KR20060102466A

KR20060102466A - 촬상 장치

Info

Publication number: KR20060102466A
Application number: KR1020050060015A
Authority: KR
Inventors: 모토아키 다마야; 고지 후나오카; 히로시 사사이
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2005-03-23
Filing date: 2005-07-05
Publication date: 2006-09-27
Also published as: CN1837942A; CN100468187C; JP2006267391A; KR100730852B1

Abstract

본 발명은 광학 성능을 저하시키는 일 없이, 박형화가 가능한 촬상 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 촬상 장치(100)는 촬상 소자(50)와, 비원형 렌즈(1, 3, 7)를 포함하는 복수의 렌즈로 구성되어 있다. 여기서, 촬상 소자(50)는 직사각형의 수광면(50a)을 갖고 있다. 또한, 촬상 소자(50)는 수광면(50a) 위에 결상한 광학상을 전기 신호로 변환하는 소자이다. 또한, 복수의 렌즈에 의해 피사체의 상은 수광면(50a)에 결상되어 있다. 또한, 비원형 렌즈(1, 3, 7)는 원형 렌즈로부터 수광면(50a)으로의 결상에 기여하지 않는 부분을 제거한 형상을 갖고 있다.

Description

촬상 장치{IMAGING DEVICE}

도 1은 실시예에 따른 촬상 장치(100)를 윗쪽에서 본 경우의 구성을 나타내는 단면도,

도 2는 실시예에 따른 촬상 장치(100)를 정면에서 본 경우의 구성을 나타내는 단면도,

도 3은 촬상 장치와 직사각형의 수광면의 구성을 나타내는 평면도,

도 4는 실시예에 따른 촬상 장치에서의 광속의 변화의 상태를 설명하기 위한 도면,

도 5는 수광면에서의 결상 위치의 영역을 나타내는 평면도,

도 6은 원형 렌즈에서의 수광면으로의 결상에 기여하지 않는 부분을 설명하기 위한 도면,

도 7은 원형 렌즈에서의 수광면으로의 결상에 기여하지 않는 부분을 설명하기 위한 도면,

도 8은 원형 렌즈와 비원형 렌즈와의 형상의 차를 나타내는 평면도,

도 9는 비원형 렌즈의 일단면 형상을 나타내는 단면도,

도 10은 비원형 렌즈의 다른 단면 형상을 나타내는 단면도,

도 11은 원형 렌즈를 4방향에서 D컷트하는 것에 의해 얻어지는 비원형 렌즈 의 평면도,

도 12는 원형 렌즈를 이용한 경우의 결상 가능 영역을 나타내는 도면,

도 13은 D컷트된 비원형 렌즈를 이용한 경우의 결상 가능 영역을 나타내는 도면,

도 14는 촬상 장치의 소정의 방향의 박형화를 설명하기 위한 도면,

도 15는 촬상 장치의 소정의 방향의 박형화를 설명하기 위한 도면,

도 16은 제 1 렌즈의 소형화를 설명하기 위한 도면,

도 17은 제 1 렌즈의 소형화를 설명하기 위한 도면,

도 18은 제 1 렌즈군의 소형화를 설명하기 위한 도면,

도 19는 제 1 렌즈군의 소형화를 설명하기 위한 도면이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 제 1 렌즈 2 : 프리즘 렌즈

3 : 제 2 렌즈 4 : 제 3 렌즈

5 : 제 4 렌즈 6 : 개구 조리개

7 : 제 5 렌즈 10 : 제 1 렌즈군

15 : 제 1 렌즈 유지 프레임 16 : 제 1 렌즈군 유지 프레임

17 : 제 2 렌즈군 유지 프레임 18 : 제 3 렌즈군 유지 프레임

19 : 촬상 소자 패키지 20 : 제 2 렌즈군

25 : 외곽 하우징 30 : 제 3 렌즈군

35 : 가이드샤프트 36 : 1축 구동 장치

40 : 적외광 컷트 필터 50 : 촬상 소자

50a : 수광면 60, 70 : 광축

100 : 촬상 장치 150 : 원형 렌즈

본 발명은 촬상 소자와 복수의 렌즈로 구성되는 촬상 장치에 관한 발명으로서, 예를 들면, 박형의 휴대 단말에 탑재 가능한 촬상 장치에 적용할 수 있다.

CCD(Charge Coupled Device) 등의 촬상 소자와, 복수의 렌즈로 구성되는 촬상 장치는 종래부터 존재한다. 또한, 최근, 당해 촬상 장치가 휴대 전화 등의 휴대 단말에 실장되도록 되어 오고 있다.

종래, 당해 촬상 장치는 디지털 스틸 카메라에 적용되어 왔지만, 박형의 요청 때문에, 광축을 수직 방향으로 구부리는 기능을 갖는 촬상 장치가 당해 디지털 스틸 카메라에 실장되고 있다. 당해 구부림 기능을 갖는 촬상 장치로서, 특허문헌 1, 2, 3이 존재하고 있다.

