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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2025-07-30
(45)【発行日】2025-08-07
(54)【発明の名称】レンズユニット、カメラモジュール、車載システムおよび車両
(51)【国際特許分類】
G02B 7/02 20210101AFI20250731BHJP
B60R 1/20 20220101ALI20250731BHJP
G03B 15/00 20210101ALI20250731BHJP
G03B 17/02 20210101ALI20250731BHJP
G03B 30/00 20210101ALI20250731BHJP
H04N 23/55 20230101ALI20250731BHJP
H04N 23/57 20230101ALI20250731BHJP
【ＦＩ】
G02B7/02 F
B60R1/20
G02B7/02 A
G03B15/00 V
G03B17/02
G03B30/00
H04N23/55
H04N23/57
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2021091018
(22)【出願日】2021-05-31
(65)【公開番号】P2022183606
(43)【公開日】2022-12-13
【審査請求日】2024-05-21
(73)【特許権者】
【識別番号】000005810
【氏名又は名称】マクセル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100104547
【弁理士】
【氏名又は名称】栗林 三男
(74)【代理人】
【識別番号】100206612
【弁理士】
【氏名又は名称】新田 修博
(74)【代理人】
【識別番号】100209749
【弁理士】
【氏名又は名称】栗林 和輝
(74)【代理人】
【識別番号】100217755
【弁理士】
【氏名又は名称】三浦 淳史
(72)【発明者】
【氏名】天野 浩輔
【審査官】飯田 光
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１５－０２５９７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５８－０９３０１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１０／０６１６０４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００５－３０８９９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２１－０９２７４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－１９９０７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－２１５５０３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０８５５８０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－１９７５８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０７－２７２６４５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０２Ｂ ７／０２－７／０８
Ｂ６０Ｒ １／２０－１／３１
Ｇ０３Ｂ １５／００
Ｇ０３Ｂ １７／０２
Ｇ０３Ｂ ３０／００
Ｈ０４Ｎ ２３／５５
Ｈ０４Ｎ ２３／５７
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
レンズを収容保持するための内側収容空間を形成する筒状の鏡筒と、前記鏡筒の前記内側収容空間内に組み込まれ、複数のレンズが光軸に沿って並べられて成るレンズ群とを備えるレンズユニットであって、前記レンズ群を構成する少なくとも２つのレンズが樹脂により形成される樹脂レンズであり、該樹脂レンズは、その線膨張係数が前記鏡筒のそれよりも大きいとともに、互いに積み重ねられるようにして前記内側収容空間内に圧入により組み込まれ、
前記樹脂レンズの径方向外側の周面と前記鏡筒の内面との間には、径方向内側に向けて前記樹脂レンズに作用する圧縮応力を吸収して緩和する緩衝層が介在され、
前記緩衝層は、互いに積み重ねられたすべての前記樹脂レンズが位置する前記鏡筒の内面の全体にわたって該内面の形状に適合するように連続して延在していることを特徴とするレンズユニット。
