JP2017207658A - 撮像装置及びカプセル内視鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】広い波長域で色収差が良好に補正された結像光学系を有する撮像装置及びカプセル内視鏡を提供する。【解決手段】撮像装置は、明るさ絞り、第１のレンズ及び第２のレンズを有する結像光学系と、結像光学系に向けて凹状に湾曲した非平面の受光面を有する撮像部と、を有し、第１のレンズの媒質の部分分散比は、第２のレンズの媒質の部分分散比と異なり、横軸をνｄＬＡ、及び縦軸をθｇＦＬＡとする直交座標系において、θｇＦＬＡ＝α×νｄＬＡ＋βＬＡ（但し、α＝−０．００１６３）で表される直線を設定したときに、以下の条件式（１）で定まる領域と、以下の条件式（２）で定まる領域との両方の領域に、第１のレンズの媒質のθｇＦＬＡ及びνｄＬＡが含まれ、かつ、以下の条件式（３）を満足する。０．６８＜βＬＡ（１）νｄＬＡ＜５０ （２）０＜｜ｆ／Ｒｉｍｇ｜≦１．５ （３）【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置及びカプセル内視鏡に関するものである。

色収差が補正され、湾曲した光学像を形成する光学系として、例えば特許文献１に記載の撮像装置の光学系が提案されている。この光学系は、２枚のレンズで構成された色消しレンズを備えている。この光学系における半画角は３０度である。また、この光学系では、４６０ｎｍから６３０ｎｍの波長域で、色収差が補正されている。

特開２００４−３１２２３９号公報

特許文献１の光学系では、短波長域、例えば、４６０ｎｍよりも短い波長域での色収差の補正が十分でない。そのため、特許文献１の光学系で画角を大きくすると、形成される像は、短波長側の色収差が目立つ像になる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、広い波長域で色収差が良好に補正された結像光学系を有する撮像装置及びカプセル内視鏡を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係る撮像装置は、
軸上光束を決める明るさ絞りと、第１のレンズと、第２のレンズと、を有する結像光学系と、
結像光学系の像側に配置され、結像光学系に向けて凹状に湾曲した非平面の受光面を有する撮像部と、を有し、
第１のレンズの媒質の部分分散比は、第２のレンズの媒質の部分分散比と異なり、
横軸をνｄ_ＬＡ、及び縦軸をθｇＦ_ＬＡとする直交座標系において、
θｇＦ_ＬＡ＝α×νｄ_ＬＡ＋β_ＬＡ（但し、α＝−０．００１６３）で表される直線を設定したときに、
以下の条件式（１）で定まる領域と、以下の条件式（２）で定まる領域との両方の領域に、第１のレンズの媒質のθｇＦ_ＬＡ及びνｄ_ＬＡが含まれ、かつ、
以下の条件式（３）を満足することを特徴とする。
０．６８＜β_ＬＡ （１）
νｄ_ＬＡ＜５０ （２）
０＜｜ｆ／Ｒ_ｉｍｇ｜≦１．５ （３）
ここで、
θｇＦ_ＬＡは、第１のレンズの媒質の部分分散比（ｎｇ_ＬＡ−ｎＦ_ＬＡ）／（ｎＦ_ＬＡ−ｎＣ_ＬＡ）、
νｄ_ＬＡは、第１のレンズの媒質のアッベ数（ｎｄ_ＬＡ−1）／（ｎＦ_ＬＡ−ｎＣ_ＬＡ）、
ｎｄ_ＬＡ、ｎＣ_ＬＡ、ｎＦ_ＬＡ、ｎｇ_ＬＡは、各々ｄ線、Ｃ線、Ｆ線、ｇ線における第１のレンズの媒質の屈折率、
Ｒ_ｉｍｇは、光軸と受光面とが交わる点を面頂点としたとき、面頂点と、結像光学系の最大像高の主光線と受光面とが交わる点と、を含む仮想球面の曲率半径、
ｆは、結像光学系のｄ線での焦点距離、
であり、
結像光学系の焦点距離が可変の場合は、条件式（３）は広角端状態での条件式である。

また、本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係るカプセル内視鏡は、
上述の撮像装置と、
照明部と、結像光学系及び照明部の物体側に配置されたドーム状のカバー部と、を有することを特徴とする。

本発明は、広い波長域で色収差が良好に補正された結像光学系を有する撮像装置及びカプセル内視鏡を提供できるという効果を奏する。

実施例１における撮像装置の断面図と収差図である。 実施例２における撮像装置の断面図と収差図である。 実施例３における撮像装置の断面図と収差図である。 実施例４における撮像装置の断面図と収差図である。 実施例５における撮像装置の断面図である。 実施例５における撮像装置の収差図である。 結像光学系の構造を示す断面図である。 結像光学系の別の構造を示す断面図である。 結像光学系の別の構造を示す断面図である。 結像光学系の別の構造を示す断面図である。 実施例６に係る撮像装置の断面図である。 カプセル内視鏡の概略構成を示す図である。 車載カメラを示す図であって、（ａ）は車外に車載カメラを搭載した例を示す図、（ｂ）は車内に車載カメラを搭載した例を示す図である。

以下に、本発明に係る撮像装置及びカプセル内視鏡の実施形態及び実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態及び実施例によりこの発明が限定されるものではない。

本実施形態の撮像装置は、軸上光束を決める明るさ絞りと、第１のレンズと、第２のレンズと、を有する結像光学系と、結像光学系の像側に配置され、結像光学系に向けて凹状に湾曲した非平面の受光面を有する撮像部と、を有し、第１のレンズの媒質の部分分散比は、第２のレンズの媒質の部分分散比と異なり、横軸をνｄ_ＬＡ、及び縦軸をθｇＦ_ＬＡとする直交座標系において、θｇＦ_ＬＡ＝α×νｄ_ＬＡ＋β_ＬＡ（但し、α＝−０．００１６３）で表される直線を設定したときに、以下の条件式（１）で定まる領域と、以下の条件式（２）で定まる領域との両方の領域に、第１のレンズの媒質のθｇＦ_ＬＡ及びνｄ_ＬＡが含まれ、かつ、以下の条件式（３）を満足することを特徴とする。
０．６８＜β_ＬＡ （１）
νｄ_ＬＡ＜５０ （２）
０＜｜ｆ／Ｒ_ｉｍｇ｜≦１．５ （３）
ここで、
θｇＦ_ＬＡは、第１のレンズの媒質の部分分散比（ｎｇ_ＬＡ−ｎＦ_ＬＡ）／（ｎＦ_ＬＡ−ｎＣ_ＬＡ）、
νｄ_ＬＡは、第１のレンズの媒質のアッベ数（ｎｄ_ＬＡ−1）／（ｎＦ_ＬＡ−ｎＣ_ＬＡ）、
ｎｄ_ＬＡ、ｎＣ_ＬＡ、ｎＦ_ＬＡ、ｎｇ_ＬＡは、各々ｄ線、Ｃ線、Ｆ線、ｇ線における第１のレンズの媒質の屈折率、
Ｒ_ｉｍｇは、光軸と受光面とが交わる点を面頂点としたとき、面頂点と、結像光学系の最大像高の主光線と受光面とが交わる点と、を含む仮想球面の曲率半径、
ｆは、結像光学系のｄ線での焦点距離、
であり、
結像光学系の焦点距離が可変の場合は、条件式（３）は広角端状態での条件式である。

本実施形態の撮像装置は、結像光学系と撮像部とを有する。結像光学系は、軸上光束を決める明るさ絞り、第１のレンズ及び第２のレンズを有する。なお、第１のレンズと第２のレンズの配列については、順番を問わない。第１のレンズは、第２のレンズの物体側に位置しても良いし、第２のレンズの像側に位置しても良い。また、第１のレンズと第２のレンズとは隣り合っていても良いし、第１のレンズと第２のレンズとの間に別のレンズが配置されていても良い。

条件式（１）の下限値を下回ると、二次スペクトル、すなわち、Ｆ線とＣ線とで色消しをしたときに残存するｇ線の収差を十分に補正することが難しくなる。この場合、二次スペクトルにおける倍率色収差の補正、又は、二次スペクトルにおける軸上色収差の補正を十分に行うことが難しくなる。そのため、像の尖鋭性が劣化しやすい。

条件式（１）を満足することで、ｇ線、Ｆ線及びＣ線について、倍率色収差の補正、又は、軸上色収差の補正を十分に行うことができる。その結果、広い波長域で色収差を補正することができる。

条件式（２）を満足すると、第１のレンズが正レンズの場合は、色収差を良好に補正でき、しかも、他の収差も十分に補正することができる。また、第１のレンズが負レンズの場合は、Ｆ線とＣ線との色消しが容易になる。

条件式（３）を満足することで、光学系の小型化と色収差の発生の抑制とを、共に行うことができる。この点について説明する。

例えば、光学系を小型化すると、光学系における正の屈折力が大きくなる。光学系における正の屈折力は、正レンズによってもたらされている。よって、光学系における正の屈折力が大きくなると、正レンズの屈折力も大きくなる。

