(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体を結像する撮像光学系と、前記物体を撮像する撮像素子と、前記撮像光学系からの光を前記撮像素子に導く導光体とを有し、
前記導光体は、前記撮像光学系からの光を伝送する複数の光導波路を有する第１の導光部と、該第１の導光部からの光を伝送する複数の光導波路を有する第２の導光部とを備え、
前記第１の導光部における前記撮像光学系の光軸から最も遠い光導波路の軸の前記光軸に対する傾斜角は、前記第２の導光部における前記光軸から最も遠い光導波路の軸の前記光軸に対する傾斜角とは異なり、
前記第１の導光部における前記複数の光導波路の夫々について、入射面の径は出射面の径よりも小さく、
前記第１の導光部において、前記光軸に最も近い光導波路は、前記光軸から最も遠い光導波路よりも短いことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記第１の導光部において、前記光軸に最も近い光導波路の出射面の径は、前記光軸から最も遠い光導波路の出射面の径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記第１の導光部において、入射面での前記複数の光導波路の配列間隔は、出射面での前記複数の光導波路の配列間隔よりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記第１の導光部の出射面は、物体側に向かって凸形状であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記第１の導光部の入射面は、物体側に向かって凹形状であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記撮像光学系の結像面は、物体側に向かって凹形状であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記導光体の中心像高での部分倍率は、前記導光体の周辺像高での部分倍率よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記第２の導光部の出射面は、平面であることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記第２の導光部における前記複数の光導波路の夫々について、入射面の径と出射面の径とは同じであることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記第１の導光部について、メリジオナル方向において隣り合う一対の光導波路の中心間の距離のメリジオナル方向の成分を第１の値、前記一対の光導波路の入射面における前記第１の値に対する出射面における前記第１の値の比の値を第２の値とするとき、前記光軸からの距離が互いに異なる第１及び第２の位置のそれぞれにおける前記第２の値は互いに異なることを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記導光体の部分倍率をＭＨｉ、前記撮像光学系の結像面でのディストーションの部分倍率をＭＬｉ、前記一対の光導波路の入射面における前記第１の値をＰ１ｉ、前記一対の光導波路の出射面における前記第１の値をＰ２ｉとするとき、各像高において以下の式を満たすことを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置。
０．５／ＭＬｉ≦Ｐ２ｉ／Ｐ１ｉ≦２．０／ＭＬｉ
【請求項１２】
前記第１の導光部における前記第２の値は、前記光軸から離れるにつれて大きくなることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記第１及び第２の導光部のうち、前記光軸に対する傾斜角が最も大きい光導波路を有する一方の導光部の前記第１の導光部の前記出射面における前記第１の値は、他方の導光部の前記第１の導光部の前記出射面における前記第１の値よりも大きいことを特徴とする請求項１０乃至１２の何れか一項に記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記第１の導光部の出射面での前記複数の光導波路の配列間隔と、前記第２の導光部の入射面での前記複数の光導波路の配列間隔とは、互いに異なることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか一項に記載の撮像装置。
【請求項１５】
前記導光体の部分倍率をＭＨｉ、前記撮像光学系の結像面でのディストーションの部分倍率をＭＬｉとするとき、各像高において以下の式を満たすことを特徴とする請求項１乃至１４の何れか一項に記載の撮像装置。
０．５／ＭＬｉ≦ＭＨｉ≦２．０／ＭＬｉ
【請求項１６】
物体を結像する撮像光学系と、前記物体を撮像する撮像素子と、前記撮像光学系からの光を前記撮像素子に導く導光体とを有し、
前記導光体は、前記撮像光学系からの光を伝送する複数の光導波路を有する第１の導光部と、該第１の導光部からの光を伝送する複数の光導波路を有する第２の導光部とを備え、
前記第１の導光部における前記撮像光学系の光軸から最も遠い光導波路の軸の前記光軸に対する傾斜角は、前記第２の導光部における前記光軸から最も遠い光導波路の軸の前記光軸に対する傾斜角とは異なり、
前記第２の導光部における前記複数の光導波路の夫々について、入射面の径は出射面の径よりも大きく、
前記第２の導光部において、前記光軸に最も近い光導波路は、前記光軸から最も遠い光導波路よりも長いことを特徴とする撮像装置。
【請求項１７】
前記第２の導光部において、前記光軸に最も近い光導波路の出射面の径は、前記光軸から最も遠い光導波路の出射面の径よりも大きいことを特徴とする請求項１６に記載の撮像装置。
【請求項１８】
前記第２の導光部において、入射面での前記複数の光導波路の配列間隔は、出射面での前記複数の光導波路の配列間隔よりも大きいことを特徴とする請求項１６又は１７に記載の撮像装置。
【請求項１９】
前記第２の導光部の入射面は、物体側に向かって凸形状であることを特徴とする請求項１６乃至１８のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項２０】
前記第１の導光部の出射面での前記複数の光導波路の配列間隔と、前記第２の導光部の入射面での前記複数の光導波路の配列間隔とは、互いに異なることを特徴とする請求項１６乃至１９のいずれか一項に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の光ファイバ（光導波路部材）を有する光ファイバ束（光導波路体）を備えた撮像装置が開発されている。
【０００３】
特許文献１には、光導波路体を構成する光導波路部材として、端面の大きさが互いに異なる光導波路部材を用いた撮像装置が開示されている。この撮像装置では、光導波路体の小さい側の端面を光入射面とし、光射出面である光導波路体の大きい側の端面に撮像手段を備えている。また、全ての光導波路部材は、両端の大きさの比が等しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−０８７３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、全ての光導波路部材において両端の大きさの比が等しいため、光入射面の像を光射出面へ伝送した際に像のディストーションを補正することはできない。
【０００６】
本発明はかかる課題を鑑みてなされたものであり、撮像装置において、撮像光学系で発生したディストーションを光導波路体で軽減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面としての撮像装置は、物体を結像する撮像光学系と、前記物体を撮像する撮像素子と、前記撮像光学系からの光を前記撮像素子に導く導光体とを有し、前記導光体は、前記撮像光学系からの光を伝送する複数の光導波路を有する第１の導光部と、該第１の導光部からの光を伝送する複数の光導波路を有する第２の導光部とを備え、前記第１の導光部における前記撮像光学系の光軸から最も遠い光導波路の軸の前記光軸に対する傾斜角は、前記第２の導光部における前記光軸から最も遠い光導波路の軸の前記光軸に対する傾斜角とは異なり、前記第１の導光部における前記複数の光導波路の夫々について、入射面の径は出射面の径よりも小さく、前記第１の導光部において、前記光軸に最も近い光導波路は、前記光軸から最も遠い光導波路よりも短いことを特徴とする。
また、本発明の他の側面としての撮像装置は、物体を結像する撮像光学系と、前記物体を撮像する撮像素子と、前記撮像光学系からの光を前記撮像素子に導く導光体とを有し、前記導光体は、前記撮像光学系からの光を伝送する複数の光導波路を有する第１の導光部と、該第１の導光部からの光を伝送する複数の光導波路を有する第２の導光部とを備え、前記第１の導光部における前記撮像光学系の光軸から最も遠い光導波路の軸の前記光軸に対する傾斜角は、前記第２の導光部における前記光軸から最も遠い光導波路の軸の前記光軸に対する傾斜角とは異なり、前記第２の導光部における前記複数の光導波路の夫々について、入射面の径は出射面の径よりも大きく、前記第２の導光部において、前記光軸に最も近い光導波路は、前記光軸から最も遠い光導波路よりも長いことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一側面としての撮像装置によれば、撮像光学系で発生したディストーションを軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態の撮像装置の構成を示す模式図。
