JP6791745B2 - レンズユニットおよび車載カメラ - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両に搭載される車載カメラに設けられる小型のレンズユニットに関する。

近年、カーナビ等のために車にモニタが搭載されることから、例えば、バックモニタシステムとして、車両のバックに搭載された車載カメラが撮影した映像をモニタに表示することが行われている。また、このカメラをバックだけではなく、車両の前後左右に備え、車両の周囲を見渡せるような画像を略リアルタイムで合成してモニタに表示するようなシステムも開発されている。

このような障害物や人物などの画像を正確に速く認識するなどのセンシング機能を有する車載カメラにおいて、レンズユニットには、ステンレス鋼やアルミニウム合金などの金属製の鏡筒およびガラス製のレンズが用いられ、高い信頼性を実現している（例えば、特許文献１参照）。
このレンズユニットにおいては、筒状の金属鏡筒に一群のレンズとして、複数のガラスレンズが略鏡筒内に光軸方向に重ねて配置されている。

また、このようなレンズユニットでは、鏡筒の物体側の開口部からの水やごみ等の侵入を防止するために、物体側からの鏡筒内の気密性を確保する手段としてОリング等のシール部材を物体側レンズと鏡筒の内周面との間に設けている。
例えば図３に示すように、鏡筒１の物体側の端部にフランジ部１ａが設けられ、このフランジ部１ａに物体側レンズ２の外周部が当接されることで、当該物体側レンズ２の光軸方向の位置決めがなされている。
また、物体側レンズ２の物体側の外周部には断面Ｌ字状の切欠部３が周方向に沿って形成され、この切欠部３と鏡筒１の内周面との間に設けられた断面矩形状の空洞部にシール部材としてのＯリング５が設けられている。この状態において、Ｏリング５は鏡筒１の径方向に潰されており、当該Ｏリング５の外周面は鏡筒１の内周面に密着しており、内周面は物体側レンズ２の切欠部３の円筒面３ａに密着している。これによって、物体側からの鏡筒１内の気密性を確保している。

特開２００６−２９２９２７号公報

しかしながら、前記従来のレンズユニットでは、物体側レンズの物体側の外周部に切欠部３を形成し、この切欠部３にＯリング５を設けているので物体側レンズの径を大きくする必要がある。なぜなら、物体側レンズの径が小さい場合、当該物体側レンズの外周部に所定の大きさ（幅）のＯリング挿入用の切欠部３を形成すると、この切欠部３の幅が鏡筒１のフランジ部１ａの内周縁部を越えてしまうため、フランジ部１ａに物体側レンズ２の外周部を当接することができなくなって、当該物体側レンズ２の光軸方向の位置決めができなくなるばかりか、鏡筒の内部に複数のレンズ等を収納できなくなるからである。
したがって、シール部材としてのОリングを設けるための切欠部を形成するために上述したように物体側レンズの径を大きくする必要があるので、このことがレンズユニットの小型を阻害していた。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、レンズユニットを大型化することなく、物体側レンズと鏡筒の内周面との間にシール部材を容易に設けることができるレンズユニット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、本発明のレンズユニットは、光軸に沿って並べられた複数のレンズと、これら複数のレンズが収納される金属製の鏡筒と、前記複数のレンズのうち最も物体側に位置する物体側レンズと前記鏡筒の内周面との間に設けられたシール部材と、を備えるレンズユニットであって、
前記物体側レンズの像側の外周部に、径方向外側に向かうほど物体側に近づくような傾斜面が設けられ、
この傾斜面と前記鏡筒の内周面との間に設けられる断面三角形状の空洞部に、前記シール部材が前記傾斜面と前記内周面とに密着した状態で設けられていることを特徴とする。