正レンズの屈折力が大きくなると、色収差の発生量が増大する。色収差の発生を抑制するには、できるだけ分散が小さい媒質を正レンズに使用することが好ましい。このように、色収差の補正の観点から、正レンズに使用できる媒質の分散は、ある程度の大きさに制限される。

選択可能な分散の大きさが制限されると、選択可能な屈折率についても、ある程度の大きさに制限される。媒質の屈折率の大きさは、ペッツバール和の大きさに影響を及ぼす。そのため、正レンズに使用できる媒質の屈折率がある程度の大きさに制限されると、ペッツバール和の大きさを抑制する方法の選択肢が減少する。ペッツバール和の大きさは、像面湾曲の大きさを表している。よって、正レンズに使用できる媒質の屈折率がある程度の大きさに制限されると、像面湾曲を補正する方法の選択肢が減少する。

正レンズに使用できる媒質の屈折率がある程度の大きさに制限されると、媒質の屈折率の大きさを自由に選択することが難しくなる。そのため、像面湾曲を十分に補正できなくなる。この場合、他の方法で、像面湾曲を補正することになる。他の方法としては、レンズ面の曲率を変えて像面湾曲を補正する方法がある。しかしながら、この方法では、コマ収差が著しく悪化する。

条件式（３）は、像面湾曲の発生をある程度許容することを表している。そのため、正レンズに使用できる媒質の屈折率がある程度の大きさに制限されても、無理にレンズ面の曲率を変えて像面湾曲を補正する必要がなくなる。その結果、コマ収差が著しく悪化することがない。また、コマ収差が著しく悪化しないので、他の収差も良好に補正することができる。

また、像面湾曲の発生をある程度許容すると、正レンズと負レンズを組み合わせて像面湾曲を補正する必要がなくなる。よって、光学系を小型化することが可能となる。

条件式（３）を満足することで、光学系の小型化と広い波長域で色収差の発生の抑制とができ、しかも、コマ収差等の諸収差を良好に補正することができる。

このように、条件式（１）、（２）、（３）を満足することで、小型でありながら、広い波長域で色収差が良好に補正された撮像装置を実現することができる。

条件式（１）に代えて、以下の条件式（１−１）を満足すると、より好ましい。
０．６８＜β_ＬＡ＜０．９ （１−１）

条件式（２）に代えて、以下の条件式（２−１）を満足すると、より好ましい。
３＜νd_ＬＡ＜５０ （２−１）

条件式（３）に代えて、以下の条件式（３−１）を満足すると、より好ましい。
０．０５＜｜ｆ／Ｒ_ｉｍｇ｜≦１ （３−１）

結像光学系が単焦点距離光学系の場合、条件式（３）に代えて、以下の条件式（３−２）を満足すると、より好ましい。
０．５＜｜ｆ／Ｒ_ｉｍｇ｜≦１ （３−２）

本実施形態の撮像装置では、上記の直交座標とは別の、横軸をνｄ_ＬＡ、及び縦軸をθｈｇ_ＬＡとする直交座標系において、θｈｇ_ＬＡ＝αｈｇ×νｄ_ＬＡ＋βｈｇ_ＬＡ（但し、αｈｇ＝−０．００２２５）で表される直線を設定したときに、以下の条件式（４）で定まる領域と、以下の条件式（２）で定まる領域との両方の領域に、第１のレンズの媒質のθｈｇ_ＬＡ及びνｄ_ＬＡが含まれることが好ましい。
０．６５＜βｈｇ_ＬＡ （４）
νｄ_ＬＡ＜５０ （２）
ここで、
θｈｇ_ＬＡは、第１のレンズの媒質の部分分散比（ｎｈ_ＬＡ−ｎｇ_ＬＡ）／（ｎＦ_ＬＡ−ｎＣ_ＬＡ）、
ｎｈ_ＬＡは、第１のレンズの媒質のｈ線における屈折率、
である。

条件式（４）の下限値を下回ると、二次スペクトル、すなわち、Ｆ線とＣ線とで色消しをしたときに残存するｈ線の収差を十分に補正することが難しくなる。この場合、二次スペクトルにおける倍率色収差の補正、又は、二次スペクトルにおける軸上色収差の補正を十分に行うことが難しくなる。その結果、像の尖鋭性が劣化しやすい。特に、像の輪郭部において、マゼンタ系の色のにじみが発生しやすい。

条件式（４）を満足することで、ｈ線、Ｆ線及びＣ線について、倍率色収差の補正、又は、軸上色収差の補正を十分に行うことができる。その結果、広い波長域で色収差を補正することができる。

条件式（４）に代えて、次の条件式（４−１）を満足すると、より好ましい。
０．６５＜βｈｇ_ＬＡ＜０．９ （４−１）

本実施形態の撮像装置では、第１のレンズと第２のレンズとは接合されていることが好ましい。

このようにすることで、軸上色収差などの近軸色収差を良好に補正できるだけでなく、高次の色収差や倍率色収差を良好に補正することができる。高次の色収差としては、例えば、球面収差における波長間隔差やコマ収差における波長間隔差がある。

ここで言う波長間隔差とは、２つの波長における収差量の差を指す。波長が複数の場合、波長間隔差は、任意の２つの波長における収差量の差になる。

光学系に入射する前の光線が同一の光線であっても、光学系を通過した後では、分散によって光線は波長ごとに分離する。そのため、複数の光線が撮像部に到達する。光線と撮像面との交点の座標は、各波長で異なる。ある波長の光線の座標を基準にすると、基準となる座標と他の波長の光線の交点の座標との間にズレが生じる。波長間隔差とは、そのズレ量に相当する。

接合では、接合材で２つのレンズを固定する方法や、樹脂を硬化させて２つのレンズを固定する方法を用いれば良い。樹脂を硬化させて２つのレンズを固定する方法については後述する。

第１のレンズにおける部分分散比と第２のレンズにおける部分分散比とを、大きく異なるようにすれば良い。このようにすることで、近軸色収差、高次の色収差及び倍率色収差をより良好に補正することができる。

第１のレンズと第２のレンズを接合することで、製造精度を向上させることもできる。

本実施形態の撮像装置では、第１のレンズは、樹脂レンズであって、第１のレンズは、第２のレンズの屈折面に密着硬化されていることが好ましい。

このようにすることで、面形状誤差および偏心誤差を少なくすることができる。更に、レンズを薄くすることができる。

密着硬化では、紫外線硬化型樹脂のような液状の樹脂を用いれば良い。第１のレンズのレンズ材料としては、例えば、紫外線硬化型樹脂がある。この紫外線硬化型樹脂を、第２のレンズの屈折面に所望量吐出する。これにより、紫外線硬化型樹脂が第２のレンズの屈折面と接触した状態になる。紫外線硬化型樹脂の表面のうち、第２のレンズの屈折面と接触している面が、第１のレンズの一方の屈折面になる。

紫外線硬化型樹脂を挟んで第２のレンズと対向する位置に、金型を配置する。この金型を、紫外線硬化型樹脂に押し付ける。紫外線硬化型樹脂は、金型と第２のレンズとで挟まれた状態になる。この状態で、第２のレンズ側から紫外線を照射する。これにより、紫外線硬化型樹脂が硬化する。

金型は成形面を有する。成形面は、紫外線硬化型樹脂と接触する面である。成形面の形状は、第１のレンズの他方の屈折面の形状と同じである。紫外線硬化型樹脂の表面のうち、成形面と接触している面が、第１のレンズの他方の屈折面になる。

このように、密着硬化では、第２のレンズの屈折面によって第１のレンズの一方の屈折面が形成され、金型の成形面によって第１のレンズの他方の屈折面が形成される。

第１のレンズの材料は、紫外線硬化型樹脂に限られない。硬化の方法も、紫外線の照射に限られない。

本実施形態の撮像装置では、第１のレンズの焦点距離の符号は、第２のレンズの焦点距離の符号と異なることが好ましい。

第２のレンズは、色収差を有している。第２のレンズにおける色収差は、Ｃ線とＦ線との間、Ｃ線とｇ線との間及びＦ線とｇ線との間で発生する。第１のレンズにおいても、第２のレンズと同様の色収差が発生する。そこで、第１のレンズの焦点距離の符号を、第２のレンズの焦点距離の符号と異ならせる。このようにすることで、第１のレンズにおける色収差の発生方向を、第２のレンズにおける色収差の発生方向と逆にすることができる。その結果、第２のレンズにおける色収差を、第１のレンズにおける色収差で略相殺することができる。

本実施形態の撮像装置では、第１のレンズは、少なくとも１つの非球面を有することが好ましい。

このようにすることで、単色の球面収差の補正効果を高めることができる。

高次の色収差に対して大きな影響力を持つ要因として、第１のレンズの分散特性と非球面成分とがある。非球面成分は、非球面が球面からどの程度変位しているかを表す量である。第１のレンズの分散特性および非球面成分は、高次の色収差との間にて、一定の関係を有する。接合面を非球面にすると、分散が異なる２つの媒質で形成された界面が非球面となるため、更に、高次の色収差の補正効果が高くなる。

