JP2013160984A - 撮影光学系及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】良好な赤外線カット機能を有し、かつ赤外線カット構造に起因するゴースト光の発生を抑制することができる撮影光学系及び撮像装置を提供する。
【解決手段】物体側に配置された前群レンズ群５と、前群レンズ群５の出射側に配置され、該前群レンズ群５から入射される光束を９０度曲げて出射させるプリズム６と、プリズム６の出射面６ｂ側で、撮像素子３との間に位置するようにして配置された後群レンズ群７とを備え、光学プリズム６の出射面６ｂにＩＲカットコート１７を施している。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮影光学系及び撮像装置に関する。

デジタルカメラ等の撮像装置は、複数のレンズ群等を有する撮影光学系と該撮影光学系を通して被写体像が結像されるＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどの撮像素子を備えている。これらの撮像素子は、可視光域を超えて赤外域にも高い感度を有しているので、赤外線による画像品質の低下を防止するために、赤外線をカットするための対策が施されている（例えば、特許文献１、２参照）。

特許文献１では、撮像素子の受光面と撮影光学系との間に赤外線カットフィルタ（以下、「ＩＲカットフィルタ」という）を配置して、赤外線をカットさせるようにしている。また、特許文献２では、被写体側より順に正の屈折力を有し、固定の複数のレンズよりなる第１のレンズ群の各レンズ面のうち、最も被写体側に位置するレンズの被写体側面を除いたいずれかの面に赤外線カットコート（以下、「ＩＲカットコート」という）を施して、赤外線をカットさせるようにしている。

ところで、前記特許文献１のように、撮像素子と撮影光学系との間にＩＲカットフィルタが配置された構成では、例えば、主被写体の背景側等に高輝度の光源（太陽やスポットライトなど）があると、この光源からの光は撮影光学系とＩＲカットフィルタを通して撮像素子に入射するが、入射される光の一部はＩＲカットフィルタの入射側面（撮影光学系側の面）で反射する。そして、この反射光は、撮影光学系のうちのＩＲカットフィルタに近接してＩＲカットフィルタと対向しているレンズ面で再反射し、この再反射光がＩＲカットフィルタを通して撮像素子の受光面に結像すると、いわゆるゴースト光となって画像に写りこむ。

なお、撮像素子と撮影光学系との間に配置されるＩＲカットフィルタを、撮影光学系の光軸方向に沿って移動させて適切な位置に配置することで、発生するゴースト光を低減できるが、強度の高い光が入射した場合等ではゴースト光の発生を十分に抑えることができていない。

また、前記特許文献２のように、第１のレンズ群の各レンズ面のうち、最も被写体側に位置するレンズの被写体側面を除いたいずれかの面にＩＲカットコートを施した構成の場合、例えば、主被写体の背景側等に高輝度の光源（太陽やスポットライトなど）があると、この光源からの光は、最も被写体側に位置するレンズ、ＩＲカットコートを施したレンズ等のレンズ群を通して撮像素子に入射する。

この際、ＩＲカットコートを施したレンズの入射側面（被写体側のＩＲカットコートを施した面）で、入射される光の一部が反射する（一般に、ＩＲカットコートを施したレンズ面には、赤外線を良好にカットさせるために反射防止コートが施されないため）。そして、この反射光は、対向する最も被写体側に位置しているレンズ面で再反射し、この再反射光がＩＲカットコートを施したレンズを含むレンズ群を通して撮像素子の受光面に結像すると、いわゆるゴースト光となって画像に写りこむ。

このように、複数のレンズ群等を有する撮影光学系と該撮影光学系を通して被写体像が結像されるＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどの撮像素子を備えているデジタルカメラ等の撮像装置では、高品位な画像を得るために赤外線をカットするためのＩＲカットフィルタを配置したり、レンズ面にＩＲカットコートを施しているが、上記したように、これらの赤外線カット構造（ＩＲカットフィルタやＩＲカットコートが挙げられる）に起因してゴースト光が発生する場合がある。

そこで、本発明は、良好な赤外線カット機能を有し、かつ赤外線カット構造（ＩＲカットフィルタ、ＩＲカットコート）に起因するゴースト光の発生を抑制することができる撮影光学系及び撮像装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために本発明に係る撮影光学系は、像を撮像素子に結像させる撮影光学系であって、物体側に配置された第１のレンズ群と、前記第１のレンズ群の出射側に配置され、前記第１のレンズ群から入射される光束を全反射させて所定方向に曲げて出射させる光学プリズムと、前記光学プリズムの前記光束の出射面側で、撮像素子との間に位置するようにして配置された第２のレンズ群とを備え、前記光学プリズムの前記出射面に赤外線カット構造を設けたことを特徴としている。

