JP2023148121A - Lens positioning structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高温下でも樹脂で形成されたレンズの変形を抑制する、レンズ位置決め構造に関する。 The present invention relates to a lens positioning structure that suppresses deformation of a lens made of resin even under high temperatures.
車載や監視用途で使用されるカメラモジュールの使用温度は上昇しており、近年では120度以上の環境下でのカメラモジュールの動作が求められている。 The operating temperature of camera modules used in vehicles and surveillance applications has been rising, and in recent years, camera modules are required to operate in environments of 120 degrees or higher.
120度以上の使用温度が求められるカメラモジュールで使用されるレンズの多くはガラス製である。ガラスで形成されたレンズは、温度による変化が少なく、高温下でも変形しづらいが、樹脂で形成されたレンズは、高温で劣化し透過率の減少や屈折率の変化、熱変形による形状や寸法変化が大きいことが知られている。 Most of the lenses used in camera modules that require operating temperatures of 120 degrees or higher are made of glass. Lenses made of glass have little change due to temperature and are difficult to deform even at high temperatures, but lenses made of resin deteriorate at high temperatures, resulting in decreased transmittance, changes in refractive index, and shape and dimensions due to thermal deformation. It is known that there are large changes.
近年では、高温下でも透過率や屈折率の変化が抑えられたレンズ用樹脂も市場に提供され始めており、生産性やコストの面から、車載や監視用途のカメラモジュールに、樹脂製のレンズが積極的に検討され始めている。 In recent years, lens resins that suppress changes in transmittance and refractive index even under high temperatures have begun to be available on the market, and from the standpoint of productivity and cost, resin lenses are being used in camera modules for automotive and surveillance applications. It is beginning to be actively considered.
樹脂製のレンズを使用する場合、温度変化による性能変化に対応できるような、レンズ位置決め構造が必要となる。温度による樹脂材料の屈折率変化や形状の変化に伴う、画角や解像度の変化を抑える以外にも、各部材の位置決め部を介して、樹脂レンズに伝わる熱膨張による応力を緩和し、樹脂レンズ自体の熱変形を防止することが必要になる。 When using resin lenses, a lens positioning structure that can accommodate changes in performance due to temperature changes is required. In addition to suppressing changes in the angle of view and resolution due to changes in the refractive index and shape of the resin material due to temperature, the resin lens It is necessary to prevent thermal deformation of the material itself.
温度変化による光学性能の劣化を抑える、樹脂レンズの位置決め構造が、特許文献1に開示されている。
特許文献1では、金属製の鏡筒に樹脂レンズを固定する方法が提案されており、樹脂レンズとレンズを固定するそれぞれの部材間に、適切なクリアランスを設けることで、低温環境と高温環境での変形を防止する構造となっている。
特許文献1の構造では、1枚の樹脂レンズに対して、熱変形を抑止できる構造が提示されているが、カメラ用レンズの多くは複数枚のレンズが使用されており、樹脂レンズが2枚以上使用される場合も想定しなければならない。このため提示された構造が樹脂レンズの枚数分必要になり、レンズユニット構造が複雑になる結果、精度やコストの面で不利となる。
The structure of
特に樹脂材料は、120度以上の高温では軟化してしまい、低温時や室温時よりも変形しやすくなるため、高温時の熱膨張による応力がかからないような構造が必要となる。 In particular, resin materials soften at high temperatures of 120 degrees or higher and become more deformable than at low temperatures or at room temperature, so a structure that is not subject to stress due to thermal expansion at high temperatures is required.
本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、樹脂レンズを使用した場合でも、使用環境に対して性能変化や性能劣化が少なく、精密なレンズ位置固定を簡便に実行できる、位置決めスペーサーを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve these problems, and even when a resin lens is used, there is little change in performance or performance deterioration depending on the usage environment, and it is possible to easily and precisely fix the lens position. The purpose is to provide a positioning spacer.
中空円筒形状の位置決めスペーサーの上面側と下面側にそれぞれ樹脂レンズを有するレンズユニットであって、前記位置決めスペーサーの上面側と下面側の外径部が略同径であり、前記樹脂レンズの光線通過径外のフランジ部には、前記位置決めスペーサーとの径方向の位置決めに使用する垂直壁部と、前記位置決めスペーサーとの光軸方向の位置決めに使用するストレート部と、を有し、前記位置決めスペーサーの線膨張係数が、前記樹脂レンズよりも小さいことを特徴とするレンズユニットが提供される。 A lens unit having resin lenses on the upper and lower sides of a hollow cylindrical positioning spacer, wherein the outer diameters of the upper and lower sides of the positioning spacer are approximately the same diameter, and the resin lens has a light beam passing through the lens unit. The radially outer flange portion has a vertical wall portion used for positioning in the radial direction with the positioning spacer, and a straight portion used for positioning in the optical axis direction with the positioning spacer. A lens unit is provided that has a linear expansion coefficient smaller than that of the resin lens.
