WO2013047221A1

WO2013047221A1 - レンズ

Info

Publication number: WO2013047221A1
Application number: PCT/JP2012/073459
Authority: WO
Inventors: 藤原　隆行; 清一渡辺
Original assignee: 富士フイルム株式会社
Priority date: 2011-09-29
Filing date: 2012-09-13
Publication date: 2013-04-04

Abstract

　レンズ１０は、表裏で一対のレンズ面を有するレンズ部１２と、レンズ部の外周に鍔状に設けられたコバ部１４と、レンズ部とコバ部との間に設けられた隘部１６と、を有し、隘部は、レンズ部に比べて厚さが薄い。

Description

レンズ

　本発明は、レンズに関する。

　携帯電話やデジタルカメラ等の電子機器に搭載される撮像装置は、電子機器の小型化や多機能化に伴い、小型化が要請されている。そして、撮像装置の小型化に伴い、撮像装置の光学系に用いられるレンズもまた小型化が進められている。

　そして、撮像装置の光学系に用いられるレンズでは、レンズ内部での光の反射に起因して迷光が生じ、迷光の一部が撮像素子の撮像面に入射してしまうと、撮像される画像の画質を低下させてしまう虞がある。そこで、迷光を抑制するようにしたレンズが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。

　特許文献１には、像形成用以外の光線を像形成用の有効光束から遠ざける方向に案内する部位を有するレンズが記載されている。

　特許文献２には、レンズの光学機能部の外側に位置するコバ部の表面に溝部を形成し、この溝部内に遮光材を充填したレンズが記載されている。

日本国特開平１１－１６７１４３号公報日本国特開２０１０－２１７２７９号公報

　特許文献１のレンズでは、レンズに入射した光がレンズの内面において全反射した場合に、迷光を十分に抑制することが困難である。

　特許文献２のレンズでは、製造時にレンズのコバ部に溝部を形成して溝部に遮光材を充填することから成形工程以外の工程が必要となり、コストの増加が避けられない。

　また、迷光を抑制するための構成をレンズ成形工程以外の工程で形成することから、レンズの小型化に支障をきたす虞がある。

　本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、成形のみにより製造が可能であり、光の全反射によって迷光が撮像面へ入射することを抑制できるレンズを提供することにある。

　表裏で一対のレンズ面を有するレンズ部と、前記レンズ部の外周に鍔状に設けられたコバ部と、前記レンズ部と前記コバ部との間に設けられた隘部と、を有し、前記隘部は、前記レンズ部に比べて厚さが薄いレンズ。

　本発明によれば、成形のみにより製造が可能であり、光の全反射によって迷光が撮像面へ入射することを抑制できるレンズを提供できる。

本発明のレンズを備えたレンズユニットと、該レンズユニットを有する撮像装置の構成を模式的に示す図である。図１のレンズの平面視及び断面視の状態を示す図である。図１のレンズの変形例の図であって、平面視及び断面視の状態を示す図である。図２のレンズによる迷光抑制の効果を示す図である。図３のレンズによる迷光抑制の効果を示す図である。比較例としてのレンズにおける光の進行を示す図である。図２のレンズにおいて、撮像面に反射光が入射する限界位置を示す図である。図７において一点鎖線円ＶＩＩＩで囲った部分を拡大して示す図である。図３のレンズにおいて、撮像面に反射光が入射する限界位置を示す図である。図９において一点鎖線円Ｘで囲った部分を拡大して示す図である。

　図１は、本発明のレンズを備えたレンズユニットと、該レンズユニットを有する撮像装置の構成を模式的に示している。

　撮像装置１は、レンズユニット２０と、撮像モジュール１００とを備えている。

　レンズユニット２０は、レンズ１０を含む光学系と、光学系を収容する鏡筒２２とを有している。なお、光学系は、１つ又は複数のレンズを備えていれば良く、光学例のレンズの枚数は特に限定されない。

　また、レンズユニット２０は、光学系としてフォーカスレンズ群やズームレンズ群、絞り、マスターレンズ群を備えていても良い。

　撮像モジュール１００は、ＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサなどの撮像素子１１０を備えている。撮像素子１１０は、レンズユニット２０側に面した撮像面を有し、この撮像面にレンズユニット２０の光学系を透過した光が結像される。撮像モジュール１００は、図示しないホルダに支持され、該ホルダによってレンズユニット２に取り付けられる。

　鏡筒２２は、略円筒形状の筒部を有し、軸方向の両端部が開口している。レンズ１０を含む光学系は、筒部の内径面に嵌合し、その光軸を鏡筒２２の筒部の中心軸に一致させた状態で配置されている。