그런데, 예를 들면 휴대 전화로의 촬상 장치의 실장을 생각한 경우, 당해 촬상 장치는 다음과 같은 것이 바람직하다.

즉, 용도상 촬상 장치는 줌 와이드단(가장 넓은 범위가 찍히는 상태(wide angle end))으로, 보다 화각(angle of view)이 넓은 것이 바람직하다. 또한, 광학계의 구성으로서는, 주변 광량(marginal lumination)의 저하를 억제하기 위해서, 상(像)측 텔레센트릭(본 명세서내에서는, 촬상면으로의 광선 입사각이 거의 일정한 것을 의미함)인 것이 바람직하다.

특허문헌 1, 특허문헌 2, 및 특허문헌 3은 모두 레트로 포커스(retro focus) 구성을 채용함으로써, 줌 와이드단에서의 광화각, 및 줌 전역에서의 상측 텔레센트릭을 실현하고 있다. 또한, 제 1 렌즈군 및 제 4 렌즈군에서, 광속을 조임으로써 각 렌즈의 대형화를 억제하고 있다.

[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2004-37927호 공보

[특허문헌 2] 일본 특허 공개 제2004-56362호 공보

[특허문헌 3] 일본 특허 공개 제2003-222946호 공보

그런데, 상기 특허문헌 1 내지 3에 따른 촬상 장치에서는, 촬상 장치의 두께(촬상 소자의 법선 방향으로 수직인 방향의 두께)는 렌즈(특히, 촬상 소자의 법선축 위에 배치되어 있는 렌즈로, 조리개 기능을 갖는 렌즈군 이외의 렌즈)의 크기에 의존하고 있다. 따라서, 당해 렌즈의 크기가 작으면 작을수록, 촬상 장치는 박형화할 수 있다.

그러나, 상측 텔레센트릭을 실현하는 경우, 가장 촬상 소자측에 배치된 원형의 렌즈의 직경은 적어도 촬상 소자의 대각선보다도 크게 취할 필요가 있어, 촬상 장치의 박형화에도 한계가 있었다.

또한, 레트로 포커스 구성으로 함으로써 광화각으로 한 경우, 가장 피사체측에 배치된 렌즈군에 속하는 원형 렌즈의 직경이 커진다. 당해 원형 렌즈 직경의 확대는 촬상 장치의 박형화를 저해하는 요인으로 되고 있었다.

이야기를 바꿔서, 광축 구부림 기능을 갖는 렌즈군은 통상 프리즘 렌즈와, 당해 프리즘 렌즈의 전후에 각각 배치되는 렌즈로 구성되어 있다.

광축 구부림 기능을 갖는 렌즈군은 상기와 같이 구성되어 있기 때문에, 렌즈끼리의 간섭(물리적 접촉)을 방지하기 위해서, 당해 렌즈군의 소형화는 제한되고 있었다. 이러한, 광축 구부림 기능을 갖는 렌즈군의 소형화의 제한은 촬상 장치의 박형화를 저해하는 요인으로 되고 있었다.

또한, 촬상 장치가 박형화하면 할수록, 당해 촬상 장치를 탑재하는 디지털 스틸 카메라의 두께도 박형화할 수 있다.

그래서, 본 발명은 광학 성능을 저하시키는 일 없이, 박형화가 가능한 촬상 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 청구항 1에 기재된 촬상 장치는, 직사각형의 수광면을 갖고, 상기 수광면에 결상한 광학상을 전기 신호로 변환하는 촬상 소자와, 피사체의 상(像)을 상기 수광면에 결상시키는 복수의 렌즈를 구비하고 있으며, 상기 복수의 렌즈 중 적어도 하나는 원형 렌즈로부터 상기 수광 면으로의 결상에 기여하지 않는 부분 중, 소정의 주변 부분을 적어도 1개소 제거한 형상을 갖는 비원형 렌즈에 의해 구성되어 있다.

촬상 장치내에 배치되는 각 렌즈는 종래 원형 형상을 갖고 있었다. 그러나, 당해 원형 형상의 렌즈에는 촬상 소자의 수광면으로의 결상에 기여하지 않는 부분이 존재하는 것에, 발명자는 착안하였다.

원형 렌즈로부터 수광면으로의 결상에 기여하지 않는 부분 중, 소정의 주변 부분을 적어도 1개소 제거한 형상의 비원형 렌즈를 촬상 장치에 채용한 경우에는, 당해 촬상 장치를 보다 박형으로 할 수 있다고 발명자는 생각하여, 이하에 나타내는 발명을 창작하였다.

이하, 본 발명을 그 실시예를 나타내는 도면에 근거하여 구체적으로 설명한다.

(실시예 1)

도 1은 본 실시예에 따른 촬상 장치(100)를 윗방향에서 본 단면도이다. 또한, 도 2는 본 실시예에 따른 촬상 장치(100)를 정면 방향(피사체 방향)에서 본 단면도이다. 또한, 도 1, 2에는 x방향, y방향, z방향도 도시하고 있다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 촬상 장치(100)는 제 1 렌즈군(10), 제 2 렌즈군(20), 제 3 렌즈군(30), 적외광 컷트 필터(40), 및 촬상 소자(50)로 구성되어 있다.

