(57)【要約】【課題】高解像度、高感度が要求されるシステムに用いることができる反射型光学装置を提供する。【解決手段】物体からの光束を像面に結像する少なくとも３面の反射面６、７、８、９を有し、各反射面は偏芯して配置され、各反射面のうち物体側から光束進行方向に沿って２番目の反射面７を第２の反射面とすると、第２の反射面７の頂点近傍の形状は、各反射面の各頂点を含む平面で切った断面形状が凹形状で、かつ前記平面に垂直な方向における断面形状が凸形状である。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体からの光束を像面に結像する２面の非軸対称形状の反射面が、光束進行方向に沿って第１の反射面、第２の反射面の順に配置され、前記第１の反射面と前記第２の反射面とが偏芯して配置され、前記像面の中心と前記各反射面の各頂点とを含む平面で切った断面形状は、前記第１及び第２の反射面のそれぞれが凹形状であり、前記第１及び第２の反射面の形状は、回転中心軸を持たない自由曲面であることを特徴とする反射型光学装置。
【請求項２】
前記第１の反射面と物体との間に光束を制限する絞りが配置されている請求項１に記載の反射型光学装置。
【請求項３】
前記絞りの中心と前記第１の反射面の頂点との間隔をｄ１、前記像面の中心と前記第１及び第２の反射面の各頂点とを含む平面内における焦点距離をｅｆｙとすると、
０．３＜ｄ１／ｅｆｙ＜１．５
の関係を満足する請求項２に記載の反射型光学装置。
【請求項４】
前記第１の反射面の頂点と前記第２の反射面の頂点との間隔をｄ２、前記像面の中心と前記第１及び第２の反射面の各頂点とを含む平面内における焦点距離をｅｆｙとすると、
１．０＜ｄ２／ｅｆｙ＜４．０
の関係を満足する請求項２に記載の反射型光学装置。
【請求項５】
前記像面の中心と前記第１及び第２の反射面の各頂点とを含む平面に垂直な方向における前記第１の反射面の断面形状は、凹形状である請求項１に記載の反射型光学装置。
【請求項６】
前記像面の中心と前記第１及び第２の反射面の各頂点とを含む平面に垂直な方向における前記第２の反射面の断面形状は、凹形状である請求項１に記載の反射型光学装置。
【請求項７】
前記自由曲面は、頂点を原点とし、前記像面の中心と反射面の各頂点とを含む平面に垂直な方向をＸ、前記平面に含まれ頂点における接線方向をＹとする直交座標系（Ｘ、Ｙ）において関数ｆ（Ｘ，Ｙ）で定義され、各Ｙ座標におけるＸ方向断面形状の曲率半径中心を結んだ線が湾曲した曲線である湾曲軸Ｙトーリック面、又は各Ｘ座標におけるＹ方向断面形状の曲率半径中心を結んだ線が湾曲した曲線である湾曲軸Ｘトーリック面である請求項１に記載の反射型光学装置。
【請求項８】
前記第１の反射面の形状は、頂点を含むＹ方向断面形状が頂点における法線に関して非対称であり、Ｘ方向断面の曲率中心を結んだ曲線が法線に関して非対称である湾曲軸Ｙトーリック面又は湾曲軸Ｘトーリック面である請求項７に記載の反射型光学装置。
【請求項９】
前記第２の反射面形状は、頂点を含むＹ方向断面形状が頂点における法線に関して非対称であり、Ｘ方向断面の曲率中心を結んだ曲線が法線に関して非対称である湾曲軸Ｙトーリック面又は湾曲軸Ｘトーリック面である請求項７に記載の光学装置。
【請求項１０】
物体からの光束を像面に結像する少なくとも３面の反射面を有し、前記各反射面は偏芯して配置され、前記各反射面の各頂点を含む平面内におけるＦ値が３．５より小さく、かつ前記各反射面のうち前記物体側の2面を前記物体側から光束進行方向に沿って順に、第１の反射面、第２の反射面とすると、前記平面で切った断面形状は、前記第１及び第２の反射面のそれぞれが凹形状であることを特徴とする反射型光学装置。
【請求項１１】
物体からの光束を像面に結像する少なくとも３面の反射面を有し、前記各反射面は偏芯して配置され、前記各反射面の各頂点を含む平面内におけるＦ値が１．９より小さいことを特徴とする反射型光学装置。
【請求項１２】
前記Ｆ値が１．６より小さい請求項１１に記載の反射型光学装置。
【請求項１３】
前記各反射面のうち前記物体側の2面を前記物体側から光束進行方向に沿って順に、第１の反射面、第２の反射面とすると、前記平面で切った断面形状は、前記第１及び第２の反射面のそれぞれが凹形状である請求項１１に記載の反射型光学装置。
【請求項１４】
物体からの光束を像面に結像する少なくとも３面の反射面を有し、前記各反射面は偏芯して配置され、前記各反射面のうち前記物体側から光束進行方向に沿って2番目の反射面を第２の反射面とすると、前記第２の反射面の頂点近傍の形状は、前記各反射面の各頂点を含む平面で切った断面形状が凹形状で、かつ前記平面に垂直な方向における断面形状が凸形状であることを特徴とする反射型光学装置。
【請求項１５】
前記少なくとも３面の反射面の形状が非軸対称面である請求項１０、１１、又は１４に記載の反射型光学装置。
【請求項１６】
前記反射面は、前記物体側から光束進行方向に沿って順に、第１の反射面、第２の反射面、第３の反射面、及び第４の反射面の４面である請求項１０、１１、又は１４に記載の反射型光学装置。
【請求項１７】
前記第３の反射面の頂点における法線と前記第３の反射面の頂点から前記第４の反射面の頂点へと向かう光軸とのなす角度（deg）をα３とすると、
２６＜α３＜５６
の関係を満足する請求項１６に記載の反射型光学装置。
【請求項１８】
前記第１の反射面と前記物体との間に光束を制限する絞りが配置されている請求項１６に記載の反射型光学装置。
【請求項１９】
前記絞りの中心と前記第１の反射面の頂点との間隔をｄ１、前記各反射面の各頂点が含まれる平面内における焦点距離をｅｆｙとすると、
０．３＜ｄ１／ｅｆｙ＜１．５
の関係を満足する請求項１８に記載の反射型光学装置。
【請求項２０】
前記絞りの中心と前記第１の反射面の頂点との間隔をｄ１、前記各反射面の各頂点が含まれる平面内における焦点距離をｅｆｙとすると、
０．６＜ｄ１／ｅｆｙ＜１．０
の関係を満足する請求項１８に記載の反射型光学装置。
【請求項２１】
前記第１の反射面の頂点と前記第２の反射面の頂点との間隔をｄ２、前記第３の反射面の頂点と前記第４の反射面の頂点との間隔をｄ４とすると、
０．３＜ｄ２／ｄ４＜１．０
の関係を満足する請求項１８に記載の反射型光学装置。
【請求項２２】
前記第３の反射面の頂点と前記第４の反射面の頂点との間隔をｄ４、前記各反射面の各頂点が含まれる平面内における焦点距離をｅｆｙとすると、
２．６＜ｄ４／ｅｆｙ＜７．５
の関係を満足する請求項１８に記載の反射型光学装置。
【請求項２３】
前記第３の反射面の頂点と前記第４の反射面の頂点との間隔をｄ４、前記各反射面の各頂点が含まれる平面内における焦点距離をｅｆｙとすると、
３．５＜ｄ４／ｅｆｙ＜６．５
の関係を満足する請求項１８に記載の反射型光学装置。
【請求項２４】
前記第４の反射面の頂点と前記像面の中心との間隔をｄ５、前記各反射面の各頂点が含まれる平面内における焦点距離をｅｆｙとすると、
０．５＜ｄ５／ｅｆｙ＜２．０
の関係を満足する請求項１８に記載の反射型光学装置。
【請求項２５】
前記４面の反射面は、前記各反射面の各頂点を含む平面で切った断面形状が全て凹形状である請求項１６に記載の反射型光学装置。
【請求項２６】
前記各反射面の各頂点を含む平面に垂直な方向における断面形状のうち、前記第１の反射面の断面形状が凹形状である請求項１６に記載の反射型光学装置。
【請求項２７】
前記各反射面の各頂点を含む平面に垂直な方向における断面形状のうち、前記第３の反射面の断面形状が凹形状である請求項１６に記載の反射型光学装置。
【請求項２８】
前記各反射面の各頂点を含む平面に垂直な方向におけ断面形状のうち、前記第４の反射面が凹形状である請求項１６に記載の反射型光学装置。
【請求項２９】
前記４面の反射面は非軸対称形状で、かつ回転中心軸を持たない自由曲面である請求項１６に記載の反射型光学装置。
【請求項３０】
前記４面の反射面は自由曲面であり、前記自由曲面は、頂点を原点とし、各頂点を含む平面に垂直な方向をＸ、前記平面に含まれ頂点における接線方向をＹとする直交座標系（Ｘ、Ｙ）において関数ｆ（Ｘ，Ｙ）で定義され、各Ｙ座標におけるＸ方向断面形状の曲率半径中心を結んだ線が湾曲した曲線である湾曲軸Ｙトーリック面、又は各Ｘ座標におけるＹ方向断面形状の曲率半径中心を結んだ線が湾曲した曲線である湾曲軸Ｘトーリック面である請求項１６に記載の反射型光学装置。
【請求項３１】
請求項１、１０、１１、又は１４に記載の反射型光学装置と、光強度を電気信号に変換する検出手段とを備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項３２】
前記検出手段が２次元撮像素子である請求項３１に記載の撮像装置。
【請求項３３】
前記検出手段が赤外域の光線に感度を持つ請求項３１に記載の撮像装置。
【請求項３４】
反射面のみで光束を集束させる反射型光学装置と、複数の異なる波長帯の光線に対して感度を持つ検出手段とを備えることを特徴とするマルチ波長撮像装置。
【請求項３５】
前記複数の異なる波長帯が赤外域、可視域、及び紫外域から選ばれる２種以上の波長帯である請求項３４に記載のマルチ波長撮像装置。
【請求項３６】
前記反射型光学装置は、請求項１、１０、１１、又は１４に記載の反射型光学装置である請求項３４に記載のマルチ波長撮像装置。
【請求項３７】
前記検出手段は、波長による光束分離手段と複数の各波長帯に対応する検出面とを有する請求項３４に記載のマルチ波長撮像装置。
【請求項３８】
前記検出手段は、同一検出面内に異なる波長帯の光線に対して感度を持つ複数の領域を有する請求項３４に記載のマルチ波長撮像装置。
【請求項３９】
前記反射型光学装置は、請求項１、１０、１１、又は１４に記載の反射型光学装置である請求項３８に記載のマルチ波長撮像装置。
【請求項４０】
請求項３１に記載の撮像装置と、撮像された映像を運転者に伝える表示手段とを備えたことを特徴とする車載用監視装置。
【請求項４１】
請求項３４又は３８に記載のマルチ波長撮像装置と、撮像された映像を運転者に伝える表示手段とを備えたことを特徴とする車載用監視装置。
【請求項４２】
シェル形状の複数の光学部材が、中空部を形成するように対向配置して一体化され、前記中空部側の面は少なくとも一つの反射面を形成していることを特徴とする反射型光学装置。
【請求項４３】
前記反射面のうち少なくとも一つは、回転中心軸を持たない自由曲面である請求項４２に記載の反射型光学装置。
【請求項４４】
前記複数の光学部材は、前側光学部材と後側光学部材との2つの光学部材で、前記前側光学部材のシェル形状の開口側と前記後側光学部材のシェル形状の開口側とを対向配置して一体化することにより前記中空部が形成されている請求項４２に記載の反射型光学装置。
【請求項４５】
前記光学部材は樹脂成形物で、前記反射面には金属薄膜が形成されている請求項４２に記載の反射型光学装置。
【請求項４６】
前記金属薄膜の材料は、アルミニウム、金、銀、銅、及び亜鉛から選ばれる少なくとも一つの金属薄膜材料である請求項４５に記載の反射型光学装置。
【請求項４７】
前記反射面上にさらにＳｉＯ2膜が形成されている請求項４５に記載の反射型光学装置。
【請求項４８】
前記光学部材は、金属材料で形成されている請求項４２に記載の反射型光学装置。
【請求項４９】
前記光学部材は、アルミニウム、金、銀、銅、及び亜鉛から選ばれる少なくとも一つの金属材料で形成されている請求項４８に記載の反射型光学装置。
【請求項５０】
前記金属材料で形成された光学部材の反射面にさらに金属薄膜が形成されている請求項４８に記載の反射型光学装置。
【請求項５１】
前記金属薄膜の材料は、アルミニウム、金、銀、銅、及び亜鉛から選ばれる少なくとも一つの金属薄膜材料である請求項５０に記載の反射型光学装置。
【請求項５２】
前記反射面上にさらにＳｉＯ2膜が形成されている請求項４８に記載の反射型光学装置。
【請求項５３】
前記複数の光学部材のうち少なくとも一つには、撮像用の開口が形成されている請求項４２に記載の反射型光学装置。
【請求項５４】
前記撮像用の開口に、撮像に必要な波長域の光束を透過する窓材が設けられている請求項５３に記載の反射型光学装置。
【請求項５５】
前記撮像のための開口に、撮像に必要な波長域の光束を透過し、それ以外の波長域の光束を遮蔽する窓材が設けられている請求項５３に記載の反射型光学装置。
【請求項５６】
前記撮像のための開口に、ゲルマニウム、シリコン、ポリエチレン、ＣａＦ2、ＢａＦ2、及びＺｎＳｅから選ばれる少なくとも一つの材料で形成された窓材が設けられている請求項５３に記載の反射型光学装置。
