JPH08160339A - 電子撮像光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 カバーガラスの側面で反射した視野外フレア
光線が実使用撮像部に入射することで発生するフレア
を、光学系の全長を長くすることなくその外径の大きさ
もほぼ不変の状態で、容易且つ確実に抑制し得る電子撮
像光学系を提供すること。 【構成】 本発明の光学系は、撮像素子４と、その撮像
素子４の保護用カバーガラス１とを備えた電子撮像光学
系において、撮像素子４の実使用撮像部２の外周方向端
２ａとカバーガラス１の側面との間に間隔を形成し、特
定方向で発生しカバーガラス１の入射面を通過しカバー
ガラス１の側面に入射する視野外フレア光線のうち最も
光軸に近い部分を通過する光線がカバーガラス１の側面
で反射して撮像素子４に入射する際の入射位置が前記間
隔の位置とほぼ一致するように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、撮像素子を備えた電子
撮像光学系に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、撮像素子を使用した電子撮像光学
系が普及してきている。その電子撮像光学系には、一般
に、対物光学系の出射側に撮像素子が配置されている。
そして、この撮像素子の基板上には撮像素子チップが設
けられており、更に、このチップ上に形成された有効撮
像部の前面には、保護用カバーガラスが配置されてい
る。このような光学系において、対物光学系を通して入
射する光線のうち、保護用カバーガラスの側面に向かう
光線は、その面で反射して、撮像素子が実際に像を得る
ために使用している有効撮像部の一部分（実使用撮像
部）に到達してフレアを発生する。従来の光学系では、
このフレアによる不具合を、前記カバーガラスを大きく
することにより解決していた。

【０００３】更に、電子撮像光学系の小型化が要求され
る内視鏡の分野では、前記フレアを防止するために、カ
バーガラスの側面で反射して撮像素子の実使用撮像部に
有害光線が入射するのを防ぐ手段として、例えば、特開
昭６３−４６１２９号公報に開示された発明がある。こ
れは、カバーガラスの側面で反射して撮像素子の実使用
撮像部へ有害光線が入射することを防止する手段とし
て、カバーガラスの側面に黒色膜を形成したり、カバー
ガラスの表面の一部分に不透明な板を設ける等、遮光手
段を設けて実使用撮像部に視野外フレア光線が入射する
のを防止したものである。又、特開平５−７５９３４号
公報では、カバーガラスの側面やその表面に反射防止部
材を設けて、実使用撮像部に視野外フレア光線が入射し
ないようにしたものが提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
６３−４６１２９号公報に記載された光学系では遮光手
段が設けられていたり、特開平５−７５９３４号公報に
記載された光学系では薄膜，遮光板又は反射防止部材等
が別途必要になったりして部品数の増加を招いていた。
又、これに伴い製造工程における作業も増加するため、
作業効率も悪く、コストアップの要因となっていた。更
に、光学部材に膜を施すとこの膜の剥離が生じる可能性
もある。このような不具合が発生すると、フレア光線は
反射して実使用撮像部に入射してしまうため、フレア防
止の確実性に欠ける。又、仮に前記膜が剥離せずに完全
な状態であったとしても、このような膜では視野外フレ
ア光線の反射を１００％抑制することはできないため、
強い光が入射するとその何％かが反射してフレアを発生
してしまう。又、カバーガラスの外形を大きくすると、
かかる光学系が搭載されている撮像装置自体も大型化し
てしまうため、特に内視鏡のような外形寸法を厳しく制
限される製品には不適である。

【０００５】そこで、本発明は、上記のような従来技術
の有する問題点に鑑みなされたもので、カバーガラスの
側面で反射した視野外フレア光線が実使用撮像部に入射
することで発生するフレアを、光学系の全長を長くする
ことなくその外径の大きさもほぼ不変の状態で、容易且
つ確実に抑制して良好な観察像が得られる安価な電子撮
像光学系を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明による電子撮像光学系は、撮像素子と、こ
の撮像素子の保護用カバーガラスとを備えた電子撮像光
学系において、前記撮像素子の実使用撮像部の外周方向
端と前記カバーガラス側面との間に間隔を形成し、特定
方向で発生し前記カバーガラス入射面を通過しそのカバ
ーガラス側面に入射する視野外フレア光線のうち最も光
軸に近い部分を通過する光線が前記カバーガラス側面で
反射して前記撮像素子に入射する際の入射位置が前記間
隔の位置と一致するようにしたことを特徴とする。更
に、本発明の光学系は、撮像素子と、この撮像素子の保
護用カバーガラスとを備えた電子撮像光学系において、
前記カバーガラスの側面で反射した視野外フレア光線
が、実使用撮像部に入射しないように、前記カバーガラ
スの厚さを薄く形成したことを特徴としている。

