JP2021148889A - 光学素子、光学装置及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】容易な方法でゴーストの発生を低減した光学素子を提供する。【解決手段】レンズＬは、レンズＬの外周に周溝Ｌａを有し、周溝Ｌａに光を遮光するリング形状の遮光リング１３が備えられていることを特徴とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、光学素子、光学装置及び撮像装置に関する。

デジタルカメラやビデオカメラ等に用いられるレンズ鏡筒において、入射する光線がレンズの外周部やカシメ等のレンズ保持部を照らすことにより発生するゴーストやフレアーを防止する構成が提案されている。

特許文献１には、光学素子の外周に溝を形成し、当該溝に黒色塗料を塗布して入射光を吸収、遮光することにより、ゴーストの発生を抑制した光学素子が開示されている。

特開２０１３−１１４１０３号公報

しかしながら、特許文献１のように外周に設けた溝に黒色塗料を塗布した場合、塗布にばらつきがあると光線が透けてしまい、ゴーストが発生するおそれがある。

本発明の目的は、容易な方法でゴーストの発生を低減した光学素子を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明は、光学素子であって、前記光学素子は、前記光学素子の外周に溝を有し、前記溝に光を遮光するリング形状の弾性部材が備えられていることを特徴とする。

本発明によれば、容易な方法でゴーストの発生を低減した光学素子を提供することができる。

（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施形態のレンズＬの断面図である。 本発明のレンズ鏡筒の断面図である。 図２の破線Ａで示す領域の拡大断面図である。 第３レンズ部材Ｌ２３の周溝Ｌ２３ａに遮光リング１１３が装着された状態を示す部分断面図である。 第３レンズ部材Ｌ２３の周溝Ｌ２３ａの形状を示す断面図である。 遮光リング１１３の形状を示す断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、本発明の変形例を示す部分断面図である。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図面におけるＸ−Ｘで示す線は、レンズ鏡筒（光学装置）の中心を通る線であり、以降は光軸Ｘと称する。

図１（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施形態のレンズＬ（光学素子）を示す断面図である。実施形態のレンズＬは、レンズＬの外周に周溝Ｌａ（溝）を有し、周溝Ｌａには光を遮光する遮光部材である遮光リング１３（弾性部材）が備えられている。

遮光リング１３は、弾性材料からなるリング、例えば黒色のゴム製のリングであってもよい。そして、弾性材料からなるリング形状をした遮光リング１３は、周溝Ｌａに装着されると周溝Ｌａに接し、周溝Ｌａは遮光リング１３によって密閉される。このような実施形態のレンズＬであれば、容易な方法で確実にゴーストの発生を防止することができる。なお、本発明の実施形態のレンズＬは、凸レンズ、凹レンズで示されているが、これは一形態を示すにすぎず、本発明はこれらの形状に限定されない。

（実施例）
以下、本発明を適用した第２レンズＬ２（光学素子）を含むレンズ鏡筒について、図２を用いて説明する。図２は、本発明を適用した第２レンズＬ２を備えるレンズ鏡筒の断面図である。図面の光軸Ｘの方向において、レンズ鏡筒の物体側を前側、不図示のカメラ本体（撮像装置）にバヨネット固定される像面側を後側と定義する。

マウント１０１は、レンズ鏡筒本体と不図示のカメラ本体を結合するための部品で、光軸Ｘの方向の位置決めを行う当接面１０１ａを有し、後端の３か所にはバヨネット爪１０１ｂが設けられている。バヨネット爪１０１ｂは、カメラ本体側に設けられたバヨネット爪に結合し、レンズ鏡筒本体とカメラ本体を結合保持する。マウント１０１は、固定筒１０２に不図示のビスで固定されている。

接点部品１０３は、マウント１０１に不図示のビスで固定されており、不図示のフレキシブルプリント配線板によって電気的に電子基板と接続されている。接点部品１０３は、カメラ本体との通信及び電源供給を行うための接点１０３ａを複数有している。

レンズ枠１０４は、固定筒１０２にビス１０５で固定されている。レンズ枠１０４には、物体側から順に、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５が取り付けられている。すなわち、本発明のレンズ鏡筒は、複数の光学素子である、第１レンズＬ１〜第５レンズＬ５を備えている。更に、複数の光学素子のうち少なくとも第２レンズＬ２は、第１レンズ部材Ｌ２１、第２レンズ部材Ｌ２２、第３レンズ部材Ｌ２３の３つのレンズを接着剤により貼り合わせて構成された接合レンズとして構成されている。