【請求項５７】
前記窓材は平板である請求項５４に記載の反射型光学装置。
【請求項５８】
前記窓材はレンズ作用を有する請求項５４に記載の反射型光学装置。
【請求項５９】
前記撮像用の開口に、入射する赤外線のうち、少なくとも一定範囲の波長域の赤外線の透過を遮る光学特性を有する窓材が設けられている請求項５３に記載の反射型光学装置。
【請求項６０】
前記窓材は、赤外線を反射する光学特性を有し、透明基材上に誘電体多層膜が形成されている請求項５９に記載の反射型光学装置。
【請求項６１】
前記透明基材は、ガラス材料である請求項６０に記載の反射型光学装置。
【請求項６２】
前記透明基材は、樹脂材料である請求項６０に記載の反射型光学装置。
【請求項６３】
前記透明基材は、ＣａＦ2、ＢａＦ2、及びＺｎＳｅから選ばれる少なくとも一つの材料で形成されている請求項６０に記載の反射型光学装置。
【請求項６４】
前記窓材は、赤外線を吸収する光学特性を有するガラス材料で形成されている請求項５９に記載の反射型光学装置。
【請求項６５】
前記窓材は、赤外線を吸収する光学特性を有する樹脂材料で形成されている請求項５９に記載の反射型光学装置。
【請求項６６】
前記窓材は、近赤外域の赤外線の透過を遮る請求項５９に記載の反射型光学装置。
【請求項６７】
前記近赤外域の波長域は、７００ｎｍから１１００ｎｍの範囲である請求項６６に記載の反射型光学装置。
【請求項６８】
前記窓材は、平板である請求項５９に記載の反射型光学装置。
【請求項６９】
前記窓材は、レンズ作用を有する請求項５９に記載の反射型光学装置。
【請求項７０】
前記各反射面上に、入射する赤外線のうち少なくとも一定範囲の波長域の赤外線を反射しない光学特性を有する膜が形成されている請求項５３に記載の反射型光学装置。
【請求項７１】
前記膜は、可視域より長波長域の赤外線を反射しない光学特性を有する請求項７０に記載の反射型光学装置。
【請求項７２】
前記可視域より長波長域の波長域は、７００ｎｍより大きい請求項７１に記載の反射型光学装置。
【請求項７３】
前記膜は、近赤外域の波長域の赤外線を反射しない光学特性を有する請求項７０に記載の反射型光学装置。
【請求項７４】
前記近赤外域の波長域は、７００ｎｍから１１００ｎｍの範囲である請求項７３に記載の反射型光学装置。
【請求項７５】
前記複数の光学部材のうち少なくとも一つには、感光特性を有する部材上に画像を結像させるための開口が設けられている請求項４２に記載の反射型光学装置。
【請求項７６】
入射する赤外線のうち、少なくとも一定範囲の波長域の赤外線の透過を遮る光学特性を有する光学媒質で中実状の装置本体が形成され、前記装置本体には、前記装置本体表面と前記装置本体表面に形成された膜により少なくとも一つの反射面が形成されていることを特徴とする反射型固体光学装置。
【請求項７７】
前記反射面の少なくとも一つにおける前記装置本体表面は、回転中心軸を持たない自由曲面で形成されている請求項７６に記載の反射型固体光学装置。
【請求項７８】
前記光学媒質は、可視域より長波長域の赤外線の透過を遮る光学特性を有する材料で形成されている請求項７６に記載の反射型固体光学装置。
【請求項７９】
前記可視域より長波長域の波長域は、７００ｎｍより大きい請求項７８に記載の反射型固体光学装置。
【請求項８０】
前記光学媒質は、近赤外域の波長域の赤外線の透過を遮る光学特性を有する材料で形成されている請求項７６に記載の反射型固体光学装置。
【請求項８１】
前記近赤外域の波長域は、７００ｎｍから１１００ｎｍの範囲である請求項８０に記載の反射型固体光学装置。
【請求項８２】
請求項４２から７５のいずれかに記載の反射型光学装置を用いた撮像装置であって、前記反射型光学装置の結像部に撮像素子が設けられている撮像装置。
【請求項８３】
前記撮像素子は、可視域に感度を有する請求項８２に記載の撮像装置。
【請求項８４】
請求項４２から７５のいずれかに記載の反射型光学装置を用いた撮像装置であって、前記反射型光学装置の結像部に可視域に感度を有する撮像素子が設けられている撮像装置。
【請求項８５】
請求項４２から５８のいずれかに記載の反射型光学装置を用いた撮像装置であって、前記反射型光学装置の結像部に可視域及び赤外域に感度を有する撮像素子が設けられている撮像装置。
【請求項８６】
請求項６６、６７、７３、又は７４に記載の反射型光学装置を用いた撮像装置であって、前記反射型光学装置の結像部に可視域及び赤外域に感度を有する撮像素子が設けられている撮像装置。
【請求項８７】
請求項７６から８１のいずれかに記載の反射型固体光学装置を用いた撮像装置であって、前記反射型固体光学装置の結像部に撮像素子が設けられている撮像装置。
【請求項８８】
前記撮像素子は、可視域に感度を有する請求項８７に記載の撮像装置。
【請求項８９】
請求項８０又は８１に記載の反射型固体光学装置を用いた撮像装置であって、前記反射型固体光学装置の結像部に可視域及び赤外域に感度を有する撮像素子が設けられている撮像装置。
【請求項９０】
請求項８２に記載の撮像装置を用いたビデオカメラ装置。
【請求項９１】
請求項８７に記載の撮像装置を用いたビデオカメラ装置。
【請求項９２】
請求項８２に記載の撮像装置を用いた車載用監視装置。
【請求項９３】
請求項８７に記載の撮像装置を用いた車載用監視装置。
【請求項９４】
前記反射面は、前記物体側から光束進行方向に沿って順に、第１の反射面、第２の反射面、第３の反射面、及び第４の反射面の４面であって、前記像面を含む平面が前記第３の反射面で反射され前記第４の反射面に向かう光束と交わる請求の範囲第１１項に記載の反射型光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射面を用いた光学系及び撮像装置に関し、特に赤外線による撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、反射型光学装置は主に、赤外線の検出、撮像を目的として研究されている。特に光束を途中の反射面で遮られずに有効に結像させるよう、各反射面を偏芯して配置した光学装置が特許文献１、２、３等において種々提案されている。また、赤外線用途ではないが反射面の形状を自由曲面とした反射型光学装置としては、特許文献４に記載の装置などが提案されている。
【０００３】
また、可視域の画像情報を撮像するための結像光学系として、光学ガラスをレンズとして用いた屈折光学系が用いられてきた。特許文献５には、複数の反射面を透明体である光学媒質の外部に設けた構成の光学装置が提案されている。
【０００４】
一方、赤外線を利用して熱画像を撮像する光学装置は、赤外域の波長を扱うため、レンズに用いられる材料はゲルマニウム、シリコン、及びＺｎＳｅ等から選ばれる材料が用いられてきた。特許文献６には、ゲルマニウムとＺｎＳｅとで形成されたレンズを有する光学装置が提案されている。特許文献７には、ゲルマニウムとシリコンとで形成されたレンズを有する光学装置が提案されている。
【０００５】
これに対して、反射光学系は、反射面の材料を適当に選択することにより可視域から赤外域までを結像できる等の特徴がある。特許文献８には、主鏡と副鏡の２つの反射面の共軸反射光学系にリレーレンズを加えた光学装置が提案されている。
【特許文献１】特許第２，７６３，０５５号明細書
【特許文献２】特許第２，５９８，５０１号明細書
【特許文献３】特許第２，７１６，９３３号明細書
【特許文献４】特開平８−２９２３７１号公報
【特許文献５】特開平１１−１４９０６号公報
【特許文献６】特開平１０−３３９８４２号公報
【特許文献７】特開平１−８８４１４号公報
【特許文献８】特開平１０−２０６９８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記のような従来の各反射面を偏芯して配置した光学装置では、いずれも明るさ、解像力、ディストーション、画角等の光学仕様が実用レベルに達していないという問題点を有していた。
【０００７】
また、前記のような従来の可視域の画像情報を撮像する光学装置では、可視域の画像情報を撮像する場合、屈折光学系では多数個のレンズが必要となり高価であった。また、透明体である光学媒質の外部に反射面を設けた光学装置では、部品点数は削減されるが価格低減は十分ではなかった。
【０００８】
一方、赤外線を利用して熱画像を撮像する光学装置に屈折光学系を用いた場合は、高価であり、場合によっては毒性を有するゲルマニウムやＺｎＳｅのような材料を用いていた。反射光学系では、特殊な材料を用いることなく比較的大口径比の光学系を構成できるが、反射面自身による光束の遮蔽が発生し易く、小さな画角の光学装置しか得られないという問題があった。
【０００９】
本発明は前記のような従来の問題を解決するものであり、広角化を実現し、光学性能を向上し、小型化と低コストとを両立させた反射型光学装置と反射型固体光学装置及びこれを用いた撮像装置とビデオカメラ装置と車載用監視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】
【００１０】
前記目的を解決するために、本発明の第１番目の反射型光学装置は、物体からの光束を像面に結像する２面の非軸対称形状の反射面が、光束進行方向に沿って第１の反射面、第２の反射面の順に配置され、前記第１の反射面と前記第２の反射面とが偏芯して配置され、前記像面の中心と前記各反射面の各頂点とを含む平面で切った断面形状は、前記第１及び第２の反射面のそれぞれが凹形状であり、前記第１及び第２の反射面の形状は、回転中心軸を持たない自由曲面であることを特徴とする。前記のような反射型光学装置によれば、非軸対称形状の反射面を２枚偏芯して配置したので、光束を遮ることなく像面まで導き、良好に結像することができ、広角、高性能な反射型光学装置を実現できる。また、前記第１及び第２の反射面の形状が、回転中心軸を持たない自由曲面であることにより、設計自由度が増え、より広角化、光学性能の向上を実現することができる。
【００１１】
前記第１番目の反射型光学装置においては、前記第１の反射面と物体との間に光束を制限する絞りが配置されていることが好ましい。
【００１２】
また、前記絞りの中心と前記第１の反射面の頂点との間隔をｄ１、前記像面の中心と前記第１及び第２の反射面の各頂点とを含む平面内における焦点距離をｅｆｙとすると、
０．３＜ｄ１／ｅｆｙ＜１．５
の関係を満足することが好ましい。前記のような関係式の範囲内であれば、収差の発生を抑えることができ、光学性能の劣化を防止できる。
【００１３】
また、前記第１の反射面の頂点と前記第２の反射面の頂点との間隔をｄ２、前記像面の中心と前記第１及び第２の反射面の各頂点とを含む平面内における焦点距離をｅｆｙとすると、
１．０＜ｄ２／ｅｆｙ＜４．０
の関係を満足することが好ましい。前記のような関係式の範囲内であれば、収差の発生を抑えることができ、光学性能の劣化を防止できる。
【００１４】
また、前記像面の中心と前記第１及び第２の反射面の各頂点とを含む平面に垂直な方向における前記第１の反射面の断面形状は、凹形状であることが好ましい。
【００１５】
また、前記像面の中心と前記第１及び第２の反射面の各頂点とを含む平面に垂直な方向における前記第２の反射面の断面形状は、凹形状であることが好ましい。
【００１６】
また、前記自由曲面は、頂点を原点とし、前記像面の中心と反射面の各頂点とを含む平面に垂直な方向をＸ、前記平面に含まれ頂点における接線方向をＹとする直交座標系（Ｘ、Ｙ）において関数ｆ（Ｘ，Ｙ）で定義され、各Ｙ座標におけるＸ方向断面形状の曲率半径中心を結んだ線が湾曲した曲線である湾曲軸Ｙトーリック面、又は各Ｘ座標におけるＹ方向断面形状の曲率半径中心を結んだ線が湾曲した曲線である湾曲軸Ｘトーリック面であることが好ましい。
【００１７】
また、前記第１の反射面の形状は、頂点を含むＹ方向断面形状が頂点における法線に関して非対称であり、Ｘ方向断面の曲率中心を結んだ曲線が法線に関して非対称である湾曲軸Ｙトーリック面又は湾曲軸Ｘトーリック面であることが好ましい。前記のような反射型光学装置によれば、さらに性能向上を図ることができる。
【００１８】
また、前記第２の反射面形状は、頂点を含むＹ方向断面形状が頂点における法線に関して非対称であり、Ｘ方向断面の曲率中心を結んだ曲線が法線に関して非対称である湾曲軸Ｙトーリック面又は湾曲軸Ｘトーリック面であることが好ましい。前記のような反射型光学装置によれば、さらに性能向上を図ることができる。
【００１９】