【図２】光ファイバの中心間の距離を説明する模式図。
【図３】実施例１の撮像装置における像伝送手段の構成を示す模式図。
【図４】実施例１の撮像装置におけるディストーションに関するデータを示す図。
【図５】実施例４の撮像装置の構成を示す模式図。
【図６】実施例４の撮像装置におけるディストーションに関するデータを示す図。
【図７】実施例５の撮像装置の構成を示す模式図。
【図８】実施例５の撮像装置におけるディストーションに関するデータを示す図。
【図９】実施例６の撮像装置の構成を示す模式図。
【図１０】実施例６の撮像装置におけるディストーションに関するデータを示す図。
【図１１】実施例７の撮像装置の構成を示す模式図。
【図１２】実施例８の撮像装置の構成を示す模式図。
【図１３】実施例８の像伝送手段の構成を示す模式図。
【図１４】実施例９の撮像装置の構成を示す模式図。
【図１５】実施例１０の撮像装置の構成を示す模式図。
【図１６】実施例１１の撮像装置の構成を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施形態）
本実施形態の撮像装置１について、図１を参照して説明する。本実施形態では、撮像光学系で発生したディストーションを軽減することを目的とする。また、像伝達手段のディストーションの低減効果を自由に設定できるようにする。さらに、像伝達手段の入射面または／および射出面の面形状に自由度を持たせながら、ディストーションを低減することを目指す。
【００１１】
図１は、撮像装置１の構成図である。撮像装置１は、撮像光学系（結像光学系）２、光導波路体（導光体）３０、及び撮像素子であるＣＭＯＳセンサ４（以下、「センサ４」と呼ぶ）を有する。光導波路体３０は、第１の像伝送手段（第１の導光部、第１の光導波路群）である第１の光ファイバ束３１と、第２の像伝送手段（第２の導光部、第２の光導波路群）である第２の光ファイバ束３２とを有する。撮像光学系２で結像された被写体の像を光ファイバ束３１、３２によってセンサ４に伝送するように、撮像光学系２、第１の光ファイバ束３１、第２の光ファイバ束３２、及びセンサ４が配置されている。
【００１２】
撮像装置１は、撮像光学系２の結像倍率に像伝送手段の像伝送倍率を掛け合わせた撮像倍率（撮影倍率）により被写体の像を拡大してセンサ４で撮像する。センサ４に伝送された像もしくは撮像された画像には、像高毎に撮影倍率がある。ここで、中心像高の撮影倍率に対する各像高の撮影倍率の比を部分倍率と定義する。式（１）に示したように、部分倍率ＭｂはディストーションＤｉｓｔを像高Ｙで微分したものである。この部分倍率Ｍｂを所望の値に設定することにより、ディストーションを補正することができる。
【００１３】
【数１】
0006598535.tif 000002
【００１４】
第１の光ファイバ束３１は、撮像光学系２からの光を第２の光ファイバ束３２へと導く複数の光ファイバ３１ｃにより構成されている。具体的には、各光ファイバ３１ｃが、撮像光ＢＭを撮像光学系２を介して受光し、光ファイバ３１ｃ内を伝搬させて第２の光ファイバ束３２へと導いている。第１の光ファイバ束３１は、一端から他端に掛けてコア部の径が変化するテーパー型の光ファイバ３１ｃを複数本束ねたものである。
【００１５】
テーパー型の光ファイバとは、光ファイバの軸ＶＦに対する光ファイバの側面の傾きが０．０（ｄｅｇ）より大きく９０．０（ｄｅｇ）より小さい光ファイバのことである。なお、本明細書では、光ファイバの軸ＶＦに対する光ファイバの側面の傾きのことをテーパー角と呼ぶ。ストレート型の光ファイバは、テーパー角が０°であるとみなす。光軸ＶＦの定義については、後述する。
【００１６】
ここで、光ファイバにおいて、光ファイバの光入射面のコア部の径をＤａ、光ファイバの光射出面のコア部の径をＤｂとし、コア部の径Ｄａに対するコア部の径Ｄｂの比Ｄｂ／Ｄａをテーパー比Ｒｔとする。光ファイバ束３１を構成する複数の光ファイバ３１ｃは、テーパー比Ｒｔが１より大きいことが望ましい。
【００１７】
第２の光ファイバ束３２は、第１の光ファイバ束３１からの光をセンサ４へと導く複数のストレート型の光ファイバ３２ｃにより構成されている。具体的には、各光ファイバ３２ｃが、第１の光ファイバ束３１からの撮像光ＢＭを受光し、光ファイバ３２ｃ内を伝搬させてセンサ４の各画素へと導いている。撮像光ＢＭは、撮像光学系２で結像されて絞り２ｃの開口を通り光ファイバ３１ｃに入射しうる光である。
【００１８】
第１の光ファイバ束３１の光入射面３１ａは、平面であり、より具体的には、撮像光学系２の結像面とほぼ同形状の平面形状である。第１の光ファイバ束３１の光射出面３１ｂは、撮像光学系２に対して凸面の曲面形状である。第１の光ファイバ束３１の光射出面３１ｂは、ガラスレンズと同様の球面研磨加工によって滑らかな光学面が形成される。この加工技術により光射出面３１ｂの表面で発生する散乱を抑えることができる。
【００１９】
また、第２の光ファイバ束３２の光入射面３２ａは、撮像光学系２に対して凸面であり、第１の光ファイバ束３１の光射出面３１ｂとほぼ同形状の凸面形状である。そして、第２の光ファイバ束３２は、その光入射面３２ａと第１の光ファイバ束３１の光射出面３１ｂとが密着するように配置されている。このように配置することにより、第１の光ファイバ束３１の射出面３１ｂから第２の光ファイバ束３２の入射面３２ａへ像をぼかすことなく伝送できる。
【００２０】
一方、第２の光ファイバ束３２の光射出面３２ｂは平面形状である。そして、第２の光ファイバ束３２は、その光射出面３２ｂとセンサ４の光入射面とが密着するように配置されている。第２の光ファイバ束３２の光入射面３２ａも、光射出面３１ｂと同様に平面研磨加工により光学面が形成され、各接続面における密着性が向上している。
【００２１】
第１の光ファイバ束３１の各光ファイバ３１ｃは、第２の光ファイバ束３２の１つ又は複数の光ファイバ３２ｃと接続されている。具体的には、第１の光ファイバ束３１の各光ファイバ３１ｃは、１以上の（１つ又は複数の）光ファイバ３２ｃと接続している。その際、光軸ＡＸから離れた位置に配置されている光ファイバ３１ｃのそれぞれの光軸ＡＸに対する傾斜角又はテーパー角は、該光ファイバ３１ｃと接続されている光ファイバ３２ｃの傾斜角又はテーパー角と異なっている。本実施形態では、第１の光ファイバ束３１の周辺部にある各光ファイバ３１ｃは、光軸ＡＸに対して傾斜した構成となっている。それに対し、第２の光ファイバ３２の各光ファイバ３２は、光軸ＡＸと平行に配置している。なお、光導波路体３０は、同じ傾斜角の光ファイバ３２ｃが接続されている第１の光ファイバ束３１の光ファイバ３１ｃを含んでいてもよい。
【００２２】
なお、各ファイバ３１ｃの傾斜角は、その光ファイバ３１ｃに入射する撮像光ＢＭが光ファイバ３１ｃ内で全反射する条件を満たすように設定されている。この構成により、第１の光ファイバ束３１の周辺部の光ファイバ３１ｃの透過率の低下が抑制される。
【００２３】
なお、撮像光学系２の光軸ＡＸは、撮像光学系（レンズ）２の射出瞳の中心を通り、センサ４の受光面に垂直な直線のことである。また、光軸ＡＸは、光ファイバ束３１の光入射面３１ａの中心を通っている。つまり、撮像光学系２の射出瞳の中心と光ファイバ束３１の光入射面３１ａの中心とを結ぶ直線は光軸ＡＸと一致している。
【００２４】
また、図１（ｂ）は、センサ４の受光面に平行な、第２の光ファイバ束３２の断面の一部である。この断面内で、コア部２３ｃｏは三角格子状に配置されており、コア部３２ｃｏの間にクラッド部３２ｃｌが配置されている。このように、各光ファイバ３２ｃは、コア部３２ｃｏとコア部３２ｃｏの周りに配置されたクラッド部３２ｃｌとで構成されている。なお、図１（ｂ）では、コア部３２ｃｏは三角格子状に配置されているが、これに限定されるものではない。
【００２５】
例えば、コア部３２ｃｏは正方格子状や斜方格子状など任意の格子状に配置されていてもよい。また、クラッド部３２ｃｌがコア部３２ｃｏの間に配置されるのであれば、コア部３２ｃｏはランダムに配置されていてもよい。さらに、コア部３２ｃｏが格子状に配置された領域とコア部３２ｃｏがランダムに配置された領域とが混在する光ファイバ束を用いることも可能である。第１の光ファイバ束３１も同様に、コア部３１ｃｏと、コア部３１ｃｏの周りに配置されたクラッド部３１ｃｌとで構成される。また、クラッド部３１ｃｌに光吸収層が追加されてもよい。また、光導波路部材３ｃとして、クラッド部３１ｃを設けず、光導波路部材３ｃの導光方向と垂直な面内に屈折率分布を持たせて光を閉じ込めて導光する構成のものを用いることもできる。
【００２６】
第２の光ファイバ束３２の各光ファイバ３２ｃは、センサ４の各画素と１対１で対応していてもよいし、そうでなくてもよい。例えば、光ファイバ３２ｃを伝搬する撮像光ＢＭの一部の光は、センサ４のある画素で受光され、それ以外の光が別の画素で受光される構成であってもよい。また、センサ４のある画素が、複数の光ファイバ３２ｃをそれぞれ伝播した撮像光ＢＭを受光する構成であってもよい。
【００２７】
本実施形態では、第１の光ファイバ束３１の光射出面（出射面）３１ｂと第２の光ファイバ束３２の光入射面（入射面）３２ａとは密着して接続されており、この接続面が撮像光学系２に対して凸面となっている。そのため、光軸ＡＸからの距離に応じて、各光ファイバ（光導波路）３１ｃ、３２ｃの長さが異なる。具体的には、第１の光ファイバ束３１の光ファイバ３１ｃは光軸ＡＸから相対的に遠い位置にある程長く、第２の光ファイバ束３２の光ファイバ３２ｃは光軸ＡＸから相対的に遠い位置にある程短い。すなわち、第１の光ファイバ束３１において、光軸ＡＸに最も近い光ファイバは、光軸ＡＸから最も遠い光ファイバよりも短くなっている。一方、第２の光ファイバ束３２において、光軸ＡＸに最も近い光ファイバは、光軸ＡＸから遠い光ファイバよりも長くなっている。
