(57)【要約】【課題】  小型でありながらゴーストを十分に低減することが可能な撮像装置を提供すること。【解決手段】  撮像装置１０００は、光学系１００と、光学系１００を介して物体を撮像する撮像素子とを有し、光学系１００は、物体側に向かって凸形状の第１屈折面Ｇ１Ｔ１と、物体側に向かって凸形状の第１反射面Ｇ１Ｍと、物体側に向かって凸形状の第２反射面Ｇ２Ｍとを含み、第１屈折面Ｇ１Ｔ１は、光学系１００に含まれる屈折面のうち最も物体側に配置され、物体側からの光束は、第１屈折面Ｇ１Ｔ１、第２反射面Ｇ２Ｍ、第１反射面Ｇ１Ｍを順に介して像側へ向かい、撮像素子の受光面１１０は、光学系１００の光軸を含む第１の断面において、光軸に対して一方の側にのみ配置されており、第１の断面において、受光面１００は点Ｃよりも光軸に近い位置に配置されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系と、該光学系を介して物体を撮像する撮像素子とを有し、
前記光学系は、物体側に向かって凸形状の第１屈折面と、物体側に向かって凸形状の第１反射面と、物体側に向かって凸形状の第２反射面とを含み、
前記第１屈折面は、前記光学系に含まれる屈折面のうち最も物体側に配置され、
物体側からの光束は、前記第１屈折面、前記第２反射面、前記第１反射面を順に介して像側へ向かい、
前記撮像素子の受光面は、前記光学系の光軸を含む第１の断面において、前記光軸に対して一方の側にのみ配置されており、
前記第１の断面において、物体側から前記第２反射面に向かう光線と前記第１屈折面との交点のうち前記光軸に最も近い交点を点Ａ、前記第１反射面から前記受光面に向かう光線と前記第２反射面の延長面との交点のうち前記光軸に最も近い交点を点Ｂ、前記点Ａと前記点Ｂとを結ぶ直線と前記受光面の延長面との交点を点Ｃとするとき、前記受光面は前記点Ｃよりも前記光軸に近い位置に配置されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記第１反射面と前記第２反射面との間隔をＬ１、前記第１反射面と前記受光面との間隔をＬ２とするとき、
１．５≦Ｌ２／Ｌ１≦６．５
なる条件を満たすことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記第１の断面において、前記撮像素子は、前記一方の側における前記点Ｃよりも前記光軸に近い位置に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記第２反射面は、物体側からの光束の一部を遮光する遮光部を含むことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記第１の断面における前記一方の側において、前記遮光部の端部は、前記点Ｂよりも前記光軸に近い位置に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記第１反射面と前記第２反射面との間隔をＬ１、前記第１反射面の曲率半径をＲ１とするとき、
１．３≦｜Ｒ１／Ｌ１｜≦４．０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項４又は５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記光学系の全長をＬａ、前記光学系の焦点距離をｆとするとき、
Ｌａ／ｆ≦３．０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記第１屈折面、前記第１反射面、及び前記第２反射面は、前記光軸に対して回転対称であることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記第１屈折面、前記第１反射面、及び前記第２反射面の曲率中心は、前記光軸の上に存在することを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記光学系は、前記第１屈折面及び前記第１反射面を含む第１光学素子と、前記第２反射面を含む第２光学素子とを備えることを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記光学系は、前記第２光学素子よりも像側に配置された第３光学素子を備えることを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記第３光学素子の物体側面は、前記第２反射面を介さずに入射する光束を遮光する遮光部を含むことを特徴とする請求項１１に記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記第１の断面における前記一方の側において、前記第３光学素子の遮光部の端部は、前記点Ａと前記点Ｂとを結ぶ直線よりも前記光軸に近い位置に配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記第１の断面における前記一方の側において、前記第３光学素子の遮光部の端部は、前記第２反射面の端部よりも前記光軸から遠い位置に配置されていることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の撮像装置。
【請求項１５】
物体の画像データを取得する撮像装置と、該画像データに基づいて前記物体までの距離情報を取得する距離算出部とを備え、前記撮像装置は請求項１乃至１４の何れか一項に記載の撮像装置であることを特徴とする測距装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の測距装置と、前記距離情報に基づいて自車両と前記物体との衝突可能性を判定する衝突判定部とを備えることを特徴とする車載カメラシステム。
【請求項１７】
前記自車両と前記物体との衝突可能性が有ると判定された場合に、前記自車両の各輪に制動力を発生させる制御信号を出力する制御装置を備えることを特徴とする請求項１６に記載の車載カメラシステム。
【請求項１８】
