JP2010134286A - 組合せレンズ、撮像装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズ嵌合構造を有する非円形レンズ構造を組合せレンズとして得る。
【解決手段】２枚の物体側レンズ２１ａと像側のレンズ２１ｂの互いに隣接するレンズ面は、レンズ面の周囲の嵌合部Ｂによって嵌合して固定されており、物体側のレンズ２１ａは、受光面への結像に寄与しないレンズ面の一部を除去した非円形形状である。即ち、２枚のレンズ２１ａ、２１ｂはレンズ面の周囲のコバ嵌合面Ｂ（嵌合部）で嵌合すると共に、物体側のレンズ２１ａは上下部分がカットされた非円形形状となっている。また、レンズ２１ｂはカットされていない円形レンズであり、レンズ２１ａに対してレンズ２１ｂを回転調整し、レンズ間の偏芯調整が可能であると共に、レンズ間隔は嵌合により管理できるため高精度なレンズ組み立てが可能となる。このとき、レンズ２１ａの物体面側有効径Ｄ２はコバ嵌合面Ｂの外周径Ｄ１よりも大きく設定されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、入射光を受光面に結像させる複数のレンズのうちの少なくとも２枚のレンズを組合せた組合せレンズ、これを用いた撮像装置、これを画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、テレビジョン電話装置、カメラ付き携帯電話装置などの電子機器に関する。

近年、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）およびＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）に代表される固体撮像素子を用いたデジタルスチルカメラの普及が急速に進み、多種多様なデジタルスチルカメラが開発されている。このデジタルスチルカメラの小型化は、固体撮像素子における撮像技術の進歩と共に年々進んでいる。その中でも、携帯型情報端末または携帯電話装置に搭載されるカメラは、ズーム機能のような高スペック仕様が要求されると共にその筐体における大きさの制限などにより、特に、小型化および軽量化（以下、小型・軽量化ともいう）を求められている。

このようなズーム機能を有する小型の撮像装置は一般的なほとんどの撮影光学系のレンズの面形状は円形であるが、できるだけ小型軽量なレンズを求めるが故に、製造された円形レンズの光学的な有効面を除く不要な部分を切り欠いたり削って小型化したレンズが用いられている。特に、コンパクトデジタルカメラや携帯電話装置用のカメラモジュール用レンズの場合、撮像素子が矩形（長方形）であることに合わせて、レンズ形状を矩形に近い形に形成して小型化を図ることができる。

そこで、例えば、特許文献１に開示された撮像光学系用レンズのように、円形であったレンズを一部カットして非円形な切り欠きレンズとすることが開示されている。

図８は、特許文献１に開示されている従来の円形レンズと非円形レンズとの形状の差を示す平面図である。なお、図９は、図８に示す非円形レンズのＡ１−Ａ１断面図である。また、図１０は、図８に示す非円形レンズのＢ１−Ｂ１断面図である。

図８に示す非円形形状のレンズ１００は、点線の円形レンズ１００ａから、受光面への結像に寄与しない部分を直線に沿って切断されたＤカット形状を有している。ここで、レンズ１００は、部分ａ，ｂにおいて二箇所Ｄカットされているが、一箇所だけＤカットされていてもよい。

また、非円形形状のレンズ１００の左右端においても、受光面への結像に寄与しない部分が、領域が少ないが存在する。したがって、図１１に示すようなの非円形形状（つまり矩形状であって、点線の円形レンズ１００ａの上下端だけでなく左右端においてもＤカットされている形状）のレンズ１００ｂであってもよい。

ここで、図８に示したＤカット形状を有する非円形レンズ１００を、撮像素子の法線軸上（光軸上）に配設される場合、平面視における非円形レンズのＤカットされている部分の直線部と、受光面の長辺とは略平行であることが望ましい。

また、非円形レンズを被写体に面して配設される場合（光軸上に配設する場合）、平面視における非円形レンズのＤカットされている部分の直線部と、受光面の長辺とは、略平行であることが望ましい。

ここで、土台となる円形レンズ１００ａの径の大きさは、撮像面の対角線とほぼ同じ長さであることが望ましい。
特開２００６−２６７３９１号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている従来技術では、鏡筒の小型化のために第１群レンズの上下が切り欠きされた非円形の撮影レンズとしての非円形形状のレンズ１００を提案しているが、ここでは、このレンズ１００自体は１枚で構成されており、複数枚のレンズによる組レンズとして構成する場合についての詳しい記述や示唆は全く為されていない。

また、非円形形状のレンズ１００では、製造上、非円形部の充分な精度が得られないが故に、簡単かつ精度よく他のレンズと組み合わせて保持することができなかった。

本発明は、上記従来の問題を解決するもので、円弧部を有する非円形レンズと他のレンズとを組み合わせて構成される光学系において、このような非円形レンズと他のレンズを簡単な構成で精度よく保持することができる構造として、レンズ嵌合構造を有する非円形レンズ構造を得ることができる組合せレンズ、これを用いた撮像装置および、これを撮像部に用いた例えばデジタルカメラなどの電子機器を提供することを目的とする。

