(57)【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、次の式(3) または式(4) を満たすことを特徴とする撮像装置。
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２】
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１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。
【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１６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１６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１１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１６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ΦB （ｍｍ）は、
ΦB ≧  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・ｎB ／（２・Ｐ・ｔａｎ（１／２Ｆｎｏ））
を満足することが好ましい。
但し、ｎB 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、ｎB ，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・ｎB ／（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、
0003813759.tif 000002
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、ｆP 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／ｆP ））≦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、
0003813759.tif 000003
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、ｎL 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、
ｎL ｓｉｎθ2   ＝  ｓｉｎ（β−θ2 ’）  より、
θ2 ’  ＝  β  −  ｓｉｎ-1（ｎL ｓｉｎθ2 ）
よって、θ2 ’＝  θ  より、
β−ｓｉｎ-1（ｎL ｓｉｎθ2 ）≦条件式(6) の右辺        ・・・・・(B)
これを満たすようにｎL ，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、
ｎL ｓｉｎθ2   ＝  ｓｉｎθ2 ’
θ2     ＝  θ1 ’  −  β
θ2 ’  ＝  ｓｉｎ-1（ｎL ｓｉｎ（θ1 ’−β））
と表わすことができる。
但し、ｓｉｎ（θ1 ＋β）  ＝  ｎL ｓｉｎθ1 ’  より、
θ1 ’  ＝  ｓｉｎ-1（ｓｉｎ（θ1 ＋β）／ｎL ）
β      ＝  ｓｉｎ-1（ｈ1 ／Ｒ）
また、θ1 は凸平レンズへの入射角、θ1 ’は屈折角、ｎL 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（ｎL ｓｉｎ（θ1 ’−β））≦条件式(6) の右辺  ・・・・・(C)
これを満たすようにｎL ，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３１、レーザーカット干渉フィルター３２、第２レンズ３３、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＝０．００４
になっている。
また、以下にレンズデータを示す。
0003813759.tif 000004
0003813759.tif 000005
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、ＬＡＳ、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。
0003813759.tif 000006
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、ＬＡＳ、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、Ｎｃ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１００μｍ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
３９    ＣＣＤ枠
４１    間隔環
４０，４３    フレア絞り
４２    明るさ絞り
４４    ＣＣＤ
４５    ＣＣＤ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
【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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