JP2007017698A - 反射光学系組立ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 自由曲面形状の反射面を有する光学素子を用いる反射光学系組立ユニットにおいて、迷光が生じることを防止できる反射光学系組立ユニットを提供する。
【解決手段】 この反射光学系組立ユニットは、自由曲面形状の反射面５２を有する第１プリズム４１と、自由曲面形状の２つの反射面６２，６３を有する第２プリズム４２と、絞り開口部４３ａを有する保持部材４３とを備えている。第１プリズム４１の射出面５３には、迷光防止手段として、主要光線が通る光学有効面５３ａの周囲と段差部５８との間の主要光線が通らない部位に、滑らかに連続する曲面を含む拡張面５７が形成されている。第２プリズム４２には、入射面６１と射出面６４とが交わる角部６７に、迷光防止手段として、角部６７のエッジの一部を除去してなる面取り部６８が形成されている。
【選択図】 図７

Description

本発明は、デジタルカメラ、カメラ付携帯電話、携帯端末装置等に使用される撮像装置用の反射光学系組立ユニットに係り、特に、反射面等に自由曲面を用いた反射光学系組立ユニットに関する。

最近のデジタルカメラやカメラ付携帯電話は、小型化、薄型化、高性能化が要求されてきている。これらの機器に共軸系の光学系を使用した撮像装置においては、撮像装置の大きさをコンパクトにしようとすると、レンズの枚数を少なくする必要がある。しかしレンズの枚数を少なくすると光学系で発生する収差を小さく抑えることが困難になり、画質が低下する。また画質を良くしようとすると、レンズの枚数を多くする必要が発生し、この結果、撮像装置が大きくなるという問題が発生する。この問題に対応するための一手段として、偏心光学系を使用した撮像装置が提案されている。例えば、自由曲面等を有するプリズム光学系を使用した撮像光学系を用いる撮像装置が下記の特許文献１〜３に記載されている。

これらの特許文献に記載されている技術の狙いは、プリズムを使用して撮像光学系を形成し、そのプリズムの光入射面や、光射出面、あるいは反射面に自由曲面を使用することによって、コンパクトでかつ画質の良い画像を得ることができる点である。これらの特許文献では、２個プリズム（第１プリズムと第２プリズム）を組合わせ、物体に近い方の第１プリズムの光入射面、反射面、光射出面と、撮像面に近い方の第２プリズムの光入射面、二つの反射面、光射出面等の全てに自由曲面を使用することが記載されている。

このような光学系の特徴としては、
（１）３面ある反射面に光学的パワーを有する自由曲面を使用しているが、これらの反射面は従来の共軸光学系等のレンズを用いる屈折光学系と比較して、大きな光学的パワーを得ることができると同時に、色収差の影響を受けない。
（２）前記（１）に記述した理由で光路長の大きい光学系を複数回折曲げることにより、コンパクトな空間内に多数の光学面を有することができる。したがって、限られた空間内に光学要素を凝縮して設定することができる。
（３）光学性能を高めるには光学系全体の光路長をある程度大きくすることが望まれるが、前記プリズム光学系を採用することにより、従来の共軸光学系と比較して、光路を折曲げることによって光路長を大きくすることができるため、光学性能を高めることができるとともに、全体の大きさをコンパクトにすることができる。

以上の理由から、例えば特許文献１の撮像装置では、コンパクトでありながら、画質を高めることができる。
なお、特開平７−３３３５０５号公報に記載されている光学系では、被写体側から順に、反射鏡、レンズによる光学系、反射鏡により構成されているが、このような構成に比べて特許文献２や特許文献３に記載されている光学系は、横幅を小さくすることができるため、よりコンパクトな撮像装置を提供することができる。
特開２００５−５５７５５公報 特開２００２−１９６２４３公報 特開２００３−８４２００公報

前記従来の撮像装置を小型、薄型のデジタルカメラ、カメラ付携帯電話、または携帯端末装置等に使用するために、２個のプリズム（第１プリズムと第２プリズム）を組合わせ、物体に近い方の第１プリズムの光入射面、反射面、光射出面と、撮像面に近い方の第２プリズムの光入射面、二つの反射面、光射出面等の全てに自由曲面を使用することが考えられる。