【００２８】
ここで、図２を用いて、本明細書で使用する用語の定義について説明する。図２は、第１の光ファイバ束３１のメリジオナル方向において並んだ３つの光ファイバの模式図を示す。なお、ここで説明する定義は、第１の光ファイバ束３１に限らず、第２の光ファイバ束３２についても適用できる。
【００２９】
メリジオナル方向とは、光軸ＡＸを中心とした径方向であり、図２ではＹ方向と記している。なお、Ｚ方向は、光軸ＡＸと平行な方向である。図２で示すように、Ｙ方向において隣り合うペアの光ファイバについて、光ファイバ束３の隣り合うペアの光ファイバそれぞれの光入射面の中心間の距離をＰａとし、その距離Ｐａのメリジオナル方向の成分をＰａ’とする。また、光ファイバ束３１の光射出面３１ｂにおける隣り合うペアの光ファイバそれぞれの光射出面の中心間の距離をＰｂとし、その距離Ｐｂのメリジオナル方向の成分をＰｂ’とする。本実施形態では、光入射面３１ａが光軸ＡＸと垂直な平面であるため、ＰａとＰａ’とは等しい。
【００３０】
また、Ｙ方向に隣り合うペア（一対）の光ファイバにおいて、光入射面３１ａにおける隣り合うペアの光ファイバの中心間の距離Ｐａに対する光ファイバ束３１の光射出面３１ｂにおける隣り合うペアの光ファイバの中心間の距離Ｐｂの比の値Ｐｂ／Ｐａを値Ｒｐとする。同様に、比の値Ｐｂ’／Ｐａ’を値Ｒｐ’とする。さらに、以降の説明では、光軸ＡＸにおける位置が等しい断面内において、Ｙ方向に隣り合うペアの光ファイバの中心間のＹ方向における距離をファイバピッチ（配列間隔）と呼ぶ。以降、光ファイバ束３の隣り合うペアの光ファイバそれぞれの中心間の距離のメリジオナル方向の成分（Ｐａ’、Ｐｂ’）を第１の値、光入射面における第１の値に対する光射出面における第１の値の比の値（Ｒｐ’）を第２の値と呼ぶ。
【００３１】
また、図３（ａ）、図３（ｂ）を用いて光ファイバ３１ｃ、３２ｃの撮像光学系２の光軸ＡＸに対する傾斜角αについて説明する。以降、光ファイバ３１ｃについて説明するが、光ファイバ３２ｃについても同様に定義する。図３（ａ）で、傾斜角αは、光ファイバ３１ｃの軸ＶＦと光軸ＡＸとがなす０．０以上９０．０（ｄｅｇ）未満の角である。傾斜角αのうち、光軸ＡＸから最も遠い位置にある光ファイバ３１ｃの軸と光軸ＡＸとがなす角を最大傾斜各αｍｘとする。
【００３２】
本実施形態の光ファイバ３１ｃは、コア部の太さが場所によって異なっている。また、光ファイバ３１ｃ、３２ｃの形状は、直線上でも良いし湾曲上であってもよい。また、本実施形態では、光軸ＡＸと平行な光ファイバと光軸ＡＸと平行でない光ファイバとを有する。このため、光ファイバ３１ｃの軸ＶＦを、図３（ｂ）を参照して以下のように定義する。軸ＶＦは、光ファイバ３１ｃの光入射面３１ｃａにあるコア部の断面の中心点（重心）Ａと、中心点Ａから光軸ＡＸ方向に光ファイバ３１ｃの光入射面３１ｃａのコア部の径の大きさＤａだけコア部の内部に進んだ位置における光入射面３１ｃａと平行なコア部の断面ＳＢの中心点（重心）Ｂと、を結ぶ直線である。
【００３３】
第１の光ファイバ束３１の光ファイバ３１ｃの軸ＶＦは、頂点Ｐｔが一致するように配置されている。第１の光ファイバ束３１のファイバピッチは、光軸ＡＸ方向における位置が等しい断面内では同じであり、各ファイバ３１ｃの頂点Ｐｔから近い程小さくなる。そのため、接続面を撮像光学系２に対して凸面にして、光軸ＡＸから相対的に遠い位置にある光ファイバ３１ｃ程長くなる構成にすることにより、光軸ＡＸから相対的に遠い位置にある程、第２の値Ｒｐ’が大きくなる。そのため、光ファイバ束３１の光射出面３１ｂ上では、光軸ＡＸから離れるに従い、像を拡大する作用がより大きくなる。この拡大の作用により、撮像光学系２で生じた負のディストーション、曲面形状の結像面上の像を平面形状のセンサ４の受光面へ伝送する際に生じる負のディストーションを軽減することができる。
【００３４】
直線型の光ファイバ３２ｃは、光軸ＡＸからの相対的に遠い位置にある程短くなる。直線型の光ファイバ３２ｃは、光入射面３２ｃａのコア部の径Ｄａと射出面３２ｃｂコア部の径Ｄｂとが同じであるため、テーパー比Ｒｔは１となる。すなわち、第２の値Ｒｐ’は１となる。そのため、第２の光ファイバ３２は、像の拡大・縮小に影響を与えない。光ファイバ３１ｃで拡大された像は、拡大・縮小されることなく各ファイバ３２ｃの光射出面３２ｃｂから射出する。そのため、結果として、負のディストーションを軽減した像が第２の光ファイバ束３２から射出される。
【００３５】
本実施形態では、第１の光ファイバ束３１と第２の光ファイバ束３２との接続面３１ｂ、すなわち第１の光ファイバ束３１の光射出面３１ｂが曲面を含むようにする。このような構成にすることにより、第１の光ファイバ束３１及び第２の光ファイバ束３２のうち、少なくとも像の拡大・縮小を行う光ファイバ束を構成する複数の光ファイバそれぞれの長さが光軸からの距離に応じて変化する。そのため、光ファイバ束３１は、光軸ＡＸからの距離に応じて第２の値Ｒｐ’が変化する。その結果、光軸ＡＸからの距離に応じて像の拡大・縮小を行う部分倍率を変更することができ、ディストーションを軽減した撮像装置を得ることができる。なお、第１の光ファイバ束３１の光射出面３１ｂのうちディストーションを軽減する必要がない領域は曲面でなく、平面や別の曲面形状等にしてもよい。
【００３６】
本実施形態の原理によれば、撮像光学系２で発生したディストーションを軽減できる。また、画角よりも小さな傾斜角の光導波路を有する像伝送手段を用いた場合においてもディストーションを良好に補正することができる。
【００３７】
ディストーションは、画像処理を用いても軽減することが可能である。しかし、画像処理の場合、ディストーションの軽減に関する計算に時間がかかる。そのため、写真を撮影した直後に画像を確認したくても、直ぐに画像を表示できないことがある。動画の場合には、３０ｆｐｓ又は６０ｆｐｓ等のフレームレートで撮影されるため、ディストーションの軽減のための画像処理に要する時間の影響はより大きくなる。また、近年では、画像の画素数が多くなっており、画素数が多いほど計算時間が長くなりなるため、画像処理により時間がかかる。
【００３８】
それに対し、本実施形態によれば、センサ４において、像伝送手段である光ファイバ束によってディストーションが軽減された像を撮像できる。よって、ディストーションの軽減に要する時間を、画像処理を用いる場合よりも短くすることができる。また、動画を撮る場合、又は画素数が多い場合等でも、画像をリアルタイムで表示できるメリットがある。すなわち、本実施形態によれば、画像処理によるディストーション補正と比較して、解像度の劣化を低減することができ、高品位で高解像度な画像を提供できる。
【００３９】
（実施例１）
本実施例は、図１に示した撮像装置１と同様の構成である。撮像光学系２は最大画角±６０ｄｅｇであり、図示しない被写体の像を結像面上に結像する。表１に本実施例の光ファイバ束３１、３２とセンサ４の構成を詳細に示す。
【００４０】
【表１】
0006598535.tif 000003
【００４１】
図３（ａ）は、本実施例で用いた第１の光ファイバ束３１及び第２の光ファイバ束３２の構成を示す図である。第１の光ファイバ束３１はテーパー型の光ファイバ３１ｃを複数有し、その光射出面３１ｂは物体側に凸を向けた球面形状である。
【００４２】
図４（ａ）〜（ｄ）を参照して、第１の光ファイバ束３１によって撮像光学系２で発生したディストーションを補正する方法について説明する。まず、図４（ａ）に本実施例における第１の光ファイバ束３１の光射出面３１ｂにおける各光ファイバ３１ｃのファイバピッチを示す。なお、第２の光ファイバ３２の光ファイバ３２ｃそれぞれの光入射面３２ｃａ及び光射出面３２ｃｂのファイバピッチは、６．０μｍである。また、各光ファイバ３１ｃ、３２ｃは、曲率半径が＋３６．６ｍｍのものを用いた。
【００４３】
図４（ａ）のグラフの横軸は像高比である。像高比は、第１の光ファイバ束３ａの射出面３０３における中心軸ＣＸ（撮像光学系の光軸ＡＸ）上の像高を中心像高、光軸ＡＸから最も離れている像高を周辺像高とし、中心像高を「０」、周辺像高を「１」としたときの像高比を示している。なお、中心像高や周辺像高は本来、センサ４上で定義される像高であるが、ここではセンサ４上で中心像高や周辺像高へ到達する光束の主光線が第１の光ファイバ束３１の各面を通過する位置のことを示す。
【００４４】
グラフの縦軸は、ファイバピッチである。第１の光ファイバ束３１を構成する複数の光ファイバ３１ｃそれぞれのファイバピッチは、光射出面３１ｂの中心像高から周辺像高へ向かうにしたがって大きくなり、具体的には中心像高で３．９μｍ、周辺像高で８．２μｍである。第１の光ファイバ束３１を構成する複数の光ファイバ３１ｃは、光入射面３１ｃａにおけるファイバピッチが全て同じで、３．０μｍである。そのため、全ての光ファイバ３１ｃにおいて、第２の値Ｒｐ’が１より大きい。よって、撮像光学系２で結像された像は、第１の光ファイバ束３１を伝送する際に拡大される。
【００４５】
図４（ｂ）に本実施例における第１の光ファイバ束３ａの部分倍率軽減効果を示す。図４（ｂ）のグラフの横軸は像高比であり、縦軸は第１の光ファイバ束３ａの部分倍率軽減効果を示している。ここで、部分倍率軽減効果とは、第１の光ファイバ束３１が光入射面３１ａから光射出面３１ｂに光を伝送する際に生じる中心像高における拡大率Ｍｏと、各像高における拡大率Ｍｉとの比（Ｍｉ／Ｍｏ）であると定義する。なお、本実施形態においては、Ｍｏが１．３倍、周辺像高における拡大率Ｍｉは２．７倍である。
【００４６】
