JP6757699B2 - レンズ及び撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、レンズ及び撮像装置に関する。

撮像装置の画質を低下させる要因の一つにゴーストがある。ゴーストは、主として撮像装置の撮像光学系に入射した光線がレンズの内部で光学設計外の反射を起こし、反射光が撮像素子に結像することによって生じる。レンズ内部で起こる反射を低減するため、レンズの非光学面が光吸収性の遮光膜で覆われたレンズが知られており（例えば、特許文献１参照）、また、レンズの外周面で反射した光線が撮像素子に結像することを抑制するため、外周面に隣設される角部が面取りされたレンズが知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１３−１１４２３５号公報 特開２０１２−１８９９１２号公報

特許文献１に記載されたレンズでは、隣り合う二つの非光学面の間の角部を覆う遮光膜が、非光学面を覆う遮光膜よりも厚く形成されている。ここで、遮光膜は、例えば黒色塗料がレンズの表面に塗布されることによって形成されるが、隣り合う二面の間の角部では、一方の面に塗布された塗料が他方の面にはみ出しやすく、塗料のはみ出しに起因して遮光膜の厚みにムラが生じやすい。このため、角部を覆う遮光膜が相対的に厚い特許文献１のレンズでは、遮光膜の厚みのムラが助長される虞がある。非光学面は、例えば撮像光学系におけるレンズの位置決めに用いられるが、遮光膜の厚みにムラが生じていると、レンズの位置決め精度が低下し、画質が低下する虞がある。

特許文献２に記載されたレンズでは、レンズの外周面で反射された光線が、面取りによって角部に形成される傾斜面で全反射されることにより、反射光が撮像素子の外側に逸らされている。傾斜面での全反射によって撮像素子の外側に逸らされる反射光は、限られた入射角で傾斜面に入射する光線であり、他の入射角で傾斜面に入射して全反射された光線は撮像素子に到達してしまう。全反射された反射光の強度は反射の前後で保たれるため、ゴーストを抑制するには至らない虞がある。

本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、画質を向上させることが可能なレンズ及び撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様のレンズは、光学有効径の外側に設けられており、遮光膜によって覆われている第１面と、上記光学有効径の外側に設けられており、遮光膜によって覆われている第２面と、前記第１面に隣設されている第１接続面と、前記第２面に隣設されている第２接続面とを含み、前記第１面と前記第２面とを接続している複数の接続面と、を備え、前記第１面は、光学面の外周に設けられたフランジ面、又は光学面の外形部に設けられており、前記第１接続面と前記第２接続面とには、遮光膜が形成されておらず、光軸を含む断面において、上記第１面と上記第２面とによって形成される内角をαとし、上記第１面と上記第１接続面とによって形成される内角をβとし、上記第２面と上記第２接続面とによって形成される内角をγとし、上記第１接続面と上記第２接続面とによって形成される外角をδとして、０＜α＜１８０°且つ０＜β≦９０°且つ０＜γ≦９０°且つ０＜δ≦９０°である。

本発明の一態様の撮像装置は、上記レンズを含む撮像光学系を備える。

本発明によれば、画質を向上させることが可能なレンズ及び撮像装置を提供することができる。

本発明の実施形態を説明するための、レンズの一例の断面図である。 図１において破線円ＩＩで囲まれた部分の拡大図である。 図２のレンズの角部に設けられた接続面に入射する光線の範囲を示す模式図である。 図２のレンズの角部に設けられた接続面における光線の反射を示す模式図である。 図２のレンズの角部に設けられた接続面における光線の反射を示す模式図である。 参考例のレンズの角部に設けられた接続面における光線の反射を示す模式図である。 参考例のレンズの角部に設けられた接続面における光線の反射を示す模式図である。 参考例のレンズの角部に設けられた接続面における光線の反射を示す模式図である。 参考例のレンズの角部に設けられた接続面における光線の反射を示す模式図である。 参考例のレンズの角部に設けられた接続面における光線の反射を示す模式図である。 参考例のレンズの角部に設けられた接続面における光線の反射を示す模式図である。 参考例のレンズの角部に設けられた接続面における光線の反射を示す模式図である。 参考例のレンズの角部に設けられた接続面における光線の反射を示す模式図である。 図１のレンズの変形例の要部の断面図である。 本発明の実施形態を説明するための、レンズの他の例の要部の断面図である。 本発明の実施形態を説明するための、撮像装置の一例の外観図である。 図１６の撮像装置のブロック図である。

図１及び図２は、本発明の実施形態を説明するための、レンズの一例を示す。

レンズ１は、撮像装置の撮像光学系に含まれる略円形状のレンズであり、光軸Ｘと交差する一方の表面に光学面２と、光学面２の外周に設けられた円環状の平坦なフランジ面３とを有し、光軸Ｘと交差する他方の表面に光学面４と、光学面４の外周に設けられた円環状の平坦なフランジ面５とを有し、さらに外周面６を有する。

