JP2004312239A - 撮像装置 - Google Patents
撮像装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004312239A JP2004312239A JP2003101530A JP2003101530A JP2004312239A JP 2004312239 A JP2004312239 A JP 2004312239A JP 2003101530 A JP2003101530 A JP 2003101530A JP 2003101530 A JP2003101530 A JP 2003101530A JP 2004312239 A JP2004312239 A JP 2004312239A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- group
- imaging
- view
- imaging device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Abstract
【課題】像面湾曲および色収差が低減ないしは解消された、小型ないしは薄型の撮像装置を提供する。
【解決手段】撮像装置は、被写体側からの光線を受ける第１群レンズ１０と、第１群レンズ１０を透過した光を受け、光電変換して電気信号を出力する撮像素子３０とを備えている。第１群レンズ１０は、第１群第１のレンズ１１と第１群第２のレンズ１２とで構成される色消しレンズである。第１群レンズ１０を透過した光線４０は撮像素子３０の受光面に集光される。被写体側からの光線は、第１群第１レンズ１１および第１群第２レンズにより、撮像素子３０の受光面に結像される。撮像素子３０は、受光面が第１群レンズ１０に対して凹面状となるように湾曲している。
【選択図】 図１
【解決手段】撮像装置は、被写体側からの光線を受ける第１群レンズ１０と、第１群レンズ１０を透過した光を受け、光電変換して電気信号を出力する撮像素子３０とを備えている。第１群レンズ１０は、第１群第１のレンズ１１と第１群第２のレンズ１２とで構成される色消しレンズである。第１群レンズ１０を透過した光線４０は撮像素子３０の受光面に集光される。被写体側からの光線は、第１群第１レンズ１１および第１群第２レンズにより、撮像素子３０の受光面に結像される。撮像素子３０は、受光面が第１群レンズ１０に対して凹面状となるように湾曲している。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、結像レンズにより撮像素子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）等の撮像素子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、結像レンズは、例えば、単レンズで構成され、あるいは複数（例えば２枚）のレンズで構成されている（例えば、特許文献１〜３及び非特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１８３５７８号公報（段落［００１０］、図１）
【特許文献２】
特開２００１−２９６４７３号公報（段落［００１０］、図１）
【特許文献３】
特開平９−３０４６９５公報（段落［０００８］、図１）
【非特許文献１】
石塚、小林「非常に高い入射角までの、球状画像表面上への双曲面単レンズの焦点合わせ（Ａ Ｈｙｐｅｒｂｏｌｏｉｄ Ｓｉｎｇｌｅ Ｌｅｎｓ Ｆｏｃｕｓｉｎｇ ｏｎ ａ Ｓｐｈｅｒｉｃａｌ Ｉｍａｇｅ Ｓｕｒｆａｃｅ ｕｐ ｔｏ Ｖｅｒｙ Ｈｉｇｈ Ａｎｇｌｅｓ ｏｆ Ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ）」オプティカル・レビュー（ＯＰＴＩＣＡＬ ＲＥＶＩＥＷ）、１９９６年、第３巻、第５号、ｐ．３６５−３６８
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば特許文献１〜３または非特許文献１に開示されている従来のこの種の撮像装置では、画角による結像距離の違いにより像面湾曲が生じるとともに、色による結像距離の違いにより色収差が生じるといった問題がある。そこで、さらに複数の補正用レンズを設けて像面湾曲および色収差を補正するといった対応が考えられるが、このようにすると、撮像装置が大型化し、例えば、小型化・薄型化がとくに強く求められるカメラ搭載携帯電話に搭載するのが困難になるといった問題が生じる。
【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、像面湾曲および色収差が低減ないしは解消された、小型ないしは薄型の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（撮像装置用レンズ）により撮像素子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、結像レンズが１群の色消しレンズ（アクロマティックレンズ）で構成され、かつ撮像素子が、その受光面が結像レンズ（被写体側）に対して凹面状となるように湾曲し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．
以下、本発明の実施の形態１にかかる撮像装置を説明する。要するに、実施の形態１にかかる撮像装置は、色収差を補償するためにアクロマティックレンズ（色消しレンズ）を用い、像面湾曲を補償するために撮像素子を湾曲させている。
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、実施の形態１にかかる撮像装置は、被写体側からの光線を受ける第１群レンズ１０（結像レンズ）と、第１群レンズ１０を透過した光を受け、光電変換して電気信号を出力する撮像素子３０とを備えている。
【０００８】
第１群レンズ１０は、第１群第１のレンズ１１と第１群第２のレンズ１２とで構成され、第１群レンズ１０を透過した光線４０は撮像素子３０の受光面に集光される。かくして、この撮像装置においては、被写体側からの光線は、第１群第１のレンズ１１および第１群第２レンズにより、撮像素子３０の受光面に結像される。なお、図１においては、光線４０は、撮像素子３０に対して光軸より上側の部分のみが図示されているが、光軸より下側の部分も同様である。
【０００９】
ここで、第１群第１のレンズ１１と第１群第２のレンズ１２とは、下記の色消し条件を満たす、いわゆる色消しレンズ（１群２枚構成）であり、両レンズ１１、１２は接着剤等により張り合わされている。例えば、第１群第１のレンズ１１の材料をアクリルとし、第１群第２のレンズ１２の材料をポリカーボネイトとすれば、下記色消し条件を満足できる。
【００１０】
（色消し条件）
Ｃ線、ｄ線およびＦ線の屈折率を、それぞれ、ｎＣ、ｎｄおよびｎＦとすると、アッベ数νｄは次の式１で表される。
【数１】
νｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）…………………………………式１
ここで、凸レンズの焦点距離およびアッベ数をそれぞれｆ１およびν１とし、凹レンズの焦点距離およびアッベ数をそれぞれ−ｆ２およびν２とすると、色消し条件は、次の式２で表される。
【数２】
ｆ１・ν１＝−ｆ２・ν２………………………………………………式２
【００１１】
なお、第１群第１のレンズ１１および第１群第２のレンズ１２の各入射面および各出射面はそれぞれ非球面であり、数値計算により最適化されている。また、撮像素子３０は、その受光面が第１群レンズ１０（すなわち、被写体側）に対して凹面状となるように湾曲している。なお、撮像素子３０の湾曲の曲率半径は、例えば４ｍｍに設定される。
【００１２】
図２は、この撮像装置の第１群レンズ１０における、４６０ｎｍ、５５０ｎｍおよび６３０ｎｍの波長の光についての画角と結像位置との関係、すなわち像面湾曲の度合いを示している（図２では、サジタル方向のみ図示）。図２によれば、この第１群レンズ１０では、いずれの波長の光についても結像位置がほぼ一致しており、色収差が補償されていることがわかる。また、画角０°と画角３０°とでの結像位置の差すなわち像面湾曲は約２０μｍであり、非常に小さいことがわかる。なお、後記のとおり、結像レンズとして単レンズを用いる場合の画角０°と画角３０°とでの像面湾曲は、約２００μｍである。
【００１３】
次に、この第１群レンズ１０を、１３０Ｌ／ｍｍ（ラインペア／ｍｍ）の解像度を有する撮像素子３０と組み合わせて用いる場合について説明する。なお、「Ｌ／ｍｍ」は、白黒の１組の画素を１Ｌ（ラインペア）とする、画素ピッチの１／２の値である。１３０Ｌ／ｍｍの場合、画素サイズは約３．８μｍとなる（１ｍｍ／（１３０×２）≒０．００３８ｍｍ＝３．８μｍ）。この場合、例えばＶＧＡでは、受光サイズは２．４ｍｍ（水平方向）となる（０．００３８ｍｍ×６４０＝２．４ｍｍ）。したがって、２００万画素であれば、６．２ｍｍ（水平方向）の撮像素子に相当する（０．００３８ｍｍ×１６２０＝６．２ｍｍ）。
【００１４】
