光学装置
【課題】 撮像面に結像させる被写体光の光量を平準化することのできる光学装置を提案すること。
【解決手段】 光学装置１０は、レンズ群１４と、このレンズ群１４によって被写体光が撮像面１５１に結像される撮像素子１５とを有している。レンズ群１４を構成している２枚のメニスカス凸レンズ１１、１２のうち、正のパワーが大きくて、像側のメニスカス凸レンズ１２には、レンズ材に吸収帯が可視領域に重なる可視光吸収剤が含まれている。従って、可視光がメニスカス凸レンズ１２を通過する際、中心側での吸収が大であるので、撮像素子４５に到達する光量の中心側と周辺との間の差を圧縮することができる。
【解決手段】 光学装置１０は、レンズ群１４と、このレンズ群１４によって被写体光が撮像面１５１に結像される撮像素子１５とを有している。レンズ群１４を構成している２枚のメニスカス凸レンズ１１、１２のうち、正のパワーが大きくて、像側のメニスカス凸レンズ１２には、レンズ材に吸収帯が可視領域に重なる可視光吸収剤が含まれている。従って、可視光がメニスカス凸レンズ１２を通過する際、中心側での吸収が大であるので、撮像素子４５に到達する光量の中心側と周辺との間の差を圧縮することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凸レンズを含む複数枚のレンズを有する光学装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラや携帯電話用カメラなどといった光学装置では、図１２（ａ）に示すように、ＣＣＤやＣ−ＭＯＳ等といった撮像素子１０１の撮像面１０１ａに、凸レンズ１０２を備えた複数枚のレンズ（図示せず）によって被写体光Ｌが結像されるように光学系が構成されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような光学系について光線追跡を行うと、図１２（ｂ）に示すように、撮像面１０１ａに到達する被写体光Ｌの光量（強度）は、光軸の中心側で高く、周辺に向かうにしたがって低くなる。このため、撮像素子１０１で撮像された画像において周辺部の像が中心部の像に比べて暗くなってしまうという問題点がある。このような明暗は、光学系を構成しているレンズの枚数が少なくなるほど顕著になるため、デジタルカメラや携帯電話用カメラなどといった光学装置においては、小型化、低コストとともに、画像品質の向上を図るには大きな障害となる。
【０００４】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、新たな光学素子を追加することなく、像側での光量分布を改善することのできる光学装置を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明では、少なくとも１枚の凸レンズを含む複数枚のレンズを有する光学装置において、前記凸レンズには、可視領域に吸収帯を有する可視光吸収剤をレンズ材料中に含む凸レンズが含まれていることを特徴とする。
【０００６】
本発明において、「可視領域」とは約４００ｎｍから約７５０ｎｍの波長領域を意味する。また、本発明において、「可視領域に吸収帯を有する」とは、吸収帯が可視領域の少なくとも一部に重なっている構成、吸収帯が可視領域の全体と重なっている構成、吸収帯が可視領域以外の領域とも重なっている構成を含む意味である。さらに、本発明において、「可視光吸収剤をレンズ材料中に含む凸レンズ」とは、かかる凸レンズが単体で使用されている形態の他、他のレンズと接合された接合レンズとして使用されている形態の双方を含む意味であり、後者の場合、接合レンズ全体として正のパワーおよび負のパワーのいずれのパワーを有していてもよい。
【０００７】
本発明において、凸レンズを含むレンズ群に対する光線追跡を行うと、かかるレンズ群を介して撮像素子に到達する光量は、光軸の中心側で高く、周辺に向かうにしたがって低くなる。一方、凸レンズは、光軸の中心側で肉厚が大で、周辺に向かうにしたがって薄くなっている。従って、凸レンズを構成するレンズ材料に可視光吸収剤を含ませておくと、可視光が凸レンズを通過する際、中心側では可視光の吸収が大で、周辺に向かうにしたがって小となるため、撮像素子に到達する可視光の光量は、その中心側と周辺とで差が圧縮される。それ故、新たな光学素子を追加することなく、撮像素子側での可視光の光量分布を改善することができる。
【０００８】
本発明において、前記複数枚のレンズには複数枚の凸レンズが含まれ、当該複数枚の凸レンズのうち、中央部分の肉厚と周辺部分の肉厚の比が最大の凸レンズには、レンズ材料中に前記可視光吸収剤が含まれていることが好ましい。このような凸レンズに可視光吸収剤を含ませておけば、撮像素子に到達する光量において、中心側と周辺との差を効率よく圧縮することができる。
【０００９】
本発明において、前記複数枚のレンズには複数枚の凸レンズが含まれている場合、当該複数枚の凸レンズのうち、パワーが最大の凸レンズには、レンズ材料中に前記可視光吸収剤が含まれていることが好ましい。凸レンズでは、パワーが大きいほど、中心の肉厚が大で、周辺に向かうにしたがって薄くなるため、パワーが最大の凸レンズに可視光吸収剤を含ませておけば、撮像素子に到達する光量において、中心側と周辺との差を効率よく圧縮することができる。
【００１０】
本発明において、前記複数枚のレンズには複数枚の凸レンズが含まれている場合、当該複数枚の凸レンズのうち、最も像側に配置された凸レンズには、レンズ材料中に前記可視光吸収剤が含まれていることが好ましい。小型の撮像装置においては、最も像側に配置した凸レンズのパワーが最大に設計されることが多いので、このような凸レンズに可視光吸収剤を含ませておけば、撮像素子に到達する光量において、中心側と周辺との差を効率よく圧縮することができる。
【００１１】
本発明が適用される光学装置は、例えば、前記複数枚のレンズを介して像が結像される撮像素子を有する撮像装置であり、かかる撮像装置のうち、デジタルカメラや携帯電話用カメラなどに搭載される撮像装置では、小型化、低コストを図るためにレンズ枚数を極力、少なく抑える傾向がある一方、画像品質の向上が強く求められていることから、本発明を適用したときの効果が顕著である。
【発明の効果】
【００１２】
撮像装置などの光学装置では、撮像素子に到達する光量は、その中心が最も高く、周辺に向かうにしたがって低くなるが、本発明では、凸レンズを構成するレンズ材料に可視光吸収剤を含ませているため、可視光が凸レンズを通過する際、その中心側では可視光の吸収が大で、周辺に向かうにしたがって小となる。このため、撮像素子に到達する光量は、その中心側と周辺とで差が圧縮されるので、新たな光学素子を追加することなく、撮像素子側での光量分布を改善することができる。それ故、デジタルカメラや携帯電話用カメラなどの撮像装置において、小型化、低コストとともに、画像品質の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、図面を参照して、本発明を適用した光学装置の一例を説明する。
【００１４】
［実施の形態１］
図１（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、本発明の実施の形態１に係る光学装置の概略構成図、および撮像面に結像される被写体光の強度分布を示す説明図である。図２は、本形態で可視光吸収剤として用いた鉄イオンの吸収帯を示す説明図である。なお、図１（ａ）には、表１に示すレンズデータにおける面ナンバーｒ１１〜ｒ１４、および面間隔ｄ１１〜ｄ１５を括弧内に示してある。