光学面２と光学面４とは、図示の例ではいずれも凸曲面に形成されているが、平坦面であってもよいし、凹曲面であってもよい。フランジ面３とフランジ面５は、図示の例では、光軸Ｘに対して略垂直となっているが、光軸Ｘに対して傾斜していてもよい。外周面６は、図示の例では、光軸Ｘに対して略平行となっているが、光軸Ｘに対して傾斜していてもよい。

レンズ１の材料としては、特に限定されないが、例えばシクロオレフィンポリマー（Cyclo Olefin Polymer：ＣＯＰ）、ポリメチルメタクリレート（Polymethyl methacrylate：ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（Polycarbonate：ＰＣ）、エポキシ等の樹脂材料、又は石英ガラス等のガラス材料を用いることができる。

レンズ１の光学有効径の外側に設けられているフランジ面３と、同じく光学有効径の外側に設けられている外周面６とは、それぞれ遮光膜７によって覆われている。図示は省略するが、同じく光学有効径の外側に設けられているフランジ面５もまた、遮光膜７によって覆われている。

ここで、光学有効径とは、レンズ１の光軸Ｘ上の無限遠物点から出てレンズ１を通過する平行光線束の直径を言い、例えばＪＩＳ Ｂ ７０９５に規定されるピンホール法によって測定される値とすることができる。ただし、フランジ面３を覆っている遮光膜７とフランジ面５を覆っている遮光膜７との少なくとも一方の遮光膜７が上記方法によって測定される光学有効径の内側に及んでいる場合には、光学有効径は遮光膜７の内径とする。

遮光膜７は、レンズ１の表面に塗布可能な光吸収性の材料によって形成され、例えば有機又は無機の黒色粒子を含有する樹脂（以下、遮光性インクという）を用いることができる。

遮光性インクに用いられる樹脂としては、特に限定されないが、重合反応の開始をコントロールすることが可能な熱硬化性樹脂及び光硬化性樹脂等のエネルギー硬化性樹脂を用いることができ、なかでも光硬化性樹脂が好適である。光硬化性樹脂は、熱硬化性樹脂に比べて短時間に効率よく重合反応が進行する。光硬化性樹脂としては、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂等を用いることができる。

黒色粒子は、光硬化性樹脂の硬化用の光によっても退色が生じにくいものとして、カーボン粒子、チタン化合物粒子、酸化鉄粒子、酸化銅粒子、酸化クロム粒子、及びシリコンカーバイド粒子が好適であり、これら列挙した粒子の群から選ばれる一つ以上の粒子を用いることができる。

図２に示すように、フランジ面３と外周面６との間には、フランジ面３に隣設されている第１接続面８と、外周面６に隣設されている第２接続面９とが設けられており、フランジ面３と外周面６とは、第１接続面８と第２接続面９とを介して接続されている。第１接続面８と第２接続面９とには、遮光膜７が形成されておらず、レンズ材料が露出している。

光軸Ｘを含む断面において、第１接続面８との境界となるフランジ面３の縁３ａにおけるフランジ面３の接線と、第２接続面９との境界となる外周面６の縁６ａにおける外周面６の接線とは互いに交わっており、フランジ面３の接線と外周面６の接線とによって形成される内角（以下、フランジ面３と外周面６とによって形成される内角という）をαとし、フランジ面３と第１接続面８とによって形成される内角をβとし、外周面６と第２接続面９とによって形成される内角をγとし、第１接続面８と第２接続面９とによって形成される外角をδとしたとき、０＜α＜１８０°且つ０＜β≦９０°且つ０＜γ≦９０°且つ０＜δ≦９０°である。

ここで、光軸Ｘを含む断面とは、面内の一つの直線として光軸Ｘを含む平面によってレンズ１を切断した場合の切断面を言うものとする。また、フランジ面３と外周面６とによって形成される「内角」とは、フランジ面３と外周面６とによって形成される角のうちレンズ１の内部に向く角を言い、フランジ面３と外周面６とによって形成される「外角」とは、フランジ面３と外周面６とによって形成される角のうちレンズ１の外部に向く角を言うものとする。フランジ面３と第１接続面８とによって形成される「内角」、外周面６と第２接続面９とによって形成される「内角」、第１接続面８と第２接続面９とによって形成される「外角」もまた、同様である。

α、β、γ、δが上記範囲にある場合に、フランジ面３の縁３ａと外周面６の縁６ａとを結ぶ線分ＬＳに対し、第１接続面８と第２接続面９とはレンズ１の内部側に配置されており、フランジ面３と外周面６との間の角部は凹形状となる。

なお、本例では、フランジ面３と外周面６とが、第１接続面８と第２接続面９との二つの接続面によって接続されているが、三つ以上の接続面によって接続さていてもよく、例えば第１接続面８と第２接続面９との間に第３接続面が介在してもよい。第１接続面８と第２接続面９との間に他の接続面が介在する場合に、第１接続面８と第２接続面９とによって形成される外角δは、第１接続面８の縁における第１接続面８の接線と第２接続面９の縁における第２接続面９の接線とによって形成されるものとする。

