(57)【要約】【課題】  光学素子のコバ表面部、およびコバ内部で反射した不要光によって生じるゴースト、フレア等の発生を抑制し、クリアな画質を再現する光学素子、および撮像レンズ、撮像装置を提供する。【解決手段】  光学有効部１０１、１０３と、前記光学有効部１０１、１０３の周囲に形成されたコバ部１０２、１０４を有する光学素子１００であって、前記コバ部の表面から内部に、または内部にレーザー光を照射して変質させた遮光領域ＳＳＩを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学有効部と、前記光学有効部の周囲に形成されたコバ部を有する光学素子であって、前記コバ部の表面から内部に、または内部に遮光領域を備えたことを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記遮光領域は、母材が変質した変質部で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記変質部は、連続的に線状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記変質部は、断続的に間隔をおいてドット状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の光学素子。
【請求項５】
前記変質部は、前記光学有効部の周囲に全周にわたって形成されていることを特徴とする請求項３または４に記載の光学素子。
【請求項６】
前記連続的に線状に形成された変質部の線の幅は、０．２μｍ以上であることを特徴とする請求項３に記載の光学素子。
【請求項７】
前記断続的に間隔をおいてドット状に形成された変質部のドットの大きさは、０．２μｍ以上であることを特徴とする請求項４に記載の光学素子。
【請求項８】
請求項１から請求項６の何れかの光学素子を備えたことを特徴とする撮像レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に使用される光学素子、及び当該光学素子を用いた撮像レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報端末機器を始めとする様々な商品にカメラ機能が搭載されるようになった。
【０００３】
このような機器に搭載されるカメラには、ゴーストやフレアが低減されたクリアな画像が撮影できる撮像レンズが求められる。ゴーストやフレアを低減するには、結像に寄与しない不要光の遮光が重要になる。
【０００４】
従来、不要光を遮光するために、以下の特許文献１のようなレンズが知られている。
【０００５】
特許文献１には、少なくとも一つがプラスチックレンズである複数のレンズ素子を含んだ撮像レンズモジュールが開示されており、複数のレンズのうち、一つのプラスチックレンズは、物体側の面と像側の面の少なくとも一つの面に、光学有効部の周囲を取り囲むように形成された他のレンズと嵌合する嵌合部が設けられ、光学有効部と嵌合部との間を連接する領域に、光を吸収するコーティングを施すことで、迷光の反射を抑制し、画質の向上を目指した技術が開示されている。さらに、複数のレンズの間に遮光シートを配置することで迷光を遮光する撮像レンズが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公報第２０１７／０１７６６４９Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の撮像レンズは、レンズコバ面の表層部のみの遮光しかできないため、レンズの内面を通過して反射する迷光の遮光は不十分である。
