(57)【要約】【課題】小型化かつ大口径化を行うことができる新規な撮像光学系の提供。【解決手段】物体からの光を透過して撮像面に結像させるための撮像光学系であって、少なくとも１つのレンズを有し、前記レンズは、前記光が透過する領域のうち、当該レンズの光学有効径外を除去されたことを特徴とする撮像光学系。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体からの光を透過して撮像面に結像させるための撮像光学系であって、
少なくとも１つのレンズを有し、
前記レンズは、前記光が透過する領域のうち、当該レンズの光学有効径外を除去されたことを特徴とする撮像光学系。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像光学系と、前記撮像面に配置された撮像素子とを有し、
前記レンズの形状は、前記撮像素子の形状と相似であることを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１に記載の撮像光学系と、前記撮像面に配置された撮像素子とを有し、
前記レンズは、前記光学有効径外のうち、前記撮像素子の短手方向に対応する方向を除去された形状であることを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項１に記載の撮像光学系と、前記撮像面に配置された撮像素子とを有し、
前記レンズは、前記光学有効径外のうち、前記撮像素子の長手方向に対応する方向を除去された形状であることを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項１に記載の撮像光学系または請求項２乃至４の何れか１つに記載の撮像装置を構造体に取り付ける撮像システムであって、
前記構造体は、前記レンズの前記除去された側に設置されることを特徴とする撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像光学系、当該撮像光学系を有する撮像装置及び撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラ等に代表される、レンズユニットを使用した撮像装置などの光学装置において、レンズの大型化と、撮像装置自体の小型化という相反する２つの要素が求められている（例えば特許文献１、２等参照）。
【０００３】
このような撮像装置に用いられる撮像光学系には、一般に光を取り込む範囲である光学有効径が定められており、撮像素子と撮像光学系の設計仕様によって、撮像光学系に必要とされるレンズの径が決められることが多い。
しかしながら、一般的なレンズは円形であり、撮像素子は矩形であることが多いために、十分な小型化を行うことが難しいという問題が生じていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、以上のような課題に鑑みてなされたものであり、小型化かつ大口径化を行うことができる新規な撮像光学系の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決するため、本発明にかかる撮像光学系は、物体からの光を透過して撮像面に結像させるための撮像光学系であって、少なくとも１つのレンズを有し、前記レンズは、前記光が透過する領域のうち、当該レンズの光学有効径外を除去されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、撮像光学系の小型化かつ大口径化を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態における撮像装置の構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態における撮像光学系の構成の一例を示す図である。
【図３】従来の撮像装置のレンズの構成の一例を示す図である。
【図４】図３に示したレンズの受光領域の構成の一例を示す図である。
【図５】本実施形態におけるレンズの受光領域の構成の一例を示す図である。
【図６】本発明の第１変形例を示す図である。
【図７】本発明の第２変形例を示す図である。
【図８】本発明の第３変形例を示す図である。
【図９】本発明における撮像装置を用いた撮像システムの一例を示す図である。
【図１０】本発明における撮像装置を用いた撮像システムの設置場所の例を示す図である。
【図１１】図９が車両のどこに当たるかを模式的に示した図である。
【図１２】本発明における撮像装置を用いた撮像システムの変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の実施形態として、撮像装置の構成の一例を図１に示す。
本発明の撮像装置たるカメラ１００は、被写体たる対象物Ｐからの光を透過して撮像面Ｑに結像させるための撮像光学系たるレンズ系１０と、レンズ系１０を構成する複数のレンズ１１と、撮像面Ｑに到達した光を受光する受光素子たる撮像素子２０と、を有している。
【０００９】
カメラ１００はまた、視野を確認するためのファインダー１０１と、ミラー１０２からファインダー１０１へと光を偏向させるプリズムたる偏向素子１０４と、露光時間を調整するシャッター１０５と、これらの部材を制御するための制御部９とを有している。
レンズ系１０以外の上述の構成は一般的な一眼レフカメラと同等であって良いが、ファインダー１０１とミラー１０２とを外し、変わりに液晶モニタを備えた所謂ミラーレス一眼の構成であっても良い。
【００１０】
このようなカメラ１００において、レンズ系１０を通過した光が、シャッター１０５を通過して、撮像素子２０において結像することで、画像を撮影することができる。
かかるカメラ１００においては、レンズ系１０に入射する光Ｌは、図２におけるＺ軸負方向に向かって進行する。すなわち、入射光は、物体側であるレンズ系１０のＺ軸方向下流側から入射し、シャッター１０５を通過して像面側たるＺ軸方向上流側へと出射する。
以下、光Ｌの進行方向についてＺ軸方向下流側を「物体側」、Ｚ軸方向上流側を「像面側」との呼称を適宜用いる。
【００１１】
さて一方、従来例として図３に示す撮像装置２００のレンズ系３０においては、レンズ３１は全て円形のレンズである。