前記自車両と前記物体との衝突可能性が有ると判定された場合に、前記自車両の運転者に対して警報を発する警報装置を備えることを特徴とする請求項１６又は１７に記載の車載カメラシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屈折面及び反射面を有する光学系を備える撮像装置に関し、例えば、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ、車載カメラ、携帯電話用カメラ、監視カメラ、ウェアラブルカメラ、医療用カメラ等に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
撮像装置に用いられる光学系として、反射面及び屈折面を用いることで小型化を図った反射屈折光学系が知られている。特許文献１には、複数の屈折面及び複数の反射面を含む光学素子から成る反射屈折光学系が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３６１７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
反射屈折光学系を用いた撮像装置においては、不要光が各反射面を介さずに撮像面に入射することで、取得される画像にゴーストが生じてしまうという問題がある。特許文献１には、屈折面と反射面との間に黒色処理を施すことで不要光が撮像面に到達することを抑制することについて記載されている。しかしながら、特許文献１では、不要光を考慮した各反射面及び撮像面の適切な配置について一切考慮されていないため、ゴーストを十分に低減することができない。
【０００５】
本発明は、小型でありながらゴーストを十分に低減することが可能な撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための、本発明の一側面としての撮像装置は、光学系と、該光学系を介して物体を撮像する撮像素子とを有し、前記光学系は、物体側に向かって凸形状の第１屈折面と、物体側に向かって凸形状の第１反射面と、物体側に向かって凸形状の第２反射面とを含み、前記第１屈折面は、前記光学系に含まれる屈折面のうち最も物体側に配置され、物体側からの光束は、前記第１屈折面、前記第２反射面、前記第１反射面を順に介して像側へ向かい、前記撮像素子の受光面は、前記光学系の光軸を含む第１の断面において、前記光軸に対して一方の側にのみ配置されており、前記第１の断面において、物体側から前記第２反射面に向かう光線と前記第１屈折面との交点のうち前記光軸に最も近い交点を点Ａ、前記第１反射面から前記受光面に向かう光線と前記第２反射面の延長面との交点のうち前記光軸に最も近い交点を点Ｂ、前記点Ａと前記点Ｂとを結ぶ直線と前記受光面の延長面との交点を点Ｃとするとき、前記受光面は前記点Ｃよりも前記光軸に近い位置に配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、小型でありながらゴーストを十分に低減することが可能な撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例１に係る撮像装置の要部概略図。
【図２】実施例１に係る撮像素子の受光面の配置を示す図。
【図３】実施例１に係る光学系の横収差図。
【図４】本発明の実施例２に係る撮像装置の要部概略図。
【図５】実施例２に係る撮像素子の受光面の配置を示す図。
【図６】実施例２に係る光学系の横収差図。
【図７】本発明の実施形態に係る車載カメラシステムの機能ブロック図。
【図８】実施形態に係る車両の要部概略図。
【図９】実施形態に係る車載カメラシステムの動作例を示すフローチャート。
【図１０】本発明の実施形態に係る測距光学系の反射部の要部概略図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各図面は、便宜的に実際とは異なる縮尺で描かれている場合がある。また、各図面において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明を省略する。本実施形態において、「光学面」とは屈折面や反射面のことを指し、「光軸」とは光学系における各光学面の中心（面頂点）を通る軸を指し、「間隔」とは光軸上での面間隔のことを指すものとする。
【００１０】
図１（ａ）は、本発明の実施形態に係る撮像装置１０００の光軸Ｏを含むＹＺ断面（垂直断面）における要部概略図であり、図１（ｂ）は、撮像装置１０００をＹ方向（垂直方向）から見たときの要部概略図である。撮像装置１０００は、光学系１００と、光学系１００を介して物体（被写体）を撮像する撮像素子１１０とを有する。なお、図１では、光軸方向（Ｚ方向）において左側（−Ｚ側）が物体側であり、右側（＋Ｚ側）が像側である。また、図１（ｂ）では、Ｙ方向における中心像高に向かう光束を示している。
【００１１】
本実施形態に係る光学系１００は、不図示の物体からの光束を集光して物体の像を形成するための結像光学系（撮像光学系）である。光学系１００は、物体側に向かって凸形状の第１屈折面Ｇ１Ｔ１と、物体側に向かって凸形状の第１反射面Ｇ１Ｍと、物体側に向かって凸形状の第２反射面Ｇ２Ｍとを含む反射屈折光学系である。
【００１２】
物体側からの光束は、第１屈折面Ｇ１Ｔ１、第２反射面Ｇ２Ｍ、第１反射面Ｇ１Ｍを順に介して像側へ向かい、像面ＩＭＧを形成する。像面ＩＭＧの位置には、撮像素子１１０において光電変換を行う撮像面が配置されている。図１では、撮像素子１１０の撮像面のうち、被写体の結像に寄与する有効光束を受光する受光面のみを示している。撮像素子１１０としては、例えばＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子を採用することができる。
【００１３】
このように、光学系１００は、正のパワーの反射面（凹反射面）である第１反射面Ｇ１Ｍと負のパワーの反射面（凸反射面）である第２反射面Ｇ２Ｍとを備えることで、光路を折り畳んで小型化を実現しつつ、収差の発生を抑制することができる。このとき、第１反射面Ｇ１Ｍ及び第２反射面Ｇ２Ｍの配置は、シュバルツシルト光学系と同様になるため、絞り値（Ｆ値）が小さく明るい光学系を実現することが可能になる。
【００１４】