また、前記複数のレンズはガラス製であってもよい。

本発明においては、物体側レンズの像側の外周部に設けられた傾斜面と、鏡筒の内周面との間に設けられる断面三角形状の空洞部に、シール部材が前記傾斜面と前記内周面とに密着した状態で設けられているので、従来と異なり、物体側レンズの物体側の外周部に切欠部を形成し、この切欠部にシール部材を設ける必要がない。このため、物体側レンズの径を大きくする必要がないため、レンズユニットを大型化することなく、物体側レンズと鏡筒の内周面との間にシール部材を容易に設けることができる。
また、シール部材が前記傾斜面と前記内周面とに密着した状態で設けられているので、当該シール部材に傾斜面と内周面から反力が作用する。このため、シール部材の断面の径が小さくても十分に気密性を確保することができるので、レンズユニットの小型を図ることができる。

本発明の前記構成において、前記物体側レンズの像側の面に、前記傾斜面に隣接する平坦面が設けられ、
この平坦面に、前記鏡筒の内周面に当接する環状のスペーサまたは他のレンズのフランジ部が当接され、
前記スペーサまたは前記フランジ部に、前記シール部材が密着していることが好ましい。

このような構成によれば、断面三角形状の空洞部に設けられたシール部材が、前記スペーサまたは前記フランジ部に密着しているので、シール部材による気密性をより確実に確保できるとともに、シール部材の光軸方向へのずれを防止できる。

また、本発明の前記構成において、前記鏡筒の物体側の端部に、鏡筒の径方向内側に突出するフランジ部が設けられ、
前記鏡筒の内部に、光軸方向に隣り合う前記レンズ間に位置する環状のスペーサが設けられ、
前記複数のレンズおよび前記スペーサは光軸方向において互いに当接した状態で前記鏡筒の内部に収納され、
前記物体側レンズは前記フランジ部に当接され、最も像側に位置する前記レンズまたは前記スペーサは、前記鏡筒の像側の開口部に設けられた押え部材によって、前記フランジ部側に向けて押圧されていてもよい。

このような構成によれば、物体側レンズが鏡筒の物体側の端部に設けられたフランジ部に当接され、最も像側に位置するレンズまたはスペーサが鏡筒の像側の開口部に設けられた押え部材によって、フランジ部側に向けて押圧されているので、鏡筒の内部にレンズおよびスペーサをそれらの光軸方向の位置決めを行いながら、確実に収納することができる。

本発明によれば、レンズユニットを大型化することなく、物体側レンズと鏡筒の内周面との間にシール部材を容易に設けることができる。

本発明の実施の形態に係るレンズユニットを示す概略断面図である。 参考例のレンズユニットのレンズを示す概略断面図である。 従来のレンズユニットの要部を示す概略断面図である。

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。
本実施の形態のレンズユニットは自動車等の車両に搭載される車載カメラに設けられるものである。
また、図１に示すように、本実施の形態のレンズユニット１０は、円筒状の鏡筒１１と、この鏡筒１１内に配置される複数（５枚）のレンズ１２〜１６からなるレンズ群１７とを備えている。
また、レンズ１２とレンズ１３との間には中間環（スペーサ）２０が設けられ、レンズ１３とレンズ１４との間には中間環２１が設けられ、レンズ１４とレンズ１６との間には中間環２２が設けられている。

鏡筒１１に固定されて支持されている複数のレンズ１２〜１６は、それぞれの光軸を一致させた状態に配置されており、１つの光軸に沿って各レンズ１２〜１６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１７を構成している。したがって、以下に単に光軸と記載した場合には、各レンズ１２〜１６の光軸を示すとともにレンズ群１７の光軸を示している。