본 실시예에 따른 촬상 장치(100)는, 이하에 설명하는 바와 같이, 피사체측 에 부의 파워를 갖는 렌즈군을 배치하고, 촬상 소자(50)측에 정의 파워를 갖는 렌즈를 배치하는, 이른바 레트로 포커스(retro focus) 구조를 갖고 있다.

촬상 소자(50)는 수광면을 갖고 있다. 촬상 소자(50)는 당해 수광면 위에 결상한 광학상을 전기 신호로 변환할 수 있는 소자이다. 또한, 당해 수광면은 화상을 비추어 주는 모터의 제한 때문에, 일반적으로는 긴 변과 짧은 변의 비가 4:3인 직사각형 형상이다. 또한, 촬상 소자(50)의 평면도를 도 3에 나타낸다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 촬상 소자(50)는 직사각형의 수광면(50a)을 갖고 있다.

복수의 렌즈(제 1 렌즈군(10), 제 2 렌즈군(20), 제 3 렌즈군(30))는 피사체의 상을 촬상 소자(50)의 수광면(50a) 위에 결상시키는 부재이다.

제 1 렌즈군(10)은 광축을 수직 방향(도 1에서는, 광축(60)으로부터 광축(70))으로 되접어 꺽는 기능을 갖고 있다. 또한, 제 1 렌즈군(10)은 전체적으로 부의 파워를 갖고 있다. 제 1 렌즈군(10)은 제 1 렌즈(1), 프리즘 렌즈(2) 및 제 2 렌즈(3)에 의해 구성되어 있다.

여기서, 제 1 렌즈(1)는 부의 파워를 갖고 있다. 또한, 프리즘 렌즈(2)는 광로를 구부리는 반사면을 갖고, 또한, 렌즈면을 갖고 있다. 또한, 제 2 렌즈(3)는 부의 파워를 갖고 있다. 또한, 제 1 렌즈(1)는 제 1 렌즈 유지 프레임(15)에 의해 유지ㆍ고정되어 있다. 또한, 제 1 렌즈군(10) 전체는 제 1 렌즈군 유지 프레임(16)에 의해 유지ㆍ고정되어 있다.

또한, 제 2 렌즈군(20)은 전체적으로 정의 파워를 갖고 있다. 제 2 렌즈군(20)은 제 3 렌즈(4) 및 제 4 렌즈(5)에 의해 구성되어 있다. 여기서, 제 3 렌즈 (4)는 정의 파워를 갖고 있다. 또한, 제 4 렌즈(5)는 부의 파워를 갖고 있다.

제 3 렌즈(4)의 피사체측에는 입사광을 제한하는 개구 조리개(6)가 배치되어 있다. 또한, 개구 조리개(6) 및 제 2 렌즈군(20)은 제 2 렌즈군 유지 프레임(17)에 의해 유지ㆍ고정되어 있다.

또한, 제 3 렌즈군(30)은 전체적으로 정의 파워를 갖고 있고, 제 5 렌즈(7)에 의해 구성되어 있다. 여기서, 제 3 렌즈군(30)은 제 3 렌즈군 유지 프레임(18)에 의해 유지ㆍ고정되어 있다.

또한, 제 3 렌즈군(30)과 촬상 소자(50) 사이에는, 적외광 컷트 필터(40)가 배치되어 있다. 여기서, 적외광 컷트 필터(40)는 입사광에 포함되는 적외광을 차단하는 기능을 갖고 있다. 또한, 적외광 컷트 필터(40) 및 촬상 소자(50)는 촬상 소자 패키지(19)에서 실장ㆍ고정되어 있다.

또한, 상기 각 렌즈(1~5, 7)의 중심 및 촬상 소자(50)의 중심은 촬상 장치(100)의 광학적 중심축인 광축(60), 광축(70)에 일치해 있다. 또한, 제 1 렌즈 유지 프레임(15), 제 1 렌즈군 유지 프레임(16) 및 촬상 소자 패키지(19)는 각각 외곽 하우징(25)에 의해 고정되어 있다.

또한, 도 2에 나타내는 바와 같이, 촬상 장치(100)내에는 2개의 가이드샤프트(35)가 배치되어 있다. 여기서, 당해 가이드샤프트(35)는 서로 소정의 거리만큼 사이에 두고서 배치되어 있으며, 또한 서로 평행하게 되어 있다. 또한, 당해 가이드샤프트(35)는 광축(70)의 방향과 대략 평행하게 되도록 배치되어 있다.

제 2 렌즈군 유지 프레임(17) 및 제 3 렌즈군 유지 프레임(18)에는 각각 소 정 길이의 원통형의 가이드부 또는 U자형의 홈이 형성되어 있다. 그리고, 당해 원통형의 가이드부의 중공부 또는 홈은 상기 가이드샤프트(35)와 연관되어 있다. 즉, 상기 중공부 또는 홈은 가이드샤프트(35) 위를 이동할 수 있다.

