JP4749753B2 - 撮像光学系 - Google Patents
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Description
本発明は、撮像光学系に関し、特に、偏心した反射プリズムを用いた撮像光学系に関するものである。
偏心した反射プリズムを持つ撮像光学系は、種々提案されている。そのうち、特許文献１においては、開口絞りを挟んで両側に、それぞれ回転非対称な反射面を持つ偏心プリズムを配置した撮像光学系が提案されている。
一方、反射プリズムを利用した撮像光学系において、ゴースト光を防ぐための構成が特許文献２で提案されている。ここでは、反射プリズムの反射面の有効範囲のみに反射膜を形成し、その周囲の有効範囲外を粗面としている。
また、特許文献３、特許文献４には、反射プリズムを利用した画像表示装置が開示されている。ここでは、液晶表示素子の照明光に基づくゴースト光を防ぐために、各種の対策を施したものが開示されている。
特開２００３−８４２００号公報
特開平９−９０２２９号公報
特開２００１−１７４７４７公報
特開２００２−１１８７９９公報
ところで、特許文献１の撮像光学系においては、ゴースト光が発生しやすい。なお、ゴースト光とは、正規の光路でない経路をたどって像面に達する光である。一方、特許文献２乃至特許文献４では、ゴースト光を防ぐことが開示されている。しかしながら、特許文献２では、十分に防ぐことができているとは言いがたい。また、特許文献３および特許文献４では、ゴースト光は照明光学系に起因するものであるので、撮像光学系のゴーストとは異なる。
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、偏心した反射プリズムを用いた撮像光学系において、ゴースト光の発生が低減された光学系を実現することである。
上記目的を達成する本発明の第１の撮像光学系は、開口絞りと、該開口絞りの物体側に配置され回転非対称な反射面を持つ偏心プリズムを備えた撮像光学系において、
前記偏心プリズムは、入射面、反射面、射出面の３面を有し、
前記偏心プリズムは、前記射出面の有効範囲を含むように形成された突起部と、該突起部の外側に形成された切り取り面を有し、
前記切り取り面が散乱面であることを特徴とするものである。
前記偏心プリズムは、入射面、反射面、射出面の３面を有し、
前記偏心プリズムは、前記射出面の有効範囲を含むように形成された突起部と、該突起部の外側に形成された切り取り面を有し、
前記切り取り面が散乱面であることを特徴とするものである。
本発明の第２の撮像光学系は、開口絞りと、該開口絞りの物体側に配置され回転非対称な反射面を持つ偏心プリズムを備えた撮像光学系において、
前記偏心プリズムは、入射面、反射面、射出面の３面を有し、
前記偏心プリズムは、前記射出面の有効範囲を含むように形成された突起部と、該突起部の外側に形成された切り取り面を有し、
前記切り取り面が光吸収性を有することを特徴とするものである。
前記偏心プリズムは、入射面、反射面、射出面の３面を有し、
前記偏心プリズムは、前記射出面の有効範囲を含むように形成された突起部と、該突起部の外側に形成された切り取り面を有し、
前記切り取り面が光吸収性を有することを特徴とするものである。
本発明の第３の撮像光学系は、開口絞りと、該開口絞りの物体側に配置され回転非対称な反射面を持つ偏心プリズムと、前記開口絞りの像側に配置された別の光学素子と、該別の光学素子の像側に配置された撮像素子を備えた撮像光学系において、
前記偏心プリズムは、入射面、反射面、射出面の３面を有し、
前記偏心プリズムは、前記射出面の有効範囲を含むように形成された突起部と、該突起部の外側に形成された切り取り面を有し、
前記突起部の側面からの散乱光が、順に、前記反射面での反射、前記入射面でのフレネル反射、前記反射面での反射、前記射出面での屈折、前記開口絞りの通過、及び、前記別の光学素子での光学作用を受けて前記撮像素子に達する際に、前記散乱光のうちの前記開口絞り中心を通る主光線が、前記撮像素子の有効撮像領域の外に到達するように、前記撮像光学系が構成されていることを特徴とするものである。
前記偏心プリズムは、入射面、反射面、射出面の３面を有し、
前記偏心プリズムは、前記射出面の有効範囲を含むように形成された突起部と、該突起部の外側に形成された切り取り面を有し、
前記突起部の側面からの散乱光が、順に、前記反射面での反射、前記入射面でのフレネル反射、前記反射面での反射、前記射出面での屈折、前記開口絞りの通過、及び、前記別の光学素子での光学作用を受けて前記撮像素子に達する際に、前記散乱光のうちの前記開口絞り中心を通る主光線が、前記撮像素子の有効撮像領域の外に到達するように、前記撮像光学系が構成されていることを特徴とするものである。
本発明の第４の撮像光学系は、開口絞りと、該開口絞りの物体側に配置され回転非対称な反射面を持つ偏心プリズムと、前記開口絞りの像側に配置された別の光学素子と、該別の光学素子の像側に配置された撮像素子を備えた撮像光学系において、
前記偏心プリズムは、入射面、反射面、射出面の３面を有し、
前記偏心プリズムは、前記射出面の有効範囲を含むように形成された突起部と、該突起部の外側に形成された切り取り面を有し、
前記突起部の側面からの散乱光が、順に、前記反射面での反射、前記入射面でのフレネル反射、前記反射面での反射、前記射出面での屈折、前記開口絞りの通過、及び、前記別の光学素子での光学作用を受けて前記撮像素子に達する際に、前記散乱光による前記突起部の側面の像が、前記撮像素子の有効撮像領域より大きくなるように、前記撮像光学系が構成されていることを特徴とするものである。
前記偏心プリズムは、入射面、反射面、射出面の３面を有し、
前記偏心プリズムは、前記射出面の有効範囲を含むように形成された突起部と、該突起部の外側に形成された切り取り面を有し、
前記突起部の側面からの散乱光が、順に、前記反射面での反射、前記入射面でのフレネル反射、前記反射面での反射、前記射出面での屈折、前記開口絞りの通過、及び、前記別の光学素子での光学作用を受けて前記撮像素子に達する際に、前記散乱光による前記突起部の側面の像が、前記撮像素子の有効撮像領域より大きくなるように、前記撮像光学系が構成されていることを特徴とするものである。
本発明の第５の撮像光学系は、第１または第２の撮像光学系において、前記開口絞りの像側に配置された別の光学素子と、該別の光学素子の像側に配置された撮像素子を有することを特徴とするものである。
本発明の第６の撮像光学系は、開口絞りと、該開口絞りの物体側に配置され回転非対称な反射面を持つ偏心プリズムを備えた撮像光学系において、
前記偏心プリズムは、入射面、反射面、射出面の３面を有し、
前記偏心プリズムは、前記射出面の有効範囲を含むように形成された突起部と、該突起部の外側に形成された切り取り面を有し、
前記突起部の側面が平滑な面であることを特徴とするものである。
前記偏心プリズムは、入射面、反射面、射出面の３面を有し、
前記偏心プリズムは、前記射出面の有効範囲を含むように形成された突起部と、該突起部の外側に形成された切り取り面を有し、
前記突起部の側面が平滑な面であることを特徴とするものである。
本発明の第７の撮像光学系は、開口絞りと、該開口絞りの物体側に配置され回転非対称な反射面を持つ偏心プリズムを備えた撮像光学系において、
前記偏心プリズムは、入射面、反射面、射出面の３面を有し、
前記偏心プリズムは、前記射出面の有効範囲を含むように形成された突起部と、該突起部の外側に形成された切り取り面を有し、
