JP2021067861A

JP2021067861A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2021067861A
Application number: JP2019194024A
Authority: JP
Inventors: 岩根　透; Toru Iwane; 透岩根
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2019-10-25
Filing date: 2019-10-25
Publication date: 2021-04-30

Abstract

【課題】小型で高い光学性能を有する撮像装置を提供する。【解決手段】カメラ１０の撮像装置は、物体から入射した光を反射する第１反射部１２と、第１反射部１２で反射された光が入射して反射する第２反射部１３と、を有する光学系と、この光学系より像側に配置され、光学系により形成された物体の像を撮像する撮像素子１４と、を有し、第１反射部１２と第２反射部１３との第１間隔Ｄ１、第１反射部と撮像素子との第２間隔Ｄ２、及び第２反射部と撮像素子との第３間隔Ｄ３の少なくとも一つが変化するように構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置に関する。

従来、反射光学系を用いて小型化された撮像装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、さらなる光学性能の向上が要望されている。

特開２０１８−１０９６７３号公報

本発明の第一の態様に係る撮像装置は、物体から入射した光を反射する第１反射部と、前記第１反射部で反射された光が入射して反射する第２反射部と、を有する光学系と、前記光学系より像側に配置され、前記光学系により形成された前記物体の像を撮像する撮像素子と、を有し、前記第１反射部と前記第２反射部との第１間隔、前記第１反射部と前記撮像素子との第２間隔、及び前記第２反射部と前記撮像素子との第３間隔の少なくとも一つが変化する。

本実施形態に係る光学系の構成を示す説明図である。多眼構成のカメラモジュールを示す斜視図である。多眼構成のカメラモジュールを示す図面であって、（ａ）は光軸方向であって、物体側から見た平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。第１基板及び第２基板の側面図である。光学系ブロック部の構成を示す説明図である。補正部の補正面の形状（コリレータ曲線）を示す説明図である。光学系の第１反射面及び第２反射面の光軸上の距離と、この光学系の焦点距離との関係を示す説明図である。単眼構成の場合の撮像装置の構成を示すブロック図である。迷光を除去するための構成を示す説明図であって、（ａ）は迷光の例を示し、（ｂ）は迷光を除去するための構成を示す。

以下、好ましい実施形態について図面を参照して説明する。

（撮像装置の構成）
図１に示すように、本実施形態に係る撮像装置に用いられるカメラモジュール１０は、光学系ＵＬと撮像素子１４とから構成されており、光学系ＵＬにより物体側からの光が結像され、被写体像を撮像素子１４により撮像するように構成されている。

光学系ＵＬは、いわゆる、シュミットカセグレン方式（或いは、コンパクト・シュミットカセグレン方式）の光学系であって、光軸に沿って物体（被写体）側から順に、高次非球面である補正面１１ａを有し、物体からの光が透過する補正板からなる補正部１１と、物体側に凹状の反射面（第１反射面１２ａ）を向け、補正部１１を透過した光を反射する主反射鏡である第１反射部１２と、第１反射部（主反射鏡）１２と対向するようにこの第１反射部１２の物体側に配置され、像側（第１反射部１２側）に凸状の反射面（第２反射面１３ａ）を向け、第１反射部１２で反射した光を反射する副反射鏡である第２反射部１３と、を有している。

ここで、この光学系ＵＬにおいて、第１反射部（主反射鏡）１２の、第１反射面１２ａに入射する光の光軸と、この第１反射面１２ａで反射される光の光軸とは同一直線上に配置され、また、第２反射部（副反射鏡）１３の、第２反射面１３ａに入射する光の光軸と、この第２反射面１３ａで反射される光の光軸とは、同一直線上に配置される。

また、第１反射部（主反射鏡）１２の中心部には、光学系ＵＬの光軸を含むように開口部１２ｂが形成されており、第２反射部（副反射鏡）１３で反射した光は、この開口部１２ｂを通過する。すなわち、第１反射面１２ａは、この第１反射面１２ａに入射する光の光軸を含むように設けられた開口部１２ｂを有し、第２反射面１３ａは、開口部１２ｂに向けて光を反射する。第１反射部１２の像側（換言すると、光学系ＵＬの像側）には、開口部１２ｂに対向するように撮像素子１４が配置されている。また、第１反射部１２（第１反射面１２ａ）及び第２反射部１３（第２反射面１３ａ）は、物体からの光を集光するように構成されており、光学系ＵＬの像面Ｉには、撮像素子１４の撮像面が略一致するように配置されている。

