CN1542462A - 透镜阵列装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种透镜阵列装置，其由多个微小成像光学系统构成，能实现薄型化，并且能实现高视场角。透镜阵列装置具有由微小透镜(3a)排列而成的透镜阵列(3)和与透镜阵列(3)对置的光检测元件阵列(1)，透镜阵列(3)具有由与各微小透镜(3a)相对应的开口部(4a)排列而成的开口阵列(4)，开口阵列(4)配置于与透镜阵列(3)的光检测元件阵列(1)相反侧的表面(3b)上。另外，透镜阵列(3)的微小透镜(3a)在光检测元件阵列(1)侧的表面上形成非球面形状。

Description

透镜阵列装置
技术领域
本发明涉及通过透镜阵列形成多个微小成像光学系统的透镜阵列装置，特别涉及能够实现薄型化以及高视场角的透镜阵列装置。
背景技术
从以前开始，使用透镜聚光，并使用了通过CCD或者CMOS等光检测元件将光转换为电信号而得到图像的摄影机模块。这种摄影机模块，一般作为数字摄影机使用，另外有时也内置于便携式电话等中。然而，最近期望这种摄影机模块的薄型化。如果摄影机模块能够薄型化，则数字摄影机肯定能够薄型化，特别是便携式电话等其厚度被限制，因此薄型化的要求强烈。而且，通过进行薄型化，在到现在为止未能搭载的设备中也能够内置摄影机。
在如上所述的摄影机模块的情况下，如果增加光检测元件的元件数量，仅这样就能够得到高分辨率的图象。但是，光检测元件有一定的尺寸，因此如果增加元件数，则排列了光检测元件的受光面增大，因此必须增大焦距，从而导致厚度增加。
从以前就已得知，摄影机模块是由使用了透镜阵列的透镜阵列装置构成，透镜阵列是多个微小透镜的集合。这种摄影机模块具有类似昆虫复眼的结构，将受光面分割成多个微小受光面，在被分割的各微小受光面上接收由透镜阵列的各微小透镜射出的光并成像，由此得到的多个图象通过数字处理再生成，可以得到单一的高分辨率图象。根据这种方法，虽然分辨率稍微降低，但如果能得到与各微小受光面的大小相对应的焦距即可，因此能够实现摄影机模块的大幅薄型化。作为这样的例子，有在特许文献1中公开的结构。
专利文献1：
日本专利特开2001-61109号公报
图3所示的是现有透镜阵列装置中一个微小受光面的光学系统。如此图所示，在透镜阵列装置中，通过分隔壁11对表面上有光检测元件10a的光检测元件阵列10进行分割，并设置透镜阵列12，该透镜阵列12在光检测阵列10一侧具有成为与其中一个分割区域相对应的微小透镜的透镜面12a。
这里，通过微小透镜降低象差，并且，为了提高分辨率，设置了开口部13。开口部13设置在透镜阵列12的透镜面12a侧、即光检测元件阵列10侧。
另外，在光检测元件阵列10的光检测元件10a中，在其表面上具有微透镜，通过将入射的光聚光于光检测元件10a，可以提高光检测元件10a的灵敏度。
但是，现有的透镜阵列装置，具有以下叙述的问题。
从开口部13向光检测元件10a入射的光，在图3的情况下最大视场角为45°。视场角45°的入射光L2向光检测元件10a入射的最大入射角度是如图3所示的θ2，大约22°。如上所述，在一个区域的周边部，如果入射光对光检测元件10a具有较大的入射角度，实际上光的入射位置与本来应该入射的位置之间就会产生大的偏差。如果入射位置产生大的偏差，在光检测元件10a的表面上设置的微透镜就不能充分地发挥功能，光检测元件10a在一个区域的周边部的灵敏度降低的同时，还不能接收全部的光。因此，现有的结构不能具有太大的视场角。