図４（ｂ）に示したように、光軸ＡＸから遠くに配置されている光ファイバ３１ｃほど部分倍率軽減効果が増加している。部分倍率軽減効果は、中心像高でＭＨ＝１．０倍、周辺像高でＭＨ＝２．１倍である。そのため、光軸ＡＸから遠い光ファイバ３１ｃを伝送した像ほど拡大率が高くなり、中心像高から周辺像高にかけて像を縮小するような負のディストーションを低減できる。
【００４７】
図４（ｃ）にディストーション補正効果を示した。ディストーション補正効果は、上述の部分倍率軽減効果ＭＨから求めることができる。中心像高から任意の像高までのデータ数をｉ（個）としたとき、任意の像高における実像高Ｙｉは（２）式で算出することができる。
【００４８】
【数２】
0006598535.tif 000004
【００４９】
また、理想像高をＹｏ、実像高をＹｉとすると、ディストーションＤｉｓｔは一般的に（３）式で定義される。
【００５０】
【数３】
0006598535.tif 000005
【００５１】
このとき、理想像高Ｙｏを（４）式で示す。
Ｙｏ＝ｉ  ・・・（４）
【００５２】
（２）〜（４）式より、各像高のディストーション補正効果ＤＨは（５）式で計算できる。
【００５３】
【数４】
0006598535.tif 000006
【００５４】
図４（ｃ）のグラフに示した通り、本実施例の第１の光ファイバ束３１のディストーション補正効果は、中心像高から周辺像高へ向かうに連れて徐々に増加する。５割像高（像高比０．５）では＋３．８％、８割像高（像高比０．８）では＋１１．８％、１０割像高（像高比１．０）では＋２３．７％であり、ディストーション補正効果を発揮することができる。
【００５５】
図４（ｃ）には、撮像光学系２によって生じたディストーションを点線で示している。中心像高から周辺像高へ向かうにしたがって、負のディストーションが大きくなり、５割像高で−３．４％、８割像高では−１２．４％、周辺像高で−２１．４％と大きなディストーションが発生する。
【００５６】
図４（ｃ）の丸で示した線は、第１の光ファイバ束３１を通過した後の像のディストーションを示している。第１の光ファイバ束３１の各像高におけるディストーション補正効果は上述の通りであり、撮像光学系２によって生じるディストーションの符号を逆にしたものとほぼ同等となっている。このディストーション補正効果により、第１の光ファイバ束３１は、撮像光学系２で発生したディストーションを相殺する。その結果、図４（ｃ）に示したように、第１の光ファイバ束３１の入射面３１ａ上で発生していたディストーションが、第１の光ファイバ束３１を通過した後には低減されている。
【００５７】
撮像光学系２で発生したディストーションを補正するためには、撮像光学系２の結像面で発生したディストーションと光ファイバ束が有するディストーション補正効果とが相殺関係になる必要がある。そのためには、撮像光学系の結像面で発生した任意の位置におけるディストーションの部分倍率ＭＬと光ファイバ束の部分倍率軽減効果ＭＨとが相殺関係となることが重要である。ここで言う相殺関係とは、（６）式に示したように、掛け合わせたときに１になる逆数の関係である。
【００５８】
【数５】
0006598535.tif 000007
【００５９】
ここでは、ディストーションが良好に軽減されているとみなせるのは、ディストーションが２０％以下に軽減されていることを示すものとする。ディストーションを２０％以下に軽減するためには、部分倍率は凡そ２倍まで許容できる。よって、実質的には、部分倍率ＭＬは（７）式の関係を満たしていればディストーションを良好に軽減できる構成となる。
０．５／ＭＬｉ≦ＭＨｉ≦２．０／ＭＬｉ  ・・・（７）
【００６０】
また、ペアの光導波路部材の光入射面における第１の値をＰ１ｉ、ペアの光導波路部材の光射出面における第２の値をＰ２ｉとすると、（８）式の関係を満たす場合、ディストーションを良好に軽減できるといえる。
０．５／ＭＬｉ≦Ｐ２ｉ／Ｐ１ｉ≦２．０／ＭＬｉ  ・・・（８）
【００６１】
撮像光学系２の結像面で発生するディストーションの部分倍率ＭＬは、結像面上の像高の垂直方向における成分ＹＶと、理想的なｆ×ｔａｎω特性の１区間のピッチΔＹＶｏとで決定される。具体的には、部分倍率ＭＬは（９）式で求めることができる。
【００６２】
【数６】
0006598535.tif 000008
【００６３】
ここで、理想的なｆ×ｔａｎω特性の１区間のピッチΔＹＶｏは（１０）式で表される。
【００６４】
【数７】
0006598535.tif 000009
【００６５】
ただし、ｆは撮像光学系の焦点距離、ωｍａｘは撮像光学系の最大画角、ｎは光軸上から最大像高までの区間数である。
【００６６】
このようにして結像面２１で発生するディストーションの部分倍率ＭＬから、第１の光ファイバ束３１と第２の光ファイバ束３２との接続面３１ｂの曲面の形状を決定すればよい。このように、第１の光ファイバ束３１にストレート型の第２の光ファイバ束３２を接合することで、第１の光ファイバ束３１の射出面３１ｂの形状を所望の形状に設定できる。つまり、第１の光ファイバ束３１ｂの射出面（接合面）３２ｂはディストーション補正に適した形状に設定できる。第１の光ファイバ束３１の光入射面３１ａ及び第２の光ファイバ束３２の光射出面３２ｂの形状は、撮像光学系２の結像面の形状やセンサ４の撮像面の形状に合わせることができるため、入出力面で画像がぼけない形状に設定できる。これにより、第１の光ファイバ束３１と第２の光ファイバ束３２との接合面の形状を、ディストーションの低減に適した形状にできるので、ディストーション軽減効果を高めることができる。
【００６７】
（実施例２）
本実施例の撮像装置は、第２の光ファイバ束３２は実施例１と同様に、直線型の光ファイバであるが、そのファイバピッチが実施例１と異なる。具体的には、本実施例の第２の光ファイバ束３２のファイバピッチは、実施例１の第２の光ファイバ束３２のファイバピッチよりも小さい。
【００６８】
また、本実施例の第１の光ファイバ束３１の光射出面３１ｂにおけるファイバピッチが３．９〜８．２μｍ程度であるのに対し、第２の光ファイバ束３２ｎファイバピッチは約３．０μｍである。すなわち、第２の光ファイバ束３２のファイバピッチは、第１の光ファイバ束３１の光射出面３１ｂにおけるいずれのペアの光ファイバのファイバピッチよりも小さい。このように、第１の光ファイバ束３１と第２の光ファイバ束３２とのファイバピッチに差を付けることにより、モアレが見えにくくなり高品位な画像を提供できる。
【００６９】
さらに、第１の光ファイバ束３１の光射出面３１ｂと第２の光ファイバ束３２の光入射面３２ａそれぞれの光ファイバ３１ｃ、３２ｃはその中心が重なっていない。そのため、接合面３１ｂにおける画像伝達の際に、解像度（横分解能）やＭＴＦ（コントラスト）が低下することがある。本実施例の第２の光ファイバ束３２は光入射面３２ａのファイバピッチが細かいので、画像の解像度やＭＴＦの低下を低減できる。これにより、実施例１の撮像装置よりも更に高品位で高解像度な画像を提供することができる。
【００７０】
本実施例の撮像素子４はカラー画像を撮影可能なＣＭＯＳセンサである。撮像素子４には画素構造が形成され、各画素に緑色又は赤色又は青色のカラーフィルタが設置されている。光導波路体３０の各光ファイバ３１ｃ、３２ｃが赤色、緑色、青色の各波長域の光を伝播するので、１本の光ファイバから撮像できる色が異なる複数の画素に画像を伝達することができる。
【００７１】
カラー画像では緑色の画素の中心同士のを結ぶ直線の距離が最も短く、画素ピッチの２倍である。本実施例では画素ピッチが７．５μｍであり、緑色の画素は１５μｍピッチで配置される。
【００７２】
本実施例の第１の光ファイバ束３１の光射出面３１ｂのファイバピッチは３．９〜８．２μｍである。また、第２の光ファイバ束３２のファイバピッチは３．０μｍである。これらの第１、第２の光ファイバ束３１、３２のファイバピッチは、緑色の画素ピッチよりも小さい。これにより、光導波路体３０は、撮像素子４に対して十分なサンプリング数を有し、解像度（横分解能）を劣化させることなくディストーションを軽減することができる。
【００７３】
（実施例３）
本実施例の撮像装置は、１本のファイバが第１の光ファイバ束３１の光ファイバ３１ｃと第２の光ファイバ束３２の光ファイバ３２ｃを兼ねている点が、実施例１と異なる。すなわち、本実施例の光導波路体３０は、その光入射面３１ａから光射出面３２ｂまで１本のつながった光ファイバを束ねて構成されている。
【００７４】
各光ファイバは、光入射面３１ａ側では拡大型のテーパー型の光ファイバであり、光入射面３１ａから光射出面３２ｂへ向かう途中でストレート型に形状が変化する。また、形状が変化するとともに傾斜角αが変化する。この場合、テーパー型の光ファイバで構成されている部分を第１の像伝送手段３１、ストレート型の光ファイバで構成されている部分を第２の像伝送手段３２として、傾斜角αが変化している位置の軌跡を第１の像伝送手段３１の光射出面（接続面）３１ｂとする。すなわち、傾斜角αが変化している位置を含む面より物体側を第１の像伝送手段３１、センサ４側（撮像素子側）を第２の像伝送手段３２とする。接続面３１ｂの形状は、実施例１と同様の曲面を含む。そのため、本実施例の撮像装置によれば、撮像光学系で発生した負のディストーションを軽減できる。
【００７５】
本実施例のように、傾斜角及びテーパー角が変化する光ファイバを複数束ねた光導波路体３０を用いる場合、光入射面３１ａのファイバピッチと光射出面３２ｂのファイバピッチとの比の値Ｒｐを考えれば、ディストーション低減効果を求めることができる。さらに、本実施例の光導波路体３０は、光入射面３１ａから光射出面３２ｂまで１本の光ファイバを伝搬するようにしたため、光量ロスを軽減することができる。
【００７６】
（実施例４）
