(57)【要約】【課題】フレア等の発生を抑制することができる、光学素子および光学ユニットを提供する。【解決手段】少なくとも１つ以上の光学素子で構成される光学ユニットであって、少なくともいずれか１つの光学素子４０において、入射した光を屈折させるための有効径内の光学機能面と、有効径外の光学機能面４２ｂに形成されて入射した光の内部反射による反射光を散乱させるための粗面４９と、が設けられた光学ユニットが提供される。かかる構成によれば、光学素子に入射した光であって、有効径外の光学機能面で内部反射することによりフレア等を発生させる光が有効径外の光学機能面に形成された粗面により散乱されるので、フレア等の発生が抑制される。また、かかる粗面が設けられた光学素子により光学ユニットが構成されるので、光学ユニットにおけるフレア等の発生が抑制される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射した光を屈折させるための有効径内の光学機能面と、前記有効径外の前記光学機能面に形成されて前記入射した光の内部反射による反射光を散乱させるための粗面と、が設けられたことを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記粗面が十点平均粗さ（Ｒｚ）４μｍ以上および２５μｍ以下で形成され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】
ガラスで形成されることを特徴とする、請求項１または２に記載の光学素子。
【請求項４】
プラスチックで形成されることを特徴とする、請求項１または２に記載の光学素子。
【請求項５】
少なくとも１つ以上の光学素子で構成される光学ユニットであって、少なくともいずれか１つの前記光学素子において、入射した光を屈折させるための有効径内の光学機能面と、前記有効径外の前記光学機能面に形成されて前記入射した光の内部反射による反射光を散乱させるための粗面と、が設けられたことを特徴とする光学ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子および光学ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の光学ユニットの小型軽量化および多機能化に伴い、光学ユニットに用いられる様々な光学レンズが開発されている。例えば、カメラ機能付き携帯電話や車両用の後方モニタに用いられる光学ユニットでは、標準レンズの画角（約４５°〜５０°）以上の画角を有する広角レンズが多用されている。特に、携帯電話に用いられる光学ユニットでは、携帯電話機器の薄型化に伴い、従来の広角レンズにはない広い画角を有する広角レンズが用いられている。
【０００３】
このため、従来の広角レンズに比して大きな入射角を伴う意図しない光が光学レンズに入射し、光学レンズ、光学ユニットおよび光学機器内等で反射することで、フレアやゴースト等が発生する場合がある。フレアが発生すると、結像に寄与しない光により、本来の像のコントラストが低下したり、カラー写真では色の濁りが生じたりする。また、ゴーストが発生すると、結像に寄与する光により、物体の偽りの像または多重の像が光学ユニットを通して観察される。
【０００４】
一方、光学レンズに要求される加工精度の向上により、光学レンズの光学機能面より外側の面が光学機能面と同程度の精度で加工されることで、光学レンズに入射した光の内部反射が助長され、フレア等が発生する一因ともなっている。ここで、光学レンズの光学機能面とは、光学レンズの有効径（光軸上の無限遠点から出て光学レンズを通過すべき平行光線束の、光軸に垂直な断面の直径）の範囲を含む外側までの範囲を示しており、有効径の範囲のみを対象とする成形では、光学レンズとしての機能を実現するための設計形状に従って加工することが困難であるため、有効径の範囲とともに光学レンズとしての機能を実現するための所定の設計形状に従って成形される範囲を意味する。従来、光学機能面の有効径外の範囲は、有効径内の範囲と同様に、入射する光を屈折させることで所定の光学機能を発揮しうる形状および表面精度で成形されていた。
【０００５】
