JP2005049780A - レンズ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カラー撮像素子カメラにおいて、低コストで組み立て性を向上したレンズ装置を提供する。
【解決手段】
鏡筒１は、少なくともレンズ、レンズ絞り板および赤外線カットフィルタなどを含む光学部材を収納する収納部を有し、レンズ押さえ１３は、光を通すための光通過孔１４を有し、前記レンズ押さえ１３が、前記鏡筒１と結合固定されることによって、鏡筒１とレンズ押さえ１３とで前記光学部材を狭持し、前記収納部に、前記赤外線カットフィルタが、前記レンズ絞り板の直前あるいは直後に配置されるレンズ装置。
【選択図】図１

Description

本発明はカラー撮像素子カメラのレンズ装置に関する。

デジタルおよびアナログ複写機、スキャナ、ファクシミリ、カメラの光学系などに用いられるレンズ装置としては、レンズを鏡筒にその入射側から所定の順番で組み込むことで組み立てられるレンズ装置がある（特許文献１）。

ところで、ＣＣＤなどの固体撮像素子を用いたカラー撮像素子カメラに特許文献１に開示されているレンズ装置を用いる場合、固体撮像素子に赤外線領域を遮断する赤外線カットフィルタを取り付ける必要がある。なぜならば、このような固体撮像素子は、赤外線領域に感度をもつために、赤外線によって、固体撮像素子より得られる信号の色バランスが崩れてしまうからである。

このようなカラー撮像素子カメラでは、赤外線カットフィルタは、固体撮像素子の真上に設置されることが多く、この場合、赤外線カットフィルタと固体撮像素子とを接着剤などで接着する、または、スナップなどによって固定するという方法が用いられている。
特開２００１−３４３５７３号公報（第１図）

上述のように、接着剤を用いて赤外線カットフィルタを固体撮像素子に接着する場合、接着剤の塗布および乾燥といった工程が新たに生じ、組み立てに必要な時間が大幅に増加してしまう問題があった。また、赤外線カットフィルタと固体撮像素子とをスナップで固定する場合、新たに別の部材が必要となる。加えて、固体撮像素子の窓の全面を赤外線カットフィルタで覆わなければならないため、必要な赤外線カットフィルタの面積が大きくなり、結果的にコストが増大してしまうといった問題があった。

さらに、撮像レンズに赤外線カットフィルタを設置することも考えることができるが、組み立て性および赤外線カットフィルタの小型化には、構造上の工夫が必要となる。

本発明は、上述の点に鑑みて為されたもので、その目的は、必要な赤外線カットフィルタの面積を減少し、かつ、赤外線カットフィルタを容易に取り付けることができる組み立て性の良いレンズ装置を提供することである。

上記の課題を解決するために請求項１の発明では、カラー固体撮像素子カメラに組み込まれるレンズ装置において、一端から他端に貫通する貫通孔を有し、前記貫通孔には、少なくともレンズ、レンズ絞り板および赤外線カットフィルタを含む光学部材を収納する収納部が設けられている鏡筒と、光を通過させる孔を有し、前記鏡筒の一端側に被着されて前記光学部材を前記鏡筒とで狭持するレンズ押さえを有し、前記赤外線カットフィルタが、前記鏡筒内でレンズ絞り板の直前あるいは直後に配置されることを特徴とするレンズ装置とした。

請求項１の発明によると、赤外線カットフィルタをレンズ絞り板の直前、または直後に配置することによって、従来よりも必要な赤外線カットフィルタの面積を、絞り板の開口部分の面積にまで減少させることができるため、赤外線カットフィルタの小型化をはかることができる。

請求項２の発明では、請求項１の発明の構成に加えて、前記鏡筒の収納部に配置された複数のレンズのうち、もっとも鏡筒の他端側に配置されたレンズの他端側に、前記レンズ絞り板を隣接して配置し、かつ、前記レンズ絞り板の他端側に隣接して前記赤外線カットフィルタを配置する構成とした。

請求項２の発明によると、レンズの他端側（固体撮像素子側）に最も近いレンズの他端側に隣接してレンズ絞り板、さらに前記レンズ絞り板の他端側に隣接して赤外線カットフィルタを配置することにより、請求項１よりもさらに赤外線カットフィルタを小型化でき、さらに、鏡筒の外側から赤外線カットフィルタを直接視認することができ、赤外線カットフィルタの装着忘れを確認することが可能となる。また、鏡筒内への埃の侵入を抑制できる。

