JPH11326604A - レンズ及び光学機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、レンズ及び光学機器に関し、例えば
パーソナルコンピュータにより撮像結果を処理できるよ
うに所望の被写体を撮像するボードカメラに適用して、
簡易な構成により高品位の光学像を形成することができ
るようにする。 【解決手段】側面にテーパーを形成し、光軸に垂直な仮
想平面による断面形状をレンズ面１７ＩＬ、１７ＯＬの
径より部分的に小径に形成すると共に、少なくともこの
テーパーが形成された面の該小径に形成された部分１７
Ａより入射面側の面１７ＡＩを粗面に又は遮光面に形成
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レンズ及び光学機
器に関し、例えばパーソナルコンピュータにより撮像結
果を処理できるように所望の被写体を撮像するボードカ
メラに適用することができる。本発明は、側面のテーパ
ーにより断面形状をレンズ面の径より部分的に小径に形
成すると共に、少なくともこのテーパーの形成された面
のうちの小径に形成された部分より入射面側の面を粗面
に又は遮光面に形成することにより、簡易な構成により
高品位の光学像を形成することができるようにする。

【０００２】

【従来の技術】従来、ボードカメラにおいては、プラス
チックレンズを用いることにより、光学系の構成を簡略
化するようになされている。すなわち図５は、従来のボ
ードカメラの光学系を示す平面図及び側面図である。こ
の種のボードカメラ１においては、プリント配線基板２
にＣＣＤ固体撮像素子３が配置され、このプリント配線
基板２にねじ５によりホルダー４がねじ留めされる。ホ
ルダー４は、円筒形状でなる先端側の内側側面にねじ山
が形成され、このねじ山にレンズホルダー６がねじ込ま
れる。

【０００３】ここでレンズホルダー６は、透明樹脂によ
り形成された非球面レンズ７が内側に配置され、前面に
形成された円形形状の開口６Ａにより入射瞳を構成して
外来光をレンズ７に入射する。これによりボードカメラ
１は、外来光をレンズ７によりＣＣＤ固体撮像素子３に
集光し、所望の被写体について撮像結果を出力できるよ
うになされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところでこの種の光学
系の構成をさらに一段と簡略化して、高品位の光学像を
形成することができれば、この種のボードカメラの適用
範囲をさらに一段と拡大できると考えられる。

【０００５】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、簡易な構成により高品位の光学像を形成することが
できるレンズと、このレンズを用いた光学機器を提案し
ようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め請求項１に係る発明においては、側面にテーパーを形
成して光軸に垂直な仮想平面による断面形状をレンズ面
の径より部分的に小径に形成し、少なくともこのテーパ
ーが形成された面であって該小径に形成された部分より
入射面側の面を粗面に形成する。

【０００７】請求項１に係る構成によれば、側面にテー
パーを形成して断面形状をレンズ面の径より部分的に小
径に形成することにより、この小径の部分で絞りが構成
され、レンズと絞りとを一体化することができる。この
とき少なくともテーパーが形成された面であって該小径
に形成された部分より入射面側の面を粗面に形成すれ
ば、入射面等より入射した予定外の外来光をこの面で散
乱させると共に光量を低減でき、またこの面より外部に
漏れ出す成分を散乱させると共に光量を低減できる。ま
たこの面から入射する外来光についても散乱させると共
に光量を低減することができる。これらによりこれら予
定外の外来光による光学像の劣化を防止でき、簡易な構
成により高品位の光学像を形成することができる。

【０００８】また請求項２に係る発明においては、請求
項１に係る構成において、先の粗面に遮光面を形成す
る。

【０００９】請求項２に係る構成によれば、先の粗面に
遮光面を形成することにより、この面を反射、透過する
外来光の光量を一段と低減でき、これによりさらに一段
と予定外の外来光による光学像の劣化を防止でき、高品
位の光学像を形成することができる。また請求項３に係
る発明においては、側面にテーパーを形成して光軸に垂
直な仮想平面による断面形状をレンズ面の径より部分的
に小径に形成し、少なくともこのテーパーが形成された
面であって該小径に形成された部分より入射面側の面に
遮光面を形成する。

【００１０】請求項３に係る構成によれば、テーパーを
形成して断面形状をレンズ面の径より部分的に小径に形
成することにより、この小径の部分で絞りが構成され、
レンズと絞りとを一体化することができる。このとき少
なくともテーパーが形成された面であって、該小径に形
成された部分より入射面側の面に遮光面を形成すれば、
入射面等より入射した予定外の外来光の光量が低減さ
れ、これにより予定外の外来光による光学像の劣化を防
止することができる。

