(57)【要約】【課題】  光軸に対する像伝送手段の光導波路部材の長手方向の傾きが、光軸に対する光導波路部材に入射する光束の主光線の傾きより小さい場合でも、撮像素子における受光感度の低下を軽減する。【解決手段】  像面２０が湾曲した形状となる撮像光学系２と、撮像素子４と、像伝送手段３と、を有し、像伝送手段は、（１）式及び（２）式を満たす複数の光導波路部材３ｃを含み、光導波路部材は、コア部と、前記コア部の周りに配置されたクラッド部と、を有し、光導波路部材に入射する直前に光が伝搬する媒質の屈折率は、前記コア部の屈折率より高い。  ０＜α＜θｐ  ・・・（１）  ０＜θｐ＜β  ・・・（２）  ただし、αは光導波路部材の光入射面における光導波路部材の軸と撮像光学系の光軸ＡＸとがなす角、θｐは光導波路部材に入射する撮像光学系からの光束の主光線と光軸とがなす角、βは光導波路部材の光入射面の面法線と光軸とがなす角。【選択図】  図１
2017028378.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像面が湾曲した形状となる撮像光学系と、
撮像素子と、
前記撮像光学系からの光を前記撮像素子へと導く像伝送手段と、を有し、
前記像伝送手段は、（１）式及び（２）式を満たす複数の光導波路部材を含み、
前記光導波路部材は、コア部を有し、
前記光導波路部材に入射する直前に光が伝搬する媒質の屈折率は、前記コア部の屈折率より高い
ことを特徴とする撮像装置。
０＜α＜θｐ  ・・・（１）
０＜θｐ＜β  ・・・（２）
ただし、αは前記光導波路部材の光入射面における前記光導波路部材の軸と前記撮像光学系の光軸とがなす角、θｐは前記光導波路部材に入射する前記撮像光学系からの光束の主光線と前記光軸とがなす角、βは前記光導波路部材の光入射面の面法線と前記光軸とがなす角である。
【請求項２】
前記光導波路部材の光入射面の法線と前記光軸との交点の位置は、前記撮像光学系の射出瞳位置よりも前記像面側である
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記像伝送手段の光入射面は、前記撮像光学系の像面と一致するように構成されている
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】
（３）式を満たす
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の撮像装置。
【数１】
2017028378.tif 000017
ただし、Ｎｃｌは前記光導波路部材のクラッド部の屈折率、Ｎｃｏは前記コア部の屈折率、Ｎｉｍｇは前記光導波路部材に入射する直前に光が伝搬する前記媒質の屈折率、前記光導波路部材に入射する前記撮像光学系からの光束の前記光軸側のマージナル光線と前記光軸とがなす角である。
【請求項５】
（４）式を満たす
ことを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【数２】
2017028378.tif 000018
【請求項６】
前記撮像光学系の射出瞳位置は、前記光導波路部材の軸と前記撮像光学系の光軸との交点の位置よりも前記像面側である
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記撮像光学系は、複数のレンズを有し、
前記光導波路部材に入射する直前に光が伝搬する媒質は、前記複数のレンズのうち最も前記像面側に配置されているレンズである
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記複数のレンズのうち最も前記像面側に配置されている前記レンズの光射出面と前記撮像光学系の像面とが一致するように構成されており、前記複数のレンズのうち最も前記像面側に配置されている前記レンズの光射出面は、前記像伝送手段の光入射面と接触している
ことを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記複数のレンズのうち最も前記像面側に配置されている前記レンズのパワーは、正である
ことを特徴とする請求項７又は８に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記複数のレンズのうち最も前記像面側に配置されている前記レンズは、メニスカスレンズである
ことを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記メニスカスレンズの光射出面の曲率半径は、前記メニスカスレンズの光入射面の曲率半径より長い
ことを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記撮像光学系のうち最も前記像面側に配置した前記レンズの光入射面の曲率中心の位置は、前記撮像光学系のうち最も前記像面側に配置した前記レンズの光射出面の曲率中心の位置よりも前記撮像光学系の物体側である
ことを特徴とする請求項１１に記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記複数のレンズのうち最も前記像面側に配置されている前記レンズは、非球面レンズである
ことを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記非球面レンズの光入射面の曲率中心の位置は、前記光導波路部材に入射する光束の主光線と前記光軸との交点の位置よりも物体側である
ことを特徴とする請求項１３に記載の撮像装置。
【請求項１５】
前記複数のレンズのうち最も前記像面側に配置されている前記レンズは、球面レンズである
ことを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項１６】
前記球面レンズの光入射面の法線と前記光軸との交点の位置は、前記射出瞳位置よりも物体側に配置されている
ことを特徴とする請求項１５に記載の撮像装置。
【請求項１７】
前記光導波路部材に入射する光束が伝搬する位置における前記球面レンズの光入射面の法線と前記光軸とがなす角の大きさは、前記光導波路部材に入射する光束の主光線と前記光軸とがなす角の大きさより小さい
ことを特徴とする請求項１５又は１６に記載の撮像装置。
【請求項１８】
前記像伝送手段は、前記複数の光導波路部材と、前記光軸上に配置されている光導波路部材と、からなり、
