JP4221427B2 - 光学装置、撮像装置、および電子機器 - Google Patents

光学装置、撮像装置、および電子機器 Download PDF

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Description

この発明は、光学装置、撮像装置、および電子機器に関する。
近年、撮像機能を備える携帯型電話機が普及している。このような携帯型電話機は、撮像用のレンズを搭載している。撮像用のレンズには、光軸方向に沿って重ね合わされる複数のレンズを備えるものがある。以下に、複数のレンズを備える撮像用のレンズ(以下、「撮像用レンズ」という)の一例について説明する。
図5は、従来の撮像用レンズの一例を示す断面図である。図5に示したように、撮像用レンズ500は、G1レンズ501,G2レンズ502を備えている。G1レンズ501とG2レンズ502との間には、遮光部材としての固定絞り部材503が設けられている。固定絞り部材503は、G1レンズ501におけるレンズ部分を通過した光がG2レンズ502へ入射するように、G1レンズ501におけるレンズ部分を縁取るように開口する開口部504を備え、G2レンズ502へ入射する光量を制限する環状部材である。
撮像用レンズ500が備える各部材501〜503は、接着剤を用いて固定されている。接着剤は、接着剤の粘度に応じた位置に塗布される。たとえば、粘度の低い接着剤を用いて、各部材501〜503間の隙間を埋めるように各部材501〜503の外径部(以下、「コバ部」という)から流し込むことで、各部材501〜503を接着する方法がある。また、たとえば、粘度の高い接着剤を用いて、各部材501〜503にそれぞれ塗布した接着剤によって各部材501〜503を接着する方法がある(たとえば、下記特許文献1,2を参照。)。
撮像用レンズ500においては、各部材501〜503の光軸が一致するように、光軸に直交する面内における各部材501〜503の位置の調整(以下、「調心」という)をおこなった状態で、各部材501〜503を固定する。接着剤を用いて固定する対象となるレンズが、たとえば、デジタルスチルカメラ(以下、「DSC」という)に搭載されるレンズのように、撮像用レンズ500の外径寸法が数十mmである場合、接着剤の塗布量や塗布位置を格別厳密に管理する必要はない。このため、調心後の各部材501〜503を固定した状態で接着剤を塗布し、各部材501〜503を固定することが可能である。
これに対し、たとえば、携帯型電話機に搭載されるレンズのように、撮像用レンズ500の外径寸法が数mmである場合、各部材501〜503を固定した状態で接着剤を塗布することが困難であることが多い。このため、小型の撮像用レンズ500の製造に際しては、調心前の各部材501〜503に接着剤を塗布してから調心をおこなうようにした技術がある。
特開2004−354709号公報 特開2005−18024号公報
上述した技術において粘度の低い接着剤を用いた場合、たとえば、G1レンズ501と固定絞り部材503との間の隙間において、当該隙間全体に亘って接着剤が回り込みやすくなる。粘度の低い接着剤を用いた場合には、接着剤をコバ部側から塗布した場合にも、固定絞り部材503における開口部504付近まで接着剤が回り込み易い。
しかしながら、G1レンズ501と固定絞り部材503との間の隙間全体に亘って接着剤が回り込んだ状態で調心作業をおこなうと、固定絞り部材503における開口部504まで回り込んでいた接着剤がG1レンズ501と固定絞り部材503との間からG1レンズ501におけるレンズ部分まではみ出し、はみ出した接着剤によって撮像用レンズ500における光学性能が低下するという問題があった。
この対策として、コバ部側から塗布した接着剤が固定絞り部材503における開口部504まで回り込まないように接着剤の粘度を高くすることが考えられるが、たとえば、一般的に用いられる、30000mPa・s以上の粘度の高い接着剤は、十分な接着強度を得ることが困難であるという問題があった。
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、光軸方向において開口部よりも光軸側に流れ込んだ接着剤が光路に干渉することに起因する光学性能の低下を防止することができる光学装置、撮像装置、および電子機器を提供することを目的とする。