前記突起部の側面が前記切り取り面に対して傾斜しており、 前記突起部の側面のうちの子午断面に略平行な方の法線と、前記子午断面の法線とのなす角度θが、０°＜θ＜５°又は３０°＜θ＜４５°を満足することを特徴とするものである。
前記偏心プリズムは、入射面、反射面、射出面の３面を有し、
前記偏心プリズムは、前記射出面の有効範囲を含むように形成された突起部と、該突起部の外側に形成された切り取り面を有し、
前記突起部の側面が前記切り取り面に対して傾斜しており、 前記突起部の側面のうちの子午断面に略平行な方の法線と、前記子午断面の法線とのなす角度θが、０°＜θ＜５°又は３０°＜θ＜４５°を満足することを特徴とするものである。
以上の本発明の各撮像光学系によると、偏心プリズムを用いた撮像光学系において、絞り（開口絞り）の配置間隔を確保しつつ光学系全体を小型にした場合でも、ゴースト光が発生するのを効果的に防止することができる。すなわち、２つの偏心プリズムを、開口絞りを挟んで向き合うように配置して、光学系を構成したとする。そして、向かい合う光学面（射出面と入射面）各々について、その有効範囲を含む所定の領域を首状に残し、その周りの領域を所定の深さだけ切り取る。このような加工を光学面に施しても、ゴースト光が発生するのを効果的に防止することができる。
以下、まず、本発明の撮像光学系（像面に撮像素子を配置して撮像装置が構成される。）の数値実施例１を説明する。そして、次に、その数値実施例の光学系に基づいて、ゴースト光の発生を防止する手段を順に説明する。
この実施例について、子午断面内の光路図を図１に示す。ここで、本発明の撮像光学系は、物体側から光の通る順に、前群、絞り、後群で構成されている。絞り２より前の前群には、カバーガラス３０と第１プリズム１０が配置されている。また、絞り２より後の後群には、第２プリズム２０と、カバーガラス４０が配置されている。ここで、カバーガラス３０は、前面３１と後面３２が平行な平面からなる。また、カバーガラス４０は、前面４１と後面４２が平行な平面からなる。そして、そのカバーガラス４０の直後に、撮像素子（像面）３が位置する。この実施例においては、撮像素子３に入射する軸上主光線１と物体空間での軸上主光線１の方向は平行で、同じ方向である。
そして、第１プリズム１０は、第１面１１から第３面１３で構成されている。その第１面１１は入射面、第２面１２は反射面、第３面１３は射出面である。物体からの光線は、入射面１１を透過し、反射面１２で内面反射され、射出面１３を透過する。また、第２プリズム２０は、第１面２１から第４面２４で構成されている。その第１面２１は入射面、第２面２２は第１反射面、第３面２３は第２反射面、第４面２４は射出面である。第１プリズム１０から絞り２を経た光線は、入射面２１を透過し、第１反射面２２で内面反射され、第２反射面２３で内面反射され、射出面２４を透過する。そして、この透過した光は、撮像素子３の撮像面上に結像する。
この撮像光学系において、絞り２は開口絞りとして機能する。また、この撮像光学系は、中間像を形成しない光学系である。また、第２プリズム２０の第１面２１と第２面２２とがプリズム媒質を挟んで対向配置され、第３面２３と第４面２４とがプリズム媒質を挟んで対向配置されている。よって、第２プリズム２０では、第１面２１と第２面２２とを結ぶ光路が、第３面２３と第４面２４とを結ぶ光路とプリズム内で交差している。なお、第１プリズム１０の第１面１１から第３面１３、第２プリズム２０の第１面２１から第４面２４は全て、図１の面（Ｙ−Ｚ面）を唯一の対称面とする自由曲面からなる。そのため、光学系全体も、図１の子午断面に対して面対称な光学系となっている。
実施例１の構成パラメータは下記に示すが、面番号は、物体から光学系の前群を経て、絞り２を通り、後群を通って撮像素子３の撮像面へ向う順光線追跡の面番号として示してある。座標の取り方に関しては、図１に示すように、ここで、軸上主光線１を、絞り２の中心から撮像素子３の中心に至る光線で定義する。そして、カバーガラス３０の第１面３１の物体側での軸上主光線１をＺ軸とし、このＺ軸と直交し、かつ、子午断面内の方向をＹ軸の方向と定義し、Ｚ軸と直交し、かつ、Ｙ軸の方向と直交する方向をＸ軸の方向と定義する。また、カバーガラス３０の表面３１と、Ｚ軸との交点をこの座標系の原点とする。そして、カバーガラス３０から、第１プリズム１０に向かう方向をＺ軸の正方向、撮像素子３に向かうＹ軸の方向をＹ軸の正方向、Ｙ軸とＺ軸と右手系を構成するＸ軸の方向をＸ軸の正方向とそれぞれ定義する。この座標系をグローバル座標系と呼ぶ。
これとは別に、各面毎に面形状を定義する座標系（ローカル座標系）を考える。各面の面頂に原点を置き、子午断面内にＹ−Ｚ平面を設定する。
この実施例で用いる自由曲面は、ローカル座標系に対し、以下の（ａ）式で定義する。なお、この定義式のＺ軸が自由曲面の軸となる。
66
Ｚ＝ｃｒ2 ／［１＋√｛１−（１＋ｋ）ｃ2 ｒ2 ｝］＋Σ Ｃj Ｘm Ｙn
j=2
・・・（ａ）
ここで、（ａ）式の第１項は球面項、第２項は自由曲面項である。
Ｚ＝ｃｒ2 ／［１＋√｛１−（１＋ｋ）ｃ2 ｒ2 ｝］＋Σ Ｃj Ｘm Ｙn
j=2
・・・（ａ）
ここで、（ａ）式の第１項は球面項、第２項は自由曲面項である。
球面項中、
ｃ：頂点の曲率
ｋ：コーニック定数（円錐定数）
ｒ＝√（Ｘ2 ＋Ｙ2 ）
である。
ｃ：頂点の曲率
ｋ：コーニック定数（円錐定数）
ｒ＝√（Ｘ2 ＋Ｙ2 ）
である。
自由曲面項は、以下の（ｂ）式のように展開できる。
∞
Σ Ｃj Ｘm Ｙn
j=2
＝Ｃ2 Ｘ＋Ｃ3 Ｙ
＋Ｃ4 Ｘ2 ＋Ｃ5 ＸＹ＋Ｃ6 Ｙ2
＋Ｃ7 Ｘ3 ＋Ｃ8 Ｘ2 Ｙ＋Ｃ9 ＸＹ2 ＋Ｃ10Ｙ3
＋Ｃ11Ｘ4 ＋Ｃ12Ｘ3 Ｙ＋Ｃ13Ｘ2 Ｙ2 ＋Ｃ14ＸＹ3 ＋Ｃ15Ｙ4
＋Ｃ16Ｘ5 ＋Ｃ17Ｘ4 Ｙ＋Ｃ18Ｘ3 Ｙ2 ＋Ｃ19Ｘ2 Ｙ3 ＋Ｃ20ＸＹ4
＋Ｃ21Ｙ5
＋Ｃ22Ｘ6 ＋Ｃ23Ｘ5 Ｙ＋Ｃ24Ｘ4 Ｙ2 ＋Ｃ25Ｘ3 Ｙ3 ＋Ｃ26Ｘ2 Ｙ4
＋Ｃ27ＸＹ5 ＋Ｃ28Ｙ6
＋Ｃ29Ｘ7 ＋Ｃ30Ｘ6 Ｙ＋Ｃ31Ｘ5 Ｙ2 ＋Ｃ32Ｘ4 Ｙ3 ＋Ｃ33Ｘ3 Ｙ4
＋Ｃ34Ｘ2 Ｙ5 ＋Ｃ35ＸＹ6 ＋Ｃ36Ｙ7
・・・・・・
・・・（ｂ）
ただし、Ｃj （ｊは２以上の整数）は係数である。
Σ Ｃj Ｘm Ｙn
j=2
＝Ｃ2 Ｘ＋Ｃ3 Ｙ
＋Ｃ4 Ｘ2 ＋Ｃ5 ＸＹ＋Ｃ6 Ｙ2
＋Ｃ7 Ｘ3 ＋Ｃ8 Ｘ2 Ｙ＋Ｃ9 ＸＹ2 ＋Ｃ10Ｙ3
＋Ｃ11Ｘ4 ＋Ｃ12Ｘ3 Ｙ＋Ｃ13Ｘ2 Ｙ2 ＋Ｃ14ＸＹ3 ＋Ｃ15Ｙ4
＋Ｃ16Ｘ5 ＋Ｃ17Ｘ4 Ｙ＋Ｃ18Ｘ3 Ｙ2 ＋Ｃ19Ｘ2 Ｙ3 ＋Ｃ20ＸＹ4
＋Ｃ21Ｙ5
＋Ｃ22Ｘ6 ＋Ｃ23Ｘ5 Ｙ＋Ｃ24Ｘ4 Ｙ2 ＋Ｃ25Ｘ3 Ｙ3 ＋Ｃ26Ｘ2 Ｙ4
＋Ｃ27ＸＹ5 ＋Ｃ28Ｙ6
＋Ｃ29Ｘ7 ＋Ｃ30Ｘ6 Ｙ＋Ｃ31Ｘ5 Ｙ2 ＋Ｃ32Ｘ4 Ｙ3 ＋Ｃ33Ｘ3 Ｙ4
＋Ｃ34Ｘ2 Ｙ5 ＋Ｃ35ＸＹ6 ＋Ｃ36Ｙ7
・・・・・・
・・・（ｂ）
ただし、Ｃj （ｊは２以上の整数）は係数である。
上記自由曲面は、一般的には、Ｘ−Ｚ面、Ｙ−Ｚ面共に対称面を持つことはないが、この実施例では、Ｘの奇数次項の係数、すなわち、Ｃ2 、Ｃ5 、Ｃ7 、Ｃ9 、Ｃ12、Ｃ14、Ｃ16、Ｃ18、Ｃ20、Ｃ23、Ｃ25、Ｃ27、Ｃ29、Ｃ31、Ｃ33、Ｃ35・・・を全て０にすることによって、Ｙ−Ｚ面と平行な対称面が１つだけ存在する自由曲面となる。