鏡筒１１は、両端開口の筒状部材であり、物体側（外側、入射側）の端部（一端部）に開口部１１ａを有し、かつ、像側（内側、出射側）の端部（他端部）に開口部１１ｂを有している。また、鏡筒１１の物体側の端部には、開口部１１ａを狭めるように形成された縮径部１１ｃが設けられており、縮径部１１ｃの内周面は、絞り機能を果たす形状に形成されている。なお、開口部１１ａは、開口部１１ｂよりも狭められている。
また、鏡筒１１の像側の端部には、雌ねじ部１１ｄが形成されており、この雌ねじ部１１ｄには、押え部材２５の外周面に形成された雄ねじ部２５ａが螺合されている。
また、鏡筒１１の物体側の端部には、鏡筒１１の内周側に突出するフランジ部３０が設けられており、このフランジ部３０の内周側に開口部１１ａおよび縮径部１１ｃが設けられている。

鏡筒１１の内部には、径が異なる複数（２つ）の円筒状の収容部３１ａ，３１ｂが設けられている。収容部３１ａ，３１ｂは連続して配置され、収容部３１ｂの方が収容部３１ａより径が大きくなっている。
そして、収容部３１ａには、レンズ１２およびレンズ１３が光軸方向に所定の間隔をもって、かつそれらの外周面を収容部３１ａの内周面に当接した状態で収容されている。また、収容部３１ａには、レンズ１２，１３間において、中間環２０がその外周面を収容部３１ａの内周面に当接した状態で収容されている。
収容部３１ｂには、レンズ１４およびレンズ１６が光軸方向に所定の間隔をもって、かつそれらの外周面を収容部３１ｂの内周面に当接した状態で収容されている。
また、収容部３１ｂには、レンズ１４，１６間において、中間環２２がその外周面を収容部３１ｂの内周面に当接した状態で収容されている。
レンズ１４，１５は２枚の貼り合わせレンズであり、レンズ１５は中間環２２の上部の内側に設けられている。
このようにして、レン１２〜１６および中間環２０〜２２は径方向の位置決めがなされている。

レンズ（物体側レンズ）１２はガラス研磨レンズであり、その像側の外周部に、径方向外側に向かうほど物体側に近づくような傾斜面１２ａが周方向に沿って設けられている。この傾斜面１２ａは光軸に対して約４５°傾斜しているが、この傾斜角度は４５°に限ることなく、適宜設定される。また、レンズ１２の下面（像側の面）には、平坦面１２ｂが光軸と直交して環状に設けられており、この平坦面１２ｂは傾斜面１２ａよりレンズ１２の光軸側に位置するとともに、傾斜面１２ａに隣接して設けられている。
また、レンズ１２は鏡筒１１の開口部１１ｂから挿入されたうえで、レンズ１２の外周部の上面をフランジ部３０の下面（像側の面）に当接することによって、光軸方向の位置決めがなされている。

中間環２０は円板環状に形成されており、外周面が収容部３１ａの内周面に当接されている。また、中間環２０は、鏡筒１１の開口部１１ｂから挿入されたうえで、上面をレンズ１２の平坦面１２ｂに当接することによって、光軸方向の位置決めがなされている。
また、レンズ１２の傾斜面１２ａと、収容部３１ａの内周面（鏡筒１１の内周面）と、中間環２０の上面との間に、Ｏリング（シール部材）３５を収容するための、断面三角形状の空洞部３４が設けられている。

レンズ１３はガラスモールドレンズであり、鏡筒１１の開口部１１ｂから挿入されたうえで、レンズ１３のフランジ部の上面を中間環２０の下面（像側の面）に当接することによって、光軸方向の位置決めがなされている。
中間環２１は円板環状に形成されており、外周面が収容部３１ｂの内周面に当接されている。また、中間環２１は、鏡筒１１の開口部１１ｂから挿入されたうえで、上面をレンズ１３のフランジ部の下面（像側の面）に円板環状の絞り部材２６を介して当接することによって、光軸方向の位置決めがなされている。

