JP5467325B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像素子やレンズ、光学フィルタ等を備えて構成される撮像装置に関し、特に、薄型化に適した撮像装置に関する。

撮像装置においては、撮像素子へ入射する赤外線をカットするＩＲフィルタ等の光学フィルタが設けられるのが一般的であるが、かかる光学フィルタは、光線の入射角によって透過光の色合いが変わってしまうという問題点がある。

特に、光学フィルタが平板状を有する場合、撮像装置を薄型化（低背化）させるためにレンズと光学フィルタとの間隔を狭くすると、平板状の光学フィルタの中央部と周辺部とにおける光線の入射角の違いが大きくなる。すると、光学フィルタの中央部を通過した光線と周辺部を通過した光線では色合いが大きく異なった状態で撮像素子に入射するので、結果として画質が低下してしまうという問題がある。

このような問題を解決すべく、例えば特許文献１に示すような撮像装置が提案されている。この撮像装置では、光学フィルタが撮像素子の方に湾曲させて設けられており、これによって、光学フィルタの中央部と周辺部とで、レンズを透過した光線の入射角に違いがないか、若しくは小さく抑えることができる。
特開２００５−２７１５５号公報

ところで、撮像装置の薄型化のためには、レンズと光学フィルタとの間隔を狭めることとともに、レンズと撮像素子との間隔を狭めること（即ち、バックフォーカスを短くすること）が要求されるため、光学フィルタと撮像素子との間隔も必然的に狭められることとなる。

しかしながら、レンズと撮像素子との間隔を狭めた場合には、例えば光学フィルタに埃等の付着物が付着していると付着物が写り込んでしまうといったように、画質に大きな影響を与える場合がある。

なお、光学フィルタと同様の機能を果たす薄膜をレンズ上に蒸着、塗布等で形成する方法も考えられるが、例えばプラスチックレンズが使用される場合には、このような方法を採用することは技術的に困難であるし、ガラスレンズが使用される場合にも、このような方法では、高画素、高画質且つ小型の撮像装置に要求される望ましい性能を得ることができないという問題がある。

そこで、本発明は、光学フィルタに付着し得る付着物が原因となって画質が低下するのを好適に防止することができ、且つ、光学・機構設計上の設計自由度を高めて薄型化を図ることのできる撮像装置を提供することを目的とする。

本発明に係る撮像装置は、 それぞれ光軸上に配置される撮像素子と複数のレンズと光学フィルタとを備え、前記光学フィルタは、隣り合う物体側のレンズを透過した光のうち最も光軸から離れて前記光学フィルタの湾曲した面に入射する光線が光軸に直交する平面に対してよりも小さな入射角で入射するように湾曲させて設けられる撮像装置において、前記光学フィルタが前記複数のレンズの間に配置されることを特徴とする。

上記構成からなる撮像装置によれば、光学フィルタと撮像素子との間にレンズが介在することとなるので、光学フィルタに付着した付着物による悪影響を受けることがないか、若しくは低減することができる。

また、前記光学フィルタは、光軸に回転対称な曲面形状を有することが好ましい。

このようにすれば、光学フィルタの中央部と周辺部とで、光線の入射角の違いをなくすことができるか、若しくは小さく抑えることができ、従って、透過光の色合いのばらつきをなくして画質を高く維持することができる。

また、前記光学フィルタは、光軸方向両側に配置される前記複数のレンズのうち少なくともいずれか一方と接合される構成が好ましい。

このようにすれば、複数のレンズと光学フィルタとを一体化することができるため、光学フィルタに付着物が付着することを防止することができ、しかも、撮像装置の薄型化をも好適に実現することができる。

以上のように、本発明によれば、光学フィルタに付着し得る付着物が原因となって画質が低下するのを好適に防止することができ、且つ、光学・機構設計上の設計自由度を高めて撮像装置の薄型化を図ることができる。

以下に、本発明に係る撮像装置の実施形態について、図面に基づいて説明する。
＜第１実施形態＞
第１実施形態に係る撮像装置は、それぞれ光軸上に配置される撮像素子１と複数のレンズ２，３，４と光学フィルタ５とを備え、前記光学フィルタ５は、撮像素子１の方に湾曲させて設けられ、前記複数のレンズ２，３の間に配置される。前記光学フィルタ５は、シート状又はフィルム状の部材であり、光軸が通る径方向中央部ほど撮像素子１の方に突出する球面状を有する。