【請求項2】
前記鏡筒が樹脂製であり、前記緩衝層の曲げ弾性率が前記鏡筒の曲げ弾性率よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のレンズユニット。
【請求項3】
前記樹脂レンズの曲げ弾性率が前記鏡筒の曲げ弾性率よりも小さく、前記緩衝層の曲げ弾性率が前記樹脂レンズの曲げ弾性率よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載のレンズユニット。
【請求項4】
前記緩衝層の曲げ弾性率が５５０～２５００ＭＰａであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のレンズユニット。
【請求項5】
前記緩衝層は、前記鏡筒または前記樹脂レンズと一体であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のレンズユニット。
【請求項6】
請求項１から５のいずれか一項に記載のレンズユニットと、前記レンズユニットのレンズ群を通じて集光される光を電気信号に変換する撮像素子とを備えることを特徴とするカメラモジュール。
【請求項7】
車両に搭載される車載システムであって、請求項６に記載のカメラモジュールと、前記カメラモジュールを制御するとともに前記カメラモジュールの前記撮像素子から出力される電気信号を処理する制御部とを有する撮像装置と、
前記撮像装置により取得される画像信号を処理する処理装置と、
前記処理装置により処理されて出力される画像を表示する表示装置と、
を有することを特徴とする車載システム。
【請求項8】
請求項７に記載の車載システムを搭載して成ることを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、特に自動車等の車両に搭載される車載カメラを構成するレンズユニット、カメラモジュール、車載システムおよび車載システムを搭載した車両に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、自動車に車載カメラを搭載し、駐車をサポートしたり、画像認識により衝突防止を図ったりすることが行なわれており、さらにそれを自動運転に応用する試みもなされている。また、このような車載カメラ等のカメラモジュールは、一般に、複数のレンズが光軸に沿って並べられて成るレンズ群と、このレンズ群を収容保持する鏡筒（バレル）と、レンズ群の少なくとも一個所のレンズ間に配置される絞り部材とを有するレンズユニットを備える（例えば、特許文献１参照）。
【0003】
レンズユニットでは、一般に、複数のレンズが積み重ねられるように鏡筒内に組み込まれ、最後に、鏡筒の物体側端部にキャップを取り付け、または、鏡筒の物体側端部をカシメることによって、積層構造のレンズから成るレンズ群が鏡筒内に光軸方向で保持される。この場合、特に車載カメラでは、外部に露出し得る最も物体側に位置されるレンズがガラス製であり、それ以外の内側のレンズが樹脂製であることが多く、とりわけ、樹脂製の鏡筒内に樹脂製のレンズを組み込む場合には、振動や衝撃等によってレンズがずれて解像性能劣化や光軸ずれが生じないように、一般にレンズが鏡筒内に所定の直径差を伴って軽圧入状態で嵌合されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１３－２３１９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、樹脂製の鏡筒内に樹脂製のレンズが圧入嵌合されて成るレンズユニットでは、そのレンズ組み込み状態で、径方向内側に向かう圧縮応力がレンズに対して常に作用する。そのため、このような応力作用状態で、鏡筒の線膨張係数（熱膨張率）とレンズのそれとの間に差異があると、特に、一般的なケースのように、鏡筒の材質として例えば繊維強化ポリアミド等が使用され、レンズの材質として例えば非強化のポリカーボネート樹脂等が使用されることにより、レンズの線膨張係数が鏡筒のそれよりも大きく、曲げ弾性率もレンズの方が小さいと、そのような差異に伴って、高温環境下で、レンズの外径が鏡筒の内径よりも大きくなるようにレンズが膨張し、径方向で変形の行き場をなくしたレンズは、光軸方向に面する表面が光軸方向で永久変形（塑性変形）を起こすようになる。このような高温時のレンズの変形は、所望の解像性能が得られなくなったり、焦点がずれるなど、光学特性に悪影響を及ぼし得る。
【0006】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、鏡筒とレンズとの線膨張係数の差異に伴うレンズの光軸方向での変形を低減できるレンズユニット、カメラモジュール、車載システムおよび車両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】