당해 구성에 의해, 제 2 렌즈군(20) 및 제 3 렌즈군(30)은 광축(70) 방향으로 이동 가능해지고, 그 이외의 방향의 가동은 규제된다. 또한, 외곽 하우징(25)에는 1축 구동 장치(36)가 고정되어 있으며, 당해 1축 구동 장치(36)의 구동력에 의해, 제 2 렌즈군(20) 및 제 3 렌즈군(30)은 광축(70) 방향으로 가동한다.

도 4는 줌 와이드단에서의 본 실시예에 따른 촬상 장치(100)의 광학 렌즈계 및, 광속폭 변화의 상태를 나타낸 도면이다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 먼저, 피사체측으로부터 제 1 렌즈군(10)에 입사한 광속은 당해 제 1 렌즈군(10)에 의해 확대된다. 또한, 도 4에는 도시되어 있지 않지만, 반사면을 포함하는 프리즘 렌즈(2)에 의해 광속은 90° 구부려져 있다.

그 후, 개구 조리개(6)(도 4에서 도시하지 않음)에서 광속의 폭이 제한된다. 그리고, 당해 폭이 제한된 광속은 제 2 렌즈군(20) 및 제 3 렌즈군(30)에 의해 수광면(50a) 위에 결상된다. 또한, 도 4에는 도시하고 있지 않지만, 수광면(50a) 위에 결상되기 전에, 광속은 적외광 컷트 필터(40)를 통과하고 있다.

여기서, 제 2 렌즈군(20) 및 제 3 렌즈군(30)의 위치를 변화시킴으로써 변배 및 초점 조정이 실행된다.

또한, 촬상 소자(50)에서는 수광면(50a)을 구성하는 각 화소 센서마다 마이크로 렌즈가 존재한다. 따라서, 제 3 렌즈군(30)으로부터 출사되는 광의 당해 수 광면(50a)으로의 입사각(도 6에서의 각도 τ)은 작은 쪽이 바람직하다. 이는, 당해 수광면으로의 입사각이 크면, 각 화소 센서에서 케라레가 발생하여, 주변 광량이 저하하기 때문이다.

이상의 것으로부터, 본 실시예에 따른 촬상 장치(100)에서는, 수광면으로의 입사각이 작은 상측 텔레센트릭으로 되도록 광학계를 구성하고 있다.

그런데, 본 실시예에 따른 촬상 장치(100)에서는, 촬상 소자(50)의 법선축 위(즉, 광축(70) 위)에 배치되는 각 렌즈(예를 들면, 제 2 렌즈(3), 제 5 렌즈(7) 등), 및, 피사체에 면하여 배치되는(즉, 광축(60) 위에 배치하는) 각 렌즈(예를 들면, 제 1 렌즈(1)) 중 어느 하나는 비원형 렌즈이다.

본 실시예에서는, 제 1 렌즈(1), 제 2 렌즈(3), 및 제 5 렌즈(7)가 비원형 렌즈이라고 하여 이야기를 진행시킨다. 또한, 상기 각 렌즈(1, 3, 7)의 모두가 비원형 렌즈가 아니더라도 무방하다. 또한, 본 실시예에서는 채용하고 있지 않지만, 제 3 렌즈(4) 또는 제 4 렌즈(5)를 비원형 렌즈로 하더라도 무방하다.

여기서, 비원형 렌즈란, 원형 렌즈로부터 상기 수광면으로의 결상에 기여하지 않는 부분 중, 소정의 주변 부분을 적어도 1개소 제거한 형상을 갖는 렌즈인 것이다.

이하에서, 원형 렌즈에서의 수광면으로의 결상에 기여하지 않는 부분에 대해서 설명한다.

먼저, 도 5에 나타내는 바와 같이, 직사각형의 수광면(50a)의 대각단부 영역 P(광축 위치로부터 가장 떨어진 거리에 위치하는 영역)에서 광속을 결상시키는 경 우에 대해서 설명한다.

도 6은 줌 와이드단에서의 수광면(50a)의 영역 P에 광속을 결상시키는 광학 렌즈계 및, 광속폭의 변화의 상태를 나타낸 도면이다.

여기서, 도 6에 나타내는 광학 렌즈계는 도 4에서 나타낸 광학 렌즈계와 거의 동일한 구성이지만, 이하의 점에서 양쪽 광학 렌즈계는 상이하다. 즉, 도 4에 나타내는 광학 렌즈계는 비원형 렌즈를 포함하고 있지만, 도 6에 나타내는 광학 렌즈계는 모든 렌즈가 원형 렌즈이다. 따라서, 도 6에 나타내는 광학 렌즈계에서도 레트로 포커스 구성이며, 상측 텔레센트릭 방식을 채용하고 있다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 광속은 주광선 입사각 θd로, 제 1 렌즈군(10)에 입사한다. 그리고, 광속은 부의 파워를 갖는 제 1 렌즈군(10)에 의해 확대된다. 그리고, 개구 조리개(도시하지 않음)에 의해 광속폭이 제한된다. 그 후, 제 2 렌즈군(20) 및 제 3 렌즈군(30)에 의해, 광속은 수광면(50a)의 영역 P 위에 결상된다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 광속이 수광면(50a)의 영역 P에 결상하는 경우, 광속이 제 1 렌즈군(10) 및 제 3 렌즈군(30)의 외주단 부근을 지나도록, 각 원형 렌즈의 크기는 설계되어 있다.

