JP2016114693A - 撮像デバイスおよび電子装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で広角の撮像デバイスを実現する。【解決手段】撮像デバイスは、凹形状に湾曲した像面を有する撮像素子と、撮像レンズとを具備する。また、撮像デバイスにおいて撮像レンズは、最も物体側に配置された最物体側レンズと、最も像面側に配置された最像面側レンズと、最物体側レンズと最像面側レンズとの間に配置された複数のレンズとから構成される。また、最物体側レンズは、負の屈折力を有する。また、最像面側レンズは、物体側に向けた凹面を有する。【選択図】図２

Description

本技術は、撮像デバイスおよび電子装置に関する。詳しくは、広角レンズが設けられた撮像デバイスおよび電子装置に関する。

従来より、撮像装置、複写装置やスキャナなどの各種の電子装置において、比較的画角の広い広角レンズが用いられている。例えば、Schneider社のSuper Angulon（登録商標）と呼ばれる広角レンズが、フィルムカメラにおいて用いられている（例えば、非特許文献１参照。）。この広角レンズでは、最も物体側と最も像面側とに、互いに凹面が向かい合うようにメニスカスレンズが対称的に配置され、それらの間に収差を補正するための６枚のレンズが設けられる。この構成により、小型で広角のレンズが実現される。また、この広角レンズと類似する構成で、レンズの枚数を１枚少なくしたレンズも提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

ただし、これらの広角レンズは、レンズと像面との間の距離（すなわち、バックフォーカス）が非常に短く、長いバックフォーカスが必要な一眼レフレックスカメラで用いられることは少ない。また、像面に対する光線の入射角が４０度以上と大きい。このため、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等を用いるデジタルカメラではあまり用いられていない。一方、複写機では、ＣＣＤ等を用いるにも関わらず、上述のSuper Angulon（登録商標）と類似する構成の広角レンズが用いられている（例えば、特許文献２参照。）。これは、複写機においては、ＣＣＤ等の画素を一列に配列したリニアセンサが用いられ、リニアセンサでは像面に対する光線の入射角が４０度程度であっても許容されるためである。

"Super Angulon"、［online］、Schneider Kreuznach、［平成26年12月9日検索］、インターネット<URL: http://www.schneiderkreuznach.com/uploads/tx_curoproduktdb/grossformat-super-angulon_d_01.pdf>

特公昭５４-１０４４６号公報 特開２０１３−５４２９５号公報

しかしながら、上述の従来技術では、広角レンズを用いた撮像デバイスのサイズをさらに小さくすることが困難である。収差を補正するためのレンズの枚数を減らせばサイズをさらに小さくすることができるが、それらのレンズの枚数を減らすと収差を補正しきれなくなり、画質が低下するおそれがあるためである。

本技術はこのような状況に鑑みて生み出されたものであり、小型で広角の撮像デバイスを実現することを目的とする。

本技術は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その第１の側面は、凹形状に湾曲した像面を有する撮像素子と、撮像レンズとを具備し、上記撮像レンズは、最も物体側に配置された負の屈折力を有する最物体側レンズと、上記物体側に向けた凹面を有し、最も上記像面側に配置された最像面側レンズと、上記最物体側レンズと上記最像面側レンズとの間に配置された複数のレンズとから構成される撮像デバイスである。

また、この第１の側面において、上記複数のレンズのいずれかは、接合レンズであってもよい。

また、この第１の側面において、上記複数のレンズのいずれかは、上記最像面側レンズと間に配置された正の屈折力を有する非球面レンズであり、上記最像面側レンズは、負の屈折力を有していてもよい。

また、この第１の側面において、上記最像面側レンズは、メニスカスレンズであってもよい。

また、この第１の側面において、上記複数のレンズのいずれかは、上記接合レンズと上記最像面側レンズとの間に配置された非球面レンズであり、上記最像面側レンズは、正の屈折力を有していてもよい。

また、この第１の側面において、上記複数のレンズのうち最も上記物体側のレンズは、負の屈折力を有する負レンズであってもよい。

また、この第１の側面において、上記撮像レンズを介して上記像面に入射する光線の入射角は、３６度を超えないものであってもよい。

また、本技術の第２の側面は、凹形状に湾曲した像面を有する撮像素子と、撮像レンズと、上記撮像素子を制御する制御部とを具備し、上記撮像レンズは、最も物体側に配置された負の屈折力を有する最物体側レンズと、上記物体側に向けた凹面を有し、最も上記像面側に配置された最像面側レンズと、上記最物体側レンズと上記最像面側レンズとの間に配置された複数のレンズとから構成される電子装置である。

本技術によれば、小型で広角の撮像デバイスを実現することができるという優れた効果を奏し得る。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。