本発明の組合せレンズは、入射光を受光面に結像させる複数のレンズのうちの少なくとも２枚のレンズを組合せた組合せレンズであって、該２枚の物体側と像側のレンズの互いに隣接するレンズ面は、該レンズ面の周囲の嵌合部によって嵌合して固定されており、物体側のレンズは、該受光面への結像に寄与しないレンズ面の一部を除去した非円形形状であり、そのことにより上記目的が達成される。

また、好ましくは、本発明の組合せレンズにおける少なくとも２枚のレンズのうち少なくともいずれかのレンズの嵌合部は円周状または円周面状に構成されている。

さらに、好ましくは、本発明の組合せレンズにおける２枚のレンズの嵌合部はそれぞれ、嵌合方向に縮径するテーパ面同士により嵌合可能とする嵌合面部を有している。

さらに、好ましくは、本発明の組合せレンズにおける２枚のレンズのうち前記物体側のレンズの嵌合部の外径は、前記像側のレンズのレンズ面の有効径と同等かまたは小さく構成されている。

さらに、好ましくは、本発明の組合せレンズにおける２枚のレンズは、前記レンズ面の周囲のコバ部のみで前記嵌合部として当接して嵌合保持されている。

さらに、好ましくは、本発明の組合せレンズにおける２枚のレンズのレンズ面同士は互いに接触せず、該レンズ面同士は僅かな隙間を有して離間して配置されている。

さらに、好ましくは、本発明の組合せレンズにおける２枚のレンズのうち前記物体側のレンズの非円形形状は、円形レンズの外周の弧部分と、該外周の弧部分を直線に沿って平坦化した直線形状部とを有する。

さらに、好ましくは、本発明の組合せレンズにおける直線形状部は、光軸に直交する方向の上下位置において、対向する２辺として平行に形成されている。

さらに、好ましくは、本発明の組合せレンズにおける直線形状部は、前記受光面の矩形の長辺と平行である。

さらに、好ましくは、本発明の組合せレンズにおける２枚のレンズのうち前記物体側のレンズのレンズ面は有効径内でカットし、前記像側のレンズのレンズ面は有効径外でカットして、該２枚のレンズを嵌合部で嵌合すると共に、組レンズのサイズを小さく構成している。

さらに、好ましくは、本発明の組合せレンズにおける２枚のレンズのうち前記物体側のレンズは、前記レンズ面の一部が除去されていない外周弧領域を鏡筒に固定している。

さらに、好ましくは、本発明の組合せレンズにおける２枚のレンズのうちの一方のレンズの偏芯を、他方のレンズの偏芯と相殺する方向にレンズの偏芯方向を合わせるべく、レンズ外周の一部を切り取ったゲート部を設け、該ゲート部の方向を管理してレンズを嵌合して組み合わせる。

さらに、好ましくは、本発明の組合せレンズにおいて、光軸を曲げる機能を有したプリズムが物体側に面して配設されており、該プリズムの光出射面よりはみ出さないように、前記２枚のレンズのうち前記物体側のレンズの弧部分を直線に沿って平坦化した非円形形状を有する。

本発明の撮像装置は、入射光を光学像として受光面上に結像させる本発明の上記組合せレンズと、該受光面上に結像した光学像を電気信号に変換して撮像する撮像素子とを有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。

本発明の電子機器は、本発明の上記撮像装置または、本発明の上記組合せレンズのいずれかを搭載している。

本発明の電子機器は、本発明の上記組合せレンズを用いて受光面上に光学像を結像させるであり、そのことにより上記目的が達成される。

本発明の電子機器は、本発明の上記撮像装置を画像入力デバイスとして撮像部に用いたであり、そのことにより上記目的が達成される。

上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。

本発明においては、入射光を受光面に結像させる複数のレンズのうちの少なくとも２枚のレンズを組合せた組合せレンズであって、該２枚の物体側と像側のレンズの互いに隣接するレンズ面は、該レンズ面の周囲の嵌合部によって嵌合して固定されており、物体側のレンズは、該受光面への結像に寄与しないレンズ面の一部を除去した非円形形状である。

このように、被写体の像を受光面に結像させる複数枚のレンズのうちの２枚のレンズを組合せてなる組合せレンズであって、それぞれのレンズの隣接するレンズ面は、嵌合によって固定されており、いずれか一方のレンズは、受光面への結像に寄与しないレンズ面の一部を除去した非円形形状であることより、厚みの薄い組み合わせレンズを実現しながらコバ嵌合によりレンズ相互間の光軸と光軸方向における距離の位置関係を同時に精度よく決定でき、レンズ相互の位置調整や鏡筒の内径精度を不要とすることができて、接着剤などによる固定方法においても、レンズの光学性能の劣化を防止することが可能となる。

組合せレンズのうちレンズ面の一部を除去したレンズと嵌合するもう一方のレンズの嵌合面（嵌合部）のうち少なくとも一方のレンズの嵌合面（嵌合部）は円周状に形成されていることより、嵌合面（嵌合部）が円周状に形成されているレンズを回転調整することが可能で、これによって、レンズの偏芯誤差の影響を除去することが可能となる。