このように、光学系ＵＬの光軸は、物体側から順に、補正部１１を透過してから第１反射部１２で反射されて屈曲し、第２反射部１３で再び反射されて屈曲する。ここで、第１反射部１２（第１反射面１２ａ）は光軸を中心とする円環形状としてもよいし、光軸を中心とした矩形形状に矩形又は円形の開口部１２ｂを設けた形状としてもよい。また、第２反射部１３（第２反射面１３ａ）は光軸を中心とする円形又は矩形としてもよい。

また、補正部（補正板）１１の物体側の面を補正面１１ａとしてもよいし、像側の面を補正面１１ａとしてもよい。補正面１１ａは、反射面（第１反射面１２ａと第２反射面１３ａ）で収差の悪化が生じた場合に、その収差を補正するものであるのが好ましく、反射面で補正しきれない種類の収差や反射面で補正しきれない高次の収差を補正するものでもよい。

また、第１反射部１２の開口部１２ｂに、レンズ等の屈折光学系を配置してもよい。

本実施形態に係るカメラモジュール１０は、光学系ＵＬを、上述したような反射面を用いた折り返し光学系（カセグレン方式、シュミットカセグレン方式、またはコンパクト・シュミットカセグレン方式の反射光学系）とすることにより、光学系の長さ（最も物体側の面から像面までの物理的な距離であって、図１に示すＴＬ）を、反射面を用いない光学系で構成した場合に比べて１／２〜１／３にすることができる。

また、本実施形態に係る光学系ＵＬにおいて、第１反射部１２の第１反射面１２ａと第２反射部１３の第２反射面１３ａの間の媒質は空気である。このように構成すると、この光学系ＵＬを有するカメラモジュール１０の製造が容易になる。また、撮影しないときは、第１反射部１２側に補正部１１及び第２反射部１３を移動させて（いわゆる沈胴させて）格納することができるので、このカメラモジュール１０を小型化してカメラ等の撮像装置内に少なくとも一部を収納することができる。

（カメラモジュール１０の多眼構成について）
図１では、カメラモジュール１０を、１組の撮像部である光学系ＵＬ及び撮像素子１４で構成した場合について説明したが、図２に示すように、複数の上述したカメラモジュール１０を２次元状に配置した多眼構成の撮像装置であるカメラモジュール１としてもよい。なお、以降の説明では、多眼構成における上述したカメラモジュール１０を「単位ブロック１０」と呼ぶ。また、多眼構成に関する以降の説明では、図２等に示すように、カメラモジュール１が、３行３列の合計９個（以下「３×３」と呼ぶ）の単位ブロック１０で構成されている場合について説明するが、２個以上の単位ブロック１０で構成することにより同様の効果を得ることができる。１行に含まれる単位ブロック１０の数と１列に含まれる単位ブロック１０の数とは同じでなくてもよい。但し、後述するように、単位ブロック１０を構成する撮像素子１４の各々から取得された画像を合成する場合、１行に含まれる単位ブロック１０の数と１列に含まれる単位ブロック１０の数とを同じにすることにより、縦方向と横方向とで解像度が同じ画像を生成することができる。また、カメラモジュール１を構成する複数の単位ブロック１０の各々の光学系ＵＬは、各々の光軸が互いに略平行になるように配置されている。また、複数の単位ブロック１０の各々の撮像素子１４は、光軸と直交する平面上に配置され、光軸と直交するＸ軸の方向とＸ軸及び光軸に直交するＹ軸の方向に二次元的に並んで配置されている。

本実施形態に係るカメラモジュール１は、単位ブロック１０の光学系ＵＬを、上述したような折り返し光学系（カセグレン方式、シュミットカセグレン方式、またはコンパクト・シュミットカセグレン方式の反射光学系）とすることにより、光学系の長さ（最も物体側の面から像面までの物理的な距離）を屈折光学系で構成した場合に比べて１／２〜１／３にすることができる。さらに、本実施形態に係るカメラモジュール１は、単位ブロック１０を複数備え、各々の単位ブロック１０の撮像素子１４で取得された画像を合成することにより、各々の撮像素子１４の解像度以上の高解像度の画像を取得することができるので、撮像素子１４の大きさを小さくすることができる（各々の撮像素子１４を小さくしてその解像度を低くしても、画像を合成することにより高い解像度の画像を取得することができる）。この撮像素子１４の小型化により、単位ブロック１０の光学系ＵＬの焦点距離を短くすることができる。したがって、折り返し光学系の採用及び複数の単位ブロック１０による画像の合成効果により、本実施形態に係るカメラモジュール１は、同じ解像度を有する屈折光学系を用いた１つの単位ブロック１０からなるカメラモジュールに比べて、その全長を１／４以下とすることができる。

