンズ4,5に形成される各係合腕部6,7は、90°毎に形成され、これを嵌合溝25,26に係合させるが、第1及び第2のプラスチックレンズ4,5の成形誤差などによって、分割鏡筒2Aに第1及び第2のプラスチックレンズ4,5を組み付けた際、第1及び第2のプラスチックレンズ4,5の光軸がズレることがある。この時、一方のプラスチックレンズ、例えば第1のプラスチックレンズ4を径方向に90°回転させ、嵌合溝25と係合腕部6との係合位置を変えることによって、第1及び第2のプラスチックレンズ4,5の光軸のズレを解消することができる。すなわち、成形時のプラスチックレンズ4又はプラスチックレンズ5の個体差によって各プラスチックレンズ4,5の光軸がズレ(偏芯)た場合、一方、例えば、第1のプラスチックレンズ4を90°毎に回転させるように係合腕部6と嵌合溝25との係合位置を変えることによって、第1及び第2のプラスチックレンズ4,5の光軸が一致、あるいはほぼ一致する地点を見出すことができる。このような、各プラスチックレンズ4,5の光軸のズレは鏡筒2に組み付けた際に、ある程度、判別可能である。したがって、各プラスチックレンズ4,5のマーカー、例えば、各プラスチックレンズ4,5に形成されるゲート跡などを基準として、一旦、第1及び第2のプラスチックレンズ4,5の光軸が一致する係合腕部6,7と各嵌合溝24,25の係合位置を定めれば、以後、ゲート跡などを基準として同様に光軸が一致する係合腕部6,7と各嵌合溝24,25同士を嵌め合わせれば各プラスチックレンズ4,5の個体差による光軸のズレを調整して各プラスチックレンズ4,5の光軸が一致させて分割鏡筒2Aに組み付けることができる。また、下段に位置する嵌合溝25の下部に形成する溝部26に赤外線フィルタ20の外周を挿入して分割鏡筒2Aに赤外線フィルタ20を位置決め保持しておく。これにより、図4に示すように、分割鏡筒2Aに第1及び第2のプラスチックレンズ4,5と赤外線フィルタ20が位置決め保持される。
次に、図5に示すように、分割鏡筒2Aに組み付けた第1及び第2のプラスチックレンズ4,5のコバ部4B,5Bと赤外線フィルタ20に他方の分割鏡筒2Bに形成する嵌合溝24,25と溝部26を挿入しながら分割鏡筒2Aの重ね合わせ面に形成する位置決め突起18と位置決め凹部19に他方の分割鏡筒2Bの重ね合わせ面に形成する位置決め凹部19と位置決め突起18をそれぞれ凹凸嵌合させて各分割鏡筒2A,2Bを一体的に連結する。これにより、分割鏡筒2A,2Bによって環状の周壁部3を備えた鏡筒2が連結固定され、その鏡筒2内において、第1及び第2のプラスチックレンズ4,5と赤外線フィルタ20が嵌合溝24,25,溝部26によって光軸方向の間隔を保って相互に位置決めされ、かつ、第1及び第2のプラスチックレンズ4,5は、各コバ部4B,5Bに形成する各係合腕部6,7と嵌合溝24,25内の嵌合凹部34,35との嵌合によって廻り止め状態で保持される。これにより、鏡筒2内において、第1及び第2のプラスチックレンズ4,5が径方向に位置決め保持される。以上により、光学系レンズ1の組み立てが完了する。なお、各分割鏡筒2A,2Bに第1及び第2のプラスチックレンズ4,5と赤外線フィルタ20を組み付ける際と各分割鏡筒2A,2B同士を組み付ける際、各嵌合溝24,25、溝部26並びに各分割鏡筒2A,2Bの重ね合わせ面に接着剤を塗布して各分割鏡筒2A,2Bに第1及び第2のプラスチックレンズ4,5、赤外線フィルタ20を接着固定し、かつ、各分割鏡筒2A,2B同士を接着固定するようにしてもよい。
以上のように本実施例は、分割した一方の分割鏡筒2A(分割鏡筒2B)に第1及び第2のプラスチックレンズ4,5を予め位置決め保持した状態で、他方の分割鏡筒2B(分割鏡筒2A)を重ね合わせてそれぞれの位置決め突起18と位置決め凹部19を凹凸嵌合して各分割鏡筒2A,2Bを相互に連結することによって、環状の鏡筒2が形成され、その鏡筒2内に第1及び第2のプラスチックレンズ4,5及び赤外線フィルタ20を相互に位置決めした状態で組み付けることができる。したがって、第1及び第2のプラスチックレンズ4,5自体に光軸合わせするための円錐面を形成する必要はなく、第1及び第2のプラスチックレンズ4,5の形状を単純化することができる。