また、本実施形態に係る撮像素子１１０の受光面は、光軸Ｏを含むＹＺ断面（第１の断面）において、光軸Ｏに対して一方の側（＋Ｙ側）にのみ配置されている。言い換えると、撮像素子１１０の受光面は、光学系１００からの光束のうち、光軸Ｏの上に集光される軸上光束を受光せず、光軸Ｏに対して受光面とは反対側（−Ｙ側）から光学系１００に入射する軸外光束のみを受光するように配置されている。これにより、各反射面により光路を折り畳んで小型化を図りつつ、撮像素子１１０を光学系１００及びその光路と干渉しないように配置することができる。
【００１５】
ここで、図２に示すように、ＹＺ断面において、物体側から前記第２反射面Ｇ２Ｍに向かう光線と、光学系１００に含まれる屈折面のうち最も物体側に配置された第１屈折面Ｇ１Ｔ１との交点のうち、光軸Ｏに最も近い交点を点Ａとする。また、第１反射面Ｇ１Ｍから撮像素子１１０の受光面に向かう光線と第２反射面Ｇ２Ｍの延長面との交点のうち光軸Ｏに最も近い交点を点Ｂとし、点Ａと点Ｂとを結ぶ直線と受光面の延長面との交点を点Ｃとする。
【００１６】
ただし、ここでの各光線は、撮像素子１１０の受光面に到達する有効光束に含まれる光線である。また、延長面は、ある面を延長することにより得られる仮想的な面であり、曲面の延長面は、その曲面を定義する式に基づいて当該曲面を延長することで得られる曲面となる。第２反射面Ｇ２Ｍの延長面は、第２反射面Ｇ２Ｍを定義する式に基づいて第２反射面Ｇ２Ｍを延長することに得られる曲面であり、後述する屈折面Ｇ２Ｔ３に一致する。また、撮像素子１１０の受光面の延長面は、受光面を延長することに得られる平面である。
【００１７】
上述したように、反射屈折光学系を備える撮像装置においては、不要光が各反射面を介さずに撮像面に入射することで生じるゴーストが問題になる。そして、このようなゴーストの発生は、光学系に入射するときの不要光が光軸に対して平行に近いほど顕著になる。そこで、本実施形態では、撮像素子１１０の受光面が上記点Ｃよりも光軸Ｏに近い位置に配置されるように、各光学面及び撮像素子１１０の配置、形状、及び大きさを適切に設定している。この構成により、物体側から光学系１００に入射して各反射面を介さずに像側へ向かう不要光のうち、光軸に対して平行に近い光線が受光面に到達することを抑制することができるため、ゴーストを十分に低減することが可能になる。
【００１８】
なお、点Ａと点Ｂとを結ぶ直線よりも光軸に対して平行に近い不要光については、少なくとも一つの光学面の有効領域外に遮光部（吸光部材）を設けることで遮光することができるため、問題にはならない。例えば、後述するように第２反射面Ｇ２Ｍに遮光部を設ける場合、その遮光部により不要光を遮光することができる。この場合、第１反射面Ｇ１Ｍから撮像素子１１０の受光面に向かう光線と第２反射面Ｇ２Ｍとの干渉を回避するために、第２反射面Ｇ２Ｍの遮光部の＋Ｙ側の端部を点Ｂよりも光軸Ｏに近い位置に配置することが望ましい。同様に、屈折面Ｇ２Ｔ１に遮光部を設ける場合は、遮光部の−Ｙ側の端部を点Ａよりも光軸Ｏに近い位置に配置することが望ましい。
【００１９】
本実施形態においては、撮像素子１１０の受光面が上記関係を満たすように配置されてさえいればよく、撮像素子１１０のうち有効光束を受光しない部分が上記関係を満たす必要はない。ただし、装置全体の小型化のためには、撮像素子１１０の全体が上記関係を満たすように配置されていることが望ましい。
【００２０】
［実施例１］
以下、本発明の実施例１に係る撮像装置１０００について説明する。本実施例に係る撮像装置１０００は、上述した実施形態に係る撮像装置１０００と同様の構成を採っているため、重複する説明を省略する。
【００２１】
本実施例に係る光学系１００は、正のパワーの屈折領域Ｇ１Ｔを含む第１光学素子Ｇ１と、負のパワーの屈折領域Ｇ２Ｔを含む第２光学素子Ｇ２と、正のパワーの屈折領域Ｇ３Ｔを含む第３光学素子Ｇ３とを備えている。また、第２光学素子Ｇ２の像側面に設けられた第２反射面Ｇ２Ｍが開口絞りの役割を果たしている。この構成により、開口絞りの前後における各屈折領域のパワー配置の対称性を確保し、倍率色収差などの諸収差を良好に補正することができる。
【００２２】
さらに、本実施例に係る光学系１００では、凹反射面を含む第１光学素子Ｇ１を反射屈折素子としているため、光学素子の枚数の増大を抑制して全系を小型化しつつ、収差を良好に補正することができる。また、本実施例に係る第３光学素子Ｇ３は、正パワーの屈折領域Ｇ３Ｔを含んでいる。これにより、凸反射面である第２反射面Ｇ２Ｍを有する第２光学素子Ｇ２における像側の屈折面Ｇ２Ｔ３で発生するコマ収差等の収差を良好に補正することができる。よって、第１光学素子Ｇ１及び第２光学素子Ｇ２を反射屈折素子とした小型な構成においても、高い結像性能を実現することが可能になる。
【００２３】
具体的に、本実施例に係る第１光学素子Ｇ１は、物体側面及び像側面の両方が物体側に向かって凸形状である正メニスカスレンズであって、屈折領域Ｇ１Ｔ及び第１反射面Ｇ１Ｍを有する反射屈折素子（反射屈折レンズ）である。本実施例に係る第１反射面Ｇ１Ｍは、第１光学素子Ｇ１の像側面に設けられた表面鏡であるが、第１光学素子Ｇ１の物体側面に設けられた裏面鏡であってもよい。ただし、倍率色収差等の諸収差の補正のために、後述する開口絞りの前後での光束の屈折回数の対称性を持たせるには、第１反射面Ｇ１Ｍを表面鏡とすることが望ましい。本実施例に係る第１光学素子Ｇ１において、第１反射面Ｇ１Ｍは光軸Ｏに対して＋Ｙ側にのみ配置されている。
【００２４】
本実施例に係る第２光学素子Ｇ２は、物体側面及び像側面の両方が物体側に向かって凸形状である負メニスカスレンズであって、屈折領域Ｇ２Ｔ及び第２反射面Ｇ２Ｍを有する反射屈折素子である。また、本実施例に係る第３光学素子Ｇ３は、正のパワーの両凸レンズであって、反射面を持たない屈折素子（屈折レンズ）である。なお、第１光学素子Ｇ１、第２光学素子Ｇ２、及び第３光学素子Ｇ３の夫々の形状は、図１に示したものに限られず、必要に応じて適宜変更可能である。
【００２５】
そして、本実施例に係る第２反射面Ｇ２Ｍは、結像に寄与する有効光を反射する反射部と、それ以外の光を遮光する遮光部とで構成されており、開口絞りの役割を果たしている。なお、反射部は反射膜（蒸着膜）などで構成され、遮光部は吸光部材で構成される。
【００２６】