この発明にかかる光学装置は、光軸方向に配列された複数の光学部材を備える光学装置であって、前記複数の光学部材の中の任意の光学部材であって前記光軸方向に光を透過させる光透過部材と、前記光軸方向に貫通する開口部を備え、当該開口部を介して前記光透過部材を透過した光を前記光透過部材とは反対側へ通過させる遮光部材と、前記遮光部材に設けられて前記開口部の外周側において前記光透過部材に対向する間隙部材と、前記光軸に対して位置固定された部材と前記光透過部材とを接着する接着材料と、を備え、前記光透過部材は、前記光軸に直交する面内における位置の調整が可能な調心レンズであることを特徴とする。
この発明によれば、調心レンズの位置調整による調心レンズの位置に拘わらず、調心レンズと間隙部材とを接着する接着材料が開口部よりも外周側に存在するので、光軸に対する調心レンズの位置を固定しつつ、光軸方向において開口部よりも光軸側に接着材料が流れ込むことを防止することができる。これによって光学装置は、光軸方向において開口部よりも光軸側に流れ込んだ接着材料が光路に干渉することに起因する光学性能の低下を防止することができる。そして、これによって光学装置の利用者は、光学性能が確保された信頼性の高い光学装置を利用することができる。
また、前記接着材料は、前記光透過部材と前記間隙部材との間に存在することを特徴とする。
接着材料が光透過部材と間隙部材との間に存在する場合、接着材料の粘度が低い場合など接着剤の性質によっては、接着材料が光透過部材と間隙部材との間から光軸側にはみ出してくることが想定される。
この発明によれば、接着材料が光透過部材と間隙部材との間に存在する場合にも光透過部材と間隙部材との間では接着材料が開口部よりも外周側に存在するので、光軸に対する光透過部材の位置を固定しつつ、光軸方向において開口部よりも光軸側に接着材料が流れ込むことを防止することができる。これによって光学装置は、光軸方向において開口部よりも光軸側に流れ込んだ接着材料が光路に干渉することに起因する光学性能の低下を防止することができる。そして、これによって光学装置の利用者は、光学性能が確保された信頼性の高い光学装置を利用することができる。
また、前記間隙部材は、前記光軸方向に貫通する副開口部を備える環状部材であり、前記副開口部の寸法は、前記光透過部材において光学的に有効な領域の寸法よりも大きいことを特徴とする。
この発明によれば、構成を複雑化することなく光軸に対する光透過部材(調心レンズ)の位置を固定しつつ、光軸方向において開口部よりも光軸側に接着材料が流れ込むことを防止することができる。これによって光学装置は、簡易な構成によって光学性能の低下を防止することができる。そして、これによって光学装置の利用者は、光学性能が確保された信頼性の高い光学装置を利用することができる。
また、この発明にかかる撮像装置は、上述した光学装置と、前記光学装置を介して入射された光を電気信号に変換する撮像用の光電変換素子を含む撮像機構と、を備えることを特徴とする。
この発明によれば、光学性能が確保された光学装置を介して撮像することができる。これによって撮像装置は、品質の高い画像を撮像することができる。そして、これによって撮像装置の利用者は、品質の高い画像を得ることができる。
また、この発明にかかる電子機器は、上述した光学装置と、前記光学装置を介して入射された光を電気信号に変換する撮像用の光電変換素子を含む撮像機構と、入力操作を受け付ける操作部と、を備えることを特徴とする。
この発明によれば、たとえば、PDA(Personal Digital Assistants)や携帯型電話機のように、可搬性を備える電子機器に搭載するために光学装置を小型化した場合にも、光学装置における光学性能の低下を防止することができる。そして、これによって電子機器の利用者は、光学性能が確保された信頼性の高い電子機器を利用することができる。
本発明にかかる光学装置、撮像装置、および電子機器によれば、光軸方向において開口部よりも光軸側に流れ込んだ接着剤が光路に干渉することに起因する光学性能の低下を防止することができるという効果を奏する。
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる光学装置、撮像装置、および電子機器の好適な実施の形態を詳細に説明する。この実施の形態は、この発明にかかる光学装置を実現するレンズ装置への適用例を示す。
(実施の形態1)