このように構成することで、単純な円筒形状をした位置決めスペーサーで、樹脂レンズの径方向は垂直壁部で位置決めスペーサーに精密に位置決めをすることが可能で、光軸方向の位置はストレート部を介して精密に位置決めスペーサーに固定することが可能となる構成としても良い。 With this configuration, with a simple cylindrical positioning spacer, it is possible to precisely position the resin lens on the positioning spacer with the vertical wall part in the radial direction, and with the straight part in the optical axis direction. It may also be configured such that it can be precisely fixed to the positioning spacer via the spacer.
円筒形状の位置決めスペーサーは、上面側と下面側の外径部が略同径となっており、単純な構造のため、円筒パイプのような部品でも使用可能であり、コスト面でも優位である。 The cylindrical positioning spacer has approximately the same outer diameter on the upper and lower sides, and because of its simple structure, it can be used with parts such as cylindrical pipes, and is advantageous in terms of cost.
また、位置決めスペーサーの上面側と下面側にそれぞれの樹脂レンズを差し込むだけなので、簡便に位置決めを行うことが可能である。 Further, since the resin lenses are simply inserted into the upper and lower surfaces of the positioning spacer, positioning can be performed easily.
さらに、高温下での熱膨張に関して、樹脂レンズの位置決めに使用している垂直壁部は高温による熱膨張で径が大きくなる方に移動する。一方で、位置決めスペーサーは、樹脂レンズよりも線膨張係数が小さい材料で形成されているため、樹脂レンズよりも熱膨張が小さい。よって、それぞれの樹脂レンズの垂直壁部と位置決めスペーサーの間には空間(クリアランス)が発生する。この空間を意図的に発生させることで、樹脂レンズに高温下での応力がかからないようにすることが可能となる。この結果、高温下でのレンズ変形が発生しないため、光学性能の劣化を抑えられる。 Furthermore, with regard to thermal expansion at high temperatures, the vertical wall portion used for positioning the resin lens moves toward a larger diameter due to thermal expansion due to high temperatures. On the other hand, since the positioning spacer is formed of a material having a linear expansion coefficient smaller than that of the resin lens, its thermal expansion is smaller than that of the resin lens. Therefore, a space (clearance) is generated between the vertical wall portion of each resin lens and the positioning spacer. By intentionally creating this space, it is possible to prevent stress from being applied to the resin lens at high temperatures. As a result, lens deformation does not occur under high temperatures, so deterioration of optical performance can be suppressed.
また、位置決めスペーサーは線膨張係数が30×E-6以下の金属材料で形成されることが望ましい。 Further, it is desirable that the positioning spacer is formed of a metal material having a coefficient of linear expansion of 30×E-6 or less.
線膨張係数が小さい金属材料を位置決めスペーサーに使用することで、使用環境の温度変化で、樹脂レンズのレンズ間隔変化を抑制することができ、光学性能の変化を抑制することができる。 By using a metal material with a small coefficient of linear expansion for the positioning spacer, it is possible to suppress changes in the lens spacing of the resin lens due to changes in the temperature of the usage environment, and it is possible to suppress changes in optical performance.
さらに、本願の位置決めスペーサー構造は単純な円筒構造となっているため、例えば円筒研削等の安価な工程で、アルミやステンレス等を精度良く加工して、スペーサーとして使用することが出来る他、中空金属パイプを位置決めスペーサーとして使用することも可能であるため、安価に大量に部品を供給することができる。 Furthermore, since the positioning spacer structure of the present application has a simple cylindrical structure, it can be used as a spacer by processing aluminum, stainless steel, etc. with high precision using an inexpensive process such as cylindrical grinding. Since the pipe can also be used as a positioning spacer, parts can be supplied in large quantities at low cost.
また、位置決めスペーサーの上面側と下面側の少なくともどちらか一方の面に、面取りを形成する構成としても良い。 Alternatively, a chamfer may be formed on at least one of the upper and lower surfaces of the positioning spacer.
面取りを形成することにより、樹脂レンズを位置決めスペーサーに挿入する際に、より挿入しやすくなる。 By forming the chamfer, it becomes easier to insert the resin lens into the positioning spacer.