【0007】
前記課題を解決するために、本発明は、レンズを収容保持するための内側収容空間を形成する筒状の鏡筒と、前記鏡筒の前記内側収容空間内に組み込まれ、複数のレンズが光軸に沿って並べられて成るレンズ群とを備えるレンズユニットであって、
前記レンズ群を構成する少なくとも１つのレンズが樹脂により形成される樹脂レンズであり、該樹脂レンズは、その線膨張係数が前記鏡筒のそれよりも大きいとともに、前記内側収容空間内に圧入により組み込まれ、
前記樹脂レンズの径方向外側の周面と前記鏡筒の内面との間には、径方向内側に向けて前記樹脂レンズに作用する圧縮応力を吸収して緩和する緩衝層が介在されることを特徴とする。
前記レンズ群を構成する少なくとも１つのレンズが樹脂により形成される樹脂レンズであり、該樹脂レンズは、その線膨張係数が前記鏡筒のそれよりも大きいとともに、前記内側収容空間内に圧入により組み込まれ、
前記樹脂レンズの径方向外側の周面と前記鏡筒の内面との間には、径方向内側に向けて前記樹脂レンズに作用する圧縮応力を吸収して緩和する緩衝層が介在されることを特徴とする。
【0008】
本発明の上記構成によれば、樹脂レンズの径方向外側の周面と鏡筒の内面との間に、径方向内側に向けて樹脂レンズに作用する圧縮応力を吸収して緩和する緩衝層が介在されているため、鏡筒の内側収容空間内に圧入されて径方向内側に向かう圧縮応力を常に受けるとともに線膨張係数が鏡筒のそれよりも大きい樹脂レンズは、高温環境下で径方向外側に膨張変形しようとする場合であっても、その変形でさえ緩衝層により少なくとも部分的に吸収され、そのため、径方向で変形の行き場をなくして光軸方向に永久変形（塑性変形）を起こすまで大きく変形するようなことがなくなる。すなわち、樹脂レンズが光軸方向で変形することが抑制（低減）され、したがって、高温時であっても、所望の光学特性を維持できる。
【0009】
なお、緩衝層は、樹脂レンズの光軸方向での変形を生起する径方向内側に向かう圧縮応力を緩和できさえすれば、その素材はどのようなものであっても構わないが、圧縮応力を効果的に且つ確実に緩和できるように、エラストマー、ゴム等の低弾性率素材、軟質素材により形成されて、耐熱温度が高い（好ましくは１３０℃以上）ものであることが好ましい。この場合、緩衝層は、鏡筒および樹脂レンズと別体であってもよく、あるいは、一体であってもよい。また、緩衝層は、樹脂レンズと別体の場合、樹脂レンズが位置する鏡筒部位に対応して個別に設けられてもよく、あるいは、鏡筒の内面のほぼ全体にわたって（例えば、レンズ群の最も物体側にある例えばガラス製のレンズが位置される鏡筒部位を除く鏡筒の内面の全体にわって）設けられてもよい。さらに、緩衝層の厚さは、樹脂レンズの光軸方向の寸法（厚さ寸法）および径方向の寸法（外径）、鏡筒内での樹脂レンズの位置、鏡筒の外径等によって決まり、例えば０．６～１．５ｍｍに設定され、全体にわたって一定の寸法を維持してもよく、あるいは、物体側から像側に向かって次第に（連続的に、または、段階的に）増大または減少してもよい。
【0010】
また、本発明の上記構成では、鏡筒が樹脂製である場合、緩衝層の曲げ弾性率が鏡筒の曲げ弾性率よりも小さいことが好ましい。この場合、樹脂レンズの曲げ弾性率が鏡筒の曲げ弾性率よりも小さく、緩衝層の曲げ弾性率が樹脂レンズの曲げ弾性率よりも小さいことがさらに好ましく、すなわち、曲げ弾性率の大小関係は、鏡筒の曲げ弾性率＞樹脂レンズの曲げ弾性率＞緩衝層の曲げ弾性率の関係を成すことがさらに好ましい。これによれば、樹脂レンズに作用する径方向内側に向かう圧縮応力を緩衝層によって確実に且つ十分に吸収して緩和できる。ここで、鏡筒の「樹脂製」とは、樹脂を主成分（重量で少なくとも２０％以上含む）とすることを意味し、ガラスフィラー等、他の素材を含んでもよい。
【0011】
また、本発明の上記構成では、緩衝層の曲げ弾性率が５５０～２５００ＭＰａ（Ｎ／ｍｍ２）であることが好ましい。これにより、樹脂レンズの形状にもよるが、樹脂レンズの光軸方向の変形量を最低限でも２％程度低減できる。なお、曲げ弾性率は、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ｋ７１７１）に基づいて測定できる。
【0012】
また、本発明の上記構成において、緩衝層は、鏡筒または樹脂レンズと一体であってもよい。これによれば、鏡筒に対するレンズの組み込み性が良く、緩衝層の確実で安定した位置決めも可能になる。なお、鏡筒と緩衝層との一体化は、例えばインサート成形によって実現でき、この場合、鏡筒が基材層と緩衝層との２層構造を成すことになる。
【0013】