【０００７】

【作用】一般に、固体撮像素子（ＣＣＤ）では、その撮
像部の前面に保護用カバーガラスが設けられているが、
このカバーガラスの中心と前記撮像部の中心とは必ずし
も一致しているわけではない。例えば、図３（ａ）及び
（ｂ）はビデオ内視鏡で用いられているＣＣＤイメージ
センサの正面図及び側面図であるが、このように、実使
用撮像部（入射光を光電変換する部分）２の他に、実使
用撮像部２で生じた電荷を検出するための転送部１５等
が備えられているため、実使用撮像部２の中心とＣＣＤ
の基板３の中心とはずれている。よって、この実使用撮
像部２の上に基板３と同等の大きさのカバーガラス１を
載せると、実使用撮像部２の外周方向端（縁）２ａから
カバーガラス１の側面までの距離は、当然その外周上の
位置により違いを生じることになる。図５に示したＣＣ
Ｄでは、上側では実使用撮像部２の外周方向端２ａから
カバーガラス１の側面までの距離が長く、両サイド及び
下側ではほぼ等距離でその上側よりも短くなっている。
内視鏡では、図１に示すように、照明系と撮像系とが内
視鏡の先端部に併置され、夫々が固定されているので、
物体に向けて照明系から出射される光の角度が決まって
おり、有害光が撮像系に入射してくる方向もほぼ特定さ
れている。従って、ＣＣＤの配置位置と有害光が入射し
てくる方向との関係を適切に設定すれば、前記有害光が
撮像部に入射するのを防ぐことができる。

【０００８】従来の光学系の場合、図１８に示すよう
に、図示しない対物レンズを透過してカバーガラス１の
側面に向けて入射する視野外フレア光線ａ，ｂは、夫々
カバーガラス１の側面の点ｒ_a ，ｒ_b で反射されて実使
用撮像部２に到達してしまう。しかしながら、本発明の
光学系によれば、図１５に示すように、撮像素子４の基
板３上のカバーガラス１の側面と実使用撮像部２との間
に間隔を形成し、この間隔に視野外フレア光線を入射さ
せて、視野外フレア光線が実使用撮像部２に入射しない
ように構成されている。従って、同図に示すｂ’のよう
な経路で入射した視野外フレア光線は、カバーガラス１
の側面の点ｒ_b ’での反射が起こらなくなり、又、ａ’
のような経路で入射した視野外フレア光線は、カバーガ
ラス１の側面の点ｒ_a ’で反射した後、直接基板３に到
達するようになり、前記視野外フレア光線が実使用撮像
部２に入射するのを阻止することができる。又、本発明
の光学系は、新規部材を用いずに従来と全く同じ部品を
用いて構成されているため、コスト面でも従来のものと
同等であり、又、その光学系の外径も従来のものより大
きくなるようなこともない。

【０００９】又、本発明の光学系では、対物レンズを透
過してカバーガラス１の側面に入射する視野外フレア光
線は、カバーガラス１の厚さを薄くすることによって
も、カバーガラス１の側面で反射した視野外フレア光線
が、実使用撮像部２に入射しないようにできるため、フ
レアの軽減又は防止が可能になる。これは、ＣＣＤの実
使用撮像部２の中心とカバーガラス１の中心との位置関
係は特に問題とはならず、図１６に示すように、カバー
ガラス１の厚さを薄くすることにより実使用撮像部２に
入射する有害光を減少させることができる。又、このよ
うに構成した光学系でも、従来のものと全く同数の部品
数しか使用されていないため、コスト面でも従来の光学
系とほぼ同様であり、又、外径の大きさも従来のものと
同等に設定することができる。

【００１０】更に、本発明の光学系において外径の小型
化を図るためには、図１７に示すように、カバーガラス
１の厚さをＸ，視野外フレア光線ａ’のカバーガラス前
面での入射位置からカバーガラス１の側面までの垂直方
向の距離をＹ，実使用撮像部２の外周方向端２ａと前記
カバーガラス１の側面との間の距離をＺ，視野外フレア
光線ａ’とカバーガラス１の側面とのなす角の大きさを
θとするとき、以下に示す条件式を満足することが好ま
しい。 Ｘ≦（Ｙ＋Ｚ）／ｔａｎθ ・・・・（１） このとき、前記Ｙ及びＺの取り得る値の範囲は、 ０．１≦Ｙ≦５ｍｍ ・・・・（２） ０．３≦Ｚ≦３ｍｍ ・・・・（３） である。

【００１１】又、本発明の電子撮像光学系における撮像
素子への光線の入射角の大きさは一般に４０°以下であ
り、これよりも大きくなると、対物光学系と比較して撮
像素子が大きくなってしまって、前記対物光学系と撮像
素子との大きさのバランスが悪くなってしまう。通常、
撮像光学系では、前記入射角の大きさが４０°以上とな
る光線は遮光手段により遮光されてしまうが、本発明の
光学系では４０°以下で入射する光線を遮光することが
ないように、多少の余裕を持たせて入射角の大きさが５
０°程度の光線も入射し得るようにした。そこで、条件
式（１）においてθの取り得る値の範囲を、 ０≦θ≦５０° ・・・・（４） と定めた。

【００１２】又、撮像素子を更に小さくする必要が生じ
た場合には、Ｙ，Ｚ及びθの値は上記に示した夫々の範
囲を満足すれば、対物光学系に対する撮像装置の大きさ
をさほど大きくせずにすむので好ましい。撮像素子の前
面にカラーフィルタが設けられているようなものについ
ては、一般に、この撮像素子に入射する光の入射角の大
きさは、２５°以下であるため、前記θの値を３０°以
下になるように設定するとよい。又、画素を高密度化し
た撮像素子を用いる場合には、前記θの値を２０°以下
に設定すると更によい。