不図示の物体からの光束は、第１光学素子Ｇ１の物体側の屈折面Ｇ１Ｔ１（第１屈折面）に入射し、第１光学素子Ｇ１の像側の屈折面Ｇ１Ｔ２及び第２光学素子Ｇ２の物体側の屈折面Ｇ２Ｔ１を透過して、第２反射面Ｇ２Ｍにおける反射部で反射される。このとき、光束の一部は第２反射面Ｇ２Ｍの遮光部により遮光される。
【００２７】
第２反射面Ｇ２Ｍの反射部で反射された光束は、第２光学素子Ｇ２の物体側の屈折面Ｇ２Ｔ２を透過して、第１光学素子Ｇ１の像側面における第１反射面Ｇ１Ｍで反射される。第１反射面Ｇ１Ｍで反射された光束は、再び第２光学素子Ｇ２の物体側の屈折面Ｇ２Ｔ２に入射して、第２光学素子Ｇ２の像側の屈折面Ｇ２Ｔ３及び第３光学素子Ｇ３の屈折領域Ｇ３Ｔを透過し、光学ブロックＣＧを介して平面形状の像面ＩＭＧを形成する。なお、光学ブロックＣＧは、カバーガラスや光学フィルター等に相当するパワーを持たない光学素子である。
【００２８】
図１（ｂ）に示すように、Ｘ方向（水平方向）において、光学系１００は光軸Ｏに対して対称な形状であり、物体側からの光束は光軸Ｏに対して両側から第１光学素子Ｇ１に入射する。すなわち、Ｙ方向の各位置でのＺＸ断面（水平断面）において、光学系１００は光軸Ｏに対して対称な形状である。一方、図１（ａ）に示す垂直断面においても、光学系１００は光軸Ｏに対して対称な形状であるが、物体側からの光束は光軸Ｏに対して下側（−Ｙ側）のみから第１光学素子Ｇ１に入射し、光軸Ｏに対して上側（＋Ｙ側）に像面が形成される。このように、光学系１００は、垂直断面において光束が光軸Ｏに対して一方の側のみから第１光学素子Ｇ１に入射する構成、すなわち光束が各光学面に斜入射する構成を採っている。
【００２９】
本実施例に係る光学系１００の光軸Ｏを含む水平断面での画角（水平画角）は５０°である。光軸Ｏを基準（０°）として＋Ｘ側を正、−Ｘ側を負とするとき、水平画角内の角度θｘの範囲は−２５°≦θｘ≦＋２５°である。また、光学系１００の光軸Ｏを含む垂直断面での画角（垂直画角）は２９°である。第１光学素子Ｇ１の物体側面に入射する光線のうち中心像高に到達する光線（中心光線）を基準（０°）として＋Ｙ側を正、−Ｙ側を負とするとき、垂直画角内の角度θｙの範囲は−１４．５°≦θｙ≦＋１４．５°である。なお、この中心光線と光軸Ｏとのなす角度は４０°である。
【００３０】
本実施例に係る光学系１００では、水平画角が光軸Ｏの両側に対称に設定されているのに対して、垂直画角は光軸Ｏに対して−Ｙ側にのみ設定されている。そして、光学系１００では、光軸を含む水平断面での画角よりも、光軸を含み水平断面に垂直な垂直断面での画角の方が小さくなっている。また、本実施例に係る光学系１００は、全ての光学面の面頂点及び曲率中心が光軸Ｏの上に存在する共軸系であり、かつ全ての光学面が光軸Ｏに対して回転対称な形状である回転対称系である。このように、光学系１００を共軸系かつ回転対称系とすることで、水平断面及び垂直断面の夫々で諸収差を良好に補正することができる。
【００３１】
本実施例では、第１光学素子Ｇ１と第２光学素子Ｇ２との間の媒質を、第２光学素子Ｇ２よりも小さい屈折率の材料としている。これにより、第２光学素子Ｇ２の物体側面Ｇ２Ｒ１における、光軸Ｏに対して下側で屈折する光束の屈折角と上側で屈折する光束の屈折角とを同等にすることができ、コマ収差、倍率色収差、及び歪曲収差を良好に補正することが可能になる。
【００３２】
第２光学素子Ｇ２の物体側面における光軸Ｏに対して上側の領域である屈折面Ｇ２Ｔ２は、物体側から入射する光に向かって凸形状であるため、光軸Ｏの近傍を通過する光よりも、光軸Ｏから離れた位置を通過する光束の方を大きく屈折させる。よって、屈折面Ｇ２Ｔ２に入射する各光束の角度は不均一になり、コマ収差、倍率色収差、及び歪曲収差が発生してしまう。一方、第２光学素子Ｇ２の物体側面における光軸Ｏに対して下側の領域である屈折面Ｇ２Ｔ１は、第１光学素子Ｇ１の方へ出射する光に向かって凹形状であるため、光軸Ｏの近傍を通過する光よりも、光軸Ｏから離れた位置を通過する光束の方を大きく屈折させる。
【００３３】
ここで、屈折面Ｇ２Ｔ１と屈折面Ｇ２Ｔ２との間の光路には第２反射面Ｇ２Ｍが配置されているため、光束内の各光線の配置（光軸Ｏからの距離の長短）は、屈折面Ｇ２Ｔ１に入射する時と屈折面Ｇ２Ｔ２から出射する時とで反対になる。よって本実施例に係る光学系１００は、屈折面Ｇ２Ｔ２で発生するコマ収差、倍率色収差、及び歪曲収差を、屈折面Ｇ２Ｔ１によってキャンセルすることができる。
【００３４】
このとき、第１光学素子Ｇ１と第２光学素子Ｇ２との間の媒質と第２光学素子Ｇ２とに十分な屈折率差を生じさせるためには、その媒質の屈折率をできるだけ小さくすることが望ましく、特に本実施例のように空気とすることがより好ましい。なお、必要に応じて、第１光学素子Ｇ１と第２光学素子Ｇ２との間に他の光学素子を配置してもよい。ただし、その場合は、第１光学素子Ｇ１とそれに隣接する光学素子との間に、空気などの屈折率が小さい媒質を配置することが望ましい。
【００３５】
本実施例に係る第２反射面Ｇ２Ｍは、上述したように凸形状の反射面であり、かつ開口絞りの機能を備えている。このように、負のパワーの第２反射面Ｇ２Ｍを開口絞りとすることにより、像面湾曲や非点収差への影響を抑えつつ、球面収差を良好に補正することができる。また、第２反射面Ｇ２Ｍに負のパワーを持たせることによって、第１反射面Ｇ１Ｍと像面ＩＭＧとの間隔を適切に確保することができ、光学系１００と撮像素子との干渉を回避することが容易になる。なお、本実施例では、第２反射面Ｇ２Ｍを、光軸Ｏから離れるに従ってパワーが小さくなる非球面とすることによって、球面収差をより良好に補正することを可能にしている。
【００３６】
また、本実施例に係る第２反射面Ｇ２Ｍの反射部は楕円形状であり、その長軸はＺＸ断面に平行、短軸はＹＺ断面に平行となっている。言い換えると、第２反射面Ｇ２Ｍの反射部の光軸Ｏに垂直かつ水平面に平行なＸ方向（第１の方向）の直径は、反射部の光軸Ｏ及び第１の方向に垂直なＹ方向（第２の方向）の直径よりも大きくなっている。具体的に、本実施例に係る光学系１００の絞り値は、Ｘ方向においてはＦ＝１．１７、Ｙ方向においてはＦ＝２．８である。
【００３７】