また、本発明は、前述のレンズユニットを有するカメラモジュール、該カメラモジュールを有する車載システム、および、車載システムを搭載して成る車両も提供する。このようなカメラモジュール、車載システムおよび車両によっても前述したレンズユニットと同様の作用効果を得ることができる。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、樹脂レンズの径方向外側の周面と鏡筒の内面との間に、径方向内側に向けて樹脂レンズに作用する圧縮応力を吸収して緩和する緩衝層が介在されているため、鏡筒とレンズとの線膨張係数の差異に伴うレンズの光軸方向での変形を低減できる
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の一実施の形態に係るレンズユニットの概略断面図（光軸に沿う断面図）である。
【図3】インサート成形により緩衝層を鏡筒の内面に設ける実施例を示し、緩衝層を形成する緩衝部材を可動側金型に装着する状態を示す断面図である。
【図5】鏡筒、樹脂レンズおよび緩衝層の材料物性の一例を示す表である。
【図6】樹脂レンズの中心の光軸方向変位量の試験結果を示す表である。
【図8】本発明の一実施の形態に係るカメラモジュールを備える車載システムが搭載される車両の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明するが、本実施の形態は、特にセンシングシステムにおいて信頼性の高いシステムを実現でき、強靭なインフラの開発に貢献するものであり、国連の提唱する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ：Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｇｏａｌｓ）の「９．産業と技術革新の基盤をつくろう」の、「９．１ すべての人々に安価で公平なアクセスに重点を置いた経済発展と人間の福祉を支援するために、地域・越境インフラを含む質の高い、信頼でき、持続可能かつ強靭（レジリエント）なインフラを開発する。」をターゲットとするものである。
なお、以下で説明される本実施の形態のレンズユニットは、特に車載カメラ等のカメラモジュール用のものであり、例えば、自動車の外表面側に固定して設置され、配線は自動車内に引き込まれてディスプレイやその他の装置に接続される。また、図１および図７において複数のレンズについてはハッチングを省略している。
なお、以下で説明される本実施の形態のレンズユニットは、特に車載カメラ等のカメラモジュール用のものであり、例えば、自動車の外表面側に固定して設置され、配線は自動車内に引き込まれてディスプレイやその他の装置に接続される。また、図１および図７において複数のレンズについてはハッチングを省略している。
【0017】
図１は、本発明の一実施の形態に係るレンズユニット１１を示している。図示のように、本実施の形態のレンズユニット１１は、円筒状の鏡筒（バレル）１２と、鏡筒１２の段付きの内側収容空間Ｓ内に配置される複数のレンズ、例えば、第１のレンズ１３、第２のレンズ１４、第３のレンズ１５、第４のレンズ１６および第５のレンズ１７から成る５つのレンズと、絞り部材２２とを備えている。絞り部材は、透過光量を制限し、明るさの指標となるＦ値を決定する「開口絞り」またはゴーストの原因となる光線や収差の原因となる光線を遮光する「遮光絞り」である。このようなレンズユニット１１を備える車載カメラは、レンズユニット１１と、図示しないイメージセンサを有する基板と、当該基板を自動車等の車両に設置する図示しない設置部材とを備えるものである。なお、本実施の形態では、外部に露出され得る第１のレンズ１３がガラス製のレンズであり、それ以外の内側の第２～第５のレンズ１４，１５，１６，１７が全て樹脂（プラスチック）によって形成される樹脂レンズであるが、これに限定されない。また、これらのレンズ１３，１４，１５，１６，１７を収容する鏡筒１２は、本実施の形態では樹脂製であるが、金属製であっても構わない。また、鏡筒およびレンズの形状、レンズの数等については用途等に応じて任意に設定できる。
【0018】
鏡筒１２に固定されて支持されている複数のレンズ１３，１４，１５，１６，１７は、それぞれの光軸を一致させた状態で配置されており、１つの光軸Ｏに沿って各レンズ１３，１４，１５，１６，１７が並べられた状態となって、撮像に用いられる一群のレンズ群Ｌを構成している。このうち、最も像側（内側収容空間Ｓの最も内奥側）に位置される２つの第４および第５のレンズ１６，１７は例えば貼り合わせレンズである。また、これらのレンズ１３，１４，１５，１６の表面には、必要に応じて、反射防止膜、親水膜、撥水膜等が設けられる。
【0019】