Ｌ１押さえ環１０６は、ねじによって第１レンズＬ１をレンズ枠１０４に固定している。第２レンズＬ２の第１レンズ部材Ｌ２１側は、カシメにて固定されている。また、第３レンズＬ３は、スペーサリング１０７を挟んでカシメにて固定されている。スペーサリング１０７は、第３レンズＬ３の光軸方向の位置決めをしている。更に、スペーサリング１０７の内径部はエッジになっており、エッジは第３レンズ部材Ｌ２３から入射する不要光が反射して撮像面１０に届くことのないように遮光している。第４レンズＬ４は、像面側をカシメにより固定され、第５レンズＬ５はＬ５押さえ環１０８によりねじ固定されている。

カバー１０９は、ビス１１０によってマウント１０１に固定されており、内周には第１レンズＬ１から入射した、二点鎖線の光路で示されている光線Ｙ−Ｙが通過する開口部１０９ａが設けられている。第１レンズＬ１から入射した撮影には不要な光線Ｙ−Ｙは、第２レンズＬ２の外径で反射し、撮像面１０の端に到達する。

次に、図３、図４を用いて実施例をより詳細に説明する。図３は、図２の破線Ａで示す領域における接合レンズとして構成された第２レンズＬ２の詳細を示す拡大断面図である。図４は、第２レンズＬ２を構成する第３レンズ部材Ｌ２３の周溝Ｌ２３ａ（溝）に遮光リング１１３（弾性部材）が装着された状態を示す部分断面図である。図４に示すように、第２レンズＬ２を構成する第３レンズ部材Ｌ２３の外周の全周には、略Ｖ字状の周溝Ｌ２３ａが形成されており、遮光リング１１３は、周溝Ｌ２３ａの底部（最内径部Ｌ２３ｂ）に接している。

光線Ｙ−Ｙは、遮光シート１１１の内径部を通過し、第２レンズＬ２内で屈折しながら、撮像面１０に到達する。遮光シート１１１の内径は、撮影に必要な光線を遮光しない最小の直径に設定されている。この設定において、第１レンズ部材Ｌ２１と第２レンズ部材Ｌ２２の接合面Ｓ１２を含む外周側の領域、すなわちハッチングＢ、Ｂ’で示す領域には光線Ｙ−Ｙが入射しないようになっている。しかしながら、スペースの制限から第２レンズ部材Ｌ２２、第３レンズ部材Ｌ２３の外径を大きくできないため、第２レンズ部材Ｌ２２と第３レンズ部材Ｌ２３の接合面Ｓ２３の延長上にある接合外周部１１２（接合部）には光線Ｙ−Ｙが入射してしまう。ここで、接合外周部１１２には、はみ出した接着剤が溜まることがあり、接着剤溜り１１２ａ（図４参照）が形成された場合には、溜まった接着剤が二次光源となって不要光線Ｙ’が発生して撮像面１０に到達し、ゴーストとなることがある。

光線Ｙ−Ｙは、撮像面１０の対角の端（撮像面１０の中で最も光軸Ｘから遠い点、図２参照）に到達する光路として示されている。図３において、光線Ｙ−Ｙは、接合外周部１１２で反射し、線分Ｃ−Ｃより像面側の光線Ｙ−Ｙは、撮像面１０に到達しないことになる。しかしながら、接合外周部１１２に入射した光は、接着剤溜り１１２ａで乱反射して不要光線Ｙ’を生じさせ、第３レンズ部材Ｌ２３の内部が照らされることにより、ゴーストが発生するおそれがある。そこで、接合外周部１１２より像面側、且つ光線Ｙ−Ｙより上側（外径側）、すなわちハッチングＤ、Ｄ’で示す領域を遮光できれば、接着剤溜り１１２ａで乱反射した不要光線Ｙ’が撮像面１０に届かなくなりゴーストの発生を防止できることになる。

通常、光学素子の外周は、遮光性のある塗料で塗装されており、この塗装による塗膜によって不要光を遮光することは可能である。しかしながら、塗膜の膜厚や光線の強度によっては塗膜を透過して光線が漏れてしまい、画面全体あるいは部分的に明るくなるようなフレアーが発生してしまうことがある。あるいは、塗装色が透かして見えるような赤茶色の色が画面にかぶるようなゴーストが発生することもある。

このようなフレアー又はゴーストを防止するには、塗膜の膜厚を管理することが必要になる。そのために塗装を乾燥させてから再度塗装を繰り返すような重ね塗りをするなど、工程が増えるため製造コストが増加してしまう。更に、レンズ鏡筒の組立工程において、塗装部分に光線漏れが無いかチェックする工程を追加するなど、組立工数が増えコストアップに繋がってしまう。