請求項３の発明では、請求項１または２の発明の構成に加えて、前記光学部材は、赤外線カットフィルタ、レンズ絞り板、２枚のレンズ、遮光絞り板であり、各々は前記収納部に一端側から他端側へと、赤外線カットフィルタ、レンズ絞り板、一方のレンズ、遮光絞り板、他方のレンズの順番にはめ込み配置され、レンズ押さえが前記鏡筒の一端側に被着されてなるレンズ装置とした。

請求項３の発明によると、レンズ装置を１方向から光学部材をはめ込んで組み立てることができる構成としたので、組み立て性が向上した。また、鏡筒の内径を一体的に加工することができるので、内径の偏心を極力小さくすることが可能となり、レンズの偏心公差を小さくすることができる。

請求項４の発明では、請求項１〜３のうちいずれか１つの発明の構成に加えて、 前記鏡筒に設けられた収納部に、各光学部材を収納して保持するために、前記収納部の内壁を階段状に形成し、該収納部の光学部材の配置方向の長さ寸法を、それぞれ対応する光学部材の厚さ寸法よりも短く形成することとした。

請求項４の発明によると、各収納部の光学部材の配置方向の長さ寸法を、それぞれ対応する光学部材の厚さ寸法よりも短く形成したことにより、レンズ浮きなどがなくなり、組み立て公差を小さくすることができる。

本発明のレンズ装置は、カラー固体撮像素子カメラに組み込まれるレンズ装置において、一端から他端に貫通する貫通孔を有し、前記貫通孔には、少なくともレンズ、レンズ絞り板および赤外線カットフィルタを含む光学部材を収納する収納部が設けられている鏡筒と、光通過孔を有し、前記鏡筒の一端側に被着されて前記光学部材を前記鏡筒とで狭持するレンズ押さえを有し、前記赤外線カットフィルタが、前記鏡筒内でレンズ絞り板の直前あるいは直後に配置される構成としたので、従来よりも必要な赤外線カットフィルタの面積を絞り板の開口部分の面積にまで減少させることができ、赤外線カットフィルタの小型化をはかることができる。

本発明を実施するための最良の形態を、図１および２を用いて説明する。

図１に示されているように、鏡筒１は、例えば円筒形に形成されたもので、その中心部に鏡筒１の貫通孔２が設けられている。この貫通孔２は、鏡筒１の一端３から他端４に向けて、内部にそれぞれ径が異なり、断面が円形状である第１の収納部２ａ、第２の収納部２ｂ、第３の収納部２ｃ、第４の収納部２ｄ、断面が矩形型の第５の収納部２ｅ、断面が円形状である開口部２ｆを形成し、各々の収納部２ａ〜２ｄの径、第５の収納部２ｅの一辺の長さは、鏡筒１の一端３から鏡筒１の他端４へと進むにつれて段階的に小さくしてある。また、前記開口部２ｆの一端側では、その内径を前記第５の収納部２ｅの一辺の長さ寸法よりも小さくさせてあるが、鏡筒１の他端４方向に向かうにつれて徐々に内径を大きくさせてある。鏡筒１の一端３の端部の外周には、後述するレンズ押さえ１３の固定用の鏡筒１の突起部５が鏡筒１を一周するように設けられている。

第５の収納部２ｅは、矩形型の赤外線カットフィルタ６を収納するためのもので、その大きさは赤外線カットフィルタ６とほぼ同じ大きさに形成されている。

第４の収納部２ｄは、レンズ絞り板７を収納するためのもので、その径はレンズ絞り板７の外径とほぼ同じ大きさに形成されている。前記レンズ絞り板７は、例えば円盤状に形成されたもので、その中心部には、断面が円形状のレンズ絞り板７の貫通孔８が設けられている。前記貫通孔８には、一端にレンズ絞り部８ａが形成され、他端にレンズ絞り部８ａの径より大きな径をもつ赤外線カットフィルタ６の収納部８ｂが形成されている。

第３の収納部２ｃは、第１のレンズ９を収納するためのもので、その径は第１のレンズ９の外径とほぼ同じ大きさに形成される。前記第１のレンズ９は、例えば断面が円形状で中央部が両凸であるレンズである。

第２の収納部２ｂは、遮光絞り板１０を収納するためのもので、その径は、後述する遮光絞り板１０の外径とほぼ同じ大きさに形成される。前記遮光絞り板１０は、例えば円盤状に形成されたもので、その中心部には遮光絞り板１０の貫通孔１１が形成されている。前記遮光絞り板１０は、一端側に配置される第２のレンズ１２の周辺部から出射される光が第１のレンズ９に入射することを防ぐ役割をもつ。また、遮光絞り板１０の貫通孔１１は、他端側に配置される第１のレンズ９の凸部を収納できる大きさの径を有するように形成される。