鏡筒１２の物体側の端部（図２において上端部）には、当該端部を径方向内側にカシメてなるカシメ部２３が設けられており、このカシメ部２３によってレンズ群Ｌの最も物体側に位置される第１のレンズ１３が鏡筒１２の物体側の端部に固定されている。
【0020】
また、鏡筒１２の像側の端部（図２において下端部）には、第５のレンズ１７よりも径の小さい開口部を有する内側フランジ部２４が設けられている。この内側フランジ部２４とカシメ部２３とにより、鏡筒１２内にレンズ群Ｌを構成する複数のレンズ１３、１４、１５、１６，１７と絞り部材２２とが保持されている。
【0021】
最も物体側に位置される第１のレンズ１３の外周面には、当該レンズ１３の像側部分に径が小さくなった縮径部が設けられ、当該縮径部にシール部材としてのＯリング２６が設けられ、レンズ１３の外周面と鏡筒１２の内周面との間を、鏡筒１２の物体側端部で封止した状態となっている。これにより、レンズユニット１１の物体側の端部から鏡筒１２内に水や塵埃等の微粒子が浸入するのを防止している。なお、第１のレンズ１３と鏡筒１２との間に介挿されるシール部材は、Ｏリングに限定されず、第１のレンズ１３と鏡筒１２との間をシールできる環状体であればどのような形態であっても構わない。
【0022】
鏡筒１２は、その内径および外径が物体側から像側に向かって段階的に小さくなっている。すなわち、鏡筒１２は、第１および第２のレンズ１３，１４を収容保持する大径部１２Ａと、第３～第５のレンズ１５，１６，１７を収容保持する小径部１２Ｂとを有する。また、このような鏡筒１２の段付き形状に対応して、レンズ１３，１４，１５，１６，１７は、物体側から像側に向かうにつれて、外径が小さくなっている。なお、鏡筒１２の外周面には、鏡筒１２を車載カメラに設置する際に用いられる外側フランジ部２５が鏡筒１２の外周面に鍔状に設けられている。
【0023】
また、本実施の形態において、樹脂レンズ１４，１５，１６，１７は、その線膨張係数が鏡筒１２のそれよりも大きいとともに、貼り合わせレンズの物体側の樹脂レンズ１６を除いて鏡筒１２の内側収容空間Ｓ内に圧入により組み込まれている。そして、図２にも拡大して示されるように、圧入される樹脂レンズ１４，１５，１７の径方向外側の周面１４ａ，１５ａ，１７ａと鏡筒１２の内面１２ａとの間には、径方向内側に向けて樹脂レンズ１４，１５，１７に作用する圧縮応力を吸収して緩和する緩衝層３０が介在されている。
【0024】
この場合、図５の表にも示されるように、鏡筒１２は、繊維強化ポリアミド（ＰＡ）から成る異方性材料によって形成され、その線膨張係数が流動方向で約６×１０－５／℃、直行方向（直角方向）で約１×１０－５／℃（平均で約３．５×１０－５／℃）であるとともに、１３０℃以上の耐熱温度を有する。また、樹脂レンズ（プラスチックレンズ）１４，１５，１６，１７は、ポリカーボネート（ＰＣ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）等から成る等方性材料によって形成され、その線膨張係数が約６×１０－５／℃であるとともに、１３０℃以上の耐熱温度を有する。また、緩衝層３０は、エラストマー、ゴム等の低弾性率素材、軟質素材から成る等方性材料によって形成され、その線膨張係数が約２０×１０－５／℃であるとともに、１３０℃以上の耐熱温度を有する。なお、ここで、「耐熱温度」とは、荷重撓み温度またはガラス遷移温度のうち、温度が高い方を言いうものとする
【0025】
緩衝層３０は、レンズ１３－１７および鏡筒１２とは別体であり、内側収容空間Ｓ内に圧入される樹脂レンズ１４，１５，１７が位置する鏡筒１２内部位に対応して個別に設けられてもよいが、本実施の形態では、鏡筒１２の内面１２ａのほぼ全体にわたって、具体的には、レンズ群Ｌの最も物体側にあるガラス製の第１のレンズ１３が位置される鏡筒１２内部位を除く鏡筒１２の内面１２ａの全体にわって延在して設けられている。特に本実施の形態に係る緩衝層３０は、鏡筒１２の内面１２ａの形状に適合するようにその内径および外径が物体側から像側に向かって段階的に小さくなる段差を有する略筒状の緩衝部材によって形成されており、また、その厚さは、樹脂レンズ１４，１５，１６，１７の光軸方向の寸法（厚さ寸法）および径方向の寸法（外径）、鏡筒１２内での樹脂レンズ１４，１５，１６，１７の位置、鏡筒の外径等によって決まり、例えば０．６～１．５ｍｍに設定されるが、特に本実施の形態では、全体にわたって一定の寸法を維持している。しかしながら、例えば、物体側から像面側に向かうにつれてレンズ１３－１７の外径が小さくなるのに合わせて緩衝層（緩衝部材）３０の厚さが物体側から像側に向かって次第に（連続的に、または、段階的に）増大または減少してもよい。
【0026】