前記複数の光導波路部材のそれぞれは、前記光軸から離れた位置に配置されている
ことを特徴とする請求項１乃至１７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）により構成された光ファイバ束（像伝送手段）を備え、光ファイバを介して撮像光が撮像素子（撮像手段）に入射する撮像装置が開発されている。
【０００３】
特許文献１には、ボールレンズの像面に開口端を有するテーパー状の光ファイバを束ねた光ファイバ束を有する撮像装置において、すべての光ファイバの長手方向がボールレンズの球心方向に一致するように構成することが開示されている。また、光ファイバ束の光入射面の形状を撮像光学系の結像面の形状に沿わせることにより、撮像光学系の像面湾曲を低減して撮像素子に像を伝送している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３３８３４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
広画角な撮像光学系は像面形状が大きく湾曲する傾向にある。そのため、特許文献１のように、すべての光ファイバの長手方向がボールレンズの球心方向に一致する構成の場合、広画角な撮像装置を構成するためには、撮像光学系の光軸に対する光ファイバの長手方向の傾きが大きい光ファイバが必要となる。
【０００６】
しかしながら、光軸に対する長手方向の傾きが大きい光ファイバを得ることは容易でない。そのため、光軸に対する光ファイバに入射する光束の主光線の傾きが、撮像光学系の光軸に対する光ファイバの長手方向の傾きより大きい場合がある。光軸に対する長手方向の傾きが光軸に対する光ファイバに入射する光束の主光線の傾きより小さい光ファイバでは、光ファイバの光射出面から射出する光束の射出角が大きくなり、撮像素子における受光感度が低下することがある。
【０００７】
本発明は上記課題を鑑みてなされたもので、光軸に対する像伝送手段の光導波路部材の長手方向の傾きが、光軸に対する光導波路部材に入射する光束の主光線の傾きより小さい場合でも、撮像素子における受光感度の低下を軽減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面としての撮像装置は、像面が湾曲した形状となる撮像光学系と、撮像素子と、前記撮像光学系からの光を前記撮像素子へと導く像伝送手段と、を有し、前記像伝送手段は、（１）式及び（２）式を満たす複数の光導波路部材を含み、前記光導波路部材は、コア部と、前記コア部の周りに配置されたクラッド部と、を有し、前記光導波路部材に入射する直前に光が伝搬する媒質の屈折率は、前記コア部の屈折率より高いことを特徴とする。
０＜α＜θｐ  ・・・（１）
０＜θｐ＜β  ・・・（２）
【０００９】
ただし、αは前記光導波路部材の光入射面における前記光導波路部材の軸と前記撮像光学系の光軸とがなす角、θｐは前記光導波路部材に入射する前記撮像光学系からの光束の主光線と前記光軸とがなす角、βは前記光導波路部材の光入射面の面法線と前記光軸とがなす角である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一側面としての撮像装置によれば、光軸に対する像伝送手段の光導波路部材の長手方向の傾きが、光軸に対する光導波路部材に入射する光束の主光線の傾きより小さい場合でも、撮像素子における受光感度の低下を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態１の撮像装置の構成を説明する模式図。
【図２】実施形態１の撮像光学系の構成を説明する模式図。
【図３】実施形態１の撮像光学系と像伝送手段の構成を説明する模式図。
【図４】実施形態１の結像面における光束の屈折の様子を説明する模式図。
【図５】実施形態２の撮像装置の構成を説明する模式図。
【図６】実施形態２の撮像光学系の構成を説明する模式図。
【図７】実施形態２の撮像光学系と像伝送手段の構成を説明する模式図。
【図８】実施形態２の第５のレンズの構成を説明する模式図。
【図９】実施形態３の撮像装置の構成を説明する模式図。
【図１０】実施形態３の撮像光学系の構成を説明する模式図。
【図１１】光導波路部材の構成を説明する模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（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。図１は、撮像装置１の構成を説明する模式図である。
【００１３】
撮像装置１は、撮像光学系２、像伝送手段３、撮像素子４（以下、「センサ４」と呼ぶ）を有する。そして、撮像光学系２で結像した像を、像伝送手段３によってセンサ４に伝送するように、撮像光学系２、像伝送手段３、センサ４が配置されている。
【００１４】
撮像光学系２は、不図示の被写体の像を像面（結像面）２０上に結像する結像光学系である。撮像光学系２によって結像された被写体の像の形状は、センサ４側に凸の湾曲した曲面である。すなわち、撮像光学系２の結像面２０は、曲面である。図２は、撮像光学系２の構成を説明する模式図である。
【００１５】
撮像光学系２は、点対称に近い構成をしており、第１のレンズ２１、第２のレンズ２２、第３のレンズ２３、第４のレンズ２４、及び第５のレンズ２５の５枚の球面レンズと、開口絞り２９と、を有する。図２を参照して、撮像光学系２の構成の一例を説明する。図２は、撮像光学系２の構成の一例を説明する模式図である。
【００１６】
第１のレンズ２１は、物体側に凸のメニスカスレンズで、光入射面２１ａがＲ１面、光射出面２１ｂがＲ１面より曲率半径が短いＲ２面である。第２のレンズ２２は、物体側に凸の平凸レンズであり、光入射面２２ａがＲ２面、光射出面２２ｂが平面のＳＴＯ面である。第３のレンズ２３は、像面側（結像面２０側）に凸のメニスカスレンズであり、光入射面２３ａが平面のＳＴＯ面、光射出面２３ｂが像面２０側に凸のＲ３面である。第４のレンズ２４は、像面２０側に凸のメニスカスレンズであり、光入射面２４ａがＲ３面、光射出面２４ｂがＲ３面より曲率半径が長い像面２０側に凸のＲ４面である。第５のレンズ２５は、像面２０側に凸のメニスカスレンズであり、光入射面２５ａが像面２０側に凸のＲ５面、光射出面２５ｂがＲ５面より曲率半径が長い像面２０側に凸のＩＭＧ面である。第５のレンズ２５のパワーは、正である。
【００１７】
