JP2000299806A

JP2000299806A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2000299806A
Application number: JP11105382A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Nakamura; 信一中村; Jun Hiroya; 純広谷
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1999-04-13
Filing date: 1999-04-13
Publication date: 2000-10-24
Anticipated expiration: 2019-04-13
Also published as: JP3813759B2

Abstract

(57)【要約】【課題】カバーガラスを厚くしなくても厚くしたのと
同等な効果があり、かつ外径を大きくすることなく、遮
光マスクを用いなくても不要周辺光が出画エリアに入ら
ないようにすることが可能な撮像装置を提供する。【解決手段】撮像光学系と撮像素子とからなり、撮像
素子のカバーガラス１１の物体側に、受光面の出画エリ
ア８の少なくとも１つの対辺方向でカバーガラス１１よ
りも外寸の大きい光学部材１９を隣接配置している。光
学部材１９の厚さＴＡをカバーガラス１１の厚さＴＢに
対して同じかそれ以下にしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撮像光学系と撮像
素子とを備えた撮像装置に関し、特に電子内視鏡のよう
な非常に小型の撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に撮像装置においては、視野範囲以
外から入射した不要周辺光を遮光する遮光手段として、
遮光マスクを撮像素子の近傍に配置することが知られて
いる。撮像装置の一般的な構成を図８に示す。図８(a)
に示すように、撮像装置１は撮像光学系２と撮像素子３
とからなり、撮像光学系２は枠４に、撮像素子３は枠５
内にそれぞれ収められている。図８(a) において、物体
からの光６は撮像光学系２を介して撮像素子３の受光面
７の出画エリア８に結像される。出画エリア８は実際に
モニターに画像として出力される受光面７上の範囲であ
って、受光面７の最大範囲（有効撮像エリア）と同一の
ときに最大になる。また出画エリア８は、図示省略した
制御手段による撮像素子３以降の信号処理によって電気
的に範囲が調整されるようになっている。撮像素子３の
出画エリア８は、図８(b) に示すように、方形形状が一
般的であり、撮像光学系２は、直径が出画エリア８の対
角線よりも大きい円形の結像範囲９に光を結像するよう
に構成されている。このような光学構成の場合、特に出
画エリア８の対辺方向（上下左右方向）の範囲１０にお
いて不要周辺光１６が最も多くなり、この不要周辺光１
６が受光面７の前方に配置されている同じく方形形状の
カバーガラス１１の側面１２で反射するなどしてフレア
ーとして画像に悪影響を与える。そこで、不要周辺光１
６を遮光するために、通常は、出画エリア８の形状に孔
形を合わせた遮光マスク１３をカバーガラス１１の近傍
に配置している。

【０００３】一方、例えば枠の内径が２ｍｍあるいは
１．５ｍｍ程度以下の、非常に小型の撮像装置の場合、
不要周辺光を遮光するために遮光マスクを設けるとする
と、遮光マスクと撮像エリアとの間の位置調整に高い精
度が要求され組み立てに手間がかかる。そこで最近、撮
像素子の近傍に特別な遮光マスクを配置することなく、
不要周辺光を遮光する遮光手段が提案されている。例え
ば、特開平８−１６０３３９号公報に記載の撮像装置
は、カバーガラスの側面で反射した不要周辺光が出画エ
リアに入らないように、カバーガラスの入射面の面積を
大きくしたり、カバーガラスの厚みを薄くしたりしてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、光が通過す
る面にゴミやキズがあると受光面に投影され好ましくな
い。投影されたゴミやキズの影は受光面に近いものほど
濃くしかも輪郭がはっきりするようになり、観察画像の
中で目障りな存在となる。これは光束径と関係があり、
光束径が小さくなる面ほどゴミやキズが目立つようにな
る。図９に示すように、特にカバーガラス１１の物体側
の面１４は受光面７に近く光束径φが小さいことに加え
て、枠内に残留しているゴミが付着しやすい。したがっ
て、カバーガラス１１の厚さｔをｔ’というように厚く
し、カバーガラス１１の物体側の面１４の位置を受光面
からある程度離して、光束径φをφ’というように大き
くする必要がある。近年、撮像装置の画質を向上させる
ために、撮像素子の画素数を多くする一方、撮像素子の
外形の大きさを変えないために、画素ピッチは小さくな
ってきている。画素ピッチが小さくなると被写界深度が
浅くなるため、同じ被写界深度を保つには撮像光学系の
Ｆ値をより大きくする、すなわち絞り１５を絞る必要が
ある。すると光束径は小さくなるので、カバーガラス１
１をさらに厚くする必要が生じてくる。しかし、通常の
撮像素子およびその受光面や出画エリアは方形形状をし
ており、カバーガラスの形状も方形形状が一般的であ
る。その際、上記のゴミ・キズ対策のためにカバーガラ
ス１１をｔ’というように厚くすると厚みｔのときには
問題にならなかったカバーガラス１１の側面１２で反射
した不要周辺光、特に対辺方向の不要周辺光１６’が出
画エリア８に入るようになるので好ましくない。