図３（ａ）〜（ｃ）に、それぞれ、４６０ｎｍ、５５０ｎｍおよび６３０ｎｍの波長の光についての、種々の画角における、第１群レンズ１０と撮像素子３０との間の距離（焦点ずれ）と、ＯＴＦ係数ないしＭＴＦ（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｆｏｃｕｓ ＭＴＦ）との関係を示す（サジタル方向のみ図示）。なお、図３（ａ）〜（ｃ）において、横軸では、平均的な結像位置が０ｍｍとして表されている。
【００１５】
図３（ａ）〜（ｃ）から明らかなとおり、４６０ｎｍ、５５０ｎｍおよび６３０ｎｍの波長の光のいずれについても、画角が種々異なっているのにもかかわらず、ＭＴＦが高い位置、すなわち結像位置がほぼ一致している。したがって、第１群レンズ１０と撮像素子３０との間の距離を固定しても、全ての画角で結像位置が同一となり、全ての画角で良好なＭＴＦが得られることがわかる。また、全ての波長で結像位置が一致しているので、鮮明な画像が得られることがわかる。よって、図１に示すレンズ構成の撮像装置では、１３０Ｌ／ｍｍの撮像素子に対して十分な解像度が得られることがわかる。
【００１６】
ところで、図１に示す撮像装置では、色消しレンズである第１群レンズ１０は、第１群第１のレンズ１１と第１群第２のレンズ１２とが張り合わされたものであるが、両レンズ１１、１２は互いに独立した別体のレンズであってもよい。
【００１７】
また、一般に、撮像素子３０への光線４０の入射角が大きくなると、撮像素子３０自体の構造により、受光領域に到達する光量が減少する。しかし、実施の形態１にかかる撮像装置では、図１から明らかなとおり、画角の大きい成分の撮像素子３０への入射角は小さくなっている。これは、図１に示す撮像装置では、画角の大きい成分の減光が少なくなることを示している。
【００１８】
以下、図１に示す実施の形態１にかかる撮像装置の光学的特性を、１枚のレンズからなる結像レンズと平板状の撮像素子とを備えた撮像装置の光学的特性と比較する。
図４に、第１比較例として、第１群レンズ１０が第１群第１のレンズ１１のみで構成されたいわゆる単レンズ構成（１群１枚構成）のものであり、かつ撮像素子３０が平板状である撮像装置を示す。なお、図４においては、光線４０は撮像素子３０に対して光軸より上側の部分のみが図示されているが、光軸より下側の部分も同様である。
【００１９】
図４に示すように、第１比較例にかかる撮像装置では、被写体側からの光線は、第１群第１のレンズ１１のみにより撮像素子３０に結像される。なお、第１群第１のレンズ１１の入射面および出射面は非球面であり、数値計算により最適化されている。
【００２０】
図５は、第１比較例にかかる撮像装置の第１群レンズ１０における、４６０ｎｍ、５５０ｎｍおよび６３０ｎｍの波長の光についての画角と結像位置との関係、すなわち像面湾曲の度合いを示している（図５では、サジタル方向のみ図示）。図５によれば、第１比較例にかかる撮像装置用レンズでは、画角０°と画角３０°とで約２００μｍの像面湾曲が発生していることがわかる。また、４６０ｎｍ、５５０ｎｍおよび６３０ｎｍの波長の光のいずれについても、それぞれ、約２０μｍの色収差が発生していることがわかる。
【００２１】
次に、この第１群第１のレンズ１１を、１３０Ｌ／ｍｍの解像度を有する撮像素子３０と組み合わせて用いる場合について説明する。
図６（ａ）〜（ｃ）に、それぞれ、４６０ｎｍ、５５０ｎｍおよび６３０ｎｍの波長の光についての、種々の画角における、第１群第１のレンズ１１と撮像素子３０との間の距離（焦点ずれ）と、ＯＴＦ係数ないしＭＴＦとの関係を示す（サジタル方向のみ図示）。なお、図６（ａ）〜（ｃ）において、横軸では、平均的な結像位置が０ｍｍとして表されている。
【００２２】
図６（ａ）〜（ｃ）から明らかなとおり、４６０ｎｍ、５５０ｎｍおよび６３０ｎｍの波長の光のいずれについても、画角の違いによりＭＴＦが高い位置すなわち結像位置が異なる。したがって、第１群第１のレンズ１１と撮像素子３０との間の距離を固定すると、ある画角では結像するが、他の画角ではＭＴＦが低くなり、像がぼやけることがわかる。また、色収差の影響により、同じ画角でも結像位置が異なることがわかる。このため、このようなレンズ構成を備えた第１比較例にかかる撮像装置では、１３０Ｌ／ｍｍの撮像素子３０に対しては、ＭＴＦが低く、十分な解像度が得られない。つまり、第１比較例にかかるレンズ構成では、明るく（Ｆ値２．８以下）、高解像度（１００万画素以上）で、広角（水平画角４０度以上）の撮像装置を実現することはできない。
【００２３】
以下、図１に示す実施の形態１にかかる撮像装置の光学的特性を、第１群第１のレンズと第１群第２のレンズとで構成された第１群レンズと、平板状の撮像素子とを備えた撮像装置の光学的特性と比較する。
図７に、第２比較例として、第１群レンズ１０が第１群第１のレンズ１１と第１群第２のレンズ１２とで構成された色消しレンズ（１群２枚構成）であり、撮像素子３０が平板状である撮像装置を示す。なお、図７においては、光線４０は撮像素子３０に対して光軸より上側の部分のみが図示されているが、光軸より下側の部分も同様である。
【００２４】
図７に示すように、第２比較例にかかる撮像装置では、被写体側からの光線は、第１群第１のレンズ１１および第１群第２のレンズにより、撮像素子３０の受光面に結像される。ここで、第１群第１のレンズ１１と第１群第２のレンズ１２とは、前記の色消し条件を満たす関係にある色消し構成のレンズであり、両レンズ１１、１２は接着剤等により張り合わされている。なお、第１群第１のレンズ１１および第１群第２のレンズ１２の入射面および出射面は非球面であり、数値計算により最適化されている。
【００２５】
図８は、第２比較例にかかる撮像装置の第１群レンズ１０における、４６０ｎｍ、５５０ｎｍおよび６３０ｎｍの波長の光についての画角と結像位置との関係、すなわち像面湾曲の度合いを示している（図８では、サジタル方向のみ図示）。図８によれば、この第１群レンズ１０では、上記３種の波長の光のうち、波長５５０ｎｍの光と波長６３０ｎｍの光とでは、結像位置がほぼ一致しており、これらの間での波長の色収差は補償されていることがわかる。ただし、波長４６０ｎｍの光では、他の波長の光と約２０μｍの色収差が発生している（設計上、色収差抑制のみを最適化パラメータとしていないため）。また、第１比較例の場合と同様に（図５参照）、画角０°と画角３０°とでは約２００μｍの像面湾曲が発生している。
【００２６】
次に、この第１群レンズ１０を、１３０Ｌ／ｍｍ（ラインペア／ｍｍ）の解像度を有する撮像素子３０と組み合わせて用いる場合について説明する。
図９（ａ）〜（ｃ）に、それぞれ、４６０ｎｍ、５５０ｎｍおよび６３０ｎｍの波長の光についての、種々の画角における、第１群レンズ１０と撮像素子３０との間の距離（焦点ずれ）と、ＯＴＦ係数ないしＭＴＦとの関係を示す（サジタル方向のみ図示）。なお、図３（ａ）〜（ｃ）において、横軸では、平均的な結像位置が０ｍｍとして表されている。
【００２７】
図９（ａ）〜（ｃ）から明らかなとおり、４６０ｎｍ、５５０ｎｍおよび６３０ｎｍの波長の光のいずれについても、画角の違いによりＭＴＦが高い位置すなわち結像位置が異なる。したがって、第１群レンズ１０と撮像素子３０との間の距離を固定すると、ある画角では結像するが、他の画角ではＭＴＦが低くなり、像がぼやけることがわかる。ただし、図９（ａ）〜（ｃ）を図６（ａ）〜（ｃ）と比較すれば、第２比較例では、第１比較例に比べて、画角が大きい成分ではＭＴＦの最大値が大きくなっている。これにより、色消し構成の第１群レンズ１０によってレンズそのものの解像度が向上することがわかる。
【００２８】
また、波長５５０ｎｍの光と波長６３０ｎｍの光とでは、ほぼ光学的特性は一致している。しかし、色収差の影響により、波長６３０ｎｍの光は、他の波長と比べて、同じ画角でも結像位置が異なることがわかる。したがって、このようなレンズ構成の第２比較例にかかる撮像装置では、１３０Ｌ／ｍｍの撮像素子３０に対しては、ＭＴＦが低く、十分な解像度が得られないものの、第１比較例よりは光学特性が改善されていることがわかる。なお、第２比較例にかかる撮像装置において、第１群レンズ１０を構成する両レンズ１１、１２を張り合わせず、独立した別体のレンズで構成した場合も同様である。
【００２９】
なお、図示していないが、第１群レンズ１０が第１群第１のレンズ１１のみで構成されたいわゆる単レンズ（１群１枚構成）であり、撮像素子３０が第１群第１のレンズ１１に対して凹面状に湾曲している場合は（第３比較例）、撮像装置の解像度は高くなるものの、色収差の問題は残る。このため、色補正を行う必要がある。
【００３０】
このように、色消し構成でない単レンズと平板状の撮像素子とを用いた撮像装置（第１比較例）はもとより、色消し構成のレンズと平板状の撮像素子とを用いた撮像装置（第２比較例）、あるいは、色消し構成でない単レンズと湾曲した撮像素子とを用いた撮像装置（第３比較例）でも、実施の形態１にかかる撮像装置と同等に解像度を高め、像面湾曲および色収差を有効に低減ないしは解消することはできない。
【００３１】
これに対して、第１群第１のレンズ１１と第１群第２のレンズ１２とからなる色消し構成の第１群レンズ１０と、湾曲した撮像素子３０とを備えた実施の形態１にかかる撮像装置では、解像度が高く、像面湾曲および色収差が有効に低減ないしは解消されるので、小型化ないしは薄型化を十分に図ることができる。この作用・効果は、色消し構成のレンズの作用・効果と、湾曲した撮像素子の作用・効果の相加的な作用・効果ではなく、色消し構成の第１群レンズ１０と湾曲した撮像素子３０とを組み合わせることによって、新たに生じる顕著な作用・効果である。