また、偏心面については、対応するグローバル座標系の原点から、その面の面頂位置の偏心量（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向をそれぞれ、Ｘ，Ｙ，Ｚ）と、その面の中心軸（自由曲面については、上記式（ａ）のＺ軸）のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のそれぞれを中心とする傾き角（それぞれα，β，γ（°））とが与えられている。その場合、αとβの正はそれぞれの軸の正方向に対して反時計回りを、γの正はＺ軸の正方向に対して時計回りを意味する。なお、面の中心軸のα，β，γの回転のさせ方は、面の中心軸とそのＸＹＺ直交座標系を、まずＸ軸の回りで反時計回りにα回転させ、次に、その回転した面の中心軸を新たな座標系のＹ軸の回りで反時計回りにβ回転させると共に１度回転した座標系もＹ軸の回りで反時計回りにβ回転させ、次いで、その２度回転した面の中心軸を新たな座標系の新たな座標系のＺ軸の回りで時計回りにγ回転させるものである。
また、各実施例の光学系を構成する光学作用面の中、特定の面とそれに続く面が共軸光学系を構成する場合には、面間隔が与えられており、その他、媒質の屈折率、アッベ数が慣用法に従って与えられている。
なお、自由曲面の他の定義式として、Ｚｅｒｎｉｋｅ多項式がある。この面の形状は以下の式（ｃ）により定義する。その定義式（ｃ）のＺ軸がＺｅｒｎｉｋｅ多項式の軸となる。回転非対称面の定義は、Ｘ−Ｙ面に対するＺの軸の高さの極座標で定義され、ＲはＸ−Ｙ面内のＺ軸からの距離、ＡはＺ軸回りの方位角で、Ｘ軸から測った回転角で表せられる。
ｘ＝Ｒ×cos(A)
ｙ＝Ｒ×sin(A)
Ｚ＝Ｄ2
＋Ｄ3 Ｒcos(A)＋Ｄ4 Ｒsin(A)
＋Ｄ5 Ｒ2 cos(2A)＋Ｄ6 （Ｒ2 −１）＋Ｄ7 Ｒ2 sin(2A)
＋Ｄ8 Ｒ3 cos(3A) ＋Ｄ9 （３Ｒ3 −２Ｒ）cos(A)
＋Ｄ10（３Ｒ3 −２Ｒ）sin(A)＋Ｄ11Ｒ3 sin(3A)
＋Ｄ12Ｒecos(4A)＋Ｄ13（４Ｒ4 −３Ｒ2 ）cos(2A)
＋Ｄ14（６Ｒ4 −６Ｒ2 ＋１）＋Ｄ15（４Ｒ4 −３Ｒ2 ）sin(2A)
＋Ｄ16Ｒ4 sin(4A)
＋Ｄ17Ｒ5 cos(5A) ＋Ｄ18（５Ｒ5 −４Ｒ3 ）cos(3A)
＋Ｄ19（１０Ｒ5 −１２Ｒ3 ＋３Ｒ）cos(A)
＋Ｄ20（１０Ｒ5 −１２Ｒ3 ＋３Ｒ）sin(A)
＋Ｄ21（５Ｒ5 −４Ｒ3 ）sin(3A) ＋Ｄ22Ｒ5 sin(5A)
＋Ｄ23Ｒocos(6A)＋Ｄ24（６Ｒ6 −５Ｒ4 ）cos(4A)
＋Ｄ25（１５Ｒ6 −２０Ｒ4 ＋６Ｒ2 ）cos(2A)
＋Ｄ26（２０Ｒ6 −３０Ｒ4 ＋１２Ｒ2 −１）
＋Ｄ27（１５Ｒ6 −２０Ｒ4 ＋６Ｒ2 ）sin(2A)
＋Ｄ28（６Ｒ6 −５Ｒ4 ）sin(4A) ＋Ｄ29Ｒosin(6A)・・・・・
・・・（ｃ）
ただし、Ｄm （ｍは２以上の整数）は係数である。
ｙ＝Ｒ×sin(A)
Ｚ＝Ｄ2
＋Ｄ3 Ｒcos(A)＋Ｄ4 Ｒsin(A)
＋Ｄ5 Ｒ2 cos(2A)＋Ｄ6 （Ｒ2 −１）＋Ｄ7 Ｒ2 sin(2A)
＋Ｄ8 Ｒ3 cos(3A) ＋Ｄ9 （３Ｒ3 −２Ｒ）cos(A)
＋Ｄ10（３Ｒ3 −２Ｒ）sin(A)＋Ｄ11Ｒ3 sin(3A)
＋Ｄ12Ｒecos(4A)＋Ｄ13（４Ｒ4 −３Ｒ2 ）cos(2A)
＋Ｄ14（６Ｒ4 −６Ｒ2 ＋１）＋Ｄ15（４Ｒ4 −３Ｒ2 ）sin(2A)
＋Ｄ16Ｒ4 sin(4A)
＋Ｄ17Ｒ5 cos(5A) ＋Ｄ18（５Ｒ5 −４Ｒ3 ）cos(3A)
＋Ｄ19（１０Ｒ5 −１２Ｒ3 ＋３Ｒ）cos(A)
＋Ｄ20（１０Ｒ5 −１２Ｒ3 ＋３Ｒ）sin(A)
＋Ｄ21（５Ｒ5 −４Ｒ3 ）sin(3A) ＋Ｄ22Ｒ5 sin(5A)
＋Ｄ23Ｒocos(6A)＋Ｄ24（６Ｒ6 −５Ｒ4 ）cos(4A)
＋Ｄ25（１５Ｒ6 −２０Ｒ4 ＋６Ｒ2 ）cos(2A)
＋Ｄ26（２０Ｒ6 −３０Ｒ4 ＋１２Ｒ2 −１）
＋Ｄ27（１５Ｒ6 −２０Ｒ4 ＋６Ｒ2 ）sin(2A)
＋Ｄ28（６Ｒ6 −５Ｒ4 ）sin(4A) ＋Ｄ29Ｒosin(6A)・・・・・
・・・（ｃ）
ただし、Ｄm （ｍは２以上の整数）は係数である。
以下に、数値実施例１の数値データを示す。これら表中の“ＦＦＳ”は自由曲面、“ＲＥ”は反射面を示す。
数値実施例１
入射瞳系の大きさ Φ１.3mm
像面の大きさ 幅 3.6mm 高さ 2.7mm
半画角 Ｘ方向 26.06 ° Ｙ方向 20.15 °
焦点距離 3.68mm Ｆナンバー 2.8
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ ∞
1 ∞ 偏心(1) 1.4950 65.0
2 ∞ 偏心(2)
3 ＦＦＳ[1] 偏心(3) 1.6069 27.0
4 ＦＦＳ[2] （ＲＥ） 偏心(4) 1.6069 27.0
5 ＦＦＳ[3] 偏心(5)
6 ∞（絞り面） 偏心(6)
7 ＦＦＳ[4] 偏心(7) 1.5256 56.4
8 ＦＦＳ[5] （ＲＥ） 偏心(8) 1.5256 56.4
9 ＦＦＳ[6] （ＲＥ） 偏心(9) 1.5256 56.4
10 ＦＦＳ[7] 偏心(10)
11 ∞ 偏心(11) 1.5163 64.1
12 ∞ 偏心(12)
像 面 ∞ 偏心(13)
ＦＦＳ[1]
Ｃ4 4.1709 ×10-2 Ｃ6 6.5908 ×10-2 Ｃ8 -1.0688 ×10-4
Ｃ10 -1.1246 ×10-3 Ｃ11 6.6599 ×10-4 Ｃ13 1.6298 ×10-3
Ｃ15 7.4708 ×10-4 Ｃ17 -2.9507 ×10-5 Ｃ19 9.7169 ×10-5
Ｃ21 -1.7566 ×10-4 Ｃ22 -2.5840 ×10-6 Ｃ24 5.7315 ×10-5
Ｃ26 -3.4271 ×10-5 Ｃ28 3.0860 ×10-5
ＦＦＳ[2]
Ｃ4 -3.9587 ×10-3 Ｃ6 2.7654 ×10-2 Ｃ8 -1.0723 ×10-3
Ｃ10 1.9555 ×10-3 Ｃ11 7.7516 ×10-5 Ｃ13 -1.7029 ×10-4
Ｃ15 3.4007 ×10-4 Ｃ17 -3.4680 ×10-5 Ｃ19 1.0476 ×10-4
Ｃ21 4.8180 ×10-6 Ｃ22 -6.2801 ×10-6 Ｃ24 -4.7571 ×10-7
Ｃ26 1.6082 ×10-5 Ｃ28 -8.1118 ×10-6
ＦＦＳ[3]
Ｃ3 -3.3425 ×10-2 Ｃ4 -7.8403 ×10-2 Ｃ6 -4.0695 ×10-2
Ｃ8 -8.8984 ×10-3 Ｃ10 6.2496 ×10-3 Ｃ11 -1.5720 ×10-3
Ｃ13 -2.7166 ×10-2 Ｃ15 1.4357 ×10-3 Ｃ17 -6.5515 ×10-4
Ｃ19 3.6911 ×10-4 Ｃ21 -2.1928 ×10-4 Ｃ22 1.8341 ×10-3
Ｃ24 -3.0393 ×10-3 Ｃ26 2.0951 ×10-3 Ｃ28 -6.7649 ×10-4
ＦＦＳ[4]
Ｃ3 -2.8391 ×10-2 Ｃ4 1.2123 ×10-1 Ｃ6 -8.3113 ×10-2
Ｃ8 7.8309 ×10-3 Ｃ10 2.1910 ×10-3 Ｃ11 6.5905 ×10-3
Ｃ13 -1.7892 ×10-2 Ｃ15 1.5127 ×10-3 Ｃ17 -6.7547 ×10-4
Ｃ19 4.3224 ×10-4 Ｃ21 -8.3463 ×10-5 Ｃ22 -2.3991 ×10-4
