JP2009025584A - 遮光構造 - Google Patents

Abstract

【課題】視野外から鏡筒内部に入射するフレア光のみならず像面での表面反射により発生するフレア光も良好に低減し、しかも簡易かつ安価に大量生産することができる遮光構造を提供すること。
【解決手段】遮光構造は、外部から光学系を介して撮像面に入射する光の光路を確保するための枠状体内周に配設される遮光構造であって、光学系の光軸に直交する面での断面形状が所定の波形状を呈しており、該所定の波形状の稜線が光軸と略平行に延出している構成にした。
【選択図】図１

Description

本発明は、カメラ等の内部に配設される光学系で発生するフレア光を除去するための遮光構造に関する。

従来、カメラ等の光学機器では、撮影光学系の視野外から鏡筒内部に入射する光が、像面（例えば、デジタルカメラであれば撮像素子の受光面）に入射するとフレアを引き起こすことが知られている。このため、従来のレンズ鏡筒には、フレアの原因となる光（フレア光）を除去する遮光構造が設けられている。該遮光構造が設けられたレンズ鏡筒は、例えば特許文献１に開示されている。

特開２００３−１７７２９３号公報

特許文献１に開示されるレンズ鏡筒の内周には、レンズ群の光軸を含む面での断面形状が鋸歯状となるような遮光溝が設けられている。特許文献１に記載のレンズ鏡筒によれば、入射したフレア光を該遮光溝で反射して鏡筒外部すなわち被写体側に戻したり、あるいは該遮光溝自身で吸収したりすることにより、フレア光が像面に到達することを防止している。

フレアは必ずしも視野外から鏡筒内部に入射する光にのみ起因する現象ではない。例えば、像面に入射した光の一部が、該像面、遮光溝の順に表面反射して再び該像面に入射した場合にもフレアは発生しうる。特に、デジタルカメラのように撮像素子を用いている場合、該撮像素子の受光面で反射する成分は、入射光量の２０％前後に及ぶこともある。そのため、像面での表面反射により発生するフレア光を低減することも重要な課題とされる。しかし特許文献１に記載の構成では、このようなフレア光の低減については、何らの提案もなされていない。

また、特許文献１に記載されるような遮光溝を形成しようとした場合、レンズ鏡筒一つ一つに対してフライス加工を施さなければならない。これは、コストアップを招き、また短時間での大量生産を行う観点から好ましくない。

上記の事情に鑑み、本発明は、視野外から鏡筒内部に入射するフレア光のみならず像面での表面反射により発生するフレア光も良好に低減し、しかも簡易かつ安価に大量生産することができる遮光構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の遮光構造は、外部から光学系を介して像面に入射する光の光路を確保するための枠状体内周に配設される遮光構造であって、光学系の光軸に直交する面での断面形状が所定の波形状を呈しており、該所定の波形状の稜線が光軸と略平行に延出していることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、物体側視野外からのフレア光のみならず像面での表面反射に起因するフレア光の双方を効果的に除去してフレアを有効に防止することができる。

請求項２に記載の遮光構造によれば、所定の波形状は三角波形状であることが望ましい。

より具体的には、三角波形状において、山側の折れ曲がり角度および谷側の折れ曲がり角度が９０°以下となるように構成される（請求項３）。各折れ曲がり角度を９０°以下に設定することにより、遮光構造に入射するフレア光線の殆どは少なくとも二回反射することになる。よって、より効果的にフレア光線の光量を減衰させることができる。

なお、枠状体の形状に応じて、山側の折れ曲がり角度と谷側の折れ曲がり角度は任意に設定することができる。例えば、各角度は互いに異なっていても良い（請求項４）。

請求項５に記載の遮光構造によれば、上記枠状体としては、光学系を保持するレンズ鏡筒が例示される。また、請求項６に記載の遮光構造によれば、上記枠状体は、光学系と像面との間に配設され、外周に全反射ミラー面を有しており、非撮像時は光路中に全反射ミラー面を挿入して光をファインダー側に導き、撮像時は枠状体内を光が透過するように構成されたクイックリターンミラー機構の一部であってもよい。

