專(zhuān)利名稱(chēng)：反射型光學(xué)裝置和反射型固體光學(xué)裝置及使用這些裝置的攝影裝置、多波長(zhǎng)攝影裝置、攝 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采用反射面的光學(xué)系統(tǒng)和攝像裝置，具體地說(shuō)，涉及紅外攝像裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，反射型光學(xué)裝置主要以紅外線(xiàn)傳感和攝像為目的的研究正在進(jìn)行。尤其是，在日本專(zhuān)利公告2,763,055、2,598,501，2,716,933中提出了為了使光束不被光路中的反射面遮擋而有效成像，偏心配置各反射面的光學(xué)裝置的各種方案。另外，作為不用于紅外線(xiàn)但把反射面的形狀采取自由曲面的反射型光學(xué)裝置，提出了日本專(zhuān)利特開(kāi)平8-292371號(hào)公告所記述的裝置。
另外，作為可見(jiàn)光波段圖像信息攝像用的成像光學(xué)系統(tǒng)，采用了用光學(xué)玻璃制成透鏡折射光學(xué)系統(tǒng)。在特開(kāi)平11-14906號(hào)公告中，提出了在本身是透明體的光學(xué)介質(zhì)外面設(shè)置多個(gè)反射面而構(gòu)成的光學(xué)裝置。
另一方面，利用紅外線(xiàn)攝制熱圖像的光學(xué)系統(tǒng)，為了處理紅外波長(zhǎng)，透鏡所用的材料采用了從鍺、硅和ZnSe等選出的材料。在特開(kāi)平10-33942號(hào)公告中，提出了具有用鍺和ZnSe形成的透鏡的光學(xué)裝置。在特開(kāi)平1-88414號(hào)公告中，提出了具有用鍺和硅形成的透鏡的光學(xué)裝置。
對(duì)此，反射型光學(xué)系統(tǒng)的特征在于，適當(dāng)選擇反射面的材料，即可在可見(jiàn)光波段直至紅外線(xiàn)波段上都能成像。在特開(kāi)平10-206986號(hào)公告中，提出了在主鏡和副鏡兩個(gè)反射面的共軸反射光學(xué)系統(tǒng)中加上中繼透鏡的光學(xué)系統(tǒng)。
但是，在如上所述的現(xiàn)有偏心設(shè)置各反射面的光學(xué)裝置中，不論在亮度、解像力、畸變、視場(chǎng)角等光學(xué)性能方面，都有尚未達(dá)到實(shí)用水平的問(wèn)題。
另外，采用上述的現(xiàn)有的可見(jiàn)光波段圖像信息攝像用的光學(xué)裝置而采用，在攝制可見(jiàn)光波段圖像信息的場(chǎng)合，折射光學(xué)系統(tǒng)需要多個(gè)透鏡，故成本高。而采用作為透明體的光學(xué)介質(zhì)的外部設(shè)置反射面的光學(xué)裝置中，通過(guò)減少零件數(shù)還不能充分降低價(jià)格。
另一方面，利用紅外線(xiàn)攝制熱圖像的光學(xué)裝置中采用折射光學(xué)系統(tǒng)的場(chǎng)合，價(jià)格高，根據(jù)情況還使用了諸如鍺和ZnSe這樣有毒性的材料。采用反射光學(xué)系統(tǒng)，不用特殊的材料即可構(gòu)成口徑比較大的光學(xué)系統(tǒng)，但存在容易出現(xiàn)反射面本身遮蔽光束、只能制成小視場(chǎng)角的光學(xué)裝置的問(wèn)題。
本發(fā)明是要解決如上所述的問(wèn)題，其目的在于提供既實(shí)現(xiàn)廣角化、提高光學(xué)性能，又達(dá)到小型化和低成本的反射型光學(xué)裝置和反射型固體光學(xué)裝置，以及利用這些裝置的攝像裝置和攝像機(jī)裝置以及車(chē)載監(jiān)視裝置。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的第一種反射型光學(xué)裝置的特征在于把物體發(fā)出的光束成像在像面上的兩個(gè)非軸對(duì)稱(chēng)形狀的反射面，是沿著光束行進(jìn)方向依第一反射面和第二反射面的次序配置，所述第一反射面和所述第二反射面偏心配置；用包含所述像面中心和所述各反射面的各頂點(diǎn)的平面切割，所述第一和第二反射面的截面形狀均為凹形。上述的反射型光學(xué)裝置，由于非軸對(duì)稱(chēng)形狀的反射面是兩個(gè)偏心配置，故能將光束不遮蔽地引導(dǎo)到像面，能良好成像，從而可實(shí)現(xiàn)廣角、高性能的反射型光學(xué)裝置。
在所述第一種反射型光學(xué)裝置中，最好在所述第一反射面與物體之間配置限制光束的光闌。
另外，若所述光闌中心與所述第一反射面頂點(diǎn)的間隔為d1，處于包含所述像面中心和所述第一及第二反射面各頂點(diǎn)的平面內(nèi)的焦距為efy，則最好滿(mǎn)足0.3＜d1/efy＜1.5的關(guān)系。若在上列關(guān)系式的范圍之內(nèi)，則可以抑制像差的發(fā)生，防止光學(xué)性能的惡化。
另外，若上述第一反射面的頂點(diǎn)和上述第二反射面的頂點(diǎn)的間隔為d2，在包含所述像面中心和所述第一和第二反射面各頂點(diǎn)的平面內(nèi)的焦距為efy，則最好滿(mǎn)足1.0＜d2/efy＜4.0的關(guān)系。若在如上所列的關(guān)系式的范圍之內(nèi)，則可以抑制像差的發(fā)生，防止光學(xué)性能的惡化。
在與包含所述像面中心和所述第一和第二反射面各頂點(diǎn)的平面垂直的方向上所述第一反射面的截面形狀最好為凹形。
在與包含所述像面中心和所述第一和第二反射面各頂點(diǎn)的平面垂直的方向上所述第二反射面的截面形狀最好為凹形。
另外，所述第一和第二反射面的形狀，最好為無(wú)回轉(zhuǎn)中心軸的自由曲面。若按如上所述的反射型光學(xué)裝置，則可增大設(shè)計(jì)的自由度，進(jìn)一步廣角化，實(shí)現(xiàn)光學(xué)性能的提高。
所述自由曲面最好是在以頂點(diǎn)為原點(diǎn)、以與包含所述像面中心和反射面各頂點(diǎn)的平面垂直的方向?yàn)閄、為所述平面包含并通過(guò)頂點(diǎn)的切線(xiàn)方向?yàn)閅的直角座標(biāo)系(X、Y)中為函數(shù)f(X，Y)所定義的、在各Y座標(biāo)上的X方向截面形狀的曲率半徑中心的連線(xiàn)為被彎曲曲線(xiàn)的彎曲軸Y復(fù)曲面，或是在各X座標(biāo)上的Y方向截面形狀的曲率半徑中心的連線(xiàn)為被彎曲曲線(xiàn)的彎曲軸X復(fù)曲面。所述第一反射面的形狀最好是其包含頂點(diǎn)的Y方向截面形狀為關(guān)于通過(guò)頂點(diǎn)的法線(xiàn)非對(duì)稱(chēng)的，X方向截面的曲率中心連成的曲線(xiàn)為關(guān)于法線(xiàn)非對(duì)稱(chēng)的彎曲軸Y復(fù)曲面。若依照上述的反射型光學(xué)裝置，性能可望進(jìn)一步改善。所述第二反射面最好是其包含頂點(diǎn)的Y方向截面形狀為關(guān)于通過(guò)頂點(diǎn)的法線(xiàn)非對(duì)稱(chēng)的，連結(jié)X方向截面曲率中心的曲線(xiàn)是對(duì)法線(xiàn)非對(duì)稱(chēng)的彎曲軸Y復(fù)曲面或者是彎曲軸X的復(fù)曲面。若按如上所述的反射型光學(xué)裝置，則可望進(jìn)一步提高性能。
其次，本發(fā)明第二種反射型光學(xué)裝置的特征在于將物體發(fā)出的光束成像在像面上的反射面至少有3個(gè)，所述各反射面偏心配置，包含所述各反射面各頂點(diǎn)的平面內(nèi)的F值小于3.5，而且若所述各反射面中在所述物體側(cè)的兩個(gè)沿著來(lái)自所述物體側(cè)的光束的行進(jìn)方向，依次為第一反射面和第二反射面，則用所述平面切割，所述第一和第二反射面的截面形狀均為凹形。若按如上所述的反射型光學(xué)裝置，與二面結(jié)構(gòu)相比，可望提高光學(xué)性能，可用于要求高析像度、高靈敏度的系統(tǒng)。
其次，本發(fā)明的第三種反射型光學(xué)裝置的特征在于，把物體發(fā)出的光束成像在像面上的反射面至少有3個(gè)，各反射面偏心配置，包含所述各反射面各頂點(diǎn)的平面內(nèi)的F值小于1.9。若按如上所述的反射型光學(xué)裝置，則可用于要求高析像度、高靈敏度的紅外波段的攝像系統(tǒng)。
在所述第三種反射型光學(xué)裝置中，所述F值最好小于1.6。
另外，所述各反射面中，若沿著從所述物體側(cè)發(fā)出的光束的行進(jìn)方向，將所述物體側(cè)的2個(gè)面依次定為第一反射面和第二反射面，用所述平面切割，所述第一和第二反射面的截面形狀最好均呈凹形。
其次，本發(fā)明第四種反射型光學(xué)裝置的特征在于，使物體發(fā)出的光束成像在像面上的反射面至少有3個(gè)，所述各反射面偏心配置，若所述各反射面中，以沿著所述物體側(cè)發(fā)出的光束的行進(jìn)方向的第二反射面為第二反射面，則所述第二反射面頂點(diǎn)附近的形狀，以包含所述各反射面各頂點(diǎn)的平面切割的截面形狀最好呈凹形，而且與所述平面垂直的方向上的截面形狀最好呈凸形。若按如上所述的反射型光學(xué)裝置，則可用于要求高析像度、高靈敏度的系統(tǒng)。
在所述第二、第三或第四種反射型光學(xué)裝置中，所述至少3個(gè)反射面的形狀，最好是非軸對(duì)稱(chēng)面。
另外，在所述第二、第三或第四種反射型光學(xué)裝置中，所述反射面，沿著所述物體側(cè)發(fā)出的光束的行進(jìn)方向，最好依次為第一反射面、第二反射面、第三反射面和第四反射面，共4個(gè)面。
所述反射面，在4個(gè)面的反射型光學(xué)裝置中，通過(guò)所述第三反射面頂點(diǎn)的法線(xiàn)與所述第三反射面的頂點(diǎn)指向第四反射面頂點(diǎn)的光軸的夾角為α3，則最好滿(mǎn)足26＜α3＜56的關(guān)系。若超過(guò)上述關(guān)系式的下限，則由第四反射面反射的一部分光束返回第三反射面而被遮蔽，所以達(dá)不到像面。若超過(guò)上限，則發(fā)生大的像差，光學(xué)性能惡化。
最好在所述第一反射面和所述物體之間配置限制光束的光闌。
另外，若上述光闌中心與上述第一反射面頂點(diǎn)的間隔為d1，包含上述反射面各頂點(diǎn)的平面內(nèi)的焦距為efy，則最好滿(mǎn)足0.3＜d1/efy＜1.5的關(guān)系。
另外，若上述光闌中心和上述第一反射面頂點(diǎn)的間隔為d1，包含上述反射面各頂點(diǎn)的平面內(nèi)的焦距為efy，則最好滿(mǎn)足0.6＜d1/efy＜1.0的關(guān)系。
另外，若上述第一反射面的頂點(diǎn)和上述第二反射面頂點(diǎn)的間隔為d2，上述第三反射面的頂點(diǎn)和上述第四反射面的頂點(diǎn)的間隔為d4，則最好滿(mǎn)足0.3＜d2/d4＜1.0的關(guān)系。
另外，若上述第三反射面的頂點(diǎn)和上述第四反射面頂點(diǎn)的間隔為d4，包含上述反射面各頂點(diǎn)的平面內(nèi)的焦距為efy，則最好滿(mǎn)足2.6＜d4/efy＜7.5的關(guān)系。
另外，若上述第三反射面的頂點(diǎn)和上述第四反射面頂點(diǎn)的間隔為d4，包含上述各反射面各頂點(diǎn)的平面內(nèi)的焦距為efy，則最好滿(mǎn)足3.5＜d4/efy＜6.5的關(guān)系。
另外，若上述第四反射面的頂點(diǎn)和上述像面的中心的間隔為d5，包含上述各反射面各頂點(diǎn)的平面內(nèi)的焦距為efy，則最好滿(mǎn)足0.5＜d5/efy＜2.0的關(guān)系。若在上述各關(guān)系式的范圍之內(nèi)，則可抑制部分光束被反射面遮蔽和像差的發(fā)生，防止光學(xué)性能的惡化。
另外，所述四個(gè)反射面，用包含上述各反射面各頂點(diǎn)的平面切割后的截面形狀最好全都呈凹形。
此外，與包含上述各反射面各頂點(diǎn)的平面垂直的方向上的截面形狀中，所述第一反射面的截面形狀最好呈凹形。
另外，在與包含上述各反射面各頂點(diǎn)的平面垂直的方向上的截面形狀中，上述第三反射面最好呈凹形。
此外，在與包含上述各反射面各頂點(diǎn)的平面垂直的方向上的截面形狀中，所述第四反射面最好呈凹形。
另外，所述四個(gè)反射面最好均呈非軸對(duì)稱(chēng)形狀，而且最好是沒(méi)有回轉(zhuǎn)中心軸的自由曲面。