【０００８】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、光学素子の内部に、遮光構造を形成することで、表層部のみならず内部の迷光の反射を抑制することの可能な光学素子、およびその光学素子を使った撮像レンズを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明に係る光学素子は、光学有効部と、前記光学有効部の周囲に形成されたコバ部を有する樹脂材料からなる光学素子であって、前記コバ部の表面から内部に、または内部に遮光領域を備える。
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明に係る撮像レンズは、光学有効部と、前記光学有効部の周囲に形成されたコバ部を有する樹脂材料からなる光学素子であって、前記コバ部の表面から内部に、または内部に遮光領域を備えた光学素子を含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、樹脂材料からなる光学素子の内部に必要に応じて、必要な部分に遮光領域を形成することができるため、光学素子の表層部における迷光の反射や光学素子の内部における迷光の反射を抑制でき、ゴーストやフレアを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る光学素子を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る光学素子を示す模式図である。
【図３】従来の一般的な光学素子内部の不要光の反射を表わす模式図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る光学素子を示す上面図と断面図である。
【図５】図４の一部を拡大した遮光領域の一実施形態を示す図である。
【図６】図４の一部を拡大した遮光領域の一実施形態を示す図である。
【図７】従来の撮像レンズの構造を示す断面図である。
【図８】図７の撮像レンズ内部に発生した不要光を示す図（ａ）、および図８の撮像レンズに本発明の光学素子を適用した一実施形態を示す図（ｂ）である。
【図９】図７の撮像レンズ内部に発生した不要光を示す図（ａ）、および図８の撮像レンズに本発明の光学素子を適用した一実施形態を示す図（ｂ）である。
【図１０】図７の撮像レンズ内部に発生した不要光を示す図（ａ）、および図８の撮像レンズに本発明の光学素子を適用した一実施形態を示す図（ｂ）である。
【００１３】
本発明による光学素子は、光学有効部を取り囲む周囲のコバ部に、表面から内部、または内部に遮光構造を形成することによって、光学素子の表面のみならず、内部で反射する不要光を遮光するものである。
【００１４】
上記遮光領域を形成する手段は、コバ部にレーザー光を照射することによって得られる。レーザー光を照射した部位は、発熱し、発泡したのち、炭化することで変質し、変色することが知られている。この原理を応用した、微細な加工やマーキング等を施すことができる装置は、近年様々なタイプが開発され、市販されている。
【００１５】
このレーザー照射装置は、装置のヘッドがＸ−Ｙ方向に移動して、位置決めされたワークにレーザー光を照射するフラットベッド方式や、位置決めされたワークに対してＸ−Ｙ方向にミラーを高速で動かすことでレーザーの照射位置を変えるガルバノ方式などが知られている。
【００１６】
上述したレーザー照射装置で発生させることができる波長は、３６５ｎｍ程度の紫外線領域から、１０６４ｎｍ程度の赤外線領域まで、用途に応じて様々なものが選択可能になっている。照射するレーザー光のスポット径も１μｍ以下から数十μｍの広い径に設定することが可能である。さらに、照射するレーザーの出力も用途に応じて調整が可能になっている。出力を弱めれば炭化が抑制され、出力を高めれば炭化が促進されるため、変色させる色も薄い色から濃い色までコントロールすることが可能である。
【００１７】
レーザー光を照射して形成される変質部は、母材の表面部のみ、表面から内部にかけて、また内部のみ等様々に設定することも可能である。レーザー照射後も母材の精度は維持されるため、光学素子としての光学特性は維持され、コバ部の形状精度も維持される。
