(57)【要約】      （修正有）【課題】セラミックスレンズを搭載したレンズユニットにおいて、撮影された画像にボイドが影響を与えないようにセラミックスレンズと撮像素子との位置関係を規定すること。【解決手段】撮影レンズと撮像素子とを備えるレンズユニット１において、撮影レンズはセラミックスレンズ２であり、撮像素子３の像面３１からセラミックスレンズ２のレンズ面までの距離をｄ、セラミックスレンズ２中のボイド４の半径をｒ、セラミックスレンズ２のＦ値をＦとした場合に、前記距離ｄが下記条件式（１）を満たしている。2006091430.tif 000014【選択図】図２
2006091430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズと撮像素子とを備えるレンズユニットにおいて、
前記撮影レンズはセラミックスレンズであり、
前記撮像素子の像面から前記セラミックスレンズのレンズ面までの距離をｄ、前記セラミックスレンズ中のボイドの半径をｒ、前記セラミックスレンズのＦ値をＦとした場合に、前記距離ｄが下記条件式（１）を満たしていることを特徴とするレンズユニット。
【数１】
2006091430.tif 000011
【請求項２】
複数の撮影レンズと撮像素子とを備えるレンズユニットにおいて、
前記複数の撮影レンズはセラミックスレンズを含み、
前記撮像素子の像面から前記セラミックスレンズのレンズ面までの距離をｄ、前記セラミックスレンズ中のボイドの半径をｒ、前記セラミックスレンズのＦ値をＦとした場合に、前記距離ｄが下記条件式（２）を満たしていることを特徴とするレンズユニット。
【数２】
2006091430.tif 000012
【請求項３】
複数の撮影レンズと撮像素子とを備えるレンズユニットにおいて、
前記複数の撮影レンズは複数のセラミックスレンズを含み、
前記複数のセラミックスレンズのうち、最も前記撮像素子に近いセラミックスレンズについて前記撮像素子の像面からそのレンズ面までの距離をｄ、前記セラミックスレンズ中のボイドの半径をｒ、前記セラミックスレンズのＦ値をＦとした場合に、前記距離ｄが下記条件式（３）を満たしていることを特徴とするレンズユニット。
【数３】
2006091430.tif 000013
【請求項４】
前記距離ｄは、前記セラミックスレンズと前記撮像素子の間に存在するセラミックスレンズ以外の撮影レンズを空気換算して算出されることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のレンズユニット。
【請求項５】
前記セラミックスレンズは、透光性のセラミックスをレンズ形状に加工して形成されたものであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のレンズユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主にデジタルスチルカメラをはじめ監視カメラやパーソナルコンピュータに付属するＰＣカメラのようなＣＣＤ等の撮像素子を使用した小型の撮像装置に用いられるセラミックスレンズを搭載したレンズユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、一般向けのデジタルスチルカメラ（以下、ＤＳＣという。）が急速に普及している。ＤＳＣは、構造的には、撮影レンズによって結像された静止画像をＣＣＤ（Charged coupled device）等の撮像素子により電気的に取り込み、内蔵メモリやメモリカード等に記録する撮像装置である。
【０００３】
ところで、ＤＳＣに用いられる撮影レンズ（例えば、特許文献１等参照）としては、従来から、ガラス製やプラスチック製の撮影レンズが用いられてきた。しかし、最近、小型のセラミックスレンズが開発され、これをＤＳＣに適用することによりＤＳＣのさらなる高性能化が進むと期待されている。
【特許文献１】特開２００２−２２８９２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、セラミックスレンズでは、その製造段階でレンズ中にボイドと呼ばれる非常に細かな気泡が発生するが、ボイドをレンズ中から除去する方法が未だ確立されていない。そのため、現時点では、ボイドが混入した状態のセラミックスレンズを使用せざるを得ないが、ボイドが大きな場合には画像がぼやける等の影響が出てしまう。
【０００５】
そこで、本発明は、セラミックスレンズを搭載したレンズユニットにおいて、撮影された画像にボイドが影響を与えないようにセラミックスレンズと撮像素子との位置関係を規定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するために、本発明のレンズユニットは、
撮影レンズと撮像素子とを備えるレンズユニットにおいて、
前記撮影レンズはセラミックスレンズであり、
前記撮像素子の像面から前記セラミックスレンズのレンズ面までの距離をｄ、前記セラミックスレンズ中のボイドの半径をｒ、前記セラミックスレンズのＦ値をＦとした場合に、前記距離ｄが下記条件式（１）を満たしている。
