JP2009244388A - レンズ組立体および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズ組立体内部のレンズの表面に水滴が付着し難い構造を持つレンズ組立体およびそのレンズ組立体を備えた撮像装置を提供する。
【解決手段】最も対物側に位置する第１のレンズ１４の結像側の面に第１のコーティング膜Ｃｔ１を形成する。またその第１のレンズ１４の次に対物側に位置する第２のレンズ１３の、対物側の面に第２のコーティング膜Ｃｔ２を形成する。さらに、第１のレンズ１４の外周面１４１とレンズ枠内壁面１００との間にＯリング１５を配置する。
【選択図】図２

Description

本発明は、防水機能を有するレンズ組立体およびそのレンズ組立体を備えた撮像装置に関する。

最近、自動車にカメラが配備されるようになってきている。このようなカメラの多くは、ナビゲーションシステムが普及し運転席に表示画面が設けられていることを利用して、ドライバの死角になる場所の状態をその表示画面上に表示するものである。

この様な車載用のカメラにあっては、最も対物側に位置するレンズが車体表面に露出して配備されることになるために厳しい防水性能が要求される。このため、その車載用のカメラに搭載されるレンズ組立体の多くは、最も対物側に位置するレンズの外周面とレンズ枠の内周面との間にＯリングが挿入されて水の侵入等が防止されている（例えば特許文献１参照）。

図１は、車載搭載用のレンズ組立体の構成の一例を示す図である。

図１には、４枚のレンズ１１〜１４と、対物側開口と結像側開口とを有し４枚のレンズ１１〜１４が光軸を揃えて挿入される中空部が形成されたレンズ枠１０とを備えたレンズ組立体１を斜め上方から見た斜視図が示されている。

この図１には、防塵性能や防水性能を得易くするために、各レンズ１１〜１４どうしの外周縁を接触させてレンズ枠１０内に光軸を揃えて装入するとともに、対物側にいくにしたがってレンズの径が大きくなるようにレンズ１１〜１４を構成した場合の例が示されている。また、レンズ１１からレンズ１４をレンズ枠１０に収容した後で、レンズ枠の前端を熱カシメによって、折り曲げ、レンズ１４を保持するようにした場合の例が示されている。

この図１のような構成にすると、最も対物側に位置する第１のレンズ１４のレンズ外周面１４１とレンズ枠内周面１００との間にＯリング１５を装着することで優れた防水性能並びに防塵性能が得られる。このＯリングの材質は、エチレン・プロビレン系ゴム、シリコンゴム等である。

しかし、自動車は、移動して様々な場所に行くことができ、その様々な場所の中には高温多湿環境のところや低温少湿環境のところがある。このため、上記のようにＯリング１５を使って外部からの水の侵入を防止したとしても、最も対物側に位置する第１のレンズ１４の背面側に図１に示すような空洞部１６が形成されると、自動車が低温少湿環境から高温多湿環境に移ったときにその空洞部１６内の水蒸気を含んだ空気の存在によりその空洞部１６に結露が発生して第１のレンズ１４の結像側の面および第２のレンズ１３の対物側の面に水滴が付着してしまうようなことが起こり得る。

特許文献２には、レンズ組立体が高温高湿環境から低温低湿環境に移されたときよりも低温低湿環境から高温高湿環境に移されたときにより高い喚起能力が発揮される通気口を設けることによって図１の第１のレンズ１４および第２のレンズ１３の表面への水滴の付着を防止する技術が開示されている。しかし、外部に通じる通気口を設けると今度は空洞部１６に塵が入り込んで第１のレンズ１４および第２のレンズ１３の表面に塵が付着するという問題が出てくる。
特開２００２−９０６０３号公報 特開２００７−１９３３１９号公報 特開２００４−８６１７０号公報

ところで、乗り物の窓ガラスや眼鏡のレンズなどのように曇ると危険が伴うものには、防曇用のコーティングが施されているものが多い。特許文献３には、乗り物の窓ガラスや眼鏡のレンズなどにコーティング膜を形成するときに好適に用いられる混合材料がいくつか提示されている。この特許文献３の技術を利用して結露を防止するために上記組立体の各レンズにコーティングを施すことが考えられる。しかし、各レンズにコーティングを施す構成にすると、一枚あたりのレンズに係る製造単価が跳ね上がってレンズ組立体の製造コストが高騰する。

