JP5467205B2

JP5467205B2 - 光学系レンズ

Info

Publication number: JP5467205B2
Application number: JP2009225121A
Authority: JP
Inventors: 彰夫佐久間; 浩渡辺
Original assignee: Kantatsu Co Ltd
Current assignee: Kantatsu Co Ltd
Priority date: 2009-09-29
Filing date: 2009-09-29
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2029-09-29
Also published as: JP2011075682A

Description

本発明は、携帯電話、ＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｃｅ）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、特に複数のレンズを光軸方向に互いに当接させて重ね合わせることにより、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光学系レンズに関する。

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、２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枠とを備え、鏡枠と前段のプラスチックレンズとの当接面及び２枚のプラスチックレンズの当接面に光軸を中心として円錐状の押圧面を形成し、各レンズを鏡枠に組み込む際、前段のプラスチックレンズと鏡枠の前面に形成する押圧面とを嵌合させて鏡枠と前段のプラスチックレンズとを位置決めし、この状態で後段のプラスチックレンズを鏡枠に挿入して２枚のプラスチックレンズの当接面を係合させ、２枚のプラスチックレンズの光軸方向に位置合わせを行い、最後にガラスレンズを鏡枠に圧入嵌合し、そのガラスレンズにレンズ押えを押し当てることによって、鏡枠の押圧面とガラスレンズとで２枚のプラスチックレンズを挟み付けて各プラスチックレンズの光軸を一致させている。また、特許文献２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前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係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、２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た撮像レンズは、例えば、図７に示すように、鏡筒Ｋに組み込まれる例えば４枚のレンズを全てプラスチックレンズＦ１〜Ｆ４で成形するのが一般的である。このようなプラスチックレンズＦ１〜Ｆ４はガラスレンズに比べ剛性が低いため、特許文献１、２のように、最後段のガラスレンズを鏡筒に圧入し、ガラスレンズと鏡筒の受け面とでプラスチックレンズを挟み付けて固定する方法では、最後段のプラスチックレンズＦ４のレンズ面が歪んで光学性能が劣化してしまうという問題がある。

このため、鏡筒Ｋ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Ｆ１〜Ｆ４で構成する場合、少なくとも最後段のプラスチックレンズＦ４の外径を鏡筒Ｋの内径より僅かに小さく形成して、プラスチックレンズＦ４は、鏡筒Ｋとの間の径方向のクリアランスａを保って鏡筒Ｋに挿入される。すなわち、最後段のプラスチックレンズＦ４は鏡筒Ｋに対して径方向のクリアランスａに相当する遊びが形成され、一方、各プラスチックレンズＦ１〜Ｆ４は、各プラスチックレンズＦ１〜Ｆ４の光軸Ｓを一致させるためには、最後段の第４のプラスチックレンズＦ４で第１〜第３のプラスチックレンズＦ１〜Ｆ３を後方（図示下方側）から押圧することによって、各レンズＦ１〜Ｆ４の重ね合わせ面に形成する円錐当接面Ｎによって各レンズＦ１〜Ｆ４の光軸Ｓを一致させて調芯している。

このように、最後段のプラスチックレンズＦ４を鏡筒Ｋと径方向の遊びを持たせて光軸方向に押し込みながら鏡筒Ｋに挿入する場合、最後段のプラスチックレンズＦ４の後方側からレンズ押えＨを圧入し、このレンズ押えＨで第４のプラスチックレンズＦ４から順に第３のプラスチックレンズＦ３、第２のプラスチックレンズＦ２、第１のプラスチックレンズＦ１を押圧し、最終的にレンズ押えＨを鏡筒Ｋの内周面に接着剤Ｂによって接着固定している。

特開昭５６−１４９０１０号公報特開平９−１１３７８３号公報

このように、最後段のプラスチックレンズＦ４をレンズ押えＨで押圧し、そのレンズ押えＨで鏡筒Ｋを押えた状態で接着固定する構造では、最後段のプラスチックレンズＦ４のレンズ部の周縁にレンズ押えＨと当接する領域が必要となる。この場合、レンズ押えＨも所定の強度を確保する必要があり、レンズ押えＨの断面形状は比較的大きく形成せざるを得ない。このため、そのレンズ押えＨと当接する最後段のプラスチックレンズＦ４には、レンズ部Ａの周縁にレンズ押えＨを突き当てる広い領域を確保する必要があるから、プラスチックレンズＦ４を収納する鏡筒Ｋの小型化、ひいてはレンズモジュールの小型化を阻害する要因となっている。