本実施形態の撮像装置では、第１のレンズの非球面は、面の曲率の絶対値が、光軸から離れるに従い小さくなる非球面であることが好ましい。

このようにすることで、高次の色収差の発生を抑制できる。特に、主光線の高さや各像高におけるマージナル光線の高さが大きくなる位置で、屈折面の曲率の絶対値を小さくすると良い。このようにすることで、高次の色収差の発生を緩和しやすくなる。

本実施形態の撮像装置では、第１のレンズの非球面は、軸上主光線を含む断面上の有効領域内にて変曲点を持つ非球面であることが好ましい。

このようにすることで、軸上主光線を含む断面において、レンズ面の有効領域の内側に変曲点が存在することになる。そのため、高次の色収差の発生をより制御しやすくなる。また、同時に、様々な軸外収差の補正や像面に対する主光線角度を最適化することが容易になる。

ここで言う有効領域とは、レンズ面上における領域のことで、レンズ面を通過する全ての光線によって決まる領域である。レンズ面を通過する全ての光線とは、撮像部における撮像可能な領域に到達し、且つ、結像に寄与する光線である。

高次の色収差とは、諸収差における波長間隔差のことである。諸収差とは、例えば、球面収差、コマ収差、非点収差、像面湾曲及び歪曲収差である。

本実施形態の撮像装置では、第１のレンズよりも物体側に明るさ絞りが配置されることが好ましい。

高次の色収差に対して大きな影響力を持つ別の要因として、第１のレンズの位置と明るさ絞りの位置とがある。第１のレンズの位置と明るさ絞りとの位置関係は、高次の色収差（色のコマ収差や倍率の色収差）と関係する。第１のレンズよりも物体側に明るさ絞りを配置することで、高次の色収差の補正効果を高めることができる。

本実施形態の撮像装置では、結像光学系中のレンズ面のうち、最も像側に位置するレンズ面が像側に凸形状の面であることが好ましい。

本実施形態の撮像装置では、撮像部は、結像光学系に向けて凹状に湾曲した非平面の受光面を持つ。そこで、撮像部に対して、最も像側に位置するレンズ面を像側に凸形状の面にする。このようにすることで、結像光学系おけるレンズの配置が、コンセントリックな配置になる。そのため、非点隔差やコマ収差等の軸外収差の補正を良好に行える。最も像側に位置するレンズ面を像側に凸形状の面にすることは、軸外収差の補正に有利となる。

本実施形態の撮像装置は、以下の条件式（５）を満足することが好ましい。
０≦｜（Ｙ_ｅ／Ｒ_ｅ）−（Ｙ_ｉｍｇ／Ｒ_ｉｍｇ）｜＜０．３ （５）
ここで、
Ｙ_ｅは、結像光学系の最大画角での主光線と結像光学系の最も像側の面とが交わる点の光軸からの距離、
Ｒ_ｅは、結像光学系中のレンズ面のうち最も像側の面の近軸曲率半径、
Ｙ_ｉｍｇは、結像光学系の最大画角での主光線と受光面とが交わる点の光軸からの距離、
Ｒ_ｉｍｇは、光軸と受光面とが交わる点を面頂点としたとき、面頂点と、結像光学系の最大像高の主光線と受光面とが交わる点と、を含む仮想球面の曲率半径、
であり、
結像光学系の焦点距離が可変の場合は、条件式（５）は広角端状態での条件式である。

条件式（５）は、結像光学系中のレンズ面のうち、最も像側に位置するレンズ面の近軸曲率半径と、受光面近傍に設定した仮想球面の曲率半径との適切な比を規定している。

本実施形態の撮像装置では、像面湾曲の発生をある程度許容している。そのため、結像光学系におけるペッツバール像面は、結像光学系に向かって凹状に湾曲している。そして、撮像部の受光面も、結像光学系に向かって凹状に湾曲している。

この場合、ペッツバール像面の形状と受光面の形状とを、一致させることが好ましい。一致させることができない場合は、ペッツバール像面の形状と受光面の形状との乖離が、許容値以下となるようにすることが好ましい。

ペッツバール像面の形状と受光面の形状との乖離が、許容値よりも大きくなると、結像光学系で、非点隔差を補正しなくてはならない。結像光学系では、最も像側に位置するレンズ面で、主光線の高さが高くなる。そのため、条件式（５）を満足することが重要となる。条件式（５）の上限値を上回らないようにすることで、非点隔差の増大を抑制できる。

条件式（５）に代えて、以下の条件式（５−１）を満足することがより好ましい。
０≦｜（Ｙ_ｅ／Ｒ_ｅ）−（Ｙ_ｉｍｇ／Ｒ_ｉｍｇ）｜＜０．１５ （５−１）
これにより、条件式（５）の効果をより一層奏することができる。

本実施形態の撮像装置は、以下の条件式（６）を満足することが好ましい。
０．５＜｜Ｒ_１／Ｒ_ｅ｜≦１．５ （６）
ここで、
Ｒ_１は、結像光学系中のレンズ面のうち最も物体側の面の近軸曲率半径、
Ｒ_ｅは、結像光学系中のレンズ面のうち最も像側の面の近軸曲率半径、
である。

条件式（６）を満足することで、最も物体側に位置するレンズ面の近軸曲率半径と最も像側に位置するレンズ面の近軸曲率半径を、ほぼ同じにすることができる。その結果、球面収差と非点収差を、高いレベルでしかもバランス良く補正できる。このような補正ができると、両収差の発生量の各々は小さくなり、しかも両者の発生量はほぼ等しくなる。

条件式（６）の上限値を上回ると、球面収差の補正が困難になりやすい。条件式（６）の下限値を下回ると、非点収差の補正が困難になりやすい。

条件式（６）に代えて、以下の条件式（６−１）を満足することがより好ましい。
０．６＜｜Ｒ_１／Ｒ_ｅ｜＜１．２ （６−１）
これにより、条件式（６）の効果をより一層奏することができる。

本実施形態の撮像装置は、以下の条件式（７）を満足することが好ましい。
０．５＜Ｌ_１ｅ／ＴＬ （７）
ここで、
Ｌ_１ｅは、結像光学系の光軸上における最も物体側のレンズ面から、結像光学系において、カバーガラスとは異なる面であって、最も受光面側に位置し、空気と隣接する面までの実距離、
ＴＬは、結像光学系の光軸上における最も物体側のレンズ面から受光面までの実距離、
であり、
結像光学系の焦点距離が可変の場合は、条件式（７）は広角端状態での条件式である。

条件式（７）は、結像光学系において最も物体側に位置するレンズ面から所定のレンズ面までの実距離と、結像光学系の最も物体側に位置するレンズ面から受光面までの実距離との適切な比を規定している。所定のレンズ面は、結像光学系において、カバーガラスとは異なる面であって、最も受光面側に位置し、空気と隣接する面である。すなわち、所定のレンズ面は、結像光学系中のレンズ面のうち最も像側に位置するレンズ面である。また、実距離は、結像光学系の光軸上における距離であって、空気換算をしないときの距離ある。

条件式（７）を満足することで、バックフォーカスが短い小型な光学系の撮像装置とすることができるため、より好ましい。

条件式（７）に代えて、以下の条件式（７−１）を満足することがより好ましい。
０．５＜Ｌ_１ｅ／ＴＬ＜０．９６ （７−１）

これにより、条件式（７）の効果をより一層奏することができる。条件式（７−１）の下限値を下回らないようにしてバックフォーカスを短くすることで、光学系の全長短縮に一層有利となる。条件式（７−１）の上限値を上回らないようにしてバックフォーカスを確保することで、光学系部分の小型化に有利となる。

本実施形態の撮像装置は、以下の条件式（８）を満足することが好ましい。
０＜ＰＳ×ｆ＜１ （８）
ここで、
ＰＳは、結像光学系のペッツバール和であり、
ペッツバール和ＰＳは、以下の式で表される。

ここで、
ｉは、結像光学系中の各レンズの物体側からの順番、
ｋは、結像光学系中のレンズの総数、
ｎ_ｉは、ｉ番目のレンズのｄ線での屈折率、
ｆ_ｉは、ｉ番目のレンズのｄ線での焦点距離、
ｆは、結像光学系のｄ線での焦点距離、
であり、
結像光学系の焦点距離が可変の場合は、条件式（８）は広角端状態での条件式である。

条件式（８）を満足することで、さらに像面湾曲の補正と小型化の両立された撮像装置を得ることができ、より好ましい。

条件式（８）に代えて、以下の条件式（８−１）を満足することがより好ましい。
０．０７＜ＰＳ×ｆ＜０．９ （８−１）

本実施形態の撮像装置は、以下の条件式（９）を満足することが好ましい。
ＰＳ×ＥＸＰ＜０ （９）
ここで、
ＰＳは、結像光学系のペッツバール和であり、
ペッツバール和ＰＳは、以下の式で表される。

ここで、
ｉは、結像光学系中の各レンズの物体側からの順番、
ｋは、結像光学系中のレンズの総数、
ｎ_ｉは、ｉ番目のレンズのｄ線での屈折率、
ｆ_ｉは、ｉ番目のレンズのｄ線での焦点距離、
ＥＸＰは、受光面から結像光学系の近軸射出瞳位置までの光軸に沿った距離、であり、近軸射出瞳位置が受光面よりも物体側にある場合の符号を負とし、
結像光学系の焦点距離が可変の場合は、条件式（９）は広角端状態での条件式である。

