JP2009258557A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数の増加等の製造コストの上昇を押さえつつ、レンズの取付精度を向上させた、撮像装置を提供する。
【解決手段】レンズ取付部材１２は、開口部２６，２７が設けられている。この開口部２６，２７は、複眼レンズ８をレンズ取付部材１２に挿入した状態で、個眼レンズ８ａ〜８ｃが配置されていない部位に対抗した位置に設けられている。レンズ取付部材１２に複眼レンズ８を挿入した状態で、開口部２６，２７にレンズ上側面から接着剤を投入し、複眼レンズ８をレンズ取付部材１２のホルダ下側面に接着して取り付ける。
【選択図】図７

Description

本発明は、レンズ取付部材にレンズを接着して取り付けた撮像装置に関する。

従来、レンズに対向して配置した撮像素子に被写体の像を投影し、投影された被写体の像を撮像する撮像装置がある。こうした撮像装置では、レンズをレンズ取付部材に取り付け、レンズ取付部材を撮像装置に取り付けている。レンズ取付部材にレンズを取り付ける構造としては様々な構成がある。例えば、レンズ取付部材に係止部材を取り付け、この係止部材でレンズを係止する構成がある。こうした構成では、係止部材が必要となり、部品点数の増加や製造工程の増加といった製造コストの上昇が発生する。そこで、製造コストの上昇を抑えつつ、レンズ取付部材にレンズを取り付ける構成として、レンズをレンズ取付部材に接着して取り付けた構成がある（特許文献１参照）。
特開２００７−６５０５８号公報

しかしながら、特許文献１の構成では、レンズ取付部材にレンズを取り付け、レンズ側から接着剤を投入し、レンズの周辺を接着している。投入された接着剤が硬化すると、レンズがレンズ取付部材に取り付けた位置から相対的に移動する。そのため、レンズ周辺における接着剤の投入量に違いが生じると、レンズの取り付け時の位置と接着時の位置とが相対的に変化してしまう。このとき、レンズがレンズ取付部材に対して傾いてしまうことがある。レンズがレンズ取付部材に対して傾いてしまうと、光軸にズレが生じる。したがって、レンズの取付精度が悪かった。また、レンズの相対位置がズレると、レンズが撮像素子に適正な画像を投影できなくなり、適正な画像が得られなくなる。

そこで、本願発明の目的は、部品点数の増加等の製造コストの上昇を押さえつつ、レンズの取付精度を向上させた、撮像装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、以下の通りである。

レンズ取付部材はレンズが接着され取り付けられる。撮像素子は、レンズ取付部材に取り付けられているレンズに対向して配置され、このレンズによって被写体の像が投影される。画像出力部が撮像素子に投影された被写体の像を出力する。レンズ取付部材は、前記画像出力部が出力する被写体の像に寄与しない前記レンズの非寄与領域と対向する位置に接着剤の投入口が設けられている。この投入口は、複数個設けることが望ましい。投入口は、画像出力部が出力する被写体の像に寄与しないレンズの非寄与領域と対向する位置に設けられている。

こうすることにより、レンズをレンズ取付部材に接着する時、レンズ取付部材側から開口部に接着剤を投入することができる。そのため、開口部に投入した接着剤の投入量に違いが発生しても、接着剤が硬化する時、接着剤は開口部内にたまり、レンズはレンズ取付部材側に引っ張られるので、レンズの傾きが生じない。したがって、レンズの光軸にズレが生じないので、レンズの取付精度が向上する。また、接着剤によりレンズをレンズ取付部材に取り付けるので、部品点数の増加等の製造コストの上昇も抑えることができる。

また、複数個の個眼レンズを有する複眼レンズがレンズ取付部材に接着して取り付けられていても良い。この場合、隔壁部材が複眼レンズと撮像素子との間に配置され、各個眼像レンズが被写体の像を投影する撮像素子の領域を区切る。画像処理部が隔壁部材により区切られた各撮像素子の領域に投影されている被写体の像を合成する。画像処理部は、例えば、各撮像素子の領域を一つの画像にまとめて、パノラマ画像を合成する処理や、各撮像素子の領域から得られた複眼像から各個眼像の視差を検出し、検出した視差に基づいて高精細な画像を合成する。画像出力部は、画像処理部が合成した被写体の像を出力する。

