JP2009217030A - 光学系ならびに該光学系を用いた撮像装置およびデジタル機器 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、迷光を低減し、本来の像の情報をより適切に得ることができる光学系、撮像装置およびデジタル機器を提供する。
【解決手段】本発明の光学系１Ａは、光学像を所定の結像面に結像する撮像レンズ系１１と、撮像レンズ系１１の光軸上におけるいずれかの位置に配設され、入射光を直線偏光に変えて射出する直線偏光子１２Ａとを備え、撮像レンズ系１１は、光の進行方向において直線偏光子１２Ａよりも上流側に、ｐ偏光の反射率とｓ偏光の反射率とに差が有る薄膜１３を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、迷光を低減することができる光学系ならびにこの光学系を用いた撮像装置およびデジタル機器に関する。

近年、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）や携帯電話等のデジタル機器や例えば車両やロボット等の移動体等、様々な装置にカメラが搭載されるようになってきている。

カメラで撮影する際に、比較的強い光源が撮影画面内や撮影画面付近にある場合では、光線が光学系を通過する際に、設計通りの予期した光線通過位置を通らずに、光学系のレンズ面や、光学平板や、鏡筒等で光線の反射が起こって、迷光が発生してしまう場合がある。このような場合に、この迷光が撮像素子に到達すると、本来結像しない位置に光源の像が結像してしまったり、本来結像させたい像の情報を失ってしまったりしてしまうことがあった。特に、夜間における撮影の場合に、この迷光が撮像素子に到達してしまうと、目立ってしまう。また特に、車載カメラ、監視カメラ、測定カメラ等の像の情報を比較的重視する場合では、この迷光が撮像素子に到達してしまうと、本来の像の情報を失ってしまうため、より重大な問題となる。

このため、撮像素子に到達した迷光を除去することが望まれる。しかしながら、例えば撮像素子から出力される画像信号を画像処理することによって、撮像素子に到達した迷光を除去しようとする場合、除去することが困難であったり、除去した場合に不自然な画像となったりしてしまう場合があった。

一方、特許文献１には、偏光イメージングと呼ばれる技術が開示されている。この特許文献１に開示の技術は、窓ガラス等の偏光成分を含んだ映り込みを除去することは可能である。しかしながら、この特許文献１に開示の技術では、一般的な光学系が利用されており、迷光の除去には、ほとんど効果を得ることができない。
特開２００７−０８６７２０号公報

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、迷光を低減し、本来の像の情報をより適切に得ることができる光学系を提供することである。また、本発明は、この光学系を用いた撮像装置およびデジタル機器を提供することである。

本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかる光学系は、光学像を所定の結像面に結像する撮像レンズ系と、前記撮像レンズ系の光軸上におけるいずれかの位置に配設され、入射光を直線偏光に変えて射出する直線偏光子とを備え、前記撮像レンズ系は、光の進行方向において前記直線偏光子よりも上流側に、ｐ偏光の反射率とｓ偏光の反射率とに差が有る薄膜を備えることを特徴とする。

一般に、迷光(ゴースト・フレア)は、撮像素子に到達するまでに光学系内において、少なくとも１回反射している。上記構成の光学系では、撮像レンズ系の光学面に薄膜を備えているので、光学面の反射率を低下させることができるから、撮像素子に到達するまでに、迷光の強度を低減することが可能となる。さらに、前記薄膜を備えているので、反射損失を低減することができ、その分、透過率が向上するため、より明るい本来の像を得ることが可能となる。また、光源から放射される光の強度に伴って迷光の強度も増加するため、光源から放射される光そのものの強度が強い場合には、迷光による影響が撮像画像で目立ってしまう場合がある。このような場合でも、上記構成の光学系では、前記薄膜による迷光強度の低減に加えて、直線偏光子を光学系内に少なくとも１枚備えているので、直線偏光子の主軸に対し直交する偏光を持つ迷光を除去することが可能となる。しかも上記構成の光学系では、前記薄膜は、ｐ偏光の反射率とｓ偏光の反射率とに差が有るので、迷光のｐ偏光の強度とｓ偏光の強度とに差が生じるから、直線偏光子によって効果的に迷光を除去することが可能となる。このように上記構成の光学系では、前記特性の薄膜および直線偏光子が相互に共働することによって、迷光を低減し、本来の像の情報をより適切に得ることが可能となる。

また、上述の光学系において、前記撮像レンズ系は、少なくともガラスレンズを備え前記薄膜は、前記ガラスレンズに備えられ、下記（１）および（２）の条件式を満足することを特徴とする。
１［％］≦Ｒｓ（α）−Ｒｐ（α） ・・・（１）
４０［°］＜α＜６０［°］ ・・・（２）
ただし、αは、薄膜への光線入射角[°]であり、Ｒｓ（α）は、光線入射角α［°］で薄膜へ入射した場合におけるｓ偏光の反射率［％］であり、そして、Ｒｐ（α）は、光線入射角α［°］で薄膜へ入射した場合におけるｐ偏光の反射率［％］である。

この構成によれば、光線入射角αが４０度を上回る条件で、ｐ偏光の反射率とｓ偏光の反射率との差（＝Ｒｓ（α）−Ｒｐ（α））を１パーセント以上とすることで、薄膜の製造難度を既存の薄膜と同程度に抑えつつ、偏光子によって迷光強度を効果的に低減することが可能となる。一方、光線入射角αが６０度を下回る条件で、ｐ偏光の反射率とｓ偏光の反射率との差を１パーセント以上とすることでもまた、薄膜の製造難度を既存の薄膜と同程度に抑えつつ、偏光子によって迷光強度を低減することが可能となる。

また、上述の光学系において、前記撮像レンズ系は、少なくとも樹脂材料製レンズを備え、前記薄膜は、前記樹脂材料製レンズに備えられ、下記（１）および（２）の条件式を満足することを特徴とする。
１［％］≦Ｒｓ（α）−Ｒｐ（α） ・・・（１）
４０［°］＜α＜６０［°］ ・・・（２）
ただし、αは、薄膜への光線入射角[°]であり、Ｒｓ（α）は、光線入射角α［°］で薄膜へ入射した場合におけるｓ偏光の反射率［％］であり、そして、Ｒｐ（α）は、光線入射角α［°］で薄膜へ入射した場合におけるｐ偏光の反射率［％］である。

一般的に、ガラスレンズに較べて、樹脂材料製レンズの薄膜は、反射率が高くなるため、迷光の防止を目的として樹脂材料製レンズを使用することは、困難であった。上記構成のように、撮像レンズ系に樹脂材料製レンズが使用されたとしても、光学系が本発明にかかる構成とされることによって、樹脂材料製レンズに起因する迷光を低減することができる。したがって、樹脂材料製レンズの使用によって低コスト化を図ることができ、そして、迷光に強い光学系を実現することが可能となる。さらに、光線入射角αが４０度を上回る条件で、ｐ偏光の反射率とｓ偏光の反射率との差（＝Ｒｓ（α）−Ｒｐ（α））を１パーセント以上とすることで、薄膜の製造難度を既存の薄膜と同程度に抑えつつ、偏光子によって迷光強度を効果的に低減することが可能となる。一方、光線入射角αが６０度を下回る条件で、ｐ偏光の反射率とｓ偏光の反射率との差を１パーセント以上とすることでもまた、薄膜の製造難度を既存の薄膜と同程度に抑えつつ、偏光子によって迷光強度を低減することが可能となる。

また、これら上述の光学系において、前記薄膜は、p偏光の反射率が４５０ｎｍ乃至６５０ｎｍの波長域で、下記（３）の条件式を満足することを特徴とする。
Ｒｐ（５０）＜１．５［％］ ・・・（３）
ただし、Ｒｐ（５０）は、光線入射角５０［°］で薄膜へ入射した場合におけるｐ偏光の反射率［％］である。

