JP2012088585A

JP2012088585A - 光学系レンズユニット

Info

Publication number: JP2012088585A
Application number: JP2010236136A
Authority: JP
Inventors: Akio Sakuma; 彰夫佐久間; Yosuke Ishii; 洋介石井; Tomohiko Sato; 智彦佐藤
Original assignee: Kantatsu Co Ltd
Current assignee: Kantatsu Co Ltd
Priority date: 2010-10-21
Filing date: 2010-10-21
Publication date: 2012-05-10

Abstract

【課題】鏡筒からレンズ部が突出することなく鏡筒内に収めるとともに、鏡筒の小径化により光学系レンズ全体を小型化できるようにする。
【解決手段】鏡筒２内に第１〜第４レンズ１０〜１３を組み付け、最後段に位置する第４レンズ１３を鏡筒２に接着固定する。鏡筒２の後端部から複数の脚部５を突設し、この脚部５を鏡筒２内の第４レンズ１３より延ばし、脚部５の内側に第１〜第４レンズ１０〜１３を収める。接着剤を充填する接着剤溜り３０を各脚部５の間に位置する切欠部７に対応させて形成することにより、接着剤溜り３０に接着剤を充填する際、切欠部７がノズルの逃げとなって、ノズルが鏡筒２の内壁に干渉しない。
【選択図】図２

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ユニットにおいて鏡筒とレンズを接着剤によって固定するための構造に関する。

近年、撮像装置を備えた携帯端末の市場の拡大に伴い、撮像装置には高画素で小型の固体撮像素子が搭載されており、このような撮像素子の小型化・高画素化に対応して例えば、特許文献１，２で示すように、複数枚のレンズで構成したレンズモジュールが一般化している。このような複数枚のレンズを鏡筒に固定するための方法として、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の光学系レンズにおいては、レンズユニットを構成する各レンズの外径を鏡筒の内径より僅かに小さく形成して、鏡筒との間に径方向のクリアランスを保った状態で鏡筒の開口部から挿入し、鏡筒に挿入したレンズを光軸方向に押圧した状態で最後段レンズを接着剤によって固定、あるいは、鏡筒の開口部から鏡筒内にレンズ押え部材を圧入し、このレンズ押え部材と鏡筒内面の前面側に形成する当接部とで各レンズを挟着することによって固定する方法が一般的であった。

特開２００２−８２２７２号公報特開２００６−２８４７８８号公報

ところで、近年、携帯電話などの携帯型端末は、益々、薄型化され、携帯型端末に搭載される光学系レンズについても極力、薄型化並びに小径化が求められている。レンズ押え部材を鏡筒に圧入することによって、鏡筒に収納したレンズを押さえる方法では、鏡筒内にレンズ押え部材を収納するためのスペースが必要となり、光学系レンズを小径化する上で不利である。一方、最後段レンズを接着剤で接着固定する方法では、接着剤を充填するノズルの逃げを確保することが必要であり、鏡筒の小径化を困難としていた。すなわち、レンズを接着固定するレンズユニットにおいて、図６（ａ）に示すように、最後段のレンズＲを鏡筒Ｂに接着する際、接着剤をノズルＮによってレンズＲの有効径外側の接着領域Ａに充填していた。近年、ＣＣＤやＣＭＯＳの撮像素子向けの光学レンズには、シェーディングを防止するためにテレセントリックな特性が要求されることから、最後段に位置するレンズＲは、周辺の光線を撮像素子に略垂直に入射させるため、最後面の周辺部に像側（図示下側）に膨出した凸曲面状のレンズ部Ｒ１を形成させる様になっている。このように像側に膨出した凸曲面状のレンズ部Ｒ１を有するレンズＲを最後段に配置しようとすると、鏡筒Ｂからレンズ部Ｒ１が突出し、組付作業工程時にレンズ部Ｒ１が載置面に擦れて損傷するなどの不具合が発生する虞があった。