開口絞り２９は、第２のレンズ２２と第３のレンズ２３とが接する面（２２ｂ、２３ａ）に配置されており、開口絞り２９の有効部外に遮光部材を配置することにより、光束が有効部だけを透過できるようにしている。
【００１８】
また、撮像光学系２は、第５のレンズ２５の光射出面２５ｂが、像面２０と略一致するように構成されており、像面２０の形状に合わせて第５レンズ２５の光射出面２５ｂの形状を設定している。なお、撮像光学系２は、像面２０が曲面で広画角な結像光学系であり、その構成はこれに限らない。
【００１９】
像伝送手段３は、撮像光学系２からの光をセンサ４へと導く複数の光導波路部材３ｃにより構成されている。具体的には、各光導波路部材３ｃが撮像光（光束）ＢＭを撮像光学系２を介して受光し、光導波路部材３ｃ内を伝搬させて、撮像光ＢＭをセンサ４の各画素へと導いている。撮像光ＢＭには、撮像光学系２の射出瞳の中心を通る主光線ＰＲや、上側マージナル線ＮＲ、下側マージナル線ＭＲが含まれる。
【００２０】
図１（ｂ）に、センサ４の受光面に平行な、像伝送手段３の断面の一部を示した。この断面内で、コア部３ｃｏは三角格子状に配置されており、コア部３ｃｏの間にクラッド部３ｃｌが配置されている。このように、各光導波路部材３ｃは、コア部３ｃｏとコア部３ｃｏの周りに配置されたクラッド部３ｃｌとで構成されている。なお、図１（ｂ）では、コア部３ｃｏ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。例えば、コア部３ｃｏ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３ｃｌがコア部３ｃｏの間に配置されていれば、コア部３ｃｏはランダムに配置されていてもよい。さらに、コア部３ｃｏが格子状に配置された領域とコア部３ｃｏがランダムに配置された領域とが混在する光導波路部材を用いることも可能である。
【００２１】
図１１に、光導波路部材３ｃの構成を説明する模式図を示した。図１１（ａ）に示したように、光導波路部材３ｃのうち、周辺部よりも屈折率Ｎが高い部分をコア部３ｃｏと言い、コア部３ｃｏを被覆しており且つコア部３ｃｏよりも屈折率Ｎが低い部分をクラッド部３ｃｌと言う。
【００２２】
また、光導波路部材３ｃは、例えば、図１１（ｂ）に示したように、光導波路部材３ｃの導波方向に垂直な面内に屈折率分布を持たせて光を閉じ込めて導波する構成等でもよい。この場合でも、光導波路部材３ｃのコア部３ｃｏとは光導波路部材３ｃの中央部に存在し、周辺部の屈折率Ｎよりも高い部分のことを言う。屈折率分布を持たせた光導波路部材の場合、コア部３ｃｏの屈折率Ｎｃｏはコア部３ｃｏの中心から周辺にかけて変化するが、コア部３ｃｏの屈折率Ｎｃｏは、光導波路部材３ｃの光入射面３ｃａの中心（重心）の屈折率とする。一般的に、光導波路部材３ｃの中でコア部３ｃｏの屈折率Ｎｃｏが最も高い。また、後述するクラッド部３ｃｌの屈折率Ｎｃｌとは、光導波路部材３ｃのコア部ａｃｏの周辺部の屈折率を指す。クラッド部３ｃｌを有さない構成の場合は、光導波路部材３ｃの中で最も低い屈折率をクラッド部３ｃｌの屈折率Ｎｃｌとする。
【００２３】
各光導波路部材３ｃ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、光導波路部材３ｃ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、複数の光導波路部材３ｃをそれぞれ伝搬した撮像光ＢＭを受光する構成であってもよい。
【００２４】
像伝送手段３の光入射面３ａは、撮像光学系２の結像面２０と同等の曲面形状であり、光入射面３ａと撮像光学系２の結像面２０との位置が合うように配置されている。また、像伝送手段３の光射出面３ｂは平面形状であり、撮像素子４と密着している。光導波路部材３ｃとしては、光ファイバ等を用いることができる。
【００２５】
ここで、図３を参照して、光導波路部材３ｃの傾斜角αの定義について説明する。図３は、撮像光学系２が有する複数のレンズのうち最も光ファイバ束３側に配置されている第５のレンズ２５と光ファイバ束３の構成を説明する図である。
【００２６】
光導波路部材３ｃの傾斜角αは、撮像光学系２の光軸ＡＸと各光導波路部材３ｃの軸とがなす角である。これを換言すると、光導波路部材３ｃの傾斜角αは、撮像光学系２の光軸ＡＸに対する各光導波路部材３ｃの長手方向の傾きである。光導波路部材３ｃの傾斜角αの大きさは、０．０以上９０．０（ｄｅｇ）未満である。なお、光導波路部材３ｃの軸は、以下のように定義される。光導波路部材３ｃの軸は、光導波路部材３ｃの光入射面３ｃａのコア部３ｃｏの断面の中心点Ａと、中心点Ａから光入射面３ｃａのコア部３ｃｏの径の大きさＬだけコア部３ｃｏの内部にあるコア部３ｃｏの断面の中心点Ｂと、を結ぶ直線とする。
【００２７】
本実施形態の像伝送手段は、コア部３ｃｏの太さが場所によって異なるテーパー部と、各テーパー部と直列に接続されているコア部３ｃｏの太さが一定なストレート部と、を有する。しかし、これに限らず、光導波路部材３ｃは、コア部３ｃｏの太さが一定のストレート型のものだけを用いても良いし、テーパー型のものだけを用いてもよい。また、その形状は直線状でもよいし、湾曲状でもよい。
【００２８】
また、図３において、撮像光学系２の光軸ＡＸと各光導波路部材３ｃに入射する光束ＢＭの主光線ＰＲとがなす、０．０以上９０．０（ｄｅｇ）未満の角を光束ＢＭの傾斜角θｐとする。また、光軸ＡＸと像伝送手段３の光入射面３ｃａのコア部３ｃｏの断面の中心点Ａにおける光入射面３ｃａの面法線とがなす、０．０以上９０．０（ｄｅｇ）未満の角を面法線の傾斜角βとする。
【００２９】
像伝送手段３の光軸ＡＸから離れている光導波路部材３ｃは、光束ＢＭの傾斜角θｐが、光導波路部材３ｃの傾斜角αより大きい。すなわち、像伝送手段３は、光軸ＡＸから離れており、且つ、（１）式を満たす光導波路部材３ｃを含む。なお、光軸ＡＸから離れている光導波路部材３ｃほど、光導波路部材３ｃの傾斜角αの大きさと光束ＢＭの傾斜角θｐの大きさとの差が大きい。
０＜α＜θｐ  ・・・（１）
【００３０】
このような撮像装置１では、光束ＢＭの傾斜角θｐと光導波路部材３ｃの傾斜角αとが一致している場合と比較して、光導波路部材３ｃの光射出面３ｃｂから射出する光束ＢＭの射出角が大きくなる。センサ４の各画素には、各画素に入射する光の入射角θｓに対する感度特性がある。入射角θｓに対する感度特性は、垂直入射（撮像素子への入射角θｓ＝０ｄｅｇ）における感度が最も高く、入射角θｓが大きくなるに従って低下する。入射角θｓが±１５ｄｅｇになると感度は垂直入射時の半分程度となり、入射角θｓが±２５ｄｅｇを超えると垂直入射時の１０％以下となる。