本発明は、上記事情に鑑み、低温少湿環境のところから高温多湿環境のところに移動することがあってもレンズ組立体内部のレンズの表面に水滴が付着し難い構造を持つ低廉なレンズ組立体、およびそのレンズ組立体を備えた撮像装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明のレンズ組立体は、
複数枚のレンズと、
対物側開口と結像側開口とを有し複数枚のレンズが光軸を揃えて挿入される中空部が形成されたレンズ枠と、
上記中空部に挿入された複数枚のレンズのうちの最も対物側に位置する第１のレンズの結像側の面に、その第１のレンズの基体よりも親水性の第１のコーティング膜を有することを特徴とする。

前述した様に、最も対物側に位置する第１のレンズ１４の背面側に図１に示すような空洞部１６が形成されると、自動車が低温少湿環境から高温多湿環境に移ったときにその空洞部１６内の水蒸気を含んだ空気の存在によりその空洞部１６に結露が発生して第１のレンズ１４の結像側の面および第２のレンズ１３の対物側の面に水滴が付着してしまうようなことが起こり得る。

そこで、上記本発明のレンズ組立体では、上記中空部に挿入された複数枚のレンズのうちの最も対物側に位置する第１のレンズの結像側の面に、第１のレンズの基体よりも親水性の第１のコーティング膜が形成される。このため、第１のレンズの結像側の面に結露により水滴が付着しそうなときには、そのコーティング膜によって水滴の付着が阻止される。この阻止により水滴は水となって流れ出すことになる。こうして水滴となる程度の少量の水が対物側の面に流れ出したとしても光学性能に影響が与えられることはほとんどない。また、結露が起こる高温環境下においては水は蒸発する。

ここで、上記第１のコーティング膜に加え、さらに、上記第１のレンズに隣接する第２のレンズの対物側の面にもその第２のレンズの基体よりも親水性の第２のコーティング膜を有することが好ましい。

上記第１のレンズの次に対物側に位置する上記第２のレンズの対物側の面も周囲環境の影響を強く受けるので、上記第２のコーティング膜を有すると良い。この第２のレンズの対物側の面にコーティングを施したとしてもほとんどコストアップしない。

また、上記第１のコーティング膜および上記第２のコーティング膜は、いずれも、シリカ（ＳｉＯ_２）と、ＴｉＯ_２、ＺｎＯ_２、ＳｎＯ_２、ＳｒＴｉＯ_３、ＷＯ_３、Ｂｉ_２Ｏ_２、Ｆｅ_２Ｏ_３の中から選択された少なくとも一つの材料との混合材料からなるコーティング膜であることが好ましい。

前述した特許文献２にある混合材料をコーティング膜として用いると、水の接触角が２０度以下の親水性が得られて水滴が少量の水となって流れ出し易くなる。このため、レンズ面に水滴が付着して光学性能に影響が及ぼされることが防止される。また高温環境下においては僅かに流れ出した水が自然と蒸発することとなる。

また、上記第１のコーティング膜および上記第２のコーティング膜は、いずれも、水の接触角が４０度以下であるコーティング膜であっても良い。

通常、上記４０度以下であるものを親水性と呼ぶ。上記のように２０度以下でなくとも、水の接触角が４０度以下の親水性のコーティング膜であれば十分に効果は得られる。

ここで上記第２のレンズの結像面側以降の結像面側のレンズ面は、親水性のコーティング膜を有していなくても良い。

上記第１のレンズと上記第２のレンズは、その第１のレンズの結像側の面の周縁部とその第２のレンズの対物側の面の周縁部が一周に渡って互いに接するとともに、その周縁部に囲まれた中央部に互いの間に形成された空洞部を有し、
上記第１のコーティング膜は、上記第１のレンズの結像側の面の、上記空洞部を形成する部分に形成されたものであると良く、
上記第２のコーティング膜は、上記第２のレンズの対物側の面の、上記空洞部を形成する部分に形成されたものであると良い。