（カメラモジュール１の組立構造）
以下、上述した多眼構成に基づいて説明するが、単位ブロック１０を一つだけ有する単眼構成でも、同様である。

図３に示すように、本実施形態に係るカメラモジュール１０は、第２反射部１３が形成された第２基板１１０と、第１反射部１２が形成された第１基板１２０と、を備えており、第１基板１２０は、第１反射部１２に入射する光の光軸と直交する方向の成分を持つように延在し、第２基板１１０は、第２反射部１３に入射する光の光軸と直交する方向の成分を持つように延在し、物体側から順に、第２基板１１０、第１基板１２０、撮像素子１４の順に配置されている。また、第１基板１２０は、補正部１１の機能も有しており、この第１基板１２０の像側の面、又は、物体側の面に補正面１１ａが配置されている。また、カメラモジュール１０は、第２基板１１０と第１基板１２０との間に配置され、光学系ＵＬの境界に設けられて、外部からの光線がこの光学系ＵＬに入射することを防止する（多眼構成の場合は、隣接する光学系ＵＬからの光が入射することを防止する）隔壁部材１３０と、撮像素子１４が配置された撮像部材１４０とで構成されている。

第２基板１１０は、図４（ａ）に示すように、光を透過する媒質で形成された平行平面ガラス板１１１の上面（光学系ＵＬにおいて物体側の面）に、光を透過する媒質であるポリマーをインプリントすることで複数の補正部（補正板）１１が形成される（図２の例では、３×３の９個の補正部１１が形成される）。なお、第２基板１１０は、補正部１１がインプリント等により形成された基板材から切り出して作成してもよい。また、平行平面ガラス板１１１の下面（光学系ＵＬにおいて像側の面）に、光を反射する反射部材がマスクコーティングされ、複数の第２反射部（副反射鏡）１３が形成される（図２の例では、３×３の９個の第２反射部１３が形成される）。このように、一枚の平行平面ガラス１１１の両面に複数の補正部１１及び複数の第２反射部１３を形成することにより、例えば、図２に示す３×３の９個の単位ブロック１０のぞれぞれの補正部１１及び第２反射部１３を一回の工程で製造することができる。

なお、図４（ａ）は、補正部１１である平行平面ガラス板１１１の物体側の面に補正面を形成した場合について示しているが、平行平面ガラス板１１１の像側の面に補正面を形成してもよい。平行平面ガラス板１１１の像側の面に補正面を形成すると、この面に形成された第２反射部１３とともに補正部１１の補正面を形成することができるので、製造工程を更に簡単にすることができる。

第１基板１２０は、図４（ｂ）に示すように、光を透過する媒質で形成された平行平面ガラス板１２１の上面に、光を反射する反射部材がマスクコーティングされ、複数の第１反射部（主反射鏡）１２が形成される（図２の例では、３×３の９個の第１反射部１２が形成される）。なお、平行平面ガラス板１２１を、光を透過する媒質で形成することにより、各単位ブロック１０において、第１反射部１２がマスクコーディングされない部分を形成することにより、開口部１２ｂを形成することができる。このように、一枚の平行平面ガラス１２１の片面（光学系ＵＬにおいて物体側の面）に第１反射部１２を形成することにより、例えば、図２に示す３×３の単位ブロック１０のぞれぞれの第１反射部１２を一回の工程で製造することができる。

なお、上述したように、光学系ＵＬにおいて開口部１２ｂにレンズ等の屈折光学系を設ける場合は、平行平面ガラス板１２１に光線を屈折させることのできるレンズ面を形成してもよい。

図５に示すように、隔壁部材１３０は、単位ブロック１０の光学系ＵＬを区分する光学隔壁格子で構成されている。隔壁部材１３０の物体側には、第２基板１１０が配置され、隔壁部材１３０の像側には、第１基板１２０が配置される。隔壁部材１３０の物体側に第２基板１１０を固定し、隔壁部材１３０の像側に第１基板１２０を固定することにより、隔壁部材１３０は、単位ブロック１０の光学系ＵＬの光線が隣り合う単位ブロック１０に入射するのを防止すると同時に、第２基板１１０と第１基板１２０の光軸方向の位置決めも行うことができる。なお、以降の説明において、一体に構成された、第２基板１１０、第１基板１２０及び隔壁部材１３０を、光学系ブロック部１００と呼ぶ。光学系ブロック部１００は、複数の単位ブロック１０からなる。隔壁部材１３０の隔壁は、金属又はポリマーなどの光を遮断する効果のある材料で構成されており、厚さは０．５〜１．０ｍｍ程度である。また、隔壁内部は、各々の単位ブロック１０を光学的に外部から遮断するとともに反射を防止するために、反射防止の塗装がなされている（例えば、黒色に塗装されている）ことが望ましい。また、隔壁内は空洞（空気が充填された状態）でもよいし、光を透過する媒質が充填されていてもよい。

