レンズユニット
【課題】鏡筒を含むレンズユニット全体の低背化を可能としたレンズユニットを提供することが課題である。
【解決手段】光軸方向に配置された複数の光学素子３１〜３４と、これらの光学素子を保持する鏡筒２とを備えた単焦点光学系のレンズユニット１において、複数の光学素子のうち最も物体側には第１レンズ３１が配置され、次いで第２レンズ３２が配置され、前記第１レンズ３１の結像面１０側の面と前記第２レンズ３２の物体側の面が同一の曲率を有し、第１レンズ３１と第２レンズ３２が接着剤を介して面接触して貼り合わせられ、該第１レンズと第２レンズが一体化した貼り合わせレンズは、鏡筒２に対して第１レンズ３１が非接触の状態で第２レンズ３２により鏡筒２に保持される構成とした。
【解決手段】光軸方向に配置された複数の光学素子３１〜３４と、これらの光学素子を保持する鏡筒２とを備えた単焦点光学系のレンズユニット１において、複数の光学素子のうち最も物体側には第１レンズ３１が配置され、次いで第２レンズ３２が配置され、前記第１レンズ３１の結像面１０側の面と前記第２レンズ３２の物体側の面が同一の曲率を有し、第１レンズ３１と第２レンズ３２が接着剤を介して面接触して貼り合わせられ、該第１レンズと第２レンズが一体化した貼り合わせレンズは、鏡筒２に対して第１レンズ３１が非接触の状態で第２レンズ３２により鏡筒２に保持される構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の光学素子を鏡筒に保持した構成を備えるレンズユニットに関し、特に、低背のカメラモジュールに適したレンズユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、カメラモジュールは、デジタルスチルカメラや携帯端末用小型カメラ等の民生機器、監視カメラや画像検査装置等の産業機器などへの搭載が急速に進んでおり、これに伴いカメラモジュールの小型化、低背化の要望が高まっている。カメラモジュールは、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子の上にレンズが組み付けられて撮像機能を有するものであり、撮像素子がより小型化、高画質化してきたことからカメラモジュールサイズもよりコンパクト化することができるようになっている。その結果、小型のレンズユニットが市場から要求されることとなった。
【０００３】
図８は従来のレンズユニットの構成例を示す。レンズユニット１００は、筒状の鏡筒１１０と、該鏡筒１１０に収容される複数の光学素子１０１〜１０４とから構成される。光学素子は光軸方向に配置され、物体側から第１レンズ１０１、第２レンズ１０２、第３レンズ１０３、第４レンズ１０４の順に配置されている。一般にこれらのレンズには、光軸と直交する方向に平坦なコバ部１０１ａ〜１０４ａが外周縁全周に亘って形成されている。これらのレンズ１０１〜１０４は、鏡筒１１０の結像面側開口１１１から鏡筒１１０内に圧入される。第１レンズ１０１は物体側開口１１２の係止部１１３にコバ部１０１ａが当接することにより位置決めされる。第２レンズ１０２はそのコバ部１０２ａが第１レンズ１０１のコバ部１０１ａに直接又はスペーサ１３０を介して当接し、同様に、第３レンズ１０３はそのコバ部１０３ａが第２レンズ１０２のコバ部１０２ａに直接又はスペーサを介して当接し、第４レンズ１０４はそのコバ部１０４ａが第３レンズ１０３のコバ部１０３ａに直接又はスペーサ１３１を介して当接して配置される。
【０００４】
従来のレンズユニットでは、レンズ設計で小型低背化を実現している。低背とは、絶対的な数値による寸法を意味するのではなく、固体撮像素子とレンズ全長（結像面から最も物体側にあるレンズの物体面側の面頂点までの距離）の比を表すことが多い。換言すれば、固体撮像素子が大きくなるとレンズも大きくなる。固体撮像素子を小型化できればレンズも小型化することができる。一般的にこの比率を小さくすることで、同じ固体撮像素子を用いた時のレンズユニットと比べて相対的な小型化を行うことが可能となる。
【０００５】
レンズ設計で小型低背化を実現している例として、特許文献１（特開２００７−１４８１３８号公報）、特許文献２（特開２００７−２９８５７２号公報）等が挙げられる。特許文献１は、撮像レンズが物体側から順に配置された開口絞り部と、パワーが正となる第１レンズ、パワーが負となる第２レンズ、物体側が凹となるパワーが負の第３メニスカスレンズ、物体側が凹となるパワーが正の両面非球面からなる第４メニスカスレンズおよび撮像部を有する構成となっている。また、特許文献２は、撮像レンズが、物体側から順に配置された、開口絞り部と、正の屈折力を有する第１のレンズ、第１のレンズと接合された負の屈折力を有する第２のレンズ、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第３のレンズ、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第４のレンズ、および少なくとも１面が非球面とされた物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第５のレンズを有する構成となっていおり、何れもレンズ設計において低背化を実現したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１４８１３８号公報
【特許文献２】特開２００７−２９８５７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら上述した各撮像レンズでは、レンズのみに注目した場合小型低背となっているが、鏡筒を含めたレンズユニット或いはカメラモジュールとしては低背化が不十分である。図８に示すように、単焦点において最も物体側に開口絞り１２０を配置した場合、最も物体側の第１レンズ１０１は最も小径となることが多く、鏡筒１１０としては第１レンズ１０１から順々にレンズを落とし込む構造を有することが多い。この場合、第１レンズ１０１を鏡筒１１０の係止部１１３で受けることになるため、鏡筒１１０の物体側端部は、第１レンズ１０１の面頂点より物体側に突き出る形となる。従って、実質的な低背化を求める場合、結像面から鏡筒１１０の物体側端部までの長さＨ０を短くする必要があるが、この鏡筒の突き出た部分により長さＨ０が大きくなってしまう。
【０００８】
さらにまた、鏡筒の突き出た部分が障害となり、第１レンズ１０１の面頂点から開口絞り１２０位置までの間隔ｄ０が厚くなってしまい、光学系で収差補正する都合上不利となる。加えて、レンズのみで小型低背化を実現しようとするとレンズに付加がかかり製造が困難となり、延いては歩留まりを大きく落とす要因となる。
そのため本発明においては、鏡筒を含めたレンズユニット全体の低背化を可能としたレンズユニットを提供することが課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、光軸方向に配置された複数の光学素子と、これらの光学素子を保持する鏡筒とを備えた単焦点光学系のレンズユニットにおいて、
前記複数の光学素子のうち最も物体側には第１レンズが配置され、次いで第２レンズが配置され、
前記第１レンズの結像面側の面と前記第２レンズの物体側の面が同一の曲率を有し、前記第１レンズと前記第２レンズが接着剤を介して面接触して貼り合わせられ、該第１レンズと第２レンズが一体化した貼り合わせレンズは、前記鏡筒に対して前記第１レンズが非接触の状態で前記第２レンズにより前記鏡筒に保持されることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、鏡筒とレンズの組み合わせにおいて低背化を実現する構造としているため、従来のように鏡筒単体、或いはレンズ単体で低背化させる構造では限界があったカメラモジュールをより小型低背化することができる。即ち、第１レンズと第２レンズを貼り合わせ、且つこの貼り合わせレンズが第２レンズのみで鏡筒に保持されるようにすることで、鏡筒が第１レンズを保持しない構造とすることができる。これにより第１レンズを保持する部位を鏡筒に設ける必要がなく、第２レンズの受け部の厚みを十分に確保することができるため、レンズユニットの低背化、カメラモジュール全長の小型化が実現できる。また、鏡筒と第１レンズを非接触としているため、第１レンズの外縁部に対応して形成された鏡筒の遮光部に第１レンズによる応力がかかることがなく遮光部の厚みを薄くすることができる。さらに、第１レンズと第２レンズの貼り合わせ面が接着剤を介して面接触して貼り合わせられることにより、接着強度が高く且つガス溜り等のような光学上の不具合が生じることが少なくなる。さらにまた、第１レンズと第２レンズを貼り合わせて一体化することにより、鏡筒に組み付けるレンズ枚数が減り製造公差を小さくできる。