このように、複眼レンズをレンズ取付部材に接着する時でも、上述した効果と同様の効果が得られる。

製造コストの上昇を押さえつつ、レンズの取付精度を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明を適用した複眼撮像装置の主要部の構成を示すブロック図である。複眼撮像装置１は、制御部２、撮像部３、画像処理部４、画像出力部５、を備えている。複眼撮像装置１は、パノラマ画像を撮像する複眼撮像装置であり、被写体の像が投影された複数の個眼像領域の各画像を合成して、一つのパノラマ画像を生成する。パノラマ画像の撮像の詳細は後述する。

制御部２は、複眼撮像装置１の本体各部の動作を制御する。

図２は、撮像部３の構成を示す分解斜視図である。撮像部３は、プリズム６，７、複眼レンズ８、隔壁部材９、赤外線除去フィルタ１０（以下、ＩＲＣＦ１０と称す。）、撮像素子１１、を有している。

プリズム６，７は、レンズ取付部材１２に取り付けられる。このプリズム６，７が撮像部３に入射した光線を屈折や反射させる。なお、以下の説明では、プリズムを通過しなかった光線を第１の光線、プリズム６に入射し屈折や反射をした光線を第２の光線、プリズム７に入射し屈折や反射をした光線を第３の光線、と言う。

複眼レンズ８は、複数の個眼レンズを有し、後述するレンズ取付部材１２に挿入され、接着して取り付けられている。図２では、合計三枚の個眼レンズ８ａ〜８ｃを有した複眼レンズ８を示している。プリズム６は、レンズ取付部材１２をはさんで個眼レンズ８ｂに対向した位置にある。また、プリズム７は、レンズ取付部材１２をはさんで個眼レンズ８ｃに対向した位置にある。第１の光線は個眼レンズ８ａに入射し、第２の光線は個眼レンズ８ｂに入射し、第３の光線は個眼レンズ８ｃに入射する。複眼レンズ８の詳細は後述する。

撮像素子１１は、複眼レンズ８に対向して配置される。複眼レンズ８と撮像素子１１との間には、隔壁部材９、ＩＲＣＦ１０がこの順に配置される。

なお、隔壁部材と赤外線除去フィルタの位置は逆になっていてもよい。つまり、複眼レンズと撮像素子との間に、赤外線除去フィルタ、隔壁部材がこの順に配置されていても良い。

隔壁部材９は、板状の光学隔壁であり、開口部９ａ〜９ｃが設けられている。隔壁部材９は、複眼レンズ８に取り付けられ、間接的にレンズ取付部材１２に取り付けられる。隔壁部材９が複眼レンズ８に取り付けられた状態で、この開口部９ａ〜９ｃは、複眼レンズ８に取り付けた状態で、個眼レンズ８ａ〜８ｃに対向する位置に設けられている。開口部９ａは、個眼レンズ８ａから出射する第１の光線が入射する。開口部９ｂは、個眼レンズ８ｂから出射する第２の光線が入射する。開口部９ｃは、個眼レンズ８ｃから出射する第３の光線が入射する。隔壁部材９は、個眼レンズ８ａ〜８ｃが被写体の像を投影する撮像素子１１の領域を区切る。開口部９ａ〜９ｃを通過した第１〜第３の光線が撮像素子１１の対応する撮像領域に被写体の像を投影する。開口部９ａから出射する第１の光線は、個眼像領域１１ａ上に投影される。開口部９ｂから出射する第２の光線は、個眼像領域１１ｂ上に投影される。開口部９ｃから出射する第３の光線は、個眼像領域１１ｃに投影される。隔壁部材９は、第１〜第３の光線が其々対応しない撮像素子１１の領域に投影されることを防ぐ。また、個眼レンズ８ａ〜８ｃ以外からの光線を遮光し、個眼レンズ８ａ〜８ｃ以外からの光線が撮像素子１１上に投影されることを防ぐ。隔壁部材９の詳細は、後述する。

