JP2006091430A - Lens unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主にデジタルスチルカメラをはじめ監視カメラやパーソナルコンピュータに付属するPCカメラのようなCCD等の撮像素子を使用した小型の撮像装置に用いられるセラミックスレンズを搭載したレンズユニットに関する。 The present invention relates to a lens unit equipped with a ceramic lens mainly used in a small-sized imaging device using an imaging element such as a CCD such as a digital still camera, a surveillance camera, and a PC camera attached to a personal computer.
近年、一般向けのデジタルスチルカメラ(以下、DSCという。)が急速に普及している。DSCは、構造的には、撮影レンズによって結像された静止画像をCCD(Charged coupled device)等の撮像素子により電気的に取り込み、内蔵メモリやメモリカード等に記録する撮像装置である。 In recent years, digital still cameras for general use (hereinafter referred to as DSC) are rapidly spreading. The DSC is an image pickup apparatus that structurally captures a still image formed by a photographing lens with an image pickup device such as a CCD (Charged Coupled Device) and records it in a built-in memory or a memory card.
ところで、DSCに用いられる撮影レンズ(例えば、特許文献1等参照)としては、従来から、ガラス製やプラスチック製の撮影レンズが用いられてきた。しかし、最近、小型のセラミックスレンズが開発され、これをDSCに適用することによりDSCのさらなる高性能化が進むと期待されている。
しかしながら、セラミックスレンズでは、その製造段階でレンズ中にボイドと呼ばれる非常に細かな気泡が発生するが、ボイドをレンズ中から除去する方法が未だ確立されていない。そのため、現時点では、ボイドが混入した状態のセラミックスレンズを使用せざるを得ないが、ボイドが大きな場合には画像がぼやける等の影響が出てしまう。 However, in a ceramic lens, very fine bubbles called voids are generated in the lens at the manufacturing stage, but a method for removing voids from the lens has not yet been established. Therefore, at the present time, it is inevitable to use a ceramic lens in which a void is mixed. However, if the void is large, an effect such as blurring of an image may occur.
そこで、本発明は、セラミックスレンズを搭載したレンズユニットにおいて、撮影された画像にボイドが影響を与えないようにセラミックスレンズと撮像素子との位置関係を規定することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to define the positional relationship between a ceramic lens and an image sensor so that a void does not affect a captured image in a lens unit equipped with a ceramic lens.
以上の課題を解決するために、本発明のレンズユニットは、
撮影レンズと撮像素子とを備えるレンズユニットにおいて、
前記撮影レンズはセラミックスレンズであり、
前記撮像素子の像面から前記セラミックスレンズのレンズ面までの距離をd、前記セラミックスレンズ中のボイドの半径をr、前記セラミックスレンズのF値をFとした場合に、前記距離dが下記条件式(1)を満たしている。
In a lens unit comprising a photographic lens and an image sensor,
The taking lens is a ceramic lens;
When the distance from the image plane of the image sensor to the lens surface of the ceramic lens is d, the radius of the void in the ceramic lens is r, and the F value of the ceramic lens is F, the distance d is the following conditional expression: Satisfies (1).
別の観点から見た本発明のレンズユニットは、
複数の撮影レンズと撮像素子とを備えるレンズユニットにおいて、
前記複数の撮影レンズはセラミックスレンズを含み、
前記撮像素子の像面から前記セラミックスレンズのレンズ面までの距離をd、前記セラミックスレンズ中のボイドの半径をr、前記セラミックスレンズのF値をFとした場合に、前記距離dが下記条件式(2)を満たしている。
In a lens unit including a plurality of photographing lenses and an image sensor,
The plurality of photographing lenses include ceramic lenses,
When the distance from the image plane of the image sensor to the lens surface of the ceramic lens is d, the radius of the void in the ceramic lens is r, and the F value of the ceramic lens is F, the distance d is the following conditional expression: Satisfies (2).
