【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、結像レンズによりイメージセンサの受光面に被写体の画像が結像されるようになっている撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、カメラ搭載携帯電話等の携帯情報端末には撮像装置が用いられるが、この種の撮像装置では、一般に、結像レンズによって、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）等のイメージセンサの受光面上に被写体の画像が結像されるようになっている。かかる従来の撮像装置では、例えば特許文献１に開示されているように、結像光学系の像面湾曲収差を改善するために、イメージセンサの受光面上に、透明樹脂からなる凹面状の収差補正レンズが一体的に形成されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭６４−７８２０９号公報（第２頁右下欄、図３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このように受光面上に収差補正レンズが一体的に形成された撮像装置では、樹脂を所定の凹面状に成形するのが困難であり、精度良く凹面形状を形成することができないといった問題がある。また、この種の撮像装置では、集光効率を高めるために、イメージセンサの画素上にマイクロレンズアレイを配置することがあるが、イメージセンサの受光面に樹脂で収差補正レンズを形成すると、マイクロレンズアレイを配置することができなくなるといった問題がある。
【０００５】
本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであって、イメージセンサの画素上にマイクロレンズアレイを配置することができ、かつ像面湾曲収差等の結像光学系の収差を容易に改善することができる撮像装置を提供することを解決すべき課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた本発明にかかる撮像装置は、結像レンズ（すなわち、集光レンズ）によりイメージセンサ（例えば、ＣＣＤ）の受光面に被写体の画像が結像されるようになっている撮像装置において、凹面レンズと一体化（ないしは、一体形成）され、イメージセンサに接近した位置で該イメージセンサとは離間して受光面を覆う透明なカバー部材（例えば、カバーガラス）を備えていることを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を具体的に説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる撮像装置の側面断面図である。図１に示すように、この撮像装置は、開口部１（アパーチャ）と、集光レンズ２（結像レンズ）と、透明材料（例えば、アクリル樹脂、ガラス等）からなるカバー部材３と、平板状のイメージセンサ５と、センサパッケージ７とを備えている。なお、以下では便宜上、集光レンズ２とカバー部材３とイメージセンサ５とが一列に並ぶ方向（図１における位置関係では左右方向）にみて、集光レンズ側を「前」といい、イメージセンサ側を「後」ということにする。
【０００８】
そして、この撮像装置では、撮像装置の前方の被写体（図示せず）から出た光（物体光）が、開口部１を通って集光レンズ２に入り、集光レンズ２を透過した後、カバー部材３を経由してイメージセンサ５の受光面５ａ（すなわち、画素面）に集光される。かくして、基本的には、集光レンズ２によりイメージセンサ５の受光面５ａに、被写体の画像が結像される。
【０００９】
センサパッケージ７は、前側が開口する容器状のものであって、その内部にイメージセンサ５が、受光面５ａが前向きとなるように固定されている。そして、センサパッケージ７の前側の開口端にカバー部材３が取り付けられ、イメージセンサ５は、センサパッケージ７内の閉じられた空間部に収容されている。したがって、イメージセンサ５の受光面５ａを、埃や湿気などから確実に保護することができる。
【００１０】
ここで、カバー部材３とイメージセンサ５とは、若干の間隔を隔てて接近して配置されている。そして、カバー部材３には凹面レンズ３ａが一体形成されている。すなわち、カバー部材３の前面には凹部（例えば、球面状凹部）が形成される一方、後面は平面とされ、これにより、カバー部材３自体が凹面レンズとなっている。
【００１１】
かくして、この撮像装置では、上記構成により、イメージセンサ５の受光面５ａの直前（直上）に位置するカバー部材３ないし凹面レンズ３ａにより、像面湾曲収差を効果的に補正することができる。
まず、図２を参照しつつ、像面湾曲収差の発生メカニズムないし発生原因を説明する。一般に、例えばカメラ搭載携帯電話等に用いられるこの種の撮像装置では、光学系の小型化及び低コスト化を図るためにレンズの枚数を低減しつつ、好ましくは単レンズを用いて、高解像度な映像を得ることが望まれている。そこで、この実施の形態１では、集光レンズ２として単レンズを用いている。
【００１２】
図２に示すように、集光レンズ２として単レンズを用いた場合、集光レンズ２の光軸を通る光線３０と、イメージセンサ５の受光面の周辺に入射する光線３１とを比べると、集光レンズ２からイメージセンサ５の受光面５ａまでの光路に沿った距離、すなわち光路長は、当然周辺の光線３１の方が長い。このため、集光レンズ２の光軸を通る光線３０の集光点の位置に受光面５ａを合わせると、周辺の光線３１の集光点は、受光面５ａよりも前側に浮き上がることになる。このため、すべての光線の集光点を結んで形成される集光面２０は、その側面断面でみれば、直線状である受光面５ａに対して、周辺部ほど前側となるように湾曲する曲線状のものとなる。このように集光面２０が平面とならないことを像面湾曲収差という。