図示は省略するが、フランジ面５と外周面６との間の角部は、フランジ面３と外周面６との間の角部と同様に構成されている。すなわち、フランジ面５と外周面６との間には、フランジ面５に隣設されている第１接続面と、外周面６に隣設されている第２接続面とが設けられており、光軸Ｘを含む断面において、フランジ面５と外周面６とによって形成される内角αは０＜α＜１８０°であり、フランジ面５と第１接続面とによって形成される内角βは０＜β≦９０°であり、外周面６と第２接続面とによって形成される内角γは０＜γ≦９０°であり、第１接続面と第２接続面とによって形成される外角δは０＜δ≦９０°である。

次に、レンズ１の角部の形状とゴーストの低減効果との関係について説明する。なお、上記のとおり、フランジ面５と外周面６との間の角部は、フランジ面３と外周面６との間の角部と同様に構成されており、以下では、フランジ面３と外周面６との間の角部を例にして説明する。

ゴーストを低減するには、レンズ１の内部で反射される光線の強度を低下させることが肝要である。フランジ面３と外周面６とで反射される光線の強度は遮光膜７によって低下され得るが、レンズ材料が露出している第１接続面８と第２接続面９とでは遮光膜７による吸収が望めず、特に第１接続面８と第２接続面９とで全反射された光線の強度は、反射の前後で維持される。そこで、第１接続面８と第２接続面９とで全反射された光線の強度を低下させることが効果的である。

まず、フランジ面３と外周面６とで反射された光線が第１接続面８と第２接続面９とに入射する場合に、光線の強度はフランジ面３を覆う遮光膜７と外周面６を覆う遮光膜７とによって予め低下されている。フランジ面３が光軸Ｘに対して垂直であり、外周面６が光軸Ｘに対して平行であるものとして、フランジ面３と外周面６とで反射されることなく第１接続面８と第２接続面９とに直接入射する光線として、光軸Ｘに対して０°〜９０°の角度で第１接続面８と第２接続面９とに入射する光線の反射を検討する。

さらに、全反射は、第１接続面８と第２接続面９とに臨界角以上の角度で光線が入射した場合に発生する。臨界角はレンズの屈折率に関連しており、レンズの屈折率が高いほど臨界角は小さくなる。一般的なレンズの屈折率は最大で約２であり、屈折率を２とした場合のレンズと空気との界面の臨界角は３０°である。そこで、光軸Ｘに対して０°〜９０°の角度で第１接続面８と第２接続面９とに入射する光線のうち、図３においてθで示される３０°以上の角度で第１接続面８と第２接続面９とに入射する光線の反射を検討する。

図４は、α＝９０°、β＝９０°、γ＝９０°、δ＝９０°である場合の、第１接続面８と第２接続面９とにおける光線の反射を示し、図５はα＝９０°、０＜β＜９０°、０＜γ＜９０°、δ＝９０°である場合の、第１接続面８と第２接続面９とにおける光線の反射を示す。

図４に示すように、上記θの範囲で第１接続面８に入射した光線は第１接続面８で全反射され、第１接続面８で全反射された光線はフランジ面３に入射する。フランジ面３に入射した光線の強度はフランジ面３を覆っている遮光膜７によって低下され、フランジ面３で反射されてレンズ１の中心部に戻る光線の強度が低下する。

そして、図５に示すように、０＜β＜９０°である場合には、光軸Ｘに対する角度が同じ光線であっても、フランジ面３に入射する光線の入射角度φ２が、β＝９０°である場合の入射角度φ１より小さくなる。この結果、フランジ面３における反射率が低下し、フランジ面３で反射されてレンズ１の中心に戻る光線の強度が一層低下する。

第２接続面９における光線の反射も同様であり、上記θの範囲で第２接続面９に入射した光線は第２接続面９で全反射され、第２接続面９で全反射された光線は外周面６に入射し、外周面６に入射した光線の強度は外周面６を覆っている遮光膜７によって低下され、外周面６で反射されてレンズ１の中心部に戻る光線の強度が低下する。

参考例として、図６と図７とは、フランジ面３と外周面６との間の角部の形状が凸形状である場合（α＝９０°、β＝１８０°、γ＝１８０°、δ＝２７０°）の、角部に形成された接続面における光線の反射を示し、図８と図９とは、フランジ面３と外周面６との間の角部の形状が面取り形状である場合（α＝９０°、β＝１３５°、γ＝１３５°、δ＝１８０°）の、角部に形成された接続面における光線の反射を示し、図１０から図１３は、フランジ面３と外周面６との間の角部の形状が曲面形状である場合の、角部に形成された接続面における光線の反射を示す。

いずれの参考例においても、接続面に対する光線の入射角として、接続面で全反射された光線がフランジ面３又は外周面６に入射することなくレンズ１の中心部に戻ってしまう、すなわち強度を保ってレンズ１の中心部に戻ってしまう入射角の範囲ωが存在する。

フランジ面３と外周面６との間の角部の形状を０＜α＜１８０°且つ０＜β≦９０°且つ０＜γ≦９０°且つ０＜δ≦９０°とすることにより、第１接続面８と第２接続面９とで全反射された光線の強度を、フランジ面３を覆っている遮光膜７と外周面６を覆っている遮光膜７とによって低下させ、レンズ１の中心に戻る光線の強度を低下させることができる。これにより、ゴーストを低減し、画質を向上させることができる。