そうすると、図１に示す空洞部１７を形成する上記第１のレンズ１４の結像側の面と上記第２のレンズ１３の対物側の面がそれぞれ第１のコーティング膜、第２のコーティング膜で覆われることとなる。このため、図１に示す空洞部１６を形成する第１のレンズ１４の結像側の面と第２のレンズ１３の対物側の面との双方に水滴が付着することがなくなって少量の水となって流れ出すこととなる。少量の水は結露の発生する高温環境下においては蒸発するので、光学性能に影響が及ぼされることが防止される。

また、上記第１のレンズと上記中空部内壁との間にＯリングを備えた態様であることが好ましい。

上記した様に少量の水であれば良いが、上記レンズ組立体が自動車に搭載された場合には洗車機などを通して大量の水が上記空洞部に流れ込むことが懸念される。こうして水の量が増えると確実に光学性能に影響が与えられてしまう。そこで上記第１のレンズ外周とレンズ枠内壁との間の僅かな隙間を通って外部から上記空洞部に水が侵入することのないように上記Ｏリングを備えた態様にしておくと良い。

上記目的を達成する本発明の撮像装置は、上記レンズ組立体と、撮像素子とを備えたことを特徴とする。

上記本発明の撮像装置によれば、結露に強い撮像装置が得られる。

以上、説明したように、レンズ組立体内部のレンズの表面に水滴が付着し難い構造を持つレンズ組立体、およびそのレンズ組立体を備えた撮像装置が実現する。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図２は、本発明の一実施形態となるレンズ組立体の構成を示す断面図である。

図２には、図１の構成と同じ構成のレンズ組立体が示されている。

ここで、本実施形態のレンズ組立体１における第１のレンズ１４と第２のレンズ１３は、第１のレンズ１４の結像側の面の周縁部と第２のレンズ１３の対物側の面の周縁部が一周に渡って互いに接するとともに、その周縁部に囲まれた中央部に互いの間に形成された空洞部１６を有し、第１のレンズ１４の結像側の面の、その空洞部１６を形成する部分に第１のコーティング膜Ｃｔ１が形成され、上記第２のレンズ１３の対物側の面の、上記空洞部１６を形成する部分に第２のコーティング膜Ｃｔ２が形成されている。

本実施形態の第１のコーティング膜Ｃｔ１および第２のコーティング膜Ｃｔ２は、いずれも、シリカ（ＳｉＯ_２）と、ＴｉＯ_２、ＺｎＯ_２、ＳｎＯ_２、ＳｒＴｉＯ_３、ＷＯ_３、Ｂｉ_２Ｏ_２、Ｆｅ_２Ｏ_３の中から選択された少なくとも一つの材料との混合材料からなるコーティング膜であり、いずれも、水の接触角が４０度以下の特性を持つものである。

このため、最も結露の発生し易い空洞部１６を形成する第１のレンズ１４の結像側の面と第２のレンズ１３の対物側の面との双方の親水コーティングによって高温多湿環境下にあってもそれらの面に水滴が付着することが阻止される。このため光学性能に影響が及ぼされることが防止されていつでも良好な光学性能が得られるようになる。また、本実施形態では、最も結露の発生し易い部分となる空洞部を形成するレンズの面にのみコーティング膜を形成する構成にすることで製造コストのコストアップを最小限に食い止めることに成功している。この構成にするとレンズ組立体一台あたりの製造コストはほとんど変わらない。

なおレンズの表面に水滴が付着することが阻止された分、水滴となる程度の少量の水が面を伝わって流れることになるが、水はほんの少量であるので光学性能に影響が及ぼされることがなく、また高温環境下において水は蒸発する。

さらに、本実施形態においては、第１のレンズ１４と中空部内壁１００との間に元々Ｏリング１５が備えられているので、このレンズ組立体１が自動車に配備された場合には、洗車機などからの水の圧力を受けてもそのＯリングによって空洞部内に水が侵入することが防止される。このため、空洞部を形成する第１のレンズの結像側の面と第２のレンズの対物側の面には水滴が付着することがなくなっていつでも良好な光学性能が得られることとなる。