发明内容
本发明是为解决上述课题而提出来的，目的在于提供一种透镜阵列装置，其由多个微小成像光学系统构成，能实现薄型化，同时能实现高视场角。
为了解决上述课题，本发明相关的透镜阵列装置，具有由微小透镜排列而成的透镜阵列和与该透镜阵列相对置的光检测元件元件阵列，而且，上述透镜阵列具有由与上述各微小透镜相对应的开口部排列而成的开口阵列，该开口阵列配置于与上述透镜阵列的光检测元件阵列相反一侧的表面。
另外，本发明涉及的透镜阵列装置，在上述光检测元件阵列与透镜阵列之间，设置将上述光检测元件阵列分割成与上述各微小透镜对应的多个区域的分隔壁，从上述各开口部入射的光分别由上述各微小透镜的大致整个表面聚光，并成像于由上述分隔壁分割的光检测元件阵列的各区域。
此外，本发明涉及的透镜阵列装置，上述透镜阵列的微小透镜在上述光检测元件阵列侧的表面上形成非球面形状。
再者，本发明涉及的透镜阵列装置，其特征在于，上述开口阵列与上述透镜阵列形成一体。
附图说明
图1是模式地表示本实施例的透镜阵列装置的分解立体图。
图2是本实施例的透镜阵列装置的一个单元的放大剖面图。
图3是现有的透镜阵列装置的一个单元的放大剖面图。
具体实施例
利用附图详细说明本发明的实施例。图1是模式地表示本实施例的透镜阵列装置的分解立体图。另外，图2是本实施例的透镜阵列装置的一个单元的放大剖面图。如图1所示，本实施例的透镜阵列装置由如下部件叠加而成：光检测元件阵列1，在表面上配置多个光检测元件1a；分隔壁2，用于将该光检测元件1a的配置面分割成多个区域；透镜阵列3，与光检测元件阵列1对置，配置有多个分别与由分隔壁2分割的各区域相对应的微小透镜。
这里，光检测元件1a由CCD构成，分别在各个CCD的表面上再设置微透镜，通过由该微透镜聚集入射光并在CCD接收，来提高CCD的灵敏度。另外，图1是模式地表示本实施例的透镜阵列装置，实际上在光检测元件阵列1中设有数10万～数100万个光检测元件1a，分隔壁2也将光检测元件阵列1按横竖分别分割成10个左右，并在一个区域中配置数千～数万个光检测元件1a。
在透镜阵列3中，在光检测元件阵列1一侧的表面上设有多个由非球面形状形成的透镜面3a。各个透镜面3a被配置成分别与由分隔壁2分割的光检测元件阵列1的各区域相对应，从一个透镜面3a射出的射出光，成像在由分隔壁2分割的一个光检测元件阵列1的区域。因此，在光检测元件阵列1上，以由分隔壁2分割的区域的数量，各个光成像并得到图象。当将某物体成像于各个透镜面3a上时，物体与各透镜面3a的位置关系不同，因此各个图象会产生差异。利用这种差异，在未图示的数字处理部将图象进行再生成，能够得到比在各个区域得到的图象的分辨率还要高的图象。
在透镜阵列3的光检测元件阵列1的相反侧的表面、即光的入射面3b一侧，具有设置多个与各透镜面3a对应的开口部4a而形成的开口阵列4。本实施例中，开口部4a与透镜面3a的构成使最大视场角为45°。开口部4a大致成圆形，并与各透镜面3a相对应地一对一设置，因此，与光检测元件阵列1的被分割的区域相对应地一对一地设置了开口部4a。还有，开口阵列4与透镜阵列3形成一体。
图2示出了入射光由光检测元件1a接收为止的光学系统。此图中，将从开口部4a向透镜阵列3的入射面3b垂直入射的光线设定为L1，将从开口部4a向透镜阵列3的入射面3b以最大视场角的入射角度入射的光线设定为L2，将从开口部4a向透镜阵列3的入射面3b以光线L1与L2的中间的入射角度入射的光线设定为L3。光线L1向入射面3b垂直入射，所以不发生折射，通过成为透镜阵列3的射出面的透镜面3a，聚光在光检测元件阵列1的1个区域的中央部。