此外，所述4個(gè)反射面均為自由曲面，所述自由曲面最好是以頂點(diǎn)為原點(diǎn)、以與包含各頂點(diǎn)的平面垂直的方向?yàn)閄軸、以包含在所述平面內(nèi)的各頂點(diǎn)切線(xiàn)方向?yàn)閅軸的直角坐標(biāo)系(X，Y)上的函數(shù)f(X，Y)來(lái)定義，連結(jié)各Y坐標(biāo)上X方向截面形狀的曲率半徑中心的線(xiàn)是被彎曲曲線(xiàn)的彎曲軸Y的復(fù)曲面，或者連結(jié)各X坐標(biāo)上Y方向截面形狀的曲率半徑中心的線(xiàn)是被彎曲曲線(xiàn)的彎曲軸X的復(fù)曲面。
其次，本發(fā)明的第一種攝像裝置的特征在于，它具有上述各種反射型光學(xué)裝置和把光強(qiáng)度變換成電信號(hào)的傳感手段。若按如上所述的攝像裝置，則可得到廣角而且析像度高的視頻信號(hào)。
在上述第一種攝像裝置中，上述傳感手段最好是二維攝像元件。
另外，上述傳感手段最好對(duì)紅外波段的光線(xiàn)具有靈敏度。
其次，本發(fā)明的第一種多波長(zhǎng)攝像裝置的特征在于，它裝有僅用反射面對(duì)光束進(jìn)行聚焦的反射型光學(xué)裝置，和對(duì)多個(gè)不同波段上的光線(xiàn)具有靈敏度的傳感手段。若按上述多波長(zhǎng)攝像裝置，則只用反射面對(duì)光束進(jìn)行聚焦，從紅光波段(波長(zhǎng)3～5μm或8～12μm)到可見(jiàn)光波段(波長(zhǎng)400～750nm)、紫外波段(波長(zhǎng)200～400nm)等波段的那一個(gè)上均可使用，把多個(gè)波段上具有靈敏度的傳感手段組合起來(lái)，就可以用一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)同時(shí)攝制多個(gè)波段的圖像。例如，傳感手段若為對(duì)從紅外波段到可見(jiàn)光波段中任何波段的光線(xiàn)都具有靈敏度的傳感手段，則在適宜白天攝像的可見(jiàn)光波段上，在適用于夜間攝像的紅外波段上都能攝像。
在所述第一種多波長(zhǎng)攝像裝置中，上述多個(gè)不同波段最好是從紅外波段、可見(jiàn)光波段及紫外波段中選出的2種以上的波段。
另外，所述反射型光學(xué)裝置最好是上述第一、第二、第三以及第四種反射型光學(xué)裝置。
此外，所述傳感手段最好具有由波長(zhǎng)光束分離手段和多個(gè)對(duì)應(yīng)于各波段的傳感面。
另外，上述傳感手段最好具有在同一傳感面內(nèi)對(duì)不同的波段的光具有靈敏度的多重區(qū)域。若按如上所述的多波長(zhǎng)攝像裝置，則有可能用一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)、一個(gè)傳感元件同時(shí)攝制多個(gè)波段的圖像。
此外，上述傳感手段，在同一傳感面內(nèi)對(duì)不同的波段的光線(xiàn)具有靈敏度的多重區(qū)域的多波長(zhǎng)攝像裝置上，上述反射型光學(xué)裝置最好是上述第一、第二、第三或第四種反射型光學(xué)裝置。
其次，本發(fā)明的第一車(chē)載監(jiān)視裝置的特征在于，它具有上述攝像裝置和把所攝制的圖像傳送給司機(jī)的顯示手段。若按如上所述的車(chē)載監(jiān)視裝置，則可高精度地得到在車(chē)前面行走的車(chē)輛和行人等的位置信息。
其次，本發(fā)明的第二種車(chē)載監(jiān)視裝置的特征在于，裝有上述多波長(zhǎng)攝像裝置和把所攝制的影像傳送給司機(jī)的顯示手段。
其次，本發(fā)明第五種反射型光學(xué)裝置的特征在于殼形的多個(gè)光學(xué)構(gòu)件相向配置形成整體的空心部件，在所述空心部件的內(nèi)側(cè)面至少形成一個(gè)反射面。若按如上所述的反射型光學(xué)裝置，多個(gè)殼形的光學(xué)構(gòu)件相向配置整體形成，故可同時(shí)降低成本和小型化。
在上述第五反射型光學(xué)裝置中，在上述反射面中最好至少有一個(gè)是不持有回轉(zhuǎn)中心軸的自由曲面。若按上述反射型光學(xué)裝置，則因?yàn)榫哂杏勺杂汕嫘纬傻姆瓷涿?，故可在偏心光學(xué)系統(tǒng)中獲得像差補(bǔ)償能力，可構(gòu)成具有前所未有的光路的光學(xué)裝置。再進(jìn)一步限制反射面自身造成的遮擋，可得到大視場(chǎng)角的光學(xué)系統(tǒng)。
另外，所述多個(gè)光學(xué)構(gòu)件，最好用前側(cè)光學(xué)構(gòu)件和后側(cè)光學(xué)構(gòu)件2個(gè)構(gòu)件，所述前側(cè)光學(xué)構(gòu)件的殼狀的開(kāi)口側(cè)和后側(cè)光學(xué)構(gòu)件的殼狀的開(kāi)口側(cè)相向配置，整體形成所述空心部件。
此外，所述光學(xué)構(gòu)件最好是樹(shù)脂成型件，在所述反射面上形成金屬薄膜。若按如上所述的反射型光學(xué)裝置，全體作成樹(shù)脂成型件，只在反射面上形成金屬薄膜，故可制得低成本的反射型光學(xué)裝置。
另外，所述金屬薄膜的材料，最好是由鋁、金、銀、銅、和鋅中至少選擇一種的金屬薄膜材料。
此外，所述反射面上，最好再形成SiO2膜。若按如上所述的反射型光學(xué)裝置，則可防止反射率的減弱。
另外，所述光學(xué)構(gòu)件最好用金屬材料形成。
此外，所述光學(xué)構(gòu)件最好用從鋁、金、銀、銅、和鋅中至少選擇一種的金屬材料形成。
另外，用上述金屬材料形成的光學(xué)構(gòu)件的反射面上，最好再形成金屬薄膜。若按上述反射型光學(xué)裝置，則可得到良好的反射率。
此外，所述金屬薄膜的材料，最好是由鋁、金、銀、銅、和鋅中至少選擇一種的金屬薄膜材料。
此外，在用所述金屬材料形成的光學(xué)構(gòu)件的反射面上再形成金屬薄膜的反射型光學(xué)裝置上，在反射面上最好再形成SiO2膜，若按反射型光學(xué)裝置，則可以防止反射率的減弱。
另外，在上述第五種反射型光學(xué)裝置上，最好在上述多個(gè)光學(xué)構(gòu)件中(至少其中之一)形成攝像用的開(kāi)口。若按如上所述的反射型光學(xué)裝置，則可在開(kāi)口上設(shè)計(jì)窗口材料，透過(guò)必要的光束。
此外，在上述攝像用的開(kāi)口上，最好設(shè)置可透過(guò)攝像所必要的波段的光束的窗口材料。若按上述反射型光學(xué)裝置，則在可透過(guò)必要的光束的同時(shí)，使多個(gè)光學(xué)構(gòu)件一體化而形成空心部件，可防止粉塵和水滴從外部侵入。
另外，所述攝像用的開(kāi)口，最好設(shè)置透過(guò)攝像所必要的波段的光束、遮蔽除此以外的波段的光束的窗口材料。若按如上所述的反射型光學(xué)裝置，則可阻擋不需要的波段的光束進(jìn)入反射型光學(xué)裝置，得到對(duì)比度良好的圖像。
另外，所述攝像用的開(kāi)口，最好用從鍺、硅、聚乙烯、CaF2、BaF2及ZnSe中選擇的至少一種材料形成的窗口材料。若將鍺或硅用于窗口材料，則可遮蔽可見(jiàn)光波段而透過(guò)紅外波段，可使采用不受可見(jiàn)光影響的紅外波段光束的攝像成為可能。
此外，上述窗口材料最好是平板型的。若按如上所述的反射型光學(xué)裝置，則加工容易而且成本低廉，容易附加在光學(xué)構(gòu)件上。
另外，所述窗口材料最好具有透鏡的作用。若按如上所述的反射型光學(xué)裝置，則參與成像的光功率可以由窗口材料分擔(dān)，可提高全系統(tǒng)的像差補(bǔ)償能力，提高光學(xué)性能。
此外，在所述攝像用的開(kāi)口上，最好設(shè)置具有遮蔽入射的紅外線(xiàn)中至少一定范圍的波段的紅外線(xiàn)的透過(guò)的光學(xué)特性的窗口材料。若按如上所述的反射型光學(xué)裝置，則可同時(shí)實(shí)現(xiàn)成本的降低和小型化，不讓不需要的波段的光束進(jìn)入反射型光學(xué)裝置內(nèi)，故可得到對(duì)比度良好的圖像。
在所述攝像用的開(kāi)口上，在設(shè)置具有遮蔽入射的紅外線(xiàn)中至少一定范圍的波段的紅外線(xiàn)透過(guò)的窗口材料的反射型光學(xué)裝置上，所述窗口材料最好具有反射紅外線(xiàn)的光學(xué)特性，在透明基底上形成多層電介質(zhì)膜。
所述透明基底可以是玻璃材料。
所述透明基底可以是樹(shù)脂材料。
所述透明基底可以采用從CaF2，BaF2及ZnSe中選出的至少一種材料形成的。
所述窗口材料可以用具有紅外線(xiàn)吸收光學(xué)特性的玻璃材料形成。
所述窗口材料可以用具有紅外線(xiàn)吸收光學(xué)特性的樹(shù)脂材料形成。
所述窗口材料最好遮蔽近紅外線(xiàn)的透過(guò)。若按如上所述的反射型光學(xué)裝置，則具有感光特性的構(gòu)件，在同時(shí)具有可見(jiàn)光波段和遠(yuǎn)紅外波段靈敏度的情況下，可以抑制成為不需要的光成份的光線(xiàn)入射具有這種感光特性的部件。
此外，所述近紅外線(xiàn)波段最好是700nm至1100nm的范圍。
另外，所述窗口材料，最好呈平板形。若按如上所述的反射型光學(xué)裝置，則加工容易，而且成本低廉，還易于附加在光學(xué)構(gòu)件上。
另外，所述窗口材料，最好具有透鏡作用。若按如上所述的反射型光學(xué)裝置，則成像用的光功率可以由窗口材料分擔(dān)，提高全系統(tǒng)的像差補(bǔ)償能力，提高光學(xué)性能。
此外，最好形成具有不反射入射紅外線(xiàn)中至少一定范圍波段的紅外線(xiàn)的光學(xué)特性的膜。若按如上所述的反射型光學(xué)裝置，則可以只讓開(kāi)口入射的光束中攝像所必要的光成分參與成像，抑制不需要的波段的光束，故可得到對(duì)比度良好的圖像。另外，構(gòu)成構(gòu)件數(shù)目少，故可降低成本。
在上述各反射面上形成了具有不反射入射紅外線(xiàn)中至少一定波長(zhǎng)范圍的紅外線(xiàn)的光學(xué)特性的膜的反射型光學(xué)裝置中，上述膜最好具有不反射較可見(jiàn)光波段長(zhǎng)的波段的紅外線(xiàn)的光學(xué)特性。若按如上所述的反射型光學(xué)裝置，則成像光束只由可見(jiàn)光波段的分光成分組成，所以可攝制出具有所希望的色調(diào)的圖像。
此外，上述的超出可見(jiàn)光波段的波長(zhǎng)范圍最好是700nm以上。
另外，上述膜最好具有不反射近紅外波段波長(zhǎng)范圍的紅外線(xiàn)的光學(xué)特性。若按如上所述的反射型光學(xué)裝置，則具有感光特性的部件，在對(duì)可見(jiàn)光波段和紅外波段兩方面都具有靈敏度的情況下，可以抑制不需要的光組成的成分的光線(xiàn)入射具有該感光特性的部件。
此外，上述近紅外波段的波長(zhǎng)范圍最好在700nm至1100nm的范圍。
另外，最好在上述多個(gè)光學(xué)構(gòu)件中(至少一個(gè))設(shè)置把圖像成像在具有感光特性的構(gòu)件上的開(kāi)口。
其次，本發(fā)明第一種反射型固體光學(xué)裝置的特征在于用具有遮蔽入射的紅外線(xiàn)中至少一定范圍的波段的紅外線(xiàn)的透過(guò)的光學(xué)特性的光學(xué)介質(zhì)形成實(shí)心的裝置主體，在所述裝置主體中，用所述裝置主體表面和所述裝置主體表面上形成的膜，至少形成一個(gè)反射面。若按如上所述的反射型光學(xué)裝置，則可以同時(shí)達(dá)到降低成本和小型化的目的。
在所述第一反射型固體光學(xué)裝置上，包括至少一個(gè)所述反射面的所述裝置主體表面，最好以不具有回轉(zhuǎn)中心軸的自由曲面形成。若按如上所述的反射型光學(xué)裝置，則具有用自由曲面形成的反射面，故可在偏心光學(xué)系統(tǒng)上獲得像差補(bǔ)償能力，可能構(gòu)成具有前所未有的光路的光學(xué)系統(tǒng)。另外，可以抑制反射面本身的遮蔽作用，故可獲得大視場(chǎng)角的光學(xué)系統(tǒng)。
此外，光學(xué)介質(zhì)最好用具有遮蔽比可見(jiàn)光波段長(zhǎng)的紅外線(xiàn)透過(guò)的光學(xué)特性的材料形成。若按如上所述的反射型固體光學(xué)裝置，則成像光束只由可見(jiàn)光波段的分光成分組成，故可攝制出具有希望色調(diào)的圖像。
另外，所述比可見(jiàn)光波段長(zhǎng)的波段的波長(zhǎng)范圍最好大于700nm。
此外，所述光學(xué)介質(zhì)最好用具有遮蔽近紅外波段波長(zhǎng)范圍的紅外線(xiàn)透過(guò)的光學(xué)特性的材料形成。若按如上所述的反射型固體光學(xué)裝置，則可以抑制變成不需要的光成分的光線(xiàn)入射在各波段上具有靈敏度的構(gòu)件上。