そして、フランジ面３を覆っている遮光膜７がフランジ面３の縁３ａからはみ出し、及び／又は外周面６を覆っている遮光膜７が外周面６の縁６ａからはみ出したとしても、フランジ面３と外周面６との間には第１接続面８と第２接続面９とが介在しており、フランジ面３を覆っている遮光膜７と外周面６を覆っている遮光膜７とが互いに重なり合うことが防止される。これにより、遮光膜７の厚みのムラを抑制し、撮像光学系におけるレンズ１の位置決め精度を高め、画質を向上させることができる。

なお、フランジ面３が光軸Ｘに対して平行であり、外周面６が光軸Ｘに対して垂直であるものとして説明したが、図１４に示すように、フランジ面３が光軸Ｘに対して非垂直であり、及び／又は外周面６が光軸Ｘに対して非平行であっても、０＜α＜１８０°且つ０＜β≦９０°且つ０＜γ≦９０°且つ０＜δ≦９０°を満たす限りにおいて、第１接続面８と第２接続面９とで全反射される光線を遮光膜７によって覆われたフランジ面３と外周面６とに入射させることができ、ゴーストを低減することができる。

上述したレンズ１は、レンズ材料が樹脂材料であれば射出成形法又は圧縮成形法を用いて製造することができ、ガラス材料であれば圧縮成形法又は削り出し法を用いて製造することができる。フランジ面３と外周面６との間の角部は、射出成形法又は圧縮成形法では成形型によって上記凹形状に成形され、削り出し法では切削及び／又は研削によって上記凹形状に成形される。

フランジ面３と外周面６との間の角部が削り出し法によって上記凹形状に成形される場合に、好ましくは３０°≦α≦１５０°である。α、β、γ、δの間には、α＝β＋γ−δの関係が成り立ち、β、γが小さい程にαも小さくなる。βが過度に小さいとフランジ面３と第１接続面８とによって形成される角が先鋭になり、γが過度に小さいと外周面６と第２接続面９とによって形成される角が先鋭になり、脆弱となる虞がある。レンズ１の強度を考慮すれば、β≧３０°、γ≧３０°であることが好ましく、β＝γ＝３０°の場合、α、β、γ、δの関係式からα＝６０°−δとなる。そして、δはレンズ１を削る刃物の先端角度によって決定され、レンズ１の加工精度を考慮すれば刃物に剛性が必要となり、刃物の先端角度は３０°以上が好ましい。したがって、α≧３０°が好ましい。また、β＝γ＝９０°の場合、α、β、γ、δの関係式からα＝１８０°−δとなり、δが小さいほどαは大きくなる。δを小さくするには、レンズ１を削る刃物の先端角度を小さくする必要があるが、やはり、レンズ１の加工精度を考慮すれば刃物に剛性が必要となり、刃物の先端角度は３０°以上が好ましい。したがって、α≦１５０°が好ましい。

フランジ面３を覆う遮光膜７と、外周面６を覆う遮光膜７とは、例えば成形されたレンズ１のフランジ面３と外周面６とに遮光性インクが塗布されることによって形成される。遮光性インクの塗布方法としては、刷毛塗、スクリーン印刷法、パッド印刷法、及びインクジェット法を例示できる。なお、レンズ１が削り出し法によって製造される場合には、フランジ面３と外周面６とに遮光膜７が形成された後に、フランジ面３と外周面６との間の角部が上記凹形状に成形されてもよい。

好ましくは、第１接続面８と第２接続面９とは、算術平均粗さＲａで０．５μｍ以上の粗面とされる。第１接続面８と第２接続面９の算術平均粗さＲａを０．５μｍ以上とすることにより、第１接続面８と第２接続面９の反射率を、ゴースト低減の目安となる２％以下とすることができ、ゴーストを一層低減することができる。なお、レンズ１の寸法精度を考慮すれば、第１接続面８と第２接続面９の算術平均粗さＲａは５μｍ以下が好適である。

ここで、算術平均粗さＲａは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１に規定される方法によって求められる。すなわち、三次元測定機によって光学面２の断面曲線が測定され、測定された断面曲線に高域フィルタ（カットオフ値λｃ）が適用されることにより、断面曲線から長波長成分（うねり曲線）が除かれた粗さ曲線が取得される。カットオフ値λｃは、特に限定されないが、光学有効径４０ｍｍでは例えば５ｍｍとすることができる。

第１接続面８と第２接続面９との粗面化は、レンズ１が射出成型法又は圧縮成形法によって製造される場合には、成形型の対応する面を粗面として、成形型の粗面をレンズ１に転写すればよい。レンズ１が削り出し法によって製造される場合は、例えば粒度＃２００〜８００の範囲の砥石を用いて第１接続面８と第２接続面９とを研削すればよい。