그런데, 다음에, 도 5에 나타내는 바와 같이, 직사각형의 수광면(50a)의 긴 변 중앙 영역 Q에서 광속이 결상하는 경우에 대해서 설명한다.

도 7은 줌 와이드단에서의 수광면(50a)의 영역 Q에 광속을 결상시키는 광학 렌즈계 및, 광속폭의 변화의 상태를 나타낸 도면이다. 여기서, 도 6에서 나타낸 광학 렌즈계와, 도 7에서 나타낸 광학 렌즈계는 동일한 구성이다. 또한, 도 6은 렌즈의 중심으로부터 떨어진 위치의 단면 구성을 나타내고 있지만, 도 7은 렌즈의 중심 부근의 단면 구조를 나타내고 있다. 따라서, 양쪽 도 6, 7은 상이한 단면을 나타내고 있다.

광속은 주광선 입사각 θh(입사각 θh는 입사각 θd보다 작아짐)로, 제 1 렌즈군(10)에 입사한다. 그리고, 광속은 부의 파워를 갖는 제 1 렌즈군(10)에 의해 확대된다. 그리고, 개구 조리개(도시하지 않음)에 의해 광속폭이 제한된다. 그 후, 제 2 렌즈군(20) 및 제 3 렌즈군(30)에 의해, 광속은 수광면(50a)의 영역 Q 위에 결상된다.

도 7에 나타내는 바와 같이, 광속이 수광면(50a)의 영역 Q에 결상하는 경우, 제 1 렌즈군(10)에서 당해 제 1 렌즈군(10)의 외주단으로부터 거리(43)만큼 내측에 위치하는 영역을, 광속은 통과한다. 또한, 제 3 렌즈군(30)에서 당해 제 3 렌즈군(30)의 외주단으로부터 거리(44)만큼 내측에 위치하는 영역에, 광속은 통과한다.

이와 같이, 동일한 광학 렌즈계에 있어서, 수광면(50a)에서의 결상 영역을 상이하게 하면, 제 1 렌즈군(10) 및 제 3 렌즈군(30)에서의 광학 경로가 상이하다. 또한, 거리(43, 44)의 값은 대각단부 영역 P로부터 긴 변 중앙 영역 Q에 가까이 감에 따라서, 커지는 것은 말할 필요도 없다.

상기, 도 6, 7의 비교로부터 알 수 있는 바와 같이, 원형의 렌즈로 구성되는 제 1 렌즈군(10) 및 원형의 제 3 렌즈군(30)에 있어서, 직사각형의 수광면(50a)으로의 결상에 기여하지 않는 부분(도 7의 부호(43, 44)에 해당하는 부분)이 발생한 다.

도 6, 7에 나타낸 제 1 렌즈군(10)을 구성하는 각 원형의 렌즈에 있어서, 상기 수광면(50a)으로의 결상에 기여하지 않는 부분을 제거한 비원형 형상의 렌즈가 본 실시예에 따른 제 1 렌즈(1)이며, 제 2 렌즈(3)이다.

마찬가지로, 도 6, 7에 나타낸 제 3 렌즈군(30)을 구성하는 원형의 렌즈에 있어서, 상기 수광면(50a)으로의 결상에 기여하지 않는 부분을 제거한 비원형형상의 렌즈가 본 실시예에 따른 제 5 렌즈(7)이다.

이와 같이, 원형 렌즈의 일부를 제거한 비원형 렌즈는 당해 원형 렌즈보다 콤팩트화되어 있다.

원형의 렌즈로부터 수광면(50a)으로의 결상에 기여하지 않는 부분의 제거의 수단(즉, 비원형 형상)은 임의로 선택할 수 있다. 이하에서, 비원형 렌즈의 일례를 나타낸다.

도 8은 비원형 형상의 제 5 렌즈(7)의 하나의 형태를 나타내는 평면도이다. 또한, 도 9는 도 8에 나타내는 비원형 렌즈의 A-A 단면도이다. 또한, 도 10은 도 8에 나타내는 비원형 렌즈의 B-B 단면도이다.

도 8에 나타내는 비원형 형상의 제 5 렌즈(7)는 점선의 원형 렌즈(150)로부터 수광면(50a)으로의 결상에 기여하지 않는 부분을 직선을 따라서 절단된 D컷트 형상을 갖고 있다. 여기서, 도 7에 나타내는 제 5 렌즈(7)는 부분 a, b에서 2개소 D컷트되어 있지만, 1개소만 D컷트되어 있더라도 무방하다.