一般に、薄膜では、ｐ偏光の反射率を小さくするとｓ偏光の反射率が高くなる傾向にある。上記構成の光学系では、直線偏光子を備えているので、ｓ偏光と異なる方向に主軸を持つ直線偏光子によって、ｓ偏光の迷光を低減することが可能であるから、ｐ偏光の反射率を小さくすることが可能となる。そして、上記構成の光学系では、前記薄膜のｐ偏光の反射率を略可視領域で１．５パーセント未満とすることによって、迷光の波長に依らずに前記迷光の強度を低減することが可能となる。したがって、光源の種類に依らずにクリアな画像（鮮明な画像）を得ることが可能となる。

また、これら上述の光学系において、前記直線偏光子は、少なくとも２枚含まれ、それら主軸が互いに異なる方向に向くように配置されることを特徴とする。

この構成によれば、直線偏光子の主軸に対し、直交する偏光を持つ迷光を除去することができ、１枚の直線偏光子の場合に較べて迷光をより除去することが可能となる。

また、これら上述の光学系において、前記直線偏光子は、フォトニック結晶で構成されることを特徴とする。

この構成によれば、撮像素子の面上に、異なる方向を主軸に持つ偏光子を複数配置することが容易となり、効果的に迷光を低減することが可能となる。

そして、本発明の他の一態様にかかる撮像装置は、これら上述のうちのいずれかに記載の光学系と、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子とを備え、前記光学系が前記撮像素子の受光面上に光学像を形成可能とされていることを特徴とする。

この構成によれば、迷光を低減し、本来の像の情報をより適切に得ることができる撮像装置の提供が可能となる。

また、上述の撮像装置において、前記光学系の前記薄膜は、前記撮像素子の参照波長で、下記（３）の条件式を満足することを特徴とする。
Ｒｐ（５０）＜１．５［％］ ・・・（３）
ただし、Ｒｐ（５０）は、光線入射角５０［°］で薄膜へ入射した場合におけるｐ偏光の反射率［％］である。

一般に、薄膜では、ｐ偏光の反射率を小さくするとｓ偏光の反射率が高くなる傾向にある。上記構成の撮像装置では、直線偏光子を備えているので、ｓ偏光と異なる方向に主軸を持つ直線偏光子によって、ｓ偏光の迷光を低減することが可能であるから、ｐ偏光の反射率を小さくすることが可能となる。そして、上記構成の撮像装置では、前記薄膜のｐ偏光の反射率を前記撮像素子において最も重視される参照波長に対し、１．５パーセント未満とすることによって、撮影した画像に対し迷光を効果的に低減することが可能となる。

また、これら上述の撮像装置において、前記薄膜は、前記撮像素子に到達する強度の強い迷光の反射面に備えることを特徴とする。

この構成によれば、効果的に撮像素子に到達する迷光の強度を低減することが可能となる。ここで、“強度の強い迷光”とは、迷光の存在を目視にて容易に確認できる状態をいう。このため、前記薄膜は、ｐ偏光の反射率とｓ偏光の反射率とに差が比較的大きいことが好ましく、さらに、撮像レンズ系の他の光学面（前記薄膜を備えていない光学面）には、例えばフレア等の前記強度の強い迷光以外の迷光成分を低減するために、ｐ偏光の反射率とｓ偏光の反射率とに差が比較的小さい薄膜を備えることが好ましい。

また、これら上述の撮像装置において、前記撮像素子から出力される画像信号から迷光を除去するための画像処理部をさらに備えることを特徴とする。

この構成によれば、画像処理部によってさらに迷光を低減することが可能となる。特に、画像処理部は、前記画像信号から前記撮像装置に到達した光線の偏光状態を検出することも可能であり、この検出した偏光状態の情報を利用することが可能であるので、より簡易な手法によって画像信号から迷光を除去することが可能となる。

また、これら上述の撮像装置において、前記撮像素子および前記直線偏光子は、偏光撮像システムであることを特徴とする。

この構成によれば、迷光の偏光状態に依らず、無偏光成分の光線強度を算出することができ、迷光の偏光方向と略垂直にない場合でも、効果的に迷光を低減することが可能となる。

そして、本発明の他の一態様にかかるデジタル機器は、これら上述のいずれかに記載の撮像装置と、前記撮像装置に、被写体の静止画撮影および動画撮影の少なくとも一方の撮影を行わせる制御部とを備えることを特徴とする。

このような構成によれば、迷光を低減し、本来の像の情報をより適切に得ることができるデジタル機器の提供が可能となる。

本発明によれば、迷光を低減し、本来の像の情報をより適切に得ることができる光学系、撮像装置およびデジタル機器を提供することができる。

以下、本発明に係る実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態における撮像装置および光学系の説明のための、その構成を模式的に示したレンズ断面図である。図１において、撮像装置２１Ａは、光学系１Ａと、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子２と備え、光学系１Ａが撮像素子２の受光面上に例えば物体（被写体）等の光学像を形成可能とされている。

光学系１Ａは、撮像素子２の受光面（像面）上に光学像を形成するものであって、撮像レンズ系１１と、直線偏光子１２Ａと、薄膜１３とを備えて構成されている。そして、図１に示す例では、光学系１Ａは、さらに、開口絞り１４を備えている。

撮像レンズ系１１は、光学像を所定の結像面、本実施形態では撮像素子２の受光面に結像するものであり、物体側より像側へ順に、物体側に凸の負レンズである第１レンズＬ１と、物体側に凸の負レンズである第２レンズＬ１と、物体側に凸の正レンズである第３レンズＬ３と、像側に凸の正レンズである第４レンズＬ４とを備えている。本実施形態の撮像レンズ系１１は、４枚レンズ構成となっている。なお、撮像レンズ系１１は、後述の第２ないし第６実施形態も同様に、光学像を所定の結像面に結像するものであれば、任意のレンズ枚数で任意の構成を採用することが可能である。

ここで、本明細書において、面形状に関する表記は、近軸曲率に基づいた表記であり、そして、レンズについて、「凹」、「凸」または「メニスカス」という表記を用いた場合、これらは光軸近傍（レンズの中心付近）でのレンズ形状を表しているもの（近軸曲率に基づいた表記）とする。

直線偏光子１２Ａは、撮像レンズ系１１の光軸ＡＸ上におけるいずれかの位置に配設され、入射光を直線偏光に変えて射出する光学素子である。第１実施形態では、直線偏光子１２Ａは、撮像レンズ系１１の像側に、より具体的には、撮像素子２の前面に配設されている。直線偏光子１２Ａは、例えば、ポリマー製偏光フィルムによって構成される。

薄膜１３は、撮像レンズ系１１内であって光の進行方向において直線偏光子１２Ａよりも上流側に備えられた、ｐ偏光の反射率とｓ偏光の反射率とに差が有る反射防止膜である。薄膜１３は、例えば、誘電体多層膜によって構成され、例えば、イオンプレーティング法、スパッタリング法等の真空蒸着法等の公知の製造方法を用いて形成される。本実施形態では、薄膜１３は、第２レンズＬ２における物体側の光学面（レンズ表面）に形成されている。

開口絞り１４は、物面の光軸ＡＸ上の点を出て像面の光軸ＡＸ上の点に達する光線のうち、光軸ＡＸとなす角が最も大きな光線を決定する部材である。本実施形態では、開口絞り１４は、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４との間に配設される。

撮像素子２は、光学像を電気的な信号に変換するものである。撮像素子２は、例えば、光学系１Ａによって結像された光学像における光量に応じてＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各成分の画像信号に光電変換して所定の画像処理部（不図示）へ出力する素子である。

このような構成の撮像装置２１Ａでは、物体側の被写体光学像が光学系１Ａにより撮像素子２の受光面まで導かれ、撮像素子２によって被写体光学像が撮像される。そして、撮像装置２１Ａの撮像素子２から画像信号が図略の画像処理部へ出力される。