なお、本実施の形態では、緩衝層３０がレンズ１３－１７および鏡筒１２と別体であるが、緩衝層３０は、鏡筒１２またはレンズ１３－１７と一体であってもよい。特に、鏡筒１２と緩衝層３０との一体化は、例えばインサート成形によって実現できる。インサート成形により緩衝層３０を鏡筒１２の内面１２ａに設ける実施例が図３および図４に示されている。このようなインサート成形では、図３に示されるように、予め準備された緩衝層としての緩衝部材３０が金型４０の可動側金型部４０Ｂに装着され、その後、可動側金型部４０Ｂを固定側金型部４０Ａに組み付けることにより、図４に示されるように金型４０を閉じて溶融樹脂が流し込まれるキャビティＣが画定される。この状態で、今度は、固定側金型部４０Ａのゲート４２からキャビティＣ内に溶融樹脂を流し込み、硬化後に可動側金型部４０Ｂを外して図示しない押し出しピン等により成形品を固定側金型部４０Ａから押し出すことにより、鏡筒基材層と緩衝層３０との２層構造を成す鏡筒１２が完成する。
【0027】
また、本実施の形態では、緩衝層３０の曲げ弾性率が鏡筒１２の曲げ弾性率よりも小さく、樹脂レンズ１４，１５，１６，１７の曲げ弾性率が鏡筒１２の曲げ弾性率よりも小さく、緩衝層３０の曲げ弾性率が樹脂レンズ１４，１５，１６，１７の曲げ弾性率よりも小さくなっている。すなわち、曲げ弾性率の大小関係が、鏡筒１２の曲げ弾性率＞樹脂レンズ１４，１５，１６，１７の曲げ弾性率＞緩衝層３０の曲げ弾性率の関係を満たすようになっている。具体的には、本実施の形態では、鏡筒１２の曲げ弾性率が１３９００ＭＰａ（Ｎ／ｍｍ２）に設定され、樹脂レンズ１４，１５，１６，１７の曲げ弾性率が２５４０ＭＰａに設定されるとともに、緩衝層３０の曲げ弾性率が５５０～２５００ＭＰａに設定されている。
【0028】
緩衝層３０の曲げ弾性率がこのような範囲内に設定されると、樹脂レンズ１４，１５，１６，１７の形状にもよるが、樹脂レンズ１４，１５，１６，１７の光軸方向の変形量を最低限でも２％程度低減できる。これを実証する試験結果が図６に示されている。この試験では、主成分であるポリアミド（ＰＡ）にガラスフィラー（ＧＦ）を重量で３０％混入させた樹脂素材（本実施の形態では「ＲＥＮＮＹ」（商標名）を使用）によって鏡筒１２を形成するとともに、高耐熱エラストマー（本実施の形態では「ハイトレル７２４７」（商標名）を使用）によって緩衝層３０を形成し、また、緩衝層３０を伴わない鏡筒１２内に圧入された第３のレンズ１５および第５のレンズ１７の物体側表面の中心（図１の位置Ａ，Ｃ）および像側（結像面側）表面の中心（図１の位置Ｂ，Ｄ）のそれぞれにおいてレンズを圧入しなかった場合と比べた光軸方向の変位量を１２５℃および２５℃の温度条件下でそれぞれ測定する（図６の表中の１段目）とともに、緩衝層３０を伴う鏡筒１２内に圧入された第３のレンズ１５および第５のレンズ１７の物体側表面の中心（図１の位置Ａ，Ｃ）および像側（結像面側）表面の中心（図１の位置Ｂ，Ｄ）のそれぞれにおいて光軸方向の変位量を１２５℃および２５℃の温度条件下でそれぞれ測定した（図６の表中の２段目）。なお、変位量の下側に示される百分率の値（％）は、緩衝層３０を伴わない鏡筒１２における各レンズ１５，１７のそれぞれの変位量を１００％としたときの値であり、符号は変位量の減少をマイナスで示している。例えば、緩衝層３０を伴わない鏡筒１２における第５のレンズ１７の像側表面の中心（位置Ｄ）においては、２５℃の温度条件下で、ある変位量を示し、これを１００％とする（緩衝層３０がないときの変位量を１００％とする）と、緩衝層３０を伴う鏡筒１２における第５のレンズ１７の像側表面の中心（位置Ｄ）においては、２５℃の温度条件下で、変位量が６９．３％減少している（マイナスの符号は変位量の低減効果を示す）。
【0029】
また、この試験では、鏡筒１２の曲げ弾性率が１３９００Ｎ／ｍｍ２であり、緩衝層３０の曲げ弾性率が５５０Ｎ／ｍｍ２であり、また、緩衝層３０の厚さを０．７ｍｍとした。さらに、緩衝層３０を伴う鏡筒１２にあっては、緩衝層３０の曲げ弾性率を１０００Ｎ／ｍｍ２、１５００Ｎ／ｍｍ２、２５００Ｎ／ｍｍ２にそれぞれ変えたシミュレーションも行なって、第３のレンズ１５および第５のレンズ１７の物体側表面および像側表面のそれぞれの中心における変位量を１２５℃および２５℃でそれぞれ計算した（表の３段目）。
【0030】
図６の結果からも分かるように、緩衝層３０を伴う場合、その曲げ弾性率が少なくとも５５０～２５００ＭＰａの範囲内では、緩衝層３０を伴わない場合と比べて、樹脂レンズの光軸方向の変位が抑制されており、その抑制効果は、曲げ弾性率が小さいほど（柔らかいほど）、大きくなっている。
【0031】
また、図７には、以上のような構成を成すレンズユニット１１を有する本実施の形態のカメラモジュール３００の概略断面図が示されている。図示のように、このカメラモジュール３００は、フィルタ１００が装着された図２のレンズユニット１１を含んで構成される。