レンズ１４はガラス研磨レンズであり、鏡筒１１の開口部１１ｂから挿入されたうえで、レンズ１４のフランジ部の上面を中間環２１の下面（像側の面）に当接することによって、光軸方向の位置決めがなされている。
レンズ１５はガラス研磨レンズであり、上述したように、レンズ１４と貼り合わされている。
中間環２２は円筒状に形成されており、外周面が収容部３１ｂの内周面に当接されている。また、中間環２２は、鏡筒１１の開口部１１ｂから挿入されたうえで、上端面をレンズ１４のフランジ部の下面（像側の面）に当接することによって、光軸方向の位置決めがなされている。また、中間環２２の内周面には軸方向の略中央部より若干上側（物体側）において断面三角形状の突起２２ａが周方向に沿って形成されている。この突起２２ａの先端縁はレンズ１５のレンズ面の外周部に当接しており、これによって絞り機能を有している。

レンズ１６はガラス研磨レンズであり、鏡筒１１の開口部１１ｂから挿入されたうえで、レンズ１６のフランジ部の上面を中間環２２の下端面（像側の面）に当接することによって、光軸方向の位置決めがなされている。

収容部３１ｂの下端部には光学フィルタ（赤外線カットフィルタ）２７が収容されており、この光学フィルタ２７は、鏡筒１１の開口部１１ｂから挿入されたうえで、上面の外周部をレンズ１６のフランジ部の下面（像側の面）に円板環状の絞り部材２８を介して当接することによって、光軸方向の位置決めがなされている。
また、鏡筒１１の像側の端部の雄ねじ部１１ｄに螺合されている押え部材２５は、一定のトルクで締め付けられることによって、光学フィルタ２７を鏡筒１１のフランジ部３０側（図１において上側）に押圧している。これによって、光学フィルタ２７、絞り部材２８、レンズ１６、中間環２２、レンズ１４、中間環２１、絞り部材２６、レンズ１３、中間環２０およびレンズ１２は、上方に押圧され、レンズ１２がフランジ部３０に圧接されることによって、光軸方向の位置決めがなされている。

上述したように、レンズ１２の傾斜面１２ａと、収容部３１ａの内周面（鏡筒１１の内周面）と、中間環２０の上面との間には、断面三角形状の空洞部３４が設けられており、この空洞部３４にОリング（シール部材）３５が収容されている。Оリング３５は、傾斜面１２ａ、収容部３１ａの内周面および中間環２０の上面とによって、径方向および光軸方向に圧し潰された状態で空洞部３４に収容されており、この状態において、Оリング３５は傾斜面１２ａ、収容部３１ａの内周面および中間環２０の上面に密着している。

Ｏリング３５を鏡筒１１内に組み込むには、例えば、物体側レンズ１２を鏡筒１１内に挿入する前に、当該物体側レンズ１２の環状の傾斜面１２ａにＯリング３５を嵌め込み、当該Ｏリング３５の内周面を傾斜面１２ａに圧接させておく。
そして、このＯリング付きの物体側レンズ１２を鏡筒１１の開口部１１ｂから挿入し、当該物体側レンズ１２の上面の外周部をフランジ部３０に当接するとともに、Оリング３５の外周面を鏡筒１の内周面（収容部３１ａの内周面）に当接する。

次に、中間環２０、レンズ１３、絞り部材２６、中間環２１、レンズ１４，１５、中間環２２、レンズ１６、絞り部材２８および光学フィルタ２７を、この順で鏡筒１１の開口部１１ｂから挿入する。これによって、レンズ１２の傾斜面１２ａと、収容部３１ａの内周面（鏡筒１１の内周面）と、中間環２０の上面との間に、断面三角形状の空洞部３４が設けられるとともに、この空洞部３４にОリング３５が収容される。