【００１８】
本発明は、上述したレーザー照射装置を光学素子に適用することで、光学素子を通過する不要な光線を、光学素子のコバ内部に変質部（以降、遮光領域という）を形成することで遮光するものである。
【００１９】
次に、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。
【００２０】
図１は、本発明の光学素子の一実施形態を示している。
【００２１】
図１に示すように、光学有効部（レンズ部）は、有効光線が入射する光学有効部１０１の領域と有効光線が出射する光学有効部１０３の領域である。入射面１０１の周囲には、入射面１０１を取り囲むようにコバ部１０２が一体に形成され、出射面１０３の周囲には、出射面１０３を取り囲むようにコバ部１０４が一体に形成されている。なお、光学素子１００は位置決め治具（図示しない）に載置されており、レーザー照射装置ＬＤは光軸Ｘの上方に一定の距離を隔ててセットされている。
【００２２】
遮光領域ＳＳＩは、光学素子１００の遮光が必要なコバ内部にレーザー光Ｌを照射することで得られる。レーザー光Ｌが照射されると、照射された部位が発熱して発泡し、その後炭化して変質する。この変質部が光を遮光可能な遮光領域ＳＳＩになる。レーザー光Ｌの照射部までの距離、出力、スポットの形状や大きさ、照射時間等のパラメータは、目的とする遮光性能が得られる形状になるように最適に設定する。
【００２３】
例えば、光学素子１００の内部に不要光ＳＬが通過し、コバ部１０２の平面部１０２ａで反射して外周側に向かうとき、不要光ＳＬは、遮光領域ＳＳＩによって遮光される。従って、不要光ＳＬが平面１０２ａで反射したあと、様々な面で反射を繰り返すことを抑制することができる。
【００２４】
図２は、本発明の光学素子の一実施形態を示している。
【００２５】
図２の光学素子２００は、図１と同様な手段を用いて光学素子２００のコバ部２０２の平面部２０２ａの表面から内部に形成した例である。この場合、コバ部２０２の平面部２０２ａへ向かう不要光ＳＬは、平面部２０２ａに到達する前に遮光領域ＳＳＩで遮光される。
【００２６】
図３は、図１で示した光学素子１００に遮光領域ＳＳＩを形成する前の、従来の光学素子１００’を示している。不要光ＳＬが光学素子１００’の内部からコバ部の平面部１０２ａへ向かったとき、平面部１０２ａで反射して外周に向かい、最外周面１０２ｂで反射してコバ部の平面部１０４ａに向かい、平面部１０４ａで反射し、さらに光学有効部の面１０１で反射して光学素子１００’の外に出射する。このように、光学素子の内部で反射を繰り返す不要光ＳＬが出射して撮像面に到達すると、ゴーストやフレアになって画質の劣化につながる。
【００２７】
図１、図２に示したように、遮光領域ＳＳＩを適切な位置に形成することで、図３に見られる内面反射が抑制され、ゴーストやフレアの発生を低減させることができる。
【００２８】
なお、光学素子１００、１００’２００は、例えば撮像レンズに組み込まれる単レンズであり、材料はシクロオレフィンポリマーやポリカーボネート等の光学用途の樹脂材料で形成した例だが、遮光領域ＳＳＩの形成は、樹脂材料に限らず光学ガラス材料を使った光学素子に対しても適用できる。また、本実施形態におけるレーザー照射装置は、ガルバノ方式を用いているが、様々な条件に応じて他の方式を採用しても良い。
【００２９】
図４は、図１の光学素子１００に遮光領域ＳＳＩを形成したときの上面図（右図）と断面図（左図）を示している。
【００３０】
図４に示す光学素子１００に形成した遮光領域ＳＳＩは、光学有効部の周囲のコバ部内面に帯状に形成されている。
【００３１】
図５、および図６はそれぞれ、図４のＡ部を拡大した図であり、遮光領域ＳＳＩを構成する形状のパターンを模式的に表した図である。
【００３２】