ＩＲＣＦ１０は、矩形の板である。このＩＲＣＦ１０は、第１〜第３の光線に含まれる赤外線を除去する。ＩＲＣＦ１０の詳細は後述する。

画像処理部４は、撮像部３で撮像された被写体の像における複数の個眼像を一つの画像に合成する処理を行い被写体の像のパノラマ画像を生成する。

画像出力部５は、画像処理部４で生成されたパノラマ画像を出力する。例えば、画像出力部５は、外部装置と接続するインタフェースを有し、画像処理部４で生成されたパノラマ画像を、接続されている外部機器（表示装置、印刷装置等）へ出力する。なお、画像出力部５は、表示器を有し、画像処理部４で生成されたパノラマ画像をこの表示器に表示する構成であっても良い。

次に、複眼撮像装置１によるパノラマ画像の撮像について説明する。

複眼撮像装置１は、図示していないシャッタが操作されると、撮像部３の撮像素子１１上に投影されている複眼像を取り込む。ここでは、例えば、公知のローリングシャッタ方式により、撮像素子１１に投影されている三つの個眼像を複眼像として取り込む。

撮像部３に入射した光線は、上述した第１〜第３の光線の三つの光線に分けられ、其々の光線に対応する個眼レンズ８ａ〜８ｃ、開口部９ａ〜９ｃに入射する。開口部９ａ〜９ｃに入射しなかった光は、隔壁部材９により遮光されるため、撮像素子１１に影響を与えない。

画像処理部４は、撮像部３で撮像した被写体の像の複数の個眼像を一つの画像に合成し、パノラマ画像を生成する処理を行う。画像出力部５は画像処理部４が合成したパノラマ画像を出力する。

なお、本実施形態の構成を高精細な画像を撮像する複眼撮像装置に用いても良い。この場合、プリズムを撮像部に取り付けず、三つの個眼レンズが撮像素子に投影した各個眼像の視差を画像処理部で検出し、この視差に基づいて、再構成画像を生成すればよい。

次に、各構成について説明する。

図３は、レンズ取付部材１２、複眼レンズ８、隔壁部材９、ＩＲＣＦ１０、撮像素子１１の各構成の外観を示す分解斜視図である。レンズ取付部材１２は、撮像素子１１に対向する面側から複眼レンズ８を挿入し、この複眼レンズ８を接着して取り付ける。撮像素子１１は、複眼レンズ８に対向して配置される。隔壁部材９は、複眼レンズ８と撮像素子１１との間に配置される。ＩＲＣＦ１０は、隔壁部材９と撮像素子１１との間に配置される。また、レンズ取付部材１２の撮像素子１１と対向しない面に、プリズム６，７が取り付けられる。

次に、レンズ取付部材１２について説明する。図４は、レンズ取付部材１２を示す図である。図４（Ａ）は、レンズ取付部材１２の背面図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）におけるＡＡ’方向での側面図である。図４（Ｃ）は、図４（Ａ）におけるＢＢ’方向での側面図である。図４（Ｄ）は、レンズ取付部材１２の正面図である。なお、以下の説明では、撮像素子１１と対向するレンズ取付部材１２の面をホルダ下側面、撮像素子１１と対向しないレンズ取付部材１２の面をホルダ上側面、と言う。

レンズ取付部材１２は、樹脂で形成され、レンズホルダ２０、位置決め部２１，２２、爪部２３，２４からなる。なお、レンズ取付部材１２は、樹脂以外の材料で形成されていても良い。

レンズホルダ２０は、その外形が円形であり、プリズム取付部２５、開口部２６，２７、を有している（開口部２６，２７は、本願発明の投入口に相当する。）。プリズム取付部２５は、レンズホルダ２０の中央部に設けられている。プリズム６，７はホルダ上側面からプリズム取付部２５に取り付けられる。