また、本発明に係る撮像装置は、請求項１又は２に記載の撮影光学系と、前記撮影光学系を通して被写体像が結像される撮像素子とを備えたことを特徴としている。

本発明に係る撮影光学系及び撮像装置によれば、物体側に配置された第１のレンズ群と、第１のレンズ群から入射される光束を曲げて出射させる光学プリズムと、光学プリズムの出射面側で、撮像素子との間に位置するようにして配置された第２のレンズ群とを備え、光学プリズムの出射面に赤外線カット構造を設けたことにより、良好な赤外線カット機能を有し、かつ赤外線カット構造に起因するゴースト光の発生を抑制することができる。

本発明の実施形態に係る撮影光学系を備えた撮像装置を示す概略構成図。 撮影光学系の設計データの一例を示した図。 ＩＲカットコートの透過率特性の一例を示した図。

図１は、本発明の実施形態に係る撮影光学系を備えた撮像装置を示す概略構成図である。

図１に示すように、本実施形態の撮像装置（例えば、デジタルカメラや車載搭載カメラ等）１は、超広角の画角（例えば、１８０度を超える画角）を有する撮影光学系２と、ＣＣＤイメージセンサなどの撮像素子３と、撮像素子３から出力される電気信号を処理する信号処理部４を主構成部として備えている。

この撮像装置１では、撮影光学系２を通して入射される被写体像が撮像素子３の受光面に結像する。そして、撮像素子３から出力される前記被写体像に応じた電気信号は、信号処理部４で所定の信号処理が行われることでデジタル信号の画像データに生成される。そして、この画像データをＬＣＤ等の表示装置（不図示）に動画や静止画として表示したり、メモリカード（不図示）に記録したり、撮像装置１からネットワークを介して、ＰＣやモバイル端末に送信したりすることができる。

撮影光学系２は、物体側（図１の左側）に配置された前群レンズ群５と、前群レンズ群５を通して入射される光の光束を９０度曲げる頂角が９０度の光学プリズム（以下、「プリズム」という）６と、像側（プリズム６の出射面側）に配置された後群レンズ群７と、プリズム６の出射面側と後群レンズ群７の間に配置された絞り８を有している。

撮影光学系２の前群レンズ群５は、物体側から順に配置された球面状の第１メニスカスレンズ１０、非球面状の第２メニスカスレンズ１１、球面状の第３メニスカスレンズ１２で構成されている。撮影光学系２の後群レンズ群７は、プリズム６側から順に配置された球面状の第４メニスカスレンズ１３、凸レンズと凹レンズを張り合わせた球面状の第５レンズ１４、両凸面の非球面状の第６レンズ１５で構成されている。

なお、前群レンズ群５の第１メニスカスレンズ１０と第３メニスカスレンズ１２、及び後群レンズ群７の第４メニスカスレンズ１３と第５レンズ１４は、ガラスレンズであり、前群レンズ群５の第２メニスカスレンズ１１、及び後群レンズ群７の第６レンズ１５は、プラスチックレンズである。

ガラス材からなるプリズム６は、第３メニスカスレンズ１２側の平面状の入射面６ａと、第４メニスカスレンズ１３側の平面状の出射面６ｂと、光を全反射させるためのアルミコート等の反射コート１６を施した４５度の反射面６ｃを有している。

プリズム６の出射面６ｂには、撮影光学系２の前群レンズ群５を通して入射する光のうちの可視光を透過させて赤外線をカットする赤外線カット構造として、ＩＲカットコート１７が、例えば周知の真空蒸着法によって施されている。このＩＲカットコート１７は、例えば６５０ｎｍ程度よりも長い波長域の赤外線をカットする。

なお、プリズム６の入射面６ａ、前群レンズ群５の第１メニスカスレンズ１０、第２メニスカスレンズ１１、第３メニスカスレンズ１２の両面、及び後群レンズ群７の第４メニスカスレンズ１３、第５レンズ１４、第６レンズ１５の両面には、反射防止膜がコーティングされている。

また、撮像素子３の受光面と第６レンズ１５との間には、撮像素子３の受光面をホコリ等から保護するための平面状のカバーガラス１８が配置されている。カバーガラス１８の表面にも反射防止膜がコーティングされている。