すなわち、本実施例に係る光学系１００の絞り値は、光学系１００の画角が光軸Ｏに対して対称であるＺＸ断面よりも、光学系１００の画角が光軸Ｏに対して非対称であるＹＺ断面の方が大きく（暗く）なるように設定されている。これにより、ＺＸ断面において明るさと解像度を向上させつつ、ＹＺ断面において光束幅を狭めて光路干渉を回避し易くすることができ、各光学面の配置の自由度を向上させることが可能になる。なお、第２反射面Ｇ２Ｍの反射部は楕円形状に限られるものではなく、必要に応じて矩形などにしてもよい。
【００３８】
本実施例に係る第１反射面Ｇ１Ｍは、主に像面湾曲を補正する役割を果たしている。一般的に、光学系において像面湾曲を補正するためには、正のパワーと負のパワーとの打ち消し合いによって各光学面のペッツバール和を小さくし、ペッツバール像面が平面に近づくように光学設計が行われる。それに対して、本実施例に係る光学系１００では、第１光学素子Ｇ１の第１反射面Ｇ１Ｍのサグ量を適切に設定することで像面湾曲を補正している。これについて、以下で詳細に説明する。
【００３９】
本実施例に係る光学系１００は、全体として正のパワーを有しているため、像面近傍に結像した際のペッツバール像面は、光軸Ｏから周辺部へ向かうに従って物体側に変位した湾曲形状となる傾向がある。一方、第１反射面Ｇ１Ｍは、凹形状、すなわち光軸Ｏから周辺部へ向かうに従って像側に変位した形状であるため、第１反射面Ｇ１Ｍと像面ＩＭＧとの間隔は光軸Ｏから周辺部へ向かうに従って短くなる。
【００４０】
よって、第１反射面Ｇ１Ｍが生じさせた像高毎の光路差により、光学系１００の像面湾曲を良好に補正することができる。さらに、第１反射面Ｇ１Ｍを非球面とすることで、第１反射面Ｇ１Ｍが球面である場合に補正しきれない像面湾曲を、第１反射面Ｇ１Ｍの非球面成分によって補正することができる。これにより、第１反射面Ｇ１Ｍのサグ量の設計自由度を向上させることができ、像面湾曲をより良好に補正することが可能になる。
【００４１】
なお、光学系の像面湾曲を補正するためには、光軸上と比較して周辺部の方でパワーが小さくなるように非球面を構成することが一般的である。一方、本実施例では、一般的な光学系とは異なり第１反射面Ｇ１Ｍのサグ量により像面湾曲を補正しているため、第１反射面Ｇ１Ｍの非球面量は光軸Ｏ上と比較して周辺部でパワーが大きくなるように設定されている。
【００４２】
本実施例では、第１光学素子Ｇ１における屈折領域Ｇ１Ｔ及び第１反射面Ｇ１Ｍによって、上述したような良好な収差補正を可能にしている。このとき、屈折領域Ｇ１Ｔ及び第１反射面Ｇ１Ｍを一つの光学素子に設けることで、これらを互いに異なる光学素子に設ける場合と比較して、光学素子の枚数の増大や各光学素子の相対的な配置誤差の発生を抑制することができる。そして、第１光学素子Ｇ１を物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとすることで、光学系１００を広角化した場合にも、屈折領域Ｇ１Ｔによって倍率色収差を良好に補正することができる。
【００４３】
上述したように、本実施例に係る第３光学素子Ｇ３は、正パワーを有することで、凸反射面である第２反射面Ｇ２Ｍを有する第２光学素子Ｇ２の像側の屈折面Ｇ２Ｔ３で発生するコマ収差等の諸収差を良好に補正している。このとき、本実施例のように第３光学素子Ｇ３の像側面を物体側に向かって凹形状とすることが望ましい。光学系１００における最も像側に配置された光学面（最終面）を物体側に向かって凹形状の屈折面とすることで、他の光学面で補正しきれなかった像面湾曲や非点収差を良好に補正することができる。ただし、必要に応じて第３光学素子Ｇ３の像側面を物体側に向かって凸形状としてもよいが、この場合は第３光学素子Ｇ３よりも像側に、物体側に向かって凹形状の屈折面を更に配置することが望ましい。
【００４４】
表１に、本実施例に係る光学系１００の諸元値を示す。表１において、ｒは曲率半径（ｍｍ）、ｄは面間隔（ｍｍ）、Ｎｄはｄ線に対する屈折率、νｄはｄ線に対するアッベ数、を表す。ただし、面間隔ｄは、光路に沿って像側に向かうときに正、物体側に向かうときに負としている。また、「Ｅ±Ｎ」は「×１０±Ｎ」を意味する。
【００４５】
【表１】
2019101181.tif 000003
【００４６】
本実施例において、非球面形状の各光学面は、光軸Ｏを中心とした回転対称形状であり、以下の非球面式で表現される。
【００４７】
【数１】
2019101181.tif 000004
【００４８】
ただし、ｚは非球面形状の光軸方向のサグ量（ｍｍ）、ｃは光軸Ｏ上における曲率（１／ｍｍ）、ｋは円錐定数（コーニック定数）、ｒは光軸Ｏからの半径方向の距離（ｍｍ）、Ａ〜Ｇの夫々は４次項〜１４次項の非球面係数である。上記の非球面式において、第１項は参照球面のサグ量を示しており、この参照球面の曲率半径はＲ＝１／ｃである。また、第２項以降の項は、参照球面上に付与される非球面成分のサグ量（非球面量）を示している。
【００４９】
なお、本実施例では４次項〜１０次項の非球面係数を用いており、後述する実施例２では４次項〜１４次項の非球面係数を用いているが、夫々１６次以上の項の非球面係数を用いてもよい。また、本実施例においては、光学面が非球面形状である場合、参照球面の曲率半径をその光学面の曲率半径としており、その曲率半径が上述した各条件式を満足している。
【００５０】
上述したように、本実施例に係る撮像装置１０００では、撮像素子１１０の受光面を図２に示した点Ｃよりも光軸Ｏに近い位置に配置することで、各反射面を介さずに像側へ向かう不要光が受光面に到達することを抑制している。本実施例に係る第２反射面Ｇ２Ｍの延長面は第２光学素子Ｇ２の像側の屈折面Ｇ２Ｔ３に一致し、上記点Ｂは屈折面Ｇ２Ｔ３の上に存在する。
【００５１】
また、本実施例では、第２反射面Ｇ２Ｍにおける遮光部に加えて、第３光学素子Ｇ３の物体側面における有効領域外にも遮光部が設けられている。これにより、点Ａと点Ｂとを結ぶ直線よりも光軸に対して平行に近い不要光を十分に遮光することができる。このとき、第３光学素子Ｇ３の遮光部と第１反射面Ｇ１Ｍから撮像素子１１０の受光面に向かう光線との干渉を回避するために、ＹＺ断面における＋Ｙ側において、この遮光部の端部を点Ａと点Ｂとを結ぶ直線よりも光軸Ｏに近い位置に配置することが望ましい。
【００５２】