第１の収納部２ａは、前記第２のレンズ１２を収納するためのもので、その径は、第２のレンズ１２の大径部とほぼ同じ大きさに形成される。第２のレンズ１２は、例えば断面が円形状の広視野角の両凹レンズであって、一端は、他端と径が異なり、小径部と大径部とからなるように形成されている。

前記レンズ押さえ１３は、例えば円盤状に形成されたもので、その中心部に断面が円形状の光を通す光通過孔１４が設けられている。前記光通過孔１４には、一端に入射部１４ａおよび他端に入射部１４ａの径よりも大きい径をもつ圧入部１４ｂが形成されている。前記入射部１４ａは、前記第２のレンズ１２の前面部（小径部）を収納するためのもので、入射部１４ａの径は、第２のレンズ１２の前面部の外径とほぼ同じ大きさに形成される。前記圧入部１４ｂは、その内壁に、内壁を一周するように前記鏡筒１の突起部５と係合するためのレンズ押さえ１３の突起部１５が形成されており、圧入部１４ｂの径は、鏡筒１の外径とほぼ同じ大きさに形成される。

次に、本発明のレンズ装置の組み立て方法を図２を用いて説明する。まず、赤外線カットフィルタ６を、鏡筒１の一端３側から鏡筒１内へ挿し入れ、鏡筒１の他端４側の鏡筒１の第５の収納部２ｅにはめ込む。その後、レンズ絞り板７を、鏡筒１の一端３側から第４の収納部２ｄにレンズ絞り板７の赤外線カットフィルタ６の収納部８ｂを赤外線カットフィルタ６側に向け、第４の収納部の内面に密着するようにはめ込む。以上のことにより、図２（ａ）に示されている状態を得る。このとき、レンズ絞り板７は、第３の収納部２ｃに一部露出している。

次に第１のレンズ９を、第３の収納部２ｃに、鏡筒１の一端３側からレンズ絞り板７に密着するようにはめ込み、図２（ｂ）に示されている状態を得る。このとき、第１のレンズ９は、第２の収納部２ｂに一部露出している。

次に遮光絞り板１０を、遮光絞り板１０の貫通孔１１に第１のレンズ９の凸部を収納し、さらに遮光絞り板１０と第１のレンズ９の凸部の周辺部とが密着するように、鏡筒１の一端３側から第２の収納部２ｂにはめ込み、図２（ｃ）に示されている状態を得る。このとき、遮光絞り板１０は、第１の収納部２ａに一部露出している。

次に、第２のレンズ１２を、第１の収納部２ａに、第２のレンズ１２と遮光絞り板１０とが密着するように鏡筒１の一端３側からはめ込み、図２（ｄ）に示されている状態を得る。このとき、第２のレンズ１２は、鏡筒の外部に一部露出している。

次に、鏡筒１をレンズ押さえ１３の圧入部１４ｂに圧入し、鏡筒１の突起部５とレンズ押さえ１３の突起部１５とを係合させることにより固定する。レンズ押さえ１３を鏡筒１に結合固定することで、赤外線カットフィルタ６、レンズ絞り板７、第１のレンズ９、遮光絞り板１０および第２のレンズ１２が、鏡筒１とレンズ押さえ１３により挟み込まれ、しっかりと保持される。以上により、図２（ｅ）に示されている所望のレンズ装置が完成する。上記の方法で組立られた本発明のレンズ装置は、カラー撮像素子カメラに組み込まれる場合、撮像素子１６の前に配置される。また、各々の部品がそれぞれ対応する収納部から一部露出するような構成としたので、レンズ浮きなどがなくなり、組立公差が向上している。

さて、本実施形態に用いられる撮像レンズは、上述のように両凸レンズである第１のレンズ９と、両凹レンズである第２のレンズ１２により構成され、１面以上のレンズ面が非球面である。カラー撮像素子カメラの撮像素子が、１／４インチ固体撮像素子である場合は、次の条件
（ｉ） １＜｜ｒ４｜／ｒ３＜３
（ｉｉ） Ｄ２＜１．５ｆ
を満たすような、ｆ２．１４、Ｆナンバー３．５の２枚組広角レンズが好ましい（ここで、ｒ３は第１のレンズ９の物体側の曲率、ｒ４は第１のレンズ９の像側の曲率、Ｄ２は第２のレンズ１２と第１のレンズ９の面間距離、ｆは全系の焦点距離）。第２のレンズ１２を両凹レンズとすることにより、像側の屈折パワーを物体側へ分配することになり、像側の曲率を弱くすることができる。そのため組立公差、特に軸ずれに強いものとなる。ここで、条件式（ｉ）は、Ｄ２を短くした場合に第１のレンズ９の屈折パワーを抑える条件式であり、条件式（ｉｉ）は、各収差を良好に保ちつつ、小型化を実現するための条件式で、下限は０．５ｆ＜Ｄ２程度が良好である。