【００１１】また請求項４に係る発明においては、請求
項２又は請求項３に係る構成において、入射光を吸収す
る色彩に着色して先の遮光面を形成する。

【００１２】請求項４に係る構成によれば、入射光を吸
収する色彩に着色して先の遮光面を形成することによ
り、例えば黒色の墨、インク、塗料等を付着して、簡易
に遮光面を構成することができる。

【００１３】また請求項５に係る発明においては、請求
項１、請求項２、請求項３又は請求項４に係る構成にお
いて、側面にねじ山を有するつばを形成する。

【００１４】請求項５に係る構成によれば、つばの側面
に形成したねじ山により直接レンズを配置でき、例えば
レンズホルダー等の部材を省略することができる。

【００１５】また請求項６に係る発明においては、請求
項５の構成において、先のつばのレンズ面側に局所的に
凹部を形成する。

【００１６】請求項６に係る構成によれば、つばのレン
ズ面側に局所的に凹部を形成することにより、この凹部
を用いてつばの側面に形成したねじ山を所望の部材にね
じ込むことができる。

【００１７】また請求項７に係る発明においては、請求
項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５又は請
求項６に係る構成のレンズを透明樹脂を射出成形して形
成する。

【００１８】請求項７に係る構成によれば、透明樹脂を
射出成形して形成することにより、簡易にこの種のレン
ズを形成することができる。

【００１９】また請求項８に係る発明においては、請求
項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求
項６又は請求項７に係る構成のレンズにより入射光を受
光素子に集光する。

【００２０】請求項８に係る構成によれば、請求項１、
請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６又
は請求項７に係る構成のレンズにより入射光を受光素子
に集光することにより、簡易な構成で高品位の光学像を
受光素子に形成することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、適宜図面を参照しながら本
発明の実施の形態を詳述する。

【００２２】（１）第１の実施の形態 図２は、図５との対比により本発明の第１の実施の形態
に係るボードカメラを示す平面図及び側面図である。こ
の図２において、図５について説明したボードカメラ１
と同一の構成は、対応する符号を付して示し、重複した
説明は省略する。

【００２３】このボードカメラ１１において、ホルダー
１４は、黒色のポリカーボネート樹脂を射出成形して形
成され、円筒形状でなる先端側の内側側面にねじ山１４
Ａが形成される。ホルダー１４は、このねじ山１４Ａを
介して直接レンズ１７を保持する。

【００２４】すなわち図１に示すように、レンズ１７
は、透明樹脂でなる例えばポリカーボネートを射出成形
して形成されたいわゆるプラスチックレンズであり、入
射面１７Ｉ側のレンズ面１７ＩＬと、このレンズ面１７
ＩＬより小径の出射面１７Ｏ側のレンズ面１７ＯＬとが
非球面により形成される。

【００２５】レンズ１７は、光軸に垂直な仮想平面によ
る断面形状がレンズ面１７ＩＬ及び１７ＯＬの径より部
分的に小径に形成される。すなわちレンズ１７は、入射
面１７Ｉ側より所定の傾きによるテーパーが形成され、
このテーパーによる斜面１７ＡＩにより光軸に垂直な断
面形状が徐々に低下し、その後同様のテーパーによる斜
面１７ＡＯにより光軸に垂直な断面形状が徐々に増大す
るように形成される。これによりレンズ１７は、この小
径に形成された部分１７Ａにより入射瞳でなる絞りを構
成し、絞りが一体化されるようになされている。なお、
ポリカーボネート以外の透明樹脂としては、アクリル樹
脂、ポリオレフィン等も好適に用いることができる。ま
た射出成形以外の製造方法として、注型、プレス成形等
の方法を用いることも可能である。

【００２６】さらにレンズ１７は、入射面１７Ｉ側につ
ば１７ＩＦが形成され、このつば１７ＩＦの側面にねじ
山１７Ｂが形成される。レンズ１７は、このねじ山１７
Ｂをホルダー１４のねじ山１４Ａにねじ込むことによ
り、直接ホルダー１４に保持される。

【００２７】レンズ１７は、出射面１７Ｏ側にもつば１
７ＯＦが形成される。レンズ１７は、レンズ面１７ＩＬ
及び１７ＯＬの径、絞り１７Ａの径に対して、絞り１７
Ａの前後の斜面１７ＡＩ及び１７ＡＯが所定の傾きにな
るように、これらつば１７ＩＦ及び１７ＯＦの径、厚さ
が選定される。