さらに別の観点から見た本発明のレンズユニットは、
複数の撮影レンズと撮像素子とを備えるレンズユニットにおいて、
前記複数の撮影レンズは複数のセラミックスレンズを含み、
前記複数のセラミックスレンズのうち、最も前記撮像素子に近いセラミックスレンズについて前記撮像素子の像面からそのレンズ面までの距離をd、前記セラミックスレンズ中のボイドの半径をr、前記セラミックスレンズのF値をFとした場合に、前記距離dが下記条件式(3)を満たしている。
In a lens unit including a plurality of photographing lenses and an image sensor,
The plurality of photographic lenses include a plurality of ceramic lenses,
Among the plurality of ceramic lenses, for a ceramic lens closest to the image sensor, d is a distance from the image surface of the image sensor to the lens surface, r is a radius of a void in the ceramic lens, and an F value of the ceramic lens. Is F, the distance d satisfies the following conditional expression (3).
好ましくは、前記距離dは、前記セラミックスレンズと前記撮像素子の間に存在する他の撮影レンズを空気換算して算出される。 Preferably, the distance d is calculated by air-converting another photographic lens existing between the ceramic lens and the image sensor.
さらに好ましくは、前記セラミックスレンズは、透光性のセラミックスをレンズ形状に加工して形成されたものである。 More preferably, the ceramic lens is formed by processing translucent ceramics into a lens shape.
本発明によれば、レンズユニットにおいて、セラミックスレンズと撮像素子との位置関係を規定し、セラミックスレンズの可動範囲を前記条件式を満たす範囲内に制限することにより、撮像された画像にボイドによるぼやけ等の影響がでることを効果的に回避することができ、画像にボイドが影響を与えないようにすることが可能となる。 According to the present invention, in the lens unit, the positional relationship between the ceramic lens and the imaging device is defined, and the movable range of the ceramic lens is limited to a range satisfying the conditional expression, thereby blurring the captured image due to voids. It is possible to effectively avoid the influence of the above, and it is possible to prevent the void from affecting the image.
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本実施形態のレンズユニット1は、図1に示すようなデジタルスチルカメラCの撮像部Lに用いられるものであり、図2に模式的に示すように、撮影レンズとしてのセラミックスレンズ2と、撮像素子としてのCCD素子3とを備えている。本実施形態では、セラミックスレンズ2は、透光性のセラミックスをレンズ形状に加工して形成されたものである。また、前述したように、セラミックスレンズ2の内部には、ボイド4が存在している。
The lens unit 1 of the present embodiment is used in an imaging unit L of a digital still camera C as shown in FIG. 1, and as schematically shown in FIG. 2, a
前述したように、ボイド4が大きい場合、CCD素子3の像面31での入射光の結像がボイド4によって阻害され、CCD素子3で撮像された画像がぼやける等の影響が出る。そのため、本実施形態では、CCD素子3に対するセラミックスレンズ2の位置関係、すなわち、両者の距離をある可動範囲に制限することによりボイド4の影響を回避するように構成されている。以下、ボイド4の大きさを、図3に示すように、セラミックスレンズ2の光が通過する領域Aの面積Sに対するボイド4の断面積sの比aとして評価して考察する。
As described above, when the
前記比aは下記式(4)で表され、セラミックスレンズ2の光が通過する領域Aの半径をR、ボイド4の半径をrとすると、ボイド4の断面積sおよび領域Aの面積Sはそれぞれ下記式(5)および式(6)で表される。
The ratio a is expressed by the following formula (4). When the radius of the region A through which the light of the
また、図2に示したように、CCD素子3の像面31からセラミックスレンズのレンズ面までの距離をd、入射角をαとすると、セラミックスレンズ2の光が通過する領域Aの半径R、距離dおよび入射角αの関係は下記式(7)で表される。
Further, as shown in FIG. 2, when the distance from the
さらに、F値の定義よりセラミックスレンズ2のF値をFで表すと、sinα=1/2Fと表されるから、入射角αは下記式(8)で表され、これを前記式(7)に代入して変形すると下記式(9)の関係が導かれる。
Further, when the F value of the
式(12)の半径Rを前記式(6)に代入すると、下記式(10)が得られ、式(10)と前記式(5)とから、比aを下記式(11)のように表すことができる。また、式(11)を距離dについて解くと、距離dは下記式(12)で表される。 Substituting the radius R of the equation (12) into the equation (6), the following equation (10) is obtained. From the equation (10) and the equation (5), the ratio a is expressed as the following equation (11). Can be represented. Further, when the equation (11) is solved for the distance d, the distance d is expressed by the following equation (12).