【０００５】そこで、本発明は、カバーガラスを厚くし
なくても厚くしたのと同等な効果があり、かつ外径を大
きくすることなく、遮光マスクを用いなくても不要周辺
光が出画エリアに入らないようにすることが可能な撮像
装置の提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の撮像装置は、撮像光学系と撮像素子とを備
えた撮像装置において、前記撮像素子のカバーガラスの
物体側に、前記撮像素子の受光面の出画エリアの少なく
とも１つの対辺方向において前記カバーガラスに比べて
外寸が大きい光学部材を隣接配置したことを特徴とす
る。

【０００７】また、本発明の撮像装置は、好ましくは、
上記光学部材の厚さを上記カバーガラスの厚さに対して
同じかそれ以下にしたことを特徴とする。

【０００８】また、本発明の撮像装置は、好ましくは、
上記光学部材の外径を上記カバーガラスの外接円の外径
以下又は上記撮像素子の外接円の外径以下にしたことを
特徴とする。

【０００９】また、本発明の撮像装置は、好ましくは、
次の式(3) または式(4) を満たすことを特徴とする。Ｔ ≧ ０．０００２・ｎ／（２・Ｐ・ｔａｎ（１／２Ｆｎｏ））・・・(3) Ｔ ≧ ０．００１／Ｐ・・・・・(4) 但し、Ｔは上記光学部材と上記カバーガラスのトータル
の厚さ、ｎは上記光学部材の屈折率、Ｆｎｏは上記撮像
光学系のＦナンバー、Ｐは上記撮像素子の画素ピッチを
示す。

【００１０】また、本発明の撮像装置は、好ましくは、
次の式(5) で求められる数値が最小となる方向において
次の式(6) を満たすことを特徴とする。ＬＡＳ − ＩＨ・・・・・(5) ｓｉｎθ≦ｎ（ＬＡＳ−ＩＨ）／√（Ｔ²＋（ＬＡＳ−ＩＨ）²）・・・(6) 但し、ＬＡＳは上記撮像光学系の光軸から上記光学部材
の側面までの距離、ＩＨは上記撮像光学系の光軸から出
画エリアの角までの距離、θは出画エリアの角に向かう
主光線の上記光学部材へ入射する光軸との角度、ｎは上
記光学部材の屈折率、Ｔは上記光学部材と上記カバーガ
ラスのトータルの長さを示す。

【００１１】また、本発明の撮像装置は、好ましくは、
上記光学部材と上記カバーガラスとは接着されており、
上記光学部材の中心が上記撮像素子の出画エリアの中心
とほぼ一致しており、接着剤は紫外線硬化型または紫外
線硬化と熱硬化との併用型であって、次の式(7) 、(8)
を満たすことを特徴とする。Ｎｇ＜１．６・・・・・(7) ｜Ｎｇ−Ｎｃ｜＜０．１・・・・・(8) 但し、Ｎｇは上記光学部材または上記カバーガラスの屈
折率、Ｎｃは接着剤の屈折率を示す。

【００１２】

【発明の実施の形態】先ず、本発明の撮像装置の作用に
ついて、図１を用いて説明する。図１は本発明による撮
像装置の要部説明図であり、(a) は側面図、(b) は物体
側からみた図である。図１(a) において、不要周辺光１
６はカバーガラス１１の側面１２で反射後、受光面７側
へ向かう。ここで、カバーガラス１１の厚さをゴミが見
えるのを防ぐために厚くすると、不要周辺光１６は受光
面７から一層離れた位置でカバーガラス１１の側面１２
で反射して、出画エリア８に入りやすくなってしまう。
本実施形態の撮像装置は、カバーガラス１１の厚さを厚
くしないで、カバーガラス１１の対辺方向（上下左右方
向）にカバーガラス１１に比べて外寸が大きい、例えば
図１(b) に示すような円形の光学部材１７をカバーガラ
ス１１の物体側に隣接配置あるいは接合した構成となっ
ている。このため、不要周辺光１６’は撮像光学系の光
軸１８から一層離れて光学部材１７の側面１９で反射し
た後、カバーガラス１１と接していない面部分２２で遮
られる。従って、本発明の撮像装置によれば、単にカバ
ーガラスの厚さを厚くした場合に比べて、出画エリア８
に不要周辺光が入らないようにすることができる。ま
た、撮像装置の外径はもともと撮像素子の外接円２０の
外径より小さくすることはできないので、光学部材１７
の外径をカバーガラス１１の外接円の外径以下あるいは
撮像素子の外接円２０の外径以下にすることが撮像装置
の外径が大きくならないため好ましい。