本実施例の撮像装置５１について、図５を参照して説明する。撮像装置５１は、第２の光ファイバ束３２の光射出面３２ｂの形状を変更した点と、第２の光ファイバ束３２の光射出面３２ｂからの光をセンサ４に結像するリレー光学系６を追加した点が、実施例１と異なる。また、第１の光ファイバ３１のディストーション補正効果を変更した点が、実施例１と異なる。表２に本実施例の光ファイバ束３１、３２とセンサ４の構成を示す。
【００７７】
【表２】
0006598535.tif 000010
【００７８】
第２の光ファイバ束３２の光射出面３２ｂは、撮像光学系２に凸面を向けた曲率半径５６．６ｍｍの球面形状である。この球面形状は、リレー光学系６の像面湾曲の形状に合わせており、これによって、リレー光学系６は、第２の光ファイバ束３２から伝送された像を、ピントが合った状態でセンサ４に結像する。
【００７９】
図６（ａ）に、撮像光学系２によって発生するディステーションを点線で示し、リレー光学系６によって発生するディストーションをバツ印で示した。撮像光学系２によって発生するディストーションは、実施例１と同様である。リレー光学系６によって発生するディストーションは、中心像高から周辺像高にかけて大きくなり、５割像高で−０．５％、８割像高で−４．１％、１０割像高で−１１．９％である。
【００８０】
図６（ａ）には、第１の光ファイバ束３１のディストーション補正効果を実線で示している。本実施例１の第１の光ファイバ束３１は、正の方向にディストーションを補正する効果があり、中心像高から周辺像高に向かうにしたがって、ディストーション補正量が大きくなる。具体的には、ディストーション補正量は、５割像高で＋４．６％、８割像高で＋１５．３％、１０割像高で＋３９．６％である。本実施例における光ファイバ束３はディストーション補正効果が、撮像光学系２とリレー光学系６とで発生したそれぞれのディストーションの和を相殺するように設定している。その結果、センサ４の撮像面では、図６（ａ）に丸印で示したように、ディストーションが低減されている。
【００８１】
図６（ａ）において、リレー光学系６で結像された像に残存するディストーションは、５割像高で＋０．７％、８割像高で−１．３％、１０割像高で＋６．３％である。全像高において１０％以下の小さなディストーション量となり、ディストーションを良好に低減できている。
【００８２】
図６（ｂ）に本実施例の第１の光ファイバ束３１の光射出面３１ｂにおけるファイバピッチを示す。第１の光ファイバ束３１を構成する光ファイバ３１ｃそれぞれのファイバピッチは、３．９〜１５．０μｍで変化する。このように、光軸ＡＸに対して傾斜している第１の光ファイバ束３１と、第１の光ファイバと異なる傾斜角を有する第２の光ファイバ束３２とを接合する接合面３１ａを曲面を含む形状にする。このような構成にすることによって、撮像光学系２及びリレー光学系６で発生したディストーションを低減することができる。本実施例の光ファイバ束を用いれば、複数の結像光学系で発生したディストーションを良好に低減することができる。
【００８３】
また、撮像光学系２の結像面の形状で決まる第１の光ファイバ束３１の光入射面３１ａや、センサ４の撮像面の形状で決まる第２の光ファイバ束３２の光射出面３２ｂの形状に関わらず、接続面の形状を設定することができる。そのため、ディストーション補正効果と像面湾曲補正効果とを同時に発揮することができる。すなわち、ディストーション及び像面湾曲が発生する場合でも、ディストーションや像面湾曲を低減でき、ピントが合った高品位な画像を取得できるようになる。
【００８４】
さらに、結像光学系の構成によってディストーションや像面湾曲を含む収差を同時に補正するためには、多くのレンズを組み合わせる必要があった。しかし、本実施例の光ファイバ束３１、３２を用いることにより、結像光学系の構成を簡単にすることが可能となり、レンズ枚数の削減、小径化、全長の短縮、又は高解像度化などの利点を提供することもできる。
【００８５】
（実施例５）
図７を参照して、本実施形態の撮像装置７１の構成を説明する。図７は、撮像装置７１の構成図である。本実施形態では、実施形態１の撮像光学系２としてボールレンズを用いた点と、第１の光ファイバ束３１の光入射面３１ａをボールレンズ２に対して凹面の球面形状とした点が、実施形態１と異なる。
【００８６】
第１の光ファイバ束３１の光入射面３１ａは、ボールレンズ２の結像面とほぼ同形状の凹面形状である。第１の光ファイバ束３１の光入射面３１ａは、ガラスレンズと同様の球面研磨加工によって滑らかな光学面が形成される。なお、本実施形態における撮像光ＢＭは、絞り２ｃの開口を通り光ファイバ３１ｃに入射しうる光であり、絞り２ｃの開口の中心を通る主光線ＰＲや、絞り２ｃの開口で規定される上側マージナル線ＮＲ、下側マージナル線ＭＲが含まれる。
【００８７】
第１の光ファイバ束３１は、各光ファイバ３１ｃの軸ＶＦが光軸ＡＸ上の頂点Ｐｔと交わるように配置されており、光ファイバ３１ｃの軸ＶＦと光軸ＡＸとがなす傾斜角αは、光軸ＡＸからの距離に応じて変化する。
【００８８】
本実施形態でも、第１の光ファイバ束３１と第２の光ファイバ束３２との接続面を曲面としている。上述の通り、テーパー型の第１の光ファイバ束３１において、光軸ＡＸ方向の位置が同じ場合は、各光ファイバ３１ｃのコア部の径は同じ大きさである。そのため、接続面を曲面として各光ファイバ３１ｃの射出面の光軸ＡＸ方向の位置を変更することにより、ディストーションを低減できる。
【００８９】
また、本実施形態では、第１の光ファイバ束３１の光入射面３１ａをボールレンズ２に対して凹面とすることにより、光軸ＡＸからの距離に応じて、光ファイバ３１ｃそれぞれの入射面３１ｃａの光軸ＡＸ方向の位置が変わる。具体的には、頂点Ｐｔからの距離は、光軸ＡＸ上で最も長くなり、光軸ＡＸから遠くなるに従って短くなる。
【００９０】
さらに、各光ファイバ３１ｃのコア部の光軸ＡＸと垂直な垂直方向（Ｙ方向）における長さ（ファイバピッチ）が、ディストーションの低減に影響を与える。光入射面３１ａをボールレンズ２に対して凹面となる球面形状にすると、光入射面３１ａの法線の傾きの影響により、各光ファイバ３１ｃのファイバピッチＰａ’は（１１）式で表せる。ここで、光入射面３１ａの法線と光軸ＡＸとがなす角の大きさをβ、隣り合う光ファイバ３１ａの中心間の距離をＰａとする。
Ｐａ’＝Ｐａ×ｃｏｓβ  ・・・（１１）
【００９１】
このように、光ファイバ３１ｃのファイバピッチＰａ’は、光入射面３１ａの法線の傾きによって変化する。そのため、ファイバピッチＰａ’は、光軸ＡＸから周辺部へ向かうにつれて小さくなる。
【００９２】
光入射面３１ａをボールレンズ２に対して凹面となる球面形状としたことにより、図８（ａ）に破線で示したように第１の光ファイバ束３１ａの光入射面３１ｃａにおけるファイバピッチは、光軸ＡＸ上から周辺部へ向かうに従って小さくなる。そのため、各光ファイバ３１ｃの第２の値Ｒｐ’をより大きくすることができ、ディストーションの軽減により貢献できる。
【００９３】
撮像装置７１の各構成についてより詳細に説明する。撮像光学系２は最大画角±６０ｄｅｇであり、図示しない被写体の像を結像面上に結像する。表２に本実施例の光ファイバ束３１、３２とセンサ４の構成を示す。
【００９４】
【表３】
0006598535.tif 000011
【００９５】
第１の光ファイバ束３１の最も光軸ＡＸから離れた位置にある光ファイバ３１ｃの傾斜角αは３４．７ｄｅｇである。第１の光ファイバ束３ａの入射面３０２は撮像光学系２の結像面と同等な球面形状としており、曲率半径−１０．７ｍｍの物体側に凹面の球面形状である。第１の光ファイバ束３ａの射出面３０３を曲率半径＋３０．０ｍｍの物体側に凸面を向けた球面形状である。
【００９６】
図８（ａ）〜（ｄ）を参照して、第１の光ファイバ束３１によって撮像光学系２で発生したディストーションを補正する方法について説明する。図８（ａ）には、本実施例の第１の光ファイバ束３１には、光入射面３１ｃａのファイバピッチを点線で示し、光射出面３１ｃｂのファイバピッチを実線で示している。図８（ａ）の横軸は、像高比で、縦軸がファイバピッチである。なお、第２の光ファイバ３２の光ファイバ３２ｃそれぞれの光入射面３２ｃａ及び光射出面３２ｃｂのファイバピッチは、６．０μｍである。また、各光ファイバ３１ｃ、３２ｃは、曲率半径が＋３６．６ｍｍのものを用いた。
【００９７】
図８（ａ）に破線で示したように、第１の光ファイバ束３１の光入射面３１ａにおけるファイバピッチは、光軸ＡＸ上から遠くなるにつれて小さくなる。具体的には光軸ＡＸ上で４．２２μｍ、光軸ＡＸから最も遠い位置で２．４７μｍである。
【００９８】
また、図８（ａ）に実線で示したように、第１の光ファイバ束３１の光射出面３１ｂにおけるファイバピッチは、光軸ＡＸから遠くなるにつれて大きくなっている。具体的には、ファイバピッチは、光軸ＡＸ上で４．８９μｍ、光軸ＡＸから最も遠い位置で６．９４μｍである。
【００９９】
図８（ｂ）に、本実施例の第１の光ファイバ束３１の部分倍率軽減効果を示す。図８（ｂ）のグラフの横軸は像高比であり、縦軸は第１の光ファイバ束３ａの部分倍率軽減効果を示している。
【０１００】
中心像高では、光入射面３１ａのファイバピッチが４．２２μｍ、光射出面３１ｂのファイバピッチが４．８９μｍで、拡大率Ｍｏは１．１６倍である。一方、周辺像高では、光入射面３１ａのファイバピッチが２．４７μｍ、射出面では６．９４μｍであり、拡大率は２．４３倍である。
【０１０１】
図８（ｂ）に示したように、光軸ＡＸから遠くに配置されている光ファイバ３１ｃほど部分倍率軽減効果が増加している。そのため、光軸ＡＸから遠い光ファイバ３１ｃを伝送した像ほど拡大率が高くなり、光軸ＡＸから相対的に遠い像ほど縮小されるような負のディストーションを低減できる。
【０１０２】