【００１１】
また、前記第１レンズの物体側の面頂点から前記鏡筒に保持された固体撮像素子までの距離をＬ１、前記鏡筒の物体側先端より前記固体撮像素子までの距離をＬ２とした時、下記の関係式が成り立つことを特徴とする。
Ｌ１≧Ｌ２
このように、従来は第１レンズを保持するために厚く形成されていた鏡筒の物体側先端を、第１レンズの物体側の面頂点より突出しないように構成することで、レンズユニットをより低背化することが可能となる。
【００１２】
また、前記第１レンズと前記第２レンズの貼り合わせ面は物体側に凹面であることを特徴とする。
このように、第１レンズと第２レンズの貼り合わせ面が物体側に凹面、即ち物体側面が凹面である第２レンズを用いることにより、研磨等によるレンズの製造上、光軸と直交する方向に平坦なコバ部を第２レンズに形成することが容易となり、このコバ部と、光軸に直交する方向に平坦に形成された鏡筒の受け面とを当接して貼り合わせレンズを固定することにより光軸に対する貼り合わせレンズの位置調整精度を高くできる。
【００１３】
また、前記接着剤が紫外線硬化樹脂であり、
前記紫外線硬化樹脂の屈折率をＮｓ、前記第１レンズの屈折率をＮ１、前記第２レンズの屈折率をＮ２とした時、下記の関係式が成り立つことを特徴とする。
Ｎ１≦Ｎｓ≦Ｎ２（Ｎ１≦Ｎ２）
Ｎ２≦Ｎｓ≦Ｎ１（Ｎ２≦Ｎ１）
このように、第１レンズと第２レンズを貼り合わせる接着剤として、上記関係式を満たす屈折率を有する紫外線硬化樹脂を用いることで、貼り合わせ面による反射を低減し、フレアやゴーストを減少することができる。特に、貼り合わせ面に反射防止のコーティングを施していないレンズにおいて、レンズ性能を向上させることが可能である。さらにまた、光学設計上、貼り合わせ面の屈折率の影響を最小限に抑えることが可能となる。
【００１４】
また、前記複数の光学素子より物体側に開口絞りが配置されることを特徴とする。
これは、光学素子間、あるいは光学素子と固体撮像素子との間に開口絞りを配置することは、レンズユニットの低背化の上で非常に困難となり、レンズ設計の上でも困難となる。従って開口絞りを最も物体側に配置することで、固体撮像素子への光線入射角度を緩和することができ、加えて光学素子と物体側の間は実質フリーの領域となるので、空間的な自由度が大きくなり開口絞りを配置しやすくなる。
【００１５】
また、前記複数の光学素子より物体側にシャッタが配置されることを特徴とする。
このように、シャッタが光学素子より物体側に配置されることにより、上記した開口絞りの配置と同様に、空間的な自由度が大きくなりシャッタが配置しやすくなる。また、シャッタとともに光学素子より物体側に配置された開口絞りを有する場合、開口絞りにシャッタが隣接していないと周辺光量などに悪影響を及ぼすため、開口絞りとともにシャッタは最も物体側に配置することが好ましい。
【００１６】
また、前記シャッタは開度を調整可能とし開口絞り機能を備えるようにしたことを特徴とする。
このように、シャッタが開口絞り機能を備えることにより、シャッタと開口絞りの両方を別個に設ける場合に比べてより低背化が可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
以上記載のごとく本発明によれば、鏡筒とレンズの組み合わせにおいて低背化を実現する構造としているため、カメラモジュールをより小型低背化することができる。
即ち、鏡筒が第１レンズを保持しない構造とすることで第２レンズの受け部の厚みを十分に確保することができ、レンズユニットの低背化、カメラモジュール全長の小型化が実現できる。また、鏡筒と第１レンズを非接触としているため、第１レンズの外縁部に対応して形成された鏡筒の遮光部の厚みを薄くすることができる。さらに、第１レンズと第２レンズの貼り合わせ面が接着剤を介して面接触して貼り合わせられることにより、接着強度が高く且つガス溜り等のような光学上の不具合が生じることが少なくなる。さらにまた、第１レンズと第２レンズを貼り合わせて一体化することにより、鏡筒に組み付けるレンズ枚数が減り製造公差を小さくできる。
【００１８】
また、鏡筒の物体側先端が第１レンズの物体側面頂点より突出しないように構成することで、レンズユニットをより低背化することが可能となる。
また、第１レンズと第２レンズの貼り合わせ面が物体側に凹面であることにより、光軸と直交する方向に平坦なコバ部を第２レンズに形成することが容易となり、このコバ部と、光軸に直交する方向に平坦に形成された鏡筒の受け面とを当接して貼り合わせレンズを固定することにより光軸に対する貼り合わせレンズの位置調整精度を高くできる。
また、第１レンズと第２レンズを貼り合わせる接着剤として、第１レンズと第２レンズの間の屈折率を有する紫外線硬化樹脂を用いることで、貼り合わせ面による反射を低減し、フレアやゴーストを減少することができ、さらに、光学設計上、貼り合わせ面の屈折率の影響を最小限に抑えることが可能となる。
【００１９】
さらに、開口絞り又はシャッタが光学素子より物体側に配置されることにより、空間的な自由度が大きくなりこれらを配置しやすくなる。
さらにまた、シャッタが開口絞り機能を備えることにより、シャッタと開口絞りの両方を別個に設ける場合に比べてより低背化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態に係るレンズユニットを示す断面図である。
【図２】図１に示した第２レンズのコバ部を示す要部拡大図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係るレンズユニットを示す断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係るレンズユニットを示す断面図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係るレンズユニットを示す断面図である。
【図６】本発明の第５実施形態に係るレンズユニットを示す断面図である。
【図７】絞りシャッタの動作を説明する図で、（ａ）全開状態を示す図、（ｂ）は閉側へ駆動中の状態を示す図、（ｃ）全閉状態を示す図である。
【図８】従来のレンズユニットを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実例に記載されている構成部品の形状等は、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
本発明のレンズユニットは単焦点光学系であり、デジタルスチルカメラ、携帯端末用小型カメラ、車載カメラ等の民生機器、及び監視カメラ、画像検査装置等の産業機器などを含めた電子画像機器システムに用いられる。尚、本実施形態において、レンズユニットとは複数の光学素子と、該光学素子を保持する鏡筒とを備え、必要に応じて開口絞り、シャッタを含むものとする。
【００２２】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係るレンズユニット１の全体構成を示す断面図である。
本発明の第１実施形態に係るレンズユニット１は、複数の光学素子と、該光学素子を保持する鏡筒２と、を備えている。
【００２３】
光学素子は少なくとも３枚以上で構成され、これら複数の光学素子は夫々が光軸上に配置される。また光学素子は、最も物体側（被写体側）に第１レンズが配置され、次いで第２レンズが配置される。第２レンズより結像面１０側の光学素子の構成は特に限定されない。図１は複数の光学素子の組み合わせの一例を示している。ここでは、物体側から順に、両凸の第１レンズ３１、両凹の第２レンズ３２、物体側が凹となるメニスカス状の第３レンズ３３、物体側が凹で結像面側が非球面形状の第４レンズ３４が配置されている。これらの光学素子は、ガラスレンズ、プラスチックレンズ等が適宜選択されて用いられるが、材質は特に限定されない。図中、１０は固体撮像素子が配置される結像面を示す。