また、本実施形態では、図１に示した撮影光学系２の画角が例えば２００度の場合において、プリズム６のＩＲカットコート１７を施した出射面６ｂからの光線の射出角θが、１２度程度より小さくなるような位置に絞り８を配置している。よって、絞り８は、プリズム６の出射面６ｂと第４メニスカスレンズ１３間の第４メニスカスレンズ１３近傍側に位置するようにして配置されている。

図２は、上記した撮影光学系２の設計データ（曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数）を示した図である。

図２において、面１〜面６、面１０〜面１６は、第１メニスカスレンズ１０、第２メニスカスレンズ１１、第３メニスカスレンズ１２、第４メニスカスレンズ１３、第５レンズ１４、第６レンズ１５における物体側の面、像面側（物体側と反対側）の面を表している。また、面７、８は、プリズム６の入射面６ａ、出射面６ｂを表している。更に、面９は絞り８、面１７はカバーガラス１８を表している。

また、図２において、面７（プリズム）の面間隔は、プリズム６内での光路長、面８（プリズム）の面間隔は、プリズム６の出射面６ｂと絞り８間の間隔、面９（絞り）の面間隔は、絞り８と第４メニスカスレンズ１３間の間隔を表している。

図３は、プリズム６の出射面６ｂに蒸着されるＩＲカットコートの透過率特性の一例を示した図である。図３のａは、ＩＲカットコートの蒸着平面に対して、入射角０度で光線が入射したときの透過率特性であり、図３のｂは、ＩＲカットコートの蒸着平面に対して、入射角４５度で光線が入射したときの透過率特性である。

この図から明らかなように、入射角０度の光線に対して入射角４５度の光線が入射した場合は、透過率特性が長波長側へ２０ｎｍ程度シフトし、近赤外域まで透過する。よって、高品位な画像を得るためには、ＩＲカットコートの蒸着平面に対して入射角が小さい光線を入射させることが好ましい。

また、ＩＲカットコートを所定の曲率を有するレンズ面に施すと、レンズ面に入射する光線の入射角がレンズ中心部と周辺部とでは大きく異なるので、ＩＲカットコートの透過率特性がレンズ中心部と周辺部とで異なってくる。

これに対して、図１に示した本実施形態の撮影光学系２は、上記したように前群レンズ群５の第３メニスカスレンズ１２と後群レンズ群７の第４メニスカスレンズ１３の間にプリズム６を配置し、このプリズム６の平面状の出射面６ｂにＩＲカットコート１７を施している。

これにより、図１に示したように、ＩＲカットコート１７を施したプリズム６の出射面６ｂは平面であり、またプリズム６の出射面６ｂに入射する光線の入射角は十分に小さいので、透過率特性が長波長側へシフトすることなく良好な赤外線カット機能を得ることができる。

また、プリズム６の入射面６ａから入射した光線は、ＩＲカットコート１７を施したプリズム６の出射面６ｂから赤外線がカットされて後群レンズ群７側へ出射するので、この出射面６ｂでの光の反射はほとんどなく、ＩＲカットコート１７に起因するゴースト光は抑制される。

このように、上記した本実施形態の撮影光学系２を備えた撮像装置１では、良好な赤外線カット機能を有し、かつＩＲカットコート１７に起因するゴースト光の発生を抑制することができるので、例えば、主被写体の背景側等に高輝度の光源がある場合でもゴースト光の発生を抑制して、高品位な画像を得ることができる。

１ 撮像装置
２ 撮影光学系
３ 撮像素子
４ 信号処理部
５ 前群レンズ群
６ 光学プリズム
７ 後群レンズ群
８ 絞り
１７ ＩＲカットコート（赤外線カット構造）

特開２００６−３０９０１１号公報 特開２００２−２７７７３８号公報

Claims (3)

1. 像を撮像素子に結像させる撮影光学系であって、
   物体側に配置された第１のレンズ群と、
   前記第１のレンズ群の出射側に配置され、前記第１のレンズ群から入射される光束を全反射させて所定方向に曲げて出射させる光学プリズムと、
   前記光学プリズムの前記光束の出射面側で、撮像素子との間に位置するようにして配置された第２のレンズ群とを備え、
   前記光学プリズムの前記出射面に赤外線カット構造を設けたことを特徴とする撮影光学系。
2. 前記光学プリズムの前記出射面と前記第２のレンズ群との間に開口絞りを配置したことを特徴とする請求項１に記載の撮影光学系。
3. 請求項１又は２に記載の撮影光学系と、前記撮影光学系を通して被写体像が結像される撮像素子とを備えたことを特徴とする撮像装置。