此外，所述近紅外波段的波長(zhǎng)范圍最好是在700nm至1100nm的范圍內(nèi)。
其次，本發(fā)明第二種反射型固體光學(xué)裝置的特征在于它是采用上述第五種反射型光學(xué)裝置的攝像裝置，在所述反射型光學(xué)裝置的成像部上設(shè)有攝像元件。若按如上所述的攝像裝置，則可以在小型化和降低成本的同時(shí)提高對(duì)比度。
在所述第二種攝像裝置中，所述攝像元件最好在可見(jiàn)光波段上具有靈敏度。
其次，本發(fā)明第三種攝像裝置的特征在于它是采用上述第五種反射型光學(xué)裝置的攝像裝置，在所述反射型光學(xué)裝置的成像部上，設(shè)有在可見(jiàn)光波段上具有靈敏度的攝像元件。若按如上所述的攝像裝置，則有可能在小型化和降低成本的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)高對(duì)比度化。
其次，本發(fā)明第四種攝像裝置的特征在于它是采用上述第五種反射型光學(xué)裝置的攝像裝置，在所述反射型光學(xué)裝置的成像部設(shè)有在可見(jiàn)光波段和紅外波段上具有靈敏度的攝像元件。
其次，本發(fā)明第五種攝像裝置的特征在于它是具有遮蔽所述近紅外波段的紅外線(xiàn)透過(guò)的窗口材料的反射型光學(xué)裝置，或者采用具有不反射所述近紅外波段波長(zhǎng)范圍的紅外線(xiàn)的光學(xué)特性的反射型光學(xué)裝置的攝像裝置，在所述反射型光學(xué)裝置的成像部設(shè)有在可見(jiàn)光波段及紅外波段上具有靈敏度的攝像元件。
其次，本發(fā)明第六種攝像裝置的特征在于它是采用上述第一種反射型固體光學(xué)裝置的攝像裝置，在所述反射型固體光學(xué)裝置的成像部中設(shè)有攝像元件。若按如上所述的攝像裝置，則可以在小型化和降低成本的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)高對(duì)比度化。
在所述第六種攝像裝置中，所述攝像元件最好在可見(jiàn)光波段上具有靈敏度。
其次，本發(fā)明第七種攝像裝置的特征在于它是一種采用其所述光學(xué)介質(zhì)是用具有遮蔽近紅外波段波長(zhǎng)范圍的紅外線(xiàn)的透過(guò)的光學(xué)特性的材料形成的反射型固體光學(xué)裝置的攝像裝置，在所述反射型固體光學(xué)裝置的成像部上，設(shè)有在可見(jiàn)光波段和紅外波段上具有靈敏度的攝像元件。
本發(fā)明第一種攝像機(jī)裝置的特征在于，它采用上述第二種攝像裝置。
本發(fā)明第二種攝像機(jī)裝置的特征在于，它采用上述第六種攝像裝置。若按如上所述的攝像機(jī)裝置，則攝像裝置可以是小型、低成本，而且是高對(duì)比度的，所以攝像機(jī)裝置可望小型、低成本化及高性能化。
其次，本發(fā)明第三種車(chē)載監(jiān)視裝置的特征在于，它采用上述第二種攝像裝置。
其次，本發(fā)明第四種車(chē)載監(jiān)視裝置的特征在于，它采用上述第六種攝像裝置。若按如上所述的車(chē)載監(jiān)視裝置，則可傳感出有無(wú)脫離行走車(chē)道，或者傳感出前方行走的車(chē)輛，還可以傳感出前方的障礙物等。另外，可通過(guò)設(shè)于司機(jī)座位的顯示裝置顯示該圖像來(lái)輔助人的視覺(jué)。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明圖1是表示本發(fā)明實(shí)施方案1的反射型光學(xué)裝置的構(gòu)成圖；圖2是說(shuō)明反射面形狀用的透視圖；圖3是表示本發(fā)明實(shí)施方案1實(shí)施例的反射型光學(xué)裝置的光學(xué)性能的像差圖；
圖4是表示本發(fā)明實(shí)施方案1實(shí)施例的反射型光學(xué)裝置的光學(xué)性能的像差圖；圖5是表示本發(fā)明實(shí)施方案2的反射型光學(xué)裝置的構(gòu)成圖；圖6是表示本發(fā)明實(shí)施方案2的實(shí)施例的反射型光學(xué)裝置光學(xué)性能的像差圖；圖7是表示本發(fā)明實(shí)施方案2的實(shí)施例的反射型光學(xué)裝置光學(xué)性能的像差圖；圖8是表示本發(fā)明實(shí)施方案2的實(shí)施例的反射型光學(xué)裝置光學(xué)性能的像差圖；圖9是表示本發(fā)明實(shí)施方案2的實(shí)施例的反射型光學(xué)裝置光學(xué)性能的像差圖；圖10是表示本發(fā)明實(shí)施方案2的實(shí)施例的反射型光學(xué)裝置光學(xué)性能的像差圖；圖11是表示本發(fā)明實(shí)施方案2的實(shí)施例的反射型光學(xué)裝置光學(xué)性能的像差圖；圖12是表示本發(fā)明實(shí)施方案2的實(shí)施例的反射型光學(xué)裝置光學(xué)性能的像差圖；圖13是表示本發(fā)明實(shí)施方案2的實(shí)施例的反射型光學(xué)裝置光學(xué)性能的像差圖；圖14是表示本發(fā)明實(shí)施方案2的實(shí)施例的反射型光學(xué)裝置光學(xué)性能的像差圖；圖15是表示本發(fā)明實(shí)施方案2的實(shí)施例的反射型光學(xué)裝置光學(xué)性能的像差圖；圖16是表示本發(fā)明實(shí)施方案2的實(shí)施例的反射型光學(xué)裝置光學(xué)性能的像差圖；圖17是表示本發(fā)明實(shí)施方案3的攝像裝置的構(gòu)成圖；圖18是表示本發(fā)明實(shí)施方案4的多波長(zhǎng)攝像裝置的構(gòu)成圖；圖19是表示本發(fā)明實(shí)施方案5的多波長(zhǎng)攝像裝置的構(gòu)成圖；
圖20是表示本發(fā)明實(shí)施方案6的車(chē)載監(jiān)視裝置的構(gòu)成圖；圖21是表示本發(fā)明實(shí)施方案7的反射型光學(xué)裝置的透視圖；圖22是表示本發(fā)明實(shí)施方案7的反射型光學(xué)裝置的截面圖；圖23是表示本發(fā)明實(shí)施方案7的另一個(gè)反射型光學(xué)裝置的截面圖；圖24是表示本發(fā)明實(shí)施方案8的反射型光學(xué)裝置的截面圖；圖25是表示本發(fā)明實(shí)施方案9的反射型光學(xué)裝置的截面圖；圖26是表示本發(fā)明實(shí)施方案9另一個(gè)反射型光學(xué)裝置的截面圖；圖27是表示本發(fā)明實(shí)施方案10的反射型光學(xué)裝置的截面圖；圖28是表示本發(fā)明實(shí)施方案11的反射型光學(xué)裝置的截面圖；圖29是表示采用本發(fā)明各實(shí)施方案攝像裝置的車(chē)載監(jiān)視裝置的配置圖；圖30是表示本發(fā)明實(shí)施方案12的反射型光學(xué)裝置構(gòu)成的透視圖；圖31是表示本發(fā)明實(shí)施方案12的反射型光學(xué)裝置的截面圖；圖32是表示本發(fā)明實(shí)施方案12的具有成像用開(kāi)口的反射型光學(xué)裝置的截面圖；圖33是表示本發(fā)明實(shí)施方案12的具有成像用開(kāi)口的另一個(gè)反射型光學(xué)裝置的截面圖；圖34是表示本發(fā)明實(shí)施方案13的反射型光學(xué)裝置的截面圖；圖35是表示本發(fā)明實(shí)施方案13的具有成像用開(kāi)口的反射型光學(xué)裝置的截面圖；圖36是表示本發(fā)明實(shí)施方案13的具有成像用開(kāi)口的另一個(gè)反射型光學(xué)裝置的截面圖；圖37是表示本發(fā)明實(shí)施方案14的反射型固體光學(xué)裝置構(gòu)成的透視圖；圖38是表示本發(fā)明實(shí)施方案14的反射型固體光學(xué)裝置的截面圖；圖39是表示本發(fā)明實(shí)施方案14的另一個(gè)反射型固體光學(xué)裝置的截面圖；圖40是表示本發(fā)明實(shí)施方案15的攝像機(jī)裝置的略圖。
下面將參照
本發(fā)明的實(shí)施方案。
本發(fā)明的最佳實(shí)施方案(實(shí)施方案1)圖1是表示本發(fā)明實(shí)施方案1的反射型光學(xué)裝置的構(gòu)成圖。如圖所示的反射型光學(xué)裝置設(shè)有光闌1、第一反射鏡2、第二反射鏡3以及像面4。第一反射鏡2及第二反射鏡3對(duì)光軸斜向配置，使之斜向反射光束。
本圖表示用包含像面4的中心及各反射鏡2、3的各頂點(diǎn)的平面切割反射型光學(xué)裝置所得的截面形狀，各反射鏡2，3的反射面均呈凹形。從物體發(fā)出的光束受光闌限制，被第一反射鏡2和第二反射鏡3反射，在像面4上成像。
第一反射鏡2和第二反射鏡3的表面形狀均為非軸對(duì)稱(chēng)面，是一種與一般的球面、軸對(duì)稱(chēng)非球面不同的、不以頂點(diǎn)處的法線(xiàn)為回轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)軸的面。若將非軸對(duì)稱(chēng)面的反射面定為自由曲面，則設(shè)計(jì)自由度可增大，可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)廣角化和光學(xué)性能的提高。這里，所謂自由曲面，是指具有復(fù)曲面等、不具有回轉(zhuǎn)中心軸的面(在以下的實(shí)施方案中也一樣)。
作為自由曲面的一個(gè)例子，如圖2所示，是彎曲軸Y的復(fù)曲面。彎曲軸Y的復(fù)曲面，如圖2所示，在以與包含像面中心和各頂點(diǎn)的平面垂直的方向?yàn)閄、以包含于上述平面中的各頂點(diǎn)的切線(xiàn)方向?yàn)閅的直角坐標(biāo)(X，Y)上，連結(jié)各Y坐標(biāo)上X方向截面形狀的曲率半徑中心的線(xiàn)為被彎曲的曲線(xiàn)的面。
在圖2中，L1表示X方向截面形狀(圓弧)，L2表示連結(jié)X方向曲率的連線(xiàn)(非圓弧曲線(xiàn))，L3表示Y方向的母線(xiàn)形狀(非圓弧)，P表示頂點(diǎn)。另外，作為自由曲面的另一個(gè)例子還有X和Y交換的彎曲軸X的復(fù)曲面。
彎曲軸Y的復(fù)曲面，從以面的頂點(diǎn)為原點(diǎn)x(mm)，y(mm)位置上的頂點(diǎn)起的下垂(sag)量，向著入射光束的方向?yàn)檎腪(mm)用下式(1)～(5)表示式(1) Z＝M(y)+S(x，y)式(2)M(y)=(y2Rdy)1+1-(yRdy)2]]>+YADy4+YAEy6+YAFy8+YAGy10+YAODy3+YAOEy5+YAOFy7+YAOGy9式(3)S(x,y)=x2Rds-2x·sinθcosθ+cos2θ-(xRds)2+2x·sinθRds]]>+XADx4+XAEx6+XAFx8+XAGx10式(4)Rds＝Rdx(1+BCy2+BDy4+BEy6+BEy8+BGy10+BOCy+BODy3+BOEy5+BOFy7+BOGy9)式(5)θ＝Q Cy2+QDy4+QEy6此處，M(y)為包含頂點(diǎn)的Y方向截面形狀的非圓弧的表達(dá)式，Rdy(mm)為Y方向的曲率半徑，YAD、YAE、YAF、YAG為Y方向的偶次項(xiàng)常數(shù)，YAOD、YAOE、YAOF、YAOG為奇數(shù)項(xiàng)常數(shù)。
S(X，Y)為Y方向截面形狀的表達(dá)式，Rds是表示各y坐標(biāo)上X方向曲率半徑的函數(shù)，Rdx(mm)是中心的X方向的曲率半徑，BC，BD，BE，BF，BG是偶次項(xiàng)常數(shù)，BOC，BOD，BOE，BOF，BOG是奇次項(xiàng)常數(shù)，XAD，XAE，XAF，XAG為X方向的偶次項(xiàng)常數(shù)，θ(rad)是決定面扭曲角度的函數(shù)，QC，QD，QE為扭曲系數(shù)。
彎曲軸X的復(fù)曲面，同樣地以面的頂點(diǎn)為原點(diǎn)x(mm)，y(mm)位置上的頂點(diǎn)起下垂量向著入射光束的方向?yàn)檎腪(mm)值，用下式(6)～(10)表示。
式(6) Z＝M(x)+S(x，y)式(7)M(x)=(x2Rdx)1+1-(xRdx)2]]>+XADx4+XAEx6+XAFx8+XAGx10式(8)S(x,y)=y2Rds-2y·sinθcosθ+cos2θ-(yRds)2+2y·sinθRds]]>+YADy4+YAEy6+YAFy8+YAGy10+YAODy3+YAOEy5+YAOFy7+YAOGy9式(9)Rds＝Rdy(1+BCx2+BDx4+BEx6+BFx8+BGx10+BOCx+BODx3+BOEx5+BOFx7+BOGx9)式(10) θ＝QCx2+QDx4+QFx6此處，M(x)表示作為包含頂點(diǎn)的X方向截面形狀的非圓弧的表達(dá)式，S(x，y)是表示Y方向截面形狀的表達(dá)式。Rdx(mm)是X方向曲率半徑，XAD，XAE，XAF，XAG是X方向上的偶次項(xiàng)常數(shù)。