また、第２反射面Ｇ２Ｍの遮光部で遮光しきれない光束を遮光するためには、ＹＺ断面における＋Ｙ側において、第３光学素子Ｇ３に設けられる遮光部を第２反射面Ｇ２Ｍよりも大きくすることがより好ましい。言い換えると、＋Ｙ側において、第３光学素子Ｇ３の遮光部の端部が第２反射面Ｇ２Ｍの端部よりも光軸Ｏから遠い位置に配置されるようにすることが好ましい。さらに、−Ｙ側においても、第３光学素子Ｇ３の遮光部の端部が第２反射面Ｇ２Ｍの端部よりも光軸Ｏから遠い位置に配置されるようにすることが好ましい。なお、必要に応じて、第２反射面Ｇ２Ｍ又は第３光学素子Ｇ３の何れか一方の遮光部のみで不要光を遮光するようにしてもよい。
【００５３】
ここで、第１反射面Ｇ１Ｍと第２反射面Ｇ２Ｍとの間隔をＬ１、第１反射面Ｇ１Ｍと像面ＩＭＧ（撮像素子１１０の受光面）との間隔をＬ２とするとき、以下の条件式（１）を満足することが望ましい。
１．５≦Ｌ２／Ｌ１≦６．５  ・・・（１）
【００５４】
条件式（１）を満足することにより、光学系１００の全長の増大を抑制しつつ、ゴーストの発生を抑制することが可能になる。条件式（１）の下限値を下回ると、第２反射面Ｇ２Ｍと像面ＩＭＧとの間隔が小さくなり過ぎてしまい、不要光が撮像素子１１０の受光面に到達し易くなってしまう。また、条件式（１）の上限値を上回ると、第２反射面Ｇ２Ｍと像面ＩＭＧとの間隔が大きくなり過ぎてしまい、光学系１００の全長を短くすることが難しくなる。更に、以下の条件式（１ａ）を満足することがより好ましい。
１．６≦Ｌ２／Ｌ１≦４．０  ・・・（１ａ）
【００５５】
また、第１反射面Ｇ１Ｍの曲率半径をＲ１とするとき、以下の条件式（２）を満足することが望ましい。
１．３≦｜Ｒ１／Ｌ１｜≦４．０  ・・・（２）
【００５６】
条件式（２）を満足することにより、撮像素子１１０と各光路との干渉を回避しつつ、像面湾曲を良好に補正することが可能になる。条件式（２）の下限値を下回ると、撮像素子１１０が各光路と干渉してしまう可能性が生じる。また、条件式（２）の上限値を上回ると、像面湾曲の補正が不十分になり良好な結像性能を得ることが難しくなる。更に、以下の条件式（２ａ）を満足することがより好ましい。
１．５≦｜Ｒ１／Ｌ１｜≦３．０  ・・・（２ａ）
【００５７】
また、光学系１００の全長をＬａ、光学系１００の焦点距離をｆとするとき、以下の条件式（３）を満足することが望ましい。ただし、本実施例に係る光学系１００の全長とは、光軸方向（Ｚ方向）において像面ＩＭＧ（撮像素子１１０の受光面）から最も離れた光学面と像面ＩＭＧとの間隔を指している。すなわち、本実施例においては、第１光学素子Ｇ１の物体側面と像面ＩＭＧとの間隔が光学系１００の全長である。
Ｌａ／ｆ≦３．０  ・・・（３）
【００５８】
条件式（３）を満足するように、光学系１００の焦点距離で正規化した全長を小さくすることで、撮像装置１０００の小型化を実現することが可能になる。更に、以下の条件式（３ａ）を満足することがより好ましい。
Ｌａ／ｆ≦２．７  ・・・（３ａ）
【００５９】
表２に、本実施例に係る光学系１００についての各条件式の値を示す。ただし、光学系１００の焦点距離はｆ＝１０．８であり、Ｌ１、Ｌ２、Ｒ１、及びＬａの値は表１から求められる。表２に示すように、光学系１００は上述した条件式の全てを満足している。
【００６０】
【表２】
2019101181.tif 000005
【００６１】
図３は、本実施例に係る光学系１００の横収差図である。図３では、光学系１００の５つの画角におけるＣ線（波長６５６．３ｎｍ）、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、Ｆ線（波長４８６．１ｎｍ）、及びｇ線（波長４３５．８ｎｍ）の夫々に対する横収差を示しており、数値の単位はｍｍである。図３を見て分かる通り、コマ収差や倍率色収差が良好に補正されている。また、光学系１００の開口率（ビネッティング）は全画角において１００％であるため、第２反射面Ｇ２Ｍによるケラレが生じておらず、軸上から軸外にかけて明るい光学系が実現できている。
【００６２】
［実施例２］
以下、本発明の実施例２に係る撮像装置２０００について説明する。本実施例に係る撮像装置２０００において、上述した実施例１に係る撮像装置１０００と同等の構成については説明を省略する。
【００６３】
図４（ａ）は、本実施例に係る撮像装置２０００の光軸Ｏを含むＹＺ断面における要部概略図であり、図４（ｂ）は、撮像装置２０００をＹ方向から見たときの要部概略図である。本実施例に係る光学系２００と実施例１に係る光学系１００との違いは、各光学素子の形状及び材料である。
【００６４】
表３に、本実施例に係る光学系２００の諸元値を示す。
【００６５】
【表３】
2019101181.tif 000006
【００６６】
図５に示すように、本実施例に係る撮像装置２０００においても、実施例１に係る撮像装置１０００と同様に撮像素子２１０の受光面を点Ｃよりも光軸Ｏに近い位置に配置することで、不要光が受光面に到達することを抑制している。また、本実施例に係る光学系２００について、ＺＸ断面での画角は３５°、ＹＺ断面での画角は２０°、焦点距離はｆ＝１１．２ｍｍ、絞り値はＸ方向において１．１７、Ｙ方向において２．８である。そして、以下の表４に示すように、本実施例に係る光学系２００は上述した各条件式を満足している。
【００６７】
【表４】
2019101181.tif 000007
【００６８】
図６は、本実施例に係る光学系２００の横収差図である。図６を見て分かる通り、コマ収差や倍率色収差が良好に補正されている。また、光学系２００の開口率は全画角において１００％であり、軸上から軸外にかけて明るい光学系が実現できている。
【００６９】
［車載カメラシステム］
図７は、本実施形態に係る車載カメラ１０及びそれを備える車載カメラシステム（運転支援装置）６００の構成図である。車載カメラシステム６００は、自動車等の車両に設置され、車載カメラ１０により取得した車両の周囲の画像情報に基づいて、車両の運転を支援するための装置である。図８は、車載カメラシステム６００を備える車両７００の概略図である。図８においては、車載カメラ１０の撮像範囲５０を車両７００の前方に設定した場合を示しているが、撮像範囲５０を車両７００の後方に設定してもよい。
【００７０】