また、光軸に沿って光線が入射する側を前方、撮像素子１側を後方とすると、前記光学フィルタ５は、後方側に突出した形状を有する。また、光学フィルタ５は、径方向全体に亘って概ね一定の厚みを有する。かかる光学フィルタ５は、熱プレス等の方法を用いて成形される。

具体的には、前記光学フィルタ５は、図１に示すように、撮像素子１に向かって突出する第１（後方側）の曲面と、同方向に凹む第２（前方側）の曲面とを有する。より具体的には、前記後方側の曲面及び前方側の曲面がそれぞれ一定の曲率半径を有する球面状を有し、従って、前記光学フィルタ５は断面円弧状に形成される。即ち、前記光学フィルタ５は、球殻を平面で一部切り取った形状を有する。

また、撮像装置に備えられる複数のレンズ２，３，４を前方から順に第１のレンズ２、第２のレンズ３、第３のレンズ４とすると、前記撮像装置では、第１のレンズ２が光学フィルタ５の前方側に配置され、第２のレンズ３及び第３のレンズ４が光学フィルタ５の後方側に配置される。そして、最も後方側に位置する第３のレンズ４と撮像素子１との間には、撮像素子１のカバーガラス６が配置される。

第１のレンズ２は、径方向中央部ほど厚く、前方側に突出した全体形状を有し、具体的には、前方側の曲面が後方側の曲面よりも大きく湾曲した形状を有する。

第２のレンズ３は、径方向中央部ほど厚く、後方側に突出した全体形状を有し、具体的には、前方側の曲面よりも後方側の曲面が大きく湾曲した形状を有する。より具体的には、前方側の曲面は、径方向中央部位ほど後方に凹む形状を有し、前方側の曲面の径方向外方部位には平坦面が設けられる。また、後方側の曲面は、周端縁部位が後方に突出するとともに、周端縁部位より径方向内方の周縁部位が前方に凹み、且つ、周縁部位より径方向内方の内方部位は後方に突出する。

第３のレンズ４は、径方向中間に位置する環状の中間部が、該中間部の径方向内方の中心部及び中間部の径方向外方の環状の外方部より厚い全体形状を有する。具体的には、前方側の曲面は、径方向中央部位ほど後方に凹み、前方側の曲面の径方向外方には平坦面が設けられる。また、後方側の曲面は、径方向中央部位が前方に凹むとともに、径方向中央部位よりも径方向外方に位置する環状部位が後方に突出し、さらに後方側の曲面の径方向外方には平坦面が設けられる。

以上のように、第１実施形態に係る撮像装置によれば、光学フィルタ５に付着し得る付着物が原因となって画質が低下するのを好適に防止することができる。即ち、上記構成からなる撮像装置によれば、光学フィルタ５と撮像素子１との間にレンズ４が介在することとなるので、光学フィルタ５に付着した付着物による悪影響を低減することができる。しかも、バックフォーカスを短くすることで、光学・機構設計上の設計自由度を高めて薄型化を図ることができる。

また、前記光学フィルタ５は、光軸が通る径方向中央部ほど撮像素子１の方に突出する球面状を有するため、光学フィルタ５の中央部と周辺部とで、光線の入射角の違いをなくすことができるか、若しくは小さく抑えることができ、従って、透過光の色合いのばらつきをなくして画質を高く維持することができる。
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る撮像装置について説明する。なお、第１実施形態に係る撮像装置と共通する部分については、同一符号を付して簡単な説明に留めることとする。

第２実施形態に係る撮像装置は、それぞれ光軸上に配置される撮像素子１と複数のレンズ２，３，４，７と光学フィルタ５とを備え、前記光学フィルタ５は、撮像素子１の方に湾曲させて設けられ、前記複数のレンズ３，４の間に配置される。また、前記光学フィルタ５は、光軸が通る径方向中央部ほど撮像素子１の方に突出する球面状を有する。

撮像装置に備えられる複数のレンズ２，３，４，７を前方から順に第１のレンズ２、第２のレンズ３、第３のレンズ４、第４のレンズ７とすると、第２実施形態に係る撮像装置では、第１のレンズ２及び第２のレンズ３が光学フィルタ５の前方側に位置し、第３のレンズ４及び第４のレンズ７が光学フィルタ５の後方側に位置する。そして、前記光学フィルタ５は、前記複数のレンズ（即ち、第２のレンズ３及び第３のレンズ４）に光軸方向両側から挟まれた状態で接合される。従って、光学フィルタ５と、該光学フィルタ５の両側に位置する一対のレンズ３，４とは、一体的な光学部材を構成する。