Rds是表示各x坐標(biāo)上Y方向曲率半徑的函數(shù)，Rdy(mm)是中心的Y方向曲率半徑，BC，BD，BE，BF，BG是偶次項(xiàng)常數(shù)，BOC，BOD，BOE，BOF，BOG是奇次項(xiàng)常數(shù)，YAD，YAE，YAF，YAG為Y方向的偶次項(xiàng)常數(shù)，YAOD，YAOE，YAOF，YAOG為奇次項(xiàng)常數(shù)，θ(rad)是決定面扭曲角度的函數(shù)，QC，QD，QE為扭曲系數(shù)。
另外，若光闌中心與第一反射鏡2的頂點(diǎn)的間隔為d1，包含像面4的中心和第一反射鏡2及第二反射鏡3的反射面各頂點(diǎn)的平面內(nèi)的焦距為efy，則最好滿(mǎn)足如下的式(11)。
式(11)0.3＜d1/efy＜1.5另外，若第一反射鏡2的頂點(diǎn)與第二反射鏡3的頂點(diǎn)的間隔為d2，則最好滿(mǎn)足如下的式(12)式(12)1.0＜d2/efy＜4.0若在式(11)、(12)的范圍內(nèi)，則可抑制像差的發(fā)生，防止光學(xué)性能惡化。
其次，本實(shí)施方案的具體數(shù)據(jù)例子列于表1、表2。表中，M1表示第一反射鏡2，M2表示第二反射鏡3，表1中，M1和M2的面形狀均為彎曲軸Y復(fù)曲面，在表2中，M1和M2都是彎曲軸X復(fù)曲面。
另外，efy是y方向全系統(tǒng)焦距，efx是x方向全系統(tǒng)焦距，d1是從光闌1的中心到第一反射鏡2的頂點(diǎn)的距離(mm)，d2是從第一反射鏡2的頂點(diǎn)到第二反射鏡3的頂點(diǎn)的距離(mm)，d3是從第二反射鏡3的頂點(diǎn)到像面4的中心的距離(mm)，α1是第一反射鏡2的法線(xiàn)與光軸的夾角(度)，α2是第二反射鏡3的法線(xiàn)與光軸的夾角(度)。另外，表2所列實(shí)施例中像面對(duì)光軸傾斜配置，其角度為α3。
表1和表2所示的實(shí)施例中，在M1，M2上Rdy都是負(fù)的。這一點(diǎn)意味著，在Y方向上，M1和M2都是凹面(表3～13的實(shí)施例也一樣)。另外，在M1和M2上Rdx都是負(fù)的。這一點(diǎn)意味著在X方向上，M1和M2都是凹面。表1efy＝8.59 efx＝29.58
表2efy＝9.75efx＝24.94
按本實(shí)施方案，具有高度像差補(bǔ)償能力的彎曲軸復(fù)曲面形狀的反射鏡2個(gè)，偏心配置，故可不遮蔽地把光束引導(dǎo)到像面，可以良好成像，實(shí)現(xiàn)廣角、高性能的反射型光學(xué)裝置。在圖3，4中，表示表1，2所列實(shí)施例的像差圖。
另外，在本實(shí)施方案中，反射鏡鏡面形狀用如上給出的式(1)～(5)或(6)～(10)定義，但同樣的面，用不同的定義式也行。
(實(shí)施方案2)圖5是表示本發(fā)明實(shí)施方案2的反射型光學(xué)裝置的構(gòu)成圖。本圖所示的反射型光學(xué)裝置，具有光闌5、第一反射鏡6、第二反射鏡7、第三反射鏡8、第四反射鏡9和像面10。各反射鏡6～9對(duì)光軸傾斜配置，使之斜向反射光束。從物體發(fā)出的光束，受光闌5的限制，由各反射鏡6-9成像在像面10上。
本圖表示用包含各反射鏡6～9的各頂點(diǎn)的平面切割反射型光學(xué)裝置的截面形狀，各反射鏡的反射面均呈凹形。
各反射鏡6～9的形狀是圖2所示的彎曲軸Y前面給出的復(fù)曲面(前面給出的式(1)～(5))，或彎曲軸X復(fù)曲面((前面給出的式(6)～(10))。
在本實(shí)施方案中，若第三反射鏡8反射面的頂點(diǎn)上的法線(xiàn)與從第三反射鏡8的頂點(diǎn)指向第四反射鏡9的頂點(diǎn)的光軸的夾角(度)為α3，則最好滿(mǎn)足以下式(13)的關(guān)系。
式(13)26＜α3＜56超過(guò)式(13)的下限，則由第四反射鏡9反射的一部分光束返回第三反射鏡8而被遮蔽，所以達(dá)不到像面。超過(guò)上限，則出現(xiàn)大像差，光學(xué)性能惡化。
此外，若光闌中心和第一反射鏡6的反射面頂點(diǎn)的間隔為d1，包含各反射面的各頂點(diǎn)的平面內(nèi)的焦距為efy，則最好滿(mǎn)足如下的式(14)。
式(14)0.3＜d1/efy＜1.5另外，式(14)在下式(15)的范圍內(nèi)則更合適。
式(15)0.6＜d1/efy＜1.0此外，若第一反射鏡6的頂點(diǎn)與第二反射鏡7的反射面的頂點(diǎn)的間距為d2，第三反射鏡8的反射面的頂點(diǎn)與第四反射鏡9的反射面的頂點(diǎn)的間距為d4，則最好滿(mǎn)足式(16)的關(guān)系。
式(16)0.3＜d2/d4＜1.0另外，若第三反射鏡8的反射面的頂點(diǎn)與第四反射鏡9的反射面的頂點(diǎn)的間距為d4，則最好滿(mǎn)足式(17)的關(guān)系。
式(17)2.6＜d4/efy＜7.5另外，式(17)在下式(18)的范圍內(nèi)則更合適。
式(15)3.5＜d1/efy＜6.5若第四反射鏡9的反射面的頂點(diǎn)與像面10的中心的間距為d5，則最好滿(mǎn)足式(19)的關(guān)系。
式(19)0.5＜d5/efy＜2.0若在如上給出的式(13)～(19)的范圍內(nèi)，則可抑制一部分光束被反射面遮蔽和像差的發(fā)生，防止光學(xué)性能的惡化。
其次，具體的數(shù)值實(shí)例示于表3～13。表中，M1表示第一反射鏡6，M2表示第二反射鏡7，M3表示第三反射鏡8，M4表示第四反射鏡9。在表4～9所示的實(shí)施例中，M1～M4的面形狀為彎曲軸X復(fù)曲面，在表10～12所示的實(shí)施例中，M1，M4是彎曲軸X復(fù)曲面，而M2，M3是彎曲軸Y復(fù)曲面，在表13所示的實(shí)施例中，M1是彎曲軸X復(fù)曲面，M2～M4是彎曲軸Y復(fù)曲面。
此外，efy是y方向的全系統(tǒng)焦距，efy是x方向的全系統(tǒng)焦距，d1是從光闌5的中心至第一反射鏡6的頂點(diǎn)的距離(mm)，d2是從第一反射鏡6的頂點(diǎn)至第二反射鏡7的頂點(diǎn)的距離(mm)，d3是從第二反射鏡7的頂點(diǎn)至第三反射鏡8的頂點(diǎn)的距離(mm)，d4是從第三反射鏡8的頂點(diǎn)至第四反射鏡9的頂點(diǎn)的距離(mm)，d5是從第四反射鏡9的頂點(diǎn)至像面10中心的距離(mm)。
α1～α4依次為(從第一反射鏡6開(kāi)始)各反射鏡6～9頂點(diǎn)上的法線(xiàn)與光軸的夾角(度)。在表10～13所示的的實(shí)施例中，使像面對(duì)光軸傾斜配置，其角度為α5。表3efy＝6.0 efx＝6.0
表4efy＝6.0 efx＝6.0
表5efy＝6.0 efx＝6.0
表6efy＝6.0 efx＝6.0
表7efy＝6.0 efx＝6.0
表8efy＝6.0 efx＝6.0
表9efy＝6.0 efx＝6.0
表10efy＝4.95 efx＝8.2
表11efy＝4.95 efx＝8.2
表12efy＝4.95 efx＝8.2
表13efy＝4.95 efx＝4.95
按本實(shí)施方案，具有高度像差補(bǔ)償能力的彎曲軸X復(fù)曲面形狀、彎曲軸Y復(fù)曲面形狀的反射鏡被偏心配置，故可不遮蔽地把光束引導(dǎo)到像面，良好地成像。
另外，與兩個(gè)反射鏡的構(gòu)成相比，可望提高光學(xué)性能，進(jìn)而使F值達(dá)到3.5以下，因此可用于要求高析像度、高靈敏度的系統(tǒng)。表3～13所示各實(shí)施例的像差圖分別示于圖6～16。
此外，本實(shí)施方案中，反射鏡面的形狀用前面給出的式(1)～(5)或式(6)～(10)定義，但同樣的面采用不同的定義公式也行。
雖然以4個(gè)反射面的反射型光學(xué)裝置的情況作了說(shuō)明，但有3個(gè)反射面的情況也行。若反射面在3個(gè)以上，則與兩個(gè)反射鏡的構(gòu)成相比，可望提高光學(xué)性能。因此，可用于要求高析像度、高靈敏度的系統(tǒng)，在紅外波段(波長(zhǎng)3～5μm或8～12μm)上攝像時(shí)可以獲得必要的析像度。
為了獲得這樣必要的析像度，必須將F值減小到使衍射的影響減小的程度，如本實(shí)施方案這樣，若反射面在3個(gè)以上，這是可能的。例如，波長(zhǎng)10μm，F(xiàn)值1.9的情況下，以35(1.P/mm)可達(dá)到MTF20％以上，在F值為1.6的情況下，以40(1.P/mm)可達(dá)到MTF20％以上，可以用于要求高析像度、高靈敏度的紅外波段攝像系統(tǒng)。
(實(shí)施方案3)圖17是表示本發(fā)明實(shí)施方案3的攝像裝置的構(gòu)成圖。本圖所示的攝像裝置裝有開(kāi)口窗11、第一反射鏡12、第二反射鏡13以及二維攝像元件14。第一反射鏡12及第二反射鏡13的配置和反射面的形狀與實(shí)施方案1相同。開(kāi)口窗11在透過(guò)攝像所必要的波段的同時(shí)，還起限制光束直徑的開(kāi)口光闌作用，具有防止粉塵進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)部的功能。
從物體發(fā)出的光束，受配置在光闌位置上的開(kāi)口窗11的限制，經(jīng)由反射鏡12、13成像在二維攝像元件14上。然后，輸出用二維攝像元件14變?yōu)殡娦盘?hào)的影像(箭頭a)。
按本實(shí)施方案，裝有實(shí)施方案1的反射型光學(xué)裝置和把光強(qiáng)度變換成電信號(hào)的傳感手段，另外，作為傳感手段還使用二維攝像元件，故可得到廣角、高析像度的影像信號(hào)。此外，若采用對(duì)紅外波段(波長(zhǎng)3～5μm或8～12μm)的光線(xiàn)具有靈敏度的二維攝像元件，則可攝制紅外線(xiàn)圖像。(實(shí)施方案4)圖18是表示本發(fā)明實(shí)施方案4的多波長(zhǎng)攝像裝置的構(gòu)成圖。在本圖中，從11到13的構(gòu)成與實(shí)施方案3的相同。在本實(shí)施方案4中，裝有波長(zhǎng)選擇濾波器15、紅外攝像元件16、可見(jiàn)光攝像元件17，波長(zhǎng)選擇濾波器15只透過(guò)紅外波段(波長(zhǎng)3～5μm或8～12μm)的光線(xiàn)，而反射可見(jiàn)光波段(波長(zhǎng)400～750μm)的光線(xiàn)，紅外攝像元件16對(duì)紅外波段的光線(xiàn)具有靈敏度，可見(jiàn)光攝像元件17對(duì)可見(jiàn)光波段的光線(xiàn)具有靈敏度。
從物體發(fā)出的兩個(gè)波段(可見(jiàn)光波段、紅外波段)的光束，受配置在光闌位置上的開(kāi)口窗11限制，經(jīng)兩個(gè)反射鏡12、13變?yōu)榫劢构馐?，波長(zhǎng)選擇濾波器15讓紅外波段的光束透過(guò)，成像在二維攝像元件16上，輸出變?yōu)殡娦盘?hào)的影像(箭頭b)。
被波長(zhǎng)選擇濾波器15反射的可見(jiàn)光光束，成像在二維攝像元件17上，輸出變成了電信號(hào)的影像(箭頭c)。兩個(gè)波段的光束，全都只由不發(fā)生色差的反射鏡構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)成像，故可達(dá)到同等的光學(xué)性能。
另外，攝像元件采用了紅外攝像元件和可見(jiàn)光攝像元件，所以既可以進(jìn)行宜于白天攝像的可見(jiàn)光波段攝像，又可以進(jìn)行宜于夜間攝像的紅外波段攝像。就是說(shuō)，若按本實(shí)施方案，則反射型光學(xué)裝置的對(duì)光束進(jìn)行聚焦的光學(xué)系統(tǒng)只由反射面構(gòu)成，所以從紅外波段(波長(zhǎng)3～5μm或8～12μm)到可見(jiàn)光波段(波長(zhǎng)400～750μm)直至紫外波段(波長(zhǎng)200～400nm)，無(wú)論哪個(gè)波段均可使用，可組合成對(duì)多個(gè)波段都具有靈敏度的傳感手段，使以一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)同時(shí)進(jìn)行多個(gè)波段的影像攝制成為可能。
