特開 2024-142404 レンズユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024142404

(43)【公開日】2024-10-11

(54)【発明の名称】レンズユニット

(51)【国際特許分類】

   G02B 7/02 20210101AFI20241003BHJP

   G03B 17/02 20210101ALI20241003BHJP

   H04N 23/40 20230101ALI20241003BHJP

   H04N 23/55 20230101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

G02B7/02 C

G02B7/02 Z

G02B7/02 B

G03B17/02

H04N23/40 300

H04N23/55

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023054534

(22)【出願日】2023-03-30

(71)【出願人】

【識別番号】000147350

【氏名又は名称】株式会社精工技研

(72)【発明者】

【氏名】平尾 朋三

(72)【発明者】

【氏名】飯島 良

【テーマコード（参考）】

2H044

5C122

【Ｆターム（参考）】

2H044AB02

2H044AB06

2H044AB10

2H044AB16

2H044AC01

2H044AJ04

2H044AJ06

5C122DA26

5C122EA57

5C122FB08

5C122GE11

(57)【要約】

【課題】内視鏡等に使用可能な小型レンズユニットに対して、簡便な組立で異なる物体距離への対応が可能な構造を提案する。
【解決手段】レンズと中空形状のホルダを有するレンズユニットであって、ホルダには、レンズを収納するレンズ収納部と、四角形のイメージセンサを収納するイメージセンサ収納部と、を有し、イメージセンサ収納部には、イメージセンサを光軸方向に当接するための位置決め面があり、位置決め面は、イメージセンサを当接した際に高さが異なる位置に少なくても２カ所以上形成されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

レンズと中空形状のホルダを有するレンズユニットであって、
前記ホルダには、前記レンズを収納するレンズ収納部と、四角形のイメージセンサを収納するイメージセンサ収納部と、を有し、
前記イメージセンサ収納部には、前記イメージセンサを光軸方向に当接するための位置決め面があり、
前記位置決め面は、前記イメージセンサを当接した際に高さが異なる位置に少なくても２カ所以上形成されていることを特徴とするレンズユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、イメージセンサ（撮像素子）に連結されるレンズユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

撮像レンズとイメージセンサを組み合わせたカメラモジュールにおいて、オートフォーカス機構やマクロ撮影機構を有さない固定焦点カメラモジュールは、撮像できる物体距離の範囲が決まっている。この物体距離範囲を逸脱した被写体を撮影した場合、取得できる画像はぼやけてしまう。

【0003】

画像がぼやけずに撮影できる物体距離は、レンズユニットのＦ値と焦点距離、イメージセンサの解像度、レンズユニットとイメージセンサ間の距離の４つで決まる。

【0004】

レンズユニットのＦ値と焦点距離、イメージセンサの解像度は、カメラモジュールの用途によってほぼ定まってしまう設計事項のため、撮像可能な物体距離を調整するためには、レンズユニットとイメージセンサ間の距離を調整する必要がある。

【0005】

図１を用いて、物体距離と像距離（レンズ焦点位置）を簡単に説明する。図１は、物体距離と像距離を説明する図である。レンズを中心にして、物体側は被写体が配される空間で、像側が被写体を結像する空間となる。被写体の距離が近づくと、被写体が結像される位置はレンズから遠ざかる方向へ移動する。つまり、物体距離が近づくと、レンズの焦点が光軸後方へ移動するということなので、この移動した後の焦点位置にイメージセンサを配置すれば、物体距離に応じて、鮮明な画像を撮影することが出来る。

【0006】

イメージセンサとレンズユニットの距離を調整する構造として、特許文献１にネジ構造を利用した構造が開示されている。

【0007】

また、特許文献２には、小型レンズユニットとイメージセンサを固定する構造が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特許２９２６３７０