【００１３】
次に、図３を参照しつつ、本発明にかかる凹面レンズ３ａにより像面湾曲収差を効果的に低減ないし補正することができる原理ないし理由を説明する。図３に示すように、凹面レンズ３ａの光軸と一致する仮想光線１０（直線）と、この光軸から距離ｒを隔てた、仮想光線１０と平行な仮想光線１１（直線）とについて考える。ここで、凹面レンズ３ａは、片側（後面）が平面であり、もう片側（前面）が半径Ｒの曲率を有しているとする。このとき、図３中の距離ｄは次の式１で表される。
【００１４】
【数１】
ｄ＝Ｒ−（Ｒ２−ｒ２）１／２…………………………………………式１
ここで、仮想光線１０と仮想光線１１との光路長差Δは次の式２で表される。
【数２】
Δ＝ｄ（１−１／ｎ）………………………………………………式２
式２において、ｎは、凹面レンズ３ａを構成する透明材料の屈折率である。
【００１５】
したがって、凹面レンズ３ａを用いた場合、光軸から距離ｒだけ離れた仮想光線１１の光路長は、光軸と一致する仮想光線１０の光路長に比べてΔだけ短くなる。つまり、図１ないし図２に示す例に即していえば、凹面レンズ３ａを用いれば、周辺の光線３１は、集光レンズ２の光軸から離間するほど、この光軸を通る光線３０に比べて光路長が短くなる。
【００１６】
そして、前記のとおり、凹面レンズ３ａを用いない場合、周辺の光線３１の光路長は、集光レンズ２の光軸から離間するほど、光軸を通る光線３０の光路長より長くなり、像面湾曲収差が生じる。しかし、凹面レンズ３ａを設けた場合、周辺の光線３１の光路は、光軸から離間するほど短くなるので、光軸を通る光線３０と周辺の光線３１との間の光路長の差は低減ないし解消され、像面湾曲収差が低減ないし解消される。これが、凹面レンズ３ａにより像面湾曲収差を低減ないし補正することができる原理である。
【００１７】
例えば、凹面レンズ３ａの曲率Ｒ及び距離ｒが次の値であるとする。
Ｒ＝２．０ｍｍ
ｒ＝０．８ｍｍ
この場合、式１及び式２によれば、距離ｄは、次の値となる。
ｄ＝０．１７ｍｍ
【００１８】
そして、例えば、凹面レンズ３ａの屈折率ｎが１．５であれば、仮想光線１０と仮想光線１１との光路長の差Δは、次の値となる。
Δ＝５６μｍ
したがって、この凹面レンズ３ａを設ければ、光軸から距離ｒだけ離れた光線については、光路長を５６μｍだけ短縮することができることになる。
もちろん、実際のレンズ設計においては、凹面レンズ３ａへの入射光は必ずしも平行光線ではなく、またレンズ界面で屈折を受けるので、上述の計算例のような単純な見積もりとは異なるが、像面湾曲収差を補正するための原理はこのようなものである。
【００１９】
この凹面レンズ３ａによる像面湾曲収差の補正効果は、凹面レンズ３ａが受光面５ａに近いほど大きくなる。なぜなら、図１から明らかなとおり、凹面レンズ３ａが受光面５ａに近い方が、各画角の集光光線が分離されているからである。なお、式１及び式２から明らかなとおり、光軸からの距離ｒが長い方が光路長差Δは大きくなり、像面湾曲収差は低減される。
【００２０】
しかしながら、一般に、撮像装置には、イメージセンサの受光面を埃や湿気等から保護するために、イメージセンサの前にカバーガラスが設けられる。したがって、従来の撮像装置において、上記原理により像面湾曲収差を低減ないし解消しようとして、単純にカバーガラスの前に凹面レンズを配置しても、凹面レンズをイメージセンサの受光面に十分に接近させることはできない。なお、カバーガラスとイメージセンサの受光面との間のわずかな間隙に凹面レンズを配置することは、事実上不可能であろう。
【００２１】
これに対して、実施の形態１にかかる撮像装置では、凹面レンズ３ａを一体化したカバー部材３を用いることにより、凹面レンズ３ａをイメージセンサ５の受光面５ａのごく近傍にまで接近させることができる。このため、上記原理により、像面湾曲収差を非常に効果的にかつ容易に低減ないし解消することができる。
【００２２】
ところで、例えば前記の特許文献１にも開示されているように、従来の撮像装置では、イメージセンサの受光面上に、樹脂等で凹面レンズを形成している例もある。しかし、かかる撮像装置では、前記のとおり、樹脂等で凹面レンズを成形することが非常に難しく、凹面レンズの凹面形状を精度良く形成することはできない。
【００２３】
これに対して、実施の形態１にかかる撮像素子では、カバー部材３ないし凹面レンズ３ａの材料として樹脂材料（プラスチック）を用いる場合は、金型樹脂成形等により、非常に容易にかつ高精度で凹面レンズ３ａの凹面形状を形成することができる。また、ガラス材料を用いる場合は、ガラス研磨等により、非常に容易にかつ高精度で凹面レンズ３ａの凹面形状を形成することができる。
【００２４】
また、前記のとおり、イメージセンサの受光面上に樹脂材料等で凹面レンズを形成した場合、イメージセンサの画素上への集光効率を高めるためのマイクロレンズアレイを配置することは不可能である。これに対して、実施の形態１にかかる撮像素子では、前記のとおり、カバー部材３ないし凹面レンズ３ａとイメージセンサ５の受光面５ａとは接近しているものの、接触しているわけではないので、マイクロレンズアレイを支障なく配置することができる。
【００２５】
以上、実施の形態１にかかる撮像素子では、凹面レンズ３ａがカバー部材３に一体化されているので、凹面レンズ３ａがイメージセンサ５の受光面５ａのごく近くに配置され、像面湾曲収差が容易にかつ効果的に低減ないし補正される。また、凹面レンズ３ａを別体で設ける必要がないので、部品点数が少なくなる。ここで、凹面レンズ３ａが一体化されたカバー部材３をイメージセンサ５とパッケージングすれば、撮像装置が簡素化ないし小型化される。