(實(shí)施方案5)圖19是表示本發(fā)明實(shí)施方案5的多波長(zhǎng)攝像裝置的構(gòu)成圖。在本圖中，從11至13的構(gòu)成與實(shí)施方案3相同。在本實(shí)施方案中，裝有不論紅外波段還是可見(jiàn)光波段，對(duì)哪一個(gè)波段的光線(xiàn)都具有靈敏度的多波長(zhǎng)攝像元件18。
從物體發(fā)出的2個(gè)波段(可見(jiàn)光波段、紅外波段)的光束，受配置在光闌位置上的開(kāi)口窗11限制，由兩個(gè)反射鏡12、13成像在多波長(zhǎng)攝像元件18上。
2個(gè)波段上的光束是用只由完全不發(fā)生色差的反射鏡構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)成像的，故可達(dá)到同等的光學(xué)性能。另外，多波長(zhǎng)攝像元件18是在同一攝像面內(nèi)，離散地配置了對(duì)可見(jiàn)光波段具有靈敏度的和對(duì)紅外波段具有靈敏度的區(qū)域。因此，故可把兩個(gè)波段的影像變換成遠(yuǎn)紅外波段影像信號(hào)(箭頭d)和可見(jiàn)光波段影像信號(hào)(箭頭e)兩種類(lèi)型的電信號(hào)而輸出。
就是說(shuō)，按本實(shí)施方案，使以一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)和一個(gè)攝像元件同時(shí)攝制多個(gè)波段的影像成為可能。
(實(shí)施方案6)圖20是表示本發(fā)明實(shí)施方案6的車(chē)載監(jiān)視裝置的構(gòu)成圖。本圖所示的車(chē)載監(jiān)視裝置裝有實(shí)施方案4的多波長(zhǎng)攝像裝置19和顯示裝置20。
從多波長(zhǎng)攝像裝置19輸出的2波段(可見(jiàn)光波段、紅外波段)的影像，由顯示裝置20顯示出來(lái)，使司機(jī)可以根據(jù)需要，得到相應(yīng)信息。例如，在白天外部明亮的情況下，可以從主要由可見(jiàn)光形成的影像獲得信息，此外，夜間從由紅外線(xiàn)形成的影像獲得人、車(chē)位置等寶貴的信息。就是說(shuō)，按本實(shí)施方案，不論晝夜，均可高精度地獲得前面行走的車(chē)、人等位置信息。
(實(shí)施方案7)圖21是表示本發(fā)明實(shí)施方案7的反射型光學(xué)裝置構(gòu)成的透視圖。本圖所示的反射型光學(xué)裝置21設(shè)有殼狀的前側(cè)光學(xué)構(gòu)件22和后側(cè)光學(xué)構(gòu)件23，它們相對(duì)配置，經(jīng)由中間的界面25合為一體，形成空心部件。前側(cè)光學(xué)構(gòu)件22中設(shè)有攝像用的光束入射的開(kāi)口窗24。
圖22是圖21所示的反射型光學(xué)裝置21在與界面25垂直方向上的剖面圖。從攝像用的開(kāi)口窗24入射的光束，沿著光軸26被在殼狀的后側(cè)光學(xué)構(gòu)件23內(nèi)面形成的反射面27反射后，被在殼狀的前側(cè)光學(xué)構(gòu)件22內(nèi)面形成的反射面28反射，成像在具有感光特性的構(gòu)件29上。
反射面27或反射面28至少一個(gè)是由自由曲面構(gòu)成的，在偏心光學(xué)系統(tǒng)上可得到良好成像。自由曲面，例如，可用圖2所示的彎曲軸Y復(fù)曲面(前面給出的式(1)～(5))或彎曲軸X復(fù)曲面(前面給出的式(6)～(10))。
由這樣的自由曲面形成的反射面裝在殼狀的光學(xué)構(gòu)件的內(nèi)面，在偏心光學(xué)系統(tǒng)上獲得像差補(bǔ)償能力，有可能構(gòu)成具有前所未有的光路的光學(xué)系統(tǒng)。就是說(shuō)，如本實(shí)施方案那樣，多個(gè)殼狀的光學(xué)構(gòu)件相向配置合為一體，就可以同時(shí)達(dá)到低成本化和小型化，而且提高像差補(bǔ)償能力，構(gòu)成擴(kuò)大了視場(chǎng)角的反射型光學(xué)裝置。
圖23表示圖21所示的反射型光學(xué)裝置21的與界面25垂直的剖面圖。本圖所示的反射型光學(xué)裝置，形成在反射型光學(xué)裝置21外部生成的成像用的開(kāi)口30。
從攝像用的開(kāi)口24入射的光束，沿著光軸26，被殼狀的后側(cè)光學(xué)構(gòu)件23內(nèi)面形成的反射面27反射后，被殼狀的前側(cè)光學(xué)構(gòu)件22內(nèi)面形成的反射面28反射，在成像用的開(kāi)口30外部設(shè)置的具有感光特性的構(gòu)件29上成像。
另外，在本實(shí)施方案中，反射面的形狀用前面給出的式(1)～(5))或式(6)～(10)定義，但是同樣的面，定義式亦可不同。
(實(shí)施方案8)圖24表示其光學(xué)構(gòu)件是用樹(shù)脂形成物形成的反射面范圍內(nèi)形成金屬薄膜的反射型光學(xué)裝置。殼狀的前側(cè)光學(xué)構(gòu)件22，用熱壓或注塑成型把樹(shù)脂材料形成為所希望的形狀后，在反射面的范圍內(nèi)用真空蒸鍍法或電鍍?cè)诜瓷涿娴姆秶鷥?nèi)形成金屬薄膜31。
同樣地，殼狀的后側(cè)光學(xué)構(gòu)件23，用熱壓或射注塑成型把樹(shù)脂材料形成為所希望的形狀后，在反射面的范圍內(nèi)用真空蒸鍍法或電鍍?cè)诜瓷涿娴姆秶鷥?nèi)形成金屬薄膜32。若按這樣的構(gòu)成，全體作為樹(shù)脂成型件，只在反射面上形成金屬薄膜，可得到低成本的反射型光學(xué)裝置。
金屬薄膜的材料，可選擇對(duì)作為對(duì)象而被攝制的物體發(fā)出的波長(zhǎng)最適宜的材料，可以用鋁、金、銀、銅或鋅。鋁成本低，反射率也好。金耐周?chē)鷼怏w侵蝕的性能優(yōu)異，紅外波段反射率良好。銀在成本上也可用于產(chǎn)業(yè)用途，反射率也好。銅成本低，紅外波段反射率也好。鋅成本低，紅外波段的反射率也比較好。
另外，用鋁、銀、銅或鋅等形成金屬薄膜的反射面，容易由于氧化而使反射率降低，所以最好在金屬薄膜上形成SiO2等膜層。
(實(shí)施方案9)圖25表示用金屬形成光學(xué)構(gòu)件的反射型光學(xué)裝置。在用金屬形成的殼狀的前側(cè)光學(xué)構(gòu)件22的內(nèi)面，形成相當(dāng)于反射面的區(qū)域33。同樣地，用金屬形成的殼狀后側(cè)光學(xué)構(gòu)件23的內(nèi)面上，形成相當(dāng)于反射面的區(qū)域34。各反射面33、34可在用加壓成型或壓鑄成型法形成各自的殼狀光學(xué)構(gòu)件22、33的同時(shí)形成。此外，可在成型后，用切削工具形成反射面。
用于光學(xué)構(gòu)件的材料可選擇對(duì)作為對(duì)象而被攝制的物體發(fā)出的波長(zhǎng)最適合的材料，可用鋁、金、銀、銅或鋅。鋁成本低，同時(shí)加工性、反射率也好。金耐周?chē)鷼怏w侵蝕性能優(yōu)異，紅外波段反射率良好。銀在成本上也可用于產(chǎn)業(yè)用途，反射率也好。銅成本低，同時(shí)加工性、紅外波段反射率良好。鋅成本低，同時(shí)加工性好。
此外，采用鋁、銀、銅或鋅等的光學(xué)構(gòu)件的表面上形成的反射面容易氧化而降低反射率，所以最好在光學(xué)構(gòu)件上形成SiO2等膜層。
另外，在與圖26所示的用金屬形成的殼狀光學(xué)構(gòu)件22、23的表面上形成的反射面相當(dāng)?shù)膮^(qū)域上形成金屬薄膜35、36，可提高光學(xué)特性。
一般說(shuō)來(lái)，與形成構(gòu)件的金屬材料相比，用于真空蒸鍍法或電鍍的金屬材料，純度高，用這些金屬材料形成的金屬薄膜的反射率會(huì)更好。金屬薄膜的材料，可選擇對(duì)作為對(duì)象而被攝制的物體發(fā)出的波長(zhǎng)最適合的材料，可以用鋁、金、銀、銅或鋅等。鋁成本低，同時(shí)反射率也好。金耐周?chē)鷼怏w侵蝕性能優(yōu)異，紅外波段反射率良好。銀在成本上也可用于產(chǎn)業(yè)用途，反射率也好。銅成本低，同時(shí)紅外波段反射率良好。鋅成本低，同時(shí)紅外波段反射率也比較好。
另外，形成使用鋁、銀、銅等的金屬薄膜的反射面容易氧化而使反射率降低，所以最好在金屬薄膜上形成SiO2等膜層。
(實(shí)施方案10)圖27表示殼狀的前側(cè)光學(xué)構(gòu)件22與后側(cè)光學(xué)構(gòu)件23相向配置合為一體、前側(cè)光學(xué)構(gòu)件22上設(shè)置的開(kāi)口24上附加了透過(guò)攝像所必要的波段的光束的窗口材料38的反射型光學(xué)裝置。
按本實(shí)施方案，在透過(guò)必要的光束的同時(shí)，可以防止粉塵和水滴從外部進(jìn)入殼狀的前側(cè)光學(xué)構(gòu)件22和后側(cè)光學(xué)構(gòu)件23一體化形成的空心部件的空腔。
窗口材料38最好采用透過(guò)攝像所必要的波段的光束、而遮蔽除此之外的其他波段的光束的材料。這樣，不讓不必要的波段的光束進(jìn)入反射型光學(xué)裝置，可獲得對(duì)比度良好的圖像。
若把鍺用于窗件，則可以遮蔽可見(jiàn)光波段而透過(guò)紅外波段。這樣，便可以用不受可見(jiàn)光波段光束影響的紅外波段的光束進(jìn)行攝像。同樣地，若把硅用于窗口材料，則也可以遮蔽可見(jiàn)光波段而透過(guò)紅外波段，可以用不受可見(jiàn)光波段光束的影響的紅外波段的光束進(jìn)行攝像。若把聚乙烯用于窗口材料，則透過(guò)可見(jiàn)光波段和紅外波段，可以同時(shí)使用可見(jiàn)光波段和紅外波段的光束進(jìn)行攝像。同樣地，若把ZnSe用于窗口材料，則可透過(guò)可見(jiàn)光波段和紅外波段，可以同時(shí)使用可見(jiàn)光波段和紅外波段的光束進(jìn)行攝像。另外，根據(jù)需要，可以使用其他材料構(gòu)成窗口材料。例如，可以使用CaF2和BaF2。
如圖27所示，窗件38用平板構(gòu)成。平板狀加工方便，而且成本低，容易附加在光學(xué)構(gòu)件上。窗件最好做成透鏡形狀，起透鏡作用。這樣，用于成像的光功率可以由窗件分擔(dān)，可提高全系統(tǒng)的像差補(bǔ)償能力，提高光學(xué)性能。
(實(shí)施方案11)圖28表示這樣的攝像裝置，在其殼狀的前側(cè)光學(xué)構(gòu)件22和后側(cè)光學(xué)構(gòu)件23組成的反射型光學(xué)裝置上，有設(shè)置于后側(cè)光學(xué)構(gòu)件23上的成像用開(kāi)口30的外部附加攝像元件39。在攝像元件39上可以采用CCD元件、利用熱-電阻變換的測(cè)輻射熱計(jì)陣列元件，或者利用熱-電動(dòng)勢(shì)變換的高溫計(jì)陣列元件。
用CCD元件作為在可見(jiàn)光波段上具有靈敏度的攝像元件，即可使可見(jiàn)光波段上的攝像成為可能。利用測(cè)輻射熱計(jì)陣列元件或高溫計(jì)陣列元件作為在紅外波段上具有靈敏度的攝像元件，即可在紅外波段上攝像。在同一單片上形成光敏二極管陣列和測(cè)輻射熱計(jì)陣列或高溫計(jì)陣列的攝像元件，可同時(shí)可見(jiàn)光波段和紅外波段兩波段上攝像。
(實(shí)施方案12)圖29表示把本發(fā)明的攝像裝置40裝載在車(chē)輛41上、用作包含車(chē)輛用視覺(jué)支持裝置的車(chē)載監(jiān)視裝置的一個(gè)例子。用攝像裝置70對(duì)車(chē)輛92前方的情況進(jìn)行攝像。若對(duì)這個(gè)圖像進(jìn)行圖像處理，則可檢查車(chē)輛是否離開(kāi)行走車(chē)道。另外，在設(shè)置于司機(jī)座位處的顯示裝置(圖中未示出)上顯示，所以可以輔助人的視覺(jué)。
此外，若利用在紅外波段上具有靈敏度的攝像元件的攝像裝置，則可以對(duì)夜間人的視覺(jué)不起作用的狀況進(jìn)行攝像。另外，可以把攝像裝置裝在車(chē)輛的側(cè)面或后方，根據(jù)各種情況進(jìn)行必要的攝像。
(實(shí)施方案13)圖30是表示本發(fā)明實(shí)施方案13的反射型光學(xué)裝置構(gòu)成的透視圖。殼狀的前側(cè)光學(xué)構(gòu)件43和后側(cè)光學(xué)構(gòu)件44以各自的凹面相向的狀態(tài)下在界面46上接合為一體。前側(cè)光學(xué)構(gòu)件43上設(shè)有開(kāi)口，開(kāi)口的物體側(cè)(外側(cè))上設(shè)有窗件45。攝像用的光束經(jīng)由窗件45和窗口入射。窗件45具有對(duì)入射的紅外線(xiàn)中至少一定范圍內(nèi)的波段的紅外線(xiàn)的透過(guò)起遮蔽作用的光學(xué)特性。通過(guò)設(shè)置這樣的窗件，可以不讓不需要的光束進(jìn)入反射型光學(xué)裝置，從而獲得對(duì)比度良好的圖像。