条件式（９）を満足することで、さらに像面湾曲が補正され、かつ、射出瞳の位置が像面に近い小型な光学系の撮像装置を得ることができる。

条件式（９）に代えて、以下の条件式（９−１）を満足することがより好ましい。
−１．５＜ＰＳ×ＥＸＰ＜０ （９−１）

本実施形態の撮像装置では、上記の直交座標とは別の、横軸をνｄ_ＬＢ、及び縦軸をθｇＦ_ＬＢとする直交座標系において、θｇＦ_ＬＢ＝α×νｄ_ＬＢ＋β_ＬＢ（但し、α＝−０．００１６３）で表される直線を設定したときに、以下の条件式（１０）で定まる領域に、第２のレンズの媒質のθｇＦ_ＬＢ及びνｄ_ＬＢが含まれることが好ましい。
β_ＬＢ＜０．６７ （１０）
ここで、
θｇＦ_ＬＢは、第２のレンズの媒質の部分分散比（ｎｇ_ＬＢ−ｎＦ_ＬＢ）／（ｎＦ_ＬＢ−ｎＣ_ＬＢ）、
νｄ_ＬＢは、第２のレンズの媒質のアッベ数（ｎｄ_ＬＢ−1）／（ｎＦ_ＬＢ−ｎＣ_ＬＢ）、
ｎｄ_ＬＢ、ｎＣ_ＬＢ、ｎＦ_ＬＢ、ｎｇ_ＬＢは、各々ｄ線、Ｃ線、Ｆ線、ｇ線における第２のレンズの媒質の屈折率、
である。

条件式（１０）を満足することで、二次スペクトルによる色収差を良好に補正できる。条件式（１０）の上限値を上回ると、二次スペクトルによる色収差の補正不足が生じやすい。

条件式（１）と条件式（１０）を満足することで、第１のレンズの媒質の部分分散比と第２のレンズの媒質の部分分散比との差を大きくすることができる。その結果、二次スペクトルによる色収差の補正を十分に行うことができる。

条件式（１０）に代えて、以下の条件式（１０−１）を満足することがより好ましい。
０．６０＜β_ＬＢ＜０．６７ （１０−１）

条件式（１０−１）の下限値を下回らないようにすることで、二次スペクトルが補正過剰になることを抑えやすくなる。

本実施形態の撮像装置では、上記の直交座標とは別の、横軸をνｄ_ＬＢ、及び縦軸をθｈｇ_ＬＢとする直交座標系において、θｈｇ_ＬＢ＝αｈｇ×νｄ_ＬＢ＋βｈｇ_ＬＢ（但し、αｈｇ＝−０．００２２５）で表される直線を設定したときに、以下の条件式（１１）で定まる領域に、第２のレンズの媒質のθｈｇ_ＬＢ及びνｄ_ＬＢが含まれることが好ましい。
βｈｇ_ＬＢ＜０．６４ （１１）
ここで、
θｈｇ_ＬＢは、第２のレンズの媒質の部分分散比（ｎｈ_ＬＢ−ｎｇ_ＬＢ）／（ｎＦ_ＬＢ−ｎＣ_ＬＢ）、
ｎｈ_ＬＢは、第２のレンズの媒質のｈ線における屈折率、
である。

条件式（１１）を満足することで、二次スペクトルによる色収差を良好に補正できる。条件式（１１）の上限値を上回ると、二次スペクトルによる色収差の補正不足が生じやすい。

条件式（４）と条件式（１１）を満足することで、第１のレンズの媒質の部分分散比と第２のレンズの媒質の部分分散比との差を大きくすることができる。その結果、マゼンタ系の色における二次スペクトルによる色収差の補正を十分に行うことができる。

条件式（１１）に代えて、以下の条件式（１１−１）を満足することがより好ましい。
０．６０＜βｈｇ_ＬＢ＜０．６４ （１１−１）

条件式（１１−１）の下限値を下回らないようにすることで、二次スペクトルが補正過剰になることを抑えやすくなる。

結像光学系の構成例について説明する。構成例１、３は３つのレンズで構成され、構成例２は２つのレンズで構成されている。

構成例１の結像光学系は、第１のレンズ、第２のレンズ及び第３のレンズを有し、第１のレンズは、第２のレンズと第３のレンズとの間に位置し、第１のレンズ、第２のレンズ及び第３のレンズは、有効領域内にて接合され、第２のレンズと第３のレンズは、有効領域外にて接合されていることが好ましい。

構成例２の結像光学系は、第１のレンズと第２のレンズとを有し、第１のレンズと第２のレンズは有効領域内にて接合され、第２のレンズの物体側レンズ面は、物体側に凸面を向けており、第２のレンズは、有効領域よりも外側に凸部を有し、第２のレンズの凸部は、物体側レンズ面の面頂よりも、物体側に向かって突出していることが好ましい。第２のレンズの物体側レンズ面は、第１のレンズと接している面である。

構成例３の結像光学系は、第１のレンズ、第２のレンズ、第３のレンズ及び環状部材を有し、第１のレンズの外径は、第２のレンズの外径や第３のレンズの外径よりも小さく、第１のレンズと環状部材は、第２のレンズと第３のレンズとの間に位置し、第１のレンズ、第２のレンズ及び第３のレンズは、有効領域内にて接合され、環状部材は、第１のレンズの外側に位置することが好ましい。

構成例１〜３の製造には、樹脂を密着硬化させる方法を用いることができる。この場合、構成例１〜３は、硬化させる前の液状樹脂を維持する手段として適している。

樹脂を密着硬化する方法では、例えば、第１のレンズのレンズ材料として、紫外線硬化型樹脂のような液状の樹脂を用いる。この樹脂を、第２のレンズの屈折面に滴下する。第２のレンズの屈折面で樹脂を保持した状態で、樹脂を金型で挟み込む。そして、第２のレンズ側から紫外線を照射して、樹脂を硬化させる。

樹脂が硬化することで、第１のレンズが形成される。このようにすることで、第１のレンズの形成と、第１のレンズと第２のレンズとの密着を実現することができる。

結像光学系が第３のレンズを有する場合、樹脂を硬化した後、樹脂から金型を分離し、第３のレンズを樹脂に接合すれば良い。このようにすることで、第１のレンズの形成と、第１のレンズ、第２のレンズ及び第３のレンズの密着を実現できる。

結像光学系が第３のレンズを有する場合、樹脂を金型で挟み込む代わりに、第３のレンズで樹脂を挟み込んでも良い。この状態で樹脂を硬化させることで、第１のレンズの形成と、第１のレンズ、第２のレンズ及び第３のレンズの密着を実現できる。この場合、第３のレンズを第１のレンズに接合する必要が無くなる。

本実施形態の撮像装置では、第１のレンズは、エネルギー硬化型樹脂で構成されていることが好ましい。エネルギー硬化型樹脂は、紫外線硬化型樹脂、又は、熱硬化型樹脂であることが好ましい。

実施形態の撮像装置では、第１のレンズは負レンズで、第２のレンズは正レンズであることが好ましい。

実施形態の撮像装置では、第２のレンズはガラスで構成されていることが好ましい。

実施形態の撮像装置では、結像光学系は第３のレンズを有し、第３のレンズは正レンズであることが好ましい。

実施形態の撮像装置では、第３のレンズはガラスで構成されていることが好ましい。

本実施形態の撮像装置では、更に、照明部と、結像光学系の物体側に配置されたカバー部と、を有することが好ましい。

カバー部を配置することで、被写体と結像光学系との距離が近づきすぎないように構成でき、被写体を被写界深度内とすることに有利となる。照明部を有することで、夜間撮影や、空洞内撮影にも有利となる。

本実施形態の撮像装置では、カバー部が、結像光学系と照明部の双方の物体側を覆うドーム状のカバー部であることが好ましい。

このようにすることで、被写体と照明部との距離が近づき過ぎないように構成でき、撮影画像の白とびを軽減できる。

本実施形態のカプセル内視鏡は、上記の撮像装置と、照明部と、結像光学系及び照明部の物体側に配置されたドーム状カバー部と、を有することを特徴とする。

各実施形態の撮像装置は小型化に有利であるため、照明部とドーム状のカバー部を持たせたカプセル内視鏡として構成することが好ましい。

各条件式について、以下のように下限値、または上限値を変更できる。
条件式（３−２）については、以下の通りである。
下限値は、０．５５、更には０．６とすることがより好ましい。
条件式（１０）、（１０−１）について、以下の通りである。
下限値は、０．６２、更には０．６３とすることがより好ましい。
上限値は、０．６６、更には０．６５とすることがより好ましい
条件式（１１）、（１１−１）について、以下の通りである。
下限値は、０．６１、更には０．６２とすることがより好ましい。
上限値は、０．５８、更には０．５７とすることがより好ましい

以下に、本発明のある態様に係る撮像装置、カプセル内視鏡の実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