【００１３】さらに、光学部材１７とカバーガラス１１
とを接合する場合、その接合面２１には、接合後にゴミ
やキズがつくことはないが、接合前に少なからずキズが
ついていることがある。キズが接着剤で埋まる場合はよ
いが、わずかに気泡が入って埋まらない場合、その気泡
が画像に影となって写り好ましくない。本発明の撮像装
置では、接合面２１が撮像素子の受光面７から極力離れ
るようにすることにより、接合面２１のキズの影響を軽
減している。接合面２１が撮像素子の受光面７から極力
離れるようにするためには、光学部材１７の厚さＴＡを
カバーガラス１１の厚さＴＢに対して同じかそれ以下に
すると、接合面２１の位置での光束が大きくなり、その
結果キズによる影を薄くすることができるので好まし
い。

【００１４】ここで、本発明の光学部材１７とカバーガ
ラス１１との寸法の関係は、次のように表わすことがで
きる。出画エリアの少なくとも１つの対辺方向におい
て、ＬＡ＞ＬＢ・・・・・(1) 但し、ＬＡは撮像光学系の光軸から光学部材１７の一側
面までの距離、ＬＢは撮像光学系の光軸からカバーガラ
ス１１の一側面までの距離を示す。ＴＡ ≦ ＴＢ・・・・・(2) 但し、ＴＡは光学部材１７の厚さ、ＴＢはカバーガラス
１１の厚さを示す。

【００１５】ここで、カバーガラス１１の厚さＴＢは以
下の条件を満たすのが好ましい。カバーガラス１１の物
体側の面における光束径Φ_B（ｍｍ）は、 Φ_B≧ ０．００００８／Ｐを満たすことが好ましい。但し、Ｐは撮像素子の画素ピ
ッチ（ｍｍ）を示す。よって、ＴＢ ≧ ０．００００８・ｎ_B／（２・Ｐ・ｔａｎ
（１／２Ｆｎｏ））を満足することが好ましい。但し、ｎ_Bはカバーガラス
１１の屈折率、Ｆｎｏは撮像光学系のＦナンバーを示
す。また、内視鏡用撮像装置の場合は、ｎ_B，Ｆｎｏを
考慮して、ＴＢ ≧ ０．０００４／Ｐを満足することが好ましい。これを満足しないと、例え
ば接合面にキズがあった場合、画像にキズの影が写って
しまい、特に内視鏡では、画像から診断を行うため、こ
のような影は非常に目障りになり、正確な診断に支障を
きたすことになる。より好ましくは、ＴＢ ≧ ０．０００１６・ｎ_B／（２・Ｐ・ｔａｎ
（１／２Ｆｎｏ））ＴＢ ≧ ０．０００８／Ｐを満足することが好ましい。

【００１６】また、光学部材１７の物体側の面における
光束径Φ（ｍｍ）は、 Φ ＝２・（Ｔ／ｎ）・ｔａｎ（１／２Ｆｎｏ）と表わすことができる。但し、Ｔは光学部材１７とカバ
ーガラス１１のトータルの厚さ、ｎは光学部材１７の屈
折率を示す。画素ピッチが小さくなると光束径とゴミの
大きさが画素ピッチを小さくしない場合と同じ大きさで
あったとしても影が一層目立ちやすくなる。そこで、撮
像素子の画素ピッチをＰ（ｍｍ）とすると、実際の使用
上、次の式を満たすことが好ましい。 Φ ≧ ０．０００２／Ｐよって、次の条件式(3) を満足することが好ましい。Ｔ ≧ ０．０００２・ｎ／（２・Ｐ・ｔａｎ（１／２Ｆｎｏ））・・・(3) また、内視鏡用撮像装置の場合は、ｎ，Ｆｎｏを考慮し
て、次の条件式(4) を満足することが好ましい。Ｔ ≧ ０．００１／Ｐ・・・・・(4) これを満足しないと、画像にゴミの影が映り、内視鏡で
は正確な診断を行うことが難しくなる。より好ましく
は、次の条件式(3')，(4')を満足することが好ましい。Ｔ ≧ ０．０００４・ｎ／（２・Ｐ・ｔａｎ（１／２Ｆｎｏ））・・・(3') Ｔ ≧ ０．００２／Ｐ・・・・・(4')

【００１７】さらに、本発明の撮像装置は次の式(5) で
求められる数値が最小となる方向Ｓにおいて式(6) を満
たすことが好ましい。ＬＡＳ − ＩＨ・・・・・(5) 但し、ＬＡＳは撮像光学系の光軸から光学部材１７の側
面までの距離、ＩＨは撮像光学系の光軸から出画エリア
８の角までの距離を示す。ｓｉｎθ≦ｎ（ＬＡＳ−ＩＨ）／√（Ｔ²＋（ＬＡＳ−ＩＨ）²）・・・(6) 但し、θは出画エリア８の角に向かう光学部材１７へ入
射する主光線の光軸とのなす角度を示す。式(6) は撮像
光学系からの不要周辺光が光学部材１７の側面で反射し
た後、出画エリア８に入らないようにするための条件式
である。

