JP2005345806A

JP2005345806A - 撮影光学系および撮像装置

Info

Publication number: JP2005345806A
Application number: JP2004165928A
Authority: JP
Inventors: Takashi Miyano; 俊宮野; Michio Cho; 倫生長; Yoshihiro Ishikawa; 欣宏石川
Original assignee: Fujinon Corp; Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujinon Corp; Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2004-06-03
Filing date: 2004-06-03
Publication date: 2005-12-15

Abstract

【課題】レンズ設計の自由度を確保しつつ、赤外線を一様にカットすることができ、かつ全長を短く抑えた撮影光学系およびその撮影光学系を備えた撮像装置を提供する。
【解決手段】反射プリズム１１１を赤外線吸収部材で形成する。その反射プリズム１１１内を透過する光はどれも同じ長さを進行するので反射プリズム１１１内を透過する赤外線が一様に吸収される。このように赤外線を一様に吸収することで、ゴーストやフレアの発生を抑える。
【選択図】図２

Description

本発明は、撮像素子に被写体を結像させる撮影光学系およびその撮影光学系を備えた撮像装置に関する。

デジタルカメラの薄型化が進み、その薄型のカメラボディ内に配設されるような撮像素子の小型化や撮影光学系の全長の短縮化が図られている（例えば特許文献１参照）。この撮像素子の小型化にあっては小型化を図るのに最も適した半導体性の固体撮像素子が良く用いられている。しかし、この固体撮像素子（ＣＣＤやＣＭＯＳ）は、眼の分光感度に比べて、より長波長側（赤外域、およそ６８０ｎｍ以上の領域）にも高い感度を有するので、自然な色再現を実現するには撮影光学系内の赤外線をカットする作用のあるフィルタを挿入することが知られている。このフィルタとして多層膜コートを用いた反射型の赤外線カットフィルタが広く用いられるようになってきている。

しかし、この反射型の赤外線カットフィルタは可視光をできる限り透過させるようにしてあっても通常の反射防止の多層膜に比べると可視光の反射率が高いものが多い。このため固体撮像素子の表面に光沢がある場合などに、その固体撮像素子の表面とフィルタの撮像素子側の面との間で多重反射が起きてしまって、これが意図しない像となって撮像素子の撮像面に写しこまれたり（ゴースト）、撮像素子の撮像面全体に不要光として広がってしまって像のコントラストを低下させたり（フレア）してしまうことがある。
特開２００４−３８０５９号公報

本発明は、上記事情に鑑み、レンズ設計の自由度を確保しつつ、赤外線を一様にカットすることができ、かつ全長を短く抑えた撮影光学系およびその撮影光学系を備えた撮像装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の撮影光学系は、撮像素子に被写体を結像させる撮影光学系において、
この撮影光学系は、光軸方向前方から順に、少なくとも１枚の凹レンズを含む負のレンズ群、反射プリズム、少なくとも１枚の凸レンズを含む正のレンズ群を有するものであって、
上記反射プリズムが、赤外線を吸収する赤外線吸収部材で形成されたものであることを特徴とする。

上記本発明の撮影光学系によれば、この撮影光学系内に赤外線吸収部材で形成された反射プリズムが吸収型フィルタになって、この撮影光学系に入射した光がプリズム内を透過しているときに赤外線が吸収される。いままでであれば、前述のように赤外カットフィルタを用いた場合ではゴーストやフレアが発生しやすく、また撮影レンズを赤外線吸収部材で形成する場合には、レンズの中央と周縁部との厚さの違いによって赤外線が一様に吸収されず、しかも撮影レンズの設計の自由度が極端に制限されるという問題が発生していたが、本発明によれば上記反射プリズムが上記赤外線吸収部材で形成されるので、その反射プリズム内を進行する光の光路長が一定に保たれ赤外線が一様にカットされる。また上記反射プリズムを赤外線吸収部材で形成することは、レンズを赤外線吸収部材で形成するよりも遥かに容易であって、またレンズを赤外線吸収部材で形成するものではないのでレンズ設計にも大きな自由度が与えられる。

また、反射プリズムを用いることで撮影光学系が折り曲げられて全長が短縮化されたものと同等の効果が得られ薄型のボディであっても本発明の撮影光学系を簡単に搭載することができる。

