CN110531486A - 光学元件以及摄像镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种能够抑制因在光学元件的边缘外周侧面部反射的无用光而产生的鬼影和光斑等的产生,并能够再现清晰画质的光学元件以及摄像镜头。光学元件(100)具有光学有效部(101)以及形成在所述光学有效部(101)的周围的边缘部(102),在所述边缘部(102)的外周侧面部(103)形成有凹凸部(200),在摄像镜头中使用该光学元件(100)。
Description
技术领域
本发明涉及一种在摄像装置上使用的光学元件以及使用该光学元件的摄像镜头。
背景技术
近年来,在以信息终端设备为代表的各种商品中具有摄像头功能。
对于安装在这样的设备上的摄像头,需要能够拍摄抑制了鬼影(Ghost)和光斑(Flare)的清晰的图像的摄像镜头。为了抑制鬼影和光斑,抑制无助于成像的无用光变得重要。
以往,在以下的专利文献1以及专利文献2中公开了作为抑制无用光的技术。
在专利文献1中,公开了一种光学元件,具有:有效直径区域,组装在摄影光学***中,以摄影光轴为中心使有助于摄影的有效光束穿过;有效直径外区域,包围该有效直径区域;以及外周面,包围该有效直径外区域,为了使从物体侧的面入射、在像面侧的面反射并向所述外周面入射再在该外周面反射的光线不向像面入射,将所述外周面的厚度方向的至少一部分或周向的至少一部分形成为相对于摄影光轴倾斜的非平行面。
在专利文献2中公开有透镜单元,其特征在于,具有:摄像光学***,具有多个光学元件,使物体的光学像成像;摄像光学***保持部,保持所述摄像光学***,所述多个光学元件中的至少1个光学元件具有:有效区域部,使来自物体的光束穿过;非有效区域部,设置为在与光轴正交的正交方向上,包围所述有效区域部;嵌合凹部或嵌合凸部,设置在所述正交方向的所述有效区域部与所述非有效区域部之间,以使相互的光轴一致的方式与相邻的光学元件嵌合;散射部,设置在所述非有效区域部的外周侧面,用于使光散射。散射部认为是“该散射部是将所述非有效区域部的所述外周侧面粗糙化而成的颗粒层。对于该颗粒层的表面,若以十点平均粗糙度评价,表面粗糙度为约10μm以下,优选为约4~6μm。这样的表面粗糙度的表面使用例如Ayamadai有限公司的#1003等来作为粗糙面的压模。”(参照专利文献2的第0033段)。
专利文献1:日本特开2010-164755号公报
专利文献2:日本特开2015-90484号公报
在专利文献1中记载的光学元件的目的在于,通过将外周面的厚度方向的至少一部分或周向的至少一部分形成为相对摄影光轴倾斜的非平行面,以此控制反射光不向摄像元件侧传播。但是,在使用这样的光学元件的情况下,无法得到使反射光的功率衰减的效果,不能充分抑制在摄像镜头内产生的无用光。
对于专利文献2中记载的摄像镜头,除了专利文献1中记载的光学元件的结构之外,还在外形侧面部形成颗粒层使光散射,以使反射光的功率衰减。但是,仅通过形成颗粒层不能充分抑制无助于成像的无用光。
发明内容
本发明是鉴于上述技术问题而做出的,其目的在于提供一种通过使光学元件的外周侧面部形成为用于充分地抑制反射光的形状,充分地抑制无助于成像的无用光的光学元件以及使用该光学元件的摄像镜头。
为了达成上述目的,本发明的光学元件具有光学有效部以及形成在所述光学有效部的周围的边缘部,在所述边缘部的外周侧面部形成有凹凸部。
为了达成上述目的,本发明的摄像镜头包括具有以下结构的光学元件。该光学元件具有光学有效部和形成在所述光学有效部的周围的边缘部,在所述边缘部的外周侧面部形成有多个凹凸部。
根据本发明,因为能够通过多个凹凸部使从光学元件的内部向外周侧面部入射并反射的光的功率充分地衰减,所以能够有效地抑制鬼影和光斑。
附图说明
图1是示出本发明的一实施方式的光学元件的示意图。
图2是示出本发明的一实施方式的光学元件的剖面的示意图。
图3是示出无用光在外周侧面部的凹凸部的动作情况的示意图。