【００１３】以上のように、本発明の光学系では、カバ
ーガラス１の側面で反射されて撮像素子４に入射する視
野外フレア光線が直接実使用撮像部２に入射しないよう
にするために、カバーガラス１の側面と実使用撮像部２
とを幾分離して配置するか、又は、視野外フレア光線が
入射するカバーガラス１の厚さを薄くすることにより、
カバーガラス１の側面で反射した視野外フレア光線が実
使用撮像部２に到達することがなくなるため、確実にフ
レアの発生を抑制することができる。又、本発明の光学
系では、従来のものと全く同じ部品を使用し且つ使用す
る部品数も全く同じであるため、コスト的にも遜色はな
く、かかる光学系が搭載される撮像装置の外径の大きさ
に与える影響もない。

【００１４】

【実施例】以下、図示した実施例に基づき本発明を詳細
に説明する。第一実施例 図１は、本実施例にかかる撮像光学系を内視鏡に搭載し
た場合における先端部の構成を示す光軸に沿う断面図で
ある。図のように、この内視鏡の先端部２０は、撮像系
として、先端硬性部本体１３を有し、この先端硬性部本
体１３には、後述する撮像素子４の実使用撮像部２上に
結像させるための対物光学系６と、それを固定するため
の取付孔９とが設けられている。更に、取付孔９には、
対物光学系６を構成する対物レンズ６ａ，６ｂ，６ｃ，
６ｄを保持している対物レンズ枠５が取付けられてい
る。対物レンズ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは、夫々が配置
される間隔を固定リング２４ａ，２４ｂ，２４ｃにより
定められている。対物レンズ枠５の後端には、撮像素子
４が配置されており、撮像素子４には基板３上に撮像素
子チップ２１が備えられ、その上には像を得るために光
電変換を行う有効撮像部２２と、その保護を目的とする
保護用カバーガラス１が設けられている。尚、有効撮像
部２２内には、像を得るための光電変換を行う際に実使
用されている部分（実使用撮像部２）がある。一方、内
視鏡の先端部２０には、照明系として、観察部位を照明
する光を観察部位に向けるための照明レンズ１０と、そ
の光を図示しない光源から照明レンズ１０まで伝送する
ためのライトガイド１１と、その取付孔１２とが設けら
れている。更に、先端部２０には、患部の治療や検査を
行うための処置具７が出入りする孔８が設けられてい
る。

【００１５】図２は、本実施例にかかる光学系を搭載し
た内視鏡の先端硬性部本体１３の正面図であり、対物レ
ンズ６ａと照明レンズ１０とは夫々の中心が孔８を挟ん
で一直線上になるように配置されている。又、図３
（ａ）は本実施例の光学系に使用される撮像素子の正面
図であり、図３（ｂ）は同図（ａ）のｘ₁ −ｘ₁ 線に沿
う断面図である。この撮像素子４は、インターライン型
ＣＣＤであり、像情報を転送するために使用される転送
部１５を有している。更に、転送部１５及び有効撮像部
２２の前面にはそれらを覆うように保護用カバーガラス
１が設けられ、このカバーガラス１の中心と実使用撮像
部２の中心とがずれた形になっていて、本実施例の光学
系は対物レンズの光軸が実使用撮像部２の中心に対応す
るように構成されている。

【００１６】従来の光学系に使用されている撮像素子で
は、その撮像素子の読み込み方法やその電気信号を処理
する電気系の関係で、転送部１５を図１に示した先端硬
性部本体１３の撮像系の下側（孔８側）に配置してい
た。しかし、本実施例では、カバーガラス１の側面で反
射した視野外フレア光線ｃが実使用撮像部２に入射する
のを防止するために、かかる転送部１５を前記撮像系の
上側に配置した。その結果、図３に示すように、図中上
側方向の実使用撮像部２の外周方向端２ａ上の点Ｐから
カバーガラス１の側面までの距離ｚが、上側以外の方向
の実使用撮像部２の外周方向端２ａからカバーガラス１
の側面までの距離よりも長い距離を有するように、余裕
を持たせてある。即ち、実使用撮像部２が従来例よりも
孔８よりの位置に配置され、カバーガラス１の余裕部分
が前記撮像系の上側になるようにして固定されている。

【００１７】又、図１に示すように、視野外で処置具７
が照明レンズ１０から出射された照明光により照らされ
て、二次光を発している。その光の一部の光線である視
野外フレア光線ｃは対物光学系６に入射して、撮像素子
４のカバーガラス１の側面の点ｒ_c で反射されるが、こ
の反射点ｒ_c はカバーガラス１の後面側に位置している
ため、視野外フレア光線ｃの反射光は実使用撮像部２に
到達することはない。よって、フレアが発生することな
く、良好な観察像を得ることができる。このように、本
実施例の光学系では、従来使用していた撮像素子の構成
部材の配置位置を若干変えただけのものであるため、コ
スト的に従来のものと遜色はなく、内視鏡の外径の小型
化を崩さずに、フレアを防止することができる。

【００１８】第二実施例 図４は、本実施例にかかる光学系を搭載した内視鏡の先
端硬性部本体１３の正面図であり、処置具７を通す孔８
及び照明レンズ１０が夫々二つずつ設けられており、直
線上にはないがやはり対物レンズ６ａと照明レンズ１０
とは孔８を挟んで反対側に配置されている。図５（ａ）
は、本実施例の光学系に使用される撮像素子の正面図で
あり、図５（ｂ）は同図（ａ）のｘ₂ −ｘ₂ 線に沿う断
面図である。この撮像素子４は、フレーム転送型ＣＣＤ
であり、蓄積部１６を備えている。蓄積部１６及び有効
撮像部２２の前面にそれらを覆うように保護用カバーガ
ラス１が設けられ、カバーガラス１の中心と実使用撮像
部２の中心とは多少ずれた形になっている。本実施例の
光学系は、第一実施例に示した光学系と同様の目的で蓄
積部１６を撮像素子４の上側（内視鏡先端部本体の撮像
系の上側）に配置することによって、図５（ａ）に示す
ように、実使用撮像部２の外周方向端２ａとカバーガラ
ス１の上側側面との間の距離を離して固定している。