このような光学系において、図２０に示すように、第１プリズム１００の光射出面において、主要光線が通る光学有効面１０１とその周囲の領域との間に段差部１０３が形成されている場合に、主要光線の経路がずれて段差部１０３のエッジ等に光が当たると輝点が発生し、有害な迷光１０４を生じて画質が低下する原因となる。同様に、図２０に示す第２プリズム１１０の光入射面において、主要光線が通る光学有効面１１１とその周囲の領域との間に段差部１１３が形成されている場合に、主要光線の経路がずれて段差部１１３のエッジ等に光が当たると輝点が発生し、迷光１１４が生じる原因となる。

従って本発明の目的は、自由曲面形状の光学素子を有する反射光学系組立ユニットにおいて、有害な迷光の発生を防止できる反射光学系組立ユニットを提供することにある。

本発明は、物体からの光束を入射して結像面に物体像を形成するための自由曲面形状の反射面を有し、物体からの光束を入射するための入射光軸と前記結像面に光束を射出するための射出光軸とが互いに略平行でかつ所定の間隔を有する少なくとも２個の光学素子と、前記結像面に配置され、前記光学素子により形成された物体像を電気信号に変換する撮像素子とを有する反射光学系組立ユニットにおいて、前記光学素子に迷光防止手段を具備したことを特徴とするものである。前記光学素子は、例えば第１プリズムと第２プリズムである。

本発明の好ましい形態では、前記第１プリズムの射出面と前記第２プリズムの入射面との間に、絞り開口部を有する保持部材が設けられ、この保持部材の絞り開口部によって、主要光線を絞るようにしてもよい。

前記迷光防止手段の一つの形態は、前記第１プリズムの射出面において、主要光線が通る領域（光学有効面）を含む光学面とその周囲の領域との間に形成される段差部を、前記主要光線が通る領域から離間してなるものである。この明細書で言う「主要光線が通る領域」は光学有効面と定義され、撮像に関わる有効光線が通る光学機能面である。
さらにこの迷光防止手段は、前記第１プリズムの段差部のエッジまたは前記射出面の光学有効面近傍のエッジを除去してなる面取り部を含んでいてもよい。

前記迷光防止手段の一つの形態は、前記第１プリズムの射出面において、前記主要光線が通る領域の周囲に設けられたマスキング部である。このマスキング部は、例えば非透光性のシートまたは塗膜からなる。

前記迷光防止手段の他の形態は、前記第２プリズムの入射面と該入射面の隣りに形成された射出面とが交わる角部において、該角部のエッジの少なくとも一部を除去してなる面取り部である。
前記迷光防止手段は、前記第２プリズムの入射面において、主要光線が通る領域の周囲に設けられたマスキング部を具備してもよい。

本発明によれば、自由曲面形状の反射面を有し、入射光軸と射出光軸とが互いに略平行でかつ所定の間隔を有する少なくとも２個の光学素子と、これら光学素子により形成された物体像を電気信号に変換する撮像素子とを有する反射光学系組立ユニットにおいて、前記光学素子に前記迷光防止手段を設けたことにより、迷光の発生が抑制され、より優れた画質を得ることができる。
前記光学素子が第１プリズムと第２プリズムの場合に、これら第１プリズムの射出面と第２プリズムの入射面との間に絞り開口部を有する保持部材を設けるようにすれば、画質をさらに良くすることが可能である。

以下に本発明の第１の実施形態について、図１から図１０を参照して説明する。
図１は撮像用機器の一例としてのデジタルカメラ１の外観を示している。図２は、このデジタルカメラ１の内部全体を示すブロック図である。図１と図２に示されるように、デジタルカメラ１の外装２に、レリーズボタン３と、暗闇時に使用するフラッシュ４と、撮像光入射用のカバーガラス５等が設けられている。さらに外装２の背面に画像モニタ６が設けられている。

画像モニタ６は、操作者が撮影対象物を視認するためのファインダ機能と、撮影画像を操作者に表示する機能を有している。レリーズボタン３とフラッシュ４は、図２のブロック図に示されるＣＰＵ７に接続され、操作者がレリーズボタン３を操作したときに、このデジタルカメラ１による撮影が行われる。