開口部２６，２７は、矩形状である。この開口部２６，２７は、挿入された複眼レンズ８をレンズ取付部材１２に接着して取り付ける接着剤が投入される。また、開口部２６，２７は、画像出力部５が出力する被写体の像に寄与しない複眼レンズ８の非寄与領域が対向する位置に設けられている。具体的には、個眼レンズ８ａ〜８ｃが設けられていない領域に対向して設けられている。この開口部２６，２７は、レンズホルダ２０の中心位置に対して対向して設けられている。

なお、開口部は矩形状以外の形状であっても良い。また、レンズホルダに設けた開口部は、二つに限らず、一個や三個や四個でも良いし、それ以上の数であっても良い。この開口部は複数個であることが望ましい。また、複数の開口部を設けた場合、互いの開口部の間隔がレンズホルダの円周方向に等間隔に並んでいるのが望ましい。また、複数個の開口部が設けられる位置は、複眼レンズに設けられた個眼レンズに対向しない位置に設ければ良い。こうすることにより、複眼レンズを接着する時、レンズの相対位置がずれることを防止できる。したがって、複眼レンズの取付精度がより向上する。また、レンズの取付精度が向上するので、複眼レンズのレンズ取付部材に対しての相対位置が変化しにくくなる。

位置決め部２１，２２は、ホルダ下側面に立設している。また、位置決め部２１は、複眼レンズ８をホルダ下側面に取り付けた状態で、複眼レンズ８の周面に当接する当接部２１ａが設けられている。また、位置決め部２２は、複眼レンズ８をホルダ下側面に取り付けた状態で、複眼レンズ８の周面を係止する係止部２２ａ，２２ｂが設けられている。当接部２１ａと係止部２２ａ，２２ｂとは、其々が正三角形の頂点に位置する。

爪部２３，２４は、位置決め部２１，２２が立設する周面に沿って設けられている。この爪部２３，２４には、其々爪２３ａ，２４ａが一体形成されている。爪２３ａ，２４ａは、ホルダ上側面に対向して配置され、プリズム６，７を保持する図示していないプリズム取付部材を係止する。こうすることにより、プリズム６，７は、ホルダ上側面と図示していないプリズム取付部材により保持される。

なお、レンズホルダは、別の形状であっても良い。

次に、複眼レンズ８について説明する。図５は、複眼レンズ８を示す図である。図５（Ａ）は、複眼レンズ８の背面図である。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）におけるＣＣ’方向での側面図である。図５（Ｃ）は、図５（Ａ）におけるＤＤ’方向での側面図である。図５（Ｄ）は、複眼レンズ８の正面図である。なお、以下の説明では、撮像素子１１と対向しない複眼レンズ８の面をレンズ上側面、撮像素子１１と対向する複眼レンズ８の面をレンズ下側面、と言う。

複眼レンズ８は、基材３０、複数の個眼レンズ８ａ〜８ｃ、からなる。

基材３０は、その外形が一部を切り落とした半円形であり、位置決め部３０ａ〜３０ｄ、溝部３０ｅ〜３０ｉ、を有している。

位置決め部３０ａ〜３０ｄは、基材３０のレンズ下側面に設けられている。位置決め部３０ａ〜３０ｄは、隔壁部材９が複眼レンズ８に取り付けられた状態で、隔壁部材９の角部が位置する四箇所に半円形状で設けられている。隔壁部材９の角部が位置決め部３０ａ〜３０ｄの其々に係合し、接触する。こうすることにより、複眼レンズ８と隔壁部材９との相対位置の位置決めを簡単に行うことができる。また、四箇所の位置決め部３０ａ〜３０ｄが設けられていることで、隔壁部材９が複眼レンズ８に取り付けた後で、隔壁部材の位置ずれを防止することができる。

溝部３０ｅ〜３０ｉは、レンズ上側面に設けられている。この溝部３０ｅ〜３０ｉは、複眼レンズ８がレンズ取付部材１２に挿入され、ホルダ下側面に設けられた図示していない突起部に入り込む。こうすることにより、複眼レンズ８をレンズ取付部材１２に挿入するときの位置決めが容易になる。