【００２４】
第１レンズ３１の結像面側の面３１ａと第２レンズ３２の物体側の面３２ａは同一の曲率を有し、第１レンズ３１の結像面側の面３１ａと第２レンズ３２の物体側の面３２ａは、接着剤を介して面接触して貼り合わされている。
好適には、第２レンズ３２の物体側の面３２ａは凹形状とし、これに対応して第１レンズ３１の結像面側の面３１ａは凸形状とする。このとき第２レンズ３２は、その外周縁に全周に亘って光軸と直交する方向に平坦なコバ部３２ｂを備える。第２レンズ３２のコバ部３２ｂを含めた径は、第１レンズ３１の径より大きい。
【００２５】
接着剤は、紫外線硬化樹脂や可視光硬化樹脂等の光硬化樹脂、又は天然樹脂などのレンズ貼り合わせに用いられる周知の接着剤が用いられる。好適には紫外線硬化樹脂が用いられ、貼り合わせるレンズの材質やレンズユニットの用途に応じて適宜樹脂の種類が選択される。例えば、携帯端末用小型カメラに搭載されるレンズユニットの場合、光学性能を優先させて後述する屈折率に基づいて紫外線硬化樹脂を選択する。一方、車載カメラや監視カメラに搭載されるレンズユニットの場合、温度や紫外線量等の耐候性を優先させて紫外線硬化樹脂を選択するとよい。
【００２６】
また紫外線硬化樹脂は、紫外線硬化樹脂の屈折率Ｎｓ、第１レンズ３１の屈折率Ｎ１、第２レンズ３２の屈折率Ｎ２とした時、下記の関係式が成り立つ屈折率を有する樹脂であることが好ましい。
Ｎ１≦Ｎｓ≦Ｎ２（Ｎ１≦Ｎ２の場合）
Ｎ２≦Ｎｓ≦Ｎ１（Ｎ２≦Ｎ１の場合）
【００２７】
上記関係式を満たす屈折率を有する紫外線硬化樹脂を用いることで、第１の利点としてフレア、ゴーストの低減が挙げられる。例えば屈折率が略１．７程度のガラスに対して屈折率１．５の紫外線硬化樹脂と屈折率１．７の紫外線硬化樹脂とでは反射率が１０倍以上異なる。紫外線硬化樹脂の屈折率がガラスから離れると１％程度の反射率になることが想定され、１％の反射はフレア、ゴーストの原因となる。よって上記した関係式を満たす紫外線硬化樹脂は反射の低減に有効であり、特にコスト面等の理由により貼り合わせ面に反射防止用のコーティングができないレンズの場合に特に性能を向上する事ができる。第２の利点として、光学設計上レンズ接合面の影響を最小限に抑えることができるという利点が挙げられる。これは光学設計を行う場合、レンズ接合面の接着剤の影響は無視するのが一般的であり、紫外線硬化樹脂の屈折率がレンズ材料の屈折率に近い場合、接着剤の影響は小さく、両者の屈折率差が大きい場合、影響も大きくなってくるためである。尚、第１レンズ３１、第２レンズ３２がガラスレンズである場合は、紫外線硬化樹脂の屈折率がガラスレンズに近いことが好ましく、これにより上記した利点がより効果的に現れる。
【００２８】
鏡筒２は筒形状に形成され、例えば樹脂材料により成型されたものである。該鏡筒２は、結像面側に光学素子群３１〜３４が挿入可能な結像面側開口２１が設けられ、物体側に該結像面側開口２１より径が小さい物体側開口２２が設けられている。鏡筒２の筒内周面には、段差状の受け面２３が形成されている。該受け面２３は、光軸と直交する方向に平坦に形成されることが好ましい。また、受け面２３より結像面側には、段差部２４、２５が順に鏡筒２の筒内周面に形成されている。段差状の受け面２３、段差部２４、段差部２５にて、鏡筒２の筒内周径は結像面側に向けて段差状に拡径しており、径の異なる第２レンズ、第３レンズ、第４レンズはそのコバ部３２ｂ、３３ａ、３４ａ外周面が鏡筒２の筒内周面に嵌合するようになっている。
鏡筒２の結像面側開口２１より圧入された第１レンズ３１と第２レンズ３２の貼り合わせレンズは、第２レンズ３２のコバ部３２ｂが鏡筒２の受け面２３に当接することにより位置決めされる。第２レンズ３２より結像面側に配置されるレンズについては、隣接するレンズのコバ部が直接又はスペーサを介して当接するようになっている。図１では一例として、第３レンズ３３は、そのコバ部３３ａが第２レンズ３２のコバ部３２ｂに直接当接しており、第４レンズ３４は、そのコバ部３４ａが第３レンズ３３のコバ部３３ｂにスペーサ２９を介して当接している。
【００２９】
また、鏡筒２の物体側開口２２には、開口中心側へ円環状に突出した遮光部２７が設けられていることが好ましい。遮光部２７は、第１レンズ３１以外の領域から外光が入射することを防止するために設けられている。また遮光部２７は第１レンズ３１の保護の機能も有している。
図２のＡ部に示されるように遮光部２７及び物体側開口２２は、第１レンズ３１とは非接触の状態となっている。従って第１レンズ３１からの応力を受けることはないため、従来の鏡筒よりも遮光部２７の厚さを薄くできる。
【００３０】
上記したレンズユニット１の製造においては、まず第１レンズ３１と第２レンズ３２を接着剤により貼り合わせておき、第１レンズ３１と第２レンズ３２の貼り合わせレンズを鏡筒２の結像面側開口２１より圧入し、第２レンズ３２のコバ部３２ｂを鏡筒２の受け面２３に当接させ固定する。次いで、第３レンズ３３を結像面側開口２１より圧入して、該第３レンズ３３のコバ部３３ａを第２レンズ３２のコバ部３２ｂに直接又はスペーサを介して当接させた後、第４レンズ３４を結像面側開口２１より圧入して、該第４レンズ３４のコバ部３４ａを第３レンズのコバ部３３ａに直接又はスペーサ２９を介して当接させ固定する。
【００３１】
本発明の第１実施形態によれば、鏡筒２とレンズ３１〜３４の組み合わせにおいて低背化を実現する構造としているため、従来のように鏡筒単体、或いはレンズ単体で低背化させる構造では限界があったカメラモジュールをより小型低背化することができる。即ち、第１レンズ３１と第２レンズ３２を貼り合わせ、且つこの貼り合わせレンズが第２レンズ３２の受け面２３のみで鏡筒２に保持されるようにすることで、鏡筒２が第１レンズ３１を保持しない構造とすることができる。これにより第１レンズ３１を保持する部位を鏡筒２に設ける必要がなく、第２レンズ３２の受け面２３の厚みＤ（図１参照）を十分に確保することができるため、鏡筒２の物体側端部から結像面１０までの長さＨ（図１参照）を短くでき、レンズユニット１の低背化、延いてはカメラモジュール全長の小型化が実現できる。また、鏡筒２と第１レンズ３１を非接触としている（図２のＡ部）ため、鏡筒２の遮光部２７に第１レンズ３１による応力がかかることがなく遮光部２７の厚みを薄くすることができる。さらに、第１レンズ３１と第２レンズ３２の貼り合わせ面が接着剤を介して面接触して貼り合わせられることにより、接着強度が高く且つガス溜り等のような光学上の不具合が生じることが少なくなる。さらにまた、第１レンズ３１と第２レンズ３２を貼り合わせて一体化することにより、鏡筒２に組み付けるレンズ枚数が減り製造公差を小さくできる。
【００３２】
また、本発明の第１実施形態において、第１レンズ３１の物体側の面頂点から結像面１０（固体撮像素子）までの距離をＬ１、鏡筒２の物体側先端より結像面１０までの距離をＬ２とした時、下記の関係式が成り立つように鏡筒２を形成することが好ましい。
Ｌ１≧Ｌ２
このように、従来は第１レンズ３１を保持するために厚く形成されていた鏡筒２の物体側先端を、第１レンズ３１の物体側の面頂点より突出しないように構成することで、レンズユニット１をより低背化することが可能となる。
【００３３】
さらに、第１レンズ３１と第２レンズ３２の貼り合わせ面３１ａ、３２ａが物体側に凹面、即ち物体側面が凹面である第２レンズ３２を用いることにより、研磨等によるレンズの製造上、光軸と直交する方向に平坦なコバ部３２ｂを第２レンズ３２に形成することが容易となり、このコバ部３２ｂと、光軸に直交する方向に平坦に形成された鏡筒の受け面２３とを当接して貼り合わせレンズを固定することにより光軸に対する貼り合わせレンズの位置調整精度を高くできる。
さらにまた、第１レンズ３１と第２レンズ３２を貼り合わせる接着剤として、第１レンズ３１と第２レンズ３２の間の屈折率を有する紫外線硬化樹脂を用いることが好ましく、これにより貼り合わせ面３１ａ、３２ａによる反射を低減し、フレアやゴーストを減少することができ、且つ光学設計上、貼り合わせ面３１ａ、３２ａの屈折率の影響を最小限に抑えることが可能となる。
【００３４】
（第２実施形態）