図1は実施の形態1のレンズ装置を示す斜視図であり、図2は実施の形態1のレンズ装置を示す断面図である。図1,2に示したように、実施の形態1のレンズ装置100は、複数のレンズ101,102,固定絞り部材103,およびワッシャ部材104を備えている。以下、実施の形態1においては、複数のレンズ101,102のうち、符号101で示したレンズをG1レンズ、符号102で示したレンズをG2レンズとして説明する。
G1レンズ101,G2レンズ102,固定絞り部材103,およびワッシャ部材104は、レンズ装置100における光軸方向に沿って、G1レンズ101,ワッシャ部材104,固定絞り部材103,およびG2レンズ102の順で配置される。
G1レンズ101は、G2レンズ102から離反する方向へ突出するレンズ部105を備える凸型レンズである。G1レンズ101におけるレンズ部105は、図2中符号201で示した光軸を頂点としてG2レンズ102から離反する方向へ突出している。レンズ部105は、G1レンズ101において光学的に有効な領域に重複する位置に設けられている。
図2中符号202で示したように、G1レンズ101において、レンズ部105の外周部分に設けられた、G1レンズ101のG2レンズ102側の面(以下、「G1R2面」という)は、光軸201に直交する面に並行な平面とされている。G1レンズ101は、ワッシャ部材104に対してG1R2面202をスライドさせることで、光軸201に直交する面内における位置を調整することが可能である。実施の形態1においては、G1レンズ101によって調心レンズが実現されている。
G2レンズ102は、G1レンズ101側に突出するリブ106を備えている。リブ106は、光軸201を軸心とする同心円周上の3カ所に、それぞれ等間隔で設けられている。リブ106には、G1レンズ101,固定絞り部材103,およびワッシャ部材104を位置決めする棚部107が設けられている。実施の形態1においては、リブ106によって光軸に対して位置固定された部材が実現されている。
レンズ装置100の製造に際しては、リブ106における棚部107に、固定絞り部材103,ワッシャ部材104、およびG1レンズ101を順次載置することで、G2レンズ102に対して、G1レンズ101,ワッシャ部材104,および固定絞り部材103を位置決めすることができる。G1レンズ101は、棚部107に載置された状態で、光軸201に直交する面に並行な平面内において変位可能に設けられている。
固定絞り部材103は、G1レンズ101に入射した光のうちレンズ部105に入射した光がG2レンズ102側へ通過するように、G2レンズ102へ入射する光量を制限する環状部材である。固定絞り部材103は、レンズ部105を縁取るように開口する開口部108を備えている。開口部108の開口径は、レンズ部105の外径と同等の寸法に設計されている。
固定絞り部材103の外周縁部には、G2レンズ102に対して固定絞り部材103を位置決めする位置決め部材109が設けられている。位置決め部材109は、固定絞り部材103の外周縁部から外周側へ突出する3対の突起であり、光軸201を軸心とする同心円周上において各リブ106をそれぞれ挟持することで、G2レンズ102に対して固定絞り部材103を位置決めする。
ワッシャ部材104は、G1レンズ101におけるレンズ部105を通過した光を固定絞り部材103側へ通過させるように開口する開口部110を備えている。開口部110の開口径の寸法は、レンズ部105の外径寸法よりも大きく設計されている。実施の形態1においては、ワッシャ部材104によって間隙部材が実現され、開口部110によって副開口部が実現されている。
より詳細に、開口部110の開口径の寸法は、棚部107に載置された状態においてG1レンズ101が開口部110の直径方向に変位可能な変位量が、開口部110の直径方向におけるレンズ部105の外径寸法と開口部110との差分よりも小さくなるように設計されている。
なお、図2中符号203は、G1レンズ101とワッシャ部材104とを接着する接着材料としての接着剤を示している。接着剤203は、塗布された際の粘度が、G1レンズ101とワッシャ部材104との間の隙間全体に亘って広がる程度の粘度となるように調整されている。G1レンズ101とワッシャ部材104とを接着した後の接着剤203の粘度はこの限りではない。