さらに、位置決めスペーサーの内径部に、連続する段差形状を形成する構成としても良い。 Furthermore, a configuration may be adopted in which a continuous step shape is formed on the inner diameter portion of the positioning spacer.
このように連続した段差を設けると、内径部で発生する反射光が、次のレンズに入射しづらくなる。その結果、画質を劣化させるフレアやゴーストの発生を抑えることができる。 Providing such continuous steps makes it difficult for reflected light generated at the inner diameter portion to enter the next lens. As a result, it is possible to suppress the occurrence of flare and ghost that degrade image quality.
位置決めスペーサーの外径部を使って、ホルダーの内径部との固定を行うことができる。 The outer diameter part of the positioning spacer can be used to fix the positioning spacer to the inner diameter part of the holder.
樹脂レンズは、位置決めスペーサーを介して位置決めされているが、さらにレンズホルダー等、別部材に固定する必要がある。位置決めスペーサーの外径は円筒形となっているため、ホルダーの内径部に簡単に圧入することが可能である。さらに、位置決めスペーサーとホルダーの線膨張係数の差を10×E-6以下とすることで、高温環境下での熱膨張による位置ずれを抑制することができる。 Although the resin lens is positioned via a positioning spacer, it needs to be further fixed to another member such as a lens holder. Since the positioning spacer has a cylindrical outer diameter, it can be easily press-fitted into the inner diameter of the holder. Further, by setting the difference in linear expansion coefficient between the positioning spacer and the holder to 10×E-6 or less, it is possible to suppress misalignment due to thermal expansion in a high-temperature environment.
ホルダーへの径方向に関する位置決めは、位置決めスペーサーを介しており、樹脂レンズを直接介していないため、高温下での熱膨張による応力を樹脂レンズが受けることは無い。 Positioning to the holder in the radial direction is done via a positioning spacer and not directly via the resin lens, so the resin lens is not subjected to stress due to thermal expansion at high temperatures.
本発明の位置決めスペーサーを用いた樹脂レンズ固定構造によれば、精密にレンズの位置決めができ、かつ熱膨張時に樹脂レンズへ応力がかからないため、樹脂レンズの変形が発生せず、高温下での使用に際しても性能の劣化を抑制したレンズユニットを、安価に提供することができる。 According to the resin lens fixing structure using the positioning spacer of the present invention, the lens can be precisely positioned and stress is not applied to the resin lens during thermal expansion, so the resin lens does not deform and can be used at high temperatures. It is possible to provide a lens unit at a low cost that suppresses deterioration in performance even when
以下、図を参照して、本発明の実施の形態例について説明する。なお、各図は、本発明に係る一構成例を図示するものであり、本発明が理解できる程度に各構成要素の断面形状や配置関係等を概略的に示しているに過ぎず、本発明を図示例に限定するものではない。また、以下の説明において、特定の条件等を用いることがあるが、これらの材料および条件は好適例の一つに過ぎず、従って、本発明は何らこれらに限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. It should be noted that each figure illustrates one configuration example according to the present invention, and only schematically shows the cross-sectional shape and arrangement relationship of each component to an extent that the present invention can be understood. is not limited to the illustrated example. Further, in the following description, specific conditions and the like may be used, but these materials and conditions are only one of preferred examples, and therefore, the present invention is not limited to these in any way.
図1は本発明の位置決めスペーサーを用いたレンズユニット構造の構成図である。図2は、各面の位置関係を分かりやすくするために、組立前の状態を図示したものである。中空円筒構造の位置決めスペーサーSPの上面側SP1に樹脂で形成された樹脂レンズPL1、下面側SP2に樹脂レンズPL2が配され、樹脂レンズPL1はレンズ有効径外のフランジ部に、位置決めスペーサーSPの外形部SP4と径方向で位置合わせをするための垂直壁部PL11と、光軸CLへの位置合わせをするためのストレート部PL12を有し、樹脂レンズPL2はレンズ有効径外のフランジ部に、位置決めスペーサーSPの外形部SP4と径方向で位置合わせをするための垂直壁部PL21と、光軸CLへの位置合わせをするためのストレート部PL22を有し、位置決めスペーサーSPを介して位置決めされている。 FIG. 1 is a block diagram of a lens unit structure using the positioning spacer of the present invention. FIG. 2 shows the state before assembly in order to make it easier to understand the positional relationship of each surface. A resin lens PL1 formed of resin is arranged on the upper surface side SP1 of the positioning spacer SP having a hollow cylindrical structure, and a resin lens PL2 is arranged on the lower surface side SP2. The resin lens PL2 has a vertical wall part PL11 for radial alignment with the part SP4, and a straight part PL12 for alignment with the optical axis CL. It has a vertical wall part PL21 for radial alignment with the external part SP4 of the spacer SP, and a straight part PL22 for alignment with the optical axis CL, and is positioned via the positioning spacer SP. .