図２及び図３（ｂ）に示すように、撮像部材１４０は、複数の撮像素子１４が各光学系ＵＬに対応する位置に配置されている。なお、光軸に沿った方向における撮像部材１４０に対する光学系ブロック部１００の位置は固定でもよいし、可変でもよい。

第２基板１１０、第１基板１２０、隔壁部材１３０および撮像部材１４０は、それぞれを製造してから各部材同士の位置を調整して一体としてもよい。また、第２基板１１０、第１基板１２０、障壁部材１３０および撮像部材１４０の少なくとも一部の部材を連続して製造することとしてもよい。例えば、一つの板部材の上に複数の撮像素子１４を配置し、その上に第１基板１２０、隔壁部材１３０および第２基板１１０を順次形成することとしてもよい。または、第１基板１２０、隔壁部材１３０および第２基板１１０を順次形成し、光学系ブロック部１００を製造してから撮像部材１４０と組み合わせでもよい。

また、隔壁部材１３０は省略可能であり、隔壁部材１３０の代わりに第２基板１１０と第１基板１２０とを光軸方向に位置決めする部材を用いてもよい。

また、光学ブロック部１００を、光を透過する媒質で形成された透過部材を用いて構成してもよい。このとき、透過部材を２つ用いて、第１の透過部材に補正面１１ａおよび第２反射面１３ａを形成し、第１の透過部材と空気間隔を空けて配置された第２の透過部材に第１反射面１２ａを形成してもよい。または、一体の透過部材を用いる場合、当該透過部材の物体側の面に補正面１１ａと第２反射面１３ａが形成され、透過部材の像側の面に第１反射面１２ａが形成される。透過部材に含まれる媒質の種類は１つでも複数でもよい。ここで媒質の種類が異なるとは、屈折率またはアッベ数の少なくとも一方が異なることを示す。複数の場合、透過部材は、第１媒質で形成された部分と第２媒質で形成された部分から構成される。第１媒質で形成された部分と第２媒質で形成された部分との境界は、光軸と直交する面に沿って形成され、平面または球面である。

（補正面１１ａの形状について）
ここで、光学系ＵＬをコンパクト・シュミットカセグレン方式で構成する場合、光軸に垂直な方向（放射方向）の補正面１１ａの断面形状として、補正部（補正板）１１の厚さ（光軸方向の厚さ）ΔＬで表すと、この厚さΔＬは、光軸からの放射方向の高さｈの関数として、次式（ａ）で表される。この厚さΔＬが、補正部１１を透過する光に対する光路差となり、この光路差により透過した光の位相差が発生することにより、第１反射面１２ａ及び第２反射面１３ａで発生する収差を補正する。なお、式（ａ）は、APPLIED OPTICS Vol. 13, No. 8, August 1974に開示されている。

ΔＬ＝［（ｈ／ｒ）⁴−１．５（ｈ／ｒ）²］_r
／｛２５６（ｎ−１）Ｐ′³｝＋ｋ（ａ）
但し、
Ｐ′＝Ｐ₁／Ｇ^1/3
Ｐ₁：主反射鏡１２の口径比
Ｇ：補正部（補正板）１１の計算深さの比
ｈ：光軸に垂直な方向の高さ
ｒ：補正部（補正板）１１の補正半径（曲率半径）
ｎ：補正部（補正板）１１を構成する媒質の屈折率
ｋ：補正部（補正板）１１の中心厚

図６は、式（ａ）で表される光軸方向の厚さΔＬの例である（このΔＬの曲線を「コリレータ曲線」とも呼ぶ）。実際には、上述したように、光軸付近に第２反射部（副反射鏡）１３が配置されて物体から入射した光と干渉するため、第１反射部（主反射鏡）１２に入射する光（結像に寄与する光）は、周辺部（例えば、図６において、ｈが４０〜１００の領域）を通過することになる。

このように、補正部１１において、補正面１１ａにより光軸に垂直方向の高さｈに応じて光路差を設けることにより、透過する光に対して位相差を発生させ、上述した収差を補正することができる。