組合せレンズのうちレンズ面の一部を除去したレンズの嵌合面（嵌合部）の外径は嵌合面（嵌合部）がない側のレンズ面の有効径よりも小さいことを特徴とする組合せレンズとすることにより、厚みの薄い組み合わせレンズを実現しながらコバ嵌合により、レンズ相互間の光軸と光軸方向における距離の位置関係を同時に決定でき、レンズ相互の位置調整や鏡筒の内径精度を不要とすることが可能となる。

レンズ面の一部を除去した形状であるレンズは、円形レンズの弧部分を直線に沿って平坦化した形状を有することより、レンズの低コスト化が実現可能となる。

対向する２箇所（２辺）において、円形レンズの弧部分を直線に沿って平坦化した形状を有することにより、レンズの薄型化と軽量化を図ることが可能となる。

組合せレンズのうちレンズ面の一部を除去したレンズは、除去していない弧領域を鏡筒に固定していることにより、部品精度を確保することが可能となる。

組合せレンズは、光軸を曲げる機能を有したプリズムを介して被写体に面して配設されており、このプリズムの光入射面または光出射面よりはみ出さないように円形レンズの弧部分を直線に沿って平坦にした形状であることより、プリズムの厚み以下の光学系が実現可能である。

組合せレンズは、光軸を曲げる機能を有したプリズムを介して被写体に面して配設されており、平面視における円形レンズの弧部分を直線に沿って平坦化した直線形状のレンズの直線形状部と、受光面の長辺とは、略平行または平行であることより、受光面の短辺方向に薄い光学系が実現可能である。

長方形の受光面を有し、受光面に結像した光学像を電気信号に変換する撮像素子と、被写体の像を受光面に結像させる複数枚のレンズとを有しており、複数枚のレンズは、本発明の組合せレンズを有する撮像装置であることにより、高変倍の変倍光学系を用いた場合でも、収差性能の劣化なしに、撮影レンズユニットの薄型化と高性能化とを効果的にバランスさせることが可能となり、高性能・高変倍でありながら薄型の撮影レンズユニットを実現することが可能となる。

薄型で小型なデジタルカメラ、ビデオカメラ、監視カメラ、車載カメラ、テレビジョン電話用カメラ、ドアホーン用カメラ、パーソナルコンピュータ、モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯情報端末やこれらの周辺機器(マウス、スキャナ装置およびプリンタ）などの電子機器が実現可能となる。

以上によって、円弧部を有する非円形レンズと他のレンズとを組み合わせて構成される光学系において、このような非円形レンズと他のレンズを簡単な構成で精度よく保持することができる構造として、レンズ嵌合構造を有する非円形レンズ構造を得ることが可能となる。

以上により、本発明によれば、２枚の物体側と像側のレンズの互いに隣接するレンズ面は、レンズ面の周囲の嵌合部によって嵌合して固定されており、物体側のレンズは、受光面への結像に寄与しないレンズ面の一部を除去した非円形形状であるため、円弧部を有する非円形レンズと他のレンズとを組み合わせて構成される光学系において、このような非円形レンズと他のレンズを簡単な構成で保持するための構造、例えばレンズ嵌合構造を有する非円形レンズ構造を組合せレンズとして得ることができる。

以下、本発明の組合せレンズおよびこれを用いた撮像装置の実施形態１〜３、さらにこれを撮像部に用いた例えばデジタルカメラなどの電子機器としての電子情報機器の実施形態４について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るズームレンズ系を持つ撮影レンズユニットの要部構成図である。図２（ａ）は、図１の撮影レンズユニットにおける第１レンズ群の縦断面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ部拡大図、図２（ｃ）は、図１の撮影レンズユニットにおける第１レンズ群の正面図である。

図１において、本実施形態１の撮像装置を構成する撮影レンズユニット１は、物体の光学像を形成する撮影レンズ系２と、光学像を長方形状（矩形状）の撮像領域３を受光面として受光して電気的な信号電荷に変換する撮像素子４とを有している。

この撮影レンズユニット１では、撮像に使用される光束が通過しない領域を積極的に削ってレンズ外径を特定方向に小さくすることにより、撮影レンズユニット１の薄型化、小型化を図っている。このため、最も大きくなる組合せレンズの第１レンズ群２１（レンズ２１ａ、レンズ２１ｂ）は、撮影レンズ系２のサイズを縮小するために、撮影レンズユニット１の厚み方向をカットした構造としている。図２（ａ）および図２（ｂ）に第１レンズ群２１の構造の詳細を示している。

図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、複数枚のレンズ２１ａ、２１ｂからなるレンズ群２１のうちの物体側のレンズ２１ａは、元来は円形状のレンズであったものの、上下部分を平行に切り欠いて製造された非円形（矩形状）の「カットレンズ」である。なお、このような「カットレンズ」は、実際に、円形のレンズをカットして作製することも可能であるが、成形型がカット形状をしていて、最初からカット形状に樹脂成型して作製することもできる。