図２に示すように、デジタルカメラ１の内部に、撮像装置１０と、ＬＳＩを用いた処理手段としての画像プロセス処理回路１１と、下記の「適用された記録媒体」としての記録部１２などが収容されている。画像プロセス処理回路１１は、撮像装置１０に取付けられた撮影基板１３に実装されている。

画像プロセス処理回路１１は、撮像装置１０によって得られる電気信号に所定の電気的プロセス処理（例えば色処理、ホワイトバランス、自動露光、出力信号フォーマット化など）を施すことにより、画像データを得る機能を担っている。記録部１２は、画像プロセス処理回路１１からの画像データを、適用された記録媒体に記録するための情報記録媒体の一手段として機能する。ここで「適用された記録媒体」とは、このデジタルカメラ１に内蔵されたフラッシュメモリや、外部から挿脱可能なメモリカード等のことである。

図３は撮像装置１０の外観を示す斜視図、図４は撮像装置１０の内部を示す断面図である。この撮像装置１０は、反射光学系組立ユニット２０と、前記の画像プロセス処理回路１１と、前記の撮影基板１３などを含んでいる。反射光学系組立ユニット２０は、固定枠２１と、遮光カバー２２と、撮像素子２３と、遮光カバー２２の内部に収容された光学素子であるところの下記の２個のプリズム４１，４２と、下記の絞り開口部４３ａを有する保持部材４３などを含んでいる。

図２および図３に示すように、固定枠２１に取付部２１ａ，２１ｂが設けられている。一例として取付部２１ａ，２１ｂに孔３０が形成され、これらの孔３０に挿入されるねじ部材３１（図２に示す）によって、取付部２１ａ，２１ｂを外装２の内面に固定するようになっている。図４に示されるように、固定枠２１と遮光カバー２２とによって、プリズム４１，４２と保持部材４３を収容するための密閉された防塵空間が構成されている。

２個のプリズム４１，４２は回転非対称な偏心光学系を構成し、その結像面に、物体像を電気信号に変換するためのセンサとしての前記撮像素子２３が配置されている。図４に示すように、遮光カバー２２の入射側の開口部である入射窓２５に、カバーガラス２６が装着されている。

固定枠２１の所定位置にプリント基板３５が取付けられている。このプリント基板３５には、光を通過する開口部３６が形成されている。このプリント基板３５に、前記撮像素子２３と、赤外線カットフィルタまたは防塵用カバーガラス等の光学部材３９が接合されている。またこのプリント基板３５に、例えば異方性導電ゴムなどの導電部材３７を介して前記撮影基板１３が固着され、この撮影基板１３に前記画像プロセス処理回路１１が実装されている。プリント基板３５は、図示しない接着剤等によって、固定枠２１に固定されている。

反射光学系組立ユニット２０は、後に詳細に説明する光学素子としての第１プリズム４１および第２プリズム４２と、保持部材４３などを有している。図５は、第１および第２プリズム４１，４２を保持部材４３に組付けた状態の斜視図である。図６は、第１および第２プリズム４１，４２の光線図の一例を示している。図７は第１および第２プリズム４１，４２と保持部材４３を分解して示す斜視図である。

保持部材４３は樹脂成形などによって製作され、後に詳細に説明するように、第１プリズム４１の嵌合ボスである位置決め部５３ｃ，５３ｄを、嵌合孔である位置決め保持部４３ｅ，４３ｄに嵌合させ、かつ、第２プリズム４２の嵌合ボスである位置決め部６１ｃ，６１ｄを、嵌合孔である位置決め保持部４３ｆ，４３ｇに嵌合させ、接着剤などによって第１および第２プリズム４１，４２を保持部材４３に固定するようになっている。

第２プリズム４２の射出側に前記光学部材３９が配置されている。第２プリズム４２から出た光は結像面４５にて結像する。この結像面４５に、前記撮像素子２３の受光面が配置されている。撮像素子２３の受光面は本発明で言う結像面４５に対応する。

図４から図６に示すように、第１プリズム４１は、回転非対称な偏心光学系の入射面５１と、回転非対称な反射面５２と、回転非対称な偏心光学系の射出面５３とを有する回転非対称な偏心光学系プリズムである。第１プリズム４１の入射面５１は、遮光カバー２２の入射窓２５に対向している。反射面５２には、例えばアルミニウム蒸着等によるコーティング層５４（図４に示す）が形成されている。