Ｃ24 -8.1334 ×10-3 Ｃ26 7.9144 ×10-4 Ｃ28 -4.9662 ×10-4
ＦＦＳ[5]
Ｃ4 3.8550 ×10-2 Ｃ6 4.1924 ×10-2 Ｃ8 1.7538 ×10-3
Ｃ10 -3.9045 ×10-4 Ｃ11 8.7475 ×10-5 Ｃ13 6.4778 ×10-4
Ｃ15 1.7386 ×10-4 Ｃ17 -1.0376 ×10-5 Ｃ19 -1.6202 ×10-6
Ｃ21 -1.7314 ×10-5 Ｃ22 -2.3351 ×10-7 Ｃ24 1.1257 ×10-5
Ｃ26 -9.6773 ×10-6 Ｃ28 -9.8518 ×10-6
ＦＦＳ[6]
Ｃ4 -2.4098 ×10-2 Ｃ6 1.1095 ×10-2 Ｃ8 2.5243 ×10-4
Ｃ10 8.0683 ×10-5 Ｃ11 -1.0086 ×10-4 Ｃ13 8.3763 ×10-4
Ｃ15 3.5919 ×10-4 Ｃ17 -6.6515 ×10-5 Ｃ19 5.2149 ×10-5
Ｃ21 6.6212 ×10-5 Ｃ22 4.1040 ×10-7 Ｃ24 4.0895 ×10-6
Ｃ26 -6.4842 ×10-6 Ｃ28 -9.8152 ×10-6
ＦＦＳ[7]
Ｃ3 4.8640 ×10-2 Ｃ4 3.7051 ×10-2 Ｃ6 6.3083 ×10-2
Ｃ8 1.4429 ×10-3 Ｃ10 2.1610 ×10-4 Ｃ11 -8.4235 ×10-3
Ｃ13 -8.8574 ×10-3 Ｃ15 -4.6112 ×10-3 Ｃ17 -4.4861 ×10-4
Ｃ19 5.3081 ×10-4 Ｃ21 1.1103 ×10-3 Ｃ22 4.3529 ×10-4
Ｃ24 5.0879 ×10-4 Ｃ26 1.0880 ×10-3 Ｃ28 -1.2467 ×10-4
偏心(1)
Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心(2)
Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 0.50
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心(3)
Ｘ 0.00 Ｙ -0.00 Ｚ 0.64
α -0.95 β 0.00 γ 0.00
偏心(4)
Ｘ 0.00 Ｙ -0.02 Ｚ 3.34
α -41.75 β 0.00 γ 0.00
偏心(5)
Ｘ 0.00 Ｙ 2.63 Ｚ 3.02
α -83.86 β 0.00 γ 0.00
偏心(6)
Ｘ 0.00 Ｙ 3.21 Ｚ 2.96
α -83.86 β 0.00 γ 0.00
偏心(7)
Ｘ 0.00 Ｙ 3.39 Ｚ 2.94
α -83.86 β 0.00 γ 0.00
偏心(8)
Ｘ 0.00 Ｙ 7.89 Ｚ 2.41
α -101.29 β 0.00 γ 0.00
偏心(9)
Ｘ 0.00 Ｙ 5.44 Ｚ 1.03
α -150.09 β 0.00 γ 0.00
偏心(10)
Ｘ 0.00 Ｙ 5.38 Ｚ 4.48
α -180.00 β 0.00 γ 0.00
偏心(11)
Ｘ 0.00 Ｙ 5.38 Ｚ 4.79
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心(12)
Ｘ 0.00 Ｙ 5.38 Ｚ 5.09
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心(13)
Ｘ 0.00 Ｙ 5.38 Ｚ 5.72
α 0.00 β 0.00 γ 0.00 。
さて、以上のような実施例の撮像光学系において、ゴースト光の発生を防止する手段を説明する。
図２（ａ）は、上記実施例の撮像光学系を模式的に示した正面図（Ｚ軸に沿って見た図）である。この撮像光学系では、絞り２を挟んで、第１プリズム１０と第２プリズム２０が配置されている。ここで、第１プリズム１０の射出面（第３面）１３と第２プリズム２０の入射面（第１面）２１は、いずれも絞り２に面している。さらに、射出面１３と入射面２１は、絞り２に対して何れも凹面となっている。そのため、面の形状が全面にわたって凹状だと、有効範囲（有効領域）外の部分において、２つのプリズム間で物理的な干渉が発生する。すなわち、図２（ａ）に示すように、有効範囲以外の部分どうしが、互いに接触することになる。なお、図２（ａ）中、破線はプリズム１０、第２プリズム２０の有効範囲を示す。これらの表記は、図２（ｂ）〜（ｃ）においても同じである。また、有効範囲は、例えば、所定の像を形成する光線が通過する範囲を指す。当然のことながら、所定の像とは、収差が良好に補正された像のことである。
このような物理的な干渉を防止する方法としては、射出面１３と入射面２１の不要な部分を切り取ることが考えられる。すなわち、図２（ｂ）に示すように、それぞれの面において、絞り２の面に略平行な面１６、２６で、有効範囲外の部分を切り取る。このようにすることで、第１プリズム１０と第２プリズム２０が、互いに接触しないようにすることができる。ただし、単純な切り取りでは、面１６と面２６の間隔が狭くなりすぎてしまう。そのため、例えば、比較的厚みのある絞り板（合成樹脂製）を絞り２として、第１プリズム１０と第２プリズム２０の間に挿入することができない。
そこで、第１プリズム１０と第２プリズム２０の間の間隔をより広げて、絞り２を挿入しやすくする必要が生じる。そのために、図２（ｃ）に示すように、絞り２に向き合う射出面１３と入射面２１について、各々の有効範囲の外側を囲むように、それぞれのプリズム側へ後退する斜面（側面）１７、２７（以下、首１７、２７と呼ぶ。) を形成する。そして、その首１７、２７の外側の有効範囲外部分を、更に削り取る。このようにして、相互に略平行な切り取り面１６、２６を形成する。この場合、射出面１３と入射面２１の各々において、有効範囲を含む部分は、切り取り面１６，２６に対して突起した形状となる。そして、突起部の側面が首１７，２７になる。
ところが、射出面１３の有効範囲外部分を切り取り面１６とすることにより、ゴースト光が発生してしまう。その点を、図３と図４を参照して説明する。図３は、図１と同様の光路図である。ただし、カバーガラス３０の位置は、第１プリズム１０から若干離して図示してある。また、カバーガラス４０は図示を省いてある。また、図４は、図３の光路を斜視図として示した図である。
ここでは、入射瞳に向かう光束のうち、正規方向から外れた光線５１を考える。この光線５１は、カバーガラス３０と第１プリズム１０の第１面１１を経て、第１のプリズム１０内に入射する。このとき、第１のプリズム１０に入射した光線は、第２面１２の有効範囲中の位置（１）に入射することになる。第２面１２の位置（１）で反射された光線は、第３面１３の有効範囲中の位置（２）に入射し、その位置（２）でフレネル反射される。反射された光線は、第２面１２の位置（３）に入射し、その位置（３）で反射される。反射された光線は、第３面１３のうちの切り取り面１６に、臨界角以上の入射角で入射し、その位置（４）で全反射される。その反射光線５２は、第１面１１の位置（５）に臨界角以上の入射角で入射し、その位置（５）で再び全反射される。そして、その反射光線は、再度、第２面１２の位置（６）に入射して、第２面１２で反射される。続いて、その反射光線は、第１面１１を経て、第１プリズム１０の外に射出する。第１プリズム１０から射出した光線は、カバーガラス３０の後面３２の位置（７）でフレネル反射される。その反射光線は、正規光と同様に、第１プリズム１０の第１面１１を経て、第１プリズム１０内に入射する。第１プリズム１０内に入射した光線は、第２面１２の有効範囲中の位置（８）で反射され、第３面１３を経て、第１プリズム１０の外へ射出する。第１プリズム１０から射出した光線は、開口絞りを通過後、第２プリズム２０の第１面２１を経て、第２プリズム２０内に入射する。第２プリズム２０に入射した光線は、その第２面２２の有効範囲中の位置（９）、第３面２３の有効範囲中の位置（１０）の順で反射され、第４面２４から第２プリズム２０の外へ射出する。第２プリズム２０から射出した光線は、図示しないカバーガラス４０を経て、撮像素子３の撮像面上に入射する。このように、光線５１は、正規の光路以外の光路を経て、撮像素子３に入射する。そのため、光線５１のような光が、ゴースト像を形成することになる。
