JP2007163637A - レンズユニット及び撮像装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】絞り孔から入射した光がレンズ枠の内壁で反射し、その反射光が撮像レンズを透過して撮像面に入射することにより、ゴーストやフレアが発生する場合があった。
【解決手段】レンズ枠2において、撮像レンズ1と絞り孔4aとの間に迷光反射面2aを設ける。迷光反射面2aは、絞り孔4aの円周上で直径の両端をなす2点C,Dから迷光反射面2a上の同一点に2直線を引いた場合に、当該2直線のなす角度を二等分する直線に対して垂直となるように構成されている。絞り孔4aから入射した光のうち結像に寄与しない光は、迷光反射面2aで反射されて絞り孔4aから外部に出射される。これにより、撮像面8aへの迷光の入射を防止することができる。
【選択図】図2

Description

本発明は、撮像装置のレンズユニットに関し、より詳細には、不要な光がレンズを介して結像面に入射することを防止するための遮光構造を備えたレンズユニット、及びそれを用いた撮像装置に関する。
カメラ等の撮像装置では、撮像レンズを介して結像面に不要な光(結像に寄与しない光)が入射すると、ゴーストやフレアを発生する場合がある。そこで、撮像レンズの被写体側には、撮像レンズに不要な光が入射しないようにするためのフードが取り付けられている。フードの表面には、光をレンズ側に反射しないような反射防止処理が施されている。一般には、遮光線と呼ばれる環状の溝がフード表面に多数形成され、この溝により光を被写体側に反射するようになっている(例えば、特許文献1参照)。
特開2004−54044号公報(図1、段落0017)
しかしながら、フードの被写体側に絞り板(光を通過させる絞り孔を有するもの)を備えた撮像装置では、フードの遮光線によって被写体側に反射された光が、絞り板の内面で撮像レンズ側に反射される可能性がある。撮像レンズと絞り孔との距離が長い場合、絞り板の内面で反射された光が迷光となって撮像レンズに入射し、ゴーストやフレアが発生する原因となる。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、その目的は、結像面に不要な光が入射することを確実に防止できるレンズユニット及び撮像装置を提供することにある。
本発明に係るレンズユニットは、結像面に被写体の像を結像させるレンズと、レンズを保持するレンズ枠と、レンズに対して被写体側に配置された絞り孔と、レンズと絞り孔との間に設けられた反射面とを備えて構成される。反射面は、絞り孔の円周上で直径の両端をなす2点から、当該2点とレンズの光軸とを含む平面と反射面とが交わる曲線上の同一点に2直線を引いた場合に、当該2直線のなす角度を二等分する直線に対して垂直となるよう構成されている。
本発明によれば、絞り孔から入射して反射面で反射された光は、絞り孔から外部に出射される。すなわち、反射面で反射された光が絞り板の内面で反射してレンズに向かうことがない。そのため、撮像レンズと絞り孔との距離がフレアやゴーストの原因となる迷光を発生させる程度に長い場合でも、これらの発生を防止することができる。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係るレンズユニット10を備えた撮像装置の構成例を示す断面図である。図1では、上方を被写体側とする。図1に示す撮像装置は、画像情報を取り込む撮像素子8と、この撮像素子8の撮像面(結像面)8aに被写体像を結像させるためのレンズ1を含むレンズユニット10と、レンズユニット10を保持する鏡筒6とを備えている。レンズユニット10は、レンズ1を保持するレンズ枠2を含み、このレンズ枠2の外周面に形成された雄ねじ2aが、鏡筒6の先端部の内周面に形成された雌ねじ6aに螺合している。また、鏡筒6の基端部には、例えば接着剤Cにより基板7が固定されている。上記の撮像素子8は、基板7の表面に例えば接着剤Cにより固定され、図示しない電気的な接続がなされている。