本技術の第１の実施の形態における撮像装置の一構成例を示すブロック図である。 本技術の第１の実施の形態における撮像デバイスの一構成例を示す図である。 本技術の第１の実施の形態における諸収差図である。 本技術の第１の実施の形態におけるＭＴＦ（Modulation Transfer Function）曲線の一例を示す図である。 比較例における撮像デバイスの一構成例を示す図である。 比較例における諸収差図である。 比較例におけるＭＴＦ曲線の一例を示す図である。 本技術の第２の実施の形態におけるスキャナの一構成例を示すブロック図である。 本技術の第２の実施の形態における撮像デバイスおよび読み取り面のサイズの一例を示す図である。 本技術の第２の実施の形態における撮像デバイスの一構成例を示す図である。 本技術の第２の実施の形態における諸収差図である。 本技術の第２の実施の形態におけるＭＴＦ曲線の一例を示す図である。 本技術の第３の実施の形態における撮像デバイスおよび読み取り面のサイズの一例を示す図である。 本技術の第３の実施の形態における撮像デバイスの一構成例を示す図である。 本技術の第３の実施の形態における諸収差図である。 本技術の第３の実施の形態におけるＭＴＦ曲線の一例を示す図である。 本技術の第４の実施の形態における撮像デバイスの一構成例を示す図である。 本技術の第４の実施の形態における諸収差図である。 本技術の第４の実施の形態におけるＭＴＦ曲線の一例を示す図である。 本技術の第５の実施の形態における撮像デバイスの一構成例を示す図である。 本技術の第５の実施の形態における諸収差図である。 本技術の第５の実施の形態におけるＭＴＦ曲線の一例を示す図である。

以下、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）について説明する。説明は以下の順序により行う。
１．第１の実施の形態（４群レンズを撮像装置に設けた例）
２．第２の実施の形態（４群レンズをＡ４サイズのスキャナに設けた例）
３．第３の実施の形態（４群レンズをＡ３サイズのスキャナに設けた例）
４．第４の実施の形態（最も像面側が平凹レンズの５群レンズを撮像装置に設けた例）
５．第５の実施の形態（最も像面側がメニスカスレンズの５群レンズを撮像装置に設けた例）

＜１．第１の実施の形態＞
［撮像装置の構成例］
図１は、本技術の第１の実施の形態における撮像装置１００の一構成例を示すブロック図である。この撮像装置１００としては、撮像機能を有するモバイル機器やウェアラブル機器、監視カメラ、アクションカム、ビデオカメラ、または、デジタルカメラなどが想定される。この撮像装置１００は、撮像デバイス１１０、信号処理部１２０、記録部１３０および制御部１５０を備える。

撮像デバイス１１０は、制御部１５０の制御に従って画像を撮像し、画像信号を生成するものである。この撮像デバイス１１０は、生成した画像信号を信号処理部１２０に信号線１１９を介して供給する。

信号処理部１２０は、撮像デバイス１１０からの画像信号に対して、アナログ−デジタル変換処理、ノイズ除去処理およびデモザイク処理などの各種の信号処理を必要に応じて行うものである。信号処理部１２０は、処理後の画像信号を記録部１３０に供給する。記録部１３０は、画像信号を記録するものである。

制御部１５０は、撮像装置１００全体を制御するものである。この制御部１５０は、ユーザの操作などに従って撮像デバイス１１０を制御して、画像を撮像させる。また、制御部１５０は、信号処理部１２０を制御して、画像の撮像に同期して信号処理を行わせる。

なお、撮像装置１００は、表示部をさらに備え、撮像した画像を、その表示部に表示してもよい。また、撮像装置１００は、インターフェースをさらに備え、そのインターフェースを介して外部の装置に画像信号を送信してもよい。

［撮像デバイスの構成例］
図２におけるａは、本技術の第１の実施の形態における撮像デバイス１１０の一構成例を示す図である。この撮像デバイス１１０は、撮像レンズとカバーガラスＣＧと撮像素子ＩＭＧとを備える。この撮像レンズは、第１レンズ群ＧＲ１、第２レンズ群ＧＲ２、第３レンズ群ＧＲ３および第４レンズ群ＧＲ４から構成される。これらのレンズ群は、物体側から、第１レンズ群ＧＲ１、第２レンズ群ＧＲ２、第３レンズ群ＧＲ３および第４レンズ群ＧＲ４の順で配置される。

第１レンズ群ＧＲ１は、負の屈折力（レンズパワー）を持つメニスカス形状のレンズＬ１１を有する。なお、レンズＬ１１は、特許請求の範囲に記載の最物体側レンズの一例である。

また、第２レンズ群ＧＲ２は、レンズＬ２１、レンズＬ２２およびレンズＬ２３の３枚が接合された接合レンズＬ２０（いわゆる、トリプレットレンズ）を有する。この接合レンズＬ２０は、全体で正の屈折力を持つ。また、第３レンズ群ＧＲ３は、ほとんど屈折力を持たない非球面形状のレンズＬ３１を有する。

第４レンズ群ＧＲ４は、物体側に凹面を向けた正の屈折力を持つメニスカス形状のレンズＬ４１を有する。なお、レンズＬ４１は、特許請求の範囲に記載の最像面側レンズの一例である。

カバーガラスＣＧは、撮像素子ＩＭＧを保護するための透明体であり、第４レンズ群ＧＲ４と撮像素子ＩＭＧとの間に配置される。

撮像素子ＩＭＧは、撮像レンズを介して受光した光を光電変換して画像信号を生成するものである。この撮像素子ＩＭＧは、凹形状に湾曲した像面を有する。撮像素子ＩＭＧとしては、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の光電変換素子を利用することができる。