【００２６】
実施の形態２．
以下、図４を参照しつつ本発明の実施の形態２にかかる撮像装置を説明する。ただし、実施の形態２にかかる撮像装置は、図１に示す実施の形態１にかかる撮像装置と多くの共通点を有するので、以下では説明の重複を避けるため、主として実施の形態１と異なる点を説明する。なお、図４に示す撮像装置の構成要素中、図１に示す撮像装置の構成要素と共通なものには、同一の参照番号を付している。
【００２７】
一般に、凹面レンズをイメージセンサの受光面の直上に配置すると、周辺に行くほど、イメージセンサの受光面への光線の入射角が大きくなり、イメージセンサの受光面の構造物によるシェーディングが発生し、周辺光量の減少が大きくなる。
【００２８】
そこで、図４に示すように、実施の形態２にかかる撮像装置では、集光レンズ２に対して受光面６ａが凹面状となるように湾曲したイメージセンサ６を用いている。そして、カバー部材３と一体化された凹面レンズ３ａは、その光軸が凹面状のイメージセンサ６の受光面６ａの中心に一致するように配置されている。つまり、凹面レンズ３ａは、イメージセンサ６の受光面６ａの直上に配置されている。その他の点は、実施の形態１の場合と同様である。
【００２９】
かくして、実施の形態２にかかる撮像装置では、基本的には、実施の形態１にかかる撮像装置と同様の作用・効果が得られる。さらに、イメージセンサ６ないしその受光面６ａが湾曲しているので、像面湾曲収差を効果的に低減しつつ、周辺光量の減少を防止することができる。すなわち、一般に、イメージセンサ直上に凹面レンズを配置すると、イメージエリア端部でのイメージセンサへの光線の入射角が大きくなり、周辺光量の減少を招く。しかし、実施の形態２にかかる撮像装置では、凹面レンズ３ａと湾曲したイメージセンサ６とに像面湾曲収差の改善を分担させることができるので、周辺光量の減少を低減することができる。
【００３０】
なお、実施の形態２にかかる撮像装置における周辺光量の減少の改善効果は、次の２つの原理に基づく。
（第１の原理）
イメージセンサ６ないし受光面６ａを湾曲させ、かつ凹面レンズ３ａを用いて像面湾曲収差を低減すれば、凹面レンズ３ａの曲率を小さくすることができる。これにより、受光面６ａに対する周辺光の入射角が小さくなる。
（第２の原理）
イメージセンサ６の受光面６ａが凹状に湾曲していると、この湾曲により光軸と垂直な平面から傾いた角度だけ受光面６ａに対する周辺光の入射角が小さくなる。
【００３１】
上記２つの原理により入射角が小さくなると、周辺光量の減少を改善することができる。なお、凹面レンズのみによる場合に比べて、像面湾曲収差以外の収差の発生を抑制することができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明にかかる撮像装置では、イメージセンサのごく近傍に、凹面レンズが一体化された透明なカバー部材が設けられているので、像面湾曲収差を容易にかつ効果的に補正することができ、またイメージセンサの受光面にマイクロレンズアレーを配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる撮像装置の側面断面図である。
【図２】像面湾曲収差が発生するメカニズムを示す図である。
【図３】像面湾曲を低減するための原理を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態２にかかる撮像装置の側面断面図である。
【符号の説明】
１ 開口部、 ２ 集光レンズ、 ３ カバー部材、 ３ａ 凹面レンズ、 ５ イメージセンサ、 ５ａ 受光部、 ６ イメージセンサ、 ６ａ 受光部、 ７ センサパッケージ、 １０ 仮想光線、 １１ 仮想光線、 ２０ 集光面、 ３０ 光軸を通る光線、 ３１ 周辺の光線。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image pickup apparatus in which an image of a subject is formed on a light receiving surface of an image sensor by an image forming lens.
[0002]
[Prior art]
For example, an image pickup device is used for a portable information terminal such as a camera-equipped mobile phone. In this type of image pickup device, an object is generally placed on a light receiving surface of an image sensor such as a CCD (Charge Coupled Device) by an imaging lens. Is formed. In such a conventional imaging apparatus, for example, as disclosed in Patent Document 1, in order to improve the field curvature aberration of an imaging optical system, a concave aberration made of a transparent resin is formed on a light receiving surface of an image sensor. The correction lens is formed integrally.