次に、押え部材２５を開口部１１ｂから挿入して、当該押え部材２５の雄ねじ部２５ａの鏡筒１１の下端部の雌ねじ部１１ｄに螺合して締め付ける。
これによって、光学フィルタ２７、絞り部材２８、レンズ１６、中間環２２、レンズ１４、中間環２１、絞り部材２６、レンズ１３、中間環２０およびレンズ１２が、上方に押圧され、レンズ１２がフランジ部３０に圧接する。
そうすると、空洞部３４に収容されているＯリング３５が傾斜面１２ａ、収容部３１ａの内周面および中間環２０の上面とによって、径方向および光軸方向に圧し潰されて、当該Оリング３５は傾斜面１２ａ、収容部３１ａの内周面および中間環２０の上面に密着する。これによって、物体側からの鏡筒１１内の気密性を確保して、鏡筒１１内への水やゴミの侵入が防止される。

以上のように本実施の形態によれば、物体側レンズ１２の像側の外周部に設けられた傾斜面１２ａと、鏡筒１１の内周面と、中間環２０の上面との間に設けられる断面三角形状の空洞部３４に、Оリング（シール部材）３５が傾斜面１２ａと鏡筒１内周面と中間環２０の上面に密着した状態で設けられているので、従来と異なり、物体側レンズ１２の物体側の外周部に切欠部を形成し、この切欠部にシール部材を設ける必要がない。このため、物体側レンズ１２の径を大きくする必要がないため、レンズユニットを大型化することなく、物体側レンズ１２と鏡筒１の内周面との間にОリング（シール部材）３５を容易に設けることができる。
また、Оリング（シール部材）３５が傾斜面１２ａと鏡筒１１内周面と中間環２０の上面とに密着した状態で設けられているので、当該Оリング３５に傾斜面１２ａと鏡筒１１の内周面と中間環２０の上面から反力が作用する。このため、Оリング３５の断面の径が小さくても十分に気密性を確保することができるので、レンズユニットの小型を図ることができる。

また、物体側レンズ１２の像側の平坦面１２ｂに、鏡筒１１の内周面に当接する中間環２０の上面が当接され、中間環２０の上面に、Оリング３５が密着しているので、Оリング３５による気密性をより確実に確保できるとともに、Оリング３５の光軸方向へのずれを防止できる。
さらに、物体側レンズ１２が鏡筒１１の物体側の端部に設けられたフランジ部３０に当接され、最も像側に位置するレンズ１６が光学フィルタ２７を介して鏡筒１１の像側の開口部に設けられた押え部材２５によって、フランジ部側に向けて押圧されているので、鏡筒１１の内部にレンズ１２〜１６、中間環２０〜２２、絞り部材２６，２８および光学フィルタ２７をそれらの光軸方向の位置決めを行いながら、確実に収納することができる。

（参考例）
次に、レンズユニットを大型化することなく、物体側レンズと鏡筒の内面との間にＯリング（シール部材）を容易に設けることができる参考例について説明する。
本例のレンズユニットは自動車等の車両に搭載される車載カメラに設けられるものである。

また、本例のレンズユニットが上述した実施の形態のレンズユニットと異なる点は、物体側レンズ１２とフランジ部３０との間にシート部材を挿入し、実施の形態のようなОリング３５は設けていない点であるので、以下ではこの点について説明し、実施の形態と共通部分には同一符号を付して、その説明を省略ないし簡略化する。

図２に示すように、本例のレンズユニット４０では、物体側レンズ１２の物体側のレンズ面の有効径より外側にある平坦面１２ｃとフランジ部３０の下面（像側の面）との間にシリコンゴム製のシート部材４１が挿入されている。
シート部材４１は円板環状に形成されており、その厚さは１００μｍ〜２００μｍ程度に設定されている。また、シート部材４１の外周縁は鏡筒１１の内周面に当接しており、内周縁はフランジ部３０の内周縁より径方向外側に位置している。
なお、本例では実施の形態と異なり物体側レンズ１２に傾斜面１２ａが設けられていないので、その分、平坦面１２ｂが実施の形態より外径側に拡がっている。