本発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであり、レンズ押えを省略し、プラスチックレンズを含む鏡筒の径小化により、光学系レンズ全体の小型化が可能な光学系レンズを提供することを目的とする。

請求項１の光学系レンズは、レンズ部とコバ部から構成される複数のレンズと、この各レンズの重ね合わせ面に位置して形成される光軸を中心としたテーパ状の円錐面と、前記各レンズを重ね合わせた状態で収納保持する鏡筒とを備え、前記鏡筒の開口部から前記各レンズを挿入し、その最後段のレンズの外径を前記鏡筒の内径より小さく設定し、該最後段のレンズを光軸方向に押圧して前記各レンズの円錐面によって各レンズの光軸を相互に位置合わせする光学系レンズにおいて、前記鏡筒内に各レンズを挿入し、各レンズを鏡筒内に押し込む際、治具を押し当てる押圧代として前記最後段のレンズの最終面のレンズ部周縁から外方に突出する複数の腕部を形成するとともに、前記鏡筒の周壁部に前記腕部と対応する切欠部を形成し、前記レンズを相互に位置合わせする際、最後段のレンズに形成する腕部を前記切欠部内に位置させて最後段のレンズの押圧代となる腕部が鏡筒の切欠部内に配置した状態で、前記腕部に治具を押し当てて最後段のレンズを鏡筒内部に押し込むことによって前記各レンズの円錐面によって各レンズを位置決めするとともに、最後段のレンズの周縁を前記鏡筒の内周面に固着したことを特徴とする。

請求項１の光学系レンズの構成によれば、鏡筒の内部に各レンズを組み込む際、最後段のレンズに形成する腕部を押圧しながら鏡筒の内部に押し込んで各レンズに形成する円錐面によって各レンズの光軸が一致するように相互に位置決めする。このようにして各レンズを調芯して鏡筒内に収納し、最後段のレンズの周縁を鏡筒の内周面に固着することによって各レンズを一体化する。この時、レンズの押圧代となる腕部は鏡筒の切欠部内に配置され、押圧代によるデッドスペースが鏡筒内に生じることがない。

請求項２の光学系レンズは、前記最後段のレンズと前記鏡筒との固着手段が接着剤であることを特徴とする。

請求項２の構成によれば、最後段のレンズに形成する腕部を押し込みながらレンズの最終面に形成するレンズ部周縁部と鏡筒の内周面との間に接着剤を充填し、各レンズの光軸を合わせた状態で各レンズを一体化して鏡筒に固定する。

請求項３の光学系レンズは、前記最後段のレンズは、最終面が像側に膨出した凸曲面状のレンズ部を有し、そのレンズ部の下部を前記鏡筒から突出させたことを特徴とする。

請求項３の構成によれば、鏡筒の内径寸法を小さく設定した場合、最後段のレンズから撮像素子に向かう最も外側の光線が鏡筒と干渉する虞れがあるが、最終面の像側に膨出した凸曲面状のレンズ部が鏡筒から突出するように、鏡筒の高さを低く設定することによって、レンズから撮像素子に向かう光線と鏡筒との干渉を防止することが可能となる。

本発明によれば、最後段のレンズを光軸方向に押圧しながら鏡筒に組み付ける際、例えば、治具を最後段のレンズの腕部に突き当てて光軸方向に押し込むことによって、
各レンズの円錐面によって各レンズの光軸を相互に一致させた状態で位置決めする調芯を行い、最後段のレンズを鏡筒に接着剤などによって固着することによって各プラスチックレンズを一体化することができる。また、各レンズを鏡筒に挿入する際、治具などを用いて最後段のレンズを光軸方向に押圧する都合上、最後段のレンズにはレンズ部の周縁部に治具を当てる領域が必要となる。この領域として最後段のレンズ部の最大有効径の外側に治具を当てるための腕部を一体形成し、その腕部に対応して鏡筒の周壁部に腕部を収納する切欠部を形成することによって、鏡筒内に治具を収納するためのデッドスペースが不要となる。これにより、鏡筒の内径寸法を小さく設定できるため、必然的に鏡筒の外径も小さく設定することが可能である。また、鏡筒の内径寸法を可及的に小さく設定した場合、最後段のレンズとして最終面の像側に膨出した凸曲面状のレンズ部を形成した構成とした場合、レンズ部から撮像素子に向かう最も外側の光線が鏡筒と干渉する虞れがあるが、鏡筒の高さを低く設定することによって、レンズから撮像素子に向かう光線と鏡筒とが干渉することもない。