【００１８】図１(b) のＳ方向に見た部分断面図を図２
に示す。Ｓ方向は式(5) で求められる数値が最小となる
方向であって、光学部材１７の側面が最も出画エリア８
に近くなるため、Ｓ方向では光学部材１７の側面で反射
した不要周辺光が最も出画エリア８に入りやすい。撮像
光学系の射出瞳２３から出射する主光線で考える。光線
１６は不要周辺光であって、光学部材１７の側面１９の
最も物体に近い位置で反射し、出画エリア８の角２５に
到達している。この図２の状態が不要周辺光１６が出画
エリア８に入らないぎりぎりの状態であって、不要周辺
光１６の光学部材１７への入射角がθ以下であれば出画
エリア８内に到達しないため好ましい。そのためには少
なくとも視野内の最周辺主光線２４の入射角がθ以下で
あることが必須である。

【００１９】スネルの法則より、ｓｉｎθ ＝ｎ・ｓｉｎθ’ 一方、（ＬＡＳ−ＩＨ）／√（Ｔ²＋（ＬＡＳ−ＩＨ）²）＝
ｓｉｎθ’ と表わすことができる。以上より、次の条件式(6) を満
たすことが必須である。ｓｉｎθ≦ｎ（ＬＡＳ−ＩＨ）／√（Ｔ²＋（ＬＡＳ−ＩＨ）²）・・・(6)

【００２０】次に条件式(6) を満足する撮像光学系につ
いて述べる。図３(a) に示すような、物体側から前群、
明るさ絞り、正の後群で構成された撮像光学系におい
て、正の後群の射出光線の角度θ”は、 θ” ＝ θ’−ｔａｎ^-1（ｈ／ｆ_p）＝ｔａｎ^-1（ｈ／ｌ）−ｔａｎ^-1（ｈ／ｆ_p）と表わすことができる。但し、ｈは最周辺主光線の光線
高、ｌは明るさ絞りから後群正レンズまでの距離、ｆ_P
は後群の焦点距離を示す。よって、 θ”＝θ より、ｓｉｎ（ｔａｎ^-1（ｈ／ｌ）−ｔａｎ^-1（ｈ／ｆ_P））≦条件式(6) の右辺・・・・・(A) これを満たすようなレンズを後群におけばよい。

【００２１】また、後群の撮像素子直前のレンズが、図
３(b) に示すような、像側に凸の平凸レンズの場合、ｓｉｎθ₁＝ｎ_Lｓｉｎθ₁’ θ₁’ ＝ｓｉｎ^-1（ｓｉｎθ₁／ｎ_L） θ₂ ＝ β − θ₁’ ＝ β − ｓｉｎ^-1（ｓｉｎθ₁／ｎ_L） β ＝ｓｉｎ^-1（ｈ₂／Ｒ）と表わすことができる。但し、θ₁は平凸レンズへの入
射角、θ₁’は屈折角、ｎ_Lは平凸レンズの屈折率、Ｒ
は平凸レンズの曲率半径、ｈ₂は平凸レンズから射出す
る光線高、θ₂は第２面への入射角、θ₂’は第２面か
らの射出角を示す。また、ｎ_Lｓｉｎθ₂＝ｓｉｎ
（β−θ₂’）より、 θ₂’ ＝ β − ｓｉｎ^-1（ｎ_Lｓｉｎθ₂）よって、θ₂’＝ θ より、 β−ｓｉｎ^-1（ｎ_Lｓｉｎθ₂）≦条件式(6) の右辺・・・・・(B) これを満たすようにｎ_L，Ｒを決めればよい。

【００２２】また、後群の撮像素子直前のレンズが、図
３(c) に示すような、物体側に凸の凸平レンズの場合、ｎ_Lｓｉｎθ₂ ＝ｓｉｎθ₂’ θ₂ ＝ θ₁’ − β θ₂’ ＝ｓｉｎ^-1（ｎ_Lｓｉｎ（θ₁’−β））と表わすことができる。但し、ｓｉｎ（θ₁＋β）＝
ｎ_Lｓｉｎθ₁’ より、 θ₁’ ＝ｓｉｎ^-1（ｓｉｎ（θ₁＋β）／ｎ_L） β ＝ｓｉｎ^-1（ｈ₁／Ｒ）また、θ₁は凸平レンズへの入射角、θ₁’は屈折角、
ｎ_Lは凸平レンズの屈折率、Ｒは凸平レンズの曲率半
径、ｈ₁は凸平レンズの入射光線高、θ₂は第２面への
入射角、θ₂’は第２面からの射出角を示す。よって、θ₂’＝ θ より、ｓｉｎ^-1（ｎ_Lｓｉｎ（θ₁’−β））≦条件式(6) の右辺・・・・・(C) これを満たすようにｎ_L，Ｒを決めればよい。