図８に示されるように、第１プリズム４１の射出面５３は、金型構造上および光線高さの設計上、一部に切欠き部５５を有している。この第１プリズム４１は、撮影対象物から集光した光線を、回転非対称な偏心光学面である射出面５３より射出する。この第１プリズム４１は、絞り開口部４３ａを有する保持部材４３の絞り位置に光学瞳位置を有し、後述する第２プリズム４２の回転非対称な偏心光学系の入射面６１に光線を導く。第１プリズム４１の光学有効面５３ａを含む円形の光学面５６の周囲の外側領域に、平面部５３ｂが形成されている。

図８に示されるように、第１プリズム４１の射出面５３の光学有効面（主要光線部）５３ａは、第１プリズム４１を成形する金型構造上の理由により、射出面５３に形成された凹面によって構成されている。この射出面５３には、光学有効面５３ａを含む前記光学面５６と、迷光防止手段として機能する拡張面５７と、段差部５８とが形成されている。

第１プリズム４１に設ける迷光防止手段は、光学有効面５３ａと平面部５３ｂとの間の前記段差部５８を、主要光線が通る領域である光学有効面５３ａから拡張面５７の分だけ離間した位置に形成することにより、射出面５３に形成される光学面５６を実質的に拡大し、段差部５８による輝点の発生を防ぐようにしている。図１０に示されるように、拡張面５７は、光学有効面５３ａから段差部５８に向かって、曲面から平面へときわめて滑らかに変化する形状であり、光学有効面５３ａから段差部５８に至る間に段差等の不連続面が生じないようにしている。

図８に示すように第１プリズム４１の平面部５３ｂは、円柱状に形成された２つの光学軸方向に直交する面にある位置決め部５３ｃ，５３ｄと、射出光学軸方向の位置決めのための半球面状に形成された３つの突起部５３ｅ，５３ｆ，５３ｇなどを有している。位置決め部５３ｃ，５３ｄは、光学有効面５３ａの外側位置に設けられている。図８では、位置決め部５３ｃ，５３ｄは、光学有効面５３ａを中心として設けることで、第１プリズム４１の取付け位置バランスが左右等しくなるように、射出光軸中心に関して対称に設けられている。

突起部５３ｅ，５３ｇは、光学有効面５３ａを中心として位置決め部５３ｃ，５３ｄの外側位置に設けられている。よって、光学有効面５３ａの中心位置からの距離で比べると、光軸方向と平行に位置決め部５３ｃ，５３ｄまでの距離に比べて、突起部５３ｅ，５３ｇまでの距離の方が長い。突起部５３ｆは、光学有効面５３ａの外側であって、位置決め部５３ｃ，５３ｄの内側位置に設けられている。このように、３つの突起部のうち、少なくとも２つの突起部は、光学有効面５３ａの中心位置からの距離で比べると、面の取付け精度を高めるために位置決め部までの距離に比べて長い（遠い）位置に設けられ光軸方向に直交する。

図４に示すように第２プリズム４２は、回転非対称な偏心光学系の入射面６１と、反射面６２と、反射面６３と、射出面６４とを有する偏心プリズムで構成されている。反射面６２と反射面６３のうち少なくとも一つは回転非対称な面であることにより、光学的に非常に高い性能（周辺性能、収差性能）を得ることができる。これら反射面６２，６３に、例えばアルミニウム蒸着等によるコーティング層６５，６６（図４に示す）が形成されている。

第２プリズム４２の回転非対称な偏心光学系の入射面６１は、図９に示すように、主要光線が通る光学有効面６１ａと、光学有効面６１ａの外側領域に平面に形成された平面部６１ｂを有している。光学有効面６１ａの一例はシリンドリカル（cylindrical）な自由曲面からなる。図７に示すように射出面６４は、角部６７を介して入射面６１と隣り合っている。