【0032】
カメラモジュール３００は、外装部品である上ケース（カメラケース）３０１と、レンズユニット１１を保持するマウント（台座）３０２とを備えている。また、カメラモジュール３００は、シール部材３０３およびパッケージセンサ（撮像素子）３０４を備えている。
【0033】
上ケース３０１は、レンズユニット１１の物体側の端部を露出させるとともに他の部分を覆う部材である。マウント３０２は、上ケース３０１の内部に配置されており、レンズユニット１１の雄ねじ１１ａと螺合する雌ねじ３０２ａを有する。シール部材３０３は、上ケース３０１の内面とレンズユニット１１の鏡筒１２の外周面１２ｂとの間に介挿された部材であり、上ケース３０１の内部の気密性を保持するための部材である。
【0034】
パッケージセンサ３０４は、マウント３０２の内部に配置されており、かつ、レンズユニット１１により形成される物体の像を受光する位置に配置されている。また、パッケージセンサ３０４は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等を備えており、レンズユニット１１を通じて集光されて到達する光を電気信号に変換する。変換された電気信号は、カメラにより撮影された画像データの構成要素であるアナログデータやデジタルデータに変換される。
【0035】
図８には、図７のカメラモジュール３００を含む撮像装置５０を備える車載システムが搭載される車両４０が概略的に示されている。図示のように、撮像装置５０は車両４０に搭載することができ、図８は、車両４０における撮像装置５０の搭載位置を例示する配置例である。車両４０に搭載される撮像装置５０は、車載カメラと呼ぶこともでき、車両４０の種々の場所に設置することができる。例えば、第１の撮像装置５０ａは、車両４０が走行する際の前方を監視するカメラとして、フロントバンパー又はその近傍に配置されてもよい。また、前方を監視する第２の撮像装置５０ｂは、車両４０の車室内のルームミラー（Inner Rearview Mirror）の近傍に配置されてもよい。第３の撮像装置５０ｃは、運転者の運転状況を監視するカメラとしてダッシュボード上又はインスツルメントパネル内等に配置されてもよい。第４の撮像装置５０ｄは、車両４０の後方モニター用に車両４０の後部に設置されてもよい。撮像装置５０ａ，５０ｂはフロントカメラと呼ぶことができる。第３の撮像装置５０ｃは、インカメラと呼ぶことができる。第４の撮像装置５０ｄはリアカメラと呼ぶことができる。撮像装置５０は、これらに限られず、左後ろ側方を撮像する左サイドカメラおよび右後ろ側方を撮像する右サイドカメラ等、種々の位置に設置される撮像装置を含む。
【0036】
撮像装置５０により撮像された画像の画像信号は、車両４０内の情報処理装置４２および／または表示装置４３等に出力され得る。これらの情報処理装置４２および表示装置４３は、撮像装置５０と共に車載システムを構成する。車両４０内の情報処理装置４２は、撮像装置５０により取得される画像信号を処理し、画像を認識して運転者の運転を支援する装置を含む。また、情報処理装置４２は、例えば、ナビゲーション装置、衝突被害軽減ブレーキ装置、車間距離制御装置、および、車線逸脱警報装置等を含むが、これらに限定されない。表示装置４３は、情報処理装置４２により処理されて出力される画像を表示するが、撮像装置５０から直接に画像信号を受信することもできる。また、表示装置４３は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ:Liquid Crystal Display）、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイ、および、無機ＥＬディスプレイを採用し得るが、これらに限定されない。表示装置４３は、リアカメラ等の運転者から視認しづらい位置の画像を撮像する撮像装置５０から出力された画像信号を、運転者に対して表示することができる。
【0037】
【0038】
制御部５２は、カメラモジュール３００を制御するとともに、カメラモジュール３００の撮像素子３０４から出力される電気信号を処理する。この制御部５２は例えばプロセッサとして構成されてもよい。また、制御部５２は１つ以上のプロセッサを含んでもよい。プロセッサは、特定のプログラムを読み込ませて特定の機能を実行する汎用のプロセッサ、および、特定の処理に特化した専用のプロセッサを含んでもよい。専用のプロセッサは、特定用途向けＩＣ（Integrated Circuit）を含んでもよい。特定用途向けＩＣは、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）とも称される。プロセッサは、プログラマブルロジックデバイスを含んでもよい。プログラマブルロジックデバイスは、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）とも称される。ＰＬＤは、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）を含んでもよい。制御部５２は、１つ以上のプロセッサが協働するＳｏＣ（System-on-a-Chip）、および、ＳｉＰ（System In a Package）のいずれかであってもよい。