そして、一般に、迷光(ゴースト・フレア)は、撮像素子に到達するまでに光学系内において、少なくとも１回反射している。このような構成の光学系１Ａおよび撮像装置２１Ａでは、撮像レンズ系１１の光学面に薄膜１３を備えているので、光学面の反射率を低下させることができるから、撮像素子２に到達するまでに、迷光の強度を低減することが可能となる。さらに、薄膜１３を備えているので、反射損失を低減することができ、その分、透過率が向上するため、より明るい本来の被写体光学像を得ることが可能となる。また、光源から放射される光の強度に伴って迷光の強度も増加するため、光源から放射される光そのものの強度が強い場合には、迷光による影響が、画像信号から形成される撮像画像で目立ってしまう場合がある。このような場合でも、上記構成の光学系１Ａおよび撮像装置２１Ａでは、薄膜１３による迷光強度の低減に加えて、直線偏光子１２Ａを光学系１Ａ内に少なくとも１枚備えているので、直線偏光子１２Ａの主軸に対し直交する偏光を持つ迷光を除去することが可能となる。しかも上記構成の光学系１Ａおよび撮像装置２１Ａでは、薄膜１３は、ｐ偏光の反射率とｓ偏光の反射率とに差が有るので、迷光のｐ偏光の強度とｓ偏光の強度とに差が生じるから、直線偏光子１２Ａによって効果的に迷光を除去することが可能となる。このように上記構成の光学系１Ａおよび撮像装置２１Ａでは、前記特性の薄膜１３および直線偏光子１２Ａが相互に共働することによって、迷光を効果的に低減し、本来の像の情報をより適切に得ることが可能となる。

また、上記構成の光学系１Ａおよび撮像装置２１Ａでは、第２レンズＬ２における物体側の光学面に薄膜１３が形成されている。迷光となる光線が、前記薄膜１３に比較的大きく斜め入射しており、前記薄膜１３を備えることによって、ｐ偏光とｓ偏光との反射率が大きく異なり、効果的に迷光を低減することが可能となる。

次に、別の実施形態について説明する。

（第２実施形態）
図２は、第２実施形態における撮像装置および光学系の説明のための、その構成を模式的に示したレンズ断面図である。第１実施形態における光学系１Ａおよび撮像装置２１Ａでは、直線偏光子１２Ａは、撮像レンズ系１１の像側に配設されたが、図２に示すように、第２実施形態における光学系１Ｂおよび撮像装置２１Ｂは、撮像レンズ系１１内に、より具体的には第３レンズＬ３と第４レンズＬ４との間に、さらにより具体的には、開口絞り１４と第４レンズＬ４との間（開口絞り１４の像側）に配設される。第２実施形態における光学系１Ｂおよび撮像装置２１Ｂは、直線偏光子１２Ａの配設位置が異なるだけで、他は、第１実施形態における光学系１Ａおよび撮像装置２１Ａと同様であるので、その説明を省略する。

このような構成によっても第２実施形態における光学系１Ｂおよび撮像装置２１Ｂは、第１実施形態における光学系１Ａおよび撮像装置２１Ａと同様に、迷光を効果的に低減し、本来の像の情報をより適切に得ることが可能となる。

特に、直線偏光子１２Ａが開口絞り１４付近に配設されることによって、撮像素子の前に配設した場合と比較して、直線偏光子１２Ａのサイズを低減することができ、低コスト化を図ることが可能となる。

なお、第１実施形態では、直線偏光子１２Ａは、撮像レンズ系１１の像側に配設され、第２実施形態では、直線偏光子１２Ａは、開口絞り１４の像側に配設されたが、これに限定されるものではなく、要は、直線偏光子１２Ａは、光の進行方向において前記薄膜１３よりも下流側であって撮像素子２よりも上流側、すなわち前記薄膜１３と撮像素子２との間に配設されればよい。

次に、別の実施形態について説明する。

（第３実施形態）
図３は、第３実施形態における撮像装置および光学系の説明のための、その構成を模式的に示したレンズ断面図である。第３実施形態における光学系１Ｃおよび撮像装置２１Ｃでは、直線偏光子１２Ｂは、図３に示すように、フォトニック結晶で構成されている。第３実施形態における光学系１Ｃおよび撮像装置２１Ｃは、直線偏光子１２Ａに代え、フォトニック結晶で構成される直線偏光子１２Ｂが用いられるだけで、他は、第１実施形態における光学系１Ａおよび撮像装置２１Ａと同様であるので、その説明を省略する。

フォトニック結晶は、屈折率の異なる材料が周期的に並んだ構造体を指しており、２次元または３次元の周期構造体が特にフォトニック結晶と呼ばれる。フォトニック結晶は、材料的な結晶と異なり一般的に光の波長と同程度もしくはより小さい周期的な屈折率分布を内部に備える人工的な光学素子のことである。フォトニック結晶は、半導体において原子核の周期ポテンシャルによって電子（電子波）がブラッグ反射を受けバンドギャップが形成される現象と同様に、周期的な屈折率分布によって光波がブラッグ反射を受け、光に対するバンドギャップ（フォトニックバンドギャップ）が形成されるという特徴を有している。このフォトニックバンドギャップでは、光の存在自体が不可能となるので、フォトニック結晶によって光を制御することができ、直線偏光子を構成することが可能である。

フォトニック結晶で構成される直線偏光子１２Ｂは、軸方向に実効的な屈折率が異なる、２次元の光学多層膜から構成される。

第３実施形態における光学系１Ｃおよび撮像装置２１Ｃでは、直線偏光子１２Ｂがフォトニック結晶で構成されているので、撮像素子２の面上に、異なる方向を主軸に持つ直線偏光子を複数配置することが容易となり、効果的に迷光を低減し、本来の像の情報をより適切に得ることが可能となる。

次に、別の実施形態について説明する。

（第４実施形態）
図４は、第４実施形態における撮像装置および光学系の説明のための、その構成を模式的に示したレンズ断面図である。第４実施形態における光学系１Ｄおよび撮像装置２１Ｄは、図４に示すように、第２レンズＬ２における物体側の光学面に形成される薄膜１３−１を備えると共に、第１レンズＬ１における像側の光学面に形成される薄膜１３−２も備えている。薄膜１３−１および薄膜１３−２は、ｐ偏光の反射率とｓ偏光の反射率とに差が有る反射防止膜であり、薄膜１３−１と薄膜１３−２とは、同一であってもよく、また異なっていてもよい。同一である場合では、異なるレンズであっても同時に蒸着可能であり、大量生産に適当であり、低コスト化に繋がる。また異なっている場合では、各レンズへの迷光の入射角を考慮して最適な膜設計を行うことができ、より迷光の低減が可能となる。

なお、本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。

第４実施形態における光学系１Ｄおよび撮像装置２１Ｄは、薄膜１３の個数が多い点を除き、他は、第１実施形態における光学系１Ａおよび撮像装置２１Ａと同様であるので、その説明を省略する。

第４実施形態における光学系１Ｄおよび撮像装置２１Ｄでは、撮像レンズ系１１内に複数の薄膜１３を備えているので、より効果的に迷光を低減し、本来の像の情報をさらにより適切に得ることが可能となる。

なお、第１ないし第３実施形態では、１個の薄膜１３が第２レンズＬ２における物体側の光学面に形成され、第４実施形態では、２個の薄膜１３−１および薄膜１３−２が第２レンズＬ２における物体側の光学面および第１レンズＬ１における像側の光学面のそれぞれに形成されたが、これに限定されるものではなく、要は、撮像レンズ系１１内において、光の進行方向において直線偏光子１２（１２Ａ、１２Ｂ）よりも上流側に、薄膜１３が少なくとも１個あればよい。

次に、別の実施形態について説明する。

（第５実施形態）
図５は、第５実施形態における撮像装置および光学系の説明のための、その構成を模式的に示したレンズ断面図である。第５実施形態における光学系１Ｅおよび撮像装置２１Ｅは、図５に示すように、前記薄膜１３（１３−１）が形成されている第２レンズＬ２における物体側の光学面を除く撮像レンズ系１１内の各光学面に形成される一般的な反射防止膜１５（１５−１〜１５−６）を備えている。

第５実施形態における光学系１Ｅおよび撮像装置２１Ｅは、薄膜１３（１３−１）が形成されている第２レンズＬ２における物体側の光学面を除く撮像レンズ系１１内の各光学面に一般的な反射防止膜１５（１５−１〜１５−６）が形成されている点を除き、他は、第１実施形態における光学系１Ａおよび撮像装置２１Ａと同様であるので、その説明を省略する。