位置決めスペーサーSPの外径部SP4は、上面側SP1と下面側SP2が略同径の円筒形状であり、内径部SP3はレンズの有効な光線を遮らない程度の形状が設定されている。 The outer diameter portion SP4 of the positioning spacer SP has a cylindrical shape in which the upper surface side SP1 and the lower surface side SP2 have approximately the same diameter, and the inner diameter portion SP3 is set to a shape that does not block the effective light rays of the lens.
ここで、レンズ有効径は、レンズ設計上必要な光線が通過する曲面部を指す。ただし、曲面部であっても、レンズ設計上の必要な光線が通過する領域の外であれば、レンズ有効径外となる。本願では、レンズ有効径の外側を便宜上フランジ部と呼称する。光軸方向は、図1に示されている光軸CLに対して、位置決めスペーサーSPの上面側SP1から下面側SP2に向かう方向としている。 Here, the lens effective diameter refers to a curved surface portion through which light rays necessary for lens design pass. However, even if it is a curved surface, if it is outside the area through which the necessary light rays pass according to the lens design, it will be outside the effective diameter of the lens. In this application, the outside of the lens effective diameter is referred to as a flange portion for convenience. The optical axis direction is a direction from the upper surface side SP1 of the positioning spacer SP to the lower surface side SP2 with respect to the optical axis CL shown in FIG.
図3で熱膨張後のレンズユニット位置決め部の変化について図示にて説明をする。温度上昇に伴い、樹脂レンズPL1とPL2は、線膨張係数と上昇した温度分だけ熱膨張をする。熱膨張後、樹脂レンズPL1とPL2の径方向の位置決めを担う垂直壁部PL11とPL21は、径が拡大する方向に移動する。一方で、位置決めスペーサーSPは、樹脂レンズPL1とPL2よりも線膨張係数が小さいため、樹脂レンズPL1とPL2よりも熱膨張が小さくなる結果、位置決めスペーサーSPと樹脂レンズPL1、PL2それぞれの間には、空間A1とA2が生じる。この空間A1とA2は温度が高くなるほど大きくなる。温度が下がり、室温に戻るとこの空間A1とA2はなくなり、位置決めスペーサーSPと樹脂レンズPL1、PL2が再び接して、各部材が再び位置決めされる。 The change in the lens unit positioning portion after thermal expansion will be explained with reference to FIG. 3. As the temperature rises, the resin lenses PL1 and PL2 thermally expand by the linear expansion coefficient and the increased temperature. After thermal expansion, the vertical wall portions PL11 and PL21, which are responsible for positioning the resin lenses PL1 and PL2 in the radial direction, move in a direction in which the diameter increases. On the other hand, since the positioning spacer SP has a smaller coefficient of linear expansion than the resin lenses PL1 and PL2, its thermal expansion is smaller than that of the resin lenses PL1 and PL2. As a result, there is a gap between the positioning spacer SP and the resin lenses PL1 and PL2. , spaces A1 and A2 arise. The spaces A1 and A2 become larger as the temperature increases. When the temperature decreases and returns to room temperature, the spaces A1 and A2 disappear, the positioning spacer SP and the resin lenses PL1 and PL2 come into contact again, and each member is positioned again.
このように構成することで、樹脂レンズPL1とPL2が高温下で熱膨張しても、位置決め部に空間A1とA2が発生するため、樹脂レンズPL1とPL2には高温下で応力がかかることが無く、熱変形を抑えることができる。 With this configuration, even if the resin lenses PL1 and PL2 thermally expand at high temperatures, spaces A1 and A2 are generated in the positioning portion, so stress is not applied to the resin lenses PL1 and PL2 at high temperatures. It is possible to suppress thermal deformation.