另一方面，相对于透镜阵列3的入射面3b具有最大入射角度的光线L2，在入射面3b折射，再通过透镜面3a聚光在光检测元件阵列1的1个区域的端部附近。这种情况下，与图3所示的现有例中将开口13配置在透镜阵列12的射出面一侧的情况相比，可以将从开口部4a到光检测元件阵列1的距离取得很大，所以能够减小光线L2对光检测元件阵列1的入射角度θ1。本实施例中，此入射角度θ1大约为12°。
光线L1对于光检测元件阵列1的入射角度为0°，光线L3对于光检测元件阵列1的入射角度比θ1小。也就是说，本实施例中，对于光检测元件阵列1的光线入射角度为θ1以下，可以将这个最大入射角度θ1减小到比图3的现有例情况下的最大入射角度θ2还要小。因此，在由分隔壁2分割的光检测元件阵列1的各区域，即使在其端部附近也能够使光入射到在表面上设置的微透镜，不会降低灵敏度。
这样，由于在本实施例中能够减小对于光检测元件阵列1的入射角度，所以在使用了透镜阵列的复眼状光学系统中能够期待高视场角。
以上，就本发明的实施例进行了说明。本发明的适用并不是局限于这些实施例，能够在此技术构想范围内适用于各种各样的情况。例如，本实施例中，在透镜阵列3的射出面侧设置了非球面形状的透镜面3a，但透镜阵列3的构成不局限于此，在入射面3b侧也可以形成透镜面。另外，关于光检测元件阵列1的分割数，也不特别限定于本实施例，任意的分割数都能在本实施例中适用于。此外，关于光检测元件1a，并不局限于如本实施例中的CCD，使用CMOS等其他种类的元件也可以。
发明的效果
如以上说明，根据本发明涉及的透镜阵列装置，透镜阵列具有与上述各微小透镜相对应的开口部排列而成的开口阵列，该开口阵列配置于与上述透镜阵列的光检测元件阵列相反一侧的表面上，因此从开口部4a到光检测元件阵列1的距离能够取得很大，能够减小对于光检测元件阵列的光入射角度。由此，使用透镜阵列的多个微小成像光学系统能够实现高视场角。
另外，根据本发明涉及的透镜阵列装置，光检测元件阵列与透镜阵列之间设置分隔壁，该分隔壁将光检测元件阵列分割成与各微小透镜相对应的多个区域，因此来自各微小透镜的光分别在聚光于一个区域、且不侵入到其他区域，而且，通过使从各开口部入射的光分别由各微小透镜的大致整个表面聚光，能够抑制与光检测元件阵列的各区域相对的最大入射角度，使其较小。
此外，根据本发明涉及的透镜阵列装置，开口阵列与透镜阵列形成一体，因此能够使组装工序容易进行。

Claims (4)

1.一种透镜阵列装置，具有由微小透镜排列而成的透镜阵列和与该透镜阵列相对置的光检测元件元件阵列，其特征在于，
上述透镜阵列具有由与上述各微小透镜相对应的开口部排列而成的开口阵列，该开口阵列配置于与上述透镜阵列的光检测元件阵列相反一侧的表面。
2.如权利要求1所述的透镜阵列装置，其特征在于，
在上述光检测元件阵列与透镜阵列之间，设置将上述光检测元件阵列分割成与上述各微小透镜对应的多个区域的分隔壁，从上述各开口部入射的光分别由上述各微小透镜的大致整个表面聚光，并成像于由上述分隔壁分割的光检测元件阵列的各区域。
3.如权利要求1或2所述的透镜阵列装置，其特征在于，
上述透镜阵列的微小透镜在上述光检测元件阵列侧的表面上形成非球面形状。
4.如权利要求1所述的透镜阵列装置，其特征在于，
上述开口阵列与上述透镜阵列形成一体。
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