図2は、本発明の実施の形態1に係るレンズユニット10を示す断面図である。レンズユニット10は、上記のレンズ1を保持するレンズ枠2と、レンズ1をレンズ枠2に対して固定するレンズ押さえ3と、レンズ枠2の被写体側(図中上側)に設けられた絞り板4とを有している。
レンズ枠2は、その撮像素子8(図1)側に、レンズ枠2を保持するための円筒状の穴2hを有している。レンズ1は、レンズ枠2の穴2hに挿入され、穴2hの被写体側の端縁に形成されたレンズ位置決め面2bに当接している。また、穴2hの撮像素子8側からリング状のレンズ押さえ3が挿入されており、レンズ2は、位置決め面2bとレンズ押さえ3とにより光軸方向に挟まれた状態で固定される。
絞り板4は、レンズ枠2の被写体側の端面2fに固定されており、その中心部に、光を透過させる絞り孔4aが形成されている。絞り孔4aは、例えば、レンズ2の光軸Xの延長線上に形成された円形の開口である。
レンズ枠2のレンズ1よりも被写体側の内壁は、絞り板4の絞り孔4aから入射した光を反射する迷光反射面2aとなっている。迷光反射面2aは、被写体側を向いた曲面であり、以下で説明する条件を満足するよう構成されている。
絞り板4の絞り孔4aから光5aがレンズユニット10内に入射すると、その入射光5aはレンズ1を透過し、図1に示した撮像面8aに結像する。一方、絞り孔4aから入射した光のうち、レンズ1に直接入射しない角度で入射した光5bは、迷光反射面2aで反射される。迷光反射面2aが適切に形成されていない場合は、迷光反射面2aで反射された光が被写体側に向かい、絞り板4の内面でレンズ1側に反射され、レンズ1を透過して撮像面8aに入射する。この光5bは、撮像面8aで結像しない、いわゆる迷光である。絞り板4とレンズ1との距離が長い場合には、この迷光によりフレアやゴーストが生じうる。
図3は、本実施の形態1に係るレンズユニット10の迷光反射面2aの作用を示す断面図である。ここでは、絞り孔4aからレンズユニット10内に侵入した光の迷光反射面2aのレンズ1に最も近い点Aでの反射を例に取って説明する。絞り孔4aから点Aに向かう光は、絞り孔4aの円周上でその直径の両端をなす2点C,Dの間を通過する。そのため、点Dを通って入射した光を点Cに向けて反射するように点Aの面を設定すれば、絞り孔4aから点Aに侵入する光は全て絞り孔4aからレンズユニット10外に出射されることになる。つまり、迷光反射面2aの点Aにおける微小面を、線CAと線DAのなす角度を二等分する線6aに垂直な面とすることにより、迷光を全て絞り孔4aからレンズユニット10外に反射させることができる。
同様に、迷光反射面2a上の任意の点B(すなわち、点C,Dと光軸Xとを含む平面と迷光反射面2aとが交わる曲線上の点)における微小面を、線CBと線DBのなす角度を二等分する線6bに垂直な面とすることにより、絞り孔4aから入射して迷光反射面2aで反射された光が、全て絞り孔4aからレンズユニット10の外部に出射される。
このように、迷光反射面2aで反射された光が全て絞り孔4aから外部に出射されるため、反射光が絞り板4の内面で更に反射されてレンズ1に向かうことを防止できる。そのため、撮像面8aに迷光が入射することを防止でき、フレアやゴーストの発生を防止することができる。
このように、本実施の形態によれば、絞り板4とレンズ1の間でレンズ枠2の内壁(迷光反射面2a)で反射された光がレンズ1を透過して撮像面8aに入射することが防止されるため、撮像素子8aに迷光が入射することを防止でき、その結果、フレアやゴーストなどの発生を防止することができる。
実施の形態2.