図５に示す構成の撮像レンズ系１１では、第２レンズＬ２における物体側の光学面は、撮像素子２に到達する強度の強い迷光の反射面である。“強度の強い迷光”とは、上述したように、迷光の存在を目視にて容易に確認できる状態である。また、“一般的な反射防止膜”とは、前記薄膜１３と対比される膜であり、各偏光の反射率を異ならせることを目的とするものではなく、例えばフレア等の前記強度の強い迷光以外の迷光成分を低減することを目的としたものである。なお、前記一般的な反射防止膜１５は、両偏光の反射率間に差があってもよいが、前記薄膜１３における両偏光の反射率間の差より小さい。

したがって、前記薄膜１３は、ｐ偏光の反射率とｓ偏光の反射率とに差が比較的大きいことが好ましく、さらに、前記一般的な反射防止膜１５は、例えばフレア等の前記強度の強い迷光以外の迷光成分を低減する程度の、ｐ偏光の反射率とｓ偏光の反射率とに差が比較的小さいことが好ましい。

第５実施形態における光学系１Ｅおよび撮像装置２１Ｅでは、撮像素子２に到達する強度の強い迷光の反射面である第２レンズＬ２における物体側の光学面に前記薄膜１３を備えているので、より効果的に撮像素子２に到達する迷光の強度を低減し、本来の像の情報をより適切に得ることが可能となり、そして、撮像レンズ系１１におけるその他の光学面に一般的な反射防止膜１５−１〜１５−６を備えているので、さらに、より効果的に撮像素子２に到達する迷光の強度を低減し、本来の像の情報をより適切に得ることが可能となる。

次に、別の実施形態について説明する。

（第６実施形態）
図６は、第６実施形態における撮像装置および光学系の説明のための、その構成を模式的に示したレンズ断面図である。第６実施形態における光学系１Ｆおよび撮像装置２１Ｆは、図６に示すように、それら主軸が互いに異なる方向に向くように配置された２枚の直線偏光子１２Ａ−１、１２Ａ−２を備えている。

より具体的には、第６実施形態における撮像装置２１Ｆは、光学系１Ｆと、光学像を電気的な信号に変換する２個の撮像素子２−１および撮像素子２−２と備え、光学系１Ｆが撮像素子２−１および撮像素子２−２の各受光面上に例えば物体（被写体）等の光学像をそれぞれ形成可能とされている。

光学系１Ｆは、各撮像素子２−１、２−２の各受光面（像面）上に光学像をそれぞれ形成するものであって、撮像レンズ系１１と、ビームスプリッタ１７と、２個の直線偏光子１２Ａ−１、１２Ａ−２と、薄膜１３とを備えて構成されている。そして、図６に示す例では、光学系１Ｆは、さらに、開口絞り１４を備えている。

撮像レンズ系１１、薄膜１３および開口絞り１４は、それぞれ、第１実施形態における撮像レンズ系１１、薄膜１３および開口絞り１４と同様である。

ビームスプリッタ１７は、入射光を２つに分岐して射出する光学素子である。本実施形態では、図６に示すように、ビームスプリッタ１７は、光線の進行方向を９０度偏角する２個の偏角プリズムを備え、それらの偏角面が互いに向かい合うように、これら２個の偏角プリズムが接合されて構成されており、そして、その接合面には、ハーフミラ（半透鏡）が形成されている。

直線偏光子１２Ａ−１、１２Ａ−２は、撮像レンズ系１１の光軸ＡＸ上におけるいずれかの位置に配設され、入射光を直線偏光に変えて射出する光学素子であり、第１実施形態における直線偏光子１２Ａと同様である。本実施形態では、一方の直線偏光子１２Ａ−１は、ビームスプリッタ１７で分岐した一方の光線が入射するように配設され、他方の直線偏光子１２Ａ−２は、ビームスプリッタ１７で分岐した他方の光線が入射するように配設される。本実施形態では、ビームスプリッタ１７が上述したように偏角面で接合した断面直角二等辺三角の２個の偏角プリズムを備えて構成されているので、ビームスプリッタ１７の断面は、正方形であり、一方の直線偏光子１２Ａ−１は、ビームスプリッタ１７の入射面に対向する第１射出面に、その入射面が平行となるように配設され、他方の直線偏光子１２Ａ−２は、ビームスプリッタ１７の入射面と直交する第２射出面に、その入射面が平行となるように配設されている。なお、直線偏光子１２Ａ−１、１２Ａ−２は、一方または双方がフォトニック結晶で構成される直線偏光子１２Ｂであってもよい。

撮像素子２−１、２−２は、光学像を電気的な信号に変換するものであり、第１実施形態における撮像素子２と同様である。一方の撮像素子２−１は、ビームスプリッタ１７で分岐した一方の光線が一方の直線偏光子１２Ａ−１を介して入射するように配設され、他方の撮像素子２−２は、ビームスプリッタ１７で分岐した他方の光線が他方の直線偏光子１２Ａ−２を介して入射するように配設される。

第６実施形態における光学系１Ｆおよび撮像装置２１Ｆでは、２個の直線偏光子１２Ａ−１、１２Ａ−２を備えるので、直線偏光子１２Ａ−１、１２Ａ−２の各主軸に対し、直交する偏光を持つ迷光をそれぞれ除去することができ、１枚の直線偏光子１２Ａの場合に較べて迷光をより除去することが可能となる。したがって、第６実施形態における光学系１Ｆおよび撮像装置２１Ｆでは、より効果的に撮像素子２−１、２−２に到達する迷光の強度を低減し、本来の像の情報をより適切に得ることが可能となる。

なお、本実施形態における光学系１Ｆおよび撮像装置２１Ｆは、２個の直線偏光子１２Ａ−１、１２Ａ−２を備えて構成されたが、それ以上の直線偏光子１２Ａを備えて構成されてもよい。

なお、第１ないし第６実施形態における各撮像装置２１Ａ〜２１Ｆにおいて、光学系１Ａ〜１Ｆの像側には、例えば、使用用途、撮像素子２、撮像装置２１Ａ〜２１Ｆの構成等に応じて、例えば、ローパスフィルタ、赤外線カットフィルタ等の光学フィルタを適宜に配置されてもよい。

また、第１ないし第６実施形態における各光学系１Ａ〜１Ｆおよび各撮像装置２１Ａ〜２１Ｆにおいて、前記薄膜１３が形成される第２レンズＬ２は、ガラスレンズであってもよく、また樹脂材料製レンズであってもよい。そして、このような場合において、前記薄膜１３は、薄膜１３への光線入射角をα[°]とし、光線入射角α［°］で薄膜へ入射した場合におけるｓ偏光の反射率をＲｓ（α）［％］とし、そして、光線入射角α［°］で薄膜へ入射した場合におけるｐ偏光の反射率をＲｐ（α）［％］とする場合に、下記（１）および（２）の条件式を満足することが好ましい。
１［％］≦Ｒｓ（α）−Ｒｐ（α） ・・・（１）
４０［°］＜α＜６０［°］ ・・・（２）
光線入射角αが４０度を上回る条件で、ｐ偏光の反射率とｓ偏光の反射率との差を１パーセント以上とすることで、薄膜の製造難度を既存の薄膜と同程度に抑えつつ、偏光子によって迷光強度を効果的に低減することが可能となる。一方、光線入射角αが６０度を下回る条件で、ｐ偏光の反射率とｓ偏光の反射率との差を１パーセント以上とすることでもまた、薄膜の製造難度を既存の薄膜と同程度に抑えつつ、偏光子によって迷光強度を低減することが可能となる。

一般的に、ガラスレンズに較べて、樹脂材料製レンズの薄膜は、反射率が高くなるため、迷光の防止を目的として樹脂材料製レンズを使用することは、困難であった。しかしながら、光学系１Ａ〜１Ｆおよび撮像装置２１Ａ〜２１Ｆが上述の構成とされることで、前記薄膜１３が形成される第２レンズＬ２に樹脂材料製レンズが使用されたとしても、樹脂材料製レンズに起因する迷光を低減することができる。したがって、樹脂材料製レンズの使用によって低コスト化を図ることができ、そして、迷光に強い光学系１Ａおよび撮像装置２１Ａを実現することが可能となる。