図８（ｃ）にディストーション補正効果を示した。図８（ｃ）のグラフの横軸は像高比、縦軸はディストーション補正効果である。図８（ｂ）の部分倍率軽減効果を用いて、（５）式からディストーション補正効果を算出した。中心像高から周辺部へ向かうに連れてディストーション補正量が大きくなり、周辺像高では＋４８．３％になる。
【０１０３】
図８（ｄ）には、横軸を像高比、縦軸をディストーションとしたグラフである。図８（ｄ）のグラフには、撮像光学系２の結像面におけるディストーションを実線で示し、センサ４上におけるディストーションを丸印で示した。光軸ＡＸから最も離れた位置におけるディストーションは、撮像光学系２の結像面では−５１．４％あったが、センサ４上では−３．０％まで改善している。すなわち、第１の光ファイバ束３１及び第２の光ファイバ束３２によってディストーションが軽減されている。センサ４上のディストーションは最大でも−８．１％であり、全像高に渡ってディストーションが軽減していることが分かる。
【０１０４】
このように、撮像装置９１では、第１の光ファイバ束３１の光入射面３１ａを撮像光学系２に対して凹面となる曲面とし、光射出面３１ｂを撮像光学系２に対して凸面となる曲面とすることによって、ディストーションの軽減効果を向上させている。これにより、−５０％超えるような負の方向に大きなディストーション（樽型ディストーション）が発生する撮像光学系を用いても、ディストーションを軽減できる。その結果、ディストーションが良好に補正された画像が取得できる。
【０１０５】
本実施例では、撮像光学系２のディストーションによって、光軸ＡＸから遠くなるほど撮影倍率が小さくなり、画像が詰まることがある。しかし、本実施例では、図８（ａ）に示したように、第１の光ファイバ束３１の光入射面３１ａにおけるファイバピッチは、光軸ＡＸから遠くなるようにつれて小さくなるように構成している。これによって、光軸ＡＸから遠いほどサンプリングピッチが小さくなる。撮像光学系２は、最も小さいサンプリングピッチの周波数においても十分なコントラスト（ＭＴＦ）が得られる結像性能を有している。そのため、サンプリングピッチが小さい程、解像度（横分解能）を向上できる。よって、ディストーションを補正した際に発生するサンプルリング数の低下の問題を改善できる。
【０１０６】
また、本実施例ではセンサ４の画素ピッチを６．０μｍとしている。本実施例はカラー画像を取得する撮像装置であり、センサ４の各画素にはカラーフィルタを配置している。図７（ｂ）に、センサ４の受光面の一部を示した。センサ４は、複数の画素７２を有しており、それぞれカラーフィルタが付けられている。図７（ｂ）中の各画素７２につけられている１〜３の番号はカラーフィルタの種類を表している。各色のカラーフィルタはベイヤー配列で配置しており、１は緑色、２は赤色、３は青色のカラーフィルタである。緑色のカラーフィルタは隣り合わないように斜めに配置している。緑色のカラーフィルタを有する画素の中心間の最短距離は約８．５μｍ（１．４画素ピッチ）である。赤色のカラーフィルタ２及び青色のカラーフィルタ３は、１画素おきに配置されている。赤色のカラーフィルタ２を有する画素の中心間の最短距離及び青色のカラーフィルタ３を有する画素の中心間の最短距離は、約１２．０μｍ（２．０画素ピッチ）である。
【０１０７】
光ファイバ３１ｃ、３２ｃのそれぞれは、１本で赤色、緑色、青色の全ての波長の光を通過させるので、各色の１画素に対して光ファイバ１本が割当たれば解像度の劣化は生じない。図８（ａ）に示したように第１の光ファイバ束３１の光射出面３１ａにおけるファイバピッチは４．９〜６．９μｍである。よって、第１の光ファイバ束３１の光射出面３１ａにおけるファイバピッチは各色の画素ピッチよりも小さいため、解像度が劣化することなくディストーションを軽減できる。なお、このような構成は、上述の実施形態及び実施例、又は以降の各実施例にも適用できる。
【０１０８】
また、第２の光ファイバ束３２はストレート型光ファイバ束である。第２の光ファイバ束３２の光ファイバ最大傾斜角αｍｘ＝０．０ｄｅｇである。第２の光ファイバ束３２は光入射面３２ａを第１の光ファイバ束３１の光射出面３１ｂと同等の球面形状にしており、これらの面を接合させて接合面を形成している。第２の光ファイバ束３２の光射出面３２ｂは平面形状にしており、センサ４と密着させている。このように、第２の光ファイバ束３２を第１の光ファイバ束３１に接合することにより第１、第２の光ファイバ束３１、３２の次に配置したデバイスへ画像を伝送するに当たって最もぼけが少ない光ファイバ束３の射出面形状を形成することができる。これにより、ディストーションと画像のぼけを同時に軽減できる。
【０１０９】
また、本実施例のように、第１、第２の光ファイバ束３１、３２の次に配置したデバイスがセンサ４ならば光射出面３２ｂの形状を平面にするとよい。また、本実施例のように第２の光ファイバ束３２に光ファイバの傾斜角を有さない（光ファイバ最大傾斜角αｍｘ＝０．０ｄｅｇ）の光ファイバ束を用いることにより、第２の光ファイバ束３２のディストーション補正効果光をゼロに近づけることができる。よって、第１の光ファイバ３１と第２の光ファイバ束３２との接合面の形状による影響を回避することができる。またストレート型光ファイバ束はテーパー型光ファイバ束よりも安価に製造できる。
【０１１０】
ここで、第２の光ファイバ束３ｂの入射面３０３のファイバピッチは３．０μｍとし、第１の光ファイバ束３ａの射出面３０３のファイバピッチよりも小さくしている。これにより、接合面での画像伝送の際に解像度の劣化を小さく抑えることができる。
【０１１１】
また、第２の光ファイバ束３２の光入射面３２ａのファイバピッチは、第１の光ファイバ束３２の光射出面３２ｂのファイバピッチの３／４よりも小さくしている。このように、ファイバピッチの差を大きくすることでモアレを見えにくくしている。
【０１１２】
また、第１の光ファイバ３１と第２の光ファイバ３２との接合面を接着固定させて接合光ファイバ束３を一体化させても良いし、接合面は接しているだけで可動部としても良い。いずれの場合も本実施例の効果を十分に発揮することができる。
【０１１３】
以上、本実施例によれば、撮像光学系２の結像面が曲面であり、その像を平面のセンサ４へ伝送する場合であっても、ディストーションを軽減できる。また、曲面から平面へ変換する際に生じるディストーションも軽減できる。
【０１１４】
（実施例６）
図９に本実施例の撮像装置の第１、第２の光ファイバ束３１、３２を示す。本実施例の撮像装置は、第１の光ファイバ束３１の光射出面３１ｂ及び第２の光ファイバ束３２の光入射面３２ｂを（１２）式で表現される非球面形状とした点が、実施例５と異なる。
【０１１５】
【数８】
0006598535.tif 000012
【０１１６】
ただし、ｃは曲率（１／曲率半径）、ｈは光軸からの距離、Ａ〜Ｅはそれぞれ２次〜１０次の項の非球面係数である。その他の構成は、実施例１と同様である。
【０１１７】
表４に本実施例の第１の光ファイバ束３１及び第２の光ファイバ束３２の構成を示す。また、表５に第１の光ファイア束３１の光射出面（接続面）３１ｂの非球面形状の構成を示す。
【０１１８】
【表４】
0006598535.tif 000013
【０１１９】
【表５】
0006598535.tif 000014
【０１２０】
図１０（ａ）に、本実施例における第１の光ファイバ束３１のファイバピッチを示す。図１０（ａ）には、第１の光ファイバ束３１の光入射面３１ａにおけるファイバピッチを破線で示し、第１の光ファイバ束３１の光射出面３１ｂにおけるファイバピッチを実線で示した。光入射面３１ａにおけるファイバピッチは、実施例５と同じである。また、光軸ＡＸから遠くなるにつれて、ファイバピッチが大きくなる点も実施例５と同様である。しかし、像高比２割の位置と像高比８割の位置との間において、ファイバピッチを大きくしている。また、像高比２割の位置から１０割の位置にかけて、ファイバピッチの傾きが直線的であり、像高比に対してファイバピッチの増加分が一定であることを示している。
【０１２１】
図１０（ｂ）には第１の光ファイバ束３１の部分倍率軽減効果を示す。実施例５と比較して、部分倍率軽減効果も像高比２割の位置から８割の位置の間で大きくなる。また、像高比２割の位置から１０割の位置にかけて部分倍率軽減効果が直線的に大きくなる。
【０１２２】
図１０（ｃ）には第１の光ファイバ束３１のディストーション補正効果を示す。ディストーション補正効果は、部分倍率軽減効果の累積となる。実施例５と比較した場合、全体的に大きなディストーション補正効果を発揮することができる。
【０１２３】
図１０（ｄ）にはディストーションを示す。撮像光学系２の結像面２１で発生したディストーションを実線で示し、センサ４における像のディストーションを丸印で示している。結像面２１で発生したディストーションは、最大で−５１．４％であったが、センサ４に伝送されるまでに１．０％以下のまで軽減されている。
【０１２４】
このように、本実施例によれば、ディストーションを軽減できる。また、第１の光ファイバ束３１の光射出面３１ｂの形状を非球面で構成することにより、撮像光学系２で発生したディストーションに合わせて、ディストーション補正効果の特性を自由に設定することができる。これにより、ディストーションを効果的に軽減できる。
【０１２５】
本実施例の第１の光ファイバ束３１の最大傾斜角は３４．７ｄｅｇであり、画角６０．０ｄｅｇよりも小さな傾斜角である。しかし、図１０（ｄ）に示したように、撮像光学系２の結像面２１で発生したディストーションを軽減することができる。このように、画角よりも小さな傾斜角の光導波路部材（光ファイバ３１ｃ）を有する像伝送手段を用いた場合でも、ディストーションを軽減することができる。従来は、撮像光学系２の画角と同じ傾斜角の光導波路部材を用いた像伝送手段を用いることができなかった。しかし、光導波路部材の傾斜角を小さくてもディストーションを軽減できる構成にすることにより、像伝送手段が製造可能となるメリットがある。