또한, 도 7에 나타내는 비원형 형상의 제 5 렌즈(7)의 좌우단에서도, 수광면 (50a)으로의 결상에 기여하지 않는 부분이, 영역이 적지만 존재한다. 따라서, 도 11에 나타내는 형상의(즉, 점선의 원형 렌즈(150)의 좌우단에서도 D컷트되어 있음) 비원형 형상의 제 5 렌즈(7)이더라도 무방하다.

여기서, 도 8에 나타낸 D컷트 형상을 갖는 비원형 렌즈를, 촬상 소자(50)의 법선축 위(즉, 광축(70) 위)에 배치되는 경우, 평면에서 본 비원형 렌즈의 D컷트되어 있는 부분의 직선부와, 수광면(50a)의 긴 변은 대략 평행한 것이 바람직하다.

또한, 비원형 렌즈를 피사체에 면하여 배치되는(즉, 광축(60) 위에 배치하는) 경우, 평면에서 본 비원형 렌즈의 D컷트되어 있는 부분의 직선부와, 수광면(50a)의 긴 변은 대략 평행한 것이 바람직하다.

여기서, 토대로 되는 원형 렌즈(150)의 직경의 크기는 촬상면(50a)의 대각선과 거의 동일한 길이인 것이 바람직하다.

즉, 수광면(50a)으로의 광속의 입사각(도 6에 나타내는 각도 τ)이 작은 상측 텔레센트릭 방식을 채용한 경우, 광속의 주광선은 제 3 렌즈군(30)과 수광면(50a) 사이에서 광축과 거의 평행하게 된다. 따라서, 렌즈 직경의 크기는, 최저, 수광면(50a)의 대각선과 거의 동일할 필요가 있다. 또한, 렌즈의 콤팩트화를 고려하면, 렌즈 직경의 크기가 수광면(50a)의 대각선 길이를 필요 이상으로 초과하는 것은 바람직하지 않다.

이상의 것으로부터, 상측 텔레센트릭 방식의 본 실시예에 따른 촬상 장치(100)에서는, 렌즈 직경의 불필요한 확대를 방지하기 위해서, 비원형 렌즈의 토대로 되는 원형 렌즈(150)의 직경은 수광면(50a)의 대각선과 거의 동일한 값으로 하 는 것이 바람직하다.

또한, 원형 렌즈로 촬상 장치를 구성한 경우에는, 수광면(50a)에 대하여, 광속의 결상 가능 영역 A1의 개략은 도 12에 나타내는 바와 같이 된다. 이에 반하여, 비원형 렌즈를 포함하는 촬상 장치(100)를 구성한 경우에는, 수광면(50a)에 대하여, 광속의 결상 가능 영역 A2의 개략은 도 13에 나타내는 바와 같이 된다.

도 13으로부터 알 수 있는 바와 같이, 예를 들면, 비원형 렌즈를 채용했다고 하더라도, 불필요한 결상 가능 영역이 삭감될 뿐이며, 수광면(50a) 위에서의 결상에는 영향을 주지 않는다. 즉, 비원형 렌즈를 채용하는 것에 의해, 수광면(50a) 위에서의 결상에 영향을 주는 일 없이, 렌즈의 표면적을 작게 할 수 있다.

이상과 같이, 본 실시예에 따른 촬상 장치(100)에서는 비원형 렌즈를 채용하고 있다.

따라서, 광학 성능을 저하시키는 일 없이(즉, 수광면(50a) 위에서의 결상에 영향을 주는 일 없이), 원형 렌즈보다도 렌즈의 표면적을 작게 할 수 있다. 그리고, 렌즈의 표면적을 작게 하는 것에 의해, 소정의 렌즈의 크기에 치수가 율속(律束)되는 촬상 장치(100)의 축소화 또는 박형화가 가능해진다.

또한, 본 실시예에 따른 촬상 장치(100)에서는 비원형 렌즈로서 D컷트 렌즈를 채용하고 있다.

따라서, 원형 렌즈로부터 수광면(50a)으로의 결상에 기여하지 않는 부분을 제거한 비원형 렌즈를 용이하게 작성할 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 촬상 장치(100)에서는, 비원형 렌즈(예를 들면, 제 2 렌즈(3) 및 제 5 렌즈(7))는 촬상 소자(50)의 법선축 위(즉, 광축(70) 위)에 배치되어 있다. 또한, 평면에서 본 당해 비원형 렌즈(5, 7)의 D컷트되어 있는 부분의 직선부와, 수광면(50a)의 긴 변은 대략 평행하다.

따라서, 도 1의 y방향에서의 촬상 장치(100)의 박형화가 가능해진다.

즉, 도 14에 나타내는 바와 같이, 직사각형의 수광면(50a)의 긴 변 L1과, 평면에서 본 비원형 렌즈(7)의 D컷트되어 있는 부분의 직선부 L2가 평행이 아니라고 한다. 이 경우, 도 14로부터 명백한 바와 같이, 촬상 장치(100)의 y방향의 박형화는 도모할 수 없다.