この第２プリズム４２には、迷光防止手段として、前記角部６７のエッジの一部を除去してなる面取り部６８が形成されている。この面取り部６８は、反射フレア防止等のために形成された斜面（いわゆるＣ面）であって、光学有効面６１ａの周囲の主要光線外の領域６９と射出面６４とに連続するように形成されている。面取り部６８の一例は、図７に示すように、主要光線外の領域６９から射出面６４に向かって斜めに形成された平面である。この面取り部６８の他の形態として、主要光線外の領域６９から射出面６４に向かって、エッジ等の不連続面が生じないように滑らかに連続する曲面であってもよい。

光学有効面６１ａから離れた平面部６１ｂは、円柱状に形成された２つの位置決め部６１ｃ，６１ｄと、半球面状に形成された３つの突起部６１ｅ，６１ｆ，６１ｇを有している。位置決め部６１ｃ，６１ｄは、入射光軸を中心とした光学有効面６１ａの外周の外側位置に設けられて精度を高めている。突起部６１ｅ，６１ｇは、光学有効面６１ａを挟む位置決め部６１ｃ，６１ｄの外側位置に設けられている。突起部６１ｆは、光学有効面６１ａの外側であって位置決め部６１ｃ，６１ｄの内側位置に設けられている。また、突起部６１ｅ，６１ｆ，６１ｇは、入射面６１上において非対称に配置され、組立平面精度を高めている。

図７に示すように、絞り開口部４３ａを有する保持部材４３の絞り部は光学瞳位置にあり、その絞り部の表面と裏面には、それぞれ、第１プリズム４１の射出面５３の光学有効面５３ａの突出部分と第２プリズム４２の入射面６１の光学有効面６１ａの突出部分を逃げるための円形の凹部が形成されている。さらにこの保持部材４３には、光軸方向の正面から見て円形の絞り開口部４３ａが形成されている。図４と図６に示すように、絞り開口部４３ａの断面（光軸と直角な方向の断面）は、先が尖ったテーパ状をなしている。

保持部材４３は、遮光カバー２２に固定される取付部７０を有している。この取付部７０を、例えば遮光カバー２２に形成された孔に挿入し、熱かしめ、あるいは接着剤などの固定手段によって、保持部材４３を遮光カバー２２の所定位置に固定するようになっている。この保持部材４３は、第２プリズム４２の射出面６４から出て撮像素子２３に向かう撮影対象物の物体像が、撮像素子２３の結像面４５に正しく結像するように、第１および第２プリズム４１，４２を遮光カバー２２の所定位置に保持する機能を担っている。

図７に示すように保持部材４３は、第１プリズム４１の射出面５３の光学有効面５３ａの光学中心と、第２プリズム４２の入射面６１の光学有効面６１ａの光学中心と、保持部材４３の絞り部にある円形の絞り開口部４３ａとの光学中心に要求される組合わせ精度（例えば１０μｍ台）を満足するための構造を備えている。そのために保持部材４３は、絞り開口部４３ａの外側に、平面状に形成された平面部４３ｂ，４３ｃを両面に有している。

平面部４３ｂ，４３ｃには、第１および第２プリズム４１，４２の保持部材４３への取付け平行度が例えば１０μｍ〜２０μｍの範囲に収まるようにするために、位置決め保持部４３ｄ，４３ｅ，４３ｆ，４３ｇが形成されている。これらの位置決め保持部４３ｄ〜４３ｇは、第１プリズム４１の位置決め部５３ｃ，５３ｄおよび第２プリズム４２の位置決め部６１ｃ，６１ｄに対応する位置に形成され、これら位置決め部５３ｃ，５３ｄ，６１ｃ，６１ｄの形状に合わせて、嵌合可能な貫通孔として形成されている。

図７に示すように位置決め保持部４３ｅ，４３ｆは小判形の長孔に形成されているため、位置決め部５３ｃ，５３ｄ間の距離と位置決め部４３ｃ，４３ｄ間の距離に僅かなずれがあっても、高い精度で第１および第２プリズム４１，４２を保持部材４３に組付けることができる。こうすることにより、第１プリズム４１の射出面５３の光学有効面５３ａの光学中心と、第２プリズム４２の入射面６１の光学有効面６１ａの光学中心と、保持部材４３の絞り部にある円形の絞り開口部４３ａとの光学中心に要求される組合わせ精度（１０μｍ〜２０μｍ）を満足することができる。