最も物体側に負の第１レンズ群ＧＲ１を配置したことにより、第２レンズ群ＧＲ２に入射される光線の入射角度を緩和（すなわち、小さく）することができる。したがって、第１レンズ群ＧＲ１に入射する光線の最大角（言い換えれば、画角）を相対的に広くすることができる。また、負群始まりとしたため、コサイン４乗則により周辺光量落ちがより緩やかになり、周辺光量を大きくすることができる。

また、最も像面側に、凹面を物体側に向けた第４レンズ群ＧＲ４を配置したことにより、像面に入射される光線の入射角をきつく（すなわち、大きく）することができる。これにより、第４レンズ群ＧＲ４と像面との間の距離を短くして撮像デバイス１１０を小型にすることができる。

このように、最も物体側に負の第１レンズ群ＧＲ１を配置し、最も像面側に凹面を物体側に向けた第４レンズ群ＧＲ４を配置することにより、小型の広角レンズを実現することができる。

また、撮像素子ＩＭＧの像面を湾曲させたことにより、像面湾曲収差を補正することができる。これにより、第２レンズ群ＧＲ２および第３レンズ群ＧＲ３において、収差の補正に必要なレンズの枚数を少なくすることができる。したがって、撮像デバイス１１０のサイズを小さくすることができる。

例えば、非特許文献１では、最も物体側のレンズと最も像側のレンズとの間に、それぞれ３枚のレンズからなるトリプレットレンズを２枚設けて、計６枚のレンズで補正を行う必要があった。これに対して、撮像デバイス１１０では、像面を湾曲させることにより像面歪曲収差が補正されるため、接合レンズＬ２０を構成する３枚のレンズと非球面レンズＬ３１との計４枚しか設ける必要がない。したがって、非特許文献１と比較して、撮像デバイス１１０のサイズを小さくすることができる。

また、像面の湾曲により、像面に対する光線の入射角度をきつく（すなわち、大きく）することができる。また、光学設計上、像面湾曲収差をゼロにする必要がなくなる。さらに、周辺像高で主光線に対する上光線とした光線とが対称に近くなり、撮像レンズによる収差補正が容易になる。したがって、撮像レンズの光学的な設計の自由度を高くすることができる。

また、像面の湾曲により、周辺光量落ちがコサイン４乗則により緩やかになり、周辺光量を大きくすることができる。また、物体側と像面側とのレンズの対称形を壊して、平面センサで、それらのレンズが対称形の構成と同等以上の効果が得られる。

またトリプレットレンズＬ２０を第２レンズ群ＧＲ２に設けたことにより、おおよその色収差や高次収差を補正することができる。最も物体側（レンズＬ１１）と最も像面側（レンズＬ４１）との形状を対称にした撮像レンズでは、像面湾曲、非点収差、コマ収差および球面収差等の光学収差と、光学ディスト―ションとを小さくすることができる一方で、色収差の補正が困難である。しかし、この色収差は、第２レンズ群ＧＲ２に設けたトリプレットレンズ（接合レンズＬ２０）により、十分に補正することができる。

また、撮像レンズと、像面の湾曲とによる複合的な効果として、非特許文献１などの構成より少ない枚数で高性能な広角レンズを実現することができる。また、平面センサを設けた場合に主光線入射角が５５度程度になるような光学系で、その入射角を３５度以下にすることができる。

また、非球面形状のレンズＬ３１を配置したことにより、第２レンズ群ＧＲ２により補正しきれなかった高次収差を補正することができる。これにより、さらに望ましい撮像特性を実現することができる。

図２におけるｂは、レンズＬ２３とレンズＬ３１との間を拡大した図である。同図におけるｂに例示するように、レンズＬ２３とレンズＬ３１との間には、絞りＳＴＯが配置される。

なお、以下の各表や説明において示した記号の意味等については、下記に示す通りである。「Ｒ」は面の曲率半径を示す。面番号ｉに対応する「ｄ」は物体側から数えて第ｉ番目の面と第ｉ＋１番目の面との間の軸上面間隔を示す。「ｎｄ」は物体側に面を有する硝材または素材のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示す。「νｄ」は物体側に第ｉ面を有する硝材または素材のｄ線に対するアッベ数を示す。そして、曲率半径に関し「∞」は、当該面が平面であることを示す。

また、各実施の形態において用いられるレンズには、上述のようにレンズ面が非球面によって構成されるものがある。レンズ面の頂点から光軸方向の距離（サグ量）を「ｘ」、光軸と垂直な方向の高さを「ｙ」、レンズ頂点での近軸曲率を「ｃ」、円錐（コーニック）定数を「κ」とすると、