【数１】
2006091430.tif 000003
【０００７】
別の観点から見た本発明のレンズユニットは、
複数の撮影レンズと撮像素子とを備えるレンズユニットにおいて、
前記複数の撮影レンズはセラミックスレンズを含み、
前記撮像素子の像面から前記セラミックスレンズのレンズ面までの距離をｄ、前記セラミックスレンズ中のボイドの半径をｒ、前記セラミックスレンズのＦ値をＦとした場合に、前記距離ｄが下記条件式（２）を満たしている。
【数２】
2006091430.tif 000004
【０００８】
さらに別の観点から見た本発明のレンズユニットは、
複数の撮影レンズと撮像素子とを備えるレンズユニットにおいて、
前記複数の撮影レンズは複数のセラミックスレンズを含み、
前記複数のセラミックスレンズのうち、最も前記撮像素子に近いセラミックスレンズについて前記撮像素子の像面からそのレンズ面までの距離をｄ、前記セラミックスレンズ中のボイドの半径をｒ、前記セラミックスレンズのＦ値をＦとした場合に、前記距離ｄが下記条件式（３）を満たしている。
【数３】
2006091430.tif 000005
【０００９】
好ましくは、前記距離ｄは、前記セラミックスレンズと前記撮像素子の間に存在する他の撮影レンズを空気換算して算出される。
【００１０】
さらに好ましくは、前記セラミックスレンズは、透光性のセラミックスをレンズ形状に加工して形成されたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、レンズユニットにおいて、セラミックスレンズと撮像素子との位置関係を規定し、セラミックスレンズの可動範囲を前記条件式を満たす範囲内に制限することにより、撮像された画像にボイドによるぼやけ等の影響がでることを効果的に回避することができ、画像にボイドが影響を与えないようにすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
【００１３】
本実施形態のレンズユニット１は、図１に示すようなデジタルスチルカメラＣの撮像部Ｌに用いられるものであり、図２に模式的に示すように、撮影レンズとしてのセラミックスレンズ２と、撮像素子としてのＣＣＤ素子３とを備えている。本実施形態では、セラミックスレンズ２は、透光性のセラミックスをレンズ形状に加工して形成されたものである。また、前述したように、セラミックスレンズ２の内部には、ボイド４が存在している。
【００１４】
前述したように、ボイド４が大きい場合、ＣＣＤ素子３の像面３１での入射光の結像がボイド４によって阻害され、ＣＣＤ素子３で撮像された画像がぼやける等の影響が出る。そのため、本実施形態では、ＣＣＤ素子３に対するセラミックスレンズ２の位置関係、すなわち、両者の距離をある可動範囲に制限することによりボイド４の影響を回避するように構成されている。以下、ボイド４の大きさを、図３に示すように、セラミックスレンズ２の光が通過する領域Ａの面積Ｓに対するボイド４の断面積ｓの比ａとして評価して考察する。
【００１５】
前記比ａは下記式（４）で表され、セラミックスレンズ２の光が通過する領域Ａの半径をＲ、ボイド４の半径をｒとすると、ボイド４の断面積ｓおよび領域Ａの面積Ｓはそれぞれ下記式（５）および式（６）で表される。
【００１６】
【数４】
2006091430.tif 000006
【００１７】
また、図２に示したように、ＣＣＤ素子３の像面３１からセラミックスレンズのレンズ面までの距離をｄ、入射角をαとすると、セラミックスレンズ２の光が通過する領域Ａの半径Ｒ、距離ｄおよび入射角αの関係は下記式（７）で表される。
【００１８】
【数５】
2006091430.tif 000007
【００１９】
さらに、Ｆ値の定義よりセラミックスレンズ２のＦ値をＦで表すと、ｓｉｎα＝１／２Ｆと表されるから、入射角αは下記式（８）で表され、これを前記式（７）に代入して変形すると下記式（９）の関係が導かれる。
【００２０】
【数６】
2006091430.tif 000008
【００２１】
式（１２）の半径Ｒを前記式（６）に代入すると、下記式（１０）が得られ、式（１０）と前記式（５）とから、比ａを下記式（１１）のように表すことができる。また、式（１１）を距離ｄについて解くと、距離ｄは下記式（１２）で表される。
【００２２】
【数７】
2006091430.tif 000009
【００２３】
つまり、ＣＣＤ素子３の像面３１からセラミックスレンズのレンズ面までの距離ｄと、セラミックスレンズ２の光が通過する領域Ａの面積Ｓに対するボイド４の断面積ｓの比ａとは、前記式（１２）で表される関係にある。
【００２４】
前述したように、ボイド４が大きい場合、すなわち、前記比ａの値が大きい場合には、ＣＣＤ素子３の像面３１での入射光の結像がボイド４によって阻害されることの影響が顕著になり、ＣＣＤ素子３で撮像された画像がぼやける等の影響が出る。本発明者らの実験によれば、前記比ａが０．０４５未満では撮像された画像のぼやけ等の影響はほとんど視認されない状態であったが、ａが０．０４５以上では画像に影響が現れることが分かっている。