なお、採用されるレンズ形状は、被写体に近いズームレンズ系の前段ほどレンズ径が大きくなるため、小型軽量や省スペースを図るために、円形レンズの上下両端部を平行に切り欠いて製造された小判型のカットレンズ（以下「小判型レンズ」という）や、円形レンズの一端だけを切り欠いて製造したＤ字型のカットレンズ（以下「Ｄ型レンズ」という）などが用いられる。特に、円形以外のカットレンズのような非円形レンズである処の小判型レンズを保持するためのレンズ面の周囲のコバ部は、他のレンズのコバ部斜面と嵌合する構造を特徴とする。

これらのレンズ２１ａ、２１ｂは、レンズ保持部であるレンズコバ部の所定の箇所で一体的に嵌合された後（詳細は後述する）、図示しない鏡筒内に固定されている。このときレンズ２１ａと鏡筒は部品精度を確保するために切り欠いていない円形状の弧部分で固定されていることが好ましい。これは、レンズ２１ａおよび鏡筒は、製造上、円形部分の精度を確保しやすいためである。

図２（ｂ）に示す部分拡大図には、レンズ２１ａ、２１ｂの嵌合状態が詳細に示されている。

図２（ｂ）のように、光軸ＡＸに直交する方向（径方向）の上下位置において、レンズ２１ａ、２１ｂはコバ嵌合のため、レンズ面同士は互いに接触せず、レンズ面同士は僅かな隙間を有して離間して配置されている。このように、各レンズ２１ａ、２１ｂはそれぞれ前述したコバ部（嵌合部）のみで当接して嵌合保持されている。レンズ２１ａ、２１ｂのコバ部（嵌合部）は円周状または円周面状に構成されており、そのレンズ面の周囲のコバ部（嵌合部Ｂ）はそれぞれ、嵌合方向に縮径する傾斜面のテーパ面同士により嵌合可能とされている。

図３（ａ）は、図２（ａ）および図２（ｃ）に示した、円形レンズの上下両端を切り欠いて製造した小判型カットレンズ（小判型レンズ）で構成されたレンズ２１ａの正面図および断面図である。

図３（ａ）のように、この小判型レンズのレンズ２１ａは、所望の光学的特性を有する有効レンズ面を残して、その円形レンズから不要な領域を上下位置をほぼ平行にカットした非円形形状である。即ち、レンズ２１ａは、外周円弧部（即ちカットされてない領域部分）と非円弧部（即ち平坦にカットされた直線形状部分）で構成され、上下のそれぞれのカット量は採用するカメラシステムの性能特性や空間的設計に合わせて適宜に調整され、必ずしも同じ量である必要はない。また、レンズ２１ａ、２１ｂを構成する組レンズのうち対向する面のコバ部（嵌合部Ｂ）はそれぞれ円周状または円周面状に互いに嵌合して互いに当接するようになっており、レンズ面周囲のレンズ保持部であるコバ部（嵌合部Ｂ）の外径Ｄ１は、像側のレンズ２１ｂのレンズ面の有効径（レンズ２１ａの厚さＤ３）よりも小さいかまたは同等に構成されている。

図３（ｂ）は、図３（ａ）に示した、円形レンズの上下両端を切り欠いて製造した小判型カットレンズ（小判型レンズ）のレンズ２１ａと嵌合するレンズ２１ｂの正面図および断面図である。

図３（ｂ）のように、このレンズ２１ｂは、有効レンズ面がカットされていない円形状である。即ち、レンズ２１ｂの有効レンズ面は円形であり、有効レンズ面の周囲のレンズ保持部であるコバ部と、ゲートＧ（ゲート部）を有するもののレンズ外形とも略円形であるため、レンズ２１ａのコバ部に対して円周状または円周面状に互いに嵌合して当接するようになっている。

また、これらのレンズ２１ａ、２１ｂは共に樹脂レンズである場合、それぞれのレンズ２１ａ、２１ｂは同じロットでは偏芯の量とその方向が同じになるが、ロットが変わると偏芯の量と方向が異なるという特徴を持っている。この場合、レンズ２１ａの偏芯の影響を相殺する方向にレンズ２１ｂの偏芯の方向を合わせるため、レンズ外周の一部を切り取ったゲートＧのゲート方向を管理して嵌合することにより、第１レンズ群２１の光学特性をより最適になるように管理することができる。このとき、レンズ２１ｂの外形はレンズ２１ａの外形と同じか小さいため、レンズ２１ｂのゲート方向がどの方向になってもレンズ２１ｂはレンズ２１ａの厚みＤ３をはみ出すことはない。

また、レンズ面の周囲のコバ部（嵌合部Ｂ）によるコバ嵌合によりレンズ相互間の光軸ＡＸと光軸方向における距離の位置関係を同時に決定することができ、レンズ相互の位置調整や鏡筒の内径精度を不要とすることができ、接着剤などによる固定方法においても、レンズ２１ａ、２１ｂの光学性能の劣化を防止することができる。
（実施形態２）
本実施形態２では、上記実施形態１の第１レンズ群２１とはレンズの種類が異なる場合について説明する。