【００１５】
図１（ａ）に示すように、本形態の光学装置１０は、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス凸レンズ１１、および像側に凸面を向けたメニスカス凸レンズ１２を備えたレンズ群１４と、このレンズ群１４によって被写体光が撮像面１５１に結像される撮像素子１５とを有している。レンズ群１４において、メニスカス凸レンズ１１とメニスカス凸レンズ１２との間には絞り１６が配置されている。
【００１６】
このように構成した光学装置１０において、メニスカス凸レンズ１１および１２は、いずれもレンズ面が非球面となっており、レンズデータは表１に示す通りである。
【００１７】
【表１】
【００１８】
レンズ群１４において、メニスカス凸レンズ１１、１２はいずれも、モールドプレス成形により製造したガラスレンズである。本形態では、メニスカス凸レンズ１１、１２を製造するにあたって、屈折率ｎｄ＝１．５８９１３のガラス材からなるモールドプレス成形用のプリフォームファインゴブを用いている。
【００１９】
このように構成した光学装置１０において、本形態では、メニスカス凸レンズ１１、１２のうち、像側に位置するメニスカス凸レンズ１２を製造する際、吸収帯が可視領域に重なる可視光吸収剤を含むプリフォームファインゴブを用いたため、メニスカス凸レンズ１２を構成するレンズ材には可視光吸収剤が含まれている。
【００２０】
本形態においては、メニスカス凸レンズ１２がガラスレンズであるので、可視光吸収剤としては、鉄イオンが用いられており、かかる鉄イオンは、レンズ材料に還元剤とともに配合することにより、２価の状態となる。２価の鉄イオンは図２に示す吸収特性を有しており、図２から分かるように、本形態の可視光吸収剤は、可視領域における吸収率が約１０％である。
【００２１】
このように構成した光学装置１０において、メニスカス凸レンズ１２が可視光吸収剤を含んでいない場合に撮像素子１５に到達する光量を光線追跡により求めると、図１（ｂ）に実線Ｌ１で示すように表され、撮像素子１５に到達する光量は、光軸の中心側で高く、周辺に向かうにしたがって低くなる。ここで、メニスカス凸レンズ１２は、光軸の中心側で肉厚が大で、周辺に向かうにしたがって薄くなっており、本形態では、かかるメニスカス凸レンズ１２に可視光吸収剤を含ませているため、可視光がメニスカス凸レンズ１２を通過する際、中心側では可視光の吸収が大で、周辺に向かうにしたがって小となる。このため、撮像素子１５に到達する光量は、図１（ｂ）に点線Ｌ２で示すように、中心側と周辺との差が圧縮される。それ故、新たな光学素子を追加することなく、撮像素子１５側での光量分布を改善することができる。
【００２２】
また、本形態では、２枚のメニスカス凸レンズ１１、１２のうち、最も像側に配置されたメニスカス凸レンズ１２において、レンズ材料中に可視光吸収剤が含まれ、かかるメニスカス凸レンズ１２は、メニスカス凸レンズ１１よりも大きな正のパワーを有している。このため、メニスカス凸レンズ１２は、メニスカス凸レンズ１１よりも、中心側と周辺側との間の肉厚の比が大きいため、撮像素子１５に到達する光量の中心側と周辺との間の差を効率よく圧縮することができる。
【００２３】
さらに、本形態では、撮像素子１５として、ＣＣＤ、Ｃ−ＭＯＳなどといったシリコンフォトダイオードが用いられ、かかるシリコンフォトダイオードは、感度範囲が可視領域から近赤外領域までの広範囲に渡っているので、撮像素子１５に赤外光が届くと、コントラストが低下するなど、画像の品質が低下する。しかるに本形態で用いた可視光吸収剤は、図２からも分かるように、赤外領域にも吸収帯を備えている。従って、本形態によれば、メニスカス凸レンズ１２が赤外線をカットするため、高価なＩＲカットフィルターを用いなくても、撮像素子１５に赤外光が届くことによる画像品位の低下を防止できる。それ故、光学装置１０のコストを低減できる。また、本形態によれば、ＩＲカットフィルターを保持するための機構が不要であるため、光学装置１０の小型化を図ることもできる。
【００２４】
［実施の形態１の変形例］
図３は、本発明の実施の形態１の変形例に係る光学装置の概略構成図である。なお、図３には、表２に示すレンズデータにおける面ナンバーｒ１１′〜ｒ１６′、および面間隔ｄ１１′〜ｄ１７′を括弧内に示してある。また、本形態の光学装置の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示するとともに、それらの説明を省略する。
【００２５】
上記実施の形態１では、可視光吸収剤として、図２に示す吸収特性を備えた可視光吸収剤を用いたが、本形態では、可視領域と重なる領域に吸収帯を有しているが、赤外領域に吸収帯が重なっていない可視光吸収剤を、図３に示すメニスカス凸レンズ１２ａに含ませてある。従って、本形態の光学装置１０の光学系は、メニスカス凸レンズ１２ａと撮像素子１５の間には、赤外領域の光線をカットするためのＩＲカットフィルタ１７が配置されている。ＩＲカットフィルタ１７としては、例えば、ＳｉＯ２（屈折率ｎｄ＝１．４６）とＴａ２Ｏ５（屈折率ｎｄ＝２．３）をガラス基板にそれぞれ１３層重ねて蒸着したものを用いることができる。
【００２６】
なお、表２には本形態のレンズデータを示してある。表２において、ＩＲカットフィルタ１７の基材を構成する「ＢＫ７」はＢＫ７ガラスを示している。
【００２７】
【表２】
【００２８】
このように構成した光学装置１０Ａでも、メニスカス凸レンズ１２ａに可視光吸収剤を含ませているため、可視光がメニスカス凸レンズ１２ａを通過する際、中心側では可視光の吸収が大で、周辺に向かうにしたがって小となる。従って、撮像素子１５に到達する光量は、中心側と周辺との差が圧縮される。それ故、新たな光学素子を追加することなく、撮像素子１５側での光量分布を改善することができる。また、２枚のメニスカス凸レンズ１１、１２ａのうち、最も像側に配置されたメニスカス凸レンズ１２ａが可視光吸収剤を含んでいる。ここで、メニスカス凸レンズ１２ａは、メニスカス凸レンズ１１よりも、正のパワーが大きく、中心側と周辺側との間の肉厚の差が大きい。このため、撮像素子１５に到達する光量の中心側と周辺との間の差を効率よく圧縮することができる。
【００２９】
［実施の形態２］
図４は、本発明の実施の形態２に係る光学装置の概略構成図である。図５は、本形態で可視光吸収剤として用いたＫＡＹＡＳＯＲＢ ＩＲＧ−００２の吸収帯を示す説明図である。図６は、本形態で可視光吸収剤として用いたルモゲンＩＲ７６５およびルモゲンＩＲ７８８の吸収帯を示す説明図である。なお、図４には、表３に示すレンズデータにおける面ナンバーｒ２１〜ｒ２４、および面間隔ｄ２１〜ｄ２４を括弧内に示してある。
【００３０】
図４に示すように、本形態の光学装置２０は、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス凸レンズ２１、および像側に凸面を向けたメニスカス凸レンズ２２を備えたレンズ群２４と、このレンズ群２４によって被写体光が撮像面２５１に結像される撮像素子２５とを有している。レンズ群２４において、メニスカス凸レンズ２１より物体側には絞り２６が配置されている。
【００３１】