【００３２】
以上、実施の形態１によれば、像面湾曲および色収差を有効に低減ないしは解消することができる、小型ないしは薄型の撮像装置を実現することができ、例えば小型の高精細カメラを実現することができる。
【００３３】
実施の形態２．
以下、図１０〜１２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。なお、実施の形態２にかかる撮像装置は、実施の形態１にかかる撮像装置と多くの共通点を有し、実施の形態１と共通の構成要素については、基本的には、実施の形態１における説明が当てはまる。要するに、実施の形態２にかかる撮像装置では、色収差を補償するためにアクロマティックレンズ（色消しレンズ）を用い、像面湾曲を補償するために撮像素子を湾曲させた上で、さらに撮像素子の湾曲曲率を大きくするために光路長補正用の凹レンズを組み込んでいる。
【００３４】
図１０は、実施の形態２にかかる撮像装置の側面断面図である。図１０に示すように、実施の形態２にかかる撮像装置も、実施の形態１にかかる撮像装置と同様に、第１群第１のレンズ１１と第１群第２のレンズ１２とで構成される第１群レンズ１０（結像レンズ）と、その受光面に入射された光線４０を光電変換して電気信号を出力する撮像素子３０とを備えている。
【００３５】
さらに、実施の形態２にかかる撮像装置は、第１群レンズ１０と撮像素子３０との間に配置された第２群レンズ２０を備えている。ここで、第２群レンズ２０は、単一の凹レンズである第２群第１のレンズ２１（単レンズ）で構成されている。なお、図１０においては、光線４０は、撮像素子３０に対して光軸より上側の部分のみが図示されているが、光軸より下側の部分も同様である。
【００３６】
実施の形態２にかかる撮像装置においては、被写体側からの光線は、第１群第１のレンズ１１および第１群第２のレンズ１２と、第２群第１のレンズ２１とにより、撮像素子３０の受光面に結像される。ここで、第１群第１のレンズ１１と第１群第２のレンズ１２とは色消しレンズ（１群２枚構成）であり、両レンズ１１、１２は接着剤等により張り合わされている。また、第１群第１のレンズ１１と第１群第２のレンズ１２とは、実施の形態１における前記の色消し条件を満たす関係にある。
【００３７】
前記のとおり、第２群レンズ２０を構成する第２群第１のレンズ２１は、単一の凹レンズである。なお、第１群第１のレンズ１１、第１群第２のレンズ１２および第２群第１のレンズ２１の入射面および出射面は非球面であり、数値計算により最適化されている。また、撮像素子３０は、第１群レンズ１０ないし第２群レンズ２０（被写体側）に対して、その受光面が凹面状となるように湾曲している。ここで、撮像素子３０の湾曲の曲率半径は、例えば２０ｍｍに設定される。
【００３８】
図１１は、実施の形態２にかかる撮像装置の結像レンズ（第１群レンズ１０および第２群レンズ２０）における、４６０ｎｍ、５５０ｎｍおよび６３０ｎｍの波長の光についての画角と結像位置との関係、すなわち像面湾曲の度合いを示している（図１１では、サジタル方向のみ図示）。図１１によれば、この結像レンズでは、いずれの波長の光についても結像位置がほぼ一致しており（２０μｍ以内）、色収差が補償されていることがわかる。また、画角０°と画角３０°とでの結像位置の差すなわち像面湾曲は約６０μｍであり、かなり小さいことがわかる。なお、前記のとおり、単レンズを用いる場合の画角０°と画角３０°とでの像面湾曲は、約２００μｍである。
【００３９】
次に、この結像レンズを、１３０Ｌ／ｍｍの解像度を有する撮像素子３０と組み合わせて用いる場合について考える。
図１２（ａ）〜（ｃ）に、それぞれ、４６０ｎｍ、５５０ｎｍおよび６３０ｎｍの波長の光についての、種々の画角における、第２群レンズ２０（第２群第１のレンズ２１）と撮像素子３０との間の距離（焦点ずれ）と、ＯＴＦ係数ないしＭＴＦとの関係を示す（サジタル方向のみ図示）。なお、図１２（ａ）〜（ｃ）において、横軸では、平均的な結像位置が０ｍｍとして表されている。
【００４０】
図１２（ａ）〜（ｃ）から明らかなとおり、４６０ｎｍ、５５０ｎｍおよび６３０ｎｍの波長の光のいずれについても、画角が種々異なっているにもかかわらず、ＭＴＦが高い位置、すなわち結像位置はほぼ一致している。したがって、第１群レンズ１０と撮像素子３０との間の距離を固定しても、全ての画角で結像位置が同一となり、全ての画角で良好なＭＴＦが得られることがわかる。また、全ての波長で結像位置が一致しているので、鮮明な画像が得られることがわかる。よって、実施の形態２にかかるレンズ構成の撮像装置では、１３０Ｌ／ｍｍの撮像素子に対して十分な解像度が得られることがわかる。なお、色消しレンズである第１群レンズ１０は、互いに独立した別体のレンズであってもよい。
【００４１】
実施の形態２にかかる撮像装置では、実施の形態１にかかる撮像装置と比べて、湾曲した撮像素子３０の曲率を大きく設定している（曲率が大きい方が平面に近づく）。つまり、実施の形態２にかかる撮像装置では、実際に撮像素子３０を湾曲させることができる曲率には限界（下限）があることから、該撮像素子３０の曲率を補うために、第２群レンズ２０（第２群第１のレンズ２１）を挿入している。したがって、実施の形態２にかかる撮像装置は、実施の形態１にかかる撮像装置に比べてレンズ枚数は増えるものの、より実用的な構成であるといえる。
【００４２】
なお、撮像素子３０への光線の入射角が大きくなると、撮像素子３０自体の構造により、受光領域に到達する光量が減少する。図１０と図４とを比較すれば、画角の大きな成分の撮像素子３０への入射角が小さくなっていることがわかる。これは、図１０のレンズ構成の方が、画角の大きな成分の減光が少なくなることを示す。
【００４３】
以上、実施の形態２にかかる撮像装置でも、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、撮像素子３０の曲率をより大きくすることができ、該曲率が１群レンズ構成での理想曲率に到達しない場合でも、上記作用・効果を得ることができる。さらに、画角の大きな成分の減光が少なくなる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明にかかる撮像装置は、結像レンズが１群の色消しレンズで構成され、撮像素子が湾曲しているので、色収差を低減することができるとともに、各画角でのＭＴＦを向上させることができる。また、色収差および像面湾曲を低減ないし解消することができる。さらに、画角の大きな成分の減光を低減することができる。
【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】図１に示す撮像装置における、画角と像面湾曲との関係を示すグラフである。
【図３】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ、図１に示す撮像装置における、４６０ｎｍ、５５０ｎｍおよび６３０ｎｍの波長の光についての、レンズと撮像素子との間の距離（焦点ずれ）とＯＴＦ係数（ＭＴＦ）との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の実施の形態１の第１比較例にかかる撮像装置の側面断面図である。
【図５】図４に示す撮像装置における、画角と像面湾曲との関係を示すグラフである。
【図６】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ、図４に示す撮像装置における、４６０ｎｍ、５５０ｎｍおよび６３０ｎｍの波長の光についての、レンズと撮像素子との間の距離（焦点ずれ）とＯＴＦ係数（ＭＴＦ）との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の実施の形態１の第２比較例にかかる撮像装置の側面断面図である。
【図８】図７に示す撮像装置における、画角と像面湾曲との関係を示すグラフである。
【図９】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ、図７に示す撮像装置における、４６０ｎｍ、５５０ｎｍおよび６３０ｎｍの波長の光についての、レンズと撮像素子との間の距離（焦点ずれ）とＯＴＦ係数（ＭＴＦ）との関係を示すグラフである。
【図１０】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。
【図１１】図１０に示す撮像装置における、画角と像面湾曲との関係を示すグラフである。
【図１２】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ、図１０に示す撮像装置における、４６０ｎｍ、５５０ｎｍおよび６３０ｎｍの波長の光についての、レンズと撮像素子との間の距離（焦点ずれ）とＯＴＦ係数（ＭＴＦ）との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０ 第１群レンズ、 １１ 第１群第１のレンズ、 １２ 第１群第２のレンズ、 ２０ 第２群レンズ、 ２１ 第２群第１のレンズ、 ３０ 撮像素子、 ４０ 光線。