図３は本発明の第２実施形態に係るレンズユニット１の全体構成を示す断面図である。以下の第２実施形態乃至第５実施形態において、上記した第１実施形態と同一の構成についてはその詳細な説明を省略する。
図３に示すように、第２実施形態に係るレンズユニット１は、複数の光学素子と、該光学素子を保持する鏡筒２と、光学素子より物体側に配置された開口絞り５と、を備えている。図３には一例として物体側より第１レンズ３１、第２レンズ３２、第３レンズ３３、第４レンズ３４が順に配置された構成を示している。図中、１０は固体撮像素子が配置される結像面を示す。
【００３５】
開口絞り５は、複数の可動羽根５１と、該可動羽根５１が取り付けられる絞り枠５２とを備える。可動羽根５１は軸ピンを介して絞り枠５２に回動可能に取り付けられ、不図示の駆動機構により、軸ピンを中心として可動羽根５１を回動させることにより、絞り枠５２の開口を開放状態から閉状態まで所望の状態にすることができ、結像面１０へ達する光の量を制限することができる周知の装置である。
この開口絞り５は第１レンズ３１より物体側に配置され、例えばレンズユニット１を収容するケーシング（図示略）に絞り枠５２が固定された構成、あるいは鏡筒２に絞り枠５２が固定された構成を備えている。
【００３６】
本発明の第２実施形態によれば、開口絞り５が光学素子３１〜３４より物体側に配置されることにより、低背化がより促進される。これは、光学素子間、あるいは光学素子と固体撮像素子（結像面１０）との間に開口絞り５を配置することは、レンズユニット１の低背化の上で非常に困難となり、レンズ設計の上でも困難となる。開口絞り５を最も物体側に配置することで、固体撮像素子への光線入射角度を緩和することができ、加えて光学素子と物体側の間は実質フリーの領域となるので、空間的な自由度が大きくなり開口絞り５を配置しやすくなる。また本実施形態によれば、図８に示す従来のレンズユニットにおける第１レンズ１０１の面頂点から開口絞り１２０位置までの間隔ｄ０に比べて、第１レンズ１の面頂点から開口絞り５位置までの間隔ｄを小さくできる。
【００３７】
（第３実施形態）
図４は本発明の第３実施形態に係るレンズユニット１の全体構成を示す断面図である。
図３に示すように、第３実施形態に係るレンズユニット１は、複数の光学素子と、該光学素子を保持する鏡筒２と、光学素子より物体側に配置されたシャッタ６と、を備えている。
シャッタ６は、複数のシャッタ羽根６１と、該シャッタ羽根６１が取り付けられるシャッタ枠６２とを備える。シャッタ羽根６１はシャッタ枠６２に可動可能に取り付けられ、不図示の駆動機構により、シャッタ羽根６１を可動させることにより、シャッタ枠６２の開口を開放状態又は閉状態とすることができる周知の装置であり、レンズ露出部を開閉可能となっている。
【００３８】
このシャッタ６は第１レンズ３１より物体側に配置され、例えばレンズユニット１を収容するケーシング（図示略）にシャッタ枠６２が固定された構成、あるいは鏡筒２にシャッタ枠６２が固定された構成を備えている。
本発明の第３実施形態によれば、シャッタ６が光学素子３１〜３４より物体側に配置されることにより、第２実施形態に示した開口絞り５の配置と同様に、空間的な自由度が大きくなり、シャッタ６を配置しやすくなる。
【００３９】
（第４実施形態）
図５は本発明の第４実施形態に係るレンズユニット１の全体構成を示す断面図である。
図５に示すように、第４実施形態に係るレンズユニット１は、複数の光学素子と、該光学素子を保持する鏡筒２と、光学素子より物体側に配置された開口絞り５及びシャッタ６と、を備えている。
開口絞り５は、複数の可動羽根５１と、該可動羽根５１が取り付けられる絞り枠５２とを備え、可動羽根５１を回動させることにより、絞り枠５２の開口を開放状態から閉状態まで所望の状態にすることができ、結像面１０へ達する光の量を制限することができる。
シャッタ６は、複数のシャッタ羽根６１と、該シャッタ羽根６１が取り付けられるシャッタ枠６２とを備え、シャッタ羽根６１を可動させることにより、シャッタ枠６２の開口を開放状態又は閉状態とし、レンズ露出部を開閉可能となっている。
【００４０】
開口絞り５は第１レンズ３１より物体側に配置され、シャッタ６は開口絞り５より物体側に隣接して配置される。
開口絞り５及びシャッタ６は、例えばレンズユニット１を収容するケーシング（図示略）に絞り枠５２又はシャッタ枠６２が固定された構成、あるいは鏡筒２に絞り枠５２又はシャッタ枠６２が固定された構成を備えている。
本発明の第４実施形態によれば、開口絞り５とシャッタ６が光学素子３１〜３４より物体側に配置されることにより、低背化がより促進される。
また、開口絞り５にシャッタ６が隣接していることにより、周辺光量などに悪影響を及ぼすことを防止できる。
【００４１】
（第５実施形態）
図６は本発明の第５実施形態に係るレンズユニット１の全体構成を示す断面図である。
図６に示すように、第５実施形態に係るレンズユニット１は、複数の光学素子と、該光学素子を保持する鏡筒２と、光学素子より物体側に配置された絞りシャッタ７と、を備えている。
絞りシャッタ７は、複数の可動羽根７１と、該可動羽根７１が回動可能に取り付けられる絞りシャッタ枠７２とを備える。絞りシャッタ７は、可動羽根７１を回動させることにより、絞りシャッタ枠７２の開口を開放状態から閉状態まで所望の大きさにして絞り機能を持たせるとともに、高速で開閉させることによりシャッタ機能を持たせている。
【００４２】
例えば、図７に示すように４枚の可動羽根７１が軸ピン７３を介して回動可能に絞りシャッタ枠７２に固定された絞りシャッタ７の場合、４枚の可動羽根７１を（ａ）の全開状態から閉方向に駆動させ、（ｂ）に示すように開度を調整した状態で停止することにより開口絞りの機能を発揮し、（ａ）の全開状態又は（ｂ）の開度調整した状態から（ｃ）の全閉状態に高速で駆動することによりシャッタ機能を発揮する。
本発明の第５実施形態によれば、シャッタ機能と絞り機能を備えた絞りシャッタ７を備えることにより、シャッタと開口絞りの両方を別個に設ける場合に比べてより低背化が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明のレンズユニットは、鏡筒を含むレンズユニット全体の低背化を可能としたため、デジタルスチルカメラ、携帯端末用小型カメラ、車載カメラ等の民生機器、及び監視カメラ、画像検査装置等の産業機器などを含めた電子画像機器システムに好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１ レンズユニット
２ 鏡筒
５ 開口絞り
６ シャッタ
７ シャッタ絞り
２１ 結像面側開口
２２ 物体側開口
２３ 受け面
２４、２５ 段差部
２７ 遮光部
３１ 第１レンズ
３１ａ 貼り合わせ面
３２ 第２レンズ
３２ａ 貼り合わせ面
３２ｂ、３３ａ、３４ａ コバ部
３３ 第３レンズ
３４ 第４レンズ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の光学素子を鏡筒に保持した構成を備えるレンズユニットに関し、特に、低背のカメラモジュールに適したレンズユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、カメラモジュールは、デジタルスチルカメラや携帯端末用小型カメラ等の民生機器、監視カメラや画像検査装置等の産業機器などへの搭載が急速に進んでおり、これに伴いカメラモジュールの小型化、低背化の要望が高まっている。カメラモジュールは、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子の上にレンズが組み付けられて撮像機能を有するものであり、撮像素子がより小型化、高画質化してきたことからカメラモジュールサイズもよりコンパクト化することができるようになっている。その結果、小型のレンズユニットが市場から要求されることとなった。
【０００３】