上記固体撮像素子は、赤外線をも感知するため、固体撮像素子に入射する赤外線を取り除く必要がある。そのために、本実施形態で用いる赤外線カットフィルタ６としては、４００ｎｍ〜６００ｎｍの可視光領域で高い透過性を有し、６５０ｎｍをカットオフ波長とし、波長が長くなるにつれてなだらかに透過率が減少し、色再現性にすぐれた透過特性を有するものを用いることが好ましい。また、本実施形態において、赤外線カットフィルタ６は、鏡筒１の他端４側の開口部（鏡筒１底部の開口部）にはめ込まれているため、レンズ装置の外側より、赤外線カットフィルタ６を直接視認することが可能である。これにより、赤外線カットフィルタ６の装着忘れの確認をすることができ、かつ、レンズ装置内への埃の侵入を抑えることができる。また、本発明のレンズ装置の赤外線カットフィルタ６の配置場所は、本実施形態の場所（レンズ絞り板７の直後）に限られるものではなく、レンズ絞り板７の直前にも設置することができる。

また、本実施の形態で用いる赤外線カットフィルタは、例えば、ＣＣＤ等の固体撮像素子から得られる画像を劣化させる高周波成分を光学的に抑止するローパスフィルタ（Low-Pass Filter）、光量を調節するＮＤフィルタ（Neutral Density Filter）のいずれかまたは両方の機能を有するものを用いてもよく、さらに、レンズ装置内に赤外線カットフィルタだけではなく、他の光学フィルタ、例えばローパスフィルタやＮＤフィルタを追加しても、本発明の主旨を逸脱することなく実施できる。

本発明の一実施形態の部品の断面図である。 同上の組み立て説明図である。

符号の説明

１ 鏡筒
２ 鏡筒の貫通孔
２ａ 第１の収納部
２ｂ 第２の収納部
２ｃ 第３の収納部
２ｄ 第４の収納部
２ｅ 第５の収納部
２ｆ 開口部
３ 鏡筒の一端
４ 鏡筒の他端
５ 鏡筒の突起部
６ 赤外線カットフィルタ
７ レンズ絞り板
８ レンズ絞り板の貫通孔
８ａ レンズ絞り部
８ｂ 赤外線カットフィルタの収納部
９ 第１のレンズ
１０ 遮光絞り板
１１ 遮光絞り板の貫通孔
１２ 第２のレンズ
１３ レンズ押さえ
１４ 光通過孔
１４ａ 入射部
１４ｂ 圧入部
１５ レンズ押さえの突起部
１６ 撮像素子

Claims (4)

1. カラー固体撮像素子カメラに組み込まれるレンズ装置において、一端から他端に貫通する貫通孔を有し、前記貫通孔には、少なくともレンズ、レンズ絞り板および赤外線カットフィルタを含む光学部材を収納する収納部が設けられている鏡筒と、光を通過させる孔を有し、前記鏡筒の一端側に被着されて前記光学部材を前記鏡筒とで狭持するレンズ押さえを有し、前記赤外線カットフィルタが、前記鏡筒内でレンズ絞り板の直前あるいは直後に配置されることを特徴とするレンズ装置。
2. 前記鏡筒の収納部に配置された複数のレンズのうち、もっとも鏡筒の他端側に配置されたレンズの他端側に、前記レンズ絞り板を隣接して配置し、かつ、前記レンズ絞り板の他端側に隣接して前記赤外線カットフィルタを配置したことを特徴とする請求項１記載のレンズ装置。
3. 前記光学部材は、赤外線カットフィルタ、レンズ絞り板、２枚のレンズ、遮光絞り板であり、各々は前記収納部に一端側から他端側へと、赤外線カットフィルタ、レンズ絞り板、一方のレンズ、遮光絞り板、他方のレンズの順番にはめ込み配置され、レンズ押さえが前記鏡筒の一端側に被着されてなることを特徴とする請求項１または２記載のレンズ装置。
4. 前記鏡筒に設けられた収納部に、各光学部材を収納して保持するために、前記収納部の内壁を階段状に形成し、該収納部の光学部材の配置方向の長さ寸法を、それぞれ対応する光学部材の厚さ寸法よりも短く形成したことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載のレンズ装置。

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