JP2012151798A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】明るく、ＭＴＦ劣化を抑え、且つ、信頼性に優れた広角複眼像の撮像が可能な撮像装置を提供する。
【解決手段】被写体に対向する位置に設けられた、複数のレンズがアレイ配列されたレンズアレイ１と、レンズアレイ１の像面側に設けられた、複数のレンズのそれぞれにより結像される被写体の個眼像の集合である複眼像を撮像する撮像素子６とを有する撮像装置において、レンズアレイ１を被写体側に対して凸状に湾曲にするとともに、レンズアレイ１と撮像素子６の間に、レンズアレイ１と対向する面が凹状に湾曲した三角プリズム７を設けて、レンズアレイ１の各レンズの光軸が撮像素子６の受光面に対して垂直になるようにする。
【選択図】図４

Description

本発明は、車載カメラや監視カメラ、産業用カメラ、医療用カメラ等、様々な用途に利用される撮像装置に係り、詳しくは、レンズアレイを用いた超小型の撮像装置に関する。

車載カメラや監視カメラ、産業用カメラ、医療用カメラ等、様々な用途で撮像装置が利用されるが、この種の撮像装置は、一般に場所を選ばず、また、目立たないように設置する必要があるため、装置の小型化、薄型化が要求される。そこで、複数のレンズがアレイ配列されたレンズアレイを用い、該レンズアレイの複数のレンズによる被写体像を基板上に形成された撮像素子にそれぞれ受光するようにした、超小型の撮像装置が、従来からいろいろ提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２等）。

ところで昨今、この種の撮像装置においては、広い範囲を撮像する要望もあり、小型化に加えて、広角化も要求されてきている。しかしながら、広角にした場合、レンズが暗くなるか、画像の周辺のＭＴＦが劣化してしまう不具合が生じる。広角でレンズを明るくし、且つ、ＭＴＦの劣化も抑えるとすると、レンズを何枚か重ね合わせる必要があるが、この場合、今度はレンズの位置の精度が厳しくなる。したがって、温度変化や経時変化などにより、レンズの位置精度が低下すると、ＭＴＦが損なわれ、信頼性の面で問題となる。

本発明は、上記問題に鑑みなされたもので、複数枚のレンズを用いて広角にするよりも、明るく、ＭＴＦ劣化が少なく、且つ、信頼性に優れた、超小型で広角複眼の撮像装置を提供することにある。

本発明は、被写体に対向する位置に設けられた、複数のレンズがアレイ配列されたレンズアレイと、前記レンズアレイの像面側に設けられた、前記複数のレンズのそれぞれにより略結像される前記被写体の個眼像の集合である複眼像を撮像する撮像素子とを有する撮像装置において、前記レンズアレイを被写体側に対して凸状に湾曲にするとともに、前記レンズアレイと前記撮像素子の間に、前記レンズアレイの各レンズの光軸が前記撮像素子の受光面に対して垂直になるように光束を曲げる手段を設けたことである。

具体的には、レンズアレイは、その端部レンズを外側に傾斜させる。光束を曲げる手段は、前記レンズアレイと対応する面が該レンズアレイとは逆に凹状に湾曲した三角プリズム、あるいは、前記レンズアレイと対向する面に凹凸の形状を設けたホログラム素子とする。

本発明の撮像装置によれば、複数のレンズを用いて広角にするよりも、明るく、ＭＴＦ劣化が少なく、かつ、信頼性に優れた広角複眼の撮像が可能になる。

撮像装置の従来例の断面図である。 図１の撮像装置の外観図である。 撮像装置の別の従来例の断面図である。 本発明の撮像装置の一実施例の断面図である。 図４の撮像装置の分解斜視図である。 本発明の撮像装置の別の実施例の断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

初めに、レンズアレイを用いた超小型の撮像装置の従来例について説明する。図１は、この種の撮像装置の従来例の断面図である。図１において、１は複数のレンズがアレイ配列されたマイクロレンズアレイ（以下、単にレンズアレイと称す）であり、ここでは４×２のレンズからなるとする。該レンズアレイ１はレンズホルダ２に保持される。３は基板で、レンズアレイ１と対向する位置にＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの撮像素子であるセンサ受光部６が形成されている。基板３上には、駆動回路や信号処理回路なども形成されているが、図１では省略してある。レンズアレイ１の被写体に対向する側には、各レンズに対応して複数の穴の開けられた絞り板４が設けられ、また、レンズアレイ１のセンサ受光部６と対向する側には、隣接するレンズ間での光線のクロストークを防止するための遮光板５が設けられている。

ここで、レンズホルダ２と基板６の間には、０．５ｍｍ程度の隙間が設けられ、センサ受光部６から得られる画像をモニタし、そのモニタ画像より、レンズホルダ全体の傾き調整およびＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の位置調整を行い、隙間に接着剤１０などを充填して、レンズホルダ２と基板３を固定する。図２は完成後の撮像装置の斜視図を示したものである。