　鏡筒２２の軸方向の一方の端部から光が入射し、光学系を透過した光は鏡筒２２の他方の端部から出射され、撮像素子１１０の撮像面に結像される。

　図２は、図１のレンズの平面視及び断面視の状態を示す図である。

　レンズ１０は、表裏に光学面を有するレンズ部１２と、レンズ部１２の周囲に鍔状に広がるコバ部１４とを有している。

　レンズ部１２は、被写体側（光入射側）のレンズ面１２ａと、撮像面側（光出射側）のレンズ面１２ｂとを有している。これらレンズ面１２ａ、１２ｂは、被写体側から入射した光を撮像素子１１０の撮像面に結像させるように屈折させる。

　コバ部１４は、光軸方向にみた状態で円環状に形成されており、その外周面が鏡筒２２の筒部の内周面に嵌合する。

　また、レンズ１０は、レンズ部１２とコバ部１４との間に、隘部１６を有している。隘部１６は、レンズ１０を光軸方向にみて、レンズ部１２を囲うように円環状に形成されており、レンズ部１２とコバ部１４を連結している。

　レンズ部１２、隘部１６、コバ部１４は、同じ材料を用いて一体に形成されている。このため、レンズ部１２、隘部１６、コバ部１４はいずれも、光の屈折率が同じである。

　レンズ１０は、図２に示すように、光軸に平行な断面で、被写体側の表面と撮像面側の表面との間隔が、隘部１６において狭くなるように形成されている。

　具体的には、光軸方向の寸法を厚みとしたとき、隘部１６の厚みは、レンズ部１２の厚み、及びコバ部１４の厚みに比べて小さくなっている。なお、図２に示す例では、隘部１６は、被写体側の表面と撮像面側の表面が、いずれも光軸に対して略垂直な面に形成されている。

　そして、隘部１６は、光軸方向の厚み寸法ｄ１よりも、レンズ１０における径方向の幅寸法ｗが大きくされている。

　以上のように構成されたレンズ１０では、レンズ１０に入射した光が隘部１６及びコバ部１４の内部で全反射したとしても、隘部１６によって、全反射した光が撮像面に到達することが抑制される。

　隘部１６は、全反射した光が撮像面に到達することを抑えることができる範囲で、その形状を適宜変更することが可能である。

　図３は、図２のレンズの変形例であって、平面視及び断面視の状態を示す図である。

　図３に示すレンズ１０は、表裏にレンズ面１２ａ，１２ｂを有するレンズ部１２と、レンズ部１２の周囲に鍔状に広がるコバ部１４とを有している。また、レンズ１０は、レンズ部１２とコバ部１４との間に、隘部２６を有している。このレンズ１０は、隘部の形状以外については、図２に示したレンズ１０と基本的に同じ構成である。

　隘部２６は、図３に示すように、光軸に平行な断面で、屈曲した形状を有しており、撮像面側の表面が突出し、かつ、光入射側の表面が窪むことによって、略Ｖ字形状の屈曲部分が形成されている。

　このレンズ１０もまた、図２に示したレンズ１０と同様に、レンズ１０に入射した光が隘部２６及びコバ部１４の内部で全反射したとしても、全反射した光が撮像面に到達することがないように、被写体側の表面と撮像面側の表面との間隔が隘部２６において狭くなるように形成されている。

　隘部２６は、光軸方向の厚み（隘部２６の光入射側の表面と撮像面側の表面の距離）寸法よりも、径方向の幅寸法が大きくされている。

　次に、本発明のレンズによる迷光抑制の効果を説明する。

　図４から図６は、図２及び図３のレンズによる迷光抑制の効果を、他のレンズと比較して示す図である。

　図４は、図２に示したレンズ１０において、図中左側の隘部１６又はコバ部１４の内部で全反射が生じ、全反射された光が撮像面側に出射された状態を示している。図４において２つの点線は、全反射によって光が案内される範囲を示しており、全反射された光は、２つの点線に挟まれた領域内を進行する。図中実線の矢印で示す光の進路のように、全反射された光がこの領域内を進行する場合には、撮像素子１１０の撮像面に光が入射することが回避される。図２に示したレンズ１０では、隘部１６が薄肉に形成されているため、隘部１６又はコバ部１４の内部で全反射された光は、上記の領域に案内される。

　また、レンズ１０では、隘部１６が薄肉に形成されているため、隘部１６又はコバ部１４に入射した光が繰り返し反射されることで、光が減衰される。

　図５は、図３に示したレンズ１０において、図中左側の隘部２６又はコバ部１４の内部で全反射が生じ、全反射された光が撮像面側に出射された状態を示している。図５において２つの点線は、全反射によって光が案内される範囲を示しており、全反射された光は、２つの点線に挟まれた領域内を進行する。図中実線の矢印で示す光の進路のように、全反射された光がこの領域内を進行する場合には、撮像素子１１０の撮像面に光が入射することが回避される。図３に示したレンズ１０では、隘部２６が薄肉に形成されているため、隘部２６又はコバ部１４の内部で全反射された光は、上記の領域に案内される。