図８は従来のレンズユニットの構成例を示す。レンズユニット１００は、筒状の鏡筒１１０と、該鏡筒１１０に収容される複数の光学素子１０１〜１０４とから構成される。光学素子は光軸方向に配置され、物体側から第１レンズ１０１、第２レンズ１０２、第３レンズ１０３、第４レンズ１０４の順に配置されている。一般にこれらのレンズには、光軸と直交する方向に平坦なコバ部１０１ａ〜１０４ａが外周縁全周に亘って形成されている。これらのレンズ１０１〜１０４は、鏡筒１１０の結像面側開口１１１から鏡筒１１０内に圧入される。第１レンズ１０１は物体側開口１１２の係止部１１３にコバ部１０１ａが当接することにより位置決めされる。第２レンズ１０２はそのコバ部１０２ａが第１レンズ１０１のコバ部１０１ａに直接又はスペーサ１３０を介して当接し、同様に、第３レンズ１０３はそのコバ部１０３ａが第２レンズ１０２のコバ部１０２ａに直接又はスペーサを介して当接し、第４レンズ１０４はそのコバ部１０４ａが第３レンズ１０３のコバ部１０３ａに直接又はスペーサ１３１を介して当接して配置される。
【０００４】
従来のレンズユニットでは、レンズ設計で小型低背化を実現している。低背とは、絶対的な数値による寸法を意味するのではなく、固体撮像素子とレンズ全長（結像面から最も物体側にあるレンズの物体面側の面頂点までの距離）の比を表すことが多い。換言すれば、固体撮像素子が大きくなるとレンズも大きくなる。固体撮像素子を小型化できればレンズも小型化することができる。一般的にこの比率を小さくすることで、同じ固体撮像素子を用いた時のレンズユニットと比べて相対的な小型化を行うことが可能となる。
【０００５】
レンズ設計で小型低背化を実現している例として、特許文献１（特開２００７−１４８１３８号公報）、特許文献２（特開２００７−２９８５７２号公報）等が挙げられる。特許文献１は、撮像レンズが物体側から順に配置された開口絞り部と、パワーが正となる第１レンズ、パワーが負となる第２レンズ、物体側が凹となるパワーが負の第３メニスカスレンズ、物体側が凹となるパワーが正の両面非球面からなる第４メニスカスレンズおよび撮像部を有する構成となっている。また、特許文献２は、撮像レンズが、物体側から順に配置された、開口絞り部と、正の屈折力を有する第１のレンズ、第１のレンズと接合された負の屈折力を有する第２のレンズ、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第３のレンズ、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第４のレンズ、および少なくとも１面が非球面とされた物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第５のレンズを有する構成となっていおり、何れもレンズ設計において低背化を実現したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１４８１３８号公報
【特許文献２】特開２００７−２９８５７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら上述した各撮像レンズでは、レンズのみに注目した場合小型低背となっているが、鏡筒を含めたレンズユニット或いはカメラモジュールとしては低背化が不十分である。図８に示すように、単焦点において最も物体側に開口絞り１２０を配置した場合、最も物体側の第１レンズ１０１は最も小径となることが多く、鏡筒１１０としては第１レンズ１０１から順々にレンズを落とし込む構造を有することが多い。この場合、第１レンズ１０１を鏡筒１１０の係止部１１３で受けることになるため、鏡筒１１０の物体側端部は、第１レンズ１０１の面頂点より物体側に突き出る形となる。従って、実質的な低背化を求める場合、結像面から鏡筒１１０の物体側端部までの長さＨ０を短くする必要があるが、この鏡筒の突き出た部分により長さＨ０が大きくなってしまう。
【０００８】
さらにまた、鏡筒の突き出た部分が障害となり、第１レンズ１０１の面頂点から開口絞り１２０位置までの間隔ｄ０が厚くなってしまい、光学系で収差補正する都合上不利となる。加えて、レンズのみで小型低背化を実現しようとするとレンズに付加がかかり製造が困難となり、延いては歩留まりを大きく落とす要因となる。
そのため本発明においては、鏡筒を含めたレンズユニット全体の低背化を可能としたレンズユニットを提供することが課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、光軸方向に配置された複数の光学素子と、これらの光学素子を保持する鏡筒とを備えた単焦点光学系のレンズユニットにおいて、
前記複数の光学素子のうち最も物体側には第１レンズが配置され、次いで第２レンズが配置され、
前記第１レンズの結像面側の面と前記第２レンズの物体側の面が同一の曲率を有し、前記第１レンズと前記第２レンズが接着剤を介して面接触して貼り合わせられ、該第１レンズと第２レンズが一体化した貼り合わせレンズは、前記鏡筒に対して前記第１レンズが非接触の状態で前記第２レンズにより前記鏡筒に保持されることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、鏡筒とレンズの組み合わせにおいて低背化を実現する構造としているため、従来のように鏡筒単体、或いはレンズ単体で低背化させる構造では限界があったカメラモジュールをより小型低背化することができる。即ち、第１レンズと第２レンズを貼り合わせ、且つこの貼り合わせレンズが第２レンズのみで鏡筒に保持されるようにすることで、鏡筒が第１レンズを保持しない構造とすることができる。これにより第１レンズを保持する部位を鏡筒に設ける必要がなく、第２レンズの受け部の厚みを十分に確保することができるため、レンズユニットの低背化、カメラモジュール全長の小型化が実現できる。また、鏡筒と第１レンズを非接触としているため、第１レンズの外縁部に対応して形成された鏡筒の遮光部に第１レンズによる応力がかかることがなく遮光部の厚みを薄くすることができる。さらに、第１レンズと第２レンズの貼り合わせ面が接着剤を介して面接触して貼り合わせられることにより、接着強度が高く且つガス溜り等のような光学上の不具合が生じることが少なくなる。さらにまた、第１レンズと第２レンズを貼り合わせて一体化することにより、鏡筒に組み付けるレンズ枚数が減り製造公差を小さくできる。
【００１１】
また、前記第１レンズの物体側の面頂点から前記鏡筒に保持された固体撮像素子までの距離をＬ１、前記鏡筒の物体側先端より前記固体撮像素子までの距離をＬ２とした時、下記の関係式が成り立つことを特徴とする。
Ｌ１≧Ｌ２
このように、従来は第１レンズを保持するために厚く形成されていた鏡筒の物体側先端を、第１レンズの物体側の面頂点より突出しないように構成することで、レンズユニットをより低背化することが可能となる。
【００１２】
また、前記第１レンズと前記第２レンズの貼り合わせ面は物体側に凹面であることを特徴とする。
このように、第１レンズと第２レンズの貼り合わせ面が物体側に凹面、即ち物体側面が凹面である第２レンズを用いることにより、研磨等によるレンズの製造上、光軸と直交する方向に平坦なコバ部を第２レンズに形成することが容易となり、このコバ部と、光軸に直交する方向に平坦に形成された鏡筒の受け面とを当接して貼り合わせレンズを固定することにより光軸に対する貼り合わせレンズの位置調整精度を高くできる。
【００１３】
また、前記接着剤が紫外線硬化樹脂であり、
前記紫外線硬化樹脂の屈折率をＮｓ、前記第１レンズの屈折率をＮ１、前記第２レンズの屈折率をＮ２とした時、下記の関係式が成り立つことを特徴とする。
Ｎ１≦Ｎｓ≦Ｎ２（Ｎ１≦Ｎ２）
Ｎ２≦Ｎｓ≦Ｎ１（Ｎ２≦Ｎ１）
このように、第１レンズと第２レンズを貼り合わせる接着剤として、上記関係式を満たす屈折率を有する紫外線硬化樹脂を用いることで、貼り合わせ面による反射を低減し、フレアやゴーストを減少することができる。特に、貼り合わせ面に反射防止のコーティングを施していないレンズにおいて、レンズ性能を向上させることが可能である。さらにまた、光学設計上、貼り合わせ面の屈折率の影響を最小限に抑えることが可能となる。
【００１４】
また、前記複数の光学素子より物体側に開口絞りが配置されることを特徴とする。
これは、光学素子間、あるいは光学素子と固体撮像素子との間に開口絞りを配置することは、レンズユニットの低背化の上で非常に困難となり、レンズ設計の上でも困難となる。従って開口絞りを最も物体側に配置することで、固体撮像素子への光線入射角度を緩和することができ、加えて光学素子と物体側の間は実質フリーの領域となるので、空間的な自由度が大きくなり開口絞りを配置しやすくなる。
【００１５】
また、前記複数の光学素子より物体側にシャッタが配置されることを特徴とする。