【００３１】
センサ４への光束ＢＭの入射角θｓを小さくするために、撮像装置１は以下のような構成を有する。そのための構成として、（１）式を満たす光導波路部材３ｃのコア部３ｃｏの屈折率Ｎｃｏは、像伝送手段３に入射する直前に光が伝搬している媒質の屈折率Ｎｉｍｇより小さい。本実施形態では、撮像光学系２が有する複数のレンズのうち最も像伝送手段３の光入射面３ａ側に配置されている第５のレンズ２５が、像伝送手段３に入射する直前に光が伝搬している媒質である。そのため、第５のレンズ２５の屈折率Ｎ５を、光導波路部材３ｃのコア層３ｃｏの屈折率Ｎｃｏより大きくする。
【００３２】
また、（１）式を満たす光導波路部材３ｃは、該光導波路部材３ｃの光入射面３ｃａに入射する光束ＢＭの傾斜角θｐと、該光導波路部時３ｃの光入射面３ｃａの面法線の傾斜角βとが、（２）式の関係を満たす。なお、光束ＢＭの傾斜角θｐ、面法線の傾斜角β、及び光導波路部材３ｃの傾斜角αのそれぞれは、光導波路部材３ｃごとに互いに異なり得る。
０＜θｐ＜β  ・・・（２）
【００３３】
このような構成にすることにより、光導波路部材３ｃの傾斜角αが光束ＢＭの傾斜角θｐよりも小さい光導波路部材３ｃにおいて、センサ４における受光感度の低下を軽減することができる。なお、光軸ＡＸ上に配置されている光導波路部材３ｃは、（１）式、（２）式を満たさない。本実施形態では、光軸ＡＸから離れた位置に配置されている光導波路部材３ｃ、すなわち光軸ＡＸ上に存在していない光導波路部材３ｃの全てが（１）式、（２）式を満たす。
【００３４】
このとき、光束ＢＭの傾斜角θｐと、光導波路部材３ｃの傾斜角αと、面法線の傾斜角βと、の関係は、（３）式、（４）式を満たすように、媒質の屈折率Ｎｉｍｇを決定することが望ましい。（３）式は、光束ＢＭの光軸ＡＸ側のマージナル光線ＭＲが光導波路部材３ｃ内で全反射して光量ロスなく伝搬できる条件であり、光導波路部材３ｃの伝搬による光束ＢＭの光量低下を５０％程度に収める条件である。（４）式は、光束ＢＭの主光線ＰＲが光導波路部材３ｃ内で全反射して光量ロスなく伝搬できる条件である。すなわち、（４）式は光束ＢＭの全光線が全反射する条件で、光量の低下を最も少なくすることができる。なお、光束ＢＭの主光線ＰＲと光軸ＡＸ側のマージナル光線ＭＲとがなす角をr、クラッド部３ｃｌの屈折率をＮｃｌとする。
【００３５】
【数１】
2017028378.tif 000003
【００３６】
【数２】
2017028378.tif 000004
【００３７】
図３を参照して、第５のレンズ２５及び光ファイバ束３の構成について、より詳細に説明する。第５のレンズ２５の光射出面２５ｂと光ファイバ束３の光入射面３ａとは、略同一の形状となるように構成されており、第５のレンズ２５の光射出面２５ｂを光ファイバ束３の光入射面３ａに接触して接合されている。この接合面は、結像面２０と一致するように構成する。このように構成することによって、撮像光学系２の結像面２０に結像された像をぼかすことなく光ファイバ束３の光入射面３ａで取得することができる。光ファイバ束３の光入射面３ａから入射した像は、各光ファイバ３ｃによって光ファイバ束３の光射出面３ｂへ伝送され、撮像素子４で撮像される。
【００３８】
撮像光学系１の射出瞳位置Ｐｅは、図３に示したように物体側に位置している。ここで、射出瞳位置Ｐｅは、結像面２０（第５のレンズの射出面２５２）に入射する光束ＢＭの主光線ＰＲと撮像光学系２の光軸ＡＸとの交点である。結像面２０は球面形状であり、結像面２０の曲率中心Ｃｉｍｇは、光軸ＡＸ上に位置している。
【００３９】
上述したように、光ファイバ束３は、光軸ＡＸから離れており、且つ（１）式を満たす光ファイバ３ｃを有する。結像面２０から光ファイバ３ｃの軸３ｃ１と撮像光学系２の光軸ＡＸとの交点Ｐｗｇは、撮像光学系の射出瞳位置Ｐｅよりも物体側に位置する。
【００４０】
また、結像面２０の曲率中心Ｃｉｍｇは、撮像光学系２の射出瞳位置Ｐｅよりも結像面２０側に位置している。すなわち、撮像光学系２の射出瞳位置Ｐｅから結像面２０までの距離Ｌｐｅに対して、結像面２０の法線２５２１と撮像光学系の光軸ＡＸとの交点Ｃｉｍｇから結像面２０までの距離Ｌｃｉが短くなるように設定している。この関係は（５）式で表される。
Ｌｃｉ＜Ｌｐｅ  ・・・（５）
【００４１】
本実施形態のように、結像面２０が球面形状の場合、距離Ｌｃｉを結像面２０の曲率半径や結像面２０から曲率中心Ｃｉｍｇまでの距離で置き換えることもできる。
【００４２】
図４を参照して、光ファイバ３ｃの構成について説明する。図４は、結像面２０における光束ＢＭの屈折の様子を説明する模式図である。
【００４３】
光入射面３ａよりも物体側は屈折率Ｎ５の硝材で満たされ、像面２０側は屈折率Ｎｃｏの硝材で満たされており、第５のレンズ２５の屈折率Ｎ５は、各光ファイバ３ｃのコア部３ｃｏの屈折率をＮｃｏと異なる。第５のレンズ２５の射出面２５ｂと各光ファイバ３ｃのコア層３ｃｏの光入射面３ａとは接触して接合されており、この接合面２５ｂが撮像光学系２の結像面２０と一致するように構成されている。よって、媒質の屈折率Ｎｉｍｇは、第５のレンズ２５の屈折率Ｎ５である。
【００４４】
接合面２５ｂに撮像光学系２からの光束ＢＭの主光線ＰＲが、接合面２５ｂの法線２５２１に対して入射角θｉで入射し、射出角θｏで射出する。入射角θｉと射出角θｏとには（６）式で示したスネルの法則が成立する。なお、入射角θｉ及び射出角θｏは、光導波路部材３ｃの光入射面３ｃａの面法線と主光線ＰＲとがなす角である。
Ｎｉｍｇ×ｓｉｎθｉ＝Ｎｃｏ×ｓｉｎθｏ  ・・・（６）
【００４５】
像伝送手段３の光入射面３ａに入射する光が伝搬している媒質の屈折率Ｎｉｍｇが、光導波路部材３ｃのコア部３ｃｏの屈折率Ｎｃｏより大きい場合、すなわち、Ｎｉｍｇ＞Ｎｃｏを満たす場合、光導波路部材３ｃに入射する光は屈折する。このとき、光軸ＡＸから離れた位置に配置されている光導波路部材３ｃが、（１）式及び（２）式を満たしていれば、射出角θｏと入射角θｉとの関係は、（７）式で示した関係になる。すなわち、射出角θｏは、入射角θｉよりも大きくなる。これを換言すると、接合面２５ｂに入射する主光線ＰＲを延長した直線２５２２と、接合面２５ｂから射出した直後の主光線ＰＲとが成す角（射出角θｏと入射角θｉとの角度差）Δθｏが、ゼロより大きくなる。