　また、図３に示したレンズ１０では、隘部２６が薄肉でかつ屈曲形状を有するように形成されているため、図２に示したレンズ１０に比べて、隘部２６又はコバ部１４に入射した光が外側へ出射されづらく、隘部２６又はコバ部１４内で繰り返し反射されることで、光が減衰される。

　図６に示すレンズは、図２及び図３に示したレンズ１０と比較するために例示したものである。図６に示すレンズは、レンズ部２とレンズ部２の周囲に形成された鍔状のコバ部４とを有する。このレンズは、図２や図３に示したレンズ１０の隘部１６，２６に相当する部位を有しておらず、また、コバ部４の厚みもレンズ１０の隘部１６、２６の厚みに比べて厚い形状である。

　図６に示すレンズでは、レンズ部２に斜めに入射した光が、コバ部４の内部において全反射を繰り返し、全反射された光が撮像素子１１０の撮像面に入射する場合がある。これは、図６に示すレンズには、上述したレンズ１０のように隘部１６、２６が設けられていないため、レンズ部２とコバ部４との間で全反射される光を、上記の領域に案内することができないためである。

　図７は、図２に示したレンズ１０において、撮像面に入射する反射光の限界進路を示す図である。図８は、図７において、一点鎖線円ＶＩＩＩで囲った部分を拡大して示す図である。

　ここで、レンズ１０の隘部１６又はコバ部１４で反射された光が撮像面に入射する臨界的な光の進路を限界進路とする。

　限界進路は、隘部１６の撮像面側の表面とレンズ部１２のレンズ面１２ｂとの境界部Ａを通過する。また、限界進路を進行する光は、隘部１６の光入射側の表面において所定の反射角（反射面と反射光の進路とのなす角）で反射された光である。この反射角度をθ２とする。

　矢印Ｌｏｕｔで示すように、全反射される光の反射角が角度θ２より大きい場合には、反射面である隘部１６の光入射側の表面へ入射する光の角度が浅くなり、全反射された光が撮像面に入射されることが回避される。一方、矢印Ｌｉｎで示すように、全反射される光の反射角が角度θ２より小さい場合には、反射面である隘部１６の光入射側の表面へ入射する光の角度が深くなり、全反射された光が撮像面に入射する。

　図２に示したレンズ１０では、隘部１６の光軸方向の厚さ寸法ｄ１を薄くすることにより、角度θ２が小さくなる傾向にあり、全反射される光の反射角が相対的に角度θ２よりも大きくなりやすく、全反射された光が撮像面に入射しにくくなる。また、コバ部１４の内面で乱反射した光がレンズ面に戻る際に、隘部１６が薄いのでコバ部１４から隘部１６に入る光線が制限され、迷光を軽減することができる。よって、隘部１６は薄いほど好ましい。

　図９は、図３に示したレンズ１０において、撮像面に入射する反射光の限界進路を示す図である。図１０は、図９において、一点鎖線円Ｘで囲った部分を拡大して示す図である。

　限界進路は、屈曲する隘部２６の撮像面側の表面とレンズ部１２のレンズ面１２ｂとの境界部Ａを通過する。また、限界進路を通過する光は、隘部２６の光入射側の表面において所定の反射角で反射された光である。この反射角をθ２とする。また、この限界進路を進行する反射光の反射面と、光軸に対して垂直な面とのなす角をθ１とする。

　矢印Ｌｏｕｔで示すように、全反射される光の反射角が角度θ２より大きい場合には、全反射された光が撮像面に入射されることが回避される。一方、矢印Ｌｉｎで示すように、全反射される光の反射角が角度θ２より小さい場合には、全反射された光が撮像面に入射する。

　図３に示したレンズ１０では、隘部２６の厚さｄ２を薄くすることにより、角度θ２が小さくなる傾向にあり、全反射される光の反射角が相対的に角度θ２より大きくなりやすく、全反射された光が撮像面に入射しにくくなる。また、コバ部１４の内面で乱反射した光がレンズ面に戻る際に、隘部２６が薄いのでコバ部１４から隘部２６に入る光線が制限され、迷光を軽減することができる。

　更に、レンズ１０は、角度θ１を大きくすることで角度θ２を小さくでき、全反射される光の反射角を相対的に角度θ２よりも大きくすることができる。それにより、全反射された光が撮像面に入射することをより容易に回避することができる。

　このように、本発明のレンズ１０によれば、レンズ部１２とコバ部１４との間に、同じ材料で一体に隘部１６，２６を設け、隘部１６，２６をレンズ部１２よりも薄く形成することによって、隘部１６，２６やコバ部１４内で全反射される光が撮像面に入射することを回避ないし抑制することができる。