このように構成した光学装置２０において、メニスカス凸レンズ２１および２２は、いずれもレンズ面が非球面となっており、レンズデータは表３に示す通りである。
【００３２】
【表３】
【００３３】
レンズ群２４において、メニスカス凸レンズ２１、２２はいずれも、プラスチックレンズであり、射出成形により製造したものである。本形態では、メニスカスレンズ２１および２２のうち、像側のメニスカスレンズ２２を製造する際、吸収帯が可視領域に重なる可視光吸収剤を含む成形材料を用いたため、メニスカス凸レンズ２２を構成するレンズ材には可視光吸収剤が含まれている。
【００３４】
本形態において、メニスカス凸レンズ２２がプラスチックレンズであるので、可視光吸収剤としては、アルミニウム系化合物であるＫＡＹＡＳＯＲＢ ＩＲＧ−００２（日本化薬（株）の登録商標）や、クオタリルイミドであるルモゲンＩＲ７６５およびルモゲンＩＲ７８８（ＢＡＳＦ−ＪＡＰＡＮ（株）の登録商標）などを用いることができる。
【００３５】
これらの可視光吸収剤のうち、ＫＡＹＡＳＯＲＢ ＩＲＧ−００２は、図５に示すように、可視領域である４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長を僅かに吸収する特性を有している。また、ルモゲンＩＲ７６５およびルモゲンＩＲ７８８も、可視領域である４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長を僅かに吸収する特性を有している。
【００３６】
このように構成した光学装置２０において、メニスカス凸レンズ２２が可視光吸収剤を含んでいない場合に撮像素子２５に到達する光量を光線追跡により求めると、撮像素子２５に到達する光量は、光軸の中心側で高く、周辺に向かうにしたがって低くなる。しかるに本形態では、メニスカス凸レンズ２２に可視光吸収剤を含ませているため、可視光がメニスカス凸レンズ２２を通過する際、中心側では可視光の吸収が大で、周辺に向かうにしたがって小となる。このため、撮像素子２５に到達する光量は、中心側と周辺との差が圧縮される。それ故、新たな光学素子を追加することなく、撮像素子２５側での光量分布を改善することができる。
【００３７】
また、本形態では、２枚のメニスカス凸レンズ２１、２２のうち、大きな正のパワーを有し、かつ、像側に配置されたメニスカス凸レンズ２２において、レンズ材料中に可視光吸収剤が含まれているため、撮像素子２５に到達する光量の中心側と周辺との間の差を効率よく圧縮することができる。
【００３８】
さらに、本形態で用いた可視光吸収剤は、図５および図６から分かるように、赤外領域にも吸収帯を備えている。従って、本形態によれば、メニスカス凸レンズ２２が赤外線をカットするため、高価なＩＲカットフィルターを用いなくても、撮像素子２５に赤外光が届くことによる画像品位の低下を防止できる。
【００３９】
［実施の形態２の変形例］
図７は、本発明の実施の形態２の変形例に係る光学装置の概略構成図である。なお、図７には、表４に示すレンズデータにおける面ナンバーｒ２１′〜ｒ２６′、および面間隔ｄ２１〜ｄ２６′を括弧内に示してある。また、本形態の光学装置の基本的な構成は、実施の形態２と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示するとともに、それらの説明を省略する。
【００４０】
上記実施の形態２では、可視光吸収剤として、図５および図６に示す吸収特性を備えた可視光吸収剤を用いたが、本形態では、可視領域と重なる領域に吸収帯を有しているが、赤外領域に吸収帯が重なっていない可視光吸収剤を、図７に示すメニスカス凸レンズ２２ａに含ませてある。従って、本形態の光学装置２０Ａの光学系は、メニスカス凸レンズ２２ａと撮像素子２５の間には、赤外領域の光線をカットするためのＩＲカットフィルタ２７が配置されている。なお、表４には本形態のレンズデータを示してある。
【００４１】
【表４】
【００４２】
このように構成した光学装置２０Ａでも、メニスカス凸レンズ２２ａに可視光吸収剤を含ませているため、可視光がメニスカス凸レンズ２２ａを通過する際、中心側では可視光の吸収が大で、周辺に向かうにしたがって小となる。従って、撮像素子２５に到達する光量は、中心側と周辺との差が圧縮される。それ故、新たな光学素子を追加することなく、撮像素子２５側での光量分布を改善することができる。
【００４３】
［実施の形態３］
図８は、本発明の実施の形態３に係る光学装置の概略構成図である。なお、図８には、表５に示すレンズデータにおける面ナンバーｒ３１〜ｒ３６、および面間隔ｄ３１〜ｄ３７を括弧内に示してある。
【００４４】
図８に示すように、本形態の光学装置３０は、物体側から順に、正のパワーを有する両凸レンズ３１、負のパワーを有する両凹レンズ３２、および正のパワーを有する両凸レンズ３３がこの順番に配置された３枚構成のレンズ群３４と、このレンズ群３４によって被写体光が撮像面３５１に結像される撮像素子３５とを有している。また、両凹レンズ３２と両凸レンズ３３との間には絞り３６が配置されている。
【００４５】
レンズ群３４において、レンズ３１〜３３はいずれもプラスチックレンズであり、射出成形により製造したものであり、本形態でも、実施の形態２と同様、両凸レンズ３１，３３のうち、像側の両凸レンズ３３を製造する際、吸収帯が可視領域に重なる可視光吸収剤を含む成形材料を用いたため、両凸レンズ３３を構成するレンズ材には可視光吸収剤が含まれている。本形態において、両凸レンズ３３がプラスチックレンズであるので、可視光吸収剤としては、実施の形態２と同様、アルミニウム系化合物であるＫＡＹＡＳＯＲＢ ＩＲＧ−００２（日本化薬（株）の登録商標）や、クオタリルイミドであるルモゲンＩＲ７６５およびルモゲンＩＲ７８８（ＢＡＳＦ−ＪＡＰＡＮ（株）の登録商標）などを用いることができる。
【００４６】
このように構成した光学装置３０において、両凸レンズ３１の入射面、および両凸レンズ３３の両面はそれぞれ非球面となってなっており、レンズデータは表５に示す通りである。また、表５において、「ゼオネックス４８０Ｒ」は、日本ゼオン株式会社製のシクロオレフィンポリマーの商標名である。
【００４７】
【表５】
【００４８】
このように構成した光学装置３０においても、両凸レンズ３３に可視光吸収剤を含ませているため、可視光が両凸レンズ３３を通過する際、中心側では可視光の吸収が大で、周辺に向かうにしたがって小となる。このため、撮像素子３５に到達する光量は、中心側と周辺との差が圧縮される。それ故、新たな光学素子を追加することなく、撮像素子３５側での光量分布を改善することができるなど、実施の形態１と略同様な効果を奏する。
【００４９】
［実施の形態３の変形例］
図９は、本発明の実施の形態３の変形例に係る光学装置の概略構成図である。なお、図９には、表６に示すレンズデータにおける面ナンバーｒ３１′〜ｒ３８′、および面間隔ｄ３１′〜ｄ３９′を括弧内に示してある。また、本形態の光学装置の基本的な構成は、実施の形態３と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示するとともに、それらの説明を省略する。
【００５０】
上記実施の形態３では、可視光吸収剤として、図５および図６に示す吸収特性を備えた可視光吸収剤を用いたが、本形態では、可視領域と重なる領域に吸収帯を有しているが、赤外領域に吸収帯が重なっていない可視光吸収剤を、図９に示す両凸レンズ３３ａに含ませてある。従って、本形態の光学装置３０Ａの光学系は、両凸レンズ３３ａと撮像素子３５の間には、赤外領域の光線をカットするためのＩＲカットフィルタ３７が配置されている。なお、表６には本形態のレンズデータを示してある。