【発明の属する技術分野】
本発明は、結像レンズにより撮像素子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）等の撮像素子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、結像レンズは、例えば、単レンズで構成され、あるいは複数（例えば２枚）のレンズで構成されている（例えば、特許文献１〜３及び非特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１８３５７８号公報（段落［００１０］、図１）
【特許文献２】
特開２００１−２９６４７３号公報（段落［００１０］、図１）
【特許文献３】
特開平９−３０４６９５公報（段落［０００８］、図１）
【非特許文献１】
石塚、小林「非常に高い入射角までの、球状画像表面上への双曲面単レンズの焦点合わせ（Ａ Ｈｙｐｅｒｂｏｌｏｉｄ Ｓｉｎｇｌｅ Ｌｅｎｓ Ｆｏｃｕｓｉｎｇ ｏｎ ａ Ｓｐｈｅｒｉｃａｌ Ｉｍａｇｅ Ｓｕｒｆａｃｅ ｕｐ ｔｏ Ｖｅｒｙ Ｈｉｇｈ Ａｎｇｌｅｓ ｏｆ Ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ）」オプティカル・レビュー（ＯＰＴＩＣＡＬ ＲＥＶＩＥＷ）、１９９６年、第３巻、第５号、ｐ．３６５−３６８
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば特許文献１〜３または非特許文献１に開示されている従来のこの種の撮像装置では、画角による結像距離の違いにより像面湾曲が生じるとともに、色による結像距離の違いにより色収差が生じるといった問題がある。そこで、さらに複数の補正用レンズを設けて像面湾曲および色収差を補正するといった対応が考えられるが、このようにすると、撮像装置が大型化し、例えば、小型化・薄型化がとくに強く求められるカメラ搭載携帯電話に搭載するのが困難になるといった問題が生じる。
【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、像面湾曲および色収差が低減ないしは解消された、小型ないしは薄型の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（撮像装置用レンズ）により撮像素子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、結像レンズが１群の色消しレンズ（アクロマティックレンズ）で構成され、かつ撮像素子が、その受光面が結像レンズ（被写体側）に対して凹面状となるように湾曲し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．
以下、本発明の実施の形態１にかかる撮像装置を説明する。要するに、実施の形態１にかかる撮像装置は、色収差を補償するためにアクロマティックレンズ（色消しレンズ）を用い、像面湾曲を補償するために撮像素子を湾曲させている。
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、実施の形態１にかかる撮像装置は、被写体側からの光線を受ける第１群レンズ１０（結像レンズ）と、第１群レンズ１０を透過した光を受け、光電変換して電気信号を出力する撮像素子３０とを備えている。
【０００８】
第１群レンズ１０は、第１群第１のレンズ１１と第１群第２のレンズ１２とで構成され、第１群レンズ１０を透過した光線４０は撮像素子３０の受光面に集光される。かくして、この撮像装置においては、被写体側からの光線は、第１群第１のレンズ１１および第１群第２レンズにより、撮像素子３０の受光面に結像される。なお、図１においては、光線４０は、撮像素子３０に対して光軸より上側の部分のみが図示されているが、光軸より下側の部分も同様である。
【０００９】
ここで、第１群第１のレンズ１１と第１群第２のレンズ１２とは、下記の色消し条件を満たす、いわゆる色消しレンズ（１群２枚構成）であり、両レンズ１１、１２は接着剤等により張り合わされている。例えば、第１群第１のレンズ１１の材料をアクリルとし、第１群第２のレンズ１２の材料をポリカーボネイトとすれば、下記色消し条件を満足できる。
【００１０】
（色消し条件）
Ｃ線、ｄ線およびＦ線の屈折率を、それぞれ、ｎＣ、ｎｄおよびｎＦとすると、アッベ数νｄは次の式１で表される。
【数１】
νｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）…………………………………式１
ここで、凸レンズの焦点距離およびアッベ数をそれぞれｆ１およびν１とし、凹レンズの焦点距離およびアッベ数をそれぞれ−ｆ２およびν２とすると、色消し条件は、次の式２で表される。
【数２】
ｆ１・ν１＝−ｆ２・ν２………………………………………………式２
【００１１】
なお、第１群第１のレンズ１１および第１群第２のレンズ１２の各入射面および各出射面はそれぞれ非球面であり、数値計算により最適化されている。また、撮像素子３０は、その受光面が第１群レンズ１０（すなわち、被写体側）に対して凹面状となるように湾曲している。なお、撮像素子３０の湾曲の曲率半径は、例えば４ｍｍに設定される。
【００１２】
図２は、この撮像装置の第１群レンズ１０における、４６０ｎｍ、５５０ｎｍおよび６３０ｎｍの波長の光についての画角と結像位置との関係、すなわち像面湾曲の度合いを示している（図２では、サジタル方向のみ図示）。図２によれば、この第１群レンズ１０では、いずれの波長の光についても結像位置がほぼ一致しており、色収差が補償されていることがわかる。また、画角０°と画角３０°とでの結像位置の差すなわち像面湾曲は約２０μｍであり、非常に小さいことがわかる。なお、後記のとおり、結像レンズとして単レンズを用いる場合の画角０°と画角３０°とでの像面湾曲は、約２００μｍである。
【００１３】
次に、この第１群レンズ１０を、１３０Ｌ／ｍｍ（ラインペア／ｍｍ）の解像度を有する撮像素子３０と組み合わせて用いる場合について説明する。なお、「Ｌ／ｍｍ」は、白黒の１組の画素を１Ｌ（ラインペア）とする、画素ピッチの１／２の値である。１３０Ｌ／ｍｍの場合、画素サイズは約３．８μｍとなる（１ｍｍ／（１３０×２）≒０．００３８ｍｍ＝３．８μｍ）。この場合、例えばＶＧＡでは、受光サイズは２．４ｍｍ（水平方向）となる（０．００３８ｍｍ×６４０＝２．４ｍｍ）。したがって、２００万画素であれば、６．２ｍｍ（水平方向）の撮像素子に相当する（０．００３８ｍｍ×１６２０＝６．２ｍｍ）。
【００１４】
図３（ａ）〜（ｃ）に、それぞれ、４６０ｎｍ、５５０ｎｍおよび６３０ｎｍの波長の光についての、種々の画角における、第１群レンズ１０と撮像素子３０との間の距離（焦点ずれ）と、ＯＴＦ係数ないしＭＴＦ（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｆｏｃｕｓ ＭＴＦ）との関係を示す（サジタル方向のみ図示）。なお、図３（ａ）〜（ｃ）において、横軸では、平均的な結像位置が０ｍｍとして表されている。
【００１５】
図３（ａ）〜（ｃ）から明らかなとおり、４６０ｎｍ、５５０ｎｍおよび６３０ｎｍの波長の光のいずれについても、画角が種々異なっているのにもかかわらず、ＭＴＦが高い位置、すなわち結像位置がほぼ一致している。したがって、第１群レンズ１０と撮像素子３０との間の距離を固定しても、全ての画角で結像位置が同一となり、全ての画角で良好なＭＴＦが得られることがわかる。また、全ての波長で結像位置が一致しているので、鮮明な画像が得られることがわかる。よって、図１に示すレンズ構成の撮像装置では、１３０Ｌ／ｍｍの撮像素子に対して十分な解像度が得られることがわかる。
【００１６】
ところで、図１に示す撮像装置では、色消しレンズである第１群レンズ１０は、第１群第１のレンズ１１と第１群第２のレンズ１２とが張り合わされたものであるが、両レンズ１１、１２は互いに独立した別体のレンズであってもよい。
【００１７】
また、一般に、撮像素子３０への光線４０の入射角が大きくなると、撮像素子３０自体の構造により、受光領域に到達する光量が減少する。しかし、実施の形態１にかかる撮像装置では、図１から明らかなとおり、画角の大きい成分の撮像素子３０への入射角は小さくなっている。これは、図１に示す撮像装置では、画角の大きい成分の減光が少なくなることを示している。
【００１８】
以下、図１に示す実施の形態１にかかる撮像装置の光学的特性を、１枚のレンズからなる結像レンズと平板状の撮像素子とを備えた撮像装置の光学的特性と比較する。
図４に、第１比較例として、第１群レンズ１０が第１群第１のレンズ１１のみで構成されたいわゆる単レンズ構成（１群１枚構成）のものであり、かつ撮像素子３０が平板状である撮像装置を示す。なお、図４においては、光線４０は撮像素子３０に対して光軸より上側の部分のみが図示されているが、光軸より下側の部分も同様である。
【００１９】
図４に示すように、第１比較例にかかる撮像装置では、被写体側からの光線は、第１群第１のレンズ１１のみにより撮像素子３０に結像される。なお、第１群第１のレンズ１１の入射面および出射面は非球面であり、数値計算により最適化されている。