個眼レンズ８ａ〜８ｃは、基材３０の中央部に取り付けられている。

なお、基材の形状は適宜変更可能である。また、個眼レンズの数やその位置も適宜変更可能である。また、位置決め部及び溝部の数やその形状は適宜変更可能である。位置決め部の数及び形状を変更した場合、後述する隔壁部材が接触する部位の数及び形状を合わせればよい。また、溝部の数及びその形状を変更した場合、レンズ取付部材１２に設けられる突起部の数とその形状を変更すれば良い。

次に、隔壁部材９について説明する。図６は、隔壁部材９の斜視図である。

隔壁部材９は、六角形の板である。開口部９ａ〜９ｃが、隔壁部材９の中心部に設けられている。この開口部９ａ〜９ｃは、一つの円周上にあり、隔壁部材９の中心に対して１２０度の間隔で設けられている。この開口部９ａ〜９ｃが複眼レンズ８の個眼レンズ８ａ〜８ｃに対向した位置に取り付けられる。また、隔壁部材９は、対向する二辺の両端をＶ字状に切り落とし、角部４０〜４３を鋭角にしている。隔壁部材９を複眼レンズ８に取り付けた状態で、この角部４０〜４３が上述した位置決め部３０ａ〜３０ｄに係合する。

なお、切り込みの形状は適宜変更可能である。

次に、複眼レンズ８をレンズ取付部材１２に挿入し、接着して取り付けた状態を説明する。図７は、レンズ取付部材１２に複眼レンズ８を挿入し、接着して取り付けた状態での、外観斜視図である。図８は、図７におけるＥＥ’方向での断面図である。なお、図８において、その断面表記を省略している。また、図９は、複眼レンズ８、隔壁部材９、ＩＲＣＦ１０を、レンズ取付部材１２に、この順で取り付け、レンズ取付部材１２に対向して撮像素子１１を配置した状態での外観図である。

複眼レンズ８は、ホルダ下側面に挿入され、接着されてレンズ取付部材１２に取り付けられる。具体的には、上述したように複眼レンズ８をレンズ取付部材１２に挿入した状態で、溝部３０ｅ〜３０ｉが、ホルダ下側面に設けられている図示していない突起部に入り込む。また、この状態で、当接部２１ａが複眼レンズ８の周面に当接し、係止部２２ａ，２２ｂが複眼レンズ８の周囲を係止する。こうして複眼レンズ８の位置決めが行われる。複眼レンズ８の位置決めが完了すると、開口部２６，２７にホルダ上側面から接着剤２８，２９を投入する。このとき投入する接着剤は、光硬化型接着剤である。接着剤２８，２９の投入が完了すると、開口部２６，２７に光を照射し、接着剤２８，２９を硬化させる。複眼レンズ８は、レンズ取付部材１２に接着される。

なお、複眼レンズをレンズ取付部材に接着する接着剤は光硬化型接着剤に限らず他の種類の接着剤を使用しても良い。

隔壁部材９が複眼レンズ８に取り付けられる。隔壁部材９は、レンズ下側面に挿入され取り付けられる。具体的には、この状態で、角部４０〜４３が位置決め部３０ａ〜３０ｄに係合し、接触する。したがって、隔壁部材９が複眼レンズ８のレンズ下側面に取り付けられる。

そして、この隔壁部材９の撮像素子１１と対向する面側からＩＲＣＦ１０が取り付けられる。ＩＲＣＦ１０を隔壁部材９に取り付ける方法は、例えば、接着剤で接着する方法である。

こうして、レンズ取付部材１２と撮像素子１１とが複眼撮像装置１に取り付けられる。

こうすることにより、複眼レンズをレンズ取付部材に接着する時、レンズ取付部材側から開口部に接着剤を投入することができる。そのため、開口部に投入した接着剤の投入量に違いが発生しても、接着剤が硬化する時、接着剤は開口部内にたまり、複眼レンズは、レンズ取付部材側に引っ張られるので、レンズの傾きが生じない。したがって、レンズの光軸にズレが生じないので、レンズの取付精度が向上する。また、接着剤によりレンズをレンズ取付部材に取り付けるので、部品点数の増加等の製造コストの上昇も抑えることができる。

なお、複眼レンズに設けた位置決め部と隔壁部材の角部とは係合以外の状態で接触していても良い。例えば、隔壁部材が位置決め部と嵌合した状態で接触していても良いし、別の状態で接触していても良い。また、角部以外の部位が複眼レンズに設けた位置決め部に接触しても良い。

なお、上記実施形態では、複数の個眼レンズを有した複眼レンズを備えた複眼撮像装置に適用した場合を例にして説明したが、単眼レンズを有した単眼撮像装置であっても、本願発明を適用することができる。レンズ取付部材に設けた開口部は、画像出力部が被写体の像を投影しない撮像素子の領域に対して、被写体の像を投影する単眼レンズの領域に対向して設けられていれば良い。また、レンズ取付部材に設けた開口部は、画像出力部が被写体の像を投影しない撮像素子以外の領域に対して、被写体の像を投影する単眼レンズの領域に対向して設けられていても良い。

複眼撮像装置の主要部の構成を示す構成ブロック図である。 撮像部の構成を示す分解斜視図である。 レンズ取付部材、複眼レンズ、隔壁部材、赤外線除去フィルタ、撮像素子、の外観を示す分解斜視図である。 レンズ取付部材の背面図、側面図、正面図である。 複眼レンズの背面図、側面図、正面図である。 隔壁部材の斜視図である。 レンズ取付部材に複眼レンズを取り付けた状態を示す外観斜視図である。 レンズ取付部材に複眼レンズを取り付けた状態での断面図である。 レンズ取付部材に複眼レンズ、隔壁部材、赤外線除去フィルタ、を取り付けた状態を示す図である。

符号の説明

１−複眼撮像装置
２−制御部
３−撮像部
４−画像処理部
５−画像出力部
６，７−プリズム
８−複眼レンズ
８ａ〜８ｃ−個眼レンズ
９−隔壁部材
９ａ〜９ｃ，２６，２７−開口部
１０−赤外線除去フィルタ
１１−撮像素子
１１ａ〜１１ｃ−個眼像領域
１２−レンズ取付部材
２０−レンズホルダ
２１，２２，３０ａ〜３０ｄ−位置決め部
２１ａ−当接部
２３，２４−爪部
２３ａ，２４ａ−爪
２５−プリズム取付部
２６，２７−開口部
２８，２９−接着剤
３０−基材
３０ｅ〜３０ｉ−溝部
４０〜４３−角部

Claims (4)

1. レンズを接着して取り付けるレンズ取付部材と、
   前記レンズ取付部材に取り付けられている前記レンズに対向して配置され、前記レンズによって被写体の像が投影される撮像素子と、
   前記撮像素子に投影された被写体の像を出力する画像出力部と、を備えた撮像装置において、
   前記レンズ取付部材は、前記画像出力部が出力する被写体の像に寄与しない前記レンズの非寄与領域と対向する位置に接着剤の投入口が設けられている、撮像装置。
2. 前記レンズ取付部材に接着して取り付けられている複数個の個眼レンズを有する複眼レンズと前記撮像素子との間に配置され、各個眼レンズが被写体の像を投影する前記撮像素子の領域を区切る隔壁部材と、
   前記隔壁部材により区切られた各撮像素子の領域に投影されている被写体の像を合成する画像処理部と、を備え、
   前記画像出力部は、前記画像処理部が合成した被写体の像を出力する、請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記レンズと前記撮像素子との間に配置された赤外線除去フィルタを備えた、請求項１または２に記載の撮像装置。
4. 前記レンズ取付部材は、複数個の前記投入口が設けられている、請求項１〜３の何れかに記載の撮像装置。

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