接着剤203としては、たとえば、紫外線が照射されることによって硬化するUV硬化型樹脂を主体とする接着剤を使用することができる。また、接着剤203としては、たとえば、空気中の水分などと反応してG1レンズ101とワッシャ部材104とを接着するシアノアクリレート型の接着剤や、溶剤によってG1レンズ101およびワッシャ部材104の一部を溶解し、溶剤が揮発することによってG1レンズ101とワッシャ部材104とを接着する溶剤型の接着剤であってもよい。
このような構成において、レンズ装置100の製造に際しては、まず、G2レンズ102における棚部107に、固定絞り部材103,ワッシャ部材104、およびG1レンズ101を順次載置する。これによって、G2レンズ102に対して、G1レンズ101,ワッシャ部材104,および固定絞り部材103が位置決めされる。このとき、固定絞り部材103は、G2レンズ102と固定絞り部材103との間に接着剤203を塗布した状態で棚部107に載置し、その状態で固定絞り部材103にG1レンズ101を載置する。
つづいて、リブ106における光軸201側の面とG1レンズ101のコバ部(外周部)との間に接着剤203を注入する。接着剤203の粘度は、毛管現象によって、G1レンズ101とワッシャ部材104との間,および固定絞り部材103とワッシャ部材104との間の隙間に回り込むことが可能な程度に低い粘度に設定されている。
つづいて、光軸201に直交する面に並行な平面内でG1レンズ101を変位させ、G1レンズ101の調心をおこなう。上述したように、レンズ装置100においては、棚部107に載置された状態においてG1レンズ101が開口部110の直径方向に変位可能な変位量が、レンズ部105の外径寸法と開口部110との開口部110の直径方向における差分よりも小さくなるように設計されている。
このため、調心のためにG1レンズ101を変位させた場合にも、ワッシャ部材104とG1R2面202とが接触する接触部分における光軸201側の端部が、レンズ部105の外径部分よりも光軸201側に位置付けられることがないため、G1レンズ101とワッシャ部材104との間にある接着剤203がG1レンズ101と固定絞り部材103との間からはみ出した場合にも、はみ出した接着剤203によってレンズ装置100における光学性能が低下することがない。
上述したように、実施の形態1のレンズ装置100によれば、リブ106に対してG1レンズ101を接着するための接着剤203の存在位置に拘わらず、G1レンズ101とワッシャ部材104との間では接着剤203が開口部108よりも外周側に存在するので、光軸201に対するG1レンズ101の位置を固定しつつ、光軸方向において開口部よりも光軸側に接着剤203が流れ込むことを防止することができる。
また、実施の形態1のレンズ装置100によれば、G1レンズ101の位置調整によるG1レンズ101の位置に拘わらず、G1レンズ101とワッシャ部材104とを接着する接着剤が開口部よりも外周側に存在するので、光軸201に対するG1レンズ101の位置を固定しつつ、光軸方向において開口部よりも光軸側に接着剤203が流れ込むことを防止することができる。
これによってレンズ装置100は、光軸方向において開口部よりも光軸側に流れ込んだ接着剤が光路に干渉することに起因する光学性能の低下を防止することができる。そして、これによってレンズ装置100の利用者は、光学性能が確保された信頼性の高いレンズ装置100を利用することができる。
また、実施の形態1のレンズ装置100によれば、固定絞り部材103が備える開口部108における開口径の寸法がG1レンズ101において光学的に有効な領域であるレンズ部105の外径よりも小さいので、品質の確保された光を確実にG1レンズ101とは反対側へ通過させることができる。
これによってレンズ装置100は、レンズ装置100における光学性能の向上を図ることができる。そして、これによってレンズ装置100の利用者は、光学性能が確保された信頼性の高いレンズ装置100を利用することができる。
また、実施の形態1のレンズ装置100によれば、ワッシャ部材104における開口部110における開口径の寸法がG1レンズ101において光学的に有効な領域であるレンズ部105の外径よりも大きいので、レンズ装置100の構成を複雑化することなく光軸201に対するG1レンズ101の位置を固定しつつ、光軸方向において開口部よりも光軸側に接着剤が流れ込むことを防止することができる。