そして、このような場合において、さらに好ましくは、前記薄膜１３は、下記（１’）および（２’）の条件式を満足することが好ましい。
１．２［％］≦Ｒｓ（α）−Ｒｐ（α） ・・・（１’）
４０［°］＜α＜６０［°］ ・・・（２’）
上記（１’）および（２’）の条件式を満足することによって、より迷光を効果的に低減し、本来の像の情報をさらにより適切に得ることが可能となる。

さらに、このような場合において、さらに好ましくは、前記薄膜１３は、下記（１”）および（２”）の条件式を満足することが好ましい。
１．５［％］≦Ｒｓ（α）−Ｒｐ（α） ・・・（１”）
４０［°］＜α＜６０［°］ ・・・（２”）
上記（１”）および（２”）の条件式を満足することによって、さらに、より迷光を効果的に低減し、本来の像の情報をさらにより適切に得ることが可能となる。

また、このような場合において、撮像レンズ系１１の中で前記薄膜１３が形成される第２レンズＬ２以外のレンズ（第１レンズＬ１、第３レンズ、第４レンズ）における１または複数のレンズが樹脂材料製レンズであってもよい。

また、第１ないし第６実施形態における各光学系１Ａ〜１Ｆおよび各撮像装置２１Ａ〜２１Ｆにおいて、前記薄膜１３は、光線入射角５０［°］で薄膜１３へ入射した場合におけるｐ偏光の反射率をＲｐ（α）［％］とする場合に、撮像素子２の参照波長で、下記（３）の条件式を満足することが好ましい。
Ｒｐ（５０）＜１．５［％］ ・・・（３）
一般に、薄膜では、ｐ偏光の反射率を小さくするとｓ偏光の反射率が高くなる傾向にある。このような構成の各光学系１Ａ〜１Ｆおよび各撮像装置２１Ａ〜２１Ｆでは、直線偏光子１２Ａ、１２Ｂを備えているので、ｓ偏光と異なる方向に主軸を持つ直線偏光子によって、ｓ偏光の迷光を低減することが可能であるから、ｐ偏光の反射率を小さくすることが可能となる。そして、上記構成の各光学系１Ａ〜１Ｆおよび各撮像装置２１Ａ〜２１Ｆでは、前記薄膜１３のｐ偏光の反射率を撮像素子２において最も重視される参照波長に対し、１．５パーセント未満とすることによって、撮影した画像に対し迷光を効果的に低減することが可能となる。

そして、このような場合において、より好ましくは、前記薄膜１３は、下記（３’）の条件式を満足することが好ましい。
Ｒｐ（５０）＜１．０［％］ ・・・（３’）
上記（３’）の条件式を満足することによって、より迷光を効果的に低減し、本来の像の情報をより適切に得ることが可能となる。

さらに、このような場合において、さらにより好ましくは、前記薄膜１３は、下記（３”）の条件式を満足することが好ましい。
Ｒｐ（５０）＜０．５［％］ ・・・（３”）
上記（３”）の条件式を満足することによって、さらに、より迷光を効果的に低減し、本来の像の情報をより適切に得ることが可能となる。

また、第１ないし第６実施形態における各光学系１Ａ〜１Ｆおよび各撮像装置２１Ａ〜２１Ｆにおいて、前記薄膜１３は、光線入射角５０［°］で薄膜１３へ入射した場合におけるｐ偏光の反射率をＲｐ（α）［％］とする場合に、p偏光の反射率が４５０ｎｍ乃至６５０ｎｍの波長域で、上記（３）の条件式を満足することが好ましく、また上記（３’）の条件式を満足することがより好ましく、また上記（３”）の条件式を満足することがさらにより好ましい。

このような構成の各光学系１Ａ〜１Ｆおよび各撮像装置２１Ａ〜２１Ｆでは、直線偏光子１２Ａ、１２Ｂを備えているので、ｓ偏光と異なる方向に主軸を持つ直線偏光子によって、ｓ偏光の迷光を低減することが可能であるから、ｐ偏光の反射率を小さくすることが可能となる。そして、上記構成の各光学系１Ａ〜１Ｆおよび各撮像装置２１Ａ〜２１Ｆでは、前記薄膜１３のｐ偏光の反射率を略可視領域で１．５パーセント未満とすることによって、迷光の波長に依らずに前記迷光の強度を低減することが可能となる。したがって、光源の種類に依らずにクリアな画像（鮮明な画像）を得ることが可能となる。

また、第１ないし第６実施形態における各光学系１Ａ〜１Ｆおよび各撮像装置２１Ａ〜２１Ｆにおいて、撮像素子２から出力される画像信号から迷光を除去するための画像処理部をさらに備えてもよい。このような構成の各光学系１Ａ〜１Ｆおよび各撮像装置２１Ａ〜２１Ｆでは、この画像処理部によってさらに迷光を低減することが可能となる。特に、画像処理部は、前記画像信号から撮像装置２に到達した光線の偏光状態を検出することも可能であり、この検出した偏光状態の情報を利用することが可能であるので、より簡易な手法によって画像信号から迷光を除去することが可能となる。

例えば、特開２００７−０８６７２０号公報に開示されているように、少なくとも２個の異なる方向を向いた偏光子が撮像素子２の前に配置されることによって、撮像素子２で異なる偏光状態のイメージが同時に取得され、それらの差分に基づいて偏光状態を検出することができる。そして、この検出した偏光状態に基づいて迷光が除去される。例えば、複数の画像を比較して、各画素の最も暗い部分を抽出することによって、無偏光状態の画像を簡易に得ることができる。

また、第１ないし第６実施形態における各光学系１Ａ〜１Ｆおよび各撮像装置２１Ａ〜２１Ｆにおいて、撮像素子２および直線偏光子１２（１２Ａ、１２Ｂ）は、偏光撮像システムであってもよい。偏光撮像システムは、少なくとも２個の異なる方向を向いた偏光子をその前に配置した撮像素子２を備えた偏光イメージングシステムである。このような構成の各光学系１Ａ〜１Ｆおよび各撮像装置２１Ａ〜２１Ｆでは、迷光の偏光状態に依らず、無偏光成分の光線強度を算出することができ、迷光の偏光方向と略垂直にない場合でも、効果的に迷光を低減することが可能となる。

例えば、特開２００７−０８６７２０号公報に開示されているように、少なくとも２個の異なる方向を向いた偏光子が撮像素子２の前に配置されることによって、撮像素子２で異なる偏光状態のイメージが同時に取得される。ここで、偏光子を透過した透過光には、当該偏光子に応じた偏光成分Ａと、偏光子に依らない（各偏光子に共通な）均一な無偏光成分Ｂとが含まれる。このため、前記イメージに所定の画像処理（情報処理）を施すことで前記イメージを偏光成分Ａと無偏光成分Ｂとに分離し、これら分離した偏光成分Ａおよび無偏光成分Ｂを再構成することによって、迷光を低減した画像が得られる。

なお、偏光成分Ａは、光を偏光子に通した場合、偏光子の回転角度により強度が変化する成分をいい、いわゆる直線偏光および楕円偏光をいう。無偏光成分Ｂは、光を偏光子に通した場合、偏光子の回転角度により強度が変化しない成分をいい、いわゆる無偏光および円偏光をいう。

次に、前記薄膜１３（１３Ａ〜１３Ｄ）の実施例について説明する。
（薄膜１３の第１実施例）
第１実施例の薄膜１３Ａは、設計中心波長λ０＝５５０ｎｍの光に対する７層構成の反射防止膜であり、ＢＫ７の基板上に、表１に示す材料および光学的膜厚で第１層から第７層まで順次に積層されて構成された。なお、表１において、ＺｒＴｉＯ_４は、ここではオプトロン株式会社製「ＯＨ−５」である。表２および表３も同様である。