図4は、第1の実施例におけるレンズユニットの構成図である。樹脂レンズPL1とPL2が位置決めスペーサーSPに、レンズフランジ部に形成された垂直壁部PL11とPL21、ストレート部PL12とPL22を介して位置決めされ、ホルダーHには樹脂レンズPL1のフランジ部に形成されたテーパーTP1を介して位置決めされ、ホルダーHにストッパーST1が圧入固定されることで、樹脂レンズPL2を介して、樹脂レンズPL1とPL2、位置決めストッパーSPがホルダーHの内部に固定されている。ホルダーHと位置決めスペーサーSP、ストッパーST1の線膨張係数は、樹脂レンズPL1とPL2よりも小さい弾性部材を使用している。 FIG. 4 is a configuration diagram of the lens unit in the first example. The resin lenses PL1 and PL2 are positioned by the positioning spacer SP via the vertical wall parts PL11 and PL21 formed on the lens flange part and the straight parts PL12 and PL22, and the holder H has the vertical wall parts PL11 and PL21 formed on the flange part of the resin lens PL1. By positioning via the taper TP1 and press-fitting the stopper ST1 into the holder H, the resin lenses PL1 and PL2 and the positioning stopper SP are fixed inside the holder H via the resin lens PL2. The holder H, the positioning spacer SP, and the stopper ST1 are made of elastic members whose coefficient of linear expansion is smaller than that of the resin lenses PL1 and PL2.
ホルダーHにはレンズの画角やF値を決める開口部APが設けられている。また、樹脂レンズPL1とホルダーHの間は、テーパーTP1で位置決めされており、熱膨張した際に、樹脂レンズPL1が径方向に膨張することで、テーパーTP1が径方向に移動する。線膨張係数はホルダーHの方が小さいため、ホルダーHと樹脂レンズPL1のテーパーTP1の間に空間が発生する。空間が発生した後、樹脂レンズPL1は、光軸方向にもわずかに膨張するが、テーパーTP1とホルダーHの間に発生する空間があるため、光軸方向の膨張を吸収することができる。 The holder H is provided with an aperture AP that determines the angle of view and F value of the lens. Further, the resin lens PL1 and the holder H are positioned by a taper TP1, and when thermally expanded, the resin lens PL1 expands in the radial direction, so that the taper TP1 moves in the radial direction. Since the linear expansion coefficient of the holder H is smaller, a space is generated between the holder H and the taper TP1 of the resin lens PL1. After the space is generated, the resin lens PL1 also expands slightly in the optical axis direction, but since there is a space generated between the taper TP1 and the holder H, the expansion in the optical axis direction can be absorbed.
樹脂レンズPL1、PL2と位置決めスペーサーSPは、前述した通り、熱膨張により樹脂レンズPL1、PL2と位置決めスペーサーSPの間に空間(クリアランス)が発生するため、熱膨張による応力の影響を抑制することができる。樹脂レンズPL1とPL2は熱膨張時に外部からの応力がかからないため弾性変形のみとなり、熱膨張による塑性変形が発生しないため、常温に戻った後も、精度が維持され、変形も無いことからレンズの光学性能の劣化を防ぐことができる。 As described above, a space (clearance) is generated between the resin lenses PL1, PL2 and the positioning spacer SP due to thermal expansion, so it is difficult to suppress the influence of stress due to thermal expansion. can. Resin lenses PL1 and PL2 are not subjected to external stress during thermal expansion, so only elastic deformation occurs, and plastic deformation due to thermal expansion does not occur, so even after returning to room temperature, accuracy is maintained and there is no deformation, so the lenses Deterioration of optical performance can be prevented.
レンズ間の同軸は、設計上精密に制御されることが性能維持のために望ましい。本願では、レンズ間の位置決めについて、精度の良い位置決めをするために、上面側SP1と下面側SP2の外径部が略同径となる円筒の位置決めスペーサーSPを、樹脂レンズPL1とPL2のフランジ部に形成された垂直壁部PL11とPL21と、ストレート部PL12とPL22とを介して固定することで、径方向と光軸方向のレンズ間位置を精密に制御できる。樹脂レンズPL1とPL2のフランジ部に形成した垂直壁部PL11とPL21と、ストレート部PL12とPL22とは、金型加工の際にレンズ曲面部と一体加工をすることが可能であり、レンズ曲面部に対して誤差無く上記の位置決め部を形成することが可能となる。 In order to maintain performance, it is desirable that the coaxiality between lenses be precisely controlled in design. In this application, in order to position the lenses with high precision, a cylindrical positioning spacer SP whose outer diameters on the upper surface side SP1 and the lower surface side SP2 are approximately the same is installed at the flange portions of the resin lenses PL1 and PL2. By fixing via the vertical wall portions PL11 and PL21 formed in and the straight portions PL12 and PL22, the interlens positions in the radial direction and the optical axis direction can be precisely controlled. The vertical wall portions PL11 and PL21 and the straight portions PL12 and PL22 formed on the flange portions of the resin lenses PL1 and PL2 can be integrally processed with the lens curved surface portion during mold processing. It becomes possible to form the above-mentioned positioning portion without error.