【００１９】本実施例では、前述のように、処置具７の
出入り孔８が二つ設けられているため、夫々の孔から処
置具７を出した状態では往々にして、処置具７が反射光
を放ち視野外フレア光線を発生させることがある。この
とき、その視野外フレア光線が入射してくる方向は、図
４では左斜め上の方向及び右斜め上の方向になる。本実
施例の光学系に使用される撮像素子４では、図５（ａ）
に示したように、蓄積部１６が上側に配置されており、
実使用撮像部２の外周方向端２ａとカバーガラス１の上
側側面との間の距離が離されて固定されている。よっ
て、処置具７で反射された視野外フレア光線ｃは、対物
光学系６に入射し、カバーガラス１の上側側面に到達し
そこで反射されるが、実使用撮像部２の外周方向端２ａ
とカバーガラス１の上側側面との間に余裕があるため、
実使用撮像部２には到達せずフレアが発生することはな
いため、良好な観察像を得ることができる。又、従来使
用していた撮像素子の構成部材の配置位置を若干変える
だけの単純な作業で二箇所のフレア防止を実現すること
ができる。更に、従来の光学系と全く同様の部品を使用
しているため、コスト面においても、光学系の外径の大
きさに及ぼす影響に関しても、何等問題となることはな
く、フレア防止対策をなし得る。

【００２０】第三実施例 図６（ａ）は、本実施例にかかる光学系を搭載した内視
鏡の先端硬性部本体の正面図であり、図６（ｂ）は同図
（ａ）の側面図である。図７（ａ）は本実施例の光学系
において使用される撮像素子を示した正面図であり、図
７（ｂ）は同図（ａ）のｘ₃ −ｘ₃ 線に沿う断面図であ
る。この撮像素子は、インターライン転送型ＣＣＤで、
上下二箇所に転送部１５ａ，１５ｂを有している。又、
これら転送部１５ａ，１５ｂ及び有効撮像部２２の前面
にそれらを覆うように保護用カバーガラス１が設けられ
ており、カバーカラス１の中心と実使用撮像部２の中心
とは若干ずれを生じた形になっている。本実施例におい
ても、第一実施例において示した光学系と同様の目的の
ために転送部１５ａ，１５ｂを図７（ａ）に示したよう
に、実使用撮像部２を挟んで基板３の上側及び下側の二
箇所に配置したため、カバーガラス１の上側側面と実使
用撮像部２の外周方向端２ａとの間の距離及びカバーガ
ラス１の下側側面と実使用撮像部２の外周方向端２ａと
の間の距離を夫々離して、基板３で実使用撮像部２を挟
んだ上下の部分に余裕を持たせてある。

【００２１】本実施例の光学系が搭載されている内視鏡
の先端部は、処置具７の出入りする孔８と、それに対す
る対物レンズ６ａの配置が図６（ａ）に示したように配
置されている。又、対物レンズ６ａの入射面にゴミ等が
付着した場合にそれを洗い流すための水を噴出させるノ
ズル１７が設けられている。このノズル１７は、図６
（ｂ）に示すように、内視鏡先端面から突出しており、
照明光が当たると有害反射光を生じる。本実施例におい
ては、輝点となるものが処置具７とノズル１７との二つ
存在しているため、強い視野外フレア光線が入射してく
る方向が上下の二箇所になる（図６（ａ）参照）。しか
し、処置具７やノズル１７に強い光が当たり、その反射
光の一部である視野外フレア光線ｃが対物光学系６に入
射し、カバーガラス１の上側或いは下側の側面に到達し
たとしてもそこで反射された光は、基板３の上下の両方
向の前述したような余裕を持たせた部分に入射すること
になる。よって、視野外フレア光線ｃは実使用撮像部２
へは到達せず、フレアとなることはないため、良好な観
察像を得ることができる。又、本実施例の光学系では従
来のものに使用されていた撮像素子の構成部材の配置位
置を若干変えただけなので、コスト面の問題も生じるこ
とはなく、光学系の外径の大きさが大型化することなく
フレアの防止を実現できる。

【００２２】第四実施例 図８は、本実施例にかかる光学系を搭載した内視鏡の先
端硬性部本体の構成を示す光軸に沿う断面図である。こ
の図から明らかなように、本実施例の場合、対物光学系
６から伝送される光線を視野方向変換部材１８を用いて
孔９の下側（内視鏡の中心部側）に導き、孔９の下側に
設けられた撮像素子４へ入射し得るように構成されてい
る。以下、その撮像素子４を図９を用いて説明する。