その場合、撮像素子とその撮像素子に被写体を結像させる撮影光学系とを備え、その撮影光学系で被写体像を捉えることにより撮影を行なう撮像装置において、
上記撮影光学系は、光軸方向前方から順に、少なくとも１枚の凹レンズを含む負のレンズ群、反射プリズム、少なくとも１枚の凸レンズを含む正のレンズ群を有し、
上記反射プリズムが、赤外線を吸収する赤外線吸収部材で形成されたものであることを
特徴とする。

このように本発明の撮影光学系が本発明の撮像装置に適用されると撮像装置の薄型化が図れる。

以上説明したように本発明によれば、レンズ設計の自由度を確保しつつ、赤外線を一様にカットすることができ、かつ全長を短く抑えた撮影光学系およびその撮影光学系を備えた撮像装置が実現される。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図１は本発明の実施形態であるデジタルカメラの外観を示す図である。

図１（ａ）は、斜め上方から見た構成斜視図であり、図１（ｂ）はそのデジタルカメラを背面から見た背面図である。

本実施形態のデジタルカメラ１００のカメラボディ１０１は薄型構造であって、そのカメラボディ１０１内には撮影を行うための撮影光学系１１０と被写体に閃光を発光するための閃光発光装置（図示せず）とが備えられている。また本実施形態のデジタルカメラ１００には直視型のファインダ（図示せず）も設けられており、そのファインダの対物窓１０１ｂを経由して導かれる被写体光がカメラ背面側に設けられた図示しない接眼部で視認可能な構成になっている。

カメラボディ１０１表面にはカメラボディ１０１内部に配設された撮影光学系１１０に被写体光を導くための第１レンズ１０１ａと閃光発光装置の閃光を被写体に向けて発光するための閃光発光窓１０１ｃとがファインダの対物窓１０１ｂを挟んで両側にそれぞれ設けられている。

またカメラボディ１０１の背面側にはＬＣＤ表示装置の表示パネル１２０も設けられており、そのＬＣＤ表示装置の表示パネル１２０の被写体像でもフレーミングを行うことができる。ＬＣＤ表示装置の表示パネル１２０で表示される被写体像あるいはファインダ用の窓から取り込まれた被写体光により接眼部で視認される被写体像いずれかでフレーミングを行い、レリーズ釦１０２を押して撮影を行うことができる。

図２は第１レンズ１０１ａを含む撮影光学系１１０の構成図である。

図２に示すようにカメラボディ１０１表面に配設された第１レンズ１０１ａを経由して導かれた被写体光はその第１レンズ１０１ａの光軸とは略直交する方向に反射プリズム１１１によって折り曲げられその折り曲げられた被写体光が後群のレンズ１１２〜１１７で固体撮像素子１１８まで導かれその固体撮像素子１１８の撮像面に像が結ばれる。

このように固体撮像素子１１８の撮像面に被写体像を結像させる後群のレンズ１１２〜１１７の並び方向がカメラボディ１０１の厚み方向に設けられるのではなく、カメラボディ１０１の高さ方向に並んで設けられるのでカメラボディ１０１の厚みを薄くすることができる。

さらに、この撮影光学系１１０は、光軸方向前方から順に、少なくとも１枚の凹レンズ１０１ａを含む負のレンズ群、反射プリズム１１１、少なくとも１枚の凸レンズ１１２を含む正のレンズ群を有するものであって、反射プリズム１１１が、赤外線を吸収する赤外線吸収部材で形成されたものである。このため、固体撮像素子１１８の感度を調節するために赤外線カットフィルタをわざわざ挿入しなくても良く、撮影光学系自体の全長が短縮されて今までよりも低い高さであって、しかも薄型のボディ内に撮影光学系が整然と配置されるようになっている。

この例では、上記負のレンズ群、反射プリズム、一つの凸レンズ１１２を含む正のレンズ群１１２のほか、その一つの凸レンズを含む正のレンズ群の後方にズームバリエータ（焦点距離変更用移動レンズ群）１１３，１１４が、その後方に絞り１１９が配備され、またその後方に固定レンズ１１５が、更にその後方にフォーカス用レンズ１１６，１１７が配備され、そのフォーカス用レンズ１１６，１１７で結像される位置に撮像素子１１８が配備された例が示されている。その撮像素子１１８に従来例のところで説明した固体撮像素子が用いられている。