断面図について説明する。図１、２、３、４において、（ａ）は撮像装置のレンズ断面を示している。図５において、（ａ）は広角端状態の断面図、（ｂ）は中間焦点距離状態の断面図、（ｃ）は望遠端状態の断面図である。

収差図について説明する。図１、２、３、４において、（ｂ）は球面収差（ＳＡ）、（ｃ）は非点収差（ＡＳ）、（ｄ）は歪曲収差（ＤＴ）、（ｅ）は倍率色収差（ＣＣ）を示している。

図６において、（ａ）は広角端における球面収差（ＳＡ）、（ｂ）は広角端における非点収差（ＡＳ）、（ｃ）は広角端における歪曲収差（ＤＴ）、（ｄ）は広角端における倍率色収差（ＣＣ）を示している。（ｅ）は中間焦点距離状態における球面収差（ＳＡ）、（ｆ）は中間焦点距離状態における非点収差（ＡＳ）、（ｇ）は中間焦点距離状態における歪曲収差（ＤＴ）、（ｈ）は中間焦点距離状態における倍率色収差（ＣＣ）を示している。（ｉ）は望遠端における球面収差（ＳＡ）、（ｊ）は望遠端における非点収差（ＡＳ）、（ｋ）は望遠端における歪曲収差（ＤＴ）、（ｌ）は望遠端における倍率色収差（ＣＣ）を示している。

図１（ａ）は、実施例１の撮像装置のレンズ断面を示している。図１（ｂ）〜（ｅ）は、実施例１の撮像装置の収差図を示している。

本実施例の撮像装置の結像光学系は、物体側から順に、両凸正レンズＬ１と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３と、で構成されている。両凸正レンズＬ１、負メニスカスレンズＬ２及び負メニスカスレンズＬ３は接合されている。

両凸正レンズＬ１の物体側に、開口絞りＳが配置されている。受光面（撮像面）Ｉは球面で、物体側に凹状に湾曲している。第１のレンズは、負メニスカスレンズＬ２である。第２のレンズは、負メニスカスレンズＬ３である。

非球面は、両凸正レンズＬ１の物体側面と、負メニスカスレンズＬ２と負メニスカスレンズＬ３との接合面と、負メニスカスレンズＬ３の像側面との３面に設けられている。

図２（ａ）は、実施例２の撮像装置のレンズ断面を示している。図２（ｂ）〜（ｅ）は、実施例２の撮像装置の収差図を示している。

本実施例の撮像装置の結像光学系は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２と、両凸正レンズＬ３と、で構成されている。正メニスカスレンズＬ１、負メニスカスレンズＬ２及び両凸正レンズＬ３は接合されている。

正メニスカスレンズＬ１の物体側に、開口絞りＳが配置されている。受光面（撮像面）Ｉは球面で、物体側に凹状に湾曲している。第１のレンズは、負メニスカスレンズＬ２である。第２のレンズは、両凸正レンズＬ３である。

非球面は、正メニスカスレンズＬ１の物体側面と、正メニスカスレンズＬ１と負メニスカスレンズＬ２との接合面、負メニスカスレンズＬ２と両凸正レンズＬ３との接合面と、両凸正レンズＬ３の像側面との４面に設けられている。

図３（ａ）は、実施例３の撮像装置のレンズ断面を示している。図３（ｂ）〜（ｅ）は、実施例３の撮像装置の収差図を示している。

本実施例の撮像装置の結像光学系は、物体側から順に、両凸正レンズＬ１と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３と、で構成されている。正メニスカスレンズＬ２と負メニスカスレンズＬ３とは接合されている。

両凸正レンズＬ１の物体側に、開口絞りＳが配置されている。受光面（撮像面）Ｉは球面で、物体側に凹状に湾曲している。第１のレンズは、正メニスカスレンズＬ２である。第２のレンズは、負メニスカスレンズＬ３である。

非球面は、両凸正レンズＬ１の両側面と、両凸正レンズＬ１と正メニスカスレンズＬ２の接合面と、正メニスカスレンズＬ２と負メニスカスレンズＬ３との接合面と、負メニスカスレンズＬ３の像側面との５面に設けられている。

図４（ａ）は、実施例４の撮像装置のレンズ断面を示している。図４（ｂ）〜（ｅ）は、実施例４の撮像装置の収差図を示している。

本実施例の撮像装置の結像光学系は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１と、両凸正レンズＬ２と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４と、で構成されている。両凸正レンズＬ２、正メニスカスレンズＬ３及び負メニスカスレンズＬ４は接合されている。

正メニスカスレンズＬ１と両凸正レンズＬ２との間に、開口絞りＳが配置されている。受光面（撮像面）Ｉは球面で、物体側に凹状に湾曲している。第１のレンズは、正メニスカスレンズＬ３である。第２のレンズは、負メニスカスレンズＬ４である。

非球面は、両凸正レンズＬ２の物体側面と、両凸正レンズＬ２と正メニスカスレンズＬ３との接合面と、正メニスカスレンズＬ３と負メニスカスレンズＬ４との接合面と、平凸正レンズＬ４の像側面との４面に設けられている。

図５（ａ）〜（ｃ）は、実施例５の撮像装置のレンズ断面を示す。図６（ａ）〜（ｌ）は、実施例５の撮像装置の収差図を示す。

本実施例の撮像装置の結像光学系は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１のレンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２のレンズ群Ｇ２と、からなる。第１のレンズ群Ｇ１と第２のレンズ群Ｇ２との間に、開口絞りＳが配置されている。

第１のレンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２と、で構成されている。

第２のレンズ群Ｇ２は、両凸正レンズＬ３と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４と、両凹負レンズＬ５と、で構成されている。両凸正レンズＬ３、負メニスカスレンズＬ４及び両凹負レンズＬ５は接合されている。

正メニスカスレンズＬ２と両凸正レンズＬ３との間に、開口絞りＳが配置されている。受光面（撮像面）Ｉは球面で、物体側に凹状に湾曲している。第１のレンズは、負メニスカスレンズＬ４である。第２のレンズは、両凹負レンズＬ５である。

非球面は、負メニスカスレンズＬ１の像側面と、両凸正レンズＬ３の物体側面と、両凸正レンズＬ３と負メニスカスレンズＬ４との接合面と、負メニスカスレンズＬ４と両凹負レンズＬ５との接合面と、両凹負レンズＬ５の像側面との５面に設けられている。

広角端から望遠端へのズーミングの際に、第１のレンズ群Ｇ１は像側に移動した後、物体側に移動し、第２のレンズ群Ｇ２は、物体側に移動する。

各実施例の結像光学系は、接合レンズを有する。接合レンズの構造について説明する。図７は、接合レンズの構造を示す図である。接合レンズＣＬ１は、レンズＬ１、レンズＬ２及びレンズＬ３で構成されている。

レンズＬ１では、周辺部に突起部ＰＬ１が形成されている。レンズＬ３では、周辺部に突起部ＰＬ３が形成されている。突起部ＰＬ１の長さＤＬ１と、突起部ＰＬ３の長さＤＬ３は、共に、レンズＬ２の厚みＤＬ２よりも短い。この場合は、接合によって、接合レンズＣＬ１を製作することができる。

レンズＬ１、レンズＬ２及びレンズＬ３の各々を、射出成形によって製作する。そして、レンズＬ２の両面に接合剤を塗布し、３つのレンズを接合する。このようにすることで、接合レンズＣＬ１を製作することができる。

図８は、接合レンズの別の構造を示す図である。接合レンズＣＬ２は、レンズＬ１、レンズＬ２及びレンズＬ３で構成されている。

レンズＬ３では、周辺部に突起部ＰＬ３が形成されている。突起部ＰＬ３の長さＤＬ３は、レンズＬ２の厚みＤＬ２よりも長い。この場合は、密着硬化によって接合レンズＣＬ２を製作することができる。

レンズＬ１とレンズＬ３の各々を、射出成形によって製作する。次に、レンズ面ＳＬ３に、レンズＬ２のレンズ材料（例えばエネルギー硬化型樹脂など）を所望量吐出する。レンズ面ＳＬ３側には、突起部ＰＬ３が形成されている。よって、レンズ材料は、レンズ面ＳＬ３上に保持される。この状態で、レンズＬ１をレンズ材料に押し付ける。その結果、レンズ面ＳＬ１、レンズ面ＳＬ３及びレンズ材料が密着した状態になる。

続いて、レンズ材料にエネルギーを与える。例えば、レンズ材料が紫外線硬化型樹脂の場合、レンズ材料に紫外線を照射する。紫外線の照射によって、レンズ材料がレンズ面ＳＬ１やレンズ面ＳＬ３と密着した状態で硬化される。このようにすることで、接合レンズＣＬ２を製作することができる。

密着硬化では接合剤は使用されない。しかしながら、接合剤を使用した場合と同じように、接合レンズを製作することができる。

レンズＬ１をレンズ材料に押し付ける代わりに、金型をレンズ材料に押し付けても良い。金型は、レンズ材料と接触する面を有する。この接触面の形状は、レンズ面ＳＬ１の形状と同じになっている。金型をレンズ材料に押し付ける場合について、説明する。