【００２３】図９（ａ）は本実施例の光学系に使用され
る撮像素子とその周辺部の構成を示す光軸に沿う断面図
であり、図９（ｂ）は同図（ａ）に示した撮像素子の上
面図である。この撮像素子４は、インターライン転送型
ＣＣＤであり、像の明るさレベルの基準とするために使
用されるオプティカルブラック１９を備えている。そし
て、そのオプティカルブラック１９と有効撮像部２２の
上側には、それらを覆うように保護用カバーガラス１が
設けられ、このカバーガラス１の中心と実使用撮像部２
の中心とがずれた形で構成されている。本実施例では、
第一実施例において示した光学系と同様の目的でオプテ
ィカルブラック１９を図９に示したように配置すること
で、実使用撮像部２の外周方向端２ａとカバーガラス１
の側面との間の距離を保っている。

【００２４】本実施例では、上記のように、撮像素子４
の直前に視野方向変換部材１８を配置している。このよ
うな構成においても、図９（ａ）に示したように、対物
光学系６を透過した後にカバーガラス１の側面で反射さ
れた視野外フレア光線ｃは、実使用撮像部２には到達す
ることはない。よって、フレアが発生することもなく、
良好な観察像を得ることができる。又、本実施例の光学
系においても、従来使用されている撮像素子の構成部材
の配置位置を変えただけなので、コスト面での問題を生
じることもなく、かかる光学系の外径の小型化を保持し
たままでフレアの防止が実現できる。

【００２５】第五実施例 図１０（ａ）は本実施例の光学系に使用される撮像素子
の正面図であり、図１０（ｂ）は同図（ａ）のｘ₅ −ｘ
₅ 線に沿う断面図である。従来の保護用カバーガラスを
設けたインターライン転送型のＣＣＤを用いた野外用固
定カメラでは、日中太陽光の一部の視野外フレア光線が
上方から対物光学系に入射して、その対物光学系を通過
した光が前記カバーガラスの下側側面で反射し、視野外
フレア光線が実使用撮像部に入射してフレアを発生させ
ていた。そこで、本実施例の光学系に使用される撮像素
子４は、第一実施例において示したものと同様の目的
で、転送部１５を実使用撮像部２の下側に配置すること
によって、実使用撮像部２の外周方向端２ａとカバーガ
ラス１の下側側面との間に間隔が形成されている。しか
しながら、本実施例の撮像素子の場合、より効果的なフ
レアの防止を実現するために、転送部１５と実使用撮像
部２の外周方向端２ａとの間隔を第一実施例において示
したものよりも大きく形成している。従って、このため
に、使用される基板３’を第一実施例において使用した
基板３よりも上下方向が若干大きく形成されている。
又、これに伴い基板３’の前方に配置されるカバーガラ
ス１’も上下方向が若干大きくなっている。

【００２６】このように、本実施例の撮像素子において
も、実使用撮像部２の外周方向端２ａと転送部１５との
間に間隔を形成しているため、図１０（ｂ）に示したよ
うに、視野外フレア光線ｃは、カバーガラス１’の側面
で反射しても、実使用撮像部２へは到達しなくなり、フ
レアのない良好な観察像を得ることができる。又、本実
施例では、カバーガラス１’と基板３’とが夫々上下方
向に若干大きく形成されているだけであるため、使用さ
れる材料や作業工程等もあまり増加することもなく、容
易，確実にフレアの発生を防止することができる。

【００２７】第六実施例 図１１（ａ）は本実施例の光学系に使用される撮像素子
の正面図であり、図１１（ｂ）は同図（ａ）のｘ₆ −ｘ
₆ 線に沿う断面図である。本実施例の撮像素子では、図
１１（ｂ）に示すように、視野外フレア光線ｃのカバー
ガラス１の前面で入射位置からカバーガラス１の側面ま
での垂直方向の距離Ｙ，実使用撮像部２の外周方向端か
らカバーガラス１の側面までの距離Ｚ及び視野外フレア
光線ｂとガバーガラス１の側面とのなす角θを夫々Ｙ＝
１．８ｍｍ，Ｚ＝１．４ｍｍ，θ＝３３°となっている
ため、上記条件式（１）に基づきカバーガラス１の厚さ
Ｘを４．５ｍｍとした。このように構成したことによ
り、図１１（ｂ）に示すように、視野外フレア光線ｃが
実使用撮像部２へ到達するのを阻止して、良好な観察像
を得ることができる。又、本実施例の撮像素子において
も、従来使用されているカバーガラスを厚さを変えて使
用しただけであるため、コスト的な問題が生じることは
なく、光学系の外径を大型化することなく、フレアを防
止することができる。

【００２８】尚、更なる撮像素子の小型化が望まれる場
合には、カバーガラス１の厚さＸを以下の条件を満たす
範囲内において、条件式（１）により決定すればよい。 ０．１≦Ｙ≦１ｍｍ ・・・・（５） ０．２≦Ｚ≦１ｍｍ ・・・・（６） ０°＜θ≦３０° ・・・・（７） 更に、図１２に上記条件を満足している（但しθ＝２５
°以下になるようにした）電子撮像光学系の例を、光軸
に沿う断面図により示す。図中、１はカバーガラス、６
ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは対物レンズ、２５は絞り、２
６，２７，２８，２９はフィルタである。

【００２９】以下、図１２に示した光学系のレンズの数
値データを示す。 ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝0.3557 Ｄ₁ ＝0.934 ｎ₁ ＝1.88300 ｒ₂ ＝0.7113 ｄ₂ ＝0.8892 Ｄ₂ ＝0.593 ｒ₃ ＝1.6698 ｄ₃ ＝0.7587 Ｄ₃ ＝0.622 ｎ₃ ＝1.68893 ｒ₄ ＝-1.6698 ｄ₄ ＝0.0593 Ｄ₄ ＝0.622 ｒ₅ ＝∞ (絞り) ｄ₅ ＝0.2371 Ｄ₅ ＝0.157 ｎ₅ ＝1.52287