ここまで、光学有効径の外側に設けられ、遮光膜７によって覆われる第１面がフランジ面３であるものとして説明したが、図１５に示すように、第１面を光学面２の外径部とすることもできる。この場合に、光学面２の外径部と外周面６との間に第１接続面８と第２接続面９とを設け、光軸Ｘを含む断面において、光学面２の外径部と外周面６とによって形成される内角をαとし、光学面２の外径部と第１接続面８とによって形成される内角をβとし、外周面６と第２接続面９とによって形成される内角をγとし、第１接続面８と第２接続面９とによって形成される外角をδとして、０＜α＜１８０°且つ０＜β≦９０°且つ０＜γ≦９０°且つ０＜δ≦９０°とすることにより、第１接続面８と第２接続面９とで全反射される光線を遮光膜７によって覆われた光学面２の外径部と外周面６とに入射させることができ、ゴーストを低減することができる。

フランジ面３と外周面６との間の角部の上記凹形状は、形状の大きさにかかわらず、第１接続面８と第２接続面９とで全反射される光線を遮光膜７によって覆われたフランジ面３と外周面６とに入射させることができ、角部が小さくともゴーストを低減する効果が得られる。このため、レンズ１の径に対して角部の占める割合を小さくでき、例えば遮光膜７によって覆われるフランジ面３の径方向の幅Ｗ（図２参照）を１ｍｍ以下として、レンズ１の光学有効径を拡大できる。なお、レンズ材料の加工限界を考慮すれば、幅Ｗは０．０５ｍｍ以上が好適である。

同様に、光学面２の外径部と外周面６との間の角部の上記凹形状もまた、形状の大きさにかかわらず、第１接続面８と第２接続面９とで全反射される光線を遮光膜７によって覆われた光学面２の外径部と外周面６とに入射させることができ、角部が小さくともゴーストを低減する効果が得られる。そこで、例えば遮光膜７によって覆われる光学面２の外径部の径方向の幅Ｗ（図１５参照）を０．０５ｍｍ以上１ｍｍ以下として、レンズ１の光学有効径を拡大できる。

光学有効径を拡大できることから、レンズ１は、例えばスマートフォンに搭載される撮像装置等の、比較的小型の撮像装置の撮像光学系に好適に用いることができる。

図１６は、スマートフォン２００の外観を示す。

図１６に示すスマートフォン２００は、平板状の筐体２０１を有し、筐体２０１の一方の面に表示部としての表示パネル２０２と、入力部としての操作パネル２０３とが一体となった表示入力部２０４を備えている。また、この様な筐体２０１は、スピーカ２０５と、マイクロホン２０６と、操作部２０７と、カメラ部２０８とを備えている。なお、筐体２０１の構成はこれに限定されず、例えば、表示部と入力部とが独立した構成を採用したり、折り畳み構造やスライド機構を有する構成を採用したりすることもできる。

図１７は、図１６に示すスマートフォン２００の構成を示す。

図１７に示すように、スマートフォンの主たる構成要素として、無線通信部２１０と、表示入力部２０４と、通話部２１１と、操作部２０７と、カメラ部２０８と、記憶部２１２と、外部入出力部２１３と、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）受信部２１４と、モーションセンサ部２１５と、電源部２１６と、主制御部２２０とを備える。また、スマートフォン２００の主たる機能として、図示省略の基地局装置と図示省略の移動通信網とを介した移動無線通信を行う無線通信機能を備える。

無線通信部２１０は、主制御部２２０の指示にしたがって、移動通信網ＮＷに収容された基地局装置に対し無線通信を行うものである。この無線通信を使用して、音声データ、画像データ等の各種ファイルデータ、電子メールデータなどの送受信や、Ｗｅｂデータやストリーミングデータなどの受信を行う。

表示入力部２０４は、主制御部２２０の制御により、画像（静止画像および動画像）や文字情報などを表示して視覚的にユーザに情報を伝達するとともに、表示した情報に対するユーザ操作を検出する、いわゆるタッチパネルであって、表示パネル２０２と、操作パネル２０３とを備える。

表示パネル２０２は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＯＥＬＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｄｉｓｐｌａｙ）などを表示デバイスとして用いたものである。

操作パネル２０３は、表示パネル２０２の表示面上に表示される画像を視認可能に載置され、ユーザの指や尖筆によって操作される一又は複数の座標を検出するデバイスである。このデバイスをユーザの指や尖筆によって操作すると、操作に起因して発生する検出信号を主制御部２２０に出力する。次いで、主制御部２２０は、受信した検出信号に基づいて、表示パネル２０２上の操作位置（座標）を検出する。

図１６に示すように、本発明の撮影装置の一実施形態として例示しているスマートフォン２００の表示パネル２０２と操作パネル２０３とは一体となって表示入力部２０４を構成しているが、操作パネル２０３が表示パネル２０２を完全に覆うような配置となっている。

係る配置を採用した場合、操作パネル２０３は、表示パネル２０２外の領域についても、ユーザ操作を検出する機能を備えてもよい。換言すると、操作パネル２０３は、表示パネル２０２に重なる重畳部分についての検出領域（以下、表示領域と称する）と、それ以外の表示パネル２０２に重ならない外縁部分についての検出領域（以下、非表示領域と称する）とを備えていてもよい。