によって定義されるものとする。なお、Ａ、Ｂ、ＣおよびＤは、それぞれ第４次、第６次、第８次および第１０次の非球面係数である。

［撮像デバイスの緒元］
表１に、第１の実施の形態における撮像デバイス１１０のレンズデータを示す。

表１において、面番号１および２は、レンズＬ１１の物体側および像面側の面を示す。面番号３および４は、レンズＬ２１の物体側および像面側の面を示す。面番号５および６は、レンズＬ２３の物体側および像面側の面を示す。面番号７は、絞りＳＴＯの面を示す。面番号８および９は、レンズＬ３１の物体側および像面側の面を示す。面番号１０および１１は、レンズＬ４１の物体側および像面側の面を示す。面番号１２および１３は、カバーガラスＣＧの物体側および像面側の面を示す。面番号１４は、撮像素子ＩＭＧの像面を示す。

上述したようにレンズＬ３１の両面（面番号８および９）は、非球面である。これらの面の非球面データを表２に例示する。

なお、表２および以下の非球面係数を示す表において「Ｅ−ｉ」は１０を底とする指数表現、すなわち、「１０^-i」を表しており、例えば、「０．１２３４５Ｅ−０５」は「０．１２３４５×１０^-5」を表している。

表１および２に例示したデータに基づいて、開口数（Numerical Aperture）４．５、半画角５５．０度、光軸方向におけるレンズ全長９０ミリメートル（ｍｍ）の撮像レンズが構成される。

また、像面に対する光線入射角は、３６度以下であることが望ましい。例えば、光線入射角は、３３度となるように設計される。これは、カメラに用いられるＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどのイメージャにおいては、一般に、光線入射角の許容限度が３５度前後であるからである。光線入射角を３６度以下にすることにより、広角の撮像デバイスをＭＴＦを劣化させずに実現することができる。

［撮像レンズの収差］
図３は、本技術の第１の実施の形態における撮像レンズの諸収差図である。同図において、ａは球面収差図、ｂは非点収差図（像面湾曲図）、ｃは歪曲収差図をそれぞれ示している。

なお、これら球面収差図および以下の球面収差図において、点線はｄ線（５８７．５６ｎｍ）、実線はｃ線（波長５４６．０７ｎｍ）、一点鎖線はｇ線（波長４８６．１３ｎｍ）における値を示す。また、これら非点収差図および以下の非点収差図において、実線はｄ線のサジタル像面、破線はｄ線のメリディオナル像面における値を示す。また、これら歪曲収差図および以下の歪曲収差図において実線はｄ線における値を示すものである。また、これら球面収差図および以下の球面収差図において、「Ｆｎｏ」は開放Ｆ値（Ｆナンバー）を表し、「ω」は半画角を表す。また、これら非点収差図および歪曲収差図ならびに以下の非点収差図および歪曲収差図において、縦軸の「Ｙ」は像高を表しており、単位はミリメートル（ｍｍ）である。

図３に例示するように、非球面収差や歪曲収差は、良好に補正されている一方で、撮像レンズ自体の非点収差（像面湾曲）は、比較的大きい。しかし、この非点収差は、撮像素子ＩＭＧの像面を湾曲させることにより補正されている。このため、撮像レンズおよび撮像素子ＩＭＧを含む撮像デバイス１１０全体の非点収差は、小さくなっている。

図４は、第１の実施の形態における撮像レンズのＭＴＦ曲線の一例を示すグラフである。同図における縦軸は、ＭＴＦを示し、横軸は実像高を示す。また、実線は放射方向の曲線を示し、点線は接線方向の曲線を示す。ここで、ＭＴＦは、画質の高さを表す指標の一つであり、ＭＴＦが高いほど、画像のボケが少なく、画質が高いことを示す。同図に例示するように、撮像レンズのＭＴＦは、十分に高い値となる。

図５は、比較例における撮像デバイスの一構成例を示す図である。この比較例は、非特許文献１に記載の撮像デバイスに対し、開口数、半画角およびレンズ全長が撮像デバイス１１０と同じ値になるように、パラメータの調整を施したものである。同図に例示するように、比較例の撮像デバイスには、物体側より順に第１レンズ群乃至第４レンズ群が配置され、撮像素子の像面は平面である。

この比較例において第１レンズ群は、負の屈折力を持つメニスカス形状のレンズを有し、第２レンズ群および第３レンズ群は、トリプレットレンズを有する。また、第４レンズ群は、凹面が物体側に向けられた、負の屈折力を持つメニスカス形状のレンズを有する。

このように、比較例の撮像レンズは、４群８枚のレンズから構成される。これに対して、図２に例示した本技術の撮像レンズは、４群６枚のレンズから構成され、比較例よりもレンズの枚数が少ない。これは、像面の湾曲により像面湾曲収差が補正されるため、収差の補正のためのレンズの枚数が少なくて済むからである。この比較例のレンズデータを表３に示す。

このデータに基づいて、撮像デバイス１１０と同様に、開口数４．５、半画角５５．０度、レンズ全長９０ミリメートル（ｍｍ）の撮像レンズが構成される。

図６は、比較例における諸収差図であり、図７は、比較例におけるＭＴＦ曲線の一例を示す図である。

図６および図７に例示するように、比較例では、収差は良好であるものの、ＭＴＦは、本技術の撮像デバイス１１０と比較して低くなり、画質は若干低下している。これらの図に例示したように、撮像デバイス１１０の方が比較例よりもレンズ枚数が少ないにもかかわらず、画質が向上している。