【００２３】以下、本発明について実施例を用いて説明
する。実施例１図４は本発明の第１実施例を示し、(a) は断面図、(b)
は(a) の要部を物体側からみた図である。撮像装置１は
内視鏡用の撮像装置であり、図４(a) に示すように、撮
像光学系２とＣＣＤ４４とからなる。撮像光学系２はレ
ンズ枠３８に、物体側から順に配置された第１レンズ３
１、レーザーカット干渉フィルター３２、第２レンズ３
３、色補正吸収フィルター３４、第３レンズ３５の各光
学部品と、間隔環４１と、それぞれリン青銅板のフレア
絞り４０，４３、および明るさ絞り４２が収められて構
成されている。ＣＣＤ４４のカバーガラス３７の物体側
には円形の光学部材３６が、図４(b) に示すように、そ
の中心が出画エリア８の中心と合うように位置合わせし
た状態で接合されている。ＣＣＤ４４は光学部材３６と
の接合後、ＣＣＤ枠３９に対し図４(a) に示すように組
み合わされている。即ち、側面に接着剤を付けた光学部
材３６を図の右側からＣＣＤ枠３９内に挿入し、ＣＣＤ
枠３９の像側の面４５をカバーガラス３７の四隅の物体
側の面４６に突き当たるようにして固定し、さらにカバ
ーガラス３７の側面からＣＣＤ枠３９の像側の面４５に
かけて、例えばカーボンを含む黒色の接着剤４７を盛り
付けている。また、カバーガラス３７の物体側の稜線部
分にカケ４８があるとフレアーの原因となるため、接着
剤４７でカケを埋めている。この場合カバーガラス３７
と接着剤の屈折率差を０．１以内にするとカバーガラス
３７と接着剤との境界での反射を抑えられるため好まし
い。なお前述のように、接着剤はカーボン（スス）等を
混ぜた黒色のものであれば、フレアーを吸収できるので
良い。一方、カケはあまり大きいものは接着剤で埋める
際に気泡が入ったりしてうまく埋められない。したがっ
て、カバーガラス３７はカケが生じていたとしてもその
大きさが１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下であ
ることが好ましい。

【００２４】本実施例の撮像装置では、撮像光学系及び
光学部材は、ＬＡ＝０．６５、ＬＢ＝０．６、ＴＡ＝０．４、ＴＢ＝
０．４、ＩＨ＝０．５、ＬＡＳ＝０．６５、Ｐ＝０．０
０４になっている。また、以下にレンズデータを示す。物体距離＝２０、Ｆｎｏ＝３．６ｒ₁＝ ∞ ｄ₁＝０．２０００ｎ₁＝１．８８３００ ν₁＝４０．７６ｒ₂＝０．４９１０ｄ₂＝０．２１６０ｒ₃＝ ∞ ｄ₃＝０．４０００ｎ₃＝１．５２２８７ ν₃＝５９．８９ｒ₄＝ ∞ ｄ₄＝０．１０００ｒ₅＝２．４０６０ｄ₅＝０．８０００ｎ₅＝１．９０１３５ ν₅＝３１．５５ｒ₆＝ −１．００９０ｄ₆＝０．０２００ｒ₇＝∞（明るさ絞り）ｄ₇＝０．０３００ｒ₈＝ ∞ ｄ₈＝０．４０００ｎ₈＝１．５１４００ ν₈＝７５．００ｒ₉＝ ∞ ｄ₉＝０．０３００ｒ₁₀＝ ∞ ｄ₁₀＝０．８８００ｎ₁₀＝１．８８３００ ν₁₀＝４０．７６ｒ₁₁＝ −２．４６１０ｄ₁₁＝０．３０００ｒ₁₂＝ ∞ ｄ₁₂＝０．４０００ｎ₁₂＝１．５１６３３ ν₁₂＝６４．１５ｒ₁₃＝ ∞ ｄ₁₃＝０．０１００ｎ₁₃＝１．５４５００ ν₁₃＝６３．００ｒ₁₄＝ ∞ ｄ₁₄＝０．４０００ｎ₁₄＝１．５０６００ ν₁₄＝６３．００ｒ₁₅＝ ∞ ｄ₁₅＝０．０１００ｎ₁₅＝１．５４５００ ν₁₅＝６３．００ｒ₁₆＝ ∞ ここで、ｒ₁，ｒ₂，_{・・・・・・}はレンズ各面の曲率半径、
ｄ₁，ｄ₂，_{・・・・・・}は各レンズの肉厚または空気間隔、
ｎ₁，ｎ₂，_{・・・・・・}は各レンズの屈折率、ν₁，ν₂，
_{・・・・・・}は各レンズのアッペ数である。また、曲率半径、
肉厚、空気間隔、ＬＡ、ＬＢ、ＴＡ、ＴＢ、ＩＨ、ＬＡ
Ｓ、Ｐ、物体距離の単位はｍｍである。