図５は、コバ内部に円周方向に連続する輪帯を複数形成して遮光領域ＳＳＩを形成した例である。この例では、一つの輪帯の幅ｗ１を５．０μｍ、隣り合う輪帯との間隔ｔ１を４．５μｍに設定し、全体の幅Ｗが１００μｍになる様設定している。また、断面方向における輪帯の深さｄを約０．２〜０．３ｍｍに設定している。なお、この輪帯状の遮光領域ＳＳＩは、レーザー光Ｌを渦巻き状に、または同心円状に照射して得られる。
【００３３】
図６は、コバ内部に円周方向に断続する輪帯を複数形成して遮光領域ＳＳＩを形成した例である。一つのドットの大きさｗ１を５．０μｍに、円周方向のドットの間隔ｐを２．５μｍとなるように、レーザー光Ｌを断続的に照射することで得られる。隣り合う輪帯との間隔ｗ１を４．５μｍに、全体の幅Ｗが１００μｍになるように設定している。また、断面方向の全体の深さｄを約０．２〜０．３ｍｍに設定している。なお、この輪帯状の遮光領域ＳＳＩは、レーザー光Ｌを渦巻き状に、または同心円状に照射して得られる。ドット状の断続的な照射は、炭化されない樹脂材の領域をつなげた状態に形成することができるため、機械的強度の低下を防止するのに効果的である。
【００３４】
図５、図６に示したように、遮光領域ＳＳＩの構造、すなわちレーザー光Ｌによって炭化させることのできる形状は、平面的に連続させた輪帯状や、断続的な輪帯状などが可能である。また、断面方向に形成する深さも自由に設定できる。これらは、照射プログラムを装置に組み入れることで自由にコントロールすることができ、例えば格子状の構造や、千鳥状の構造なども可能である。また、炭化後の色合いについても、照射プログラムにおけるレーザー光Ｌの出力を適宜調整することによって自由にコントロールできる。上述した実施形態では照射した後に形成された輪帯の幅ｗやドットの大きさが５．０μｍになるように設定したが、目的に応じて０．１μｍ、０．２μｍ等のサブミクロンの精度で形成することも可能である。
【００３５】
図７は、６枚の光学素子で構成された一般的な撮像レンズ３００の断面を示したものである。この撮像レンズは、バレル３０２の内部に第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５、第６レンズＬ６が被写体側（図上方）から撮像素子ＩＭＧ側（図下方）に向かって順に配置されたレンズ組み品３０１が収納されて構成されている。最も撮像素子ＩＭＧ側に位置する第６レンズＬ６のコバ部外周部とバレル３０２の内周部が接着剤３０４で固定することで撮像レンズ３００の完成体となる。なお、それぞれの光学素子を形成するレンズの材料はシクロオレフィンポリマーやポリカーボネート等の光学用樹脂が使われている。
【００３６】
撮像レンズ３００は、例えば携帯電話やスマートフォンに搭載される小型の撮像レンズに適用される。撮像レンズ３００の撮像素子ＩＭＧ側には、赤外線をカットする等のフィルタＩＲが配置され、フィルタＩＲの次にＣＣＤセンサーやＣ−ＭＯＳセンサーの撮像素子ＩＭＧを配置され、撮像レンズ３００とフィルタＩＲと撮像素子ＩＭＧをパッケージしてカメラモジュールが構成される。
【００３７】
それぞれのレンズは、光学有効部（レンズ部）と光学有効部の周囲にコバ部を有している。それぞれのレンズのコバ部には、隣り合うレンズと嵌合させるための突起部が形成されている。突起部は、円錐状の斜面と当該斜面から連接する平面部が形成された、略台形形状になっている。
【００３８】
第１レンズＬ１の斜面Ｌ１ｂが第２レンズＬ２の斜面Ｌ２ａと嵌合することで双方の芯出しがなされる。第２レンズＬ２の斜面Ｌ２ｂと第３レンズＬ３の斜面Ｌ３ａが嵌合することで双方の芯出しがなされる。第３レンズＬ３の斜面Ｌ３ｂと第４レンズＬ４の斜面Ｌ４ａが嵌合することで双方の芯出しがなされる。第４レンズＬ４の斜面Ｌ４ｂと第５レンズＬ５の斜面Ｌ５ａが嵌合することで双方の芯出しがなされる。第５レンズＬ５の斜面Ｌ５ｂと第６レンズＬ６の斜面Ｌ６ａが嵌合することで双方の芯出しがなされる。このような構造にすることで、レンズ組み品３０１は、第１レンズＬ１から第６レンズＬ６の中心が光軸Ｘ上に一致した状態になる。