この種の問題を解消するために、例えば下記特許文献１には、以下のような解消策が記載されている。第１の解消策として、レンズ面を囲うような遮光板をレンズ面前方に突出させる、またはレンズ面を囲うような凹面内に光学レンズを配置することにより、遮光板や凹面で遮られた部分からの光の入射を遮ることが提案されている。第２の解消策として、レンズ面の遮光を要する部分に遮光性膜を形成することにより、遮光性膜を形成した部分からの光の入射を遮ることが提案されている。第３の解消策として、例えばレンズアレイへの適用では、光学レンズの遮光を要するレンズ隣接部に粗面部を形成することにより、粗面部で光を散乱させ、粗面部を形成した部分からの光の入射を遮ることが提案されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３０３７０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、第１の解消策では、遮光板や凹面を形成するための追加部品に伴い製造コストが増加するとともに、光学ユニットの薄型化・軽量化の要求に反する結果となる。第２または第３の解消策は、レンズ面の遮光を要する部分から入射する光を遮るものであるが、フレア等の原因となる大きな入射角を伴う光がレンズの有効径内に入射する場合には、意図しない光とともに本来の結像に必要とされる光をも遮ることになるため望ましくない。よって、光学レンズに入射する光を制御するのみでは、この種の問題を十分に解消することができない。
【０００８】
このため、光学レンズに入射する光を制御する代わりに、またはそれとともに、光学レンズに入射した光の内部反射を制御する方法が適用される。例えば、入射光が内部反射する、光学機能面を含む面に、反射防止膜を形成することが考えられる。この場合には、射出成形、プレス成形等により成形された光学レンズの光学機能面を含む面に印刷、フィルム接着、蒸着または露光等により反射防止膜が形成されることになる。しかし、印刷やフィルム接着では形成される反射防止膜の精度が低く品質管理が困難である一方、蒸着や露光では形成に際して製造コストが増加する。また、いずれの方法でも、光学レンズ成形後の二次処理を要することになるので、製造工程の複雑化、製造コストの増加が避けられない。
【０００９】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、フレア等の発生を抑制することができる、新規かつ改良された、光学素子および光学ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、入射した光を屈折させるための有効径内の光学機能面と、有効径外の光学機能面に形成されて入射した光の内部反射による反射光を散乱させるための粗面と、が設けられた光学素子が提供される。かかる構成によれば、光学素子に入射した光であって、有効径外の光学機能面で内部反射することによりフレア等を発生させる光が有効径外の光学機能面に形成された粗面により散乱されるので、フレア等の発生が抑制される。すなわち、光学機能面の有効径外の範囲を敢えて粗面とすることで、光を散乱させる面を光学機能面に形成するものである。
【００１１】
また、上記粗面が十点平均粗さ（Ｒｚ）４μｍ以上および２５μｍ以下で形成されるようにしてもよい。かかる構成によれば、有効径外の光学機能面に十分な粗さの粗面が形成されるので、有効径外の光学機能面で内部反射する光が粗面により十分に散乱される。
【００１２】
また、上記光学素子がガラスで形成されるようにしてもよい。かかる構成によれば、フレア等の発生が抑制されたガラスからなる光学素子が形成される。
【００１３】
また、上記光学素子がプラスチックで形成されるようにしてもよい。かかる構成によれば、フレア等の発生が抑制されたプラスチックからなる光学素子が形成される。
【００１４】