図２には、この撮影光学系１１０に入射した光が固体撮像素子１１８へ到達するまでの光路が描かれており、第１レンズ１０１ａを通って入射した入射光が反射プリズム１１１の反射面１１１Ａで反射され出射面から出射されてその出射された光が正のレンズ１１２を含むレンズ群１１２により一旦収束され、さらにその収束された光が後方のズームバリエータ１１３，１１４、さらにレンズ１１５〜１１７を経て固体撮像素子１１８へ達している様子が示されている。この反射プリズム１１１内を光が伝播している最中に、長波長側（いわゆる赤外域の光）の光が吸収され、その反射プリズム１１１からその長波長（６８０ｎｍ以上の波長帯）の光がカットされた光が出射されて固体撮像素子１１８に鮮明な像が結像される。

ここで、反射プリズム１１１の効果を、図３を参照して説明する。

図３は、反射プリズム１１１を形成している赤外線吸収部材の透過特性を示す図である。

図３の縦軸には透過率が、図３の横軸には光の波長がそれぞれ示されている。また、この図３には１ｍｍ厚の場合の透過率が示されている。

図３には２００ｎｍ〜５０００ｎｍまでの波長の透過率が示されており、この赤外線吸収部材は、長波長側である赤外域（６８０ｎｍ以上の領域）に減衰域がある。前述したようにこの図３に示されているのは赤外線吸収部材の厚さが１ｍｍの場合の透過率であるから、反射プリズムであれば入射光が反射して出射するまでの光路長を、図３に示した透過率に掛け合わせれば、反射プリズムでのトータルの透過率が得られる。

以降、厚さを厚くした場合、透過率がどの程度になるかを、算出例を掲げて説明する。

図３より波長６００ｎｍの透過率は０．８３６である。この透過率は１ｍｍ厚の値であるので、この赤外線吸収部材では、その厚さ（ｔ）が増加していったときに１ｍｍ厚の透過率０．８３６が０．８３６のｔ乗づつ減少していくものとして、波長６００ｎｍの光の透過率を０．５にするように赤外線吸収部材の厚さを算出してみると、その厚さｔは
０．８３６^t＝０．５の関係から
ｔ＝ｌｏｇ（０．５）／ｌｏｇ（０．８３６）＝３．８７ｍｍ（式１)
になる。

この３．８７ｍｍの厚さを赤外線吸収部材に持たせたとすると、例えば波長７００ｎｍを持つ光の透過率Ｔ（７００ｎｍ）は、
厚さ１ｍｍのときの透過率０．２４１として０．２４１^3.87、つまり
Ｔ（７００ｎｍ）≒０．００４になる。

このように赤外線吸収部材の厚さを３．８７ｍｍにすると、波長６００ｎｍの光を透過率０．５で透過させて、波長７００ｎｍの光を透過率０．００４で透過させるような減衰カーブを持つフィルタが構成されて長波長側（赤外域）の光が効率よく吸収される。また図２に示す反射プリズム１１１の場合には、反射プリズム１１１の大きさではなく、その反射プリズム１１１内の光路長を、式１で算出した長さと同等あるいはそれ以上にすれば良く、そうすると赤外域の光がプリズム内で一様に吸収されるフィルタが構成される。

このようにして赤外線吸収部材で反射プリズムを形成すると、長波長側の光が効果的に吸収されて多重反射が起こることもなくなって鮮明な画像が固体撮像素子の撮像面上に結像される。

本発明の実施形態であるデジタルカメラの外観を示す図である。第１レンズ１０１ａを含む撮影光学系１１０の構成図である。反射プリズム１１１を形成している赤外線吸収部材を伝播する光の透過特性を示す図である。

符号の説明

１００撮像装置
１１０撮影光学系
１０１ａ第１レンズ
１１１反射プリズム
１１２第２レンズ
１１３１１４ズームバリエータ
１１５固定レンズ
１１６１１７フォーカス用レンズ
１１８固体撮像素子
１２０液晶パネル

Claims

撮像素子に被写体を結像させる撮影光学系において、
この撮影光学系は、光軸方向前方から順に、少なくとも１枚の凹レンズを含む負のレンズ群、反射プリズム、および少なくとも１枚の凸レンズを含む正のレンズ群を有するものであって、
前記反射プリズムが、赤外線を吸収する赤外線吸収部材で形成されたものであることを特徴とする撮影光学系。
撮像素子と該撮像素子に被写体を結像させる撮影光学系とを備え、該撮影光学系で被写体像を捉えることにより撮影を行なう撮像装置において、
前記撮影光学系は、光軸方向前方から順に、少なくとも１枚の凹レンズを含む負のレンズ群、反射プリズム、少なくとも１枚の凸レンズを含む正のレンズ群を有し、
前記反射プリズムが、赤外線を吸収する赤外線吸収部材で形成されたものであることを
特徴とする撮像装置。