図７ないし図９は、第１実施例の薄膜における入射角に対する反射特性を示す図である。図７は、入射光波長４５０ｎｍの場合を示し、図８は、入射光波長５５０ｎｍの場合を示し、図９は、入射光波長６５０ｎｍの場合を示す。図７ないし図９の横軸は、度単位で表す入射角であり、それらの縦軸は、パーセント単位で表す反射率である。実線がｓ偏光を示し、破線がｐ偏光を示す。図１０ないし図１２は、第１実施例の薄膜における波長に対する反射特性を示す図である。図１０は、薄膜１３Ａへの光線入射角０度の場合を示し、図１１は、薄膜１３Ａへの光線入射角２０度の場合を示し、図１２は、薄膜１３Ａへの光線入射角４０度の場合を示す。図１０ないし図１２の横軸は、ｎｍ単位で表す波長であり、それらの縦軸は、パーセント単位で表す反射率である。実線がｓ偏光を示し、破線がｐ偏光を示す。

このように設計された薄膜１３Ａの反射特性を図７ないし図１２に示す。図７ないし図１２から分かるように、波長５５０ｎｍにおいて、薄膜１３Ａへの光線入射角αが４０［°］〜６０［°］の場合、ｓ偏光の反射率とｐ偏光の反射率との差が１．０［％］以上となっており、なおかつ、波長４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの略可視領域において、薄膜１３Ａへの光線入射角αが５０［°］の場合、ｐ偏光の反射率が１．０［％］以下となっている。

（薄膜１３の第２実施例）
第２実施例の薄膜１３Ｂは、設計中心波長λ０＝８５０ｎｍの光に対する４層構成の反射防止膜であり、ＢＫ７の基板上に、表２に示す材料および光学的膜厚で第１層から第４層まで順次に積層されて構成された。

図１３は、第２実施例の薄膜における入射角に対する反射特性を示す図である。図１３は、入射光波長８５０ｎｍの場合を示し、その横軸は、度単位で表す入射角であり、その縦軸は、パーセント単位で表す反射率である。実線がｓ偏光を示し、破線がｐ偏光を示す。図１４ないし図１６は、第２実施例の薄膜における波長に対する反射特性を示す図である。図１４は、薄膜１３Ｂへの光線入射角０度の場合を示し、図１５は、薄膜１３Ｂへの光線入射角２０度の場合を示し、図１６は、薄膜１３Ｂへの光線入射角４０度の場合を示す。図１４ないし図１６の横軸は、ｎｍ単位で表す波長であり、それらの縦軸は、パーセント単位で表す反射率である。実線がｓ偏光を示し、破線がｐ偏光を示す。

このように設計された薄膜１３Ｂの反射特性を図１３ないし図１６に示す。図１３ないし図１６から分かるように、設計中心波長である波長８５０ｎｍの近赤外領域において、薄膜１３Ｂへの光線入射角αが４０［°］〜６０［°］の場合、ｓ偏光の反射率とｐ偏光の反射率との差が２．０［％］以上となっており、なおかつ、設計中心波長である波長８５０ｎｍの近赤外領域において、薄膜１３Ｂへの光線入射角αが５０［°］の場合、ｐ偏光の反射率が０．２［％］以下となっている。

（薄膜１３の第３実施例）
第１実施例の薄膜１３Ｃは、設計中心波長λ０＝５５０ｎｍの光に対する３層構成の反射防止膜であり、ＢＫ７の基板上に、表３に示す材料および光学的膜厚で第１層から第３層まで順次に積層されて構成された。

図１７ないし図１９は、第３実施例の薄膜における入射角に対する反射特性を示す図である。図１７は、入射光波長４５０ｎｍの場合を示し、図１８は、入射光波長５５０ｎｍの場合を示し、図１９は、入射光波長６５０ｎｍの場合を示す。図１７ないし図１９の横軸は、度単位で表す入射角であり、それらの縦軸は、パーセント単位で表す反射率である。実線がｓ偏光を示し、破線がｐ偏光を示す。図２０ないし図２２は、第３実施例の薄膜における波長に対する反射特性を示す図である。図２０は、薄膜１３Ｃへの光線入射角０度の場合を示し、図２１は、薄膜１３Ｃへの光線入射角２０度の場合を示し、図２２は、薄膜１３Ｃへの光線入射角４０度の場合を示す。図２０ないし図２２の横軸は、ｎｍ単位で表す波長であり、それらの縦軸は、パーセント単位で表す反射率である。実線がｓ偏光を示し、破線がｐ偏光を示す。

このように設計された薄膜１３Ｃの反射特性を図１７ないし図２２に示す。図１７ないし図２２から分かるように、波長４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの略可視領域において、薄膜１３Ｃへの光線入射角αが４０［°］〜６０［°］の場合、ｓ偏光の反射率とｐ偏光の反射率との差が４．０［％］以上となっている。

（薄膜１３の第１実施例）
第４実施例の薄膜１３Ｄは、設計中心波長λ０＝５５０ｎｍの光に対する４層構成の反射防止膜であり、ＺＥＯＮＥＸ（商標）Ｅ４８Ｒの基板上に、表４に示す材料および光学的膜厚で第１層から第４層まで順次に積層されて構成された。

図２３ないし図２５は、第４実施例の薄膜における入射角に対する反射特性を示す図である。図２３は、入射光波長４５０ｎｍの場合を示し、図２４は、入射光波長５５０ｎｍの場合を示し、図２５は、入射光波長６５０ｎｍの場合を示す。図２３ないし図２５の横軸は、度単位で表す入射角であり、それらの縦軸は、パーセント単位で表す反射率である。実線がｓ偏光を示し、破線がｐ偏光を示す。図２６ないし図２８は、第４実施例の薄膜における波長に対する反射特性を示す図である。図２６は、薄膜１３Ｄへの光線入射角０度の場合を示し、図２７は、薄膜１３Ｄへの光線入射角２０度の場合を示し、図２８は、薄膜１３Ｄへの光線入射角４０度の場合を示す。図２６ないし図２８の横軸は、ｎｍ単位で表す波長であり、それらの縦軸は、パーセント単位で表す反射率である。実線がｓ偏光を示し、破線がｐ偏光を示す。

このように設計された薄膜１３Ｄの反射特性を図２３ないし図２５に示す。図２３ないし図２８から分かるように、波長４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの略可視領域において、薄膜１３Ｄへの光線入射角αが４０［°］〜６０［°］の場合、ｓ偏光の反射率とｐ偏光の反射率との差が１．０［％］以上となっており、なおかつ、波長４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの略可視領域において、薄膜１３Ｄへの光線入射角αが５０［°］の場合、ｐ偏光の反射率が１．０［％］以下となっている。

次に、これら第１ないし第６実施形態における光学系１Ａ〜１Ｆを組み込んだデジタル機器について説明する。

図２９は、実施形態におけるデジタル機器の構成を示すブロック図である。図２９において、デジタル機器３は、撮像機能のために、撮像部３０、画像生成部３１、画像データバッファ３２、画像処理部３３、駆動部３４、制御部３５、記憶部３６およびＩ／Ｆ部３７を備えて構成される。デジタル機器３としては、例えば、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、監視用や移動体搭載用等の用途のモニタカメラ、携帯電話機や携帯情報端末（ＰＤＡ）等の携帯端末、パーソナルコンピュータおよびモバイルコンピュータを挙げることができ、これらの周辺機器（例えば、マウス、スキャナおよびプリンタなど）を含んでよい。

撮像部３０は、撮像装置２１（２１Ａ〜２１Ｆ）と撮像素子２とを備えて構成される。撮像装置２１は、図１ないし図６に示したような光学系１（１Ａ〜１Ｆ）を備え、光学系１が所定の結像面上に、これら例では撮像素子２上に被写体の光学像を形成可能な構成とされている図略の撮像レンズ装置と、光軸方向にレンズを駆動しフォーカシングを行うための図略のレンズ駆動装置等とを備えて構成されている。被写体からの光線は、光学系１によって撮像素子２の受光面上に結像され、被写体の光学像となる。