これによってレンズ装置100は、簡易な構成によって光学性能の低下を防止することができる。そして、これによってレンズ装置100の利用者は、光学性能が確保された信頼性の高いレンズ装置100を利用することができる。
なお、上述した実施の形態1では、固定絞り部材103とワッシャ部材104とが別体である場合について説明したが、これに限るものではない。固定絞り部材103に対して一体に形成されたワッシャ部材104とG1レンズ101とを接着剤203によって接着してもよい。
また、上述した実施の形態1では、遮光部材として固定絞り部材103を設けたが、遮光部材としてはこれにかぎるものではない。たとえば、レンズ装置100内における光の反射などに起因して発生するゴースト対策として、レンズのコバ部分を隠すように設けられたマスクや遮光板などによって遮光部材を実現するようにしてもよい。
また、上述した実施の形態1では、光透過部材G1レンズ101を固定する場合について説明したが、接着剤203によって固定する対象はG1レンズ101に限るものではない。G1レンズ101以外に、たとえば、G2レンズ102,マスク,遮光板など、接着剤203の粘度と同程度に粘度の低い接着剤を用いて固定される部材であれば、光軸に対して固定的に設けられる部材であってもよい。この場合、G2レンズ102,マスク,遮光板などによって光透過部材が実現される。
また、上述した実施の形態1では、ワッシャ部材104における開口部110の寸法が、固定絞り部材103における開口部108の寸法よりも大きいので、固定絞り部材103が通過させる光に影響を与えることなく光軸に対するG1レンズ101の位置を固定しつつ、光軸方向において開口部108よりも光軸側に接着剤203が流れ込むことを防止することができる。
これによってレンズ装置100は、簡易な構成によって光学性能の低下を防止することができる。そして、これによってレンズ装置100の利用者は、光学性能が確保された信頼性の高いレンズ装置100を利用することができる。
(実施の形態2)
図3−1は実施の形態2のデジタルカメラを示す正面図、図3−2は実施の形態2のデジタルカメラを示す背面図である。つぎに、図3−1,図3−2を用いて、この発明にかかる実施の形態2の撮像装置としてのデジタルカメラについて説明する。実施の形態2においては、上述した実施の形態1と同一部分は同一符号であらわし、説明を省略する。
図3−1に示したように、実施の形態2のデジタルカメラ300のハウジング301における正面側には、レンズ装置302が設けられている。レンズ装置302は、上述した実施の形態1で説明したレンズ装置100と同様の構成を備えており、G1レンズがG2レンズよりも正面側となるように設けられている。
レンズ装置302は、G1レンズを覆うシャッタ303を備えている。シャッタ303は、デジタルカメラ300における電源のON/OFFに応じて開閉する。シャッタ303は、電源がONの時にG1レンズを外部に開放する。図3中符号304は、撮影時に押されるレリーズボタンであり、符号305はフラッシュランプである。
図示を省略するが、ハウジング301内には、レンズ装置302を介して入射された光を電気信号に変換する撮像用の光電変換素子を含む撮像機構が設けられている。撮像用の光電変換素子として、具体的には、たとえば、CCD(Charge Coupled Dvice)を用いることができる。
図3−2に示したように、ハウジング301における背面側には、ディスプレイ306が設けられている。ディスプレイ306は、レンズ装置302を介して撮像用の光電変換素子に入射された光を電気信号に変換することによって得られた画像データに基づく画像を表示する。また、ハウジング301における背面側には、デジタルカメラ300に対する利用者の入力操作を受け付ける操作キー307が設けられている。
上述したように、実施の形態2のデジタルカメラ300よれば、光学性能が確保されたレンズ装置302を介して撮像することができる。これによってデジタルカメラ300は、品質の高い画像を撮像することができる。そして、これによってデジタルカメラ300の利用者は、品質の高い画像を得ることができる。
(実施の形態3)
図4−1は実施の形態3の携帯型電話機を示す正面図、図4−2は実施の形態3の携帯型電話機を示す背面図である。つぎに、図4−1,図4−2を用いて、この発明にかかる実施の形態3の電子機器としての携帯型電話機について説明する。実施の形態3においては、上述した実施の形態1,2と同一部分は同一符号であらわし、説明を省略する。