このようなシート部材４１を物体側レンズ１２とフランジ部３０との間に挿入するには、まず、物体側レンズ１２を鏡筒１１内に挿入する前に、シート部材４１を鏡筒１１の開口部１１ｂから挿入してフランジ部３０の下面（像側の面）に当接しておく。
次に、物体側レンズ１２、中間環２０、レンズ１３、絞り部材２６、中間環２１、レンズ１４，１５、中間環２２、レンズ１６、絞り部材２８および光学フィルタ２７を、この順で鏡筒１１の開口部１１ｂから挿入する。
次に、押え部材２５を開口部１１ｂから挿入して、当該押え部材２５の雄ねじ部２５ａの鏡筒１１の下端部の雌ねじ部１１ｄに螺合して締め付ける。
これによって、光学フィルタ２７、絞り部材２８、レンズ１６、中間環２２、レンズ１４、中間環２１、絞り部材２６、レンズ１３、中間環２０、レンズ１２およびシート部材４１が、上方に押圧され、シート部材４１がフランジ部３０の下面とレンズ１２の平坦面１２ｃに圧接する。
そして、シート部材４１をその厚さが例えば７０μｍ程度になるまで、押え部材２５をねじ込むと、当該シート部材４１がフランジ部３０の下面とレンズ１２の平坦面１２ｃに密着する。これによって、物体側からの鏡筒１１内の気密性を確保して、鏡筒１１内への水やゴミの侵入が防止される。

本例によれば、物体側レンズ１２とフランジ部３０との間に挿入されたシート部材４１がフランジ部３０の下面とレンズ１２の平坦面１２ｃとに密着しているので、従来と異なり、物体側レンズ１２の物体側の外周部に切欠部を形成し、この切欠部にシール部材を設ける必要がない。このため、物体側レンズ１２の径を大きくする必要がないため、レンズユニットを大型化することなく、物体側レンズ１２と鏡筒１の内面との間にシート部材（シール部材）４１を容易に設けることができる。

１０ レンズユニット
１１ 鏡筒
１２〜１６ レンズ
１２ 物体側レンズ
１２ａ 傾斜面
１２ｂ 平坦面
２０〜２２ 中間環（スペーサ）
２５ 押え部材
３０ フランジ部
３４ 空洞部
３５ Оリング（シール部材）

Claims (4)

1. 光軸に沿って並べられた複数のレンズと、これら複数のレンズが像側から収納される金属製の鏡筒と、前記複数のレンズのうち最も物体側に位置する第１レンズと前記鏡筒の内周面との間に設けられたシール部材と、を備えるレンズユニットであって、
   前記鏡筒の物体側の端部に、前記鏡筒の径方向内側に突出するフランジ部が設けられ、
   前記フランジ部の像側の面に、前記第１レンズが当接して配置され、
   前記第１レンズの像側の外周部に、径方向外側に向かうほど物体側に近づくような傾斜面が設けられ、
   前記第１レンズの像側の面に、前記傾斜面より光軸側において前記傾斜面に隣接する平坦面が設けられ、
   前記平坦面に、前記鏡筒の内周面に当接する、環状でかつ光軸方向に隣り合うレンズどうしの間隔を決めるスペーサまたは他のレンズのフランジ部が当接され、
   前記シール部材は、前記傾斜面と、前記内周面と、前記スペーサまたは前記他のレンズの前記フランジ部とに圧し潰された状態で密着していることを特徴とするレンズユニット。
2. 前記鏡筒の内部に、光軸方向に隣り合う前記レンズ間に位置する環状のスペーサが設けられ、
   前記複数のレンズおよび前記スペーサは光軸方向において互いに当接した状態で前記鏡筒の内部に収納され、
   最も像側に位置する前記レンズまたは前記スペーサは、前記鏡筒の像側の開口部の内周面に螺合された押え部材によって、前記フランジ部側に向けて押圧されていることを特徴とする請求項１に記載のレンズユニット。
3. 前記複数のレンズがガラス製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。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のレンズユニットを備えることを特徴とする車載カメラ。

Images