また、一方の分割鏡筒2A(分割鏡筒2B)に第1,第2のプラスチックレンズ4,5を位置決め保持した状態で各分割鏡筒2A,分割鏡筒2Bを連結するだけで、各分割鏡筒2A,2Bから成る鏡筒2に第1,第2のプラスチックレンズ4,5と赤外線フィルタ20とを相互に位置決めした状態で組み付けることができ、鏡筒2への組み付け作業も容易である。また、鏡筒2内の第1,第2のプラスチックレンズ4,5は嵌合溝24,25と嵌合凹部34,35によって光軸方向並びに光軸方向と直交する径方向に位置決めされた状態で収納され、また、赤外線フィルタ20は溝部26によって光軸方向に位置決めされており、これら第1,第2のプラスチックレンズ4,5と赤外線フィルタ20の位置決め作業も極めて簡単である。さらに、各第1,第2のプラスチックレンズ4,5の絞りとなる遮光壁部16,17が各分割鏡筒2A,2Bに一体形成されているため、各第1,第2のプラスチックレンズ4,5間に介在する遮光部材の組付作業を省略することができ、組付部品点数の削減により組付作業の効率化を図ることができる。
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、各レンズの形状やレンズの枚数といった基本的構成は適宜選定すればよい。また、前記実施例では鏡筒2を二分割した例を示したが、それ以上、分割した構造であってもよい。
1 光学系レンズ
2 鏡筒
2A,2B 分割鏡筒
3 周壁部
4,5 プラスチックレンズ
4A,5A レンズ部
4B,5B コバ部(フランジ部)
6,7 係合腕部
10 開口窓
11 開口部
14,15 レンズ位置決め部
16,17 遮光壁部
18 位置決め突起
19 位置決め凹部
20 赤外線フィルタ
21 フィルタ位置決め部
24,25 嵌合溝
34,35 嵌合凹部

Claims (5)

  1. 物体側に採光用の開口窓を有して像側を開口した鏡筒と、この鏡筒内に収納配置する複数のレンズとを備え、前記鏡筒を径方向に分割した複数の分割鏡筒で構成し、その各分割鏡筒の内周面にそれぞれ前記各レンズを光軸方向及び径方向に位置決めするレンズ位置決め部と、前記各レンズの絞りとなる遮光壁部を一体形成したことを特徴とするレンズ組立体。
  2. 前記各分割鏡筒の重ね合わせ面に凹凸嵌合する複数の位置決め突起と複数の位置決め凹部とをそれぞれ形成したことを特徴とする請求項1記載のレンズ組立体。
  3. 前記各レンズが外周部にそれぞれフランジ部を有するとともに、このフランジ部の外周面からさらに径方向に突出する複数の係合腕部を形成し、前記各分割鏡筒の内周面には、前記位置決め部として前記フランジ部と嵌合する嵌合溝と、前記係合腕部と嵌合する嵌合凹部とを形成したことを特徴とする請求項1又は2記載のレンズ組立体。
  4. 前記鏡筒内に組み付けられる最下段レンズの像側に赤外線フィルタを備え、この赤外線フィルタのフィルタ位置決め部を前記各分割鏡筒の内周面に形成したことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載のレンズ組立体。
  5. 径方向に分割した複数の分割鏡筒で構成され、物体側に採光用の開口窓を有して像側を開口した鏡筒と、この鏡筒内に収納配置する複数のレンズと、前記各分割鏡筒の内周面にそれぞれ形成されるレンズ位置決め部と、前記各レンズの絞りとして前記各分割鏡筒の内周面にそれぞれ一体形成される複数の遮光壁部と、前記各分割鏡筒の重ね合わせ面に位置して相互に凹凸嵌合する複数の位置決め突起と複数の位置決め凹部とを備え、前記一方の分割鏡筒に形成する前記レンズ位置決め部に前記各レンズの外周部に形成するフランジ部を嵌合させて位置決めし、その分割鏡筒に位置決め保持した各レンズのフランジ部に他方の分割鏡筒の位置決め部を嵌め入れながら各分割鏡筒同士を重ね合わせ、その各分割鏡筒に形成する前記位置決め突起と位置決め凹部を凹凸嵌合させて各分割鏡筒を連結して環状の鏡筒とし、この鏡筒内に前記各レンズを光軸方向と径方向に位置決め保持して収納固定したこと特徴とするレンズの組立方法。
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