次に、本発明の第２番目の反射型光学装置は、物体からの光束を像面に結像する少なくとも３面の反射面を有し、前記各反射面は偏芯して配置され、前記各反射面の各頂点を含む平面内におけるＦ値が３．５より小さく、かつ前記各反射面のうち前記物体側の2面を前記物体側から光束進行方向に沿って順に、第１の反射面、第２の反射面とすると、前記平面で切った断面形状は、前記第１及び第２の反射面のそれぞれが凹形状であることを特徴とする。前記のような反射型光学装置によれば、２枚構成と比較して光学性能の向上を図ることができ、高解像度、高感度が要求されるシステムに用いることができる。
【００２０】
次に、本発明の第３番目の反射型光学装置は、物体からの光束を像面に結像する少なくとも３面の反射面を有し、前記各反射面は偏芯して配置され、前記各反射面の各頂点を含む平面内におけるＦ値が１．９より小さいことを特徴とする。前記のような反射型光学装置によれば、高解像度、高感度が要求される赤外域撮像システムに用いることができる。
【００２１】
前記第３番目の反射型光学装置においては、前記Ｆ値が１．６より小さいことが好ましい。
【００２２】
また、前記各反射面のうち前記物体側の2面を前記物体側から光束進行方向に沿って順に、第１の反射面、第２の反射面とすると、前記平面で切った断面形状は、前記第１及び第２の反射面のそれぞれが凹形状であることが好ましい。
【００２３】
次に、本発明の第４番目の反射型光学装置は、物体からの光束を像面に結像する少なくとも３面の反射面を有し、前記各反射面は偏芯して配置され、前記各反射面のうち前記物体側から光束進行方向に沿って2番目の反射面を第２の反射面とすると、前記第２の反射面の頂点近傍の形状は、前記各反射面の各頂点を含む平面で切った断面形状が凹形状で、かつ前記平面に垂直な方向における断面形状が凸形状であることが好ましい。前記のような反射型光学装置によれば、さらなる高解像度、高感度が要求されるシステムに用いることができる。
【００２４】
前記2番目、３番目、又は４番目の反射型光学装置においては、前記少なくとも３面の反射面の形状が非軸対称面であることが好ましい。
【００２５】
また、前記2番目、３番目、又は４番目の反射型光学装置においては、前記反射面は、前記物体側から光束進行方向に沿って順に、第１の反射面、第２の反射面、第３の反射面、及び第４の反射面の４面であることが好ましい。
【００２６】
前記反射面が４面の反射型光学装置においては、前記第３の反射面の頂点における法線と前記第３の反射面の頂点から前記第４の反射面の頂点へと向かう光軸とのなす角度（deg）をα３とすると、
２６＜α３＜５６
の関係を満足することが好ましい。前記関係式の下限を越えると、第４の反射面で反射された一部の光束が第３の反射面に戻り遮蔽されるため像面に到達しない。上限を越えると収差が大きく発生し、光学性能が劣化する。
【００２７】
また、前記第１の反射面と前記物体との間に光束を制限する絞りが配置されていることが好ましい。
【００２８】
また、前記絞りの中心と前記第１の反射面の頂点との間隔をｄ１、前記各反射面の各頂点が含まれる平面内における焦点距離をｅｆｙとすると、
０．３＜ｄ１／ｅｆｙ＜１．５
の関係を満足することが好ましい。
【００２９】
また、前記絞りの中心と前記第１の反射面の頂点との間隔をｄ１、前記各反射面の各頂点が含まれる平面内における焦点距離をｅｆｙとすると、
０．６＜ｄ１／ｅｆｙ＜１．０
の関係を満足することが好ましい。
また、前記第１の反射面の頂点と前記第２の反射面の頂点との間隔をｄ２、前記第３の反射面の頂点と前記第４の反射面の頂点との間隔をｄ４とすると、
０．３＜ｄ２／ｄ４＜１．０
の関係を満足することが好ましい。
【００３０】
また、前記第３の反射面の頂点と前記第４の反射面の頂点との間隔をｄ４、前記各反射面の各頂点が含まれる平面内における焦点距離をｅｆｙとすると、
２．６＜ｄ４／ｅｆｙ＜７．５
の関係を満足することが好ましい。
【００３１】
また、前記第３の反射面の頂点と前記第４の反射面の頂点との間隔をｄ４、前記各反射面の各頂点が含まれる平面内における焦点距離をｅｆｙとすると、
３．５＜ｄ４／ｅｆｙ＜６．５
の関係を満足することが好ましい。
【００３２】
また、前記第４の反射面の頂点と前記像面の中心との間隔をｄ５、前記各反射面の各頂点が含まれる平面内における焦点距離をｅｆｙとすると、
０．５＜ｄ５／ｅｆｙ＜２．０
の関係を満足することが好ましい。前記各関係式の範囲内であれば、一部の光束の反射面での遮蔽や、収差の発生を抑えることができ、光学性能の劣化を防止できる。
【００３３】
また、前記４面の反射面は、前記各反射面の各頂点を含む平面で切った断面形状が全て凹形状であることが好ましい。
【００３４】
また、前記各反射面の各頂点を含む平面に垂直な方向における断面形状のうち、前記第１の反射面の断面形状が凹形状であることが好ましい。
【００３５】
また、前記各反射面の各頂点を含む平面に垂直な方向における断面形状のうち、前記第３の反射面の断面形状が凹形状であることが好ましい。
【００３６】
また、前記各反射面の各頂点を含む平面に垂直な方向における断面形状のうち、前記第４の反射面が凹形状であることが好ましい。
【００３７】
また、前記４面の反射面は非軸対称形状で、かつ回転中心軸を持たない自由曲面であることが好ましい。
【００３８】
また、前記４面の反射面は自由曲面であり、前記自由曲面は、頂点を原点とし、各頂点を含む平面に垂直な方向をＸ、前記平面に含まれ頂点における接線方向をＹとする直交座標系（Ｘ、Ｙ）において関数ｆ（Ｘ，Ｙ）で定義され、各Ｙ座標におけるＸ方向断面形状の曲率半径中心を結んだ線が湾曲した曲線である湾曲軸Ｙトーリック面、又は各Ｘ座標におけるＹ方向断面形状の曲率半径中心を結んだ線が湾曲した曲線である湾曲軸Ｘトーリック面であることが好ましい。
【００３９】
次に、本発明の第１番目の撮像装置は、前記各反射型光学装置と、光強度を電気信号に変換する検出手段とを備えたことを特徴とする。前記のような撮像装置によれば、広角でかつ解像度の高い映像信号を得ることができる。
【００４０】
前記第１番目の撮像装置においては、前記検出手段が２次元撮像素子であることが好ましい。
【００４１】
また、前記検出手段が赤外域の光線に感度を持つことが好ましい。
【００４２】
次に本発明の第１番目のマルチ波長撮像装置は、反射面のみで光束を集束させる反射型光学装置と、複数の異なる波長帯の光線に対して感度を持つ検出手段とを備えることを特徴とする。前記のようなマルチ波長撮像装置によれば、反射面のみで光速を集束させるので、赤外域（波長３〜５μｍ又は８〜１２μｍ）から可視域（波長４００〜７５０ｎｍ）、紫外域（波長２００〜４００ｎｍ）までどの波長帯でも使用可能であり、複数の波長帯に感度を持つ検出手段と組み合わせると、一つの光学系で同時に複数の波長帯の画像を撮像することが可能となる。例えば、検出手段が赤外域と可視域のどちらの光線に対しても感度を持つ検出手段であれば、昼間の撮像に適した可視域と、夜間の撮像に適した赤外域の撮像が可能となる。
【００４３】
前記第１番目のマルチ波長撮像装置においては、前記複数の異なる波長帯が赤外域、可視域、及び紫外域から選ばれる２種以上の波長帯であることが好ましい。
【００４４】
また、前記反射型光学装置は、前記第１、第２、第３、又は第４番目の反射型光学装置であることが好ましい。
【００４５】
また、前記検出手段は、波長による光束分離手段と複数の各波長帯に対応する検出面とを有することが好ましい。
【００４６】
また、前記検出手段は、同一検出面内に異なる波長帯の光線に対して感度を持つ複数の領域を有することが好ましい。前記のようなマルチ波長撮像装置によれば、一つの光学系、一つの検出素子で同時に複数の波長帯の画像を撮像することが可能となる
また、前記検出手段が、同一検出面内に異なる波長帯の光線に対して感度を持つ複数の領域を有するマルチ波長撮像装置においては、前記反射型光学装置は、前記第１、第２、第３、又は第４番目の反射型光学装置であることが好ましい。
【００４７】
次に、本発明の第１番目の車載用監視装置は、前記撮像装置と、撮像された映像を運転者に伝える表示手段とを備えたことを特徴とする。前記のような車載用監視装置によれば、前走車、人等の位置情報を高精度に得ることができる。
【００４８】
次に、本発明の第２番目の車載用監視装置は、前記マルチ波長撮像装置と、撮像された映像を運転者に伝える表示手段とを備えたことを特徴とする。
【００４９】
次に本発明の第５番目の反射型光学装置は、シェル形状の複数の光学部材が、中空部を形成するように対向配置して一体化され、前記中空部側の面は少なくとも一つの反射面を形成していることを特徴とする。前記のような反射型光学装置によれば、複数のシェル形状の光学部材を対向配置して一体化して形成しているので、低コスト化と小型化とを両立させることができる。
【００５０】
前記第５番目の反射型光学装置においては、前記反射面のうち少なくとも一つは、回転中心軸を持たない自由曲面であることが好ましい。前記のような反射型光学装置によれば、自由曲面で形成された反射面を有しているので、偏心光学系における収差補正能力が得られ、従来にない光路を有する光学系の構成が可能となる。さらに反射面自身による遮蔽が抑制され画角の大きな光学系を得ることができる。
【００５１】
また、前記複数の光学部材は、前側光学部材と後側光学部材との2つの光学部材で、前記前側光学部材のシェル形状の開口側と前記後側光学部材のシェル形状の開口側とを対向配置して一体化することにより前記中空部が形成されていることが好ましい。
【００５２】
また、前記光学部材は樹脂成形物で、前記反射面には金属薄膜が形成されていることが好ましい。前記のような反射型光学装置によれば、全体は樹脂成形物とし、反射面のみに金属薄膜を形成すればよいので、低コストの反射型光学装置を得ることができる。
【００５３】
また、前記金属薄膜の材料は、アルミニウム、金、銀、銅、及び亜鉛から選ばれる少なくとも一つの金属薄膜材料であることが好ましい。
【００５４】
また、前記反射面上にさらにＳｉＯ2膜が形成されていることが好ましい。前記のような反射型光学装置によれば、反射率の減衰を防止できる。
【００５５】
また、前記光学部材は、金属材料で形成されていることが好ましい。
【００５６】
また、前記光学部材は、アルミニウム、金、銀、銅、及び亜鉛から選ばれる少なくとも一つの金属材料で形成されていることが好ましい。
【００５７】
また、前記金属材料で形成された光学部材の反射面にさらに金属薄膜が形成されていることが好ましい。前記のような反射型光学装置によれば、良好な反射率が得られる。
【００５８】
また、前記金属薄膜の材料は、アルミニウム、金、銀、銅、及び亜鉛から選ばれる少なくとも一つの金属薄膜材料であることが好ましい。
【００５９】
また、前記金属材料で形成された光学部材の反射面にさらに金属薄膜が形成された反射型光学装置においては、反射面上にさらにＳｉＯ2膜が形成されていることが好ましい。前記のような反射型光学装置によれば、反射率の減衰を防止できる。
【００６０】
また、前記第５願目の反射型光学装置においては、前記複数の光学部材のうち少なくとも一つには、撮像用の開口が形成されていることが好ましい。前記のような反射型光学装置によれば、開口に窓材を設けて必要な光速を透過させることができる。
【００６１】
また、前記撮像用の開口に、撮像に必要な波長域の光束を透過する窓材が設けられていることが好ましい。前記のような反射型光学装置によれば、必要な光速を透過させつつ、複数の光学部材が一体化して形成された中空状の空間内に、外部から塵埃や水滴が侵入することを防止することができる。
【００６２】
また、前記撮像のための開口に、撮像に必要な波長域の光束を透過し、それ以外の波長域の光束を遮蔽する窓材が設けられていることが好ましい。前記のような反射型光学装置によれば、不要な波長域の光束を反射型光学装置内に取り込むことがなくなり、コントラストの良好な画像を得ることができる。
【００６３】
また、前記撮像のための開口に、ゲルマニウム、シリコン、ポリエチレン、ＣａＦ2、ＢａＦ2、及びＺｎＳｅから選ばれる少なくとも一つの材料で形成された窓材が設けられていることが好ましい。窓材にゲルマニウム、またはシリコンを用いると、可視域を遮蔽し赤外域を透過させることができ、可視域の光束の影響がない赤外域の光束を使った撮像が可能になる。また、窓材にポリエチレン、またはＺｎＳｅを用いると、可視域と赤外域とを透過させることが可能で、可視域と赤外域の光束を共に使った撮像が可能になる。