保持部材４３の肉厚Ｈの一例は、Ｈ＝１．１２ｍｍ、第１および第２プリズム４１，４２の位置決め部の長さｔの一例は、それぞれｔ＝０．５５ｍｍで設計されている。本実施形態の場合、ｔ／Ｈ＝０．４９である。

このように構成された反射光学系組立ユニット２０は、第１プリズム４１を、保持部材４３の平面部４３ｂ側から、位置決め部５３ｃを位置決め保持部４３ｄに嵌合させ、位置決め部５３ｄを位置決め保持部４３ｅに嵌合させる。これにより、第１プリズム４１の射出光学面の射出光軸中心の位置精度を１０μｍ以下にすることができる。

このとき、第１プリズム４１の突起部５３ｅ，５３ｆ，５３ｇが保持部材４３の平面部４３ｂに当接することで、第１プリズム４１の保持部材４３に対する取付け精度を１０μｍ以下にすることができる。同様に、第２プリズム４２を、保持部材４３の平面部４３ｃ側から、位置決め部６１ｃを位置決め保持部４３ｆに嵌合させ、かつ、位置決め部６１ｄを位置決め保持部４３ｇに嵌合させる。これにより、第２プリズム４２の光軸中心の位置精度が１０μｍ以下となる。このとき、第２プリズム４２の突起部６１ｅ，６１ｆ，６１ｇが保持部材４３の平面部４３ｃに当接することで、第２プリズム４２の保持部材４３に対する取付け精度が１０μｍ以下となる。なお、図５に示す斜視図において、各プリズム４１，４２の両側部の斜面７１，７２は、金型構造上とフレア等の不要反射を防ぐために形成されている。

前記したように、第１プリズム４１と第２プリズム４２は、図４と図５に示すように保持部材４３の両側に保持される。なお図４と図１０に示すように、第１プリズム４１の重心Ｇ１を通る直線Ｌ１（図４に示す）と、第２プリズム４２の重心Ｇ２を通る直線Ｌ２（図４に示す）とが保持部材４３上で同一直線上にこないように、一方の位置決め保持部４３ｄ，４３ｅ（図７に示す）と他方の位置決め保持部４３ｆ，４３ｇとは、互いに異なる位置に設けられている。こうすることにより、反射光学系組立ユニット２０が落下等で重力加速度を与えられたときに、プリズム４１，４２の取付けボスである位置決め部５３ｃ，５３ｄ，６１ｃ，６１ｄと位置決め保持部４３ｄ，４３ｅ，４３ｆ，４３ｇとの嵌合部分に力が集中して破壊する可能性を最小にするように設計されている。

図７の状態において、第１および第２プリズム４１，４２の保持部材４３に対する傾きの調整が必要な場合には、傾き方向および傾きの度合いに応じて、図８に示される第１プリズム４１の突起部５３ｅ，５３ｆ，５３ｇと、第２プリズム４２の突起部６１ｅ，６１ｆ，６１ｇとを成形するための金型の一部を所定量削ることで、プリズム４１，４２の傾きを簡単に調整することができ、平行度を１０μｍ台にすることが可能である。

以上説明したように本実施形態の反射光学系組立ユニット２０は、物体からの光束を入射して結像面４５に物体像を形成するためのものであって、少なくとも２面の自由曲面形状の反射面５２，６２，６３を有している。しかも、物体からの光束を入射するための入射光学作用面の光軸（図４に示す入射光軸λ１）と、反射光学系組立ユニット２０から結像面４５に光束を射出するための射出光軸λ２とが略平行であり、かつ所定の間隔を有するプリズム光学系によって構成されている。射出光軸λ２は、撮像素子２３の受光面（結像面４５）に対して垂直である。第１プリズム４１の反射面５２と第２プリズム４２の反射面６２，６３は、反射光学系を構成している。

以下に、上記第１の実施形態の撮像装置１０の作用について説明する。
図４に示すように入射光軸λ１に沿って入射窓２５から第１プリズム４１に入射した光束は、第１プリズム４１の反射面５２で反射し、射出面５３から第２プリズム４２の入射面６１に向かう。この第１プリズム４１には、射出面５３の光学有効面５３ａの周囲に、迷光防止手段として機能する拡張面５７が形成されているため、第１プリズム４１を通る光の一部が光学有効面５３ａを外れて段差部５８（図７に示す）の近傍に向かっても、段差部５８が輝点となることが回避され、有害な迷光の発生を防止できる。