図４（ａ）は、本発明の実施形態２に係るズームレンズ系を持つ撮影レンズユニットにおける他の第１レンズ群の縦断面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）の第１レンズ群の正面図である。

図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、第１レンズ群２２は、メニスカス正レンズ２２ａ、２２ｂによる２枚の組合せレンズであり、これを用いたズームレンズ系は、設計により物体側から、入射光を絞る正のパワー（有効レンズ径が物体側のレンズ２２ａと像側のレンズ２２ｂで小さくなる）から始まる構成を取ることも考えられ、レンズ２２ａ、２２ｂがレンズ面の周囲のコバ部（嵌合部Ｂ）でコバ嵌合している正のパワーを有するように設計することができる。

図５（ａ）は、図４（ａ）および図４（ｂ）に示した、円形レンズの上下両端部を平らに切り取って製造した小判型カットレンズ（小判型レンズ）で構成されたレンズ２２ａの正面図およびその縦断面図である。

図５（ａ）に示すように、この小判型レンズのレンズ２２ａは、所望の光学的特性を有する有効レンズ面を残して、その円形レンズから不要な領域を上下に略平行にカットしたレンズ形状である。即ち、レンズ外周の円弧部（即ちカットされてない外周部分）と非円弧部（即ちカットされた平らな直線形状部分）にて構成され、上下のそれぞれのカット量は、採用するカメラシステムの性能特性や空間的設計に合わせて適宜に調整されて、必ずしも同じ量である必要はない。

また、レンズ２２ａ、２２ｂを構成する組合せレンズのうち、対向するレンズ面周囲のコバ部（嵌合部Ｂ）はそれぞれ円周状または円周面状に互いに嵌合して当接するようになっており、レンズ面周囲のレンズ保持部であるコバ部（嵌合部Ｂ）の外径Ｄ１は、物体側レンズ面の有効径Ｄ２よりも小さくなっている。コバ部（嵌合部Ｂ）の外径Ｄ１は、像側のレンズ２２ｂのレンズ面の有効径（レンズ２２ａの厚さＤ３）よりも小さいかまたは同等に構成されている。

図５（ｂ）は、図５（ａ）に示した、円形レンズの上下両端を切り欠いて製造した小判型カットレンズと嵌合するレンズ２２ｂの正面図およびその縦断面図である。

図５（ｂ）に示すように、レンズ２２ｂは、カットされていない円形状である。即ち、有効レンズ面は円形であり、レンズ面の周囲のレンズ保持部としてのコバ部（嵌合部Ｂ）、レンズ外形とも円形なため、レンズ２２ｂのコバ部（嵌合部Ｂ）とそれぞれ円周状または円周面状に互いに嵌合して当接するようになっている。

また、２枚の組合せレンズであるレンズ２２ａ、２２ｂは共に樹脂レンズである場合、それぞれのレンズは同じロットでは偏芯の量と方向が同じとなるが、ロットが変わると偏芯の量と方向が異なる特徴を持つ。この場合、レンズ２２ａの偏芯の影響を相殺する方向にレンズ２２ｂの偏芯の方向を合わせるため、外周部を一部切断したゲートＧの方向を管理して嵌合部Ｂで嵌合することにより、第１レンズ群２２の光学特性を最適になるように管理することができる。このとき、レンズ２２ｂの外形はレンズ２２ａの外形と同じかまたは小さいため、レンズ２２ｂのゲート方向がどの方向になってもレンズ２２ｂはレンズ２２ａの厚みＤ３をはみ出すことはない。

また、レンズ面の周囲のコバ部（嵌合部Ｂ）によるコバ嵌合により、レンズ相互間の光軸ＡＸと光軸方向における距離の位置関係を同時に決定することができ、レンズ相互の位置調整や鏡筒の内径精度を不要とすることができて、接着剤などによる固定方法においても、レンズの光学性能の劣化を防止することができる。

なお、本実施形態２では、非円形レンズとして小判型レンズを採用したものを例示したが、非円形レンズのうちの例えばＤ型レンズも適宜に採用してもよく、その嵌合する場合も上記実施形態１，２の場合と同様にして、円弧部内の円周状または円周面状のコバ部（嵌合部Ｂ）で接するように固定すればよい。
なお、このようなＤ型レンズは、円形レンズの一端だけを切り欠いて製造できるものであるので、小判型レンズよりは一般に低コストであるが故に、低価格化のためには多用してもよい。

また、ズームレンズ系は図６に示すように物体側に光軸ＡＸを直角方向に変化するためのプリズムを配置した場合について次の実施形態３で詳細に説明する。
（実施形態３）
図６は、本発明の実施形態３に係るズームレンズ系を持つ撮影レンズユニットの要部構成図である。ここでは、広角端（Ｗ)でのレンズ配置および光路を屈曲光学系の光路折り曲げ状態における光学断面でそれぞれ示し、撮像素子の矩形状の撮像領域の短辺に平行であって光軸ＡＸを含む平面での光学断面を示している。