【００２５】実施例２図５は本発明の第２実施例を示し、(a) は断面図、(b)
は(a) の要部を物体側からみた図である。本実施例では
光学部材５１は同形の光学部材４９と光学部材５０とを
互いに接合してなり、カバーガラス３７に接合されてい
る。光学部材４９，５０は共に赤外吸収ガラスである
が、材質、分光特性は互いに異なる。本実施例の撮像装
置では、撮像素子及び光学部材は、ＬＡ＝１．５、ＬＢ＝１、ＴＡ＝１．６、ＴＢ＝０．
４、ＩＨ＝１．２、ＬＡＳ＝１．２、Ｐ＝０，００２になっている。また、レンズデータは下記の通りであ
る。物体距離＝１５、Ｆｎｏ＝５．７６ｒ₁＝ ∞ ｄ₁＝０．５１ｎ₁＝１．５１６３３ ν₁＝６４．１ｒ₂＝１．０１４ｄ₂＝０．１９ｒ₃＝ −３．０７２ｄ₃＝１．１４ｎ₃＝１．６９６８０ ν₃＝５５．５ｒ₄＝ −０．９００ｄ₄＝０．０５ｒ₅＝３．４４０ｄ₅＝０．７１ｎ₅＝１．６９６８０ ν₅＝５５．５ｒ₆＝ −１．６５４ｄ₆＝０．３０ｎ₆＝１．９２２８６ ν₆＝２１．３ｒ₇＝ −１１．８６０ｄ₇＝０．３９ｒ₈＝ ∞ ｄ₈＝１．００ｎ₈＝１．５２４００ ν₈＝６５．６ｒ₉＝ ∞ ｄ₉＝０．６０ｎ₉＝１．５３０００ ν₉＝６０．０ｒ₁₀＝ ∞ ｄ₁₀＝０．４０ｎ₁₀＝１．５４０００ ν₁₀＝４０．０ｒ₁₁＝ ∞ ここで、ｒ₁，ｒ₂，_{・・・・・・}はレンズ各面の曲率半径、
ｄ₁，ｄ₂，_{・・・・・・}は各レンズの肉厚または空気間隔、
ｎ₁，ｎ₂，_{・・・・・・}は各レンズの屈折率、ν₁，ν₂，
_{・・・・・・}は各レンズのアッペ数である。また、曲率半径、
肉厚、空気間隔、ＬＡ、ＬＢ、ＴＡ、ＴＢ、ＩＨ、ＬＡ
Ｓ、Ｐ、物体距離の単位はｍｍである。

【００２６】実施例３図６は本発明の第３実施例を示す断面図である。本実施
例では光学部材４９はカバーガラス３７に接合されてお
らず、隙間５２が空いている。隙間５２の周辺は、後か
らゴミが入ることはないように接着剤５３で封止されて
いる。また、光学部材４９は赤外吸収ガラスで、その両
面には内視鏡処置用のレーザー光をカットするための干
渉膜が蒸着されている。なお、隙間は真空でも、空気、
接着剤、透明ゲル状材料などで埋められいても良い。

【００２７】その他、本発明の撮像装置は、図７(a) に
示すように、光学部材３６は物体側の面に曲率を持つも
のであっても良いし、さらに図７(b1)〜(b4)に示すよう
に、光学部材３６の外形は多角形であっても良い。ここ
で、図７(b1)の光学部材３６の外径形状は八角形で、図
７(b2)〜(b4)の光学部材３６の外径形状は、円の一部を
カットした形状である。図７(b2)は、カバーガラスの一
つの辺に合わせてカットしたもの、図７(b3)は、カバー
ガラスの対向する二つの辺に合わせてカットしたもの、
図７(b4)は、カバーガラスの各辺に合わせてカットした
ものである。また、光学部材とカバーガラスとを同じガ
ラスで構成しても良いし、屈折率などが異なる違うガラ
スで構成しても良い。ただし屈折率はできるだけ小さい
方が、同じ厚みで空気換算長を大きくすることができる
ので、撮像装置の小型化には有効である。例えば次の式
(7) を満たすことが好ましい。Ｎｇ＜１．６・・・・・(7) 但し、Ｎｇは光学部材またはカバーガラスの屈折率を示
す。さらに、光学部材とカバーガラスとを接合する接着
剤の屈折率は、これらの部材と同程度であることが好ま
しく、例えば次の式(8) を満たすことが好ましい。｜Ｎｇ−Ｎｃ｜＜０．１・・・・・(8) 但し、Ｎｃは接着剤の屈折率を示す。また、接合に用い
る接着剤は紫外線により硬化させるタイプ、または紫外
線による硬化と熱による硬化とを併用するタイプのもの
を用いるのが耐性上好ましい。これらのタイプの接着剤
によれば、光学部材の中心を出画エリアの中心に合わせ
て接合する場合、接合位置を調整した後に紫外線で迅速
に硬化させて位置を固定できるので、調整後のずれが生
じないという点で都合が良い。