レンズＬ１とレンズＬ３の各々を、射出成形によって製作する。次に、レンズ面ＳＬ３に、レンズＬ２のレンズ材料を所望量吐出する。金型をレンズ材料に押し付けた状態で、レンズ材料を硬化させる。これにより、レンズＬ２が成形される。レンズＬ２の成形が終了したら、金型をレンズＬ２から分離する。レンズＬ１は、レンズＬ２の成形後に、接合剤を用いてレンズＬ２に接合すれば良い。

接合レンズＣＬ２は、接合レンズＣＬ１と同様に製作しても良い。すなわち、３つのレンズを研磨又は射出成形によって製作し、接合剤を用いて３つのレンズを接合しても良い。

図９は、接合レンズの別の構造を示す図である。接合レンズＣＬ３は、レンズＬ１、レンズＬ２、レンズＬ３及び枠部材ＳＰ１で構成されている。この場合、接合と密着硬化のどちらでも、接合レンズＣＬ３を製作することができる。

接合によって接合レンズＣＬ３を製作する場合、レンズＬ１、レンズＬ２及びレンズＬ３の各々を、研磨又は射出成形によって製作する。レンズＬ２を枠部材ＳＰ１に固定した後、レンズＬ２の両面に接合剤を塗布し、３つのレンズを接合すれば良い。

密着硬化によって接合レンズＣＬ３を製作する場合、レンズＬ３に枠部材ＳＰ１を固定する。枠部材ＳＰ１は、図８に示す突起部ＰＬ３と同じ働きをする。よって、密着硬化によって接合レンズＣＬ３を製作することができる。

図１０は、接合レンズの別の構造を示す図である。接合レンズＣＬ４は、レンズＬ１、レンズＬ２、レンズＬ３及び枠部材ＳＰ２で構成されている。この場合、接合と密着硬化のどちらでも、接合レンズＣＬ４を製作することができる。

接合レンズＣＬ４では、枠部材ＳＰ２に、レンズＬ２とレンズＬ３が保持されている。よって、より安定して接合レンズＣＬ４を保持することができる。

実施例６の撮像装置は、図１１に示すように、物体側から順に、両凸正レンズＬ１と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３と、で構成されている。受光面（撮像面）Ｉは球面で、物体側に凹状に湾曲している。両凸正レンズＬ１と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３とで構成される光学系は、実施例１における光学系と同じである。

図１１は、光学部材ＣＧが配置できることを例示する概略図である。そのため、レンズの大きさや位置に対して、光学部材ＣＧの大きさや位置は正確に描かれているわけではない。

光学部材ＣＧは椀状（ドーム状）の部材で、物体側面と像側面は共に曲面になっている。図１１は、物体側面と像側面は共に同じ曲率中心を持つ球面になっているので、光学部材ＣＧの全体形状は、半球になっている。本実施例では、光学部材ＣＧの肉厚、すなわち、物体側面と像側面との間隔は曲率中心に向かう方向にて一定になっている。

光学部材ＣＧには、光を透過する材質が用いられている。よって、被写体からの光は、光学部材ＣＧを通過して、両凸正レンズＬ１に入射する。光学部材ＣＧは、像側面の曲率中心が入射瞳の位置と略一致するように配置されている。よって、光学部材ＣＧによる新たな収差は、ほとんど発生しない。すなわち、実施例６の撮像装置が有する結像光学系の結像性能は、実施例１の撮像装置の結像光学系の結像性能と変わらない。

光学部材ＣＧは、カバーガラスとして機能する。この場合、光学部材ＣＧは、例えば、カプセル内視鏡の外装部に設けられた観察窓に該当する。よって、実施例６の撮像装置は、カプセル内視鏡の光学系に用いることができる。実施例２〜５の撮像装置もカプセル内視鏡の光学系に用いることができる。

以下に、上記各実施例の数値データを示す。面データにおいて、ｒは各レンズ面の曲率半径、ｄは各レンズ面間の間隔、ｎｄは各レンズのｄ線の屈折率、νｄは各レンズのアッベ数、＊印は非球面である。

また、各種データにおいて、ｆは全系の焦点距離、ＦＮＯ．はＦナンバー、ωは半画角、ＩＨは像高、ＢＦはバックフォーカス、ＬＴＬは光学系の全長、バックフォーカスは、最も像側のレンズ面から近軸像面までの距離を空気換算して表したものである。全長は、結像光学系の最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの距離にＢＦ（バックフォーカス）を加えたものである。ＦＬ１、ＦＬ２、ＦＬ３、ＦＬ４及びＦＬ５は、各レンズの焦点距離である。ｆ１とｆ２は、レンズ群の焦点距離である。半画角の単位は度である。全系の焦点距離、レンズ群の焦点距離及びレンズの焦点距離は、いずれもｄ線での焦点距離である。

また、非球面形状は、光軸方向をｚ、光軸に直交する方向をｙにとり、円錐係数をｋ、非球面係数をＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２…としたとき、次の式で表される。
ｚ＝（ｙ²／ｒ）／［１＋｛１−（１＋ｋ）（ｙ／ｒ）²｝^1/2］
＋Ａ４ｙ⁴＋Ａ６ｙ⁶＋Ａ８ｙ⁸＋Ａ１０ｙ¹⁰＋Ａ１２ｙ¹²＋…
また、「Ｅ−ｎ」（ｎは整数）は、「１０^−ｎ」を示している。なお、これら諸元値の記号は後述の実施例の数値データにおいても共通である。

数値実施例１
単位 ｍｍ

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1(絞り) ∞ 0.00
2* 1.999 2.04 1.49700 81.54
3 -1.630 0.30 1.63387 23.38
4* -1.906 0.50 1.68948 31.02
5* -3.062 1.89
像面 -4.111

非球面データ
第２面
k=0.224
A4=-7.12218e-03,A6=-1.83811e-03
第４面
k=-0.743
A4=-2.63663e-01,A6=2.46286e-01,A8=-1.06551e-01
第５面
k=-1.718
A4=5.62017e-03,A6=1.95319e-03,A8=2.31464e-03

各種データ
ｆ 3.29
FNO. 1.81
2ω 70.0
LTL 4.7
BF 1.89

fL1 2.22072
fL2 -30.7044
fL3 -8.8993

数値実施例２
単位 ｍｍ

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1(絞り) ∞ 0.00
2* 2.374 1.84 1.49700 81.54
3* 6.850 0.30 1.63387 23.38
4* 1.549 2.45 1.74320 49.29
5* -7.047 1.03
像面 -4.664

非球面データ
第２面
k=-1.134
A4=8.67770e-03,A6=-9.92460e-04,A8=1.15814e-03
第３面
k=2.721
A4=1.08845e-02,A6=-2.12218e-02
第４面
k=-1.754
A4=-4.11515e-02,A6=2.70527e-02,A8=-7.55573e-03
第５面
k=-43.536
A4=-4.97411e-04,A6=3.08807e-03,A8=-4.63179e-05

各種データ
ｆ 3.26
FNO. 1.81
2ω 70.0
LTL 5.62
BF 1.03

fL1 6.43058
fL2 -3.22768
fL3 1.94473

数値実施例３
単位 ｍｍ

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1(絞り) ∞ 0.00
2* 2.108 1.67 1.49700 81.54
3* -1.372 0.05
4* -1.247 0.30 1.63387 23.38
5* -1.147 0.50 1.68948 31.02
6* -2.255 2.13
像面 -4.377

非球面データ
第２面
k=-1.183
A4=4.82992e-03,A6=7.27948e-03,A8=-1.01893e-02
第３面
k=-1.251
A4=9.05011e-02,A6=-6.32413e-02,A8=-9.77958e-03
第４面
k=-0.174
A4=1.50072e-01,A6=-2.23850e-02,A8=3.63989e-03
第５面
k=-5.311
A4=-1.10811e-01,A6=8.05052e-02,A8=-1.12041e-01
第６面
k=-2.916
A4=1.66386e-02,A6=3.46597e-03,A8=2.78824e-03

各種データ
ｆ 3.25
FNO. 1.80
2ω 70.0
LTL 4.64
BF 2.13

fL1 1.98813
fL2 10.4353
fL3 -4.15413

数値実施例４
単位 ｍｍ

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1 3.220 1.00 1.80610 40.92
2 5.456 0.51
3(絞り) ∞ 0.00
4* 4.936 1.64 1.67790 54.89
5* -0.664 0.30 1.63387 23.38
6* -0.500 1.19 1.68948 31.02
7* -2.855 1.23
像面 -4.140

非球面データ
第４面
k=0.036
A4=-7.49616e-03,A6=2.14495e-03,A8=-8.90755e-04,A10=-4.67383e-04
第５面
k=-1.037
A4=8.31945e-02,A6=3.84178e-01,A8=-6.71274e-01,A10=2.58970e-01
第６面
k=-0.963
A4=2.67657e-01,A6=7.47865e-02,A8=-3.11120e-01,A10=1.29976e-01
第７面
k=-5.786
A4=-3.27650e-03,A6=-1.52645e-03,A8=1.15111e-03,A10=-1.58715e-04