【００２８】さらにレンズ１７は、入射面１７Ｉ側のつ
ば１７ＩＦにおいて、入射面１７Ｉ側に切り欠きによる
凹部１８が形成される。これによりレンズ１７は、この
凹部１８に工具を引っ掛けてホルダー１４にねじ込むこ
とができるようになされている。

【００２９】さらにレンズ１７は、金型の該当する面に
ブラスト処理し、この金型を用いて射出成形することに
より、レンズ面１７ＩＬ及び１７ＯＬを除く外周面、側
面（図１においてハッチングにより示す面）が粗面によ
り形成される。なお、レンズ１７に対する粗面化処理
は、成形後にレンズ１７に対して行ってもよい。これに
よりレンズ１７は、図３に示すように、つば１７ＩＦを
透過して入射する予定外の外来光Ｌ１については、散乱
させると共に光量を低減する。またレンズ１７に入射し
て斜面１７ＡＩ等に入射する外来光Ｌ２についても、こ
の斜面１７ＡＩ等により散乱させると共に光量を低減
し、さらに斜面１７ＡＩ等を透過する外来光についても
散乱させると共に光量を低減する。またこのようにして
レンズ１７に一旦入射してホルダー１４側に出射された
外来光Ｌ３のうち、ホルダー１４の内側側面で反射して
再びレンズ１７に入射する外来光Ｌ４についても、散乱
させると共に光量を低減する。これらによりレンズ１７
は、これらの予定外の外来光がＣＣＤ固体撮像素子３の
受光面に入射して発生する光学像の劣化を防止するよう
になされている。

【００３０】以上の構成において、ボードカメラ１１に
おいては（図１及び図２）、レンズ１７により所望の被
写体の光学像がＣＣＤ固体撮像素子３の受光面に形成さ
れ、この光学像が光電変換されて出力される。

【００３１】このレンズ１７において、このようにして
所望の被写体等より到来する入射光は、レンズ１７の入
射面１７Ｉ側のレンズ面１７ＩＬにより集光された後、
入射面１７Ｉ及び出射面１７Ｏ間において、レンズ面１
７ＩＬ及び１７ＯＬより部分的に小径に形成された部分
１７Ａにより所定の広がりで入射する入射光がけられ、
この小径に形成された部分１７Ａを通過した入射光が、
出射面１７Ｏのレンズ面１７ＯＬにより集光される。こ
れによりボードカメラ１においては、レンズ１７に形成
された小径の部分１７Ａにより絞りが形成され、レンズ
１７に絞り１７Ａを一体化した光学系により全体構成が
簡略化される。

【００３２】このようにしてレンズ１７に絞り１７Ａを
一体化するにつき（図３）、この小径の部分１７Ａの前
後の斜面１７ＡＩ、１７ＡＯを鏡面により形成した場
合、この斜面１７ＡＩ、１７ＡＯによりけられる入射光
が斜面１７ＡＩ、１７ＡＯで正反射した後、予想外の部
分で反射してＣＣＤ固体撮像素子３の受光面に入射する
恐れがある。またこの斜面１７ＡＩ、１７ＡＯを透過し
た後、ホルダー１４の内側側面で反射して再びレンズ１
７に入射し、ＣＣＤ固体撮像素子３の受光面に入射する
恐れがある。さらにレンズ面１７ＩＬ以外の部分より入
射する外来光については、さらにこのような反射を繰り
返してＣＣＤ固体撮像素子３の受光面に入射する恐れが
増大する。これら予想外の光がＣＣＤ固体撮像素子３の
受光面に入射すると、ボードカメラ１においては、その
分受光面に形成される光学像が劣化して撮像されること
になる。

【００３３】ところがこの実施の形態においては、最も
小径に形成された部分１７Ａより、テーパーが形成され
てなる絞り１７Ａより入射面側の面でなる斜面１７ＡＩ
が粗面に形成されていることにより、これに加えてこの
斜面１７ＡＩに対応する出射面側の斜面１７ＡＯが粗面
により形成されていることにより、これら斜面１７Ａ
Ｉ、１７ＡＯにおける反射光については散乱すると共に
光量が低減し、また透過光についても散乱されると共に
光量が低減し、これらにより受光面に形成される光学像
の劣化が有効に回避される。

【００３４】ボードカメラ１１においては、レンズ１７
をホルダー１４に差し込み、つば１７ＩＦのねじ山１７
Ｂをホルダー１４のねじ山１４Ａに噛み合わせてホルダ
ー１４にレンズ１７をねじ込むことにより、レンズ１７
が直接ホルダー１４に取り付けられる。これによりボー
ドカメラ１１においては、レンズホルダー（図５参照）
を省略でき、その分全体構成が簡略化される。さらに単
にレンズ１７をホルダー１４にねじ込むだけの簡易な作
業により組み立てることができる。