図６において、本実施形態３の撮像装置を構成する撮影レンズユニット１０は、物体の光学像を形成する撮影レンズ系２Ａと、光学像を長方形状（矩形状）の撮像領域３を受光面として受光して電気的な信号電荷に変換する撮像素子４とを有している。

本実施形態３が、上記実施形態１の場合と異なるのは、上記実施形態１の撮影レンズ系２の前段にプリズム５を配置した点である。よって、本実施形態３の撮影レンズ系２Ａは、本実施形態１の撮影レンズ系２と、その前段のプリズム５とを有している。

この撮影レンズユニット１０では、撮像に使用される光束が通過しない領域を積極的に削ってレンズ外径を特定方向に小さくすることにより、撮影レンズユニット１０の薄型化、小型化を図っている。このため、最もサイズが大きくなる組合せレンズの第１レンズ群２１（レンズ２１ａ、レンズ２１ｂ）において、撮像に使用される光束が通過しない領域ををカットして、撮影レンズユニット１０の厚み方向をカットした構造としている。前述したように、図２（ａ）および図２（ｂ）に第１レンズ群２１の構造の詳細を示している。

ズームレンズ系は、複数のレンズ群から成っており、少なくとも１つのレンズ群が光軸ＡＸに沿って移動し、少なくとも１つのレンズ群間隔を変化させることにより変倍(即ちズーミング)を行う構成になっている。

このような撮影レンズユニット１０では、撮影レンズ系が光路を直角に曲げる反射光学素子としてのプリズム５を含むことにより、その薄型化が達成可能となる。このとき、撮影レンズユニット１０の厚さは光路折り曲げ後のレンズの外径に影響されるので、撮像に使用される光束が通過しない領域を積極的に削ってレンズ外径を特定方向に小さくすれば、撮影レンズユニット１０の更なる薄型化が可能となる。このため、最も大きくなる第１レンズ群２１（または２２）は、撮影レンズユニット１０の厚み方向にカットした構造としている。

以上の実施形態１〜３によれば、２枚の物体側レンズ２１ａと像側のレンズ２１ｂの互いに隣接するレンズ面は、レンズ面の周囲の嵌合部Ｂによって嵌合して固定されており、物体側のレンズ２１ａは、受光面への結像に寄与しないレンズ面の一部を除去した非円形形状である。即ち、２枚のレンズ２１ａ、２１ｂはレンズ面の周囲のコバ部（嵌合面の嵌合部Ｂ）で嵌合すると共に、物体側のレンズ２１ａは上下部分がカットされた非円形形状となっている。これによって、非円形レンズと他のレンズを簡単な構成で精度よく保持することができる構造として、レンズ嵌合構造を有する非円形レンズ構造を得ることができる。

また、レンズ２１ｂは、有効レンズ面がカットされていない円形レンズであり、レンズ２１ａに対してレンズ２１ｂを回転調整し、レンズ間の偏芯調整が可能であると共に、レンズ間隔は嵌合により管理できるため、高精度なレンズ組み立てが可能となる。このとき、レンズ２１ａの物体面側有効径Ｄ２はコバ部（嵌合面Ｂ）の外周径Ｄ１よりも大きく設定されている。なお、像側のレンズ２１ｂは、レンズ面のカットを行うと軸偏芯を調整することができなくなる。また、物体側のレンズ２１ａは、レンズ外形（コバ）を残すとサイズが大きくなり、カメラモジュールの薄型化が困難となる。
（実施形態４）
上記実施形態１〜３の組合せレンズを採用することにより、撮影レンズ系として高変倍の変倍光学系を用いた場合でも、収差性能の劣化なしに撮影レンズユニット１または１０の薄型化と高性能化とを効果的にバランスさせることが可能となる。したがって、高性能・高変倍でありながら薄型の撮影レンズユニット１または１０を実現することができる。その撮影レンズユニット１または１０をデジタルカメラ、画像入力機能付きデジタル機器などの撮像装置に用いれば、それらの薄型・軽量・コンパクト化、 低コスト化、 高性能化、高機能化などに寄与することができる。

上記実施形態１〜３の組合せレンズを持つ撮影レンズユニット１または１０は、被写体の映像を光学的に取り込んで電気的な信号として出力する光学装置であって、被写体の静止画撮影や動画撮影に用いられるカメラの主たる構成要素を成すものである。そのようなカメラの例としては、デジタルカメラ、ビデオカメラ、監視カメラ、車載カメラ、テレビジョン電話装置用カメラ、ドアホーン用カメラ、パーソナルコンピュータ、モバイルコンピュータ、携帯電話装置、携帯情報端末（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、これらの周辺機器(マウス、スキャナおよびプリンタ)、その他のデジタル機器などに内蔵または外付けされるカメラなど電子機器が挙げられる。

これらの例から分かるように、撮影レンズユニット１または１０を用いることにより、撮像装置としてのカメラを構成することができるだけでなく、各種機器に撮影レンズユニット１または１０を搭載することにより、カメラ機能を付加することも可能である。例えば、カメラ付き携帯電話装置などの画像入力機能付きデジタル機器を、撮像装置として構成することが可能である。

なお、従来の「デジタルカメラ」の語は、専ら光学的な静止画を記録するものを指していたが、静止画と動画を同時に扱えるデジタルスチルカメラや家庭用デジタルムービーカメラも提案されており、現在では特に区別されなくなってきている。したがって、「デジタルカメラ」の語は、デジタルスチルカメラ，デジタルムービーカメラ， ウェッブカメラ(オープン型・プライベート型を問わず、ネットワークに接続されて画像の送受信を可能にする機器に接続されるカメラであって、ネットワークに直接接続されるもの、パーソナルコンピュータなどの情報処理機能を有する機器を介して接続されるものの両方を含む。)のように、光学像を形成する撮影レンズ系、その光学像を電気映像信号に変換する撮像素子などを備えた撮影レンズユニット１または１０を主たる構成要素とするカメラすべてを含むものとする。

図７は、本発明の実施形態４として、本発明の実施形態１〜３の撮影レンズユニット１または１０を含む撮像装置を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。

図７において、本実施形態４の電子機器としての電子情報機器９０は、上記実施形態１〜３の撮影レンズユニット１または１０からの撮像信号を各種信号処理してカラー画像信号を得る撮像装置９１と、この撮像装置９１からのカラー画像信号を記録用に所定の信号処理した後にデータ記録可能とする記録メディアなどのメモリ部９２と、この撮像装置９１からのカラー画像信号を表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示可能とする液晶表示装置などの表示手段９３と、この撮像装置９１からのカラー画像信号を通信用に所定の信号処理をした後に通信処理可能とする送受信装置などの通信手段９４と、この撮像装置９１からのカラー画像信号を印刷用に所定の印刷信号処理をした後に印刷処理可能とするプリンタなどの画像出力手段９５とを有している。なお、この電子情報機器９０として、これに限らず、撮像装置９１の他に、メモリ部９２と、表示手段９３と、通信手段９４と、プリンタなどの画像出力手段９５とのうちの少なくともいずれかを有していてもよい。

この電子情報機器９０としては、前述したように、例えばデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラ、ドアホンカメラ、車載用後方監視カメラなどの車載用カメラおよびテレビジョン電話用カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、カメラ付き携帯電話装置および携帯端末装置（ＰＤＡ）などの画像入力デバイスを有した電子機器が考えられる。

したがって、本実施形態４によれば、この撮像装置９１からのカラー画像信号に基づいて、これを表示画面上に良好に表示したり、これを紙面にて画像出力手段９５により良好にプリントアウト（印刷）したり、これを通信データとして有線または無線にて良好に通信したり、これをメモリ部９２に所定のデータ圧縮処理を行って良好に記憶したり、各種データ処理を良好に行うことができる。

なお、上記実施形態４の電子情報機器９０に限らず、上記実施形態１〜３の撮影レンズユニット１または１０の光学系を情報記録再生部に用いたピックアップ装置などの電子情報機器であってもよい。この場合、レンズの代わりに、ピックアップ装置の光学系に用いる光学素子としては、出射光を直進させて出射させると共に、入射光を曲げて所定方向に入射させる光学機能素子（例えばホログラム光学素子）である。また、撮像装置に代えて、ピックアップ装置の電子素子としては、出射光を発生させるための発光素子（例えば半導体レーザ素子またはレーザチップ）および入射光を受光するための受光素子（例えばフォトＩＣ）を有している。

なお、本実施形態１〜３では、特に説明しなかったが、２枚の物体側と像側のレンズの互いに隣接するレンズ面は、レンズ面の周囲の嵌合部によって嵌合して固定されており、物体側のレンズは、受光面への結像に寄与しないレンズ面の一部を除去した非円形形状である。これによって、円弧部を有する非円形レンズと他のレンズとを組み合わせて構成される光学系において、このような非円形レンズと他のレンズを簡単な構成で保持するための構造、例えばレンズ嵌合構造を有する非円形レンズ構造を組合せレンズとして得ることができる本発明の目的を達成することができる。

以上のように、本発明の好ましい実施形態１〜４を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態１〜４に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態１〜４の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。

本発明は、入射光を受光面に結像させる複数のレンズのうちの少なくとも２枚のレンズを組合せた組合せレンズ、これを用いた撮像装置、これを画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、テレビジョン電話装置、カメラ付き携帯電話装置などの電子機器の分野において、２枚の物体側と像側のレンズの互いに隣接するレンズ面は、レンズ面の周囲の嵌合部によって嵌合して固定されており、物体側のレンズは、受光面への結像に寄与しないレンズ面の一部を除去した非円形形状であるため、円弧部を有する非円形レンズと他のレンズとを組み合わせて構成される光学系において、このような非円形レンズと他のレンズを簡単な構成で保持するための構造、例えばレンズ嵌合構造を有する非円形レンズ構造を組合せレンズとして得ることができる。

本発明の実施形態１に係るズームレンズ系を持つ撮影レンズユニットの要部構成図である。 （ａ）は、図１の撮影レンズユニットにおける第１レンズ群の縦断面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ部拡大図、（ｃ）は、図１の撮影レンズユニットにおける第１レンズ群の正面図である。 （ａ）は、図２（ａ）および図２（ｃ）に示した、円形レンズの上下両端を切り欠いて製造した小判型レンズの正面図および断面図、（ｂ）は、（ａ）に示した、円形レンズの上下両端を切り欠いて製造した小判型レンズと嵌合するレンズの正面図および断面図である。 （ａ）は、本発明の実施形態２に係るズームレンズ系を持つ撮影レンズユニットにおける他の第１レンズ群の縦断面図、（ｂ）は、（ａ）の第１レンズ群の正面図である。 （ａ）は、図４（ａ）および図４（ｂ）に示した、円形レンズの上下両端部を平らに切り欠いて製造した小判型レンズの正面図およびその縦断面図、（ｂ）は、（ａ）に示した、円形レンズの上下両端を切り欠いて製造した小判型カットレンズと嵌合するレンズの正面図およびその縦断面図である。 本発明の実施形態３に係るズームレンズ系を持つ撮影レンズユニットの要部構成図である。 本発明の実施形態４として、本発明の実施形態１〜３の撮影レンズユニットを含む撮像装置を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。 特許文献１に開示されている従来の円形レンズと非円形レンズとの形状の差を示す平面図である。 図８の非円形レンズの一断面形状を示す断面図である。 図８の非円形レンズの他の断面形状を示す断面図である。 図８の円形レンズを四方向からＤカットすることにより得られる非円形レンズの平面図である。

符号の説明

１、１０ 撮影レンズユニット
２ 撮影レンズ系
２１、２２ 第１レンズ群
２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ レンズ
３ 撮像領域
４ 撮像素子
５ プリズム
ＡＸ 光軸
Ｂ コバ部（嵌合部または嵌合面部）
Ｄ１ コバ部（嵌合部Ｂ）の外径
Ｄ２ 物体側レンズ面の有効径
Ｄ３ 像側レンズ面の有効径（物体側のレンズの厚さ）
９０ 電子情報機器（電子機器）
９１ 撮像装置
９２ メモリ部
９３ 表示手段
９４ 通信手段
９５ 画像出力手段

Claims (13)

1. 入射光を受光面に結像させる複数のレンズのうちの少なくとも２枚のレンズを組合せた組合せレンズであって、該２枚の物体側と像側のレンズの互いに隣接するレンズ面は、該レンズ面の周囲の嵌合部によって嵌合して固定されており、物体側のレンズは、該受光面への結像に寄与しないレンズ面の一部を除去した非円形形状である組合せレンズ。
2. 前記少なくとも２枚のレンズのうち少なくともいずれかのレンズの嵌合部は円周状または円周面状に構成されている請求項１に記載の組合せレンズ。
3. 前記２枚のレンズの嵌合部はそれぞれ、嵌合方向に縮径するテーパ面同士により嵌合可能とする嵌合面部を有している請求項１または２に記載の組合せレンズ。
4. 前記２枚のレンズのうち前記物体側のレンズの嵌合部の外径は、前記像側のレンズのレンズ面の有効径と同等かまたは小さく構成されている請求項１に記載の組合せレンズ。
5. 前記２枚のレンズは、前記レンズ面の周囲のコバ部のみで前記嵌合部として当接して嵌合保持されている請求項１に記載の組合せレンズ。
6. 前記２枚のレンズのうち前記物体側のレンズの非円形形状は、円形レンズの外周の弧部分と、該外周の弧部分を直線に沿って平坦化した直線形状部とを有する請求項１に記載の組合せレンズ。
7. 前記２枚のレンズのうち前記物体側のレンズのレンズ面は有効径内でカットし、前記像側のレンズのレンズ面は有効径外でカットして、該２枚のレンズを嵌合部で嵌合すると共に、組レンズのサイズを小さく構成している請求項１に記載の組合せレンズ。
8. 前記２枚のレンズのうち前記物体側のレンズは、前記レンズ面の一部が除去されていない外周弧領域を鏡筒に固定している請求項１に記載の組合せレンズ。
9. 前記２枚のレンズのうちの一方のレンズの偏芯を、他方のレンズの偏芯と相殺する方向にレンズの偏芯方向を合わせるべく、レンズ外周の一部を切り取ったゲート部を設け、該ゲート部の方向を管理してレンズを嵌合して組み合わせる請求項１に記載の組合せレンズ。
10. 光軸を曲げる機能を有したプリズムが物体側に面して配設されており、
    該プリズムの光出射面よりはみ出さないように、前記２枚のレンズのうち前記物体側のレンズの弧部分を直線に沿って平坦化した非円形形状を有する請求項１に記載の組合せレンズ。
11. 入射光を光学像として受光面上に結像させる請求項１〜１０のいずれかに記載の組合せレンズと、該受光面上に結像した光学像を電気信号に変換して撮像する撮像素子とを有する撮像装置。
12. 請求項１〜１０のいずれかに記載の組合せレンズを用いて受光面上に光学像を結像させる電子機器。
13. 請求項１２に記載の撮像装置を画像入力デバイスとして撮像部に用いた電子機器。

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