つまり、CCD素子3の像面31からセラミックスレンズのレンズ面までの距離dと、セラミックスレンズ2の光が通過する領域Aの面積Sに対するボイド4の断面積sの比aとは、前記式(12)で表される関係にある。
That is, the distance d from the
前述したように、ボイド4が大きい場合、すなわち、前記比aの値が大きい場合には、CCD素子3の像面31での入射光の結像がボイド4によって阻害されることの影響が顕著になり、CCD素子3で撮像された画像がぼやける等の影響が出る。本発明者らの実験によれば、前記比aが0.045未満では撮像された画像のぼやけ等の影響はほとんど視認されない状態であったが、aが0.045以上では画像に影響が現れることが分かっている。
As described above, when the
そのため、前記距離dを、前記式(12)の右辺のaに0.045を代入した値より大きくすることにより、すなわち、下記条件式(13)を満たすように距離dを設定することによりボイド4の影響を回避することができる。なお、下記条件式(13)において、ボイド4の半径rおよびセラミックスレンズ2のF値Fは既知の値である。
Therefore, by setting the distance d to be larger than the value obtained by substituting 0.045 for a on the right side of the equation (12), that is, by setting the distance d so as to satisfy the following conditional expression (13), The influence of 4 can be avoided. In the following conditional expression (13), the radius r of the
本実施形態のレンズユニット1は、セラミックスレンズ2を、CCD素子3の像面31からそのレンズ面までの距離dが前記条件式(13)を満たすような可動範囲内に配置され、その範囲内で移動できるように構成されている。
In the lens unit 1 of the present embodiment, the
次に、本実施形態のレンズユニット1の作用について説明する。 Next, the operation of the lens unit 1 of the present embodiment will be described.
本実施形態のレンズユニット1におけるセラミックスレンズ2は、通常の撮影レンズと同様に、ズーム倍率の変更等によりCCD素子3の像面31に対する距離dが変更され、レンズユニット内を移動する。しかし、前述したように、その距離dは前記条件式(13)を満たす範囲内に制限される。
The
前述の考察から分かるように、セラミックスレンズ2の移動範囲をこの範囲内に制限することによって、セラミックスレンズ2の光が通過する領域Aの面積Sに対するボイド4の断面積sの比aが0.045以上になること防止することができる。
As can be seen from the above consideration, by limiting the movement range of the
このように、本実施形態のレンズユニット1によれば、セラミックスレンズ2とCCD素子3との位置関係を規定し、セラミックスレンズ2の可動範囲を前記条件式(13)を満たす範囲内に制限したため、CCD素子3で撮像された画像にボイド4によるぼやけ等の影響がでることを効果的に回避することができ、画像にボイド4が影響を与えないようにすることが可能となる。
Thus, according to the lens unit 1 of the present embodiment, the positional relationship between the
[変形例]
以上の実施形態では、主に、レンズユニット1にセラミックスレンズ2が1つだけ配置される場合について考察したが、レンズユニット1が撮影レンズを複数備える場合についても、同様の考察により、セラミックスレンズ2とCCD素子3との位置関係を規定し、セラミックスレンズ2の可動範囲を前記条件式(13)を満たす範囲内に制限することにより、撮像された画像にボイド4によるぼやけ等の影響がでることを効果的に回避することができる。
[Modification]
In the above embodiment, the case where only one
ここで、レンズユニット1が撮影レンズを複数備える場合としては、レンズユニット1に備えられた複数の撮影レンズのうちの1つがセラミックスレンズである場合と、レンズユニット1に備えられた複数の撮影レンズのうち複数個がセラミックスレンズである場合がある。 Here, as a case where the lens unit 1 includes a plurality of photographing lenses, one of the plurality of photographing lenses provided in the lens unit 1 is a ceramic lens, and a plurality of photographing lenses provided in the lens unit 1. Some of them may be ceramic lenses.