また別の観点から、請求項７に記載の遮光構造は、外部から光学系を介して像面に入射する光の光路を確保するための枠状体内周に配設される遮光構造であって、光学系の光軸に直交する平面での断面形状が、周期的に配設された所定の波形状である遮光溝を有し、遮光溝は、物体側から像側に向かう光線については物体側から像側に向かう方向を維持しつつ反射し、かつ像側から物体側に向かう光線については像側から物体側に向かう方向を維持しつつ反射するように構成されていることを特徴とする。

請求項９に記載の遮光構造によれば、上記の特徴を持つ遮光構造の表面には高い光吸収性を持つ塗料が塗布されている。

また、別の観点から、請求項１０に記載の遮光構造は、物体側視野外から入射する第一のフレア光を複数回反射させると共に、像面での反射に起因する第二のフレア光を反射させて物体側に導くよう構成されている。

以上のように、本発明に係る遮光構造によれば、物体側視野外からのフレア光および像面（例えば撮像素子の撮像面）で表面反射したフレア光の双方を効果的に除去して、フレアの発生を有効に防止することができる。しかも、本発明によれば、稜線が光軸に略平行となるような独自の構成を採ることにより、従来の遮光構造のようにフライス加工等を必要とせず射出成形により簡易かつ安価に製造することができる。

図１は、本発明の実施形態の遮光構造を有するレンズ鏡筒５０を含む撮像光学系１００を模式的に示す図である。撮像光学系１００は、デジタルカメラ等の撮像機器内部に配設されるもので、レンズ鏡筒５０、該鏡筒内部に保持される撮影レンズ群２０、撮像素子７０を有する。

外部からの光は、撮影レンズ群２０を介して撮像素子７０に受光される。これにより画像が撮像される。なお、図１では、簡略化して撮影レンズ群２０を一枚のレンズのみにより表しているが、実際は一枚に限定されるものではなく、複数枚のレンズ等から構成されることもある。また、レンズ鏡筒５０の内部構造を明示する便宜上、撮像素子７０は、実際の構成よりもレンズ鏡筒５０から距離を置いて図示している。図１中、撮影レンズ群２０の光軸ＡＸを一点鎖線で示す。

レンズ鏡筒５０内周には遮光構造１０が形成されている。遮光構造１０は、光軸ＡＸに直交する面での断面形状が周期的な波形状となっている。また、遮光構造１０は、該波形状の複数の稜線が光軸ＡＸと略平行に延出するように構成される。本実施形態の遮光構造１０は、該断面形状が三角波形状となるように連続して折り返される複数の平面（遮光面）１０Ａを有する。なお、本実施形態においては、光吸収率を高めてフレア光の低減について実効性を上げるために、遮光構造を形成する各遮光面１０Ａには、例えば、黒色塗料等が均一に塗布されている。

上記のような遮光構造１０は、樹脂を使用して射出成形することにによって簡易かつ安価に形成される。つまり、実施形態の遮光構造１０は効率よく大量生産することが可能である。

図２は、実施形態の遮光構造１０の一部を拡大して示す図である。以下、図２を参照しつつ、遮光構造１０のフレア光低減特性について詳述する。外部の視野外からレンズ鏡筒５０に入射したフレア光を構成する複数の光線のうち任意の一本（以下、便宜上、第一のフレア光線という）を矢印線Ｆ１で示す。図２に示すように、第一のフレア光線は、遮光構造１０で反射しつつ後段の撮像素子７０に向かって進む。一般に、遮光面１０Ａに入射する第一のフレア光線は、その殆どが遮光面１０Ａ内部に吸収されてしまうが、極めて微量の光は、遮光面１０Ａで表面反射する。そこで、複数回反射を繰り返させることにより、表面反射による残存光量を低減することが可能になる。例えば、一回の表面反射において反射前の光量の１０％程度の光が残存する場合、ｎ回表面反射を繰り返すことにより、レンズ鏡筒５０入射直後の光量を約１／１０^ｎ倍の光量にまで減衰させることができる。つまり、遮光構造によるフレア光低減性能は、該フレア光の反射回数を増やせば増やすほど高くなる。

