JP2007295140A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複眼型の撮像装置は、光学レンズそれぞれの光が撮像素子に至る過程で干渉し写り込みなど画像上の欠陥を誘発するという課題を有する。
【解決手段】互いに光軸の異なる複数の光学レンズを有する光学レンズユニット（２）と、複数の光学レンズのそれぞれに１対１に対応する複数の撮像領域を有する撮像素子（５）と、光学レンズユニット（２）と撮像素子（５）との間に配置され、複数の光学レンズから複数の撮像領域までのそれぞれの光路を分離する遮光部材（４）とを有し、光学レンズユニット（２）と遮光部材（４）とが密着し、かつ、撮像素子（５）と遮光部材（４）とが密着している撮像装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電話用カメラや車載用小型カメラなどに用いられる、複数の光学系と撮像素子を備えた複眼型の撮像装置に関する。

携帯電話用カメラや車載用小型カメラといった撮像装置は、レンズを介してＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどの撮像素子に被写体像を結像させることにより、被写体の画像情報を取得する装置である。また、近年の撮像装置においては、カラー化のみならずより画像品質の高い撮像装置が要望され、その画像品質に直結する単位面積あたりの画素数は、より高画素化へと着実に進展している。このような背景の中で、小型化するシステムに対応する撮像装置は、限られた狭い設置スペースに合致させる構造上の工夫のみならず、基本性能の維持向上と無欠陥の安定した撮像装置が求められている。

さらに、撮像装置を構成する光学レンズなどのデバイスは、従来のごとき単眼レンズを主とした光学系に対し複数の光学レンズを同一面に形成したもの（以下、複眼レンズと記す）が提案され、それら複眼レンズを応用した商品の開発や実用化が精力的に進められている。この複眼レンズを用いた撮像装置は、被写体の２次元情報のみならず、被写体の３次元情報、例えば被写体までの距離を測定する機能などを付加した多機能なカメラが提案されている。

例えば特許文献１においては、光軸が互いに略平行である複数の光学レンズが一体形成された光学レンズユニットと、複数の光学レンズにより形成された被写体像をそれぞれ撮像する、同一の半導体基板上に形成された複数の撮像領域と、これら複数の撮像領域により撮像された画像間の視差情報を算出する視差算出回路とを有する撮像装置が提案されている。

また特許文献２には、多数の撮像装置を並列に配置し、それぞれのピント位置を予め少しずつずらしておくことにより、合焦状態にある被写体までの距離を測定する手法が開示されている。
特開２００３−１４３４５９号公報 特開２０００−０３２３５４号公報

特許文献１に開示されている撮像装置は、光軸が互いに略平行な複数の光学レンズを一体形成した光学レンズユニットと、被写体像を結像する複数の撮像領域を有する撮像素子と、光学レンズユニットと撮像素子との間に光学フィルタを配置し、さらに、光学フィルタと光学レンズユニットの間に遮光壁を配する構造の撮像装置であり、複数の光学レンズによる画像間の視差情報から被写体までの距離をも把握することができる撮像装置である。

しかしながら、特許文献１における撮像装置では、光学レンズから撮像領域に至るそれぞれの光路に関して、隣接する光路からの光の干渉作用に対し十分な配慮がなされていない。即ち、光学レンズを通過した光は遮光部材によりそれぞれの光路が分離されているが、遮光部材を通過した後は単に光学フィルタと撮像素子が配置されているだけであり、それぞれの光路が分離されていない。したがって、光学フィルタ内部または遮光部材と撮像素子との間の空間において、光の干渉作用により画像上の欠陥を誘発する恐れが懸念される。画像上の欠陥には、隣接する光学レンズからの写り込みなどが考えられるが、何れにしても欠陥のない安定した画像を保障するには、複数の光路の光が干渉することがない構成が必要である。

また、特許文献２に開示されている撮像装置は、多数の光学レンズおよび撮像素子を並列に配置し、それぞれの焦点位置を予め少しずつずらすことによって、合焦状態にある被写体までの距離測定と撮像とを行う撮像装置である。光学レンズと撮像素子は完全に独立し封着された構造であるものの、光学レンズの手前に配置された光学フィルタと光学レンズとの間には、互いの光路を分離する遮光部材は存在せず、前記特許文献１と同様の課題が発生する。

上記課題を解決するために、本発明の撮像装置は、互いに光軸の異なる複数の光学レンズを有する光学レンズユニットと、複数の光学レンズのそれぞれに１対１に対応する複数の撮像領域を有する撮像素子と、光学レンズユニットと撮像素子との間に配置され、複数の光学レンズから複数の撮像領域までのそれぞれの光路を分離する遮光部材とを有し、光学レンズユニットと遮光部材とが密着し、かつ、撮像素子と遮光部材とが密着している。

また、本発明の撮像装置において、複数の光学レンズから複数の撮像領域までのそれぞれの光路に配置された複数の光学フィルタを有することが好ましい。

本発明の撮像装置は、光学レンズから撮像領域までのそれぞれの光路が分離されるため、互いに隣接する光路からの光の干渉を受けることのなく高品質の画像情報を得ることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、同じ構成要素については同じ符号を付しており、説明を省略する場合がある。

（実施の形態１）
まず、図１を用いて本実施の形態の撮像装置の全体構成を説明する。

図１は、本実施の形態の撮像装置の上面図およびＡ−Ａにおける断面図である。１は絞りユニットであり、４つの開口部７が形成されている。２は光学レンズユニットであり、４つの光学レンズが一体成型されている。３は筐体である。４は遮光部材であり、それぞれの光学レンズに対応する光路を分離している。５は撮像素子であり、６は撮像素子５における有効画素領域である。なお、光学レンズユニット２と撮像素子６は、それぞれ遮光部材４に密着して位置決めされている。

次に、図２〜４を用いて、各構成部品について詳細に説明する。

図２は光学レンズユニット２の上面図およびＢ−Ｂにおける断面図である。光学レンズユニット２は、４つの光学レンズを一体形成したものである。図３は遮光部材４の上面図および側面図である。遮光部材４は、光学レンズユニット２の各光学レンズに対応する光路を分離し、隣接する光路からの侵入光を遮蔽するために、２つの平板が中心で交差した十字形状をしている。また、遮光部材４の高さｈは、光学レンズユニット２の各光学レンズの焦点距離に対応した寸法であり、各光学レンズの焦点位置が撮像素子５の撮像面に一致するように設定されている。図４は光電変換を行う撮像素子５の上面図である。本実施の形態においては有効画素領域６の中心を基準に等分に４分割して使用する。

次に、図５を用いて、本実施の形態の撮像装置の組み立て手順について説明する。

図５は、本発明の図１で示した撮像装置の組み立て手順を示した図である。まず、遮光部材４と筐体３とは予め位置決めして固定しておく。次に、図５（ａ）に示すように、遮光部材４の下面に撮像素子５を密着させて固定する。この時、撮像素子５の上面である有効画素領域表面が組み立てる際の基準面であり、遮光部材４の下面を撮像素子５の上面に対して隙間が生じないよう密着させて固定する。これにより撮像素子５の有効画素領域６は、遮光部材４により４つの撮像領域に分割される。

次に、図５（ｂ）に示すように、遮光部材６の上面に光学レンズユニット２の下面を位置決めし密着させる。そして図５（ｃ）のように、位置決めした光学レンズユニット２の端部に接着剤を塗布し固定する。なお、この場合のポイントは、撮像素子５の固定の際にも触れたように、光学レンズユニット２の各光学レンズの焦点位置を基準に遮光部材４の高さを決定しているため、遮光部材４と光学レンズユニット２とは隙間が生じないように密着させて固定する。

最後に、図５（ｄ）に示すように、絞りとなる開口部７を４箇所形成した絞りユニット１を、筐体３に対して位置決めして固定する。

なお、本実施の形態では筐体３と遮光部材４とは別体としたが、一体で形成しても良い。また、組み立て手順は上記した手順に限らず、例えば、図５（ａ）と図５（ｂ）とを逆にしても良い。

以上説明した本実施の形態の撮像装置では、光学レンズから撮像領域までのそれぞれの光路が遮光部材により完全に分離されるため、互いに隣接光路からの光の干渉を受けることのなく高品質の画像情報を得ることが可能となる。

また、従来の一般的な工法、即ち、光学レンズと撮像素子とを別体の箇体にそれぞれを固定し、後に一体化するような工法では、箇体の形状精度とそれら部品の固定精度が工法上の課題となる場合が少なくない。しかし、本実施の形態の撮像装置では、遮光部材の両面に光学レンズユニットと撮像素子の装着基準面を設け、その基準面に光学レンズユニットと撮像素子とを密着させ固定しているため、光学レンズユニットと撮像素子との相対位置精度に優れた撮像装置を実現できる。これにより、特に視差を利用した測距において、測距精度を大きく向上させることが可能となる。

（実施の形態２）
図６は、本発明の第２の実施の形態にかかる撮像装置の上面図、およびＤ−Ｄにおける断面図である。実施の形態１と異なる点は、カラーフィルタ８を遮光部材４により分離されたそれぞれの光路に配置したことである。それ以外については実施の形態１と同じである。図７に本実施の形態の主要部を示す。カラーフィルタ８は遮光部材４に固定されている。そして、カラーフィルタ８が固定された遮光部材に対して、光学レンズユニット２および撮像素子５が、隙間が生じないように密着して固定される。本実施の形態の撮像装置によれば、光学レンズから撮像素子に至るそれぞれの光路が、互いに隣接光の干渉を受けることのないため、高品質の画像情報を得ることが可能となる。さらに、光学フィルタを用いることによりカラー化や昼夜対応など、幅広い要望に対応できる撮像装置が容易に実現できる。

本発明の撮像装置は、携帯電話に搭載する小型カメラや車載用の周辺監視カメラ等に有用である。

本発明の実施の形態１における撮像装置の全体構成図 本発明の実施の形態１における撮像装置の光学レンズユニットの構成図 本発明の実施の形態１における撮像装置の遮光部材の構成図 本発明の実施の形態１における撮像装置の撮像素子の構成図 本発明の実施の形態１における撮像装置の組み立て手順を示す図 本発明の実施の形態２における撮像装置の全体構成図 本発明の実施の形態２における撮像装置の光学フィルタの配置を示す図

符号の説明

１ 絞りユニット
２ 光学レンズユニット
３ 筐体
４ 遮光部材
５ 撮像素子
６ 有効画素領域
７ 開口部
８ 光学フィルタ

Claims (2)

1. 互いに光軸の異なる複数の光学レンズを有する光学レンズユニットと、
   前記複数の光学レンズのそれぞれに１対１に対応する複数の撮像領域を有する撮像素子と、
   前記光学レンズユニットと前記撮像素子との間に配置され、前記複数の光学レンズから前記複数の撮像領域までのそれぞれの光路を分離する遮光部材とを有し、
   前記光学レンズユニットと前記遮光部材とが密着し、かつ、前記撮像素子と前記遮光部材とが密着している撮像装置。
2. 前記複数の光学レンズから前記複数の撮像領域までのそれぞれの光路に配置された複数の光学フィルタを有する請求項１に記載の撮像装置。

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