【００２０】
図５は、第１比較例にかかる撮像装置の第１群レンズ１０における、４６０ｎｍ、５５０ｎｍおよび６３０ｎｍの波長の光についての画角と結像位置との関係、すなわち像面湾曲の度合いを示している（図５では、サジタル方向のみ図示）。図５によれば、第１比較例にかかる撮像装置用レンズでは、画角０°と画角３０°とで約２００μｍの像面湾曲が発生していることがわかる。また、４６０ｎｍ、５５０ｎｍおよび６３０ｎｍの波長の光のいずれについても、それぞれ、約２０μｍの色収差が発生していることがわかる。
【００２１】
次に、この第１群第１のレンズ１１を、１３０Ｌ／ｍｍの解像度を有する撮像素子３０と組み合わせて用いる場合について説明する。
図６（ａ）〜（ｃ）に、それぞれ、４６０ｎｍ、５５０ｎｍおよび６３０ｎｍの波長の光についての、種々の画角における、第１群第１のレンズ１１と撮像素子３０との間の距離（焦点ずれ）と、ＯＴＦ係数ないしＭＴＦとの関係を示す（サジタル方向のみ図示）。なお、図６（ａ）〜（ｃ）において、横軸では、平均的な結像位置が０ｍｍとして表されている。
【００２２】
図６（ａ）〜（ｃ）から明らかなとおり、４６０ｎｍ、５５０ｎｍおよび６３０ｎｍの波長の光のいずれについても、画角の違いによりＭＴＦが高い位置すなわち結像位置が異なる。したがって、第１群第１のレンズ１１と撮像素子３０との間の距離を固定すると、ある画角では結像するが、他の画角ではＭＴＦが低くなり、像がぼやけることがわかる。また、色収差の影響により、同じ画角でも結像位置が異なることがわかる。このため、このようなレンズ構成を備えた第１比較例にかかる撮像装置では、１３０Ｌ／ｍｍの撮像素子３０に対しては、ＭＴＦが低く、十分な解像度が得られない。つまり、第１比較例にかかるレンズ構成では、明るく（Ｆ値２．８以下）、高解像度（１００万画素以上）で、広角（水平画角４０度以上）の撮像装置を実現することはできない。
【００２３】
以下、図１に示す実施の形態１にかかる撮像装置の光学的特性を、第１群第１のレンズと第１群第２のレンズとで構成された第１群レンズと、平板状の撮像素子とを備えた撮像装置の光学的特性と比較する。
図７に、第２比較例として、第１群レンズ１０が第１群第１のレンズ１１と第１群第２のレンズ１２とで構成された色消しレンズ（１群２枚構成）であり、撮像素子３０が平板状である撮像装置を示す。なお、図７においては、光線４０は撮像素子３０に対して光軸より上側の部分のみが図示されているが、光軸より下側の部分も同様である。
【００２４】
図７に示すように、第２比較例にかかる撮像装置では、被写体側からの光線は、第１群第１のレンズ１１および第１群第２のレンズにより、撮像素子３０の受光面に結像される。ここで、第１群第１のレンズ１１と第１群第２のレンズ１２とは、前記の色消し条件を満たす関係にある色消し構成のレンズであり、両レンズ１１、１２は接着剤等により張り合わされている。なお、第１群第１のレンズ１１および第１群第２のレンズ１２の入射面および出射面は非球面であり、数値計算により最適化されている。
【００２５】
図８は、第２比較例にかかる撮像装置の第１群レンズ１０における、４６０ｎｍ、５５０ｎｍおよび６３０ｎｍの波長の光についての画角と結像位置との関係、すなわち像面湾曲の度合いを示している（図８では、サジタル方向のみ図示）。図８によれば、この第１群レンズ１０では、上記３種の波長の光のうち、波長５５０ｎｍの光と波長６３０ｎｍの光とでは、結像位置がほぼ一致しており、これらの間での波長の色収差は補償されていることがわかる。ただし、波長４６０ｎｍの光では、他の波長の光と約２０μｍの色収差が発生している（設計上、色収差抑制のみを最適化パラメータとしていないため）。また、第１比較例の場合と同様に（図５参照）、画角０°と画角３０°とでは約２００μｍの像面湾曲が発生している。
【００２６】
次に、この第１群レンズ１０を、１３０Ｌ／ｍｍ（ラインペア／ｍｍ）の解像度を有する撮像素子３０と組み合わせて用いる場合について説明する。
図９（ａ）〜（ｃ）に、それぞれ、４６０ｎｍ、５５０ｎｍおよび６３０ｎｍの波長の光についての、種々の画角における、第１群レンズ１０と撮像素子３０との間の距離（焦点ずれ）と、ＯＴＦ係数ないしＭＴＦとの関係を示す（サジタル方向のみ図示）。なお、図３（ａ）〜（ｃ）において、横軸では、平均的な結像位置が０ｍｍとして表されている。
【００２７】
図９（ａ）〜（ｃ）から明らかなとおり、４６０ｎｍ、５５０ｎｍおよび６３０ｎｍの波長の光のいずれについても、画角の違いによりＭＴＦが高い位置すなわち結像位置が異なる。したがって、第１群レンズ１０と撮像素子３０との間の距離を固定すると、ある画角では結像するが、他の画角ではＭＴＦが低くなり、像がぼやけることがわかる。ただし、図９（ａ）〜（ｃ）を図６（ａ）〜（ｃ）と比較すれば、第２比較例では、第１比較例に比べて、画角が大きい成分ではＭＴＦの最大値が大きくなっている。これにより、色消し構成の第１群レンズ１０によってレンズそのものの解像度が向上することがわかる。
【００２８】
また、波長５５０ｎｍの光と波長６３０ｎｍの光とでは、ほぼ光学的特性は一致している。しかし、色収差の影響により、波長６３０ｎｍの光は、他の波長と比べて、同じ画角でも結像位置が異なることがわかる。したがって、このようなレンズ構成の第２比較例にかかる撮像装置では、１３０Ｌ／ｍｍの撮像素子３０に対しては、ＭＴＦが低く、十分な解像度が得られないものの、第１比較例よりは光学特性が改善されていることがわかる。なお、第２比較例にかかる撮像装置において、第１群レンズ１０を構成する両レンズ１１、１２を張り合わせず、独立した別体のレンズで構成した場合も同様である。
【００２９】
なお、図示していないが、第１群レンズ１０が第１群第１のレンズ１１のみで構成されたいわゆる単レンズ（１群１枚構成）であり、撮像素子３０が第１群第１のレンズ１１に対して凹面状に湾曲している場合は（第３比較例）、撮像装置の解像度は高くなるものの、色収差の問題は残る。このため、色補正を行う必要がある。
【００３０】
このように、色消し構成でない単レンズと平板状の撮像素子とを用いた撮像装置（第１比較例）はもとより、色消し構成のレンズと平板状の撮像素子とを用いた撮像装置（第２比較例）、あるいは、色消し構成でない単レンズと湾曲した撮像素子とを用いた撮像装置（第３比較例）でも、実施の形態１にかかる撮像装置と同等に解像度を高め、像面湾曲および色収差を有効に低減ないしは解消することはできない。
【００３１】
これに対して、第１群第１のレンズ１１と第１群第２のレンズ１２とからなる色消し構成の第１群レンズ１０と、湾曲した撮像素子３０とを備えた実施の形態１にかかる撮像装置では、解像度が高く、像面湾曲および色収差が有効に低減ないしは解消されるので、小型化ないしは薄型化を十分に図ることができる。この作用・効果は、色消し構成のレンズの作用・効果と、湾曲した撮像素子の作用・効果の相加的な作用・効果ではなく、色消し構成の第１群レンズ１０と湾曲した撮像素子３０とを組み合わせることによって、新たに生じる顕著な作用・効果である。
【００３２】
以上、実施の形態１によれば、像面湾曲および色収差を有効に低減ないしは解消することができる、小型ないしは薄型の撮像装置を実現することができ、例えば小型の高精細カメラを実現することができる。
【００３３】
実施の形態２．
以下、図１０〜１２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。なお、実施の形態２にかかる撮像装置は、実施の形態１にかかる撮像装置と多くの共通点を有し、実施の形態１と共通の構成要素については、基本的には、実施の形態１における説明が当てはまる。要するに、実施の形態２にかかる撮像装置では、色収差を補償するためにアクロマティックレンズ（色消しレンズ）を用い、像面湾曲を補償するために撮像素子を湾曲させた上で、さらに撮像素子の湾曲曲率を大きくするために光路長補正用の凹レンズを組み込んでいる。
【００３４】
図１０は、実施の形態２にかかる撮像装置の側面断面図である。図１０に示すように、実施の形態２にかかる撮像装置も、実施の形態１にかかる撮像装置と同様に、第１群第１のレンズ１１と第１群第２のレンズ１２とで構成される第１群レンズ１０（結像レンズ）と、その受光面に入射された光線４０を光電変換して電気信号を出力する撮像素子３０とを備えている。
【００３５】
さらに、実施の形態２にかかる撮像装置は、第１群レンズ１０と撮像素子３０との間に配置された第２群レンズ２０を備えている。ここで、第２群レンズ２０は、単一の凹レンズである第２群第１のレンズ２１（単レンズ）で構成されている。なお、図１０においては、光線４０は、撮像素子３０に対して光軸より上側の部分のみが図示されているが、光軸より下側の部分も同様である。
【００３６】
実施の形態２にかかる撮像装置においては、被写体側からの光線は、第１群第１のレンズ１１および第１群第２のレンズ１２と、第２群第１のレンズ２１とにより、撮像素子３０の受光面に結像される。ここで、第１群第１のレンズ１１と第１群第２のレンズ１２とは色消しレンズ（１群２枚構成）であり、両レンズ１１、１２は接着剤等により張り合わされている。また、第１群第１のレンズ１１と第１群第２のレンズ１２とは、実施の形態１における前記の色消し条件を満たす関係にある。