図７に示すように、車載カメラシステム６００は、車載カメラ１０と、車両情報取得装置２０と、制御装置（ＥＣＵ：エレクトロニックコントロールユニット）３０と、警報装置４０と、を備える。また、車載カメラ１０は、撮像部１と、画像処理部２と、視差算出部３と、距離算出部４と、衝突判定部５と、を備えている。画像処理部２、視差算出部３、距離算出部４、及び衝突判定部５で、処理部が構成されている。撮像部１は、上述した何れかの実施例に係る撮像装置であり、撮像素子として撮像面位相差センサを採用したものである。
【００７１】
図９は、本実施形態に係る車載カメラシステム６００の動作例を示すフローチャートである。以下、このフローチャートに沿って、車載カメラシステム６００の動作を説明する。
【００７２】
まず、ステップＳ１では、撮像部１を用いて車両の周囲の対象物（被写体）を撮像し、複数の画像データ（視差画像データ）を取得する。
【００７３】
また、ステップＳ２では、車両情報取得装置２０から車両情報の取得を行う。車両情報とは、車両の車速、ヨーレート、舵角などを含む情報である。
【００７４】
ステップＳ３では、撮像部１により取得された複数の画像データに対して、画像処理部２により画像処理を行う。具体的には、画像データにおけるエッジの量や方向、濃度値などの特徴量を解析する画像特徴解析を行う。ここで、画像特徴解析は、複数の画像データの夫々に対して行ってもよいし、複数の画像データのうち一部の画像データのみに対して行ってもよい。
【００７５】
ステップＳ４では、撮像部１により取得された複数の画像データ間の視差（像ズレ）情報を、視差算出部３によって算出する。視差情報の算出方法としては、ＳＳＤＡ法や面積相関法などの既知の方法を用いることができるため、本実施形態では説明を省略する。なお、ステップＳ２，Ｓ３，Ｓ４は、上記の順番に処理を行ってもよいし、互いに並列して処理を行ってもよい。
【００７６】
ステップＳ５では、撮像部１により撮像した対象物との間隔情報を、距離算出部４によって算出する。距離情報は、視差算出部３により算出された視差情報と、撮像部１の内部パラメータ及び外部パラメータと、に基づいて算出することができる。なお、ここでの距離情報とは、対象物との間隔、デフォーカス量、像ズレ量、などの対象物との相対位置に関する情報のことであり、画像内における対象物の距離値を直接的に表すものでも、距離値に対応する情報を間接的に表すものでもよい。
【００７７】
そして、ステップＳ６では、距離算出部４により算出された距離情報が予め設定された設定距離の範囲内に含まれるか否かの判定を、衝突判定部５によって行う。これにより、車両の周囲の設定距離内に障害物が存在するか否かを判定し、車両と障害物との衝突可能性を判定することができる。衝突判定部５は、設定距離内に障害物が存在する場合は衝突可能性ありと判定し（ステップＳ７）、設定距離内に障害物が存在しない場合は衝突可能性なしと判定する（ステップＳ８）。
【００７８】
次に、衝突判定部５は、衝突可能性ありと判定した場合（ステップＳ７）、その判定結果を制御装置３０や警報装置４０に対して通知する。このとき、制御装置３０は、衝突判定部５での判定結果に基づいて車両を制御し、警報装置４０は、衝突判定部５での判定結果に基づいて警報を発する。
【００７９】
例えば、制御装置３０は、車両に対して、ブレーキをかける、アクセルを戻す、各輪に制動力を発生させる制御信号を生成してエンジンやモータの出力を抑制する、などの制御を行う。また、警報装置４０は、車両のユーザ（運転者）に対して、音等の警報を鳴らす、カーナビゲーションシステムなどの画面に警報情報を表示する、シートベルトやステアリングに振動を与える、などの警告を行う。
【００８０】
以上、本実施形態に係る車載カメラシステム６００によれば、上記の処理により、効果的に障害物の検知を行うことができ、車両と障害物との衝突を回避することが可能になる。特に、上述した各実施例に係る光学系を車載カメラシステム６００に適用することで、車載カメラ１０の全体を小型化して配置自由度を高めつつ、広画角にわたって障害物の検知及び衝突判定を行うことが可能になる。
【００８１】
ここで、本実施形態では、車載カメラ１０が撮像面位相差センサを有する撮像部１を一つのみ備える構成について説明したが、これに限られず、車載カメラ１０として撮像部を二つ備えるステレオカメラを採用してもよい。この場合、撮像面位相差センサを用いなくても、同期させた二つの撮像部の夫々によって画像データを同時に取得し、その二つの画像データを用いることで、上述したものと同様の処理を行うことができる。ただし、二つの撮像部による撮像時間の差異が既知であれば、二つの撮像部を同期させなくてもよい。
【００８２】
なお、距離情報の算出については、様々な実施形態が考えられる。一例として、撮像部１が有する撮像素子として、二次元アレイ状に規則的に配列された複数の画素部を有する瞳分割型の撮像素子を採用した場合について説明する。瞳分割型の撮像素子において、一つの画素部は、マイクロレンズと複数の光電変換部とから構成され、光学系の瞳における異なる領域を通過する一対の光束を受光し、対をなす画像データを各光電変換部から出力することができる。
【００８３】
そして、対をなす画像データ間の相関演算によって各領域の像ずれ量が算出され、距離算出部４により像ずれ量の分布を表す像ずれマップデータが算出される。あるいは、距離算出部４は、その像ずれ量をさらにデフォーカス量に換算し、デフォーカス量の分布（撮像画像の２次元平面上の分布）を表すデフォーカスマップデータを生成してもよい。また、距離算出部４は、デフォーカス量から変換される対象物との間隔の距離マップデータを取得してもよい。
【００８４】
なお、本実施形態では、車載カメラシステム６００を運転支援（衝突被害軽減）に適用したが、これに限られず、車載カメラシステム６００をクルーズコントロール（全車速追従機能付を含む）や自動運転などに適用してもよい。また、車載カメラシステム６００は、自車両等の車両に限らず、例えば、船舶、航空機あるいは産業用ロボットなどの移動体（移動装置）に適用することができる。また、本実施形態に係る車載カメラ１０、移動体に限らず、高度道路交通システム（ＩＴＳ）等、広く物体認識を利用する機器に適用することができる。
【００８５】
［測距装置］
以下、上述した各実施例に係る撮像装置を車載カメラなどの測距装置に適用する場合について詳細に説明する。