圖31是表示用包含光軸與界面46垂直的面切割圖30所示的反射型光學(xué)裝置42的剖面圖。經(jīng)過(guò)攝像用的窗件45，從窗口入射的光束，沿著光軸47，被殼狀的后側(cè)光學(xué)構(gòu)件44內(nèi)面形成的反射面48和殼狀的前側(cè)光學(xué)構(gòu)件43內(nèi)面形成的反射面49反射后，成像在具有感光特性的感光構(gòu)件50上。
在反射面48和反射面49中，至少有一個(gè)是用自由曲面構(gòu)成的，故可在偏心光學(xué)系統(tǒng)中良好成像。自由曲面可以采用，例如，圖2所示的彎曲軸Y復(fù)曲面(前面給出的式(1)～(5))或者彎曲軸X復(fù)曲面(前面給出的式(6)～(10))。
把用這樣的自由曲面構(gòu)成的反射面作為殼狀的光學(xué)構(gòu)件內(nèi)面，可在偏心光學(xué)系統(tǒng)上獲得像差補(bǔ)償能力，構(gòu)成具有前所未有的光路的光學(xué)系統(tǒng)。另外，抑制由反射面本身造成的遮蔽作用，可獲得大視場(chǎng)角的光學(xué)系統(tǒng)。就是說(shuō)，按照本實(shí)施方案把數(shù)個(gè)殼狀的光學(xué)構(gòu)件相向配置合為一體，即可同時(shí)實(shí)現(xiàn)低成本化和小型化，而且提高像差補(bǔ)償能力，構(gòu)成大視場(chǎng)角的反射型光學(xué)裝置。
圖32所示的反射型光學(xué)裝置是在圖30所示的反射型光學(xué)裝置42上，形成在反射型光學(xué)裝置42外部成像用的開(kāi)口52。經(jīng)過(guò)攝像用的窗件45，從開(kāi)口51入射的光束沿著光軸47，被在殼狀的后側(cè)光學(xué)構(gòu)件44內(nèi)面形成的反射面48和殼狀的前側(cè)光學(xué)構(gòu)件43內(nèi)面形成的反射面49反射后，在設(shè)于開(kāi)口52外部的具有感光特性的感光構(gòu)件50上成像。
此處，窗件45的制作工藝是在透明基底上交替地蒸鍍低折射率率的電介質(zhì)和高折射率的電介質(zhì)，形成多層電介質(zhì)膜。透明基底可以采用玻璃、樹(shù)脂、CaF2、BaF2或ZnSe。另外，件45也可以采用紅外吸收玻璃或紅外吸收樹(shù)脂材料。
窗件45最好為平板件，因?yàn)槠桨寮庸と菀?、加工成本也低，而且易于附設(shè)在前側(cè)光學(xué)構(gòu)件上。窗件45為透鏡狀，具有透鏡的功能則更好。由此，可讓窗件45分擔(dān)參與成像的光功率，從而提高全系統(tǒng)的象差補(bǔ)償能力。
感光構(gòu)件50在對(duì)可見(jiàn)光波段和遠(yuǎn)紅外波段都有靈敏度的情況下，窗件不透過(guò)紅外線(xiàn)的波段最好是近紅外波段。這樣，可以抑制所不需要的光束入射對(duì)各波段都具有靈敏度的構(gòu)件。作為近紅外波段的波長(zhǎng)范圍，最好是從700nm到1100nm的范圍。不需要的光近紅外波段的透過(guò)率是10％以下的透過(guò)率則更好。這樣，可以良好地?cái)z像。就是說(shuō)，不影響可見(jiàn)光波段的分光波長(zhǎng)成分，可以攝制出具有所希望的色調(diào)的圖像。同時(shí)，對(duì)遠(yuǎn)紅外波段的分光波長(zhǎng)成分亦無(wú)影響，可以攝制熱圖像。
圖33表示在開(kāi)口52的外側(cè)附加攝像元件54的攝像裝置53的剖面圖。攝像元件54可以用CCD元件、利用熱-電阻變換機(jī)理的測(cè)輻射熱計(jì)陣列元件、或者利用熱-電動(dòng)勢(shì)變換機(jī)理的高溫計(jì)陣列元件等。
若用CCD攝像元件作為攝像元件54，則可以對(duì)可見(jiàn)光波段進(jìn)行攝像。這種情況下的窗件45，最好具有不透紅外線(xiàn)的特性。用測(cè)輻射熱計(jì)陣列元件或者用高溫計(jì)陣列元件作為攝像元件54，可以在紅外波段攝像。另外，采用在單片上形成光敏二極管陣和測(cè)輻射熱計(jì)陣列元件或高溫計(jì)陣列元件的攝像元件54，在可見(jiàn)光波段和紅外波段上都可以攝像。在這種情況下窗件54不透過(guò)近紅外波段的特性為好。
此外，在本實(shí)施方案中，反射面的形狀用前面給出的公式(1)～(5)或(6)～(10)定義，但同樣的面，采用不同的定義式也行。
另外，攝像元件54也可以設(shè)置在反射型光學(xué)裝置53內(nèi)部。此外，各光學(xué)構(gòu)件43、44上可以設(shè)置多個(gè)反射面，在這種情況下，可以進(jìn)一步提高像差補(bǔ)償能力。
(實(shí)施方案14)圖34表示實(shí)施方案14的反射型光學(xué)裝置的剖面圖。前側(cè)光學(xué)構(gòu)件43內(nèi)面的反射面的區(qū)域，形成具有在入射的紅外線(xiàn)中至少不反射一定范圍的波段的紅外線(xiàn)的光學(xué)特性的膜55。同樣地，后側(cè)光學(xué)構(gòu)件44內(nèi)面作為反射面的區(qū)域上也形成具有不反射至少一定范圍的波段的紅外線(xiàn)的光學(xué)特性的薄膜56。膜55、56用真空蒸鍍法或涂敷方法形成。
采用這樣的結(jié)構(gòu)，從開(kāi)口51入射的光束中可以只用成像所必需的分光成分來(lái)攝像，抑制不必要的波段的光束，故可得到對(duì)比度良好的圖像。此外，構(gòu)成構(gòu)件件數(shù)少，故可降低成本。
形成了膜55、56的各個(gè)反射面至少有一個(gè)是用自由曲面構(gòu)成的，在偏心光學(xué)系統(tǒng)中可得到良好的成像。
自由曲面可以采用，例如圖2所示的彎曲軸Y復(fù)曲面(前面給出的式(1)～(5))或彎曲軸X復(fù)曲面(前面給出的式(6)～(10))。
把用這個(gè)例子的公式所定義的自由曲面形成的反射面引入各光學(xué)構(gòu)件43、44的內(nèi)面，可使偏心光學(xué)系統(tǒng)獲得像差補(bǔ)償能力，構(gòu)成具有前所未有的光路的光學(xué)系統(tǒng)。另外，制止了反射面自身造成的遮蔽，可得到大視場(chǎng)角的光學(xué)系統(tǒng)。就是說(shuō)，如同本實(shí)施方案，使多個(gè)殼狀的光學(xué)構(gòu)件相向配置而一體化，可同時(shí)降低成本和小型化，而且提高像差補(bǔ)償能力，構(gòu)成大視場(chǎng)角的反射型光學(xué)裝置。
圖35是設(shè)置開(kāi)口52的反射型光學(xué)裝置的剖面圖。除了開(kāi)口52感光構(gòu)件以外，其余的結(jié)構(gòu)跟圖34所示的反射型光學(xué)裝置的相同。開(kāi)口52是為了在反射型光學(xué)裝置的外部成像而設(shè)置的。從攝像用的開(kāi)口51入射的光束被殼狀的后側(cè)光學(xué)構(gòu)件44內(nèi)面形成的反射面和殼狀的前側(cè)光學(xué)構(gòu)件43內(nèi)面形成的反射面反射之后，在設(shè)于成像用的開(kāi)口52外部的具有感光特性的感光構(gòu)件50上成像。
用真空蒸鍍法形成膜55、56時(shí)，在光學(xué)構(gòu)件43、44內(nèi)面交替地蒸鍍低折射率電介質(zhì)和高折射率電介質(zhì)薄膜，從而形成多層膜。用涂敷法形成時(shí)，在光學(xué)構(gòu)件43、44內(nèi)面預(yù)先形成的反射面上，涂敷丙烯酸樹(shù)脂等可見(jiàn)光波段透明、但在紅外波段上具有吸收特性的材料。
作為膜55、56的光學(xué)特性，作為不反射比可見(jiàn)光波段長(zhǎng)的波段的光學(xué)特性，最好是不反射波長(zhǎng)大于700nm的波段的光學(xué)特性。這樣，成像光束只由可見(jiàn)光波段的分光成分組成，故可攝制出具有所希望色調(diào)的圖像。
具有感光特性的感光構(gòu)件50，在對(duì)可見(jiàn)光波段和紅外波段都具有靈敏度的情況下，膜不反射紅外線(xiàn)的波段最好是近紅外波段。這樣，可抑制不需要的光成分的光線(xiàn)入射對(duì)各波段都具有靈敏度的構(gòu)件。作為近紅外波段，最好是在700nm至1100nm的范圍。不需要的近紅外波段的反射率為10％以下的反射率則更好。這樣，可以良好攝像。就是說(shuō)，在不影響可見(jiàn)光波段的分光波長(zhǎng)成分的情況下，可以攝制出具有所希望的色調(diào)的圖像。同時(shí)，也不影響遠(yuǎn)紅外波段的分光波長(zhǎng)成分，可攝制熱圖像。
圖36所示的反射型光學(xué)裝置57，在開(kāi)口52的外部附加攝像元件54這一點(diǎn)上，與圖35所示的反射型光學(xué)裝置不同。攝像元件54可以采用CCD元件、利用熱-電阻變換的測(cè)輻射熱計(jì)陣列元件或者利用熱-電動(dòng)勢(shì)變換的高溫計(jì)陣列元件等。
攝像元件54采用CCD攝像元件時(shí)，可在可見(jiàn)光波段上攝像。在這種情況下，反射面最好具有不反射紅外線(xiàn)的特性。攝像元件54采用測(cè)輻射熱計(jì)陣列元件或高溫計(jì)陣列元件時(shí)，可在紅外波段上攝像。采用在單片上形成光敏二極管陣列和測(cè)輻射熱計(jì)陣列或高溫計(jì)陣列的攝像元件時(shí)，在可見(jiàn)光波段和紅外波段上都可以攝像。這種情況下的反射面最好具有不反射近紅外波段的特性。
另外，在本實(shí)施方案中，反射面的形狀，用前面給出的式(1)～(5)或式(6)～(10)定義，但同樣的面，用不同的定義式也行。
另外，也可以把攝像元件54設(shè)置在殼狀的反射型光學(xué)裝置57內(nèi)部。此外，在各光學(xué)構(gòu)件43、44上可以設(shè)置多個(gè)反射面，在這種情況下，可以進(jìn)一步提高像差補(bǔ)償能力。
(實(shí)施方案16)圖37是表示本發(fā)明的反射型固體光學(xué)裝置構(gòu)成的透視圖。光圈81設(shè)置在反射型固體光學(xué)裝置80的入射側(cè)。圖38是用包含光軸的平面切割的剖面圖。反射型固體光學(xué)裝置80，采用具有在入射的紅外線(xiàn)中至少遮蔽一定范圍波段的紅外線(xiàn)的透過(guò)的光學(xué)特性的固體光學(xué)介質(zhì)，形成實(shí)心體。在這個(gè)光學(xué)介質(zhì)的表面上，至少形成一個(gè)用自由曲面形成的面91、92。面91、92上，形成反射膜93、94，使光學(xué)系統(tǒng)一體化。
從光闌81入射的攝像用的光束，沿著光軸47，行進(jìn)在實(shí)心的光學(xué)介質(zhì)中，被由反射膜94和自由曲面的面92形成的反射面和由反射膜93和自由曲面的面91形成的反射面反射，成像在具有感光特性的感光構(gòu)件50上。
這樣，便可以不讓不需要的波段的光束進(jìn)入感光構(gòu)件50，從而得到對(duì)比度良好的圖像。另外，構(gòu)件數(shù)少，故可降低成本。
面91，92中至少一個(gè)是用自由曲面形成的，在偏心光學(xué)系統(tǒng)中得到良好的成像。自由曲面采用，例如圖2所示的彎曲軸Y復(fù)曲面(前面給出的式(1)～(5))或彎曲軸X的復(fù)曲面(前面給出的式(6)～(10))。
把用本例這樣的定義式定義的自由曲面來(lái)形成的反射面設(shè)置在固體的光學(xué)介質(zhì)表面，就可以獲得偏心光學(xué)系統(tǒng)上的像差補(bǔ)償能力，從而構(gòu)成具有前所未有的光路的光學(xué)系統(tǒng)。另外，可以限止反射面自身的遮蔽作用，得到大視場(chǎng)角的光學(xué)系統(tǒng)。就是說(shuō)，像本實(shí)施方案那樣使多個(gè)反射面在固體的光學(xué)介質(zhì)表面上一體化，即可同時(shí)降低成本和實(shí)現(xiàn)小型化，而且提高像差補(bǔ)償能力，構(gòu)成大視場(chǎng)角的反射型固體光學(xué)裝置。
作為光學(xué)介質(zhì)的光學(xué)特性，有不透過(guò)比可見(jiàn)光波段長(zhǎng)的波段的光學(xué)特性，最好具有不透過(guò)大于700nm的波段的光學(xué)特性。這樣，成像光束只由可見(jiàn)光波段分光成分組成，故可攝制出具有所希望色調(diào)的圖像。