【００３９】
また、それぞれのレンズのコバ部の突起部の斜面に連接する平面部を、隣り合うレンズのコバ部の平面部に当接させることで双方のレンズの間隔を決定している。
【００４０】
従って、レンズ組み品３０１は、それぞれのレンズを重ね合わせるだけで光軸Ｘの軸合わせと光軸Ｘの軸方向（高さ方向）の位置が決定された状態になる。
【００４１】
上記レンズ組み品３０１をバレル３０２に収納すると、第１レンズＬ１のコバの平面部Ｌ１ａがバレル３０２の内面に形成された光軸Ｘに垂直な受け面３０２ａに当接して光軸Ｘ方向の位置が決定される。また、第１レンズＬ１のコバ部の最外周部Ｌ１ｃがバレル３０２の内周面３０２ｂに嵌合することで、レンズ組み品３０１の中心とバレル３０２の中心が光軸Ｘ上に一致する。そして第６レンズＬ６のコバ外周部とバレル３０２の内周面を接着剤３０４で固定して撮像レンズが完成する。なお、第２レンズＬ２から第６レンズＬ６のコバ部の最外周部の寸法は、位置決めされたレンズ組み品３０１の精度が維持されるように、バレル３０２の内径よりも小さな径に設定されている。
【００４２】
また、それぞれのレンズの間には遮光板３０３が配置されている。この遮光板３０３は中央に開口部を有する平板で円環状の遮光部材からなっている。開口部の径は、撮像レンズ３００に入射する有効光線の、光軸Ｘ上に結像する光束Ｂ０、および最大画角から入射して最大像高に結像する光束Ｂ１の通過を妨げない最小の径に設定され、光束Ｂ１よりも外側から入射する光線を遮光するようになっている。すなわち、遮光板３０３は、有効光線以外の不要光を遮光するためのものである。
【００４３】
次に、本発明の光学素子を撮像レンズ３００に適用した実施形態について説明する。
【００４４】
図８は、図７の撮像レンズ３００に不要光が発生したときの状態（図８（ａ））と、本発明の光学素子を使用することで当該不要光を遮光した状態（図８（ｂ））を模式的に表わしたものである。
【００４５】
図８（ａ）は、撮像レンズ３００を通過した光線ＳＬが、フィルタＩＲの表面で反射して第６レンズＬ６に入り込み、その後第６レンズＬ６の被写体側のコバ部で反射して撮像素子ＩＭＧ側に戻り、フィルタＩＲを通過して撮像素子ＩＭＧに到達する様子を表わしている。撮像素子ＩＭＧに到達した不要光ＳＬは、ゴーストやフレアになって撮像画に現れるため、画質を悪化させる原因になる。
【００４６】
図８（ｂ）は、図８（ａ）の撮像レンズ３００の第６レンズＬ６のコバ内部に、遮光領域ＳＳＩを形成した実施形態を示しており、本発明による光学素子を撮像レンズに適用した例である。図８（ｂ）に示すように、フィルタＩＲから反射した不要光ＳＬは、第６レンズＬ６に入った後、遮光領域ＳＳＩによって遮られ、それ以上通過できずに止まる。従って、撮像素子ＩＭＧに到達することはない。
【００４７】
図９（ａ）は、撮像レンズ３００を通過した光線ＳＬが、フィルタＩＲの表面で反射して第６レンズＬ６に入り込み、その後第６レンズＬ６の被写体側のコバ部を通過して第５レンズＬ５のコバ部に入り、第５レンズＬ５の被写体側のコバ部で反射し、さらにコバ外周面で反射して撮像素子ＩＭＧ側に戻り、第６レンズＬ６、およびフィルタＩＲを通過して撮像素子ＩＭＧに到達する様子を表わしている。撮像素子ＩＭＧに到達した不要光ＳＬは、ゴーストやフレアになって撮像画に現れるため、画質を悪化させる原因になる。
【００４８】
図９（ｂ）は、図９（ａ）の撮像レンズ３００の第６レンズＬ６のコバ内部に、遮光領域ＳＳＩを形成した実施形態を示しており、本発明による光学素子を撮像レンズに適用した例である。図９（ｂ）に示すように、フィルタＩＲの表面で反射して第６レンズＬ６に入り込み、その後第６レンズＬ６の被写体側のコバ部を通過して第５レンズＬ５の被写体側のコバ部とコバ外周面で反射し、第６レンズＬ６のコバ部に戻った不要光ＳＬは、第６レンズＬ６に入った後、遮光領域ＳＳＩによって遮られ、それ以上通過できずに止まる。従って、撮像素子ＩＭＧに到達することはない。