なお、表示領域の大きさと表示パネル２０２の大きさとを完全に一致させても良いが、両者を必ずしも一致させる必要は無い。また、操作パネル２０３が、外縁部分と、それ以外の内側部分の２つの感応領域を備えていてもよい。更に、外縁部分の幅は、筐体２０１の大きさなどに応じて適宜設計されるものである。更にまた、操作パネル２０３で採用される位置検出方式としては、マトリクススイッチ方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式、赤外線方式、電磁誘導方式、静電容量方式などが挙げられ、いずれの方式を採用することもできる。

通話部２１１は、スピーカ２０５やマイクロホン２０６を備え、マイクロホン２０６を通じて入力されたユーザの音声を主制御部２２０にて処理可能な音声データに変換して主制御部２２０に出力したり、無線通信部２１０あるいは外部入出力部２１３により受信された音声データを復号してスピーカ２０５から出力させたりするものである。また、図１６に示すように、例えば、スピーカ２０５を表示入力部２０４が設けられた面と同じ面に搭載し、マイクロホン２０６を筐体２０１の側面に搭載することができる。

操作部２０７は、キースイッチなどを用いたハードウェアキーであって、ユーザからの指示を受け付けるものである。例えば、図１６に示すように、操作部２０７は、スマートフォン２００の筐体２０１の側面に搭載され、指などで押下されるとオンとなり、指を離すとバネなどの復元力によってオフ状態となる押しボタン式のスイッチである。

記憶部２１２は、主制御部２２０の制御プログラムや制御データ、アプリケーションソフトウェア、通信相手の名称や電話番号などを対応づけたアドレスデータ、送受信した電子メールのデータ、ＷｅｂブラウジングによりダウンロードしたＷｅｂデータや、ダウンロードしたコンテンツデータを記憶し、またストリーミングデータなどを一時的に記憶するものである。また、記憶部２１２は、スマートフォン内蔵の内部記憶部２１７と着脱自在な外部メモリスロットを有する外部記憶部２１８により構成される。なお、記憶部２１２を構成するそれぞれの内部記憶部２１７と外部記憶部２１８は、フラッシュメモリタイプ（ｆｌａｓｈ ｍｅｍｏｒｙ ｔｙｐｅ）、ハードディスクタイプ（ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｔｙｐｅ）、マルチメディアカードマイクロタイプ（ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ ｃａｒｄ ｍｉｃｒｏ ｔｙｐｅ）、カードタイプのメモリ（例えば、ＭｉｃｒｏＳＤ（登録商標）メモリ等）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などの格納媒体を用いて実現される。

外部入出力部２１３は、スマートフォン２００に連結される全ての外部機器とのインターフェースの役割を果たすものであり、他の外部機器に通信等（例えば、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、ＩＥＥＥ１３９４など）又はネットワーク（例えば、インターネット、無線ＬＡＮ、ブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）（登録商標）、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）、赤外線通信（Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｄａｔａ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ：ＩｒＤＡ）（登録商標）、ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅｂａｎｄ）（登録商標）、ジグビー（ＺｉｇＢｅｅ）（登録商標）など）により直接的又は間接的に接続するためのものである。

スマートフォン２００に連結される外部機器としては、例えば、有／無線ヘッドセット、有／無線外部充電器、有／無線データポート、カードソケットを介して接続されるメモリカード（Ｍｅｍｏｒｙ ｃａｒｄ）やＳＩＭ（Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ Ｍｏｄｕｌｅ Ｃａｒｄ）／ＵＩＭ（Ｕｓｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ Ｍｏｄｕｌｅ Ｃａｒｄ）カード、オーディオ・ビデオＩ／Ｏ（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）端子を介して接続される外部オーディオ・ビデオ機器、無線接続される外部オーディオ・ビデオ機器、有／無線接続されるスマートフォン、有／無線接続されるパーソナルコンピュータ、有／無線接続されるＰＤＡ、有／無線接続されるパーソナルコンピュータ、イヤホンなどがある。外部入出力部２１３は、このような外部機器から伝送を受けたデータをスマートフォン２００の内部の各構成要素に伝達することや、スマートフォン２００の内部のデータが外部機器に伝送されるようにすることができる。

ＧＰＳ受信部２１４は、主制御部２２０の指示にしたがって、ＧＰＳ衛星ＳＴ１〜ＳＴｎから送信されるＧＰＳ信号を受信し、受信した複数のＧＰＳ信号に基づく測位演算処理を実行し、スマートフォン２００の緯度、経度、高度からなる位置を検出する。ＧＰＳ受信部２１４は、無線通信部２１０や外部入出力部２１３（例えば、無線ＬＡＮ）から位置情報を取得できる時には、その位置情報を用いて位置を検出することもできる。

モーションセンサ部２１５は、例えば、３軸の加速度センサなどを備え、主制御部２２０の指示にしたがって、スマートフォン２００の物理的な動きを検出する。スマートフォン２００の物理的な動きを検出することにより、スマートフォン２００の動く方向や加速度が検出される。係る検出結果は、主制御部２２０に出力されるものである。