図4は、本発明の実施の形態2に係るレンズユニット20の基本構成を示す断面図である。図5は、図4に示したレンズユニット20の迷光反射面の形状を説明するための図である。この実施の形態2では、反射面を2段構成とし、レンズ枠2の直径が大きくならないようにしたものである。実施の形態1のレンズユニット10(図2〜図3)と共通する部分には同符号を付す。
実施の形態2のレンズユニット20では、レンズ枠2の絞り板4側に、迷光反射面2d(第1の反射面)を有する反射リング2c(反射部材)が取り付けられている。この反射リング2cは、レンズ枠2の絞り板4側に形成された円筒状の穴2iに挿入されている。反射リング2cの中央には、光を透過させるリング開口部2gが形成されている。レンズ枠2において反射リング2cよりもレンズ1側(図中下側)には、迷光反射面2a(第2の反射面)が形成されている。レンズ1は、実施の形態1と同様、レンズ枠2の撮像面側に形成された穴2hの内側で、レンズ押さえ3により固定されている。また、絞り板4は、レンズ枠2の被写体側端面2f及び反射リング2cの被写体側端面に固定されている。
絞り孔4aから入射した光のうち、レンズ1の光軸方向に対する傾斜角度が比較的大きい光は、反射リング2cの迷光反射面2dに入射し、傾斜角度が比較的小さい光は、リング開口部2gを通過してレンズ枠2の迷光反射面2aに入射する。言い換えると、レンズ枠2の迷光反射面2aは、絞り孔4aから入射した全ての迷光に対応しない形状を有しており、この迷光反射面2aが対応していない迷光に対応する範囲に、迷光反射面2dが形成されている。
反射リング2cの迷光反射面2dは、実施の形態1と同様、絞り孔4aの円周上でその直径の両端をなす2点C,Dから迷光反射面2d上の同一点に引いた2直線がなす角度を二等分する直線に対して垂直となるよう構成されている。ここで、リング開口部2gの円周上で、上記点C,Dと光軸Xとを含む平面上に位置する2点E,F(リング開口部2gの直径の両端をなす2点でもある)のうち、点Cに対応する側の点をEとし、点Dに対応する側の点をFとする。
図5に示した断面(点C,Dと光軸Xとを含む平面)において、迷光反射面2aのレンズ1に最も近い点をA1とし、絞り孔4aの円周上の点Cとリング開口部2gの円周上の点Eとを通った光が入射する点をA2とする。迷光反射面2aの点A1,A2の間の曲面領域A(第1の面領域)においては、実施の形態1でも説明したように、絞り孔4aの円周上の点Dから迷光反射面2aに入射した光は、絞り孔4aの円周上の点Cに向かって反射される。すなわち、迷光反射面2aの点A1,A2との間の曲面領域Aは、点C,Dから迷光反射面2a上の同一点に引いた2直線のなす角度を二等分する直線に対して垂直となるよう構成されている。
一方、迷光反射面2aの曲面領域Aよりも外側(レンズ1から離れた側)の曲面領域B(第2の面領域)では、この曲面領域Bで反射した反射光が反射リング2cの裏面(レンズ1側の面)に入射すると、当該裏面で反射された光がレンズ1を介して撮像面8aに入射する可能性がある。そのため、迷光反射面2aの曲面領域Bにおける反射光が、反射リング2cの裏面に入射しないようにする必要がある。
そこで、迷光反射面2aの曲面領域Bでは、絞り孔4aの円周上の点Dからの入射光を、リング開口部2gの円周上の点Eに向けて反射するよう構成されている。具体的には、迷光反射面2aの曲面領域Bの任意の点(すなわち、点C,Dと光軸Xとを含む平面と迷光反射面2aとが交わる曲線上の点)をB1とすると、点B1を含む微小面は、絞り孔4aの円周上の点Dと点B1とを結ぶ直線D−B1と、リング開口部2gの円周上の点Eと点B1とを結ぶ直線E−B1とのなす角度を二等分する線6bに垂直な面となる。
このように構成することにより、迷光反射面2aの曲面領域Bにて反射された光は、反射リング2cの裏面に入射することなく、絞り孔4aからレンズユニット20外に出射される。その結果、迷光反射面2aの反射光が反射リング2cの裏面で再び反射されて撮像面8aに入射することを防止できる。
なお、迷光反射面2aの曲面領域Bは、曲面領域Aの端点である点A2から、絞り孔4aの円周上の点Dとリング開口部2gの円周上の点Eとを結ぶ直線上に位置する点B2までの領域となる。
このように、本実施の形態では、絞り孔4aから入射した迷光が、迷光反射面2a,2dで反射されてレンズユニット外に出射されるため、撮像素子8aへの迷光の入射を防止することができ、その結果、フレアやゴーストなどの発生を防止することができる。さらに、本実施の形態では、迷光反射面2a,2dとの2段構成としたことにより、実施の形態1(一つの迷光反射面2aを有する場合)と比較して、レンズ枠2の外径を小さくすることができる。これにより、撮像装置の小型化を実現することができる。
さらに、本実施の形態では、迷光反射面2aを二種類の曲面領域A,Bで構成することにより、反射リング2cの裏面で反射された光が撮像面8aに入射することを防止できる。
実施の形態3.