第２プリズム４２の入射面６１に入射した光は、反射面６２，６３にて反射し、射出光軸λ２に沿って射出面６４から出て、光学部材３９を通り、撮像素子２３の受光面（結像面４５）にて結像する。この第２プリズム４２には、入射面６１の光学有効面６１ａと射出面６４とが交わる部分である角部６７（図７に示す）に、迷光防止手段として機能する面取り部６８が形成されているため、第２プリズム４２を通る光の一部が角部６７に当たることによって迷光が生じることを回避でき、撮像素子２３に迷光が入射することによる画像不良の発生を防止できる。

図１１と図１２は本発明の第２の実施形態に係る第１プリズム４１を示している。この第２の実施形態の第１プリズム４１は、射出面５３の段差部５８（主要光線外の領域）のエッジを除去することにより、面取り部８０が形成されている。それ以外は第１の実施形態の反射光学系組立ユニット２０と同様に構成されている。このような面取り部８０を第１プリズム４１の射出面５３に形成したことにより、迷光の発生をより効果的に防止できることがある。

図１３と図１４は本発明の第３の実施形態に係る第１プリズム４１を示している。この第３の実施形態の第１プリズム４１は、射出面５３の前記切欠き部５５において、光学有効面５３ａの近傍のエッジを除去することにより、面取り部８１が形成されている。それ以外は第１の実施形態の反射光学系組立ユニット２０と同様に構成されている。このような面取り部８１を第１プリズム４１の射出面５３に形成したことにより、迷光の発生をより効果的に防止できることがある。

図１５と図１６は本発明の第４の実施形態に係る第１プリズム４１を示している。この第４の実施形態の第１プリズム４１は、射出面５３の光学有効面５３ａを含む光学面５６において、主要光線外の領域である拡張面５７に、マスキング部８５が設けられている。図１６に示すようにマスキング部８５は、拡張面５７を覆う領域Ｓに形成されている。それ以外は第１の実施形態の反射光学系組立ユニット２０と同様に構成されている。マスキング部８５は、例えば黒色系シート等の非透光性の部材、あるいは黒色系塗料を塗布してなる塗膜からなる。このようなマスキング部８５を第１プリズム４１の射出面５３の拡張面５７に形成したことにより、不要輻射光の発生を防止することができ、迷光の発生をより効果的に防止できることがある。

図１７は本発明の第５の実施形態に係る第２プリズム４２を示している。この第２プリズム４２は、入射面６１の光学有効面６１ａの周囲の主要光線外の領域６９に、マスキング部９０が設けられている。それ以外は第１の実施形態の反射光学系組立ユニット２０と同様に構成されている。マスキング部９０は、例えば黒色系シート等の非透光性の部材、あるいは黒色系塗料を塗布してなる塗膜からなる。このようなマスキング部９０を第２プリズム４２の入射面６１の光学有効面６１ａの周囲の主要光線外の領域６９に設けたことにより、不要輻射光の発生を防止することができ、迷光の発生をより効果的に防止できることがある。

図１８は本発明の第６の実施形態に係る第２プリズム４２を示している。この第６の実施形態の第２プリズム４２は、入射面６１の光学有効面６１ａの周囲の主要光線外の領域６９と、この領域６９の側面の全周に、第５の実施形態と同様のマスキング部９０，９１を設けている。それ以外は第１の実施形態の反射光学系組立ユニット２０と同様に構成されている。このようなマスキング部９０，９１を第２プリズム４２の入射面６１に設けたことにより、迷光の発生をより効果的に防止できることがある。

図１９は本発明の第７の実施形態に係る第２プリズム４２を示している。この第７の実施形態の第２プリズム４２は、入射光軸に沿う方向から見て矩形のシリンドリカルな自由曲面形状の光学有効面６１ａを有している。この矩形の入射面６１の周囲の主要光線外の領域の角部６７に、前記第１の実施形態と同様の迷光防止手段として機能する面取り部６８を形成することにより、迷光の発生を防止している。