【００３５】このときボードカメラ１１においては、入
射面１７Ｉ側のつば１７ＩＦに形成された凹部１８を用
いて所定の工具によりレンズ１７をホルダー１４にねじ
込むことができ、これにより所定の取り付け位置に簡易
かつ確実にレンズ１７を配置することが可能となる。

【００３６】このようにしてボードカメラ１１に組み込
まれるレンズ１７においては、つば１７ＩＦが形成さ
れ、またねじ山１７Ｂが形成されていることにより、レ
ンズ面１７ＩＬ以外のつば１７ＩＦより入射する外来光
についても、上述した入射光と同様に、斜面１７ＡＩ、
１７ＡＯにより反射して、またこれら斜面１７ＡＩ、１
７ＡＯを透過して、ＣＣＤ固体撮像素子３の受光面に入
射する恐れがある。

【００３７】ところがこのこの実施の形態においては、
斜面１７ＡＩ、１７ＡＯが粗面により形成されているこ
とにより、このような外来光についても、受光面への入
射を低減でき、その分光学像の劣化が有効に回避され
る。

【００３８】また斜面１７ＡＩ、１７ＡＯ以外の、つば
１７ＩＦの入射面側、出射面側、ねじ山１７Ｂ、出射面
１７Ｏ側つば１７ＯＦの出射面側、側面についても、粗
面により形成さていることにより、レンズ面１７ＩＬ以
外の部分より入射する外来光の光量を低減し、また散乱
させることができ、これによってもＣＣＤ固体撮像素子
３の受光面に形成される光学像の劣化を有効に回避する
ことができる。

【００３９】さらにホルダー１４においても、黒色の樹
脂により作成されていることにより、このホルダー１４
で反射してレンズ１７に再入射する外来光の光量も低減
され、これによっても光学像の劣化が有効に回避され、
これらにより簡易な構成で高品位の光学像を形成するこ
とが可能となる。

【００４０】以上の構成によれば、テーパーにより光軸
に垂直な仮想平面による断面形状をレンズ面１７ＩＬ、
１７ＯＬの径より部分的に小径に形成し、少なくともこ
のテーパーの形成された面であって、この小径に形成さ
れた部分１７Ａより入射面１７Ｉ側面１７ＡＩを粗面に
形成したことにより、外来光の受光面への入射を低減で
き、その分この外来光による光学像の劣化を防止するこ
とができる。これにより簡易な構成で高品位の光学像を
形成することができる。

【００４１】また入射面１７Ｉ側につば１７ＩＦを形成
し、このつば１７ＩＦの側面にねじ山１７Ｂを形成する
ことにより、直接ホルダー１４にレンズ１７を配置で
き、これにより全体構成を簡略化することができる。

【００４２】さらにこのつば１７ＩＦの入射面１７Ｉ側
に局所的に凹部１８を形成することにより、簡易かつ高
い精度によりレンズ１７を配置することができる。

【００４３】（２）第２の実施の形態 この実施の形態においては、図１について上述したレン
ズ１７において、粗面に形成した各面をさらに墨塗り
し、これによりこれらの面に遮光面を形成する。これら
によりレンズ１７は、これら各粗面において一段と反射
光の光量を低減し、また透過光の光量を低減する。

【００４４】このようにレンズ面以外の面を粗面により
形成し、さらに墨塗りすることにより、さらに一段と簡
易な構成で高品位の光学像を形成することができる。

【００４５】（３）第３の実施の形態 この実施の形態において、ボードカメラ２１は、図４に
示すように、レンズ２２の出射面側のつばにねじ山を形
成し、このねじ山によりレンズ２２をホルダーに保持す
る。さらにレンズ２２においては、レンズ面以外の面を
粗面により構成し、さらに墨塗りする。

【００４６】図４に示すように、出射面側のつばにより
レンズ２２をホルダーに保持する場合でも、レンズ面以
外を粗面により形成し、墨塗りすることにより、簡易な
構成で高品位の光学像を形成することができる。

【００４７】（４）他の実施の形態 なお上述の実施の形態においては、レンズ面以外の面を
粗面により形成する場合、又は粗面により形成して、墨
塗りする場合について述べたが、本発明はこれに限ら
ず、少なくともテーパーが形成された面であって、絞り
を構成する小径に形成された部分１７Ａより入射面１７
Ｉ側面１７ＡＩを粗面に形成すれば、効果的に光学像の
劣化を防止できることにより、実用上充分な特性を得る
ことができる場合、この入射面１７Ｉ側面１７ＡＩだけ
粗面にし、また粗面の後、墨塗りしてもよい。