【０１２６】
なお、本実施例では第１の光ファイバ束３ａの射出面３０３を非球面形状としたが、これに限ったものではなく、例えば、（１３）式で表現される双曲面としてもよい。
【０１２７】
【数９】
0006598535.tif 000015
【０１２８】
ただし、ｈは光軸からの距離、ａ、ｂは係数である。表６に双曲面形状の構成を示す。
【０１２９】
【表６】
0006598535.tif 000016
【０１３０】
この双曲面形状は表６に示した非球面形状とほぼ同じ形状であるため、実施例６と同等の特性を得ることができる。
【０１３１】
（実施例７）
本実施例の撮像装置について、図１１を参照して説明する。図１１は、損実施例の撮像装置の第１、第２の光ファイバ束３１、３２の構成図である。
【０１３２】
本実施例の撮像装置は、第１、第２の光ファイバ束３１、３２の構成が実施例１と異なる。具体的には、本実施例では、第１の光ファイバ束３１をストレート型の光ファイバ束とし、第２の光ファイバ束３２をテーパー型の光ファイバ束として点が、実施例１と異なる。その他の構成は、実施例１と同様であるため詳細な説明を省略し、以降、第１、第２の光ファイバ束３１、３２の構成について詳細を説明する。
【０１３３】
第１の光ファイバ束３１は、ストレート型の光ファイバ束であり、像の拡大・縮小を行うことはできない。第２の光ファイバ束３２は、第２の光ファイバ束３２を構成する複数の光ファイバ３２ｃそれぞれのテーパー比Ｒｔが１より小さく、また、値Ｒｄ’が１より小さい。すなわち、第２の光ファイバ束３２は、像を縮小する光ファイバ束である。第２の光ファイバ束３２の各光ファイバ３２ｃの中心軸の頂点Ｐｔは第１の光ファイバ束３１の光射出面（接合面）３１ｂよりもセンサ４側にあり、光ファイバ最大傾斜角αｍｘ＝３１．０ｄｅｇである。
【０１３４】
第１の光ファイバ束３１の光入射面３１ａは平面形状、接合面３１ｂは撮像光学系２側に凸面を向けた球面形状、第２の光ファイバ束３２の光射出面３２ｂは平面形状である。
【０１３５】
接合面３１ｂは、撮像光学系２側に凸面を向けた球面形状である。そのため、頂点Ｐｔから接合面３１ｂの任意の点までの光軸ＡＸ方向の距離の中で、頂点Ｐｔから接合面３１ｂの中心までの距離Ｌｏが最も長く、頂点Ｐｔから接合面３１ｂの周辺までの距離Ｌｉが最も短くなる。これにより、第２の光ファイバ束３２の光入射面３２ａにおいて、ファイバピッチは光軸ＡＸ上で最も大きくなり、光軸ＡＸから離れるにつれて小さくなる。
【０１３６】
また、第２の光ファイバ束３２の光射出面３２ｂは、平面形状で、ファイバピッチは全域で均一である。よって、光ファイバ束３の入射面３０２から射出面３０４へ伝送された画像は、全体的に縮小されるが、光軸ＡＸ上で最も縮小率が大きく、光軸ＡＸから離れるにしたがって縮小率が小さくなる。このような構成にすることにより、光軸ＡＸ上の像高（中心像高）における縮小率に対する各像高比における縮小率の比を考えると、中心像高に対して周辺像高を拡大する効果を有することになる。よって、本実施例の形態にように縮小型の光ファイバ束を用いても、撮像光学系２で発生した負のディストーションを軽減できる。
【０１３７】
本実施例では、第１の光ファイバ束３１として直線型の光ファイバ束を用い、第２の光ファイバ束３２として縮小型の光ファイバ束を用いた。これに限らず、第１の光ファイバ束３１として縮小型の光ファイバ束を用い、第２の光ファイバ束３２として直線型の光ファイバ束を用いてもよい。この場合、第２の光ファイバ束３２の各光ファイバ３２ｃの中心軸の頂点Ｐｔは接合面３１ｂよりセンサ４側にあり、光ファイバ最大傾斜角αｍｘ＝３１．０ｄｅｇとなる。この場合、光軸ＡＸから離れるに従って、縮小率を小さくするためには、第１の光ファイバ束３１の光ファイバ３１ｃが光軸ＡＸに近いほど長くなるように設定する。すなわち、接合面３１ｂは、撮像光学系２に凹面となる球面形状である。このような構成にしても、負のディストーションを軽減することができる。
【０１３８】
また、第１の光ファイバ束３１として直線型の光ファイバ束を用い、第２の光ファイバ束３２として実施例１のように拡大型の光ファイバ束を用いてもよい。この場合、光軸ＡＸから離れるにしたがって拡大率を大きくしたいため、第２の光ファイバ束３２の光ファイバ３２ｃが光軸ＡＸから遠いほど長くなるように設定する。そのため、接合面３１ｂは、撮像光学系２に凹面の球面形状である。このような構成にしても、負のディストーションを軽減することができる。
【０１３９】
（実施例８）
図１２を参照して、本実施例の撮像装置について説明する。図１２は、本実施例の撮像装置の構成図である。本実施例の撮像装置は、撮像光学系２のディストーション特性と、光ファイバ束３の構成と、が実施例１と異なる。具体的には、本実施例の撮像光学系２は、正のディストーション特性を有しており、撮像光学系２の結像面に結像した画像に糸巻き型の歪みを発生させる。
【０１４０】
図１３は本実施例における第１、第２の光ファイバ束３１、３２の構成図である。第１の光ファイバ束３１は、複数のテーパー型の光ファイバ３１ｃを有する拡大型の光ファイバ束である。第２の光ファイバ束３２は、ストレート型の光ファイバ束である。第１の光ファイバ束３１は拡大型の光ファイバ束なので、各光ファイバ３１ｃの中心軸の頂点Ｐｔは、第１の光ファイバ束３１と第２の光ファイバ束３２との接合面３１ｂよりも撮像光学系２側にあり、光ファイバ最大傾斜角αｍｘ＝３１．０ｄｅｇである。
【０１４１】
第１の光ファイバ束３１の光入射面３１ａは平面形状であり、第１の光ファイバ束３１の光射出面（接合面）３１ｂは撮像光学系２側に凸面を向けた球面形状であり、第２の光ファイバ束３２の光射出面３２ｂは平面形状である。
【０１４２】
接合面３１ｂを撮像光学系２側に凸面の球面形状とした。そのため、図１８に示したように、頂点Ｐｔから接合面３１ｂの任意の点までの光軸ＡＸ方向における距離のうち、頂点Ｐｔから接合面３１ｂの中心までの距離Ｌｏが最も長く、頂点Ｐｔから接合面３１ｂの中心から最も遠い位置までの距離Ｌｉが最も短い。これにより、第１の光ファイバ束３１の光射出面３１ｂにおいて、第１の光ファイバ束３１のファイバピッチは中心が最も大きく、中心像高から周辺像高へ向かうに連れて小さくなる。
【０１４３】
なお、第１の光ファイバ束３１の光入射面３１ａは平面形状となっており、光入射面３１ａにおけるファイバピッチは全域で均一である。
【０１４４】
よって、第１の光ファイバ束３１の光入射面３１ａから光射出面３１ｂへ伝送された画像は、全体的に拡大される。そのとき、光軸ＡＸ上（中心像高）が最も拡大率が大きく、光軸ＡＸから離れるに従って拡大率が小さくなる。これにより、像は、中心像高で最も拡大される。中心像高に対する比で表現すると、中心像高に対して周辺像高を縮小する効果を有する。ゆえに、撮像光学系２で発生した正のディストーションを補正する効果を有する。
【０１４５】
以上のように、接合面３１ｂを曲面を含む形状とし、その曲面の凹面・凸面の向きや曲率を撮像光学系２のディストーション特性に合わせて設定する。これにより、ディストーションを軽減できる。
【０１４６】
（実施例９）
図１４は本実施例の撮像装置の第１、第２の光ファイバ束３１、３２の構成図である。本実施例の撮像装置は、第１、第２の光ファイバ束３１、３２の構成が実施例８と異なる。具体的には、実施例８では、第１の光ファイバ束３１として拡大型の光ファイバ束を用い、第２の光ファイバ束３２としてストレート型の光ファイバ束を用いている。それに対し、本実施例では、第１の光ファイバ束３１として直線型の光ファイバ束を用い、第２の光ファイバ束３２として縮小型の光ファイバ束を用いている。本実施例においても、第１の光ファイバ束３１と第２の光ファイバ束３２とが接合されている。
【０１４７】
本実施例の第２の光ファイバ束３２は、縮小型の光ファイバ束なので、各光ファイバ３２ｃの中心軸の頂点Ｐｔは第１の光ファイバ束３１の光射出面（接合面）３１ｂよりもセンサ４側にあり、光ファイバ３２ｃの最大傾斜角αｍｘ＝３１．０ｄｅｇである。
【０１４８】
第１の光ファイバ束３１の光入射面３１ａは平面形状、接合面３１ｂは撮像光学系２側に凹面の球面形状、第２の光ファイバ束３２の光射出面３２ｂは平面形状である。
【０１４９】
接合面３１ｂを撮像光学系２側に凹面の球面形状とした。そのため、図１９に示したように頂点Ｐｔから接合面３１ｂの任意の点までの光軸ＡＸ方向における距離のうち、頂点Ｐｔから接合面３１ｂの中心までの距離Ｌｏが最も短く、頂点Ｐｔから接合面３１ｂの光軸ＡＸから最も遠い位置までの距離Ｌｉが最も長くなる。これにより、第２の光ファイバ束３２の光入射面（接合面）３２ａのファイバピッチは光軸ＡＸ上で最も小さくなり、光軸ＡＸから遠くなるにしたがって大きくなる。
【０１５０】
なお、第２の光ファイバ束３２の光射出面３２ｂは平面形状であり、ファイバピッチは全域で均一である。よって、第１の光ファイバ束３１の光入射面３１ａから第２の光ファイバ束３２の光射出面３２ｂへ伝送された像は、全体的に縮小される。そのとき、光軸ＡＸ上（中心像高）が最も縮小率が小さく、中心像高から周辺像高へ向かうに連れて縮小率が大きくなる。これを中心像高に対する比で考えると、中心像高に対して周辺像高を縮小する効果を有する。よって、本実施例によれば、撮像光学系２で発生した正のディストーションを軽減できる。
【０１５１】