前者の場合には、そのセラミックスレンズ2とCCD素子3との位置関係を規定してセラミックスレンズ2の可動範囲を前記条件式(13)を満たす範囲内に制限することで前記と同様の効果を得ることができる。
In the former case, the same effect as described above can be obtained by defining the positional relationship between the
また、後者の場合には、複数のセラミックスレンズのうち最もCCD素子3に近いセラミックスレンズ2は他のセラミックスレンズよりも距離dが小さいから、最もCCD素子3に近いセラミックスレンズ2が前記条件式(13)を満たせば、他のセラミックスレンズも前記条件式(13)を満たす。従って、最もCCD素子3に近いセラミックスレンズ2についてCCD素子3との位置関係を規定して、セラミックスレンズ2の可動範囲を前記条件式(13)を満たす可動範囲内に制限することで前記と同様の効果を得ることができる。
In the latter case, the
また、前記のいずれの場合においても、図4に示すように、セラミックスレンズ2とCCD素子3との間にセラミックスレンズ以外の撮影レンズ5が介在する構成となる場合がある。この場合には、前記条件式(13)の計算において、セラミックスレンズ以外の撮影レンズ5を空気換算して距離dを算出することでその影響を回避することができる。
In any of the above cases, as shown in FIG. 4, there may be a configuration in which the photographing
なお、以上の実施形態および変形例においては、撮像素子3がCCD素子である場合について述べたが、撮影レンズにより入射光を像面に結像させることで画像を撮像するものであれば他の撮像素子を用いることも可能である。
In the above embodiments and modifications, the case where the
1 レンズユニット
2 セラミックスレンズ
3 CCD素子
31 像面
4 ボイド
5 セラミックスレンズ以外の撮影レンズ
d 像面からレンズ面までの距離
F セラミックスレンズのF値
r ボイドの半径
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
前記撮影レンズはセラミックスレンズであり、
前記撮像素子の像面から前記セラミックスレンズのレンズ面までの距離をd、前記セラミックスレンズ中のボイドの半径をr、前記セラミックスレンズのF値をFとした場合に、前記距離dが下記条件式(1)を満たしていることを特徴とするレンズユニット。
The taking lens is a ceramic lens;
When the distance from the image plane of the image sensor to the lens surface of the ceramic lens is d, the radius of the void in the ceramic lens is r, and the F value of the ceramic lens is F, the distance d is the following conditional expression: (1) The lens unit characterized by satisfy | filling.
前記複数の撮影レンズはセラミックスレンズを含み、
前記撮像素子の像面から前記セラミックスレンズのレンズ面までの距離をd、前記セラミックスレンズ中のボイドの半径をr、前記セラミックスレンズのF値をFとした場合に、前記距離dが下記条件式(2)を満たしていることを特徴とするレンズユニット。
The plurality of photographing lenses include ceramic lenses,
When the distance from the image plane of the image sensor to the lens surface of the ceramic lens is d, the radius of the void in the ceramic lens is r, and the F value of the ceramic lens is F, the distance d is the following conditional expression: (2) The lens unit characterized by satisfy | filling.
前記複数の撮影レンズは複数のセラミックスレンズを含み、
前記複数のセラミックスレンズのうち、最も前記撮像素子に近いセラミックスレンズについて前記撮像素子の像面からそのレンズ面までの距離をd、前記セラミックスレンズ中のボイドの半径をr、前記セラミックスレンズのF値をFとした場合に、前記距離dが下記条件式(3)を満たしていることを特徴とするレンズユニット。
The plurality of photographic lenses include a plurality of ceramic lenses,
Among the plurality of ceramic lenses, for a ceramic lens closest to the image sensor, d is a distance from the image surface of the image sensor to the lens surface, r is a radius of a void in the ceramic lens, and an F value of the ceramic lens. Is a lens unit, wherein the distance d satisfies the following conditional expression (3).
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