【００３０】ｒ₆ ＝∞ ｄ₆ ＝0.0178 Ｄ₆ ＝0.622 ｒ₇ ＝∞ ｄ₇ ＝0.3675 Ｄ₇ ＝0.622 ｎ₇ ＝1.52000 ｒ₈ ＝∞ ｄ₈ ＝0.0178 Ｄ₈ ＝0.622 ｒ₉ ＝∞ ｄ₉ ＝0.5928 Ｄ₉ ＝0.510 ｎ₉ ＝1.69680 ｒ₁₀＝-0.5969 ｄ₁₀＝0.2371 Ｄ₁₀＝0.510 ｎ₁₀＝1.84666

【００３１】ｒ₁₁＝-1.7012 ｄ₁₁＝0.3557 Ｄ₁₁＝0.919 ｒ₁₂＝∞ ｄ₁₂＝0.2371 Ｄ₁₂＝0.919 ｎ₁₂＝1.52287 ｒ₁₃＝∞ ｄ₁₃＝0.5394 Ｄ₁₃＝0.919 ｒ₁₄＝∞ ｄ₁₄＝0.6520 Ｄ₁₄＝1.156 ｎ₁₄＝1.51633 ｒ₁₅＝∞ ｄ₁₅＝0.5928 Ｄ₁₅＝1.156 ｎ₁₅＝1.51633 ｒ₁₆＝∞

【００３２】但し、上記において、ｒ₁ ，ｒ₂ ，・・・
・は各レンズ又は光学部材の曲率半径、ｄ₁ ，ｄ₂ ，・
・・・は各レンズ又は光学部材の肉厚又は間隔、Ｄ₁ ，
Ｄ₂，・・・・は各レンズ面又は光学部材の面の有効径
の大きさ、ｎ₁ ，ｎ₂ ，・・・・は各レンズ面又は光学
部材の面の屈折率である。

【００３３】第七実施例 図１３（ａ）は本実施例の光学系に使用される撮像素子
の正面図であり、図１３（ｂ）は同図（ａ）のｘ₇ −ｘ
₇ 線に沿う断面図である。本実施例の撮像素子４は、図
１３に示すように、カバーガラス１が設けられ、特定の
方向に存在する輝点が発する二次光の一部の視野外フレ
ア光線ｃが入射する部分である実使用撮像部２の外周方
向端２ａとカバーガラス１の上側側面との間に間隔が形
成されている。又、図１３（ｂ）において、Ｙ＝１．２
ｍｍ，Ｚ＝１．４ｍｍ，θ＝２６°であるため、カバー
ガラス１の厚さＸを条件式（１）に基づき５．８ｍｍと
定めた。

【００３４】本実施例の撮像素子は上記のように構成さ
れているため、カバーガラス１の上側側面で反射した視
野外フレア光線ｃは、実使用撮像部２に到達することは
なく、よって、良好な観察像を得ることができる。又、
本実施例の撮像素子では、カバーガラス１の外形の大き
さを変えずその厚さを薄く形成したことにより、この撮
像素子を搭載する撮像光学系の全長をより短く構成でき
る。本実施例の撮像素子では、カバーガラス１を配置す
る位置を変えてその厚さを若干薄くしただけであるた
め、従来のものと比較しても材料及び製作工程における
コスト面で遜色もなく、容易且つ確実にフレアの発生を
防止することができる。尚、本実施例において、第一乃
至第四実施例において示した前記間隔を設けた部分に転
送部及び蓄積部を有している撮像素子を使用しても差し
支えない。又、更なる内視鏡の小型化を図るためには、
上記条件式（５）乃至（７）で示した条件に基づき条件
式（１）によってカバーガラスの厚さを決定すればよ
い。

【００３５】第八実施例 図１４（ａ）は本実施例の光学系に使用される撮像素子
の正面図であり、図１４（ｂ）は同図（ａ）のｘ₈ −ｘ
₈ 線に沿う断面図である。本実施例の撮像素子４は、図
１４に示すように、実使用撮像部２の上側の有効撮像部
２２の一部に電気的な視野マスク２３が施されて構成さ
れている。即ち、実使用撮像部２が若干基板３の下方に
移動したような形になっている。そして、カバーガラス
１の上側側面で反射した視野外フレア光線ｃが入射して
くる部分に視野マスク２３が位置するように配置されて
いる。従って、図１４（ｂ）に示すように、本実施例の
撮像素子では、視野外フレア光線ｃがカバーガラス１の
上側側面で反射しても実使用撮像部２に到達することは
なくなり、フレアのない良好な観察像を得ることができ
る。又、本実施例では、撮像素子に電気的な視野マスク
２３を施しただけであるため、容易にフレアの防止を実
現できる。