このように、本技術の第２の実施の形態によれば、最も物体側の負のレンズＬ１１と、最も像面側において凹面を物体側に向けたレンズＬ４１と、像面を湾曲させた撮像素子ＩＭＧとを設けたため、小型で広角の撮像デバイスを実現することができる。

＜２．第２の実施の形態＞
［スキャナの構成例］
上述の第１の実施の形態では、撮像装置１００に撮像デバイス１１０を設けていたが、スキャナに設けることもできる。この第２の実施の形態は、撮像デバイス１１０をスキャナに設けた点において第１の実施の形態と異なる。

図８は、本技術の第２の実施の形態におけるスキャナ１０１の一構成例を示すブロック図である。このスキャナ１０１は、駆動部１４０をさらに備える点において第１の実施の形態の撮像装置１００と異なる。

第２の実施の形態における撮像デバイス１１０には、所定の方向（以下、「ライン方向」と称する）に沿って複数の画素が一列に配列される。

駆動部１４０は、制御部１５０の制御に従って、ライン方向と垂直な方向（以下、「スキャン方向」と称する。）に撮像デバイス１１０を移動させるものである。例えば、スキャナ１０１に原稿を読み取らせるための操作が行われた（スキャンボタンの押下など）場合に駆動部１４０は、撮像デバイス１１０をスキャン方向に一定の速度で移動させる。

また、読み取りの際に照明ランプ（不図示）が点灯して原稿に光が照射される。原稿から反射した光は撮像デバイス１１０に導かれ、撮像デバイス１１０は、光電変換により１ライン分の画素信号を生成する。そして、駆動部１４０が次のラインに撮像デバイス１１０を移動させると、撮像デバイス１１０は、その移動後のラインの画素信号を生成する。このような動作の繰り返しにより、全ラインの画素信号が生成される。

図９は、本技術の第２の実施の形態における撮像デバイスおよび読み取り面のサイズの一例を示す図である。この読み取り面は、読み取り対象の原稿を乗せるための平面である。読み取り面は、スキャナ１０１の上部に設けられ、そのサイズはＡ４の用紙サイズと同じ程度であるものとする。ここで、Ａ４サイズは、縦２９７ミリメートル（ｍｍ）×横２１０ミリメートル（ｍｍ）である。したがって、Ａ４の縦方向をスキャン方向とする場合、読み取り面のライン方向の長さ（言い換えれば、幅）は、２１０ミリメートル（ｍｍ）に設定される。

また、撮像デバイス１１０は、読み取り面の下部において、最も物体側のレンズが読み取り面と対向するように配置される。この撮像デバイス１１０の光軸上の全長は、例えば、５０ミリメートル（ｍｍ）である。

また、撮像デバイス１１０内の撮像レンズの半画角が例えば、６０度である場合、読み取り面から５２ミリメートル（ｍｍ）の位置に撮像デバイス１１０を配置すれば、Ａ４サイズの原稿を読み取ることができる。

ここで、仮に撮像デバイスの画角が比較的小さいとすると（半画角６０未満など）、読み取り面から最も物体側のレンズまでの距離を長くしなければならないため、スキャナの読み取り面に垂直な方向のサイズが大きくなってしまう。サイズを小さくするためには、読み取り面からの光を反射してレンズに導く折り曲げミラーを読み取り面の下部に設ける必要が生じる。また、画角を小さくすると、１ライン全体を一度に読み取ることができなくなり、レンズおよび折り曲げミラーを含むユニットをライン方向に移動させる必要が生じる。この結果、ユニットをライン方向に移動させるためのモータ等を設けなくてはならなくなる。しかし、そのようなモータや折り曲げミラーを設けると、その分、コストが上昇してしまう。

これに対して、本技術の撮像デバイス１１０の画角は十分に大きいため、読み取り面からレンズまでの距離を短くし、折り曲げミラー等を用いずにＡ４サイズの原稿を読み取ることができる。したがって、小型のスキャナ１０１を簡易な構成により低価格で実現することができる。

［撮像デバイスの構成例］
図１０は、本技術の第２の実施の形態における撮像デバイス１１０の一構成例を示す断面図である。第２の実施の形態の撮像デバイス１１０は、レンズＬ１１を平凹レンズとし、レンズＬ４１を負のメニスカスレンズとした点において第１の実施の形態と異なる。また、第２の実施の形態の撮像デバイス１１０は、レンズＬ２１およびＬ２２の２枚からなる接合レンズＬ２０（いわゆる、ダブレットレンズ）をトリプレットレンズの代わりに第２レンズ群ＧＲ２に配置した点において第１の実施の形態と異なる。このようにトリプレットレンズの代わりにダブレットレンズを配置したことにより、レンズの枚数をさらに削減することができる。具体的には、第１の実施の形態の撮像レンズは４群６枚であったのに対し、第２の実施の形態の撮像レンズは、４群５枚のレンズから構成される。

また、コスト削減の観点から、レンズＬ３１およびレンズＬ４１としてプラスチックレンズを配置してもよい。プラスチックレンズは、ガラスレンズよりコストが低い反面、温度に応じて屈折力が変わってデフォーカスが生じるデメリットがある。しかし、このデフォーカスを、第２レンズ群ＧＲ２や湾曲させた像面などで補正することができるのであればプラスチックレンズを採用しても問題は生じない。