そこで、本実施例では、第１プリズム１０の射出面１３の周囲に設けた面、すなわち、切り取り面１６に砂目処理（散乱面にする処理）５を施している。図５（ａ）は第１プリズム１０の正面図であり、砂目処理の様子を示している。これにより、例えば、光線５１のような光線が切り取り面１６に入射しても、この光線は、切り取り面１６で散乱される。すなわち、切り取り面１６において、光の正反射（全反射）を防止することができる。その結果、全反射光線５２の発生を防ぐことができる。すなわち、全反射光線５２が第１面１１に戻って、上記のような光路を経てゴースト光となることを防ぐことができる。
あるいは、図５（ｂ）に示すように、切り取り面１６に、遮光塗料（黒色塗料）６を塗布してもよい。このように、切り取り面１６に光吸収性を持たせるようにしても、同様にゴーストの発生を防ぐことができる。
さらには、図５（ｃ）に示すように、その切り取り面１６に砂目処理５を施し、その上に遮光塗料６を塗布するようにすると、ゴーストの発生をより効果的に防ぐことができる。
次に、首１７によって散乱された光に基づくゴースト光について説明する。首１７は、上述のように、第１プリズム１０の射出面１３のうち、有効範囲を含む領域（突起部）と切り取り面１６との間の斜面である。図６は、首１７で散乱された光がゴースト光になる様子を示す斜視図である。ここで、第１プリズム１０の首１７の斜面に、外界からの光が当たったとする。この外界からの光は、その斜面やエッジによって散乱される。その結果、首１７全体が２次光源となる。２次光源からの光のうち、その首１７から出た光線（光束）５３は、第１プリズム１０の第２面１２の位置（１）で反射される。続いて、その反射光線は、第１面１１の位置（２）に入射してフレネル反射される。反射された光線は、以後、第１面１１を透過した正規光と同様に、第２面１２の有効範囲中の位置（３）で反射され、第３面１３を経て第１プリズム１０の外へ射出する。第１プリズム１０から射出した光線は、開口絞りを通過して、第２プリズム２０の第１面２１を経て、第２プリズム２０内に入射する。第２プリズム２０に入射した光線は、その第２面２２の有効範囲中の位置（４）、第３面２３の有効範囲中の位置（５）の順で反射され、第４面２４から第２プリズム２０の外へ射出する。第２プリズム２０から射出した光線は、撮像素子３の撮像面の有効撮像領域内に入射する。このように、首１７が２次光源となって、その２次光源からの光線５３が、ゴースト像を形成することになる。特に、上記数値実施例の撮像光学系の場合、第１面１１が凹面鏡として作用している。そして、この凹面を含む上記光路を介して、首１７と撮像素子３の撮像面が略共役になっている。そのため、鮮明なゴースト像が、撮像素子３上に形成されることになる。
図７のうち、図７（ａ）は、２つのプリズムを第１面１１と正対する方向から見た図であって、左右の側面１７Ｓから散乱する光線５３Ｐ、５３Ｓの光路を示す正面図である。また、図７（ｂ）は、２つのプリズムを図（ａ）と直交する方向から見た図であって、首１７の側面１７Ｆから散乱する光線５３Ｐ、５３Ｓの光路を示す側面図である。それぞれの光線のうち、光線５３Ｐは主光線（絞り２の中心を通る光線）であり、光線５３Ｓは従属光線（絞り２の周辺を通る光線）である。首１７（左右の側面１７Ｓ、前方の側面１７Ｆ）が２次光源となった場合、その２次光源からの光線５３Ｐ、５３Ｓによってゴースト像が発生するのを防止するには、次のようにすればよい。
首１７（左右の側面１７Ｓ、前方の側面１７Ｆ）からの光線は、撮像素子３に向かう順に、第１プリズム１０の第２面１２の反射面、第１面１１の曲面の反射面、第２面１２の反射面、第３面１３、絞り２、第２プリズム２０（第１面２１の屈折面、第２面２２の反射面、第３面２３の反射面、第４面２４の屈折面）で形成された光路を経て、撮像素子３に到達する。すなわち、この光路中に配置された光学面で構成された光学系により、首１７の像が撮像素子３の撮像面の前又は後（特別の場合は、その撮像面上）に結像されることになる。撮像素子３の撮像面上での首１７の像は、絞り２を絞り込めば絞り込む程、シャープな像になる。よって、首１７からの散乱光のうち、主光線５３Ｐのみによる像を、撮像素子３の撮像面上での首１７の像と定義することができる。図７（ａ）、（ｂ）では、主光線５３Ｐは１つであるが、首１７の各位置において主光線が存在する。よって、各主光線について、撮像素子３の撮像面上での交差する位置を結んだ図形が、首１７の撮像面上での像となる。図８に、撮像素子３上の有効撮像領域３’と、首１７の像１７’の位置関係を示す。
図８に示すように、ここでは、撮像素子３の撮像面上での首１７の像１７’が、撮像素子３の有効撮像領域３’の外に位置するようにする。あるいは、撮像素子３の撮像面上での首１７の像１７’の大きさが、撮像素子３の有効撮像領域３’よりも大きくなるようにする。このようにすることで、首１７の像１７’、すなわちゴースト像が撮像素子３の撮像面上に形成されなくなる。具体的には、第１プリズム１０の射出面１３における首１７の大きさを、上記の関係となるように設定する。あるいは、撮像光学系の諸元（プリズム１０、２０の各面の形状、間隔、撮像素子３の像面位置、有効撮像領域の寸法）を、上記の関係となるように設定する。このようにすることで、首１７における散乱に基づいてゴースト光が発生しても、ゴースト像は撮像素子３によって撮像されない。よって、実質的に、ゴースト像の発生を防止する（ゴースト像の影響を少なくする）ことができる。
ところで、図２を参照にして説明したように、第１プリズム１０と第２プリズム２０の間には、絞り板（開口絞り）を挿入する空間（間隔）を確保する必要がある。そのために、第１プリズム１０では、第１プリズム１０の光学面（射出面）１３の有効範囲の外側を囲むように、首（斜面）１７を形成している。そして、その外側の有効範囲外部分を、切り取り面１６で削り取っている。この場合、首（斜面）１７の大きさをある程度確保しようとすると、図９（ａ）に示すように、射出面１３の外周部分が絞り２側へ突き出てしまう。そこで、図９（ｂ）に示すように、首（斜面）１７の内側の光学面１３（あるいは突出部）のうち、有効範囲の外側の部分を、切り取り面１６と略平行な第２の切り取り面１８で削り取ることが望ましい。この場合、撮像素子３の撮像面上での首１７の像１７’は、第２の切り取り面１８と光学面１３の境界線の像ではなく、切り取り面１６と第２の切り取り面１８の境界に位置する首（斜面）１７の像になる。そこで、この首（斜面）１７の像１７’が、撮像素子３の有効撮像領域３’の外に位置するようにするのが好ましい。あるいは、撮像素子３の有効撮像領域３’に比べて、首（斜面）１７の像１７’の大きさが大きくなるようにするのが好ましい。このようにすることが、ゴーストの発生を防止する上で重要である。その理由について述べる。第２の切り取り面１８では、その内側の境界線位置において、散乱光が発生する。また、第２の切り取り面１８では、その外側の境界線位置においても、散乱光が発生する。この２つの発散光を比べると、後者の散乱光の方が、ゴースト像を形成するのに大きく寄与する。よって、第２の切り取り面１８の外側の境界線位置の像が、撮像素子３の有効撮像領域３’よりも大きくするのが良いということになる。