【特許文献2】特開２０１８―８８０１６

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

特許文献１では、雄ネジ部が形成されたレンズ鏡筒部材の中にレンズが収納され、このレンズ鏡筒部材は、雌ネジ部が形成され、イメージセンサ等の撮像素子を固定する部材に、ネジ部を介して取り付けられている。レンズ鏡筒部材を回転することで、レンズ鏡筒部材が光軸方向に上下し、イメージセンサ等の撮像素子との距離を調整することができる。

【0010】

特許文献１の構造では、希望の物体距離に合わせた位置に、レンズユニットを調整することが可能だが、内視鏡に代表されるような小型のレンズユニットを作成する場合、部材自体のサイズが小さくなり、それぞれの部材にネジ部を形成することが難しい。

【0011】

さらに、レンズ鏡筒部材が小さくなることで、レンズ鏡筒部材を回転させて位置を合わせること自体が困難になる。

【0012】

また、２体構造はレンズユニットのサイズが大きくなってしまうので、小型化には不向きである。

【0013】

特許文献２に開示されている構造は、１つのホルダにレンズとイメージセンサを固定できるため、小型化には有利である。

【0014】

一方で、イメージセンサとレンズの距離はホルダで決まってしまうため、異なる物体距離の対応をするためには、レンズとイメージセンサの位置決め面を変えたホルダを各々準備する必要がある。

【0015】

レンズユニットやカメラモジュールの小型化が求められる事例として、内視鏡が挙げられる。

【0016】

内視鏡は、用途により必要とされる撮像範囲が異なる。例えば、近接物体を観察する場合、求められる物体距離は３ｍｍから５０ｍｍ程度の範囲が必要とされているが、管の奥の様な遠方まで観察したい用途では、５ｍｍから１００ｍｍ程度の物体距離に対応する必要がある。

【0017】

例えば、レンズユニットの設計において、イメージセンサの対角サイズが０．９９ｍｍで、焦点距離０．５９７ｍｍ、Ｆ値４のカメラモジュールで３ｍｍから５０ｍｍの物体距離を確保するためのイメージセンサ位置をゼロとしたとき、同じレンズを使用して物体距離を５ｍｍから１００ｍｍまで確保する必要がある場合は、イメージセンサの位置を物体側へ０．０２ｍｍ移動させて固定できれば良いことになる。

【0018】

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、１つのホルダにレンズとイメージセンサが固定でき、かつホルダ内部にイメージセンサとレンズ間の距離が調整できる構造を設けることにより、小型化を実現しながら物体距離が制御できるレンズユニットを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0019】

以上の課題を解決するための態様は、レンズと中空形状のホルダを有するレンズユニットであって、前記ホルダには、前記レンズを収納するレンズ収納部と、四角形のイメージセンサを収納するイメージセンサ収納部と、を有し、前記イメージセンサ収納部には、前記イメージセンサを光軸方向に当接するための位置決め面があり、前記位置決め面は、前記イメージセンサを当接した際に高さが異なる位置に少なくても２カ所以上形成されていることを特徴とするレンズユニットが提供される。

【発明の効果】

【0020】

本発明の構造では、イメージセンサＳを回転させ、異なる高さの位置決め面ＧへイメージセンサＳを当接させることができ、１つのホルダＨの中でレンズＬとイメージセンサＳの距離を２つ以上設定することが可能となるため、少なくとも２つ以上のレンズＬとイメージセンサＳ間の距離を調整できることから、簡便な組立によって、少なくとも２つ以上の物体距離に対応することができる。よって、小型化と低コストを実現しながら、複数の物体距離へ対応できるレンズユニットを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】物体距離と像距離の説明図

【図2】イメージセンサを組み込んだレンズユニットの断面図

【図3】ホルダの断面図

【図4】ホルダの斜視図

【図5】実施例のホルダの外観図

【図6】イメージセンサを組み込んだ後の距離を表示したレンズユニットの断面図

【図7】遠距離物体にピントを合わせた状態のカメラモジュールの斜視図

【図8】近距離物体にピントを合わせた状態のカメラモジュールの斜視図

【発明を実施するための形態】

【0022】

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。

【0023】

図２は本発明のレンズユニットの断面図（イメージセンサを組み込んだ後）、図３はホルダＨの断面図、図４はホルダＨの斜視図である。ホルダＨのレンズ収納部にレンズＬが固定され、イメージセンサ収納部にイメージセンサＳが固定される。