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-64-78209 (lower right column of page 2, FIG. 3)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the imaging device in which the aberration correction lens is integrally formed on the light receiving surface as described above, it is difficult to mold the resin into a predetermined concave shape, and the concave shape cannot be accurately formed. There is. Also, in this type of imaging device, a microlens array may be arranged on the pixel of the image sensor in order to increase the light-collecting efficiency. There is a problem that the lens array cannot be arranged.
[0005]
The present invention has been made in order to solve the above-described conventional problems, and it is possible to arrange a microlens array on a pixel of an image sensor, and to reduce aberrations of an imaging optical system such as field curvature aberration. It is an object to provide an imaging device which can be easily improved.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to the imaging apparatus of the present invention which has been made to solve the above-described problem, an image of a subject is formed on a light receiving surface of an image sensor (for example, a CCD) by an imaging lens (that is, a condenser lens). The image pickup apparatus includes a transparent cover member (for example, a cover glass) that is integrated with (or formed integrally with) the concave lens and that separates the image sensor at a position close to the image sensor and covers the light receiving surface. It is characterized by having.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a side sectional view of the imaging device according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the imaging apparatus includes an opening 1 (aperture), a condenser lens 2 (imaging lens), a cover member 3 made of a transparent material (eg, acrylic resin, glass, or the like), and a flat plate. The image sensor 5 includes a sensor image 7 and a sensor package 7. In the following description, for convenience, the condenser lens side is referred to as “front” when viewed in the direction in which the condenser lens 2, the cover member 3, and the image sensor 5 are arranged in a line (the left-right direction in the positional relationship in FIG. 1). The side is called "after".