【００６４】
また、前記窓材は平板であることが好ましい。前記のような反射型光学装置によれば、加工が容易かつ低コストであり、光学部材への付加も容易になる。
【００６５】
また、前記窓材はレンズ作用を有することが好ましい。前記のような反射型光学装置によれば、結像に寄与する光学的パワーを窓材にも分担させることが可能となり、全系での収差補正能力が高まり光学性能を向上させることができる。
【００６６】
また、前記撮像用の開口に、入射する赤外線のうち、少なくとも一定範囲の波長域の赤外線の透過を遮る光学特性を有する窓材が設けられていることが好ましい。前記のような反射型光学装置によれば、低コスト化と小型化を両立させつつ、不要な波長域の光束を反射型光学装置内に取り込まないようにできるので、コントラストの良好な画像を得ることができる。
【００６７】
前記撮像用の開口に、入射する赤外線のうち、少なくとも一定範囲の波長域の赤外線の透過を遮る光学特性を有する窓材が設けられている反射型光学装置においては、前記窓材は、赤外線を反射する光学特性を有し、透明基材上に誘電体多層膜が形成されていることが好ましい。
【００６８】
また、前記透明基材は、ガラス材料であることが好ましい。
【００６９】
また、前記透明基材は、樹脂材料であることが好ましい。
【００７０】
また、前記透明基材は、ＣａＦ2、ＢａＦ2、及びＺｎＳｅから選ばれる少なくとも一つの材料で形成されていることが好ましい。
【００７１】
また、前記窓材は、赤外線を吸収する光学特性を有するガラス材料で形成されていることが好ましい。
【００７２】
また、前記窓材は、赤外線を吸収する光学特性を有する樹脂材料で形成されていることが好ましい。
【００７３】
また、前記窓材は、近赤外域の赤外線の透過を遮ることが好ましい。前記のような反射型光学装置によれば、感光特性を有する部材が、可視域と遠赤外域の両方に感度を有する場合には、この感光特性を有する部材に不要光となる成分の光線の入射を抑制することができる。
【００７４】
また、前記近赤外域の波長域は、７００ｎｍから１１００ｎｍの範囲であることが好ましい。
【００７５】
また、前記窓材は、平板であることが好ましい。前記のような反射型光学装置によれば、加工が容易かつ低コストであり、光学部材への付加も容易になる。
【００７６】
また、前記窓材は、レンズ作用を有することが好ましい。前記のような反射型光学装置によれば、結像に寄与する光学的パワーを窓材にも分担させることが可能となり、全系での収差補正能力が高まり光学性能を向上させることができる。
【００７７】
また、前記各反射面上に、入射する赤外線のうち少なくとも一定範囲の波長域の赤外線を反射しない光学特性を有する膜が形成されていることが好ましい。前記のような反射型光学装置によれば、開口から入射した光束の中から撮像に必要な分光成分のみを結像に寄与させることができ、不要な波長域の光束を抑制することができるので、コントラストの良好な画像を得ることができる。さらには、構成部品点数が少ないので低コスト化が可能である。
【００７８】
前記各反射面上に、入射する赤外線のうち少なくとも一定範囲の波長域の赤外線を反射しない光学特性を有する膜が形成されている反射型光学装置においては、前記膜は、可視域より長波長域の赤外線を反射しない光学特性を有することが好ましい。前記のような反射型光学装置によれば、結像光速は可視域の分光成分のみからなるため、望ましい色調の画像を撮像できる。
【００７９】
また、前記可視域より長波長域の波長域は、７００ｎｍより大きいことが好ましい。
【００８０】
また、前記膜は、近赤外域の波長域の赤外線を反射しない光学特性を有することが好ましい。前記のような反射型光学装置によれば、感光特性を有する部材が、可視域と遠赤外域の両方に感度を有する場合には、この感光特性を有する部材に不要光となる成分の光線の入射を抑制することができる。
【００８１】
また、前記近赤外域の波長域は、７００ｎｍから１１００ｎｍの範囲であることが好ましい。
【００８２】
また、前記複数の光学部材のうち少なくとも一つには、感光特性を有する部材上に画像を結像させるための開口が設けられていることが好ましい。
【００８３】
次に本発明の第１番目の反射型固体光学装置は、入射する赤外線のうち、少なくとも一定範囲の波長域の赤外線の透過を遮る光学特性を有する光学媒質で中実状の装置本体が形成され、前記装置本体には、前記装置本体表面と前記装置本体表面に形成された膜により少なくとも一つの反射面が形成されていることを特徴とする。前記のような反射型光学装置によれば、低コスト化と小型化を両立させることができる。
【００８４】
前記第１番目の反射型固体光学装置においては、前記反射面の少なくとも一つにおける前記装置本体表面は、回転中心軸を持たない自由曲面で形成されていることが好ましい。前記のような反射型光学装置によれば、自由曲面で形成された反射面を有しているので、偏心光学系における収差補正能力が得られ、従来にない光路を有する光学系の構成が可能となる。さらに反射面自身による遮蔽が抑制され画角の大きな光学系を得ることができる。
【００８５】
また、前記光学媒質は、可視域より長波長域の赤外線の透過を遮る光学特性を有する材料で形成されていることが好ましい。前記のような反射型固体光学装置によれば、結像光束は可視域の分光成分のみからなるため、望ましい色調の画像を撮像できる。
【００８６】
また、前記可視域より長波長域の波長域は、７００ｎｍより大きいことが好ましい。
【００８７】
また、前記光学媒質は、近赤外域の波長域の赤外線の透過を遮る光学特性を有する材料で形成されていることが好ましい。前記のような反射型固体光学装置によれば、各波長域に感度を有する部材に不要光となる成分の光線の入射を抑制することができる。
【００８８】
また、前記近赤外域の波長域は、７００ｎｍから１１００ｎｍの範囲であることが好ましい。
【００８９】
次に本発明の第２番目の撮像装置は、前記第５番目の反射型光学装置を用いた撮像装置であって、前記反射型光学装置の結像部に撮像素子が設けられていることを特徴とする。前記のような撮像装置によれば、小型、低コスト化を図りつつ、高コントラスト化が可能である。
【００９０】
前記第２番目の撮像装置においては、前記撮像素子は、可視域に感度を有することが好ましい。
【００９１】
次に本発明の第３番目の撮像装置は、前記第５番目の反射型光学装置を用いた撮像装置であって、前記反射型光学装置の結像部に可視域にに感度を有する撮像素子が設けられていることを特徴とする。前記のような撮像装置によれば、小型、低コスト化を図りつつ、高コントラスト化が可能である。
【００９２】
次に、本発明の第４番目の撮像装置は、前記第５番目の反射型光学装置を用いた撮像装置であって、前記反射型光学装置の結像部に可視域及び赤外域に感度を有する撮像素子が設けられていることを特徴とする。
【００９３】
次に、本発明の第５番目の撮像装置は、前記近赤外域の赤外線の透過を遮る窓材を有する反射型光学装置、又は前記近赤外域の波長域の赤外線を反射しない光学特性を有する反射型光学装置を用いた撮像装置であって、前記反射型光学装置の結像部に可視域及び赤外域に感度を有する撮像素子が設けられていることを特徴とする。
【００９４】
次に、本発明の第６番目の撮像装置は、前記第１番目の反射型固体光学装置を用いた撮像装置であって、前記反射型固体光学装置の結像部に撮像素子が設けられていることを特徴とする。前記のような撮像装置によれば、小型、低コスト化を図りつつ、高コントラスト化が可能である。
【００９５】
前記第６番目の撮像装置においては、前記撮像素子は、可視域に感度を有することが好ましい。
【００９６】
次に、本発明の第７番目の撮像装置は、前記光学媒質が近赤外域の波長域の赤外線の透過を遮る光学特性を有する材料で形成された反射型固体光学装置を用いた撮像装置であって、前記反射型固体光学装置の結像部に可視域及び赤外域に感度を有する撮像素子が設けられていることを特徴とする。
【００９７】
次に本発明の第１番目のビデオカメラ装置は、前記第２番目の撮像装置を用いたことを特徴とする。
【００９８】
次に本発明の第２番目のビデオカメラ装置は、前記第６番目の撮像装置を用いたことを特徴とする。前記のようなビデオカメラによれば、撮像装置が小型、低コスト、かつ高コントラストであるため、ビデオカメラ装置の小型、低コスト化、及び高性能化を図ることができる。
【００９９】
次に本発明の第３番目の車載用監視装置は、前記第２番目の撮像装置を用いたことを特徴とする。
【０１００】
次に本発明の第４番目の車載用監視装置は、前記第６番目の撮像装置を用いたことを特徴とする。前記のような車載用監視装置によれば、走行レーン逸脱の有無、又は前方走行車両の検出、さらには前方の障害物の検出等ができる。また、この画像を運転席に設けられた表示装置に表示することで、人間の視覚を補助することができる。
【０１０１】
前記第２番目の反射型光学装置においては、前記反射面は、前記物体側から光束進行方向に沿って順に、第１の反射面、第２の反射面、第３の反射面、及び第４の反射面の４面であって、前記像面を含む平面が前記第３の反射面で反射され前記第４の反射面に向かう光束と交わることが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１０２】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
【０１０３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る反射型光学装置を示す構成図である。本図に示した反射型光学装置は、絞り１、第１ミラー２、第２ミラー３、及び像面４を有している。第１ミラー２、及び第２ミラー３は、光束が斜めに反射するように光軸に対して斜めに配置されている。
【０１０４】
本図は、反射型光学装置を、像面４の中心と各ミラー２、３の各頂点とを含む平面で切った断面形状を示しており、各ミラー２、３の反射面は共に凹形状である。物体から発せられた光束は、絞り１で光束を制限され、第１ミラー２、及び第２ミラー３によって反射されて像面４に結像する。
【０１０５】
第１ミラー２、及び第２ミラー３の面形状は、非軸対称面であり、一般の球面、軸対称非球面と異なり頂点における法線を回転対称軸としない面である。非軸対称面の反射面を自由曲面とすれば、設計自由度が増え、より広角化、光学性能の向上を実現することができる。ここで、自由曲面とはトーリック面などが持つ回転中心軸を持たない面をいう（以下の実施の形態でも同じ。）。
【０１０６】
自由曲面の一例として、図２に示したような、湾曲軸Ｙトーリック面がある。湾曲軸Ｙトーリック面は、図２に示したように、像面の中心と各頂点とを含む平面に垂直な方向をＸ、前記平面に含まれ頂点における接線方向をＹとする直交座標系（Ｘ、Ｙ）において、各Ｙ座標におけるＸ方向断面形状の曲率半径中心を結んだ線が湾曲した曲線である面である。
【０１０７】
図２中、L１はＸ方向断面形状（円弧）、L２はＸ方向曲率を結んだ線（非円弧の曲線）、L３はY方向母線形状（非円弧）、Pは頂点を示している。また、自由曲面の他の例として、ＸとＹとを入れ替えた湾曲軸Ｘトーリック面もある。
【０１０８】
湾曲軸Ｙトーリック面は、面の頂点を原点とするｘ（ｍｍ）、ｙ（ｍｍ）の位置における頂点からのサグ量を入射光束の向かう方向を正とするＺ（ｍｍ）として下記の式（１）〜（５）で表される。
【０１０９】
式（１）  Ｚ＝Ｍ（ｙ）＋Ｓ（ｘ，ｙ）
【０１１０】
【数１】
2008052287.tif 000003
【０１１１】
【数２】
2008052287.tif 000004
【０１１２】
式（４）  Rds=Rdx(1+BCy2+BDy4+BEy6+BFy8+BGy10+BOCy+
+BODy3+BOEy5+BOFy7+BOGy9)
式（５）  θ=QCy2+QDy4+QEy6
ここで、Ｍ（ｙ）は頂点を含むＹ方向断面形状である非円弧を表す式であり、Ｒｄｙ（ｍｍ）はＹ方向曲率半径、ＹＡＤ、ＹＡＥ、ＹＡＦ、ＹＡＧはＹ方向に寄与する偶数次定数、ＹＡＯＤ、ＹＡＯＥ、ＹＡＯＦ、ＹＡＯＧは奇数次定数である。
【０１１３】
Ｓ（ｘ，ｙ）はＸ方向断面形状を表す式であり、Ｒｄｓは各ｙ座標におけるＸ方向曲率半径を表す関数、Ｒｄｘ（ｍｍ）は中心のＸ方向曲率半径、ＢＣ、ＢＤ、ＢＥ、ＢＦ、ＢＧは偶数次定数、ＢＯＣ、ＢＯＤ、ＢＯＥ、ＢＯＦ、ＢＯＧは奇数次定数、ＸＡＤ、ＸＡＥ、ＸＡＦ、ＸＡＧはＸ方向に寄与する偶数次定数、θ（rad）は面のねじり角度を決める関数であり、ＱＣ、ＱＤ、ＱＥはねじり係数である。