撮像素子２は、撮像装置２１の撮像レンズ装置により導かれた被写体の光学像を電気的な信号に変換する素子であり、上述したように、光学系１により結像された被写体の光学像をＲ，Ｇ，Ｂの色成分の電気信号（画像信号）に変換し、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の画像信号として画像生成部３１に出力する。撮像素子２は、制御部３５によって静止画あるいは動画のいずれか一方の撮像、または、撮像素子２における各画素の出力信号の読出し（水平同期、垂直同期、転送）等の撮像動作が制御される。撮像素子２は、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子であってよく、またカラーの撮像素子やモノクロの撮像素子であってよい。

画像生成部３１は、撮像素子２からのアナログ出力信号に対し、増幅処理、デジタル変換処理などを行うと共に、画像全体に対して適正な黒レベルの決定、γ補正、ホワイトバランス調整（ＷＢ調整）、輪郭補正および色ムラ補正などの周知の画像処理を行って、画像信号から各画素の画像データを生成する。画像生成部３１で生成された画像データは、画像データバッファ３２に出力される。

画像データバッファ３２は、画像データを一時的に記憶するとともに、この画像データに対し画像処理部３３によって後述の処理を行うための作業領域として用いられるメモリであり、例えば、揮発性の記憶素子であるＲＡＭ（Random Access Memory）などで構成される。

画像処理部３３は、画像データバッファ３２の画像データに対し、解像度変換等の画像処理を行う回路である。また、必要に応じて画像処理部３３は、撮像素子２の受光面上に形成される被写体の光学像における歪みを補正する公知の歪み補正処理等の、光学系１では補正しきれなかった収差を補正するように構成されてもよい。歪み補正は、収差によって歪んだ画像を肉眼で見える光景と同様な相似形の略歪みのない自然な画像に補正するものである。このように構成することによって、撮像装置２１の前記撮像レンズ装置により撮像素子２へ導かれた被写体の光学像に歪みが生じていたとしても、略歪みのない自然な画像を生成することが可能となる。また、必要に応じて画像処理部３３は、撮像素子２から出力される画像信号から迷光を除去する処理を行ってもよい。この画像処理部３３によってさらに迷光を低減することが可能となる。特に、画像処理部３３は、前記画像信号から撮像装置２に到達した光線の偏光状態を検出し、この検出した偏光状態の情報を利用することで画像信号から迷光を除去してもよい。このように構成することによって、より簡易な手法によって画像信号から迷光を除去することが可能となる。

駆動部３４は、制御部３５から出力される制御信号に基づいて図略の前記レンズ駆動装置を動作させることによって、光学系１のフォーカシングを行う回路である。

制御部３５は、例えばマイクロプロセッサ、記憶素子およびその周辺回路などを備えて構成され、撮像部３０、画像生成部３１、画像データバッファ３２、画像処理部３３、駆動部３４、記憶部３６およびＩ／Ｆ部３７の各部の動作をその機能に従って制御する。すなわち、この制御部３５によって、撮像装置２１は、被写体の静止画撮影および動画撮影の少なくとも一方の撮影を実行するよう制御される。

記憶部３６は、被写体の静止画撮影または動画撮影によって生成された画像データを記憶する記憶回路であり、例えば、不揮発性の記憶素子であるＲＯＭ（Read Only Memory）や、書き換え可能な不揮発性の記憶素子であるＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）や、ＲＡＭなどを備えて構成される。つまり、記憶部３６は、静止画用および動画用のメモリとしての機能を有する。

Ｉ／Ｆ部３７は、外部機器と画像データを送受信するインターフェースであり、例えば、ＵＳＢやＩＥＥＥ１３９４などの規格に準拠したインターフェースである。

このような構成のデジタル機器３の撮像動作に次について説明する。

静止画を撮影する場合は、制御部３５は、撮像装置２１に静止画の撮影を行わせるように制御すると共に、駆動部３４を介して撮像装置２１の図略の前記レンズ駆動装置を動作させ、フォーカシングを行う。これにより、ピントの合った光学像が撮像素子２の受光面に周期的に繰り返し結像され、Ｒ、Ｇ、Ｂの色成分の画像信号に変換された後、画像生成部３１に出力される。その画像信号は、画像データバッファ３２に一時的に記憶され、画像処理部３３により画像処理が行われた後、その画像信号に基づく画像が図略のディスプレイ（表示装置）に表示される。そして、撮影者は、前記ディスプレイを参照することで、主被写体をその画面中の所望の位置に収まるように調整することが可能となる。この状態でいわゆる図略のシャッタボタンが押されることによって、静止画用のメモリとしての記憶部３６に画像データが格納され、静止画像が得られる。

また、動画撮影を行う場合は、制御部３５は、撮像装置２１に動画の撮影を行わせるように制御する。後は、静止画撮影の場合と同様にして、撮影者は、前記ディスプレイを参照することで、撮像装置２１を通して得た被写体の像が、その画面中の所望の位置に収まるように調整することができる。この場合において、静止画撮影と同様に、前記シャッタボタンを押すことによって、動画撮影が開始される。

動画撮影時、制御部３５は、撮像装置２１に動画の撮影を行わせるように制御すると共に、駆動部３４を介して撮像装置２１の前記レンズ駆動装置を動作させ、フォーカシングを行う。これによって、ピントの合った光学像が撮像素子２の受光面に周期的に繰り返し結像され、Ｒ、Ｇ、Ｂの色成分の画像信号に変換された後、画像生成部３１に出力される。その画像信号は、画像データバッファ３２に一時的に記憶され、画像処理部３３により画像処理が行われた後、その画像信号に基づく画像が図略の前記ディスプレイに表示される。そして、もう一度、前記シャッタボタンを押すことで、動画撮影が終了する。撮影された動画像は、動画用のメモリとしての記憶部３６に導かれて格納される。

このようなデジタル機器３や撮像装置２１では、迷光を低減し、本来の像の情報をより適切に得ることが可能となり、より良好な画像を得ることができる。

次に、上記光学系１および撮像装置２１を備えたデジタル機器の具体例として、携帯電話機に搭載した場合および車載用のモニタカメラに搭載した場合について、それぞれ、以下に説明する。

図３０は、デジタル機器の一実施形態を示すカメラ付携帯電話機の外観構成図である。図３０（Ａ）は、携帯電話機の操作面を示し、図３０（Ｂ）は、操作面の裏面、つまり背面を示す。

図３０において、携帯電話機５には、上部にアンテナ５１が備えられ、その操作面には、図３０（Ａ）に示すように、長方形のディスプレイ５２、画像撮影モードの起動および静止画撮影と動画撮影との切り替えを行う画像撮影ボタン５３、シャッタボタン５５およびダイヤルボタン５６が備えられている。そして、この携帯電話機５には、携帯電話網を用いた電話機能を実現する回路が内蔵されると共に、上述した撮像部３０、画像生成部３１、画像データバッファ３２、画像処理部３３、駆動部３４、制御部３５および記憶部３６が内蔵されており、撮像部３０の撮像装置２１が背面に臨んでいる。

画像撮影ボタン５３が操作されると、その操作内容を表す制御信号が制御部３５へ出力され、制御部３５は、その操作内容に応じた動作を実行する。そして、シャッタボタン５５が操作されると、その操作内容を表す制御信号が制御部３５へ出力され、制御部３５は、その操作内容に応じた動作を実行する。こうして静止画、あるいは動画が撮像される。

また、上記光学系１および撮像装置２１は、所定位置に取り付けられ、取り付けられた位置周辺の所定領域の被写体を撮像するモニタカメラ、例えば、車両の周辺領域を撮像する車載用のモニタカメラに好適に搭載される。

図３１は、デジタル機器の一実施形態を示す車載用のモニタカメラの概要を説明するための図である。図３１において、車載用のモニタカメラ７は、例えば車両９の後方を撮像するように、車両９の後部の所定位置に設置されており、撮像した被写体の画像は、例えばダッシュボードに設置されている図略のモニタに表示される。車載用のモニタカメラ７は、通常、車両９の上方への視野が要求されないことから、その光軸ＡＸが斜め下方を向くように斜め下方に傾斜した姿勢で車両９に取り付けられている。そして、上下方向には、モニタカメラ７の取り付け位置を通る水平線を上端とする画角２φを有する。また、本明細書においては、左右方向の画角も上下方向と同じく２φであるが、それに限られることなく、上下方向と左右方向とで画角が異なっていてもよい。