[0008]
In this imaging device, light (object light) emitted from a subject (not shown) in front of the imaging device enters the condenser lens 2 through the opening 1 and passes through the condenser lens 2. The light is condensed on the light receiving surface 5a (that is, the pixel surface) of the image sensor 5 via the cover member 3. Thus, basically, the image of the subject is formed on the light receiving surface 5 a of the image sensor 5 by the condenser lens 2.
[0009]
The sensor package 7 has a container shape with an open front side, and the image sensor 5 is fixed inside the sensor package 7 so that the light receiving surface 5a faces forward. The cover member 3 is attached to the front opening end of the sensor package 7, and the image sensor 5 is housed in a closed space in the sensor package 7. Therefore, the light receiving surface 5a of the image sensor 5 can be reliably protected from dust and moisture.
[0010]
Here, the cover member 3 and the image sensor 5 are arranged close to each other with a slight space therebetween. The cover member 3 is integrally formed with a concave lens 3a. That is, a concave portion (for example, a spherical concave portion) is formed on the front surface of the cover member 3, while the rear surface is made flat, whereby the cover member 3 itself is a concave lens.
[0011]
Thus, in this imaging device, with the above-described configuration, the field curvature aberration can be effectively corrected by the cover member 3 or the concave lens 3a located immediately before (immediately above) the light receiving surface 5a of the image sensor 5.
First, with reference to FIG. 2, a description will be given of a mechanism or a cause of the field curvature aberration. Generally, in this type of imaging apparatus used for a camera-equipped mobile phone, for example, the number of lenses is reduced in order to reduce the size and cost of the optical system. It is desired to obtain images. Therefore, in the first embodiment, a single lens is used as the condenser lens 2.
[0012]
As shown in FIG. 2, when a single lens is used as the condenser lens 2, a ray 30 passing through the optical axis of the condenser lens 2 is compared with a ray 31 incident around the light receiving surface of the image sensor 5. The distance along the optical path from the condenser lens 2 to the light receiving surface 5a of the image sensor 5, that is, the optical path length is, of course, longer for the peripheral ray 31. For this reason, when the light receiving surface 5a is adjusted to the position of the light condensing point of the light beam 30 passing through the optical axis of the condensing lens 2, the light condensing point of the peripheral light beam 31 floats forward of the light receiving surface 5a. For this reason, the light-collecting surface 20 formed by connecting the light-condensing points of all the light beams is curved so that the peripheral portion is closer to the front than the linear light-receiving surface 5a when viewed from the side cross section. It becomes curved. The fact that the light-collecting surface 20 does not become flat in this way is called field curvature aberration.
[0013]
Next, with reference to FIG. 3, a principle or a reason why the concave lens 3a according to the present invention can effectively reduce or correct the field curvature aberration will be described. As shown in FIG. 3, consider a virtual light ray 10 (straight line) coinciding with the optical axis of the concave lens 3a, and a virtual light ray 11 (straight line) parallel to the virtual light ray 10 at a distance r from this optical axis. Here, it is assumed that the concave lens 3a has a flat surface on one side (rear surface) and a curvature with a radius R on the other side (front surface). At this time, the distance d in FIG.
[0014]
(Equation 1)
d = R− (R 2 −r 2 ) 1/2 …………………………… Formula 1
Here, the optical path length difference Δ between the virtual light ray 10 and the virtual light ray 11 is expressed by the following equation 2.
(Equation 2)
Δ = d (1-1 / n).........
In Equation 2, n is the refractive index of the transparent material forming the concave lens 3a.