このため、例えば、図６（ｂ）に示すように、最後段のレンズＲのレンズ部Ｒ１が鏡筒Ｂから突出しないように、鏡筒Ｂ内に収める構造が考えられるが、この場合、レンズ部Ｒ１と鏡筒Ｂとの隙間にノズルＮを挿入するためのスペースを確保することが困難となる。すなわち、レンズ部Ｒ１と鏡筒Ｂとの隙間にノズルＮを逃がすスペースを確保するには、例えば、図６（ｂ）に示すように、鏡筒Ｂの内周面にノズルＮを逃がすテーパ面Ｔを形成し、レンズＲの接着領域ＡにノズルＮを挿入するためのスペースを確保せざるを得ない。しかし、例えば、図６（ａ）の外径サイズを維持したまま鏡筒Ｂの内周面にノズルＮを逃がすテーパ面Ｔを形成すると、鏡筒Ｂが薄肉化して強度が弱くなったり、また、成形加工も困難になる問題が生じる。鏡筒Ｂの強度を維持しつつ鏡筒Ｂの内周面にノズルＮを逃がすテーパ面Ｔを形成するには、結局、鏡筒Ｂの肉厚を厚くせざるを得ず、鏡筒Ｂの外径がαの分だけ大きくなり、鏡筒Ｂの小型化、ひいては光学系レンズユニットの小型化（小径化）を阻害する要因となってしまう。

本発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであり、鏡筒からレンズ部が突出することなく鏡筒内に収めるとともに、鏡筒の小径化により、光学系レンズユニット全体の小型化が可能な光学系レンズユニットを提供することを目的とする。

請求項１の光学系レンズユニットは、レンズ部とコバ部から構成される複数のレンズと、この各レンズを重ね合わせた状態で収納保持する鏡筒とを備え、前記最前段のレンズを前記鏡筒内面の前面側に当接させた状態で最後段レンズを前記鏡筒の内面に接着固定する光学系レンズユニットにおいて、前記鏡筒の後端部から複数の脚部を突出形成し、この脚部を前記最後段レンズの最後部から僅かに延ばして形成するとともに、前記脚部の間に位置する切欠部に臨んで前記接着剤を充填する接着剤溜りを形成したことを特徴とする。

請求項１の光学系レンズユニットによれば、鏡筒に複数のレンズを重ね合わせた状態で収納し、最後段レンズを鏡筒に接着固定する際、接着剤を充填するノズルを最後段レンズのレンズ部と鏡筒の内周面との隙間に挿入し、接着剤溜りに接着剤を充填することができる。この時、切欠部がノズルの逃げとなって鏡筒とノズルが干渉することなく、接着剤溜りに接着剤を充填することができる。さらに、レンズの組付工程の完了後、鏡筒を載置した場合、鏡筒は脚部で支持され、鏡筒内に収納したレンズは鏡筒の脚部の内側に収まるので最後段レンズが載置面に擦れて損傷することはない。

請求項２の光学系レンズユニットは、前記最後段レンズは、最終面に位置して像側に膨出した凸曲面状のレンズ部を有し、このレンズ部の最後部より前記脚部の後端部を僅かに長く形成するとともに、前記コバ部の後端部より前記鏡筒の後端部を僅かに長く形成したことを特徴とする。

請求項２の光学系レンズユニットによれば、ＣＣＤやＣＯＭＳの撮像素子に要求されるテレセントリック特性に対応するため、最後段レンズの最終面の周辺部を像側に膨出した凸曲面状に形成したとしても、切欠部がノズルの逃げとなるため、径方向の寸法増加を防止でき、鏡筒の小径化が可能となる。

請求項３の光学系レンズユニットは、前記各レンズの重ね合わせ面に位置して光軸を中心としたテーパ状の円錐面を形成し、この各円錐面を嵌合させて各レンズの光軸を合わせて位置決めするとともに、前記脚部の後端部から前記最後段レンズの最後部までの寸法が、少なくとも前記鏡筒に組み付けた各レンズの積算公差と前記鏡筒の公差とを加算した数値より大きいことを特徴とする。

請求項３の光学系レンズユニットによれば、鏡筒にレンズを組み付ける際、最後段レンズを光軸方向に押圧することによって、各レンズの円錐面が嵌合して各レンズの光軸が相互に一致した状態で調芯される。この状態で鏡筒に最後段レンズを接着固定する。この時、鏡筒に組みつけた最後段レンズの最後部から鏡筒脚部の後端部までの寸法は、鏡筒に組み付けた各レンズの積算公差と鏡筒の公差を基準として設定されるため、鏡筒に組み付けたレンズが確実に鏡筒の脚部の内側に収まる。

請求項４の光学系レンズユニットは、前記脚部の後端部から前記最後段レンズの最後部までの寸法が０．０１〜０．２ｍｍの範囲内であることを特徴とする。

請求項４の光学系レンズユニットによれば、鏡筒に組みつけた最後段レンズの最後部から鏡筒脚部の後端部までの寸法を０．０１〜０．２ｍｍの範囲内とすることによって、鏡筒の脚部から最後段レンズが突出することなく確実に各脚部の内側に収まる。