また、第２の実施の形態の撮像素子ＩＭＧとして、ライン方向に沿って画素が一列に配列されたリニアセンサが設けられる。このリニアセンサのライン方向の長さは、例えば、２８．０４ミリメートル（ｍｍ）であり、画素の間隔（すなわち、ピッチ）は２．６２５マイクロメートル（μｍ）である。また、画素数は、例えば、１０６８０画素である。

また、撮像レンズのＦ値は５．６であり、像面に対する最大光線入射角は４２度である。このように、比較的大きな入射角が許容されるのは、リニアセンサの場合、撮像デバイス１１０にオンチップレンズが用いられず、斜め方向の光線入射に対する撮像素子ＩＭＧの感度がロバストになるためである。

［撮像デバイスの緒元］
表４に、第２の実施の形態における撮像デバイス１１０のレンズデータを示す。

表４において、面番号１および２は、レンズＬ１１の物体側および像面側の面を示す。面番号３および４は、レンズＬ２１の物体側および像面側の面を示し、面番号５は、レンズＬ２２の像面側の面を示す。面番号６は、絞りＳＴＯの面を示す。面番号７および８は、レンズＬ３１の物体側および像面側の面を示す。面番号９および１０は、レンズＬ４１の物体側および像面側の面を示す。面番号１１および１２は、カバーガラスＣＧの物体側および像面側の面を示す。面番号１３は、撮像素子ＩＭＧの像面を示す。

また、表５に、レンズＬ３１の両面（面番号７および８）と、レンズＬ４１の両面（面番号９および１０）との非球面データを示す。

表４および表５のデータに基づいて、開口数４．５、半画角６０．０度、光軸方向におけるレンズ全長５０ミリメートル（ｍｍ）の撮像レンズが構成される。

［撮像レンズの収差］
図１１は、本技術の第２の実施の形態における諸収差図である。同図に例示するように、第１の実施の形態と同様に非点収差が大きくなっているが、この収差は、湾曲させた像面により補正される。したがって、撮像デバイス１１０の収差は良好である。

図１２は、本技術の第２の実施の形態におけるＭＴＦ曲線の一例を示す図である。同図に例示するように、十分に高いＭＴＦが得られる。例えば、５０ラインペア毎ミリメートル（ＬＰ／ｍｍ）で計算すると、全ての領域で７０パーセント（％）以上のＭＴＦが得られ、高解像度のスキャナ１０１を実現することができる。

このように、本技術の第２の実施の形態によれば、トリプレットレンズの代わりにダブレットレンズを第２レンズ群ＧＲ２に配置したため、レンズの枚数を少なくして撮像レンズのサイズをさらに小さくすることができる。

＜３．第３の実施の形態＞
上述の第２の実施の形態では、スキャナ１０１にＡ４サイズの読み取り面を設けていたが、Ａ３サイズの読み取り面を設けてもよい。この第３の実施の形態のスキャナ１０１は、読み取り面のサイズをＡ３サイズとした点において第２の実施の形態と異なる。

図１３は、本技術の第３の実施の形態における撮像デバイスおよび読み取り面のサイズの一例を示す図である。ここで、Ａ３サイズは、縦４２０ミリメートル（ｍｍ）×横２９７ミリメートル（ｍｍ）である。したがって、Ａ３の縦方向をスキャン方向とする場合、読み取り面のライン方向の長さ（幅）は、２９７ミリメートル（ｍｍ）に設定される。

また、撮像デバイス１１０の光軸上の全長は、例えば、６３ミリメートル（ｍｍ）である。この撮像デバイス１１０内の撮像レンズの半画角が例えば、６０度である場合、読み取り面から７６ミリメートル（ｍｍ）の位置に撮像デバイス１１０を配置すれば、Ａ３サイズの原稿を折り曲げミラー等を用いずに読み取ることができる。

［撮像デバイスの構成例］
図１４は、本技術の第３の実施の形態における撮像デバイス１１０の一構成例を示す断面図である。第３の実施の形態の撮像デバイス１１０は、レンズデータおよび非球面データが異なる点以外は、第２の実施の形態と同様である。

また、第３の実施の形態の撮像素子ＩＭＧとして、例えば、ライン方向の全長が３５．２５ミリメートル（ｍｍ）、ピッチが４．７マイクロメートル（μｍ）、７５００画素のリニアセンサが用いられる。

［撮像デバイスの緒元］
表６に、第３の実施の形態における撮像デバイス１１０のレンズデータを示す。

また、表７に、レンズＬ３１の両面（面番号７および８）と、レンズＬ４１の両面（面番号９および１０）との非球面データを示す。

表６および表７のデータに基づいて、開口数４．５、半画角６０．０度、光軸方向におけるレンズ全長６３ミリメートル（ｍｍ）の撮像レンズが構成される。

［撮像レンズの収差］
図１５は、本技術の第３の実施の形態における諸収差図である。同図に例示するように、撮像デバイス１１０の収差は良好である。

図１６は、本技術の第３の実施の形態におけるＭＴＦ曲線の一例を示す図である。同図に例示するように、十分に高いＭＴＦが得られる。

このように、本技術の第３の実施の形態によれば読み取り面のサイズをＡ３サイズにしたため、Ａ３サイズの原稿を読み取ることができる。

＜４．第４の実施の形態＞
上述の第１の実施の形態では、４群の撮像レンズを撮像デバイス１１０に設けていたが、１群追加して５群の撮像レンズを設けることもできる。この第４の実施の形態の撮像デバイス１１０は、５群の撮像レンズを設けた点において第１の実施の形態と異なる。