【００８６】
上述したように、各実施例に係る光学系の垂直画角は、光軸Ｏに対して片側にのみ設定されている。よって、光学系を車載カメラ１０に適用し、その車載カメラ１０を車両に設置する場合は、被写体の位置に応じて光学系の光軸Ｏが水平方向に対して非平行となるように配置することが望ましい。例えば、上述した各実施例に係る光学系を測距光学系として採用する場合、光軸Ｏを水平方向に対して上側に傾け、垂直画角の中心が水平方向に近づくように配置すればよい。なお、各光学系をＸ軸周りに１８０°回転（上下反転）させてから、光軸Ｏが水平方向に対して下側に傾くように配置してもよい。これにより、車載カメラ１０の撮像範囲を適切に設定することができる。
【００８７】
ただし、各実施例に係る光学系においては、軸上での結像性能が最も高く、それに対して周辺画角での結像性能は低下するため、注目する被写体からの光束が光学系における軸上付近を通過するように配置することがより好ましい。例えば、車載カメラ１０によって道路上の標識や障害物などに注目する必要がある場合は、水平方向に対して上側（空側）よりも下側（地面側）の画角での結像性能を高めることが好ましい。このとき、各実施例に係る光学系を採用する場合、上述したように各光学系を一旦上下反転させてから、光軸Ｏを水平方向に対して下側に傾け、光軸Ｏの近傍の画角が下側を向くように配置すればよい。
【００８８】
図１０は、各実施例に係る光学系を測距光学系として採用した場合の、第２反射面Ｇ２Ｍにおける反射部をＺ方向における−Ｚ側から見たときの要部概略図である。図１０において、実線は測距光学系の第２反射面Ｇ２Ｍにおける反射部を示し、破線は実施例１及び２に係る光学系１００，２００の第２反射面Ｇ２Ｍにおける反射部を示している。
【００８９】
図１０に示すように、測距光学系の第２反射面Ｇ２Ｍには、光軸Ｏに対してＸ方向に偏心した二つの反射部２０１，２０２が設けられている。この二つの反射部２０１，２０２によれば、測距光学系の瞳を分割することができる。反射部２０１，２０２は、各実施例と同様に反射膜などによって形成される。なお、測距光学系の夫々における反射部２０１，２０２の各絞り値は、Ｘ方向及びＹ方向において共に２．８である。
【００９０】
瞳を二分割する測距光学系を採用する場合、その像面に配置される撮像素子としては、反射部２０１を通過した光束が形成した被写体の像と、反射部２０２を通過した光束が形成した被写体の像とを区別して光電変換できるものが採用される。このような撮像素子と、測距光学系と、上述した処理部とによって、車載カメラなどの測距装置を構成することができる。
【００９１】
被写体が測距光学系の前側焦点面上にあるときは、測距光学系の像面において、分割された二つの光束による像に位置ずれは発生しない。しかし、被写体が測距光学系の前側焦点面以外の位置にあるときは、分割された二つの光束による像に位置ずれが発生する。このとき、各光束が形成する像の位置ずれは被写体の前側焦点面からの変位量に対応しているので、各光束による像の位置ずれ量及び位置ずれの方向を取得することで、被写体までの距離を測定することができる。
【００９２】
また、測距光学系の各光学素子を上述した各実施例と同様に構成することで、諸収差を良好に補正することができ、高い測距精度を実現することが可能になる。このとき、測距光学系の開口率は全画角において１００％となるため、この測距光学系を測距装置に適用することで、全画角において安定した測距精度を確保することができる。
【００９３】
なお、測距光学系では二つの反射部をＸ方向に偏心させているが、必要に応じてＹ方向に偏心させてもよい。ただし、測距精度を向上させるためには、二つの反射部をＸ方向に偏心させることが望ましい。これは、二つの反射部を適用する前の光学系１００，２００において、光軸Ｏに対して非対称であるＹ方向における絞り値よりも、光軸Ｏに対して対称であるＸ方向における絞り値の方が小さいためである。
【００９４】
［変形例］
以上、本発明の好ましい実施形態及び実施例について説明したが、本発明はこれらの実施形態及び実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の組合せ、変形及び変更が可能である。
【００９５】
例えば、各実施例では第１光学素子Ｇ１として第１反射面Ｇ１Ｍ及び屈折領域Ｇ１Ｔの両方を含む反射屈折素子を採用しているが、第１光学素子Ｇ１として第１反射面Ｇ１Ｍのみを含む反射素子（ミラー）を採用してもよい。また、各実施例に係る光学系は、第３光学素子Ｇ３を備えているが、第１光学素子Ｇ１及び第２光学素子Ｇ２から成る構成を採用してもよい。この場合、第２光学素子Ｇ２として、物体側面及び像側面の夫々が曲率半径の異なる複数の光学面で構成されたプリズムを採用してもよい。これにより、各実施例に係る光学系と比較して光学素子の数を減らしつつ、良好な結像性能を得ることが可能になる。
【００９６】
また、実施例２のように第２反射面Ｇ２Ｍが二つの反射部を含む場合においても、その有効領域のＸ方向の直径をＹ方向の直径よりも大きく設定することが望ましい。言い換えると、二つの反射部のＸ方向において最も離れた端部同士の距離を、二つの反射部のＹ方向における最大径よりも大きく設定することが望ましい。これにより、実施例１と同様に、ＺＸ断面において明るさと解像度を向上させつつ、ＹＺ断面において光路干渉を回避し易くすることができる。
【符号の説明】
【００９７】
１００  光学系
１１０  撮像素子（受光面）
１０００  撮像装置
Ｏ  光軸
Ｇ１Ｍ  第１反射面
Ｇ２Ｍ  第２反射面
Ｇ１Ｔ１  屈折面
ＩＭＧ  像面
【図１】
2019101181.tif 000008
【図２】
2019101181.tif 000009
【図３】
2019101181.tif 000010
【図４】
2019101181.tif 000011
【図５】
2019101181.tif 000012
【図６】
2019101181.tif 000013
【図７】
2019101181.tif 000014
【図８】
2019101181.tif 000015
【図９】
2019101181.tif 000016
【図１０】
2019101181.tif 000017