電源部２１６は、主制御部２２０の指示にしたがって、スマートフォン２００の各部に、バッテリ（図示しない）に蓄えられる電力を供給するものである。

主制御部２２０は、マイクロプロセッサを備え、記憶部２１２が記憶する制御プログラムや制御データにしたがって動作し、スマートフォン２００の各部を統括して制御するものである。また、主制御部２２０は、無線通信部２１０を通じて、音声通信やデータ通信を行うために、通信系の各部を制御する移動通信制御機能と、アプリケーション処理機能を備える。

アプリケーション処理機能は、記憶部２１２が記憶するアプリケーションソフトウェアにしたがって主制御部２２０が動作することにより実現するものである。アプリケーション処理機能としては、例えば、外部入出力部２１３を制御して対向機器とデータ通信を行う赤外線通信機能や、電子メールの送受信を行う電子メール機能、Ｗｅｂページを閲覧するＷｅｂブラウジング機能などがある。

また、主制御部２２０は、受信データやダウンロードしたストリーミングデータなどの画像データ（静止画像や動画像のデータ）に基づいて、映像を表示入力部２０４に表示する等の画像処理機能を備える。画像処理機能とは、主制御部２２０が、上記画像データを復号し、この復号結果に画像処理を施して、画像を表示入力部２０４に表示する機能のことをいう。

更に、主制御部２２０は、表示パネル２０２に対する表示制御と、操作部２０７、操作パネル２０３を通じたユーザ操作を検出する操作検出制御を実行する。表示制御の実行により、主制御部２２０は、アプリケーションソフトウェアを起動するためのアイコンや、スクロールバーなどのソフトウェアキーを表示したり、あるいは電子メールを作成したりするためのウィンドウを表示する。なお、スクロールバーとは、表示パネル２０２の表示領域に収まりきれない大きな画像などについて、画像の表示部分を移動する指示を受け付けるためのソフトウェアキーのことをいう。

また、操作検出制御の実行により、主制御部２２０は、操作部２０７を通じたユーザ操作を検出したり、操作パネル２０３を通じて、上記アイコンに対する操作や、上記ウィンドウの入力欄に対する文字列の入力を受け付けたり、あるいは、スクロールバーを通じた表示画像のスクロール要求を受け付ける。

更に、操作検出制御の実行により主制御部２２０は、操作パネル２０３に対する操作位置が、表示パネル２０２に重なる重畳部分（表示領域）か、それ以外の表示パネル２０２に重ならない外縁部分（非表示領域）かを判定し、操作パネル２０３の感応領域や、ソフトウェアキーの表示位置を制御するタッチパネル制御機能を備える。

また、主制御部２２０は、操作パネル２０３に対するジェスチャ操作を検出し、検出したジェスチャ操作に応じて、予め設定された機能を実行することもできる。ジェスチャ操作とは、従来の単純なタッチ操作ではなく、指などによって軌跡を描いたり、複数の位置を同時に指定したり、あるいはこれらを組み合わせて、複数の位置から少なくとも１つについて軌跡を描く操作を意味する。

カメラ部２０８は、レンズ１を含む撮像光学系と、撮像素子と、を備える。カメラ部２０８によって生成された画像データは、記憶部２１２に記録したり、外部入出力部２１３や無線通信部２１０を通じて出力したりすることができる。

図１６に示すスマートフォン２００において、カメラ部２０８は表示入力部２０４と同じ面に搭載されているが、カメラ部２０８の搭載位置はこれに限らず、表示入力部２０４の背面に搭載されてもよい。

また、カメラ部２０８はスマートフォン２００の各種機能に利用することができる。例えば、表示パネル２０２にカメラ部２０８で取得した画像を表示することや、操作パネル２０３の操作入力のひとつとして、カメラ部２０８の画像を利用することができる。

また、ＧＰＳ受信部２１４が位置を検出する際に、カメラ部２０８からの画像を参照して位置を検出することもできる。更には、カメラ部２０８からの画像を参照して、３軸の加速度センサを用いずに、或いは、３軸の加速度センサと併用して、スマートフォン２００のカメラ部２０８の光軸方向を判断することや、現在の使用環境を判断することもできる。勿論、カメラ部２０８からの画像をアプリケーションソフトウェア内で利用することもできる。

その他、静止画又は動画の画像データにＧＰＳ受信部２１４により取得した位置情報、マイクロホン２０６により取得した音声情報（主制御部等により、音声テキスト変換を行ってテキスト情報となっていてもよい）、モーションセンサ部２１５により取得した姿勢情報等などを付加して記憶部２１２に記録したり、外部入出力部２１３や無線通信部２１０を通じて出力したりすることもできる。

なお、レンズ１は、スマートフォンに組込まれるカメラ用のレンズに限らず、他の電子機器（タブレット端末、デスクトップパーソナルコンピュータ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯ゲーム機、カメラ付きインターフォン等）組込みカメラ用のレンズ、車載カメラ用のレンズ、デジタルカメラ用のレンズ、ビデオカメラ用のレンズ、内視鏡カメラ用のレンズ、監視カメラ用のレンズ、工業カメラ用のレンズとして、広く適用できる。