【０１１４】
湾曲軸Ｘトーリック面は、同様に面の頂点を原点とするｘ（ｍｍ）、ｙ（ｍｍ）の位置における頂点からのサグ量を入射光束の向かう方向を正とするZ（ｍｍ）として下記の式（６）〜（１０）で表される。
【０１１５】
式（６）  Ｚ＝Ｍ（ｘ）＋Ｓ（ｘ，ｙ）
【０１１６】
【数３】
2008052287.tif 000005
【０１１７】
【数４】
2008052287.tif 000006
【０１１８】
式（９）  Rds=Rdy(1+BCx2+BDx4+BEx6+BFx8+BGx10+BOCx+
+BODx3+BOEx5+BOFx7+BOGx9)
式（１０）  θ=QCx2+QDx4+QEx6
ここで、Ｍ（ｘ）は頂点を含むＸ方向断面形状である非円弧を表す式、Ｓ（ｘ、ｙ）はＹ方向断面形状を表す式である。Ｒｄｘ（ｍｍ）はＸ方向曲率半径、ＸＡＤ、ＸＡＥ、ＸＡＦ、ＸＡＧはＸ方向に寄与する偶数次定数である。
【０１１９】
Ｒｄｓは各ｘ座標におけるＹ方向曲率半径を表す関数、Ｒｄｙ（ｍｍ）は中心のＹ方向曲率半径、ＢＣ、ＢＤ、ＢＥ、ＢＦ、ＢＧは偶数次定数、ＢＯＣ、ＢＯＤ、ＢＯＥ、ＢＯＦ、ＢＯＧは奇数次定数、ＹＡＤ、ＹＡＥ、ＹＡＦ、ＹＡＧはＹ方向に寄与する偶数次定数、ＹＡＯＤ、ＹＡＯＥ、ＹＡＯＦ、ＹＡＯＧは奇数次定数、θ(rad)は面のねじり角度を決める関数であり、ＱＣ、ＱＤ、ＱＥはねじり係数である。
【０１２０】
また、絞りの中心と第１ミラー２の頂点との間隔をｄ１、像面４の中心と第１ミラー２及び第２ミラー３の反射面の各頂点とを含む平面内における焦点距離をｅｆｙとすると、下記の式（１１）の関係を満足することが好ましい。
【０１２１】
式（１１）  ０．３＜ｄ１／ｅｆｙ＜１．５
また、第１ミラー２の頂点と第２ミラー３の頂点との間隔をｄ２とすると、下記の式（１２）の関係を満足することが好ましい。
【０１２２】
式（１２）  １．０＜ｄ２／ｅｆｙ＜４．０
式（１１）、（１２）の範囲内であれば、収差の発生を抑えることができ、光学性能の劣化を防止できる。
【０１２３】
次に、本実施形態の具体的な数値例を表１、表２に示す。表中、Ｍ１は第１ミラー２、Ｍ２は第２ミラー３を示し、表１ではＭ１、Ｍ２共に面形状は湾曲軸Ｙトーリック面で、表２ではＭ１、Ｍ２共に湾曲軸Ｘトーリック面である。
【０１２４】
また、ｅｆｙはｙ方向の全系焦点距離、ｅｆｘはｘ方向の全系焦点距離、ｄ１は絞り１の中心から第１ミラー２の頂点までの距離（ｍｍ）、ｄ２は第１ミラー２の頂点から第２ミラー３の頂点までの距離（ｍｍ）、ｄ３は第２ミラー３の頂点から像面４の中心までの距離（ｍｍ）、α１は第１ミラー２の法線と光軸のなす角（ｄｅｇ）、α２は第２ミラー３の法線と光軸のなす角（ｄｅｇ）である。また、表２に示した実施例では像面を光軸に対して傾けて配置しており、その角度をα３とした。
【０１２５】
表１、２に示した実施例では、Ｍ１、Ｍ２共にＲｄｙは負である。このことは、Ｙ方向においては、Ｍ１、Ｍ２共に凹面であることを意味している（表３〜１３の実施例も同じ。）。また、Ｍ１、Ｍ２共にＲｄｘは負である。このことは、Ｘ方向においては、Ｍ１、Ｍ２共に凹面であることを意味している。
【０１２６】
【表１】
2008052287.tif 000007
【０１２７】
【表２】
2008052287.tif 000008
【０１２８】
本実施形態によれば、高度に収差補正機能を有する湾曲軸トーリック面形状のミラーを２枚、偏芯して配置したので、光束を遮ることなく像面まで導き、良好に結像することができ、広角、高性能な反射型光学装置を実現することができる。図３、４に、表１、２に示した実施例の収差図を示している。
【０１２９】
なお、本実施形態では、ミラー面の形状を前記の式（１）〜（５）、又は式（６）〜（１０）で定義したが、同様の面であれば異なる定義式でもよい。
【０１３０】
（実施の形態２）
図５は本発明の実施形態２に係る反射型光学装置を示す構成図である。本図に示した反射型光学装置は、絞り５、第１ミラー６、第２ミラー７、第３ミラー８、第４ミラー９、及び像面１０を有している。各ミラー６〜９は、光束が斜めに反射するように光軸に対して斜めに配置されている。物体から発せられた光束は、絞り５で光束を制限され、各ミラー６〜９によって像面１０に結像される。
【０１３１】
本図は、反射型光学装置を、各ミラー６〜９の各頂点を含む平面で切った断面形状を示しており、各ミラー６〜９の反射面は共に凹形状である。
【０１３２】
各ミラー６〜９の形状は、図２に示した湾曲軸Ｙトーリック面（前記式（１）〜（５））、又は湾曲軸Ｘトーリック面（前記式（６）〜（１０））である。
【０１３３】
本実施形態では、第３ミラー８の反射面の頂点における法線と第３ミラー８の頂点から第４ミラー９の頂点へと向かう光軸とのなす角度（deg）をα３とすると、下記の式（１３）の関係を満足することが好ましい。
【０１３４】
式（１３）  ２６＜α３＜５６
式（１３）の下限を越えると、第４ミラー９で反射された一部の光束が第３ミラー８の反射面に戻り遮蔽されるため像面に到達しない。上限を越えると収差が大きく発生し、光学性能が劣化する。
【０１３５】
また、絞りの中心と第１ミラー６の反射面の頂点との間隔をｄ１、各反射面の各頂点が含まれる平面内における焦点距離をｅｆｙとすると、下記の式（１４）の関係を満足することが好ましい。
【０１３６】
式（１４）  ０．３＜ｄ１／ｅｆｙ＜１．５
また、式（１４）は下記の式（１５）の範囲であることが好ましい。
【０１３７】
式（１５）  ０．６＜ｄ１／ｅｆｙ＜１．０
また、第１ミラー６の頂点と第２ミラー７の反射面の頂点との間隔をｄ２、第３ミラー８の反射面の頂点と第４ミラー９の反射面の頂点との間隔をｄ４とすると、下記の式（１６）の関係を満足することが好ましい。
【０１３８】
式（１６）  ０．３＜ｄ２／ｄ４＜１．０
また、第３ミラー８の反射面の頂点と第４ミラー９の反射面の頂点との間隔をｄ４とすると、下記の式（１７）の関係を満足することが好ましい。
【０１３９】
式（１７）  ２．６＜ｄ４／ｅｆｙ＜７．５
また、式（１７）は下記の式（１８）の範囲であることが好ましい。
【０１４０】
式（１８）  ３．５＜ｄ４／ｅｆｙ＜６．５
第４ミラー９の反射面の頂点と像面１０の中心との間隔をｄ５とすると、下記の式（１９）の関係を満足することが好ましい。
【０１４１】
式（１９）  ０．５＜ｄ５／ｅｆｙ＜２．０
前記式（１３）〜（１９）の範囲内であれば、一部の光束の反射面での遮蔽や、収差の発生を抑えることができ、光学性能の劣化を防止できる。
【０１４２】
次に、具体的な数値例を表３〜１３に示す。表中、Ｍ１は第１ミラー６、Ｍ２は第２ミラー７、Ｍ３は第３ミラー８、Ｍ４は第４ミラー９を示している。表４〜９に示した実施例では、Ｍ１〜Ｍ４の面形状は湾曲軸Ｘトーリック面で、表１０〜１２に示した実施例では、Ｍ１、Ｍ４が湾曲軸Ｘトーリック面で、Ｍ２、Ｍ３が湾曲軸Ｙトーリック面で、表１３に示した実施例では、Ｍ１が湾曲軸Ｘトーリック面で、Ｍ２〜Ｍ４が湾曲軸Ｙトーリック面である。
【０１４３】
また、ｅｆｙはｙ方向の全系焦点距離、ｅｆｘはｘ方向の全系焦点距離、ｄ１は絞り５の中心から第１ミラー６の頂点までの距離（ｍｍ）、ｄ２は第１ミラー６の頂点から第２ミラー７の頂点までの距離（ｍｍ）、ｄ３は第２ミラー７の頂点から第３ミラー８の頂点までの距離（ｍｍ）、ｄ４は第３ミラー８の頂点から第４ミラー９の頂点までの距離（ｍｍ）ｄ５は第４ミラー９の頂点から像面１０の中心までの距離（ｍｍ）である。
【０１４４】
α１〜α４はそれぞれ第１ミラー６から順に、各ミラー６〜９の頂点における法線と光軸のなす角（ｄｅｇ）である。表１０〜１３に示した実施例では像面を光軸に対して傾けて配置しており、その角度をα５とした。
【０１４５】
【表３】
2008052287.tif 000009
【０１４６】
【表４】
2008052287.tif 000010
【０１４７】
【表５】
2008052287.tif 000011
【０１４８】
【表６】
2008052287.tif 000012
【０１４９】
【表７】
2008052287.tif 000013
【０１５０】
【表８】
2008052287.tif 000014
【０１５１】
【表９】
2008052287.tif 000015
【０１５２】
【表１０】
2008052287.tif 000016
【０１５３】
【表１１】
2008052287.tif 000017
【０１５４】
【表１２】
2008052287.tif 000018
【０１５５】
【表１３】
2008052287.tif 000019
【０１５６】
本実施形態によれば、高度に収差補正機能を有する湾曲軸Ｘトーリック面形状、湾曲軸Ｙトーリック面形状のミラーを偏芯して配置したので、光束を遮ることなく像面まで導き、良好に結像することができる。
【０１５７】
また、２枚構成と比較して光学性能の向上を図ることができ、さらにＦ値３．５以下を達成しているので、高解像度、高感度が要求されるシステムに用いることができる。表３〜１３に示した各実施例の収差図を、それぞれ図６〜１６に示す。
【０１５８】
なお、本実施形態では、ミラー面の形状を前記の式（１）〜（５）、又は式（６）〜（１０）で定義したが同様の面であれば、異なる定義式でもよい。
【０１５９】
また、反射面が４面の反射型光学装置の場合で説明したが、反射面が３面の場合でもよい。反射面が３面以上であれば、２枚構成と比較して光学性能の向上を図ることができる。このため、高解像度、高感度が要求されるシステムに用いることができ、赤外域（波長３〜５μｍ又は８〜１２μｍ）の撮像において必要な解像度を得ることができる。
【０１６０】
このような必要な解像度を得るためには、回折の影響が少なくなる程度にＦ値を小さくする必要があるが、本実施形態のように、反射面が３面以上であれば、このことが可能である。例えば波長１０μｍ、Ｆ値１．９の場合、３５（l.P/mm）でＭＴＦ２０％以上が可能となり、Ｆ値１．６の場合、４０（l.P/mm）でＭＴＦ２０％以上が可能となり、高解像度、高感度が要求される赤外域撮像システムに用いることができる。
【０１６１】
（実施の形態３）
図１７は本発明の実施形態３に係る撮像装置を示す構成図である。本図に示した撮像装置は、開口窓１１、第１ミラー１２、第２ミラー１３、及び２次元撮像素子１４を備えている。第１ミラー１２、及び第２ミラー１３の配置、面形状は実施形態１と同様である。開口窓１１は、撮像に必要な波長帯を透過すると同時に光束径を制限する開口絞りの機能を果たし、粉塵を光学系内部に進入しないように防ぐ機能も有している。
【０１６２】
物体から発せられた光束は、絞り位置に配置した開口窓１１で光束を制限され、ミラー１２、１３によって２次元撮像素子１４に結像される。そして、２次元撮像素子１４で電気信号となった映像が出力される（矢印ａ）。
【０１６３】
本実施形態によれば、実施形態１の反射型光学装置と光強度を電気信号に変換する検出手段とを備え、さらに検出手段として２次元撮像素子を用いているので、広角でかつ解像度の高い映像信号を得ることができる。さらに、赤外域（波長３〜５μｍ又は８〜１２μｍ）の光線に感度を持つ２次元撮像素子を用いれば、赤外像を撮像することができる。
【０１６４】
（実施の形態４）
図１８は、本発明の実施形態４に係るマルチ波長撮像装置を示す構成図である。本図において１１から１３の構成は、実施形態３と同じである。本実施形態４では、波長選択フィルター１５、赤外撮像素子１６、可視撮像素子１７を備えており、波長選択フィルター１５は赤外域（波長３〜５μｍ又は８〜１２μｍ）の光線のみを透過し可視域（波長４００〜７５０ｎｍ）の光線を反射し、赤外撮像素子１６は赤外域の光線に感度を持ち、可視撮像素子１７は可視域の光線に対して感度を持つ。
【０１６５】
物体から発せられた２つの波長帯（可視域、赤外域）の光束は、絞り位置に配置した開口窓１１で光束を制限され、２枚構成のミラー１２、１３によって集束光束となり、波長選択フィルター１５で赤外域の光束は透過し、２次元撮像素子１６に結像され、電気信号となった映像が出力される（矢印ｂ）。
【０１６６】
波長選択フィルター１５で反射された可視域の光束は、２次元撮像素子１７に結像され、電気信号となった映像が出力される（矢印ｃ）。２つの波長帯の光束は、全く色収差を発生しないミラーのみで構成された光学系によって結像するので、同等の光学性能を達成することができる。
【０１６７】