【００５１】
【表６】
【００５２】
このように構成した光学装置３０Ａでも、両凸レンズ３３ａに可視光吸収剤を含ませているため、可視光が両凸レンズ３３ａを通過する際、中心側では可視光の吸収が大で、周辺に向かうにしたがって小となる。従って、撮像素子３５に到達する光量は、中心側と周辺との差が圧縮される。それ故、新たな光学素子を追加することなく、撮像素子３５側での光量分布を改善することができる。
【００５３】
［実施の形態４］
図１０は、本発明の実施の形態４に係る光学装置の概略構成図である。なお、図１０には、表７に示すレンズデータにおける面ナンバーｒ４１〜ｒ４６、および面間隔ｄ４１〜ｄ４６を括弧内に示してある。
【００５４】
図１０に示すように、本形態の光学装置４０は、物体側から順に、正のパワーを有する両凸レンズ４１、負のパワーを有する両凹レンズ４２、および正のパワーを有する両凸レンズ４３がこの順番に配置された３枚構成のレンズ群４４と、このレンズ群４４によって被写体光が撮像面４５１に結像される撮像素子４５とを有している。また、本形態では、レンズ群４４の前（物体側）に絞り４６が配置されている。
【００５５】
レンズ群４４において、両凸レンズ４１および両凹レンズ４２はいずれもプラスチックレンズであり、射出成形により製造したものである。一方、両凸レンズ４３はガラスレンズであり、モールドプレス成形により製造したものである。
【００５６】
本形態では、正のパワーを有する両凸レンズ４１、４３のうち、像側の両凸レンズ４３を製造する際、吸収帯が可視領域に重なる可視光吸収剤を含むプリフォームファインゴブを用いたため、両凸レンズ４３を構成するレンズ材には可視光吸収剤が含まれている。本形態において、両凸レンズ４３がガラスレンズであるので、可視光吸収剤としては、実施の形態１と同様、鉄イオンなどを用いることができる。
【００５７】
このように構成した光学装置４０において、両凸レンズ４１の入射面、両凹レンズ４２の両面、および両凸レンズ４３の両面はそれぞれ非球面となってなっており、レンズデータは表７に示す通りである。
【００５８】
【表７】
【００５９】
このように構成した光学装置４０においても、両凸レンズ４３に可視光吸収剤を含ませているため、可視光が両凸レンズ４３を通過する際、中心側では可視光の吸収が大で、周辺に向かうにしたがって小となる。このため、撮像素子４５に到達する光量は、中心側と周辺との差が圧縮される。それ故、新たな光学素子を追加することなく、撮像素子４５側での光量分布を改善することができるなど、実施の形態１と略同様な効果を奏する。
【００６０】
［実施の形態４の変形例］
図１１は、本発明の実施の形態４の変形例に係る光学装置の概略構成図である。なお、図１１には、表８に示すレンズデータにおける面ナンバーｒ４１′〜ｒ４８′、および面間隔ｄ４１′〜ｄ４８′を括弧内に示してある。また、本形態の光学装置の基本的な構成は、実施の形態３と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示するとともに、それらの説明を省略する。
【００６１】
上記実施の形態４では、可視光吸収剤として、図２に示す吸収特性を備えた可視光吸収剤を用いたが、本形態では、可視領域と重なる領域に吸収帯を有しているが、赤外領域に吸収帯が重なっていない可視光吸収剤を、図１１に示す両凸レンズ４３ａに含ませてある。従って、本形態の光学装置４０Ａの光学系は、両凸レンズ４３ａと撮像素子３５の間には、赤外領域の光線をカットするためのＩＲカットフィルタ４７が配置されている。なお、表８には本形態のレンズデータを示してある。
【００６２】
【表８】
【００６３】
このように構成した光学装置４０Ａでも、両凸レンズ４３ａに可視光吸収剤を含ませているため、可視光が両凸レンズ４３ａを通過する際、中心側では可視光の吸収が大で、周辺に向かうにしたがって小となる。従って、撮像素子４５に到達する光量は、中心側と周辺との差が圧縮される。それ故、新たな光学素子を追加することなく、撮像素子４５側での光量分布を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、本発明の実施の形態１に係る光学装置の概略構成図、および撮像面に結像される被写体光の強度分布を示す説明図である。
【図２】可視光吸収剤として用いた鉄イオンの吸収帯を示す説明図である。
【図３】実施の形態１の変形例に係る光学装置の概略構成図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る光学装置の概略構成図である。
【図５】可視光吸収剤として用いたアルミニウム系化合物であるＫＡＹＡＳＯＲＢ ＩＲＧ−００２の各波長領域の光の吸収量を示す説明図である。
【図６】可視光吸収剤として用いたクオタリルイミドであるルモゲンＩＲ７６５およびルモゲンＩＲ７８８の各波長領域の光の吸収量を示す説明図である。
【図７】実施の形態２の変形例に係る光学装置の概略構成図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係る光学装置の概略構成図である。
【図９】実施の形態３の変形例に係る光学装置の概略構成図である。
【図１０】本発明の実施の形態４に係る光学装置の概略構成図である。
【図１１】実施の形態４の変形例に係る光学装置の概略構成図である。
【図１２】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、従来の光学装置の概略構成図、および撮像面に結像される被写体光の強度分布を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０、１０Ａ、２０、２０Ａ、３０、３０Ａ、４０、４０Ａ 光学装置
１４、２４、３４、４４ レンズ群
１２、１２ａ、２２、２２ａ メニスカス凸レンズ
３３、３３ａ、４３、４３ａ 両凸レンズ
１５、２５、３５、４５ 撮像素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凸レンズを含む複数枚のレンズを有する光学装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラや携帯電話用カメラなどといった光学装置では、図１２（ａ）に示すように、ＣＣＤやＣ−ＭＯＳ等といった撮像素子１０１の撮像面１０１ａに、凸レンズ１０２を備えた複数枚のレンズ（図示せず）によって被写体光Ｌが結像されるように光学系が構成されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような光学系について光線追跡を行うと、図１２（ｂ）に示すように、撮像面１０１ａに到達する被写体光Ｌの光量（強度）は、光軸の中心側で高く、周辺に向かうにしたがって低くなる。このため、撮像素子１０１で撮像された画像において周辺部の像が中心部の像に比べて暗くなってしまうという問題点がある。このような明暗は、光学系を構成しているレンズの枚数が少なくなるほど顕著になるため、デジタルカメラや携帯電話用カメラなどといった光学装置においては、小型化、低コストとともに、画像品質の向上を図るには大きな障害となる。