図6は、本発明の実施の形態3に係るレンズユニット30の構成を示す断面図である。この実施の形態3では、実施の形態2と同様、反射面を2段構成とし、レンズ枠2の直径が大きくならないようにしたものである。実施の形態2のレンズユニット20(図4,5)と共通する部分には同符号を付す。
実施の形態3のレンズユニット30は、実施の形態2のレンズユニット20と同様、レンズ枠2の絞り板4側に、迷光反射面2d(第1の反射面)を有する反射リング2cを有しており、反射リング2cよりもレンズ1側に迷光反射面2a(第2の反射面)を有している。また、反射リング2cの迷光反射面2dは、実施の形態2と同様、絞り孔4aの円周上でその直径の両端をなす2点C,Dから迷光反射面2d上の同一点に引いた2直線がなす角度を二等分する直線に対して垂直となるよう構成されている。
上述した実施の形態2では、レンズ枠2の迷光反射面2aが2つの曲面領域A,Bを有していたが、本実施の形態3では、レンズ枠2の迷光反射面2aは一つの曲面領域で構成されている。すなわち、迷光反射面2aのレンズ1に最も近い点A1に、絞り孔4aの円周上の2点C,Dから引いた2直線(直線C−A1と直線D−A1)のなす角度を二等分する直線に対して、迷光反射面2aの点A1を含む微小面が垂直となるよう構成されている。迷光反射面2a上の任意の点における微小面についても、同様に構成されている。
このように迷光反射面2aが一つの曲面領域で構成されているため、迷光反射面2aにおける反射光が、反射リング2cの裏面に入射して再びレンズ1側に反射されないようにする必要がある。そこで、本実施の形態では、反射リング2cの裏面側(レンズ1側)に、さらに迷光反射面2eを形成している。
図6に示す断面において、絞り孔4aの円周上の点Cとリング開口部2gの円周上の点E1とを通る直線と、迷光反射面2aとが交わる点(点C,Dと光軸Xとを含む平面と迷光反射面2aとが交わる曲線上の点)をA2とする。迷光反射面2aにおいて、点A2よりも外側の領域内の一点を点A3とすると、絞り孔4aの円周上の点Dを通って点A3で反射した光は、反射リング2cの裏面の点E2に入射する。反射リング2cの裏面の点E2で反射した光は、迷光反射面2aの点A4で反射され、リング開口部2gの円周上の点E1に向かう。すなわち、反射リング2cの裏面には、直線A4−E2と直線A3−E2とのなす角の二等分線6bに垂直な連続曲面からなる迷光反射面2eが形成されている。
この迷光反射面2eの端点E3は、絞り孔4aの円周上の点Dとリング開口部2gの円周上の点E1とを通る直線D−E1の延長線が迷光反射面2aと交わる点をA5とすると、この点A5と点Cとを結んだ直線A5−Cと曲面Eとが交わった点となる。また、迷光反射面2eは、反射リング2cのリング開口部2gの周縁に形成した薄肉部のレンズ1側の面として形成される(薄肉部の被写体側の面は、迷光反射面2dの一部をなす)。
このように、本実施の形態では、迷光反射面2a,2d,2eを設けたことにより、実施の形態1(一つの迷光反射面2aを有する場合)と比較して、レンズ枠2の外径を小さくすることができる。これにより、撮像装置の小型化を実現することができる。
また、本実施の形態では、反射リング2cの裏面に迷光反射面2eを形成することにより、反射リング2cの裏面で反射された光が撮像面8aに入射することを防止できる。
なお、一般に、カメラ等では、鏡筒の内面に小さな凹凸形状を形成し、当該内面に入射した光を散乱させる場合が多いが、上述した実施の形態1〜3では、迷光反射面で光を確実に反射させて絞り孔4aから出射する必要があるため、迷光反射面を鏡面とすることが最も好ましい。
実施の形態4.