图4是示出将图1的一部分(103)放大的凹凸部的一实施方式的图。
图5是示出应用本发明光学元件的摄像镜头构造的一实施方式剖视图。
图6A示出在以往的摄像镜头内部产生的无用光的图,图6B示出在图5的摄像镜头中应用本发明光学元件的一实施方式的图。
图7A示出在以往的摄像镜头内部产生的无用光的图,图7B示出在图5的摄像镜头中应用本发明光学元件的一实施方式的图。
附图标记说明
100 光学元件
101 光学有效部(透镜部)
102 边缘部
103 外形侧面部
200 凹凸部
300、300’ 摄像镜头
301 透镜组件
302 镜筒
303 遮光板
304 后方遮光环
L1 第一透镜
L2 第二透镜
L3 第三透镜
L4 第四透镜
L5 第五透镜
L6 第六透镜
L1b、L2a、L2b、L3a、L3b、L4a、L5b、L6a 透镜嵌合部
L1a、L1c、L6c、302a、302b、303c 镜筒嵌合部
B0 光轴上的有效光线束
B1 最大像高的有效光线束
SL 光线、无用光
X 光轴
IR 滤光片
IMG 摄像元件
具体实施方式
对于本发明的光学元件,通过在光学有效部的周围所形成的边缘部的外周侧面部形成凹凸部,使在光学元件的外周侧面部反射的无用光衰减。
参照图1至图7B,对本发明的实施方式详细地进行说明。
图1示出本发明的光学元件的一实施方式。
如图1所示,对于光学元件100,供有效光线入射的光学有效部101与位于光学有效部101的周围的边缘部102一体形成。在边缘部102的外周侧面部103形成有多个凹凸部200。
图2示出图1的光学元件100的剖视图(A-A’)。
在图2中,在外周侧面部103上形成的凹凸部200形成为与光学元件100的光轴X的方向平行地延伸。此外,凹凸部200也能够形成为相对光轴X成角度地延伸。
图3示出入射到在外周侧面部103形成的凹凸部200的光线SL的动作情况。
如图3所示,当光线SL向在外周侧面部103形成的凹凸部200入射时,光线SL通过凹凸部200而变为散射光,从而光的功率衰减。
其中,通过使用鬼影模拟软件,能够将凹凸部200的详细形状设定为能够高精度地控制光线SL的反射方向的形状。即,在设计阶段能够进行用于抑制鬼影和光斑的解析。
能够抑制以往的如下的试错,即,在组装摄像镜头后对鬼影和光斑的产生进行评价,分析原因,再反馈给设计。
另外,对于抑制鬼影和光斑,通过凹凸形状使光散射比仅形成颗粒层得到更好的效果。
因此,优选在形成于外周侧面部103的凹凸部200的面上形成颗粒层。
图4示出凹凸部200的形状的一实施方式。本实施方式是如下的例子,即,将凹凸部200的高度H设为0.065mm,将凸侧的边缘部E1的圆角的半径的大小设为R0.05mm,将凹侧的边缘部E2的圆角的半径的大小设为R0.15mm,将凹凸形状的相同单位形状的重复数设为72(将以光轴为中心的间距P设为5°),在边缘部外周的整周连续形成。
此外,凹凸部200的形状并不限于上述数值。优选凹凸部200的高度H在0.01mm以上,凸侧的边缘部E1的圆角的半径的大小在R0.03mm以上,凹侧的边缘部E2的圆角的半径的大小在R0.03mm以上,也可以将凹凸形状的相同单位形状的重复数设为10以上(将以光轴为中心的间距P设为36°以下),局部地形成在边缘部外周的需要部分。
图5示出将本发明的光学元件应用在由6个光学元件构成的摄像镜头300上的一实施方式。在本实施方式中,6个光学元件中的1个光学元件应用本发明的光学元件。
如图5所示,摄像镜头300构成为,在镜筒302的内部从被摄体侧(图上方)朝向摄像元件IMG侧(图下方)依次配置第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6、后方遮光环304。
另外,在第一透镜L1与第二透镜L2之间、第二透镜L2与第三透镜L3之间、第三透镜L3与第四透镜L4之间、第四透镜L4与第五透镜L5之间以及第五透镜L5与第六透镜L6之间配置有遮光板303。