具有感光特性的感光構(gòu)件50，在可見(jiàn)光波段和紅外波段上都具有靈敏度的情況下，光學(xué)介質(zhì)不透過(guò)紅外線(xiàn)的波段最好是近紅外波段。這樣，即可抑制不需要的光成分的光線(xiàn)入射對(duì)各波段都具有靈敏度的構(gòu)件。作為近紅外波段，最好是700nm至1100nm的范圍。不需要的光的近紅外波段的透光率是10％以下的透光率更好。這樣，可以良好攝像。就是說(shuō)，在不影響可見(jiàn)光波段的分光波長(zhǎng)成分的情況下，可以攝制出具有所希望的色調(diào)的圖像。同時(shí)，在不影響遠(yuǎn)紅外波段分光波長(zhǎng)成分的情況下，也可以攝制熱圖像。
圖39所示的反射型固體光學(xué)裝置，在不用圖38所示的反射型固體光學(xué)裝置的感光構(gòu)件50、而設(shè)置攝像元件59這一點(diǎn)上不同。攝像元件59，可以采用CCD元件、利用熱-電阻變換機(jī)理的測(cè)輻射熱計(jì)陣列元件或利用熱-電動(dòng)勢(shì)變換機(jī)理的高溫計(jì)陣列元件等。用CCD元件作為攝像元件59，可以在可見(jiàn)光波段上攝像，這時(shí)候光學(xué)介質(zhì)最好具有不透過(guò)紅外線(xiàn)的特性。
用測(cè)輻射熱計(jì)陣列元件或者高溫計(jì)陣列元件作為攝像元件59，可以在紅外波段上攝像。采用在單片上形成光敏二極管陣列和測(cè)輻射熱計(jì)陣列或高溫計(jì)陣列而形成的攝像元件，在可見(jiàn)光波段和紅外波段上都可以攝像。這時(shí)的光學(xué)介質(zhì)最好具有不透過(guò)近紅外波段的特性。
另外，在本實(shí)施方案中，反射面的形狀用前面給出的式(1)～(5)或公式(6)～(10)定義，但同樣的面，用不同的定義式也行。
(實(shí)施方案17)圖40表示把本發(fā)明的攝像裝置110裝設(shè)在攝像機(jī)裝置111上的情況。攝像裝置110把被攝制的物體的圖像用反射型光學(xué)裝置或反射型固體光學(xué)裝置成像在攝像元件上，輸出圖像信號(hào)。圖像信號(hào)，用電路和機(jī)構(gòu)記錄在記錄介質(zhì)上在圖中沒(méi)有示出。攝像裝置小型化、降低成本、而且對(duì)比度高，所以對(duì)攝像機(jī)裝置小型化、降低成本、高性能化是有效的。
(實(shí)施方案18)圖29表示把本發(fā)明的攝像裝置110裝在車(chē)輛41上，構(gòu)成作為一種車(chē)載監(jiān)視裝置的車(chē)載視覺(jué)支援裝置的情況。用攝像裝置110對(duì)車(chē)輛前方的情況進(jìn)行攝像。這個(gè)圖像用構(gòu)成車(chē)載視覺(jué)支援裝置的圖像處理裝置(圖中未示出)處理，可以檢查有無(wú)脫離行走車(chē)道、或用于前方車(chē)輛的傳感、或前方障礙物的傳感等。
此外，把這個(gè)圖像顯示在設(shè)置于司機(jī)座位處的顯示裝置上(圖中未示出)，可以輔助人的視覺(jué)。另外，若是采用對(duì)紅外波段具有靈敏度的攝像元件的攝像裝置，則可以對(duì)夜間人的視覺(jué)無(wú)法辨認(rèn)的狀況進(jìn)行攝像。此外，可以把攝像裝置裝在車(chē)輛的側(cè)面或后方，根據(jù)各種狀況進(jìn)行必要的攝像。另外，攝像裝置小型化、低成本、高對(duì)比度，所以攝像裝置的設(shè)置自由度大，可以得到高性能的車(chē)載視覺(jué)支援裝置。
工業(yè)上利用的可能性如上所述，本發(fā)明可以用作實(shí)現(xiàn)廣角化、提高光學(xué)性能、同時(shí)實(shí)現(xiàn)小型化和降低成本的反射型光學(xué)裝置和反射型固體光學(xué)裝置，還可利用安裝了這些裝置的攝像機(jī)裝置及包含車(chē)載視覺(jué)支援裝置的車(chē)載用監(jiān)視裝置。
權(quán)利要求
1.反射型光學(xué)裝置，其特征在于把物體發(fā)出的光束成像在像面上的兩個(gè)非軸對(duì)稱(chēng)形狀的反射面，沿著光束行進(jìn)方向，依第一反射面和第二反射面的次序配置，所述第一反射面和所述第二反射面偏心配置，用包含所述像面中心和所述各反射面的各頂點(diǎn)的平面切割，所述第一和第二反射面的截面形狀均為凹形。
2.權(quán)利要求1的反射型光學(xué)裝置，其特征在于在所述第一反射面與物體之間配置限制光束的光闌。
3.權(quán)利要求2的反射型光學(xué)裝置，其特征在于若所述光闌的中心與所述第一反射面的頂點(diǎn)的間隔為d1，處于包含所述像面中心和所述第一及第二反射面各頂點(diǎn)的平面內(nèi)的焦距為efy，則滿(mǎn)足0.3＜d1/efy＜1.5的關(guān)系。
4.權(quán)利要求2的反射型光學(xué)裝置，其特征在于若上述第一反射面的頂點(diǎn)和上述第二反射面的頂點(diǎn)的間隔為d2，在包含所述像面中心和所述第一和第二反射面各頂點(diǎn)的平面內(nèi)的焦距為efy，則滿(mǎn)足1.0＜d2/efy＜4.0的關(guān)系。
5.權(quán)利要求1的反射型光學(xué)裝置，其特征在于在與包含所述像面中心和所述第一和第二反射面各頂點(diǎn)的平面垂直的方向上所述第一反射面的截面形狀為凹形。
6.權(quán)利要求1的反射型光學(xué)裝置，其特征在于在與包含所述像面中心和所述第一和第二反射面各頂點(diǎn)的平面垂直的方向上所述第二反射面的截面形狀為凹形。
7.權(quán)利要求1的反射型光學(xué)裝置，其特征在于所述第一和第二反射面的形狀為不持有回轉(zhuǎn)中心軸的自由曲面。
8.權(quán)利要求7的反射型光學(xué)裝置，其特征在于所述自由曲面是，以頂點(diǎn)為原點(diǎn)、以與包含所述像面中心和反射面各頂點(diǎn)的平面垂直的方向?yàn)閄軸、以所述平面內(nèi)頂點(diǎn)處的切線(xiàn)方向?yàn)閅軸的直角坐標(biāo)系(X，Y)上，用函數(shù)f(X，Y)定義，在各Y坐標(biāo)上X方向截面形狀的曲率半徑中心的連線(xiàn)為經(jīng)彎曲的曲線(xiàn)的彎曲軸Y復(fù)曲面，或者是各X坐標(biāo)上Y方向截面形狀的曲率半徑中心的連線(xiàn)為經(jīng)彎曲的曲線(xiàn)的彎曲軸X復(fù)曲面。
9.權(quán)利要求8的反射型光學(xué)裝置，其特征在于所述第一反射面的形狀為，包含頂點(diǎn)的Y方向截面形狀是關(guān)于頂點(diǎn)上的法線(xiàn)非對(duì)稱(chēng)的、連結(jié)X方向截面的曲率中心的曲線(xiàn)是關(guān)于法線(xiàn)非對(duì)稱(chēng)的、彎曲軸Y復(fù)曲面或者彎曲軸X復(fù)曲面。
10.權(quán)利要求8的反射型光學(xué)裝置，其特征在于所述第二反射面的形狀為，包含頂點(diǎn)的Y方向截面形狀是關(guān)于頂點(diǎn)上的法線(xiàn)非對(duì)稱(chēng)的、連結(jié)X方向截面曲率中心的曲線(xiàn)是關(guān)于法線(xiàn)非對(duì)稱(chēng)彎曲軸Y的復(fù)曲面或者是彎曲軸X復(fù)曲面。
11.反射型光學(xué)裝置，其特征在于把物體發(fā)出的光束成像在像面上的反射面至少有3個(gè)，所述各反射面偏心配置，包含所述各反射面各頂點(diǎn)的平面內(nèi)的F值小于3.5；而且若將所述各反射面中在所述物體側(cè)的兩個(gè)反射面沿著來(lái)自所述物體側(cè)的光束的行進(jìn)方向、依次定為第一反射面和第二反射面，則用所述平面切割的所述第一和第二反射面的截面形狀均呈凹形。
12.反射型光學(xué)裝置，其特征在于把物體發(fā)出的光束成像在像面上的反射面至少有3個(gè)，各反射面偏心配置，包含所述各反射面各頂點(diǎn)的平面內(nèi)的F值小于1.9。
13.權(quán)利要求12的反射型光學(xué)裝置，其特征在于所述F值最小于1.6。
14.權(quán)利要求12的反射型光學(xué)裝置，其特征在于所述各反射面中，若沿著從所述物體側(cè)發(fā)出的光束的行進(jìn)方向，將所述物體側(cè)的2個(gè)面依次定為第一反射面和第二反射面，則用所述平面切割的所述第一和第二反射面的截面形狀均為凹形。
15.反射型光學(xué)裝置，其特征在于使物體發(fā)出的光束成像在像面上的反射面至少有3個(gè)，所述各反射面偏心配置，若所述各反射面中，以沿著所述物體側(cè)發(fā)出的光束的行進(jìn)方向的第二個(gè)反射面為第二反射面，則所述第二反射面頂點(diǎn)附近的形狀，以包含所述各反射面各頂點(diǎn)的平面切割的截面形狀為凹形，而且與所述平面垂直的方向上的截面形狀最好為凸形。
16.權(quán)利要求11，12或15的反射型光學(xué)裝置，其特征在于反射型光學(xué)裝置中，所述至少3個(gè)反射面的形狀，均為非軸對(duì)稱(chēng)面。
17.權(quán)利要求11，12或15的反射型光學(xué)裝置，其特征在于所述反射面，沿著所述物體側(cè)發(fā)出的光束的行進(jìn)方向，依次為第一反射面、第二反射面、第三反射面和第四反射面，共4個(gè)面。
18.權(quán)利要求17的反射型光學(xué)裝置，其特征在于若所述第三反射面頂點(diǎn)上的法線(xiàn)與所述第三反射面的頂點(diǎn)起朝向第四反射面的頂點(diǎn)的光軸的夾角(度)為α3，則滿(mǎn)足26＜α3＜56的關(guān)系。
19.權(quán)利要求17的反射型光學(xué)裝置，其特征在于在所述第一反射面和所述物體之間配置限制光束的光闌。
20.權(quán)利要求19的反射型光學(xué)裝置，其特征在于若上述光闌中心與上述第一反射面的頂點(diǎn)的間隔為d1，包含上述各反射面的各頂點(diǎn)的平面內(nèi)的焦距為efy，則滿(mǎn)足0.3＜d1/efy＜1.5的關(guān)系。
21.權(quán)利要求19的反射型光學(xué)裝置，其特征在于若上述光闌的中心和上述第一反射面的頂點(diǎn)的間隔為d1，包含上述各反射面的各頂點(diǎn)的平面內(nèi)的焦距為efy，則滿(mǎn)足0.6＜d1/efy＜1.0的關(guān)系。
22.權(quán)利要求19的反射型光學(xué)裝置，其特征在于若上述第一反射面的頂點(diǎn)和上述第二反射面的頂點(diǎn)的間隔為d2，上述第三反射面的頂點(diǎn)和上述第四反射面的頂點(diǎn)的間隔為d4，則滿(mǎn)足0.3＜d2/d4＜1.0的關(guān)系。
23.權(quán)利要求19的反射型光學(xué)裝置，其特征在于若上述第三反射面的頂點(diǎn)和上述第四反射面頂點(diǎn)的間隔為d4，包含上述各反射面的各頂點(diǎn)的平面內(nèi)的焦距為efy，則滿(mǎn)足2.6＜d4/efy＜7.5的關(guān)系。
24.權(quán)利要求19的反射型光學(xué)裝置，其特征在于若上述第三反射面的頂點(diǎn)和上述第四反射面的頂點(diǎn)的間隔為d4，包含上述各反射面的各頂點(diǎn)的平面內(nèi)的焦距為efy，則滿(mǎn)足3.5＜d4/efy＜6.5的關(guān)系。
25.權(quán)利要求19的反射型光學(xué)裝置，其特征在于若上述第四反射面的頂點(diǎn)和上述像面的中心的間隔為d5，包含上述各反射面的各頂點(diǎn)的平面內(nèi)的焦距為efy，則最滿(mǎn)足0.5＜d5/efy＜2.0的關(guān)系。
26.權(quán)利要求17的反射型光學(xué)裝置，其特征在于所述四個(gè)反射面，用包含上述各反射面的各頂點(diǎn)的平面切割的截面形狀全都為凹形。
27.權(quán)利要求17的反射型光學(xué)裝置，其特征在于與包含各反射面各各頂點(diǎn)的平面垂直的方向上的截面形狀中，所述第一反射面的截面形狀為凹形。
28.權(quán)利要求17的反射型光學(xué)裝置，其特征在于在與包含上述各反射面的各頂點(diǎn)的平面垂直的方向上的截面形狀中，上述第三反射面的截面形狀為凹形。
29.權(quán)利要求17的反射型光學(xué)裝置，其特征在于在與包含上述各反射面的各頂點(diǎn)的平面垂直的方向上的截面形狀中，所述第四反射面的截面形狀為凹形。
30.權(quán)利要求17的反射型光學(xué)裝置，其特征在于所述四個(gè)反射面均為非軸對(duì)稱(chēng)形狀，而且是沒(méi)有回轉(zhuǎn)中心軸的自由曲面。
