JP2017111420A - 撮像レンズ及びその被写界深度の矯正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズモジュールの被写界深度の矯正方法を提供する。【解決手段】レンズモジュール１０３は、１×２の一対のガラスレンズからなる第１のレンズ１０５と、一般的なレンズからなる第２のレンズ１０６とから構成され、第１のレンズ１０５の熱膨張係数が低い特徴を利用し、第１のレンズ１０５から演算した被写界深度を基準とし、第１のレンズ１０５と第２のレンズ１０６との間の温度変化によるベースラインの長さｂ２の変化値を演算することで、レンズモジュール１０３の被写界深度の矯正を可能にする。【選択図】図３

Description

本発明は、携帯型電子機器に用いられる撮像レンズに関し、特に、撮像レンズ及びその被写界深度の矯正方法に関する。

科学技術が絶え間なく発展するにつれて、電子機器はスマート化へ発展しつつあり、デジタルカメラの他、例えば、タブレットパソコン、携帯電話などの携帯型電子機器にも、レンズモジュールが配置されている。人々の使用上の要求を満たすために、レンズモジュールにより撮影された物体のビデオやイメージ品質に対しても、さらに高い要求が求められている。それだけではなく、３Ｄ画像形成技術の発展に伴って、これらの移動電子機器に、裸眼３Ｄ撮像レンズを配置する傾向がある。

関連技術における３Ｄレンズモジュールは、一定の被写界深度を有する画像を撮影するように、二組のレンズモジュールにより、肉眼の画像形成機能を模倣する。図１に示すように、関連技術の３Ｄレンズモジュールは、画像センサー、及び画像センサーに電気的に接続される第１のレンズＣ１と第２のレンズＣ２とを備える。第１のレンズＣ１と第２のレンズＣ２とは、いずれも焦点距離ｆを有し、第１のレンズと第２のレンズとの間のベースライン距離はｂであり、画像センサーは視差ｄを有し、この３Ｄレンズモジュールの被写界深度Ｚ＝ｆ×ｂ／ｄである。

第１のレンズＣ１と第２のレンズＣ２は、樹脂材料により製造され、携帯電話などの携帯型電子機器は、作動中に伴って内部の温度が上昇し、この温度の影響で、第１のレンズＣ１と第２のレンズＣ２との間のベースライン距離は、ｂからｂ＋△ｂに変化し、被写界深度Ｚの変化を引き起こし、この時の被写界深度は、Ｚ’＝ｆ×（ｂ＋△ｂ）／ｄである。従って、被写界深度を矯正する必要がある。しかしながら、被写界深度を矯正する場合の難点は、携帯電話などの携帯型電子機器の内部の温度が等しくなく、例えば、携帯電話の回路基板、チップ、画像センサーの温度がお互いに異なるため、携帯電話の内部の温度を測定することにより、第１のレンズＣ１と第２のレンズＣ２との間ベースラインの変化量を演算することが実際には実現できないことにある。第１のレンズＣ１と第２のレンズＣ２との間のベースラインの長さの変化量△ｂが演算できないからこそ、被写界深度を矯正することもできない。

従って、上記した欠点を解消するために、新規な撮像レンズ及びその被写界深度の矯正方法を提供する必要がある。

本発明の目的は、撮像レンズ及びその被写界深度の矯正方法を提供することである。

本発明の技術方案は、以下の通りである。
撮像レンズであって、レンズモジュールと、中央処理装置と、熱膨張補償ブロックと、を備え、
前記レンズモジュールは、前記画像センサーに電気的に接続されるとともに、焦点距離ｆ１を有し、ガラス基板、及び前記ガラス基板に成形される第１のレンズユニットと第２のレンズユニットとを備え、前記第１のレンズユニットと前記第２のレンズユニットとのベースラインの長さがｂ１である第１のレンズと、焦点距離ｆ２を有し、前記第１のレンズとの間のベースラインの長さがｂ２である第２のレンズとを備え、
前記レンズモジュールは、以下の条件式を満たし、
△ｂ＝（ｆ１ｂ１−ｆ２ｂ２）／ｆ２
（ただし、ｂ１は、一定値であり、△ｂは、撮像レンズの作動温度が上昇する場合、前記第１のレンズと前記第２のレンズとの間のベースラインの長さの変化量である）、
前記中央処理装置は、前記△ｂの値を演算して記憶することに用いられるものであり、
前記熱膨張補償ブロックは、前記中央処理装置に電気的に接続され、前記△ｂの値に基づいて前記ｂ２に熱膨張補償を行う撮像レンズである。