前述のように、第１プリズム１０の射出面１３の周囲の首１７は、２次光源となってゴースト光を発生する。このゴースト光の発生を防止するには、図８で説明したように、その像１７’と有効撮像領域３’の関係を、適切に設定することが好ましい。あるいは、それと併用して、図６や図７に示したような散乱光５３（５３Ｐ、５３Ｓ）が、首１７部分から実質的に発生しないようにすればよい。そのためには、首１７の側面に、切り取り面１６と同様に、砂目処理（散乱面にする処理）５を施すか、遮光塗料（黒色塗料）６を塗布するのが好ましい。あるいは、首１７の側面に砂目処理５を施し、その上に遮光塗料６を塗布するようにしてもよい。このようにすることで（図５（ａ）〜（ｃ）参照）、ゴースト光の発生を、より効果的に防ぐことができる。あるいは、首１７の側面を平滑な面とし、その平滑な側面で反射される外界光の反射方向を狭くしてもよい。このようにして、反射光が、図６、図７に示したような光路を経てゴースト光とならないようにすればよい。さらに、首１７の側面をそのような平滑な面とし、その上に、遮光塗料６を塗布してもよい。このようにすることで、ゴースト光の発生を、より効果的に防ぐことができる。
また、第１プリズム１０では、射出面１３の周囲の首１７に起因して、ゴースト光が発生する。このゴースト光の原因となる外部光が進む光路は、図１０に示すようになる。ここで、図１のＹ軸方向を上下方向とし、Ｘ軸方向を左右方向とする。このとき、第１プリズム１０の第１面１１に、視野外の左右方向から光線５４が入射する場合を考える。この光線５４は、カバーガラス３０（図１０では図示を省いてある。）と第１プリズム１０の第１面１１を経て、第１プリズム１０内に入射する。第１プリズム１０内に入射した光線５４は、第２面１２の有効範囲中の位置（１）に入射した後、反射される。そこで反射された光線は、第３面１３の有効範囲中の位置（２）に、臨界角以上の入射角で入射し、その位置（２）で全反射される。続いて、全反射された光線は、首１７の側面１７Ｓの位置（３）に入射する。その位置（３）で散乱反射された光線は、第２面１２の有効範囲中の位置（４）に入射する。さらに、その位置（４）で反射された光線は、第１面１１の有効範囲中の位置（５）でフレネル反射される。そして、その反射光線は、正規光と同様に、第２面１２の有効範囲中の位置（６）で反射され、第３面１３を経て第１プリズム１０の外へ射出する。第１プリズム１０から射出した光線は、絞り２を通過し、第２プリズム２０の第１面２１を経て、第２プリズム２０内に入射する。２プリズム２０内に入射した光線は、第２面２２の有効範囲中の位置（７）、第３面２３の有効範囲中の位置（８）の順で反射され、第４面２４から第２プリズム２０の外へ射出する。第２プリズム２０から射出した光線は、図示しないカバーガラス４０を経て、撮像素子３の撮像面上に入射する。このように、視野外の左右方向から入射する光線５４は、第３面１３で全反射される。そして光線５４は、光線５４の入射側とは反対側の首１７の側面１７Ｓで散乱反射される。このとき、その中の一部の光線は、第１面１１でフレネル反射されて、正規光と同様の光路を進み、撮像素子３の有効撮像領域３’中に入射することになる。このようにして、首１７の側面で散乱反射された光の一部が、ゴースト光となる。
この点を、図１１〜図１４を参照にしてもう少し説明する。図１４に示すように、第１プリズム１０の射出面１３を囲むように、首１７が形成されている。この首１７の左右の側面１７Ｓは、図示のように、切り取り面１６に対して傾斜している。そこで、側面１７の傾き角θを、この撮像光学系の子午断面（図１）に対してなす角度と定義する。あるいは、θは、突起部の側面のうちの子午断面に略平行な方の法線と、子午断面の法線とのなす角度ということもできる。
図１１、図１２、図１３は、第１プリズム１０と絞り２部分の正面図であって、視野外の左方向から入射する光線５４の光路を、模式的に示している。ここで、図１１は傾き角θが中程度の場合、図１２は傾き角θが小さい場合、図１３は傾き角θが大きい場合を示している。
傾き角θが中程度の場合、視野外の左方向Ａから入射した光線５４は、第２面１２の点Ｂで反射し、射出面（第３面）１３へ向かう。そして、光線５４は、射出面１３上の点Ｃで全反射し、首１７の右側側面１７Ｓ上の点Ｐに達する。点Ｐに達した光線は、ここで多数の方向に散乱する。例えば、点Ｐに達した光線は、第２面１２のＤ点、Ｅ点、Ｆ点、Ｑ点の方向へ散乱する。これらの散乱した光線のうち、Ｑ点に向かって散乱した光線は、第２面１２上の点Ｑで反射し、更に、第１面１１上の点Ｒでフレネル反射する。そして、フレネル反射した光線は、再び第２面１２上の点Ｓで反射し、第３面１３上の点Ｔから第１プリズム１０の外へ射出する。第１プリズム１０から射出した光線は、絞り２を通って、第２プリズム２０の入射面２１（図示なし）上の点Ｕから、第２プリズム２０に入射する。第２プリズム２０に入射した光線は、像面３に到達するまで正規光路を進む。その結果、この光線（Ｑ点に向かって散乱した光線）が、ゴースト光となる。
この他の方向に向かった光線、すなわち、Ｆ点、Ｅ点、Ｄ点へ向かった光線は、第２面１２上のＦ点、Ｅ点、Ｄ点で反射される。その後、これらの光線は、それぞれ、第１面１１上のＧ１点、Ｇ２点、Ｇ３点に達する。しかしながら、その後、これらの光線は、Ｇ１点、Ｇ２点、Ｇ３点で反射されても、最終的には、絞り２の開口部に達することができない。例えば、第１面上の点Ｇ２で反射した光線は、第２面１２上の点Ｈ２で反射する。そして、点Ｈ２で反射された光線は、その後、切り取り面１６上の点Ｉ２に達する。ただし、そこで散乱しても、散乱光は、絞り２を構成する部材に吸収される。よって、散乱光は、それ以上、第２プリズム２０に向かって伝搬することができない。
図１１に示した光線の様子は、角度θが１５°前後の場合を示したものである。この角度θが５°以下、例えば２°程度になった場合、光線の様子は図１２のようになる。この場合には、点Ｐで散乱した光線のほとんどが、光線５４が入射する方向とは反対側の方向（点Ｂから点Ａに向かう方向）に散乱する。すなわち、点Ｐで散乱した光線のほとんどは、散乱点Ｐから見て絞り２の開口を越えた方向へ散乱する。よって、点Ｐで散乱された光線は、いずれも、ゴースト光とはならない。
また、角度θが４５°前後の場合、光線の様子は図１３のようになる。図１３は、図１２とは逆に、側面１７Ｓの勾配が緩くなった場合である。この場合には、点Ｐで散乱した光線のほとんどが、光線５４が入射する方向（点Ａから点Ｂに向かう方向）に散乱する。すなわち、点Ｐで散乱した光線のほとんどは、散乱点Ｐから見て絞り２の開口部から離れる方向へ散乱する。よって、この場合も、点Ｐで散乱された光線は、いずれもゴースト光はならない。