[0015]
Therefore, when the concave lens 3a is used, the optical path length of the virtual ray 11 that is separated from the optical axis by the distance r is shorter by Δ than the optical path length of the virtual ray 10 that matches the optical axis. In other words, according to the example shown in FIGS. 1 and 2, if the concave lens 3 a is used, the peripheral light rays 31 are more distant from the optical axis of the condenser lens 2 than the light rays 30 passing through this optical axis. The optical path length is shortened.
[0016]
As described above, when the concave lens 3a is not used, the optical path length of the peripheral light ray 31 becomes longer as the distance from the optical axis of the condenser lens 2 becomes longer than the optical path length of the light ray 30 passing through the optical axis. Curve aberration occurs. However, when the concave lens 3a is provided, the optical path of the peripheral light ray 31 becomes shorter as the distance from the optical axis increases, so that the difference in the optical path length between the light ray 30 passing through the optical axis and the peripheral light ray 31 does not decrease. Thus, the field curvature aberration is reduced or eliminated. This is the principle that the concave lens 3a can reduce or correct the field curvature aberration.
[0017]
For example, it is assumed that the curvature R and the distance r of the concave lens 3a have the following values.
R = 2.0mm
r = 0.8mm
In this case, according to Expressions 1 and 2, the distance d has the following value.
d = 0.17 mm
[0018]
Then, for example, if the refractive index n of the concave lens 3a is 1.5, the difference Δ in the optical path length between the virtual ray 10 and the virtual ray 11 becomes the following value.
Δ = 56 μm
Therefore, if the concave lens 3a is provided, the optical path length of a light ray separated from the optical axis by a distance r can be reduced by 56 μm.
Of course, in the actual lens design, the light incident on the concave lens 3a is not necessarily a parallel ray and is refracted at the lens interface, so it differs from the simple estimation as in the above calculation example. This is the principle for correcting aberrations.
[0019]
The effect of correcting the field curvature aberration by the concave lens 3a increases as the concave lens 3a is closer to the light receiving surface 5a. This is because, as is clear from FIG. 1, when the concave lens 3a is closer to the light receiving surface 5a, the condensed light rays at each angle of view are separated. As is clear from Equations 1 and 2, the longer the distance r from the optical axis, the larger the optical path length difference Δ, and the smaller the field curvature aberration.
[0020]
However, in general, an imaging device is provided with a cover glass in front of the image sensor in order to protect the light receiving surface of the image sensor from dust, moisture, and the like. Therefore, in the conventional image pickup apparatus, even if a concave lens is simply arranged in front of the cover glass in order to reduce or eliminate the field curvature aberration by the above principle, the concave lens is sufficiently brought close to the light receiving surface of the image sensor. It is not possible. Note that it would be virtually impossible to arrange a concave lens in a small gap between the cover glass and the light receiving surface of the image sensor.
[0021]
On the other hand, in the imaging apparatus according to the first embodiment, by using the cover member 3 in which the concave lens 3a is integrated, the concave lens 3a can be brought very close to the light receiving surface 5a of the image sensor 5. it can. Therefore, the field curvature can be reduced or eliminated very effectively and easily by the above principle.
[0022]
By the way, as disclosed in Patent Document 1, for example, in a conventional imaging apparatus, there is an example in which a concave lens made of resin or the like is formed on a light receiving surface of an image sensor. However, in such an imaging apparatus, as described above, it is very difficult to mold a concave lens with resin or the like, and it is not possible to accurately form the concave shape of the concave lens.
[0023]
On the other hand, in the imaging device according to the first embodiment, when a resin material (plastic) is used as the material of the cover member 3 or the concave lens 3a, it is very easy and highly accurate by using a mold resin molding. The concave shape of the concave lens 3a can be formed. When a glass material is used, the concave shape of the concave lens 3a can be formed very easily and with high precision by glass polishing or the like.
[0024]
Further, as described above, when a concave lens is formed of a resin material or the like on the light receiving surface of the image sensor, it is impossible to arrange a microlens array for increasing the light collection efficiency on the pixels of the image sensor. . On the other hand, in the imaging device according to the first embodiment, as described above, the cover member 3 or the concave lens 3a and the light receiving surface 5a of the image sensor 5 are close to each other, but are not in contact with each other. And the microlens array can be arranged without any trouble.