【0024】

図２ではレンズ収納部に収納されている部材は、レンズ1枚であるが、複数枚のレンズが収納されても良い。また、レンズの間に不要な光線を遮光するような遮光版や、特定の波長をカットするようなフィルターが入っても良い。

【0025】

レンズＬとイメージセンサＳは、ホルダＨへ直接接着固定しても良いし、別途ホルダＨへ圧入可能な部品を介して固定しても良い。

【0026】

イメージセンサＳは、図３と図４に図示されているホルダＨの位置決め面Ｇに突き当たって固定されている。ホルダＨにはイメージセンサＳを位置決めするための複数の位置決め面Ｇが形成されており、イメージセンサＳを回転させて組立てることで複数の物体距離に対応した位置にイメージセンサＳを固定することができる。

【0027】

図２ではイメージセンサＳの感光面ＳＳは保護されていないが、カバーガラス等で感光面ＳＳが保護、あるいは封止されていても良い。カバーガラス等でイメージセンサＳが保護されている場合は、ホルダＨの位置決め面Ｇに当接するのは、感光面ＳＳを保護するカバーガラスとなる。

【0028】

このように構成することで、少ない部材点数で、かつ簡便な組立方法で複数の物体距離を制御することが可能となる。

【0029】

図５は、実施例におけるホルダＨの外観図である。ホルダＨのイメージセンサＳ収納部に、イメージセンサＳを固定する４か所の位置決め面Ｇ１と４か所の位置決め面Ｇ２が形成されている。４か所の位置決め面Ｇ１は全て同じ高さであり、同様に４か所の位置決め面Ｇ２は全て同じ高さとなっている。

【0030】

位置決め面Ｇ１に対して、位置決め面Ｇ２は、４５度回転した位置に配されている。位置決め面Ｇ１にイメージセンサＳを固定すると、遠距離の物体距離にピントが合うようになり、位置決め面Ｇ２にイメージセンサＳを固定すると、近距離物体にピントが合うようになる。

【0031】

イメージセンサＳを４５度回転して組み立てるだけで、同じ部材を使用しても２種類の物体距離に対応することが可能となる。

【0032】

図６はレンズユニットにイメージセンサＳを組み込んだ状態の断面図である。左側が、遠距離物体に焦点を合わせて組立をした状態、右側が近距離物体に焦点を合わせて組立をした状態である。２つの図を比較すると、距離Ｄの分だけイメージセンサＳのセンサ感光面ＳＳが移動していることが分かる。このように、イメージセンサＳの位置は、２つの位置決め面Ｇ１と位置決め面Ｇ２によって、精密にかつ簡便に制御することが可能となっている。

【0033】

図７と図８は、レンズユニットにイメージセンサＳを組み立てる前後の状態を図示したカメラモジュールの斜視図である。レンズユニットにイメージセンサを固定して組み立てられたものがカメラモジュールとなる。図７が遠距離物体に焦点を合わせた状態に組み立てられたカメラモジュールであり、図８が近距離物体に焦点を合わせた状態に組み立てられたカメラモジュールである。

【0034】

以上のように構成することで、少ない部品点数でかつ小型化が求められる内視鏡等でも使用可能な簡便な組立方法により、複数の物体距離への対応が可能なイメージセンサ位置決め構造を有する小型のレンズユニットを提供することが可能となる。

【符号の説明】

【0035】

Ｌ レンズ
Ｈ ホルダ
Ｓ イメージセンサ
ＳＳ イメージセンサの感光面
Ｇ ホルダＨの位置決め面
Ｇ１ ホルダＨの第１位置決め面
Ｇ２ ホルダＨの第２位置決め面
Ｄ 位置決め面Ｇ１と位置決め面Ｇ２で固定したイメージセンサＳの距離

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】