レンズのフランジ部に形成したテーパー等でレンズ同士を位置決めする手法も広く知られているが、レンズ同士の間隔が大きく開いている設計の場合は、フランジ部を光軸方向に延長すると、レンズサイズが大きくなる他、偏肉形状となるため成形が困難な形状となる。本実施例では、位置決めスペーサーを有効に使うことで、レンズ間隔が広いレンズユニットに対して、レンズ成形可能な形状にした上で、かつ精密に位置決めを実行することが可能となっている。 It is widely known that lenses are positioned with a taper formed on the flange of the lens, but in the case of a design where the distance between the lenses is large, extending the flange in the optical axis direction will increase the lens size. In addition to being large, the thickness is uneven, making it difficult to mold. In this embodiment, by effectively using the positioning spacer, it is possible to form a lens unit with a wide lens interval into a shape that allows lens molding and to precisely position the lens unit.
このように構成することで、位置決め精度を確保しながら、レンズユニットの各構成部材の熱膨張で樹脂レンズに変形を発生させず、レンズユニットとしての性能を確保することが可能となる。 With this configuration, it is possible to ensure the performance of the lens unit without causing deformation of the resin lens due to thermal expansion of each component of the lens unit while ensuring positioning accuracy.
図5は2つ目の実施例を示す図である。3枚のレンズが使用されており、上面側から順に、ガラスで形成されたガラスレンズGL1、樹脂で形成された樹脂レンズPL1、PL2が配され、樹脂レンズPL1とPL2は、ステンレスで形成された位置決めスペーサーSPを介して、実施例1と同様の手法により位置決めされている。位置決めスペーサーSPの外径部は、上下面とも面取部が形成されている。面取部を形成することにより、樹脂レンズPL1とPL2を挿入する際に、組立性が良くなる。ホルダーHには、特定の波長の光をカットするフィルター板Fが接着固定されている。 FIG. 5 is a diagram showing a second embodiment. Three lenses are used, and in order from the top side, a glass lens GL1 made of glass, resin lenses PL1 and PL2 made of resin are arranged, and the resin lenses PL1 and PL2 are made of stainless steel. Positioning is performed using the same method as in the first embodiment via positioning spacers SP. A chamfered portion is formed on both the upper and lower surfaces of the outer diameter portion of the positioning spacer SP. By forming the chamfered portion, ease of assembly is improved when inserting the resin lenses PL1 and PL2. A filter plate F that cuts light of a specific wavelength is fixed to the holder H by adhesive.
ガラスレンズGL1の外径GL11が樹脂レンズPL1に形成された垂直壁部PL13に挿入されることで、ガラスレンズGL1の径方向の位置を精度良く位置決めされている。 By inserting the outer diameter GL11 of the glass lens GL1 into the vertical wall portion PL13 formed in the resin lens PL1, the radial position of the glass lens GL1 is accurately positioned.
樹脂レンズPL2のフランジ部に形成されたテーパーは、ホルダーHに形成されたテーパーに接して、位置決めされている。ホルダーHにはストッパーST1が圧入され、ホルダーHを介して、ガラスレンズGL1が固定されている。 The taper formed on the flange portion of the resin lens PL2 is positioned in contact with the taper formed on the holder H. A stopper ST1 is press-fitted into the holder H, and a glass lens GL1 is fixed via the holder H.
ガラスレンズGL1と樹脂レンズPL1の間には、径方向の中心に円形の穴が開いており不要な光を遮断する遮光板CA1が設置され、位置決めスペーサーSPと樹脂レンズPL2の間には、画角やF値を決める開口部APを有する遮光板CA2が設置されている。遮光板CA2は、位置決めスペーサーSPとともに樹脂レンズPL2の垂直壁部PL21とストレート部PL22で、径方向と光軸方向で位置決めされている。 Between the glass lens GL1 and the resin lens PL1, a light shielding plate CA1 having a circular hole in the center in the radial direction and blocking unnecessary light is installed, and between the positioning spacer SP and the resin lens PL2, a screen A light shielding plate CA2 having an opening AP that determines the corner and F value is installed. The light shielding plate CA2 is positioned in the radial direction and the optical axis direction by the vertical wall portion PL21 and the straight portion PL22 of the resin lens PL2 together with the positioning spacer SP.
このように構成することで、位置決め精度を確保しながら、レンズユニットの各構成部材の熱膨張で樹脂レンズに変形を発生させず、レンズユニットとしての性能を確保することが可能となる。 With this configuration, it is possible to ensure the performance of the lens unit without causing deformation of the resin lens due to thermal expansion of each component of the lens unit while ensuring positioning accuracy.