本実施例では、第１の光ファイバ束３１として直線型の光ファイバ束を用い、第２の光ファイバ束３２として縮小型の光ファイバ束を用いた。これに限らず、第１の光ファイバ束３１として縮小型の光ファイバ束を用い、第２の光ファイバ束３２として直線型の光ファイバ束を用いてもよい。この場合、第２の光ファイバ束３２の各光ファイバ３２ｃの中心軸の頂点Ｐｔは接合面３１ｂよりセンサ４側にあり、光ファイバ最大傾斜角αｍｘ＝３１．０ｄｅｇとなる。光軸ＡＸから離れるに従って縮小率を小さくするためには、第１の光ファイバ束３１の光ファイバ３１ｃが光軸ＡＸに近いほど短くなるように設定する。すなわち、接合面３１ｂは、撮像光学系２に凸面の球面形状である。このような構成にしても、正のディストーションを軽減することができる。
【０１５２】
また、第１の光ファイバ束３１として直線型の光ファイバ束を用い、第２の光ファイバ束３２として実施例８のように拡大型の光ファイバ束を用いてもよい。この場合、光軸ＡＸから離れるにしたがって拡大率を小さくしたいため、第２の光ファイバ束３２の光ファイバ３２ｃが光軸ＡＸから遠いほど短くなるように設定する。そのため、接合面３１ｂは、撮像光学系２に凸面の球面形状である。このような構成にしても、正のディストーションを軽減することができる。
【０１５３】
（実施例１０）
図１５は、本実施例の撮像装置の第１、第２の光ファイバ束３１、３２の構成図である。
【０１５４】
本実施例は、第１、第２の光ファイバ束３１、３２の構成が、実施例１と異なる。これまので実施例では、第１、第２の光ファイバ束３１、３２の一方が直線型の光ファイバ束で、他方がテーパー型の光ファイバあったが、本実施例では、どちらもテーパー型の光ファイバで構成されている。具体的には、本実施例の第１の光ファイバ束３１は拡大型のテーパー型光ファイバ束であり、第２の光ファイバ束３２は縮小型のテーパー型光ファイバ束である。本実施例においても、第１の光ファイバ束３１の光射出面３１ｂと第２の光ファイバ束３２の光入射面３２ａとが、接合されている。
【０１５５】
第１の光ファイバ束３１を構成する各光ファイバ３１ｃの中心軸の頂点Ｐｔ１は第１の光ファイバ束３１の光射出面（接合面）３１ｂよりも撮像光学系２側にあり、光ファイバ最大傾斜角αｍｘ１＝３１．０ｄｅｇである。
【０１５６】
第２の光ファイバ束３２を構成する各光ファイバ３２ｃの中心軸の頂点Ｐｔ２は接合面３１ｂよりもセンサ４側にあり、光ファイバ最大傾斜角αｍｘ２＝１６．７ｄｅｇである。
【０１５７】
本実施例では、光ファイバ傾斜角が大きいのは第１の光ファイバ束３１であり、主に第１の光ファイバ束３１がディストーション補正を行う。第１の光ファイバ束３１の光入射面３１ａは平面形状、接合面３１ｂは撮像光学系２側に凸を向けた球面形状、第２の光ファイバ束３２の光射出面３２ｂは平面形状である。
【０１５８】
接合面３１ｂを撮像光学系２側に凸の球面形状としため、図２２に示したように、第１の光ファイバ束３１のＰｔ１から接合面３１ｂの任意の点までの光軸ＡＸ方向における距離は、光軸ＡＸ上で最も短くなり、光軸ＡＸから離れるほど長くなる。これにより、第１光ファイバ束３１の光射出面３１ｂのファイバピッチは、光軸ＡＸ上で最も小さくなり、光軸ＡＸから離れるにしたがって大きくなる。なお、第１の光ファイバ束３１の光入射面３１ａは平面形状であり、ファイバピッチは全域で均一である。
【０１５９】
よって、第１の光ファイバ束３１の光入射面３１ａから光射出面３１ｂへ伝送された画像は、全体的に拡大される。そのとき、光軸ＡＸ上において拡大率が最も小さく、光軸ＡＸから離れるにしたがって拡大率が大きくなる。中心像高に対する比で表現すると、中心像高に対して周辺像高を拡大する効果を有する。ゆえに、第１の光ファイバ束３１は、撮像光学系２で発生した負のディストーションを補正する効果を有する。
【０１６０】
さらに、接合面３０３を撮像光学系２側に凸の球面形状としたため、第２の光ファイバ束３２の頂点Ｐｔ２から接合面３０１ｂ上の任意の点までの光軸ＡＸ方向における距離は、光軸ＡＸ上で最も長く、光軸ＡＸから離れるにしたがって短くなる。これにより、第２の光ファイバ束３２の光入射面（接合面）３２ａにおけるファイバピッチは、光軸ＡＸ上で最も大きくなり、光軸ＡＸから離れるにしたがって小さくなる。なお、第２の光ファイバ束３２の光射出面３２ｂは平面形状であり、ファイバピッチは全域で均一である。
【０１６１】
よって、第２の光ファイバ束３２の光入射面３２ａから光射出面３２ｂへ伝送された像は、全体的に縮小される。そのとき、光軸ＡＸ上において最も縮小率が大きく、光軸ＡＸから離れるにしたがって縮小率が小さくなる。中心像高に対する比で表現すると、中心像高に対して周辺像高を拡大する効果を有する。ゆえに、第２の光ファイバ束３ｂは、撮像光学系２で発生した負のディストーションを補正する効果を有する。
【０１６２】
このように、本実施例によれば、負のディストーションを軽減することができる。また、拡大型の光ファイバ束と縮小型の光ファイバ束とを用い、両者の接合面が撮像光学系２側に凸の曲面に設定すれば、負のディストーションを軽減する効果を増大させることができる。
【０１６３】
本実施例の撮像装置を応用して、正のディストーションを軽減できる撮像装置も提供できる。この場合、第１の光ファイバ束３１に拡大型の光ファイバ束を用い、第２の光ファイバ束３２に縮小型の光ファイバ束を用いる点は、上述の実施例と同様である。しかし、正のディストーションを軽減したい場合は、第１の光ファイバ束３１の光射出面３１ｂと第２の光ファイバ束３２の光入射面３２ａとの接合面を、撮像光学系２に凹面の球面形状とする。このような構成にすることにより、拡大型の第１の光ファイバ束３１は光軸ＡＸから離れるほど拡大率が小さくなり、縮小型の光ファイバ束３２は光軸ＡＸから遠いほど縮小率が大きくなる。そのため、第１の光ファイバ束３１、第２の光ファイバ束３２の両方に、正のディストーションを軽減する効果を持たせることができる。
【０１６４】
（実施例１１）
図１６は、本実施例の撮像装置の第１、第２の光ファイバ束３１、３２の構成図である。本実施例の撮像装置は、第１、第２の光ファイバ束３１、３２の構成が実施例１０と異なる。実施例１０では、第１の光ファイバ束３１が拡大型の光ファイバ束で、第２の光ファイバ束３２が縮小型の光ファイバ他であった。それに対し、本実施例の撮像装置は、第１の光ファイバ束３１は縮小型の光ファイバ束であり、第２の光ファイバ束３２は拡大型の光ファイバ束である。本実施例においても、第１の光ファイバ束３１の光射出面３１ｂと第２の光ファイバ束３２の光入射面３２ａとが、接合されている。
【０１６５】
第１の光ファイバ束３１の光入射面３１ａは平面形状、第１の光ファイバ束３１の光射出面（接合面）３１ｂは撮像光学系２側に凹面の球面形状、第２の光ファイバ束３２の光射出面３２ｂは平面形状である。
【０１６６】
第１の光ファイバ束３１は光軸ＡＸ上における縮小率が最も高く、光軸ＡＸから離れるにしたがって縮小率が低くなる。中心像高に対する比で表現すると、中心像高に対して周辺像高を拡大する効果を有する。ゆえに、第１の光ファイバ束３１は、撮像光学系２で発生した負のディストーションを補正する効果を有する。
【０１６７】
第２の光ファイバ束３２は光軸ＡＸ上における拡大率が最も低く、光軸ＡＸから離れるにしたがって拡大率が高くなる。中心像高に対する比で表現すると、中心像高に対して周辺像高を拡大する効果を有する。ゆえに、第２の光ファイバ束３２は、撮像光学系２で発生した負のディストーションを補正する効果を有する。
【０１６８】
このように、縮小型のテーパー型光ファイバ束と拡大型のテーパー型光ファイバ束とを用い、両者の接合面３１ｂを撮像光学系２側に凹面の曲面に設定すると、負のディストーションを軽減できる。
【０１６９】
また、負のディストーションを軽減できる光ファイバ束を組み合わせて用いることによって、ディストーションを軽減する効果を増大させることができる。接合面３１ｂを撮像光学系２側に凸面の曲面に設定すれば、正のディストーションを軽減することもできる。
【０１７０】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。たとえば、第１の像伝送手段３１の光射出面（接続面）３１ｂの形状は、上述の実施例に記載された形状に限らず、楕円面、円錐面、双曲面、非球面などの曲面を含む形状であればよい。曲面の形状は、軽減したいディストレーションに応じて変更することが好ましい。また、上述したように、第１の像伝送手段３１の光射出面３１ｂは、ディストーションを軽減するために曲面を含んでいればよく、その一部に平面や別の曲面形状を含んでいてもよい。
【０１７１】
また、上述の実施例では、光導波路体は第１の像伝送手段と第２の像伝送手段とで構成されているが、これに限らず、複数の像伝送手段を組み合わせて構成してもよく、接続面が複数あってもよい。
【０１７２】
上述の各実施形態の撮像装置は、赤外線（波長０．７μｍ〜１５μｍ）用の撮像ユニットを用いた撮像装置にも応用できる。その際、撮像光学系、像伝送手段、撮像素子は赤外線に対応したものを使用するとよい。
【産業上の利用可能性】
【０１７３】
本発明は、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話用カメラ、監視カメラ、及びファイバースコープなど、撮像装置を用いる製品に利用可能である。
【符号の説明】
【０１７４】
１  撮像装置
２  撮像光学系
４  撮像素子
３０  光導波路体
３１  第１の像伝送手段
３２  第２の像伝送手段
３１ｂ  第１の像伝送手段の光射出面
３１ｃ  第１の像伝送手段の光導波路部材
３２ａ  第２の像伝送手段の光入射面
３２ｃ  第２の図尾伝送手段の光導波路部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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