【００３７】
前記のとおり、第２群レンズ２０を構成する第２群第１のレンズ２１は、単一の凹レンズである。なお、第１群第１のレンズ１１、第１群第２のレンズ１２および第２群第１のレンズ２１の入射面および出射面は非球面であり、数値計算により最適化されている。また、撮像素子３０は、第１群レンズ１０ないし第２群レンズ２０（被写体側）に対して、その受光面が凹面状となるように湾曲している。ここで、撮像素子３０の湾曲の曲率半径は、例えば２０ｍｍに設定される。
【００３８】
図１１は、実施の形態２にかかる撮像装置の結像レンズ（第１群レンズ１０および第２群レンズ２０）における、４６０ｎｍ、５５０ｎｍおよび６３０ｎｍの波長の光についての画角と結像位置との関係、すなわち像面湾曲の度合いを示している（図１１では、サジタル方向のみ図示）。図１１によれば、この結像レンズでは、いずれの波長の光についても結像位置がほぼ一致しており（２０μｍ以内）、色収差が補償されていることがわかる。また、画角０°と画角３０°とでの結像位置の差すなわち像面湾曲は約６０μｍであり、かなり小さいことがわかる。なお、前記のとおり、単レンズを用いる場合の画角０°と画角３０°とでの像面湾曲は、約２００μｍである。
【００３９】
次に、この結像レンズを、１３０Ｌ／ｍｍの解像度を有する撮像素子３０と組み合わせて用いる場合について考える。
図１２（ａ）〜（ｃ）に、それぞれ、４６０ｎｍ、５５０ｎｍおよび６３０ｎｍの波長の光についての、種々の画角における、第２群レンズ２０（第２群第１のレンズ２１）と撮像素子３０との間の距離（焦点ずれ）と、ＯＴＦ係数ないしＭＴＦとの関係を示す（サジタル方向のみ図示）。なお、図１２（ａ）〜（ｃ）において、横軸では、平均的な結像位置が０ｍｍとして表されている。
【００４０】
図１２（ａ）〜（ｃ）から明らかなとおり、４６０ｎｍ、５５０ｎｍおよび６３０ｎｍの波長の光のいずれについても、画角が種々異なっているにもかかわらず、ＭＴＦが高い位置、すなわち結像位置はほぼ一致している。したがって、第１群レンズ１０と撮像素子３０との間の距離を固定しても、全ての画角で結像位置が同一となり、全ての画角で良好なＭＴＦが得られることがわかる。また、全ての波長で結像位置が一致しているので、鮮明な画像が得られることがわかる。よって、実施の形態２にかかるレンズ構成の撮像装置では、１３０Ｌ／ｍｍの撮像素子に対して十分な解像度が得られることがわかる。なお、色消しレンズである第１群レンズ１０は、互いに独立した別体のレンズであってもよい。
【００４１】
実施の形態２にかかる撮像装置では、実施の形態１にかかる撮像装置と比べて、湾曲した撮像素子３０の曲率を大きく設定している（曲率が大きい方が平面に近づく）。つまり、実施の形態２にかかる撮像装置では、実際に撮像素子３０を湾曲させることができる曲率には限界（下限）があることから、該撮像素子３０の曲率を補うために、第２群レンズ２０（第２群第１のレンズ２１）を挿入している。したがって、実施の形態２にかかる撮像装置は、実施の形態１にかかる撮像装置に比べてレンズ枚数は増えるものの、より実用的な構成であるといえる。
【００４２】
なお、撮像素子３０への光線の入射角が大きくなると、撮像素子３０自体の構造により、受光領域に到達する光量が減少する。図１０と図４とを比較すれば、画角の大きな成分の撮像素子３０への入射角が小さくなっていることがわかる。これは、図１０のレンズ構成の方が、画角の大きな成分の減光が少なくなることを示す。
【００４３】
以上、実施の形態２にかかる撮像装置でも、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、撮像素子３０の曲率をより大きくすることができ、該曲率が１群レンズ構成での理想曲率に到達しない場合でも、上記作用・効果を得ることができる。さらに、画角の大きな成分の減光が少なくなる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明にかかる撮像装置は、結像レンズが１群の色消しレンズで構成され、撮像素子が湾曲しているので、色収差を低減することができるとともに、各画角でのＭＴＦを向上させることができる。また、色収差および像面湾曲を低減ないし解消することができる。さらに、画角の大きな成分の減光を低減することができる。
【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】図１に示す撮像装置における、画角と像面湾曲との関係を示すグラフである。
【図３】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ、図１に示す撮像装置における、４６０ｎｍ、５５０ｎｍおよび６３０ｎｍの波長の光についての、レンズと撮像素子との間の距離（焦点ずれ）とＯＴＦ係数（ＭＴＦ）との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の実施の形態１の第１比較例にかかる撮像装置の側面断面図である。
【図５】図４に示す撮像装置における、画角と像面湾曲との関係を示すグラフである。
【図６】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ、図４に示す撮像装置における、４６０ｎｍ、５５０ｎｍおよび６３０ｎｍの波長の光についての、レンズと撮像素子との間の距離（焦点ずれ）とＯＴＦ係数（ＭＴＦ）との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の実施の形態１の第２比較例にかかる撮像装置の側面断面図である。
【図８】図７に示す撮像装置における、画角と像面湾曲との関係を示すグラフである。
【図９】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ、図７に示す撮像装置における、４６０ｎｍ、５５０ｎｍおよび６３０ｎｍの波長の光についての、レンズと撮像素子との間の距離（焦点ずれ）とＯＴＦ係数（ＭＴＦ）との関係を示すグラフである。
【図１０】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。
【図１１】図１０に示す撮像装置における、画角と像面湾曲との関係を示すグラフである。
【図１２】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ、図１０に示す撮像装置における、４６０ｎｍ、５５０ｎｍおよび６３０ｎｍの波長の光についての、レンズと撮像素子との間の距離（焦点ずれ）とＯＴＦ係数（ＭＴＦ）との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０ 第１群レンズ、 １１ 第１群第１のレンズ、 １２ 第１群第２のレンズ、 ２０ 第２群レンズ、 ２１ 第２群第１のレンズ、 ３０ 撮像素子、 ４０ 光線。
Claims (2)
- 結像レンズにより撮像素子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、
結像レンズが、１群の色消しレンズで構成され、
かつ、撮像素子が、その受光面が結像レンズに対して凹面状となるように湾曲していることを特徴とする撮像装置。 - 結像レンズと撮像素子との間に凹レンズが配置されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003101530A JP3924546B2 (ja) | 2003-04-04 | 2003-04-04 | 撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003101530A JP3924546B2 (ja) | 2003-04-04 | 2003-04-04 | 撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004312239A true JP2004312239A (ja) | 2004-11-04 |
| JP3924546B2 JP3924546B2 (ja) | 2007-06-06 |
Family
ID=33465298
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003101530A Expired - Fee Related JP3924546B2 (ja) | 2003-04-04 | 2003-04-04 | 撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3924546B2 (ja) |
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006184783A (ja) * | 2004-12-28 | 2006-07-13 | Fujinon Corp | 撮像装置 |
| WO2008102776A1 (ja) * | 2007-02-19 | 2008-08-28 | Konica Minolta Opto, Inc. | 撮像レンズ、撮像装置、携帯端末、および撮像レンズの製造方法 |