【００２５】
そのため、前記距離ｄを、前記式（１２）の右辺のａに０．０４５を代入した値より大きくすることにより、すなわち、下記条件式（１３）を満たすように距離ｄを設定することによりボイド４の影響を回避することができる。なお、下記条件式（１３）において、ボイド４の半径ｒおよびセラミックスレンズ２のＦ値Ｆは既知の値である。
【００２６】
【数８】
2006091430.tif 000010
【００２７】
本実施形態のレンズユニット１は、セラミックスレンズ２を、ＣＣＤ素子３の像面３１からそのレンズ面までの距離ｄが前記条件式（１３）を満たすような可動範囲内に配置され、その範囲内で移動できるように構成されている。
【００２８】
次に、本実施形態のレンズユニット１の作用について説明する。
【００２９】
本実施形態のレンズユニット１におけるセラミックスレンズ２は、通常の撮影レンズと同様に、ズーム倍率の変更等によりＣＣＤ素子３の像面３１に対する距離ｄが変更され、レンズユニット内を移動する。しかし、前述したように、その距離ｄは前記条件式（１３）を満たす範囲内に制限される。
【００３０】
前述の考察から分かるように、セラミックスレンズ２の移動範囲をこの範囲内に制限することによって、セラミックスレンズ２の光が通過する領域Ａの面積Ｓに対するボイド４の断面積ｓの比ａが０．０４５以上になること防止することができる。
【００３１】
このように、本実施形態のレンズユニット１によれば、セラミックスレンズ２とＣＣＤ素子３との位置関係を規定し、セラミックスレンズ２の可動範囲を前記条件式（１３）を満たす範囲内に制限したため、ＣＣＤ素子３で撮像された画像にボイド４によるぼやけ等の影響がでることを効果的に回避することができ、画像にボイド４が影響を与えないようにすることが可能となる。
【００３２】
［変形例］
以上の実施形態では、主に、レンズユニット１にセラミックスレンズ２が１つだけ配置される場合について考察したが、レンズユニット１が撮影レンズを複数備える場合についても、同様の考察により、セラミックスレンズ２とＣＣＤ素子３との位置関係を規定し、セラミックスレンズ２の可動範囲を前記条件式（１３）を満たす範囲内に制限することにより、撮像された画像にボイド４によるぼやけ等の影響がでることを効果的に回避することができる。
【００３３】
ここで、レンズユニット１が撮影レンズを複数備える場合としては、レンズユニット１に備えられた複数の撮影レンズのうちの１つがセラミックスレンズである場合と、レンズユニット１に備えられた複数の撮影レンズのうち複数個がセラミックスレンズである場合がある。
【００３４】
前者の場合には、そのセラミックスレンズ２とＣＣＤ素子３との位置関係を規定してセラミックスレンズ２の可動範囲を前記条件式（１３）を満たす範囲内に制限することで前記と同様の効果を得ることができる。
【００３５】
また、後者の場合には、複数のセラミックスレンズのうち最もＣＣＤ素子３に近いセラミックスレンズ２は他のセラミックスレンズよりも距離ｄが小さいから、最もＣＣＤ素子３に近いセラミックスレンズ２が前記条件式（１３）を満たせば、他のセラミックスレンズも前記条件式（１３）を満たす。従って、最もＣＣＤ素子３に近いセラミックスレンズ２についてＣＣＤ素子３との位置関係を規定して、セラミックスレンズ２の可動範囲を前記条件式（１３）を満たす可動範囲内に制限することで前記と同様の効果を得ることができる。
【００３６】
また、前記のいずれの場合においても、図４に示すように、セラミックスレンズ２とＣＣＤ素子３との間にセラミックスレンズ以外の撮影レンズ５が介在する構成となる場合がある。この場合には、前記条件式（１３）の計算において、セラミックスレンズ以外の撮影レンズ５を空気換算して距離ｄを算出することでその影響を回避することができる。
【００３７】
なお、以上の実施形態および変形例においては、撮像素子３がＣＣＤ素子である場合について述べたが、撮影レンズにより入射光を像面に結像させることで画像を撮像するものであれば他の撮像素子を用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本実施形態のデジタルスチルカメラの外観斜視図である。
【図２】本実施形態のレンズユニットの構成を示す模式図である。
【図３】セラミックスレンズの光が通過する領域を説明する模式図である。
【図４】セラミックスレンズとＣＣＤ素子との間に他の撮影レンズが介在する状態を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  レンズユニット
２  セラミックスレンズ
３  ＣＣＤ素子
３１  像面
４  ボイド
５  セラミックスレンズ以外の撮影レンズ
ｄ  像面からレンズ面までの距離
Ｆ  セラミックスレンズのＦ値
ｒ  ボイドの半径
【図１】
2006091430.tif 000015
【図２】
2006091430.tif 000016
【図３】
2006091430.tif 000017
【図４】
2006091430.tif 000018