【０００４】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、新たな光学素子を追加することなく、像側での光量分布を改善することのできる光学装置を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明では、少なくとも１枚の凸レンズを含む複数枚のレンズを有する光学装置において、前記凸レンズには、可視領域に吸収帯を有する可視光吸収剤をレンズ材料中に含む凸レンズが含まれていることを特徴とする。
【０００６】
本発明において、「可視領域」とは約４００ｎｍから約７５０ｎｍの波長領域を意味する。また、本発明において、「可視領域に吸収帯を有する」とは、吸収帯が可視領域の少なくとも一部に重なっている構成、吸収帯が可視領域の全体と重なっている構成、吸収帯が可視領域以外の領域とも重なっている構成を含む意味である。さらに、本発明において、「可視光吸収剤をレンズ材料中に含む凸レンズ」とは、かかる凸レンズが単体で使用されている形態の他、他のレンズと接合された接合レンズとして使用されている形態の双方を含む意味であり、後者の場合、接合レンズ全体として正のパワーおよび負のパワーのいずれのパワーを有していてもよい。
【０００７】
本発明において、凸レンズを含むレンズ群に対する光線追跡を行うと、かかるレンズ群を介して撮像素子に到達する光量は、光軸の中心側で高く、周辺に向かうにしたがって低くなる。一方、凸レンズは、光軸の中心側で肉厚が大で、周辺に向かうにしたがって薄くなっている。従って、凸レンズを構成するレンズ材料に可視光吸収剤を含ませておくと、可視光が凸レンズを通過する際、中心側では可視光の吸収が大で、周辺に向かうにしたがって小となるため、撮像素子に到達する可視光の光量は、その中心側と周辺とで差が圧縮される。それ故、新たな光学素子を追加することなく、撮像素子側での可視光の光量分布を改善することができる。
【０００８】
本発明において、前記複数枚のレンズには複数枚の凸レンズが含まれ、当該複数枚の凸レンズのうち、中央部分の肉厚と周辺部分の肉厚の比が最大の凸レンズには、レンズ材料中に前記可視光吸収剤が含まれていることが好ましい。このような凸レンズに可視光吸収剤を含ませておけば、撮像素子に到達する光量において、中心側と周辺との差を効率よく圧縮することができる。
【０００９】
本発明において、前記複数枚のレンズには複数枚の凸レンズが含まれている場合、当該複数枚の凸レンズのうち、パワーが最大の凸レンズには、レンズ材料中に前記可視光吸収剤が含まれていることが好ましい。凸レンズでは、パワーが大きいほど、中心の肉厚が大で、周辺に向かうにしたがって薄くなるため、パワーが最大の凸レンズに可視光吸収剤を含ませておけば、撮像素子に到達する光量において、中心側と周辺との差を効率よく圧縮することができる。
【００１０】
本発明において、前記複数枚のレンズには複数枚の凸レンズが含まれている場合、当該複数枚の凸レンズのうち、最も像側に配置された凸レンズには、レンズ材料中に前記可視光吸収剤が含まれていることが好ましい。小型の撮像装置においては、最も像側に配置した凸レンズのパワーが最大に設計されることが多いので、このような凸レンズに可視光吸収剤を含ませておけば、撮像素子に到達する光量において、中心側と周辺との差を効率よく圧縮することができる。
【００１１】
本発明が適用される光学装置は、例えば、前記複数枚のレンズを介して像が結像される撮像素子を有する撮像装置であり、かかる撮像装置のうち、デジタルカメラや携帯電話用カメラなどに搭載される撮像装置では、小型化、低コストを図るためにレンズ枚数を極力、少なく抑える傾向がある一方、画像品質の向上が強く求められていることから、本発明を適用したときの効果が顕著である。
【発明の効果】
【００１２】
撮像装置などの光学装置では、撮像素子に到達する光量は、その中心が最も高く、周辺に向かうにしたがって低くなるが、本発明では、凸レンズを構成するレンズ材料に可視光吸収剤を含ませているため、可視光が凸レンズを通過する際、その中心側では可視光の吸収が大で、周辺に向かうにしたがって小となる。このため、撮像素子に到達する光量は、その中心側と周辺とで差が圧縮されるので、新たな光学素子を追加することなく、撮像素子側での光量分布を改善することができる。それ故、デジタルカメラや携帯電話用カメラなどの撮像装置において、小型化、低コストとともに、画像品質の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、図面を参照して、本発明を適用した光学装置の一例を説明する。
【００１４】
［実施の形態１］
図１（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、本発明の実施の形態１に係る光学装置の概略構成図、および撮像面に結像される被写体光の強度分布を示す説明図である。図２は、本形態で可視光吸収剤として用いた鉄イオンの吸収帯を示す説明図である。なお、図１（ａ）には、表１に示すレンズデータにおける面ナンバーｒ１１〜ｒ１４、および面間隔ｄ１１〜ｄ１５を括弧内に示してある。
【００１５】
図１（ａ）に示すように、本形態の光学装置１０は、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス凸レンズ１１、および像側に凸面を向けたメニスカス凸レンズ１２を備えたレンズ群１４と、このレンズ群１４によって被写体光が撮像面１５１に結像される撮像素子１５とを有している。レンズ群１４において、メニスカス凸レンズ１１とメニスカス凸レンズ１２との間には絞り１６が配置されている。
【００１６】
このように構成した光学装置１０において、メニスカス凸レンズ１１および１２は、いずれもレンズ面が非球面となっており、レンズデータは表１に示す通りである。
【００１７】
【表１】
【００１８】
レンズ群１４において、メニスカス凸レンズ１１、１２はいずれも、モールドプレス成形により製造したガラスレンズである。本形態では、メニスカス凸レンズ１１、１２を製造するにあたって、屈折率ｎｄ＝１．５８９１３のガラス材からなるモールドプレス成形用のプリフォームファインゴブを用いている。
【００１９】
このように構成した光学装置１０において、本形態では、メニスカス凸レンズ１１、１２のうち、像側に位置するメニスカス凸レンズ１２を製造する際、吸収帯が可視領域に重なる可視光吸収剤を含むプリフォームファインゴブを用いたため、メニスカス凸レンズ１２を構成するレンズ材には可視光吸収剤が含まれている。
【００２０】
本形態においては、メニスカス凸レンズ１２がガラスレンズであるので、可視光吸収剤としては、鉄イオンが用いられており、かかる鉄イオンは、レンズ材料に還元剤とともに配合することにより、２価の状態となる。２価の鉄イオンは図２に示す吸収特性を有しており、図２から分かるように、本形態の可視光吸収剤は、可視領域における吸収率が約１０％である。
【００２１】
このように構成した光学装置１０において、メニスカス凸レンズ１２が可視光吸収剤を含んでいない場合に撮像素子１５に到達する光量を光線追跡により求めると、図１（ｂ）に実線Ｌ１で示すように表され、撮像素子１５に到達する光量は、光軸の中心側で高く、周辺に向かうにしたがって低くなる。ここで、メニスカス凸レンズ１２は、光軸の中心側で肉厚が大で、周辺に向かうにしたがって薄くなっており、本形態では、かかるメニスカス凸レンズ１２に可視光吸収剤を含ませているため、可視光がメニスカス凸レンズ１２を通過する際、中心側では可視光の吸収が大で、周辺に向かうにしたがって小となる。このため、撮像素子１５に到達する光量は、図１（ｂ）に点線Ｌ２で示すように、中心側と周辺との差が圧縮される。それ故、新たな光学素子を追加することなく、撮像素子１５側での光量分布を改善することができる。