그러나, 도 15에 나타내는 바와 같이, 직사각형의 수광면(50a)의 긴 변 L1과, 평면에서 본 비원형 렌즈(7)의 D컷트되어 있는 부분의 직선부 L3가 평행이라고 한다. 그렇다면, 도 14, 15의 비교로부터도 명백한 바와 같이, 촬상 장치(100)의 y방향의 박형화를 도모할 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이, 제 2 렌즈군(20)을 구성하는 각 렌즈(4, 5)를 비원형 렌즈로 하더라도 무방하다. 단, 당해 렌즈(4, 5)는 개구 조리개(6)에 근접해 있기 때문에, 촬상 장치(100)의 박형화의 효과는 그다지 크지 않다.

이에 반하여, 촬상 장치(100)의 두께는 제 3 렌즈(4) 및 제 5 렌즈(7)에 의해 율속되어 있다. 따라서, 당해 제 3 렌즈(4) 및 제 5 렌즈(7)를 비원형 렌즈로 하는 쪽이 촬상 장치(100)의 박형화에 기여한다.

또한, 본 실시예에 따른 촬상 장치(100)에서는, 비원형 렌즈(예를 들면, 제 1 렌즈(1))는 피사체에 면하여 배치되어 있다(즉, 광축(60) 위에 배치되어 있음). 또는, 평면에서 본 비원형 렌즈(1)의 D컷트되어 있는 부분의 직선부와, 수광면(50a)의 긴 변은 대략 평행하다.

따라서, 광학 성능을 저하시키는 일 없이(즉, 광화각을 유지할 수 있음에 따라, 수광면(50a) 위에서의 결상에 영향을 주는 일 없이), 제 1 렌즈(1)의 표면적을 작게 할 수 있다.

즉, 도 16에 나타내는 바와 같이, 직사각형의 수광면(50a)의 긴 변 L1과, 평면에서 본 비원형 렌즈(1)의 D컷트되어 있는 부분의 직선부 L5가 평행이 아니라고 한다. 이 경우, 광학 성능을 저하시키는 일은 없더라도, 도 16으로부터 명백한 바와 같이, 제 1 렌즈(1)의 표면적을 그다지 작게 하는 것은 불가능하다.

그러나, 도 17에 나타내는 바와 같이, 직사각형의 수광면(50a)의 긴 변 L1과, 평면에서 본 비원형 렌즈(1)의 D컷트되어 있는 부분의 직선부 L6가 평행이라고 한다. 그렇다면, 광학 성능을 저하시키는 일 없이, 도 16, 17의 비교로부터도 명백한 바와 같이, 제 1 렌즈(1)의 표면적을 충분히 작게 할 수 있다.

그리고, 제 1 렌즈(1)의 표면적이 작아진 것에 기인하여, 제 1 렌즈군(10) 전체의 소형화도 가능해진다.

즉, 예를 들면, 제 1 렌즈(1) 및 제 2 렌즈(3)를 모두 원형 렌즈로 한 경우, 제 1 렌즈군(10)은 도 18에 나타내는 단면 구조로 된다. 도 18에 나타내는 구조의 경우에는, 제 1 렌즈(1)와 제 2 렌즈(3)와의 근접부(57)에서의 양쪽 렌즈끼리의 접촉 등 때문에, 제 1 렌즈군(10)의 소형화는 제한되고 있었다.

그러나, 제 1 렌즈(1) 및 제 2 렌즈(3)를 비원형 렌즈로 한 경우, 제 1 렌즈 군(10)은 도 19에 나타내는 단면 구조로 된다. 즉, 양쪽 렌즈끼리의 접촉 등이 없어져, 제 1 렌즈군(10)의 소형화를 도모할 수 있다.

또한, 제 1 렌즈(1)만을 비원형 렌즈로 하더라도 제 1 렌즈군(10)의 소형화는 가능하다.

덧붙여서 말하면, 비원형 렌즈를 촬상 소자(50)의 광축(70) 위에만 배치시켜도 무방하고, 또는, 비원형 렌즈를 광축(60) 위에만 배치시켜도 무방하다. 전자의 경우에는, 주로 촬상 장치(100)의 박형화가 가능해진다. 이에 반하여, 후자의 경우에는, 주로 제 1 렌즈군(10)의 소형화가 가능해진다.

이상의 고찰로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 실시예와 같이, 비원형 렌즈를 촬상 소자(50)의 법선축 위(즉, 광축(70) 위)에 배치시키고, 또한, 비원형 렌즈를 피사체에 면하여 배치시키는(즉, 광축(60) 위에 배치시키는) 것에 의해, 촬상 장치(100)의 박형화 및 제 1 렌즈군(10)의 소형화가 가능해진다.

또한, 상기한 바와 같이, 제 1 렌즈(1) 또는 제 2 렌즈(3)를 비원형 렌즈로 하면, 제 1 렌즈군(10) 전체의 크기는 변화시키지 않고서, 프리즘 렌즈(2)의 크기만을 소형화시킬 수도 있다.