図7は、本発明の実施の形態4に係るレンズユニット40の構成を示す断面図である。この実施の形態4では、実施の形態3と同様、反射面を2段構成とし、レンズ枠2の直径が大きくならないようにしたものである。実施の形態3のレンズユニット30(図6)と共通する部分には同符号を付す。
実施の形態4のレンズユニット40は、その反射リング2cの裏面側に、実施の形態3で説明した迷光反射面2eの代わりに、遮光線2jを形成したものである。
図7に示した断面において、絞り孔4aの円周上の点Cとリング開口部2gの円周上の点E1とを通る直線(直線C−E1の延長線)と迷光反射面2aとが交わる点(点C,Dと光軸Xとを含む平面と迷光反射面2aとが交わる曲線上の点)をA2とすると、迷光反射面2aの点A2よりも外周側の点A3では、絞り孔4aの円周上の点Dから入射した光が反射し、この反射光は、反射リング2cの裏面側の遮光線2jに入射する。本実施の形態では、遮光線2j内の点E2に入射した光が、迷光反射面2a上の点A4に向けて反射され、さらに点A4で反射された光が開口部2gの円周上の点E1に向かうよう構成されている。
すなわち、遮光線2jの点E2を含む微小面は、直線A4−E2と直線A3−E2とのなす角の二等分線6bに垂直に形成されている。例えば、遮光線2jは、開口部2gの中心(レンズ光軸X)を中心とした環状の多数の溝で構成され、溝の内面のうち迷光反射面2aに対向する面が、上述した点E2を含む面となる。絞り孔4aの円周上の点Dとリング開口部2gの円周上の点E1とを通って迷光反射面2a上の点A5で反射した光が、反射リング2cの裏面に入射する点をE3とすると、遮光線2jの形成される範囲は、点E1から点E3までの範囲であればよい。
反射リング2cの裏面の遮光線2jで反射された光の大部分は、絞り孔4aを介してレンズユニット40の外部に出射されるため、反射リング2cの裏面で反射された光が撮像面8aに入射することを防止できる。反射リング2cの裏面に遮光線2jを形成することにより、実施の形態3のように反射リング2cに迷光反射面2e(図6)を設けた場合と異なり、迷光反射面2eを形成するための薄肉部を設ける必要がなくなる。
以上説明したように、本実施の形態によれば、反射リング2cの裏面側に遮光線2jを設けたため、迷光により発生するフレア等の画質劣化を確実に抑制することができる。また、反射リング2cに(図6に示した迷光反射面2eを形成する場合のような)薄肉部を形成する必要がないため、反射リング2cの形成が容易になる。
上述した実施の形態2〜4では、2つの迷光反射面2a,2d(及び迷光反射面2e又は遮光線2j)を設けた場合について説明したが、迷光反射面の数には特に制限はなく、さらに光軸方向に迷光反射面を追加してもよい。
上述した各実施の形態に係るレンズユニットは、撮像レンズとその被写体側の絞りとの距離が大きいレンズ系を備えた撮像装置に適用すると、特に有用である。また、絞り孔は、レンズの光学的な絞りだけではなく、迷光を減少させるために用いる遮光枠板の開口部であってもよい。
本発明の実施の形態1に係るレンズユニットを有する撮像装置の構成例を示す断面図である。 本発明の実施の形態1に係るレンズユニットの断面図である。 本発明の実施の形態1に係るレンズユニットにおける迷光の反射状態を示す断面図である。 本発明の実施の形態2に係るレンズユニットの断面図である。 本発明の実施の形態2に係るレンズユニットの迷光反射面の形状を説明するための断面図である。 本発明の実施の形態3に係るレンズユニットの断面図である。 本発明の実施の形態4に係るレンズユニットの断面図である。