また、撮像素子として赤外撮像素子と可視撮像素子とを用いているので、昼間の撮像に適した可視域と、夜間の撮像に適した赤外域の撮像が可能となる。すなわち、本実施形態によれば、反射型光学装置は光速を集束させる光学系が反射面のみで構成されているので、赤外域（波長３〜５μｍ又は８〜１２μｍ）から可視域（波長４００〜７５０ｎｍ）、紫外域（波長２００〜４００ｎｍ）までどの波長帯でも使用可能であり、複数の波長帯に感度を持つ検出手段と組み合わせることにより、一つの光学系で同時に複数の波長帯の映像を撮像することが可能となる。
【０１６８】
（実施の形態５）
図１９は、本発明の実施形態５に係るマルチ波長撮像装置を示す構成図である。本図において、１１から１３の構成は実施形態３と同じである。本実施形態では、赤外域と可視域のどちらの光線に対しても感度を持つマルチ波長撮像素子１８を備えている。
【０１６９】
物体から発せられた２つの波長帯（可視域、赤外域）の光束は、絞り位置に配置した開口窓１１で光束を制限され、２枚構成のミラー１２、１３によってマルチ波長撮像素子１８に結像される。
【０１７０】
２つの波長帯の光束は、全く色収差を発生しないミラーのみで構成された光学系によって結像するので、同等の光学性能を達成することができる。また、マルチ波長撮像素子１８は同一撮像面内に可視域に感度を持つ領域と、赤外域に感度を持つ領域を離散的に配置している。このため、２つの波長帯の映像を遠赤外域映像信号（矢印ｄ）と可視域映像信号（矢印ｅ）の２種類の電気信号に変換し出力することができる。
【０１７１】
すなわち、本実施形態によれば、一つの光学系と一つの撮像素子とで複数の波長帯の映像を同時に撮像することが可能となる。
【０１７２】
（実施の形態６）
図２０は，本発明の実施形態６に係る車載用監視装置を示す構成図である。本図に示した車載用監視装置は、実施形態４のマルチ波長撮像装置１９と、表示装置２０を備えている。
【０１７３】
マルチ波長撮像装置１９から出力される２波長帯（可視域、赤外域）の映像は、表示装置２０によって表示され、運転者は必要に応じて情報を得ることができる。たとえば、昼間外部が明るい場合には、主として可視光による映像から情報を得て、また、夜間は赤外線による映像から、人、車の位置など貴重な情報を得ることができる。すなわち、本実施形態によれば、前走車、人等の位置情報を昼夜を問わず高精度に得ることができる。
【０１７４】
（実施の形態７）
図２１は、本発明の実施形態７に係る反射型光学装置の構成を示す斜視図である。本図に示した反射型光学装置２１は、シェル形状の前側光学部材２２と後側光学部材２３とが境界面２５を挟んで対向配置され双方が一体化し、中空部が形成されている。前側光学部材２２には撮像のための光束が入射する開口２４が設けられている。
【０１７５】
図２２は、図２１に示した反射型光学装置２１の境界面２５の垂直方向における断面図を示している。撮像のための開口２４から入射した光束は、光軸２６に沿ってシェル形状の後側光学部材２３の内面に形成された反射面２７を反射した後、シェル形状の前側光学部材２２の内面に形成された反射面２８により反射され、感光特性を有する部材２９上に結像する。
【０１７６】
反射面２７又は反射面２８は、少なくとも一つが自由曲面で構成されており、偏心光学系における良好な結像を得ることができる。自由曲面には、例えば図２に示した湾曲軸Ｙトーリック面（前記式（１）〜（５））、又は湾曲軸Ｘトーリック面（前記式（６）〜（１０））を用いることができる。
【０１７７】
このような自由曲面からなる反射面をシェル形状の光学部材の内面に導入することにより、偏心光学系における収差補正能力が得られ、従来にない光路を有する光学系の構成が可能となる。さらに反射面自身による遮蔽が抑制され画角の大きな光学系を得ることができる。すなわち、本実施形態のように複数のシェル形状の光学部材を対向配置して一体化することにより、低コスト化と小型化を両立させ、かつ収差補正能力を高め、画角を大きくした反射型光学装置が構成できる。
【０１７８】
図２３は、図２1に示した反射型光学装置２１の境界面２５の垂直方向における断面図を示している。本図に示した反射型光学装置は、結像を反射型光学装置２１の外部に生じさせるための開口３０が形成されている。
【０１７９】
撮像のための開口２４から入射した光束は、光軸２６に沿ってシェル形状の後側光学部材２３の内面に形成された反射面２７を反射した後、シェル形状の前側光学部材２２の内面に形成された反射面２８により反射され結像のための開口３０の外部に設けられた感光特性を有する部材２９上に結像する。
【０１８０】
なお、本実施形態では、反射面の形状を前記の式（１）〜（５）、又は式（６）〜（１０）で定義したが、同様の面であれば異なる定義式でもよい。
【０１８１】
（実施の形態８）
図２４は、光学部材が樹脂成形物で形成された反射面の領域に金属薄膜を形成した反射型光学装置を示している。シェル形状の前側光学部材２２は、樹脂材料を熱プレスまたは射出成形により所望形状に成形した後に反射面の領域に金属薄膜３１を真空蒸着またはメッキにより形成したものである。
【０１８２】
同様に、シェル形状の後側光学部材２３は、樹脂材料を熱プレスまたは射出成形により所望形状に成形した後に反射面の領域に金属薄膜３２を真空蒸着またはメッキにより形成したものである。このような構成によれば、全体は樹脂成形物とし、反射面のみに金属薄膜を形成すればよいので、低コストの反射型光学装置を得ることができる。
【０１８３】
金属薄膜に用いる材料は、対象とする被写体からの波長に最適なものを選択することができ、アルミニウム、金、銀、銅または亜鉛等を用いることができる。アルミニウムは、低コストでありながら反射率も良好である。金は、耐雰囲気特性に優れ、赤外域の反射率が良好である。銀は、コスト的にも産業用途に使用でき、反射率も良好である。銅は、低コストでありながら赤外域の反射率は良好である。亜鉛は、低コストでありながら赤外域の反射率も比較的良好である。
【０１８４】
なお、アルミニウム、銀、銅、亜鉛等を用いて金属薄膜を形成した反射面は、酸化により反射率が減衰し易いので、ＳｉＯ2などを金属薄膜上に形成することが望ましい。
【０１８５】
（実施の形態９）
図２５は、光学部材が金属で形成されている反射型光学装置を示している。金属で形成されたシェル形状の前側光学部材２２の内面には反射面に相当する領域３３が形成されている。同様に、金属で形成されたシェル形状の後側光学部材２３の内面には反射面に相当する領域３４が形成されている。各反射面３３，３４はそれぞれのシェル形状の光学部材２２，２３をプレス成形またはダイキャスト成形と同時に形成することができる。また、成形後に切削ツールにより反射面を形成することができる。
【０１８６】
光学部材に用いる材料は、対象とする被写体からの波長に最適なものを選択することができ、アルミニウム、金、銀、銅、または亜鉛等を用いることができる。アルミニウムは、低コストでありながら加工性、反射率も良好である。金は、耐雰囲気特性に優れ、赤外域の反射率が良好である。銀はコスト的にも産業用途に使用でき、反射率も良好である。銅は、低コストでありながら、加工性と赤外域の反射率は良好である。亜鉛は、低コストでありながら加工性は良好である。
【０１８７】
なお、アルミニウム、銀、銅、または亜鉛等を用いた光学部材の表面に形成した反射面は酸化により反射率が減衰しやすいのでＳｉＯ2などを光学部材表面上に形成することが望ましい。
【０１８８】
さらに、図２６に示したように金属で形成したシェル形状の光学部材２２，２３の表面に形成された反射面に相当する領域に金属薄膜３５，３６を形成すれば光学特性がより向上する。
【０１８９】
一般に、構造物を構成する金属材料と比較すると、真空蒸着またはメッキに用いられる金属材料は純度が高く、これら金属材料により形成される金属薄膜の反射率はより良好である。金属薄膜に用いる材料は、対象とする被写体からの波長に最適なものを選択することができ、アルミニウム、金、銀、銅、または亜鉛等を用いることができる。アルミニウムは、低コストでありながら反射率も良好である。金は、耐雰囲気特性に優れ、赤外域の反射率が良好である。銀は、コスト的にも産業用途に使用でき、反射率も良好である。銅は、低コストでありながら赤外域の反射率は良好である。亜鉛は、低コストでありながら赤外域の反射率も比較的良好である。
【０１９０】
なお、アルミニウム、銀、銅等を用いた金属薄膜を形成した反射面は酸化により反射率が減衰しやすいのでＳｉＯ2などを金属薄膜上に形成することが望ましい。
【０１９１】
（実施の形態１０）
図２７は、シェル形状の前側光学部材２２と後側光学部材２３とが対向配置され一体化され、前側光学部材２２に設けられた開口２４に撮像に必要な波長域の光束が透過する窓材３８を付加した反射型光学装置を示している。
【０１９２】
本実施形態によれば、必要な光束を透過させながらシェル形状の前側光学部材２２と後側光学部材２３とが一体化して形成された中空状の空間内に外部から塵埃や水滴が侵入することを防止することができる。
【０１９３】
窓材３８は、撮像に必要な波長域の光束を透過し、それ以外の波長域の光束を遮蔽する材料とすることが好ましい。このことにより、不要な波長域の光束を反射型光学装置内に取り込むことがなくなり、コントラストの良好な画像を得ることができる。
【０１９４】
窓材にゲルマニウムを用いると、可視域を遮蔽し赤外域を透過させることができる。これにより、可視域の光束の影響がない赤外域の光束を使った撮像が可能になる。同様に、窓材にシリコンを用いても、可視域を遮蔽し赤外域を透過させることができ、可視域の光束の影響がない赤外域の光束を使った撮像が可能になる。窓材にポリエチレンを用いると、可視域と赤外域とを透過させることが可能で、可視域と赤外域の光束を共に使った撮像が可能になる。同様に、窓材にＺｎＳｅを用いると、可視域と赤外域とを透過させることが可能で、可視域と赤外域の光束を共に使った撮像が可能になる。また必要に応じて、これ以外の材料を用いて窓材を構成することができる。例えば、ＣａＦ2やＢａＦ2を用いることができる。
【０１９５】
図２７に示したように窓材３８は平板から構成される。平板形状は加工が容易かつ低コストであり、光学部材への付加も容易である。窓材はレンズ形状でレンズ作用を有することが好ましい。このことにより、結像に寄与する光学的パワーを窓材にも分担させることが可能となり、全系での収差補正能力が高まり光学性能を向上させることが可能となる。
【０１９６】
（実施の形態１１）
図２８は、シェル形状の前側光学部材２２と後側光学部材２３からなる反射型光学装置に、後側光学部材２３に設けた結像用の開口３０の外部に撮像素子３９を付加した撮像装置を示している。撮像素子３９には、ＣＣＤ素子、熱−抵抗変換機能を利用したボロメータアレイ素子、または熱−起電力変換機能を利用したパイロメータアレイ素子等を用いることができる。
【０１９７】
可視域に感度を有する撮像素子としてＣＣＤ撮像素子を用いることで可視域に関する撮像が可能となる。赤外域に感度を有する撮像素子としてボロメータアレイ素子またはパイロメータアレイ素子を用いることで赤外域に関する撮像が可能となる。モノリシックにフォトダイオードアレイとボロメータアレイまたはパイロメータアレイを形成した撮像素子を用いることで、可視域と赤外域の両方に関する撮像が可能となる。
【０１９８】
（実施の形態１２）
図２９は、本発明に係る撮像装置４０を車両４１に搭載し、車載用視覚支援装置を含む車載用監視装置として用いた一例を示している。撮像装置４０により車両４１の前方の状況を撮像する。この画像を画像処理すれば、走行レーン逸脱の有無を検出することができる。また、運転席に設けられた表示装置（図示せず）に表示することで、人間の視覚を補助することができる。
【０１９９】
さらに、赤外域の感度を有する撮像素子を用いた撮像装置であれば、夜間の人間の視覚では認識できない状況を撮像することができる。また、撮像装置は車両の側方あるいは後方にも搭載することができ各種状況に応じた必要な撮像を可能とする。
【０２００】
（実施の形態１３）
図３０は、本発明の実施形態１３に係る反射型光学装置の構成を示す斜視図である。シェル形状の前側光学部材４３と後側光学部材４４とは、それぞれの凹み面同士が対向した状態で境界面４６で接合されて一体化されている。前側光学部材４３には開口が設けられており、開口の物体側（外側）には窓材４５が設けられている。撮像用の光束は窓材４５と開口を経由して入射する。窓材４５は、入射する赤外線のうち、少なくとも一定範囲の波長域の赤外線の透過を遮る光学特性を有する。このような窓材４５を設けたことにより、不要な波長域の光束を反射型光学装置内に取り込まないようにできるので、コントラストの良好な画像を得ることができる。