実施例１を示す光学系レンズの断面図である。同上、光学系レンズの斜視図である。同上、光学系レンズの底面図である。同上、図３のＡ−Ａ線に沿った光学系レンズの一部を切り欠いた正面図である。同上、裏面側から見た光学系レンズの斜視図である。同上、接着剤の充填状態を示す要部の断面図である。従来例を示す光学系レンズの断面図である。

以下、本発明の実施例を図１から図６を参照して説明する。図１は、本発明の一実施例を示す光学系レンズの断面図を示しており、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４枚の第１〜第４のプラスチックレンズ４，５，６，７とで構成され、第２及び第３のプラスチックレンズ５，６の間及び第３及び第４のプラスチックレンズ６，７の間には内遮光板８，９が介在している。

前記鏡筒２は全体として上下を開口した円筒状の周壁部３と、周壁部３の一端開口部周縁（図１において上面側）から内方に向かって一体形成する光軸Ｓに対して垂直な受け面３ａとで構成され、前記周壁部３の外周面に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、鏡筒２に収納される前記第１〜第４のプラスチックレンズ４，５，６，７は重ね合わせた状態で鏡筒２内に収納されており、そのうち、物体側から２段目の第２のプラスチックレンズ５は、鏡筒２の内周面に形成する段差状の嵌合部１０に嵌合して位置決めされ、その第２のプラスチックレンズ５を除くその他のプラスチックレンズ４，６，７は鏡筒２に対して遊嵌自在に組み込まれている。

最上段に位置する第１のプラスチックレンズ４は、物体側（図示上側）と像側（図示下方）を凸面とするレンズ部４Ａと、そのレンズ部４Ａの最大有効径の外側に位置するフランジ状のコバ部４Ｂとから構成され、コバ部４Ｂの外径を鏡筒２の内径より小さく形成して鏡筒２との間にクリアランスを保って遊嵌自在に組み込まれている。また、コバ部４Ｂの物体側に前記受け面３ａと当接する当接面１４を形成するとともに、コバ部４Ｂの像側に環状突部１５を形成し、その環状突部１５の外周面に円錐面となるテーパ状に円錐状傾斜面２１としている。

２段目に位置する第２のプラスチックレンズ５は、物体側を凸面、像側を凹面とするレンズ部５Ａと、そのレンズ部５Ａの周縁に位置するコバ部５Ｂとから構成され、コバ部５Ｂの外径は鏡筒２の嵌合部１０の内径と同径又は僅かに径大とし、鏡筒２の嵌合部１０にコバ部５Ｂを嵌合して位置決めしている。また、第２のプラスチックレンズ５は、コバ部５Ｂの物体側と像側にそれぞれ環状突部１６，１７を形成し、物体側の環状突部１６の内周面は、前記第１のプラスチックレンズ４の円錐状当接面２１と若干の隙間を有してその円錐状傾斜面２１と同傾斜の円錐状傾斜面２２を形成し、像側の環状突部１７の外周面には、円錐面としてテーパ状に傾斜した円錐状当接面２３を形成している。

３段目に位置する第３のプラスチックレンズ６は、前記第２のプラスチックレンズ５と同様、レンズ部６Ａとコバ部６Ｂとから構成され、レンズ部６Ａは、前記第２のプラスチックレンズ５とは逆に物体側を凹面、像側を凸面としている。また、コバ部６Ｂの外径は、鏡筒２の内径より小さく形成して鏡筒２との間にクリアランスを保って遊嵌自在に組み込まれているとともに、コバ部６Ｂの物体側と像側にそれぞれ環状突部１８，１９を形成し、物体側に形成した環状突部１８の内周面と像側の環状突部１９の外周面にそれぞれテーパ状に傾斜した円錐状当接面２４，２５を形成している。