請求項５の光学系レンズユニットは、前記接着剤溜りが前記切欠部に臨む最後段レンズのレンズ部の最大有効径の外側に形成し、コバ部へ向かうに従い光軸から離れる方向に傾斜するテーパ面と、前記鏡筒の後端部内面に形成し、鏡筒内部へ向かうに従い光軸に近づく方向に傾斜するテーパ面と、これら各テーパ面の間に位置する最後段レンズのコバ部とによって構成される溝であることを特徴とする。

請求項５の光学系レンズユニットによれば、接着剤溜りに接着剤を充填する際、
レンズ部の最大有効径の外側に形成したテーパ面がコバ部へ向かうに従い光軸から離れる方向に傾斜し、鏡筒の後端部内面に形成したテーパ面が鏡筒内部へ向かうに従い光軸に近づく方向に傾斜しているため、これらのテーパ面が接着剤を充填するノズルの逃げとなって、鏡筒を可及的に小径化することが可能となる。

本発明によれば、レンズ全体を鏡筒内に収めようとすると、最後段レンズを鏡筒に接着固定する際、ノズルの逃げが必要となって、ノズルを挿入するスペースを確保する必要上、鏡筒の外径を大きく設定せざるを得ないが、鏡筒の周壁部に接着剤溜りに対応する切欠部を形成することによって、接着剤を充填する際、ノズルが鏡筒の内壁に干渉することなく、鏡筒の内径寸法を小さく設定できるため、鏡筒の外径寸法を可及的に小さく設定することができる。

また、最後段レンズのレンズ部が鏡筒の後端部から延びる複数の脚部から突出することなく、各脚部の内側に収まるため、レンズ部が載置面に擦れて傷つくといった心配もない。

実施例を示す光学系レンズユニットを脚部部分で切断した断面図である。同上、光学系レンズユニットを切欠部分で切断した断面図である。同上、光学系レンズユニットの前側から見た斜視図である。同上、光学系レンズユニットの後側から見た斜視図である。同上、接着剤の充填状態を示す光学系レンズユニットの斜視図と光学レンズユニットの断面図である。従来例を示す光学系レンズユニットの断面図である。

以下、本発明の実施例を図１から図５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ユニットの脚部部分での断面図を示しており、同様に図２は切欠部分での断面図を示しており、同図において、１は光学系レンズユニットであり、鏡筒２と、この鏡筒２内に収納される４枚の第１〜第４プラスチックレンズ１０〜１３から成るレンズ部５０とで構成され、第２及び第３プラスチックレンズ１１,１２の間及び第３及び第４プラスチックレンズ１２,１３の間に遮光板２８,２９が介在している。

前記鏡筒２は全体として前後を開口した円筒状の周壁部３と、周壁部３の内側面の前面側に形成される受け面３ａは光軸Ｓに対して垂直に構成され、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４を形成している。また、鏡筒２の後端から前記周壁部３と連続して鏡筒２を支持する複数の脚部５を一体形成し、その脚部５の後端部に突起部６を形成するとともに、前記各脚部５の間に接着剤Ｄを充填するための切欠部７が設けられ、この切欠部７が後述するノズルの逃げとして機能する。なお、本実施例においては、脚部５は、鏡筒２を支持した状態で安定して自立するよう四脚の脚部５が等間隔毎に形成されているが、最低、二脚、好ましくは三脚以上であればよい。

前記鏡筒２内には前記第１〜第４プラスチックレンズ１０〜１３が重ね合わせた状態で収納されており、そのうち、最後段に位置する第４プラスチックレンズ１３は、鏡筒２の内周面に形成する段差状の嵌合部８に嵌合して位置決めされ、その他の第１〜第３プラスチックレンズ１０〜１２は鏡筒２に対して遊嵌自在に組み込まれている。また、前記鏡筒２内に収納されるレンズ部５０は、その最後段に位置する第４プラスチックレンズ１３の最後部が脚部５に形成する突起部６から突出することなく、突起部６より僅かに内側に位置する。すなわち、鏡筒２内に組み付けた第４プラスチックレンズ１３の最後部と突起部６（脚部５の最後部）との差Ｘは、０．０１〜０．２ｍｍの範囲内としている。これは鏡筒２の公差と鏡筒２内に組み付けた各レンズ１０〜１３の積算公差を基準としている。