このような円形のレンズ３１を用いる場合には、撮像素子２０の受光部分のサイズに合わせて、図４に模式的に示すように、レンズ３１の直径Ｒが少なくとも撮像素子２０の対角線の長さＤよりも大きいことが求められる。
例えば、一般的には撮像素子２０は縦横および対角の比がＨ：Ｖ：Ｄ＝１６：９：１８．４であるから、直径Ｒ＝１８．４とすれば短手方向（図４でいう縦方向Ｖ）には、上下両側合わせて約９．４だけ不要部分が生じてしまうこととなる。
ここで、レンズ３１のうち、透過した光が撮像素子２０に到達する部分を「光学有効範囲３３」または「光学有効径内」と表現すると、不要部分を透過した光については、撮像素子２０まで到達せず、撮像装置２００の内部の何処かで拡散・吸収されることとなる。
かかる不要部分を、「光学有効径外」として、削除可能領域３２として示す。なお、上述の数字は何れも比であり、具体的な数値については各レンズや撮像素子の設計による。また、本発明の実施形態はかかる比に限定されるものではなく、任意の形状あるいはサイズの撮像装置に用いて良い。
【００１２】
さて、本実施形態においても同様に、図５において破線で示したような仮想的な円形のレンズ１１’の直径Ｒのうち、光Ｌが入射して撮像素子２０まで到達する部分を、「光学有効範囲１３」あるいは「光学有効径内」と表現し、不要部分を光学有効範囲外として、削除可能領域１２として示す。
なお、本発明におけるレンズ１１は、仮想的な円形のレンズ１１’から、削除可能領域１２のうち少なくとも一部を切り取った形状である。本実施形態では、レンズ１１は、かかる削除可能領域１２のうち、上下方向たるＹ方向の一部と、左右方向たるＸ方向の一部とが除去され、図２に示すようにＺ方向から見たときに略矩形の形状となっていることを特徴とする。ここでいう『除去』とは切り取る、あるいは削り取るなどの加工によってレンズ１１の一部を取り去り、形状を変化させることを意味する。
または、レンズ１１の成型時において型等を用いて押圧により除去された状態で成形されるとしても良い。
【００１３】
すなわち本実施形態において、レンズ１１は、「光が透過する領域のうち、当該レンズの光学有効径外を除去された」構成を備えるものである。
かかる構成により、撮像光学系の小型化かつ大口径化を行うことができる。
【００１４】
さて、この点についてさらに説明する。
本実施形態におけるレンズ系１０は、複数のレンズ１１を有し、そのそれぞれのレンズ１１において、上述したように「光が透過する領域のうち、当該レンズの光学有効径外を除去された」構成を備える。
そのため、図５に示すように、レンズ１１を透過する光の大部分が撮像素子２０へと到達することとなり、光量を落とすことなくレンズ１１の小型化を行うことができる。
さらに、このように各レンズ１１の削除可能領域１２を除去することで、カメラ１００の軽量化にも寄与する。
【００１５】
また本実施形態では、レンズ１１のＺ方向から見たときの形状は、撮像素子２０の形状と相似である。
かかる構成により、レンズ１１を透過した光のうち撮像素子２０へと到達して撮像面に像を結んだ光の割合が上昇するから、光の利用率が向上して、小型化しながらもより明るいレンズ系１０を提供できる。
【００１６】
また本実施形態では、レンズ１１は、光学有効範囲１３のうち、少なくとも撮像素子２０の短手方向に対応するＹ方向を除去された形状である。かかる構成により、より不要部分の多い方向について除去されて、小型化を行うとともに大口径化をも行うことができる。
【００１７】
なお、かかる構成に限定されるものではなく、例えば図６、７に示すように、レンズ１１の除去される部分は、削除可能領域１２の内の一部であっても良い。具体的には、撮像素子２０の短手方向に対応する方向であるＹ方向側のみを除去した図６や、同じく長手方向に対応する方向であるＸ方向側のみを除去した図７のような構成であっても良い。かかる除去形状は、所謂Ｉカットと呼ばれる形状である。
【００１８】
あるいは、図８に示すように、レンズ１１は、削除可能領域１２のうち、撮像素子２０の長手方向に対応するＸ方向を除去された形状であるとしても良い。
かかる構成によれば、より小型化を図ることができる。
【００１９】
さて、このような構成のカメラ１００を用いた撮像システムの一例として、車載カメラ３００について説明する。
車載カメラ３００は、図９〜１１に示すようにカメラ１００を内部に備え、車両３０１の運転席前方に取り付けられている。
このとき、カメラ１００のＹ方向側には、車両３０１の構造体としてのフロントガラス３０２が設置されている。
すなわち、車載カメラ３００は、車両３０１の天井部分近傍に上から取り付けられている。
かかる構成とすることにより、カメラ１００の除去された部分だけ、車載カメラ３００を上側に寄せて配置することが可能となるので、省スペース化を行うことができるとともに、軽量化を行うことができる。
【００２０】
また、このように車両３０１の上部に取り付けるタイプの車載カメラのみならず、図１２に示すように、カメラ１００は車両３０１のサイドミラー３０３に取り付けられるサイドミラー用のカメラであっても良い。
なお、カメラ１００をサイドミラー用のカメラとして用いる場合には、サイドミラー３０３の車幅方向（±Ｘ方向）端部に取り付けられることが望ましい。すなわち、かかる実施例ではサイドミラー３０３が「構造体」となるため、レンズ１１は、図７に示したように、Ｘ方向側のみを除去されることがより好ましい。
【００２１】
以上本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００２２】
例えば、本実施形態ではカメラとしているが、その他の撮像装置であってもよい。
【００２３】
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００２４】
１０…撮像光学系（レンズ系）
１１…レンズ
１２…光学有効径外（削除可能領域）
１３…光学有効径内
１００…撮像装置（カメラ）
３００…撮像システム（車載カメラ）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２５】
【特許文献１】特許第５８０２４０１号公報
【特許文献２】特開２０１８−２５７６１号公報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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