図6で第3の実施例について説明をする。第3の実施例は、4枚のレンズが使用されている。4枚全て樹脂で形成されたレンズで、上面側から順番に樹脂レンズPL3、PL4、PL1、PL2となっている。樹脂レンズPL1とPL2はアルミで形成された位置決めスペーサーSPを介して、実施例1と2で説明した手法と同様の方法で径方向と光軸方向に位置決めされている。 A third embodiment will be explained with reference to FIG. In the third embodiment, four lenses are used. All four lenses are made of resin, and the resin lenses PL3, PL4, PL1, and PL2 are arranged in order from the top side. The resin lenses PL1 and PL2 are positioned in the radial direction and the optical axis direction by a method similar to that described in the first and second embodiments via a positioning spacer SP made of aluminum.
樹脂レンズPL2のフランジ部に円周状に形成された凹部PL23が、ステンレスで形成されたホルダーHに円周状に形成されたH3部へ挿入され、径方向の位置が決められる。樹脂レンズPL2に形成された凹部とホルダーHに形成された凸部は、凸部の外側で接しており、内側は空間が空くように設定している。このように構成すれば、熱膨張により樹脂レンズPL2が膨張しても位置決め部に負荷がかかることが無い。 A recess PL23 formed circumferentially in the flange portion of the resin lens PL2 is inserted into a circumferentially formed portion H3 in a holder H made of stainless steel, and its radial position is determined. The concave portion formed in the resin lens PL2 and the convex portion formed in the holder H are in contact with each other on the outside of the convex portion, and are set so that there is a space on the inside. With this configuration, even if the resin lens PL2 expands due to thermal expansion, no load is applied to the positioning section.
ホルダーHにアルミで形成されたストッパーST1が圧入され、ストッパーST1に形成されたテーパーを介して樹脂レンズPL3のフランジ部に形成されたテーパーを押さえることで、樹脂レンズPL3を固定している。樹脂レンズPL3とPL4は、それぞれのレンズに形成されたテーパーで位置決めされ、樹脂レンズPL4とPL1は同様に、それぞれの樹脂レンズのフランジ部に形成されたテーパーで位置決めされている。レンズ間の間隔が狭い場合には、このようなテーパーでの位置決めが有効である。レンズに使用している樹脂の線膨張係数の差が20×E―6以下であれば、高温による熱膨張でも、各レンズに形成された位置決めに使用するテーパーの径方向膨張差が小さく、かつテーパー形状の場合は、テーパー面で上下にわずかに移動が可能となるため、レンズに応力がかからないようにすることができる。 A stopper ST1 made of aluminum is press-fitted into the holder H, and the resin lens PL3 is fixed by pressing the taper formed on the flange portion of the resin lens PL3 via the taper formed on the stopper ST1. The resin lenses PL3 and PL4 are positioned by tapers formed on their respective lenses, and the resin lenses PL4 and PL1 are similarly positioned by tapers formed at the flange portions of their respective resin lenses. When the distance between lenses is narrow, positioning using a taper like this is effective. If the difference in the linear expansion coefficients of the resins used in the lenses is 20 x E-6 or less, the difference in radial expansion of the taper used for positioning formed on each lens will be small even when thermal expansion is caused by high temperatures, and In the case of a tapered shape, the tapered surface allows slight vertical movement, so stress can be prevented from being applied to the lens.
ホルダーHには、特定の波長をカットするフィルターFが接着固定されている。 A filter F that cuts specific wavelengths is fixed to the holder H by adhesive.
アルミで形成された位置決めスペーサーSPの内径部SP3は、上面側から下面側に向かって径が小さくなるような、階段状の形状となっている。このような構造を取ることで、スペーサー内面の反射光線が樹脂レンズPL2に入射することを防ぎ、フレアやゴーストのような画質を劣化する不具合を防ぐことができる。 The inner diameter part SP3 of the positioning spacer SP formed of aluminum has a step-like shape in which the diameter decreases from the upper surface side to the lower surface side. By adopting such a structure, it is possible to prevent reflected light from the inner surface of the spacer from entering the resin lens PL2, and to prevent problems such as flare and ghost that degrade image quality.
樹脂レンズPL3とPL4の間に、円形穴を有し、不要な光線を遮光する遮光板CA1とCA2が配され、樹脂レンズPL4とPL1の間には遮光板CA3が配置されている。位置決めスペーサーSPと樹脂レンズPL2の間には、画角やF値を決める遮光板CA4が配されている。不要な光線を適宜カットできる遮光板を有効に配置することで、不要な光線が次のレンズに入射することを防げるため、コントラストの低下を防ぐことができる。 Light shielding plates CA1 and CA2 having circular holes and blocking unnecessary light rays are arranged between resin lenses PL3 and PL4, and light shielding plate CA3 is arranged between resin lenses PL4 and PL1. A light-shielding plate CA4 that determines the angle of view and F value is arranged between the positioning spacer SP and the resin lens PL2. By effectively arranging a light shielding plate that can appropriately cut off unnecessary light rays, it is possible to prevent unnecessary light rays from entering the next lens, thereby preventing a decrease in contrast.