［撮像デバイスの構成例］
図１７は、本技術の第４の実施の形態における撮像デバイス１１０の一構成例を示す断面図である。この第４の実施の形態の撮像レンズは、５群から構成される点において、４群の第１の実施の形態と異なる。この撮像レンズにおいては、物体側から順に、第１レンズ群ＧＲ１、第２レンズ群ＧＲ２、第３レンズ群ＧＲ３、第４レンズ群ＧＲ４、および、第５レンズ群ＧＲ５が配置される。第１レンズ群ＧＲ１、第３レンズ群ＧＲ３および第４レンズ群ＧＲ４は、第１の実施の形態の第１レンズ群ＧＲ１、第２レンズ群ＧＲ２および第３レンズ群ＧＲ３と同様の構成である。

第２レンズ群ＧＲ２は、負の屈折力を持つメニスカス形状のレンズＬ２１を有する。また、第５レンズ群ＧＲ５は、凹面を物体側に向けた、負の屈折力を持つ平凹型のレンズＬ５１を有する。

このように最も物体側のレンズＬ１１と、接合レンズＬ３０との間に、負のレンズＬ２１をさらに配置することにより、第１の実施の形態よりも画角を広くすることができる。なお、最も物体側のレンズＬ１１と、接合レンズＬ３０との間に１枚の負のレンズを配置しているが、これらの間に２枚以上の負のレンズを配置してもよい。これにより、さらに画角を広くすることができる。なお、レンズＬ２１は、特許請求の範囲に記載の負レンズの一例である。

［撮像デバイスの緒元］
表８に、第４の実施の形態における撮像デバイス１１０のレンズデータを示す。

また、表９に、レンズＬ２１の両面（面番３および４）と、レンズＬ３１の両面（面番号５および６）との非球面データを示す。

表８および表９のデータに基づいて、開口数２．８、半画角８３．０度、光軸方向におけるレンズ全長２８ミリメートル（ｍｍ）の撮像レンズが構成される。このように、開口数が２．８と比較的明るく、画角が８３．０度と比較的広い撮像レンズを用いた撮像装置１００としては、例えば、監視カメラが想定される。

一般に半画角８３．０度もの広角レンズは、１４枚程度のレンズから構成される。これに対して、撮像デバイス１１０の撮像レンズは、５群７枚から構成されており、レンズ枚数の少ない分、サイズを小さくすることができる。

［撮像レンズの収差］
図１８は、本技術の第４の実施の形態における諸収差図である。同図に例示するように、撮像デバイス１１０の収差は良好である。

図１９は、本技術の第４の実施の形態におけるＭＴＦ曲線の一例を示す図である。同図に例示するように、十分に高いＭＴＦが得られる。例えば、６０ラインペア毎ミリメートル（ＬＰ／ｍｍ）で計算すると、全ての領域で５０パーセント（％）以上のＭＴＦが得られ、高解像度の撮像装置１００を実現することができる。

このように、第４の実施の形態によれば、最も物体側の負の平凹レンズ（レンズＬ１１）と、接合レンズＬ３０との間に、負のレンズＬ２１をさらに配置したため、画角を広くすることができる。

＜５．第５の実施の形態＞
上述の第４の実施の形態では、最も像面側に負の平凹形状のレンズＬ５１を配置していたが、最も像面側に負のメニスカスレンズを配置してもよい。この第５の実施の形態の撮像デバイス１１０は、負のメニスカスレンズを最も像面側に配置した点において第４の実施の形態と異なる。

［撮像デバイスの構成例］
図２０は、本技術の第５の実施の形態における撮像デバイス１１０の一構成例を示す断面図である。第５の実施の形態の撮像レンズは、レンズＬ５１として負の屈折力を持つメニスカス形状のレンズを配置した点において第４の実施の形態と異なる。

［撮像デバイスの緒元］
表１０に、第５の実施の形態における撮像デバイス１１０のレンズデータを示す。

また、表１１に、レンズＬ２１の両面（面番３および４）と、レンズＬ４１の両面（面番号１０および１１）と、レンズＬ５１の両面（面番号１２および１３）との非球面データを示す。

表１０および表１１のデータに基づいて、開口数２．８、半画角８３．０度、光軸方向におけるレンズ全長１６ミリメートル（ｍｍ）の撮像レンズが構成される。このように、全長１６ミリメートル（ｍｍ）といった、極めてサイズの小さい広角レンズを設けた撮像装置１００としては、例えば、アクションカメラなどが想定される。