このように、シャッタが光学素子より物体側に配置されることにより、上記した開口絞りの配置と同様に、空間的な自由度が大きくなりシャッタが配置しやすくなる。また、シャッタとともに光学素子より物体側に配置された開口絞りを有する場合、開口絞りにシャッタが隣接していないと周辺光量などに悪影響を及ぼすため、開口絞りとともにシャッタは最も物体側に配置することが好ましい。
【００１６】
また、前記シャッタは開度を調整可能とし開口絞り機能を備えるようにしたことを特徴とする。
このように、シャッタが開口絞り機能を備えることにより、シャッタと開口絞りの両方を別個に設ける場合に比べてより低背化が可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
以上記載のごとく本発明によれば、鏡筒とレンズの組み合わせにおいて低背化を実現する構造としているため、カメラモジュールをより小型低背化することができる。
即ち、鏡筒が第１レンズを保持しない構造とすることで第２レンズの受け部の厚みを十分に確保することができ、レンズユニットの低背化、カメラモジュール全長の小型化が実現できる。また、鏡筒と第１レンズを非接触としているため、第１レンズの外縁部に対応して形成された鏡筒の遮光部の厚みを薄くすることができる。さらに、第１レンズと第２レンズの貼り合わせ面が接着剤を介して面接触して貼り合わせられることにより、接着強度が高く且つガス溜り等のような光学上の不具合が生じることが少なくなる。さらにまた、第１レンズと第２レンズを貼り合わせて一体化することにより、鏡筒に組み付けるレンズ枚数が減り製造公差を小さくできる。
【００１８】
また、鏡筒の物体側先端が第１レンズの物体側面頂点より突出しないように構成することで、レンズユニットをより低背化することが可能となる。
また、第１レンズと第２レンズの貼り合わせ面が物体側に凹面であることにより、光軸と直交する方向に平坦なコバ部を第２レンズに形成することが容易となり、このコバ部と、光軸に直交する方向に平坦に形成された鏡筒の受け面とを当接して貼り合わせレンズを固定することにより光軸に対する貼り合わせレンズの位置調整精度を高くできる。
また、第１レンズと第２レンズを貼り合わせる接着剤として、第１レンズと第２レンズの間の屈折率を有する紫外線硬化樹脂を用いることで、貼り合わせ面による反射を低減し、フレアやゴーストを減少することができ、さらに、光学設計上、貼り合わせ面の屈折率の影響を最小限に抑えることが可能となる。
【００１９】
さらに、開口絞り又はシャッタが光学素子より物体側に配置されることにより、空間的な自由度が大きくなりこれらを配置しやすくなる。
さらにまた、シャッタが開口絞り機能を備えることにより、シャッタと開口絞りの両方を別個に設ける場合に比べてより低背化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態に係るレンズユニットを示す断面図である。
【図２】図１に示した第２レンズのコバ部を示す要部拡大図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係るレンズユニットを示す断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係るレンズユニットを示す断面図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係るレンズユニットを示す断面図である。
【図６】本発明の第５実施形態に係るレンズユニットを示す断面図である。
【図７】絞りシャッタの動作を説明する図で、（ａ）全開状態を示す図、（ｂ）は閉側へ駆動中の状態を示す図、（ｃ）全閉状態を示す図である。
【図８】従来のレンズユニットを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実例に記載されている構成部品の形状等は、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
本発明のレンズユニットは単焦点光学系であり、デジタルスチルカメラ、携帯端末用小型カメラ、車載カメラ等の民生機器、及び監視カメラ、画像検査装置等の産業機器などを含めた電子画像機器システムに用いられる。尚、本実施形態において、レンズユニットとは複数の光学素子と、該光学素子を保持する鏡筒とを備え、必要に応じて開口絞り、シャッタを含むものとする。
【００２２】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係るレンズユニット１の全体構成を示す断面図である。
本発明の第１実施形態に係るレンズユニット１は、複数の光学素子と、該光学素子を保持する鏡筒２と、を備えている。
【００２３】
光学素子は少なくとも３枚以上で構成され、これら複数の光学素子は夫々が光軸上に配置される。また光学素子は、最も物体側（被写体側）に第１レンズが配置され、次いで第２レンズが配置される。第２レンズより結像面１０側の光学素子の構成は特に限定されない。図１は複数の光学素子の組み合わせの一例を示している。ここでは、物体側から順に、両凸の第１レンズ３１、両凹の第２レンズ３２、物体側が凹となるメニスカス状の第３レンズ３３、物体側が凹で結像面側が非球面形状の第４レンズ３４が配置されている。これらの光学素子は、ガラスレンズ、プラスチックレンズ等が適宜選択されて用いられるが、材質は特に限定されない。図中、１０は固体撮像素子が配置される結像面を示す。
【００２４】
第１レンズ３１の結像面側の面３１ａと第２レンズ３２の物体側の面３２ａは同一の曲率を有し、第１レンズ３１の結像面側の面３１ａと第２レンズ３２の物体側の面３２ａは、接着剤を介して面接触して貼り合わされている。
好適には、第２レンズ３２の物体側の面３２ａは凹形状とし、これに対応して第１レンズ３１の結像面側の面３１ａは凸形状とする。このとき第２レンズ３２は、その外周縁に全周に亘って光軸と直交する方向に平坦なコバ部３２ｂを備える。第２レンズ３２のコバ部３２ｂを含めた径は、第１レンズ３１の径より大きい。
【００２５】
接着剤は、紫外線硬化樹脂や可視光硬化樹脂等の光硬化樹脂、又は天然樹脂などのレンズ貼り合わせに用いられる周知の接着剤が用いられる。好適には紫外線硬化樹脂が用いられ、貼り合わせるレンズの材質やレンズユニットの用途に応じて適宜樹脂の種類が選択される。例えば、携帯端末用小型カメラに搭載されるレンズユニットの場合、光学性能を優先させて後述する屈折率に基づいて紫外線硬化樹脂を選択する。一方、車載カメラや監視カメラに搭載されるレンズユニットの場合、温度や紫外線量等の耐候性を優先させて紫外線硬化樹脂を選択するとよい。
【００２６】
また紫外線硬化樹脂は、紫外線硬化樹脂の屈折率Ｎｓ、第１レンズ３１の屈折率Ｎ１、第２レンズ３２の屈折率Ｎ２とした時、下記の関係式が成り立つ屈折率を有する樹脂であることが好ましい。
Ｎ１≦Ｎｓ≦Ｎ２（Ｎ１≦Ｎ２の場合）
Ｎ２≦Ｎｓ≦Ｎ１（Ｎ２≦Ｎ１の場合）
【００２７】
上記関係式を満たす屈折率を有する紫外線硬化樹脂を用いることで、第１の利点としてフレア、ゴーストの低減が挙げられる。例えば屈折率が略１．７程度のガラスに対して屈折率１．５の紫外線硬化樹脂と屈折率１．７の紫外線硬化樹脂とでは反射率が１０倍以上異なる。紫外線硬化樹脂の屈折率がガラスから離れると１％程度の反射率になることが想定され、１％の反射はフレア、ゴーストの原因となる。よって上記した関係式を満たす紫外線硬化樹脂は反射の低減に有効であり、特にコスト面等の理由により貼り合わせ面に反射防止用のコーティングができないレンズの場合に特に性能を向上する事ができる。第２の利点として、光学設計上レンズ接合面の影響を最小限に抑えることができるという利点が挙げられる。これは光学設計を行う場合、レンズ接合面の接着剤の影響は無視するのが一般的であり、紫外線硬化樹脂の屈折率がレンズ材料の屈折率に近い場合、接着剤の影響は小さく、両者の屈折率差が大きい場合、影響も大きくなってくるためである。尚、第１レンズ３１、第２レンズ３２がガラスレンズである場合は、紫外線硬化樹脂の屈折率がガラスレンズに近いことが好ましく、これにより上記した利点がより効果的に現れる。
【００２８】