また、本発明の他の観点によれば、少なくとも１つ以上の光学素子で構成される光学ユニットであって、少なくともいずれか１つの光学素子において、入射した光を屈折させるための有効径内の光学機能面と、有効径外の光学機能面に形成されて入射した光の内部反射による反射光を散乱させるための粗面と、が設けられた光学ユニットが提供される。かかる構成によれば、光学素子に入射した光であって、有効径外の光学機能面で内部反射することによりフレア等を発生させる光が有効径外の光学機能面に形成された粗面により散乱されるので、フレア等の発生が抑制される。また、かかる粗面が設けられた光学素子により光学ユニットが構成されるので、光学ユニットにおけるフレア等の発生が抑制される。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明によれば、フレア等の発生を抑制することができる、光学素子および光学ユニットを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、添付した図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１７】
本発明の実施形態に係る光学ユニットについて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る光学ユニットの要部を示す断面図である。なお、図１（ａ）は、意図しない光の入射によりフレア等が生じる場合を示し、図１（ｂ）は、有効径外の光学機能面に粗面が形成されることによりフレア等の発生が抑制される場合を示す。一方、図２は、図１に示した光学素子を示す拡大断面図であり、図２（ａ）、（ｂ）が図１に示した第１の光学素子１０、４０を各々に示す。なお、図２（ｂ）は、第１の光学素子４０の平面図を共に示す。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態に係る光学ユニットは、フランジ部１６，２６，３６、４６を有する第１の光学素子１０、４０、第２の光学素子２０および第３の光学素子３０を含む。第１、第２および第３の光学素子１０，２０，３０，４０は、光軸Ｐを共有するように、絞り板２ａ、２ｂを介して光学ユニットの保持部４に保持されている。第１の光学素子１０、４０の前側には、有効径外のレンズ面１２ｂ、１８を囲うように絞り部４ａが形成されており、絞り部４ａの開口の輪郭には、遮光板６が突出形成されている。ここで、遮光板６は、大きな入射角を伴う光の入射を遮ることを目的とするが、光学ユニットの薄型化の要求により、その突出高さが制限される。また、第３の光学素子３０の後側には、光学素子１０，２０，３０，４０を通過した光を受光して光電変換するための撮像素子８が配置される。
【００１９】
光学素子１０，２０，３０，４０は、例えば第１の光学素子１０についてみれば、図２（ａ）に示すように、光学機能面１２と、フランジ部１８の面を含む光学機能面より外側の面１４とで構成される。光学機能面１２は、さらに、有効径内の光学機能面１２ａと有効径外の光学機能面１２ｂとで構成される。なお、図２に示す面構成は、あくまでも例示にすぎず、かかる場合に限定されるものではない。
【００２０】
図１（ａ）には、第１の光学素子１０に起因してフレア等が生じる場合が示される。図１（ａ）に示すように、第１の光学素子１０に入射した大きな入射角（θ）を伴う光は、有効径外の光学機能面１２ｂで内部反射し、第１の光学素子１０から出射し、第２および第３の光学素子２０，３０を通過する。これにより、第１の光学素子１０による内部反射を介した光が撮像素子８に到達することで、本来の像のコントラストが低下したり、カラー写真では色の濁りが生じたりといった、フレアによる影響が生じる。
【００２１】
光学素子は、射出成形法やプレス成形法等により成形される。射出成形法とは、型締、射出、保圧、冷却、可塑化、型開の各工程により、成形素材から光学素子を成形する成形法である。射出成形法では、例えば、成形型を射出圧以上の圧力で締付け、成形型内に成形素材を注入し、成形素材に印加された圧力を維持し、成形素材を冷却・硬化させることにより所望の光学素子が成形される。また、プレス成形法とは、光学機能転写面を含む転写面を備えた一対の成形型と、成形型が内挿される胴型とにより、成形素材から光学素子を成形する成形法である。プレス成形法では、例えば、第１の成形型に成形素材を載置し、成形素材を加熱軟化した状態で第１および第２の成形型で加圧して転写面を転写し、転写を維持した状態で成形素材を冷却することにより所望の光学素子が成形される。ここで、光学素子用の成形素材としては、ガラス、プラスチック等の成形素材が用いられる。
【００２２】