【０２０１】
図３１は、図３０に示した反射型光学装置４２を、光軸を含み境界面４６に垂直な面で切断した断面図である。撮像用の窓材４５を経て、開口５１から入射した光束は、光軸４７に沿ってシェル形状の後側光学部材４４の内面に形成された反射面４８とシェル形状の前側光学部材４３の内面に形成された反射面４９とを反射した後、感光特性を有する感光部材５０上に結像する。
【０２０２】
反射面４８及び反射面４９のうち、少なくとも一つが自由曲面で構成されており、偏心光学系における良好な結像を得ることができる。自由曲面には、例えば図２に示した湾曲軸Ｙトーリック面（前記式（１）〜（５））、又は湾曲軸Ｘトーリック面（前記式（６）〜（１０））を用いることができる。
【０２０３】
このような自由曲面からなる反射面をシェル形状の光学部材の内面に導入することにより、偏心光学系における収差補正能力が得られ、従来にない光路を有する光学系の構成が可能となる。さらに反射面自身による遮蔽が抑制され画角の大きな光学系を得ることができる。すなわち、本実施形態のように複数のシェル形状の光学部材を対向配置して一体化することにより、低コスト化と小型化を両立させ、かつ収差補正能力を高め、画角を大きくした反射型光学装置が構成できる。
【０２０４】
図３２に示した反射型光学装置は、図３０に示した反射型光学装置４２に、結像を反射型光学装置４２の外部に生じさせるための開口５２を形成したものである。撮像用の窓材４５を経て開口５１から入射した光束は、光軸４７に沿ってシェル形状の後側光学部材４４の内面に形成された反射面４８と、シェル形状の前側光学部材４３の内面に形成された反射面４９とを反射した後、開口５２の外部に設けられた感光特性を有する感光部材５０上に結像する。
【０２０５】
ここで、窓材４５は、透明基材上に屈折率の低い誘電体と屈折率の高い誘電体とで形成された薄膜を交互に蒸着形成した多層膜によって構成する。透明基材としては、ガラス材料、樹脂材料、ＣａＦ2、ＢａＦ2、又ＺｎＳｅを用いる。また、窓材４５は赤外線を吸収するガラス材料から構成してもよく、赤外線を吸収する樹脂材料から構成してもよい。
【０２０６】
窓材４５は平板で形成することが好ましい。平板形状は加工が容易で、かつ低コストで加工可能であり、前側光学部材への付加も容易である。窓材４５は、レンズ形状を有し、レンズ作用を持っていることがより好ましい。このことにより、結像に寄与する光学的パワーを窓材４５にも分担させることが可能となり、全系での収差補正能力が高まり光学性能を向上させることが可能となる。
【０２０７】
感光部材５０が、可視域と遠赤外域の両方に感度を有する場合には、窓材の赤外線を透過しない波長域は近赤外域が好ましい。このようにすることで、各波長域に感度を有する部材に不要光となる成分の光線の入射を抑制することができる。近赤外域の波長域としては、７００ｎｍから１１００ｎｍの範囲が好ましい。不要光となる近赤外域の透過率は１０％以下の透過率とすることが、より好ましい。このことにより、良好な撮像ができる。すなわち、可視域の分光波長成分に影響を与えることが無く、望ましい色調の画像を撮像できる。同時に、遠赤外域の分光波長成分にも影響が無く、熱画像の撮像が可能である。
【０２０８】
図３３は、開口５２の外部に撮像素子５４を付加した撮像装置５３の断面図を示している。撮像素子５４には、ＣＣＤ素子、熱−抵抗変換機能を利用したボロメータアレイ素子、又は熱−起電力変換機能を利用したパイロメータアレイ素子等を用いることができる。
【０２０９】
撮像素子５４としてＣＣＤ撮像素子を用いれば、可視域に関する撮像が可能となる。この場合の窓材４５は、赤外線を透過しない特性がよい。撮像素子５４としてボロメータアレイ素子又はパイロメータアレイ素子を用いることで赤外域に関する撮像が可能となる。また、モノリシックにフォトダイオードアレイと、ボロメータアレイ又はパイロメータアレイとを形成した撮像素子５４を用いることで、可視域と赤外域の両方の撮像が可能となる。この場合の窓材４５は、近赤外域を透過しない特性がよい。
【０２１０】
なお、本実施形態では、反射面の形状を前記の式（１）〜（５）、又は式（６）〜（１０）で定義したが、同様の面であれば異なる定義式でもよい。
【０２１１】
また、撮像素子５４を反射型撮像装置５３の内部に設けてもよい。また、各光学部材４３，４４に複数の反射面を設けることができ、この場合は収差補正能力をより高めることができる。
【０２１２】
（実施の形態１４）
図３４は、実施形態１４に係る反射型光学装置の断面図を示している。前側光学部材４３の内面の反射面となる領域には、入射する赤外線のうち、少なくとも一定範囲の波長域の赤外線を反射しない光学特性を有する膜５５が形成されている。同様に、後側光学部材４４の内面の反射面となる領域にも、少なくとも一定範囲の波長域の赤外線を反射しない光学特性を有する膜膜５６が形成されている。膜５５、５６は、真空蒸着や塗布によって形成される。
【０２１３】
このような構成とすることにより、開口５１から入射した光束の中から撮像に必要な分光成分のみを結像に寄与させることができ、不要な波長域の光束を抑制することができるので、コントラストの良好な画像を得ることができる。さらには、構成部品点数が少ないので低コスト化が可能である。
【０２１４】
膜５５、５６が形成されている各反射面は、少なくとも一つが自由曲面で構成されており、偏心光学系における良好な結像を得ることができる。自由曲面には、例えば図２に示した湾曲軸Ｙトーリック面（前記式（１）〜（５））、又は湾曲軸Ｘトーリック面（前記式（６）〜（１０））を用いることができる。
【０２１５】
この例のような式で定義される自由曲面で形成された反射面を、各光学部材４３、４４の内面に導入することにおより、偏心光学系における収差補正能力が得られ、従来にない光路を有する光学系の構成が可能となる。さらに反射面自身による遮蔽が抑制され画角の大きな光学系を得ることができる。すなわち、本実施形態のように複数のシェル形状の光学部材を対向配置して一体化することにより、低コスト化と小型化を両立させ、かつ収差補正能力を高め、画角を大きくした反射型光学装置が構成できる。
【０２１６】
図３５は、開口５２を設けた反射型光学装置の断面図である。開口５２、感光部材５０以外の構成は、図３４に示した反射型光学装置と同様の構成である。開口５２は、結像を反射型光学装置の外部に生じさせるためのものである。撮像用の開口５１から入射した光束は、シェル形状の後側光学部材４４の内面に形成された反射面と、シェル形状の前側光学部材４３の内面に形成された反射面とを反射した後、結像用の開口５２の外部に設けられた感光特性を有する感光部材５０上に結像する。
【０２１７】
膜５５、５６を真空蒸着により形成するには、光学部材４３、４４の内面に屈折率の低い誘電体と屈折率の高い誘電体とで形成された薄膜を交互に蒸着形成した多層膜を形成する。塗布によって形成するには、光学部材４３、４４の内面にあらかじめ形成した反射面上に、アクリル樹脂等の可視域では透明であるが、赤外域では吸収する特性を有する材料を塗布する。
【０２１８】
膜５５、５６の光学特性として、可視域より長波長域を反射しない光学特性とし、好ましくは７００ｎｍより大きい波長域を反射しない光学特性とする。このことにより、結像光束は可視域の分光成分のみからなるため、望ましい色調の画像を撮像できる。
【０２１９】
感光特性を有する感光部材５０が、可視域と遠赤外域の両方に感度を有する場合には、膜の赤外線を反射しない波長域は近赤外域が好ましい。このようにすることで、各波長域に感度を有する部材に不要光となる成分の光線の入射を抑制することができる。近赤外域の波長域としては、７００ｎｍから１１００ｎｍの範囲が好ましい。不要光となる近赤外域の反射率は１０％以下の反射率とすることが、より好ましい。このことにより、良好な撮像ができる。すなわち、可視域の分光波長成分に影響を与えることが無く、望ましい色調の画像を撮像できる。同時に、遠赤外域の分光波長成分にも影響が無く、熱画像の撮像が可能である。
【０２２０】
図３６に示した反射型光学装置５７は、開口５２の外部に撮像素子５４を付加している点が、図３５に示した反射型光学装置と異なる。撮像素子５４は、ＣＣＤ素子、熱−抵抗変換機能を利用したボロメータアレイ素子、又は熱−起電力変換機能を利用したパイロメータアレイ素子等を用いることができる。
【０２２１】
撮像素子５４に、ＣＣＤ撮像素子を用いることで、可視域に関する撮像が可能となる。この場合は、反射面は赤外線を反射しない特性がよい。撮像素子５４に、ボロメータアレイ素子又はパイロメータアレイ素子を用いることで、赤外域に関する撮像が可能となる。モノリシックにフォトダイオードアレイと、ボロメータアレイ又はパイロメータアレイを形成した撮像素子を用いることで、可視域と赤外域の両方に関する撮像が可能となる。この場合の反射面は、近赤外域を反射しない特性がよい。
【０２２２】
なお、本実施形態では、反射面の形状を前記の式（１）〜（５）、又は式（６）〜（１０）で定義したが、同様の面であれば異なる定義式でもよい。
【０２２３】
また、撮像素子５４をシェル形状の反射型撮像装置５７の内部に設けてもよい。また、各光学部材４３、４４に複数の反射面を設けることができ、この場合は収差補正能力をより高めることができる。
【０２２４】
（実施の形態１６）
図３７は、本発明の反射型固体光学装置の構成を示す斜視図である。絞り８１が反射型固体光学装置８０の入射側に設けられている。図３８は、光軸４７を含む面で切断した断面図である。反射型固体光学装置８０は、入射する赤外線のうち、少なくとも一定範囲の波長域の赤外線の透過を遮る光学特性を有する固体の光学媒質を用いて、中実状に形成されている。この光学媒質の表面には、少なくとも一つが自由曲面で形成された面９１、９２が形成されている。面９１、９２上には、反射膜９３、９４が形成され、光学系が一体化されている。
【０２２５】
絞り８１から入射した撮像のための光束は、光軸４７に沿って中実状の光学媒質中を進行し、反射膜９４と自由曲面の面９２とにより形成された反射面、及び反射膜９３と自由曲面の面９１とにより形成された反射面により反射され、感光特性を有する感光部材５０上に結像する。
【０２２６】
このことにより、不要な波長域の光束を感光部材５０に取り込むことが無くなり、コントラストの良好な画像を得ることができる。さらには、構成部品点数が少ないので低コスト化が可能である。
【０２２７】
面９１、９２は少なくとも一つが自由曲面で形成されており、偏心光学系における良好な結像を得ている。自由曲面には、例えば図２に示した湾曲軸Ｙトーリック面（前記式（１）〜（５））、又は湾曲軸Ｘトーリック面（前記式（６）〜（１０））を用いることができる。
【０２２８】
この例のような式で定義される自由曲面で形成された反射面を、固体の光学媒質表面に導入することにより、偏心光学系における収差補正能力が得られ、従来にない光路を有する光学系の構成が可能となる。さらに反射面自身による遮蔽が抑制され画角の大きな光学系を得ることができる。すなわち、本実施形態のように複数の反射面が固体の光学媒質表面に一体化することで、低コスト化と小型化を両立させ、かつ収差補正能力を高め、画角を大きくした反射型固体光学装置が構成できる。
【０２２９】
光学媒質の光学特性として、可視域より長波長域を透過しない光学特性とし、好ましくは７００ｎｍより大きい波長域を透過しない光学特性とする。このことにより、結像光束は可視域の分光成分のみからなるため、望ましい色調の画像を撮像できる。
【０２３０】
感光特性を有する感光部材５０が、可視域と遠赤外域の両方に感度を有する場合には、光学媒質の赤外線を透過しない波長域は近赤外域が好ましい。このようにすることで、各波長域に感度を有する部材に不要光となる成分の光線の入射を抑制することができる。近赤外域の波長域としては、７００ｎｍから１１００ｎｍの範囲が好ましい。不要光となる近赤外域の透過率は１０％以下の透過率とすることが、より好ましい。このことにより、良好な撮像ができる。すなわち、可視域の分光波長成分に影響を与えることが無く、望ましい色調の画像を撮像できる。同時に、遠赤外域の分光波長成分にも影響が無く、熱画像の撮像が可能である。
【０２３１】