【００４６】
【数３】
2017028378.tif 000005
【００４７】
（７）式を満たすことにより、光導波路部材３ｃの軸に対する光導波路部材３ｃに入射する直前の主光線ＰＲの伝搬方向の傾きよりも、光導波路部材３ｃに入射した直後の主光線ＰＲの伝搬方向の傾きの方が小さくなる。すなわち、光軸ＡＸに対する主光線ＰＲの傾きを、光導波路部材３ｃの傾斜角αに近づけることができる。このような構成にすることにより、光導波路部材３ｃの光射出面３ｃｂから射出する光の射出角が小さくなる。
【００４８】
光導波路部材３ｃを束ねて構成した像伝送手段３では、光導波路部材３ｃの光入射面３ｃａにおいて光が屈折しない場合、各光導波路部材３ｃに入射した光束ＢＭの入射角に応じて射出角が決定される。例えば、光導波路部材の口径が一定なストレート型の光導波路部材の場合は、射出角は入射角と同じである。光導波路部材の口径が入射面から射出面にかけて徐々に大きくなる、像を拡大できるテーパー型の導波路部材の場合は、射出角はテーパー比に応じて入射角よりも小さくなる。
【００４９】
例えば、光導波路部材３ｃの光入射面３ｃａ及び光射出面３ｃｂが軸に対して垂直な場合、テーパー型の光導波路部材の光射出面の口径に対する光入射面の口径の比（テーパー比）Ｔｆは、（８）式で表される。このとき、光導波路部材３ｃへの入射角をθｆｉ、光導波路からの射出角をθｆｏとする。入射角が小さい方が射出角も小さいという関係は、ストレート型の光導波路部材と同様である。
【００５０】
【数４】
2017028378.tif 000006
【００５１】
本実施形態では、光導波路部材３ｃのコア部３ｃｏと光導波路部材３ｃの光入射面３ｃａの像面２０側とで屈折率差を設ける。このような構成にすることにより、光入射面３ｃａに対する光の入射角を変更しなくても、光入射面３ｃａに入射した光が屈折して光導波路部材３ｃを伝搬する光の伝搬方向を光導波路部材３ｃの軸方向に近づけることができる。そのため、像伝送手段３の光入射面３ａと結像面２０とを略一致した形状にすることができ、撮像光学系の像面湾曲を低減して光束ＢＭをセンサ４に伝送することができる。
【００５２】
撮像装置１によれば、光入射面３ａの物体側と像面２０側とで屈折率差を設けない場合と比較して、光軸ＡＸに対するコア部３ｃａを伝搬する光束ＢＭの主光線ＰＲの傾斜角θｐｏの角度を、光導波路部材３ｃの傾斜角の角度に近づけることができる。すなわち、コア部３ｃａを伝搬する光束ＢＭの主光線ＰＲの伝搬方向を、光導波路部材３ｃの軸方向に近づけることができる。その結果、光導波路部材３ｃからの光束ＢＭの射出角が小さくなり、センサ４における受光感度の低下を軽減できる。特に、（３）式及び（４）式を満たすことにより、光導波路部材３ｃに入射した光束ＢＭの光導波路部材３ｃにおけるロスを低減することができる。
【００５３】
撮像光学系２の画角が大きくなり、光軸ＡＸから離れた位置に配置されている光導波路部材３ｃほど、光導波路部材３ｃの傾斜角αと光束ＢＭの傾斜角θｐとの差が大きくなる。しかし、撮像装置１の構成によれば、画角±４５ｄｅｇを超える超広画角な撮像装置においても、受光感度の低下を軽減することができる。
【００５４】
また、図３に示したように、撮像装置１では、第５のレンズ２５の入射面２５ａの曲率中心Ｃｒ５の位置を、第５のレンズ２５の射出面２５２の曲率中心Ｃｉｍｇの位置よりも物体側に配置している。これにより、第５のレンズ２５を配置しなかった場合と比較して光導波路部材３ｃ内部を伝搬する光線を光ファイバの長軸方向に近づけることができる。
【００５５】
さらに、第５のレンズ２５の入射面２５ａの曲率中心Ｃｒ５の位置を、撮像光学系２の射出瞳位置Ｐｅよりも物体側に配置している。これにより、第５のレンズ２５の入射面２５ａが、光導波路部材３ｃ内部を伝搬する主光線ＰＲの伝搬方向を光導波路部材３ｃの軸方向に近づける機能を有し、受光感度の低下を軽減する効果を向上できる。
【００５６】
また、光入射面３ａの直前の媒質の屈折率Ｎｉｍｇを高くすることにより、光入射面３ａ上で光束ＢＭのスポット径を小さく絞ることができる。そのため、高い解像度を実現することができる。
【００５７】
（実施例１）
本実施例では、上述の実施形態の撮像装置１の構成について説明する。上述した通り、撮像装置１は、撮像光学系２と、像伝送手段３と、センサ４と、を有する。撮像装置１は、撮像光学系２が曲面形状の結像面２０に結像した像を、光ファイバ束３が光入射面３ａで取得して光射出面３ｂへ伝送し、撮像素子４で取得することによって被写体を撮像するように、構成されている。像伝送手段３としては、光導波路部材３ｃとして光ファイバを複数有する光ファイバ束を用いる。
【００５８】
撮像光学系２は、第１のレンズ２１、第２のレンズ２２、第３のレンズ２３、第４のレンズ２４、第５のレンズ２５、及び開口絞り２９と、を有し、点対称に近い構成をしている。第１〜第５のレンズ２１、２２、２３、２４、２５の構成の一例を、表１に示した。本実施例の撮像光学系２は、焦点距離がｆ＝１０．０ｍｍ、絞り値がＦ／１．４であり、最大画角がω＝±６０ｄｅｇと超広画角な光学系であるが、これに限らない。
【００５９】
【表１】
2017028378.tif 000007
【００６０】
第１のレンズ２１は、光入射面２１ａがＲ１面、光射出面２１ｂがＲ２面である、物体側に凸のメニスカスレンズである。第２のレンズ２２は、光入射面２２ａがＲ２面、光射出面２２ｂがＳＴＯ面である、物体側に凸の平凸レンズである。第３のレンズ２３は、光入射面２３ａがＳＴＯ面、光射出面２３ｂがＲ３面である、像面２０側に凸のメニスカスレンズである。第４のレンズ２４は、光入射面２４ａがＲ３面、光射出面２４ｂがＲ４面である、像面２０側に凸のメニスカスレンズである。第５のレンズ２５は、光入射面２５ａがＲ５面、光射出面２５ｂがＩＭＧ面である、像面２０側に凸のメニスカスレンズである。
【００６１】
また、表２に、本実施例の撮像装置１における光軸ＡＸから最も遠い位置に配置されている光ファイバ３ｃに関するパラメータを示す。ここで、「光線角度」とは、撮像光学系２の光軸ＡＸとある媒質を伝搬する光束ＢＭの主光線ＰＲとがなす角の大きさ、すなわち、光軸ＡＸに対する主光線ＰＲの傾きのことであると定義する。また、光導波路部材３ｃの軸と光軸ＡＸとの交点Ｐｗｇと結像面２０との光軸ＡＸ方向の距離をＬｗｇとする。
【００６２】
【表２】