図4−1に示したように、実施の形態3の携帯型電話機400のハウジング401における正面側には、メインディスプレイ402、および複数の操作ボタン403が設けられている。また、ハウジング401における正面側には、音声を出力するスピーカ404および、利用者の声など装置外部の音声を入力するマイク405が設けられている。
図4−2に示したように、実施の形態3の携帯型電話機400のハウジング401における背面側には、サブディスプレイ406,レンズ装置407,撮像用フラッシュLED408,およびアンテナ409などが設けられている。レンズ装置407は、上述した実施の形態1で説明したレンズ装置100と同様の構成を備えており、G1レンズがG2レンズよりも正面側となるように設けられている。図示を省略するが、ハウジング401内には、レンズ装置407を介して入射された光を電気信号に変換する、CCDなどの撮像用の光電変換素子を含む撮像機構が設けられている。
上述したように、実施の形態3の携帯型電話機400によれば、可搬性を付与するために小型化された携帯型電話機400に搭載するためにレンズ装置407を小型化した場合にも、レンズ装置407における光学性能の低下を防止することができる。そして、これによって携帯型電話機400の利用者は、光学性能が確保された信頼性の高い携帯型電話機400を利用することができる。
以上説明したように、実施の形態のレンズ装置100、デジタルカメラ300、および携帯型電話機400によれば光軸方向において開口部よりも光軸側に流れ込んだ接着剤が光路に干渉することに起因する光学性能の低下を防止し、良好な光学性能を確保することができる。
以上のように、本発明にかかる光学装置、撮像装置、および電子機器は、接着剤を用いて固定されるレンズを備える光学装置に有用であり、特に、カメラ付き携帯型電話機のように撮像機構を備える電子機器に適している。
実施の形態1のレンズ装置を示す斜視図である。 実施の形態1のレンズ装置を示す断面図である。 実施の形態2のデジタルカメラを示す正面図である。 実施の形態2のデジタルカメラを示す背面図である。 実施の形態3の携帯型電話機を示す正面図である。 実施の形態3の携帯型電話機を示す背面図である。 従来の撮像用レンズの一例を示す断面図である。
符号の説明
100 レンズ装置
101 G1レンズ
102 G2レンズ
103 固定絞り部材
104 ワッシャ部材
108 開口部
201 光軸
203 接着剤
300 デジタルカメラ
400 携帯型電話機

Claims (5)

  1. 光軸方向に配列された複数の光学部材を備える光学装置であって、
    前記複数の光学部材の中の任意の光学部材であって前記光軸方向に光を透過させる光透過部材と、
    前記光軸方向に貫通する開口部を備え、当該開口部を介して前記光透過部材を透過した光を前記光透過部材とは反対側へ通過させる遮光部材と、
    前記遮光部材に設けられて前記開口部の外周側において前記光透過部材に対向する間隙部材と、
    前記光軸に対して位置固定された部材と前記光透過部材とを接着する接着材料と、
    を備え
    前記光透過部材は、前記光軸に直交する面内における位置の調整が可能な調心レンズであることを特徴とする光学装置。
  2. 前記接着材料は、前記光透過部材と前記間隙部材との間に存在することを特徴とする請求項1に記載の光学装置。
  3. 前記間隙部材は、前記光軸方向に貫通する副開口部を備える環状部材であり、
    前記副開口部の寸法は、前記光透過部材において光学的に有効な領域の寸法よりも大きいことを特徴とする請求項1または2に記載の光学装置。
  4. 請求項1〜3のいずれか一つに記載の光学装置と、
    前記光学装置を介して入射された光を電気信号に変換する撮像用の光電変換素子を含む撮像機構と、
    を備えることを特徴とする撮像装置。
  5. 請求項1〜4のいずれか一つに記載の光学装置と、
    前記光学装置を介して入射された光を電気信号に変換する撮像用の光電変換素子を含む撮像機構と、
    入力操作を受け付ける操作部と、
    を備えることを特徴とする電子機器。
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