陳 雨宣
陳 雨宣
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L2 · 3D 構造分解

車載カメラレンズ

鏡筒、6 枚のレンズ、センサーモジュールを光軸に沿って分解し、断面光路で各レンズの位置を確かめる。

個人プロジェクト（自主制作） · 公開資料に基づく一般的な構造の模式図 · いずれの雇用主の製品とも無関係

ドラッグで回転 · ホイールで拡大・縮小 · 部品をクリックで説明を表示1 本指で回転 · 2 本指で拡大・縮小 · 部品をタップで説明を表示

一般的な車載カメラレンズモジュールを組み立てた状態の模式図。光軸に沿って：押さえリング、O リング、6 枚のレンズとスペーサ、絞り、鏡筒、レンズホルダー、IR カットフィルター、AA 接着層、イメージセンサー、PCB。

静止画は既定の分解状態のまま。断面光路と部品選択は引き続き連動する。

組立分解

分離量は光軸方向の表示間隔だけを変える。レンズ群は組立方向に合わせて鏡筒の前端から取り出す。

キーボード操作

矢印キーで回転、プラス／マイナスキーで拡大縮小、Home で視点をリセット。Tab で部品ボタンと断面図内の光学素子を移動し、Enter またはスペースで選択する。分離スライダーは矢印キーで調整できる。

モジュール全体：押さえリング、レンズ群、鏡筒、レンズホルダー、フィルター、AA 接着層、センサー、PCB を光軸に沿って展開する。

3D 表示を準備中。部品説明、断面光路、近軸パラメータはすでに使える。

矢印キーで回転、プラス／マイナスキーで拡大縮小、Home で視点をリセット。Tab で部品ボタンと断面図内の光学素子を移動し、Enter またはスペースで選択する。分離スライダーは矢印キーで調整できる。

独自の一般構造 · 近軸モデル · 結像性能は計算しない

断面光路

模式図であり、実際の光学設計ではない

0°、15°、30° の 3 画角の光束を近軸追跡で描く。レンズ、絞り、フィルター、センサーをクリックすると、モデル、部品ラベル、この図を同時に強調表示する。

レンズのメリディオナル断面：光線は左の物体側から入り、6 枚のレンズ、絞り、IR カットフィルターを順に通って、右のセンサー面に集光する。3 つの画角の光束をそれぞれ実線、破線、点線で描く。L1L2L3L4L5L6
  • 0° 画角
  • 15° 画角
  • 30° 画角
  • ガラス
  • 樹脂

主光線は絞りの中心を通る

選択中の部品L1 前玉ガラス球面レンズ

負メニスカスレンズとして広い画角の光を取り込む。外部に直接露出する光学面でもある。

モデル、計算式、適用範囲

近軸追跡の式

n′u′ = nu − yφ, φ = (n′ − n) c, c = 1 / R

y₊ = y + u′t, f′ = −y₁ / u′ₖ, D = f′ / F

y′ = f′ tan θ

y は光線高、u は光線が光軸となす角、n は屈折率、c = 1/R は頂点曲率、t は次の面までの軸上距離。φ は各面の屈折力。

軸上の平行光を y₁ = 1、u₁ = 0 で入射させると f′ = −1 / u′ₖ となる。開口絞りの半径は入射瞳径 D = f′ / F から求める。各画角のマージナル光線は絞りの縁を、主光線は絞りの中心を通る。

樹脂面には偶数次非球面 z(r) = c r² / (1 + √(1 − (1 + k) c² r²)) + A₄ r⁴ を用いる。コーニック係数 k と A₄ は断面図と 3D の面形状だけに反映する。近軸追跡は頂点曲率だけを使うため、ここから収差は評価できない。

前玉には、耐擦傷性、耐薬品性、耐紫外線性に優れ、温度による屈折率変化が小さいガラスを用いる。樹脂非球面は射出成形しやすく、少ない枚数で収差を補正できる反面、屈折率の温度係数と熱膨張が大きい。実際の車載レンズでは温度補償（アサーマル）設計が必要だが、本ページでは温度によるピント移動は計算していない。

アクティブアライメント（AA）では、センサーに通電して撮像しながらレンズの位置と傾きを調整し、画像の鮮鋭度指標で最適位置を決めてから接着層を硬化させる。調整軸の自由度、評価指標、硬化収縮はモデル化していない。

収差、ディストーション、MTF、周辺光量比、迷光、公差、環境信頼性は計算していない。画角、屈折率、寸法はいずれも模式値である。材料は一般的な分類で、グレード、メーカー、製品は指定しない。

パラメトリック模式モデル。形状は簡略化しており、特定メーカーの製品は再現していない。断面光路、3D 形状、静止画は同一のパラメータセットから生成している。

プロジェクトの要点

問い
6 枚構成の車載カメラレンズで、ガラス／樹脂レンズ、絞り、フィルター、AA 接着層は光軸上でどう役割を分担するか。
手法
Three.js のパラメトリック形状（glTF はスクリプトで生成）。断面光路は近軸追跡で 0°、15°、30° の 3 画角の光束と焦点距離を求める。
結果
模式パラメータで f′ ≈ 5.83 mm、F/2.0、光学全長 ≈ 23.3 mm、半画角 30° の像高 ≈ 3.37 mm。前群の L1・L2 はともに負の屈折力（f ≈ −9.4 mm）で、広い画角を取り込む。