2017028378.tif 000008
【００６３】
表２に示したように、撮像光学系２の光軸ＡＸに対する光ファイバ３ｃの傾斜角αの大きさは、３５．００ｄｅｇである。これに対し、この光ファイバ３ｃに入射する光束ＢＭの主光線ＰＲの傾斜角θｐの大きさは５９．９２ｄｅｇであり、光ファイバ３ｃは、傾斜角αが光束ＢＭの傾斜角θｐより小さい。また、この光ファイバ３ｃの光入射面３ｃａの面法線の傾斜角βの大きさが６４．９１ｄｅｇである。すなわち、光ファイバ束３が、光軸ＡＸから離れており、且つ（１）式、（２）式を満たす光ファイバ３ｃを含む。よって、結像面２０から光ファイバ３ｃの軸３ｃ１と撮像光学系２の光軸との交点Ｐｗｇは、撮像光学系２の射出瞳位置Ｐｅよりも物体側に配置される。具体的には、結像面２０から光ファイバの長軸３１１と撮像光学系の光軸と交点Ｐｗｇまでの距離Ｌｗｇ＝８．８８ｍｍであり、結像面２０から撮像光学系の射出瞳Ｐｅまでの距離Ｌｐｅ＝５．２３ｍｍである。
【００６４】
また、表２に示したように、撮像光学系２の射出瞳位置Ｐｅから結像面２０までの距離Ｌｐｅが５．２３ｍｍ、結像面２０の法線２５２１と撮像光学系の光軸ＡＸとの交点Ｃｉｍｇから結像面２０までの距離Ｌｃｉが４．７５ｍｍである。よって、（３）式を満たしている。
【００６５】
表２より本実施例の撮像装置１では、第５のレンズ２５の屈折率Ｎ５は、Ｎ５＝Ｎｉｍｇ＝１．９１０８であり、光ファイバ３ｃのコア層３ｃｏの屈折率Ｎｃｏは１．８２００である。よって、（６）式を満足している。結像面２０への入射角θｉ＝４．９９ｄｅｇに対して射出角θｏ＝５．２４を大きくしており、角度差Δθ＝＋０．２５ｄｅｇとプラスにできている。
【００６６】
これにより、光ファイバ３ｃ内部に入射した直後の主光線ＰＲの傾斜角の大きさθｐｏが５９．６７ｄｅｇとなる。光ファイバ３ｃの光入射面３ｃａに入射する時の主光線ＰＲの傾斜角の大きさθｐが５９．９２ｄｅｇであった。すなわち、主光線ＰＲの傾斜角を光ファイバ３ｃに入射する前よりも光ファイバ３ｃの軸３ｃ１方向（光ファイバの傾斜角）αに近づけることができる。そのため、光ファイバ３ｃの光射出面３ｃｂから射出する光束ＢＭの主光線ＰＲの角度も小さく抑えることができる。
【００６７】
よって、本実施例の撮像装置１によれば、像伝送手段の光導波路部材の長手方向の角度が撮像光学系から光導波路部材に入射する光束の角度よりも小さい場合でも、撮像素子における受光感度の低下を軽減することができる。
【００６８】
画角が大きくなるほど、光ファイバ３ｃの傾斜角と主光線ＰＲの傾斜角との差が大きくなるため、本実施例の構成による効果は、画角±４５ｄｅｇを超える超広角な撮像装置において、特に発揮される。
【００６９】
また、図３に示したように、本実施例の撮像装置では第５レンズ２５の入射面２５１の曲率中心Ｃｒ５の位置を、第５レンズ２５の射出面２５２の曲率中心Ｃｉｍｇの位置よりも物体側に配置した。そのため、第５レンズ２５を配置しなかった場合と比較して光ファイバ内部を伝搬する光線をより光ファイバの長軸方向に近づけることができる。
【００７０】
さらに、本実施例の撮像装置では第５レンズ２５の入射面２５１の曲率中心Ｃｒ５の位置を、撮像光学系の射出瞳位置Ｐｅよりも物体側に配置した。そのため、第５レンズ２５の入射面２５１自体も光ファイバ内部を伝搬する光線を光ファイバの長軸方向に近づけることができる。
【００７１】
本実施例の撮像装置では、結像面２０の直前の媒質、すなわち５のレンズ２５の屈折率Ｎｉｍｇを１．９１０８と非常に高い屈折率にしたため、結像面２０における光束ＢＭのスポット径を小さく絞ることができる。そのため、高い解像度を実現することができる。
【００７２】
（実施例２）
本実施例の撮像装置５１の構成について、図５を参照して説明する。図５は、撮像装置５１の構成を説明する模式図である。本実施例の実施例１との相違点は、撮像光学系の構成を変更した点と像伝送手段の入射面形状を変更した点である。
【００７３】
図６に本実施例の撮像光学系５２の構成図を示す。撮像光学系５２は、第１のレンズ５２１、第２のレンズ５２２、第３のレンズ５２３、第４のレンズ５２４、第５のレンズ５２５、及び開口絞り２９、を有する。撮像光学系５２の仕様は、焦点距離ｆが１０．０ｍｍ、絞り値がＦ／１．４であり、最大画角ωが±６０ｄｅｇであり、超広画角となっている。
【００７４】
第１のレンズ５２１は、光入射面５２１ａがＲ１面、光射出面５２１ｂがＲ２面であり、物体側に凸のメニスカスレンズである。第２のレンズ５２２は、光入射面５２２ａがＲ２面、光射出面５２２ｂがＳＴＯ面で、物体側に凸の平凸レンズである。第３のレンズ５２３は、光入射面５２３ａがＳＴＯ面、光射出面５２３ｂがＲ３面で、像面２０側に凸のメニスカスレンズである。第４のレンズ５２４は、光入射面５２４ａがＲ３面、光射出面５２４ｂがＲ４面で、像面２０側に凸のメニスカスレンズである。第５のレンズ５２５は、光入射面５２５ａがＲ５面、光射出面５２５ｂがＩＭＧ面の非球面レンズである。表３に撮像光学系５２の各レンズ５２１〜５２５の構成の一例を示す。また、表４に、第５のレンズ５２５の非球面係数の一例を示す。
【００７５】
【表３】
2017028378.tif 000009
【００７６】
【表４】
2017028378.tif 000010
【００７７】
第５のレンズ５２５の光入射面５２５ａ及び光射出面５２５ｂは、光軸ＡＸを中心とした回転対称非球面である。第５のレンズ５２５の非球面形状の光軸ＡＸ方向におけるサグ量ｚ（ｍｍ）は、（９）式の多項式で表現される。ここで、光軸ＡＸ上における曲率をｃ（１／ｍｍ）、非球面形状の半径方向の光軸からの距離をｒ（ｍｍ）、４次、６次、８次、１０次の係数をそれぞれ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄとする。
【００７８】
【数５】
2017028378.tif 000011
【００７９】
図７は、第５のレンズ５２５の構成を説明する模式図である。撮像装置５１においても、第５のレンズ５２５の光射出面５２５ｂと結像面２０とが一致するように構成しており、結像面２０は非球面形状である。本実施例の第５のレンズ５２５の非球面形状は、ベース球面に対して光軸ＡＸ上から軸外へ掛けて曲率が緩くなる形状である。
【００８０】