そこで、実施形態の遮光構造１０では、入射する第一のフレア光線が少なくとも二回反射するように、三角波形状の山での折り返し角度αおよび谷での折り返し角度βが適切な値に設定される。ここで、第一のフレア光線は様々な入射角で遮光面１０Ａに入射するが入射角が約９０°前後の光線が最も多い。そのため、より多くの第一のフレア光線を二回反射させるために、角度α、βは、共に９０°以下となるように設計するのが好適である。なお、遮光構造１０を簡易に製造することができ、かつ個体差を無くしていずれの製品も均一な遮光特性を有するようにするため、いずれの山での折り返し角度αも同一に設定される。角度βについても同様である。このように、第一のフレア光線は、殆どが遮光構造によって二回以上反射するため、仮に撮像素子７０に入射したとしても画質に影響を与えるフレアを生じる可能性が限りなく小さい。

なお、角度αと角度βは同一値であってもよいし、異なる値を採っても良い。例えば、図１に示すレンズ鏡筒５０のように、遮光構造１０が配設される部材が円筒状の枠状体である場合、該枠状体の形状に適合すべく角度βよりも角度αの方が大きく設定される。

また、画像形成に寄与する正規の光は、撮像素子７０に入射した際、一部が受光面で反射してしまう。従来のように、稜線が光軸ＡＸに非平行となるように形成される遮光構造の場合、撮像素子７０の受光面で反射した光線は、該遮光構造で反射されることにより、フレア光線（以下、便宜上第二のフレア光線という。）として再び撮像素子に入射するおそれがある。

これに対し、実施形態の遮光構造１０は、稜線が光軸ＡＸと略平行に延出するような構成になっている。すなわち、遮光面１０Ａは全て光軸とほぼ平行な平面となっている。このため、撮像素子７０から物体側（撮影レンズ群２０側）に向かう第二のフレア光線は、遮光構造５０で反射を繰り返したとしても、逆行して撮像素子７０に入射することはなく、必ず物体側（撮影レンズ群２０側）に進む。つまり、実施形態によれば、第二のフレア光線に起因するフレア現象はほぼ確実に防止される。

なお、以上の説明では、第一のフレア光線については、複数回反射させて光量を効果的に減少させる第一の作用に着目した。また、第二のフレア光線については、入射光線が撮像素子から物体側に向かうのであれば反射光線もまた撮像素子から物体側に向かうため、遮光構造で反射した成分が撮像素子７０に再び入射することがないという第二の作用に着目した。この二つの作用に基づいて、遮光構造１０のフレア光低減特性を説明した。しかし、光の持つ性質から、第一のフレア光線も第二の作用を受け、第二のフレア光線も第一の作用を受けうる。

すなわち、従来の遮光構造においては、遮光構造で反射して物体側に戻ろうとする第一のフレア光線がレンズ表面等で反射してしまい、撮像素子に入射してしまうという問題が残存していた。しかし、本発明に係る遮光構造によれば、第一のフレア光線は、第二の作用も受けることにより、上記問題は有効に解消される。また本発明によれば、第二のフレア光線がレンズ表面等で反射して撮像素子に戻るおそれも考えられる。しかし、第二のフレア光線は上記第一の作用も受けることにより、レンズ表面等に到達するときには充分に光量が減衰されており、撮像画像の画質には何らの影響も及ぼさない。

以上のように実施形態の遮光構造１０によれば、従来課題とされていた、外部の視野外からのフレア光が遮光構造で十分に減衰されない点、および撮像素子で表面反射した光が遮光構造で反射して再びフレア光として撮像素子に入射する点を良好に解決している。

上記実施形態の遮光構造１０は、レンズ鏡筒５０に形成されている。しかし、本発明に係る遮光構造は必ずしもレンズ鏡筒５０に形成する必要はなく、あくまで外部から像面（ここでは撮像素子）に入射する光の光路を確保するための枠状体の一部に形成されていれば上記効果を奏することができる。

図３は、一眼レフカメラの撮像光学系２００を構成するクイックリターンミラー部に本発明に係る遮光構造１０を適用した例である。図３に示すように撮像光学系２００は、撮影レンズ群２０、クイックリターンミラー部５０’、撮像素子７０を有する。図４は、クイックリターンミラー部５０’を拡大して示す図である。なお、図示しないが撮影レンズ群２０は、図１に示したようなレンズ鏡筒５０内に保持されている。ただし、本例においては、レンズ鏡筒５０内部に必ずしも遮光構造を形成するには及ばない。