このような撮像装置において、広角でレンズを明るくし、且つ、ＭＴＦの劣化も抑えるとすると、レンズを何枚か重ね合わせる必要がある。

図３は、図１の撮像装置について、広角にするためにレンズを増やした場合の断面図を示したものである。図３において、１−１及び１−２がそれぞれレンズアレイであり、これ以外の構成は図１と同様である。図３の構成の場合、レンズアレイ１−１とレンズアレイ１−２の位置精度が問題であり、両者の位置関係の精度が低下すると、ＭＴＦが劣化し、信頼性が損なわれることになる。

次に、本発明の撮像装置について説明する、図４は本発明に係る撮像装置の一実施例の断面図、図５は分解斜視図である。図４及び図５において、図１及び図２と同一部分には同じ符号が付されている。本実施例は、レンズアレイ１を被写体側に対して凸状に湾曲させた構造にするとともに、該レンズアレイ１とセンサ受光部（撮像素子）６の間に、該レンズアレイ１の各レンズの光軸がセンサ受光部６の受光面に対して垂直になるようにレンズの光束を曲げる手段として三角プリズム７を設けたものである。図４、図５では、レンズアレイ１は、その端部レンズを外側に傾斜させているが、これは一例であり、レンズアレイ全体を湾曲させることでもよい。三角プリズム７のレンズアレイ１と対向する面は、該レンズアレイ１とは逆に凹状に湾曲させる。ここでは、端部を内側に傾斜させる。遮光板５は三角プリズム７とセンサ受光部６との間に配置する。また、レンズアレイ１の被写体に対向する側に設けられる絞り板４は、該レンズアレイと同様に湾曲あるいは傾斜した構造とする。

本撮像装置によって撮像された被写体の光学像は、絞り板４の各穴を通過し、レンズアレイ１の各レンズによってそれぞれ集光された後、三角プリズム７を通過して、センサ受光部６の各領域に垂直に入射される。すなわち、センサ受光部６では、収差発生を防止しつつ、光学性能が劣化することなく、レンズアレイ１におけるレンズの個数に対応した数の個眼像の集合からなる複眼像が取得される。隣接するレンズ間での光線のストロークは、遮光板５に設けられた隔壁によって防止される。

本実施例によれば、湾曲したレンズアレイ１と三角プリズムとを組み合わせることで、従来の複数枚のレンズを用いて広角にするよりも、明るく、ＭＴＦ劣化が少なく、かつ、信頼性に優れた広角像を取得することが可能になる、なお、レンズアレイ１をどのくらいに湾曲させるかは、どのくらい広角にしたいかによって決めればよい。

図６は、本発明に係る撮像装置の別の実施例の断面図を示したものである。図６において、図４と同一部分には同じ符号が付されている。ここで、レンズアレイ１、絞り板４、遮光板５等の構成、配置は図４と同様であるが、本実施例は、光束を曲げる手段として、図４の三角プリズムの代わりにホログラム素子８を設けたものである。

ホログラム素子は、平板の上に凹凸の形状を設けることで、光束の向きを変えることが可能であり、三角プリズムよりも光軸方向に対して薄型化が可能であるため、全体して小型化が可能となる。

本実施例においても、従来の複数枚のレンズを用いて広角にするよりも、明るく、ＭＴＦ劣化が少なく、かつ、信頼性に優れた広角の複眼像を取得することが可能であり、さらに、より小型化が可能になる。

１ レンズアレイ
２ レンズホルダ
３ 基板
４ 絞り板
５ 遮光板
６ センサ受光部（撮像素子）
７ 三角プリズム
８ ホログラム素子

特開２００３−１４３４５９号公報 特開２００９−２０１００８号公報

Claims (4)

1. 被写体に対向する位置に設けられた、複数のレンズがアレイ配列されたレンズアレイと、前記レンズアレイの像面側に設けられた、前記複数のレンズのそれぞれにより略結像される前記被写体の個眼像の集合である複眼像を撮像する撮像素子とを有する撮像装置において、
   前記レンズアレイが被写体側に対して凸状に湾曲しているとともに、前記レンズアレイと前記撮像素子の間に、前記レンズアレイの各レンズの光軸が前記撮像素子の受光面に対して垂直になるように光束を曲げる手段を設けたことを特徴とする撮像装置。
2. 前記レンズアレイの端部レンズが外側に傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記光束を曲げる手段は、前記レンズアレイと対応する面が該レンズアレイとは逆に凹状に湾曲した三角プリズムからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 前記光束を曲げる手段は、前記レンズアレイと対向する面に凹凸形状を設けたホログラム素子からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。

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