以上、説明したように、本明細書に開示されたレンズは、光学有効径の外側に設けられており、遮光膜によって覆われている第１面と、上記光学有効径の外側に設けられており、遮光膜によって覆われている第２面と、上記第１面に隣設されている第１接続面と、上記第２面に隣設されている第２接続面とを含み、上記第１面と上記第２面とを接続している複数の接続面と、を備え、光軸を含む断面において、上記第１面と上記第２面とによって形成される内角をαとし、上記第１面と上記第１接続面とによって形成される内角をβとし、上記第２面と上記第２接続面とによって形成される内角をγとし、上記第１接続面と上記第２接続面とによって形成される外角をδとして、０＜α＜１８０°且つ０＜β≦９０°且つ０＜γ≦９０°且つ０＜δ≦９０°である。

また、本明細書に開示されたレンズは、０＜β＜９０°且つ０＜γ＜９０°である。

また、本明細書に開示されたレンズは、光学面の外周に設けられている平坦なフランジ面を有し、上記第１面は、上記フランジ面に設けられている。

また、本明細書に開示されたレンズは、上記第１面は、光学面の外径部に設けられている。

また、本明細書に開示されたレンズは、上記第１面の径方向の幅が０．０５ｍ以上１ｍｍ以下である。

また、本明細書に開示されたレンズは、上記複数の接続面の算術平均粗さＲａは、０．５μｍ以上５μｍ以下である。

また、本明細書に開示された撮像装置は、上記レンズを含む撮像光学系を備える。

１ レンズ
２ 光学面
３ フランジ面
３ａ フランジ面の縁
４ 光学面
５ フランジ面
６ 外周面
６ａ 外周面の縁
７ 遮光膜
８ 第１接続面
９ 第２接続面
ＬＳ 線分
Ｗ 幅
Ｘ 光軸
α 内角
β 内角
γ 内角
δ 外角
θ 光線の入射角の範囲
φ１ 入射角度
φ２ 入射角度
ω 光線の入射角の範囲
２００ スマートフォン
２０１ 筐体
２０２ 表示パネル
２０３ 操作パネル
２０４ 表示入力部
２０５ スピーカ
２０６ マイクロホン
２０７ 操作部
２０８ カメラ部
２１０ 無線通信部
２１１ 通話部
２１２ 記憶部
２１３ 外部入出力部
２１４ 受信部
２１５ モーションセンサ部
２１６ 電源部
２１７ 内部記憶部
２１８ 外部記憶部
２２０ 主制御部
ＬＡＮ 無線
ＳＴ１ 衛星
ＳＴｎ 衛星

Claims (10)

1. 光学有効径の外側に設けられており、遮光膜によって覆われている第１面と、
   前記光学有効径の外側に設けられており、遮光膜によって覆われている第２面と、
   前記第１面に隣設されている第１接続面と、前記第２面に隣設されている第２接続面とを含み、前記第１面と前記第２面とを接続している複数の接続面と、
   を備え、
   前記第１面は、光学面の外周に設けられたフランジ面、又は光学面の外形部に設けられており、
   前記第１接続面と前記第２接続面とには、遮光膜が形成されておらず、
   光軸を含む断面において、前記第１面と前記第２面とによって形成される内角をαとし、前記第１面と前記第１接続面とによって形成される内角をβとし、前記第２面と前記第２接続面とによって形成される内角をγとし、前記第１接続面と前記第２接続面とによって形成される外角をδとして、０＜α＜１８０°且つ０＜β≦９０°且つ０＜γ≦９０°且つ０＜δ≦９０°であるレンズ。
2. 請求項１記載のレンズであって、
   ０＜β＜９０°且つ０＜γ＜９０°であるレンズ。
3. 請求項１又は２記載のレンズであって、
   ３０°≦α≦１５０°であるレンズ。
4. 請求項１から３のいずれか一項記載のレンズであって、
   前記第１面は、前記フランジ面に設けられており、
   前記第１面であるフランジ面は、平坦であるレンズ。
5. 請求項１から４のいずれか一項記載のレンズであって、
   前記第２面は、レンズの外周面に設けられているレンズ。
6. 請求項１から５のいずれか一項記載のレンズであって、
   前記第１面の径方向の幅は０．０５ｍ以上１ｍｍ以下であるレンズ。
7. 請求項１から６のいずれか一項記載のレンズであって、
   前記複数の接続面の算術平均粗さＲａは、０．５μｍ以上５μｍ以下であるレンズ。
8. 請求項１から７のいずれか一項記載のレンズであって、
   前記複数の接続面は、前記第１接続面と前記第２接続面との二つの接続面からなるレンズ。
9. 請求項８に記載のレンズであって、
   前記第１面の径方向の幅は、前記第１接続面の幅より大きく、
   前記第２面の幅は、前記第２接続面の幅より大きいレンズ。
10. 請求項１から９のいずれか一項記載のレンズを含む撮像光学系を備えた撮像装置。

Images