なお、補正面１１ａは、高次非球面が好ましいが、球面又は非球面であって平面でないものがよい。また、補正部１１の補正面１１ａの形成されていない方の面は、本実施形態では平面だが、球面や自由曲面としてもよい。

また、本実施形態に係る光学系ＵＬにおいては、物体からの光を透過させる透過部材を適宜光路上の位置に設けてもよい。透過部材を設けることにより、透過部材に非球面を形成するなどして収差補正が可能になる。透過部材の非球面（補正部１１の補正面１１ａを含む）は、光軸から周辺に向かって少なくとも１つの変曲点を有するのが好ましい。

（変倍について）
このような光学系ＵＬにおいて、第１反射部１２の第１反射面１２ａと、第２反射部１３の第２反射面１３ａとの光軸上の間隔を変化させると、光学系ＵＬの焦点距離も変化する。具体的には、図７に示すように、第１反射面１２ａと第２反射面１３ａとの距離が大きくなると、光学系ＵＬの焦点距離（第１反射面１２ａと第２反射面１３ａの合成焦点距離）が短くなる。すなわち、光学系ＵＬは、広角端状態から望遠端状態に変倍するときに、第１反射面１２ａと第２反射面１３ａとの間隔が小さくなるように構成されている。

ここで、光学系ＵＬの焦点距離（第１反射面１２ａと第２反射面１３ａの合成焦点距離）が変化すると、光学系ＵＬの口径比Ｐ′が変化するため、上述した式（ａ）に基づいて補正部（補正板）１１の厚さΔＬ（コリレータ曲線）も変化する。すなわち、第１反射面１２ａと第２反射面１３ａとの間隔の変化に応じて、その間隔（第１反射面１２ａと第２反射面１３ａの合成焦点距離）から高さｈに応じた厚さΔＬを変化させる（補正面１１ａの形状であって補正部１１の特性を変化させる）ことにより、補正部１１を透過した光に焦点距離の変化に応じた所望の位相差を与えることができ、広角端状態から望遠状態までの全ての変倍領域で、光学系ＵＬの第１反射面１２ａ及び第２反射面１３ａで発生する収差を良好に補正することができる。

このように、光学系ＵＬの焦点距離（第１反射面１２ａと第２反射面１３ａの合成焦点距離）の変化に対して、補正部１１の特性を変化させる構成として、平板状の液晶部材と、この液晶部材に電圧を印加する電圧部とを用いることができる。具体的には、光学系ＵＬの焦点距離（第１反射面１２ａと第２反射面１３ａの合成焦点距離）の変化に対して、電圧部を制御して、液晶部材に対して印加される、光軸に垂直な方向（放射方向）の電圧値を変化させることにより、液晶部材における放射方向の屈折率を所望の大きさ（放射方向の屈折率を所望の分布）にすることにより、上述した式（ａ）で決定されるコリレータ曲線で発生する位相差と同じ位相差を、液晶部材を透過する光に付与することができ、これにより、光学系ＵＬの収差（第１反射面１２ａ及び第２反射面１３ａで発生する収差）を補正することができる。なお、このような液晶部材及び電圧部で構成する補正部１１に対して、液晶部材で上述した位相差を発生させるために、液晶部材に入射する光を所定の偏光方向の光にするための偏光部材（以下、「第１偏光部１１ｃ」と呼ぶ）を図１に示すように、液晶部材（第２基板１２０）よりも物体側に設けることが望ましい。

なお、本実施形態に係るカメラモジュール（単位ブロック）１０は、以下に示す条件式（１）を満足することが望ましい。

１６．０ｍｍ＜ｆ＜４０．０ｍｍ（１）
但し、
ｆ：第１反射部１２と第２反射部１３との合成焦点距離（合成焦点距離が変化して変倍する場合、少なくとも一部で１６．０ｍｍ〜４０．０ｍｍの合成焦点距離をとる）

条件式（１）は、光学系ＵＬの焦点距離（第１反射部１２と第２反射部１３との合成焦点距離）の適切な範囲を規定するものである。変倍する場合、１〜３倍程度のズーム倍率が好ましい。

なお、本実施形態に係るカメラモジュール（単位ブロック）１０が、上述した隔壁部材１３０を有する場合、第１反射部１２と第２反射部１３との光軸上の距離の変化に応じて、隔壁部材１３０も伸縮するように構成してもよい。一例を示すと、隔壁部材１３０を物体側と像側の少なくとも２つの部材で構成し、一方の部材の開口部に他方の部材を挿入して、互いに摺動可能なように構成することにより、外部からの光線を遮断するとともに、光軸方向に伸縮可能とすることができる。