[0025]
As described above, in the imaging device according to the first embodiment, since the concave lens 3a is integrated with the cover member 3, the concave lens 3a is arranged very close to the light receiving surface 5a of the image sensor 5, and the field curvature aberration is reduced. It is easily and effectively reduced or corrected. In addition, since it is not necessary to provide the concave lens 3a separately, the number of components is reduced. Here, if the cover member 3 in which the concave lens 3a is integrated is packaged with the image sensor 5, the imaging device can be simplified or downsized.
[0026]
Embodiment 2 FIG.
Hereinafter, the imaging device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. However, the imaging device according to the second embodiment has many common points with the imaging device according to the first embodiment shown in FIG. 1, and therefore, in order to avoid duplication of description, the following mainly differs from the first embodiment. Will be described. Note that among the components of the imaging device illustrated in FIG. 4, components that are common to the components of the imaging device illustrated in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
[0027]
In general, when a concave lens is disposed directly above the light receiving surface of the image sensor, the angle of incidence of light rays on the light receiving surface of the image sensor increases toward the periphery, and shading by the structure of the light receiving surface of the image sensor occurs, The decrease in the peripheral light amount is large.
[0028]
Therefore, as shown in FIG. 4, the imaging device according to the second embodiment uses the image sensor 6 that is curved so that the light receiving surface 6 a is concave with respect to the condenser lens 2. The concave lens 3a integrated with the cover member 3 is arranged so that its optical axis coincides with the center of the light receiving surface 6a of the concave image sensor 6. That is, the concave lens 3a is disposed immediately above the light receiving surface 6a of the image sensor 6. Other points are the same as those in the first embodiment.
[0029]
Thus, in the imaging device according to the second embodiment, basically, the same operation and effect as those of the imaging device according to the first embodiment can be obtained. Further, since the image sensor 6 or its light receiving surface 6a is curved, it is possible to effectively reduce the curvature of field and prevent a decrease in the amount of peripheral light. That is, in general, when a concave lens is disposed directly above an image sensor, the angle of incidence of light rays on the image sensor at the end of the image area increases, which causes a decrease in the amount of peripheral light. However, in the imaging device according to the second embodiment, since the concave lens 3a and the curved image sensor 6 can share the improvement of the field curvature aberration, it is possible to reduce the decrease in the peripheral light amount.
[0030]
The effect of improving the reduction in the amount of peripheral light in the imaging apparatus according to the second embodiment is based on the following two principles.
(First principle)
If the image sensor 6 or the light receiving surface 6a is curved and the field curvature aberration is reduced by using the concave lens 3a, the curvature of the concave lens 3a can be reduced. Thereby, the incident angle of the ambient light on the light receiving surface 6a is reduced.
(Second principle)
When the light receiving surface 6a of the image sensor 6 is curved in a concave shape, the angle of incidence of the peripheral light on the light receiving surface 6a becomes smaller by an angle inclined from a plane perpendicular to the optical axis due to the curvature.
[0031]
When the incident angle is reduced according to the above two principles, it is possible to improve the decrease in the peripheral light amount. It is to be noted that the occurrence of aberrations other than the field curvature aberration can be suppressed as compared with the case where only the concave lens is used.
[0032]
【The invention's effect】
In the imaging device according to the present invention, since the transparent cover member in which the concave lens is integrated is provided very close to the image sensor, the field curvature aberration can be easily and effectively corrected, Further, a microlens array can be arranged on the light receiving surface of the image sensor.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view of an imaging device according to a first embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a diagram illustrating a mechanism in which a field curvature aberration occurs.
FIG. 3 is a diagram illustrating a principle for reducing field curvature.
FIG. 4 is a side sectional view of the imaging apparatus according to the second embodiment of the present invention;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Opening part, 2 Condensing lens, 3 Cover member, 3a concave lens, 5 Image sensor, 5a Light receiving part, 6 Image sensor, 6a Light receiving part, 7 Sensor package, 10 Virtual light rays, 11 Virtual light rays, 20 Light collecting plane, 30 rays passing through the optical axis, 31 rays around.