最後段の第４のプラスチックレンズ７は、レンズ部７Ａとコバ部７Ｂとから構成され、レンズ部７Ａは物体側を凹面、像側が変曲点を有して凹面と凸面を連続させた形状であり、全体として凸面とする。また、コバ部６Ｂの外径は、鏡筒２の内径より小さく形成して鏡筒２との間にクリアランスを保って遊嵌自在に組み込まれているとともに、コバ部７Ｂの物体側に環状突部２０を形成し、環状突部２０の内周面にテーパ状に傾斜した円錐状当接面２６を形成している。また、第４のプラスチックレンズ７は、最終面のレンズ部７Ａの最大有効径の外側に位置して外方に突出する複数の腕部３５が等間隔に一体形成され、本実施例においては、図３に示すように３つの腕部３５が一体形成されている。前記鏡筒２の周壁部３には、前記腕部３５と対応して各腕部３５よりやや幅広な切欠部３６が形成されており、第４のプラスチックレンズ７を鏡筒２内に挿入した際、腕部３５が切欠部３６内に配置される。なお、前記第１〜第４のプラスチックレンズ４〜７のコバ部４Ｂ〜７Ｂには遮光マスク２８が形成され、この遮光マスク２８と前記第２及び第３のプラスチックレンズ５，６の間及び第３及び第４のプラスチックレンズ６，７の間に介在する内遮光板８，９が絞りとして機能する。また、第１〜第４のプラスチックレンズ４〜７に形成する円錐状傾斜面２１，２２と円錐状当接面２３〜２６はそれぞれ光軸を中心とした円錐状テーパ面であり、第１〜第４のプラスチックレンズ４〜７を重ねた合わせた際、それぞれの円錐状傾斜面２１，２２と円錐状当接面２３〜２６が嵌合して第１〜第４のプラスチックレンズ４〜７の光軸Ｓを合わせた状態で相互に位置決めされる。また、本実施例では、図１に示すように、最後段の第４のプラスチックレンズ７から撮像素子５０に向かう最も外側の光線Ｓ１が鏡筒２と干渉しないように、鏡筒２の高さを低く設定している。

以上のように構成される本実施例は、第１〜第４のプラスチックレンズ４〜７を鏡筒２の内部に組み込む際、最後段の第４のプラスチックレンズ７上に内遮光板９、第３のプラスチックレンズ６，内遮光板８，第２のプラスチックレンズ５，第１のプラスチックレンズ４を順次積み重ねることによって、第１〜第４のプラスチックレンズ４〜７の円錐状傾斜面２１，２２と円錐状当接面２３〜２６が嵌合して位置決めされる。このように第１〜第４のプラスチックレンズ４〜７を位置決めした状態で最後段の第４のプラスチックレンズ７に形成する腕部３５を周壁部３に形成する切欠部３６に合わせて鏡筒２内に挿入する。この時、第２のプラスチックレンズ５を除く、第１、第３、第４のプラスチックレンズ４，６，７は鏡筒２の内径より径小に形成され、第２のプラスチックレンズ５は、コバ部５Ｂの周縁が鏡筒２の内面に形成する嵌合部１０に嵌合して位置決めされ、第２のプラスチックレンズ５上に重ねた第１のプラスチックレンズ４は、コバ部４Ｂの物体側に形成する当接面１４が鏡筒２の受け面３ａと当接して位置決めされる。一方、第２のプラスチックレンズ５の後段側に位置する第３，第４のプラスチックレンズ６，７は、鏡筒２とクリアランスを保って鏡筒２内に挿入され、前記第１，第２のプラスチックレンズ４，５を含めて第３，第４のプラスチックレンズ６，７を鏡筒２に固定するために、最後段の第４のプラスチックレンズ７を光軸方向に押し込んだ状態で第４のプラスチックレンズ７を鏡筒２の内周面に接着剤４０によって固定している。この時、第４のプラスチックレンズ７に形成する腕部３５に治具（図示しない）を突き当てて治具で第４のプラスチックレンズ７を光軸方向に押圧した状態で、図６に示すように腕部３５を除く第４のプラスチックレンズ７の外周縁にノズルＧから接着剤４０を充填し、接着剤４０が硬化することによって、第１〜第４のプラスチックレンズ４〜７は、第１〜第４のプラスチックレンズ４〜７の重ね合わせ面に形成する円錐状傾斜面２１，２２と円錐状当接面２３〜２６によって相互に位置決めされ、第１〜第４のプラスチックレンズ４〜７の光軸Ｓが一致し、調芯された状態で鏡筒２に固定される。