本実施形態に係る光学ユニットを構成する光学素子の少なくともいずれかには、有効径外の光学機能面に粗面４９が形成されている。なお、出願人等が試作した第１の光学素子４０では、有効径（Ｄ）１．５５ｍｍに対して内径（Ｄ’）約１．６５ｍｍ、すなわち、有効径（Ｄ）との間に０．１０ｍｍのクリアランス（Ｃ）を確保するように、有効径外の光学機能面４２ｂの全周に粗面４９が形成された。
【００２３】
粗面の粗さは、粗面を設ける前のフレア発生の程度、要求されるフレア抑制の程度、および配置上の誤差等の条件により決定される。ここで、粗面４９は、十点平均粗さ（Ｒｚ）で４μｍ〜２５μｍに形成されることが望ましい。これにより、有効径外の光学機能面４２ｂに十分な粗さの粗面４９が形成されるので、有効径外の光学機能面４２ｂで内部反射する光が十分に散乱される。粗面４９は、成形型の作成に際して、成形型の対応する転写面に予め形成されており、射出成形法やプレス成形法等による成形工程で、成形素材に有効径内の光学機能面４２ａとともに転写される。出願人等の実証試験では、かかる精度を伴う粗面４９を形成することにより、フレア現象の発生が良好に抑制されることが確認された。
【００２４】
図１（ａ）に示すように第１の光学素子１０に起因してフレア等が生じる場合には、図２（ｂ）に示すような第１の光学素子４０が第１の光学素子１０（図２（ａ））の代わりに適用されることで、図１（ｂ）に示すようにフレア等の発生が抑制される。すなわち、第１の光学素子４０に入射した大きな入射角（θ）を伴う光が有効径外の光学機能面４２ｂに形成された粗面４９により散乱されるので、第１の光学素子４０による内部反射を介した光が撮像素子８に到達せず、フレア等の発生が抑制される。なお、出願人等による実証試験によれば、入射角θ＝７０°の入射光の条件下で、第１の光学素子１０では虹色のフレアの発生が観察されたが、有効径外の光学機能面４２ｂに粗面４９が形成された第１の光学素子４０ではフレアの発生が観察されなかった。また、有効径（Ｄ）と粗面４９の内径（Ｄ’）との間にクリアランス（Ｃ）を確保したこともあり、結像不良等の副作用も生じることなく、所望のレンズ性能が確認された。
【００２５】
なお、粗面が形成される有効径外の光学機能面は、事前に実施される光学シミュレーション等により特定される。光学シミュレーションの結果に応じては、複数の光学素子（例えば、第１、第２および第３の光学素子１０、２０、３０）の有効径外の光学機能面に粗面が形成されるようにしてもよい。また、粗面は、有効径外の光学機能面の全てに形成されるようにしてもよく、有効径外の光学機能面の一部に形成されるようにしてもよい。
【００２６】
以上のような本実施形態に係る光学ユニットによれば、光学素子４０に入射した光であって、有効径外の光学機能面４２ｂで内部反射することによりフレア等を発生させる光が有効径外の光学機能面４２ｂに形成された粗面４９により散乱されるので、フレア等の発生が抑制される。また、かかる粗面４９が設けられた光学素子４０により光学ユニットが構成されるので、光学ユニットにおけるフレア等の発生が抑制される。よって、光学レンズ成形後の二次処理を要することなしに、ひいては製造工程の複雑化、製造コストの増加を生じることもなしに、フレア等の発生を抑制することができる光学ユニットを提供することができる。
【００２７】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００２８】
例えば、上記実施形態の説明では、有効径外の光学機能面にのみ粗面が形成されている場合について示したが、本発明の適用はかかる場合に限定されず、例えば、フランジ面を含む光学機能面より外側の面にも粗面が形成される場合についても同様に可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態に係る光学ユニットの要部を示す断面図である。
【図２】図１に示した光学素子を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０、４０    第１の光学素子
２０    第２の光学素子
３０    第３の光学素子
１２、４２    光学機能面
１２ａ、４２ａ    有効径内の光学機能面
１２ｂ、４２ｂ    有効径外の光学機能面
１４    光学機能面より外側の面
１６、２６、３６、４６    フランジ部
４９    粗面
【図１】
2008175992.tif 000003
【図２】
2008175992.tif 000004