（変倍時の制御について）
次に、本実施形態に係るカメラモジュール（単位ブロック）１０を備えた光学機器であるカメラ６０を図８に基づいて説明する。なお、ここでは、単眼構成のカメラ６０として説明するが、多眼構成でも同様である。

このカメラ６０は、上述した光学系ＵＬ等を有するカメラモジュール１０と、制御部２０と、記憶部３０と、入力部４０と、表示部５０と、を有して構成されている。なお、制御部２０は、ＣＰＵ等の演算処理装置である。また、記憶部３０は、ＲＡＭやハードディスク、ＳＳＤ等の記憶装置である。また、入力部４０は、カメラであればレリーズボタン等であり、表示部５０は、液晶表示装置等である。

また、カメラ６０は、光学系ＵＬの焦点距離を変化させる変倍機構部１５を有している。この変倍機構部１５は、第１反射部１２と第２反射部１３との間隔（光軸上の距離）を変化させることで、光学系ＵＬの焦点距離（第１反射面１２ａ及び第２反射面１３ａの合成焦点距離）を変化させるものである。なお、光学系ＵＬの焦点距離を変化させると、この光学系ＵＬの撮像面を光軸方向に移動することが必要な場合があるため、変倍機構部１５は、変倍に際し、第１反射部１２と第２反射部１３との第１間隔Ｄ１、第１反射部１２と撮像素子１４との第２間隔Ｄ２、及び、第２反射部１３と撮像素子１４との第３間隔Ｄ３との少なくとも一つを変化させる（第１反射部１２、第２反射部１３及び撮像素子１４の少なくとも一つを光軸方向に移動させる）ように構成されている（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３は図１に示す）。また、変倍に際し、光学系ＵＬの光軸方向を変化させずに、第１間隔、第２間隔及び第３間隔の少なくとも一つが変化するように構成されていることが望ましい。

また、カメラ６０の補正部１１は、上述した第１間隔、第２間隔及び第３間隔の少なくとも一つが変化すると、補正部１１の特性を変化させるように構成されている。具体的には、上述したように、カメラ６０の補正部１１は、液晶部材１１ａと、電圧部１１ｂとを有しており、第１間隔、第２間隔及び第３間隔の少なくとも一つの変化に応じて、電圧部１１ｂによる液晶部材１１ａに印加される電圧を変化させて補正部１１の特性（上述したように、液晶部材１１ａの放射方向の屈折率の分布）を変化させるように構成されている。なお、上述したように、液晶部材１１ａの物体側に第１偏光部１１ｂを設けてもよい。また、この変倍機構部１５による変倍の制御、及び、この変倍制御に伴う補正部１１の特性の制御は、制御部２０により実行される。

本カメラ６０において、不図示の物体（被写体）からの光は、カメラモジュール１０を構成する光学系ＵＬで集光されて、撮像素子１４の撮像面上に被写体像を形成する。そして、撮像素子１４に設けられた光電変換素子により被写体像が光電変換されて被写体の画像信号が出力される。この画像信号は、制御部２０に出力される。制御部２０は、撮像素子１４から出力された画像信号に基づいて被写体の画像を生成する生成部を有する。また、制御部２０により、生成された画像がカメラ６０に設けられた表示部５０に表示される。また、撮影者によって入力部４０が操作されると、撮像素子１４により光電変換された画像が制御部２０により取得されて記憶部３０に記憶される。このとき、多眼構成の場合は、制御部２０が、各々の撮像素子１４から得られる画像を合成して一枚の画像を生成し、この画像を記憶部３０に記憶するように構成してもよい。このようにして、撮影者は本カメラ６０による被写体の撮影を行うことができる。

（迷光の除去について）
図９（ａ）に示す光線Ｌのように、光学系ＵＬの補正部１１に対して斜めに入射する光線は、第１反射部（主反射鏡）１２の開口部１２ｂを通過して撮像素子１４に直接入射して迷光となる場合がある。このような迷光を除去する方法を以下に説明する。

図９（ｂ）に示すように、上述したように、本実施形態に係るカメラモジュール（単位ブロック）１０において、液晶部材１１ａで構成される補正部１１は、この液晶部材１１ａの物体側に第１偏光部１１ｃを有している。そして、本実施形態に係るカメラモジュール（単位ブロック）１０は、この第１の偏向部１１ｃに加えて、偏光板である第２の偏向部１８、及び波長膜である偏光方向回転部７を組み合わせて、防止部１９として構成している。第１偏光部１１ｃは、補正部１１の液晶部材１１ａの物体側に配置され、この第１偏光部１１ｃを通過した光だけが補正部１１に入射するように構成されている。ここで、第１偏光部１１ｃは、上述したように、所定の方向に偏光した光を通過させる機能を有しているため、第１偏光部１１ｃを通過して補正部１１に入射する光は、所定の偏光方向の光となる。