一方、本発明を適用したレンズ鏡筒では、第２レンズＬ２を構成する第３レンズ部材Ｌ２３の外周の全周に略Ｖ字状の周溝Ｌ２３ａが設けられている。この周溝Ｌ２３ａは、光軸Ｘの方向において、接合部である接合外周部１１２の後側に位置している。そして、周溝Ｌ２３ａに遮光性のある弾性材料で成型した遮光リング１１３を装着することにより、不要光線Ｙ’を遮光しゴーストの発生を防止している。遮光リング１１３の材質は、黒色のＰＶＣゴムを採用しているが、熱可塑性エラストマー等の伸縮性のある材料でもかまわない。ゴムの伸縮性を利用して、遮光リング１１３を第３レンズ部材Ｌ２３の外径が通る程度に伸ばして周溝Ｌ２３ａに嵌め込むことにより、遮光リング１１３を周溝Ｌ２３ａの最内径部Ｌ２３ｂに密着させている。最内径部Ｌ２３ｂが遮光リング１１３に密着していれば、その他の部分において多少隙間が空いても光線が透けて通ることはなく、ゴーストの発生を回避できる。

次に、図５、図６を用いて、周溝Ｌ２３ａ及び遮光リング１１３の形状について説明する。図５は、第３レンズ部材Ｌ２３の周溝Ｌ２３ａの形状を示す断面図である。図６は、遮光リング１１３の形状を示す断面図であって、遮光リング１１３を、光軸Ｘを通る平面で切断して示している。

図５に示すように、周溝Ｌ２３ａは略Ｖ字形状をしており、Ｖ字形状の最内径部Ｌ２３ｂは円弧形状をしており、その円弧の半径Ｒ１は第３レンズ部材Ｌ２３を加工する際の最小半径になっている。この半径Ｒ１の内周（光軸Ｘ側）において反射する光線によるゴーストも発生するため、反射する面積を小さくするには、半径Ｒ１はより小さい方が良い。しかしながら、硬いガラス材料のレンズ素材を切削加工するためには、レンズ素材の破損やバイトの摩耗を考慮すると所定の半径Ｒ１の値以上にする必要がある。

図６に示すように、遮光リング１１３の最内径部１１３ｂも円弧形状をしており、その半径Ｒ２は周溝Ｌ２３ａの半径Ｒ１より小さくなるように設定されている（図４参照）。遮光リング１１３は、ゴム又は樹脂材料による成型品であるため半径Ｒ２を小さくするのは比較的容易である。また、装着前の遮光リング１１３の最内径部１１３ｂの直径φＤ２は、周溝Ｌ２３ａの最内径部Ｌ２３ｂの直径φＤ１より小さくなるように設定されている。更に、装着前の遮光リング１１３の側面１１３ｃのなす角度α２は、周溝Ｌ２３ａの側面Ｌ２３ｃのなす角度α１より小さくなるように設定されている（図４参照）。

これらの寸法設定によって、遮光リング１１３を装着した際に、遮光リング１１３の最内径部１１３ｂが周溝Ｌ２３ａの最内径部Ｌ２３ｂに接する所まで確実に入り込むことが可能になる。角度α１と角度α２は、弾性を有する遮光リング１１３を装着した際に、側面同士が密着するような設定が望ましいが、多少の隙間ができても遮光性に問題は生じない。

以上説明した構成によって、図４に示すような接着剤溜り１１２ａに起因する不要光線Ｙ’は、遮光リング１１３によって遮光されるので、ゴーストの発生が防止される。周溝Ｌ２３ａは、光軸Ｘの方向において、接合部である接合外周部１１２の後側に位置しているが、周溝Ｌ２３ａを接合外周部１１２の前側（第２レンズ部材Ｌ２２）に位置する構成としても不要光線Ｙ’を遮光することができる。すなわち、周溝Ｌ２３ａは、光軸Ｘの方向において、接合外周部１１２の前後に位置すればよい。更に、周溝Ｌ２３ａの加工とサイズを考慮して、周溝Ｌ２３ａは接合外周部１１２の近傍に位置させることが望ましい。

本発明の実施例では、光学素子がレンズ鏡筒に組み込まれる前の単部品状態で遮光部材を組込むことができるため、光学素子とレンズ鏡筒を一体成型する場合に比べて、光学素子あるいはレンズ鏡筒に熱による負荷が掛からないため光学性能の劣化が発生しない。また、接合レンズに対応できるため光学設計の自由度を上げることができる。更に、第３レンズ部材Ｌ２３の外周の周溝Ｌ２３ａを塗装により遮光する場合においても、塗膜の膜厚をより薄くでき、製造及び組立において工数を減らすことができるため、ゴーストを防止できる上、結果的にコストを安く抑えることができる。