【0039】
記憶部５４は、撮像装置５０の動作に係る各種情報又はパラメータを記憶する。記憶部５４は、例えば半導体メモリ等で構成されてもよい。記憶部５４は、制御部５２のワークメモリとして機能してもよい。記憶部５４は、撮像画像を記憶してもよい。記憶部５４は、制御部５２が撮像画像に基づく検出処理を行なうための各種パラメータ等を記憶してもよい。記憶部５４は制御部５２に含まれてもよい。
【0040】
前述したように、カメラモジュール３００は、レンズユニット１１を介して結像する被写体像を撮像素子３０４で撮像し、撮像した画像を出力する。カメラモジュール３００で撮像された画像は、撮像画像とも称される。
【0041】
撮像素子３０４は、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ又はＣＣＤ（Charge Coupled Device）等で構成されてよい。撮像素子３０４は、複数の画素が並ぶ撮像面を有する。各画素は、入射した光量に応じて電流又は電圧で特定される信号を出力する。各画素が出力する信号は、撮像データとも称される。
【0042】
撮像データは、全ての画素についてカメラモジュール３００で読み出され、撮像画像として制御部５２に取り込まれてもよい。全ての画素について読み出された撮像画像は、最大撮像画像とも称される。撮像データは、一部の画素についてカメラモジュール３００で読み出され、撮像画像として取り込まれてもよい。言い換えれば、撮像データは、所定の取り込み範囲の画素から読み出されてもよい。所定の取り込み範囲の画素から読み出された撮像データは、撮像画像として取り込まれてもよい。所定の取り込み範囲は、制御部５２によって設定されてもよい。カメラモジュール３００は、制御部５２から所定の取り込み範囲を取得してもよい。撮像素子３０４は、レンズユニット１１を介して結像する被写体像のうち所定の取り込み範囲の画像を撮像してもよい。
【0043】
以上説明したように、本実施の形態によれば、樹脂レンズ１４，１５，１７の径方向外側の周面１４ａ，１５ａ，１７ａと鏡筒１２の内面１２ａとの間に、径方向内側に向けて樹脂レンズ１４，１５，１７に作用する圧縮応力を吸収して緩和する緩衝層３０が介在されているため、鏡筒１２の内側収容空間Ｓ内に圧入されて径方向内側に向かう圧縮応力を常に受けるとともに線膨張係数が鏡筒１２のそれよりも大きい樹脂レンズ１４，１５，１７は、高温環境下で径方向外側に膨張変形しようとする場合であっても、その変形でさえ緩衝層３０により少なくとも部分的に吸収され、そのため、径方向で変形の行き場をなくして光軸方向に永久変形（塑性変形）を起こすまで大きく変形するようなことがなくなる。すなわち、樹脂レンズ１４，１５，１７が光軸方向で変形することが抑制（低減）され、したがって、高温時であっても、所望の光学特性を維持できる。
【0044】
なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。例えば、本発明において、レンズや鏡筒などの形状は、前述した実施の形態に限定されない。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、前述した実施の形態の一部または全部を組み合わせてもよく、あるいは、前述した実施の形態のうちの１つから構成の一部が省かれてもよい。
【符号の説明】
【0045】
１１ レンズユニット
１２ 鏡筒
１２ａ 内面
１４，１５，１６，１７，１８ 樹脂レンズ
１４ａ，１５ａ，１７ａ 径方向外側の周面
３０ 緩衝層
４０ 車両
４２ 情報処理装置（処理装置）
４３ 表示装置
５０ 撮像装置
５２ 制御部
３００ カメラモジュール
３０４ 撮像素子
Ｌ レンズ群
Ｓ 内側収容空間
１２ 鏡筒
１２ａ 内面
１４，１５，１６，１７，１８ 樹脂レンズ
１４ａ，１５ａ，１７ａ 径方向外側の周面
３０ 緩衝層
４０ 車両
４２ 情報処理装置（処理装置）
４３ 表示装置
５０ 撮像装置
５２ 制御部
３００ カメラモジュール
３０４ 撮像素子
Ｌ レンズ群
Ｓ 内側収容空間
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