以上のように本実施例においては、最後段に位置する第４のプラスチックレンズ７を光軸方向に押圧する際、治具（図示しない）を第４のプラスチックレンズ７の腕部３５に突き当てて第４のプラスチックレンズ７を光軸方向に押し込むことによって、
それぞれの円錐状傾斜面２１，２２と円錐状当接面２３〜２６によって鏡筒２に対する各プラスチックレンズ４〜７の光軸Ｓを合わせるように調芯を行い、最終的に第４のプラスチックレンズ７を鏡筒２に接着固定することによって各プラスチックレンズ４〜７を一体化して鏡筒２に固定する。この各プラスチックレンズ４〜７を鏡筒２に挿入する際、第４のプラスチックレンズ７を光軸方向に押し込みながら、鏡筒２の内周面に接着剤４０を充填する際、従来構造では、第４のプラスチックレンズ７のレンズ部７Ａの周縁部に治具を当てる領域が必要となり、その領域分を含めて鏡筒２の内径を設計する必要があるが、本実施例においては、第４のプラスチックレンズ７のレンズ部７Ａの最大有効径の外側に治具を当てる腕部３５を一体形成し、その腕部３５に対応して鏡筒２の周壁部３には腕部３５が収納される切欠部３６が形成することにより、鏡筒２内に治具を収納するためのデッドスペースが不要となり、その分、鏡筒２の内径寸法を可及的に小さく設定できるため、必然的に鏡筒２の外径も小さく設定することが可能である。一方、このように、鏡筒２の内径寸法を可及的に小さく設定した場合、最後段の第４のプラスチックレンズ７から撮像素子５０に向かう最も外側の光線Ｓ１が鏡筒２と干渉する虞れがあるが、図１に示すように、鏡筒２の高さを低く設定することによって、最後段の第４のプラスチックレンズ７から撮像素子５０に向かう最も外側の光線Ｓ１が鏡筒２と干渉することもない。

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、各レンズの形状や各レンズの光軸を合わせるために嵌合構造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、第４のプラスチックレンズ７を固定する接着剤４０として遮光性材料を用いれば、第４のプラスチックレンズ７の最終面に形成する遮光マスク２８を省略することが可能となり、コスト低減を図ることができる。

１光学系レンズ
２鏡筒
３周壁部
４，５，６，７プラスチックレンズ
４Ａ，５Ａ，６Ａ，７Ａレンズ部
４Ｂ，５Ｂ，６Ｂ，７Ｂコバ部
２１，２２円錐状傾斜面（円錐面）
２３，２４，２５，２６円錐状当接面（円錐面）
３５腕部
３６切欠部
４０接着剤
５０撮像素子
Ｓ光軸

Claims

レンズ部とコバ部から構成される複数のレンズと、この各レンズの重ね合わせ面に位置して形成される光軸を中心としたテーパ状の円錐面と、前記各レンズを重ね合わせた状態で収納保持する鏡筒とを備え、前記鏡筒の開口部から前記各レンズを挿入し、その最後段のレンズの外径を前記鏡筒の内径より小さく設定し、該最後段のレンズを光軸方向に押圧して前記各レンズの円錐面によって各レンズの光軸を相互に位置合わせする光学系レンズにおいて、
前記鏡筒内に各レンズを挿入し、各レンズを鏡筒内に押し込む際、治具を押し当てる押圧代として前記最後段のレンズの最終面のレンズ部周縁から外方に突出する複数の腕部を形成するとともに、前記鏡筒の周壁部に前記腕部と対応する切欠部を形成し、
前記レンズを相互に位置合わせする際、最後段のレンズに形成する腕部を前記切欠部内に位置させて最後段のレンズの押圧代となる腕部が鏡筒の切欠部内に配置した状態で、前記腕部に治具を押し当てて最後段のレンズを鏡筒内部に押し込むことによって前記各レンズの円錐面によって各レンズを位置決めするとともに、最後段のレンズの周縁を前記鏡筒の内周面に固着したことを特徴とする光学系レンズ。
前記最後段のレンズと前記鏡筒との固着手段が接着剤であることを特徴とする請求項１記載の光学系レンズ。
前記最後段のレンズは、最終面が像側に膨出した凸曲面状のレンズ部を有し、そのレンズ部の下部を前記鏡筒から突出させたことを特徴とする請求項１又は２記載の光学系レンズ。