以上のような検討から、角度θが１０°〜２０°の範囲にあるときに、ゴースト光が発生することが判明した。このため、この角度θが０°＜θ＜５°又は３０°＜θ＜４５°の範囲となるように、首１７を形成することが好ましい。このようにすることで、ゴースト光の発生を低減させることが可能となる。なお、傾き角θが０°以下になると、第１プリズムに１０（首１７）を射出成型で作製するとき、第１プリズム１０を型から抜けなくなる等、製造が困難になる。傾き角θが５°以上、３０°以下だと、ゴースト光の発生量が多くなってしまう。傾き角θが４５°以上になると、切り取り面１６の部分が小さくなる。この場合、第１プリズムが、隣接する部品（絞り板等）と干渉しやすくなってしまう。そのため、首１７を設けて、隣接する部品との間隔を確保する意味があまりなくなってしまう。
上述のように、ゴースト光の発生は、第１プリズム１０の首１７が外光の２次光源となったり、その側面１７Ｓで外光が反射散乱されたりすることによる。これは、第１プリズム１０の首１７が、空気と接しているためである。すなわち、首１７が２次光源となったり、首１７で散乱光が生じるのは首１７と空気の境界面で反射散乱が生じるためである。そこで、首１７における空気接触面を、不透明な接着層で覆うようにする。このとき、接着層の屈折率は、プリズム１０の透明媒質の屈折率と略同じようにする。このようにすれば、その首１７が２次光源となったり、そこで外光が反射散乱されることはなくなる。その結果、首１７が原因となるゴースト光は生じない。具体的には、図１５に示すように、首１７と隣接する部材（ここでは、開口絞り板２’）との間に、樹脂１９を充填する。この樹脂１９は、屈折率がプリズム１０と同じであると共に、不透明な材料で構成されている。ここで、「不透明な」という意味は、光の透過率が小さいということで、必ずしも完全に遮光できるということである必要はない。また、「樹脂」としては接着剤を想定しているが、接着力が弱くても厚みのある粘着性の塗料、充填剤でもよい。なお、この充填の際に、図１５に示すように、切り取り面１６にも樹脂１９が接するようにしてもよい。このようにすれば、図３、図４で説明したようなゴースト光の発生も防止できる。
以上、本発明の撮像光学系を説明してきたが、本発明の撮像光学系は例えば次のように構成することができる。
〔１〕 開口絞りと、該開口絞りの物体側に配置され回転非対称な反射面を持つ偏心プリズムを備えた撮像光学系において、
前記偏心プリズムは、入射面、反射面、射出面の３面を有し、
前記偏心プリズムは、前記射出面の有効範囲を含むように形成された突起部と、該突起部の外側に形成された切り取り面を有し、
前記切り取り面が散乱面であることを特徴とする撮像光学系。
前記偏心プリズムは、入射面、反射面、射出面の３面を有し、
前記偏心プリズムは、前記射出面の有効範囲を含むように形成された突起部と、該突起部の外側に形成された切り取り面を有し、
前記切り取り面が散乱面であることを特徴とする撮像光学系。
〔２〕 前記切り取り面に砂目処理が施されていることを特徴とする上記〔１〕記載の撮像光学系。
〔３〕 前記切り取り面に遮光塗料が塗布されていることを特徴とする上記〔１〕又は〔２〕記載の撮像光学系。
〔４〕 開口絞りと、該開口絞りの物体側に配置され回転非対称な反射面を持つ偏心プリズムを備えた撮像光学系において、
前記偏心プリズムは、入射面、反射面、射出面の３面を有し、
前記偏心プリズムは、前記射出面の有効範囲を含むように形成された突起部と、該突起部の外側に形成された切り取り面を有し、
前記切り取り面が光吸収性を有することを特徴とする撮像光学系。
前記偏心プリズムは、入射面、反射面、射出面の３面を有し、
前記偏心プリズムは、前記射出面の有効範囲を含むように形成された突起部と、該突起部の外側に形成された切り取り面を有し、
前記切り取り面が光吸収性を有することを特徴とする撮像光学系。
〔５〕 前記切り取り面に遮光塗料が塗布されていることを特徴とする上記〔４〕記載の撮像光学系。
〔６〕 前記切り取り面に、前記偏心プリズムの透明媒質と略同じ屈折率の不透明な樹脂が接していることを特徴とする上記〔４〕記載の撮像光学系。
〔７〕 開口絞りと、該開口絞りの物体側に配置され回転非対称な反射面を持つ偏心プリズムと、前記開口絞りの像側に配置された別の光学素子と、該別の光学素子の像側に配置された撮像素子を備えた撮像光学系において、
前記偏心プリズムは、入射面、反射面、射出面の３面を有し、
前記偏心プリズムは、前記射出面の有効範囲を含むように形成された突起部と、該突起部の外側に形成された切り取り面を有し、
前記突起部の側面からの散乱光が、順に、前記反射面での反射、前記入射面でのフレネル反射、前記反射面での反射、前記射出面での屈折、前記開口絞りの通過、及び、前記別の光学素子での光学作用を受けて前記撮像素子に達する際に、前記散乱光のうちの前記開口絞り中心を通る主光線が、前記撮像素子の有効撮像領域の外に到達するように、前記撮像光学系が構成されていることを特徴とする撮像光学系。
前記偏心プリズムは、入射面、反射面、射出面の３面を有し、
前記偏心プリズムは、前記射出面の有効範囲を含むように形成された突起部と、該突起部の外側に形成された切り取り面を有し、
前記突起部の側面からの散乱光が、順に、前記反射面での反射、前記入射面でのフレネル反射、前記反射面での反射、前記射出面での屈折、前記開口絞りの通過、及び、前記別の光学素子での光学作用を受けて前記撮像素子に達する際に、前記散乱光のうちの前記開口絞り中心を通る主光線が、前記撮像素子の有効撮像領域の外に到達するように、前記撮像光学系が構成されていることを特徴とする撮像光学系。
〔８〕 開口絞りと、該開口絞りの物体側に配置され回転非対称な反射面を持つ偏心プリズムと、前記開口絞りの像側に配置された別の光学素子と、該別の光学素子の像側に配置された撮像素子を備えた撮像光学系において、
前記偏心プリズムは、入射面、反射面、射出面の３面を有し、
前記偏心プリズムは、前記射出面の有効範囲を含むように形成された突起部と、該突起部の外側に形成された切り取り面を有し、
前記突起部の側面からの散乱光が、順に、前記反射面での反射、前記入射面でのフレネル反射、前記反射面での反射、前記射出面での屈折、前記開口絞りの通過、及び、前記別の光学素子での光学作用を受けて前記撮像素子に達する際に、前記散乱光による前記突起部の側面の像が、前記撮像素子の有効撮像領域より大きくなるように、前記撮像光学系が構成されていることを特徴とする撮像光学系。
前記偏心プリズムは、入射面、反射面、射出面の３面を有し、
前記偏心プリズムは、前記射出面の有効範囲を含むように形成された突起部と、該突起部の外側に形成された切り取り面を有し、
前記突起部の側面からの散乱光が、順に、前記反射面での反射、前記入射面でのフレネル反射、前記反射面での反射、前記射出面での屈折、前記開口絞りの通過、及び、前記別の光学素子での光学作用を受けて前記撮像素子に達する際に、前記散乱光による前記突起部の側面の像が、前記撮像素子の有効撮像領域より大きくなるように、前記撮像光学系が構成されていることを特徴とする撮像光学系。
〔９〕 前記開口絞りの像側に配置された別の光学素子と、該別の光学素子の像側に配置された撮像素子を有することを特徴とする上記〔１〕記載の撮像光学系。
〔１０〕 前記首状の側面に遮光塗料が塗布されていることを特徴とする上記〔９〕記載の撮像光学系。
〔１１〕 前記開口絞りの像側に配置された別の光学素子と、該別の光学素子の像側に配置された撮像素子を有することを特徴とする上記〔２〕記載の撮像光学系。
〔１２〕 前記首状の側面に遮光塗料が塗布されていることを特徴とする上記〔１１〕記載の撮像光学系。
〔１３〕 前記首状の側面に、前記偏心プリズムの透明媒質と略同じ屈折率の不透明な樹脂が接していることを特徴とする上記〔１１〕記載の撮像光学系。