最前段に位置する第１プラスチックレンズ１０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１０Ａと、そのレンズ部１０Ａの最大有効径の外側に位置するフランジ状のコバ部１０Ｂとから構成され、コバ部１０Ｂ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１０Ｂ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１０Ｂの像側に環状突部１５を形成し、その環状突部１５の内周面にテーパ状の円錐状傾斜面２１を形成している。

２段目に位置する第２プラスチックレンズ１１は、物体側を凸面、像側を凹面とするレンズ部１１Ａと、そのレンズ部１１Ａの周縁に位置するコバ部１１Ｂとから構成され、コバ部１１Ｂ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、第２プラスチックレンズ１１は、コバ部１１Ｂ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の外周面に前記第１プラスチックレンズ１０の円錐状傾斜面２１と嵌合する円錐状傾斜面２２を形成し、像側の環状突部１７の外周面にテーパ状に傾斜した円錐状傾斜面２３を形成している。

３段目に位置する第３プラスチックレンズ１２は、前記第２プラスチックレンズ１１と同様、レンズ部１２Ａとコバ部１２Ｂとから構成され、レンズ部１２Ａは、前記第２プラスチックレンズ１１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１２Ｂ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１２Ｂの物体側と像側にそれぞれ環状突部１８，１９を形成し、その環状突部１８の内周面に前記第２プラスチックレンズ１１の円錐状傾斜面２３と嵌合する円錐状傾斜面２４を形成し、環状突部１９の外周面にテーパ状に傾斜した円錐状傾斜面２５を形成している。

最後段の第４プラスチックレンズ１３は、レンズ部１３Ａとコバ部１３Ｂとから構成され、レンズ部１３Ａは、物体側が凹面、像側はレンズ中心部が凹面で周辺部が凸面に変化する形状である。また、コバ部１３Ｂの外径は、鏡筒２の嵌合部８の内径と同径又は僅かに径大とし、鏡筒２の嵌合部８にコバ部１３Ｂを嵌合して位置決めするとともに、コバ部１３Ｂの物体側に環状突部２０を形成し、その内周面に前記第３プラスチックレンズ１２の円錐状傾斜面２５と嵌合する円錐状傾斜面２６を形成している。さらに、第４プラスチックレンズ１３は、最後面のレンズ部１３Ａの最大有効径の外側に前記接着剤Ｄの接着領域として接着剤溜り３０が形成されている。この接着剤溜り３０は、前記切欠部７に臨む第４プラスチックレンズ１３のレンズ部１３Ａの最大有効径の外側に形成し、コバ部１３Ｂへ向かうに従い光軸Ｓから離れる方向に傾斜するテーパ面３１と、鏡筒２の後端部内面に形成し、鏡筒２内部へ向かうに従い光軸Ｓに近づく方向に傾斜するテーパ面３２及びこれら各テーパ面３１，３２との間に位置する第４プラスチックレンズ１３の最後面側のコバ部１３Ｂとによって構成される溝であるから、接着剤Ｄを充填するノズルＮは切欠部７に設けた接着領域で、脚部５に邪魔されず接着剤Ｄを充填することが出来る。

以上のように構成される本実施例は、第４プラスチックレンズ１３に遮光板２９、第３プラスチックレンズ１２、遮光板２８、第２プラスチックレンズ１１、第１プラスチックレンズ１０の順に積み重ねて位置決めした状態で鏡筒２を被せて圧入する。径方向は第４プラスチックレンズ１３のコバ部１３Ｂの周縁が鏡筒２の内面に形成する嵌合部８に嵌合して位置決めされるとともに、光軸方向は最前段の第１プラスチックレンズ１０のコバ部１０Ｂ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。また、第１〜第４プラスチックレンズ１０〜１３は、その第１〜第４プラスチックレンズ１０〜１３に形成する円錐状傾斜面２１〜２６が相互に嵌合して第１〜第４プラスチックレンズ１０〜１３の光軸Ｓが一致して調芯された状態で鏡筒２に収納される。このように第１〜第４プラスチックレンズ１０〜１３を位置決めした状態で鏡筒を反転させ、第４プラスチックレンズ１３と鏡筒２との間に形成する接着剤溜り３０に接着剤Ｄを充填し、接着剤Ｄが硬化することによって鏡筒２に第１〜第４プラスチックレンズ１０〜１３が固定される。この時、接着剤Ｄを充填するノズルＮは、図５（ａ）（ｂ）で示すように、鏡筒２の脚部５の間に形成する切欠部７に配置され、鏡筒２の内壁に干渉することなく、接着剤Ｄを充填することができる。また、光学系レンズユニット１の組み立て完了後は、最後段に位置する第４プラスチックレンズ１３は、その第４プラスチックレンズ１３のレンズ部１３Ａが鏡筒２の後端部から延びる四脚の脚部５から突出することなく、各脚部５の内側に収まる。これにより、四脚の脚部５で鏡筒２を支持した状態において、第４プラスチックレンズ１３のレンズ部１３Ｂが載置面に擦れて傷つくといった心配もない。