【００４８】また上述の第２及び第３の実施の形態にお
いては、レンズ面以外の面を粗面により形成して墨塗り
する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、粗
面に形成した面を部分的に墨塗りしてもよい。

【００４９】また上述の実施の形態においては、レンズ
面以外の面を粗面により形成し、又は粗面により形成し
て墨塗りする場合について述べたが、本発明はこれに限
らず、単に墨塗りしても上述の実施の形態と同様の効果
を得ることができる。

【００５０】さらに上述の実施の形態においては、入射
面側及び出射面側にそれぞれつばを形成する場合につい
て述べたが、本発明はこれに限らず、光学系の構成によ
っては、入射面又は出射面の何れかにだけつばを形成す
るようにしてもよく、また必要に応じてつばを省略して
もよい。

【００５１】また上述の実施の形態においては、入射面
側のつばに局所的に凹部を形成し、この凹部を用いてレ
ンズをホルダーに取り付ける場合について述べたが、本
発明はこれに限らず、ホルダーに対するレンズの配置に
よっては、入射面側のつばの出射面側に局所的に凹部を
形成し、この凹部を用いてレンズをホルダーに取り付け
ても良く、また出射面側のつばの入射面側又は出射面側
に局所的に凹部を形成し、この凹部を用いてレンズをホ
ルダーに取り付けても良い。

【００５２】さらに上述の実施の形態においては、墨塗
りにより遮光面を形成する場合について述べたが、本発
明はこれに限らず、インク、塗料等を付着する場合等、
入射光を吸収する色彩にこれらの面を着色して遮光面を
形成する場合に広く適用することができる。

【００５３】また上述の実施の形態においては、本発明
をボードカメラに適用する場合について述べたが、本発
明はこれに限らず、ビデオカメラ等の撮像装置、さらに
は原稿読み取り装置等の２次元の受光素子を用いた光学
機器、さらにはバーコードスキャナー等の１次元の受光
素子又はフォトダイーオード等の受光素子を用いた光学
機器等に広く適用することができる。

【００５４】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、側面にテ
ーパーを形成して光軸に垂直な仮想平面による断面形状
をレンズ面の径より部分的に小径に形成すると共に、少
なくともテーパーが形成された面の小径に形成された部
分より入射面側の面を粗面に又は遮光面に形成すること
により、簡易な構成により高品位の光学像を形成するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るボードカメラに適用
するレンズを示す正面図、側面図及び背面図である。

【図２】図１のレンズを適用するボードカメラを示す平
面図及び側面図である。

【図３】図１のレンズの動作の説明に供する断面図であ
る。

【図４】第３の実施の形態に係るボードカメラを示す側
面図である。

【図５】従来のボードカメラを示す平面図及び側面図で
ある。

【符号の説明】

１、１１、２１……ボードカメラ、２……プリント基
板、３……ＣＣＤ固体撮像素子、４、１４……ホルダ
ー、７、１７、２２……レンズ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 側面にテーパーを形成して光軸に垂直な
   仮想平面による断面形状をレンズ面の径より部分的に小
   径に形成し、 少なくとも前記テーパーが形成された面であって該小径
   に形成された部分より入射面側の面を粗面に形成したこ
   とを特徴とするレンズ。
2. 【請求項２】 前記粗面に遮光面を形成することを特徴
   とする請求項１に記載のレンズ。
3. 【請求項３】 側面にテーパーを形成して光軸に垂直な
   仮想平面による断面形状をレンズ面の径より部分的に小
   径に形成し、 少なくとも前記テーパーが形成された面であって該小径
   に形成された部分より入射面側の面に遮光面を形成した
   ことを特徴とするレンズ。
4. 【請求項４】 入射光を吸収する色彩に着色して前記遮
   光面を形成したことを特徴とする請求項２又は請求項３
   に記載のレンズ。
5. 【請求項５】 側面にねじ山を有するつばを形成するこ
   とを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３又は請求
   項４に記載のレンズ。
6. 【請求項６】 前記つばの前記レンズ面側に、局所的に
   凹部を形成することを特徴とする請求項５に記載のレン
   ズ。
7. 【請求項７】 透明樹脂を射出成形して形成したことを
   特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、
   請求項５又は請求項６に記載のレンズ。
8. 【請求項８】 請求項１、請求項２、請求項３、請求項
   ４、請求項５、請求項６又は請求項７に記載のレンズに
   より入射光を受光素子に集光することを特徴とする光学
   機器。