〔１４〕 開口絞りと、該開口絞りの物体側に配置され回転非対称な反射面を持つ偏心プリズムを備えた撮像光学系において、
前記偏心プリズムは、入射面、反射面、射出面の３面を有し、
前記偏心プリズムは、前記射出面の有効範囲を含むように形成された突起部と、該突起部の外側に形成された切り取り面を有し、
前記突起部の側面が平滑な面であることを特徴とする撮像光学系。
前記偏心プリズムは、入射面、反射面、射出面の３面を有し、
前記偏心プリズムは、前記射出面の有効範囲を含むように形成された突起部と、該突起部の外側に形成された切り取り面を有し、
前記突起部の側面が平滑な面であることを特徴とする撮像光学系。
〔１５〕 前記首状の側面に遮光塗料が塗布されていることを特徴とする上記〔１４〕記載の撮像光学系。
〔１６〕 前記首状の側面に、前記偏心プリズムの透明媒質と略同じ屈折率の不透明な樹脂が接していることを特徴とする上記〔１４〕記載の撮像光学系。
〔１７〕 開口絞りと、該開口絞りの物体側に配置され回転非対称な反射面を持つ偏心プリズムを備えた撮像光学系において、
前記偏心プリズムは、入射面、反射面、射出面の３面を有し、
前記偏心プリズムは、前記射出面の有効範囲を含むように形成された突起部と、該突起部の外側に形成された切り取り面を有し、
前記突起部の側面が前記切り取り面に対して傾斜しており、
前記突起部の側面のうちの子午断面に略平行な方の法線と、前記子午断面の法線とのなす角度θが、０°＜θ＜５°又は３０°＜θ＜４５°を満足することを特徴とする撮像光学系。
前記偏心プリズムは、入射面、反射面、射出面の３面を有し、
前記偏心プリズムは、前記射出面の有効範囲を含むように形成された突起部と、該突起部の外側に形成された切り取り面を有し、
前記突起部の側面が前記切り取り面に対して傾斜しており、
前記突起部の側面のうちの子午断面に略平行な方の法線と、前記子午断面の法線とのなす角度θが、０°＜θ＜５°又は３０°＜θ＜４５°を満足することを特徴とする撮像光学系。
本発明は、以上のゴースト光の発生防止手段を用いることで、ゴースト光の発生を低減する、あるいはゴースト光の影響を抑えることが可能になる。また、以上のゴースト光の発生防止手段を複数併用することで、より効果的に、ゴースト光の発生を低減する、あるいはゴースト光の影響を抑えることが可能になる。
１…軸上主光線（光軸）
２…絞り
２’…絞り板
３…撮像素子（像面）
３’…撮像素子上の有効撮像領域
５…砂目処理（散乱面にする処理）
６…遮光塗料（黒色塗料）
１０…第１プリズム
１１…第１プリズムの第１面
１２…第１プリズムの第２面
１３…第１プリズムの第３面
１６…切り取り面
１７…斜面（側面、首）
１７Ｓ…首の正面から見て左右の側面
１７Ｆ…首の側面側から見て前方の側面
１７’…首の像
１８…第２の切り取り面
１９…屈折率がプリズムと同じ不透明な樹脂
２０…第２プリズム
２１…第２プリズムの第１面
２２…第２プリズムの第２面
２３…第２プリズムの第３面
２４…第２プリズムの第４面
２６…切り取り面
２７…斜面（側面、首）
３０…カバーガラス
３１…カバーガラスの前面
３２…カバーガラスの後面
４０…カバーガラス
４１…カバーガラスの前面
４２…カバーガラスの後面
５１…正規方向から外れた光線
５２…全反射光
５３…首から出る光線（光束）
５３Ｐ…主光線
５３Ｓ…従属光線
５４…視野外の左右方向から入射する光線
２…絞り
２’…絞り板
３…撮像素子（像面）
３’…撮像素子上の有効撮像領域
５…砂目処理（散乱面にする処理）
６…遮光塗料（黒色塗料）
１０…第１プリズム
１１…第１プリズムの第１面
１２…第１プリズムの第２面
１３…第１プリズムの第３面
１６…切り取り面
１７…斜面（側面、首）
１７Ｓ…首の正面から見て左右の側面
１７Ｆ…首の側面側から見て前方の側面
１７’…首の像
１８…第２の切り取り面
１９…屈折率がプリズムと同じ不透明な樹脂
２０…第２プリズム
２１…第２プリズムの第１面
２２…第２プリズムの第２面
２３…第２プリズムの第３面
２４…第２プリズムの第４面
２６…切り取り面
２７…斜面（側面、首）
３０…カバーガラス
３１…カバーガラスの前面
３２…カバーガラスの後面
４０…カバーガラス
４１…カバーガラスの前面
４２…カバーガラスの後面
５１…正規方向から外れた光線
５２…全反射光
５３…首から出る光線（光束）
５３Ｐ…主光線
５３Ｓ…従属光線
５４…視野外の左右方向から入射する光線
Claims (5)
- 開口絞りと、該開口絞りの物体側に配置され回転非対称な反射面を持つ偏心プリズムを備えた撮像光学系において、
前記偏心プリズムは、入射面、反射面、射出面の３面を有し、
前記偏心プリズムは、前記射出面の有効範囲を含むように形成された突起部と、該突起部の外側に形成された切り取り面を有し、
前記切り取り面が散乱面であることを特徴とする撮像光学系。 - 開口絞りと、該開口絞りの物体側に配置され回転非対称な反射面を持つ偏心プリズムを備えた撮像光学系において、
前記偏心プリズムは、入射面、反射面、射出面の３面を有し、
前記偏心プリズムは、前記射出面の有効範囲を含むように形成された突起部と、該突起部の外側に形成された切り取り面を有し、
前記切り取り面が光吸収性を有することを特徴とする撮像光学系。 - 開口絞りと、該開口絞りの物体側に配置され回転非対称な反射面を持つ偏心プリズムと、前記開口絞りの像側に配置された別の光学素子と、該別の光学素子の像側に配置された撮像素子を備えた撮像光学系において、
前記偏心プリズムは、入射面、反射面、射出面の３面を有し、
前記偏心プリズムは、前記射出面の有効範囲を含むように形成された突起部と、該突起部の外側に形成された切り取り面を有し、
前記突起部の側面からの散乱光が、順に、前記反射面での反射、前記入射面でのフレネル反射、前記反射面での反射、前記射出面での屈折、前記開口絞りの通過、及び、前記別の光学素子での光学作用を受けて前記撮像素子に達する際に、前記散乱光のうちの前記開口絞り中心を通る主光線が、前記撮像素子の有効撮像領域の外に到達するように、前記撮像光学系が構成されていることを特徴とする撮像光学系。 - 開口絞りと、該開口絞りの物体側に配置され回転非対称な反射面を持つ偏心プリズムと、前記開口絞りの像側に配置された別の光学素子と、該別の光学素子の像側に配置された撮像素子を備えた撮像光学系において、
前記偏心プリズムは、入射面、反射面、射出面の３面を有し、
前記偏心プリズムは、前記射出面の有効範囲を含むように形成された突起部と、該突起部の外側に形成された切り取り面を有し、
前記突起部の側面からの散乱光が、順に、前記反射面での反射、前記入射面でのフレネル反射、前記反射面での反射、前記射出面での屈折、前記開口絞りの通過、及び、前記別の光学素子での光学作用を受けて前記撮像素子に達する際に、前記散乱光による前記突起部の側面の像が、前記撮像素子の有効撮像領域より大きくなるように、前記撮像光学系が構成されていることを特徴とする撮像光学系。 - 前記開口絞りの像側に配置された別の光学素子と、該別の光学素子の像側に配置された撮像素子を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像光学系。
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| JP2005114389A JP4749753B2 (ja) | 2005-04-12 | 2005-04-12 | 撮像光学系 |
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