このような構成の車載カメラ７をバックモニタとして用いた場合の処理の流れを以下に概説する。ユーザ（運転者）は、例えば車体９のダッシュボードに設置されている図略のモニタ（表示装置）を見ながら、車体７をバックさせる。この際に、運転者が確認したい領域と車載カメラ７が撮像している領域とがずれている場合、運転者は、ダッシュボードに設けられた図略の操作ボタンを操作する等の所定の操作を行う。

この操作を受けて制御部３５は、駆動部３４を制御し、撮像部３０の向きを調整する。続いて、制御部３５は、撮像装置２１の前記レンズ駆動装置を駆動し、光学系１のフォーカシングを行う。これにより、ピントの合った光学像が撮像素子２の受光面に結像され、Ｒ、Ｇ、Ｂの色成分の画像信号に変換された後、画像生成部３１に出力される。その画像信号は、画像データバッファ３２に一時的に記憶され、画像処理部３３により画像処理が行われる。こうして運転者が確認したい領域の略自然な画像は、ダッシュボードに設置されている前記モニタに表示される。

本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。

第１実施形態における撮像装置および光学系の説明のための、その構成を模式的に示したレンズ断面図である。 第２実施形態における撮像装置および光学系の説明のための、その構成を模式的に示したレンズ断面図である。 第３実施形態における撮像装置および光学系の説明のための、その構成を模式的に示したレンズ断面図である。 第４実施形態における撮像装置および光学系の説明のための、その構成を模式的に示したレンズ断面図である。 第５実施形態における撮像装置および光学系の説明のための、その構成を模式的に示したレンズ断面図である。 第６実施形態における撮像装置および光学系の説明のための、その構成を模式的に示したレンズ断面図である。 第１実施例の薄膜における入射角に対する反射特性を示す図（その１）である。 第１実施例の薄膜における入射角に対する反射特性を示す図（その２）である。 第１実施例の薄膜における入射角に対する反射特性を示す図（その３）である。 第１実施例の薄膜における波長に対する反射特性を示す図（その１）である。 第１実施例の薄膜における波長に対する反射特性を示す図（その２）である。 第１実施例の薄膜における波長に対する反射特性を示す図（その３）である。 第２実施例の薄膜における入射角に対する反射特性を示す図である。 第２実施例の薄膜における波長に対する反射特性を示す図（その１）である。 第２実施例の薄膜における波長に対する反射特性を示す図（その２）である。 第２実施例の薄膜における波長に対する反射特性を示す図（その３）である。 第３実施例の薄膜における入射角に対する反射特性を示す図（その１）である。 第３実施例の薄膜における入射角に対する反射特性を示す図（その２）である。 第３実施例の薄膜における入射角に対する反射特性を示す図（その３）である。 第３実施例の薄膜における波長に対する反射特性を示す図（その１）である。 第３実施例の薄膜における波長に対する反射特性を示す図（その２）である。 第３実施例の薄膜における波長に対する反射特性を示す図（その３）である。 第４実施例の薄膜における入射角に対する反射特性を示す図（その１）である。 第４実施例の薄膜における入射角に対する反射特性を示す図（その２）である。 第４実施例の薄膜における入射角に対する反射特性を示す図（その３）である。 第４実施例の薄膜における波長に対する反射特性を示す図（その１）である。 第４実施例の薄膜における波長に対する反射特性を示す図（その２）である。 第４実施例の薄膜における波長に対する反射特性を示す図（その３）である。 実施形態におけるデジタル機器の構成を示すブロック図である。 デジタル機器の一実施形態を示すカメラ付携帯電話機の外観構成図である。 デジタル機器の一実施形態を示す車載用のモニタカメラの概要を説明するための図である。

符号の説明

１（１Ａ〜１Ｆ） 光学系
２ 撮像素子
３ デジタル機器
１１ 撮像レンズ系
１２（１２Ａ、１２Ｂ） 直線偏光子
１３ 薄膜
２１ 撮像装置

Claims (12)

1. 光学像を所定の結像面に結像する撮像レンズ系と、
   前記撮像レンズ系の光軸上におけるいずれかの位置に配設され、入射光を直線偏光に変えて射出する直線偏光子とを備え、
   前記撮像レンズ系は、光の進行方向において前記直線偏光子よりも上流側に、ｐ偏光の反射率とｓ偏光の反射率とに差が有る薄膜を備えること
   を特徴とする光学系。
2. 前記撮像レンズ系は、少なくともガラスレンズを備え
   前記薄膜は、前記ガラスレンズに備えられ、下記（１）および（２）の条件式を満足すること
   を特徴とする請求項１に記載の光学系。
   １［％］≦Ｒｓ（α）−Ｒｐ（α） ・・・（１）
   ４０［°］＜α＜６０［°］ ・・・（２）
   ただし、
   α：薄膜への光線入射角[°]
   Ｒｓ（α）：光線入射角α［°］で薄膜へ入射した場合におけるｓ偏光の反射率［％］
   Ｒｐ（α）：光線入射角α［°］で薄膜へ入射した場合におけるｐ偏光の反射率［％］
3. 前記撮像レンズ系は、少なくとも樹脂材料製レンズを備え、
   前記薄膜は、前記樹脂材料製レンズに備えられ、下記（１）および（２）の条件式を満足すること
   を特徴とする請求項１に記載の光学系。
   １［％］≦Ｒｓ（α）−Ｒｐ（α） ・・・（１）
   ４０［°］＜α＜６０［°］ ・・・（２）
   ただし、
   α：薄膜への光線入射角[°]
   Ｒｓ（α）：光線入射角α［°］で薄膜へ入射した場合におけるｓ偏光の反射率［％］
   Ｒｐ（α）：光線入射角α［°］で薄膜へ入射した場合におけるｐ偏光の反射率［％］
4. 前記薄膜は、p偏光の反射率が４５０ｎｍ乃至６５０ｎｍの波長域で、下記（３）の条件式を満足すること
   を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の光学系。
   Ｒｐ（５０）＜１．５［％］ ・・・（３）
   ただし、
   Ｒｐ（５０）：光線入射角５０［°］で薄膜へ入射した場合におけるｐ偏光の反射率［％］
5. 前記直線偏光子は、少なくとも２枚含まれ、それら主軸が互いに異なる方向に向くように配置されること
   を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の光学系。
6. 前記直線偏光子は、フォトニック結晶で構成されること
   を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の光学系。
7. 請求項１、請求項２、請求項３、請求項５および請求項６のうちのいずれかに記載の光学系と、
   光学像を電気的な信号に変換する撮像素子とを備え、
   前記光学系が前記撮像素子の受光面上に光学像を形成可能とされていること
   を特徴とする撮像装置。
8. 前記光学系の前記薄膜は、前記撮像素子の参照波長で、下記（３）の条件式を満足すること
   を特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
   Ｒｐ（５０）＜１．５［％］ ・・・（３）
   ただし、
   Ｒｐ（５０）：光線入射角５０［°］で薄膜へ入射した場合におけるｐ偏光の反射率［％］
9. 前記薄膜は、前記撮像素子に到達する強度の強い迷光の反射面に備えること
   を特徴とする請求項７または請求項８に記載の撮像装置。
10. 前記撮像素子から出力される画像信号から迷光を除去するための画像処理部をさらに備えること
    を特徴とする請求項７ないし請求項９のいずれかに記載の撮像装置。
11. 前記撮像素子および前記直線偏光子は、偏光撮像システムであること
    を特徴とする請求項７ないし請求項１０のいずれかに記載の撮像装置。
12. 請求項７ないし請求項１１のいずれかに記載の撮像装置と、
    前記撮像装置に、被写体の静止画撮影および動画撮影の少なくとも一方の撮影を行わせる制御部とを備えること
    を特徴とするデジタル機器。

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