以上のように第１〜第４プラスチックレンズ１０〜１３を鏡筒２に組み込む場合、鏡筒２から最後段に位置する第４プラスチックレンズ１３が突出しないように鏡筒２の全長を延ばす場合、従来では、第４プラスチックレンズ１３のレンズ部１３Ａと、鏡筒２の内壁との間に接着剤Ｄを逃がすためのスペースを確保する必要があり、その分、鏡筒２の肉厚を厚く成形せざるを得ないが、本実施例においては、鏡筒２の後端部から第４プラスチックレンズ１３より僅かに突出する複数の脚部５を突設し、その脚部５の間に形成する切欠部７に臨んで接着剤溜り３０を形成することによって、鏡筒２の肉厚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。また、最後段に位置する第４プラスチックレンズ１３のレンズ部１３Ａが鏡筒２の後端部から延びる四脚の脚部５から突出することなく、各脚部５の内側に収まるため、第４プラスチックレンズ１３のレンズ部１３Ｂが載置面に擦れて傷つくといった心配もない。

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の嵌合構造あるいはレンズの枚数や脚部の形状，個数といった基本的構成は適宜選定すればよい。また、第４プラスチックレンズを固定する接着剤として遮光性を備えた接着剤を用いれば、撮像素子に到達する不要な光を遮光してゴーストやフレアの発生を抑えることもできる。

１光学系レンズユニット
２鏡筒
３周壁部
５脚部
７切欠部
１０〜１３プラスチックレンズ
１０Ａ〜１３Ａレンズ部
１０Ｂ〜１３Ｂコバ部
２１〜２６円錐状傾斜面（円錐面）
３０接着剤溜り
Ｄ接着剤
Ｓ光軸
Ｎノズル

Claims

レンズ部とコバ部から構成される複数のレンズと、この各レンズを重ね合わせた状態で収納保持する鏡筒とを備え、前記最前段のレンズを前記鏡筒内面の前面側に当接させた状態で最後段レンズを前記鏡筒の内面に接着固定する光学系レンズユニットにおいて、前記鏡筒の後端部から複数の脚部を突出形成し、この脚部を前記最後段レンズの最後部から僅かに延ばして形成するとともに、前記脚部の間に位置する切欠部に臨んで前記接着剤を充填する接着剤溜りを形成したことを特徴とする光学系レンズユニット。
前記最後段レンズは、最終面に位置して像側に膨出した凸曲面状のレンズ部を有し、このレンズ部の最後部より前記脚部の後端部を僅かに長く形成するとともに、前記コバ部の後端部より前記鏡筒の後端部を僅かに長く形成したことを特徴とする請求項１記載の光学系レンズユニット。
前記各レンズの重ね合わせ面に位置して光軸を中心としたテーパ状の円錐面を形成し、この各円錐面を嵌合させて各レンズの光軸を合わせて位置決めするとともに、前記脚部の後端部から前記最後段レンズの最後部までの寸法が、少なくとも前記鏡筒に組み付けた各レンズの積算公差と前記鏡筒の公差とを加算した数値より大きいことを特徴とする請求項１又は２記載の光学系レンズユニット。
前記脚部の後端部から前記最後段レンズの最後部までの寸法が０．０１〜０．２ｍｍの範囲内であることを特徴とする請求項３記載の光学系レンズユニット。
前記接着剤溜りが前記切欠部に臨む最後段レンズのレンズ部の最大有効径の外側に形成し、コバ部へ向かうに従い光軸から離れる方向に傾斜するテーパ面と、前記鏡筒の後端部内面に形成し、鏡筒内部へ向かうに従い光軸に近づく方向に傾斜するテーパ面と、これら各テーパ面の間に位置する最後段レンズのコバ部とによって構成される溝であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の光学系レンズユニット。