図４に示すようにクイックリターンミラー部５０’は、中空の直方体形状を有している。外周の一面（ここでは天板）には、ミラー面５０ａが設けられている。また、クイックリターンミラー部５０’の内周には、上述した特性を持つ遮光構造１０が形成されている。

撮像光学系２００において、非撮影時、クイックリターンミラー部５０’は、図３中実線で示す位置まで回動している。外部から撮影レンズ群２０を介して入射する光は、ミラー面５０ａで反射して図示しないファインダー系に導かれる。

また撮像光学系２００において、撮影時、クイックリターンミラー部５０’は、図３中破線で示す位置まで回動している。外部から撮影レンズ群２０を介して入射する光は、遮光構造１０が形成されたクイックリターンミラー部５０’内部を透過し、撮像素子７０に入射する。ここで、遮光構造１０によってフレア光の発生が有効に防止されるため、撮像素子により撮像される画像はフレアのない高品質なものとなる。

以上が本発明の実施形態である。なお、上記実施形態では、遮光構造１０の光軸ＡＸに直交する面での断面形状が三角波形状であると説明した。ここで、該断面形状は、三角波形状以外にも、山と谷が交互かつ連続して存在する周期的な波形状であればよく、例えば鋸歯形状や正弦波形状であってもよい。

本発明の実施形態の遮光構造を有する撮像光学系を模式的に示す図である。 実施形態の遮光構造を拡大して示す図である。 本発明の実施形態の遮光構造を有する他の撮像光学系を模式的に示す図である。 実施形態の遮光構造を有するクイックリターンミラー部を拡大して示す図である。

符号の説明

１０ 遮光構造
２０ 撮影レンズ群
５０ レンズ鏡筒
５０’ クイックリターンミラー部
５０ａ ミラー面
７０ 撮像素子
１００、２００ 撮像光学系

Claims (10)

1. 外部から光学系を介して像面に入射する光の光路を確保するための枠状体内周に配設される遮光構造であって、
   前記光学系の光軸に直交する面での断面形状が所定の波形状を呈しており、該所定の波形状の稜線が前記光軸と略平行に延出していることを特徴とする遮光構造。
2. 請求項１に記載の遮光構造において、
   前記所定の波形状は三角波形状であることを特徴とする遮光構造。
3. 前記三角波形状において、山側の折れ曲がり角度および谷側の折れ曲がり角度が９０°以下であることを特徴とする請求項２に記載の遮光構造。
4. 前記山側の折れ曲がり角度と谷側の折れ曲がり角度が異なることを特徴とする請求項３に記載の遮光構造。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の遮光構造において、
   前記枠状体は、前記光学系を保持するレンズ鏡筒であることを特徴とする遮光構造。
6. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の遮光構造において、
   前記枠状体は、前記光学系と前記像面との間に配設され、外周に全反射ミラー面を有しており、非撮像時は光路中に前記全反射ミラー面を挿入して光をファインダー側に導き、撮像時は枠状体内を光が透過するように構成されたクイックリターンミラー機構の一部をなすことを特徴とする遮光構造。
7. 外部から光学系を介して像面に入射する光の光路を確保するための枠状体内周に配設される遮光構造であって、
   前記光学系の光軸に直交する平面での断面形状が、周期的に配設された所定の波形状である遮光溝を有し、
   前記遮光溝は、物体側から像側に向かう光線については物体側から像側に向かう方向を維持しつつ反射し、かつ像側から物体側に向かう光線については像側から物体側に向かう方向を維持しつつ反射するように構成されていることを特徴とする遮光構造。
8. 請求項７に記載の遮光構造において、
   前記所定の波形状が三角波形状であることを特徴とする遮光構造。
9. 表面に、該表面よりも高い光吸収性を持つ塗料が塗布されていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の遮光構造。
10. 物体側視野外から入射する第一のフレア光を複数回反射させると共に、像面での反射に起因する第二のフレア光を反射させて物体側に導くよう構成された、遮光構造。

Images