　そして、レンズ１０によれば、撮像面に入射する迷光を低減するうえで、隘部１６，２６をレンズ部１２よりも薄く形成すればよく、そこで、レンズ部１２、コバ部１４、隘部１６，２６が一体に形成することができ、１回の成形工程により製造することができる。このため、製造工程を増やすことなく、レンズを製造できるため、コストの増加を回避できる。

　レンズ１０の成形方法としては、樹脂材料を成形型によって圧縮成形することでレンズ部１２及びコバ部１４、隘部１６，２６を一体に形成することができ、また、樹脂材料を成形型によって圧縮成形することでレンズ部１２及び隘部１６，２６を形成し、射出成形によってコバ部１４を形成し、射出成形によってコバ部１４を圧縮成形されたレンズ部１２及び隘部１６，２６に結合することによって形成してもよい。

　なお、隘部１６，２６の光入射側の表面及び撮像面側の表面の少なくとも一方の面にシボ加工が施されていても良い。シボ加工は、レンズ１０の成形型の転写面の一部に微細パターンを形成し、この微細パターンを成形材料に転写することで、隘部の表面に所定の微細パターンを形成することができる。

　コバ部１４が、隘部１６，２６と同様に、レンズ部１２に比べて薄肉に形成されていても良い。このような構成でも、隘部１６，２６及びコバ部１４の内部で全反射された光が撮像面に入射することを回避ないし抑制することができる。

　本明細書は次の事項を開示する。
（１）　表裏で一対のレンズ面を有するレンズ部と、前記レンズ部の外周に鍔状に設けられたコバ部と、前記レンズ部と前記コバ部との間に設けられた隘部と、を有し、前記隘部は、前記レンズ部に比べて厚さが薄いレンズ。
（２）　（１）に記載のレンズであって、前記隘部は、前記断面でみたときに屈曲した形状を有するレンズ。
（３）　（２）に記載のレンズであって、前記隘部は、前記断面でみたときに光入射側に凹となって屈曲した形状を有するレンズ。
（４）　（３）に記載のレンズであって、前記コバ部は、前記レンズ部に比べて厚さが薄いレンズ。
（５）　（１）から（４）のいずれか一つに記載のレンズであって、前記隘部の径方向の幅寸法は、該隘部の厚さ寸法に比べて大きいレンズ。
（６）　（１）から（５）のいずれか一つに記載のレンズであって、前記隘部の表面にシボ加工が施されているレンズ。
（７）　（１）から（６）のいずれか一つに記載のレンズであって、樹脂を成形型で圧縮成形することにより前記レンズ部及び前記隘部並びに前記コバ部が一体に形成されているレンズ。
（８）　（１）から（６）のいずれか一つに記載のレンズであって、樹脂を成形型で圧縮成形することで前記レンズ部及び前記隘部が一体に形成され、前記樹脂材料を射出成形することで前記コバ部が形成され、前記コバ部は、射出成形によって前記レンズ部及び前記隘部に結合されているレンズ。

　本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
　本出願は、２０１１年９月２９日出願の日本特許出願（特願２０１１－２１５６４８）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

１　　撮像装置
１０　レンズ
１２　レンズ部
１４　コバ部
１６　隘部
２０　レンズユニット
１１０　撮像素子

Claims

　表裏で一対のレンズ面を有するレンズ部と、
　前記レンズ部の外周に鍔状に設けられたコバ部と、
　前記レンズ部と前記コバ部との間に設けられた隘部と、を有し、
　前記隘部は、前記レンズ部に比べて厚さが薄いレンズ。
　請求項１に記載のレンズであって、
　前記隘部は、前記断面でみたときに屈曲した形状を有するレンズ。
　請求項２に記載のレンズであって、
　前記隘部は、前記断面でみたときに光入射側に凹となって屈曲した形状を有するレンズ。
　請求項３に記載のレンズであって、
　前記コバ部は、前記レンズ部に比べて厚さが薄いレンズ。
　請求項１から４のいずれか一項に記載のレンズであって、
　前記隘部の径方向の幅寸法は、該隘部の厚さ寸法に比べて大きいレンズ。
　請求項１から５のいずれか一項に記載のレンズであって、
　前記隘部の表面にシボ加工が施されているレンズ。
　請求項１から６のいずれか一項に記載のレンズであって、
　樹脂を成形型で圧縮成形することにより前記レンズ部及び前記隘部並びに前記コバ部が一体に形成されているレンズ。
　請求項１から６のいずれか一項に記載のレンズであって、
　樹脂を成形型で圧縮成形することで前記レンズ部及び前記隘部が一体に形成され、前記樹脂材料を射出成形することで前記コバ部が形成され、前記コバ部は、射出成形によって前記レンズ部及び前記隘部に結合されているレンズ。