このように構成することで、結像面２０の曲率半径を小さくすることができ、軸外における光ファイバ３の光入射面３ｃの法線５２５１を、撮像光学系２の光軸ＡＸに対して大きく傾けて、軸外光束（光軸ＡＸから離れている光束ＢＭ）の光ファイバ３ｃへの入射角が大きくなるように構成している。これにより、光ファイバ３ｃに入射した後、光ファイバ３ｃ内部では、伝搬する光線の角度を光ファイバの長軸３１１方向により近づけることができる。
【００８１】
表５に、撮像装置５１の光軸ＡＸから最も離れた位置に配置されている光ファイバ３ｃに関するパラメータの一例を示す。
【００８２】
【表５】
2017028378.tif 000012
【００８３】
撮像光学系５２の光軸ＡＸに対する光ファイバ３ｃの軸３ｃの傾斜角αの大きさは、３５．００ｄｅｇである。この光ファイバ３ｃへ入射する光束ＢＭの主光線ＰＲの傾斜角θｐの傾きは、４７．８０ｄｅｇであり、光ファイバ束３は、光ファイバ３ｃの傾斜角αが入射する光線の角度よりも小さい。すなわち、（１）式を満たす。また、この光ファイバ３ｃの光入射面３ｃａの面法線の傾斜角βの大きさが７３．０５ｄｅｇである。すなわち、光ファイバ３ｃは、（２）式を満たしている。以上のことから、光ファイバ束３は、光軸ＡＸから離れており、且つ（１）式、（２）式を満たす光ファイバ３ｃを含む。
【００８４】
また、結像面２０から光ファイバ３ｃ軸３ｃ１と撮像光学系５２の光軸ＡＸとの交点Ｐｗｇは、撮像光学系５２の射出瞳位置Ｐｅよりも物体側に位置している。具体的には、結像面２０の光軸ＡＸとの交点から交点Ｐｗｇまでの光軸ＡＸ方向における距離Ｌｗｇは４．２８ｍｍであり、結像面２０から撮像光学系５２の射出瞳位置Ｐｅまでの光軸ＡＸ方向における距離Ｌｐｅは３．２８ｍｍである。
【００８５】
撮像装置５１では、距離Ｌｐｅは、４．１４７ｍｍ、距離Ｌｃｉは２．１２４ｍｍであり、（３）式を満たしている。さらに、結像面２０から射出瞳位置Ｐｅまでの光軸ＡＸ方向における距離Ｌｐｅに対する、結像面２０から光ファイバ３の光入射面３ａの法線と光軸ＡＸとの交点までの距離Ｌｃｉの比Ｒｉ＝Ｌｃｉ／Ｌｐｅが、６４．８０％である。
【００８６】
比Ｒｉが９５％以下であると、光ファイバ３ｃの光射出面３ｃｂから射出する光の射出角を小さくすることができる。比Ｒｉの値が小さいほど光ファイバ３ｃの光射出面３ｃｂからの射出する光の射出角を小さく抑える効果が大きくなる。本実施例では、距離Ｌｃｉを大幅に短くすることにより、比Ｒｉの値を小さくして光射出角をより小さくしている。
【００８７】
本実施例では、結像面２０の直前の媒質の屈折率Ｎｉｍｇは、Ｎｉｍｇ＝Ｎ５＝１．９１０８、光ファイバ３ｃのコア層３ｃｏの屈折率Ｎｃｏは１．８２００であり、Ｎｉｍｇ＞Ｎｃｏを満たす。
【００８８】
このような構成にすることにより、結像面２０への入射角θｉの角度が２５．２５ｄｅｇであるのに対して、射出角θｏは２７．９７となっており、角度差Δθが＋２．７２ｄｅｇで（６）式を満たす。これにより、光ファイバ３ｃの内部における主光線ＰＲの傾斜角θｐｏは４５．０８ｄｅｇとなる。光入射面３ａへの入射時の主光線ＰＲの傾斜角θｐの大きさが４７．７８ｄｅｇであるため、光軸ＡＸと光ファイバ３ｃに入射した後の主光線ＰＲとがなす角θｐｏの大きさ（光線角度）が光ファバイ３ｃの傾斜角αの大きさに近づく。よって、光ファイバ３ｃの光射出面３ｃｂから射出された光線の射出角を小さくすることができる。
【００８９】
また、表６に本実施例の第５のレンズ５２５を通過する前後の光束ＢＭに関するパラメータを示す。また、図８に、第５のレンズ５２５の構成を説明する模式図を示した。
【００９０】
【表６】
2017028378.tif 000013
【００９１】
第５のレンズ５２５の入射面５２５ａ上の任意の点Ｐｉｒ５には、光束ＢＭの主光線ＰＲが入射しており、光束ＢＭの主光線ＰＲと光軸ＡＸとの交点をＰｒ５とする。このときの、光軸ＡＸと光束ＢＭの主光線ＰＲとがなす角をθｐｒ５とする。また、第５のレンズ５２５の光入射面５２５ａ上の任意の点Ｐｉｒ５における面法線５２５１と光軸ＡＸとの交点をＣｒ５とする。このときの光軸ＡＸと面法線５２５ａ１とがなす角の大きさ（面法線角度）をβｒ５とする。
【００９２】
第５のレンズ５２５の光入射面５２５ａ（Ｒ５面）は、面法線θｐｒ５が、入射する光束ＢＭの主光線ＰＲの光線角度θｐｒ５よりも小さくなるように構成されている。表６より、光線角度θｐｒ５が５９．４３ｄｅｇであるのに対して、法線角度βｒ５が３６．６８ｄｅｇである。交点Ｃｒ５と光入射面５２５ａとの光軸ＡＸ方向の距離Ｌｃｒ５は、交点Ｐｒ５と光入射面５２５ａとの光軸ＡＸ方向の距離Ｌｐｒ５より長い。
【００９３】
また、第５のレンズ５２５の入射面５２５ａから交点Ｃｒ５までの光軸ＡＸ方向における距離Ｌｃｒ５＝３．０６ｍｍは、第５のレンズ５２５の入射面５２５ａから射出瞳位置Ｐｅまでの光軸ＡＸ方向における距離Ｌｐｅ＝１．７１ｍｍよりも長い。つまり、交点Ｃｒ５は、射出瞳位置Ｐｅよりも物体側に位置している。
【００９４】
このような構成にすることにより、第５のレンズ５２５の入射面５２５ａから入射して、第５のレンズ５２５の内部を通過する主光線ＰＲの光線角度θｐを、第５のレンズ５２５に入射する前の主光線ＰＲの光線角度よりも小さくすることができる。具体的には、表６に示したように、第５のレンズ５２５の光入射面５２５ａへの入射時の光線角度θｐｒ５が５９．４３ｄｅｇに対して、第５のレンズ５２５内部を伝搬する主光線ＰＲの光線角度θｐは４７．８０ｄｅｇと小さくなっている。
【００９５】
このように、結像面２０の直前に配置したレンズの入射面の面法線角度を、その面に入射する光束の主光線角度よりも小さく設定することにより、結像面２０への入射角を小さく設定することができる。ひいては、光ファイバ束からの射出角を小さくすることによって、撮像素子における受光感度を高めることができる。
【００９６】
（実施例３）
本実施例の撮像装置９１について、図９を参照して説明する。図９は、撮像装置９１の構成を説明する模式図である。撮像装置９１は、撮像光学系９２と、像伝送手段３と、センサ４と、を有する。撮像装置９１は、撮像光学系９２の構成と、像伝送手段３の光導波路部材３ｃの傾斜角と、が実施例１と異なる。実施例１と同様の構成については、詳細な説明を省略する。
【００９７】
撮像光学系９２は、第１のレンズ９２１、第２のレンズ９２２、第３のレンズ９２３、第４のレンズ９２４、第５のレンズ９２５、第６のレンズ９２６、及び開口絞り９２９、を有する。撮像光学系９２の仕様は、焦点距離がｆ＝７．０ｍｍ、絞り値がＦ／２．０であり、最大画角がω＝±８０ｄｅｇと超広画角である。