后方遮光环304是在光轴X方向上将第一透镜L1至第六透镜L6固定的构件,在镜筒302的内周部使用乙酸甲酯等溶剂熔敷固定。此外,将后方遮光环304固定在镜筒302上的固定方法不限于熔敷固定,可以采用粘接、压入或将上述方法的组合。
另外,形成各个光学元件的透镜的材料是环烯烃聚合物或聚碳酸酯等光学用树脂,各个光学元件通过注塑成形形成。
摄像镜头300例如应用于安装在便携式电话或智能手机中的小型摄像镜头。在摄像镜头300的摄像元件IMG侧配置有用于过滤红外线的滤光片IR,在滤光片IR的像侧配置有CCD传感器或C-MOS传感器的摄像元件IMG,封装摄像镜头300、滤光片IR和摄像元件IMG而构成摄像头模块。
各个透镜都具有光学有效部(透镜部)以及位于光学有效部的周围的边缘部。在各个透镜的边缘部,形成有用于与相邻的透镜嵌合的突起部。突起部形成为形成有圆锥状的斜面以及与该斜面连接的平面部的呈大致梯形形状。
接着,对摄像镜头300的构造进行说明。
使第一透镜L1的边缘的平面部L1a与形成在镜筒302的内表面并与光轴X垂直的承受面302a抵接。由此决定第一透镜L1在光轴X方向上的位置。
另外,第一透镜L1的外形侧面部L1c与镜筒302的内径部302b嵌合。由此形成为两者定心并在光轴X上一致的状态。
接着,通过使第一透镜L1的斜面L1b与第二透镜L2的斜面L2a嵌合,形成为两者定心并在光轴X上一致的状态。
接着,通过使第二透镜L2的斜面L2b与第三透镜L3的斜面L3a嵌合,形成为两者定心并在光轴X上一致的状态。
接着,通过使第三透镜L3的斜面L3b与第四透镜L4的斜面L4a嵌合,形成为两者定心并在光轴X上一致的状态。
接着,通过使第五透镜L5的斜面5b与第六透镜L6的斜面L6a嵌合,形成为两者定心并在光轴X上一致的状态。
接着,通过使第六透镜L6的外形侧面L6c与镜筒302的内径部302c嵌合,形成为两者定心并在光轴X上一致的状态。
通过形成为上述构造,透镜组件301形成为第一透镜L1至第六透镜L6的中心在光轴X上一致的状态,且形成为镜筒302的中心在光轴X上一致的状态。
另外,在第一透镜L1至第四透镜L4以及第五透镜L5和第六透镜L6上形成的与边缘部的突起部的斜面连接的平面部与相邻的透镜的边缘部的平面部抵接。由此决定各个透镜的间隔。此外,第四透镜L4和第五透镜L5的间隔由遮光板303的厚度决定。
因此,对于透镜组件301,仅通过使各个透镜重合便能形成为各个中心与光轴X一致的状态,并且形成为也决定了各个透镜间隔的状态。
此外,配置在各个透镜之间的遮光板303由在中央具有开口部的呈圆环状的平板的遮光构件形成。
遮光板303的开口部的直径设定为不妨碍光束B0和光束B1穿过的最小直径,并遮住从光束B1的外侧入射的光线,光束B0是向摄像镜头300入射的有效光线中的在光轴X上成像的光束,光束B1是向摄像镜头300入射的有效光线中的从最大视场角入射而成像为最大像高的光束。即,遮光板303用于遮住有效光线以外的无用光。
其中,图5是构成摄像镜头300的透镜中的第五透镜L5应用本发明的光学元件的实施方式。
接着,说明在图5的实施方式中,本发明的光学元件使成为鬼影和光斑的原因的反射光的功率衰减的情况。
图6A示意性地示出在以往的摄像镜头300’的内部产生无用光时的状态,图6B示意性地示出图5的摄像镜头300抑制该无用光的状态。
图6A示出以下的状态:穿过摄像镜头300’的光线SL在被滤光片IR的表面反射而进入第六透镜L6的边缘部,穿过第六透镜L6与第五透镜L5的嵌合部,然后在第五透镜L5的外周面反射,进而在第五透镜L5的有效直径部全反射,穿过滤光片IR而到达摄像元件IMG。
到达摄像元件IMG的光线SL变成鬼影和光斑显现在摄像图像中,因此成为使画质恶化的原因。
图6B是图6A所示的摄像镜头300’的第五透镜L5应用本发明的光学元件的例子。即,是在第五透镜L5的外周侧面部103形成有凹凸部200的例子。