波長膜である偏光方向回転部１７は、第２反射部（副反射鏡）１３の第２の反射面１３ａ上に形成されている。偏光方向回転部１７は、通過する光の偏光方向を４５°回転させる機能を有している。すなわち、この偏光方向回転部１７は、波長板（λ／４板）の機能を有している。したがって、補正部１１を透過して第１反射部（主反射鏡）１２の第１の反射面１２ａで反射した光は、偏光方向回転部１７を透過して偏光方向が４５°回転され、第２反射部１３の第２の反射面１３ａで反射する。そして、第２の反射面１３ａで反射した光は、再度偏光方向回転部１７を通過して偏光方向が４５°回転される。したがって、偏光方向回転部１７から出射した光は、入射前の光に対してその偏光方向が９０°回転された状態となっている。なお、偏光方向回転部１７は、波長膜に限定されることはなく、入射する光と射出する光との偏光方向回転させるものであればよい。

第２偏光部１８は、第１反射部１２の開口部１２ｂと撮像素子１４との間に配置される。この第２偏光部１８も、第１偏光部１１ｃと同様に、所定の方向に偏光した光を通過させる機能を有しており、第２偏光部１８において通過させる光の偏光方向は、第１偏光部１１ｃで通過させる光の偏光方向に対して直交する（９０°回転した）状態に配置されている。なお、第２偏光部１８を第１反射部１２の開口部１２ｂに取り付けてもよいし、開口部１２ｂを構成する光学部材（第１基板１２０）の面に第２偏光部１８を形成してもよい。

上述したように、第１偏光部１１ｃを透過した光の偏光方向は、第２偏光部１８に入射するまでに、偏光方向回転部１７により９０°回転されているため、第２の波長部１８において通過することができる偏光方向と一致している。すなわち、第１偏光部１１ｃ、補正部１１の液晶部材１１ａ、第１反射部１２、偏光方向回転部１７、第２反射部１３、偏光方向回転部１７の順で通過した光は、第２の波長部１８を透過して撮像素子１４に入射することができる。一方、第１偏光部１１ｃ及び補正部１１の液晶部材１１ａを通過して、第１反射部１２で反射されずに開口部１２ｂを通過しようとする光（例えば、図９（ａ）の光線Ｌ）は、第１偏光部１１ｃを通過した際の偏光方向の光であるため、第２偏光部１８が通過させる光の偏光方向と９０°ずれており、この第２偏光部１８を通過することができず、撮像素子１４に入射することはできない。したがって、この構成によれば、防止部１９は、第１反射部（主反射鏡）１２および第２反射部（副反射鏡）１３での反射回数が所定の回数以外の光の撮像素子１４への入射を防止することができる。ここで、第１反射部１２および第２反射部１３での反射回数が所定の回数以外の光とは、例えば、図９の例では第１反射部１２および第２反射部１３での反射回数が１回以外の光、つまり、第１反射部１２および第２反射部１３での反射回数が０回や２回以上の光である。そのため、第１反射部１２及び第２反射部１３の両方で反射されずに（反射回数０）、開口部１２ｂを通過する迷光（光線Ｌ）も効果的に除去することができる。

なお、本実施形態に係る多眼構成のカメラモジュール１の場合、図３（ｂ）等に示すように複数の撮像素子１４が配置されているため、第１偏光部１１ｃ及び第２偏光部１８を透過する光の偏光方向は、撮像素子１４の並んでいる方向と一致することが望ましい。

また、上記の構成によると、第１偏光部１１ｃ及び第２偏光部１８を通過する光の偏光方向は一方向であって固定されている。この場合、例えば、第２の反射面１３ａで反射した光の偏光方向が第１偏光部１１ｃにおいて通過する光の偏光方向と異なっていると、この光による像を撮像することができなくなる。したがって、第１偏光部１１ｃと第２偏光部１８を機械的に回転させて第１偏光部１１ｃ及び第２偏光部１８を透過することができる光の偏光方向を回転可能に構成することが望ましい。この場合、第１偏光部１１ｃ及び第２偏光部１８を液晶偏光板で構成することにより、第１偏光部１１ｃ及び第２偏光部１８を透過することができる光の偏光方向を電子的に回転可能に構成してもよい。また、本実施形態に係るカメラモジュール１，１０を、例えばドローンや、車両に搭載した場合は、搭載されているドローンや車両の状態（飛行・走行方向や、傾き）に応じて、第１偏光部１１ｃ及び第２偏光部１８の偏光方向を回転させることを可能に構成してもよい。