【００９８】
第１のレンズ９２１は、光入射面９２１ａがＲ１面、光射出面９２１ｂがＲ２面の球面レンズである。第２のレンズ９２２は、光入射面９２２ａがＲ２面、光射出面９２２ｂがＲ３面の球面レンズである。第３のレンズ９２３は、光入射面９２３ａがＲ３面、光射出面９２３ｂがＳＴＯ面の平凸レンズである。第４のレンズ９２４は、光入射面９２４ａがＳＴＯ面、光射出面９２４ｂがＲ４面の平凸レンズである。第５のレンズ９２５は、光入射面９２５ａがＲ４面、光射出面９２５ｂがＲ５面の球面レンズである。第６のレンズ９２６は、光入射面９２６ａがＲ６面、光射出面９２６ｂがＩＭＧ面の球面レンズである。〜第６のレンズ９２１〜９２６は、いずれも球面レンズである。表７に、撮像光学系９２の構成の一例を示す。
【００９９】
【表７】
2017028378.tif 000014
【０１００】
撮像装置９１においても、複数のレンズのうち最も像面２０側に配置されている第６のレンズ９２６の射出面９２６ｂを結像面２０としている。また、第６のレンズ９２６の光射出面９２６ｂと光ファイバ束３の光入射面３ｂとが略一致するように構成されている。撮像光学系９２は、実施例１よりも広画角としているが、結像面に入射する光束の主光線の角度が画角よりも大幅に小さくしていることを特徴としている。
【０１０１】
表８に撮像装置９１における各パラメータを示す。
【０１０２】
【表８】
2017028378.tif 000015
【０１０３】
本実施例にといて、撮像光学系９２の光軸ＡＸに対する、光軸ＡＸから最も遠い位置にある光ファイバ３ｃの軸３ｃ１の傾き（光ファイバの傾斜角）αの大きさは、３０．００ｄｅｇである。この光ファイバ３ｃへ入射する光束ＢＭの主光線ＰＲの傾斜角θｐの大きさは３６．１６ｄｅｇである。また、この光ファイバ３ｃの光入射面３ｃｂの面法線の傾斜角βは５６．３９ｄｅｇである。すなわち、光ファイバ束３は、光軸ＡＸから離れており、且つ、（１）式及び（２）式を満たす光ファイバ３ｃを有する。
【０１０４】
また、結像面２０から光ファイバの長軸３１１と撮像光学系の光軸と交点Ｐｗｇと撮像光学系の射出瞳Ｐｅよりも物体側に配置している。具体的には、結像面２０から光ファイバの軸と撮像光学系９２の光軸ＡＸとの交点Ｐｗｇまでの光軸ＡＸ方向における距離Ｌｗｇが７．０６ｍｍ、結像面２０から撮像光学系９２の射出瞳位置Ｐｅまでの光軸ＡＸ方向における距離Ｌｐｅが５．９３ｍｍである。よって、（５）式を満たしている。さらに、比Ｒｉは６３．０５％である。ここでも実施例２と同様に、距離Ｌｃｉを短くして比Ｒｉを小さくしたことで、光ファイバ束３の各光ファイバ３ｃから射出する光の射出角を小さくしている。
【０１０５】
表８より、結像面２０の直前の媒質である第６のレンズ９２６の屈折率は、Ｎｉｍｇ＝Ｎ６＝２．００２７であり、光ファイバ３のコア層３ｃｏの屈折率Ｎｃｏは、１．８２００であり、（６）式を満足している。
【０１０６】
また、光ファイバ３の光入射面３ａへの入射角θｉが２０．２３ｄｅｇであるのに対して、光入射面３ａからの射出角θｏが２２．３７ｄｅｇと大きくなっており、その角度差Δθは＋２．１３ｄｅｇである。すなわち、（７）式を満たしている。
【０１０７】
これにより、光入射面３ａに光束ＢＭが入射する時の光線角度θｐが３６．１６ｄｅｇであったのに対し、光ファイバ３１内部を伝搬する光束の光線角度θｐｏが３４．０２ｄｅｇとなる。このように、光ファイバ３１内部を伝搬する光束の主光線の伝搬方向を、光ファイバ３１の軸方向αに近づけることができる。そのため、光ファイバ３１の光射出面から射出された光線の角度を小さく抑えることができる。
【０１０８】
また、表９に本実施例の第６のレンズ９２６を通過する前後の光束ＢＭに関するパラメータを示す。
【０１０９】
【表９】
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【０１１０】
本実施例の第６のレンズ９２６の光入射面９２６ａ（Ｒ６面）は、入射する光束ＢＭの主光線ＰＲの光線角度θｐｒ６よりも面法線角度θｐｒ６を小さく設定している。具体的には表９より、光線角度θｐｒ６＝４２．０ｄｅｇに対して法線角度βｒ６＝３０．４ｄｅｇとしている。
【０１１１】
また、第６のレンズ９２６の光入射面９２６ａから第６のレンズ９２６の光入射面９２６ａの法線と光軸ＡＸとの交点Ｃｒ６までの距離Ｌｒ６が５．４３ｍｍであり、第６レンズ入射面２６１から射出瞳位置Ｐｅまでの距離Ｌｐｅ＝３．８０ｍｍよりも長い。つまり、第６レンズ９２６の光入射面９２６ａの面法線と光軸ＡＸとの交点Ｃｒ６を射出瞳位置Ｐｅよりも物体側に配置している。
【０１１２】
このように配置することにより、第６レンズ９２６の光入射面９２６ａを射出して第６のレンズ９２６内部を通過する光線角度θｐを小さく設定することができる。
【０１１３】
表９に示したように、第６レンズ９２６の光入射面９２６ａへ入射時の光線角度θｐｒ６＝４２．０ｄｅｇに対して第６のレンズ９２６内部の光線角度θｐ＝３６．２ｄｅｇと小さくしている。
【０１１４】
このように、結像面２０の直前に配置したレンズの入射面の面法線角度を、その面に入射する光束の主光線角度よりも小さく設定することにより、結像面２０への入射角を小さく設定することができる。ひいては、光ファイバ束からの射出角を小さくすることによって、撮像素子における受光感度を高めることができる。
【０１１５】
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。
【０１１６】
また、上述の実施形態及び各実施例では、像伝送手段は、テーパー部とストレート部を有しているが、これに限らず、１つ又は複数の像伝送手段を組み合わせて構成してもよい。
【０１１７】
また、実施形態及び各実施例の撮像装置は、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】
【０１１８】
本発明の撮像装置は、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】
【０１１９】
１  撮像装置
２  撮像光学系
３  像伝送手段
４  電子撮像素子
２０  結像面
【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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