【００２８】以上説明したように、本発明による撮像装
置は特許請求の範囲に記載した特徴のほか、以下の(1)
〜(11)に示すような特徴も備えている。

【００２９】(1) 撮像光学系と撮像素子とからなり、撮
像素子の近傍に孔形が方形の遮光マスクが無く、撮像素
子のカバーガラスの物体側に、受光面の出画エリアの少
なくとも１つの対辺方向でカバーガラスよりも外寸の大
きい光学部材を隣接配置したことを特徴とする撮像装
置。

【００３０】(2) 撮像光学系と撮像素子とからなり、撮
像素子のカバーガラスの物体側に光学部材が隣接配置さ
れていて、少なくとも出画エリアの1 つの対辺方向で式
(1)を満たすことを特徴とする撮像装置。ＬＡ＞ＬＢ・・・・・(1) 但し、ＬＡは撮像光学系の光軸から光学部材の側面まで
の距離、ＬＢは撮像光学系の光軸からカバーガラス側面
までの距離を示す。

【００３１】(3) 上記光学部材とカバーガラスとが接合
されていることを特徴とする上記(1) または(2) に記載
の撮像装置。

【００３２】(4) 次の式(2) を満たすことを特徴とする
上記(1) ないし(3) のいずれかに記載の撮像装置。ＴＡ ≦ ＴＢ・・・・・(2) 但し、ＴＡは光学部材の厚さ、ＴＢはカバーガラスの厚
さである。

【００３３】(5) 上記光学部材の外径がカバーガラスの
外接円の外径以下あるいは撮像素子の外接円の外径以下
であることを特徴とする上記(1) ないし(4) のいずれか
に記載の撮像装置。

【００３４】(6) 次の式(3) または式(4) を満たすこと
を特徴とする上記(1) ないし(4) のいずれかに記載の撮
像装置。Ｔ ≧ ０．０００２・ｎ／（２・Ｐ・ｔａｎ（１／２Ｆｎｏ））・・・(3) Ｔ ≧ ０．００１／Ｐ・・・・・(4) 但し、Ｔは光学部材とカバーガラスのトータルの厚さ、
ｎは光学部材の屈折率、Ｆｎｏは撮像光学系のＦナンバ
ー、Ｐは撮像素子の画素ピッチを示す。

【００３５】(7) 次の式(3')または式(4')を満たすこと
を特徴とする上記(1) ないし(4) のいずれかに記載の撮
像装置。Ｔ ≧ ０．０００４・ｎ／（２・Ｐ・ｔａｎ（１／２Ｆｎｏ））・・・(3') Ｔ ≧ ０．００２／Ｐ・・・・・(4') 但し、Ｔは光学部材とカバーガラスのトータルの厚さ、
ｎは光学部材の屈折率、Ｆｎｏは撮像光学系のＦナンバ
ー、Ｐは撮像素子の画素ピッチを示す。

【００３６】(8) 次の式(5) で求められる数値が最小と
なる方向において次の式(6) を満たすことを特徴とする
上記(6) または(7) に記載の撮像装置。ＬＡＳ − ＩＨ・・・・・(5) ｓｉｎθ≦ｎ（ＬＡＳ−ＩＨ）／√（Ｔ²＋（ＬＡＳ−ＩＨ）²）・・・(6) 但し、ＬＡＳは撮像光学系の光軸から光学部材の側面ま
での距離、ＩＨは撮像光学系の光軸から出画エリアの角
までの距離、θは出画エリアの角に向かう主光線の光学
部材へ入射する光軸との角度、ｎは光学部材の屈折率、
Ｔは光学部材とカバーガラスのトータルの長さを示す。

【００３７】(9) 次の条件式(7) 、(8) を満たすことを
特徴とする上記(1) ないし(4) のいずれかに記載の撮像
装置。Ｎｇ＜１．６・・・・・(7) ｜Ｎｇ−Ｎｃ｜＜０．１・・・・・(8) 但し、Ｎｇは光学部材またはカバーガラスの屈折率、Ｎ
ｃは接着剤の屈折率を示す。

【００３８】(10)光学部材の中心が出画エリアの中心と
ほぼ一致しており、光学部材とカバーガラスとの接着に
紫外線硬化型、または紫外線硬化と熱硬化との併用型の
接着剤が併用されていることを特徴とする上記(9) に記
載の撮像装置。

【００３９】(11)カバーガラスのカケの大きさが１００
μｍ以下あるいは５０μｍ以下であることを特徴とする
上記(9) に記載の撮像装置。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
カバーガラスの厚みを厚くしても、外径を大きくするこ
となく、不要周辺光が出画エリアに入らない撮像装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による撮像装置の作用を説明するための
要部説明図であり、(a) は側面図、(b) は物体側からみ
た図である。