以上説明した各実施形態をはじめとして、この発明を実施するに当たり、光学素子や撮像素子、迷光防止手段等の発明の構成要素をこの発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更して実施できることは言うまでもない。

本発明の第１の実施形態の撮像装置を備えたデジタルカメラの斜視図。 図１中のＡ−Ａ線に沿うデジタルカメラの断面図。 図１に示されたデジタルカメラの撮像装置の斜視図。 図３中のＦ４−Ｆ４線に沿う撮像装置の断面図。 図３に示された撮像装置に使用される反射光学系組立ユニットの斜視図。 図５に示された反射光学系組立ユニットの光線の経路を示す側面図。 図５に示された反射光学系組立ユニットの分解斜視図。 図５に示された反射光学系組立ユニットの第１プリズムの斜視図。 図５に示された反射光学系組立ユニットの第２プリズムの斜視図。 図５に示された反射光学系組立ユニットの光線の経路を示す第１プリズムと第２プリズムの断面図。 本発明の第２の実施形態に係る第１プリズムの斜視図。 図１１に示された第１プリズムの断面図。 本発明の第３の実施形態に係る第１プリズムの斜視図。 図１３に示された第１プリズムの断面図。 本発明の第４の実施形態に係る第１プリズムの斜視図。 図１５に示された第１プリズムの断面図。 本発明の第５の実施形態に係る第２プリズムの斜視図。 本発明の第６の実施形態に係る第２プリズムの斜視図。 本発明の第７の実施形態に係る第２プリズムの斜視図。 従来の第１プリズムと第２プリズムの光線の経路を示す断面図。

符号の説明

１０…撮像装置
２０…反射光学系組立ユニット
２３…撮像素子
４１…第１プリズム
４２…第２プリズム
４３…保持部材
４５…結像面
５２…反射面
５３…射出面
５７…拡張面（迷光防止手段）
５８…段差部
６１…入射面
６２，６３…反射面
６４…射出面
６８…面取り部（迷光防止手段）
８０，８１…面取り部（迷光防止手段）
８５…マスキング部（迷光防止手段）
９０…マスキング部（迷光防止手段）
９１…マスキング部（迷光防止手段）

Claims (8)

1. 物体からの光束を入射して結像面に物体像を形成するための自由曲面形状の反射面を有し、物体からの光束を入射するための入射光軸と前記結像面に光束を射出するための射出光軸とが互いに略平行でかつ所定の間隔を有する少なくとも２個の光学素子と、
   前記結像面に配置され、前記光学素子により形成された物体像を電気信号に変換する撮像素子と、
   を有する反射光学系組立ユニットにおいて、
   前記光学素子に迷光防止手段を具備したことを特徴とする反射光学系組立ユニット。
2. 前記光学素子が第１プリズムと第２プリズムであることを特徴とする請求項１に記載の反射光学系組立ユニット。
3. 前記第１プリズムの射出面と前記第２プリズムの入射面との間に、絞り開口部を有する保持部材を具備したことを特徴とする請求項２に記載の反射光学系組立ユニット。
4. 前記迷光防止手段は、前記第１プリズムの射出面において、主要光線が通る領域を含む光学面とその周囲の領域との間に形成される段差部を、前記主要光線が通る領域から離間してなることを特徴とする請求項２または３に記載の反射光学系組立ユニット。
5. 前記迷光防止手段は、前記第１プリズムの前記段差部のエッジまたは前記射出面の光学有効面近傍のエッジを除去してなる面取り部を含むことを特徴とする請求項４に記載の反射光学系組立ユニット。
6. 前記迷光防止手段は、前記第１プリズムの前記射出面において、前記主要光線が通る領域の周囲に設けられたマスキング部を具備してなることを特徴とする請求項４に記載の反射光学系組立ユニット。
7. 前記迷光防止手段は、前記第２プリズムの入射面と該入射面の隣りに形成された射出面とが交わる角部において、該角部のエッジの少なくとも一部を除去してなる面取り部であることを特徴とする請求項２または３に記載の反射光学系組立ユニット。
8. 前記迷光防止手段は、前記第２プリズムの前記入射面において、主要光線が通る領域の周囲に設けられたマスキング部を具備してなることを特徴とする請求項７に記載の反射光学系組立ユニット。

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