図３９に示した反射型固体光学装置は、図３８に示した反射型固体光学装置の感光部材５０に代えて、撮像素子５９を設けた点が異なる。撮像素子５９は、ＣＣＤ素子、熱−抵抗変換機能を利用したボロメータアレイ素子、又は熱−起電力変換機能を利用したパイロメータアレイ素子等を用いることができる。撮像素子５９として、ＣＣＤ撮像素子を用いることで可視域に関する撮像が可能となり、このときの光学媒質は赤外線を透過しない特性がよい。
【０２３２】
撮像素子５９として、ボロメータアレイ素子又はパイロメータアレイ素子を用いることで赤外域に関する撮像が可能となる。モノリシックにフォトダイオードアレイと、ボロメータアレイ又はパイロメータアレイを形成した撮像素子を用いることで、可視域と赤外域の両方に関する撮像が可能となる。このときの光学媒質は近赤外域を透過しない特性がよい。
【０２３３】
なお、本実施形態では、反射面の形状を前記の式（１）〜（５）、又は式（６）〜（１０）で定義したが、同様の面であれば異なる定義式でもよい。
【０２３４】
（実施の形態１７）
図４０は、本発明に係る撮像装置１１０をビデオカメラ装置１１１に搭載した様子を示す。撮像装置１１０は、被写体の画像を反射型光学装置又は反射型固体光学装置により撮像素子上に結像し、画像信号を出力する。画像信号は、図示はしていないが、電気回路と機構とにより記録媒体上に記録される。撮像装置が小型、低コスト、かつ高コントラストであるため、ビデオカメラ装置の小型、低コスト化、及び高性能化に有効である。
【０２３５】
（実施の形態１８）
図２９は、本発明に係る撮像装置１１０を車両４１に搭載し、車載用監視装置の一つである車載用視覚支援装置を構成した様子を示す。撮像装置１１０により、車両４１の前方の状況を撮像する。この画像を、車載用視覚支援装置を構成する画像処理装置（図示せず）によって処理することにより、走行レーン逸脱の有無、又は前方走行車両の検出、さらには前方の障害物の検出等ができる。
【０２３６】
また、この画像を運転席に設けられた表示装置（図示せず）に表示することで、人間の視覚を補助することができる。さらに、赤外域の感度を有する撮像素子を用いた撮像装置であれば、夜間の人間の視覚では認識できない状況を撮像することができる。また、撮像装置は車両の側方又は後方にも搭載することができるので、各種状況に応じた必要な撮像を可能とする。また、撮像装置が小型、低コスト、高コントラストであるため、撮像装置の設置の自由度が高く、高性能な車載用視覚支援装置を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０２３７】
以上のように本発明は、広角化を実現し、光学性能を向上し、小型化と低コストとを両立させた反射型光学装置や反射型固体光学装置として用いることができ、これらを用いた撮像装置、ビデオカメラ装置、及び車載用視覚支援装置を含む車載用監視装置としても利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０２３８】
【図１】本発明の実施形態１に係る反射型光学装置を示す構成図
【図２】反射面形状を説明するための斜視図
【図３】本発明の実施形態１の実施例に係る反射型光学装置の光学性能を示す収差図。
【図４】本発明の実施形態１の実施例に係る反射型光学装置の光学性能を示す収差図。
【図５】本発明の実施形態２に係る反射型光学装置を示す構成図。
【図６】本発明の実施形態２の実施例に係る反射型光学装置の光学性能を示す収差図。
【図７】本発明の実施形態２の実施例に係る反射型光学装置の光学性能を示す収差図。
【図８】本発明の実施形態２の実施例に係る反射型光学装置の光学性能を示す収差図。
【図９】本発明の実施形態２の実施例に係る反射型光学装置の光学性能を示す収差図。
【図１０】本発明の実施形態２の実施例に係る反射型光学装置の光学能を示す収差図。
【図１１】本発明の実施形態２の実施例に係る反射型光学装置の光学性能を示す収差図。
【図１２】本発明の実施形態２の実施例に係る反射型光学装置の光学性能を示す収差図。
【図１３】本発明の実施形態２の実施例に係る反射型光学装置の光学性能を示す収差図。
【図１４】本発明の実施形態２の実施例に係る反射型光学装置の光学性能を示す収差図。
【図１５】本発明の実施形態２の実施例に係る反射型光学装置の光学性能を示す収差図。
【図１６】本発明の実施形態２の実施例に係る反射型光学装置の光学性能を示す収差図。
【図１７】本発明の実施の形態３に係る撮像装置を示す構成図。
【図１８】本発明の実施の形態４に係るマルチ波長撮像装置を示す構成図。
【図１９】本発明の実施形態５に係るマルチ波長撮像装置を示す構成図。
【図２０】本発明の実施形態６に係る車載用監視装置を示す構成図。
【図２１】本発明の実施形態７に係る反射型光学装置の斜視図。
【図２２】本発明の実施形態７に係る反射型光学装置の断面図。
【図２３】本発明の実施形態７に係る別の反射型光学装置の断面図。
【図２４】本発明の実施形態８に係る反射型光学装置の断面図。
【図２５】本発明の実施形態９に係る反射型光学装置の断面図。
【図２６】本発明の実施形態９に係る別の反射型光学装置の断面図。
【図２７】本発明の実施形態１０に係る反射型光学装置の断面図。
【図２８】本発明の実施形態１１に係る反射型光学装置の断面図。
【図２９】本発明の各実施形態に係る撮像装置を用いた車載用監視装置の配置図
【図３０】本発明の実施形態１２に係る反射型光学装置の構成を示す斜視図。
【図３１】本発明の実施形態１２に係る反射型光学装置の断面図。
【図３２】本発明の実施形態１２に係る結像用開口を有する反射型光学装置の断面図。
【図３３】本発明の実施形態１２に係る結像用開口を有する別の反射型光学装置の断面図。
【図３４】本発明の実施形態１３に係る反射型光学装置の断面図。
【図３５】本発明の実施形態１３に係る結像用開口を有する反射型光学装置の断面図。
【図３６】本発明の実施形態１３に係る結像用開口を有する別の反射型光学装置の断面図。
【図３７】本発明の実施形態１４に係る反射型固体光学装置の構成を示す斜視図。
【図３８】本発明の実施形態１４に係る反射型固体光学装置の断面図。
【図３９】本発明の実施形態１４に係る別の反射型固体光学装置の断面図。
【図４０】本発明の実施形態１５に係るビデオカメラ装置の概略図
【符号の説明】
【０２３９】
５  絞り
６  第１ミラー
７  第２ミラー
８  第３ミラー
９  第４ミラー
１０  像面
【図１】
2008052287.tif 000020
【図２】
2008052287.tif 000021
【図３】
2008052287.tif 000022
【図４】
2008052287.tif 000023
【図５】
2008052287.tif 000024
【図６】
2008052287.tif 000025
【図７】
2008052287.tif 000026
【図８】
2008052287.tif 000027
【図９】
2008052287.tif 000028
【図１０】
2008052287.tif 000029
【図１１】
2008052287.tif 000030
【図１２】
2008052287.tif 000031
【図１３】
2008052287.tif 000032
【図１４】
2008052287.tif 000033
【図１５】
2008052287.tif 000034
【図１６】
2008052287.tif 000035
【図１７】
2008052287.tif 000036
【図１８】
2008052287.tif 000037
【図１９】
2008052287.tif 000038
【図２０】
2008052287.tif 000039
【図２１】
2008052287.tif 000040
【図２２】
2008052287.tif 000041
【図２３】
2008052287.tif 000042
【図２４】
2008052287.tif 000043
【図２５】
2008052287.tif 000044
【図２６】
2008052287.tif 000045
【図２７】
2008052287.tif 000046
【図２８】
2008052287.tif 000047
【図２９】
2008052287.tif 000048
【図３０】
2008052287.tif 000049
【図３１】
2008052287.tif 000050
【図３２】
2008052287.tif 000051
【図３３】
2008052287.tif 000052
【図３４】
2008052287.tif 000053
【図３５】
2008052287.tif 000054
【図３６】
2008052287.tif 000055
【図３７】
2008052287.tif 000056
【図３８】
2008052287.tif 000057
【図３９】
2008052287.tif 000058
【図４０】
2008052287.tif 000059
【手続補正書】
【提出日】平成19年9月21日(2007.9.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体からの光束を像面に結像する少なくとも３面の反射面を有し、
前記各反射面は偏芯して配置され、前記各反射面のうち前記物体側から光束進行方向に沿って２番目の反射面を第２の反射面とすると、前記第２の反射面の頂点近傍の形状は、前記各反射面の各頂点を含む平面で切った断面形状が凹形状で、かつ前記平面に垂直な方向における断面形状が凸形状であることを特徴とする反射型光学装置。
【請求項２】
前記少なくとも３面の反射面の形状が非軸対称面である請求項１に記載の反射型光学装置。
【請求項３】
前記反射面は、前記物体側から光束進行方向に沿って順に、第１の反射面、第２の反射面、第３の反射面、及び第４の反射面の４面である請求項１に記載の反射型光学装置。
【請求項４】
前記第３の反射面の頂点における法線と前記第３の反射面の頂点から前記第４の反射面の頂点へと向かう光軸とのなす角度（deg）をα３とすると、
２６＜α３＜５６
の関係を満足する請求項３に記載の反射型光学装置。
【請求項５】
前記第１の反射面と前記物体との間に光束を制限する絞りが配置されている請求項３に記載の反射型光学装置。
【請求項６】
前記絞りの中心と前記第１の反射面の頂点との間隔をｄ１、前記各反射面の各頂点が含まれる平面内における焦点距離をｅｆｙとすると、
０．３＜ｄ１／ｅｆｙ＜１．５
の関係を満足する請求項５に記載の反射型光学装置。
【請求項７】
前記第１の反射面の頂点と前記第２の反射面の頂点との間隔をｄ２、前記第３の反射面の頂点と前記第４の反射面の頂点との間隔をｄ４とすると、
０．３＜ｄ２／ｄ４＜１．０
の関係を満足する請求項５に記載の反射型光学装置。
【請求項８】
前記第３の反射面の頂点と前記第４の反射面の頂点との間隔をｄ４、前記各反射面の各頂点が含まれる平面内における焦点距離をｅｆｙとすると、
２．６＜ｄ４／ｅｆｙ＜７．５
の関係を満足する請求項５に記載の反射型光学装置。
【請求項９】
前記第４の反射面の頂点と前記像面の中心との間隔をｄ５、前記各反射面の各頂点が含まれる平面内における焦点距離をｅｆｙとすると、
０．５＜ｄ５／ｅｆｙ＜２．０
の関係を満足する請求項５に記載の反射型光学装置。
【請求項１０】
前記４面の反射面は非軸対称形状で、かつ回転中心軸を持たない自由曲面である請求項５に記載の反射型光学装置。
【請求項１１】
前記４面の反射面は自由曲面であり、前記自由曲面は、頂点を原点とし、各頂点を含む平面に垂直な方向をＸ、前記平面に含まれ頂点における接線方向をＹとする直交座標系（Ｘ、Ｙ）において関数ｆ（Ｘ，Ｙ）で定義され、各Ｙ座標におけるＸ方向断面形状の曲率半径中心を結んだ線が湾曲した曲線である湾曲軸Ｙトーリック面、又は各Ｘ座標におけるＹ方向断面形状の曲率半径中心を結んだ線が湾曲した曲線である湾曲軸Ｘトーリック面である請求項５に記載の反射型光学装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の反射型光学装置と、光強度を電気信号に変換する検出手段とを備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項１３】
前記検出手段が２次元撮像素子である請求項１２に記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記検出手段が赤外域の光線に感度を持つ請求項１２に記載の撮像装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０１
【補正方法】削除
【補正の内容】