【００３６】本発明では、撮像素子において、保護用カ
バーガラスの上側側面又は下側側面と実使用撮像部の外
周方向端との間に間隔が形成されていれば、カバーガラ
スや実使用撮像部の形状は、円，四角形等の多角形又は
楕円形等どのような形状であっても、上記各実施例に示
したものと同様の効果が得られる。又、カバーガラスの
側面と実使用撮像部とが垂直になるように配置されてい
れば、カバーガラスの正面の形状や実使用撮像部の形状
がどのようなものであっても、前記と同様な効果を得る
ことができる。実使用撮像部の形状を確定する手段は、
電気的或いは光学的視野マスク及びフレアマスク等どの
ような手段により行われてもよい。このようにマスクを
施すことにより、実使用撮像部の形状が決定され、カバ
ーガラス側面との間に間隔を形成しても本発明の効果は
十分に得られる。又、カバーガラスの前方に配置される
対物光学系も直視，斜視或いは後方斜視等どのようなも
のを使用しても差し支えない。

【００３７】又、例えば、食道等のような管状の内蔵や
パイプ等の狭域を観察する場合のように、壁面が対物光
学系に近接することが多い撮像装置においては、照明レ
ンズがある方向からの視野外光の方が強くなるので、照
明レンズが向けられた方向の観察物体の壁面を二次光を
発する反射物体と考えて本発明を適用することも可能で
ある。又、上記処置具等のように輝点となるものは、ノ
ズル，処置具或いは観察物体の壁面等の二次光を発する
ものだけに限られず、第五実施例において示したよう
に、太陽光や街灯，蛍光灯等のような一次光を発するも
のであってもよい。更に、本発明の光学系に用いられる
撮像素子は、ＣＣＤに限られず、ＭＯＳ，ＣＩＤ或いは
ＣＰＤ等の光エネルギーを電気信号に変換し且つカバー
ガラスを備えているものであれば何れのものを使用して
も差し支えない。

【００３８】以上説明したように、本発明による電子撮
像光学系は、上記特許請求の範囲に記載されている事項
の他に、以下に示すような特徴も備えている。 （１）視野外フレア光線の発生原因となる輝点の位置に
対応して、その視野外フレア光線の撮像素子への入射位
置を定めるようにしたことを特徴とする請求項１に記載
の電子撮像光学系。 （２）上記視野外フレア光線の入射位置と撮像素子の実
使用撮像部の外周方向端とカバーガラス側面の間隔を形
成した位置とがほぼ一致するようにしたことを特徴とす
る請求項１に記載の電子撮像光学系。 （３）上記視野外フレア光線の入射位置とカバーガラス
の距離を長く形成した部分とがほぼ一致するようにした
ことを特徴する請求項１に記載の電子撮像光学系。

【００３９】（４）上記視野外フレア光線のカバーガラ
ス前面での入射位置からカバーガラス側面までの垂直方
向の距離Ｙ、上記実使用撮像部の外周方向端と上記カバ
ーガラス側面との間の距離Ｚ及び上記視野外フレア光線
と上記カバーガラス側面とのなす角の大きさθの値が夫
々以下に示す範囲に存在していることを特徴とする請求
項３に記載の電子撮像光学系。 ０．１≦Ｙ≦５ｍｍ ０．３≦Ｚ≦３ｍｍ ０°＜θ≦５０° （５）上記Ｙ，Ｚ及びθの値が夫々以下に示す範囲に存
在していることを特徴とする請求項３に記載の電子撮像
光学系。 ０．１≦Ｙ≦１ｍｍ ０．２≦Ｚ≦１ｍｍ ０°＜θ≦３０°

【００４０】（６）上記撮像素子の上記視野外フレア光
線の入射位置に間隔を形成したことを特徴とする上記
（４）に記載の電子撮像光学系。 （７）上記Ｙ，Ｚ及びθの値が夫々以下に示す条件式を
満足している範囲内に撮像素子の基板上の間隔が設けら
れていることを特徴とする請求項１に記載の電子撮像光
学系。 ０．１≦Ｙ≦５ｍｍ ０．３≦Ｚ≦３ｍｍ ０°＜θ≦５０° （８）上記Ｙ，Ｚ及びθの値が夫々以下に示す条件式を
満足している範囲内に撮像素子の基板上の間隔が設けら
れていることを特徴とする請求項１に記載の電子撮像光
学系。 ０．１≦Ｙ≦１ｍｍ ０．２≦Ｚ≦１ｍｍ ０°＜θ≦３０°

【００４１】（９）上記Ｙ，Ｚ及びθの値が夫々以下に
示す条件式を満足している範囲内に上記視野外フレア光
線が入射するようにしたことを特徴としている請求項１
に記載の電子撮像光学系。 ０．１≦Ｙ≦１ｍｍ ０．２≦Ｚ≦１ｍｍ ０°＜θ≦３０° （１０）上記電子撮像光学系において、上記撮像素子の
フレアマスクが設けられる部分に間隔が形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の電子撮像光学系。 （１１）上記輝点が二次光であることを特徴とする上記
（１）に記載の電子撮像光学系。 （１２）上記二次光が観察物体の壁面での反射光である
ことを特徴とする上記（１１）に記載の電子撮像光学
系。

【００４２】

【発明の効果】上述のように、本発明による電子撮像光
学系は、新規に製造した部品を使用せず又部品数を増加
させることなく、視野外フレア光線が入射する撮像素子
の基板上の部分に間隔を設けることによって、かかる視
野外フレア光線が実使用撮像部に入射するのを防止でき
るため、低コストの撮像素子によるフレアのない良好な
画像を得ることができ、又、撮像光学系の外径が大型化
することもない。又、本発明の光学系においては、従来
の部品を使用してカバーガラスの厚さを薄く形成するこ
とで、撮像素子のカバーガラスの側面で反射した視野外
フレア光線が実使用撮像部に入射しないようにしたた
め、電子撮像光学系の全長も短く構成でき、部品数の増
加もない低コストの撮像素子により、フレアのない良好
な画像を得ることができ、又、撮像光学系の外径が大型
化することもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例にかかる電子撮像光学系が
搭載される内視鏡の先端硬性部本体の光軸に沿う断面図
である。