［撮像レンズの収差］
図２１は、本技術の第５の実施の形態における諸収差図である。同図に例示するように、撮像デバイス１１０の収差は良好である。

図２２は、本技術の第５の実施の形態におけるＭＴＦ曲線の一例を示す図である。同図に例示するように十分に高いＭＴＦが得られる。

このように、第５の実施の形態によれば、最も物体側の負のレンズＬ１１と、最も像面側において凹面を物体側に向けたメニスカス形状のレンズＬ５１と、像面を湾曲させた撮像素子ＩＭＧとを設けたため、小型の広角レンズを実現することができる。

なお、上述の実施の形態は本技術を具現化するための一例を示したものであり、実施の形態における事項と、特許請求の範囲における発明特定事項とはそれぞれ対応関係を有する。同様に、特許請求の範囲における発明特定事項と、これと同一名称を付した本技術の実施の形態における事項とはそれぞれ対応関係を有する。ただし、本技術は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施の形態に種々の変形を施すことにより具現化することができる。

なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。

なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）凹形状に湾曲した像面を有する撮像素子と、
撮像レンズと
を具備し、
前記撮像レンズは、
最も物体側に配置された負の屈折力を有する最物体側レンズと、
前記物体側に向けた凹面を有し、最も前記像面側に配置された最像面側レンズと、
前記最物体側レンズと前記最像面側レンズとの間に配置された複数のレンズと
から構成される撮像デバイス。
（２）前記複数のレンズのいずれかは、接合レンズである
前記（１）記載の撮像デバイス。
（３）前記複数のレンズのいずれかは、前記最像面側レンズと間に配置された正の屈折力を有する非球面レンズであり、
前記最像面側レンズは、負の屈折力を有する
前記（２）記載の撮像デバイス。
（４）前記最像面側レンズは、メニスカスレンズである
前記（３）記載の撮像デバイス。
（５）前記複数のレンズのいずれかは、前記接合レンズと前記最像面側レンズとの間に配置された非球面レンズであり、
前記最像面側レンズは、正の屈折力を有する
前記（２）記載の撮像デバイス。
（６）前記複数のレンズのうち最も前記物体側のレンズは、負の屈折力を有する負レンズである
前記（１）から（５）のいずれかに記載の撮像デバイス。
（７）前記撮像レンズを介して前記像面に入射する光線の入射角は、３６度を超えない
前記（１）から（６）のいずれかに記載の撮像デバイス。
（８）前記撮像レンズは、実質的にレンズパワーを有さないレンズをさらに備える前記（１）から（７）までのいずれかにに記載の撮像デバイス。
（９）凹形状に湾曲した像面を有する撮像素子と、
撮像レンズと、
前記撮像素子を制御する制御部と
を具備し、
前記撮像レンズは、
最も物体側に配置された負の屈折力を有する最物体側レンズと、
前記物体側に向けた凹面を有し、最も前記像面側に配置された最像面側レンズと、
前記最物体側レンズと前記最像面側レンズとの間に配置された複数のレンズと
から構成される電子装置。
（１０）前記撮像レンズは、実質的にレンズパワーを有さないレンズをさらに備える前記（９）に記載の撮像装置。

１００ 撮像装置
１０１ スキャナ
１１０ 撮像デバイス
１２０ 信号処理部
１３０ 記録部
１４０ 駆動部
１５０ 制御部

Claims (8)

1. 凹形状に湾曲した像面を有する撮像素子と、
   撮像レンズと
   を具備し、
   前記撮像レンズは、
   最も物体側に配置された負の屈折力を有する最物体側レンズと、
   前記物体側に向けた凹面を有し、最も前記像面側に配置された最像面側レンズと、
   前記最物体側レンズと前記最像面側レンズとの間に配置された複数のレンズと
   から構成される撮像デバイス。
2. 前記複数のレンズのいずれかは、接合レンズである
   請求項１記載の撮像デバイス。
3. 前記複数のレンズのいずれかは、前記最像面側レンズと間に配置された正の屈折力を有する非球面レンズであり、
   前記最像面側レンズは、負の屈折力を有する
   請求項２記載の撮像デバイス。
4. 前記最像面側レンズは、メニスカスレンズである
   請求項３記載の撮像デバイス。
5. 前記複数のレンズのいずれかは、前記接合レンズと前記最像面側レンズとの間に配置された非球面レンズであり、
   前記最像面側レンズは、正の屈折力を有する
   請求項２記載の撮像デバイス。
6. 前記複数のレンズのうち最も前記物体側のレンズは、負の屈折力を有する負レンズである
   請求項１記載の撮像デバイス。
7. 前記撮像レンズを介して前記像面に入射する光線の入射角は、３６度を超えない
   請求項１記載の撮像デバイス。
8. 凹形状に湾曲した像面を有する撮像素子と、
   撮像レンズと、
   前記撮像素子を制御する制御部と
   を具備し、
   前記撮像レンズは、
   最も物体側に配置された負の屈折力を有する最物体側レンズと、
   前記物体側に向けた凹面を有し、最も前記像面側に配置された最像面側レンズと、
   前記最物体側レンズと前記最像面側レンズとの間に配置された複数のレンズと
   から構成される電子装置。
   
   

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