| WO2008102775A1 (ja) * | 2007-02-19 | 2008-08-28 | Konica Minolta Opto, Inc. | 撮像レンズ、撮像装置、携帯端末、および撮像レンズの製造方法 |
| JP2010541024A (ja) * | 2007-10-08 | 2010-12-24 | ブラックアイ オプティクス，エルエルシー | 液体光学ズームレンズ及び撮像装置 |
| JP2012505425A (ja) * | 2008-10-07 | 2012-03-01 | オヌラ（オフィス ナシオナル デトゥードゥ エ ドゥ ルシェルシェ アエロスパシアル） | 真空筐体内に統合された赤外線広視野撮像システム |
| WO2012114970A1 (ja) * | 2011-02-24 | 2012-08-30 | コニカミノルタオプト株式会社 | 撮像レンズ、撮像装置及び携帯端末 |
| WO2012147841A1 (ja) * | 2011-04-26 | 2012-11-01 | ソニー株式会社 | 撮像装置および電子機器 |
| WO2012173026A1 (ja) * | 2011-06-15 | 2012-12-20 | コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 | 撮像装置用の撮像レンズ及び撮像装置 |
| WO2013008862A1 (ja) * | 2011-07-14 | 2013-01-17 | コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 | 撮像レンズ及び撮像装置 |
| WO2013027641A1 (ja) * | 2011-08-19 | 2013-02-28 | コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 | 撮像レンズ及び撮像装置 |
| WO2013161216A1 (en) | 2012-04-26 | 2013-10-31 | Sony Corporation | Imaging apparatus and electronic system |
| US8638496B2 (en) | 2009-04-10 | 2014-01-28 | Blackeye Optics, Llc | Variable power optical system |
| US8687281B2 (en) | 2007-12-04 | 2014-04-01 | Blackeye Optics, Llc | Liquid optics image stabilization |
| US8773766B2 (en) | 2007-12-04 | 2014-07-08 | Blackeye Optics, Llc | Liquid optics with folds lens and imaging apparatus |
| US8879161B2 (en) | 2009-04-10 | 2014-11-04 | Blackeye Optics, Llc | Variable power optical system |
| WO2016178260A1 (ja) * | 2015-05-01 | 2016-11-10 | 株式会社ニコン | 撮像レンズおよび撮像装置 |
| US9661199B2 (en) | 2013-01-30 | 2017-05-23 | Sony Corporation | Imaging apparatus and electronic device which can be reduced in height |
| US10488633B2 (en) | 2015-01-09 | 2019-11-26 | Nikon Corporation | Imaging lens and image capturing device |
| US10551617B2 (en) | 2016-05-19 | 2020-02-04 | Olympus Corporation | Image pickup apparatus which corrects chromatic aberration in a wide wavelength range, and capsule endoscope |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111641762B (zh) * | 2020-05-28 | 2021-11-02 | 维沃移动通信有限公司 | 摄像模组及电子设备 |
-
2003
- 2003-04-04 JP JP2003101530A patent/JP3924546B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (36)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4628781B2 (ja) * | 2004-12-28 | 2011-02-09 | 富士フイルム株式会社 | 撮像装置 |
| JP2006184783A (ja) * | 2004-12-28 | 2006-07-13 | Fujinon Corp | 撮像装置 |
| JP5163636B2 (ja) * | 2007-02-19 | 2013-03-13 | コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 | 撮像レンズ、撮像装置、携帯端末、および撮像レンズの製造方法 |
| US8363339B2 (en) | 2007-02-19 | 2013-01-29 | Konica Minolta Opto, Inc. | Imaging lens, imaging device, portable terminal, and method for manufacturing imaging lens |
| WO2008102775A1 (ja) * | 2007-02-19 | 2008-08-28 | Konica Minolta Opto, Inc. | 撮像レンズ、撮像装置、携帯端末、および撮像レンズの製造方法 |
| US8031415B2 (en) | 2007-02-19 | 2011-10-04 | Konica Minolta Opto, Inc. | Imaging lens, imaging device, portable terminal, and method for manufacturing imaging lens |
| US8068291B2 (en) | 2007-02-19 | 2011-11-29 | Konica Minolta Opto, Inc. | Imaging lens, imaging device, portable terminal, and method for manufacturing imaging lens |
| JP5212354B2 (ja) * | 2007-02-19 | 2013-06-19 | コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 | 撮像レンズ、撮像装置、携帯端末、および撮像レンズの製造方法 |
| WO2008102776A1 (ja) * | 2007-02-19 | 2008-08-28 | Konica Minolta Opto, Inc. | 撮像レンズ、撮像装置、携帯端末、および撮像レンズの製造方法 |
| JP2010541024A (ja) * | 2007-10-08 | 2010-12-24 | ブラックアイ オプティクス，エルエルシー | 液体光学ズームレンズ及び撮像装置 |
| US8773766B2 (en) | 2007-12-04 | 2014-07-08 | Blackeye Optics, Llc | Liquid optics with folds lens and imaging apparatus |
| US9581736B2 (en) | 2007-12-04 | 2017-02-28 | Blackeye Optics, Llc. | Liquid optics image stabilization |
| US9658436B2 (en) | 2007-12-04 | 2017-05-23 | Blackeye Optics, Llc. | Liquid optics in a zoom lens system and imaging apparatus |
| US8687281B2 (en) | 2007-12-04 | 2014-04-01 | Blackeye Optics, Llc | Liquid optics image stabilization |
| JP2012505425A (ja) * | 2008-10-07 | 2012-03-01 | オヌラ（オフィス ナシオナル デトゥードゥ エ ドゥ ルシェルシェ アエロスパシアル） | 真空筐体内に統合された赤外線広視野撮像システム |