好ましくは、前記熱膨張補償ブロックは、前記第２のレンズが前記熱膨張方向と逆の方向に沿って△ｂの長さだけ移動するように駆動する駆動ブロックである。

好ましくは、前記中央処理装置は、前記△ｂを演算するための演算ブロックと、前記△ｂを記憶するための記憶ブロックとを備える。

好ましくは、前記ｂ２は、前記第２のレンズと前記第１のレンズユニットとの間のベースラインの長さである、又は前記第２のレンズと前記第２のレンズユニットとの間のベースラインの長さである。

本発明がその技術課題を解決するために採用する他の技術方案は、上記に記載された撮像レンズの被写界深度の矯正方法を提供することである。
該撮像レンズの被写界深度の矯正方法は、
焦点距離ｆ１を有するとともに、ガラス基板に成形される第１のレンズユニットと第２のレンズユニットとを備え、前記第１のレンズユニットと前記第２のレンズユニットとの間のベースラインの長さがｂ１である第１のレンズを提供するステップＳ１と、
焦点距離ｆ２を有するとともに、前記第１のレンズとの間のベースラインの長さがｂ２である第２のレンズを提供するステップＳ２と、
条件式△ｂ＝（ｆ１ｂ１−ｆ２ｂ２）／ｆ２に基づいて前記△ｂの値を演算して記憶する中央処理装置を提供するステップＳ３と、
前記△ｂの値を呼び出し、前記第２のレンズが前記熱膨張方向と逆の方向に沿って△ｂの距離だけ移動するように駆動する熱膨張補償ブロックを提供するステップＳ４と、を備える。

好ましくは、前記中央処理装置は、前記△ｂを演算するための演算ブロックと、前記△ｂを記憶するための記憶ブロックとを備える。

好ましくは、前記熱膨張補償ブロックは、前記第２のレンズが前記熱膨張方向と逆の方向に沿って△ｂの長さだけ移動するように駆動する駆動ブロックである。

本発明の有益な効果は、前記第１のレンズがガラス材料であり、低い熱膨張係数を有するため、その中の第１のレンズユニットと第２のレンズユニットとの間のベースラインの長さが、殆ど温度変化の影響を受けず、被写界深度の基準値とすることができる。この基準値に基づき、前記第２のレンズと前記第１のレンズとの間のベースラインの長さの変化値を、演算により取得することができるため、撮像レンズの熱膨張を矯正することができる。

関連技術における３Ｄレンズモジュールの構造模式図である。 本発明の撮像レンズの構造ブロック図である。 本発明の撮像レンズにおけるレンズモジュールの構造模式図である。 本発明の被写界深度の矯正方法のフローチャートである。

以下、図面と実施形態を結び付けて本発明をさらに説明する。

図２に示すように、撮像レンズ１００は、中央処理装置１０１と、中央処理装置１０１に電気的に接続される画像センサー１０２と、画像センサー１０２に電気的に接続されるレンズモジュール１０３と、中央処理装置１０１に電気的に接続される熱補償ブロック１０４とを備える。中央処理装置１０１は、演算ブロック１０１Ａと記憶ブロック１０１Ｂとを備える。レンズモジュール１０３は、第１のレンズ１０５と第２のレンズ１０６とを備える。

図３に示すように、第１のレンズ１０５は、焦点距離ｆ１を有し、ガラス基板及び前記ガラス基板に成形される第１のレンズユニット１０５Ａと第２のレンズユニット１０５Ｂとを有する。つまり、第１のレンズ１０５は、１×２の一体のガラスレンズである。第１のレンズユニット１０５Ａと第２のレンズユニット１０５Ｂとの間のベースラインの長さは、ｂ１である。第１のレンズユニット１０５Ａと第２のレンズユニット１０５Ｂとが同一のガラス基板に成形され、前記ガラス基板の熱膨張係数が非常に小さいため、第１のレンズユニット１０５Ａと第２のレンズユニット１０５Ｂとの間のベースラインの長さｂ１は、温度による変化が殆ど無視可能であり、一定値である。この時、一定値ｂ１に基づいて、被写界深度Ｚ＝ｆ１×ｂ１／ｄを取得することができる。ただし、ｄは画像センサーの視差係数である。

第２のレンズ１０６は、焦点距離ｆ２を有し、第１のレンズ１０５とのベースラインの長さがｂ２である。ここで、ｂ２は、第２のレンズ１０６と第１のレンズユニット１０５Ａとの間のベースラインの長さであってもよく、第２のレンズ１０６と第２のレンズユニット１０５Ｂとの間のベースラインの長さであってもよい。撮像レンズ１００の作動温度の影響により、ｂ２は変化値である。ｂ２について、作動温度がｔ℃上昇した後、ｂ２の変化量が△ｂである場合、即ち、第２のレンズ１０６が図３において実線位置から破線位置に変化した場合、当該時点でｂ２’＝ｂ２＋△ｂである。当該時点で、Ｚ’＝ｆ２×（ｂ２＋△ｂ）／ｄである。

被写界深度を矯正するためには、Ｚ＝Ｚ’と設定し、つまり、変化しないＺを基準と設定し、即ち、ｆ１×ｂ１／ｄ＝ｆ２×（ｂ２＋△ｂ）／ｄ、このようにして、中央処理装置１０１の演算ブロック１０１Ａは、公式△ｂ＝（ｆ１ｂ１−ｆ２ｂ２）／ｆ２に基づいて、△ｂの値を演算により求めて、続いて△ｂの値を中央処理装置１０１の記憶ブロック１０１Ｂに記憶することができる。

熱膨張補償ブロック１０４は、記憶ブロック１０１Ｂから△ｂの値を呼び出し、第２のレンズ１０６が熱膨張と逆の方向へ移動するように駆動し、即ち、第２のレンズ１０６が初期位置に戻るように駆動することで、撮像レンズ１００に対する被写界深度の矯正を完成する。本発明における熱膨張補償ブロック１０４は、一つの駆動ブロックであってもよく、この駆動ブロックは、第２のレンズ１０６が熱膨張方向と逆の方向へ△ｂの距離だけ移動するように駆動することで、撮像レンズに対する被写界深度の矯正を完成する。勿論、熱膨張補償ブロック１０４は、第２のレンズ１０６が移動するように駆動可能な任意の他の構造であってもよい。

図４に示すように、本発明は、さらに撮像レンズ１００の被写界深度の矯正方法を提供し、以下のステップを備える。
Ｓ１． 第１のレンズ１０５を提供する。第１のレンズ１０５は、焦点距離ｆ１を有し、ガラス基板に成形される第１のレンズユニット１０５Ａと第２のレンズユニット１０５Ｂとを備え、第１のレンズユニット１０５Ａと第２のレンズユニット１０５Ｂとの間のベースラインの長さはｂ１である。
Ｓ２． 第２のレンズ１０６を提供する。第２のレンズ１０６は、焦点距離ｆ２を有し、第２のレンズ１０６と第１のレンズ１０５との間のベースラインの長さはｂ２である。
Ｓ３． 中央処理装置１０１を提供する。中央処理装置１０１は、条件式△ｂ＝（ｆ１ｂ１−ｆ２ｂ２）／ｆ２に基づいて、△ｂの値を演算して記憶する。
Ｓ４． 熱膨張補償ブロック１０４を提供する。熱膨張補償ブロック１０４は、△ｂの値を呼び出し、第２のレンズ１０６が熱膨張方向と逆の方向に沿って△ｂの距離だけ移動するように駆動する。

本発明は、１つの１×２の一体のガラスレンズ及び１つの一般的なレンズを導入し、ガラスレンズの熱膨張係数が低い特徴を利用し、前記一体のガラスレンズから演算した被写界深度を基準とし、公式により、前記第１のレンズと前記第２のレンズとの間の温度変化によるベースラインの長さの変化値を演算することで、撮像レンズの被写界深度の矯正を可能にする。

以上に記載された内容は本発明の実施形態に過ぎず、当業者にとって、本発明創造の思想を逸脱しない限り、さらに改良することができ、これらは全部本発明の保護範囲に属すると理解されたい。

Claims (7)

1. 撮像レンズであって、
   画像センサーと、レンズモジュールと、中央処理装置と、熱膨張補償ブロックと、を備え、
   前記レンズモジュールは、
   前記画像センサーに電気的に接続されるとともに、
   焦点距離ｆ１を有し、ガラス基板、及び前記ガラス基板に成形される第１のレンズユニットと第２のレンズユニットとを備え、前記第１のレンズユニットと前記第２のレンズユニットとのベースラインの長さがｂ１である第１のレンズと、
   焦点距離ｆ２を有し、前記第１のレンズとの間のベースラインの長さがｂ２である第２のレンズとを備え、
   前記レンズモジュールは、以下の条件式を満たし、
   △ｂ＝（ｆ１ｂ１−ｆ２ｂ２）／ｆ２
   （ただし、
   ｂ１は、一定値であり、
   △ｂは、撮像レンズの作動温度が上昇する場合、前記第１のレンズと前記第２のレンズとの間のベースラインの長さの変化量である）、
   前記中央処理装置は、前記△ｂの値を演算して記憶することに用いられるものであり、
   前記熱膨張補償ブロックは、前記中央処理装置に電気的に接続され、前記△ｂの値に基づいて前記ｂ２に熱膨張補償を行うことを特徴とする撮像レンズ。
2. 前記熱膨張補償ブロックは、前記第２のレンズが前記熱膨張方向と逆の方向に沿って△ｂの長さだけ移動するように駆動する駆動ブロックであることを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
3. 前記中央処理装置は、前記△ｂを演算するための演算ブロックと、前記△ｂを記憶するための記憶ブロックとを備えることを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
4. 前記ｂ２は、前記第２のレンズと前記第１のレンズユニットとの間のベースラインの長さである、又は前記第２のレンズと前記第２のレンズユニットとの間のベースラインの長さであることを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
5. 撮像レンズの被写界深度の矯正方法であって、
   焦点距離ｆ１を有するとともに、ガラス基板に成形される第１のレンズユニットと第２のレンズユニットとを備え、前記第１のレンズユニットと前記第２のレンズユニットとの間のベースラインの長さがｂ１である第１のレンズを提供するステップＳ１と、
   焦点距離ｆ２を有するとともに、前記第１のレンズとの間のベースラインの長さがｂ２である第２のレンズを提供するステップＳ２と、
   条件式△ｂ＝（ｆ１ｂ１−ｆ２ｂ２）／ｆ２に基づいて前記△ｂの値を演算して記憶する中央処理装置を提供するステップＳ３と、
   前記△ｂの値を呼び出し、前記第２のレンズが前記熱膨張方向と逆の方向に沿って△ｂの距離だけ移動するように駆動する熱膨張補償ブロックを提供するステップＳ４と、を備えることを特徴とする撮像レンズの被写界深度の矯正方法。
6. 前記中央処理装置は、前記△ｂを演算するための演算ブロックと、前記△ｂを記憶するための記憶ブロックとを備えることを特徴とする請求項５に記載の被写界深度の矯正方法。
7. 前記熱膨張補償ブロックは、前記第２のレンズが前記熱膨張方向と逆の方向に沿って△ｂの長さだけ移動するように駆動する駆動ブロックであることを特徴とする請求項５に記載の被写界深度の矯正方法。

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