31.權(quán)利要求17的反射型光學(xué)裝置，其特征在于所述四個(gè)反射面均為自由曲面，所述自由曲面是以頂點(diǎn)為原點(diǎn)、以與包含各頂點(diǎn)的平面垂直的方向?yàn)閄軸、以所述平面內(nèi)的頂點(diǎn)處的切線(xiàn)方向?yàn)閅軸的直角坐標(biāo)系(X，Y)上的函數(shù)f(X，Y)來(lái)定義的、各Y坐標(biāo)上X方向截面形狀的曲率半徑中心的連線(xiàn)為經(jīng)彎曲的曲線(xiàn)的彎曲軸Y復(fù)曲面或者各X坐標(biāo)上Y方向截面形狀的曲率半徑中心的連線(xiàn)為經(jīng)彎曲的曲線(xiàn)的彎曲軸X復(fù)曲面。
32.攝像裝置，其特征在于它裝有權(quán)利要求1、11、12或15的反射型光學(xué)裝置和把光強(qiáng)度變換成電信號(hào)的傳感手段。
33.權(quán)利要求32所記述的攝像裝置，其特征在于所述傳感手段是二維攝像元件。
34.權(quán)利要求32所記述的攝像裝置，其特征在于所述傳感手段對(duì)紅外波段的光線(xiàn)具有靈敏度。
35.多波長(zhǎng)攝像裝置，其特征在于它裝有僅用反射面對(duì)光束進(jìn)行聚焦的反射型光學(xué)裝置和對(duì)多個(gè)不同波段上的光線(xiàn)具有靈敏度的傳感手段。
36.權(quán)利要求35所記述的多波長(zhǎng)攝像裝置，其特征在于上述多個(gè)不同波段是從紅外波段、可見(jiàn)光波段及紫外波段中選出的2種以上的波段。
37.權(quán)利要求35所記述的多波長(zhǎng)攝像裝置，其特征在于所述反射型光學(xué)裝置是權(quán)利要求1、11、12或15的反射型光學(xué)裝置。
38.權(quán)利要求35所記述的多波長(zhǎng)攝像裝置，其特征在于所述傳感手段具有按波長(zhǎng)的光束分離手段和多個(gè)對(duì)應(yīng)于各波段的傳感面。
39.權(quán)利要求35所記述的多波長(zhǎng)攝像裝置，其特征在于上述傳感手段具有對(duì)同一傳感面內(nèi)不同的波段的光束具有靈敏度的多個(gè)區(qū)域。
40.權(quán)利要求39所記述的多波長(zhǎng)攝像裝置，其特征在于所述反射型光學(xué)裝置是權(quán)利要求1、11、12或15的反射型光學(xué)裝置。
41.車(chē)載監(jiān)視裝置，其特征在于它具有權(quán)利要求32所記述的攝像裝置和把所攝制的圖像傳送給司機(jī)的顯示手段。
42.車(chē)載監(jiān)視裝置，其特征在于它裝有權(quán)利要求35或39所記述的多波長(zhǎng)攝像裝置和把所攝制的影像傳送給司機(jī)的顯示手段。
43.反射型光學(xué)裝置，其特征在于殼狀的多個(gè)光學(xué)構(gòu)件，相向配置合為一體形成空心部件，所述空心部件的側(cè)面至少形成一個(gè)反射面。
44.權(quán)利要求43的反射型光學(xué)裝置，其特征在于在所述反射面中至少有一個(gè)是不持有回轉(zhuǎn)中心軸的自由曲面。
45.權(quán)利要求43的反射型光學(xué)裝置，其特征在于所述多個(gè)光學(xué)構(gòu)件為用前側(cè)光學(xué)構(gòu)件和后側(cè)光學(xué)構(gòu)件，所述前側(cè)光學(xué)構(gòu)件的殼狀的開(kāi)口側(cè)和后側(cè)光學(xué)構(gòu)件的殼狀的開(kāi)口側(cè)相向配置合為一體形成空心部件。
46.權(quán)利要求43的反射型光學(xué)裝置，其特征在于所述光學(xué)構(gòu)件是樹(shù)脂成型件，在所述反射面上形成金屬薄膜。
47.權(quán)利要求46的反射型光學(xué)裝置，其特征在于所述金屬薄膜的材料為鋁、金、銀、銅、和鋅中至少選擇一種的金屬薄膜材料。
48.權(quán)利要求46的反射型光學(xué)裝置，其特征在于所述反射面上再形成SiO2膜。
49.權(quán)利要求43的反射型光學(xué)裝置，其特征在于所述光學(xué)構(gòu)件用金屬材料制成。
50.權(quán)利要求49的反射型光學(xué)裝置，其特征在于所述光學(xué)構(gòu)件用從鋁、金、銀、銅、和鋅中至少選擇一種的金屬材料制成。
51.權(quán)利要求49的反射型光學(xué)裝置，其特征在于在用所述金屬材料形成的光學(xué)構(gòu)件的反射面上再形成金屬薄膜。
52.權(quán)利要求51的反射型光學(xué)裝置，其特征在于所述金屬薄膜的材料是由鋁、金、銀、銅、和鋅中至少選擇一種的金屬薄膜材料。
53.權(quán)利要求49的反射型光學(xué)裝置，其特征在于在所述反射面上再形成SiO2膜。
54.權(quán)利要求43的反射型光學(xué)裝置，其特征在于在所述多個(gè)光學(xué)構(gòu)件中至少一個(gè)構(gòu)件形成攝像用的開(kāi)口。
55.權(quán)利要求54的反射型光學(xué)裝置，其特征在于在所述攝像用的開(kāi)口上設(shè)置可透過(guò)攝像所必要的波段的光束的窗件。
56.權(quán)利要求54的反射型光學(xué)裝置，其特征在于所述攝像用的開(kāi)口設(shè)置透過(guò)攝像所必要的波段的光束、遮蔽除此以外的波段的光束的窗件。
57.權(quán)利要求54的反射型光學(xué)裝置，其特征在于所述攝像用的開(kāi)口用從鍺、硅、聚乙烯、CaF2、BaF2及ZnSe中選擇的至少一種的材料形成的窗件。
58.權(quán)利要求55的反射型光學(xué)裝置，其特征在于上述窗件是平板件。
59.權(quán)利要求55的反射型光學(xué)裝置，其特征在于所述窗件具有透鏡的作用。
60.權(quán)利要求54的反射型光學(xué)裝置，其特征在于在所述攝像用的開(kāi)口上，設(shè)置具有遮蔽入射的紅外線(xiàn)中至少一定范圍的波段的紅外線(xiàn)透過(guò)的光學(xué)特性的窗件。
61.權(quán)利要求60的反射型光學(xué)裝置，其特征在于所述窗件具有紅外線(xiàn)反射光學(xué)特性，在透明基底上形成多層電介質(zhì)膜形成。
62.權(quán)利要求61的反射型光學(xué)裝置，其特征在于所述透明基底為玻璃材料。
63.權(quán)利要求61的反射型光學(xué)裝置，其特征在于所述透明基底為樹(shù)脂材料。
64.權(quán)利要求61的反射型光學(xué)裝置，其特征在于所述透明基底由CaF2/BaF2以及ZnSe中所選的至少一種材料形成。
65.權(quán)利要求60的反射型光學(xué)裝置，其特征在于所述窗件采用具紅外吸收光學(xué)特性的玻璃材料。
66.權(quán)利要求60的反射型光學(xué)裝置，其特征在于所述窗件采用具紅外吸收光學(xué)特性的樹(shù)脂材料。
67.權(quán)利要求60的反射型光學(xué)裝置，其特征在于所述窗件遮蔽近紅外線(xiàn)的透過(guò)。
68.權(quán)利要求67的反射型光學(xué)裝置，其特征在于所述近紅外線(xiàn)波段是700nm至1100nm的范圍。
69.權(quán)利要求60的反射型光學(xué)裝置，其特征在于所述窗件呈平板形。
70.權(quán)利要求60的反射型光學(xué)裝置，其特征在于所述窗件具有透鏡作用。
71.權(quán)利要求54的反射型光學(xué)裝置，其特征在于在所述各反射面上形成具有不反射入射紅外線(xiàn)中至少一定范圍波段的紅外線(xiàn)的光學(xué)特性的膜。
72.權(quán)利要求71的反射型光學(xué)裝置，其特征在于所述膜具有不反射較可見(jiàn)光波段長(zhǎng)的波段的紅外線(xiàn)的光學(xué)特性。
73.權(quán)利要求72的反射型光學(xué)裝置，其特征在于所述較可見(jiàn)光波段長(zhǎng)的波長(zhǎng)范圍是700nm以上。
74.權(quán)利要求71的反射型光學(xué)裝置，其特征在于所述膜具有不反射近紅外波段波長(zhǎng)范圍的紅外線(xiàn)的光學(xué)特性。
75.權(quán)利要求74的反射型光學(xué)裝置，其特征在于所述近紅外波段的波長(zhǎng)范圍在700nm至1100nm的范圍。
76.權(quán)利要求43的反射型光學(xué)裝置，其特征在于在所述多個(gè)光學(xué)構(gòu)件中至少一個(gè)構(gòu)件上設(shè)有用以將圖像成像在具有感光特性的構(gòu)件上的開(kāi)口。
77.反射型固體光學(xué)裝置，其特征在于用具有遮蔽入射的紅外線(xiàn)中至少一定范圍的波段的紅外線(xiàn)的透過(guò)的光學(xué)特性的光學(xué)介質(zhì)形成實(shí)心的裝置主體；在所述裝置主體上，在所述裝置主體表面和所述裝置主體表面形成的膜上至少形成一個(gè)反射面。
78.權(quán)利要求77的反射型固體光學(xué)裝置，其特征在于至少在一個(gè)所述反射面上的所述裝置主體表面用不具有回轉(zhuǎn)中心軸的自由曲面形成。
79.權(quán)利要求77的反射型固體光學(xué)裝置，其特征在于所述光學(xué)介質(zhì)用具有遮蔽比可見(jiàn)光波段長(zhǎng)的紅外線(xiàn)透過(guò)的光學(xué)特性的材料形成。
80.權(quán)利要求79的反射型固體光學(xué)裝置，其特征在于所述比可見(jiàn)光波段長(zhǎng)的波段的波長(zhǎng)范圍大于700nm。
81.權(quán)利要求77的反射型固體光學(xué)裝置，其特征在于所述光學(xué)介質(zhì)用具有遮蔽近紅外波段波長(zhǎng)范圍的紅外線(xiàn)透過(guò)的光學(xué)特性的材料形成。
82.權(quán)利要求81的反射型固體光學(xué)裝置，其特征在于所述近紅外波段的波長(zhǎng)范圍是在700nm至1100nm的范圍內(nèi)。
83.攝像裝置，其特征在于它是采用權(quán)利要求43至76中任何一個(gè)的反射型光學(xué)裝置的攝像裝置，在所述反射型光學(xué)裝置的成像部設(shè)有攝像元件。
84.權(quán)利要求83所記述的攝像裝置，其特征在于所述攝像元件在可見(jiàn)光波段上具有靈敏度。
85.攝像裝置，其特征在于它是采用權(quán)利要求43至76中任何一個(gè)的反射型光學(xué)裝置的攝像裝置，在所述反射型光學(xué)裝置的成像部上，設(shè)有在可見(jiàn)光波段上具有靈敏度的攝像元件。
86.攝像裝置，其特征在于它是采用權(quán)利要求43至59中任何一個(gè)的反射型光學(xué)裝置的攝像裝置，在所述反射型光學(xué)裝置的成像部設(shè)有在可見(jiàn)光波段和紅外波段上具有靈敏度的攝像元件。
87.攝像裝置，其特征在于它是采用權(quán)利要求67、68、74或75的反射型光學(xué)裝置的攝像裝置，在所述反射型光學(xué)裝置的成像部設(shè)有在可見(jiàn)光波段和紅外波段上具有靈敏度的攝像元件。
88.攝像裝置，其特征在于它是采用權(quán)利要求77至82中任何一個(gè)的反射型固體光學(xué)裝置的攝像裝置，在所述反射型固體光學(xué)裝置的成像部中設(shè)有攝像元件。
89.權(quán)利要求88攝像裝置，其特征在于所述攝像元件在可見(jiàn)光波段上具有靈敏度。
90.攝像裝置，其特征在于它是采用權(quán)利要求81或82的反射型固體光學(xué)裝置的攝像裝置，在所述反射型固體光學(xué)裝置的成像部上，設(shè)有在可見(jiàn)光波段和紅外波段上具有靈敏度的攝像元件。
91.攝像機(jī)裝置，其特征在于它采用權(quán)利要求83所記述的攝像裝置。
92.攝像機(jī)裝置，其特征在于它采用權(quán)利要求88所記述的攝像裝置。
93.車(chē)載監(jiān)視裝置，其特征在于它采用權(quán)利要求83所記述的攝像裝置。
94.車(chē)載監(jiān)視裝置，其特征在于它采用權(quán)利要求88所記述的攝像裝置。
全文摘要
用于在像平面(4)上形成物體的影像并且具有非軸對(duì)稱(chēng)形狀的第一和第二反射面(2,3)在來(lái)自物體的光線(xiàn)的行進(jìn)方向上按次序排列、彼此偏心地配置。用包含像平面(4)中心和各反射面(2,3)的頂點(diǎn)的平面切割,第一和第二反射面(2,3)的截面形狀均為凹形。因此,來(lái)自物體的光線(xiàn)被無(wú)阻擋地引導(dǎo)到像平面(4)、因而影像質(zhì)量良好,由此提供一種廣角、高性能的反射型光學(xué)裝置。
文檔編號(hào)G02B17/06GK1346448SQ00806008
公開(kāi)日2002年4月24日 申請(qǐng)日期2000年2月9日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月10日
發(fā)明者吉川智延, 山本義春 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社