| US9285511B2 (en) | 2009-04-10 | 2016-03-15 | Blackeye Optics, Llc | Variable power optical system |
| US9201175B2 (en) | 2009-04-10 | 2015-12-01 | Blackeye Optics, Llc. | Variable power optical system |
| US8879161B2 (en) | 2009-04-10 | 2014-11-04 | Blackeye Optics, Llc | Variable power optical system |
| US8638496B2 (en) | 2009-04-10 | 2014-01-28 | Blackeye Optics, Llc | Variable power optical system |
| WO2012114970A1 (ja) * | 2011-02-24 | 2012-08-30 | コニカミノルタオプト株式会社 | 撮像レンズ、撮像装置及び携帯端末 |
| WO2012147841A1 (ja) * | 2011-04-26 | 2012-11-01 | ソニー株式会社 | 撮像装置および電子機器 |
| US10330888B2 (en) | 2011-04-26 | 2019-06-25 | Sony Corporation | Imaging device and electronic apparatus |
| JP2012237966A (ja) * | 2011-04-26 | 2012-12-06 | Sony Corp | 撮像装置および電子機器 |
| WO2012173026A1 (ja) * | 2011-06-15 | 2012-12-20 | コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 | 撮像装置用の撮像レンズ及び撮像装置 |
| JPWO2012173026A1 (ja) * | 2011-06-15 | 2015-02-23 | コニカミノルタ株式会社 | 撮像装置用の撮像レンズ及び撮像装置 |
| WO2013008862A1 (ja) * | 2011-07-14 | 2013-01-17 | コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 | 撮像レンズ及び撮像装置 |
| WO2013027641A1 (ja) * | 2011-08-19 | 2013-02-28 | コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 | 撮像レンズ及び撮像装置 |
| US9557528B2 (en) | 2011-08-19 | 2017-01-31 | Konica Minolta, Inc. | Image pickup lens and image pickup device |
| JPWO2013027641A1 (ja) * | 2011-08-19 | 2015-03-19 | コニカミノルタ株式会社 | 撮像レンズ及び撮像装置 |
| US9496301B2 (en) | 2012-04-26 | 2016-11-15 | Sony Corporation | Imaging apparatus and electronic system |
| WO2013161216A1 (en) | 2012-04-26 | 2013-10-31 | Sony Corporation | Imaging apparatus and electronic system |
| US9661199B2 (en) | 2013-01-30 | 2017-05-23 | Sony Corporation | Imaging apparatus and electronic device which can be reduced in height |
| US10488633B2 (en) | 2015-01-09 | 2019-11-26 | Nikon Corporation | Imaging lens and image capturing device |
| WO2016178260A1 (ja) * | 2015-05-01 | 2016-11-10 | 株式会社ニコン | 撮像レンズおよび撮像装置 |
| JPWO2016178260A1 (ja) * | 2015-05-01 | 2018-02-22 | 株式会社ニコン | 撮像レンズおよび撮像装置 |
| US10551617B2 (en) | 2016-05-19 | 2020-02-04 | Olympus Corporation | Image pickup apparatus which corrects chromatic aberration in a wide wavelength range, and capsule endoscope |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3924546B2 (ja) | 2007-06-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3924546B2 (ja) | 撮像装置 | |
| KR102009431B1 (ko) | 촬상 광학계 | |
| US8638507B2 (en) | Fisheye lens system and photographing apparatus | |
| JP2006119368A (ja) | 広角光学系、撮像レンズ装置、モニタカメラ及びデジタル機器 | |
| JP2007086485A (ja) | 撮像レンズ | |
| JP2008040033A (ja) | 広角レンズ | |
| JP2007121820A (ja) | 撮像レンズ | |
| CN107430260B (zh) | 斜视物镜光学系统和具备该斜视物镜光学系统的斜视用内窥镜 | |
| US8736985B2 (en) | Photographic lens optical system | |
| WO2010071077A1 (ja) | 撮像レンズ | |
| JP4981466B2 (ja) | 光学系及びそれを有する撮像装置 | |
| KR101729470B1 (ko) | 촬영 렌즈 광학계 | |
| JP2017032927A (ja) | 結像光学系、画像投射装置、および、撮像装置 | |
| KR20160059239A (ko) | 촬영 렌즈 광학계 | |
| JP2011112719A (ja) | 撮像レンズ及びそれを用いた撮像装置、並びに、当該撮像装置を搭載した携帯機器 | |
| US8432620B2 (en) | Photographic lens optical system | |
| JP2007264676A (ja) | 広角レンズ | |
| KR101183188B1 (ko) | 감시용 초광각 카메라 렌즈 | |
| KR100529310B1 (ko) | 접합 렌즈 및 이를 채용한 줌 렌즈 광학계 및 이를 채용한카메라 | |
| KR102126411B1 (ko) | 촬상 광학계 | |
| JP2008191231A (ja) | 光学系及びそれを有する撮像装置 | |
| JP2005202019A (ja) | 撮像レンズ | |
| KR101319783B1 (ko) | 촬상 렌즈 | |
| JP2004198457A (ja) | 撮像レンズ | |
| KR101621204B1 (ko) | 촬영 렌즈 광학계 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041130 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20061031 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061121 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070119 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20070119 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070213 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070226 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100302 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110302 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110302 Year of fee payment: 4 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |