JP2007065335A - Imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複眼光学系を有する撮像装置に関するものである。 The present invention relates to an imaging apparatus having a compound eye optical system.
従来から複眼光学系を備えた撮像装置としては様々な形態が提案されている。特開2001-078212に開示される撮像装置では、被写体像を複眼光学系により受光する複数の撮像部を有し、複眼光学系と複数の撮像部のそれぞれが対応している。そして、撮像部は、所定距離の被写体の被写体像が少なくとも互いに所定量ずれた状態で受光されるように構成され、撮影された画像信号を合成することによってより高解像度の画像を形成することができる。 Conventionally, various forms have been proposed as an imaging apparatus including a compound eye optical system. The imaging apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-078212 has a plurality of imaging units that receive a subject image with a compound eye optical system, and each of the compound eye optical system and the plurality of imaging units corresponds. The imaging unit is configured to receive the subject images of the subject at a predetermined distance at least with a predetermined amount shifted from each other, and can form a higher resolution image by synthesizing the captured image signals. it can.
しかしながら、上記従来例においては、複眼光学系であるがゆえに視差が存在し、高画素化した場合にはこの視差が増大し画像の品質が低下するという問題があった。 However, in the above conventional example, there is a parallax due to the compound eye optical system, and there is a problem that when the number of pixels is increased, the parallax is increased and the quality of the image is lowered.
そこで、特開平2002-158913に開示される撮像装置においては、複眼光学系のそれぞれの結像手段が入射した被写体像の光軸を屈折させる反射ミラーを有する構成としている。図15はこの従来例における撮像装置を被写体側から見た模式図であり、図16は図15における撮像装置を下面側から見た図である。 In view of this, the imaging apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-158913 has a configuration including a reflection mirror that refracts the optical axis of an object image incident on each imaging means of the compound-eye optical system. FIG. 15 is a schematic view of the image pickup apparatus in this conventional example viewed from the subject side, and FIG. 16 is a view of the image pickup apparatus in FIG. 15 viewed from the lower surface side.
図15において、1はC−MOSセンサで不図示の画像処理回路を一体に構成しており、R(赤)光センサ1a、G(緑)光センサ1b,1d、B(青)光センサ1cを有している。これら4つのセンサに対応してそれぞれ結像レンズ2a,2b,2d,2cが設けられている。そして、本実施形態では結像レンズ2a〜2dと各センサ1a〜1dの中心位置を所定距離だけ離間させている。すなわち、図15に示すように、ベクトル(イ)〜(ニ)に示す光路の折り曲げが成され、結像レンズ2a,2bと結像レンズ2c,2d間の距離dに対して、これに対応するセンサ1a,1bとセンサ1c,1dの距離Dが大きくなるように、各結像レンズ2a〜2d及び各センサ1a〜1dが配置されている。
In FIG. 15, reference numeral 1 denotes a C-MOS sensor which integrally forms an image processing circuit (not shown), and includes an R (red)
これは、図16に示す通りGセンサ1bに入射する被写体光は不図示のカラーフィルタを一体に構成したレンズ2bにより集光されてミラー5,6を介してセンサ1bに結像するように構成されているからである。このことによりレンズ2bの光軸とGセンサ1bの中心軸が(D−d)/2だけ外側にずれた状態で 集光と撮像の関係を成り立たせることが可能となる。
As shown in FIG. 16, the subject light incident on the
同様にレンズ2cを通過する光線も不図示のカラーフィルタを通過した後ミラー3,4で反射して同じ(D−d)/2だけ光軸が外側にずれてBセンサ1c上に結像される。
Similarly, the light beam that passes through the
ところで、これらの結像レンズ2a〜2dによって結像される被写体像は、光センサ1a〜1d上でサンプリングされる際に所定距離の被写体においてそれぞれ0.5画素ずれた位置をサンプリングする画素ずらし技術を利用している。そして、上記のようなカラーフィルタの配置により周知のベイヤー配列と同様な画像を撮影可能としている。
By the way, the subject image formed by these
このようにしてセンサ1b,1cの間隔Dは画素数の増大に合わせて大きくとりながら、それぞれの画素に結像する結像レンズ2b,2cの間隔dを小さく構成することが可能となり、また、結像レンズ2a〜2dの光路を横に折り曲げることにより、結像レンズ2a〜2dの焦点距離に対して、結像レンズ2a〜2dとセンサ1a〜1d間の厚み(レンズ2bからセンサ1bまでの間隔程度)を短く構成できることから、それぞれのレンズの間隔で決まる視差を少なく保ち、且つ撮像の画素数を大きくすることが可能となる。
In this way, while the distance D between the
従来例としては、例えば特許文献1と特許文献2をあげることが出来る。
しかしながら、上記従来例においては以下のような問題点がある。 However, the conventional example has the following problems.
(1)光学系と撮像素子間にミラーを挿入するためには、焦点距離を長くする必要があり撮影に十分な画角が得られない。 (1) In order to insert a mirror between the optical system and the image sensor, it is necessary to increase the focal length, and a sufficient field angle for photographing cannot be obtained.
(2)さらに、光学系と撮像素子間という限られたスペースにミラーを配置するためには、光束径を小さくする必要があり、そうすると撮影に十分なFナンバーが得られなくなる。 (2) Further, in order to place the mirror in a limited space between the optical system and the image sensor, it is necessary to reduce the beam diameter, and in this case, an F number sufficient for photographing cannot be obtained.
本発明はこのような問題を解決するために成されたものであり、視差を増やすことなく簡単な構成で高画素化を達成しするとともに、画角、Fナンバーの設計自由度が高い撮像装置を提供することを目的とする。さらには、製造工程時までを考慮した構成、撮像素子の効率的なレイアウトによる小型化、低コスト化についても実現する。 The present invention has been made to solve such problems, and achieves an increase in the number of pixels with a simple configuration without increasing parallax, and has a high degree of freedom in designing the angle of view and the F number. The purpose is to provide. Furthermore, it is possible to realize a configuration that takes into consideration the manufacturing process, a reduction in size and cost reduction by an efficient layout of the image sensor.
上記課題を解決するために本発明では、複眼光学系と、該複眼光学系により形成される複数の物体像を撮像する複数の撮像領域を備えた撮像素子を備え、該撮像素子より得られる前記複数の物体像に対応した複数の撮像信号を合成して1つの画像を形成する撮像装置において、前記複眼光学系と前記撮像素子との間に、前記複眼光学系の各光軸に対して傾斜した平行平板の光学部材を挿入し、前記複眼光学系の少なくとも1方向の視差を変更する構成とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention includes a compound eye optical system and an image sensor including a plurality of imaging regions that capture a plurality of object images formed by the compound eye optical system, and is obtained from the image sensor. In an imaging apparatus that forms a single image by combining a plurality of imaging signals corresponding to a plurality of object images, between the compound eye optical system and the imaging element, an inclination with respect to each optical axis of the compound eye optical system A parallel plate optical member is inserted to change the parallax in at least one direction of the compound eye optical system.
したがって、焦点距離、Fナンバーに拘束されず複眼光学系を備えた撮像装置における高画素化を実現できる。 Therefore, it is possible to realize a high pixel count in an imaging apparatus including a compound eye optical system without being restricted by the focal length and the F number.
また、前記複数の撮像領域は離間して設けられ、前記1方向は前記撮像領域の長手方向と一致するようにする。したがって、撮像素子の効率的なレイアウトによる小型化、低コスト化が可能となる。 The plurality of imaging regions are provided separately from each other, and the one direction is made to coincide with the longitudinal direction of the imaging region. Therefore, it is possible to reduce the size and cost by an efficient layout of the image sensor.
また、前記光学部材は前記撮像素子を外気から密封するためのパッケージング部材を兼ねるようにする。したがって、高画素化が実現できると共に、製造工程の自由度が高まる。 The optical member may also serve as a packaging member for sealing the image sensor from outside air. Therefore, the number of pixels can be increased, and the degree of freedom in the manufacturing process is increased.
さらに、前記複数の撮像領域間の領域に前記撮像素子の周辺回路を設けるようにする。したがって、撮像素子の効率的なレイアウトによる小型化、低コスト化が可能となる。 Furthermore, a peripheral circuit of the image sensor is provided in an area between the plurality of image areas. Therefore, it is possible to reduce the size and cost by an efficient layout of the image sensor.
以上説明したように本発明では、複眼光学系と、該複眼光学系により形成される複数の物体像を撮像する複数の撮像領域を備えた撮像素子を備え、該撮像素子より得られる前記複数の物体像に対応した複数の撮像信号を合成して1つの画像を形成する撮像装置において、前記複眼光学系と前記撮像素子との間に、前記複眼光学系の各光軸に対して傾斜した平行平板の光学部材を挿入し、前記複眼光学系の少なくとも1方向の視差を変更する構成とした。 As described above, the present invention includes a compound eye optical system, and an image sensor including a plurality of imaging regions that capture a plurality of object images formed by the compound eye optical system, and the plurality of image elements obtained from the image sensor. In an imaging apparatus that forms a single image by combining a plurality of imaging signals corresponding to an object image, parallel tilted with respect to each optical axis of the compound-eye optical system between the compound-eye optical system and the imaging element A flat optical member is inserted to change the parallax in at least one direction of the compound eye optical system.
したがって、焦点距離、Fナンバーに拘束されず複眼光学系を備えた撮像装置における高画素化を実現できた。 Therefore, it was possible to realize a high pixel count in an imaging apparatus equipped with a compound eye optical system without being restricted by the focal length and F number.
また、前記複数の撮像領域は離間して設けられ、前記1方向は前記撮像領域の長手方向と一致するようにした。したがって、撮像素子の効率的なレイアウトによる小型化、低コスト化が可能となった。 In addition, the plurality of imaging regions are provided apart from each other, and the one direction coincides with the longitudinal direction of the imaging region. Therefore, it is possible to reduce the size and cost by an efficient layout of the image sensor.
また、前記光学部材は前記撮像素子を外気から密封するためのパッケージング部材を兼ねるようにした。したがって、高画素化が実現できると共に、製造工程の自由度が高めることができた。 The optical member also serves as a packaging member for sealing the image pickup device from the outside air. Therefore, the number of pixels can be increased, and the degree of freedom in the manufacturing process can be increased.
さらに、前記複数の撮像領域間の領域に前記撮像素子の周辺回路を設けるようにした。したがって、撮像素子の効率的なレイアウトによる小型化、低コスト化が可能となった。 Furthermore, a peripheral circuit of the image sensor is provided in an area between the plurality of image areas. Therefore, it is possible to reduce the size and cost by an efficient layout of the image sensor.
(第1の実施形態)
図1から図3は本発明の第1の実施例における撮像装置を示しており、図1は、撮像装置を側面から見た模式図である。
(First embodiment)
1 to 3 show an image pickup apparatus according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a schematic view of the image pickup apparatus viewed from the side.
図1おいて、100はC-MOSセンサからなる撮像素子、101は複眼レンズで入射面側に複数の開口部を有する遮光絞り層102が金属膜蒸着などの手段により形成されている。
In FIG. 1,
図2は図1における撮像素子100を複眼レンズ101側からみた図で、4つの撮像領域100a、100b、100c、100dを備える。撮像領域100a〜dの各画素には不図示のカラーフィルタが形成されており、100a及び100dが緑色、100bが青色、100cが青色をそれぞれ主とした分光透過率を有するカラーフィルタを備えている。また、その周辺部にはAD変換回路、タイミング発生回路、電源回路などの撮像素子周辺回路部103が形成されている。図中、点A、B、C、Dは撮像領域100a、100b、100c、100dの中心点を表し、したがって、撮像領域100a、100b、100c、100dはそれぞれ、水平方向に線分AB(CD)だけ、垂直方向に線分AC(BD)だけ離間して配設され、図中点線で表すような水平方向に長い矩形配列となっている。
FIG. 2 is a view of the
図3(A)、(B)は図1における複眼レンズ101を撮像素子100側、被写体側からみた図である。複眼レンズ101は、撮像領域100a〜dに対応した球面もしくは非球面形状からなる4つのレンズ部101a、101b、101c、101dを有する。遮光絞り層102は、複眼レンズ101の被写体側全面に形成されており、同様に4つの開口部102a、102b、102c、102dを有する。なお、開口部102a〜d付近には赤外カットフィルタ層(不図示)がコーティングされており、開口部102a〜dを通過した光の波長は撮像に悪影響を及ぼす赤外成分を除去するようになっている。図中、点La、Lb、Lc、Ldはレンズ部101a、101b、101c、101dの光軸を表し、図中点線で表すように矩形配列となっている。そして、図1は、図2もしくは図3(A)、(B)における水平方向の断面に相当し、撮像領域100a、100b、レンズ部101a、101b、開口部102a、102b、光軸La、Lbのみが表示しているが、撮像領域100c、100dにおける断面も同様の構成であるため図を省略する。
3A and 3B are views of the
以上のように、本実施例は4つの撮像領域と4つの結像光学系を備えた構成となっている。なお、本実施例においては、撮像領域100a〜dは互いに隣接して矩形配列上に配置されているため、開口102aを通過した光束が撮像領域102d上に混入してしまう光学クロストークが発生する。したがって、ぞれぞれの開口部102a〜dには各撮像領域100a〜dのカラーフィルタと同様の分光透過率を有する不図示のカラーフィルタ層も形成されている。したがって、開口部102aを通過した光の波長は緑色成分で、例え隣接する青色カラーフィルタを備えた撮像領域100bに混入しても既に緑色成分しかない光であるのでクロストークは発生しない。このようにして、光学クロストークを完全に防いでいる。
As described above, the present embodiment has a configuration including four imaging regions and four imaging optical systems. In this embodiment, since the
図1に戻って、104は平行平板がV字状に形成されたプリズムで、水平方向の視差を変更する役割を果たしており、傾斜角θだけV字上に折れ曲がった形状となっている。ここで、平行平板の光学部材に入射した光線は、入射角度、屈折率、厚みに依存してシフトし、射出する光線の角度は入射する光線の角度と同じになるという特性を有する。
Returning to FIG. 1,
図4はこの平行平板による光の屈折を表す図である。このとき、平行平板に入射する光線と射出する光線のなす角θ1は等しく、図のように平行平板光学部材の屈折率をn、厚みをtとすると、光線のシフト量dは、幾何光学において以下のような式(1)で表すことができる。 FIG. 4 is a diagram showing light refraction by the parallel plate. At this time, the angle θ1 formed between the light beam incident on the parallel flat plate and the light beam exiting is equal. If the refractive index of the parallel flat plate optical member is n and the thickness is t as shown in FIG. It can be represented by the following formula (1).
d=((n−1)/n)×t×Sinθ1 (1)
そして、θ1が図1におけるプリズム4の傾斜角θと等しいのは図4より明らかである。
d = ((n−1) / n) × t × Sin θ1 (1)
It is apparent from FIG. 4 that θ1 is equal to the inclination angle θ of the prism 4 in FIG.
本実施例ではこの特性を利用し、図3(A)、(B)における光軸La、Lbの間隔(線分LaLbもしくはLcLd)を、ほぼ図2における線分AB(CD)の間隔となるよう光線をシフトして拡大する。したがって、図1においてレンズ部101a、101bの光軸La、Lbはプリズム104の傾斜角θ、厚みt、屈折率nよって水平方向にシフトし、ほぼ撮像領域100a、100b上の中心点A、Bと交わるようになっている。ここで、厳密には光軸La、Lbは撮像素子100上において、中心点A、Bと交わらない。これは、本実施例においても従来例の特開2001-078212と同様に画素ずらし技術を利用するからである。以下、画素ずらしを用いた場合を詳細に説明する。
In this embodiment, this characteristic is utilized, and the distance between the optical axes La and Lb (line segment LaLb or LcLd) in FIGS. 3A and 3B is substantially equal to the distance between line segments AB (CD) in FIG. Shift the light so that it expands. Accordingly, in FIG. 1, the optical axes La and Lb of the
画素ずらしが成立するには、撮像素子100の画素ピッチをPP、撮像領域の水平方向の中心点間隔AB(CD)をSh、垂直方向の中心点間隔AC(BD)をSvとすると、各撮像領域上に形成される被写体像の水平方向の間隔Ih、垂直方向の間隔をIvは以下の式(2)、(3)で表される。
In order to achieve pixel shifting, assuming that the pixel pitch of the
Ih=Sh−0.5×PP (2)
Iv=Sv−0.5×PP (3)
そして、図3(A)、(B)に示すように、複眼レンズ101における水平方向光軸間隔LaLb(LcLd)をLh、垂直方向光軸間隔LaLc(LbLd)をLvとすると、各光軸間隔Lh、Lvは以下の式(4)、(5)となる。
Ih = Sh−0.5 × PP (2)
Iv = Sv−0.5 × PP (3)
As shown in FIGS. 3A and 3B, when the horizontal optical axis interval LaLb (LcLd) in the
Lh=Ih−2×d−ΔLh (4)
Lv=Iv−ΔLv (5)
ここで、ΔLh、ΔLvは有限距離にある被写体に対して画素ずらしを行うための光軸間隔補正量で、無限遠の被写体に対して画素ずらしを行う場合は0になるが、一般的な撮像装置では、有限距離の被写体に対して設計を行うので、光軸間隔Lh、Lvは補正するのがよい。そして、本実施例では4つの撮像領域100a〜dで互いに画素ずらしを行っているので、公知のベイヤー配列と同等の画像を得ることが可能なる。なお、4つの撮像領域からベイヤー配列画像を生成する方法については特開2002-209226で開示されているので、詳細な説明は省略する。
Lh = Ih−2 × d−ΔLh (4)
Lv = Iv−ΔLv (5)
Here, ΔLh and ΔLv are optical axis interval correction amounts for shifting the pixel with respect to a subject at a finite distance, and are 0 when performing pixel shifting with respect to a subject at infinity. Since the apparatus is designed for a subject with a finite distance, the optical axis distances Lh and Lv are preferably corrected. In this embodiment, pixels are shifted from each other in the four
以上のように、本実施例では複眼レンズ101における水平方向の光軸間隔Lhをプリズム104の光線シフトにより撮像素子100上においてはIhとなるよう拡大した。一般的に撮影画像は横もしくは縦長の長方形状をしているため、高画素化するに伴い、特に図2に示すように撮像領域100a〜dの長辺方向における撮像領域間隔Shは増大してしまうが、本実施例では、光線シフトにより実質的な視差を減少させた。したがって、高画素化しても視差の増大を防ぐことができ、各撮像領域100a〜dで撮像された画像を不図示の画像処理装置によって画像合成などの各種処理を行うことによって高解像なカラー画像を得ることができる。また、従来例のように焦点距離を長くする、光束を絞るためにFナンバーを暗くするなどの条件に拘束されることなく自由な撮像装置の設計が可能である。さらに、図2に示すように撮像素子100上における撮像領域100a〜dのレイアウトについても、効率的に長方形状の撮像領域を隣接して配設することができたので、撮像素子100の小型化を可能とした。さらに、撮像素子の小型化することで、1つのウエハに形成可能な撮像素子100の数を増加させることができるので低コスト化という観点からも優位である。
As described above, in this embodiment, the horizontal optical axis interval Lh in the
なお、各撮像領域100a〜dの特に周辺部に結像する光束については、傾斜したプリズム104を光路中に挿入したことによって収差が発生してしまう。この収差は光軸La〜Ldを中心とした軸対称な収差ではないので、画像合成時のカラー画像の画質が著しく劣化しないにレンズ部、プリズムを含めた光学設計を行う方がよい。また、平行平板のプリズム104を自由曲面で構成し、このような収差を補正するようにしてもよい。
Note that, with respect to the light beam that forms an image particularly in the peripheral portion of each of the
最後に、本実施例においては、プリズム104による光線シフトを図2における撮像素子100の水平方向について行ったが、垂直方向についても可能で、さらには、水平、垂直両方向同時にシフトすることもできる。図5はこのときに使用するプリズムの一例を示す概略斜視図で、4つの平行平板がそれぞれ中央部に向かって傾斜した形状となっている。このようなプリズムを用いることで水平、垂直方向同時の光線シフトを実現することができる。
Finally, in this embodiment, the light beam is shifted by the
(第2の実施例)
第2の実施例は第1の実施例の変形例で、傾斜したプリズムが撮像素子のパッケージング部材を兼ねると共に、水平、垂直方向の視差を揃えることで、より高画質な画像が得られるようにした。
(Second embodiment)
The second embodiment is a modification of the first embodiment, and an inclined prism also serves as a packaging member of the image sensor, and a higher quality image can be obtained by aligning the horizontal and vertical parallaxes. I made it.
図6は、撮像装置を側面から見た模式図である。図6において、撮像素子100上には配線基板105が撮像素子100の電極パッド(不図示)上に形成された金バンプ(不図示)により電気的に接合され、さらに配線基板105上には保持部材106が配置され、これらの3つが接着封止剤107によりパッキングされている。保持部材106の上部にはプリズム104が配設され、同様に接着封止剤107によりパッキングされている。そして、保持部材の最上面側には接着剤層108を介して複眼レンズ101が接着固定されている。
FIG. 6 is a schematic view of the imaging apparatus as viewed from the side. In FIG. 6, the wiring board 105 is electrically bonded on the
このように、本実施例においてはプリズム104、配線基板105、保持部材106、接着封止剤107で撮像素子100の撮像領域が完全密封された構成となっている。したがって、製造工程においては、撮像素子100、配線基板105、保持部材106、プリズム104までのアセンブリをクリーンルーム内で行い、複眼レンズ101の組立工程にはクリーンルームに限定しない自由度が加わるという効果がある。
Thus, in this embodiment, the imaging region of the
一方、プリズム104の上面側には開口部を有する遮光絞り109が備えられ、光学クロストークを防ぐ役割を担っている。同様に保持部材106も中央部に隔壁106aを備える。
On the other hand, a light-shielding
図7は、第2の実施例における撮像素子100を上面側からみた図である。撮像領域100a〜dは、光を受光するための画素を形成しない斜線部領域110を隔てて形成されている。したがって、図6に示すように、この斜線部領域110の上部に隔壁106aを形成することが可能となる。ここで、図6は図7における水平方向の模式図であるため垂直方向については図示されないが、垂直方向においても同様に隔壁は設けられ、図7の斜線部領域110の上に形成される。したがって、水平、垂直方向の隔壁を図7のように複眼レンズ101側からみると十字状になっている。このとき、斜線部領域110は上部に隔壁が配設可能な最小寸法とするのがよい。そうすることで、撮像素子100の寸法を小さくすることができ、低コスト化の効果がある。
FIG. 7 is a diagram of the
図8は、撮像素子100上面に配線基板105を配置した状態を表す図で、図1おける複眼レンズ101側からみた図である。配線基板105には撮像領域100a〜dに光束を導くための開口部105aが形成されている。配線基板には撮像信号を取り出すための不図示の配線が備えられ、撮像信号を画像処理装置(不図示)に送り出すことが可能となっている。
FIG. 8 is a diagram illustrating a state in which the wiring substrate 105 is disposed on the upper surface of the
図9は、図6における遮光絞り109を複眼レンズ100側からみた図で、撮像領域100a〜dおよびレンズ部101a〜dに対応した4つの開口部109a、109b、109c、109dを備える。遮光絞り109は金属薄板などで形成され、反射防止にめっき処理が施される。またプリズム4の上面の形状に沿うよう曲げ加工も施されている。そして、本実施例においては光学クロストークを保持部材106の隔壁106aと遮光絞り109で防ぐ構造としている。したがって、遮光絞り層102の開口部にカラーフィルタ層を形成する必要がないためコストダウンの効果があると共に、1つのカラーフィルタ層しかないため光の透過率を著しく向上することができ高感度な撮像装置実現することができる。
9 is a view of the light-shielding
図10は、図1における複眼レンズ101を撮像素子100側からみた図である。第2の実施例においても、各レンズ部101a〜dは矩形配列に形成されるが、Lh=Lv、すなわち、正方形配列で形成される。そして、プリズム104によって、水平方向の光軸間隔Lhが拡大され、Shだけ離間して設けられた撮像領域100a〜d上に画素ずらしで被写体像が形成されるようになっている。ここで、本実施例においてはLh=Lvとし、水平、垂直方向の視差が一定となるようにした。この効果について図11を用いて説明する。
FIG. 10 is a view of the
図11は、複眼レンズにおける被写体距離とそのときの撮像素子上における像の移動量を表すグラフである。横軸は被写体距離、縦軸は像の移動量である。そして縦軸上の点Eがちょうど0.5画素の像の移動量、すなわち0.5画素ずらしが成立する場合である。そして、点Eを中心として±0.25画素の像の移動量、すなわち、図中点F、Gまで画素ずらしの効果がある範囲として許容すれば、図から明らかなように点Fに対応した被写体距離は点H、点Gに対応した被写体距離は無限大となり、結果として、点H以上の被写体距離が撮影可能な範囲となる。実線111は本実施例における像の移動量を表し、本実施例においては、図10に示すように水平、垂直方向の光軸間隔をLh=Lvとしたので、水平、垂直共に像の移動量はこの実線111で表される。点線112は、第1実施例のようにLh>Lvの場合における実線111を垂直方向の像の移動量としたときの水平方向における像の移動量を表す。この場合、被写体距離が至近側に近づいていくるにしたがって実線111に比べて像の移動量が大きくなっている。しがって、至近側で撮影した場合、合成画像の水平、垂直の解像度に差が生じてしまうので、至近側においては撮影可能な被写体距離を限定する必要がある。しかしながら、本実施例では水平、垂直方向の像の移動量が揃うように光軸間隔Lh=Lvとしているので、至近側まで良好に撮影可能である。 FIG. 11 is a graph showing the subject distance in the compound eye lens and the amount of image movement on the image sensor at that time. The horizontal axis represents the subject distance, and the vertical axis represents the amount of image movement. The point E on the vertical axis is the case where the movement amount of the image of just 0.5 pixels, that is, the shift of 0.5 pixels is established. Then, if the movement amount of the image of ± 0.25 pixels around the point E, that is, the range in which the pixel shift effect is effective up to the points F and G in the figure, the subject distance corresponding to the point F as is apparent from the figure The object distance corresponding to the point H and the point G is infinite, and as a result, an object distance greater than or equal to the point H becomes a range that can be photographed. A solid line 111 represents the amount of image movement in the present embodiment. In this embodiment, the horizontal and vertical optical axis intervals are set to Lh = Lv as shown in FIG. Is represented by this solid line 111. A dotted line 112 represents the amount of image movement in the horizontal direction when the solid line 111 in the case of Lh> Lv as the amount of movement of the image in the vertical direction as in the first embodiment. In this case, the moving amount of the image is larger than the solid line 111 as the subject distance approaches the closest side. Therefore, when photographing on the close side, a difference occurs in the horizontal and vertical resolutions of the composite image. Therefore, it is necessary to limit the object distance that can be photographed on the close side. However, in this embodiment, since the optical axis interval Lh = Lv is set so that the movement amounts of the images in the horizontal and vertical directions are uniform, it is possible to photograph well up to the closest side.
なお、本実施例では、撮像素子100のパッケージ部材として、プリズム104、保持部材106、配線基板105を接着封止剤107でパッキングする構成としたが、保持部材106を省いた構成としてもよい。これは、撮像素子100のパッケージ公知の構成であり、特許第3207319号などに開示されているが、本発明に適用する際には光学クロストークが発生しないよう各撮像領域の離間距離を広げるなど対策することが必要である。
In this embodiment, the
(第3の実施例)
第3の実施例は前記の実施例の変形例で、撮像素子のレイアウトを効率化することによる撮像素子の小型化、低コスト化を実現するものである。
(Third embodiment)
The third embodiment is a modification of the above-described embodiment, and realizes downsizing and cost reduction of the image sensor by improving the layout of the image sensor.
図12は、第3の実施例における撮像装置を側面から見た模式図である。この図において、撮像素子100の2つの撮像領域100a、100bの間の領域には撮像素子100の周辺回路部103が設けられている。
FIG. 12 is a schematic view of the image pickup apparatus according to the third embodiment as viewed from the side. In this figure, a
図13は、第3の実施例における撮像素子100を複眼レンズ101側からみた図である。4つの撮像領域100a〜dの水平方向における撮像領域間に周辺回路部103が設けられている。したがって、第2の実施例おける斜線部領域110を有効活用することができるので、撮像素子100の面積を縮小することが可能となる。撮像素子100は1つのウエハ上に多数個形成し、ダイシングして1つの撮像素子とするので、面積を縮小することは、撮像装置の小型化だけではなく、低コスト化という観点で絶大な効果がある。
FIG. 13 is a diagram of the
ここで、本実施例においては撮像領域間に周辺回路部103を設けたので、第1、2実施例に比べて水平方向の撮像領域間隔が増大している。したがって、図12に示されるプリズム104の傾斜角、厚みを増大させ、光線シフト量を大きくしている。そして、第2の実施例と同様に複眼レンズ101の視差は水平、垂直共に等しくし、高画質な画像を得られるようにしている。
In this embodiment, since the
なお、図12において、2つの撮像領域100a、100b間、すなわち周辺回路部103の上部には保持部材106の隔壁が設けられていない。これは、撮像領域100a、100bを十分に離間させて配置したからであり、プリズム104の上面に設けた遮光絞り109のみで光学クロストークを防ぐことができるからである。なお、図13における各撮像領域100a〜dの垂直方向においては、第2の実施例と同様保持部材106に隔壁を設ける構成としている(不図示)。
In FIG. 12, the partition wall of the holding
(第4の実施例)
第4の実施例は前記実施例の変形例で、プリズム104を2分割して構成した例である。
(Fourth embodiment)
The fourth embodiment is a modification of the above embodiment and is an example in which the
図14は、第4の実施例における撮像装置を側面から見た模式図である。この図において、光線シフトを行うプリズムは104aと104bに分割されている。そしてそれぞれのプリズム104a、104bの端部には調整部材113a、113bが当接している。調整部材113a、bは図示される矢印の方向に進退可能な構成となっている。そして、調整部材113a、bを保持部材106内部側に押込めばプリズム104a、bの傾斜角が大きくなり、逆に、外側に引き出せばプリズム104a、bの傾斜角が小さくなる。すなわち、プリズム104a、bの傾斜角を微調整できるようになっている。そして、この調整部材113a、bによる調整が終了した後に接着封止材107によって調整部材113a、bの周辺は接着固定され、結果として、撮像素子100は外気から封止密封されることとなる。
FIG. 14 is a schematic view of the image pickup apparatus according to the fourth embodiment viewed from the side. In this figure, the prism that performs light beam shifting is divided into 104a and 104b. The adjustment members 113a and 113b are in contact with the end portions of the prisms 104a and 104b. The adjusting members 113a and 113b are configured to be able to advance and retract in the direction of the arrow shown in the drawing. If the adjusting members 113a and 113b are pushed into the holding
ここで、画素ずらしを行うにあったては、複眼レンズ101の各レンズ部101a〜dの間隔とプリズム104の傾斜角で撮像素子100上における被写体像間隔が決まるため、これらの部材を高精度に作製する必要がある。しかしながら、本実施例のような構成にすれば、調整部材113a、bを進退させ撮像素子100上に結像される被写体像がそれぞれの撮像領域100a〜dで0.5画素ずれた位置でサンプリングされるように調整することで容易に画素ずらしを行うことができる。したがって、各レンズ部101a〜dの間隔や、プリズム104a、bの傾斜角を高精度に管理する必要がないので、組立の歩留まりを大幅に向上させることができる。
Here, when performing pixel shifting, the object image interval on the
100 撮像素子
101 複眼レンズ
102 遮光絞り層
103 周辺回路部
104 プリズム
105 配線基板
106 保持部材
109 遮光絞り
113 調整部材
DESCRIPTION OF
Claims (4)
Priority Applications (1)
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JP2005251699A JP2007065335A (en) | 2005-08-31 | 2005-08-31 | Imaging apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012054668A (en) * | 2010-08-31 | 2012-03-15 | Fujifilm Corp | Imaging module and imaging apparatus |
US11041978B2 (en) * | 2019-01-08 | 2021-06-22 | National Taiwan Normal University | Optical plate |
-
2005
- 2005-08-31 JP JP2005251699A patent/JP2007065335A/en not_active Withdrawn
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