即ち、前記第２のレンズ３の後方側の曲面と光学フィルタ５の前方側の曲面とは同一形状とされて、前記第２のレンズ３と光学フィルタ５とは密着する。また、光学フィルタ５の後方側の曲面と第３のレンズ４の前方側の曲面とは同一形状とされ、光学フィルタ５の後方側の曲面と第３のレンズ４とは密着する。

なお、光学フィルタ５とレンズ３，４とを一体化する方法としては種々の方法を採ることができる。例えば、光学フィルタ５とレンズ３，４とを予め別々に成形した上で、接着剤等を用いて貼着する方法が考えられる。

第１のレンズ２は、径方向中央部ほど厚く、前方側に突出した全体形状を有し、具体的には、前方側の曲面が湾曲した形状を有し、後方側の面は概ね平坦な形状を有する。

第２のレンズ３は、径方向中央部ほど薄く、後方側に突出した全体形状を有する。より具体的には、前方側の曲面は、径方向中央部位ほど後方に凹む形状を有し、前方側の曲面の径方向外方部位には平坦面が設けられる。また、後方側の曲面は、径方向中央部位ほど後方に突出する。

第３のレンズ４は、径方向中央部ほど薄く、後方側に突出した全体形状を有し、具体的には、前方側の曲面は、径方向中央部位ほど後方に凹む形状を有し、後方側の面は概ね平坦な形状を有する。

第４のレンズ７は、径方向中央部が前方に突出した全体形状を有する。具体的には、前方側の曲面は、径方向中央部位ほど前方に突出し、前方側の曲面の径方向外方には平坦面が設けられる。また、後方側の曲面は、径方向中央部位が前方に凹むとともに、径方向中央部位よりも径方向外方に位置する環状部位が後方に突出し、後方側の曲面の径方向外方には平坦面が設けられる。

第２実施形態に係る撮像装置によれば、前記光学フィルタ５は、前記複数のレンズ３，４に光軸方向両側から挟まれた状態で接合されることで、複数のレンズ３，４と光学フィルタ５とを一体化することができるため、光学フィルタ５に付着物が付着することを防止することができ、しかも、撮像装置の薄型化をも好適に実現することができる。

なお、本発明に係る撮像装置は、上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、上記第１実施形態においては３枚のレンズ２，３，４が用いられ、第２実施形態においては４枚のレンズ２，３，４，７が用いられるものであったが、レンズは２枚以上のものであれば数量を特に限定されるものではない。

また、前記光学フィルタ５は、球面状を有するものとして説明したが、これに限定されるものではなく、例えば放物面のような曲面状や、非球面形状を有するものであってもよい。

また、上記第２実施形態においては、前記光学フィルタ５は、光軸方向両側から前記複数のレンズ３，４に挟まれた状態で接合されるものであったが、これに限定されるものではなく、光学フィルタ５の後方側に位置するレンズ４とのみ接合されるものであってもよい。

本発明に係る撮像装置は、光学フィルタに付着し得る付着物が原因となって画質が低下するのを好適に防止することができ、且つ、光学・機構設計上の設計自由度を高めて撮像装置の薄型化を図ることができるため、小型のカメラやカメラモジュールを備える携帯端末等の分野において特に有用である。

本発明の第１実施形態に係る撮像装置を示す概略図 本発明の第２実施形態に係る撮像装置を示す概略図

符号の説明

１ 撮像素子
２ 第１のレンズ
３ 第２のレンズ
４ 第３のレンズ
５ 光学フィルタ
６ カバーガラス
７ 第４のレンズ

Claims (2)

1. それぞれ光軸上に配置される絞りと複数のレンズと光学フィルタとを備えた撮像装置において、
   前記絞りは最も物体側に配置され，前記光学フィルタは隣接する物体側のレンズを透過した光のうち最も光軸から離れて前記光学フィルタに入射する光線が，前記光軸に直交する平面への入射角よりも小さな入射角で入射するように，該光学フィルタの前記絞りに近い物体側の面を凹面状に，かつ，該光学フィルタの他方の面を凸面を有するように湾曲させて設けられており，かつ該光学フィルタを前記複数のレンズの間に配置されることを特徴とする撮像装置。
2. 前記光学フィルタは、光軸に回転対称な曲面形状であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。

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