（変形例）
図７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、本発明の変形例を示す。本発明の実施例において、遮光部材である遮光リング１１３の断面形状は、最内径部１１３ｂが微小の半径Ｒ２を有する略Ｖ字形状をしている。しかしながら、変形例としては図７（Ａ）に示すような遮光部材の断面形状が円形形状である遮光リング２１３（市販のＯリング）を使用してもよい。その場合、断面をＵ字形状とする周溝Ｌ２２３ａを形成し、遮光リング２１３を装着した時に遮光リング２１３の円形形状部が周溝Ｌ２２３ａの円形形状部に丁度嵌るようにすれば良い。但し、周溝Ｌ２２３ａの半径Ｒ３は、Ｖ字形状の半径Ｒ１の場合より大きくなるので、半径Ｒ３を有する内周で反射する不要光でゴーストが発生しないことを確認する必要がある。更に、図７（Ｂ）に示すような断面形状が半円形状である遮光リング３１３を遮光部材として用いてもよく、この場合、周溝Ｌ３２３ａは、浅いＵ字形状とする。

また、図７（Ｃ）に示すような断面形状が正方形の形状であるプーリー用のベルト４１３を遮光部材として使用しても良い。この場合、周溝Ｌ４２３ａは、角度α３を９０°とすれば良く、周溝Ｌ４２３ａの深さ（レンズ外径と直径φＤ１の差の半分）をベルト４１３の断面の正方形の対角の長さに設定すれば良い。周溝Ｌ４２３ａの最内周部Ｌ４２３ｂの半径Ｒ４は、Ｖ字形状のものと同等にできるため、スペースの問題がなければ、市販のゴム製ベルトを使用できる可能性がある。

以上の各変形例による構成は、実施例の構成と異なっているものの、光線Ｙ−Ｙが接着剤溜り１１２ａに当たることによって発生する不要光線Ｙ’を遮光するという、本発明の目的を達成することができる。本発明の実施形態、実施例、変形例は、静止画及び動画撮影を行うための交換レンズに関して説明したが、投射レンズや複写機の光学系など、交換可能なレンズ鏡筒において同様な効果が得られる可能性がある。また、本発明が適用されるレンズ鏡筒は、レンズ鏡筒により形成された像を撮る撮像素子を備える撮像装置や、撮像素子を備えレンズ鏡筒が着脱可能な撮像装置本体を備える撮像システムに用いられる。更に、本発明はレンズ一体型の撮像装置にも適用可能である。以上説明した実施形態、実施例、変形例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、実施形態、実施例、変形例に対して種々の変形や変更が可能であり、本発明は、実施形態、実施例、変形例に限定されるものではない。

１３、１１３ 遮光リング（弾性部材）
Ｌ レンズ（光学素子）
Ｌ２３ 第３レンズ部材（光学素子）
Ｌａ、Ｌ２３ａ 周溝（溝）

Claims (9)

1. 光学素子であって、
   前記光学素子は、前記光学素子の外周に溝を有し、前記溝に光を遮光するリング形状の弾性部材が備えられていることを特徴とする光学素子。
2. 前記弾性部材は前記溝に接し、前記溝は前記弾性部材によって密閉されることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
3. 前記弾性部材は、黒色のゴム製のリングであることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子。
4. 複数の光学素子を有する光学装置であって、
   前記複数の光学素子の少なくとも一つの光学素子は、請求項１乃至３の何れか一項に記載の光学素子であることを特徴とする光学装置。
5. 前記少なくとも一つの光学素子は、接着剤により貼り合わせて構成された接合レンズであることを特徴とする請求項４に記載の光学装置。
6. 前記溝は、光軸の方向において前記接合レンズの接合部の前後に位置することを特徴とする請求項５に記載の光学装置。
7. 光学素子と、
   前記光学素子を保持する鏡筒とを備える光学装置であって、
   前記光学素子の外周に設けられた溝に、光を遮光する遮光部材が備えられ、
   前記遮光部材は、前記鏡筒とは異なる部材であり、弾性材料から構成されていることを特徴とする光学装置。
8. 請求項４乃至７の何れか一項に記載の光学装置と、該光学装置により形成された像を撮る撮像素子とを有することを特徴とする撮像装置。
9. 前記光学装置は、前記撮像装置に対して着脱可能であることを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。

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