鏡筒２は筒形状に形成され、例えば樹脂材料により成型されたものである。該鏡筒２は、結像面側に光学素子群３１〜３４が挿入可能な結像面側開口２１が設けられ、物体側に該結像面側開口２１より径が小さい物体側開口２２が設けられている。鏡筒２の筒内周面には、段差状の受け面２３が形成されている。該受け面２３は、光軸と直交する方向に平坦に形成されることが好ましい。また、受け面２３より結像面側には、段差部２４、２５が順に鏡筒２の筒内周面に形成されている。段差状の受け面２３、段差部２４、段差部２５にて、鏡筒２の筒内周径は結像面側に向けて段差状に拡径しており、径の異なる第２レンズ、第３レンズ、第４レンズはそのコバ部３２ｂ、３３ａ、３４ａ外周面が鏡筒２の筒内周面に嵌合するようになっている。
鏡筒２の結像面側開口２１より圧入された第１レンズ３１と第２レンズ３２の貼り合わせレンズは、第２レンズ３２のコバ部３２ｂが鏡筒２の受け面２３に当接することにより位置決めされる。第２レンズ３２より結像面側に配置されるレンズについては、隣接するレンズのコバ部が直接又はスペーサを介して当接するようになっている。図１では一例として、第３レンズ３３は、そのコバ部３３ａが第２レンズ３２のコバ部３２ｂに直接当接しており、第４レンズ３４は、そのコバ部３４ａが第３レンズ３３のコバ部３３ｂにスペーサ２９を介して当接している。
【００２９】
また、鏡筒２の物体側開口２２には、開口中心側へ円環状に突出した遮光部２７が設けられていることが好ましい。遮光部２７は、第１レンズ３１以外の領域から外光が入射することを防止するために設けられている。また遮光部２７は第１レンズ３１の保護の機能も有している。
図２のＡ部に示されるように遮光部２７及び物体側開口２２は、第１レンズ３１とは非接触の状態となっている。従って第１レンズ３１からの応力を受けることはないため、従来の鏡筒よりも遮光部２７の厚さを薄くできる。
【００３０】
上記したレンズユニット１の製造においては、まず第１レンズ３１と第２レンズ３２を接着剤により貼り合わせておき、第１レンズ３１と第２レンズ３２の貼り合わせレンズを鏡筒２の結像面側開口２１より圧入し、第２レンズ３２のコバ部３２ｂを鏡筒２の受け面２３に当接させ固定する。次いで、第３レンズ３３を結像面側開口２１より圧入して、該第３レンズ３３のコバ部３３ａを第２レンズ３２のコバ部３２ｂに直接又はスペーサを介して当接させた後、第４レンズ３４を結像面側開口２１より圧入して、該第４レンズ３４のコバ部３４ａを第３レンズのコバ部３３ａに直接又はスペーサ２９を介して当接させ固定する。
【００３１】
本発明の第１実施形態によれば、鏡筒２とレンズ３１〜３４の組み合わせにおいて低背化を実現する構造としているため、従来のように鏡筒単体、或いはレンズ単体で低背化させる構造では限界があったカメラモジュールをより小型低背化することができる。即ち、第１レンズ３１と第２レンズ３２を貼り合わせ、且つこの貼り合わせレンズが第２レンズ３２の受け面２３のみで鏡筒２に保持されるようにすることで、鏡筒２が第１レンズ３１を保持しない構造とすることができる。これにより第１レンズ３１を保持する部位を鏡筒２に設ける必要がなく、第２レンズ３２の受け面２３の厚みＤ（図１参照）を十分に確保することができるため、鏡筒２の物体側端部から結像面１０までの長さＨ（図１参照）を短くでき、レンズユニット１の低背化、延いてはカメラモジュール全長の小型化が実現できる。また、鏡筒２と第１レンズ３１を非接触としている（図２のＡ部）ため、鏡筒２の遮光部２７に第１レンズ３１による応力がかかることがなく遮光部２７の厚みを薄くすることができる。さらに、第１レンズ３１と第２レンズ３２の貼り合わせ面が接着剤を介して面接触して貼り合わせられることにより、接着強度が高く且つガス溜り等のような光学上の不具合が生じることが少なくなる。さらにまた、第１レンズ３１と第２レンズ３２を貼り合わせて一体化することにより、鏡筒２に組み付けるレンズ枚数が減り製造公差を小さくできる。
【００３２】
また、本発明の第１実施形態において、第１レンズ３１の物体側の面頂点から結像面１０（固体撮像素子）までの距離をＬ１、鏡筒２の物体側先端より結像面１０までの距離をＬ２とした時、下記の関係式が成り立つように鏡筒２を形成することが好ましい。
Ｌ１≧Ｌ２
このように、従来は第１レンズ３１を保持するために厚く形成されていた鏡筒２の物体側先端を、第１レンズ３１の物体側の面頂点より突出しないように構成することで、レンズユニット１をより低背化することが可能となる。
【００３３】
さらに、第１レンズ３１と第２レンズ３２の貼り合わせ面３１ａ、３２ａが物体側に凹面、即ち物体側面が凹面である第２レンズ３２を用いることにより、研磨等によるレンズの製造上、光軸と直交する方向に平坦なコバ部３２ｂを第２レンズ３２に形成することが容易となり、このコバ部３２ｂと、光軸に直交する方向に平坦に形成された鏡筒の受け面２３とを当接して貼り合わせレンズを固定することにより光軸に対する貼り合わせレンズの位置調整精度を高くできる。
さらにまた、第１レンズ３１と第２レンズ３２を貼り合わせる接着剤として、第１レンズ３１と第２レンズ３２の間の屈折率を有する紫外線硬化樹脂を用いることが好ましく、これにより貼り合わせ面３１ａ、３２ａによる反射を低減し、フレアやゴーストを減少することができ、且つ光学設計上、貼り合わせ面３１ａ、３２ａの屈折率の影響を最小限に抑えることが可能となる。
【００３４】
（第２実施形態）
図３は本発明の第２実施形態に係るレンズユニット１の全体構成を示す断面図である。以下の第２実施形態乃至第５実施形態において、上記した第１実施形態と同一の構成についてはその詳細な説明を省略する。
図３に示すように、第２実施形態に係るレンズユニット１は、複数の光学素子と、該光学素子を保持する鏡筒２と、光学素子より物体側に配置された開口絞り５と、を備えている。図３には一例として物体側より第１レンズ３１、第２レンズ３２、第３レンズ３３、第４レンズ３４が順に配置された構成を示している。図中、１０は固体撮像素子が配置される結像面を示す。
【００３５】
開口絞り５は、複数の可動羽根５１と、該可動羽根５１が取り付けられる絞り枠５２とを備える。可動羽根５１は軸ピンを介して絞り枠５２に回動可能に取り付けられ、不図示の駆動機構により、軸ピンを中心として可動羽根５１を回動させることにより、絞り枠５２の開口を開放状態から閉状態まで所望の状態にすることができ、結像面１０へ達する光の量を制限することができる周知の装置である。
この開口絞り５は第１レンズ３１より物体側に配置され、例えばレンズユニット１を収容するケーシング（図示略）に絞り枠５２が固定された構成、あるいは鏡筒２に絞り枠５２が固定された構成を備えている。
【００３６】
本発明の第２実施形態によれば、開口絞り５が光学素子３１〜３４より物体側に配置されることにより、低背化がより促進される。これは、光学素子間、あるいは光学素子と固体撮像素子（結像面１０）との間に開口絞り５を配置することは、レンズユニット１の低背化の上で非常に困難となり、レンズ設計の上でも困難となる。開口絞り５を最も物体側に配置することで、固体撮像素子への光線入射角度を緩和することができ、加えて光学素子と物体側の間は実質フリーの領域となるので、空間的な自由度が大きくなり開口絞り５を配置しやすくなる。また本実施形態によれば、図８に示す従来のレンズユニットにおける第１レンズ１０１の面頂点から開口絞り１２０位置までの間隔ｄ０に比べて、第１レンズ１の面頂点から開口絞り５位置までの間隔ｄを小さくできる。
【００３７】
（第３実施形態）
図４は本発明の第３実施形態に係るレンズユニット１の全体構成を示す断面図である。
図３に示すように、第３実施形態に係るレンズユニット１は、複数の光学素子と、該光学素子を保持する鏡筒２と、光学素子より物体側に配置されたシャッタ６と、を備えている。
シャッタ６は、複数のシャッタ羽根６１と、該シャッタ羽根６１が取り付けられるシャッタ枠６２とを備える。シャッタ羽根６１はシャッタ枠６２に可動可能に取り付けられ、不図示の駆動機構により、シャッタ羽根６１を可動させることにより、シャッタ枠６２の開口を開放状態又は閉状態とすることができる周知の装置であり、レンズ露出部を開閉可能となっている。
【００３８】
このシャッタ６は第１レンズ３１より物体側に配置され、例えばレンズユニット１を収容するケーシング（図示略）にシャッタ枠６２が固定された構成、あるいは鏡筒２にシャッタ枠６２が固定された構成を備えている。