【００２２】
また、本形態では、２枚のメニスカス凸レンズ１１、１２のうち、最も像側に配置されたメニスカス凸レンズ１２において、レンズ材料中に可視光吸収剤が含まれ、かかるメニスカス凸レンズ１２は、メニスカス凸レンズ１１よりも大きな正のパワーを有している。このため、メニスカス凸レンズ１２は、メニスカス凸レンズ１１よりも、中心側と周辺側との間の肉厚の比が大きいため、撮像素子１５に到達する光量の中心側と周辺との間の差を効率よく圧縮することができる。
【００２３】
さらに、本形態では、撮像素子１５として、ＣＣＤ、Ｃ−ＭＯＳなどといったシリコンフォトダイオードが用いられ、かかるシリコンフォトダイオードは、感度範囲が可視領域から近赤外領域までの広範囲に渡っているので、撮像素子１５に赤外光が届くと、コントラストが低下するなど、画像の品質が低下する。しかるに本形態で用いた可視光吸収剤は、図２からも分かるように、赤外領域にも吸収帯を備えている。従って、本形態によれば、メニスカス凸レンズ１２が赤外線をカットするため、高価なＩＲカットフィルターを用いなくても、撮像素子１５に赤外光が届くことによる画像品位の低下を防止できる。それ故、光学装置１０のコストを低減できる。また、本形態によれば、ＩＲカットフィルターを保持するための機構が不要であるため、光学装置１０の小型化を図ることもできる。
【００２４】
［実施の形態１の変形例］
図３は、本発明の実施の形態１の変形例に係る光学装置の概略構成図である。なお、図３には、表２に示すレンズデータにおける面ナンバーｒ１１′〜ｒ１６′、および面間隔ｄ１１′〜ｄ１７′を括弧内に示してある。また、本形態の光学装置の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示するとともに、それらの説明を省略する。
【００２５】
上記実施の形態１では、可視光吸収剤として、図２に示す吸収特性を備えた可視光吸収剤を用いたが、本形態では、可視領域と重なる領域に吸収帯を有しているが、赤外領域に吸収帯が重なっていない可視光吸収剤を、図３に示すメニスカス凸レンズ１２ａに含ませてある。従って、本形態の光学装置１０の光学系は、メニスカス凸レンズ１２ａと撮像素子１５の間には、赤外領域の光線をカットするためのＩＲカットフィルタ１７が配置されている。ＩＲカットフィルタ１７としては、例えば、ＳｉＯ２（屈折率ｎｄ＝１．４６）とＴａ２Ｏ５（屈折率ｎｄ＝２．３）をガラス基板にそれぞれ１３層重ねて蒸着したものを用いることができる。
【００２６】
なお、表２には本形態のレンズデータを示してある。表２において、ＩＲカットフィルタ１７の基材を構成する「ＢＫ７」はＢＫ７ガラスを示している。
【００２７】
【表２】
【００２８】
このように構成した光学装置１０Ａでも、メニスカス凸レンズ１２ａに可視光吸収剤を含ませているため、可視光がメニスカス凸レンズ１２ａを通過する際、中心側では可視光の吸収が大で、周辺に向かうにしたがって小となる。従って、撮像素子１５に到達する光量は、中心側と周辺との差が圧縮される。それ故、新たな光学素子を追加することなく、撮像素子１５側での光量分布を改善することができる。また、２枚のメニスカス凸レンズ１１、１２ａのうち、最も像側に配置されたメニスカス凸レンズ１２ａが可視光吸収剤を含んでいる。ここで、メニスカス凸レンズ１２ａは、メニスカス凸レンズ１１よりも、正のパワーが大きく、中心側と周辺側との間の肉厚の差が大きい。このため、撮像素子１５に到達する光量の中心側と周辺との間の差を効率よく圧縮することができる。
【００２９】
［実施の形態２］
図４は、本発明の実施の形態２に係る光学装置の概略構成図である。図５は、本形態で可視光吸収剤として用いたＫＡＹＡＳＯＲＢ ＩＲＧ−００２の吸収帯を示す説明図である。図６は、本形態で可視光吸収剤として用いたルモゲンＩＲ７６５およびルモゲンＩＲ７８８の吸収帯を示す説明図である。なお、図４には、表３に示すレンズデータにおける面ナンバーｒ２１〜ｒ２４、および面間隔ｄ２１〜ｄ２４を括弧内に示してある。
【００３０】
図４に示すように、本形態の光学装置２０は、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス凸レンズ２１、および像側に凸面を向けたメニスカス凸レンズ２２を備えたレンズ群２４と、このレンズ群２４によって被写体光が撮像面２５１に結像される撮像素子２５とを有している。レンズ群２４において、メニスカス凸レンズ２１より物体側には絞り２６が配置されている。
【００３１】
このように構成した光学装置２０において、メニスカス凸レンズ２１および２２は、いずれもレンズ面が非球面となっており、レンズデータは表３に示す通りである。
【００３２】
【表３】
【００３３】
レンズ群２４において、メニスカス凸レンズ２１、２２はいずれも、プラスチックレンズであり、射出成形により製造したものである。本形態では、メニスカスレンズ２１および２２のうち、像側のメニスカスレンズ２２を製造する際、吸収帯が可視領域に重なる可視光吸収剤を含む成形材料を用いたため、メニスカス凸レンズ２２を構成するレンズ材には可視光吸収剤が含まれている。
【００３４】
本形態において、メニスカス凸レンズ２２がプラスチックレンズであるので、可視光吸収剤としては、アルミニウム系化合物であるＫＡＹＡＳＯＲＢ ＩＲＧ−００２（日本化薬（株）の登録商標）や、クオタリルイミドであるルモゲンＩＲ７６５およびルモゲンＩＲ７８８（ＢＡＳＦ−ＪＡＰＡＮ（株）の登録商標）などを用いることができる。
【００３５】
これらの可視光吸収剤のうち、ＫＡＹＡＳＯＲＢ ＩＲＧ−００２は、図５に示すように、可視領域である４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長を僅かに吸収する特性を有している。また、ルモゲンＩＲ７６５およびルモゲンＩＲ７８８も、可視領域である４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長を僅かに吸収する特性を有している。
【００３６】
このように構成した光学装置２０において、メニスカス凸レンズ２２が可視光吸収剤を含んでいない場合に撮像素子２５に到達する光量を光線追跡により求めると、撮像素子２５に到達する光量は、光軸の中心側で高く、周辺に向かうにしたがって低くなる。しかるに本形態では、メニスカス凸レンズ２２に可視光吸収剤を含ませているため、可視光がメニスカス凸レンズ２２を通過する際、中心側では可視光の吸収が大で、周辺に向かうにしたがって小となる。このため、撮像素子２５に到達する光量は、中心側と周辺との差が圧縮される。それ故、新たな光学素子を追加することなく、撮像素子２５側での光量分布を改善することができる。
【００３７】
また、本形態では、２枚のメニスカス凸レンズ２１、２２のうち、大きな正のパワーを有し、かつ、像側に配置されたメニスカス凸レンズ２２において、レンズ材料中に可視光吸収剤が含まれているため、撮像素子２５に到達する光量の中心側と周辺との間の差を効率よく圧縮することができる。
【００３８】