各種データ
ｆ 3.31
FNO. 1.48
2ω 70.0
LTL 5.87
BF 1.23

fL1 8.07337
fL2 0.975402
fL3 1.844
fL4 -1.10164

数値実施例５
単位 ｍｍ

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1 280.642 1.10 1.80625 40.91
2* 4.524 1.42
3 7.690 3.73 2.00069 25.46
4 15.841 可変
5(絞り) ∞ -0.50
6* 3.744 4.00 1.49700 81.54
7* -10.813 0.50 1.63387 23.38
8* -12.855 4.00 1.68948 31.02
9* 400.588 可変
10 ∞ 0.50 1.51633 64.14
11 ∞ 1.00
像面 -65.361

非球面データ
第２面
k=-1.054
A4=6.55457e-04,A6=6.58358e-06,A8=-2.46289e-07,A10=2.78647e-09
第６面
k=-0.046
A4=-8.80173e-05,A6=-5.58790e-05,A8=1.71697e-05,A10=-1.02603e-07
第７面
k=25.043
A4=-1.65043e-02,A6=5.74313e-03,A8=-1.33500e-03,A10=1.03147e-04
第８面
k=-20.000
A4=2.70164e-04,A6=-1.54152e-02,A8=2.73175e-03,A10=-1.67175e-04
第９面
k=0.000
A4=4.26655e-04,A6=-1.52933e-04,A8=3.30331e-05,A10=-1.04529e-06

ズームデータ
ＷＥ ＳＴ ＴＥ
f 5.00 10.01 14.81
FNO. 3.31 4.45 5.54
2ω 82.84 42.65 28.86
IH 3.80 3.80 3.80
LTL 33.95 28.92 29.74
BF 6.46 10.29 13.98

d4 13.24 4.39 1.51
d9 5.11 8.95 12.74

各種データ
fL1 -5.71268
fL2 12.1556
fL3 6.15758
fL4 -118.626
fL5 -17.9944

各群焦点距離
f1=-10.75 f2=8.24

次に、各実施例における条件式の値を以下に示す。
(1) β_LA
(2) νd_LA
(3) |f/R_img|
(4) βhg_LA
(5) |(Y_e/R_e)-(Y_img/R_img)|
(6) |R₁/R_e|
(7) L_1e/TL
(8) PS×f
(9) PS×EXP
(10) β_LB
(11) βhg_LB

実施例１ 実施例２ 実施例３ 実施例４ 実施例５
(1) 0.71 0.71 0.71 0.71 0.71
(2) 23.38 23.38 23.38 23.38 23.38
(3) 0.80 0.70 0.74 0.80 0.08
(4) 0.67 0.67 0.67 0.67 0.67
(5) 0.12 0.20 0.02 0.01 0.06
(6) 0.65 0.34 0.94 1.13 0.70
(7) 0.60 0.82 0.54 0.79 0.81
(8) 0.84 0.76 0.82 0.88 0.09
(9) -1.15 -1.27 -1.14 -1.16 -0.19
(10) 0.65 0.63 0.65 0.65 0.65
(11) 0.60 0.57 0・60 0.60 0.60

また、各実施例における部分分散比の値を以下に示す。
実施例１ 実施例２ 実施例３ 実施例４ 実施例５
θgF_LA 0.668 0.668 0.668 0.668 0.668
θgF_LB 0.5987 0.5529 0.5987 0.5987 0.5987
θhg_LA 0.622 0.622 0.622 0.622 0.622
θhg_LB 0.5304 0.4632 0.5304 0.5304 0.5304

図１２は、実施例に係るカプセル内視鏡の概略構成を示す。カプセル内視鏡１００は、カプセルカバー１０１と透明カバー１０２とを有する。カプセルカバー１０１と透明カバー１０２とによって、カプセル内視鏡１００の外装部が構成されている。

カプセルカバー１０１は、略円筒形状の中央部と、略椀形状の底部と、で構成されている。透明カバー１０２は、中央部を挟んで、底部と対向する位置に配置されている。透明カバー１０２は、略椀形状（ドーム状）の透明部材によって構成されている。カプセルカバー１０１と透明カバー１０２とは、互いに水密的に連設されている。

カプセル内視鏡１００の内部には、結像光学系１０３と、照明部１０４と、撮像素子１０５と、駆動制御部１０６と、信号処理部１０７と、を備えている。透明カバー１０２は、結像光学系１０３と照明部１０４の双方の前面を同時に覆う位置に配置されている。なお、図示しないが、カプセル内視鏡１００の内部には、受電手段と送信手段が設けられている。

照明部１０４からは、照明光が出射する。照明光は透明カバー１０２を通過して、被写体に照射される。被写体からの光は、結像光学系１０３に入射する。結像光学系１０３によって、像位置に被写体の光学像が形成される。

光学像は、撮像素子１０５で撮像される。撮像素子１０５の駆動と制御は、駆動制御部１０６で行われる。また、撮像素子１０５からの出力信号は、必要に応じて、信号処理部１０７で処理される。

ここで、結像光学系１０３には、例えば、上述の実施例１の撮像装置が有する光学系が用いられている。よって、良好な光学性能の光学像が形成される。また、光学像は、物体側に凹状に湾曲した像になっている。

撮像素子１０５の受光面（撮像面）は、物体側に凹状に湾曲している。また、受光面（撮像面）の曲率半径は、光学像の曲率半径と同じになっている。そのため、良好な光学性能で撮像した画像でありながら、中心から周辺まで鮮明な画像を取得することができる。

図１３は、撮像装置の別の例である。この例は、車載カメラである。図１３（ａ）は、車外に車載カメラを搭載した例を示す図である。図１３（ｂ）は、車内に車載カメラを搭載した例を示す図である。

図１３（ａ）に示すように、車載カメラ２０１は、自動車２００のフロントグリルに設けられている。車載カメラ２０１は、結像光学系と撮像素子を備えている。

車載カメラ２０１の結像光学系には、例えば、上述の実施例１の撮像装置が有する光学系が用いられている。よって、広い範囲の光学像が形成される。また、撮像素子の受光面（撮像面）は、物体側に凹状に湾曲している。そして、受光面（撮像面）の曲率半径は、光学像の曲率半径と同じになっている。そのため、広い範囲を撮像した画像でありながら、中心から周辺まで鮮明な画像を取得することができる。

図１３（ｂ）に示すように、車載カメラ２０１は、自動車２００の天井近傍に設けられている。車載カメラ２０１の作用効果は、既に説明したとおりである。

車載カメラ２０１は、室外であれば、各コーナやヘッド部のポールの頂部に配置しても良い。また、室内であれば、バックミラーの近傍に配置しても良い。

また、上述の各発明は複数を同時に満足することで、小型化、高性能化、広画角化など、それぞれの効果をより確実にでき好ましい。

以上、本発明の種々の実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態のみに限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、これら実施形態の構成を適宜組合せて構成した実施形態も本発明の範疇となるものである。

以上のように、本発明は、光学系のペッツバール和を小さくする必要が無く、色収差の補正にも有利であり、レンズ枚数の低減や小型化も行い易く、良好な光学性能が得られる結像光学系を有する撮像装置及びカプセル内視鏡に有用である。

Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５ レンズ
Ｇ１、Ｇ２ レンズ群
Ｓ 明るさ絞り
Ｆ１ 平行平板
Ｉ 受光面（撮像面、像面）
ＣＧ 光学部材
Ｓ１ 光学面
ＡＸ 光軸
１００ カプセル内視鏡
１０１ カプセルカバー
１０２ 透明カバー
１０３ 結像光学系
１０４ 照明部
１０５ 撮像素子
１０６ 駆動制御部
１０７ 信号処理部
２００ 自動車
２０１ 車載カメラ

Claims (20)