【図２】図１に示した内視鏡の先端硬性部本体の正面図
である。

【図３】（ａ）は第一実施例の光学系に使用される撮像
素子の正面図であり、（ｂ）は（ａ）のｘ₁ −ｘ₁ 線に
沿う断面図である。

【図４】本発明の第二実施例にかかる電子撮像光学系を
搭載した内視鏡の先端硬性部本体の正面図である。

【図５】（ａ）は第二実施例の光学系に使用される撮像
素子の正面図であり、（ｂ）は（ａ）のｘ₂ −ｘ₂ 線に
沿う断面図である。

【図６】（ａ）は本発明の第三実施例にかかる電子撮像
光学系を搭載した内視鏡の先端硬性部本体の正面図であ
り、（ｂ）は（ａ）の側面図である。

【図７】（ａ）は第三実施例の光学系に使用される撮像
素子の正面図であり、（ｂ）は（ａ）のｘ₃ −ｘ₃ 線に
沿う断面図である。

【図８】本発明の第四実施例にかかる電子撮像光学系を
搭載した内視鏡の先端硬性部本体の正面図である。

【図９】（ａ）は第四実施例の光学系に使用される撮像
素子とその周辺部の構成を示す光軸に沿う断面図であ
り、（ｂ）は（ａ）に示した撮像素子の上面図である。

【図１０】（ａ）は第五実施例の光学系に使用される撮
像素子の正面図であり、（ｂ）は（ａ）のｘ₅ −ｘ₅ 線
に沿う断面図である。

【図１１】（ａ）は第六実施例の光学系に使用される撮
像素子の正面図であり、（ｂ）は（ａ）のｘ₆ −ｘ₆ 線
に沿う断面図である。

【図１２】第六実施例の電子撮像光学系の構成を示す光
軸に沿う断面図である。

【図１３】（ａ）は第七実施例の光学系に使用される撮
像素子の正面図であり、（ｂ）は（ａ）のｘ₇ −ｘ₇ 線
に沿う断面図である。

【図１４】（ａ）は第八実施例の光学系に使用される撮
像素子の正面図であり、（ｂ）は（ａ）のｘ₈ −ｘ₈ 線
に沿う断面図である。

【図１５】本発明の概念を説明するための図である。

【図１６】本発明の概念を説明するための図である。

【図１７】本発明の概念を説明するための図である。

【図１８】従来の撮像光学系に使用されている撮像素子
の構成を示す図である。

【符号の説明】

１ カバーガラス ２ 実使用撮像部 ３ 基板 ４ 撮像素子 ５ レンズ枠 ６ 対物光学系 ７ 処置具 ８ 孔 ９ 取付孔 １０ 照明レンズ １１ ライトガイドファイバ １２ 取付孔 １３ 内視鏡の先端硬性部本体 １５ 転送部 １６ 蓄積部 １７ ノズル １８ 視野方向変換部材 １９ オプティカルブラック ２０ 内視鏡先端部 ２１ 撮像素子チップ ２２ 有効撮像部 ２３ 視野マスク

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像素子と、該撮像素子の保護用カバー
   ガラスとを備えた電子撮像光学系において、 前記撮像素子の実使用撮像部の外周方向端と前記カバー
   ガラス側面との間に間隔を形成し、特定方向で発生し前
   記カバーガラス入射面を通過し前記カバーガラス側面に
   入射する視野外フレア光線のうち最も光軸に近い部分を
   通過する光線が前記カバーガラス側面で反射して前記撮
   像素子に入射する際の入射位置が前記間隔の位置とほぼ
   一致するようにしたことを特徴とする電子撮像光学系。
2. 【請求項２】 撮像素子と、該撮像素子の保護用カバー
   ガラスとを備えた電子撮像光学系において、 前記カバーガラス側面で反射した視野外フレア光線が、
   実使用撮像部に入射しないように、前記カバーガラスの
   厚さを薄く形成したことを特徴とする請求項１に記載の
   電子撮像素子。
3. 【請求項３】 撮像素子と、該撮像素子の保護用カバー
   ガラスとを備えた電子撮像光学系において、 前記カバーガラスの側面と撮像面との位置関係が垂直で
   あるとき、前記カバーガラスの厚さをＸ，視野外フレア
   光線の前記カバーガラス前面での入射位置から該カバー
   ガラス側面までの垂直方向の距離をＹ，実使用撮像部の
   外周方向端と前記カバーガラス側面との間の距離をＺ，
   前記視野外フレア光線と前記カバーガラス側面とのなす
   角の大きさをθとしたとき、以下の条件式を満足するよ
   うにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の電子
   撮像光学系。 Ｘ≦（Ｙ＋Ｚ）／ｔａｎθ
4. 【請求項４】 撮像素子と、該撮像素子の保護用カバー
   ガラスとを備えた電子撮像光学系において、 前記実使用撮像部と前記カバーガラス側面との間の距離
   Ｚが以下の条件式を満足するようにしたことを特徴とす
   る請求項１乃至３の何れかに記載の電子撮像光学系。 ０．３≦Ｚ≦３ｍｍ