このように構成することで、位置決め精度を確保しながら、レンズユニットの各構成部材の熱膨張で樹脂レンズに変形を発生させず、レンズユニットとしての性能を確保することが可能となる。 With this configuration, it is possible to ensure the performance of the lens unit without causing deformation of the resin lens due to thermal expansion of each component of the lens unit while ensuring positioning accuracy.
F 特定の波長をカットするフィルター
H ホルダー
A1 熱膨張時に樹脂レンズPL1と位置決めスペーサーSPの間に発生する空間
A2 熱膨張時に樹脂レンズPL2と位置決めスペーサーSPの間に発生する空間
AP F値と画角を決める開口部
CL 光軸
H3 ホルダーHに円周状に形成された凸部
SP 位置決めスペーサー
CA1 円筒穴の開いた遮光板
CA2 円筒穴の開いた遮光板
CA3 円筒穴の開いた遮光板
CA4 円筒穴の開いた遮光板
GL1 ガラスレンズ
PL1 樹脂レンズ
PL2 樹脂レンズ
PL3 樹脂レンズ
PL4 樹脂レンズ
SP1 位置決めスペーサーSPの上面側
SP2 位置決めスペーサーSPの下面側
SP3 位置決めスペーサーSPの内径
SP4 位置決めスペーサーSPの外径
TP1 樹脂レンズPL1のフランジ部に形成されたテーパー
GL11 ガラスレンズGL1の外径
PL11 PL1のフランジ部に形成された垂直壁部
PL12 PL1のフランジ部に形成されたストレート部
PL21 PL2のフランジ部に形成された垂直壁部
PL22 PL2のフランジ部に形成されたストレート部
PL23 PL1のフランジ部に円周状に形成され凹部
F Filter H that cuts specific wavelengths Holder A1 Space A2 generated between resin lens PL1 and positioning spacer SP during thermal expansion Space AP generated between resin lens PL2 and positioning spacer SP during thermal expansion F value and angle of view Opening CL that determines optical axis H3 Convex part SP formed circumferentially on holder H Positioning spacer CA1 Light shielding plate with cylindrical hole CA2 Light shielding plate with cylindrical hole CA3 Light shielding plate with cylindrical hole CA4 Cylindrical hole Open light shielding plate GL1 Glass lens PL1 Resin lens PL2 Resin lens PL3 Resin lens PL4 Resin lens SP1 Top side of positioning spacer SP2 Bottom side of positioning spacer SP3 Bottom side of positioning spacer SP3 Inner diameter of positioning spacer SP4 Outer diameter of positioning spacer SP TP1 Resin lens Taper GL11 formed on the flange portion of PL1 Outer diameter PL11 of glass lens GL1 Vertical wall portion PL12 formed on the flange portion of PL1 Straight portion PL21 formed on the flange portion of PL1 Vertical wall formed on the flange portion of PL2 Part PL22 Straight part PL23 formed on the flange part of PL2 Concave part formed in a circumferential shape on the flange part of PL1
Claims (4)
前記位置決めスペーサーの上面側と下面側の外径部が略同径であり、
前記樹脂レンズの光線通過径外のフランジ部には、
前記位置決めスペーサーとの径方向の位置決めに使用する垂直壁部と、
前記位置決めスペーサーとの光軸方向の位置決めに使用するストレート部と、を有し、
前記位置決めスペーサーの線膨張係数が、前記樹脂レンズよりも小さいことを特徴とするレンズユニット。 A lens unit having resin lenses on the upper surface side and the lower surface side of a hollow cylindrical positioning spacer,
The outer diameter portions of the upper surface side and the lower surface side of the positioning spacer are approximately the same diameter,
The flange portion outside the light beam passing diameter of the resin lens has a
a vertical wall portion used for radial positioning with the positioning spacer;
a straight part used for positioning in the optical axis direction with the positioning spacer,
A lens unit characterized in that the positioning spacer has a linear expansion coefficient smaller than that of the resin lens.
4. The lens unit according to claim 1, wherein the inner diameter hollow portion of the positioning spacer has a continuous stepped shape.
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- 2022-03-30 JP JP2022055990A patent/JP2023148121A/en active Pending
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