1. 軸上光束を決める明るさ絞りと、第１のレンズと、第２のレンズと、を有する結像光学系と、
   前記結像光学系の像側に配置され、前記結像光学系に向けて凹状に湾曲した非平面の受光面を有する撮像部と、を有し、
   前記第１のレンズの媒質の部分分散比は、前記第２のレンズの媒質の部分分散比と異なり、
   横軸をνｄ_ＬＡ、及び縦軸をθｇＦ_ＬＡとする直交座標系において、
   θｇＦ_ＬＡ＝α×νｄ_ＬＡ＋β_ＬＡ（但し、α＝−０．００１６３）で表される直線を設定したときに、
   以下の条件式（１）で定まる領域と、以下の条件式（２）で定まる領域との両方の領域に、前記第１のレンズの媒質のθｇＦ_ＬＡ及びνｄ_ＬＡが含まれ、かつ、
   以下の条件式（３）を満足することを特徴とする撮像装置。
   ０．６８＜β_ＬＡ （１）
   νｄ_ＬＡ＜５０ （２）
   ０＜｜ｆ／Ｒ_ｉｍｇ｜≦１．５ （３）
   ここで、
   θｇＦ_ＬＡは、前記第１のレンズの媒質の部分分散比（ｎｇ_ＬＡ−ｎＦ_ＬＡ）／（ｎＦ_ＬＡ−ｎＣ_ＬＡ）、
   νｄ_ＬＡは、前記第１のレンズの媒質のアッベ数（ｎｄ_ＬＡ−1）／（ｎＦ_ＬＡ−ｎＣ_ＬＡ）、
   ｎｄ_ＬＡ、ｎＣ_ＬＡ、ｎＦ_ＬＡ、ｎｇ_ＬＡは、各々ｄ線、Ｃ線、Ｆ線、ｇ線における前記第１のレンズの媒質の屈折率、
   Ｒ_ｉｍｇは、前記光軸と前記受光面とが交わる点を面頂点としたとき、前記面頂点と、前記結像光学系の最大像高の主光線と前記受光面とが交わる点と、を含む仮想球面の曲率半径、
   ｆは、前記結像光学系のｄ線での焦点距離、
   であり、
   前記結像光学系の焦点距離が可変の場合は、前記条件式（３）は広角端状態での条件式である。
2. 前記直交座標とは別の、横軸をνｄ_ＬＡ、及び縦軸をθｈｇ_ＬＡとする直交座標系において、
   θｈｇ_ＬＡ＝αｈｇ×νｄ_ＬＡ＋βｈｇ_ＬＡ（但し、αｈｇ＝−０．００２２５）で表される直線を設定したときに、
   以下の条件式（４）で定まる領域と、以下の条件式（２）で定まる領域との両方の領域に、前記第１のレンズの媒質のθｈｇ_ＬＡ及びνｄ_ＬＡが含まれることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
   ０．６５＜βｈｇ_ＬＡ （４）
   νｄ_ＬＡ＜５０ （２）
   ここで、
   θｈｇ_ＬＡは、前記第１のレンズの媒質の部分分散比（ｎｈ_ＬＡ−ｎｇ_ＬＡ）／（ｎＦ_ＬＡ−ｎＣ_ＬＡ）、
   ｎｈ_ＬＡは、前記第１のレンズの媒質のｈ線における屈折率、
   である。
3. 前記第１のレンズと前記第２のレンズとは接合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。
4. 前記第１のレンズは、樹脂レンズであって、
   前記第１のレンズは、前記第２のレンズの屈折面に密着硬化されていることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
5. 前記第１のレンズの焦点距離の符号は、前記第２のレンズの焦点距離の符号と異なることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 前記第１のレンズは、少なくとも１つの非球面を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の撮像装置。
7. 前記第１のレンズの前記非球面は、面の曲率の絶対値が、光軸から離れるに従い小さくなる非球面であることを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
8. 前記第１のレンズの前記非球面は、軸上主光線を含む断面上の有効領域内にて変曲点を持つ非球面であることを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
9. 前記第１のレンズよりも物体側に前記明るさ絞りが配置されることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の撮像装置。
10. 前記結像光学系中のレンズ面のうち、最も像側に位置するレンズ面が像側に凸形状の面であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の撮像装置。
11. 以下の条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の撮像装置。
    ０≦｜（Ｙ_ｅ／Ｒ_ｅ）−（Ｙ_ｉｍｇ／Ｒ_ｉｍｇ）｜＜０．３ （５）
    ここで、
    Ｙ_ｅは、前記結像光学系の最大画角での主光線と前記結像光学系の最も像側の面とが交わる点の光軸からの距離、
    Ｒ_ｅは、前記結像光学系中のレンズ面のうち最も像側の面の近軸曲率半径、
    Ｙ_ｉｍｇは、前記結像光学系の最大画角での主光線と前記受光面とが交わる点の光軸からの距離、
    Ｒ_ｉｍｇは、前記光軸と前記受光面とが交わる点を面頂点としたとき、前記面頂点と、前記結像光学系の最大像高の主光線と前記受光面とが交わる点と、を含む仮想球面の曲率半径、
    であり、
    前記結像光学系の焦点距離が可変の場合は、前記条件式（５）は広角端状態での条件式である。
12. 以下の条件式（６）を満足することを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の撮像装置。
    ０．５＜｜Ｒ_１／Ｒ_ｅ｜≦１．５ （６）
    ここで、
    Ｒ_１は、前記結像光学系中のレンズ面のうち最も物体側の面の近軸曲率半径、
    Ｒ_ｅは、前記結像光学系中のレンズ面のうち最も像側の面の近軸曲率半径、
    である。
13. 以下の条件式（７）を満足することを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の撮像装置。
    ０．５＜Ｌ_１ｅ／ＴＬ （７）
    ここで、
    Ｌ_１ｅは、前記結像光学系の光軸上における最も物体側のレンズ面から、前記結像光学系において、カバーガラスとは異なる面であって、最も前記受光面側に位置し、空気と隣接する面までの実距離、
    ＴＬは、前記結像光学系の光軸上における前記最も物体側のレンズ面から前記受光面までの実距離、
    であり、
    前記結像光学系の焦点距離が可変の場合は、前記条件式（７）は広角端状態での条件式である。
14. 以下の条件式（８）を満足することを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の撮像装置。
    ０＜ＰＳ×ｆ＜１ （８）
    ここで、
    ＰＳは、前記結像光学系のペッツバール和であり、
    前記ペッツバール和ＰＳは、以下の式で表される。
    

    

    ここで、
    ｉは、前記結像光学系中の各レンズの物体側からの順番、
    ｋは、前記結像光学系中のレンズの総数、
    ｎ_ｉは、ｉ番目のレンズのｄ線での屈折率、
    ｆ_ｉは、ｉ番目のレンズのｄ線での焦点距離、
    ｆは、前記結像光学系のｄ線での焦点距離、
    であり、
    前記結像光学系の焦点距離が可変の場合は、前記条件式（８）は広角端状態での条件式である。
15. 以下の条件式（９）を満足することを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載の撮像装置。
    ＰＳ×ＥＸＰ＜０ （９）
    ここで、
    ＰＳは、前記結像光学系のペッツバール和であり、
    前記ペッツバール和ＰＳは、以下の式で表される。
    

    

    ここで、
    ｉは、前記結像光学系中の各レンズの物体側からの順番、
    ｋは、前記結像光学系中のレンズの総数、
    ｎ_ｉは、ｉ番目のレンズのｄ線での屈折率、
    ｆ_ｉは、ｉ番目のレンズのｄ線での焦点距離、
    ＥＸＰは、前記受光面から前記結像光学系の近軸射出瞳位置までの光軸に沿った距離、であり、前記近軸射出瞳位置が前記受光面よりも物体側にある場合の符号を負とし、
    前記結像光学系の焦点距離が可変の場合は、前記条件式（９）は広角端状態での条件式である。
16. 前記直交座標とは別の、横軸をνｄ_ＬＢ、及び縦軸をθｇＦ_ＬＢとする直交座標系において、
    θｇＦ_ＬＢ＝α×νｄ_ＬＢ＋β_ＬＢ（但し、α＝−０．００１６３）で表される直線を設定したときに、
    以下の条件式（１０）で定まる領域に、前記第２のレンズの媒質のθｇＦ_ＬＢ及びνｄ_ＬＢが含まれることを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載の撮像装置。
    β_ＬＢ＜０．６７ （１０）
    ここで、
    θｇＦ_ＬＢは、前記第２のレンズの媒質の部分分散比（ｎｇ_ＬＢ−ｎＦ_ＬＢ）／（ｎＦ_ＬＢ−ｎＣ_ＬＢ）、
    νｄ_ＬＢは、前記第２のレンズの媒質のアッベ数（ｎｄ_ＬＢ−1）／（ｎＦ_ＬＢ−ｎＣ_ＬＢ）、
    ｎｄ_ＬＢ、ｎＣ_ＬＢ、ｎＦ_ＬＢ、ｎｇ_ＬＢは、各々ｄ線、Ｃ線、Ｆ線、ｇ線における前記第２のレンズの媒質の屈折率、
    である。
17. 前記直交座標とは別の、横軸をνｄ_ＬＢ、及び縦軸をθｈｇ_ＬＢとする直交座標系において、
    θｈｇ_ＬＢ＝αｈｇ×νｄ_ＬＢ＋βｈｇ_ＬＢ（但し、αｈｇ＝−０．００２２５）で表される直線を設定したときに、
    以下の条件式（１１）で定まる領域に、前記第２のレンズの媒質のθｈｇ_ＬＢ及びνｄ_ＬＢが含まれることを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項に記載の撮像装置。
    βｈｇ_ＬＢ＜０．６４ （１１）
    ここで、
    θｈｇ_ＬＢは、前記第２のレンズの媒質の部分分散比（ｎｈ_ＬＢ−ｎｇ_ＬＢ）／（ｎＦ_ＬＢ−ｎＣ_ＬＢ）、
    ｎｈ_ＬＢは、前記第２のレンズの媒質のｈ線における屈折率、
    である。
18. 更に、照明部と、前記結像光学系の物体側に配置されたカバー部と、を有することを特徴とする請求項１から１７のいずれか１項に記載の撮像装置。
19. 前記カバー部が、前記結像光学系と前記照明部の双方の物体側を覆うドーム状のカバー部であることを特徴とする請求項１８に記載の撮像装置。
20. 請求項１から１９のいずれか１項に記載の撮像装置と、
    前記照明部と、前記結像光学系及び照明部の物体側に配置されたドーム状カバー部と、を有することを特徴とするカプセル内視鏡。

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