符号の説明
1 レンズ、 2 レンズ枠、 2a,2d 迷光反射面、 2b レンズ位置決め面、 2c 反射リング、 2e 迷光反射面、 2g 開口部、 2j 遮光線、 3 レンズ押さえ、 4 絞り板、 4a 絞り孔、 5a,5b 入射光、 10,20,30,40 レンズユニット。

Claims (8)

  1. 結像面に被写体の像を結像させるレンズと、
    前記レンズを保持するレンズ枠と、
    前記レンズに対して被写体側に配置され、光を透過させる絞り孔と、
    前記レンズと前記絞り孔との間に設けられた反射面と
    を備え、
    前記反射面は、前記絞り孔の円周上で前記絞り孔の直径の両端をなす2点から、当該2点と前記レンズの光軸とを含む平面と前記反射面とが交わる曲線上の同一点に2直線を引いた場合に、前記2直線のなす角度を二等分する直線に対して垂直となるよう構成されていることを特徴とするレンズユニット。
  2. 前記反射面は、前記レンズ枠の内壁に形成されていることを特徴とする請求項1に記載のレンズユニット。
  3. 前記反射面が、第1の反射面であり、
    前記第1の反射面よりも結像面側に、第2の反射面を有し、
    前記第1の反射面に、前記第2の反射面側に光を透過させる開口部が形成されている
    ことを特徴とする請求項1に記載のレンズユニット。
  4. 前記第2の反射面が、前記レンズの光軸に近い側から順に、第1の面領域と第2の面領域とを有し、
    前記第1の面領域は、前記絞り孔の円周上で前記絞り孔の直径の両端をなす2点から、当該2点と前記レンズの光軸とを含む平面と前記第1の反射面とが交わる曲線上の同一点に2直線を引いた場合に、前記2直線のなす角度を二等分する直線に対して垂直となるよう構成され、
    前記第2の面領域は、前記絞り孔の円周上の前記2点のうちの一方の点と、前記開口部の円周上で前記絞り孔の前記2点のうちの他方の点に対応する点とから、前記平面と前記第2の反射面とが交わる曲線上の同一点に2直線を引いた場合に、前記2直線のなす角度を二等分する線に垂直な面となるよう構成されている
    ことを特徴とする請求項3に記載のレンズユニット。
  5. 前記第1の反射面の結像面側に、前記第2の反射面からの光を前記第2の反射面側に反射させて前記絞り光から外部に出射させるための第3の反射面を設けたことを特徴とする請求項3に記載のレンズユニット。
  6. 前記第1の反射面の結像面側に、前記第2の反射面からの光を前記第2の反射面側に反射させて前記絞り光から外部に出射させるための遮光線を設けたことを特徴とする請求項3に記載のレンズユニット。
  7. 前記第2の反射面は、前記レンズ枠の内壁に形成され、
    前記第1の反射面は、前記レンズ枠の前記絞り孔側に取り付られた反射部材に形成されている
    ことを特徴とする請求項3から6までのいずれか1項に記載のレンズユニット。
  8. 請求項1から7までのいずれかに記載のレンズユニットと、
    前記結像面を有する撮像素子と
    を備えた撮像装置。
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