さらに、本形態で用いた可視光吸収剤は、図５および図６から分かるように、赤外領域にも吸収帯を備えている。従って、本形態によれば、メニスカス凸レンズ２２が赤外線をカットするため、高価なＩＲカットフィルターを用いなくても、撮像素子２５に赤外光が届くことによる画像品位の低下を防止できる。
【００３９】
［実施の形態２の変形例］
図７は、本発明の実施の形態２の変形例に係る光学装置の概略構成図である。なお、図７には、表４に示すレンズデータにおける面ナンバーｒ２１′〜ｒ２６′、および面間隔ｄ２１〜ｄ２６′を括弧内に示してある。また、本形態の光学装置の基本的な構成は、実施の形態２と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示するとともに、それらの説明を省略する。
【００４０】
上記実施の形態２では、可視光吸収剤として、図５および図６に示す吸収特性を備えた可視光吸収剤を用いたが、本形態では、可視領域と重なる領域に吸収帯を有しているが、赤外領域に吸収帯が重なっていない可視光吸収剤を、図７に示すメニスカス凸レンズ２２ａに含ませてある。従って、本形態の光学装置２０Ａの光学系は、メニスカス凸レンズ２２ａと撮像素子２５の間には、赤外領域の光線をカットするためのＩＲカットフィルタ２７が配置されている。なお、表４には本形態のレンズデータを示してある。
【００４１】
【表４】
【００４２】
このように構成した光学装置２０Ａでも、メニスカス凸レンズ２２ａに可視光吸収剤を含ませているため、可視光がメニスカス凸レンズ２２ａを通過する際、中心側では可視光の吸収が大で、周辺に向かうにしたがって小となる。従って、撮像素子２５に到達する光量は、中心側と周辺との差が圧縮される。それ故、新たな光学素子を追加することなく、撮像素子２５側での光量分布を改善することができる。
【００４３】
［実施の形態３］
図８は、本発明の実施の形態３に係る光学装置の概略構成図である。なお、図８には、表５に示すレンズデータにおける面ナンバーｒ３１〜ｒ３６、および面間隔ｄ３１〜ｄ３７を括弧内に示してある。
【００４４】
図８に示すように、本形態の光学装置３０は、物体側から順に、正のパワーを有する両凸レンズ３１、負のパワーを有する両凹レンズ３２、および正のパワーを有する両凸レンズ３３がこの順番に配置された３枚構成のレンズ群３４と、このレンズ群３４によって被写体光が撮像面３５１に結像される撮像素子３５とを有している。また、両凹レンズ３２と両凸レンズ３３との間には絞り３６が配置されている。
【００４５】
レンズ群３４において、レンズ３１〜３３はいずれもプラスチックレンズであり、射出成形により製造したものであり、本形態でも、実施の形態２と同様、両凸レンズ３１，３３のうち、像側の両凸レンズ３３を製造する際、吸収帯が可視領域に重なる可視光吸収剤を含む成形材料を用いたため、両凸レンズ３３を構成するレンズ材には可視光吸収剤が含まれている。本形態において、両凸レンズ３３がプラスチックレンズであるので、可視光吸収剤としては、実施の形態２と同様、アルミニウム系化合物であるＫＡＹＡＳＯＲＢ ＩＲＧ−００２（日本化薬（株）の登録商標）や、クオタリルイミドであるルモゲンＩＲ７６５およびルモゲンＩＲ７８８（ＢＡＳＦ−ＪＡＰＡＮ（株）の登録商標）などを用いることができる。
【００４６】
このように構成した光学装置３０において、両凸レンズ３１の入射面、および両凸レンズ３３の両面はそれぞれ非球面となってなっており、レンズデータは表５に示す通りである。また、表５において、「ゼオネックス４８０Ｒ」は、日本ゼオン株式会社製のシクロオレフィンポリマーの商標名である。
【００４７】
【表５】
【００４８】
このように構成した光学装置３０においても、両凸レンズ３３に可視光吸収剤を含ませているため、可視光が両凸レンズ３３を通過する際、中心側では可視光の吸収が大で、周辺に向かうにしたがって小となる。このため、撮像素子３５に到達する光量は、中心側と周辺との差が圧縮される。それ故、新たな光学素子を追加することなく、撮像素子３５側での光量分布を改善することができるなど、実施の形態１と略同様な効果を奏する。
【００４９】
［実施の形態３の変形例］
図９は、本発明の実施の形態３の変形例に係る光学装置の概略構成図である。なお、図９には、表６に示すレンズデータにおける面ナンバーｒ３１′〜ｒ３８′、および面間隔ｄ３１′〜ｄ３９′を括弧内に示してある。また、本形態の光学装置の基本的な構成は、実施の形態３と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示するとともに、それらの説明を省略する。
【００５０】
上記実施の形態３では、可視光吸収剤として、図５および図６に示す吸収特性を備えた可視光吸収剤を用いたが、本形態では、可視領域と重なる領域に吸収帯を有しているが、赤外領域に吸収帯が重なっていない可視光吸収剤を、図９に示す両凸レンズ３３ａに含ませてある。従って、本形態の光学装置３０Ａの光学系は、両凸レンズ３３ａと撮像素子３５の間には、赤外領域の光線をカットするためのＩＲカットフィルタ３７が配置されている。なお、表６には本形態のレンズデータを示してある。
【００５１】
【表６】
【００５２】
このように構成した光学装置３０Ａでも、両凸レンズ３３ａに可視光吸収剤を含ませているため、可視光が両凸レンズ３３ａを通過する際、中心側では可視光の吸収が大で、周辺に向かうにしたがって小となる。従って、撮像素子３５に到達する光量は、中心側と周辺との差が圧縮される。それ故、新たな光学素子を追加することなく、撮像素子３５側での光量分布を改善することができる。
【００５３】
［実施の形態４］
図１０は、本発明の実施の形態４に係る光学装置の概略構成図である。なお、図１０には、表７に示すレンズデータにおける面ナンバーｒ４１〜ｒ４６、および面間隔ｄ４１〜ｄ４６を括弧内に示してある。
【００５４】
図１０に示すように、本形態の光学装置４０は、物体側から順に、正のパワーを有する両凸レンズ４１、負のパワーを有する両凹レンズ４２、および正のパワーを有する両凸レンズ４３がこの順番に配置された３枚構成のレンズ群４４と、このレンズ群４４によって被写体光が撮像面４５１に結像される撮像素子４５とを有している。また、本形態では、レンズ群４４の前（物体側）に絞り４６が配置されている。
【００５５】
レンズ群４４において、両凸レンズ４１および両凹レンズ４２はいずれもプラスチックレンズであり、射出成形により製造したものである。一方、両凸レンズ４３はガラスレンズであり、モールドプレス成形により製造したものである。
【００５６】
本形態では、正のパワーを有する両凸レンズ４１、４３のうち、像側の両凸レンズ４３を製造する際、吸収帯が可視領域に重なる可視光吸収剤を含むプリフォームファインゴブを用いたため、両凸レンズ４３を構成するレンズ材には可視光吸収剤が含まれている。本形態において、両凸レンズ４３がガラスレンズであるので、可視光吸収剤としては、実施の形態１と同様、鉄イオンなどを用いることができる。
【００５７】
このように構成した光学装置４０において、両凸レンズ４１の入射面、両凹レンズ４２の両面、および両凸レンズ４３の両面はそれぞれ非球面となってなっており、レンズデータは表７に示す通りである。
【００５８】
【表７】
【００５９】