本発明の第３実施形態によれば、シャッタ６が光学素子３１〜３４より物体側に配置されることにより、第２実施形態に示した開口絞り５の配置と同様に、空間的な自由度が大きくなり、シャッタ６を配置しやすくなる。
【００３９】
（第４実施形態）
図５は本発明の第４実施形態に係るレンズユニット１の全体構成を示す断面図である。
図５に示すように、第４実施形態に係るレンズユニット１は、複数の光学素子と、該光学素子を保持する鏡筒２と、光学素子より物体側に配置された開口絞り５及びシャッタ６と、を備えている。
開口絞り５は、複数の可動羽根５１と、該可動羽根５１が取り付けられる絞り枠５２とを備え、可動羽根５１を回動させることにより、絞り枠５２の開口を開放状態から閉状態まで所望の状態にすることができ、結像面１０へ達する光の量を制限することができる。
シャッタ６は、複数のシャッタ羽根６１と、該シャッタ羽根６１が取り付けられるシャッタ枠６２とを備え、シャッタ羽根６１を可動させることにより、シャッタ枠６２の開口を開放状態又は閉状態とし、レンズ露出部を開閉可能となっている。
【００４０】
開口絞り５は第１レンズ３１より物体側に配置され、シャッタ６は開口絞り５より物体側に隣接して配置される。
開口絞り５及びシャッタ６は、例えばレンズユニット１を収容するケーシング（図示略）に絞り枠５２又はシャッタ枠６２が固定された構成、あるいは鏡筒２に絞り枠５２又はシャッタ枠６２が固定された構成を備えている。
本発明の第４実施形態によれば、開口絞り５とシャッタ６が光学素子３１〜３４より物体側に配置されることにより、低背化がより促進される。
また、開口絞り５にシャッタ６が隣接していることにより、周辺光量などに悪影響を及ぼすことを防止できる。
【００４１】
（第５実施形態）
図６は本発明の第５実施形態に係るレンズユニット１の全体構成を示す断面図である。
図６に示すように、第５実施形態に係るレンズユニット１は、複数の光学素子と、該光学素子を保持する鏡筒２と、光学素子より物体側に配置された絞りシャッタ７と、を備えている。
絞りシャッタ７は、複数の可動羽根７１と、該可動羽根７１が回動可能に取り付けられる絞りシャッタ枠７２とを備える。絞りシャッタ７は、可動羽根７１を回動させることにより、絞りシャッタ枠７２の開口を開放状態から閉状態まで所望の大きさにして絞り機能を持たせるとともに、高速で開閉させることによりシャッタ機能を持たせている。
【００４２】
例えば、図７に示すように４枚の可動羽根７１が軸ピン７３を介して回動可能に絞りシャッタ枠７２に固定された絞りシャッタ７の場合、４枚の可動羽根７１を（ａ）の全開状態から閉方向に駆動させ、（ｂ）に示すように開度を調整した状態で停止することにより開口絞りの機能を発揮し、（ａ）の全開状態又は（ｂ）の開度調整した状態から（ｃ）の全閉状態に高速で駆動することによりシャッタ機能を発揮する。
本発明の第５実施形態によれば、シャッタ機能と絞り機能を備えた絞りシャッタ７を備えることにより、シャッタと開口絞りの両方を別個に設ける場合に比べてより低背化が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明のレンズユニットは、鏡筒を含むレンズユニット全体の低背化を可能としたため、デジタルスチルカメラ、携帯端末用小型カメラ、車載カメラ等の民生機器、及び監視カメラ、画像検査装置等の産業機器などを含めた電子画像機器システムに好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１ レンズユニット
２ 鏡筒
５ 開口絞り
６ シャッタ
７ シャッタ絞り
２１ 結像面側開口
２２ 物体側開口
２３ 受け面
２４、２５ 段差部
２７ 遮光部
３１ 第１レンズ
３１ａ 貼り合わせ面
３２ 第２レンズ
３２ａ 貼り合わせ面
３２ｂ、３３ａ、３４ａ コバ部
３３ 第３レンズ
３４ 第４レンズ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸方向に配置された複数の光学素子と、これらの光学素子を保持する鏡筒とを備えた単焦点光学系のレンズユニットにおいて、
前記複数の光学素子のうち最も物体側には第１レンズが配置され、次いで第２レンズが配置され、
前記第１レンズの結像面側の面と前記第２レンズの物体側の面が同一の曲率を有し、前記第１レンズと前記第２レンズが接着剤を介して面接触して貼り合わせられ、該第１レンズと第２レンズが一体化した貼り合わせレンズは、前記鏡筒に対して前記第１レンズが非接触の状態で前記第２レンズにより前記鏡筒に保持されることを特徴とするレンズユニット。
【請求項２】
前記第１レンズの物体側の面頂点から前記鏡筒に保持された固体撮像素子までの距離をＬ１、前記鏡筒の物体側先端より前記固体撮像素子までの距離をＬ２とした時、下記の関係式が成り立つことを特徴とする請求項１記載のレンズユニット。
Ｌ１≧Ｌ２
【請求項３】
前記第１レンズと前記第２レンズの貼り合わせ面は物体側に凹面であることを特徴とする請求項１記載のレンズユニット。
【請求項４】
前記接着剤が紫外線硬化樹脂であり、
前記紫外線硬化樹脂の屈折率をＮｓ、前記第１レンズの屈折率をＮ１、前記第２レンズの屈折率をＮ２とした時、下記の関係式が成り立つことを特徴とする請求項１記載のレンズユニット。
Ｎ１≦Ｎｓ≦Ｎ２（Ｎ１≦Ｎ２）
Ｎ２≦Ｎｓ≦Ｎ１（Ｎ２≦Ｎ１）
【請求項５】
前記複数の光学素子より物体側に開口絞りが配置されることを特徴とする請求項１記載のレンズユニット。
【請求項６】
前記複数の光学素子より物体側にシャッタが配置されることを特徴とする請求項１記載のレンズユニット。
【請求項７】
前記シャッタは開度を調整可能とし絞り機能を備えるようにしたことを特徴とする請求項６記載のレンズユニット。
【請求項１】
光軸方向に配置された複数の光学素子と、これらの光学素子を保持する鏡筒とを備えた単焦点光学系のレンズユニットにおいて、
前記複数の光学素子のうち最も物体側には第１レンズが配置され、次いで第２レンズが配置され、
前記第１レンズの結像面側の面と前記第２レンズの物体側の面が同一の曲率を有し、前記第１レンズと前記第２レンズが接着剤を介して面接触して貼り合わせられ、該第１レンズと第２レンズが一体化した貼り合わせレンズは、前記鏡筒に対して前記第１レンズが非接触の状態で前記第２レンズにより前記鏡筒に保持されることを特徴とするレンズユニット。
【請求項２】
前記第１レンズの物体側の面頂点から前記鏡筒に保持された固体撮像素子までの距離をＬ１、前記鏡筒の物体側先端より前記固体撮像素子までの距離をＬ２とした時、下記の関係式が成り立つことを特徴とする請求項１記載のレンズユニット。
Ｌ１≧Ｌ２
【請求項３】
前記第１レンズと前記第２レンズの貼り合わせ面は物体側に凹面であることを特徴とする請求項１記載のレンズユニット。
【請求項４】
前記接着剤が紫外線硬化樹脂であり、
前記紫外線硬化樹脂の屈折率をＮｓ、前記第１レンズの屈折率をＮ１、前記第２レンズの屈折率をＮ２とした時、下記の関係式が成り立つことを特徴とする請求項１記載のレンズユニット。
Ｎ１≦Ｎｓ≦Ｎ２（Ｎ１≦Ｎ２）
Ｎ２≦Ｎｓ≦Ｎ１（Ｎ２≦Ｎ１）
【請求項５】
前記複数の光学素子より物体側に開口絞りが配置されることを特徴とする請求項１記載のレンズユニット。
【請求項６】
前記複数の光学素子より物体側にシャッタが配置されることを特徴とする請求項１記載のレンズユニット。
【請求項７】
前記シャッタは開度を調整可能とし絞り機能を備えるようにしたことを特徴とする請求項６記載のレンズユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−８１２５（Ｐ２０１１−８１２５Ａ）
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１５２９９２（Ｐ２００９−１５２９９２）
【出願日】平成２１年６月２６日（２００９．６．２６）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月２６日（２００９．６．２６）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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