以上、説明したように、レンズ組立体内部のレンズの表面に水滴が付着し難い構造を持つ低廉なレンズ組立体が実現する。

最後に上記レンズ組立体１を車載用のカメラに適用した場合の例を説明する。

図３は、上記レンズ組立体が組み込まれたカメラを示す図である。

図３には、カメラユニット２を光軸に沿って切断し切断した面を斜め上方から見た図が示されている。

図３に示すカメラユニット２には、図１のレンズ組立体１と、カメラ本体枠２０と、撮像素子２１とが備えられており、その撮像素子２１は撮像素子基板２１０上に実装されカメラ本体枠２０に接着固定されている。

このカメラユニット２を組み立てるにあたっては、まず図１のレンズ組立体１をこのカメラユニット２のカメラ本体枠２０に挿入しレンズ組立体１をカメラ本体枠２０に接着固定する。この際、レンズ枠１０の外周縁とカメラ本体枠２０の前端が接する部分に接着剤を塗布することによって、前端側からカメラユニット内部に水が入り込まないよう、防水処理を行なう。さらにＣＣＤ固体撮像素子等の撮像素子２１を搭載した基板２１０をカメラ本体枠２０に接着固定する。

このようにして図１のレンズ組立体１をカメラユニット２に組み込むと、非常に結露に強いカメラユニットが製作されて自動車に好適に適用されるカメラユニットになる。

車載搭載用のレンズ組立体の構成の一例を示す図である。 本発明の一実施形態となるレンズ組立体の構成を示す断面図である。 図１のレンズ組立体が組み込まれたカメラを示す図である。

符号の説明

１ レンズ組立体
１０ レンズ枠
１１〜１４ レンズ
１５ Ｏリング
１６ 空洞部
Ｃｔ１ 第１のコーティング膜
Ｃｔ２ 第２のコーティング膜
２ カメラユニット
２０ カメラ本体枠
２１ 撮像素子
２１０ 基板

Claims (9)

1. 複数枚のレンズと、
   対物側開口と結像側開口とを有し複数枚のレンズが光軸を揃えて挿入される中空部が形成されたレンズ枠と、
   前記中空部に挿入された複数枚のレンズのうちの最も対物側に位置する第１のレンズの結像側の面に、該第１のレンズの基体よりも親水性の第１のコーティング膜を有することを特徴とするレンズ組立体。
2. 前記第１のコーティング膜に加え、さらに、前記第１のレンズに隣接する第２のレンズの対物側の面にも該第２のレンズの基体よりも親水性の第２のコーティング膜を有することを特徴とする請求項１記載のレンズ組立体。
3. 前記第１のコーティング膜および前記第２のコーティング膜は、いずれも、シリカ（ＳｉＯ_２）と、ＴｉＯ_２、ＺｎＯ_２、ＳｎＯ_２、ＳｒＴｉＯ_３、ＷＯ_３、Ｂｉ_２Ｏ_２、Ｆｅ_２Ｏ_３の中から選択された少なくとも一つの材料との混合材料からなるコーティング膜であることを特徴とする請求項２記載のレンズ組立体。
4. 前記第１のコーティング膜および前記第２のコーティング膜は、いずれも、水の接触角が４０度以下であるコーティング膜であることを特徴とする請求項２記載のレンズ組立体。
5. 前記第２のレンズの結像面側以降の結像面側のレンズ面は、親水性のコーティング膜を有していないことを特徴とする請求項２記載のレンズ組立体。
6. 前記第１のレンズと前記第２のレンズは、該第１のレンズの結像側の面の周縁部と該第２のレンズの対物側の面の周縁部が一周に渡って互いに接するとともに、該周縁部に囲まれた中央部に互いの間に形成された空洞部を有し、
   前記第１のコーティング膜は、前記第１のレンズの結像側の面の、前記空洞部を形成する部分に形成されたものであることを特徴とする請求項１から５のうちのいずれか１項記載のレンズ組立体。
7. 前記第２のコーティング膜は、前記第１のレンズの対物側の面の、前記空洞部を形成する部分に形成されたことを特徴とする請求項６記載のレンズ組立体。
8. 前記第１のレンズと前記中空部内壁との間にＯリングを備えたことを特徴とする請求項６記載のレンズ組立体。
9. 請求項１から８のうちのいずれか１項に記載のレンズ組立体と、撮像素子とを備えたことを特徴とする撮像装置。

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