また、本実施形態において、防止部１９としての第１偏光部１１ｃは、第１反射部１２より物体側の光路上に配置されていればよく、補正部１１より物体側に配置されるのがよい。また、本実施形態において、第２偏光部１８は、第２反射部１３より像側の光路上に配置されていればよく、第１反射部１２より像側に配置されるのがよい。また、偏光方向回転部１７は、第１偏光部１１ｃと第２偏光部１８の間の光路上に配置されていればよく、第１反射部１２または第２反射部１３の反射面上に形成されるのがよい。

１，１０カメラモジュール
１１補正部１１ａ液晶部材１１ｂ電圧部１１ｃ第１偏光部
１２第１反射部１３第２反射部１４撮像素子
１７偏光方向回転部１８第２偏光部６０カメラ（撮像装置）
１１０第２基板１２０第１基板ＵＬ光学系

Claims

物体から入射した光を反射する第１反射部と、前記第１反射部で反射された光が入射して反射する第２反射部と、を有する光学系と、
前記光学系より像側に配置され、前記光学系により形成された前記物体の像を撮像する撮像素子と、
を有し、
前記第１反射部と前記第２反射部との第１間隔、前記第１反射部と前記撮像素子との第２間隔、及び前記第２反射部と前記撮像素子との第３間隔の少なくとも一つが変化する
撮像装置。
前記第１反射部に入射する光の光軸と、前記第１反射部で反射される光の光軸とは同一直線上に配置され、
前記第２反射部に入射する光の光軸と、前記第２反射部で反射される光の光軸とは同一直線上に配置される
請求項１に記載の撮像装置。
前記光学系の光軸方向を変化させずに、前記第１間隔、前記第２間隔、及び前記第３間隔の少なくとも一つが変化する
請求項１または２に記載の撮像装置。
前記第１反射部が形成された第１基板と、
前記第２反射部が形成された第２基板と、
を備え、
前記第１基板は、前記第１反射部に入射する光の光軸と直交する方向の成分を持つように延在し、
前記第２基板は、前記第２反射部に入射する光の光軸と直交する方向の成分を持つように延在し、
前記物体側から順に、前記第２基板、前記第１基板、前記撮像素子の順に配置されている
請求項１〜３のいずれか一項に記載の撮像装置。
前記光学系の収差を補正する補正部を備え、
前記第１間隔、前記第２間隔、及び前記第３間隔の少なくとも一つが変化すると、前記補正部は特性を変化させる
請求項１〜３のいずれか一項に記載の撮像装置。
前記補正部は、
液晶部材と、
前記液晶部材に電圧を印加する電圧部と、
を備え、
前記第１間隔、前記第２間隔、及び前記第３間隔の少なくとも一つが変化すると、前記補正部は前記電圧部により印加される電圧を変化させることにより前記特性を変化させる
請求項５に記載の撮像装置。
前記補正部は、
前記第１間隔、前記第２間隔、及び前記第３間隔の少なくとも一つが変化することによる前記光学系の口径比の変化に応じて前記特性を変化させる
請求項５または６に記載の撮像装置。
前記第１反射部が形成された第１基板と、
前記第２反射部が形成された第２基板と、
を備え、
前記第１基板は、前記第１反射部に入射する光の光軸と直交する方向の成分を持つように延在し、
前記第２基板は、前記第２反射部に入射する光の光軸と直交する方向の成分を持つように延在し、
前記物体側から順に、前記第２基板、前記第１基板、前記撮像素子の順に配置されており、
前記第２基板の像面側に、前記補正部が備えられている
請求項５〜７のいずれか一項に記載の撮像装置。
前記第２基板の前記物体側の面に、所定の偏光方向の光を透過させる第１偏光部が備えられている
請求項８に記載の撮像装置。
前記第２反射部へ入射する光と前記第２反射部で反射された光の光路、または前記第１反射部へ入射する光と前記第１反射部で反射された光の光路に配置され、偏光方向を回転させる偏光方向回転部と、
前記第２反射部と前記撮像素子の間の光路に配置された第２偏光部と、
を有する
請求項９に記載の撮像装置。
前記偏光回転部は、前記第２反射部に備えられている
請求項１０に記載の撮像装置。
前記光学系及び前記撮像素子をそれぞれ複数有する
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の撮像装置。