【００４９】
図１０（ａ）は、撮像レンズ３００の内部で発生した不要光ＳＬが、各レンズのコバ部を通過して撮像素子ＩＭＧに到達する様子を表している。第３レンズＬ３の撮像素子ＩＭＧ側のコバ部を通過した不要光ＳＬは、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４の嵌合部を通過し、第４レンズＬ４の嵌合突起部の外側の斜面で反射し、第４レンズＬ４と第５レンズＬ５の嵌合部を通過し、第５レンズＬ５の撮像素子ＩＭＧ側の嵌合斜面で反射して被写体側に戻り、さらに第５レンズＬ５の被写体側のコバの平面部で反射し、その後、第６レンズＬ６とフィルタＩＲを通過して撮像素子ＩＭＧに到達する。撮像素子ＩＭＧに到達した不要光ＳＬは、ゴーストやフレアになって撮像画に現れるため、画質を悪化させる原因になる。
【００５０】
図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の撮像レンズ３００の第５レンズＬ５のコバ内部に、遮光領域ＳＳＩを形成した実施形態を示しており、本発明による光学素子を撮像レンズに適用した例である。図１０（ｂ）に示すように、第３レンズＬ３の撮像素子ＩＭＧ側のコバ部を通過した不要光ＳＬは、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４の嵌合部を通過し、第４レンズＬ４の嵌合突起部の外側の斜面で反射し、第４レンズＬ４と第５レンズＬ５の嵌合部を通過するが、その後第５レンズＬ５のコバ内部に形成した遮光領域ＳＳＩによって遮られ、それ以上通過できずに止まる。従って、撮像素子ＩＭＧに到達することはない。
【００５１】
以上説明したように、本発明に係る光学素子、および当該光学素子を使用した撮像レンズは、光学有効部の周囲に形成されたコバの内部の適切な位置に不要光を遮る遮光領域を形成することで、効果的にゴーストやフレアの発生を抑制することができる。
【００５２】
なお、上記実施形態では、複数枚で構成される撮像レンズの中で単独のレンズのコバ内部に遮光領域を形成した例を示したが、これに限定されるものではない。遮光領域は、複数枚で構成される撮像レンズの、複数のコバ内部に形成しても良いし、１枚の光学素子で構成される装置にも応用が可能である。さらに、遮光領域は表面から内部、内部に限らず、表面のみに施すことも可能である。この場合、撮像レンズの中の構成部材である遮光板の代替とすることもできるため、低コスト化に寄与する。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明により、光学素子の内部の反射を効果的に遮光することが可能になり、高い画質を要求される撮像装置に適用した場合、光学性能、品質の向上を図ることができる。
【符号の説明】
【００５４】
ＬＤ  レーザー照射装置
Ｌ  レーザー光
１００、１００’、２００    光学素子
１０１、１０３    光学有効部（レンズ部）
１０２、１０２ａ、１０２ｂ、２０２、２０２ａ、１０４  コバ部
ＳＳＩ  遮光領域
ＳＬ  不要光線
Ｘ  光軸
３００  撮像レンズ
３０１  レンズ組み品
３０２  バレル
３０３  遮光板
３０４  接着剤
Ｌ１  第１レンズ
Ｌ２  第２レンズ
Ｌ３  第３レンズ
Ｌ４  第４レンズ
Ｌ５  第５レンズ
Ｌ６  第６レンズ
Ｌ１ｂ、Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ、Ｌ３ａ、Ｌ３ｂ、Ｌ４ａ、Ｌ４ｂ、Ｌ５ａ、Ｌ５ｂ、Ｌ６ａ  レンズ嵌合部
ＩＲ  フィルタ
ＩＭＧ  撮像素子
Ｂ０  光軸上の有効光線束
Ｂ１  最大像高の有効光線束
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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