이와 같이, 프리즘 렌즈(2)의 크기만을 소형화시킨 경우에는, 당해 프리즘 렌즈(2)와 제 1 렌즈(1)와의 간격 또는 당해 프리즘 렌즈(2)와 제 2 렌즈(3)와의 간격이 넓어진다. 따라서, 렌즈 배치 설계의 자유도를 증가시킬 수 있기 때문에, 촬상 장치(100)의 광학 성능을 향상시키는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시예에 따른 촬상 장치(100)에서는, 제 1 렌즈군(10)은 부의 파 워를 갖고 있다. 따라서, 제 1 렌즈군(10)을 구성하는 제 1 렌즈(1)의 표면적 및 제 2 렌즈(3)의 표면적을 보다 작게 할 수 있다.

즉, 제 1 렌즈군(10)이 정의 파워를 갖고 있는 경우, 제 1 렌즈군(10)에 입사해 오는 결상에 기여하는 광속은 굵어진다. 이는, 개구 조리개(6)의 크기를 설계한 후, 변경시키는 것이 불가능하기 때문이다. 이와 같이, 광속이 굵어지면, 제 1 렌즈(1) 및 제 2 렌즈(3)에서 원형 렌즈로부터 제거할 수 있는 부분(즉, 수광면(50a)으로의 결상에 기여하지 않는 부분)의 면적이 작아진다.

그러나, 상기한 바와 같이, 제 1 렌즈군(10)이 부의 파워를 갖고 있는 경우에는, 제 1 렌즈군(10)에 입사해 오는 결상에 기여하는 광속은 가늘어진다. 따라서, 제 1 렌즈(1) 및 제 2 렌즈(3)에서 원형 렌즈로부터 제거할 수 있는 부분(즉, 수광면(50a)으로의 결상에 기여하지 않는 부분)의 면적이 커진다. 즉, 제 1 렌즈(1)의 표면적 및 제 2 렌즈(3)의 표면적을 보다 작게 할 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 촬상 장치(100)에서는, 비원형 렌즈는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 대향하는 2개소에서 D컷트되어 있다. 따라서, 1개소만 D컷트되어 있는 비원형 렌즈보다도 렌즈의 표면적을 작게 할 수 있다.

또한, 프리즘 렌즈(2)의 반사면에서 수광면(50a)으로의 결상에 기여하지 않는 부분을 삭제할 수도 있다.

또한, 비원형 렌즈를 플라스틱으로 한 경우에는, 이하의 이유에 의해, 원형 렌즈로부터 제거하는 부분을 극단적으로 크게 하는 것은 바람직하지 않다.

즉, 비원형 렌즈가 플라스틱인 경우에는, 그 형상이 원형 형상과 상이한 결 과로 되면 될수록, 수지의 흐름법이나 냉각법의 불균일성이 발생하기 때문이다.

그러나, 제거하는 부분이 적으면, 형성 정밀도의 악화를 방지할 수 있다. 즉, 설계 치수와 실제의 치수와의 오차를 감소시킬 수 있다.

본 발명의 청구항 1에 기재된 촬상 장치는, 직사각형의 수광면을 갖고, 상기 수광면에 결상한 광학상을 전기 신호로 변환하는 촬상 소자와, 피사체의 상을 상기 수광면에 결상시키는 복수의 렌즈를 구비하고 있으며, 상기 복수의 렌즈 중 적어도 하나는 원형 렌즈로부터 상기 수광면으로의 결상에 기여하지 않는 부분 중, 소정의 주변 부분을 적어도 1개소 제거한 형상을 갖는 비원형 렌즈에 의해 구성되어 있기 때문에, 렌즈의 표면적을 보다 작게 할 수 있다. 이에 의해, 촬상 장치의 축소화ㆍ박형화를 도모할 수 있다.

Claims

직사각형의 수광면을 갖고, 상기 수광면에 결상한 광학상을 전기 신호로 변환하는 촬상 소자와,

피사체의 상을 상기 수광면에 결상시키는 복수의 렌즈

를 구비하고 있으며,

상기 복수의 렌즈 중 적어도 하나는,

원형 렌즈로부터 상기 수광면으로의 결상에 기여하지 않는 부분 중, 소정의 주변 부분을 적어도 1개소 제거한 형상을 갖는 비원형 렌즈에 의해 구성되어 있는 것

을 특징으로 하는 촬상 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 소정의 주변 부분은 원형 렌즈의 원호 부분을 직선을 따라서 절단한 D컷트 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 비원형 렌즈는,

상기 촬상 소자의 법선축 위에 배치되어 있으며,

평면에서 본 상기 비원형 렌즈의 상기 D컷트되어 있는 부분의 직선부와, 상기 수광면의 긴 변은 대략 평행한 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 복수의 렌즈에는,

광축을 구부리는 기능을 갖고 있고, 상기 비원형 렌즈를 갖는 렌즈군이 포함되어 있으며,

상기 비원형 렌즈는 상기 피사체에 면하여 배치되어 있고,

평면에서 본 상기 비원형 렌즈의 상기 D컷트되어 있는 부분의 직선부와, 상기 수광면의 긴 변은 대략 평행한 것

을 특징으로 하는 촬상 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 렌즈군은 부의 파워를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 비원형 렌즈는, 대향하는 2개소에서 상기 D컷트되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.