このように構成した光学装置４０においても、両凸レンズ４３に可視光吸収剤を含ませているため、可視光が両凸レンズ４３を通過する際、中心側では可視光の吸収が大で、周辺に向かうにしたがって小となる。このため、撮像素子４５に到達する光量は、中心側と周辺との差が圧縮される。それ故、新たな光学素子を追加することなく、撮像素子４５側での光量分布を改善することができるなど、実施の形態１と略同様な効果を奏する。
【００６０】
［実施の形態４の変形例］
図１１は、本発明の実施の形態４の変形例に係る光学装置の概略構成図である。なお、図１１には、表８に示すレンズデータにおける面ナンバーｒ４１′〜ｒ４８′、および面間隔ｄ４１′〜ｄ４８′を括弧内に示してある。また、本形態の光学装置の基本的な構成は、実施の形態３と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示するとともに、それらの説明を省略する。
【００６１】
上記実施の形態４では、可視光吸収剤として、図２に示す吸収特性を備えた可視光吸収剤を用いたが、本形態では、可視領域と重なる領域に吸収帯を有しているが、赤外領域に吸収帯が重なっていない可視光吸収剤を、図１１に示す両凸レンズ４３ａに含ませてある。従って、本形態の光学装置４０Ａの光学系は、両凸レンズ４３ａと撮像素子３５の間には、赤外領域の光線をカットするためのＩＲカットフィルタ４７が配置されている。なお、表８には本形態のレンズデータを示してある。
【００６２】
【表８】
【００６３】
このように構成した光学装置４０Ａでも、両凸レンズ４３ａに可視光吸収剤を含ませているため、可視光が両凸レンズ４３ａを通過する際、中心側では可視光の吸収が大で、周辺に向かうにしたがって小となる。従って、撮像素子４５に到達する光量は、中心側と周辺との差が圧縮される。それ故、新たな光学素子を追加することなく、撮像素子４５側での光量分布を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、本発明の実施の形態１に係る光学装置の概略構成図、および撮像面に結像される被写体光の強度分布を示す説明図である。
【図２】可視光吸収剤として用いた鉄イオンの吸収帯を示す説明図である。
【図３】実施の形態１の変形例に係る光学装置の概略構成図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る光学装置の概略構成図である。
【図５】可視光吸収剤として用いたアルミニウム系化合物であるＫＡＹＡＳＯＲＢ ＩＲＧ−００２の各波長領域の光の吸収量を示す説明図である。
【図６】可視光吸収剤として用いたクオタリルイミドであるルモゲンＩＲ７６５およびルモゲンＩＲ７８８の各波長領域の光の吸収量を示す説明図である。
【図７】実施の形態２の変形例に係る光学装置の概略構成図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係る光学装置の概略構成図である。
【図９】実施の形態３の変形例に係る光学装置の概略構成図である。
【図１０】本発明の実施の形態４に係る光学装置の概略構成図である。
【図１１】実施の形態４の変形例に係る光学装置の概略構成図である。
【図１２】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、従来の光学装置の概略構成図、および撮像面に結像される被写体光の強度分布を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０、１０Ａ、２０、２０Ａ、３０、３０Ａ、４０、４０Ａ 光学装置
１４、２４、３４、４４ レンズ群
１２、１２ａ、２２、２２ａ メニスカス凸レンズ
３３、３３ａ、４３、４３ａ 両凸レンズ
１５、２５、３５、４５ 撮像素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１枚の凸レンズを含む複数枚のレンズを有する光学装置において、
前記凸レンズには、可視領域に吸収帯を有する可視光吸収剤をレンズ材料中に含む凸レンズが含まれていることを特徴とする光学装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記複数枚のレンズには複数枚の凸レンズが含まれ、
当該複数枚の凸レンズのうち、中央部分の肉厚と周辺部分の肉厚の比が最大の凸レンズには、レンズ材料中に前記可視光吸収剤が含まれていることを特徴とする光学装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記複数枚のレンズには複数枚の凸レンズが含まれ、
当該複数枚の凸レンズのうち、パワーが最大の凸レンズには、レンズ材料中に前記可視光吸収剤が含まれていることを特徴とする光学装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記複数枚のレンズには複数枚の凸レンズが含まれ、
当該複数枚の凸レンズのうち、最も像側に配置された凸レンズには、レンズ材料中に前記可視光吸収剤が含まれていることを特徴とする光学装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、
前記複数枚のレンズを介して像が結像される撮像素子を有していることを特徴とする光学装置。
【請求項１】
少なくとも１枚の凸レンズを含む複数枚のレンズを有する光学装置において、
前記凸レンズには、可視領域に吸収帯を有する可視光吸収剤をレンズ材料中に含む凸レンズが含まれていることを特徴とする光学装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記複数枚のレンズには複数枚の凸レンズが含まれ、
当該複数枚の凸レンズのうち、中央部分の肉厚と周辺部分の肉厚の比が最大の凸レンズには、レンズ材料中に前記可視光吸収剤が含まれていることを特徴とする光学装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記複数枚のレンズには複数枚の凸レンズが含まれ、
当該複数枚の凸レンズのうち、パワーが最大の凸レンズには、レンズ材料中に前記可視光吸収剤が含まれていることを特徴とする光学装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記複数枚のレンズには複数枚の凸レンズが含まれ、
当該複数枚の凸レンズのうち、最も像側に配置された凸レンズには、レンズ材料中に前記可視光吸収剤が含まれていることを特徴とする光学装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、
前記複数枚のレンズを介して像が結像される撮像素子を有していることを特徴とする光学装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００６−３３７４７３（Ｐ２００６−３３７４７３Ａ）
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１５９０６８（Ｐ２００５−１５９０６８）
【出願日】平成１７年５月３１日（２００５．５．３１）
【出願人】（５９１０２１６７１）日本電産ニッシン株式会社 (13)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月３１日（２００５．５．３１）
【出願人】（５９１０２１６７１）日本電産ニッシン株式会社 (13)
【Ｆターム（参考）】
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