【図２】図１(b) の矢印Ｓ方向に見た部分断面図であ
る。

【図３】本発明の撮像光学系における条件を説明するた
めの図であり、(a) は一般の撮像光学系において、本発
明の撮像光学系を満たすための条件を説明するための
図、(b) は後群の撮像素子直前のレンズが平凸レンズで
ある場合において本発明の撮像光学系を満たすための条
件を説明するための図、(c) は後群の撮像素子直前のレ
ンズが凸平レンズである場合において本発明の撮像光学
系を満たすための条件を説明するための図である。

【図４】本発明の第１実施例を示し、(a) は断面図、
(b) は(a) の要部を物体側からみた図である。

【図５】本発明の第２実施例を示し、(a) は断面図、
(b) は(a) の要部を物体側からみた図である。

【図６】本発明の第３実施例を示す断面図である。

【図７】(a) は本発明の第４実施例を示す要部断面図、
(b1)は本発明の第５実施例を物体側からみた光学部材の
形状を示す図、(b2)〜(b4)は光学部材の他の形状を示す
図である。

【図８】従来の撮像装置を示し、(a) は断面図、(b) は
(a) の要部を物体側からみた図である。

【図９】従来の撮像装置を示す断面図である。

【符号の説明】

１１カバーガラス１２カバーガラスの側面１３遮光マスク１４カバーガラスの物体側の面１５絞り１６不要周辺光１７光学部材１８撮像光学系の光軸１９光学部材の側面２０撮像素子の外接円２１接合面２２受光面側の面のカバーガラスと接していない部
分２３撮像光学系の射出瞳２４視野内の最周辺主光線２５出画エリアの角３１第１レンズ３２レーザーカット干渉フィルター３３第２レンズ３４色補正吸収フィルター３５第３レンズ３６光学部材３７カバーガラス３８レンズ枠３９ＣＣＤ枠４１間隔環４０，４３フレア絞り４２明るさ絞り４４ＣＣＤ４５ＣＣＤ枠の像側の面４６四隅の物体側の面４７接着剤４８カケ４９，５０，５１光学部材５２隙間５３接着剤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4C061 AA00 BB00 CC06 DD00 FF40 JJ06 JJ11 LL02 NN01 5C022 AA09 AC42 AC54 AC55 AC56 AC63 5C024 BA03 CA02 FA01 GA11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像光学系と撮像素子とを備えた撮像装
置において、前記撮像素子のカバーガラスの物体側に、
前記撮像素子の受光面の出画エリアの少なくとも１つの
対辺方向において前記カバーガラスに比べて外寸が大き
い光学部材を隣接配置したことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】前記光学部材の厚さを前記カバーガラス
の厚さに対して同じかそれ以下にしたことを特徴とする
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】前記光学部材の外径を前記カバーガラス
の外接円の外径以下又は前記撮像素子の外接円の外径以
下にしたことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】次の式(3) または式(4) を満たすことを
特徴とする請求項１に記載の撮像装置。Ｔ ≧ ０．０００２・ｎ／（２・Ｐ・ｔａｎ（１／２Ｆｎｏ））・・・(3) Ｔ ≧ ０．００１／Ｐ・・・・・(4) 但し、Ｔは前記光学部材と前記カバーガラスのトータル
の厚さ、ｎは前記光学部材の屈折率、Ｆｎｏは前記撮像
光学系のＦナンバー、Ｐは前記撮像素子の画素ピッチを
示す。
【請求項５】次の式(5) で求められる数値が最小とな
る方向において次の式(6) を満たすことを特徴とする請
求項４に記載の撮像装置。ＬＡＳ − ＩＨ・・・・・(5) ｓｉｎθ≦ｎ（ＬＡＳ−ＩＨ）／√（Ｔ²＋（ＬＡＳ−ＩＨ）²）・・・(6) 但し、ＬＡＳは前記撮像光学系の光軸から前記光学部材
の側面までの距離、ＩＨは前記撮像光学系の光軸から出
画エリアの角までの距離、θは出画エリアの角に向かう
主光線の前記光学部材へ入射する光軸との角度、ｎは前
記光学部材の屈折率、Ｔは前記光学部材と前記カバーガ
ラスのトータルの長さを示す。
【請求項６】前記光学部材と前記カバーガラスとは接
着されており、前記光学部材の中心が前記撮像素子の出
画エリアの中心とほぼ一致しており、接着剤は紫外線硬
化型または紫外線硬化と熱硬化との併用型であって、次
の式(7) 、(8) を満たすことを特徴とする請求項１にに
記載の撮像装置。Ｎｇ＜１．６・・・・・(7) ｜Ｎｇ−Ｎｃ｜＜０．１・・・・・(8) 但し、Ｎｇは前記光学部材または前記カバーガラスの屈
折率、Ｎｃは接着剤の屈折率を示す。