如图6B所示,穿过摄像镜头300的光线SL,在被滤光片IR的表面反射而进入第六透镜L6的边缘部,穿过第六透镜L6和第五透镜L5的嵌合部,然后入射至第五透镜L5的外周面103,但是光线SL通过在外周侧面部103形成的凹凸部200而散射。由此,入射至第五透镜L5的外周面并反射的光的功率衰减。
对于在第五透镜L5的外周面的凹凸部200散射的光线SL,因为光的功率衰减,所以不会在第五透镜L5的有效直径部产生全反射并穿过滤光片IR而到达摄像元件IMG。因此,有效地抑制鬼影和光斑的产生。
图7A示意性地示出在以往的摄像镜头300’的内部产生无用光SL时的状态,图7B示意性地示出图5的摄像镜头300抑制该无用光的状态。
图7A示出以下的情况:无用光SL在摄像镜头300’的第五透镜L5的边缘面反射后,在第五透镜L5的外周侧面部103反射,并在第五透镜L5的有效直径部全反射,穿过滤光片IR而到达摄像元件IMG。到达摄像元件IMG的光线SL变成鬼影和光斑并显现在摄像图像中,因此成为使画质恶化的原因。
图7B是图7A所示的摄像镜头300’的第五透镜L5应用本发明的光学元件的例子。即,是在第五透镜L5的外周侧面部103形成有凹凸部200的例子。
如图7B所示,无用光SL在被摄像镜头300的第五透镜L5的边缘面反射后入射至第五透镜L5的外周侧面部103,但光线SL通过在外周侧面部103形成的凹凸部200而散射。由此,入射至第五透镜L5的外周面并反射的光的功率衰减。
对于在第五透镜L5的外周面的凹凸部200散射的无用光SL,因为光的功率衰减,所以不会在第五透镜L5的有效直径部全反射并穿过滤光片IR而到达摄像元件IMG。因此,有效地抑制鬼影和光斑的产生。
如上所述,对于本发明的光学元件以及使用该光学元件的摄像镜头,因为在形成于光学有效部的周围的边缘的外形侧面部形成有抑制无用光的凹凸部,所以能够有效地抑制鬼影和光斑的产生。
此外,在上述实施方式中,示出了由6个透镜构成的摄像镜头的第五透镜应用本发明的光学元件的例子,但并不限定于此。也可以在在光学元件的外周部的需要抑制光的反射的位置适当使用。另外,也可以应用于由多个透镜构成的摄像镜头的多个透镜,也可以应用于由1个光学元件构成的摄像镜头。
另外,只要是本领域技术人员就能够容易地对上述实施方式进行变更和/或改进。因此,对于本领域技术人员所实施的变更方式或改进方式,在不脱离权利要求书所记载的权利要求的保护范围的程度,该变更方式或该改进方式都包括在该权利要求的保护范围内。
根据本发明,能够有效地抑制光学元件的内部的反射,当应用在要求高画质的摄像装置中时,能够提高光学性能和品质。
Claims (8)
1.一种光学元件,其特征在于,
具有光学有效部以及形成在所述光学有效部的周围的边缘部,
在所述边缘部的外周侧面部具有凹凸部。
2.根据权利要求1所述的光学元件,其特征在于,
所述凹凸部含有多个重复的相同单位形状的凹凸,该凹凸的重复数为10以上。
3.根据权利要求1所述的光学元件,其特征在于,
所述凹凸部向从所述光学元件的光轴朝向所述外周侧面部的放射方向突出,突出高度为0.01mm以上。
4.根据权利要求1所述的光学元件,其特征在于,
所述凹凸部形成为所述凹凸部的凹部或凸部沿着所述光轴的方向延伸,所述凹凸部的凹部或凸部的延伸的方向与所述光轴平行。
5.根据权利要求1所述的光学元件,其特征在于,
所述凹凸部形成为所述凹凸部的凹部或凸部沿着所述光轴的方向延伸,所述凹凸部的凹部或凸部的延伸的方向相对所述光轴成角度。
6.根据权利要求1所述的光学元件,其特征在于,
所述凹凸部沿着所述外周侧面部连续形成。
7.根据权利要求1所述的光学元件,其特征在于,
所述凹凸部的凹部以及凸部形成为圆弧状,所述凹部的圆弧以及所述凸部的圆弧各自的半径为R0.03mm以上。
8.一种摄像镜头,其特征在于,
具有权利要求1至6中任一项所述的光学元件。
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